JP2022011367A - 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

Abstract

【課題】処理容器内に形成された膜に起因するパーティクルの発生を適正に抑制することで、クリーニング周期を延長し、成膜処理の生産性を向上させる。【解決手段】（ａ）処理容器内へ基板を搬入する工程と、（ｂ）処理容器内で支持具により支持された基板に対して成膜ガスを供給することで、基板上に窒化膜を形成する処理を行う工程と、 （ｃ）処理容器内から処理後の基板を搬出する工程と、（ｄ）処理後の基板を搬出した後の処理容器内へ酸化ガスを供給することで、（ｂ）において処理容器内に形成された窒化膜の一部を酸化させて酸化膜に変化させ、その窒化膜の一部とは異なる他の部分を酸化させることなく窒化膜のまま維持させる工程と、を含むセットを複数回繰り返す。【選択図】図４

Description

本開示は、半導体装置の製造方法、基板処理装置、およびプログラムに関する。

半導体装置の製造工程の一工程として、処理容器内の基板上に窒化膜等の膜を形成する成膜処理が行われることがある（例えば特許文献１参照）。成膜処理を行う際に、処理容器内にも膜が形成され、成膜処理を繰り返すことで、処理容器内に累積的に膜が堆積する。処理容器内に形成された累積膜は、臨界膜厚を超えるとクラックや膜剥がれが生じ、パーティクルが発生し、異物汚染の原因となる。このため、処理容器内に対して定期的にクリーニングを実施し、累積膜を除去することが行われることがあるが、クリーニング実施中は、成膜処理を行うことができず、クリーニング頻度が多い場合、すなわち、クリーニング周期が短い場合、成膜処理の生産性が低下することがある。

特開２０１０－２１９３０８号公報

本開示の目的は、処理容器内に形成された膜に起因するパーティクルの発生を適正に抑制することで、クリーニング周期を延長し、成膜処理の生産性を向上させることにある。

本開示の一態様によれば、
（ａ）処理容器内へ基板を搬入する工程と、
（ｂ）前記処理容器内で支持具により支持された前記基板に対して成膜ガスを供給することで、前記基板上に窒化膜を形成する処理を行う工程と、
（ｃ）前記処理容器内から前記処理後の前記基板を搬出する工程と、
（ｄ）前記処理後の前記基板を搬出した後の前記処理容器内に酸化ガスを供給することで、（ｂ）において前記処理容器内に形成された窒化膜の一部を酸化させて酸化膜に変化させ、前記窒化膜の前記一部とは異なる他の部分を酸化させることなく前記窒化膜のまま維持させる工程と、
を含むセットを複数回繰り返す技術が提供される。

本開示によれば、処理容器内に形成された膜に起因するパーティクルの発生を適正に抑制することで、クリーニング周期を延長し、成膜処理の生産性を向上させることが可能となる。

図１は、本開示の一態様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２０２部分を縦断面図で示す図である。 図２は、本開示の一態様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２０２部分を図１のＡ－Ａ線断面図で示す図である。 図３は、本開示の一態様で好適に用いられる基板処理装置のコントローラ１２１の概略構成図であり、コントローラ１２１の制御系をブロック図で示す図である。 図４は、本開示の一態様における処理シーケンス（処理シーケンスＡ）と、比較例における処理シーケンス（処理シーケンスＢ）と、を比較して示す図である。 図５は、本開示の一態様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、支持具を搬出した状態における処理炉２０２部分を縦断面図で示す図である。 図６は、本開示の変形例１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２０２部分を縦断面図で示す図である。

＜本開示の一態様＞
以下、本開示の一態様について、主に、図１～図４を参照しながら説明する。

（１）基板処理装置の構成
図１に示すように、処理炉２０２は温度調整器（加熱部）としてのヒータ２０７を有する。ヒータ２０７は円筒形状であり、保持板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。

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（ＳｉＯ_２）または炭化シリコン（ＳｉＣ）等の耐熱性材料により構成され、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、例えばステンレス鋼（ＳＵＳ）等の金属材料により構成され、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。反応管２０３はヒータ２０７と同様に垂直に据え付けられている。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が形成される。処理室２０１は、基板としてのウエハ２００を収容可能に構成されている。この処理室２０１内でウエハ２００に対する処理が行われる。ウエハ２００は、製品基板としての製品ウエハと、ダミー基板としてのダミーウエハと、を含む。ダミーウエハは、製品ウエハが配列される領域の端部に配置されるサイドダミーウエハと、製品ウエハが装填されていない部分に配置されるフィルダミーウエハと、を含む。

処理室２０１内には、第１～第３供給部としてのノズル２４９ａ～２４９ｃが、マニホールド２０９の側壁を貫通するようにそれぞれ設けられている。ノズル２４９ａ～２４９ｃを、それぞれ第１～第３ノズルとも称する。ノズル２４９ａ～２４９ｃは、例えば石英またはＳｉＣ等の耐熱性材料により構成されている。ノズル２４９ａ～２４９ｃには、ガス供給管２３２ａ～２３２ｃがそれぞれ接続されている。

ガス供給管２３２ａ～２３２ｃには、ガス流の上流側から順に、流量制御器（流量制御部）であるマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２４１ａ～２４１ｃおよび開閉弁であるバルブ２４３ａ～２４３ｃがそれぞれ設けられている。ガス供給管２３２ａのバルブ２４３ａよりも下流側には、ガス供給管２３２ｄ，２３２ｇがそれぞれ接続されている。ガス供給管２３２ｂのバルブ２４３ｂよりも下流側には、ガス供給管２３２ｅ，２３２ｈがそれぞれ接続されている。ガス供給管２３２ｃのバルブ２４３ｃよりも下流側には、ガス供給管２３２ｆ，２３２ｉが接続されている。ガス供給管２３２ｄ～２３２ｉには、ガス流の上流側から順に、ＭＦＣ２４１ｄ～２４１ｉおよびバルブ２４３ｄ～２４３ｉがそれぞれ設けられている。ガス供給管２３２ａ～２３２ｉは、例えば、ＳＵＳ等の金属材料により構成されている。

図２に示すように、ノズル２４９ａ～２４９ｃは、反応管２０３の内壁とウエハ２００との間における平面視において円環状の空間に、反応管２０３の内壁の下部より上部に沿って、ウエハ２００の配列方向上方に向かって立ち上がるようにそれぞれ設けられている。すなわち、ノズル２４９ａ～２４９ｃは、ウエハ２００が配列されるウエハ配列領域の側方の、ウエハ配列領域を水平に取り囲む領域に、ウエハ配列領域に沿うようにそれぞれ設けられている。

ノズル２４９ａは、ノズル２４９ｂ，２４９ｃよりも、後述する排気口２３１ａから遠い側に配置されている。すなわち、ノズル２４９ｂ，２４９ｃは、ノズル２４９ａよりも、排気口２３１ａに近い側に配置されている。また、ノズル２４９ｂ，２４９ｃは、平面視において、処理室２０１内にウエハ２００が搬入された状態におけるウエハ２００の中心、すなわち、反応管２０３の中心と排気口２３１ａの中心とを通る直線を対称軸として線対称に配置されている。また、ノズル２４９ａ，２４９ｂは、反応管２０３の中心を挟んで一直線上に対向するように配置されている。

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。ガス供給孔２５０ａ～２５０ｃは、反応管２０３の中心を向くようにそれぞれ開口しており、ウエハ２００に向けてガスを供給することが可能となっている。ガス供給孔２５０ａ，２５０ｂは、上述のウエハ２００の中心、すなわち、反応管２０３の中心を挟んで一直線上に対向（対面）するように開口している。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ている。

ガス供給管２３２ａからは、原料（原料ガス）として、例えば、ウエハ２００上に形成される膜を構成する主元素としてのシリコン（Ｓｉ）を含むシラン系ガスが、ＭＦＣ２４１ａ、バルブ２４３ａ、ノズル２４９ａを介して処理室２０１内へ供給される。シラン系ガスとしては、例えば、Ｓｉおよびハロゲンを含むガス、すなわち、ハロシラン系ガスを用いることができる。ハロゲンには、塩素（Ｃｌ）、フッ素（Ｆ）、臭素（Ｂｒ）、ヨウ素（Ｉ）等が含まれる。ハロシラン系ガスとしては、例えば、ＳｉおよびＣｌを含むクロロシラン系ガスを用いることができる。

ガス供給管２３２ｂ，２３２ｃからは、窒化ガス（窒化剤）として、例えば、窒素（Ｎ）及び水素（Ｈ）含有ガス、すなわち、窒化水素系ガスが、ＭＦＣ２４１ｂ，２４１ｃ、バルブ２４３ｂ，２４３ｃ、ノズル２４９ｂ，２４９ｃを介して処理室２０１内へ供給される。Ｎ及びＨ含有ガスは、Ｎ含有ガスでもあり、Ｈ含有ガスでもある。

ガス供給管２３２ｄからは、クリーニングガスとして、例えば、フッ素（Ｆ）含有ガスが、ＭＦＣ２４１ｄ、バルブ２４３ｄ、ガス供給管２３２ａ、ノズル２４９ａを介して処理室２０１内へ供給される。

ガス供給管２３２ｆからは、酸化ガス（酸化剤）として、例えば、酸素（Ｏ）含有ガスが、ＭＦＣ２４１ｆ、バルブ２４３ｆ、ガス供給管２３２ｃ、ノズル２４９ｃを介して処理室２０１内へ供給される。

ガス供給管２３２ｅからは、還元ガス（還元剤）として、例えば、水素（Ｈ）含有ガスが、ＭＦＣ２４１ｅ、バルブ２４３ｅ、ガス供給管２３２ｂ、ノズル２４９ｂを介して処理室２０１内へ供給される。Ｈ含有ガスは、それ単体では酸化作用は得られないが、特定の条件下でＯ含有ガスと反応することで原子状酸素（ａｔｏｍｉｃ ｏｘｙｇｅｎ、Ｏ）等の酸化種を生成し、酸化処理の効率を向上させるように作用する。

ガス供給管２３２ｇ～２３２ｉからは、不活性ガスが、それぞれＭＦＣ２４１ｇ～２４１ｉ、バルブ２４３ｇ～２４３ｉ、ガス供給管２３２ａ～２３２ｃ、ノズル２４９ａ～２４９ｃを介して処理室２０１内へ供給される。不活性ガスは、パージガス、キャリアガス、希釈ガス等として作用する。

主に、ガス供給管２３２ａ、ＭＦＣ２４１ａ、バルブ２４３ａにより、原料ガス供給系が構成される。主に、ガス供給管２３２ｂ，２３２ｃ、ＭＦＣ２４１ｂ，２４１ｃ、バルブ２４３ｂ，２４３ｃにより、窒化ガス供給系（Ｎ及びＨ含有ガス供給系）が構成される。主に、ガス供給管２３２ｆ、ＭＦＣ２４１ｆ、バルブ２４３ｆにより、酸化ガス供給系（Ｏ含有ガス供給系）が構成される。主に、ガス供給管２３２ｅ、ＭＦＣ２４１ｅ、バルブ２４３ｅにより、還元ガス供給系（Ｈ含有ガス供給系）が構成される。主に、ガス供給管２３２ｄ、ＭＦＣ２４１ｄ、バルブ２４３ｄにより、クリーニングガス供給系（Ｆ含有ガス供給系）が構成される。主に、ガス供給管２３２ｇ～２３２ｉ、ＭＦＣ２４１ｇ～２４１ｉ、バルブ２４３ｇ～２４３ｉにより、不活性ガス供給系が構成される。

