特開2024-21647基板処理装置、基板処理方法、半導体装置の製造方法、クリーニング方法、およびプログラム
(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】P2024021647
(43)【公開日】2024-02-16
(54)【発明の名称】基板処理装置、基板処理方法、半導体装置の製造方法、クリーニング方法、およびプログラム
(51)【国際特許分類】
H01L 21/31 20060101AFI20240208BHJP
H01L 21/302 20060101ALI20240208BHJP
【ＦＩ】
H01L21/31 B
H01L21/302 201A
【審査請求】未請求
【請求項の数】22
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022124636
(22)【出願日】2022-08-04
(71)【出願人】
【識別番号】318009126
【氏名又は名称】株式会社ＫＯＫＵＳＡＩ ＥＬＥＣＴＲＩＣ
(72)【発明者】
【氏名】赤江尚徳
【テーマコード（参考）】
5F004
5F045
【Ｆターム（参考）】
5F004AA15
5F004BA19
5F004BB28
5F004BD04
5F004DA00
5F004DA17
5F004DB07
5F045AA06
5F045AA15
5F045AB32
5F045AB33
5F045AB34
5F045AC00
5F045AC05
5F045AC07
5F045AC11
5F045AC12
5F045AC15
5F045AD04
5F045AD05
5F045AD06
5F045AD07
5F045AD08
5F045AD09
5F045AE19
5F045AE21
5F045AE23
5F045BB15
5F045DP03
5F045DQ10
5F045EB06
5F045EE13
5F045EE17
5F045EF05
5F045EF20
5F045EK07
(57)【要約】 （修正有）
【課題】基板載置台に形成された意図しない膜の影響を低減可能とする基板処理装置、基板処理方法、半導体装置の製造方法、クリーニング方法及びプログラムを提供する。
【解決手段】基板処理装置１００は、処理室２０１に配された基板載置台２１の基板載置面２１１に基板が有る状態では処理室に処理ガスを供給し、基板載置面に基板が無い状態では、基板載置台の側面２１２ａに、クリーニングガス及びクリーニング補助ガスを供給する。
【選択図】図１
【解決手段】基板処理装置１００は、処理室２０１に配された基板載置台２１の基板載置面２１１に基板が有る状態では処理室に処理ガスを供給し、基板載置面に基板が無い状態では、基板載置台の側面２１２ａに、クリーニングガス及びクリーニング補助ガスを供給する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板を処理可能な処理室と、
前記基板を載置する基板載置面を備えた基板載置台と、
前記処理室内に処理ガスを供給する処理ガス供給系と、
前記基板載置台の側面に、クリーニングガス及び前記クリーニングガスと反応するクリーニング補助ガスを供給するクリーニングガス供給系と、
前記処理室内の雰囲気を排気可能な排気系と、
前記基板載置面に基板が有る状態では前記処理室に処理ガスを供給し、
前記基板載置面に前記基板が無い状態では、前記前記基板載置台の側面に、クリーニングガス及びクリーニング補助ガスを供給するよう、
前記処理ガス供給系と前記クリーニングガス供給系と前記排気系とを制御可能なよう構成される制御部と、
を有する基板処理装置。
前記基板を載置する基板載置面を備えた基板載置台と、
前記処理室内に処理ガスを供給する処理ガス供給系と、
前記基板載置台の側面に、クリーニングガス及び前記クリーニングガスと反応するクリーニング補助ガスを供給するクリーニングガス供給系と、
前記処理室内の雰囲気を排気可能な排気系と、
前記基板載置面に基板が有る状態では前記処理室に処理ガスを供給し、
前記基板載置面に前記基板が無い状態では、前記前記基板載置台の側面に、クリーニングガス及びクリーニング補助ガスを供給するよう、
前記処理ガス供給系と前記クリーニングガス供給系と前記排気系とを制御可能なよう構成される制御部と、
を有する基板処理装置。
【請求項2】
前記クリーニングガス供給系は、
前記処理室に前記クリーニングガスまたは前記クリーニング補助ガスを供給可能な第一クリーニングガス供給系と、
前記第一クリーニングガス供給系から供給されるガスとは異なるガスを供給可能な第二クリーニングガス供給系と、
を有する請求項１に記載の基板処理装置。
前記処理室に前記クリーニングガスまたは前記クリーニング補助ガスを供給可能な第一クリーニングガス供給系と、
前記第一クリーニングガス供給系から供給されるガスとは異なるガスを供給可能な第二クリーニングガス供給系と、
を有する請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項3】
前記処理室の下方には、前記基板を搬送可能な搬送室が設けられ、
前記第二クリーニングガス供給系は前記搬送室を介して前記クリーニング補助ガスを供給するよう構成される請求項２に記載の基板処理装置。
前記第二クリーニングガス供給系は前記搬送室を介して前記クリーニング補助ガスを供給するよう構成される請求項２に記載の基板処理装置。
【請求項4】
前記クリーニングガス供給系は、前記基板載置台の側方で混合させるよう前記クリーニングガスと前記クリーニング補助ガスとを供給する請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項5】
前記クリーニング補助ガスは、前記クリーニングガスと反応して、前記基板載置台の側面をクリーニング可能な性質を有する請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項6】
更に、前記基板載置台を昇降可能な昇降部が設けられ、
前記制御部は、前記基板載置台の側方にクリーニングガス流路を形成するよう前記昇降部を制御する請求項１に記載の基板処理装置。
前記制御部は、前記基板載置台の側方にクリーニングガス流路を形成するよう前記昇降部を制御する請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項7】
前記クリーニングガス供給系は、
前記処理室に前記クリーニングガスまたは前記クリーニング補助ガスを供給可能な第一クリーニングガス供給系と、
前記第一クリーニングガス供給系から供給されるガスとは異なるガスを供給可能な第二クリーニングガス供給系とを有し、
前記第二クリーニングガス供給系から供給されたガスは、前記クリーニングガス流路に供給される請求項６に記載の基板処理装置。
前記処理室に前記クリーニングガスまたは前記クリーニング補助ガスを供給可能な第一クリーニングガス供給系と、
前記第一クリーニングガス供給系から供給されるガスとは異なるガスを供給可能な第二クリーニングガス供給系とを有し、
前記第二クリーニングガス供給系から供給されたガスは、前記クリーニングガス流路に供給される請求項６に記載の基板処理装置。
【請求項8】
前記クリーニングガスと前記クリーニング補助ガスとは、前記クリーニングガス流路にて反応されるよう構成される請求項７に記載の基板処理装置。
【請求項9】
前記第二ガス供給系から前記クリーニング補助ガスを供給する際は、
前記クリーニングガス流路の温度が前記処理室の温度よりも低くなるよう構成される
請求項６に記載の基板処理装置。
前記クリーニングガス流路の温度が前記処理室の温度よりも低くなるよう構成される
請求項６に記載の基板処理装置。
【請求項10】
前記基板載置台のうち、前記基板載置面が設けられた面には端面が設けられ、
前記クリーニングガス供給系は、前記端面上にて前記クリーニングガスと前記クリーニング補助ガスとを反応させるよう構成される請求項１に記載の基板処理装置。
前記クリーニングガス供給系は、前記端面上にて前記クリーニングガスと前記クリーニング補助ガスとを反応させるよう構成される請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項11】
更に、前記処理室の上流に設けられたシャワーヘッドを備え、
前記クリーニングガス供給系は、
前記クリーニングガスまたは前記クリーニング補助ガスを前記処理室に供給可能な第一クリーニングガス供給系と、
前記第一クリーニングガス供給系から供給されるガスとは異なるガスを前記基板載置台の側面に供給可能な第二クリーニングガス供給系とを有し、
前記排気系は、前記処理室の側方に配された処理室排気系と、前記シャワーヘッドに設けられたシャワーヘッド排気系とを備え、
前記処理室排気系の排気量が前記シャワーヘッド排気系の排気量よりも大きい状態で、前記クリーニングガス供給系は前記クリーニングガス及びクリーニング補助ガスを供給するよう構成する請求項１に記載の基板処理装置。
前記クリーニングガス供給系は、
