CN104752163A - 半导体器件的制造方法、程序及衬底处理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及高效率地除去喷头内的副产物、并抑制颗粒生成的半导体器件的制造方法、程序及衬底处理装置。本发明的半导体器件的制造方法，具有：成膜工序，通过喷头向处理室内的衬底上供给成膜气体和非活性气体，在所述衬底上形成膜；和堆积膜除去工序，在所述处理室内没有衬底的状态下，将温度比所述成膜工序时供给的所述非活性气体低的非活性气体供给到所述喷头，由此除去因所述成膜工序而堆积在所述喷头内的堆积膜。

Description

半导体器件的制造方法、程序及衬底处理装置
技术领域
本发明涉及具有处理衬底的工序的半导体器件的制造方法、衬底处理方法及实施与该半导体器件的制造方法、衬底处理方法相关的工序的衬底处理装置。
背景技术
近年，闪存等半导体器件处于高集成化的倾向。随之，图案尺寸显著地微型化。形成这些图案时，作为半导体器件的制造工序的一个工序，有时实施对衬底进行氧化处理或氮化处理等的规定处理的工序。
作为形成上述图案的方法之一，具有在电路间形成槽并在其中形成衬垫膜(liner film)和布线的工序。该槽伴随近年的微型化，以高的纵横比形成。
人们谋求一种在形成衬垫膜等时在上述槽的上部侧面、中部侧面、下部侧面、底部分别形成在所形成的膜厚中不存在偏差的良好的阶梯覆盖(step coverage)的膜。通过采用良好的阶梯覆盖的膜，能够使半导体设备的特性变得均匀，由此能够抑制半导体设备的特性的偏差。
对于这样的高纵横比的槽，尝试了加热气体来进行成膜处理或者使气体成为等离子体状态来进行成膜处理，但形成具有良好的阶梯覆盖的膜是不容易的。作为形成具有良好的阶梯覆盖的膜的方法，公知有交替供给至少两种处理气体而使其在衬底表面上反应的方法。
另外，由于需要使半导体设备的特性变得均匀，所以形成薄膜时，需要对于衬底面内均匀地供给气体。为实现目的，作为能够对衬底的处理面均匀地供给气体的衬底处理装置，使用例如片式晶圆设备。在该片式晶圆设备中，为更均匀地供给气体，例如设置用于向衬底供给气体的喷头，而且，在喷头内设置缓冲空间。
在具有喷头的片式晶圆设备中使用上述方法的情况下，为抑制各处理气体在衬底表面以外反应，需要在不供给各处理气体的期间，利用非活性气体吹扫(排出)剩余处理气体，但由于具有这样的吹扫工序，所以存在成膜速度慢的问题。因此，为缩短成膜处理时间，考虑使大量的吹扫气体流动来排出剩余气体作为有效手段之一。
而且，作为喷头的一形态，为防止各处理气体的混合，考虑按每种气体设置喷头内的缓冲空间，但由于构造变得复杂，所以存在维护花费时间、且成本变高的问题。由此，使用具有多种气体通用的缓冲空间的喷头是现实的。
像这样，为实现气体的均匀供给及成膜处理的高速化，考虑使用多种气体的通用喷头，并且为排出剩余气体而使大流量的吹扫气体流动。但是，通过吹扫气体使喷头冷却时，考虑到在喷头内有副产物附着。附着的副产物成为颗粒，对于形成在衬底上的膜的特性带来不良影响。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够高效率地除去喷头内的堆积膜并抑制颗粒的生成的技术。
用于解决所述课题的本发明的半导体器件的制造方法的代表性结构如下所述。即，
一种半导体器件的制造方法，其特征在于，具有：
成膜工序，通过喷头将成膜气体和非活性气体供给到处理室内的衬底上，并在所述衬底上形成膜；和
堆积膜除去工序，在所述处理室内没有衬底的状态下，将温度比所述成膜工序时供给的所述非活性气体低的非活性气体供给到所述喷头，由此除去因所述成膜工序而堆积在所述喷头内的堆积膜。
另外，本发明的程序的代表性结构如下所述。即，
一种程序，其特征在于，使计算机执行如下步骤：
成膜步骤，通过喷头将成膜气体和非活性气体供给到处理室内的衬底上，并在所述衬底上形成膜；和
堆积膜除去工序，在所述处理室内没有衬底的状态下，将温度比所述成膜工序时供给的所述非活性气体低的非活性气体供给到所述喷头，由此除去因所述成膜步骤而堆积在所述喷头内的堆积膜。
另外，本发明的衬底处理装置的代表性结构如下所述。即，
一种衬底处理装置，其特征在于，具有：
处理室，具有喷头，并对衬底进行处理；
成膜气体供给系统，与所述喷头连接，通过所述喷头向所述处理室供给成膜气体；
非活性气体供给系统，与所述喷头连接，通过所述喷头向所述处理室供给非活性气体；
控制部，控制所述成膜气体供给系统和所述非活性气体供给系统，以进行如下处理：成膜处理，从所述成膜气体供给系统通过所述喷头将所述成膜气体供给到所述处理室内之后，从所述非活性气体供给系统通过所述喷头将所述非活性气体供给到所述处理室内，在衬底上形成膜；堆积膜除去处理，在该成膜处理之后，在所述处理室内没有衬底的状态下，将温度比所述成膜处理时供给的非活性气体低的非活性气体从所述非活性气体供给系统供给到所述喷头，由此，除去因所述成膜处理而堆积在所述喷头内的堆积膜。
发明的效果
根据上述结构，能够高效率地除去喷头内的堆积膜，并能够抑制颗粒的生成。
附图说明
图1是本发明的第一实施方式的衬底处理装置的纵截面概要图。
图2是用于说明本发明的第一实施方式的衬底处理工序的流程图。
图3是用于说明本发明的第一实施方式的成膜工序的流程图。
图4是本发明的第一实施方式的衬底处理工序的序列图。
图5是用于说明本发明的第二实施方式的第三气体供给系统的图。
图6是本发明的第二实施方式的衬底处理工序的序列图。
图7是用于说明本发明的第三实施方式的第三气体供给系统的图。
图8是本发明的第三实施方式的衬底处理工序的序列图。
附图标记的说明
100…半导体制造装置(衬底处理装置)，200…晶圆，201…处理室，220…第一排气系统(处理室排气管线)，221…排气口，222…排气管，223…压力调整器(APC阀)，224…真空泵，230…喷头，231…盖，231a…盖孔，231b…喷头加热部，231c…喷头排气孔，232…缓冲室，234…分散板，235…气体引导部，241…气体导入口，243…第一气体供给系统，244…第二气体供给系统，245…第三气体供给系统，246…第一非活性气体供给系统，247…第二非活性气体供给系统，249…第四气体供给系统，260…控制器(控制部)，261…运算部，262…存储部，270…第二排气系统(喷头排气管线)，271…排气管，272…开闭阀(阀)，273…压力调整器(APC阀)，274…真空泵。
具体实施方式
＜第一实施方式＞
(1)衬底处理装置的结构
首先，关于第一实施方式的衬底处理装置100(以下也简称为装置)的结构，参照图1进行说明。图1是本发明的第一实施方式的衬底处理装置的纵截面(垂直截面)概要图。衬底处理装置100是形成薄膜的装置，如图1所示，以每一张或每多张地处理衬底的片式衬底处理装置的形式构成。
如图1所示，衬底处理装置100具有处理容器202。处理容器202例如横截面(水平截面)是圆形，作为圆筒形的扁平的密闭容器构成。另外，处理容器202的侧壁或底壁由例如铝(Al)或不锈钢(SUS)等金属材料构成。
在处理容器202内形成有对作为衬底的硅晶圆等的晶圆200进行处理的处理室201。处理室201包括：处理晶圆200的处理空间201a；和输送晶圆200的输送空间201b。处理容器202的外壳由上部容器202a、下部容器202b和顶棚部即喷头230构成。在上部容器202a和下部容器202b之间设置有将处理空间201a和输送空间201b分隔的隔板204。
处理空间201a是由上部处理容器202a、喷头230和后述的衬底载置部210围成的空间，是比隔板204更靠上方的空间。输送空间201b是由下部容器202b和衬底载置部210围成的空间，是比隔板更靠下方的空间。在上部处理容器202a和隔板204之间(接触部)、以及隔板204和下部容器202b之间(接触部)等，设置有使处理容器202内维持气密的O形环208。
在下部容器202b的侧面上，与闸阀205相邻地设置有衬底送入送出口206。晶圆200通过衬底送入送出口206在下部容器202b与相邻的衬底输送室(未图示)之间移动。在下部容器202b的底部，沿垂直方向设置有多个提升销207。而且，下部容器202b被电气地接地。
在处理空间201a和输送空间201b之间，配置有支承晶圆200的衬底载置部210。衬底载置部210由例如氮化铝(AlN)、陶瓷、石英等的非金属材料形成。衬底载置部210包括：载置晶圆200的衬底载置面211；内置于衬底载置部210中的作为加热源的衬底载置部加热器213。衬底载置面211位于处理空间201a内。在衬底载置部210中，供提升销207贯穿的衬底载置部通孔214分别设置在与提升销207对应的位置。
衬底载置部210被轴217支承。轴217沿垂直方向贯穿处理容器202的底部，而且，在处理容器202的外部与升降机构218连接。使升降机构218工作而使轴217及衬底载置部210升降，由此，能够使载置于衬底载置面211上的晶圆200升降。此外，轴217下端部的周围被波纹管219覆盖，处理容器202内被气密地维持。
