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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022145992
(43)【公開日】2022-10-05
(54)【発明の名称】基板処理装置及び半導体装置の製造方法
(51)【国際特許分類】
H01L 21/205 20060101AFI20220928BHJP
H01L 21/22 20060101ALI20220928BHJP
C23C 16/44 20060101ALI20220928BHJP
【ＦＩ】
H01L21/205
H01L21/22 511Q
C23C16/44 J
【審査請求】有
【請求項の数】5
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021046756
(22)【出願日】2021-03-22
(71)【出願人】
【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】ポレール弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】西野 達弥
(72)【発明者】
【氏名】田中 昭典
(72)【発明者】
【氏名】堀井 明
(72)【発明者】
【氏名】谷山 智志
【テーマコード（参考）】
4K030
5F045
【Ｆターム（参考）】
4K030KA05
4K030KA12
4K030KA22
4K030KA41
4K030KA45
5F045AA06
5F045AB31
5F045AC11
5F045BB14
5F045BB15
5F045DP19
5F045DP28
5F045DQ05
5F045EB06
5F045EE19
5F045EF04
5F045EF08
5F045EJ04
5F045EJ09
5F045EK06
5F045EM10
5F045EN05
5F045GB05
(57)【要約】
【課題】炉口シャッタの腐食を低減することができる技術を提供することにある。
【解決手段】基板を保持した基板保持具を出し入れ可能な開口と、開口の周囲に形成された第１シール面を有する処理容器と、第１シール面と対面する第２シール面を有し、処理容器内に基板保持具を収容していない状態で開口を閉塞可能な炉口シャッタと、を備え、炉口シャッタは、処理容器内に面する内面側に配置され前記開口より大きな保護カバーと、外面側に配置され保護カバーを保持する蓋体とを有し、保護カバーの外周部と蓋体とにより第２シール面を形成し、第１シール面と第２シール面の間の隙間に、パージガスが保護カバーよりも外周側から供給される技術。
【選択図】図４
【解決手段】基板を保持した基板保持具を出し入れ可能な開口と、開口の周囲に形成された第１シール面を有する処理容器と、第１シール面と対面する第２シール面を有し、処理容器内に基板保持具を収容していない状態で開口を閉塞可能な炉口シャッタと、を備え、炉口シャッタは、処理容器内に面する内面側に配置され前記開口より大きな保護カバーと、外面側に配置され保護カバーを保持する蓋体とを有し、保護カバーの外周部と蓋体とにより第２シール面を形成し、第１シール面と第２シール面の間の隙間に、パージガスが保護カバーよりも外周側から供給される技術。
【選択図】図４
【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板を保持した基板保持具を出し入れ可能な開口と、開口の周囲に形成された第１シール面とを有する処理容器と、
前記第１シール面と対面する第２シール面を有し、前記処理容器内に基板保持具を収容していない状態で前記開口を閉塞可能な炉口シャッタと、を備え、
前記炉口シャッタは、前記処理容器内に面する内面側に配置され前記開口より大きな保護カバーと、外面側に配置され前記保護カバーを保持する蓋体とを有し、前記保護カバーの外周部と前記蓋体とにより前記第２シール面を形成し、
前記第１シール面と前記第２シール面の間の隙間に、パージガスが前記保護カバーよりも外周側から供給される基板処理装置。
前記第１シール面と対面する第２シール面を有し、前記処理容器内に基板保持具を収容していない状態で前記開口を閉塞可能な炉口シャッタと、を備え、
前記炉口シャッタは、前記処理容器内に面する内面側に配置され前記開口より大きな保護カバーと、外面側に配置され前記保護カバーを保持する蓋体とを有し、前記保護カバーの外周部と前記蓋体とにより前記第２シール面を形成し、
前記第１シール面と前記第２シール面の間の隙間に、パージガスが前記保護カバーよりも外周側から供給される基板処理装置。
【請求項2】
前記処理容器又は前記炉口シャッタは、前記隙間に、前記保護カバーよりも外周側からパージガスを供給する溝を有し、前記隙間を通過したパージガスは保護カバーの内周側に供給される請求項１の基板処理装置。
【請求項3】
前記蓋体が所定の温度範囲に保持される請求項１または請求項２の基板処理装置。
【請求項4】
前記蓋体は、前記蓋体を所定の温度範囲に保持する冷却媒体の流路と、前記流路中の冷却媒体の温度を検知する温度センサと、を有し、
前記冷却媒体の温度が所定温度以上であれば、前記冷却媒体を供給し、所定温度未満であれば前記冷却媒体の供給を減少若しくは停止するように構成される請求項１の基板処理装置。
前記冷却媒体の温度が所定温度以上であれば、前記冷却媒体を供給し、所定温度未満であれば前記冷却媒体の供給を減少若しくは停止するように構成される請求項１の基板処理装置。
【請求項5】
開口を介して、前記開口の周囲に形成された第１シール面を有する処理容器に基板保持具を、搬入する工程と、
前記基板保持具に保持された基板を処理容器内で処理する工程と、
前記基板保持具を前記処理容器から搬出する工程と、
前記処理容器内に前記基板保持具が収容されていない状態で、前記開口より大きく構成され、前記処理容器内に面する内面側に配置された保護カバーと、前記第１シール面と対面する第２シール面と、前記保護カバーを保持し、外面側に配置された蓋体とを有する炉口シャッタを閉塞する工程と、
前記第１シール面と前記第２シール面との間の隙間に対して、前記保護カバーの外周側からパージガスを供給しながら、前記処理容器内をクリーニングする工程と、を有する半導体装置の製造方法。
前記基板保持具に保持された基板を処理容器内で処理する工程と、
前記基板保持具を前記処理容器から搬出する工程と、
前記処理容器内に前記基板保持具が収容されていない状態で、前記開口より大きく構成され、前記処理容器内に面する内面側に配置された保護カバーと、前記第１シール面と対面する第２シール面と、前記保護カバーを保持し、外面側に配置された蓋体とを有する炉口シャッタを閉塞する工程と、
前記第１シール面と前記第２シール面との間の隙間に対して、前記保護カバーの外周側からパージガスを供給しながら、前記処理容器内をクリーニングする工程と、を有する半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、基板処理装置及び半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
半導体装置の製造工程の一工程として、例えば、半導体ウエハ等の基板上に薄膜を形成する薄膜形成工程がある。薄膜形成工程は、基板を搬入した処理室内に処理ガスを供給することにより行われる。薄膜形成工程の目的は基板表面への薄膜形成であるが、実際には、基板表面以外、例えば処理室の内壁などに対しても薄膜を含む堆積物が付着してしまう場合がある。かかる堆積物は、薄膜形成工程を実施する度に累積的に付着し、一定の厚さ以上に到達すると処理室の内壁等から剥離し、処理室内における異物（パーティクル）発生要因となってしまう。そのため、堆積物の厚さが一定の厚さに到達する毎に、堆積物を除去することで処理室内や処理室内部の部材をクリーニングする必要がある。堆積物を除去する方法としては、処理室内に空のボートを搬入してエッチングガス（クリーニングガス）を供給して堆積物をドライエッチングにより除去するドライクリーニング法が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１５－１８５６６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ボートをクリーニングしない場合があり、そのため、通常においてボートダウン時の炉内の保温および移載室への遮熱のために閉められる炉口シャッタを使用してクリーニングを行うことになる。しかし、クリーニングでは金属腐食性の高いガスを使用するため、炉口シャッタが腐食することがある。
