半導体装置の製造方法及び基板処理装置
【課題】カーボン基材またはＳｉ含浸ＳｉＣ基材の基板支持具表面に形成された高純度ＳｉＣ膜の、処理室クリーニング時におけるエッチングを抑制し、処理室内や基板の汚染を回避する。
【解決手段】基板支持具の表面にＳｉ含有層を形成する工程と、減圧下で酸素含有ガスと水素含有ガスとを用いて前記Ｓｉ含有層をＳｉＯ層に変化させる工程と、を交互に繰り返すことにより基板支持具の表面にＳｉＯ膜を形成する工程Ｓ１，Ｓ２と、表面にＳｉＯ膜が形成された基板支持具により基板を支持した状態で基板上に薄膜を形成する工程Ｓ４と、基板支持具に付着した堆積物をフッ素含有ガスを用いて除去する工程Ｓ５と、その後に再度、基板支持具の表面にＳｉ含有層を形成する工程と、減圧下で酸素含有ガスと水素含有ガスとを用いてＳｉ含有層をＳｉＯ層に変化させる工程と、を交互に繰り返すことにより基板支持具の表面にＳｉＯ膜を形成する工程Ｓ６と、を有する。
【解決手段】基板支持具の表面にＳｉ含有層を形成する工程と、減圧下で酸素含有ガスと水素含有ガスとを用いて前記Ｓｉ含有層をＳｉＯ層に変化させる工程と、を交互に繰り返すことにより基板支持具の表面にＳｉＯ膜を形成する工程Ｓ１，Ｓ２と、表面にＳｉＯ膜が形成された基板支持具により基板を支持した状態で基板上に薄膜を形成する工程Ｓ４と、基板支持具に付着した堆積物をフッ素含有ガスを用いて除去する工程Ｓ５と、その後に再度、基板支持具の表面にＳｉ含有層を形成する工程と、減圧下で酸素含有ガスと水素含有ガスとを用いてＳｉ含有層をＳｉＯ層に変化させる工程と、を交互に繰り返すことにより基板支持具の表面にＳｉＯ膜を形成する工程Ｓ６と、を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造方法及び基板処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法やＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法によりシリコン窒化膜（Ｓｉ３Ｎ４膜、以下ＳｉＮ膜ともいう）や多結晶シリコン膜（以下、Ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜ともいう）等の薄膜を基板上に形成する基板処理装置は、基板を収容して処理する処理容器と、処理容器内で基板を支持する基板支持具と、処理容器内に処理ガスを供給する処理ガス供給系と、を備えている。基板支持具上に基板を載置して加熱し、所定の加熱時間を経て基板の温度が安定したら、処理容器内へ処理ガスを供給して基板上への薄膜形成を開始する。
【０００３】
なお、上述の薄膜形成を繰り返すと、処理容器の内壁や基板支持具の表面にもＳｉＮやｐｏｌｙ−Ｓｉ等の堆積膜が形成されてしまう。堆積膜が厚くなると、膜剥がれ等に起因した異物が基板上に検知されるようになる。そのため、堆積膜の累積膜厚が所定の膜厚に達したら、ＣｌＦ３，ＮＦ３，ＨＦ，Ｆ２といったクリーニングガスを処理容器内に供給して堆積膜をエッチングにより除去するクリーニング工程を実施する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の基板支持具は、石英（ＳｉＯ２）、炭化珪素（ＳｉＣ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、その他セラミック材料により形成される。基板の温度を安定させるには、基板支持具を高熱伝導率材料により形成することが好ましい。また、処理容器内や基板の汚染を防ぐには、不純物の含有量が少ない材料によって基板支持具を形成することが好ましい。
【０００５】
図５は、基板支持具を構成しうる各種材料の熱伝導率及び不純物レベルを示す表図である。図５によれば、ＡｌＮは高い熱伝導率を有しているものの、含有不純物レベルがｓｕｂ−％レベル（１％以下）と高く、処理容器内や基板の汚染を考慮すると充分とはいえない。これに対し、ＣＶＤ法により成膜されるＳｉＣ（以下、ＣＶＤ−ＳｉＣとも呼ぶ）は、熱伝導率が１４０（Ｗ／ｍｋ）と高く、含有不純物レベルがｐｐｍレベルと低いことから、基板支持具の材料として好適な物性を有する。
【０００６】
但し、ＳｉＣは非常に硬い材料であり、加工性に乏しい。そのため、予め形状加工を施したカーボン基材あるいはＳｉ含浸ＳｉＣ基材の表面に、ＣＶＤ法により例えば１０〜２００μｍの膜厚のＳｉＣ膜のコーティングを施し、これを基板支持具として用いる方法が有効である。図７は、カーボン基材あるいはＳｉ含浸ＳｉＣ基材の表面にＣＶＤ−ＳｉＣ膜のコーティングが施された基板支持具の断面概略図である。カーボン基材やＳｉ含浸ＳｉＣ基材は、含有不純物レベルではＣＶＤ−ＳｉＣに及ばないが、表面にＣＶＤ−ＳｉＣ膜のコーティングを施すことで、処理室内や基板の汚染を抑制できる。また、形状加工を施す際に機械加工に起因した不純物がカーボン基材あるいはＳｉ含浸ＳｉＣ基材の表面に残留してしまう場合もあるが、表面にＣＶＤ−ＳｉＣ膜のコーティングを施すことで同様の汚染抑制効果が得られる。
【０００７】
しかしながら、このような基板支持具を用いた場合、上述のクリーニング工程を実施すると、処理室内や基板の汚染が生じてしまう恐れがある。すなわち、クリーニングガスによってＣＶＤ−ＳｉＣ膜がエッチングされ、ＣＶＤ−ＳｉＣ膜の下地であるカーボン基材あるいはＳｉ含浸ＳｉＣ基材が露出してしまい、これにより処理室内や基板の汚染が生じ
てしまう恐れがある。
【０００８】
本発明は、カーボン基材またはＳｉ含浸ＳｉＣ基材の表面に形成されたＳｉＣ膜のエッチングを抑制し、処理室内や基板の汚染を回避すること目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様によれば、
カーボン基材またはＳｉ含浸ＳｉＣ基材の表面にＣＶＤ法によるＳｉＣ膜のコーティングが施されてなる基板支持具を処理容器内に収容した状態で、前記処理容器内へシリコン含有ガスを供給し排気して、前記基板支持具の表面にシリコン含有層を形成する工程と、大気圧未満の圧力雰囲気下にある前記処理容器内へ酸素含有ガスと水素含有ガスとを供給し排気して、前記シリコン含有層をシリコン酸化層に変化させる工程と、を交互に繰り返すことにより、前記基板支持具の表面にシリコン酸化膜を形成する工程と、
前記処理容器内において、表面に前記シリコン酸化膜が形成された前記基板支持具により基板を支持した状態で、前記処理容器内へ処理ガスを供給し排気して、前記基板上にシリコン酸化膜以外の薄膜を形成する工程と、
前記薄膜を形成する工程を繰り返し行った後の前記基板支持具を前記処理容器内に収容した状態で、前記処理容器内へフッ素含有ガスを供給し排気して、前記基板支持具に付着した前記薄膜を含む堆積物を除去する工程と、
前記堆積物除去後の前記基板支持具を前記処理容器内に収容した状態で、前記処理容器内へシリコン含有ガスを供給し排気して、前記堆積物除去後の前記基板支持具の表面にシリコン含有層を形成する工程と、大気圧未満の圧力雰囲気下にある前記処理容器内へ酸素含有ガスと水素含有ガスとを供給し排気して、前記シリコン含有層をシリコン酸化層に変化させる工程と、を交互に繰り返すことにより、前記堆積物除去後の前記基板支持具の表面にシリコン酸化膜を再形成する工程と、
を有する半導体装置の製造方法が提供される。
【００１０】
本発明の他の態様によれば、
基板を収容して処理する処理容器と、
前記処理容器内で基板を支持する基板支持具であって、カーボン基材またはＳｉ含浸ＳｉＣ基材の表面にＣＶＤ法によるＳｉＣ膜のコーティングが施されてなる基板支持具と、
前記処理容器内に処理ガスを供給する処理ガス供給系と、
前記処理容器内にシリコン含有ガスを供給するシリコン含有ガス供給系と、
前記処理容器内に酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス供給系と、
前記処理容器内に水素含有ガスを供給する水素含有ガス供給系と、
前記処理容器内にフッ素含有ガスを供給するフッ素含有ガス供給系と、
前記処理容器内を排気する排気系と、
前記基板支持具を前記処理容器内に収容した状態で、前記処理容器内へシリコン含有ガスを供給し排気して、前記基板支持具の表面にシリコン含有層を形成する工程と、大気圧未満の圧力雰囲気下にある前記処理容器内へ酸素含有ガスと水素含有ガスとを供給し排気して、前記シリコン含有層をシリコン酸化層に変化させる工程と、を交互に繰り返すことにより、前記基板支持具の表面にシリコン酸化膜を形成する工程と、
前記処理容器内において、表面に前記シリコン酸化膜が形成された前記基板支持具により基板を支持した状態で、前記処理容器内へ処理ガスを供給し排気して、前記基板上にシリコン酸化膜以外の薄膜を形成する工程と、
前記薄膜を形成する工程を繰り返し行った後の前記基板支持具を前記処理容器内に収容した状態で、前記処理容器内へフッ素含有ガスを供給し排気して、前記基板支持具に付着した前記薄膜を含む堆積物を除去する工程と、
前記堆積物除去後の前記基板支持具を前記処理容器内に収容した状態で、前記処理容器内へシリコン含有ガスを供給し排気して、前記堆積物除去後の前記基板支持具の表面にシ
リコン含有層を形成する工程と、大気圧未満の圧力雰囲気下にある前記処理容器内へ酸素含有ガスと水素含有ガスとを供給し排気して、前記シリコン含有層をシリコン酸化層に変化させる工程と、を交互に繰り返すことにより、前記堆積物除去後の前記基板支持具の表面にシリコン酸化膜を再形成する工程と、
を行うように、前記処理ガス供給系、前記シリコン含有ガス供給系、前記酸素含有ガス供給系、前記水素含有ガス供給系、前記フッ素含有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。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、カーボン基材またはＳｉ含浸ＳｉＣ基材の表面に形成されたＳｉＣ膜のエッチングを抑制し、処理室内や基板の汚染を回避することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態にかかる基板処理工程のフロー図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかる基板処理装置の有するガス供給系の構成図である。
【図３】本発明の一実施形態にかかる基板処理装置のウエハ処理時における断面構成図である。
【図４】本発明の一実施形態にかかる基板処理装置のウエハ搬送時における断面構成図である。
【図５】基板支持具を構成しうる各種材料の熱伝導率及び不純物レベルを示す表図である。
【図６】本発明の一実施形態にかかるサセプタの断面概略図である。
【図７】カーボン基材あるいはＳｉ含浸ＳｉＣ基材の表面にＣＶＤ−ＳｉＣ膜のコーティングが施された基板支持具の断面概略図である。
【図８】各種材料のドライエッチングレートを例示する表図である。
【図９】Ｑｕａｒｔｚと各種酸化膜とＳｉＮのドライエッチングレートを例示する表図である。
【図１０】本発明の他の実施形態に係る縦型装置の縦型処理炉の概略構成図であり、（ａ）は処理炉部分を縦断面で示し、（ｂ）は処理炉部分を図１１（ａ）のＡ−Ａ線断面図で示す。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
＜本発明の一実施形態＞
（１）基板処理装置の構成 まず、本実施形態にかかる基板処理装置の構成について、図３，４を参照しながら説明する。図３は、本発明の一実施形態にかかる基板処理装置のウエハ処理時における断面構成図であり、図４は、本発明の一実施形態にかかる基板処理装置のウエハ搬送時における断面構成図である。
【００１４】
（処理室）
図３，４に示すとおり、本実施形態にかかる基板処理装置は処理容器２０２を備えている。処理容器２０２は、例えば横断面が円形であり扁平な密閉容器として構成されている。また、処理容器２０２は、例えばアルミニウム（Ａｌ）やステンレス（ＳＵＳ）などの金属材料により構成されている。処理容器２０２内には、基板としてのシリコンウエハ等のウエハ２００を処理する処理室２０１が形成されている。
【００１５】
（支持台）
処理室２０１内には、ウエハ２００を支持する支持台２０３が設けられている。ウエハ２００が直接触れる支持台２０３の上面には、ウエハ２００を処理する際にウエハ２００
を支持する基板支持具としてのサセプタ２１７が設けられている。図６は、本発明の一実施形態にかかるサセプタ２１７の断面概略図である。サセプタ２１７は、形状加工が施されたカーボン基材またはＳｉ含浸ＳｉＣ基材の表面にＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法によりＳｉＣ膜のコーティングが施され、さらにその最表面にシリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜、以下ＳｉＯ膜ともいう）が形成されてなる。そして、ＳｉＯ膜は、シリコン含有ガスを用いたＣＶＤ−ＳｉＣ膜上へのシリコン含有層の形成と、大気圧未満の圧力雰囲気下での酸素含有ガスと水素含有ガスとを用いたシリコン含有層の酸化処理と、の繰り返しにより形成されてなる。なお、ＣＶＤ−ＳｉＣ膜の最表面にＳｉＯ膜を形成する様子の詳細については後述する。また、支持台２０３には、ウエハ２００を加熱する加熱手段（加熱源）としてのヒータ２０６が内蔵されている。なお、支持台２０３の下端部は、処理容器２０２の底部を貫通している。
【００１６】
（昇降機構）
処理室２０１の外部には、支持台２０３を昇降させる昇降機構２０７ｂが設けられている。この昇降機構２０７ｂを作動させて支持台２０３を昇降させることにより、サセプタ２１７上に支持されるウエハ２００を昇降させることが可能となっている。支持台２０３は、ウエハ２００の搬送時には図４で示される位置（ウエハ搬送位置）まで下降し、ウエハ２００の処理時には図３で示される位置（ウエハ処理位置）まで上昇する。なお、支持台２０３下端部の周囲は、ベローズ２０３ａにより覆われており、処理室２０１内は気密に保持されている。
【００１７】
（リフトピン）
また、処理室２０１の底面（床面）には、例えば３本のリフトピン２０８ｂが鉛直方向に立ち上がるように設けられている。また、支持台２０３（サセプタ２１７も含む）には、かかるリフトピン２０８ｂを貫通させる貫通孔２０８ａが、リフトピン２０８ｂに対応する位置にそれぞれ設けられている。そして、支持台２０３をウエハ搬送位置まで下降させた時には、図４に示すように、リフトピン２０８ｂの上端部がサセプタ２１７の上面から突出して、リフトピン２０８ｂがウエハ２００を下方から支持するようになっている。また、支持台２０３をウエハ処理位置まで上昇させたときには、図３に示すようにリフトピン２０８ｂはサセプタ２１７の上面から埋没して、サセプタ２１７がウエハ２００を下方から支持するようになっている。なお、リフトピン２０８ｂは、ウエハ２００と直接触れるため、例えば、石英やアルミナなどの材質で形成することが望ましい。
【００１８】
（ウエハ搬送口）
処理室２０１（処理容器２０２）の内壁側面には、処理室２０１の内外にウエハ２００を搬送するウエハ搬送口２５０が設けられている。ウエハ搬送口２５０にはゲートバルブ２５１が設けられており、ゲートバルブ２５１を開くことにより、処理室２０１内と搬送室（予備室）２７１内とが連通するようになっている。搬送室２７１は搬送容器（密閉容器）２７２内に形成されており、搬送室２７１内にはウエハ２００を搬送する搬送ロボット２７３が設けられている。搬送ロボット２７３には、ウエハ２００を搬送する際にウエハ２００を支持する搬送アーム２７３ａが備えられている。支持台２０３をウエハ搬送位置まで下降させた状態で、ゲートバルブ２５１を開くことにより、搬送ロボット２７３により処理室２０１内と搬送室２７１内との間でウエハ２００を搬送することが可能となっている。処理室２０１内に搬送されたウエハ２００は、上述したようにリフトピン２０８ｂ上に一時的に載置される。なお、搬送室２７１のウエハ搬送口２５０が設けられた側と反対側には、図示しないロードロック室が設けられており、搬送ロボット２７３によりロードロック室内と搬送室２７１内との間でウエハ２００を搬送することが可能となっている。なお、ロードロック室は、未処理もしくは処理済のウエハ２００を一時的に収容する予備室として機能する。
【００１９】
（排気系）
処理室２０１（処理容器２０２）の内壁側面であって、ウエハ搬送口２５０の反対側には、処理室２０１内の雰囲気を排気する排気口２６０が設けられている。排気口２６０には、排気チャンバ２６０ａを介して排気管２６１が接続されている。排気管２６１には、処理室２０１内を所定の圧力に制御する圧力調整器としてのＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）バルブ２６２、原料回収トラップ２６３、及び真空ポンプ２６４が順に直列に接続されている。主に、排気口２６０、排気チャンバ２６０ａ、排気管２６１、ＡＰＣバルブ２６２、原料回収トラップ２６３、真空ポンプ２６４により処理容器２０２内を排気する排気系（排気ライン）が構成される。
【００２０】
（ガス導入口）
処理室２０１の上部に設けられる後述のシャワーヘッド２４０の上面（天井壁）には、処理室２０１内に各種ガスを供給するガス導入口２１０が設けられている。なお、ガス導入口２１０に接続されるガス供給系の構成については後述する。
【００２１】
（シャワーヘッド）
ガス導入口２１０と処理室２０１との間には、ガス分散機構としてのシャワーヘッド２４０が設けられている。シャワーヘッド２４０は、ガス導入口２１０から導入されるガスを分散させる分散板２４０ａと、分散板２４０ａを通過したガスをさらに均一に分散させて支持台２０３上のウエハ２００の表面に供給するシャワー板２４０ｂと、を備えている。分散板２４０ａおよびシャワー板２４０ｂには、複数の通気孔が設けられている。分散板２４０ａは、シャワーヘッド２４０の上面及びシャワー板２４０ｂと対向するように配置されており、シャワー板２４０ｂは、支持台２０３上のウエハ２００と対向するように配置されている。なお、シャワーヘッド２４０の上面と分散板２４０ａとの間、および分散板２４０ａとシャワー板２４０ｂとの間には、それぞれ空間が設けられており、かかる空間は、ガス導入口２１０から供給されるガスを分散させる第１バッファ空間（分散室）２４０ｃ、および分散板２４０ａを通過したガスを拡散させる第２バッファ空間２４０ｄとしてそれぞれ機能する。
【００２２】
（排気ダクト）
処理室２０１（処理容器２０２）の内壁側面には、段差部２０１ａが設けられている。そして、この段差部２０１ａは、コンダクタンスプレート２０４をウエハ処理位置近傍に保持するように構成されている。コンダクタンスプレート２０４は、内周部にウエハ２００を収容する穴が設けられた１枚のドーナツ状（リング状）をした円板として構成されている。コンダクタンスプレート２０４の外周部には、所定間隔を空けて周方向に配列された複数の排出口２０４ａが設けられている。排出口２０４ａは、コンダクタンスプレート２０４の外周部がコンダクタンスプレート２０４の内周部を支えることができるよう、不連続に形成されている。
【００２３】
一方、支持台２０３の外周部には、ロワープレート２０５が係止している。ロワープレート２０５は、リング状の凹部２０５ｂと、凹部２０５ｂの内側上部に一体的に設けられたフランジ部２０５ａとを備えている。凹部２０５ｂは、支持台２０３の外周部と、処理室２０１の内壁側面との隙間を塞ぐように設けられている。凹部２０５ｂの底部のうち排気口２６０付近の一部には、凹部２０５ｂ内から排気口２６０側へガスを排出（流通）させるプレート排気口２０５ｃが設けられている。フランジ部２０５ａは、支持台２０３の上部外周縁上に係止する係止部として機能する。フランジ部２０５ａが支持台２０３の上部外周縁上に係止することにより、ロワープレート２０５が、支持台２０３の昇降に伴い、支持台２０３と共に昇降されるようになっている。
【００２４】
支持台２０３がウエハ処理位置まで上昇したとき、ロワープレート２０５もウエハ処理
位置まで上昇する。その結果、ウエハ処理位置近傍に保持されているコンダクタンスプレート２０４が、ロワープレート２０５の凹部２０５ｂの上面部分を塞ぎ、凹部２０５ｂの内部をガス流路領域とする排気ダクト２５９が形成されることとなる。なお、このとき、排気ダクト２５９（コンダクタンスプレート２０４及びロワープレート２０５）及び支持台２０３によって、処理室２０１内が、排気ダクト２５９よりも上方の処理室上部と、排気ダクト２５９よりも下方の処理室下部と、に仕切られることとなる。なお、コンダクタンスプレート２０４およびロワープレート２０５は、排気ダクト２５９の内壁に堆積する反応生成物をエッチングする場合（セルフクリーニングする場合）を考慮して、高温保持が可能な材料、例えば、耐高温高負荷用石英で構成することが好ましい。
【００２５】
ここで、ウエハ処理時における処理室２０１内のガスの流れについて説明する。まず、ガス導入口２１０からシャワーヘッド２４０の上部へと供給されたガスは、第１バッファ空間（分散室）２４０ｃを経て分散板２４０ａの多数の孔から第２バッファ空間２４０ｄへと入り、さらにシャワー板２４０ｂの多数の孔を通過して処理室２０１内に供給され、ウエハ２００上に均一に供給される。そして、ウエハ２００上に供給されたガスは、ウエハ２００の径方向外側に向かって放射状に流れる。そして、ウエハ２００に接触した後の余剰なガスは、ウエハ２００外周部に位置する排気ダクト２５９上、すなわち、コンダクタンスプレート２０４上を、ウエハ２００の径方向外側に向かって放射状に流れ、コンダクタンスプレート２０４に設けられた排出口２０４ａから、排気ダクト２５９内のガス流路領域内（凹部２０５ｂ内）へと排出される。その後、ガスは排気ダクト２５９内を流れ、プレート排気口２０５ｃを経由して排気口２６０へと排気される。このようにガスを流すことで、処理室２０１下部、すなわち、支持台２０３の裏面や処理室２０１の底面側へのガスの回り込みが抑制される。
【００２６】
＜ガス供給系＞
続いて、上述したガス導入口２１０に接続されるガス供給系の構成について、図２を参照しながら説明する。図２は、本実施形態にかかる基板処理装置の有するガス供給系（ガス供給ライン）の構成図である。
【００２７】
本実施形態にかかる基板処理装置の有するガス供給系は、処理室２０１内に処理ガスを供給する処理ガス供給系と、処理室２０１内にクリーニングガスを供給するクリーニングガス供給系と、処理室２０１内に酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス供給系と、処理室２０１内に水素含有ガスを供給する水素含有ガス供給系と、処理室２０１内に不活性ガスを供給する第１及び第２不活性ガス供給系と、を有している。なお、処理ガス供給系は、処理室２０１内に原料ガスであるシリコン含有ガスを供給する原料ガス供給系と、処理室２０１内に反応ガスを供給する反応ガス供給系と、を有している。以下に、各部の構成について説明する。
【００２８】
（原料ガス供給系）
処理室２０１の外部には、原料ガスであるシリコン含有ガスを供給する原料ガス供給源２２０ａが設けられている。原料ガス供給源２２０ａには、原料ガス供給管２１３ａの上流側端部が接続されている。原料ガス供給管２１３ａの下流側端部は、バルブｖａ３を介してガス導入口２１０に接続されている。原料ガス供給管２１３ａには、原料ガスの供給流量を制御する流量制御器としてのマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２２２ａと、原料ガスの供給を制御するバルブｖａ１，ｖａ２が設けられている。原料ガスとしては、例えばＨＣＤ（Ｓｉ２Ｃｌ６）ガスが用いられる。主に、原料ガス供給源２２０ａ、原料ガス供給管２１３ａ、ＭＦＣ２２２ａ、バルブｖａ１，ｖａ２，ｖａ３により、原料ガス供給系（原料ガス供給ライン）が構成される。
【００２９】
（反応ガス供給系）
また、処理室２０１の外部には、反応ガスを供給する反応ガス供給源２２０ｂが設けられている。反応ガス供給源２２０ｂには、反応ガス供給管２１３ｂの上流側端部が接続されている。反応ガス供給管２１３ｂの下流側端部は、バルブｖｂ３を介して原料ガス供給管２１３ａのバルブｖａ３より下流側に接続されている。反応ガス供給管２１３ｂには、反応ガスの供給流量を制御する流量制御器としてのマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２２２ｂと、反応ガスの供給を制御するバルブｖｂ１，ｖｂ２とが設けられている。反応ガスとしては、例えばアンモニア（ＮＨ３）ガスが用いられる。主に、反応ガス供給源２２０ｂ、反応ガス供給管２１３ｂ、ＭＦＣ２２２ｂ、バルブｖｂ１，ｖｂ２，ｖｂ３により、反応ガス供給系（反応ガス供給ライン）が構成される。
【００３０】
（クリーニングガス供給系）
また、処理室２０１の外部には、クリーニングガスを供給するクリーニングガス供給源２２０ｅが設けられている。クリーニングガス供給源２２０ｅには、クリーニングガス供給管２１３ｅの上流側端部が接続されている。クリーニングガス供給管２１３ｅの下流側端部は、バルブｖｅ３を介して原料ガス供給管２１３ａのバルブｖａ３より下流側に接続されている。クリーニングガス供給管２１３ｅには、クリーニングガスの供給流量を制御する流量制御器としてのマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２２２ｅと、クリーニングガスの供給を制御するバルブｖｅ１，ｖｅ２とが設けられている。クリーニングガスとしては、例えば三フッ化塩素（ＣｌＦ３）ガス等のフッ素含有ガスが用いられる。主に、クリーニングガス供給源２２０ｅ、クリーニングガス供給管２１３ｅ、ＭＦＣ２２２ｅ、バルブｖｅ１，ｖｅ２，ｖｅ３により、クリーニングガス供給系（クリーニングガス供給ライン）が構成される。
【００３１】
（酸素含有ガス供給系）
また、処理室２０１の外部には、酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス供給源２２０ｃが設けられている。酸素含有ガス供給源２２０ｃには、酸素含有ガス供給管２１３ｃの上流側端部が接続されている。酸素含有ガス供給管２１３ｃの下流側端部は、バルブｖｃ３を介してガス導入口２１０に接続されている。酸素含有ガス供給管２１３ｃには、酸素含有ガスの供給流量を制御する流量制御器としてのマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２２２ｃと、酸素含有ガスの供給を制御するバルブｖｃ１，ｖｃ２とが設けられている。酸素含有ガスとしては、例えば酸素（Ｏ２）ガスが用いられる。主に、酸素含有ガス供給源２２０ｃ、酸素含有ガス供給管２１３ｃ、ＭＦＣ２２２ｃ、バルブｖｃ１，ｖｃ２，ｖｃ３により、酸素含有ガス供給系（酸素含有ガス供給ライン）が構成される。
【００３２】
（水素含有ガス供給系）
また、処理室２０１の外部には、水素含有ガスを供給する水素含有ガス供給源２２０ｄが設けられている。水素含有ガス供給源２２０ｄには、水素含有ガス供給管２１３ｄの上流側端部が接続されている。水素含有ガス供給管２１３ｄの下流側端部は、バルブｖｄ３を介して酸素含有ガス供給管２１３ｃのバルブｖｃ３より下流側に接続されている。水素含有ガス供給管２１３ｄには、水素含有ガスの供給流量を制御する流量制御器としてのマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２２２ｄと、水素含有ガスの供給を制御するバルブｖｄ１，ｖｄ２とが設けられている。水素含有ガスとしては、例えば水素（Ｈ２）ガスが用いられる。主に、水素含有ガス供給源２２０ｄ、水素含有ガス供給管２１３ｄ、ＭＦＣ２２２ｄ、バルブｖｄ１，ｖｄ２，ｖｄ３により、水素含有ガス供給系（水素含有ガス供給ライン）が構成される。
【００３３】
（第１及び第２不活性ガス供給系）
また、処理室２０１の外部には、不活性ガスを供給する不活性ガス供給源２２０ｆ，２２０ｇが設けられている。不活性ガス供給源２２０ｆには、不活性ガス供給管２１３ｆの上流側端部が接続されている。不活性ガス供給管２１３ｆの下流側端部は、バルブｖｆ３
を介して原料ガス供給管２１３ａのバルブｖａ３より下流側に接続されている。不活性ガス供給管２１３ｆには、不活性ガスの供給流量を制御する流量制御器としてのマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２２２ｆと、不活性ガスの供給を制御するバルブｖｆ１，ｖｆ２とが設けられている。また、不活性ガス供給源２２０ｇには、不活性ガス供給管２１３ｇの上流側端部が接続されている。不活性ガス供給管２１３ｇの下流側端部は、バルブｖｇ３を介して酸素含有ガス供給管２１３ｃのバルブｖｃ３より下流側に接続されている。不活性ガス供給管２１３ｇには、不活性ガスの供給流量を制御する流量制御器としてのマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２２２ｇと、不活性ガスの供給を制御するバルブｖｇ１，ｖｇ２とが設けられている。不活性ガスとしては、例えば窒素（Ｎ２）ガスが用いられる。主に、不活性ガス供給源２２０ｆ、不活性ガス供給管２１３ｆ、ＭＦＣ２２２ｆ、バルブｖｆ１，ｖｆ２，ｖｆ３により、第１不活性ガス供給系（第１不活性ガス供給ライン）が構成される。また、主に、不活性ガス供給源２２０ｇ、不活性ガス供給管２１３ｇ、ＭＦＣ２２２ｇ、バルブｖｇ１，ｖｇ２，ｖｇ３により、第２不活性ガス供給系（第２不活性ガス供給ライン）が構成される。