衬底载置部210在晶圆200的输送时，以使衬底载置面211位于衬底送入送出口206的位置(晶圆输送位置)的方式下降，在晶圆200的处理时，如图1所示，以使晶圆200位于处理位置(晶圆处理位置)的方式上升。
具体来说，使衬底载置部210下降到晶圆输送位置时，提升销207的上端部从衬底载置面211的上表面突出，提升销207从下方支承晶圆200。另外，使衬底载置部210上升到晶圆处理位置时，提升销207被埋在衬底载置面211的上表面的下方，衬底载置面211从下方支承晶圆200。此外，由于提升销207与晶圆200直接接触，从而优选由例如石英或氧化铝等的材质形成。
(气体导入口)
在后述的喷头230的上表面(顶棚壁)，设置有用于向处理室201内供给各种气体的气体导入口241。关于与气体导入口241连接的气体供给系统的结构在后面说明。
(喷头)
在处理室201上方，设置有处理室201的顶棚部即喷头230。气体导入口241被设置在喷头230的盖231上。喷头230是用于使气体向处理室201分散的气体分散机构。喷头230被配置在气体导入口241和处理室201之间，并与气体导入口241及处理室201连通。
喷头230在气体导入口241和处理空间201a之间具有用于使从气体导入口241导入的气体分散的分散板234。在分散板234上设置有多个通孔234a。通孔234a与衬底载置面211相对地配置。分散板234具有：设有通孔234a的凸状部234b；设置在凸状部的周围的凸缘部234c。凸缘部234c被电绝缘性的构造体即绝缘块233支承。
在喷头230中，在盖231和分散板234之间，设置有用于使从气体导入口241导入的气体向分散板234表面的整个区域扩散的缓冲空间即缓冲室232。
在缓冲室232内，设置有形成向缓冲室232内供给的气流的气体引导部235。气体引导部235是以盖孔231a为顶点、且直径随着趋向分散板234方向(也就是说下方向)而扩大的圆锥形状，其中盖孔231a与气体导入口241连通，并且设置在盖231上。气体引导部235的下端的水平方向的直径比通孔234a组的最外周的直径大。通过气体引导部235，被供给到缓冲室232内的气体更均匀地分散。
像这样，从气体导入口241导入的气体通过设置在盖231上的盖孔231a，被供给到设置在喷头230内的缓冲室232内。而且，通过分散板234和气体引导部235，更均匀地分散，并从分散板234的通孔234a被供给到处理室201内。
喷头的盖231由具有导电性的金属形成，作为用于在缓冲室232内或处理室201内生成等离子体的电极使用。在盖231和上部容器202a之间设置有绝缘块233，盖231和上部容器202a之间电绝缘。而且，在盖231上设置有喷头加热部即电阻加热器231b。
在缓冲室232的上方的盖231上，设置有用于排出缓冲室232内的环境气体的第二排气系统(喷头排气管线)270。关于第二排气系统270在后面说明。
(气体供给系统)
在与喷头230的盖231连接的气体导入口241上连接有通用气体供给管242。在通用气体供给管242上连接有第一气体供给管243a、第二气体供给管244a和第三气体供给管245a。第二气体供给管244a通过远程等离子体单元244e与通用气体供给管242连接。
从包含第一气体供给管243a的第一气体供给系统243主要供给含第一元素气体，从包含第二气体供给管244a的第二气体供给系统244主要供给含第二元素气体。从包含第三气体供给管245a的第三气体供给系统245在处理晶圆200时主要供给非活性气体，在清洁喷头230和处理室201时主要供给清洁气体。
(第一气体供给系统)
在第一气体供给管243a上，从气流的上游方向按顺序设置有第一气体供给源243b、流量控制器(流量控制部)即质量流量控制器(MFC)243c及开闭阀即阀243d。
从第一气体供给管243a将含有第一元素的气体(以下称为“含第一元素气体”)通过质量流量控制器243c、阀243d、通用气体供给管242供给到喷头230。
含第一元素气体是原料气体，即，处理气体之一。
这里，第一元素是例如钛(Ti)。即，含第一元素气体是例如含钛气体。作为含钛气体能够使用例如TiCl4(四氯化钛)气体。此外，含第一元素气体在常温常压下可以是固体、液体及气体的任意一种。含第一元素气体在常温常压下为液体的情况下，在第一气体供给源232b和质量流量控制器243c之间设置未图示的气化器即可。这里作为气体进行说明。
此外，作为含第一元素气体，也可以是含硅气体，能够使用例如有机硅材料即BTBAS(双叔丁基氨基硅烷：SiH2(NH(C4H9))2)、六甲基二硅烷(C6H19NSi2，简称：HMDS)、三甲硅烷基胺((SiH3)3N，简称：TSA)等。这些气体作为前驱体发挥作用。
在第一气体供给管243a的比阀243d更靠下游侧，连接有第一非活性气体供给管246a的下游端。在第一非活性气体供给管246a上，从上游方向按顺序设置有非活性气体供给源246b、流量控制器(流量控制部)即质量流量控制器(MFC)246c及开闭阀即阀246d。
从第一气体供给管243a供给的非活性气体是例如氮(N2)气。此外，作为非活性气体，除了N2气体以外，还能够使用例如氦(He)气、氖(Ne)气、氩(Ar)气等的稀有气体。
从第一非活性气体供给管246a将非活性气体通过质量流量控制器246c、阀246d、第一气体供给管243a供给到喷头230内。非活性气体在后述的成膜工序(S104)中作为载气或稀释气体发挥作用。
主要由第一气体供给管243a、质量流量控制器243c、阀243d构成了第一气体供给系统即含第一元素气体供给系统243(也称为含钛气体供给系统)。
另外，主要由第一非活性气体供给管246a、质量流量控制器246c及阀246d构成了第一非活性气体供给系统246。此外，也可以考虑使非活性气体供给源246b、第一气体供给管243a包含于第一非活性气体供给系统246。
而且，也可以考虑使第一气体供给源243b、第一非活性气体供给系统包含于含第一元素气体供给系统243。
(第二气体供给系统)
在第二气体供给管244a的下游设置有远程等离子体单元244e。在第二气体供给管244a上，从上游方向按顺序设置有第二气体供给源244b、流量控制器(流量控制部)即质量流量控制器(MFC)244c及开闭阀即阀244d。
从第二气体供给管244a将含有第二元素的气体(以下称为“含第二元素气体”)通过质量流量控制器244c、阀244d、远程等离子体单元244e、通用气体供给管242供给到喷头230内。含第二元素气体通过远程等离子体单元244e而成为等离子体状态，并被照射在晶圆200上。
含第二元素气体是处理气体之一。此外，含第二元素气体也可以作为反应气体或改性气体。
这里，含第二元素气体含有与第一元素不同的第二元素。作为第二元素可以列举例如氮(N)。在本实施方式中，含第二元素气体采用例如含氮气体。具体来说，作为含氮气体能够使用NH3气体。
主要由第二气体供给管244a、质量流量控制器244c、阀244d构成了第二气体供给系统即含第二元素气体供给系统244(也称为含氮气体供给系统)。
另外，在第二气体供给管244a的比阀244d更靠下游侧，连接有第二非活性气体供给管247a的下游端。在第二非活性气体供给管247a上，从上游方向按顺序设置有非活性气体供给源247b、流量控制器(流量控制部)即质量流量控制器(MFC)247c及开闭阀即阀247d。
从第二非活性气体供给管247a将非活性气体通过质量流量控制器247c、阀247d、第二气体供给管244a、远程等离子体单元244e供给到喷头230内。非活性气体在后述的成膜工序(S104)中作为载气或稀释气体发挥作用。
从第二非活性气体供给管247a供给的非活性气体是例如氮(N2)气。此外，作为非活性气体，除了N2气体以外，还能够使用例如氦(He)气、氖(Ne)气、氩(Ar)气等的稀有气体。
主要由第二非活性气体供给管247a、质量流量控制器247c及阀247d构成了第二非活性气体供给系统247。此外，也可以考虑使非活性气体供给源247b、第二气体供给管244a、远程等离子体单元244e包含于第二非活性气体供给系统247。
而且，也可以考虑使第二气体供给源244b、远程等离子体单元244e、第二非活性气体供给系统247包含于含第二元素气体供给系统244。
(第三气体供给系统)
在第三气体供给管245a上，从上游方向按顺序设置有第三气体供给源245b、流量控制器(流量控制部)即质量流量控制器(MFC)245c、开闭阀即阀245d、加热吹扫气体的气体加热部即配管加热部245e。
从第三气体供给源245b将例如作为吹扫气体的非活性气体通过质量流量控制器245c、阀245d、通用气体供给管242供给到喷头230。吹扫气体是指为排出处理室201或缓冲室232内的环境气体(气体)而被导入处理室201或缓冲室232内的气体。
从第三气体供给源245b供给的非活性气体是例如氮(N2)气。此外，作为非活性气体，除了N2气体以外，还能够使用例如氦(He)气、氖(Ne)气、氩(Ar)气等的稀有气体。
被配管加热部245e加热后的吹扫气体通过缓冲室232、分散板234被供给到处理室201。像这样，能够将分散板234维持在所期望的温度。
