特許 5885870 基板処理装置、半導体装置の製造方法、プログラム及び記録媒体

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5885870

(24)【登録日】2016年2月19日

(45)【発行日】2016年3月16日

(54)【発明の名称】基板処理装置、半導体装置の製造方法、プログラム及び記録媒体

(51)【国際特許分類】

   C23C 16/44 20060101AFI20160303BHJP

   H01L 21/3065 20060101ALI20160303BHJP

【ＦＩ】

   C23C16/44 J

   H01L21/302 101H

【請求項の数】21

【全頁数】30

(21)【出願番号】特願2015-77907(P2015-77907)

(22)【出願日】2015年4月6日

(62)【分割の表示】特願2014-55513(P2014-55513)の分割

【原出願日】2014年3月18日

(65)【公開番号】特開2015-178678(P2015-178678A)

(43)【公開日】2015年10月8日

【審査請求日】2015年4月6日

(73)【特許権者】

【識別番号】000001122

【氏名又は名称】株式会社日立国際電気

(74)【代理人】

【識別番号】100145872

【弁理士】

【氏名又は名称】福岡 昌浩

(74)【代理人】

【識別番号】100091362

【弁理士】

【氏名又は名称】阿仁屋 節雄

(72)【発明者】

【氏名】八幡 橘

【審査官】 末松 佳記

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００３−０７７８９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−１１３２６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００５／０２４９２６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００８−２８８２８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１１−５０１４１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１５３１５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１７３８５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−３３０３２３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ２３Ｃ １６／００−１６／５６

Ｈ０１Ｌ ２１／２０５

Ｈ０１Ｌ ２１／３０２−２１／３０８

Ｈ０１Ｌ ２１／３６５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ガス分散機構としてのシャワーヘッドを介して処理空間にガスを供給し当該処理空間内の基板を処理する基板処理装置であって、
前記シャワーヘッドに接続されるガス供給管と、
前記シャワーヘッドに接続されるガス排気管と、
前記ガス供給管と前記ガス排気管とに接続され、前記シャワーヘッド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、
前記クリーニングガスを前記ガス供給管から前記シャワーヘッド内へ供給する第一クリーニング処理と、前記クリーニングガスを前記ガス供給管及び前記ガス排気管の両方から前記シャワーヘッド内へ供給する第二クリーニング処理とを行わせるように前記クリーニングガス供給系を制御するように構成された制御部と、
を備えた基板処理装置。

【請求項2】

前記制御部は、前記第一クリーニング処理と前記第二クリーニング処理との実行頻度を相違させる請求項１に記載の基板処理装置。

【請求項3】

前記制御部は、前記第一クリーニング処理を所定回数行うと前記第二クリーニング処理を行う請求項１又は２記載の基板処理装置。

【請求項4】

前記制御部は、前記第一クリーニング処理を所定時間行った後に前記第二クリーニング処理を開始する請求項１から３のいずれかに記載の基板処理装置。

【請求項5】

前記制御部は、前記第一クリーニング処理を行う場合と前記第二クリーニング処理を行う場合とで、前記クリーニングガス供給系から供給するクリーニングガスの流量を相違させる請求項１から４のいずれかに記載の基板処理装置。

【請求項6】

前記制御部は、前記第二クリーニング処理を行う際の前記クリーニングガスの流量を前記第一クリーニング処理を行う際の流量よりも大きくする請求項１から５のいずれかに記載の基板処理装置。

【請求項7】

ガス分散機構としてのシャワーヘッドに接続されたガス供給管を介して前記シャワーヘッド内にクリーニングガスを供給する第一クリーニング工程と、
前記シャワーヘッドに接続されたガス排気管と前記ガス供給管の両方から前記シャワーヘッド内にクリーニングガスを供給する第二クリーニング工程と、
を有する半導体装置の製造方法。

【請求項8】

前記第一クリーニング工程を所定回数行った後に前記第二クリーニング工程が行われる請求項７に記載の半導体装置の製造方法。

【請求項9】

前記第一クリーニング工程を所定時間行った後に前記第二クリーニング工程を開始する請求項７または請求項８に記載の半導体装置の製造方法。

【請求項10】

前記第一クリーニング工程の前記クリーニングガス流量と、前記第二クリーニング工程の前記クリーニングガス流量とを、異ならせる請求項７から９のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。

【請求項11】

前記第二クリーニング工程の前記クリーニングガス流量を前記第一クリーニング工程の前記クリーニングガス流量よりも大きくする請求項７から１０のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。

【請求項12】

ガス分散機構としてのシャワーヘッドに接続されたガス供給管を介して前記シャワーヘッド内にクリーニングガスを供給させる第一クリーニング手順と、
前記シャワーヘッドに接続されたガス排気管と前記ガス供給管の両方から前記シャワーヘッド内にクリーニングガスを供給させる第二クリーニング手順と、
をコンピュータに実行させるプログラム。

【請求項13】

前記第一クリーニング手順を所定回数行わせた後に前記第二クリーニング手順をコンピュータに実行させる請求項１２に記載のプログラム。

【請求項14】

前記第一クリーニング手順を所定時間行った後に前記第二クリーニング手順をコンピュータに開始させる請求項１２または１３に記載のプログラム。

【請求項15】

前記第一クリーニング手順の前記クリーニングガス流量と、前記第二クリーニング手順の前記クリーニングガス流量とを、異ならせる手順をコンピュータに実行させる請求項１２から１４のいずれかに記載のプログラム。

【請求項16】

前記第二クリーニング手順の前記クリーニングガス流量を前記第一クリーニング手順の前記クリーニングガス流量よりも大きくさせる請求項１２から１５のいずれかに記載のプログラム。

【請求項17】

ガス分散機構としてのシャワーヘッドに接続されたガス供給管を介して前記シャワーヘッド内にクリーニングガスを供給させる第一クリーニング手順と、
前記シャワーヘッドに接続されたガス排気管と前記ガス供給管の両方から前記シャワーヘッド内にクリーニングガスを供給させる第二クリーニング手順と、
をコンピュータに実行させるプログラムが記録された記録媒体。

【請求項18】

前記第一クリーニング手順を所定回数行わせた後に前記第二クリーニング手順をコンピュータに実行させるプログラムが記録された請求項１７に記載の記録媒体。

【請求項19】

前記第一クリーニング手順を所定時間行った後に前記第二クリーニング手順をコンピュータに開始させるプログラムが記録された請求項１７または請求項１８に記載の記録媒体。

【請求項20】

前記第一クリーニング手順の前記クリーニングガス流量と、前記第二クリーニング手順の前記クリーニングガス流量とを、異ならせる手順をコンピュータに実行させるプログラムが記録された請求項１７から１９のいずれかに記載の記録媒体。

【請求項21】

前記第二クリーニング手順の前記クリーニングガス流量を前記第一クリーニング工程の前記クリーニングガス流量よりも大きくさせる請求項１７から２０のいずれかに記載の記録媒体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、基板処理装置、半導体装置の製造方法、プログラム及び記録媒体に関する。

【背景技術】

【0002】

一般に、半導体装置の製造工程では、ウエハ等の基板に対して成膜処理等のプロセス処理を行う基板処理装置が用いられる。基板処理装置としては、基板を一枚ずつ処理する枚葉式のものが知られている。枚葉式の基板処理装置の中には、基板に対するガス供給の均一化を図るべく、ガス分散機構としてのシャワーヘッドを介して処理空間に処理ガスを供給して、その処理空間内の基板を処理するように構成されたものがある。

【0003】

このような基板処理装置においては、シャワーヘッドや処理空間等に付着した不要な膜（反応副生成物等）を除去するために、クリーニングガスを利用したクリーニング処理が行われる。クリーニング処理を行う枚葉式の基板処理装置としては、例えば特許文献１，２に記載される技術が知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００５−１０９１９４号公報

【特許文献2】特開２０１１−２２８５４６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記のようなシャワーヘッドを有する枚葉式の基板処理装置にあっては、処理ガス（成膜に寄与するガス）をシャワーヘッドから処理空間へ効率的に供給することが望ましい。一方、クリーニング処理においては、シャワーヘッド内に付着した膜を漏れなく除去するために、クリーニングガスを処理空間のみならずシャワーヘッドの所望箇所（例えば反応生成物が形成され易い箇所）にも効率良く供給することが望ましい。

【0006】

そこで、本発明は、クリーニングガスをシャワーヘッド内の所望箇所に効率良く供給し得るようにすることで、クリーニング効率を向上させることができる基板処理装置、半導体装置の製造方法、プログラム及び記録媒体を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一態様によれば、
ガス分散機構としてのシャワーヘッドを介して処理空間にガスを供給し当該処理空間内の基板を処理する基板処理装置であって、
前記シャワーヘッドに接続されるガス供給管と、
前記シャワーヘッドに接続されるガス排気管と、
前記ガス供給管と前記ガス排気管とに接続され、前記ガス供給管と前記ガス排気管との両方から前記シャワーヘッド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、
を備えた基板処理装置が提供される。

【0008】

本発明の他の態様によれば、
ガス分散機構としてのシャワーヘッドを介して処理空間にガスを供給し当該処理空間内の基板を処理する基板処理工程と、
前記シャワーヘッド内へのガス供給のために当該シャワーヘッドに接続されるガス供給管と、当該シャワーヘッド内からのガス排気のために当該シャワーヘッドに接続されるガス排気管との両方から、当該シャワーヘッド内にクリーニングガスを供給するクリーニング工程と、
を備えた半導体装置の製造方法が提供される。

【0009】

本発明の他の態様によれば、
ガス分散機構としてのシャワーヘッドを介して処理空間にガスを供給し当該処理空間内の基板を処理する基板処理手順と、
前記シャワーヘッド内へのガス供給のために当該シャワーヘッドに接続されるガス供給管と、当該シャワーヘッド内からのガス排気のために当該シャワーヘッドに接続されるガス排気管との両方から、当該シャワーヘッド内にクリーニングガスを供給するクリーニング手順と、
をコンピュータに実行させるプログラムが提供される。

【0010】

本発明の他の態様によれば、
ガス分散機構としてのシャワーヘッドを介して処理空間にガスを供給し当該処理空間内の基板を処理する基板処理手順と、
前記シャワーヘッド内へのガス供給のために当該シャワーヘッドに接続されるガス供給管と、当該シャワーヘッド内からのガス排気のために当該シャワーヘッドに接続されるガス排気管との両方から、当該シャワーヘッド内にクリーニングガスを供給するクリーニング手順と、
をコンピュータに実行させるプログラムが格納されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体が提供される。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、クリーニングガスをシャワーヘッド内の所望箇所に効率良く供給することができ、これによりクリーニング効率を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の第一の実施形態に係る枚葉式の基板処理装置の概略構成図である。

【図2】本発明の第一の実施形態に係る基板処理工程を示すフロー図である。

【図3】図２における成膜工程の詳細を示すフロー図である。

【図4】図１における第二排気管の変形例を示す図である。

【図5】図１における第二排気管の他の変形例を示す図である。

【図6】図２におけるクリーニング工程の一具体例の詳細を示すフロー図である。

【図7】本発明の第二の実施形態に係る枚葉式の基板処理装置の概略構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

