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特許7581484クリーニング方法、半導体装置の製造方法、基板処理装置及びプログラム
(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】2024-11-01
(45)【発行日】2024-11-12
(54)【発明の名称】クリーニング方法、半導体装置の製造方法、基板処理装置及びプログラム
(51)【国際特許分類】
H01L 21/31 20060101AFI20241105BHJP
H01L 21/318 20060101ALI20241105BHJP
C23C 16/44 20060101ALI20241105BHJP
【ＦＩ】
H01L21/31 B
H01L21/318 B
C23C16/44 J
【請求項の数】
16
(21)【出願番号】P 2023506611
(86)(22)【出願日】2021-03-17
(86)【国際出願番号】 JP2021010933
(87)【国際公開番号】W WO2022195785
(87)【国際公開日】2022-09-22
【審査請求日】2023-06-27
(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】越 保信
(72)【発明者】
【氏名】浦野 裕司
(72)【発明者】
【氏名】野原 慎吾
(72)【発明者】
【氏名】原田 和宏
【審査官】加藤 芳健
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第２００８／０１６１４３（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０１４－２０９６３３（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２００７／１１６７６８（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０１２－２１６６９６（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｌ ２１／３１
Ｈ０１Ｌ ２１／３１８
Ｃ２３Ｃ １６／４４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板に成膜処理を行う処理室をクリーニングする方法であって、クリーニングガスが供給される前記処理室内をガス流れ方向に３つ以上のゾーンに区分け、前記処理室内において前記ガス流れ方向上流側に位置するゾーンと該ゾーンに隣接するゾーンとの間の温度差が前記ガス流れ方向下流側に位置するゾーンと該ゾーンに隣接するゾーンとの間の温度差よりも大きくなるように前記処理室内を加熱する加熱工程と、
前記加熱工程の後で、前記処理室内に前記クリーニングガスを供給する供給工程と、
を有し、
前記加熱工程では、前記処理室内の内面に付着した付着物のエッチングレートを、前記処理室内における前記ガス流れ方向下流側よりも前記処理室内における前記ガス流れ方向上流側で低くなるように前記処理室を加熱するクリーニング方法。
【請求項2】
前記加熱工程では、前記処理室内において前記ガス流れ方向上流側に位置するゾーンの温度が前記ガス流れ方向下流側に位置するゾーンの温度よりも低くなるように前記処理室内を加熱する、請求項１に記載のクリーニング方法。
【請求項3】
前記加熱工程では、前記処理室内において前記ガス流れ方向上流側に位置するゾーンの温度が前記ガス流れ方向中流側に位置するゾーンの温度よりも低くなるように前記処理室内を加熱する、請求項１又は２に記載のクリーニング方法。
【請求項4】
前記加熱工程では、前記処理室内の内面に付着した付着物のエッチングレートを、前記処理室内における前記ガス流れ方向下流側と前記処理室内における前記ガス流れ方向中流側とで実質的に同じになるように前記処理室を加熱する、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のクリーニング方法。
【請求項5】
前記処理室の内面に付着した付着物には、窒化膜が含まれ、前記クリーニングガスには、ハロゲン元素が含まれている請求項１乃至４のいずれか一項に記載のクリーニング方法。
【請求項6】
前記処理室の内面に付着した付着物には、ＳｉとＮを有する膜が含まれ、前記クリーニングガスには、フッ素元素が含まれている請求項１乃至５のいずれか一項に記載のクリーニング方法。
【請求項7】
前記クリーニングガスには、Ｆ２、ＨＦ、ＮＦ３及びＣＦ４からなる群から選択される少なくとも１つ以上が含まれている請求項１乃至６のいずれか一項に記載のクリーニング方法。
【請求項8】
前記クリーニングガスは、前記処理室の上流側から下流側へ向けて供給される請求項１乃至７のいずれか一項に記載のクリーニング方法。
【請求項9】
前記処理室の上流側には、クリーニングガスを供給可能なガス供給ノズルが接続されており、前記クリーニングガスは、前記ガス供給ノズルを通して前記処理室の上流側に供給される請求項１乃至８のいずれか一項に記載のクリーニング方法。
【請求項10】
前記処理室には、前記ガス供給ノズルとしての第１ガス供給ノズルよりも前記処理室の下流側に前記クリーニングガスを供給可能な第２ガス供給ノズルが接続されており、前記クリーニングガスは、前記第１ガス供給ノズルを通して前記処理室の上流側に供給されると共に、前記第２ガス供給ノズルを通して前記第１ガス供給ノズルよりも前記処理室の下流側に供給される請求項９に記載のクリーニング方法。
【請求項11】
前記第２ガス供給ノズルは、前記処理室の上流側から下流側へ向けて延びる部分と、該延びる部分に延びる方向に間隔をあけて形成された複数の噴射口と、を有しており、前記クリーニングガスは、第２ガス供給ノズルの延びる部分から複数の噴射口を通して前記処理室に供給される請求項１０に記載のクリーニング方法。
【請求項12】
前記供給工程の後で、第１元素を含む第１ガスと第２元素を含む第２ガスとを供給して、前記処理室の内面に前記第１元素の比率が前記成膜処理で基板に形成される膜の前記第１元素の比率以上となる膜を形成するプリコート処理を行うプリコート工程を、更に有する請求項１乃至１１のいずれか一項に記載のクリーニング方法。
【請求項13】
前記プリコート処理を行うときの前記処理室内の圧力を、前記成膜処理を行うときの前記処理室内の圧力よりも低くする請求項１２に記載のクリーニング方法。
【請求項14】
処理室内に基板を搬入する搬入工程と、前記処理室内を加熱し、前記処理室内に処理ガスを供給して前記基板上に膜を形成する成膜処理を行う成膜工程と、
前記処理室内から処理後の前記基板を搬出する搬出工程と、
クリーニングガスが供給される前記処理室内を前記クリーニングガスのガス流れ方向に３つ以上のゾーンに区分け、前記処理室内において前記ガス流れ方向上流側に位置するゾーンと該ゾーンに隣接するゾーンとの間の温度差が前記ガス流れ方向下流側に位置するゾーンと該ゾーンに隣接するゾーンとの間の温度差よりも大きくなるように前記処理室内を加熱し、加熱された前記処理室内に前記クリーニングガスを供給して前記処理室の内面に付着した膜形成材料を含む付着物を除去する除去工程と、
を有し、
前記除去工程では、前記処理室内の内面に付着した付着物のエッチングレートを、前記処理室内における前記ガス流れ方向下流側よりも前記処理室内における前記ガス流れ方向上流側で低くなるように前記処理室を加熱する半導体装置の製造方法。
【請求項15】
基板を処理する処理室と、前記処理室内に処理ガスを供給する処理ガス供給系と、
前記処理室内にクリーニングガスを供給するクリーニングガス供給系と、
前記処理室内を前記クリーニングガスのガス流れ方向に３つ以上のゾーンに区分けて各ゾーンを個別に加熱可能な加熱部と、
前記加熱部、前記処理ガス供給系及び前記クリーニングガス供給系を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記処理室内の内面に付着した付着物のエッチングレートを、前記処理室内における前記ガス流れ方向下流側よりも前記処理室内における前記ガス流れ方向上流側で低くなり且つ前記処理室内において前記ガス流れ方向上流側に位置するゾーンと該ゾーンに隣接するゾーンとの間の温度差が前記ガス流れ方向下流側に位置するゾーンと該ゾーンに隣接するゾーンとの間の温度差よりも大きくなるように前記処理室内を加熱するよう前記加熱部を制御可能に構成され、且つ、加熱された前記処理室内に前記クリーニングガスを供給するよう前記クリーニングガス供給系を制御可能に構成されている、
基板処理装置。
【請求項16】
コンピュータに、クリーニングガスが供給される処理室内をガス流れ方向に３つ以上のゾーンに区分け、前記処理室内において前記ガス流れ方向上流側に位置するゾーンと該ゾーンに隣接するゾーンとの間の温度差が前記ガス流れ方向下流側に位置するゾーンと該ゾーンに隣接するゾーンとの間の温度差よりも大きくなるように前記処理室内を加熱させる加熱手順と、
前記加熱手順では、前記処理室内の内面に付着した付着物のエッチングレートを、前記処理室内における前記ガス流れ方向下流側よりも前記処理室内における前記ガス流れ方向上流側で低くなるように前記処理室を加熱し、加熱された前記処理室内に前記クリーニングガスを供給する供給手順と、
を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、クリーニング方法、半導体装置の製造方法、基板処理装置及びプログラムに関するものである。
【背景技術】
【0002】
半導体装置（デバイス）の製造工程の一工程として、処理室内の基板に対して原料ガスや反応ガスを供給し、基板上に膜を形成する成膜処理が行われることがある。成膜処理を行うと、処理室の内面に膜形成材料を含む付着物が付着することがある。そのため、成膜処理を行った後、基板を処理する処理室内へクリーニングガスを供給して前記処理室内をクリーニングする方法が知られている（例えば、特開２００７－１３２０５号公報及び特開２０１２-２１６６９６号公報参照）。
【発明の概要】
【0003】
ところで、クリーニング後の成膜処理では、基板毎の処理が不均一になることがある。
【0004】
本開示の目的は、クリーニング後の基板処理工程において、基板毎の処理を均一に近づけられ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】
【0005】
本開示の一態様によれば、
基板に成膜処理を行う処理室をクリーニングする方法であって、
クリーニングガスが供給される処理室内をガス流れ方向に３つ以上のゾーンに区分け、前記処理室内において前記ガス流れ方向上流側に位置するゾーンと該ゾーンに隣接するゾーンとの間の温度差が前記ガス流れ方向下流側に位置するゾーンと該ゾーンに隣接するゾーンとの間の温度差よりも大きくなるように前記処理室内を加熱する加熱工程と、
前記加熱工程の後で、前記処理室内に前記クリーニングガスを供給する供給工程と、
を有するクリーニング方法が提供される。
基板に成膜処理を行う処理室をクリーニングする方法であって、
クリーニングガスが供給される処理室内をガス流れ方向に３つ以上のゾーンに区分け、前記処理室内において前記ガス流れ方向上流側に位置するゾーンと該ゾーンに隣接するゾーンとの間の温度差が前記ガス流れ方向下流側に位置するゾーンと該ゾーンに隣接するゾーンとの間の温度差よりも大きくなるように前記処理室内を加熱する加熱工程と、
