JP7461396B2 - 基板処理方法、半導体装置の製造方法、プログラム、および基板処理装置 - Google Patents

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

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Description

本開示は、基板処理方法、半導体装置の製造方法、プログラム、および基板処理装置に関する。
半導体装置の製造工程の一工程として、処理容器内の基板上に第１膜と第２膜とが積層されてなる積層膜を形成する工程が行われることがある（例えば特許文献１参照）。
特開２０２１―１９３７４８号公報
しかしながら、基板上に積層膜を形成する際に、処理容器内にも積層膜が形成されて付着し、処理容器内に付着した積層膜における第１膜と第２膜との膜ストレス差に起因して膜剥がれが生じることがある。
本開示の目的は、処理容器内に付着した積層膜の膜剥がれの発生を抑制することが可能な技術を提供することにある。
本開示の一態様によれば、
（ａ）処理容器内の基板上に、窒素、酸素及び所定元素を含有する第１膜と、窒素を含有し前記第１膜とは組成が異なる第２膜と、が積層されてなる積層膜を形成する工程と、
（ｂ）（ａ）において前記処理容器内に付着した前記積層膜における前記第２膜の組成を前記第１膜の組成に近づける改質処理を行う工程と、
を備える技術が提供される。
本開示によれば、処理容器内に付着した積層膜の膜剥がれの発生を抑制することが可能となる。
図１は、本開示の一態様で好適に用いられる基板処理装置の縦型処理炉の概略構成図であり、処理炉２０２部分を縦断面図で示す図である。 図２は、本開示の一態様で好適に用いられる基板処理装置の縦型処理炉の概略構成図であり、処理炉２０２部分をＡ－Ａ線断面図で示す図である。 図３は、本開示の一態様で好適に用いられる基板処理装置のコントローラ１２１の概略構成図であり、コントローラ１２１の制御系をブロック図で示す図である。 本開示の一態様の基板処理工程におけるフローを示す図である。 図５は、本開示の一態様における第１膜の処理シーケンスの例を示す図である。 図６は、本開示の一態様における第２膜の処理シーケンスの例を示す図である。 図７（ａ）は、ウエハ２００の表面における断面部分拡大図である。図７（ｂ）は、ウエハ２００上に第１膜を形成した後のウエハ２００の表面における断面部分拡大図である。図７（ｃ）は、第１膜上に第２膜を形成した後のウエハ２００の表面における断面部分拡大図である。 図８は、第１膜と第２膜とが交互に積層されてなる積層膜が付着した処理容器内壁の断面部分拡大図である。 図９は、積層膜における各膜が有する膜ストレスの測定結果を示す図である。
＜本開示の一態様＞
以下、本開示の一態様について、主に、図１～図８を参照しつつ説明する。なお、以下の説明において用いられる図面は、いずれも模式的なものであり、図面に示される、各要素の寸法の関係、各要素の比率等は、現実のものとは必ずしも一致していない。また、複数の図面の相互間においても、各要素の寸法の関係、各要素の比率等は必ずしも一致していない。
（１）基板処理装置の構成
図１に示すように、処理炉２０２は温度調整器（加熱部）としてのヒータ２０７を有する。ヒータ２０７は円筒形状であり、保持板に支持されることにより垂直に据え付けられている。ヒータ２０７は、ガスを熱で活性化（励起）させる活性化機構（熱励起部）としても機能する。
ヒータ２０７の内側には、ヒータ２０７と同心円状に反応管２０３が配設されている。反応管２０３は、例えば石英（ＳｉＯ２）または炭化シリコン（ＳｉＣ）等の耐熱性材料により構成され、上端が閉塞し下端が開口した円筒形状に形成されている。反応管２０３の下方には、反応管２０３と同心円状に、マニホールド２０９が配設されている。マニホールド２０９は、例えばステンレス鋼（ＳＵＳ）等の金属材料により構成され、上端および下端が開口した円筒形状に形成されている。マニホールド２０９の上端部は、反応管２０３の下端部に係合しており、反応管２０３を支持するように構成されている。マニホールド２０９と反応管２０３との間には、シール部材としてのＯリング２２０ａが設けられている。反応管２０３はヒータ２０７と同様に垂直に据え付けられている。主に、反応管２０３とマニホールド２０９とにより処理容器（反応容器）が構成される。処理容器の筒中空部には処理室２０１が形成される。処理室２０１は、基板としてのウエハ２００を収容可能に構成されている。この処理室２０１内、すなわち、この処理容器内でウエハ２００に対する処理が行われる。
処理室２０１内には、第１供給部、第２供給部としてのノズル２４９ａ，２４９ｂが、マニホールド２０９の側壁を貫通するようにそれぞれ設けられている。ノズル２４９ａ，２４９ｂを第１ノズル、第２ノズルとも称する。ノズル２４９ａ，２４９ｂは、例えば石英またはＳｉＣ等の耐熱性材料により構成されている。ノズル２４９ａ，２４９ｂには、ガス供給管２３２ａ，２３２ｂが接続されている。ノズル２４９ａ，２４９ｂはそれぞれ異なるノズルであり、隣接して設けられている。
ガス供給管２３２ａ，２３２ｂには、ガス流の上流側から順に、流量制御器（流量制御部）であるマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２４１ａ，２４１ｂおよび開閉弁であるバルブ２４３ａ，２４３ｂがそれぞれ設けられている。ガス供給管２３２ａのバルブ２４３ａよりも下流側には、ガス供給管２３２ｆが接続されている。ガス供給管２３２ｂのバルブ２４３ｂよりも下流側には、ガス供給管２３２ｃ～２３２ｅが接続されている。ガス供給管２３２ｃ～２３２ｆには、ガス流の上流側から順に、ＭＦＣ２４１ｃ～２４１ｆおよびバルブ２４３ｃ～２４３ｆがそれぞれ設けられている。ガス供給管２３２ａ～２３２ｆは、例えばＳＵＳ等の金属材料により構成されている。
図１、図２に示すように、ノズル２４９ａ，２４９ｂは、反応管２０３の内壁とウエハ２００との間における平面視において円環状の空間に、反応管２０３の内壁の下部より上部に沿って、ウエハ２００の配列方向上方に向かって立ち上がるようにそれぞれ設けられている。すなわち、ノズル２４９ａ，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それぞれ設けられている。ガス供給孔２５０ａ，２５０ｂは、それぞれが、平面視においてウエハ２００の中心に向かって開口しており、ウエハ２００に向けてガスを供給することが可能となっている。ガス供給孔２５０ａ，２５０ｂは、反応管２０３の下部から上部にわたって複数設けられている。
ガス供給管２３２ａからは、半導体元素または金属元素を含有する原料ガスが、ＭＦＣ２４１ａ、バルブ２４３ａ、ノズル２４９ａを介して処理室２０１内へ供給される。
ガス供給管２３２ｂからは、酸素（Ｏ）含有ガスが、ＭＦＣ２４１ｂ、バルブ２４３ｂ、ノズル２４９ｂを介して処理室２０１内へ供給される。
ガス供給管２３２ｃからは、炭素（Ｃ）および硼素（Ｂ）のうち少なくともいずれかを含有する所定元素含有ガスが、ＭＦＣ２４１ｃ、バルブ２４３ｃ、ノズル２４９ａを介して処理室２０１内へ供給される。
ガス供給管２３２ｄからは、窒素（Ｎ）含有ガスが、ＭＦＣ２４１ｄ、バルブ２４３ｄ、ノズル２４９ｂを介して処理室２０１内へ供給される。
ガス供給管２３２ｅ，２３２ｆからは、不活性ガスが、それぞれＭＦＣ２４１ｅ，２４１ｆ，バルブ２４３ｅ，２４３ｆ、ガス供給管２３２ａ，２３２ｂ、ノズル２４９ａ，２４９ｂを介して処理室２０１内へ供給される。不活性ガスは、パージガス、キャリアガス、希釈ガス等として作用する。
主に、ガス供給管２３２ａ～２３２ｄ、ＭＦＣ２４１ａ～２４１ｄ、バルブ２４３ａ～２４３ｄにより、処理ガス供給系（原料ガス供給系、窒素含有ガス供給系、酸素含有ガス供給系、所定元素含有ガス供給系）が構成される。主に、ガス供給管２３２ｅ，２３２ｆ、ＭＦＣ２４１ｅ，２４１ｆ、バルブ２４３ｅ，２４３ｆにより、不活性ガス供給系が構成される。
上述の各種ガス供給系のうち、いずれか、或いは、全てのガス供給系は、バルブ２４３ａ～２４３ｆ、ＭＦＣ２４１ａ～２４１ｆ等が集積されてなる集積型ガス供給システム２４８として構成されていてもよい。集積型ガス供給システム２４８は、ガス供給管２３２ａ～２３２ｆのそれぞれに対して接続され、ガス供給管２３２ａ～２３２ｆ内への各種ガスの供給動作、すなわち、バルブ２４３ａ～２４３ｆの開閉動作やＭＦＣ２４１ａ～２４１ｆによる流量調整動作等が、後述するコントローラ１２１によって制御されるように構成されている。集積型ガス供給システム２４８は、一体型、或いは、分割型の集積ユニットとして構成されており、ガス供給管２３２ａ～２３２ｆ等に対して集積ユニット単位で着脱を行うことができ、集積型ガス供給システム２４８のメンテナンス、交換、増設等を、集積ユニット単位で行うことが可能なように構成されている。