【００３４】
＜コントローラ＞
なお、本実施形態にかかる基板処理装置は、基板処理装置の各部の動作を制御するコントローラ２８０を有している。コントローラ２８０は、ゲートバルブ２５１、昇降機構２０７ｂ、搬送ロボット２７３、ヒータ２０６、サブヒータ２０６ａ、圧力調整器（ＡＰＣ）２６２、真空ポンプ２６４、バルブｖａ１〜ｖａ３，ｖｂ１〜ｖｂ３，ｖｃ１〜ｖｃ３，ｖｄ１〜ｖｄ３、ｖｅ１〜ｖｅ３、ｖｆ１〜ｖｆ３、ｖｇ１〜ｖｇ３、流量コントローラ２２２ａ，２２２ｂ，２２２ｃ，２２２ｄ，２２２ｅ，２２２ｆ，２２２ｇ等の動作を制御する。
【００３５】
（２）基板処理工程
続いて、本発明の一実施形態に係る基板処理工程について、図１を参照しながら説明する。本実施形態に係る基板処理工程は、サセプタ２１７表面に形成されたＣＶＤ−ＳｉＣ膜上にＳｉＯ膜を形成するＳｉＯ膜形成工程（Ｓ１）と、大気圧未満の圧力雰囲気下でＯ２ガスとＨ２ガスとを用いてＳｉＯ膜を改質する改質工程（Ｓ２）と、ＳｉＮ膜で処理室２０１内壁等を覆う処理（プリコート）を行うプリコート工程（Ｓ３）と、ウエハ２００上にＳｉＮ膜を形成する薄膜形成工程（Ｓ４）と、処理室２０１の内壁等に付着した堆積物を除去するクリーニング工程（Ｓ５）と、堆積物除去後のサセプタ２１７表面上にＳｉＯ膜を再形成する工程（Ｓ６）と、を有する。なお、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２８０によって制御される。
【００３６】
＜ＳｉＯ膜形成工程（Ｓ１）＞
本工程では、ＣＶＤ−ＳｉＣ膜のコーティングが表面に施されたカーボン基材またはＳｉ含浸ＳｉＣ基材に対し、ＨＣＤガスを用いたＳｉＣ膜上へのシリコン含有層の形成と、大気圧未満の圧力雰囲気下でのＯ２ガスとＨ２ガスとを用いたシリコン含有層の酸化処理と、を繰り返すことで、ＣＶＤ−ＳｉＣ膜上にＳｉＯ膜を形成する。以下に、ＳｉＯ膜形成工程（Ｓ１）を具体的に説明する。
【００３７】
［ゲートバルブ閉塞（Ｓ１ａ）］
まず、処理室２０１内にウエハ２００を搬入していない状態、すなわち、支持台２０３上にウエハ２００が載置されておらず、サセプタ２１７の上面が露出した状態で、ゲートバルブ２５１を閉じる。そして、昇降機構２０７ｂを作動させ、サセプタ２１７を図３に示すウエハ処理位置まで上昇させる。なお、サセプタ２１７を構成するカーボン基材またはＳｉ含浸ＳｉＣ基材の表面には、ＣＶＤ−ＳｉＣ膜のコーティングが施されている。
【００３８】
［圧力調整・温度調整（Ｓ１ｂ）］
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２６４によって真空排気される。この際、処理室２０１内の圧力は図示しない圧力センサで測定され、この測定された圧力情報に基づきＡＰＣバルブ２６２がフィードバック制御される（圧力調整）。また、処理室２０１内、すなわちサセプタ２１７等が所望の温度となるようにヒータ２０６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、図示しない温度センサが検出した温度情報に基づきヒータ２０６への通電具合がフィードバック制御される（温度調整）。その後、後述する４つのステップ（Ｓ１ｃ〜Ｓ１ｆ）を順次実行する。
【００３９】
［ステップ１（Ｓ１ｃ）］
真空ポンプ２６４を作動させたまま、原料ガス供給管２１３ａのバルブｖａ１〜ｖａ３を開き、原料ガス供給管２１３ａ内にＨＣＤガスを流す。原料ガス供給管２１３ａ内を流れたＨＣＤガスは、マスフローコントローラ２２２ａにより流量調整される。流量調整されたＨＣＤガスは、シャワーヘッド２４０により分散されてサセプタ２１７の表面や処理室２０１の内壁等に供給され、排気ダクト２５９内を流れ、排気口２６０を介して排気管２６１から排気される（ＨＣＤガス供給）。このとき、同時にバルブｖｆ１〜ｖｆ３，ｖｇ１〜ｖｇ３を開き、不活性ガス供給管２１３ｆ，２１３ｇ内にＮ２ガス等の不活性ガスを流す。不活性ガス供給管２１３ｆ，２１３ｇ内を流れたＮ２ガスは、それぞれマスフローコントローラ２２２ｆ，２２２ｇにより流量調整される。流量調整されたＮ２ガスは、ＨＣＤガスと一緒にサセプタ２１７の表面や処理室２０１の内壁等に供給され、排気ダクト２５９内を流れ、排気口２６０を介して排気管２６１から排気される。
【００４０】
このとき、ＡＰＣバルブ２６２を適正に調整して、処理室２０１内の圧力を、大気圧未満、例えば１０〜１０００Ｐａの範囲内の圧力に維持する。マスフローコントローラ２２２ａで制御するＨＣＤガスの供給流量は、例えば１０〜１０００ｓｃｃｍの範囲内の流量とする。マスフローコントローラ２２２ｆ，２２２ｇで制御するＮ２ガスの供給流量は、それぞれ、例えば２００〜１０００ｓｃｃｍの範囲内の流量とする。サセプタ２１７の表面や処理室２０１の内壁等をＨＣＤガスに晒す時間は、例えば１〜１２０秒間の範囲内の時間とする。ヒータ２０６の温度は、処理室２０１内でＣＶＤ反応が生じるような温度となるように設定する。すなわち処理室２０１内（サセプタ２１７等）の温度が、例えば３００〜７００℃、好ましくは３５０〜６５０℃の範囲内の温度となるようにヒータ２０６の温度を設定する。なお、処理室２０１内の温度が３００℃未満となるとサセプタ２１７表面や処理室２０１内壁等にＨＣＤが吸着しにくくなる。また、処理室２０１内の温度が６５０℃、特に７００℃を超えるとＣＶＤ反応が強くなり、均一性が悪化しやすくなる。よって、処理室２０１内の温度は３００〜７００℃とするのが好ましく、さらには３５０〜６５０℃とするのがより好ましい。
【００４１】
上述の条件にてＨＣＤガスを処理室２０１内に供給することで、サセプタ２１７の表面、処理室２０１の内壁、シャワー板２４０ｂ、コンダクタンスプレート２０４等の処理室２０１内の部材等に、１原子層未満から数原子層のシリコン含有層としてのシリコン層（Ｓｉ層）が形成される。シリコン含有層はＨＣＤの化学吸着層であってもよい。ここでシリコン層とは、シリコンにより構成される連続的な層の他、不連続な層や、これらが重なってできる薄膜をも含む総称である。なお、シリコンにより構成される連続的な層を薄膜という場合もある。また、ＨＣＤの化学吸着層とは、ＨＣＤ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。なお、１原子層未満の層とは不連続に形成される原子層のことを意味している。ＨＣＤガスが自己分解しない条件下ではサセプタ２１７の表面等にＨＣＤが表面吸着してＨＣＤの化学吸着層が形成される。ＨＣＤガスが自己分解する条件下では、サセプタ２１７の表面等にシリコン分子が堆積してシリコン層が形成される。サセプタ２１７の表面等に形成される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３（Ｓ１ｅ）での酸化の作用がシリコン含有層の全体に届かなくなる。ま
た、サセプタ２１７の表面等に形成可能なシリコン含有層の最小値は１原子層未満である。よって、シリコン含有層の厚さは１原子層未満から数原子層とするのが好ましい。
【００４２】
Ｓｉを含む原料としては、ＨＣＤガスの他、例えばジクロロシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２，略称ＤＣＳ）ガス、テトラクロロシラン（ＳｉＣｌ４、略称：ＴＣＳ）ガス、モノシラン（ＳｉＨ４）ガス等の無機原料だけでなく、アミノシラン系の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：２ＤＥＡＳ）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）ガスなどの有機原料を用いてもよい。不活性ガスとしては、Ｎ２ガスの他、例えばＡｒガス、Ｈｅガス、Ｎｅガス、Ｘｅガス等の希ガスを用いてもよい。
【００４３】
［ステップ２（Ｓ１ｄ）］
サセプタ２１７の表面等にシリコン含有層が形成された後、原料ガス供給管２１３ａのバルブｖａ１〜ｖａ３を閉じ、ＨＣＤガスの供給を停止する。このとき、排気管２６１のＡＰＣバルブ２６２は開いたままとし、真空ポンプ２６４により処理室２０１内を真空排気し、残留したＨＣＤガスを処理室２０１内から排除する。このとき、バルブｖｆ１〜ｖｆ３，ｖｇ１〜ｖｇ３を開いたままとして、不活性ガスを処理室２０１内へ供給すると、残留したＨＣＤガスを排除する効果が更に高まる（パージ）。このときのヒータ２０６の温度は、処理室２０１内の温度がＨＣＤガスの供給時と同じく３００〜７００℃、好ましくは３５０〜６５０℃の範囲内の温度となるように設定する。
【００４４】
［ステップ３（Ｓ１ｅ）］
処理室２０１内の残留ガスを除去した後、酸素含有ガス供給管２１３ｃのバルブｖｃ１〜ｖｃ３、不活性ガス供給管２１３ｆ，２１３ｇのバルブｖｆ１〜ｖｆ３，ｖｇ１〜ｖｇ３を開き、酸素含有ガス供給管２１３ｃ内にＯ２ガスを流し、不活性ガス供給管２１３ｆ，２１３ｇ内にＮ２ガスを流す。酸素含有ガス供給管２１３ｃ内を流れたＯ２ガスは、マスフローコントローラ２２２ｃにより流量調整され、不活性ガス供給管２１３ｆ，２１３ｇ内を流れたＮ２ガスは、それぞれマスフローコントローラ２２２ｆ，２２２ｇにより流量調整される。流量調整されたＯ２ガス及びＮ２ガスは、シャワーヘッド２４０により分散されてサセプタ２１７の表面や処理室２０１の内壁等に供給された後、排気ダクト２５９内を流れ、排気口２６０を介して排気管２６１から排気される。
【００４５】
このとき同時に、水素含有ガス供給管２１３ｄのバルブｖｄ１〜ｖｄ３を開き、水素含有ガス供給管２１３ｄ内にＨ２ガスを流す。水素含有ガス供給管２１３ｄ内を流れたＨ２ガスは、マスフローコントローラ２２２ｄにより流量調整される。流量調整されたＨ２ガスは、Ｏ２ガス及びＮ２ガスと共にシャワーヘッド２４０により分散されてサセプタ２１７の表面や処理室２０１の内壁等に供給された後、排気ダクト２５９内を流れ、排気口２６０を介して排気管２６１から排気される（Ｏ２、Ｈ２ガス供給）。
【００４６】
このとき、ＡＰＣバルブ２６２を適正に調整して、処理室２０１内の圧力を、大気圧未満、例えば１〜１０００Ｐａの範囲内の圧力に維持する。マスフローコントローラ２２２ｃで制御するＯ２ガスの供給流量は、例えば１００〜１００００ｓｃｃｍの範囲内の流量とする。マスフローコントローラ２２２ｄで制御するＨ２ガスの供給流量は、例えば１００〜１００００ｓｃｃｍの範囲内の流量とする。マスフローコントローラ２２２ｆ，２２２ｇで制御するＮ２ガスの供給流量は、それぞれ例えば２００〜１０００ｓｃｃｍの範囲内の流量とする。なお、Ｏ２ガス及びＨ２ガスにサセプタ２１７表面や処理室２０１内壁等を晒す時間は、例えば１〜１２０秒間の範囲内の時間とする。ヒータ２０６の温度は、処理室２０１内、すなわちサセプタ２１７等の温度が、例えば３５０〜１０００℃の範囲
内の温度となるように設定する。
【００４７】
なお、この範囲内の温度であれば、減圧雰囲気下でのＯ２ガスへのＨ２ガス添加による酸化力向上の効果が得られることを確認した。また、処理室２０１内の温度が低すぎると、酸化力向上の効果が得られないことも確認した。
【００４８】
ただしスループットを考慮すると、処理室２０１内、すなわちサセプタ２１７等の温度が、酸化力向上の効果が得られる温度であってステップ１（Ｓ１ｃ）のＨＣＤガスの供給時と同様な温度帯となるように、すなわちステップ１（Ｓ１ｃ）とステップ３（Ｓ１ｅ）とで処理室２０１内の温度を同様な温度帯に保持するように、ヒータ２０６の温度を設定するのが好ましい。この場合、ステップ１（Ｓ１ｃ）とステップ３（Ｓ１ｅ）とでサセプタ２１７等の温度、すなわち処理室２０１内の温度が３５０〜７００℃、好ましくは３５０〜６５０℃の範囲内の一定の温度となるようにヒータ２０６の温度を設定する。
【００４９】
さらには、ステップ１（Ｓ１ｃ）〜ステップ４（Ｓ１ｆ）（後述）にかけて処理室２０１内の温度を同様な温度帯に保持するように、ヒータ２０６の温度を設定するのがより好ましい。この場合、ステップ１（Ｓ１ｃ）〜ステップ４（Ｓ１ｆ）（後述）にかけて処理室２０１内の温度が３５０〜７００℃、好ましくは３５０〜６５０℃の範囲内の一定の温度となるように、ヒータ２０６の温度を設定する。なお、減圧雰囲気下でのＯ２ガスへのＨ２ガス添加による酸化力向上の効果を得るには、処理室２０１内の温度を３５０℃以上とする必要があるが、処理室２０１内の温度は４００℃以上とするのが好ましく、さらには４５０℃以上とするのが好ましい。処理室２０１内の温度を４００℃以上とすれば、４００℃以上の温度で行うＯ３酸化処理による酸化力を超える酸化力を得ることができ、処理室２０１内の温度を４５０℃以上とすれば、４５０℃以上の温度で行うＯ２プラズマ酸化処理による酸化力を超える酸化力を得ることができる。
【００５０】
上述の条件にてＯ２ガス及びＨ２ガスを処理室２０１内に供給することで、Ｏ２ガス及びＨ２ガスは加熱された減圧雰囲気下においてノンプラズマで活性化されて反応し、それにより原子状酸素等のＯを含む酸化種が生成される。そして、主にこの酸化種により、ステップ１（Ｓ１ｃ）でサセプタ２１７の表面や処理室２０１の内壁等に形成されたシリコン含有層に対して酸化処理が行われる。そして、この酸化処理により、シリコン含有層はシリコン酸化層（ＳｉＯ２層、以下、単にＳｉＯ層ともいう。）へと改質される（変化させられる）。
【００５１】
酸素含有ガスとしては、酸素（Ｏ２）ガスの他、例えばオゾン（Ｏ３）ガス等を用いてもよい。なお、上述の温度帯において、一酸化窒素（ＮＯ）ガスや亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）ガスへの水素含有ガス添加効果を試してみたところ、ＮＯガス単独供給やＮ２Ｏガス単独供給に比べて酸化力向上の効果が得られないことを確認した。すなわち、酸素含有ガスとしては窒素非含有の酸素含有ガス（窒素を含まず酸素を含むガス）を用いるのが好ましい。水素含有ガスとしては、水素（Ｈ２）ガスの他、例えば重水素（Ｄ２）ガス等を用いてもよい。なお、アンモニア（ＮＨ３）ガスやメタン（ＣＨ４）ガス等を用いると、窒素（Ｎ）不純物や炭素（Ｃ）不純物の膜中への混入が考えられる。すなわち、水素含有ガスとしては、他元素非含有の水素含有ガス（他元素を含まず水素または重水素を含むガス）を用いるのが好ましい。すなわち、酸素含有ガスとしては、Ｏ２ガスおよびＯ３ガスよりなる群から選択される少なくとも一つのガスを用いることができ、水素含有ガスとしては、Ｈ２ガスおよびＤ２ガスよりなる群から選択される少なくとも一つのガスを用いることができる。
【００５２】
［ステップ４（Ｓ１ｆ）］
シリコン含有層をシリコン酸化層へと改質した後、酸素含有ガス供給管２１３ｃのバル
ブｖｃ１〜ｖｃ３を閉じ、Ｏ２ガスの供給を停止する。また、水素含有ガス供給管２１３ｄのバルブｖｄ１〜ｖｄ３を閉じ、Ｈ２ガスの供給を停止する。このとき、排気管２６１のＡＰＣバルブ２６２は開いたままとし、真空ポンプ２６４により処理室２０１内を真空排気し、残留したＯ２ガスやＨ２ガスを処理室２０１内から排除する。このとき、バルブｖｆ１〜ｖｆ３，ｖｇ１〜ｖｇ３を開いたままとして、不活性ガスを処理室２０１内へ供給すると、残留したＯ２ガスやＨ２ガスを排除する効果が更に高まる。このときのヒータ２０６の温度は、処理室２０１内の温度がＯ２ガス及びＨ２ガスの供給時と同じく３５０〜７００℃、好ましくは３５０〜６５０℃の範囲内の温度となるような温度に設定する。
【００５３】
［所定回数実施（Ｓ１ｇ）］
そして、上述したステップ１（Ｓ１ｃ）〜ステップ４（Ｓ１ｆ）を１サイクルとして、このサイクルを所定回数実施する（Ｓ１ｇ）。これにより、サセプタ２１７の表面、処理室２０１内壁、シャワー板２４０ｂ、コンダクタンスプレート２０４等の処理室２０１内の部材等に、所定膜厚のＳｉＯ膜を成膜することが出来る。
【００５４】
なお、本工程（Ｓ１）で形成されたＳｉＯ膜は、ＣＶＤ法によりＳｉＣ膜表面に形成されたＳｉＯ膜に比べ、ＣｌＦ３ガス等に対して高いエッチング耐性を有する。すなわち、本工程（Ｓ１）によれば、例えば、テトラエトキシシラン（Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５ＯＨ）４、略称：ＴＥＯＳ）ガス等の原料を用いてＣＶＤ法によりＳｉＣ膜上にＳｉＯ膜を形成する場合や、ＤＣＳガスとＮ２Ｏガスとを用いてＣＶＤ法によりＳｉＣ膜上にＳｉＯ膜を形成する場合よりも、エッチング耐性の高いＳｉＯ膜、すなわち、クリーニング時においてエッチング速度の低いＳｉＯ膜を形成することが可能となる。
【００５５】
また、本工程（Ｓ１）によれば、ＣＶＤ法や熱酸化法によりＳｉＣ膜表面にＳｉＯ膜を形成する場合に比べ、ＳｉＯ膜中の不純物含有量を低減させることができる。例えば、ＴＥＯＳガス等の原料を用いてＣＶＤ法によりＳｉＣ膜上にＳｉＯ膜を形成する場合、形成されるＳｉＯ膜中に、ＴＥＯＳに含まれるカーボン（Ｃ）などの不純物が混入してしまうことがある。また、Ｏ２ガス等を用いて熱酸化法によりＳｉＣ膜表面を酸化してＳｉＯ膜を形成する場合、ＳｉＣ膜中に含まれる不純物としての鉄（Ｆｅ）やニッケル（Ｎｉ）等の金属汚染物質が、形成されるＳｉＯ膜中に取り込まれてしまうことがある。これに対し、本工程（Ｓ１）によれば、ＨＣＤガスを用いたＳｉＣ膜上へのシリコン含有層の形成と、大気圧未満の圧力雰囲気下でのＯ２ガスとＨ２ガスとを用いたシリコン含有層の酸化処理と、の繰り返しによりＳｉＯ膜を形成し、また、ＳｉＣ膜を酸化させるわけではないため、膜中の不純物含有量を低減させることができる。
【００５６】
また、本工程（Ｓ１）によれば、ＣＶＤ法や熱酸化法によりＳｉＣ膜表面にＳｉＯ膜を形成する場合に比べ、より低温でＳｉＯ膜を形成することができる。
【００５７】
なお、本工程（Ｓ１）で形成するＳｉＯ膜の膜厚は、後述する薄膜形成工程（Ｓ４）においてウエハ２００上に形成する膜（ＳｉＮ膜等）とのエッチング選択比を考慮して決定されるが、例えば２５０〜２０００Åが例示される。ウエハ２００上へのＳｉＮ膜の形成を行う場合、通常、処理室２０１内へのＳｉＮ膜の累積膜厚が５０００Åに到達した時点でクリーニングを行う必要がある。後述するように、本実施形態により得られるＳｉＮ膜のＳｉＯ膜に対するエッチング選択比（ＳｉＮ／ＳｉＯ）は２．５〜２０以上である。よって、ＳｉＯ膜の下地であるＣＶＤ−ＳｉＣ膜を確実に保護するには、本工程（Ｓ１）で形成するＳｉＯ膜の膜厚を少なくとも２５０〜２０００Åとする必要がある。なお、形成するＳｉＯ膜の膜厚が２０００Åを超えると、ＳｉＯ膜の形成時間が長くなってしまい（例えば１日以上かかり）、基板処理装置のダウンタイムが長くなり、生産性に影響を及ぼす恐れがある。
【００５８】
［パージ（Ｓ１ｈ）］
所定膜厚のＳｉＯ膜が成膜されると、バルブｖｆ１〜ｖｆ３，ｖｇ１〜ｖｇ３を開き、不活性ガス供給管２１３ｆ及び不活性ガス供給管２１３ｇのそれぞれから不活性ガスとしてのＮ２ガスを処理室２０１内へ供給し、排気ダクト２５９、排気孔２６０を介して排気管２６１から排気する。Ｎ２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内に残留するガスが処理室２０１内から除去される（パージ）。
【００５９】
＜改質工程（Ｓ２）＞
本工程では、ＳｉＯ膜形成工程（Ｓ１）で形成したＳｉＯ膜に対し、大気圧未満の圧力雰囲気下でのＯ２ガスとＨ２ガスとを用いた改質処理をさらに行う。以下に、改質工程（Ｓ２）を具体的に説明する。
【００６０】
［圧力調整・温度調整（Ｓ２ａ）］
処理室２０１内のパージ終了後、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２６４によって真空排気される。この際、処理室２０１内の圧力は図示しない圧力センサで測定され、この測定された圧力情報に基づきＡＰＣバルブ２６２がフィードバック制御される（圧力調整）。また、処理室２０１内、すなわちサセプタ２１７等が所望の温度となるようにヒータ２０６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、図示しない温度センサが検出した温度情報に基づきヒータ２０６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、このとき、サセプタ２１７等の温度が、ＳｉＯ膜形成工程（Ｓ１）におけるサセプタ２１７等の温度と同様な温度か、それより高い温度となるようにヒータ２０６を制御する。好ましくは、サセプタ２１７等の温度が、ＳｉＯ膜形成工程（Ｓ１）におけるサセプタ２１７等の温度よりも高い温度となるようにヒータ２０６を制御する。
【００６１】
［Ｏ２、Ｈ２ガス供給（Ｓ２ｂ）］
そして、酸素含有ガス供給管２１３ｃのバルブｖｃ１〜ｖｃ３を開き、酸素含有ガス供給管２１３ｃ内にＯ２ガスを流す。酸素含有ガス供給管２１３ｃ内を流れたＯ２ガスは、マスフローコントローラ２２２ｃにより流量調整される。流量調整されたＯ２ガスは、シャワーヘッド２４０により分散されて処理室２０１内に供給される。このとき同時に、水素含有ガス供給管２１３ｄのバルブｖｄ１〜ｖｄ３を開き、水素含有ガス供給管２１３ｄ内にＨ２ガスを流す。水素含有ガス供給管２１３ｄ内を流れたＨ２ガスは、マスフローコントローラ２２２ｄにより流量調整される。流量調整されたＨ２ガスは、シャワーヘッド２４０により分散されて処理室２０１内に供給される。なお、Ｈ２ガスは、酸素含有ガス供給管２１３ｃ及びシャワーヘッド２４０を経由する際にＯ２ガスと混合される。すなわち、処理室２０１内へは、Ｏ２ガスとＨ２ガスとの混合ガスが供給されることとなる。Ｏ２ガスとＨ２ガスの混合ガスは、加熱された減圧状態の処理室２０１内に供給され、排気ダクト２５９、排気孔２６０を介して排気管２６１から排気される（Ｏ２ガス＋Ｈ２ガス供給）。
【００６２】
このとき、不活性ガス供給管２１３ｇのバルブｖｇ１〜ｖｇ３を開き、不活性ガス供給管２１３ｇから不活性ガスとしてＮ２ガスを供給するようにしてもよい。また、不活性ガス供給管２１３ｆのバルブｖｆ１〜ｖｆ３を開き、不活性ガス供給管２１３ｆから不活性ガスとしてＮ２ガスを供給するようにしてもよい。Ｎ２ガスは、マスフローコントローラ２２２ｇや２２２ｆにより流量調整され、シャワーヘッド２４０により分散されて処理室２０１内に供給される。この場合、処理室２０１内へは、Ｏ２ガスとＨ２ガスとＮ２ガスとの混合ガスが供給されることとなる。なお、不活性ガスとしては、Ｎ２ガスの他、Ａｒ、Ｈｅ、Ｎｅ、Ｘｅ等の希ガスを用いてもよい。
【００６３】
このとき、ＡＰＣバルブ２６２を適正に調整して、処理室２０１内の圧力を、大気圧未満、例えば１〜１３３０Ｐａの範囲内の圧力に維持する。マスフローコントローラ２２２ｃで制御するＯ２ガスの供給流量は、例えば１００〜１００００ｓｃｃｍ（０．１〜１０ｓｌｍ）の範囲内の流量とする。マスフローコントローラ２２２ｄで制御するＨ２ガスの供給流量は、例えば１００〜１００００ｓｃｃｍ（０．１〜１０ｓｌｍ）の範囲内の流量とする。なお、Ｏ２ガス及びＨ２ガスをサセプタ２１７等に晒す時間は、例えば１〜６００分の範囲内の時間とする。ヒータ２０６の温度は、サセプタ２１７等の温度が、例えば３５０〜１２００℃の範囲内の温度となるように設定する。
【００６４】
なお、この範囲内の温度であれば、減圧雰囲気下においてＯ２ガスにＨ２ガスを添加することで、Ｏ２ガス単独供給の場合（Ｏ２アニール）に比べ、大幅な膜中不純物除去効果が得られることを確認した。また、大気圧雰囲気下におけるＮ２ガス単独供給の場合（Ｎ２アニール）に比べても大幅な膜中不純物除去効果が得られることを確認した。
【００６５】
なお、スループットを考慮すると、サセプタ２１７等の温度が、ＳｉＯ膜形成工程（Ｓ１）と改質工程（Ｓ２）とで同様な温度帯となるように、ヒータ２０６の温度を設定するのが好ましい。すなわちＳｉＯ膜形成工程（Ｓ１）と改質工程（Ｓ２）とで処理室２０１内の温度を同様な温度帯に保持するのが好ましい。この場合、ＳｉＯ膜形成工程（Ｓ１）と改質工程（Ｓ２）とで、サセプタ２１７等の温度、すなわち処理室２０１内の温度が３５０〜７００℃、好ましくは３５０〜６５０℃の範囲内の一定の温度となるようにヒータ２０６の温度を設定する。
【００６６】
ただし、改質工程（Ｓ２）では、サセプタ２１７等の温度を高温とする方が膜中不純物除去効果を高くすることができ、また、ＳｉＯ膜のエッチング耐性を向上させることができる。そのため、改質工程（Ｓ２）におけるサセプタ２１７の温度は、ＳｉＯ膜形成工程（Ｓ１）におけるサセプタ２１７の温度よりも高い温度とするのがより好ましい。
【００６７】
上述の条件にてＯ２ガス及びＨ２ガスを処理室２０１内に供給することで、Ｏ２ガス及びＨ２ガスは加熱された減圧雰囲気下においてノンプラズマで熱的に活性化されて反応し、それにより原子状酸素等のＯを含む反応種が生成される。そして、主にこの反応種により、ＳｉＯ膜形成工程（Ｓ１）でサセプタ２１７の表面等に形成されたＳｉＯ膜に対して改質処理が行われる。そして、この改質処理により、ＳｉＯ膜の膜中不純物が除去される。この改質処理によれば、上述のようにＯ２アニールやＮ２アニールに比べ、大幅な膜中不純物除去効果が得られる。すなわち、減圧雰囲気下においてＯ２ガスにＨ２ガスを添加することで、Ｏ２アニールやＮ２アニールに比べ大幅な膜中不純物除去効果が得られる。
【００６８】
上述したように、ＳｉＯ膜をＳｉＯ膜形成工程（Ｓ１）にて示した手法により形成することで、ＳｉＯ膜中の不純物含有量を低減させることができ、また、ＳｉＯ膜のエッチング耐性を向上させることができる。但し、形成したＳｉＯ膜に対して本工程（Ｓ２）による改質処理をさらに実施することにより、ＳｉＯ膜中の不純物含有量をさらに低減させることが可能となり、また、ＳｉＯ膜のエッチング耐性をさらに向上させることが可能となる。つまり、本工程（Ｓ２）による改質処理を行わず、上述の手法（上述のＳｉＯ膜形成工程（Ｓ１））によりＳｉＯ膜を形成するだけでも十分効果はあるが、本工程（Ｓ２）による改質処理を行えば、その効果をより一層高めることができる。
【００６９】
本工程（Ｓ２）では、Ｏ２ガスとＨ２ガスのうち少なくとも何れか一方または両方をプラズマで活性化させて流すこともできる。Ｏ２ガスおよび／またはＨ２ガスをプラズマで活性化させて流すことで、よりエネルギーの高い反応種を生成することができ、この反応種により改質処理を行うことで、さらにエッチング耐性を向上させることができる等の効果も考えられる。Ｏ２ガスとＨ２ガスとの両方をプラズマで活性化させる場合、印加する
高周波電力は、例えば５０〜１０００Ｗの範囲内の電力となるように設定する。その他の処理条件は、上述の処理条件と同様とする。なお、上述の温度帯では、Ｏ２ガスとＨ２ガスとは熱で活性化されて十分に反応し、十分な量の反応種が生成される。よって、Ｏ２ガスとＨ２ガスとをノンプラズマで熱的に活性化させても十分な改質効果（不純物除去効果）が得られる。なお、Ｏ２ガスとＨ２ガスは熱で活性化させて供給した方が、ソフトな反応を生じさせることができ、上述の改質処理をソフトに行うことができる。
【００７０】
酸素含有ガス、水素含有ガスとしては、上述のＳｉＯ膜形成工程（Ｓ１）で用いた酸素含有ガス、水素含有ガスと同様なガスをそれぞれ用いることができる
【００７１】
［パージ（Ｓ２ｃ）］
改質処理が終了すると、バルブｖｆ１〜ｖｆ３，ｖｇ１〜ｖｇ３を開き、不活性ガス供給管２１３ｆ及び不活性ガス供給管２１３ｇのそれぞれから不活性ガスとしてのＮ２ガスを処理室２０１内へ供給し、排気ダクト２５９、排気口２６０を介して排気管２６１から排気する。Ｎ２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内に残留するガスが処理室２０１内から除去される（パージ）。
【００７２】
＜プリコート工程（Ｓ３）＞
続いて、後述する薄膜形成工程（Ｓ４）でウエハ２００上に成膜する薄膜と同じ膜、すなわちＳｉＮ膜で処理室２０１の内壁等を覆う処理（プリコート）を行う。このとき、ＳｉＯからＳｉＮへと組成比を少しずつ変化させたＳｉＯＮ膜をＳｉＯ膜上に形成するようにしてもよい。なお、プリコート工程（Ｓ３）は、処理室２０１内へウエハ２００を搬入せずに成膜処理を行う点を除き、後述する薄膜形成工程（Ｓ４）と同じであるため、ここでは説明を省略する。
【００７３】
＜薄膜形成工程（Ｓ４）＞
処理室２０１内壁等へのプリコートが完了したら、処理室２０１内にウエハ２００を搬入し、ウエハ２００上にＳｉＮ膜を形成する工程（Ｓ４）を実施する。なお、本工程（Ｓ４）では、ウエハ２００を収容した処理室２０１内にＣＶＤ反応が生じる条件下でシリコン含有ガスとしてのＨＣＤガスを供給し排気することで、ウエハ２００上にシリコン含有層を形成する工程（Ｓ４ｄ）と、処理室２０１内に窒素含有ガスとしてのＮＨ３ガスを供給し排気することで、シリコン含有層を窒化してシリコン窒化層を形成する工程（Ｓ４ｅ）と、を１サイクルとして、このサイクルを１回以上行うことで、所定膜厚のシリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）を形成する。以下に、薄膜形成工程（Ｓ４）を具体的に説明する。
