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(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】6867548
(24)【登録日】2021年4月12日
(45)【発行日】2021年4月28日
(54)【発明の名称】基板処理装置、半導体装置の製造方法及びプログラム
(51)【国際特許分類】
H01L 21/31 20060101AFI20210419BHJP
H01L 21/318 20060101ALI20210419BHJP
C23C 16/52 20060101ALI20210419BHJP
【ＦＩ】
H01L21/31 C
H01L21/318 B
C23C16/52
【請求項の数】9
【全頁数】28
(21)【出願番号】特願2020-508186(P2020-508186)
(86)(22)【出願日】2019年3月7日
(86)【国際出願番号】JP2019009121
(87)【国際公開番号】WO2019181539
(87)【国際公開日】20190926
【審査請求日】2020年7月7日
(31)【優先権主張番号】特願2018-54103(P2018-54103)
(32)【優先日】2018年3月22日
(33)【優先権主張国】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】318009126
【氏名又は名称】株式会社ＫＯＫＵＳＡＩ ＥＬＥＣＴＲＩＣ
(74)【代理人】
【識別番号】110000350
【氏名又は名称】ポレール特許業務法人
(72)【発明者】
【氏名】山崎 一彦
(72)【発明者】
【氏名】八幡 橘
(72)【発明者】
【氏名】原 大介
(72)【発明者】
【氏名】篠崎 賢次
【審査官】
長谷川 直也
(56)【参考文献】
【文献】
特開２０１５−２２０２６３（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２０１０−０８０６５７（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２０１２−０３８９６２（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開平０９−０００９０９（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｈ０１Ｌ ２１／２０５、２１／２８５、２１／３１−２１／３２、
２１／３６５、２１／４６９−２１／４７５、２１／８６、
Ｃ２３Ｃ １６／００−１６／５６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板を処理する処理室と、
前記処理室内へ原料ガスを供給するガス供給系と、
真空ポンプに接続され、前記処理室内を排気する排気管と、
前記真空ポンプの前段における前記排気管内を通過する前記原料ガスの濃度を測定するガス濃度測定器と、
前記真空ポンプの後段における前記排気管内の圧力を測定する圧力測定器と、
前記真空ポンプ内もしくは前記真空ポンプの前段における前記排気管内に希釈ガスを供給する希釈ガス供給系と、
前記測定した前記原料ガスの濃度及び前記真空ポンプの後段における前記排気管内の圧力に応じた流量の希釈ガスを前記真空ポンプ内もしくは前記真空ポンプの前段における前記排気管内に供給するように前記希釈ガス供給系を制御することが可能なよう構成される制御部と、
を備える基板処理装置。
前記処理室内へ原料ガスを供給するガス供給系と、
真空ポンプに接続され、前記処理室内を排気する排気管と、
前記真空ポンプの前段における前記排気管内を通過する前記原料ガスの濃度を測定するガス濃度測定器と、
前記真空ポンプの後段における前記排気管内の圧力を測定する圧力測定器と、
前記真空ポンプ内もしくは前記真空ポンプの前段における前記排気管内に希釈ガスを供給する希釈ガス供給系と、
前記測定した前記原料ガスの濃度及び前記真空ポンプの後段における前記排気管内の圧力に応じた流量の希釈ガスを前記真空ポンプ内もしくは前記真空ポンプの前段における前記排気管内に供給するように前記希釈ガス供給系を制御することが可能なよう構成される制御部と、
を備える基板処理装置。
【請求項2】
前記真空ポンプの前段における前記排気管内を通過する前記原料ガスの濃度を測定するガス濃度測定器を、第１のガス濃度測定器とし、
前記真空ポンプ内に供給される希釈ガスの流量に対する前記真空ポンプの後段の前記排気管の前記原料ガスのガス濃度を測定する第２のガス濃度測定器と、
予め、前記第１のガス濃度測定器で測定した前記真空ポンプの前段の前記排気管の前記原料ガスの濃度と、前記第２のガス濃度測定器で測定した前記真空ポンプ内に供給される前記希釈ガスの流量に対する前記真空ポンプの後段の前記排気管の前記原料ガスのガス濃度と、前記圧力測定器で測定した前記真空ポンプの後段の排気管の圧力との相関関係を取得して記憶する記憶部と、を備え、
前記制御部は、前記原料ガスを排気する際には、前記原料ガスの濃度を前記第１のガス濃度測定器で測定し、真空ポンプの後段の前記排気管の圧力を測定し、前記記憶部に記憶した前記相関関係に基づき、前記第１のガス濃度測定器で測定した前記原料ガスの濃度および前記圧力測定器で測定した圧力に応じた流量で前記希釈ガスを前記真空ポンプ内もしくは前記真空ポンプの前段における前記排気管内に供給するよう前記希釈ガス供給系を制御することが可能なよう構成される請求項１に記載の基板処理装置。
前記真空ポンプ内に供給される希釈ガスの流量に対する前記真空ポンプの後段の前記排気管の前記原料ガスのガス濃度を測定する第２のガス濃度測定器と、
予め、前記第１のガス濃度測定器で測定した前記真空ポンプの前段の前記排気管の前記原料ガスの濃度と、前記第２のガス濃度測定器で測定した前記真空ポンプ内に供給される前記希釈ガスの流量に対する前記真空ポンプの後段の前記排気管の前記原料ガスのガス濃度と、前記圧力測定器で測定した前記真空ポンプの後段の排気管の圧力との相関関係を取得して記憶する記憶部と、を備え、
前記制御部は、前記原料ガスを排気する際には、前記原料ガスの濃度を前記第１のガス濃度測定器で測定し、真空ポンプの後段の前記排気管の圧力を測定し、前記記憶部に記憶した前記相関関係に基づき、前記第１のガス濃度測定器で測定した前記原料ガスの濃度および前記圧力測定器で測定した圧力に応じた流量で前記希釈ガスを前記真空ポンプ内もしくは前記真空ポンプの前段における前記排気管内に供給するよう前記希釈ガス供給系を制御することが可能なよう構成される請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項3】
前記原料ガスはＤＣＳガスであって、
前記制御部は、前記真空ポンプ内もしくは前記真空ポンプの前段における前記排気管内に前記希釈ガスを供給して、前記真空ポンプの後段の前記排気管内における前記ＤＣＳガスのガス濃度が４．０％以下になるように、前記希釈ガス供給系を制御することが可能なよう構成される請求項１に記載の基板処理装置。
前記制御部は、前記真空ポンプ内もしくは前記真空ポンプの前段における前記排気管内に前記希釈ガスを供給して、前記真空ポンプの後段の前記排気管内における前記ＤＣＳガスのガス濃度が４．０％以下になるように、前記希釈ガス供給系を制御することが可能なよう構成される請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項4】
基板を処理する処理室と、前記処理室内へ原料ガスを供給するガス供給系と、真空ポンプに接続され、前記処理室内を排気する排気管と、前記真空ポンプの前段における前記排気管内を通過する前記原料ガスの濃度を測定するガス濃度測定器と、前記真空ポンプの後段における前記排気管内の圧力を測定する圧力測定器と、前記真空ポンプ内もしくは前記真空ポンプの前段における前記排気管内に希釈ガスを供給する希釈ガス供給系と、を有する基板処理装置の前記処理室内へ前記基板を搬入する工程と、
前記ガス供給系から前記処理室内の前記基板に対して前記原料ガスを供給する工程と、
前記ガス濃度測定器で前記測定した前記原料ガスの濃度及び前記圧力測定器で測定した前記真空ポンプの後段における前記排気管内の圧力に応じた流量の希釈ガスを前記真空ポンプ内もしくは前記真空ポンプの前段における前記排気管内に供給しながら前記処理室内の前記原料ガスを排気する工程と、
を有する半導体装置の製造方法。
前記ガス供給系から前記処理室内の前記基板に対して前記原料ガスを供給する工程と、
前記ガス濃度測定器で前記測定した前記原料ガスの濃度及び前記圧力測定器で測定した前記真空ポンプの後段における前記排気管内の圧力に応じた流量の希釈ガスを前記真空ポンプ内もしくは前記真空ポンプの前段における前記排気管内に供給しながら前記処理室内の前記原料ガスを排気する工程と、
を有する半導体装置の製造方法。
【請求項5】
前記真空ポンプの前段における前記排気管内を通過する前記原料ガスの濃度を測定するガス濃度測定器を、第１のガス濃度測定器とし、前記真空ポンプ内に供給される希釈ガスの流量に対する前記真空ポンプの後段の前記排気管の前記原料ガスのガス濃度を測定する第２のガス濃度測定器と、を前記基板処理装置が備え、
予め、前記第１のガス濃度測定器で測定した前記真空ポンプの前段の前記排気管の前記原料ガスの濃度と、前記第２のガス濃度測定器で測定した前記真空ポンプ内に供給される前記希釈ガスの流量に対する前記真空ポンプの後段の前記排気管の前記原料ガスのガス濃度と、前記圧力測定器で測定した前記真空ポンプの後段の前記排気管の圧力との相関関係を取得して記憶する工程と、
前記原料ガスを排気する工程では、前記原料ガスの濃度を前記第１のガス濃度測定器で測定し、前記真空ポンプの後段の前記排気管の圧力を測定し、前記記憶した前記相関関係に基づき、前記第１のガス濃度測定器で測定した前記原料ガスの濃度および前記圧力測定器で測定した圧力に応じた流量で前記希釈ガスを前記真空ポンプ内もしくは前記真空ポンプの前段における前記排気管内に供給する請求項４に記載の半導体装置の製造方法。
予め、前記第１のガス濃度測定器で測定した前記真空ポンプの前段の前記排気管の前記原料ガスの濃度と、前記第２のガス濃度測定器で測定した前記真空ポンプ内に供給される前記希釈ガスの流量に対する前記真空ポンプの後段の前記排気管の前記原料ガスのガス濃度と、前記圧力測定器で測定した前記真空ポンプの後段の前記排気管の圧力との相関関係を取得して記憶する工程と、
