CN104934313A - 衬底处理装置及半导体器件的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种衬底处理装置及半导体器件的制造方法，能够将清洗气体高效地供给到喷头内的期望部位。一种衬底处理装置，经由作为气体分散机构的喷头向处理空间供给气体并对该处理空间内的衬底进行处理，具有：与上述喷头连接的气体供给管；与上述喷头连接的气体排气管；和清洗气体供给系统，其与上述气体供给管和上述气体排气管连接，并从上述气体供给管和上述气体排气管双方向上述喷头内供给清洗气体。

Description

衬底处理装置及半导体器件的制造方法
技术领域
本发明涉及衬底处理装置及半导体器件的制造方法。
背景技术
一般，在半导体器件的制造工序中，使用对晶圆等衬底进行成膜处理等工艺处理的衬底处理装置。作为衬底处理装置，公知有对衬底一片一片进行处理的枚叶式衬底处理装置。在枚叶式衬底处理装置中，存在如下构成的衬底处理装置：为了谋求对衬底的气体供给的均匀化，经由作为气体分散机构的喷头向处理空间供给处理气体，来对该处理空间内的衬底进行处理。
在这样的衬底处理装置中，为了除去附着在喷头或处理空间等上的不需要的膜(反应副生成物等)，利用清洗气体进行清洗处理。作为进行清洗处理的枚叶式衬底处理装置，公知有例如专利文献1、2所记载的技术。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2005-109194号公报
专利文献2：日本特开2011-228546号公报
发明内容
在上述那样具有喷头的枚叶式衬底处理装置中，期望高效地从喷头向处理空间供给处理气体(有助于成膜的气体)。另一方面，在清洗处理中，为了不遗漏地除去附着在喷头内的膜，期望将清洗气体不仅供给到处理空间，也高效地供给到喷头的期望部位(例如容易形成反应生成物的部位)。
因此，本发明的目的在于提供一种衬底处理装置及半导体器件的制造方法，能够将清洗气体高效地供给到喷头内的期望部位，由此能够提高清洗效率。
根据本发明的一个方式，
提供一种衬底处理装置，经由作为气体分散机构的喷头向处理空间供给气体并对该处理空间内的衬底进行处理，具有：
与上述喷头连接的气体供给管；
与上述喷头连接的气体排气管；和
清洗气体供给系统，其与上述气体供给管和上述气体排气管连接，并从上述气体供给管和上述气体排气管双方向上述喷头内供给清洗气体。
根据本发明的另一方式，
提供一种半导体器件的制造方法，具有：
经由作为气体分散机构的喷头向处理空间供给气体并对该处理空间内的衬底进行处理的衬底处理工序；和
从气体供给管和气体排气管双方向该喷头内供给清洗气体的清洗工序，其中，上述气体供给管为了向上述喷头内供给气体而与该喷头连接，上述气体排气管为了从该喷头内进行气体排气而与该喷头连接。
发明效果
根据本发明，能够将清洗气体高效地供给到喷头内的期望部位，由此能够提高清洗效率。
附图说明
图1是本发明的第一实施方式的枚叶式衬底处理装置的概略结构图。
图2是表示本发明的第一实施方式的衬底处理工序的流程图。
图3是表示图2中的成膜工序的详细情况的流程图。
图4是表示图1中的第二排气管的变形例的图。
图5是表示图1中的第二排气管的其他变形例的图。
图6是表示图2中的清洗工序的一个具体例的详细情况的流程图。
图7是本发明的第二实施方式的枚叶式衬底处理装置的概略结构图。
附图标记说明
100、102…衬底处理装置
200…晶圆(衬底)
201…处理空间
230…喷头
232…缓冲空间
242…公共气体供给管
262…第二排气管
249a…连接管
249b、268…阀
具体实施方式
＜本发明的第一实施方式＞
以下，参照附图说明本发明的第一实施方式。
(1)衬底处理装置的结构
本实施方式的衬底处理装置构成为对成为处理对象的衬底一片一片进行处理的枚叶式衬底处理装置。
作为成为处理对象的衬底，例如，可以列举制入于半导体器件的半导体晶圆衬底(以下，仅称为“晶圆”)。
作为对这样的衬底进行的处理，可以列举蚀刻、灰化(ashing)，成膜处理等，但在本实施方式中特别进行成膜处理。
以下，参照图1说明本实施方式的衬底处理装置的结构。图1是本实施方式的枚叶式衬底处理装置的概略结构图。
(处理容器)
如图1所示，衬底处理装置100具有处理容器202。处理容器202构成为例如横截面为圆形且扁平的密闭容器。另外，处理容器202由例如铝(Al)或不锈钢(SUS)等金属材料构成。在处理容器202内，形成有对晶圆200进行处理的处理空间201、和将晶圆200搬送到处理空间201时晶圆200所通过的搬送空间203。处理容器202由上部容器202a和下部容器202b构成。在上部容器202a与下部容器202b之间设有分隔板204。
在下部容器202b的侧面，设有与闸阀(gate valve)205相邻的衬底搬入搬出口206，晶圆200经由衬底搬入搬出口206而在与未图示的搬送室之间移动。在下部容器202b的底部设有多个顶升销207。而且，下部容器202b接地。
(衬底支承部)
在处理空间201的下部设有支承晶圆200的衬底支承部210。衬底支承部210主要具有：载置晶圆200的衬底载置面211；在表面具有衬底载置面211的衬底载置台212；和内置于衬底载置台212的作为加热源的加热器213。在衬底载置台212上，在与顶升销207对应的位置上分别设有供顶升销207贯穿的贯穿孔214。
衬底载置台212被轴217支承。轴217将处理容器202的底部贯穿，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动作而使轴217及衬底载置台212升降，由此，能够使载置在衬底载置面211上的晶圆200升降。此外，轴217的下端部周围被波纹管219覆盖，处理容器202内部保持气密。
衬底载置台212在搬送晶圆200时，使衬底载置面211下降至与衬底搬入搬出口206相对的位置(晶圆搬送位置)，在处理晶圆200时，如图1所示，使晶圆200上升至处理空间201内的处理位置(晶圆处理位置)。
具体而言，在使衬底载置台212下降至晶圆搬送位置时，顶升销207的上端部从衬底载置面211的上表面突出，顶升销207从下方支承晶圆200。另外，在使衬底载置台212上升至晶圆处理位置时，顶升销207从衬底载置面211的上表面收回，衬底载置面211从下方支承晶圆200。此外，顶升销207由于与晶圆200直接接触，所以期望由例如石英或氧化铝等材质形成。
(喷头)
在处理空间201的上部(气体供给方向上游侧)，设有作为气体分散机构的喷头230。在喷头230的盖231上设有气体导入孔241，在该气体导入孔241上连接有后述的气体供给系统。从气体导入孔241导入的气体被供给到喷头230的缓冲空间232。
