JP6047039B2 - 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

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、カーボン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。

カーボン膜（炭素膜）等のカーボン系の膜は、ＨＦ系の物質やＣＦ系の物質に対するエッチング耐性が極めて高い一方で、活性化された酸素等により、膜の除去が非常に容易であるため、リソグラフィー工程のダブルパターニング用のハードマスクあるいは犠牲膜として適用することができる。また、電極工程または配線工程に対して、金属との組み合わせた積層材料あるいは化合物材料としても適用することができる。

特開平４−２９１７２１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、カーボン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、成膜温度を７００℃以上の高温領域から７００℃以下の中低温領域へ低温化させた場合、適正な特性を有するカーボン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、７００℃以下の温度領域において適正な特性を有するカーボン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、
処理室内に収容した基板を加熱した状態で、前記処理室内へＣ _ｘ Ｈ _２ｘ およびＣ _ｘ Ｈ _２ｘ＋２ （式中、ｘは１より大きい整数）のうち少なくとも何れかを含む有機系ガスを供給して、前記有機系ガスを前記処理室内に封じ込める工程と、
前記有機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、
を含むサイクルを複数回繰り返すことで、前記基板上にカーボン単体で構成されるカーボン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、
処理室内に収容した基板を加熱した状態で、前記処理室内へＣ _ｘ Ｈ _２ｘ およびＣ _ｘ Ｈ _２ｘ＋２ （式中、ｘは１より大きい整数）のうち少なくとも何れかを含む有機系ガスを供給して、前記有機系ガスを前記処理室内に封じ込める工程と、
前記有機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、
を含むサイクルを複数回繰り返すことで、前記基板上にカーボン単体で構成されるカーボン膜を形成する工程を有する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、
前記処理室内の基板を加熱するヒータと、
前記処理室内へＣ _ｘ Ｈ _２ｘ およびＣ _ｘ Ｈ _２ｘ＋２ （式中、ｘは１より大きい整数）のうち少なくとも何れかを含む有機系ガスを供給する有機系ガス供給系と、
前記処理室内を排気する排気系と、
前記処理室内に収容した基板を加熱した状態で、前記処理室内へ前記有機系ガスを供給して、前記有機系ガスを前記処理室内に封じ込める処理と、前記有機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、を含むサイクルを複数回繰り返すことで、前記基板上にカーボン単体で構成されるカーボン膜を形成する処理を行わせるように、前記ヒータ、前記有機系ガス供給系および前記排気系を制御するよう構成される制御部と、
を有する基板処理装置が提供される。

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収容した基板を加熱した状態で、前記処理室内へＣ _ｘ Ｈ _２ｘ およびＣ _ｘ Ｈ _２ｘ＋２ （式中、ｘは１より大きい整数）のうち少なくとも何れかを含む有機系ガスを供給して、前記有機系ガスを前記処理室内に封じ込める手順と、
前記有機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、
を含むサイクルを複数回繰り返すことで、前記基板上にカーボン単体で構成されるカーボン膜を形成する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、７００℃以下の温度領域において適正な特性を有するカーボン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。 本発明の実施例１で形成したカーボン膜の表面ラフネスを示す図である。 本発明の実施例２で形成したカーボン膜の断面ＳＥＭ画像を示す図である。 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１２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。

以下、本発明の好ましい実施の形態について説明する。

本発明者達が、有機系ガスを使用してアモルファスカーボン膜等のカーボン系の膜を中低温領域で成膜することを鋭意研究した結果、炭素を含むガス、すなわち有機系ガスと水素含有ガスとを用いれば、中低温領域においても、ノンプラズマでカーボン系の膜を形成できることを見出した。すなわち、中低温領域においても、有機系ガスを熱的に分解させて活性状態とし、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カーボン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、本発明者達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、カーボン系の膜（以下、カーボン系薄膜、カーボン系膜ともいう）という用語は、少なくともカーボン（Ｃ）を含む膜を意味しており、これには、非晶質カーボン膜、すなわちアモルファスカーボン膜（ａ−Ｃ膜）や、グラファイトなどの微結晶を多量に含む多結晶カーボン膜、すなわちポリカーボン膜（ｐ−Ｃ膜）や、ダイヤモンドの結晶性を多量に含むダイヤモンドライクカーボン膜（ＤＬＣ膜）の他に、他元素を含んだ、シリコンカーバイド膜（ＳｉＣ膜）、シリコンカーボンナイトライド膜（ＳｉＣN膜）、ボロンカーバイド膜（ＢＣ膜）、ボロンカーボンナイトライド膜（ＢＣＮ膜）、アルミニウムカーバイド膜（ＡｌＣ膜）、アルミニウムカーボンナイトライド膜（ＡｌＣＮ膜）、アルミニウムシリコンカーバイド膜（ＡｌＳｉＣ膜）、チタンカーバイド膜（ＴｉＣ膜）、チタンカーボンナイトライド膜（ＴｉＣＮ膜）、タンタルカーバイド膜（ＴａＣ膜）、タンタルカーボンナイトライド膜（ＴａＣＮ膜）、モリブデンカーバイド膜（ＭｏＣ膜）、モリブデンカーボンナイトライド膜（ＭｏＣＮ膜）、タングステンカーバイド膜（ＷＣ膜）、タングステンカーボンナイトライド膜（ＷＣＮ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（ＳｉＯ_２）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２ノズル２４９ｂは、ウエハ２００が配列されるウエハ配列領域の側方の、ウエハ配列領域を水平に取り囲む領域に、ウエハ配列領域に沿うように設けられている。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３ノズル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４ノズル２４９ｄは、ウエハ２００が配列されるウエハ配列領域の側方の、ウエハ配列領域を水平に取り囲む領域に、ウエハ配列領域に沿うように設けられている。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、有機系ガスが、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、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、所定元素含有ガスが、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（Ｎ_２）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ガス供給系により所定元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ＡＰＣバルブ２４４による圧力センサ２４５に基づく圧力調整動作、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上にカーボンを含む膜（カーボン系の膜）を形成する方法について説明する。本実施の形態では、有機系ガスとして１−オクテン（Ｃ_８Ｈ_１６、略称：オクテン）ガスを使用し、水素含有ガスとして水素（Ｈ_２）ガスを使用して、ノンプラズマの雰囲気下で、カーボンを含む膜としてアモルファスカーボン膜（ａ−Ｃ膜）を形成する例について説明する。有機系ガスは、ａ−Ｃ膜を形成する際のカーボン源（カーボンソース）として作用する。本実施の形態において有機系ガスとして用いるオクテンは炭化水素、すなわち、炭化水素化合物の一種であり、炭素元素および水素元素の２元素のみで構成される炭化水素系の物質ともいえる。オクテンは炭化水素系ガスということもでき、炭化水素ガスもしくは炭化水素化合物ガス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、上記カーボンを含む膜（カーボン系の膜）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、ａ−Ｃ等のカーボン系の膜は、エッチング耐性の非常に高い絶縁膜として、トランジスタのゲート周りや配線構造などの製造工程において好適に用いられる。