反応管２０３の側壁下方には、処理室２０１内の雰囲気を排気する排気口２３１ａが設けられている。排気口２３１ａは、反応管２０３の側壁の下部より上部に沿って、すなわち、ウエハ配列領域に沿って設けられていてもよい。排気口２３１ａには排気管２３１が接続されている。排気管２３１には、処理室２０１内の圧力を検出する圧力検出器（圧力検出部）としての圧力センサ２４５および圧力調整器（圧力調整部）としてのＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）バルブ２４４を介して、真空排気装置としての真空ポンプ２４６が接続されている。ＡＰＣバルブ２４４は、真空ポンプ２４６を作動させた状態で弁を開閉することで、処理室２０１内の真空排気および真空排気停止を行うことができ、更に、真空ポンプ２４６を作動させた状態で、圧力センサ２４５により検出された圧力情報に基づいて弁開度を調節することで、処理室２０１内の圧力を調整することができるように構成されている。主に、排気管２３１、ＡＰＣバルブ２４４、圧力センサ２４５により、排気系が構成される。真空ポンプ２４６を排気系に含めて考えてもよい。
マニホールド２０９の下方には、マニホールド２０９の下端開口を気密に閉塞可能な炉口蓋体としてのシールキャップ２１９が設けられている。シールキャップ２１９は、例えばＳＵＳ等の金属材料により構成され、円盤状に形成されている。シールキャップ２１９の上面には、マニホールド２０９の下端と当接するシール部材としてのＯリング２２０ｂが設けられている。シールキャップ２１９の下方には、後述するボート２１７を回転させる回転機構２６７が設置されている。回転機構２６７の回転軸２５５は、例えばＳＵＳ等の金属材料により構成され、シールキャップ２１９を貫通してボート２１７に接続されている。回転機構２６７は、ボート２１７を回転させることでウエハ２００を回転させるように構成されている。シールキャップ２１９は、反応管２０３の外部に設置された昇降機構としてのボートエレベータ１１５によって垂直方向に昇降されるように構成されている。ボートエレベータ１１５は、シールキャップ２１９を昇降させることで、ウエハ２００を処理室２０１内外に搬入および搬出（搬送）する搬送装置（搬送機構）として構成されている。
マニホールド２０９の下方には、シールキャップ２１９を降下させボート２１７を処理室２０１内から搬出した状態で、マニホールド２０９の下端開口を気密に閉塞可能な炉口蓋体としてのシャッタ２１９ｓが設けられている。シャッタ２１９ｓは、例えばＳＵＳ等の金属材料により構成され、円盤状に形成されている。シャッタ２１９ｓの上面には、マニホールド２０９の下端と当接するシール部材としてのＯリング２２０ｃが設けられている。シャッタ２１９ｓの開閉動作（昇降動作や回動動作等）は、シャッタ開閉機構１１５ｓにより制御される。
基板を支持する支持具としてのボート２１７は、複数枚、例えば２５～２００枚のウエハ２００を、水平姿勢で、かつ、互いに中心を揃えた状態で垂直方向に整列させて多段に支持するように構成されている。すなわち、ボート２１７は、複数枚のウエハ２００を、水平姿勢で、かつ、垂直方向に間隔を空けて配列させるように構成されている。ボート２１７は、例えば石英やＳｉＣ等の耐熱性材料により構成される。ボート２１７の下部には、例えば石英やＳｉＣ等の耐熱性材料により構成される断熱板２１８が多段に支持されている。ボート２１７は、複数枚のウエハ２００をそれぞれ支持することができるように構成されている。
反応管２０３内には、温度検出器としての温度センサ２６３が設置されている。温度センサ２６３により検出された温度情報に基づきヒータ２０７への通電具合を調整することで、処理室２０１内の温度が所望の温度分布となる。温度センサ２６３は、反応管２０３の内壁に沿って設けられている。
図３に示すように、制御部（制御手段）であるコントローラ１２１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１２１ａ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）１２１ｂ、記憶装置１２１ｃ、Ｉ／Ｏポート１２１ｄを備えたコンピュータとして構成されている。ＲＡＭ１２１ｂ、記憶装置１２１ｃ、Ｉ／Ｏポート１２１ｄは、内部バス１２１ｅを介して、ＣＰＵ１２１ａとデータ交換可能なように構成されている。コントローラ１２１には、例えばタッチパネル等として構成された入出力装置１２２が接続されている。また、コントローラ１２１には、外部記憶装置１２３を接続することが可能となっている。
記憶装置１２１ｃは、例えばフラッシュメモリ、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）等で構成されている。記憶装置１２１ｃ内には、の動作を制御する制御プログラムや、後述する処理の手順や条件等が記載されたプロセスレシピ等が、読み出し可能に格納されている。プロセスレシピは、後述する処理における各手順をコントローラ１２１によって、基板処理装置に実行させ、所定の結果を得ることができるように組み合わされたものであり、プログラムとして機能する。以下、プロセスレシピや制御プログラム等を総称して、単に、プログラムともいう。また、プロセスレシピを、単に、レシピともいう。本明細書においてプログラムという言葉を用いた場合は、レシピ単体のみを含む場合、制御プログラム単体のみを含む場合、または、それらの両方を含む場合がある。ＲＡＭ１２１ｂは、ＣＰＵ１２１ａによって読み出されたプログラムやデータ等が一時的に保持されるメモリ領域（ワークエリア）として構成されている。
Ｉ／Ｏポート１２１ｄは、上述のＭＦＣ２４１ａ～２４１ｆ、バルブ２４３ａ～２４３ｆ、圧力センサ２４５、ＡＰＣバルブ２４４、真空ポンプ２４６、温度センサ２６３、ヒータ２０７、回転機構２６７、ボートエレベータ１１５、シャッタ開閉機構１１５ｓ等に接続されている。
ＣＰＵ１２１ａは、記憶装置１２１ｃから制御プログラムを読み出して実行すると共に、入出力装置１２２からの操作コマンドの入力等に応じて記憶装置１２１ｃからレシピを読み出すことが可能なように構成されている。ＣＰＵ１２１ａは、読み出したレシピの内容に沿うように、ＭＦＣ２４１ａ～２４１ｇによる各種ガスの流量調整動作、バルブ２４３ａ～２４３ｇの開閉動作、ＡＰＣバルブ２４４の開閉動作および圧力センサ２４５に基づくＡＰＣバルブ２４４による圧力調整動作、真空ポンプ２４６の起動および停止、温度センサ２６３に基づくヒータ２０７の温度調整動作、回転機構２６７によるボート２１７の回転および回転速度調節動作、ボートエレベータ１１５によるボート２１７の昇降動作、シャッタ開閉機構１１５ｓによるシャッタ２１９ｓの開閉動作等を制御することが可能なように構成されている。
コントローラ１２１は、外部記憶装置１２３に格納された上述のプログラムを、コンピュータにインストールすることにより構成することができる。外部記憶装置１２３は、例えば、ＨＤＤ等の磁気ディスク、ＣＤ等の光ディスク、ＭＯ等の光磁気ディスク、ＵＳＢメモリやＳＳＤ等の半導体メモリ等を含む。記憶装置１２１ｃや外部記憶装置１２３は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体として構成されている。以下、これらを総称して、単に、記録媒体ともいう。本明細書において記録媒体という言葉を用いた場合は、記憶装置１２１ｃ単体のみを含む場合、外部記憶装置１２３単体のみを含む場合、または、それらの両方を含む場合がある。なお、コンピュータへのプログラムの提供は、外部記憶装置１２３を用いず、インターネットや専用回線等の通信手段を用いて行っうようにしてもよい。
（２）基板処理工程
上述の基板処理装置を用い、半導体装置の製造工程の一工程として、処理容器内の基板としてのウエハ２００上に第１膜と第２膜とが積層されてなる積層膜を形成し、処理容器内に付着した積層膜における第２膜の組成を第１膜の組成に近づける改質処理を行う処理シーケンスの例について説明する。以下の説明において、基板処理装置を構成する各部の動作はコントローラ１２１により制御される。
本態様における処理シーケンスでは、
処理容器内のウエハ２００上に、Ｎ、Ｏ及び所定元素を含有する第１膜と、Ｎを含有し第１膜とは組成が異なる第２膜と、が積層されてなる積層膜を形成するステップＡと、
ステップＡにおいて処理容器内に付着した積層膜における第２膜の組成を第１膜の組成に近づける改質処理を行うステップＢと、
を行う。
本態様では、ステップＡにて、ウエハ２００上に、例えば、原料ガス、Ｎ含有ガス、Ｏ含有ガス及び所定元素含有ガスを供給して第１膜を形成し（第１膜成膜処理）、原料ガス及びＮ含有ガスを供給して第２膜を形成して（第２膜成膜処理）、第１膜と第２膜との積層膜を形成する。さらに、ステップＢにて、例えばＯ含有ガスを供給し、処理容器内に付着した積層膜における第２膜の組成を第１膜の組成に近づける改質処理を行う。
本態様におけるステップＡの第１膜成膜処理では、図５に示す処理シーケンスのように、
処理容器内のウエハ２００に対して原料ガスを供給するステップＡ１と、
処理容器内のウエハ２００に対して所定元素含有ガスを供給するステップＡ２と、
処理容器内のウエハ２００に対してＯ含有ガスを供給するステップＡ３と、
処理容器内のウエハ２００に対してＮ含有ガスを供給するステップＡ４と、
を非同時に行うサイクルを所定回数（ｎ回、ｎは１以上の整数）行うことで、ウエハ２００上に、第１膜を形成する。
本態様におけるステップＡの第２膜成膜処理では、図６に示す処理シーケンスのように、
処理容器内のウエハ２００に対して原料ガスを供給するステップａ１と、
処理容器内のウエハ２００に対してＮ含有ガスを供給するステップａ２と、