【0005】
本開示の目的は、炉口シャッタの腐食を低減することができる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本開示の一態様によれば、
基板を保持した基板保持具を出し入れ可能な開口と、開口の周囲に形成された第１シール面とを有する処理容器と、
前記第１シール面と対面する第２シール面を有し、前記処理容器内に基板保持具を収容していない状態で前記開口を閉塞可能な炉口シャッタと、を備え、
前記炉口シャッタは、前記処理容器内に面する内面側に配置され前記開口より大きな保護カバーと、外面側に配置され前記保護カバーを保持する蓋体とを有し、前記保護カバーの外周部と前記蓋体とにより前記第２シール面を形成し、
前記第１シール面と前記第２シール面の間の隙間に、パージガスが前記保護カバーよりも外周側から供給される基板処理装置が提供される。
基板を保持した基板保持具を出し入れ可能な開口と、開口の周囲に形成された第１シール面とを有する処理容器と、
前記第１シール面と対面する第２シール面を有し、前記処理容器内に基板保持具を収容していない状態で前記開口を閉塞可能な炉口シャッタと、を備え、
前記炉口シャッタは、前記処理容器内に面する内面側に配置され前記開口より大きな保護カバーと、外面側に配置され前記保護カバーを保持する蓋体とを有し、前記保護カバーの外周部と前記蓋体とにより前記第２シール面を形成し、
前記第１シール面と前記第２シール面の間の隙間に、パージガスが前記保護カバーよりも外周側から供給される基板処理装置が提供される。
【発明の効果】
【0007】
本開示によれば、炉口シャッタの腐食を低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、本開示の一態様について、主に、図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明において用いられる図面は、いずれも模式的なものであり、図面に示される、各要素の寸法の関係、各要素の比率等は、現実のものとは必ずしも一致していない。また、複数の図面の相互間においても、各要素の寸法の関係、各要素の比率等は必ずしも一致していない。
【0010】
（１）基板処理装置の構成
図１に示すように、処理炉２０２は温度調整器（加熱部）としてのヒータ２０７を有する。ヒータ２０７は円筒形状であり、保持板に支持されることにより垂直に据え付けられている。ヒータ２０７は、ガスを熱で活性化（励起）させる活性化機構（励起部）としても機能する。
図１に示すように、処理炉２０２は温度調整器（加熱部）としてのヒータ２０７を有する。ヒータ２０７は円筒形状であり、保持板に支持されることにより垂直に据え付けられている。ヒータ２０７は、ガスを熱で活性化（励起）させる活性化機構（励起部）としても機能する。
【0011】
ヒータ２０７の内側には、ヒータ２０７と同心円状に反応管２０３が配設されている。反応管２０３は、例えば石英（ＳｉＯ２）または炭化シリコン（ＳｉＣ）等の耐熱性材料により構成され、上端が閉塞し下端が開口した円筒形状に形成されている。反応管２０３の下方には、反応管２０３と同心円状に、マニホールド２０９が配設されている。マニホールド２０９は、例えばステンレス鋼（ＳＵＳ）等の金属材料により構成され、上端および下端が開口した円筒形状に形成されている。マニホールド２０９の上端部は、反応管２０３の下端部に係合しており、反応管２０３を支持するように構成されている。マニホールド２０９と反応管２０３との間には、シール部材としてのＯリング２２０ａが設けられている。反応管２０３はヒータ２０７と同様に垂直に据え付けられている。主に、反応管２０３とマニホールド２０９とにより処理容器（反応容器）が構成される。処理容器の筒中空部には処理室２０１が形成される。処理室２０１は、基板としてのウエハ２００を収容可能に構成されている。この処理室２０１内でウエハ２００に対する処理が行われる。
【0012】
処理室２０１内には、第１～第３供給部としてのノズル２４９ａ～２４９ｃが、マニホールド２０９の側壁を貫通するようにそれぞれ設けられている。ノズル２４９ａ～２４９ｃを、それぞれ第１～第３ノズルとも称する。ノズル２４９ａ～２４９ｃは、例えば石英またはＳｉＣ等の耐熱性材料により構成されている。ノズル２４９ａ～２４９ｃには、ガス供給管２３２ａ～２３２ｃがそれぞれ接続されている。ノズル２４９ａ～２４９ｃはそれぞれ異なるノズルであり、ノズル２４９ａ，２４９ｂは、隣接して設けられている。
【0013】
ガス供給管２３２ａ～２３２ｃ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～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のバルブ２４３ａよりも下流側には、ガス供給管２３２ｄ，２３２ｅがそれぞれ接続されている。ガス供給管２３２ｂのバルブ２４３ｂよりも下流側には、ガス供給管２３２ｆ，２３２ｈがそれぞれ接続されている。ガス供給管２３２ｃのバルブ２４３ｃよりも下流側には、ガス供給管２３２ｇが接続されている。ガス供給管２３２ｄ～２３２ｈには、ガス流の上流側から順に、ＭＦＣ２４１ｄ～２４１ｈおよびバルブ２４３ｄ～２４３ｈがそれぞれ設けられている。ガス供給管２３２ａ～２３２ｈは、例えば、ＳＵＳ等の金属材料により構成されている。
【0014】
図２に示すように、ノズル２４９ａ，２４９ｂは、反応管２０３の内壁とウエハ２００との間における平面視において円環状の空間に、反応管２０３の内壁の下部より上部に沿って、ウエハ２００の配列方向上方に向かって立ち上がるようにそれぞれ設けられている。すなわち、ノズル２４９ａ，２４９ｂは、ウエハ２００が配列されるウエハ配列領域の側方の、ウエハ配列領域を水平に取り囲む領域に、ウエハ配列領域に沿うようにそれぞれ設けられている。ノズル２４９ｃは、ノズル２４９ａ，２４９ｂとは異なり、水平方向に延伸するが、上方に向かって立ち上がらない。平面視において、ノズル２４９ｂは、処理室２０１内に搬入されるウエハ２００の中心を挟んで後述する排気口２３１ａと一直線上に対向するように配置されている。ノズル２４９ａ，２４９ｃは、ノズル２４９ｂと排気口２３１ａの中心とを通る直線Ｌを、反応管２０３の内壁（ウエハ２００の外周部）に沿って両側から挟み込むように配置されている。直線Ｌは、ノズル２４９ｂとウエハ２００の中心とを通る直線でもある。ノズル２４９ａ～２４９ｃの側面には、ガスを供給するガス供給孔２５０ａ～２５０ｃがそれぞれ設けられている。ガス供給孔２５０ａ，２５０ｂは、それぞれが、平面視において排気口２３１ａと対向（対面）するように開口しており、ガス供給孔２５０ａ，２５０ｂはウエハ２００に向けてガスを供給することが可能となっている。ガス供給孔２５０ａ，２５０ｂは、反応管２０３の下部から上部にわたって複数設けられている。ガス供給孔２５０ｃは周方向に向けて設けられている。
【0015】
ガス供給管２３２ａからは、反応ガスが、ＭＦＣ２４１ａ、バルブ２４３ａ、ノズル２４９ａを介して処理室２０１内へ供給される。
【0016】
ガス供給管２３２ｂからは、原料ガスが、ＭＦＣ２４１ｂ、バルブ２４３ｂ、ノズル２４９ｂを介して処理室２０１内へ供給される。
【0017】
ガス供給管２３２ｃからは、クリーニングガスが、ＭＦＣ２４１ｃ、バルブ２４３ｃ、ノズル２４９ｃを介して処理室２０１内へ供給される。
【0018】
ガス供給管２３２ｄからは、クリーニングガスが、ＭＦＣ２４１ｄ、バルブ２４３ｄ、ガス供給管２３２ａ、ノズル２４９ａを介して処理室２０１内へ供給される。
【0019】
ガス供給管２３２ｅ～２３２ｇからは、不活性ガスが、それぞれＭＦＣ２４１ｅ～２４１ｇ、バルブ２４３ｅ～２４３ｇ、ガス供給管２３２ａ～２３２ｃ、ノズル２４９ａ～２４９ｃを介して処理室２０１内へ供給される。
【0020】
ガス供給管２３２ｈからは、シリコン又は窒素含有物質が、ＭＦＣ２４１ｈ、バルブ２４３ｈ、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。
【0021】