前記原料ガスを排気する工程では、前記原料ガスの濃度を前記第１のガス濃度測定器で測定し、前記真空ポンプの後段の前記排気管の圧力を測定し、前記記憶した前記相関関係に基づき、前記第１のガス濃度測定器で測定した前記原料ガスの濃度および前記圧力測定器で測定した圧力に応じた流量で前記希釈ガスを前記真空ポンプ内もしくは前記真空ポンプの前段における前記排気管内に供給する請求項４に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項6】
前記原料ガスがＤＣＳガスであって、
前記原料ガスを排気する工程では、前記真空ポンプの後段の前記排気管内における前記ＤＣＳガスのガス濃度が４．０％以下となるように、前記真空ポンプ内もしくは前記真空ポンプの前段における前記排気管内に前記希釈ガスを供給する請求項４に記載の半導体装置の製造方法。
前記原料ガスを排気する工程では、前記真空ポンプの後段の前記排気管内における前記ＤＣＳガスのガス濃度が４．０％以下となるように、前記真空ポンプ内もしくは前記真空ポンプの前段における前記排気管内に前記希釈ガスを供給する請求項４に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項7】
基板を処理する処理室と、前記処理室内へ原料ガスを供給するガス供給系と、真空ポンプに接続され、前記処理室内を排気する排気管と、前記真空ポンプの前段における前記排気管内を通過する前記原料ガスの濃度を測定するガス濃度測定器と、前記真空ポンプの後段における前記排気管内の圧力を測定する圧力測定器と、前記真空ポンプ内もしくは前記真空ポンプの前段における前記排気管内に希釈ガスを供給する希釈ガス供給系と、を有する基板処理装置の前記処理室内へ前記基板を搬入する手順と、
前記ガス供給系から前記処理室内の前記基板に対して前記原料ガスを供給する手順と、
前記ガス濃度測定器で前記測定した前記原料ガスの濃度及び前記圧力測定器で測定した前記真空ポンプの後段における前記排気管内の圧力に応じた流量の希釈ガスを前記真空ポンプ内もしくは前記真空ポンプの前段における前記排気管内に供給しながら前記原料ガスを排気する手順と、
をコンピュータによって前記基板処理装置に実行させるプログラム。
前記ガス供給系から前記処理室内の前記基板に対して前記原料ガスを供給する手順と、
前記ガス濃度測定器で前記測定した前記原料ガスの濃度及び前記圧力測定器で測定した前記真空ポンプの後段における前記排気管内の圧力に応じた流量の希釈ガスを前記真空ポンプ内もしくは前記真空ポンプの前段における前記排気管内に供給しながら前記原料ガスを排気する手順と、
をコンピュータによって前記基板処理装置に実行させるプログラム。
【請求項8】
前記真空ポンプの前段における前記排気管内を通過する前記原料ガスの濃度を測定するガス濃度測定器を、第１のガス濃度測定器とし、前記真空ポンプ内に供給される希釈ガスの流量に対する前記真空ポンプの後段の前記排気管の前記原料ガスのガス濃度を測定する第２のガス濃度測定器と、を前記基板処理装置が備え、
予め、前記第１のガス濃度測定器で測定した前記真空ポンプの前段の前記排気管の前記原料ガスの濃度と、前記第２のガス濃度測定器で測定した前記真空ポンプ内に供給される前記希釈ガスの流量に対する前記真空ポンプの後段の前記排気管の前記原料ガスのガス濃度と、前記圧力測定器で測定した前記真空ポンプの後段の前記排気管の圧力との相関関係を取得して記憶する手順と、
前記原料ガスを排気する手順では、前記原料ガスの濃度を前記第１のガス濃度測定器で測定し、前記真空ポンプの後段の前記排気管の圧力を測定し、前記記憶した前記相関関係に基づき、前記第１のガス濃度測定器で測定した前記原料ガスの濃度および前記圧力測定器で測定した圧力に応じた流量で前記希釈ガスを前記真空ポンプ内もしくは前記真空ポンプの前段における前記排気管内に供給する請求項７に記載のプログラム。
予め、前記第１のガス濃度測定器で測定した前記真空ポンプの前段の前記排気管の前記原料ガスの濃度と、前記第２のガス濃度測定器で測定した前記真空ポンプ内に供給される前記希釈ガスの流量に対する前記真空ポンプの後段の前記排気管の前記原料ガスのガス濃度と、前記圧力測定器で測定した前記真空ポンプの後段の前記排気管の圧力との相関関係を取得して記憶する手順と、
前記原料ガスを排気する手順では、前記原料ガスの濃度を前記第１のガス濃度測定器で測定し、前記真空ポンプの後段の前記排気管の圧力を測定し、前記記憶した前記相関関係に基づき、前記第１のガス濃度測定器で測定した前記原料ガスの濃度および前記圧力測定器で測定した圧力に応じた流量で前記希釈ガスを前記真空ポンプ内もしくは前記真空ポンプの前段における前記排気管内に供給する請求項７に記載のプログラム。
【請求項9】
前記原料ガスがＤＣＳガスであって、
前記原料ガスを排気する手順では、前記真空ポンプの後段の前記排気管内における前記ＤＣＳガスのガス濃度が４．０％以下となるように、前記真空ポンプ内もしくは前記真空ポンプの前段における前記排気管内に前記希釈ガスを供給する請求項７に記載のプログラム。
前記原料ガスを排気する手順では、前記真空ポンプの後段の前記排気管内における前記ＤＣＳガスのガス濃度が４．０％以下となるように、前記真空ポンプ内もしくは前記真空ポンプの前段における前記排気管内に前記希釈ガスを供給する請求項７に記載のプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、基板処理装置、半導体装置の製造方法及びプログラムに関する。【背景技術】
【0002】
半導体装置の製造工程の１つに、基板処理装置の処理室内に基板を搬入し、処理室内に供給した原料ガスや反応ガスなどをプラズマを用いて活性化させ、基板上に絶縁膜や半導体膜、導体膜等の各種薄膜を形成したり、各種薄膜を除去したりする基板処理が行われることがある。プラズマは、薄膜を形成するための反応を促進させたり、薄膜中から不純物を除去したり、あるいは成膜原料の化学反応を補助したりする為などに用いられる。この種の基板処理装置において、真空ポンプの出口側で排ガスの燃焼を未然に防ぐ技術が提案されている。（例えば、特許文献１参照）。【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開平０９−９０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
可燃性ガスの濃度を計測するガス濃度計測計が真空ポンプの後段に設置されていると、急激に、可燃性ガスの濃度が上昇した場合、希釈ガスの供給が間に合わず真空ポンプの後段において、可燃性ガスの濃度が高くなり燃焼してしまう濃度の下限に達する可能性があるという問題がある。【0005】
本開示の目的は、真空ポンプの後段における可燃性ガスの燃焼を確実に抑制することが可能な技術を提供することにある。【0006】
その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。【課題を解決するための手段】
【0007】
本開示の一態様によれば、基板を処理する処理室と、
前記処理室内へ原料ガスを供給するガス供給系と、
真空ポンプに接続され、前記処理室内を排気する排気管と、
前記真空ポンプの前段における前記排気管を通過する前記原料ガスの濃度を測定するガス濃度測定器と、
前記真空ポンプの後段における前記排気管内の圧力を測定する圧力測定器と、
前記真空ポンプもしくは前記真空ポンプの前段における前記排気管内に希釈ガスを供給する希釈ガス供給系と、
前記測定した原料ガスの濃度及び前記真空ポンプの後段の圧力に応じた流量の希釈ガスを前記真空ポンプもしくは前記真空ポンプの前段における前記排気管に供給するように前記希釈ガス供給系を制御することが可能なよう構成された制御部と、を備える技術が提供される。
【発明の効果】
【0008】
本開示によれば、真空ポンプの後段における可燃性ガスの燃焼を確実に抑制することが可能となる技術が提供できる。【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】本開示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。
【図3A】本開示の実施形態で好適に用いられる基板処理装置のバッファ構造を説明するための横断面拡大図である。
【図3B】本開示の実施形態で好適に用いられる基板処理装置のバッファ構造を説明するための模式図である。
【図4】本開示の実施形態で好適に用いられる基板処理装置のコントローラの概略構成図であり、コントローラの制御系をブロック図で示す図である。
【図5】本開示の実施形態に係る基板処理工程のフローチャートである。
【図6】本開示の実施形態に係る基板処理工程におけるガス供給のタイミングを示す図である。
【図7A】本開示の実施形態で好適に用いられる希釈コントローラの初期値設定時におけるフローを示す図である。
【図7B】本開示の実施形態で好適に用いられる希釈コントローラの初期設定データの算出例を説明する図である。
【図8A】本開示の実施形態で好適に用いられる希釈コントローラの運用時における制御フローを示す図である。
【図8B】本開示の実施形態で好適に用いられる希釈コントローラの運用時の希釈ガスの流入量の算出例を説明する図である。
【図9】本実施形態の変形例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。
【図10】本実施形態の変形例で好適に用いられる初期値設定時におけるフローを示す図である。
【図11A】本実施形態の変形例で好適に用いられる希釈コントローラの運用時における制御フローを示す図である。
【図11B】本実施形態の変形例で好適に用いられる希釈コントローラの運用時の希釈ガスの流入量の算出例を説明する図である。
【図12】本開示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。
【発明を実施するための形態】
【0012】
図１に示すように、処理炉２０２は基板を垂直方向多段に収容することが可能な、いわゆる縦型炉であり、加熱装置（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。【0013】
