JP5852151B2 - 半導体装置の製造方法、基板処理装置、プログラム及び記録媒体 - Google Patents

Description

この発明は、基板上に薄膜を形成する工程を含む半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラムに関するものである。

例えばフラッシュメモリやＤＲＡＭ等の半導体装置（デバイス）の製造工程の一工程として、基板に対して原料ガスを供給する工程と、基板に対して原料ガスとは化学構造が異なる反応ガスを活性化させて供給する工程と、を非同時に行うサイクルを所定回数行い、基板上に膜を形成する工程が行われることがある。

しかしながら、成膜時の処理温度によっては、反応ガスの活性化が不充分となり、成膜処理の生産性が低下したり、膜質が低下したりすることがある。プラズマを用いて反応ガスを活性化させる手法もあるが、この場合は、プラズマの高いエネルギーにより基板がダメージを受けてしまうことがある。本発明は、原料ガスと反応ガスとを用いて基板上に膜を形成する際に、プラズマを用いることなく、成膜処理の生産性や膜質を向上させることが可能な技術を提供することを目的とする。

本発明の一態様によれば、
処理室内の基板に対して原料ガスを供給する工程と、
前記処理室内の前記原料ガスを排気系より排気する工程と、
前記排気系を閉塞した状態で、前記処理室内の前記基板に対して前記原料ガスとは化学構造が異なる反応ガスを供給し、前記反応ガスを前記処理室内に封じ込める工程と、
前記排気系を開放した状態で、前記処理室内の前記反応ガスを前記排気系より排気する工程と、
を非同時に行うサイクルを所定回数行うことで、前記基板上に膜を形成する工程を有する半導体装置の製造方法が提供される。

本発明の他の態様によれば、
基板を収容する処理室と、
前記処理室内へ原料ガスを供給する原料ガス供給系と、
前記処理室内へ前記原料ガスとは化学構造が異なる反応ガスを供給する反応ガス供給系と、
前記処理室内を排気する排気系と、
前記処理室内の基板に対して前記原料ガスを供給する処理と、前記処理室内の前記原料ガスを前記排気系より排気する処理と、前記排気系を閉塞した状態で、前記処理室内の前記基板に対して前記反応ガスを供給し、前記反応ガスを前記処理室内に封じ込める処理と、前記排気系を開放した状態で、前記処理室内の前記反応ガスを前記排気系より排気する処理と、を非同時に行うサイクルを所定回数行うことで、前記基板上に膜を形成する処理を行うように、前記原料ガス供給系、前記反応ガス供給系および前記排気系を制御するよう構成される制御部と、
を有する基板処理装置が提供される。

本発明のさらに他の態様によれば、
処理室内の基板に対して原料ガスを供給する手順と、
前記処理室内の前記原料ガスを排気系より排気する手順と、
前記排気系を閉塞した状態で、前記処理室内の前記基板に対して前記原料ガスとは化学構造が異なる反応ガスを供給し、前記反応ガスを前記処理室内に封じ込める手順と、
前記排気系を開放した状態で、前記処理室内の前記反応ガスを前記排気系より排気する手順と、
を非同時に行うサイクルを所定回数行うことで、前記基板上に膜を形成する手順をコンピュータに実行させるプログラムが提供される。

本発明によれば、原料ガスと反応ガスとを用いて基板上に膜を形成する際に、プラズマを用いることなく、成膜処理の生産性や膜質を向上させることが可能となる。

本発明の一実施形態で好適に用いられる基板処理装置の縦型処理炉の概略構成図であり、処理炉部分を縦断面図で示す図である。 本発明の一実施形態で好適に用いられる基板処理装置の縦型処理炉の概略構成図であり、処理炉部分を図１のＡ−Ａ線断面図で示す図である。 本発明の一実施形態で好適に用いられる基板処理装置のコントローラの概略構成図であり、コントローラの制御系をブロック図で示す図である。 本発明の一実施形態の成膜シーケンスにおけるガス供給のタイミングと処理室内の圧力変化を示す図である。 本発明の一実施形態の成膜シーケンスにおけるガス供給タイミングの変形例１を示す図である。 本発明の一実施形態の成膜シーケンスにおけるガス供給タイミングの変形例２を示す図である。 本発明の一実施形態の成膜シーケンスにおけるガス供給タイミングの変形例４を示す図である。 本発明の一実施形態の成膜シーケンスにおけるガス供給タイミングの変形例１４を示す図である。 本発明の一実施形態の成膜シーケンスにおけるガス供給タイミングの変形例２０を示す図である。 （ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、実施例１〜３の成膜シーケンスにおける処理室内の圧力変化を示す図である。 比較例の成膜シーケンスにおける処理室内の圧力変化を示す図である。 実施例および比較例におけるＳｉＣＮ膜の成膜レートを示す図である。 （ａ）はＢＴＣＳＭの化学構造式を、（ｂ）はＢＴＣＳＥの化学構造式を、（ｃ）はＴＣＤＭＤＳの化学構造式を、（ｄ）はＤＣＴＭＤＳの化学構造式を、（ｅ）はＭＣＰＭＤＳの化学構造式を示す図である。 （ａ）はボラジンの化学構造式を、（ｂ）はボラジン化合物の化学構造式を、（ｃ）はｎ，ｎ’，ｎ”−トリメチルボラジンの化学構造式を、（ｄ）はｎ，ｎ’，ｎ”−トリ−ｎ−プロピルボラジンの化学構造式を示す図である。 本発明の他の実施形態で好適に用いられる基板処理装置の縦型処理炉の概略構成図であり、処理炉部分を縦断面図で示す図である。 （ａ），（ｂ）は、それぞれ、本発明の他の実施形態で好適に用いられる基板処理装置の処理炉の概略構成図であり、処理炉部分を縦断面図で示す図である。

＜本発明の一実施形態＞
以下、本発明の一実施形態について、図１〜図３を用いて説明する。

（１）基板処理装置の構成
図１に示すように、処理炉２０２は加熱手段（加熱機構）としてのヒータ２０７を有する。ヒータ２０７は円筒形状であり、保持板としてのヒータベース（図示せず）に支持されることにより垂直に据え付けられている。ヒータ２０７は、後述するようにガスを熱で活性化（励起）させる活性化機構（励起部）としても機能する。

ヒータ２０７の内側には、ヒータ２０７と同心円状に反応容器（処理容器）を構成する反応管２０３が配設されている。反応管２０３は、例えば石英（ＳｉＯ_２）または炭化シリコン（ＳｉＣ）等の耐熱性材料からなり、上端が閉塞し下端が開口した円筒形状に形成されている。反応管２０３の筒中空部には、処理室２０１が形成されている。処理室２０１は、基板としてのウエハ２００を後述するボート２１７によって水平姿勢で垂直方向に多段に整列した状態で収容可能に構成されている。

処理室２０１内には、ノズル２４９ａ，２４９ｂが、反応管２０３の下部を貫通するように設けられている。ノズル２４９ａ，２４９ｂには、ガス供給管２３２ａ，２３２ｂがそれぞれ接続されている。ガス供給管２３２ｂにはガス供給管２３２ｃが接続されている。このように、反応管２０３には、２本のノズル２４９ａ，２４９ｂと、３本のガス供給管２３２ａ〜２３２ｃとが設けられており、処理室２０１内へ複数種類のガスを供給することができるように構成されている。

但し、本実施形態の処理炉２０２は上述の形態に限定されない。例えば、反応管２０３の下方に、反応管２０３を支持する金属製のマニホールドを設け、各ノズルを、マニホールドの側壁を貫通するように設けてもよい。この場合、マニホールドに、後述する排気管２３１をさらに設けてもよい。この場合であっても、排気管２３１を、マニホールドではなく、反応管２０３の下部に設けてもよい。このように、処理炉２０２の炉口部を金属製とし、この金属製の炉口部にノズル等を取り付けてもよい。

ガス供給管２３２ａ〜２３２ｃには、上流方向から順に、流量制御器（流量制御部）であるマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２４１ａ〜２４１ｃおよび開閉弁であるバルブ２４３ａ〜２４３ｃがそれぞれ設けられている。ガス供給管２３２ａ，２３２ｂのバルブ２４３ａ，２４３ｂよりも下流側には、不活性ガスを供給するガス供給管２３２ｄ，２３２ｅがそれぞれ接続されている。ガス供給管２３２ｄ，２３２ｅには、上流方向から順に、流量制御器（流量制御部）であるＭＦＣ２４１ｄ，２４１ｅおよび開閉弁であるバルブ２４３ｄ，２４３ｅがそれぞれ設けられている。

ガス供給管２３２ａ，２３２ｂの先端部には、ノズル２４９ａ，２４９ｂがそれぞれ接続されている。ノズル２４９ａ，２４９ｂは、図２に示すように、反応管２０３の内壁とウエハ２００との間における円環状の空間に、反応管２０３の内壁の下部より上部に沿って、ウエハ２００の積載方向上方に向かって立ち上がるようにそれぞれ設けられている。すなわち、ノズル２４９ａ，２４９ｂは、ウエハ２００が配列されるウエハ配列領域の側方の、ウエハ配列領域を水平に取り囲む領域に、ウエハ配列領域に沿うようにそれぞれ設けられている。ノズル２４９ａ，２４９ｂは、Ｌ字型のロングノズルとしてそれぞれ構成されており、それらの各水平部は反応管２０３の下部側壁を貫通するように設けられており、それらの各垂直部は少なくともウエハ配列領域の一端側から他端側に向かって立ち上がるように設けられている。ノズル２４９ａ，２４９ｂの側面には、ガスを供給するガス供給孔２５０ａ，２５０ｂがそれぞれ設けられている。ガス供給孔２５０ａ，２５０ｂは、反応管２０３の中心を向くようにそれぞれ開口しており、ウエハ２００に向けてガスを供給することが可能となっている。ガス供給孔２５０ａ，２５０ｂは、反応管２０３の下部から上部にわたって複数設けられ、それぞれが同一の開口面積を有し、更に同じ開口ピッチで設けられている。

このように、本実施形態では、反応管２０３の内壁と、積載された複数のウエハ２００の端部と、で定義される円環状の縦長の空間内、つまり、円筒状の空間内に配置したノズル２４９ａ，２４９ｂを経由してガスを搬送している。そして、ノズル２４９ａ，２４９ｂにそれぞれ開口されたガス供給孔２５０ａ，２５０ｂから、ウエハ２００の近傍で初めて反応管２０３内にガスを噴出させている。そして、反応管２０３内におけるガスの主たる流れを、ウエハ２００の表面と平行な方向、すなわち、水平方向としている。このような構成とすることで、各ウエハ２００に均一にガスを供給でき、各ウエハ２００に形成される薄膜の膜厚均一性を向上させることが可能となる。ウエハ２００の表面上を流れたガス、すなわち、反応後の残ガスは、排気口、すなわち、後述する排気管２３１の方向に向かって流れる。但し、この残ガスの流れの方向は、排気口の位置によって適宜特定され、垂直方向に限ったものではない。

ガス供給管２３２ａからは、所定元素、炭素（Ｃ）およびハロゲン元素を含み、所定元素とＣとの化学結合を有する原料ガスとして、例えば、所定元素としてのＳｉ、アルキレン基およびハロゲン基を含み、ＳｉとＣとの化学結合（Ｓｉ−Ｃ結合）を有するアルキレンハロシラン原料ガス、或いは、Ｓｉ、アルキル基およびハロゲン基を含み、Ｓｉ−Ｃ結合を有するアルキルハロシラン原料ガスが、ＭＦＣ２４１ａ、バルブ２４３ａ、ノズル２４９ａを介して処理室２０１内へ供給されるように構成されている。

ここで、アルキレン基とは、一般式Ｃ_ｎＨ_２ｎ＋２で表される鎖状飽和炭化水素（アルカン）から水素（Ｈ）を２つ取り除いた官能基であり、一般式Ｃ_ｎＨ_２ｎで表される原子の集合体である。アルキレン基には、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基等が含まれる。また、アルキル基とは、一般式Ｃ_ｎＨ_２ｎ＋２で表される鎖状飽和炭化水素からＨを１つ取り除いた官能基であり、一般式Ｃ_ｎＨ_２ｎ＋１で表される原子の集合体である。アルキル基には、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等が含まれる。また、ハロゲン基には、クロロ基、フルオロ基、ブロモ基等が含まれる。すなわち、ハロゲン基には、塩素（Ｃｌ）、フッ素（Ｆ）、臭素（Ｂｒ）等のハロゲン元素が含まれる。

アルキレンハロシラン原料ガスとしては、例えば、Ｓｉ、アルキレン基としてのメチレン基（−ＣＨ_２−）およびハロゲン基としてのクロロ基（Ｃｌ）を含む原料ガス、つまり、メチレン基を含むクロロシラン原料ガスや、Ｓｉ、アルキレン基としてのエチレン基（−Ｃ_２Ｈ_４−）およびハロゲン基としてのクロロ基（Ｃｌ）を含む原料ガス、つまり、エチレン基を含むクロロシラン原料ガスを用いることができる。メチレン基を含むクロロシラン原料ガスとしては、例えば、メチレンビス（トリクロロシラン）ガス、すなわち、ビス（トリクロロシリル）メタン（（ＳｉＣｌ_３）_２ＣＨ_２、略称：ＢＴＣＳＭ）ガス等を用いることができる。エチレン基を含むクロロシラン原料ガスとしては、例えば、エチレンビス（トリクロロシラン）ガス、すなわち、１，２−ビス（トリクロロシリル）エタン（（ＳｉＣｌ_３）_２Ｃ_２Ｈ_４、略称：ＢＴＣＳＥ）ガス等を用いることができる。

図１３（ａ）に示すように、ＢＴＣＳＭは、その化学構造式中（１分子中）にアルキレン基としてのメチレン基を１つ含んでいる。メチレン基が有する２つの結合手は、それぞれＳｉと結合しており、Ｓｉ−Ｃ−Ｓｉ結合を構成している。

図１３（ｂ）に示すように、ＢＴＣＳＥは、１分子中にアルキレン基としてのエチレン基を１つ含んでいる。エチレン基が有する２つの結合手は、それぞれＳｉと結合しており、Ｓｉ−Ｃ−Ｃ−Ｓｉ結合を構成している。

アルキルハロシラン原料ガスとしては、例えば、Ｓｉ、アルキル基としてのメチル基（−ＣＨ_３）およびハロゲン基としてのクロロ基（Ｃｌ）を含む原料ガス、つまり、メチル基を含むクロロシラン原料ガスを用いることができる。メチル基を含むクロロシラン原料ガスとしては、例えば、１，１，２，２−テトラクロロ−１，２−ジメチルジシラン（（ＣＨ_３）_２Ｓｉ_２Ｃｌ_４、略称：ＴＣＤＭＤＳ）ガス、１，２−ジクロロ−１，１，２，２−テトラメチルジシラン（（ＣＨ_３）_４Ｓｉ_２Ｃｌ_２、略称：ＤＣＴＭＤＳ）ガス、１−モノクロロ−１，１，２，２，２−ペンタメチルジシラン（（ＣＨ_３）_５Ｓｉ_２Ｃｌ、略称：ＭＣＰＭＤＳ）ガス等を用いることができる。ＴＣＤＭＤＳガス、ＤＣＴＭＤＳガス、ＭＣＰＭＤＳガス等のアルキルハロシラン原料ガスは、ＢＴＣＳＥガス、ＢＴＣＳＭガス等のアルキレンハロシラン原料ガスとは異なり、Ｓｉ−Ｓｉ結合を有するガス、つまり、所定元素およびハロゲン元素を含み、所定元素同士の化学結合を有する原料ガスでもある。

図１３（ｃ）に示すように、ＴＣＤＭＤＳは、１分子中にアルキル基としてのメチル基を２つ含んでいる。２つのメチル基が有する各結合手は、それぞれＳｉと結合しており、Ｓｉ−Ｃ結合を構成している。ＴＣＤＭＤＳはジシランの誘導体であり、Ｓｉ−Ｓｉ結合を有している。つまり、ＴＣＤＭＤＳは、Ｓｉ同士が結合し、且つ、ＳｉとＣとが結合したＳｉ−Ｓｉ−Ｃ結合を有している。

図１３（ｄ）に示すように、ＤＣＴＭＤＳは、１分子中にアルキル基としてのメチル基を４つ含んでいる。４つのメチル基が有する各結合手は、それぞれＳｉと結合しており、Ｓｉ−Ｃ結合を構成している。ＤＣＴＭＤＳはジシランの誘導体であり、Ｓｉ−Ｓｉ結合を有している。つまり、ＤＣＴＭＤＳは、Ｓｉ同士が結合し、且つ、ＳｉとＣとが結合したＳｉ−Ｓｉ−Ｃ結合を有している。

図１３（ｅ）に示すように、ＭＣＰＭＤＳは、１分子中にアルキル基としてのメチル基を５つ含んでいる。５つのメチル基が有する各結合手は、それぞれＳｉと結合しており、Ｓｉ−Ｃ結合を構成している。ＭＣＰＭＤＳはジシランの誘導体であり、Ｓｉ−Ｓｉ結合を有している。つまり、ＭＣＰＭＤＳは、Ｓｉ同士が結合し、且つ、ＳｉとＣとが結合したＳｉ−Ｓｉ−Ｃ結合を有している。ＭＣＰＭＤＳは、ＢＴＣＳＭ、ＢＴＣＳＥ、ＴＣＤＭＤＳ、ＤＣＴＭＤＳ等とは異なり、１分子中（化学構造式中）のメチル基およびクロロ基のＳｉを囲む配置が、非対称となったアシメトリ（ａｓｙｍｍｅｔｒｙ）な構造を有している。このように、本実施形態では、図１３（ａ）〜（ｄ）のようなシンメトリ（ｓｙｍｍｅｔｒｙ）な化学構造式を有する原料だけでなく、アシメトリな化学構造式を有する原料も用いることができる。

ＢＴＣＳＭガスやＢＴＣＳＥガス等のアルキレンハロシラン原料ガスや、ＴＣＤＭＤＳガス、ＤＣＴＭＤＳガス、ＭＣＰＭＤＳガス等のアルキルハロシラン原料ガスは、１分子中に少なくとも２つのＳｉを含み、さらにＣおよびＣｌを含み、Ｓｉ−Ｃ結合を有する原料ガスであるともいえる。これらのガスは、後述する基板処理工程において、Ｓｉソースとしても作用し、Ｃソースとしても作用する。ＢＴＣＳＭガスやＢＴＣＳＥガス等を、アルキレンクロロシラン原料ガスと称することもできる。ＴＣＤＭＤＳガスやＤＣＴＭＤＳガスやＭＣＰＭＤＳガス等を、アルキルクロロシラン原料ガスと称することもできる。

本明細書において、原料ガスとは、気体状態の原料、例えば、常温常圧下で液体状態である原料を気化することで得られるガスや、常温常圧下で気体状態である原料等のことである。本明細書において「原料」という言葉を用いた場合は、「液体状態である液体原料」を意味する場合、「気体状態である原料ガス」を意味する場合、または、その両方を意味する場合がある。ＢＴＣＳＭ等のように、常温常圧下で液体状態である液体原料を用いる場合は、液体原料を気化器やバブラ等の気化システムにより気化して、原料ガス（ＢＴＣＳＭガス等）として供給することとなる。

また、ガス供給管２３２ａからは、所定元素を含む原料ガスとして、例えば、所定元素としてのＳｉおよびハロゲン元素を含むハロシラン原料ガスが、ＭＦＣ２４１ａ、バルブ２４３ａ、ノズル２４９ａを介して処理室２０１内へ供給されるようにも構成されている。

ハロシラン原料とは、ハロゲン基を有するシラン原料のことである。ハロゲン基には、クロロ基、フルオロ基、ブロモ基、ヨード基等が含まれる。すなわち、ハロゲン基には、塩素（Ｃｌ）、フッ素（Ｆ）、臭素（Ｂｒ）、ヨウ素（Ｉ）等のハロゲン元素が含まれる。ハロシラン原料は、ハロゲン化物の一種ともいえる。

ハロシラン原料ガスとしては、例えば、ＳｉおよびＣｌを含む原料ガス、すなわち、クロロシラン原料ガスを用いることができる。クロロシラン原料ガスとしては、例えば、ヘキサクロロジシラン（Ｓｉ_２Ｃｌ_６、略称：ＨＣＤＳ）ガスを用いることができる。ＨＣＤＳのように常温常圧下で液体状態である液体原料を用いる場合は、液体原料を気化器やバブラ等の気化システムにより気化して、原料ガス（ＨＣＤＳガス）として供給することとなる。

ガス供給管２３２ｂからは、原料ガスとは化学構造（分子構造）が異なる反応ガスとして、例えば、窒素（Ｎ）含有ガスが、ＭＦＣ２４１ｂ、バルブ２４３ｂ、ノズル２４９ｂを介して処理室２０１内へ供給されるように構成されている。窒素含有ガスとしては、例えば、窒化水素系ガスを用いることができる。窒化水素系ガスは、後述する基板処理工程において、窒化ガス、すなわち、Ｎソースとして作用する。窒化水素系ガスとしては、例えば、アンモニア（ＮＨ_３）ガスを用いることができる。