假设，通过吹扫气体的供给使分散板234过度冷却的情况下，考虑到以下问题。即，残留在处理室201内的气体成为热分解温度以下，由此，副产物会堆积在分散板234的衬底相对面上，或者，在下一处理气体供给工序(例如供给含第二元素气体之后的含第一元素气体供给工序)中，不能维持与温度相关的工艺窗口，其结果，存在导致下一工序的膜处理特性变差这样的问题。
例如，作为含第一元素气体供给TiCl4气体，作为含第二元素气体供给NH3气体的情况下，作为副产物产生氯化铵(NH4Cl)，当分散板234的温度降低到氯化铵的附着温度(例如150℃)时，氯化铵会附着在分散板234上。
另一方面，通过如本实施方式这样地加热吹扫气体，能够抑制上述问题。
在第三气体供给管245a的比阀245d更靠下游侧，连接有清洁气体供给管248a的下游端。在清洁气体供给管248a上，从上游方向按顺序设置有清洁气体供给源248b、流量控制器(流量控制部)即质量流量控制器(MFC)248c及开闭阀即阀248d。
主要由第三气体供给管245a、质量流量控制器245c、阀245d构成了第三气体供给系统245。
另外，主要由清洁气体供给管248a、质量流量控制器248c及阀248d构成了清洁气体供给系统248。此外，也可以考虑使清洁气体源248b、第三气体供给管245a包含于清洁气体供给系统248。
而且，也可以考虑使第三气体供给源245b、清洁气体供给系统包含于第三气体供给系统245。
从第三气体供给管245a，在衬底处理工序中，将非活性气体通过质量流量控制器245c、阀245d、通用气体供给管242供给到喷头230内。另外，在清洁工序中，将清洁气体通过质量流量控制器248c、阀248d、通用气体供给管242供给到喷头230内。
从非活性气体供给源245b供给的非活性气体在后述的成膜工序(S104)中，作为吹扫残留在处理室201内或喷头230内的剩余气体的吹扫气体发挥作用。另外，在清洁工序中，也可以作为清洁气体的载气或稀释气体发挥作用。
从清洁气体供给源248b供给的清洁气体在清洁工序中作为除去附着在喷头230内或处理室201内的副产物等的清洁气体发挥作用。
这里，清洁气体可以列举例如三氟化氮(NF3)气体。此外，作为清洁气体，也可以使用例如氟化氢(HF)气体、三氟化氯(ClF3)气体、氟(F2)气等，也可以组合它们使用。
(第四气体供给系统)
在上部容器202a的侧壁(也就是说处理室201的侧方)上设置有第四气体供给系统249。在第四气体供给系统249的第四气体供给管249a上，从上游方向按顺序设置有第四气体供给源249b、流量控制器(流量控制部)即质量流量控制器(MFC)249c、开闭阀即阀249d、加热吹扫气体的气体加热部即配管加热部249e。
主要由第四气体供给管249a、质量流量控制器249c、阀249d构成了第四气体供给系统249。而且，也可以考虑使第四气体供给源249b包含于第四气体供给系统249。
从第四气体供给源249b将作为吹扫气体的非活性气体通过质量流量控制器249c、阀249d、配管加热部249e供给到处理室201的处理空间201a。
这里，非活性气体是例如氮(N2)气。此外，作为非活性气体，除了N2气体以外，也能够使用例如氦(He)气、氖(Ne)气、氩(Ar)气等的稀有气体。
在后述的成膜工序S104中，被配管加热部249e加热后的吹扫气体被供给到处理室201之后，至少一部分通过分散板234和缓冲室232从第二排气系统270排出。像这样，能够以短时间对缓冲室232内进行吹扫，另外，与第三气体供给系统245的配管加热部245e同样地，能够将分散板234维持在所期望的温度。
或者，在后述的堆积膜除去工序S110中，未被配管加热部249e加热地被供给到处理室201的吹扫气体的至少一部分通过分散板234和缓冲室232从第二排气系统270排出。堆积膜除去工序S110的详细情况在后面说明。
(第一排气系统)
在处理室201(上部容器202a)的内壁侧面上设置有对处理室201内的环境气体进行排气的排气口221。在排气口221上连接有排气管222，在排气管222上，按气流的顺序串联地连接有将处理室201内控制成规定压力的APC(Auto Pressure Controller)等的压力调整器223和真空泵224。包括排气口221、排气管222和压力调整器223地构成了第一排气系统(处理室排气管线)220。此外，也可以考虑使真空泵224包含于第一排气系统220。
(第二排气系统)
在缓冲室232的上方的盖231上，用于排出缓冲室232内的环境气体的喷头排气孔231c沿垂直方向贯穿地设置。在喷头排气口231c上连接有排气管271。在排气管271上，按气流的顺序串联地连接有切换排气的ON/OFF的阀272、将缓冲室232内控制成规定压力的APC等的压力调整器273、真空泵274。包含排气管271、阀272和压力调整器273地构成了第二排气系统(喷头排气管线)270。此外，也可以考虑使真空泵274包含于第二排气系统270。
喷头排气孔231c处于气体引导部235的上方，从而构成为，在后述的喷头排气工序(S204、S210)中，气体如下所述地流动。即，从盖孔231a供给的非活性气体通过气体引导部235被分散，并向缓冲室232内的空间中央及下方流动。然后，在气体引导部235的端部返回，并从喷头排气孔231c被排气。
(等离子体生成部)
在喷头的盖231上，通过匹配器251连接有高频电源252。利用匹配器251调整阻抗，从高频电源252向盖231施加高频电力，由此，在喷头230内(详细来说是缓冲室232内)或处理室201内(详细来说是处理空间201a内)生成等离子体。
(控制器)
衬底处理装置100具有控制衬底处理装置100的各部件的动作的控制部即控制器260。控制器260至少具有运算部261及存储部262。运算部261根据上位控制器或使用者的指示，从存储部262调出衬底处理装置100的程序或控制方案，根据其内容控制衬底处理装置100的各结构。
(2)衬底处理工序
以下，关于使用作为半导体制造装置的衬底处理装置100来处理衬底的衬底处理工序的概要进行说明。该衬底处理工序是例如用于制造半导体器件的一工序。此外，在以下的说明中，构成衬底处理装置100的各部件的动作或处理通过控制器260被控制。图2是用于说明本发明的第一实施方式的衬底处理工序的流程图。
这里，关于作为含第一元素气体使用TiCl4气体(四氯化钛气体)，作为含第二元素气体使用NH3气体(氨气)，在晶圆200上作为薄膜形成TiN膜(氮化钛膜)的例子进行说明。此外，例如，也可以在晶圆200上预先形成规定的膜。另外，也可以在晶圆200或规定的膜上预先形成规定的图案。
(衬底送入、载置工序S102)
首先，如图2所示，进行将晶圆200送入处理室201内并载置在衬底载置部210上的衬底送入、载置工序S102。
详细来说，使衬底载置部210下降到晶圆200的输送位置，由此，使提升销207贯穿衬底载置部210的通孔214。其结果是，提升销207成为比衬底载置部210表面以规定高度的量突出的状态。接着，打开闸阀205，使用未图示的晶圆输送机，将晶圆200(处理衬底)送入处理室201内，并将晶圆200转移到提升销207上。由此，晶圆200以水平姿势被支承在从衬底载置部210的表面突出的提升销207上。
将晶圆200送入处理容器202内之后，使晶圆输送机向处理容器202外避让，关闭闸阀205而使处理容器202内密闭。然后，通过使衬底载置部210上升，将晶圆200载置在设置于衬底载置部210的衬底载置面211上。
此外，优选在将晶圆200送入处理容器202内时，或者将晶圆200从处理容器202内送出时，通过第一排气系统220对处理容器202内进行排气的同时，从非活性气体供给系统向处理容器202内供给非活性气体(例如N2气体)。例如，优选在通过使真空泵224工作并打开APC阀223而从第一排气系统220对处理容器202内进行排气的状态下，至少打开第三气体供给系统245的阀245d，由此将N2气体供给到处理容器202内。由此，能够抑制颗粒从衬底送入送出口206向处理容器202内的侵入和颗粒向晶圆200上的附着。此外，第一排气系统220的真空泵224至少在从衬底送入、载置工序(S102)到后述的衬底送出工序(S106)结束的期间始终为工作状态。
将晶圆200载置在衬底载置部210上时，向埋入衬底载置部210的内部的加热器213供给电力，以晶圆200的表面成为规定温度的方式进行控制。晶圆200的温度为例如室温以上500℃以下，优选为室温以上400℃以下。室温是指约10℃～30℃的温度带。这里是20℃。此时，加热器213的温度基于由未图示的温度传感器检测到的温度信息，通过控制器260控制向加热器213的通电情况而被调整。
(成膜工序S104)
接下来，进行在晶圆200的表面上形成薄膜的成膜工序S104。这里，关于成膜工序S104的基本流程进行说明，关于成膜工序S104的详细情况，使用图3在后面说明。
