JP2014135475A - 半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラム - Google Patents

半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラム Download PDF

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Abstract

【課題】低水素濃度で膜厚均一性およびステップカバレッジ特性が良好な窒化膜または酸窒化膜を形成する。
【解決手段】基板に対して、所定元素、塩素および酸素を含み所定元素と酸素との化学結合を有する原料ガスを供給する工程と、基板に対して、窒素、炭素および硼素からなる群より選択される少なくとも１つの元素を含む反応ガスを供給する工程と、を含むサイクルを所定回数行うことで、基板上に、窒素、炭素および硼素からなる群より選択される少なくとも１つの元素と、所定元素と、酸素と、を含む膜を形成する工程を有する。
【選択図】図５

Description

この発明は、基板上に薄膜を形成する工程を含む半導体装置の製造方法、その工程で好適に用いられる基板処理装置、およびプログラムに関するものである。
フラッシュメモリは、絶縁膜で囲まれた電子蓄積領域（浮遊ゲート）を備え、薄いトンネル酸化膜（トンネル絶縁膜）を介した電子のやり取りによって、情報の書き込みを行うと同時に、この薄い酸化膜の絶縁性を利用し長時間にわたり電子を保持し、記憶を保つのが動作原理である。フラッシュメモリでは、書込み、消去時に電子やホール（正孔）がトンネル絶縁膜を通って浮遊ゲートにたまることによって情報が記憶されるが、微細化が進むに従い、トンネル絶縁膜における等価酸化膜厚（ＥＯＴ：Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ Ｏｘｉｄｅ Ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ）の薄膜化が求められている。
そこで、酸化膜（ＳｉＯ膜）と比較して誘電率が高い窒化膜（ＳｉＮ膜）をトンネル絶縁膜として用いることも考えられるが、ＳｉＮ膜は欠陥密度が高く、その低減が求められている。欠陥として知られているダングリングボンドなどの構造欠陥は容易に水素と結合するため、膜中の水素原子が多い膜は欠陥密度の高い膜と言い換えることができ、水素を含まない高品質なＳｉＮ膜が求められている。
特開２００３−４５８６４号公報
ＳｉＮ膜は、例えば７００℃〜８００℃付近の温度帯でジクロロシラン（ＳｉＨ2Ｃｌ2）ガスとアンモニア（ＮＨ3）ガスとを用いた化学気相成長法（ＣＶＤ法：Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）により形成することができる。しかしながら、ＣＶＤ法では、膜厚均一性やステップカバレッジ特性の制約により、７００℃以上の高温領域での成膜による水素低減は困難であり、ＣＶＤ法に変わる成膜手法が求められている。
ＣＶＤ法に代わる手法として挙げられる原子層堆積法（ＡＬＤ法：Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）により、ＳｉＨ2Ｃｌ2ガスとＮＨ3ガスとを用いて成膜を行った場合には、ＡＬＤ法が成り立つ５５０℃以下の温度領域では、原材料に起因する水素が膜中に残留してしまう。そこで、ＳｉＨ2Ｃｌ2ガスとＮＨ3ガスとを用いたシリコン窒化膜形成に代わる成膜手法であって７００℃以上の高温領域においても良好な膜厚均一性やステップカバレッジ特性が得られる手法が求められている。
本発明の目的は、低水素濃度で膜厚均一性およびステップカバレッジ特性が良好な薄膜を形成することが可能な半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラムを提供することにある。
本発明の一態様によれば、
基板に対して、所定元素、塩素および酸素を含み前記所定元素と酸素との化学結合を有する原料ガスを供給する工程と、
前記基板に対して、窒素、炭素および硼素からなる群より選択される少なくとも１つの元素を含む反応ガスを供給する工程と、
を含むサイクルを所定回数行うことで、前記基板上に、窒素、炭素および硼素からなる群より選択される少なくとも１つの元素と、前記所定元素と、酸素と、を含む膜を形成する工程を有する半導体装置の製造方法が提供される。
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所定元素、塩素および酸素を含み前記所定元素と酸素との化学結合を有する原料ガスを供給する原料ガス供給系と、
前記処理室内の基板に対して窒素、炭素および硼素からなる群より選択される少なくとも１つの元素を含む反応ガスを供給する反応ガス供給系と、
前記処理室内の基板に対して前記原料ガスを供給する処理と、前記処理室内の前記基板に対して前記反応ガスを供給する処理と、を含むサイクルを所定回数行うことで、前記基板上に、窒素、炭素および硼素からなる群より選択される少なくとも１つの元素と、前記所定元素と、酸素と、を含む膜を形成する処理を行うように、前記原料ガス供給系および前記反応ガス供給系を制御する制御部と、
を有する基板処理装置が提供される。
本発明のさらに他の態様によれば、
処理室内の基板に対して所定元素、塩素および酸素を含み前記所定元素と酸素との化学結合を有する原料ガスを供給する手順と、
前記処理室内の前記基板に対して窒素、炭素および硼素からなる群より選択される少なくとも１つの元素を含む反応ガスを供給する手順と、
を含むサイクルを所定回数行うことで、前記基板上に、窒素、炭素および硼素からなる群より選択される少なくとも１つの元素と、前記所定元素と、酸素と、を含む膜を形成する手順をコンピュータに実行させるプログラムが提供される。
本発明によれば、低水素濃度で膜厚均一性およびステップカバレッジ特性が良好な薄膜を形成することが可能な半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラムを提供できる。
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。 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。 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。 本発明の実施形態にかかる成膜フローを示す図である。 本発明の実施形態にかかるガス供給のタイミングを示す図である。 （ａ）〜（ｃ）は、本発明の他の実施形態にかかるガス供給のタイミングを示す図である。 （ａ）〜（ｃ）は、本発明の他の実施形態にかかるガス供給のタイミングを示す図である。 （ａ）〜（ｂ）は、本発明の他の実施形態にかかるガス供給のタイミングを示す図である。
＜本発明の実施形態＞
（１）基板処理装置の構成
図１に示されているように、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。なお、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。
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。
処理室２０１内には、第１ガス導入部としての第１ノズル２３３ａと、第２ガス導入部としての第２ノズル２３３ｂと、第３ガス導入部としての第３ノズル２３３ｃとが、反応管２０３の下部側壁を貫通するように設けられている。第１ノズル２３３ａには、第１ガス供給管２３２ａが接続されている。第２ノズル２３３ｂには、第２ガス供給管２３２ｂが接続されている。第３ノズル２３３ｃには、第３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３本のノズル２３３ａ，２３３ｂ，２３３ｃと、３本のガス供給管２３２ａ，２３２ｂ，２３２ｃ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できるように構成されている。
なお、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、この金属製のマニホールドの側壁を貫通するように設けるようにしてもよい。この場合、この金属製のマニホールドに、さらに後述する排気管２３１を設けるようにしてもよい。なお、この場合であっても、排気管２３１を金属製のマニホールドではなく、反応管２０３の下部に設けるようにしてもよい。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るようにしてもよい。
第１ガス供給管２３２ａ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、及び開閉弁であるバルブ２４３ａが設けられている。また、第１ガス供給管２３２ａのバルブ２４３ａよりも下流側には、第１不活性ガス供給管２３２ｊが接続されている。この第１不活性ガス供給管２３２ｊには、上流方向から順に、流量制御器（流量制御部）であるＭＦＣ２４１ｊ、及び開閉弁であるバルブ２４３ｊが設けられている。また、第１ガス供給管２３２ａの先端部には、上述の第１ノズル２３３ａが接続されている。第１ノズル２３３ａは、反応管２０３の内壁とウエハ２００との間における円環状の空間に、反応管２０３の内壁の下部より上部に沿って、ウエハ２００の積載方向上方に向かって立ち上がるように設けられている。すなわち、第１ノズル２３３ａ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。第１ノズル２３３ａ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。第１ノズル２３３ａの側面にはガスを供給するガス供給孔２４８ａが設けられている。ガス供給孔２４８ａ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２４８ａ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。
第２ガス供給管２３２ｂには、上流方向から順に、流量制御器（流量制御部）であるＭＦＣ２４１ｂ、及び開閉弁であるバルブ２４３ｂが設けられている。また、第２ガス供給管２３２ｂのバルブ２４３ｂよりも下流側には、第２不活性ガス供給管２３２ｋが接続されている。この第２不活性ガス供給管２３２ｋには、上流方向から順に、流量制御器（流量制御部）であるＭＦＣ２４１ｋ、及び開閉弁であるバルブ２４３ｋが設けられている。また、第２ガス供給管２３２ｂの先端部には、上述の第２ノズル２３３ｂが接続されている。第２ノズル２３３ｂは、ガス分散空間であるバッファ室２３７ｂ内に設けられている。
バッファ室２３７ｂは、反応管２０３の内壁とウエハ２００との間における円環状の空間に、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の積載方向に沿って設けられている。すなわち、バッファ室２３７ｂ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２３７ｂのウエハ２００と隣接する壁の端部にはガスを供給するガス供給孔２３８ｂが設けられている。ガス供給孔２３８ｂ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２３８ｂ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。
第２ノズル２３３ｂは、バッファ室２３７ｂのガス供給孔２３８ｂ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の積載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、第２ノズル２３３ｂ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。第２ノズル２３３ｂ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。第２ノズル２３３ｂの側面にはガスを供給するガス供給孔２４８ｂが設けられている。ガス供給孔２４８ｂはバッファ室２３７ｂの中心を向くように開口している。このガス供給孔２４８ｂは、バッファ室２３７ｂのガス供給孔２３８ｂ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２４８ｂのそれぞれの開口面積は、バッファ室２３７ｂ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。
本実施形態においては、第２ノズル２３３ｂのガス供給孔２４８ｂ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２４８ｂ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２４８ｂのそれぞれから噴出するガスを、一旦、バッファ室２３７ｂ内に導入し、バッファ室２３７ｂ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、第２ノズル２３３ｂのガス供給孔２４８ｂのそれぞれよりバッファ室２３７ｂ内に噴出したガスはバッファ室２３７ｂ内で各ガスの粒子速度が緩和された後、バッファ室２３７ｂのガス供給孔２３８ｂより処理室２０１内に噴出する。これにより、第２ノズル２３３ｂのガス供給孔２４８ｂのそれぞれよりバッファ室２３７ｂ内に噴出したガスは、バッファ室２３７ｂのガス供給孔２３８ｂ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。
第３ガス供給管２３２ｃには、上流方向から順に、流量制御器（流量制御部）であるＭＦＣ２４１ｃ、及び開閉弁であるバルブ２４３ｃが設けられている。また、第３ガス供給管２３２ｃのバルブ２４３ｃよりも下流側には、第３不活性ガス供給管２３２ｌが接続されている。この第３不活性ガス供給管２３２ｌには、上流方向から順に、流量制御器（流量制御部）であるＭＦＣ２４１ｌ、及び開閉弁であるバルブ２４３ｌが設けられている。また、第３ガス供給管２３２ｃの先端部には、上述の第３ノズル２３３ｃが接続されている。第３ノズル２３３ｃは、ガス分散空間であるバッファ室２３７ｃ内に設けられている。