また、ガス供給管２３２ｂからは、原料ガスとは化学構造が異なる反応ガスとして、例えば、酸素（Ｏ）含有ガスが、ＭＦＣ２４１ｂ、バルブ２４３ｂ、ノズル２４９ｂを介して処理室２０１内へ供給されるようにも構成されている。酸素含有ガスは、後述する基板処理工程において、酸化ガス、すなわち、Ｏソースとして作用する。酸素含有ガスとしては、例えば、酸素（Ｏ_２）ガスを用いることができる。

また、ガス供給管２３２ｂからは、原料ガスとは化学構造が異なる反応ガスとして、例えば、ＮおよびＣを含むガスが、ＭＦＣ２４１ｂ、バルブ２４３ｂ、ノズル２４９ｂを介して処理室２０１内へ供給されるようにも構成されている。ＮおよびＣを含むガスとしては、例えば、アミン系ガスを用いることができる。

アミン系ガスとは、気体状態のアミン、例えば、常温常圧下で液体状態であるアミンを気化することで得られるガスや、常温常圧下で気体状態であるアミン等のアミン基を含むガスのことである。アミン系ガスは、エチルアミン、メチルアミン、プロピルアミン、イソプロピルアミン、ブチルアミン、イソブチルアミン等のアミンを含む。アミンとは、アンモニア（ＮＨ_３）のＨをアルキル基等の炭化水素基で置換した形の化合物の総称である。アミンは、Ｃを含むリガンド、すなわち、有機リガンドとして、アルキル基等の炭化水素基を含む。アミン系ガスは、Ｃ、ＮおよびＨの３元素を含んでおり、Ｓｉを含んでいないことからＳｉ非含有のガスともいえ、Ｓｉおよび金属を含んでいないことからＳｉおよび金属非含有のガスともいえる。アミン系ガスは、Ｃ、ＮおよびＨの３元素のみで構成される物質ともいえる。アミン系ガスは、後述する基板処理工程において、Ｎソースとしても作用し、Ｃソースとしても作用する。本明細書において「アミン」という言葉を用いた場合は、「液体状態であるアミン」を意味する場合、「気体状態であるアミン系ガス」を意味する場合、または、その両方を意味する場合がある。

アミン系ガスとしては、例えば、その化学構造式中（１分子中）におけるＣを含むリガンド（エチル基）の数が複数であり、１分子中においてＮの数よりもＣの数の方が多いトリエチルアミン（（Ｃ_２Ｈ_５）_３Ｎ、略称：ＴＥＡ）ガスを用いることができる。ＴＥＡのように常温常圧下で液体状態であるアミンを用いる場合は、液体状態のアミンを気化器やバブラ等の気化システムにより気化して、ＮおよびＣを含むガス（ＴＥＡガス）として供給することとなる。

また、ガス供給管２３２ｂからは、原料ガスとは化学構造が異なる反応ガスとして、例えば、ボラジン環骨格非含有の硼素含有ガスが、ＭＦＣ２４１ｂ、バルブ２４３ｂ、ノズル２４９ｂを介して処理室２０１内へ供給されるようにも構成されている。ボラジン環骨格非含有の硼素含有ガスとしては、例えば、ボラン系ガスを用いることができる。

ボラン系ガスとは、気体状態のボラン化合物、例えば、常温常圧下で液体状態であるボラン化合物を気化することで得られるガスや、常温常圧下で気体状態であるボラン化合物等のことである。ボラン化合物には、Ｂとハロゲン元素とを含むハロボラン化合物、例えば、ＢおよびＣｌを含むクロロボラン化合物が含まれる。また、ボラン化合物には、モノボラン（ＢＨ_３）やジボラン（Ｂ_２Ｈ_６）のようなボラン（硼化水素）や、ボランのＨを他の元素等で置換した形のボラン化合物（ボラン誘導体）が含まれる。ボラン系ガスは、後述する基板処理工程においてＢソースとして作用する。ボラン系ガスとしては、例えば、トリクロロボラン（ＢＣｌ_３）ガスを用いることができる。ＢＣｌ_３ガスは、後述するボラジン化合物を含まない硼素含有ガス、すなわち、非ボラジン系の硼素含有ガスである。

また、ガス供給管２３２ｂからは、原料ガスとは化学構造が異なる反応ガスとして、例えば、ボラジン環骨格を含むガスが、ＭＦＣ２４１ｂ、バルブ２４３ｂ、ノズル２４９ｂを介して処理室２０１内へ供給されるようにも構成されている。ボラジン環骨格を含むガスとしては、例えば、ボラジン環骨格および有機リガンドを含むガス、すなわち、有機ボラジン系ガスを用いることができる。

有機ボラジン系ガスとしては、例えば、有機ボラジン化合物であるアルキルボラジン化合物を含むガスを用いることができる。有機ボラジン系ガスを、ボラジン化合物ガス、或いは、ボラジン系ガスと称することもできる。

ここで、ボラジンとは、Ｂ、ＮおよびＨの３元素で構成される複素環式化合物であり、組成式はＢ_３Ｈ_６Ｎ_３で表すことができ、図１４（ａ）に示す化学構造式で表すことができる。ボラジン化合物は、３つのＢと３つのＮとで構成されるボラジン環を構成するボラジン環骨格（ボラジン骨格ともいう）を含む化合物である。有機ボラジン化合物は、Ｃを含むボラジン化合物であり、Ｃを含むリガンド、つまり、有機リガンドを含むボラジン化合物ともいえる。アルキルボラジン化合物は、アルキル基を含むボラジン化合物であり、アルキル基を有機リガンドとして含むボラジン化合物ともいえる。アルキルボラジン化合物は、ボラジンに含まれる６つのＨのうち少なくともいずれかを、１つ以上のＣを含む炭化水素で置換したものであり、図１４（ｂ）に示す化学構造式で表すことができる。ここで、図１４（ｂ）に示す化学構造式中のＲ_１〜Ｒ_６は、Ｈであるか、あるいは１〜４つのＣを含むアルキル基である。Ｒ_１〜Ｒ_６は同じ種類のアルキル基であってもよいし、異なる種類のアルキル基であってもよい。但し、Ｒ_１〜Ｒ_６は、その全てがＨである場合を除く。アルキルボラジン化合物は、ボラジン環を構成するボラジン環骨格を有し、Ｂ、Ｎ、ＨおよびＣを含む物質ともいえる。また、アルキルボラジン化合物は、ボラジン環骨格を有しアルキルリガンドを含む物質ともいえる。なお、Ｒ_１〜Ｒ_６は、Ｈであるか、あるいは１〜４つのＣを含むアルケニル基、アルキニル基であってもよい。Ｒ_１〜Ｒ_６は同じ種類のアルケニル基、アルキニル基であってもよいし、異なる種類のアルケニル基、アルキニル基であってもよい。但し、Ｒ_１〜Ｒ_６は、その全てがＨである場合を除く。

ボラジン系ガスは、後述する基板処理工程において、Ｂソースとしても作用し、Ｎソースとしても作用し、Ｃソースとしても作用する。

ボラジン系ガスとしては、例えば、ｎ，ｎ’，ｎ”−トリメチルボラジン（略称：ＴＭＢ）ガス、ｎ，ｎ’，ｎ”−トリエチルボラジン（略称：ＴＥＢ）ガス、ｎ，ｎ’，ｎ”−トリ−ｎ−プロピルボラジン（略称：ＴＰＢ）ガス、ｎ，ｎ’，ｎ”−トリイソプロピルボラジン（略称：ＴＩＰＢ）ガス、ｎ，ｎ’，ｎ”−トリ−ｎ−ブチルボラジン（略称：ＴＢＢ）ガス、ｎ，ｎ’，ｎ”−トリイソブチルボラジン（略称：ＴＩＢＢ）ガス等を用いることができる。ＴＭＢは、図１４（ｂ）に示す化学構造式中のＲ_１、Ｒ_３、Ｒ_５がＨであり、Ｒ_２、Ｒ_４、Ｒ_６がメチル基であり、図１４（ｃ）に示す化学構造式で表すことができるボラジン化合物である。ＴＥＢは、図１４（ｂ）に示す化学構造式中のＲ_１、Ｒ_３、Ｒ_５がＨであり、Ｒ_２、Ｒ_４、Ｒ_６がエチル基であるボラジン化合物である。ＴＰＢは、図１４（ｂ）に示す化学構造式中のＲ_１、Ｒ_３、Ｒ_５がＨであり、Ｒ_２、Ｒ_４、Ｒ_６がプロピル基であり、図１４（ｄ）に示す化学構造式で表すことができるボラジン化合物である。ＴＩＰＢは、図１４（ｂ）に示す化学構造式中のＲ_１、Ｒ_３、Ｒ_５がＨであり、Ｒ_２、Ｒ_４、Ｒ_６がイソプロピル基であるボラジン化合物である。ＴＩＢＢは、図１４（ｂ）に示す化学構造式中のＲ_１、Ｒ_３、Ｒ_５がＨであり、Ｒ_２、Ｒ_４、Ｒ_６がイソブチル基であるボラジン化合物である。

ＴＭＢ等のように常温常圧下で液体状態であるボラジン化合物を用いる場合は、液体状態のボラジン化合物を気化器やバブラ等の気化システムにより気化して、ボラジン系ガス（ＴＭＢガス等）として供給することとなる。

ガス供給管２３２ｃからは、原料ガスとは化学構造が異なる反応ガスとして、例えば、炭素含有ガスが、ＭＦＣ２４１ｃ、バルブ２４３ｃ、ガス供給管２３２ｂ、ノズル２４９ｂを介して処理室２０１内へ供給されるように構成されている。炭素含有ガスとしては、例えば、炭化水素系ガスを用いることができる。炭化水素系ガスは、ＣおよびＨの２元素のみで構成される物質ともいえ、後述する基板処理工程においてＣソースとして作用する。炭化水素系ガスとしては、例えば、プロピレン（Ｃ_３Ｈ_６）ガスを用いることができる。

ガス供給管２３２ｄ，２３２ｅからは、不活性ガスとして、例えば、窒素（Ｎ_２）ガスが、それぞれＭＦＣ２４１ｄ，２４１ｅ、バルブ２４３ｄ，２４３ｅ、ガス供給管２３２ａ，２３２ｂ、ノズル２４９ａ，２４９ｂを介して処理室２０１内へ供給されるように構成されている。

ガス供給管２３２ａから上述のような原料ガスを流す場合、主に、ガス供給管２３２ａ、ＭＦＣ２４１ａ、バルブ２４３ａにより、原料ガス供給系が構成される。ノズル２４９ａを原料ガス供給系に含めて考えてもよい。原料ガス供給系を原料供給系と称することもできる。ガス供給管２３２ａからアルキルハロシラン原料ガスを流す場合、原料ガス供給系を、アルキルハロシラン原料ガス供給系、或いは、アルキルハロシラン原料供給系と称することもできる。ガス供給管２３２ａからアルキレンハロシラン原料ガスを流す場合、原料ガス供給系を、アルキレンハロシラン原料ガス供給系、或いは、アルキレンハロシラン原料供給系と称することもできる。ガス供給管２３２ａからハロシラン原料ガスを流す場合、原料ガス供給系を、ハロシラン原料ガス供給系、或いは、ハロシラン原料供給系と称することもできる。

ガス供給管２３２ｂから窒素含有ガスを供給する場合、主に、ガス供給管２３２ｂ、ＭＦＣ２４１ｂ、バルブ２４３ｂにより、窒素含有ガス供給系が構成される。ノズル２４９ｂを窒素含有ガス供給系に含めて考えてもよい。窒素含有ガス供給系を、窒化ガス供給系、或いは、窒化剤供給系と称することもできる。ガス供給管２３２ｂから窒化水素系ガスを流す場合、窒素含有ガス供給系を、窒化水素系ガス供給系、或いは、窒化水素供給系と称することもできる。

ガス供給管２３２ｂから酸素含有ガスを供給する場合、主に、ガス供給管２３２ｂ、ＭＦＣ２４１ｂ、バルブ２４３ｂにより、酸素含有ガス供給系が構成される。ノズル２４９ｂを酸素含有ガス供給系に含めて考えてもよい。酸素含有ガス供給系を、酸化ガス供給系、或いは、酸化剤供給系と称することもできる。

ガス供給管２３２ｂからＮおよびＣを含むガスを供給する場合、主に、ガス供給管２３２ｂ、ＭＦＣ２４１ｂ、バルブ２４３ｂにより、窒素および炭素を含むガス供給系が構成される。ノズル２４９ｂを窒素および炭素を含むガス供給系に含めて考えてもよい。ガス供給管２３２ｂからからアミン系ガスを供給する場合、窒素および炭素を含むガス供給系を、アミン系ガス供給系、或いは、アミン供給系と称することもできる。ＮおよびＣを含むガスは、窒素含有ガスでもあり、炭素含有ガスでもあることから、窒素および炭素を含むガス供給系を、窒素含有ガス供給系、後述する炭素含有ガス供給系に含めて考えることもできる。

ガス供給管２３２ｂから硼素含有ガスを供給する場合、主に、ガス供給管２３２ｂ、ＭＦＣ２４１ｂ、バルブ２４３ｂにより、硼素含有ガス供給系が構成される。ノズル２４９ｂを硼素含有ガス供給系に含めて考えてもよい。ガス供給管２３２ｂからボラン系ガスを流す場合、硼素含有ガス供給系を、ボラン系ガス供給系、或いは、ボラン化合物供給系と称することもできる。ガス供給管２３２ｂからボラジン系ガスを流す場合、硼素含有ガス供給系を、ボラジン系ガス供給系、有機ボラジン系ガス供給系、或いは、ボラジン化合物供給系と称することもできる。ボラジン系ガスは、ＮおよびＣを含むガスでもあり、窒素含有ガスでもあり、炭素含有ガスでもあることから、ボラジン系ガス供給系を、窒素および炭素を含むガス供給系、窒素含有ガス供給系、炭素含有ガス供給系に含めて考えることもできる。

ガス供給管２３２ｃから炭素含有ガスを供給する場合、主に、ガス供給管２３２ｃ、ＭＦＣ２４１ｃ、バルブ２４３ｃにより、炭素含有ガス供給系が構成される。ガス供給管２３２ｂのガス供給管２３２ｃとの接続部よりも下流側、ノズル２４９ｂを炭素含有ガス供給系に含めて考えてもよい。ガス供給管２３２ｃから炭化水素系ガスを供給する場合、炭素含有ガス供給系を、炭化水素系ガス供給系、或いは、炭化水素供給系と称することもできる。

上述の窒素含有ガス供給系、酸素含有ガス供給系、窒素および炭素を含むガス供給系、硼素含有ガス供給系、炭素含有ガス供給系のうち、いずれか、或いは、全てのガス供給系を、反応ガス供給系と称することもできる。

また、主に、ガス供給管２３２ｄ，２３２ｅ、ＭＦＣ２４１ｄ，２４１ｅ、バルブ２４３ｄ，２４３ｅにより、不活性ガス供給系が構成される。不活性ガス供給系を、パージガス供給系、或いは、キャリアガス供給系と称することもできる。

反応管２０３には、処理室２０１内の雰囲気を排気する排気管２３１が設けられている。排気管２３１には、処理室２０１内の圧力を検出する圧力検出器（圧力検出部）としての圧力センサ２４５および圧力調整器（圧力調整部）としてのＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）バルブ２４４を介して、真空排気装置としての真空ポンプ２４６が接続されている。ＡＰＣバルブ２４４は、真空ポンプ２４６を作動させた状態で弁を開閉することで、処理室２０１内の真空排気および真空排気停止を行うことができ、更に、真空ポンプ２４６を作動させた状態で、圧力センサ２４５により検出された圧力情報に基づいて弁開度を調節することで、処理室２０１内の圧力を調整することができるように構成されているバルブである。主に、排気管２３１、ＡＰＣバルブ２４４、圧力センサ２４５により、排気系が構成される。真空ポンプ２４６を排気系に含めて考えてもよい。なお、ＡＰＣバルブ２４４は、排気系の排気流路の一部を構成しており、圧力調整器として機能するだけではなく、排気系の排気流路を閉塞したり、さらには、密閉したりすることが可能な排気流路開閉部、すなわち、排気バルブとして機能する。

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

基板支持具としてのボート２１７は、複数、例えば２５〜２００枚のウエハ２００を、水平姿勢で、かつ、互いに中心を揃えた状態で垂直方向に整列させて多段に支持するように、すなわち、間隔を空けて配列させるように構成されている。ボート２１７は、例えば石英やＳｉＣ等の耐熱性材料からなる。ボート２１７の下部には、例えば石英やＳｉＣ等の耐熱性材料からなる断熱板２１８が水平姿勢で多段に支持されている。この構成により、ヒータ２０７からの熱がシールキャップ２１９側に伝わりにくくなっている。但し、本実施形態は上述の形態に限定されない。例えば、ボート２１７の下部に断熱板２１８を設けずに、石英やＳｉＣ等の耐熱性材料からなる筒状の部材として構成された断熱筒を設けてもよい。

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

図３に示すように、制御部（制御手段）であるコントローラ１２１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１２１ａ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）１２１ｂ、記憶装置１２１ｃ、Ｉ／Ｏポート１２１ｄを備えたコンピュータとして構成されている。ＲＡＭ１２１ｂ、記憶装置１２１ｃ、Ｉ／Ｏポート１２１ｄは、内部バス１２１ｅを介して、ＣＰＵ１２１ａとデータ交換可能なように構成されている。コントローラ１２１には、例えばタッチパネル等として構成された入出力装置１２２が接続されている。

記憶装置１２１ｃは、例えばフラッシュメモリ、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）等で構成されている。記憶装置１２１ｃ内には、基板処理装置の動作を制御する制御プログラムや、後述する基板処理の手順や条件等が記載されたプロセスレシピ等が、読み出し可能に格納されている。プロセスレシピは、後述する基板処理工程における各手順をコントローラ１２１に実行させ、所定の結果を得ることが出来るように組み合わされたものであり、プログラムとして機能する。以下、このプロセスレシピや制御プログラム等を総称して、単に、プログラムともいう。本明細書においてプログラムという言葉を用いた場合は、プロセスレシピ単体のみを含む場合、制御プログラム単体のみを含む場合、または、その両方を含む場合がある。ＲＡＭ１２１ｂは、ＣＰＵ１２１ａによって読み出されたプログラムやデータ等が一時的に保持されるメモリ領域（ワークエリア）として構成されている。

Ｉ／Ｏポート１２１ｄは、上述のＭＦＣ２４１ａ〜２４１ｅ、バルブ２４３ａ〜２４３ｅ、圧力センサ２４５、ＡＰＣバルブ２４４、真空ポンプ２４６、ヒータ２０７、温度センサ２６３、回転機構２６７、ボートエレベータ１１５等に接続されている。

ＣＰＵ１２１ａは、記憶装置１２１ｃから制御プログラムを読み出して実行すると共に、入出力装置１２２からの操作コマンドの入力等に応じて記憶装置１２１ｃからプロセスレシピを読み出すように構成されている。ＣＰＵ１２１ａは、読み出したプロセスレシピの内容に沿うように、ＭＦＣ２４１ａ〜２４１ｅによる各種ガスの流量調整動作、バルブ２４３ａ〜２４３ｅの開閉動作、ＡＰＣバルブ２４４の開閉動作および圧力センサ２４５に基づくＡＰＣバルブ２４４による圧力調整動作、真空ポンプ２４６の起動および停止、温度センサ２６３に基づくヒータ２０７の温度調整動作、回転機構２６７によるボート２１７の回転および回転速度調節動作、ボートエレベータ１１５によるボート２１７の昇降動作等を制御するように構成されている。

コントローラ１２１は、専用のコンピュータとして構成されている場合に限らず、汎用のコンピュータとして構成されていてもよい。例えば、上述のプログラムを格納した外部記憶装置（例えば、磁気テープ、フレキシブルディスクやハードディスク等の磁気ディスク、ＣＤやＤＶＤ等の光ディスク、ＭＯ等の光磁気ディスク、ＵＳＢメモリやメモリカード等の半導体メモリ）１２３を用意し、この外部記憶装置１２３を用いて汎用のコンピュータにプログラムをインストールすること等により、本実施形態のコントローラ１２１を構成することができる。但し、コンピュータにプログラムを供給するための手段は、外部記憶装置１２３を介して供給する場合に限らない。例えば、インターネットや専用回線等の通信手段を用い、外部記憶装置１２３を介さずにプログラムを供給するようにしてもよい。記憶装置１２１ｃや外部記憶装置１２３は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体として構成される。以下、これらを総称して、単に、記録媒体ともいう。本明細書において記録媒体という言葉を用いた場合は、記憶装置１２１ｃ単体のみを含む場合、外部記憶装置１２３単体のみを含む場合、または、その両方を含む場合がある。

