JP6043546B2 - 半導体装置の製造方法、基板処理方法、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、基板処理方法、基板処理装置およびプログラム Download PDF

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Description

本発明は、半導体装置の製造方法、基板処理方法、基板処理装置およびプログラムに関し、特に、ＳｉＣ等のＳｉＣ系の膜を成膜する工程を備える半導体装置の製造方法、基板処理方法、当該処理に好適に使用される基板処理装置およびプログラムに関する。
ＳｉＣ等のＳｉＣ系の膜は、エッチング耐性および酸化耐性の高い絶縁膜として、トランジスタのゲート電極周りや配線構造に適用することができる。
特開２００６−１５６６６４号公報
近年、半導体装置（デバイス）の微細化、高性能化の要求がますます高まってきており、この要求を満たすために、半導体装置の製造技術の低温化が求められている。これに伴い、ＳｉＣ系の膜の成膜温度の低温化も求められている。
しかしながら、低温領域においてＳｉＣ系の膜の成膜を行う場合、適正な特性を有するＳｉＣ系の膜を得るのが難しかった。
従って、本発明の主な目的は、低温領域において適正な特性を有するＳｉＣ系の膜を形成できる半導体装置の製造方法、基板処理方法、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、
基板を処理室内に収容する工程と、
加熱された前記処理室内へ有機シリコン系ガスを供給して前記基板上にシリコンおよび炭素を含む膜を形成する工程と、を有し、
前記シリコンおよび炭素を含む膜を形成する工程では、
前記処理室内へ前記有機シリコン系ガスを供給して、前記有機シリコン系ガスを前記処理室内に封じ込める工程と、前記有機シリコン系ガスを前記処理室内に封じ込めた状態を維持する工程と、を交互に所定回数行う工程と、
前記処理室内を排気する工程と、
を交互に行うサイクルを所定回数行う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、
基板を処理室内に収容する工程と、
加熱された前記処理室内へ有機シリコン系ガスを供給して前記基板上にシリコンおよび炭素を含む膜を形成する工程と、を有し、
前記シリコンおよび炭素を含む膜を形成する工程では、
前記処理室内へ前記有機シリコン系ガスを供給して、前記有機シリコン系ガスを前記処理室内に封じ込める工程と、前記有機シリコン系ガスを前記処理室内に封じ込めた状態を維持する工程と、を交互に所定回数行う工程と、
前記処理室内を排気する工程と、
を交互に行うサイクルを所定回数行う基板処理方法が提供される。
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、
前記処理室内を加熱するヒータと、
前記処理室内へ有機シリコン系ガスを供給する有機シリコン系ガス供給系と、
前記処理室内を排気する排気系と、
基板が収容された加熱された状態の前記処理室内へ前記有機シリコン系ガスを供給して前記基板上にシリコンおよび炭素を含む膜を形成する処理を行い、その際、
前記処理室内へ前記有機シリコン系ガスを供給して、前記有機シリコン系ガスを前記処理室内に封じ込める処理と、前記有機シリコン系ガスを前記処理室内に封じ込めた状態を維持する処理と、を交互に所定回数行う処理と、
前記処理室内を排気する処理と、
を交互に行うサイクルを所定回数行うように、前記ヒータ、前記有機シリコン系ガス供給系および前記排気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、
基板処理装置の処理室内に基板を収容する手順と、
加熱された前記処理室内へ有機シリコン系ガスを供給して前記基板上にシリコンおよび炭素を含む膜を形成する手順と、
をコンピュータによって前記基板処理装置に実行させ、
前記シリコンおよび炭素を含む膜を形成する手順では、
前記処理室内へ前記有機シリコン系ガスを供給して、前記有機シリコン系ガスを前記処理室内に封じ込める手順と、前記有機シリコン系ガスを前記処理室内に封じ込めた状態を維持する手順と、を交互に所定回数行う手順と、
前記処理室内を排気する手順と、
を交互に行うサイクルを所定回数行う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が提供される。
本発明によれば、低温領域において適正な特性を有するＳｉＣ系の膜を形成できる半導体装置の製造方法、基板処理方法、基板処理装置およびプログラムを提供することができる。
本発明の実施の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る。 本発明の実施形態の成膜シーケンスを説明するための図である。 本発明の実施形態の成膜シーケンスの他の例を説明するための図である。 本発明の実施形態の成膜シーケンスのさらに他の例を説明するための図である。 本発明の実施形態の成膜シーケンスのさらに他の例を説明するための図である。 本発明の実施形態の成膜シーケンスのさらに他の例を説明するための図である。 本発明の実施形態の成膜シーケンスのさらに他の例を説明するための図である。 本発明の実施形態の成膜シーケンスのさらに他の例を説明するための図である。 本発明の実施の形態で好適に用いられる他の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他の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１１のＡ−Ａ線断面図で示す図であって、インナチューブと、ボートと、ウエハだけを抜き出して示す部分断面図である。 本発明の実施例１で形成したＳｉＣ膜中のシリコン（Ｓｉ）、炭素（Ｃ）および酸素（Ｏ）の濃度の深さ方向プロファイルを示す図である。 本発明の実施例２で形成したＳｉＣ膜の断面ＴＥＭ画像を示す図である。
以下、本発明の好ましい実施の形態について説明する。
本発明者が、シリコン系ガスを使用してＳｉＣ等のＳｉＣ系の膜を低温で成膜することを鋭意研究した結果、炭素を含むシリコン系ガス、すなわち有機シリコン系ガスと水素含有ガスとを用いれば、低温領域においても、ノンプラズマでＳｉＣ系の膜を形成できることを見出した。すなわち、低温領域においても、有機シリコン系ガスを熱的に分解させてラジカル等の活性状態とし、気相中または基板上で適正に反応を生じさせることが可能であり、それにより適正な特性を有するＳｉＣ系の膜を形成できることを見出した。本発明の好ましい実施の形態は、本発明者が見出したこれらの知見に基づくものである。
なお、本明細書では、ＳｉＣ系の膜という用語は、少なくともシリコン（Ｓｉ）と炭素（Ｃ）とを含む膜を意味しており、これには、シリコン炭化膜（ＳｉＣ膜）の他、例えば、シリコン酸炭化膜（ＳｉＯＣ膜）、シリコン炭窒化膜（ＳｉＣＮ膜）、シリコン酸炭窒化膜（ＳｉＯＣＮ膜）等も含まれる。
以下、図面を参照して、本発明の好ましい実施の形態について、より詳細に説明する。
図１は、本発明の好ましい実施の形態で好適に用いられる基板処理装置の縦型処理炉を説明するための概略構成図であり、処理炉２０２部分を縦断面図で示している。図２は本発明の好ましい実施の形態で好適に用いられる縦型処理炉を説明するための概略構成図であり、処理炉２０２部分を図１のＡ−Ａ線横断面図で示している。
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分解させて活性化させる活性化機構としても機能する。
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ノズル２４９ａ、第２ノズル２４９ｂ、第３ノズル２４９ｃ、第４ノズル２４９ｄが配置されており、それぞれが反応管２０３の下部を貫通するように設けられている。第１ノズル２４９ａ、第２ノズル２４９ｂ、第３ノズル２４９ｃ、第４ノズル２４９ｄには、第１ガス供給管２３２ａ、第２ガス供給管２３２ｂ、第３ガス供給管２３２ｃ、第４ガス供給管２３２ｄが、それぞれ接続されている。このように、反応管２０３には４本のノズル２４９ａ、２４９ｂ、２４９ｃ、２４９ｄと、４本のガス供給管２３２ａ、２３２ｂ、２３２ｃ、２３２ｄが設けられており、処理室２０１内へ複数種類、ここでは４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２３２ｅが接続されている。この第１不活性ガス供給管２３２ｅ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２４１ｅ、及び開閉弁であるバルブ２４３ｅ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２４９ａが接続されている。第１ノズル２４９ａは、反応管２０３の内壁とウエハ２００との間における円弧状の空間に、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２４９ａ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２４９ａ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２４９ａの側面にはガスを供給するガス供給孔２５０ａが設けられている。ガス供給孔２５０ａは反応管２０３の中心を向くように開口している。このガス供給孔２５０ａ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。主に、第１ガス供給管２３２ａ、マスフローコントローラ２４１ａ、バルブ２４３ａ、第１ノズル２４９ａにより第１ガス供給系が構成される。また、主に、第１不活性ガス供給管２３２ｅ、マスフローコントローラ２４１ｅ、バルブ２４３ｅにより、第１不活性ガス供給系が構成される。
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）であるマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２４１ｂ、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２３２ｆが接続されている。この第２不活性ガス供給管２３２ｆ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２４１ｆ、及び開閉弁であるバルブ２４３ｆ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２４９ｂが接続されている。第２ノズル２４９ｂは、反応管２０３の内壁とウエハ２００との間における円弧状の空間に、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２４９ａ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２ノズル２４９ｂ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２４９ｂの側面にはガスを供給するガス供給孔２５０ｂが設けられている。ガス供給孔２５０ｂは反応管２０３の中心を向くように開口している。このガス供給孔２５０ｂは、反応管２０３の下部から上部にわたって複数設けられ、それぞれが同一の開口面積を有し、更に同じ開口ピッチで設けられている。主に、第２ガス供給管２３２ｂ、マスフローコントローラ２４１ｂ、バルブ２４３ｂ、第２ノズル２４９ｂにより第２ガス供給系が構成される。また、主に、第２不活性ガス供給管２３２ｆ、マスフローコントローラ２４１ｆ、バルブ２４３ｆにより第２不活性ガス供給系が構成される。
