特許7344942基板処理装置、クリーニング方法、半導体装置の製造方法及びプログラム
(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】
(24)【登録日】2023-09-06
(45)【発行日】2023-09-14
(54)【発明の名称】基板処理装置、クリーニング方法、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 20060101AFI20230907BHJP
H01L 21/316 20060101ALI20230907BHJP
H01L 21/22 20060101ALI20230907BHJP
C23C 16/44 20060101ALI20230907BHJP
【ＦＩ】
H01L21/31 B
H01L21/316 X
H01L21/22 501K
H01L21/22 511Q
C23C16/44 J
【請求項の数】
27
(21)【出願番号】P 2021155568
(22)【出願日】2021-09-24
(65)【公開番号】P2023046781
(43)【公開日】2023-04-05
【審査請求日】2022-03-23
(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】110001519
【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】寿崎 健一
(72)【発明者】
【氏名】池田 優真
【審査官】宇多川 勉
(56)【参考文献】
【文献】特開２０２１－０５２０９２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１０－０２１３８５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１０－０５３３９３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－０２２７７３（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１９／０４４０１３（ＷＯ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０１５／１４６３６２（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０２０－０４７９１１（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｌ ２１／３１
Ｈ０１Ｌ ２１／３１６
Ｈ０１Ｌ ２１／２２
Ｃ２３Ｃ １６／４４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板を処理する反応容器と、前記反応容器内にクリーニングガスを供給するよう構成されたクリーニングガス供給系と、
前記反応容器の開口を閉塞可能に構成され、金属材料により構成された蓋と、
前記蓋の前記反応容器の内側に面する側の面上に設けられ、少なくとも表面が第１の非金属材料により構成された保護部材と、
前記蓋と前記保護部材がそれぞれ互いに対向する面の間に形成される内部空間と、
前記蓋により前記開口が閉塞された状態において、前記内部空間に不活性ガスを供給するよう構成された不活性ガス供給系と、を備え、
前記蓋及び前記保護部材の少なくとも何れかは、前記蓋と前記保護部材との間を第１封止部材により封止する前記保護部材の外周に沿って、前記蓋及び前記保護部材の少なくとも何れかの全周に亘って設けられた第１封止部を備え、
前記内部空間は、前記蓋と前記保護部材がそれぞれ互いに対向する面と前記第１封止部とによって囲われた空間により構成される
基板処理装置。
【請求項2】
基板を処理する反応容器と、
前記反応容器内にクリーニングガスを供給するよう構成されたクリーニングガス供給系と、
前記反応容器の開口を閉塞可能に構成され、金属材料により構成された蓋と、
前記蓋の前記反応容器の内側に面する側の面上に設けられ、少なくとも表面が第１の非金属材料により構成された保護部材と、
前記蓋と前記保護部材がそれぞれ互いに対向する面の間に形成される内部空間と、
前記蓋により前記開口が閉塞された状態において、前記内部空間に不活性ガスを供給するよう構成された不活性ガス供給系と、を備え、
前記保護部材は、その外周端に、前記内部空間と前記反応容器内の空間との間で連通する１又は複数の貫通孔を有する
基板処理装置。
【請求項3】
基板を処理する反応容器と、
前記反応容器内にクリーニングガスを供給するよう構成されたクリーニングガス供給系と、
前記反応容器の開口を閉塞可能に構成され、金属材料により構成された蓋と、
前記蓋の前記反応容器の内側に面する側の面上に設けられ、少なくとも表面が第１の非金属材料により構成された保護部材と、
前記蓋と前記保護部材がそれぞれ互いに対向する面の間に形成される内部空間と、
前記蓋により前記開口が閉塞された状態において、前記内部空間に不活性ガスを供給するよう構成された不活性ガス供給系と、
前記蓋の内部又は下面に設けられる冷媒流路と、
を有する基板処理装置。
【請求項4】
基板を処理する反応容器と、
前記反応容器内にクリーニングガスを供給するよう構成されたクリーニングガス供給系と、
前記反応容器の開口を閉塞可能に構成され、金属材料により構成された蓋と、
前記蓋の前記反応容器の内側に面する側の面上に設けられ、少なくとも表面が第１の非金属材料により構成された保護部材と、
前記蓋と前記保護部材がそれぞれ互いに対向する面の間に形成される内部空間と、
前記蓋により前記開口が閉塞された状態において、前記内部空間に不活性ガスを供給するよう構成された不活性ガス供給系と、を備え、
前記不活性ガス供給系は、前記蓋の前記内部空間に面する面に設けられた第１ガス供給口を介して、前記不活性ガスを前記内部空間に供給するよう構成され、
前記蓋は、前記反応容器の開口端との当接面に面する位置に設けられたガス導入口と、前記ガス導入口と前記第１ガス供給口が連通されるように接続するガス流路と、を備え、
前記反応容器は、前記蓋との前記当接面に面する位置に設けられた第２ガス供給口を備え、
前記第２ガス供給口と前記ガス導入口は、前記反応容器の前記開口が閉塞された状態において、前記第２ガス供給口と前記ガス導入口が連通されるように配置されている
基板処理装置。
【請求項5】
前記蓋及び前記保護部材の少なくとも何れかは、前記蓋と前記保護部材との間を第１封止部材により封止する第１封止部を備え、前記内部空間は、前記蓋と前記保護部材がそれぞれ互いに対向する面と前記第１封止部とによって囲われた空間により構成されている
請求項２に記載の基板処理装置。
【請求項6】
前記第１封止部は、前記保護部材の外周に沿って、前記蓋及び前記保護部材の少なくとも何れかの全周に亘って設けられる請求項５に記載の基板処理装置。
【請求項7】
前記不活性ガス供給系は、前記蓋の前記内部空間に面する面に設けられた第１ガス供給口を介して、前記不活性ガスを前記内部空間に供給するよう構成されている
請求項１～３のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項8】
前記蓋及び前記開口端の少なくとも何れかは、前記当接面に面している前記蓋の外周に沿って設けられた溝を備え、前記第２ガス供給口は、前記蓋により前記開口が閉塞された状態において、前記溝を介して前記ガス導入口に接続される
請求項４に記載の基板処理装置。
【請求項9】
前記蓋及び前記開口端の少なくとも何れかは、前記蓋の外周に沿って設けられている、前記蓋により前記開口が閉塞された状態において第２封止部材により前記当接面の間を封止する第２封止部を備え、前記溝は、前記第２封止部よりも前記反応容器の中心から見て内側に設けられる
請求項８に記載の基板処理装置。
【請求項10】
前記蓋と前記反応容器の前記開口端との間には、前記蓋により前記開口が閉塞された状態において前記溝と前記反応容器内の空間とを連通させる間隙が設けられる請求項９に記載の基板処理装置。
【請求項11】
前記保護部材は、前記蓋により前記開口が閉塞された状態において、前記保護部材の外周端が前記開口端の内周よりも前記反応容器の中心から見て外側に位置するように設けられる請求項１０に記載の基板処理装置。
【請求項12】
前記反応容器の開口端は、マニホールドにより構成されている請求項１～１１のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項13】
前記保護部材は、ネジとボルトの少なくともいずれかによって前記蓋に固定される請求項１～１２のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項14】
前記ネジは、第２の非金属材料により形成されている請求項１３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から前記反応容器内に前記クリーニングガスを供給しながら、前記不活性ガス供給系から前記不活性ガスを前記内部空間内に供給するように、前記クリーニングガス供給系及び前記不活性ガス供給系を制御可能に構成された制御部、を更に備える請求項１～１４のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項16】
前記反応容器内を排気する排気系を更に備え、前記制御部は、前記クリーニングガスが供給されている前記反応容器内の圧力よりも、前記内部空間内の圧力が高くなるように、前記クリーニングガス供給系、前記不活性ガス供給系、及び前記排気系を制御可能に構成されている
請求項１５に記載の基板処理装置。
【請求項17】
前記保護部材は、石英および炭化シリコンの少なくとも何れかにより構成されている請求項１～１６のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項18】
前記保護部材は、表面が前記第１の非金属材料でコーティングされた金属部材により構成されている請求項１～１６のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項19】
基板を処理する反応容器の開口を、金属材料により構成された蓋により閉塞する工程と、前記蓋により前記開口が閉塞された状態において、前記蓋と、前記蓋の前記反応容器の内側に面する側の面上に設けられ、少なくとも表面が第１の非金属材料で構成された保護部材と、がそれぞれ互いに対向する面と、前記蓋と前記保護部材との間を第１封止部材により封止する前記保護部材の外周に沿って、前記蓋及び前記保護部材の少なくとも何れかの全周に亘って設けられた第１封止部と、によって囲われている内部空間に不活性ガスを供給する工程と、
前記内部空間に前記不活性ガスが供給された状態において、前記反応容器内にクリーニングガスを供給する工程と、
を有するクリーニング方法。
【請求項20】
基板を処理する反応容器の開口を、金属材料により構成された蓋により閉塞する工程と、
前記蓋により前記開口が閉塞された状態において、前記蓋と、前記蓋の前記反応容器の内側に面する側の面上に設けられ、少なくとも表面が第１の非金属材料で構成され、外周端に、内部空間と前記反応容器内の空間との間で連通する１又は複数の貫通孔を有する保護部材と、がそれぞれ互いに対向する面の間に形成される前記内部空間に不活性ガスを供給する工程と、
前記内部空間に前記不活性ガスが供給された状態において、前記反応容器内にクリーニングガスを供給する工程と、
を有するクリーニング方法。
【請求項21】
基板を処理する反応容器の開口を、金属材料により構成され、その内部又は下面に設けられる冷媒流路を有する蓋により閉塞する工程と、
前記蓋により前記開口が閉塞された状態において、前記蓋と、前記蓋の前記反応容器の内側に面する側の面上に設けられ、少なくとも表面が第１の非金属材料で構成された保護部材と、がそれぞれ互いに対向する面の間に形成される内部空間に不活性ガスを供給する工程と、