前記加熱工程の後で、前記処理室内に前記クリーニングガスを供給する供給工程と、
を有するクリーニング方法が提供される。
【発明の効果】
【0006】
本開示によれば、クリーニング後の基板処理工程において、基板毎の処理を均一に近づけることができる。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1】本開示の一実施形態に係る基板処理装置の概略構成図である。
【図4】本開示の一実施形態に係る基板処理装置の制御部の構成を示す図である。
【図5】本開示の一実施形態に係る基板処理工程のフロー図である。
【図6】比較例の基板処理装置において処理室内の累積膜厚と膜厚変動率の関係を示すグラフである。
【図7】実施例の基板処理装置において処理室内の累積膜厚と膜厚変動率の関係を示すグラフである。
【図8】本開示の他の実施形態に係る基板処理装置に含まれる処理炉の縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下、本開示の一実施形態について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。
【0009】
＜基板処理装置＞
図１は、本実施形態に係る基板処理装置１０を示す図である。この基板処理装置１０は、半導体装置の製造に使用される。具体的には、本実施形態の基板処理装置１０は、バッチ式縦型熱処理装置として構成されている。
図１は、本実施形態に係る基板処理装置１０を示す図である。この基板処理装置１０は、半導体装置の製造に使用される。具体的には、本実施形態の基板処理装置１０は、バッチ式縦型熱処理装置として構成されている。
【0010】
本実施形態の基板処理装置１０は、図１に示されるように、処理炉２０を備えている。この処理炉２０は、処理室３０と、処理ガス供給系４０と、クリーニングガス供給系５０と、加熱部としてのヒータ６０と、制御部としてのコントローラ７０とを備えている。
【0011】
（処理室）
処理炉２０は、図１に示されるように、処理容器としての反応管３２を備えている。この反応管３２は、処理炉２０の上下方向を軸方向（すなわち、管軸方向）として処理炉２０に設置されている。また、反応管３２は、内管３４と、外管３６と、を有している。
処理炉２０は、図１に示されるように、処理容器としての反応管３２を備えている。この反応管３２は、処理炉２０の上下方向を軸方向（すなわち、管軸方向）として処理炉２０に設置されている。また、反応管３２は、内管３４と、外管３６と、を有している。
【0012】
内管３４は、筒状（本実施形態では円筒状）に形成されている。この内管３４の内部空間は、処理室３０を構成している。処理室３０は、基板としてのウエハ２００を処理する。この処理室３０は、ウエハ２００を後述するボート１４８によって水平姿勢で垂直方向に多段に整列した状態で保持可能な基板保持具の一例であるボート１４８を収容可能に構成されている。
【0013】
また、内管３４は、耐熱性材料で形成されている。内管３４を構成する材料としては、例えば、石英（ＳｉＯ２）、炭化シリコン（ＳｉＣ）等が挙げられる。
【0014】
外管３６は、上端が閉塞された筒状（本実施形態では円筒状）に形成されている。この外管３６は、内管３４の径方向外側に該内管３４を囲うように配置されている。また、外管３６は、内管３４と同心円状に配置されている。そして、図１に示されるように、内管３４と外管３６との間には、隙間が形成されている。
【0015】
また、外管３６は、耐熱性材料で形成されている。外管３６を構成する材料としては、例えば、石英（ＳｉＯ２）、炭化シリコン（ＳｉＣ）等が挙げられる。なお、本実施形態では、内管３４と外管３６は同じ耐熱材料で形成されているが、本開示はこの構成に限定されない。
【0016】
外管３６の下方には、外管３６と同心円状にマニホールド３８が設けられている。このマニホールド３８は、上端及び下端が開口した円筒形状に形成されている。また、マニホールド３８は、内管３４と外管３６とに係合して、内管３４と外管３６を支持している。また、マニホールド３８を構成する材料としては、例えば、ニッケル合金やステンレス等の金属材料、あるいは、石英やＳｉＣ等の耐熱性材料が挙げられる。なお、マニホールド３８と外管３６との間には、図示しないシール部材としてのＯリングが設けられている。また、マニホールド３８が処理炉２０の図示しない支持部に支持されることにより、反応管３２は、上下方向を軸方向として垂直に据え付けられた状態となっている。
【0017】
（処理ガス供給系）
処理ガス供給系４０は、処理室内に処理ガス（原料ガス）を供給するように構成されている。この処理ガス供給系４０は、第１処理ガス供給系４２と、第２処理ガス供給系４４と、を有している。
処理ガス供給系４０は、処理室内に処理ガス（原料ガス）を供給するように構成されている。この処理ガス供給系４０は、第１処理ガス供給系４２と、第２処理ガス供給系４４と、を有している。
【0018】
第１処理ガス供給系４２は、少なくとも図１に示す、第１ガス供給ノズルとしてのノズル８０と、ガス供給管９０と、バルブ１００と、ＭＦＣ１１０と、バルブ１２０とで構成されている。なお、図１に示す、第２ガス供給ノズルとしてのノズル８１と、ガス供給管９１と、バルブ１０１と、ＭＦＣ１１１と、バルブ１２１とを第１処理ガス供給系４２に加えてもよい。更に、第１処理ガス供給源１３０を第１処理ガス供給系４２に加えてもよい。
【0019】
ノズル８０は、マニホールド３８の周壁に接続されており、処理室３０内に連通している。このため、第１処理ガスがノズル８０を介して処理室３０内に供給されるようになっている。このノズル８０の第１処理ガスの流れ方向上流端には、ガス供給管９０が接続されている。このガス供給管９０には、第１処理ガスの流れ方向上流側から順に、第１処理ガス供給源１３０、バルブ１２０、ガス流量制御器としてのＭＦＣ（マスフローコントローラ）１１０及びバルブ１００が設けられている。なお、ノズル８０は、本開示の第１ノズルの一例である。
【0020】
ノズル８１は、マニホールド３８の周壁を貫通し、処理室３０の下側から上側へ向けて延びて処理室３０内に連通している。具体的には、ノズル８１は、マニホールド３８の周壁を貫通して水平方向に延び、途中で折れ曲がって反応管３２の軸方向に沿って処理室３０の下側から上側へ延びるＬ字形状とされている。また、ノズル８１の処理室３０の下側から上側へ延びる垂直部分８１Ａには、図３に示されるように、垂直部分８１Ａの延びる方向（本実施形態では、反応管３２の軸方向）に間隔をあけて複数の噴射口８１Ｂが設けられている。ノズル８１に供給された第１処理ガスは、複数の噴射口８１Ｂから処理室３０内に供給されるようになっている。ここで、噴射口８１Ｂは、垂直部分８１Ａの処理室３０における少なくとも中ゾーン３０Ｂ及び上ゾーン３０Ａに対応する部分にそれぞれ形成されているため、第１処理ガスを処理室３０の中ゾーン３０Ｂ及び上ゾーン３０Ａに直接供給することができる。ノズル８１の第１処理ガスの流れ方向上流端には、ガス供給管９１が接続されている。このガス供給管９１には第１処理ガスの流れ方向上流側から順に、第１処理ガス供給源１３０、バルブ１２１、ガス流量制御器としてのＭＦＣ（マスフローコントローラ）１１１及びバルブ１０１が設けられている。なお、ノズル８１は、本開示の第２ノズルの一例である。なお、本開示において、ノズル８１は必ずしも設ける必要はない。ノズル８１を設けて、ノズル８１から、第１処理ガスを供給することにより、ウエハ２００毎の処理均一性を向上させることができる。
【0021】
ＭＦＣ１１０、バルブ１００及びバルブ１２０、並びに、ＭＦＣ１１１、バルブ１０１及びバルブ１２１は、それぞれ後述するコントローラ７０に電気的に接続されている（図４参照）。コントローラ７０は、処理室３０内に供給される第１処理ガスの流量が、それぞれ所定のタイミングで所定の流量となるように、ＭＦＣ１１０、バルブ１００及びバルブ１２０、並びに、ＭＦＣ１１１、バルブ１０１及びバルブ１２１をそれぞれ制御するように構成されている。
【0022】
第２処理ガス供給系４４は、少なくとも図１に示す、第１ガス供給ノズルとしてのノズル８２と、ガス供給管９２と、バルブ１０２と、ＭＦＣ１１２と、バルブ１２２で構成される。また、第２ガス供給ノズルとしてのノズル８３と、ガス供給管９３と、バルブ１０３と、ＭＦＣ１１３と、バルブ１２３とを第２処理ガス供給系４４に加えてもよい。更に、第２処理ガス供給源１３１を第２処理ガス供給系４４に加えてもよい。
【0023】
ノズル８２は、マニホールド３８の周壁に接続されており、処理室３０内に連通している。このため、第２処理ガスがノズル８２を介して処理室３０内に供給されるようになっている。このノズル８２の第２処理ガスの流れ方向上流端には、ガス供給管９２が接続されている。このガス供給管９２には、第２処理ガスの流れ方向上流側から順に、第２処理ガス供給源１３１、バルブ１２２、ガス流量制御器としてのＭＦＣ（マスフローコントローラ）１１２及びバルブ１０２が設けられている。なお、ノズル８２は、本開示の第１ノズルの一例である。
【0024】
ノズル８３は、マニホールド３８の周壁を貫通し、処理室３０の下側から上側へ向けて延びて処理室３０内に連通している。具体的には、ノズル８３は、マニホールド３８の周壁を貫通して水平方向に延び、途中で折れ曲がって反応管３２の軸方向に沿って処理室３０の下側から上側へ延びるＬ字形状とされている。また、ノズル８３の処理室３０の下側から上側へ延びる垂直部分８３Ａには、図３に示されるように、垂直部分８３Ａの延びる方向（本実施形態では、反応管３２の軸方向）に間隔をあけて複数の噴射口８３Ｂが設けられている。ノズル８３に供給された第２処理ガスは、複数の噴射口８３Ｂから処理室３０内に供給されるようになっている。ここで、噴射口８３Ｂは、垂直部分８３Ａの処理室３０における少なくとも中ゾーン３０Ｂ及び上ゾーン３０Ａに対応する部分にそれぞれ形成されているため、第１処理ガスを処理室３０の中ゾーン３０Ｂ及び上ゾーン３０Ａに直接供給することができる。ノズル８３の第２処理ガスの流れ方向上流端には、ガス供給管９３が接続されている。このガス供給管９３には第２処理ガスの流れ方向上流側から順に、第２処理ガス供給源１３１、バルブ１２３、ガス流量制御器としてのＭＦＣ（マスフローコントローラ）１１３及びバルブ１０３が設けられている。
なお、ノズル８３は、本開示の第２ノズルの一例である。また、本開示において、ノズル８３は、かならずしも設ける必要は無い。ノズル８３を設けて、ノズル８３から第２処理ガスを供給することにより、ウエハ２００毎の処理均一性を向上させることが可能となる。
なお、ノズル８３は、本開示の第２ノズルの一例である。また、本開示において、ノズル８３は、かならずしも設ける必要は無い。ノズル８３を設けて、ノズル８３から第２処理ガスを供給することにより、ウエハ２００毎の処理均一性を向上させることが可能となる。
【0025】
ＭＦＣ１１２、バルブ１０２及びバルブ１２２、並びに、ＭＦＣ１１３、バルブ１０３及びバルブ１２３は、それぞれコントローラ７０に電気的に接続されている（図４参照）。コントローラ７０は、処理室３０内に供給される第２処理ガスの流量が、それぞれ所定のタイミングで所定の流量となるように、ＭＦＣ１１２、バルブ１０２及びバルブ１２２、並びに、ＭＦＣ１１３、バルブ１０３及びバルブ１２３をそれぞれ制御するように構成されている。
【0026】
（クリーニングガス供給系）