を非同時に行うサイクルを所定回数（ｍ回、ｍは１以上の整数）行うことで、第１膜上に、第２膜を形成する。
本明細書では、上述の処理シーケンスを、便宜上、以下のように示すこともある。以下の他の態様や変形例等の説明においても、同様の表記を用いる。
第１膜成膜処理：（原料ガス→所定元素含有ガス→Ｏ含有ガス→Ｎ含有ガス）×ｎ
第２膜成膜処理：（原料ガス→Ｎ含有ガス）×ｍ
本明細書において用いる「ウエハ」という言葉は、ウエハそのものを意味する場合や、ウエハとその表面に形成された所定の層や膜との積層体を意味する場合がある。本明細書において用いる「ウエハの表面」という言葉は、ウエハそのものの表面を意味する場合や、ウエハ上に形成された所定の層等の表面を意味する場合がある。本明細書において「ウエハ上に所定の層を形成する」と記載した場合は、ウエハそのものの表面に所定の層を直接形成することを意味する場合や、ウエハ上に形成されている層等の上に所定の層を形成することを意味する場合がある。本明細書において「基板」という言葉を用いた場合も、「ウエハ」という言葉を用いた場合と同義である。
（２－１）成膜処理
まず、ウエハ２００上に第１膜を形成する第１膜成膜処理のシーケンス例について説明し、次に、第１膜上に第２膜を形成する第２膜成膜処理のシーケンス例について説明する。
（ウエハチャージ）
複数枚のウエハ２００がボート２１７に装填（ウエハチャージ）される。その後、シャッタ開閉機構１１５ｓによりシャッタ２１９ｓが移動させられて、マニホールド２０９の下端開口が開放される（シャッタオープン）。
（ボートロード）
その後、図１に示すように、複数枚のウエハ２００を支持したボート２１７は、ボートエレベータ１１５によって持ち上げられて処理室２０１内へ搬入される（ボートロード）。この状態で、シールキャップ２１９は、Ｏリング２２０ｂを介してマニホールド２０９の下端をシールした状態となる。
（圧力調整および温度調整）
ボートロードが終了した後、処理室２０１内、すなわち、ウエハ２００が存在する空間が、所望の圧力（真空度）となるように、真空ポンプ２４６によって真空排気（減圧排気）される。この際、処理室２０１内の圧力は圧力センサ２４５で測定され、この測定された圧力情報に基づきＡＰＣバルブ２４４がフィードバック制御される（圧力調整）。また、処理室２０１内のウエハ２００が、所望の処理温度となるように、ヒータ２０７によって加熱される。この際、処理室２０１内が所望の温度分布となるように、温度センサ２６３が検出した温度情報に基づきヒータ２０７への通電具合がフィードバック制御される（温度調整）。また、回転機構２６７によるウエハ２００の回転を開始する。真空ポンプ２４６の稼働、ウエハ２００の加熱および回転は、いずれも、少なくともウエハ２００に対する処理が終了するまでの間は継続して行われる。
（第１膜成膜処理）
その後、次のステップＡ１～Ａ４を順次実行する。
［ステップＡ１］
ステップＡ１では、処理室２０１内のウエハ２００に対して、原料ガスを供給する。
具体的には、バルブ２４３ａを開き、ガス供給管２３２ａ内へ原料ガスを流す。原料ガスは、ＭＦＣ２４１ａにより流量調整され、ノズル２４９ａを介して処理室２０１内へ供給され、排気口２３１ａより排気される。このとき、ウエハ２００の側方から、ウエハ２００に対して原料ガスが供給される（原料ガス供給）。このとき、バルブ２４３ｅ，２４３ｆを開き、ノズル２４９ａ，２４９ｂのそれぞれを介して処理室２０１内へ不活性ガスを供給する。なお、以下に示すいくつかの方法においては、処理室２０１内への不活性ガスの供給を不実施とするようにしてもよい。
本ステップにおける処理条件としては、
処理温度：２５０～８００℃、好ましくは４００～７００℃
処理圧力：１～２６６６Ｐａ、好ましくは６７～１３３３Ｐａ
原料ガス供給流量：０．０１～２ｓｌｍ、好ましくは０．１～１ｓｌｍ
原料ガス供給時間：１～１２０秒、好ましくは１～６０秒
不活性ガス供給流量（ガス供給管毎）：０～１０ｓｌｍ
が例示される。
なお、本明細書における「２５０～８００℃」のような数値範囲の表記は、下限値および上限値がその範囲に含まれることを意味する。よって、例えば、「２５０～８００℃」とは「２５０℃以上８００℃以下」を意味する。他の数値範囲についても同様である。また、本明細書における処理温度とはウエハ２００の温度または処理室２０１内の温度のことを意味し、処理圧力とは処理室２０１内の圧力のことを意味する。また、ガス供給流量：０ｓｌｍとは、そのガスを供給しないケースを意味する。これらは、以下の説明においても同様である。
上述の処理条件下でウエハ２００に対して原料ガスとして、例えば、クロロシラン系ガスを供給することにより、下地としてのウエハ２００の最表面上に、Ｃｌを含むＳｉ含有層が形成される。Ｃｌを含むＳｉ含有層は、ウエハ２００の最表面への、クロロシラン系ガスの分子の物理吸着や化学吸着、クロロシラン系ガスの一部が分解した物質の分子の物理吸着や化学吸着、クロロシラン系ガスの熱分解によるＳｉの堆積等により形成される。Ｃｌを含むＳｉ含有層は、クロロシラン系ガスの分子やクロロシラン系ガスの一部が分解した物質の分子の吸着層（物理吸着層や化学吸着層）であってもよく、Ｃｌを含むＳｉの堆積層であってもよい。本明細書では、Ｃｌを含むＳｉ含有層を、単に、Ｓｉ含有層とも称する。なお、上述の処理条件下では、ウエハ２００の最表面上へのクロロシラン系ガスの分子やクロロシラン系ガスの一部が分解した物質の分子の物理吸着や化学吸着が支配的に（優先的に）生じ、クロロシラン系ガスの熱分解によるＳｉの堆積は僅かに生じるか、あるいは、殆ど生じないこととなる。すなわち、上述の処理条件下では、Ｓｉ含有層は、クロロシラン系ガスの分子やクロロシラン系ガスの一部が分解した物質の分子の吸着層（物理吸着層や化学吸着層）を圧倒的に多く含むこととなり、Ｃｌを含むＳｉの堆積層を僅かに含むか、もしくは、殆ど含まないこととなる。
Ｓｉ含有層が形成された後、バルブ２４３ａを閉じ、処理室２０１内への原料ガスの供給を停止する。そして、処理室２０１内を真空排気し、処理室２０１内に残留するガス等を処理室２０１内から排除する。このとき、バルブ２４３ｅ，２４３ｆを開いたままとし、処理室２０１内へ不活性ガスを供給し、排気口２３１ａより排気して、処理室２０１内を不活性ガスでパージする（パージ）。
パージにおける処理条件としては、
処理圧力：１～２０Ｐａ
不活性ガス供給流量（ガス供給管毎）：０．０５～２０ｓｌｍ
不活性ガス供給時間：１～２００秒、好ましくは１～４０秒
が例示される。他の処理条件は、原料ガスを供給する際における処理条件と同様な処理条件とする。
原料ガスとしては、例えば、ウエハ２００上に形成される膜を構成する主元素としてのシリコン（Ｓｉ）を含むシラン系ガスを用いることができる。シラン系ガスとしては、例えば、ハロゲン及びＳｉを含むガス、すなわち、ハロシラン系ガスを用いることができる。ハロゲンには、塩素（Ｃｌ）、フッ素（Ｆ）、臭素（Ｂｒ）、ヨウ素（Ｉ）等が含まれる。ハロシラン系ガスとしては、例えば、Ｃｌ及びＳｉを含む上述のクロロシラン系ガスを用いることができる。
原料ガスとしては、例えば、モノクロロシラン（ＳｉＨ３Ｃｌ、略称：ＭＣＳ）ガス、ジクロロシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２、略称：ＤＣＳ）ガス、トリクロロシラン（ＳｉＨＣｌ３、略称：ＴＣＳ）ガス、テトラクロロシラン（ＳｉＣｌ４、略称：４ＣＳ）ガス、ヘキサクロロジシランガス（Ｓｉ２Ｃｌ６、略称：ＨＣＤＳ）ガス、オクタクロロトリシラン（Ｓｉ３Ｃｌ８、略称：ＯＣＴＳ）ガス等のクロロシラン系ガスを用いることができる。原料ガスとしては、これらのうち１以上を用いることができる。
原料ガスとしては、クロロシラン系ガスの他、例えば、テトラフルオロシラン（ＳｉＦ４）ガス、ジフルオロシラン（ＳｉＨ２Ｆ２）ガス等のフルオロシラン系ガスや、テトラブロモシラン（ＳｉＢｒ４）ガス、ジブロモシラン（ＳｉＨ２Ｂｒ２）ガス等のブロモシラン系ガスや、テトラヨードシラン（ＳｉＩ４）ガス、ジヨードシラン（ＳｉＨ２Ｉ２）ガス等のヨードシラン系ガスを用いることもできる。原料ガスとしては、これらのうち１以上を用いることができる。
原料ガスとしては、これらの他、例えば、アミノ基及びＳｉを含むガス、すなわち、アミノシラン系ガスを用いることもできる。アミノ基とは、アンモニア、第一級アミン又は第二級アミンから水素（Ｈ）を除去した１価の官能基のことであり、－ＮＨ２，－ＮＨＲ，－ＮＲ２のように表すことができる。なお、Ｒはアルキル基を示し、－ＮＲ２の２つのＲは、同一であってもよいし、異なっていてもよい。
原料ガスとしては、例えば、テトラキス（ジメチルアミノ）シラン（Ｓｉ［Ｎ（ＣＨ３）２］４、略称：４ＤＭＡＳ）ガス、トリス（ジメチルアミノ）シラン（Ｓｉ［Ｎ（ＣＨ３）２］３Ｈ、略称：３ＤＭＡＳ）ガス、ビス（ジエチルアミノ）シラン（Ｓｉ［Ｎ（Ｃ２Ｈ５）２］２Ｈ２、略称：ＢＤＥＡＳ）ガス、ビス（ターシャリーブチルアミノ）シラン（ＳｉＨ２［ＮＨ（Ｃ４Ｈ９）］２、略称：ＢＴＢＡＳ）ガス、（ジイソプロピルアミノ）シラン（ＳｉＨ３［Ｎ（Ｃ３Ｈ７）２］、略称：ＤＩＰＡＳ）ガス等のアミノシラン系ガスを用いることもできる。原料ガスとしては、これらのうち１以上を用いることができる。
これらの点は、後述するステップａ１においても同様である。