主に、ガス供給管２３２ａ、ＭＦＣ２４１ａ、バルブ２４３ａにより、反応ガス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、原料ガス供給系が構成される。主に、ガス供給管２３２ｃ、ＭＦＣ２４１ｃ、バルブ２４３ｃにより、クリーニングガス供給系が構成される。主に、ガス供給管２３２ｄ、ＭＦＣ２４１ｄ、バルブ２４３ｄにより、クリーニングガス供給系が構成される。主に、ガス供給管２３２ｅ～２３２ｇ、ＭＦＣ２４１ｅ～２４１ｇ、バルブ２４３ｅ～２４３ｇにより、不活性ガス供給系が構成される。主に、ガス供給管２３２ｈ、ＭＦＣ２４１ｈ、バルブ２４３ｈにより、シリコン又は窒素供給系が構成される。
【0022】
ここで、原料ガス、および反応ガスは、成膜ガスとして作用することから、原料ガス供給系、および反応ガス供給系を、成膜ガス供給系と称することもできる。
【0023】
上述の各種供給系のうち、いずれか、或いは、全ての供給系は、バルブ２４３ａ～２４３ｈやＭＦＣ２４１ａ～２４１ｈ等が集積されてなる集積型供給システム２４８として構成されていてもよい。集積型供給システム２４８は、ガス供給管２３２ａ～２３２ｈのそれぞれに対して接続され、ガス供給管２３２ａ～２３２ｈ内への各種ガスの供給動作、すなわち、バルブ２４３ａ～２４３ｈの開閉動作やＭＦＣ２４１ａ～２４１ｈによる流量調整動作等が、後述するコントローラ１２１によって制御されるように構成されている。集積型供給システム２４８は、一体型、或いは、分割型の集積ユニットとして構成されており、ガス供給管２３２ａ～２３２ｈ等に対して集積ユニット単位で着脱を行うことができ、集積型供給システム２４８のメンテナンス、交換、増設等を、集積ユニット単位で行うことが可能なように構成されている。
【0024】
反応管２０３の側壁下方には、処理室２０１内の雰囲気を排気する排気口２３１ａが設けられている。図２に示すように、排気口２３１ａは、平面視において、ウエハ２００を挟んでノズル２４９ａ～２４９ｃ（ガス供給孔２５０ａ～２５０ｃ）と対向（対面）する位置に設けられている。排気口２３１ａは、反応管２０３の側壁の下部より上部に沿って、すなわち、ウエハ配列領域に沿って設けられていてもよい。排気口２３１ａには排気管２３１が接続されている。排気管２３１には、処理室２０１内の圧力を検出する圧力検出器（圧力検出部）としての圧力センサ２４５および圧力調整器（圧力調整部）としてのＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）バルブ２４４を介して、真空排気装置としての真空ポンプ２４６が接続されている。ＡＰＣバルブ２４４は、真空ポンプ２４６を作動させた状態で弁を開閉することで、処理室２０１内の真空排気および真空排気停止を行うことができ、更に、真空ポンプ２４６を作動させた状態で、圧力センサ２４５により検出された圧力情報に基づいて弁開度を調節することで、処理室２０１内の圧力を調整することができるように構成されている。主に、排気管２３１、ＡＰＣバルブ２４４、圧力センサ２４５により、排気系が構成される。真空ポンプ２４６を排気系に含めて考えてもよい。
【0025】
マニホールド２０９の下方には、マニホールド２０９の下端開口を気密に閉塞可能な炉口蓋体としてのシールキャップ２１９が設けられている。シールキャップ２１９は、例えばＳＵＳ等の金属材料により構成され、円盤状に形成されている。シールキャップ２１９の上面には、マニホールド２０９の下端と当接するシール部材としてのＯリング２２０ｂが設けられている。シールキャップ２１９の下方には、後述するボート２１７を回転させる回転機構２６７が設置されている。回転機構２６７の回転軸２５５は、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。回転機構２６７は、図示しない環状溝を有し、該環状溝を介して供給されるパージガスを回転軸２５５の周囲に供給するよう構成される。これにより、処理室２０１内の処理ガスによる回転軸２５５を腐食することが抑制される。シールキャップ２１９は、反応管２０３の外部に設置された昇降機構としてのボートエレベータ１１５によって垂直方向に昇降されるように構成されている。ボートエレベータ１１５は、シールキャップ２１９を昇降させることで、ウエハ２００を処理室２０１内外に搬入および搬出（搬送）する搬送装置（搬送機構）として構成されている。
【0026】
マニホールド２０９の下方には、シールキャップ２１９を降下させボート２１７を処理室２０１内から搬出した状態で、マニホールド２０９の下端開口を気密に閉塞可能な炉口蓋体としての炉口シャッタ２１９ｓが設けられている。炉口シャッタ２１９ｓは、例えばＳＵＳ等の金属材料により構成され、円盤状に形成されている。炉口シャッタ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。また、炉口シャッタ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。炉口シャッタ２１９ｓは成膜用の品質が考慮されておらず、パーティクル低減のための鏡面研磨も施されていない点でシールキャップ２１９と異なる。炉口シャッタ２１９ｓの詳細については後述する。
【0027】
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、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。
【0028】
反応管２０３内には、温度検出器としての温度センサ２６３が設置されている。温度センサ２６３により検出された温度情報に基づきヒータ２０７への通電具合を調整することで、処理室２０１内の温度が所望の温度分布となる。温度センサ２６３は、反応管２０３の内壁に沿って設けられている。
【0029】
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。
【0030】
記憶装置１２１ｃは、例えば、フラッシュメモリ、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）等で構成されている。記憶装置１２１ｃ内には、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できるように組み合わされたものであり、プログラムとして機能する。以下、プロセスレシピや制御プログラム等を総称して、単に、プログラムともいう。また、プロセスレシピを、単に、レシピともいう。本明細書においてプログラムという言葉を用いた場合は、レシピ単体のみを含む場合、制御プログラム単体のみを含む場合、または、それらの両方を含む場合がある。ＲＡＭ１２１ｂは、ＣＰＵ１２１ａによって読み出されたプログラムやデータ等が一時的に保持されるメモリ領域（ワークエリア）として構成されている。
【0031】
Ｉ／Ｏポート１２１ｄは、上述のＭＦＣ２４１ａ～２４１ｈ、バルブ２４３ａ～２４３ｈ、圧力センサ２４５、ＡＰＣバルブ２４４、真空ポンプ２４６、温度センサ２６３、ヒータ２０７、回転機構２６７、ボートエレベータ１１５、シャッタ開閉機構１１５ｓ等に接続されている。
【0032】
ＣＰＵ１２１ａは、記憶装置１２１ｃから制御プログラムを読み出して実行すると共に、入出力装置１２２からの操作コマンドの入力等に応じて記憶装置１２１ｃからレシピを読み出すことが可能なように構成されている。ＣＰＵ１２１ａは、読み出したレシピの内容に沿うように、ＭＦＣ２４１ａ～２４１ｈによる各種ガスの流量調整動作、バルブ２４３ａ～２４３ｈの開閉動作、ＡＰＣバルブ２４４の開閉動作および圧力センサ２４５に基づくＡＰＣバルブ２４４による圧力調整動作、真空ポンプ２４６の起動および停止、温度センサ２６３に基づくヒータ２０７の温度調整動作、回転機構２６７によるボート２１７の回転および回転速度調節動作、ボートエレベータ１１５によるボート２１７の昇降動作、シャッタ開閉機構１１５ｓによる炉口シャッタ２１９ｓの開閉動作等を制御することが可能なように構成されている。
【0033】
コントローラ１２１は、外部記憶装置１２３に格納された上述のプログラムを、コンピュータにインストールすることにより構成することができる。外部記憶装置１２３は、例えば、ＨＤＤ等の磁気ディスク、ＣＤ等の光ディスク、ＭＯ等の光磁気ディスク、ＵＳＢメモリ、ＳＳＤ等の半導体メモリ等を含む。記憶装置１２１ｃや外部記憶装置１２３は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体として構成されている。以下、これらを総称して、単に、記録媒体ともいう。本明細書において記録媒体という言葉を用いた場合は、記憶装置１２１ｃ単体のみを含む場合、外部記憶装置１２３単体のみを含む場合、または、それらの両方を含む場合がある。なお、コンピュータへのプログラムの提供は、外部記憶装置１２３を用いず、インターネットや専用回線等の通信手段を用いて行ってもよい。