クリーニングガス供給系５０は、処理室３０内にクリーニングガスを供給するように構成されている。このクリーニングガス供給系５０は、図１に示されるように、第１クリーニングガス供給系５２と、第２クリーニングガス供給系５４とを有している。
クリーニングガス供給系５０は、処理室３０内にクリーニングガスを供給するように構成されている。このクリーニングガス供給系５０は、図１に示されるように、第１クリーニングガス供給系５２と、第２クリーニングガス供給系５４とを有している。
【0027】
第１クリーニングガス供給系５２は、主にノズル８０と、ガス供給管９４と、バルブ１０４と、ＭＦＣ１１４と、バルブ１２４で構成される。また、ノズル８１と、ガス供給管９５と、バルブ１０５と、ＭＦＣ１１５と、バルブ１２５とを第１クリーニングガス供給系５２に加えてもよい。更に、クリーニングガス供給源１３２を第１クリーニングガス供給系５２に加えてもよい。
【0028】
図１に示されるように、ガス供給管９０のバルブ１００とノズル８０との間には、処理室３０内にクリーニングガスを供給するためのガス供給管９４が接続されている。ガス供給管９４には、クリーニングガスの流れ方向上流側から順に、クリーニングガス供給源１３２、バルブ１２４、ガス流量制御器としてのＭＦＣ（マスフローコントローラ）１１４、及びバルブ１０４が設けられている。
【0029】
ガス供給管９１のバルブ１０１とノズル８１との間には、処理室３０内にクリーニングガスを供給するためのガス供給管９５が接続されている。ガス供給管９５には、クリーニングガスの流れ方向上流側から順に、クリーニングガス供給源１３２、バルブ１２５、ガス流量制御器としてのＭＦＣ（マスフローコントローラ）１１５、及びバルブ１０５が設けられている。
【0030】
ＭＦＣ１１４、バルブ１０４及びバルブ１２４、並びに、ＭＦＣ１１５、バルブ１０５及びバルブ１２５は、それぞれコントローラ７０に電気的に接続されている（図４参照）。コントローラ７０は、処理室３０内に供給されるクリーニングガスの流量が、それぞれ所定のタイミングで所定の流量となるように、ＭＦＣ１１４、バルブ１０４及びバルブ１２４、並びに、ＭＦＣ１１５、バルブ１０５及びバルブ１２５をそれぞれ制御するように構成されている。
【0031】
第２クリーニングガス供給系５４は、少なくともノズル８２と、ガス供給管９６と、バルブ１０６と、ＭＦＣ１１６と、バルブ１２６とで構成されている。また、ノズル８３と、ガス供給管９７と、バルブ１０７と、ＭＦＣ１１７と、バルブ１２７とを第２クリーニングガス供給系５４に加えてもよい。更に、クリーニングガス供給源１３２を第２クリーニングガス供給系５４に加えてもよい。
【0032】
図１に示されるように、ガス供給管９２のバルブ１０２とノズル８２との間には、処理室３０内にクリーニングガスを供給するためのガス供給管９６が接続されている。ガス供給管９６には、クリーニングガスの流れ方向上流側から順に、クリーニングガス供給源１３２、バルブ１２６、ガス流量制御器としてのＭＦＣ（マスフローコントローラ）１１６、及びバルブ１０６が設けられている。
【0033】
ガス供給管９３のバルブ１０３とノズル８３との間には、処理室３０内にクリーニングガスを供給するためのガス供給管９７が接続されている。ガス供給管９７には、クリーニングガスの流れ方向上流側から順に、クリーニングガス供給源１３２、バルブ１２７、ガス流量制御器としてのＭＦＣ（マスフローコントローラ）１１７、及びバルブ１０７が設けられている。
【0034】
ＭＦＣ１１６、バルブ１０６及びバルブ１２６、並びに、ＭＦＣ１１７、バルブ１０７及びバルブ１２７は、それぞれコントローラ７０に電気的に接続されている（図４参照）。コントローラ７０は、処理室３０内に供給されるクリーニングガスの流量が、それぞれ所定のタイミングで所定の流量となるように、ＭＦＣ１１６、バルブ１０６及びバルブ１２６、並びに、ＭＦＣ１１７、バルブ１０７及びバルブ１２７をそれぞれ制御するように構成されている。
【0035】
この様な構成により、クリーニングガスを、処理室３０の上流側（下側）から下流側（上側）に向けて供給する。
【0036】
なお、本実施形態では、複数のクリーニングガス供給系で、一つのクリーニングガス供給源を使用しているが、本開示はこの構成に限定されず、クリーニングガス供給系毎に一つのクリーニングガス供給源を使用してもよい。
【0037】
（不活性ガス供給系）
また、処理炉２０は、不活性ガス供給系５８を備えている。この不活性ガス供給系５８は、処理室３０内に不活性ガスを供給するように構成されている。
また、処理炉２０は、不活性ガス供給系５８を備えている。この不活性ガス供給系５８は、処理室３０内に不活性ガスを供給するように構成されている。
【0038】
不活性ガス供給系５８は、少なくともノズル８２と、ガス供給管９８と、バルブ１０８と、ＭＦＣ１１８と、バルブ１２８とで構成される。ノズル８３と、ガス供給管９９と、バルブ１０９と、ＭＦＣ１１９と、バルブ１２９とを不活性ガス供給系５８に加えてもよい。更に、不活性ガス供給源１３３を不活性ガス供給系５８に加えてもよい。
【0039】
図１に示されるように、ガス供給管９２のバルブ１０２とノズル８２との間には、処理室３０内に不活性ガスを供給するためのガス供給管９８が接続されている。ガス供給管９８には、不活性ガスの流れ方向上流側から順に、不活性ガス供給源１３３、バルブ１２８、ガス流量制御器としてのＭＦＣ（マスフローコントローラ）１１８、及びバルブ１０８が設けられている。
【0040】
ガス供給管９３のバルブ１０３とノズル８３との間には、処理室３０内に不活性ガスを供給するためのガス供給管９９が接続されている。ガス供給管９９には、不活性ガスの流れ方向上流側から順に、不活性ガス供給源１３３、バルブ１２９、ガス流量制御器としてのＭＦＣ（マスフローコントローラ）１１９、及びバルブ１０９が設けられている。
【0041】
ＭＦＣ１１８、バルブ１０８及びバルブ１２８、並びに、ＭＦＣ１１９、バルブ１０９及びバルブ１２９は、それぞれコントローラ７０に電気的に接続されている（図４参照）。コントローラ７０は、処理室３０内に供給されるクリーニングガスの流量が、それぞれ所定のタイミングで所定の流量となるように、ＭＦＣ１１８、バルブ１０８及びバルブ１２８、並びに、ＭＦＣ１１９、バルブ１０９及びバルブ１２９をそれぞれ制御するように構成されている。
【0042】
不活性ガスとしては、例えば、窒素（Ｎ２）ガスを用いてもよい。
【0043】
（排気系）
また、処理炉２０は、図１に示されるように、排気系１４０を備えている。この排気系１４０は、処理室３０内の雰囲気を排気するように構成されている。また、排気系１４０は、主に排気管１４１と、圧力センサ１４２と、ＡＰＣバルブ１４３、真空ポンプ１４４とで構成されている。
また、処理炉２０は、図１に示されるように、排気系１４０を備えている。この排気系１４０は、処理室３０内の雰囲気を排気するように構成されている。また、排気系１４０は、主に排気管１４１と、圧力センサ１４２と、ＡＰＣバルブ１４３、真空ポンプ１４４とで構成されている。
【0044】
排気管１４１は、マニホールド３８の周壁に接続されている。また、排気管１４１は、内管３４と外管３６との間の隙間によって形成される筒状空間３７の下端部に配置されており、筒状空間３７と連通している。この構成により、排気管１４１は、筒状空間３７を介して処理室３０内の雰囲気を排気するようになっている。
【0045】
排気管１４１のマニホールド３８との接続側と反対側には、圧力検出器としての圧力センサ１４２及び圧力調整装置としてのＡＰＣバルブ１４３を介して真空排気装置としての真空ポンプ１４４が設けられている。
【0046】
真空ポンプ１４４は、処理室３０内の圧力が所定の圧力（真空度）となるよう排気するように構成されている。ＡＰＣバルブ１４３及び圧力センサ１４２には、コントローラ７０が電気的に接続されている。コントローラ７０は、処理室３０内の圧力が所望の圧力となるように、圧力センサ１４２により検出された圧力情報に基づいてＡＰＣバルブ１４３を所望のタイミングにて制御するように構成されている。
【0047】
上述のように構成されることで、第１処理ガス供給系から供給された第１処理ガス、第２処理ガス供給系から供給された第２処理ガス、クリーニングガス供給系から供給されたクリーニングガス、及び不活性ガス供給系から供給された不活性ガスは、それぞれ内管３４の内部空間（処理室３０内）を上昇し、内管３４の上端開口から筒状空間３７に流出し、筒状空間３７を流下した後、排気管１４１から排気される（図２参照）。
【0048】
マニホールド３８の下方には、マニホールド３８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１４６が設けられている。このシールキャップ１４６は、マニホールド３８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。また、シールキャップ１４６は、円盤状に形成されている。シールキャップ１４６を構成する材料としては、例えばステンレス等の金属材料が挙げられる。また、シールキャップ１４６の上面には、マニホールド３８の下端と当接するシール部材としての図示しないＯリングが設けられている。
【0049】
シールキャップ１４６上にはボート１４８を支持する支持台１４９が設けられている。支持台１４９は、耐熱性材料で構成されている。支持台１４９を構成する材料としては、例えば石英や炭化シリコン（ＳｉＣ）等が挙げられる。この支持台１４９は、ヒータ６０からの熱をマニホールド３８側に伝えにくくする断熱部として機能する。
【0050】
上述したようにボート１４８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可能に構成されている。ボート１４８は、例えば石英や炭化シリコン等の耐熱性材料により構成されている。
【0051】
また、シールキャップ１４６の下側には、ボート１４８を回転させる図示しない回転機構及びボート１４８を昇降させる図示しないボートエレベータが設けられている。回転機構は、回転動作により、処理室３０内でボート１４８を回転させることができる。また、ボートエレベータは、昇降動作により、ボート１４８を処理室３０内に出し入れさせることができる。
【0052】
（ヒータ）
加熱部としてのヒータ６０は、筒状（本実施形態では、円筒状）に形成されている。反応管３２の径方向外側に該反応管３２を囲うように配置されている。また、ヒータ６０は、反応管３２と同心円状に配置されている。
加熱部としてのヒータ６０は、筒状（本実施形態では、円筒状）に形成されている。反応管３２の径方向外側に該反応管３２を囲うように配置されている。また、ヒータ６０は、反応管３２と同心円状に配置されている。
【0053】