喷头230的盖231由具有导电性的金属形成，作为用于在缓冲空间232或处理空间201内生成等离子体的电极而使用。在盖231与上部容器202a之间设有绝缘块233，将盖231与上部容器202a之间绝缘。
喷头230具有用于使从供给系统经由气体导入孔241而供给的气体分散的分散板234。该分散板234的上游侧为缓冲空间232，下游侧为处理空间201。在分散板234上设有多个贯穿孔234a。分散板234以与衬底载置面211相对的方式配置。
在缓冲空间232中设有用于形成所供给的气体的气流的气体引导件235。气体引导件235呈圆锥形状，以气体导入孔241为顶点，随着趋向于分散板234方向而直径扩大。气体引导件235形成为，其下端与形成在分散板234的最外周侧的贯穿孔234a相比更位于外周侧。
(等离子体生成部)
在喷头230的盖231上连接有匹配器251、高频电源252。而且，通过高频电源252、匹配器251调整阻抗，由此，在喷头230、处理空间201中生成等离子体。
(气体供给系统)
在设于喷头230的盖231上的气体导入孔241上，连接有公共气体供给管242。公共气体供给管242通过向气体导入孔241连接而与喷头230内的缓冲空间232连通。另外，在公共气体供给管242上连接有第一气体供给管243a、第二气体供给管244a、第三气体供给管245a和连接管249a。第二气体供给管244a经由远程等离子体单元(RPU)244e而与公共气体供给管242连接。
其中，从包含第一气体供给管243a的原料气体供给系统243主要供给原料气体，从包含第二气体供给管244a的反应气体供给系统244主要供给反应气体。从包含第三气体供给管245a的吹扫气体(purge gas)供给系统245在对晶圆进行处理时主要供给惰性气体，在对喷头230和处理空间201进行清洗时主要供给清洗气体。
(原料气体供给系统)
在第一气体供给管243a上，从上游方向按顺序设有原料气体供给源243b、作为流量控制器(流量控制部)的质量流量控制器(MFC)243c及作为开闭阀的阀243d。而且，从第一气体供给管243a经由MFC243c、阀243d、公共气体供给管242向喷头230内供给原料气体。
原料气体为处理气体之一，是使例如作为包含Ti(钛)元素的金属液体原料的TiCl4(Titanium Tetrachloride，四氯化钛)气化而得到的原料气体(即TiCl4气体)。此外，原料气体在常温常压下可以是固体、液体及气体中的任一种。在原料气体于常温常压下为液体的情况下，只要在第一气体供给源243b与质量流量控制器243c之间设置未图示的气化器即可。在此作为气体进行说明。
主要通过第一气体供给管243a、MFC243c、阀243d构成原料气体供给系统243。此外，可以认为原料气体供给系统243包含原料气体供给源243b、后述的第一惰性气体供给系统。另外，由于原料气体供给系统243供给作为处理气体之一的原料气体，所以相当于处理气体供给系统之一。
在第一气体供给管243a的比阀243d靠下游侧的位置，连接有第一惰性气体供给管246a的下游端。在第一惰性气体供给管246a上，从上游方向按顺序设有惰性气体供给源246b、作为流量控制器(流量控制部)的质量流量控制器(MFC)246c及作为开闭阀的阀246d。而且，从第一惰性气体供给管246a经由MFC246c、阀246d、第一气体供给管243a、公共气体供给管242向喷头230内供给惰性气体。
惰性气体作为原料气体的运载气体而发挥作用，优选使用不与原料发生反应的气体。具体而言，例如，能够使用氮气(N2)。另外，除N2气体以外，还能够使用例如氦气(He)，氖气(Ne)、氩气(Ar)等稀有气体。
主要通过第一惰性气体供给管246a、MFC246c及阀246d构成第一惰性气体供给系统。此外，可以认为第一惰性气体供给系统包含惰性气体供给源246b、第一气体供给管243a。另外，也可以认为第一惰性气体供给系统包含于原料气体供给系统243。
(反应气体供给系统)
在第二气体供给管244a上，从上游方向按顺序设有反应气体供给源244b、作为流量控制器(流量控制部)的质量流量控制器(MFC)244c及作为开闭阀的阀244d。在第二气体供给管244a的比阀244d靠下游侧的位置，设有RPU244e。而且，从第二气体供给管244a经由MFC244c、阀244d、RPU244e、公共气体供给管242而向喷头230内供给反应气体。反应气体通过远程等离子体单元244e而成为等离子体状态，并照射在晶圆200上。
反应气体为处理气体之一，使用例如氨气(NH3)。
主要通过第二气体供给管244a、MFC244c、阀244d构成反应气体供给系统244。此外，可以认为反应气体供给系统244包含反应气体供给源244b、RPU244e、后述的第二惰性气体供给系统。另外，反应气体供给系统244由于供给作为处理气体之一的反应气体，所以相当于另一个处理气体供给系统。
在第二气体供给管244a的比阀244d靠下游侧的位置，连接有第二惰性气体供给管247a的下游端。在第二惰性气体供给管247a上，从上游方向按顺序设有惰性气体供给源247b、作为流量控制器(流量控制部)的质量流量控制器(MFC)247c及作为开闭阀的阀247d。而且，从第二惰性气体供给管247a经由MFC247c、阀247d、第二气体供给管244a、RPU244e、公共气体供给管242向喷头230内供给惰性气体。
惰性气体作为反应气体的运载气体或稀释气体而发挥作用。具体而言，例如，能够使用氮气(N2)。另外，除N2气体以外，也可以使用例如氦气(He)、氖气(Ne)、氩气(Ar)等稀有气体。
主要通过第二惰性气体供给管247a、MFC247c及阀247d构成第二惰性气体供给系统。此外，可以认为第二惰性气体供给系统包含惰性气体供给源247b、第二气体供给管243a、RPU244e。另外，也可以认为第二惰性气体供给系统包含于反应气体供给系统244。
(吹扫气体供给系统)
在第三气体供给管245a上，从上游方向按顺序设有吹扫气体供给源245b、作为流量控制器(流量控制部)的质量流量控制器(MFC)245c及作为开闭阀的阀245d。而且，在衬底处理工序中，从第三气体供给管245a经由MFC245c、阀245d、公共气体供给管242向喷头230内供给作为吹扫气体的惰性气体。另外，在清洗工序中，根据需要，经由MFC245c、阀245d、公共气体供给管242向喷头230内供给作为清洗气体的运载气体或稀释气体的惰性气体。
在衬底处理工序中，从吹扫气体供给源245b供给的惰性气体作为对残留在处理容器202或喷头230内的气体进行吹扫的吹扫气体而发挥作用。另外，在清洗工序中，也可以作为清洗气体的运载气体或稀释气体而发挥作用。具体而言，作为惰性气体，例如，能够使用氮气(N2)。另外，除N2气体以外，也可以使用例如氦气(He)、氖气(Ne)、氩气(Ar)等稀有气体。