不活性ガスとしては、例えば、窒素（Ｎ２）ガスや、アルゴン（Ａｒ）ガス、ヘリウム（Ｈｅ）ガス、ネオン（Ｎｅ）ガス、キセノン（Ｘｅ）ガス、クリプトン（Ｋｒ）ガス、ラドン（Ｒｎ）ガス等の希ガスを用いることができる。不活性ガスとしては、これらのうち１以上を用いることができる。この点は、後述する各ステップにおいても同様である。
［ステップＡ２］
ステップＡ１が終了した後、処理室２０１内のウエハ２００、すなわち、ウエハ２００上に形成されたＳｉ含有層に対して、所定元素含有ガスを供給する。
具体的には、バルブ２４３ｃを開き、ガス供給管２３２ｃ内へ所定元素含有ガスを流す。所定元素含有ガスは、ＭＦＣ２４１ｃにより流量調整され、ノズル２４９ａを介して処理室２０１内へ供給され、排気口２３１ａより排気される。このとき、ウエハ２００の側方から、ウエハ２００に対して所定元素含有ガスが供給される（所定元素含有ガス供給）。このとき、バルブ２４３ｅ，２４３ｆを開いたままとし、ノズル２４９ａ，２４９ｂのそれぞれを介して処理室２０１内へ不活性ガスを供給してもよい。
本ステップにおける処理条件としては、
処理圧力：１～４０００Ｐａ、好ましくは１～３０００Ｐａ
所定元素含有ガス供給流量：０．１～１０ｓｌｍ
所定元素含有ガス供給時間：１～１２０秒、好ましくは１～６０秒
が例示される。他の処理条件は、ステップＡ１にて原料ガスを供給する際における処理条件と同様な処理条件とする。
上述の条件下でウエハ２００に対して所定元素含有ガスとして、例えば、炭素（Ｃ）含有ガスを供給することにより、ウエハ２００上に形成されたＳｉ含有層の少なくとも一部が炭化（改質）される。結果として、下地としてのウエハ２００の最表面上に、Ｓｉ含有層が炭化されてなる層、すなわち、ＳｉおよびＣを含む層として、シリコン炭化層（ＳｉＣ層）が形成される。ＳｉＣ層を形成する際、Ｓｉ含有層に含まれていたＣｌ等の不純物は、所定元素含有ガスによるＳｉ含有層の改質反応の過程において、少なくともＣｌを含むガス状物質を構成し、処理室２０１内から排出される。これにより、ＳｉＣ層は、Ｓｉ含有層に比べて、Ｃｌ等の不純物が少ない層となる。
ＳｉＣ層が形成された後、バルブ２４３ｃを閉じ、処理室２０１内への所定元素含有ガスの供給を停止し、ステップＡ１におけるパージと同様の処理手順により、処理室２０１内に残留するガス等を処理室２０１内から排除する（パージ）。
所定元素含有ガスとしては、例えば、Ｃ含有ガスを用いることができる。Ｃ含有ガスとしては、例えば、プロピレン（Ｃ３Ｈ６）ガス、エチレン（Ｃ２Ｈ４）ガス、アセチレン（Ｃ２Ｈ２）ガス等の炭化水素系ガスを用いることができる。所定元素含有ガスとしては、これらのうち１以上を用いることができる。
［ステップＡ３］
ステップＡ２が終了した後、処理室２０１内のウエハ２００、すなわち、ウエハ２００上に形成されたＳｉＣ層に対して、Ｏ含有ガスを供給する。
具体的には、バルブ２４３ｂを開き、ガス供給管２３２ｂ内へＯ含有ガスを流す。Ｏ含有ガスは、ＭＦＣ２４１ｂにより流量調整され、ノズル２４９ｂを介して処理室２０１内へ供給され、排気口２３１ａより排気される。このとき、ウエハ２００の側方から、ウエハ２００に対してＯ含有ガスが供給される（Ｏ含有ガス供給）。このとき、バルブ２４３ｅ，２４３ｆを開いたままとし、ノズル２４９ａ，２４９ｂのそれぞれを介して処理室２０１内へ不活性ガスを供給してもよい。
本ステップにおける処理条件としては、
処理圧力：１～４０００Ｐａ、好ましくは１～３０００Ｐａ
Ｏ含有ガス供給流量：０．１～１０ｓｌｍ
Ｏ含有ガス供給時間：１～１２０秒、好ましくは１～６０秒
が例示される。他の処理条件は、ステップＡ１にて原料ガスを供給する際における処理条件と同様な処理条件とする。
上述の条件下でウエハ２００に対してＯ含有ガスを供給することにより、ウエハ２００上に形成されたＳｉＣ層の少なくとも一部が酸化（改質）される。結果として、下地としてのウエハ２００の最表面上に、ＳｉＣ層が酸化されてなる層、すなわち、Ｓｉ，ＯおよびＣを含む層として、シリコン酸炭化層（ＳｉＯＣ層）が形成される。ＳｉＯＣ層を形成する際、ＳｉＣ層に含まれていたＣｌ等の不純物は、Ｏ含有ガスによるＳｉＣ層の改質反応の過程において、少なくともＣｌを含むガス状物質を構成し、処理室２０１内から排出される。これにより、ＳｉＯＣ層は、ＳｉＣ層に比べて、Ｃｌ等の不純物が少ない層となる。
ＳｉＯＣ層が形成された後、バルブ２４３ｂを閉じ、処理室２０１内へのＯ含有ガスの供給を停止し、ステップＡ１におけるパージと同様の処理手順により、処理室２０１内に残留するガス等を処理室２０１内から排除する（パージ）。
Ｏ含有ガスとしては、例えば、酸素（Ｏ２）ガス、オゾン（Ｏ３）ガス、水蒸気（Ｈ２Ｏガス）、一酸化窒素（ＮＯ）ガス、亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）ガス等を用いることができる。Ｏ含有ガスとしては、これらのうち１以上を用いることができる。この点は、後述するステップｂにおいても同様である。
［ステップＡ４］
ステップＡ３が終了した後、処理室２０１内のウエハ２００、すなわち、ウエハ２００上に形成されたＳｉＯＣ層に対して、Ｎ含有ガスを供給する。
具体的には、バルブ２４３ｄを開き、ガス供給管２３２ｄ内へ、Ｎ含有ガスを流す。Ｎ含有ガスは、ＭＦＣ２４１ｄにより流量調整され、ノズル２４９ｂを介して処理室２０１内へ供給され、排気口２３１ａより排気される。このとき、ウエハ２００の側方から、ウエハ２００に対して、Ｎ含有ガスが供給される（Ｎ含有ガス供給）。このとき、バルブ２４３ｅ，２４３ｆを開いたままとし、ノズル２４９ａ，２４９ｂのそれぞれを介して処理室２０１内へ不活性ガスを供給してもよい。
本ステップにおける処理条件としては、
処理圧力：１～４０００Ｐａ、好ましくは１～３０００Ｐａ
Ｎ含有ガス供給流量：０．１～１０ｓｌｍ
Ｎ含有ガス供給時間：１～１２０秒、好ましくは１～６０秒
が例示される。他の処理条件は、ステップＡ１にて原料ガスを供給する際における処理条件と同様な処理条件とする。
上述の条件下でウエハ２００に対してＮ含有ガスを供給することにより、ウエハ２００上に形成されたＳｉＯＣ層の少なくとも一部が窒化（改質）される。結果として、下地としてのウエハ２００の最表面上に、ＳｉＯＣ層が窒化されてなる層、すなわち、Ｓｉ，Ｏ，ＣおよびＮを含む層として、シリコン酸炭窒化層（ＳｉＯＣＮ層）が形成される。ＳｉＯＣＮ層を形成する際、ＳｉＯＣ層に含まれていたＣｌ等の不純物は、Ｎ含有ガスによるＳｉＯＣ層の改質反応の過程において、少なくともＣｌを含むガス状物質を構成し、処理室２０１内から排出される。これにより、ＳｉＯＣＮ層は、ＳｉＯＣ層に比べて、Ｃｌ等の不純物が少ない層となる。
ＳｉＯＣＮ層が形成された後、バルブ２４３ｄを閉じ、処理室２０１内へのＮ含有ガスの供給を停止し、ステップＡ１におけるパージと同様の処理手順により、処理室２０１内に残留するガス等を処理室２０１内から排除する（パージ）。
Ｎ含有ガスとしては、例えば、アンモニア（ＮＨ３）ガス、ジアゼン（Ｎ２Ｈ２）ガス、ヒドラジン（Ｎ２Ｈ４）ガス、Ｎ３Ｈ８ガス等の窒化水素系ガスを用いることができる。Ｎ含有ガスとしては、これらのうち１以上を用いることができる。この点は、後述するステップａ２においても同様である。
［サイクルの所定回数実施］
上述のステップＡ１～Ａ４を非同時に、すなわち、同期させることなく行うサイクルを所定回数（ｎ回、ｎは１以上の整数）行うことにより、ウエハ２００の表面を下地として、この下地上に、第１膜として、Ｏ，Ｎ、所定元素として例えばＣ及び半導体元素として例えばＳｉを含有する所定の厚さの例えばシリコン酸炭窒化膜（ＳｉＯＣＮ膜）を形成することができる（図７（ａ）、図７（ｂ）参照）。上述のサイクルは、複数回繰り返すことが好ましい。すなわち、１サイクルあたりに形成されるＳｉＯＣＮ層の厚さを所望の膜厚よりも薄くし、ＳｉＯＣＮ層を積層することで形成されるＳｉＯＣＮ膜の厚さが所望の厚さになるまで、上述のサイクルを複数回繰り返すことが好ましい。
（第２膜成膜処理）
その後、次のステップａ１，ａ２を順次実行する。
［ステップａ１］
ステップａ１では、上述のステップＡ１における処理手順、処理条件と同様の処理手順、処理条件により、処理室２０１内のウエハ２００、すなわち、ウエハ２００上に形成された第１膜に対して、原料ガスを供給する（原料ガス供給）。これにより、第１膜上にＳｉ含有層が形成される。Ｓｉ含有層が形成された後、処理室２０１内への原料ガスの供給を停止し、ステップＡ１におけるパージと同様の処理手順により、処理室２０１内に残留するガス等を処理室２０１内から排除する（パージ）。
［ステップａ２］
ステップａ１が終了した後、上述のステップＡ１における処理手順、処理条件と同様の処理手順、処理条件により、処理室２０１内のウエハ２００、すなわち、ウエハ２００上の第１膜上に形成されたＳｉ含有層に対して、Ｎ含有ガスを供給する（Ｎ含有ガス供給）。これにより、第１膜上に形成されたＳｉ含有層の少なくとも一部が窒化（改質）される。結果として、下地としての第１膜上に、Ｓｉ含有層が窒化されてなる層、すなわち、ＳｉおよびＮを含む層として、シリコン窒化層（ＳｉＮ層）が形成される。ＳｉＮ層を形成する際、Ｓｉ含有層に含まれていたＣｌ等の不純物は、Ｎ含有ガスによるＳｉＮ層の改質反応の過程において、少なくともＣｌを含むガス状物質を構成し、処理室２０１内から排出される。これにより、ＳｉＮ層は、Ｓｉ含有層に比べて、Ｃｌ等の不純物が少ない層となる。