＜本発明の第一の実施形態＞
以下に、本発明の第一の実施形態について、図面を参照しながら説明する。

【0014】

（１）基板処理装置の構成
本実施形態に係る基板処理装置は、処理対象となる基板に対して一枚ずつ処理を行う枚葉式の基板処理装置として構成されている。
処理対象となる基板としては、例えば、半導体装置（半導体デバイス）が作り込まれる半導体ウエハ基板（以下、単に「ウエハ」という。）が挙げられる。
このような基板に対して行う処理としては、エッチング、アッシング、成膜処理等が挙げられるが、本実施形態では特に成膜処理を行うものとする。

【0015】

以下、本実施形態に係る基板処理装置の構成について、図１を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る枚葉式の基板処理装置の概略構成図である。

【0016】

（処理容器）
図１に示すように、基板処理装置１００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、ウエハ２００を処理する処理空間２０１と、ウエハ２００を処理空間２０１に搬送する際にウエハ２００が通過する搬送空間２０３とが形成されている。処理容器２０２は、上部容器２０２ａと下部容器２０２ｂで構成される。上部容器２０２ａと下部容器２０２ｂの間には仕切り板２０４が設けられる。

【0017】

下部容器２０２ｂの側面には、ゲートバルブ２０５に隣接した基板搬入出口２０６が設けられており、ウエハ２００は基板搬入出口２０６を介して図示しない搬送室との間を移動する。下部容器２０２ｂの底部には、リフトピン２０７が複数設けられている。更に、下部容器２０２ｂは接地されている。

【0018】

（基板支持部）
処理空間２０１の下部には、ウエハ２００を支持する基板支持部２１０が設けられている。基板支持部２１０は、ウエハ２００を載置する基板載置面２１１と、基板載置面２１１を表面に持つ基板載置台２１２と、基板載置台２１２に内包された加熱源としてのヒータ２１３と、を主に有する。基板載置台２１２には、リフトピン２０７が貫通する貫通孔２１４が、リフトピン２０７と対応する位置にそれぞれ設けられている。

【0019】

基板載置台２１２は、シャフト２１７によって支持される。シャフト２１７は、処理容器２０２の底部を貫通しており、更には処理容器２０２の外部で昇降機構２１８に接続されている。昇降機構２１８を作動させてシャフト２１７及び基板載置台２１２を昇降させることにより、基板載置面２１１上に載置されるウエハ２００を昇降させることが可能となっている。なお、シャフト２１７の下端部の周囲はベローズ２１９により覆われており、処理容器２０２内は気密に保持されている。

【0020】

基板載置台２１２は、ウエハ２００の搬送時には、基板載置面２１１が基板搬入出口２０６に対向する位置（ウエハ搬送位置）まで下降し、ウエハ２００の処理時には、図１で示されるように、ウエハ２００が処理空間２０１内の処理位置（ウエハ処理位置）となるまで上昇する。
具体的には、基板載置台２１２をウエハ搬送位置まで下降させた時には、リフトピン２０７の上端部が基板載置面２１１の上面から突出して、リフトピン２０７がウエハ２００を下方から支持するようになっている。また、基板載置台２１２をウエハ処理位置まで上昇させたときには、リフトピン２０７は基板載置面２１１の上面から埋没して、基板載置面２１１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２０７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。

【0021】

（シャワーヘッド）
処理空間２０１の上部（ガス供給方向上流側）には、ガス分散機構としてのシャワーヘッド２３０が設けられている。シャワーヘッド２３０の蓋２３１にはガス導入孔２４１が設けられ、当該ガス導入孔２４１には後述するガス供給系が接続される。ガス導入孔２４１から導入されるガスは、シャワーヘッド２３０のバッファ空間２３２に供給される。

【0022】

シャワーヘッド２３０の蓋２３１は、導電性のある金属で形成され、バッファ空間２３２又は処理空間２０１内でプラズマを生成するための電極として用いられる。蓋２３１と上部容器２０２ａとの間には絶縁ブロック２３３が設けられ、蓋２３１と上部容器２０２ａの間を絶縁している。

【0023】

シャワーヘッド２３０は、ガス導入孔２４１を介して供給系から供給されるガスを分散させるための分散板２３４を備えている。この分散板２３４の上流側がバッファ空間２３２であり、下流側が処理空間２０１である。分散板２３４には、複数の貫通孔２３４ａが設けられている。分散板２３４は、基板載置面２１１と対向するように配置されている。

【0024】

バッファ空間２３２には、供給されたガスの流れを形成するガスガイド２３５が設けられる。ガスガイド２３５は、ガス導入孔２４１を頂点として分散板２３４方向に向かうにつれ径が広がる円錐形状である。ガスガイド２３５は、その下端が、分散板２３４の最も外周側に形成される貫通孔２３４ａよりも更に外周側に位置するように形成される。

【0025】

（プラズマ生成部）
シャワーヘッド２３０の蓋２３１には、整合器２５１、高周波電源２５２が接続されている。そして、高周波電源２５２、整合器２５１でインピーダンスを調整することで、シャワーヘッド２３０、処理空間２０１にプラズマが生成されるようになっている。

【0026】

（ガス供給系）
シャワーヘッド２３０の蓋２３１に設けられたガス導入孔２４１には、共通ガス供給管２４２が接続されている。共通ガス供給管２４２は、ガス導入孔２４１への接続によって、シャワーヘッド２３０内のバッファ空間２３２に連通することになる。また、共通ガス供給管２４２には、第一ガス供給管２４３ａと、第二ガス供給管２４４ａと、第三ガス供給管２４５ａと、接続管２４９ａと、が接続されている。第二ガス供給管２４４ａは、リモートプラズマユニット（ＲＰＵ）２４４ｅを介して共通ガス供給管２４２に接続される。

【0027】

これらのうち、第一ガス供給管２４３ａを含む原料ガス供給系２４３からは原料ガスが主に供給され、第二ガス供給管２４４ａを含む反応ガス供給系２４４からは主に反応ガスが供給される。第三ガス供給管２４５ａを含むパージガス供給系２４５からは、ウエハを処理する際には主に不活性ガスが供給され、シャワーヘッド２３０や処理空間２０１をクリーニングする際はクリーニングガスが主に供給される。

【0028】

（原料ガス供給系）
第一ガス供給管２４３ａには、上流方向から順に、原料ガス供給源２４３ｂ、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）２４３ｃ、及び開閉弁であるバルブ２４３ｄが設けられている。そして、第一ガス供給管２４３ａからは、原料ガスが、ＭＦＣ２４３ｃ、バルブ２４３ｄ、共通ガス供給管２４２を介して、シャワーヘッド２３０内に供給される。

【0029】

原料ガスは、処理ガスの一つであり、例えばＴｉ（チタニウム）元素を含む金属液体原料であるＴｉＣｌ_４（Ｔｉｔａｎｉｕｍ Ｔｅｔｒａｃｈｌｏｒｉｄｅ）を気化させて得られる原料ガス（すなわちＴｉＣｌ_４ガス）である。なお、原料ガスは、常温常圧で固体、液体、及び気体のいずれであっても良い。原料ガスが常温常圧で液体の場合は、第一ガス供給源２４３ｂとマスフローコントローラ２４３ｃとの間に、図示しない気化器を設ければよい。ここでは気体として説明する。

【0030】

主に、第一ガス供給管２４３ａ、ＭＦＣ２４３ｃ、バルブ２４３ｄにより、原料ガス供給系２４３が構成される。なお、原料ガス供給系２４３は、原料ガス供給源２４３ｂ、後述する第一不活性ガス供給系を含めて考えてもよい。また、原料ガス供給系２４３は、処理ガスの一つである原料ガスを供給するものであることから、処理ガス供給系の一つに該当することになる。

【0031】

第一ガス供給管２４３ａのバルブ２４３ｄよりも下流側には、第一不活性ガス供給管２４６ａの下流端が接続されている。第一不活性ガス供給管２４６ａには、上流方向から順に、不活性ガス供給源２４６ｂ、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）２４６ｃ、及び開閉弁であるバルブ２４６ｄが設けられている。そして、第一不活性ガス供給管２４６ａからは、不活性ガスが、ＭＦＣ２４６ｃ、バルブ２４６ｄ、第一ガス供給管２４３ａ、共通ガス供給管２４２を介して、シャワーヘッド２３０内に供給される。

【0032】

不活性ガスは、原料ガスのキャリアガスとして作用するもので、原料とは反応しないガスを用いることが好ましい。具体的には、例えば、窒素（Ｎ_２）ガスを用いることができる。また、Ｎ_２ガスのほか、例えばヘリウム（Ｈｅ）ガス、ネオン（Ｎｅ）ガス、アルゴン（Ａｒ）ガス等の希ガスを用いることができる。

【0033】

主に、第一不活性ガス供給管２４６ａ、ＭＦＣ２４６ｃ及びバルブ２４６ｄにより、第一不活性ガス供給系が構成される。なお、第一不活性ガス供給系は、不活性ガス供給源２３６ｂ、第一ガス供給管２４３ａを含めて考えてもよい。また、第一不活性ガス供給系は、原料ガス供給系２４３に含めて考えてもよい。

【0034】

（反応ガス供給系）
第二ガス供給管２４４ａには、上流方向から順に、反応ガス供給源２４４ｂ、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）２４４ｃ、及び開閉弁であるバルブ２４４ｄが設けられている。第二ガス供給管２４４ａのバルブ２４４ｄよりも下流側には、ＲＰＵ２４４ｅが設けられている。そして、第二ガス供給管２４４ａからは、反応ガスが、ＭＦＣ２４４ｃ、バルブ２４４ｄ、ＲＰＵ２４４ｅ、共通ガス供給管２４２を介して、シャワーヘッド２３０内に供給される。反応ガスは、リモートプラズマユニット２４４ｅによりプラズマ状態とされ、ウエハ２００上に照射される。

【0035】

反応ガスは、処理ガスの一つであり、例えばアンモニア（ＮＨ_３）ガスが用いられる。

【0036】

主に、第二ガス供給管２４４ａ、ＭＦＣ２４４ｃ、バルブ２４４ｄにより、反応ガス供給系２４４が構成される。なお、反応ガス供給系２４４は、反応ガス供給源２４４ｂ、ＲＰＵ２４４ｅ、後述する第二不活性ガス供給系を含めて考えてもよい。また、反応ガス供給系２４４は、処理ガスの一つである反応ガスを供給するものであることから、処理ガス供給系の他の一つに該当することになる。

【0037】

第二ガス供給管２４４ａのバルブ２４４ｄよりも下流側には、第二不活性ガス供給管２４７ａの下流端が接続されている。第二不活性ガス供給管２４７ａには、上流方向から順に、不活性ガス供給源２４７ｂ、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）２４７ｃ、及び開閉弁であるバルブ２４７ｄが設けられている。そして、第二不活性ガス供給管２４７ａからは、不活性ガスが、ＭＦＣ２４７ｃ、バルブ２４７ｄ、第二ガス供給管２４４ａ、ＲＰＵ２４４ｅ、共通ガス供給管２４２を介して、シャワーヘッド２３０内に供給される。

【0038】

不活性ガスは、反応ガスのキャリアガス又は希釈ガスとして作用するものである。具体的には、例えば、窒素（Ｎ_２）ガスを用いることができる。また、Ｎ_２ガスのほか、例えばヘリウム（Ｈｅ）ガス、ネオン（Ｎｅ）ガス、アルゴン（Ａｒ）ガス等の希ガスを用いてもよい。