バッファ室２３７ｃは、反応管２０３の内壁とウエハ２００との間における円環状の空間に、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の積載方向に沿って設けられている。すなわち、バッファ室２３７ｃ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２３７ｃのウエハ２００と隣接する壁の端部にはガスを供給するガス供給孔２３８ｃが設けられている。ガス供給孔２３８ｃ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２３８ｃ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。
第３ノズル２３３ｃは、バッファ室２３７ｃのガス供給孔２３８ｃ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の積載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、第３ノズル２３３ｃ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。第３ノズル２３３ｃ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。第３ノズル２３３ｃの側面にはガスを供給するガス供給孔２４８ｃが設けられている。ガス供給孔２４８ｃはバッファ室２３７ｃの中心を向くように開口している。このガス供給孔２４８ｃは、バッファ室２３７ｃのガス供給孔２３８ｃ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２４８ｃのそれぞれの開口面積は、バッファ室２３７ｃ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。
本実施形態においては、第３ノズル２３３ｃのガス供給孔２４８ｃ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２４８ｃ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２４８ｃのそれぞれから噴出するガスを、一旦、バッファ室２３７ｃ内に導入し、バッファ室２３７ｃ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、第３ノズル２３３ｃのガス供給孔２４８ｃのそれぞれよりバッファ室２３７ｃ内に噴出したガスはバッファ室２３７ｃ内で各ガスの粒子速度が緩和された後、バッファ室２３７ｃのガス供給孔２３８ｃより処理室２０１内に噴出する。これにより、第３ノズル２３３ｃのガス供給孔２４８ｃのそれぞれよりバッファ室２３７ｃ内に噴出したガスは、バッファ室２３７ｃのガス供給孔２３８ｃ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。
このように、本実施形態におけるガス供給の方法は、反応管２０３の内壁と、積載された複数枚のウエハ２００の端部とで定義される円環状の縦長の空間内に配置したノズル２３３ａ，２３３ｂ，２３３ｃおよびバッファ室２３７ｂ，２３７ｃを経由してガスを搬送し、ノズル２３３ａ，２３３ｂ，２３３ｃおよびバッファ室２３７ｂ，２３７ｃにそれぞれ開口されたガス供給孔２４８ａ，２４８ｂ，２４８ｃ，２３８ｂ，２３８ｃからウエハ２００の近傍で初めて反応管２０３内にガスを噴出させており、反応管２０３内におけるガスの主たる流れをウエハ２００の表面と平行な方向、すなわち水平方向としている。このような構成とすることで、各ウエハ２００に均一にガスを供給でき、各ウエハ２００に形成される薄膜の膜厚を均一にできる効果がある。なお、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。
なお、２つのバッファ室２３７ｂ，２３７ｃは、ウエハ２００の中心（すなわち反応管２０３の中心）を挟んで対向するように配置されている。具体的には、２つのバッファ室２３７ｂ，２３７ｃは、図２に示すように平面視において、ウエハ２００の中心と、反応管２０３側壁に設けられた後述する排気口２３１ａの中心とを結ぶ直線を対象軸として、線対称となるように配置されている。そして、バッファ室２３７ｂのガス供給孔２３８ｂ、バッファ室２３７ｃのガス供給孔２３８ｃ、排気口２３１ａの各中心を結ぶ直線が二等辺三角形を構成するように配置されている。これにより、２つのバッファ室２３７ｂ，２３７ｃからウエハ２００に対して流れるガス流が均一になる。すなわち、２つのバッファ室２３７ｂ，２３７ｃからウエハ２００に対して流れるガス流が、ウエハ２００の中心と排気口２３１ａの中心とを結ぶ直線を対象軸として線対称となる。
第１ガス供給管２３２ａからは、所定元素、塩素（Ｃｌ）および酸素（Ｏ）を含み所定元素と酸素との化学結合（Ｓｉ−Ｏ結合）を有する原料ガス、例えば、所定元素としてのシリコン（Ｓｉ）、ＣｌおよびＯを含みＳｉ−Ｏ結合を有するシロキサン系原料ガス（シロキサン含有ガス）として、シロキサン、例えばヘキサクロロジシロキサン（Ｓｉ2Ｃｌ6Ｏ、略称：ＨＣＤＳ）ガスが、ＭＦＣ２４１ａ、バルブ２４３ａ、第１ノズル２３３ａを介して処理室２０１内に供給される。このとき同時に、第１不活性ガス供給管２３２ｊから、不活性ガスが、ＭＦＣ２４１ｊ、バルブ２４３ｊを介して第１ガス供給管２３２ａ内に供給されるようにしてもよい。
ここで、シロキサン（Ｓｉｌｏｘａｎｅ）とは、ＳｉとＯを骨格とする化合物で、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ結合（シロキサン結合）を持つものの総称である。
第２ガス供給管２３２ｂからは、窒素（Ｎ）、炭素（Ｃ）および硼素（Ｂ）からなる群より選択される少なくとも１つの元素を含む反応ガス、例えば、窒素を含むガス（窒素含有ガス）、すなわち、窒化ガスとして、例えばアンモニア（ＮＨ3）ガスが、ＭＦＣ２４１ｂ、バルブ２４３ｂ、第２ノズル２３３ｂ、バッファ室２３７ｂを介して処理室２０１内に供給される。このとき同時に、第２不活性ガス供給管２３２ｋから、不活性ガスが、ＭＦＣ２４１ｋ、バルブ２４３ｋを介して第２ガス供給管２３２ｂ内に供給されるようにしてもよい。反応ガスとしては、窒素含有ガスの他、炭素含有ガスや、窒素および炭素を含むガスや、硼素含有ガスや、硼素、窒素および炭素を含むガス等を用いることもできる。また、反応ガスとしては、これらの他、酸素含有ガスを用いることもできる。
第３ガス供給管２３２ｃからは、窒素（Ｎ）、炭素（Ｃ）および硼素（Ｂ）からなる群より選択される少なくとも１つの元素を含む反応ガス、例えば、窒素を含むガス（窒素含有ガス）、すなわち、窒化ガスとして、例えばアンモニア（ＮＨ3）ガスが、ＭＦＣ２４１ｃ、バルブ２４３ｃ、第３ノズル２３３ｃ、バッファ室２３７ｃを介して処理室２０１内に供給される。このとき同時に、第３不活性ガス供給管２３２ｌから、不活性ガスが、ＭＦＣ２４１ｌ、バルブ２４３ｌを介して第３ガス供給管２３２ｃ内に供給されるようにしてもよい。反応ガスとしては、窒素含有ガスの他、炭素含有ガスや、窒素および炭素を含むガスや、硼素含有ガスや、硼素、窒素および炭素を含むガス等を用いることもできる。また、反応ガスとしては、これらの他、酸素含有ガスを用いることもできる。
第１ガス供給管２３２ａから上述のようにガスを流す場合、主に、第１ガス供給管２３２ａ、ＭＦＣ２４１ａ、バルブ２４３ａにより、処理室２０１内のウエハ２００に対して原料ガス（Ｓｉ2Ｃｌ6Ｏガス）を供給する第１ガス供給系（原料ガス供給系）、すなわち、シロキサン系原料ガス供給系（Ｓｉ2Ｃｌ6Ｏガス供給系）が構成される。第１ガス供給系をシロキサン含有ガス供給系と称することもできる。なお、第１ノズル２３３ａを第１ガス供給系に含めて考えてもよい。また、主に、第１不活性ガス供給管２３２ｊ、ＭＦＣ２４１ｊ、バルブ２４３ｊにより、第１不活性ガス供給系が構成される。第１不活性ガス供給系はパージガス供給系としても機能する。
第２ガス供給管２３２ｂ、第３ガス供給管２３２ｃから上述のようにガスを流す場合、主に、第２ガス供給管２３２ｂ、第３ガス供給管２３２ｃ、ＭＦＣ２４１ｂ，２４１ｃ、バルブ２４３ｂ，２４３ｃにより、処理室２０１内のウエハ２００に対して窒化ガス（ＮＨ3ガス）を供給する第２ガス供給系（窒化ガス供給系）、すなわち、窒素含有ガス供給系（ＮＨ3ガス供給系）が構成される。なお、第２ノズル２３３ｂ、第３ノズル２３３ｃ、バッファ室２３７ｂ，２３７ｃを第２ガス供給系に含めて考えてもよい。また、主に、第２不活性ガス供給管２３２ｋ、第３不活性ガス供給管２３２ｌ、ＭＦＣ２４１ｋ，２４１ｌ、バルブ２４３ｋ，２４３ｌにより第２不活性ガス供給系が構成される。第２不活性ガス供給系はパージガス供給系としても機能する。第２ガス供給系を反応ガス供給系と称することもできる。なお、第２ガス供給系（反応ガス供給系）からは、上述のように窒素含有ガスの他、炭素含有ガス、窒素および炭素を含むガス、硼素含有ガス、硼素、窒素および炭素を含むガス、酸素含有ガスを供給することもでき、これらの場合、第２ガス供給系は、それぞれ、炭素含有ガス供給系、窒素および炭素含有ガス供給系、硼素含有ガス供給系、硼素、窒素および炭素含有ガス供給系、酸素含有ガス供給系として構成されることとなる。
図２に示すように、バッファ室２３７ｂ内には、細長い構造を有する第１の電極である第１の棒状電極２６９ｂ及び第２の電極である第２の棒状電極２７０ｂが、反応管２０３の下部より上部にわたりウエハ２００の積層方向に沿ってそれぞれ配設されている。第１の棒状電極２６９ｂ及び第２の棒状電極２７０ｂのそれぞれは、第２ノズル２３３ｂと平行に設けられている。第１の棒状電極２６９ｂ及び第２の棒状電極２７０ｂのそれぞれは、上部より下部にわたって各電極を保護する保護管である電極保護管２７５ｂにより覆われることで保護されている。この第１の棒状電極２６９ｂ又は第２の棒状電極２７０ｂ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から第１の棒状電極２６９ｂ及び第２の棒状電極２７０ｂ間に高周波電力を印加することで、第１の棒状電極２６９ｂ及び第２の棒状電極２７０ｂ間のプラズマ生成領域２２４ｂにプラズマが生成される。
同様に、バッファ室２３７ｃ内には、細長い構造を有する第１の電極である第１の棒状電極２６９ｃ及び第２の電極である第２の棒状電極２７０ｃが、反応管２０３の下部より上部にわたりウエハ２００の積層方向に沿ってそれぞれ配設されている。第１の棒状電極２６９ｃ及び第２の棒状電極２７０ｃのそれぞれは、第３ノズル２３３ｃと平行に設けられている。第１の棒状電極２６９ｃ及び第２の棒状電極２７０ｃのそれぞれは、上部より下部にわたって各電極を保護する保護管である電極保護管２７５ｃにより覆われることで保護されている。この第１の棒状電極２６９ｃ又は第２の棒状電極２７０ｃ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から第１の棒状電極２６９ｃ及び第２の棒状電極２７０ｃ間に高周波電力を印加することで、第１の棒状電極２６９ｃ及び第２の棒状電極２７０ｃ間のプラズマ生成領域２２４ｃにプラズマが生成される。
主に、第１の棒状電極２６９ｂ、第２の棒状電極２７０ｂ、電極保護管２７５ｂにより、プラズマ発生器（プラズマ発生部）としての第１プラズマ源が構成される。なお、整合器２７２、高周波電源２７３を第１プラズマ源に含めて考えてもよい。また、主に、第１の棒状電極２６９ｃ、第２の棒状電極２７０ｃ、電極保護管２７５ｃにより、プラズマ発生器（プラズマ発生部）としての第２プラズマ源が構成される。なお、整合器２７２、高周波電源２７３を第２プラズマ源に含めて考えてもよい。第１プラズマ源及び第２プラズマ源は、それぞれ、後述するようにガスをプラズマで活性化（励起）させる活性化機構（励起部）として機能する。このように、本実施形態の基板処理装置には、複数、ここでは２つの励起部が設けられている。そして、これら複数の励起部はバッファ室２３７ｂ，２３７ｃと同様に分散配置されている。
電極保護管２７５ｂ，２７５ｃは、第１の棒状電極２６９ｂ，２６９ｃ及び第２の棒状電極２７０ｂ，２７０ｃのそれぞれを、バッファ室２３７ｂ，２３７ｃ内の雰囲気と隔離した状態でバッファ室２３７ｂ，２３７ｃ内に挿入できる構造となっている。ここで、電極保護管２７５ｂ，２７５ｃ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２７５ｂ，２７５ｃ内にそれぞれ挿入された第１の棒状電極２６９ｂ，２６９ｃ及び第２の棒状電極２７０ｂ，２７０ｃ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２７５ｂ，２７５ｃの内部を窒素ガスなどの不活性ガスで充填しておくか、電極保護管２７５ｂ，２７５ｃの内部を不活性ガスパージ機構を用いて窒素ガスなどの不活性ガスでパージすることで、電極保護管２７５ｂ，２７５ｃの内部の酸素濃度を低減させ、第１の棒状電極２６９ｂ，２６９ｃ又は第２の棒状電極２７０ｂ，２７０ｃの酸化を防止することができるように構成されている。
反応管２０３には、上述の排気口２３１ａが設けられている。排気口２３１ａには、処理室２０１内の雰囲気を排気する排気管２３１が接続されている。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。なお、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。なお、真空ポンプ２４６を排気系に含めて考えてもよい。排気系は、真空ポンプ２４６を作動させつつ、圧力センサ２４５により検出された圧力情報に基づいてＡＰＣバルブ２４４の弁の開度を調節することにより、処理室２０１内の圧力が所定の圧力（真空度）となるよう真空排気し得るように構成されている。
