JP6068130B2 - 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

Description

この発明は、基板上に膜を形成する工程を含む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するものである。

半導体装置（デバイス）の製造工程の一工程として、所定元素として例えばシリコン（Ｓｉ）を含む膜を基板上に形成する工程が行われることがある。例えば、シリコン単体からなるシリコン膜は、加熱された基板に対してシラン（ＳｉＨ_４）ガス等のシリコン含有ガス（シリコンソース）を供給することで形成することができる。

しかしながら、単一種類のシリコンソースを使用して低温領域で基板上にシリコン膜を形成する場合、シリコン膜を構成するグレイン（結晶粒や非晶粒など）の粒径、すなわち、グレインサイズを制御することは困難であった。

本発明の目的は、シリコン膜のような所定元素を含む膜を形成する際に、膜を構成するグレインの粒径の制御性を向上させることが可能な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、
基板に対して所定元素、アルキル基およびハロゲン基を含む第１の原料ガスを供給する工程と、前記基板に対して前記所定元素およびアミノ基を含む第２の原料ガスを供給する工程と、を交互に所定回数行うことにより、もしくは、前記第１の原料ガスを供給する工程を単独で所定回数行うことにより、前記基板上に、前記所定元素および炭素を含むシード層を形成する工程と、
前記基板に対して前記所定元素を含むアルキル基非含有の第３の原料ガスを供給することにより、前記シード層の上に前記所定元素を含む膜を形成する工程と、
を有する半導体装置の製造方法が提供される。

本発明の他の態様によれば、
基板に対して所定元素、アルキル基およびハロゲン基を含む第１の原料ガスを供給する工程と、前記基板に対して前記所定元素およびアミノ基を含む第２の原料ガスを供給する工程と、を交互に所定回数行うことにより、もしくは、前記第１の原料ガスを供給する工程を単独で所定回数行うことにより、前記基板上に、前記所定元素および炭素を含むシード層を形成する工程と、
前記基板に対して前記所定元素を含むアルキル基非含有の第３の原料ガスを供給することにより、前記シード層の上に前記所定元素を含む膜を形成する工程と、
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、
前記処理室内へガスを供給するガス供給系と、
前記処理室内の基板に対して所定元素、アルキル基およびハロゲン基を含む第１の原料ガスを供給する処理と、前記基板に対して前記所定元素およびアミノ基を含む第２の原料ガスを供給する処理と、を交互に所定回数行うことにより、もしくは、前記第１の原料ガスを供給する処理を単独で所定回数行うことにより、前記基板上に、前記所定元素および炭素を含むシード層を形成する処理と、前記基板に対して前記所定元素を含むアルキル基非含有の第３の原料ガスを供給することにより、前記シード層の上に前記所定元素を含む膜を形成する処理と、を行うように前記ガス供給系を制御する制御部と、
を有する基板処理装置が提供される。

本発明のさらに他の態様によれば、
基板処理装置の処理室内の基板に対して所定元素、アルキル基およびハロゲン基を含む第１の原料ガスを供給する手順と、前記処理室内の前記基板に対して前記所定元素およびアミノ基を含む第２の原料ガスを供給する手順と、を交互に所定回数行うことにより、もしくは、前記第１の原料ガスを供給する手順を単独で所定回数行うことにより、前記基板上に、前記所定元素および炭素を含むシード層を形成する手順と、
前記処理室内の前記基板に対して前記所定元素を含むアルキル基非含有の第３の原料ガスを供給することにより、前記シード層の上に前記所定元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るプログラムが提供される。

本発明によれば、シリコン膜のような所定元素を含む膜を形成する際に、膜を構成するグレインの粒径の制御性を向上させることが可能な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できる。

本発明の実施形態で好適に用いられる基板処理装置の縦型処理炉の概略構成図であり、処理炉部分を縦断面図で示す図である。 本発明の実施形態で好適に用いられる基板処理装置の縦型処理炉の概略構成図であり、処理炉部分を図１のＡ−Ａ線断面図で示す図である。 本発明の実施形態で好適に用いられる基板処理装置のコントローラの概略構成図であり、コントローラの制御系をブロック図で示す図である。 第１〜第５実施形態の成膜シーケンスにおける成膜フローを示す図である。 第１実施形態の成膜シーケンスにおけるガス供給のタイミングを示す図であり、（ａ）は第１シーケンスを、（ｂ）は第２シーケンスを、（ｃ）は第３シーケンスをそれぞれ示す図である。 第２実施形態の成膜シーケンスにおけるガス供給のタイミングを示す図であり、（ａ）は第１シーケンスを、（ｂ）は第２シーケンスを、（ｃ）は第３シーケンスをそれぞれ示す図である。 第３実施形態の成膜シーケンスにおけるガス供給のタイミングを示す図であり、（ａ）は第１シーケンスを、（ｂ）は第２シーケンスを、（ｃ）は第３シーケンスをそれぞれ示す図である。 第４実施形態の成膜シーケンスにおけるガス供給のタイミングを示す図であり、（ａ）は第１シーケンスを、（ｂ）は第２シーケンスを、（ｃ）は第３シーケンスをそれぞれ示す図である。 第５実施形態の成膜シーケンスにおけるガス供給のタイミングを示す図であり、（ａ）は第１シーケンスを、（ｂ）は第２シーケンスを、（ｃ）は第３シーケンスをそれぞれ示す図である。 第６実施形態の成膜シーケンスにおけるガス供給のタイミングを示す図であり、（ａ）は第１シーケンスを、（ｂ）は第２シーケンスを、（ｃ）は第３シーケンスをそれぞれ示す図である。 （ａ）はＴＣＤＭＤＳの化学構造式を、（ｂ）はＤＣＴＭＤＳの化学構造式を示す図である。

＜本発明の第１実施形態＞
以下に、本発明の第１実施形態を図面に基づいて説明する。

（１）基板処理装置の構成
図１は、本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２０２部分を縦断面図で示している。図２は、本実施形態で好適に用いられる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活性化（励起）させる活性化機構（励起部）としても機能する。

ヒータ２０７の内側には、ヒータ２０７と同心円状に反応容器（処理容器）を構成する反応管２０３が配設されている。反応管２０３は、例えば石英（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が、それぞれ接続されている。また、第３ガス供給管２３２ｃには、第４ガス供給管２３２ｄ、第５ガス供給管２３２ｅが接続されている。このように、反応管２０３には３本のノズル２４９ａ，２４９ｂ，２４９ｃと、５本のガス供給管２３２ａ，２３２ｂ，２３２ｃ，２３２ｄ，２３２ｅが設けられており、処理室２０１内へ複数種類、ここでは５種類のガスを供給することができるように構成されている。

なお、反応管２０３の下方に、反応管２０３を支持する金属製のマニホールドを設け、各ノズルを、この金属製のマニホールドの側壁を貫通するように設けるようにしてもよい。この場合、この金属製のマニホールドに、さらに後述する排気管２３１を設けるようにしてもよい。なお、この場合であっても、排気管２３１を金属製のマニホールドではなく、反応管２０３の下部に設けるようにしてもよい。このように、処理炉２０２の炉口部を金属製とし、この金属製の炉口部にノズル等を取り付けるようにしてもよい。

第１ガス供給管２３２ａには、上流方向から順に、流量制御器（流量制御部）であるマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２４１ａ、及び開閉弁であるバルブ２４３ａが設けられている。また、第１ガス供給管２３２ａのバルブ２４３ａよりも下流側には、第１不活性ガス供給管２３２ｆが接続されている。この第１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により第１ガス供給系が構成される。なお、第１ノズル２４９ａを第１ガス供給系に含めて考えてもよい。また、主に、第１不活性ガス供給管２３２ｆ、マスフローコントローラ２４１ｆ、バルブ２４３ｆにより第１不活性ガス供給系が構成される。第１不活性ガス供給系はパージガス供給系としても機能する。

第２ガス供給管２３２ｂ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２３２ｇが接続されている。この第２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により第２ガス供給系が構成される。なお、第２ノズル２４９ｂを第２ガス供給系に含めて考えてよい。また、主に、第２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２不活性ガス供給系が構成される。第２不活性ガス供給系はパージガス供給系としても機能する。

第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４ガス供給管２３２ｄ、第５ガス供給管２３２ｅが接続されている。この第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２４１ｄ、及び開閉弁であるバルブ２４３ｄが設けられている。また、この第５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３ガス供給管２３２ｃにおける第４ガス供給管２３２ｄおよび第５ガス供給管２３２ｅとの接続箇所よりも下流側には、第３不活性ガス供給管２３２ｈが接続されている。この第３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により第３ガス供給系が構成される。なお、第３ノズル２４９ｃを第３ガス供給系に含めて考えてもよい。また、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により、第４ガス供給系が構成される。なお、第３ガス供給管２３２ｃにおける第４ガス供給管２３２ｄとの接続部より下流側、第３ノズル２４９ｃを第４ガス供給系に含めて考えてもよい。また、主に、第５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５ガス供給系が構成される。なお、第３ガス供給管２３２ｃにおける第５ガス供給管２３２ｅとの接続部より下流側、第３ノズル２４９ｃを第５ガス供給系に含めて考えてもよい。また、主に、第３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３不活性ガス供給系が構成される。第３不活性ガス供給系はパージガス供給系としても機能する。

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を経由してガスを搬送し、ノズル２４９ａ，２４９ｂ，２４９ｃにそれぞれ開口されたガス供給孔２５０ａ，２５０ｂ，２５０ｃ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に対して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、ウエハ２００の表面上を流れたガス、すなわち、反応後の残ガスは、排気口、すなわち、後述する排気管２３１の方向に向かって流れるが、この残ガスの流れの方向は、排気口の位置によって適宜特定され、垂直方向に限ったものではない。

第１ガス供給管２３２ａからは、所定元素、アルキル基およびハロゲン基を含む第１の原料として、例えば、少なくともシリコン（Ｓｉ）、アルキル基およびクロロ基を含む第１の原料ガスであるアルキル基を含むクロロシラン系原料ガスが、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。ここで、クロロシラン系原料ガスとは、気体状態のクロロシラン系原料、例えば、常温常圧下で液体状態であるクロロシラン系原料を気化することで得られるガスや、常温常圧下で気体状態であるクロロシラン系原料等のことである。また、クロロシラン系原料とは、ハロゲン基としてのクロロ基を有するシラン系原料のことであり、少なくともシリコン（Ｓｉ）及び塩素（Ｃｌ）を含む原料のことである。すなわち、ここでいうクロロシラン系原料は、ハロゲン化物の一種とも言える。また、アルキル基とは、一般式Ｃ_ｎＨ_２ｎ＋２で表される鎖式飽和炭化水素（アルカン）から水素（Ｈ）原子を１つ取り除いた官能基であり、一般式Ｃ_ｎＨ_２ｎ＋１で表されるメチル基やエチル基やブチル基等の原子の集合体である。すなわち、アルキル基を含むクロロシラン系原料とは、少なくともシリコン（Ｓｉ）、塩素（Ｃｌ）、炭素（Ｃ）および水素（Ｈ）を含み、また、窒素（Ｎ）を含まない原料のことである。すなわち、ここでいうアルキル基を含むクロロシラン系原料は、有機系の原料とも言え、有機クロロシラン系原料（カーボン含有シリコンソース）とも言える。なお、本明細書において「原料」という言葉を用いた場合は、「液体状態である液体原料」を意味する場合、「気体状態である原料ガス」を意味する場合、または、その両方を意味する場合がある。従って、本明細書において「アルキル基を含むクロロシラン系原料」という言葉を用いた場合は、「液体状態であるアルキル基を含むクロロシラン系原料」を意味する場合、「気体状態であるアルキル基を含むクロロシラン系原料ガス」を意味する場合、または、その両方を意味する場合がある。

アルキル基を含むクロロシラン系原料ガスとしては、その組成式中に（１分子中に）複数のアルキル基及び複数のクロロ基を含むガスを用いることが好ましい。なお、その組成式中に複数個のアルキル基が配位している場合は、それらが同一のアルキル基であってもよいし、異なるアルキル基を含んでいてもよい。また、アルキル基は、二重結合や三重結合等の不飽和結合を含んでいてもよい。また、アルキル基は環状構造を有していてもよい。アルキル基を含むクロロシラン系原料ガスとしては、例えば、その組成式中に２つのアルキル基（ＣＨ_３）及び４つのクロロ基（Ｃｌ）を含む１，１，２，２−テトラクロロ−１，２−ジメチルジシラン（略称：ＴＣＤＭＤＳ）ガスを用いることができる。図１１（ａ）は、ＴＣＤＭＤＳの化学構造式を示している。なお、ＴＣＤＭＤＳのように常温常圧下で液体状態である液体原料を用いる場合は、液体原料を気化器やバブラ等の気化システムにより気化して、第１の原料ガス（ＴＣＤＭＤＳガス）として供給することとなる。

第２ガス供給管２３２ｂからは、所定元素およびアミノ基（アミン基）を含む第２の原料として、例えば、少なくともシリコン（Ｓｉ）とアミノ基とを含む第２の原料ガスであるアミノシラン系原料ガスが、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。ここで、アミノシラン系原料とは、アミノ基を有するシラン系原料（メチル基やエチル基やブチル基等のアルキル基をも含有するシラン系原料でもある）のことであり、少なくともシリコン（Ｓｉ）、炭素（Ｃ）および窒素（Ｎ）を含む原料のことである。すなわち、ここでいうアミノシラン系原料は、有機系の原料とも言え、有機アミノシラン系原料（カーボン含有シリコンソース）とも言える。なお、本明細書において「アミノシラン系原料」という言葉を用いた場合は、「液体状態であるアミノシラン系原料」を意味する場合、「気体状態であるアミノシラン系原料ガス」を意味する場合、または、その両方を意味する場合がある。

アミノシラン系原料ガスとしては、その組成式中に（１分子中に）１つまたは複数のアミノ基を含むガスを用いることが好ましく、その組成式中に１つのアミノ基を含むガスを用いることがより好ましい。例えば、アミノシラン系原料ガスとしては、その組成式中に１つのアミノ基を含むモノアミノシラン（ＳｉＨ_３Ｒ）ガスを用いることができる。ここで、Ｒはリガンド（配位子）を表しており、ここでは、１つの窒素原子（Ｎ）に、１つ以上の炭素原子（Ｃ）を含む炭化水素基が１つまたは２つ配位したアミノ基（ＮＨ_２で表されるアミノ基のＨの一方または両方を１つ以上の炭素原子（Ｃ）を含む炭化水素基で置換したもの）を表している。アミノ基の一部を構成する炭化水素基が１つのＮに２つ配位している場合は、その２つが同一の炭化水素基であってもよいし、異なる炭化水素基であってもよい。また、炭化水素基は、二重結合や三重結合等の不飽和結合を含んでいてもよい。また、アミノ基は環状構造を有していてもよい。ＳｉＨ_３Ｒとしては、例えば、（エチルメチルアミノ）シラン（ＳｉＨ_３［Ｎ（ＣＨ_３）（Ｃ_２Ｈ_５）］）、（ジメチルアミノ）シラン（ＳｉＨ_３［Ｎ（ＣＨ_３）_２］）、（ジエチルピペリジノ）シラン（ＳｉＨ_３［ＮＣ_５Ｈ_８（Ｃ_２Ｈ_５）_２］）等を用いることができる。なお、ＳｉＨ_３Ｒのように常温常圧下で液体状態である液体原料を用いる場合は、液体原料を気化器やバブラ等の気化システムにより気化して、第２の原料ガス（ＳｉＨ_３Ｒガス）として供給することとなる。