【0039】

主に、第二不活性ガス供給管２４７ａ、ＭＦＣ２４７ｃ、及びバルブ２４７ｄにより、第二不活性ガス供給系が構成される。なお、第二不活性ガス供給系は、不活性ガス供給源２４７ｂ、第二ガス供給管２４３ａ、ＲＰＵ２４４ｅを含めて考えてもよい。また、第二不活性ガス供給系は、反応ガス供給系２４４に含めて考えてもよい。

【0040】

（パージガス供給系）
第三ガス供給管２４５ａには、上流方向から順に、パージガス供給源２４５ｂ、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）２４５ｃ、及び開閉弁であるバルブ２４５ｄが設けられている。そして、第三ガス供給管２４５ａからは、基板処理工程では、パージガスとしての不活性ガスが、ＭＦＣ２４５ｃ、バルブ２４５ｄ、共通ガス供給管２４２を介して、シャワーヘッド２３０内に供給される。また、クリーニング工程では、必要に応じて、クリーニングガスのキャリアガス又は希釈ガスとしての不活性ガスが、ＭＦＣ２４５ｃ、バルブ２４５ｄ、共通ガス供給管２４２を介して、シャワーヘッド２３０内に供給される。

【0041】

パージガス供給源２４５ｂから供給される不活性ガスは、基板処理工程では、処理容器２０２やシャワーヘッド２３０内に留まったガスをパージするパージガスとして作用する。また、クリーニング工程では、クリーニングガスのキャリアガス或いは希釈ガスとして作用しても良い。具体的には、不活性ガスとして、例えば、窒素（Ｎ_２）ガスを用いることができる。また、Ｎ_２ガスのほか、例えばヘリウム（Ｈｅ）ガス、ネオン（Ｎｅ）ガス、アルゴン（Ａｒ）ガス等の希ガスを用いてもよい。

【0042】

主に、第三ガス供給管２４５ａ、ＭＦＣ２４５ｃ、バルブ２４５ｄにより、パージガス供給系２４５が構成される。なお、パージガス供給系２４５は、パージガス供給源２４５ｂ、後述するクリーニングガス供給系を含めて考えてもよい。

【0043】

（クリーニングガス供給系）
第三ガス供給管２４５ａのバルブ２４５ｄよりも下流側には、クリーニングガス供給管２４８ａの下流端が接続されている。クリーニングガス供給管２４８ａには、上流方向から順に、クリーニングガス供給源２４８ｂ、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）２４８ｃ、及び開閉弁であるバルブ２４８ｄが設けられている。そして、第三ガス供給管２４５ａからは、クリーニング工程では、クリーニングガスが、ＭＦＣ２４８ｃ、バルブ２４８ｄ、共通ガス供給管２４２を介して、シャワーヘッド２３０内に供給される。
なお、クリーニングガス供給系は、共通ガス供給管２４２と後述する接続管２４９ａとを介して、後述する第二排気管２６２にも接続される。クリーニング工程では、クリーニングガスが、共通ガス供給管２４２、接続管２４９ａ及び第二排気管２６２を通過する経路からもシャワーヘッド２３０内に供給される。

【0044】

クリーニングガス供給源２４８ｂから供給されるクリーニングガスは、クリーニング工程ではシャワーヘッド２３０や処理容器２０２に付着した副生成物等を除去するクリーニングガスとして作用する。具体的には、クリーニングガスとして、例えば三フッ化窒素（ＮＦ_３）ガスを用いることが考えられる。また、例えば、フッ化水素（ＨＦ）ガス、三フッ化塩素（ＣｌＦ_３）ガス、フッ素（Ｆ_２）ガス等を用いても良く、またこれらを組合せて用いても良い。

【0045】

主に、クリーニングガス供給管２４８ａ、ＭＦＣ２４８ｃ、及びバルブ２４８ｄにより、クリーニングガス供給系が構成される。なお、クリーニングガス供給系は、クリーニングガス供給源２４８ｂ、第三ガス供給管２４５ａを含めて考えてもよい。また、クリーニングガス供給系は、パージガス供給系２４５に含めて考えてもよい。

【0046】

（ガス排気系）
処理容器２０２の雰囲気を排気する排気系は、処理容器２０２に接続された複数の排気管を有する。具体的には、搬送空間２０３に接続される排気管（第一排気管）２６１と、バッファ空間２３２に接続される排気管（第二排気管）２６２と、処理空間２０１に接続される排気管（第三排気管）２６３とを有する。また、各排気管２６１，２６２，２６３の下流側には、排気管（第四排気管）２６４が接続される。

【0047】

（第一ガス排気系）
第一排気管２６１は、搬送空間２０３の側面あるいは底面に接続される。第一排気管２６１には、高真空あるいは超高真空を実現する真空ポンプとして、ターボ分子ポンプ（ＴＭＰ：Ｔｕｒｂｏ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｐｕｍｐ）２６５が設けられる。第一排気管２６１において、ＴＭＰ２６５の下流側には、バルブ２６６が設けられる。また、第一排気管２６１において、ＴＭＰ２６５の上流側には、バルブ２６７が設けられる。また、第一排気管２６１において、バルブ２６７の上流側には、バイパス管２６１ａが接続される。バイパス管２６１ａには、バルブ２６１ｂが設けられる。バイパス管２６１ａの下流側は、第四排気管２６４に接続される。

【0048】

主に、第一排気管２６１、ＴＭＰ２６５、バルブ２６６，２６７、バイパス管２６１ａ、及びバルブ２６１ｂによって、第一ガス排気系が構成される。

【0049】

（第二ガス排気系）
第二排気管２６２は、バッファ空間２３２の上面（具体的にはガスガイド２３５の上方の位置）に接続される。つまり、第二排気管２６２は、シャワーヘッド２３０に接続され、これによりシャワーヘッド２３０内のバッファ空間２３２に連通することになる。また、第二排気管２６２には、バルブ２６８が設けられる。このバルブ２６８は、第二排気管２６２のガス流路開閉を行うものである。なお、バルブ２６８は、ガス流路開閉の開度調整機能に対応したものであってもよい。

【0050】

主に、第二排気管２６２、及びバルブ２６８によって、第二ガス排気系が構成される。

【0051】

（第三ガス排気系）
第三排気管２６３は、処理空間２０１の側方に接続される。第三排気管２６３には、処理空間２０１内を所定の圧力に制御する圧力制御器であるＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）２６９が設けられる。ＡＰＣ２６９は、開度調整可能な弁体（図示せず）を有し、後述するコントローラからの指示に応じて第三排気管２６３のコンダクタンスを調整する。第三排気管２６３において、ＡＰＣ２６９の上流側には、バルブ２７１が設けられる。

【0052】

主に、第三排気管２６３、ＡＰＣ２６９、及びバルブ２７１によって、第三ガス排気系が構成される。

【0053】

第四排気管２６４は、ドライポンプ（ＤＰ：Ｄｒｙ Ｐｕｍｐ）２７２が設けられる。図示のように、第四排気管２６４には、その上流側から第二排気管２６２、第三排気管２６３、第一排気管２６１、バイパス管２６１ａが接続され、さらにそれらの下流にＤＰ２７２が設けられる。ＤＰ２７２は、第二排気管２６２、第三排気管２６３、第一排気管２６１及びバイパス管２６１ａのそれぞれを介して、バッファ空間２３２、処理空間２０１及び搬送空間２０３のそれぞれの雰囲気を排気する。また、ＤＰ２７２は、ＴＭＰ２６５が動作するときに、その補助ポンプとしても機能する。

【0054】

（接続管（分岐管））
ガス供給系における共通ガス供給管２４２には、接続管２４９ａが接続されている。接続管２４９ａは、共通ガス供給管２４２と第二排気管２６２とを接続する。
接続管２４９ａは、クリーニングガス供給系（具体的には、クリーニング工程でクリーニングガスが供給されることになる第三ガス供給管２４５ａ）の共通ガス供給管２４２への接続箇所よりもガス供給方向下流側で、共通ガス供給管２４２に接続される。なお、接続管２４９ａは、共通ガス供給管２４２から分岐した分岐管とも考えることができる。

【0055】

一端側が共通ガス供給管２４２に接続される接続管２４９ａは、他端側が第二ガス排気系における第二排気管２６２に接続される。ただし、接続管２４９ａは、第二排気管２６２に設けられたバルブ２６８よりもガス排気方向上流側で、第二排気管２６２に接続されている。つまり、第二ガス排気系におけるバルブ２６８は、接続管２４９ａの第二排気管２６２への接続箇所よりもガス排気方向下流側にてガス流路開閉を行うことになる。

【0056】

このように、接続管２４９ａは、シャワーヘッド２３０内のバッファ空間２３２を経ることなく、共通ガス供給管２４２（特にクリーニングガス供給系よりもガス供給方向下流側）と第二排気管２６２（特にバルブ２６８よりもガス排気方向上流側）とを連通させ得るように構成されている。

【0057】

また、接続管２４９ａには、バルブ２４９ｂが設けられる。このバルブ２４９ｂは、接続管２４９ａのガス流路開閉を行うものである。なお、バルブ２４９ｂは、ガス流路開閉の開度調整機能に対応したものであってもよい。

【0058】

主に、接続管２４９ａ、及びバルブ２４９ｂによって、クリーニングガス補助供給系２４９が構成される。かかる構成のクリーニングガス補助供給系２４９は、クリーニング工程において、クリーニングガス供給系が行うシャワーヘッド２３０内へのクリーニングガスの供給を、必要に応じて補助するものである。

【0059】

（コントローラ）
基板処理装置１００は、基板処理装置１００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、演算部２８１及び記憶部２８２を少なくとも有する。コントローラ２８０は、上記した各構成に接続され、上位コントローラや使用者の指示に応じて記憶部２８２からプログラムやレシピを呼び出し、その内容に応じて各構成の動作を制御する。具体的には、コントローラ２８０は、ゲートバルブ２０５、昇降機構２１８、ヒータ２１３、高周波電源２５２、整合器２５１、ＭＦＣ２４３ｃ〜２４８ｃ、バルブ２４３ｄ〜２４８ｄ、ＡＰＣ２６９、ＴＭＰ２６５、ＤＰ２７２、バルブ２６６，２６７，２６８，２７１，２６１ｂ等の動作を制御する。

【0060】

なお、コントローラ２８０は、専用のコンピュータとして構成してもよいし、汎用のコンピュータとして構成してもよい。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）２８３を用意し、外部記憶装置２８３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により、本実施形態に係るコントローラ２８０を構成することができる。

【0061】

また、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２８３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２８３を介さずにプログラムを供給するようにしてもよい。なお、記憶部２８２や外部記憶装置２８３は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体として構成される。以下、これらを総称して、単に記録媒体ともいう。なお、本明細書において記録媒体という言葉を用いた場合は、記憶部２８２単体のみを含む場合、外部記憶装置２８３単体のみを含む場合、又は、その両方を含む場合がある。

【0062】

（２）基板処理工程
次に、半導体装置の製造方法の一工程として、基板処理装置１００を使用して、ウエハ２００上に薄膜を形成する工程について説明する。なお、以下の説明において、基板処理装置１００を構成する各部の動作はコントローラ２８０により制御される。