在成膜工序S104中，首先，通过喷头230的缓冲室232从第一气体供给系统243向处理室201内供给TiCl4气体而在晶圆200上形成含钛膜。开始TiCl4气体的供给，经过规定时间之后，停止TiCl4气体的供给。然后，从第三气体供给系统245和第四气体供给系统249供给吹扫气体(N2气体等的非活性气体)，利用该吹扫气体，从缓冲室232内和处理室201内通过第一排气系统220和第二排气系统270排出TiCl4气体。此时，将吹扫气体向处理室201内供给时，为使吹扫气体不冷却分散板234，通过配管加热部245e和配管加热部249e将吹扫气体加热到规定温度以上。
排出TiCl4气体之后，通过缓冲室232，从第二气体供给系统244向处理室201内供给等离子体状态的NH3气体。NH3气体与已形成的含钛膜反应，形成氮化钛膜。经过规定时间之后，停止NH3气体的供给。而且，从第三气体供给系统245和第四气体供给系统249供给吹扫气体，利用该吹扫气体，从缓冲室232内和处理室201内，通过第一排气系统220和第二排气系统270，排出NH3气体。此时，将吹扫气体向处理室201内供给时，也为使吹扫气体不冷却分散板234而通过配管加热部245e和配管加热部249e将吹扫气体加热到规定温度以上。
在成膜工序S104中，通过反复进行以上工序，形成所期望的膜厚的氮化钛膜。此外，在成膜工序104期间，为抑制副产物附着并堆积在缓冲室232的内壁上，通过喷头加热部231b加热缓冲室232或分散板234。
(衬底送出工序S106)
接下来，将形成有氮化钛膜的晶圆200从处理容器203送出。
详细来说，使衬底载置部210下降，将晶圆200支承在从衬底载置部210的表面突出的提升销207上。然后，从第三气体供给系统245向处理容器202内供给非活性气体的同时，打开闸阀205，使用晶圆输送机，将晶圆200向处理容器202外送出。然后，结束衬底处理工序的情况下，停止从第三气体供给系统245向处理容器202内的非活性气体供给。
(处理次数判定工序S108)
送出晶圆200之后，判定成膜工序S104的实施次数是否达到规定次数。达到规定次数的情况下，转移到堆积膜除去工序S110。未达到规定次数的情况下，为开始待机的新的晶圆200的处理，而转移到衬底送入、载置工序S102。
(堆积膜除去工序S110)
在成膜工序S104中，为不使副产物附着在缓冲室232的内壁或分散板234上，加热缓冲室232，但通过反复进行成膜工序S104，副产物会逐渐附着在缓冲室232的内壁或分散板234上，或者根据情况，仅一次的成膜工序S104就附着大量的副产物。在堆积膜除去工序S110中，除去由在成膜工序S104中附着在缓冲室232的内壁或分散板234上的副产物形成的堆积膜。堆积膜除去工序S110的详细情况使用图4在后面说明。
(处理次数判定工序S112)
进行了堆积膜除去工序S110之后，判定堆积膜除去工序S110的实施次数是否达到规定次数。达到规定次数的情况下，转移到清洁工序S114。未达到规定次数的情况下，为开始待机的新的晶圆200的处理，转移到衬底送入、载置工序S102。
(清洁工序S114)
在处理次数判定工序S108中判定为成膜工序S104的实施次数达到规定次数的情况下，进行清洁工序S114。在清洁工序S114中，在衬底载置部210处于晶圆处理位置的状态下，而且在晶圆200不处于衬底载置部210上的状态下，打开清洁气体供给系统248的阀248d，通过喷头230将清洁气体向处理室201内供给。
清洁气体填满喷头230内和处理室201内之后，从高频电源252向喷头230施加电力的同时，通过匹配器251使阻抗匹配，在喷头230内(详细来说是缓冲室232内)和处理室201内(详细来说是处理空间201a内)生成清洁气体的等离子体。所生成的清洁气体等离子体除去附着在喷头230内和处理室201内的壁上的副产物。
接下来，关于成膜工序S104的详细情况，使用图3进行说明。图3是用于说明本发明的第一实施方式的成膜工序的流程图。
(第一处理气体供给工序S202)
衬底载置部210上的晶圆200被加热器213加热并达到所期望的温度之后，进行从第一排气系统220的排气的同时，打开第一气体供给系统243的阀243d，并通过气体导入口241、缓冲室232、分散板234的多个通孔234a，开始向处理室201内供给作为第一处理气体的TiCl4气体。在缓冲室232内，通过气体引导部235使TiCl4气体均匀地分散。均匀地分散的气体通过多个通孔234a被均匀地供给到处理室201内的晶圆200上。
此时，为使TiCl4气体的流量成为规定的流量，调整质量流量控制器243c。TiCl4气体的供给流量为例如100sccm以上5000sccm以下。此外，也可以与TiCl4气体一起，从第一非活性气体供给系统246作为载气使N2气体向处理室201内流动。另外，通过合理地调整第一排气系统220的APC阀223的阀开度，使处理容器202内的压力成为规定的压力(例如10～3000Pa)。
在处理室201内，TiCl4气体以规定时间、例如0.05～0.5秒被供给到晶圆200上。在晶圆200表面上，通过TiCl4气体与晶圆200的表面接触，形成作为“含第一元素层”的含钛层。
含钛层例如与处理容器202内的压力、TiCl4气体的流量、衬底载置部(基座)210的温度、处理室201中的处理时间等相应地以规定的厚度及规定的分布形成。
经过规定时间之后，关闭阀243d，停止TiCl4气体的供给。但是，从第一排气系统220的排气继续进行。
(第一喷头排气工序S204)
停止TiCl4气体的供给之后，将第二排气系统270的阀272打开，排出喷头230内(详细来说是缓冲室232内)的环境气体。具体来说，从第三气体供给系统245和第四气体供给系统249供给被加热的吹扫气体，以不使分散板234及缓冲室232的温度降低的方式进行维持的同时，排出缓冲室232内的环境气体。此时，使真空泵274事先工作。
此时，以使缓冲室232中的第二排气系统270的排气流导变得比经由了处理室201的第一排气系统220的流导大的方式，控制并调整第二排气系统270的APC阀273的阀开度或第一排气系统220的APC阀223的阀开度。通过像这样调整，形成从缓冲室232的中央朝向喷头排气孔231c的气流。像这样，附着在缓冲室232的壁上的气体或浮游在缓冲室232内的气体不进入处理室201地从第二排气系统270排出。
此外，在第一喷头排气工序S204中，从第三气体供给系统245供给吹扫气体时，优选还从第四气体供给系统249供给吹扫气体，但也能够不从第四气体供给系统249供给吹扫气体。
进行了规定时间的第一喷头排气工序S204之后，结束第一喷头排气工序S204。
(第一处理室排气工序S206)
第一喷头排气工序S204结束之后，继续进行从第一排气系统220及第二排气系统270的排气。具体来说，从第三气体供给系统245和第四气体供给系统249供给被加热的吹扫气体，维持分散板234及缓冲室232的温度的同时，排出缓冲室232内和处理室201内的环境气体。
此时，以使处理空间201a中的从第一排气系统220的排气流导变得比经由了喷头230的从第二排气系统270的排气流导大的方式，调整APC阀273的阀开度或APC阀223的阀开度。通过像这样调整，形成从喷头230经由处理室201内朝向第一排气系统220的非活性气体的流动。因此，能够将被供给到缓冲室232的非活性气体可靠地供给到晶圆200上，晶圆200上的残留气体的除去效率变高。
在第一处理室排气工序S206中被供给的非活性气体从晶圆200上除去在第一处理气体供给工序S202中未能与晶圆200结合的钛成分。而且，即使在第一处理室排气工序S206中，也能够通过控制APC阀273的阀开度或APC阀223的阀开度，将残留在喷头230内(详细来说是缓冲室232内)的TiCl4气体从第二排气系统270除去。
从第一处理室排气工序S206开始经过规定时间之后，关闭阀272而停止从第二排气系统270的排气。像这样，优选在从第一处理室排气工序S206的开始经过规定时间之后，进行从第一排气系统220的排气的同时，关闭阀272并停止从第二排气系统270的排气。像这样，从喷头230经由处理室201朝向第一排气系统220的非活性气体的流动不受第二排气系统270的影响，从而能够更可靠地将非活性气体供给到晶圆200上，晶圆200上的残留气体的除去效率变得更高。
此外，还能够从第一处理室排气工序S206的开始时刻，停止从第二排气系统270的排气。像这样，形成从喷头230经由处理室201内朝向第一排气系统220的非活性气体的流动变得容易。
像这样，第一喷头排气工序S204之后继续进行第一处理室排气工序S206，由此能够获得以下效果。即，由于在第一喷头排气工序S204中除去缓冲室232内的残留物，所以即使在第一处理室排气工序S206中气流经由晶圆200上方，也能够防止残留气体附着在晶圆200上。
此外，在第一处理室排气工序S206中，如上所述，从第三气体供给系统245供给吹扫气体时，可以还从第四气体供给系统249供给吹扫气体，但也可以不从第四气体供给系统249供给吹扫气体。