第３ガス供給管２３２ｃからは、所定元素を含むアルキル基非含有の第３の原料として、例えば、シリコン（Ｓｉ）を含むアルキル基非含有のシラン系原料ガス、すなわち、炭素（Ｃ）を含まないカーボンフリーの無機シラン系原料ガス（カーボン非含有シリコンソース）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３の原料ガスは、所定元素を含むアミノ基非含有のシラン系原料ガスでもある。すなわち、第３の原料ガスは、所定元素を含むアルキル基およびアミノ基非含有のシラン系原料ガスということもできる。シラン系原料ガス（無機シラン系原料ガス）としては、例えば、モノシラン（ＳｉＨ_４）ガスを用いることができる。

第４ガス供給管２３２ｄからは、カーボンソースとして、炭素（Ｃ）を含むガス（炭素含有ガス）が、マスフローコントローラ２４１ｄ、バルブ２４３ｄ、第３ガス供給管２３２ｃ、第３ノズル２４９ｃを介して処理室２０１内に供給される。炭素含有ガスとしては、例えば、炭化水素系ガスであるプロピレン（Ｃ_３Ｈ_６）ガスを用いることができる。

第５ガス供給管２３２ｅからは、ボロンソースとして、硼素（Ｂ）を含むガス（硼素含有ガス）が、マスフローコントローラ２４１ｅ、バルブ２４３ｅ、第３ガス供給管２３２ｃ、第３ノズル２４９ｃを介して処理室２０１内に供給される。硼素含有ガスとしては、例えば、ハロゲン化ボロン系ガスである三塩化硼素（ＢＣｌ_３）ガスを用いることができる。

不活性ガス供給管２３２ｆ，２３２ｇ，２３２ｈからは、不活性ガスとして、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２４１ｆ，２４１ｇ，２４１ｈ、バルブ２４３ｆ，２４３ｇ，２４３ｈ、ガス供給管２３２ａ，２３２ｂ，２３２ｃ、ノズル２４９ａ，２４９ｂ，２４９ｃ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、所定元素、アルキル基およびハロゲン基を含む第１の原料を供給する第１原料供給系、すなわち、第１原料ガス供給系としてのアルキル基を含むクロロシラン系原料ガス供給系が構成される。なお、アルキル基を含むクロロシラン系原料ガス供給系を、単に、アルキル基を含むクロロシラン系原料供給系とも称する。また、第２ガス供給系により、所定元素およびアミノ基を含む第２の原料を供給する第２原料供給系、すなわち、第２原料ガス供給系としてのアミノシラン系原料ガス供給系が構成される。なお、アミノシラン系原料ガス供給系を、単に、アミノシラン系原料供給系とも称する。また、第３ガス供給系により、所定元素を含むアルキル基非含有の第３の原料を供給する第３原料供給系、すなわち、第３原料ガス供給系としてのシラン系原料ガス供給系（無機シラン系原料ガス供給系）が構成される。なお、シラン系原料ガス供給系（無機シラン系原料ガス供給系）を、単に、シラン系原料供給系（無機シラン系原料供給系）とも称する。また、第４ガス供給系により、炭素含有ガスを供給する炭素含有ガス供給系としての炭化水素系ガス供給系が構成される。また、第５ガス供給系により、硼素含有ガスを供給する硼素含有ガス供給系としてのハロゲン化ボロン系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、および、第３ノズル２４９ｃのガス供給孔２５０ｃ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で、処理室２０１内の真空排気および真空排気停止を行うことができ、更に、真空ポンプ２４６を作動させた状態で弁開度を調節することで、処理室２０１内の圧力を調整することができるように構成されているバルブである。主に、排気管２３１、ＡＰＣバルブ２４４、圧力センサ２４５により排気系が構成される。なお、真空ポンプ２４６を排気系に含めて考えてもよい。排気系は、真空ポンプ２４６を作動させつつ、圧力センサ２４５により検出された圧力情報に基づいてＡＰＣバルブ２４４の弁の開度を調節することにより、処理室２０１内の圧力が所定の圧力（真空度）となるよう真空排気し得るように構成されている。

反応管２０３の下方には、反応管２０３の下端開口を気密に閉塞可能な炉口蓋体としてのシールキャップ２１９が設けられている。シールキャップ２１９は反応管２０３の下端に垂直方向下側から当接されるように構成されている。シールキャップ２１９は例えばステンレス等の金属からなり、円盤状に形成されている。シールキャップ２１９の上面には反応管２０３の下端と当接するシール部材としてのＯリング２２０が設けられている。シールキャップ２１９の処理室２０１と反対側には、後述する基板保持具としてのボート２１７を回転させる回転機構２６７が設置されている。回転機構２６７の回転軸２５５はシールキャップ２１９を貫通してボート２１７に接続されている。回転機構２６７は、ボート２１７を回転させることでウエハ２００を回転させるように構成されている。シールキャップ２１９は、反応管２０３の外部に垂直に設置された昇降機構としてのボートエレベータ１１５によって垂直方向に昇降されるように構成されている。ボートエレベータ１１５は、シールキャップ２１９を昇降させることで、ボート２１７を処理室２０１内外に搬入および搬出することが可能なように構成されている。すなわち、ボートエレベータ１１５は、ボート２１７すなわちウエハ２００を、処理室２０１内外に搬送する搬送装置（搬送機構）として構成される。

基板支持具としてのボート２１７は、例えば石英や炭化シリコン等の耐熱性材料からなり、複数枚のウエハ２００を水平姿勢で、かつ、互いに中心を揃えた状態で整列させて多段に支持するように構成されている。なお、ボート２１７の下部には、例えば石英や炭化シリコン等の耐熱性材料からなる断熱部材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、石英や炭化シリコン等の耐熱性材料からなる複数枚の断熱板と、これら断熱板を水平姿勢で多段に支持する断熱板ホルダとにより構成してもよい。

反応管２０３内には温度検出器としての温度センサ２６３が設置されており、温度センサ２６３により検出された温度情報に基づきヒータ２０７への通電具合を調整することで、処理室２０１内の温度が所望の温度分布となるように構成されている。温度センサ２６３は、ノズル２４９ａ，２４９ｂ，２４９ｃ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。

（２）基板処理工程
次に、上述の基板処理装置の処理炉を用い、半導体装置（デバイス）の製造工程の一工程として、基板上に、所定元素および炭素を含むシード層を形成し、シード層の上に所定元素を含む膜を形成するシーケンス例について、図４、図５を参照しながら説明する。図４は、本実施形態の成膜シーケンスにおける成膜フローを示す図である。図５は、本実施形態の成膜シーケンスにおけるガス供給のタイミングを示す図である。尚、以下の説明において、基板処理装置を構成する各部の動作はコントローラ１２１により制御される。

本実施形態の成膜シーケンスでは、
基板に対して所定元素、アルキル基およびハロゲン基を含む第１の原料ガスを供給する工程と、基板に対して所定元素およびアミノ基を含む第２の原料ガスを供給する工程と、を交互に所定回数行うことにより、もしくは、第１の原料ガスを供給する工程を単独で所定回数行うことにより、基板上に、所定元素および炭素を含むシード層を形成する工程と、
基板に対して所定元素を含むアルキル基非含有の第３の原料ガスを供給することにより、シード層の上に所定元素を含む膜を形成する工程と、
を実施する。

ここで、「第１の原料ガスを供給する工程と、第２の原料ガスを供給する工程と、を交互に所定回数行う」とは、これらの工程を含むサイクルを１サイクルとしたとき、このサイクルを１回行う場合と、このサイクルを複数回繰り返す場合の両方を含む。すなわち、上述のサイクルを１回以上（所定回数）行うことを意味する。また、「第１の原料ガスを供給する工程を単独で所定回数行う」とは、この工程を含むサイクルを１サイクルとしたとき、このサイクルを１回行う場合と、このサイクルを複数回繰り返す場合の両方を含む。すなわち、上述のサイクルを１回以上（所定回数）行うことを意味する。

なお、本明細書において「ウエハ」という言葉を用いた場合は、「ウエハそのもの」を意味する場合や、「ウエハとその表面に形成された所定の層や膜等との積層体（集合体）」を意味する場合（すなわち、表面に形成された所定の層や膜等を含めてウエハと称する場合）がある。また、本明細書において「ウエハの表面」という言葉を用いた場合は、「ウエハそのものの表面（露出面）」を意味する場合や、「ウエハ上に形成された所定の層や膜等の表面、すなわち、積層体としてのウエハの最表面」を意味する場合がある。

従って、本明細書において「ウエハに対して所定のガスを供給する」と記載した場合は、「ウエハそのものの表面（露出面）に対して所定のガスを直接供給する」ことを意味する場合や、「ウエハ上に形成されている層や膜等に対して、すなわち、積層体としてのウエハの最表面に対して所定のガスを供給する」ことを意味する場合がある。また、本明細書において「ウエハ上に所定の層（又は膜）を形成する」と記載した場合は、「ウエハそのものの表面（露出面）上に所定の層（又は膜）を直接形成する」ことを意味する場合や、「ウエハ上に形成されている層や膜等の上、すなわち、積層体としてのウエハの最表面の上に所定の層（又は膜）を形成する」ことを意味する場合がある。

なお、本明細書において「基板」という言葉を用いた場合も、「ウエハ」という言葉を用いた場合と同様であり、その場合、上記説明において、「ウエハ」を「基板」に置き換えて考えればよい。

＜第１シーケンス＞
まず、本実施形態の第１シーケンスについて、図４及び図５（ａ）を用いて説明する。

図５（ａ）に示す第１シーケンスでは、
基板としてのウエハ２００に対して第１の原料ガスとしてアルキル基を含むクロロシラン系原料ガスであるＴＣＤＭＤＳガスを供給する工程と、ウエハ２００に対して第２の原料ガスとしてアミノシラン系原料ガスであるＳｉＨ_３Ｒガスを供給する工程と、を交互に所定回数行うことにより、ウエハ２００上に、シリコン（Ｓｉ）および炭素（Ｃ）を含むシード層を形成する工程と、
ウエハ２００に対して第３の原料ガスとして無機シラン系原料ガスであるＳｉＨ_４ガスを供給することにより、シード層の上にＳｉ単体で構成されるシリコン膜（Ｓｉ膜）を形成する工程と、を実施する。以下、この成膜シーケンスを具体的に説明する。

（ウエハチャージ及びボートロード）
複数枚のウエハ２００がボート２１７に装填（ウエハチャージ）されると、図１に示されているように、複数枚のウエハ２００を支持したボート２１７は、ボートエレベータ１１５によって持ち上げられて処理室２０１内に搬入（ボートロード）される。この状態で、シールキャップ２１９はＯリング２２０を介して反応管２０３の下端をシールした状態となる。

（圧力調整及び温度調整）
処理室２０１内が所望の圧力（真空度）となるように真空ポンプ２４６によって真空排気される。この際、処理室２０１内の圧力は圧力センサ２４５で測定され、この測定された圧力情報に基づきＡＰＣバルブ２４４がフィードバック制御される（圧力調整）。なお、真空ポンプ２４６は、少なくともウエハ２００に対する処理が完了するまでの間は常時作動させた状態を維持する。また、処理室２０１内が所望の温度となるようにヒータ２０７によって加熱される。この際、処理室２０１内が所望の温度分布となるように、温度センサ２６３が検出した温度情報に基づきヒータ２０７への通電具合がフィードバック制御される（温度調整）。なお、ヒータ２０７による処理室２０１内の加熱は、少なくともウエハ２００に対する処理が完了するまでの間は継続して行われる。続いて、回転機構２６７によるボート２１７及びウエハ２００の回転を開始する。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。

〔シード層形成工程〕
その後、次の２つのステップ、すなわち、ステップ１，２を順次実行する。

［ステップ１］
（ＴＣＤＭＤＳガス供給）
第１ガス供給管２３２ａのバルブ２４３ａを開き、第１ガス供給管２３２ａ内にＴＣＤＭＤＳガスを流す。第１ガス供給管２３２ａ内を流れたＴＣＤＭＤＳガスは、マスフローコントローラ２４１ａにより流量調整される。流量調整されたＴＣＤＭＤＳガスは第１ノズル２４９ａのガス供給孔２５０ａから処理室２０１内に供給され、排気管２３１から排気される。このとき、ウエハ２００に対してＴＣＤＭＤＳガスが供給されることとなる。このとき同時にバルブ２４３ｆを開き、第１不活性ガス供給管２３２ｆ内にＮ_２ガス等の不活性ガスを流す。第１不活性ガス供給管２３２ｆ内を流れたＮ_２ガスは、マスフローコントローラ２４１ｆにより流量調整される。流量調整されたＮ_２ガスはＴＣＤＭＤＳガスと一緒に処理室２０１内に供給され、排気管２３１から排気される。なお、このとき、第２ノズル２４９ｂ、第３ノズル２４９ｃ内へのＴＣＤＭＤＳガスの侵入を防止するため、バルブ２４３ｇ，２４３ｈを開き、第２不活性ガス供給管２３２ｇ、第３不活性ガス供給管２３２ｈ内にＮ_２ガスを流す。Ｎ_２ガスは、第２ガス供給管２３２ｂ、第３ガス供給管２３２ｃ、第２ノズル２４９ｂ、第３ノズル２４９ｃを介して処理室２０１内に供給され、排気管２３１から排気される。

このとき、ＡＰＣバルブ２４４を適正に調整して、処理室２０１内の圧力を、例えば１〜１３３００Ｐａ、好ましくは２０〜１３３０Ｐａの範囲内の圧力とする。マスフローコントローラ２４１ａで制御するＴＣＤＭＤＳガスの供給流量は、例えば１〜１０００ｓｃｃｍの範囲内の流量とする。マスフローコントローラ２４１ｆ，２４１ｇ，２４１ｈで制御するＮ_２ガスの供給流量は、それぞれ例えば１００〜１００００ｓｃｃｍの範囲内の流量とする。ＴＣＤＭＤＳガスをウエハ２００に対して供給する時間、すなわち、ガス供給時間（照射時間）は、例えば１〜１２０秒、好ましくは１〜６０秒の範囲内の時間とする。