主要通过第三气体供给管245a、MFC245c、阀245d构成吹扫气体供给系统245。此外，可以认为吹扫气体供给系统245包含吹扫气体供给源245b、后述的清洗气体供给系统。
(清洗气体供给系统)
在第三气体供给管245a的比阀245d靠下游侧的位置，连接有清洗气体供给管248a的下游端。在清洗气体供给管248a上，从上游方向按顺序设有清洗气体供给源248b、作为流量控制器(流量控制部)的质量流量控制器(MFC)248c及作为开闭阀的阀248d。而且，在清洗工序中，从第三气体供给管245a经由MFC248c、阀248d、公共气体供给管242向喷头230内供给清洗气体。
此外，清洗气体供给系统经由公共气体供给管242和后述的连接管249a也与后述的第二排气管262连接。在清洗工序中，清洗气体也从通过公共气体供给管242、连接管249a及第二排气管262的路径而供给到喷头230内。
从清洗气体供给源248b供给的清洗气体在清洗工序中作为除去附着在喷头230或处理容器202上的副生成物等的清洗气体而发挥作用。具体而言，作为清洗气体，可以考虑使用例如三氟化氮(NF3)气体。另外，也可以使用例如氟化氢(HF)气体、三氟化氯(ClF3)气体、氟气(F2)等，另外还可以将它们组合使用。
主要通过清洗气体供给管248a、MFC248c及阀248d构成清洗气体供给系统。此外，可以认为清洗气体供给系统包含清洗气体供给源248b、第三气体供给管245a。另外，也可以认为清洗气体供给系统包含于吹扫气体供给系统245。
(气体排气系统)
对处理容器202的环境气体进行排气的排气系统具有与处理容器202连接的多个排气管。具体而言，具有与搬送空间203连接的排气管(第一排气管)261、与缓冲空间232连接的排气管(第二排气管)262、和与处理空间201连接的排气管(第三排气管)263。另外，在各排气管261、262、263的下游侧连接有排气管(第四排气管)264。
(第一气体排气系统)
第一排气管261与搬送空间203的侧面或底面连接。在第一排气管261上，作为实现高真空或超高真空的真空泵，设有涡轮分子泵(TMP：Turbo Molecular Pupm)265。在第一排气管261上，在TMP265的下游侧设有阀266。另外，在第一排气管261上，在TMP265的上游侧设有阀267。另外，在第一排气管261上，在阀267的上游侧连接有旁通管261a。在旁通管261a上设有阀261b。旁通管261a的下游侧与第四排气管264连接。
主要通过第一排气管261、TMP265、阀266、267、旁通管261a及阀261b构成第一气体排气系统。
(第二气体排气系统)
第二排气管262与缓冲空间232的上表面(具体而言气体引导件235的上方位置)连接。也就是说，第二排气管262与喷头230连接，由此与喷头230内的缓冲空间232连通。另外，在第二排气管262上设有阀268。该阀268进行第二排气管262的气体流路开闭。此外，阀268可以与气体流路开闭的开度调整功能对应。
主要通过第二排气管262及阀268构成第二气体排气系统。
(第三气体排气系统)
第三排气管263与处理空间201的侧方连接。在第三排气管263上设有将处理空间201内控制成规定压力的作为压力控制器的APC(Auto Pressure Controller)269。APC269具有能够进行开度调整的阀体(未图示)，根据来自后述的控制器的指示对第三排气管263的流导(conductance)进行调整。在第三排气管263上，在APC269的上游侧设有阀271。
主要通过第三排气管263、APC269及阀271构成第三气体排气系统。
第四排气管264设有干式泵(DP：Dry Pump)272。如图所示，在第四排气管264上，从其上游侧按顺序连接有第二排气管262、第三排气管263、第一排气管261、旁通管261a，而且在它们的下游设有DP272。DP272分别经由第二排气管262、第三排气管263、第一排气管261及旁通管261a而对缓冲空间232、处理空间201及搬送空间203各自的环境气体进行排气。另外，DP272在TMP265动作时也作为其辅助泵而发挥功能。
(连接管(分支管))
在气体供给系统中的公共气体供给管242上连接有连接管249a。连接管249a将公共气体供给管242和第二排气管262连接。
连接管249a在与清洗气体供给系统(具体而言，在清洗工序中供给清洗气体的第三气体供给管245a)向公共气体供给管242的连接部位相比靠气体供给方向下游侧的位置，与公共气体供给管242连接。此外，也能够认为连接管249a是从公共气体供给管242分支而成的分支管。
一端侧与公共气体供给管242连接的连接管249a的另一端侧与第二气体排气系统中的第二排气管262连接。但是，连接管249a在与设置在第二排气管262上的阀268相比靠气体排气方向上游侧的位置，与第二排气管262连接。也就是说，第二气体排气系统中的阀268在与连接管249a向第二排气管262的连接部位相比靠气体排气方向下游侧的位置进行气体流路开闭。
像这样，构成为，连接管249a不经由喷头230内的缓冲空间232而能够使公共气体供给管242(尤其是比清洗气体供给系统靠气体供给方向下游侧的位置)和第二排气管262(尤其是比阀268靠气体排气方向上游侧的位置)连通。
另外，在连接管249a上设有阀249b。该阀249b进行连接管249a的气体流路开闭。此外，阀249b可以与气体流路开闭的开度调整功能对应。
主要通过连接管249a及阀249b构成清洗气体辅助供给系统249。这样构成的清洗气体辅助供给系统249在清洗工序中，根据需要对清洗气体供给系统所进行的向喷头230内的清洗气体供给进行辅助。
(控制器)
衬底处理装置100具有控制衬底处理装置100的各部分的动作的控制器280。控制器280至少具有运算部281及存储部282。控制器280与上述的各结构连接，根据上级控制器或使用者的指示而从存储部282调出程序或方案(recipe)，并根据其内容控制各结构的动作。具体而言，控制器280控制闸阀205、升降机构218、加热器213、高频电源252、匹配器251、MFC243c～248c、阀243d～248d、APC269、TMP265、DP272、阀266、267、268、271、261b等的动作。
此外，控制器280可以构成为专用计算机，也可以构成为通用计算机。例如，准备存储有上述程序的外部存储装置(例如，磁带、软盘或硬盘等磁盘、CD或DVD等光碟、MO等光磁碟、USB存储器或存储卡等半导体存储器)283，使用外部存储装置283在通用计算机中安装程序，由此能够构成本实施方式的控制器280。