ヒータ６０は、図１に示されるように、処理室３０内をクリーニングガスのガス流れ方向に３つ以上のゾーンに区分けて各ゾーンを個別に加熱可能に構成されている。具体的には、本実施形態のヒータ６０は、軸方向に３つに分割されており、上から順にヒータ部６０Ａ、ヒータ部６０Ｂ、ヒータ部６０Ｃとされている。これらのヒータ部６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃはそれぞれコントローラ７０によって個別に制御されている。具体的には、コントローラ７０は、各ヒータ部に設けられた各ヒータ素線への電力供給を制御（例えば、サイリスタのオンオフ制御）することで、各ヒータ部の発熱温度を調節可能に構成されている。そして、処理室３０のヒータ部６０Ａによって加熱される範囲が処理室３０の上ゾーン３０Ａであり、処理室３０のヒータ部６０Ｂによって加熱される範囲が処理室３０の中ゾーン３０Ｂであり、処理室３０のヒータ部６０Ｃによって加熱される範囲が処理室３０の下ゾーン３０Ｃである。なお、上ゾーン３０Ａは処理室３０のクリーニングガスの流れ方向下流側に位置するゾーンであり、中ゾーン３０Ｂは処理室３０のクリーニングガスの流れ方向中流側に位置するゾーンであり、下ゾーン３０Ｃは処理室３０のクリーニングガスの流れ方向上流側に位置するゾーンである。ここで、処理室３０内におけるガス流れ方向の下流側とは、処理室３０内の雰囲気を排気する排気系に近い側を意味し、ガス流れ方向の上流側とは、下流側とは反対側を意味する。また、ガス流れ方向の中流側とは、下流側と上流側の中間付近を意味する。即ち、ガス流れの上流側、中流側、下流側のそれぞれと、ヒータ６０の各ゾーンの位置に一致しなくてもよい。
【0054】
図１に示されるように、筒状空間３７には、反応管３２内の温度を検出するための温度検出器としての温度センサが設置されている。具体的には、筒状空間３７のヒータ部６０Ａによって加熱される範囲に温度センサ６２Ａが設置され、筒状空間３７のヒータ部６０Ｂによって加熱される範囲に温度センサ６２Ｂが設置され、筒状空間３７のヒータ部６０Ｃによって加熱される範囲に温度センサ６２Ｃが設置されている。
【0055】
ヒータ部６０Ａ、ヒータ部６０Ｂ、ヒータ部６０Ｃ、温度センサ６２Ａ、温度センサ６２Ｂ及び温度センサ６２Ｃには、コントローラ７０が電気的に接続されている。このコントローラ７０は、処理室３０内の温度が所望の温度分布となるように、各温度センサにより検出された温度情報に基づいてヒータ６０の各ヒータ部への電力供給を所望のタイミングにて制御するように構成されている。
【0056】
（コントローラ）
コントローラ７０は、コンピュータとして構成されている。このコンピュータは、図４に示されるように、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１２１Ａ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）１２１Ｂ、記憶装置７３、Ｉ／Ｏポート７４を備えている。
コントローラ７０は、コンピュータとして構成されている。このコンピュータは、図４に示されるように、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１２１Ａ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）１２１Ｂ、記憶装置７３、Ｉ／Ｏポート７４を備えている。
【0057】
ＲＡＭ７２、記憶装置７３、Ｉ／Ｏポート７４は、内部バス７５を介して、ＣＰＵ７１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７０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７６が接続されている。
【0058】
記憶装置７３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７３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。
【0059】
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７０に実行させ、所定の結果を得ることが出来るように組み合わされたものであり、プログラムとして機能する。以下、プロセスレシピや制御プログラム等を総称して、単に、プログラムともいう。
【0060】
本開示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、それらの両方を含む場合がある。ＲＡＭ７２は、ＣＰＵ７１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。
【0061】
Ｉ／Ｏポート７４には、バルブ１００～１０９と、ＭＦＣ（マスフローコントローラ）１１０～１１９と、バルブ１２０～１２９と、圧力センサ１４２と、ＡＰＣバルブ１４３と、真空ポンプ１４４と、ヒータ６０のヒータ部６０Ａ～６０Ｃと、各温度センサ６２Ａ～６２Ｃ、図示しない回転機構、図示しないボートエレベータ等が接続されている。
【0062】
ＣＰＵ７１は、記憶装置７３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７６からの操作コマンドの入力等に応じて記憶装置７３からプロセスレシピを読み出すように構成されている。
【0063】
ＣＰＵ７１は、読み出したプロセスレシピの内容に沿うように、ＭＦＣ１１０～１１９による各種ガスの流量調整動作、バルブ１００～１０９及びバルブ１１０～１１９の開閉動作、ＡＰＣバルブ１４３の開閉動作を制御することが可能なように構成されている。また、ＣＰＵ７１は、圧力センサ１４２に基づくＡＰＣバルブ１４３による圧力調整動作、真空ポンプ１４４の起動および停止、各温度センサ６２Ａ～６２Ｃに基づくヒータ６０（各ヒータ部６０Ａ～６０Ｃ）の温度調整動作を制御することが可能なように構成されている。さらに、ＣＰＵ７１は、ボート回転機構によるボート１４８の回転および回転速度調節動作、ボートエレベータによるボート１４８の昇降動作等を制御することが可能なように構成されている。
【0064】
コントローラ７０は、専用のコンピュータとして構成されている場合に限らず、汎用のコンピュータとして構成されていてもよい。例えば、上述のプログラムを格納した外部記憶装置７７を用意し、この外部記憶装置７７を用いて汎用のコンピュータにプログラムをインストールすること等により、本実施形態のコントローラ７０を構成することができる。外部記憶装置としては、例えば、ハードディスク等の磁気ディスク、ＣＤ等の光ディスク、ＭＯ等の光磁気ディスク、ＵＳＢメモリ等の半導体メモリ等が挙げられる。
【0065】
但し、コンピュータにプログラムを供給するための手段は、外部記憶装置７７を介して供給する場合に限らない。例えば、インターネットや専用回線等の通信手段を用い、外部記憶装置７７を介さずにプログラムを供給するようにしてもよい。記憶装置７３や外部記憶装置７７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。本開示において記録媒体という言葉を用いた場合は、記憶装置７３単体のみを含む場合、外部記憶装置７７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。
【0066】
また、本実施形態のコントローラ７０は、処理室３０内においてガス流れ方向上流側に位置するゾーン（下ゾーン３０Ｃ）と該ゾーンに隣接するゾーン（中ゾーン３０Ｂ）との間の温度差（Ｔ２）がガス流れ方向下流側に位置するゾーン（上ゾーン３０Ａ）と該ゾーンに隣接するゾーン（中ゾーン３０Ｂ）との間の温度差（Ｔ１）よりも大きくなるように処理室３０内を加熱するようヒータ６０の各ヒータ部６０Ａ～６０Ｃを制御可能に構成されている。そして、コントローラ７０は、加熱された処理室３０内の温度状態（Ｔ２＞Ｔ１の温度状態）を維持しながら、処理室３０内にクリーニングガスを供給するようクリーニングガス供給系５０を制御可能に構成されている。
【0067】
＜基板処理工程＞
次に、半導体装置の製造工程の一工程として、ウエハ２００上に膜を形成する成膜処理を行う成膜工程と、処理室３０の内面に付着した膜形成材料を除去する除去工程としてのクリーニング工程と、処理室３０の内面に所定の厚さの膜を形成するプリコート工程と、を順に実施する基板処理工程について、図５を参照しながら説明する。なお、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７０により制御される。
次に、半導体装置の製造工程の一工程として、ウエハ２００上に膜を形成する成膜処理を行う成膜工程と、処理室３０の内面に付着した膜形成材料を除去する除去工程としてのクリーニング工程と、処理室３０の内面に所定の厚さの膜を形成するプリコート工程と、を順に実施する基板処理工程について、図５を参照しながら説明する。なお、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７０により制御される。
【0068】
（搬入工程）
搬入工程Ｓ２１０では、処理室３０内にウエハ２００を搬入する。具体的に説明すると、まず、複数枚のウエハ２００をボート１４８に装填（ウエハチャージ）する。そして、図１に示されるように、複数枚のウエハ２００を保持したボート１４８を、図示しないボートエレベータによって上昇させて処理室３０内に搬入（ボートロード）する。この状態で、シールキャップ１４６は図示しないＯリングを介してマニホールド３８の下端をシールした状態となる。
搬入工程Ｓ２１０では、処理室３０内にウエハ２００を搬入する。具体的に説明すると、まず、複数枚のウエハ２００をボート１４８に装填（ウエハチャージ）する。そして、図１に示されるように、複数枚のウエハ２００を保持したボート１４８を、図示しないボートエレベータによって上昇させて処理室３０内に搬入（ボートロード）する。この状態で、シールキャップ１４６は図示しないＯリングを介してマニホールド３８の下端をシールした状態となる。
【0069】
搬入工程Ｓ２１０を実施する際は、処理室３０内に不活性ガス（本実施形態では窒素ガス）を供給して処理室３０内をパージする。具体的には、バルブ１０８及びバルブ１２８を開くことで、不活性ガス供給源１３３からガス供給管９８に供給された不活性ガスが、ＭＦＣ１１８にて所定の流量となるように制御された後、ガス供給管９８を経由して、ノズル８２から処理室３０内に供給される。また、バルブ１０９及びバルブ１２９を開くことで、不活性ガス供給源１３３からガス供給管９９に供給された不活性ガスが、ＭＦＣ１１９にて所定の流量となるように制御された後、ガス供給管９９を経由して、ノズル８３から処理室３０内に供給される。このようにして処理室３０内に不活性ガスが供給されて、処理室３０内がパージされる。なお、処理室３０内への不活性ガスの供給は、基板処理工程の全工程が終了するまで継続する。
【0070】
（成膜工程）
成膜工程Ｓ２２０では、処理室内を加熱し、処理室３０内に処理ガスを供給してウエハ２００上に膜を形成する成膜処理を行う。具体的に説明すると、まず、処理室３０内が所定の成膜圧力（真空度）となるように真空ポンプ１４４によって真空排気する。この際、処理室３０内の圧力は圧力センサ１４２で測定され、この測定された圧力情報に基づきＡＰＣバルブ１４３がフィードバック制御される。また、処理室３０内が所定の温度となるようにヒータ６０によって加熱する。この際、処理室３０内の温度が所定の温度（成膜温度）となるように、温度センサ６２Ａ～６２Ｃがそれぞれ検出した温度情報に基づきヒータ６０のヒータ部６０Ａ～６０Ｃへの電力供給がフィードバック制御される（Ｓ２２１）。続いて、図示しない回転機構によるボート１４８及びウエハ２００の回転を開始する。