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に対する処理が完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、６００℃〜７００℃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（Ｎ_２）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、６００℃〜７００℃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、有機系ガスとしてオクテンガスを、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Ｈ_２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、オクテンガスおよびＨ_２ガスを処理室２０１内に封じ込める（工程Ａ）。Ｈ_２ガスは、好ましくは、例えば、０．１ｓｌｍ〜１０ｓｌｍの範囲内の所望の流量で導入し、オクテンガスは、好ましくは、例えば、０．１ｓｌｍ〜１０ｓｌｍの範囲内の所望の流量で導入する。Ｈ_２ガスの供給時間は、好ましくは、例えば、１秒〜３００秒の範囲内の所望の時間とし、オクテンガスの供給時間は、好ましくは、例えば、１秒〜３００秒の範囲内の所望の時間とする。そして、オクテンガスおよびＨ_２ガスを、好ましくは、例えば、１０００Ｐａ〜２００００Ｐａ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、オクテンガスおよびＨ_２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、オクテンガスおよびＨ_２ガスの処理室２０１内への封じ込め状態を維持する（工程Ｂ）。オクテンガスおよびＨ_２ガスの供給を停止する時間、すなわち、オクテンガスおよびＨ_２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１〜９０分の範囲内の所望の時間とする。

なお、工程Ａおよび／または工程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、工程Ｂでは、オクテンガスおよびＨ_２ガスの処理室２０１内への供給を、完全に停止させることなく僅かに供給するようにしてもよい。すなわち、工程Ａから工程ＢにかけてオクテンガスおよびＨ_２ガスの処理室２０１内への供給を継続して行うようにしてもよい。この場合、工程Ａおよび／または工程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および／または工程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、例えば、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。すなわち、この場合、工程Ａおよび工程Ｂにおいて、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、各ガスを僅かに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、各ガスを僅かに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、各ガスを僅かに排気する場合や、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。

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ａ−Ｃが成長し、その結果、ウエハ２００上にａ−Ｃ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）。すなわち、処理室２０１内に残留する未反応もしくはａ−Ｃ膜形成に寄与した後のオクテンガスやＨ_２ガスや反応副生成物を処理室２０１内から排除して処理室２０１内のパージを行う。

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ａ−Ｃ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ａ−Ｃ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ａ−Ｃ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ａ−Ｃ膜を形成し、この薄いａ−Ｃ膜を積層するようにして所望の膜厚のａ−Ｃ膜を成膜することができ、比較的厚い膜厚のａ−Ｃ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。なお、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、複数回繰り返すようにしてもよい。

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（Ｎ_２）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（Ｎ_２）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、オクテンガスおよびＨ_２ガスを処理室２０１内へ供給して封じ込める工程（工程Ａ）と、オクテンガスおよびＨ_２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（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（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におけるオクテンガスおよびＨ_２ガスの１回の供給量を、本実施の形態におけるオクテンガスおよびＨ_２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におけるオクテンガスおよびＨ_２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、ウエハ面内およびウエハ間の膜厚均一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におけるオクテンガスおよびＨ_２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におけるオクテンガスおよびＨ_２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、オクテンガスおよびＨ_２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、Ｈ_２ガスの供給時間をオクテンガスの供給時間よりも長くしているが、Ｈ_２ガスの供給時間とオクテンガスの供給時間とを等しくしてもよく、Ｈ_２ガスの供給時間をオクテンガスの供給時間よりも短くしてもよい。

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、９０〜１００％のステップカバレッジを有するａ−Ｃ膜を形成することができる。

オクテンガスを熱的に分解させるために、オクテンガスおよびＨ_２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内へのオクテンガスおよびＨ_２ガスの供給により、好ましくは、１０００〜２００００Ｐａ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６００〜７００℃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Ｎ_２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、Ｎ_２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６００℃未満となるとオクテンガスやＨ_２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、ａ−Ｃ膜が形成されなくなる。ウエハ２００の温度が７００℃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６００〜７００℃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１０００Ｐａ未満となると、オクテンガスやＨ_２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２００００Ｐａ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１０００〜２００００Ｐａ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、オクテンガスの供給流量が１００ｓｃｃｍ未満となると成膜レートが極端に悪くなる。また、オクテンガスの供給流量が１００００ｓｃｃｍ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、オクテンガスの供給流量は１００〜１００００ｓｃｃｍ（０．１〜１０ｓｌｍ）の範囲内の流量とするのが好ましい。