另外，作为用于向计算机供给程序的方法，不限于经由外部存储装置283进行供给的情况。例如，也可以使用因特网或专用线路等通信机构，不经由外部存储装置283地供给程序。此外，存储部282和外部存储装置283构成为计算机可读取的存储介质。以下，将它们总括地简称为存储介质。此外，在本说明书中，在使用存储介质这一术语的情况下，存在仅包含存储部282单体的情况、仅包含外部存储装置283单体的情况、或者包含该双方的情况。
(2)衬底处理工序
接下来，作为半导体器件的制造方法的一个工序，说明使用衬底处理装置100在晶圆200上形成薄膜的工序。此外，在以下的说明中，通过控制器280来控制构成控制衬底处理装置100的各部分的动作。
在此，说明作为原料气体(第一处理气体)使用使TiCl4气化而得到的TiCl4气体、作为反应气体(第二处理气体)使用NH3气体、通过将它们交替地供给而在晶圆200上形成TiN膜来作为金属薄膜的例子。
图2是表示本实施方式的衬底处理工序的流程图。图3是表示图2的成膜工序的详细情况的流程图。
(衬底搬入、载置工序：S101)
在衬底处理装置100中，首先，通过使衬底载置台212下降至晶圆200的搬送位置，使顶升销207贯穿衬底载置台212的贯穿孔214。其结果为，顶升销207成为仅比衬底载置台212的表面突出规定高度的状态。接着，打开闸阀205，使搬送空间203与移载室(未图示)连通。然后，使用晶圆移载机(未图示)将晶圆200从该移载室搬入到搬送空间203中，并将晶圆200移载到顶升销207上。由此，晶圆200以水平姿势被支承在从衬底载置台212的表面突出的顶升销207上。
在将晶圆200搬入到处理容器202内之后，使晶圆移载机向处理容器202外部退避，关闭闸阀205而将处理容器202内部密闭。然后，通过使衬底载置台212上升，使晶圆200载置到设于衬底载置台212的衬底载置面211上，进而，通过使衬底载置台212上升，使晶圆200上升至上述的处理空间201内的处理位置。
在将晶圆200搬入到处理容器202内时，使阀266和阀267成为打开状态(开阀)，使搬送空间203与TMP265之间连通，并且使TMP265与DP272之间连通。另一方面，使除阀266和阀267以外的排气系统的阀为关闭状态(闭阀)。由此，通过TMP265(及DP272)对搬送空间203的环境气体进行排气。
在将晶圆200搬入到搬送空间203中之后，当上升至处理空间201内的处理位置时，使阀266和阀267成为关闭状态。由此，搬送空间203与TMP265之间、以及TMP265与排气管264之间被截断，基于TMP265对搬送空间203进行的排气结束。另一方面，打开阀271，使处理空间201与APC269之间连通。APC269通过调整排气管263的流导，控制基于DP272对处理空间201的排气流量，将处理空间201维持于规定压力。此外，其他排气系统的阀维持关闭状态。
此外，在该工序中，也可以对处理容器202内进行排气并从惰性气体供给系统向处理容器202内供给作为惰性气体的N2气体。即，也可以通过TMP265或DP272对处理容器202内进行排气，并至少打开第三气体供给系统的阀245d，从而向处理容器202内供给N2气体。由此，能够抑制微粒向晶圆200上的附着。
另外，在将晶圆200载置到衬底载置台212上时，向埋入在衬底载置台212内部的加热器213供给电力，将晶圆200的表面控制成规定的处理温度。此时，通过根据由未图示的温度传感器检测出的温度信息来控制向加热器213的通电情况而调整加热器213的温度。
像这样，在衬底搬入、载置工序(S101)中，以使处理空间201内成为规定的处理压力的方式进行控制，并且以使晶圆200的表面温度成为规定的处理温度的方式进行控制。在此，规定的处理温度、处理压力是指，在后述的成膜工序(S102)中能够形成TiN膜的处理温度、处理压力。例如，是原料气体供给工序(S201)中供给的原料气体不会发生自分解的程度的处理温度、处理压力。具体而言，可以使处理温度为例如室温以上500℃以下，优选为室温以上400℃以下，使处理压力为50～5000Pa。该处理温度、处理压力在后述的成膜工序(S102)中也被维持。
(成膜工序：S102)
在衬底搬入、载置工序(S101)之后，接着，进行成膜工序(S102)。以下，参照图3，详细说明成膜工序(S102)。此外，成膜工序(S102)是反复进行交替地供给不同处理气体的工序的循环处理。
(原料气体供给工序：S201)
在成膜工序(S102)中，首先，进行原料气体供给工序(S201)。在原料气体供给工序(S201)时，预先使原料(TiCl4)气化而生成原料气体(即TiCl4气体)(预备气化)。原料气体的预备气化可以与上述的衬底搬入、载置工序(S101)并行地进行。这是因为，对于稳定地生成原料气体，需要规定的时间。
然后，在生成原料气体后，打开阀243d，并且以使原料气体的流量成为规定流量的方式调整质量流量控制器243c，由此，开始向处理空间201内供给原料气体(TiCl4气体)。原料气体的供给流量为例如100～3000sccm。原料气体通过喷头230而分散并均匀地供给到处理空间201内的晶圆200上。
此时，打开第一惰性气体供给系统的阀246d，从第一惰性气体供给管246a供给惰性气体(N2气体)。惰性气体的供给流量为例如500～5000sccm。此外，也可以从吹扫气体供给系统的第三气体供给管245a流出惰性气体。
剩余的原料气体在第三气体排气系统的第三排气管263内流动并向第四排气管264排出。具体而言，使阀271成为打开状态，通过APC269以使处理空间201的压力成为规定压力的方式进行控制。此外，阀271以外的排气系统的阀全部关闭。
此时的处理空间201内的处理温度、处理压力是第一原料气体不会自分解的程度的处理温度、处理压力。因此，原料气体的气体分子吸附在晶圆200上。
从开始供给原料气体起经过规定时间后，关闭阀243d，停止原料气体的供给。原料气体及运载气体的供给时间为例如0.1～20秒。
(吹扫工序：S202)
在停止了原料气体的供给之后，从第三气体供给管245a供给惰性气体(N2气体)，进行喷头230及处理空间201的吹扫。此时，也使阀271成为打开状态并通过APC269以使处理空间201的压力成为规定压力的方式进行控制。另一方面，阀271以外的气体排气系统的阀全部为关闭状态。由此，在原料气体供给工序(S201)中未能吸附在晶圆200上的原料气体通过DP272经由第三排气管263而被从处理空间201除去。
接着，从第三气体供给管245a供给惰性气体(N2气体)，进行喷头230的吹扫。关于此时的气体排气系统的阀，阀271为关闭状态，而阀268为打开状态。其他气体排气系统的阀维持关闭状态。即，在进行喷头230的吹扫时，将处理空间201与APC269之间截断，并将APC269与第四排气管264之间截断，停止基于APC269的压力控制，另一方面，将缓冲空间232与DP272之间连通。由此，残留在喷头230(缓冲空间232)内的原料气体经由第二排气管262，通过DP272而从喷头230排出。