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、後述する基板保持具としてのボート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）として構成される。
基板支持具としてのボート２１７は、例えば石英や炭化珪素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。なお、ボート２１７の下部には、例えば石英や炭化珪素等の耐熱性材料からなる断熱部材２１８が設けられており、ヒータ２０７からの熱がシールキャップ２１９側に伝わりにくくなるように構成されている。なお、断熱部材２１８は、石英や炭化珪素等の耐熱性材料からなる複数枚の断熱板と、これら断熱板を水平姿勢で多段に支持する断熱板ホルダとにより構成してもよい。
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ように構成されている。温度センサ２６３は、第１ノズル２３３ａ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。
図３に示されているように、制御部（制御手段）であるコントローラ１２１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１２１ａ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）１２１ｂ、記憶装置１２１ｃ、Ｉ／Ｏポート１２１ｄを備えたコンピュータとして構成されている。ＲＡＭ１２１ｂ、記憶装置１２１ｃ、Ｉ／Ｏポート１２１ｄは、内部バス１２１ｅを介して、ＣＰＵ１２１ａとデータ交換可能なように構成されている。コントローラ１２１には、例えばタッチパネル等として構成された入出力装置１２２が接続されている。
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などが記載されたプロセスレシピ等が、読み出し可能に格納されている。なお、プロセスレシピは、後述する基板処理工程における各手順をコントローラ１２１に実行させ、所定の結果を得ることが出来るように組み合わされたものであり、プログラムとして機能する。以下、このプロセスレシピや制御プログラム等を総称して、単にプログラムともいう。なお、本明細書においてプログラムという言葉を用いた場合は、プロセスレシピ単体のみを含む場合、制御プログラム単体のみを含む場合、または、その両方を含む場合がある。また、ＲＡＭ１２１ｂは、ＣＰＵ１２１ａによって読み出されたプログラムやデータ等が一時的に保持されるメモリ領域（ワークエリア）として構成されている。
Ｉ／Ｏポート１２１ｄは、上述のＭＦＣ２４１ａ，２４１ｂ，２４１ｃ，２４１ｊ，２４１ｋ，２４１ｌ，バルブ２４３ａ，２４３ｂ，２４３ｃ，２４３ｊ，２４３ｋ，２４３ｌ，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、高周波電源２７３、整合器２７２等に接続されている。
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，２４１ｂ，２４１ｃ，２４１ｊ，２４１ｋ，２４１ｌによる各種ガスの流量調整動作、バルブ２４３ａ，２４３ｂ，２４３ｃ，２４３ｊ，２４３ｋ，２４３ｌの開閉動作、ＡＰＣバルブ２４４の開閉動作及び圧力センサ２４５に基づくＡＰＣバルブ２４４による圧力調整動作、温度センサ２６３に基づくヒータ２０７の温度調整動作、真空ポンプ２４６の起動および停止、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、高周波電源２７３の電力供給、整合器２７２によるインピーダンス調整動作等を制御するように構成されている。
なお、コントローラ１２１は、専用のコンピュータとして構成されている場合に限らず、汎用のコンピュータとして構成されていてもよい。例えば、上述のプログラムを格納した外部記憶装置（例えば、磁気テープ、フレキシブルディスクやハードディスク等の磁気ディスク、ＣＤやＤＶＤ等の光ディスク、ＭＯ等の光磁気ディスク、ＵＳＢメモリやメモリカード等の半導体メモリ）１２３を用意し、かかる外部記憶装置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、本実施形態にかかるコントローラ１２１を構成することができる。なお、コンピュータにプログラムを供給するための手段は、外部記憶装置１２３を介して供給する場合に限らない。例えば、インターネットや専用回線等の通信手段を用い、外部記憶装置１２３を介さずにプログラムを供給するようにしてもよい。なお、記憶装置１２１ｃや外部記憶装置１２３は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体として構成される。以下、これらを総称して、単に記録媒体ともいう。なお、本明細書において記録媒体という言葉を用いた場合は、記憶装置１２１ｃ単体のみを含む場合、外部記憶装置１２３単体のみを含む場合、または、その両方を含む場合がある。
（２）基板処理工程
次に、上述の基板処理装置の処理炉を用いて、半導体装置（デバイス）の製造工程の一工程として、基板上に絶縁膜としての窒化膜または酸窒化膜を成膜する方法の例について説明する。なお、以下の説明において、基板処理装置を構成する各部の動作はコントローラ１２１により制御される。
本実施形態の成膜シーケンスでは、原料ガスとしてＳｉ2Ｃｌ6Ｏガスを、窒素含有ガスとしてＮＨ3ガスを用い、処理室２０１内に収容されたウエハ２００に対してＳｉ2Ｃｌ6Ｏガスを供給する工程（Ｓｉ2Ｃｌ6Ｏガス供給工程）と、処理室２０１内のウエハ２００に対してプラズマ励起させたＮＨ3ガスを供給する工程（ＮＨ3ガス供給工程）と、を交互に所定回数行うことで、ウエハ２００上に、絶縁膜としてシリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）またはシリコン酸窒化膜（ＳｉＯＮ膜）を形成する。このときパージガスとしてＮ2ガスを用い、Ｓｉ2Ｃｌ6Ｏガスを供給した後に処理室２０１内をＮ2ガスでパージする工程（第１のパージ工程）を行い、ＮＨ3ガスを供給した後に処理室２０１内をＮ2ガスでパージする工程（第２のパージ工程）を行う。
すなわち、本実施形態の成膜シーケンスでは、処理室２０１内のウエハ２００に対してＳｉ2Ｃｌ6Ｏガスを供給する工程（Ｓｉ2Ｃｌ6Ｏガス供給工程）と、処理室２０１内をパージする工程（第１のパージ工程）と、処理室２０１内のウエハ２００に対してプラズマ励起させたＮＨ3ガスを供給する工程（ＮＨ3ガス供給工程）と、処理室２０１内をパージする工程（第２のパージ工程）と、を１サイクルとして、このサイクルを所定回数行うことで、ウエハ２００上にシリコン窒化膜またはシリコン酸窒化膜を形成する。以下、本実施形態の成膜シーケンスについてより具体的に説明する。
なお、本明細書において「ウエハ」という言葉を用いた場合は、「ウエハそのもの」を意味する場合や、「ウエハとその表面に形成された所定の層や膜等との積層体（集合体）」を意味する場合（すなわち、表面に形成された所定の層や膜等を含めてウエハと称する場合）がある。また、本明細書において「ウエハの表面」という言葉を用いた場合は、「ウエハそのものの表面（露出面）」を意味する場合や、「ウエハ上に形成された所定の層や膜等の表面、すなわち、積層体としてのウエハの最表面」を意味する場合がある。
従って、本明細書において「ウエハに対して所定のガスを供給する」と記載した場合は、「ウエハそのものの表面（露出面）に対して所定のガスを直接供給する」ことを意味する場合や、「ウエハ上に形成されている層や膜等に対して、すなわち、積層体としてのウエハの最表面に対して所定のガスを供給する」ことを意味する場合がある。また、本明細書において「ウエハ上に所定の層（又は膜）を形成する」と記載した場合は、「ウエハそのものの表面（露出面）上に所定の層（又は膜）を直接形成する」ことを意味する場合や、「ウエハ上に形成されている層や膜等の上、すなわち、積層体としてのウエハの最表面の上に所定の層（又は膜）を形成する」ことを意味する場合がある。
なお、本明細書において「基板」という言葉を用いた場合も、「ウエハ」という言葉を用いた場合と同様であり、その場合、上記説明において、「ウエハ」を「基板」に置き換えて考えればよい。
（ウエハチャージ及びボートロード）
複数枚のウエハ２００がボート２１７に装填（ウエハチャージ）されると、図１に示されているように、複数枚のウエハ２００を支持したボート２１７は、ボートエレベータ１１５によって持ち上げられて処理室２０１内に搬入（ボートロード）される。この状態で、シールキャップ２１９はＯリング２２０を介して反応管２０３の下端をシールした状態となる。
（圧力調整及び温度調整）
処理室２０１内が所望の圧力（真空度）となるように真空ポンプ２４６によって真空排気される。この際、処理室２０１内の圧力は圧力センサ２４５で測定され、この測定された圧力情報に基づきＡＰＣバルブ２４４がフィードバック制御される（圧力調整）。なお、真空ポンプ２４６は、少なくともウエハ２００に対する処理が完了するまでの間は常時作動させた状態を維持する。また、処理室２０１内が所望の温度となるようにヒータ２０７によって加熱される。この際、処理室２０１内が所望の温度分布となるように、温度センサ２６３が検出した温度情報に基づきヒータ２０７への通電具合がフィードバック制御される（温度調整）。なお、ヒータ２０７による処理室２０１内の加熱は、少なくともウエハ２００に対する処理が完了するまでの間は継続して行われる。続いて、回転機構２６７によりボート２１７及びウエハ２００の回転を開始する（ウエハ回転）。なお、回転機構２６７によるボート２１７及びウエハ２００の回転は、少なくとも、ウエハ２００に対する処理が完了するまでの間は継続して行われる。その後、後述する４つのステップを順次実行する。
［ステップＳ１０］
第１ガス供給管２３２ａのバルブ２４３ａ、第１不活性ガス供給管２３２ｊのバルブ２４３ｊを開き、第１ガス供給管２３２ａにＳｉ2Ｃｌ6Ｏガス、第１不活性ガス供給管２３２ｊにＮ2ガスを流す。Ｓｉ2Ｃｌ6Ｏガスは、第１ガス供給管２３２ａから流れ、ＭＦＣ２４１ａにより流量調整される。Ｎ2ガスは、第１不活性ガス供給管２３２ｊから流れ、ＭＦＣ２４１ｊにより流量調整される。流量調整されたＳｉ2Ｃｌ6Ｏガスは、流量調整されたＮ2ガスと第１ガス供給管２３２ａ内で混合されて、第１ノズル２３３ａのガス供給孔２４８ａから、加熱された減圧状態の処理室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Ｓｉ2Ｃｌ6Ｏガスが供給されることとなる（Ｓｉ2Ｃｌ6Ｏガス供給工程）。
このとき、バッファ室２３７ｂ，２３７ｃ内や、第２ノズル２３３ｂ、第３ノズル２３３ｃ内へのＳｉ2Ｃｌ6Ｏガスの侵入を防止するため、バルブ２４３ｋ，２４３ｌを開き、第２不活性ガス供給管２３２ｋ、第３不活性ガス供給管２３２ｌ内にＮ2ガスを流す。Ｎ2ガスは、第２ガス供給管２３２ｂ、第３ガス供給管２３２ｃ，第２ノズル２３３ｂ、第３ノズル２３３ｃ、バッファ室２３７ｂ，２３７ｃ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。
このとき、ＡＰＣバルブ２４４を適正に調整して、処理室２０１内の圧力を、大気圧未満、例えば１０〜１０００Ｐａの範囲内の圧力に維持する。ＭＦＣ２４１ａで制御するＳｉ2Ｃｌ6Ｏガスの供給流量は、例えば１００〜２０００ｓｃｃｍ（０．１〜２ｓｌｍ）の範囲内の流量とする。ＭＦＣ２４１ｊ，２４１ｋ，２４１ｌで制御するＮ2ガスの供給流量は、それぞれ例えば１００〜１００００ｓｃｃｍ（０．１〜１０ｓｌｍ）の範囲内の流量とする。Ｓｉ2Ｃｌ6Ｏ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１〜１２０秒の範囲内の時間とする。ヒータ２０７の温度は、上述の圧力帯において処理室２０１内で化学的蒸着反応が生じるような温度となるように設定する。すなわちウエハ２００の温度が、例えば３５０〜９５０℃、好ましくは６００〜９００℃、より好ましくは７００〜９００℃の範囲内の一定の温度となるようにヒータ２０７の温度を設定する。
なお、ウエハ２００の温度が３５０℃未満となると、ウエハ２００上においてＳｉ2Ｃｌ6Ｏが分解、吸着しにくくなる。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できる。また、ウエハ２００の温度が９００℃、さらには９５０℃を超えると気相反応が強くなり過ぎ、膜厚均一性が悪化しやすくなる。ウエハ２００の温度を９５０℃以下、好ましくは９００℃以下とすることでこれを解消することができる。
また、ウエハ２００の温度が６００℃未満となると、成膜は可能であるものの、実用的な成膜レートが得られなくなることがある。ウエハ２００の温度を６００℃以上とすることで実用的な成膜レートが得られるようになる。
また、ウエハ２００の温度が７００℃未満の場合、膜中に取り込まれた水素が残留し易く、かつ、水素の吸着サイトの多い（欠陥の多い）低密度な膜が形成される場合がある。ウエハ２００の温度を７００℃以上とすることでこれを解消することができる。
以上のことから、ウエハ２００の温度は３５０〜９５０℃、好ましくは６００〜９００℃、より好ましくは７００〜９００℃とするのがよい。
なお、ウエハ２００の温度を７００〜９００℃とすれば、膜中に取り込まれた水素が残留し難く（脱離し易く）なり、かつ、水素の吸着サイトの少ない（欠陥の少ない）高密度な膜を形成することが可能となる。すなわち、この温度帯においては、膜中の水素濃度が極めて低く、膜厚均一性が極めて良好な膜を形成することが可能となる。また、Ｓｉ2Ｃｌ6Ｏガスは分解性が低く（反応性が低く）、熱分解温度が高いことから、７００〜９００℃のような比較的高い温度帯で成膜する場合でも、過剰な気相反応が生じることを抑制でき、それによるパーティクルの発生を抑制することができる。