前記内部空間に前記不活性ガスが供給された状態において、前記反応容器内にクリーニングガスを供給する工程と、
を有するクリーニング方法。
【請求項22】
基板を処理する反応容器の開口を、金属材料により構成された蓋により閉塞する工程と、
前記蓋により前記開口が閉塞された状態において、
前記反応容器の、前記蓋との当接面に面する位置に設けられた第２ガス供給口と、前記反応容器の開口端との前記当接面に面する位置に設けられたガス導入口と、前記蓋の、前記蓋と、前記蓋の前記反応容器の内側に面する側の面上に設けられ、少なくとも表面が第１の非金属材料で構成された保護部材と、がそれぞれ互いに対向する面の間に形成される内部空間に面する面に設けられた第１ガス供給口とが連通されるように接続されるガス流路を介して、前記内部空間に不活性ガスを供給する工程と、
前記内部空間に前記不活性ガスが供給された状態において、前記反応容器内にクリーニングガスを供給する工程と、
を有するクリーニング方法。
【請求項23】
基板が収容された反応容器内に成膜ガスを供給することにより、前記基板上に膜を形成する工程と、前記膜が形成された前記基板を前記反応容器内から搬出する工程と、
前記反応容器内から前記基板が搬出された後、請求項１９～２２のいずれか一項に記載のクリーニング方法を行う工程と、
を有する半導体装置の製造方法。
【請求項24】
基板を処理する反応容器の開口を、金属材料により構成された蓋により閉塞させる手順と、前記蓋により前記開口が閉塞された状態において、前記蓋と、前記蓋の前記反応容器の内側に面する側の面上に設けられ、少なくとも表面が第１の非金属材料で構成された保護部材がそれぞれ互いに対向する面と、前記蓋と前記保護部材との間を第１封止部材により封止する前記保護部材の外周に沿って、前記蓋及び前記保護部材の少なくとも何れかの全周に亘って設けられた第１封止部と、によって囲われている内部空間に不活性ガスを供給させる手順と、
前記内部空間に前記不活性ガスが供給された状態において、前記反応容器内にクリーニングガスを供給させる手順と、
を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。
【請求項25】
基板を処理する反応容器の開口を、金属材料により構成された蓋により閉塞させる手順と、
前記蓋により前記開口が閉塞された状態において、前記蓋と、前記蓋の前記反応容器の内側に面する側の面上に設けられ、少なくとも表面が第１の非金属材料で構成され、外周端に、内部空間と前記反応容器内の空間との間で連通する１又は複数の貫通孔を有する保護部材と、がそれぞれ互いに対向する面の間に形成される前記内部空間に不活性ガスを供給させる手順と、
前記内部空間に前記不活性ガスが供給された状態において、前記反応容器内にクリーニングガスを供給させる手順と、
を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。
【請求項26】
基板を処理する反応容器の開口を、金属材料により構成され、その内部又は下面に設けられる冷媒流路を有する蓋により閉塞させる手順と、
前記蓋により前記開口が閉塞された状態において、前記蓋と、前記蓋の前記反応容器の内側に面する側の面上に設けられ、少なくとも表面が第１の非金属材料で構成された保護部材と、がそれぞれ互いに対向する面の間に形成される内部空間に不活性ガスを供給させる手順と、
前記内部空間に前記不活性ガスが供給された状態において、前記反応容器内にクリーニングガスを供給させる手順と、
を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。
【請求項27】
基板を処理する反応容器の開口を、金属材料により構成された蓋により閉塞させる手順と、
前記蓋により前記開口が閉塞された状態において、
前記反応容器の、前記蓋との当接面に面する位置に設けられた第２ガス供給口と、前記反応容器の開口端との前記当接面に面する位置に設けられたガス導入口と、前記蓋の、前記蓋と、前記蓋の前記反応容器の内側に面する側の面上に設けられ、少なくとも表面が第１の非金属材料で構成された保護部材と、がそれぞれ互いに対向する面の間に形成される内部空間に面する面に設けられた第１ガス供給口とが連通されるように接続されるガス流路を介して、前記内部空間に不活性ガスを供給させる手順と、
前記内部空間に前記不活性ガスが供給された状態において、前記反応容器内にクリーニングガスを供給させる手順と、
を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、クリーニング方法、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】
近年、半導体デバイスの製造工程において、異物の少ない成膜方法が求められている。異物の制御に関しては、一手法として、反応管を取り外すことなく、ガスクリーニングにより反応管内壁などに堆積した膜を除去する方法が行われることがある（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２００８－７８２８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかし、クリーニングガスを用いたクリーニング工程において、金属材料を含む部品の表面とクリーニングガスが反応することにより、部品表面の腐食や変質が生じることがある。
【0005】
本開示の目的は、クリーニングガスが金属材料を含む蓋の表面に接触することを防止し、蓋表面の腐食や変質が発生するのを抑制することが可能な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、
基板を処理する反応容器と、
前記反応容器内にクリーニングガスを供給するよう構成されたクリーニングガス供給系と、
前記反応容器の開口を閉塞可能に構成され、金属材料により構成された蓋と、
前記蓋の前記反応容器の内側に面する側の面上に設けられ、少なくとも表面が第１の非金属材料により構成された保護部材と、
前記蓋と前記保護部材がそれぞれ互いに対向する面の間に形成される内部空間と、
前記蓋により前記開口が閉塞された状態において、前記内部空間に不活性ガスを供給するよう構成された不活性ガス供給系と、
を備える技術が提供される。
基板を処理する反応容器と、
前記反応容器内にクリーニングガスを供給するよう構成されたクリーニングガス供給系と、
前記反応容器の開口を閉塞可能に構成され、金属材料により構成された蓋と、
前記蓋の前記反応容器の内側に面する側の面上に設けられ、少なくとも表面が第１の非金属材料により構成された保護部材と、
前記蓋と前記保護部材がそれぞれ互いに対向する面の間に形成される内部空間と、
前記蓋により前記開口が閉塞された状態において、前記内部空間に不活性ガスを供給するよう構成された不活性ガス供給系と、
を備える技術が提供される。
【発明の効果】
【0007】
クリーニングガスが金属材料を含む蓋の表面に接触することを防止し、蓋表面の腐食や変質が発生するのを抑制することが可能な技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】本開示の一態様である基板処理装置において、反応容器内から基板支持具を搬出した状態で反応容器を蓋で閉塞した状態（クリーニング工程時）を示す縦断面図である。
【図2】反応容器内に基板を装填した基板支持具を搬入した状態で反応容器をシールキャップで閉塞した状態（成膜工程時）を示す縦断面図である。
【図4】反応容器の開口端と蓋との当接面周辺を示す縦断面図である。
【図5】反応容器の開口を閉塞する蓋を示す縦断面図である。
【図6】蓋の上面に設けられる保護部材を示す図である。
【図7】本開示の一態様であ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8】蓋の変形例を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、図１～図７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は、本開示の一態様である基板処理装置において、反応容器内から基板支持具を搬出した状態で反応容器を蓋で閉塞した状態（クリーニング工程時）を示す縦断面図である。図２は、反応容器内に基板を装填した基板支持具を搬入した状態で反応容器をシールキャップで閉塞した状態（成膜工程時）を示す縦断面図である。
図１は、本開示の一態様である基板処理装置において、反応容器内から基板支持具を搬出した状態で反応容器を蓋で閉塞した状態（クリーニング工程時）を示す縦断面図である。図２は、反応容器内に基板を装填した基板支持具を搬入した状態で反応容器をシールキャップで閉塞した状態（成膜工程時）を示す縦断面図である。
【0011】
図１に示されているように、基板処理装置１０は直方体の箱形状に構築された筐体１１を備えており、筐体１１の上には支持板としてのヒータベース１２を介して処理炉２０２が設置されている。処理炉２０２は加熱機構（加熱手段）としてのヒータ２０７を有する。ヒータ２０７は円筒形状であり、支持板としてのヒータベース１２に支持されることにより垂直に据え付けられている。
【0012】
ヒータ２０７の内側には反応管としてのプロセスチューブ２０３が、ヒータ２０７と同心円状に配設されている。プロセスチューブ２０３は外部反応管としてのアウタチューブ２０４と、その内側に設けられた内部反応管としてのインナチューブ２０５とから構成されている。アウタチューブ２０４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、内径がインナチューブ２０５の外径よりも大きく上端が閉塞し下端が開口した円筒形状に形成されており、インナチューブ２０５と同心円状に設けられている。
【0013】
インナチューブ２０５は、例えば石英またはＳｉＣ等の耐熱性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。インナチューブ２０５の筒中空部には処理室２０１が形成されており、基板としてのウエハ２００を後述するボートによって水平姿勢で垂直方向に多段に整列した状態で収容可能に構成されている。
【0014】
アウタチューブ２０４の下方にはマニホールド２０９が、アウタチューブ２０４と同心円状に配設されている。マニホールド２０９は例えばステンレス等からなり、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はインナチューブ２０５とアウタチューブ２０４とに係合しており、これらを支持するように設けられている。マニホールド２０９がヒータベース１２に支持されることにより、プロセスチューブ２０３は垂直に据え付けられた状態となっている。プロセスチューブ２０３とマニホールド２０９により、ウエハ２００を処理する反応容器が形成される。なお、マニホールド２０９とアウタチューブ２０４との間には、シール部材としてのＯリングが設けられている。
【0015】
マニホールド２０９には処理室２０１内の雰囲気を排気するラインとしての排気管２３１が設けられている。排気管２３１は、インナチューブ２０５とアウタチューブ２０４との隙間によって形成される筒状空間２０６の下端部に配置されており、筒状空間２０６に連通している。排気管２３１のマニホールド２０９との接続側と反対側である下流側には、圧力検出器としての圧力センサ２４５、排気バルブ（圧力調整部）としてのＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）バルブ２４３および真空排気装置としての真空ポンプ２４６が取り付けられており、処理室２０１内の圧力が所定の圧力（真空度）となるよう真空排気し得るように構成されている。
【0016】