【0063】

ここでは、原料ガス（第一の処理ガス）としてＴｉＣｌ_４を気化させて得られるＴｉＣｌ_４ガスを用い、反応ガス（第二の処理ガス）としてＮＨ_３ガスを用いて、それらを交互に供給することによってウエハ２００上に金属薄膜としてＴｉＮ膜を形成する例について説明する。

【0064】

図２は、本実施形態に係る基板処理工程を示すフロー図である。図３は、図２の成膜工程の詳細を示すフロー図である。

【0065】

（基板搬入・載置工程：Ｓ１０１）
基板処理装置１００では、先ず、基板載置台２１２をウエハ２００の搬送位置まで下降させることにより、基板載置台２１２の貫通孔２１４にリフトピン２０７を貫通させる。その結果、リフトピン２０７が、基板載置台２１２表面よりも所定の高さ分だけ突出した状態となる。続いて、ゲートバルブ２０５を開いて搬送空間２０３を移載室（図示せず）と連通させる。そして、この移載室からウエハ移載機（図示せず）を用いてウエハ２００を搬送空間２０３に搬入し、リフトピン２０７上にウエハ２００を移載する。これにより、ウエハ２００は、基板載置台２１２の表面から突出したリフトピン２０７上に水平姿勢で支持される。

【0066】

処理容器２０２内にウエハ２００を搬入したら、ウエハ移載機を処理容器２０２の外へ退避させ、ゲートバルブ２０５を閉じて処理容器２０２内を密閉する。その後、基板載置台２１２を上昇させることにより、基板載置台２１２に設けられた基板載置面２１１上にウエハ２００を載置させ、さらに基板載置台２１２を上昇させることにより、前述した処理空間２０１内の処理位置までウエハ２００を上昇させる。

【0067】

ウエハ２００を処理容器２０２内に搬入する際は、バルブ２６６とバルブ２６７を開状態として（開弁して）、搬送空間２０３とＴＭＰ２６５との間を連通させるとともに、ＴＭＰ２６５とＤＰ２７２との間を連通させる。一方、バルブ２６６とバルブ２６７以外の排気系のバルブは閉状態とする（閉弁する）。これにより、ＴＭＰ２６５（及びＤＰ２７２）によって搬送空間２０３の雰囲気が排気される。

【0068】

ウエハ２００が搬送空間２０３に搬入された後、処理空間２０１内の処理位置まで上昇すると、バルブ２６６とバルブ２６７を閉状態とする。これにより、搬送空間２０３とＴＭＰ２６５の間、並びに、ＴＭＰ２６５と排気管２６４との間が遮断され、ＴＭＰ２６５による搬送空間２０３の排気が終了する。一方、バルブ２７１を開き、処理空間２０１とＡＰＣ２６９の間を連通させる。ＡＰＣ２６９は、排気管２６３のコンダクタンスを調整することで、ＤＰ２７２による処理空間２０１の排気流量を制御し、処理空間２０１を所定の圧力に維持する。なお、他の排気系のバルブは閉状態を維持する。

【0069】

なお、この工程において、処理容器２０２内を排気しつつ、不活性ガス供給系から処理容器２０２内に不活性ガスとしてのＮ_２ガスを供給してもよい。すなわち、ＴＭＰ２６５あるいはＤＰ２７２で処理容器２０２内を排気しつつ、少なくとも第三ガス供給系のバルブ２４５ｄを開けることにより、処理容器２０２内にＮ_２ガスを供給してもよい。これにより、ウエハ２００上へのパーティクルの付着を抑制することが可能となる。

【0070】

また、ウエハ２００を基板載置台２１２の上に載置する際は、基板載置台２１２の内部に埋め込まれたヒータ２１３に電力を供給し、ウエハ２００の表面が所定の処理温度となるよう制御される。この際、ヒータ２１３の温度は、図示しない温度センサにより検出された温度情報に基づいてヒータ２１３への通電具合を制御することによって調整される。

【0071】

このようにして、基板搬入・載置工程（Ｓ１０１）では、処理空間２０１内を所定の処理圧力となるように制御するとともに、ウエハ２００の表面温度が所定の処理温度となるように制御する。ここで、所定の処理温度、処理圧力とは、後述する成膜工程（Ｓ１０２）において、ＴｉＮ膜を形成可能な処理温度、処理圧力である。例えば、原料ガス供給工程（Ｓ２０１）で供給する原料ガスが自己分解しない程度の処理温度、処理圧力である。具体的には、処理温度は例えば室温以上５００℃以下、好ましくは室温以上４００℃以下、処理圧力は５０〜５０００Ｐａとすることが考えられる。この処理温度、処理圧力は、後述する成膜工程（Ｓ１０２）においても維持されることになる。

【0072】

（成膜工程：Ｓ１０２）
基板搬入・載置工程（Ｓ１０１）の後は、次に、成膜工程（Ｓ１０２）を行う。以下、図３を参照し、成膜工程（Ｓ１０２）について詳細に説明する。なお、成膜工程（Ｓ１０２）は、異なる処理ガスを交互に供給する工程を繰り返すサイクリック処理である。

【0073】

（原料ガス供給工程：Ｓ２０１）
成膜工程（Ｓ１０２）では、先ず、原料ガス供給工程（Ｓ２０１）を行う。原料ガス供給工程（Ｓ２０１）に際しては、原料（ＴｉＣｌ_４）を気化させて原料ガス（すなわちＴｉＣｌ_４ガス）を生成（予備気化）させておく。原料ガスの予備気化は、上述した基板搬入・載置工程（Ｓ１０１）と並行して行ってもよい。原料ガスを安定して生成させるには、所定の時間を要するからである。

【0074】

そして、原料ガスを生成したら、バルブ２４３ｄを開くとともに、原料ガスの流量が所定流量となるようにマスフローコントローラ２４３ｃを調整することで、処理空間２０１内への原料ガス（ＴｉＣｌ_４ガス）の供給を開始する。原料ガスの供給流量は、例えば１００〜３０００ｓｃｃｍである。原料ガスは、シャワーヘッド２３０により分散されて処理空間２０１内のウエハ２００上に均一に供給される。

【0075】

このとき、第一不活性ガス供給系のバルブ２４６ｄを開き、第一不活性ガス供給管２４６ａから不活性ガス（Ｎ_２ガス）を供給する。不活性ガスの供給流量は、例えば５００〜５０００ｓｃｃｍである。なお、パージガス供給系の第三ガス供給管２４５ａから不活性ガスを流してもよい。

【0076】

余剰な原料ガスは、第三ガス排気系の第三排気管２６３内を流れ、第四排気管２６４へと排気される。具体的には、バルブ２７１が開状態とされ、ＡＰＣ２６９によって処理空間２０１の圧力が所定の圧力となるように制御される。なお、バルブ２７１以外の排気系のバルブは全て閉とされる。

【0077】

このときの処理空間２０１内の処理温度、処理圧力は、第一原料ガスが自己分解しない程度の処理温度、処理圧力とされる。そのため、ウエハ２００上には、原料ガスのガス分子が吸着することになる。

【0078】

原料ガスの供給を開始してから所定時間経過後、バルブ２４３ｄを閉じ、原料ガスの供給を停止する。原料ガス及びキャリアガスの供給時間は、例えば２０．１〜２０秒である。

【0079】

（パージ工程：Ｓ２０２）
原料ガスの供給を停止した後は、第三ガス供給管２４５ａから不活性ガス（Ｎ_２ガス）を供給し、シャワーヘッド２３０及び処理空間２０１のパージを行う。このときも、バルブ２７１は開状態とされてＡＰＣ２６９によって処理空間２０１の圧力が所定の圧力となるように制御される。一方、バルブ２７１以外のガス排気系のバルブは全て閉状態とされる。これにより、原料ガス供給工程（Ｓ２０１）でウエハ２００に吸着できなかった原料ガスは、ＤＰ２７２により、第三排気管２６３を介して処理空間２０１から除去される。

【0080】

次いで、第三ガス供給管２４５ａから不活性ガス（Ｎ_２ガス）を供給し、シャワーヘッド２３０のパージを行う。このときのガス排気系のバルブは、バルブ２７１が閉状態とされる一方、バルブ２６８が開状態とされる。他のガス排気系のバルブは閉状態のままである。すなわち、シャワーヘッド２３０のパージを行うときは、処理空間２０１とＡＰＣ２６９の間を遮断するとともに、ＡＰＣ２６９と第四排気管２６４の間を遮断し、ＡＰＣ２６９による圧力制御を停止する一方、バッファ空間２３２とＤＰ２７２との間を連通する。これにより、シャワーヘッド２３０（バッファ空間２３２）内に残留した原料ガスは、第二排気管２６２を介し、ＤＰ２７２によりシャワーヘッド２３０から排気される。

【0081】

シャワーヘッド２３０のパージが終了すると、バルブ２７１を開状態としてＡＰＣ２６９による圧力制御を再開するとともに、バルブ２６８を閉状態としてシャワーヘッド２３０と排気管２６４との間を遮断する。他のガス排気系のバルブは閉状態のままである。このときも第三ガス供給管２４５ａからの不活性ガスの供給は継続され、シャワーヘッド２３０及び処理空間２０１のパージが継続される。

【0082】

なお、ここでは、パージ工程（Ｓ２０２）において、第二排気管２６２を介したパージの前後に排気管２６３を介したパージを行うようにしたが、第二排気管２６２を介したパージのみであってもよい。また、排気管２６２を介したパージと第三排気管２６３を介したパージを同時に行うようにしてもよい。

【0083】

パージ工程（Ｓ２０２）における不活性ガス（Ｎ_２ガス）の供給流量は、例えば１０００〜１００００ｓｃｃｍである。また、不活性ガスの供給時間は、例えば２０．１〜１０秒である。

【0084】

（反応ガス供給工程：Ｓ２０３）
シャワーヘッド２３０及び処理空間２０１のパージが完了したら、続いて、反応ガス供給工程（Ｓ２０３）を行う。反応ガス供給工程（Ｓ２０３）では、バルブ２４４ｄを開けて、リモートプラズマユニット２４４ｅ、シャワーヘッド２３０を介して、処理空間２０１内への反応ガス（ＮＨ_３ガス）の供給を開始する。このとき、反応ガスの流量が所定流量となるように、マスフローコントローラ２４４ｃを調整する。反応ガスの供給流量は、例えば１０００〜１００００ｓｃｃｍである。

【0085】

プラズマ状態の反応ガスは、シャワーヘッド２３０によって分散されて処理空間２０１内のウエハ２００上に均一に供給され、ウエハ２００上に吸着している原料ガスのガス分子と反応して、ウエハ２００上に１原子層未満（１Å未満）程度のＴｉＮ膜を生成する。

【0086】

このとき、第二不活性ガス供給系のバルブ２４７ｄを開き、第二不活性ガス供給管２４７ａから不活性ガス（Ｎ_２ガス）を供給する。不活性ガスの供給流量は、例えば５００〜５０００ｓｃｃｍである。なお、パージガス供給系の第三ガス供給管２４５ａから不活性ガスを流してもよい。

【0087】

余剰な反応ガスや反応副生成物は、第三ガス排気系の第三排気管２６３内を流れ、第四排気管２６４へと排気される。具体的には、バルブ２７１が開状態とされ、ＡＰＣ２６９によって処理空間２０１の圧力が所定の圧力となるように制御される。なお、バルブ２７１以外の排気系のバルブは全て閉とされる。