なお、原料ガス、Ｎ及びＨ含有ガスのそれぞれ或いは両方を、成膜ガスとも称し、原料ガス供給系、Ｎ及びＨ含有ガス供給系のそれぞれ或いは両方を、成膜ガス供給系とも称する。また、Ｏ含有ガス、Ｈ含有ガスのそれぞれ或いは両方を、酸化ガスと称することもあり、Ｏ含有ガス供給系、Ｈ含有ガス供給系のそれぞれ或いは両方を、酸化ガス供給系と称することもある。

上述の各種ガス供給系のうち、いずれか、或いは、全てのガス供給系は、バルブ２４３ａ～２４３ｉやＭＦＣ２４１ａ～２４１ｉ等が集積されてなる集積型ガス供給システム２４８として構成されていてもよい。集積型ガス供給システム２４８は、ガス供給管２３２ａ～２３２ｉのそれぞれに対して接続され、ガス供給管２３２ａ～２３２ｉ内への各種ガスの供給動作、すなわち、バルブ２４３ａ～２４３ｉの開閉動作やＭＦＣ２４１ａ～２４１ｉによる流量調整動作等が、後述するコントローラ１２１によって制御されるように構成されている。集積型ガス供給システム２４８は、一体型、或いは、分割型の集積ユニットとして構成されており、ガス供給管２３２ａ～２３２ｉ等に対して集積ユニット単位で着脱を行うことができ、集積型ガス供給システム２４８のメンテナンス、交換、増設等を、集積ユニット単位で行うことが可能なように構成されている。

反応管２０３の側壁下方には、処理室２０１内の雰囲気を排気する排気口２３１ａが設けられている。排気口２３１ａは、反応管２０３の側壁の下部より上部に沿って、すなわち、ウエハ配列領域に沿って設けられていてもよい。排気口２３１ａには排気管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。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。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。

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、例えばＳＵＳ等の金属材料により構成され、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の下方には、後述するボート２１７を回転させる回転機構２６７が設置されている。回転機構２６７の回転軸２５５は、シールキャップ２１９を貫通してボート２１７に接続されている。回転機構２６７は、ボート２１７を回転させることでウエハ２００を回転させるように構成されている。シールキャップ２１９は、反応管２０３の外部に設置された昇降機構としてのボートエレベータ１１５によって垂直方向に昇降されるように構成されている。ボートエレベータ１１５は、シールキャップ２１９を昇降させることで、ウエハ２００を処理室２０１内外に搬入および搬出（搬送）する搬送装置（搬送機構）として構成されている。

マニホールド２０９の下方には、シールキャップ２１９を降下させボート２１７を処理室２０１内から搬出した状態で、マニホールド２０９の下端開口を気密に閉塞可能な炉口蓋体としてのシャッタ２１９ｓが設けられている。図５に、シールキャップ２１９を降下させボート２１７を処理室２０１内から搬出した状態で、マニホールド２０９の下端開口をシャッタ２１９ｓにより閉塞した状態を示す。シャッタ２１９ｓは、例えばＳＵＳ等の金属材料により構成され、円盤状に形成されている。シャッタ２１９ｓの上面には、マニホールド２０９の下端と当接するシール部材としてのＯリング２２０ｃが設けられている。シャッタ２１９ｓの開閉動作（昇降動作や回動動作等）は、シャッタ開閉機構１１５ｓにより制御される。

基板を支持する支持具としてのボート２１７は、複数枚、例えば２５～２００枚のウエハ２００を、水平姿勢で、かつ、互いに中心を揃えた状態で垂直方向に整列させて多段に支持するように、すなわち、間隔を空けて配列させるように構成されている。ボート２１７は、例えば石英やＳｉＣ等の耐熱性材料により構成される。ボート２１７の下部には、例えば石英やＳｉＣ等の耐熱性材料により構成される断熱板２１８が多段に支持されている。

反応管２０３内には、温度検出器としての温度センサ２６３が設置されている。温度センサ２６３により検出された温度情報に基づきヒータ２０７への通電具合を調整することで、処理室２０１内の温度が所望の温度分布となる。温度センサ２６３は、反応管２０３の内壁に沿って設けられている。

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。

記憶装置１２１ｃは、例えばフラッシュメモリ、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ 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、後述する処理の手順や条件等が記載されたプロセスレシピ等が、読み出し可能に格納されている。プロセスレシピは、後述する処理における各手順をコントローラ１２１に実行させ、所定の結果を得ることができるように組み合わされたものであり、プログラムとして機能する。以下、プロセスレシピや制御プログラム等を総称して、単に、プログラムともいう。また、プロセスレシピを、単に、レシピともいう。本明細書においてプログラムという言葉を用いた場合は、レシピ単体のみを含む場合、制御プログラム単体のみを含む場合、または、それらの両方を含む場合がある。ＲＡＭ１２１ｂは、ＣＰＵ１２１ａによって読み出されたプログラムやデータ等が一時的に保持されるメモリ領域（ワークエリア）として構成されている。

Ｉ／Ｏポート１２１ｄは、上述のＭＦＣ２４１ａ～２４１ｉ、バルブ２４３ａ～２４３ｉ、圧力センサ２４５、ＡＰＣバルブ２４４、真空ポンプ２４６、温度センサ２６３、ヒータ２０７、回転機構２６７、ボートエレベータ１１５、シャッタ開閉機構１１５ｓ等に接続されている。

ＣＰＵ１２１ａは、記憶装置１２１ｃから制御プログラムを読み出して実行すると共に、入出力装置１２２からの操作コマンドの入力等に応じて記憶装置１２１ｃからレシピを読み出すように構成されている。ＣＰＵ１２１ａは、読み出したレシピの内容に沿うように、ＭＦＣ２４１ａ～２４１ｈによる各種ガスの流量調整動作、バルブ２４３ａ～２４３ｈの開閉動作、ＡＰＣバルブ２４４の開閉動作および圧力センサ２４５に基づくＡＰＣバルブ２４４による圧力調整動作、真空ポンプ２４６の起動および停止、温度センサ２６３に基づくヒータ２０７の温度調整動作、回転機構２６７によるボート２１７の回転および回転速度調節動作、ボートエレベータ１１５によるボート２１７の昇降動作、シャッタ開閉機構１１５ｓによるシャッタ２１９ｓの開閉動作等を制御するように構成されている。

コントローラ１２１は、外部記憶装置１２３に格納された上述のプログラムを、コンピュータにインストールすることにより構成することができる。外部記憶装置１２３は、例えば、ＨＤＤ等の磁気ディスク、ＣＤ等の光ディスク、ＭＯ等の光磁気ディスク、ＵＳＢメモリやＳＳＤ等の半導体メモリ等を含む。記憶装置１２１ｃや外部記憶装置１２３は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体として構成されている。以下、これらを総称して、単に、記録媒体ともいう。本明細書において記録媒体という言葉を用いた場合は、記憶装置１２１ｃ単体のみを含む場合、外部記憶装置１２３単体のみを含む場合、または、それらの両方を含む場合がある。なお、コンピュータへのプログラムの提供は、外部記憶装置１２３を用いず、インターネットや専用回線等の通信手段を用いて行ってもよい。

（２）処理工程
上述の基板処理装置を用い、半導体装置の製造工程の一工程として、処理容器内の基板としてのウエハ２００上に窒化膜を形成する処理を行う工程と、処理後の処理容器内に形成された窒化膜の一部を酸化させて酸化膜に変化させ、処理後の処理容器内に形成された窒化膜の他の部分を酸化させることなく窒化膜のまま維持させる工程と、を含むセットを複数回繰り返す処理シーケンス例について、主に、図４を用いて説明する。以下の説明において、基板処理装置を構成する各部の動作はコントローラ１２１により制御される。

本態様における処理シーケンスでは、
（ａ）処理容器内へウエハ２００を搬入する工程と、
（ｂ）処理容器内で支持具としてのボート２１７に支持されたウエハ２００に対して成膜ガスを供給することで、ウエハ２００上に窒化膜を形成する処理を行う工程と、
（ｃ）処理容器内から処理後のウエハ２００を搬出する工程と、
（ｄ）処理後のウエハ２００を搬出した後の処理容器内に酸化ガスを供給することで、（ｂ）において処理容器内に形成された窒化膜の一部を酸化させて酸化膜に変化させ、その窒化膜の一部とは異なる他の部分を酸化させることなく窒化膜のまま維持させる工程と、
を含むセットを複数回繰り返す。

また、本態様における処理シーケンスでは、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）をこの順に行うセットを複数回繰り返す。すなわち、本態様における処理シーケンスでは、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）を行う毎に、毎回、（ｄ）を行う。つまり、本態様における処理シーケンスでは、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）によりウエハ２００上に窒化膜を形成する処理を行う度に、毎回、（ｄ）を行う。

ここで、窒化膜とは、シリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）の他、炭素（Ｃ）や酸素（Ｏ）や硼素（Ｂ）等を含む窒化膜をも含む。すなわち、窒化膜は、シリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）、シリコン炭窒化膜（ＳｉＣＮ膜）、シリコン酸窒化膜（ＳｉＯＮ膜）、シリコン酸炭窒化膜（ＳｉＯＣＮ膜）、シリコン硼炭窒化膜（ＳｉＢＣＮ膜）、シリコン硼窒化膜（ＳｉＢＮ膜）、シリコン硼酸炭窒化膜（ＳｉＢＯＣＮ膜）、シリコン硼酸窒化膜（ＳｉＢＯＮ膜）等を含む。以下の態様では、窒化膜としてＳｉＮ膜を形成する例について説明する。

以下の態様では、（ｂ）において、ウエハ２００に対してクロロシラン系ガスを供給するステップと、ウエハ２００に対してＮ及びＨ含有ガスを供給するステップと、を含むサイクルを所定回数（ｎ回、ｎは１以上の整数）行うことで、ウエハ２００上にＳｉＮ膜を形成する例について説明する。本明細書では、このようなガス供給シーケンスを、便宜上、以下のように示すこともある。以下の他の態様や変形例等の説明においても、同様の表記を用いる。

（クロロシラン系ガス→Ｎ及びＨ含有ガス）×ｎ ⇒ ＳｉＮ

また、以下の態様では、（ｄ）において、処理後のウエハ２００を搬出した後の減圧下にある処理容器内に、酸化ガスとして、Ｏ含有ガスとＨ含有ガスとを同時に供給することで、（ｂ）において処理容器内に形成されたＳｉＮ膜の一部を酸化させてＳｉＯ膜に変化させ、そのＳｉＮ膜の一部とは異なる他の部分を酸化させることなくＳｉＮ膜のまま維持させる例について説明する。