【００７４】
［ウエハ搬入（Ｓ４ａ）、ゲートバルブ閉塞（Ｓ４ｂ）］
昇降機構２０７ｂを作動させ、サセプタ２１７を図４に示すウエハ搬送位置まで降下させる。ゲートバルブ２５１を開け、処理室２０１内にウエハ２００を搬入し、リフトピン２０８ｂ上にウエハ２００を載置させる。ゲートバルブ２５１を閉じ、昇降機構２０７ｂを作動させ、ウエハ２００を図３に示すウエハ処理位置まで上昇させ、サセプタ２１７上に移載させる。
【００７５】
［圧力調整・温度調整（Ｓ４ｃ）］
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２６４によって真空排気される。この際、処理室２０１内の圧力は図示しない圧力センサで測定され、この測定された圧力情報に基づきＡＰＣバルブ２６２がフィードバック制御される（圧力調整）。また、処理室２０１内、すなわちウエハ２００が所望の温度となるようにヒータ２０６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、図示しない温度センサが検出した温度情報に基づきヒータ２０６への通電具合がフィードバック制御
される（温度調整）。その後、後述する２つのステップ（Ｓ４ｄ，Ｓ４ｅ）を順次実行する。
【００７６】
［ステップ１（Ｓ４ｄ）］
真空ポンプ２６４を作動させたまま、原料ガス供給管２１３ａのバルブｖａ１〜ｖａ３を開き、原料ガス供給管２１３ａ内にＨＣＤガスを流す。原料ガス供給管２１３ａ内を流れたＨＣＤガスは、マスフローコントローラ２２２ａにより流量調整される。流量調整されたＨＣＤガスは、シャワーヘッド２４０により分散されてウエハ２００の表面等に供給され、排気ダクト２５９内を流れ、排気口２６０を介して排気管２６１から排気される（ＨＣＤガス供給）。このとき、同時にバルブｖｆ１〜ｖｆ３，ｖｇ１〜ｖｇ３を開き、不活性ガス供給管２１３ｆ，２１３ｇ内にＮ２ガス等の不活性ガスを流す。不活性ガス供給管２１３ｆ，２１３ｇ内を流れたＮ２ガスは、それぞれマスフローコントローラ２２２ｆ，２２２ｇにより流量調整される。流量調整されたＮ２ガスは、ＨＣＤガスと一緒にウエハ２００の表面等に供給され、排気ダクト２５９内を流れ、排気口２６０を介して排気管２６１から排気される。
【００７７】
このとき、ＡＰＣバルブ２６２を適正に調整して、処理室２０１内の圧力を、例えば１０〜１０００Ｐａの範囲内の圧力とする。マスフローコントローラ２２２ａで制御するＨＣＤガスの供給流量は、例えば１０〜１０００ｓｃｃｍの範囲内の流量とする。マスフローコントローラ２２２ｆ，２２２ｇで制御するＮ２ガスの供給流量は、それぞれ例えば２００〜１０００ｓｃｃｍの範囲内の流量とする。ＨＣＤガスをウエハ２００に晒す時間、すなわちガス供給時間（照射時間）は、例えば１〜１２０秒間の範囲内の時間とする。このときヒータ２０６の温度は、処理室２０１内でＣＶＤ反応が生じる程度の温度、すなわちウエハ２００の温度が、例えば３００〜７００℃、好ましくは３５０〜６５０℃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３００℃未満となるとウエハ２００上にＨＣＤが吸着しにくくなる。また、ウエハ２００の温度が６５０℃，特に７００℃を超えるとＣＶＤ反応が強くなり、均一性が悪化しやすくなる。よって、ウエハ２００の温度は３００〜７００℃の範囲内の温度とするのが好ましく、さらには３５０〜６５０℃の範囲内の温度とするのがより好ましい。
【００７８】
ＨＣＤガスの供給により、ウエハ２００表面の下地膜上に、第１元素としてのシリコンを含む第１の層が形成される。すなわち、ウエハ２００上（下地膜上）に１原子層未満から数原子層のシリコン含有層としてのシリコン層（Ｓｉ層）が形成される。シリコン含有層はＨＣＤの化学吸着層であってもよい。なお、シリコンは、それ単独で固体となる元素である。ここでシリコン層とはシリコンにより構成される連続的な層の他、不連続な層やこれらが重なってできる薄膜をも含む。なお、シリコンにより構成される連続的な層を薄膜という場合もある。また、ＨＣＤの化学吸着層とは、ＨＣＤ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。なお、ウエハ２００上に形成される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（Ｓ４ｅ）での窒化の作用がシリコン含有層の全体に届かなくなる。また、ウエハ２００上に形成可能なシリコン含有層の最小値は１原子層未満である。よって、シリコン含有層の厚さは１原子層未満から数原子層とするのが好ましい。なお、ＨＣＤガスが自己分解する条件下では、ウエハ２００上にシリコンが堆積することでシリコン層が形成され、ＨＣＤガスが自己分解しない条件下では、ウエハ２００上にＨＣＤが化学吸着することでＨＣＤの化学吸着層が形成される。なお、ウエハ２００上にＨＣＤの化学吸着層を形成するよりも、ウエハ２００上に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。
【００７９】
ウエハ２００表面の下地膜上にシリコン含有層が形成された後、原料ガス供給管２１３ａのバルブｖａ１〜ｖａ３を閉じ、ＨＣＤガスの供給を停止する。このとき、排気管２６１のＡＰＣバルブ２６２は開いたままとして、真空ポンプ２６４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シリコン含有層形成に寄与した後のＨＣＤガスを処理室２０１内から排除する。このとき、バルブｖｆ１〜ｖｆ３，ｖｇ１〜ｖｇ３は開いたままとして、Ｎ２ガスの処理室２０１内への供給を維持する。これにより、処理室２０１内に残留する未反応もしくはシリコン含有層形成に寄与した後のＨＣＤガスを処理室２０１内から排除する効果を高める。
【００８０】
シリコン含有ガス、不活性ガスとしては、上述のＳｉＯ膜形成工程（Ｓ１）で用いたシリコン含有ガスと同様なガスをそれぞれ用いることができる。
【００８１】
［ステップ２（Ｓ４ｅ）］
処理室２０１内の残留ガスを除去した後、反応ガス供給管２１３ｂのバルブｖｂ１〜ｖｂ３を開き、反応ガス供給管２１３ｂ内にＮＨ３ガスを流す。反応ガス供給管２１３ｂ内を流れたＮＨ３ガスは、マスフローコントローラ２２２ｂにより流量調整される。流量調整されたＮＨ３ガスは、シャワーヘッド２４０により分散されてウエハ２００の表面等に供給され、排気ダクト２５９内を流れ、排気口２６０を介して排気管２６１から排気される。このとき、バルブｖｆ１〜ｖｆ３，ｖｇ１〜ｖｇ３は開いたままとして、不活性ガス供給管２１３ｆ，２１３ｇ内にＮ２ガス等の不活性ガスを流す。不活性ガス供給管２１３ｆ，２１３ｇ内を流れたＮ２ガスは、それぞれマスフローコントローラ２２２ｆ，２２２ｇにより流量調整される。流量調整されたＮ２ガスは、ＮＨ３ガスと一緒にウエハ２００の表面等に供給され、排気ダクト２５９内を流れ、排気口２６０を介して排気管２６１から排気される。
【００８２】
このとき、ＡＰＣバルブ２６２を適正に調整して、処理室２０１内の圧力を、例えば５０〜３０００Ｐａの範囲内の圧力とする。マスフローコントローラ２２２ｂで制御するＮＨ３ガスの供給流量は、例えば１００〜１００００ｓｃｃｍの範囲内の流量とする。マスフローコントローラ２２２ｆ，２２２ｇで制御するＮ２ガスの供給流量は、それぞれ例えば２００〜１０００ｓｃｃｍの範囲内の流量とする。ＮＨ３ガスにウエハ２００を晒す時間、すなわちガス供給時間（照射時間）は、例えば１〜１２０秒間の範囲内の時間とする。このときのヒータ２０６の温度は、ステップ１（Ｓ４ｄ）と同様、ウエハ２００の温度が３００〜７００℃、好ましくは３５０〜６５０℃の範囲内の温度となるような温度に設定する。ＮＨ３ガスは反応温度が高く、上記のようなウエハ温度では反応しづらいので、処理室２０１内の圧力を上記のような比較的高い圧力とすることにより熱的に活性化することを可能としている。なお、ＮＨ３ガスは熱で活性化させて供給した方が、ソフトな反応を生じさせることができ、後述する窒化をソフトに行うことができる。
【００８３】
このとき、処理室２０１内に流しているガスはＮＨ３ガスであり、処理室２０１内にはＨＣＤガスを流していない。したがって、ＮＨ３ガスは気相反応を起こすことはなく、ステップ１（Ｓ４ｄ）でウエハ２００上に形成された第１の層としてのシリコン含有層の一部と反応する。これにより第１の層は窒化されて、シリコン（第１元素）および窒素（第２元素）を含む第２の層、すなわち、シリコン窒化層（ＳｉＮ層）へと改質される。
【００８４】
このとき、第１の層の窒化反応は飽和させないようにする。例えばステップ１（Ｓ４ｄ）で数原子層のシリコン層を形成した場合は、その表面層（表面の１原子層）の一部を窒化させる。すなわち、その表面層のうちの窒化が生じ得る領域（シリコンが露出した領域）の一部もしくは全部を窒化させる。この場合、第１の層の全体を窒化させないように、第１の層の窒化反応が非飽和となる条件下で窒化を行う。なお、条件によっては第１の層の表面層から下の数層を窒化させることもできるが、その表面層だけを窒化させる方が、シリコン窒化膜の組成比の制御性を向上させることができ好ましい。
【００８５】
その後、反応ガス供給管２１３ｂのバルブｖｂ１〜ｖｂ３を閉じて、ＮＨ３ガスの供給
を停止する。このとき、排気管２６１のＡＰＣバルブ２６２は開いたままとして、真空ポンプ２６４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窒化に寄与した後のＮＨ３ガスを処理室２０１内から排除する。なお、この時、バルブｖｆ１〜ｖｆ３，ｖｇ１〜ｖｇ３は開いたままとして、Ｎ２ガスの処理室２０１内への供給を維持する。これにより、処理室２０１内に残留する未反応もしくは窒化に寄与した後のＮＨ３ガスを処理室２０１内から排除する効果を高める。
【００８６】
窒素含有ガスとしては、ＮＨ３ガス以外に、例えばＮ２ガス、ＮＦ３ガス、Ｎ３Ｈ８ガス等を用いてもよい。
【００８７】
［所定回数実施（Ｓ４ｆ）］
上述したステップ１（Ｓ４ｄ）及びステップ２（Ｓ４ｅ）を１サイクルとして、このサイクルを１回以上行うことにより、ウエハ２００上に所定膜厚のシリコン（第１元素）および窒素（第２元素）を含む薄膜、すなわち、シリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）を成膜することができる。なお、上述のサイクルは、複数回繰り返すのが好ましい。
【００８８】
［パージ（Ｓ４ｇ）］
所定膜厚のシリコン窒化膜を形成する成膜処理がなされると、Ｎ２等の不活性ガスが処理室２０１内へ供給され、排気ダクト２５９、排気口２６０を介して排気管２６１より排気されることで処理室２０１内が不活性ガスでパージされる（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る（不活性ガス置換）。
【００８９】
［ゲートバルブ開放（Ｓ４ｈ）、ウエハ搬出（Ｓ４ｉ）］
昇降機構２０７ｂを作動させ、サセプタ２１７を図４に示すウエハ搬送位置まで降下させ、リフトピン２０８ｂ上にウエハ２００を移載させる。そして、ゲートバルブ２５１を開け、処理室２０１内からウエハ２００を搬出する。
【００９０】
＜クリーニング工程（Ｓ５）＞
上述の薄膜形成工程（Ｓ４）を繰り返すと、処理容器２０２の内壁や、シャワー板２４０ｂ、サセプタ２１７、コンダクタンスプレート２０４等の処理室２０１内の部材に、ＳｉＮが累積する。すなわち、ＳｉＮを含む堆積物が処理容器２０２の内壁等に付着し累積する。この内壁等に付着し累積した堆積物の厚さが、堆積物に剥離・落下が生じる前の所定の厚さ（例えば１μｍ〜５μｍ）に達した時点で、処理容器２０２内のクリーニングが行われる。クリーニングは、所定の温度に加熱された処理室２０１内に、クリーニングガスとしてＣｌＦ３ガスを単独で、もしくは不活性ガスで希釈されたＣｌＦ３ガスを供給し、処理室２０１内に堆積（累積）した堆積物を除去することにより行う。以下に、クリーニング工程（Ｓ５）を具体的に説明する。
【００９１】
［ゲートバルブ閉塞（Ｓ５ａ）］
まず、処理室２０１内にウエハ２００を搬入していない状態、すなわち、支持台２０３上にウエハ２００が載置されておらず、サセプタ２１７の上面が露出した状態で、ゲートバルブ２５１を閉じる。そして、昇降機構２０７ｂを作動させ、サセプタ２１７を図３に示すウエハ処理位置まで上昇させる。
【００９２】
［圧力調整・温度調整（Ｓ５ｂ）］
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２６４によって真空排気される。この際、処理室２０１内の圧力は図示しない圧力センサで測定され、この測定された圧力情報に基づきＡＰＣバルブ２６２がフィードバック制御される（圧力調整）。また、処理室２０１内が所望の温度となるようにヒータ２０６によって加熱される。この際、処理室２０１内が所望の温度（クリーニング温度）となるように、図示しない温度セ
ンサが検出した温度情報に基づきヒータ２０６への通電具合がフィードバック制御される（温度調整）。
【００９３】
［ＣｌＦ３ガス供給（Ｓ５ｃ）］
次いで、処理室２０１内の温度、圧力が、それぞれ所定の温度、所定の圧力に維持された状態で、クリーニングガス供給管２１３ｅのバルブｖｅ１〜ｖｅ３を開き、クリーニングガス供給管２１３ｅ内にＣｌＦ３ガスを流す。クリーニングガス供給管２１３ｅ内を流れたＣｌＦ３ガスは、マスフローコントローラ２２２ｅにより流量調整される。流量調整されたＣｌＦ３ガスは、クリーニングガス供給管２１３ｅ内を流れ、シャワーヘッド２４０により分散されてサセプタ２１７の表面や処理室２０１の内壁等に供給され、排気ダクト２５９内を流れ、排気口２６０を介して排気管２６１から排気される。
【００９４】
このとき、同時にバルブｖｆ１〜ｖｆ３，ｖｇ１〜ｖｇ３を開き、不活性ガス供給管２１３ｆ，２１３ｇ内にＮ２ガス等の不活性ガスを流し、クリーニングガスであるＣｌＦ３ガスを希釈するようにしてもよい。不活性ガス供給管２１３ｆ，２１３ｇ内を流れたＮ２ガスは、それぞれマスフローコントローラ２２２ｆ，２２２ｇにより流量調整される。流量調整されたＮ２ガスはクリーニングガスと一緒に処理室２０１内に供給され、排気ダクト２５９内を流れ、排気口２６０を介して排気管２６１から排気される。Ｎ２ガスの供給流量を制御することで、ＣｌＦ３ガスの濃度を制御することもできる。
【００９５】
処理室２０１内に導入されたＣｌＦ３ガス、または希釈されたＣｌＦ３ガスは、処理室２０１内を通過する際に処理室２０１の内壁やサセプタ２１７の表面に累積したＳｉＮ等の薄膜を含む堆積物と接触し、この際に熱化学反応により堆積物が除去される。すなわち、ＣｌＦ３ガスの熱分解により生じる活性種と堆積物とのエッチング反応により堆積物が除去される。
【００９６】
なお、上述したように、サセプタ２１７を構成するカーボン基材またはＳｉ含浸ＳｉＣ基材の表面には、ＣＶＤ法によるＳｉＣ膜のコーティングが施されており、さらにその最表面にはＳｉＯ膜が形成されている。そしてこのＳｉＯ膜は、ＨＣＤガスを用いたＳｉＣ膜上へのシリコン含有層の形成と、大気圧未満の圧力雰囲気下でのＯ２ガスとＨ２ガスとを用いたシリコン含有層の酸化処理と、を繰り返すことで形成されている。このような手法により形成されたＳｉＯ膜は、ＣＶＤ法によりＳｉＣ膜表面に形成されたＳｉＯ膜に比べ、高いエッチング耐性を有する。その結果、ＣｌＦ３ガスを用いて堆積物を除去する際のＳｉＯ膜のエッチングを抑制することができる。そして、ＳｉＯ膜の下地であるＣＶＤ−ＳｉＣ膜のエッチングを回避することができ、ＣＶＤ−ＳｉＣ膜の下地であるカーボン基材あるいはＳｉ含浸ＳｉＣ基材が露出することによるウエハ２００や処理室２０１内の汚染を防ぐことができる。
【００９７】
［パージ（Ｓ５ｄ）］
予め設定された堆積物のエッチング時間が経過し、処理室２０１内のクリーニングが終了すると、バルブｖｅ１〜ｖｅ３を閉じることで、ＣｌＦ３ガス、または希釈されたＣｌＦ３ガスの処理室２０１内への供給を停止する。その後、処理室２０１内にＮ２ガスが供給され、排気ダクト２５９、排気口２６０を介して排気管２６１から排気されることで処理室２０１内がパージされる。
【００９８】
尚、クリーニング工程（Ｓ５）における堆積物のエッチング条件としては、
処理室内の温度：３５０℃〜５００℃、
処理室内の圧力：６６５０Ｐａ（５０Ｔｏｒｒ）〜２６６００Ｐａ（２００Ｔｏｒｒ）、好ましくは１３３００Ｐａ（１００Ｔｏｒｒ）以上１９９５０Ｐａ（１５０Ｔｏｒｒ）、
ＣｌＦ３ガス供給流量：０．５〜５ｓｌｍ、
Ｎ２ガス供給流量：１〜２０ｓｌｍ
が例示され、それぞれのエッチング条件を、それぞれの範囲内のある値で一定に維持することで薄膜のエッチングがなされる。
【００９９】
クリーニングガスとしては、ＣｌＦ３ガス以外に、例えばＮＦ３ガス、ＨＦガス、Ｆ２ガス等のフッ素含有ガスを用いてもよい。
【０１００】
＜サセプタ表面へのＳｉＯ膜再形成（Ｓ６）＞
上述のクリーニング工程（Ｓ５）を実施すると、ＳｉＮ等の薄膜を含む堆積物がエッチングされるだけではなく、ＳｉＯ膜形成工程（Ｓ１）にて形成したＳｉＯ膜も微量ながらエッチングされてしまうことがある。これは、例えばサセプタ２１７の表面に付着した堆積物の厚さがサセプタ２１７の表面にわたり均一とはならないことから、堆積物の薄い部分が先にエッチングされ、その部位におけるＳｉＯ膜がクリーニング中に露出しＣｌＦ３ガスに長時間曝されたり、部位により堆積物のエッチングレートが異なる場合に、エッチングレートの速い部分における堆積物が先にエッチングされ、その部位におけるＳｉＯ膜がクリーニング中に露出しＣｌＦ３ガスに長時間曝されたりするからである。そのため、クリーニング工程（Ｓ５）を実施した後は、プリコート工程（Ｓ３）や薄膜形成工程（Ｓ４）を実施する前に、ＳｉＯ膜形成工程（Ｓ１）及び改質工程（Ｓ２）を再び実施する。これにより、ＳｉＯ膜を修復し、ＳｉＯ膜によるＣＶＤ−ＳｉＣ膜の耐エッチング効果を持続させることができ、カーボン基材あるいはＳｉ含浸ＳｉＣ基材の表面に形成されたＣＶＤ−ＳｉＣ膜のエッチングを確実に回避することができる。
【０１０１】
さらに、クリーニング工程（Ｓ５）を実施した後に、続けてＳｉＯ膜形成工程（Ｓ１）や改質工程（Ｓ２）を実施することで、クリーニング後に処理室２０１内に残留する残留フッ素（Ｆ）等のクリーニング残渣を効率的に除去することが可能となる。
【０１０２】
すなわち、クリーニング工程（Ｓ５）を実施した後に、ＳｉＯ膜形成工程（Ｓ１）や改質工程（Ｓ２）を再度行う過程において、処理室２０１内に減圧下でＯ２ガスとＨ２ガスとを供給する際に（Ｓ１ｅ、Ｓ２ｂ）、処理室２０１内に供給されたＨ２ガスと残留フッ素（Ｆ）とが反応してＨＦが生成（Ｆが消費）されることで、また、処理室２０１内に供給されたＯ２ガスで残留フッ素（Ｆ）が置換されることで、さらには、減圧下の処理室２０１内に供給されたＨ２ガスとＯ２ガスとの反応により生じた原子状酸素等のＯを含む反応種で残留フッ素（Ｆ）が置換されることで、残留フッ素（Ｆ）等のクリーニング残渣を除去することが可能となる。なお、残留フッ素（Ｆ）等のクリーニング残渣の除去には、原子状酸素等のＯを含む反応種が特に大きく寄与することとなる。
【０１０３】
なお、クリーニング後のＳｉＯ膜の再形成は、ＳｉＯ膜の修復効果やクリーニング残渣の除去効果を得るためにも、クリーニングの都度毎回行うのが好ましい。すなわち、クリーニングとＳｉＯ膜の再形成はセットで行うのが好ましい。
【０１０４】
なお、ＳｉＯ膜形成工程（Ｓ１）及び改質工程（Ｓ２）を再実施した後は、薄膜形成工程（Ｓ４）を再開する前に、次回の、薄膜形成工程（Ｓ４）で成膜する薄膜と同じ膜、すなわちＳｉＮ膜で処理室２０１内壁等を覆うプリコート工程（Ｓ３）を再び実施する。このとき、ＳｉＯからＳｉＮへと組成比を少しずつ変化させたＳｉＯＮ膜を、ＳｉＯ膜上に形成するようにしてもよい。
【０１０５】
なお、ＳｉＯ膜上にＳｉＯからＳｉＮへと組成比を少しずつ変化させたＳｉＯＮ膜を形成する場合は、ＨＣＤガス供給工程（Ｓ３ｂ）と、ＮＨ３ガス供給工程（Ｓ３ｃ）と、Ｏ２ガス供給工程と、を１サイクルとしてこのサイクルを所定回数実施すると共に、サイク
ル毎に、所定の工程における処理室内圧力やガス供給時間を変化させるようにすればよい。
【０１０６】
例えば、Ｏ２ガス供給工程における処理室内圧力（Ｏ２ガス分圧）を初めは高く設定しておき、サイクル毎に徐々に低くしていったり、Ｏ２ガス供給時間を初めは長く設定しておき、サイクル毎に徐々に短くしていったりすることで、ＳｉＯ膜上にＳｉＯからＳｉＮへと組成比を少しずつ変化させたＳｉＯＮ膜を形成することができる。なお、ＳｉＯ膜上に形成されることとなるＳｉＯＮ膜は、ＳｉＯ膜との界面に近づくにつれ酸素濃度が高くなり、表面に近づくにつれ酸素濃度が低くなるように構成されることとなる。
【０１０７】
なお、このＳｉＯＮ膜を形成した後、連続して、ＨＣＤガス供給工程（Ｓ３ｂ）と、ＮＨ３ガス供給工程（Ｓ３ｃ）と、を１サイクルとしてこのサイクルを所定回数実施することでＳｉＯＮ膜上にＳｉＮ膜を形成するようにしてもよい。これにより、ＳｉＯ膜、ＳｉＯからＳｉＮへと組成比を少しずつ変化させたＳｉＯＮ膜およびＳｉＮ膜の積層膜（ＳｉＮ膜／ＳｉＯＮ膜／ＳｉＯ膜）が形成されることとなる。なお、ＳｉＯ膜とＳｉＮ膜との間に形成されることとなるＳｉＯＮ膜は、ＳｉＯ膜との界面に近づくにつれ酸素濃度が高くなり、ＳｉＮ膜との界面に近づくにつれ酸素濃度が低くなるように構成されることとなる。
【０１０８】
ＳｉＯＮ膜を形成する際の処理条件は、Ｏ２ガス供給工程以外は上述のプリコート工程（Ｓ３）、すなわち上述の薄膜形成工程（Ｓ４）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。なお、Ｏ２ガス供給工程における処理室内圧力は、例えば１０〜５０００Ｐａの範囲内の圧力とし、Ｏ２ガスの供給流量は、例えば１００〜１００００ｓｃｃｍの範囲内の流量とし、Ｏ２ガスにウエハ２００を晒す時間、すなわちガス供給時間（照射時間）は、例えば１〜１２０秒間の範囲内の時間とし、ウエハ２００の温度はＨＣＤガスの供給時およびＮＨ３ガスの供給時と同様、３００〜７００℃、好ましくは３５０〜６５０℃の範囲内の温度とする。
【０１０９】
このように、ＳｉＯ膜上に、ＳｉＯからＳｉＮへと組成比を少しずつ変化させたＳｉＯＮ膜やこのＳｉＯＮ膜とＳｉＮ膜との積層膜（ＳｉＮ膜／ＳｉＯＮ膜）を形成することにより、薄膜形成工程（Ｓ４）を繰り返すことでＳｉＯＮ膜やＳｉＮ膜／ＳｉＯＮ膜上に堆積されるＳｉＮ膜に加わる応力を低減（緩和）させることができる。これにより、ＳｉＮ膜の割れや剥がれを抑制することができ、処理室２０１内におけるパーティクルの発生を抑制することが可能となる。
【０１１０】
（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。
【０１１１】
（ａ）本実施形態によれば、サセプタ２１７を構成するカーボン基材またはＳｉ含浸ＳｉＣ基材の表面にＣＶＤ法によるＳｉＣ膜のコーティングが施されており、さらにその最表面にはＳｉＯ膜が形成されている。そして、このＳｉＯ膜は、ＳｉＯ膜形成工程（Ｓ１）で示したとおり、ＨＣＤガスを用いたＳｉＣ膜上へのシリコン含有層の形成と、大気圧未満の圧力雰囲気下でのＯ２ガスとＨ２ガスとを用いたシリコン含有層の酸化処理と、を繰り返すことで形成されている。
【０１１２】
このような手法により形成されたＳｉＯ膜は、ＣＶＤ法によりＳｉＣ膜表面に形成されたＳｉＯ膜に比べ、高いエッチング耐性を有する。本実施形態に係るＳｉＯ膜形成工程（Ｓ１）によれば、例えば、ＴＥＯＳガス等の原料を用いてＣＶＤ法によりＳｉＣ膜上にＳｉＯ膜を形成する場合や、ＤＣＳガスとＮ２Ｏガスとを用いてＣＶＤ法によりＳｉＣ膜上にＳｉＯ膜を形成する場合よりも、エッチング耐性の高いＳｉＯ膜、すなわち、クリーニ
ング時においてエッチング速度の低いＳｉＯ膜を形成することが可能となる。
【０１１３】
その結果、クリーニング工程（Ｓ５）を実施する際のＳｉＯ膜のエッチングを抑制することができる。そして、ＳｉＯ膜の下地であるＣＶＤ−ＳｉＣ膜のエッチング（膜減り）を回避することができ、ＣＶＤ−ＳｉＣ膜の下地であるカーボン基材あるいはＳｉ含浸ＳｉＣ基材が露出することによるウエハ２００や処理室２０１内の汚染を防ぐことができる。
【０１１４】
（ｂ）本実施形態に係るＳｉＯ膜形成工程（Ｓ１）によれば、ＣＶＤ法や熱酸化法によりＳｉＣ膜表面にＳｉＯ膜を形成する場合に比べ、ＳｉＯ膜中の不純物含有量を低減させることができる。
【０１１５】
例えばＴＥＯＳガス等の原料を用いてＣＶＤ法によりＳｉＣ膜上にＳｉＯ膜を形成する場合、形成されるＳｉＯ膜中に、ＴＥＯＳに含まれるカーボン（Ｃ）などの不純物が混入してしまうことがある。また、Ｏ２ガス等を用いて熱酸化法によりＳｉＣ膜表面を酸化してＳｉＯ膜を形成する場合、ＳｉＣ膜中に含まれる不純物としての鉄（Ｆｅ）やニッケル（Ｎｉ）等の金属汚染物質が、形成されるＳｉＯ膜中に取り込まれてしまうことがある。これらのＳｉＯ膜をＳｉＣ膜表面に形成したサセプタによりウエハ２００を支持した状態で、ウエハ２００に対して例えばＳｉＮ膜の成膜を行った場合、ＳｉＮ膜の成膜中に、ＳｉＯ膜中に含まれる不純物が外方拡散してしまい、ＳｉＮ膜中に取り込まれ、ＳｉＮ膜が汚染されてしまうことがある。
【０１１６】
これに対し、本実施形態に係るＳｉＯ膜形成工程（Ｓ１）によれば、ＨＣＤガスを用いたＳｉＣ膜上へのシリコン含有層の形成と、大気圧未満の圧力雰囲気下でのＯ２ガスとＨ２ガスとを用いたシリコン含有層の酸化処理と、の繰り返しによりＳｉＯ膜を形成し、また、ＳｉＣ膜を酸化させるわけではないため、膜中の不純物含有量を低減させることができる。
【０１１７】
（ｃ）本実施形態に係るＳｉＯ膜形成工程（Ｓ１）によれば、ＣＶＤ法や熱酸化法によりＳｉＣ膜表面にＳｉＯ膜を形成する場合に比べ、より低温でＳｉＯ膜を形成することができる。
【０１１８】
（ｄ）本実施形態に係る改質工程（Ｓ２）によれば、ＳｉＯ膜形成工程（Ｓ１）で形成したＳｉＯ膜に対して大気圧未満の圧力雰囲気下でのＯ２ガスとＨ２ガスとを用いた改質処理を更に施す。これにより、ＳｉＯ膜のエッチング耐性をより一層向上させることが可能となる。
【０１１９】
（ｅ）本実施形態に係る改質工程（Ｓ２）によれば、ＳｉＯ膜形成工程（Ｓ１）で形成したＳｉＯ膜に対して大気圧未満の圧力雰囲気下でのＯ２ガスとＨ２ガスとを用いた改質処理を更に施す。これにより、ＳｉＯ膜中の不純物含有量をより一層少なくすることが出来る。すなわち、減圧雰囲気下においてＯ２ガスにＨ２ガスを添加することで、Ｏ２アニールやＮ２アニールに比べ大幅な膜中不純物除去効果が得られる。
【０１２０】
（ｆ）本実施形態によれば、クリーニング工程（Ｓ５）を実施した後、プリコート工程（Ｓ３）や薄膜形成工程（Ｓ４）を実施する前に、ＳｉＯ膜形成工程（Ｓ１）及び改質工程（Ｓ２）を再び実施する。これにより、ＳｉＯ膜を修復し、ＳｉＯ膜によるＣＶＤ−ＳｉＣ膜の耐エッチング効果を持続させることができ、カーボン基材あるいはＳｉ含浸ＳｉＣ基材の表面に形成されたＣＶＤ−ＳｉＣ膜のエッチングを確実に回避することができる。
【０１２１】
（ｇ）本実施形態によればクリーニング工程（Ｓ５）を実施した後に、続けてＳｉＯ膜形
成工程（Ｓ１）や改質工程（Ｓ２）を実施する。これにより、クリーニング後に処理室２０１内に残留する残留フッ素（Ｆ）等のクリーニング残渣を効率的に除去することが可能となる。
【０１２２】
（ｈ）本実施形態によれば、ＳｉＯ膜形成工程（Ｓ１）、改質工程（Ｓ２）および薄膜形成工程（Ｓ４）を、同一の処理容器２０２内で連続して行うことができる。これにより、基板処理の生産性を向上させることができる。
【実施例】
【０１２３】
以下に、本発明の実施例１〜２を説明する。
【０１２４】
（実施例１）
図８は、比較的低圧な条件でのＣｌＦ３ガスによるＳｉ、ＳｉＮ、ＳｉＣ、Ｑｕａｒｔｚのドライエッチングレート（Ｄ．Ｅ．Ｒ）を比較評価した結果である。
【０１２５】
図８に示す評価では、評価サンプルとしてＳｉ，ＳｉＮ、ＳｉＣ，Ｑｕａｒｔｚのチップを準備し、それぞれに対し、ＣｌＦ３ガスを用いてエッチングを行った。エッチング条件としては、評価サンプルの温度（クリーニング温度）を４００℃、処理室内圧力を８６５Ｐａ（６．５Ｔｏｒｒ）、ＣｌＦ３ガス流量を０．２ｓｌｍ、Ｎ２ガス流量を０．８ｓｌｍとした。
【０１２６】
図８より、ドライエッチングレートは、Ｑｕａｒｔｚが最も小さく、ＳｉＣ、ＳｉＮ、Ｓｉの順に大きくなることが分かる（Ｑｕａｒｔｚ＜ＳｉＣ＜ＳｉＮ＜Ｓｉ）。すなわち、これらの材料のなかで、Ｑｕａｒｔｚが最もエッチングされ難い材料であることがわかる。従って、カーボン基材あるいはＳｉ含浸ＳｉＣ基材の表面に形成されたＣＶＤ−ＳｉＣ膜を覆うようにＱｕａｒｔｚからなるプレート部材（カバー部材）を設けることができれば、ＣＶＤ−ＳｉＣ膜のエッチングを有効に抑制できることになる。しかしながら、Ｑｕａｒｔｚからなるプレート部材を、複雑なサセプタの表面形状に合わせて隙間が生じないよう精密に加工したり、熱伝導を確保できるよう薄く加工したりすることは極めて困難である。従って、上述の実施形態のように、Ｑｕａｒｔｚのプレートを用いることなく、ＳｉＯ膜を形成することでＣＶＤ−ＳｉＣ膜を保護するようにすることが、現実的かつ有効な手段となる。
【０１２７】
（実施例２）