【0034】
次に、炉口シャッタ２１９ｓについて図４を用いて説明する。炉口シャッタ２１９ｓは、マニホールド２０９内に面する側に配置されマニホールド２０９の下端開口より大きな保護カバー２１９ｗと、外面側に配置され保護カバー２１９ｗを保持する蓋体２１９ｔとを有する。ここで炉口シャッタの外面とは炉口から見て処理容器の外側方向の面を示し、内面とは炉口から見て処理容器の内側方向の面を示す。内面側に配置される保護カバー２１９ｗは、石英ガラス等の蓋体２１９ｔよりも耐食性の高い素材により構成されており、シャッタガラスまたは石英プレートともいう。炉口シャッタはマニホールド２０９の下面（第１シール面）と対面する外周面（第２シール面）を有する。第２シール面は、図４および図５に示す蓋体２１９ｔの外周Ａとマニホールド２０９の内周Ｂとの間に位置し、保護カバー２１９ｗの外周部と蓋体２１９ｔとにより形成されている。マニホールド２０９の下面と第２シール面の間に隙間２１９ｕを有する。第２シール面において、外側の蓋体２１９ｔにＯリング２２０ｃが設けられ、その内側の蓋体２１９ｔの全周に溝２１９ｖが設けられ、溝２１９ｖの内側の蓋体２１９ｔの上面に保護カバー２１９ｗの外周部が設けられている。
【0035】
マニホールド２０９の下部フランジには、溝２１９ｖに対面する位置に、ガス導入部としての孔２４９ｉが処理室２０１内に連通するように形成されている。孔２４９ｉには、パージガスを処理室２０１内に供給するパージガス供給管２３２ｉが接続されている。パージガス供給管２３２ｉの孔２４９ｉとの接続側と反対側である上流側には、バルブ２４３ｉおよびガス流量制御器としてのＭＦＣ２４１ｉを介してパージガス供給源（不図示）が接続されている。マニホールド２０９の下面と第２シール面の間の隙間２１９ｕに位置する溝２１９ｖに孔２４９ｉからパージガスが供給され、マニホールド２０９の下面と保護カバー２１９ｗの外周側との間の隙間２１９ｕを通過して保護カバー２１９ｗの内周側に供給される。パージガスは、処理容器内にクリーニングガスが供給されている間、溝２１９ｖから供給される。溝２１９ｖから供給されるパージガスの流量は、処理容器内にクリーニングガスが供給されているとき、処理容器内にクリーニングガスが供給されていないときよりも減少される。クリーニング時の処理容器内の温度はウエハ２００を処理する温度よりも高く設定されうる。なお、溝２１９ｖはマニホールド２０９の下部フランジの下面側に設けてもよい。また、隙間２１９ｕは全周に設けてもよいし、間欠に設けてもよい。
【0036】
保護カバー２１９ｗがマニホールド２０９の下まで入る大きさであり、蓋体２１９ｔの外周部に設けた溝２１９ｖにより全周からパージを行う。全周からのパージにより蓋体２１９ｔと保護カバー２１９ｗとの間（保護カバー２１９ｗの裏面）へのクリーニングガスの侵入を抑えることが可能となる。これにより、蓋体２１９ｔの腐食を防止することが可能となる。
【0037】
また、蓋体２１９ｔは冷却媒体としての冷却水の流路２１９ｘを有する。流路２１９ｘは蓋体２１９ｔの中心側に構成され、蓋体２１９ｔの半径方向中央部を円周方向に沿って配置されると共に、中央部の半径方向内側を円周方向に沿って配置される。流路２１９ｘに冷却水を通すことにより、蓋体２１９ｔを所定の温度範囲（例えば、１６０～２００℃）に保持することが可能となる。
【0038】
次に、蓋体２１９ｔを所定の温度範囲に保持する冷却水システムについて図６を用いて説明する。炉口シャッタ２１９ｓの表面温度が所定温度（例えば、１５０℃）以下であるとクリーニング反応の速度の低下、クリーニングガスの凝結や副生成物の離脱の減退が起こる場合がある。クリーニングを効果的に行う目標温度とするため、冷却水のＯＮ／ＯＦＦにより温度制御を行う。また、他の系統（例えば、ヒータ２０７及びその周囲）で使用した冷却水を二次使用して、温まった冷却水を使用することで炉口シャッタ２１９ｓの表面温度を保つ。
【0039】
そこで、流路２１９ｘ中の冷却水の温度を検知するため、流路２１９ｘ付近に温度センサ３０１が設けられている。図６においては、一つの温度センサ３０１が示されているが、複数の温度センサ３０１を設けてもよい。そして、冷却水が供給される冷却媒体供給管３１１がヒータ２０７に接続され、ヒータ２０７を冷却して温まった冷却水が排出される排出管３１２がヒータ２０７および流路切替装置３０２に接続される。流路切替装置３０２から排出される冷却水が供給される冷却媒体供給管３１３が、蓋体２１９ｔの流路２１９ｘの入口に接続され、蓋体２１９ｔを冷却して温まった冷却水が排出される排出管３１５が、流路２１９ｘの出口および流量計３０３に接続される。流路切替装置３０２は温度センサ３０１に基づいて流路を切り替え、温度センサ３０１で測定された冷却水温度が所定温度以上の場合は冷却媒体供給管３１３を介して炉口シャッタ２１９ｓに冷却水を流し、所定温度未満の場合は排出管３１４を介して冷却水を排出し、蓋体２１９ｔの冷却水の流量を減少または停止するように構成される。流量計３０３は、例えば、カルマン流量計により構成される。所定温度はカルマン流量計の耐熱温度以下であり、好ましくは８５℃である。
【0040】
（２）基板処理工程
以下、図７を参照して、ウエハ２００上に所定の膜を形成する例について説明する。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。
以下、図７を参照して、ウエハ２００上に所定の膜を形成する例について説明する。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。
【0041】
本実施形態における成膜処理では、処理室２０１内のウエハ２００に対して原料ガスを供給する工程（Ｓ９４１）と、処理室２０１内から原料ガス（残留ガス）を除去する工程（Ｓ９４２）と、処理室２０１内のウエハ２００に対して反応ガスを供給する工程（Ｓ９４３）と、処理室２０１内から反応ガス（残留ガス）を除去する工程（Ｓ９４４）と、を非同時に行うサイクルを所定回数（１回以上）行うことで、ウエハ２００に金属酸化物の膜を形成する。
【0042】
本明細書において「ウエハ」という用語は、「ウエハそのもの（ベアウエハ）」の他、「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（複合体）」を意味する。同様に「ウエハの表面」という用語は、「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。「基板」という用語の解釈も、「ウエハ」と同様である。
【0043】
（Ｓ９０１：ウエハチャージおよびボートロード）
最初に、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により炉口シャッタ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。
最初に、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により炉口シャッタ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。
【0044】
（Ｓ９０２：圧力調整）
その後、処理室２０１内、すなわち、ウエハ２００が存在する空間が所望の圧力（真空度）となるように、真空ポンプ２４６によって真空排気（減圧排気）される。この際、処理室２０１内の圧力は圧力センサ２４５で測定され、この測定された圧力情報に基づきＡＰＣバルブ２４４がフィードバック制御される。処理室２０１内の排気は、少なくともウエハ２００に対する処理（昇温Ｓ９０３から降温Ｓ９０５）が終了するまでの間は継続して行われる。排気が行われている間、バルブ２４３ｅ～２４３ｇを開き、ＭＦＣ２４１ｅ～２４１ｇにより制御された少流量の不活性ガスが、常に処理室２０１内の所定の場所に供給されうる。シールキャップ２１９は、パージガス供給管２３２ｉから供給されたパージガスを回転機構２６７に配給し、回転機構２６７のパージに利用することができ、そのときの供給量は１００から１０００ｓｃｃｍ程度である。