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）であるマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２４１ｃ、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２３２ｇが接続されている。この第３不活性ガス供給管２３２ｇ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２４１ｇ、及び開閉弁であるバルブ２４３ｇ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２４９ｃが接続されている。第３ノズル２４９ｃは、反応管２０３の内壁とウエハ２００との間における円弧状の空間に、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２４９ａ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３ノズル２４９ｃ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２４９ｃの側面にはガスを供給するガス供給孔２５０ｃが設けられている。ガス供給孔２５０ｃは反応管２０３の中心を向くように開口している。このガス供給孔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。主に、第３ガス供給管２３２ｃ、マスフローコントローラ２４１ｃ、バルブ２４３ｃ、第３ノズル２４９ｃにより第３ガス供給系が構成される。また、主に、第３不活性ガス供給管２３２ｇ、マスフローコントローラ２４１ｇ、バルブ２４３ｇにより第３不活性ガス供給系が構成される。
第４ガス供給管２３２ｄ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）２４１ｄ、及び開閉弁であるバルブ２４３ｄが設けられている。また、第４ガス供給管２３２ｄのバルブ２４３ｄよりも下流側には、第４不活性ガス供給管２３２ｈが接続されている。この第４不活性ガス供給管２３２ｈ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２４１ｈ、及び開閉弁であるバルブ２４３ｈが設けられている。また、第４ガス供給管２３２ｄの先端部には、上述の第４ノズル２４９ｄが接続されている。第４ノズル２４９ｄは、反応管２０３の内壁とウエハ２００との間における円弧状の空間に反応管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２４９ａ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４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４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。ガス供給孔２５０ｄは反応管２０３の中心を向くように開口している。このガス供給孔２５０ｄ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。主に、第４ガス供給管２３２ｄ、マスフローコントローラ２４１ｄ、バルブ２４３ｄ、第４ノズル２４９ｄにより第４ガス供給系が構成される。また、主に、第４不活性ガス供給管２３２ｈ、マスフローコントローラ２４１ｈ、バルブ２４３ｈにより第４不活性ガス供給系が構成される。
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弧状の縦長の空間内に配置したノズル２４９ａ、２４９ｂ、２４９ｃ、２４９ｄを経由してガスを搬送し、ノズル２４９ａ、２４９ｂ、２４９ｃ、２４９ｄにそれぞれ開口されたガス供給孔２５０ａ、２５０ｂ、２５０ｃ、２５０ｄ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。
第１ガス供給管２３２ａからは、原料ガスとしての有機シリコン系ガスが、マスフローコントローラ２４１ａ、バルブ２４３ａ、第１ノズル２４９ａを介して処理室２０１内に供給される。
第２ガス供給管２３２ｂからは、還元ガスとしての水素含有ガスが、マスフローコントローラ２４１ｂ、バルブ２４３ｂ、第２ノズル２４９ｂを介して処理室２０１内に供給される。
第３ガス供給管２３２ｃからは、酸化ガスとしての酸素含有ガスが、マスフローコントローラ２４１ｃ、バルブ２４３ｃ、第３ノズル２４９ｃを介して処理室２０１内に供給される。
第４ガス供給管２３２ｄからは、窒化ガスとしての窒素含有ガスが、マスフローコントローラ２４１ｄ、バルブ２４３ｄ、第４ノズル２４９ｄを介して処理室２０１内に供給される。
不活性ガス供給管２３２ｅ、２３２ｆ、２３２ｇ、２３２ｈからは、例えば窒素（Ｎ２）ガスが、それぞれマスフローコントローラ２４１ｅ、２４１ｆ、２４１ｇ、２４１ｈ、バルブ２４３ｅ、２４３ｆ、２４３ｇ、２４３ｈ、ガス供給管２３２ａ、２３２ｂ、２３２ｃ、２３２ｄ、ガスノズル２４９ａ、２４９ｂ、２４９ｃ、２４９ｄを介して処理室２０１内に供給される。
なお、例えば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、第１ガス供給系により有機シリコン系ガス供給系が構成される。また、第２ガス供給系により水素含有ガス供給系が構成される。また、第３ガス供給系により酸素含有ガス供給系が構成される。また、第４ガス供給系により窒素含有ガス供給系が構成される。
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。図２に示すように、横断面視において、排気管２３１は、反応管２０３の第１ノズル２４９ａのガス供給孔２５０ａ、第２ノズル２４９ｂのガス供給孔２５０ｂ、第３ノズル２４９ｃのガス供給孔２５０ｃ、および、第４ノズル２４９ｄのガス供給孔２５０ｄが設けられる側と対向する側、すなわちウエハ２００を挟んでガス供給孔２５０ａ、２５０ｂ、２５０ｃ、２５０ｄとは反対側に設けられている。また、図１に示すように縦断面視において、排気管２３１は、ガス供給孔２５０ａ、２５０ｂ、２５０ｃ、２５０ｄが設けられる箇所よりも下方に設けられている。この構成により、ガス供給孔２５０ａ、２５０ｂ、２５０ｃ、２５０ｄから処理室２０１内のウエハ２００の近傍に供給されたガスは、水平方向、すなわちウエハ２００の表面と平行な方向に向かって流れた後、下方に向かって流れ、排気管２３１より排気されることとなる。処理室２０１内におけるガスの主たる流れが水平方向へ向かう流れとなるのは上述の通りである。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により、処理室２０１内の真空排気および真空排気停止を行うことができ、更に、真空ポンプ２４６を作動させた状態で弁開度を調節することにより、処理室２０１内の圧力を調整することができるように構成されているバルブである。主に、排気管２３１、ＡＰＣバルブ２４４、圧力センサ２４５により排気系が構成される。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なっている。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、ボート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、後述するボート２１７に接続されており、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おり、これによりボート２１７を処理室２０１内に対し搬入搬出することが可能となっている。
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、ノズル２４９ａ、２４９ｂ、２４９ｃ、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。
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、上述のマスフローコントローラ２４１ａ、２４１ｂ、２４１ｃ、２４１ｄ、２４１ｅ、２４１ｆ、２４１ｇ、２４１ｈ、バルブ２４３ａ、２４３ｂ、２４３ｃ、２４３ｄ、２４３ｅ、２４３ｆ、２４３ｇ、２４３ｈ、圧力センサ２４５、ＡＰＣバルブ２４４、真空ポンプ２４６、ヒータ２０７、温度センサ２６３、回転機構２６７、ボートエレベータ１１５等に接続されている。
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、マスフローコントローラ２４１ａ、２４１ｂ、２４１ｃ、２４１ｄ、２４１ｅ、２４１ｆ、２４１ｇ、２４１ｈによる各種ガスの流量調整動作、バルブ２４３ａ、２４３ｂ、２４３ｃ、２４３ｄ、２４３ｅ、２４３ｆ、２４３ｇ、２４３ｈ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、係る外部記憶装置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。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。
次に、上記基板処理装置を使用して、処理室２０１内に有機シリコン系ガスと水素含有ガスとを供給して基板としてのウエハ２００上にシリコンおよび炭素を含む膜（ＳｉＣ系の膜）を形成する方法について説明する。本実施の形態では、有機シリコン系ガスとして１，４−ジシラブタン（Ｓｉ２Ｃ２Ｈ１０、略称：ＤＳＢ）ガスを使用し、水素含有ガスとして水素（Ｈ２）ガスを使用して、ノンプラズマの雰囲気下で、シリコンおよび炭素を含む膜としてシリコン炭化膜（ＳｉＣ膜）を形成する例について説明する。有機シリコン系ガスは、ＳｉＣ膜を形成する際のシリコン源（シリコンソース）として作用すると共に炭素源（カーボンソース）としても作用する。本実施の形態において有機シリコン系原料として用いるＤＳＢは有機シラン、すなわち、有機シラン化合物の一種であり、シリコン元素、炭素元素および水素元素の３元素のみで構成される原料ともいえる。ＤＳＢは有機シリコン系原料ということもでき、有機シラン原料もしくは有機シラン化合物原料ということもできる。なお、本実施の形態では、ウエハ２００として半導体シリコンウエハを使用し、上記シリコンおよび炭素を含む膜（ＳｉＣ系の膜）の形成は、半導体装置の製造工程の一工程として行われる。なお、ＳｉＣ等のＳｉＣ系の膜は、エッチング耐性および酸化耐性の高い絶縁膜として、トランジスタのゲート電極周りや配線構造に好適に用いられる。
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、複数枚のウエハ２００は処理室２０１内に収容される。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。
次に、真空ポンプ２４６を作動させた状態でＡＰＣバルブ２４４を徐々に全開にし、真空ポンプ２４６によって処理室２０１内を真空排気して、処理室２０１内のベース圧力（真空度）を１Ｐａ以下にする。なお、真空ポンプ２４６は、少なくともウエハ２００に対する処理が終了するまでの間は常時作動させた状態を維持する。回転機構２６７により、ボート２１７を回転させることで、ウエハ２００を回転させ（ウエハ回転）、好ましくは、例えば、１ｒｐｍから１０ｒｐｍの範囲内でその回転数を一定に維持する。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。ヒータ２０７によって処理室２０１内を加熱することで、処理室２０１内の温度を所望の温度として、ウエハ２００の温度を、好ましくは、例えば、３５０℃〜５００℃の範囲内の所望の温度に維持する。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への電力供給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。