ＳｉＮ層が形成された後、処理室２０１内へのＮ含有ガスの供給を停止し、ステップＡ１におけるパージと同様の処理手順により、処理室２０１内に残留するガス等を処理室２０１内から排除する（パージ）。
［サイクルの所定回数実施］
上述のステップａ１，ａ２を非同時に、すなわち、同期させることなく行うサイクルを所定回数（ｍ回、ｍは１以上の整数）行うことにより、第１膜の表面を下地として、この下地上に、第２膜として、Ｎ及び半導体元素として例えばＳｉを含有する所定の厚さの例えばシリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）を形成することができる（図７（ｃ）参照）。第２膜は、第１膜が含有するＯ及び所定元素を実質的に含有しない膜であり、第１膜とは成分および組成が異なっている。上述のサイクルは、複数回繰り返すことが好ましい。すなわち、１サイクルあたりに形成されるＳｉＮ層の厚さを所望の膜厚よりも薄くし、ＳｉＮ層を積層することで形成されるＳｉＮ膜の厚さが所望の厚さになるまで、上述のサイクルを複数回繰り返すことが好ましい。
上述の処理手順、処理条件により形成される第２膜の厚さは、第２膜の下地となる第１膜の厚さよりも薄い厚さで形成されることとなる。
（アフターパージおよび大気圧復帰）
ウエハ２００上へ所望の厚さの、第１膜と第２膜とが積層されてなる積層膜を形成する処理が完了した後、ノズル２４９ａ，２４９ｂのそれぞれからパージガスとして不活性ガスを処理室２０１内へ供給し、排気口２３１ａより排気する。これにより、処理室２０１内がパージされ、処理室２０１内に残留するガスや反応副生成物等が処理室２０１内から除去される（アフターパージ）。その後、処理室２０１内の雰囲気が不活性ガスに置換され（不活性ガス置換）、処理室２０１内の圧力が常圧に復帰される（大気圧復帰）。
（ボートアンロード）
その後、ボートエレベータ１１５によりシールキャップ２１９が下降され、マニホールド２０９の下端が開口される。そして、処理済のウエハ２００が、ボート２１７に支持された状態でマニホールド２０９の下端から反応管２０３の外部に搬出される（ボートアンロード）。ボートアンロードの後は、シャッタ２１９ｓが移動させられ、マニホールド２０９の下端開口がＯリング２２０ｃを介してシャッタ２１９ｓによりシールされる（シャッタクローズ）。
（ウエハディスチャージ）
ウエハ冷却後、取り出し可能な所定の温度となるまで冷却された処理済のウエハ２００は、ボート２１７より取り出される（ウエハディスチャージ）。
このようにして、ウエハ２００上に、第１膜と第２膜とが積層されてなる積層膜を形成する処理が終了する。この処理は、所定回数（１回以上）行われることとなる。
（２－２）積層膜の改質処理
上述の第１膜成膜処理と第２膜成膜処理とを行うと、第１膜と第２膜との積層膜が、処理容器内の部材の表面、例えば、反応管２０３の内壁面やボート２１７の表面等にも付着する。図８に、第１膜成膜処理、第２膜成膜処理を交互に繰り返し行うことで、第１膜と第２膜とが交互に積層されてなる積層膜が付着した処理容器内壁、すなわち、反応管２０３の内壁の断面部分拡大図を模式的に示す。第１膜と第２膜とでは、膜に発生するストレス（応力）が異なるため、積層膜を形成する処理を行うことで、第１膜と第２膜との膜ストレス差に起因して積層膜にクラックが発生し、膜が部材の表面から剥がれ、炉内に異物（パーティクル）を発生させることがある。そこで、積層膜を形成した後、所定のタイミングで、処理容器内に付着した積層膜を改質し、第１膜と第２膜との膜ストレスとの差を小さく（緩和）するメンテナンス処理を行う。
以下、処理容器内に付着した積層膜の改質処理について説明する。以下の説明においても、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。
（空ボートロード）
シャッタ開閉機構１１５ｓによりシャッタ２１９ｓが移動させられて、マニホールド２０９の下端開口が開放される（シャッタオープン）。その後、表面に第２膜が付着している空のボート２１７、すなわち、ウエハ２００を保持していないボート２１７が、ボートエレベータ１１５によって持ち上げられて、表面に第２膜が付着している処理容器内、すなわち、処理室２０１内へ搬入される（空ボートロード）。この状態で、シールキャップ２１９は、Ｏリング２２０ｂを介してマニホールド２０９の下端をシールした状態となる。
（圧力調整および温度調整）
空ボートロードが終了した後、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（減圧排気）される。この際、処理室２０１内の圧力は圧力センサ２４５で測定され、この測定された圧力情報に基づきＡＰＣバルブ２４４がフィードバック制御される（圧力調整）。また、処理室２０１内が所望の処理温度となるように、ヒータ２０７によって加熱される。この際、処理室２０１内が所望の温度分布となるように、温度センサ２６３が検出した温度情報に基づきヒータ２０７への通電具合がフィードバック制御される（温度調整）。また、回転機構２５４による空のボート２１７の回転を開始する。真空ポンプ２４６の稼働、処理室２０１内の加熱、ボート２１７の回転は、いずれも、積層膜の改質処理が終了するまでの間は継続して行われる。なお、ボート２１７は回転させなくてもよい。
（改質処理）
その後、次のステップｂを実行する。
［ステップｂ］
ステップｂでは、上述のステップＡ３における処理手順と同様の処理手順により、処理容器内の積層膜に対して、例えばＯ含有ガスを供給する（Ｏ含有ガス供給）。これにより、処理容器内の積層膜に対して酸化処理が行われる。酸化処理の終了後、処理室２０１内への原料ガスの供給を停止し、ステップＡ１におけるパージと同様の処理手順により、処理室２０１内に残留するガス等を処理室２０１内から排除する（パージ）。
本ステップにおける処理条件としては、
処理温度：３００～７５０℃、好ましくは５００～６５０℃
処理圧力：３０～１２００Ｐａ、好ましくは１０００～１２００Ｐａ
Ｏ含有ガス供給流量：１～１０ｓｌｍ、好ましくは３～６ｓｌｍ
Ｏ含有ガス供給時間：１０～６０分、好ましくは２０～４０分
が例示される。他の処理条件は、ステップＡ１にて原料ガスを供給する際における処理条件と同様な処理条件とする。
上述の条件下で処理容器内の積層膜に対してＯ含有ガスを供給することにより、積層膜における第１膜（ＳｉＯＣＮ膜）と第２膜（ＳｉＮ膜）のいずれの膜の少なくとも一部が酸化（改質）される。具体的には、処理容器内にＯ含有ガスを供給することにより、第２膜を酸化させ、シリコン酸窒化膜（ＳｉＯＮ膜）に改質させるとともに、第１膜を酸化させ、第１膜中に、さらにＯを取り込ませてＯ濃度の高い（酸素リッチな）ＳｉＯＣＮ膜に改質させる。このようにして、第２膜の組成を第１膜の組成に近づけることにより、第１膜と第２膜との膜ストレス差を小さくすることができる。
処理温度が３００℃未満となると、Ｏ含有ガスの活性化が不充分となり、改質（酸化）処理の進行が困難となる場合がある。処理温度を３００℃以上にすることにより、Ｏ含有ガスの活性化が充分となり、改質（酸化）処理を進行させることができる。処理温度を５００℃以上にすることにより、Ｏ含有ガスをさらに活性化させ、改質（酸化）処理を効率的に行うことができる。
処理温度が７５０℃を超えると、Ｏ含有ガスの活性化が過剰となり、改質（酸化）処理の進行が困難となる場合がある。処理温度を７５０℃以下とすることにより、Ｏ含有ガスの活性を適正に抑制し、改質（酸化）処理を進行させることができる。処理温度を６５０℃以下とすることにより、Ｏ含有ガスの活性をより適正に抑制し、改質（酸化）処理を効率的に行うことができる。
処理圧力が３０Ｐａ未満となると、Ｏ含有ガスの活性化が不充分となり、改質（酸化）処理の進行が困難となる場合がある。処理圧力を３０Ｐａ以上とすることにより、Ｏ含有ガスの活性化が充分となり、改質（酸化）処理を進行させることができる。処理圧力を１０００Ｐａ以上とすることにより、Ｏ含有ガスをさらに活性化させ、改質（酸化）処理を効率的に行うことができる。
処理圧力が１２００Ｐａを超えると、Ｏ含有ガスの活性化が過剰となり、改質（酸化）処理の進行が困難となる場合がある。処理圧力を１２００Ｐａ以下とすることにより、Ｏ含有ガスの活性を適正に抑制し、改質（酸化）処理を進行させることができる。
Ｏ含有ガス供給流量が１ｓｌｍ未満となると、改質（酸化）処理の進行が困難となる場合がある。Ｏ含有ガス供給流量を１ｓｌｍ以上とすることにより、改質（酸化）処理を進行させることができる。Ｏ含有ガス供給流量を３ｓｌｍ以上とすることにより、改質（酸化）処理を効率的に行うことができる。
Ｏ含有ガス供給流量が１０ｓｌｍを超えると、改質（酸化）処理が過剰に進行する場合がある。また、ガスコストの増加を招いてしまう場合がある。Ｏ含有ガス供給流量を１０ｓｌｍ以下とすることにより、改質（酸化）処理の過剰な進行を抑制することができ、ガスコストの増加を回避することができる。Ｏ含有ガス供給流量を６ｓｌｍ以下とすることにより、改質（酸化）処理の過剰な進行をより適正に抑制することができ、ガスコストの増加をより確実に回避することができる。