（処理室）ヒータ２０７の内側には、ヒータ２０７と同心円状に反応管２０３が配設されている。反応管２０３は、例えば石英（ＳｉＯ2）または炭化シリコン（ＳｉＣ）等の耐熱性材料により構成され、上端が閉塞し下端が開口した円筒形状に形成されている。反応管２０３の下方には、反応管２０３と同心円状に、マニホールド（インレットフランジ）２０９が配設されている。マニホールド２０９は、例えばステンレス（ＳＵＳ）等の金属により構成され、上端および下端が開口した円筒形状に形成されている。マニホールド２０９の上端部は、反応管２０３の下端部に係合しており、反応管２０３を支持するように構成されている。マニホールド２０９と反応管２０３との間には、シール部材としてのＯリング２２０ａが設けられている。マニホールド２０９がヒータベースに支持されることにより、反応管２０３は垂直に据え付けられた状態となる。主に、反応管２０３とマニホールド２０９とにより処理容器（反応容器）が構成されている。処理容器の内側である筒中空部には処理室２０１が形成されている。処理室２０１は、複数枚の基板としてのウエハ２００を収容可能に構成されている。なお、処理容器は上記の構成に限らず、反応管２０３のみを処理容器と称する場合もある。
【0014】
処理室２０１内には、ノズル２４９ａ，２４９ｂが、マニホールド２０９の側壁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。【0015】
ガス供給管２３２ａ，２３２ｂには、ガス流の上流側から順に、流量制御器（流量制御部）であるマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２４１ａ，２４１ｂおよび開閉弁であるバルブ２４３ａ，２４３ｂがそれぞれ設けられている。ガス供給管２３２ａ，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２３２ｃ，２３２ｄがそれぞれ接続されている。ガス供給管２３２ｃ，２３２ｄには、ガス流の上流側から順に、ＭＦＣ２４１ｃ，２４１ｄおよびバルブ２４３ｃ，２４３ｄがそれぞれ設けられている。【0016】
ノズル２４９ａは、図２に示すように、反応管２０３の内壁とウエハ２００との間における空間に、反応管２０３の内壁の下部より上部に沿って、ウエハ２００の積載方向上方に向かって立ち上がるように設けられている。すなわち、ノズル２４９ａは、ウエハ２００が配列（載置）されるウエハ配列領域（載置領域）の側方の、ウエハ配列領域を水平に取り囲む領域に、ウエハ配列領域に沿うように設けられている。すなわち、ノズル２４９ａは、処理室２０１内へ搬入された各ウエハ２００の端部（周縁部）の側方にウエハ２００の表面（平坦面）と垂直となる方向に設けられている。ノズル２４９ａの側面には、ガスを供給するガス供給孔２５０ａが設けられている。ガス供給孔２５０ａは、反応管２０３の中心を向くように開口しており、ウエハ２００に向けてガスを供給することが可能となっている。ガス供給孔２５０ａは、反応管２０３の下部から上部にわたって複数設けられ、それぞれが同一の開口面積を有し、更に同じ開口ピッチで設けられている。【0017】
ガス供給管２３２ｂの先端部には、ノズル２４９ｂが接続されている。ノズル２４９ｂは、ガス分散空間であるバッファ室２３７内に設けられている。バッファ室２３７は、図２に示すように、反応管２０３の内壁とウエハ２００との間における平面視において円環状の空間に、また、反応管２０３の内壁の下部より上部にわたる部分に、ウエハ２００の積載方向に沿って設けられている。すなわち、バッファ室２３７は、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バッファ構造３００によって形成されている。バッファ構造３００は、石英またはＳｉＣ等の耐熱性材料である絶縁物によって構成されており、バッファ構造３００の円弧状に形成された壁面には、ガスを供給するガス供給口３０２，３０４が形成されている。ガス供給口３０２，３０４は、図２、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、後述する棒状電極２６９，２７０間、棒状電極２７０，２７１間のプラズマ生成領域２２４ａ，２２４ｂに対向する位置にそれぞれ反応管２０３の中心を向くように開口しており、ウエハ２００に向けてガスを供給することが可能となっている。ガス供給口３０２，３０４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。【0018】
ノズル２４９ｂは、反応管２０３の内壁の下部より上部に沿って、ウエハ２００の積載方向上方に向かって立ち上がるように設けられている。すなわち、ノズル２４９ｂは、バッファ構造３００の内側であって、ウエハ２００が配列されるウエハ配列領域の側方の、ウエハ配列領域を水平に取り囲む領域に、ウエハ配列領域に沿うように設けられている。すなわち、ノズル２４９ｂは、処理室２０１内へ搬入されたウエハ２００の端部の側方にウエハ２００の表面と垂直となる方向に設けられている。ノズル２４９ｂの側面には、ガスを供給するガス供給孔２５０ｂが設けられている。ガス供給孔２５０ｂは、バッファ構造３００の円弧状に形成された壁面に対して径方向に形成された壁面に向くように開口しており、壁面に向けてガスを供給することが可能となっている。これにより、反応ガスがバッファ室２３７内で分散され、棒状電極２６９〜２７１に直接吹き付けることがなくなり、パーティクルの発生が抑制される。ガス供給孔２５０ｂは、ガス供給孔２５０ａと同様に、反応管２０３の下部から上部にわたって複数設けられている。【0019】
このように、本実施形態では、反応管２０３の側壁の内壁と、反応管２０３内に配列された複数枚のウエハ２００の端部で定義される平面視において円環状の縦長の空間内、すなわち、円筒状の空間内に配置したノズル２４９ａ，２４９ｂおよびバッファ室２３７を経由してガスを搬送している。そして、ノズル２４９ａ，２４９ｂおよびバッファ室２３７にそれぞれ開口されたガス供給孔２５０ａ，２５０ｂ，ガス供給口３０２，３０４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に形成される膜の膜厚の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。【0020】
ガス供給管２３２ａからは、所定元素を含む原料として、例えば、所定元素としてのシリコン（Ｓｉ）を含むシラン原料ガスが、ＭＦＣ２４１ａ、バルブ２４３ａ、ノズル２４９ａを介して処理室２０１内へ供給される。【0021】
原料ガス（第１の原料ガス）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、それらの両方を意味する場合がある。【0022】
シラン原料ガスとしては、例えば、Ｓｉおよびハロゲン元素を含む原料ガス、すなわち、ハロシラン原料ガスを用いることができる。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。ハロゲン元素は、塩素（Ｃｌ）、フッ素（Ｆ）、臭素（Ｂｒ）、ヨウ素（Ｉ）からなる群より選択される少なくとも１つを含む。すなわち、ハロシラン原料は、クロロ基、フルオロ基、ブロモ基、ヨード基からなる群より選択される少なくとも１つのハロゲン基を含む。ハロシラン原料は、ハロゲン化物の一種ともいえる。【0023】
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、ジクロロシラン（ＳｉＨ2Ｃｌ2 、略称：ＤＣＳ）ガスを用いることができる。【0024】
ガス供給管２３２ｂからは、上述の所定元素とは異なる元素を含むリアクタント（反応体）として、例えば、反応ガス（第２の原料ガス）としての窒素（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。Ｎ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、ＮおよびＨの２元素のみで構成される物質ともいえ、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（ＮＨ3）ガスを用いることができる。【0025】
ガス供給管２３２ｃ，２３２ｄからは、不活性ガスとして、例えば、窒素（Ｎ2）ガスが、それぞれＭＦＣ２４１ｃ，２４１ｄ、バルブ２４３ｃ，２４３ｄ、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。【0026】
主に、ガス供給管２３２ａ、ＭＦＣ２４１ａ、バルブ２４３ａにより、第１のガス供給系としての原料供給系が構成される。主に、ガス供給管２３２ｂ、ＭＦＣ２４１ｂ、バルブ２４３ｂにより、第２のガス供給系としての反応体供給系（リアクタント供給系）が構成される。主に、ガス供給管２３２ｃ，２３２ｄ、ＭＦＣ２４１ｃ，２４１ｄ、バルブ２４３ｃ，２４３ｄにより、不活性ガス供給系が構成される。原料供給系、反応体供給系および不活性ガス供給系を総称して単にガス供給系（ガス供給部）とも称する。【0027】
（プラズマ生成部）バッファ室２３７内には、図２、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、導電体により構成され、細長い構造を有する３本の棒状電極２６９，２７０，２７１が、反応管２０３の下部より上部にわたりウエハ２００の積載方向に沿って配設されている。棒状電極２６９，２７０，２７１のそれぞれは、ノズル２４９ｂと平行に設けられている。棒状電極２６９，２７０，２７１のそれぞれは、上部より下部にわたって電極保護管２７５により覆われることで保護されている。棒状電極２６９，２７０，２７１のうち両端に配置される棒状電極２６９，２７１は、整合器２７２を介して高周波電源２７３に接続され、棒状電極２７０は、基準電位であるアースに接続され、接地されている。すなわち、高周波電源２７３に接続される棒状電極と、接地される棒状電極と、が交互に配置され、高周波電源２７３に接続された棒状電極２６９，２７１の間に配置された棒状電極２７０は、接地された棒状電極として、棒状電極２６９，２７１に対して共通して用いられている。換言すると、接地された棒状電極２７０は、隣り合う高周波電源２７３に接続された棒状電極２６９，２７１に挟まれるように配置され、棒状電極２６９と棒状電極２７０、同じく、棒状電極２７１と棒状電極２７０がそれぞれ対となるように構成されてプラズマを生成する。つまり、接地された棒状電極２７０は、棒状電極２７０に隣り合う２本の高周波電源２７３に接続された棒状電極２６９，２７１に対して共通して用いられている。そして、高周波電源２７３から棒状電極２６９，２７１に高周波（ＲＦ）電力を印加することで、棒状電極２６９，２７０間のプラズマ生成領域２２４ａ、棒状電極２７０，２７１間のプラズマ生成領域２２４ｂにプラズマが生成される。主に、棒状電極２６９，２７０，２７１、電極保護管２７５によりプラズマ源としてのプラズマ生成部（プラズマ生成装置）が構成される。整合器２７２、高周波電源２７３をプラズマ源に含めて考えてもよい。プラズマ源は、後述するように、ガスをプラズマ励起、すなわち、プラズマ状態に励起（活性化）させるプラズマ励起部（活性化機構）として機能する。