（２）基板処理工程
上述の基板処理装置を用い、半導体装置（デバイス）の製造工程の一工程として、基板上に膜を形成するシーケンス例について、図４を用いて説明する。以下の説明において、基板処理装置を構成する各部の動作はコントローラ１２１により制御される。

図４に示す成膜シーケンスでは、
処理室２０１内の基板としてのウエハ２００に対して原料ガスとしてＢＴＣＳＭガスを供給する工程と、
処理室２０１内のＢＴＣＳＭガスを排気系より排気する工程と、
排気系を閉塞した状態で、処理室２０１内のウエハ２００に対してＢＴＣＳＭガスとは化学構造が異なる反応ガスとしてＮＨ_３ガスを供給し、ＮＨ_３ガスを処理室２０１内に封じ込める工程と、
排気系を開放した状態で、処理室２０１内のＮＨ_３ガスを排気系より排気する工程と、
を非同時に、すなわち、同期させることなく行うサイクルを所定回数（ｎ回）行うことで、ウエハ２００上にシリコン炭窒化膜（ＳｉＣＮ膜）を形成する。

ここでは、ＮＨ_３ガスを処理室２０１内に封じ込める工程における処理室２０１内の到達圧力を、ＢＴＣＳＭガスを供給する工程における処理室２０１内の到達圧力よりも大きく（高く）する。なお、図４の「圧力」は、処理室２０１内の圧力（全圧）を任意単位（ａ．ｕ．）で示している。また、図４の「設定圧力」において点線で示す期間は、ＡＰＣバルブ２４４を全開（フルオープン）、或いは、全閉（フルクローズ）としている期間を示している。つまり、点線で示す期間は、処理室２０１内の圧力制御、すなわち、ＡＰＣバルブ２４４のフィードバック制御を行っていない期間を示している。

上述の圧力制御を実現するため、図４に示す成膜シーケンスでは、一例として、ＮＨ_３ガスを処理室２０１内に封じ込める工程における排気系の排気流路の開度を、ＢＴＣＳＭガスを供給する工程における排気流路の開度よりも小さく（狭く）するようにしている。具体的には、ＮＨ_３ガスを処理室２０１内に封じ込める工程で、排気系に設けられたＡＰＣバルブ２４４の開度を全閉とし、排気系の排気流路を隙間のないように完全に（ぴったりと）閉じるように、すなわち、排気系を密閉するようにしている。また、図４に示す成膜シーケンスでは、一例として、ＮＨ_３ガスを処理室２０１内に封じ込める工程で、ＮＨ_３ガスを処理室２０１内へ供給し続け、処理室２０１内の圧力を上昇させ続けるようにしている。

本明細書において、上述のサイクルを所定回数行うとは、このサイクルを１回もしくは複数回行うことを意味する。すなわち、サイクルを１回以上行うことを意味する。図４は、上述のサイクルをｎ回繰り返す例を示している。

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

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

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

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

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

（ＳｉＣＮ膜形成工程）
その後、次の２つのステップ、すなわち、ステップ１，２を順次実行する。

［ステップ１］
（ＢＴＣＳＭガス供給）
ＡＰＣバルブ２４４を所定の開度に開いた状態で、バルブ２４３ａを開き、ガス供給管２３２ａ内にＢＴＣＳＭガスを流す。ＢＴＣＳＭガスは、ＭＦＣ２４１ａにより流量調整され、ガス供給孔２５０ａから処理室２０１内へ供給され、排気管２３１から排気される。このとき、ウエハ２００に対してＢＴＣＳＭガスが供給されることとなる。このとき同時にバルブ２４３ｄを開き、ガス供給管２３２ｄ内にＮ_２ガスを流す。Ｎ_２ガスは、ＭＦＣ２４１ｄにより流量調整され、ＢＴＣＳＭガスと一緒に処理室２０１内へ供給され、排気管２３１から排気される。

また、ノズル２４９ｂ内へのＢＴＣＳＭガスの侵入を防止するため、バルブ２４３ｅを開き、ガス供給管２３２ｅ内にＮ_２ガスを流す。Ｎ_２ガスは、ガス供給管２３２ｂ、ノズル２４９ｂを介して処理室２０１内へ供給され、排気管２３１から排気される。

このとき、ＭＦＣ２４１ａで制御するＢＴＣＳＭガスの供給流量は、例えば１〜２０００ｓｃｃｍ、好ましくは１０〜１０００ｓｃｃｍの範囲内の流量とする。ＭＦＣ２４１ｄ，２４１ｅで制御するＮ_２ガスの供給流量は、それぞれ例えば１００〜１００００ｓｃｃｍの範囲内の流量とする。処理室２０１内へＢＴＣＳＭガスを供給することで、処理室２０１内の圧力が上昇し始める。その後、処理室２０１内の圧力が、例えば１〜２６６６Ｐａ、好ましくは６７〜１３３３Ｐａの範囲内の所定の圧力に到達したら、ＡＰＣバルブ２４４の開度を適正に調整し、処理室２０１内の圧力が一定に維持されるようにする。ＢＴＣＳＭガスを処理室２０１内へ供給する時間、すなわち、ウエハ２００に対するガス供給時間（照射時間）は、例えば１〜１２０秒、好ましくは１〜６０秒の範囲内の時間とする。ヒータ２０７の温度は、ウエハ２００の温度が、例えば４００℃以上８００℃以下、好ましくは５００℃以上７００℃以下、より好ましくは６００℃以上７００℃以下の範囲内の温度となるような温度に設定する。

ウエハ２００の温度が４００℃未満となると、ウエハ２００上にＢＴＣＳＭが化学吸着しにくくなり、実用的な成膜レートが得られなくなることがある。ウエハ２００の温度を４００℃以上とすることで、これを解消することが可能となる。ウエハ２００の温度を５００℃以上とすることで、ウエハ２００上にＢＴＣＳＭを充分に吸着させることが可能となり、充分な成膜レートが得られるようになる。ウエハ２００の温度を６００℃以上、さらには６５０℃以上とすることで、ウエハ２００上にＢＴＣＳＭをより充分に吸着させることが可能となり、より充分な成膜レートが得られるよう
になる。

ウエハ２００の温度が８００℃を超えると、ＣＶＤ反応が強くなる（気相反応が支配的になる）ことで、膜厚均一性が悪化しやすくなり、その制御が困難となってしまう。ウエハ２００の温度を８００℃以下とすることで、膜厚均一性の悪化を抑制でき、その制御が可能となる。特に、ウエハ２００の温度を７００℃以下とすることで、表面反応が支配的になり、膜厚均一性を確保しやすくなり、その制御が容易となる。

よって、ウエハ２００の温度は４００℃以上８００℃以下、好ましくは５００℃以上７００℃以下、より好ましくは６００℃以上７００℃以下の範囲内の温度とするのがよい。ＢＴＣＳＭガスは分解性が低く（反応性が低く）、熱分解温度が高いことから、例えば６５０〜８００℃のような比較的高い温度帯で成膜する場合でも、過剰な気相反応が生じることを抑制でき、それによるパーティクルの発生を抑制することができる。

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

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

ＢＴＣＳＭガスの吸着層は、ＢＴＣＳＭガスのガス分子の連続的な吸着層の他、不連続な吸着層をも含む。すなわち、ＢＴＣＳＭガスの吸着層は、ＢＴＣＳＭ分子で構成される１分子層もしくは１分子層未満の厚さの吸着層を含む。ＢＴＣＳＭガスの吸着層を構成するＢＴＣＳＭ分子は、ＳｉとＣとの結合が一部切れたものや、ＳｉとＣｌとの結合が一部切れたものも含む。すなわち、ＢＴＣＳＭガスの吸着層は、ＢＴＣＳＭガスの物理吸着層であってもよいし、ＢＴＣＳＭガスの化学吸着層であってもよいし、その両方を含んでいてもよい。

ここで、１原子層未満の厚さの層とは不連続に形成される原子層のことを意味しており、１原子層の厚さの層とは連続的に形成される原子層のことを意味している。１分子層未満の厚さの層とは不連続に形成される分子層のことを意味しており、１分子層の厚さの層とは連続的に形成される分子層のことを意味している。ＣおよびＣｌを含むＳｉ含有層は、ＣおよびＣｌを含むＳｉ層とＢＴＣＳＭガスの吸着層との両方を含み得る。但し、上述の通り、ＣおよびＣｌを含むＳｉ含有層については、「１原子層」、「数原子層」等の表現を用いることとする。

ＢＴＣＳＭガスが自己分解（熱分解）する条件下、すなわち、ＢＴＣＳＭガスの熱分解反応が生じる条件下では、ウエハ２００上にＳｉが堆積することでＣおよびＣｌを含むＳｉ層が形成される。ＢＴＣＳＭガスが自己分解（熱分解）しない条件下、すなわち、ＢＴＣＳＭガスの熱分解反応が生じない条件下では、ウエハ２００上にＢＴＣＳＭガスが吸着することでＢＴＣＳＭガスの吸着層が形成される。どちらの条件下でも、ＢＴＣＳＭガスにおけるＳｉ−Ｃ結合の少なくとも一部は切断されずに保持（維持）され、そのままＣおよびＣｌを含むＳｉ含有層（ＣおよびＣｌを含むＳｉ層またはＢＴＣＳＭガスの吸着層）中に取り込まれることとなる。例えば、ＢＴＣＳＭガスの熱分解反応が生じる条件下において、ＢＴＣＳＭガスにおけるＳｉ−Ｃ−Ｓｉ結合の一方のＳｉ−Ｃ結合が切断されたとしても、他方のＳｉ−Ｃ結合は切断されることなく保持され、ＣおよびＣｌを含むＳｉ層中にそのまま取り込まれることとなる。ウエハ２００上にＢＴＣＳＭガスの吸着層を形成するよりも、ウエハ２００上にＣおよびＣｌを含むＳｉ層を形成する方が、成膜レートを高くすることができる点では、好ましい。

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

（残留ガス除去）
第１の層が形成された後、バルブ２４３ａ，２４３ｄ，２４３ｅを閉じ、ＢＴＣＳＭガスおよびＮ_２ガスの供給を停止する。そして、排気系を開放した状態で、処理室２０１内のＢＴＣＳＭガスを排気系より排気する。図４は、排気系を開放する際に、ＡＰＣバルブ２４４を全開として処理室２０１内を真空排気し、処理室２０１内に残留する未反応もしくは第１の層の形成に寄与した後のＢＴＣＳＭガスを、処理室２０１内から排除する例を示している。但し、排気系を開放する際は、ＡＰＣバルブ２４４を全開とせずに、僅かに閉じるようにしてもよい。

原料ガスとしては、ＢＴＣＳＭガスの他、例えば、ＢＴＣＳＥガス、ＴＣＤＭＤＳガス、ＤＣＴＭＤＳガス、ＭＣＰＭＤＳガス等を用いることができる。不活性ガスとしては、Ｎ_２ガスの他、例えば、Ａｒガス、Ｈｅガス、Ｎｅガス、Ｘｅガス等の希ガスを用いることができる。

［ステップ２］
（ＮＨ_３ガス供給）
ステップ１が終了した後、排気系を密閉した状態で、処理室２０１内のウエハ２００に対してＮＨ_３ガスを供給し、処理室２０１内にＮＨ_３ガスを封じ込める。

排気系を密閉する際は、ＡＰＣ２４４バルブを全閉とする。処理室２０１内のウエハ２００に対してＮＨ_３ガスを供給する際は、バルブ２４３ｂ，２４３ｄ，２４３ｅの開閉制御を、ステップ１におけるバルブ２４３ａ，２４３ｄ，２４３ｅの開閉制御と同様の手順で行う。ＭＦＣ２４１ｂで制御するＮＨ_３ガスの供給流量は、例えば１００〜１００００ｓｃｃｍの範囲内の流量とする。ＭＦＣ２４１ｄ，２４１ｅで制御するＮ_２ガスの供給流量は、例えば１００〜１００００ｓｃｃｍの範囲内の流量とする。処理室２０１内へＮＨ_３ガスを供給する時間、すなわち、ガス供給時間（照射時間）は、例えば１〜１２０秒、好ましくは１〜６０秒の範囲内の時間とする。その他の処理条件は、例えば、上述のステップ１と同様な処理条件とする。

排気系を密閉した状態で、処理室２０１内へＮＨ_３ガスを供給することで、処理室２０１内にＮＨ_３ガスが封じ込められ、処理室２０１内の圧力が上昇し始める。また、排気系を密閉した状態で、ＮＨ_３ガスを処理室２０１内へ供給し続けることで、処理室２０１内の圧力が上昇し続ける。このように、排気系を密閉した状態で、ＮＨ_３ガスの供給を継続することで、最終的に到達する処理室２０１内の圧力、すなわち、処理室２０１内の到達圧力を、ステップ１でＢＴＣＳＭガスを供給する際における処理室２０１内の到達圧力よりも大きく（高く）する。具体的には、処理室２０１内の到達圧力（全圧）を、例えば４００〜５０００Ｐａ、好ましくは５００〜４０００Ｐａの範囲内の圧力とする。このとき、処理室２０１内におけるＮＨ_３ガスの分圧は、例えば３６０〜４９５０Ｐａの範囲内の圧力となる。処理室２０１内の圧力、および、処理室２０１内におけるＮＨ_３ガスの分圧をこのような高い圧力帯とすることで、ステップ２における処理室２０１内の温度、すなわち、ウエハ２００の温度を例えば４００〜５００℃のような比較的低い温度帯とした場合でも、処理室２０１内へ供給したＮＨ_３ガスを、ノンプラズマで熱により効率的に活性化させることが可能となる。

上述の条件下でウエハ２００に対して熱的に活性化させたＮＨ_３ガスを供給することで、ウエハ２００上に形成された第１の層の少なくとも一部が窒化（改質）される。第１の層が改質されることで、ウエハ２００上に、Ｓｉ、ＣおよびＮを含む第２の層、すなわち、ＳｉＣＮ層が形成されることとなる。ＮＨ_３ガスは、ノンプラズマで熱により活性化させて供給した方が、上述の反応をソフトに進行させることができ、ＳｉＣＮ層の形成が容易となる。第２の層を形成する際、第１の層に含まれていたＣｌ等の不純物は、ＮＨ_３ガスによる第１の層の改質反応の過程において、少なくともＣｌを含むガス状物質を構成し、処理室２０１内から排出される。すなわち、第１の層中のＣｌ等の不純物は、第１の層中から引き抜かれたり、脱離したりすることで、第１の層から分離する。これにより、第２の層は、第１の層に比べてＣｌ等の不純物が少ない層となる。

（残留ガス除去）
第２の層が形成された後、バルブ２４３ｂ，２４３ｄ，２４３ｅを閉じ、ＮＨ_３ガスおよびＮ_２ガスの供給を停止する。そして、排気系を開放した状態で、処理室２０１内のＮＨ_３ガスを排気系より排気する。図４は、ステップ１と同様に、排気系を開放する際に、ＡＰＣバルブ２４４を全開として処理室２０１内を真空排気し、処理室２０１内に残留する未反応もしくは第２の層の形成に寄与した後のＮＨ_３ガスや反応副生成物を、処理室２０１内から排除する例を示している。排気系を開放する際は、ＡＰＣバルブ２４４を全開とせずに、僅かに閉じるようにしてもよい点は、ステップ１と同様である。

反応ガスとして用いる窒素含有ガス（窒化ガス）としては、ＮＨ_３ガスの他、例えば、ジアゼン（Ｎ_２Ｈ_２）ガス、ヒドラジン（Ｎ_２Ｈ_４）ガス、Ｎ_３Ｈ_８ガス等の窒化水素系ガスや、これらの化合物を含むガス等を用いることができる。不活性ガスとしては、Ｎ_２ガスの他、例えば、Ａｒガス、Ｈｅガス、Ｎｅガス、Ｘｅガス等の希ガスを用いることができる。

（所定回数実施）
上述したステップ１，２を非同時に行うサイクルを１回以上（所定回数）行うことにより、すなわち、ステップ１，２を交互に１回以上行うことにより、ウエハ２００上に、所定組成および所定膜厚のＳｉＣＮ膜を形成することができる。上述のサイクルは、複数回繰り返すのが好ましい。すなわち、１サイクルあたりに形成されるＳｉＣＮ層の厚さを所望の膜厚よりも小さくし、上述のサイクルを所望の膜厚になるまで複数回繰り返すのが好ましい。

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

（パージおよび大気圧復帰）
バルブ２４３ｄ，２４３ｅを開き、ガス供給管２３２ｄ，２３２ｅのそれぞれからＮ_２ガスを処理室２０１内へ供給し、排気管２３１から排気する。Ｎ_２ガスはパージガスとして作用する。これにより、処理室２０１内がパージされ、処理室２０１内に残留するガスや反応副生成物が処理室２０１内から除去される（パージ）。その後、処理室２０１内の雰囲気が不活性ガスに置換され（不活性ガス置換）、処理室２０１内の圧力が常圧に復帰される（大気圧復帰）。

（ボートアンロードおよびウエハディスチャージ）
ボートエレベータ１１５によりシールキャップ２１９が下降され、反応管２０３の下端が開口される。そして、処理済のウエハ２００が、ボート２１７に支持された状態で、反応管２０３の下端から反応管２０３の外部に搬出される（ボートアンロード）。処理済のウエハ２００は、ボート２１７より取出される（ウエハディスチャージ）。

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

（ａ）排気系を閉塞した状態で、処理室２０１内のウエハ２００に対してＮＨ_３ガスを供給し、ＮＨ_３ガスを処理室２０１内に封じ込めることで、ＮＨ_３ガスが熱的に活性化される前に処理室２０１内から排出されてしまうことを回避できるようになる。そして、処理室２０１内におけるＮＨ_３ガスの滞在時間、すなわち、ＮＨ_３ガスの熱による活性化に必要な加熱時間を充分に確保することができるようになる。これにより、ＮＨ_３ガスの活性化が確実に行われるようになり、第１の層とＮＨ_３ガスとの反応を促進させることが可能となる。結果として、第２の層の形成レート、つまり、ＳｉＣＮ膜の成膜レートを高めることが可能となる。本実施形態によれば、例えば４００〜５００℃のような比較的低い温度帯でＳｉＣＮ膜を成膜する場合であっても、第１の層とＮＨ_３ガスとを反応させやすくなり、ＳｉＣＮ膜の形成を実用的な成膜レートで行うことが可能となる。また、第１の層との反応に寄与しないまま処理室２０１内から排出されてしまうＮＨ_３ガスの量を削減することができ、ＮＨ_３ガスの利用効率を高め、成膜コストを低減させることも可能となる。

（ｂ）ＮＨ_３ガスを封じ込める際のＡＰＣバルブ２４４の開度を、ＢＴＣＳＭガスを供給する際のＡＰＣバルブ２４４の開度よりも小さく（狭く）することで、ＮＨ_３ガスを封じ込める際の処理室２０１内の到達圧力を、ＢＴＣＳＭガスを供給する際の処理室２０１内の到達圧力よりも大きく（高く）することができる。これにより、処理室２０１内に封じ込めたＮＨ_３ガスを効率的に活性化させることができ、ＳｉＣＮ膜の成膜レートをさらに高めることが可能となる。

特に、ＮＨ_３ガスを封じ込める際に、ＡＰＣバルブ２４４を全閉として排気系を密閉することで、ＮＨ_３ガスを封じ込める際の処理室２０１内の到達圧力を、さらに高めることができる。また、ＮＨ_３ガスを封じ込める際に、排気系を密閉することで、処理室２０１内の圧力を、より高速に、より短時間に高めることができる。これらにより、処理室２０１内に封じ込めたＮＨ_３ガスをさらに効率的に活性化させ、ＳｉＣＮ膜の成膜レートをさらに高めることが可能となる。

（ｃ）ＮＨ_３ガスを封じ込める際に、ＮＨ_３ガスを処理室２０１内へ供給し続けることで、処理室２０１内の圧力を上昇させ続けることができる。これにより、ＮＨ_３ガスを封じ込める際の処理室２０１内の到達圧力を、さらに高めることが可能となる。結果として、処理室２０１内に供給したＮＨ_３ガスをさらに効率的に活性化させることができ、ＳｉＣＮ膜の成膜レートをさらに高めることが可能となる。

また、ＮＨ_３ガスを封じ込める際に、ＮＨ_３ガスを処理室２０１内へ供給し続けることで、第１の層と反応することにより消費されたＮＨ_３ガスを補充すること、すなわち、処理室２０１内におけるＮＨ_３ガスの分圧を高い状態に維持することが可能となる。これにより、第１の層とＮＨ_３ガスとの反応効率を維持することが可能となる。すなわち、ＳｉＣＮ膜の成膜レートの低下を抑制することが可能となる。