このときヒータ２０７の温度は、ウエハ２００の温度が、例えば２５０〜７００℃、好ましくは３００〜６５０℃、より好ましくは３５０〜６００℃の範囲内の温度となるような温度に設定する。なお、ウエハ２００の温度が２５０℃未満となるとウエハ２００上にＴＣＤＭＤＳが化学吸着しにくくなり、実用的な成膜レートが得られなくなることがある。ウエハ２００の温度を２５０℃以上とすることで、これを解消することが可能となる。なお、ウエハ２００の温度を３００℃以上、さらには３５０℃以上とすることで、ウエハ２００上にＴＣＤＭＤＳをより十分に吸着させることが可能となり、より十分な成膜レートが得られるようになる。また、ウエハ２００の温度が７００℃を超えるとＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）反応が強くなる（気相反応が支配的になる）ことで、膜厚均一性が悪化しやすくなり、その制御が困難となってしまう。ウエハ２００の温度を７００℃以下とすることで、膜厚均一性の悪化を抑制でき、その制御が可能となる。特にウエハ２００の温度を６５０℃以下、さらには６００℃以下とすることで、表面反応が支配的になり、膜厚均一性を確保しやすくなり、その制御が容易となる。よって、ウエハ２００の温度は２５０〜７００℃、好ましくは３００〜６５０℃、より好ましくは３５０〜６００℃の範囲内の温度とするのがよい。

上述の条件下でウエハ２００に対してＴＣＤＭＤＳガスを供給することにより、ウエハ２００（表面の下地膜）上に、第１の層として、例えば１原子層未満から数原子層程度の厚さの炭素（Ｃ）および塩素（Ｃｌ）を含むシリコン含有層が形成される。ＣおよびＣｌを含むシリコン含有層は、ＴＣＤＭＤＳガスの吸着層であってもよいし、ＣおよびＣｌを含むシリコン層（Ｓｉ層）であってもよいし、その両方を含んでいてもよい。

ここで、ＣおよびＣｌを含むシリコン層とは、シリコン（Ｓｉ）により構成されＣおよびＣｌを含む連続的な層の他、不連続な層や、これらが重なってできるＣおよびＣｌを含むシリコン薄膜をも含む総称である。なお、Ｓｉにより構成されＣおよびＣｌを含む連続的な層をＣおよびＣｌを含むシリコン薄膜という場合もある。なお、ＣおよびＣｌを含むシリコン層を構成するＳｉは、ＣやＣｌとの結合が完全に切れていないものの他、ＣやＣｌとの結合が完全に切れているものも含む。

また、ＴＣＤＭＤＳガスの吸着層は、ＴＣＤＭＤＳガスのガス分子の連続的な化学吸着層の他、不連続な化学吸着層をも含む。すなわち、ＴＣＤＭＤＳガスの吸着層は、ＴＣＤＭＤＳ分子で構成される１分子層もしくは１分子層未満の厚さの化学吸着層を含む。なお、ＴＣＤＭＤＳガスの吸着層を構成するＴＣＤＭＤＳ分子は、図１１（ａ）に化学構造式を示すものだけでなく、ＳｉとＣとの結合が一部切れたものや、ＳｉとＣｌとの結合が一部切れたものも含む。

なお、１原子層未満の厚さの層とは不連続に形成される原子層のことを意味しており、１原子層の厚さの層とは連続的に形成される原子層のことを意味している。また、１分子層未満の厚さの層とは不連続に形成される分子層のことを意味しており、１分子層の厚さの層とは連続的に形成される分子層のことを意味している。

ＴＣＤＭＤＳガスが自己分解（熱分解）する条件下、すなわち、ＴＣＤＭＤＳの熱分解反応が生じる条件下では、ウエハ２００上にＳｉが堆積することでＣおよびＣｌを含むシリコン層が形成される。ＴＣＤＭＤＳガスが自己分解（熱分解）しない条件下、すなわち、ＴＣＤＭＤＳの熱分解反応が生じない条件下では、ウエハ２００上にＴＣＤＭＤＳガスが吸着することでＴＣＤＭＤＳガスの吸着層が形成される。なお、ウエハ２００上にＴＣＤＭＤＳガスの吸着層を形成するよりも、ウエハ２００上にＣおよびＣｌを含むシリコン層を形成する方が、成膜レートを高くすることができ、好ましい。

ウエハ２００上に形成されるＣおよびＣｌを含むシリコン含有層の厚さが数原子層を超えると、後述するステップ２での改質の作用が、ＣおよびＣｌを含むシリコン含有層の全体に届かなくなる。また、ウエハ２００上に形成可能なＣおよびＣｌを含むシリコン含有層の厚さの最小値は１原子層未満である。よって、ＣおよびＣｌを含むシリコン含有層の厚さは１原子層未満から数原子層程度とするのが好ましい。なお、ＣおよびＣｌを含むシリコン含有層の厚さを１原子層以下、すなわち、１原子層または１原子層未満とすることで、後述するステップ２での改質反応の作用を相対的に高めることができ、ステップ２の改質反応に要する時間を短縮することができる。ステップ１のＣおよびＣｌを含むシリコン含有層形成に要する時間を短縮することもできる。結果として、１サイクルあたりの処理時間を短縮することができ、トータルでの処理時間を短縮することも可能となる。すなわち、成膜レートを高くすることも可能となる。また、ＣおよびＣｌを含むシリコン含有層の厚さを１原子層以下とすることで、膜厚均一性の制御性を高めることも可能となる。

（残留ガス除去）
ＣおよびＣｌを含むシリコン含有層が形成された後、第１ガス供給管２３２ａのバルブ２４３ａを閉じ、ＴＣＤＭＤＳガスの供給を停止する。このとき、排気管２３１のＡＰＣバルブ２４４は開いたままとして、真空ポンプ２４６により処理室２０１内を真空排気し、処理室２０１内に残留する未反応もしくは第１の層形成に寄与した後のＴＣＤＭＤＳガスを処理室２０１内から排除する。なお、このとき、バルブ２４３ｆ，２４３ｇ，２４３ｈは開いたままとして、不活性ガスとしてのＮ_２ガスの処理室２０１内への供給を維持する。Ｎ_２ガスはパージガスとして作用し、これにより、処理室２０１内に残留する未反応もしくは第１の層形成に寄与した後のＴＣＤＭＤＳガスを処理室２０１内から排除する効果を高めることができる。

なお、このとき、処理室２０１内に残留するガスを完全に排除しなくてもよく、処理室２０１内を完全にパージしなくてもよい。処理室２０１内に残留するガスが微量であれば、その後に行われるステップ２において悪影響が生じることはない。このとき処理室２０１内に供給するＮ_２ガスの流量も大流量とする必要はなく、例えば、反応管２０３（処理室２０１）の容積と同程度の量を供給することで、ステップ２において悪影響が生じない程度のパージを行うことができる。このように、処理室２０１内を完全にパージしないことで、パージ時間を短縮し、スループットを向上させることができる。また、Ｎ_２ガスの消費も必要最小限に抑えることが可能となる。

アルキル基を含むクロロシラン系原料ガスとしては、１，１，２，２−テトラクロロ−１，２−ジメチルジシラン（略称：ＴＣＤＭＤＳ）ガスの他、その組成式中に４つのアルキル基（ＣＨ_３）及び２つのクロロ基（Ｃｌ）を含む１，２−ジクロロテトラメチルジシラン（略称：ＤＣＴＭＤＳ）ガスを用いることができる。なお、図１１（ｂ）はＤＣＴＭＤＳの化学構造式を示している。

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。

［ステップ２］
（ＳｉＨ_３Ｒガス供給）
ステップ１が終了し処理室２０１内の残留ガスを除去した後、第２ガス供給管２３２ｂのバルブ２４３ｂを開き、第２ガス供給管２３２ｂ内にＳｉＨ_３Ｒガスを流す。第２ガス供給管２３２ｂ内を流れたＳｉＨ_３Ｒガスは、マスフローコントローラ２４１ｂにより流量調整される。流量調整されたＳｉＨ_３Ｒガスは、第２ノズル２４９ｂのガス供給孔２５０ｂから処理室２０１内へ供給され、排気管２３１から排気される。このとき、ウエハ２００に対してＳｉＨ_３Ｒガスが供給されることとなる。このとき同時にバルブ２４３ｇを開き、第２不活性ガス供給管２３２ｇ内に不活性ガスとしてのＮ_２ガスを流す。第２不活性ガス供給管２３２ｇ内を流れたＮ_２ガスは、マスフローコントローラ２４１ｇにより流量調整される。流量調整されたＮ_２ガスは、ＳｉＨ_３Ｒガスと一緒に処理室２０１内へ供給され、排気管２３１から排気される。なお、このとき、第１ノズル２４９ａ、第３ノズル２４９ｃ内へのＳｉＨ_３Ｒガスの侵入を防止するため、バルブ２４３ｆ，２４３ｈを開き、第１不活性ガス供給管２３２ｆ、第３不活性ガス供給管２３２ｈ内にＮ_２ガスを流す。Ｎ_２ガスは、第１ガス供給管２３２ａ、第３ガス供給管２３２ｃ、第１ノズル２４９ａ、第３ノズル２４９ｃを介して処理室２０１内に供給され、排気管２３１から排気される。

このとき、ＡＰＣバルブ２４４を適正に調整して、処理室２０１内の圧力を、例えば１〜１３３００Ｐａ、好ましくは２０〜１３３０Ｐａの範囲内の圧力とする。マスフローコントローラ２４１ｂで制御するＳｉＨ_３Ｒガスの供給流量は、例えば１〜１０００ｓｃｃｍの範囲内の流量とする。マスフローコントローラ２４１ｇ，２４１ｆ，２４１ｈで制御するＮ_２ガスの供給流量は、それぞれ例えば１００〜１００００ｓｃｃｍの範囲内の流量とする。ＳｉＨ_３Ｒガスをウエハ２００に対して供給する時間、すなわち、ガス供給時間（照射時間）は、例えば１〜１２０秒、好ましくは１〜６０秒の範囲内の時間とする。

このときのヒータ２０７の温度は、ウエハ２００の温度が、例えば３００〜７００℃、好ましくは３００〜６５０℃、より好ましくは３５０〜６００℃の範囲内の温度となるような温度に設定する。

ウエハ２００の温度が３００℃未満であると、ウエハ２００に対して供給するＳｉＨ_３Ｒガスが自己分解（熱分解）しにくくなり、ＳｉＨ_３Ｒガスにおけるシリコンからアミノ基を含むリガンド（Ｒ）が分離しにくくなる。すなわち、ステップ１で形成された第１の層（ＣおよびＣｌを含むシリコン含有層）と反応するリガンド（Ｒ）の数が不足し易くなる。その結果、後述する第１の層からのＣｌの引き抜き反応が生じにくくなる。ウエハ２００の温度を３００℃以上とすることで、ウエハ２００に対して供給するＳｉＨ_３Ｒガスが熱分解し易くなり、ＳｉＨ_３Ｒガスにおけるシリコンからアミノ基を含むリガンド（Ｒ）が分離し易くなる。そして、分離したリガンド（Ｒ）が第１の層におけるハロゲン基（Ｃｌ）と反応することで、第１の層からのＣｌの引き抜き反応が生じ易くなる。また、ウエハ２００の温度を３５０℃以上とすることで、ウエハ２００に対して供給するＳｉＨ_３Ｒガスの熱分解がより活発となり、ＳｉＨ_３Ｒガスにおけるシリコンから分離するリガンド（Ｒ）の数が増加し易くなる。そして、第１の層におけるＣｌと反応するリガンド（Ｒ）の数が増加することで、第１の層からのＣｌの引き抜き反応がより活発となる。

なお、上述したように、ステップ１の処理を進行させるのに好適な温度範囲の上限は、７００℃以下、好ましくは６５０℃以下、より好ましくは６００℃以下である。ステップ１，２を含むサイクルを所定回数行うシード層形成工程のスループットを向上させるには、ステップ１とステップ２とで同一の温度条件とするのが好ましい。従って、ステップ１，２において、ウエハ２００の温度を、例えば３００〜７００℃、好ましくは３００〜６５０℃、より好ましくは３５０〜６００℃の範囲内の温度とするのがよい。この温度帯であれば、ステップ２における改質処理（第１の層の改質）と、ステップ１における処理（第１の層の形成）とを、それぞれ効率的に進行させることが可能となる。

上述の条件下でウエハ２００に対してＳｉＨ_３Ｒガスを供給することにより、ステップ１でウエハ２００上に形成された第１の層（ＣおよびＣｌを含むシリコン含有層）とＳｉＨ_３Ｒガスとが反応する。すなわち、上述の温度に加熱したウエハ２００に対してＳｉＨ_３Ｒガスを供給することで、ＳｉＨ_３Ｒガスにおけるシリコンからアミノ基を含むリガンド（Ｒ）が分離し、分離したリガンド（Ｒ）が、第１の層におけるＣｌと反応して第１の層からＣｌを引き抜く。また、ウエハ２００を上述の温度に加熱することで、ＳｉＨ_３Ｒガスにおけるシリコンから分離したアミノ基を含むリガンド（Ｒ）が、第１の層（Ｃｌが引き抜かれたシリコン含有層）における未結合手を有することとなった（不対となった）シリコン、もしくは、未結合手を有していた（不対となっていた）シリコンと結合するのが阻害され、さらに、ＳｉＨ_３Ｒガスにおけるリガンド（Ｒ）が分離して未結合手を有することとなったシリコンが、第１の層（Ｃｌが引き抜かれたシリコン含有層）における未結合手を有することとなったシリコン、もしくは、未結合手を有していたシリコンと結合して、Ｓｉ−Ｓｉ結合を形成する。これにより、ステップ１でウエハ２００上に形成された第１の層（ＣおよびＣｌを含むシリコン含有層）は、第２の層、すなわち、炭素（Ｃ）を含み、塩素（Ｃｌ）や窒素（Ｎ）等の不純物の含有量が極めて少ないシリコン層へと変化する（改質される）。なお、第２の層は、１原子層未満から数原子層程度の厚さの層であって、塩素（Ｃｌ）や窒素（Ｎ）等の不純物の含有量が極めて少ないシリコン単体で構成されるシリコン層（Ｓｉ層）に所定量（例えば０．０１ａｔ％以上５ａｔ％以下）の炭素（Ｃ）が添加された層（Ｃを含むＳｉ層）となる。このＣを含むＳｉ層の結晶構造は、アモルファス（非晶質）状態または多結晶状態となり、このＣを含むＳｉ層を、「Ｃを含むアモルファスシリコン層（Ｃを含むａ−Ｓｉ層）」または「Ｃを含むポリシリコン層（Ｃを含むＰｏｌｙ−Ｓｉ層）」と称することもできる。