【0088】

反応ガスの供給を開始してから所定時間経過後、バルブ２４４ｄを閉じ、反応ガスの供給を停止する。反応ガス及びキャリアガスの供給時間は、例えば０．１〜２０秒である。

【0089】

（パージ工程：Ｓ２０４）
反応ガスの供給を停止した後は、パージ工程（Ｓ２０４）を行って、シャワーヘッド２３０及び処理空間２０１に残留している反応ガスや反応副生成物を除去する。このパージ工程（Ｓ２０４）は、既に説明したパージ工程（Ｓ２０２）と同様に行えばよいため、ここでの説明は省略する。

【0090】

（判定工程：Ｓ２０５）
以上の原料ガス供給工程（Ｓ２０１）、パージ工程（Ｓ２０２）、反応ガス供給工程（Ｓ２０３）、パージ工程（Ｓ２０４）を１サイクルとして、コントローラ２８０は、この処理サイクルを所定回数（ｎサイクル）実施したか否かを判定する（Ｓ２０５）。処理サイクルを所定回数実施すると、ウエハ２００上には、所望膜厚の窒化チタン（ＴｉＮ）膜が形成される。

【0091】

（基板搬出工程：Ｓ１０３）
以上の各工程（Ｓ２０１〜Ｓ２０５）からなる成膜工程（Ｓ１０２）の後は、図２に示すように、次に、基板搬出工程（Ｓ１０３）を行う。

【0092】

基板搬出工程（Ｓ１０３）では、基板載置台２１２を下降させ、基板載置台２１２の表面から突出させたリフトピン２０７上にウエハ２００を支持させる。これにより、ウエハ２００は、処理位置から搬送位置となる。その後、ゲートバルブ２０５を開き、ウエハ移載機を用いてウエハ２００を処理容器２０２の外へ搬出する。このとき、バルブ２４５ｄを閉じ、第三ガス供給系から処理容器２０２内に不活性ガスを供給することを停止する。

【0093】

基板搬出工程（Ｓ１０３）において、ウエハ２００が処理位置から搬送位置まで移動する間は、バルブ２７１を閉状態とし、ＡＰＣ２６９による圧力制御を停止する。一方、バルブ２６１ｂを開状態とし、搬送空間２０３とＤＰ２７２との間を連通し、搬送空間２０３をＤＰ２７２によって排気する。このとき、その他の排気系のバルブは閉状態とされる。

【0094】

次いで、ウエハ２００が搬送位置まで移動すると、バルブ２６１ｂを閉状態とし、搬送空間２０３と排気管２６４との間を遮断する。一方、バルブ２６６とバルブ２６７を開状態とし、ＴＭＰ２６５（及びＤＰ２７２）によって搬送空間２０３の雰囲気を排気する。この状態でゲートバルブ２０５を開き、ウエハ２００を処理容器２０２から移載室へと搬出する。

【0095】

（処理回数判定工程：Ｓ１０４）
ウエハ２００の搬出後、コントローラ２８０は、基板搬入・載置工程（Ｓ１０１）、成膜工程（Ｓ１０２）及び基板搬出工程（Ｓ１０３）の一連の各工程の実施回数が所定の回数に到達したか否かを判定する（Ｓ１０４）。所定の回数に到達したと判断されたら、クリーニング工程（Ｓ１０５）に移行する。所定の回数に到達していないと判断されたら、次に待機しているウエハ２００の処理を開始するため、基板搬入・載置工程（Ｓ１０１）に移行する。

【0096】

（クリーニング工程：Ｓ１０５）
クリーニング工程（Ｓ１０５）では、クリーニングガス供給系のバルブ２４８ｄを開け、シャワーヘッド２３０を介して、クリーニングガスを処理空間２０１へ供給する。このとき、高周波電源２５２で電力を印加すると共に整合器２５１によりインピーダンスを整合させ、シャワーヘッド２３０及び処理空間２０１内のクリーニングガスをプラズマ励起する。プラズマ励起されたクリーニングガスは、シャワーヘッド２３０及び処理空間２０１内の壁に付着した副生成物を除去する。

【0097】

（３）クリーニング工程
ここで、基板処理装置１００が行うクリーニング工程（Ｓ１０５）について、具体例を挙げてさらに詳しく説明する。
ここでは、特に、クリーニング工程（Ｓ１０５）を行う際のクリーニングガスの流れについて、図１を参照しながら、第一具体例、第二具体例、第三具体例に分けて説明する。

【0098】

（第一具体例）
クリーニング工程（Ｓ１０５）に際して、コントローラ２８０は、クリーニングガス供給系のバルブ２４８ｄを開け、クリーニングガス供給源２４８ｂからのクリーニングガスを、第三ガス供給管２４５ａを介して、共通ガス供給管２４２内へ供給する。そうすると、クリーニングガスは、共通ガス供給管２４２内を通り、シャワーヘッド２３０内のバッファ空間２３２に送り込まれる。

【0099】

また、これと併せて、コントローラ２８０は、クリーニングガス補助供給系２４９のバルブ２４９ｂを開けるとともに、第二ガス排気系におけるバルブ２６８を閉状態のままとする。そうすると、クリーニングガス供給源２４８ｂから共通ガス供給管２４２内へ供給されたクリーニングガスは、共通ガス供給管２４２と接続管２４９ａとの接続箇所から接続管２４９ａ内にも分岐して流れ、その接続管２４９ａ内を通過した後、更に第二ガス排気系の第二排気管２６２内を通って、シャワーヘッド２３０内のバッファ空間２３２に送り込まれる。

【0100】

つまり、クリーニング工程（Ｓ１０５）の第一具体例では、シャワーヘッド２３０内へのガス供給のために当該シャワーヘッド２３０に接続される共通ガス供給管２４２と、シャワーヘッド２３０内からのガス排気のために当該シャワーヘッド２３０に接続される第二排気管２６２との両方から（換言すれば、共通ガス供給管２４２と第二排気管２６２とを同時に用いて）、シャワーヘッド２３０内にクリーニングガスを供給する。

【0101】

なお、クリーニングガスの排気は、第三ガス排気系におけるバルブ２７１を開状態として、ＡＰＣ２６９経由で行う。

【0102】

以上のような第一具体例によれば、シャワーヘッド２３０内においては、共通ガス供給管２４２が接続される箇所の近傍のみならず、第二排気管２６２が接続される箇所の近傍にも、クリーニングガスが積極的に供給されることになる。
第二排気管２６２はパージ工程Ｓ２０２、Ｓ２０４において処理ガスの排気路となるため、シャワーヘッド２３０において第二排気管２６２が接続された箇所の近傍は、不要な膜（反応副生成物等）が付着する可能性が高い。一方で、第二排気管２６２と共通ガス供給管２４２との間にはガスガイド２３５が介在するため、共通ガス供給管２４２から供給されたクリーニングガスは第二排気管２６２が接続された箇所の近傍には回り込み難い。
ところが、上述したように、共通ガス供給管２４２のみならず接続管２４９ａ及び第二排気管２６２をも利用してクリーニングガスを供給すれば、シャワーヘッド２３０の内部の所望箇所、特にクリーニングガスが回り込み難くクリーニングし難い箇所（ガスガイド２３５よりも上部の空間）、さらには、膜付着がし易く、かつ、クリーニングし難い箇所（第二排気管２６２の接続箇所近傍）のクリーニング効率を向上させ得るようになる。しかも、第二排気管２６２を利用するので、専用のクリーニングガス供給路を別途設けるといった必要もなく、シャワーヘッド２３０に接続するガス経路の複雑化等を極力抑制し得るようになる。

【0103】

第二排気管２６２を利用してシャワーヘッド２３０内にクリーニングガスを供給する場合には、図４に示すように、第二排気管２６２のシャワーヘッド２３０への接続箇所が共通ガス供給管２４２の管外周を囲む環状に形成されていたり、または図５に示すように、第二排気管２６２のシャワーヘッド２３０への接続箇所が共通ガス供給管２４２の周囲に配置される複数本の管路によって構成されていても良い。このように構成することで、シャワーヘッド２３０内に対して、より一層クリーニングガスを均一に供給することができ、これによりクリーニング効率を向上させ得るようになるからである。また、クリーニングガスが分散して供給されるため、被クリーニング箇所のオーバエッチングを抑制し得るようにもなる。

【0104】

（第二具体例）
クリーニング工程（Ｓ１０５）の第二具体例では、共通ガス供給管２４２からシャワーヘッド２３０内にクリーニングガスを供給する第一クリーニング処理と、共通ガス供給管２４２と第二排気管２６２との両方からシャワーヘッド２３０内にクリーニングガスを供給する第二クリーニング処理とを、選択的に（非同時に）行う。

【0105】

第一クリーニング処理に際して、コントローラ２８０は、クリーニングガス供給系のバルブ２４８ｄを開け、クリーニングガス供給源２４８ｂからのクリーニングガスを、第三ガス供給管２４５ａを介して、共通ガス供給管２４２内へ供給する。ただし、クリーニングガス補助供給系２４９のバルブ２４９ｂ、及び第二ガス排気系におけるバルブ２６８については、閉状態のままとする。そうすると、クリーニングガスは、共通ガス供給管２４２内を通り、その共通ガス供給管２４２のみからシャワーヘッド２３０内のバッファ空間２３２に送り込まれる。
これにより、第一クリーニング処理においては、主として処理空間２０１内に対して、共通ガス供給管２４２を利用したメインストリームのみからのクリーニングを行うことになる。

【0106】

一方、第二クリーニング処理に際して、コントローラ２８０は、上述した第一具体例の場合と同様に、共通ガス供給管２４２のみならず、接続管２４９ａ及び第二排気管２６２をも利用して、クリーニングガスをシャワーヘッド２３０内のバッファ空間２３２へ供給する。
これにより、第二クリーニング処理においては、処理空間２０１に加えてシャワーヘッド２３０内の上部空間（クリーニングし難い箇所（ガスガイド２３５よりも上部の空間））についても積極的に、共通ガス供給管２４２、接続管２４９ａ及び第二排気管２６２を利用したクリーニングを行うことになる。

【0107】

第一クリーニング処理及び第二クリーニング処理のいずれの場合も、クリーニングガスの排気は、第三ガス排気系におけるバルブ２７１を開状態として、ＡＰＣ２６９経由で行う。

【0108】

第一クリーニング処理と第二クリーニング処理との選択（切り替え）は、以下のように行うことが考えられる。
図６は、クリーニング工程の一具体例の詳細を示すフロー図である。

【0109】

例えば、コントローラ２８０は、図６（ａ）に示すように、先ず、第一クリーニング処理を行い（Ｓ３０１）、その第一クリーニング処理を所定時間行った後に、第二クリーニング処理を開始する（Ｓ３０２）。それぞれの時間は、予め適宜設定されたものであればよい。

【0110】

このようにすれば、より膜付着の激しい箇所（処理空間２０１）のクリーニングを実行した後に、シャワーヘッド２３０の全体のクリーニングを開始することになるので、クリーニング工程（Ｓ１０５）全体の時間短縮が図れ、また被クリーニング箇所のオーバエッチングを抑制し得るようにもなる。