【0028】
電極保護管２７５は、棒状電極２６９，２７０，２７１のそれぞれをバッファ室２３７内の雰囲気と隔離した状態でバッファ室２３７内へ挿入できる構造となっている。電極保護管２７５の内部のＯ2濃度が外気（大気）のＯ2濃度と同程度であると、電極保護管２７５内へそれぞれ挿入された棒状電極２６９，２７０，２７１は、ヒータ２０７による熱で酸化されてしまう。このため、電極保護管２７５の内部にＮ2ガス等の不活性ガスを充填しておくか、不活性ガスパージ機構を用いて電極保護管２７５の内部をＮ2ガス等の不活性ガスでパージすることで、電極保護管２７５の内部のＯ2濃度を低減させ、棒状電極２６９，２７０，２７１の酸化を防止することができる。【0029】
（排気部）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および排気バルブ（圧力調整部）としてのＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）バルブ２４４が設けられ、真空排気装置としての真空ポンプ２４６、および、除害装置２８０に接続される。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。
【0030】
除害装置２８０は、たとえば乾式の除害装置であり、真空ポンプ２４６により回収された排気ガスに含まれる有害成分（ＤＣＳガス）を化学処理剤と反応させて、安全な化合物にして処理剤に固定するように構成されている。【0031】
ＡＰＣバルブ２４４の出口と真空ポンプ２４６の入口との間の排気管２３１ａには、第１のガス濃度計測器（第１のガス濃度測定器）２８１が設けられる。真空ポンプ２４６の出口と除害装置２８０の入口との間の排気管２３１ｂには、圧力測定器（圧力センサ）２８２と、第２のガス濃度計測器（第２のガス濃度測定器）２８３とが設けられる。また、真空ポンプ２４６には、ガス供給管２８４が流量制御器（流量制御部）であるＭＦＣ２８５、バルブ２８６を介して接続される。ガス供給管２８４には、例えば、希釈ガスとして窒素（Ｎ２）ガスの様な不活性ガスが供給される。すなわち、ガス供給管２８４は、真空ポンプ２４６に接続され、真空ポンプ２４６内に希釈ガスを供給するように構成される。なお、ガス供給管２８４を、真空ポンプ２４６に接続するのではなく、図１２に示すように、排気管２３１ａに接続し、真空ポンプ２４６の前段における排気管２３１ａ内に希釈ガスを供給するように構成してもよい。ガス供給管２８４、ＭＦＣ２８５およびバルブ２８６により、希釈ガスを供給する希釈ガス供給系が構成される。【0032】
ＭＦＣ２８５は、制御部（コントローラ）としての希釈コントローラ２８６により、その流量が制御される。希釈コントローラ２８６には、第１のガス濃度計測器２８１、第２のガス濃度計測器２８３および圧力測定器２８２のおのおのの計測値（測定値）が入力可能にされる。【0033】
第１のガス濃度計測器２８１は、初期値設定時および運用時（基板処理工程の実施時）において、真空ポンプ２４６の前段における排気管２３１ａ内を通過する排気ガス内のＤＣＳガス（第１の原料ガス）のガス濃度を常時計測するために設けられており、その計測結果を希釈コントローラ２８６へ供給する。【0034】
第２のガス濃度計測器２８３は、初期値設定のために設けられており、初期値設定を行う時、真空ポンプ２４６の後段における排気管２３１ｂ内を通過する排気ガス内のＤＣＳガスのガス濃度を計測し、その計測結果を希釈コントローラ２８６へ供給する。【0035】
圧力測定器２８２は、初期値設定時および運用時において、排気管２３１ｂの圧力を計測し、その計測結果を希釈コントローラ２８６へ供給する。【0036】
希釈コントローラ２８６は、ＭＦＣ２８５を制御し、真空ポンプ２４６内（または、真空ポンプ２４６の前段の排気管２３１ａ）に希釈ガスを供給して、排気管２３１ｂにおけるＤＣＳガスの濃度が４．０％以下になるように、不活性ガスの供給量を制御する。これにより、真空ポンプ２４６の後段における可燃性ガスの燃焼を確実に抑制すること可能となる。【0037】
希釈コントローラ２８６は、基板処理工程を実施する前の準備段階で行う初期値設定時において、予め、真空ポンプ２４６の前段の排気管２３１ａのＤＣＳガス濃度（第１のガス濃度計測器２８１で測定）と、真空ポンプ２４６内に供給される希釈ガスの流量に対する真空ポンプ２４６の後段の排気管２３１ｂのＤＣＳガスのガス濃度（第２のガス濃度計測器２８３で測定）と、真空ポンプ２４６の後段の排気管２３１ｂの圧力（圧力測定器２８２で測定）との相関関係を取得している。この相関関係は、たとえば、後述されるＲＡＭ１２１ｂ、記憶装置１２１ｃ、または、外部記憶装置１２３等の記憶部に記憶されている。【0038】
希釈コントローラ２８６は、運用時（基板処理工程）において、真空ポンプ２４６の前段の排気管２３１ａのＤＣＳガスの濃度を第１のガス濃度計測器２８１で測定し、また、真空ポンプ２４６の後段の排気管２３１ｂの圧力を圧力測定器２８２で測定し、初期値設定時において取得した相関関係に基づき、第１のガス濃度計測器２８１で測定したＤＣＳガスの濃度および圧力測定器２８２で測定した圧力に応じた流量で希釈ガスを真空ポンプ２４６内に流入する様にＭＦＣ２８５を制御する。【0039】
（初期値設定手順）図７Ａ、図７Ｂを用いて、希釈コントローラ２８６における初期値設定手順について説明する。図７Ａは、本開示の実施形態で好適に用いられる希釈コントローラの初期値設定時におけるフローを示す図である。図７Ｂは、本開示の実施形態で好適に用いられる希釈コントローラの初期設定データの算出例を説明する図である。
【0040】
図７Ａに示されるように、まず、第１のガス濃度計測器２８１の計測濃度ｍ１と、ＭＦＣ２８５の流量に対する第２のガス濃度計測器２８３の計測濃度ｍ２との相関を測定する（ステップＳ７０）。【0041】
次に、真空ポンプ２４６の前段の排気管２３１ａのＤＣＳガスの濃度ｍｌと、真空ポンプ２４６の後段の排気管２３１ｂの圧力Ｐ１に対する希釈ガスの流量を決定する（ステップＳ７１）。【0042】
初期設定データの算出は、以下の様に行う。【0043】
１）まず、希釈コントローラ２８６によってＭＦＣ２８５を制御し、希釈ガス（Ｎ２ガス）の流入量をα（ｓｌｍ）に設定する。【0044】
２）次に、真空ポンプ２４６の前段の排気管２３１ａのＤＣＳガスの濃度を第１のガス濃度計測器２８１で測定する。また、真空ポンプ２４６の後段の排気管２３１ｂのＤＣＳガスの濃度を第２のガス濃度計測器２８３で測定する。測定結果は、以下であったとする。排気管２３１ａのＤＣＳガスの濃度（１次側）：ｍ１（％）
排気管２３１ｂのＤＣＳガスの濃度（２次側）：ｍ２（％）
この測定は、ステップＳ７０で行われる。
【0045】
３）α、ｍ１、ｍ２を用いて流入したＤＣＳガスの流量Ｘ（ｓｌｍ）を算出する。Ｘ／（Ｘ＋Ｙ）＝ｍ１／１００ 式１
Ｘ／（α＋Ｘ＋Ｙ）＝ｍ２／１００ 式２
ここで、Ｘは、ＤＣＳガスの流量（ｓｌｍ）であり、Ｙは、その他ガスの流量（ｓｌｍ）とする。
【0046】
４）ＤＣＳガスの流量Ｘは、圧力測定器２８２により測定した測定圧力Ｐ１（Ｐａ）に比例（ＤＣＳガスの流入量Ｘ∝測定圧力Ｐ１）するとして、係数ηを算出し、相関関係（Ｐ１＝ηＸ）を、図７Ｂに示されるように、グラフ上にプロットする。図７Ｂのグラフにおいて、縦軸は測定圧力Ｐ１（Ｐａ）を示し、横軸はＤＣＳガスの流量Ｘ（ｓｌｍ）を示す。【0047】
これにより、第１のガス濃度計測器２８１の計測濃度ｍ１と、第２のガス濃度計測器２８３の計測濃度ｍ２と、圧力測定器２８２により測定した測定圧力Ｐ１に対するＤＣＳガスの流入量Ｘの相関関係を初期値設定データとして得ることが出来る。なお、得られた相関関係は、後述されるＲＡＭ１２１ｂ、記憶装置１２１ｃ、または、外部記憶装置１２３等の記憶部に記憶される。したがって、初期値設定手順は、相関関係を取得して記憶部へ記憶する工程ないし手順と言うこともできる。相関関係を取得して記憶部へ記憶する工程ないし手順では、予め、第１のガス濃度測定器２８１で測定した真空ポンプ２４６の前段の排気管２３１ａのＤＣＳガスの濃度と、第２のガス濃度測定器２８３で測定した真空ポンプ２４６内に供給される希釈ガスの流量に対する真空ポンプ２４６の後段の排気管２３１ｂのＤＣＳガスのガス濃度と、圧力測定器２８２で測定した真空ポンプ２４６の後段の排気管２３１ｂの圧力との相関関係を取得してＲＡＭ１２１ｂに記憶する。【0048】
（運用時手順）図８Ａ、図８Ｂを用いて、希釈コントローラ２８６における運用時手順について説明する。図８Ａは、本開示の実施形態で好適に用いられる希釈コントローラの運用時における制御フローを示す図である。図８Ｂは、本開示の実施形態で好適に用いられる希釈コントローラの運用時の希釈ガス（Ｎ２）の流入量の算出例を説明する図である。
【0049】
図８Ａに示されるように、まず、第１のガス濃度計測器２８１にて真空ポンプ２４６の前段の排気管２３１ａのＤＣＳガスの濃度を測定する（ステップＳ８０）。第１のガス濃度計測器２８１にて測定された排気管２３１ａのＤＣＳガスの濃度ｍ１は、希釈コントローラ２８６へ供給される。【0050】
次に、真空ポンプ２４６の後段の排気管２３１ｂの圧力を圧力測定器２８２で測定する（ステップＳ８１）。圧力測定器２８２で測定された圧力Ｐ１は、希釈コントローラ２８６へ供給される。【0051】
そして、希釈コントローラ２８６は、測定したＤＣＳガスの濃度ｍ１、測定した圧力Ｐ１に応じた希釈ガスの流入量Ｘを、ＭＦＣ２８５を制御し、バルブ２８６を開くことで、真空ポンプ２４６（または、真空ポンプ２４６の前段の排気管２３１ａ）に流入する（ステップＳ８２）。なお、ＤＣＳガスの排気が完了するとバルブ２８６を閉じて希釈ガスの供給を停止する。【0052】