なお、第２の層としてのＣを含むＳｉ層を形成する際、改質前の第１の層中に含まれていたＣｌと、ＳｉＨ_３Ｒガスに含まれていたアミノ基を含むリガンド（Ｒ）は、ＳｉＨ_３Ｒガスによる第１の層の改質反応の過程においてその大部分が反応して、例えばアミノ塩等のガス状の反応生成物を構成し、排気管２３１を介して処理室２０１内から排出される。これにより、改質後の第１の層、すなわち、第２の層中に含まれるＣｌ、Ｎ等の不純物の量を低減させることができることとなる。また、Ｃを含むＳｉ層中に含まれるＣの量を適正に調整することができることとなる。また、アミノシラン系原料ガスとしてＳｉＨ_３Ｒガスを用いた場合には、その組成式中に（１分子中に）含まれるアミノ基が少ないことから、すなわち、その組成中に含まれるＣやＮの量が少ないことから、改質後の第１の層、すなわち、第２の層中に含まれるＣの量を適正に調整し易くなり、また、第２の層中に含まれるＮの量を大幅に低減させることができることとなる。

（残留ガス除去）
第２の層（Ｃを含むＳｉ層）が形成された後、第２ガス供給管２３２ｂのバルブ２４３ｂを閉じ、ＳｉＨ_３Ｒガスの供給を停止する。このとき、排気管２３１のＡＰＣバルブ２４４は開いたままとして、真空ポンプ２４６により処理室２０１内を真空排気し、処理室２０１内に残留する未反応もしくは第２の層形成に寄与した後のＳｉＨ_３Ｒガスや反応副生成物を処理室２０１内から排除する。なお、このとき、バルブ２４３ｇ，２４３ｆ，２４３ｈは開いたままとして、不活性ガスとしてのＮ_２ガスの処理室２０１内への供給を維持する。Ｎ_２ガスはパージガスとして作用し、これにより、処理室２０１内に残留する未反応もしくは第２の層形成に寄与した後のＳｉＨ_３Ｒガスや反応副生成物を処理室２０１内から排除する効果を高めることができる。

なお、このとき、処理室２０１内に残留するガスを完全に排除しなくてもよく、処理室２０１内を完全にパージしなくてもよい。処理室２０１内に残留するガスが微量であれば、その後に行われるステップ１やＳｉ膜形成工程において悪影響が生じることはない。このとき処理室２０１内に供給するＮ_２ガスの流量も大流量とする必要はなく、例えば、反応管２０３（処理室２０１）の容積と同程度の量を供給することで、ステップ１やＳｉ膜形成工程において悪影響が生じない程度のパージを行うことができる。このように、処理室２０１内を完全にパージしないことで、パージ時間を短縮し、スループットを向上させることができる。また、Ｎ_２ガスの消費も必要最小限に抑えることが可能となる。

アミノシラン系原料としては、モノアミノシラン（ＳｉＨ_３Ｒ）の他、ジアミノシラン（ＳｉＨ_２ＲＲ’）、トリアミノシラン（ＳｉＨＲＲ’Ｒ’’）、テトラアミノシラン（ＳｉＲＲ’Ｒ’’Ｒ’’’）等の有機原料を用いてもよい。ここで、Ｒ、Ｒ’、Ｒ’’、Ｒ’’’のそれぞれはリガンド（配位子）を表しており、ここでは、１つの窒素原子（Ｎ）に、１つ以上の炭素原子（Ｃ）を含む炭化水素基が１つまたは２つ配位したアミノ基（ＮＨ_２で表されるアミノ基のＨの一方または両方を１つ以上の炭素原子（Ｃ）を含む炭化水素基で置換したもの）を表している。アミノ基の一部を構成する炭化水素基が１つのＮに２つ配位している場合は、その２つが同一の炭化水素基であってもよいし、異なる炭化水素基であってもよい。また、炭化水素基は、二重結合や三重結合等の不飽和結合を含んでいてもよい。また、Ｒ、Ｒ’、Ｒ’’、Ｒ’’’のそれぞれのアミノ基は、同一のアミノ基であってもよいし、異なるアミノ基であってもよい。また、アミノ基は環状構造を有していてもよい。例えば、ＳｉＨ_２ＲＲ’としては、ビス（ジエチルアミノ）シラン（ＳｉＨ_２［Ｎ（Ｃ_２Ｈ_５）_２］_２、略称：ＢＤＥＡＳ）、ビス（ターシャリブチルアミノ）シラン（ＳｉＨ_２［ＮＨ（Ｃ_４Ｈ_９）］_２、略称：ＢＴＢＡＳ）、ビス（ジエチルピペリジノ）シラン（ＳｉＨ_２［ＮＣ_５Ｈ_８（Ｃ_２Ｈ_５）_２］_２、略称：ＢＤＥＰＳ）等を用いることができる。また、例えば、ＳｉＨＲＲ’Ｒ’’としては、トリス（ジエチルアミノ）シラン（ＳｉＨ［Ｎ（Ｃ_２Ｈ_５）_２］_３、略称：３ＤＥＡＳ）、トリス（ジメチルアミノ）シラン（ＳｉＨ［Ｎ（ＣＨ_３）_２］_３、略称：３ＤＭＡＳ）等を用いることができる。また、例えば、ＳｉＲＲ’Ｒ’’Ｒ’’’としては、テトラキス（ジエチルアミノ）シラン（Ｓｉ［Ｎ（Ｃ_２Ｈ_５）_２］_４、略称：４ＤＥＡＳ）、テトラキス（ジメチルアミノ）シラン（Ｓｉ［Ｎ（ＣＨ_３）_２］_４、略称：４ＤＭＡＳ）等を用いることができる。

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。

（所定回数実施）
上述したステップ１，２を１サイクルとして、このサイクルを１回以上（所定回数）行うことにより、ウエハ２００（表面の下地膜）上に、シリコン（Ｓｉ）および炭素（Ｃ）を含むシード層、すなわち、ベースとしてのＳｉ層にＣが微量添加されてなる層を形成することができる。シード層は、塩素（Ｃｌ）や窒素（Ｎ）等の不純物の含有量が極めて少ない層となる。シード層は、ウエハ２００（下地膜）上に後述するＳｉ膜を形成する際の初期層として考えることもでき、また、ウエハ２００（下地膜）とＳｉ膜との間の界面に形成される界面層として考えることもできる。シード層の結晶構造はアモルファス（非晶質）状態または多結晶状態となり、このシード層を「アモルファスシード層（ａ−シード膜）」または「ポリシード層（Ｐｏｌｙ−シード層）」と称することもできる。なお、上述のサイクルは、複数回繰り返すのが好ましい。すなわち、１サイクルあたりに形成するＣを含むＳｉ層の厚さを所望の厚さよりも小さくして、上述のサイクルを所望の厚さになるまで複数回繰り返すのが好ましい。

なお、サイクルを複数回行う場合、少なくとも２サイクル目以降の各ステップにおいて、「ウエハ２００に対して所定のガスを供給する」と記載した部分は、「ウエハ２００上に形成されている層に対して、すなわち、積層体としてのウエハ２００の最表面に対して所定のガスを供給する」ことを意味し、「ウエハ２００上に所定の層を形成する」と記載した部分は、「ウエハ２００上に形成されている層の上、すなわち、積層体としてのウエハ２００の最表面の上に所定の層を形成する」ことを意味している。この点は、上述の通りである。なお、この点は、後述する他の成膜シーケンス、他の実施形態においても同様である。

シード層にＣを微量添加することで、シード層のベースとなるＳｉ層中におけるＳｉ原子の移動を抑制することができるようになる。すなわち、シード層におけるＳｉのマイグレーションを抑制することができ、シード層の核密度を増加させることが可能となる。その結果、シード層を構成するグレイン（結晶粒や非晶粒など）の粒径（グレインサイズ）を小さくすることができるようになる。そして、後述するＳｉ膜形成工程にてシード層上にＳｉ膜を形成する際、Ｓｉ膜を構成するグレイン（結晶粒や非晶粒など）の粒径（グレインサイズ）を小さくすることができるようになる。すなわち、シード層のグレインサイズ、およびシード層上に形成するＳｉ膜のグレインサイズの制御性をそれぞれ向上させることができるようになる。

なお、シード層の厚さは、例えば０．１ｎｍ以上１ｎｍ以下（１Å以上１０Å以下）とするのが好ましい。シード層が薄すぎると、すなわち、シード層の厚さが０．１ｎｍ未満となると、後述するＳｉ膜形成工程において、シード層上に形成するＳｉ膜のグレインサイズを小さくする効果が得られにくくなることがある。また、シード層上に形成するＳｉ膜のグレインサイズが、ウエハ面内においてばらつくことがある。すなわち、シード層上に形成するＳｉ膜のグレインサイズを制御しにくくなる。これに対し、シード層が厚すぎると、すなわち、シード層の厚さが１ｎｍを超えると、シード層の上に形成するＳｉ膜の機能に影響を及ぼすことがある。例えば、シード層とＳｉ膜とが積層してなる膜全体の抵抗率が上昇することがある。すなわち、Ｓｉ膜としての機能が低下することがある。

また、シード層の炭素濃度は、例えば０．０１ａｔ％以上５ａｔ％以下とするのが好ましい。シード層の炭素濃度が低すぎると、すなわち、シード層の炭素濃度が０．０１ａｔ％未満となると、シード層のベースとなるＳｉ層中におけるＳｉ原子の移動を抑制する効果が低下することがある。そして、シード層におけるＳｉのマイグレーションを抑制し、シード層の核密度を増加させる効果が得られにくくなることがある。そして、シード層のグレインサイズを小さくすることができないことがある。その結果、シード層上に形成するＳｉ膜のグレインサイズを小さくすることができないことがある。すなわち、シード層上に形成するＳｉ膜のグレインサイズを制御しにくくなる。これに対し、シード層の炭素濃度が高すぎると、すなわち、シード層の炭素濃度が５ａｔ％を超えると、その上に形成するシリコン膜の機能に影響を及ぼすことがある。例えば、シード層とＳｉ膜とが積層してなる膜全体の抵抗率が上昇することがある。すなわち、Ｓｉ膜としての機能が低下することがある。

〔パージ工程〕
ウエハ２００上にシード層を形成した後、排気管２３１のＡＰＣバルブ２４４は開いたままとして、真空ポンプ２４６により処理室２０１内を真空排気し、処理室２０１内に残留するガスや反応副生成物を処理室２０１内から排除する。なお、このとき、バルブ２４３ｆ，２４３ｇ，２４３ｈは開いたままとして、不活性ガスとしてのＮ_２ガスの処理室２０１内への供給を維持する。Ｎ_２ガスはパージガスとして作用し、これにより、処理室２０１内に残留するガスや反応副生成物を処理室２０１内から排除する効果を高めることができる。

なお、このとき、処理室２０１内に残留するガスを完全に排除しなくてもよく、処理室２０１内を完全にパージしなくてもよい。処理室２０１内に残留するガスが微量であれば、その後に行われるＳｉ膜形成工程において悪影響が生じることはない。このとき処理室２０１内に供給するＮ_２ガスの流量も大流量とする必要はなく、例えば、反応管２０３（処理室２０１）の容積と同程度の量を供給することで、Ｓｉ膜形成工程において悪影響が生じない程度のパージを行うことができる。このように、処理室２０１内を完全にパージしないことで、パージ時間を短縮し、スループットを向上させることができる。また、Ｎ_２ガスの消費も必要最小限に抑えることが可能となる。

なお、第１シーケンスにおいては、上述したシード層形成工程での最終サイクルのステップ２における残留ガス除去が、このパージ工程の代替工程となる。そのため、第１シーケンスでは、パージ工程は省略してもよい。

〔Ｓｉ膜形成工程〕
ウエハ２００上にシード層を形成し、処理室２０１内をパージした後、シード層の上に、ＣＶＤ法によりＳｉ膜を形成する。

第３ガス供給管２３２ｃのバルブ２４３ｃを開き、第３ガス供給管２３２ｃ内にＳｉＨ_４ガスを流す。第３ガス供給管２３２ｃ内を流れたＳｉＨ_４ガスは、マスフローコントローラ２４１ｃにより流量調整される。流量調整されたＳｉＨ_４ガスは第３ノズル２４９ｃのガス供給孔２５０ｃから処理室２０１内に供給され、排気管２３１から排気される。このとき、ウエハ２００に対してＳｉＨ_４ガスが供給されることとなる。このとき同時にバルブ２４３ｈを開き、第３不活性ガス供給管２３２ｈ内にＮ_２ガス等の不活性ガスを流す。第３不活性ガス供給管２３２ｈ内を流れたＮ_２ガスは、マスフローコントローラ２４１ｈにより流量調整される。流量調整されたＮ_２ガスはＳｉＨ_４ガスと一緒に処理室２０１内に供給され、排気管２３１から排気される。なお、このとき、第１ノズル２４９ａ、第２ノズル２４９ｂ内へのＳｉＨ_４ガスの侵入を防止するため、バルブ２４３ｆ，２４３ｇを開き、第１不活性ガス供給管２３２ｆ、第２不活性ガス供給管２３２ｇ内にＮ_２ガスを流す。Ｎ_２ガスは、第１ガス供給管２３２ａ、第２ガス供給管２３２ｂ、第１ノズル２４９ａ、第２ノズル２４９ｂを介して処理室２０１内に供給され、排気管２３１から排気される。

このとき、ＡＰＣバルブ２４４を適正に調整して、処理室２０１内の圧力を、例えば１〜１３３００Ｐａ、好ましくは２０〜１３３０Ｐａの範囲内の圧力とする。マスフローコントローラ２４１ｃで制御するＳｉＨ_４ガスの供給流量は、例えば１〜１０００ｓｃｃｍの範囲内の流量とする。マスフローコントローラ２４１ｈ，２４１ｆ，２４１ｇで制御するＮ_２ガスの供給流量は、それぞれ例えば１００〜１００００ｓｃｃｍの範囲内の流量とする。ＳｉＨ_４ガスをウエハ２００に対して供給する時間、すなわち、ガス供給時間（照射時間）は、例えば１〜３６００秒、好ましくは１０〜９００秒の範囲内の時間とする。ヒータ２０７の温度は、ウエハ２００の温度が、シード層形成工程と同様、例えば３００〜７００℃、好ましくは３００〜６５０℃、より好ましくは３５０〜６００℃の範囲内の温度となるような温度に設定する。

上述の条件下でウエハ２００に対してＳｉＨ_４ガスを供給することにより、シード層の上に、シリコン（Ｓｉ）単体で構成されるＳｉ膜が形成される。上述したように、Ｃを微量添加することでシード層のグレインサイズは小さくなっていることから、シード層上に形成されるＳｉ膜は、下地であるシード層の影響を受け、そのグレインサイズも小さくなる。その結果、例えばＳｉ膜の電気抵抗率を低下させる等、Ｓｉ膜としての機能を向上させることが可能となる。また、第３の原料ガスとして、アルキル基非含有のシリコン含有ガス、好ましくはアミノ基非含有であってクロロ基非含有であるシリコン含有ガス、つまり、Ｃ、Ｎ、Ｃｌを含まないシラン系原料ガスを用いることで、Ｓｉ膜は、Ｃ、Ｎ、Ｃｌ等の不純物の含有量の極めて少ない膜となる。