成膜工程Ｓ２２０では、処理室内を加熱し、処理室３０内に処理ガスを供給してウエハ２００上に膜を形成する成膜処理を行う。具体的に説明すると、まず、処理室３０内が所定の成膜圧力（真空度）となるように真空ポンプ１４４によって真空排気する。この際、処理室３０内の圧力は圧力センサ１４２で測定され、この測定された圧力情報に基づきＡＰＣバルブ１４３がフィードバック制御される。また、処理室３０内が所定の温度となるようにヒータ６０によって加熱する。この際、処理室３０内の温度が所定の温度（成膜温度）となるように、温度センサ６２Ａ～６２Ｃがそれぞれ検出した温度情報に基づきヒータ６０のヒータ部６０Ａ～６０Ｃへの電力供給がフィードバック制御される（Ｓ２２１）。続いて、図示しない回転機構によるボート１４８及びウエハ２００の回転を開始する。
【0071】
処理室３０内が所定の成膜温度、所定の成膜圧力に維持された状態で、第１処理ガス及び第２処理ガスの処理室３０内への供給を開始する（Ｓ２２２）。具体的には、バルブ１００及びバルブ１２０を開くことで第１処理ガス供給源１３０からガス供給管９０内に供給された第１処理ガスは、ＭＦＣ１１０にて所定の流量となるように制御された後、ガス供給管９０を通り、ノズル８０から処理室３０内に供給される。また、バルブ１０１及びバルブ１２１を開くことで第１処理ガス供給源１３０からガス供給管９１内に供給された第１処理ガスは、ＭＦＣ１１１にて所定の流量となるように制御された後、ガス供給管９１を通り、ノズル８１から処理室３０内に供給される。このようにして処理室３０内に第１ガスが供給される。
一方、バルブ１０２及びバルブ１２２を開くことで第２処理ガス供給源１３１からガス供給管９２内に供給された第２処理ガスは、ＭＦＣ１１２にて所定の流量となるように制御された後、ガス供給管９２を通り、ノズル８２から処理室３０内に供給される。また、バルブ１０３及びバルブ１２３を開くことで第２処理ガス供給源１３１からガス供給管９３内に供給された第２処理ガスは、ＭＦＣ１１３にて所定の流量となるように制御された後、ガス供給管９３を通り、ノズル８３から処理室３０内に供給される。
一方、バルブ１０２及びバルブ１２２を開くことで第２処理ガス供給源１３１からガス供給管９２内に供給された第２処理ガスは、ＭＦＣ１１２にて所定の流量となるように制御された後、ガス供給管９２を通り、ノズル８２から処理室３０内に供給される。また、バルブ１０３及びバルブ１２３を開くことで第２処理ガス供給源１３１からガス供給管９３内に供給された第２処理ガスは、ＭＦＣ１１３にて所定の流量となるように制御された後、ガス供給管９３を通り、ノズル８３から処理室３０内に供給される。
【0072】
このとき、処理室３０内へ供給される不活性ガスは、成膜ガス（第１処理ガス及び第２処理ガス）を希釈する希釈ガスとして、或いは処理室３０内への拡散を促すキャリアガスとして機能する。不活性ガスの供給流量を制御することで、成膜ガス（第１処理ガス及び第２処理ガス）の濃度や拡散速度を制御することができる。
【0073】
処理室３０内に供給された成膜ガス（第１処理ガス及び第２処理ガス）は、内管３４内（処理室３０内）を上昇し、内管３４の上端開口から筒状空間３７に流出する。そして成膜ガスは、筒状空間３７を流下した後、排気管１４１から排気される。成膜ガスは、処理室３０内を通過する際にウエハ２００の表面と接触する。この際、熱ＣＶＤ反応によってウエハ２００表面上に薄膜が堆積（デポジション）される。予め設定された処理時間が経過し、ウエハ２００上に所定の膜厚の薄膜が成膜されたら、バルブ１００～１０３並びにバルブ１２０～１２３をそれぞれ閉じて、処理室３０内への成膜ガスの供給を停止する。
【0074】
そして、バルブ１０８及びバルブ１２８並びにバルブ１０９及びバルブ１２９を開いたままの状態とし、処理室３０内への不活性ガスの供給を継続しつつ、処理室３０内を排気することで、処理室３０内をパージする。処理室３０内の雰囲気が不活性ガスに置換されたら、ＡＰＣバルブ１４３の開度を調整して処理室３０内の圧力を常圧に復帰させる。また、ヒータ６０への電力供給を停止し、処理室３０内の温度を所定の温度（ウエハ搬出温度）に降温させる（Ｓ２２３）。
【0075】
本実施形態に係る成膜工程（Ｓ２２０）の処理条件としては、
成膜温度：６００℃～８５０℃（好ましくは６５０℃～８００℃近傍）
第１処理ガスの供給流量：１０ｓｃｃｍ～２０００ｓｃｃｍ（好ましくは５０ｓｃｃｍ～２００ｓｃｃｍ）
第２処理ガスの供給流量：１００ｓｃｃｍ～１００００ｓｃｃｍ（好ましくは５００ｓｃｃｍ～２０００ｓｃｃｍ）
成膜圧力：１Ｐａ～２６６６Ｐａ（好ましくは１３３Ｐａ未満）
が例示される。それぞれの処理条件を、それぞれの範囲内のある値で一定に維持することで、ウエハ２００上に例えば１０ｎｍ～２００ｎｍの膜厚の膜（窒化シリコン膜）が形成される。
成膜温度：６００℃～８５０℃（好ましくは６５０℃～８００℃近傍）
第１処理ガスの供給流量：１０ｓｃｃｍ～２０００ｓｃｃｍ（好ましくは５０ｓｃｃｍ～２００ｓｃｃｍ）
第２処理ガスの供給流量：１００ｓｃｃｍ～１００００ｓｃｃｍ（好ましくは５００ｓｃｃｍ～２０００ｓｃｃｍ）
成膜圧力：１Ｐａ～２６６６Ｐａ（好ましくは１３３Ｐａ未満）
が例示される。それぞれの処理条件を、それぞれの範囲内のある値で一定に維持することで、ウエハ２００上に例えば１０ｎｍ～２００ｎｍの膜厚の膜（窒化シリコン膜）が形成される。
【0076】
なお、第１処理ガスとしては、シリコン含有ガス等を用いてもよい。シリコン含有ガスとしては、例えば、ジクロロシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２、略称：ＤＣＳ）ガスが挙げられる。
【0077】
なお、第２処理ガスとしては、窒素含有ガス等を用いてもよい。窒素含有ガスとしては、例えば、アンモニア（ＮＨ３）ガスが挙げられる。
【0078】
（搬出工程）
搬出工程Ｓ２３０では、処理室３０内から処理後のウエハ２００を搬出する。具体的に説明すると、ウエハ２００が成膜処理された後、回転機構によるボート１４８及びウエハ２００の回転を停止させる。次に、ボートエレベータによりシールキャップ１４６を下降させてマニホールド３８の下端を開口させるとともに、処理済のウエハ２００を保持したボート１４８を反応管３２の外部に搬出（ボートアンロード）する。その後、処理済のウエハ２００をボート１４８から脱装（ウエハディスチャージ）する。
搬出工程Ｓ２３０では、処理室３０内から処理後のウエハ２００を搬出する。具体的に説明すると、ウエハ２００が成膜処理された後、回転機構によるボート１４８及びウエハ２００の回転を停止させる。次に、ボートエレベータによりシールキャップ１４６を下降させてマニホールド３８の下端を開口させるとともに、処理済のウエハ２００を保持したボート１４８を反応管３２の外部に搬出（ボートアンロード）する。その後、処理済のウエハ２００をボート１４８から脱装（ウエハディスチャージ）する。
【0079】
なお、成膜工程（Ｓ２２０）では、成膜ガスによってウエハ２００上に膜（窒化シリコン膜）を形成するが、この成膜ガスによって内管３４の内面（言い換えると、処理室３０の内面）等にも膜が形成されてしまう。すなわち、処理室３０の内面に膜形成材料が付着してしまう。このため、成膜工程を繰り返した場合、処理室３０の内面に付着した付着物（膜形成材料）の厚みが増加する。ここで、付着物の厚みが所定の厚みに到達した場合、後述するクリーニング工程Ｓ２６０を実施する。具体的には、成膜工程を１回実行する毎に増える膜厚を予め求めておき、成膜工程を複数回実行後の膜厚（累積膜厚）が所定の厚みに到達しているかを判定する（Ｓ２４０）。Ｓ２４０では、成膜工程を複数回実行後の膜厚が所定の厚みに到達していると判定した場合、クリーニング工程Ｓ２６０を実施する。
【0080】
（空ボート搬入工程）
空ボート搬入工程Ｓ２５０では、ウエハ２００を装填していない空のボート１４８、すなわちウエハ２００を装填していないボート１４８を、ボートエレベータによって上昇させて処理室３０内に搬入（ボートロード）する。この状態で、シールキャップ１４６は、Ｏリングを介してマニホールド３８の下端をシールした状態となる。なお、空のボート１４８は、製品ウエハではない、ダミーウエハ（不図示）が装填された状態であってもよい。
空ボート搬入工程Ｓ２５０では、ウエハ２００を装填していない空のボート１４８、すなわちウエハ２００を装填していないボート１４８を、ボートエレベータによって上昇させて処理室３０内に搬入（ボートロード）する。この状態で、シールキャップ１４６は、Ｏリングを介してマニホールド３８の下端をシールした状態となる。なお、空のボート１４８は、製品ウエハではない、ダミーウエハ（不図示）が装填された状態であってもよい。
【0081】
（クリーニング工程）
クリーニング工程Ｓ２６０では、クリーニングガスが供給される処理室３０内をクリーニングガスのガス流れ方向に３つ以上のゾーンに区分け、処理室３０内においてガス流れ方向上流側に位置する下ゾーン３０Ｃと下ゾーン３０Ｃに隣接する中ゾーン３０Ｂとの間の温度差Ｔ２がガス流れ方向下流側に位置する上ゾーン３０Ａと上ゾーン３０Ａに隣接する中ゾーン３０Ｂとの間の温度差Ｔ１よりも大きくなるように処理室３０内を加熱し、加熱された処理室３０内の温度状態を維持しながら、処理室３０内にクリーニングガスを供給して処理室３０の内面に付着した膜形成材料を含む付着物を除去する。具体的に説明すると、まず、処理室３０内が所定のクリーニング圧力（真空度）となるように真空ポンプ１４４によって真空排気すると共に処理室３０内が所定のクリーニング温度となるようにヒータ６０によって加熱する（Ｓ２６１）。なお、Ｓ２６１は、本開示の加熱工程の一例である。
クリーニング工程Ｓ２６０では、クリーニングガスが供給される処理室３０内をクリーニングガスのガス流れ方向に３つ以上のゾーンに区分け、処理室３０内においてガス流れ方向上流側に位置する下ゾーン３０Ｃと下ゾーン３０Ｃに隣接する中ゾーン３０Ｂとの間の温度差Ｔ２がガス流れ方向下流側に位置する上ゾーン３０Ａと上ゾーン３０Ａに隣接する中ゾーン３０Ｂとの間の温度差Ｔ１よりも大きくなるように処理室３０内を加熱し、加熱された処理室３０内の温度状態を維持しながら、処理室３０内にクリーニングガスを供給して処理室３０の内面に付着した膜形成材料を含む付着物を除去する。具体的に説明すると、まず、処理室３０内が所定のクリーニング圧力（真空度）となるように真空ポンプ１４４によって真空排気すると共に処理室３０内が所定のクリーニング温度となるようにヒータ６０によって加熱する（Ｓ２６１）。なお、Ｓ２６１は、本開示の加熱工程の一例である。
【0082】
ここで、ヒータ６０による処理室３０内の加熱方法について詳述する。
まず、処理室３０内をクリーニングガスのガス流れ方向に３つのゾーンに区分け、処理室３０内の下ゾーン３０Ｃと中ゾーン３０Ｂとの間の温度差Ｔ２が上ゾーン３０Ａと中ゾーン３０Ｂとの間の温度差Ｔ１よりも大きくなるように処理室３０内を加熱する。具体的には、上ゾーン３０Ａに対応するヒータ６０のヒータ部６０Ａの発熱温度、中ゾーン３０Ｂに対応するヒータ６０のヒータ部６０Ｂの発熱温度、及び、下ゾーン３０Ｃに対応するヒータ６０のヒータ部６０Ｃの発熱温度を調節して、温度差Ｔ２が温度差Ｔ１よりも大きくなるように処理室３０を加熱する。なお、温度差Ｔ２は、温度差Ｔ１の５～５０倍に設定することが好ましい。
また、処理室３０の加熱時には、処理室３０内の下ゾーン３０Ｃの温度が上ゾーン３０Ａの温度よりも低くなるように処理室３０内を加熱してもよい。