上述の条件、すなわち化学的蒸着反応が生じる条件下でＳｉ2Ｃｌ6Ｏガスを処理室２０１内に供給することで、ウエハ２００（表面の下地膜）上に、例えば１原子層未満から数原子層程度の厚さのシリコンおよび酸素を含む層が形成される。シリコンおよび酸素を含む層は、Ｓｉ−Ｏ結合を含む層であり、Ｓｉ2Ｃｌ6Ｏガスの吸着層であってもよいし、シリコン酸化層（ＳｉＯ層）であってもよいし、その両方を含んでいてもよい。ただし、シリコンおよび酸素を含む層は、シリコン（Ｓｉ）、酸素（Ｏ）及び塩素（Ｃｌ）を含む層であることが好ましい。なお、シリコンおよび酸素を含む層を、単に、酸化層と呼ぶこともでき、また、シリコンを含む酸化層、もしくは、シリコン酸化層と呼ぶこともできる。また、シリコン（Ｓｉ）、酸素（Ｏ）及び塩素（Ｃｌ）を含む層を、シリコンおよび塩素を含む酸化層、もしくは、塩素を含むシリコン酸化層と呼ぶこともできる。
ここでシリコン酸化層（ＳｉＯ層）とは、ＳｉおよびＯにより構成される連続的な層の他、不連続な層や、これらが重なってできるシリコン酸化膜（ＳｉＯ膜）をも含む総称である。なお、ＳｉおよびＯにより構成される連続的な層をＳｉＯ膜という場合もある。なお、ＳｉＯ層を構成するＳｉは、Ｃｌとの結合が完全に切れていないものも含む。
また、Ｓｉ2Ｃｌ6Ｏガスの吸着層は、Ｓｉ2Ｃｌ6Ｏガスのガス分子の連続的な化学吸着層の他、不連続な化学吸着層をも含む。すなわち、Ｓｉ2Ｃｌ6Ｏガスの吸着層は、Ｓｉ2Ｃｌ6Ｏ分子で構成される１分子層もしくは１分子層未満の厚さの化学吸着層を含む。なお、Ｓｉ2Ｃｌ6Ｏガスの吸着層を構成するＳｉ2Ｃｌ6Ｏ分子は、ＳｉとＣｌとの結合が一部切れたもの（ＳｉxＣｌyＯ分子）も含む。すなわち、Ｓｉ2Ｃｌ6Ｏの吸着層は、Ｓｉ2Ｃｌ6Ｏ分子および／またはＳｉxＣｌyＯ分子の連続的な化学吸着層や不連続な化学吸着層を含む。なお、１原子層未満の厚さの層とは不連続に形成される原子層のことを意味しており、１原子層の厚さの層とは連続的に形成される原子層のことを意味している。また、１分子層未満の厚さの層とは不連続に形成される分子層のことを意味しており、１分子層の厚さの層とは連続的に形成される分子層のことを意味している。
Ｓｉ2Ｃｌ6Ｏガスが自己分解（熱分解）する条件下、すなわち、Ｓｉ2Ｃｌ6Ｏの熱分解反応が生じる条件下では、ウエハ２００上にＳｉＯが堆積することでＳｉＯ層が形成される。Ｓｉ2Ｃｌ6Ｏガスが自己分解（熱分解）しない条件下、すなわち、Ｓｉ2Ｃｌ6Ｏの熱分解反応が生じない条件下では、ウエハ２００上にＳｉ2Ｃｌ6Ｏガスが吸着することでＳｉ2Ｃｌ6Ｏガスの吸着層が形成される。どちらの条件下でも、Ｓｉ2Ｃｌ6ＯガスにおけるＳｉ−Ｏ結合の少なくとも一部は切断されずに保持（維持）され、そのままＳｉおよびＯを含む層中（ＳｉＯ層中またはＳｉ2Ｃｌ6Ｏガスの吸着層中）に取り込まれることとなる。例えば、Ｓｉ2Ｃｌ6Ｏの熱分解反応が生じる条件下において、Ｓｉ2Ｃｌ6ＯにおけるＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合の一方のＳｉ−Ｏ結合が切断されたとしても、他方のＳｉ−Ｏ結合は切断されることなく保持され、そのままＳｉＯ層中に取り込まれることとなる。これは、Ｓｉ2Ｃｌ6Ｏガスが強固なＳｉ−Ｏ結合を有することに起因する。なお、ウエハ２００上にＳｉ2Ｃｌ6Ｏガスの吸着層を形成するよりもＳｉＯ層を形成する方が、成膜レートを高くすることができ好ましい。
ウエハ２００上に形成されるシリコンおよび酸素を含む層の厚さが数原子層を超えると、後述するステップＳ１４での窒化の作用や塩素脱離作用がシリコンおよび酸素を含む層の全体に届きにくくなる。また、ウエハ２００上に形成可能なシリコンおよび酸素を含む層の厚さの最小値は１原子層未満である。よって、シリコンおよび酸素を含む層の厚さは１原子層未満から数原子層程度とするのが好ましい。なお、シリコンおよび酸素を含む層の厚さを１原子層以下、すなわち、１原子層または１原子層未満とすることで、ステップＳ１４での窒化の作用や塩素脱離作用を相対的に高めることができ、ステップＳ１４での窒化反応や塩素脱離反応に要する時間を短縮することができる。ステップＳ１０のシリコンおよび酸素を含む層の形成に要する時間を短縮することもできる。結果として、１サイクルあたりの処理時間を短縮することができ、トータルでの処理時間を短縮することも可能となる。すなわち、成膜レートを高くすることも可能となる。また、シリコンおよび酸素を含む層の厚さを１原子層以下とすることで、膜厚均一性の制御性を高めることが可能となる。
Ｓｉ、ＣｌおよびＯを含みＳｉ−Ｏ結合を有する原料、すなわちシロキサン系原料としては、ヘキサクロロジシロキサンの他、テトラクロロジシロキサン、ペンタクロロジシロキサン、オクタクロロトリシロキサン、デカクロロテトラシロキサン、ドデカクロロペンタシロキサン等の無機系のクロロシロキサン化合物を用いることができる。シロキサン系原料としては、有機系のクロロシロキサン化合物を用いることもできる。なお、不活性ガスとしては、Ｎ2ガスの他、Ａｒ、Ｈｅ、Ｎｅ、Ｘｅ等の希ガスを用いてもよい。
［ステップＳ１２］
ウエハ２００上にシリコンおよび酸素を含む層が形成された後、第１ガス供給管２３２ａのバルブ２４３ａを閉じ、Ｓｉ2Ｃｌ6Ｏガスの供給を停止する。このとき、排気管２３１のＡＰＣバルブ２４４は開いたままとし、真空ポンプ２４６により処理室２０１内を真空排気し、処理室２０１内に残留する未反応もしくはシリコンおよび酸素を含む層の形成に寄与した後のＳｉ2Ｃｌ6Ｏガスを処理室２０１内から排除する。また、バルブ２４３ｊ，２４３ｋ，２４３ｌは開いたままとして、不活性ガスとしてのＮ2ガスの処理室２０１内への供給を維持する。Ｎ2ガスはパージガスとして作用し、これにより、処理室２０１内に残留する未反応もしくはシリコンおよび酸素を含む層の形成に寄与した後のＳｉ2Ｃｌ6Ｏガスを処理室２０１内から排除する効果を更に高めることができる（第１のパージ工程）。
なお、このとき、処理室２０１内に残留するガスを完全に排除しなくてもよく、処理室２０１内を完全にパージしなくてもよい。処理室２０１内に残留するガスが微量であれば、その後に行われるステップＳ１４において悪影響が生じることはない。このとき処理室２０１内に供給するＮ2ガスの流量も大流量とする必要はなく、例えば、反応管２０３（処理室２０１）の容積と同程度の量を供給することで、ステップＳ１４において悪影響が生じない程度のパージを行うことができる。このように、処理室２０１内を完全にパージしないことで、パージ時間を短縮し、スループットを向上させることができる。また、Ｎ2ガスの消費も必要最小限に抑えることが可能となる。
このときのヒータ２０７の温度は、ウエハ２００の温度がＳｉ2Ｃｌ6Ｏガスの供給時と同じく３５０〜９５０℃、好ましくは６００〜９００℃、より好ましくは７００〜９００℃の範囲内の一定の温度となるように設定する。各不活性ガス供給系から供給するパージガスとしてのＮ2ガスの供給流量は、それぞれ例えば１００〜１００００ｓｃｃｍ（０．１〜１０ｓｌｍ）の範囲内の流量とする。パージガスとしては、Ｎ2ガスの他、Ａｒ、Ｈｅ、Ｎｅ、Ｘｅ等の希ガスを用いてもよい。
［ステップＳ１４］
処理室２０１内の残留ガスを除去した後、ＮＨ3ガスを処理室２０１内のウエハ２００に対して供給してシリコンおよび酸素を含む層の窒化処理を行う（ＮＨ3ガス供給工程）。
すなわち、第２ガス供給管２３２ｂのバルブ２４３ｂを開き、第２ガス供給管２３２ｂ内にＮＨ3ガスを流す。第２ガス供給管２３２ｂ内を流れたＮＨ3ガスは、ＭＦＣ２４１ｂにより流量調整される。流量調整されたＮＨ3ガスは第２ノズル２３３ｂのガス供給孔２４８ｂからバッファ室２３７ｂ内に供給される。このとき、第１の棒状電極２６９ｂ及び第２の棒状電極２７０ｂ間に高周波電源２７３から整合器２７２を介して高周波電力を印加することで、バッファ室２３７ｂ内に供給されたＮＨ3ガスはプラズマ励起され、励起種（ＮＨ3 *）としてガス供給孔２３８ｂ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に対してプラズマ励起されたＮＨ3ガスが供給されることとなる。このとき同時にバルブ２４３ｋを開き、第２不活性ガス供給管２３２ｋ内にＮ2ガスを流す。Ｎ2ガスはＮＨ3ガスと一緒に処理室２０１内に供給され、排気管２３１から排気される。
また同時に、第３ガス供給管２３２ｃのバルブ２４３ｃを開き、第３ガス供給管２３２ｃ内にＮＨ3ガスを流す。第３ガス供給管２３２ｃ内を流れたＮＨ3ガスは、ＭＦＣ２４１ｃにより流量調整される。流量調整されたＮＨ3ガスは第３ノズル２３３ｃのガス供給孔２４８ｃからバッファ室２３７ｃ内に供給される。このとき、第１の棒状電極２６９ｃ及び第２の棒状電極２７０ｃ間に高周波電源２７３から整合器２７２を介して高周波電力を印加することで、バッファ室２３７ｃ内に供給されたＮＨ3ガスはプラズマ励起され、励起種（ＮＨ3 *）としてガス供給孔２３８ｃ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に対してプラズマ励起されたＮＨ3ガスが供給されることとなる。このとき同時にバルブ２４３ｌを開き、第３不活性ガス供給管２３２ｌ内にＮ2ガスを流す。Ｎ2ガスはＮＨ3ガスと一緒に処理室２０１内に供給され、排気管２３１から排気される。
このとき、第１ノズル２３３ａ内へのＮＨ3ガスの侵入を防止するため、バルブ２４３ｊを開き、第１不活性ガス供給管２３２ｊ内にＮ2ガスを流す。Ｎ2ガスは、第１ガス供給管２３２ａ，第１ノズル２３３ａ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。
ＮＨ3ガスをプラズマ励起することにより励起種として流すときは、ＡＰＣバルブ２４４を適正に調整して、処理室２０１内の圧力を、例えば１〜１０００Ｐａの範囲内の圧力とする。ＭＦＣ２４１ｂ，２４１ｃで制御するＮＨ3ガスの供給流量は、それぞれ例えば１００〜１００００ｓｃｃｍ（０．１〜１０ｓｌｍ）の範囲内の流量とする。ＭＦＣ２４１ｋ，２４１ｌ，２４１ｊで制御するＮ2ガスの供給流量は、それぞれ例えば１００〜１００００ｓｃｃｍ（０．１〜１０ｓｌｍ）の範囲内の流量とする。ＮＨ3ガスをプラズマ励起することにより得られた励起種をウエハ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１〜１２０秒の範囲内の時間とする。
ヒータ２０７の温度は、スループットを考慮すると、シリコンおよび酸素を含む層が窒化される温度であって、ステップＳ１０のＳｉ2Ｃｌ6Ｏガスの供給時と同様な温度帯となるように、すなわちステップＳ１０〜ステップＳ１４で処理室２０１内の温度を同様な温度帯に保持するように設定することが好ましい。この場合、ステップＳ１０〜ステップＳ１４でウエハ２００の温度、すなわち処理室２０１内の温度が３５０〜９５０℃、好ましくは６００〜９００℃、より好ましくは７００〜９００℃の範囲内の一定の温度となるように、ヒータ２０７の温度を設定するのが好ましい。さらには、ステップＳ１０〜ステップＳ１６（後述）にかけて処理室２０１の温度を同様な温度帯に保持するように、ヒータ２０７の温度を設定するのがより好ましい。
高周波電源２７３から第１の棒状電極２６９ｂ，２６９ｃ及び第２の棒状電極２７０ｂ，２７０ｃ間に印加する高周波電力は、それぞれ例えば５０〜１０００Ｗの範囲内の電力となるように設定する。このとき、ＮＨ3ガスを熱励起、すなわち、熱で活性化させて供給することもできる。ただし、減圧雰囲気下でＮＨ3ガスを熱的に活性化させて流す場合に十分な窒化力を得るには、処理室２０１内の圧力を比較的高い圧力帯、例えば１０〜３０００Ｐａの範囲内の圧力とし、またウエハ２００の温度を５５０℃以上とする必要がある。これに対し、ＮＨ3ガスをプラズマ励起、すなわち、プラズマで活性化させて供給する場合は、処理室２０１内の温度を例えば３００℃以上としても、十分な窒化力が得られる。なお、ＮＨ3ガスをプラズマ励起して流す場合は、処理室２０１内の温度を常温としても十分な窒化力が得られる。ただし、処理室２０１内の温度を１５０℃未満とすると処理室２０１内やウエハ２００等に塩化アンモニウム（ＮＨ4Ｃｌ）等の反応副生成物が付着する。よって、処理室２０１内の温度は１５０℃以上とするのが好ましく、本実施形態では、ステップＳ１０と同様、３５０℃以上としている。なお、ＮＨ3ガスはプラズマで励起させて供給するよりも、熱で励起させて供給した方が、ソフトな反応を生じさせることができ、後述する窒化をソフトに行うことができる。
上述の条件にてＮＨ3ガスを処理室２０１内に供給することで、プラズマ励起または熱励起されることにより励起種となったＮＨ3ガスは、ステップＳ１０でウエハ２００上に形成されシリコンおよび酸素を含む層の少なくとも一部と反応する。これにより、シリコンおよび酸素を含む層に対して窒化処理が行われ、この窒化処理により、シリコンおよび酸素を含む層は、窒化層としてのシリコン窒化層（Ｓｉ3Ｎ4層、以下、単にＳｉＮ層ともいう。）、または、酸窒化層としてのシリコン酸窒化層（ＳｉＯＮ層）へと変化させられる（改質される）。
なお、窒化処理の際に、シリコンおよび酸素を含む層の酸素成分を脱離させることで、シリコンおよび酸素を含む層をＳｉＮ層へと改質することができ、シリコンおよび酸素を含む層の酸素成分を残留させることで、シリコンおよび酸素を含む層をＳｉＯＮ層へと改質することができる。シリコンおよび酸素を含む層の酸素成分の調整は、プラズマ励起または熱励起させたＮＨ3ガスの窒化力を調整することにより行うことができる。なお、プラズマ励起させたＮＨ3ガスを供給する場合の方が、熱励起させたＮＨ3ガスを供給する場合よりも窒化力を高めることができ、シリコンおよび酸素を含む層をＳｉＮ層へと改質することが容易となる。また、熱励起させたＮＨ3ガスを供給する場合の方が、プラズマ励起させたＮＨ3ガスを供給する場合よりも窒化力を抑えることができ、シリコンおよび酸素を含む層をＳｉＯＮ層へと改質することが容易となる。ただし、上述のようにＳｉ2Ｃｌ6Ｏガスは強固なＳｉ−Ｏ結合を有し、シリコンおよび酸素を含む層中にはその強固なＳｉ−Ｏ結合が取り込まれることから、シリコンおよび酸素を含む層も強固なＳｉ−Ｏ結合を有することとなる。よって、上述の窒化処理により、シリコンおよび酸素を含む層の酸素成分を完全に脱離させることは難しく、上述の窒化処理を行ってもシリコンおよび酸素を含む層に含まれるＳｉ−Ｏ結合の少なくとも一部は切断されずに保持されることとなる。よって、ここでいうＳｉＮ層またはＳｉＮ膜とは、正確には、僅かに酸素を含むＳｉN層またはＳｉＮ膜、例えば不純物レベルの酸素を含むＳｉN層またはＳｉＮ膜のことを意味する。すなわち、本明細書における、ＳｉＮ層またはＳｉＮ膜とは、低酸素濃度のＳｉＮ層またはＳｉＮ膜のことを意味し、純粋なＳｉＮ層またはＳｉＮ膜に近いが、僅かであれ酸素を含むことから、ＳｉＯＮ層またはＳｉＯＮ膜に含めて考えることもできる。本明細書では、便宜上、このような意味でこれらの言葉を使用することとする。