（ｄ）活性化させたＮＨ_３ガスを供給することで、第１の層中から、Ｃｌ等の不純物を効率的に引き抜いたり脱離させたりすることができ、第２の層を、不純物が少ない層とすることができる。結果として、例えば４００〜５００℃のような比較的低い温度帯で成膜する場合でも、ＳｉＣＮ膜中の不純物濃度を低減させることが可能となる。またその結果、ＳｉＣＮ膜を、フッ化水素（ＨＦ）耐性の高い膜とすることが可能となる。

（ｅ）ＮＨ_３ガスの活性化を、ノンプラズマの雰囲気下で、すなわち、ノンプラズマの条件下で、つまり、熱的に行うことにより、第１の層とＮＨ_３ガスとを反応させる際に、第１の層におけるＳｉ−Ｃ結合の少なくとも一部を切断することなくそのまま保持（維持）することができる。これにより、第１の層からＣが脱離すること、すなわち、第２の層中のＣ濃度が低下することを抑制することが可能となる。その結果、ＳｉＣＮ膜の膜中のＣ濃度の低下を抑制することが可能となる。またその結果、ＳｉＣＮ膜を、ＨＦ耐性の高い膜とすることが可能となる。

（ｆ）上述のサイクルを、ノンプラズマの条件下で所定回数行うことにより、ウエハ２００上に形成するＳｉＣＮ膜やウエハ２００に対するプラズマダメージを回避することが可能となる。例えば、ウエハ２００上に形成されているゲート絶縁膜等が荷電粒子の衝突等の物理的ダメージを受けて破壊されたり、ウエハ２００上に形成されているデバイス構造に電荷が帯電することでデバイス構造がチャージングダメージを受けて破壊されたりすることを回避することが可能となる。また、同様に、処理室２０１内の部材等に対するプラズマダメージを回避することも可能となり、基板処理装置のメンテナンスコストを低減することも可能となる。

（ｇ）ＢＴＣＳＭガスのような、１分子中に複数のハロゲン元素（Ｃｌ）を含むハロシラン原料ガスを用いることで、第１の層を効率よく形成することが可能となり、ＳｉＣＮ膜の成膜レートを高めることが可能となる。また、成膜に寄与しないＢＴＣＳＭガスの消費量を削減することができ、成膜コストを低減させることも可能となる。

（ｈ）ＢＴＣＳＭガスのような、１分子中に含まれるアルキレン基の分子量（分子サイズ）が小さなアルキレンハロシラン原料ガスを用いることで、成膜レートをさらに高め、また、強固な膜を形成することが可能となる。というのも、例えばヘキシレン基やヘプチレン基等の分子量の大きなアルキレン基を１分子中に含むアルキレンハロシラン原料ガスを用いた場合、この分子量の大きなアルキレン基が、原料ガスに含まれるＳｉの反応を阻害する立体障害を引き起こし、第１の層の形成を阻害してしまうことがある。また、第１の層中に、上述のアルキレン基が未分解、或いは一部しか分解していない状態で残っていた場合、この分子量の大きなアルキレン基が、第１の層に含まれるＳｉとＮＨ_３ガスとの反応を阻害する立体障害を引き起こし、第２の層の形成を阻害してしまうことがある。これに対し、ＢＴＣＳＭガスのような、１分子中に含まれるアルキレン基の分子量が小さなアルキレンハロシラン原料ガスを用いることで、上述の立体障害の発生を抑制することができ、第１の層および第２の層の形成をそれぞれ促進させることができる。結果として、成膜レートを高め、強固な膜を形成することが可能となる。また、ＴＣＤＭＤＳガスのような、１分子中に含まれるアルキル基の分子量が小さなアルキルハロシラン原料ガスを用いた場合にも、同様の効果が得られる。

（ｉ）ＢＴＣＳＭガスのような、１分子中に２つのＳｉを含む原料ガスを用いることで、最終的に形成されるＳｉＣＮ膜を、膜中に含まれるＳｉ同士が互いに近接した膜とすることが可能となる。というのも、ＢＴＣＳＭガスが自己分解しない条件下で第１の層を形成する際、ＢＴＣＳＭガス分子に含まれる２つのＳｉは、互いに近接した状態を保ったままウエハ２００（表面の下地膜）上に吸着することとなる。また、ＢＴＣＳＭガスが自己分解する条件下で第１の層を形成する際、ＢＴＣＳＭガス分子に含まれる２つのＳｉは、互いに近接した状態を保ったままウエハ２００上に堆積する傾向が強くなる。すなわち、ＢＴＣＳＭガスのような１分子中に２つのＳｉを含むガスを用いることで、ジクロロシラン（ＳｉＨ_２Ｃｌ_２、略称：ＤＣＳ）ガスのような１分子中に１つのＳｉしか有さないガスを用いる場合と比べ、第１の層中に含まれるＳｉ同士を互いに近接した状態とすることが可能となる。結果として、ＳｉＣＮ膜を、膜中のＳｉ同士が互いに近接した膜とすることが可能となる。これにより、膜のＨＦ耐性を向上させることも可能となる。

（ｊ）ＢＴＣＳＭガスのようなＳｉソース、Ｃソースとして作用するアルキレンハロシラン原料ガスと、ＮＨ_３ガスのようなＮソースとして作用する反応ガスと、を用いることで、つまり、２種類のガスを用いることで、Ｓｉ、ＣおよびＮの３元素を含む膜を形成することが可能となる。すなわち、成膜の際に、３種類のガス、つまり、Ｓｉソース、Ｃソース、Ｎソースを別々に供給する必要がない。そのため、３種類のガスを用いる場合に比べ、ガス供給工程を１工程少なくすることができ、１サイクルあたりの所要時間を短縮させることができ、成膜処理の生産性を向上させることができる。また、３種類のガスを用いる場合に比べ、ガス供給ラインを１ライン少なくすることができ、基板処理装置の構造を簡素化することができ、その製造コストやメンテナンスコストを低減させることも可能となる。

（ｋ）ＢＴＣＳＭガスは分解性が低く（反応性が低く）、熱分解温度が高いことから、例えば６５０〜８００℃のような比較的高い温度帯で成膜する場合でも、過剰な気相反応を抑制することができる。結果として、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でき、基板処理の品質を向上させることが可能となる。

（ｌ）各種ガスの供給を非同時、すなわち、交互に行うことで、これらのガスを、表面反応が支配的な条件下で適正に反応させることができる。結果として、ＳｉＣＮ膜の段差被覆性、膜厚制御の制御性をそれぞれ向上させることが可能となる。また、処理室２０１内における過剰な気相反応を回避することができ、パーティクルの発生を抑制することも可能となる。

（ｍ）上述の効果は、原料ガスとしてＢＴＣＳＭガス以外のＳｉ−Ｃ結合を有する原料ガスを用いる場合や、反応ガスとしてＮＨ_３ガス以外の窒素含有ガスを用いる場合や、反応ガスとして窒素含有ガス以外のガス、例えば、ＮおよびＣを含むガス、酸素含有ガス、硼素含有ガス、炭素含有ガス等を用いる場合にも、同様に奏することができる。

（４）変形例
本実施形態における成膜シーケンスは、図４に示す態様に限定されず、以下に示す変形例のように変更することができる。

（変形例１）
図５に示すように、ＮＨ_３ガスを供給するステップでは、ＮＨ_３ガスの供給をＮ_２ガスの供給よりも先に停止するようにしてもよい。すなわち、ＮＨ_３ガスを供給するステップでは、処理室２０１内へのＮＨ_３ガスの供給を停止した後、排気系を密閉した状態を維持したまま、処理室２０１内へＮ_２ガスを供給し続けることにより、ＮＨ_３ガスが封じ込められた処理室２０１内の圧力（全圧）を上昇させ続けるようにしてもよい。

処理室２０１内へＮＨ_３ガスを供給する時間は、例えば１〜６０秒、好ましくは１〜３０秒の範囲内の時間とする。ＮＨ_３ガスの供給を停止した後、処理室２０１内へのＮ_２ガスの供給を継続する時間は、例えば１〜６０秒、好ましくは１〜３０秒の範囲内の時間とする。その他の処理手順、処理条件は、図４に示す成膜シーケンスと同様の処理手順、処理条件とすることができる。なお、本変形例のＢＴＣＳＭガスを供給するステップにおける処理手順、処理条件は、図４に示す成膜シーケンスと同様とする。

本変形例においても、図４に示す成膜シーケンスと同様の効果を奏する。

また、本変形例によれば、ウエハ２００の面間および面内におけるＳｉＣＮ膜の膜厚や膜質の均一性を向上させることができる。というのも、ＮＨ_３ガスの供給を停止した後に処理室２０１内へ供給するＮ_２ガスは、処理室２０１内の圧力を上昇させる昇圧用ガスとして作用するだけでなく、処理室２０１内のＮＨ_３ガスを攪拌（拡散）させる攪拌用ガス（ピストン）としても作用する。このＮ_２ガスの作用により、ＮＨ_３ガスの供給を停止した後、処理室２０１内に封じ込められたＮＨ_３ガスを処理室２０１内に均一に行き渡らせることができ、結果として、ウエハ２００の面間および面内におけるＳｉＣＮ膜の膜厚や膜質の均一性を向上させることができる。

また、本変形例によれば、ＮＨ_３ガスの使用量を削減することができ、成膜コストを低減させることが可能となる。

（変形例２）
図６に示すように、ＮＨ_３ガスを供給するステップでは、一旦、排気系を開放した状態で、ＮＨ_３ガスを処理室２０１内にプリフローした後に、排気系を閉塞した状態で、ＮＨ_３ガスを処理室２０１内へ供給して封じ込めるようにしてもよい。ＮＨ_３ガスをプリフローする際には、ＡＰＣバルブ２４４を開いた状態でバルブ２４３ｂ，２４３ｄ，２４３ｅを開くようにする。ＡＰＣバルブ２４４の開度は、ＢＴＣＳＭガスを供給するステップにおけるＡＰＣバルブ２４４の開度よりも小さくするのが好ましい。例えば、ＡＰＣバルブ２４４を僅かに開くことで、処理室２０１内から排気系へ向かうガスの流れを僅かに形成するようにする。ＡＰＣバルブ２４４の開度をこのように制御することで、ＮＨ_３ガスを処理室２０１内にプリフローする際に、処理室２０１内の圧力を十分に高めることができ、処理室２０１内へ供給したＮＨ_３ガスを効率的に活性化させることが可能となる。その後、ＡＰＣバルブ２４４を全閉とすることで、処理室２０１内から排気系へ向かうガスの流れを遮断し、ＮＨ_３ガスを処理室２０１内に封じ込めるようにする。なお、本変形例のＢＴＣＳＭガスを供給するステップにおける処理手順、処理条件は、図４に示す成膜シーケンスと同様とする。

本変形例においても、図４に示す成膜シーケンスと同様の効果を奏する。

また、本変形例によれば、ＳｉＣＮ膜の膜質を向上させることが可能となる。というのも、処理室２０１内へのＮＨ_３ガスの封じ込めを開始する際に、処理室２０１内、例えば処理室２０１内の部材の表面等にＢＴＣＳＭガスが微量に残留している場合があると考えられる。この場合に処理室２０１内へのＮＨ_３ガスの封じ込めを開始すると、ＢＴＣＳＭガスとＮＨ_３ガスとが反応することで、塩化アンモニウム（ＮＨ_４Ｃｌ）等の反応副生成物が処理室２０１内に生成され、その反応副生成物を含むパーティクルが発生することがある。このパーティクルが、ＮＨ_３ガスと一緒に処理室２０１内に封じ込められると、ＳｉＣＮ膜中にパーティクルが取り込まれる等してＳｉＣＮ膜の膜質を低下させてしまうことがある。本変形例のように、処理室２０１内へのＮＨ_３ガスの封じ込めを開始する前に、一旦、排気系を開放した状態でＮＨ_３ガスのプリフローを行うことで、処理室２０１内からの反応副生成物やパーティクルの除去を促すことが可能となる。結果として、ＳｉＣＮ膜の膜質を向上させることが可能となる。

（変形例３）
ＮＨ_３ガスを供給するステップの代わりに、ＴＥＡガス等のＮおよびＣを含むガスを供給するステップを行うようにしてもよい。すなわち、ＢＴＣＳＭガスを供給するステップ、ＴＥＡガス等のＮおよびＣを含むガスを供給するステップを非同時に行うサイクルを所定回数（ｎ回）行うようにしてもよい。

ＴＥＡガスを供給するステップでは、排気系を密閉した状態で、処理室２０１内のウエハ２００に対してＴＥＡガスを供給し、処理室２０１内にＴＥＡガスを封じ込めるようにする。すなわち、ガス供給管２３２ｂからＴＥＡガスを流すようにし、ＡＰＣバルブ２４４、バルブ２４３ｂ，２４３ｄ，２４３ｅの開閉制御を、図４に示す成膜シーケンスのステップ２のＡＰＣバルブ２４４、バルブ２４３ｂ，２４３ｄ，２４３ｅの開閉制御と同様の手順で行う。ＭＦＣ２４１ｂで制御するＴＥＡガスの供給流量は、例えば１００〜１００００ｓｃｃｍの範囲内の流量とする。処理室２０１内へＴＥＡガスを供給する時間、すなわち、ガス供給時間（照射時間）は、例えば１〜２００秒、好ましくは１〜１２０秒、より好ましくは１〜６０秒の範囲内の時間とする。その他の処理条件は、例えば、図４に示す成膜シーケンスのステップ２と同様な処理条件とする。なお、本変形例のＢＴＣＳＭガスを供給するステップにおける処理手順、処理条件は、図４に示す成膜シーケンスと同様とする。

排気系を密閉した状態で、処理室２０１内へＴＥＡガスを供給することで、処理室２０１内の圧力を、例えば４００〜５０００Ｐａ、好ましくは５００〜４０００Ｐａの範囲内の圧力に到達させる。このとき、処理室２０１内におけるＴＥＡガスの分圧は、例えば３６０〜４９５０Ｐａの範囲内の圧力となる。処理室２０１内の圧力、および、処理室２０１内におけるＴＥＡガスの分圧をこのような高い圧力帯とすることで、処理室２０１内の温度を例えば４００〜５００℃のような比較的低い温度帯とした場合でも、処理室２０１内へ供給したＴＥＡガスを、ノンプラズマで熱により効率的に活性化させることが可能となる。

上述の条件下でウエハ２００に対して熱的に活性化させたＴＥＡガスを供給することで、ウエハ２００上に形成された第１の層（ＣおよびＣｌを含むＳｉ含有層）とＴＥＡガスとを反応させ、第１の層を改質させることができる。このとき、ＴＥＡガスに含まれていたＮ成分およびＣ成分を第１の層に付加することで、ウエハ２００上に、Ｓｉ、ＣおよびＮを含む層、すなわち、ＳｉＣＮ層が形成されることとなる。ＴＥＡガスに含まれていたＣ成分が取り込まれることで、この層は、図４に示す成膜シーケンスで形成される第２の層よりもＣ成分の多い層、すなわち、Ｃリッチな層となる。ＴＥＡガスは、ノンプラズマで熱により活性化させて供給した方が、上述の反応をソフトに進行させることができ、ＳｉＣＮ層の形成が容易となる。ＳｉＣＮ層を形成する際、第１の層に含まれていたＣｌ等の不純物は、ＴＥＡガスによる第１の層の改質反応の過程において、少なくともＣｌを含むガス状物質を構成し、処理室２０１内から排出される。すなわち、第１の層中のＣｌ等の不純物は、第１の層中から引き抜かれたり、脱離したりすることで、第１の層から分離する。これにより、ＳｉＣＮ層は、第１の層に比べてＣｌ等の不純物が少ない層となる。

ＳｉＣＮ層が形成された後、バルブ２４３ｂを閉じ、ＴＥＡガスの供給を停止する。そして、図４に示す成膜シーケンスのステップ２と同様の処理手順により、処理室２０１内に残留する未反応もしくはＳｉＣＮ層の形成に寄与した後のＴＥＡガスや反応副生成物を処理室２０１内から排除する。

ＮおよびＣを含むガスとしては、ＴＥＡガスの他、例えば、ジエチルアミン（（Ｃ_２Ｈ_５）_２ＮＨ、略称：ＤＥＡ）ガス、モノエチルアミン（Ｃ_２Ｈ_５ＮＨ_２、略称：ＭＥＡ）ガス等のエチルアミン系ガス、トリメチルアミン（（ＣＨ_３）_３Ｎ、略称：ＴＭＡ）ガス、ジメチルアミン（（ＣＨ_３）_２ＮＨ、略称：ＤＭＡ）ガス、モノメチルアミン（ＣＨ_３ＮＨ_２、略称：ＭＭＡ）ガス等のメチルアミン系ガス、トリプロピルアミン（（Ｃ_３Ｈ_７）_３Ｎ、略称：ＴＰＡ）ガス、ジプロピルアミン（（Ｃ_３Ｈ_７）_２ＮＨ、略称：ＤＰＡ）ガス、モノプロピルアミン（Ｃ_３Ｈ_７ＮＨ_２、略称：ＭＰＡ）ガス等のプロピルアミン系ガス、トリイソプロピルアミン（［（ＣＨ_３）_２ＣＨ］_３Ｎ、略称：ＴＩＰＡ）ガス、ジイソプロピルアミン（［（ＣＨ_３）_２ＣＨ］_２ＮＨ、略称：ＤＩＰＡ）ガス、モノイソプロピルアミン（（ＣＨ_３）_２ＣＨＮＨ_２、略称：ＭＩＰＡ）ガス等のイソプロピルアミン系ガス、トリブチルアミン（（Ｃ_４Ｈ_９）_３Ｎ、略称：ＴＢＡ）ガス、ジブチルアミン（（Ｃ_４Ｈ_９）_２ＮＨ、略称：ＤＢＡ）ガス、モノブチルアミン（Ｃ_４Ｈ_９ＮＨ_２、略称：ＭＢＡ）ガス等のブチルアミン系ガス、または、トリイソブチルアミン（［（ＣＨ_３）_２ＣＨＣＨ_２］_３Ｎ、略称：ＴＩＢＡ）ガス、ジイソブチルアミン（［（ＣＨ_３）_２ＣＨＣＨ_２］_２ＮＨ、略称：ＤＩＢＡ）ガス、モノイソブチルアミン（（ＣＨ_３）_２ＣＨＣＨ_２ＮＨ_２、略称：ＭＩＢＡ）ガス等のイソブチルアミン系ガスを用いることができる。すなわち、アミン系ガスとしては、例えば、（Ｃ_２Ｈ_５）_ｘＮＨ_３−ｘ、（ＣＨ_３）_ｘＮＨ_３−ｘ、（Ｃ_３Ｈ_７）_ｘＮＨ_３−ｘ、［（ＣＨ_３）_２ＣＨ］_ｘＮＨ_３−ｘ、（Ｃ_４Ｈ_９）_ｘＮＨ_３−ｘ、［（ＣＨ_３）_２ＣＨＣＨ_２］_ｘＮＨ_３−ｘ（式中、ｘは１〜３の整数）の組成式で表されるガスのうち、少なくとも１種類のガスを用いることができる。ＳｉＣＮ膜中のＮ濃度の増加を抑制しつつ、そのＣ濃度を高くするには、アミン系ガスとして、１分子中においてＮの数よりもＣの数の方が多いガスを用いるのが好ましい。すなわち、アミン系ガスとしては、ＴＥＡ、ＤＥＡ、ＭＥＡ、ＴＭＡ、ＤＭＡ、ＴＰＡ、ＤＰＡ、ＭＰＡ、ＴＩＰＡ、ＤＩＰＡ、ＭＩＰＡ、ＴＢＡ、ＤＢＡ、ＭＢＡ、ＴＩＢＡ、ＤＩＢＡおよびＭＩＢＡからなる群より選択される少なくとも１つのアミンを含むガスを用いるのが好ましい。

また、ＮおよびＣを含むガスとしては、アミン系ガスの他、例えば、有機ヒドラジン系ガスを用いることができる。ここで、有機ヒドラジン系ガスとは、気体状態の有機ヒドラジン（化合物）、例えば、常温常圧下で液体状態である有機ヒドラジンを気化することで得られるガスや、常温常圧下で気体状態である有機ヒドラジン等のヒドラジン基を含むガスのことである。有機ヒドラジン系ガスを、単に、有機ヒドラジンガス、または、有機ヒドラジン化合物ガスと呼ぶこともできる。有機ヒドラジン系ガスは、Ｃ、ＮおよびＨの３元素で構成されるＳｉ非含有のガスであり、更には、Ｓｉおよび金属非含有のガスである。有機ヒドラジン系ガスとしては、例えば、モノメチルヒドラジン（（ＣＨ_３）ＨＮ_２Ｈ_２、略称：ＭＭＨ）ガス、ジメチルヒドラジン（（ＣＨ_３）_２Ｎ_２Ｈ_２、略称：ＤＭＨ）ガス、トリメチルヒドラジン（（ＣＨ_３）_２Ｎ_２（ＣＨ_３）Ｈ、略称：ＴＭＨ）ガス等のメチルヒドラジン系ガスや、エチルヒドラジン（（Ｃ_２Ｈ_５）ＨＮ_２Ｈ_２、略称：ＥＨ）ガス等のエチルヒドラジン系ガスを用いることができる。ＳｉＣＮ膜中のＮ濃度の増加を抑制しつつ、そのＣ濃度を高くするには、有機ヒドラジン系ガスとして、１分子中においてＮの数よりもＣの数の方が多いガスを用いるのが好ましい。