【0111】

また、例えば、コントローラ２８０は、第一クリーニング処理と第二クリーニング処理との実行頻度を相違させるようにしてもよい。より具体的には、図６（ｂ）に示すように、コントローラ２８０は、クリーニング工程（Ｓ１０５）にあたり、第一クリーニング処理の実行カウント数が所定回数であるか否かを判断し（Ｓ４０１）、所定回数に達していなければ、第一クリーニング処理を行う（Ｓ４０２）。そして、第一クリーニング処理を所定時間行った後に、第一クリーニング処理の実行カウント数を１回分加算する（Ｓ４０３）。また、第一クリーニング処理の実行カウント数が所定回数に達している場合には、第一クリーニング処理ではなく、第二クリーニング処理を行う（Ｓ４０４）。そして、第二クリーニング処理を所定時間行った後に、第一クリーニング処理の実行カウント数をリセットする（Ｓ４０５）。

【0112】

このように、第一クリーニング処理と第二クリーニング処理との実行頻度を相違させれば、第二クリーニング処理については毎回ではなく必要と思われる場合にのみ行うことになるので、クリーニング工程（Ｓ１０５）全体の時間短縮に加えてクリーニングガスの消費量低減が図れるようになり、また被クリーニング箇所のオーバエッチングを抑制し得るようにもなる。

【0113】

以上のような第一クリーニング処理と第二クリーニング処理との選択は、図６（ａ）に示した場合と図６（ｂ）に示した場合のいずれかの手法で固定的に行うのではなく、適宜切り替えるようにすることも考えられる。例えば、ＵＬＴ−ＳｉＯのような低温処理で処理空間２０１とシャワーヘッド２３０内部との温度差が比較的小さく、シャワーヘッド２３０内にも処理空間２０１と同様に膜付着が生じやすい場合には、第一具体例または第二具体例の図６（ａ）のように第二クリーニング処理を毎回行う一方で、ＴｉＮ成膜のように比較的高温の処理であって処理空間２０１とシャワーヘッド２３０内部で比較的大きな温度差を設けられるような場合（処理空間２０１に対してシャワーヘッド２３０に膜付着し難い場合）には、シャワーヘッド２３０に接続する第二排気管２６２をも利用した第二クリーニング処理の頻度を落とすようにする。

【0114】

なお、第一クリーニング処理と第二クリーニング処理とを選択的に行う場合には、それぞれでクリーニングガスの流量を相違させるようにしてもよい。つまり、コントローラ２８０は、第一クリーニング処理を行う場合と、第二クリーニング処理を行う場合とで、クリーニングガス供給系から供給するクリーニングガスの流量を相違させるようにしてもよい。より具体的には、シャワーヘッド２３０に接続する第二排気管２６２をも利用した第二クリーニング処理を行う場合には、第一クリーニング処理を行う場合に比べて、クリーニングガスの流量を大きくすることが考えられる。

【0115】

このようにすれば、第一クリーニング処理と第二クリーニング処理とを選択的に行う場合であっても、クリーニングガスの消費量低減が図れるようになり、またクリーニングガスの供給量が不足するといったことを未然に防止し得るようになる。

【0116】

（第三具体例）
クリーニング工程（Ｓ１０５）の第三具体例では、第二クリーニング処理を行う場合に、コントローラ２８０が第二ガス排気系におけるバルブ２６８を所定開度開ける。そうすると、接続管２４９ａを経て第二排気管２６２へ送り込まれたクリーニングガスは、その一部がシャワーヘッド２３０内へ供給される一方で、残部が第二排気管２６２から第四排気管２６４へ流れることになり、これによりシャワーヘッド２３０に接続される第二ガス排気系についても併せてクリーニングされることになる。

【0117】

このとき、コントローラ２８０は、バルブ２６８の開度調整を行うことで、シャワーヘッド２３０内へ供給されるクリーニングガスと、第二排気管２６２から第四排気管２６４へ流れるクリーニングガスとについて、それぞれの流量バランスを調整する。また、このとき、コントローラ２８０は、第三ガス排気系におけるバルブ２７１を閉状態とすることで、第二ガス排気系に対するクリーニング効率の向上を図るようにしてもよい。

【0118】

さらに、バルブ２６８を開状態にして第二ガス排気系に対するクリーニングを行う場合についても、上述した第二具体例の場合と同様に、その実行頻度に差を設けてもよい。具体的には、実行頻度として、第一クリーニング処理の実行回数＞バルブ２６８を閉じた状態での第二クリーニング処理（第二排気管２６２を利用したシャワーヘッド２３０内上部の積極クリーニング）≧バルブ２６８を開けた状態での第二クリーニング処理（第二ガス排気系に対するクリーニングの同時実施）となるように設定することが考えられる。

【0119】

なお、ここでは、コントローラ２８０がバルブ２６８の開度調整を行う場合について説明したが、コントローラ２８０は、バルブ２６８の開度調整と併せて、クリーニングガス補助供給系２４９におけるバルブ２４９ｂの開度調整を行うものであってもよい。このようにすれば、共通ガス供給管２４２を利用したメインストリームによるクリーニングガスと、接続管２４９ａ及び第二排気管２６２を利用してシャワーヘッド２３０内へ供給されるクリーニングガスと、第二排気管２６２から第四排気管２６４へ流れるクリーニングガスとについて、それぞれの流量バランスを調整することが可能となる。

【0120】

このことは、第三具体例の場合のみならず、第一具体例または第二具体例の場合にも適用可能である。つまり、コントローラ２８０がバルブ２４９ｂの開度調整を行うことで、共通ガス供給管２４２を利用したメインストリームによるクリーニングガスと、接続管２４９ａ及び第二排気管２６２を利用してシャワーヘッド２３０内へ供給されるクリーニングガスとについて、それぞれの流量バランスを調整することが可能となる。

【0121】

（４）実施形態にかかる効果
本実施形態によれば、以下に示す１つ又は複数の効果を奏する。

【0122】

（ａ）本実施形態によれば、基板処理装置１００が接続管２４９ａ及びバルブ２４９ｂによるクリーニングガス補助供給系２４９を備えており、その接続管２４９ａが、シャワーヘッド２３０内のバッファ空間２３２を経ることなく、共通ガス供給管２４２（特にクリーニングガス供給系よりもガス供給方向下流側）と第二排気管２６２（特にバルブ２６８よりもガス排気方向上流側）とを連通させ得るように構成されている。そして、接続管２４９ａには、その接続管２４９ａのガス流路開閉を行うバルブ２４９ｂが設けられている。そのため、基板処理装置１００は、半導体装置の製造工程の一工程であるクリーニング工程（Ｓ１０５）において、シャワーヘッド２３０内へのガス供給のために当該シャワーヘッド２３０に接続される共通ガス供給管２４２と、シャワーヘッド２３０内からのガス排気のために当該シャワーヘッド２３０に接続される第二排気管２６２との両方から、シャワーヘッド２３０内にクリーニングガスを供給することができる。つまり、シャワーヘッド２３０内においては、共通ガス供給管２４２が接続される箇所の近傍のみならず、第二排気管２６２が接続される箇所の近傍にも、クリーニングガスが積極的に供給されることになる。

【0123】

したがって、本実施形態によれば、共通ガス供給管２４２のみならず接続管２４９ａ及び第二排気管２６２をも利用してシャワーヘッド２３０の内部にクリーニングガスを供給することができるので、シャワーヘッド２３０の内部の所望箇所、特にクリーニングし難い箇所、さらには膜付着がし易く、かつ、クリーニングし難い箇所に対して、効率的にクリーニングガスを到達させることができ、その結果としてクリーニング効率の向上が図れる。しかも、本実施形態によれば、シャワーヘッド２３０内からのガス排気のために当該シャワーヘッド２３０に接続される第二排気管２６２を利用するので、専用のクリーニングガス供給路をシャワーヘッド２３０に対して別途接続させるといった必要もなく、シャワーヘッド２３０に接続するガス経路（すなわち基板処理装置１００の装置構成）の複雑化等を極力抑制することができる。つまり、本実施形態によれば、装置構成の複雑化等を極力抑制しつつ、クリーニングガスをシャワーヘッド２３０内の所望箇所に漏れなく供給し得るようにすることで、クリーニング効率を効果的に向上させることができる。

【0124】

（ｂ）また、本実施形態によれば、第二排気管２６２を利用してシャワーヘッド２３０内にクリーニングガスを供給する場合において、第二排気管２６２の接続箇所形状を環状に形成したり、または第二排気管２６２の接続箇所を複数本の管路によって構成すれば、そのような構成を備えない場合に比べて、シャワーヘッド２３０内に対して、より一層クリーニングガスを均一に供給することができ、これにより更なるクリーニング効率の向上が図れるようになる。

【0125】

（ｃ）また、本実施形態によれば、クリーニング工程（Ｓ１０５）に際して、コントローラ２８０が第一クリーニング処理と第二クリーニング処理とのどちらを行うかを切り替え得るので、状況に応じて必要と考えられるクリーニング処理を行うことが可能となり、この点によってもクリーニング効率の向上を図ることができる。

【0126】

（ｄ）また、本実施形態によれば、第一クリーニング処理と第二クリーニング処理との実行頻度を相違させることで、顕著なクリーニング効率向上が期待できることに加えて、クリーニングガスの消費量低減が図れるようになり、また被クリーニング箇所のオーバエッチングを抑制し得るようにもなる。

【0127】

（ｅ）また、本実施形態によれば、第一クリーニング処理と第二クリーニング処理との実行頻度を相違させる場合において、第一クリーニング処理を所定回数行うと第二クリーニング処理を行うようにするので、第二クリーニング処理については毎回ではなく必要と思われる場合にのみ行うことになり、クリーニング工程（Ｓ１０５）全体の時間短縮に加えて、クリーニングガスの消費量低減が図れるようになり、また被クリーニング箇所のオーバエッチングを抑制し得るようにもなる。

【0128】

（ｆ）また、本実施形態によれば、第一クリーニング処理と第二クリーニング処理とを選択的に行う場合において、第一クリーニング処理を所定時間行った後に第二クリーニング処理を開始するので、クリーニング工程（Ｓ１０５）全体の時間短縮が図れ、また被クリーニング箇所のオーバエッチングを抑制し得るようにもなる。

【0129】

（ｇ）また、本実施形態によれば、第一クリーニング処理と第二クリーニング処理とのどちらを行うかを切り替える場合において、第一クリーニング処理を行う場合と第二クリーニング処理を行う場合とで、クリーニングガス供給系から供給するクリーニングガスの流量を相違させるので、クリーニングガスの消費量低減が図れるようになり、またクリーニングガスの供給量が不足するといったことを未然に防止し得るようになる。

【0130】

（ｈ）また、本実施形態によれば、第二クリーニング処理を行う場合に、コントローラ２８０が第二ガス排気系におけるバルブ２６８（本発明に係る「第一のバルブ」に相当）を所定開度開けるので、シャワーヘッド２３０内に対するクリーニングと併せて、そのシャワーヘッド２３０に接続される第二ガス排気系についてもクリーニングすることが実現可能となる。