ステップＳ１４では、複数（ここでは２つ）のプラズマ発生部を用いることで、各プラズマ発生部（励起部）に印加する高周波電力をそれぞれ小さくして各プラズマ発生部（励起部）におけるプラズマ出力を低出力としつつ、ウエハ２００への励起種の供給量を増やすことができる。これにより、ウエハ２００やシリコンおよび酸素を含む層へのプラズマダメージを抑制しつつ、ウエハ２００への励起種の供給量を増やすことが可能となる。
そしてこれにより、ウエハ２００やシリコンおよび酸素を含む層へのプラズマダメージを抑制しつつ、ウエハ２００への励起種の供給量を増やすことができ、窒化力を高め、シリコンおよび酸素を含む層の窒化を促進させることができる。すなわち、窒化効率を高めることが可能となる。そして、シリコンおよび酸素を含む層の窒化が飽和してセルフリミットがかかる状態（窒化されきった状態）まで素早く遷移させることが可能となり、窒化時間を短縮させることができる。その結果として処理時間を短縮させることが可能となる。また、窒化処理のウエハ面内均一性を向上させることができる。すなわち、ウエハ２００面内全域に対して励起種をより均一に供給することが可能となり、例えばウエハ２００の外周付近とウエハ２００の中心側との間で窒化の度合いに顕著な違いが起こらないようにできる。
また、複数のプラズマ発生部を用いることで、ウエハ２００やシリコンおよび酸素を含む層へのプラズマダメージを抑制しつつ、ウエハ２００への励起種の供給量を増やすことができ、ステップＳ１０において形成されたシリコンおよび酸素を含む層に含まれる塩素を効率的に脱離させることができる。これにより、塩素濃度が極めて低いシリコン窒化層またはシリコン酸窒化層を形成することができる。また、塩素を効率的に脱離させることで、窒化効率をさらに向上させることができる。すなわち、窒化を阻害させる要因となる塩素をシリコンおよび酸素を含む層から効率的に脱離させることで、窒化効率をさらに向上させることができる。なお、シリコンおよび酸素を含む層から脱離した塩素は、排気管２３１から処理室２０１外へと排気される。
窒素含有ガスとしては、アンモニア（ＮＨ3）ガス以外に、ジアゼン（Ｎ2Ｈ2）ガス、ヒドラジン（Ｎ2Ｈ4）ガス、Ｎ3Ｈ8ガス等を用いてもよく、また、エチルアミン、メチルアミン等の窒素元素を含むアミン系のガスを用いてもよい。
［ステップＳ１６］
シリコンおよび酸素を含む層をシリコン窒化層またはシリコン酸窒化層へと変化させた後、第２ガス供給管２３２ｂのバルブ２４３ｂ及び第３ガス供給管２３２ｃのバルブ２４３ｃをそれぞれ閉じ、ＮＨ3ガスの供給を停止する。このとき、排気管２３１のＡＰＣバルブ２４４は開いたままとし、真空ポンプ２４６により処理室２０１内を真空排気し、処理室２０１内に残留する未反応もしくはシリコン窒化層またはシリコン酸窒化層形成に寄与した後のＮＨ3ガスや反応副生成物を処理室２０１内から排除する。また、バルブ２４３ｋ，２４３ｌ，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もしくはシリコン窒化層またはシリコン酸窒化層形成に寄与した後のＮＨ3ガスや反応副生成物を処理室２０１内から排除する効果を更に高めることができる（第２のパージ工程）。
なお、このとき、処理室２０１内に残留するガスを完全に排除しなくてもよく、処理室２０１内を完全にパージしなくてもよい。処理室２０１内に残留するガスが微量であれば、その後に行われるステップＳ１０において悪影響が生じることはない。このとき処理室２０１内に供給するＮ2ガスの流量も大流量とする必要はなく、例えば、反応管２０３（処理室２０１）の容積と同程度の量を供給することで、ステップＳ１０において悪影響が生じない程度のパージを行うことができる。このように、処理室２０１内を完全にパージしないことで、パージ時間を短縮し、スループットを向上させることができる。また、Ｎ2ガスの消費も必要最小限に抑えることが可能となる。
このときのヒータ２０７の温度は、ウエハ２００の温度がＮＨ3ガスの供給時と同じく３５０〜９５０℃、好ましくは６００〜９００℃、より好ましくは７００〜９００℃の範囲内の一定の温度となるように設定する。各不活性ガス供給系から供給するパージガスとしてのＮ2ガスの供給流量は、それぞれ例えば１００〜１００００ｓｃｃｍ（０．１〜１０ｓｌｍ）の範囲内の流量とする。パージガスとしては、Ｎ2ガスの他、Ａｒ、Ｈｅ、Ｎｅ、Ｘｅ等の希ガスを用いてもよい。
上述したステップＳ１０〜Ｓ１６を１サイクルとして、このサイクルを所定回数、好ましくは複数回実施することにより、ウエハ２００上に所定膜厚のシリコン窒化膜（Ｓｉ3Ｎ4膜、以下、単にＳｉＮ膜ともいう。）またはシリコン酸窒化膜（ＳｉＯＮ膜）を成膜することが出来る。
なお、上述のサイクルを繰り返す際の少なくとも２サイクル目以降の各ステップにおいて、「ウエハ２００に対して所定のガスを供給する」と記載した部分は、「ウエハ２００上に形成されている層に対して、すなわち、積層体としてのウエハ２００の最表面に対して所定のガスを供給する」ことを意味し、「ウエハ２００上に所定の層を形成する」と記載した部分は、「ウエハ２００上に形成されている層の上、すなわち、積層体としてのウエハ２００の最表面の上に所定の層を形成する」ことを意味している。この点は上述の通りである。またこの点は、後述する他の実施形態においても同様である。
（パージ及び大気圧復帰）
所定膜厚のシリコン窒化膜またはシリコン酸窒化膜が成膜されると、バルブ２４３ｊ，２４３ｋ，２４３ｌを開き、各不活性ガス供給系から不活性ガスとしての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し、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内に残留するガスが処理室２０１内から除去される（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、処理室２０１内の圧力が常圧に復帰される（大気圧復帰）。
（ボートアンロード及びウエハディスチャージ）
その後、ボートエレベータ１１５によりシールキャップ２１９が下降されて、反応管２０３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に保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（ボートアンロード）される。その後、処理済みのウエハ２００はボート２１７より取り出される（ウエハディスチャージ）。
本実施形態によれば、ウエハ２００に対してＳｉ、ＣｌおよびＯを含みＳｉ−Ｏ結合を有する原料ガス（Ｓｉ2Ｃｌ6Ｏ）を供給する工程と、ウエハ２００に対して窒化ガス（ＮＨ3）を供給する工程と、を含むサイクルを所定回数行うことで、ウエハ２００上にＳｉＮ膜またはＳｉＯＮ膜を形成するようにしたので、パーティクルの発生を抑制しつつ、低水素濃度で膜厚均一性およびステップカバレッジ特性が良好なＳｉＮ膜またはＳｉＯＮ膜を形成することが可能となる。
また、本実施形態によれば、シリコンソースであり酸素ソースでもある原料ガスを用いることで、ＳｉＯＮ膜を形成する場合であっても、Ｏ2ガス等の酸素ソースを別途供給する工程を省略することができる。通常、ＳｉＯＮ膜を形成する場合は、シリコンソース、酸素ソース、窒素ソースとなる３種類のガスを用いるが、本実施形態によれば、２種類のガスだけを用いてＳｉＯＮ膜を形成することができる。これにより、ガス供給工程を１工程省略できることとなり、サイクルレート（単位サイクル あたりに形成されるＳｉＯＮ層の厚さ）、すなわち、成膜レートを向上させることができ、スループットを向上させることが可能となる。また、酸素ソースを別途供給するガス供給ラインを省略することができ（ガス供給ラインを１ライン省略することができ）、装置コストを低減することもできる。
また、本実施形態によれば、膜中水素の他、膜中塩素の含有量を低減することもでき、塩素濃度が極めて低いＳｉＮ膜またはＳｉＯＮ膜を形成することができる。すなわち、水素や塩素等の不純物濃度が極めて低く、膜厚均一性およびステップカバレッジ特性が良好なＳｉＮ膜またはＳｉＯＮ膜を形成することができる。
また、本実施形態によれば、複数のプラズマ発生部を用いることで、各プラズマ発生部（励起部）に印加する高周波電力をそれぞれ小さくして各プラズマ発生部（励起部）におけるプラズマ出力を低出力としつつ、ウエハ２００への励起種の供給量を増やすことができる。これにより、ウエハ２００、ＳｉおよびＯを含む層、ＳｉＮ層またはＳｉＯＮ層へのプラズマダメージを抑制しつつ、ウエハ２００への励起種の供給量を増やすことが可能となる。
＜本発明の他の実施形態＞
以上、本発明の実施の形態を具体的に説明したが、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。
例えば、上述の実施形態では、プラズマ発生部（励起部）が２つ設けられている場合について説明したが、本発明はかかる形態に限定されない。例えば、プラズマ発生部（励起部）が１つ設けら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。但し、プラズマ発生部（励起部）を複数設けることにより、上述したように、窒化処理のウエハ面内均一性をさらに向上させ、ＳｉＮ膜またはＳｉＯＮ膜のウエハ面内膜質均一性及びウエハ面内膜厚均一性をそれぞれさらに向上させることが可能となる。すなわち、プラズマ発生部を複数設けるようにした方が、窒化処理の効果を高めることができる。また、本発明は、プラズマ発生部（励起部）が３つ以上設けられている場合であっても、好適に適用可能である。
また、上述の実施形態では、プラズマ発生部が設けられる例について説明したが、ステップＳ１４では熱励起させたＮＨ3ガスを用いることもでき、この場合、プラズマ発生部を省略することもできる。この場合、処理室２０１内にバッファ室２３７ｂ，２３７ｃを設けず、第２ノズル２３３ｂ、第３ノズル２３３ｃから処理室２０１内にＮＨ3ガスを直接に供給するようにしてもよい。また、この場合、第２ノズル２３３ｂ、第３ノズル２３３ｃのガス供給孔２４８ｂ，２４８ｃを反応管２０３の中心側に向けることで、第２ノズル２３３ｂ、第３ノズル２３３ｃからＮＨ3ガスをウエハ２００に向けて直接に供給するようにすることも可能である。また、この場合、ＮＨ3ガスを供給するノズルを１本としてもよく、例えば、第３ノズル２３３ｃを設けず、第２ノズル２３３ｂだけを設けるようにしてもよいし、第２ノズル２３３ｂを設けず、第３ノズル２３３ｃだけを設けるようにしてもよい。なお、第２ノズル２３３ｂ、第３ノズル２３３ｃを設けず、バッファ室２３７ｂ、２３７ｃのみを設けるようにしてもよい。この場合、バッファ室を１つとしてもよく、例えば、バッファ室２３７ｃを設けず、バッファ室２３７ｂだけを設けるようにしてもよいし、バッファ室２３７ｂを設けず、バッファ室２３７ｃだけを設けるようにしてもよい。
上述の実施形態によれば、膜中の水素濃度が極めて低く、膜厚均一性およびステップカバレッジ特性が良好なＳｉＮ膜またはＳｉＯＮ膜を形成でき、このＳｉＮ膜またはＳｉＯＮ膜をフラッシュメモリのトンネル絶縁膜として用いることで、トンネル絶縁膜の信頼性を向上させることができ、高品質なフラッシュメモリを実現することができる。
なお、上述の実施形態で形成したＳｉＮ膜またはＳｉＯＮ膜は、膜中の塩素濃度が低く、膜密度が高く、フッ化水素に対する高い耐性を有している。そのため、上述の実施形態で形成したＳｉＮ膜またはＳｉＯＮ膜は、トンネル絶縁膜やゲート絶縁膜や容量絶縁膜だけでなく、サイドウォールスペーサやエッチングストッパ層としても好適に用いることができる。また、例えばＳＴＩ形成工程におけるハードマスクとしても好適に用いることができる。
また例えば、上述の実施形態では、シリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）またはシリコン酸窒化膜（ＳｉＯＮ膜）を形成する例について説明したが、本発明はかかる場合に限定されない。例えば、本発明は、シリコン酸炭化膜（ＳｉＯＣ膜）、シリコン酸炭窒化膜（ＳｉＯＣＮ膜）、シリコン硼酸化膜（ＳｉＢＯ膜）、シリコン硼酸窒化膜（ＳｉＢＯＮ膜）、シリコン硼酸炭窒化膜（ＳｉＢＯＣＮ膜）を形成する場合にも、好適に適用することができる。すなわち、本発明は、Ｎ、ＣおよびＢからなる群より選択される少なくとも１つの元素と、所定元素としてのＳｉと、Ｏと、を含む膜を形成する場合にも、好適に適用することができる。
例えば、図６（ａ）に示すように、Ｎ、ＣおよびＢからなる群より選択される少なくとも１つの元素を含む反応ガスとして、窒素含有ガスの代わりに炭素含有ガスを用いることで、ＳｉＯＣ膜を形成するようにしてもよい。炭素含有ガスとしては、例えばプロピレン（Ｃ3Ｈ6）ガス等の炭化水素系ガスを用いることができる。この場合、図６（ａ）に示すように、ウエハ２００に対してＳｉ2Ｃｌ6Ｏガスを供給する工程と、ウエハ２００に対してＣ3Ｈ6ガスを供給する工程と、を含むサイクルを所定回数行うことで、ウエハ２００上にＳｉＯＣ膜を形成することができる。Ｃ3Ｈ6ガスは第２ガス供給系（反応ガス供給系）から供給することができる。Ｃ3Ｈ6ガスを供給する工程では、Ｓｉ2Ｃｌ6Ｏガスを供給する工程で形成されたＳｉおよびＯを含む層を改質してＳｉＯＣ層を形成することとなる。各ガス供給後のパージ工程は上述の実施形態と同様に行う。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。なお、Ｃ3Ｈ6ガスは、プラズマ励起することなく熱励起して供給するのが好ましい。炭素含有ガスとしては、Ｃ3Ｈ6ガスの他、例えば、アセチレン（Ｃ2Ｈ2）ガスやエチレン（Ｃ2Ｈ4）ガス等の炭化水素系のガスを用いることができる。この場合においても上述の実施形態と同様な作用効果が得られる。なお、この場合、Ｏ2ガス等の酸化剤を別途供給する工程を省略することができることから、ＳｉＯＣ層が酸化されることによりＳｉＯＣ層からＣが脱離することを防止することもできる。