前記クリーニングガスまたは前記クリーニング補助ガスを前記処理室に供給可能な第一クリーニングガス供給系と、
前記第一クリーニングガス供給系から供給されるガスとは異なるガスを前記基板載置台の側面に供給可能な第二クリーニングガス供給系とを有し、
前記排気系は、前記処理室の側方に配された処理室排気系と、前記シャワーヘッドに設けられたシャワーヘッド排気系とを備え、
前記処理室排気系の排気量が前記シャワーヘッド排気系の排気量よりも大きい状態で、前記クリーニングガス供給系は前記クリーニングガス及びクリーニング補助ガスを供給するよう構成する請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項12】
更に、前記処理室の上流に設けられたシャワーヘッドを備え、
前記クリーニングガス供給系は、
前記クリーニングガスまたは前記クリーニング補助ガスを前記処理室に供給可能な第一クリーニングガス供給系と、
前記第一クリーニングガス供給系から供給されるガスとは異なるガスを前記基板載置台の側面に供給可能な第二クリーニングガス供給系とを有し、
前記排気系は、前記処理室の側方に配された処理室排気系と、前記シャワーヘッドに設けられたシャワーヘッド排気系とを有し、
前記シャワーヘッド排気系の排気量を前記処理室排気系の排気量よりも大きくした状態で、前記クリーニングガス供給系は前記クリーニングガス及びクリーニング補助ガスを供給するよう構成する請求項１に記載の基板処理装置。
前記クリーニングガス供給系は、
前記クリーニングガスまたは前記クリーニング補助ガスを前記処理室に供給可能な第一クリーニングガス供給系と、
前記第一クリーニングガス供給系から供給されるガスとは異なるガスを前記基板載置台の側面に供給可能な第二クリーニングガス供給系とを有し、
前記排気系は、前記処理室の側方に配された処理室排気系と、前記シャワーヘッドに設けられたシャワーヘッド排気系とを有し、
前記シャワーヘッド排気系の排気量を前記処理室排気系の排気量よりも大きくした状態で、前記クリーニングガス供給系は前記クリーニングガス及びクリーニング補助ガスを供給するよう構成する請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項13】
前記クリーニングガス供給系は、前記クリーニングガスの供給を開始してから所定時間経過後、前記クリーニング補助ガスの供給を開始する請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項14】
前記クリーニングガス供給系は、前記クリーニングガスの供給を維持した状態で前記クリーニング補助ガスの供給を開始する請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項15】
前記クリーニングガス供給系は、前記クリーニング補助ガスを前記処理室に供給せず、前記クリーニングガスの供給を開始する請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項16】
前記制御部は、前記クリーニングガスの供給と、前記クリーニング補助ガスの供給とを少なくとも1回以上繰り返すよう制御する請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項17】
前記クリーニングガスの供給と前記クリーニング補助ガスの供給の後、前記処理室内の雰囲気をパージする請求項１６に記載の基板処理装置。
【請求項18】
更に、前記処理室の上流に設けられたシャワーヘッドを備え、
前記クリーニングガス供給系からクリーニング補助ガスを供給する間、前記シャワーヘッドに不活性ガスを供給する請求項１に記載の基板処理装置。
前記クリーニングガス供給系からクリーニング補助ガスを供給する間、前記シャワーヘッドに不活性ガスを供給する請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項19】
処理室に配された基板載置台の基板載置面に基板が有る状態では前記処理室に処理ガスを供給し、
前記基板載置面に前記基板が無い状態では、前記前記基板載置台の側面に、クリーニングガス及びクリーニング補助ガスを供給する
基板処理方法。
前記基板載置面に前記基板が無い状態では、前記前記基板載置台の側面に、クリーニングガス及びクリーニング補助ガスを供給する
基板処理方法。
【請求項20】
処理室に配された基板載置台の基板載置面に基板が有る状態では前記処理室に処理ガスを供給し、
前記基板載置面に前記基板が無い状態では、前記前記基板載置台の側面に、クリーニングガス及びクリーニング補助ガスを供給する
半導体装置の製造方法。
前記基板載置面に前記基板が無い状態では、前記前記基板載置台の側面に、クリーニングガス及びクリーニング補助ガスを供給する
半導体装置の製造方法。
【請求項21】
処理室に配された基板載置台の基板載置面に基板が有る状態では前記処理室に処理ガスを供給し、
前記基板載置面に前記基板が無い状態では、前記前記基板載置台の側面に、クリーニングガス及びクリーニング補助ガスを供給する
クリーニング方法。
前記基板載置面に前記基板が無い状態では、前記前記基板載置台の側面に、クリーニングガス及びクリーニング補助ガスを供給する
クリーニング方法。
【請求項22】
処理室に配された基板載置台の基板載置面に基板が有る状態では前記処理室に処理ガスを供給させ、
前記基板載置面に前記基板が無い状態では、前記前記基板載置台の側面に、クリーニングガス及びクリーニング補助ガスを供給させる
コンピュータによって基板処理装置に実行させるプログラム。
前記基板載置面に前記基板が無い状態では、前記前記基板載置台の側面に、クリーニングガス及びクリーニング補助ガスを供給させる
コンピュータによって基板処理装置に実行させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、基板処理装置、基板処理方法、半導体装置の製造方法、クリーニング方法、およ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一工程で用いられる基板処理装置として、処理室内に設けられた基板載置台上に基板を載置した状態で、処理室に処理ガスを供給し、基板を処理するよう構成されたものがある（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２０１５－１８３２７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
基板載置台には、意図しない膜が形成することがある。意図しない膜は基板処理に影響を及ぼす恐れがある。
【0005】
本開示は、基板載置台に形成された意図しない膜の影響を低減可能な技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本開示の一態様によれば、処理室に配された基板載置台の基板載置面に基板が有る状態では前記処理室に処理ガスを供給し、 前記基板載置面に前記基板が無い状態では、前記前記基板載置台の側面に、クリーニングガス及びクリーニング補助ガスを供給する技術が提供される。
【発明の効果】
【0007】
本開示によれば、基板載置台に形成された意図しない膜の影響を低減可能とする。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】本開示の一態様に係る基板処理装置の概略構成図である。
【図2】本開示の一態様に係る基板処理装置のガス供給系を説明する説明図である。
【図3】本開示の一態様に係る基板処理装置のガス供給系を説明する説明図である。
【図4】本開示の一態様に係る基板処理装置のコントローラを説明する説明図である。
【図5】本開示の一態様に係る基板処理工程を説明するフロー図である。
【図6】本開示の一態様に係る基板処理工程の詳細を説明するフロー図である。
【図7】本開示の一態様に係るクリーニング工程の詳細を説明するフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら説明する。以下、本開示の一態様について、主に図１～図７を参照しつつ説明する。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】
以下の説明で例に挙げる基板処理装置は、半導体装置の製造工程で用いられるもので、処理対象となる基板に対して所定のプロセス処理を行うように構成されたものである。
処理対象となる基板は、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基板としてのシリコンウエハ（以下、単に「ウエハ」という。）である。なお、本明細書において「ウエハ」という言葉を用いた場合は、「ウエハそのもの」を意味する場合や、「ウエハとその表面に形成された所定の層や膜等との積層体（集合体）」を意味する場合（すなわち、表面に形成された所定の層や膜等を含めてウエハと称する場合）がある。また、本明細書において「ウエハの表面」という言葉を用いた場合は、「ウエハそのものの表面（露出面）」を意味する場合や、「ウエハ上に形成された所定の層や膜等の表面、すなわち、積層体としてのウエハの最表面」を意味する場合がある。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。