また、オクテンガスの供給時間を１秒未満とするのはバルブ制御上困難である。オクテンガスの供給時間はできるだけ短くし、反応継続時間（オクテン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、適切な量のオクテンガスを短時間に供給するのが好ましい。よって、オクテンガスの供給時間は１〜３００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、Ｈ_２ガスの供給流量が１００ｓｃｃｍ未満となると上述の反応が生じにくくなる。また、Ｈ_２ガスの供給流量が１００００ｓｃｃｍを超えると、反応に寄与しないＨ_２ガスが多くなり、無駄となってしまう。よって、Ｈ_２ガスの供給流量は１００〜１００００ｓｃｃｍ（０．１〜１０ｓｌｍ）の範囲内の流量とするのが好ましい。

また、Ｈ_２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。Ｈ_２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Ｈ_２ガスを短時間に供給するのが好ましい。よって、Ｈ_２ガスの供給流時間は１〜３００秒の範囲内の時間とするのが好ましい。

処理室２０１内へのオクテンガスおよびＨ_２ガスの供給を停止して、オクテンガスおよびＨ_２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ａ−Ｃ膜が成長することとなる。

なお、オクテンガスおよびＨ_２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、オクテンガスおよびＨ_２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、ａ−Ｃ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、１０００〜２００００Ｐａ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６００〜７００℃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、オクテン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。オクテン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、オクテンガスやＨ_２ガスの量が少なくなり、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、オクテン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、オクテンガスの供給停止時間は１〜９０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ａ−Ｃ膜の成膜レート（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、例えば、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、ａ−Ｃ膜をエッチングストッパーに適用する場合におけるａ−Ｃ膜の膜厚としては、５０〜２００Å（５〜２０ｎｍ）が例示され、この場合、上述のサイクルを、例えば、５〜２０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、オクテンガスおよびＨ_２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、中低温領域において反応しにくいガスであるオクテンガスおよびＨ_２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（オクテンガスおよびＨ_２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。

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Ｈ_２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ａ−Ｃ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ａ−Ｃ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ａ−Ｃ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ａ−Ｃ膜を形成し、この薄いａ−Ｃ膜を積層するようにして所望の膜厚のａ−Ｃ膜を成膜することができ、比較的厚い膜厚のａ−Ｃ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Ｈ_２ガスの供給時間とオクテン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においてオクテンガスとＨ_２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、オクテンガスの供給を停止した状態で、Ｈ_２ガスを供給することとなる。Ｈ_２ガスは、好ましくは、例えば、０．1〜１０ｓｌｍの範囲内の所望の流量で導入する。Ｈ_２ガスの供給時間は、好ましくは、例えば、１秒〜３００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ａ−Ｃ膜の最表面をＨ_２ガスでパージすることができる。このとき、Ｈ_２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、Ｈ_２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Ｈ_２ガスによるパージにより、ウエハ２００上に形成されたａ−Ｃ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オクテンガスを除去することができる。また、このＨ_２ガスによるパージにより、オクテンガス除去後のａ−Ｃ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ａ−Ｃ膜の最表面を、次に形成されるａ−Ｃ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Ｈ_２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Ｈ_２ガスを供給する例を示している。

また、本実施の形態では、カーボン系薄膜として、アモルファスカーボン膜（ａ−Ｃ膜）を形成する例について説明したが、多結晶カーボン膜（ｐ−Ｃ膜）や、ダイヤモンドライクカーボン膜（ＤＬＣ膜）等を形成することもできる。

また、これらの他、少なくともオクテンガスの供給を停止する期間、例えば、工程Ｂなど、オクテンガスおよびＨ_２ガスの供給を停止する期間に、所定元素含有ガスを供給する工程を設けることで、または、所定元素含有ガスを供給する工程および窒素含有ガスを供給する工程を設けることで、カーボン系薄膜として、カーボン以外の所定元素（他元素）を含んだ、シリコンカーバイド膜（ＳｉＣ膜）、シリコンカーボンナイトライド膜（ＳｉＣＮ膜）、ボロンカーバイド膜（ＢＣ膜）、ボロンカーボンナイトライド膜（ＢＣＮ膜）、アルミニウムカーバイド膜（ＡｌＣ膜）、アルミニウムカーボンナイトライド膜（ＡｌＣＮ膜）、アルミニウムシリコンカーバイド膜（ＡｌＳｉＣ膜）、チタンカーバイド膜（ＴｉＣ膜）、チタンカーボンナイトライド膜（ＴｉＣＮ膜）、タンタルカーバイド膜（ＴａＣ膜）、タンタルカーボンナイトライド膜（ＴａＣＮ膜）、モリブデンカーバイド膜（ＭｏＣ膜）、モリブデンカーボンナイトライド膜（ＭｏＣＮ膜）、タングステンカーバイド膜（ＷＣ膜）、タングステンカーボンナイトライド膜（ＷＣＮ膜）等のうち少なくとも１種類の膜を形成することができる。すなわち、カーボン系薄膜として、所定元素およびカーボンを含む膜や、所定元素、カーボンおよび窒素を含む膜を形成することができる。なお、所定元素とは、シリコン（Ｓｉ）やボロン（Ｂ）等の半金属元素、すなわち、半導体元素や、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）等の金属元素等を含む元素の総称である。すなわち、所定元素含有ガスとは、シリコン含有ガス、ボロン含有ガス等の半金属含有ガスや、アルミニウム含有ガス、チタン含有ガス、タンタル含有ガス、モリブデン含有ガス、タングステン含有ガス等の金属含有ガスを含むガスの総称である。