図９は、ＣＶＤ−ＳｉＣ膜の保護に利用しうる各種シリコン酸化物材料とＳｉＮのＣｌＦ３ガスによるドライエッチングレート（Ｄ．Ｅ．Ｒ）を比較評価した結果である。
【０１２８】
図９に示す評価では、評価サンプルとして、Ｑｕａｒｔｚ、Ｔｈｅｒｍａｌ−ＳｉＯ、ＣＶＤ−ＳｉＯ、Ｎｅｗ−ＳｉＯ（１）、Ｎｅｗ−ＳｉＯ（２）、ＳｉＮのチップを準備し、それぞれに対しＣｌＦ３ガスを用いてエッチングを行った。エッチング条件としては、評価サンプルの温度（クリーニング温度）を４００℃、処理室内圧力を１３３００Ｐａ（１００Ｔｏｒｒ）、ＣｌＦ３ガス流量を１ｓｌｍ、Ｎ２ガス流量を９ｓｌｍとした。
【０１２９】
なお、Ｔｈｅｒｍａｌ−ＳｉＯは、高温酸素雰囲気下での熱酸化により形成したＳｉＯ膜からなるサンプルである。Ｔｈｅｒｍａｌ−ＳｉＯの形成条件は、処理室内温度（処理温度）を１０００℃、処理室内圧力（処理圧力）を大気圧、雰囲気は酸素（Ｏ２）ガス１００％とし、膜厚を１０００Å程度とした。
【０１３０】
また、ＣＶＤ−ＳｉＯは、ＤＣＳガスとＮ２Ｏガスとを用いてＣＶＤ法により形成したＳｉＯ膜からなるサンプルである。ＣＶＤ−ＳｉＯの形成条件は、処理室内温度（処理温
度）を７８０℃、処理室内圧力（処理圧力）を５０Ｐａ（０．３８Ｔｏｒｒ）、ＤＣＳガス流量を１００ｓｃｃｍ、Ｎ２Ｏガス流量を２００ｓｃｃｍとし、膜厚を６０００Å程度とした。
【０１３１】
また、Ｎｅｗ−ＳｉＯ（１）は、上述の実施形態のようにＨＣＤガスを用いたシリコン含有層の形成と、大気圧未満の圧力雰囲気下でのＯ２ガスとＨ２ガスとを用いたシリコン含有層の酸化処理と、を繰り返すことで形成したＳｉＯ膜のサンプルである。Ｎｅｗ−ＳｉＯ（１）の形成条件は、処理室内温度（処理温度）を６００℃、ＨＣＤガス流量を０．２ｓｌｍ、ＨＣＤガス供給時の処理室内圧力（処理圧力）を３９９Ｐａ（３Ｔｏｒｒ）、Ｏ２ガス流量を２．０ｓｌｍ、Ｈ２ガス流量を１．８ｓｌｍ、Ｏ２ガスとＨ２ガスとの供給時の処理室内圧力（処理圧力）を１〜１００Ｐａ（０．００８〜０．７５Ｔｏｒｒ）とし、膜厚を１７００Å程度とした。
【０１３２】
また、Ｎｅｗ−ＳｉＯ（２）は、Ｎｅｗ−ＳｉＯ（１）のサンプルに対して、さらに大気圧未満の圧力雰囲気下でＯ２ガスとＨ２ガスとを用いて改質処理を施したＳｉＯ膜からなるサンプルである。改質処理の条件は、Ｎｅｗ−ＳｉＯ（１）の形成条件におけるＯ２ガスとＨ２ガスの供給時の条件と同様とした。
【０１３３】
なお、ＳｉＮは、ＤＣＳガスとＮＨ３ガスとを用いてＣＶＤ法により形成したＳｉＮ膜からなるサンプルである。ＳｉＮの形成条件は、処理室内温度（処理温度）を７６０℃、処理室内圧力（処理圧力）を１０〜５００Ｐａ、ＤＣＳガス流量を１００〜５００ｓｃｃｍ、ＮＨ３ガス流量を５００〜５０００ｓｃｃｍとし、膜厚を上記各サンプルよりも厚くした。
【０１３４】
図９によれば、ドライエッチングレートはＱｕａｒｔｚが最も小さく、Ｔｈｅｒｍａｌ−ＳｉＯ、Ｎｅｗ−ＳｉＯ（２）、Ｎｅｗ−ＳｉＯ（１）、ＣＶＤ−ＳｉＯ、ＳｉＮの順に大きくなることが分かる。すなわち、これらの材料のなかで、Ｑｕａｒｔｚが最もエッチングされ難い材料であることがわかる。しかしながら、Ｑｕａｒｔｚからなるプレート部材を、複雑なサセプタの表面形状に合わせて隙間が生じないよう精密に加工したり、熱伝導を確保できるよう薄く加工したりすることは、上述したように極めて困難である。
【０１３５】
また、図９によれば、Ｔｈｅｒｍａｌ−ＳｉＯのドライエッチングレートも比較的小さく、エッチングされ難い材料であることがわかる。Ｔｈｅｒｍａｌ−ＳｉＯ膜は、サセプタ表面に形成されたＣＶＤ−ＳｉＣ膜をドライ雰囲気（Ｏ２ガス雰囲気）又はウェット雰囲気（Ｈ２Ｏ雰囲気）で酸化させることで形成される。しかしながら、係る方法では、ＣＶＤ−ＳｉＣ膜自体を酸化させることになり、ＣＶＤ−ＳｉＣ膜の膜減りを伴ってしまう。そして、ＣＶＤ−ＳｉＣ膜は比較的薄いため、この酸化処理を繰り返すと、ＣＶＤ−ＳｉＣ膜の膜厚減少もしくは消失によりＣＶＤ−ＳｉＣ膜による汚染抑制効果が弱まることで下地のカーボン基材あるいはＳｉ含浸ＳｉＣ基材からの汚染が生じ易くなってしまう。また、ＣＶＤ−ＳｉＣ膜の表面を酸化させるには、ＣＶＤ−ＳｉＣ膜を１０００℃以上の高温にて加熱する必要があり、所望の厚さのＳｉＯ膜を形成するのに長い時間を要してしまう。例えば、ＣＶＤ−ＳｉＣ膜を１２００℃のＯ２ガス雰囲気下で熱酸化して厚さが３０００ÅのＳｉＯ膜を形成する場合、２０時間以上かかる場合がある。また、上述したように、熱酸化によりＣＶＤ−ＳｉＣ膜表面を酸化してＳｉＯ膜を形成する場合、ＳｉＣ膜中に含まれる不純物としての鉄（Ｆｅ）やニッケル（Ｎｉ）等の金属汚染物質が、形成されるＳｉＯ膜中に取り込まれてしまうことがある。
【０１３６】
以上の点から、ＣＶＤ−ＳｉＣ膜の保護に利用しうるシリコン酸化物としては、ＣＶＤ−ＳｉＯ或いはＮｅｗ−ＳｉＯ（１）やＮｅｗ−ＳｉＯ（２）が有用と言える。しかしながら、Ｎｅｗ−ＳｉＯ（１）やＮｅｗ−ＳｉＯ（２）の方が、ＣＶＤ−ＳｉＯよりも低温
で成膜しているにもかかわらず、ＣＶＤ−ＳｉＯよりもドライエッチングレートが低く（すなわちエッチング耐性が高く）、望ましい。また、Ｎｅｗ−ＳｉＯ（１）やＮｅｗ−ＳｉＯ（２）の方が、ＣＶＤ−ＳｉＯよりも低温で成膜しているにもかかわらず、ＣＶＤ−ＳｉＯよりも膜中不純物濃度が低いことも確認されており、この点でも望ましい。
【０１３７】
なお、図９に示すように、Ｎｅｗ−ＳｉＯ（２）の方が、Ｎｅｗ−ＳｉＯ（１）よりもエッチング耐性が高いが、さらに、Ｎｅｗ−ＳｉＯ（２）の方が、Ｎｅｗ−ＳｉＯ（１）よりも膜中不純物濃度が低いことも確認されている。すなわち、Ｎｅｗ−ＳｉＯ（２）における改質処理により、Ｎｅｗ−ＳｉＯ（１）のエッチング耐性を高くすることができ、また、Ｎｅｗ−ＳｉＯ（１）の膜中不純物濃度を低減できることが分かる。なお、Ｎｅｗ−ＳｉＯ（２）における改質処理は、Ｎｅｗ−ＳｉＯ（１）形成時の温度よりも高い温度下で行う方が、エッチング耐性をより高めることができ、また、膜中不純物濃度をより低減できることも確認されている。
【０１３８】
また、図９においては、Ｎｅｗ−ＳｉＯ（１）に対するＳｉＮのエッチング選択比（ＳｉＮ／Ｎｅｗ−ＳｉＯ（１））は２．５程度であり、Ｎｅｗ−ＳｉＯ（２）に対するＳｉＮのエッチング選択比（ＳｉＮ／Ｎｅｗ−ＳｉＯ（２））は、２．６程度であるが、別の評価においては、クリーニング条件を調整することで、エッチング選択比（ＳｉＮ／Ｎｅｗ−ＳｉＯ（１））およびエッチング選択比（ＳｉＮ／Ｎｅｗ−ＳｉＯ（２））を、いずれも２．５〜２０以上とすることができることも確認されている。
【０１３９】
＜他の実施形態＞
なお、上述の実施形態では、基板処理装置として一度に１枚の基板を処理する枚葉式の装置を用いて成膜する例について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されない。例えば、基板処理装置として一度に複数枚の基板を処理するバッチ式の縦型装置を用いて成膜するようにしてもよい。
【０１４０】
図１０は、本実施形態で好適に用いられる縦型装置の縦型処理炉の概略構成図であり、（ａ）は、処理炉３０２部分を縦断面で示し、（ｂ）は、処理炉３０２部分を図１０（ａ）のＡ−Ａ線断面図で示す。
【０１４１】
図１０（ａ）に示されるように、処理炉３０２は加熱手段（加熱機構）としてのヒータ３０７を有する。ヒータ３０７は円筒形状であり、保持板としてのヒータベースに支持されることにより垂直に据え付けられている。
【０１４２】
ヒータ３０７の内側には、ヒータ３０７と同心円状に反応管としてのプロセスチューブ３０３が配設されている。プロセスチューブ３０３は、例えば石英（ＳｉＯ２）や炭化シリコン（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。プロセスチューブ３０３の筒中空部には処理室３０１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３１７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。
【０１４３】
プロセスチューブ３０３の下方には、プロセスチューブ３０３と同心円状にマニホールド３０９が配設されている。マニホールド３０９は、例えばステンレス等からなり、上端及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３０９は、プロセスチューブ３０３に係合しており、プロセスチューブ３０３を支持するように設けられている。なお、マニホールド３０９とプロセスチューブ３０３との間には、シール部材としてのＯリング３２０ａが設けられている。マニホールド３０９がヒータベースに支持されることにより、プロセスチューブ３０３は垂直に据え付けられた状態となっている。プロセスチューブ３０３とマニホールド３０９とにより反応容器が形成される。
【０１４４】
マニホールド３０９には、第１ガス導入部としての第１ノズル３３３ａと、第２ガス導入部としての第２ノズル３３３ｂとが、マニホールド３０９の側壁を貫通するように接続されている。第１ノズル３３３ａと第２ノズル３３３ｂは、それぞれ水平部と垂直部とを有するＬ字形状であり、水平部がマニホールド３０９に接続され、垂直部がプロセスチューブ３０３の内壁とウエハ２００との間における円弧状の空間に、プロセスチューブ３０３の下部より上部の内壁に沿って、ウエハ２００の積載方向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３３３ａ、第２ノズル３３３ｂの垂直部の側面には、ガスを供給する供給孔である第１ガス供給孔３４８ａ、第２ガス供給孔３４８ｂがそれぞれ設けられている。この第１ガス供給孔３４８ａ、第２ガス供給孔３４８ｂは、それぞれ下部から上部にわたって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。
【０１４５】
第１ノズル３３３ａ、第２ノズル３３３ｂに接続されるガス供給系は、上述の実施形態と同様である。ただし、本実施形態では、第１ノズル３３３ａに原料ガス供給系、クリーニングガス供給系および第１不活性ガス供給系が接続され、第２ノズル３３３ｂに反応ガス供給系、酸素含有ガス供給系、水素含有ガス供給系および第２不活性ガス供給系が接続される点が、上述の実施形態と異なる。すなわち、本実施形態では、原料ガスと反応ガスとを、別々のノズルにより供給する。
【０１４６】
マニホールド３０９には、処理室３０１内の雰囲気を排気する排気管３３１が設けられている。排気管３３１には、圧力検出器としての圧力センサ３４５及び圧力調整器としてのＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）バルブ３４２を介して、真空排気装置としての真空ポンプ３４６が接続されており、圧力センサ３４５により検出された圧力情報に基づきＡＰＣバルブ３４２を調整することで、処理室３０１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。なお、ＡＰＣバルブ３４２は弁を開閉して処理室３０１内の真空排気・真空排気停止ができ、更に弁開度を調整して処理室３０１内の圧力を調整することができるよう構成されている開閉弁である。
【０１４７】
マニホールド３０９の下方には、マニホールド３０９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３１９が設けられている。シールキャップ３１９は、マニホールド３０９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３１９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３１９の上面には、マニホールド３０９の下端と当接するシール部材としてのＯリング３２０ｂが設けられている。シールキャップ３１９の処理室３０１と反対側には、後述するボート３１７を回転させる回転機構３６７が設置されている。回転機構３６７の回転軸３５５は、シールキャップ３１９を貫通して、ボート３１７に接続されており、ボート３１７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３１９は、プロセスチューブ３０３の外部に配置された昇降機構としてのボートエレベータ３１５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３１７を処理室３０１内に対し搬入搬出することが可能となっている。
【０１４８】
基板支持具としてのボート３１７は、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保持するように構成されている。ボート３１７は、形状加工が施されたカーボン基材またはＳｉ含浸ＳｉＣ基材の表面にＣＶＤ法によりＳｉＣ膜のコーティングが施され、さらにその最表面にＳｉＯ膜が形成されてなる。なお、ＳｉＯ膜を形成する手法については、上述の実施形態と同様である。
【０１４９】
なお、ボート３１７の下部には、例えば石英や炭化珪素等の耐熱材料からなる断熱部材３１８が設けられており、ヒータ３０７からの熱がシールキャップ３１９側に伝わりにく
くなるように構成されている。プロセスチューブ３０３内には、温度検出器としての温度センサ３６３が設置されており、温度センサ３６３により検出された温度情報に基づきヒータ３０７への通電具合を調整することにより、処理室３０１内の温度が所定の温度分布となるように構成されている。温度センサ３６３は、第１ノズル３３３ａ及び第２ノズル３３３ｂと同様に、プロセスチューブ３０３の内壁に沿って設けられている。
【０１５０】
制御部（制御手段）であるコントローラ３８０は、ＡＰＣバルブ３４２、ヒータ３０７、温度センサ３６３、真空ポンプ３４６、回転機構３６７、ボートエレベータ３１５、バルブｖａ１〜ｖａ３，ｖｂ１〜ｖｂ３，ｖｃ１〜ｖｃ３，ｖｄ１〜ｖｄ３，ｖｅ１〜ｖｅ３、ｖｆ１〜ｖｆ３，ｖｇ１〜ｖｇ３、流量コントローラ２２２ａ，２２２ｂ，２２２ｃ，２２２ｄ，２２２ｅ，２２２ｆ，２２２ｇ等の動作を制御する。
【０１５１】
係る縦型装置を用い、上述の実施形態におけるＳｉＯ膜形成工程（Ｓ１）、改質工程（Ｓ２）、プリコート工程（Ｓ３）、薄膜形成工程（Ｓ４）を順に実施する。そして、薄膜形成工程（Ｓ４）を繰り返すことで堆積物の厚さが所定の厚さに達したら、上述の実施形態におけるクリーニング工程（Ｓ５）を実施する。クリーニング工程（Ｓ５）が終了したら、ＳｉＯ膜形成工程（Ｓ１）、改質工程（Ｓ２）及びプリコート工程（Ｓ３）を再び実施した後、薄膜形成工程（Ｓ４）の実施を再開する。
【０１５２】
本実施形態に係る縦型装置を用いても、上述の実施形態と同様の効果を得ることができる。なお、原料ガスと反応ガスとを別々のノズルにより供給することで、ノズル内での成膜反応を抑制でき、ノズル内の閉塞や異物の発生を抑制することができる。
【０１５３】
＜本発明の更に他の実施形態＞
上述の実施形態では、薄膜形成工程（Ｓ４）でＳｉＮ膜を形成する場合について説明したが、本発明は係る場合に限定されず、ＳｉＯＮ膜、ＳｉＣＮ膜、ＳｉＯＣＮ膜、ＳｉＯＣ膜、Ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜等のＳｉＯ膜以外のシリコン系薄膜を形成する場合や、金属系薄膜を形成する場合であっても好適に適用可能である。
【０１５４】
以上、本発明の実施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。
【０１５５】
＜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。
【０１５６】
本発明の一態様によれば、
カーボン基材またはＳｉ含浸ＳｉＣ基材の表面にＣＶＤ法によるＳｉＣ膜のコーティングが施されてなる基板支持具を処理容器内に収容した状態で、前記処理容器内へシリコン含有ガスを供給し排気して、前記基板支持具の表面にシリコン含有層を形成する工程と、大気圧未満の圧力雰囲気下にある前記処理容器内へ酸素含有ガスと水素含有ガスとを供給し排気して、前記シリコン含有層をシリコン酸化層に変化させる工程と、を交互に繰り返すことにより、前記基板支持具の表面にシリコン酸化膜を形成する工程と、
前記処理容器内において、表面に前記シリコン酸化膜が形成された前記基板支持具により基板を支持した状態で、前記処理容器内へ処理ガスを供給し排気して、前記基板上にシリコン酸化膜以外の薄膜を形成する工程と、
前記薄膜を形成する工程を繰り返し行った後の前記基板支持具を前記処理容器内に収容した状態で、前記処理容器内へフッ素含有ガスを供給し排気して、前記基板支持具に付着した前記薄膜を含む堆積物を除去する工程と、
前記堆積物除去後の前記基板支持具を前記処理容器内に収容した状態で、前記処理容器内へシリコン含有ガスを供給し排気して、前記堆積物除去後の前記基板支持具の表面にシ
リコン含有層を形成する工程と、大気圧未満の圧力雰囲気下にある前記処理容器内へ酸素含有ガスと水素含有ガスとを供給し排気して、前記シリコン含有層をシリコン酸化層に変化させる工程と、を交互に繰り返すことにより、前記堆積物除去後の前記基板支持具の表面にシリコン酸化膜を再形成する工程と、
を有する半導体装置の製造方法が提供される。
【０１５７】
好ましくは、前記シリコン酸化膜を形成する工程の後に、表面に前記シリコン酸化膜が形成された前記基板支持具を前記処理容器内に収容した状態で、大気圧未満の圧力雰囲気下にある前記処理容器内へ酸素含有ガスと水素含有ガスとを供給し排気して、前記シリコン酸化膜を改質する工程をさらに有する。
【０１５８】
また好ましくは、前記シリコン酸化膜を形成する工程の後に、表面に前記シリコン酸化膜が形成された前記基板支持具を前記処理容器内に収容した状態で、前記処理容器内へ処理ガスを供給し排気して、前記シリコン酸化膜上に前記薄膜を形成する工程をさらに有する。
【０１５９】
また好ましくは、前記シリコン酸化膜を改質する工程の後に、表面に前記改質後の前記シリコン酸化膜が形成された前記基板支持具を前記処理容器内に収容した状態で、前記処理容器内へ処理ガスを供給し排気して、前記改質後の前記シリコン酸化膜上に前記薄膜を形成する工程をさらに有する。
【０１６０】
好ましくは、前記シリコン酸化膜を再形成する工程の後に、表面に前記シリコン酸化膜が再形成された前記基板支持具を前記処理容器内に収容した状態で、大気圧未満の圧力雰囲気下にある前記処理容器内へ酸素含有ガスと水素含有ガスとを供給し排気して、再形成された前記シリコン酸化膜を改質する工程をさらに有する。
【０１６１】
また好ましくは、前記シリコン酸化膜を再形成する工程の後に、表面に前記シリコン酸化膜が再形成された前記基板支持具を前記処理容器内に収容した状態で、前記処理容器内へ処理ガスを供給し排気して、再形成された前記シリコン酸化膜上に前記薄膜を形成する工程をさらに有する。
【０１６２】
また好ましくは、再形成された前記シリコン酸化膜を改質する工程の後に、表面に前記改質後の前記シリコン酸化膜が再形成された前記基板支持具を前記処理容器内に収容した状態で、前記処理容器内へ処理ガスを供給し排気して、再形成された前記改質後の前記シリコン酸化膜上に前記薄膜を形成する工程をさらに有する。
【０１６３】
また好ましくは、前記シリコン酸化膜を形成する工程、前記堆積物を除去する工程および前記シリコン酸化膜を再形成する工程は、前記基板支持具により基板を支持することなく行う。
【０１６４】
また好ましくは、前記シリコン酸化膜を改質する工程、前記シリコン酸化膜上に前記薄膜を形成する工程、前記改質後の前記シリコン酸化膜上に前記薄膜を形成する工程、前記再形成された前記シリコン酸化膜を改質する工程、前記再形成された前記シリコン酸化膜上に前記薄膜を形成する工程および前記再形成された前記改質後の前記シリコン酸化膜上に前記薄膜を形成する工程は、前記基板支持具により基板を支持することなく行う。
【０１６５】
本発明の他の態様によれば、
基板を収容して処理する処理容器と、
前記処理容器内で基板を支持する基板支持具であって、カーボン基材またはＳｉ含浸ＳｉＣ基材の表面にＣＶＤ法によるＳｉＣ膜のコーティングが施されてなる基板支持具と、
前記処理容器内に処理ガスを供給する処理ガス供給系と、
前記処理容器内にシリコン含有ガスを供給するシリコン含有ガス供給系と、
前記処理容器内に酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス供給系と、
前記処理容器内に水素含有ガスを供給する水素含有ガス供給系と、
前記処理容器内にフッ素含有ガスを供給するフッ素含有ガス供給系と、
前記処理容器内を排気する排気系と、
前記基板支持具を前記処理容器内に収容した状態で、前記処理容器内へシリコン含有ガスを供給し排気して、前記基板支持具の表面にシリコン含有層を形成する工程と、大気圧未満の圧力雰囲気下にある前記処理容器内へ酸素含有ガスと水素含有ガスとを供給し排気して、前記シリコン含有層をシリコン酸化層に変化させる工程と、を交互に繰り返すことにより、前記基板支持具の表面にシリコン酸化膜を形成する工程と、
前記処理容器内において、表面に前記シリコン酸化膜が形成された前記基板支持具により基板を支持した状態で、前記処理容器内へ処理ガスを供給し排気して、前記基板上にシリコン酸化膜以外の薄膜を形成する工程と、
前記薄膜を形成する工程を繰り返し行った後の前記基板支持具を前記処理容器内に収容した状態で、前記処理容器内へフッ素含有ガスを供給し排気して、前記基板支持具に付着した前記薄膜を含む堆積物を除去する工程と、
前記堆積物除去後の前記基板支持具を前記処理容器内に収容した状態で、前記処理容器内へシリコン含有ガスを供給し排気して、前記堆積物除去後の前記基板支持具の表面にシリコン含有層を形成する工程と、大気圧未満の圧力雰囲気下にある前記処理容器内へ酸素含有ガスと水素含有ガスとを供給し排気して、前記シリコン含有層をシリコン酸化層に変化させる工程と、を交互に繰り返すことにより、前記堆積物除去後の前記基板支持具の表面にシリコン酸化膜を再形成する工程と、
を行うように、前記処理ガス供給系、前記シリコン含有ガス供給系、前記酸素含有ガス供給系、前記水素含有ガス供給系、前記フッ素含有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。
【０１６６】
本発明のさらに他の態様によれば、
基板を収容して処理する処理容器と、
前記処理容器内で基板を支持する基板支持具であって、カーボン基材またはＳｉ含浸ＳｉＣ基材の表面にＣＶＤ法によるＳｉＣ膜のコーティングが施されてなる基板支持具と、
前記処理容器内にシリコン含有ガスを含む処理ガスを供給する処理ガス供給系と、
前記処理容器内に酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス供給系と、
前記処理容器内に水素含有ガスを供給する水素含有ガス供給系と、
前記処理容器内にクリーニングガスを供給するクリーニングガス供給系と、
前記処理容器内を排気する排気系と、
を有し、
前記基板支持具により基板を支持しない状態で、前記処理容器内へのシリコン含有ガスの供給、排気による前記基板支持具表面上へのシリコン含有層の形成と、大気圧未満の圧力雰囲気とした前記処理容器内への酸素含有ガスと水素含有ガスとの供給、排気による前記シリコン含有層の酸化処理と、の繰り返しにより前記基板支持具表面上にシリコン酸化膜を形成し、
前記シリコン酸化膜を形成した後の前記基板支持具により基板を支持した状態で、前記処理容器内への処理ガスの供給、排気により基板を処理し、
前記基板支持具により処理済基板を支持しない状態で、前記処理容器内へのクリーニングガスの供給、排気により、前記基板処理時に前記基板支持具に付着した堆積物を除去し、
前記基板支持具により基板を支持しない状態で、前記処理容器内へのシリコン含有ガスの供給、排気による前記堆積物除去後の前記基板支持具表面上へのシリコン含有層の形成
と、大気圧未満の圧力雰囲気とした前記処理容器内への酸素含有ガスと水素含有ガスとの供給、排気による前記シリコン含有層の酸化処理と、の繰り返しにより前記基板支持具表面上にシリコン酸化膜を再形成するように
前記処理ガス供給系、前記酸素含有ガス供給系、前記水素含有ガス供給系、前記クリーニングガス供給系、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。
【０１６７】
本発明のさらに他の態様によれば、
基板を処理する際に前記基板を支持する基板支持具であって、カーボン基材またはＳｉ含浸ＳｉＣ基材の表面にＣＶＤ法によるＳｉＣ膜のコーティングが施されてなる基板支持具に対し、シリコン含有ガスを用いた前記ＳｉＣ膜上へのシリコン含有層の形成と、大気圧未満の圧力雰囲気下での酸素含有ガスと水素含有ガスとを用いた前記シリコン含有層の酸化処理と、の繰り返しにより前記基板支持具表面上にシリコン酸化膜を形成する工程と、
前記シリコン酸化膜を形成した後の前記基板支持具により基板を支持した状態で処理ガスを用いて基板を処理する工程と、
前記基板処理時に前記基板支持具に付着した堆積物をクリーニングガスを用いて除去する工程と、
前記堆積物除去後の前記基板支持具表面上へのシリコン含有ガスを用いたシリコン含有層の形成と、大気圧未満の圧力雰囲気下での酸素含有ガスと水素含有ガスとを用いた前記シリコン含有層の酸化処理と、の繰り返しにより前記基板支持具表面上にシリコン酸化膜を再形成する工程と、
を有する半導体装置の製造方法が提供される。
【符号の説明】
【０１６８】
２００ ウエハ（基板）
２１７ サセプタ（基板支持具）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造方法及び基板処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法やＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法によりシリコン窒化膜（Ｓｉ３Ｎ４膜、以下ＳｉＮ膜ともいう）や多結晶シリコン膜（以下、Ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜ともいう）等の薄膜を基板上に形成する基板処理装置は、基板を収容して処理する処理容器と、処理容器内で基板を支持する基板支持具と、処理容器内に処理ガスを供給する処理ガス供給系と、を備えている。基板支持具上に基板を載置して加熱し、所定の加熱時間を経て基板の温度が安定したら、処理容器内へ処理ガスを供給して基板上への薄膜形成を開始する。
【０００３】
なお、上述の薄膜形成を繰り返すと、処理容器の内壁や基板支持具の表面にもＳｉＮやｐｏｌｙ−Ｓｉ等の堆積膜が形成されてしまう。堆積膜が厚くなると、膜剥がれ等に起因した異物が基板上に検知されるようになる。そのため、堆積膜の累積膜厚が所定の膜厚に達したら、ＣｌＦ３，ＮＦ３，ＨＦ，Ｆ２といったクリーニングガスを処理容器内に供給して堆積膜をエッチングにより除去するクリーニング工程を実施する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の基板支持具は、石英（ＳｉＯ２）、炭化珪素（ＳｉＣ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、その他セラミック材料により形成される。基板の温度を安定させるには、基板支持具を高熱伝導率材料により形成することが好ましい。また、処理容器内や基板の汚染を防ぐには、不純物の含有量が少ない材料によって基板支持具を形成することが好ましい。
【０００５】
図５は、基板支持具を構成しうる各種材料の熱伝導率及び不純物レベルを示す表図である。図５によれば、ＡｌＮは高い熱伝導率を有しているものの、含有不純物レベルがｓｕｂ−％レベル（１％以下）と高く、処理容器内や基板の汚染を考慮すると充分とはいえない。これに対し、ＣＶＤ法により成膜されるＳｉＣ（以下、ＣＶＤ−ＳｉＣとも呼ぶ）は、熱伝導率が１４０（Ｗ／ｍｋ）と高く、含有不純物レベルがｐｐｍレベルと低いことから、基板支持具の材料として好適な物性を有する。
【０００６】
但し、ＳｉＣは非常に硬い材料であり、加工性に乏しい。そのため、予め形状加工を施したカーボン基材あるいはＳｉ含浸ＳｉＣ基材の表面に、ＣＶＤ法により例えば１０〜２００μｍの膜厚のＳｉＣ膜のコーティングを施し、これを基板支持具として用いる方法が有効である。図７は、カーボン基材あるいはＳｉ含浸ＳｉＣ基材の表面にＣＶＤ−ＳｉＣ膜のコーティングが施された基板支持具の断面概略図である。カーボン基材やＳｉ含浸ＳｉＣ基材は、含有不純物レベルではＣＶＤ−ＳｉＣに及ばないが、表面にＣＶＤ−ＳｉＣ膜のコーティングを施すことで、処理室内や基板の汚染を抑制できる。また、形状加工を施す際に機械加工に起因した不純物がカーボン基材あるいはＳｉ含浸ＳｉＣ基材の表面に残留してしまう場合もあるが、表面にＣＶＤ−ＳｉＣ膜のコーティングを施すことで同様の汚染抑制効果が得られる。
【０００７】
しかしながら、このような基板支持具を用いた場合、上述のクリーニング工程を実施すると、処理室内や基板の汚染が生じてしまう恐れがある。すなわち、クリーニングガスによってＣＶＤ−ＳｉＣ膜がエッチングされ、ＣＶＤ−ＳｉＣ膜の下地であるカーボン基材あるいはＳｉ含浸ＳｉＣ基材が露出してしまい、これにより処理室内や基板の汚染が生じ