Ｏ含有ガス供給時間が１０分未満となると、改質（酸化）処理の進行が困難となる場合がある。Ｏ含有ガス供給時間を１０分以上とすることにより、改質（酸化）処理を進行させることができる。Ｏ含有ガス供給時間を２０分以上とすることにより、改質（酸化）処理を効率的に行うことができる。
Ｏ含有ガス供給時間が６０分を超えると、改質（酸化）処理が過剰に進行する場合がある。また、生産性の低下を招いてしまう場合がある。Ｏ含有ガス供給時間を６０分以下とすることにより、改質（酸化）処理の過剰な進行を抑制することができ、生産性の低下を回避することができる。Ｏ含有ガス供給時間を４０分以下とすることにより、改質（酸化）処理の過剰な進行をより適正に抑制することができ、生産性の低下をより確実に回避することができる。
（アフターパージおよび大気圧復帰）
処理容器内の積層膜に対する改質（酸化）処理が完了した後、ノズル２４９ａ，２４９ｂのそれぞれからパージガスとして不活性ガスを処理室２０１内へ供給し、排気口２３１ａより排気する。これにより、処理室２０１内がパージされ、処理室２０１内に残留するガスや反応副生成物等が処理室２０１内から除去される（アフターパージ）。その後、処理室２０１内の雰囲気が不活性ガスに置換され（不活性ガス置換）、処理室２０１内の圧力が常圧に復帰される（大気圧復帰）。
（空ボートアンロード）
その後、ボートエレベータ１１５によりシールキャップ２１９が下降され、マニホールド２０９の下端が開口される。そして、空のボート２１７がマニホールド２０９の下端から反応管２０３の外部に搬出される（ボートアンロード）。ボートアンロードの後は、シャッタ２１９ｓが移動させられ、マニホールド２０９の下端開口がＯリング２２０ｃを介してシャッタ２１９ｓによりシールされる（シャッタクローズ）。
このようにして、処理容器内に付着した第１膜と第２膜とが積層されたなる積層膜の改質処理が終了する。この処理は、第１膜成膜処理と第２膜成膜処理をそれぞれ１回行うごとに行うようにしてもよく、第１膜成膜処理と第２膜成膜処理をそれぞれ２回以上（複数回）行うごとに行うようにしてもよい。
（３）本態様による効果
本態様によれば、以下に示す１つ又は複数の効果が得られる。
（ａ）ステップＢにおいて、処理容器内に付着した積層膜における第２膜の組成を第１膜の組成に近づける改質処理を行うことにより、第１膜と第２膜との膜ストレス差を、ステップＢを行う前の第１膜と第２膜との膜ストレス差よりも小さくすることができる。これにより、処理容器内に付着した積層膜が剥がれにくくなり、パーティクルの発生を抑制することができる。結果として、ウエハ２００上に形成する膜の品質を向上させ、歩留まりを大幅に向上させることが可能となる。また、膜剥がれの発生を抑制することにより、クリーニング処理の頻度を下げることができ、基板処理装置のダウンタイムを短縮させることが可能となる。クリーニング処理の頻度が下がることにより、その後に行われる第１膜成膜処理において、処理容器の内壁等から脱離したクレーニングガスの成分が、ウエハ２００上に形成される膜中に混入し、その膜質を低下させることを回避することができる。
（ｂ）ステップＢにおいて、Ｏ含有ガスを処理容器内に供給して改質（酸化）処理を行うことにより、第１膜と第２膜のそれぞれの膜における膜ストレスを低減することができる。具体的には、第１膜よりも大きい膜ストレスを有する第２膜の膜ストレスをより大きく減少させることができるので、第１膜と第２膜との膜ストレス差を小さくすることができる。また、ステップＢにおいて、第１膜に含まれるＯを含有するガス（Ｏ含有ガス）を用いて改質（酸化）処理を行うことにより、処理容器内に供給するガスのコンタミネーションの発生を防止することができる。
（ｃ）第２膜の厚さを、第１膜の厚さよりも薄い厚さで形成することにより、第１膜を層間絶縁膜、第２膜をキャップ膜として用いることができる。
（ｄ）ステップＡ（第１膜成膜処理と第２膜成膜処理をそれぞれ）を１回行う度に、ステップＢ（改質処理）を行う場合には、第１膜と第２膜との膜ストレス差を理容器内に付着した積層膜における第１膜と第２膜との膜ストレス差を確実に小さくすることができる。
（ｅ）ステップＡ（第１膜成膜処理と第２膜成膜処理を）２回以上行う度に、ステップＢ（改質処理）を行う場合には、スループットを実質的に低下させることなく、処理容器内に付着した積層膜における第１膜と第２膜との膜ストレス差を小さくすることができる。
（ｆ）ステップＡを処理容器内にウエハ２００を支持したボート２１７を収容した状態で行い、ステップＢを、処理容器内にウエハ２００を支持しないボート２１７を収容した状態で行うことにより、ウエハ２００上に形成した積層膜に悪影響を与えることなく、ボート２１７や処理容器内に付着した積層膜における第１膜と第２膜との膜ストレス差を小さくすることができる。
＜本開示の他の態様＞
以上、本開示の態様を具体的に説明したが、本開示は上述の態様に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
上述の態様では、第１膜、第２膜として、半導体元素（Ｓｉ）を含有する膜を形成する例を説明したが、本開示はこれに限定されない。例えば、第１膜、第２膜として、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、ハフニウム（Ｈｆ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、タンタル（Ｔａ）、ニオブ（Ｎｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）等の金属元素を含有する膜を形成する場合にも、本開示を適用することができる。この場合においても、上述の態様における効果と同様な効果が得られる。
上述の態様では、所定の元素としてＣを用い、所定の元素を含有する第１膜としてＳｉＯＣＮ膜を形成する例について説明したが、本開示はこれに限定されない。例えば、所定の元素としてＢを用い、所定元素含有ガスとして、例えばジボラン（Ｂ２Ｈ６）ガス、トリクロロボラン（ＢＣｌ３）ガス等のＢ含有ガスを用いて、第１膜としてシリコン硼酸窒化膜（ＳｉＢＯＮ膜）を形成する場合にも、本開示を適用することができる。また、例えば、所定の元素としてＣおよびＢを含有するガスを用いて、第１膜としてシリコン硼酸炭窒化膜（ＳｉＢＯＣＮ膜）を形成する場合にも、本開示を適用することができる。これらの場合においても、上述の態様における効果と同様な効果が得られる。
上述の態様では、同一のウエハ２００上に、第１膜と第２膜とが積層してなる積層膜を形成する例について説明したが、本開示はこれに限定されない。例えば、第１膜、第２膜を、それぞれ異なるウエハ２００上に形成する場合にも、本開示を適用することができる。この場合においても、上述の態様における効果と同様な効果が得られる。
各処理に用いられるレシピは、処理内容に応じて個別に用意し、電気通信回線や外部記憶装置１２３を介して記憶装置１２１ｃ内に格納しておくことが好ましい。そして、各処理を開始する際、ＣＰＵ１２１ａが、記憶装置１２１ｃ内に格納された複数のレシピの中から、処理内容に応じて適正なレシピを適宜選択することが好ましい。これにより、１台の基板処理装置で様々な膜種、組成比、膜質、膜厚の膜を、再現性よく形成できるようになる。また、オペレータの負担を低減でき、操作ミスを回避しつつ、各処理を迅速に開始できるようになる。
上述のレシピは、新たに作成する場合に限らず、例えば、基板処理装置に既にインストールされていた既存のレシピを変更することで用意してもよい。レシピを変更する場合は、変更後のレシピを、電気通信回線や当該レシピを記録した記録媒体を介して、基板処理装置にインストールしてもよい。また、既存の基板処理装置が備える入出力装置１２２を操作し、基板処理装置に既にインストールされていた既存のレシピを直接変更してもよい。
上述の態様では、一度に複数枚の基板を処理するバッチ式の基板処理装置を用いて膜を形成する例について説明した。本開示は上述の態様に限定されず、例えば、一度に１枚または数枚の基板を処理する枚葉式の基板処理装置を用いて膜を形成する場合にも、好適に適用できる。また、上述の態様では、ホットウォール型の処理炉を有する基板処理装置を用いて膜を形成する例について説明した。本開示は上述の態様に限定されず、コールドウォール型の処理炉を有する基板処理装置を用いて膜を形成する場合にも、好適に適用できる。
このような基板処理装置を用いる場合においても、上述の態様と同様な処理手順、処理条件にて各処理を行うことができ、上述の態様と同様の効果が得られる。
上述の態様は、適宜組み合わせて用いることができる。このときの処理手順、処理条件は、例えば、上述の態様の処理手順、処理条件と同様とすることができる。
上述の態様における基板処理装置を用い、以下の第１処理を行うことで、複数枚のウエハ上にＳｉＯＣＮ膜とＳｉＮ膜とが積層されてなる積層膜を形成した。また、以下の第２処理を行うことで、複数枚のウエハ上に上述の積層膜を形成し、積層膜に酸化（改質）処理を施した。ＳｉＯＣＮ膜においては、原料ガスとしてＨＣＤＳガスを、所定元素含有ガスとしてＣ３Ｈ６ガスを、Ｏ含有ガスとしてＯ２ガスを、Ｎ含有ガスとしてＮＨ３ガスを用いた。ＳｉＮ膜においては、原料ガス、Ｎ含有ガスとして、ＳｉＯＣＮ膜と同様に、それぞれＨＣＤＳガス、ＮＨ３ガスを用いた。酸化（改質）処理では、Ｏ含有ガスとしてＯ２ガスを用いた。他の処理条件は、上述の態様における処理条件範囲内の共通の条件とした。