なお、シード層上に形成するＳｉ膜の膜厚は、例えば３０ｎｍ以上１００ｎｍ以下の厚さとすることが好ましい。すなわち、シード層上に形成するＳｉ膜の膜厚Ｔ（ｎｍ）は、シード層の厚さＴｓ（ｎｍ）と比較して遥かに厚く、Ｔ＞＞Ｔｓの関係が成り立つような厚さとすることが好ましい。Ｓｉ膜の厚さおよびシード層の厚さを上述の関係を満たすようにそれぞれ設定することで、シード層とＳｉ膜とが積層してなる膜全体の抵抗率が上昇してしまうこと等を防ぐことができるようになる。すなわち、Ｓｉ膜としての機能の低下を回避することができるようになる。

Ｓｉを含むアルキル基非含有の第３の原料ガスとしては、モノシラン（ＳｉＨ_４、略称：ＭＳ）ガスの他、ジシラン（Ｓｉ_２Ｈ_６、略称：ＤＳ）ガス、トリシラン（Ｓｉ_３Ｈ_８、略称：ＴＳ）ガス等のポリシラン（Ｓｉ_ｎＨ_２ｎ＋２（ｎ＞２））ガスを用いることができ、さらには、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、ヘキサクロロジシラン（Ｓｉ_２Ｃｌ_６、略称：ＨＣＤＳ）、テトラクロロシラン（ＳｉＣｌ_４、略称：ＳＴＣ）ガス、トリクロロシラン（ＳｉＨＣｌ_３、略称：ＴＣＳ）ガス等の無機シラン系ガスを用いてもよい。なお、ポリシランガスは、クロロ基非含有の無機シラン系ガスと称することもできる。

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。

（パージ及び大気圧復帰）
シード層上に所定膜厚のＳｉ膜を形成する成膜処理がなされると、バルブ２４３ｆ，２４３ｇ，２４３ｈを開き、第１不活性ガス供給管２３２ｆ、第２不活性ガス供給管２３２ｇ、第３不活性ガス供給管２３２ｈのそれぞれから不活性ガスとしてのＮ_２ガスを処理室２０１内に供給し、排気管２３１から排気する。Ｎ_２ガスはパージガスとして作用し、これにより、処理室２０１内が不活性ガスでパージされ、処理室２０１内に残留するガスや反応副生成物が処理室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）。

（ボートアンロード及びウエハディスチャージ）
その後、ボートエレベータ１１５によりシールキャップ２１９が下降されて、反応管２０３の下端が開口されるとともに、処理済のウエハ２００がボート２１７に支持された状態で反応管２０３の下端から反応管２０３の外部に搬出（ボートアンロード）される。その後、処理済のウエハ２００はボート２１７より取出される（ウエハディスチャージ）。

＜第２シーケンス＞
次に、本実施形態の第２シーケンスについて、図４及び図５（ｂ）を用いて説明する。

図５（ｂ）に示す第２シーケンスでは、
基板としてのウエハ２００に対して第１の原料ガスとしてアルキル基を含むクロロシラン系原料ガスであるＴＣＤＭＤＳガスを供給する工程を単独で所定回数（１回）行うことにより、ウエハ２００上に、ＳｉおよびＣを含むシード層を形成する工程と、
ウエハ２００に対して第３の原料ガスとして無機シラン系原料ガスであるＳｉＨ_４ガスを供給することにより、シード層の上にＳｉ単体で構成されるＳｉ膜を形成する工程と、を実施する。

すなわち、第２シーケンスは、ＴＣＤＭＤＳガスを供給する工程を単独で１回、つまり連続的に１回行うことでシード層を形成する点が、図５（ａ）に示す第１シーケンスと異なり、その他は、第１シーケンスと同様の処理手順及び処理条件で行う。以下、第２シーケンスのシード層形成工程について説明する。

〔シード層形成工程〕
（ＴＣＤＭＤＳガス供給）
第１シーケンスのシード層形成工程と同様の処理手順により、処理室２０１内のウエハ２００に対してＴＣＤＭＤＳガスを供給する。なお、このときの処理条件は、第１シーケンスのシード層形成工程で記載した条件範囲内の所定の条件であって、ウエハ２００に対して供給されたＴＣＤＭＤＳガスが自己分解（熱分解）する条件、すなわち、ＴＣＤＭＤＳの熱分解反応が生じる条件とする。また、ＴＣＤＭＤＳガスのガス供給時間（照射時間）は、例えば１〜３６００秒、好ましくは１０〜９００秒の範囲内の時間とする。

上述の条件下でウエハ２００に対してＴＣＤＭＤＳガスを供給することにより、ウエハ２００（表面の下地膜）上に、シリコン（Ｓｉ）および炭素（Ｃ）を含むシード層、すなわち、ベースとしてのＳｉ層にＣが微量添加されてなる層を形成することができる。なお、シード層を形成する際、ＴＣＤＭＤＳガスに含まれていた塩素（Ｃｌ）や水素（Ｈ）は、ＴＣＤＭＤＳガスの熱分解反応の過程において、例えば塩素（Ｃｌ_２）ガスや水素（Ｈ_２）ガスや塩化水素（ＨＣｌ）ガス等のガス状の反応生成物を構成し、排気管２３１を介して処理室２０１内から排出される。また、シード層の形成に用いるＴＣＤＭＤＳガスは、その組成式中に窒素（Ｎ）を含まないガスである。これらの結果、シード層は、塩素（Ｃｌ）や窒素（Ｎ）等の不純物の含有量が極めて少ない層となる。なお、シード層の結晶構造は、第１シーケンスと同様に、アモルファス（非晶質）状態または多結晶状態となる。

なお、このとき、シード層の厚さを例えば０．１ｎｍ以上１ｎｍ以下（１Å以上１０Å以下）とするのが好ましい点や、シード層の炭素濃度を例えば０．０１ａｔ％以上５ａｔ％以下とするのが好ましい点は、第１シーケンスの場合と同様である。

〔パージ工程〕
ウエハ２００上にシード層を形成した後、第１ガス供給管２３２ａのバルブ２４３ａを閉じ、ＴＣＤＭＤＳガスの供給を停止する。そして、第１シーケンスのパージ工程と同様の処理手順により、処理室２０１内に残留する未反応もしくはシード層形成に寄与した後のＴＣＤＭＤＳガスを処理室２０１内から排除し、処理室２０１内をパージする。なお、このとき、処理室２０１内に残留するガスを完全に排除しなくてもよく、処理室２０１内を完全にパージしなくてもよい点は、第１シーケンスと同様である。

〔Ｓｉ膜形成工程〕
ウエハ２００上にシード層を形成し、処理室２０１内をパージした後、第１シーケンスのＳｉ膜形成工程と同様の処理手順及び処理条件により、シード層の上に、例えば３０ｎｍ以上１００ｎｍ以下の膜厚のＳｉ膜を形成する。

第２シーケンスにおいても、第１シーケンスと同様の効果を得ることができる。すなわち、シード層にＣを微量添加することで、シード層のベースとなるＳｉ層中におけるＳｉ原子の移動を抑制することができるようになる。その結果、シード層のグレインサイズを小さくすることができ、シード層上に形成するＳｉ膜のグレインサイズを小さくすることができるようになる。

＜第３シーケンス＞
次に、本実施形態の第３シーケンスについて、図４及び図５（ｃ）を用いて説明する。

図５（ｃ）に示す第３シーケンスでは、
基板としてのウエハ２００に対して第１の原料ガスとしてアルキル基を含むクロロシラン系原料ガスであるＴＣＤＭＤＳガスを供給する工程を単独で所定回数（複数回）行うことにより、ウエハ２００上に、ＳｉおよびＣを含むシード層を形成する工程と、
ウエハ２００に対して第３の原料ガスとして無機シラン系原料ガスであるＳｉＨ_４ガスを供給することにより、シード層の上にＳｉ単体で構成されるＳｉ膜を形成する工程と、を実施する。

すなわち、第３シーケンスは、ＴＣＤＭＤＳガスを供給する工程を単独で複数回、つまり間欠的に複数回行うことでシード層を形成する点が、図５（ａ）に示す第１シーケンスと異なり、その他は、第１シーケンスと同様の処理手順及び処理条件で行う。以下、第３シーケンスのシード層形成工程について説明する。

〔シード層形成工程〕
（ＴＣＤＭＤＳガス供給）
第１シーケンスのシード層形成工程と同様の処理手順により、処理室２０１内のウエハ２００に対してＴＣＤＭＤＳガスを供給する。なお、このときの処理条件は、第１シーケンスのシード層形成工程で記載した条件範囲内の所定の条件であって、ウエハ２００に対して供給されたＴＣＤＭＤＳガスが自己分解（熱分解）する条件、すなわち、ＴＣＤＭＤＳの熱分解反応が生じる条件とする。また、ＴＣＤＭＤＳガスのガス供給時間（照射時間）は、例えば１〜１２０秒、好ましくは１〜６０秒の範囲内の時間とする。

上述の条件下でウエハ２００に対してＴＣＤＭＤＳガスを供給することにより、ウエハ２００（表面の下地膜）上に、炭素（Ｃ）を含むシリコン（Ｓｉ）層を形成することができる。なお、Ｃを含むＳｉ層を形成する際、ＴＣＤＭＤＳガスに含まれていた塩素（Ｃｌ）や水素（Ｈ）は、ＴＣＤＭＤＳガスの熱分解反応の過程において、例えば塩素（Ｃｌ_２）ガスや水素（Ｈ_２）ガスや塩化水素（ＨＣｌ）ガス等のガス状の反応生成物を構成し、排気管２３１を介して処理室２０１内から排出される。また、Ｃを含むＳｉ層の形成に用いるＴＣＤＭＤＳガスは、その組成式中（１分子中）に窒素（Ｎ）を含まないガスである。これらの結果、Ｃを含むＳｉ層は、塩素（Ｃｌ）や窒素（Ｎ）等の不純物の含有量が極めて少ない層となる。なお、Ｃを含むＳｉ層の結晶構造は、第１シーケンスと同様に、アモルファス（非晶質）状態または多結晶状態となる。

（残留ガス除去）
ウエハ２００上にＣを含むＳｉ層を形成した後、第１シーケンスのステップ１と同様の処理手順により、処理室２０１内に残留する未反応もしくはＣを含むＳｉ層形成に寄与した後のＴＣＤＭＤＳガスを処理室２０１内から排除し、処理室２０１内をパージする。なお、このとき、処理室２０１内に残留するガスを完全に排除しなくてもよく、処理室２０１内を完全にパージしなくてもよい点は、第１シーケンスと同様である。なお、ウエハ２００上に形成されたＣを含むＳｉ層は、処理室２０１内をパージする際、所定温度で所定時間アニール（熱処理）されることとなる。この熱処理により、Ｃを含むＳｉ層からのＣｌ等の不純物の脱離が促され、Ｃを含むＳｉ層中に含まれるＣｌの不純物の量はさらに低減することとなる。

（所定回数実施）
上述した処理室２０１内へのＴＣＤＭＤＳガスの供給と、処理室２０１内のパージとを１サイクルとして、このサイクルを複数回（ｎ回）行うことにより、ウエハ２００（表面の下地膜）上に、シリコン（Ｓｉ）および炭素（Ｃ）を含むシード層、すなわち、ベースとしてのＳｉ層にＣが微量添加されてなる層を形成することができる。なお、シード層は、塩素（Ｃｌ）や窒素（Ｎ）等の不純物の含有量が極めて少ない層となる。

なお、このとき、シード層の厚さを例えば０．１ｎｍ以上１ｎｍ以下（１Å以上１０Å以下）とするのが好ましい点や、シード層の炭素濃度を例えば０．０１ａｔ％以上５ａｔ％以下とするのが好ましい点は、第１シーケンスの場合と同様である。

〔パージ工程〕
ウエハ２００上にシード層を形成した後、第１シーケンスのパージ工程と同様の処理手順により、処理室２０１内に残留する未反応もしくはシード層形成に寄与した後のＴＣＤＭＤＳガスを処理室２０１内から排除し、処理室２０１内をパージする。なお、このとき、処理室２０１内に残留するガスを完全に排除しなくてもよく、処理室２０１内を完全にパージしなくてもよい点や、パージ工程を省略してもよい点は、第１シーケンスと同様である。

〔Ｓｉ膜形成工程〕
ウエハ２００上にシード層を形成し、処理室２０１内をパージした後、第１シーケンスのＳｉ膜形成工程と同様の処理手順及び処理条件により、シード層の上に、例えば３０ｎｍ以上１００ｎｍ以下の膜厚のＳｉ膜を形成する。

第３シーケンスにおいても、第１シーケンスと同様の効果を得ることができる。すなわち、シード層にＣを微量添加することで、シード層のベースとなるＳｉ層中におけるＳｉ原子の移動を抑制することができるようになる。その結果、シード層のグレインサイズを小さくすることができ、シード層上に形成するＳｉ膜のグレインサイズを小さくすることができるようになる。

（３）本実施形態に係る効果
本実施形態によれば、以下に示す１つまたは複数の効果を奏する。

（ａ）本実施形態によれば、ウエハ２００上にＳｉ膜を形成する前にシード層を予め形成することで、Ｓｉ膜のウエハ面内膜厚均一性を向上させることが可能となる。仮に、ＣＶＤ法によりウエハ２００上に直接Ｓｉ膜を形成すると、シリコン成長の初期段階において、ウエハ２００上にＳｉがアイランド状に成長してしまい、Ｓｉ膜のウエハ面内膜厚均一性が低下してしまうことがある。これに対し、ウエハ２００上に初期層としてのシード層を予め形成することで、この課題を解決することができる。また、Ｓｉ膜の形成を、交互供給法ではなくＣＶＤ法により行うことで、Ｓｉ膜の成膜レートを向上させることも可能となる。

（ｂ）本実施形態によれば、シード層にＣを微量添加することで、シード層のベースとなるＳｉ層中におけるＳｉ原子の移動を抑制することができるようになる。すなわち、シード層におけるＳｉのマイグレーションを抑制することができ、シード層の核密度を増加させることが可能となる。その結果、シード層のグレインサイズを小さくすることができ、シード層の上に形成するＳｉ膜のグレインサイズを小さくすることが可能となる。すなわち、シード層のグレインサイズ、およびシード層上に形成するＳｉ膜のグレインサイズの制御性をそれぞれ向上させることが可能となる。これにより、例えばＳｉ膜の電気抵抗率を低下させる等、Ｓｉ膜としての機能を向上させることが可能となる。

（ｃ）本実施形態によれば、シード層を形成する際、第１の原料ガスとして、アルキル基を含むクロロシラン系原料ガスを用いることで、Ｓｉ膜のグレインサイズの制御に必要な炭素（Ｃ）のシード層への取り込みを、効率よく行うことが可能となる。特に、第１の原料ガスとして、その組成式中に（１分子中に）複数のアルキル基及び複数のクロロ基を含むＴＣＤＭＤＳガスやＤＣＴＭＤＳガスを用いることで、シード層へのＣの取り込みを効率よく行うことが可能となる。これにより、シード層のグレインサイズ、およびシード層上に形成するＳｉ膜のグレインサイズの制御性をそれぞれ向上させることが容易となる。