进行规定时间的第一处理室排气工序S206之后，关闭阀245d和阀249d，停止从第三气体供给系统245和第四气体供给系统249供给吹扫气体，并且关闭阀272而停止从第二排气系统270的排气，结束第一处理室排气工序S206。
(第二处理气体供给工序S208)
第一处理室排气工序S206之后，进行从第一排气系统220的排气的同时，打开第二气体供给系统244的阀244d，通过远程等离子体单元244e、气体导入口241、缓冲室232、分散板234的多个通孔234a，向处理室201内开始供给作为第二处理气体的NH3气体。被向处理室201内供给的NH3气体通过远程等离子体单元244e被等离子化。将被等离子化的NH3气体通过缓冲室232和通孔234a供给到处理室201内，从而能够均匀地将NH3气体供给到晶圆200上。由此，能够使形成在晶圆200上的膜厚均匀。
此时，以NH3气体的流量成为规定流量的方式，调整质量流量控制器244c。此外，NH3气体的供给流量为例如100sccm以上5000sccm以下。此外，也可以与NH3气体一起，从第二非活性气体供给系统247作为载气使N2气体向处理室201内流动。另外，通过合理地调整第一排气系统220的APC阀223的阀开度，使处理容器202内的压力成为规定的压力(例如60～600Pa)。
在处理室201内，等离子体状态的NH3气体以规定时间、例如0.1～0.3秒被供给到晶圆200上。已经形成在晶圆200上的含钛层通过NH3气体的等离子体被改性，由此在晶圆200之上形成含有钛元素及氮元素的层。
含有钛元素及氮元素的改性层例如与处理容器203内的压力、NH3气体的流量、衬底载置部210的温度、等离子体生成部250的电力供给情况等相应地以规定的厚度、规定的分布、氮成分等对于含钛层的规定的侵入深度形成。
经过规定时间之后，关闭阀244d，并停止向处理室201内供给NH3气体。但是，从第一排气系统220的排气继续进行。
(第二喷头排气工序S210)
停止NH3气体的供给之后，使第二排气系统270的阀272成为打开，排出喷头230内的环境气体，也就是说，排出缓冲室232内的环境气体。此时，从第三气体供给系统245和第四气体供给系统249供给已被加热的吹扫气体，以不使分散板234及缓冲室232的温度降低的方式维持它们的温度的同时，排出缓冲室232内的环境气体。
在第二喷头排气工序S210中，以缓冲室232中的第二排气系统270的排气流导变得比经由了处理室201的第一排气系统220的流导大的方式，控制并调整第二排气系统270的APC阀273的阀开度或第一排气系统220的APC阀223的阀开度。通过像这样调整，形成从缓冲空间232的中央朝向喷头排气孔231c的气流。像这样，附着在缓冲室232的壁上的气体或浮游在缓冲室232内的气体不进入处理室201地从第二排气系统270被排气。
此外，在第二喷头排气工序S210中，从第三气体供给系统245供给吹扫气体时，如上所述，优选还从第四气体供给系统249供给吹扫气体，但也能够不从第四气体供给系统249供给吹扫气体。
进行了规定时间的第二喷头排气工序S210之后，结束第二喷头排气工序S210。
(第二处理室排气工序S212)
第二喷头排气工序S210结束之后，继续进行从第一排气系统220及第二排气系统270的排气。具体来说，从第三气体供给系统245和第四气体供给系统249供给已被加热的吹扫气体，维持分散板234及缓冲室232的温度的同时，排出缓冲室232内和处理室201内的环境气体。
此时，以处理空间201a中的从第一排气系统220的排气流导变得比经由了喷头230的从第二排气系统270的排气流导大的方式，调整APC阀273的阀开度或APC阀223的阀开度。通过像这样调整，形成从喷头230经由处理室201内朝向第一排气系统220的非活性气体的流动。因此，能够将被供给到缓冲室232的非活性气体可靠地供给到晶圆200上，晶圆200上的残留气体的除去效率变高。
在第二处理室排气工序S212中被供给的非活性气体从晶圆200上除去在第二处理气体供给工序S208中未能与晶圆200结合的氮成分。而且，在第二处理室排气工序S212中，也能够通过控制APC阀273的阀开度或APC阀223的阀开度，将残留在喷头230内(详细来说是缓冲室232内)的NH3气体从第二排气系统270除去。
从第二处理室排气工序S212开始经过规定时间之后，关闭阀272并停止从第二排气系统270的排气。像这样，优选从第二处理室排气工序S212开始经过规定时间之后，进行从第一排气系统220的排气的同时，关闭阀272并停止从第二排气系统270的排气。像这样，从喷头230经由处理室201朝向第一排气系统220的非活性气体的流动不受第二排气系统270的影响，从而能够更可靠地将非活性气体供给到晶圆200上，晶圆200上的残留气体的除去效率变得更高。
像这样，在第二喷头排气工序S210之后继续进行第二处理室排气工序S212，由此能够得到以下效果。即，由于在第二喷头排气工序S210中除去了缓冲室232内的残留物，从而即使在第二处理室排气工序S212中气流经由了晶圆200上方，也能够防止残留气体附着在晶圆200上。
此外，也能够从第二处理室排气工序S212的开始时刻停止从第二排气系统270的排气。像这样，形成从喷头230经由处理室201内朝向第一排气系统220的非活性气体的流动变得容易。
另外，在第二处理室排气工序S212中，从第三气体供给系统245供给吹扫气体时，如上所述，可以还从第四气体供给系统249供给吹扫气体，但也能够不从第四气体供给系统249供给吹扫气体。
进行了规定时间的第二处理室排气工序S212之后，关闭阀245d和阀249d，停止从第三气体供给系统245和第四气体供给系统249供给吹扫气体，并且关闭阀272而停止从第二排气系统270的排气，结束第二处理室排气工序S212。
(判定S214)
第二处理室排气工序S212结束之后，控制器260判定是否实施了规定次数的处理循环，该处理循环以从第一处理气体供给工序S202到第二处理室排气工序S212为1个循环。
未实施规定次数的情况下(S214中否的情况)，向第一处理气体供给工序S202转移，进行第一处理气体供给工序S202、第一喷头排气工序S204、第一处理室排气工序S206、第二处理气体供给工序S208、第二喷头排气工序S210、第二处理室排气工序S212。实施了规定次数的情况下(S214中是的情况)，结束成膜工序S104。
以下，使用图4说明堆积膜除去工序S110的详细情况。图4是本发明的第一实施方式的衬底处理工序的序列图。
图4示出了成膜工序S104、衬底送出工序S106和堆积膜除去工序S110中的、气体A(第一处理气体，TiCl4气体)和气体B(第二处理气体，NH3气体)向处理室201的供给状态、第三气体供给系统245的配管加热部245e及第四气体供给系统249的配管加热部249e的加热状态、衬底载置部加热器213的加热状态、喷头加热部231b的加热状态、第一排气系统220的APC阀223的阀开度状态、第二排气系统270的阀272的开闭状态。
在图4的例子中，在时刻t1～t2的成膜工序S104中，按气体A的供给工序A1、气体A的排气工序P1(第一喷头排气工序S204和第一处理室排气工序S206)、气体B的供给工序B1、气体B的排气工序P2(第二喷头排气工序S210和第二处理室排气工序S212)、气体A的供给工序A2、气体A的排气工序P3、气体B的供给工序B2、气体B的排气工序P4的顺序进行处理。此外，A1、A2、B1、B2中也可以包含N2等的非活性气体作为载气。另外，在图4中，吹扫气体供给工序P1～P4被不连续地描绘，但也可以是连续的。
如图4所示，在成膜工序S104中，第三气体供给系统245的配管加热部245e、第四气体供给系统249的配管加热部249e、衬底载置部加热器213和喷头加热部231b都是打开状态，也就是说被加热。另外，第一排气系统220的APC阀223的阀开度是始终打开状态，也就是说从第一排气系统220的排气始终进行。另外，第二排气系统270的阀272仅在吹扫气体被供给的P1、P2、P3、P4期间成为打开状态。此外，如上所述，分别在P1、P2、P3、P4中，在第一处理室排气工序S206和第二处理室排气工序S212中，也能够关闭阀272来停止从第二排气系统270的排气。
然后，在时刻t2～t3的衬底送出工序S106中，处理完毕的晶圆200从处理室201被送出。在衬底送出工序S106中，进行从第一排气系统220的排气，但停止从第二排气系统270的排气。另外，从第三气体供给系统245将吹扫气体向处理室201供给。另外，第三气体供给系统245的配管加热部245e和第四气体供给系统249的配管加热部249e的加热都是关闭状态，也就是说停止，但衬底载置部加热器213和喷头加热部231b都是打开状态，也就是说被加热。
然后，在时刻t3～t5的堆积膜除去工序S110中，进行附着在缓冲室232的内壁或分散板234上的堆积膜的除去。详细来说，在时刻t3～t4进行堆积膜除去工序S110的第一步骤C1，在时刻t4～t5进行堆积膜除去工序S110的第二步骤C2。