本明細書において「ウエハ」という言葉を用いた場合は、ウエハそのものを意味する場合や、ウエハとその表面に形成された所定の層や膜との積層体を意味する場合がある。本明細書において「ウエハの表面」という言葉を用いた場合は、ウエハそのものの表面を意味する場合や、ウエハ上に形成された所定の層等の表面を意味する場合がある。本明細書において「ウエハ上に所定の層を形成する」と記載した場合は、ウエハそのものの表面に所定の層を直接形成することを意味する場合や、ウエハ上に形成されている層等の上に所定の層を形成することを意味する場合がある。本明細書において「基板」という言葉を用いた場合も、「ウエハ」という言葉を用いた場合と同義である。

（ウエハチャージ）
複数枚のウエハ２００がボート２１７に装填（ウエハチャージ）される。その後、シャッタ開閉機構１１５ｓによりシャッタ２１９ｓが移動させられて、マニホールド２０９の下端開口が開放される（シャッタオープン）。上述のように、ウエハ２００は、製品ウエハと、ダミーウエハと、を含む。すなわち、ボート２１７には、ウエハ２００として、製品ウエハと、ダミーウエハと、が装填されることとなる。

（ボートロード）
その後、図１に示すように、複数枚のウエハ２００を支持したボート２１７は、ボートエレベータ１１５によって持ち上げられて処理室２０１内へ搬入（ボートロード）される。この状態で、シールキャップ２１９は、Ｏリング２２０ｂを介してマニホールド２０９の下端をシールした状態となる。

（圧力調整および温度調整）
ボートロードが終了した後、処理室２０１内、すなわち、ウエハ２００が存在する空間が所望の圧力（真空度）となるように、真空ポンプ２４６によって真空排気（減圧排気）される。この際、処理室２０１内の圧力は圧力センサ２４５で測定され、この測定された圧力情報に基づきＡＰＣバルブ２４４がフィードバック制御される（圧力調整）。また、処理室２０１内のウエハ２００が所望の処理温度となるように、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）。また、回転機構２６７によるウエハ２００の回転を開始する。処理室２０１内の排気、ウエハ２００の加熱および回転は、いずれも、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。

（成膜処理）
その後、次のステップ１，２を順次実行する。

［ステップ１］
ステップ１では、処理室２０１内のウエハ２００に対してクロロシラン系ガスを供給する。

具体的には、バルブ２４３ａを開き、ガス供給管２３２ａ内へクロロシラン系ガスを流す。クロロシラン系ガスは、ＭＦＣ２４１ａにより流量調整され、ノズル２４９ａを介して処理室２０１内へ供給され、排気口２３１ａより排気される。このとき、ウエハ２００に対してクロロシラン系ガスが供給される（クロロシラン系ガス供給）。このとき、バルブ２４３ｇ～２４３ｉを開き、ノズル２４９ａ～２４９ｃのそれぞれを介して処理室２０１内へ不活性ガスを供給するようにしてもよい。

本ステップにおける処理条件としては、
クロロシラン系ガス供給流量：０．０１～２ｓｌｍ、好ましくは０．１～１ｓｌｍ
不活性ガス供給流量（ガス供給管毎）：０～１０ｓｌｍ
各ガス供給時間：１～１２０秒、好ましくは１～６０秒
処理温度（ウエハ２００の温度）：４００～７００℃、好ましくは５００～６５０℃
処理圧力（処理室２０１内の圧力）：１～２６６６Ｐａ、好ましくは６７～１３３３Ｐａ
が例示される。

なお、本明細書における「１～２６６６Ｐａ」のような数値範囲の表記は、下限値および上限値がその範囲に含まれることを意味する。よって、例えば、「１～２６６６Ｐａ」とは「１Ｐａ以上２６６６Ｐａ以下」を意味する。他の数値範囲についても同様である。

上述の条件下でウエハ２００に対してクロロシラン系ガスを供給することにより、下地としてのウエハ２００の最表面上に、Ｃｌを含むＳｉ含有層が形成される。Ｃｌを含むＳｉ含有層は、ウエハ２００の最表面への、クロロシラン系ガスの分子の物理吸着や化学吸着、クロロシラン系ガスの一部が分解した物質の分子の化学吸着、クロロシラン系ガスの熱分解によるＳｉの堆積等により形成される。Ｃｌを含むＳｉ含有層は、クロロシラン系ガスの分子やクロロシラン系ガスの一部が分解した物質の分子の吸着層（物理吸着層や化学吸着層）であってもよく、Ｃｌを含むＳｉの堆積層であってもよい。本明細書では、Ｃｌを含むＳｉ含有層を、単に、Ｓｉ含有層とも称する。

Ｓｉ含有層が形成された後、バルブ２４３ａを閉じ、処理室２０１内へのクロロシラン系ガスの供給を停止する。そして、処理室２０１内を真空排気し、処理室２０１内に残留するガス等を処理室２０１内から排除する（パージ）。このとき、バルブ２４３ｇ～２４３ｉを開き、処理室２０１内へ不活性ガスを供給する。不活性ガスはパージガスとして作用する。

クロロシラン系ガスとしては、例えば、モノクロロシラン（ＳｉＨ_３Ｃｌ、略称：ＭＣＳ）ガス、ジクロロシラン（ＳｉＨ_２Ｃｌ_２、略称：ＤＣＳ）ガス、トリクロロシラン（ＳｉＨＣｌ_３、略称：ＴＣＳ）ガス、テトラクロロシラン（ＳｉＣｌ_４、略称：ＳＴＣ）ガス、ヘキサクロロジシランガス（Ｓｉ_２Ｃｌ_６、略称：ＨＣＤＳ）ガス、オクタクロロトリシラン（Ｓｉ_３Ｃｌ_８、略称：ＯＣＴＳ）ガス等を用いることができる。なお、クロロシラン系ガスの代わりに、テトラフルオロシラン（ＳｉＦ_４）ガス等のフルオロシラン系ガスや、テトラブロモシラン（ＳｉＢｒ_４）ガス等のブロモシラン系ガスや、テトラヨードシラン（ＳｉＩ_４）ガス等のヨードシラン系ガスを用いることもできる。

不活性ガスとしては、窒素（Ｎ_２）ガスや、アルゴン（Ａｒ）ガス、ヘリウム（Ｈｅ）ガス、ネオン（Ｎｅ）ガス、キセノン（Ｘｅ）ガス等の希ガスを用いることができる。この点は、後述する各ステップにおいても同様である。

［ステップ２］
ステップ１が終了した後、処理室２０１内のウエハ２００、すなわち、ウエハ２００上に形成されたＳｉ含有層に対してＮ及びＨ含有ガスを供給する。

具体的には、バルブ２４３ｂ，２４３ｃを開き、ガス供給管２３２ｂ，２３２ｃ内へＮ及びＨ含有ガスをそれぞれ流す。Ｎ及びＨ含有ガスは、ＭＦＣ２４１ｂ，２４１ｃによりそれぞれ流量調整され、ノズル２４９ｂ，２４９ｃを介して処理室２０１内へそれぞれ供給され、排気口２３１ａより排気される。このとき、ウエハ２００に対してＮ及びＨ含有ガスが供給される（Ｎ及びＨ含有ガス供給）。このとき、バルブ２４３ｇ～２４３ｉを開き、ノズル２４９ａ～２４９ｃのそれぞれを介して処理室２０１内へ不活性ガスを供給するようにしてもよい。なお、このとき、ノズル２４９ｃからＮ及びＨ含有ガスを供給することなく、ノズル２４９ｂからＮ及びＨ含有ガスを供給するようにしてもよいし、ノズル２４９ｂからＮ及びＨ含有ガスを供給することなく、ノズル２４９ｃからＮ及びＨ含有ガスを供給するようにしてもよい。すなわち、ノズル２４９ｂ，２４９ｃのうち少なくともいずれかからＮ及びＨ含有ガスを供給すればよい。

本ステップにおける処理条件としては、
Ｎ及びＨ含有ガス供給流量：０．１～１０ｓｌｍ
Ｎ及びＨ含有ガス供給時間：１～１２０秒、好ましくは１～６０秒
処理圧力（処理室２０１内の圧力）：１～４０００Ｐａ、好ましくは１～３０００Ｐａ
が例示される。他の処理条件は、ステップ１における処理条件と同様な処理条件とする。

上述の条件下でウエハ２００に対してＮ及びＨ含有ガスを供給することにより、ウエハ２００上に形成されたＳｉ含有層の少なくとも一部が窒化（改質）される。結果として、下地としてのウエハ２００の最表面上に、ＳｉおよびＮを含む層として、シリコン窒化層（ＳｉＮ層）が形成される。ＳｉＮ層を形成する際、Ｓｉ含有層に含まれていたＣｌ等の不純物は、Ｎ及びＨ含有ガスによるＳｉ含有層の改質反応の過程において、少なくともＣｌを含むガス状物質を構成し、処理室２０１内から排出される。これにより、ＳｉＮ層は、ステップ１で形成されたＳｉ含有層に比べて、Ｃｌ等の不純物が少ない層となる。

ＳｉＮ層が形成された後、バルブ２４３ｂ，２４３ｃを閉じ、処理室２０１内へのＮ及びＨ含有ガスの供給を停止する。そして、ステップ１におけるパージと同様の処理手順により、処理室２０１内に残留するガス等を処理室２０１内から排除する（パージ）。

Ｎ及びＨ含有ガスとしては、例えば、アンモニア（ＮＨ_３）ガス、ジアゼン（Ｎ_２Ｈ_２）ガス、ヒドラジン（Ｎ_２Ｈ_４）ガス、Ｎ_３Ｈ_８ガス等の窒化水素系ガスを用いることができる。

［サイクルの所定回数実施］
上述したステップ１，２を非同時に、すなわち、同期させることなく行うサイクルを所定回数（ｎ回、ｎは１以上の整数）行うことにより、ウエハ２００の表面を下地として、この下地上に、所定の厚さのＳｉＮ膜を形成することができる。上述のサイクルは、複数回繰り返すことが好ましい。すなわち、１サイクルあたりに形成されるＳｉＮ層の厚さを所望の膜厚よりも薄くし、ＳｉＮ層を積層することで形成されるＳｉＮ膜の厚さが所望の厚さになるまで、上述のサイクルを複数回繰り返すことが好ましい。

なお、成膜処理を行う際、処理容器内、例えば、処理容器の内壁、すなわち、反応管２０３の内壁やマニホールド２０９の内壁、ノズル２４９ａ～２４９ｃの表面、ボート２１７の表面等にもＳｉＮ膜を含む堆積物が形成される。