（ｄ）本実施形態によれば、シード層を、ＣｌやＮ等の不純物の含有量が極めて少ない層とすることができる。これにより、シード層とＳｉ膜とが積層されてなる膜全体としての機能を向上させることができる。

すなわち、第１シーケンスでは、第２の層としてのＣを含むＳｉ層を形成する際、改質前の第１の層中に含まれていたＣｌと、ＳｉＨ_３Ｒガスに含まれていたアミノ基を含むリガンド（Ｒ）は、ＳｉＨ_３Ｒガスによる第１の層の改質反応の過程においてその大部分が反応して、例えばアミノ塩等のガス状の反応生成物を構成し、処理室２０１内から排出される。これにより、改質後の第１の層、すなわち、第２の層（Ｃを含むＳｉ層）中に含まれるＣｌ、Ｎ等の不純物の量を低減させることができることとなる。特に、第１シーケンスでは、ＴＣＤＭＤＳガスを供給する工程を単独で所定回数行うことでシード層を形成する第２及び第３シーケンスと比較して、シード層中に含まれるＣｌの量を効率よく低減させることができる。また、第１シーケンスでは、第２の原料ガスとして、その組成式中に（１分子中に）含まれるアミノ基が少ない（１つである）ＳｉＨ_３Ｒガスを用いることで、第２の層（Ｃを含むＳｉ層）中に含まれるＮの量を大幅に低減させることができる。これらにより、シード層をＣｌやＮ等の不純物の含有量が極めて少ない層とすることができ、シード層とＳｉ膜とが積層されてなる膜全体としての機能を向上させることができる。

また、第２および第３シーケンスでは、シード層を形成する際、ＴＣＤＭＤＳガスに含まれていたＣｌやＨは、ＴＣＤＭＤＳガスの熱分解反応の過程において、例えばＣｌ_２ガスやＨ_２ガスやＨＣｌガス等のガス状の反応生成物を構成し、処理室２０１内から排出される。また、シード層の形成に用いるＴＣＤＭＤＳガスは、その組成式中にＮを含まないガスである。これらにより、シード層をＣｌやＮ等の不純物の含有量が極めて少ない層とすることができ、シード層とＳｉ膜とが積層されてなる膜全体としての機能を向上させることができる。

また、第３シーケンスでは、第２シーケンスと比較して、シード層中に含まれるＣｌの量を低減させることがさらに容易となる。すなわち、第３シーケンスでは、ウエハ２００に対してＴＣＤＭＤＳガスを供給することでＣを含むＳｉ層を形成した後、処理室２０１内へのＴＣＤＭＤＳガスの供給を止めて処理室２０１内をパージする。このとき、Ｃを含むＳｉ層は、所定温度で所定時間アニール（熱処理）されることとなる。この熱処理により、Ｃを含むＳｉ層からのＣｌ等の不純物の脱離が促され、シード層中に含まれるＣｌ等の不純物の量はさらに低減することとなる。これにより、シード層をＣｌ等の不純物の含有量が極めて少ない層とすることができ、シード層とＳｉ膜とが積層されてなる膜全体としての機能を向上させることができる。

（ｄ）本実施形態によれば、シード層、つまり、シード層とＳｉ膜とが積層してなる膜全体の段差被覆性（ステップカバレッジ特性）や膜厚制御の制御性を高めたりすることができる。

すなわち、第１シーケンスでは、ウエハ２００に対してＴＣＤＭＤＳガスとＳｉＨ_３Ｒガスとを交互に供給する交互供給法を用いることで、表面反応が支配的な条件下で適正に反応を進行させることができ、シード層の段差被覆性を向上させることができるようになる。また、シード層の厚さ制御の制御性を高めることもできるようになる。これにより、シード層とＳｉ膜とが積層してなる膜全体の段差被覆性や膜厚制御の制御性を高めることができるようになる。

また、第３シーケンスでは、ウエハ２００に対してＴＣＤＭＤＳガスを間欠的に供給する間欠供給法を用いることで、連続供給法を用いる第２シーケンスと比較して、成長レートを適正に制御することが容易となり、シード層の段差被覆性を向上させることができるようになる。また、シード層の膜厚制御の制御性を高めることもできるようになる。これにより、シード層とＳｉ膜とが積層してなる膜全体の段差被覆性や膜厚制御の制御性を高めることができるようになる。

（ｅ）本実施形態によれば、シード層の成長レート、つまり、シード層とＳｉ膜とが積層してなる膜全体の成膜レートを高めることができる。

すなわち、本実施形態によれば、ＴＣＤＭＤＳガスに含まれるハロゲン基（クロロ基）としてのＣｌの作用により、ウエハ２００上へのＴＣＤＭＤＳガスの吸着や、ウエハ２００上へのＳｉの堆積を促進させることができる。これにより、第１シーケンスでは、ステップ１でウエハ２００上に形成する第１の層（ＣおよびＣｌを含むＳｉ含有層）の成長レートを向上させることができるようになる。また、第２シーケンスでは、ウエハ２００上に形成するＳｉおよびＣを含むシード層の成長レートを向上させることができるようになる。また、第３シーケンスでは、ステップ１でウエハ２００上に形成するＣを含むＳｉ含有層の成長レートを向上させることができるようになる。つまり、第１〜第３のいずれの成膜シーケンスにおいても、ＴＣＤＭＤＳガスに含まれるＣｌの作用により、ウエハ２００上にシード層を形成する速度（シード層の成長レート）を高めることができるようになる。これにより、シード層とＳｉ膜とが積層してなる膜全体の成膜レートを高めることが容易となる。

（ｆ）本実施形態の第２および第３シーケンスによれば、シード層を形成する際に処理室２０１内にＴＣＤＭＤＳガスを単独で供給しており、処理室２０１内にＳｉＨ_３Ｒガスを供給しない。すなわち、基板処理装置１００に、第２原料ガス供給系としてのアミノシラン系原料ガス供給系を設ける必要がない。そのため、基板処理装置１００の構造を単純化させることができ、コスト低減を図ることが可能となる。

＜本発明の第２実施形態＞
上述の第１実施形態では、ウエハ２００に対してＴＣＤＭＤＳガスを供給する工程と、ウエハ２００に対してＳｉＨ_３Ｒガスを供給する工程と、を交互に所定回数行うことにより、もしくは、ＴＣＤＭＤＳガスを供給する工程を単独で所定回数行うことにより、ウエハ２００の上にシード層を形成する例について説明した。しかしながら、本発明は係る態様に限定されない。

すなわち、図６に示す成膜シーケンスのように、ウエハ２００に対してＴＣＤＭＤＳガスを供給する際、同時に、所定元素（ここではシリコン）含有ガスとして例えば無機シラン系原料ガスであるＳｉＨ_４ガスを供給するようにしてもよい。つまり、ウエハ２００に対して供給するＴＣＤＭＤＳガスにＳｉＨ_４ガスを添加するようにしてもよい。

具体的には、図６（ａ）に示す第１シーケンスのように、ウエハ２００に対してＴＣＤＭＤＳガス及びＳｉＨ_４ガスを供給する工程と、ウエハ２００に対してＳｉＨ_３Ｒガスを供給する工程と、を交互に所定回数（１回以上）行うことにより、ウエハ２００の上にＳｉおよびＣを含むシード層を形成するようにしてもよい。もしくは、図６（ｂ）に示す第２シーケンスのように、ウエハ２００に対してＴＣＤＭＤＳガス及びＳｉＨ_４ガスを供給する工程を単独で１回（連続的に）行うことにより、ウエハ２００上に、ＳｉおよびＣを含むシード層を形成するようにしてもよい。また、図６（ｃ）に示す第３シーケンスのように、ウエハ２００に対してＴＣＤＭＤＳガス及びＳｉＨ_４ガスを供給する工程を単独で複数回（間欠的に）行うことにより、ウエハ２００上に、ＳｉおよびＣを含むシード層を形成するようにしてもよい。

ウエハ２００に対してＴＣＤＭＤＳガス及びＳｉＨ_４ガスを供給するには、処理室２０１内にＴＣＤＭＤＳガスを供給する際、第３ガス供給管２３２ｃのバルブ２４３ｃを開き、第３ガス供給管２３２ｃ内にＳｉＨ_４ガスを流す。第３ガス供給管２３２ｃ内を流れたＳｉＨ_４ガスは、マスフローコントローラ２４１ｃにより流量調整される。流量調整されたＳｉＨ_４ガスは第３ノズル２４９ｃのガス供給孔２５０ｃから処理室２０１内に供給され、排気管２３１から排気される。これにより、ウエハ２００に対して、ＴＣＤＭＤＳガス及びＳｉＨ_４ガス、すなわち、ＳｉＨ_４ガスが添加されたＴＣＤＭＤＳガスが供給されることとなる。

なお、図６（ａ）〜（ｃ）に示す第１〜第３シーケンスでは、ウエハ２００に対してＴＣＤＭＤＳガスとＳｉＨ_４ガスとを同時に供給するのではなく、ウエハ２００に対してＴＣＤＭＤＳガスとＳｉＨ_４ガスとを交互に所定回数（１回以上）供給するようにしてもよい。また、図６（ａ）に示す第１シーケンスでは、ＴＣＤＭＤＳガスにＳｉＨ_４ガスを添加するだけでなく、ＳｉＨ_３ＲガスにＳｉＨ_４ガスを添加するようにしてもよい。また、このとき、ウエハ２００に対してＳｉＨ_３ＲガスとＳｉＨ_４ガスとを同時に供給するのではなく、ウエハ２００に対してＳｉＨ_３ＲガスとＳｉＨ_４ガスとを交互に所定回数（１回以上）供給するようにしてもよい。

本実施形態においても、上述の第１実施形態と同様の効果を奏する。

また、本実施形態によれば、ＴＣＤＭＤＳガスやＳｉＨ_３Ｒガスに添加するＳｉＨ_４ガスの流量を調整することで、シード層の炭素濃度の制御性を高めることが容易となる。例えば、ＴＣＤＭＤＳガスやＳｉＨ_３Ｒガスに添加するＳｉＨ_４ガスの流量を増やすことで、シード層の炭素濃度を低減させることができる。また、ＴＣＤＭＤＳガスやＳｉＨ_３Ｒガスに添加するＳｉＨ_４ガスの流量を減らすことで、シード層の炭素濃度の低減量を抑制することができる。その結果、シード層を構成するグレインの粒径の制御性、つまり、シード層上に形成されるＳｉ膜を構成するグレインの粒径の制御性をさらに向上させることが容易となる。

なお、ＴＣＤＭＤＳガスやＳｉＨ_３Ｒガスに添加するシリコン含有ガスとしては、ＭＳガス、ＤＳガス、ＴＳガス、ＭＣＳガス、ＤＣＳガス、ＨＣＤＳガス、ＳＴＣガス、ＴＣＳガス等の無機シラン系原料ガスの他、３ＤＭＡＳガス、ＢＴＢＡＳガス、ＢＤＥＰＳガス、３ＤＥＡＳガス、４ＤＥＡＳガス、４ＤＭＡＳガス等のアミノシラン系原料ガスを用いることができる。また、これらのガスのうち、アミノ基、すなわち、窒素（Ｎ）を含まないガスを用いることで、シード層中に含まれる窒素（Ｎ）の量を低減させることができ、シード層とＳｉ膜とが積層されてなる膜全体としての機能を向上させることができるようになる。

＜本発明の第３実施形態＞
上述の第１実施形態では、ウエハ２００に対してＴＣＤＭＤＳガスを供給する工程と、ウエハ２００に対してＳｉＨ_３Ｒガスを供給する工程と、を交互に所定回数行うことにより、もしくは、ＴＣＤＭＤＳガスを供給する工程を単独で所定回数行うことにより、ウエハ２００の上にシード層を形成する例について説明した。しかしながら、本発明は係る態様に限定されない。

すなわち、図７に示す成膜シーケンスのように、ウエハ２００に対してＴＣＤＭＤＳガスを供給する際、同時に、炭素含有ガスとして例えばプロピレン（Ｃ_３Ｈ_６）ガスを供給するようにしてもよい。つまり、ウエハ２００に対して供給するＴＣＤＭＤＳガスにＣ_３Ｈ_６ガスを添加するようにしてもよい。

具体的には、図７（ａ）に示す第１シーケンスのように、ウエハ２００に対してＴＣＤＭＤＳガス及びＣ_３Ｈ_６ガスを供給する工程と、ウエハ２００に対してＳｉＨ_３Ｒガスを供給する工程と、を交互に所定回数（１回以上）行うことにより、ウエハ２００の上にＳｉおよびＣを含むシード層を形成するようにしてもよい。もしくは、図７（ｂ）に示す第２シーケンスのように、ウエハ２００に対してＴＣＤＭＤＳガス及びＣ_３Ｈ_６ガスを供給する工程を単独で１回（連続的に）行うことにより、ウエハ２００上に、ＳｉおよびＣを含むシード層を形成するようにしてもよい。また、図７（ｃ）に示す第３シーケンスのように、ウエハ２００に対してＴＣＤＭＤＳガス及びＣ_３Ｈ_６ガスを供給する工程を単独で複数回（間欠的に）行うことにより、ウエハ２００上に、ＳｉおよびＣを含むシード層を形成するようにしてもよい。

ウエハ２００に対してＴＣＤＭＤＳガス及びＣ_３Ｈ_６ガスを供給するには、処理室２０１内にＴＣＤＭＤＳガスを供給する際、第４ガス供給管２３２ｄのバルブ２４３ｄを開き、第４ガス供給管２３２ｄ内にＣ_３Ｈ_６ガスを流す。第４ガス供給管２３２ｄ内を流れたＣ_３Ｈ_６ガスは、マスフローコントローラ２４１ｄにより流量調整される。流量調整されたＣ_３Ｈ_６ガスは、第３ガス供給管２３２ｃを介して第３ノズル２４９ｃのガス供給孔２５０ｃから処理室２０１内に供給され、排気管２３１から排気される。これにより、ウエハ２００に対して、ＴＣＤＭＤＳガス及びＣ_３Ｈ_６ガス、すなわち、Ｃ_３Ｈ_６ガスが添加されたＴＣＤＭＤＳガスが供給されることとなる。

なお、図７（ａ）〜（ｃ）に示す第１〜第３シーケンスでは、ウエハ２００に対してＴＣＤＭＤＳガスとＣ_３Ｈ_６ガスとを同時に供給するのではなく、ウエハ２００に対してＴＣＤＭＤＳガスとＣ_３Ｈ_６ガスとを交互に所定回数（１回以上）供給するようにしてもよい。また、図７（ａ）に示す第１シーケンスでは、ＴＣＤＭＤＳガスにＣ_３Ｈ_６ガスを添加するだけでなく、ＳｉＨ_３ＲガスにＣ_３Ｈ_６ガスを添加するようにしてもよい。また、このとき、ウエハ２００に対してＳｉＨ_３ＲガスとＣ_３Ｈ_６ガスとを同時に供給するのではなく、ウエハ２００に対してＳｉＨ_３ＲガスとＣ_３Ｈ_６ガスとを交互に所定回数（１回以上）供給するようにしてもよい。