例えば、図７のように、工程Ｂにおいて、所定元素含有ガスとして、例えば、ヘキサクロロジシラン（Ｓｉ_２Ｃｌ_６、略称：ＨＣＤＳ）ガス等のシリコン含有ガスを供給する工程を設けることで、カーボン系薄膜として、ＳｉＣ膜を形成することができる。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。

所定元素含有ガスは、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。

なお、図７において、所定元素含有ガスとしてシリコン含有ガスの代わりに、例えば、三塩化ホウ素（ＢＣｌ_３）ガス等のボロン含有ガスを供給する工程を設けることで、カーボン系薄膜として、ＢＣ膜を形成することができる。なお、このときの処理条件は、例えば、上述の実施形態における処理条件と同様な処理条件とすることができる。

また、図７において、所定元素含有ガスとしてシリコン含有ガスの代わりに、例えば、アルミニウムトリクロライド（ＡｌＣｌ_３）、チタニウムテトラクロライド（ＴｉＣｌ_４）、タンタルペンタクロライド（ＴａＣｌ_５）、モリブデンペンタクロライド（ＭｏＣｌ_５）、タングステンヘキサクロライド（ＷＣｌ_６）等のアルミニウム含有ガス、チタン含有ガス、タンタル含有ガス、モリブデン含有ガス、タングステン含有ガスを供給する工程を設けることで、カーボン系薄膜として、ＡｌＣ膜、ＴｉＣ膜、ＴａＣ膜、ＭｏＣ膜、ＷＣ膜をそれぞれ形成することができる。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。

また、例えば、図８のように、工程Ｂにおいて、所定元素含有ガスとして、例えば、ＨＣＤＳガス等のシリコン含有ガスを供給する工程と、窒素含有ガスとして、例えば、ＮＨ_３ガスを供給する工程と、を設けることで、カーボン系薄膜として、ＳｉＣＮ膜を形成することができる。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。

所定元素含有ガスは、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。

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。

なお、図８において、所定元素含有ガスとしてシリコン含有ガスの代わりに、例えば、ＢＣｌ_３ガス等のボロン含有ガスを供給する工程を設けることで、カーボン系薄膜として、ＢＣＮ膜を形成することができる。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。

また、図８において、所定元素含有ガスとしてシリコン含有ガスの代わりに、例えば、ＡｌＣｌ_３ガス、ＴｉＣｌ_４ガス、ＴａＣｌ_５ガス、ＭｏＣｌ_５ガス、ＷＣｌ_６ガス等のアルミニウム含有ガス、チタン含有ガス、タンタル含有ガス、モリブデン含有ガス、タングステン含有ガスを供給する工程を設けることで、カーボン系薄膜として、ＡｌＣＮ膜、ＴｉＣＮ膜、ＴａＣＮ膜、ＭｏＣＮ膜、ＷＣＮ膜をそれぞれ形成することができる。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。

なお、図８では、所定元素含有ガスを供給する工程と、窒素含有ガスを供給する工程とを、同時に行っているが、所定元素含有ガスを供給する工程を、窒素含有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、窒素含有ガスを供給する工程を、所定元素含有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では、工程Ｂなど、オクテンガスおよびＨ_２ガスの供給を停止する期間に、所定元素含有ガスや窒素含有ガスを供給する工程を行う例について説明したが、工程Ａなど、オクテンガスおよびＨ_２ガスの供給を継続する期間に、所定元素含有ガスや窒素含有ガスを供給する工程を行うようにしてもよい。

有機系ガスとしては、オクテン（Ｃ_８Ｈ_１６）の他、例えば、エチレン（Ｃ_２Ｈ_４）、プロピレン（Ｃ_３Ｈ_６）、ブテン（Ｃ_４Ｈ_８）、ペンテン（Ｃ_５Ｈ_１０）、へキセン（Ｃ_６Ｈ_１２）、ヘプテン（Ｃ_７Ｈ_１４）や、エタン（Ｃ_２Ｈ_６）、プロパン（Ｃ_３Ｈ_８）、ブタン（Ｃ_４Ｈ_１０）、ペンタン（Ｃ_５Ｈ_１２）、ヘキサン（Ｃ_６Ｈ_１４）、ヘプタン（Ｃ_７Ｈ_１６）、オクタン（Ｃ_８Ｈ_１８）等の炭化水素系ガスを好ましく用いることができる。すなわち、有機系ガスとしては、Ｃ_ｘＨ_２ｘ、Ｃ_ｘＨ_２ｘ＋２（式中、ｘは１より大きい整数（ｘ＞1））等の有機原料のうち、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。これらの有機原料は、カーボン（Ｃ）および水素（Ｈ）の２元素のみで構成される炭化水素系の原料であり、塩素（Ｃｌ）を含まない原料であることから、クロル非含有原料ともいえる。この場合の有機系原料は、カーボン系薄膜を形成する際のカーボン源（カーボンソース）として作用する。

なお、カーボンソースの分子サイズ、すなわち、上述の化学式中におけるｘの値が小さいほど、膜中でのＣ元素の配列は密になりやすい。この密な配列は、アニール効果と相まって、ａ−Ｃ膜を局所的に結晶成長させ、て多結晶化させ、結果的に表面ラフネスを大きく（悪化）させる。ｘ≦４のカーボンソースでは、この現象が顕著に生じることとなる。

ＡＦＭ分析による表面ラフネス（ＲＭＳ値）の実測では、ｘ＝３のときに０．６ｎｍ程度、ｘ＝８のときに０．３５ｎｍ程度を得ている。ｘとＲＭＳ値には相関性があり、この相関性から推定すると、目標値であるＲＭＳ≦０．５ｎｍを達成するためには、分子サイズの大きいカーボンソース、つまり、ｘ≧５が必要条件となり、ｘ≦４のカーボンソースでは、ＲＭＳ≦０．５ｎｍを達成することができない。