ＡＰＣバルブ２４３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の真空排気および真空排気停止を行うことができ、さらに、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の圧力を調整することができるように構成されているバルブである。主に、排気管２３１、ＡＰＣバルブ２４３、及び圧力センサ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。
【0017】
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する炉口蓋体としてのシールキャップ２１９が設けられている。図２に示されているように、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なっている。シールキャップ２１９は例えばステンレス等の金属からなり、円盤状に形成されている。シールキャップ２１９の上面には、マニホールド２０９の下端（開口端）と当接するシール部材としてのＯリング２２０が設けられている。
【0018】
シールキャップ２１９はプロセスチューブ２０３の外部に垂直に設備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おり、これにより、後述するボートを処理室２０１に対し搬入搬出することが可能となっている。
【0019】
シールキャップ２１９の処理室２０１と反対側には、ボート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、後述するボート２１７に接続されており、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。
【0020】
基板保持具としてのボート２１７は、複数枚のウエハ２００を水平姿勢でかつ互いに中心を揃えた状態で整列させて多段に保持するように構成されている。なお、ボート２１７の下方には、ボート２１７と同様な形状の断熱板ホルダ２１８がボート２１７を支持するように設けられ、この断熱板ホルダ２１８により、断熱部材としての断熱板２１８ａが水平姿勢で多段に複数枚支持されている。断熱板２１８ａは例えば石英やＳｉＣ等の耐熱性材料が使用されて、円板形状に形成されており、ヒータ２０７からの熱がマニホールド２０９側に伝わり難くなるよう構成されている。
【0021】
プロセスチューブ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。
【0022】
マニホールド２０９には処理室２０１内にガスを供給するガス供給管３１０，３２０，３３０が設けられている。
【0023】
ガス供給管３１０，３２０，３３０には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）３１２，３２２、３３２および開閉弁であるバルブ３１４，３２４，３３４がそれぞれ設けられている。ガス供給管３１０，３２０，３３０のバルブ３１４，３２４，３３４の下流側には、不活性ガスを供給するガス供給管５１０，５２０，５３０がそれぞれ接続されている。ガス供給管５１０，５２０，５３０には、上流側から順に、流量制御器（流量制御部）であるＭＦＣ５１２，５２２，５３２および開閉弁であるバルブ５１４，５２４，５３４がそれぞれ設けられている。
【0024】
ガス供給管３１０からは、処理ガスであり成膜ガスとして、原料ガスが、ＭＦＣ３１２、バルブ３１４を介して処理室２０１に供給される。主に、ガス供給管３１０、ＭＦＣ３１２、及びバルブ３１４により、原料ガス供給系が構成される。原料ガス供給系を原料供給系と称することもできる。
【0025】
ガス供給管３２０からは、処理ガスであり成膜ガスとして、反応ガスが、ＭＦＣ３２２、バルブ３２４を介して処理室２０１内に供給される。主に、ガス供給管３２０、ＭＦＣ３２２、バルブ３２４により、反応ガス供給系（リアクタント供給系）が構成される。
【0026】
ガス供給管３３０からは、処理ガスとして、クリーニングガス（エッチングガス）が、ＭＦＣ３３２、バルブ３３４を介して処理室２０１内に供給される。主に、ガス供給管３３０、ＭＦＣ３３２、バルブ３３４により、クリーニングガス供給系が構成される。
【0027】
ガス供給管５１０，５２０，５３０からは、不活性ガスが、ＭＦＣ５１２，５２２，５３２、バルブ５１４，５２４，５３４を介して処理室２０１へ供給される。
【0028】
不活性ガスとしては、例えば、窒素（Ｎ２）ガスや、アルゴン（Ａｒ）ガス、ヘリウム（Ｈｅ）ガス、ネオン（Ｎｅ）ガス、キセノン（Ｘｅ）ガス等の希ガスを用いることができる。不活性ガスとしては、これらのうち１以上を用いることができる。この点は、後述する他の不活性ガスにおいても同様である。
【0029】
主に、ガス供給管５１０，５２０，５３０、ＭＦＣ５１２，５２２，５３２、及びバルブ５１４，５２４，５３４により、不活性ガス供給系が構成される。なお、図１および図２においては便宜上、ガス供給管３１０，３２０，３３０が上下方向に配置されて図示されているが、実際上は周方向に配置されている。
【0030】
次に、プロセスチューブ２０３内からボート２１７を搬出した状態で、マニホールド２０９の開口を蓋としてのシャッタ８１で閉塞した状態におけるシャッタ８１周辺の詳細構造について、図１、図３～図６を用いて説明する。
【0031】
図１に示されているように、筐体１１内には処理室２０１内からボート２１７を搬出した状態でマニホールド２０９の下端開口を閉塞するシャッタ装置７０が設置されている。
【0032】
図３に示されているように、シャッタ装置７０はロータリーアクチュエータ７１を備えており、ロータリーアクチュエータ７１は筐体１１の天井壁に垂直方向下向きに設置されている。ロータリーアクチュエータ７１の回転軸７２にはアーム７３が水平面内において回転するように固定されており、アーム７３の自由端部にはベース７４が一体的に回動するように水平に支持されている。ベース７４の周辺部にはクランプ機構を構成するシリンダ装置７５が径方向外向きに設置されており、シリンダ装置７５のピストンロッド７６の先端には傾斜面部７７が形成されている。
【0033】
傾斜面部７７はマニホールド２０９に固定された固定側部材７８の傾斜面部７９に対向するようになっている。ベース７４の上にはシャッタ８１が水平に配置されて、スプリング８０によってフローティング支持（独立懸架）されている。そして、シリンダ装置７５のピストンロッド７６が径方向外向きに伸長すると、傾斜面部７７が固定側部材７８の傾斜面部７９を摺動することにより、ベース７４が相対的に上昇する状態になるために、ベース７４はスプリング８０を介してシャッタ８１をマニホールド２０９の下面に当接（押接）させてクランプする。すなわち、シャッタ８１は、反応容器の開口端であるマニホールド２０９の開口端に当接して、反応容器の開口であるマニホールド２０９の開口を閉塞するよう構成されている。シャッタ８１は、金属材料により構成されている。
【0034】
図３及び図４に示されているように、マニホールド２０９の下端の開口端は、下側フランジ部２０９ａにより構成されている。シャッタ８１の上面の、下側フランジ部２０９ａとの当接面には、シャッタ８１の外周に沿って、シャッタ８１の全周に亘って、アリ溝８２ａが形成され、アリ溝８２ａ内に第２封止部材としてのＯリング８２ｂが設けられている。また、シャッタ８１の上面の、下側フランジ部２０９ａとの当接面であって、Ｏリング８２ｂの内周側には、シャッタ８１の外周に沿って、シャッタ８１の全周に亘って、アリ溝８３ａが形成され、アリ溝８３ａ内に第３封止部材としてのＯリング８３ｂが設けられている。Ｏリング８２ｂとアリ溝８２ａは、シャッタ８１と下側フランジ部２０９ａとの間を封止する第２封止部８２として用いられる。また、Ｏリング８３ｂとアリ溝８３ａは、シャッタ８１と下側フランジ部２０９ａとの間を封止する第３封止部８３として用いられる。すなわち、シャッタ８１により開口が閉塞された状態において第２封止部８２、第３封止部８３によりシャッタ８１とマニホールド２０９の下端との間を気密に封止（シール）するよう構成されている。なお、以下の説明において、Ｏリングは、フッ素系樹脂等の耐熱性弾性体により構成されたものとして説明する。
【0035】
シャッタ８１の上面には、保護部材としてのプレート６００が設けられている。すなわち、プレート６００は、シャッタ８１により反応容器の開口（すなわちマニホールド２０９の開口）が閉塞された状態において、シャッタ８１の反応容器の内側（すなわちプロセスチューブ２０３及びマニホールド２０９の内側）に面する側の面上に設けられている。
【0036】
【0037】
また、シャッタ８１の上面の、マニホールド２０９の下端である開口端との当接面に面する位置であって、下側フランジ部２０９ａとの当接面に面する位置には、ガス導入口７０２が設けられている。
【0038】
また、シャッタ８１の上面の、Ｏリング８２ｂとＯリング８３ｂとで囲まれる部位には、ガス導入口７０２に連通する環状溝８４が形成されている。環状溝８４は、シャッタ８１の外周に沿って環状に形成されている。つまり、環状溝８４は、シャッタ８１の上面の、下側フランジ部２０９ａとの当接面に面し、Ｏリング８２ｂとＯリング８３ｂとで囲まれる部位に形成されている。また、環状溝８４は、Ｏリング８２ｂよりもマニホールド２０９の中心から見て内側に設けられ、Ｏリング８３ｂよりもマニホールド２０９の中心から見て外側に設けられる。第２封止部８２により、環状溝８４内に供給された不活性ガスの漏れ（リーク）を抑制することができる。また、第３封止部８３により、炉内のクリーニングガスが当接面を介してリークすることをより確実に抑制することができる。
【0039】
また、シャッタ８１の、内部空間Ｓに面する面の略中央には、内部空間Ｓに連通する第１ガス供給口６０４が形成されている。また、シャッタ８１内には、ガス導入口７０２と第１ガス供給口６０４とを接続するガス流路６０９が設けられている。つまり、ガス流路６０９の一端はガス導入口７０２に連通し、ガス流路６０９の他端は第１ガス供給口６０４に連通している。すなわち、環状溝８４、ガス導入口７０２、ガス流路６０９、第１ガス供給口６０４が連通し、後述する第２ガス供給口７０３から供給されたガスが、環状溝８４と、ガス導入口７０２と、ガス流路６０９と、第１ガス供給口６０４を介して、内部空間Ｓに供給されるように構成されている。
【0040】
また、下側フランジ部２０９ａには、不活性ガスを供給するガス供給管５４０が貫通され、下側フランジ部２０９ａの、シャッタ８１との当接面に面する位置には第２ガス供給口７０３が設けられている。第２ガス供給口７０３とガス導入口７０２は、マニホールド２０９の開口が閉塞された状態において環状溝８４を介して接続し、連通されるように配置されている。つまり、第２ガス供給口７０３は、シャッタ８１と下側フランジ部２０９ａが当接し、シャッタ８１により開口が閉塞された状態において、ガス導入口７０２に接続される。これにより、可動するシャッタ８１を介して不活性ガスを内部空間Ｓ内に供給することが可能となる。また、環状溝８４に導入された不活性ガスによって、当接面がパージされ、クリーニングガスの漏れを抑制することができる。なお、本実施形態では、第２ガス供給口７０３とガス導入口７０２とが対向する位置に設けられる例について説明しているが、両者は環状溝８４を介して、シャッタ８１の周方向において互いにずれた位置に設けられてもよい。
【0041】
図６に示すように、プレート６００は、円形状の平板であって、プレート６００の外周端には、プレート６００の中心側に向かって円弧状に切欠かれた切欠き６０１，６０２，６０３が形成されている。プレート６００は、第１の非金属材料により構成されている。ここで、第１の非金属材料は、クリーニングガスと反応しない材料である。プレート６００は、第１の非金属材料である例えば石英やＳｉＣにより構成されている。これにより、プレート６００の腐食等の発生を抑制することができる。なお、クリーニングガスとして例えばフッ素（Ｆ）含有ガスを用いる場合には、プレート６００として、石英により構成されたものを用いるのが好ましい。Ｆ含有ガスは、ＳｉＣと反応して腐食等を発生させる可能性があるためである。一方で、プロセスチューブ２０３内である反応容器内と内部空間Ｓ内の圧力差を高める必要がある場合には、プレート６００として、石英よりも機械的強度に優れたＳｉＣにより構成されたものを用いるのが好ましい。すなわち、使用されるクリーニングガスや処理条件に応じて、プレート６００の材質を決定するのが好ましい。また、所望の上述の圧力差に応じて、必要な機械的強度を有するように、プレート６００の厚さを決定するのが好ましい。