その後、不活性ガス供給管２３２ｅ、２３２ｆから、好ましくは、例えば、毎分数リットルの窒素（Ｎ２）ガスを、マスフローコントローラ２４１ｅ、２４１ｆ、バルブ２４３ｅ、２４３ｆ、ガス供給管２３２ａ、２３２ｂ、ガスノズル２４９ａ、２４９ｂを介して処理室２０１内に供給して、任意の圧力にて窒素パージを数分間実施し、その後、窒素ガスの供給を止め、窒素パージを終える。
その後、ＡＰＣバルブ２４４を全開とした状態で、真空ポンプ２４６によって処理室２０１内を真空排気して、処理室２０１内のベース圧力を、好ましくは、例えば、１Ｐａ以下にする。処理室２０１内の圧力が１Ｐａ以下になったところで、ＡＰＣバルブ２４４を完全に閉じて、閉じ込め状態を開始する。なお、このとき、ＡＰＣバルブ２４４を完全に閉じることなく僅かに開いておくようにしてもよい。
ウエハ２００の温度を、好ましくは、例えば、３５０℃〜５００℃の範囲内の所望の温度に維持し、好ましくは、例えば、１ｒｐｍから１０ｒｐｍの範囲内の所望の回転数でウエハ２００の回転を維持し、ＡＰＣバルブ２４４を完全に閉じた状態で、有機シリコン系ガスとしてＤＳＢガスを、第１ガス供給管２３２ａから、マスフローコントローラ２４１ａ、バルブ２４３ａ、第１ノズル２４９ａを介して処理室２０１内に導入する。同時に、水素含有ガスとしてＨ２ガスを、第２ガス供給管２３２ｂから、マスフローコントローラ２４１ｂ、バルブ２４３ｂ、第２ノズル２４９ｂを介して処理室２０１内に導入する。これらの操作により、ＤＳＢガスおよびＨ２ガスを処理室２０１内に封じ込める（工程Ａ）。Ｈ２ガスは、好ましくは、例えば、０．１ｓｌｍ〜５ｓｌｍの範囲内の所望の流量で導入し、ＤＳＢガスは、好ましくは、例えば、０．１ｓｌｍ〜１ｓｌｍの範囲内の所望の流量で導入する。Ｈ２ガスの供給時間は、好ましくは、例えば、１秒〜６０秒の範囲内の所望の時間とし、ＤＳＢガスの供給時間は、好ましくは、例えば、１秒〜６０秒の範囲内の所望の時間とする。そして、ＤＳＢガスおよびＨ２ガスを、好ましくは、例えば、２００Ｐａ〜５０００Ｐａの範囲内の所望の圧力で処理室２０１内に封じ込める。
その後、ＤＳＢガスおよびＨ２ガスの処理室２０１内への供給を停止して、ＡＰＣバルブ２４４を完全に閉じた状態で、ＤＳＢガスおよびＨ２ガスの処理室２０１内への封じ込め状態を維持する（工程Ｂ）。ＤＳＢガスおよびＨ２ガスの供給を停止する時間、すなわち、ＤＳＢガスおよびＨ２ガスの処理室２０１内への封じ込め状態を維持する時間は、好ましくは、例えば、１分〜９０分の範囲内の所望の時間とする。
なお、工程Ａ、または、工程Ａおよび工程Ｂでは、ＡＰＣバルブ２４４を完全に閉じることなく僅かに開いておくことで、各ガスを僅かに排気してガスの流れを僅かに形成するようにしてもよい。このとき、ＤＳＢガスおよびＨ２ガスの処理室２０１内への供給も、完全に停止させることなく継続させるようにしてもよい。この場合、例えば、工程Ａ、または、工程Ａおよび工程Ｂにおいて、各ガスを処理室２０１内へ供給しつつ処理室２０１内から排気し、その際、各ガスの処理室２０１内からの排気レートを各ガスの処理室２０１内への供給レートよりも小さくした状態を維持することで、各ガスを僅かに排気するようにしてもよい。すなわち、工程Ａ、または、工程Ａおよび工程Ｂにおいて、トータルでの処理室２０１内からのガス排気レート（所定の圧力における単位時間あたりのトータルでのガス排気量、すなわち、排気流量（体積流量））をトータルでの処理室２０１内へのガス供給レート（所定の圧力における単位時間あたりのトータルでのガス供給量、すなわち、供給流量（体積流量））よりも小さくした状態を維持することで、各ガスを僅かに排気するようにしてもよい。この場合、工程Ａにおいて、各ガスを処理室２０１内へ供給しつつ処理室２０１内から排気し、各ガスの処理室２０１内からの排気レートを各ガスの処理室２０１内への供給レートよりも小さくした状態を形成し、工程Ｂにおいて、その状態を維持することとなる。
このように各ガスを僅かに排気するようにしたり、各ガスを供給しつつ僅かに排気するようにしても、ＡＰＣバルブ２４４を完全に閉じる場合と実質的に同様な封じ込め状態を形成することができる。よって本明細書ではこのように各ガスを僅かに排気するような状態や、各ガスを供給しつつ僅かに排気するような状態をも、封じ込めた状態に含めて考えることとしている。すなわち、本明細書において「封じ込め」という言葉を用いた場合は、ＡＰＣバルブ２４４を完全に閉じて処理室２０１内の排気を停止する場合の他、ＡＰＣバルブを完全に閉じることなく僅かに開き、各ガスの処理室２０１内からの排気レートを各ガスの処理室２０１内への供給レートよりも小さくした状態を維持し、各ガスを僅かに排気する場合をも含むこととしている。
工程Ａおよび工程Ｂを実施する過程において、ウエハ２００上にＳｉＣが成長し、その結果、ウエハ２００上にＳｉＣ膜が形成されることとなる。そして、工程Ａと工程Ｂとを所定回数実施した後、ＡＰＣバルブ２４４を全開にして、処理室２０１内を速やかに排気する（工程Ｃ）。
上記の工程Ａ、工程Ｂ、工程Ｃを含むサイクル、すなわち、工程Ａと工程Ｂとを所定回数実施する工程（工程Ｄ）と、工程Ｃとで構成されるサイクルを、ウエハ２００上に形成されるＳｉＣ膜の膜厚が所望の膜厚になるまで所定回数実施する。このサイクルを１回行うことで所望の膜厚のＳｉＣ膜を形成するようにしてもよく、また、このサイクルを複数回行うことで所望の膜厚のＳｉＣ膜を形成するようにしてもよい。なお、所望の膜厚が比較的厚い場合は、このサイクルを複数回繰り返すのが好ましい。この場合、１サイクルあたりに比較的薄いＳｉＣ膜を形成し、この薄いＳｉＣ膜を積層するようにして所望の膜厚のＳｉＣ膜を成膜することができ、比較的厚い膜厚のＳｉＣ膜を形成する場合でも、良好なステップカバレッジ特性を得ることができる。本実施の形態のサイクル・シーケンスの一例を図４に示す。なお、図４は、工程Ａと工程Ｂとを３回実施する工程（工程Ｄ）と、工程Ｃとで構成されるサイクルを、複数回繰り返す例を示している。
その後、不活性ガス供給管２３２ｅ、２３２ｆから、好ましくは、例えば、毎分数リットルの窒素（Ｎ２）ガスを、マスフローコントローラ２４１ｅ、２４１ｆ、バルブ２４３ｅ、２４３ｆ、ガス供給管２３２ａ、２３２ｂ、ガスノズル２４９ａ、２４９ｂを介して処理室２０１内に供給して、任意の圧力にて窒素パージを、好ましくは、例えば、数分間実施し、その後、窒素ガスの供給を止め、窒素パージを終える。
その後、回転機構２６７によるボート２１７の回転を止め、ＡＰＣバルブ２４４を閉じて、不活性ガス供給管２３２ｅ、２３２ｆから、好ましくは、例えば、毎分数リットルの窒素（Ｎ２）ガスを、マスフローコントローラ２４１ｅ、２４１ｆ、バルブ２４３ｅ、２４３ｆ、ガス供給管２３２ａ、２３２ｂ、ガスノズル２４９ａ、２４９ｂを介して、処理室２０１内の圧力が大気圧になるまで、処理室２０１内に供給する（大気圧復帰）。
成膜処理の終わったウエハ２００を支持したボート２１７は、ボートエレベータ１１５によって処理室２０１内から搬出される（ボートアンロード）。その後、成膜処理後の複数枚のウエハ２００がボート２１７から取り出される。
上述した、本実施の形態では、図４に示すように、ＤＳＢガスおよびＨ２ガスを処理室２０１内へ供給して封じ込める工程（工程Ａ）と、ＤＳＢガスおよびＨ２ガスを処理室２０１内に封じ込めた状態を維持する工程（工程Ｂ）と、を交互に複数回（一例として、３回）行う工程（工程Ｄ）と、処理室２０１内を排気する工程（工程Ｃ）と、を交互に複数回繰り返している。すなわち、本実施の形態では、工程Ａと工程Ｂとで構成されるサイクルを複数サイクル（一例として、３サイクル）行う工程Ｄと、工程Ｃと、で構成されるサイクルを複数サイクル繰り返すようにしている。
なお、本実施の形態では、工程Ａと工程Ｂとで構成されるサイクルを３サイクル行う毎に工程Ｃを１回実施しているが、工程Ａと工程Ｂとで構成されるサイクルを１サイクル行う毎に工程Ｃを行うようにしてもよい。すなわち、工程Ａと工程Ｂとを交互に１回行う工程と、工程Ｃと、を交互に複数回繰り返すようにしてもよい。この場合、工程Ａと工程Ｂと工程Ｃとで構成されるサイクルを複数回繰り返すこととなる。
また、工程Ａと工程Ｂとで構成されるサイクルを１回行う毎に工程Ｃを行うようにし、工程ＡにおけるＤＳＢガスおよびＨ２ガスの１回の供給量を、本実施の形態におけるＤＳＢガスおよびＨ２ガスの１回の供給量よりも多くする（例えば、本実施の形態の工程ＡにおけるＤＳＢガスおよびＨ２ガスの１回の供給量の３倍の供給量とし、工程Ａと工程Ｂとで構成されるサイクルを３サイクル行う際の供給量と同じ供給量とする）ようにしてもよい。但し、この場合、一回の供給により多量のガスが供給されるので、成膜速度は上がるが、処理室２０１内の圧力が急激に高くなり、ウエハ面内膜厚均一性やステップカバレッジ（段差被覆性）が悪くなる可能性がある。
これに対して、工程Ａと工程Ｂとで構成されるサイクルを１回行う毎に工程Ｃを行うようにし、工程ＡにおけるＤＳＢガスおよびＨ２ガスの１回の供給量を少なくする（例えば、本実施の形態の工程ＡにおけるＤＳＢガスおよびＨ２ガスの１回の供給量と同じにするか、あるいは、その１回の供給量よりも少なくする）と、ウエハ面内膜厚均一性やステップカバレッジは良好となるが、成膜速度が小さくなる。
本実施の形態では、工程Ａと工程Ｂとで構成されるサイクルを３サイクル行う毎に工程Ｃを１回実施している。すなわち、ＡＰＣバルブ２４４を完全に閉じた状態で、ＤＳＢガスおよびＨ２ガスをそれぞれ複数回（３回）に分けて供給しており、処理室２０１内の圧力は、多段階（この場合は３段階）で、徐々に高くなる。第１段階（第１サイクル）は、３段階のうちで一番圧力が低く、成膜レートは一番低いが、ウエハ面内膜厚均一性やステップカバレッジは最も良好となる。逆に第３段階（第３サイクル）は３段階のうち一番圧力が高く、成膜レートは一番高いが、ウエハ面内膜厚均一性やステップカバレッジは悪くなる可能性がある。第２段階（第２サイクル）は、第１段階（第１サイクル）と第３段階（第３サイクル）の中間の特性となる。
但し、本実施の形態のように、３段階等の多段階で圧力を増加させる場合、第１段階（第１サイクル）ではウエハ面内膜厚均一性やステップカバレッジが良好な膜が形成されることから、第２段階、第３段階等では、そのウエハ面内膜厚均一性やステップカバレッジが良好な膜を下地として膜が形成されることとなり、その際、その下地の影響を受け、その後も、ウエハ面内膜厚均一性やステップカバレッジが良好な膜が形成されることとなる。このように、多段階で圧力を増加させる場合には、初期段階において、ウエハ面内膜厚均一性やステップカバレッジが良好な初期層を形成することができ、その後、ウエハ面内膜厚均一性やステップカバレッジを確保しつつ、成膜レートを上げることが可能となる。
なお、本実施の形態では、図４に示すように、Ｈ２ガスの供給時間をＤＳＢガスの供給時間よりも長くしているが、Ｈ２ガスの供給時間とＤＳＢガスの供給時間とを等しくしてもよく、Ｈ２ガスの供給時間をＤＳＢガスの供給時間よりも短くしてもよい。その中でも、Ｈ２ガスの供給時間とＤＳＢガスの供給時間とを等しくすることがより好ましい。
ところで、本実施の形態におけるＤＳＢガスおよびＨ２ガスを処理室２０１内へ供給して封じ込める工程Ａでは、加熱された処理室２０１内へのＤＳＢガスの供給により、処理室２０１内においてＤＳＢガスを熱的に分解させるようにしている。すなわち、ＤＳＢガスの熱分解反応を気相中や物体の表面上で生じさせるようにしている。なお、工程Ａだけでなく、工程Ｂにおいても、処理室２０１内に供給されたＤＳＢガスの熱分解反応を同様に生じさせるようにしている。このとき、ＤＳＢガスと一緒に供給されるＨ２ガスの一部も熱的に分解され、それにより原子状水素（Ｈ）が僅かに生じ、気相中に僅かに原子状水素が含まれることとなる。