さらに、処理室３０の加熱時には、処理室３０内の下ゾーン３０Ｃの温度が中ゾーン３０Ｂの温度よりも低くなるように処理室３０内を加熱してもよい。即ち、処理室３０内において、ガス流れ方向の上流側に位置するゾーンの温度が、ガス流れ方向の下流側に位置するゾーンの温度よりも低くなるように処理室３０内を加熱する。また、処理室３０内において、ガス流れ方向の上流側に位置するゾーンの温度が、ガス流れ方向の中流側に位置するゾーンの温度よりも低くなるように処理室３０内を加熱してもよい。
まず、処理室３０内をクリーニングガスのガス流れ方向に３つのゾーンに区分け、処理室３０内の下ゾーン３０Ｃと中ゾーン３０Ｂとの間の温度差Ｔ２が上ゾーン３０Ａと中ゾーン３０Ｂとの間の温度差Ｔ１よりも大きくなるように処理室３０内を加熱する。具体的には、上ゾーン３０Ａに対応するヒータ６０のヒータ部６０Ａの発熱温度、中ゾーン３０Ｂに対応するヒータ６０のヒータ部６０Ｂの発熱温度、及び、下ゾーン３０Ｃに対応するヒータ６０のヒータ部６０Ｃの発熱温度を調節して、温度差Ｔ２が温度差Ｔ１よりも大きくなるように処理室３０を加熱する。なお、温度差Ｔ２は、温度差Ｔ１の５～５０倍に設定することが好ましい。
また、処理室３０の加熱時には、処理室３０内の下ゾーン３０Ｃの温度が上ゾーン３０Ａの温度よりも低くなるように処理室３０内を加熱してもよい。
さらに、処理室３０の加熱時には、処理室３０内の下ゾーン３０Ｃの温度が中ゾーン３０Ｂの温度よりも低くなるように処理室３０内を加熱してもよい。即ち、処理室３０内において、ガス流れ方向の上流側に位置するゾーンの温度が、ガス流れ方向の下流側に位置するゾーンの温度よりも低くなるように処理室３０内を加熱する。また、処理室３０内において、ガス流れ方向の上流側に位置するゾーンの温度が、ガス流れ方向の中流側に位置するゾーンの温度よりも低くなるように処理室３０内を加熱してもよい。
【0083】
続いて、回転機構によるボート１４８の回転を開始する。なお、本開示では、ボート１４８は回転させなくてもよい。
【0084】
次に、加熱された処理室３０内の温度状態（温度差Ｔ２が温度差Ｔ１よりも大きい状態）を維持しながら、処理室３０内にクリーニングガスを供給して処理室３０の内面に付着した膜形成材料を含む付着物を除去する。具体的には、処理室３０内を所定のクリーニング温度及び所定のクリーニング圧力にした状態を維持しながら、処理室３０内にクリーニングガスの供給を開始する。バルブ１０４及びバルブ１２４並びにバルブ１０５及びバルブ１２５を開くことでクリーニングガス供給源１３２からガス供給管９０及びガス供給管９１内にそれぞれ供給されたクリーニングガスは、ＭＦＣ１１４及びＭＦＣ１１５にてそれぞれ所定の流量となるように制御された後、ガス供給管９４及びガス供給管９１を経由して、ノズル８０及びノズル８１から処理室３０内にそれぞれ供給される。これと同時に、バルブ１０６及びバルブ１２６並びにバルブ１０７及びバルブ１２７を開くことでクリーニングガス供給源１３２からガス供給管９６及びガス供給管９７内にそれぞれ供給されたクリーニングガスは、ＭＦＣ１１６及びＭＦＣ１１７にてそれぞれ所定の流量となるように制御された後、ガス供給管９６及びガス供給管９７を経由して、ノズル８２及びノズル８３から処理室３０内にそれぞれ供給される（Ｓ２６２）。なお、Ｓ２６２は、本開示の供給工程の一例である。
【0085】
クリーニングガスの供給量は、処理室３０の内面に付着した付着物のエッチングレート（エッチング速度）が、処理室３０内におけるガス流れ方向下流側（言い換えると、処理室３０の上側（上ゾーン３０Ａ））よりも処理室３０内におけるガス流れ方向上流側（言い換えると、処理室３０の下側（下ゾーン３０Ｃ））で低くなるように制御してもよい。具体的には、ガス流れ方向上流側からクリーニングガスを処理室３０に供給するノズル８０及びノズル８２に対して、処理室３０のガス流れ方向中流側（言い換えると、処理室３０の中側（中ゾーン３０Ｂ））や上流側からクリーニングガスを処理室３０に供給するノズル８１及びノズル８３のクリーニングガスの供給割合を調整することで、付着物のエッチングレートを処理室３０の上側よりも処理室３０処理室３０の下側で低くすることが可能になる。また、クリーニングガスの供給量は、付着物のエッチングレートを処理室３０の上側と処理室３０の中側とで実質的に同じにしてもよい。
【0086】
このとき、処理室３０内へ供給される不活性ガスは、クリーニングガスを希釈する希釈ガスとして、或いは処理室３０内への拡散を促すキャリアガスとして機能する。不活性ガスの供給流量を制御することで、クリーニングガスの濃度や拡散速度を制御するこができる。
【0087】
処理室３０内に供給されたクリーニングガスは、内管３４内（処理室３０内）を上昇し、内管３４の上端開口から筒状空間３７内に流出し、筒状空間３７内を流下した後、排気管１４１から排気される。クリーニングガスは、処理室３０内を通過する際に、処理室３０内に累積した付着物（本実施形態では、窒化膜等。ここで窒化膜は、例えば、窒化シリコン膜等）と接触し、熱化学反応により付着物を除去する。すなわち、加熱されて活性化したクリーニングガスはエッチング種となり、処理室３０内に累積した付着物としての窒化シリコン膜等をエッチングして除去する。なお、本実施形態では、処理室３０内へクリーニングガスを供給するノズルとして、処理室３０内へ成膜ガスを供給するノズル８０～８４を用いている。この構成によれば、ノズル８０～８４内に付着した窒化シリコン膜も効率的に除去することができる。予め設定された処理時間が経過し、窒化シリコン膜等の除去が完了したら、バルブ１０４～１０７並びにバルブ１２４～１２７を閉じ、処理室３０内へのクリーニングガスの供給を停止する。
【0088】
そして、バルブ１０８及びバルブ１２８並びにバルブ１０９及びバルブ１２９を開いたままの状態とし、処理室３０内への不活性ガスの供給を継続しつつ、処理室３０内を排気することで、処理室３０内をパージする（Ｓ２６３）。
【0089】
なお、本実施形態に係るクリーニング工程（Ｓ２６０）の処理条件としては、
クリーニング温度：３００℃～５００℃（好ましくは３５０℃～４５０℃近傍）
クリーニングガス供給流量：１ｓｃｃｍ～２００００ｓｃｃｍ（好ましくは１ｓｃｃｍ～１００００ｓｃｃｍ
クリーニング圧力：１Ｐａ～６００００Ｐａ（好ましくは５０００Ｐａ～２００００Ｐａ）
が例示される。
クリーニング温度：３００℃～５００℃（好ましくは３５０℃～４５０℃近傍）
クリーニングガス供給流量：１ｓｃｃｍ～２００００ｓｃｃｍ（好ましくは１ｓｃｃｍ～１００００ｓｃｃｍ
クリーニング圧力：１Ｐａ～６００００Ｐａ（好ましくは５０００Ｐａ～２００００Ｐａ）
が例示される。
【0090】
なお、クリーニングガスとしては、ハロゲン元素が含まれているガス、具体的には、フッ素元素が含まれているガスを用いることが好ましい。フッ素元素が含まれているガスとしては、例えば、Ｆ２、ＨＦ、ＮＦ３、ＣＦ４が挙げられる。なお、クリーニングガスには、Ｆ２、ＨＦ、ＮＦ３、ＣＦ４の少なくとも１つ以上が含まれていることが好ましい。本開示では、例として、ＮＦ３ガスを用いた例について記す。
【0091】
（プリコート工程）
プリコート工程Ｓ２７０では、処理室３０内を加熱し、処理室３０内に処理ガスを供給して処理室３０の内面に膜を形成するプリコート処理を行う。具体的に説明すると、クリーニング工程Ｓ２６０の終了直後、ウエハ２００を装填していない空のボート１４８が処理室３０内に搬入（ボートロード）されたままの状態で、処理室３０内が所定のプリコート圧力（真空度）となるように真空ポンプ１４４によって真空排気すると共に、処理室３０内が所定のクリーニング温度となるようにヒータ６０によって加熱する（Ｓ２７１）。続いて、回転機構によるボート１４８の回転を開始する。なお、プリコート温度は、成膜工程Ｓ２２０における成膜温度より低く設定してもよい。
プリコート工程Ｓ２７０では、処理室３０内を加熱し、処理室３０内に処理ガスを供給して処理室３０の内面に膜を形成するプリコート処理を行う。具体的に説明すると、クリーニング工程Ｓ２６０の終了直後、ウエハ２００を装填していない空のボート１４８が処理室３０内に搬入（ボートロード）されたままの状態で、処理室３０内が所定のプリコート圧力（真空度）となるように真空ポンプ１４４によって真空排気すると共に、処理室３０内が所定のクリーニング温度となるようにヒータ６０によって加熱する（Ｓ２７１）。続いて、回転機構によるボート１４８の回転を開始する。なお、プリコート温度は、成膜工程Ｓ２２０における成膜温度より低く設定してもよい。
【0092】
そして、第１処理ガスの処理室３０内への供給を開始する（Ｓ２７２）。バルブ１００及びバルブ１２０並びにバルブ１０１及びバルブ１２１を開くことで第１処理ガス供給源１３０からガス供給管９０及びガス供給管９１内に供給された第１処理ガスは、それぞれＭＦＣ１１０及びＭＦＣ１１１にて所定の流量となるように制御された後、ノズル８０及びノズル８１から処理室３０内に供給される。このとき、処理室３０内へ供給される不活性ガスは、第１処理ガスを希釈する希釈ガスとして、或いは処理室３０内への拡散を促すキャリアガスとして機能する。
【0093】
処理室３０内に供給された第１処理ガスは、内管３４内（処理室３０内）を上昇し、内管３４の上端開口から筒状空間３７に流出し、筒状空間３７を流下した後、排気管１４１から排気される。第１処理ガスは、処理室３０内を通過する際に処理室３０内壁やボート１４８の表面等と接触する。この際、第１処理ガスとして、ＤＣＳガスを用いている場合、これらの表面に１原子層未満から数原子層のシリコン含有層であるシリコン層（Ｓｉ層）を形成する。このとき、第１処理ガスを供給する際の処理室３０内の最大圧力を、成膜工程Ｓ２２０における処理室３０内の最大圧力よりも大きくしてもよい。予め設定された処理時間が経過し、シリコン層の形成が完了したら、バルブ１００及びバルブ１２０並びにバルブ１０１及びバルブ１２１を閉じ、処理室３０内への第１処理ガスの供給を停止する。
【0094】
そして、バルブ１０８及びバルブ１２８並びにバルブ１０９及びバルブ１２９を開いたままの状態とし、処理室３０内への不活性ガスの供給を継続しつつ、処理室３０内を排気することで、処理室３０内をパージする（Ｓ２７３）。
【0095】
そして、第２処理ガスの処理室３０内への供給を開始する（Ｓ２７４）。バルブ１０２及び１２２並びにバルブ１０３及びバルブ１２３を開くことで第２処理ガス供給源１３１からガス供給管９２及びガス供給管９３内に供給された第２処理ガスは、それぞれＭＦＣ１１２及びＭＦＣ１１３にて所定の流量となるように制御された後、ノズル８２及びノズル８３から処理室３０内に供給される。このとき、処理室３０内へ供給される不活性ガスは、第２処理ガスを希釈する希釈ガスとして、或いは処理室３０内への拡散を促すキャリアガスとして機能する。
【0096】
処理室３０内に供給された第２処理ガスは、内管３４内（処理室３０内）を上昇し、内管３４の上端開口から筒状空間３７に流出し、筒状空間３７を流下した後、排気管１４１から排気される。第２処理ガスは、処理室３０内を通過する際に処理室３０の内面やボート１４８の表面に形成されたシリコン層と接触する。第２処理ガスとして、ＮＨ３ガスを用いている場合、シリコン層が窒化され、１原子層未満から数原子層の窒化シリコン層（ＳｉＮ層）が形成される。このとき、第２処理ガスを供給する際の処理室３０内の最大圧力を、成膜工程Ｓ２２０における処理室３０内の最大圧力よりも大きくしてもよい。予め設定された処理時間が経過し、窒化シリコン層の窒化が完了したら、バルブ１０２及び１２２並びにバルブ１０３及びバルブ１２３を閉じ、処理室３０内への第２処理ガスの供給を停止する。