当喷头230的吹扫结束后，使阀271成为打开状态而再次开始基于APC269的压力控制，并且使阀268成为关闭状态而将喷头230与排气管264之间截断。其他气体排气系统的阀维持关闭状态。此时也继续从第三气体供给管245a供给惰性气体，并继续喷头230及处理空间201的吹扫。
此外，在此，在吹扫工序(S202)中，在经由第二排气管262的吹扫前后进行经由排气管263的吹扫，但也可以仅进行经由第二排气管262的吹扫。另外，还可以同时进行经由排气管262的吹扫和经由第三排气管263的吹扫。
吹扫工序(S202)中的惰性气体(N2气体)的供给流量为例如1000～10000sccm。另外，惰性气体的供给时间为例如0.1～10秒。
(反应气体供给工序：S203)
在喷头230及处理空间201的吹扫结束后，接着，进行反应气体供给工序(S203)。在反应气体供给工序(S203)中，打开阀244d，经由远程等离子体单元244e、喷头230开始向处理空间201内供给反应气体(NH3气体)。此时，以使反应气体的流量成为规定流量的方式调整质量流量控制器244c。反应气体的供给流量为例如1000～10000sccm。
等离子体状态的反应气体通过喷头230而分散并均匀地供给到处理空间201内的晶圆200上，与吸附在晶圆200上的原料气体的气体分子发生反应，在晶圆200上生成不足1原子层(不足)程度的TiN膜。
此时，打开第二惰性气体供给系统的阀247d，从第二惰性气体供给管247a供给惰性气体(N2气体)。惰性气体的供给流量为例如500～5000sccm。此外，也可以从吹扫气体供给系统的第三气体供给管245a流出惰性气体。
剩余的反应气体和反应副生成物在第三气体排气系统的第三排气管263内流动，并向第四排气管264排出。具体而言，使阀271成为打开状态，通过APC269以使处理空间201的压力成为规定压力的方式进行控制。此外，阀271以外的排气系统的阀全部关闭。
从开始供给反应气体起经过规定时间后，关闭阀244d，停止反应气体的供给。反应气体及运载气体的供给时间为例如0.1～20秒。
(吹扫工序：S204)
在停止了反应气体的供给后，进行吹扫工序(S204)，将残留在喷头230及处理空间201中的反应气体和反应副生成物除去。该吹扫工序(S204)与既已说明的吹扫工序(S202)同样地进行即可，因此，在此省略说明。
(判定工序：S205)
将以上的原料气体供给工序(S201)、吹扫工序(S202)、反应气体供给工序(S203)、吹扫工序(S204)作为1个循环，控制器280判断是否实施了规定次数(n个循环)的该处理循环(S205)。当实施了规定次数的处理循环后，在晶圆200上形成有期望膜厚的氮化钛(TiN)膜。
(衬底搬出工序：S103)
在由以上各工序(S201～S205)组成的成膜工序(S102)之后，如图2所示，接着，进行衬底搬出工序(S103)。
在衬底搬出工序(S103)中，使衬底载置台212下降，使晶圆200支承在从衬底载置台212的表面突出的顶升销207上。由此，晶圆200从处理位置变为搬送位置。然后，打开闸阀205，使用晶圆移载机将晶圆200向处理容器202外部搬出。此时，关闭阀245d，停止从第三气体供给系统向处理容器202内供给惰性气体。
在衬底搬出工序(S103)中，在晶圆200从处理位置移动至搬送位置的期间，使阀271成为关闭状态，停止基于APC269的压力控制。另一方面，使阀261b成为打开状态，将搬送空间203与DP272之间连通，通过DP272对搬送空间203进行排气。此时，其他排气系统的阀为关闭状态。
接着，当晶圆200移动至搬送位置后，使阀261b成为关闭状态，将搬送空间203与排气管264之间截断。另一方面，使阀266和阀267成为打开状态，通过TMP265(及DP272)对搬送空间203的环境气体进行排气。在该状态下打开闸阀205，将晶圆200从处理容器202向移载室搬出。
(处理次数判定工序：S104)
在搬出晶圆200后，控制器280判断衬底搬入、载置工序(S101)、成膜工序(S102)及衬底搬出工序(S103)这一系列的各工序的实施次数是否达到了规定次数(S104)。若判断成达到了规定次数，则向清洗工序(S105)转移。若判断成没有达到规定次数，则开始等待中的下一晶圆200的处理，因此向衬底搬入、载置工序(S101)转移。
(清洗工序：S105)
在清洗工序(S105)中，打开清洗气体供给系统的阀248d，经由喷头230向处理空间201供给清洗气体。此时，通过高频电源252施加电力并且通过匹配器251使阻抗匹配，对喷头230及处理空间201内的清洗气体进行等离子体激发。等离子体激发后的清洗气体将附着在喷头230及处理空间201内的壁上的副生成物除去。
(3)清洗工序
在此，关于衬底处理装置100所进行的清洗工序(S105)，列举具体例进一步详细说明。
在此，尤其关于进行清洗工序(S105)时的清洗气体的流动，参照图1分为第一具体例、第二具体例、第三具体例进行说明。
(第一具体例)
在清洗工序(S105)时，控制器280打开清洗气体供给系统的阀248d，将来自清洗气体供给源248b的清洗气体经由第三气体供给管245a向公共气体供给管242内供给。由此，清洗气体从公共气体供给管242内通过，并被送入到喷头230内的缓冲空间232中。
另外，与此同时，控制器280打开清洗气体辅助供给系统249的阀249b，并且将第二气体排气系统中的阀268维持关闭状态。由此，从清洗气体供给源248b被供给到公共气体供给管242内的清洗气体，也从公共气体供给管242与连接管249a的连接部位向连接管249a内分支而流动，在从该连接管249a内通过后，进而从第二气体排气系统的第二排气管262内通过，并被送入到喷头230内的缓冲空间232中。
也就是说，在清洗工序(S105)的第一具体例中，从公共气体供给管242和第二排气管262双方(换言之，同时使用公共气体供给管242和第二排气管262)向喷头230内供给清洗气体，其中，公共气体供给管242为了向喷头230内供给气体而与该喷头230连接，第二排气管262为了从喷头230内进行气体排气而与该喷头230连接。
此外，关于清洗气体的排气，使第三气体排气系统中的阀271成为打开状态，经由APC269而进行。
根据以上那样的第一具体例，在喷头230内，不仅向公共气体供给管242所连接的部位附近，也向第二排气管262所连接的部位附近积极地供给清洗气体。
第二排气管262在吹扫工序S202、S204中成为处理气体的排气路，因此，在喷头230中，在第二排气管262所连接的部位附近附着不需要的膜(反应副生成物等)的可能性高。另一方面，由于在第二排气管262与公共气体供给管242之间夹设气体引导件235，所以从公共气体供给管242供给的清洗气体难以绕到第二排气管262所连接的部位附近。