気相中では、ＤＳＢガスの熱分解反応により、ＤＳＢガスにおいて水素（Ｈ）の脱離やＣ−Ｃ結合の解離が生じることとなる。しかしながら、このようにして生じた未結合手を持ったＤＳＢガスがウエハ２００の表面に化学吸着する前に、気相中に僅かに含まれる原子状水素が、先の未結合手を持ったＤＳＢガスに結合して、気相中では熱平衡状態と見なすことができ、ＤＳＢガスの熱分解反応が抑制されることとなる。その結果、ウエハ２００の表面へのＤＳＢガスの物理吸着、および、ウエハ２００の表面へ物理吸着したＤＳＢガスの熱分解反応が支配的となる。すなわち、ウエハ２００の表面に物理吸着して熱分解し、未結合手を持つこととなったＤＳＢガスが、下地を構成する物質の結合手と結合して、ＳｉＣが形成される反応が支配的となる。このとき、類似した反応がＤＳＢガス同士で気相中でも僅かに生じるが、ウエハ２００の表面での反応が支配的となる。
上述の作用は、Ｈ２ガスがＤＳＢガスをウエハ２００の表面に形成されるトレンチやビア等の凹部のボトムにまで均一に運ぶように支援することにもなり、上述のウエハ２００表面での反応を、トレンチやビア等の凹部に対しても均一に生じさせることができる。また、気相中に僅かに含まれる原子状水素は、ウエハ２００の最表面を常に水素終端の状態とするようにも作用し、この作用により、ＤＳＢガスはウエハ２００の表面上をマイグレーションし易くなり、優れた平坦性や高いステップカバレッジを有するＳｉＣ膜が形成されるようになる。
本実施形態の手法によれば、例えばアスペクト比が５以上である高アスペクト比のトレンチやビア等の凹部を有するウエハ２００に対し、８０〜９５％のステップカバレッジを有するＳｉＣ膜を形成することができる。
ＤＳＢガスを熱的に分解させるために、ＤＳＢガスおよびＨ２ガスを処理室２０１内へ供給して封じ込める工程Ａでは、処理室２０１内の圧力を、処理室２０１内へのＤＳＢガスおよびＨ２ガスの供給により、好ましくは、２００〜５０００Ｐａの範囲内の圧力とする。また、ヒータ２０７の温度を、好ましくは、ウエハ２００の温度が３５０〜５００℃の範囲内の温度となるような温度に設定する。なお、処理室２０１内に、不活性ガスとしてＮ２ガスを不活性ガス供給管２３２ｅ、２３２ｆから供給するようにしてもよい。また、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。
なお、ウエハ２００の温度が３５０℃未満となるとＤＳＢガスやＨ２ガスが熱分解しにくくなり、上述の反応が生じにくくなって、ＳｉＣ膜が形成されなくなる。ウエハ２００の温度が５００℃を超えると気相反応が強くなり過ぎ、ウエハ面内膜厚均一性を確保するのが困難となる。よって、ウエハ２００の温度は３５０〜５００℃の範囲内の温度とするのが好ましい。
また、処理室２０１内の圧力が２００Ｐａ未満となると、ＤＳＢガスやＨ２ガスによる上述の反応が生じにくくなる。処理室２０１内の圧力が５０００Ｐａを超えると、工程Ｃにおける処理室２０１内の排気に時間がかかってしまい、スループットに影響を及ぼすこととなる。また、気相反応が強くなり過ぎ、ウエハ面内膜厚均一性を確保するのが困難となる。よって、処理室２０１内の圧力は２００〜５０００Ｐａの範囲内の圧力とするのが好ましい。
このような雰囲気（条件）下における処理室２０１内において、ＤＳＢガスの供給流量が１００ｓｃｃｍ未満となると成膜レートが極端に悪くなる。また、ＤＳＢガスの供給流量が１０００ｓｃｃｍを超えると膜厚の均一性が極端に悪くなってしまう。よって、ＤＳＢガスの供給流量は１００〜１０００ｓｃｃｍ（０．１〜１ｓｌｍ）の範囲内の流量とするのが好ましい。
また、ＤＳＢガスの供給時間を１秒未満とするのはバルブ制御上困難である。ＤＳＢガスの供給時間はできるだけ短くし、反応継続時間（ＤＳＢガスの供給停止時間）をできるだけ長くするのが望ましい。すなわち、適切な量のＤＳＢガスを短時間に供給するのが好ましい。よって、ＤＳＢガスの供給時間は１〜６０秒の範囲内の時間とするのが好ましい。
また、このような雰囲気（条件）下における処理室２０１内において、Ｈ２ガスの供給流量が１００ｓｃｃｍ未満となると気相中に僅かに含まれる原子状水素の量が極端に少なくなってしまい、水素の脱離やＣ−Ｃ結合の解離により未結合手を持つこととなったＤＳＢガスへの原子状水素の補給が十分に行われなくなり、原子状水素と未結合手を持ったＤＳＢガスとの結合が生じにくくなる。また、Ｈ２ガスの供給流量が５０００ｓｃｃｍを超えると、未結合手を持ったＤＳＢガスへの原子状水素の補給、原子状水素と未結合手を持ったＤＳＢガスとの結合に寄与しない原子状水素の量が多くなり、無駄となってしまう。よって、Ｈ２ガスの供給流量は１００〜５０００ｓｃｃｍ（０．１〜５ｓｌｍ）の範囲内の流量とするのが好ましい。
また、Ｈ２ガスの供給時間を１秒未満とするのはバルブ制御上困難である。Ｈ２ガスの供給時間はできるだけ短くし、反応継続時間をできるだけ長くするのが望ましい。すなわち、適切な量のＨ２ガスを短時間に供給するのが好ましい。よって、Ｈ２ガスの供給流時間は１〜６０秒の範囲内の時間とするのが好ましい。
処理室２０１内へのＤＳＢガスおよびＨ２ガスの供給を停止して、ＤＳＢガスおよびＨ２ガスを処理室２０１内に封じ込めた状態を維持する工程Ｂでは、上述の工程Ａで生じさせた反応を継続させることとなる。この反応を継続させることにより、ウエハ２００上にＳｉＣ膜が成長することとなる。
なお、ＤＳＢガスおよびＨ２ガスは反応しにくく、反応速度が非常に遅い（反応に時間がかかる）ので、ＤＳＢガスおよびＨ２ガスを処理室２０１内に封じ込めた状態を維持して、時間をかけることで、上述の反応を十分に生じさせ、ＳｉＣ膜を形成することが可能となる。
このとき、処理室２０１内の圧力は、好ましくは、２００〜５０００Ｐａの範囲内の圧力を維持する。また、このときのヒータ２０７の温度は、好ましくは、ウエハ２００の温度が３５０〜５００℃の範囲内の温度となるような温度に設定する。すなわち、工程Ａと同様な圧力範囲内の圧力および温度範囲内の温度に維持する。
なお、ＤＳＢガスの供給を停止する時間は、好ましくは、例えば１〜９０分の範囲内の時間とする。ＤＳＢガスの供給停止時間を１分未満とすると、上述の反応が不十分となる。この反応がある程度進行すると、ＤＳＢガスや原子状水素の量が少なくなり、反応は生じるものの反応効率が低下してしまう。その状態を継続しても成膜レートが低下した状態での成膜を継続することとなる。すなわち、ＤＳＢガスの供給停止時間を長くしすぎるとスループットに影響を及ぼすこととなる。よって、ＤＳＢガスの供給停止時間は１分〜９０分の範囲内の時間とするのが好ましい。
本実施の形態により形成されるＳｉＣ膜のサイクルレート（１サイクル（工程Ａと工程Ｂとで構成されるサイクル）あたりの成膜レート）は、０．０１〜１ｎｍ／サイクルとなることが確認されており、サイクル数を制御することで、任意の膜厚を得ることができる。例えば、ＳｉＣ膜をエッチングストッパーに適用する場合におけるＳｉＣ膜の膜厚としては、１００〜５００Å（１０〜５０ｎｍ）が例示され、この場合、上述のサイクルを、例えば、１０〜５０００サイクル行うことで、この膜厚を実現できる。
本実施の形態では、ＤＳＢガスおよびＨ２ガスを処理室２０１内に供給して封じ込めるようにしたので、低温領域において反応しにくいガスであるＤＳＢガスおよびＨ２ガスを用いる場合であっても、反応効率を高めることが可能となり、成膜効率（ＤＳＢガスおよびＨ２ガスの消費、成膜レートなど）を向上させることが可能となる。
また、この手法では、ＤＳＢガスおよびＨ２ガスを処理室２０１内に封じ込めた状態を維持する時間を制御することにより、ＳｉＣ膜中の炭素（Ｃ）の原子濃度が、例えば、２５〜３５％となるように制御することができる。すなわち、ＤＳＢガスおよびＨ２ガスの供給を停止する時間、特に、ＤＳＢガスの供給停止時間を制御することにより、ＳｉＣ膜中の炭素（Ｃ）の原子濃度を制御することができる。また、ＤＳＢガスおよびＨ２ガスの供給量やウエハ２００の温度を制御することでもＳｉＣ膜中の炭素（Ｃ）の原子濃度を制御することができる。なお、本実施の形態のような低温領域におけるサーマルプロセスによる成膜においては、ＳｉＣ膜中の炭素濃度は３５％とするのが限界であり、それを超える濃度は実現できないことを確認している。なお、ＳｉＣ膜中の炭素濃度を制御し、このＳｉＣ膜中の炭素濃度を高くすることにより、ＳｉＣ膜の比誘電率（ｋ値）を下げることが可能となり、また、エッチング耐性を高めることが可能となる。
本実施の形態では、工程Ａと工程Ｂとで構成されるサイクルを３サイクル行う毎に工程Ｃを１回実施する例について説明したが、工程Ａと工程Ｂとで構成されるサイクルを１サイクル行う毎に工程Ｃを行うようにしてもよい。その際、図５に示すように、工程Ｂを行った後、工程Ｃを行う前に、処理室２０１内へ水素含有ガスを供給するようにしてもよい（工程Ｅ）。図５では、工程Ｅにおいて水素含有ガスとしてＨ２ガスを供給する例を示している。
この場合、工程Ａと工程Ｂと工程Ｅと工程Ｃとで構成されるサイクルを所定回数実施することでウエハ２００上に所望の膜厚のＳｉＣ膜を形成することとなる。このサイクルを１回行うことで所望の膜厚のＳｉＣ膜を形成するようにしてもよく、また、このサイクルを複数回行うことで所望の膜厚のＳｉＣ膜を形成するようにしてもよい。なお、所望の膜厚が比較的厚い場合は、このサイクルを複数回繰り返すのが好ましい。この場合、１サイクルあたりに比較的薄いＳｉＣ膜を形成し、この薄いＳｉＣ膜を積層するようにして所望の膜厚のＳｉＣ膜を成膜することができ、比較的厚い膜厚のＳｉＣ膜を形成する場合でも、良好なステップカバレッジ特性を得ることができる。なお、図５は、工程Ａと工程Ｂと工程Ｅと工程Ｃとで構成されるサイクルを、複数回繰り返す例を示している。また、図５では、工程ＡにおいてＨ２ガスの供給時間とＤＳＢガスの供給時間とを等しくする例を示している。
この場合、工程Ｅでは、工程ＢにおいてＤＳＢガスとＨ２ガスとを封じ込めた状態を維持することで反応がある程度進行した処理室２０１内に、ＤＳＢガスの供給を停止した状態で、Ｈ２ガスを供給することとなる。Ｈ２ガスは、好ましくは、例えば、０．1ｓｌｍ〜５ｓｌｍの範囲内の所望の流量で導入する。Ｈ２ガスの供給時間は、好ましくは、例えば、１秒〜６０秒の所望の時間とする。それ以外の処理条件は、工程Ｂにおける処理条件と同様とする。
これにより、ウエハ２００の最表面、すなわち、工程Ａおよび工程Ｂにおいてウエハ２００上に形成されたＳｉＣ膜の最表面をＨ２ガスでパージすることができる。このとき、Ｈ２ガスの一部が熱的に分解され、それにより原子状水素（Ｈ）が僅かに生じ、Ｈ２ガス中には僅かに原子状水素が含まれることとなる。そして、このＨ２ガスによるパージにより、ウエハ２００上に形成されたＳｉＣ膜の最表面に物理吸着し、それ以上反応しなくなった、もしくは、反応が進みにくくなったＤＳＢガスを除去することができる。また、このＨ２ガスによるパージにより、ＤＳＢガス除去後のＳｉＣ膜の最表面を水素終端の状態とすることができる。これらの処理により、次のサイクルにおいて成膜の下地となるＳｉＣ膜の最表面を、次に形成されるＳｉＣ膜が成長し易い状態とすることができる。
また、このとき、図６に示すように、工程Ｂにおいて、処理室２０１内へ水素含有ガスを供給するようにしてもよい。すなわち、工程Ａから工程Ｅにかけて、連続的に水素含有ガスを供給するようにしてもよい。図６では、工程Ｂにおいて水素含有ガスとしてＨ２ガスを供給する例、すなわち、工程Ａから工程Ｅにかけて、連続的にＨ２ガスを供給する例を示している。このように、工程Ａから工程Ｅにかけて、連続的にＨ２ガスを供給することで、反応により消費される原子状水素を補給することができ、反応効率を高めることが可能となる。
また、本実施の形態では、ＳｉＣ系の膜として、シリコン炭化膜（ＳｉＣ膜）を形成する例について説明したが、例えば、工程Ｂなど、ＤＳＢガスおよびＨ２ガスの供給を停止する期間に、窒素含有ガスを供給する工程および／または酸素含有ガスを供給する工程を設けることで、ＳｉＣ系の膜として、シリコン炭窒化膜（ＳｉＣＮ膜）、シリコン酸炭化膜（ＳｉＯＣ膜）およびシリコン酸炭窒化膜（ＳｉＯＣＮ膜）のうち少なくとも１種類の膜を形成できる。
例えば、図７のように、工程Ｂにおいて、窒素含有ガスとして例えばＮＨ３ガスを供給する工程を設けることで、ＳｉＣ系の膜として、シリコン炭窒化膜（ＳｉＣＮ膜）を形成することができる。
窒素含有ガスは、第４ガス供給管２３２ｄから、マスフローコントローラ２４１ｄ、バルブ２４３ｄ、第４ノズル２４９ｄを介して処理室２０１内に供給される。