【0097】
そして、バルブ１０８及びバルブ１２８並びにバルブ１０９及びバルブ１２９を開いたままの状態とし、処理室３０内への不活性ガスの供給を継続しつつ、処理室３０内を排気することで、処理室３０内をパージする（Ｓ２７５）。
【0098】
上述したＳ２７２～Ｓ２７５を１サイクルとして、このサイクルを１回以上行うことにより、処理室３０の内面やボート１４８の表面に所定の膜厚の窒化シリコン膜（プリコート膜）を形成する（Ｓ２７６）。上述のサイクルは、複数回繰り返すことが好ましい。
なお、第１処理ガスとしてシリコン含有ガスを用い、第２処理ガスとして窒素含有ガスを用いている場合であって、プリコート膜に含有される珪素（Ｓｉ）の比率が、成膜工程Ｓ２２０においてウエハ２００上に形成される窒化シリコン膜に含有される珪素（Ｓｉ）の比率以上となるように、第１処理ガス及び第２処理ガスの供給量を調整してもよい。
なお、第１処理ガスとしてシリコン含有ガスを用い、第２処理ガスとして窒素含有ガスを用いている場合であって、プリコート膜に含有される珪素（Ｓｉ）の比率が、成膜工程Ｓ２２０においてウエハ２００上に形成される窒化シリコン膜に含有される珪素（Ｓｉ）の比率以上となるように、第１処理ガス及び第２処理ガスの供給量を調整してもよい。
【0099】
本実施形態に係るプリコート工程（Ｓ２７０）の処理条件としては、
プリコート温度：６００℃～８５０℃（好ましくは６５０℃～８００℃近傍）
第１処理ガス供給流量：１０ｓｃｃｍ～２０００ｓｃｃｍ（好ましくは５０ｓｃｃｍ～２００ｓｃｃｍ）
第２処理ガス供給流量：１００ｓｃｃｍ～１００００ｓｃｃｍ（好ましくは５００ｓｃｃｍ～２０００ｓｃｃｍ）
成膜圧力：１Ｐａ～２６６６Ｐａ（好ましくは１３３Ｐａ未満）
が例示される。それぞれの処理条件を、それぞれの範囲内のある値で一定に維持することで、処理室３０の内面やボート１４８の表面に例えば１０～１００ｎｍの膜厚の窒化シリコン膜（プリコート膜）が形成される。
プリコート温度：６００℃～８５０℃（好ましくは６５０℃～８００℃近傍）
第１処理ガス供給流量：１０ｓｃｃｍ～２０００ｓｃｃｍ（好ましくは５０ｓｃｃｍ～２００ｓｃｃｍ）
第２処理ガス供給流量：１００ｓｃｃｍ～１００００ｓｃｃｍ（好ましくは５００ｓｃｃｍ～２０００ｓｃｃｍ）
成膜圧力：１Ｐａ～２６６６Ｐａ（好ましくは１３３Ｐａ未満）
が例示される。それぞれの処理条件を、それぞれの範囲内のある値で一定に維持することで、処理室３０の内面やボート１４８の表面に例えば１０～１００ｎｍの膜厚の窒化シリコン膜（プリコート膜）が形成される。
【0100】
上述のサイクルを所定回数実施し、所定の膜厚の窒化シリコン膜（プリコート膜）が成膜されたら、バルブ１０８及びバルブ１２８並びにバルブ１０９及びバルブ１２９を開いたままの状態とし、処理室３０内への不活性ガスの供給を継続しつつ、処理室３０内を排気することで、処理室３０内をパージする。処理室３０内が不活性ガスに置換されたら、ＡＰＣバルブ１４３の開度を調整して処理室３０内の圧力を常圧に復帰させる。また、ヒータ６０への電力供給を停止し、処理室３０内の温度を所定の温度（ボート搬出温度）に降温させる（Ｓ２７７）
【0101】
なお、ここでは、プロコート膜をサイクル処理で形成する例を示したが、これに限るものでは無い。プリコート膜を、第１処理ガスと第２処理ガスとを同時供給するタイミングを有するＣＶＤ成膜処理で成膜してもよい。
【0102】
（空ボート搬出工程）
空ボート搬出工程Ｓ２８０では、反応管３２の外部に空ボートを搬出する。具体的に説明すると、プリコート工程Ｓ２７０の終了後、回転機構によるボート１４８の回転を停止させ、ボートエレベータによりシールキャップ１４６を下降させてマニホールド３８の下端を開口させるとともに、空のボート１４８をマニホールド３８の下端から反応管３２の外部に搬出（ボートアンロード）させる。その後、上述の搬入工程Ｓ２１０、成膜工程Ｓ２２０が順次実施される。
空ボート搬出工程Ｓ２８０では、反応管３２の外部に空ボートを搬出する。具体的に説明すると、プリコート工程Ｓ２７０の終了後、回転機構によるボート１４８の回転を停止させ、ボートエレベータによりシールキャップ１４６を下降させてマニホールド３８の下端を開口させるとともに、空のボート１４８をマニホールド３８の下端から反応管３２の外部に搬出（ボートアンロード）させる。その後、上述の搬入工程Ｓ２１０、成膜工程Ｓ２２０が順次実施される。
【0103】
＜プログラム＞
本開示の一実施形態に係るプログラムは、コンピュータとしてのコントローラ７０に、
クリーニングガスが供給される処理室３０内をガス流れ方向に３つ以上のゾーンに区分け、処理室３０内においてガス流れ方向上流側に位置するゾーン（下ゾーン３０Ｃ）と該ゾーンに隣接するゾーン（中ゾーン３０Ｂ）との間の温度差（Ｔ２）がガス流れ方向下流側に位置するゾーン（上ゾーン３０Ａ）と該ゾーンに隣接するゾーン（中ゾーン３０Ｂ）との間の温度差（Ｔ１）よりも大きくなるように処理室３０内を加熱させる加熱手順と、
加熱手順で加熱された処理室３０内の温度状態を維持しながら、該処理室３０内にクリーニングガスを供給する供給手順と、
を実行させるプログラムである。
本開示の一実施形態に係るプログラムは、コンピュータとしてのコントローラ７０に、
クリーニングガスが供給される処理室３０内をガス流れ方向に３つ以上のゾーンに区分け、処理室３０内においてガス流れ方向上流側に位置するゾーン（下ゾーン３０Ｃ）と該ゾーンに隣接するゾーン（中ゾーン３０Ｂ）との間の温度差（Ｔ２）がガス流れ方向下流側に位置するゾーン（上ゾーン３０Ａ）と該ゾーンに隣接するゾーン（中ゾーン３０Ｂ）との間の温度差（Ｔ１）よりも大きくなるように処理室３０内を加熱させる加熱手順と、
加熱手順で加熱された処理室３０内の温度状態を維持しながら、該処理室３０内にクリーニングガスを供給する供給手順と、
を実行させるプログラムである。
【0104】
次に本実施形態の作用並びに効果について説明する。
クリーニング直後の成膜処理では、ウエハ２００に形成された膜の厚み（膜厚）が薄くなる現象（所謂、膜厚ドロップ現象）が生じていた。これはクリーニングで用いられるフッ素含有ガスのフッ素（Ｆ）が処理室３０内に残留することにより生じる。具体的には、クリーニングガスは、処理室３０の内面に付着した付着物と反応して、クリーニングガスの成分が付着物の成分と共に反応管３２の外部に排出される。この反応管３２内では、付着物の厚みが厚い箇所と薄い箇所があるが、厚みの厚い部分に合わせてクリーニングガスの供給量を調整している。このため、付着物の厚みの薄い箇所では、クリーニング中に、付着物が無くなってクリーニングガスの成分が排出されずに吸着したまま残留したり、クリーニングガスの成分が反応管３２内に配置された部材（例えば、ボート１４８）の表面と反応して、クリーニングガスの成分が反応管３２内に配置された部材の表面に残留したりする。この様に反応管３２内に残留したクリーニングガスの成分であるフッ素は、ウエハ２００への処理（成膜処理）の際に使用される成膜ガス（例えば、ＤＣＳガス、ＮＨ３ガスの少なくとも片方）と反応する。これにより、ウエハ２００に到達する成膜ガスの量が少なくなる。この結果、ウエハ２００に成膜される膜の厚みが薄くなる。この膜厚が薄くなる現象は、反応管３２の下側から上側へ成膜ガスを供給している際に顕著に現れる。このため、市場では、クリーニング直後の成膜処理において、ウエハ２００に膜厚ドロップ現象が生じるのを抑制した生産処理ができることを求められている。言い換えると、ウエハ２００毎の処理の均一化が求められている。
このため、本実施形態のクリーニング工程では、処理室３０内をガス流れ方向に３つ以上のゾーンに区分け、処理室３０内において下ゾーン３０Ｃと隣接する中ゾーン３０Ｂとの間の温度差Ｔ２が上ゾーン３０Ａと隣接する中ゾーン３０Ｂとの間の温度差Ｔ１よりも大きくなるように処理室３０内を加熱し、その温度状態を維持しながら、処理室３０内にクリーニングガスを供給している。これにより、処理室３０内の下ゾーン３０Ｃにおけるクリーニング速度(クリーニング量)が上ゾーン３０Ａ及び中ゾーン３０Ｂのそれぞれのクリーニング速度(クリーニング量)と比べて、遅くなる。すなわち、処理室３０の下ゾーン３０Ｃの温度を下げることで、下ゾーン３０Ｃにおけるクリーニングガスの消費量（反応量・分解量等）を低減することができる。これにより、処理室３０の下ゾーン３０Ｃで発生するフッ素元素の量を低減させ、クリーニング後のフッ素元素の残留を抑制可能となる。また、上記温度条件（Ｔ２＞Ｔ１）とすることで、処理室３０において中ゾーン３０Ｂ及び上ゾーン３０Ａにも安定して未反応のクリーニングガスを供給することが可能となる。これにより、処理室３０のガス流れ方向のクリーニング均一性が向上する。その結果、次の成膜処理時への成膜阻害要因が低減され、クリーニング直後でも、ウエハ２００に膜厚ドロップ現象が生じるのを抑制できる。言い換えると、ウエハ２００の膜厚を安定させられる。したがって、ウエハ２００毎の処理を均一に近づけられる。
クリーニング直後の成膜処理では、ウエハ２００に形成された膜の厚み（膜厚）が薄くなる現象（所謂、膜厚ドロップ現象）が生じていた。これはクリーニングで用いられるフッ素含有ガスのフッ素（Ｆ）が処理室３０内に残留することにより生じる。具体的には、クリーニングガスは、処理室３０の内面に付着した付着物と反応して、クリーニングガスの成分が付着物の成分と共に反応管３２の外部に排出される。この反応管３２内では、付着物の厚みが厚い箇所と薄い箇所があるが、厚みの厚い部分に合わせてクリーニングガスの供給量を調整している。このため、付着物の厚みの薄い箇所では、クリーニング中に、付着物が無くなってクリーニングガスの成分が排出されずに吸着したまま残留したり、クリーニングガスの成分が反応管３２内に配置された部材（例えば、ボート１４８）の表面と反応して、クリーニングガスの成分が反応管３２内に配置された部材の表面に残留したりする。この様に反応管３２内に残留したクリーニングガスの成分であるフッ素は、ウエハ２００への処理（成膜処理）の際に使用される成膜ガス（例えば、ＤＣＳガス、ＮＨ３ガスの少なくとも片方）と反応する。これにより、ウエハ２００に到達する成膜ガスの量が少なくなる。この結果、ウエハ２００に成膜される膜の厚みが薄くなる。この膜厚が薄くなる現象は、反応管３２の下側から上側へ成膜ガスを供給している際に顕著に現れる。このため、市場では、クリーニング直後の成膜処理において、ウエハ２００に膜厚ドロップ現象が生じるのを抑制した生産処理ができることを求められている。言い換えると、ウエハ２００毎の処理の均一化が求められている。
このため、本実施形態のクリーニング工程では、処理室３０内をガス流れ方向に３つ以上のゾーンに区分け、処理室３０内において下ゾーン３０Ｃと隣接する中ゾーン３０Ｂとの間の温度差Ｔ２が上ゾーン３０Ａと隣接する中ゾーン３０Ｂとの間の温度差Ｔ１よりも大きくなるように処理室３０内を加熱し、その温度状態を維持しながら、処理室３０内にクリーニングガスを供給している。これにより、処理室３０内の下ゾーン３０Ｃにおけるクリーニング速度(クリーニング量)が上ゾーン３０Ａ及び中ゾーン３０Ｂのそれぞれのクリーニング速度(クリーニング量)と比べて、遅くなる。すなわち、処理室３０の下ゾーン３０Ｃの温度を下げることで、下ゾーン３０Ｃにおけるクリーニングガスの消費量（反応量・分解量等）を低減することができる。これにより、処理室３０の下ゾーン３０Ｃで発生するフッ素元素の量を低減させ、クリーニング後のフッ素元素の残留を抑制可能となる。また、上記温度条件（Ｔ２＞Ｔ１）とすることで、処理室３０において中ゾーン３０Ｂ及び上ゾーン３０Ａにも安定して未反応のクリーニングガスを供給することが可能となる。これにより、処理室３０のガス流れ方向のクリーニング均一性が向上する。その結果、次の成膜処理時への成膜阻害要因が低減され、クリーニング直後でも、ウエハ２００に膜厚ドロップ現象が生じるのを抑制できる。言い換えると、ウエハ２００の膜厚を安定させられる。したがって、ウエハ２００毎の処理を均一に近づけられる。