アミン系ガスや有機ヒドラジン系ガスとしては、１分子中にＣを含むリガンドを複数有するガス、すなわち、１分子中にアルキル基等の炭化水素基を複数有するガスを用いるのが好ましい。具体的には、アミン系ガスや有機ヒドラジン系ガスとしては、１分子中にＣを含むリガンド（アルキル基等の炭化水素基）、すなわち、有機リガンドを３つ、或いは２つ有するガスを用いるのが好ましい。

上述の各ステップを非同時に行うサイクルを１回以上（所定回数）行うことにより、ウエハ２００上に、所定組成および所定膜厚のＳｉＣＮ膜を形成することができる。１サイクルあたりに形成するＳｉＣＮ層の厚さを所望の膜厚よりも小さくして、上述のサイクルを所望の膜厚になるまで複数回繰り返すのが好ましい点は、図４に示す成膜シーケンスと同様である。

本変形例によれば、図４に示す成膜シーケンスと同様の効果を奏する。また、Ｃソースとしても作用するＴＥＡガスを供給するステップを行うことで、すなわち、１サイクル中に２種類のカーボンソース（ダブルカーボンソース）を用いて成膜を行うことにより、ウエハ２００上に形成するＳｉＣＮ膜を、図４に示す成膜シーケンスで形成されるＳｉＣＮ膜よりもＣ成分の多い膜、すなわち、Ｃリッチな膜とすることができる。すなわち、ＳｉＣＮ膜の組成比制御のウインドウを広げることが可能となる。

（変形例４）
図７に示すように、さらに、Ｏ_２ガス等の酸素含有ガスを供給するステップを行うようにしてもよい。すなわち、ＢＴＣＳＭガスを供給するステップ、ＮＨ_３ガスを供給するステップ、Ｏ_２ガス等の酸素含有ガスを供給するステップを非同時に行うサイクルを所定回数（ｎ回）行うようにしてもよい。本変形例のＢＴＣＳＭガスを供給するステップ、ＮＨ_３ガスを供給するステップにおける処理手順、処理条件は、図４に示す成膜シーケンスと同様とする。

Ｏ_２ガスを供給するステップでは、排気系を密閉した状態で、処理室２０１内のウエハ２００に対してＯ_２ガスを供給し、処理室２０１内にＯ_２ガスを封じ込めるようにする。すなわち、ガス供給管２３２ｂからＯ_２ガスを流すようにし、ＡＰＣバルブ２４４、バルブ２４３ｂ，２４３ｄ，２４３ｅの開閉制御を、図４に示す成膜シーケンスのステップ２のＡＰＣバルブ２４４、バルブ２４３ｂ，２４３ｄ，２４３ｅの開閉制御と同様の手順で行う。ＭＦＣ２４１ｂで制御するＯ_２ガスの供給流量は、例えば１００〜１００００ｓｃｃｍの範囲内の流量とする。処理室２０１内へＯ_２ガスを供給する時間、すなわち、ガス供給時間（照射時間）は、例えば１〜１２０秒、好ましくは１〜６０秒の範囲内の時間とする。その他の処理条件は、例えば、図４に示す成膜シーケンスのステップ２と同様な処理条件とする。

排気系を密閉した状態で、処理室２０１内へＯ_２ガスを供給することで、処理室２０１内の圧力を、例えば４００〜５０００Ｐａ、好ましくは５００〜４０００Ｐａの範囲内の圧力に到達させる。このとき、処理室２０１内におけるＯ_２ガスの分圧は、例えば３６０〜４９５０Ｐａの範囲内の圧力となる。処理室２０１内の圧力、および、処理室２０１内におけるＯ_２ガスの分圧をこのような高い圧力帯とすることで、処理室２０１内の温度を例えば４００〜５００℃のような比較的低い温度帯とした場合でも、処理室２０１内へ供給したＯ_２ガスを、ノンプラズマで熱により効率的に活性化させ、酸化力を高めることが可能となる。

上述の条件下でウエハ２００に対して熱的に活性化させたＯ_２ガスを供給することで、ウエハ２００上に形成された第２の層（ＳｉＣＮ層）の少なくとも一部が酸化（改質）される。ＳｉＣＮ層が改質されることで、ウエハ２００上に、Ｓｉ、Ｏ、ＣおよびＮを含む層、すなわち、シリコン酸炭窒化層（ＳｉＯＣＮ層）が形成されることとなる。ＳｉＯＣＮ層を形成する際、ＳｉＣＮ層に含まれていたＣｌ等の不純物は、Ｏ_２ガスによるＳｉＣＮ層の改質反応の過程において、少なくともＣｌを含むガス状物質を構成し、処理室２０１内から排出される。すなわち、ＳｉＣＮ層中のＣｌ等の不純物は、ＳｉＣＮ層中から引き抜かれたり、脱離したりすることで、ＳｉＣＮ層から分離する。これにより、ＳｉＯＣＮ層は、ＳｉＣＮ層に比べてＣｌ等の不純物がさらに少ない層となる。Ｏ_２ガスは、ノンプラズマで熱的に活性化させて供給した方が、上述の反応をソフトに進行させることができ、ＳｉＯＣＮ層の形成が容易となる。

ＳｉＯＣＮ層が形成された後、バルブ２４３ｂを閉じ、Ｏ_２ガスの供給を停止する。そして、図４に示す成膜シーケンスのステップ１と同様の処理手順により、処理室２０１内に残留する未反応もしくはＳｉＯＣＮ層の形成に寄与した後のＯ_２ガスや反応副生成物を処理室２０１内から排除する。

酸素含有ガスとしては、Ｏ_２ガスの他、例えば、亜酸化窒素（Ｎ_２Ｏ）ガス、一酸化窒素（ＮＯ）ガス、二酸化窒素（ＮＯ_２）ガス、オゾン（Ｏ_３）ガス、水素（Ｈ_２）ガス＋Ｏ_２ガス、Ｈ_２ガス＋Ｏ_３ガス、水蒸気（Ｈ_２Ｏ）、一酸化炭素（ＣＯ）ガス、二酸化炭素（ＣＯ_２）ガス等を用いることができる。

上述の各ステップを非同時に行うサイクルを１回以上（所定回数）行うことで、ウエハ２００上に、Ｓｉ、Ｏ、ＣおよびＮを含む膜として、所定組成および所定膜厚のシリコン酸炭窒化膜（ＳｉＯＣＮ膜）を形成することができる。１サイクルあたりに形成するＳｉＯＣＮ層の厚さを所望の膜厚よりも小さくして、上述のサイクルを所望の膜厚になるまで複数回繰り返すのが好ましい点は、図４に示す成膜シーケンスと同様である。

本変形例によれば、図４に示す成膜シーケンスと同様の効果を奏する。また、Ｏ_２ガスを供給することでＳｉＣＮ層中からＣｌ等の不純物をさらに脱離させることができ、ＳｉＯＣＮ膜中の不純物濃度をさらに低減させ、膜のＨＦ耐性をさらに向上させることが可能となる。

（変形例５）
ＮＨ_３ガスを供給するステップの代わりにＴＥＡガスを供給するステップを行い、さらにＯ_２ガスを供給するステップを行うようにしてもよい。すなわち、ＢＴＣＳＭガスを供給するステップ、ＴＥＡガスを供給するステップ、Ｏ_２ガスを供給するステップを非同時に行うサイクルを所定回数（ｎ回）行うようにしてもよい。本変形例の各ステップにおける処理手順、処理条件は、図４に示す成膜シーケンスや上述の変形例３，４と同様とする。

ＢＴＣＳＭガスを供給するステップ、ＴＥＡガスを供給するステップを行うことでウエハ２００上にＳｉＣＮ層を形成した後、Ｏ_２ガスを供給するステップを行うことで、ウエハ２００上に形成されたＳｉＣＮ層の少なくとも一部が酸化（改質）される。このとき、例えば処理室２０１内の到達圧力を高くする等して酸化力を高めることで、ＳｉＣＮ層に含まれるＮの大部分を脱離させて不純物レベルとしたり、ＳｉＣＮ層に含まれるＮを実質的に消滅させたりすることもできる。これにより、ＳｉＣＮ層は、ＳｉＯＣＮ層、或いは、シリコン酸炭化層（ＳｉＯＣ層）に改質される。Ｏ_２ガスは、ノンプラズマで熱的に活性化させて供給した方が、上述の反応をソフトに進行させることができ、ＳｉＯＣＮ層、或いは、ＳｉＯＣ層の形成が容易となる。本変形例によれば、ウエハ２００上に、ＳｉＯＣＮ膜、或いは、シリコン酸炭化膜（ＳｉＯＣ膜）が形成されることとなる。

本変形例によれば、図４に示す成膜シーケンスや変形例３，４等と同様の効果を奏する。また、本変形例によれば、Ｏ_２ガスを供給することでＳｉＣＮ層中からＣｌ等の不純物をさらに脱離させることができ、ＳｉＯＣＮ膜、或いは、ＳｉＯＣ膜中の不純物濃度を低減させ、膜のＨＦ耐性を向上させることが可能となる。

（変形例６）
ＮＨ_３ガスを供給するステップの代わりにＯ_２ガスを供給するステップを行うようにしてもよい。すなわち、ＢＴＣＳＭガスを供給するステップ、Ｏ_２ガスを供給するステップを非同時に行うサイクルを所定回数（ｎ回）行うようにしてもよい。本変形例の各ステップにおける処理手順、処理条件は、図４に示す成膜シーケンスや上述の変形例４と同様とする。

ＢＴＣＳＭガスを供給するステップを行うことでウエハ２００上に第１の層（ＣおよびＣｌを含むＳｉ含有層）を形成した後、Ｏ_２ガスを供給するステップを行うことで、ウエハ２００上に形成された第１の層の少なくとも一部が酸化（改質）される。第１の層が改質されることで、ウエハ２００上に、Ｓｉ、ＯおよびＣを含む層、すなわち、シリコン酸炭化層（ＳｉＯＣ層）が形成されることとなる。本変形例によれば、ウエハ２００上に、Ｓｉ、ＯおよびＣを含む膜として、所定組成および所定膜厚のシリコン酸炭化膜（ＳｉＯＣ膜）が形成されることとなる。

本変形例によれば、図４に示す成膜シーケンスと同様の効果を奏する。また、本変形例によれば、Ｏ_２ガスを供給することで第１の層中からＣｌ等の不純物を脱離させることができ、最終的に形成されるＳｉＯＣ膜中の不純物濃度を低減させ、膜のＨＦ耐性を向上させることが可能となる。

（変形例７）
ＢＴＣＳＭガスを供給するステップと、ＮＨ_３ガスを供給するステップとの間に、ＢＣｌ_３ガス等のボラン系ガスを供給するステップを行うようにしてもよい。すなわち、ＢＴＣＳＭガスを供給するステップ、ＢＣｌ_３ガス等のボラン系ガスを供給するステップ、ＮＨ_３ガスを供給するステップを非同時に行うサイクルを所定回数（ｎ回）行うようにしてもよい。本変形例のＢＴＣＳＭガスを供給するステップ、ＮＨ_３ガスを供給するステップにおける処理手順、処理条件は、図４に示す成膜シーケンスと同様とする。

ＢＣｌ_３ガスを供給するステップでは、排気系を密閉した状態で、処理室２０１内のウエハ２００に対してＢＣｌ_３ガスを供給し、処理室２０１内にＢＣｌ_３ガスを封じ込めるようにする。すなわち、ガス供給管２３２ｂからＢＣｌ_３ガスを流すようにし、ＡＰＣバルブ２４４、バルブ２４３ｂ，２４３ｄ，２４３ｅの開閉制御を、図４に示す成膜シーケンスのステップ２のＡＰＣバルブ２４４、バルブ２４３ｂ，２４３ｄ，２４３ｅの開閉制御と同様の手順で行う。ＭＦＣ２４１ｂで制御するＢＣｌ_３ガスの供給流量は、例えば１００〜１００００ｓｃｃｍの範囲内の流量とする。処理室２０１内へＢＣｌ_３ガスを供給する時間、すなわち、ガス供給時間（照射時間）は、例えば１〜１２０秒、好ましくは１〜６０秒の範囲内の時間とする。その他の処理条件は、例えば、図４に示す成膜シーケンスのステップ２と同様な処理条件とする。

排気系を密閉した状態で、処理室２０１内へＢＣｌ_３ガスを供給することで、処理室２０１内の圧力を、例えば４００〜５０００Ｐａ、好ましくは５００〜４０００Ｐａの範囲内の圧力に到達させる。このとき、処理室２０１内におけるＢＣｌ_３ガスの分圧は、例えば３６０〜４９５０Ｐａの範囲内の圧力となる。処理室２０１内の圧力、および、処理室２０１内におけるＢＣｌ_３ガスの分圧をこのような高い圧力帯とすることで、処理室２０１内の温度を例えば４００〜５００℃のような比較的低い温度帯とした場合でも、処理室２０１内へ供給したＢＣｌ_３ガスを、ノンプラズマで熱により効率的に活性化させることが可能となる。

上述の条件下でウエハ２００に対してＢＣｌ_３ガスを供給することで、ウエハ２００上に形成された第１の層（ＣおよびＣｌを含むＳｉ含有層）の表面上に、１原子層未満の厚さのＢ含有層、すなわち、不連続なＢ含有層が形成される。Ｂ含有層は、Ｂ層であってもよいし、ＢＣｌ_３ガスの化学吸着層であってもよいし、その両方を含んでいてもよい。第１の層の表面上にＢ含有層が形成されることで、ウエハ２００上に、Ｓｉ、ＢおよびＣを含む層が形成されることとなる。ＢＣｌ_３ガスは非ボラジン系の硼素含有ガスであるため、Ｓｉ、ＢおよびＣを含む層は、ボラジン環骨格非含有の層となる。ＢＣｌ_３ガスは、ノンプラズマで熱的に活性化させて供給した方が、上述の反応をソフトに進行させることができ、Ｓｉ、ＢおよびＣを含む層の形成が容易となる。

ボラジン環骨格非含有の硼素含有ガスとしては、ＢＣｌ_３ガス以外のハロゲン化ボロン系ガス（ハロボラン系ガス）、例えば、ＢＣｌ_３ガス以外のクロロボラン系ガスや、トリフルオロボラン（ＢＦ_３）ガス等のフルオロボラン系ガスや、トリブロモボラン（ＢＢｒ_３）ガス等のブロモボラン系ガスを用いることができる。また、Ｂ_２Ｈ_６ガス等のボラン系ガスを用いることもできる。また、無機ボラン系ガスの他、有機ボラン系ガスを用いることもできる。

Ｓｉ、ＢおよびＣを含む層が形成された後、バルブ２４３ｂを閉じ、ＢＣｌ_３ガスの供給を停止する。そして、図４に示すステップ２と同様の処理手順により、処理室２０１内に残留する未反応もしくはＳｉ、ＢおよびＣを含む層の形成に寄与した後のＢＣｌ_３ガスや反応副生成物を処理室２０１内から排除する。

その後、ウエハ２００に対してＮＨ_３ガスを供給するステップを行うことで、Ｓｉ、ＢおよびＣを含む層は、Ｓｉ、Ｂ、ＣおよびＮを含む層、すなわち、シリコン硼炭窒化層（ＳｉＢＣＮ層）へと改質される。

上述の各ステップを非同時に行うサイクルを１回以上（所定回数）行うことで、ウエハ２００上に、Ｓｉ、Ｂ、ＣおよびＮを含む膜として、所定組成および所定膜厚のシリコン硼炭窒化膜（ＳｉＢＣＮ膜）を形成することができる。１サイクルあたりに形成するＳｉＢＣＮ層の厚さを所望の膜厚よりも小さくして、上述のサイクルを所望の膜厚になるまで複数回繰り返すのが好ましい点は、図４に示す成膜シーケンスと同様である。

本変形例によれば、図４に示す上述の成膜シーケンスや上述の各変形例と同様の効果を奏する。また、ウエハ２００上に形成する膜中にＢを添加することで、例えば、膜のＨＦ耐性等を向上させることが可能となる。

（変形例８）
ＮＨ_３ガスを供給するステップの代わりにＴＥＡガスを供給するステップを行い、ＢＴＣＳＭガスを供給するステップとＴＥＡガスを供給するステップとの間に、ＢＣｌ_３ガスを供給するステップを行うようにしてもよい。すなわち、ＢＴＣＳＭガスを供給するステップ、ＢＣｌ_３ガスを供給するステップ、ＴＥＡガスを供給するステップを非同時に行うサイクルを所定回数（ｎ回）行うようにしてもよい。本変形例によれば、ウエハ２００上に、ＳｉＢＣＮ膜が形成されることとなる。本変形例の各ステップにおける処理手順、処理条件は、図４に示す成膜シーケンス、変形例７、変形例３と同様とする。

本変形例によれば、図４に示す上述の成膜シーケンスや変形例７と同様の効果を奏する。また、ＴＥＡガスを供給するステップを行うことで、ウエハ２００上に形成するＳｉＢＣＮ膜を、変形例７で形成するＳｉＢＣＮ膜よりもＣ成分の多い膜、すなわち、Ｃリッチな膜とすることができる。すなわち、ＳｉＢＣＮ膜の組成比制御のウインドウを広げることが可能となる。

（変形例９）
ＮＨ_３ガスを供給するステップの代わりに、ＴＭＢガス等のボラジン系ガスを供給するステップを行うようにしてもよい。すなわち、ＢＴＣＳＭガスを供給するステップ、ＴＭＢガス等のボラジン系ガスを供給するステップを非同時に行うサイクルを所定回数（ｎ回）行うようにしてもよい。本変形例のＢＴＣＳＭガスを供給するステップにおける処理手順、処理条件は、図４に示す成膜シーケンスと同様とする。

ＴＭＢガスを供給するステップでは、排気系を密閉した状態で、処理室２０１内のウエハ２００に対してＴＭＢガスを供給し、処理室２０１内にＴＭＢガスを封じ込めるようにする。すなわち、ガス供給管２３２ｂからＴＭＢガスを流すようにし、ＡＰＣバルブ２４４、バルブ２４３ｂ，２４３ｄ，２４３ｅの開閉制御を、図４に示す成膜シーケンスのステップ２のＡＰＣバルブ２４４、バルブ２４３ｂ，２４３ｄ，２４３ｅの開閉制御と同様の手順で行う。ＭＦＣ２４１ｂで制御するＴＭＢガスの供給流量は、例えば１〜１０００ｓｃｃｍの範囲内の流量とする。処理室２０１内へＴＭＢガスを供給する時間、すなわち、ガス供給時間（照射時間）は、例えば１〜１２０秒、好ましくは１〜６０秒の範囲内の時間とする。その他の処理条件は、例えば、図４に示す成膜シーケンスのステップ２と同様な処理条件とする。

排気系を密閉した状態で、処理室２０１内へＴＭＢガスを供給することで、処理室２０１内の圧力を、例えば４００〜５０００Ｐａ、好ましくは５００〜４０００Ｐａの範囲内の圧力に到達させる。このとき、処理室２０１内におけるＴＭＢガスの分圧は、例えば３６０〜４９５０Ｐａの範囲内の圧力となる。処理室２０１内の圧力、および、処理室２０１内におけるＴＭＢガスの分圧をこのような高い圧力帯とすることで、処理室２０１内の温度を例えば４００〜５００℃のような比較的低い温度帯とした場合でも、処理室２０１内へ供給したＴＭＢガスを、ノンプラズマで熱により効率的に活性化させることが可能となる。

上述の条件下でウエハ２００に対してＴＭＢガスを供給することで、第１の層（ＣおよびＣｌを含むＳｉ含有層）とＴＭＢガスとが反応する。すなわち、第１の層に含まれるＣｌ（クロロ基）とＴＭＢに含まれるリガンド（メチル基）とが反応する。それにより、ＴＭＢのリガンドと反応させた第１の層のＣｌを、第１の層から分離させる（引き抜く）と共に、第１の層のＣｌと反応させたＴＭＢのリガンドを、ＴＭＢから分離させることができる。そして、リガンドが分離したＴＭＢのボラジン環を構成するＮと、第１の層のＳｉと、を結合させることができる。すなわち、ＴＭＢのボラジン環を構成するＢ、Ｎのうちメチルリガンドが外れ未結合手（ダングリングボンド）を有することとなったＮと、第１の層に含まれ未結合手を有することとなったＳｉ、もしくは、未結合手を有していたＳｉとを結合させて、Ｓｉ−Ｎ結合を形成することが可能となる。このとき、ＴＭＢのボラジン環を構成するボラジン環骨格は、壊れることなく保持されることとなる。