その後、処理室２０１内、すなわち、ウエハ２００が存在する空間が所望の圧力（真空度）となるように、真空ポンプ２４６によって真空排気（減圧排気）される。この際、処理室２０１内の圧力は圧力センサ２４５で測定され、この測定された圧力情報に基づきＡＰＣバルブ２４４がフィードバック制御される。処理室２０１内の排気は、少なくともウエハ２００に対する処理（昇温Ｓ９０３から降温Ｓ９０５）が終了するまでの間は継続して行われる。排気が行われている間、バルブ２４３ｅ～２４３ｇを開き、ＭＦＣ２４１ｅ～２４１ｇにより制御された少流量の不活性ガスが、常に処理室２０１内の所定の場所に供給されうる。シールキャップ２１９は、パージガス供給管２３２ｉから供給されたパージガスを回転機構２６７に配給し、回転機構２６７のパージに利用することができ、そのときの供給量は１００から１０００ｓｃｃｍ程度である。
【0045】
（Ｓ９０３：昇温）
また、処理室２０１内のウエハ２００が所望の処理温度となるように、ヒータ２０７によって加熱される。この際、処理室２０１内が所望の温度分布で安定するように、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。処理温度は１００から６５０℃であり、チャネル領域の不純物濃度および金属配線等に影響を与えない温度とすることが好ましい場合、例えば、１００～３５０℃である。また、回転機構２６７によるウエハ２００の回転を開始する。処理室２０１内のウエハ２００の加熱および回転は、いずれも、少なくともウエハ２００に対する処理が終了するまでの間は継続して行われる。
また、処理室２０１内のウエハ２００が所望の処理温度となるように、ヒータ２０７によって加熱される。この際、処理室２０１内が所望の温度分布で安定するように、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。処理温度は１００から６５０℃であり、チャネル領域の不純物濃度および金属配線等に影響を与えない温度とすることが好ましい場合、例えば、１００～３５０℃である。また、回転機構２６７によるウエハ２００の回転を開始する。処理室２０１内のウエハ２００の加熱および回転は、いずれも、少なくともウエハ２００に対する処理が終了するまでの間は継続して行われる。
【0046】
（Ｓ９０４：成膜処理）
処理室２０１内の温度が予め設定された処理温度に安定すると、次の４つのサブステップ、すなわち、Ｓ９４１、Ｓ９４２、Ｓ９４３及びＳ９４４を順次実行する。なおこの間、回転機構２６７により、回転軸２５５を介してボート２１７が回転されることで、ウエハ２００が回転される。
処理室２０１内の温度が予め設定された処理温度に安定すると、次の４つのサブステップ、すなわち、Ｓ９４１、Ｓ９４２、Ｓ９４３及びＳ９４４を順次実行する。なおこの間、回転機構２６７により、回転軸２５５を介してボート２１７が回転されることで、ウエハ２００が回転される。
【0047】
（Ｓ９４１：原料ガス供給）
このステップでは、処理室２０1内のウエハ２００に対し、原料ガスを供給し、ウエハ２００の最表面上に、第１の層を形成する。具体的には、バルブ２４３ｂを開き、ガス供給管２３２ｂ内へ原料ガスを流す。原料ガスは、ＭＦＣ２４１ｂにより流量調整され、ノズル２４９ｂのガス供給孔２５０ｂを介して処理室２０１内の処理領域へ供給され、排気口２３１ａを介して排気管２３１から排気される。また同時にバルブ２４３ｆを開き、ガス供給管２３２ｆ内へ不活性ガスを流す。不活性ガスは、ＭＦＣ２４１ｆにより流量調整され、ノズル２４９ｂのガス供給孔２５０ｂを介して原料ガスと一緒に処理室２０１内の処理領域へ供給され、排気口２３１ａを介して排気管２３１から排気される。また同時に不活性ガスは、ノズル２４９ａ，２４９ｃのガス供給孔２５０ａ，２５０ｃを介して処理室２０１内の処理領域へ供給され、排気口２３１ａを介して排気管２３１から排気される。このとき、コントローラ１２１は、第１圧力を目標圧力とする定圧制御を行う。原料ガスとしては、Ａｌ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔｉ等の金属元素を含むガスを用いることができる。
このステップでは、処理室２０1内のウエハ２００に対し、原料ガスを供給し、ウエハ２００の最表面上に、第１の層を形成する。具体的には、バルブ２４３ｂを開き、ガス供給管２３２ｂ内へ原料ガスを流す。原料ガスは、ＭＦＣ２４１ｂにより流量調整され、ノズル２４９ｂのガス供給孔２５０ｂを介して処理室２０１内の処理領域へ供給され、排気口２３１ａを介して排気管２３１から排気される。また同時にバルブ２４３ｆを開き、ガス供給管２３２ｆ内へ不活性ガスを流す。不活性ガスは、ＭＦＣ２４１ｆにより流量調整され、ノズル２４９ｂのガス供給孔２５０ｂを介して原料ガスと一緒に処理室２０１内の処理領域へ供給され、排気口２３１ａを介して排気管２３１から排気される。また同時に不活性ガスは、ノズル２４９ａ，２４９ｃのガス供給孔２５０ａ，２５０ｃを介して処理室２０１内の処理領域へ供給され、排気口２３１ａを介して排気管２３１から排気される。このとき、コントローラ１２１は、第１圧力を目標圧力とする定圧制御を行う。原料ガスとしては、Ａｌ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔｉ等の金属元素を含むガスを用いることができる。
【0048】
（Ｓ９４２：原料ガス排気）
第１の層が形成された後、バルブ２４３ｂを閉じ、原料ガスの供給を停止するとともに、ＡＰＣバルブ２４４を全開にする制御を行う。これにより、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第１の層の形成に寄与した後の原料ガスを処理室２０１内から排出する。なお、バルブ２４３ｆを開いたままとして、処理室２０１内へ供給された不活性ガスに、残留ガスをパージさせてもよい。ノズル２４９ｂからのパージガスの流量は、排気経路中で低蒸気圧ガスの分圧を飽和蒸気圧よりも下げるように、或いは、反応管２０３内での流速が拡散速度に打ち勝つ速度になるように設定される。
第１の層が形成された後、バルブ２４３ｂを閉じ、原料ガスの供給を停止するとともに、ＡＰＣバルブ２４４を全開にする制御を行う。これにより、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第１の層の形成に寄与した後の原料ガスを処理室２０１内から排出する。なお、バルブ２４３ｆを開いたままとして、処理室２０１内へ供給された不活性ガスに、残留ガスをパージさせてもよい。ノズル２４９ｂからのパージガスの流量は、排気経路中で低蒸気圧ガスの分圧を飽和蒸気圧よりも下げるように、或いは、反応管２０３内での流速が拡散速度に打ち勝つ速度になるように設定される。
【0049】
（Ｓ９４３：反応ガス供給）
ステップＳ９４２が終了した後、処理室２０１内のウエハ２００、すなわち、ウエハ２００上に形成された第１の層に対して反応ガスを供給する。熱で活性化された反応ガスは、ステップＳ９４１でウエハ２００上に形成された第１の層の少なくとも一部と反応し、第２の層へと変化（改質）させる。バルブ２４３ａ，２４３ｅの開閉制御を、ステップＳ９４１におけるバルブ２４３ｂ，２４３ｆの開閉制御と同様の手順で行う。反応ガスは、ＭＦＣ２４１ａにより流量調整され、ノズル２４９ａのガス供給孔２５０ａを介して処理室２０１内の処理領域へ供給され、排気口２３１ａを介して排気管２３１から排気される。また同時に不活性ガスは、ノズル２４９ａ～２４９ｃのガス供給孔２５０ａ～２５０ｃを介して処理室２０１内の処理領域へ供給され、排気口２３１ａを介して排気管２３１から排気される。このとき、コントローラ１２１は、第２圧力を目標圧力とする定圧制御を行う。第１圧力や第２圧力は、一例として１００～５０００Ｐａであり、好ましくは１００～５００Ｐａである。反応ガスとしては、例えば、酸素（Ｏ２）ガス、オゾン（Ｏ３）ガス、プラズマ励起されたＯ２ガス（Ｏ２ ＊）、Ｏ２ガス＋水素（Ｈ２）ガス、水蒸気（Ｈ２Ｏガス）、過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）ガス、亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）ガス、一酸化窒素（ＮＯ）ガス、二酸化窒素（ＮＯ２）ガス、一酸化炭素（ＣＯ）ガス、二酸化炭素（ＣＯ２）ガス等の酸素（Ｏ）含有ガスを用いることができる。