また、炭化水素系のカーボンソースは、分子サイズが大きいほど、その分解温度が低くなるので、そのカーボンソースを採用することは大きなメリットとなる。

以上のことから、カーボンソースとしては、Ｃ_ｘＨ_２ｘおよびＣ_ｘＨ_２ｘ＋２（式中、ｘは４より大きい整数（ｘ＞４）、すなわち、ｘは５以上の整数（ｘ≧５））のうち、少なくともいずれかを用いるのがより好ましい。

水素含有ガスとしては、水素（Ｈ_２）ガスの他、例えば、アンモニア（ＮＨ_３）ガスや、メタン（ＣＨ_４）ガス、エチレン（Ｃ_２Ｈ_４）ガス、アセチレン（Ｃ_２Ｈ_２）ガス等の炭化水素系ガス等を好ましく用いることができる。

所定元素含有ガスのうちシリコン含有ガスとしては、ＨＣＤＳの他、例えば、テトラクロロシランすなわちシリコンテトラクロライド（ＳｉＣｌ_４、略称：ＳＴＣ）、トリクロロシラン（ＳｉＨＣｌ_３、略称：ＴＣＳ）、ジクロロシラン（ＳｉＨ_２Ｃｌ_２、略称：ＤＣＳ）、モノクロロシラン（ＳｉＨ_３Ｃｌ、略称：ＭＣＳ）等の無機原料を好ましく用いることができる。

また、これらの他、シリコン含有ガスとしては、Ｓｉ_２Ｃ_２Ｈ_１０、ＳｉＣ_２Ｈ_８、Ｓｉ_２ＣＨ_８、ＳｉＣ_３Ｈ_１０、Ｓｉ_３ＣＨ_１０、ＳｉＣ_４Ｈ_１２、Ｓｉ_２Ｃ_３Ｈ_１２、Ｓｉ_３Ｃ_２Ｈ_１２、Ｓｉ_４ＣＨ_１２、ＳｉＣ_２Ｈ_６、ＳｉＣ_３Ｈ_８、Ｓｉ_２Ｃ_２Ｈ_８、ＳｉＣ_４Ｈ_１０、Ｓｉ_２Ｃ_３Ｈ_１０、Ｓｉ_３Ｃ_２Ｈ_１０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。これらの有機原料は、シリコン（Ｓｉ）、カーボン（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。この場合の有機系原料は、カーボン系薄膜を形成する際のカーボン源（カーボンソース）として作用すると共にシリコン源（シリコンソース）としても作用する。シリコン含有ガスとしてこれらの有機原料を用いることで、形成するシリコン含有のカーボン系薄膜（ＳｉＣ膜、ＳｉＣＮ膜）の炭素成分の割合、すなわち、カーボン濃度を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膜、すなわち、カーボンリッチな膜を形成することが可能となる。

所定元素含有ガスのうちボロン含有ガスとしては、ＢＣｌ_３の他、例えば、ジボラン（Ｂ_２Ｈ_６）等の無機原料や、ｎ，ｎ’，ｎ’’−トリメチルボラジン（略称：ＴＭＢ）、ｎ，ｎ’，ｎ”−トリエチルボラジン（略称：ＴＥＢ）、ｎ，ｎ’，ｎ”−トリ−ｎ−プロピルボラジン（略称：ＴＰＢ）、ｎ，ｎ’，ｎ”−トリイソプロピルボラジン（略称：ＴＩＰＢ）、ｎ，ｎ’，ｎ”−トリ−ｎ−ブチルボラジン（略称：ＴＢＢ）、ｎ，ｎ’，ｎ”−トリイソブチルボラジン（略称：ＴＩＢＢ）等の有機原料、すなわち、有機ボラジン系ガス（有機ボラジン系原料）を好ましく用いることができる。有機ボラジン系ガスは、ボロン含有のカーボン系薄膜（ＢＣＮ膜）を形成する際のボロン源（ボロンソース）として作用すると共に窒素源（窒素ソース）、カーボン源（カーボンソース）としても作用する。

所定元素含有ガスのうちアルミニウム含有ガス、チタン含有ガス、タンタル含有ガス、モリブデン含有ガス、タングステン含有ガスとしては、ＡｌＣｌ_３、ＴｉＣｌ_４、ＴａＣｌ_５、ＭｏＣｌ_５、ＷＣｌ_６等の他、例えば、アルミニウムトリフルオライド（ＡｌＦ_３）、チタニウムテトラフルオライド（ＴｉＦ_４）、タンタルペンタフルオライド（ＴａＦ_５）、モリブデンペンタフルオライド（ＭｏＦ_５）、タングステンヘキサフルオライド（ＷＦ_６）等の原料を好ましく用いることができる。アルミニウム含有ガス、チタン含有ガス、タンタル含有ガス、モリブデン含有ガス、タングステン含有ガスは、金属含有のカーボン系薄膜（ＡｌＣ膜、ＴｉＣ膜、ＴａＣ膜、ＭｏＣ膜、ＷＣ膜、ＡｌＣＮ膜、ＴｉＣＮ膜、ＴａＣＮ膜、ＭｏＣＮ膜、ＷＣＮ膜）を形成する際のアルミニウム源（アルミニウムソース）、チタン源（チタンソース）、タンタル源（タンタルソース）、モリブデン源（モリブデンソース）、タングステン源（タングステンソース）として作用する。