ＴＭＢガスを上述の条件下で供給することで、ＴＭＢにおけるボラジン環骨格を破壊することなく保持しつつ、第１の層とＴＭＢとを適正に反応させることができ、上述の一連の反応を生じさせることが可能となる。ＴＭＢのボラジン環骨格を保持した状態で、この一連の反応を生じさせるための最も重要なファクター（条件）は、ウエハ２００の温度と処理室２０１内の圧力、特にウエハ２００の温度と考えられ、これらを適正に制御することで、適正な反応を生じさせることが可能となる。

この一連の反応により、第１の層中にボラジン環が新たに取り込まれ、第１の層は、ボラジン環骨格を有しＳｉ、Ｂ、ＣおよびＮを含む層、すなわち、ボラジン環骨格を含むシリコン硼炭窒化層（ＳｉＢＣＮ層）へと変化する（改質される）。ボラジン環骨格を含むＳｉＢＣＮ層は、例えば１原子層未満から数原子層程度の厚さの層となる。ボラジン環骨格を含むＳｉＢＣＮ層は、Ｓｉ、Ｃおよびボラジン環骨格を含む層ともいえる。

第１の層中にボラジン環が新たに取り込まれることにより、第１の層中に、ボラジン環を構成するＢ成分、Ｎ成分が取り込まれることとなる。さらにこのとき、第１の層中に、ＴＭＢのリガンドに含まれていたＣ成分も取り込まれることとなる。つまり、第１の層とＴＭＢとを反応させて第１の層中にボラジン環を取り込むことにより、第１の層中に、Ｂ成分、Ｃ成分およびＮ成分を添加することができる。

ボラジン環骨格を含むＳｉＢＣＮ層を形成する際、第１の層に含まれていたＣｌや、ＴＭＢガスに含まれていたＨは、ＴＭＢガスによる第１の層の改質反応の過程において、少なくともＣｌ、Ｈを含むガス状物質を構成し、処理室２０１内から排出される。すなわち、第１の層中のＣｌ等の不純物は、第１の層中から引き抜かれたり、脱離したりすることで、第１の層から分離することとなる。これにより、ボラジン環骨格を含むＳｉＢＣＮ層は、第１の層に比べてＣｌ等の不純物が少ない層となる。

ボラジン環骨格を含むＳｉＢＣＮ層を形成する際、ＴＭＢに含まれるボラジン環を構成するボラジン環骨格を破壊することなく維持（保持）することにより、ボラジン環の中央の空間を維持（保持）することができ、ポーラス状のＳｉＢＣＮ層を形成することが可能となる。

ボラジン環骨格を含むＳｉＢＣＮ層が形成された後、バルブ２４３ｂを閉じ、ＴＭＢガスの供給を停止する。そして、ステップ１と同様の処理手順により、処理室２０１内に残留する未反応もしくはボラジン環骨格を含むＳｉＢＣＮ層の形成に寄与した後のＴＭＢガスや反応副生成物を処理室２０１内から排除する。

ボラジン環骨格を含むガスとしては、ＴＭＢガスの他、例えば、ＴＥＢガス、ＴＰＢガス、ＴＩＰＢガス、ＴＢＢガス、ＴＩＢＢガス等を用いることができる。

上述の各ステップを非同時に行うサイクルを１回以上（所定回数）行うことにより、ウエハ２００上に、所定組成および所定膜厚のボラジン環骨格を含むＳｉＢＣＮ膜を形成することができる。１サイクルあたりに形成するＳｉＢＣＮ層の厚さを所望の膜厚よりも小さくして、上述のサイクルを所望の膜厚になるまで複数回繰り返すのが好ましい点は、図４に示す成膜シーケンスと同様である。

本変形例によれば、図４に示す上述の成膜シーケンスや変形例７，８等と同様の効果を奏する。また、ウエハ２００上に形成する膜を、ボラジン環骨格を含む膜、すなわち、原子密度の低いポーラス状の膜とすることで、膜の誘電率を、例えば、変形例７，８におけるＳｉＢＣＮ膜の誘電率よりも低下させることが可能となる。また、ウエハ２００上に形成する膜を、ボラジン環骨格を含む膜、すなわち、Ｂを、膜を構成するボラジン環骨格の一構成要素として含む膜とすることで、膜の酸化耐性を向上させることが可能となる。

（変形例１０）
ＢＴＣＳＭガスを供給するステップの代わりに、ＨＣＤＳガス等の、ＳｉおよびＣｌを含み、Ｓｉ−Ｓｉ結合を有する原料ガスを供給するステップを行うようにしてもよい。すなわち、ＨＣＤＳガス等の、ＳｉおよびＣｌを含み、Ｓｉ−Ｓｉ結合を有する原料ガスを供給するステップ、ＮＨ_３ガスを供給するステップを非同時に行うサイクルを所定回数（ｎ回）行うようにしてもよい。本変形例のＮＨ_３ガスを供給するステップにおける処理手順、処理条件は、図４に示す成膜シーケンスと同様とする。

ＨＣＤＳガスを供給するステップでは、ガス供給管２３２ａからＨＣＤＳガスを流すようにし、ＡＰＣバルブ２４４、バルブ２４３ａ，２４３ｄ，２４３ｅの開閉制御を、図４に示す成膜シーケンスのステップ１のＡＰＣバルブ２４４、バルブ２４３ａ，２４３ｄ，２４３ｅの開閉制御と同様の手順で行う。ＭＦＣ２４１ａで制御するＨＣＤＳガスの供給流量は、例えば１〜２０００ｓｃｃｍ、好ましくは１０〜１０００ｓｃｃｍの範囲内の流量とする。ヒータ２０７の温度は、ウエハ２００の温度が、例えば２５０〜７００℃、好ましくは３００〜６５０℃、より好ましくは３５０〜６００℃の範囲内の温度となるような温度に設定する。その他の処理条件は、例えば、図４に示す成膜シーケンスのステップ１と同様の処理条件とする。

ウエハ２００の温度が２５０℃未満となると、ウエハ２００上にＨＣＤＳが化学吸着しにくくなり、実用的な成膜速度が得られなくなることがある。ウエハ２００の温度を２５０℃以上とすることで、これを解消することが可能となる。ウエハ２００の温度を３００℃以上、さらには３５０℃以上とすることで、ウエハ２００上にＨＣＤＳをより十分に吸着させることが可能となり、より十分な成膜速度が得られるようになる。

ウエハ２００の温度が７００℃を超えると、ＣＶＤ反応が強くなる（気相反応が支配的になる）ことで、膜厚均一性が悪化しやすくなり、その制御が困難となってしまう。ウエハ２００の温度を７００℃以下とすることで、膜厚均一性の悪化を抑制でき、その制御が可能となる。特にウエハ２００の温度を６５０℃以下、さらには６００℃以下とすることで、表面反応が支配的になり、膜厚均一性を確保しやすくなり、その制御が容易となる。

よって、ウエハ２００の温度は２５０〜７００℃、好ましくは３００〜６５０℃、より好ましくは３５０〜６００℃の範囲内の温度とするのがよい。

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

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

ＨＣＤＳガスの吸着層は、ＨＣＤＳガスのガス分子の連続的な吸着層の他、不連続な吸着層をも含む。すなわち、ＨＣＤＳガスの吸着層は、ＨＣＤＳ分子で構成される１分子層もしくは１分子層未満の厚さの吸着層を含む。ＨＣＤＳガスの吸着層を構成するＨＣＤＳ分子は、ＳｉとＣｌとの結合が一部切れたものも含む。すなわち、ＨＣＤＳガスの吸着層は、ＨＣＤＳガスの物理吸着層であってもよいし、ＨＣＤＳガスの化学吸着層であってもよいし、その両方を含んでいてもよい。

ここで、１原子層未満の厚さの層とは不連続に形成される原子層のことを意味しており、１原子層の厚さの層とは連続的に形成される原子層のことを意味している。１分子層未満の厚さの層とは不連続に形成される分子層のことを意味しており、１分子層の厚さの層とは連続的に形成される分子層のことを意味している。Ｃｌを含むＳｉ含有層は、Ｃｌを含むＳｉ層とＨＣＤＳガスの吸着層との両方を含み得る。但し、上述の通り、Ｃｌを含むＳｉ含有層については「１原子層」、「数原子層」等の表現を用いることとする。

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

ウエハ２００上に形成される第１の層の厚さが数原子層を超えると、ＮＨ_３ガスを供給するステップでの改質の作用が第１の層の全体に届かなくなる。また、ウエハ２００上に形成可能な第１の層の厚さの最小値は１原子層未満である。よって、第１の層の厚さは１原子層未満から数原子層程度とするのが好ましい。第１の層の厚さを１原子層以下、すなわち、１原子層または１原子層未満とすることで、ＮＨ_３ガスを供給するステップでの改質反応の作用を相対的に高めることができ、ＮＨ_３ガスを供給するステップでの改質反応に要する時間を短縮することができる。ＨＣＤＳガスを供給するステップでの第１の層の形成に要する時間を短縮することもできる。結果として、１サイクルあたりの処理時間を短縮することができ、トータルでの処理時間を短縮することも可能となる。すなわち、成膜レートを高くすることも可能となる。また、第１の層の厚さを１原子層以下とすることで、膜厚均一性の制御性を高めることも可能となる。

原料ガスとしては、ＨＣＤＳガスの他、例えば、テトラクロロシランすなわちシリコンテトラクロライド（ＳｉＣｌ_４、略称：ＳＴＣ）ガス、トリクロロシラン（ＳｉＨＣｌ_３、略称：ＴＣＳ）ガス、ジクロロシラン（ＳｉＨ_２Ｃｌ_２、略称：ＤＣＳ）ガス、モノクロロシラン（ＳｉＨ_３Ｃｌ、略称：ＭＣＳ）ガス等の無機原料ガス等を用いることができる。不活性ガスとしては、Ｎ_２ガスの他、例えば、Ａｒガス、Ｈｅガス、Ｎｅガス、Ｘｅガス等の希ガスを用いることができる。

第１の層が形成された後、図４に示す成膜シーケンスのステップ１と同様の処理手順により、処理室２０１内に残留する未反応もしくは第１の層の形成に寄与した後のＨＣＤＳガスを排気系より排気し処理室２０１内から排除する。

その後、ＮＨ_３ガスを供給するステップを行うことで、ウエハ２００上に形成された第１の層（Ｃｌを含むＳｉ含有層）の少なくとも一部が窒化（改質）される。第１の層が改質されることで、ウエハ２００上に、ＳｉおよびＮを含む層、すなわち、シリコン窒化層（ＳｉＮ層）が形成されることとなる。ＮＨ_３ガスは、ノンプラズマで熱的に活性化させて供給した方が、上述の反応をソフトに進行させることができ、ＳｉＮ層の形成が容易となる。ＳｉＮ層を形成する際、第１の層に含まれていたＣｌ等の不純物は、第１の層中から引き抜かれたり、脱離したりすることで、第１の層から分離する。この点は、図４に示す成膜シーケンスと同様である。これにより、ＳｉＮ層は、第１の層に比べてＣｌ等の不純物が少ない層となる。なお、ＮＨ_３ガスを供給するステップでは、ウエハ２００の温度は、ＨＣＤＳガスを供給するステップにおけるウエハ２００の温度と同様とし、その他の処理条件は、図４に示す成膜シーケンスのステップ２の処理条件と同様とする。

上述の各ステップを非同時に行うサイクルを１回以上（所定回数）行うことにより、ウエハ２００上に、ＳｉおよびＮを含む膜として、所定組成および所定膜厚のＳｉＮ膜を形成することができる。１サイクルあたりに形成するＳｉＮ層の厚さを所望の膜厚よりも小さくして、上述のサイクルを所望の膜厚になるまで複数回繰り返すのが好ましい点は、図４に示す成膜シーケンスと同様である。

本変形例によれば、図４に示す成膜シーケンスと同様の効果を奏する。

（変形例１１）
ＨＣＤＳガスを供給するステップ、ＮＨ_３ガスを供給するステップ、Ｏ_２ガスを供給するステップを非同時に行うサイクルを所定回数（ｎ回）行うようにしてもよい。本変形例によれば、ウエハ２００上に、ＳｉＯＮ膜が形成されることとなる。本変形例の各ステップにおける処理手順、処理条件は、変形例１０、図４に示す成膜シーケンス、変形例４と同様とする。本変形例においても、図４に示す成膜シーケンスや変形例４等と同様の効果を奏する。

（変形例１２）
ＨＣＤＳガスを供給するステップ、Ｃ_３Ｈ_６ガスを供給するステップ、ＮＨ_３ガスを供給するステップを非同時に行うサイクルを所定回数（ｎ回）行うようにしてもよい。本変形例のＨＣＤＳガスを供給するステップ、ＮＨ_３ガスを供給するステップにおける処理手順、処理条件は、変形例１０、図４に示す成膜シーケンスと同様とする。

Ｃ_３Ｈ_６ガスを供給するステップでは、排気系を密閉した状態で、処理室２０１内のウエハ２００に対してＣ_３Ｈ_６ガスを供給し、処理室２０１内にＣ_３Ｈ_６ガスを封じ込めるようにする。すなわち、ガス供給管２３２ｃからＣ_３Ｈ_６ガスを流すようにし、ＡＰＣバルブ２４４、バルブ２４３ｃ，２４３ｄ，２４３ｅの開閉制御を、図４に示す成膜シーケンスのステップ２のＡＰＣバルブ２４４、バルブ２４３ｂ，２４３ｄ，２４３ｅの開閉制御と同様の手順で行う。ＭＦＣ２４１ｃで制御するＣ_３Ｈ_６ガスの供給流量は、例えば１００〜１００００ｓｃｃｍの範囲内の流量とする。処理室２０１内へＣ_３Ｈ_６ガスを供給する時間、すなわち、ガス供給時間（照射時間）は、例えば１〜２００秒、好ましくは１〜１２０秒、より好ましくは１〜６０秒の範囲内の時間とする。ウエハ２００の温度は、ＨＣＤＳガスを供給するステップにおけるウエハ２００の温度と同様とする。その他の処理条件は、例えば、図４に示す成膜シーケンスのステップ２と同様な処理条件とする。

排気系を密閉した状態で、処理室２０１内へＣ_３Ｈ_６ガスを供給することで、処理室２０１内の圧力を、例えば４００〜５０００Ｐａ、好ましくは５００〜４０００Ｐａの範囲内の圧力に到達させる。このとき、処理室２０１内におけるＣ_３Ｈ_６ガスの分圧は、例えば３６０〜４９５０Ｐａの範囲内の圧力となる。処理室２０１内の圧力、および、処理室２０１内におけるＣ_３Ｈ_６ガスの分圧をこのような高い圧力帯とすることで、ステップ２における処理室２０１内の温度を例えば４００〜５００℃のような比較的低い温度帯とした場合でも、処理室２０１内へ供給したＣ_３Ｈ_６ガスを、ノンプラズマで熱により効率的に活性化させることが可能となる。

上述の条件下でウエハ２００に対してＣ_３Ｈ_６ガスを供給するステップを行うことで、ウエハ２００上に形成された第１の層（Ｃｌを含むＳｉ含有層）の表面上に、１原子層未満の厚さのＣ含有層、すなわち、不連続なＣ含有層が形成される。Ｃ含有層は、Ｃ層であってもよいし、Ｃ_３Ｈ_６ガスの化学吸着層であってもよいし、その両方を含んでいてもよい。

第１の層の表面上にＣ含有層が形成された後、バルブ２４３ｃを閉じ、Ｃ_３Ｈ_６ガスの供給を停止する。そして、図４に示す成膜シーケンスのステップ２と同様の処理手順により、処理室２０１内に残留する未反応もしくはＣ含有層の形成に寄与した後のＣ_３Ｈ_６ガスや反応副生成物を処理室２０１内から排除する。

炭素含有ガスとしては、Ｃ_３Ｈ_６ガスの他、例えば、アセチレン（Ｃ_２Ｈ_２）ガス、エチレン（Ｃ_２Ｈ_４）ガス等の炭化水素系ガスを用いることができる。

その後、ウエハ２００に対してＮＨ_３ガスを供給するステップを行うことで、Ｃ含有層が形成された第１の層は、ＳｉＣＮ層へと改質される。このとき、Ｃ含有層が形成された第１の層とＮＨ_３ガスとの反応、すなわち、ＳｉＣＮ層の形成を確実に行うには、第１の層の表面上へのＣ_３Ｈ_６ガス分子等の吸着反応が飽和する前に、すなわち、第１の層の表面上に形成されるＣ_３Ｈ_６ガスの吸着層（化学吸着層）等のＣ含有層が連続層となる前に（不連続層であるうちに）、Ｃ_３Ｈ_６ガスを供給するステップを終了させることが好ましい。

上述の３つのステップを非同時に行うサイクルを１回以上（所定回数）行うことにより、ウエハ２００上に、ＳｉＣＮ膜を形成することができる。１サイクルあたりに形成するＳｉＣＮ層の厚さを所望の膜厚よりも小さくして、上述のサイクルを所望の膜厚になるまで複数回繰り返すのが好ましい点は、図４に示す成膜シーケンスと同様である。

本変形例によれば、図４に示す上述の成膜シーケンスと同様の効果を奏する。また、この変形例によれば、ＳｉＣＮ膜を形成する際、炭素含有ガスとして、Ｃ_３Ｈ_６ガスのようなＮを含まないガス、すなわち、Ｎソースとして作用しない炭化水素系ガスを用いることで、ＳｉＣＮ膜中に、炭素含有ガス由来のＮ成分が添加されてしまうことを防止することができる。これにより、最終的に形成されるＳｉＣＮ膜中のＮ濃度の増加を抑制しつつ、そのＣ濃度を高くすることが可能となる。すなわち、ＳｉＣＮ膜の組成比制御の制御性を向上させることが可能となる。さらに、本変形例によれば、このような炭素含有ガスを処理室２０１内に封じ込めるようにしたので、炭素含有ガスの封じ込めを行わない場合よりも、ＳｉＣＮ膜中のＣ濃度を大幅に高くすることが可能となる。

（変形例１３）
ＨＣＤＳガスを供給するステップ、ＴＥＡガスを供給するステップを非同時に行うサイクルを所定回数（ｎ回）行うようしてもよい。本変形例によれば、ウエハ２００上に、ＳｉＣＮ膜が形成されることとなる。本変形例の各ステップにおける処理手順、処理条件は、上述の各変形例と同様とする。本変形例においても、図４に示す成膜シーケンスや変形例３等と同様の効果を奏する。

（変形例１４）
図８に示すように、ＨＣＤＳガスを供給するステップ、Ｃ_３Ｈ_６ガスを供給するステップ、ＮＨ_３ガスを供給するステップ、Ｏ_２ガスを供給するステップを非同時に行うサイクルを所定回数（ｎ回）行うようにしてもよい。本変形例によれば、ウエハ２００上に、ＳｉＯＣＮ膜が形成されることとなる。本変形例の各ステップにおける処理手順、処理条件は、上述の各変形例と同様とする。本変形例によれば、図４に示す成膜シーケンスや変形例４等と同様の効果を奏する。また、変形例１２と同様に、Ｎソースとして作用しない炭化水素系ガスを用いることで、ＳｉＯＣＮ膜の組成比制御の制御性を向上させることが可能となる。また、炭素含有ガスの封じ込めを行うことで、ＳｉＯＣＮ膜中のＣ濃度を大幅に高くすることが可能となる。

また、本変形例では、ＨＣＤＳガスを供給するステップ、Ｃ_３Ｈ_６ガスを供給するステップ、ＮＨ_３ガスを供給するステップ、Ｏ_２ガスを供給するステップをこの順に非同時に行うサイクルを所定回数（ｎ回）行うようにしてもよく、ＨＣＤＳガスを供給するステップ、Ｃ_３Ｈ_６ガスを供給するステップ、Ｏ_２ガスを供給するステップ、ＮＨ_３ガスを供給するステップをこの順に非同時に行うサイクルを所定回数（ｎ回）行うようにしてもよい。つまり、ＮＨ_３ガスを供給するステップ、Ｏ_２ガスを供給するステップの順序を入れ替えてもよい。いずれの場合でも、上述の効果と同様の効果を奏することができる。

（変形例１５）
ＨＣＤＳガスを供給するステップ、ＴＥＡガスを供給するステップ、Ｏ_２ガスを供給するステップを非同時に行うサイクルを所定回数（ｎ回）行うようにしてもよい。本変形例によれば、ウエハ２００上に、ＳｉＯＣＮ膜、或いは、ＳｉＯＣ膜が形成されることとなる。本変形例の各ステップにおける処理手順、処理条件は、上述の各変形例と同様とする。本変形例によれば、図４に示す成膜シーケンスや変形例５等と同様の効果を奏する。