例如，第一步骤C1中的处理室201内的压力为约2050～2100Pa，缓冲室232内的压力为约2000Pa。另外，第二步骤C2中的处理室201内的压力为约500Pa，缓冲室232内的压力为约2000Pa。像这样，在第一步骤C1中，处理室201内的压力比缓冲室232内的压力高，在第二步骤C2中，缓冲室232内的压力比处理室201内的压力高。
在堆积膜除去工序S110中，进行从第一排气系统220和第二排气系统270的排气。另外，从第三气体供给系统245和第四气体供给系统249将吹扫气体供给到缓冲室232内和处理室201内。另外，衬底载置部加热器213和喷头加热部231b都是打开状态。另外，第三气体供给系统245的配管加热部245e和第四气体供给系统249的配管加热部249e的加热都是关闭状态。
在第一步骤C1中，使第三气体供给系统245的配管加热部245e和第四气体供给系统249的配管加热部249e成为打开状态，使来自第三气体供给系统245的吹扫气体和来自第四气体供给系统249的吹扫气体成为没有加热的状态。也就是说，使堆积膜除去工序S110中的吹扫气体的温度比成膜工序S104中的吹扫气体的温度低。例如，堆积膜除去工序S110中的吹扫气体的温度为10℃～300℃(优选为280℃)，成膜工序S104中的吹扫气体的温度为300℃～500℃(优选为380℃)。此时，如上所述，使喷头加热部231b成为打开状态，并加热缓冲室232的内壁和分散板234。
像这样，通过因被供给到缓冲室232内的吹扫气体、与缓冲室232的内壁、分散板234之间的温度差而产生的热应力，在附着在缓冲室232的内壁、分散板234上的堆积膜产生裂纹(破损)，容易引起膜剥离。
缓冲室232的内壁或分散板234的热膨胀率和堆积膜的热膨胀率因温度而异。由此，在成膜时附着在缓冲室232的内壁或分散板234上的堆积膜与成膜时相比处于较低温的状态时，因热膨胀率之差产生应力。在本实施方式中，进一步地，使吹扫气体的温度比成膜时低，并且加热缓冲室232的内壁、分散板234，来扩大与低温的吹扫气体之间的温度差，由此更容易引起膜剥离。
另外，在第一步骤C1中，使喷头排气阀272和处理室排气阀即APC阀223成为打开，进行从第一排气系统220及第二排气系统270的排气。此时，以第二排气系统270所排出的吹扫气体的流量(排气流量)变得比第一排气系统220所排出的吹扫气体的流量大的方式，控制第二排气系统270的APC阀273或第一排气系统220的APC阀223。
像这样，能够抑制从缓冲室232的内壁或分散板234剥离的膜被供给到分散板234的通孔234a内。因此，能够抑制因剥离的膜堵塞通孔234a。另外，将堵塞在分散板234的通孔234a内的堆积膜剥离并从第二排气系统270排出变得容易。另外，通过从第一排气系统220的排气，从处理室201的内壁剥离的膜或颗粒从处理室201内被排出。
优选的是，以缓冲室232内的第二排气系统270的流导变得比经由了处理室201的第一排气系统220的流导大的方式，控制第二排气系统270的APC阀273或第一排气系统220的APC阀223。像这样，缓冲室232内的环境气体不流入处理室201内，而是处理室201内的环境气体流入缓冲室232内。
像这样，从缓冲室232的内壁或分散板234剥离的膜从第二排气系统270排出。而且，当以从缓冲室232的内壁或分散板234剥离的膜的大部分从第二排气系统270被排出的程度、经过了时间之后，关闭喷头排气阀272时，第一步骤C1结束，开始第二步骤C2。
此外，在第一步骤C1中，也可以停止从第一排气系统220的排气。像这样，虽然不能从处理室201内排出从处理室201的内壁剥离的膜或颗粒，但能够从第二排气系统270排出从缓冲室232的内壁或分散板234剥离的膜。
在第二步骤C2中，停止从第二排气系统270的排气，从而来自第三气体供给系统245的吹扫气体的流动成为从缓冲室232到处理室201的方向。另外，来自第四气体供给系统249的吹扫气体的流动不会成为从处理室201到缓冲室232的方向。
来自第三气体供给系统245的吹扫气体通过分散板234的通孔234a，从而剥离通孔234a内的附着物的同时，将其从通孔234a挤出。挤出的附着物从第一排气系统220排出。
此外，如上所述，在第二步骤C2中，优选使衬底载置部加热器(基座加热器：suscepter heater)213成为打开。通过使基座加热器213成为打开，分散板234进一步被加热，从温度低的一方开始，成为吹扫气体、堆积膜、分散板234、衬底载置部210的顺序。由此，分散板234和吹扫气体之间的温度差，也就是说，附着在分散板234上的堆积膜和吹扫气体之间的温度差变得更大。即，堆积膜的热应力变得更大。因此，能够更容易地剥离附着在分散板234上的堆积膜。
另外，在第一步骤C1和第二步骤C2的任意一方或双方中，优选通过控制质量流量控制器245c或249c，使来自第三气体供给系统245或第四气体供给系统249的吹扫气体的流量比成膜工序S104中的吹扫气体的流量大。
像这样，比成膜工序S104时更大流量的吹扫气体与缓冲室232内壁或分散板234碰撞，从而变得更容易剥离附着在缓冲室232内壁或分散板234上的堆积膜。
此外，在第一步骤C1和第二步骤C2的任意一方或双方中，还能够使基座加热器213或喷头加热部231b成为关闭状态。即使这样做，由于吹扫气体的温度比成膜工序S104中的吹扫气体的温度低，所以也能够以在一定程度上剥离附着在缓冲室232的内壁或分散板234上的膜。
另外，在上述实施方式中，在第三气体供给系统和第四气体供给系统中，设置有加热吹扫气体的配管加热部，但也可以代替地采用具有加热功能和冷却功能并调节吹扫气体的温度的配管调节部。像这样，在堆积膜除去工序中，能够使吹扫气体容易地成为所期望的温度。
(4)第一实施方式的效果
根据第一实施方式，能够发挥以下所示的效果的至少一个。
(A1)在堆积膜除去工序中，将温度比成膜工序时供给的吹扫气体(非活性气体)低的非活性气体供给到喷头内，从而能够冷却设置在喷头内的气体引导部等的部件上所堆积的堆积膜，与在外部设置冷却部的情况相比，能够对喷头内的堆积膜施加大的热应力。即，除去喷头内的堆积膜变得容易。
(A2)在堆积膜除去工序中，将温度比成膜工序时供给的吹扫气体(非活性气体)低的非活性气体供给到处理室内，从而能够直接冷却在处理室内露出的隔板204等的处理室内部件上所堆积的堆积膜，能够向堆积膜施加大的热应力。即，除去处理室内的堆积膜变得容易。
(A3)此时，由于加热喷头内(内壁或分散板)，所以除去喷头内的堆积膜变得更容易。
(A4)在堆积膜除去工序中，具有：第一排气工序，通过设置在喷头上的第二排气系统排出喷头内的环境气体；第二排气工序，在第一排气工序之后，通过设置在处理室中的第一排气系统排出处理室内的环境气体。从而除去喷头内的堆积膜变得更容易。
(A5)在上述第一排气工序中，由于第二排气系统的排气流量变得比第一排气系统的排气流量大，所以能够抑制喷头内的堆积膜剥离而流入处理室内。
(A6)在上述第一排气工序中，由于处理室内的环境气体流入喷头内，所以能够进一步抑制喷头内的堆积膜剥离而流入处理室内。
(A7)在上述第二排气工序中，由于第一排气系统的排气流量变得比第二排气系统的排气流量大，所以排出处于处理室内的颗粒变得容易。
(A8)在上述第二排气工序中，由于喷头内的环境气体流入处理室内，所以排出处于处理室内的颗粒(例如，由喷头内的堆积膜引起)变得更容易。
(A9)在成膜工序的吹扫工序中，被供给到喷头的吹扫气体(非活性气体)被气体加热部加热，在堆积膜除去工序中，在停止气体加热部的加热的状态下，向喷头供给吹扫气体(非活性气体)，从而除去喷头内的堆积膜变得容易。另外，在成膜工序中，由于将喷头的温度维持在工艺窗口的范围内变得容易，所以能够得到良好的膜质。
(A10)在堆积膜除去工序中，被供给到喷头的吹扫气体(非活性气体)的流量变得比成膜工序的吹扫工序中被供给到喷头的吹扫气体(非活性气体)的流量大，从而除去喷头内的堆积膜变得容易。
(A11)在上述第一排气工序中，从设置在处理室中的吹扫气体供给系统(第四气体供给系统)向处理室内供给吹扫气体(非活性气体)，从而除去喷头内的堆积膜变得更容易。
＜第二实施方式＞
以下，使用图5和图6说明本发明的第二实施方式。图5是用于说明本发明的第二实施方式的第三气体供给系统的图。图6是本发明的第二实施方式的衬底处理工序的序列图。第二实施方式的衬底处理装置与第一实施方式的衬底处理装置的不同之处仅在于图5所示的第三气体供给系统和控制该第三气体供给系统的控制器，关于其他结构，与第一实施方式相同。
如图5所示，第二实施方式的第三气体供给系统是在第一实施方式的第三气体供给系统245中，在第三气体供给源245b和质量流量控制器245c之间追加开闭阀即阀245f、存储气体的气体存储部即储罐245g、开闭阀即阀245h。
使用图6说明第二实施方式的第三气体供给系统的动作。图6与第一实施方式的图4的不同之处是时刻t3～t4的吹扫气体的流量和吹扫气体的流动方式，其他方面与图4相同。