また例えば、図６（ｂ）に示すように、Ｎ、ＣおよびＢからなる群より選択される少なくとも１つの元素を含む反応ガスとして、炭素含有ガスと窒素含有ガスとを用いることで、ＳｉＯＣＮ膜を形成するようにしてもよい。炭素含有ガスとしては、図６（ａ）の成膜シーケンスと同様な炭化水素系ガスを用いることができる。窒素含有ガスとしては上述の実施形態と同様な窒化ガスを用いることができる。この場合、図６（ｂ）に示すように、ウエハ２００に対してＳｉ2Ｃｌ6Ｏガスを供給する工程と、ウエハ２００に対してＣ3Ｈ6ガスを供給する工程と、ウエハ２００に対してＮＨ3ガスを供給する工程と、を含むサイクルを所定回数行うことで、ウエハ２００上にＳｉＯＣＮ膜を形成することができる。Ｃ3Ｈ6ガスおよびＮＨ3ガスは第２ガス供給系（反応ガス供給系）から供給することができる。Ｃ3Ｈ6ガスを供給する工程では、Ｓｉ2Ｃｌ6Ｏガスを供給する工程で形成されたＳｉおよびＯを含む層を改質してＳｉＯＣ層を形成することとなる。ＮＨ3ガスを供給する工程では、Ｃ3Ｈ6ガスを供給する工程で形成されたＳｉＯＣ層を改質してＳｉＯＣＮ層を形成することとなる。各ガス供給後のパージ工程は上述の実施形態と同様に行う。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。なお、Ｃ3Ｈ6ガスは熱励起して供給するのが好ましいことは、図６（ａ）の成膜シーケンスと同様である。また、炭素含有ガスとして用いることができるガスは、図６（ａ）の成膜シーケンスと同様である。
この場合においても上述の実施形態と同様な作用効果が得られる。また、この場合も、シリコンソースであり酸素ソースでもある原料ガスを用いることで、ＳｉＯＣＮ膜を形成する場合であっても、Ｏ2ガス等の酸素ソースを別途供給する工程を省略することができる。通常、ＳｉＯＣＮ膜を形成する場合は、シリコンソース、酸素ソース、炭素ソース、窒素ソースとなる４種類のガスを用いるが、本実施形態によれば、３種類のガスだけを用いてＳｉＯＣＮ膜を形成することができる。これにより、ガス供給工程を１工程省略できることとなり、サイクルレート（単位サイクル あたりに形成されるＳｉＯＣＮ層の厚さ）、すなわち、成膜レートを向上させることができ、スループットを向上させることが可能となる。また、酸素ソースを別途供給するガス供給ラインを省略することができ（ガス供給ラインを１ライン省略することができ）、装置コストを低減することもできる。なお、この場合、Ｏ2ガス等の酸化剤を別途供給する工程を省略することができることから、ＳｉＯＣ層やＳｉＯＣＮ層が酸化されることによりＳｉＯＣ層やＳｉＯＣＮ層からＣが脱離することを防止することもできる。
また例えば、図６（ｃ）に示すように、Ｎ、ＣおよびＢからなる群より選択される少なくとも１つの元素を含む反応ガスとして、窒素および炭素を含むガスを用いることで、ＳｉＯＣＮ膜を形成するようにしてもよい。窒素および炭素を含むガスとしては、例えばトリエチルアミン（（Ｃ２Ｈ５）３Ｎ、略称：ＴＥＡ）ガス等のアミン系ガスを用いることができる。この場合、図６（ｃ）に示すように、ウエハ２００に対してＳｉ2Ｃｌ6Ｏガスを供給する工程と、ウエハ２００に対してＴＥＡガスを供給する工程と、を含むサイクルを所定回数行うことで、ウエハ２００上にＳｉＯＣＮ膜を形成することができる。ＴＥＡガスは第２ガス供給系（反応ガス供給系）から供給することができる。ＴＥＡガスを供給する工程では、Ｓｉ2Ｃｌ6Ｏガスを供給する工程で形成されたＳｉおよびＯを含む層を改質してＳｉＯＣＮ層を形成することとなる。各ガス供給後のパージ工程は上述の実施形態と同様に行う。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。なお、ＴＥＡガスは、Ｃ3Ｈ6ガスと同様、プラズマ励起することなく熱励起して供給するのが好ましい。
窒素および炭素を含むガスであるアミン系ガスとしては、ＴＥＡガスの他、例えば、ジエチルアミン（（Ｃ２Ｈ５）２ＮＨ、略称：ＤＥＡ）ガス、モノエチルアミン（Ｃ２Ｈ５ＮＨ２、略称：ＭＥＡ）ガス等のエチルアミン系ガス、トリメチルアミン（（ＣＨ３）３Ｎ、略称：ＴＭＡ）ガス、ジメチルアミン（（ＣＨ３）２ＮＨ、略称：ＤＭＡ）ガス、モノメチルアミン（ＣＨ３ＮＨ２、略称：ＭＭＡ）ガス等のメチルアミン系ガス、トリプロピルアミン（（Ｃ３Ｈ７）３Ｎ、略称：ＴＰＡ）ガス、ジプロピルアミン（（Ｃ３Ｈ７）２ＮＨ、略称：ＤＰＡ）ガス、モノプロピルアミン（Ｃ３Ｈ７ＮＨ２、略称：ＭＰＡ）ガス等のプロピルアミン系ガス、トリイソプロピルアミン（［（ＣＨ３）２ＣＨ］３Ｎ、略称：ＴＩＰＡ）ガス、ジイソプロピルアミン（［（ＣＨ３）２ＣＨ］２ＮＨ、略称：ＤＩＰＡ）ガス、モノイソプロピルアミン（（ＣＨ３）２ＣＨＮＨ２、略称：ＭＩＰＡ）ガス等のイソプロピルアミン系ガス、トリブチルアミン（（Ｃ４Ｈ９）３Ｎ、略称：ＴＢＡ）ガス、ジブチルアミン（（Ｃ４Ｈ９）２ＮＨ、略称：ＤＢＡ）ガス、モノブチルアミン（Ｃ４Ｈ９ＮＨ２、略称：ＭＢＡ）ガス等のブチルアミン系ガス、または、トリイソブチルアミン（［（ＣＨ３）２ＣＨＣＨ２］３Ｎ、略称：ＴＩＢＡ）ガス、ジイソブチルアミン（［（ＣＨ３）２ＣＨＣＨ２］２ＮＨ、略称：ＤＩＢＡ）ガス、モノイソブチルアミン（（ＣＨ３）２ＣＨＣＨ２ＮＨ２、略称：ＭＩＢＡ）ガス等のイソブチルアミン系ガスを用いることができる。すなわち、アミン系ガスとしては、例えば、（Ｃ２Ｈ５）ｘＮＨ３−ｘ、（ＣＨ３）ｘＮＨ３−ｘ、（Ｃ３Ｈ７）ｘＮＨ３−ｘ、［（ＣＨ３）２ＣＨ］ｘＮＨ３−ｘ、（Ｃ４Ｈ９）ｘＮＨ３−ｘ、［（ＣＨ３）２ＣＨＣＨ２］ｘＮＨ３−ｘ（式中、ｘは１〜３の整数）のうち少なくとも１種類のガスを用いることができる。
また、窒素および炭素を含むガスとしては、アミン系ガスの代わりに、有機ヒドラジン系ガスを用いることもできる。有機ヒドラジン系ガスとしては、例えば、モノメチルヒドラジン（（ＣＨ３）ＨＮ２Ｈ２、略称：ＭＭＨ）ガス、ジメチルヒドラジン（（ＣＨ３）２Ｎ２Ｈ２、略称：ＤＭＨ）ガス、トリメチルヒドラジン（（ＣＨ３）２Ｎ２（ＣＨ３）Ｈ、略称：ＴＭＨ）ガス等のメチルヒドラジン系ガスや、エチルヒドラジン（（Ｃ２Ｈ５）ＨＮ２Ｈ２、略称：ＥＨ）等のエチルヒドラジン系ガスを用いることができる。
この場合においても上述の実施形態と同様な作用効果が得られる。また、この場合、シリコンソースであり酸素ソースでもある原料ガスを用い、さらに、炭素ソースであり窒素ソースでもある反応ガスを用いることで、ＳｉＯＣＮ膜を形成する場合であっても、Ｏ2ガス等の酸素ソースやＮＨ3ガス等の窒素ソースを別途供給する工程を省略することができる。通常、ＳｉＯＣＮ膜を形成する場合は、シリコンソース、酸素ソース、炭素ソース、窒素ソースとなる４種類のガスを用いるが、本実施形態によれば、２種類のガスだけを用いてＳｉＯＣＮ膜を形成することができる。これにより、ガス供給工程を２工程省略できることとなり、サイクルレート（単位サイクル あたりに形成されるＳｉＯＣＮ層の厚さ）、すなわち、成膜レートを向上させることができ、スループットを向上させることが可能となる。また、酸素ソースや窒素ソースを別途供給するガス供給ラインを省略することができ（ガス供給ラインを２ライン省略することができ）、装置コストを低減することもできる。なお、この場合、Ｏ2ガス等の酸化剤を別途供給する工程を省略することができることから、ＳｉＯＣＮ層が酸化されることによりＳｉＯＣＮ層からＣが脱離することを防止することもできる。
また例えば、図７（ａ）に示すように、Ｎ、ＣおよびＢからなる群より選択される少なくとも１つの元素を含む反応ガスとして、窒素含有ガスの代わりに硼素含有ガスを用いることで、ＳｉＢＯ膜を形成するようにしてもよい。硼素含有ガスとしては、例えば三塩化硼素（ＢＣｌ3）ガス等のボロン系ガスを用いることができる。この場合、図７（ａ）に示すように、ウエハ２００に対してＳｉ2Ｃｌ6Ｏガスを供給する工程と、ウエハ２００に対してＢＣｌ3ガスを供給する工程と、を含むサイクルを所定回数行うことで、ウエハ２００上にＳｉＢＯ膜を形成することができる。ＢＣｌ3ガスは第２ガス供給系（反応ガス供給系）から供給することができる。ＢＣｌ3ガスを供給する工程では、Ｓｉ2Ｃｌ6Ｏガスを供給する工程で形成されたＳｉおよびＯを含む層を改質してＳｉＢＯ層を形成することとなる。各ガス供給後のパージ工程は上述の実施形態と同様に行う。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。なお、ＢＣｌ3ガスは、Ｃ3Ｈ6ガスと同様、プラズマ励起することなく熱励起して供給するのが好ましい。硼素含有ガスとしては、ＢＣｌ3ガスの他、例えば、ジボラン（Ｂ2Ｈ6）等のボロン系（ボラン系）ガスを用いることができる。この場合においても上述の実施形態と同様な作用効果が得られる。なお、この場合、Ｏ2ガス等の酸化剤を別途供給する工程を省略することができることから、ＳｉＢＯ層が酸化されることによりＳｉＢＯ層からＢが脱離することを防止することができる。
また例えば、図７（ｂ）に示すように、Ｎ、ＣおよびＢからなる群より選択される少なくとも１つの元素を含む反応ガスとして、硼素含有ガスと窒素含有ガスとを用いることで、ＳｉＢＯＮ膜を形成するようにしてもよい。硼素含有ガスとしては、図７（ａ）の成膜シーケンスと同様なボロン系ガスを用いることができる。窒素含有ガスとしては上述の実施形態と同様な窒化ガスを用いることができる。この場合、図７（ｂ）に示すように、ウエハ２００に対してＳｉ2Ｃｌ6Ｏガスを供給する工程と、ウエハ２００に対してＢＣｌ3ガスを供給する工程と、ウエハ２００に対してＮＨ3ガスを供給する工程と、を含むサイクルを所定回数行うことで、ウエハ２００上にＳｉＢＯＮ膜を形成することができる。ＢＣｌ3ガスおよびＮＨ3ガスは第２ガス供給系（反応ガス供給系）から供給することができる。ＢＣｌ3ガスを供給する工程では、Ｓｉ2Ｃｌ6Ｏガスを供給する工程で形成されたＳｉおよびＯを含む層を改質してＳｉＢＯ層を形成することとなる。ＮＨ3ガスを供給する工程では、ＢＣｌ3ガスを供給する工程で形成されたＳｉＢＯ層を改質してＳｉＢＯＮ層を形成することとなる。各ガス供給後のパージ工程は上述の実施形態と同様に行う。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。なお、ＢＣｌ3ガスは熱励起して供給するのが好ましいことは、図７（ａ）の成膜シーケンスと同様である。また、硼素含有ガスとして用いることができるガスは、図７（ａ）の成膜シーケンスと同様である。
この場合においても上述の実施形態と同様な作用効果が得られる。また、この場合も、シリコンソースであり酸素ソースでもある原料ガスを用いることで、ＳｉＢＯＮ膜を形成する場合であっても、Ｏ2ガス等の酸素ソースを別途供給する工程を省略することができる。通常、ＳｉＢＯＮ膜を形成する場合は、シリコンソース、硼素ソース、酸素ソース、窒素ソースとなる４種類のガスを用いるが、本実施形態によれば、３種類のガスだけを用いてＳｉＢＯＮ膜を形成することができる。これにより、ガス供給工程を１工程省略できることとなり、サイクルレート（単位サイクル あたりに形成されるＳｉＢＯＮ層の厚さ）、すなわち、成膜レートを向上させることができ、スループットを向上させることが可能となる。また、酸素ソースを別途供給するガス供給ラインを省略することができ（ガス供給ラインを１ライン省略することができ）、装置コストを低減することもできる。なお、この場合、Ｏ2ガス等の酸化剤を別途供給する工程を省略することができることから、ＳｉＢＯ層やＳｉＢＯＮ層が酸化されることによりＳｉＢＯ層やＳｉＢＯＮ層からＢが脱離することを防止することもできる。
また例えば、図７（ｃ）に示すように、Ｎ、ＣおよびＢからなる群より選択される少なくとも１つの元素を含む反応ガスとして、硼素含有ガスと炭素含有ガスと窒素含有ガスとを用いることで、ＳｉＢＯＣＮ膜を形成するようにしてもよい。硼素含有ガスとしては、図７（ａ）の成膜シーケンスと同様なボロン系ガスを用いることができる。炭素含有ガスとしては、図６（ａ）の成膜シーケンスと同様な炭化水素系ガスを用いることができる。窒素含有ガスとしては上述の実施形態と同様な窒化ガスを用いることができる。この場合、図７（ｃ）に示すように、ウエハ２００に対してＳｉ2Ｃｌ6Ｏガスを供給する工程と、ウエハ２００に対してＢＣｌ3ガスを供給する工程と、ウエハ２００に対してＣ3Ｈ6ガスを供給する工程と、ウエハ２００に対してＮＨ3ガスを供給する工程と、を含むサイクルを所定回数行うことで、ウエハ２００上にＳｉＢＯＣＮ膜を形成することができる。ＢＣｌ3ガス、Ｃ3Ｈ6ガスおよびＮＨ3ガスは第２ガス供給系（反応ガス供給系）から供給することができる。ＢＣｌ3ガスを供給する工程では、Ｓｉ2Ｃｌ6Ｏガスを供給する工程で形成されたＳｉおよびＯを含む層を改質してＳｉＢＯ層を形成することとなる。Ｃ3Ｈ6ガスを供給する工程では、ＢＣｌ3ガスを供給する工程で形成されたＳｉＢＯ層を改質してＳｉＢＯＣ層を形成することとなる。ＮＨ3ガスを供給する工程では、Ｃ3Ｈ6ガスを供給する工程で形成されたＳｉＢＯＣ層を改質してＳｉＢＯＣＮ層を形成することとなる。各ガス供給後のパージ工程は上述の実施形態と同様に行う。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。なお、Ｃ3Ｈ6ガスやＢＣｌ3ガスは熱励起して供給するのが好ましいことは、図６（ａ）の成膜シーケンスや図７（ａ）の成膜シーケンスと同様である。また、炭素含有ガスや硼素含有ガスとして用いることができるガスは、図６（ａ）の成膜シーケンスや図７（ａ）の成膜シーケンスと同様である。