てしまう恐れがある。
【０００８】
本発明は、カーボン基材またはＳｉ含浸ＳｉＣ基材の表面に形成されたＳｉＣ膜のエッチングを抑制し、処理室内や基板の汚染を回避すること目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様によれば、
カーボン基材またはＳｉ含浸ＳｉＣ基材の表面にＣＶＤ法によるＳｉＣ膜のコーティングが施されてなる基板支持具を処理容器内に収容した状態で、前記処理容器内へシリコン含有ガスを供給し排気して、前記基板支持具の表面にシリコン含有層を形成する工程と、大気圧未満の圧力雰囲気下にある前記処理容器内へ酸素含有ガスと水素含有ガスとを供給し排気して、前記シリコン含有層をシリコン酸化層に変化させる工程と、を交互に繰り返すことにより、前記基板支持具の表面にシリコン酸化膜を形成する工程と、
前記処理容器内において、表面に前記シリコン酸化膜が形成された前記基板支持具により基板を支持した状態で、前記処理容器内へ処理ガスを供給し排気して、前記基板上にシリコン酸化膜以外の薄膜を形成する工程と、
前記薄膜を形成する工程を繰り返し行った後の前記基板支持具を前記処理容器内に収容した状態で、前記処理容器内へフッ素含有ガスを供給し排気して、前記基板支持具に付着した前記薄膜を含む堆積物を除去する工程と、
前記堆積物除去後の前記基板支持具を前記処理容器内に収容した状態で、前記処理容器内へシリコン含有ガスを供給し排気して、前記堆積物除去後の前記基板支持具の表面にシリコン含有層を形成する工程と、大気圧未満の圧力雰囲気下にある前記処理容器内へ酸素含有ガスと水素含有ガスとを供給し排気して、前記シリコン含有層をシリコン酸化層に変化させる工程と、を交互に繰り返すことにより、前記堆積物除去後の前記基板支持具の表面にシリコン酸化膜を再形成する工程と、
を有する半導体装置の製造方法が提供される。
【００１０】
本発明の他の態様によれば、
基板を収容して処理する処理容器と、
前記処理容器内で基板を支持する基板支持具であって、カーボン基材またはＳｉ含浸ＳｉＣ基材の表面にＣＶＤ法によるＳｉＣ膜のコーティングが施されてなる基板支持具と、
前記処理容器内に処理ガスを供給する処理ガス供給系と、
前記処理容器内にシリコン含有ガスを供給するシリコン含有ガス供給系と、
前記処理容器内に酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス供給系と、
前記処理容器内に水素含有ガスを供給する水素含有ガス供給系と、
前記処理容器内にフッ素含有ガスを供給するフッ素含有ガス供給系と、
前記処理容器内を排気する排気系と、
前記基板支持具を前記処理容器内に収容した状態で、前記処理容器内へシリコン含有ガスを供給し排気して、前記基板支持具の表面にシリコン含有層を形成する工程と、大気圧未満の圧力雰囲気下にある前記処理容器内へ酸素含有ガスと水素含有ガスとを供給し排気して、前記シリコン含有層をシリコン酸化層に変化させる工程と、を交互に繰り返すことにより、前記基板支持具の表面にシリコン酸化膜を形成する工程と、
前記処理容器内において、表面に前記シリコン酸化膜が形成された前記基板支持具により基板を支持した状態で、前記処理容器内へ処理ガスを供給し排気して、前記基板上にシリコン酸化膜以外の薄膜を形成する工程と、
前記薄膜を形成する工程を繰り返し行った後の前記基板支持具を前記処理容器内に収容した状態で、前記処理容器内へフッ素含有ガスを供給し排気して、前記基板支持具に付着した前記薄膜を含む堆積物を除去する工程と、
前記堆積物除去後の前記基板支持具を前記処理容器内に収容した状態で、前記処理容器内へシリコン含有ガスを供給し排気して、前記堆積物除去後の前記基板支持具の表面にシ
リコン含有層を形成する工程と、大気圧未満の圧力雰囲気下にある前記処理容器内へ酸素含有ガスと水素含有ガスとを供給し排気して、前記シリコン含有層をシリコン酸化層に変化させる工程と、を交互に繰り返すことにより、前記堆積物除去後の前記基板支持具の表面にシリコン酸化膜を再形成する工程と、
を行うように、前記処理ガス供給系、前記シリコン含有ガス供給系、前記酸素含有ガス供給系、前記水素含有ガス供給系、前記フッ素含有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。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、カーボン基材またはＳｉ含浸ＳｉＣ基材の表面に形成されたＳｉＣ膜のエッチングを抑制し、処理室内や基板の汚染を回避することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態にかかる基板処理工程のフロー図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかる基板処理装置の有するガス供給系の構成図である。
【図３】本発明の一実施形態にかかる基板処理装置のウエハ処理時における断面構成図である。
【図４】本発明の一実施形態にかかる基板処理装置のウエハ搬送時における断面構成図である。
【図５】基板支持具を構成しうる各種材料の熱伝導率及び不純物レベルを示す表図である。
【図６】本発明の一実施形態にかかるサセプタの断面概略図である。
【図７】カーボン基材あるいはＳｉ含浸ＳｉＣ基材の表面にＣＶＤ−ＳｉＣ膜のコーティングが施された基板支持具の断面概略図である。
【図８】各種材料のドライエッチングレートを例示する表図である。
【図９】Ｑｕａｒｔｚと各種酸化膜とＳｉＮのドライエッチングレートを例示する表図である。
【図１０】本発明の他の実施形態に係る縦型装置の縦型処理炉の概略構成図であり、（ａ）は処理炉部分を縦断面で示し、（ｂ）は処理炉部分を図１１（ａ）のＡ−Ａ線断面図で示す。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
＜本発明の一実施形態＞
（１）基板処理装置の構成 まず、本実施形態にかかる基板処理装置の構成について、図３，４を参照しながら説明する。図３は、本発明の一実施形態にかかる基板処理装置のウエハ処理時における断面構成図であり、図４は、本発明の一実施形態にかかる基板処理装置のウエハ搬送時における断面構成図である。
【００１４】
（処理室）
図３，４に示すとおり、本実施形態にかかる基板処理装置は処理容器２０２を備えている。処理容器２０２は、例えば横断面が円形であり扁平な密閉容器として構成されている。また、処理容器２０２は、例えばアルミニウム（Ａｌ）やステンレス（ＳＵＳ）などの金属材料により構成されている。処理容器２０２内には、基板としてのシリコンウエハ等のウエハ２００を処理する処理室２０１が形成されている。
【００１５】
（支持台）
処理室２０１内には、ウエハ２００を支持する支持台２０３が設けられている。ウエハ２００が直接触れる支持台２０３の上面には、ウエハ２００を処理する際にウエハ２００
を支持する基板支持具としてのサセプタ２１７が設けられている。図６は、本発明の一実施形態にかかるサセプタ２１７の断面概略図である。サセプタ２１７は、形状加工が施されたカーボン基材またはＳｉ含浸ＳｉＣ基材の表面にＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法によりＳｉＣ膜のコーティングが施され、さらにその最表面にシリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜、以下ＳｉＯ膜ともいう）が形成されてなる。そして、ＳｉＯ膜は、シリコン含有ガスを用いたＣＶＤ−ＳｉＣ膜上へのシリコン含有層の形成と、大気圧未満の圧力雰囲気下での酸素含有ガスと水素含有ガスとを用いたシリコン含有層の酸化処理と、の繰り返しにより形成されてなる。なお、ＣＶＤ−ＳｉＣ膜の最表面にＳｉＯ膜を形成する様子の詳細については後述する。また、支持台２０３には、ウエハ２００を加熱する加熱手段（加熱源）としてのヒータ２０６が内蔵されている。なお、支持台２０３の下端部は、処理容器２０２の底部を貫通している。
【００１６】
（昇降機構）
処理室２０１の外部には、支持台２０３を昇降させる昇降機構２０７ｂが設けられている。この昇降機構２０７ｂを作動させて支持台２０３を昇降させることにより、サセプタ２１７上に支持されるウエハ２００を昇降させることが可能となっている。支持台２０３は、ウエハ２００の搬送時には図４で示される位置（ウエハ搬送位置）まで下降し、ウエハ２００の処理時には図３で示される位置（ウエハ処理位置）まで上昇する。なお、支持台２０３下端部の周囲は、ベローズ２０３ａにより覆われており、処理室２０１内は気密に保持されている。
【００１７】
（リフトピン）
また、処理室２０１の底面（床面）には、例えば３本のリフトピン２０８ｂが鉛直方向に立ち上がるように設けられている。また、支持台２０３（サセプタ２１７も含む）には、かかるリフトピン２０８ｂを貫通させる貫通孔２０８ａが、リフトピン２０８ｂに対応する位置にそれぞれ設けられている。そして、支持台２０３をウエハ搬送位置まで下降させた時には、図４に示すように、リフトピン２０８ｂの上端部がサセプタ２１７の上面から突出して、リフトピン２０８ｂがウエハ２００を下方から支持するようになっている。また、支持台２０３をウエハ処理位置まで上昇させたときには、図３に示すようにリフトピン２０８ｂはサセプタ２１７の上面から埋没して、サセプタ２１７がウエハ２００を下方から支持するようになっている。なお、リフトピン２０８ｂは、ウエハ２００と直接触れるため、例えば、石英やアルミナなどの材質で形成することが望ましい。
【００１８】
（ウエハ搬送口）
処理室２０１（処理容器２０２）の内壁側面には、処理室２０１の内外にウエハ２００を搬送するウエハ搬送口２５０が設けられている。ウエハ搬送口２５０にはゲートバルブ２５１が設けられており、ゲートバルブ２５１を開くことにより、処理室２０１内と搬送室（予備室）２７１内とが連通するようになっている。搬送室２７１は搬送容器（密閉容器）２７２内に形成されており、搬送室２７１内にはウエハ２００を搬送する搬送ロボット２７３が設けられている。搬送ロボット２７３には、ウエハ２００を搬送する際にウエハ２００を支持する搬送アーム２７３ａが備えられている。支持台２０３をウエハ搬送位置まで下降させた状態で、ゲートバルブ２５１を開くことにより、搬送ロボット２７３により処理室２０１内と搬送室２７１内との間でウエハ２００を搬送することが可能となっている。処理室２０１内に搬送されたウエハ２００は、上述したようにリフトピン２０８ｂ上に一時的に載置される。なお、搬送室２７１のウエハ搬送口２５０が設けられた側と反対側には、図示しないロードロック室が設けられており、搬送ロボット２７３によりロードロック室内と搬送室２７１内との間でウエハ２００を搬送することが可能となっている。なお、ロードロック室は、未処理もしくは処理済のウエハ２００を一時的に収容する予備室として機能する。
【００１９】
（排気系）
処理室２０１（処理容器２０２）の内壁側面であって、ウエハ搬送口２５０の反対側には、処理室２０１内の雰囲気を排気する排気口２６０が設けられている。排気口２６０には、排気チャンバ２６０ａを介して排気管２６１が接続されている。排気管２６１には、処理室２０１内を所定の圧力に制御する圧力調整器としてのＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）バルブ２６２、原料回収トラップ２６３、及び真空ポンプ２６４が順に直列に接続されている。主に、排気口２６０、排気チャンバ２６０ａ、排気管２６１、ＡＰＣバルブ２６２、原料回収トラップ２６３、真空ポンプ２６４により処理容器２０２内を排気する排気系（排気ライン）が構成される。
【００２０】
（ガス導入口）
処理室２０１の上部に設けられる後述のシャワーヘッド２４０の上面（天井壁）には、処理室２０１内に各種ガスを供給するガス導入口２１０が設けられている。なお、ガス導入口２１０に接続されるガス供給系の構成については後述する。
【００２１】
（シャワーヘッド）
ガス導入口２１０と処理室２０１との間には、ガス分散機構としてのシャワーヘッド２４０が設けられている。シャワーヘッド２４０は、ガス導入口２１０から導入されるガスを分散させる分散板２４０ａと、分散板２４０ａを通過したガスをさらに均一に分散させて支持台２０３上のウエハ２００の表面に供給するシャワー板２４０ｂと、を備えている。分散板２４０ａおよびシャワー板２４０ｂには、複数の通気孔が設けられている。分散板２４０ａは、シャワーヘッド２４０の上面及びシャワー板２４０ｂと対向するように配置されており、シャワー板２４０ｂは、支持台２０３上のウエハ２００と対向するように配置されている。なお、シャワーヘッド２４０の上面と分散板２４０ａとの間、および分散板２４０ａとシャワー板２４０ｂとの間には、それぞれ空間が設けられており、かかる空間は、ガス導入口２１０から供給されるガスを分散させる第１バッファ空間（分散室）２４０ｃ、および分散板２４０ａを通過したガスを拡散させる第２バッファ空間２４０ｄとしてそれぞれ機能する。
【００２２】
（排気ダクト）
処理室２０１（処理容器２０２）の内壁側面には、段差部２０１ａが設けられている。そして、この段差部２０１ａは、コンダクタンスプレート２０４をウエハ処理位置近傍に保持するように構成されている。コンダクタンスプレート２０４は、内周部にウエハ２００を収容する穴が設けられた１枚のドーナツ状（リング状）をした円板として構成されている。コンダクタンスプレート２０４の外周部には、所定間隔を空けて周方向に配列された複数の排出口２０４ａが設けられている。排出口２０４ａは、コンダクタンスプレート２０４の外周部がコンダクタンスプレート２０４の内周部を支えることができるよう、不連続に形成されている。
【００２３】
一方、支持台２０３の外周部には、ロワープレート２０５が係止している。ロワープレート２０５は、リング状の凹部２０５ｂと、凹部２０５ｂの内側上部に一体的に設けられたフランジ部２０５ａとを備えている。凹部２０５ｂは、支持台２０３の外周部と、処理室２０１の内壁側面との隙間を塞ぐように設けられている。凹部２０５ｂの底部のうち排気口２６０付近の一部には、凹部２０５ｂ内から排気口２６０側へガスを排出（流通）させるプレート排気口２０５ｃが設けられている。フランジ部２０５ａは、支持台２０３の上部外周縁上に係止する係止部として機能する。フランジ部２０５ａが支持台２０３の上部外周縁上に係止することにより、ロワープレート２０５が、支持台２０３の昇降に伴い、支持台２０３と共に昇降されるようになっている。
【００２４】
支持台２０３がウエハ処理位置まで上昇したとき、ロワープレート２０５もウエハ処理
位置まで上昇する。その結果、ウエハ処理位置近傍に保持されているコンダクタンスプレート２０４が、ロワープレート２０５の凹部２０５ｂの上面部分を塞ぎ、凹部２０５ｂの内部をガス流路領域とする排気ダクト２５９が形成されることとなる。なお、このとき、排気ダクト２５９（コンダクタンスプレート２０４及びロワープレート２０５）及び支持台２０３によって、処理室２０１内が、排気ダクト２５９よりも上方の処理室上部と、排気ダクト２５９よりも下方の処理室下部と、に仕切られることとなる。なお、コンダクタンスプレート２０４およびロワープレート２０５は、排気ダクト２５９の内壁に堆積する反応生成物をエッチングする場合（セルフクリーニングする場合）を考慮して、高温保持が可能な材料、例えば、耐高温高負荷用石英で構成することが好ましい。
【００２５】
ここで、ウエハ処理時における処理室２０１内のガスの流れについて説明する。まず、ガス導入口２１０からシャワーヘッド２４０の上部へと供給されたガスは、第１バッファ空間（分散室）２４０ｃを経て分散板２４０ａの多数の孔から第２バッファ空間２４０ｄへと入り、さらにシャワー板２４０ｂの多数の孔を通過して処理室２０１内に供給され、ウエハ２００上に均一に供給される。そして、ウエハ２００上に供給されたガスは、ウエハ２００の径方向外側に向かって放射状に流れる。そして、ウエハ２００に接触した後の余剰なガスは、ウエハ２００外周部に位置する排気ダクト２５９上、すなわち、コンダクタンスプレート２０４上を、ウエハ２００の径方向外側に向かって放射状に流れ、コンダクタンスプレート２０４に設けられた排出口２０４ａから、排気ダクト２５９内のガス流路領域内（凹部２０５ｂ内）へと排出される。その後、ガスは排気ダクト２５９内を流れ、プレート排気口２０５ｃを経由して排気口２６０へと排気される。このようにガスを流すことで、処理室２０１下部、すなわち、支持台２０３の裏面や処理室２０１の底面側へのガスの回り込みが抑制される。
【００２６】
＜ガス供給系＞
続いて、上述したガス導入口２１０に接続されるガス供給系の構成について、図２を参照しながら説明する。図２は、本実施形態にかかる基板処理装置の有するガス供給系（ガス供給ライン）の構成図である。
【００２７】
本実施形態にかかる基板処理装置の有するガス供給系は、処理室２０１内に処理ガスを供給する処理ガス供給系と、処理室２０１内にクリーニングガスを供給するクリーニングガス供給系と、処理室２０１内に酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス供給系と、処理室２０１内に水素含有ガスを供給する水素含有ガス供給系と、処理室２０１内に不活性ガスを供給する第１及び第２不活性ガス供給系と、を有している。なお、処理ガス供給系は、処理室２０１内に原料ガスであるシリコン含有ガスを供給する原料ガス供給系と、処理室２０１内に反応ガスを供給する反応ガス供給系と、を有している。以下に、各部の構成について説明する。
【００２８】
（原料ガス供給系）
処理室２０１の外部には、原料ガスであるシリコン含有ガスを供給する原料ガス供給源２２０ａが設けられている。原料ガス供給源２２０ａには、原料ガス供給管２１３ａの上流側端部が接続されている。原料ガス供給管２１３ａの下流側端部は、バルブｖａ３を介してガス導入口２１０に接続されている。原料ガス供給管２１３ａには、原料ガスの供給流量を制御する流量制御器としてのマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２２２ａと、原料ガスの供給を制御するバルブｖａ１，ｖａ２が設けられている。原料ガスとしては、例えばＨＣＤ（Ｓｉ２Ｃｌ６）ガスが用いられる。主に、原料ガス供給源２２０ａ、原料ガス供給管２１３ａ、ＭＦＣ２２２ａ、バルブｖａ１，ｖａ２，ｖａ３により、原料ガス供給系（原料ガス供給ライン）が構成される。
【００２９】
（反応ガス供給系）
また、処理室２０１の外部には、反応ガスを供給する反応ガス供給源２２０ｂが設けられている。反応ガス供給源２２０ｂには、反応ガス供給管２１３ｂの上流側端部が接続されている。反応ガス供給管２１３ｂの下流側端部は、バルブｖｂ３を介して原料ガス供給管２１３ａのバルブｖａ３より下流側に接続されている。反応ガス供給管２１３ｂには、反応ガスの供給流量を制御する流量制御器としてのマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２２２ｂと、反応ガスの供給を制御するバルブｖｂ１，ｖｂ２とが設けられている。反応ガスとしては、例えばアンモニア（ＮＨ３）ガスが用いられる。主に、反応ガス供給源２２０ｂ、反応ガス供給管２１３ｂ、ＭＦＣ２２２ｂ、バルブｖｂ１，ｖｂ２，ｖｂ３により、反応ガス供給系（反応ガス供給ライン）が構成される。
【００３０】
（クリーニングガス供給系）
また、処理室２０１の外部には、クリーニングガスを供給するクリーニングガス供給源２２０ｅが設けられている。クリーニングガス供給源２２０ｅには、クリーニングガス供給管２１３ｅの上流側端部が接続されている。クリーニングガス供給管２１３ｅの下流側端部は、バルブｖｅ３を介して原料ガス供給管２１３ａのバルブｖａ３より下流側に接続されている。クリーニングガス供給管２１３ｅには、クリーニングガスの供給流量を制御する流量制御器としてのマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２２２ｅと、クリーニングガスの供給を制御するバルブｖｅ１，ｖｅ２とが設けられている。クリーニングガスとしては、例えば三フッ化塩素（ＣｌＦ３）ガス等のフッ素含有ガスが用いられる。主に、クリーニングガス供給源２２０ｅ、クリーニングガス供給管２１３ｅ、ＭＦＣ２２２ｅ、バルブｖｅ１，ｖｅ２，ｖｅ３により、クリーニングガス供給系（クリーニングガス供給ライン）が構成される。
【００３１】
（酸素含有ガス供給系）
また、処理室２０１の外部には、酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス供給源２２０ｃが設けられている。酸素含有ガス供給源２２０ｃには、酸素含有ガス供給管２１３ｃの上流側端部が接続されている。酸素含有ガス供給管２１３ｃの下流側端部は、バルブｖｃ３を介してガス導入口２１０に接続されている。酸素含有ガス供給管２１３ｃには、酸素含有ガスの供給流量を制御する流量制御器としてのマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２２２ｃと、酸素含有ガスの供給を制御するバルブｖｃ１，ｖｃ２とが設けられている。酸素含有ガスとしては、例えば酸素（Ｏ２）ガスが用いられる。主に、酸素含有ガス供給源２２０ｃ、酸素含有ガス供給管２１３ｃ、ＭＦＣ２２２ｃ、バルブｖｃ１，ｖｃ２，ｖｃ３により、酸素含有ガス供給系（酸素含有ガス供給ライン）が構成される。
【００３２】
（水素含有ガス供給系）
また、処理室２０１の外部には、水素含有ガスを供給する水素含有ガス供給源２２０ｄが設けられている。水素含有ガス供給源２２０ｄには、水素含有ガス供給管２１３ｄの上流側端部が接続されている。水素含有ガス供給管２１３ｄの下流側端部は、バルブｖｄ３を介して酸素含有ガス供給管２１３ｃのバルブｖｃ３より下流側に接続されている。水素含有ガス供給管２１３ｄには、水素含有ガスの供給流量を制御する流量制御器としてのマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２２２ｄと、水素含有ガスの供給を制御するバルブｖｄ１，ｖｄ２とが設けられている。水素含有ガスとしては、例えば水素（Ｈ２）ガスが用いられる。主に、水素含有ガス供給源２２０ｄ、水素含有ガス供給管２１３ｄ、ＭＦＣ２２２ｄ、バルブｖｄ１，ｖｄ２，ｖｄ３により、水素含有ガス供給系（水素含有ガス供給ライン）が構成される。
【００３３】
（第１及び第２不活性ガス供給系）
また、処理室２０１の外部には、不活性ガスを供給する不活性ガス供給源２２０ｆ，２２０ｇが設けられている。不活性ガス供給源２２０ｆには、不活性ガス供給管２１３ｆの上流側端部が接続されている。不活性ガス供給管２１３ｆの下流側端部は、バルブｖｆ３
を介して原料ガス供給管２１３ａのバルブｖａ３より下流側に接続されている。不活性ガス供給管２１３ｆには、不活性ガスの供給流量を制御する流量制御器としてのマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２２２ｆと、不活性ガスの供給を制御するバルブｖｆ１，ｖｆ２とが設けられている。また、不活性ガス供給源２２０ｇには、不活性ガス供給管２１３ｇの上流側端部が接続されている。不活性ガス供給管２１３ｇの下流側端部は、バルブｖｇ３を介して酸素含有ガス供給管２１３ｃのバルブｖｃ３より下流側に接続されている。不活性ガス供給管２１３ｇには、不活性ガスの供給流量を制御する流量制御器としてのマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２２２ｇと、不活性ガスの供給を制御するバルブｖｇ１，ｖｇ２とが設けられている。不活性ガスとしては、例えば窒素（Ｎ２）ガスが用いられる。主に、不活性ガス供給源２２０ｆ、不活性ガス供給管２１３ｆ、ＭＦＣ２２２ｆ、バルブｖｆ１，ｖｆ２，ｖｆ３により、第１不活性ガス供給系（第１不活性ガス供給ライン）が構成される。また、主に、不活性ガス供給源２２０ｇ、不活性ガス供給管２１３ｇ、ＭＦＣ２２２ｇ、バルブｖｇ１，ｖｇ２，ｖｇ３により、第２不活性ガス供給系（第２不活性ガス供給ライン）が構成される。
【００３４】
＜コントローラ＞
なお、本実施形態にかかる基板処理装置は、基板処理装置の各部の動作を制御するコントローラ２８０を有している。コントローラ２８０は、ゲートバルブ２５１、昇降機構２０７ｂ、搬送ロボット２７３、ヒータ２０６、サブヒータ２０６ａ、圧力調整器（ＡＰＣ）２６２、真空ポンプ２６４、バルブｖａ１〜ｖａ３，ｖｂ１〜ｖｂ３，ｖｃ１〜ｖｃ３，ｖｄ１〜ｖｄ３、ｖｅ１〜ｖｅ３、ｖｆ１〜ｖｆ３、ｖｇ１〜ｖｇ３、流量コントローラ２２２ａ，２２２ｂ，２２２ｃ，２２２ｄ，２２２ｅ，２２２ｆ，２２２ｇ等の動作を制御する。
【００３５】
（２）基板処理工程
続いて、本発明の一実施形態に係る基板処理工程について、図１を参照しながら説明する。本実施形態に係る基板処理工程は、サセプタ２１７表面に形成されたＣＶＤ−ＳｉＣ膜上にＳｉＯ膜を形成するＳｉＯ膜形成工程（Ｓ１）と、大気圧未満の圧力雰囲気下でＯ２ガスとＨ２ガスとを用いてＳｉＯ膜を改質する改質工程（Ｓ２）と、ＳｉＮ膜で処理室２０１内壁等を覆う処理（プリコート）を行うプリコート工程（Ｓ３）と、ウエハ２００上にＳｉＮ膜を形成する薄膜形成工程（Ｓ４）と、処理室２０１の内壁等に付着した堆積物を除去するクリーニング工程（Ｓ５）と、堆積物除去後のサセプタ２１７表面上にＳｉＯ膜を再形成する工程（Ｓ６）と、を有する。なお、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２８０によって制御される。
【００３６】
＜ＳｉＯ膜形成工程（Ｓ１）＞
本工程では、ＣＶＤ−ＳｉＣ膜のコーティングが表面に施されたカーボン基材またはＳｉ含浸ＳｉＣ基材に対し、ＨＣＤガスを用いたＳｉＣ膜上へのシリコン含有層の形成と、大気圧未満の圧力雰囲気下でのＯ２ガスとＨ２ガスとを用いたシリコン含有層の酸化処理と、を繰り返すことで、ＣＶＤ−ＳｉＣ膜上にＳｉＯ膜を形成する。以下に、ＳｉＯ膜形成工程（Ｓ１）を具体的に説明する。
【００３７】
［ゲートバルブ閉塞（Ｓ１ａ）］
まず、処理室２０１内にウエハ２００を搬入していない状態、すなわち、支持台２０３上にウエハ２００が載置されておらず、サセプタ２１７の上面が露出した状態で、ゲートバルブ２５１を閉じる。そして、昇降機構２０７ｂを作動させ、サセプタ２１７を図３に示すウエハ処理位置まで上昇させる。なお、サセプタ２１７を構成するカーボン基材またはＳｉ含浸ＳｉＣ基材の表面には、ＣＶＤ−ＳｉＣ膜のコーティングが施されている。
【００３８】
［圧力調整・温度調整（Ｓ１ｂ）］
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２６４によって真空排気される。この際、処理室２０１内の圧力は図示しない圧力センサで測定され、この測定された圧力情報に基づきＡＰＣバルブ２６２がフィードバック制御される（圧力調整）。また、処理室２０１内、すなわちサセプタ２１７等が所望の温度となるようにヒータ２０６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、図示しない温度センサが検出した温度情報に基づきヒータ２０６への通電具合がフィードバック制御される（温度調整）。その後、後述する４つのステップ（Ｓ１ｃ〜Ｓ１ｆ）を順次実行する。
【００３９】
［ステップ１（Ｓ１ｃ）］
真空ポンプ２６４を作動させたまま、原料ガス供給管２１３ａのバルブｖａ１〜ｖａ３を開き、原料ガス供給管２１３ａ内にＨＣＤガスを流す。原料ガス供給管２１３ａ内を流れたＨＣＤガスは、マスフローコントローラ２２２ａにより流量調整される。流量調整されたＨＣＤガスは、シャワーヘッド２４０により分散されてサセプタ２１７の表面や処理室２０１の内壁等に供給され、排気ダクト２５９内を流れ、排気口２６０を介して排気管２６１から排気される（ＨＣＤガス供給）。このとき、同時にバルブｖｆ１〜ｖｆ３，ｖｇ１〜ｖｇ３を開き、不活性ガス供給管２１３ｆ，２１３ｇ内にＮ２ガス等の不活性ガスを流す。不活性ガス供給管２１３ｆ，２１３ｇ内を流れたＮ２ガスは、それぞれマスフローコントローラ２２２ｆ，２２２ｇにより流量調整される。流量調整されたＮ２ガスは、ＨＣＤガスと一緒にサセプタ２１７の表面や処理室２０１の内壁等に供給され、排気ダクト２５９内を流れ、排気口２６０を介して排気管２６１から排気される。
【００４０】
このとき、ＡＰＣバルブ２６２を適正に調整して、処理室２０１内の圧力を、大気圧未満、例えば１０〜１０００Ｐａの範囲内の圧力に維持する。マスフローコントローラ２２２ａで制御するＨＣＤガスの供給流量は、例えば１０〜１０００ｓｃｃｍの範囲内の流量とする。マスフローコントローラ２２２ｆ，２２２ｇで制御するＮ２ガスの供給流量は、それぞれ、例えば２００〜１０００ｓｃｃｍの範囲内の流量とする。サセプタ２１７の表面や処理室２０１の内壁等をＨＣＤガスに晒す時間は、例えば１〜１２０秒間の範囲内の時間とする。ヒータ２０６の温度は、処理室２０１内でＣＶＤ反応が生じるような温度となるように設定する。すなわち処理室２０１内（サセプタ２１７等）の温度が、例えば３００〜７００℃、好ましくは３５０〜６５０℃の範囲内の温度となるようにヒータ２０６の温度を設定する。なお、処理室２０１内の温度が３００℃未満となるとサセプタ２１７表面や処理室２０１内壁等にＨＣＤが吸着しにくくなる。また、処理室２０１内の温度が６５０℃、特に７００℃を超えるとＣＶＤ反応が強くなり、均一性が悪化しやすくなる。よって、処理室２０１内の温度は３００〜７００℃とするのが好ましく、さらには３５０〜６５０℃とするのがより好ましい。