また、例えば、図８のように、工程Ｂにおいて、酸素含有ガスとして例えばＯ２ガスを供給する工程を設けることで、ＳｉＣ系の膜として、ＳｉＯＣ膜を形成することができる。
酸素含有ガスは、第３ガス供給管２３２ｃから、マスフローコントローラ２４１ｃ、バルブ２４３ｃ、第３ノズル２４９ｃを介して処理室２０１内に供給される。
さらに、例えば、図９のように、工程Ｂにおいて、窒素含有ガスとして例えばＮＨ３ガスを供給する工程と、酸素含有ガスとして例えばＯ２ガスを供給する工程と、を設けることで、ＳｉＣ系の膜として、ＳｉＯＣＮ膜を形成できる。
なお、図９では、ＮＨ３ガスを供給する工程と、Ｏ２ガスを供給する工程とを、同時に行っているが、ＮＨ３ガスを供給する工程を、Ｏ２ガスを供給する工程よりも先行して行うようにしてもよいし、Ｏ２ガスを供給する工程を、ＮＨ３ガスを供給する工程よりも先行して行うようにしてもよい。
なお、図７、図８、図９では、工程Ｂなど、ＤＳＢガスおよびＨ２ガスの供給を停止する期間に、窒素含有ガスを供給する工程および／または酸素含有ガスを供給する工程を設ける例について説明したが、工程Ａなど、ＤＳＢガスおよびＨ２ガスの供給を継続する期間に、窒素含有ガスを供給する工程および／または酸素含有ガスを供給する工程を設けることで、ＳｉＣ系の膜として、ＳｉＣＮ膜、ＳｉＯＣ膜およびＳｉＯＣＮ膜のうち少なくとも何れか１種類の膜を形成するようにしてもよい。
なお、有機シリコン系原料としては、例えば、Ｓｉ２Ｃ２Ｈ１０、ＳｉＣ２Ｈ８、Ｓｉ２ＣＨ８、ＳｉＣ３Ｈ１０、Ｓｉ３ＣＨ１０、ＳｉＣ４Ｈ１２、Ｓｉ２Ｃ３Ｈ１２、Ｓｉ３Ｃ２Ｈ１２、Ｓｉ４ＣＨ１２、ＳｉＣ２Ｈ６、ＳｉＣ３Ｈ８、Ｓｉ２Ｃ２Ｈ８、ＳｉＣ４Ｈ１０、Ｓｉ２Ｃ３Ｈ１０、Ｓｉ３Ｃ２Ｈ１０等の有機シラン原料のうち、少なくとも１種類の原料を好ましく用いることができる。すなわち、有機シリコン系原料としては、例えば、炭素元素が単結合の場合、ＳｉｘＣｙＨ２（ｘ＋ｙ＋１）（式中、ｘ、ｙは、それぞれ１以上の整数）で表される原料を好ましく用いることができ、また例えば、炭素元素が二重結合の場合、ＳｉｘＣ（ｙ＋１）Ｈ２（ｘ＋ｙ＋１）（式中、ｘ、ｙは、それぞれ１以上の整数）で表される原料を好ましく用いることができる。なお、これらの有機シラン原料は、シリコン（Ｓｉ）、炭素（Ｃ）および水素（Ｈ）の３元素のみで構成され、塩素（Ｃｌ）を含まない原料であり、クロル非含有シラン系原料ともいえる。有機シリコン系原料は、ＳｉＣ膜を形成する際のシリコン源（シリコンソース）として作用すると共に炭素源（カーボンソース）としても作用する。
水素含有ガスとしては、例えば、水素（Ｈ２）ガス、アンモニア（ＮＨ３）ガスの他、メタン（ＣＨ４）ガス、ジアゼン（Ｎ２Ｈ２）ガス、ヒドラジン（Ｎ２Ｈ４）ガス、Ｎ３Ｈ８ガス等の炭化水素系ガスや、ＳｉＨ４、Ｓｉ２Ｈ６等のシラン系ガス等を好ましく用いることができる。
窒素含有ガスとしては、例えば、アンモニア（ＮＨ３）ガス、ジアゼン（Ｎ２Ｈ２）ガス、ヒドラジン（Ｎ２Ｈ４）ガス、Ｎ３Ｈ８ガス等を好ましく用いることができる。窒素含有ガスは、ＳｉＣＮ膜を形成する際の窒素源（窒素ソース）として作用する。なお、窒素（Ｎ２）ガスは不活性ガスであり、ＳｉＣ膜中に取り込まれないので、窒素源（窒素ソース）から除かれる。
また、窒素含有ガスとしては、アミン系ガスを用いることもできる。なお、アミン系ガスとは、アミン基を含むガスのことであり、少なくとも炭素（Ｃ）、窒素（Ｎ）及び水素（Ｈ）を含むガスである。アミン系ガスは、エチルアミン、メチルアミン、プロピルアミン、イソプロピルアミン、ブチルアミン、イソブチルアミン等のアミンを含む。ここで、アミンとは、アンモニア（ＮＨ３）の水素原子をアルキル基等の炭化水素基で置換した形の化合物の総称である。つまり、アミンは、アルキル基等の炭化水素基を含む。アミン系ガスは、シリコン（Ｓｉ）を含んでいないことからシリコン非含有のガスとも言え、更には、シリコン及び金属を含んでいないことからシリコン及び金属非含有のガスとも言える。アミン系ガスとしては、例えば、トリエチルアミン（（Ｃ２Ｈ５）３Ｎ、略称：ＴＥＡ）、ジエチルアミン（（Ｃ２Ｈ５）２ＮＨ、略称：ＤＥＡ）、モノエチルアミン（Ｃ２Ｈ５ＮＨ２、略称：ＭＥＡ）等のエチルアミン系ガス、トリメチルアミン（（ＣＨ３）３Ｎ、略称：ＴＭＡ）、ジメチルアミン（（ＣＨ３）２ＮＨ、略称：ＤＭＡ）、モノメチルアミン（ＣＨ３ＮＨ２、略称：ＭＭＡ）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）、ジプロピルアミン（（Ｃ３Ｈ７）２ＮＨ、略称：ＤＰＡ）、モノプロピルアミン（Ｃ３Ｈ７ＮＨ２、略称：ＭＰＡ）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）、ジイソプロピルアミン（［（ＣＨ３）２ＣＨ］２ＮＨ、略称：ＤＩＰＡ）、モノイソプロピルアミン（（ＣＨ３）２ＣＨＮＨ２、略称：ＭＩＰＡ）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）、ジブチルアミン（（Ｃ４Ｈ９）２ＮＨ、略称：ＤＢＡ）、モノブチルアミン（Ｃ４Ｈ９ＮＨ２、略称：ＭＢＡ）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）、ジイソブチルアミン（［（ＣＨ３）２ＣＨＣＨ２］２ＮＨ、略称：ＤＩＢＡ）、モノイソブチルアミン（（ＣＨ３）２ＣＨＣＨ２ＮＨ２、略称：ＭＩＢＡ）等のイソブチルアミン系ガスを好ましく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種類のガスを好ましく用いることができる。アミン系ガスは、ＳｉＣＮ膜を形成する際の窒素源（窒素ソース）として作用すると共に炭素源（カーボンソース）としても作用する。窒素含有ガスとしてアミン系ガスを用いることで、ＳｉＣＮ膜の炭素成分の割合増加させる方向に制御することが容易となり、炭素成分が比較的多い、すなわち、カーボンリッチなＳｉＣＮ膜を形成することが可能となる。
酸素含有ガスとしては、例えば、酸素（Ｏ２）ガス、亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）ガス、一酸化窒素（ＮＯ）ガス、二酸化窒素（ＮＯ２）ガス、オゾン（Ｏ３）ガス、水素（Ｈ２）ガス＋Ｏ２ガス、Ｈ２ガス＋Ｏ３ガス、水蒸気（Ｈ２Ｏ）ガス、一酸化炭素（ＣＯ）ガス、二酸化炭素（ＣＯ２）ガス等を好ましく用いることができる。
また、本実施の形態では、ＤＳＢガスとＨ２ガスとを用いてＳｉＣ系の膜を形成する例について説明したが、Ｈ２ガスの使用を省略することもできる。すなわち、ＤＳＢガスを単独で用いることで、ＳｉＣ系の膜を形成することもできる。また、Ｎ２等の不活性ガスで希釈したＤＳＢガスを単独で用いることで、ＳｉＣ系の膜を形成することもできる。
例えば、図１０のように、工程ＡにおいてＤＳＢガスを単独で、もしくは、不活性ガスで希釈したＤＳＢガスを単独で処理室内に供給して封じ込め、工程Ｂにおいてその状態を維持し、工程Ｃにおいて処理室内を排気し、工程Ａ、工程Ｂ、工程Ｃを含むサイクルを所定回数実施することでＳｉＣ系の膜としてＳｉＣ膜を形成するようにしてもよい。この場合、工程Ａと工程Ｂとを所定回数実施する工程（工程Ｄ）と、工程Ｃと、で構成されるサイクルを、所定回数実施するようにしてもよい。このときの処理条件は、ＤＳＢガスとＨ２ガスとを用いる場合と同様な処理条件とすることができる。なお、図１０は、工程Ａと工程Ｂとを１回実施する工程（工程Ｄ）と、工程Ｃと、で構成されるサイクルを、複数回実施する例を示している。
このように、Ｈ２ガスの使用を省略し、ＤＳＢガスを単独で、もしくは、不活性ガスで希釈したＤＳＢガスを単独で用いることでも、実用レベルの平坦性、膜厚均一性およびステップカバレッジを有するＳｉＣ膜を形成できることを確認した。ただし、ＤＳＢガスとＨ２ガスとを用いる場合の方が、特に、より深いトレンチやビア、すなわち、高アスペクト比のトレンチやビアに対して成膜する場合に、より高い平坦性、膜厚均一性およびステップカバレッジを有するＳｉＣ膜を形成することができる。
以上、本発明の種々の典型的な実施の形態を説明してきたが、本発明はそれらの実施の形態に限定されない。
例えば、上述の実施の形態では、工程Ｂにおいて、各ガスの供給を停止する例について説明したが、工程Ｂにおいては、各ノズル内にＮ２ガス等の不活性ガスを連続的に流すようにしてもよい。その場合、処理室内に不活性ガスが供給され、処理室内の圧力が上昇することとなるが、各ノズル内に供給する不活性ガスの流量を制御することで、処理室内の圧力が処理圧力、すなわち、２００〜５０００Ｐａの範囲内の所望の圧力を超えないようにすることとなる。工程Ｂにおいて、各ノズル内に不活性ガスを連続的に流すようにすることで、各ノズル内にシリコンや炭素を含む膜が形成されるのを防止することができる。
また例えば、上述の実施形態では、一重反応管構造の処理室２０１を用いる例について説明したが、本発明はこれに限定されず、二重反応管構造の処理室２０１を用いる場合にも好適に適用可能である。この場合、図１１に示すように、反応管２０３を、外部反応管としてのアウタチューブ２０３ａと、その内側に設けられた内部反応管としてのインナチューブ２０３ｂとで構成し、インナチューブ２０３ｂ内部の筒中空部に形成される処理室２０１内に、有機シリコン系ガスを、もしくは、有機シリコン系ガスと水素含有ガスとを、例えば、インナチューブ２０３ｂの下端側から上端側に向けて流し、インナチューブ２０３ｂの上端側からインナチューブ２０３ｂとアウタチューブ２０３ａとの間の筒状空間に流出させ、該筒状空間を流下させて排気管２３１から排気する。この場合も、上述の実施形態と同様に、排気管２３１に設けられたＡＰＣバルブ２４４の開度を調整することで、上述の封じ込め状態を形成、維持することとなる。なお、図１１において、図１で説明した要素と実質的に同一の要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
このように、二重反応管構造の処理室２０１を用いることで、優れた平坦性および膜厚均一性を有するＳｉＣ系の膜を形成することが可能となる。
なお、この場合、インナチューブ２０３ｂの上端部に、その内側に延出する延出部２０３ｃを設け、この延出部２０３ｃによりボート２１７の上端面（天板）２１７ａの少なくとも一部を覆う構造とするのが好ましい。この延出部２０３ｃはウエハ２００の表面の少なくとも一部を覆う構造ともいえる。また、この延出部２０３ｃは、ボート２１７の上端面２１７ａと平行に、すなわち、ウエハ２００の表面と平行に設けるのが好ましい。
このように、インナチューブ２０３ｂの上端部に延出部２０３ｃを設け、この延出部２０３ｃによりボート２１７の上端面２１７ａの少なくとも一部を覆う構造とすることにより、実質的な処理室２０１の体積を小さくすることができ、有機シリコン系ガスが熱分解して反応種が生成される領域を減らし、また、多種の反応種の生成を抑えることができる。また、ウエハ２００の上部を覆う構造なので、ウエハ２００の上部、もしくは、アウタチューブ２０３ａとインナチューブ２０３ｂとの間で生成された反応種がウエハ２００へ接触するのを抑制することができる。この構造により、反応種の膜厚、膜質への影響を抑制することができ、ウエハ面内および面間で均一な膜厚および膜質を実現することが可能となる。
また、この場合、インナチューブ２０３ｂの内壁とウエハ２００の端部との間の距離を小さくするのが好ましい。ただし、ボート２１７は、ウエハ２００を支持する係止溝２１７ｂが設けられるボート柱２１７ｃ有し、ボート柱２１７ｃはウエハ２００よりも外側に位置している。そのため、インナチューブ２０３ｂの内壁とウエハ２００の端部との間の距離を小さくしようとすると、インナチューブ２０３ｂの内壁とボート柱２１７ｃとが接触してしまい、それ以上は、インナチューブ２０３ｂの内壁とウエハ２００の端部との間の距離を狭めることができない。つまり、ボート柱２１７ｃがインナチューブ２０３ｂの内壁とウエハ２００の端部との間の距離を小さくするのを妨げることとなる。そこで、インナチューブ２０３ｂの内壁とウエハ２００の端部との間の距離をより小さくするために、例えば、図１２に示すように、インナチューブ２０３ｂの内壁のボート柱２１７ｃに対応する部分に、ボート柱２１７ｃの部分を避けるスペース（凹部）としてのボート柱溝２０３ｄを設けるようにするのが好ましい。なお、図１２は、便宜上、インナチューブ２０３ｂと、ボート２１７と、ウエハ２００だけを抜き出して示している。