ウエハに対して行う所定のプロセス処理（以下、単に「処理」ということもある。）としては、例えば、酸化処理、拡散処理、アニール処理、エッチング処理、プリクリーニング処理、チャンバクリーニング処理、成膜処理等がある。本実施形態では、特に成膜処理を行う場合を例に挙げる。
処理対象となる基板は、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基板としてのシリコンウエハ（以下、単に「ウエハ」という。）である。なお、本明細書において「ウエハ」という言葉を用いた場合は、「ウエハそのもの」を意味する場合や、「ウエハとその表面に形成された所定の層や膜等との積層体（集合体）」を意味する場合（すなわち、表面に形成された所定の層や膜等を含めてウエハと称する場合）がある。また、本明細書において「ウエハの表面」という言葉を用いた場合は、「ウエハそのものの表面（露出面）」を意味する場合や、「ウエハ上に形成された所定の層や膜等の表面、すなわち、積層体としてのウエハの最表面」を意味する場合がある。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。
ウエハに対して行う所定のプロセス処理（以下、単に「処理」ということもある。）としては、例えば、酸化処理、拡散処理、アニール処理、エッチング処理、プリクリーニング処理、チャンバクリーニング処理、成膜処理等がある。本実施形態では、特に成膜処理を行う場合を例に挙げる。
【0011】
本明細書における処理温度とは基板Ｓの温度または処理室２０１内の温度のことを意味し、処理圧力とは処理室２０１内の圧力のことを意味する。また、処理時間とは、その処理を継続する時間を意味する。これらは、以下の説明においても同様である。
【0012】
以下、実施形態について、図面を用いて説明する。ただし、以下の説明において、同一構成要素には同一符号を付し繰り返しの説明を省略することがある。なお、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本開示の解釈を限定するものではない。
【0013】
【0014】
基板処理装置１００は容器２０２を備えている。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、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。容器２０２内には、基板Ｓを処理する処理空間２０５と、基板Ｓを処理空間２０５に搬送する際に基板Ｓが通過する搬送空間２０６とが形成されている。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２０８が設けられる。処理空間２０５を構成する構造を処理室２０１と呼ぶ。本態様においては、処理室２０１は、後述する分散板２３４と基板載置台２１２とで主に構成される。
【0015】
下部容器２０２ｂの側面には、ゲートバルブ１４９に隣接した基板搬入出口１４８が設けられており、基板Ｓは基板搬入出口１４８を介して、隣接する搬送チャンバ（図示せず）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。
【0016】
処理空間２０５には、基板Ｓを載置する基板載置部２１０が配される。基板載置部２１０は、基板Ｓ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、基板載置台２１２内に設けられた加熱源としてのヒータ２１３とを有する。ヒータ２１３は、基板載置面２１１の下方に配される。
【0017】
基板載置面２１１が設けられた面であって、基板載置面２１１の外周には、端面２１４が設けられる。基板処理時、基板載置面２１１には基板Ｓが載置されるが、端面２１４には基板Ｓが載置されない。
【0018】
基板載置台２１２には、リフトピン２０７が貫通する貫通孔２１５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。基板載置台２１２は、例えば石英で構成される。
【0019】
基板載置台２１２内には、ヒータ２１３の温度を測定する第一の温度測定器である温度測定器２１６を有する。温度測定器２１６は、配線２２０を介して第一の温度測定部である温度測定部２２１に接続される。
【0020】
ヒータ２１３には、電力を供給するための配線２２２が接続される。温度測定器２１６はヒータ制御部２２３に接続される。
【0021】
温度測定部２２１、ヒータ制御部２２３は後述するコントローラ４００に電気的に接続されている。コントローラ４００は、温度測定部２２１で測定した温度情報をもとにヒータ制御部２２３に制御情報を送信する。ヒータ制御部２２３は受信した制御情報を参照し、ヒータ２１３を制御する。
【0022】
基板載置台２１２の表面における熱分布は、基板載置面２１１の温度が、端面２１４や基板載置台２１２の側面２１２ａよりも高くなるよう構成されている。このような状態は、基板載置面２１１では熱が閉じ込められ、端面２１４や側面２１２ａでは熱が逃げてしまうことが一因と考えられる。具体的には、基板載置面２１１上では、基板Ｓ等により熱が閉じ込められるものの、基板載置台２１２の側方では、端面２１４や側面２１２ａから熱が逃げてしまう。
【0023】
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、容器２０２の底部を貫通しており、さらに容器２０２の外部で昇降部２１８に接続されている。
【0024】
昇降部２１８はシャフト２１７を支持する支持軸２１８ａと、支持軸２１８ａを昇降させたり回転させたりする作動部２１８ｂを主に有する。作動部２１８ｂは、例えば昇降を実現するためのモータを含む昇降機構２１８ｃと、支持軸２１８ａを回転させるための歯車等の回転機構２１８ｄを有する。
【0025】
昇降部２１８には、昇降部２１８の一部として、作動部２１８ｂに昇降・回転指示するための指示部２１８ｅを設けても良い。指示部２１８ｅはコントローラ４００に電気的に接続される。指示部２１８ｅはコントローラ４００の指示に基づいて、作動部２１８ｂを制御する。
【0026】
昇降部２１８を作動させてシャフト２１７および基板載置台２１２を昇降させることにより、基板載置台２１２は、載置面２１１上に載置される基板Ｓを昇降させることが可能となっている。なお、シャフト２１７下端部の周囲はベローズ２１９により覆われており、これにより処理空間２０５内は気密に保持されている。
【0027】
基板載置台２１２は、基板Ｓの搬送時には、基板載置面２１１が基板搬入出口１４８に対向する基板搬送ポジションまで下降し、基板Ｓの処理時には、図１で示されるように、基板Ｓが処理空間２０５内の基板処理ポジションとなるまで上昇する。基板処理ポジションは第一ポジション、基板搬送ポジションは第二ポジションとも呼ぶ。
【0028】
基板載置台２１２が基板処理ポジションまで上昇すると、基板載置台２１２の側面２１２ａと仕切り板２０８の側面２０８ａとの間に、クリーニングガス流路２８１が形成される。クリーニングガス流路２８１については後述する。
【0029】
処理空間２０５の上部（上流側）には、ガス分散機構としてのシャワーヘッド（ＳＨとも呼ぶ）２３０が設けられている。シャワーヘッド２３０の蓋２３１には貫通孔２３１ａが設けられる。貫通孔２３１ａは後述する共通ガス供給管２４２と連通する。シャワーヘッド２３０内には、バッファ空間２３２が構成される。
【0030】
シャワーヘッド２３０には、バッファ空間２３２と連通するよう、シャワーヘッド排気管２５１が接続される。更に、シャワーヘッド２３０には、シャワーヘッドヒータ２３５が設けられている。なお、本態様においてはヒータ２１３を第一ヒータ、シャワーヘッドヒータ２３５を第二ヒータと呼んでもよい。
【0031】
バッファ空間２３２には、整流板２６５が設けられている。整流板２６５は、ガス導入口２４１を中心として基板Ｓの径方向に向かうにつれ径が広がる円錐形状である。整流板２６５のエッジ下端は、基板Ｓの端部よりも外周に位置する様に構成される。整流板２６５は、供給されたガスを分散板２３４方向に効率よく移動させる構成である。
【0032】
上部容器２０２ａはフランジを有し、フランジ上に支持ブロック２３３が載置され、固定される。支持ブロック２３３はフランジ２３３ａを有し、フランジ２３３ａ上には分散板２３４が載置され、固定される。更に、蓋２３１は支持ブロック２３３の上面に固定される。
【0033】
続いて、図２を用いてガス供給系を説明する。
共通ガス供給管２４２には、第一ガス供給管２４３ａ、第二ガス供給管２４４ａ、第三ガス供給管２４５ａ、第四ガス供給管２４８ａが接続されている。