【0042】
シャッタ８１の上面の、プレート６００が固定される位置には、凹部（ザグリ）８１ａが形成されている。そして、シャッタ８１の凹部８１ａの対応する位置に、プレート６００の切欠き６０１～６０３が配置される。そして、凹部８１ａに保持部材６０７を配置し、保持部材６０７の外周に弾性体であるＯリング６１０，６０８を装着して、Ｏリング６１０とＯリング６０８の間にプレート６００を配置する。そして、保持部材６０７の内側に固定部材６０６を挿入するにより、プレート６００は、シャッタ８１に固定される。
【0043】
すなわち、プレート６００を、保持部材６０７を介して固定部材６０６でねじ止め等によりシャッタ８１に固定する。このようにして、固定部材６０６による固定を行う際に、所定の捻じ込み量となるように調整することが容易となる。すなわち、プレート６００とシャッタ８１とのギャップ幅を一定にすることが容易となる。つまり、内部空間Ｓと反応容器内（すなわちプロセスチューブ２０３内及びマニホールド２０９内）の空間との間を連通しつつ、プレート６００をシャッタ８１に固定するよう構成されている。
【0044】
固定部材６０６は、保持部材６０７の外周に設けられるＯリング６１０がプレート６００とシャッタ８１の間に挟み込まれた状態でプレート６００をシャッタ８１に固定するよう構成されている。これにより、固定部材６０６による固定を行う際に、プレート６００が破損することを抑制することができる。また、固定部材６０６が所定の捻じ込み量となるように調整することが容易となる。また、固定部材６０６によりプレート６００を固定することにより、内部空間Ｓ内に不活性ガスを供給する際に、プレート６００が浮き上がってしまうのを抑制しつつ、内部空間Ｓ内の圧力を高めることができる。
【0045】
固定部材６０６として、例えばねじやボルトを用いることができる。保持部材６０７として、例えばスペーサやカラーを用いることができる。固定部材６０６は、第２の非金属材料であって、例えばフッ素系樹脂、ポリイミド樹脂等の耐熱性樹脂により構成されている。また、固定部材６０６として、表面に第２の非金属材料がコーティングされたものを用いても良い。また、保持部材６０７も、固定部材６０６と同様に第２の非金属材料で構成されることが望ましい。これにより、クリーニングガスによる固定部材６０６や保持部材６０７の腐食、変質等を抑制することができる。なお、Ｏリング６１０は、プレート６００の下面側にシャッタ８１に接触して配置されるため、Ｏリング６０８に比べて高温とならず劣化しにくい。そのため、Ｏリング６０８を用いずに、Ｏリング６１０のみを用いるようにしてもよい。
【0046】
シャッタ８１の上面のＯリング８３ｂの内周側であって、プレート６００と対向する面の、固定部材６０６による装着位置の更に内周側には、アリ溝６０５ａが形成されている。アリ溝６０５ａ内には、第１封止部材としてのＯリング６０５ｂが設けられている。そして、シャッタ８１とプレート６００との間が、Ｏリング６０５ｂにより封止されている。Ｏリング６０５ｂとアリ溝６０５ａは、シャッタ８１とプレート６００との間を封止する第１封止部６０５として用いられる。Ｏリング６０５ｂは、プレート６００の外周に沿って、シャッタ８１の全周に亘って設けられる。内部空間Ｓは、シャッタ８１とプレート６００がそれぞれ互いに対向する面とＯリング６０５ｂとによって囲われた空間により構成（画定）されている。そして、内部空間Ｓの圧力を高めて、内部空間Ｓへのクリーニングガスの侵入をより確実に防止するよう構成されている。なお、後述の通り、第１封止部６０５は、内部空間Ｓを完全に封止するものではなく、内部空間Ｓの内部圧力が高められることにより、内部空間Ｓ内の不活性ガスが反応容器内に流出するように構成されている。
【0047】
Ｏリング６０５ｂの線径（太さ）は、Ｏリング６０５ｂの外側に配置されるＯリング８２ｂ，８３ｂの線径と異なる。具体的には、Ｏリング６０５ｂの線径は、Ｏリング８２ｂ、Ｏリング８３ｂの線径（太さ）よりも小さい。言い換えれば、反応容器内の内側（中心側ともいう）に設けられるＯリングほど線径が小さい。プレート６００と固定部材６０６は、非金属材料により構成されるため、押し付け圧力は比較的小さい。つまり、小さい圧力で潰しやすいようにＯリング６０５ｂの線径は、比較的小さい方が好ましい。また、不活性ガスの流通を完全に遮断しないために、Ｏリング８２ｂ、Ｏリング８３ｂと比較して封止力も弱い方が望ましく、Ｏリング８２ｂ、Ｏリング８３ｂと比較してつぶし率（変形率）も小さい方が好ましい。具体的には、例えばＯリング８２ｂの真空密着時のつぶし率を２０％とした場合に、Ｏリング８３ｂのつぶし率を１０％、Ｏリング６０５ｂのつぶし率を０％とする。このため、内部空間Ｓに供給された不活性ガスは、流通を完全には遮断されずに、内部空間Ｓ内と処理室２０１内の圧力差が大きくなった時、Ｏリング６０５ｂとプレート６００及び／又はシャッタ８１との間を介して、反応容器内に流通される。これにより、内部空間Ｓへのクリーニングガスの侵入をより確実に抑制することができる。
【0048】
シャッタ８１内の、ガス流路６０９の下方には、シャッタ８１とシャッタ８１周辺を冷却する冷却ガス等の冷媒を供給する冷媒流路６１１が設けられている。冷媒流路６１１は、周方向に連続して設けられている。このようにして、シャッタ８１およびシャッタ８１の周辺を冷却することにより、シャッタ８１及びシャッタ８１周辺に装着されたＯリングの破損を抑制することができる。冷媒として、例えば不活性ガスを用いることができる。ここで、冷媒は、不活性ガス等の気体でも、水等の液体でもよく、適宜用いることができる。
【0049】
図１に示されているように、ガス供給管５４０の他端には、上流側から順に、ＭＦＣ５４２、バルブ５４４が設けられている。ガス供給管５４０からは、パージガスとしての不活性ガスが、ＭＦＣ５４２、バルブ５４４を介して、シャッタ８１とプレート６００との間の内部空間Ｓに供給される。主に、ガス供給管５４０、ＭＦＣ５４２、バルブ５４４により内部空間Ｓに不活性ガスを供給する不活性ガス供給系７００が構成されている。すなわち、シャッタ８１により開口が閉塞された状態において、不活性ガス供給系７００により、第１ガス供給口６０４を介して、内部空間Ｓに不活性ガスを供給するよう構成されている。
【0050】
内部空間Ｓには、圧力検出器としての圧力センサ６１２が設けられ、圧力センサ６１２により検出された圧力に基づいて、内部空間Ｓ内の圧力が、所定の圧力であって、内部空間Ｓ内に供給された不活性ガスがＯリング６０５ｂとプレート６００の間を介して反応容器内（すなわちプロセスチューブ２０３内及びマニホールド２０９内）に流出する圧力となるように、不活性ガス供給系７００を制御するよう構成されている。言い換えれば、クリーニングガスが内部空間Ｓに入り込まないような圧力となるように、不活性ガス供給系７００を制御する。なお、圧力センサ６１２は、内部空間Ｓではなく、ガス供給管５４０に設けることもできる。
【0051】
図７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。
【0052】
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、液体原料の温度を制御する制御プログラム、基板処理装置の動作を制御する制御プログラム、後述する半導体装置の製造方法の手順や条件などが記載されたプロセスレシピ、などの少なくともいずれかが、読み出し可能に格納されている。プロセスレシピは、後述する半導体装置の製造方法における各工程（各ステップ）を、コンピュータとして構成されたコントローラ１２１によって基板処理装置に実行させ、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、このプロセスレシピ、制御プログラム等を総称して、単に、プログラムともいう。本明細書においてプログラムという言葉を用いた場合は、プロセスレシピ単体のみを含む場合、制御プログラム単体のみを含む場合、または、プロセスレシピおよび制御プログラムの組み合わせを含む場合がある。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。
【0053】
Ｉ／Ｏポート１２１ｄは、上述のＭＦＣ３１２，３２２，３３２，５１２，５２２，５３２，５４２、バルブ３１４，３２４，３３４，５１４，５２４，５３４，５４４、圧力センサ２４５，６１２、ＡＰＣバルブ２４３、真空ポンプ２４６、ヒータ２０７、温度センサ２６３、回転機構２６７、ボートエレベータ１１５、シャッタ装置７０等の少なくともいずれかに接続されている。
【0054】
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からレシピ等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、ＭＦＣ３１２，３２２，３３２，５１２，５２２，５３２，５４２による各種ガスの流量調整動作、バルブ３１４，３２４，３３４，５１４，５２４，５３４，５４４の開閉動作、ＡＰＣバルブ２４３の開閉動作およびＡＰＣバルブ２４３による圧力センサ２４５に基づく圧力調整動作、温度センサ２６３に基づくヒータ２０７の温度調整動作、真空ポンプ２４６の起動および停止、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、ボート２１７へのウエハ２００の収容動作、シャッタ装置７０におけるシャッタ８１の開閉動作、圧力センサ６１２に基づく内部空間Ｓ内の圧力調整動作等を制御することが可能なように構成されている。
【0055】
コントローラ１２１は、外部記憶装置（例えば、磁気テープ、フレキシブルディスクやハードディスク等の磁気ディスク、ＣＤやＤＶＤ等の光ディスク、ＭＯ等の光磁気ディスク、ＵＳＢメモリやメモリカード等の半導体メモリ）１２３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。
【0056】
（２）基板処理工程
次に、本実施形態に係る半導体装置（デバイス）の製造工程の一工程として、上述の基板処理装置１０を用い、ウエハ上に膜を形成して半導体装置（デバイス）を製造する方法の一例について説明する。以下の説明において、基板処理装置１０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。
次に、本実施形態に係る半導体装置（デバイス）の製造工程の一工程として、上述の基板処理装置１０を用い、ウエハ上に膜を形成して半導体装置（デバイス）を製造する方法の一例について説明する。以下の説明において、基板処理装置１０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。
【0057】
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。なお、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。
【0058】
（Ａ）成膜工程
基板処理装置１０を用いて、ウエハ２００に成膜ガスを供給して、ウエハ２００上に所定元素を含む膜を形成する場合を用いて説明する。本態様では、複数のウエハ２００がボート２１７に支持された状態で収容された処理室２０１を所定温度で加熱する。そして、処理室２０１に、成膜ガスとしての所定元素を含む原料ガスを供給する原料ガス供給ステップと、成膜ガスとしての反応ガスを供給する反応ガス供給ステップと、を所定回数（ｎ回）行う。