第１処理：（原料ガス→所定元素含有ガス→Ｏ含有ガス→Ｎ含有ガス）×ｎ→（原料ガス→Ｎ含有ガス）×ｍ
第２処理：（原料ガス→所定元素含有ガス→Ｏ含有ガス→Ｎ含有ガス）×ｎ→（原料ガス→Ｎ含有ガス）×ｍ→Ｏ含有ガス
第１処理を行うことにより形成された積層膜におけるＳｉＮ膜をサンプル１、ＳｉＯＣＮ膜をサンプル２とした。第２処理を行うことにより積層膜におけるＳｉＮ膜が酸化され改質されたＳｉＯＮ膜をサンプル３、Ｏがさらに取り込まれたＳｉＯＣＮ膜をサンプル４とした。
サンプル１～４における膜ストレスをそれぞれ測定した。その結果を図９に示す。横軸は、各サンプルを示している。縦軸は膜ストレス［ＭＰａ］を示している。縦軸における正のストレスはテンサイルストレスを、負のストレスはコンプレッシブストレスを意味している。
図９に示すように、サンプル１～４における膜ストレスは、順に、８００ＭＰａ、２８０ＭＰａ、２５０ＭＰａ、２３０ＭＰａ程度の大きさのそれぞれテンサイルストレスとなることが確認できた。すなわち、積層膜に酸化処理を施して、ＳｉＮ膜をＳｉＯＮ膜に改質することにより、膜ストレスが大幅に低下（８００ＭＰａ程度→２５０ＭＰａ程度）することが確認できた。また、積層膜に酸化処理を施して、ＳｉＯＣＮ膜に、さらにＯを取り込ませることにより、膜ストレスが低下（２８０ＭＰａ程度→２３０ＭＰａ程度）することが確認できた。また、積層膜に酸化処理を施して、ＳｉＮ膜をＳｉＯＮ膜に改質し、ＳｉＯＣＮ膜の組成に近づけることにより、ＳｉＯＮ膜（サンプル３）とＳｉＯＣＮ膜（サンプル４）との膜ストレス差を、酸化処理を施す前のＳｉＮ膜（サンプル１）とＳｉＯＣＮ膜（サンプル２）との膜ストレス差よりも小さくできることが確認できた。
また、サンプル１～４の膜の組成比、すなわち、各膜中に含まれるＳｉ、Ｏ、Ｃ、Ｎ等の濃度を、ＸＰＳ（Ｘ線光電子分光法）により測定した。サンプル３（ＳｉＯＮ膜）は、サンプル１（ＳｉＮ膜）と比較して、Ｏ濃度は高く、Ｓｉ濃度は低く、Ｎ濃度は低くなることが確認された。サンプル４（ＳｉＯＣＮ膜）は、サンプル２（ＳｉＯＣＮ膜）と比較して、Ｏ濃度は高く、Ｓｉ濃度及びＣ濃度は低く、Ｎ濃度は変化なし、であることが確認された。サンプル２（ＳｉＯＣＮ膜）は、サンプル１（ＳｉＮ膜）と比較して、Ｏ濃度は高く、Ｓｉ濃度は低く、Ｎ濃度は低いことが確認された。サンプル４（ＳｉＯＣＮ膜）は、サンプル３（ＳｉＯＮ膜）と比較して、Ｏ濃度は高く、Ｓｉ濃度はほぼ等しく、Ｃ濃度は高く、Ｎ濃度は低い、ことが確認された。
また、サンプル３（ＳｉＯＮ膜）とサンプル４（ＳｉＯＣＮ膜）におけるＳｉ濃度の差は、サンプル１（ＳｉＮ膜）とサンプル２（ＳｉＯＣＮ膜）におけるＳｉ濃度の差と比較して、小さくなることが確認された。サンプル３（ＳｉＯＮ膜）とサンプル４（ＳｉＯＣＮ膜）におけるＯ濃度の差は、サンプル１（ＳｉＮ膜）とサンプル２（ＳｉＯＣＮ膜）におけるＯ濃度の差と比較して、小さくなることが確認された。サンプル３（ＳｉＯＮ膜）とサンプル４（ＳｉＯＣＮ膜）におけるＣ濃度の差は、サンプル１（ＳｉＮ膜）とサンプル２（ＳｉＯＣＮ膜）におけるＣ濃度の差と比較して、小さくなることが確認された。サンプル３（ＳｉＯＮ膜）とサンプル４（ＳｉＯＣＮ膜）におけるＮ濃度の差は、サンプル１（ＳｉＮ膜）とサンプル２（ＳｉＯＣＮ膜）におけるＮ濃度の差と比較して、小さくなることが確認された。
また、サンプル１（ＳｉＮ膜）では、Ｎ濃度＞Ｓｉ濃度＞Ｏ濃度であり、改質後のサンプル３（ＳｉＯＮ膜）では、Ｓｉ濃度＞Ｎ濃度＞Ｏ濃度であることが確認された。このように、サンプル１（ＳｉＮ膜）とサンプル３（ＳｉＯＮ膜）では、Ｎ濃度とＳｉ濃度の順位が逆転した。また、サンプル２（ＳｉＯＣＮ膜）では、Ｓｉ濃度＞Ｏ濃度＞Ｎ濃度＞Ｃ濃度であり、改質後のサンプル４（ＳｉＯＣＮ膜）も、この順位は変わらず、Ｓｉ濃度＞Ｏ濃度＞Ｎ濃度＞Ｃ濃度であることが確認された。
以上のように、積層膜におけるＳｉＮ膜およびＳｉＯＣＮ膜のいずれの膜も、酸化処理を施すことにより、Ｏ濃度が高くなることが確認された。例えば、積層膜におけるＳｉＯＣＮ膜（サンプル２）は、酸化処理を施すことにより、Ｏ濃度が２８ａｔ％から３１ａｔ％に上昇したことが確認され、積層膜におけるＳｉＮ膜（サンプル１）は、酸化処理を施すことにより、Ｏ濃度が３ａｔ％から２１ａｔ％に上昇したことが確認された。また、酸化処理を施すことにより、酸化処理後の各膜のＳｉ、Ｏ、Ｃ及びＮの各濃度の差は、酸化処理前の各膜のそれぞれと比べて、小さくなることが確認された。このように、酸化処理によれば、サンプル１（ＳｉＮ膜）の組成は、サンプル２（ＳｉＯＣＮ膜）の組成に近づくように改質されたことが確認された。
＜本開示の好ましい態様＞
以下、本開示の好ましい態様について付記する。
（付記１）
本開示の一態様によれば、
（ａ）処理容器内の基板上に、窒素、酸素及び所定元素を含有する第１膜と、窒素を含有し前記第１膜とは組成が異なる第２膜と、が積層されてなる積層膜を形成する工程と、
（ｂ）（ａ）において前記処理容器内に付着した前記積層膜における前記第２膜の組成を前記第１膜の組成に近づける改質処理を行う工程と、
を備える基板処理方法、または半導体装置の製造方法が提供される。
（付記２）
付記１に記載の方法であって、
前記改質処理は、酸素含有ガスを前記処理容器内に供給する酸化処理である。
（付記３）
付記１または２に記載の方法であって、
（ｂ）を行った後の前記第１膜と前記第２膜との膜ストレス差は、（ｂ）を行う前の前記第１膜と前記第２膜との膜ストレス差よりも小さい。
（付記４）
付記１～３のいずれか１項に記載の方法であって、
前記第１膜及び前記第２膜のそれぞれは、さらに半導体元素または金属元素を含有する。
（付記５）
付記４に記載の方法であって、
前記半導体元素は、シリコンである。
（付記６）
付記１～５のいずれか１項に記載の方法であって、
前記所定元素は、炭素および硼素のうち少なくともいずれかである。
（付記７）
付記１～６のいずれか１項に記載の方法であって、
前記第１膜は、ＳｉＯＣＮ膜またはＳｉＢＯＮ膜である。
（付記８）
付記１～７のいずれか１項に記載の方法であって、
前記第２膜は、ＳｉＮ膜である。
（付記９）
付記１～８のいずれか１項に記載の方法であって、
（ｂ）では、前記第２膜を、窒素及び酸素含有膜に改質させる。
（付記１０）
付記１～９のいずれか１項に記載の方法であって、
（ｂ）を行った後の前記第１膜における酸素濃度は、（ｂ）を行う前の前記第１膜における酸素濃度よりも高い。
（付記１１）
付記１～１０のいずれか１項に記載の方法であって、
（ａ）では、前記第２膜を、前記第１膜の厚さよりも薄い厚さで形成する。
（付記１２）
付記１～１１のいずれか１項に記載の方法であって、
（ａ）を１回行うごとに、（ｂ）を行う。
（付記１３）
付記１～１２のいずれか１項に記載の方法であって、
（ａ）を２回以上行うごとに、（ｂ）を行う。
（付記１４）
付記１～１３のいずれか１項に記載の方法であって、
（ａ）を、前記処理容器内に基板を支持した支持具を収容した状態で行い、（ｂ）を、前記処理容器内に（ａ）が終了した後の基板を支持しない前記支持具を収容した状態で行う。
（付記１５）
付記１～１４のいずれか１項に記載の方法であって、
（ｂ）における処理温度を３００℃以上７５０℃以下とする。
（付記１６）
付記１～１５のいずれか１項に記載の方法であって、
（ｂ）における処理時間を１０分以上６０分以下とする。
（付記１７）
付記１～１６のいずれか１項に記載の方法であって、
（ｂ）における前記酸素含有ガスの供給流量を１ｓｌｍ以上１０ｓｌｍ以下とする。
（付記１８）
付記１～１７のいずれか１項に記載の方法であって、
（ｂ）における処理圧力を３０Ｐａ以上１２００Ｐａ以下とする。
（付記１９）
付記１～１８のいずれか１項に記載の方法であって、
（ｂ）を行う前の前記第２膜は、酸素及び前記所定元素のいずれも含有しない。
（付記２０）
付記１～１９のいずれか１項に記載の方法であって、
（ｂ）を行った後の前記第１膜と前記第２膜とにおける窒素濃度の差は、（ｂ）を行う前の前記第１膜と前記第２膜とにおける窒素濃度の差よりも小さい。
（付記２１）
付記１～２０のいずれか１項に記載の方法であって、
（ｂ）を行った後の前記第１膜と前記第２膜とにおける酸素濃度の差は、（ｂ）を行う前の前記第１膜と前記第２膜とにおける酸素濃度の差よりも小さい。
（付記２２）
付記１～２１のいずれか１項に記載の方法であって、
（ｂ）を行った後の前記第１膜と前記第２膜とにおける前記所定元素の濃度の差は、（ｂ）を行う前の前記第１膜と前記第２膜とにおける前記所定元素の濃度の差よりも小さい。
（付記２３）
付記１～２２のいずれか１項に記載の方法であって、
前記第２膜は、シリコンを更に含有し、（ｂ）を行う前の前記第２膜におけるシリコン濃度は窒素濃度よりも低く、（ｂ）を行った後の前記第２膜におけるシリコン濃度は、窒素濃度よりも高い。
（付記２４）
本開示の更に他の態様によれば、
基板処理装置の処理容器内において、付記１の各手順（各工程）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、または、該プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体が提供される。