共通ガス供給管２４２には、第一ガス供給管２４３ａ、第二ガス供給管２４４ａ、第三ガス供給管２４５ａ、第四ガス供給管２４８ａが接続されている。
【0034】
第一ガス供給管２４３ａには、上流方向から順に、第一ガス源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。
【0035】
第一ガス源２４３ｂは第一元素を含有する第一ガス（「第一元素含有ガス」とも呼ぶ。）源である。第一元素含有ガスは、原料ガス、すなわち、処理ガスの一つである。ここで、第一元素は、例えばシリコン（Ｓｉ）である。すなわち、第一元素含有ガスは、例えばシリコン含有ガスである。具体的には、ジクロロシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２，ｄｉｃｈｌｏｒｏｓｉｌａｎｅ：ＤＣＳ）ガスやテトラエトキシシラン（Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）４，Ｔｅｔｒａｅｔｈｏｘｙｓｉｌａｎｅ：ＴＥＯＳ）ガス等が用いられる。以下の説明では、ＤＣＳガスを用いた例について説明する。
【0036】
主に、第一ガス供給管２４３ａ、ＭＦＣ２４３ｃ、バルブ２４３ｄにより、第一ガス供給系２４３（シリコン含有ガス供給系ともいう）が構成される。第一ガス供給系に第一ガス源２４３ｂを含めてもよい。
【0037】
第二ガス供給管２４４ａには、上流方向から順に、第二ガス源２４４ｂ、ＭＦＣ２４４ｃ、及びバルブ２４４ｄが設けられている。
【0038】
第二ガス源２４４ｂは第二元素を含有する第二ガス（以下、「第二元素含有ガス」とも呼ぶ。）源である。第二元素含有ガスは、処理ガスの一つである。なお、第二元素含有ガスは、反応ガスまたは改質ガスとして考えてもよい。
【0039】
ここで、第二元素含有ガスは、第一元素と異なる第二元素を含有する。第二元素としては、例えば、酸素（Ｏ）、窒素（Ｎ）、炭素（Ｃ）のいずれか一つである。本態様では、第二元素含有ガスは、例えば窒素含有ガスであり、アンモニア（ＮＨ３）ガスを用いる例を説明する。
【0040】
基板Ｓをプラズマ状態の第二ガスで処理する場合、第二ガス供給管にプラズマ生成部としてのリモートプラズマユニット２４４ｅを設けてもよい。
【0041】
主に、第二ガス供給管２４４ａ、ＭＦＣ２４４ｃ、バルブ２４４ｄにより、第二ガス供給系２４４（反応ガス供給系ともいう）が構成される。第二ガス供給系２４４にプラズマ生成部を含めてもよい。更には、第二ガス供給系に第二ガス源２４４ｂを含めてもよい。
【0042】
第三ガス供給管２４５ａには、上流方向から順に、第三ガス源２４５ｂ、ＭＦＣ２４５ｃ、及びバルブ２４５ｄが設けられている。
【0043】
第三ガス源２４５ｂは不活性ガス源である。不活性ガスは、例えば、窒素（Ｎ２）ガスである。
【0044】
主に、第三ガス供給管２４５ａ、ＭＦＣ２４５ｃ、バルブ２４５ｄにより、第三ガス供給系２４５が構成される。第三ガス供給系に第三ガス源２４５ｂを含めてもよい。
【0045】
不活性ガス源２４５ｂから供給される不活性ガスは、基板処理工程では、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、必要に応じて、クリーニングガスのキャリアガスまたは希釈ガスとして用いられる。この場合、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。
【0046】
第四ガス供給管２４８ａには、上流方向から順に、第四ガス源２４８ｂ、ＭＦＣ２４８ｃ、バルブ２４８ｄが設けられている。クリーニングガスをプラズマ状態にする場合は、リモートプラズマユニット２４８ｅを設けても良い。
【0047】
クリーニングガス供給時、第三ガス供給系２４５から不活性ガスを供給する場合は、リモートプラズマユニット２４８ｅを、第三ガス供給管２４５ａと第四ガス供給管２４８ａとの合流地点の下流に設けるのが望ましい。このようにすることで、プラズマ状態となったクリーニングガスに不活性ガスが衝突し、クリーニングガスの失活を抑制できる。
【0048】
第四ガス源２４８ｂはクリーニングガス源である。クリーニングガスは、例えばＮＦ３やＦ２ガスである。第四ガス源２４８ｂから供給されるクリーニングガス（第４のガス）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（ＮＦ３）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（ＣｌＦ３）ガス、フッ素（Ｆ２）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。なお、クリーニングガスは、Ｆ成分を含むことから、Ｆ含有ガスと呼んでも良い。クリーニングガスとしては、これらのうち１以上を用いることができる。
【0049】
主に、第四ガス供給管２４８ａ、ＭＦＣ２４８ｃ、バルブ２４８ｄにより、第四ガス供給系２４８が構成される。第四ガス供給系２４８には、リモートプラズマユニット２４８ｅを含めても良い。更には、第四ガス供給系に第四ガス源２４８ｂを含めてもよい。
【0050】
第四ガス源２４８ｂから供給されるクリーニングガスは、処理室２０１やシャワーヘッド２３０内をクリーニングする際に供給される。
【0051】
図２では、共通ガス供給管（第１供給管）２４２を介して、第一ガス供給系２４３、第二ガス供給系２４４、第三ガス供給系２４５および第四ガス供給系２４８のそれぞれと処理室２０１とを連通させる構成の例を説明したが、必ずしもこれに限定されるものではない。例えば、第一ガス供給系２４３、第二ガス供給系２４４、第三ガス供給系２４５、第四ガス供給系２４８のそれぞれにおけるガス供給管を、直接シャワーヘッド２３０等に接続するようにしてもよい。
【0052】
なお、第一ガス供給系２４３、第二ガス供給系２４４、第三ガス供給系２４５のそれぞれ、またはこれらの組み合わせを「処理ガス供給系」と呼んでもよい。その場合に、処理ガス供給系は、シャワーヘッド２３０や処理室２０１等に対して、処理ガスまたはパージガスを供給するものとして機能することになる。
【0053】
下部容器２０２ｂには、第五ガス供給管２７１が連通するよう構成される。図３に記載されているように、第五ガス供給管２７１には、上流方向から順に、第五ガス源２７２、ＭＦＣ２７３、及びバルブ２７４が設けられている。第五ガス供給系２７０には、リモートプラズマユニット２７５を含めても良い。
【0054】
第五ガス源２７２は第二クリーニングガス源である。第二クリーニングガス源２７２には、第一クリーニングガスと異なる第二クリーニングガスが貯留される。本態様においては、第二クリーニングガスとしてのクリーニング補助ガスが貯留される。クリーニング補助ガスは、第一クリーニングガスの活性化を補助する性質を備えるガスである。具体的には、例えば、ＮＯガス、Ｏ２ガス、Ｈ２Ｏガス、アルコール等の酸素含有ガスが挙げられる。クリーニング補助ガスとしては、これらのうち１以上を用いることができる。
【0055】
主に、第五ガス供給管２７１、ＭＦＣ２７３、バルブ２７４により、第五ガス供給系２７０が構成される。第五ガス供給系２７０には、第五ガス源２７２を含めても良い。更には、第五ガス供給系２７０には、リモートプラズマユニット２７５を含めても良い。
【0056】
第四ガス供給系２４８は、第一クリーニングガス供給系とも呼ぶ。第五ガス供給系２７０は第二クリーニングガス供給系とも呼ぶ。また、第一クリーニングガス供給系から供給されるガスは第一クリーニングガスとも呼び、第二クリーニングガス供給系から供給されるガスは第二クリーニングガスとも呼ぶ。更には、第一クリーニングガス供給系と第二クリーニングガス供給系とを合わせてクリーニングガス供給系とも呼ぶ。
【0057】
処理空間２０５は、排気バッファ構造２６１を介して排気管２６２が連通される。排気バッファ構造２６１は基板Ｓの外周を囲むように円周状に設けられる。本態様においては、仕切り板２０８と上部容器２０２ａの間に配される。排気バッファ構造２６１のうち下面側は、基板処理ポジションにおける基板載置面２１１と同等の高さとなるよう構成される。したがって、クリーニングガス流路２８１は排気バッファ構造２６１の下面よりも下方に配されることになる。
【0058】
排気管２６２は、排気バッファ構造２６１を介して処理空間２０５に連通するよう、排気バッファ構造２６１の上部側であって、上部容器２０２ａに接続される。排気管２６２には、処理空間２０５内を所定の圧力に制御する圧力制御器であるＡＰＣ（ＡｕｔｏＰｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）２６６が設けられる。ＡＰＣ２６６は開度調整可能な弁体（図示せず）を有し、コントローラ４００からの指示に応じて排気管２６２のコンダクタンスを調整する。
【0059】