基板処理装置１０を用いて、ウエハ２００に成膜ガスを供給して、ウエハ２００上に所定元素を含む膜を形成する場合を用いて説明する。本態様では、複数のウエハ２００がボート２１７に支持された状態で収容された処理室２０１を所定温度で加熱する。そして、処理室２０１に、成膜ガスとしての所定元素を含む原料ガスを供給する原料ガス供給ステップと、成膜ガスとしての反応ガスを供給する反応ガス供給ステップと、を所定回数（ｎ回）行う。
【0059】
（ウエハ搬入）
複数枚のウエハ２００を処理室２０１内に搬入（ボートロード）する。具体的には、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、図２に示されているように、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内に搬入される。この状態で、シールキャップ２１９はＯリング２２０を介してマニホールド２０９の下端開口を閉塞した状態となる。
複数枚のウエハ２００を処理室２０１内に搬入（ボートロード）する。具体的には、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、図２に示されているように、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内に搬入される。この状態で、シールキャップ２１９はＯリング２２０を介してマニホールド２０９の下端開口を閉塞した状態となる。
【0060】
（圧力調整および温度調整）
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２４３がフィードバック制御される（圧力調整）。真空ポンプ２４６は、少なくともウエハ２００に対する処理が完了するまでの間は常時作動させた状態を維持する。また、処理室２０１内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への通電量がフィードバック制御される（温度調整）。ヒータ２０７による処理室２０１内の加熱は、少なくともウエハ２００に対する処理が完了するまでの間は継続して行われる。
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２４３がフィードバック制御される（圧力調整）。真空ポンプ２４６は、少なくともウエハ２００に対する処理が完了するまでの間は常時作動させた状態を維持する。また、処理室２０１内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への通電量がフィードバック制御される（温度調整）。ヒータ２０７による処理室２０１内の加熱は、少なくともウエハ２００に対する処理が完了するまでの間は継続して行われる。
【0061】
さらに、ボート２１７およびウエハ２００が、回転機構２６７により回転する。回転機構２６７によるボート２１７およびウエハ２００の回転は少なくとも、ウエハ２００に対する処理が完了するまでの間は継続して行われる。
【0062】
（成膜工程）
その後、原料ガス供給ステップ（第１ガス供給ステップ）、残留ガス除去ステップ、反応ガス供給ステップ（第２ガス供給ステップ）、残留ガス除去ステップをこの順で所定回数行う。
その後、原料ガス供給ステップ（第１ガス供給ステップ）、残留ガス除去ステップ、反応ガス供給ステップ（第２ガス供給ステップ）、残留ガス除去ステップをこの順で所定回数行う。
【0063】
（原料ガス供給ステップ）
バルブ３１４を開き、ガス供給管３１０へ原料ガスを流す。原料ガスは、ＭＦＣ３１２により流量調整され、処理室２０１内へ供給される。このとき同時に、バルブ５１４を開き、ガス供給管５１０内に不活性ガスであるキャリアガスを流す。キャリアガスは、ＭＦＣ５１２により流量調整され、原料ガスと一緒に処理室２０１内に供給され、排気管２３１から排気される。さらに、ガス供給管３２０，３３０への原料ガスの侵入を防止（逆流を防止）するため、バルブ５２４，５３４を開き、ガス供給管５２０，５３０内へキャリアガスを流す。キャリアガスは、ガス供給管５２０，５３０を介して処理室２０１へ供給され、排気管２３１から排気される。
バルブ３１４を開き、ガス供給管３１０へ原料ガスを流す。原料ガスは、ＭＦＣ３１２により流量調整され、処理室２０１内へ供給される。このとき同時に、バルブ５１４を開き、ガス供給管５１０内に不活性ガスであるキャリアガスを流す。キャリアガスは、ＭＦＣ５１２により流量調整され、原料ガスと一緒に処理室２０１内に供給され、排気管２３１から排気される。さらに、ガス供給管３２０，３３０への原料ガスの侵入を防止（逆流を防止）するため、バルブ５２４，５３４を開き、ガス供給管５２０，５３０内へキャリアガスを流す。キャリアガスは、ガス供給管５２０，５３０を介して処理室２０１へ供給され、排気管２３１から排気される。
【0064】
このとき、ＡＰＣバルブ２４３を適正に調整して、処理室２０１の圧力を、例えば１～１０００Ｐａ、好ましくは１～１００Ｐａ、より好ましくは１０～５０Ｐａの範囲内の圧力とする。なお、本明細書における「１～１０００Ｐａ」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、「１～１０００Ｐａ」とは「１Ｐａ以上１０００Ｐａ以下」を意味する。他の数値範囲についても同様である。
【0065】
ＭＦＣ３１２で制御する原料ガスの供給流量は、例えば、１０～２０００ｓｃｃｍ、好ましくは５０～１０００ｓｃｃｍ、より好ましくは１００～５００ｓｃｃｍの範囲内の流量とする。
【0066】
ＭＦＣ５１２で制御するキャリアガスの供給流量は、例えば、１～３０ｓｌｍの範囲内の流量とする。原料ガスをウエハ２００に対して供給する時間は、例えば、１～６０秒、好ましくは１～２０秒、より好ましくは２～１５秒の範囲内とする。
【0067】
ヒータ２０７は、ウエハ２００の温度が、例えば、２００～６００℃、好ましくは３５０℃～５５０℃、より好ましくは４００～５５０℃の範囲内となるように加熱する。
【0068】
原料ガスとしては、例えば、所定元素として金属元素であるアルミニウム（Ａｌ）を含む、金属含有ガスであるＡｌ含有原料ガス（Ａｌ含有原料、Ａｌ含有ガス）が用いられる。Ａｌ含有原料ガスとしては、例えば、塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ３）ガス等のハロゲン系Ａｌ含有ガスや、トリメチルアルミニウム（（ＣＨ３）３Ａｌ、ＴＭＡ）ガス等の有機系Ａｌ含有ガスを用いることができる。
【0069】
前述の条件下で処理室２０１へ原料ガスを供給することにより、ウエハ２００の最表面上に、第１層が形成される。例えば、原料ガスとしてＡｌ含有ガスを用いた場合、第１層としてＡｌ含有層が形成される。Ａｌ含有層は、Ａｌ含有ガスやＡｌ含有ガスの一部が分解した吸着層（物理吸着層や化学吸着層）であってもよく、Ａｌ堆積層（Ａｌ層）であってもよい。
【0070】
（残留ガス除去ステップ）
次に、バルブ３１４を閉じ、原料ガスの供給を停止する。このとき、ＡＰＣバルブ２４３は開いたままとして、真空ポンプ２４６により処理室２０１を真空排気し、処理室２０１に残留する未反応又は層形成に寄与した後の原料ガスを処理室２０１から排除する。バルブ５１４，５２４，５３４は開いた状態でキャリアガスの処理室２０１への供給を維持する。
次に、バルブ３１４を閉じ、原料ガスの供給を停止する。このとき、ＡＰＣバルブ２４３は開いたままとして、真空ポンプ２４６により処理室２０１を真空排気し、処理室２０１に残留する未反応又は層形成に寄与した後の原料ガスを処理室２０１から排除する。バルブ５１４，５２４，５３４は開いた状態でキャリアガスの処理室２０１への供給を維持する。
【0071】
（反応ガス供給ステップ）
処理室２０１の残留ガスを除去した後、バルブ３２４を開き、ガス供給管３２０内に反応ガスを流す。反応ガスは、ＭＦＣ３２２により流量調整され、ガス供給管３２０から処理室２０１内のウエハ２００に対して供給され、排気管２３１から排気される。すなわちウエハ２００は反応ガスに暴露される。
処理室２０１の残留ガスを除去した後、バルブ３２４を開き、ガス供給管３２０内に反応ガスを流す。反応ガスは、ＭＦＣ３２２により流量調整され、ガス供給管３２０から処理室２０１内のウエハ２００に対して供給され、排気管２３１から排気される。すなわちウエハ２００は反応ガスに暴露される。
【0072】
このとき、バルブ５２４を開き、ガス供給管５２０内にキャリアガスを流す。キャリアガスは、ＭＦＣ５２２により流量調整され、反応ガスと共に処理室２０１内に供給されて、排気管２３１から排気される。このとき、ガス供給管３１０，３３０内への反応ガスの侵入を防止（逆流を防止）するために、バルブ５１４，５３４を開き、ガス供給管５１０，５３０内へキャリアガスを流す。キャリアガスは、ガス供給管５１０，３１０、ガス供給管５３０，３３０を介して処理室２０１内に供給され、排気管２３１から排気される。
【0073】
このとき、ＡＰＣバルブ２４３を適正に調整して、処理室２０１の圧力を、例えば１～１０００Ｐａの範囲内の圧力とする。ＭＦＣ３２２で制御する反応ガスの供給流量は、例えば、５～４０ｓｌｍ、好ましくは５～３０ｓｌｍ、より好ましくは１０～２０ｓｌｍの範囲内の流量とする。反応ガスをウエハ２００に対して供給する時間は、例えば、１～６０秒の範囲内とする。その他の処理条件は、前述の原料ガス供給ステップと同様の処理条件とする。
【0074】
反応ガスとしては、原料ガスと反応するガスであって、例えば、酸化ガスが用いられる。酸化ガスとしては、酸素（Ｏ２）ガス、オゾン（Ｏ３）ガス、プラズマ励起されたＯ２（Ｏ２
＊）ガス、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）含有ガス等を用いることができる。酸化ガスとしては、これらのうち１以上を用いることができる。
【0075】
このとき処理室２０１に流しているガスは、反応ガスと不活性ガスのみである。反応ガスは、原料ガス供給ステップでウエハ２００上に形成された第１層の少なくとも一部と反応する。すなわち、原料ガス供給ステップで形成された第１層としてのＡｌ含有層は酸化され、第２層であり金属酸化層としてＡｌとＯとを含むアルミニウム酸化層（ＡｌＯ層）が形成される。すなわちＡｌ含有層はＡｌＯ層へと改質される。
【0076】
（残留ガス除去ステップ）
次に、バルブ３２４を閉じて、反応ガスの供給を停止する。そして、原料ガス供給ステップ後の残留ガス除去ステップと同様の処理手順により、処理室２０１内に残留する未反応もしくは第２層の形成に寄与した後の反応ガスや反応副生成物を処理室２０１内から排除する。
次に、バルブ３２４を閉じて、反応ガスの供給を停止する。そして、原料ガス供給ステップ後の残留ガス除去ステップと同様の処理手順により、処理室２０１内に残留する未反応もしくは第２層の形成に寄与した後の反応ガスや反応副生成物を処理室２０１内から排除する。
【0077】
以上説明した原料ガス供給ステップ、残留ガス除去ステップ、反応ガス供給ステップ、残留ガス除去ステップを順に行うサイクルを予め決められた回数（１回以上）行う。このように、バッチ処理され（複数の工程が複数回行われ）ることで、ウエハ２００上に膜が形成される。これにより、ウエハ２００上に、例えばＡｌおよびＯを含む膜としてアルミニウム酸化膜（ＡｌＯ膜）が形成される。
【0078】
また、以上の成膜工程において、原料ガスや反応ガスが接触する処理室２０１内等（例えば、プロセスチューブ２０３の内壁やマニホールド２０９の内壁、等を含むことがある）に膜が付着（堆積）する。このようにして処理室２０１内に付着した膜は、その後の成膜工程においてパーティクル（異物）発生の要因となり、ウエハ２００上に形成される膜やデバイスの品質低下を招くことがある。そのため、本実施形態における半導体装置の製造方法では、後述するクリーニング工程において、処理室２０１内に付着した膜を除去する。なお、処理室内等に付着した膜は、ウエハ２００上に形成された膜と同じ成分の膜の他、成膜工程において生成される副生成物などを含むこともある。