【0105】
クリーニングガスとして、ハロゲン系ガスを用いることにより、処理室３０の内面に付着した付着物のクリーニング時間を短縮させることが可能となる。
【0106】
また、クリーニングガスとして、フッ素含有ガス、具体的には、Ｆ２、ＨＦ、ＮＦ３、ＣＦ４の少なくとも１つ以上を含むガスを用いることにより、ＳｉとＮを含む膜（窒化シリコン膜）のクリーニング時間を短縮させることが可能となる。
【0107】
本実施形態では、ノズル８０及びノズル８２が処理室３０の下ゾーン３０Ｃから上ゾーン３０Ａに向けて処理室３０にクリーニングガスを供給可能とされている。このため、処理室３０のガス流れ方向上流から下流までクリーニングすることが可能となる。言い換えると、処理室３０の下側から上側までクリーニングすることが可能となる。
【0108】
本実施形態では、ノズル８１及びノズル８３が処理室３０の中ゾーン３０Ｂ（中流側）及び上ゾーン３０Ａ（下流側）において、処理室３０にクリーニングガスを供給可能とされている。このため、中ゾーン３０Ｂ及び上ゾーン３０Ａにも未反応のクリーニングガスを確実に供給することができる。これにより、処理室３０のガス流れ方向上流側から下流側まで、略均一にクリーニングを行うことが可能になる。また、処理室３０におけるガス流れ方向上流側から下流側までのクリーニング雰囲気（条件）の制御性を向上させることもでき、ガス流れ方向の上流側から下流側までのＦ残留を抑制できる。
【0109】
また、本実施形態のプリコート工程では、成膜処理で形成される窒化シリコン膜の珪素の含有比率よりも高い含有比率の窒化シリコン膜を形成する条件で、プリコート処理を行っている。具体的には、プリコート処理における第１処理ガスの供給比率が、成膜処理時における第１処理ガスの供給比率よりも高い条件とする。ここで、供給比率とは、第１処理ガスと第２処理ガスの供給比率であり、ガスの供給流量、供給時間の少なくとも一つ以上を含む。例えば、プリコート処理における第１処理ガスの供給流量を、成膜処理時における第１処理ガスの供給流量よりも多くする。このように第１処理ガスと第２処理ガスを供給することにより、反応管３２内に残留するフッ素を除去することが可能となり、成膜処理時の膜厚低下を抑制することができる。なお、プリコート処理で用いられる第１処理ガスは、成膜処理時に用いられる第１処理ガスと同じガスが用いられてもよいし、異なる分子構造のガスが用いられてもよい。
【0110】
また、本実施形態のプリコート工程では、成膜処理よりも圧力を低下させてプリコート処理を行うため、第１処理ガスと残留Ｆとの曝露量（接触時間）を増やすことができる。これにより、残留Ｆは、ＤＣＳと反応し、排出される。その結果、処理室３０内に残留するＦを低減することができ、膜厚ドロップ率を改善することができる。
一方、成膜処理では、プリコート工程よりも圧力を上げた状態とすることで、第１処理ガスと残留Ｆとの曝露量（接触時間）を低減することができ、Ｆが残留したとしても、ウエハ処理時に膜厚ドロップ現象が生じることを抑制できる。
一方、成膜処理では、プリコート工程よりも圧力を上げた状態とすることで、第１処理ガスと残留Ｆとの曝露量（接触時間）を低減することができ、Ｆが残留したとしても、ウエハ処理時に膜厚ドロップ現象が生じることを抑制できる。
【0111】
図６には、比較例のクリーニング方法を実施した場合の処理室３０における累積膜厚（累積した付着物の厚み）と各ゾーン３０Ａ～３０Ｃの膜厚変動率との関係を示すグラフが示されている。この比較例のクリーニング方法では、各ゾーン３０Ａ～３０Ｃの温度を同じ温度にしている。また図７には、実施例のクリーニング方法を実施した場合の処理室３０における累積膜厚と各ゾーン３０Ａ～３０Ｃの膜厚変動率との関係を示すグラフが示されている。図７に示すクリーニング方法では、各ゾーン３０Ａ～３０Ｃの温度を温度差Ｔ２＞温度差Ｔ１となるように制御しているため、処理室３０内において、累積膜厚に対する各ゾーン３０Ａ～３０Ｃの膜厚変動率が小さくなっている。すなわち、実施例のクリーニング方法では、処理室３０をガス流れ方向の上流から下流まで均一にクリーニングでき、さらに、ガス流れ方向上流側のＦ残留を抑えられていることが分かる。
【0112】
上述の実施形態では、第１処理ガスとして、ＤＣＳガスを用いる例について説明したが、本開示はこれに限定されるものでは無い。第１処理ガス（原料ガス）として、例えば、モノクロロシラン（ＳｉＨ３Ｃｌ、略称：ＭＣＳ）ガス、トリクロロシラン（ＳｉＨＣｌ３、略称：ＴＣＳ）ガス、テトラクロロシラン（ＳｉＣｌ４、略称：ＳＴＣ）ガス、ヘキサクロロジシランガス（Ｓｉ２Ｃｌ６、略称：ＨＣＤＳ）ガス、オクタクロロトリシラン（Ｓｉ３Ｃｌ８、略称：ＯＣＴＳ）ガス等のクロロシランガスを用いることができる。原料ガスとしては、これらのうち１以上を用いることができる。
【0113】
また、原料ガスとして、クロロシランガスの他、例えば、テトラフルオロシラン（ＳｉＦ４）ガス、ジフルオロシラン（ＳｉＨ２Ｆ２）ガス等のフルオロシランガスや、テトラブロモシラン（ＳｉＢｒ４）ガス、ジブロモシラン（ＳｉＨ２Ｂｒ２）ガス等のブロモシランガスや、テトラヨードシラン（ＳｉＩ４）ガス、ジヨードシラン（ＳｉＨ２Ｉ２）ガス等のヨードシランガスを用いることもできる。原料ガスとしては、これらのうち１以上を用いることができる。
【0114】
また、原料ガスとしては、これらの他、例えば、Ｓｉおよびアミノ基を含むガス、すなわち、アミノシランガスを用いることもできる。アミノ基とは、アンモニア、第一級アミン又は第二級アミンから水素（Ｈ）を除去した１価の官能基のことであり、－ＮＨ２，－ＮＨＲ，－ＮＲ２のように表すことができる。なお、Ｒはアルキル基を示し、－ＮＲ２の２つのＲは、同一であってもよいし、異なっていてもよい。
【0115】
原料ガスとしては、例えば、テトラキス（ジメチルアミノ）シラン（Ｓｉ［Ｎ（ＣＨ３）２］４、略称：４ＤＭＡＳ）ガス、トリス（ジメチルアミノ）シラン（Ｓｉ［Ｎ（ＣＨ３）２］３Ｈ、略称：３ＤＭＡＳ）ガス、ビス（ジエチルアミノ）シラン（Ｓｉ［Ｎ（Ｃ２Ｈ５）２］２Ｈ２、略称：ＢＤＥＡＳ）ガス、ビス（ターシャリーブチルアミノ）シラン（ＳｉＨ２［ＮＨ（Ｃ４Ｈ９）］２、略称：ＢＴＢＡＳ）ガス、（ジイソプロピルアミノ）シラン（ＳｉＨ３［Ｎ（Ｃ３Ｈ７）２］、略称：ＤＩＰＡＳ）ガス等のアミノシランガスを用いることもできる。原料ガスとしては、これらのうち１以上を用いることができる。
【0116】
上述の実施形態では、第２処理ガスとして、ＮＨ３ガスを用いる例について説明したが、本開示はこれに限定されるものでは無い。第２処理ガス（反応ガス）として、例えば、ジアゼン（Ｎ２Ｈ２）ガス、ヒドラジン（Ｎ２Ｈ４）ガス、Ｎ３Ｈ８ガス等の窒化水素系ガスを用いることができる。反応ガスとしては、これらのうち１以上を用いることができる。
【0117】
また、反応ガスとしては、これらの他、例えば、窒素（Ｎ）、炭素（Ｃ）及び水素（Ｈ）含有ガスを用いることもできる。Ｎ，Ｃ及びＨ含有ガスとしては、例えば、アミン系ガスや有機ヒドラジン系ガスを用いることができる。Ｎ，Ｃ及びＨ含有ガスは、Ｎ含有ガスでもあり、Ｃ含有ガスでもあり、Ｈ含有ガスでもあり、Ｎ及びＣ含有ガスでもある。
【0118】
また、反応ガスとしては、例えば、モノエチルアミン（Ｃ２Ｈ５ＮＨ２、略称：ＭＥＡ）ガス、ジエチルアミン（（Ｃ２Ｈ５）２ＮＨ、略称：ＤＥＡ）ガス、トリエチルアミン（（Ｃ２Ｈ５）３Ｎ、略称：ＴＥＡ）ガス等のエチルアミン系ガスや、モノメチルアミン（ＣＨ３ＮＨ２、略称：ＭＭＡ）ガス、ジメチルアミン（（ＣＨ３）２ＮＨ、略称：ＤＭＡ）ガス、トリメチルアミン（（ＣＨ３）３Ｎ、略称：ＴＭＡ）ガス等のメチルアミン系ガスや、モノメチルヒドラジン（（ＣＨ３）ＨＮ２Ｈ２、略称：ＭＭＨ）ガス、ジメチルヒドラジン（（ＣＨ３）２Ｎ２Ｈ２、略称：ＤＭＨ）ガス、トリメチルヒドラジン（（ＣＨ３）２Ｎ２（ＣＨ３）Ｈ、略称：ＴＭＨ）ガス等の有機ヒドラジン系ガス等を用いることができる。反応ガスとしては、これらのうち１以上を用いることができる。
【0119】
上述の実施形態では、一度に複数枚の基板を処理するバッチ式の縦型装置である基板処理装置を用いて成膜する例について説明したが、本開示はこれに限定されず、一度に１枚または数枚の基板を処理する枚葉式の基板処理装置を用いて成膜する場合にも、好適に適用できる。
【0120】
また、上述の実施形態では、基板処理工程の間、処理室３０に不活性ガスを供給しているが本開示はこの構成に限定されない。例えば、処理室３０内をパージするときや、ガスを希釈する程度において、コントローラ７０が適宜不活性ガスの供給量を調整してもよい。
【0121】
さらに、上述の実施形態では、処理室３０内を３つのゾーンに区分けているが、本開示はこの構成に限定されない。処理室３０内を３つ以上のゾーンに区分けてもよい。例えば、図８には、処理室３０内を５つのゾーンに区分けた基板処理装置１５０が示されている。この基板処理装置１５０では、処理炉１５２が備えるヒータ１５４を５つのヒータ部１５４Ａ～１５４Ｅで構成し、各ヒータ部の発熱領域に応じた部分に温度センサをそれぞれ配置している。これらのヒータ部１５４Ａ～１５４Ｅと各温度センサは、コントローラ７０と電気的に接続されている。このような基板処理装置１５０を用いた場合、処理室３０のガス流れ方向上流側から下流側までのクリーニングをより均一に行うことが可能になる。なお、図８では、ヒータ部１５４Ｅ付近が、ガス流れの上流側に位置し、ヒータ部１５４Ａ付近が、ガス流れの下流側に位置し、ヒータ部１５４Ｃ付近が、ガス流れの中流側に位置する。
【符号の説明】
【0122】
１０ 基板処理装置
３０ 処理室
３０Ａ 上ゾーン（ガス流れ方向下流側に位置するゾーン）
３０Ｂ 中ゾーン（ガス流れ方向中流側に位置するゾーン）
３０Ｃ 下ゾーン（ガス流れ方向上流側に位置するゾーン）
４０ 処理ガス供給系
５０ クリーニングガス供給系
６０ ヒータ
６０Ａ ヒータ部
６０Ｂ ヒータ部
６０Ｃ ヒータ部
７０ コントローラ（制御部）
８０ ノズル
１５０ 基板処理装置
１５２ 処理炉
１５４ ヒータ
２００ ウエハ
Ｓ２１０ 搬入工程
Ｓ２２０ 成膜工程
Ｓ２３０ 搬出工程
Ｓ２６０ クリーニング工程
Ｓ２７０ プリコート工程
３０ 処理室
３０Ａ 上ゾーン（ガス流れ方向下流側に位置するゾーン）
３０Ｂ 中ゾーン（ガス流れ方向中流側に位置するゾーン）
３０Ｃ 下ゾーン（ガス流れ方向上流側に位置するゾーン）
４０ 処理ガス供給系
５０ クリーニングガス供給系
６０ ヒータ
６０Ａ ヒータ部
６０Ｂ ヒータ部
６０Ｃ ヒータ部
７０ コントローラ（制御部）
８０ ノズル
１５０ 基板処理装置
１５２ 処理炉
１５４ ヒータ
２００ ウエハ
Ｓ２１０ 搬入工程
Ｓ２２０ 成膜工程
Ｓ２３０ 搬出工程
Ｓ２６０ クリーニング工程
Ｓ２７０ プリコート工程
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