然而，如上所述，若不仅利用公共气体供给管242也利用连接管249a及第二排气管262来供给清洗气体，则能够提高喷头230内部的期望部位的清洗效率，尤其是清洗气体难以绕到而难以清洗的部位(比气体引导件235靠上部的空间)、以及容易发生膜附着且难以清洗的部位(第二排气管262的连接部位附近)的清洗效率。而且，由于利用第二排气管262，所以不需要另行设置专用的清洗气体供给路，能够尽可能抑制与喷头230连接的气体路径的复杂化等。
在利用第二排气管262向喷头230内供给清洗气体的情况下，如图4所示，可以是，第二排气管262向喷头230的连接部位形成为包围公共气体供给管242的管外周的环状，或如图5所述，第二排气管262向喷头230的连接部位由配置在公共气体供给管242周围的多条管路构成。这是因为，通过这样地构成，对于喷头230内能够更进一步均匀地供给清洗气体，由此能够提高清洗效率。另外，由于清洗气体分散地供给，所以能够抑制被清洗部位的过蚀刻。
(第二具体例)
在清洗工序(S105)的第二具体例中，选择(非同时)地进行从公共气体供给管242向喷头230内供给清洗气体的第一清洗处理、以及从公共气体供给管242和第二排气管262双方向喷头230内供给清洗气体的第二清洗处理。
在第一清洗处理时，控制器280打开清洗气体供给系统的阀248d，将来自清洗气体供给源248b的清洗气体经由第三气体供给管245a向公共气体供给管242内供给。但是，对于清洗气体辅助供给系统249的阀249b及第二气体排气系统中的阀268，维持关闭状态。由此，清洗气体从公共气体供给管242内通过，并仅从该公共气体供给管242被送入到喷头230内的缓冲空间232中。
由此，在第一清洗处理中，主要对处理空间201内进行仅来自利用了公共气体供给管242的主气流(main stream)的清洗。
另一方面，在第二清洗处理时，控制器280与上述的第一具体例的情况同样地，不仅利用公共气体供给管242，也利用连接管249a及第二排气管262向喷头230内的缓冲空间232供给清洗气体。
由此，在第二清洗处理中，除处理空间201以外，也能够对喷头230内的上部空间(难以清洗的部位(比气体引导件235靠上部的空间))积极地进行利用了公共气体供给管242、连接管249a及第二排气管262的清洗。
在第一清洗处理及第二清洗处理中的任一情况下，关于清洗气体的排气，均使第三气体排气系统中的阀271成为打开状态，经由APC269而进行。
考虑以如下方式进行第一清洗处理和第二清洗处理的选择(切换)。
图6是表示清洗工序的一个具体例的详细情况的流程图。
例如，如图6的(a)所示，控制器280首先进行第一清洗处理(S301)，在该第一清洗处理进行了规定时间后，开始第二清洗处理(S302)。各自的时间只要预先适当设定即可。
由此，由于在执行了膜附着得厉害的部位(处理空间201)的清洗后，开始喷头230的整体清洗，所以能够实现清洗工序(S105)的整体时间缩短，另外能够抑制被清洗部位的过蚀刻。
另外，例如，也可以是，控制器280使第一清洗处理和第二清洗处理的执行频率不同。更具体而言，如图6的(b)所示，控制器280在清洗工序(S105)时，判断第一清洗处理的执行计数是否为规定次数(S401)，若没有达到规定次数，则进行第一清洗处理(S402)。然后，在第一清洗处理进行了规定时间后，将第一清洗处理的执行计数增加一次(S403)。另外，在第一清洗处理的执行计数达到了规定次数的情况下，不进行第一清洗处理而是进行第二清洗处理(S404)。然后，在第二清洗处理进行了规定时间后，将第一清洗处理的执行计数重置(S405)。
像这样，若使第一清洗处理和第二清洗处理的执行频率不同，则对于第二清洗处理不需要每次都进行而是仅在认为需要的情况下进行，因此，除缩短清洗工序(S105)的整体时间以外，还能够实现清洗气体的消耗量降低，另外也能够抑制被清洗部位的过蚀刻。
也可以考虑不是通过图6的(a)所示的情况和图6的(b)所示的情况下的任一方法来固定地进行以上那样的第一清洗处理和第二清洗处理的选择，而是适当切换来进行。例如，在ULT-SiO那样的低温处理中，处理空间201与喷头230内部的温度差较小，在喷头230内也与处理空间201同样地容易产生膜附着，该情况下，如第一具体例或第二具体例的图6的(a)那样每次都进行第二清洗处理，另一方面，在TiN成膜那样比较高温的处理中，在处理空间201与喷头230内部设有较大的温度差(相对于处理空间201难以在喷头230上产生膜附着)，该情况下，降低也利用了与喷头230连接的第二排气管262的第二清洗处理的频率。
此外，在选择地进行第一清洗处理和第二清洗处理的情况下，也可以使各自中的清洗气体的流量不同。也就是说，也可以是，在进行第一清洗处理的情况下和进行第二清洗处理的情况下，控制器280使从清洗气体供给系统供给的清洗气体的流量不同。更具体而言，考虑在进行也利用了与喷头230连接的第二排气管262的第二清洗处理的情况下，与进行第一清洗处理的情况相比，增大清洗气体的流量。
由此，即使在选择地进行第一清洗处理和第二清洗处理的情况下，也能够实现清洗气体的消耗量降低，另外能够将清洗气体的供给量不足的情况防患于未然。
(第三具体例)
在清洗工序(S105)的第三具体例中，在进行第二清洗处理的情况下，控制器280以规定开度打开第二气体排气系统中的阀268。由此，经由连接管249a而送入到第二排气管262中的清洗气体，其一部分向喷头230内供给，而剩余部分从第二排气管262向第四排气管264流动，由此，也将与喷头230连接的第二气体排气系统同时清洗。
此时，控制器280通过进行阀268的开度调整，对于向喷头230内供给的清洗气体、和从第二排气管262向第四排气管264流动的清洗气体，调整各自的流量平衡。另外，此时，也可以是，控制器280通过使第三气体排气系统中的阀271成为关闭状态，实现对第二气体排气系统的清洗效率的提高。
而且，关于使阀268成为打开状态来进行对第二气体排气系统的清洗的情况下，也可以与上述的第二具体例的情况同样地，在其执行频率中设置差值。具体而言，作为执行频率，考虑设定成，第一清洗处理的执行次数＞将阀268关闭的状态下的第二清洗处理(利用了第二排气管262的喷头230内上部的积极清洗)≥将阀268打开的状态下的第二清洗处理(同时实施对第二气体排气系统的清洗)。
此外，在此，说明了控制器280进行阀268的开度调整的情况，但也可以是，控制器280与阀268的开度调整同时地进行清洗气体辅助供给系统249中的阀249b的开度调整。由此，对于利用了公共气体供给管242的基于主气流的清洗气体、利用连接管249a及第二排气管262向喷头230内供给的清洗气体、从第二排气管262向第四排气管264流动的清洗气体，能够调整各自的流量平衡。