（変形例１６）
ＨＣＤＳガスを供給するステップ、ＢＣｌ_３ガスを供給するステップ、ＮＨ_３ガスを供給するステップを非同時に行うサイクルを所定回数（ｎ回）行うようにしてもよい。本変形例によれば、ウエハ２００上に、ＳｉＢＮ膜が形成されることとなる。本変形例の各ステップにおける処理手順、処理条件は、上述の各変形例と同様とする。本変形例によれば、図４に示す成膜シーケンスや変形例７等と同様の効果を奏する。

（変形例１７）
ＨＣＤＳガスを供給するステップ、Ｃ_３Ｈ_６ガスを供給するステップ、ＢＣｌ_３ガスを供給するステップ、ＮＨ_３ガスを供給するステップを非同時に行うサイクルを所定回数（ｎ回）行うようにしてもよい。本変形例によれば、ウエハ２００上に、ＳｉＢＣＮ膜が形成されることとなる。本変形例の各ステップにおける処理手順、処理条件は、上述の各変形例と同様とする。本変形例によれば、図４に示す成膜シーケンスや変形例７，１２等と同様の効果を奏する。

また、本変形例では、ＨＣＤＳガスを供給するステップ、Ｃ_３Ｈ_６ガスを供給するステップ、ＢＣｌ_３ガスを供給するステップ、ＮＨ_３ガスを供給するステップをこの順に非同時に行うサイクルを所定回数（ｎ回）行うようにしてもよく、ＨＣＤＳガスを供給するステップ、ＢＣｌ_３ガスを供給するステップ、Ｃ_３Ｈ_６ガスを供給するステップ、ＮＨ_３ガスを供給するステップをこの順に非同時に行うサイクルを所定回数（ｎ回）行うようにしてもよい。つまり、ＢＣｌ_３ガスを供給するステップ、Ｃ_３Ｈ_６ガスを供給するステップの順序を入れ替えてもよい。いずれの場合でも、上述の効果と同様の効果を奏することができる。

（変形例１８）
ＨＣＤＳガスを供給するステップ、ＢＣｌ_３ガスを供給するステップ、ＴＥＡガスを供給するステップを非同時に行うサイクルを所定回数（ｎ回）行うようにしてもよい。本変形例によれば、ウエハ２００上に、ＳｉＢＣＮ膜が形成されることとなる。本変形例の各ステップにおける処理手順、処理条件は、上述の各変形例と同様とする。本変形例によれば、図４に示す成膜シーケンスや変形例８等と同様の効果を奏する。

（変形例１９）
ＨＣＤＳガスを供給するステップ、ＴＭＢガスを供給するステップを非同時に行うサイクルを所定回数（ｎ回）行うようにしてもよい。本変形例によれば、ウエハ２００上に、ボラジン環骨格を含むＳｉＢＣＮ膜が形成されることとなる。本変形例の各ステップにおける処理手順、処理条件は、上述の各変形例と同様とする。本変形例によれば、図４に示す成膜シーケンスや変形例９等と同様の効果を奏する。

（変形例２０）
図４に示す成膜シーケンスや上述の各変形例では、Ｃ_３Ｈ_６ガスを、ＢＴＣＳＭガス、ＨＣＤＳガス等の原料ガスや、ＮＨ_３ガス、Ｏ_２ガス、ＴＥＡガス、ＢＣｌ_３ガス、ＴＭＢガス等の反応ガスと同時に供給するようにしてもよい。すなわち、Ｃ_３Ｈ_６ガスを供給するステップを、原料ガスを供給するステップ、および、Ｃ_３Ｈ_６ガス以外の反応ガスを供給するステップのうち少なくともいずれかのステップと同時に行うようにしてもよい。図９は、変形例３において、Ｃ_３Ｈ_６ガスを供給するステップを、ＴＥＡガスを供給するステップと同時に行う例を示している。

Ｃ_３Ｈ_６ガスを供給するステップは、例えば、変形例１２におけるＣ_３Ｈ_６ガスを供給するステップと同様の処理手順、処理条件により行う。炭素含有ガスとしては、Ｃ_３Ｈ_６ガスの他、上述の炭化水素系ガスを用いることができる。

この変形例によっても、図４に示す成膜シーケンスや上述の各変形例と同様の効果を奏する。また、この変形例によれば、最終的に形成される膜中に、Ｃ_３Ｈ_６ガスに含まれていたＣ成分を添加することが可能となる。これにより、最終的に形成される膜の組成比制御の制御性を高め、最終的に形成される膜中のＣ濃度を高めることが可能となる。但し、Ｃ_３Ｈ_６ガスを、ＢＴＣＳＭガス、ＨＣＤＳガスと同時に供給するのではなく、ＮＨ_３ガス、Ｏ_２ガス、ＢＣｌ_３ガス、ＴＭＢガスと同時に供給する方が、処理室２０１内におけるＣ_３Ｈ_６ガスの気相反応を回避することができ、処理室２０１内でのパーティクルの発生を抑制することが可能となる点で、好ましい。また、Ｃ_３Ｈ_６ガスを、ＢＣｌ_３ガスやＮＨ_３ガスと同時に供給するのではなく、ＴＭＢガスやＴＥＡガスと同時に供給する方が、形成される膜の組成比制御の制御性を高めることができる点で、好ましい。

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

例えば、上述の実施形態では、排気流路開閉部としてＡＰＣバルブ２４４を用いる例について説明したが、本発明はこの態様に限定されない。例えば、排気管２３１に、ＡＰＣバルブ２４４の代わりに、もしくは、ＡＰＣバルブ２４４以外に開閉バルブを設け、この開閉バルブを排気流路開閉部として用いるようにしてもよい。

また例えば、上述の実施形態では、排気系を閉塞する際に、ＡＰＣバルブ２４４を全閉とせず、僅かに開くようにしてもよい。例えば、処理室２０１内へ反応ガスを封じ込める際に、ＡＰＣバルブ２４４を僅かに開くことで、処理室２０１内から排気管２３１へと向かう反応ガスの流れを僅かに形成するようにしてもよい。これにより、処理室２０１内で生成された反応副生成物や、第１の層から脱離したＣｌを含むガス状物質等を処理室２０１内から除去することが可能となり、成膜処理の品質を向上させることが可能となる。

また例えば、図１５に示すように、ＡＰＣバルブ２４４をバイパスするサブ排気管としてのバイパス排気管（スロー排気管）２３１ａを、排気管２３１に設けるようにしてもよい。バイパス排気管２３１ａの内径は、排気管２３１の内径よりも小さくするのが好ましい。バイパス排気管２３１ａには、バルブ２４４ａと、コンダクタンス調整部として作用する絞り部としてのオリフィス２４４ｂと、が設けられている。この構成により、バイパス排気管２３１ａ内のコンダクタンスを、排気管２３１内のコンダクタンスよりも充分に小さくすることができる。排気系を閉塞する際に、バルブ２４４ａを開き、バイパス排気管２３１ａを開放することで、ＡＰＣバルブ２４４を全閉とした場合であっても、ＡＰＣバルブ２４４を僅かに開いた場合の上述の効果と同様の効果が得られるようになる。また、排気系の排気流路を閉塞する際のＡＰＣバルブ２４４の開度制御を簡素化することも可能となる。バイパス排気管２３１ａ、バルブ２４４ａ、オリフィス２４４ｂにより構成されるバイパス排気系（スロー排気系）を、上述の排気系に含めて考えてもよい。また、バイパス排気管２３１ａ、オリフィス２４４ｂにより構成されるバイパス排気流路（スロー排気流路）を、上述の排気流路に含めて考えてもよい。なお、開度が固定されたオリフィス２４４ｂの代わりに、開度調整機構を備えたニードルバルブ等を用いることも可能である。

また、上述の実施形態では、処理室２０１内から原料ガスや反応ガスを除去する際、バルブ２４３ｄ，２４３ｅを開き、処理室２０１内へＮ_２ガスを供給するようにしてもよい。この場合、Ｎ_２ガスはパージガスとして作用し、これにより、処理室２０１内に残留するガスや反応副生成物等を処理室２０１内から排除する効果を高めることができる。

また、処理室２０１内から原料ガスや反応ガスを除去する際、処理室２０１内の残留ガス等を完全に排除しなくてもよく、処理室２０１内を完全にパージしなくてもよい。処理室２０１内へ残留するガスが微量であれば、その後に行われるステップにおいて悪影響が生じることはない。処理室２０１内へＮ_２ガスを供給する場合におけるＮ_２ガスの流量も大流量とする必要はなく、例えば、反応管２０３（処理室２０１）の容積と同程度の量のＮ_２ガスを供給することで、その後に行われるステップにおいて悪影響が生じない程度のパージを行うことができる。このように、処理室２０１内を完全にパージしないことで、パージ時間を短縮し、スループットを向上させることができる。Ｎ_２ガスの消費を必要最小限に抑えることも可能となる。

反応ガスを供給するステップだけでなく、原料ガスを供給するステップにおいても、排気系を閉塞した状態で、処理室２０１内のウエハ２００に対して原料ガスを供給し、原料ガスを処理室２０１内に封じ込めるようにしてもよい。このとき、排気系の排気流路を密閉するようにしてもよい。また、このとき、原料ガスを処理室２０１内へ供給し続け、処理室２０１内の圧力を上昇させ続けるようにしてもよい。このようにした場合、処理室２０１内に供給した原料ガスの熱分解を促すことができ、結果として、ウエハ２００上への第１の層の形成レート、すなわち、最終的に形成される膜の成膜レートを高めることが可能となる。また、このとき、一旦、排気系を開放した状態で、原料ガスを処理室２０１内にプリフローした後に、排気系を閉塞した状態で、原料ガスを処理室２０１内へ供給して封じ込めるようにしてもよい。このようにした場合、処理室２０１内に残留していた反応ガスと原料ガスとの反応により生成される反応副生成物やパーティクルの処理室２０１内からの除去を促すことが可能となる。結果として、最終的に形成される膜の膜質を向上させることが可能となる。

上述の実施形態では、原料ガスを供給した後、反応ガスを供給する例について説明した。本発明はこのような形態に限定されず、これらのガスの供給順序は逆でもよい。すなわち、反応ガスを供給した後、原料ガスを供給するようにしてもよい。ガスの供給順序を変えることにより、形成される薄膜の膜質や組成比を変化させることが可能となる。また、複数種の反応ガスを用いる場合、その供給順序は任意に変更することが可能である。ガスの供給順序を変えることにより、形成される薄膜の膜質や組成比を変化させることが可能となる。

上述の実施形態や各変形例の手法により形成したシリコン系絶縁膜を、サイドウォールスペーサとして使用することにより、リーク電流が少なく、加工性に優れたデバイス形成技術を提供することが可能となる。また、上述のシリコン系絶縁膜を、エッチストッパーとして使用することにより、加工性に優れたデバイス形成技術を提供することが可能となる。また、上述の実施形態や一部の変形例によれば、プラズマを用いず、理想的量論比のシリコン系絶縁膜を形成することができる。プラズマを用いずシリコン系絶縁膜を形成できることから、例えばＤＰＴのＳＡＤＰ膜等、プラズマダメージを懸念する工程への適応も可能となる。

上述の実施形態では、所定元素を含む膜として、半導体元素であるＳｉを含むシリコン系薄膜（ＳｉＮ膜、ＳｉＯＮ膜、ＳｉＣＮ膜、ＳｉＯＣＮ膜、ＳｉＯＣ膜、ＳｉＢＣＮ膜、ＳｉＢＮ膜）を形成する例について説明した。本発明は上述の態様に限定されず、例えば、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タンタル（Ｔａ）、ニオブ（Ｎｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）等の金属元素を含む金属系薄膜を形成する場合にも好適に適用することができる。

すなわち、本発明は、例えば、ＴｉＮ膜、ＴｉＯＮ膜、ＴｉＣＮ膜、ＴｉＯＣＮ膜、ＴｉＯＣ膜、ＴｉＢＣＮ膜、ＴｉＢＮ膜、ＺｒＮ膜、ＺｒＯＮ膜、ＺｒＣＮ膜、ＺｒＯＣＮ膜、ＺｒＯＣ膜、ＺｒＢＣＮ膜、ＺｒＢＮ膜、ＨｆＮ膜、ＨｆＯＮ膜、ＨｆＣＮ膜、ＨｆＯＣＮ膜、ＨｆＯＣ膜、ＨｆＢＣＮ膜、ＨｆＢＮ膜、ＴａＮ膜、ＴａＯＮ膜、ＴａＣＮ膜、ＴａＯＣＮ膜、ＴａＯＣ膜、ＴａＢＣＮ膜、ＴａＢＮ膜、ＮｂＮ膜、ＮｂＯＮ膜、ＮｂＣＮ膜、ＮｂＯＣＮ膜、ＮｂＯＣ膜、ＮｂＢＣＮ膜、ＮｂＢＮ膜、ＡｌＮ膜、ＡｌＯＮ膜、ＡｌＣＮ膜、ＡｌＯＣＮ膜、ＡｌＯＣ膜、ＡｌＢＣＮ膜、ＡｌＢＮ膜、ＭｏＮ膜、ＭｏＯＮ膜、ＭｏＣＮ膜、ＭｏＯＣＮ膜、ＭｏＯＣ膜、ＭｏＢＣＮ膜、ＭｏＢＮ膜、ＷＮ膜、ＷＯＮ膜、ＷＣＮ膜、ＷＯＣＮ膜、ＷＯＣ膜、ＷＢＣＮ膜、ＷＢＮ膜等の金属系薄膜を形成する場合にも、好適に適用することができる。この場合、原料ガスとして、上述の実施形態におけるＳｉを含む原料ガスの代わりに、金属元素を含む原料ガスを用い、上述の実施形態や変形例と同様なシーケンスにより成膜を行うことができる。

Ｔｉ系薄膜を形成する場合は、Ｔｉを含む原料ガスとして、例えば、Ｔｉおよびハロゲン元素を含む原料ガスを用いることができる。Ｔｉおよびハロゲン元素を含む原料ガスとしては、例えば、チタニウムテトラクロライド（ＴｉＣｌ_４）等のＴｉおよびクロロ基を含む原料ガスや、チタニウムテトラフルオライド（ＴｉＦ_４）等のＴｉおよびフルオロ基を含む原料ガスを用いることができる。反応ガスとしては、上述の実施形態と同様なガスを用いることができる。このときの処理条件は、例えば上述の実施形態と同様な処理条件とすることができる。

Ｚｒ系薄膜を形成する場合は、Ｚｒを含む原料ガスとして、例えば、Ｚｒおよびハロゲン元素を含む原料ガスを用いることができる。Ｚｒおよびハロゲン元素を含む原料ガスとしては、例えば、ジルコニウムテトラクロライド（ＺｒＣｌ_４）等のＺｒおよびクロロ基を含む原料ガスや、ジルコニウムテトラフルオライド（ＺｒＦ_４）等のＺｒおよびフルオロ基を含む原料ガスを用いることができる。反応ガスとしては、上述の実施形態と同様なガスを用いることができる。このときの処理条件は、例えば上述の実施形態と同様な処理条件とすることができる。

Ｈｆ系薄膜を形成する場合は、Ｈｆを含む原料ガスとして、例えば、Ｈｆおよびハロゲン元素を含む原料ガスを用いることができる。Ｈｆおよびハロゲン元素を含む原料ガスとしては、例えば、ハフニウムテトラクロライド（ＨｆＣｌ_４）等のＨｆおよびクロロ基を含む原料ガスや、ハフニウムテトラフルオライド（ＨｆＦ_４）等のＨｆおよびフルオロ基を含む原料ガスを用いることができる。反応ガスとしては、上述の実施形態と同様なガスを用いることができる。このときの処理条件は、例えば上述の実施形態と同様な処理条件とすることができる。

Ｔａ系薄膜を形成する場合は、Ｔａを含む原料ガスとして、例えば、Ｔａおよびハロゲン元素を含む原料ガスを用いることができる。Ｔａおよびハロゲン元素を含む原料ガスとしては、例えば、タンタルペンタクロライド（ＴａＣｌ_５）等のＴａおよびクロロ基を含む原料ガスや、タンタルペンタフルオライド（ＴａＦ_５）等のＴａおよびフルオロ基を含む原料ガスを用いることができる。反応ガスとしては、上述の実施形態と同様なガスを用いることができる。このときの処理条件は、例えば上述の実施形態と同様な処理条件とすることができる。

Ｎｂ系薄膜を形成する場合は、Ｎｂを含む原料ガスとして、例えば、Ｎｂおよびハロゲン元素を含む原料ガスを用いることができる。Ｎｂおよびハロゲン元素を含む原料ガスとしては、例えば、ニオビウムペンタクロライド（ＮｂＣｌ_５）等のＮｂおよびクロロ基を含む原料ガスや、ニオビウムペンタフルオライド（ＮｂＦ_５）等のＮｂおよびフルオロ基を含む原料ガスを用いることができる。反応ガスとしては、上述の実施形態と同様なガスを用いることができる。このときの処理条件は、例えば上述の実施形態と同様な処理条件とすることができる。

Ａｌ系薄膜を形成する場合は、Ａｌを含む原料ガスとして、例えば、Ａｌおよびハロゲン元素を含む原料ガスを用いることができる。Ａｌおよびハロゲン元素を含む原料ガスとしては、例えば、アルミニウムトリクロライド（ＡｌＣｌ_３）等のＡｌおよびクロロ基を含む原料ガスや、アルミニウムトリフルオライド（ＡｌＦ_３）等のＡｌおよびフルオロ基を含む原料ガスを用いることができる。反応ガスとしては、上述の実施形態と同様なガスを用いることができる。このときの処理条件は、例えば上述の実施形態と同様な処理条件とすることができる。

Ｍｏ系薄膜を形成する場合は、Ｍｏを含む原料ガスとして、例えば、Ｍｏおよびハロゲン元素を含む原料ガスを用いることができる。Ｍｏおよびハロゲン元素を含む原料ガスとしては、例えば、モリブデンペンタクロライド（ＭｏＣｌ_５）等のＭｏおよびクロロ基を含む原料ガスや、モリブデンペンタフルオライド（ＭｏＦ_５）等のＭｏおよびフルオロ基を含む原料ガスを用いることができる。反応ガスとしては、上述の実施形態と同様なガスを用いることができる。このときの処理条件は、例えば上述の実施形態と同様な処理条件とすることができる。

Ｗ系薄膜を形成する場合は、Ｗを含む原料ガスとして、例えば、Ｗおよびハロゲン元素を含む原料ガスを用いることができる。Ｗおよびハロゲン元素を含む原料ガスとしては、例えば、タングステンヘキサクロライド（ＷＣｌ_６）等のＷおよびクロロ基を含む原料ガスや、タングステンヘキサフルオライド（ＷＦ_６）等のＷおよびフルオロ基を含む原料ガスを用いることができる。反応ガスとしては、上述の実施形態と同様なガスを用いることができる。このときの処理条件は、例えば上述の実施形態と同様な処理条件とすることができる。

すなわち、本発明は、半導体元素や金属元素等の所定元素を含む薄膜を形成する場合に好適に適用することができる。

これらの各種薄膜の形成に用いられるプロセスレシピ（処理手順や処理条件等が記載されたプログラム）は、基板処理の内容（形成する薄膜の膜種、組成比、膜質、膜厚等）に応じて、それぞれ個別に用意する（複数用意する）ことが好ましい。そして、基板処理を開始する際、基板処理の内容に応じて、複数のプロセスレシピの中から、適正なプロセスレシピを適宜選択することが好ましい。具体的には、基板処理の内容に応じて個別に用意された複数のプロセスレシピを、電気通信回線や当該プロセスレシピを記録した記録媒体（外部記憶装置１２３）を介して、基板処理装置が備える記憶装置１２１ｃ内に予め格納（インストール）しておくことが好ましい。そして、基板処理を開始する際、基板処理装置が備えるＣＰＵ１２１ａが、記憶装置１２１ｃ内に格納された複数のプロセスレシピの中から、基板処理の内容に応じて、適正なプロセスレシピを適宜選択することが好ましい。このように構成することで、１台の基板処理装置で様々な膜種、組成比、膜質、膜厚の薄膜を汎用的に、かつ、再現性よく形成できるようになる。また、オペレータの操作負担（処理手順や処理条件等の入力負担等）を低減でき、操作ミスを回避しつつ、基板処理を迅速に開始できるようになる。

上述のプロセスレシピは、新たに作成する場合に限らず、例えば、基板処理装置に既にインストールされていた既存のプロセスレシピを変更することで用意してもよい。プロセスレシピを変更する場合は、変更後のプロセスレシピを、電気通信回線や当該プロセスレシピを記録した記録媒体を介して、基板処理装置にインストールしてもよい。また、既存の基板処理装置が備える入出力装置１２２を操作し、基板処理装置に既にインストールされていた既存のプロセスレシピを直接変更するようにしてもよい。

上述の実施形態では、一度に複数枚の基板を処理するバッチ式の基板処理装置を用いて薄膜を形成する例について説明した。本発明は上述の実施形態に限定されず、例えば、一度に１枚または数枚の基板を処理する枚葉式の基板処理装置を用いて薄膜を形成する場合にも、好適に適用できる。また、上述の実施形態では、ホットウォール型の処理炉を有する基板処理装置を用いて薄膜を形成する例について説明した。本発明は上述の実施形態に限定されず、コールドウォール型の処理炉を有する基板処理装置を用いて薄膜を形成する場合にも、好適に適用できる。これらの場合においても、処理条件は、例えば上述の実施形態と同様な処理条件とすることができる。