ステップＳ９４２が終了した後、処理室２０１内のウエハ２００、すなわち、ウエハ２００上に形成された第１の層に対して反応ガスを供給する。熱で活性化された反応ガスは、ステップＳ９４１でウエハ２００上に形成された第１の層の少なくとも一部と反応し、第２の層へと変化（改質）させる。バルブ２４３ａ，２４３ｅの開閉制御を、ステップＳ９４１におけるバルブ２４３ｂ，２４３ｆの開閉制御と同様の手順で行う。反応ガスは、ＭＦＣ２４１ａにより流量調整され、ノズル２４９ａのガス供給孔２５０ａを介して処理室２０１内の処理領域へ供給され、排気口２３１ａを介して排気管２３１から排気される。また同時に不活性ガスは、ノズル２４９ａ～２４９ｃのガス供給孔２５０ａ～２５０ｃを介して処理室２０１内の処理領域へ供給され、排気口２３１ａを介して排気管２３１から排気される。このとき、コントローラ１２１は、第２圧力を目標圧力とする定圧制御を行う。第１圧力や第２圧力は、一例として１００～５０００Ｐａであり、好ましくは１００～５００Ｐａである。反応ガスとしては、例えば、酸素（Ｏ２）ガス、オゾン（Ｏ３）ガス、プラズマ励起されたＯ２ガス（Ｏ２ ＊）、Ｏ２ガス＋水素（Ｈ２）ガス、水蒸気（Ｈ２Ｏガス）、過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）ガス、亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）ガス、一酸化窒素（ＮＯ）ガス、二酸化窒素（ＮＯ２）ガス、一酸化炭素（ＣＯ）ガス、二酸化炭素（ＣＯ２）ガス等の酸素（Ｏ）含有ガスを用いることができる。
【0050】
（Ｓ９４４：反応ガス排気）
第２の層が形成された後、バルブ２４３ａを閉じ、反応ガスの供給を停止するとともに、目標圧力を０とする定圧制御（つまり全開制御）を行う。これにより、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第２の層の形成に寄与した後の反応ガスを処理室２０１内から排出する。このとき、ステップＳ９４２と同様に、所定量の不活性ガスをパージガスとして処理室２０１内へ供給することができる。原料ガス排気若しくは反応ガス排気における到達圧力は、１００Ｐａ以下であり、好ましくは１０～５０Ｐａである。処理室２０１内の圧力は供給時と排気時とで１０倍以上異なりうる。
第２の層が形成された後、バルブ２４３ａを閉じ、反応ガスの供給を停止するとともに、目標圧力を０とする定圧制御（つまり全開制御）を行う。これにより、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第２の層の形成に寄与した後の反応ガスを処理室２０１内から排出する。このとき、ステップＳ９４２と同様に、所定量の不活性ガスをパージガスとして処理室２０１内へ供給することができる。原料ガス排気若しくは反応ガス排気における到達圧力は、１００Ｐａ以下であり、好ましくは１０～５０Ｐａである。処理室２０１内の圧力は供給時と排気時とで１０倍以上異なりうる。
【0051】
（Ｓ９４５：所定回数実施）
上述したＳ９４１からＳ９４４のステップを時間的にオーバーラップさせることなく順次行うサイクルを所定回数（ｎ回）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膜を形成することができる。Ｓ９４１やＳ９４３で形成される第１及び第２の層の厚さは、必ずしも自己限定的ではなく、その場合、安定した膜質を得るために、ガスに曝露される間のガス濃度や時間は、高い再現性でもって精密に制御される必要がある。なお、反復されるサイクル内で、Ｓ９４１とＳ９４２、またはＳ９４３とＳ９４４を、更に複数回反復して実施してもよい。
上述したＳ９４１からＳ９４４のステップを時間的にオーバーラップさせることなく順次行うサイクルを所定回数（ｎ回）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膜を形成することができる。Ｓ９４１やＳ９４３で形成される第１及び第２の層の厚さは、必ずしも自己限定的ではなく、その場合、安定した膜質を得るために、ガスに曝露される間のガス濃度や時間は、高い再現性でもって精密に制御される必要がある。なお、反復されるサイクル内で、Ｓ９４１とＳ９４２、またはＳ９４３とＳ９４４を、更に複数回反復して実施してもよい。
【0052】
（Ｓ９０５：降温）
このステップでは、必要に応じ、成膜処理の間続けられていたステップＳ９０３の温度調整が停止しもしくはより低い温度に設定し直され、処理室２０１内の温度が徐々に下げられる。
このステップでは、必要に応じ、成膜処理の間続けられていたステップＳ９０３の温度調整が停止しもしくはより低い温度に設定し直され、処理室２０１内の温度が徐々に下げられる。
【0053】
（Ｓ９０６：パージおよび大気圧復帰）
成膜処理が完了した後、ノズル２４９ａ～２４９ｃのそれぞれから不活性ガスを処理室２０１内へ供給し、排気口２３１ａより排気する。ノズル２４９ａ～２４９ｃより供給される不活性ガスは、パージガスとして作用し、これにより、処理室２０１内がパージされ、処理室２０１内に残留するガスや反応副生成物等が処理室２０１内から除去される（アフターパージ）。その後、処理室２０１内の雰囲気が不活性ガスに置換され（不活性ガス置換）、処理室２０１内の圧力が常圧に復帰される（大気圧復帰）。
成膜処理が完了した後、ノズル２４９ａ～２４９ｃのそれぞれから不活性ガスを処理室２０１内へ供給し、排気口２３１ａより排気する。ノズル２４９ａ～２４９ｃより供給される不活性ガスは、パージガスとして作用し、これにより、処理室２０１内がパージされ、処理室２０１内に残留するガスや反応副生成物等が処理室２０１内から除去される（アフターパージ）。その後、処理室２０１内の雰囲気が不活性ガスに置換され（不活性ガス置換）、処理室２０１内の圧力が常圧に復帰される（大気圧復帰）。
【0054】
（Ｓ９０７：ボートアンロードおよびウエハディスチャージ）
その後、ボートエレベータ１１５によりシールキャップ２１９が下降され、マニホールド２０９の下端が開口される。そして、処理済のウエハ２００が、ボート２１７に支持された状態でマニホールド２０９の下端から反応管２０３の外部に搬出（ボートアンロード）される。ボートアンロードの後は、炉口シャッタ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を介して炉口シャッタ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（ウエハディスチャージ）。
その後、ボートエレベータ１１５によりシールキャップ２１９が下降され、マニホールド２０９の下端が開口される。そして、処理済のウエハ２００が、ボート２１７に支持された状態でマニホールド２０９の下端から反応管２０３の外部に搬出（ボートアンロード）される。ボートアンロードの後は、炉口シャッタ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を介して炉口シャッタ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（ウエハディスチャージ）。
【0055】
（Ｓ９０８：圧力調整）
その後、処理室２０１内が所望の圧力（真空度）となるように、真空ポンプ２４６によって真空排気（減圧排気）される。この際、処理室２０１内の圧力は圧力センサ２４５で測定され、この測定された圧力情報に基づきＡＰＣバルブ２４４がフィードバック制御される。処理室２０１内の排気は、少なくともクリーニング処理が終了するまでの間は継続して行われる。この間、バルブ２４３ｅ～２４３ｇを開き、少流量の不活性ガスが供給されうる。
その後、処理室２０１内が所望の圧力（真空度）となるように、真空ポンプ２４６によって真空排気（減圧排気）される。この際、処理室２０１内の圧力は圧力センサ２４５で測定され、この測定された圧力情報に基づきＡＰＣバルブ２４４がフィードバック制御される。処理室２０１内の排気は、少なくともクリーニング処理が終了するまでの間は継続して行われる。この間、バルブ２４３ｅ～２４３ｇを開き、少流量の不活性ガスが供給されうる。
【0056】
（Ｓ９０９：昇温）
また、処理室２０１内が所望の処理温度となるように、ヒータ２０７によって加熱される。この際、処理室２０１内が所望の温度分布となるように、温度センサ２６３が検出した温度情報に基づきヒータ２０７への通電具合がフィードバック制御される。処理室２０１内の加熱は、少なくともクリーニング処理が終了するまでの間は継続して行われる。