排気管２６２においてＡＰＣ２６６の上流側にはバルブ２６７が設けられる。排気管２６２とバルブ２６７、ＡＰＣ２６６をまとめて処理室排気系と呼ぶ。さらに、排気管２６２の下流には、ＤＰ（Ｄｒｙ Ｐｕｍｐ。ドライポンプ）２６９が設けられる。ＤＰ２６９は、排気管２６２を介して、処理空間２０５の雰囲気を排気する。処理室排気系にＤＰ２６９を含めてもよい。
【0060】
排気管２５１は、バッファ空間２３２に連通するよう、シャワーヘッド２３０に接続される。例えば天井２３１に接続される。排気管２５１には、バッファ空間２３２を所定の圧力に制御する圧力制御器であるＡＰＣ（ＡｕｔｏＰｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）２５３が設けられる。ＡＰＣ２５３は開度調整可能な弁体（図示せず）を有し、コントローラ４００からの指示に応じて排気管２５１のコンダクタンスを調整する。
【0061】
排気管２５１においてＡＰＣ２５３の上流側にはバルブ２５２が設けられる。排気管２５１とバルブ２５２、ＡＰＣ２５３をまとめてシャワーヘッド排気系と呼ぶ。さらに、シャワーヘッド排気管２５１の下流には、ＤＰ（Ｄｒｙ Ｐｕｍｐ）２５４が設けられる。ＤＰ２５４は、排気管２５１を介して、バッファ空間２３２の雰囲気を排気する。シャワーヘッド排気系にＤＰ２５４を含めてもよい。さらに、処理室排気系とシャワーヘッド排気系とをまとめて排気系と呼んでもよい。
【0062】
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４００を有している。
【0063】
コントローラ４００の概略を図４に示す。制御部であるコントローラ４００は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）４０１、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）４０２、記憶装置としての記憶部４０３、Ｉ／Ｏポート４０４を備えたコンピュータとして構成されている。ＲＡＭ４０２、記憶部４０３、Ｉ／Ｏポート４０４は、内部バス４０５を介して、ＣＰＵ４０１とデータ交換可能なように構成されている。基板処理装置１００内のデータの送受信は、ＣＰＵ４０１の一つの機能でもある送受信指示部４０６の指示により行われる。
【0064】
上位装置２９４にネットワークを介して接続されるネットワーク送受信部２９３が設けられる。ネットワーク送受信部２９３は、ロット中の基板Ｓの処理履歴や処理予定に関する情報等を受信することが可能である。
【0065】
記憶部４０３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。記憶部４０３内には、基板処理の手順や条件などが記載されたプロセスレシピ４０９や、基板処理装置の動作を制御する制御プログラム４１０が読み出し可能に格納されている。
【0066】
なお、プロセスレシピは、後述する基板処理工程における各手順をコントローラ４００に実行させ、所定の結果を得ることが出来るように組み合わされたものであり、プログラムとして機能する。以下、このプロセスレシピや制御プログラム等を総称して、単にプログラムともいう。なお、本明細書においてプログラムという言葉を用いた場合は、プロセスレシピ単体のみを含む場合、制御プログラム単体のみを含む場合、または、その両方を含む場合がある。また、ＲＡＭ４０２は、ＣＰＵ４０１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。
【0067】
Ｉ／Ｏポート４０４は、ゲートバルブ１４９、昇降機構２１８、各圧力調整器、各ポンプ、ヒータ制御部２２３等、基板処理装置１００の各構成に接続されている。
【0068】
ＣＰＵ４０１は、記憶部４０３からの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２９１からの操作コマンドの入力等に応じて記憶部４０３からプロセスレシピを読み出すように構成されている。そして、ＣＰＵ４０１は、読み出されたプロセスレシピの内容に沿うように、ゲートバルブ１４９の開閉動作、昇降機構２１８の昇降動作、温度測定部２２１、ヒータ制御部２２３、各ポンプのオンオフ制御、ＭＦＣの流量調整動作、バルブ等を制御可能に構成されている。
【0069】
なお、コントローラ４００は、上述のプログラムを格納した外部記憶装置（例えば、ハードディスク等の磁気ディスク、ＤＶＤ等の光ディスク、ＭＯなどの光磁気ディスク、ＵＳＢメモリ等の半導体メモリ）２９２を用いてコンピュータにプログラムをインストールすること等により、本技術に係るコントローラ４００を構成することができる。なお、コンピュータにプログラムを供給するための構成は、外部記憶装置２９２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を用い、外部記憶装置２９２を介さずにプログラムを供給するようにしても良い。なお、記憶部４０３や外部記憶装置２９２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４０３単体のみを含む場合、外部記憶装置２９２単体のみを含む場合、または、その両方を含む場合がある。
【0070】
（２）基板処理工程
次に、半導体製造工程の一工程として、上述した構成の基板処理装置１００を用いて、基板Ｓを処理する基板処理工程について説明する。
ここでは、基板処理工程として、基板Ｓ上に薄膜を形成する場合を例に挙げる。特に、本実施形態においては、原料ガス（第１のガス）としてＤＣＳガスを用い、反応ガス（第２の処理ガス）としてＮＨ３ガスを用いて、これらのガスを交互に供給して基板Ｓ上にシリコン含有膜としてのＳｉＮ（シリコン窒化）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１００を構成する各部の動作は、コントローラ４００により制御される。
次に、半導体製造工程の一工程として、上述した構成の基板処理装置１００を用いて、基板Ｓを処理する基板処理工程について説明する。
ここでは、基板処理工程として、基板Ｓ上に薄膜を形成する場合を例に挙げる。特に、本実施形態においては、原料ガス（第１のガス）としてＤＣＳガスを用い、反応ガス（第２の処理ガス）としてＮＨ３ガスを用いて、これらのガスを交互に供給して基板Ｓ上にシリコン含有膜としてのＳｉＮ（シリコン窒化）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１００を構成する各部の動作は、コントローラ４００により制御される。
【0071】
【0072】
（基板搬入工程：Ｓ１０２）
基板処理装置１００において、基板処理工程に際しては、まず、基板搬入工程Ｓ１０２を行う。基板搬入工程Ｓ１０２では、基板載置台２１２が基板搬送ポジション（図１の点線）にある状態で、処理容器２０２内に基板Ｓを搬入する。そして、処理容器２０２内に基板Ｓを搬入したら、図示せぬ真空搬送ロボットを処理容器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上に基板Ｓを載置させる。さらに、基板載置台２１２を基板処理ポジションまで上昇させることにより、処理室２０１内の処理位置まで基板Ｓを上昇させる。
基板処理装置１００において、基板処理工程に際しては、まず、基板搬入工程Ｓ１０２を行う。基板搬入工程Ｓ１０２では、基板載置台２１２が基板搬送ポジション（図１の点線）にある状態で、処理容器２０２内に基板Ｓを搬入する。そして、処理容器２０２内に基板Ｓを搬入したら、図示せぬ真空搬送ロボットを処理容器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上に基板Ｓを載置させる。さらに、基板載置台２１２を基板処理ポジションまで上昇させることにより、処理室２０１内の処理位置まで基板Ｓを上昇させる。
【0073】
基板Ｓが搬送空間２０３に搬入された後、処理室２０１内の基板処理ポジションまで上昇すると、ＡＰＣバルブ２６６を稼働させて、排気バッファ室２６１とＡＰＣバルブ２６６と真空ポンプ２６９の間を連通させる。ＡＰＣバルブ２６６は、排気配管２６２のコンダクタンスを調整することで、真空ポンプ２６９による排気バッファ室２６１の排気流量を制御し、排気バッファ室２６１に連通する処理室２０１を所定の圧力に維持する。
【0074】
また、基板Ｓ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、基板Ｓ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、温度測定器２１６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。
【0075】
このようにして、基板搬入工程Ｓ１０２では、処理室２０１内を所定の処理圧力となるように制御するとともに、基板Ｓ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Ｓ１０４において、サイクリック処理によりＳｉＮ膜を形成可能な処理温度、処理圧力である。すなわち、第１処理ガス（原料ガス）供給工程Ｓ２０２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Ｓ１０４においても維持されることになる。