窒素含有ガスとしては、アンモニア（ＮＨ_３）ガスの他、例えば、ジアゼン（Ｎ_２Ｈ_２）ガス、ヒドラジン（Ｎ_２Ｈ_４）ガス、Ｎ_３Ｈ_８ガス等を好ましく用いることができる。窒素含有ガスは、シリコン含有のカーボン系薄膜（ＳｉＣＮ膜）、ボロン含有のカーボン系薄膜（ＢＣＮ膜）、あるいは、金属含有のカーボン系薄膜（ＡｌＣＮ膜、ＴｉＣＮ膜、ＴａＣＮ膜、ＭｏＣＮ膜、ＷＣＮ膜等）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（Ｎ_２）ガスは不活性ガスであり、カーボン系薄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る。アミン系ガスは、少なくとも窒素（Ｎ）、炭素（Ｃ）及び水素（Ｈ）を含むガスである。すなわち、アミン系ガスは、窒素含有ガスでもあり、炭素含有ガスでもあり、水素含有ガスでもある。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（ＮＨ_３）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、窒素（Ｎ）、炭素（Ｃ）及び水素（Ｈ）の３元素のみで構成される物質とも言え、シリコン（Ｓｉ）を含んでいないことからシリコン非含有の物質とも言え、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物質とも言える。また、塩素を含んでいないことからクロル非含有の物質とも言える。アミン系ガスとしては、例えば、トリエチルアミン（（Ｃ_２Ｈ_５）_３Ｎ、略称：ＴＥＡ）、ジエチルアミン（（Ｃ_２Ｈ_５）_２ＮＨ、略称：ＤＥＡ）、モノエチルアミン（Ｃ_２Ｈ_５ＮＨ_２、略称：ＭＥＡ）等のエチルアミン系ガス、トリメチルアミン（（ＣＨ_３）_３Ｎ、略称：ＴＭＡ）、ジメチルアミン（（ＣＨ_３）_２ＮＨ、略称：ＤＭＡ）、モノメチルアミン（ＣＨ_３ＮＨ_２、略称：ＭＭＡ）等のメチルアミン系ガス、トリプロピルアミン（（Ｃ_３Ｈ_７）_３Ｎ、略称：ＴＰＡ）、ジプロピルアミン（（Ｃ_３Ｈ_７）_２ＮＨ、略称：ＤＰＡ）、モノプロピルアミン（（Ｃ_３Ｈ_７）_３ＮＨ_２、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（（（ＣＨ_３）_２ＣＨ）_３Ｎ、略称：ＴＩＰＡ）、ジイソプロピルアミン（（（ＣＨ_３）_２ＣＨ）_２ＮＨ、略称：ＤＩＰＡ）、モノイソプロピルアミン（（ＣＨ_３）_２ＣＨＮＨ_２、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（（Ｃ_４Ｈ_９）_３Ｎ、略称：ＴＢＡ）、ジブチルアミン（（Ｃ_４Ｈ_９）_２ＮＨ、略称：ＤＢＡ）、モノブチルアミン（（Ｃ_４Ｈ_９）_３ＮＨ_２、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（（（ＣＨ_３）_２ＣＨＣＨ_２）_３Ｎ、略称：ＴＩＢＡ）、ジイソブチルアミン（（（ＣＨ_３）_２ＣＨＣＨ_２）_２ＮＨ、略称：ＤＩＢＡ）、モノイソブチルアミン（（ＣＨ_３）_２ＣＨＣＨ_２ＮＨ_２、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、（Ｃ_２Ｈ_５）_ｘＮＨ_３−ｘ、（ＣＨ_３）_ｘＮＨ_３−ｘ、（Ｃ_３Ｈ_７）_ｘＮＨ_３−ｘ、（Ｃ_４Ｈ_９）_ｘＮＨ_３−ｘ、（（ＣＨ_３）_２ＣＨ）_ｘＮＨ_３−ｘ、（（ＣＨ_３）_２ＣＨＣＨ_２）_ｘＮＨ_３−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、シリコン含有のカーボン系薄膜（ＳｉＣＮ膜）、ボロン含有のカーボン系薄膜（ＢＣＮ膜）、あるいは、金属含有のカーボン系薄膜（ＡｌＣＮ膜、ＴｉＣＮ膜、ＴａＣＮ膜、ＭｏＣＮ膜、ＷＣＮ膜等）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カーボン源（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、形成するシリコン含有のカーボン系薄膜、ボロン含有のカーボン系薄膜、あるいは、金属含有のカーボン系薄膜の炭素成分の割合、すなわち、カーボン濃度を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膜、すなわち、カーボンリッチな膜を形成することが可能となる。

また、本実施の形態では、オクテンガスとＨ_２ガスとを用いてａ−Ｃ膜を形成する例について説明したが、Ｈ_２ガスの使用を省略することもできる。すなわち、オクテンガスを単独で用いることで、ａ−Ｃ膜を形成することもできる。また、Ｎ_２等の不活性ガスで希釈したオクテンガスを単独で用いることで、ａ−Ｃ膜を形成することもできる。