また、処理室２０１内が所望の処理温度となるように、ヒータ２０７によって加熱される。この際、処理室２０１内が所望の温度分布となるように、温度センサ２６３が検出した温度情報に基づきヒータ２０７への通電具合がフィードバック制御される。処理室２０１内の加熱は、少なくともクリーニング処理が終了するまでの間は継続して行われる。
【0057】
（Ｓ９１０：クリーニング）
処理室２０１内の温度が予め設定された処理温度に安定すると、処理室２０１内に対し、クリーニングガスを供給する。具体的には、バルブ２４３ｃとバルブ２４３ｄの少なくとも１つを開く。クリーニングガスは、ＭＦＣ２４１ｃ、２４１ｄにより流量調整され、ガス供給管２３２ｃ、２３２ｄを流れてノズル２４９ｃ、２４９ｄのガス供給孔２５０ｃ、２５０ａを介して処理室２０１内へ供給され、排気口２３１ａを介して排気管２３１から排気される。このとき、コントローラ１２１は、第３圧力を目標圧力とする定圧制御を行う。ＡＰＣバルブ２４４は処理室２０１内が第３圧力に上昇するまで、ほぼ全閉となり得る。また処理室２０１内へ供給される不活性ガスは、必要最小限まで減らされうる。
処理室２０１内の温度が予め設定された処理温度に安定すると、処理室２０１内に対し、クリーニングガスを供給する。具体的には、バルブ２４３ｃとバルブ２４３ｄの少なくとも１つを開く。クリーニングガスは、ＭＦＣ２４１ｃ、２４１ｄにより流量調整され、ガス供給管２３２ｃ、２３２ｄを流れてノズル２４９ｃ、２４９ｄのガス供給孔２５０ｃ、２５０ａを介して処理室２０１内へ供給され、排気口２３１ａを介して排気管２３１から排気される。このとき、コントローラ１２１は、第３圧力を目標圧力とする定圧制御を行う。ＡＰＣバルブ２４４は処理室２０１内が第３圧力に上昇するまで、ほぼ全閉となり得る。また処理室２０１内へ供給される不活性ガスは、必要最小限まで減らされうる。
【0058】
クリーニングガスとしては、ハロゲン原子を含むガスであり、まず、分子内にカルボニル基とハロゲン原子を有する化合物としては、ＣＯＦ２（フッ化カルボニル）、ＣＯＣｌ２（塩化カルボニル）、ＣＯＢｒ２（臭化カルボニル）、ＣＯＣｌＦ（塩化フッ化カルボニル）、ＣＯＢｒＦ（臭化フッ化カルボニル）、ＣＯＩＦ（ヨウ化フッ化カルボニル）等が使用できる。さらに、分子内のカルボニル基の数は１とは限らず、たとえばＣ２Ｏ２Ｆ２（フッ化オキサリル）、Ｃ２Ｏ２Ｃｌ２（塩化オキサリル）、Ｃ２Ｏ２Ｂｒ２（臭化オキサリル）等のようにカルボニル基を２個有する化合物も使用できる。分子内にチオニル基とハロゲン原子とを有する化合物としては、ＳＯＦ２（フッ化チオニル）、ＳＯＣｌ２（塩化チオニル）、ＳＯＢｒ２（臭化チオニル）、ＳＯＦ４（四フッ化チオニル）、ＳＯＣｌＢｒ（塩化臭化チオニル）等を使用することができる。分子内にスルフリル基とハロゲン原子とを有する化合物としては、ＳＯ２Ｃｌ２（塩化スルフリル）、ＳＯ２ＣｌＦ（塩化フッ化スルフリル）、ＳＯ２ＢｒＦ（臭化フッ化スルフリル）等を使用することができる。分子内にニトロシル基とハロゲン原子とを有する化合物としては、ＮＯＦ（フッ化ニトシル）、ＮＯＣｌ（塩化ニトロシル）、ＮＯＣｌ２（二塩化ニトロシル）、ＮＯＣｌ３（三塩化ニトロシル）、ＮＯＢｒ（臭化ニトロシル）、ＮＯＢｒ２（二臭化ニトロシル）、ＮＯＢｒ３（三臭化ニトロシル）等を使用することができる。さらに、分子内にニトリル基とハロゲン原子とを有する化合物としては、ＮＯ２Ｆ（フッ化ニトリル）、ＮＯ２Ｂｒ（臭化ニトリル）、ＮＯ２Ｃｌ（塩化ニトリル）を使用できる。
【0059】
成膜処理Ｓ９０４で形成された、Ａｌ、Ｈｆ、Ｚｒ等の酸化物はhigh-k材料として知られるが、難エッチング材料でもある。これらは、蒸気圧の高い塩化物若しくは臭化物に変化させるとプラズマ不使用でエッチングできる。なお、クリーニング処理温度は成膜処理温度よりも高く、例えば、４００～７５０℃である。第３圧力は、一例として、１０ｋＰａから１６６００ｋＰａ程度である。
クリーニングＳ９１０において、コントローラ１２１は以下のような制御により、炉口シャッタ２１９ｓの内面側の温度を目標温度付近に保つことができる。即ち、温度センサ３０１で測定された冷却水温度が第１の所定温度を超えたら、流路２１９ｘへの供給を強制的にオンし、所定時間ｔ１後若しくは所定量ｗの冷却水が流れた後にオフする。冷却水が流れた量は、流量計３０３の値を積算して得られ、所定量ｗは流路２１９ｘの容積に対応して定められる。オフした後、所定時間ｔ２の間、温度センサ３０１の温度に関わらずオフを維持する。その後、冷却水温度が再び所定温度を超えるまで待機する。更には、蓋体２１９ｔの内面側の温度を測定する第２の温度センサを追加し、第２の温度センサが第２の所定温度を超えたら、流路２１９ｘへの供給を強制的にオンする処理を、並行して行ってもよい。
クリーニングＳ９１０において、コントローラ１２１は以下のような制御により、炉口シャッタ２１９ｓの内面側の温度を目標温度付近に保つことができる。即ち、温度センサ３０１で測定された冷却水温度が第１の所定温度を超えたら、流路２１９ｘへの供給を強制的にオンし、所定時間ｔ１後若しくは所定量ｗの冷却水が流れた後にオフする。冷却水が流れた量は、流量計３０３の値を積算して得られ、所定量ｗは流路２１９ｘの容積に対応して定められる。オフした後、所定時間ｔ２の間、温度センサ３０１の温度に関わらずオフを維持する。その後、冷却水温度が再び所定温度を超えるまで待機する。更には、蓋体２１９ｔの内面側の温度を測定する第２の温度センサを追加し、第２の温度センサが第２の所定温度を超えたら、流路２１９ｘへの供給を強制的にオンする処理を、並行して行ってもよい。
【0060】
（Ｓ９１１：パージおよび大気圧復帰）
クリーニングが完了した後、ノズル２４９ａ～２４９ｃのそれぞれから不活性ガスを処理室２０１内へ供給し、排気口２３１ａより排気する。ノズル２４９ａ～２４９ｃより供給される不活性ガスは、パージガスとして作用し、これにより、処理室２０１内がパージされ、処理室２０１内に残留するガスや反応副生成物等が処理室２０１内から除去される（アフターパージ）。その後、処理室２０１内の雰囲気が不活性ガスに置換され（不活性ガス置換）、処理室２０１内の圧力が常圧に復帰される（大気圧復帰）。
クリーニングが完了した後、ノズル２４９ａ～２４９ｃのそれぞれから不活性ガスを処理室２０１内へ供給し、排気口２３１ａより排気する。ノズル２４９ａ～２４９ｃより供給される不活性ガスは、パージガスとして作用し、これにより、処理室２０１内がパージされ、処理室２０１内に残留するガスや反応副生成物等が処理室２０１内から除去される（アフターパージ）。その後、処理室２０１内の雰囲気が不活性ガスに置換され（不活性ガス置換）、処理室２０１内の圧力が常圧に復帰される（大気圧復帰）。
【0061】
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。当業者は、上述の実施形態を、減圧下での基板の熱処理に広く適用できる。例えば本開示は、ホットウォール反応管に限られず、ランプ加熱や誘導加熱によるコールドウォール管に適用でき、図１のような１重管、バッファ（ダクト）付き管、２重管を含む、様々な形状の反応管に対して適用できる。
【0062】
成膜は、ウエハ等の基板上に行うものに限らず、チャンバ（処理容器）の保護やパーティクル発生防止目的でチャンバ内壁に行うものも含み、本開示の炉口シャッタは、そのような（再）コーティングやコーティング前の既存保護膜の除去においても利用できる。
【0063】
＜本開示の好ましい態様＞
以下、本開示の好ましい態様について付記する。
以下、本開示の好ましい態様について付記する。
【0064】
（付記１）
本開示の一態様によれば、
基板を保持した基板保持具を出し入れ可能な開口と、開口の周囲に形成された第１シール面を有する処理容器と、
前記第１シール面と対面する第２シール面を有し、前記処理容器内に前記基板保持具を収容していない状態で前記開口を閉塞する炉口シャッタと、を備え、
前記炉口シャッタは、前記処理容器内に面する側に配置され前記開口より大きな保護カバーと、外面側に配置され前記保護カバーを保持する蓋体とを有し、前記保護カバーの外周部と前記蓋体とにより前記第２シール面を形成し、
前記第１シール面と前記第２シール面の間の隙間に、パージガスが前記保護カバーよりも外周側から供給される基板処理装置が提供される。
本開示の一態様によれば、
基板を保持した基板保持具を出し入れ可能な開口と、開口の周囲に形成された第１シール面を有する処理容器と、