【0079】
なお、バッチ処理とは、原料ガス供給ステップ、残留ガス除去ステップ、反応ガス供給ステップ、残留ガス除去ステップを順に行うサイクルを予め決められた回数行い、ウエハ２００上に膜を形成させる処理である。そして、１バッチで、ウエハ２００上に膜が形成される。
【0080】
（アフターパージおよび大気圧復帰）
ガス供給管５１０，５２０，５３０のそれぞれから不活性ガスを処理室２０１内へ供給し、排気管２３１から排気する。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内が不活性ガスでパージされ、処理室２０１内に残留するガスや副生成物が処理室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）。
ガス供給管５１０，５２０，５３０のそれぞれから不活性ガスを処理室２０１内へ供給し、排気管２３１から排気する。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内が不活性ガスでパージされ、処理室２０１内に残留するガスや副生成物が処理室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）。
【0081】
（ウエハ搬出）
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。そして、処理済ウエハ２００がボート２１７に支持された状態でプロセスチューブ２０３の下端からプロセスチューブ２０３の外部に搬出（ボートアンロード）される。その後、処理済のウエハ２００は、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が下降されて、マニホールド２０９の下端が開口される。そして、処理済ウエハ２００がボート２１７に支持された状態でプロセスチューブ２０３の下端からプロセスチューブ２０３の外部に搬出（ボートアンロード）される。その後、処理済のウエハ２００は、ボート２１７より取り出される（ウエハディスチャージ）。
【0082】
（Ｂ）クリーニング工程
次に、成膜工程において処理室２０１内等に付着した膜をエッチングする工程（クリーニング工程）について説明する。
次に、成膜工程において処理室２０１内等に付着した膜をエッチングする工程（クリーニング工程）について説明する。
【0083】
（シャッタによる閉塞）
図１に示すように、処理室２０１内からボート２１７を搬出した状態でマニホールド２０９の下端開口である開口を、シャッタ８１により閉塞する。この状態で、シャッタ８１はＯリング８２ｂ，８３ｂを介してマニホールド２０９の開口を閉塞した状態となる。
図１に示すように、処理室２０１内からボート２１７を搬出した状態でマニホールド２０９の下端開口である開口を、シャッタ８１により閉塞する。この状態で、シャッタ８１はＯリング８２ｂ，８３ｂを介してマニホールド２０９の開口を閉塞した状態となる。
【0084】
（圧力調整および温度調整）
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２４３がフィードバック制御される（圧力調整）。真空ポンプ２４６は、少なくともウエハ２００に対する処理が完了するまでの間は常時作動させた状態を維持する。また、処理室２０１内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への通電量がフィードバック制御される（温度調整）。ヒータ２０７による処理室２０１内の加熱は、少なくともエッチング処理が完了するまでの間は継続して行われる。
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２４３がフィードバック制御される（圧力調整）。真空ポンプ２４６は、少なくともウエハ２００に対する処理が完了するまでの間は常時作動させた状態を維持する。また、処理室２０１内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への通電量がフィードバック制御される（温度調整）。ヒータ２０７による処理室２０１内の加熱は、少なくともエッチング処理が完了するまでの間は継続して行われる。
【0085】
（エッチング（クリーニング）工程）
処理室２０１内等に付着した膜をエッチングして処理室２０１内をクリーニングするステップを実行する。
処理室２０１内等に付着した膜をエッチングして処理室２０１内をクリーニングするステップを実行する。
【0086】
（エッチングステップ）
バルブ３３４を開き、ガス供給管３３０内にクリーニングガス（エッチングガス）を流す。クリーニングガスは、ＭＦＣ３３２により流量調整され、ガス供給管３３０から処理室２０１内に供給され、排気管２３１から排気される。このとき同時にバルブ５３４を開き、ガス供給管５３０内に不活性ガスを流す。ガス供給管５３０内を流れた不活性ガスは、ＭＦＣ５３２により流量調整され、クリーニングガスと一緒に処理室２０１内に供給され、排気管２３１から排気される。なお、このとき、ガス供給管３１０，３２０内へのクリーニングガスの侵入を防止するために、バルブ５１４，５２４を開き、ガス供給管５１０，５２０内に不活性ガスを流す。不活性ガスは、ガス供給管３１０，３２０を介して処理室２０１内に供給され、排気管２３１から排気される。
バルブ３３４を開き、ガス供給管３３０内にクリーニングガス（エッチングガス）を流す。クリーニングガスは、ＭＦＣ３３２により流量調整され、ガス供給管３３０から処理室２０１内に供給され、排気管２３１から排気される。このとき同時にバルブ５３４を開き、ガス供給管５３０内に不活性ガスを流す。ガス供給管５３０内を流れた不活性ガスは、ＭＦＣ５３２により流量調整され、クリーニングガスと一緒に処理室２０１内に供給され、排気管２３１から排気される。なお、このとき、ガス供給管３１０，３２０内へのクリーニングガスの侵入を防止するために、バルブ５１４，５２４を開き、ガス供給管５１０，５２０内に不活性ガスを流す。不活性ガスは、ガス供給管３１０，３２０を介して処理室２０１内に供給され、排気管２３１から排気される。
【0087】
クリーニングガスとして、例えば、四塩化ケイ素（ＳｉＣｌ４）、塩化水素（ＨＣｌ）、塩素（Ｃｌ２）、フッ素（Ｆ２）、フッ化水素（ＨＦ）、四フッ化ケイ素（ＳｉＦ４）、三フッ化窒素（ＮＦ３）、三フッ化塩素（ＣｌＦ３）、三臭化ホウ素（ＢＢｒ３）、四臭化ケイ素（ＳｉＢｒ４）および臭素（Ｂｒ２）等のハロゲン含有ガスを用いることができる。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。本開示では、金属材料と反応するクリーニングガスを用いる場合において、シャッタ８１の表面の腐食や変質が発生するのを抑制することができる。
【0088】
クリーニングガスの供給により、処理室２０１内等に付着した膜の少なくとも一部とクリーニングガスとが反応して、処理室２０１から除去される。例えばクリーニングガスとしてＳｉＣｌ４ガスを用いた場合、ＳｉＣｌ４ガスの供給により、処理室２０１内に付着したＡｌＯ膜の少なくとも一部とＳｉＣｌ４ガスとが反応して、処理室２０１から除去される。
【0089】
このとき、コントローラ１２１によりヒータ２０７を制御して、処理室２０１内を例えば、２００～８００℃であって、好ましくは４００～６５０℃の範囲内の所定温度に加熱して、クリーニングガスを活性化させる。このとき、ＡＰＣバルブ２４３を閉じるか、処理に影響を及ぼさない程度に実質的に閉じ、クリーニングガスを処理室２０１内に封じ込める。クリーニングガスを封じ込めることにより、上述の反応遅延によるエッチングへの影響を少なくすることができる。そして、処理室２０１内の圧力を第１の圧力であって、例えば、１～４００００Ｐａであって、好ましくは１００００～３００００Ｐａ、より好ましくは２００００～３００００Ｐａの範囲内の所定圧力に維持する。ＭＦＣ３３２で制御するクリーニングガスの供給流量は、例えば１～１０ｓｌｍであって、好ましくは３～８ｓｌｍの範囲内の流量とする。クリーニングガスを処理室２０１に供給する時間は、例えば６０～６００秒間の範囲内の時間とする。
【0090】
このとき、バルブ５４４を開き、ガス供給管５４０内に不活性ガスを流す。不活性ガスは、ＭＦＣ５４２により流量調整され、ガス供給管５４０から内部空間Ｓ内に供給される。内部空間Ｓ内に供給された不活性ガスは、処理室２０１内の圧力と内部空間Ｓ内の圧力差によって、第１封止部６０５を介して反応容器内に流出する。反応容器内に流出した不活性ガスは、排気管２３１から排気される。
【0091】
すなわち、シャッタ８１によりマニホールド２０９の開口が閉塞された状態において、シャッタ８１と、プレート６００と、がそれぞれ互いに対向する面の間に形成される内部空間Ｓに不活性ガスを供給する。言い換えれば、内部空間Ｓに不活性ガスが供給された状態において、処理室２０１内にクリーニングガスを供給する。
【0092】
つまり、コントローラ１２１によりクリーニングガス供給系及び不活性ガス供給系７００を制御して、クリーニングガス供給系から処理室２０１内にクリーニングガスを供給しながら、不活性ガス供給系７００から不活性ガスを内部空間Ｓ内に供給する。
【0093】
このとき、コントローラ１２１により不活性ガス供給系７００を制御して、圧力センサ６１２により検出された圧力に基づいて、内部空間Ｓ内の圧力が、内部空間Ｓ内に供給された不活性ガスがＯリング６０５ｂを介して処理室２０１内に流出する圧力となるように制御する。すなわち、コントローラ１２１によりクリーニングガス供給系、不活性ガス供給系７００、及び排気系を制御して、クリーニングガスが供給されている処理室２０１内の圧力よりも、内部空間Ｓ内の圧力が高くなるように制御する。具体的には、コントローラ１２１により、内部空間Ｓ内の圧力が、クリーニングガスが供給されている処理室２０１内の圧力よりも例えば１００Ｔｏｒｒ以上高くなるように、クリーニングガス供給系、不活性ガス供給系７００、及び排気系を制御する。
【0094】
ここで、内部空間Ｓ内の圧力は、高いほどクリーニングガスが内部空間Ｓに入り込むのを抑制できて好ましいが、内部空間Ｓ内の圧力を処理室２０１内の圧力と比較して高くし過ぎると、プレート６００が破損してしまう場合がある。具体的には、内部空間Ｓ内の圧力と処理室２０１内の圧力との差である内外差圧が１００Ｔｏｒｒ未満の場合、内部空間Ｓ内へのクリーニングガスの侵入を防止できない場合がある。一方、内外差圧が大き過ぎる場合、プレート６００の機械的強度によっては、プレート６００が破損してしまう可能性がある。したがって、内部空間Ｓの圧力は、内外差圧によってプレート６００が破損してしまう圧力未満となるように、クリーニングガス供給系、不活性ガス供給系７００、及び排気系を制御する。例えば、プレート６００が厚さ５０ｍｍ以下の石英プレートによって構成されている場合、プレート６００の破損を避けるため、内外差圧は、例えば２００Ｔｏｒｒ以下とすることが好ましい。このとき、Ｏリング６０５ｂの線径が、Ｏリング８２ｂ，８３ｂの線径よりも小さく、Ｏリング６０５ｂのつぶし率が、Ｏリング８２ｂ，８３ｂのつぶし率よりも小さいため、内部空間Ｓに供給された不活性ガスは、流通を遮断されずに、反応容器内に流通される。このようにして、内部空間Ｓから不活性ガスを流出されるようにすることにより、内部空間Ｓ内にクリーニングガスが侵入することを抑制することができる。なお、内部空間Ｓ内の圧力は、プレート６００の材質や厚さによって選択することが好ましい。
【0095】
（残留ガス除去ステップ）
所定時間、クリーニングガスを処理室２０１に供給した後、バルブ３３４を閉じて、クリーニングガスの供給を停止する。ＡＰＣバルブ２４３を閉じるか、処理に影響を及ぼさない程度に実質的に閉じていた場合は、ＡＰＣバルブ２４３を開ける。そして、上述した成膜工程時の残留ガス除去ステップと同様の処理手順により、処理室２０１内に残留する未反応もしくは膜の除去に寄与した後のクリーニングガスを処理室２０１内から排除する。このとき、不活性ガス供給系７００からの不活性ガスの供給を継続して行う。