以上のステップ（Ｓ８０、Ｓ８１、Ｓ８２）を繰り返し実行し、基板処理工程が実施されることになる。【0053】
運用時（基板処理工程の実施時）における希釈ガス（Ｎ２）の流入量Ｘの算出は、以下の様に行うことが出来る。【0054】
１）圧力測定器２８２で計測された圧力Ｐ１、および、第１のガス濃度計測器２８１で測定された排気管２３１ａのＤＣＳガスの濃度ｍ１より、図７Ｂに示される相関関係（Ｐ１＝ηＸ）のプロットされたグラフおよび式１を用いて、ＤＣＳガスの流量Ｘ、および、その他のガスの流量Ｙの値を算出する。Ｘ＝Ｐ１／η 式３
Ｙ＝（（１００−ｍ１）Ｘ）／ｍ１＝（（１００−ｍ１）Ｐ１／η）／ｍ１ 式４
２）算出されたＤＣＳガスの流量Ｘ、および、その他のガスの流量Ｙを用いて、以下の式５より必要となる希釈ガス（Ｎ２）の流入量α（ｓｌｍ）を算出する。
Ｘ／（α＋Ｘ＋Ｙ）＝４／１００ 式５
α＝２４Ｘ−Ｙ 式６
ここで、式５は、式２のｍ２の値に、ｍ２＝４（％）として代入したものである。式５を変形すると、式６を得ることが出来る。図８Ｂのグラフには、式６が示される。図８Ｂのグラフにおいて、縦軸は希釈ガス（Ｎ２）の流入量α（ｓｌｍ）を示し、横軸はＤＣＳガスの流量Ｘ（ｓｌｍ）を示す。
【0055】
したがって、式６に、式３および式４の値を代入することで、希釈ガス（Ｎ２）の流入量α（ｓｌｍ）が算出できる。希釈コントローラ２８６は、式６で得られた希釈ガス（Ｎ２）の流入量α（ｓｌｍ）に基づいて、ＭＦＣ２８５を制御する。【0056】
これにより、希釈コントローラ２８６は、ＭＦＣ２８５を制御し、真空ポンプ２４６（または、真空ポンプ２４６の前段の排気管２３１ａ）に希釈ガスを供給して、排気管２３１ｂにおけるＤＣＳガスの濃度が４．０％以下になるように、不活性ガスの供給量を制御することが出来るので、真空ポンプの後段における可燃性ガス（ＤＣＳガス）の燃焼を確実に抑制することが出来る。【0057】
主に、排気管２３１、２３１ａ、２３１ｂ、ＡＰＣバルブ２４４、圧力センサ２４５、第１のガス濃度計測器２８１、圧力測定器２８２により、排気系が構成される。真空ポンプ２４６、第２のガス濃度計測器２８３、ガス供給管２８４、ＭＦＣ２８５、希釈コントローラ２８６を排気系に含めて考えてもよい。ガス供給管２８４、ＭＦＣ２８５により、希釈ガス供給系が構成される。真空ポンプ２４６、希釈コントローラ２８６、第１のガス濃度計測器２８１、圧力測定器２８２、第２のガス濃度計測器２８３を希釈ガス供給系に含めて考えてもよい。【0058】
排気管２３１は、反応管２０３に設ける場合に限らず、ノズル２４９ａ，２４９ｂと同様にマニホールド２０９に設けてもよい。【0059】
マニホールド２０９の下方には、マニホールド２０９の下端開口を気密に閉塞可能な炉口蓋体としてのシールキャップ２１９が設けられている。シールキャップ２１９は、マニホールド２０９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等の金属により構成され、円盤状に形成されている。シールキャップ２１９の上面には、マニホールド２０９の下端と当接するシール部材としてのＯリング２２０ｂが設けられている。シールキャップ２１９の処理室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。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。また、マニホールド２０９の下方には、ボートエレベータ１１５によりシールキャップ２１９を降下させている間、マニホールド２０９の下端開口を気密に閉塞可能な炉口蓋体としてのシャッタ２１９ｓが設けられている。シャッタ２１９ｓは、例えばＳＵＳ等の金属により構成され、円盤状に形成されている。シャッタ２１９ｓの上面には、マニホールド２０９の下端と当接するシール部材としてのＯリング２２０ｃが設けられている。シャッタ２１９ｓの開閉動作（昇降動作や回動動作等）は、シャッタ開閉機構１１５ｓにより制御される。【0060】
（基板支持具）図１に示すように基板支持具としてのボート２１７は、複数枚、例えば２５〜２００枚のウエハ２００を、水平姿勢で、かつ、互いに中心を揃えた状態で垂直方向に整列させて多段に支持するように、すなわち、所定の間隔を空けて配列させるように構成されている。ボート２１７は、例えば石英やＳｉＣ等の耐熱性材料により構成される。ボート２１７の下部には、例えば石英やＳｉＣ等の耐熱性材料により構成される断熱板２１８が多段に支持されている。
【0061】
図２に示すように反応管２０３の内部には、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内の温度を所望の温度分布とする。温度センサ２６３は、ノズル２４９ａ，２４９ｂと同様に反応管２０３の内壁に沿って設けられている。【0062】
（制御装置）次に制御装置について図４を用いて説明する。図４に示すように、制御部（制御装置）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。
【0063】
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、前述した相関関係や、後述する成膜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、後述する各種処理（成膜処理）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、プロセスレシピや制御プログラム等を総称して、単に、プログラムともいう。また、プロセスレシピを、単に、レシピともいう。本明細書においてプログラムという言葉を用いた場合は、レシピ単体のみを含む場合、制御プログラム単体のみを含む場合、または、それらの両方を含む場合がある。ＲＡＭ１２１ｂは、ＣＰＵ１２１ａによって読み出されたプログラムや、前述した相関関係や、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。【0064】
Ｉ／Ｏポート１２１ｄは、上述のＭＦＣ２４１ａ〜２４１ｄ、２８５、バルブ２４３ａ〜２４３ｄ、圧力センサ２４５、２８２、ＡＰＣバルブ２４４、真空ポンプ２４６、ヒータ２０７、温度センサ２６３、整合器２７２、高周波電源２７３、回転機構２６７、ボートエレベータ１１５、シャッタ開閉機構１１５ｓ、希釈コントローラ２８６、濃度計測器２８１，２８３等に接続されている。【0065】
ＣＰＵ１２１ａは、記憶装置１２１ｃから制御プログラムを読み出して実行すると共に、入出力装置１２２からの操作コマンドの入力等に応じて記憶装置１２１ｃからレシピを読み出すように構成されている。ＣＰＵ１２１ａは、読み出したレシピの内容に沿うように、回転機構２６７の制御、ＭＦＣ２４１ａ〜２４１ｄによる各種ガスの流量調整動作、バルブ２４３ａ〜２４３ｄの開閉動作、インピーダンス監視に基づく高周波電源２７３の調整動作、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、濃度計測器２８１，２８３の濃度計測動作および濃度計測器２８１、圧力センサ２８２の計測動作に基づく希釈コントローラ２８６のＭＦＣ２８５によるガスの流量調整動作、回転機構２６７によるボート２１７の正逆回転、回転角度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。【0066】
コントローラ１２１は、外部記憶装置（例えば、ハードディスク等の磁気ディスク、ＣＤ等の光ディスク、ＭＯ等の光磁気ディスク、ＵＳＢメモリ等の半導体メモリ）１２３に格納された上述のプログラムを、コンピュータにインストールすることにより構成することができる。記憶装置１２１ｃや外部記憶装置１２３は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体として構成されている。以下、これらを総称して、単に、記録媒体ともいう。本明細書において記録媒体という言葉を用いた場合は、記憶装置１２１ｃ単体のみを含む場合、外部記憶装置１２３単体のみを含む場合、または、それらの両方を含む場合がある。なお、コンピュータへのプログラムの提供は、外部記憶装置１２３を用いず、インターネットや専用回線等の通信手段を用いて行ってもよい。【0067】
（２）基板処理工程次に、基板処理装置１００を使用して、半導体装置の製造工程（製造方法）の一工程として、ウエハ２００上に薄膜を形成する工程について、図５及び図６を参照しながら説明する。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。
【0068】
ここでは、原料ガス（第１の原料ガス）としてＤＣＳガスを供給するステップと、反応ガス（第２の原料ガス）としてプラズマ励起させたＮＨ3ガスを供給するステップとを非同時に、すなわち同期させることなく所定回数（１回以上）行うことで、ウエハ２００上に、ＳｉおよびＮを含む膜として、シリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）を形成する例について説明する。また、例えば、ウエハ２００上には、予め所定の膜が形成されていてもよい。また、ウエハ２００または所定の膜には予め所定のパターンが形成されていてもよい。【0069】
本明細書では、図６に示す成膜処理のプロセスフローを、便宜上、以下のように示すこともある。以下の変形例や他の実施形態の説明においても、同様の表記を用いることとする。【0070】
（ＤＣＳ→ＮＨ3*）×ｎ ⇒ ＳｉＮ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との積層体を意味する場合がある。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を意味する場合や、ウエハ上に形成された所定の層等の表面を意味する場合がある。本明細書において「ウエハ上に所定の層を形成する」と記載した場合は、ウエハそのものの表面上に所定の層を直接形成することを意味する場合や、ウエハ上に形成されている層等の上に所定の層を形成することを意味する場合がある。本明細書において「基板」という言葉を用いた場合も、「ウエハ」という言葉を用いた場合と同義である。
【0071】