例えば、図１６（ａ）に示す処理炉３０２を備えた基板処理装置を用いて膜を形成する場合にも、本発明は好適に適用できる。処理炉３０２は、処理室３０１を形成する処理容器３０３と、処理室３０１内にガスをシャワー状に供給するシャワーヘッド３０３ｓと、１枚または数枚のウエハ２００を水平姿勢で支持する支持台３１７と、支持台３１７を下方から支持する回転軸３５５と、支持台３１７に設けられたヒータ３０７と、を備えている。シャワーヘッド３０３ｓのインレット（ガス導入口）には、上述の原料ガスを供給するガス供給ポート３３２ａと、上述の反応ガスを供給するガス供給ポート３３２ｂと、が接続されている。ガス供給ポート３３２ａには、上述の実施形態の原料ガス供給系と同様の原料ガス供給系が接続されている。ガス供給ポート３３２ｂには、上述の実施形態の反応ガス供給系と同様の反応ガス供給系が接続されている。シャワーヘッド３０３ｓのアウトレット（ガス排出口）には、処理室３０１内にガスをシャワー状に供給するガス分散板が設けられている。処理容器３０３には、処理室３０１内を排気する排気ポート３３１が設けられている。排気ポート３３１には、上述の実施形態の排気系と同様の排気系が接続されている。

また例えば、図１６（ｂ）に示す処理炉４０２を備えた基板処理装置を用いて膜を形成する場合にも、本発明は好適に適用できる。処理炉４０２は、処理室４０１を形成する処理容器４０３と、１枚または数枚のウエハ２００を水平姿勢で支持する支持台４１７と、支持台４１７を下方から支持する回転軸４５５と、処理容器４０３のウエハ２００に向けて光照射を行うランプヒータ４０７と、ランプヒータ４０７の光を透過させる石英窓４０３ｗと、を備えている。処理容器４０３には、上述の原料ガスを供給するガス供給ポート４３２ａと、上述の反応ガスを供給するガス供給ポート４３２ｂと、が接続されている。ガス供給ポート４３２ａには、上述の実施形態の原料ガス供給系と同様の原料ガス供給系が接続されている。ガス供給ポート４３２ｂには、上述の実施形態の反応ガス供給系と同様の反応ガス供給系が接続されている。処理容器４０３には、処理室４０１内を排気する排気ポート４３１が設けられている。排気ポート４３１には、上述の実施形態の排気系と同様の排気系が接続されている。

これらの基板処理装置を用いる場合においても、上述の実施形態や変形例と同様なシーケンス、処理条件にて成膜を行うことができる。

また、上述の実施形態や変形例等は、適宜組み合わせて用いることができる。また、このときの処理条件は、例えば上述の実施形態と同様な処理条件とすることができる。

実施例１として、上述の実施形態における基板処理装置を用い、図４に示す成膜シーケンスによりウエハ上にＳｉＣＮ膜を形成した。原料ガスとしてはＢＴＣＳＭガスを、反応ガスとしてはＮＨ_３ガスを用いた。ＢＴＣＳＭガスを供給するステップでは、ＢＴＣＳＭガスの供給流量を１００ｓｃｃｍ、Ｎ_２ガスの供給流量を１００ｓｃｃｍとし、処理室内の圧力が３Ｔｏｒｒ（４００Ｐａ）で一定になるようにＡＰＣバルブを制御した。ＮＨ_３ガスを供給するステップでは、ＮＨ_３ガスの供給流量を１０００ｓｃｃｍ、Ｎ_２ガスの供給流量を１００ｓｃｃｍとし、ＡＰＣバルブを全閉とした。ＮＨ_３ガスの供給時間は３秒とした。成膜温度は４００℃とした。その他の処理条件は、上述の実施形態に記載の処理条件範囲内の条件とした。図１０（ａ）は、本実施例の成膜シーケンスにおける処理室内の圧力変化を示す図であり、横軸は１サイクル内における経過時間（ｓｅｃ）を、縦軸は処理室内の圧力（ａ．ｕ．）を示している。

実施例２として、上述の実施形態における基板処理装置を用い、図５に示す成膜シーケンスによりウエハ上にＳｉＣＮ膜を形成した。原料ガスとしてはＢＴＣＳＭガスを、反応ガスとしてはＮＨ_３ガスを用いた。ＢＴＣＳＭガスを供給するステップでは、ＢＴＣＳＭガスの供給流量を１００ｓｃｃｍ、Ｎ_２ガスの供給流量を１００ｓｃｃｍとし、処理室内の圧力が３Ｔｏｒｒ（４００Ｐａ）で一定になるようにＡＰＣバルブを制御した。ＮＨ_３ガスを供給するステップでは、ＮＨ_３ガスの供給流量を１０００ｓｃｃｍ、Ｎ_２ガスの供給流量を１００ｓｃｃｍとし、ＡＰＣバルブを全閉とした。ＮＨ_３ガスの供給時間は３秒とした。ＮＨ_３ガスの供給を停止した後のＮ_２ガスの供給時間は１２秒とした。成膜温度は４００℃とした。その他の処理条件は、上述の実施形態に記載の処理条件範囲内の条件とした。図１０（ｂ）は、本実施例の成膜シーケンスにおける処理室内の圧力変化を示す図であり、横軸は１サイクル内における経過時間（ｓｅｃ）を、縦軸は処理室内の圧力（ａ．ｕ．）を示している。

実施例３として、上述の実施形態における基板処理装置を用い、図４に示す成膜シーケンスによりウエハ上にＳｉＣＮ膜を形成した。原料ガスとしてはＢＴＣＳＭガスを、反応ガスとしてはＮＨ_３ガスを用いた。ＢＴＣＳＭガスを供給するステップでは、ＢＴＣＳＭガスの供給流量を１００ｓｃｃｍ、Ｎ_２ガスの供給流量を１００ｓｃｃｍとし、処理室内の圧力が３Ｔｏｒｒ（４００Ｐａ）で一定になるようにＡＰＣバルブを制御した。ＮＨ_３ガスを供給するステップでは、ＮＨ_３ガスの供給流量を１０００ｓｃｃｍ、Ｎ_２ガスの供給流量を１００ｓｃｃｍとし、ＡＰＣバルブを全閉とした。ＮＨ_３ガスの供給時間は１５秒とした。成膜温度は４００℃とした。その他の処理条件は、上述の実施形態に記載の条件範囲内の条件とした。図１０（ｃ）は、本実施例の成膜シーケンスにおける処理室内の圧力変化を示す図であり、横軸は１サイクル内における経過時間（ｓｅｃ）を、縦軸は処理室内の圧力（ａ．ｕ．）を示している。

比較例として、上述の実施形態における基板処理装置を用い、処理室内のウエハに対してＢＴＣＳＭガスを供給するステップと、処理室内のウエハに対してＮＨ_３ガスを供給するステップと、を交互に所定回数行う成膜シーケンスによりウエハ上にＳｉＣＮ膜を形成した。ＢＴＣＳＭガスを供給するステップでは、ＢＴＣＳＭガスの供給流量を１００ｓｃｃｍ、Ｎ_２ガスの供給流量を１２００ｓｃｃｍとし、処理室内の圧力が５Ｔｏｒｒ（６６７Ｐａ）で一定になるようにＡＰＣバルブを制御した。ＮＨ_３ガスを供給するステップでは、ＮＨ_３ガスの供給流量を５００ｓｃｃｍ、Ｎ_２ガスの供給流量を１２００ｓｃｃｍとし、処理室内の圧力が５Ｔｏｒｒ（６６７Ｐａ）で一定になるようにＡＰＣバルブを制御した。すなわち、各ステップにおける処理室内の圧力が同一の圧力となるように制御した。その他の処理条件は、上述の実施形態に記載の処理条件範囲内の条件とした。図１１は、比較例の成膜シーケンスにおける処理室内の圧力変化を示す図である。図１１の横軸は１サイクル内における経過時間（ｓｅｃ）を、縦軸は処理室内の圧力（ａ．ｕ．）を示している。

そして、各実施例および比較例におけるＳｉＣＮ膜の成膜レートをそれぞれ測定した。図１２は、各実施例および比較例におけるＳｉＣＮ膜の成膜レートを示す図である。図１２の縦軸は、１サイクルあたりに形成されるＳｉＣＮ層の厚さ、すなわち、サイクルレート（Å／ｃｙｃｌｅ）を示しており、横軸は、比較例および各実施例を順に示している。すなわち、図１２は、各実施例および比較例におけるＳｉＣＮ膜の成膜レートとしてサイクルレートを示している。

図１２によれば、実施例１〜３の成膜レート（順に０．２４，０．２２，０．３８Å／ｃｙｃｌｅ）は、比較例の成膜レート（０．０６Å／ｃｙｃｌｅ）に比べて高いことが分かる。すなわち、排気系を閉塞した状態で、処理室内のウエハに対してＮＨ_３ガスを供給し、ＮＨ_３ガスを処理室内に封じ込めることで、ＳｉＣＮ膜の成膜レートが向上することが分かる。また、実施例３の成膜レートは、実施例１，２の成膜レートに比べてさらに高いことが分かる。すなわち、ＮＨ_３ガスを処理室内に封じ込める際に、ＮＨ_３ガスを処理室内へ供給し続けることで、つまり、処理室内の圧力を上昇させ続けることで、ＳｉＣＮ膜の成膜レートがさらに向上することが分かる。

＜本発明の好ましい態様＞
以下、本発明の好ましい態様について付記する。

（付記１）
本発明の一態様によれば、
処理室内の基板に対して原料ガスを供給する工程と、
前記処理室内の前記原料ガスを排気系より排気する工程と、
前記排気系を閉塞した状態で、前記処理室内の前記基板に対して前記原料ガスとは化学構造が異なる反応ガスを供給し、前記反応ガスを前記処理室内に封じ込める工程と、
前記排気系を開放した状態で、前記処理室内の前記反応ガスを前記排気系より排気する工程と、
を非同時に（同期させることなく）行うサイクルを所定回数行うことで、前記基板上に膜を形成する工程を有する半導体装置の製造方法、および、基板処理方法が提供される。

（付記２）
付記１に記載の方法であって、好ましくは、
前記反応ガスを前記処理室内に封じ込める工程では、前記排気系（の排気流路）を密閉する。

（付記３）
付記１または２に記載の方法であって、好ましくは、
前記反応ガスを前記処理室内に封じ込める工程では、前記排気系の排気流路の開度を全閉（フルクローズ）とする。

（付記４）
付記１乃至３のいずれかに記載の方法であって、好ましくは、
前記反応ガスを前記処理室内に封じ込める工程では、前記排気系に設けられた排気流路開閉部（排気バルブ）を全閉（フルクローズ）とする。

（付記５）
付記１乃至４のいずれかに記載の方法であって、好ましくは、
前記反応ガスを前記処理室内に封じ込める工程では、前記反応ガスを前記処理室内へ供給し続ける。

（付記６）
付記１乃至５のいずれかに記載の方法であって、好ましくは、
前記反応ガスを前記処理室内に封じ込める工程では、前記処理室内の圧力を上昇させ続ける。

（付記７）
付記１乃至６のいずれかに記載の方法であって、好ましくは、
前記反応ガスを前記処理室内に封じ込める工程では、一旦、前記排気系を開放した状態で、前記反応ガスを前記処理室内にプリフローした後に、前記排気系を閉塞した状態で、前記反応ガスを前記処理室内へ供給して封じ込める。

（付記８）
付記１乃至７のいずれかに記載の方法であって、好ましくは、
前記反応ガスを前記処理室内に封じ込める工程における前記処理室内の到達圧力を、前記原料ガスを供給する工程における前記処理室内の到達圧力よりも大きくする。

（付記９）
付記１乃至８のいずれかに記載の方法であって、好ましくは、
前記反応ガスを前記処理室内に封じ込める工程における前記排気系の排気流路の開度を、前記原料ガスを供給する工程における前記排気流路の開度よりも小さくする。

（付記１０）
付記１乃至９のいずれかに記載の方法であって、好ましくは、
前記反応ガスを前記処理室内に封じ込める工程における前記排気系に設けられた排気流路開閉部（排気バルブ）の開度を、前記原料ガスを供給する工程における前記排気流路開閉部（排気バルブ）の開度よりも小さくする。

（付記１１）
付記１乃至１０のいずれかに記載の方法であって、好ましくは、
前記反応ガスは、窒素含有ガス（窒化水素系ガス）、炭素含有ガス（炭化水素系ガス）、窒素および炭素を含むガス（アミン系ガス、有機ヒドラジン系ガス）、硼素含有ガス（ボラン系ガス）、および、硼素、窒素および炭素を含むガス（ボラジン系ガス）からなる群より選択される少なくとも１つを含む。

（付記１２）
付記１乃至１１のいずれかに記載の方法であって、好ましくは、
前記反応ガスは窒素含有ガス（窒化ガス）を含む。

（付記１３）
付記１乃至１２のいずれかに記載の方法であって、好ましくは、
前記反応ガスは窒化水素系ガスを含む。

（付記１４）
付記１乃至１３のいずれかに記載の方法であって、好ましくは、
前記反応ガスはアンモニアガス、ヒドラジンガスおよびジアゼンガスからなる群より選択される少なくとも１つを含む。

（付記１５）
付記１乃至１４のいずれかに記載の方法であって、好ましくは、
前記サイクルはノンプラズマの条件下で所定回数行われる。

（付記１６）
本発明の他の態様によれば、
基板を収容する処理室と、
前記処理室内へ原料ガスを供給する原料ガス供給系と、
前記処理室内へ前記原料ガスとは化学構造が異なる反応ガスを供給する反応ガス供給系と、
前記処理室内を排気する排気系と、
前記処理室内の基板に対して前記原料ガスを供給する処理と、前記処理室内の前記原料ガスを前記排気系より排気する処理と、前記排気系を閉塞した状態で、前記処理室内の前記基板に対して前記反応ガスを供給し、前記反応ガスを前記処理室内に封じ込める処理と、前記排気系を開放した状態で、前記処理室内の前記反応ガスを前記排気系より排気する処理と、を非同時に行うサイクルを所定回数行うことで、前記基板上に膜を形成する処理を行うように、前記原料ガス供給系、前記反応ガス供給系および前記排気系を制御するよう構成される制御部と、
を有する基板処理装置が提供される。

（付記１７）
本発明のさらに他の態様によれば、
処理室内の基板に対して原料ガスを供給する手順と、
前記処理室内の前記原料ガスを排気系より排気する手順と、
前記排気系を閉塞した状態で、前記処理室内の前記基板に対して前記原料ガスとは化学構造が異なる反応ガスを供給し、前記反応ガスを前記処理室内に封じ込める手順と、
前記排気系を開放した状態で、前記処理室内の前記反応ガスを前記排気系より排気する手順と、
を非同時に行うサイクルを所定回数行うことで、前記基板上に膜を形成する手順をコンピュータに実行させるプログラム、および、該プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体が提供される。

１２１ コントローラ
２００ ウエハ
２０１ 処理室
２０２ 処理炉
２０３ 反応管
２０７ ヒータ
２３１ 排気管
２３２ａ〜２３２ｅ ガス供給管

Claims (16)

1. 処理室内の基板に対して原料ガスを供給する工程と、
   前記処理室内の前記原料ガスを排気系より排気する工程と、
   前記排気系を密閉した状態で、前記処理室内の前記基板に対して前記原料ガスとは化学構造が異なる反応ガスを供給し、前記反応ガスを前記処理室内に封じ込める工程と、
   前記排気系を開放した状態で、前記処理室内の前記反応ガスを前記排気系より排気する工程と、
   を非同時に行うサイクルを所定回数行うことで、前記基板上に膜を形成する工程を有し、
   前記反応ガスを前記処理室内に封じ込める工程では、一旦、前記排気系を開放した状態で、前記反応ガスを前記処理室内にプリフローした後に、前記排気系を密閉した状態で、前記反応ガスを前記処理室内へ供給して封じ込める半導体装置の製造方法。
2. 前記反応ガスを前記処理室内に封じ込める工程では、前記排気系の排気流路の開度を全閉とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
3. 前記反応ガスを前記処理室内に封じ込める工程では、前記排気系に設けられた排気流路開閉部を全閉とする請求項１または２に記載の半導体装置の製造方法。
4. 前記反応ガスを前記処理室内に封じ込める工程では、前記反応ガスを前記処理室内へ供給し続ける請求項１乃至３のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
5. 前記反応ガスを前記処理室内に封じ込める工程では、前記処理室内の圧力を上昇させ続ける請求項１乃至４のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
6. 前記反応ガスを前記処理室内に封じ込める工程における前記処理室内の到達圧力を、前記原料ガスを供給する工程における前記処理室内の到達圧力よりも大きくする請求項１乃至５のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
7. 前記反応ガスを前記処理室内に封じ込める工程における前記排気系の排気流路の開度を、前記原料ガスを供給する工程における前記排気流路の開度よりも小さくする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
8. 前記反応ガスを前記処理室内に封じ込める工程における前記排気系に設けられた排気流路開閉部の開度を、前記原料ガスを供給する工程における前記排気流路開閉部の開度よりも小さくする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
9. 前記反応ガスは、窒素含有ガス、炭素含有ガス、窒素および炭素を含むガス、硼素含有ガス、および、硼素、窒素および炭素を含むガスからなる群より選択される少なくとも１つを含む請求項１乃至８のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
10. 前記反応ガスは窒化水素系ガスを含む請求項１乃至８のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
11. 前記反応ガスはアンモニアガス、ヒドラジンガスおよびジアゼンガスからなる群より選択される少なくとも１つを含む請求項１乃至８のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
12. 前記反応ガスはアミン系ガスおよび有機ヒドラジン系ガスからなる群より選択される少なくとも１つを含む請求項１乃至８のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
13. 前記サイクルはノンプラズマの条件下で所定回数行われる請求項１乃至１２のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
14. 基板を収容する処理室と、
    前記処理室内へ原料ガスを供給する原料ガス供給系と、
    前記処理室内へ前記原料ガスとは化学構造が異なる反応ガスを供給する反応ガス供給系と、
    前記処理室内を排気する排気系と、
    前記処理室内の基板に対して前記原料ガスを供給する処理と、前記処理室内の前記原料ガスを前記排気系より排気する処理と、前記排気系を密閉した状態で、前記処理室内の前記基板に対して前記反応ガスを供給し、前記反応ガスを前記処理室内に封じ込める処理と、前記排気系を開放した状態で、前記処理室内の前記反応ガスを前記排気系より排気する処理と、を非同時に行うサイクルを所定回数行うことで、前記基板上に膜を形成し、前記反応ガスを前記処理室内に封じ込める処理では、一旦、前記排気系を開放した状態で、前記反応ガスを前記処理室内にプリフローした後に、前記排気系を密閉した状態で、前記反応ガスを前記処理室内へ供給して封じ込める処理を行うように、前記原料ガス供給系、前記反応ガス供給系および前記排気系を制御するよう構成される制御部と、
    を有する基板処理装置。
15. 処理室内の基板に対して原料ガスを供給する手順と、
    前記処理室内の前記原料ガスを排気系より排気する手順と、
    前記排気系を密閉した状態で、前記処理室内の前記基板に対して前記原料ガスとは化学構造が異なる反応ガスを供給し、前記反応ガスを前記処理室内に封じ込める手順と、
    前記排気系を開放した状態で、前記処理室内の前記反応ガスを前記排気系より排気する手順と、
    を非同時に行うサイクルを所定回数行うことで、前記基板上に膜を形成する手順をコンピュータに実行させ、
    前記反応ガスを前記処理室内に封じ込める手順では、一旦、前記排気系を開放した状態で、前記反応ガスを前記処理室内にプリフローした後に、前記排気系を密閉した状態で、前記反応ガスを前記処理室内へ供給して封じ込める手順を行わせるプログラム。
16. 処理室内の基板に対して原料ガスを供給する手順と、
    前記処理室内の前記原料ガスを排気系より排気する手順と、
    前記排気系を密閉した状態で、前記処理室内の前記基板に対して前記原料ガスとは化学構造が異なる反応ガスを供給し、前記反応ガスを前記処理室内に封じ込める手順と、
    前記排気系を開放した状態で、前記処理室内の前記反応ガスを前記排気系より排気する手順と、
    を非同時に行うサイクルを所定回数行うことで、前記基板上に膜を形成する手順をコンピュータに実行させ、
    前記反応ガスを前記処理室内に封じ込める手順では、一旦、前記排気系を開放した状態で、前記反応ガスを前記処理室内にプリフローした後に、前記排気系を密閉した状態で、前記反応ガスを前記処理室内へ供給して封じ込める手順を行わせるプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。