这不仅适用于第三具体例的情况，也能够适用于第一具体例或第二具体例的情况。也就是说，通过控制器280进行阀249b的开度调整，对于利用了公共气体供给管242的基于主气流的清洗气体、利用连接管249a及第二排气管262向喷头230内供给的清洗气体，能够调整各自的流量平衡。
(4)实施方式的效果
根据本实施方式，起到以下所示的一种或多种效果。
(a)根据本实施方式，构成为，衬底处理装置100具有基于连接管249a及阀249b而成的清洗气体辅助供给系统249，该连接管249a能够不经由喷头230内的缓冲空间232地使公共气体供给管242(尤其是比清洗气体供给系统靠气体供给方向下游侧的位置)和第二排气管262(尤其是比阀268靠气体排气方向上游侧的位置)连通。而且，在连接管249a上设有进行该连接管249a的气体流路开闭的阀249b。因此，衬底处理装置100在作为半导体器件的制造工序的一个工序的清洗工序(S105)中，能够从公共气体供给管242和第二排气管262双方向喷头230内供给清洗气体，其中，公共气体供给管242为了向喷头230内供给气体而与该喷头230连接，第二排气管262为了对喷头230内进行气体排气而与该喷头230连接。也就是说，在喷头230内，不仅向公共气体供给管242所连接的部位附近，也向第二排气管262所连接的部位附近积极地供给清洗气体。
因此，根据本实施方式，由于能够不仅利用公共气体供给管242、也利用连接管249a及第二排气管262向喷头230内部供给清洗气体，所以对于喷头230的内部的期望部位、尤其是难以清洗的部位、以及容易产生膜附着且难以清洗的部位，能够使清洗气体有效地到达，其结果为，实现了清洗效率的提高。而且，根据本实施方式，由于利用为了从喷头230内进行气体排气而与该喷头230连接的第二排气管262，所以不需要对喷头230另行连接专用的清洗气体供给路，能够尽可能抑制与喷头230连接的气体路径(即衬底处理装置100的装置结构)的复杂化等。也就是说，根据本实施方式，能够尽可能抑制装置结构的复杂化等，并且能够不遗漏地将清洗气体供给到喷头230内的期望部位，由此能够有效地提高清洗效率。
(b)另外，根据本实施方式，在利用第二排气管262向喷头230内供给清洗气体的情况下，若使第二排气管262的连接部位形状形成为环状或使第二排气管262的连接部位由多条管路构成，则与不具有这样的结构的情况相比，能够对喷头230内更进一步均匀地供给清洗气体，由此能够实现清洗效率的进一步提高。
(c)另外，根据本实施方式，在清洗工序(S105)时，由于控制器280能够切换进行第一清洗处理和第二清洗处理中的某一方，所以能够根据情况进行认为需要的清洗处理，根据这一点，也能够实现清洗效率的提高。
(d)另外，根据本实施方式，通过使第一清洗处理和第二清洗处理的执行频率不同，除了能够期待清洗效率的显著提高以外，还能够实现清洗气体的消耗量降低，另外也能够抑制被清洗部位的过蚀刻。
(e)另外，根据本实施方式，在使第一清洗处理和第二清洗处理的执行频率不同的情况下，在进行规定次数的第一清洗处理后进行第二清洗处理，因此对于第二清洗处理不需要每次都进行而是仅在认为需要的情况下进行，除缩短清洗工序(S105)的整体时间以外，还能够实现清洗气体的消耗量降低，另外也能够抑制被清洗部位的过蚀刻。
(f)另外，根据本实施方式，在选择性地进行第一清洗处理和第二清洗处理的情况下，在第一清洗处理进行了规定时间后开始第二清洗处理，因此实现了清洗工序(S105)的整体时间缩短，另外也能够抑制被清洗部位的过蚀刻。
(g)另外，根据本实施方式，在切换进行第一清洗处理和第二清洗处理中的某一方的情况下，在进行第一清洗处理时和进行第二清洗处理时，使从清洗气体供给系统供给的清洗气体的流量不同，因此能够实现清洗气体的消耗量降低，另外能够将清洗气体的供给量不足的情况防患于未然。
(h)另外，根据本实施方式，在进行第二清洗处理的情况下，控制器280以规定开度打开第二气体排气系统中的阀268(与本发明的“第一阀”相当)，因此与对喷头230内的清洗同时地，对与该喷头230连接的第二气体排气系统也能够实现清洗。
(i)另外，根据本实施方式，在进行第二清洗处理的情况下，控制器280进行清洗气体辅助供给系统249中的阀249b(与本发明的“第二阀”相当)的开度调整，因此对于利用了公共气体供给管242的基于主气流的清洗气体、利用连接管249a及第二排气管262而供给的清洗气体等，能够调整各自的流量平衡。因此，与不具有这样的结构的情况相比，在不遗漏地向喷头230内的期望部位供给清洗气体方面非常有效，其结果为，能够期待清洗效率的进一步提高。
＜本发明的第二实施方式＞
接下来，说明本发明的第二实施方式。但是，在此，主要说明与上述的第一实施方式的情况的不同点。
(装置结构)
图7是第二实施方式的枚叶式衬底处理装置的概略结构图。此外，图中，对与第一实施方式的衬底处理装置100相同的要素标注相同的附图标记。
第二实施方式的衬底处理装置102的气体供给系统与第一实施方式的衬底处理装置100不同。具体而言，在公共气体供给管242上连接有原料气体供给系统243、反应气体供给系统244、吹扫气体供给系统245及包含连接管249a的清洗气体辅助供给系统249，这一点与第一实施方式的衬底处理装置100相同，但对于清洗气体供给系统248也与公共气体供给管242连接这一点，与第一实施方式的衬底处理装置100不同。因此，在吹扫气体供给系统245中不包含清洗气体供给系统。
(清洗气体供给系统)
在公共气体供给管242上，经由远程等离子体单元(RPU)248e而连接有清洗气体供给管248a的下游端。在清洗气体供给管248a上，从上游方向按顺序设有清洗气体供给源248b、作为流量控制器(流量控制部)的质量流量控制器(MFC)248c及作为开闭阀的阀248d。而且，清洗气体供给管248a在清洗工序中，经由MFC248c、阀248d、RPU248e、公共气体供给管242向喷头230内供给清洗气体。
从清洗气体供给源248b供给的清洗气体在清洗工序中作为将附着在喷头230和处理容器202上的副生成物等除去的清洗气体而发挥作用。具体而言，作为清洗气体，考虑使用例如三氟化氮(NF3)气体。另外，也可以使用例如氟化氢(HF)气体、三氟化氯(ClF3)气体、氟气(F2)等，另外还可以将它们组合使用。但是，关于清洗气体，使用能够通过RPU248e成为等离子体状态的气体。此外，在本实施方式中，由于通过RPU248e对清洗气体进行等离子体激发，所以在清洗工序中不需要使用与处理容器202连接的匹配器251和高频电源252。取而代之，可以在例如反应气体供给工序中使用匹配器251和高频电源252对反应气体进行等离子体激发。另外，也可以不设置匹配器251和高频电源252。