【００４１】
上述の条件にてＨＣＤガスを処理室２０１内に供給することで、サセプタ２１７の表面、処理室２０１の内壁、シャワー板２４０ｂ、コンダクタンスプレート２０４等の処理室２０１内の部材等に、１原子層未満から数原子層のシリコン含有層としてのシリコン層（Ｓｉ層）が形成される。シリコン含有層はＨＣＤの化学吸着層であってもよい。ここでシリコン層とは、シリコンにより構成される連続的な層の他、不連続な層や、これらが重なってできる薄膜をも含む総称である。なお、シリコンにより構成される連続的な層を薄膜という場合もある。また、ＨＣＤの化学吸着層とは、ＨＣＤ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。なお、１原子層未満の層とは不連続に形成される原子層のことを意味している。ＨＣＤガスが自己分解しない条件下ではサセプタ２１７の表面等にＨＣＤが表面吸着してＨＣＤの化学吸着層が形成される。ＨＣＤガスが自己分解する条件下では、サセプタ２１７の表面等にシリコン分子が堆積してシリコン層が形成される。サセプタ２１７の表面等に形成される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３（Ｓ１ｅ）での酸化の作用がシリコン含有層の全体に届かなくなる。ま
た、サセプタ２１７の表面等に形成可能なシリコン含有層の最小値は１原子層未満である。よって、シリコン含有層の厚さは１原子層未満から数原子層とするのが好ましい。
【００４２】
Ｓｉを含む原料としては、ＨＣＤガスの他、例えばジクロロシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２，略称ＤＣＳ）ガス、テトラクロロシラン（ＳｉＣｌ４、略称：ＴＣＳ）ガス、モノシラン（ＳｉＨ４）ガス等の無機原料だけでなく、アミノシラン系の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：２ＤＥＡＳ）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）ガスなどの有機原料を用いてもよい。不活性ガスとしては、Ｎ２ガスの他、例えばＡｒガス、Ｈｅガス、Ｎｅガス、Ｘｅガス等の希ガスを用いてもよい。
【００４３】
［ステップ２（Ｓ１ｄ）］
サセプタ２１７の表面等にシリコン含有層が形成された後、原料ガス供給管２１３ａのバルブｖａ１〜ｖａ３を閉じ、ＨＣＤガスの供給を停止する。このとき、排気管２６１のＡＰＣバルブ２６２は開いたままとし、真空ポンプ２６４により処理室２０１内を真空排気し、残留したＨＣＤガスを処理室２０１内から排除する。このとき、バルブｖｆ１〜ｖｆ３，ｖｇ１〜ｖｇ３を開いたままとして、不活性ガスを処理室２０１内へ供給すると、残留したＨＣＤガスを排除する効果が更に高まる（パージ）。このときのヒータ２０６の温度は、処理室２０１内の温度がＨＣＤガスの供給時と同じく３００〜７００℃、好ましくは３５０〜６５０℃の範囲内の温度となるように設定する。
【００４４】
［ステップ３（Ｓ１ｅ）］
処理室２０１内の残留ガスを除去した後、酸素含有ガス供給管２１３ｃのバルブｖｃ１〜ｖｃ３、不活性ガス供給管２１３ｆ，２１３ｇのバルブｖｆ１〜ｖｆ３，ｖｇ１〜ｖｇ３を開き、酸素含有ガス供給管２１３ｃ内にＯ２ガスを流し、不活性ガス供給管２１３ｆ，２１３ｇ内にＮ２ガスを流す。酸素含有ガス供給管２１３ｃ内を流れたＯ２ガスは、マスフローコントローラ２２２ｃにより流量調整され、不活性ガス供給管２１３ｆ，２１３ｇ内を流れたＮ２ガスは、それぞれマスフローコントローラ２２２ｆ，２２２ｇにより流量調整される。流量調整されたＯ２ガス及びＮ２ガスは、シャワーヘッド２４０により分散されてサセプタ２１７の表面や処理室２０１の内壁等に供給された後、排気ダクト２５９内を流れ、排気口２６０を介して排気管２６１から排気される。
【００４５】
このとき同時に、水素含有ガス供給管２１３ｄのバルブｖｄ１〜ｖｄ３を開き、水素含有ガス供給管２１３ｄ内にＨ２ガスを流す。水素含有ガス供給管２１３ｄ内を流れたＨ２ガスは、マスフローコントローラ２２２ｄにより流量調整される。流量調整されたＨ２ガスは、Ｏ２ガス及びＮ２ガスと共にシャワーヘッド２４０により分散されてサセプタ２１７の表面や処理室２０１の内壁等に供給された後、排気ダクト２５９内を流れ、排気口２６０を介して排気管２６１から排気される（Ｏ２、Ｈ２ガス供給）。
【００４６】
このとき、ＡＰＣバルブ２６２を適正に調整して、処理室２０１内の圧力を、大気圧未満、例えば１〜１０００Ｐａの範囲内の圧力に維持する。マスフローコントローラ２２２ｃで制御するＯ２ガスの供給流量は、例えば１００〜１００００ｓｃｃｍの範囲内の流量とする。マスフローコントローラ２２２ｄで制御するＨ２ガスの供給流量は、例えば１００〜１００００ｓｃｃｍの範囲内の流量とする。マスフローコントローラ２２２ｆ，２２２ｇで制御するＮ２ガスの供給流量は、それぞれ例えば２００〜１０００ｓｃｃｍの範囲内の流量とする。なお、Ｏ２ガス及びＨ２ガスにサセプタ２１７表面や処理室２０１内壁等を晒す時間は、例えば１〜１２０秒間の範囲内の時間とする。ヒータ２０６の温度は、処理室２０１内、すなわちサセプタ２１７等の温度が、例えば３５０〜１０００℃の範囲
内の温度となるように設定する。
【００４７】
なお、この範囲内の温度であれば、減圧雰囲気下でのＯ２ガスへのＨ２ガス添加による酸化力向上の効果が得られることを確認した。また、処理室２０１内の温度が低すぎると、酸化力向上の効果が得られないことも確認した。
【００４８】
ただしスループットを考慮すると、処理室２０１内、すなわちサセプタ２１７等の温度が、酸化力向上の効果が得られる温度であってステップ１（Ｓ１ｃ）のＨＣＤガスの供給時と同様な温度帯となるように、すなわちステップ１（Ｓ１ｃ）とステップ３（Ｓ１ｅ）とで処理室２０１内の温度を同様な温度帯に保持するように、ヒータ２０６の温度を設定するのが好ましい。この場合、ステップ１（Ｓ１ｃ）とステップ３（Ｓ１ｅ）とでサセプタ２１７等の温度、すなわち処理室２０１内の温度が３５０〜７００℃、好ましくは３５０〜６５０℃の範囲内の一定の温度となるようにヒータ２０６の温度を設定する。
【００４９】
さらには、ステップ１（Ｓ１ｃ）〜ステップ４（Ｓ１ｆ）（後述）にかけて処理室２０１内の温度を同様な温度帯に保持するように、ヒータ２０６の温度を設定するのがより好ましい。この場合、ステップ１（Ｓ１ｃ）〜ステップ４（Ｓ１ｆ）（後述）にかけて処理室２０１内の温度が３５０〜７００℃、好ましくは３５０〜６５０℃の範囲内の一定の温度となるように、ヒータ２０６の温度を設定する。なお、減圧雰囲気下でのＯ２ガスへのＨ２ガス添加による酸化力向上の効果を得るには、処理室２０１内の温度を３５０℃以上とする必要があるが、処理室２０１内の温度は４００℃以上とするのが好ましく、さらには４５０℃以上とするのが好ましい。処理室２０１内の温度を４００℃以上とすれば、４００℃以上の温度で行うＯ３酸化処理による酸化力を超える酸化力を得ることができ、処理室２０１内の温度を４５０℃以上とすれば、４５０℃以上の温度で行うＯ２プラズマ酸化処理による酸化力を超える酸化力を得ることができる。
【００５０】
上述の条件にてＯ２ガス及びＨ２ガスを処理室２０１内に供給することで、Ｏ２ガス及びＨ２ガスは加熱された減圧雰囲気下においてノンプラズマで活性化されて反応し、それにより原子状酸素等のＯを含む酸化種が生成される。そして、主にこの酸化種により、ステップ１（Ｓ１ｃ）でサセプタ２１７の表面や処理室２０１の内壁等に形成されたシリコン含有層に対して酸化処理が行われる。そして、この酸化処理により、シリコン含有層はシリコン酸化層（ＳｉＯ２層、以下、単にＳｉＯ層ともいう。）へと改質される（変化させられる）。
【００５１】
酸素含有ガスとしては、酸素（Ｏ２）ガスの他、例えばオゾン（Ｏ３）ガス等を用いてもよい。なお、上述の温度帯において、一酸化窒素（ＮＯ）ガスや亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）ガスへの水素含有ガス添加効果を試してみたところ、ＮＯガス単独供給やＮ２Ｏガス単独供給に比べて酸化力向上の効果が得られないことを確認した。すなわち、酸素含有ガスとしては窒素非含有の酸素含有ガス（窒素を含まず酸素を含むガス）を用いるのが好ましい。水素含有ガスとしては、水素（Ｈ２）ガスの他、例えば重水素（Ｄ２）ガス等を用いてもよい。なお、アンモニア（ＮＨ３）ガスやメタン（ＣＨ４）ガス等を用いると、窒素（Ｎ）不純物や炭素（Ｃ）不純物の膜中への混入が考えられる。すなわち、水素含有ガスとしては、他元素非含有の水素含有ガス（他元素を含まず水素または重水素を含むガス）を用いるのが好ましい。すなわち、酸素含有ガスとしては、Ｏ２ガスおよびＯ３ガスよりなる群から選択される少なくとも一つのガスを用いることができ、水素含有ガスとしては、Ｈ２ガスおよびＤ２ガスよりなる群から選択される少なくとも一つのガスを用いることができる。
【００５２】
［ステップ４（Ｓ１ｆ）］
シリコン含有層をシリコン酸化層へと改質した後、酸素含有ガス供給管２１３ｃのバル
ブｖｃ１〜ｖｃ３を閉じ、Ｏ２ガスの供給を停止する。また、水素含有ガス供給管２１３ｄのバルブｖｄ１〜ｖｄ３を閉じ、Ｈ２ガスの供給を停止する。このとき、排気管２６１のＡＰＣバルブ２６２は開いたままとし、真空ポンプ２６４により処理室２０１内を真空排気し、残留したＯ２ガスやＨ２ガスを処理室２０１内から排除する。このとき、バルブｖｆ１〜ｖｆ３，ｖｇ１〜ｖｇ３を開いたままとして、不活性ガスを処理室２０１内へ供給すると、残留したＯ２ガスやＨ２ガスを排除する効果が更に高まる。このときのヒータ２０６の温度は、処理室２０１内の温度がＯ２ガス及びＨ２ガスの供給時と同じく３５０〜７００℃、好ましくは３５０〜６５０℃の範囲内の温度となるような温度に設定する。
【００５３】
［所定回数実施（Ｓ１ｇ）］
そして、上述したステップ１（Ｓ１ｃ）〜ステップ４（Ｓ１ｆ）を１サイクルとして、このサイクルを所定回数実施する（Ｓ１ｇ）。これにより、サセプタ２１７の表面、処理室２０１内壁、シャワー板２４０ｂ、コンダクタンスプレート２０４等の処理室２０１内の部材等に、所定膜厚のＳｉＯ膜を成膜することが出来る。
【００５４】
なお、本工程（Ｓ１）で形成されたＳｉＯ膜は、ＣＶＤ法によりＳｉＣ膜表面に形成されたＳｉＯ膜に比べ、ＣｌＦ３ガス等に対して高いエッチング耐性を有する。すなわち、本工程（Ｓ１）によれば、例えば、テトラエトキシシラン（Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５ＯＨ）４、略称：ＴＥＯＳ）ガス等の原料を用いてＣＶＤ法によりＳｉＣ膜上にＳｉＯ膜を形成する場合や、ＤＣＳガスとＮ２Ｏガスとを用いてＣＶＤ法によりＳｉＣ膜上にＳｉＯ膜を形成する場合よりも、エッチング耐性の高いＳｉＯ膜、すなわち、クリーニング時においてエッチング速度の低いＳｉＯ膜を形成することが可能となる。
【００５５】
また、本工程（Ｓ１）によれば、ＣＶＤ法や熱酸化法によりＳｉＣ膜表面にＳｉＯ膜を形成する場合に比べ、ＳｉＯ膜中の不純物含有量を低減させることができる。例えば、ＴＥＯＳガス等の原料を用いてＣＶＤ法によりＳｉＣ膜上にＳｉＯ膜を形成する場合、形成されるＳｉＯ膜中に、ＴＥＯＳに含まれるカーボン（Ｃ）などの不純物が混入してしまうことがある。また、Ｏ２ガス等を用いて熱酸化法によりＳｉＣ膜表面を酸化してＳｉＯ膜を形成する場合、ＳｉＣ膜中に含まれる不純物としての鉄（Ｆｅ）やニッケル（Ｎｉ）等の金属汚染物質が、形成されるＳｉＯ膜中に取り込まれてしまうことがある。これに対し、本工程（Ｓ１）によれば、ＨＣＤガスを用いたＳｉＣ膜上へのシリコン含有層の形成と、大気圧未満の圧力雰囲気下でのＯ２ガスとＨ２ガスとを用いたシリコン含有層の酸化処理と、の繰り返しによりＳｉＯ膜を形成し、また、ＳｉＣ膜を酸化させるわけではないため、膜中の不純物含有量を低減させることができる。
【００５６】
また、本工程（Ｓ１）によれば、ＣＶＤ法や熱酸化法によりＳｉＣ膜表面にＳｉＯ膜を形成する場合に比べ、より低温でＳｉＯ膜を形成することができる。
【００５７】
なお、本工程（Ｓ１）で形成するＳｉＯ膜の膜厚は、後述する薄膜形成工程（Ｓ４）においてウエハ２００上に形成する膜（ＳｉＮ膜等）とのエッチング選択比を考慮して決定されるが、例えば２５０〜２０００Åが例示される。ウエハ２００上へのＳｉＮ膜の形成を行う場合、通常、処理室２０１内へのＳｉＮ膜の累積膜厚が５０００Åに到達した時点でクリーニングを行う必要がある。後述するように、本実施形態により得られるＳｉＮ膜のＳｉＯ膜に対するエッチング選択比（ＳｉＮ／ＳｉＯ）は２．５〜２０以上である。よって、ＳｉＯ膜の下地であるＣＶＤ−ＳｉＣ膜を確実に保護するには、本工程（Ｓ１）で形成するＳｉＯ膜の膜厚を少なくとも２５０〜２０００Åとする必要がある。なお、形成するＳｉＯ膜の膜厚が２０００Åを超えると、ＳｉＯ膜の形成時間が長くなってしまい（例えば１日以上かかり）、基板処理装置のダウンタイムが長くなり、生産性に影響を及ぼす恐れがある。
【００５８】
［パージ（Ｓ１ｈ）］
所定膜厚のＳｉＯ膜が成膜されると、バルブｖｆ１〜ｖｆ３，ｖｇ１〜ｖｇ３を開き、不活性ガス供給管２１３ｆ及び不活性ガス供給管２１３ｇのそれぞれから不活性ガスとしてのＮ２ガスを処理室２０１内へ供給し、排気ダクト２５９、排気孔２６０を介して排気管２６１から排気する。Ｎ２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内に残留するガスが処理室２０１内から除去される（パージ）。
【００５９】
＜改質工程（Ｓ２）＞
本工程では、ＳｉＯ膜形成工程（Ｓ１）で形成したＳｉＯ膜に対し、大気圧未満の圧力雰囲気下でのＯ２ガスとＨ２ガスとを用いた改質処理をさらに行う。以下に、改質工程（Ｓ２）を具体的に説明する。
【００６０】
［圧力調整・温度調整（Ｓ２ａ）］
処理室２０１内のパージ終了後、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２６４によって真空排気される。この際、処理室２０１内の圧力は図示しない圧力センサで測定され、この測定された圧力情報に基づきＡＰＣバルブ２６２がフィードバック制御される（圧力調整）。また、処理室２０１内、すなわちサセプタ２１７等が所望の温度となるようにヒータ２０６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、図示しない温度センサが検出した温度情報に基づきヒータ２０６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、このとき、サセプタ２１７等の温度が、ＳｉＯ膜形成工程（Ｓ１）におけるサセプタ２１７等の温度と同様な温度か、それより高い温度となるようにヒータ２０６を制御する。好ましくは、サセプタ２１７等の温度が、ＳｉＯ膜形成工程（Ｓ１）におけるサセプタ２１７等の温度よりも高い温度となるようにヒータ２０６を制御する。
【００６１】
［Ｏ２、Ｈ２ガス供給（Ｓ２ｂ）］
そして、酸素含有ガス供給管２１３ｃのバルブｖｃ１〜ｖｃ３を開き、酸素含有ガス供給管２１３ｃ内にＯ２ガスを流す。酸素含有ガス供給管２１３ｃ内を流れたＯ２ガスは、マスフローコントローラ２２２ｃにより流量調整される。流量調整されたＯ２ガスは、シャワーヘッド２４０により分散されて処理室２０１内に供給される。このとき同時に、水素含有ガス供給管２１３ｄのバルブｖｄ１〜ｖｄ３を開き、水素含有ガス供給管２１３ｄ内にＨ２ガスを流す。水素含有ガス供給管２１３ｄ内を流れたＨ２ガスは、マスフローコントローラ２２２ｄにより流量調整される。流量調整されたＨ２ガスは、シャワーヘッド２４０により分散されて処理室２０１内に供給される。なお、Ｈ２ガスは、酸素含有ガス供給管２１３ｃ及びシャワーヘッド２４０を経由する際にＯ２ガスと混合される。すなわち、処理室２０１内へは、Ｏ２ガスとＨ２ガスとの混合ガスが供給されることとなる。Ｏ２ガスとＨ２ガスの混合ガスは、加熱された減圧状態の処理室２０１内に供給され、排気ダクト２５９、排気孔２６０を介して排気管２６１から排気される（Ｏ２ガス＋Ｈ２ガス供給）。
【００６２】
このとき、不活性ガス供給管２１３ｇのバルブｖｇ１〜ｖｇ３を開き、不活性ガス供給管２１３ｇから不活性ガスとしてＮ２ガスを供給するようにしてもよい。また、不活性ガス供給管２１３ｆのバルブｖｆ１〜ｖｆ３を開き、不活性ガス供給管２１３ｆから不活性ガスとしてＮ２ガスを供給するようにしてもよい。Ｎ２ガスは、マスフローコントローラ２２２ｇや２２２ｆにより流量調整され、シャワーヘッド２４０により分散されて処理室２０１内に供給される。この場合、処理室２０１内へは、Ｏ２ガスとＨ２ガスとＮ２ガスとの混合ガスが供給されることとなる。なお、不活性ガスとしては、Ｎ２ガスの他、Ａｒ、Ｈｅ、Ｎｅ、Ｘｅ等の希ガスを用いてもよい。
【００６３】
このとき、ＡＰＣバルブ２６２を適正に調整して、処理室２０１内の圧力を、大気圧未満、例えば１〜１３３０Ｐａの範囲内の圧力に維持する。マスフローコントローラ２２２ｃで制御するＯ２ガスの供給流量は、例えば１００〜１００００ｓｃｃｍ（０．１〜１０ｓｌｍ）の範囲内の流量とする。マスフローコントローラ２２２ｄで制御するＨ２ガスの供給流量は、例えば１００〜１００００ｓｃｃｍ（０．１〜１０ｓｌｍ）の範囲内の流量とする。なお、Ｏ２ガス及びＨ２ガスをサセプタ２１７等に晒す時間は、例えば１〜６００分の範囲内の時間とする。ヒータ２０６の温度は、サセプタ２１７等の温度が、例えば３５０〜１２００℃の範囲内の温度となるように設定する。
【００６４】
なお、この範囲内の温度であれば、減圧雰囲気下においてＯ２ガスにＨ２ガスを添加することで、Ｏ２ガス単独供給の場合（Ｏ２アニール）に比べ、大幅な膜中不純物除去効果が得られることを確認した。また、大気圧雰囲気下におけるＮ２ガス単独供給の場合（Ｎ２アニール）に比べても大幅な膜中不純物除去効果が得られることを確認した。
【００６５】
なお、スループットを考慮すると、サセプタ２１７等の温度が、ＳｉＯ膜形成工程（Ｓ１）と改質工程（Ｓ２）とで同様な温度帯となるように、ヒータ２０６の温度を設定するのが好ましい。すなわちＳｉＯ膜形成工程（Ｓ１）と改質工程（Ｓ２）とで処理室２０１内の温度を同様な温度帯に保持するのが好ましい。この場合、ＳｉＯ膜形成工程（Ｓ１）と改質工程（Ｓ２）とで、サセプタ２１７等の温度、すなわち処理室２０１内の温度が３５０〜７００℃、好ましくは３５０〜６５０℃の範囲内の一定の温度となるようにヒータ２０６の温度を設定する。
【００６６】
ただし、改質工程（Ｓ２）では、サセプタ２１７等の温度を高温とする方が膜中不純物除去効果を高くすることができ、また、ＳｉＯ膜のエッチング耐性を向上させることができる。そのため、改質工程（Ｓ２）におけるサセプタ２１７の温度は、ＳｉＯ膜形成工程（Ｓ１）におけるサセプタ２１７の温度よりも高い温度とするのがより好ましい。
【００６７】
上述の条件にてＯ２ガス及びＨ２ガスを処理室２０１内に供給することで、Ｏ２ガス及びＨ２ガスは加熱された減圧雰囲気下においてノンプラズマで熱的に活性化されて反応し、それにより原子状酸素等のＯを含む反応種が生成される。そして、主にこの反応種により、ＳｉＯ膜形成工程（Ｓ１）でサセプタ２１７の表面等に形成されたＳｉＯ膜に対して改質処理が行われる。そして、この改質処理により、ＳｉＯ膜の膜中不純物が除去される。この改質処理によれば、上述のようにＯ２アニールやＮ２アニールに比べ、大幅な膜中不純物除去効果が得られる。すなわち、減圧雰囲気下においてＯ２ガスにＨ２ガスを添加することで、Ｏ２アニールやＮ２アニールに比べ大幅な膜中不純物除去効果が得られる。
【００６８】
上述したように、ＳｉＯ膜をＳｉＯ膜形成工程（Ｓ１）にて示した手法により形成することで、ＳｉＯ膜中の不純物含有量を低減させることができ、また、ＳｉＯ膜のエッチング耐性を向上させることができる。但し、形成したＳｉＯ膜に対して本工程（Ｓ２）による改質処理をさらに実施することにより、ＳｉＯ膜中の不純物含有量をさらに低減させることが可能となり、また、ＳｉＯ膜のエッチング耐性をさらに向上させることが可能となる。つまり、本工程（Ｓ２）による改質処理を行わず、上述の手法（上述のＳｉＯ膜形成工程（Ｓ１））によりＳｉＯ膜を形成するだけでも十分効果はあるが、本工程（Ｓ２）による改質処理を行えば、その効果をより一層高めることができる。
【００６９】
本工程（Ｓ２）では、Ｏ２ガスとＨ２ガスのうち少なくとも何れか一方または両方をプラズマで活性化させて流すこともできる。Ｏ２ガスおよび／またはＨ２ガスをプラズマで活性化させて流すことで、よりエネルギーの高い反応種を生成することができ、この反応種により改質処理を行うことで、さらにエッチング耐性を向上させることができる等の効果も考えられる。Ｏ２ガスとＨ２ガスとの両方をプラズマで活性化させる場合、印加する
高周波電力は、例えば５０〜１０００Ｗの範囲内の電力となるように設定する。その他の処理条件は、上述の処理条件と同様とする。なお、上述の温度帯では、Ｏ２ガスとＨ２ガスとは熱で活性化されて十分に反応し、十分な量の反応種が生成される。よって、Ｏ２ガスとＨ２ガスとをノンプラズマで熱的に活性化させても十分な改質効果（不純物除去効果）が得られる。なお、Ｏ２ガスとＨ２ガスは熱で活性化させて供給した方が、ソフトな反応を生じさせることができ、上述の改質処理をソフトに行うことができる。
【００７０】
酸素含有ガス、水素含有ガスとしては、上述のＳｉＯ膜形成工程（Ｓ１）で用いた酸素含有ガス、水素含有ガスと同様なガスをそれぞれ用いることができる
【００７１】
［パージ（Ｓ２ｃ）］
改質処理が終了すると、バルブｖｆ１〜ｖｆ３，ｖｇ１〜ｖｇ３を開き、不活性ガス供給管２１３ｆ及び不活性ガス供給管２１３ｇのそれぞれから不活性ガスとしてのＮ２ガスを処理室２０１内へ供給し、排気ダクト２５９、排気口２６０を介して排気管２６１から排気する。Ｎ２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内に残留するガスが処理室２０１内から除去される（パージ）。
【００７２】
＜プリコート工程（Ｓ３）＞
続いて、後述する薄膜形成工程（Ｓ４）でウエハ２００上に成膜する薄膜と同じ膜、すなわちＳｉＮ膜で処理室２０１の内壁等を覆う処理（プリコート）を行う。このとき、ＳｉＯからＳｉＮへと組成比を少しずつ変化させたＳｉＯＮ膜をＳｉＯ膜上に形成するようにしてもよい。なお、プリコート工程（Ｓ３）は、処理室２０１内へウエハ２００を搬入せずに成膜処理を行う点を除き、後述する薄膜形成工程（Ｓ４）と同じであるため、ここでは説明を省略する。
【００７３】
＜薄膜形成工程（Ｓ４）＞
処理室２０１内壁等へのプリコートが完了したら、処理室２０１内にウエハ２００を搬入し、ウエハ２００上にＳｉＮ膜を形成する工程（Ｓ４）を実施する。なお、本工程（Ｓ４）では、ウエハ２００を収容した処理室２０１内にＣＶＤ反応が生じる条件下でシリコン含有ガスとしてのＨＣＤガスを供給し排気することで、ウエハ２００上にシリコン含有層を形成する工程（Ｓ４ｄ）と、処理室２０１内に窒素含有ガスとしてのＮＨ３ガスを供給し排気することで、シリコン含有層を窒化してシリコン窒化層を形成する工程（Ｓ４ｅ）と、を１サイクルとして、このサイクルを１回以上行うことで、所定膜厚のシリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）を形成する。以下に、薄膜形成工程（Ｓ４）を具体的に説明する。
【００７４】
［ウエハ搬入（Ｓ４ａ）、ゲートバルブ閉塞（Ｓ４ｂ）］
昇降機構２０７ｂを作動させ、サセプタ２１７を図４に示すウエハ搬送位置まで降下させる。ゲートバルブ２５１を開け、処理室２０１内にウエハ２００を搬入し、リフトピン２０８ｂ上にウエハ２００を載置させる。ゲートバルブ２５１を閉じ、昇降機構２０７ｂを作動させ、ウエハ２００を図３に示すウエハ処理位置まで上昇させ、サセプタ２１７上に移載させる。
【００７５】
［圧力調整・温度調整（Ｓ４ｃ）］
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２６４によって真空排気される。この際、処理室２０１内の圧力は図示しない圧力センサで測定され、この測定された圧力情報に基づきＡＰＣバルブ２６２がフィードバック制御される（圧力調整）。また、処理室２０１内、すなわちウエハ２００が所望の温度となるようにヒータ２０６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、図示しない温度センサが検出した温度情報に基づきヒータ２０６への通電具合がフィードバック制御
される（温度調整）。その後、後述する２つのステップ（Ｓ４ｄ，Ｓ４ｅ）を順次実行する。
【００７６】
［ステップ１（Ｓ４ｄ）］
真空ポンプ２６４を作動させたまま、原料ガス供給管２１３ａのバルブｖａ１〜ｖａ３を開き、原料ガス供給管２１３ａ内にＨＣＤガスを流す。原料ガス供給管２１３ａ内を流れたＨＣＤガスは、マスフローコントローラ２２２ａにより流量調整される。流量調整されたＨＣＤガスは、シャワーヘッド２４０により分散されてウエハ２００の表面等に供給され、排気ダクト２５９内を流れ、排気口２６０を介して排気管２６１から排気される（ＨＣＤガス供給）。このとき、同時にバルブｖｆ１〜ｖｆ３，ｖｇ１〜ｖｇ３を開き、不活性ガス供給管２１３ｆ，２１３ｇ内にＮ２ガス等の不活性ガスを流す。不活性ガス供給管２１３ｆ，２１３ｇ内を流れたＮ２ガスは、それぞれマスフローコントローラ２２２ｆ，２２２ｇにより流量調整される。流量調整されたＮ２ガスは、ＨＣＤガスと一緒にウエハ２００の表面等に供給され、排気ダクト２５９内を流れ、排気口２６０を介して排気管２６１から排気される。
【００７７】
このとき、ＡＰＣバルブ２６２を適正に調整して、処理室２０１内の圧力を、例えば１０〜１０００Ｐａの範囲内の圧力とする。マスフローコントローラ２２２ａで制御するＨＣＤガスの供給流量は、例えば１０〜１０００ｓｃｃｍの範囲内の流量とする。マスフローコントローラ２２２ｆ，２２２ｇで制御するＮ２ガスの供給流量は、それぞれ例えば２００〜１０００ｓｃｃｍの範囲内の流量とする。ＨＣＤガスをウエハ２００に晒す時間、すなわちガス供給時間（照射時間）は、例えば１〜１２０秒間の範囲内の時間とする。このときヒータ２０６の温度は、処理室２０１内でＣＶＤ反応が生じる程度の温度、すなわちウエハ２００の温度が、例えば３００〜７００℃、好ましくは３５０〜６５０℃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３００℃未満となるとウエハ２００上にＨＣＤが吸着しにくくなる。また、ウエハ２００の温度が６５０℃，特に７００℃を超えるとＣＶＤ反応が強くなり、均一性が悪化しやすくなる。よって、ウエハ２００の温度は３００〜７００℃の範囲内の温度とするのが好ましく、さらには３５０〜６５０℃の範囲内の温度とするのがより好ましい。
【００７８】
ＨＣＤガスの供給により、ウエハ２００表面の下地膜上に、第１元素としてのシリコンを含む第１の層が形成される。すなわち、ウエハ２００上（下地膜上）に１原子層未満から数原子層のシリコン含有層としてのシリコン層（Ｓｉ層）が形成される。シリコン含有層はＨＣＤの化学吸着層であってもよい。なお、シリコンは、それ単独で固体となる元素である。ここでシリコン層とはシリコンにより構成される連続的な層の他、不連続な層やこれらが重なってできる薄膜をも含む。なお、シリコンにより構成される連続的な層を薄膜という場合もある。また、ＨＣＤの化学吸着層とは、ＨＣＤ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。なお、ウエハ２００上に形成される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（Ｓ４ｅ）での窒化の作用がシリコン含有層の全体に届かなくなる。また、ウエハ２００上に形成可能なシリコン含有層の最小値は１原子層未満である。よって、シリコン含有層の厚さは１原子層未満から数原子層とするのが好ましい。なお、ＨＣＤガスが自己分解する条件下では、ウエハ２００上にシリコンが堆積することでシリコン層が形成され、ＨＣＤガスが自己分解しない条件下では、ウエハ２００上にＨＣＤが化学吸着することでＨＣＤの化学吸着層が形成される。なお、ウエハ２００上にＨＣＤの化学吸着層を形成するよりも、ウエハ２００上に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。
【００７９】