【0131】

（ｉ）また、本実施形態によれば、第二クリーニング処理を行う場合に、コントローラ２８０がクリーニングガス補助供給系２４９におけるバルブ２４９ｂ（本発明に係る「第二のバルブ」に相当）の開度調整を行うので、共通ガス供給管２４２を利用したメインストリームによるクリーニングガスや、接続管２４９ａ及び第二排気管２６２を利用して供給するクリーニングガス等について、それぞれの流量バランスを調整することが可能となる。そのため、そのような構成を備えない場合に比べると、シャワーヘッド２３０内の所望箇所にクリーニングガスを漏れなく供給する上で非常に有効なものとなり、その結果としてクリーニング効率の更なる向上が期待できる。

【0132】

＜本発明の第二の実施形態＞
次に、本発明の第二の実施形態を説明する。ただし、ここでは、主として、上述した第一の実施形態の場合との相違点について説明する。

【0133】

（装置構成）
図７は、第二の実施形態に係る枚葉式の基板処理装置の概略構成図である。なお、図中において、第一の実施形態に係る基板処理装置１００と同様な構成要素については、同一符号を付している。

【0134】

第二の実施形態に係る基板処理装置１０２は、ガス供給系が、第一の実施形態に係る基板処理装置１００とは異なる。詳しくは、共通ガス供給管２４２に原料ガス供給系２４３、反応ガス供給系２４４、パージガス供給系２４５、及び接続管２４９ａを含むクリーニングガス補助供給系２４９が接続されている点は、第一の実施形態に係る基板処理装置１００と同様であるが、クリーニングガス供給系２４８についても共通ガス供給管２４２に接続されている点で、第一の実施形態に係る基板処理装置１００とは異なる。そのため、パージガス供給系２４５には、クリーニングガス供給系が含まれていない。

【0135】

（クリーニングガス供給系）
共通ガス供給管２４２には、リモートプラズマユニット（ＲＰＵ）２４８ｅを介して、クリーニングガス供給管２４８ａの下流端が接続されている。クリーニングガス供給管２４８ａには、上流方向から順に、クリーニングガス供給源２４８ｂ、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）２４８ｃ、及び開閉弁であるバルブ２４８ｄが設けられている。そして、クリーニングガス供給管２４８ａは、クリーニング工程では、クリーニングガスが、ＭＦＣ２４８ｃ、バルブ２４８ｄ、ＲＰＵ２４８ｅ、共通ガス供給管２４２を介して、シャワーヘッド２３０内に供給される。

【0136】

クリーニングガス供給源２４８ｂから供給されるクリーニングガスは、クリーニング工程ではシャワーヘッド２３０や処理容器２０２に付着した副生成物等を除去するクリーニングガスとして作用する。具体的には、クリーニングガスとして、例えば三フッ化窒素（ＮＦ_３）ガスを用いることが考えられる。また、例えば、フッ化水素（ＨＦ）ガス、三フッ化塩素（ＣｌＦ_３）ガス、フッ素（Ｆ_２）ガス等を用いても良く、またこれらを組合せて用いても良い。ただし、クリーニングガスは、ＲＰＵ２４８ｅによってプラズマ状態とされ得るものを用いる。なお、本実施形態にあっては、クリーニングガスをＲＰＵ２４８ｅによってプラズマ励起するため、処理容器２０２に接続された整合器２５１や高周波電源２５２はクリーニング工程で使用する必要はない。代わりに、例えば反応ガス供給工程で整合器２５１や高周波電源２５２を使用し、反応ガスをプラズマ励起してもよい。また、整合器２５１や高周波電源２５２を設けなくてもよい。

【0137】

主に、クリーニングガス供給管２４８ａ、ＭＦＣ２４８ｃ、バルブ２４８ｄ、ＲＰＵ２４８ｅにより、クリーニングガス供給系２４８が構成される。なお、クリーニングガス供給系２４８は、クリーニングガス供給源２４８ｂ、後述する第三不活性ガス供給系を含めて考えてもよい。

【0138】

クリーニングガス供給管２４８ａのバルブ２４８ｄよりも下流側には、第三不活性ガス供給管２４８ｆの下流端が接続されている。第三不活性ガス供給管２４８ｆには、上流方向から順に、不活性ガス供給源２４８ｇ、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）２４８ｈ、及び開閉弁であるバルブ２４８ｉが設けられている。そして、第三不活性ガス供給管２４８ｆからは、不活性ガスが、ＭＦＣ２４８ｈ、バルブ２４８ｉ、クリーニングガス供給管２４８ａ、ＲＰＵ２４８ｅを介して、シャワーヘッド２３０内に供給される。

【0139】

不活性ガスは、クリーニングガスのキャリアガス又は希釈ガスとして作用するものである。具体的には、例えば、窒素（Ｎ_２）ガスを用いることができる。また、Ｎ_２ガスのほか、例えばヘリウム（Ｈｅ）ガス、ネオン（Ｎｅ）ガス、アルゴン（Ａｒ）ガス等の希ガスを用いてもよい。

【0140】

主に、第三不活性ガス供給管２４８ｆ、ＭＦＣ２４８ｈ及びバルブ２４８ｉにより、第三不活性ガス供給系が構成される。なお、第三不活性ガス供給系は、不活性ガス供給源２４８ｇ、クリーニングガス供給管２４８ａを含めて考えてもよい。また、第三不活性ガス供給系は、クリーニングガス供給系２４８に含めて考えてもよい。ただし、第三不活性ガス供給系は、必ずしも備えている必要はなく、パージガス供給系２４５で代用することも考えられる。

【0141】

（接続管（分岐管））
共通ガス供給管２４２に接続される接続管２４９ａは、少なくとも、クリーニングガス供給系２４８におけるＲＰＵ２４８ｅよりもガス供給方向下流側で、共通ガス供給管２４２に接続される。なお、接続管２４９ａは、共通ガス供給管２４２から分岐した分岐管とも考えることができる。

【0142】

さらに、接続管２４９ａは、少なくとも、処理ガス供給系の共通ガス供給管２４２への接続箇所よりもガス供給方向上流側で、共通ガス供給管２４２に接続される。ここでいう処理ガス供給系には、原料ガス供給系２４３と反応ガス供給系２４４の両方が相当する。したがって、接続管２４９ａは、原料ガス供給系２４３における第一ガス供給管２４３ａの共通ガス供給管２４２への接続箇所よりもガス供給方向上流側で、かつ、反応ガス供給系２４４における第二ガス供給管２４４ａの共通ガス供給管２４２への接続箇所よりもガス供給方向上流側で、共通ガス供給管２４２に接続されることになる。

【0143】

（基板処理工程）
次いで、第二の実施形態に係る基板処理装置１０２が行う基板処理工程について説明する。

【0144】

基板処理装置１０２においても、上述した第一の実施形態の場合と同様に、原料ガス供給工程（Ｓ２０１）、パージ工程（Ｓ２０２）、反応ガス供給工程（Ｓ２０３）、パージ工程（Ｓ２０４）を１サイクルとして、この処理サイクルを所定回数（ｎサイクル）実施することで、ウエハ２００上に所望膜厚の窒化チタン（ＴｉＮ）膜を形成する（図３参照）。

【0145】

このような処理サイクルにおいて、原料ガス供給工程（Ｓ２０１）では、原料ガス供給系２４３から共通ガス供給管２４２へ原料ガス（ＴｉＣｌ_４ガス）を供給し、反応ガス供給工程（Ｓ２０３）では、反応ガス供給系２４４から共通ガス供給管２４２へ反応ガス（ＮＨ_３ガス）を供給する。このとき、共通ガス供給管２４２には、原料ガス供給系２４３や反応ガス供給系２４４等のみならず、クリーニングガス補助供給系２４９を構成する接続管２４９ａも接続している。そのため、クリーニングガス補助供給系２４９におけるバルブ２４９ｂが閉状態であっても、処理サイクルを繰り返し行うと、接続管２４９ａの内部やバルブ２４９ｂの設置箇所等にまで、原料ガス（ＴｉＣｌ_４ガス）又は反応ガス（ＮＨ_３ガス）が流れ込んでしまうという事態が生じてしまうことが考えられる。

【0146】

ところが、第二の実施形態に係る基板処理装置１０２では、原料ガス供給系２４３及び反応ガス供給系２４４の共通ガス供給管２４２への接続箇所よりもガス供給方向上流側で、接続管２４９ａが共通ガス供給管２４２に接続されている。そのため、処理サイクルを繰り返し行っても、接続管２４９ａの内部やバルブ２４９ｂの設置箇所等に原料ガス（ＴｉＣｌ_４ガス）又は反応ガス（ＮＨ_３ガス）が流れ込んでしまうことがなく、接続管２４９ａやバルブ２４９ｂ等への不要な膜付着を抑制することができる。

【0147】

（クリーニング工程）
次いで、第二の実施形態に係る基板処理装置１０２が行うクリーニング工程について説明する。

【0148】

基板処理装置１０２においては、クリーニング工程（図２におけるＳ１０５参照）に際して、クリーニングガス供給系２４８のバルブ２４８ｄを開き、クリーニングガス供給源２４８ｂからのクリーニングガスをクリーニングガス供給管２４８ａへ供給する。そして、クリーニングガス供給管２４８ａへ供給されたクリーニングガスは、ＲＰＵ２４８ｅを介して、共通ガス供給管２４２へ供給される。このとき、クリーニングガスは、ＲＰＵ２４８ｅによってプラズマ励起されて、プラズマ化された状態となる。

【0149】

プラズマ状態のクリーニングガスは、共通ガス供給管２４２を介して、シャワーヘッド２３０内に供給される。このとき、ＲＰＵ２４８ｅよりもガス供給方向下流側では、接続管２４９ａが共通ガス供給管２４２に接続されている。したがって、クリーニングガス補助供給系２４９におけるバルブ２４９ｂが開状態であれば（上述した第一の実施形態における第一具体例の場合、又は、第二具体例若しくは第一具体例で行う第二クリーニング処理の場合）、シャワーヘッド２３０内には、接続管２４９ａ及び第二排気管２６２を介して、プラズマ状態のクリーニングガスが供給されることになる。

【0150】

このように、第二の実施形態に係る基板処理装置１０２では、シャワーヘッド２３０内にプラズマ励起されたクリーニングガスを供給する。そのため、プラズマ励起していないクリーニングガスを供給する場合に比べると、シャワーヘッド２３０内に対するクリーニング効率が向上する。

【0151】

しかも、シャワーヘッド２３０内においては、プラズマ励起されたクリーニングガスが、共通ガス供給管２４２が接続される箇所の近傍のみならず、第二排気管２６２が接続される箇所の近傍にも積極的に供給される。そのため、第二排気管２６２が接続される箇所の近傍に対しては、プラズマ状態のクリーニングガスを失活することなく到達させることが可能となる。つまり、共通ガス供給管２４２のみならず接続管２４９ａ及び第二排気管２６２をも利用してプラズマ励起されたクリーニングガスを供給することで、そのクリーニングガスが失活する前に、シャワーヘッド２３０内の上部（特に膜付着し易い第二排気管２６２の接続箇所近傍）にも到達することになる。

【0152】

（実施形態にかかる効果）
本実施形態によれば、以下に示す１つ又は複数の効果を奏する。

【0153】

（ｊ）本実施形態によれば、クリーニングガス供給系２４８がＲＰＵ２４８ｅを備えており、そのＲＰＵ２４８ｅがクリーニングガスをプラズマ励起するので、プラズマ励起していないクリーニングガスを供給する場合に比べると、シャワーヘッド２３０内に対するクリーニング効率が向上する。