（アフターパージおよび大気圧復帰）
ウエハ２００上へ所望の厚さのＳｉＮ膜を形成する処理が完了した後、ノズル２４９ａ～２４９ｃのそれぞれからパージガスとして不活性ガスを処理室２０１内へ供給し、排気口２３１ａより排気する。これにより、処理室２０１内がパージされ、処理室２０１内に残留するガスや反応副生成物等が処理室２０１内から除去される（アフターパージ）。その後、処理室２０１内の雰囲気が不活性ガスに置換され（不活性ガス置換）、処理室２０１内の圧力が常圧に復帰される（大気圧復帰）。

（ボートアンロード）
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、マニホールド２０９の下端が開口される。そして、処理済のウエハ２００が、ボート２１７に支持された状態でマニホールド２０９の下端から反応管２０３の外部に搬出（ボートアンロード）される。ボートアンロードの後は、図５に示すように、シャッタ２１９ｓが移動させられ、マニホールド２０９の下端開口がＯリング２２０ｃを介してシャッタ２１９ｓによりシールされる（シャッタクローズ）。

（ウエハ冷却）
ボートアンロード後、すなわち、シャッタクローズ後、処理済のウエハ２００は、ボート２１７に支持された状態で、取り出し可能な所定の温度となるまで冷却される（ウエハ冷却）。

（ウエハディスチャージ）
ウエハ冷却後、取り出し可能な所定の温度となるまで冷却された処理済のウエハ２００は、ボート２１７より取り出される（ウエハディスチャージ）。

（炉内付着膜酸化処理）
これらのウエハ冷却およびウエハディスチャージと並行して、成膜処理において炉内に付着した膜、すなわち、成膜処理において処理容器内に形成されたＳｉＮ膜を含む堆積物に対し、酸化処理を行う。処理容器内に形成されたＳｉＮ膜に対する酸化処理は、ＳｉＮ膜の酸化が飽和しないようにして、すなわち、不飽和酸化にて、行う。

すなわち、ボートアンロード後に、シャッタクローズを行った後、図５の状態で、ウエハ冷却およびウエハディスチャージと並行して、処理済のウエハ２００を搬出した後の減圧状態（大気圧未満の状態）とした処理容器内に酸化ガスとして、Ｏ含有ガスとＨ含有ガスとを同時に供給する。これにより、成膜処理において処理容器内に形成されたＳｉＮ膜の一部を酸化させてＳｉＯ膜に変化させ、そのＳｉＮ膜のうち、その一部とは異なる他の部分を酸化させることなくＳｉＮ膜のまま維持させる。

具体的には、シャッタクローズ後、バルブ２４３ｆ，２４３ｅを開き、ガス供給管２３２ｆ，２３２ｅ内へＯ含有ガス、Ｈ含有ガスをそれぞれ流す。ガス供給管２３２ｆ，２３２ｅ内を流れたＯ含有ガス、Ｈ含有ガスは、それぞれ、ＭＦＣ２４１ｆ，２４１ｅにより流量調整され、ノズル２４９ｃ，２４９ｂを介して処理室２０１内へ供給される。Ｏ含有ガスとＨ含有ガスは、処理室２０１内で混合されて反応し、その後、排気口２３１ａより排気される。このとき、処理容器内に形成されたＳｉＮ膜に対して、Ｏ含有ガスとＨ含有ガスとの反応により生じた原子状酸素等の酸素を含む水分（Ｈ_２Ｏ）非含有の酸化種が供給される（Ｏ含有ガス＋Ｈ含有ガス供給）。このとき、バルブ２４３ｇ～２４３ｉを開き、ノズル２４９ａ～２４９ｃを介して処理室２０１内へ不活性ガスを供給するようにしてもよい。

本ステップにおける処理条件としては、
Ｏ含有ガス供給流量：０．１～１０ｓｌｍ
Ｈ含有ガス供給流量：０．１～１０ｓｌｍ
不活性ガス供給流量（ガス供給管毎）：０～１０ｓｌｍ
各ガス供給時間：１５～６０分
処理温度（処理室２０１内の温度）：４００～８００℃、好ましくは６００～７００℃
処理圧力（処理室２０１内の圧力）：１～２０００Ｐａ、好ましくは１～１０００Ｐａ
が例示される。

上述の条件下で処理容器内に形成されたＳｉＮ膜に対してＯ含有ガス、Ｈ含有ガスを供給することにより、原子状酸素等の酸化種が有する強い酸化力を利用して、処理容器内に形成されたＳｉＮ膜の一部を酸化させてＳｉＯ膜に変化させ、そのＳｉＮ膜のうち、その一部とは異なる他の部分を酸化させることなくＳｉＮ膜のまま維持させることができる。例えば、処理容器内に形成されたＳｉＮ膜の表面側の一部を酸化させてＳｉＯ膜に変化させ、そのＳｉＮ膜のうち、その表面側の一部とは異なる他の部分（表面側とは反対側の部分）を酸化させることなくＳｉＮ膜のまま維持させることができる。

なお、処理容器内に形成されたＳｉＮ膜の一部は、酸化によりＳｉＯ膜へ変換される際に、Ｏを取り込むことで膨張する。このため、処理容器内に形成されたＳｉＮ膜の一部を酸化させることで得られたＳｉＯ膜は、処理容器内に形成された酸化前のＳｉＮ膜の一部（ＳｉＮ膜のうち酸化される部分）よりも厚くなる。処理容器内に形成されたＳｉＮ膜の一部を酸化させることで得られたＳｉＯ膜の厚さは、処理容器内に形成された酸化前のＳｉＮ膜の一部の厚さの１．４～１．５倍程度の厚さまで増加する場合がある。

これらのことから、処理容器内に形成されたＳｉＮ膜の一部を酸化させることで得られたＳｉＯ膜と、処理容器内に形成されたＳｉＮ膜のうち酸化させずに維持させるＳｉＮ膜と、の積層構造すなわち積層膜（以下、ＳｉＯ／ＳｉＮ積層膜とも称する）のトータルでの厚さは、処理容器内に形成された酸化前のＳｉＮ膜の厚さよりも厚くなる。

また、処理容器内に形成されたＳｉＮ膜が有する応力（膜応力、内部応力、残留応力）は、引っ張り応力となるのに対し、処理容器内に形成されたＳｉＮ膜の一部を酸化させることで得られたＳｉＯ膜が有する応力は、圧縮応力となる。引っ張り応力を「＋」で、圧縮応力を「－」で表すと、処理容器内に形成されたＳｉＮ膜が有する応力は、例えば＋１．０～１．５ＧＰａ程度となることがあり、処理容器内に形成されたＳｉＮ膜の一部を酸化させることで得られたＳｉＯ膜が有する応力は、例えば－０．３～０．５ＧＰａ程度となることがある。

これらのことから、処理容器内に形成されたＳｉＮ膜の一部を酸化させることで得られたＳｉＯ膜と、処理容器内に形成されたＳｉＮ膜のうち酸化させずに維持させるＳｉＮ膜と、の積層膜、すなわち、ＳｉＯ／ＳｉＮ積層膜のトータルでの応力は、処理容器内に形成された酸化前のＳｉＮ膜の応力よりも小さくなる。これは、ＳｉＯ／ＳｉＮ積層膜におけるＳｉＮ膜の引っ張り応力と、ＳｉＯ膜の圧縮応力とが、互いに打ち消し合うように作用するからである。ＳｉＯ／ＳｉＮ積層膜におけるＳｉＮ膜やＳｉＯ膜の厚さを調整することで、ＳｉＯ／ＳｉＮ積層膜におけるＳｉＮ膜の引っ張り応力と、ＳｉＯ膜の圧縮応力と、の応力バランスを調整するができ、それぞれの応力を相殺することもできる。すなわち、この応力バランスの調整により、ＳｉＯ／ＳｉＮ積層膜のトータルでの応力をゼロに近づけることもでき、更には、その応力をゼロにすることもできる。このようにして、処理容器内に形成された膜の応力を低下させることで、処理容器内に形成された膜に起因するパーティクルの発生を抑制することが可能となる。

なお、処理容器内に形成された膜に起因するパーティクル発生抑制効果の点では、ＳｉＯ／ＳｉＮ積層膜のトータルでの応力をゼロに近づける方が好ましいが、その場合、処理容器内に形成されたＳｉＮ膜の酸化処理に時間がかかり、図４に示す処理シーケンスＢのように、酸化処理時間、すなわち、炉内付着膜酸化処理時間が、ウエハ冷却時間とウエハディスチャージ時間との合計時間を超えることがある。図４に示す処理シーケンスＢでは、炉内付着膜酸化処理だけを行う時間、すなわち、ウエハ冷却もウエハディスチャージも行わない待機時間が生じている。この場合、成膜処理を行うことができない時間、すなわち、基板処理装置のダウンタイムが長くなり、成膜処理の生産性に影響を及ぼすことがある。

また、処理容器内に形成されたＳｉＮ膜の全てを酸化させることで、すなわち、処理容器内に形成されたＳｉＮ膜を飽和酸化させることで、ＳｉＮ膜の全てをＳｉＯ膜に変換させる方法もあるが、その場合、処理容器内に形成されたＳｉＮ膜の酸化処理に、更に時間がかかり、酸化処理時間、すなわち、炉内付着膜酸化処理時間が、ウエハ冷却時間とウエハディスチャージ時間との合計時間を大幅に超えることがある。この場合、成膜処理を行うことができない時間、すなわち、基板処理装置のダウンタイムが更に長くなり、成膜処理の生産性に大きく影響を及ぼすことがある。なお、処理容器内に形成されたＳｉＮ膜を飽和酸化させることで、そのＳｉＮ膜の全てをＳｉＯ膜に変換させた場合、変換後のＳｉＯ膜の応力は圧縮応力となる。

これらに対し、ＳｉＯ／ＳｉＮ積層膜のトータルでの応力を、ゼロや圧縮応力にするのではなく、処理容器内に形成された酸化前のＳｉＮ膜の応力（引っ張り応力）よりも小さい引っ張り応力とすれば、処理容器内に形成されたＳｉＮ膜の酸化処理時間を短縮させることができ、図４に示す処理シーケンスＡのように、処理容器内に形成されたＳｉＮ膜の酸化処理時間、すなわち、炉内付着膜酸化処理時間を、ウエハ冷却時間とウエハディスチャージ時間との合計時間以下とすることができる。この場合、成膜処理を行うことができない時間が、炉内付着膜酸化処理を行わない場合と変わらず、成膜処理の生産性に影響を及ぼすことがない。なお、ＳｉＯ／ＳｉＮ積層膜のトータルでの応力を、ゼロにするのではなく、処理容器内に形成された酸化前のＳｉＮ膜の応力（引っ張り応力）よりも小さい引っ張り応力とした場合であっても、パーティクル発生抑制効果を得ることができることを本件開示者らは見出した。すなわち、ＳｉＯ／ＳｉＮ積層膜のトータルでの応力を、処理容器内に形成された酸化前のＳｉＮ膜の応力よりも小さい引っ張り応力とすることで、パーティクル発生抑制効果を生じさせつつ、成膜処理の生産性を維持させることが可能となる。なお、炉内付着膜酸化処理時間を更に短縮させ、それに合わせて、ウエハ冷却時間とウエハディスチャージ時間との合計時間をも短縮させれば、成膜処理の生産性を向上させることも可能となる。