前記第１シール面と対面する第２シール面を有し、前記処理容器内に前記基板保持具を収容していない状態で前記開口を閉塞する炉口シャッタと、を備え、
前記炉口シャッタは、前記処理容器内に面する側に配置され前記開口より大きな保護カバーと、外面側に配置され前記保護カバーを保持する蓋体とを有し、前記保護カバーの外周部と前記蓋体とにより前記第２シール面を形成し、
前記第１シール面と前記第２シール面の間の隙間に、パージガスが前記保護カバーよりも外周側から供給される基板処理装置が提供される。
【0065】
（付記２）
付記１の基板処理装置において、好ましくは、
前記処理容器又は前記炉口シャッタは、前記隙間に、前記保護カバーよりも外周側からパージガスを供給する溝を有し、前記隙間を通過したパージガスは保護カバーの内周側に供給される。
付記１の基板処理装置において、好ましくは、
前記処理容器又は前記炉口シャッタは、前記隙間に、前記保護カバーよりも外周側からパージガスを供給する溝を有し、前記隙間を通過したパージガスは保護カバーの内周側に供給される。
【0066】
（付記３）
付記１または２の基板処理装置において、好ましくは、
前記蓋体が所定の温度範囲（例えば、１６０℃～２００℃）に保持される。
付記１または２の基板処理装置において、好ましくは、
前記蓋体が所定の温度範囲（例えば、１６０℃～２００℃）に保持される。
【0067】
（付記４）
付記３の基板処理装置において、好ましくは、
前記蓋体に、前記蓋体が所定の温度範囲（例えば、１６０℃～２００℃）に保持する冷却媒体（例えば、水）の流路が構成される。
付記３の基板処理装置において、好ましくは、
前記蓋体に、前記蓋体が所定の温度範囲（例えば、１６０℃～２００℃）に保持する冷却媒体（例えば、水）の流路が構成される。
【0068】
（付記５）
付記４の基板処理装置において、好ましくは、
前記流路中の冷却媒体（例えば、水）の温度を検知する温度センサを更に有し、
前記冷却媒体の温度が所定温度以上（好ましくは８５℃以上）であれば、前記冷却媒体（例えば、水）を供給し、所定温度未満であれば前記冷却媒体の供給を減少若しくは停止するように構成される。
付記４の基板処理装置において、好ましくは、
前記流路中の冷却媒体（例えば、水）の温度を検知する温度センサを更に有し、
前記冷却媒体の温度が所定温度以上（好ましくは８５℃以上）であれば、前記冷却媒体（例えば、水）を供給し、所定温度未満であれば前記冷却媒体の供給を減少若しくは停止するように構成される。
【0069】
（付記６）
付記４または５の基板処理装置において、好ましくは、
前記基板を加熱する加熱部（例えば、炉ヒータ）を更に有し、前記加熱部又はその周囲を冷却後の冷却媒体が、前記流路に供給される。
付記４または５の基板処理装置において、好ましくは、
前記基板を加熱する加熱部（例えば、炉ヒータ）を更に有し、前記加熱部又はその周囲を冷却後の冷却媒体が、前記流路に供給される。
【0070】
（付記７）
付記４の基板処理装置において、好ましくは、
前記流路は、前記蓋体の中心側に構成される。
付記４の基板処理装置において、好ましくは、
前記流路は、前記蓋体の中心側に構成される。
【0071】
（付記８）
付記２の基板処理装置において、好ましくは、
前記パージガスは、前記処理容器内にクリーニングガスが供給されている間、前記溝から供給される。
付記２の基板処理装置において、好ましくは、
前記パージガスは、前記処理容器内にクリーニングガスが供給されている間、前記溝から供給される。
【0072】
（付記９）
付記８の基板処理装置において、好ましくは、
前記ガスクリーニング時の温度が基板を処理する温度よりも高く構成される。
付記８の基板処理装置において、好ましくは、
前記ガスクリーニング時の温度が基板を処理する温度よりも高く構成される。
【0073】
（付記１０）
付記２の基板処理装置において、好ましくは、
前記溝から供給される前記パージガスの流量は、前記処理容器内にクリーニングガスが供給されているときに、前記処理容器内にクリーニングガスが供給されていないときよりも減少される。
付記２の基板処理装置において、好ましくは、
前記溝から供給される前記パージガスの流量は、前記処理容器内にクリーニングガスが供給されているときに、前記処理容器内にクリーニングガスが供給されていないときよりも減少される。
【0074】
（付記１１）
付記１の基板処理装置において、好ましくは、
前記処理容器内で基板保持具を回転可能に支持した状態で前記開口を閉塞するシールキャップと、
前記シールキャップに設けられ前記基板保持具を回転させる回転機構と、を更に有し、前記回転機構は、環状溝を介して供給された前記パージガスを回転軸の周囲に供給する。
付記１の基板処理装置において、好ましくは、
前記処理容器内で基板保持具を回転可能に支持した状態で前記開口を閉塞するシールキャップと、
前記シールキャップに設けられ前記基板保持具を回転させる回転機構と、を更に有し、前記回転機構は、環状溝を介して供給された前記パージガスを回転軸の周囲に供給する。
【0075】
（付記１２）
本開示の他の態様によれば、
基板を保持した基板保持具を出し入れ可能な開口と、開口の周囲に形成された第１シール面を有し、処理容器の炉口部を構成するマニホールドと、
前記第１シール面と対面する第２シール面を有し、前記処理容器内に基板保持具を収容していない状態で前記開口を閉塞する炉口シャッタと、を備え、
前記炉口シャッタは、前記処理容器内に面する側に配置され前記開口より大きな保護カバーと、外面側に配置され前記保護カバーを保持する蓋体とを有し、前記保護カバーの外周部と前記蓋体とにより前記第２シール面を形成し、
第１シール面と第２シール面の間の隙間に、パージガスが前記保護カバーよりも外周側から供給される炉口アセンブリが提供される。
本開示の他の態様によれば、
基板を保持した基板保持具を出し入れ可能な開口と、開口の周囲に形成された第１シール面を有し、処理容器の炉口部を構成するマニホールドと、
前記第１シール面と対面する第２シール面を有し、前記処理容器内に基板保持具を収容していない状態で前記開口を閉塞する炉口シャッタと、を備え、
前記炉口シャッタは、前記処理容器内に面する側に配置され前記開口より大きな保護カバーと、外面側に配置され前記保護カバーを保持する蓋体とを有し、前記保護カバーの外周部と前記蓋体とにより前記第２シール面を形成し、
第１シール面と第２シール面の間の隙間に、パージガスが前記保護カバーよりも外周側から供給される炉口アセンブリが提供される。
【0076】
（付記１３）
本開示の他の態様によれば、
開口を介して、前記開口の周囲に形成された第１シール面を有する処理容器に基板保持具を、搬入する工程と、
前記基板保持具に保持された基板を処理容器内で処理する工程と、
前記基板保持具を前記処理容器から搬出する工程と、
前記処理容器内に前記基板保持具が収容されていない状態で、前記開口より大きく構成され、前記処理容器内に面する内面側に配置された保護カバーと、前記第１シール面と対面する第２シール面と、前記保護カバーを保持し、外面側に配置された蓋体とを有する炉口シャッタを閉塞する工程と、
前記第１シール面と前記第２シール面との間の隙間に対して、前記保護カバーの外周側からパージガスを供給しながら、前記処理容器内をクリーニングする工程と、半導体装置の製造方法が提供される。
本開示の他の態様によれば、
開口を介して、前記開口の周囲に形成された第１シール面を有する処理容器に基板保持具を、搬入する工程と、
前記基板保持具に保持された基板を処理容器内で処理する工程と、
前記基板保持具を前記処理容器から搬出する工程と、
前記処理容器内に前記基板保持具が収容されていない状態で、前記開口より大きく構成され、前記処理容器内に面する内面側に配置された保護カバーと、前記第１シール面と対面する第２シール面と、前記保護カバーを保持し、外面側に配置された蓋体とを有する炉口シャッタを閉塞する工程と、
前記第１シール面と前記第２シール面との間の隙間に対して、前記保護カバーの外周側からパージガスを供給しながら、前記処理容器内をクリーニングする工程と、半導体装置の製造方法が提供される。
【符号の説明】
【0077】
２００・・・ウエハ（基板）
２１７・・・ボート（基板保持具）
２１９ｓ・・・炉口シャッタ
２１９ｔ・・・蓋体
２１９ｗ・・・保護カバー
２１７・・・ボート（基板保持具）
２１９ｓ・・・炉口シャッタ
２１９ｔ・・・蓋体
２１９ｗ・・・保護カバー
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】