所定時間、クリーニングガスを処理室２０１に供給した後、バルブ３３４を閉じて、クリーニングガスの供給を停止する。ＡＰＣバルブ２４３を閉じるか、処理に影響を及ぼさない程度に実質的に閉じていた場合は、ＡＰＣバルブ２４３を開ける。そして、上述した成膜工程時の残留ガス除去ステップと同様の処理手順により、処理室２０１内に残留する未反応もしくは膜の除去に寄与した後のクリーニングガスを処理室２０１内から排除する。このとき、不活性ガス供給系７００からの不活性ガスの供給を継続して行う。
【0096】
（所定回数実施）
上記したステップを順に行うサイクルを１回以上（所定回数（ｍ回））行うことにより、処理室２０１内に付着した膜を除去する。上述のサイクルは、複数回繰り返すのが好ましい。
上記したステップを順に行うサイクルを１回以上（所定回数（ｍ回））行うことにより、処理室２０１内に付着した膜を除去する。上述のサイクルは、複数回繰り返すのが好ましい。
【0097】
本開示によれば、クリーニングガスがシャッタの表面に接触することを防止し、シャッタ表面の腐食や変質が発生するのを抑制することができる。また、可動するシャッタ８１に対して不活性ガスを供給することが可能となり、金属製のシャッタの腐食を抑制することができる。
【0098】
（３）変形例
次に、シャッタ８１の変形例について、図８を用いて説明する。本変形例では、上述した態様と異なる部分について特に説明する。
次に、シャッタ８１の変形例について、図８を用いて説明する。本変形例では、上述した態様と異なる部分について特に説明する。
【0099】
シャッタ９１と下側フランジ部２０９ａとの間には、シャッタ９１と下側フランジ部２０９ａが当接した状態であって、シャッタ９１により開口が閉塞された状態において、環状溝８４と反応容器内の空間とを連通させる間隙７０５が設けられる。つまり本変形例では、シャッタ９１の環状溝８４の外周側にはＯリング８２ｂが設けられているが、環状溝８４の内周側にはＯリングが設けられていない。すなわち、環状溝８４の内周側を封止しないで間隙７０５を介して、不活性ガスが反応容器内（すなわちプロセスチューブ２０３内及びマニホールド２０９内）へ供給されるように構成されている。これにより、ガス供給管５４０から供給された不活性ガスは、第２ガス供給口７０３、環状溝８４、ガス導入口７０２、ガス流路６０９を介して第１ガス供給口６０４から内部空間Ｓへ供給され、かつ、第２ガス供給口７０３、環状溝８４、間隙７０５を介して処理室２０１内に供給される。これにより、下側フランジ部２０９ａとの当接面から反応容器内への不活性ガスの流れを形成して、クリーニングガスの当接面への侵入を抑制することができ、金属製のシャッタ９１がクリーニングガスに接触するのを抑制できる。
【0100】
また、プレート６００は、シャッタ９１により開口が閉塞された状態において、プレート６００の外周端がマニホールド２０９の内周であって開口端の内周よりもマニホールド２０９の中心から見て外側に位置するように設けられる。これにより、下側フランジ部２０９ａとの当接面から反応容器内への不活性ガスの流れによって、反応容器内からプレート６００の外周端へのクリーニングガスの回り込みを低減し、プレート６００の外周端よりも外側で露出したシャッタ９１表面がクリーニングガスに接触するのを抑制できる。
【0101】
【0102】
本変形例におけるプレート８００は、円形状の上面部８００ａと、上面部８００ａの周囲に連続して設けられた側面部８００ｂを有する。上面部８００ａ、側面部８００ｂ及びシャッタ８１によって、内部空間Ｓが形成（画定）されている。側面部８００ｂには、内部空間Ｓと反応容器内（すなわちプロセスチューブ２０３内及びマニホールド２０９内）の空間との間で連通する貫通孔８００ｃが形成されている。すなわち、貫通孔８００ｃは、内部空間Ｓに供給された不活性ガスを処理室２０１内に流すよう構成されている。図９（Ｃ）に示すように、貫通孔８００ｃは円形状に形成され、内部空間Ｓと処理室２０１内とを連通するよう構成されている。このように、貫通孔８００ｃを介して内部空間Ｓ内の不活性ガスを処理炉内に流通可能とする。
【0103】
また、プレート８００の外周端であって、プレート８００の側面部８００ｂは、保持部材８０２を介して固定部材８０４により固定される。これにより、プレート８００は、内部空間Ｓを形成した状態で、シャッタ８１に固定される。
【0104】
また、内部空間Ｓと炉内を連通させる貫通孔８００ｃは、図９（Ｃ）に示すような円形状に限らず、図９（Ｄ）において貫通孔９００ｃとして示すように、下部が切欠かれた角形状であってもよい。また、貫通孔は、１つに限らず、側面部８００ｂに複数設けても良い。これにより、上述したＯリング６０５ｂを介した不活性ガスの流通に加えて、もしくは、Ｏリング６０５ｂを介して不活性ガスを流通させることなく、内部空間Ｓ内の圧力調整を行うことができる。
【0105】
上述した態様では、シャッタ８１とプレート６００との間を封止する第１封止部６０５をシャッタ８１の上面に設ける場合を用いて説明したが、本開示はこれに限定されるものではなく、プレート６００の、シャッタ８１との対向面に第１封止部６０５を設けても良い。すなわち、プレート６００のシャッタ８１と対向する側の面にアリ溝６０５ａを形成し、アリ溝６０５ａ内にＯリング６０５ｂを設けても良い。つまり、Ｏリング６０５ｂは、プレート６００の外周に沿って、プレート６００の全周に亘って設けても良い。
【0106】
また、Ｏリング６０５ｂが設置される溝は、アリ溝６０５ａに限らず、角溝やＬ型溝等の他の形状の溝であってもよい。
【0107】
また、上述した態様では、シャッタ８１の、下側フランジ部２０９ａとの当接面に第２封止部８２と第３封止部８３を設ける場合を用いて説明したが、本開示はこれに限定されるものではなく、マニホールド２０９の下側フランジ部２０９ａの、シャッタ８１との当接面に第２封止部８２と第３封止部８３を設けても良い。
【0108】
また、上述した態様では、シャッタ８１の、下側フランジ部２０９ａとの当接面に環状溝８４を設ける場合を用いて説明したが、本開示はこれに限定されるものではなく、マニホールド２０９の下側フランジ部２０９ａの、シャッタ８１との当接面に環状溝８４を設けても良い。
【0109】
また、上述した態様では、シャッタ８１の、内部空間Ｓに面する面の略中央に、内部空間Ｓに連通する第１ガス供給口６０４を設ける場合を用いて説明したが、本開示はこれに限定されるものではない。第１ガス供給口６０４は、シャッタ８１の略中央に限られず、シャッタ８１とプレート６００とＯリング６０５ｂとの間の内部空間Ｓに連通する位置のいずれかに設ければ良い。また、第１ガス供給口６０４は、１つに限らず、複数設けても良い。
【0110】
また、上述した態様では、シャッタ８１の内部に、シャッタ８１及びシャッタ８１の周辺を冷却する冷媒流路６１１を備える場合を用いて説明したが、本開示はこれに限定されるものではなく、シャッタ８１の下面に冷媒が流れる配管を設け、シャッタ８１の下面からシャッタ８１及びシャッタ８１の周辺を冷却するようにしても良い。
【0111】
また、上述した態様では、プレート６００として、第１の非金属材料である石英やＳｉＣにより構成されたものを用いる場合を例にして説明したが、本開示はこれに限定されるものではなく、プレート６００として、少なくとも表面が第１の非金属材料でコーティングされた金属部材により構成されたものを用いればよい。少なくとも表面を第１の非金属材料でコーティングされたものを用いることにより、プレート６００の機械的強度を高めつつ、クリーニングガスによる腐食を抑制することができる。プレートとして、例えば第１の非金属材料であるケイ素（Ｓｉ）溶射、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）でコーティングされた金属部材を用いることができる。
【0112】
また、上述の態様では、ウエハ２００上にＡｌＯ膜を形成させて、炉内に堆積されたＡｌＯ膜をクリーニングガスを用いてエッチング（除去）する例について説明したが、本開示では、膜種は特に限定されない。また、原料ガス、反応ガス等の成膜工程において用いられるガス種も特に限定されない。
【0113】
また、上述の態様では、クリーニングガスを用いたクリーニング工程において、シャッタ８１やその周辺構造を適用する例について説明した。しかし、本開示は、クリーニングガスを用いたクリーニング工程に限定されず、金属材料と反応性を有するガスを用いる工程において、当該構造を適用することもできる。その場合であっても、反応性ガスが金属材料を含む蓋の表面に接触することを防止し、蓋表面の腐食や変質が発生するのを抑制する効果を得ることができる。
【0114】
これらの各種薄膜の形成に用いられるプロセスレシピ（処理手順や処理条件等が記載されたプログラム）は、基板処理、クリーニング処理等の内容（形成する薄膜の膜種、組成比、膜質、膜厚、処理手順、処理条件等）に応じて、それぞれ個別に用意する（複数用意する）ことが好ましい。そして、基板処理、クリーニング処理等を開始する際、基板処理、クリーニング処理等の内容に応じて、複数のプロセスレシピ、クリーニングレシピ等の中から、適正なプロセスレシピ、クリーニングレシピ等を適宜選択することが好ましい。具体的には、基板処理、クリーニング処理等の内容に応じて個別に用意された複数のプロセスレシピ、クリーニングレシピ等を、電気通信回線や当該プロセスレシピ、クリーニングレシピ等を記録した記録媒体（外部記憶装置１２３）を介して、基板処理装置が備える記憶装置１２１ｃ内に予め格納（インストール）しておくことが好ましい。そして、基板処理を開始する際、基板処理装置が備えるＣＰＵ１２１ａが、記憶装置１２１ｃ内に格納された複数のプロセスレシピ、クリーニングレシピ等の中から、基板処理の内容に応じて、適正なプロセスレシピ、クリーニングレシピ等を適宜選択することが好ましい。このように構成することで、１台の基板処理装置で様々な膜種、組成比、膜質、膜厚の薄膜を汎用的に、かつ、再現性よく形成できるようになる。また、オペレータの操作負担（処理手順や処理条件等の入力負担等）を低減でき、操作ミスを回避しつつ、基板処理を迅速に開始できるようになる。
【0115】
また、本開示は、例えば、既存の基板処理装置のプロセスレシピ、クリーニングレシピ等を変更することでも実現できる。プロセスレシピ、クリーニングレシピ等を変更する場合は、本開示に係るプロセスレシピ、クリーニングレシピ等を電気通信回線や当該プロセスレシピ、クリーニングレシピ等を記録した記録媒体を介して既存の基板処理装置にインストールしたり、また、既存の基板処理装置の入出力装置を操作し、そのプロセスレシピ、クリーニングレシピ等自体を本開示に係るプロセスレシピ、クリーニングレシピ等に変更したりすることも可能である。
【0116】
以上、本開示の一態様及び変形例を具体的に説明した。しかしながら、本開示は上述の態様及び変形例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。
【0117】
＜本開示の好ましい態様＞
以下に、本開示の好ましい態様について付記する。
以下に、本開示の好ましい態様について付記する。
【0118】
（付記１）
本開示の一態様によれば、
基板を処理する反応容器と、
前記反応容器内にクリーニングガスを供給するよう構成されたクリーニングガス供給系と、
前記反応容器の開口を閉塞可能に構成され、金属材料により構成された蓋と、
前記蓋の前記反応容器の内側に面する側の面上に設けられ、少なくとも表面が第１の非金属材料により構成された保護部材と、
前記蓋と前記保護部材がそれぞれ互いに対向する面の間に形成される内部空間と、
前記蓋により前記開口が閉塞された状態において、前記内部空間に不活性ガスを供給するよう構成された不活性ガス供給系と、