【0076】
（成膜工程：Ｓ１０４）
基板搬入Ｓ１０２の後は、次に、成膜工程Ｓ１０４を行う。以下、図６を参照し、成膜工程Ｓ１０４について詳細に説明する。なお、成膜工程Ｓ１０４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。
基板搬入Ｓ１０２の後は、次に、成膜工程Ｓ１０４を行う。以下、図６を参照し、成膜工程Ｓ１０４について詳細に説明する。なお、成膜工程Ｓ１０４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。
【0077】
（第一処理ガス供給工程：Ｓ２０２）
成膜工程Ｓ１０４では、まず、基板Ｓがある状態で、第１処理ガス（原料ガス）供給工程Ｓ２０２を行う。第一処理ガス供給工程Ｓ２０２では、原料ガス供給系２４３から処理室２０１内に原料ガス（第１のガス）としてＤＣＳガスを供給する。処理室２０１内に供給されたＤＣＳガスは、基板処理ポジションにある基板Ｓの面上に到達する。これにより、基板Ｓの表面には、ＤＣＳガスが接触することによって「第１元素含有層」としてのシリコン含有層が形成される。シリコン含有層は、例えば、処理容器２０２内の圧力、ＤＣＳガスの流量、基板載置台２１２の温度、処理室２０１の通過にかかる時間等に応じて、所定の厚さおよび所定の分布で形成される。
成膜工程Ｓ１０４では、まず、基板Ｓがある状態で、第１処理ガス（原料ガス）供給工程Ｓ２０２を行う。第一処理ガス供給工程Ｓ２０２では、原料ガス供給系２４３から処理室２０１内に原料ガス（第１のガス）としてＤＣＳガスを供給する。処理室２０１内に供給されたＤＣＳガスは、基板処理ポジションにある基板Ｓの面上に到達する。これにより、基板Ｓの表面には、ＤＣＳガスが接触することによって「第１元素含有層」としてのシリコン含有層が形成される。シリコン含有層は、例えば、処理容器２０２内の圧力、ＤＣＳガスの流量、基板載置台２１２の温度、処理室２０１の通過にかかる時間等に応じて、所定の厚さおよび所定の分布で形成される。
【0078】
ＤＣＳガスの供給を開始してから所定時間経過後、バルブ２４３ｄを閉じて、ＤＣＳガスの供給を停止する。なお、第一処理ガス供給工程Ｓ２０２では、ＡＰＣバルブ２６６によって処理室２０１内の圧力が所定圧力となるように制御される。
【0079】
（パージ工程：Ｓ２０４）
第一処理ガス供給工程Ｓ２０２の後は、次に、パージガス供給系２４５からＮ２ガスを供給し、処理室２０１およびシャワーヘッド２３０内の雰囲気のパージを行う。これにより、第一処理ガス供給工程Ｓ２０２で基板Ｓに結合できなかったＤＣＳガスは、真空ポンプ２６９により処理室２０１から除去される。
第一処理ガス供給工程Ｓ２０２の後は、次に、パージガス供給系２４５からＮ２ガスを供給し、処理室２０１およびシャワーヘッド２３０内の雰囲気のパージを行う。これにより、第一処理ガス供給工程Ｓ２０２で基板Ｓに結合できなかったＤＣＳガスは、真空ポンプ２６９により処理室２０１から除去される。
【0080】
（第二処理ガス供給工程：Ｓ２０６）
パージ工程Ｓ２０４の後は、次に、反応ガス供給系２４４から処理室２０１内に反応ガス（第２のガス）としてＮＨ３ガスを供給する。ＮＨ３ガスは、ＲＰＵ２４４ｅによりプラズマ状態とされ、基板処理ポジションにある基板Ｓの面上に照射されるようにしてもよい。これにより、基板Ｓの面上では、既に形成されているシリコン含有層が改質され、例えばＳｉ元素およびＮ元素を含有する層であるＳｉＮ膜が形成される。
パージ工程Ｓ２０４の後は、次に、反応ガス供給系２４４から処理室２０１内に反応ガス（第２のガス）としてＮＨ３ガスを供給する。ＮＨ３ガスは、ＲＰＵ２４４ｅによりプラズマ状態とされ、基板処理ポジションにある基板Ｓの面上に照射されるようにしてもよい。これにより、基板Ｓの面上では、既に形成されているシリコン含有層が改質され、例えばＳｉ元素およびＮ元素を含有する層であるＳｉＮ膜が形成される。
【0081】
そして、所定時間の経過後、バルブ２４４ｄを閉じて、ＮＨ３ガスの供給を停止する。なお、第二処理ガス供給工程Ｓ２０６においても、上述した第一処理ガス供給工程Ｓ２０２と同様に、ＡＰＣバルブ２６６によって処理室２０１の圧力が所定圧力となるように制御される。
【0082】
（パージ工程：Ｓ２０８）
第二処理ガス供給工程Ｓ２０６の後は、パージ工程Ｓ２０８を実行する。パージ工程Ｓ２０８における各部の動作は、上述したパージ工程Ｓ２０４の場合と同様であるので、ここではその説明を省略する。
第二処理ガス供給工程Ｓ２０６の後は、パージ工程Ｓ２０８を実行する。パージ工程Ｓ２０８における各部の動作は、上述したパージ工程Ｓ２０４の場合と同様であるので、ここではその説明を省略する。
【0083】
（判定工程：Ｓ２１０）
パージ工程Ｓ２０８を終えると、続いて、コントローラ４００は、上述した一連の処理（Ｓ２０２～Ｓ２０８）を１つのサイクルとし、その１サイクルを所定回数（ｎ ｃｙｃｌｅ）実施したか否かを判定する。そして、所定回数実施していなければ、第一処理ガス供給工程Ｓ２０２からパージ工程Ｓ２０８までの１サイクルを繰り返す。一方、所定回数実施したときには、成膜工程Ｓ１０４を終了する。
パージ工程Ｓ２０８を終えると、続いて、コントローラ４００は、上述した一連の処理（Ｓ２０２～Ｓ２０８）を１つのサイクルとし、その１サイクルを所定回数（ｎ ｃｙｃｌｅ）実施したか否かを判定する。そして、所定回数実施していなければ、第一処理ガス供給工程Ｓ２０２からパージ工程Ｓ２０８までの１サイクルを繰り返す。一方、所定回数実施したときには、成膜工程Ｓ１０４を終了する。
【0084】
このように、成膜工程Ｓ１０４では、第一処理ガス供給工程Ｓ２０２からパージ工程Ｓ２０８までの各工程を順次行うことで、基板Ｓの面上に所定の厚さのＳｉＮ膜が堆積される。そして、これらの各工程を１サイクルとし、その１サイクルを所定回数繰り返すことで、基板Ｓの面上に形成されるＳｉＮ膜が所望の膜厚に制御される。
【0085】
（基板搬出工程：Ｓ１０６）
以上のような成膜工程Ｓ１０４の終了後、基板処理装置１００では、図２に示すように、基板搬出工程Ｓ１０６を行う。基板搬出工程Ｓ１０６では、上述した基板搬入工程Ｓ１０２と逆の手順にて、処理済みの基板Ｓを処理容器２０２の外へ搬出する。そして、基板搬入工程Ｓ１０２と同様の手順にて、次に待機している未処理の基板Ｓを処理容器２０２内に搬入する。その後、搬入された基板Ｓに対しては、成膜工程Ｓ１０４が実行されることになる。
以上のような成膜工程Ｓ１０４の終了後、基板処理装置１００では、図２に示すように、基板搬出工程Ｓ１０６を行う。基板搬出工程Ｓ１０６では、上述した基板搬入工程Ｓ１０２と逆の手順にて、処理済みの基板Ｓを処理容器２０２の外へ搬出する。そして、基板搬入工程Ｓ１０２と同様の手順にて、次に待機している未処理の基板Ｓを処理容器２０２内に搬入する。その後、搬入された基板Ｓに対しては、成膜工程Ｓ１０４が実行されることになる。
【0086】
（判定工程：Ｓ１０８）
基板搬出工程Ｓ１０６を終えると、基板処理装置１００では、上述した一連の処理（Ｓ１０２～Ｓ１０６）を１つのサイクルとし、その１サイクルを所定回数実施したか否か、すなわち成膜工程Ｓ１０４で処理した基板Ｓが所定の枚数に到達したか否かを判定する。そして、所定回数実施していなければ、処理した基板Ｓが所定の枚数に到達していないので、基板搬入工程Ｓ１０２から基板搬出工程Ｓ１０６までの１サイクルを繰り返す。一方、所定回数実施したときには、基板処理工程を終了する。
基板搬出工程Ｓ１０６を終えると、基板処理装置１００では、上述した一連の処理（Ｓ１０２～Ｓ１０６）を１つのサイクルとし、その１サイクルを所定回数実施したか否か、すなわち成膜工程Ｓ１０４で処理した基板Ｓが所定の枚数に到達したか否かを判定する。そして、所定回数実施していなければ、処理した基板Ｓが所定の枚数に到達していないので、基板搬入工程Ｓ１０２から基板搬出工程Ｓ１０６までの１サイクルを繰り返す。一方、所定回数実施したときには、基板処理工程を終了する。
【0087】
基板処理工程が終了すると、処理容器２０２内は、基板Ｓが存在しない状態となる。
【0088】
ところで、処理ガスは基板Ｓ上に供給され、排気バッファを介して排気されるが、その途中で、側面２１２ａに回り込むことがある。そのため、側面２１２ａにガスが付着し、それが副生成物となるおそれがある。
【0089】
ところで、基板載置面２１１上では、基板Ｓにコントロールされた緻密な膜を形成するための温度に調整されている。一方、側面２１２ａや端面２１４では、緻密な膜を形成する必要がないので、温度コントロールが為されていない。そのため、側面２１２ａに付着した、コントロールされていない膜中では応力のばらつきが発生する。そうすると側面２１２ａに付着した膜が剥がれてパーティクルとなる恐れがある。
【0090】