（搬入ステップ：Ｓ１）複数枚のウエハ２００がボート２１７に装填（ウエハチャージ）されると、シャッタ開閉機構１１５ｓによりシャッタ２１９ｓが移動させられて、マニホールド２０９の下端開口が開放される（シャッタオープン）。その後、図１に示すように、複数枚のウエハ２００を支持したボート２１７は、ボートエレベータ１１５によって持ち上げられて処理室２０１内へ搬入（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２２０ｂを介してマニホールド２０９の下端をシールした状態となる。
【0072】
（圧力・温度調整ステップ：Ｓ２）処理室２０１の内部、すなわち、ウエハ２００が存在する空間が所望の圧力（真空度）となるように、真空ポンプ２４６によって真空排気（減圧排気）される。この際、処理室２０１内の圧力は圧力センサ２４５で測定され、この測定された圧力情報に基づきＡＰＣバルブ２４４がフィードバック制御される。真空ポンプ２４６は、少なくとも後述する成膜ステップが終了するまでの間は常時作動させた状態を維持する。
【0073】
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、少なくとも後述する成膜ステップが終了するまでの間は継続して行われる。ただし、成膜ステップを室温以下の温度条件下で行う場合は、ヒータ２０７による処理室２０１内の加熱は行わなくてもよい。なお、このような温度下での処理だけを行う場合には、ヒータ２０７は不要となり、ヒータ２０７を基板処理装置に設置しなくてもよい。この場合、基板処理装置の構成を簡素化することができる。【0074】
続いて、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、少なくとも成膜ステップが終了するまでの間は継続して行われる。【0075】
（成膜ステップ：Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６）その後、ステップＳ３，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６を順次実行することで成膜ステップを行う。
【0076】
（原料ガス供給ステップ：Ｓ３，Ｓ４）ステップＳ３では、処理室２０１内のウエハ２００に対して第１の原料ガスとしてＤＣＳガスを供給する。
【0077】
バルブ２４３ａを開き、ガス供給管２３２ａ内へＤＣＳガスを流す。ＤＣＳガスは、ＭＦＣ２４１ａにより流量調整され、ノズル２４９ａを介してガス供給孔２５０ａから処理室２０１内へ供給され、排気管２３１，２３１ａ，２３１ｂから排気される。このとき同時にバルブ２４３ｃを開き、ガス供給管２３２ｃ内へＮ2ガスを流す。Ｎ2ガスは、ＭＦＣ２４１ｃにより流量調整され、ＤＣＳガスと一緒に処理室２０１内へ供給され、排気管２３１，２３１ａ，２３１ｂから排気される。この時、図８Ａで説明された希釈コントローラ２８６の制御フロー（ステップＳ８０，Ｓ８１，Ｓ８２）が実施される。したがって、ステップＳ３は、第１のガス供給系（ガス供給管２３２ａ、ＭＦＣ２４１ａ、バルブ２４３ａ）から処理室２０１内の基板２００に対してＤＣＳガスを供給する工程または手順と、処理室２０１内のＤＣＳガスを排気する工程または手順と、を含む。処理室２０１内のＤＣＳガスを排気する工程または手順は、第１のガス濃度測定器２８１で測定したＤＣＳガスの濃度及び圧力測定器２８２で測定した真空ポンプ２４６の後段における排気管２３１ｂ内の圧力に応じた流量の希釈ガスを真空ポンプ２４６内もしくは真空ポンプ２４６の前段における排気管２３１ａ内に供給しながら処理室２０１内のＤＣＳガスを排気する。処理室２０１内のＤＣＳガスを排気する工程または手順では、ＤＣＳガスの濃度を第１のガス濃度測定器２８１で測定し、真空ポンプ２４６の後段の排気管２３１ｂの圧力を測定し、ＲＡＭ１２１ｂに記憶した相関関係に基づき、第１のガス濃度測定器２８１で測定したＤＣＳガスの濃度および圧力測定器２８２で測定した圧力に応じた流量で希釈ガスを真空ポンプ２４６内もしくは真空ポンプ２４６の前段における排気管２３１ａ内に供給する。【0078】
また、ノズル２４９ｂ内へのＤＣＳガスの侵入を抑制するため、バルブ２４３ｄを開き、ガス供給管２３２ｄ内へＮ2ガスを流す。Ｎ2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。【0079】
ＭＦＣ２４１ａで制御するＤＣＳガスの供給流量は、例えば１ｓｃｃｍ以上、６０００ｓｃｃｍ以下、好ましくは２０００ｓｃｃｍ以上、３０００ｓｃｃｍ以下の範囲内の流量とする。ＭＦＣ２４１ｃ，２４１ｄで制御するＮ2ガスの供給流量は、それぞれ例えば１００ｓｃｃｍ以上、１００００ｓｃｃｍ以下の範囲内の流量とする。処理室２０１内の圧力は、例えば１Ｐａ以上、２６６６Ｐａ以下、好ましくは６６５Ｐａ以上、１３３３Ｐａの範囲内の圧力とする。ＤＣＳガスにウエハ２００を晒す時間は、例えば１秒以上、１０秒以下、好ましくは１秒以上、３秒以下の範囲内の時間とする。なお、ＤＣＳガスをウエハに晒す時間は、膜厚によって異なる。【0080】
ヒータ２０７の温度は、ウエハ２００の温度が、例えば０℃以上７００℃以下、好ましくは室温（２５℃）以上５５０℃以下、より好ましくは４０℃以上５００℃以下の範囲内の温度となるような温度に設定する。本実施形態のように、ウエハ２００の温度を７００℃以下、さらには５５０℃以下、さらには５００℃以下とすることで、ウエハ２００に加わる熱量を低減させることができ、ウエハ２００が受ける熱履歴の制御を良好に行うことができる。【0081】
上述の条件下でウエハ２００に対してＤＣＳガスを供給することにより、ウエハ２００（表面の下地膜）上に、Ｓｉ含有層が形成される。Ｓｉ含有層はＳｉ層の他、ＣｌやＨを含み得る。Ｓｉ含有層は、ウエハ２００の最表面に、ＤＣＳが物理吸着したり、ＤＣＳの一部が分解した物質が化学吸着したり、ＤＣＳが熱分解することでＳｉが堆積したりすること等により形成される。すなわち、Ｓｉ含有層は、ＤＣＳやＤＣＳの一部が分解した物質の吸着層（物理吸着層や化学吸着層）であってもよく、Ｓｉの堆積層（Ｓｉ層）であってもよい。【0082】
Ｓｉ含有層が形成された後、バルブ２４３ａを閉じ、処理室２０１内へのＤＣＳガスの供給を停止する。このとき、ＡＰＣバルブ２４４を開いたままとし、真空ポンプ２４６により処理室２０１内を真空排気し、処理室２０１内に残留する未反応もしくはＳｉ含有層の形成に寄与した後のＤＣＳガスや反応副生成物等を処理室２０１内から排除する（Ｓ４）。また、バルブ２４３ｃ，２４３ｄは開いたままとして、処理室２０１内へのＮ2ガスの供給を維持する。Ｎ2ガスはパージガスとして作用する。この時、図８Ａで説明された希釈コントローラ２８６の制御フロー（ステップＳ８０，Ｓ８１，Ｓ８２）を実施しても良い。なお、このステップＳ４を省略してもよい。【0083】
原料ガスとしては、ＤＣＳガスのほか、テトラキスジメチルアミノシラン（Ｓｉ［Ｎ（ＣＨ3）2］4、略称：４ＤＭＡＳ）ガス、トリスジメチルアミノシラン（Ｓｉ［Ｎ（ＣＨ3）2］3Ｈ、略称：３ＤＭＡＳ）ガス、ビスジメチルアミノシラン（Ｓｉ［Ｎ（ＣＨ3）2］2Ｈ2、略称：ＢＤＭＡＳ）ガス、ビスジエチルアミノシラン（Ｓｉ［Ｎ（Ｃ2Ｈ5）2］2Ｈ2、略称：ＢＤＥＡＳ）、ビスターシャリーブチルアミノシラン（ＳｉＨ2［ＮＨ（Ｃ4Ｈ9）］2 、略称：ＢＴＢＡＳ）ガス、ジメチルアミノシラン（ＤＭＡＳ）ガス、ジエチルアミノシラン（ＤＥＡＳ）ガス、ジプロピルアミノシラン（ＤＰＡＳ）ガス、ジイソプロピルアミノシラン（ＤＩＰＡＳ）ガス、ブチルアミノシラン（ＢＡＳ）ガス、ヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）ガス等の各種アミノシラン原料ガスや、モノクロロシラン（ＳｉＨ3Ｃｌ、略称：ＭＣＳ）ガス、トリクロロシラン（ＳｉＨＣｌ3、略称：ＴＣＳ）ガス、テトラクロロシラン（ＳｉＣｌ4、略称：ＳＴＣ）ガス、ヘキサクロロジシラン（Ｓｉ2Ｃｌ6、略称：ＨＣＤＳ）ガス、オクタクロロトリシラン（Ｓｉ3Ｃｌ8、略称：ＯＣＴＳ）ガス等の無機系ハロシラン原料ガスや、モノシラン（ＳｉＨ4、略称：ＭＳ）ガス、ジシラン（Ｓｉ2Ｈ6、略称：ＤＳ）ガス、トリシラン（Ｓｉ3Ｈ8、略称：ＴＳ）ガス等のハロゲン基非含有の無機系シラン原料ガスを好適に用いることができる。【0084】
不活性ガスとしては、Ｎ2ガスの他、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。【0085】
（反応ガス供給ステップ：Ｓ５，Ｓ６）成膜処理が終了した後、処理室２０１内のウエハ２００に対して反応ガスとしてのプラズマ励起させたＮＨ3ガスを供給する（Ｓ５）。つまり、反応ガス供給ステップＳ５は、第２のガス供給系（ガス供給管２３２ｂ、ＭＦＣ２４１ｂ、バルブ２４３ｂ）から処理室２０１内の基板２００に対して第２の原料ガス（ＮＨ3ガス）を供給する工程ないし手順と言うことができる。
【0086】
このステップでは、バルブ２４３ｂ〜２４３ｄの開閉制御を、ステップＳ３におけるバルブ２４３ａ，２４３ｃ，２４３ｄの開閉制御と同様の手順で行う。ＮＨ3ガスは、ＭＦＣ ２４１ｂにより流量調整され、ノズル２４９ｂを介してバッファ室２３７内へ供給される。このとき、棒状電極２６９，２７０，２７１間に高周波電力を供給する。バッファ室２３７内へ供給されたＮＨ3ガスはプラズマ状態に励起され（プラズマ化して活性化され）、活性種（ＮＨ3*）として処理室２０１内へ供給され、排気管２３１から排気される。【0087】
ＭＦＣ２４１ｂで制御するＮＨ3ガスの供給流量は、例えば１００ｓｃｃｍ以上、１００００ｓｃｃｍ以下、好ましくは１０００ｓｃｃｍ以上、２０００ｓｃｃｍ以下の範囲内の流量とする。棒状電極２６９，２７０，２７１に印加する高周波電力は、例えば５０Ｗ以上、６００Ｗ以下の範囲内の電力とする。処理室２０１内の圧力は、例えば１Ｐａ以上、５００Ｐａ以下の範囲内の圧力とする。プラズマを用いることで、処理室２０１内の圧力をこのような比較的低い圧力帯としても、ＮＨ3ガスを活性化させることが可能となる。ＮＨ3ガスをプラズマ励起することにより得られた活性種をウエハ２００に対して供給する時間、すなわち、ガス供給時間（照射時間）は、例えば１秒以上、１８０秒以下、好ましくは１秒以上、６０秒以下の範囲内の時間とする。その他の処理条件は、上述のＳ３と同様な処理条件とする。【0088】