ウエハ２００表面の下地膜上にシリコン含有層が形成された後、原料ガス供給管２１３ａのバルブｖａ１〜ｖａ３を閉じ、ＨＣＤガスの供給を停止する。このとき、排気管２６１のＡＰＣバルブ２６２は開いたままとして、真空ポンプ２６４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シリコン含有層形成に寄与した後のＨＣＤガスを処理室２０１内から排除する。このとき、バルブｖｆ１〜ｖｆ３，ｖｇ１〜ｖｇ３は開いたままとして、Ｎ２ガスの処理室２０１内への供給を維持する。これにより、処理室２０１内に残留する未反応もしくはシリコン含有層形成に寄与した後のＨＣＤガスを処理室２０１内から排除する効果を高める。
【００８０】
シリコン含有ガス、不活性ガスとしては、上述のＳｉＯ膜形成工程（Ｓ１）で用いたシリコン含有ガスと同様なガスをそれぞれ用いることができる。
【００８１】
［ステップ２（Ｓ４ｅ）］
処理室２０１内の残留ガスを除去した後、反応ガス供給管２１３ｂのバルブｖｂ１〜ｖｂ３を開き、反応ガス供給管２１３ｂ内にＮＨ３ガスを流す。反応ガス供給管２１３ｂ内を流れたＮＨ３ガスは、マスフローコントローラ２２２ｂにより流量調整される。流量調整されたＮＨ３ガスは、シャワーヘッド２４０により分散されてウエハ２００の表面等に供給され、排気ダクト２５９内を流れ、排気口２６０を介して排気管２６１から排気される。このとき、バルブｖｆ１〜ｖｆ３，ｖｇ１〜ｖｇ３は開いたままとして、不活性ガス供給管２１３ｆ，２１３ｇ内にＮ２ガス等の不活性ガスを流す。不活性ガス供給管２１３ｆ，２１３ｇ内を流れたＮ２ガスは、それぞれマスフローコントローラ２２２ｆ，２２２ｇにより流量調整される。流量調整されたＮ２ガスは、ＮＨ３ガスと一緒にウエハ２００の表面等に供給され、排気ダクト２５９内を流れ、排気口２６０を介して排気管２６１から排気される。
【００８２】
このとき、ＡＰＣバルブ２６２を適正に調整して、処理室２０１内の圧力を、例えば５０〜３０００Ｐａの範囲内の圧力とする。マスフローコントローラ２２２ｂで制御するＮＨ３ガスの供給流量は、例えば１００〜１００００ｓｃｃｍの範囲内の流量とする。マスフローコントローラ２２２ｆ，２２２ｇで制御するＮ２ガスの供給流量は、それぞれ例えば２００〜１０００ｓｃｃｍの範囲内の流量とする。ＮＨ３ガスにウエハ２００を晒す時間、すなわちガス供給時間（照射時間）は、例えば１〜１２０秒間の範囲内の時間とする。このときのヒータ２０６の温度は、ステップ１（Ｓ４ｄ）と同様、ウエハ２００の温度が３００〜７００℃、好ましくは３５０〜６５０℃の範囲内の温度となるような温度に設定する。ＮＨ３ガスは反応温度が高く、上記のようなウエハ温度では反応しづらいので、処理室２０１内の圧力を上記のような比較的高い圧力とすることにより熱的に活性化することを可能としている。なお、ＮＨ３ガスは熱で活性化させて供給した方が、ソフトな反応を生じさせることができ、後述する窒化をソフトに行うことができる。
【００８３】
このとき、処理室２０１内に流しているガスはＮＨ３ガスであり、処理室２０１内にはＨＣＤガスを流していない。したがって、ＮＨ３ガスは気相反応を起こすことはなく、ステップ１（Ｓ４ｄ）でウエハ２００上に形成された第１の層としてのシリコン含有層の一部と反応する。これにより第１の層は窒化されて、シリコン（第１元素）および窒素（第２元素）を含む第２の層、すなわち、シリコン窒化層（ＳｉＮ層）へと改質される。
【００８４】
このとき、第１の層の窒化反応は飽和させないようにする。例えばステップ１（Ｓ４ｄ）で数原子層のシリコン層を形成した場合は、その表面層（表面の１原子層）の一部を窒化させる。すなわち、その表面層のうちの窒化が生じ得る領域（シリコンが露出した領域）の一部もしくは全部を窒化させる。この場合、第１の層の全体を窒化させないように、第１の層の窒化反応が非飽和となる条件下で窒化を行う。なお、条件によっては第１の層の表面層から下の数層を窒化させることもできるが、その表面層だけを窒化させる方が、シリコン窒化膜の組成比の制御性を向上させることができ好ましい。
【００８５】
その後、反応ガス供給管２１３ｂのバルブｖｂ１〜ｖｂ３を閉じて、ＮＨ３ガスの供給
を停止する。このとき、排気管２６１のＡＰＣバルブ２６２は開いたままとして、真空ポンプ２６４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窒化に寄与した後のＮＨ３ガスを処理室２０１内から排除する。なお、この時、バルブｖｆ１〜ｖｆ３，ｖｇ１〜ｖｇ３は開いたままとして、Ｎ２ガスの処理室２０１内への供給を維持する。これにより、処理室２０１内に残留する未反応もしくは窒化に寄与した後のＮＨ３ガスを処理室２０１内から排除する効果を高める。
【００８６】
窒素含有ガスとしては、ＮＨ３ガス以外に、例えばＮ２ガス、ＮＦ３ガス、Ｎ３Ｈ８ガス等を用いてもよい。
【００８７】
［所定回数実施（Ｓ４ｆ）］
上述したステップ１（Ｓ４ｄ）及びステップ２（Ｓ４ｅ）を１サイクルとして、このサイクルを１回以上行うことにより、ウエハ２００上に所定膜厚のシリコン（第１元素）および窒素（第２元素）を含む薄膜、すなわち、シリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）を成膜することができる。なお、上述のサイクルは、複数回繰り返すのが好ましい。
【００８８】
［パージ（Ｓ４ｇ）］
所定膜厚のシリコン窒化膜を形成する成膜処理がなされると、Ｎ２等の不活性ガスが処理室２０１内へ供給され、排気ダクト２５９、排気口２６０を介して排気管２６１より排気されることで処理室２０１内が不活性ガスでパージされる（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る（不活性ガス置換）。
【００８９】
［ゲートバルブ開放（Ｓ４ｈ）、ウエハ搬出（Ｓ４ｉ）］
昇降機構２０７ｂを作動させ、サセプタ２１７を図４に示すウエハ搬送位置まで降下させ、リフトピン２０８ｂ上にウエハ２００を移載させる。そして、ゲートバルブ２５１を開け、処理室２０１内からウエハ２００を搬出する。
【００９０】
＜クリーニング工程（Ｓ５）＞
上述の薄膜形成工程（Ｓ４）を繰り返すと、処理容器２０２の内壁や、シャワー板２４０ｂ、サセプタ２１７、コンダクタンスプレート２０４等の処理室２０１内の部材に、ＳｉＮが累積する。すなわち、ＳｉＮを含む堆積物が処理容器２０２の内壁等に付着し累積する。この内壁等に付着し累積した堆積物の厚さが、堆積物に剥離・落下が生じる前の所定の厚さ（例えば１μｍ〜５μｍ）に達した時点で、処理容器２０２内のクリーニングが行われる。クリーニングは、所定の温度に加熱された処理室２０１内に、クリーニングガスとしてＣｌＦ３ガスを単独で、もしくは不活性ガスで希釈されたＣｌＦ３ガスを供給し、処理室２０１内に堆積（累積）した堆積物を除去することにより行う。以下に、クリーニング工程（Ｓ５）を具体的に説明する。
【００９１】
［ゲートバルブ閉塞（Ｓ５ａ）］
まず、処理室２０１内にウエハ２００を搬入していない状態、すなわち、支持台２０３上にウエハ２００が載置されておらず、サセプタ２１７の上面が露出した状態で、ゲートバルブ２５１を閉じる。そして、昇降機構２０７ｂを作動させ、サセプタ２１７を図３に示すウエハ処理位置まで上昇させる。
【００９２】
［圧力調整・温度調整（Ｓ５ｂ）］
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２６４によって真空排気される。この際、処理室２０１内の圧力は図示しない圧力センサで測定され、この測定された圧力情報に基づきＡＰＣバルブ２６２がフィードバック制御される（圧力調整）。また、処理室２０１内が所望の温度となるようにヒータ２０６によって加熱される。この際、処理室２０１内が所望の温度（クリーニング温度）となるように、図示しない温度セ
ンサが検出した温度情報に基づきヒータ２０６への通電具合がフィードバック制御される（温度調整）。
【００９３】
［ＣｌＦ３ガス供給（Ｓ５ｃ）］
次いで、処理室２０１内の温度、圧力が、それぞれ所定の温度、所定の圧力に維持された状態で、クリーニングガス供給管２１３ｅのバルブｖｅ１〜ｖｅ３を開き、クリーニングガス供給管２１３ｅ内にＣｌＦ３ガスを流す。クリーニングガス供給管２１３ｅ内を流れたＣｌＦ３ガスは、マスフローコントローラ２２２ｅにより流量調整される。流量調整されたＣｌＦ３ガスは、クリーニングガス供給管２１３ｅ内を流れ、シャワーヘッド２４０により分散されてサセプタ２１７の表面や処理室２０１の内壁等に供給され、排気ダクト２５９内を流れ、排気口２６０を介して排気管２６１から排気される。
【００９４】
このとき、同時にバルブｖｆ１〜ｖｆ３，ｖｇ１〜ｖｇ３を開き、不活性ガス供給管２１３ｆ，２１３ｇ内にＮ２ガス等の不活性ガスを流し、クリーニングガスであるＣｌＦ３ガスを希釈するようにしてもよい。不活性ガス供給管２１３ｆ，２１３ｇ内を流れたＮ２ガスは、それぞれマスフローコントローラ２２２ｆ，２２２ｇにより流量調整される。流量調整されたＮ２ガスはクリーニングガスと一緒に処理室２０１内に供給され、排気ダクト２５９内を流れ、排気口２６０を介して排気管２６１から排気される。Ｎ２ガスの供給流量を制御することで、ＣｌＦ３ガスの濃度を制御することもできる。
【００９５】
処理室２０１内に導入されたＣｌＦ３ガス、または希釈されたＣｌＦ３ガスは、処理室２０１内を通過する際に処理室２０１の内壁やサセプタ２１７の表面に累積したＳｉＮ等の薄膜を含む堆積物と接触し、この際に熱化学反応により堆積物が除去される。すなわち、ＣｌＦ３ガスの熱分解により生じる活性種と堆積物とのエッチング反応により堆積物が除去される。
【００９６】
なお、上述したように、サセプタ２１７を構成するカーボン基材またはＳｉ含浸ＳｉＣ基材の表面には、ＣＶＤ法によるＳｉＣ膜のコーティングが施されており、さらにその最表面にはＳｉＯ膜が形成されている。そしてこのＳｉＯ膜は、ＨＣＤガスを用いたＳｉＣ膜上へのシリコン含有層の形成と、大気圧未満の圧力雰囲気下でのＯ２ガスとＨ２ガスとを用いたシリコン含有層の酸化処理と、を繰り返すことで形成されている。このような手法により形成されたＳｉＯ膜は、ＣＶＤ法によりＳｉＣ膜表面に形成されたＳｉＯ膜に比べ、高いエッチング耐性を有する。その結果、ＣｌＦ３ガスを用いて堆積物を除去する際のＳｉＯ膜のエッチングを抑制することができる。そして、ＳｉＯ膜の下地であるＣＶＤ−ＳｉＣ膜のエッチングを回避することができ、ＣＶＤ−ＳｉＣ膜の下地であるカーボン基材あるいはＳｉ含浸ＳｉＣ基材が露出することによるウエハ２００や処理室２０１内の汚染を防ぐことができる。
【００９７】
［パージ（Ｓ５ｄ）］
予め設定された堆積物のエッチング時間が経過し、処理室２０１内のクリーニングが終了すると、バルブｖｅ１〜ｖｅ３を閉じることで、ＣｌＦ３ガス、または希釈されたＣｌＦ３ガスの処理室２０１内への供給を停止する。その後、処理室２０１内にＮ２ガスが供給され、排気ダクト２５９、排気口２６０を介して排気管２６１から排気されることで処理室２０１内がパージされる。
【００９８】
尚、クリーニング工程（Ｓ５）における堆積物のエッチング条件としては、
処理室内の温度：３５０℃〜５００℃、
処理室内の圧力：６６５０Ｐａ（５０Ｔｏｒｒ）〜２６６００Ｐａ（２００Ｔｏｒｒ）、好ましくは１３３００Ｐａ（１００Ｔｏｒｒ）以上１９９５０Ｐａ（１５０Ｔｏｒｒ）、
ＣｌＦ３ガス供給流量：０．５〜５ｓｌｍ、
Ｎ２ガス供給流量：１〜２０ｓｌｍ
が例示され、それぞれのエッチング条件を、それぞれの範囲内のある値で一定に維持することで薄膜のエッチングがなされる。
【００９９】
クリーニングガスとしては、ＣｌＦ３ガス以外に、例えばＮＦ３ガス、ＨＦガス、Ｆ２ガス等のフッ素含有ガスを用いてもよい。
【０１００】
＜サセプタ表面へのＳｉＯ膜再形成（Ｓ６）＞
上述のクリーニング工程（Ｓ５）を実施すると、ＳｉＮ等の薄膜を含む堆積物がエッチングされるだけではなく、ＳｉＯ膜形成工程（Ｓ１）にて形成したＳｉＯ膜も微量ながらエッチングされてしまうことがある。これは、例えばサセプタ２１７の表面に付着した堆積物の厚さがサセプタ２１７の表面にわたり均一とはならないことから、堆積物の薄い部分が先にエッチングされ、その部位におけるＳｉＯ膜がクリーニング中に露出しＣｌＦ３ガスに長時間曝されたり、部位により堆積物のエッチングレートが異なる場合に、エッチングレートの速い部分における堆積物が先にエッチングされ、その部位におけるＳｉＯ膜がクリーニング中に露出しＣｌＦ３ガスに長時間曝されたりするからである。そのため、クリーニング工程（Ｓ５）を実施した後は、プリコート工程（Ｓ３）や薄膜形成工程（Ｓ４）を実施する前に、ＳｉＯ膜形成工程（Ｓ１）及び改質工程（Ｓ２）を再び実施する。これにより、ＳｉＯ膜を修復し、ＳｉＯ膜によるＣＶＤ−ＳｉＣ膜の耐エッチング効果を持続させることができ、カーボン基材あるいはＳｉ含浸ＳｉＣ基材の表面に形成されたＣＶＤ−ＳｉＣ膜のエッチングを確実に回避することができる。
【０１０１】
さらに、クリーニング工程（Ｓ５）を実施した後に、続けてＳｉＯ膜形成工程（Ｓ１）や改質工程（Ｓ２）を実施することで、クリーニング後に処理室２０１内に残留する残留フッ素（Ｆ）等のクリーニング残渣を効率的に除去することが可能となる。
【０１０２】
すなわち、クリーニング工程（Ｓ５）を実施した後に、ＳｉＯ膜形成工程（Ｓ１）や改質工程（Ｓ２）を再度行う過程において、処理室２０１内に減圧下でＯ２ガスとＨ２ガスとを供給する際に（Ｓ１ｅ、Ｓ２ｂ）、処理室２０１内に供給されたＨ２ガスと残留フッ素（Ｆ）とが反応してＨＦが生成（Ｆが消費）されることで、また、処理室２０１内に供給されたＯ２ガスで残留フッ素（Ｆ）が置換されることで、さらには、減圧下の処理室２０１内に供給されたＨ２ガスとＯ２ガスとの反応により生じた原子状酸素等のＯを含む反応種で残留フッ素（Ｆ）が置換されることで、残留フッ素（Ｆ）等のクリーニング残渣を除去することが可能となる。なお、残留フッ素（Ｆ）等のクリーニング残渣の除去には、原子状酸素等のＯを含む反応種が特に大きく寄与することとなる。
【０１０３】
なお、クリーニング後のＳｉＯ膜の再形成は、ＳｉＯ膜の修復効果やクリーニング残渣の除去効果を得るためにも、クリーニングの都度毎回行うのが好ましい。すなわち、クリーニングとＳｉＯ膜の再形成はセットで行うのが好ましい。
【０１０４】
なお、ＳｉＯ膜形成工程（Ｓ１）及び改質工程（Ｓ２）を再実施した後は、薄膜形成工程（Ｓ４）を再開する前に、次回の、薄膜形成工程（Ｓ４）で成膜する薄膜と同じ膜、すなわちＳｉＮ膜で処理室２０１内壁等を覆うプリコート工程（Ｓ３）を再び実施する。このとき、ＳｉＯからＳｉＮへと組成比を少しずつ変化させたＳｉＯＮ膜を、ＳｉＯ膜上に形成するようにしてもよい。
【０１０５】
なお、ＳｉＯ膜上にＳｉＯからＳｉＮへと組成比を少しずつ変化させたＳｉＯＮ膜を形成する場合は、ＨＣＤガス供給工程（Ｓ３ｂ）と、ＮＨ３ガス供給工程（Ｓ３ｃ）と、Ｏ２ガス供給工程と、を１サイクルとしてこのサイクルを所定回数実施すると共に、サイク
ル毎に、所定の工程における処理室内圧力やガス供給時間を変化させるようにすればよい。
【０１０６】
例えば、Ｏ２ガス供給工程における処理室内圧力（Ｏ２ガス分圧）を初めは高く設定しておき、サイクル毎に徐々に低くしていったり、Ｏ２ガス供給時間を初めは長く設定しておき、サイクル毎に徐々に短くしていったりすることで、ＳｉＯ膜上にＳｉＯからＳｉＮへと組成比を少しずつ変化させたＳｉＯＮ膜を形成することができる。なお、ＳｉＯ膜上に形成されることとなるＳｉＯＮ膜は、ＳｉＯ膜との界面に近づくにつれ酸素濃度が高くなり、表面に近づくにつれ酸素濃度が低くなるように構成されることとなる。
【０１０７】
なお、このＳｉＯＮ膜を形成した後、連続して、ＨＣＤガス供給工程（Ｓ３ｂ）と、ＮＨ３ガス供給工程（Ｓ３ｃ）と、を１サイクルとしてこのサイクルを所定回数実施することでＳｉＯＮ膜上にＳｉＮ膜を形成するようにしてもよい。これにより、ＳｉＯ膜、ＳｉＯからＳｉＮへと組成比を少しずつ変化させたＳｉＯＮ膜およびＳｉＮ膜の積層膜（ＳｉＮ膜／ＳｉＯＮ膜／ＳｉＯ膜）が形成されることとなる。なお、ＳｉＯ膜とＳｉＮ膜との間に形成されることとなるＳｉＯＮ膜は、ＳｉＯ膜との界面に近づくにつれ酸素濃度が高くなり、ＳｉＮ膜との界面に近づくにつれ酸素濃度が低くなるように構成されることとなる。
【０１０８】
ＳｉＯＮ膜を形成する際の処理条件は、Ｏ２ガス供給工程以外は上述のプリコート工程（Ｓ３）、すなわち上述の薄膜形成工程（Ｓ４）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。なお、Ｏ２ガス供給工程における処理室内圧力は、例えば１０〜５０００Ｐａの範囲内の圧力とし、Ｏ２ガスの供給流量は、例えば１００〜１００００ｓｃｃｍの範囲内の流量とし、Ｏ２ガスにウエハ２００を晒す時間、すなわちガス供給時間（照射時間）は、例えば１〜１２０秒間の範囲内の時間とし、ウエハ２００の温度はＨＣＤガスの供給時およびＮＨ３ガスの供給時と同様、３００〜７００℃、好ましくは３５０〜６５０℃の範囲内の温度とする。
【０１０９】
このように、ＳｉＯ膜上に、ＳｉＯからＳｉＮへと組成比を少しずつ変化させたＳｉＯＮ膜やこのＳｉＯＮ膜とＳｉＮ膜との積層膜（ＳｉＮ膜／ＳｉＯＮ膜）を形成することにより、薄膜形成工程（Ｓ４）を繰り返すことでＳｉＯＮ膜やＳｉＮ膜／ＳｉＯＮ膜上に堆積されるＳｉＮ膜に加わる応力を低減（緩和）させることができる。これにより、ＳｉＮ膜の割れや剥がれを抑制することができ、処理室２０１内におけるパーティクルの発生を抑制することが可能となる。
【０１１０】
（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。
【０１１１】
（ａ）本実施形態によれば、サセプタ２１７を構成するカーボン基材またはＳｉ含浸ＳｉＣ基材の表面にＣＶＤ法によるＳｉＣ膜のコーティングが施されており、さらにその最表面にはＳｉＯ膜が形成されている。そして、このＳｉＯ膜は、ＳｉＯ膜形成工程（Ｓ１）で示したとおり、ＨＣＤガスを用いたＳｉＣ膜上へのシリコン含有層の形成と、大気圧未満の圧力雰囲気下でのＯ２ガスとＨ２ガスとを用いたシリコン含有層の酸化処理と、を繰り返すことで形成されている。
【０１１２】
このような手法により形成されたＳｉＯ膜は、ＣＶＤ法によりＳｉＣ膜表面に形成されたＳｉＯ膜に比べ、高いエッチング耐性を有する。本実施形態に係るＳｉＯ膜形成工程（Ｓ１）によれば、例えば、ＴＥＯＳガス等の原料を用いてＣＶＤ法によりＳｉＣ膜上にＳｉＯ膜を形成する場合や、ＤＣＳガスとＮ２Ｏガスとを用いてＣＶＤ法によりＳｉＣ膜上にＳｉＯ膜を形成する場合よりも、エッチング耐性の高いＳｉＯ膜、すなわち、クリーニ
ング時においてエッチング速度の低いＳｉＯ膜を形成することが可能となる。
【０１１３】
その結果、クリーニング工程（Ｓ５）を実施する際のＳｉＯ膜のエッチングを抑制することができる。そして、ＳｉＯ膜の下地であるＣＶＤ−ＳｉＣ膜のエッチング（膜減り）を回避することができ、ＣＶＤ−ＳｉＣ膜の下地であるカーボン基材あるいはＳｉ含浸ＳｉＣ基材が露出することによるウエハ２００や処理室２０１内の汚染を防ぐことができる。
【０１１４】
（ｂ）本実施形態に係るＳｉＯ膜形成工程（Ｓ１）によれば、ＣＶＤ法や熱酸化法によりＳｉＣ膜表面にＳｉＯ膜を形成する場合に比べ、ＳｉＯ膜中の不純物含有量を低減させることができる。
【０１１５】
例えばＴＥＯＳガス等の原料を用いてＣＶＤ法によりＳｉＣ膜上にＳｉＯ膜を形成する場合、形成されるＳｉＯ膜中に、ＴＥＯＳに含まれるカーボン（Ｃ）などの不純物が混入してしまうことがある。また、Ｏ２ガス等を用いて熱酸化法によりＳｉＣ膜表面を酸化してＳｉＯ膜を形成する場合、ＳｉＣ膜中に含まれる不純物としての鉄（Ｆｅ）やニッケル（Ｎｉ）等の金属汚染物質が、形成されるＳｉＯ膜中に取り込まれてしまうことがある。これらのＳｉＯ膜をＳｉＣ膜表面に形成したサセプタによりウエハ２００を支持した状態で、ウエハ２００に対して例えばＳｉＮ膜の成膜を行った場合、ＳｉＮ膜の成膜中に、ＳｉＯ膜中に含まれる不純物が外方拡散してしまい、ＳｉＮ膜中に取り込まれ、ＳｉＮ膜が汚染されてしまうことがある。
【０１１６】
これに対し、本実施形態に係るＳｉＯ膜形成工程（Ｓ１）によれば、ＨＣＤガスを用いたＳｉＣ膜上へのシリコン含有層の形成と、大気圧未満の圧力雰囲気下でのＯ２ガスとＨ２ガスとを用いたシリコン含有層の酸化処理と、の繰り返しによりＳｉＯ膜を形成し、また、ＳｉＣ膜を酸化させるわけではないため、膜中の不純物含有量を低減させることができる。
【０１１７】
（ｃ）本実施形態に係るＳｉＯ膜形成工程（Ｓ１）によれば、ＣＶＤ法や熱酸化法によりＳｉＣ膜表面にＳｉＯ膜を形成する場合に比べ、より低温でＳｉＯ膜を形成することができる。
【０１１８】
（ｄ）本実施形態に係る改質工程（Ｓ２）によれば、ＳｉＯ膜形成工程（Ｓ１）で形成したＳｉＯ膜に対して大気圧未満の圧力雰囲気下でのＯ２ガスとＨ２ガスとを用いた改質処理を更に施す。これにより、ＳｉＯ膜のエッチング耐性をより一層向上させることが可能となる。
【０１１９】
（ｅ）本実施形態に係る改質工程（Ｓ２）によれば、ＳｉＯ膜形成工程（Ｓ１）で形成したＳｉＯ膜に対して大気圧未満の圧力雰囲気下でのＯ２ガスとＨ２ガスとを用いた改質処理を更に施す。これにより、ＳｉＯ膜中の不純物含有量をより一層少なくすることが出来る。すなわち、減圧雰囲気下においてＯ２ガスにＨ２ガスを添加することで、Ｏ２アニールやＮ２アニールに比べ大幅な膜中不純物除去効果が得られる。
【０１２０】
（ｆ）本実施形態によれば、クリーニング工程（Ｓ５）を実施した後、プリコート工程（Ｓ３）や薄膜形成工程（Ｓ４）を実施する前に、ＳｉＯ膜形成工程（Ｓ１）及び改質工程（Ｓ２）を再び実施する。これにより、ＳｉＯ膜を修復し、ＳｉＯ膜によるＣＶＤ−ＳｉＣ膜の耐エッチング効果を持続させることができ、カーボン基材あるいはＳｉ含浸ＳｉＣ基材の表面に形成されたＣＶＤ−ＳｉＣ膜のエッチングを確実に回避することができる。
【０１２１】
（ｇ）本実施形態によればクリーニング工程（Ｓ５）を実施した後に、続けてＳｉＯ膜形
成工程（Ｓ１）や改質工程（Ｓ２）を実施する。これにより、クリーニング後に処理室２０１内に残留する残留フッ素（Ｆ）等のクリーニング残渣を効率的に除去することが可能となる。
【０１２２】
（ｈ）本実施形態によれば、ＳｉＯ膜形成工程（Ｓ１）、改質工程（Ｓ２）および薄膜形成工程（Ｓ４）を、同一の処理容器２０２内で連続して行うことができる。これにより、基板処理の生産性を向上させることができる。
【実施例】
【０１２３】
以下に、本発明の実施例１〜２を説明する。
【０１２４】
（実施例１）
図８は、比較的低圧な条件でのＣｌＦ３ガスによるＳｉ、ＳｉＮ、ＳｉＣ、Ｑｕａｒｔｚのドライエッチングレート（Ｄ．Ｅ．Ｒ）を比較評価した結果である。
【０１２５】
図８に示す評価では、評価サンプルとしてＳｉ，ＳｉＮ、ＳｉＣ，Ｑｕａｒｔｚのチップを準備し、それぞれに対し、ＣｌＦ３ガスを用いてエッチングを行った。エッチング条件としては、評価サンプルの温度（クリーニング温度）を４００℃、処理室内圧力を８６５Ｐａ（６．５Ｔｏｒｒ）、ＣｌＦ３ガス流量を０．２ｓｌｍ、Ｎ２ガス流量を０．８ｓｌｍとした。
【０１２６】
図８より、ドライエッチングレートは、Ｑｕａｒｔｚが最も小さく、ＳｉＣ、ＳｉＮ、Ｓｉの順に大きくなることが分かる（Ｑｕａｒｔｚ＜ＳｉＣ＜ＳｉＮ＜Ｓｉ）。すなわち、これらの材料のなかで、Ｑｕａｒｔｚが最もエッチングされ難い材料であることがわかる。従って、カーボン基材あるいはＳｉ含浸ＳｉＣ基材の表面に形成されたＣＶＤ−ＳｉＣ膜を覆うようにＱｕａｒｔｚからなるプレート部材（カバー部材）を設けることができれば、ＣＶＤ−ＳｉＣ膜のエッチングを有効に抑制できることになる。しかしながら、Ｑｕａｒｔｚからなるプレート部材を、複雑なサセプタの表面形状に合わせて隙間が生じないよう精密に加工したり、熱伝導を確保できるよう薄く加工したりすることは極めて困難である。従って、上述の実施形態のように、Ｑｕａｒｔｚのプレートを用いることなく、ＳｉＯ膜を形成することでＣＶＤ−ＳｉＣ膜を保護するようにすることが、現実的かつ有効な手段となる。
【０１２７】
（実施例２）
図９は、ＣＶＤ−ＳｉＣ膜の保護に利用しうる各種シリコン酸化物材料とＳｉＮのＣｌＦ３ガスによるドライエッチングレート（Ｄ．Ｅ．Ｒ）を比較評価した結果である。
【０１２８】
図９に示す評価では、評価サンプルとして、Ｑｕａｒｔｚ、Ｔｈｅｒｍａｌ−ＳｉＯ、ＣＶＤ−ＳｉＯ、Ｎｅｗ−ＳｉＯ（１）、Ｎｅｗ−ＳｉＯ（２）、ＳｉＮのチップを準備し、それぞれに対しＣｌＦ３ガスを用いてエッチングを行った。エッチング条件としては、評価サンプルの温度（クリーニング温度）を４００℃、処理室内圧力を１３３００Ｐａ（１００Ｔｏｒｒ）、ＣｌＦ３ガス流量を１ｓｌｍ、Ｎ２ガス流量を９ｓｌｍとした。
【０１２９】
なお、Ｔｈｅｒｍａｌ−ＳｉＯは、高温酸素雰囲気下での熱酸化により形成したＳｉＯ膜からなるサンプルである。Ｔｈｅｒｍａｌ−ＳｉＯの形成条件は、処理室内温度（処理温度）を１０００℃、処理室内圧力（処理圧力）を大気圧、雰囲気は酸素（Ｏ２）ガス１００％とし、膜厚を１０００Å程度とした。
【０１３０】
また、ＣＶＤ−ＳｉＯは、ＤＣＳガスとＮ２Ｏガスとを用いてＣＶＤ法により形成したＳｉＯ膜からなるサンプルである。ＣＶＤ−ＳｉＯの形成条件は、処理室内温度（処理温
度）を７８０℃、処理室内圧力（処理圧力）を５０Ｐａ（０．３８Ｔｏｒｒ）、ＤＣＳガス流量を１００ｓｃｃｍ、Ｎ２Ｏガス流量を２００ｓｃｃｍとし、膜厚を６０００Å程度とした。
【０１３１】
また、Ｎｅｗ−ＳｉＯ（１）は、上述の実施形態のようにＨＣＤガスを用いたシリコン含有層の形成と、大気圧未満の圧力雰囲気下でのＯ２ガスとＨ２ガスとを用いたシリコン含有層の酸化処理と、を繰り返すことで形成したＳｉＯ膜のサンプルである。Ｎｅｗ−ＳｉＯ（１）の形成条件は、処理室内温度（処理温度）を６００℃、ＨＣＤガス流量を０．２ｓｌｍ、ＨＣＤガス供給時の処理室内圧力（処理圧力）を３９９Ｐａ（３Ｔｏｒｒ）、Ｏ２ガス流量を２．０ｓｌｍ、Ｈ２ガス流量を１．８ｓｌｍ、Ｏ２ガスとＨ２ガスとの供給時の処理室内圧力（処理圧力）を１〜１００Ｐａ（０．００８〜０．７５Ｔｏｒｒ）とし、膜厚を１７００Å程度とした。
【０１３２】
また、Ｎｅｗ−ＳｉＯ（２）は、Ｎｅｗ−ＳｉＯ（１）のサンプルに対して、さらに大気圧未満の圧力雰囲気下でＯ２ガスとＨ２ガスとを用いて改質処理を施したＳｉＯ膜からなるサンプルである。改質処理の条件は、Ｎｅｗ−ＳｉＯ（１）の形成条件におけるＯ２ガスとＨ２ガスの供給時の条件と同様とした。
【０１３３】
なお、ＳｉＮは、ＤＣＳガスとＮＨ３ガスとを用いてＣＶＤ法により形成したＳｉＮ膜からなるサンプルである。ＳｉＮの形成条件は、処理室内温度（処理温度）を７６０℃、処理室内圧力（処理圧力）を１０〜５００Ｐａ、ＤＣＳガス流量を１００〜５００ｓｃｃｍ、ＮＨ３ガス流量を５００〜５０００ｓｃｃｍとし、膜厚を上記各サンプルよりも厚くした。
【０１３４】
図９によれば、ドライエッチングレートはＱｕａｒｔｚが最も小さく、Ｔｈｅｒｍａｌ−ＳｉＯ、Ｎｅｗ−ＳｉＯ（２）、Ｎｅｗ−ＳｉＯ（１）、ＣＶＤ−ＳｉＯ、ＳｉＮの順に大きくなることが分かる。すなわち、これらの材料のなかで、Ｑｕａｒｔｚが最もエッチングされ難い材料であることがわかる。しかしながら、Ｑｕａｒｔｚからなるプレート部材を、複雑なサセプタの表面形状に合わせて隙間が生じないよう精密に加工したり、熱伝導を確保できるよう薄く加工したりすることは、上述したように極めて困難である。
【０１３５】
また、図９によれば、Ｔｈｅｒｍａｌ−ＳｉＯのドライエッチングレートも比較的小さく、エッチングされ難い材料であることがわかる。Ｔｈｅｒｍａｌ−ＳｉＯ膜は、サセプタ表面に形成されたＣＶＤ−ＳｉＣ膜をドライ雰囲気（Ｏ２ガス雰囲気）又はウェット雰囲気（Ｈ２Ｏ雰囲気）で酸化させることで形成される。しかしながら、係る方法では、ＣＶＤ−ＳｉＣ膜自体を酸化させることになり、ＣＶＤ−ＳｉＣ膜の膜減りを伴ってしまう。そして、ＣＶＤ−ＳｉＣ膜は比較的薄いため、この酸化処理を繰り返すと、ＣＶＤ−ＳｉＣ膜の膜厚減少もしくは消失によりＣＶＤ−ＳｉＣ膜による汚染抑制効果が弱まることで下地のカーボン基材あるいはＳｉ含浸ＳｉＣ基材からの汚染が生じ易くなってしまう。また、ＣＶＤ−ＳｉＣ膜の表面を酸化させるには、ＣＶＤ−ＳｉＣ膜を１０００℃以上の高温にて加熱する必要があり、所望の厚さのＳｉＯ膜を形成するのに長い時間を要してしまう。例えば、ＣＶＤ−ＳｉＣ膜を１２００℃のＯ２ガス雰囲気下で熱酸化して厚さが３０００ÅのＳｉＯ膜を形成する場合、２０時間以上かかる場合がある。また、上述したように、熱酸化によりＣＶＤ−ＳｉＣ膜表面を酸化してＳｉＯ膜を形成する場合、ＳｉＣ膜中に含まれる不純物としての鉄（Ｆｅ）やニッケル（Ｎｉ）等の金属汚染物質が、形成されるＳｉＯ膜中に取り込まれてしまうことがある。
【０１３６】
以上の点から、ＣＶＤ−ＳｉＣ膜の保護に利用しうるシリコン酸化物としては、ＣＶＤ−ＳｉＯ或いはＮｅｗ−ＳｉＯ（１）やＮｅｗ−ＳｉＯ（２）が有用と言える。しかしながら、Ｎｅｗ−ＳｉＯ（１）やＮｅｗ−ＳｉＯ（２）の方が、ＣＶＤ−ＳｉＯよりも低温
で成膜しているにもかかわらず、ＣＶＤ−ＳｉＯよりもドライエッチングレートが低く（すなわちエッチング耐性が高く）、望ましい。また、Ｎｅｗ−ＳｉＯ（１）やＮｅｗ−ＳｉＯ（２）の方が、ＣＶＤ−ＳｉＯよりも低温で成膜しているにもかかわらず、ＣＶＤ−ＳｉＯよりも膜中不純物濃度が低いことも確認されており、この点でも望ましい。
【０１３７】