なお、ＳｉＯ／ＳｉＮ積層膜におけるＳｉＯ膜の比率を７５％以下、好ましくは７０％以下とすることで、すなわち、ＳｉＯ／ＳｉＮ積層膜におけるＳｉＮ膜の比率を２５％以上、好ましくは３０％以上とすることで、ＳｉＯ／ＳｉＮ積層膜のトータルでの応力を、処理容器内に形成された酸化前のＳｉＮ膜の応力（引っ張り応力）よりも小さい引っ張り応力とすることができ、上述の効果と同様な効果が得られることを本件開示者らは見出した。また、炉内付着膜酸化処理において形成されるＳｉＯ／ＳｉＮ積層膜におけるＳｉＯ膜の比率を７５％超とした場合は、ＳｉＯ／ＳｉＮ積層膜のトータルでの応力が圧縮応力となることを本件開示者らは見出した。

また、処理容器内に形成されたＳｉＮ膜のうち酸化させる部分の厚さを、処理容器内に形成された酸化前のＳｉＮ膜の厚さの６５％以下、好ましくは６０％以下、すなわち、処理容器内に形成されたＳｉＮ膜のうち酸化させることなくＳｉＮ膜のまま維持させる部分の厚さを、処理容器内に形成された酸化前のＳｉＮ膜の厚さの３５％以上、好ましくは４０％以上とすることで、ＳｉＯ／ＳｉＮ積層膜のトータルでの応力を、処理容器内に形成された酸化前のＳｉＮ膜の応力（引っ張り応力）よりも小さい引っ張り応力とすることができ、上述の効果と同様な効果が得られることを本件開示者らは見出した。

また、処理容器内に形成されたＳｉＮ膜のうち酸化させる部分の厚さを、処理容器内に形成されたＳｉＮ膜のうち酸化させることなくＳｉＮ膜のまま維持させる部分の厚さよりも薄くすることで、ＳｉＯ／ＳｉＮ積層膜のトータルでの応力を、処理容器内に形成された酸化前のＳｉＮ膜の応力（引っ張り応力）よりも小さい引っ張り応力とすることが容易となり、上述の効果と同様な効果が確実に得られることを本件開示者らは見出した。

なお、処理容器内に形成されたＳｉＮ膜の一部をＳｉＯ膜に変化させ、そのＳｉＮ膜のうち、その一部とは異なる他の部分をＳｉＮ膜のまま維持させる処理を行う際、処理容器内、すなわち、処理室２０１内へＯ含有ガスとＨ含有ガスとを連続的に供給した状態で、処理室２０１内をパルス排気（間欠排気）するようにしてもよい。すなわち、処理室２０１内へＯ含有ガスとＨ含有ガスとを連続的に供給した状態で、排気バルブであるＡＰＣバルブ２４４の開閉を複数回繰り返すようにしてもよい。この場合、ＡＰＣバルブ２４４を開いた状態、すなわち、処理室２０１内を排気した状態で、処理室２０１内へＯ含有ガスとＨ含有ガスとを供給する工程と、ＡＰＣバルブ２４４を閉じた状態、すなわち、処理室２０１内の排気を停止した状態で、処理室２０１内へＯ含有ガスとＨ含有ガスとを供給する工程と、を複数回繰り返すこととなる。なお、ＡＰＣバルブ２４４を開いた状態では、排気管２３１は開放され、ＡＰＣバルブ２４４を閉じた状態では、排気管２３１は閉塞されることとなる。処理室２０１内へＯ含有ガスとＨ含有ガスとを連続的に供給した状態で、処理室２０１内をパルス排気する場合も、処理室２０１内を減圧状態に維持することが好ましい。なお、処理室２０１内へＯ含有ガスとＨ含有ガスとを連続的に供給するだけでなく、間欠的に供給するようにしてもよい。処理室２０１内へＯ含有ガスとＨ含有ガスとを間欠的に供給する場合は、ＡＰＣバルブ２４４を閉じる期間、すなわち、処理室２０１内の排気を停止する期間の少なくとも一部と、処理室２０１内へＯ含有ガスとＨ含有ガスとを供給する期間の少なくとも一部と、をオーバーラップさせることが好ましい。

図２に示すように、ノズル２４９ｃ，２４９ｂは、いずれも、排気口２３１ａ付近に配置されており、ノズル２４９ｃ，２４９ｂのそれぞれから供給されたＯ含有ガス、Ｈ含有ガスは、処理室２０１内の例えば排気口２３１ａと反対側の部分へ行き渡る前に、排気口２３１ａから排気されることがある。処理室２０１内へＯ含有ガスとＨ含有ガスとを連続的に供給した状態で、ＡＰＣバルブ２４４の開閉を複数回繰り返すことで、ＡＰＣバルブ２４４がクローズされるタイミングを多くすることができ、処理室２０１内の例えば排気口２３１ａと反対側の部分へＯ含有ガスとＨ含有ガスとを充分に行き渡らせることが可能となる。これにより、処理容器内の例えば排気口２３１ａと反対側の部分に形成されたＳｉＮ膜に対して酸化処理を充分に行うことが可能となる。すなわち、処理容器内に形成されたＳｉＮ膜に対して、均一に、酸化処理を行うことが可能となる。なお、ノズル２４９ｃ，２４９ｂと排気口２３１ａとの位置関係は、図２に示すものに限定されず、図２とは異なる位置関係であっても同様の効果が得られる。

Ｏ含有ガスとしては、酸素（Ｏ_２）ガス、オゾン（Ｏ_３）ガス、水蒸気（Ｈ_２Ｏガス）、過酸化水素（Ｈ_２Ｏ_２）ガス、亜酸化窒素（Ｎ_２Ｏ）ガス、一酸化窒素（ＮＯ）ガス、二酸化窒素（ＮＯ_２）ガス、一酸化炭素（ＣＯ）ガス、二酸化炭素（ＣＯ_２）ガス等のうち１以上を用いることができる。

Ｈ含有ガスとしては、水素（Ｈ_２）ガスや重水素（^２Ｈ_２）ガスを用いることができる。^２Ｈ_２ガスをＤ_２ガスとも称する。本ステップでは、Ｈ含有ガスの供給を不実施とし、酸化ガスとしてＯ含有ガスを単体で供給するようにしてもよい。

また、本ステップでは、Ｏ含有ガスおよびＨ含有ガスのうち少なくともいずれかをプラズマ励起させて供給するようにしてもよい。たとえは、プラズマ励起させたＯ_２ガスとプラズマ励起させていないＨ_２ガスとを供給するようにしてもよいし、プラズマ励起させていないＯ_２ガスとプラズマ励起させたＨ_２ガスとを供給するようにしてもよいし、プラズマ励起させたＯ_２ガスとプラズマ励起させたＨ_２ガスとを供給するようにしてもよい。また、Ｈ含有ガスの供給を不実施とし、プラズマ励起させたＯ_２ガスを単体で供給するようにしてもよい。これらにより、酸化処理時間を更に短縮させることが可能となる。

処理容器内に形成されたＳｉＮ膜の一部をＳｉＯ膜に変化させ、そのＳｉＮ膜のうち、その一部とは異なる他の部分をＳｉＮ膜のまま維持させる処理が終了した後、バルブ２４３ｆ，２４３ｅを閉じ、処理室２０１内へのＯ含有ガス、Ｈ含有ガスの供給を停止する。その後、ノズル２４９ａ～２４９ｃのそれぞれからパージガスとして不活性ガスを処理室２０１内へ供給し、排気口２３１ａより排気する。これにより、処理室２０１内がパージされ、処理室２０１内に残留するガスや反応副生成物等が処理室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（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）。

これら一連の処理により、上述の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）をこの順に行うセットを複数回繰り返す場合における、第１セット（第１バッチ処理）、すなわち、図４における１^ｓｔＲＵＮが終了する。そして、このセット（バッチ処理）が、複数回行われ、その間、処理容器内に形成された膜に起因するパーティクルの発生を適正に抑制することが可能となる。

なお、上述のように、炉内付着膜酸化処理は、シャッタクローズ状態で行われる。すなわち、炉内付着膜酸化処理は、処理容器内に、処理後のボート２１７およびウエハ２００（製品ウエハ、ダミーウエハ）を搬入（収容）することなく行われる。これにより、処理後のボート２１７およびウエハ２００（製品ウエハ、ダミーウエハ）の表面に形成されたＳｉＮ膜に対して、上述の酸化処理が行われることはなく、ボート２１７およびウエハ２００（製品ウエハ、ダミーウエハ）の表面に形成されたＳｉＮ膜は酸化されることなくそのままの状態で、すなわち、ＳｉＮ膜のままの状態で維持される。

これにより、第２セット（第２バッチ処理）以降、すなわち、図４における２^ｎｄＲＵＮ以降において、表面にＳｉＮ膜が形成されたボート２１７により、ウエハ２００、すなわち、次に処理する製品ウエハと、表面にＳｉＮ膜が形成されたダミーウエハと、を支持した状態で成膜処理を行うことが可能となる。

すなわち、第２セット（第２バッチ処理）以降においては、ウエハ２００は、ボート２１７と、ボート２１７の表面に形成されたＳｉＮ膜を介して接触することとなる。具体的には、ボート２１７と、次に処理する製品ウエハは、ボート２１７の表面に形成されたＳｉＮ膜を介して接触することとなる。また、ボート２１７と、ダミーウエハは、それぞれの表面に形成されたＳｉＮ膜を介して接触することとなる。ボート２１７の表面に形成されたＳｉＮ膜と、製品ウエハの表面（裏面）は、熱膨張率が近い材料同士であることから、成膜処理中にそれぞれが加熱され、熱膨張する場合であっても、それぞれの熱膨張の度合いが近いことから、それらの接触箇所からのパーティクルの発生を抑制することが可能となる。また、ボート２１７の表面に形成されたＳｉＮ膜と、ダミーウエハの表面に形成されたＳｉＮ膜は、同一材料であり熱膨張率が等しいことから、成膜処理中にそれぞれが加熱され、熱膨張する場合であっても、同様に熱膨張することから、それらの接触箇所からのパーティクルの発生を抑制することが可能となる。

（３）本態様による効果
本態様によれば、以下に示す１つ又は複数の効果が得られる。

炉内付着膜酸化処理において、処理容器内に形成されたＳｉＮ膜の一部を酸化させてＳｉＯ膜に変化させ、そのＳｉＮ膜のうち、その一部とは異なる他の部分を酸化させることなくＳｉＮ膜のまま維持させるようにしたので、処理容器内に形成された膜の応力バランスを調整することができ、処理容器内に形成された膜の応力を、処理容器内に形成された酸化前のＳｉＮ膜の応力よりも小さくすることができる。これにより、処理容器内に形成された膜に起因するパーティクルの発生を適正に抑制することができ、クリーニング周期を延長し、成膜処理の生産性を向上させることが可能となる。