上述の条件下でウエハ２００に対してＮＨ3ガスを供給することにより、ウエハ２００上に形成されたＳｉ含有層がプラズマ窒化される。この際、プラズマ励起されたＮＨ3ガスのエネルギーにより、Ｓｉ含有層が有するＳｉ−Ｃｌ結合、Ｓｉ−Ｈ結合が切断される。Ｓｉとの結合を切り離されたＣｌ、Ｈは、Ｓｉ含有層から脱離することとなる。そして、Ｃｌ等が脱離することで未結合手（ダングリングボンド）を有することとなったＳｉ含有層中のＳｉが、ＮＨ3ガスに含まれるＮと結合し、Ｓｉ−Ｎ結合が形成されることとなる。この反応が進行することにより、Ｓｉ含有層は、ＳｉおよびＮを含む層、すなわち、シリコン窒化層（ＳｉＮ層）へと変化させられる（改質される）。【0089】
なお、Ｓｉ含有層をＳｉＮ層へと改質させるには、ＮＨ3ガスをプラズマ励起させて供給する必要がある。ＮＨ3ガスをノンプラズマの雰囲気下で供給しても、上述の温度帯では、Ｓｉ含有層を窒化させるのに必要なエネルギーが不足しており、Ｓｉ含有層からＣｌやＨを充分に脱離させたり、Ｓｉ含有層を充分に窒化させてＳｉ−Ｎ結合を増加させたりすることは、困難なためである。【0090】
Ｓｉ含有層をＳｉＮ層へ変化させた後、バルブ２４３ｂを閉じ、ＮＨ3ガスの供給を停止する。また、棒状電極２６９，２７０，２７１間への高周波電力の供給を停止する。そして、ステップＳ４と同様の処理手順、処理条件により、処理室２０１内に残留するＮＨ3ガスや反応副生成物を処理室２０１内から排除する（Ｓ６）。ステップＳ６は、処理室２０１内の第２の原料ガス（ＮＨ3ガス）を排気する工程ないし手順と言うことができる。なお、このステップＳ６を省略してもよい。【0091】
窒化剤、すなわち、プラズマ励起させるＮＨ3含有ガスとしては、ＮＨ3ガスの他、ジアゼン（Ｎ2Ｈ2）ガス、ヒドラジン（Ｎ2Ｈ4）ガス、Ｎ3Ｈ8ガス等を用いてもよい。【0092】
不活性ガスとしては、Ｎ2ガスの他、例えば、ステップＳ４で例示した各種希ガスを用いることができる。【0093】
（所定回数実施：Ｓ７）上述したＳ３，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６をこの順番に沿って非同時に、すなわち、同期させることなく行うことを１サイクルとし、このサイクルを所定回数（ｎ回）、すなわち、１回以上行う（Ｓ７）ことにより、ウエハ２００上に、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。上述のサイクルは、複数回繰り返すことが好ましい。すなわち、１サイクルあたりに形成されるＳｉＮ層の厚さを所望の膜厚よりも小さくし、ＳｉＮ層を積層することで形成されるＳｉＮ膜の膜厚が所望の膜厚になるまで、上述のサイクルを複数回繰り返すことが好ましい。
【0094】
（大気圧復帰ステップ：Ｓ８）上述の成膜処理が完了したら、ガス供給管２３２ｃ，２３２ｄのそれぞれから不活性ガスとしてのＮ2ガスを処理室２０１内へ供給し、排気管２３１から排気する。これにより、処理室２０１内が不活性ガスでパージされ、処理室２０１内に残留するガス等が処理室２０１内から除去される（不活性ガスパージ）。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（Ｓ８）。この時、図８Ａで説明された希釈コントローラ２８６の制御フロー（ステップＳ８０，Ｓ８１，Ｓ８２）を実施しても良い。
【0095】
（搬出ステップ：Ｓ９）その後、ボートエレベータ１１５によりシールキャップ２１９が下降されて、マニホールド２０９の下端が開口されるとともに、処理済のウエハ２００が、ボート２１７に支持された状態でマニホールド２０９の下端から反応管２０３の外部に搬出（ボートアンロード）される（Ｓ９）。ボートアンロードの後は、シャッタ２１９ｓが移動させられ、マニホールド２０９の下端開口がＯリング２２０ｃを介してシャッタ２１９ｓによりシールされる（シャッタクローズ）。処理済のウエハ２００は、反応管２０３の外部に搬出された後、ボート２１７より取り出されることとなる（ウエハディスチャージ）。なお、ウエハディスチャージの後は、処理室２０１内へ空のボート２１７を搬入するようにしてもよい。
【0096】
（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つ又は複数の効果が得られる。
【0097】
（ａ）基板処理装置の排気系は、真空ポンプ２４６の前段の排気管２３１ａの第１の原料ガス（ＤＣＳガス）の濃度を測定するガス濃度測定器２８１と、真空ポンプ２４６の後段の排気管２３１ｂの圧力を測定する圧力測定器２８２とを備える。測定した第１の原料ガスの濃度及び真空ポンプ２４６の後段の排気管２３１ｂの圧力に応じた流量で希釈ガスを真空ポンプ２４６に供給して、前記第１の原料ガスを希釈してから排気する。これにより、真空ポンプの後段における可燃性ガスの燃焼を確実に抑制すること可能となる。【0098】
（ｂ）予め、真空ポンプ２４６に前段の排気管２３１ａのＤＣＳガスの濃度と、真空ポンプ２４６内に供給される希釈ガスの流量に対する真空ポンプ２４６の後段の排気管２３１ｂのＤＣＳガスの濃度と、真空ポンプ２４６の後段の排気管２３１ｂの圧力との相関関係を取得する（図７Ａ、図７Ｂ参照）。真空ポンプ２４６の前段の排気管２３１ａのＤＣＳガスの濃度および真空ポンプ２４６の後段の排気管２３１ｂの圧力を測定して、測定したＤＣＳガスの濃度および測定した圧力に応じた流量で希釈ガスを真空ポンプ２４６に流入する。これにより、真空ポンプの後段における可燃性ガスの燃焼を確実に抑制すること可能となる。【0099】
（ｃ）真空ポンプ２４６またはその前段の排気管２３１ａに希釈ガスを供給して、真空ポンプ２４６の後段の排気管２３１ｂにおけるＤＣＳガスの濃度が４．０％以下になるように、不活性ガスの供給量を制御することが出来る。これにより、真空ポンプ２４６の後段における可燃性ガスの燃焼を確実に抑制すること可能となる。【0100】
（変形例）次に、本実施形態の変形例を図９に基づいて説明する。本変形例において、上述した実施形態と異なる部分のみ以下に説明し、同じ部分は説明を省略する。上述した実施形態では、真空ポンプ２４６の後段の排気管２３１ｂに、圧力測定器２８２を設けた構成について詳述したが、本変形例では、圧力測定器２８２を設けずに、真空ポンプ２４６の前段の排気管２３１ａに、流量を計測する流量測定器２８７を設ける。流量測定器２８７の計測結果は、希釈コントローラ２８６へ供給される。他の構成は、図１と同様であるので、その説明は省略する。
【0101】
（初期値設定手順）図１０は、本実施形態の変形例で好適に用いられる初期値設定時におけるフローを示す図である。図１０に示されるように、まず、希釈ガスの流入量を仮定として、真空ポンプ２４６の前段の排気管２３１ａにおいて、第１のガス濃度計測器２８１によりＤＣＳガスの濃度ｍ１を計測し、流量測定器２８７よりガスの流量Ｑを計測する。また、真空ポンプ２４６の後段の排気管２３１ｂにおいて、第２のガス濃度計測器２８３によりＤＣＳガスの濃度ｍ２を計測する（ステップＳ１００）。
【0102】
次に、真空ポンプ２４６の前段の排気管２３１ａのＤＣＳガスの流量Ｘを算出する（ステップＳ１０１）。【0103】
次に、真空ポンプ２４６の後段の排気管２３１ｂの予測濃度ｍ２’（計算値）を算出する（ステップＳ１０２）。【0104】
そして、真空ポンプ２４６の後段の排気管２３１ｂにおけるＤＣＳガスの濃度の“測定値ｍ２”と“計算値ｍ２’”とを比較し、“測定値ｍ２”と“計算値ｍ２’”との差異を補填するための“補正係数ζ”を算出する（ステップＳ１０３）。【0105】
初期設定データの算出は、以下の様に行う。【0106】
１）まず、希釈コントローラ２８６によってＭＦＣ２８５を制御し、希釈ガスの流入量をα（ｓｌｍ）に設定する。次に、真空ポンプ２４６の前段の排気管２３１ａのＤＣＳガスの濃度を第１のガス濃度計測器２８１で測定する。また、真空ポンプ２４６の前段の排気管２３１ａのガスの流量を流量測定器２８７で測定する。さらに、真空ポンプ２４６の後段の排気管２３１ｂのＤＣＳガスの濃度を第２のガス濃度計測器２８３で測定する（ステップＳ１００）。測定結果は、以下であったとする。排気管２３１ａのＤＣＳガスの濃度（１次側）：ｍ１（％）
排気管２３１ｂのＤＣＳガスの濃度（２次側）：ｍ２（％）
排気管２３１ａのガスの流量：Ｑ（ｓｌｍ）
２）上記１）の測定結果より、真空ポンプ２４６の前段の排気管２３１ａに流れるＤＣＳガスの実ガス流量Ｘは、以下の式７により算出する。
Ｘ＝Ｑ・（ｍ１／１００） 式７
この計算は、ステップＳ１０１で行われる。
【0107】
３）次に、希釈ガスの流入量をα（ｓｌｍ）として、真空ポンプ２４６の後段の排気管２３１ｂに流れるＤＣＳガスの予測濃度ｍ２’（計算値）を、以下の式８により算出する（ステップＳ１０２）。Ｘ／（α＋Ｑ）＝ｍ２’／１００ 式８
ｍ２’＝（１００Ｘ）／（α＋Ｑ）
ここで、ＤＣＳガスの予測濃度ｍ２’は、ＤＣＳガスと全ガスの体積流量比より算出できる。
【0108】
４）次に、真空ポンプ２４６の後段の排気管２３１ｂに流れるＤＣＳガスの濃度について、測定値ｍ２と予測濃度ｍ２’（計算値）とを比較し、補正係数ζを算出する。この補正係数ζは、真空ポンプ２４６の前段の排気管２３１ａのＤＣＳガスの濃度の測定値から真空ポンプ２４６の後段の排気管２３１ｂのＤＣＳガスの濃度の算出する時に必要となる希釈ガスの流入量α（ｓｌｍ）を推測するために利用される。補正係数ζは、以下の式９により算出する。ζ＝ｍ２／ｍ２’ 式９
この計算は、ステップＳ１０３で行われる。
【0109】
（運用時手順）図１１Ａは、本実施形態の変形例で好適に用いられる希釈コントローラ２８６の運用時における制御フローを示す図である。図１１Ｂは、本実施形態の変形例で好適に用いられる希釈コントローラの運用時の希釈ガスの流入量の算出例を説明する図である。
【0110】
まず、第１のガス濃度計測器２８１により真空ポンプ２４６の前段の排気管２３１ａのＤＣＳガスの濃度を測定する。また、流量測定器２８７により真空ポンプ２４６の前段の排気管２３１ａのガス流量を測定する（ステップＳ１１０）。第１のガス濃度計測器２８１にて測定された排気管２３１ａのＤＣＳガスの濃度、および、流量測定器２８７にて測定されたガス流量は、希釈コントローラ２８６へ供給される。【0111】
次に、真空ポンプ２４６の前段の排気管２３１ａのＤＣＳガスの濃度を希釈コントローラ２８６によって算出する（ステップＳ１１１）。【0112】