この構造、すなわち、インナチューブ２０３ｂの内壁にボート２１７を構成する部材を避けるように凹部を設けた構造により、インナチューブ２０３ｂの内壁とウエハ２００の端部との間の距離を極限まで小さくすることが可能となる。
このように、インナチューブ２０３ｂの内壁とウエハ２００の端部との間の距離を小さくすることにより、実質的な処理室２０１の体積を小さくすることができ、反応種が生成される領域を減らし、また、多種の反応種の生成を抑えることができる。この構造により、反応種の膜厚、膜質への影響を抑制することができ、ウエハ面内および面間で均一な膜厚および膜質を実現することが可能となる。
また、この場合、アウタチューブ２０３ａの天井面（上端面）を平面とするのが好ましい。また、この天井面は、インナチューブ２０３ｂの上端部の延出部２０３ｃと平行に、すなわち、ボート２１７の上端面２１７ａと平行に、すなわち、ウエハ２００の表面と平行に設けるのが好ましい。なお、アウタチューブ２０３ａの強度を保つため、アウタチューブ２０３ａの天井面の厚さ（肉厚）は、他の部分、例えば、アウタチューブ２０３ａの側壁部よりも厚くするのが好ましい。
このように、アウタチューブ２０３ａの天井面を平面とすることで、実質的な処理室２０１の体積を小さくすることができ、反応種が生成される領域を減らし、また、多種の反応種の生成を抑えることができる。この構造により、反応種の膜厚、膜質への影響を抑制することができ、ウエハ面内および面間で均一な膜厚および膜質を実現することが可能となる。
また例えば、上述の実施形態では、基板を支持する基板支持具としてラダーボート（ボート支柱に係止溝を設けたタイプのボート）を用いる例について説明したが、本発明はこれに限定されず、リングボートを用いる場合にも好適に適用可能である。この場合、例えば、リングボートは、周方向に適宜間隔を開けて立設した３〜４本のボート支柱と、ボート支柱に水平に多段に取り付けられ基板の外周を裏面から支持する支持板としてのリング状ホルダとから構成されるようにしてもよい。この場合、リング状ホルダは、外径が基板の径よりも大きく、内径が基板の径よりも小さいリング状プレートと、リング状プレート上の周方向に適宜間隔を置いて複数設けられ、基板の外周裏面を保持する基板保持用爪とから構成されるようにしてもよい。また、この場合、リング状ホルダは、外径および内径が基板の径よりも大きいリング状プレートと、リング状プレートの内側の周方向に適宜間隔を置いて複数設けられ、基板の外周裏面を保持する基板保持用爪とから構成されるようにしてもよい。リング状プレートが存在しない場合に比べて、リング状プレートがある分、各ノズルの孔から基板毎に分離された領域（この場合、リング状プレート間で区切られた領域）への距離が短くなるので、各ノズルから噴出したガスが基板領域に行き渡り易くなるという利点がある。これにより基板上へのガス供給量を十分に保つことが可能となり、成膜速度の低下や、均一性の悪化を防ぐことができる。リングボートを用いることで、優れた平坦性および膜厚均一性を有するＳｉＣ系の膜を形成することが可能となる。
また、上述の実施形態では、半導体元素であるシリコンを含むシリコン系絶縁膜（ＳｉＣ膜、ＳｉＣＮ膜、ＳｉＯＣＮ膜、ＳｉＯＣ膜)を形成する例について説明したが、本発明は、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）等の金属元素を含む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、本発明は、チタン炭化膜（ＴｉＣ膜）、ジルコニウム炭化膜（ＺｒＣ膜）、ハフニウム炭化膜（ＨｆＣ膜）、タンタル炭化膜（ＴａＣ膜）、アルミニウム炭化膜（ＡｌＣ膜）、モリブデン炭化膜（ＭｏＣ膜）等の金属炭化膜を形成する場合にも好適に適用することができる。
また例えば、本発明は、チタン炭窒化膜（ＴｉＣＮ膜）、ジルコニウム炭窒化膜（ＺｒＣＮ膜）、ハフニウム炭窒化膜（ＨｆＣＮ膜）、タンタル炭窒化膜（ＴａＣＮ膜）、アルミニウム炭窒化膜（ＡｌＣＮ膜）、モリブデン炭窒化膜（ＭｏＣＮ膜）等の金属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。
また例えば、本発明は、チタン酸炭窒化膜（ＴｉＯＣＮ膜）、ジルコニウム酸炭窒化膜（ＺｒＯＣＮ膜）、ハフニウム酸炭窒化膜（ＨｆＯＣＮ膜）、タンタル酸炭窒化膜（ＴａＯＣＮ膜）、アルミニウム酸炭窒化膜（ＡｌＯＣＮ膜）、モリブデン酸炭窒化膜（ＭｏＯＣＮ膜）等の金属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。
また例えば、本発明は、チタン酸炭化膜（ＴｉＯＣ膜）、ジルコニウム酸炭化膜（ＺｒＯＣ膜）、ハフニウム酸炭化膜（ＨｆＯＣ膜）、タンタル酸炭化膜（ＴａＯＣ膜）、アルミニウム酸炭化膜（ＡｌＯＣ膜）、モリブデン酸炭化膜（ＭｏＯＣ膜）等の金属酸炭化膜を形成する場合にも好適に適用することができる。
この場合、上述の実施形態における有機シリコン系原料ガスの代わりに、金属元素を含む有機金属系原料ガスを用い、上述の実施形態と同様なシーケンスにより成膜を行うことができる。有機金属系原料ガスは、金属元素、炭素元素および水素元素の３元素のみで構成される原料を用いるのが好ましい。水素含有ガス、窒素含有ガス、酸素含有ガスとしては、上述の実施形態と同様なガスを用いることができる。なお、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。
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薄膜を形成する場合に好適に適用することができる。
また、上述の実施の形態では、ノンプラズマでＳｉＣ系の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、プラズマを用いてＳｉＣ系の膜を形成する場合にも、好適に適用できる。この場合、有機シリコン系ガスおよび水素含有ガスのうち少なくとも何れか一方をプラズマで励起（活性化）させることとなる。有機シリコン系ガスおよび水素含有ガスのうち少なくとも何れか一方のガスのプラズマによる励起は、ダイレクトプラズマにより処理室２０１内で行うようにしてもよいし、リモートプラズマにより処理室２０１外で行うようにしてもよい。
また、上述の実施の形態では、主に、７通りの成膜シーケンスによりＳｉＣ系の膜をそれぞれ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、７通りの成膜シーケンスを適宜組み合わせて用いてもよい。例えば、図４、５、６、１０の成膜シーケンスのそれぞれと、図７、８、９の成膜シーケンスのそれぞれとを、組み合わせて用いてもよい。
また例えば、上述の実施の形態では、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、上述の実施形態の各成膜例や各応用例等は、適宜組み合わせて用いることができる。
また、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、本発明に係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係るプロセスレシピに変更することも可能である。
（実施例１）
上述の図４を参照して説明した、本発明の実施の形態における成膜シーケンスにより、ウエハ２００上に評価サンプルとしてＳｉＣ膜を形成した。そのときの処理室２０１とウエハ２００の温度は４２５℃とし、材料の供給量、すなわち、材料の供給流量、供給時間は、処理室２０１の容積１００Ｌに対してそれぞれ次のように設定した。すなわち、Ｈ２ガスの供給流量、供給時間を、それぞれ０．２０ｓｌｍ、４０秒とし、ＤＳＢガスの供給流量、供給時間を、それぞれ０．１０ｓｌｍ、２０秒とした。各工程におけるそれら以外の処理条件は上述の実施の形態に記載の処理条件範囲内の条件とした。そして、その評価サンプルにおけるＳｉＣ膜中のシリコン（Ｓｉ）、炭素（Ｃ）および酸素（Ｏ）の濃度をＸ線光電子分光（ＸＰＳ）により測定した。
その結果を図１３に示す。図１３は、各原子の濃度の深さ方向プロファイルを示す図であり、横軸はスパッタ時間（分）（深さと同義）を、縦軸は膜中の各原子の濃度（％）を示している。
図１３より、本実施例によれば、炭素の原子濃度が３０％程度のＳｉＣ膜が形成されることが分かる。また、ＳｉＣ膜中の酸素の原子濃度は３％未満であり、不純物レベルであることも分かる。なお、発明者が行った他の実験では、本発明の実施の形態における成膜シーケンスによれば、ＳｉＣ膜中の炭素の原子濃度が、例えば、２５〜３５％となるように制御できることを確認した。
（実施例２）
上述の図４を参照して説明した、本発明の実施の形態における成膜シーケンスにより、表面にアスペクト比が４〜５程度のトレンチを有するウエハ２００上に、評価サンプルとしてＳｉＣ膜を形成した。そのときの処理室２０１とウエハ２００の温度は４２５℃とし、材料の供給量、すなわち、材料の供給流量、供給時間は、処理室２０１の容積１００Ｌに対してそれぞれ次のように設定した。すなわち、Ｈ２ガスの供給流量、供給時間を、それぞれ０．２０ｓｌｍ、４０秒とし、ＤＳＢガスの供給流量、供給時間を、それぞれ０．１０ｓｌｍ、２０秒とした。各工程におけるそれら以外の処理条件は上述の実施の形態に記載の処理条件範囲内の条件とした。そして、その評価サンプルにおけるＳｉＣ膜の断面ＴＥＭ画像を観察するとともに、ステップカバレッジを測定した。
そのＴＥＭ画像を図１４に示す。図１４より、本実施例によれば、表面にトレンチを有するウエハ２００に対して、優れた平坦性および膜厚均一性を有し、高いステップカバレッジを有するＳｉＣ膜が形成されることが分かる。このときのＳｉＣ膜のステップカバレッジは８５％程度であった。なお、本発明者が行った他の実験では、本発明の実施の形態における成膜シーケンスによれば、例えば、８０〜９５％程度のステップカバレッジを有するＳｉＣ膜を形成できることを確認した。
（実施例３）
上述の図４を参照して説明した、本発明の実施の形態における成膜シーケンスにより、ウエハ２００上に評価サンプルとしてＳｉＣ膜を形成した。そのときの各工程における処理条件は上述の実施の形態に記載の処理条件範囲内の条件とした。なお、評価サンプルとしては、実施例１と同様なサンプルを準備した。その評価サンプルにおけるＳｉＣ膜に対し、１％ＨＦ溶液によるウェットエッチング評価を行った。その結果、ウェットエッチングレートが１Å／ｍｉｎ以下の耐性が得られることを確認した。
（実施例４）
上述の図４を参照して説明した、本発明の実施の形態における成膜シーケンスにより、ウエハ２００上に評価サンプルとしてＳｉＣ膜を形成した。そのときの各ステップにおける処理条件は上述の実施の形態に記載の処理条件範囲内の条件とした。なお、評価サンプルとしては、実施例１と同様な評価サンプルを準備した。その評価サンプルにおけるＳｉＣ膜に対し、プラズマ酸化を行い、その前後におけるＳｉＣ膜のシリコン（Ｓｉ）、炭素（Ｃ）および酸素（Ｏ）の濃度を蛍光エックス線分析（ＸＲＦ）により測定した。その結果、ＳｉＣ膜の最表面が自然酸化されるレベルの耐性を確認した。
（実施例５）
上述の図１０を参照して説明した成膜シーケンスにより、すなわち、Ｈ２ガスの使用を省略し、ＤＳＢガスを単独で用いることにより、表面にアスペクト比が４〜５程度のトレンチを有するウエハ２００上に、評価サンプルとしてＳｉＣ膜を形成した。そのときの処理室２０１とウエハ２００の温度は４００〜４２０℃とし、工程Ｂにおける封じ込め時の処理室内の圧力を２００〜５００Ｐａとした。各工程におけるそれら以外の処理条件は上述の実施の形態に記載の処理条件範囲内の条件とした。そして、その評価サンプルにおけるＳｉＣ膜の断面ＴＥＭ画像を観察するとともに、ステップカバレッジを測定した。