この場合においても上述の実施形態と同様な作用効果が得られる。また、この場合、シリコンソースであり酸素ソースでもある原料ガスを用いることで、ＳｉＢＯＣＮ膜を形成する場合であっても、Ｏ2ガス等の酸素ソースを別途供給する工程を省略することができる。通常、ＳｉＢＯＣＮ膜を形成する場合は、シリコンソース、硼素ソース、酸素ソース、炭素ソース、窒素ソースとなる５種類のガスを用いるが、本実施形態によれば、４種類のガスだけを用いてＳｉＢＯＣＮ膜を形成することができる。これにより、ガス供給工程を１工程省略できることとなり、サイクルレート（単位サイクル あたりに形成されるＳｉＢＯＣＮ層の厚さ）、すなわち、成膜レートを向上させることができ、スループットを向上させることが可能となる。また、酸素ソースを別途供給するガス供給ラインを省略することができ（ガス供給ラインを１ライン省略することができ）、装置コストを低減することもできる。なお、この場合に、炭素含有ガスと窒素含有ガスとの代わりにアミン系ガス等の窒素および炭素を含むガスを用いることで、３種類のガスだけを用いてＳｉＢＯＣＮ膜を形成することができることとなる。この場合は、ガス供給工程を２工程省略できることとなり、また、ガス供給ラインを２ライン省略することができることとなる。また、この場合、Ｏ2ガス等の酸化剤を別途供給する工程を省略することができることから、ＳｉＢＯ層やＳｉＢＯＣ層やＳｉＢＯＣＮ層が酸化されることによりＳｉＢＯ層やＳｉＢＯＣ層やＳｉＢＯＣＮ層からＢやＣが脱離することを防止することもできる。
また例えば、図８（ａ）に示すように、Ｎ、ＣおよびＢからなる群より選択される少なくとも１つの元素を含む反応ガスとして、硼素、窒素および炭素を含むガスを用いることで、ＳｉＢＯＣＮ膜を形成するようにしてもよい。硼素、窒素および炭素を含むガスとしては、例えばｎ，ｎ’，ｎ”−トリメチルボラジン（略称：ＴＭＢ）ガス等のボラジン系ガス（ボラジン化合物）を用いることができる。この場合、図８（ａ）に示すように、ウエハ２００に対してＳｉ2Ｃｌ6Ｏガスを供給する工程と、ウエハ２００に対してＴＭＢガスを供給する工程と、を含むサイクルを所定回数行うことで、ウエハ２００上にＳｉＢＯＣＮ膜を形成することができる。ＴＭＢガスは第２ガス供給系（反応ガス供給系）から供給することができる。ＴＭＢガスを供給する工程では、Ｓｉ2Ｃｌ6Ｏガスを供給する工程で形成されたＳｉおよびＯを含む層を改質してＳｉＢＯＣＮ層を形成することとなる。各ガス供給後のパージ工程は上述の実施形態と同様に行う。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。なお、ＴＭＢガスは、プラズマ励起することなく熱励起して供給するのが好ましい。ボラジン系ガスとしては、ＴＭＢガスの他、例えば、例えば、ｎ，ｎ’，ｎ”−トリエチルボラジン（略称：ＴＥＢ）ガス、ｎ，ｎ’，ｎ”−トリ−ｎ−プロピルボラジン（略称：ＴＰＢ）ガス、ｎ，ｎ’，ｎ”−トリイソプロピルボラジン（略称：ＴＩＰＢ）ガス、ｎ，ｎ’，ｎ”−トリ−ｎ−ブチルボラジン（略称：ＴＢＢ）ガス、ｎ，ｎ’，ｎ”−トリイソブチルボラジン（略称：ＴＩＢＢ）ガス等の有機ボラジン系ガスを用いることができる。
この場合においても上述の実施形態と同様な作用効果が得られる。また、この場合、シリコンソースであり酸素ソースでもある原料ガスを用い、さらに、硼素ソースであり窒素ソースであり炭素ソースでもある反応ガスを用いることで、ＳｉＢＯＣＮ膜を形成する場合であっても、Ｏ2ガス等の酸素ソースやＮＨ3ガス等の窒素ソースやＣ3Ｈ6ガス等の炭素ソースを別途供給する工程を省略することができる。通常、ＳｉＢＯＣＮ膜を形成する場合は、シリコンソース、硼素ソース、酸素ソース、炭素ソース、窒素ソースとなる５種類のガスを用いるが、本実施形態によれば、２種類のガスだけを用いてＳｉＢＯＣＮ膜を形成することができる。これにより、ガス供給工程を３工程省略できることとなり、サイクルレート（単位サイクル あたりに形成されるＳｉＢＯＣＮ層の厚さ）、すなわち、成膜レートを向上させることができ、スループットを向上させることが可能となる。また、酸素ソースや窒素ソースや炭素ソースを別途供給するガス供給ラインを省略することができ（ガス供給ラインを３ライン省略することができ）、装置コストを低減することもできる。なお、この場合、Ｏ2ガス等の酸化剤を別途供給する工程を省略することができることから、ＳｉＢＯＣＮ層が酸化されることによりＳｉＢＯＣＮ層からＢが脱離することを防止することもできる。また、この場合、上述の処理条件下では、ボラジン化合物であるＴＭＢに含まれるボラジン環骨格を破壊することなく保持（維持）することができ、このボラジン環骨格は、形成される層中にそのまま取り込まれることとなる。すなわち、この場合に形成されるＳｉＢＯＣＮ膜はボラジン環骨格を含む膜となる。ボラジン環骨格を保持した状態で膜中に取り込むことにより、ボラジン環の中央の空間を保持することができ、ＳｉＢＯＣＮ膜をポーラス状の膜とすることができるようになる。これにより、誘電率（ｋ値）が低く、高いアッシング耐性（酸化耐性）を有するＳｉＢＯＣＮ膜を形成することが可能となる。
また例えば、図８（ｂ）に示すように、Ｎ、ＣおよびＢからなる群より選択される少なくとも１つの元素を含む反応ガスとして、硼素、窒素および炭素を含むガスと窒素含有ガスとを用いることで、ＳｉＢＯＣＮ膜を形成するようにしてもよい。硼素、窒素および炭素を含むガスとしては、図８（ａ）の成膜シーケンスと同様なボラジン系ガスを用いることができる。窒素含有ガスとしては上述の実施形態と同様な窒化ガスを用いることができる。この場合、図８（ｂ）に示すように、ウエハ２００に対してＳｉ2Ｃｌ6Ｏガスを供給する工程と、ウエハ２００に対してＴＭＢガスを供給する工程と、ウエハ２００に対してＮＨ3ガスを供給する工程と、を含むサイクルを所定回数行うことで、ウエハ２００上にＳｉＢＯＣＮ膜を形成することができる。ＴＭＢガスおよびＮＨ3ガスは第２ガス供給系（反応ガス供給系）から供給することができる。ＴＭＢガスを供給する工程では、Ｓｉ2Ｃｌ6Ｏガスを供給する工程で形成されたＳｉおよびＯを含む層を改質してＳｉＢＯＣＮ層を形成することとなる。ＮＨ3ガスを供給する工程では、ＴＭＢガスを供給する工程で形成されたＳｉＢＯＣＮ層を改質してＮリッチなＳｉＢＯＣＮ層を形成することとなる。各ガス供給後のパージ工程は上述の実施形態と同様に行う。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。なお、ＴＭＢガスは熱励起して供給するのが好ましいことは、図８（ａ）の成膜シーケンスと同様である。また、ボラジン系ガスとして用いることができるガスは、図８（ａ）の成膜シーケンスと同様である。
この場合においても上述の実施形態および図８（ａ）の成膜シーケンスと同様な作用効果が得られる。また、この場合、ＴＭＢガス供給工程で形成されたＳｉＢＯＣＮ層中の窒素濃度を、その後に行うＮＨ3ガス供給工程において微調整することができる。具体的には、ＳｉＢＯＣＮ層中の窒素濃度を、図８（ａ）の成膜シーケンスにより得られるＳｉＢＯＣＮ層中の窒素濃度よりも高くなるように微調整することができる。これにより、最終的に形成されるＳｉＢＯＣＮ膜中の窒素濃度を微調整することが可能となる。なお、上述の処理条件下では、ＮＨ3ガス供給工程においてＳｉＢＯＣＮ層中に含まれるボラジン環骨格を破壊することなく保持（維持）することができ、このボラジン環骨格は、改質されたＳｉＢＯＣＮ層中にそのまま残存することとなる。
なお、窒素含有ガス供給工程（ＮＨ3ガス供給工程）の追加による膜中の窒素濃度の微調整は、図６（ｃ）の成膜シーケンスにも適用することができる。この場合、ＮＨ3ガス供給工程は、ＴＥＡガス供給工程の後、もしくは、これらの工程と同時に行うのが好ましい。この他、酸素含有ガス供給工程（Ｏ2ガス供給工程）を追加することにより、膜中の酸素濃度を微調整することもできる。例えば、図６（ｂ）,（ｃ）の成膜シーケンスに、Ｏ2ガス供給工程を追加することで、膜中の酸素濃度を微調整することができる。Ｏ2ガス供給工程は、ＮＨ3ガス供給工程やＴＥＡガス供給工程の後に行うのが好ましい。この他、炭素含有ガス供給工程（Ｃ3Ｈ6ガス供給工程）を追加することにより、膜中の炭素濃度を微調整することもできる。例えば、図６（ｃ）の成膜シーケンスや図８（ａ）,（ｂ）の成膜シーケンスに、Ｃ3Ｈ6ガス供給工程を追加することで、膜中の炭素濃度を微調整することができる。この場合、Ｃ3Ｈ6ガス供給工程は、ＴＥＡガス供給工程やＴＭＢガス供給工程の前または後、もしくは、これらの工程と同時に行うのが好ましい。
また例えば、上述の実施形態では、窒化膜または酸窒化膜として、半導体元素であるシリコンを含むシリコン窒化膜またはシリコン酸窒化膜を形成する例について説明したが、本発明はかかる場合に限定されない。例えば、本発明は、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タンタル（Ｔａ）、アルミニウム（Ａｌ）、モリブデン（Ｍｏ）等の金属元素を含む金属窒化膜または金属酸窒化膜を形成する場合にも、好適に適用することができる。
例えば、本発明は、チタン窒化膜（ＴｉＮ膜）又はチタン酸窒化膜（ＴｉＯＮ膜）を形成する場合や、ジルコニウム窒化膜（ＺｒＮ膜）又はジルコニウム酸窒化膜（ＺｒＯＮ膜）を形成する場合や、ハフニウム窒化膜（ＨｆＮ膜）又はハフニウム酸窒化膜（ＨｆＯＮ膜）を形成する場合や、タンタル窒化膜（ＴａＮ膜）又はタンタル酸窒化膜（ＴａＯＮ膜）を形成する場合や、アルミニウム窒化膜（ＡｌＮ膜）又はアルミニウム酸窒化膜（ＡｌＯＮ膜）を形成する場合や、モリブデン窒化膜（ＭｏＮ膜）又はモリブデン酸窒化膜（ＭｏＯＮ膜）を形成する場合にも、好適に適用することができる。
またこの他、例えば、本発明は、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔａ、Ａｌ、Ｍｏ等の金属元素を含む金属酸炭化膜、金属酸炭窒化膜、金属硼酸化膜、金属硼酸窒化膜、金属硼酸炭窒化膜を形成する場合にも、好適に適用することができる。すなわち、本発明は、Ｎ、ＣおよびＢからなる群より選択される少なくとも１つの元素と、所定元素としての金属元素と、Ｏと、を含む膜を形成する場合にも、好適に適用することができる。
これらの場合、原料ガスとして金属元素、塩素および酸素を含み金属元素と酸素との化学結合を有する原料を用い、上述の実施形態と同様な成膜シーケンスにより成膜を行うことができる。なお、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、原料ガスとして供給することとなる。反応ガスは、上述の実施形態と同様なガスを用いることができる。処理条件も、上述の実施形態と同様な処理条件を用いることができる。
このように、本発明は、シリコン窒化膜、シリコン酸窒化膜、シリコン酸炭化膜、シリコン酸炭窒化膜、シリコン硼酸化膜、シリコン硼酸窒化膜、シリコン硼酸炭窒化膜だけでなく、金属窒化膜、金属酸窒化膜、金属酸炭化膜、金属酸炭窒化膜、金属硼酸化膜、金属硼酸窒化膜、金属硼酸炭窒化膜の成膜にも適用することができ、この場合であっても、上述の実施形態と同様な作用効果が得られる。すなわち、本発明は、半導体元素や金属元素等の所定元素を含む窒化膜、酸窒化膜、酸炭化膜、酸炭窒化膜、硼酸化膜、硼酸窒化膜、硼酸炭窒化膜を形成する場合に好適に適用することができる。
また、上述の実施形態では、一度に複数枚の基板を処理するバッチ式の基板処理装置を用いて薄膜を成膜する例について説明したが、本発明はこれに限定されず、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薄膜を成膜する場合にも、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薄膜を成膜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成膜する場合にも、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。
また、上述の各実施形態や各変形例や各応用例等は、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。
また、本発明は、例えば、既存の基板処理装置のプロセスレシピを変更することでも実現できる。プロセスレシピを変更する場合は、本発明にかかる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既存の基板処理装置にインストールしたり、また、既存の基板処理装置の入出力装置を操作し、そのプロセスレシピ自体を本発明にかかるプロセスレシピに変更することも可能である。
本実施例では、上述の実施形態における基板処理装置を用い、上述の実施形態の成膜シーケンスにより、複数枚のウエハ上にＳｉＯＮ膜を形成した。原料ガスとしてはＳｉ2Ｃｌ6Ｏガスを、反応ガスとしてはプラズマ励起または熱励起させたＮＨ3ガスを用いた。成膜時のウエハ温度は５００〜７００℃の範囲内の温度とした。その他の処理条件は、上述の実施形態に記載の処理条件範囲内の所定の値に設定した。
そして、処理条件を変えて、複数の評価サンプルを作成し、それぞれのＳｉＯＮ膜の屈折率（Ｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ Ｉｎｄｅｘ、以下、Ｒ．Ｉ．ともいう）、ＸＲＦ（蛍光Ｘ線分析）による酸素濃度および窒素濃度、ウエハ面内における膜厚均一性（以下、ＷｉＷともいう）を測定した。
結果、形成された膜のＲ．Ｉ．は、１．７３〜１．７８であり、いずれも適正なＳｉＯＮ膜であることを確認した。また、形成されたＳｉＯＮ膜中の酸素濃度は１９．０〜２８．０ａｔ％であり、窒素濃度は１０．０〜２８．１ａｔ％であることを確認した。なお、プラズマ励起させたＮＨ3ガスを用いる方が、熱励起させたＮＨ3ガスを用いる場合よりも、膜中の窒素濃度を高くすることができ、膜中の酸素濃度を低くすることができることを確認した。例えば、７００℃で成膜した場合、プラズマ励起させたＮＨ3ガスを用いた場合には、ＳｉＯＮ膜中の窒素濃度は２８．１ａｔ％、酸素濃度は２０．５ａｔ％であったのに対し、熱励起させたＮＨ3ガスを用いた場合には、ＳｉＯＮ膜中の窒素濃度は１８．５ａｔ％、酸素濃度は２１．２ａｔ％であった。また、形成されたＳｉＯＮ膜のＷｉＷは、いずれも２％以下であり、良好なウエハ面内膜厚均一性が得られることを確認した。
＜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。
（付記１）
本発明の一態様によれば、
基板に対して、所定元素、塩素および酸素を含み前記所定元素と酸素との化学結合を有する原料ガスを供給する工程と、
前記基板に対して、窒素、炭素および硼素からなる群より選択される少なくとも１つの元素を含む反応ガスを供給する工程と、