炉内付着膜酸化処理において、処理容器内に形成されたＳｉＮ膜の一部を酸化させてＳｉＯ膜に変化させ、そのＳｉＮ膜のうち、その一部とは異なる他の部分を酸化させることなくＳｉＮ膜のまま維持させるようにしたので、酸化時間を短縮させることができ、生産性を維持または向上させることが可能となる。

炉内付着膜酸化処理において、処理容器内に形成されたＳｉＮ膜の一部を酸化させてＳｉＯ膜に変化させ、そのＳｉＮ膜のうち、その一部とは異なる他の部分を酸化させることなくＳｉＮ膜のまま維持させるようにしたので、処理容器内に形成されたＳｉＮ膜の表面にＳｉＯ膜を堆積させる場合よりも、処理容器内における累積膜厚を薄く抑えることができ、また、処理容器内に形成されたＳｉＮ膜自体の厚さを薄くすることができる。これらにより、処理容器内における累積膜厚の増加やＳｉＮ膜の厚さに起因するパーティクル発生リスクを低減することが可能となる。なお、処理容器内に形成されたＳｉＮ膜の表面にＳｉＯ膜を堆積させる場合は、処理容器内に形成されたＳｉＮ膜自体の厚さを薄くすることはできず、その厚さはそのまま維持されることとなる。

炉内付着膜酸化処理において、処理容器内に形成されたＳｉＮ膜の一部を酸化させてＳｉＯ膜に変化させ、そのＳｉＮ膜のうち、その一部とは異なる他の部分を酸化させることなくＳｉＮ膜のまま維持させるようにしたので、処理容器内に形成されたＳｉＮ膜の表面にＳｉＯ膜を堆積させる場合よりも、ＳｉＯ膜とＳｉＮ膜との界面における汚染を低減することができ、その界面を安定化させることができ、その界面での膜剥がれを抑制することができる。なお、処理容器内に形成されたＳｉＮ膜の表面にＳｉＯ膜を堆積させる場合は、ＳｉＯ膜とＳｉＮ膜との界面に汚染が発生し、膜剥がれが発生しやすくなることが考えられ、さらに、ＳｉＯ膜堆積時における気相反応によりパーティクル発生リスクが生じることも考えられる。

処理容器内に形成されたＳｉＮ膜の一部を酸化させることで得られたＳｉＯ膜と、処理容器内に形成されたＳｉＮ膜のうち酸化させずに維持させるＳｉＮ膜と、の積層膜、すなわち、ＳｉＯ／ＳｉＮ積層膜におけるＳｉＮ膜やＳｉＯ膜の厚さを調整することで、ＳｉＯ／ＳｉＮ積層膜におけるＳｉＮ膜の引っ張り応力と、ＳｉＯ膜の圧縮応力と、の応力バランスを調整するができる。これにより、それぞれの応力を相殺することもできＳｉＯ／ＳｉＮ積層膜のトータルでの応力をゼロに近づけることもでき、更には、その応力をゼロにすることもできる。これにより、処理容器内に形成された膜に起因するパーティクルの発生を適正に抑制することが可能となる。

ＳｉＯ／ＳｉＮ積層膜のトータルでの応力を、引っ張り応力とすることにより、すなわち、処理容器内に形成された酸化前のＳｉＮ膜の応力（引っ張り応力）よりも小さい引っ張り応力とすることにより、酸化処理時間を短縮させることができ、パーティクル発生抑制効果を生じさせつつ、成膜処理の生産性を維持または向上させることが可能となる。

ＳｉＯ／ＳｉＮ積層膜におけるＳｉＯ膜の比率を７５％以下、好ましくは７０％以下とすることで、ＳｉＯ／ＳｉＮ積層膜のトータルでの応力を、処理容器内に形成された酸化前のＳｉＮ膜の応力（引っ張り応力）よりも小さい引っ張り応力とすることができ、パーティクル発生抑制効果を生じさせつつ、成膜処理の生産性を維持または向上させることが可能となる。

炉内付着膜酸化処理を、処理容器内に、処理後のボート２１７を収容（搬入）することなく行うことにより、ボート２１７の表面に形成されたＳｉＮ膜を酸化させることなく、ＳｉＮ膜のままの状態で維持させることが可能となる。これにより、第２セット（第２バッチ処理）以降において、表面にＳｉＮ膜が形成されたボート２１７により、次に処理するウエハ２００を支持した状態で成膜処理を行うことが可能となる。すなわち、第２セット（第２バッチ処理）以降においては、ウエハ２００は、ボート２１７と、ボート２１７の表面に形成されたＳｉＮ膜を介して接触することとなる。これにより、ボート２１７の表面に形成されたＳｉＮ膜を酸化させる場合よりも、ウエハ２００とボート２１７との接触箇所からのパーティクルの発生を抑制することが可能となる。

なお、炉内付着膜酸化処理を、処理容器内に、処理後のボート２１７を収容（搬入）した状態で行った場合、ボート２１７の表面に形成されたＳｉＮ膜の少なくとも表面が酸化され、ボートの最表面はＳｉＯ膜となる。この場合、第２セット（第２バッチ処理）以降において、ウエハ２００は、ボート２１７と、ボート２１７の最表面に形成されたＳｉＯ膜を介して接触することとなる。この場合、ボート２１７の最表面に形成されたＳｉＯ膜と、次に処理するウエハ２００の表面（裏面）は、熱膨張率が大きく異なる材料同士となる。これにより、成膜処理中にそれぞれが加熱され、熱膨張する場合に、それぞれの材料の熱膨張差により、それらの接触箇所での摩擦が大きくなり、それらの接触箇所からパーティクルが発生することがある。

炉内付着膜酸化処理を、処理容器内に、処理後のボート２１７およびウエハ２００（製品ウエハ、ダミーウエハ）を収容（搬入）することなく行うことにより、ボート２１７およびウエハ２００（製品ウエハ、ダミーウエハ）の表面に形成されたＳｉＮ膜を酸化させることなく、ＳｉＮ膜のままの状態で維持させることが可能となる。これにより、第２セット（第２バッチ処理）以降において、表面にＳｉＮ膜が形成されたボート２１７により、次に処理する製品ウエハと、表面にＳｉＮ膜が形成されたダミーウエハと、を支持した状態で成膜処理を行うことが可能となる。すなわち、第２セット（第２バッチ処理）以降においては、ボート２１７と、次に処理する製品ウエハは、ボート２１７の表面に形成されたＳｉＮ膜を介して接触することとなり、ボート２１７と、ダミーウエハは、それぞれの表面に形成されたＳｉＮ膜を介して接触することとなる。これにより、ウエハ２００とボート２１７との接触箇所からのパーティクルの発生を抑制することが可能となる。

なお、炉内付着膜酸化処理を、処理容器内に、処理後のボート２１７を収容（搬入）した状態で行った場合、ボート２１７の表面に形成されたＳｉＮ膜の少なくとも表面が酸化され、ボートの最表面はＳｉＯ膜となる。この場合、第２セット（第２バッチ処理）以降において、ウエハ２００（次に処理する製品ウエハ、表面にＳｉＮ膜が形成されたダミーウエハ）は、ボート２１７と、ボート２１７の最表面に形成されたＳｉＯ膜を介して接触することとなる。この場合、ボート２１７の最表面に形成されたＳｉＯ膜と、ウエハ２００（次に処理する製品ウエハ、表面にＳｉＮ膜が形成されたダミーウエハ）の表面（裏面）は、熱膨張率が大きく異なる材料同士となる。これにより、成膜処理中にそれぞれが加熱され、熱膨張する場合に、それぞれの材料の熱膨張差により、それらの接触箇所での摩擦が大きくなり、それらの接触箇所からパーティクルが発生することがある。

また、炉内付着膜酸化処理を、処理容器内に、処理後のボート２１７を収容（搬入）することなく行うことにより、炉内付着膜酸化処理のためのボートロード時間およびボートアンロード時間を無くすことができ、その分、成膜処理を行うことができない時間を短縮させることができ、成膜処理の生産性を向上させることが可能となる。

炉内付着膜酸化処理を、ウエハ冷却と並行して行うようにすることで、ウエハ冷却とは別に、炉内付着膜酸化処理を行うためだけの時間を設ける必要がなく、成膜処理の生産性を維持または向上させることが可能となる。なお、炉内付着膜酸化処理の条件によっては、炉内付着膜酸化処理を、ウエハ冷却と並行して行い、ウエハディスチャージを開始する前に完了させることもできる。

炉内付着膜酸化処理を、ウエハ冷却およびウエハディスチャージと並行して行うようにすることで、ウエハ冷却およびウエハディスチャージとは別に、炉内付着膜酸化処理を行うためだけの時間を設ける必要がなく、成膜処理の生産性を維持または向上させることが可能となる。なお、炉内付着膜酸化処理の条件によっては、炉内付着膜酸化処理を、ウエハ冷却およびウエハディスチャージと並行して行い、ウエハディスチャージの途中で完了させることもできる。

炉内付着膜酸化処理を行う際に、処理容器内へ酸化ガス、すなわち、Ｏ含有ガスとＨ含有ガスとを連続的に供給した状態で、処理容器内をパルス排気することで、すなわち、排気バルブの開閉を複数回繰り返すことで、処理容器内の例えば排気口と反対側の部分へＯ含有ガスとＨ含有ガスとを充分に行き渡らせることが可能となる。これにより、処理容器内の例えば排気口と反対側の部分に形成されたＳｉＮ膜に対しても酸化処理を充分に行うことが可能となる。すなわち、処理容器内に形成されたＳｉＮ膜に対して、均一に、酸化処理を行うことが可能となる。

炉内付着膜酸化処理を、毎バッチ（毎ＲＵＮ）、すなわち、バッチ処理を１回行う毎に毎回行うようにしたので、バッチ処理を複数回行う毎に炉内付着膜酸化処理を行う場合よりも、処理容器内に形成されたＳｉＮ膜が薄い状態で、ＳｉＮ膜の一部を酸化させることができる。これにより、処理容器内に形成されたＳｉＮ膜に対する酸化処理を、酸化速度を高くすることができる領域で、毎回行うことが可能となり、酸化処理時間を短縮させることが可能となる。一方、バッチ処理を複数回行う毎に炉内付着膜酸化処理を行う場合は、処理容器内に形成されたＳｉＮ膜が厚い状態で、ＳｉＮ膜の一部を酸化させることとなり、この場合、酸化速度が低くなる領域で酸化処理を行う必要が生じ、酸化処理時間が長時間化してしまうことがある。なお、炉内付着膜酸化処理を毎バッチ行う場合の方が、バッチ処理を複数回行う毎に炉内付着膜酸化処理を行う場合よりも、処理容器内に形成される累積膜におけるＳｉＯ膜の比率を高くすることができ、累積膜の応力をより低下させることが可能となる。すなわち、炉内付着膜酸化処理を毎バッチ行うことにより、パーティクル発生抑制効果を生じさせ、さらにその効果を高めつつ、成膜処理の生産性を維持または向上させることが可能となる。