如图6的P6所示，在第二实施方式中，与第一实施方式同样地，在堆积膜除去工序S110的第一步骤C1中，从第三气体供给系统245和第四气体供给系统249将未被加热的吹扫气体供给到缓冲室232内或处理室201内。此时，在时刻t3，通过使阀245d和阀245h打开，将存储在第三气体供给系统245的储罐245g中的吹扫气体一下子供给到缓冲室232内。以被供给到缓冲室232内的吹扫气体的初期流量(供给开始时的流量)变得比第一实施方式中的吹扫气体的流量大的方式，设定储罐245g的容量。
如图6的P6所示，被供给到缓冲室232内的吹扫气体的流量在供给开始时大，但逐渐变小，不久之后，变得与第一实施方式中的被供给到缓冲室232内的吹扫气体的流量相同。此外，图6的P6的形状表示流量的概况，并不是准确的。
像这样，被供给到喷头的吹扫气体初期流量变得比供给结束时的流量大，从而增大被供给到喷头的吹扫气体的流量变得容易。另外，与缓冲室232内壁或分散板234碰撞的吹扫气体的压力在短时间内变化，并且能够以短时间大幅度冷却缓冲室232内壁或分散板234的温度，从而更容易剥离附着在缓冲室232内壁或分散板234上的堆积膜。
此外，将吹扫气体存储在储罐245g中是在时刻t2～t3的P5结束之后，在阀245d和阀245h被关闭的状态下，通过使阀245f成为打开而进行的。然后，吹扫气体以规定量存储在储罐245g中之后，如上所述，在图6的t3的定时，使阀245d和阀245h成为打开，由此，吹扫气体从储罐245g一下子被供给到缓冲室232内。
第二实施方式的第二步骤C2中的第三气体供给系统的动作与第一实施方式的第二步骤C2中的第三气体供给系统的动作相同。另外，第二实施方式的成膜工序S104中的第三气体供给系统的动作是在阀245f和阀245h始终打开的状态下进行的，从而与第一实施方式的成膜工序S104中的第三气体供给系统的动作相同。
此外，在第二实施方式中，也可以在第四气体供给系统中也具有储罐并采用与第三气体供给系统相同的结构，并进行与第三气体供给系统同样的动作。
根据第二实施方式，能够发挥以下效果的至少一个。
(B1)在堆积膜除去工序中，被供给到喷头的吹扫气体(非活性气体)的流量变得比成膜工序中被供给到喷头的吹扫气体(非活性气体)的流量大，从而除去喷头内的堆积膜变得容易。
(B2)在堆积膜除去工序中，被供给到喷头的吹扫气体(非活性气体)的供给开始时的流量变得比供给结束时的流量大，从而除去喷头内的堆积膜变得更容易。
＜第三实施方式＞
以下，使用图7和图8说明本发明的第三实施方式。图7是用于说明本发明的第三实施方式的第三气体供给系统的图。图8是本发明的第三实施方式的衬底处理工序的序列图。第三实施方式的衬底处理装置与第一实施方式的衬底处理装置的不同之处仅在于图7所示的第三气体供给系统和控制该第三气体供给系统的控制器，关于其他结构，与第一实施方式相同。
如图7所示，第三实施方式的第三气体供给系统是在第一实施方式的第三气体供给系统245中，在第三气体供给源245b和质量流量控制器245c之间，并联地连接第一气体存储系统和第二气体存储系统。第一气体存储系统包括开闭阀即阀245f、存储气体的气体存储部即储罐245g、开闭阀即阀245h。第二气体存储系统被设置在从第三气体供给管245a分支的气体分支管245p上，包括：开闭阀即阀245k、存储气体的气体存储部即储罐245m、开闭阀即阀245n。
使用图8说明第三实施方式的第三气体供给系统的动作。图8与第一实施方式的图4的不同之处是时刻t3～t5的吹扫气体的流量和吹扫气体的流动方式，其他方面与图4相同。另外，第三实施方式的时刻t3～t4(第一步骤C1)中的第三气体供给系统的动作与第二实施方式的时刻t3～t4(第一步骤C1)的第三气体供给系统的动作相同，从而省略说明。
如图8的P7所示，在第三实施方式中，在堆积膜除去工序S110的第二步骤C2中，从第三气体供给系统245和第四气体供给系统249，将没有被加热的吹扫气体供给到缓冲室232内或处理室201内。此时，在时刻t4，通过使阀245n成为打开，将存储在第三气体供给系统245的储罐245m中的吹扫气体一下子供给到缓冲室232内。将这样的气体的流动方式称为Flush Flow(洪流)。阀245d在图8的P6中已经打开。在P7中，以被供给到缓冲室232内的吹扫气体的初期流量变得比第一实施方式中的吹扫气体的流量大的方式，设定储罐245m的容量。
如图8的P7所示，在P7中，被供给到缓冲室232内的吹扫气体的流量在供给开始时大，但逐渐变小，不久之后，变得与第一实施方式中的被供给到缓冲室232内的吹扫气体的流量相同。此外，图8的P7的形状表示流量的概况，并不是准确的。
此外，将吹扫气体存储在储罐245m是在直到时刻t4期间，在阀245n被关闭的状态下，通过使阀245k成为打开而进行的。然后，吹扫气体以规定量存储在储罐245m中之后，如上所述，在图8的t4的定时，通过使阀245n成为打开，吹扫气体从储罐245m一下子被供给到缓冲室232内。经过规定时间，P7(第二步骤C2)结束时，关闭阀245n，并开始吹扫气体向储罐245m的储存。
如上所述，第三实施方式的第一步骤C1中的第三气体供给系统的动作与第二实施方式的第一步骤C1中的第三气体供给系统的动作相同。另外，第三实施方式的成膜工序S104中的第三气体供给系统的动作是在打开阀245f和阀245h的状态下进行的，从而与第一实施方式的成膜工序S104中的第三气体供给系统的动作相同。
此外，在第三实施方式中，还可以在第四气体供给系统中也具有储罐并采用与第三气体供给系统相同的结构，并进行与第三气体供给系统相同的动作。
根据第三实施方式，能够发挥以下效果的至少一个。
(C1)分别在第一排气工序和第二排气工序中，被供给到喷头的吹扫气体(非活性气体)的供给开始时的流量变得比供给结束时的流量大，从而除去喷头内的堆积膜和排出处于处理室内的颗粒变得更容易。
＜本发明的其他实施方式＞
以上，具体说明了本发明的各实施方式，但本发明不限于上述实施方式，在不脱离其主旨的范围内能够进行各种变更，其效果也能够与各种变更相应地获得。
在上述实施方式中，关于形成氮化钛(TiN)膜的TiN形成处理进行了说明，但本发明不限于TiN膜形成处理，还能够适用于形成氧化硅(SiO)膜的SiO膜形成处理、形成氮化硅(SiN)膜的SiN膜形成处理和形成钨(W)膜的W膜形成处理等。
另外，在上述实施方式中，关于交替地将两种处理气体供给到衬底上的成膜处理进行了说明，但本发明不仅限于将多种处理气体交替地供给到衬底上的成膜处理，还能够适用于将多种处理气体同时供给到衬底上的成膜处理。另外，还能够适用于成膜处理以外的衬底处理。
另外，在上述实施方式中，衬底200采用了圆形的晶圆，但也可以采用矩形的衬底。
以下，作为备注记载了本发明的技术方案。
(备注1)
一种半导体器件的制造方法，具有：
成膜工序，通过喷头将成膜气体和非活性气体供给到处理室内的衬底上，并在所述衬底上形成膜；和
堆积膜除去工序，在所述处理室内没有衬底的状态下，将温度比所述成膜工序时供给的所述非活性气体低的非活性气体供给到所述喷头，由此除去因所述成膜工序而堆积在所述喷头内的堆积膜。
(备注2)
如备注1记载的半导体器件的制造方法，其中，
在所述成膜工序中，通过设置在所述处理室中的第一排气系统排出所述处理室内的环境气体，
在所述堆积膜除去工序中实施如下工序：
第一排气工序，通过设置在所述喷头上的第二排气系统排出所述喷头内的环境气体；和
第二排气工序，在所述第一排气工序之后，通过所述第一排气系统排出所述处理室内的环境气体。
(备注3)
如备注2记载的半导体器件的制造方法，其中，
在所述第一排气工序中，所述处理室内的环境气体流入所述喷头内。
(备注4)
如备注2或3记载的半导体器件的制造方法，其中，
在所述第二排气工序中，所述喷头内的环境气体流入所述处理室内。
(备注5)
如备注1～4中任一项记载的半导体器件的制造方法，其中，
在所述第一排气工序中，所述第二排气系统的排气流量比所述第一排气系统的排气流量大。
(备注6)
如备注1～5中任一项记载的半导体器件的制造方法，其中，
在所述第二排气工序中，所述第一排气系统的所述排气流量比所述第二排气系统的所述排气流量大。
(备注7)
如备注1～6中任一项记载的半导体器件的制造方法，其中，
所述非活性气体供给系统具有加热所述非活性气体的气体加热部，
在所述成膜工序中，从所述非活性气体供给系统向所述喷头供给的非活性气体被所述气体加热部加热。
(备注8)
如备注7记载的半导体器件的制造方法，其中，
在所述堆积膜除去工序中，在停止了所述气体加热部的加热的状态下，从所述非活性气体供给系统向所述喷头供给非活性气体。
(备注9)
如备注1～8中任一项记载的半导体器件的制造方法，其中，
在所述堆积膜除去工序中，从所述非活性气体供给系统供给到所述喷头的非活性气体的流量比所述成膜工序中从所述非活性气体供给系统供给到所述喷头的非活性气体的流量大。
(备注10)
如备注1～9中任一项记载的半导体器件的制造方法，其中，
在所述堆积膜除去工序中，从所述非活性气体供给系统供给到所述喷头的非活性气体的供给开始时的流量比供给结束时的流量大。
(备注11)
如备注1～10中任一项记载的半导体器件的制造方法，其中，
在所述堆积膜除去工序中，对喷头内进行加热。
(备注12)
如备注2～11中任一项记载的半导体器件的制造方法，其中，