例えば、図１１のように、工程Ａにおいてオクテンガスを単独で、もしくは、不活性ガスで希釈したオクテン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ａ−Ｃ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、オクテンガスとＨ_２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１１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、Ｈ_２ガスの使用を省略し、オクテンガスを単独で、もしくは、不活性ガスで希釈したオクテン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ａ−Ｃ膜を形成できることを確認した。ただし、オクテンガスとＨ_２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ａ−Ｃ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Ｎ_２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、１０００〜２００００Ｐａ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１２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、有機系ガスを、もしくは、有機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１２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ａ−Ｃ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１３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１３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、上述の実施の形態では、オクテンガスとＨ_２ガスとを用いてａ−Ｃ膜等のカーボン系の膜を形成する例について説明したが、オクテンガスおよびＨ_２ガスと一緒に、オクテンガスとは異なるカーボンソースを用いるようにしてもよい。例えば、オクテンガスとＨ_２ガスとＣＨ_４ガスとを同時に処理室内へ供給して封じ込めるようにしてもよい。また例えば、オクテンガスとＨ_２ガスとＣ_２Ｈ_２ガスとを同時に処理室内へ供給して封じ込めるようにしてもよい。また例えば、オクテンガスとＨ_２ガスとＣＨ_４ガスとＣ_２Ｈ_２ガスとを同時に処理室内へ供給して封じ込めるようにしてもよい。また、このとき、Ｈ_２ガスの使用を省略してもよい。例えば、オクテンガスとＣＨ_４ガスとを同時に処理室内へ供給して封じ込めるようにしてもよい。また例えば、オクテンガスとＣ_２Ｈ_２ガスとを同時に処理室内へ供給して封じ込めるようにしてもよい。また例えば、オクテンガスとＣＨ_４ガスとＣ_２Ｈ_２ガスとを同時に処理室内へ供給して封じ込めるようにしてもよい。このように、少なくとも２種類の異なるカーボンソースを用いることで、カーボン系の膜を形成することもできる。なお、図１４は、オクテンガスとＣ_２Ｈ_２ガスとを同時に処理室内へ供給して封じ込める例を示している。

また、上述の実施の形態では、ノンプラズマでカーボン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、プラズマを用いてカーボン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カーボン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、１１、１４の成膜シーケンスのそれぞれと、図７、８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ａ−Ｃ膜を形成することが可能となる。

また例えば、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。

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、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ａ−Ｃ膜を形成した。そのときの処理室２０１とウエハ２００の温度は６７５℃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、Ｈ_２ガスの供給流量、供給時間を、それぞれ２ｓｌｍ、１５秒とし、オクテンガスの供給流量、供給時間を、それぞれ１０ｓｌｍ、１０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ａ−Ｃ膜の表面状態をＡＦＭ（原子間力顕微鏡）により測定、観察した。

その結果を図９に示す。図９は、評価サンプルであるａ−Ｃ膜の１μｍ角の範囲におけるＡＦＭ測定による表面ラフネス状態を示す鳥瞰図と断面図である。

図９より、本実施例によれば、ａ−Ｃ膜表面における凹凸の高さは、ＲＭＳ（二乗平均平方根）による統計値で０．３６ｎｍであり、０.５ｎｍを下回る滑らかな表面状態にあることが確認できた。

（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ａ−Ｃ膜を形成した。そのときの処理条件は実施例１と同様な処理条件とした。そして、その評価サンプルにおけるａ−Ｃ膜の断面をＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）により観察するとともに、ステップカバレッジを測定した。

そのＳＥＭ画像を図１０に示す。図１０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ａ−Ｃ膜が形成されることが分かる。このときのａ−Ｃ膜のステップカバレッジは９５％前後であった。なお、発明者達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、９０〜１００％程度のステップカバレッジを有するａ−Ｃ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ａ−Ｃ膜を形成した。そのときの処理条件は実施例１と同様な処理条件とした。そして、その評価サンプルにおけるａ−Ｃ膜に対し、５０％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以下のウェットエッチング耐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、
処理室内に収容した基板を加熱した状態で、前記処理室内へ有機系ガスを供給して、前記有機系ガスを前記処理室内に封じ込める工程と、
前記有機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、
を含むサイクルを複数回繰り返すことで、前記基板上にカーボン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の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記カーボンを含む膜を形成する工程では、前記処理室内の基板が、前記有機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、
前記カーボン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、
前記カーボンを含む膜を形成する工程では、
前記有機系ガスを前記処理室内に封じ込める工程と、前記有機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、
を交互に複数回繰り返す。

ここで、「（Ａ）前記有機系ガスを前記処理室内に封じ込める工程と、（Ｂ）前記有機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）前記有機系ガスを前記処理室内に封じ込める工程と、（Ｂ）前記有機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。

（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、
前記カーボンを含む膜を形成する工程では、
前記有機系ガスを前記処理室内に封じ込める工程と、
前記有機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、
前記カーボンを含む膜を形成する工程では、
前記有機系ガスを前記処理室内に封じ込める工程と、前記有機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のうち少なくともいずれかの工程では、前記処理室内の排気を停止する。

（付記８）
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のうち少なくともいずれかの工程では、前記有機系ガスを前記処理室内へ供給しつつ排気し、その際、前記有機系ガスの前記処理室内からの排気レートを前記有機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。

（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、
前記有機系ガスを前記処理室内に封じ込める工程では、前記有機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、
前記有機系ガスは、炭化水素系ガスを含む。

（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、
前記有機系ガスは、カーボン（Ｃ）および水素（Ｈ）の２元素のみで構成されるガスを含む。

（付記１２）
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、
前記有機系ガスは、Ｃ_ｘＨ_２ｘおよびＣ_ｘＨ_２ｘ＋２（式中、ｘは４より大きい整数）のうち少なくとも何れかを含む。

（付記１３）
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、
前記有機系ガスは、ブテン（Ｃ_４Ｈ_８）、ペンテン（Ｃ_５Ｈ_１０）、へキセン（Ｃ_６Ｈ_１２）、ヘプテン（Ｃ_７Ｈ_１４）、オクテン（Ｃ_８Ｈ_１６）、ブタン（Ｃ_４Ｈ_１０）、ペンタン（Ｃ_５Ｈ_１２）、ヘキサン（Ｃ_６Ｈ_１４）、ヘプタン（Ｃ_７Ｈ_１６）、オクタン（Ｃ_８Ｈ_１８）のうち少なくともいずれかを含む。