その結果、本実施例によれば、表面にトレンチを有するウエハ２００に対して、優れた平坦性および膜厚均一性を有し、高いステップカバレッジを有するＳｉＣ膜が形成されることを確認した。このときのＳｉＣ膜のステップカバレッジは８０〜９０％程度であった。なお、本発明者が行った他の実験では、本発明の実施の形態における成膜シーケンスによれば、例えば、８０〜９５％程度のステップカバレッジを有するＳｉＣ膜を形成できることを確認した。
（本発明の好ましい態様）
以下に、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、
基板を処理室内に収容する工程と、
加熱された前記処理室内へ有機シリコン系ガスを供給して前記基板上にシリコンおよび炭素を含む膜を形成する工程と、を有し、
前記シリコンおよび炭素を含む膜を形成する工程では、
前記処理室内へ前記有機シリコン系ガスを供給して、前記有機シリコン系ガスを前記処理室内に封じ込める工程と、
前記有機シリコン系ガスを前記処理室内に封じ込めた状態を維持する工程と、
前記処理室内を排気する工程と、
を含むサイクルを所定回数行う半導体装置の製造方法が提供される。
（付記２）
付記１の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、前記シリコンおよび炭素を含む膜を形成する工程では、前記処理室内が、前記有機シリコン系ガスが熱的に分解するような温度に加熱される。
（付記３）
付記１または２の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、前記シリコンおよび炭素を含む膜を形成する工程は、ノンプラズマの雰囲気下で行われる。
（付記４）
付記１乃至３のいずれかの半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記シリコンおよび炭素を含む膜を形成する工程では、
前記有機シリコン系ガスを前記処理室内に封じ込める工程と、前記有機シリコン系ガスを前記処理室内に封じ込めた状態を維持する工程と、を交互に所定回数行う工程と、
前記処理室内を排気する工程と、
を交互に所定回数行う。
ここで、「（Ａ）前記有機シリコン系ガスを前記処理室内に封じ込める工程と、（Ｂ）前記有機シリコン系ガスを前記処理室内に封じ込めた状態を維持する工程と、を交互に所定回数行う」とは、（Ａ）前記有機シリコン系ガスを前記処理室内に封じ込める工程と、（Ｂ）前記有機シリコン系ガスを前記処理室内に封じ込めた状態を維持する工程と、を１サイクルとした場合、このサイクルを１回行う場合と、このサイクルを複数回行う（複数回繰り返す）場合の、両方を含む、すなわち、このサイクルを１回以上（１回もしくは複数回）行うことを意味する。同様に、「（Ａ）前記有機シリコン系ガスを前記処理室内に封じ込める工程と、（Ｂ）前記有機シリコン系ガスを前記処理室内に封じ込めた状態を維持する工程と、を交互に所定回数行う工程と、（Ｃ）前記処理室内を排気する工程と、を交互に所定回数行う」とは、（Ａ）前記有機シリコン系ガスを前記処理室内に封じ込める工程と、（Ｂ）前記有機シリコン系ガスを前記処理室内に封じ込めた状態を維持する工程と、を交互に所定回数行う工程と、（Ｃ）前記処理室内を排気する工程と、を１サイクルとした場合、このサイクルを１回行う場合と、このサイクルを複数回行う（複数回繰り返す）場合の、両方を含む、すなわち、このサイクルを１回以上（１回もしくは複数回）行うことを意味する。
（付記５）
付記１乃至３のいずれかの半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記シリコンおよび炭素を含む膜を形成する工程では、
前記有機シリコン系ガスを前記処理室内に封じ込める工程と、
前記有機シリコン系ガスを前記処理室内に封じ込めた状態を維持する工程と、
前記処理室内を排気する工程と、
を１サイクルとしてこのサイクルを複数回繰り返す。
（付記６）
付記１乃至３のいずれかの半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記シリコンおよび炭素を含む膜を形成する工程では、
前記有機シリコン系ガスを前記処理室内に封じ込める工程と、前記有機シリコン系ガスを前記処理室内に封じ込めた状態を維持する工程と、を交互に複数回繰り返す工程と、
前記処理室内を排気する工程と、
を１サイクルとしてこのサイクルを複数回繰り返す。
（付記７）
付記１乃至６のいずれかの半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記有機シリコン系ガスを前記処理室内に封じ込める工程では、前記有機シリコン系ガスと水素含有ガスとを前記処理室内に封じ込め、
前記有機シリコン系ガスを前記処理室内に封じ込めた状態を維持する工程では、前記有機シリコン系ガスと前記水素含有ガスとを前記処理室内に封じ込めた状態を維持する。
（付記８）
本発明の他の態様によれば、
基板を処理室内に収容する工程と、
加熱された前記処理室内へ有機シリコン系ガスと水素含有ガスとを供給して前記基板上にシリコンおよび炭素を含む膜を形成する工程と、を有し、
前記シリコンおよび炭素を含む膜を形成する工程では、
前記処理室内へ前記有機シリコン系ガスと前記水素含有ガスとを供給して、前記有機シリコン系ガスと前記水素含有ガスとを前記処理室内に封じ込める工程と、
前記有機シリコン系ガスと前記水素含有ガスとを前記処理室内に封じ込めた状態を維持する工程と、
前記処理室内を排気する工程と、
を含むサイクルを所定回数行う半導体装置の製造方法が提供される。
（付記９）
付記１乃至８のいずれかの半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記サイクルは、更に、前記処理室内へ水素含有ガスを供給する工程を有する。
（付記１０）
付記１乃至９のいずれかの半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記シリコンおよび炭素を含む膜を形成する工程では、
前記各ガスを前記処理室内に封じ込める工程と、
前記各ガスを前記処理室内に封じ込めた状態を維持する工程と、
前記処理室内へ水素含有ガスを供給する工程と、
前記処理室内を排気する工程と、
を１サイクルとしてこのサイクルを所定回数行う。
（付記１１）
付記１乃至９のいずれかの半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記シリコンおよび炭素を含む膜を形成する工程では、
前記各ガスを前記処理室内に封じ込める工程と、
前記各ガスを前記処理室内に封じ込めた状態を維持する工程と、
前記処理室内へ水素含有ガスを供給する工程と、
前記処理室内を排気する工程と、
を１サイクルとしてこのサイクルを複数回繰り返す。
（付記１２）
付記９乃至１１のいずれかの半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記処理室内へ水素含有ガスを供給する工程では、前記各ガスを封じ込めた状態を維持した後の前記処理室内へ水素含有ガスを供給する。
（付記１３）
付記１乃至１２のいずれかの半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記有機シリコン系ガスは、シリコン元素、炭素元素および水素元素で構成される。
（付記１４）
付記１乃至１２のいずれかの半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記有機シリコン系ガスは、ＳｉｘＣｙＨ２（ｘ＋ｙ＋１）およびＳｉｘＣ（ｙ＋１）Ｈ２（ｘ＋ｙ＋１）（式中、ｘ、ｙは、それぞれ１以上の整数）のうち少なくとも何れか１種類のガスである。
（付記１５）
付記１乃至１２のいずれかの半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記有機シリコン系ガスは、Ｓｉ２Ｃ２Ｈ１０、ＳｉＣ２Ｈ８、Ｓｉ２ＣＨ８、ＳｉＣ３Ｈ１０、Ｓｉ３ＣＨ１０、ＳｉＣ４Ｈ１２、Ｓｉ２Ｃ３Ｈ１２、Ｓｉ３Ｃ２Ｈ１２、Ｓｉ４ＣＨ１２、ＳｉＣ２Ｈ６、ＳｉＣ３Ｈ８、Ｓｉ２Ｃ２Ｈ８、ＳｉＣ４Ｈ１０、Ｓｉ２Ｃ３Ｈ１０、Ｓｉ３Ｃ２Ｈ１０のうち少なくとも何れか１種類のガスである。
（付記１６）
付記１乃至１５のいずれかの半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記シリコンおよび炭素を含む膜を形成する工程では、前記基板の温度を３５０℃以上５００℃以下とする。
（付記１７）
付記１乃至１６のいずれかの半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記シリコンおよび炭素を含む膜を形成する工程では、前記各ガスを前記処理室内に封じ込めた状態を維持する時間、前記各ガスの供給量および前記基板の温度のうち少なくとも何れかを制御することにより、前記シリコンおよび炭素を含む膜中の炭素の原子濃度を制御する。
（付記１８）
付記１７の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記シリコンおよび炭素を含む膜を形成する工程では、前記各ガスを前記処理室内に封じ込めた状態を維持する時間、前記各ガスの供給量および前記基板の温度のうち少なくとも何れかを制御することにより、前記シリコンおよび炭素を含む膜中の炭素の原子濃度が２５〜３５％となるように制御する。
（付記１９）
付記１乃至１８のいずれかの半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記各ガスを前記処理室内に封じ込める工程および前記各ガスを前記処理室内に封じ込めた状態を維持する工程では、前記処理室内の排気を停止する。
（付記２０）
付記１乃至１８のいずれかの半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記各ガスを前記処理室内に封じ込める工程および前記各ガスを前記処理室内に封じ込めた状態を維持する工程では、前記各ガスを前記処理室内へ供給しつつ排気し、その際、前記各ガスの前記処理室内からの排気レートを前記各ガスの前記処理室内への供給レートよりも小さくした状態を維持する。
（付記２１）
付記１乃至２０のいずれかの半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記シリコンおよび炭素を含む膜は、シリコン炭化膜（ＳｉＣ膜）を含む。
（付記２２）
付記１乃至２０のいずれかの半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記シリコンおよび炭素を含む膜を形成する工程は、更に、窒素含有ガスを供給する工程および／または酸素含有ガスを供給する工程を有し、前記シリコンおよび炭素を含む膜として、シリコン炭窒化膜（ＳｉＣＮ膜）、シリコン酸炭化膜（ＳｉＯＣ膜）およびシリコン酸炭窒化膜（ＳｉＯＣＮ膜）のうち少なくとも何れか１種類の膜を形成する。
（付記２３）
付記１乃至２０のいずれかの半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記シリコンおよび炭素を含む膜を形成する工程は、更に、窒素含有ガスを供給する工程を有し、前記シリコンおよび炭素を含む膜として、シリコン炭窒化膜（ＳｉＣＮ膜）を形成する。
（付記２４）
付記１乃至２０のいずれかの半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記シリコンおよび炭素を含む膜を形成する工程は、更に、酸素含有ガスを供給する工程を有し、前記シリコンおよび炭素を含む膜として、シリコン酸炭化膜（ＳｉＯＣ膜）を形成する。
（付記２５）