なお、図９に示すように、Ｎｅｗ−ＳｉＯ（２）の方が、Ｎｅｗ−ＳｉＯ（１）よりもエッチング耐性が高いが、さらに、Ｎｅｗ−ＳｉＯ（２）の方が、Ｎｅｗ−ＳｉＯ（１）よりも膜中不純物濃度が低いことも確認されている。すなわち、Ｎｅｗ−ＳｉＯ（２）における改質処理により、Ｎｅｗ−ＳｉＯ（１）のエッチング耐性を高くすることができ、また、Ｎｅｗ−ＳｉＯ（１）の膜中不純物濃度を低減できることが分かる。なお、Ｎｅｗ−ＳｉＯ（２）における改質処理は、Ｎｅｗ−ＳｉＯ（１）形成時の温度よりも高い温度下で行う方が、エッチング耐性をより高めることができ、また、膜中不純物濃度をより低減できることも確認されている。
【０１３８】
また、図９においては、Ｎｅｗ−ＳｉＯ（１）に対するＳｉＮのエッチング選択比（ＳｉＮ／Ｎｅｗ−ＳｉＯ（１））は２．５程度であり、Ｎｅｗ−ＳｉＯ（２）に対するＳｉＮのエッチング選択比（ＳｉＮ／Ｎｅｗ−ＳｉＯ（２））は、２．６程度であるが、別の評価においては、クリーニング条件を調整することで、エッチング選択比（ＳｉＮ／Ｎｅｗ−ＳｉＯ（１））およびエッチング選択比（ＳｉＮ／Ｎｅｗ−ＳｉＯ（２））を、いずれも２．５〜２０以上とすることができることも確認されている。
【０１３９】
＜他の実施形態＞
なお、上述の実施形態では、基板処理装置として一度に１枚の基板を処理する枚葉式の装置を用いて成膜する例について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されない。例えば、基板処理装置として一度に複数枚の基板を処理するバッチ式の縦型装置を用いて成膜するようにしてもよい。
【０１４０】
図１０は、本実施形態で好適に用いられる縦型装置の縦型処理炉の概略構成図であり、（ａ）は、処理炉３０２部分を縦断面で示し、（ｂ）は、処理炉３０２部分を図１０（ａ）のＡ−Ａ線断面図で示す。
【０１４１】
図１０（ａ）に示されるように、処理炉３０２は加熱手段（加熱機構）としてのヒータ３０７を有する。ヒータ３０７は円筒形状であり、保持板としてのヒータベースに支持されることにより垂直に据え付けられている。
【０１４２】
ヒータ３０７の内側には、ヒータ３０７と同心円状に反応管としてのプロセスチューブ３０３が配設されている。プロセスチューブ３０３は、例えば石英（ＳｉＯ２）や炭化シリコン（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。プロセスチューブ３０３の筒中空部には処理室３０１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３１７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。
【０１４３】
プロセスチューブ３０３の下方には、プロセスチューブ３０３と同心円状にマニホールド３０９が配設されている。マニホールド３０９は、例えばステンレス等からなり、上端及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３０９は、プロセスチューブ３０３に係合しており、プロセスチューブ３０３を支持するように設けられている。なお、マニホールド３０９とプロセスチューブ３０３との間には、シール部材としてのＯリング３２０ａが設けられている。マニホールド３０９がヒータベースに支持されることにより、プロセスチューブ３０３は垂直に据え付けられた状態となっている。プロセスチューブ３０３とマニホールド３０９とにより反応容器が形成される。
【０１４４】
マニホールド３０９には、第１ガス導入部としての第１ノズル３３３ａと、第２ガス導入部としての第２ノズル３３３ｂとが、マニホールド３０９の側壁を貫通するように接続されている。第１ノズル３３３ａと第２ノズル３３３ｂは、それぞれ水平部と垂直部とを有するＬ字形状であり、水平部がマニホールド３０９に接続され、垂直部がプロセスチューブ３０３の内壁とウエハ２００との間における円弧状の空間に、プロセスチューブ３０３の下部より上部の内壁に沿って、ウエハ２００の積載方向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３３３ａ、第２ノズル３３３ｂの垂直部の側面には、ガスを供給する供給孔である第１ガス供給孔３４８ａ、第２ガス供給孔３４８ｂがそれぞれ設けられている。この第１ガス供給孔３４８ａ、第２ガス供給孔３４８ｂは、それぞれ下部から上部にわたって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。
【０１４５】
第１ノズル３３３ａ、第２ノズル３３３ｂに接続されるガス供給系は、上述の実施形態と同様である。ただし、本実施形態では、第１ノズル３３３ａに原料ガス供給系、クリーニングガス供給系および第１不活性ガス供給系が接続され、第２ノズル３３３ｂに反応ガス供給系、酸素含有ガス供給系、水素含有ガス供給系および第２不活性ガス供給系が接続される点が、上述の実施形態と異なる。すなわち、本実施形態では、原料ガスと反応ガスとを、別々のノズルにより供給する。
【０１４６】
マニホールド３０９には、処理室３０１内の雰囲気を排気する排気管３３１が設けられている。排気管３３１には、圧力検出器としての圧力センサ３４５及び圧力調整器としてのＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）バルブ３４２を介して、真空排気装置としての真空ポンプ３４６が接続されており、圧力センサ３４５により検出された圧力情報に基づきＡＰＣバルブ３４２を調整することで、処理室３０１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。なお、ＡＰＣバルブ３４２は弁を開閉して処理室３０１内の真空排気・真空排気停止ができ、更に弁開度を調整して処理室３０１内の圧力を調整することができるよう構成されている開閉弁である。
【０１４７】
マニホールド３０９の下方には、マニホールド３０９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３１９が設けられている。シールキャップ３１９は、マニホールド３０９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３１９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３１９の上面には、マニホールド３０９の下端と当接するシール部材としてのＯリング３２０ｂが設けられている。シールキャップ３１９の処理室３０１と反対側には、後述するボート３１７を回転させる回転機構３６７が設置されている。回転機構３６７の回転軸３５５は、シールキャップ３１９を貫通して、ボート３１７に接続されており、ボート３１７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３１９は、プロセスチューブ３０３の外部に配置された昇降機構としてのボートエレベータ３１５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３１７を処理室３０１内に対し搬入搬出することが可能となっている。
【０１４８】
基板支持具としてのボート３１７は、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保持するように構成されている。ボート３１７は、形状加工が施されたカーボン基材またはＳｉ含浸ＳｉＣ基材の表面にＣＶＤ法によりＳｉＣ膜のコーティングが施され、さらにその最表面にＳｉＯ膜が形成されてなる。なお、ＳｉＯ膜を形成する手法については、上述の実施形態と同様である。
【０１４９】
なお、ボート３１７の下部には、例えば石英や炭化珪素等の耐熱材料からなる断熱部材３１８が設けられており、ヒータ３０７からの熱がシールキャップ３１９側に伝わりにく
くなるように構成されている。プロセスチューブ３０３内には、温度検出器としての温度センサ３６３が設置されており、温度センサ３６３により検出された温度情報に基づきヒータ３０７への通電具合を調整することにより、処理室３０１内の温度が所定の温度分布となるように構成されている。温度センサ３６３は、第１ノズル３３３ａ及び第２ノズル３３３ｂと同様に、プロセスチューブ３０３の内壁に沿って設けられている。
【０１５０】
制御部（制御手段）であるコントローラ３８０は、ＡＰＣバルブ３４２、ヒータ３０７、温度センサ３６３、真空ポンプ３４６、回転機構３６７、ボートエレベータ３１５、バルブｖａ１〜ｖａ３，ｖｂ１〜ｖｂ３，ｖｃ１〜ｖｃ３，ｖｄ１〜ｖｄ３，ｖｅ１〜ｖｅ３、ｖｆ１〜ｖｆ３，ｖｇ１〜ｖｇ３、流量コントローラ２２２ａ，２２２ｂ，２２２ｃ，２２２ｄ，２２２ｅ，２２２ｆ，２２２ｇ等の動作を制御する。
【０１５１】
係る縦型装置を用い、上述の実施形態におけるＳｉＯ膜形成工程（Ｓ１）、改質工程（Ｓ２）、プリコート工程（Ｓ３）、薄膜形成工程（Ｓ４）を順に実施する。そして、薄膜形成工程（Ｓ４）を繰り返すことで堆積物の厚さが所定の厚さに達したら、上述の実施形態におけるクリーニング工程（Ｓ５）を実施する。クリーニング工程（Ｓ５）が終了したら、ＳｉＯ膜形成工程（Ｓ１）、改質工程（Ｓ２）及びプリコート工程（Ｓ３）を再び実施した後、薄膜形成工程（Ｓ４）の実施を再開する。
【０１５２】
本実施形態に係る縦型装置を用いても、上述の実施形態と同様の効果を得ることができる。なお、原料ガスと反応ガスとを別々のノズルにより供給することで、ノズル内での成膜反応を抑制でき、ノズル内の閉塞や異物の発生を抑制することができる。
【０１５３】
＜本発明の更に他の実施形態＞
上述の実施形態では、薄膜形成工程（Ｓ４）でＳｉＮ膜を形成する場合について説明したが、本発明は係る場合に限定されず、ＳｉＯＮ膜、ＳｉＣＮ膜、ＳｉＯＣＮ膜、ＳｉＯＣ膜、Ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜等のＳｉＯ膜以外のシリコン系薄膜を形成する場合や、金属系薄膜を形成する場合であっても好適に適用可能である。
【０１５４】
以上、本発明の実施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。
【０１５５】
＜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。
【０１５６】
本発明の一態様によれば、
カーボン基材またはＳｉ含浸ＳｉＣ基材の表面にＣＶＤ法によるＳｉＣ膜のコーティングが施されてなる基板支持具を処理容器内に収容した状態で、前記処理容器内へシリコン含有ガスを供給し排気して、前記基板支持具の表面にシリコン含有層を形成する工程と、大気圧未満の圧力雰囲気下にある前記処理容器内へ酸素含有ガスと水素含有ガスとを供給し排気して、前記シリコン含有層をシリコン酸化層に変化させる工程と、を交互に繰り返すことにより、前記基板支持具の表面にシリコン酸化膜を形成する工程と、
前記処理容器内において、表面に前記シリコン酸化膜が形成された前記基板支持具により基板を支持した状態で、前記処理容器内へ処理ガスを供給し排気して、前記基板上にシリコン酸化膜以外の薄膜を形成する工程と、
前記薄膜を形成する工程を繰り返し行った後の前記基板支持具を前記処理容器内に収容した状態で、前記処理容器内へフッ素含有ガスを供給し排気して、前記基板支持具に付着した前記薄膜を含む堆積物を除去する工程と、
前記堆積物除去後の前記基板支持具を前記処理容器内に収容した状態で、前記処理容器内へシリコン含有ガスを供給し排気して、前記堆積物除去後の前記基板支持具の表面にシ
リコン含有層を形成する工程と、大気圧未満の圧力雰囲気下にある前記処理容器内へ酸素含有ガスと水素含有ガスとを供給し排気して、前記シリコン含有層をシリコン酸化層に変化させる工程と、を交互に繰り返すことにより、前記堆積物除去後の前記基板支持具の表面にシリコン酸化膜を再形成する工程と、
を有する半導体装置の製造方法が提供される。
【０１５７】
好ましくは、前記シリコン酸化膜を形成する工程の後に、表面に前記シリコン酸化膜が形成された前記基板支持具を前記処理容器内に収容した状態で、大気圧未満の圧力雰囲気下にある前記処理容器内へ酸素含有ガスと水素含有ガスとを供給し排気して、前記シリコン酸化膜を改質する工程をさらに有する。
【０１５８】
また好ましくは、前記シリコン酸化膜を形成する工程の後に、表面に前記シリコン酸化膜が形成された前記基板支持具を前記処理容器内に収容した状態で、前記処理容器内へ処理ガスを供給し排気して、前記シリコン酸化膜上に前記薄膜を形成する工程をさらに有する。
【０１５９】
また好ましくは、前記シリコン酸化膜を改質する工程の後に、表面に前記改質後の前記シリコン酸化膜が形成された前記基板支持具を前記処理容器内に収容した状態で、前記処理容器内へ処理ガスを供給し排気して、前記改質後の前記シリコン酸化膜上に前記薄膜を形成する工程をさらに有する。
【０１６０】
好ましくは、前記シリコン酸化膜を再形成する工程の後に、表面に前記シリコン酸化膜が再形成された前記基板支持具を前記処理容器内に収容した状態で、大気圧未満の圧力雰囲気下にある前記処理容器内へ酸素含有ガスと水素含有ガスとを供給し排気して、再形成された前記シリコン酸化膜を改質する工程をさらに有する。
【０１６１】
また好ましくは、前記シリコン酸化膜を再形成する工程の後に、表面に前記シリコン酸化膜が再形成された前記基板支持具を前記処理容器内に収容した状態で、前記処理容器内へ処理ガスを供給し排気して、再形成された前記シリコン酸化膜上に前記薄膜を形成する工程をさらに有する。
【０１６２】
また好ましくは、再形成された前記シリコン酸化膜を改質する工程の後に、表面に前記改質後の前記シリコン酸化膜が再形成された前記基板支持具を前記処理容器内に収容した状態で、前記処理容器内へ処理ガスを供給し排気して、再形成された前記改質後の前記シリコン酸化膜上に前記薄膜を形成する工程をさらに有する。
【０１６３】
また好ましくは、前記シリコン酸化膜を形成する工程、前記堆積物を除去する工程および前記シリコン酸化膜を再形成する工程は、前記基板支持具により基板を支持することなく行う。
【０１６４】
また好ましくは、前記シリコン酸化膜を改質する工程、前記シリコン酸化膜上に前記薄膜を形成する工程、前記改質後の前記シリコン酸化膜上に前記薄膜を形成する工程、前記再形成された前記シリコン酸化膜を改質する工程、前記再形成された前記シリコン酸化膜上に前記薄膜を形成する工程および前記再形成された前記改質後の前記シリコン酸化膜上に前記薄膜を形成する工程は、前記基板支持具により基板を支持することなく行う。
【０１６５】
本発明の他の態様によれば、
基板を収容して処理する処理容器と、
前記処理容器内で基板を支持する基板支持具であって、カーボン基材またはＳｉ含浸ＳｉＣ基材の表面にＣＶＤ法によるＳｉＣ膜のコーティングが施されてなる基板支持具と、
前記処理容器内に処理ガスを供給する処理ガス供給系と、
前記処理容器内にシリコン含有ガスを供給するシリコン含有ガス供給系と、
前記処理容器内に酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス供給系と、
前記処理容器内に水素含有ガスを供給する水素含有ガス供給系と、
前記処理容器内にフッ素含有ガスを供給するフッ素含有ガス供給系と、
前記処理容器内を排気する排気系と、
前記基板支持具を前記処理容器内に収容した状態で、前記処理容器内へシリコン含有ガスを供給し排気して、前記基板支持具の表面にシリコン含有層を形成する工程と、大気圧未満の圧力雰囲気下にある前記処理容器内へ酸素含有ガスと水素含有ガスとを供給し排気して、前記シリコン含有層をシリコン酸化層に変化させる工程と、を交互に繰り返すことにより、前記基板支持具の表面にシリコン酸化膜を形成する工程と、
前記処理容器内において、表面に前記シリコン酸化膜が形成された前記基板支持具により基板を支持した状態で、前記処理容器内へ処理ガスを供給し排気して、前記基板上にシリコン酸化膜以外の薄膜を形成する工程と、
前記薄膜を形成する工程を繰り返し行った後の前記基板支持具を前記処理容器内に収容した状態で、前記処理容器内へフッ素含有ガスを供給し排気して、前記基板支持具に付着した前記薄膜を含む堆積物を除去する工程と、
前記堆積物除去後の前記基板支持具を前記処理容器内に収容した状態で、前記処理容器内へシリコン含有ガスを供給し排気して、前記堆積物除去後の前記基板支持具の表面にシリコン含有層を形成する工程と、大気圧未満の圧力雰囲気下にある前記処理容器内へ酸素含有ガスと水素含有ガスとを供給し排気して、前記シリコン含有層をシリコン酸化層に変化させる工程と、を交互に繰り返すことにより、前記堆積物除去後の前記基板支持具の表面にシリコン酸化膜を再形成する工程と、
を行うように、前記処理ガス供給系、前記シリコン含有ガス供給系、前記酸素含有ガス供給系、前記水素含有ガス供給系、前記フッ素含有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。
【０１６６】
本発明のさらに他の態様によれば、
基板を収容して処理する処理容器と、
前記処理容器内で基板を支持する基板支持具であって、カーボン基材またはＳｉ含浸ＳｉＣ基材の表面にＣＶＤ法によるＳｉＣ膜のコーティングが施されてなる基板支持具と、
前記処理容器内にシリコン含有ガスを含む処理ガスを供給する処理ガス供給系と、
前記処理容器内に酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス供給系と、
前記処理容器内に水素含有ガスを供給する水素含有ガス供給系と、
前記処理容器内にクリーニングガスを供給するクリーニングガス供給系と、
前記処理容器内を排気する排気系と、
を有し、
前記基板支持具により基板を支持しない状態で、前記処理容器内へのシリコン含有ガスの供給、排気による前記基板支持具表面上へのシリコン含有層の形成と、大気圧未満の圧力雰囲気とした前記処理容器内への酸素含有ガスと水素含有ガスとの供給、排気による前記シリコン含有層の酸化処理と、の繰り返しにより前記基板支持具表面上にシリコン酸化膜を形成し、
前記シリコン酸化膜を形成した後の前記基板支持具により基板を支持した状態で、前記処理容器内への処理ガスの供給、排気により基板を処理し、
前記基板支持具により処理済基板を支持しない状態で、前記処理容器内へのクリーニングガスの供給、排気により、前記基板処理時に前記基板支持具に付着した堆積物を除去し、
前記基板支持具により基板を支持しない状態で、前記処理容器内へのシリコン含有ガスの供給、排気による前記堆積物除去後の前記基板支持具表面上へのシリコン含有層の形成
と、大気圧未満の圧力雰囲気とした前記処理容器内への酸素含有ガスと水素含有ガスとの供給、排気による前記シリコン含有層の酸化処理と、の繰り返しにより前記基板支持具表面上にシリコン酸化膜を再形成するように
前記処理ガス供給系、前記酸素含有ガス供給系、前記水素含有ガス供給系、前記クリーニングガス供給系、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。
【０１６７】
本発明のさらに他の態様によれば、
基板を処理する際に前記基板を支持する基板支持具であって、カーボン基材またはＳｉ含浸ＳｉＣ基材の表面にＣＶＤ法によるＳｉＣ膜のコーティングが施されてなる基板支持具に対し、シリコン含有ガスを用いた前記ＳｉＣ膜上へのシリコン含有層の形成と、大気圧未満の圧力雰囲気下での酸素含有ガスと水素含有ガスとを用いた前記シリコン含有層の酸化処理と、の繰り返しにより前記基板支持具表面上にシリコン酸化膜を形成する工程と、
前記シリコン酸化膜を形成した後の前記基板支持具により基板を支持した状態で処理ガスを用いて基板を処理する工程と、
前記基板処理時に前記基板支持具に付着した堆積物をクリーニングガスを用いて除去する工程と、
前記堆積物除去後の前記基板支持具表面上へのシリコン含有ガスを用いたシリコン含有層の形成と、大気圧未満の圧力雰囲気下での酸素含有ガスと水素含有ガスとを用いた前記シリコン含有層の酸化処理と、の繰り返しにより前記基板支持具表面上にシリコン酸化膜を再形成する工程と、
を有する半導体装置の製造方法が提供される。
【符号の説明】
【０１６８】
２００ ウエハ（基板）
２１７ サセプタ（基板支持具）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カーボン基材またはＳｉ含浸ＳｉＣ基材の表面にＣＶＤ法によるＳｉＣ膜のコーティングが施されてなる基板支持具を処理容器内に収容した状態で、前記処理容器内へシリコン含有ガスを供給し排気して、前記基板支持具の表面にシリコン含有層を形成する工程と、大気圧未満の圧力雰囲気下にある前記処理容器内へ酸素含有ガスと水素含有ガスとを供給し排気して、前記シリコン含有層をシリコン酸化層に変化させる工程と、を交互に繰り返すことにより、前記基板支持具の表面にシリコン酸化膜を形成する工程と、
前記処理容器内において、表面に前記シリコン酸化膜が形成された前記基板支持具により基板を支持した状態で、前記処理容器内へ処理ガスを供給し排気して、前記基板上にシリコン酸化膜以外の薄膜を形成する工程と、
前記薄膜を形成する工程を繰り返し行った後の前記基板支持具を前記処理容器内に収容した状態で、前記処理容器内へフッ素含有ガスを供給し排気して、前記基板支持具に付着した前記薄膜を含む堆積物を除去する工程と、
前記堆積物除去後の前記基板支持具を前記処理容器内に収容した状態で、前記処理容器内へシリコン含有ガスを供給し排気して、前記堆積物除去後の前記基板支持具の表面にシリコン含有層を形成する工程と、大気圧未満の圧力雰囲気下にある前記処理容器内へ酸素含有ガスと水素含有ガスとを供給し排気して、前記シリコン含有層をシリコン酸化層に変化させる工程と、を交互に繰り返すことにより、前記堆積物除去後の前記基板支持具の表面にシリコン酸化膜を再形成する工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
基板を収容して処理する処理容器と、
前記処理容器内で基板を支持する基板支持具であって、カーボン基材またはＳｉ含浸ＳｉＣ基材の表面にＣＶＤ法によるＳｉＣ膜のコーティングが施されてなる基板支持具と、
前記処理容器内に処理ガスを供給する処理ガス供給系と、
前記処理容器内にシリコン含有ガスを供給するシリコン含有ガス供給系と、
前記処理容器内に酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス供給系と、
前記処理容器内に水素含有ガスを供給する水素含有ガス供給系と、
前記処理容器内にフッ素含有ガスを供給するフッ素含有ガス供給系と、
前記処理容器内を排気する排気系と、
前記基板支持具を前記処理容器内に収容した状態で、前記処理容器内へシリコン含有ガスを供給し排気して、前記基板支持具の表面にシリコン含有層を形成する工程と、大気圧未満の圧力雰囲気下にある前記処理容器内へ酸素含有ガスと水素含有ガスとを供給し排気して、前記シリコン含有層をシリコン酸化層に変化させる工程と、を交互に繰り返すことにより、前記基板支持具の表面にシリコン酸化膜を形成する工程と、
前記処理容器内において、表面に前記シリコン酸化膜が形成された前記基板支持具により基板を支持した状態で、前記処理容器内へ処理ガスを供給し排気して、前記基板上にシリコン酸化膜以外の薄膜を形成する工程と、
前記薄膜を形成する工程を繰り返し行った後の前記基板支持具を前記処理容器内に収容した状態で、前記処理容器内へフッ素含有ガスを供給し排気して、前記基板支持具に付着した前記薄膜を含む堆積物を除去する工程と、
前記堆積物除去後の前記基板支持具を前記処理容器内に収容した状態で、前記処理容器内へシリコン含有ガスを供給し排気して、前記堆積物除去後の前記基板支持具の表面にシリコン含有層を形成する工程と、大気圧未満の圧力雰囲気下にある前記処理容器内へ酸素含有ガスと水素含有ガスとを供給し排気して、前記シリコン含有層をシリコン酸化層に変化させる工程と、を交互に繰り返すことにより、前記堆積物除去後の前記基板支持具の表面にシリコン酸化膜を再形成する工程と、
を行うように、前記処理ガス供給系、前記シリコン含有ガス供給系、前記酸素含有ガス供給系、前記水素含有ガス供給系、前記フッ素含有ガス供給系および前記排気系を制御す
る制御部と、
を有することを特徴とする基板処理装置。
【請求項１】
カーボン基材またはＳｉ含浸ＳｉＣ基材の表面にＣＶＤ法によるＳｉＣ膜のコーティングが施されてなる基板支持具を処理容器内に収容した状態で、前記処理容器内へシリコン含有ガスを供給し排気して、前記基板支持具の表面にシリコン含有層を形成する工程と、大気圧未満の圧力雰囲気下にある前記処理容器内へ酸素含有ガスと水素含有ガスとを供給し排気して、前記シリコン含有層をシリコン酸化層に変化させる工程と、を交互に繰り返すことにより、前記基板支持具の表面にシリコン酸化膜を形成する工程と、
前記処理容器内において、表面に前記シリコン酸化膜が形成された前記基板支持具により基板を支持した状態で、前記処理容器内へ処理ガスを供給し排気して、前記基板上にシリコン酸化膜以外の薄膜を形成する工程と、
前記薄膜を形成する工程を繰り返し行った後の前記基板支持具を前記処理容器内に収容した状態で、前記処理容器内へフッ素含有ガスを供給し排気して、前記基板支持具に付着した前記薄膜を含む堆積物を除去する工程と、
前記堆積物除去後の前記基板支持具を前記処理容器内に収容した状態で、前記処理容器内へシリコン含有ガスを供給し排気して、前記堆積物除去後の前記基板支持具の表面にシリコン含有層を形成する工程と、大気圧未満の圧力雰囲気下にある前記処理容器内へ酸素含有ガスと水素含有ガスとを供給し排気して、前記シリコン含有層をシリコン酸化層に変化させる工程と、を交互に繰り返すことにより、前記堆積物除去後の前記基板支持具の表面にシリコン酸化膜を再形成する工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
基板を収容して処理する処理容器と、
前記処理容器内で基板を支持する基板支持具であって、カーボン基材またはＳｉ含浸ＳｉＣ基材の表面にＣＶＤ法によるＳｉＣ膜のコーティングが施されてなる基板支持具と、
前記処理容器内に処理ガスを供給する処理ガス供給系と、
前記処理容器内にシリコン含有ガスを供給するシリコン含有ガス供給系と、
前記処理容器内に酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス供給系と、
前記処理容器内に水素含有ガスを供給する水素含有ガス供給系と、
前記処理容器内にフッ素含有ガスを供給するフッ素含有ガス供給系と、
前記処理容器内を排気する排気系と、
前記基板支持具を前記処理容器内に収容した状態で、前記処理容器内へシリコン含有ガスを供給し排気して、前記基板支持具の表面にシリコン含有層を形成する工程と、大気圧未満の圧力雰囲気下にある前記処理容器内へ酸素含有ガスと水素含有ガスとを供給し排気して、前記シリコン含有層をシリコン酸化層に変化させる工程と、を交互に繰り返すことにより、前記基板支持具の表面にシリコン酸化膜を形成する工程と、
前記処理容器内において、表面に前記シリコン酸化膜が形成された前記基板支持具により基板を支持した状態で、前記処理容器内へ処理ガスを供給し排気して、前記基板上にシリコン酸化膜以外の薄膜を形成する工程と、
前記薄膜を形成する工程を繰り返し行った後の前記基板支持具を前記処理容器内に収容した状態で、前記処理容器内へフッ素含有ガスを供給し排気して、前記基板支持具に付着した前記薄膜を含む堆積物を除去する工程と、
前記堆積物除去後の前記基板支持具を前記処理容器内に収容した状態で、前記処理容器内へシリコン含有ガスを供給し排気して、前記堆積物除去後の前記基板支持具の表面にシリコン含有層を形成する工程と、大気圧未満の圧力雰囲気下にある前記処理容器内へ酸素含有ガスと水素含有ガスとを供給し排気して、前記シリコン含有層をシリコン酸化層に変化させる工程と、を交互に繰り返すことにより、前記堆積物除去後の前記基板支持具の表面にシリコン酸化膜を再形成する工程と、
を行うように、前記処理ガス供給系、前記シリコン含有ガス供給系、前記酸素含有ガス供給系、前記水素含有ガス供給系、前記フッ素含有ガス供給系および前記排気系を制御す
る制御部と、
を有することを特徴とする基板処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−６００３６（Ｐ２０１２−６００３６Ａ）
【公開日】平成２４年３月２２日（２０１２．３．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２０３７２０（Ｐ２０１０−２０３７２０）
【出願日】平成２２年９月１０日（２０１０．９．１０）
【出願人】（０００００１１２２）株式会社日立国際電気 (5,007)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月２２日（２０１２．３．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月１０日（２０１０．９．１０）
【出願人】（０００００１１２２）株式会社日立国際電気 (5,007)
【Ｆターム（参考）】
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