を備える基板処理装置が提供される。
本開示の一態様によれば、
基板を処理する反応容器と、
前記反応容器内にクリーニングガスを供給するよう構成されたクリーニングガス供給系と、
前記反応容器の開口を閉塞可能に構成され、金属材料により構成された蓋と、
前記蓋の前記反応容器の内側に面する側の面上に設けられ、少なくとも表面が第１の非金属材料により構成された保護部材と、
前記蓋と前記保護部材がそれぞれ互いに対向する面の間に形成される内部空間と、
前記蓋により前記開口が閉塞された状態において、前記内部空間に不活性ガスを供給するよう構成された不活性ガス供給系と、
を備える基板処理装置が提供される。
【0119】
（付記２）
付記１に記載の装置であって、
前記蓋及び前記保護部材の少なくとも何れかは、前記蓋と前記保護部材との間を第１封止部材により封止する第１封止部を備え、
前記内部空間は、前記蓋と前記保護部材がそれぞれ互いに対向する面と前記第１封止部とによって囲われた空間により構成されている。
付記１に記載の装置であって、
前記蓋及び前記保護部材の少なくとも何れかは、前記蓋と前記保護部材との間を第１封止部材により封止する第１封止部を備え、
前記内部空間は、前記蓋と前記保護部材がそれぞれ互いに対向する面と前記第１封止部とによって囲われた空間により構成されている。
【0120】
（付記３）
付記２に記載の装置であって、
前記第１封止部は、前記保護部材の外周に沿って、前記蓋及び前記保護部材の少なくとも何れかの全周に亘って設けられる。
付記２に記載の装置であって、
前記第１封止部は、前記保護部材の外周に沿って、前記蓋及び前記保護部材の少なくとも何れかの全周に亘って設けられる。
【0121】
（付記４）
付記１～３の何れかに記載の装置であって、
前記保護部材は、その外周端に、前記内部空間と前記反応容器内の空間との間で連通する１又は複数の貫通孔を有する。
付記１～３の何れかに記載の装置であって、
前記保護部材は、その外周端に、前記内部空間と前記反応容器内の空間との間で連通する１又は複数の貫通孔を有する。
【0122】
（付記５）
付記１～４の何れかに記載の装置であって、
前記不活性ガス供給系は、
前記蓋の前記内部空間に面する面に設けられた第１ガス供給口を介して、前記不活性ガスを前記内部空間に供給するよう構成されている。
付記１～４の何れかに記載の装置であって、
前記不活性ガス供給系は、
前記蓋の前記内部空間に面する面に設けられた第１ガス供給口を介して、前記不活性ガスを前記内部空間に供給するよう構成されている。
【0123】
（付記６）
付記５に記載の装置であって、
前記蓋は、前記反応容器の開口端との当接面に面する位置に設けられたガス導入口と、前記ガス導入口と前記第１ガス供給口が連通されるように接続するガス流路と、を備え、
前記反応容器は、前記蓋との前記当接面に面する位置に設けられた第２ガス供給口を備え、
前記第２ガス供給口と前記ガス導入口は、前記反応容器の前記開口が閉塞された状態において、前記第２ガス供給口と前記ガス導入口が連通されるように配置されている。
付記５に記載の装置であって、
前記蓋は、前記反応容器の開口端との当接面に面する位置に設けられたガス導入口と、前記ガス導入口と前記第１ガス供給口が連通されるように接続するガス流路と、を備え、
前記反応容器は、前記蓋との前記当接面に面する位置に設けられた第２ガス供給口を備え、
前記第２ガス供給口と前記ガス導入口は、前記反応容器の前記開口が閉塞された状態において、前記第２ガス供給口と前記ガス導入口が連通されるように配置されている。
【0124】
（付記７）
付記６に記載の装置であって、
前記蓋及び前記開口端の少なくとも何れかは、前記当接面に面している前記蓋の外周に沿って設けられた溝を備え、
前記第２ガス供給口は、前記蓋により前記開口が閉塞された状態において、前記溝を介して前記ガス導入口に接続される。
付記６に記載の装置であって、
前記蓋及び前記開口端の少なくとも何れかは、前記当接面に面している前記蓋の外周に沿って設けられた溝を備え、
前記第２ガス供給口は、前記蓋により前記開口が閉塞された状態において、前記溝を介して前記ガス導入口に接続される。
【0125】
（付記８）
付記７に記載の装置であって、
前記蓋及び前記開口端の少なくとも何れかは、前記蓋の外周に沿って設けられている、前記蓋により前記開口が閉塞された状態において第２封止部材により前記当接面の間を封止する第２封止部を備え、
前記溝は、前記第２封止部よりも前記反応容器の中心から見て内側に設けられる。
付記７に記載の装置であって、
前記蓋及び前記開口端の少なくとも何れかは、前記蓋の外周に沿って設けられている、前記蓋により前記開口が閉塞された状態において第２封止部材により前記当接面の間を封止する第２封止部を備え、
前記溝は、前記第２封止部よりも前記反応容器の中心から見て内側に設けられる。
【0126】
（付記９）
付記８に記載の装置であって、
前記蓋部と前記反応容器の前記開口端との間には、前記蓋により前記開口が閉塞された状態において前記溝と前記反応容器内の空間とを連通させる間隙が設けられる。
付記８に記載の装置であって、
前記蓋部と前記反応容器の前記開口端との間には、前記蓋により前記開口が閉塞された状態において前記溝と前記反応容器内の空間とを連通させる間隙が設けられる。
【0127】
（付記１０）
付記９に記載の装置であって、
前記保護部材は、前記蓋により前記開口が閉塞された状態において、前記保護部材の外周端が前記開口端の内周よりも前記反応容器の中心から見て外側に位置するように設けられる。
付記９に記載の装置であって、
前記保護部材は、前記蓋により前記開口が閉塞された状態において、前記保護部材の外周端が前記開口端の内周よりも前記反応容器の中心から見て外側に位置するように設けられる。
【0128】
（付記１１）
付記１～１０の何れかに記載の装置であって、
前記反応容器の前記開口端は、マニホールドにより構成されている。
付記１～１０の何れかに記載の装置であって、
前記反応容器の前記開口端は、マニホールドにより構成されている。
【0129】
（付記１２）
付記１～１１の何れかに記載の装置であって、
前記保護部材は、ネジ（ボルト）によって前記蓋に固定される。
付記１～１１の何れかに記載の装置であって、
前記保護部材は、ネジ（ボルト）によって前記蓋に固定される。
【0130】
（付記１３）
付記１２に記載の装置であって、
前記ネジは、第２の非金属材料により形成されている。
付記１２に記載の装置であって、
前記ネジは、第２の非金属材料により形成されている。
【0131】
（付記１４）
付記１～１３の何れかに記載の装置であって、
前記クリーニングガス供給系から前記反応容器内に前記クリーニングガスを供給しながら、前記不活性ガス供給系から前記不活性ガスを前記内部空間内に供給するように、前記クリーニングガス供給系及び前記不活性ガス供給系を制御可能に構成された制御部、を更に備える。
付記１～１３の何れかに記載の装置であって、
前記クリーニングガス供給系から前記反応容器内に前記クリーニングガスを供給しながら、前記不活性ガス供給系から前記不活性ガスを前記内部空間内に供給するように、前記クリーニングガス供給系及び前記不活性ガス供給系を制御可能に構成された制御部、を更に備える。
【0132】
（付記１５）
付記１４に記載の装置であって、
前記反応容器内を排気する排気系を更に備え、
前記制御部は、前記クリーニングガスが供給されている前記反応容器内の圧力よりも、前記内部空間内の圧力が高くなるように、前記クリーニングガス供給系、前記不活性ガス供給系、及び前記排気系を制御可能に構成されている。
付記１４に記載の装置であって、
前記反応容器内を排気する排気系を更に備え、
前記制御部は、前記クリーニングガスが供給されている前記反応容器内の圧力よりも、前記内部空間内の圧力が高くなるように、前記クリーニングガス供給系、前記不活性ガス供給系、及び前記排気系を制御可能に構成されている。
【0133】
（付記１６）
付記１～１５の何れかに記載の装置であって、
前記蓋の内部又は下面に設けられる冷媒流路を更に備える。
付記１～１５の何れかに記載の装置であって、
前記蓋の内部又は下面に設けられる冷媒流路を更に備える。
【0134】
（付記１７）
付記１～１６の何れかに記載の装置であって、
前記保護部材は、石英および炭化シリコンの少なくとも何れかにより構成されている。
付記１～１６の何れかに記載の装置であって、
前記保護部材は、石英および炭化シリコンの少なくとも何れかにより構成されている。
【0135】
（付記１８）
付記１～１６の何れかに記載の装置であって、
前記保護部材は、表面が前記第１の非金属材料でコーティングされた金属部材により構成されている。
付記１～１６の何れかに記載の装置であって、
前記保護部材は、表面が前記第１の非金属材料でコーティングされた金属部材により構成されている。
【0136】
（付記１９）
本開示の他の態様によれば、
基板を処理する反応容器の開口を、金属材料により構成された蓋により閉塞する工程と、
前記蓋により前記開口が閉塞された状態において、前記蓋と、前記蓋の前記反応容器の内側に面する側の面上に設けられ、少なくとも表面が第１の非金属材料で構成された保護部材と、がそれぞれ互いに対向する面の間に形成される内部空間に不活性ガスを供給する工程と、
前記内部空間に前記不活性ガスが供給された状態において、前記反応容器内にクリーニングガスを供給する工程と、
を有するクリーニング方法が提供される。
本開示の他の態様によれば、
基板を処理する反応容器の開口を、金属材料により構成された蓋により閉塞する工程と、
前記蓋により前記開口が閉塞された状態において、前記蓋と、前記蓋の前記反応容器の内側に面する側の面上に設けられ、少なくとも表面が第１の非金属材料で構成された保護部材と、がそれぞれ互いに対向する面の間に形成される内部空間に不活性ガスを供給する工程と、
前記内部空間に前記不活性ガスが供給された状態において、前記反応容器内にクリーニングガスを供給する工程と、
を有するクリーニング方法が提供される。
【0137】
（付記２０）
本開示のさらに他の態様によれば、
基板が収容された反応容器内に成膜ガスを供給することにより、前記基板上に膜を形成する工程と、
前記膜が形成された前記基板を前記反応容器内から搬出する工程と、
前記反応容器内から前記基板が搬出された後、付記１９に記載のクリーニング方法を行う工程と、
を有する半導体装置の製造方法が提供される。
本開示のさらに他の態様によれば、
基板が収容された反応容器内に成膜ガスを供給することにより、前記基板上に膜を形成する工程と、
前記膜が形成された前記基板を前記反応容器内から搬出する工程と、
前記反応容器内から前記基板が搬出された後、付記１９に記載のクリーニング方法を行う工程と、
を有する半導体装置の製造方法が提供される。
【0138】
（付記２１）
本開示のさらに他の態様によれば、
付記１９又は付記２０における各手順（各工程）を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（を記録したコンピュータにより読み取り可能な記録媒体）が提供される。
本開示のさらに他の態様によれば、
付記１９又は付記２０における各手順（各工程）を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（を記録したコンピュータにより読み取り可能な記録媒体）が提供される。
【符号の説明】
【0139】
１０ 基板処理装置
８１、９１ シャッタ（蓋）
１２１ コントローラ（制御部）
２００ ウエハ（基板）
２０１ 処理室
２０３ プロセスチューブ
２０９ マニホールド
６００、８００ プレート（保護部材）
８１、９１ シャッタ（蓋）
１２１ コントローラ（制御部）
２００ ウエハ（基板）
２０１ 処理室
２０３ プロセスチューブ
２０９ マニホールド
６００、８００ プレート（保護部材）
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】