（４）変形例
本態様における処理シーケンスは、以下に示す変形例のように変更することができる。これらの変形例は、任意に組み合わせることができる。特に説明がない限り、各変形例の各ステップにおける処理手順、処理条件は、上述の処理シーケンスの各ステップにおける処理手順、処理条件と同様とすることができる。

（変形例１）
成膜処理のステップ２においては、処理室２０１内のウエハ２００、すなわち、ウエハ２００上に形成されたＳｉ含有層に対して、Ｎ及びＨ含有ガスをプラズマ励起させて、すなわち、プラズマ状態に活性化させて、供給するようにしてもよい。すなわち、成膜処理では、以下に示すガス供給シーケンスのように各ガスを供給して、ウエハ２００上にＳｉＮ膜を形成するようにしてもよい。

（クロロシラン系ガス→プラズマ励起させたＮ及びＨ含有ガス）×ｎ ⇒ ＳｉＮ

この場合、成膜処理のステップ２では、例えば、図６に示すように、ガス供給管２３２ｂ，２３２ｃのバルブ２４３ｂ，２４３ｃよりも下流側にそれぞれ設けられたプラズマ励起部（プラズマ生成部）としてのリモートプラズマユニット３００ｂ，３００ｃにより、ガス供給管２３２ｂ，２３２ｃ内に供給されたＮ及びＨ含有ガスを、それぞれ、プラズマ励起させて、処理室２０１内へ供給するようにしてもよい。なお、図６において、図１に記載されたものと同一部分については同一符号を付し、その構成についての説明は省略する。

本変形例においても、上述の態様と同様の効果が得られる。また、本変形例によれば、更に、上述の態様のように成膜処理をノンプラズマの雰囲気下で行う場合よりも、成膜処理の低温化を図ることが可能となる。このようにプラズマを用い、より低温にて成膜処理を行う場合であっても、上述の態様と同様の効果が得られる。

（変形例２）
炉内付着膜酸化処理を行う際に、処理室２０１内へ、Ｏ含有ガスおよびＨ含有ガスのうち少なくともいずれか一方のガスをプラズマ励起させて、すなわち、プラズマ状態に活性化させて、供給するようにしてもよい。

この場合、炉内付着膜酸化処理では、例えば、図６に示すように、ガス供給管２３２ｂ，２３２ｃのバルブ２４３ｂ，２４３ｃよりも下流側にそれぞれ設けられたリモートプラズマユニット３００ｂ，３００ｃにより、ガス供給管２３２ｅ，２３２ｆよりガス供給管２３２ｃ，２３２ｃ内にそれぞれ供給されたＨ含有ガスおよびＯ含有ガスのうち少なくともいずれか一方のガスをプラズマ励起させて、処理室２０１内へ供給するようにしてもよい。なお、図６において、図１に記載されたものと同一部分については同一符号を付し、その構成についての説明は省略する。

なお、炉内付着膜酸化処理では、Ｈ含有ガスをプラズマ励起させることなくＯ含有ガスをプラズマ励起させるようにしてもよい。また、Ｏ含有ガスをプラズマ励起させることなくＨ含有ガスをプラズマ励起させるようにしてもよい。また、Ｏ含有ガスおよびＨ含有ガスの両方をプラズマ励起させるようにしてもよい。

本変形例においても、上述の態様と同様の効果が得られる。また、本変形例によれば、更に、上述の態様のように炉内付着膜酸化処理をノンプラズマの雰囲気下で行う場合よりも、炉内付着膜酸化処理の低温化を図ることが可能となる。このようにプラズマを用い、より低温にて炉内付着膜酸化処理を行う場合であっても、上述の態様と同様の効果が得られる。また、炉内付着膜酸化処理の低温化が可能となることから、成膜処理と炉内付着膜酸化処理との処理温度を同一温度とすることもでき、処理容器内の温度変更時間を無くすことができる。これにより、成膜処理の生産性をさらに向上させることが可能となる。また、特に、Ｈ含有ガスをプラズマ励起させて供給する場合、処理容器内に付着したＳｉＮ膜に含まれるＣｌを脱離させて除去することができ、処理容器内に付着した膜の応力を更に低下させることも可能となる。

（変形例３）
炉内付着膜酸化処理を、ウエハ冷却およびウエハディスチャージと並行して行うだけでなく、更に、次に処理するウエハ２００に対するウエハチャージと並行して行うようにしてもよい。すなわち、炉内付着膜酸化処理を、ウエハ冷却、ウエハディスチャージ、および、次に処理するウエハ２００に対するウエハチャージと並行して行うようにしてもよい。

本変形例においても、上述の態様と同様の効果が得られる。また、本変形例によれば、更に、処理容器内に形成されたＳｉＮ膜を含む堆積物の酸化量を増やすことができ、処理容器内に形成された膜の応力を、更に、低下させることができ、処理容器内に形成された膜に起因するパーティクルの発生を、更に、抑制することが可能となる。

（変形例４）
成膜処理では、窒化膜として、ＳｉＮ膜の他、Ｃ，Ｏ，Ｂのうち少なくともいずれか１つを含むＳｉＮ膜を形成するようにしてもよい。すなわち、成膜処理では、窒化膜として、ＳｉＮ膜、ＳｉＣＮ膜、ＳｉＯＮ膜、ＳｉＯＣＮ膜、ＳｉＢＮ膜、ＳｉＢＣＮ膜、ＳｉＢＯＣＮ膜、ＳｉＢＯＮ膜等を形成するようにしてもよい。これらの膜を形成する場合、成膜処理において、更に、Ｃ含有ガス、Ｏ含有ガス、Ｂ含有ガスのうち少なくともいずれか１つを、成膜ガス供給系より、供給するようにすればよい。

また、成膜処理では、窒化膜として、シリコン系窒化膜（シリコン含有窒化膜、シリコン窒化膜）の他、ゲルマニウム系窒化膜（ゲルマニウム含有窒化膜、ゲルマニウム窒化膜）を形成するようにしてもよい。ゲルマニウム窒化膜（ＧｅＮ膜）としては、例えば、ＧｅＮ膜の他、Ｃ，Ｏ，Ｂのうち少なくともいずれか１つを含むＧｅＮ膜を形成するようにしてもよい。これらの膜を形成する場合、成膜処理において、Ｓｉ含有ガスの代わりにＧｅ含有ガスを用い、更に、Ｃ含有ガス、Ｏ含有ガス、Ｂ含有ガスのうち少なくともいずれか１つを、成膜ガス供給系より、供給するようにすればよい。

また、成膜処理では、窒化膜として、シリコン系窒化膜（シリコン含有窒化膜、シリコン窒化膜）の他、金属系窒化膜（金属含有窒化膜、金属窒化膜）を形成するようにしてもよい。金属窒化膜としては、例えば、アルミニウム窒化膜（ＡｌＮ膜）、チタニウム窒化膜（ＴｉＮ膜）、ジルコニウム窒化膜（ＺｒＮ膜）、ハフニウム窒化膜（ＨｆＮ膜）、タンタル窒化膜（ＴａＮ膜）タングステン窒化膜（ＷＮ膜）、モリブデン窒化膜（ＭｏＮ膜）等を形成するようにしてもよい。これらの膜を形成する場合、成膜処理において、Ｓｉ含有ガスの代わりに、Ａｌ含有ガス、Ｔｉ含有ガス、Ｚｒ含有ガス、Ｈｆ含有ガス、Ｔａ含有ガス、Ｗ含有ガス、Ｍｏ含有ガスのうち少なくともいずれか１つを、成膜ガス供給系より、供給するようにすればよい。

これらのように、成膜処理では、窒化膜として、半導体元素および金属元素のうち少なくともいずれかと、窒素と、を少なくとも含む膜を形成するようにしてもよい。

これらの場合、成膜処理を、図１に示す基板処理装置を用いてノンプラズマの雰囲気下で行うようにしてもよいし、図６に示す基板処理装置を用いてプラズマを用いて行うようにしてもよい。

本変形例においても、上述の態様と同様の効果が得られる。

＜本開示の他の態様＞
以上、本開示の態様を具体的に説明した。しかしながら、本開示は上述の態様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（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）をこの順に行うセットを複数回繰り返した後、処理容器内をクリーニングする処理を行うようにしてもよい。

すなわち、上述の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）をこの順に行うセットを複数回繰り返すことにより、処理容器内には、ＳｉＯ／ＳｉＮ積層膜が累積する。この場合に、処理容器内に累積したＳｉＯ／ＳｉＮ積層膜が、臨界膜厚を超え、クラックや膜剥がれが生じる前に、処理容器内に対しクリーニング処理を行うようにしてもよい。

処理容器内に対しクリーニング処理を行う場合は、処理容器内にウエハ２００を収容しない状態で、クリーニングガス供給系（Ｆ含有ガス供給系）より、処理容器内へクリーニングガスとしてＦ含有ガスを供給し、排気管２３１より排気する。このとき、処理容器内に、表面にＳｉＮ膜が形成されたボート２１７を収容した状態で、処理容器内へＦ含有ガスを供給するようにしてもよい。また、このとき、処理容器内に、表面にＳｉＮ膜が形成されたダミーウエハを収容した状態で、処理容器内へＦ含有ガスを供給するようにしてもよい。

クリーニング処理における処理条件としては、
処理温度（処理室２０１内温度）：２００～５００℃
処理圧力（処理室２０１内圧力）：１３３０～２６６００Ｐａ
Ｆ_２ガス供給流量：０．５～５ｓｌｍ
Ｎ_２ガス供給流量：１～２０ｓｌｍ
が例示される。

クリーニング処理により、上述の態様による効果が消失する前に、処理容器内への膜の付着状態をリセットすることができ、その後、再度、上述の態様による効果が継続的に得られるようにすることが可能となる。なお、上述の態様によれば、処理容器内に累積した膜が、臨界膜厚を超え、クラックや膜剥がれが生じる状態となるまでの累積厚さを大幅に厚くすることができ、ここで説明したクリーニング処理を行う周期を大幅に延長し、トータルでの成膜処理の生産性を大幅に向上させることが可能となる。

各処理に用いられるレシピは、処理内容に応じて個別に用意し、電気通信回線や外部記憶装置１２３を介して記憶装置１２１ｃ内に格納しておくことが好ましい。そして、各処理を開始する際、ＣＰＵ１２１ａが、記憶装置１２１ｃ内に格納された複数のレシピの中から、処理内容に応じて適正なレシピを適宜選択することが好ましい。これにより、１台の基板処理装置で様々な膜種、組成比、膜質、膜厚の膜を、再現性よく形成することができるようになる。また、それらの処理により、処理容器内に形成された様々な膜種、組成比、膜質、膜厚の膜に対し、炉内付着膜酸化処理を適正に行うことができるようになる。また、オペレータの負担を低減でき、操作ミスを回避しつつ、各処理を迅速に開始できるようになる。