（付記１４）
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、
前記有機系ガスは、オクテン（Ｃ_８Ｈ_１６）を含む。

（付記１５）
付記１乃至１４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、
前記カーボンを含む膜を形成する工程では、前記基板の温度を６００℃以上７００℃以下とする。

（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、
前記カーボンを含む膜は、カーボン単体で構成されるカーボン膜である。

（付記１７）
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、
前記カーボンを含む膜は、カーボン単体で構成されるアモルファスカーボン膜である。

（付記１８）
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、
前記カーボンを含む膜を形成する工程は、更に、所定元素含有ガスを供給する工程を含み、前記カーボンを含む膜として、所定元素およびカーボンを含む膜を形成する。

（付記１９）
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、
前記カーボンを含む膜を形成する工程は、更に、所定元素含有ガスを供給する工程と窒素含有ガスを供給する工程とを含み、前記カーボンを含む膜として、所定元素、カーボンおよび窒素を含む膜を形成する。

（付記２０）
本発明の他の態様によれば、
処理室内に収容した基板を加熱した状態で、前記処理室内へ有機系ガスを供給して、前記有機系ガスを前記処理室内に封じ込める工程と、
前記有機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、
を含むサイクルを複数回繰り返すことで、前記基板上にカーボン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２１）
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を加熱するヒータと、
前記処理室内へ有機系ガスを供給する有機系ガス供給系と、
前記処理室内を排気する排気系と、
前記処理室内に収容した基板を加熱した状態で、前記処理室内へ前記有機系ガスを供給して、前記有機系ガスを前記処理室内に封じ込める処理と、前記有機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、を含むサイクルを複数回繰り返すことで、前記基板上にカーボンを含む膜を形成するように、前記ヒータ、前記有機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２２）
本発明のさらに他の態様によれば、
処理室内に収容した基板を加熱した状態で、前記処理室内へ有機系ガスを供給して、前記有機系ガスを前記処理室内に封じ込める手順と、
前記有機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、
を含むサイクルを複数回繰り返すことで、前記基板上にカーボン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。

（付記２３）
本発明のさらに他の態様によれば、
処理室内に収容した基板を加熱した状態で、前記処理室内へ有機系ガスを供給して、前記有機系ガスを前記処理室内に封じ込める手順と、
前記有機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、
を含むサイクルを複数回繰り返すことで、前記基板上にカーボン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 (11)

1. 処理室内に収容した基板を加熱した状態で、前記処理室内へＣ _ｘ Ｈ _２ｘ およびＣ _ｘ Ｈ _２ｘ＋２ （式中、ｘは１より大きい整数）のうち少なくとも何れかを含む有機系ガスを供給して、前記有機系ガスを前記処理室内に封じ込める工程と、
   前記有機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、
   を含むサイクルを複数回繰り返すことで、前記基板上にカーボン単体で構成されるカーボン膜を形成する工程を有する半導体装置の製造方法。
2. 前記有機系ガスは、Ｃ_ｘＨ_２ｘおよびＣ_ｘＨ_２ｘ＋２（式中、ｘは４より大きい整数）のうち少なくとも何れかを含む請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
3. 前記有機系ガスは、ブテン、ペンテン、へキセン、ヘプテン、オクテン、ブタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタンおよびオクタンのうち少なくともいずれかを含む請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
4. 前記カーボン膜を形成する工程では、前記処理室内の基板が、前記有機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１〜３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のうち少なくともいずれかの工程では、前記処理室内の排気を停止する請求項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のうち少なくともいずれかの工程では、前記有機系ガスを前記処理室内へ供給しつつ排気し、その際、前記有機系ガスの前記処理室内からの排気レートを前記有機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１〜４のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
7. 前記有機系ガスを前記処理室内に封じ込める工程では、前記有機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１〜６のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
8. 前記カーボン膜はアモルファスカーボン膜である請求項１〜７のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
9. 処理室内に収容した基板を加熱した状態で、前記処理室内へＣ _ｘ Ｈ _２ｘ およびＣ _ｘ Ｈ _２ｘ＋２ （式中、ｘは１より大きい整数）のうち少なくとも何れかを含む有機系ガスを供給して、前記有機系ガスを前記処理室内に封じ込める工程と、
   前記有機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、
   を含むサイクルを複数回繰り返すことで、前記基板上にカーボン単体で構成されるカーボン膜を形成する工程を有する基板処理方法。
10. 基板を収容する処理室と、
    前記処理室内の基板を加熱するヒータと、
    前記処理室内へＣ _ｘ Ｈ _２ｘ およびＣ _ｘ Ｈ _２ｘ＋２ （式中、ｘは１より大きい整数）のうち少なくとも何れかを含む有機系ガスを供給する有機系ガス供給系と、
    前記処理室内を排気する排気系と、
    前記処理室内に収容した基板を加熱した状態で、前記処理室内へ前記有機系ガスを供給して、前記有機系ガスを前記処理室内に封じ込める処理と、前記有機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、を含むサイクルを複数回繰り返すことで、前記基板上にカーボン単体で構成されるカーボン膜を形成する処理を行わせるように、前記ヒータ、前記有機系ガス供給系および前記排気系を制御するよう構成される制御部と、
    を有する基板処理装置。
11. 基板処理装置の処理室内に収容した基板を加熱した状態で、前記処理室内へＣ _ｘ Ｈ _２ｘ およびＣ _ｘ Ｈ _２ｘ＋２ （式中、ｘは１より大きい整数）のうち少なくとも何れかを含む有機系ガスを供給して、前記有機系ガスを前記処理室内に封じ込める手順と、
    前記有機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、
    を含むサイクルを複数回繰り返すことで、前記基板上にカーボン単体で構成されるカーボン膜を形成する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。