そして、希釈コントローラ２８６は、ステップＳ１１０で測定したＤＣＳガスの濃度および測定した流量、およびステップ１０３で求めた補正係数ζより、必要となるＤＣＳガスの流入量を算出し、希釈コントローラ２８６のＭＦＣ２８５の制御へフィードバックする（ステップＳ１１２）。これにより、希釈コントローラ２８６は、ＭＦＣ２８５を制御することで、真空ポンプ２４６（または、真空ポンプ２４６の前段の排気管２３１ａ）に算出された希釈ガスの流入量を流入する。【0113】
以上のステップ（Ｓ１１０、Ｓ１１１、Ｓ１１２）を繰り返し実行し、基板処理工程が実施されることになる。【0114】
運用時（基板処理工程の実施時）における希釈ガス（Ｎ２）の流入量の算出は、以下の様に行うことが出来る。【0115】
１）第１のガス濃度計測器２８１により真空ポンプ２４６の前段の排気管２３１ａのＤＣＳガスの濃度を測定する。また、流量測定器２８７により真空ポンプ２４６の前段の排気管２３１ａのガス流量を測定する（ステップＳ１１０）。測定結果は、以下であったとする。排気管２３１ａのＤＣＳガスの濃度（１次側）：ｍ１（％）
排気管２３１ａのガスの流量：Ｑ（ｓｌｍ）
なお、流量測定器２８７を流速計測器とした場合は、排気管２３１ａの配管内径を与えることで流量を算出できる。
【0116】
２）上記１）の測定結果より、真空ポンプ２４６の前段の排気管２３１ａに流れるＤＣＳガスの実ガス流量Ｘは、以下の式により算出する。Ｘ＝Ｑ・（ｍ１／１００）
この計算は、ステップＳ１１１により行われる。
【0117】
３）上記１）、２）に加え初期設定にて算出した補正係数ζを用いて、希釈ガスの流入量α（ｓｌｍ）を、以下の式１０により算出する。Ｘ／（α＋Ｑ）＝ζ（４／１００） 式１０
α＝（２５Ｘ／ζ）−Ｑ 式１１
ここで、式１０は、式８の予測濃度ｍ２’の値に、ｍ２’＝４（％）として代入したものである。式１０を変形すると、上記の式１１を得ることが出来る。図１１Ｂのグラフには、式１１が示される。図１１Ｂのグラフにおいて、縦軸は希釈ガス（Ｎ２）の流入量α（ｓｌｍ）を示し、横軸はＤＣＳガスの流量Ｘ（ｓｌｍ）を示す。
【0118】
式１１により得られた希釈ガスの流入量α（ｓｌｍ）の値を、希釈ガスコントローラ２８６へフィードバックする（ステップＳ１１２）。希釈コントローラ２８６は、式１１で得られた希釈ガス（Ｎ２）の流入量α（ｓｌｍ）に基づいて、ＭＦＣ２８５を制御する。【0119】
これにより、希釈コントローラ２８６は、ＭＦＣ２８５を制御し、真空ポンプ２４６（または、真空ポンプ２４６の前段の排気管２３１ａ）に希釈ガスを供給して、排気管２３１ｂにおけるＤＣＳガスの濃度が４．０％以下になるように、不活性ガスの供給量を制御することが出来るので、真空ポンプの後段における可燃性ガス（ＤＣＳガス）の燃焼を確実に抑制することが出来る。【0120】
本変形例によっても、上述した実施形態と同様の効果が得られる。【0121】
以上、本開示の実施形態について具体的に説明した。しかしながら、本開示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。【0122】
例えば、上述の実施形態では、プラズマ生成部として３本の電極を用いる例について説明したが、これに限らず、５本や７本などの３本以上の奇数本の電極を用いる場合に適用することもできる。例えば５本の電極を用いてプラズマ生成部を構成する場合、最外位置に配置される２本の電極と、中央位置に配置される１本の電極の合計３本の電極を高周波電源に接続し、高周波電源に挟まれる形で配置される２本の電極を接地するように接続することで構成することができる。【0123】
また、上述の実施形態では、高周波電源側の電極の本数を接地側の電極の本数よりも多くして、接地側の電極を高周波電源側の電極に対して共通にする例について説明したが、これに限らず、接地側の電極の本数を高周波電源側の電極の本数よりも多くして、高周波電源側の電極を接地側の電極に対して共通にするようにしてもよい。ただし、接地側の電極の本数を高周波電源側の電極の本数より多くすると、高周波電源側の電極に印加する電力を大きくする必要が生じ、パーティクルが多く発生してしまう。このため、高周波電源側の電極の本数を接地側の電極の本数より多くなるように設定する方が望ましい。【0124】
また、上述の実施形態では、バッファ構造に形成されたガス供給口３０２，３０４について、同一の開口面積を有し、同じ開口ピッチで設けられている例について説明したが、これに限らず、ガス供給口３０２の開口面積をガス供給口３０４の開口面積に比べて大きくするようにしてもよい。バッファ室２３７内の電極の本数が増えることによってノズル２４９ｂから遠い位置の棒状電極２６９，２７０間で生じるプラズマは、近い位置の棒状電極２７０，２７１間で生じるプラズマに比べて少なくなる可能性が高い。このため、ノズル２４９ｂから遠い位置に設けられたガス供給口３０２の開口面積を、ノズル２４９ｂに近い位置に設けられたガス供給口３０４の開口面積に比較して大きくするようにしてもよい。【0125】
また、上述の実施形態では、複数のバッファ構造を設けた場合に、同一の反応ガスをプラズマ励起してウエハに供給する構成について説明したが、これに限らず、バッファ構造ごとに異なる反応ガスをプラズマ励起してウエハに供給するようにしてもよい。これにより、バッファ室ごとのプラズマ制御が可能となり、バッファ室ごとに異なる反応ガスを供給することが可能となるとともに、１つのバッファ構造で複数種類の反応ガスを供給する場合に比べて、パージ工程等の不要な工程を削減することが可能となり、スループットの向上を図ることが可能となる。【0126】
上述の実施形態では、原料を供給した後に反応ガスを供給する例について説明した。本開示はこのような態様に限定されず、原料、反応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に原料を供給するようにしてもよい。供給順序を変えることにより、形成される膜の膜質や組成比を変化させることが可能となる。【0127】
上述の実施形態等では、ウエハ２００上にＳｉＮ膜を形成する例について説明した。本開示はこのような態様に限定されず、ウエハ２００上に、シリコン酸化膜（ＳｉＯ膜）、シリコン酸炭化膜（ＳｉＯＣ膜）、シリコン酸炭窒化膜（ＳｉＯＣＮ膜）、シリコン酸窒化膜（ＳｉＯＮ膜）等のＳｉ系酸化膜を形成する場合や、ウエハ２００上にシリコン炭窒化膜（ＳｉＣＮ膜）、シリコン硼窒化膜（ＳｉＢＮ膜）、シリコン硼炭窒化膜（ＳｉＢＣＮ膜）等のＳｉ系窒化膜を形成する場合にも、好適に適用可能である。これらの場合、反応ガスとしては、Ｏ含有ガスの他、Ｃ3Ｈ6等のＣ含有ガスや、ＮＨ3等のＮ含有ガスや、ＢＣｌ3等のＢ含有ガスを用いることができる。【0128】
また、本開示は、ウエハ２００上に、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酸化膜や窒化膜、すなわち、金属系酸化膜や金属系窒化膜を形成する場合においても、好適に適用可能である。すなわち、本開示は、ウエハ２００上に、ＴｉＯ膜、ＴｉＮ膜、ＴｉＯＣ膜、ＴｉＯＣＮ膜、ＴｉＯＮ膜、ＴｉＢＮ膜、ＴｉＢＣＮ膜、ＺｒＯ膜、ＺｒＮ膜、ＺｒＯＣ膜、ＺｒＯＣＮ膜、ＺｒＯＮ膜、ＺｒＢＮ膜、ＺｒＢＣＮ膜、ＨｆＯ膜、ＨｆＮ膜、ＨｆＯＣ膜、ＨｆＯＣＮ膜、ＨｆＯＮ膜、ＨｆＢＮ膜、ＨｆＢＣＮ膜、ＴａＯ膜、ＴａＯＣ膜、ＴａＯＣＮ膜、ＴａＯＮ膜、ＴａＢＮ膜、ＴａＢＣＮ膜、ＮｂＯ膜、ＮｂＮ膜、ＮｂＯＣ膜、ＮｂＯＣＮ膜、ＮｂＯＮ膜、ＮｂＢＮ膜、ＮｂＢＣＮ膜、ＡｌＯ膜、ＡｌＮ膜、ＡｌＯＣ膜、ＡｌＯＣＮ膜、ＡｌＯＮ膜、ＡｌＢＮ膜、ＡｌＢＣＮ膜、ＭｏＯ膜、ＭｏＮ膜、ＭｏＯＣ膜、ＭｏＯＣＮ膜、ＭｏＯＮ膜、ＭｏＢＮ膜、ＭｏＢＣＮ膜、ＷＯ膜、ＷＮ膜、ＷＯＣ膜、ＷＯＣＮ膜、ＷＯＮ膜、ＭＷＢＮ膜、ＷＢＣＮ膜等を形成する場合にも、好適に適用することが可能となる。【0129】
これらの場合、例えば、原料ガスとして、テトラキス（ジメチルアミノ）チタン（Ｔｉ［Ｎ（ＣＨ3）2］4、略称：ＴＤＭＡＴ）ガス、テトラキス（エチルメチルアミノ）ハフニウム（Ｈｆ［Ｎ（Ｃ2Ｈ5）（ＣＨ3）］4、略称：ＴＥＭＡＨ）ガス、テトラキス（エチルメチルアミノ）ジルコニウム（Ｚｒ［Ｎ（Ｃ2Ｈ5）（ＣＨ3）］4、略称：ＴＥＭＡＺ）ガス、トリメチルアルミニウム（Ａｌ（ＣＨ3）3、略称：ＴＭＡ）ガス、チタニウムテトラクロライド（ＴｉＣｌ4）ガス、ハフニウムテトラクロライド（ＨｆＣｌ4）ガス等を用いることができる。反応ガスとしては、上述の反応ガスを用いることができる。【0130】
すなわち、本開示は、半金属元素を含む半金属系膜や金属元素を含む金属系膜を形成する場合に、好適に適用することができる。これらの成膜処理の処理手順、処理条件は、上述の実施形態や変形例に示す成膜処理と同様な処理手順、処理条件とすることができる。これらの場合においても、上述の実施形態や変形例と同様の効果が得られる。【0131】
成膜処理に用いられるレシピは、処理内容に応じて個別に用意し、電気通信回線や外部記憶装置１２３を介して記憶装置１２１ｃ内に格納しておくことが好ましい。そして、各種処理を開始する際、ＣＰＵ１２１ａが、記憶装置１２１ｃ内に格納された複数のレシピの中から、処理内容に応じて適正なレシピを適宜選択することが好ましい。これにより、１台の基板処理装置で様々な膜種、組成比、膜質、膜厚の薄膜を汎用的に、かつ、再現性よく形成することができるようになる。また、オペレータの負担を低減でき、操作ミスを回避しつつ、各種処理を迅速に開始できるようになる。【0132】
上述のレシピは、新たに作成する場合に限らず、例えば、基板処理装置に既にインストールされていた既存のレシピを変更することで用意してもよい。レシピを変更する場合は、変更後のレシピを、電気通信回線や当該レシピを記録した記録媒体を介して、基板処理装置にインストールしてもよい。また、既存の基板処理装置が備える入出力装置１２２を操作し、基板処理装置に既にインストールされていた既存のレシピを直接変更するようにしてもよい。【産業上の利用可能性】
【0133】
以上述べたように、本開示によれば、真空ポンプの後段における可燃性ガスの燃焼を確実に抑制することが可能な技術を提供することが可能となる。【符号の説明】
【0134】
２００：ウエハ、２０１：処理室、２３１，２３１ａ，２３１ｂ：排気管、２４６：真空ポンプ、２８１，２８３：ガス濃度計測器、２８２：圧力計測器、２８４：ガス供給管、２８５：ＭＦＣ、２８６：希釈コントローラ