在所述第一排气工序中，从与所述处理室连接的第二非活性气体供给系统向所述处理室供给非活性气体。
(备注13)
一种衬底处理方法，具有：
成膜工序，通过喷头将成膜气体和非活性气体供给到处理室内的衬底上，并在所述衬底上形成膜；和
堆积膜除去工序，在所述处理室内没有衬底的状态下，将温度比所述成膜工序时供给的所述非活性气体低的非活性气体供给到所述喷头，由此除去因所述成膜工序而堆积在所述喷头内的堆积膜。
(备注14)
一种程序，使计算机执行如下步骤：
成膜步骤，通过喷头将成膜气体和非活性气体供给到处理室内的衬底上，并在所述衬底上形成膜；和
堆积膜除去步骤，在所述处理室内没有衬底的状态下，将温度比所述成膜工序时供给的所述非活性气体低的非活性气体供给到所述喷头，由此除去因所述成膜步骤而堆积在所述喷头内的堆积膜。
(备注15)
一种计算机能够读取的记录介质，记录有使计算执行如下步骤的程序：
成膜步骤，通过喷头将成膜气体和非活性气体供给到处理室内的衬底上，并在所述衬底上形成膜；和
堆积膜除去步骤，在所述处理室内没有衬底的状态下，将温度比所述成膜工序时供给的所述非活性气体低的非活性气体供给到所述喷头，由此除去因所述成膜步骤而堆积在所述喷头内的堆积膜。
(备注16)
一种衬底的制造方法，具有：
成膜工序，通过喷头将成膜气体和非活性气体供给到处理室内的衬底上，并在所述衬底上形成膜；
堆积膜除去工序，在所述处理室内没有衬底的状态下，将温度比所述成膜工序时供给的所述非活性气体低的非活性气体供给到所述喷头，由此除去因所述成膜工序而堆积在所述喷头内的堆积膜。
(备注17)
一种衬底处理装置，具有：
处理室，具有喷头，并对衬底进行处理；
成膜气体供给系统，与所述喷头连接，通过所述喷头向所述处理室供给成膜气体；
非活性气体供给系统，与所述喷头连接，通过所述喷头向所述处理室供给非活性气体；和
控制部，控制所述成膜气体供给系统和所述非活性气体供给系统，以进行如下处理：成膜处理，从所述成膜气体供给系统通过所述喷头将所述成膜气体供给到所述处理室内之后，从所述非活性气体供给系统通过所述喷头将所述非活性气体供给到所述处理室内，在衬底上形成膜；堆积膜除去处理，在该成膜处理之后，在所述处理室内没有衬底的状态下，将温度比所述成膜处理时供给的非活性气体低的非活性气体从所述非活性气体供给系统供给到所述喷头，由此，除去因所述成膜处理而堆积在所述喷头内的堆积膜。
(备注18)
如备注17记载的衬底处理装置，其中，
还具有设置在所述处理室中的第一排气系统和设置在所述喷头上的第二排气系统，
所述控制部在所述成膜处理中，将所述处理室内的环境气体从所述第一排气系统排出，
所述控制部在所述堆积膜除去处理中进行如下处理：第一排气处理，将所述喷头内的环境气体通过所述第二排气系统排出；第二排气处理，所述第一排气处理之后，将所述处理室内的环境气体通过所述第一排气系统排出。
(备注19)
一种衬底处理装置，其中，具有：
处理室，具有喷头，并对衬底进行处理；
成膜气体供给系统，与所述喷头连接，通过所述喷头向所述处理室交替地供给第一成膜气体和第二成膜气体；
非活性气体供给系统，与所述喷头连接，通过所述喷头向所述处理室供给非活性气体；
配管加热部，被设置在所述非活性气体供给系统中，并加热所述非活性气体的供给配管；和
控制部，控制所述成膜气体供给系统、所述非活性气体供给系统、所述配管加热部、和所述喷头加热部，
所述控制部以进行如下处理的方式进行控制：成膜处理，在使所述配管加热部成为打开的状态下，从所述成膜气体供给系统经由所述喷头将所述第一成膜气体供给到所述处理室内之后，从所述非活性气体供给系统经由所述喷头将所述非活性气体供给到所述处理室内，然后，从所述成膜气体供给系统经由所述喷头将所述第二成膜气体供给到所述处理室内之后，从所述非活性气体供给系统经由所述喷头将所述非活性气体供给到所述处理室内，而在衬底上形成膜；堆积膜除去处理，在该成膜处理之后，在所述处理室内没有衬底的状态下，在使所述配管加热部成为关闭的状态下，将温度比所述成膜处理时供给的非活性气体低的非活性气体从所述非活性气体供给系统供给到所述喷头，由此，除去因所述成膜处理而堆积在所述喷头内的堆积膜。
(备注20)
如备注19记载的衬底处理装置，其中，
还具有设置在所述处理室中的第一排气系统和设置在所述喷头上的第二排气系统，
所述控制部在所述成膜处理中，将所述处理室内的环境气体通过所述第一排气系统排出，
所述控制部在所述堆积膜除去处理中进行如下处理：第一排气处理，将所述喷头内的环境气体通过所述第二排气系统排出，并且将所述处理室内的环境气体通过所述第一排气系统排出；第二排气处理，在所述第一排气处理之后，将所述处理室内的环境气体通过所述第一排气系统排出。
(备注21)
一种半导体器件的制造方法，其中，具有：
成膜工序，通过喷头将成膜气体供给到处理室内的衬底上，并在所述衬底上形成膜；
吹扫工序，为了吹扫所述成膜工序时被供给的所述成膜气体而供给非活性气体，并对所述喷头内和所述处理室内进行吹扫；和
堆积膜除去工序，向因所述成膜工序而堆积在所述喷头及所述处理室的内壁上的堆积膜供给温度比所述堆积膜低的非活性气体，并除去所述堆积膜。

Claims (14)

1.一种半导体器件的制造方法，其特征在于，具有：
成膜工序，通过喷头将成膜气体和非活性气体供给到处理室内的衬底上，并在所述衬底上形成膜；和
堆积膜除去工序，在所述处理室内没有衬底的状态下，将温度比所述成膜工序时供给的所述非活性气体低的非活性气体供给到所述喷头，由此除去因所述成膜工序而堆积在所述喷头内的堆积膜。
2.如权利要求1所述的半导体器件的制造方法，其特征在于，
在所述成膜工序中，通过设置在所述处理室中的第一排气系统排出所述处理室内的环境气体，
在所述堆积膜除去工序中实施如下工序：
第一排气工序，通过设置在所述喷头上的第二排气系统排出所述喷头内的环境气体；和
第二排气工序，在所述第一排气工序之后，通过所述第一排气系统排出所述处理室内的环境气体。
3.如权利要求2所述的半导体器件的制造方法，其中，
在所述第一排气工序中，所述处理室内的环境气体流入所述喷头内。
4.如权利要求2所述的半导体器件的制造方法，其中，
在所述第二排气工序中，所述喷头内的环境气体流入所述处理室内。
5.如权利要求1所述的半导体器件的制造方法，其中，
在所述第一排气工序中，所述第二排气系统的排气流量比所述第一排气系统的排气流量大。
6.如权利要求1所述的半导体器件的制造方法，其中，
在所述第二排气工序中，所述第一排气系统的所述排气流量比所述第二排气系统的所述排气流量大。
7.如权利要求1所述的半导体器件的制造方法，其中，
所述非活性气体供给系统具有加热所述非活性气体的气体加热部，
在所述成膜工序中，从所述非活性气体供给系统向所述喷头供给的非活性气体被所述气体加热部加热。
8.如权利要求7所述的半导体器件的制造方法，其中，
在所述堆积膜除去工序中，在停止了所述气体加热部的加热的状态下，从所述非活性气体供给系统向所述喷头供给非活性气体。
9.如权利要求1所述的半导体器件的制造方法，其中，
在所述堆积膜除去工序中，从所述非活性气体供给系统供给到所述喷头的非活性气体的流量比所述成膜工序中从所述非活性气体供给系统供给到所述喷头的非活性气体的流量大。
10.如权利要求1所述的半导体器件的制造方法，其中，
在所述堆积膜除去工序中，从所述非活性气体供给系统供给到所述喷头的非活性气体的供给开始时的流量比供给结束时的流量大。
11.如权利要求1所述的半导体器件的制造方法，其中，
在所述堆积膜除去工序中，对喷头内进行加热。
12.如权利要求2所述的半导体器件的制造方法，其中，
在所述第一排气工序中，从与所述处理室连接的第二非活性气体供给系统向所述处理室供给非活性气体。
13.一种衬底处理装置，其特征在于，具有：
处理室，具有喷头，并对衬底进行处理；
成膜气体供给系统，与所述喷头连接，通过所述喷头向所述处理室供给成膜气体；
非活性气体供给系统，与所述喷头连接，通过所述喷头向所述处理室供给非活性气体；和
控制部，控制所述成膜气体供给系统和所述非活性气体供给系统，以进行如下处理：成膜处理，从所述成膜气体供给系统通过所述喷头将所述成膜气体供给到所述处理室内之后，从所述非活性气体供给系统通过所述喷头将所述非活性气体供给到所述处理室内，在衬底上形成膜；堆积膜除去处理，在该成膜处理之后，在所述处理室内没有衬底的状态下，将温度比所述成膜处理时供给的非活性气体低的非活性气体从所述非活性气体供给系统供给到所述喷头，由此，除去因所述成膜处理而堆积在所述喷头内的堆积膜。
14.如权利要求13所述的衬底处理装置，其中，
还具有设置在所述处理室中的第一排气系统和设置在所述喷头上的第二排气系统，
所述控制部在所述成膜处理中，将所述处理室内的环境气体从所述第一排气系统排出，
所述控制部在所述堆积膜除去处理中进行如下处理：第一排气处理，将所述喷头内的环境气体通过所述第二排气系统排出；第二排气处理，在所述第一排气处理之后，将所述处理室内的环境气体通过所述第一排气系统排出。
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