そこで、所定枚数基板を処理した後、クリーニング工程Ｓ１１０を実施する。なお、ここでは所定枚数処理した後と説明したが、それに限るものではなく、所定の累積処理時間の後にクリーニング工程Ｓ１１０を実施するなどしてもよい。
【0091】
（クリーニング工程Ｓ１１０）
次に基板処理方法または半導体装置の製造方法の一工程として、基板処理装置１００の処理容器２０２内に対するクリーニング工程Ｓ１１０の詳細を説明する。
次に基板処理方法または半導体装置の製造方法の一工程として、基板処理装置１００の処理容器２０２内に対するクリーニング工程Ｓ１１０の詳細を説明する。
【0092】
上述した基板処理工程を繰り返し行うと、処理容器２０２内（特に、処理室２０１内）では、副生成物等の不要な反応物が処理容器の壁面や端面２１４、側面２１２ａに付着してしまうおそれがある。そのため、基板処理装置１００は、所定のタイミング（例えば、所定回数の基板処理工程の実行後、所定枚数の基板Ｓを処理した後、前回のクリーニング処理から所定の時間が経過した後等）で、処理室２０１のクリーニング工程を行う。
【0093】
クリーニング工程Ｓ１１０では、基板載置台２１２上に基板Ｓが無い状態でクリーニングガスとクリーニング補助ガスとを供給し、バッファ空間２３２内や処理室２０１、基板載置台２１２の端面２１４、側面２１２ａのうち、少なくともいずれかに付着した付着物（反応副生成物等）を除去する。このとき、処理室２０１内に基板が無い状態で、且つ処理ガスが存在しない状態でクリーニング処理が為される。
【0094】
クリーニング処理では、たとえば以下の条件で処理する。
処理室内温度：２００℃～６００℃、
処理室内圧力：１３３Ｐａ（１Ｔｏｒｒ）～６６５００Ｐａ（５００Ｔｏｒｒ）、
ＮＦ３ガス供給流量：２００ｓｃｃｍ（０．２ｓｌｍ）～４０００ｓｃｃｍ（４ｓｌｍ）、
ＮＯガス供給流量：２００ｓｃｃｍ（０．２ｓｌｍ）～４０００ｓｃｃｍ（４ｓｌｍ）、
Ｎ２ガス供給流量：５００ｓｃｃｍ（０．５ｓｌｍ）～２００００ｓｃｃｍ（２０ｓｌ
ｍ）
処理室内温度：２００℃～６００℃、
処理室内圧力：１３３Ｐａ（１Ｔｏｒｒ）～６６５００Ｐａ（５００Ｔｏｒｒ）、
ＮＦ３ガス供給流量：２００ｓｃｃｍ（０．２ｓｌｍ）～４０００ｓｃｃｍ（４ｓｌｍ）、
ＮＯガス供給流量：２００ｓｃｃｍ（０．２ｓｌｍ）～４０００ｓｃｃｍ（４ｓｌｍ）、
Ｎ２ガス供給流量：５００ｓｃｃｍ（０．５ｓｌｍ）～２００００ｓｃｃｍ（２０ｓｌ
ｍ）
【0095】
なお、本明細書における「１～２０００Ｐａ」のような数値範囲の表記は、下限値および上限値がその範囲に含まれることを意味する。よって、例えば、「１～２０００Ｐａ」とは「１Ｐａ以上２０００Ｐａ以下」を意味する。他の数値範囲についても同様である。
【0096】
なお、クリーニングガスの希釈やキャリアガスが必要な場合は、バルブ２４５ｄを開として、不活性ガスを供給する。
【0097】
次に、本技術の比較例を説明する。比較例として、クリーニング補助ガスを供給せずに、クリーニングガスのみを処理室２０１に供給することが考えられる。たとえば、第四ガス供給系から供給された第一クリーニングガスは、バッファ空間２３２を介して処理室２０１に供給される。処理室２０１に供給されたクリーニングガスは、処理室２０１を構成する壁等をクリーニングし、その後排気バッファ構造２６１を介して、排気管２６２から排気される。
【0098】
本件開示者による鋭意検討の結果、比較例の方法では、クリーニングガス流れの下流側では、クリーニングが不十分な箇所があることを発見した。クリーニングが不十分な箇所とは、例えば端面２１４や側面２１２ａである。次にクリーニングが不十分となる理由を説明する。クリーニングガスはバッファ空間２３２と処理室２０１とを介して端面２１４や側面２１２ａに到達する。クリーニングガスは、バッファ空間２３２や処理室２０１でクリーニング処理をするため、端面２１４や側面２１２ａに到達する前に失活してしまう。そのため、端面２１４や側面２１２ａでは、クリーニングガスのエネルギーが不十分になってしまう。
【0099】
特に、クリーニングガスは排気バッファ構造２６１を介して排気されるため、クリーニングガスの一部は側面２１２ａにたどり着くものの、多くのクリーニングガスは排気バッファ２６１方向に流れてしまう。つまり、側面２１２ａでは、クリーニングガスの量がより不十分な可能性がある。
【0100】
このような懸念事項に対して本開示では、端面２１４や側面２１２aを十分にクリーニングする方法を説明する。以下に、具体的な内容を説明する。
【0101】
（第一ポジション移動工程Ｓ３０２）
続いて、第一ポジション移動工程Ｓ３０２を説明する。基板載置台２１２上に基板が無い状態で、基板載置台２１２を第一ポジションに移動する。このようにすることで、側面２１２ａと側面２０８ａとの間に、クリーニングガス流路２８１を形成する。このときヒータ２１３は、側面２１２ａの温度、即ちクリーニングガス流路の温度がクリーニングガスとクリーニング補助ガスとが反応してクリーニング処理可能な温度に設定される。なお、基板載置台２１２の構成から、前述のように、クリーニングガス流路の温度は処理室２０１の温度よりも低くなる。
続いて、第一ポジション移動工程Ｓ３０２を説明する。基板載置台２１２上に基板が無い状態で、基板載置台２１２を第一ポジションに移動する。このようにすることで、側面２１２ａと側面２０８ａとの間に、クリーニングガス流路２８１を形成する。このときヒータ２１３は、側面２１２ａの温度、即ちクリーニングガス流路の温度がクリーニングガスとクリーニング補助ガスとが反応してクリーニング処理可能な温度に設定される。なお、基板載置台２１２の構成から、前述のように、クリーニングガス流路の温度は処理室２０１の温度よりも低くなる。
【0102】
（第一クリーニング工程Ｓ３０４）
続いて、第一クリーニング工程Ｓ３０４を説明する。基板載置台２１２を第一ポジションに移動したら、ヒータ２１３を稼働させた状態で、第一クリーニングガス供給系２４８からクリーニングガスを供給する。更に、バルブ２６７を開とし、バルブ２５２を閉とする。ヒータ２１３は稼働された状態であるため、クリーニングガス流路の温度は処理室２０１の温度よりも低くなる。
続いて、第一クリーニング工程Ｓ３０４を説明する。基板載置台２１２を第一ポジションに移動したら、ヒータ２１３を稼働させた状態で、第一クリーニングガス供給系２４８からクリーニングガスを供給する。更に、バルブ２６７を開とし、バルブ２５２を閉とする。ヒータ２１３は稼働された状態であるため、クリーニングガス流路の温度は処理室２０１の温度よりも低くなる。
【0103】
クリーニングガスは、シャワーヘッド２３０を介して処理室２０１に供給される。なお、ここではバルブ２６７を開とし、バルブ２５２を閉として説明したが、クリーニングガス及びクリーニング補助ガスが排気バッファ構造２６１から排気できればよく、例えば、処理室排気系の排気量をシャワーヘッド排気系の排気量よりも多くするよう、バルブの開度等を調整してもよい。
【0104】
より良くは、クリーニング補助ガスが、クリーニングガスの処理室２０１内やクリーニングガス流路２８１内への拡散を阻害しないよう制御する。例えば、バルブ２４８ｄを開として、処理室２０１内やクリーニングガス流路にクリーニングガスを供給し、バルブ２７４を閉として処理室２０１内やクリーニングガス流路２８１内にてクリーニング補助ガスを供給しないようにする。
【0105】
このようにすると、クリーニングガスの拡散をクリーニング補助ガスが阻害することを抑制できる。したがってクリーニングガスを処理室２０１内に拡散でき、処理室２０１内、端面２１４、側面２１２ａにクリーニングガスを供給可能とする。仮に処理室２０１内やクリーニングガス流路２８１内に対して、クリーニングガスよりも先にクリーニング補助ガスが供給された場合、端面２１４や側面２１２ａへのクリーニングガスの拡散が不十分となり、その結果不十分なクリーニング処理となることが考えられる。
【0106】
（第二クリーニング工程Ｓ３０６）
第二クリーニング工程Ｓ３０６を説明する。
クリーニングガスの供給を開始して、所定時間経過したら、第二クリーニングガス供給系２７０からクリーニング補助ガスを供給する。このとき、第一クリーニング工程Ｓ３０４に引き続いて、クリーニングガスの供給と処理室排気系からの排気を行う。さらにヒータ２１３の稼働を維持する。そのため、クリーニングガス流路の温度は処理室２０１の温度よりも低い状態が維持される。
第二クリーニング工程Ｓ３０６を説明する。
クリーニングガスの供給を開始して、所定時間経過したら、第二クリーニングガス供給系２７０からクリーニング補助ガスを供給する。このとき、第一クリーニング工程Ｓ３０４に引き続いて、クリーニングガスの供給と処理室排気系からの排気を行う。さらにヒータ２１３の稼働を維持する。そのため、クリーニングガス流路の温度は処理室２０１の温度よりも低い状態が維持される。
【0107】