上述のレシピは、新たに作成する場合に限らず、例えば、基板処理装置に既にインストールされていた既存のレシピを変更することで用意してもよい。レシピを変更する場合は、変更後のレシピを、電気通信回線や当該レシピを記録した記録媒体を介して、基板処理装置にインストールしてもよい。また、既存の基板処理装置が備える入出力装置１２２を操作し、基板処理装置に既にインストールされていた既存のレシピを直接変更してもよい。

上述の態様では、一度に複数枚の基板を処理するバッチ式の基板処理装置を用いて膜を形成する例について説明した。本開示は上述の態様に限定されず、例えば、一度に１枚または数枚の基板を処理する枚葉式の基板処理装置を用いて膜を形成する場合にも、好適に適用できる。また、上述の態様では、ホットウォール型の処理炉を有する基板処理装置を用いて膜を形成する例について説明した。本開示は上述の態様に限定されず、コールドウォール型の処理炉を有する基板処理装置を用いて膜を形成する場合にも、好適に適用できる。

これらの基板処理装置を用いる場合においても、上述の態様や上述の変形例における処理手順、処理条件と同様な処理手順、処理条件にて各処理を行うことができ、上述の態様や上述の変形例と同様の効果が得られる。

上述の態様や上述の変形例は、適宜組み合わせて用いることができる。このときの処理手順、処理条件は、例えば、上述の態様や上述の変形例における処理手順、処理条件と同様とすることができる。

＜本開示の好ましい態様＞
以下、本開示の好ましい態様について付記する。

（付記１）
本開示の一態様によれば、
（ａ）処理容器内へ基板を搬入する工程と、
（ｂ）前記処理容器内で支持具により支持された前記基板に対して成膜ガスを供給することで、前記基板上に窒化膜を形成する処理を行う工程と、
（ｃ）前記処理容器内から前記処理後の前記基板を搬出する工程と、
（ｄ）前記処理後の前記基板を搬出した後の前記処理容器内へ酸化ガスを供給することで、（ｂ）において前記処理容器内に形成された窒化膜の一部を酸化させて酸化膜に変化させ、前記窒化膜の前記一部とは異なる他の部分を酸化させることなく前記窒化膜のまま維持させる工程と、
を含むセットを複数回繰り返す工程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。

（付記２）
付記１に記載の方法であって、
（ａ）、（ｂ）および（ｃ）を行う毎に（ｄ）を行う。

（付記３）
付記１または２に記載の方法であって、
（ｄ）において、前記処理容器内に形成された前記窒化膜の前記一部を酸化させてなる前記酸化膜と、前記処理容器内に形成された前記窒化膜のうち酸化させることなく前記窒化膜のまま維持させてなる窒化膜と、の積層膜のトータルでの応力を引っ張り応力とする。

（付記４）
付記１～３のいずれか１項に記載の方法であって、
（ｄ）において、前記処理容器内に形成された前記窒化膜の前記一部を酸化させてなる前記酸化膜と、前記処理容器内に形成された前記窒化膜のうち酸化させることなく前記窒化膜のまま維持させてなる窒化膜と、の積層膜における前記酸化膜の比率を７５％以下、好ましくは７０％以下とする。

（付記５）
付記１～４のいずれか１項に記載の方法であって、
（ｄ）を、前記処理容器内に、前記支持具を収容（搬入）することなく行う。

（付記６）
付記５に記載の方法であって、
（ｄ）では、（ｂ）において前記支持具の表面に形成された窒化膜を酸化させることなく前記窒化膜のまま維持させる。

（付記７）
付記６に記載の方法であって、
２セット目以降の（ｂ）を、前記処理容器内で、表面に前記窒化膜が形成された前記支持具により、次に処理する基板を支持した状態で行う。

（付記８）
付記１～６のいずれか１項に記載の方法であって、
前記基板は、製品基板と、ダミー基板と、を含み、
（ｄ）を、前記処理容器内に、前記支持具、前記製品基板、および前記ダミー基板を収容（搬入）することなく行う。

（付記９）
付記８に記載の方法であって、
（ｄ）では、（ｂ）において前記支持具、前記製品基板、および前記ダミー基板のそれぞれの表面に形成された窒化膜を酸化させることなく前記窒化膜のまま維持させる。

（付記１０）
付記９に記載の方法であって、
２セット目以降の（ｂ）を、前記処理容器内で、表面に前記窒化膜が形成された前記支持具により、表面に前記窒化膜が形成された前記ダミー基板と、次に処理する製品基板と、を支持した状態で行う。

（付記１１）
付記１～１０のいずれか１項に記載の方法であって、
更に、（ｅ）前記処理容器内から搬出した前記処理後の前記基板を冷却する工程を有し、
（ｄ）を（ｅ）と並行して行う。

（付記１２）
付記１～１１のいずれか１項に記載の方法であって、
（ｃ）では、前記処理容器内から前記処理後の前記基板を前記支持具により支持した状態で搬出し、更に、
（ｅ）前記処理容器内から搬出した前記処理後の前記基板を冷却する工程と、
（ｆ）前記冷却を行った後の前記処理後の前記基板を前記支持具から取り出す工程と、
を有し、
（ｄ）を（ｅ）および（ｆ）と並行して行う。

（付記１３）
付記１２に記載の方法であって、
更に、（ｇ）次に処理する基板を前記支持具に装填する工程を有し、
（ｄ）を（ｅ）、（ｆ）、および（ｇ）と並行して行う。

（付記１４）
付記１～１３のいずれか１項に記載の方法であって、
（ｄ）では、前記処理容器内へ前記酸化ガスを連続的または間欠的に供給した状態で、前記処理容器内を排気する排気管に設けられた排気バルブの開閉を繰り返す。

（付記１５）
付記１～１４のいずれか１項に記載の方法であって、
（ｄ）では、前記処理容器内へ前記酸化ガスを連続的または間欠的に供給した状態で、前記処理容器内をパルス排気（間欠排気）する。

（付記１６）
付記１～１５のいずれか１項に記載の方法であって、
（ｄ）では、
前記処理容器内を排気した状態で前記処理容器内へ前記酸化ガス供給する工程と、
前記処理容器内の排気を停止した状態で前記処理容器内へ前記酸化ガス供給する工程と、
を交互に所定回数、好ましくは複数回行う。

（付記１７）
付記１～１６のいずれか１項に記載の方法であって、
前記酸化ガスは、酸素含有ガスおよび水素含有ガスを含む。

（付記１８）
付記１～１６のいずれか１項に記載の方法であって、
前記窒化膜は、半導体元素および金属元素のうち少なくともいずれかと、窒素と、を少なくとも含む膜である。

（付記１９）
本開示の他の態様によれば、
基板が処理される処理容器と、
前記処理容器内で基板を支持する支持具と、
前記処理容器内の基板に対して成膜ガスを供給する成膜ガス供給系と、
前記処理容器内へ酸化ガスを供給する酸化ガス供給系と、
処理容器内外に基板を搬送する搬送装置と、
前記処理容器内において、付記１の各処理（各工程）を行わせるように、前記成膜ガス供給系、前記酸化ガス供給系、および前記搬送装置を制御することが可能な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。

（付記２０）
本開示の更に他の態様によれば、
付記１の各手順（各工程）をコンピュータによって基板処理装置に実行させるプログラム、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。

２００ ウエハ
２０１ 処理室
２１７ ボート

Claims (8)

1. （ａ）処理容器内へ基板を搬入する工程と、
   （ｂ）前記処理容器内で支持具により支持された前記基板に対して成膜ガスを供給することで、前記基板上に窒化膜を形成する処理を行う工程と、
   （ｃ）前記処理容器内から前記処理後の前記基板を搬出する工程と、
   （ｄ）前記処理後の前記基板を搬出した後の前記処理容器内へ酸化ガスを供給することで、（ｂ）において前記処理容器内に形成された窒化膜の一部を酸化させて酸化膜に変化させ、前記窒化膜の前記一部とは異なる他の部分を酸化させることなく前記窒化膜のまま維持させる工程と、
   を含むセットを複数回繰り返す工程を有する半導体装置の製造方法。
2. （ａ）、（ｂ）および（ｃ）を行う毎に（ｄ）を行う請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
3. （ｄ）において、前記処理容器内に形成された前記窒化膜の前記一部を酸化させてなる前記酸化膜と、前記処理容器内に形成された前記窒化膜のうち酸化させることなく前記窒化膜のまま維持させてなる窒化膜と、の積層膜のトータルでの応力を引っ張り応力とする請求項１または２に記載の半導体装置の製造方法。
4. （ｄ）において、前記処理容器内に形成された前記窒化膜の前記一部を酸化させてなる前記酸化膜と、前記処理容器内に形成された前記窒化膜のうち酸化させることなく前記窒化膜のまま維持させてなる窒化膜と、の積層膜における前記酸化膜の比率を７５％以下とする請求項１～３のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
5. （ｄ）を、前記処理容器内に、前記支持具を収容することなく行う請求項１～４のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
6. 前記基板は、製品基板と、ダミー基板と、を含み、
   （ｄ）を、前記処理容器内に、前記支持具、前記製品基板、および前記ダミー基板を収容することなく行う請求項１～５のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
7. 基板が処理される処理容器と、
   前記処理容器内で基板を支持する支持具と、
   前記処理容器内の基板に対して成膜ガスを供給する成膜ガス供給系と、
   前記処理容器内へ酸化ガスを供給する酸化ガス供給系と、
   処理容器内外に基板を搬送する搬送装置と、
   （ａ）前記処理容器内へ基板を搬入する処理と、（ｂ）前記処理容器内で前記支持具により支持された前記基板に対して前記成膜ガスを供給することで、前記基板上に窒化膜を形成する処理と、（ｃ）前記処理容器内から前記処理後の前記基板を搬出する処理と、（ｄ）前記処理後の前記基板を搬出した後の前記処理容器内へ前記酸化ガスを供給することで、（ｂ）において前記処理容器内に形成された窒化膜の一部を酸化させて酸化膜に変化させ、前記窒化膜の前記一部とは異なる他の部分を酸化させることなく前記窒化膜のまま維持させる処理と、を含むセットを複数回繰り返す処理を行わせるように、前記成膜ガス供給系、前記酸化ガス供給系、および前記搬送装置を制御することが可能なよう構成される制御部と、
   を有する基板処理装置。
8. （ａ）基板処理装置の処理容器内へ基板を搬入する手順と、
   （ｂ）前記処理容器内で支持具により支持された前記基板に対して成膜ガスを供給することで、前記基板上に窒化膜を形成する処理を行う手順と、
   （ｃ）前記処理容器内から前記処理後の前記基板を搬出する手順と、
   （ｄ）前記処理後の前記基板を搬出した後の前記処理容器内へ酸化ガスを供給することで、（ｂ）において前記処理容器内に形成された窒化膜の一部を酸化させて酸化膜に変化させ、前記窒化膜の前記一部とは異なる他の部分を酸化させることなく前記窒化膜のまま維持させる手順と、
   を含むセットを複数回繰り返す手順をコンピュータによって前記基板処理装置に実行させるプログラム。

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