本実施形態においても、上述の第１実施形態と同様の効果を奏する。

また、本実施形態によれば、ＴＣＤＭＤＳガスやＳｉＨ_３ＲガスにＣ_３Ｈ_６ガスを添加することで、シード層の炭素濃度をさらに高めることができる。これにより、シード層のベースとなるＳｉ層中におけるＳｉ原子の移動をより確実に抑制することができ、シード層のグレインサイズをさらに小さくすることができるようになる。すなわち、シード層の上に形成するＳｉ膜のグレインサイズをさらに小さくすることができるようになる。つまり、Ｓｉ膜を構成するグレインの粒径の制御性を向上させることができるようになる。

また、本実施形態によれば、ＴＣＤＭＤＳガスやＳｉＨ_３Ｒガスに添加するＣ_３Ｈ_６ガスの流量を調整することで、シード層の炭素濃度を制御することが容易となる。例えば、ＴＣＤＭＤＳガスやＳｉＨ_３Ｒガスに添加するＣ_３Ｈ_６ガスの流量を増やすことで、シード層の炭素濃度を増加させることができる。また、ＴＣＤＭＤＳガスやＳｉＨ_３Ｒガスに添加するＣ_３Ｈ_６ガスの流量を減らすことで、シード層の炭素濃度の増加量を抑制することができる。その結果、シード層を構成するグレインの粒径の制御性、つまり、シード層上に形成されるＳｉ膜を構成するグレインの粒径の制御性をさらに向上させることが容易となる。

また、本実施形態によれば、シード層の炭素濃度を高めることで、例えばフッ化水素（ＨＦ）等に対するシード層のエッチング耐性を向上させることができるようになる。その結果、シード層を、Ｓｉ膜をエッチングする際のエッチングストッパ層として使用することができるようになる。

なお、ＴＣＤＭＤＳガスやＳｉＨ_３Ｒガスに添加する炭素含有ガスとしては、Ｃ_３Ｈ_６ガスの他、例えば、アセチレン（Ｃ_２Ｈ_２）ガス、エチレン（Ｃ_２Ｈ_４）ガス、プロパン（Ｃ_３Ｈ_８）ガス等を用いることができる。なお、炭素含有ガスとして、このような窒素（Ｎ）を含まないガスを用いることで、シード層中に含まれる窒素（Ｎ）の量を低減させることができ、シード層とＳｉ膜とが積層されてなる膜全体としての機能を向上させることができる。

＜本発明の第４実施形態＞
上述の第１実施形態では、ウエハ２００に対してＴＣＤＭＤＳガスを供給する工程と、ウエハ２００に対してＳｉＨ_３Ｒガスを供給する工程と、を交互に所定回数行うことにより、もしくは、ＴＣＤＭＤＳガスを供給する工程を単独で所定回数行うことにより、ウエハ２００の上にシード層を形成する例について説明した。しかしながら、本発明は係る態様に限定されない。

すなわち、図８に示す成膜シーケンスのように、ウエハ２００に対してＴＣＤＭＤＳガスを供給する際、同時に、硼素含有ガスとして例えば三塩化硼素（ＢＣｌ_３）ガスを供給するようにしてもよい。つまり、ウエハ２００に対して供給するＴＣＤＭＤＳガスにＢＣｌ_３ガスを添加するようにしてもよい。

具体的には、図８（ａ）に示す第１シーケンスのように、ウエハ２００に対してＴＣＤＭＤＳガス及びＢＣｌ_３ガスを供給する工程と、ウエハ２００に対してＳｉＨ_３Ｒガスを供給する工程と、を交互に所定回数（１回以上）行うことにより、ウエハ２００の上にＳｉ、ＢおよびＣを含むシード層を形成するようにしてもよい。もしくは、図８（ｂ）に示す第２シーケンスのように、ウエハ２００に対してＴＣＤＭＤＳガス及びＢＣｌ_３ガスを供給する工程を単独で１回（連続的に）行うことにより、ウエハ２００上に、Ｓｉ、ＢおよびＣを含むシード層を形成するようにしてもよい。また、図８（ｃ）に示す第３シーケンスのように、ウエハ２００に対してＴＣＤＭＤＳガス及びＢＣｌ_３ガスを供給する工程を単独で複数回（間欠的に）行うことにより、ウエハ２００上に、Ｓｉ、ＢおよびＣを含むシード層を形成するようにしてもよい。

ウエハ２００に対してＴＣＤＭＤＳガス及びＢＣｌ_３ガスを供給するには、処理室２０１内にＴＣＤＭＤＳガスを供給する際、第５ガス供給管２３２ｅのバルブ２４３ｅを開き、第５ガス供給管２３２ｅ内にＢＣｌ_３ガスを流す。第５ガス供給管２３２ｅ内を流れたＢＣｌ_３ガスは、マスフローコントローラ２４１ｅにより流量調整される。流量調整されたＢＣｌ_３ガスは、第３ガス供給管２３２ｃを介して第３ノズル２４９ｃのガス供給孔２５０ｃから処理室２０１内に供給され、排気管２３１から排気される。これにより、ウエハ２００に対して、ＴＣＤＭＤＳガス及びＢＣｌ_３ガス、すなわち、ＢＣｌ_３ガスが添加されたＴＣＤＭＤＳガスが供給されることとなる。

なお、図８（ａ）〜（ｃ）に示す第１〜第３シーケンスでは、ウエハ２００に対してＴＣＤＭＤＳガスとＢＣｌ_３ガスとを同時に供給するのではなく、ウエハ２００に対してＴＣＤＭＤＳガスとＢＣｌ_３ガスとを交互に所定回数（１回以上）供給するようにしてもよい。また、図８（ａ）に示す第１シーケンスでは、ＴＣＤＭＤＳガスにＢＣｌ_３ガスを添加するだけでなく、ＳｉＨ_３ＲガスにＢＣｌ_３ガスを添加するようにしてもよい。また、このとき、ウエハ２００に対してＳｉＨ_３ＲガスとＢＣｌ_３ガスとを同時に供給するのではなく、ウエハ２００に対してＳｉＨ_３ＲガスとＢＣｌ_３ガスとを交互に所定回数（１回以上）供給するようにしてもよい。

本実施形態においても、上述の第１実施形態と同様の効果を奏する。

また、本実施形態によれば、ＴＣＤＭＤＳガスやＳｉＨ_３ＲガスにＢＣｌ_３ガスを添加することで、シード層に硼素（Ｂ）を新たに添加することができる。これにより、シード層のベースとなるＳｉ層中におけるＳｉ原子の移動をより確実に抑制することができ、シード層のグレインサイズをさらに小さくすることができるようになる。すなわち、シード層の上に形成するＳｉ膜のグレインサイズをさらに小さくすることができるようになる。つまり、Ｓｉ膜を構成するグレインの粒径の制御性を向上させることができるようになる。

また、本実施形態によれば、ＴＣＤＭＤＳガスやＳｉＨ_３Ｒガスに添加するＢＣｌ_３ガスの流量を調整することで、シード層の硼素濃度を制御することが容易となる。例えば、ＴＣＤＭＤＳガスやＳｉＨ_３Ｒガスに添加するＢＣｌ_３ガスの流量を増やすことで、シード層の硼素濃度を増加させることができる。また、ＴＣＤＭＤＳガスやＳｉＨ_３Ｒガスに添加するＢＣｌ_３ガスの流量を減らすことで、シード層の硼素濃度の増加量を抑制することができる。その結果、シード層を構成するグレインの粒径の制御性、つまり、シード層上に形成されるＳｉ膜を構成するグレインの粒径の制御性をさらに向上させることが容易となる。

なお、ＴＣＤＭＤＳガスやＳｉＨ_３Ｒガスに添加する硼素含有ガスとしては、ＢＣｌ_３ガスの他、例えば、三フッ化硼素ガス（ＢＦ_３ガス）等のハロゲン化ボロン系ガスや、ジボラン（Ｂ_２Ｈ_６）ガス等の無機ボラン系ガスを用いることができる。なお、硼素含有ガスとして、このような窒素（Ｎ）を含まないガスを用いることで、シード層中に含まれる窒素（Ｎ）の量を低減させることができ、シード層とＳｉ膜とが積層されてなる膜全体としての機能を向上させることができる。

＜本発明の第５実施形態＞
上述の第１実施形態では、ウエハ２００上に、ＳｉおよびＣを含むシード層を形成する工程と、シード層の上にＳｉ膜を形成する工程と、を実施する例について説明した。しかしながら、本発明は係る態様に限定されない。

すなわち、図９に示す成膜シーケンスのように、
ウエハ２００に対してＴＣＤＭＤＳガスを供給する工程と、ウエハ２００に対してＳｉＨ_３Ｒガスを供給する工程と、を交互に所定回数（ｎ回）行うことにより、もしくは、ＴＣＤＭＤＳガスを供給する工程を単独で所定回数（ｎ回）行うことにより、ウエハ２００上に、ＳｉおよびＣを含むシード層を形成する工程と、
ウエハ２００に対してＳｉＨ_４ガスを供給することにより、シード層の上にＳｉ膜を形成する工程と、
ウエハ２００に対してＴＣＤＭＤＳガスを供給する工程と、ウエハ２００に対してＳｉＨ_３Ｒガスを供給する工程と、を交互に所定回数（ｍ回）行うことにより、もしくは、ＴＣＤＭＤＳガスを供給する工程を単独で所定回数（ｍ回）行うことにより、Ｓｉ膜の上に、ＳｉおよびＣを含むキャップ層、すなわち、ベースとしてのＳｉ層にＣが微量添加されてなる層を形成する工程と、
を実施するようにしてもよい。

具体的には、図９（ａ）に示す第１シーケンスのように、第１実施形態の第１シーケンスと同様の処理手順及び処理条件によりシード層の上にＳｉ膜を形成する工程を行った後、ウエハ２００に対してＴＣＤＭＤＳガスを供給する工程と、ウエハ２００に対してＳｉＨ_３Ｒガスを供給する工程と、を交互に所定回数行うことにより、Ｓｉ膜の上に、ＳｉおよびＣを含むキャップ層を形成するようにしてもよい。もしくは、図９（ｂ）に示す第２シーケンスのように、第１実施形態の第２シーケンスと同様の処理手順及び処理条件によりシード層の上にＳｉ膜を形成する工程を行った後、ウエハ２００に対してＴＣＤＭＤＳガスを供給する工程を供給する工程を単独で１回（連続的に）行うことにより、Ｓｉ膜の上に、ＳｉおよびＣを含むキャップ層を形成するようにしてもよい。また、図９（ｃ）に示す第３シーケンスのように、第１実施形態の第３シーケンスと同様の処理手順及び処理条件によりシード層の上にＳｉ膜を形成する工程を行った後、ウエハ２００に対してＴＣＤＭＤＳガスを供給する工程を単独で複数回（間欠的に）行うことにより、Ｓｉ膜の上に、ＳｉおよびＣを含むキャップ層を形成するようにしてもよい。

本実施形態においても、上述の第１実施形態と同様の効果を奏する。

また、本実施形態によれば、Ｓｉ膜の上に形成されたキャップ層は、例えばＨＦ等に対して高いエッチング耐性を有することから、Ｓｉ膜のエッチング保護膜として使用することができる。

また、本実施形態によれば、シード層やＳｉ膜のグレインの粒径を制御できるだけでなく、Ｓｉ膜の上に形成するキャップ層のグレインの粒径も制御することができる。すなわち、シード層、Ｓｉ膜およびキャップ層が積層されてなる積層膜のグレインの粒径を、下層からも上層からも制御することが可能となる。

＜本発明の第６実施形態＞
上述の第１実施形態では、ウエハ２００上に、ＳｉおよびＣを含むシード層を形成する工程と、シード層の上にＳｉ膜を形成する工程と、を実施する例について説明した。しかしながら、本発明は係る態様に限定されない。

すなわち、図１０に示す成膜シーケンスのように、
ウエハ２００に対してＳｉＨ_４ガスを供給することにより、ウエハ２００上にＳｉ膜を形成する工程と、
ウエハ２００に対してＴＣＤＭＤＳガスを供給する工程と、ウエハ２００に対してＳｉＨ_３Ｒガスを供給する工程と、を交互に所定回数（ｎ回）行うことにより、もしくは、ＴＣＤＭＤＳガスを供給する工程を単独で所定回数（ｎ回）行うことにより、Ｓｉ膜の上に、ＳｉおよびＣを含むキャップ層、すなわち、ベースとしてのＳｉ層にＣが微量添加されてなる層を形成する工程と、
を実施するようにしてもよい。

具体的には、図１０（ａ）に示す第１シーケンスのように、ウエハ２００上にＳｉ膜を形成する工程を行った後、ウエハ２００に対してＴＣＤＭＤＳガスを供給する工程と、ウエハに対してＳｉＨ_３Ｒガスを供給する工程と、を交互に所定回数行うことにより、Ｓｉ膜の上に、ＳｉおよびＣを含むキャップ層を形成するようにしてもよい。もしくは、図１０（ｂ）に示す第２シーケンスのように、ウエハ２００の上にＳｉ膜を形成する工程を行った後、ウエハ２００に対してＴＣＤＭＤＳガスを供給する工程を供給する工程を単独で１回（連続的に）行うことにより、Ｓｉ膜の上に、ＳｉおよびＣを含むキャップ層を形成するようにしてもよい。また、図１０（ｃ）に示す第３シーケンスのように、ウエハ２００の上にＳｉ膜を形成する工程を行った後、ウエハ２００に対してＴＣＤＭＤＳガスを供給する工程を供給する工程を単独で複数回（間欠的に）行うことにより、Ｓｉ膜の上に、ＳｉおよびＣを含むキャップ層を形成するようにしてもよい。

本実施形態においても、上述の第１実施形態と同様の効果を奏する。つまり、Ｓｉ膜の上に形成するキャップ層のグレインの粒径を制御することができる。そして、Ｓｉ膜およびキャップ層が積層されてなる膜全体としての機能を向上させることが可能となる。

また、本実施形態によれば、Ｓｉ膜の上に形成されたキャップ層は、例えばＨＦ等に対して高いエッチング耐性を有することから、Ｓｉ膜のエッチング保護膜として使用することができる。

＜本発明の他の実施形態＞
以上、本発明の実施の形態を具体的に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。