クリーニング補助ガスは、搬送空間２０６を介してクリーニングガス流路２８１に供給される。このとき、クリーニングガス流路２８１では、クリーニングガスとクリーニング補助ガスとが合流して反応し、クリーニングガスが活性化される。これにより、側面２１２ａをクリーニングすることができる。合流したクリーニングガスとクリーニング補助ガスは、排気バッファ２６１から排気される。
【0108】
なお、本工程における所定時間とは、クリーニングガス流路２８１にてクリーニングガスとクリーニング補助ガスとが合流可能な時間を示す。例えば、少なくともクリーニングガスがクリーニングガス流路２８１に到達する時間を示す。クリーニング補助ガスの供給を所定時間遅延させることで、クリーニングガスとクリーニング補助ガスとをクリーニングガス流路２８１で合流させる。
【0109】
このとき、処理室排気系と第一クリーニングガス供給系と第二クリーニングガス供給系の協働で、クリーニングガス流路２８１にてクリーニングガスとクリーニング補助ガスとが合流できるよう、制御する。
【0110】
クリーニングガス流路２８１では、失活したクリーニングガスがクリーニング補助ガスによって活性化され、側面２１２ａをクリーニングする。
【0111】
なお、所定時間の経過を待たずにクリーニング補助ガスを供給した場合、クリーニングガス流路２８１がクリーニング補助ガスで満たされることになる。そうすると、クリーニングガス流路２８１が高圧となるため、クリーニングガスはクリーニングガス流路２８１に供給されにくい環境となり、側面２１２ａへのクリーニングが不十分となるおそれがある。これに対して、上記のように所定時間経過後にクリーニング補助ガスを供給することで、クリーニングガス流路にクリーニングガスを供給することができ、したがって側面２１２ａを十分にクリーニングすることができる。
【0112】
（第三クリーニング工程：Ｓ３０８）
続いて、第三工程Ｓ３０８を説明する。
ここでは、第二工程Ｓ３０６にてクリーニングガスの供給を開始してから所定時間経過後、第一クリーニングガス供給系からのクリーニングガス供給を維持した状態で、第二クリーニングガス供給系からクリーニング補助ガスを供給する。更に、バルブ２６７を閉とし、バルブ２５２を開とし、ヒータ２１３の稼働を維持する。クリーニングガス流路の温度は処理室２０１の温度よりも低い状態が維持される。
続いて、第三工程Ｓ３０８を説明する。
ここでは、第二工程Ｓ３０６にてクリーニングガスの供給を開始してから所定時間経過後、第一クリーニングガス供給系からのクリーニングガス供給を維持した状態で、第二クリーニングガス供給系からクリーニング補助ガスを供給する。更に、バルブ２６７を閉とし、バルブ２５２を開とし、ヒータ２１３の稼働を維持する。クリーニングガス流路の温度は処理室２０１の温度よりも低い状態が維持される。
【0113】
このようにすることで、クリーニング補助ガスは、搬送室２０６、クリーニングガス流路２８１、端面２１４を介して、シャワーヘッド排気系から排気される。端面２１４上では、失活したクリーニングガスとクリーニング補助ガスが合流して反応し、失活したクリーニングガスがクリーニング補助ガスによって活性化され、端面２１４上をクリーニングする。
【0114】
なお、本工程においては、端面２１４上でクリーニングガスとクリーニング補助ガスとが合流した後、クリーニングガスの供給量を第二クリーニング工程よりも小さくしても良い。例えば、クリーニングガスの供給を停止しても良い。そうすると、端面２１４上では残留したクリーニングガスとクリーニング補助ガスとが反応して端面２１４上をクリーニングする。これに対して、基板載置面２１１や分散板２３４では、新たなクリーニングガスが補充されないため、クリーニングガスとクリーニング補助ガスとが合流することを抑制できる。仮に、基板載置面２１１や分散板２３４の分散孔、分散板２７０等でクリーニングガスとクリーニング補助ガスとが合流すると、クリーニングガスがより活性化され、基板載置面２１１や分散板２３４、分散板２７０がエッチングされる恐れがある。
【0115】
とりわけ、成膜工程Ｓ１０４では基板載置面２１１に基板が載置されていることから、基板載置面２１１上ではクリーニング対象物が少なく、したがってエネルギーの高いクリーニングガスと接触すると基板載置面２１１エッチングされやすい。
【0116】
特に基板載置台２１０が石英等の熱透過部材の場合、基板載置面２１１がエッチングされることでヒータ２１３からの熱が乱反射し、基板Ｓの加熱ムラにつながる恐れがある。本技術の場合、エッチングを抑制できるので、熱透過部材を用いた基板載置台２１０であっても、加熱ムラを防ぐことができる。
【0117】
更には、第三ガス供給系から不活性ガスを供給しても良い。このようにすることで基板載置面２１１や分散板２３４の分散孔、分散板２７近傍からクリーニングガスの残留ガスをパージすることができる。従って更にエッチングを抑制できる。
【0118】
なお、ここではバルブ２５２を開とし、バルブ２６７を閉として説明したが、端面２１４のクリーニングに寄与したクリーニングガス及びクリーニング補助ガスがシャワーヘッド排気系から排気できればよく、例えば、シャワーヘッド排気系の排気量を処理室排気系の排気量よりも多くするよう、バルブの開度等を調整してもよい。
【0119】
（パージ工程Ｓ３１０）
第三クリーニング工程Ｓ３０８が終了したら、バルブ２５２を開にした状態で第三ガス供給系から不活性ガスを供給し、処理室２０１及びバッファ空間２３２から、クリーニングガス及びクリーニング補助ガスを除去する。このとき、バルブ２６７を開としてもよい。
第三クリーニング工程Ｓ３０８が終了したら、バルブ２５２を開にした状態で第三ガス供給系から不活性ガスを供給し、処理室２０１及びバッファ空間２３２から、クリーニングガス及びクリーニング補助ガスを除去する。このとき、バルブ２６７を開としてもよい。
【0120】
なお、上記態様では第一クリーニング工程Ｓ３０４から第三クリーニング工程Ｓ３０８までの組み合わせを一回行った場合を説明したが、それに限るものではなく、例えば第一クリーニング工程Ｓ３０４から第三クリーニング工程Ｓ３０８までの組み合わせを、二回以上行っても良い。このようにすることで、新鮮なクリーニングガスとクリーニング補助ガスによりクリーニング処理が為されるので、より緻密なクリーニングが可能となる。
【0121】
また、第一クリーニング工程Ｓ３０４から第二クリーニング工程Ｓ３０８を一回以上繰り返す場合には、パージ工程Ｓ３１０を行うことが望ましい。これにより、常に新鮮なクリーニングガス及びクリーニング補助ガスを用いることができるので、より緻密なクリーニングが可能となる。
＜他の実施形態＞
＜他の実施形態＞
【0122】
以上に、本開示の実施形態を具体的に説明したが、本開示が上述の各実施形態に限定されることはなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能である。
【0123】
例えば、上述した実施形態では、クリーニングガスを第一クリーニングガス供給系２４８から、クリーニング補助ガスを第二クリーニングガス供給系２７０から供給するよう説明したが、それに限るものではない。クリーニングガス流路２１８でクリーニングガスとクリーニング補助ガスとが合流できればよく、例えば第一クリーニングガス供給系２４８からクリーニング補助ガスを供給し、第二クリーニングガス供給系２７０かからクリーニングガスを供給しても良い。
【0124】
また、上述した実施形態では、基板処理工程において、原料ガス（第１のガス）としてＤＣＳガスを用い、反応ガス（第２の理ガス）としてＮＨ３ガスを用いて、これらのガスを交互に供給してウエハ上にＳｉＮ膜を形成する場合を例に挙げたが、本開示がこれに限定されることはない。すなわち、成膜処理に用いる処理ガスは、ＤＣＳガスやＮＨ３ガス等に限られることはなく、他の種類のガスを用いて他の種類の薄膜を形成しても構わない。さらには、３種類以上の処理ガスを用いる場合であっても、本開示を適用することが可能である。
【0125】
また、上述した実施形態では、ウエハ上に窒化膜であるＳｉＮ膜を形成する場合に、クリーニングガスとしてＮＦ３ガスやＦ２ガス等を用い、クリーニング補助ガスとしてＮＯガスやＯ２ガス等を用いる例を挙げたが、本開示がこれに限定されることはない。例えば、ウエハ上に酸化膜（例えばＳｉＯ膜）を形成する場合であれば、クリーニングガスとしてフッ化水素（ＨＦ）を用い、クリーニング補助ガスとして水（Ｈ２Ｏ）またはアルコールを用いてもよい。
【0126】
上述の態様や変形例は、適宜組み合わせて用いることができる。このときの処理手順、処理条件は、例えば、上述の態様や変形例の処理手順、処理条件と同様とすることができる。
【符号の説明】
【0127】
Ｓ…基板
２０１…処理室、２１１…基板載置面、２１２…基板載置台、２４８…第一クリーニングガス供給系、２７０…第二クリーニングガス供給系、４００…コントローラ
２０１…処理室、２１１…基板載置面、２１２…基板載置台、２４８…第一クリーニングガス供給系、２７０…第二クリーニングガス供給系、４００…コントローラ
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