付記１乃至２０のいずれかの半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記シリコンおよび炭素を含む膜を形成する工程は、更に、窒素含有ガスを供給する工程と、酸素含有ガスを供給する工程とを有し、前記シリコンおよび炭素を含む膜として、シリコン酸炭化膜（ＳｉＯＣ膜）およびシリコン酸炭窒化膜（ＳｉＯＣＮ膜）を形成する。
（付記２６）
本発明のさらに他の態様によれば、
基板を処理室内に収容する工程と、
加熱された前記処理室内へ有機シリコン系ガスを供給して前記基板上にシリコンおよび炭素を含む膜を形成する工程と、を有し、
前記シリコンおよび炭素を含む膜を形成する工程は、
前記有機シリコン系ガスを前記処理室内へ供給しつつ排気し、前記有機シリコン系ガスの前記処理室内からの排気レートを前記有機シリコン系ガスの前記処理室内への供給レートよりも小さくした状態を形成する工程と、
その状態を維持する工程と、
前記処理室内を排気する工程と、
を有する半導体装置の製造方法が提供される。
（付記２７）
本発明のさらに他の態様によれば、
基板を処理室内に収容する工程と、
加熱された前記処理室内へ有機シリコン系ガスを供給して前記基板上にシリコンおよび炭素を含む膜を形成する工程と、を有し、
前記シリコンおよび炭素を含む膜を形成する工程では、
前記処理室内へ前記有機シリコン系ガスを供給して、前記有機シリコン系ガスを前記処理室内に封じ込める工程と、
前記有機シリコン系ガスを前記処理室内に封じ込めた状態を維持する工程と、
前記処理室内を排気する工程と、
を含むサイクルを所定回数行う基板処理方法が提供される。
（付記２８）
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、
前記処理室内を加熱するヒータと、
前記処理室内へ有機シリコン系ガスを供給する有機シリコン系ガス供給系と、
前記処理室内を排気する排気系と、
基板が収容された加熱された状態の前記処理室内へ前記有機シリコン系ガスを供給して前記基板上にシリコンおよび炭素を含む膜を形成する処理を行い、その際、前記処理室内へ前記有機シリコン系ガスを供給して、前記有機シリコン系ガスを前記処理室内に封じ込める処理と、前記有機シリコン系ガスを前記処理室内に封じ込めた状態を維持する処理と、前記処理室内を排気する処理と、を含むサイクルを所定回数行うように、前記ヒータ、前記有機シリコン系ガス供給系および前記排気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２９）
本発明のさらに他の態様によれば、
基板処理装置の処理室内に基板を収容する手順と、
加熱された前記処理室内へ有機シリコン系ガスを供給して前記基板上にシリコンおよび炭素を含む膜を形成する手順と、
をコンピュータに実行させ、
前記シリコンおよび炭素を含む膜を形成する手順では、
前記処理室内へ前記有機シリコン系ガスを供給して、前記有機シリコン系ガスを前記処理室内に封じ込める手順と、
前記有機シリコン系ガスを前記処理室内に封じ込めた状態を維持する手順と、
前記処理室内を排気する手順と、
を含むサイクルを所定回数実行させるプログラムが提供される。
（付記３０）
本発明のさらに他の態様によれば、
基板処理装置の処理室内に基板を収容する手順と、
加熱された前記処理室内へ有機シリコン系ガスを供給して前記基板上にシリコンおよび炭素を含む膜を形成する手順と、
をコンピュータに実行させ、
前記シリコンおよび炭素を含む膜を形成する手順では、
前記処理室内へ前記有機シリコン系ガスを供給して、前記有機シリコン系ガスを前記処理室内に封じ込める手順と、
前記有機シリコン系ガスを前記処理室内に封じ込めた状態を維持する手順と、
前記処理室内を排気する手順と、
を含むサイクルを所定回数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が提供される。
１２１ コントローラ
２００ ウエハ
２０１ 処理室
２０２ 処理炉
２０３ 反応管
２０７ ヒータ
２３１ ガス排気管
２３２ａ 第１ガス供給管
２３２ｂ 第２ガス供給管

Claims (17)

  1. 基板を処理室内に収容する工程と、
    加熱された前記処理室内へ有機シリコン系ガスを供給して前記基板上にシリコンおよび炭素を含む膜を形成する工程と、を有し、
    前記シリコンおよび炭素を含む膜を形成する工程では、
    前記処理室内へ前記有機シリコン系ガスを供給して、前記有機シリコン系ガスを前記処理室内に封じ込める工程と、前記有機シリコン系ガスを前記処理室内に封じ込めた状態を維持する工程と、を交互に所定回数行う工程と、
    前記処理室内を排気する工程と、
    を交互に行うサイクルを所定回数行う半導体装置の製造方法。
  2. 前記シリコンおよび炭素を含む膜を形成する工程では、前記処理室内が、前記有機シリコン系ガスが熱的に分解するような温度に加熱される請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
  3. 前記シリコンおよび炭素を含む膜を形成する工程は、ノンプラズマの雰囲気下で行われる請求項１または２に記載の半導体装置の製造方法。
  4. 前記サイクルは、更に、前記処理室内へ水素含有ガスを供給する工程を含む請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
  5. 前記有機シリコン系ガスを前記処理室内に封じ込める工程では、前記有機シリコン系ガスと水素含有ガスとを前記処理室内に封じ込め、
    前記有機シリコン系ガスを前記処理室内に封じ込めた状態を維持する工程では、前記有機シリコン系ガスと前記水素含有ガスとを前記処理室内に封じ込めた状態を維持する請求項１〜４のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
  6. 前記有機シリコン系ガスは、シリコン、炭素および水素で構成される請求項１〜５のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
  7. 前記有機シリコン系ガスは、Ｓｉ ｘ Ｃ ｙ Ｈ ２（ｘ＋ｙ＋１） およびＳｉ ｘ Ｃ （ｙ＋１） Ｈ ２（ｘ＋ｙ＋１） （式中、ｘ、ｙは、それぞれ１以上の整数）からなる群より選択される少なくとも何れか１種類のガスである請求項１〜６のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
  8. 前記有機シリコン系ガスは、Ｓｉ ２ Ｃ ２ Ｈ １０ 、ＳｉＣ ２ Ｈ ８ 、Ｓｉ ２ ＣＨ ８ 、ＳｉＣ ３ Ｈ １０ 、Ｓｉ ３ ＣＨ １０ 、ＳｉＣ ４ Ｈ １２ 、Ｓｉ ２ Ｃ ３ Ｈ １２ 、Ｓｉ ３ Ｃ ２ Ｈ １２ 、Ｓｉ ４ ＣＨ １２ 、ＳｉＣ ２ Ｈ ６ 、ＳｉＣ ３ Ｈ ８ 、Ｓｉ ２ Ｃ ２ Ｈ ８ 、ＳｉＣ ４ Ｈ １０ 、Ｓｉ ２ Ｃ ３ Ｈ １０ 、Ｓｉ ３ Ｃ ２ Ｈ １０ からなる群より選択される少なくとも何れか１種類のガスである請求項１〜７のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
  9. 前記シリコンおよび炭素を含む膜を形成する工程では、前記基板の温度を３５０℃以上５００℃以下とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
  10. 前記有機シリコン系ガスを前記処理室内に封じ込める工程および前記有機シリコン系ガスを前記処理室内に封じ込めた状態を維持する工程では、前記処理室内の排気を停止する請求項１〜９のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
  11. 前記有機シリコン系ガスを前記処理室内に封じ込める工程および前記有機シリコン系ガスを前記処理室内に封じ込めた状態を維持する工程では、前記有機シリコン系ガスを前記処理室内へ供給しつつ排気し、その際、前記有機シリコン系ガスの前記処理室内からの排気レートを前記有機シリコン系ガスの前記処理室内への供給レートよりも小さくした状態を維持する請求項１〜９のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
  12. 前記シリコンおよび炭素を含む膜は、シリコン炭化膜を含む請求項１〜１１のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
  13. 前記シリコンおよび炭素を含む膜を形成する工程は、更に、窒素含有ガスを供給する工程または酸素含有ガスを供給する工程のうち少なくとも一つを有し、前記シリコンおよび炭素を含む膜として、シリコン炭窒化膜、シリコン酸炭化膜およびシリコン酸炭窒化膜からなる群より選択される少なくとも何れか１種類の膜を形成する請求項１〜１２のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
  14. 基板を処理室内に収容する工程と、
    加熱された前記処理室内へ有機シリコン系ガスを供給して前記基板上にシリコンおよび炭素を含む膜を形成する工程と、を有し、
    前記シリコンおよび炭素を含む膜を形成する工程では、
    前記処理室内へ前記有機シリコン系ガスを供給して、前記有機シリコン系ガスを前記処理室内に封じ込める工程と、前記有機シリコン系ガスを前記処理室内に封じ込めた状態を維持する工程と、を交互に複数回繰り返す工程と、
    前記処理室内を排気する工程と、
    を１サイクルとしてこのサイクルを複数回繰り返す半導体装置の製造方法。
  15. 基板を処理室内に収容する工程と、
    加熱された前記処理室内へ有機シリコン系ガスを供給して前記基板上にシリコンおよび炭素を含む膜を形成する工程と、を有し、
    前記シリコンおよび炭素を含む膜を形成する工程では、
    前記処理室内へ前記有機シリコン系ガスを供給して、前記有機シリコン系ガスを前記処理室内に封じ込める工程と、前記有機シリコン系ガスを前記処理室内に封じ込めた状態を維持する工程と、を交互に所定回数行う工程と、
    前記処理室内を排気する工程と、
    を交互に行うサイクルを所定回数行う基板処理方法。
  16. 基板を収容する処理室と、
    前記処理室内を加熱するヒータと、
    前記処理室内へ有機シリコン系ガスを供給する有機シリコン系ガス供給系と、
    前記処理室内を排気する排気系と、
    基板が収容された加熱された状態の前記処理室内へ前記有機シリコン系ガスを供給して前記基板上にシリコンおよび炭素を含む膜を形成する処理を行い、その際、
    前記処理室内へ前記有機シリコン系ガスを供給して、前記有機シリコン系ガスを前記処理室内に封じ込める処理と、前記有機シリコン系ガスを前記処理室内に封じ込めた状態を維持する処理と、を交互に所定回数行う処理と、
    前記処理室内を排気する処理と、
    を交互に行うサイクルを所定回数行うように、前記ヒータ、前記有機シリコン系ガス供給系および前記排気系を制御する制御部と、
    を有する基板処理装置。
  17. 基板処理装置の処理室内に基板を収容する手順と、
    加熱された前記処理室内へ有機シリコン系ガスを供給して前記基板上にシリコンおよび炭素を含む膜を形成する手順と、
    をコンピュータによって前記基板処理装置に実行させ、
    前記シリコンおよび炭素を含む膜を形成する手順では、
    前記処理室内へ前記有機シリコン系ガスを供給して、前記有機シリコン系ガスを前記処理室内に封じ込める手順と、前記有機シリコン系ガスを前記処理室内に封じ込めた状態を維持する手順と、を交互に所定回数行う手順と、
    前記処理室内を排気する手順と、
    を交互に行うサイクルを所定回数行う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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