例えば、上述の実施形態では、アルキル基を含むクロロシラン系原料ガス（ＴＣＤＭＤＳガス）とアミノシラン系原料ガス（ＳｉＨ_３Ｒガス）とを交互に供給することでシード層を形成する際、先にＴＣＤＭＤＳガスを供給し、その後、ＳｉＨ_３Ｒガスを供給する例について説明したが、これらのガスの供給順序は逆でもよい。すなわち、先にＳｉＨ_３Ｒガスを供給し、その後、ＴＣＤＭＤＳガスを供給するようにしてもよい。つまり、アルキル基を含むクロロシラン系原料ガスおよびアミノシラン系原料ガスのうちの一方のガスを供給し、その後、他方のガスを供給するようにすればよい。このように、ガスの供給順序を変えることにより、形成されるシード層の質を変化させることも可能である。但し、上述の実施形態のように、先にＴＣＤＭＤＳガスを供給し、その後、ＳｉＨ_３Ｒガスを供給する方が、ＴＣＤＭＤＳガスに含まれるＣｌの作用をより有効に活用でき、シード層の成長レートをより高めることができ、好ましい。

また、例えば、上述の実施形態では、第２の原料ガス（アミノシラン系原料ガス）として、モノアミノシラン（ＳｉＨ_３Ｒ）を用いる例について説明したが、本発明は係る形態に限定されない。すなわち、第２の原料ガスとして、例えばジアミノシラン（ＳｉＨ_２ＲＲ’）ガス、トリアミノシラン（ＳｉＨＲＲ’Ｒ’’）ガス、テトラアミノシラン（ＳｉＲＲ’Ｒ’’Ｒ’’’）ガス等の有機原料ガスを用いてもよい。すなわち、第２の原料ガスとして、その組成式中に（１分子中に）２つ、３つ、４つのアミノ基を含む原料ガスを用いてもよい。このように、第２の原料ガスとして、その組成式中に（１分子中に）複数のアミノ基を含む原料ガスを用いても、炭素（Ｃ）や窒素（Ｎ）等の不純物の含有量の少ないシード層を低温領域で形成することができる。

但し、第２の原料ガスの組成式中に含まれるアミノ基の数が少ない程、すなわち、その組成中に含まれる炭素（Ｃ）や窒素（Ｎ）の量が少ない程、第１の層中に含まれる窒素（Ｎ）等の不純物の量を低減させ易く、不純物の含有量の極めて少ないシード層を形成し易くなる。また、シード層中に含まれるＣの量を適正に調整し易くなる。すなわち、第２の原料ガスとしてＳｉＲＲ’Ｒ’’Ｒ’’’ガスを用いるよりも、ＳｉＨ_３ＲガスやＳｉＨ_２ＲＲ’ガスやＳｉＨＲＲ’Ｒ’’ガスを用いる方が、シード層中に含まれる不純物の量を低減させ易くなり、また、シード層中に含まれるＣの量を適正に調整し易くなり、好ましい。また、第２の原料ガスとしてＳｉＨＲＲ’Ｒ’’ガスを用いるよりも、ＳｉＨ_３ＲガスやＳｉＨ_２ＲＲ’ガスを用いる方が、シード層中に含まれる不純物の量を低減させ易くなり、また、シード層中に含まれるＣの量を適正に調整し易くなり、より好ましい。また、第２の原料ガスとしてＳｉＨ_２ＲＲ’ガスを用いるよりも、ＳｉＨ_３Ｒガスを用いる方が、シード層中に含まれる不純物の量を低減させ易くなり、また、シード層中に含まれるＣの量を適正に調整し易くなり、より好ましい。

また、本実施形態の手法により形成したシリコン膜を、エッチストッパとして使用することにより、加工性に優れたデバイス形成技術を提供することが可能となる。また、本実施形態の手法により形成したシリコン膜は、半導体メモリ装置のフローティングゲート電極やコントロールゲート電極、チャネルシリコン、トランジスタのゲート電極、ＤＲＡＭのキャパシタ電極や、ＳＴＩライナー、太陽電池等の種々の用途に対して好適に適用可能である。

また、上述の実施形態では、所定元素を含む薄膜として、半導体元素であるシリコンを含むシリコン膜（Ｓｉ膜）を形成する例について説明したが、本発明は、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タンタル（Ｔａ）、アルミニウム（Ａｌ）、モリブデン（Ｍｏ）等の金属元素を含む金属系薄膜を形成する場合にも適用することができる。

この場合、
基板に対して金属元素、アルキル基およびハロゲン基を含む第１の原料ガスを供給する工程と、基板に対して上述の金属元素およびアミノ基を含む第２の原料ガスを供給する工程と、を交互に所定回数行うことにより、もしくは、上述の第１の原料ガスを供給する工程を単独で所定回数行うことにより、基板上に、上述の金属元素および炭素を含むシード層を形成する工程と、
基板に対して上述の金属元素を含むアルキル基非含有の第３の原料ガスを供給することにより、シード層の上に上述の金属元素を含む膜を形成する工程と、
を実施することになる。

このように、本発明はシリコン系薄膜だけでなく、金属系薄膜の成膜にも適用することができ、この場合であっても上述の実施形態と同様な作用効果が得られる。すなわち、本発明は、半導体元素や金属元素等の所定元素を含む薄膜を形成する場合に適用することができる。

また、上述の実施形態では、一度に複数枚の基板を処理するバッチ式の基板処理装置を用いて薄膜を成膜する例について説明したが、本発明はこれに限定されず、一度に１枚または数枚の基板を処理する枚葉式の基板処理装置を用いて薄膜を成膜する場合にも、好適に適用できる。また、上述の実施形態では、ホットウォール型の処理炉を有する基板処理装置を用いて薄膜を成膜する例について説明したが、本発明はこれに限定されず、コールドウォール型の処理炉を有する基板処理装置を用いて薄膜を成膜する場合にも、好適に適用できる。

また、上述の各実施形態や各変形例等は、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。

＜本発明の好ましい態様＞
以下、本発明の好ましい態様について付記する。

（付記１）
本発明の一態様によれば、
基板に対して所定元素、アルキル基およびハロゲン基を含む第１の原料ガスを供給する工程と、前記基板に対して前記所定元素およびアミノ基を含む第２の原料ガスを供給する工程と、を交互に所定回数行うことにより、もしくは、前記第１の原料ガスを供給する工程を単独で所定回数行うことにより、前記基板上に、前記所定元素および炭素を含むシード層を形成する工程と、
前記基板に対して前記所定元素を含むアルキル基非含有の第３の原料ガスを供給することにより、前記シード層の上に前記所定元素を含む膜を形成する工程と、
を有する半導体装置の製造方法が提供される。

（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、
前記シード層を形成する工程および前記膜を形成する工程は、ＣＶＤ反応が生じる条件下で行われる。

（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、
前記シード層を形成する工程は、前記第１の原料ガスが熱分解する条件下で行われる。

（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、
前記シード層を形成する工程は、前記第２の原料ガスが熱分解する条件下で行われる。

（付記５）
付記１乃至４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、
前記膜を形成する工程は、前記第３の原料ガスが熱分解する条件下で行われる。

（付記６）
付記１乃至５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、
前記シード層を形成する工程および前記膜を形成する工程は、前記各原料ガスが熱分解する条件下で行われる。

（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、
前記シード層を形成する工程と前記膜を形成する工程は、前記基板の温度を同様な温度帯に保持した状態で行われる。

（付記８）
付記１乃至７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、
前記シード層の厚さを前記膜の厚さよりも薄くする。

（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、
前記シード層の厚さを０．１ｎｍ以上１ｎｍ以下とする。

（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、
前記シード層の炭素濃度を０．０１ａｔ％以上５ａｔ％以下とする。

（付記１１）
付記１乃至１０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、
前記第３の原料ガスはアミノ基非含有である。

（付記１２）
付記１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、
前記第３の原料ガスはクロロ基非含有である。

（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、
前記第１の原料ガスは、その組成式中に（１分子中に）複数のアルキル基を含む。

（付記１４）
付記１乃至１３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、
前記第１の原料ガスは、その組成式中に（１分子中に）複数のハロゲン基を含む。

（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、
前記第２の原料ガスは、その組成式中に（１分子中に）１つまたは複数のアミノ基を含む。

（付記１６）
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、
前記第２の原料ガスは、その組成式中に（１分子中に）１つのアミノ基を含む。

（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、
前記所定元素を含む膜は、前記所定元素単体で構成される所定元素膜である。

（付記１８）
付記１乃至１７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、
前記所定元素は半導体元素または金属元素を含む。

（付記１９）
付記１乃至１７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、
前記所定元素はシリコンを含む。

（付記２０）
付記１乃至１９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、
前記第１の原料ガスは、１，１，２，２−テトラクロロ−１，２−ジメチルジシラン、および、１，２−ジクロロテトラメチルジシランのうち少なくともいずれかを含む。

（付記２１）
本発明の他の態様によれば、
基板に対してシリコン、アルキル基およびハロゲン基を含む第１の原料ガスを供給する工程と、前記基板に対してシリコンおよびアミノ基を含む第２の原料ガスを供給する工程と、を交互に所定回数行うことにより、もしくは、前記第１の原料ガスを供給する工程を単独で所定回数行うことにより、前記基板上に、シリコンおよび炭素を含むシード層を形成する工程と、
前記基板に対してシリコンを含むアルキル基非含有の第３の原料ガスを供給することにより、前記シード層の上にシリコン膜を形成する工程と、
を有する半導体装置の製造方法が提供される。

（付記２２）
本発明のさらに他の態様によれば、
基板に対して所定元素、アルキル基およびハロゲン基を含む第１の原料ガスを供給する工程と、前記基板に対して前記所定元素およびアミノ基を含む第２の原料ガスを供給する工程と、を交互に所定回数行うことにより、もしくは、前記第１の原料ガスを供給する工程を単独で所定回数行うことにより、前記基板上に、前記所定元素および炭素を含むシード層を形成する工程と、
前記基板に対して前記所定元素を含むアルキル基非含有の第３の原料ガスを供給することにより、前記シード層の上に前記所定元素を含む膜を形成する工程と、
を有する基板処理方法が提供される。

（付記２３）
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、
前記処理室内へガスを供給するガス供給系と、
前記処理室内の基板に対して所定元素、アルキル基およびハロゲン基を含む第１の原料ガスを供給する処理と、前記基板に対して前記所定元素およびアミノ基を含む第２の原料ガスを供給する処理と、を交互に所定回数行うことにより、もしくは、前記第１の原料ガスを供給する処理を単独で所定回数行うことにより、前記基板上に、前記所定元素および炭素を含むシード層を形成する処理と、前記基板に対して前記所定元素を含むアルキル基非含有の第３の原料ガスを供給することにより、前記シード層の上に前記所定元素を含む膜を形成する処理と、を行うように前記ガス供給系を制御する制御部と、
を有する基板処理装置が提供される。

（付記２４）
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の基板に対して所定元素、アルキル基およびハロゲン基を含む第１の原料ガスを供給する手順と、前記処理室内の前記基板に対して前記所定元素およびアミノ基を含む第２の原料ガスを供給する手順と、を交互に所定回数行うことにより、もしくは、前記第１の原料ガスを供給する手順を単独で所定回数行うことにより、前記基板上に、前記所定元素および炭素を含むシード層を形成する手順と、
前記処理室内の前記基板に対して前記所定元素を含むアルキル基非含有の第３の原料ガスを供給することにより、前記シード層の上に前記所定元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るプログラムが提供される。

（付記２５）
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の基板に対して所定元素、アルキル基およびハロゲン基を含む第１の原料ガスを供給する手順と、前記処理室内の前記基板に対して前記所定元素およびアミノ基を含む第２の原料ガスを供給する手順と、を交互に所定回数行うことにより、もしくは、前記第１の原料ガスを供給する手順を単独で所定回数行うことにより、前記基板上に、前記所定元素および炭素を含むシード層を形成する手順と、
前記処理室内の前記基板に対して前記所定元素を含むアルキル基非含有の第３の原料ガスを供給することにより、前記シード層の上に前記所定元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（制御部）
２００ ウエハ（基板）
２０１ 処理室
２０２ 処理炉
２０３ 反応管
２０７ ヒータ
２３１ 排気管
２３２ａ 第１ガス供給管
２３２ｂ 第２ガス供給管
２３２ｃ 第３ガス供給管
２３２ｄ 第４ガス供給管
２３２ｅ 第５ガス供給管

Claims (10)

1. 基板に対してシリコン、アルキル基およびハロゲン基を含む第１の原料ガスを供給する工程と、前記基板に対してシリコンおよびアミノ基を含む第２の原料ガスを供給する工程と、を交互に所定回数行うことにより、もしくは、前記第１の原料ガスを供給する工程を単独で所定回数行うことにより、前記基板上に、ベースとしてのシリコン層に炭素が微量添加されてなるシード層を形成する工程と、
   前記基板に対してシリコンを含むアルキル基非含有の第３の原料ガスを供給することにより、前記シード層の上にシリコンを含む膜を形成する工程と、
   を有する半導体装置の製造方法。
2. 前記シード層の炭素濃度を０．０１ａｔ％以上５ａｔ％以下とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
3. 前記シード層の厚さを０．１ｎｍ以上１ｎｍ以下とする請求項１または２に記載の半導体装置の製造方法。
4. 前記シード層の厚さを前記膜の厚さよりも薄くする請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
5. 前記第１の原料ガスは、１分子中に複数のアルキル基と複数のハロゲン基とを含む請求項１〜４のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
6. 前記第１の原料ガスは、１分子中に２つのシリコンを含む請求項１〜５のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
7. 前記第１の原料ガスは、アルキル基を含むクロロシランを含み、前記第２の原料ガスは、モノアミノシランを含み、前記第３の原料ガスは、無機シランを含む請求項１〜６のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
8. 前記シード層を形成する工程と前記膜を形成する工程とは、前記基板の温度を同一の温度帯に保持した状態で行われる請求項１〜７のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
9. 基板を収容する処理室と、
   前記処理室内へガスを供給するガス供給系と、
   前記処理室内の基板に対してシリコン、アルキル基およびハロゲン基を含む第１の原料ガスを供給する処理と、前記基板に対してシリコンおよびアミノ基を含む第２の原料ガスを供給する処理と、を交互に所定回数行うことにより、もしくは、前記第１の原料ガスを供給する処理を単独で所定回数行うことにより、前記基板上に、ベースとしてのシリコン層に炭素が微量添加されてなるシード層を形成する処理と、前記基板に対してシリコンを含むアルキル基非含有の第３の原料ガスを供給することにより、前記シード層の上にシリコンを含む膜を形成する処理と、を行わせるように前記ガス供給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。
10. 基板処理装置の処理室内の基板に対してシリコン、アルキル基およびハロゲン基を含む第１の原料ガスを供給する手順と、前記処理室内の前記基板に対してシリコンおよびアミノ基を含む第２の原料ガスを供給する手順と、を交互に所定回数行うことにより、もしくは、前記第１の原料ガスを供給する手順を単独で所定回数行うことにより、前記基板上に、ベースとしてのシリコン層に炭素が微量添加されてなるシード層を形成する手順と、
    前記処理室内の前記基板に対してシリコンを含むアルキル基非含有の第３の原料ガスを供給することにより、前記シード層の上にシリコン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るプログラム。

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