を含むサイクルを所定回数行うことで、前記基板上に、窒素、炭素および硼素からなる群より選択される少なくとも１つの元素と、前記所定元素と、酸素と、を含む膜を形成する工程を有する半導体装置の製造方法が提供される。
（付記２）
付記１に記載の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記サイクルを、前記原料ガスに含まれる前記所定元素と酸素との化学結合の少なくとも一部が保持される条件下で、所定回数行う。
（付記３）
付記１または２に記載の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記原料ガスを供給する工程では、前記原料ガスに含まれる前記所定元素と酸素との化学結合の少なくとも一部が保持される条件下で、前記原料ガスを供給する。
（付記４）
付記１乃至３のいずれかに記載の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記原料ガスを供給する工程では、前記原料ガスに含まれる前記所定元素と酸素との化学結合の少なくとも一部が保持される条件下で、前記原料ガスを供給することで、前記基板上に前記所定元素および酸素を含む層を形成し、
前記反応ガスを供給する工程では、前記所定元素および酸素を含む層に含まれる前記所定元素と酸素との化学結合の少なくとも一部が保持される条件下で、前記反応ガスを供給することで、前記所定元素および酸素を含む層を改質する。
（付記５）
付記１乃至４のいずれかに記載の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記原料ガスを供給する工程では、前記原料ガスに含まれる前記所定元素と酸素との化学結合の少なくとも一部が保持される条件下で、前記原料ガスを供給することで、前記基板上に前記所定元素および酸素を含む層を形成し、
前記反応ガスを供給する工程では、前記所定元素および酸素を含む層に含まれる前記所定元素と酸素との化学結合の少なくとも一部が保持される条件下で、前記反応ガスを供給することで、前記所定元素および酸素を含む層を、窒素、炭素および硼素からなる群より選択される少なくとも１つの元素と、前記所定元素と、酸素と、を含む層に改質する。
（付記６）
付記１乃至５のいずれかに記載の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記原料ガスはシロキサンを含む。
（付記７）
付記１乃至６のいずれかに記載の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記原料ガスは、ヘキサクロロジシロキサン、テトラクロロジシロキサン、ペンタクロロジシロキサン、オクタクロロトリシロキサン、デカクロロテトラシロキサン、およびドデカクロロペンタシロキサンからなる群より選択される少なくとも１つを含む。
（付記８）
付記１乃至７のいずれかに記載の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記原料ガスは、ヘキサクロロジシロキサン（Ｓｉ2Ｃｌ6Ｏ）を含む。
（付記９）
付記１乃至８のいずれかに記載の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記反応ガスは、窒素含有ガス（窒化ガス）、炭素含有ガス（炭化水素系ガス）、窒素および炭素を含むガス（アミン系ガス、有機ヒドラジン系ガス）、硼素含有ガス、および、硼素、窒素および炭素を含むガス（ボラジン系ガス）からなる群より選択される少なくとも１つを含む。
（付記１０）
付記１乃至９のいずれかに記載の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記原料ガスを供給する工程では、前記基板上に前記所定元素および酸素を含む層（前記所定元素を含む酸化層）を形成し、
前記反応ガスを供給する工程では、前記反応ガスとして窒素含有ガスを供給し、前記所定元素および酸素を含む層（前記所定元素を含む酸化層）を、前記所定元素を含む酸窒化層（前記所定元素、酸素および窒素を含む層）に改質する。
（付記１１）
付記１乃至９のいずれかに記載の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記原料ガスを供給する工程では、前記基板上に前記所定元素および酸素を含む層（前記所定元素を含む酸化層）を形成し、
前記反応ガスを供給する工程では、前記反応ガスとして炭素含有ガスを供給し、前記所定元素および酸素を含む層（前記所定元素を含む酸化層）を、前記所定元素を含む酸炭化層（前記所定元素、酸素および炭素を含む層）に改質する。
（付記１２）
付記１乃至９のいずれかに記載の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記原料ガスを供給する工程では、前記基板上に前記所定元素および酸素を含む層（前記所定元素を含む酸化層）を形成し、
前記反応ガスを供給する工程では、前記反応ガスとして炭素含有ガスおよび窒素含有ガスを供給し、前記所定元素および酸素を含む層（前記所定元素を含む酸化層）を、前記所定元素を含む酸炭窒化層（前記所定元素、酸素、炭素および窒素を含む層）に改質する。
（付記１３）
付記１乃至９のいずれかに記載の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記原料ガスを供給する工程では、前記基板上に前記所定元素および酸素を含む層（前記所定元素を含む酸化層）を形成し、
前記反応ガスを供給する工程では、前記反応ガスとして窒素および炭素を含むガスを供給し、前記所定元素および酸素を含む層（前記所定元素を含む酸化層）を、前記所定元素を含む酸炭窒化層（前記所定元素、酸素、炭素および窒素を含む層）に改質する。
（付記１４）
付記１乃至９のいずれかに記載の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記原料ガスを供給する工程では、前記基板上に前記所定元素および酸素を含む層（前記所定元素を含む酸化層）を形成し、
前記反応ガスを供給する工程では、前記反応ガスとして硼素含有ガスを供給し、前記所定元素および酸素を含む層（前記所定元素を含む酸化層）を、前記所定元素を含む硼酸化層（前記所定元素、硼素および酸素を含む層）に改質する。
（付記１５）
付記１乃至９のいずれかに記載の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記原料ガスを供給する工程では、前記基板上に前記所定元素および酸素を含む層（前記所定元素を含む酸化層）を形成し、
前記反応ガスを供給する工程では、前記反応ガスとして硼素含有ガスおよび窒素含有ガスを供給し、前記所定元素および酸素を含む層（前記所定元素を含む酸化層）を、前記所定元素を含む硼酸窒化層（前記所定元素、硼素、酸素および窒素を含む層）に改質する。
（付記１６）
付記１乃至９のいずれかに記載の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記原料ガスを供給する工程では、前記基板上に前記所定元素および酸素を含む層（前記所定元素を含む酸化層）を形成し、
前記反応ガスを供給する工程では、前記反応ガスとして硼素含有ガス、炭素含有ガスおよび窒素含有ガスを供給し、前記所定元素および酸素を含む層（前記所定元素を含む酸化層）を、前記所定元素を含む硼酸炭窒化層（前記所定元素、硼素、酸素、炭素および窒素を含む層）に改質する。
（付記１７）
付記１乃至９のいずれかに記載の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記原料ガスを供給する工程では、前記基板上に前記所定元素および酸素を含む層（前記所定元素を含む酸化層）を形成し、
前記反応ガスを供給する工程では、前記反応ガスとして硼素、窒素および炭素を含むガスを供給し、前記所定元素および酸素を含む層（前記所定元素を含む酸化層）を、前記所定元素を含む硼酸炭窒化層（前記所定元素、硼素、酸素、炭素および窒素を含む層）に改質する。
（付記１８）
付記１乃至９のいずれかに記載の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記原料ガスを供給する工程では、前記基板上に前記所定元素および酸素を含む層（前記所定元素を含む酸化層）を形成し、
前記反応ガスを供給する工程では、前記反応ガスとして硼素、窒素および炭素を含むガスおよび窒素含有ガスを供給し、前記所定元素および酸素を含む層（前記所定元素を含む酸化層）を、前記所定元素を含む硼酸炭窒化層（前記所定元素、硼素、酸素、炭素および窒素を含む層）に改質する。
（付記１９）
付記１乃至１８のいずれかに記載の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記所定元素は半導体元素および金属元素のうち少なくともいずれかを含む。
（付記２０）
付記１乃至１８のいずれかに記載の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記所定元素はシリコンを含む。
（付記２１）
本発明の他の態様によれば、
基板に対して、所定元素、塩素および酸素を含み前記所定元素と酸素との化学結合を有する原料ガスを供給する工程と、
前記基板に対して、窒素、炭素および硼素からなる群より選択される少なくとも１つの元素を含む反応ガスを供給する工程と、
を含むサイクルを所定回数行うことで、前記基板上に、窒素、炭素および硼素からなる群より選択される少なくとも１つの元素と、前記所定元素と、酸素と、を含む膜を形成する工程を有する基板処理方法が提供される。
（付記２２）
本発明のさらに他の態様によれば、
基板を収容する処理室と、
前記処理室内の基板に対して所定元素、塩素および酸素を含み前記所定元素と酸素との化学結合を有する原料ガスを供給する原料ガス供給系と、
前記処理室内の基板に対して窒素、炭素および硼素からなる群より選択される少なくとも１つの元素を含む反応ガスを供給する反応ガス供給系と、
前記処理室内の基板に対して前記原料ガスを供給する処理と、前記処理室内の前記基板に対して前記反応ガスを供給する処理と、を含むサイクルを所定回数行うことで、前記基板上に、窒素、炭素および硼素からなる群より選択される少なくとも１つの元素と、前記所定元素と、酸素と、を含む膜を形成する処理を行うように、前記原料ガス供給系および前記反応ガス供給系を制御する制御部と、
を有する基板処理装置が提供される。
（付記２３）
本発明のさらに他の態様によれば、
処理室内の基板に対して所定元素、塩素および酸素を含み前記所定元素と酸素との化学結合を有する原料ガスを供給する手順と、
前記処理室内の前記基板に対して窒素、炭素および硼素からなる群より選択される少なくとも１つの元素を含む反応ガスを供給する手順と、
を含むサイクルを所定回数行うことで、前記基板上に、窒素、炭素および硼素からなる群より選択される少なくとも１つの元素と、前記所定元素と、酸素と、を含む膜を形成する手順をコンピュータに実行させるプログラム、および、該プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体が提供される。
１２１ コントローラ（制御部）
２００ ウエハ（基板）
２０１ 処理室
２０２ 処理炉（処理容器）

Claims (5)

  1. 基板に対して、所定元素、塩素および酸素を含み前記所定元素と酸素との化学結合を有する原料ガスを供給する工程と、
    前記基板に対して、窒素、炭素および硼素からなる群より選択される少なくとも１つの元素を含む反応ガスを供給する工程と、
    を含むサイクルを所定回数行うことで、前記基板上に、窒素、炭素および硼素からなる群より選択される少なくとも１つの元素と、前記所定元素と、酸素と、を含む膜を形成する工程を有する半導体装置の製造方法。
  2. 前記サイクルを、前記原料ガスに含まれる前記所定元素と酸素との化学結合の少なくとも一部が保持される条件下で、所定回数行う請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
  3. 前記原料ガスを供給する工程では、前記原料ガスに含まれる前記所定元素と酸素との化学結合の少なくとも一部が保持される条件下で、前記原料ガスを供給することで、前記基板上に前記所定元素および酸素を含む層を形成し、
    前記反応ガスを供給する工程では、前記所定元素および酸素を含む層に含まれる前記所定元素と酸素との化学結合の少なくとも一部が保持される条件下で、前記反応ガスを供給することで、前記所定元素および酸素を含む層を改質する請求項１または２に記載の半導体装置の製造方法。
  4. 基板を収容する処理室と、
    前記処理室内の基板に対して所定元素、塩素および酸素を含み前記所定元素と酸素との化学結合を有する原料ガスを供給する原料ガス供給系と、
    前記処理室内の基板に対して窒素、炭素および硼素からなる群より選択される少なくとも１つの元素を含む反応ガスを供給する反応ガス供給系と、
    前記処理室内の基板に対して前記原料ガスを供給する処理と、前記処理室内の前記基板に対して前記反応ガスを供給する処理と、を含むサイクルを所定回数行うことで、前記基板上に、窒素、炭素および硼素からなる群より選択される少なくとも１つの元素と、前記所定元素と、酸素と、を含む膜を形成する処理を行うように、前記原料ガス供給系および前記反応ガス供給系を制御する制御部と、
    を有する基板処理装置。
  5. 処理室内の基板に対して所定元素、塩素および酸素を含み前記所定元素と酸素との化学結合を有する原料ガスを供給する手順と、
    前記処理室内の前記基板に対して窒素、炭素および硼素からなる群より選択される少なくとも１つの元素を含む反応ガスを供給する手順と、
    を含むサイクルを所定回数行うことで、前記基板上に、窒素、炭素および硼素からなる群より選択される少なくとも１つの元素と、前記所定元素と、酸素と、を含む膜を形成する手順をコンピュータに実行させるプログラム。
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