（付記２５）
本開示の更に他の態様によれば、
基板を収容する処理容器と、
前記処理容器内へ窒素含有ガス、酸素含有ガス、および所定元素含有ガスを供給する処理ガス供給系と、
前記処理容器内において、付記１の各処理（各工程）を行わせるように、前記処理ガス供給系を制御することが可能なよう構成される制御部と、
を有する基板処理装置が提供される。
（付記２６）
本開示の更に他の態様によれば、
窒素、酸素及び所定元素を含有する第１膜と、窒素を含有し前記第１膜とは組成が異なる第２膜と、が積層されてなる積層膜が付着した処理容器を用意する工程と、
前記処理容器内に付着した前記積層膜における前記第２膜の組成を前記第１膜の組成に近づける改質処理を行う工程と、
を有する基板処理装置のメンテナンス方法が提供される。
２００ ウエハ
２０１ 処理室

Claims (20)

  1. （ａ）処理容器内の基板上に、窒素、酸素及び所定元素を含有する第１膜と、窒素を含有し前記第１膜とは組成が異なる第２膜と、が積層されてなる積層膜を形成する工程と、
    （ｂ）（ａ）において前記処理容器内に付着した前記積層膜における前記第２膜の組成を前記第１膜の組成に近づける改質処理を行う工程と、
    を有する基板処理方法。
  2. 請求項１に記載の基板処理方法であって、
    前記改質処理は、酸素含有ガスを前記処理容器内に供給する酸化処理である。
  3. 請求項１に記載の基板処理方法であって、
    （ｂ）を行った後の前記第１膜と前記第２膜との膜ストレス差は、（ｂ）を行う前の前記第１膜と前記第２膜との膜ストレス差よりも小さい。
  4. 請求項１に記載の基板処理方法であって、
    前記第１膜及び前記第２膜のそれぞれは、さらに半導体元素および金属元素のうち少なくともいずれかを含有する。
  5. 請求項１に記載の基板処理方法であって、
    前記所定元素は、炭素および硼素のうち少なくともいずれかである。
  6. 請求項１に記載の基板処理方法であって、
    前記第１膜は、ＳｉＯＣＮ膜またはＳｉＢＯＮ膜である。
  7. 請求項６に記載の基板処理方法であって、前記第２膜は、ＳｉＮ膜である。
  8. 請求項１に記載の基板処理方法であって、
    （ｂ）を行った後の前記第１膜における酸素濃度は、（ｂ）を行う前の前記第１膜における酸素濃度よりも高い。
  9. 請求項１に記載の基板処理方法であって、
    （ａ）では、前記第２膜を、前記第１膜の厚さよりも薄い厚さで形成する。
  10. 請求項１に記載の基板処理方法であって、
    （ａ）を１回行うごとに、（ｂ）を行う。
  11. 請求項１に記載の基板処理方法であって、
    （ａ）を２回以上行うごとに、（ｂ）を行う。
  12. 請求項１に記載の基板処理方法であって、
    （ａ）を、前記処理容器内に基板を支持した支持具を収容した状態で行い、（ｂ）を、前記処理容器内に（ａ）が終了した後の基板を支持しない前記支持具を収容した状態で行う。
  13. 請求項１に記載の基板処理方法であって、
    （ｂ）を行う前の前記第２膜は、酸素及び前記所定元素のいずれも含有しない。
  14. 請求項１に記載の基板処理方法であって、
    （ｂ）を行った後の前記第１膜と前記第２膜とにおける窒素濃度の差は、（ｂ）を行う前の前記第１膜と前記第２膜とにおける窒素濃度の差よりも小さい。
  15. 請求項１に記載の基板処理方法であって、
    （ｂ）を行った後の前記第１膜と前記第２膜とにおける酸素濃度の差は、（ｂ）を行う前の前記第１膜と前記第２膜とにおける酸素濃度の差よりも小さい。
  16. 請求項１に記載の基板処理方法であって、
    （ｂ）を行った後の前記第１膜と前記第２膜とにおける前記所定元素の濃度の差は、（ ｂ）を行う前の前記第１膜と前記第２膜とにおける前記所定元素の濃度の差よりも小さい。
  17. 請求項１に記載の基板処理方法であって、
    前記第２膜は、シリコンを更に含有し、（ｂ）を行う前の前記第２膜におけるシリコン濃度は窒素濃度よりも低く、（ｂ）を行った後の前記第２膜におけるシリコン濃度は、窒素濃度よりも高い。
  18. （ａ）処理容器内の基板上に、窒素、酸素及び所定元素を含有する第１膜と、窒素を含有し前記第１膜とは組成が異なる第２膜と、が積層されてなる積層膜を形成する工程と、
    （ｂ）（ａ）において前記処理容器内に付着した前記積層膜における前記第２膜の組成を前記第１膜の組成に近づける改質処理を行う工程と、
    を有する半導体装置の製造方法。
  19. （ａ）基板処理装置の処理容器内の基板上に、窒素、酸素及び所定元素を含有する第１膜と、窒素を含有し前記第１膜とは組成が異なる第２膜と、が積層されてなる積層膜を形成する手順と、
    （ｂ）（ａ）において前記処理容器内に付着した前記積層膜における前記第２膜の組成を前記第１膜の組成に近づける改質処理を行う手順と、
    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。
  20. 基板を収容する処理容器と、
    前記処理容器内へ窒素含有ガス、酸素含有ガス、および所定元素含有ガスを供給する処理ガス供給系と、
    前記処理容器内において、（ａ）前記処理容器内の基板上に、窒素、酸素及び所定元素を含有する第１膜と、窒素を含有し前記第１膜とは組成が異なる第２膜と、が積層されてなる積層膜を形成する処理と、（ｂ）（ａ）において前記処理容器内に付着した前記積層膜における前記第２膜の組成を前記第１膜の組成に近づける改質処理を行う処理と、を行わせるように、前記処理ガス供給系を制御することが可能なよう構成される制御部と、
    を有する基板処理装置。
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KR1020230020603A KR20230138885A (ko) 2022-03-24 2023-02-16 기판 처리 방법, 반도체 장치의 제조 방법, 프로그램 및 기판 처리 장치
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008117987A (ja) 2006-11-07 2008-05-22 Matsushita Electric Ind Co Ltd 減圧ｃｖｄ装置およびそのクリーンニング方法
JP2014075491A (ja) 2012-10-04 2014-04-24 Hitachi Kokusai Electric Inc 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
JP2016051864A (ja) 2014-09-02 2016-04-11 株式会社日立国際電気 半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラム
JP2018041793A (ja) 2016-09-06 2018-03-15 株式会社日立国際電気 半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラム
JP2022011367A (ja) 2020-06-30 2022-01-17 株式会社Kokusai Electric 半導体装置の製造方法、基板処理装置、およびプログラム

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6946374B2 (ja) 2019-06-20 2021-10-06 株式会社Ｋｏｋｕｓａｉ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ 半導体装置の製造方法、基板処理装置、およびプログラム

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008117987A (ja) 2006-11-07 2008-05-22 Matsushita Electric Ind Co Ltd 減圧ｃｖｄ装置およびそのクリーンニング方法
JP2014075491A (ja) 2012-10-04 2014-04-24 Hitachi Kokusai Electric Inc 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
JP2016051864A (ja) 2014-09-02 2016-04-11 株式会社日立国際電気 半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラム
JP2018041793A (ja) 2016-09-06 2018-03-15 株式会社日立国際電気 半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラム
JP2022011367A (ja) 2020-06-30 2022-01-17 株式会社Kokusai Electric 半導体装置の製造方法、基板処理装置、およびプログラム

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