【0154】

（ｋ）また、本実施形態によれば、ＲＰＵ２４８ｅよりも共通ガス供給管２４２におけるガス供給方向下流側にて、接続管２４９ａが共通ガス供給管２４２に接続されるので、その接続管２４９ａ及び第二排気管２６２を利用してシャワーヘッド２３０内にプラズマ励起されたクリーニングガスを供給することが可能となる。そのため、シャワーヘッド２３０内における第二排気管２６２の接続箇所近傍に対しても、プラズマ状態のクリーニングガスを失活することなく到達させ得るようになる。つまり、単にシャワーヘッド２３０内にプラズマ状態のクリーニングガスを供給するだけに留まらず、そのプラズマ状態のクリーニングガスが失活する前に、シャワーヘッド２３０の内部の所望箇所、特に膜付着がし易く、かつ、クリーニングし難い箇所に対して、到達させることができる。このように、クリーニングガスのプラズマ励起と、接続管２４９ａ及び第二排気管２６２を利用したシャワーヘッド２３０内へのクリーニングガス供給とを組み合わせて行えば、プラズマ状態のクリーニングガスを失活することなくシャワーヘッド２３０内の所望箇所へ到達させ得るので、その結果として非常に顕著なクリーニング効率の向上が期待できる。

【0155】

（ｌ）また、本実施形態によれば、原料ガス供給系２４３及び反応ガス供給系２４４の共通ガス供給管２４２への接続箇所よりもガス供給方向上流側で、接続管２４９ａが共通ガス供給管２４２に接続されるので、処理サイクルを繰り返し行っても、接続管２４９ａやバルブ２４９ｂ等への不要な膜付着を抑制することができる。

【0156】

＜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が、本発明は上述の各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。

【0157】

例えば、第一の実施形態ではクリーニングガス供給源２４８ｂからプラズマ化していない状態のクリーニングガスをシャワーヘッド２３０内へ供給するのに対して、第二の実施形態ではクリーニングガス供給源２４８ｂからのクリーニングガスをＲＰＵ２４８ｅがプラズマ化した後にシャワーヘッド２３０内へ供給する場合を例に挙げたが、本発明がこれに限定されることはない。すなわち、第二の実施形態の場合においても、クリーニングガスがシャワーヘッド２３０、処理空間２０１を満たしたら、高周波電源２５２で電力を印加すると共に整合器２５１によりインピーダンスを整合させ、シャワーヘッド２３０、処理空間２０１にクリーニングガスのプラズマを生成するようにしても構わない。また、第一の実施形態において、必ずしもクリーニングガスをプラズマ励起しなくてもよい。

【0158】

例えば、上述した各実施形態では、基板処理装置１００，１０２が行う処理として成膜処理を例にあげたが、本発明がこれに限定されることはない。すなわち、成膜処理の他、酸化膜、窒化膜を形成する処理、金属を含む膜を形成する処理であってもよい。また、基板処理の具体的内容は不問であり、成膜処理だけでなく、アニール処理、酸化処理、窒化処理、拡散処理、リソグラフィ処理等の他の基板処理にも好適に適用できる。さらに、本発明は、他の基板処理装置、例えばアニール処理装置、酸化処理装置、窒化処理装置、露光装置、塗布装置、乾燥装置、加熱装置、プラズマを利用した処理装置等の他の基板処理装置にも好適に適用できる。また、本発明は、これらの装置が混在していてもよい。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加、削除、置換をすることも可能である。

【0159】

＜本発明の好ましい態様＞
以下に、本発明の好ましい態様について付記する。

【0160】

［付記１］
本発明の一態様によれば、
ガス分散機構としてのシャワーヘッドを介して処理空間にガスを供給し当該処理空間内の基板を処理する基板処理装置であって、
前記シャワーヘッドに接続されるガス供給管と、
前記シャワーヘッドに接続されるガス排気管と、
前記ガス供給管と前記ガス排気管とに接続され、前記ガス供給管と前記ガス排気管との両方から前記シャワーヘッド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、
を備えた基板処理装置が提供される。

【0161】

［付記２］
好ましくは、
前記ガス供給管と前記ガス排気管とを接続する接続管を備え、
前記クリーニングガス供給系は、前記接続管よりも前記ガス供給管におけるガス供給方向上流側にて当該ガス供給管に接続される
付記１に記載の基板処理装置が提供される。

【0162】

［付記３］
好ましくは、
前記接続管の前記ガス排気管への接続箇所よりも当該ガス排気管のガス排気方向下流側に設けられて当該ガス排気管のガス流路開閉を行う第一のバルブと、
前記接続管に設けられて当該接続管のガス流路開閉を行う第二のバルブと、を備える
付記２に記載の基板処理装置が提供される。

【0163】

［付記４］
好ましくは、
前記クリーニングガス供給系が前記ガス供給管内に供給したクリーニングガスをプラズマ励起するプラズマユニットを備えるとともに、
前記接続管は、前記プラズマユニットよりも前記ガス供給管におけるガス供給方向下流側にて当該ガス供給管に接続される
付記２又は３記載の基板処理装置が提供される。

【0164】

［付記５］
好ましくは、
前記ガス供給管に接続され当該ガス供給管内に前記基板を処理する処理ガスを供給する処理ガス供給系を備えるとともに、
前記接続管は、前記処理ガス供給系の前記ガス供給管への接続箇所よりもガス供給方向上流側で当該ガス供給管に接続される
付記２から４のいずれかに記載の基板処理装置が提供される。

【0165】

［付記６］
好ましくは、
前記ガス排気管は、前記シャワーヘッドとの接続箇所形状が前記ガス供給管の管外周を囲む環状に形成されている
付記１から５のいずれかに記載の基板処理装置が提供される。

【0166】

［付記７］
好ましくは、
前記ガス排気管は、前記シャワーヘッドとの接続箇所が前記ガス供給管の周囲に配置される複数本の管路によって構成されている
付記１から５のいずれかに記載の基板処理装置が提供される。

【0167】

［付記８］
好ましくは、
前記クリーニングガス供給系による前記ガス供給管内へのクリーニングガス供給動作、前記第一のバルブによる前記ガス排気管のガス流路開閉動作、及び、前記第二のバルブによる前記接続管のガス流路開閉動作を制御するコントローラを備えるとともに、
前記コントローラは、前記第二のバルブを閉じて前記クリーニングガス供給系からのクリーニングガスを前記ガス供給管から前記シャワーヘッド内へ供給する第一クリーニング処理と、前記第一のバルブを閉じ前記第二のバルブを開けて前記クリーニングガス供給系からのクリーニングガスを前記ガス供給管及び前記ガス排気管の両方から前記シャワーヘッド内へ供給する第二クリーニング処理とを行う
付記３から７のいずれかに記載の基板処理装置が提供される。

【0168】

［付記９］
好ましくは、
前記コントローラは、前記第一クリーニング処理と前記第二クリーニング処理との実行頻度を相違させる
付記８に記載の基板処理装置が提供される。

【0169】

［付記１０］
好ましくは、
前記コントローラは、前記第一クリーニング処理を所定回数行うと前記第二クリーニング処理を行う
付記８又は９記載の基板処理装置が提供される。

【0170】

［付記１１］
好ましくは、
前記コントローラは、前記第一クリーニング処理を所定時間行った後に前記第二クリーニング処理を開始する
付記８から１０のいずれかに記載の基板処理装置が提供される。

【0171】

［付記１２］
好ましくは、
前記コントローラは、前記第一クリーニング処理を行う場合と前記第二クリーニング処理を行う場合とで、前記クリーニングガス供給系から供給するクリーニングガスの流量を相違させる
付記８から１１のいずれかに記載の基板処理装置が提供される。

【0172】

［付記１３］
好ましくは、
前記コントローラは、前記第二のバルブを開ける際の開度調整を行う
付記８から１２のいずれかに記載の基板処理装置が提供される。

【0173】

［付記１４］
好ましくは、
前記コントローラは、前記第二クリーニング処理を行う場合に前記第一のバルブを所定開度開ける
付記８から１３のいずれかに記載の基板処理装置が提供される。

【0174】

［付記１５］
本発明の他の一態様によれば、
ガス分散機構としてのシャワーヘッドを介して処理空間にガスを供給し当該処理空間内の基板を処理する基板処理工程と、
前記シャワーヘッド内へのガス供給のために当該シャワーヘッドに接続されるガス供給管と、当該シャワーヘッド内からのガス排気のために当該シャワーヘッドに接続されるガス排気管との両方から、当該シャワーヘッド内にクリーニングガスを供給するクリーニング工程と、
を備えた半導体装置の製造方法が提供される。

【0175】

［付記１６］
好ましくは、
前記クリーニング工程では、前記ガス供給管から前記シャワーヘッド内にクリーニングガスを供給する第一クリーニング処理と、前記ガス供給管と前記ガス排気管との両方から前記シャワーヘッド内にクリーニングガスを供給する第二クリーニング処理とを、選択的に行う
付記１５に記載の半導体装置の製造方法が提供される。

【0176】

［付記１７］
本発明の他の一態様によれば、
ガス分散機構としてのシャワーヘッドを介して処理空間にガスを供給し当該処理空間内の基板を処理する基板処理手順と、
前記シャワーヘッド内へのガス供給のために当該シャワーヘッドに接続されるガス供給管と、当該シャワーヘッド内からのガス排気のために当該シャワーヘッドに接続されるガス排気管との両方から、当該シャワーヘッド内にクリーニングガスを供給するクリーニング手順と、
をコンピュータに実行させるプログラムが提供される。

【0177】

［付記１８］
好ましくは、
前記クリーニング手順では、前記ガス供給管から前記シャワーヘッド内にクリーニングガスを供給する第一クリーニング処理と、前記ガス供給管と前記ガス排気管との両方から前記シャワーヘッド内にクリーニングガスを供給する第二クリーニング処理とを、選択的に行う
付記１７に記載のプログラムが提供される。

【0178】

［付記１９］
本発明の他の一態様によれば、
ガス分散機構としてのシャワーヘッドを介して処理空間にガスを供給し当該処理空間内の基板を処理する基板処理手順と、
前記シャワーヘッド内へのガス供給のために当該シャワーヘッドに接続されるガス供給管と、当該シャワーヘッド内からのガス排気のために当該シャワーヘッドに接続されるガス排気管との両方から、当該シャワーヘッド内にクリーニングガスを供給するクリーニング手順と、
をコンピュータに実行させるプログラムが格納されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体が提供される。

【0179】

［付記２０］
好ましくは、
前記クリーニング手順では、前記ガス供給管から前記シャワーヘッド内にクリーニングガスを供給する第一クリーニング処理と、前記ガス供給管と前記ガス排気管との両方から前記シャワーヘッド内にクリーニングガスを供給する第二クリーニング処理とを、選択的に行う
付記１７に記載のプログラムが格納されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体が提供される。

【符号の説明】

【0180】

１００，１０２・・・基板処理装置
２００・・・ウエハ（基板）
２０１・・・処理空間
２３０・・・シャワーヘッド
２３２・・・バッファ空間
２４２・・・共通ガス供給管
２６２・・・第二排気管
２４９ａ・・・接続管
２４９ｂ，２６８・・・バルブ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】