主要通过清洗气体供给管248a、MFC248c、阀248d、RPU248e构成清洗气体供给系统248。此外，可以认为清洗气体供给系统248包含清洗气体供给源248b、后述的第三惰性气体供给系统。
在清洗气体供给管248a的比阀248d靠下游侧的位置，连接有第三惰性气体供给管248f的下游端。在第三惰性气体供给管248f上，从上游方向按顺序设有惰性气体供给源248g、作为流量控制器(流量控制部)的质量流量控制器(MFC)248h及作为开闭阀的阀248i。而且，从第三惰性气体供给管248f经由MFC248h、阀248i、清洗气体供给管248a、RPU248e向喷头230内供给惰性气体。
惰性气体作为清洗气体的运载气体或稀释气体而发挥作用。具体而言，例如，能够使用氮气(N2)。另外，除N2气体以外，也可以使用例如氦气(He)、氖气(Ne)、氩气(Ar)等稀有气体。
主要通过第三惰性气体供给管248f、MFC248h及阀248i构成第三惰性气体供给系统。此外，可以认为第三惰性气体供给系统包含惰性气体供给源248g、清洗气体供给管248a。另外，可以认为第三惰性气体供给系统包含在清洗气体供给系统248中。但是，第三惰性气体供给系统不是必须具有的，也可以考虑用吹扫气体供给系统245取代。
(连接管(分支管))
与公共气体供给管242连接的连接管249a，至少在与清洗气体供给系统248中的RPU248e相比靠气体供给方向下游侧的位置，与公共气体供给管242连接。此外，也能够认为连接管249a是从公共气体供给管242分支而成的分支管。
而且，连接管249a至少在与处理气体供给系统向公共气体供给管242的连接部位相比靠气体供给方向上游侧的位置，与公共气体供给管242连接。在此所称的处理气体供给系统与原料气体供给系统243和反应气体供给系统244双方相当。因此，连接管249a在与原料气体供给系统243中的第一气体供给管243a向公共气体供给管242的连接部位相比靠气体供给方向上游侧的位置、且在与反应气体供给系统244中的第二气体供给管244a向公共气体供给管242的连接部位相比靠气体供给方向上游侧的位置，与公共气体供给管242连接。
(衬底处理工序)
接下来，说明第二实施方式的衬底处理装置102所进行的衬底处理工序。
在衬底处理装置102中，也与上述的第一实施方式的情况同样地，将原料气体供给工序(S201)、吹扫工序(S202)、反应气体供给工序(S203)、吹扫工序(S204)作为1个循环，通过实施规定次数(n个循环)的该处理循环，在晶圆200上形成期望膜厚的氮化钛(TiN)膜(参照图3)。
在这样的处理循环中，在原料气体供给工序(S201)中，从原料气体供给系统243向公共气体供给管242供给原料气体(TiCl4气体)，在反应气体供给工序(S203)中，从反应气体供给系统244向公共气体供给管242供给反应气体(NH3气体)。此时，在公共气体供给管242上，不仅连接有原料气体供给系统243和反应气体供给系统244等，也连接有构成清洗气体辅助供给系统249的连接管249a。因此，认为即使清洗气体辅助供给系统249中的阀249b为关闭状态，当反复进行处理循环时，也能够防止发生原料气体(TiCl4气体)或反应气体(NH3气体)流入至连接管249a的内部或阀249b的设置部位等的情况。
然而，在第二实施方式的衬底处理装置102中，在与原料气体供给系统243及反应气体供给系统244向公共气体供给管242的连接部位相比靠气体供给方向上游侧的位置，连接管249a与公共气体供给管242连接。因此，即使反复进行处理循环，原料气体(TiCl4气体)或反应气体(NH3气体)也不会流入至连接管249a的内部或阀249b的设置部位等，能够抑制向连接管249a或阀249b等的不需要的膜附着。
(清洗工序)
接下来，说明第二实施方式的衬底处理装置102所进行的清洗工序。
在衬底处理装置102中，清洗工序(参照图2中的S105)时，打开清洗气体供给系统248的阀248d，将来自清洗气体供给源248b的清洗气体向清洗气体供给管248a供给。然后，供给到清洗气体供给管248a的清洗气体经由RPU248e向公共气体供给管242供给。此时，清洗气体通过RPU248e而被等离子体激发，成为等离子体化的状态。
等离子体状态的清洗气体经由公共气体供给管242而被供给到喷头230内。此时，在比RPU248e靠气体供给方向下游侧的位置，连接管249a与公共气体供给管242连接。因此，只要清洗气体辅助供给系统249中的阀249b为打开状态(上述的第一实施方式中的第一具体例的情况，或者，在第二具体例或第一具体例中进行的第二清洗处理的情况)，则向喷头230内经由连接管249a及第二排气管262而供给等离子体状态的清洗气体。
像这样，在第二实施方式的衬底处理装置102中，向喷头230内供给等离子体激发后的清洗气体。因此，与供给没有等离子体激发的清洗气体的情况相比，提高了对喷头230内的清洗效率。
而且，在喷头230内中，等离子体激发后的清洗气体不仅供给到公共气体供给管242所连接的部位附近，也积极地供给到第二排气管262所连接的部位附近。因此，对于第二排气管262所连接的部位附近，能够使等离子体状态的清洗气体不失活地到达。也就是说，不仅利用公共气体供给管242，也利用连接管249a及第二排气管262供给等离子体激发后的清洗气体，由此，在该清洗气体失活前，也会到达喷头230内的上部(尤其是容易产生膜附着的第二排气管262的连接部位附近)。
(实施方式的效果)
根据本实施方式，起到以下所示的一种或多种效果。
(j)根据本实施方式，清洗气体供给系统248具有RPU248e，该RPU248e对清洗气体进行等离子体激发，因此，与供给没有等离子体激发的清洗气体的情况相比，提高了对喷头230内的清洗效率。
(k)另外，根据本实施方式，由于在比RPU248e靠公共气体供给管242中的气体供给方向下游侧的位置，连接管249a与公共气体供给管242连接，所以能够利用该连接管249a及第二排气管262向喷头230内供给等离子体激发后的清洗气体。因此，对于喷头230内的第二排气管262的连接部位附近，也能够使等离子体状态的清洗气体不失活地到达。也就是说，不仅仅限于向喷头230内供给等离子体状态的清洗气体，也能够在该等离子体状态的清洗气体失活前，到达喷头230的内部的期望部位，尤其是容易发生膜附着、且难以清洗的部位。像这样，若组合进行清洗气体的等离子体激发和利用了连接管249a及第二排气管262的向喷头230内的清洗气体供给，则能够使等离子体状态的清洗气体不失活地到达喷头230内的期望部位，因此，其结果为，能够期待清洗效率的非常显著的提高。
(l)另外，根据本实施方式，在与原料气体供给系统243及反应气体供给系统244向公共气体供给管242的连接部位相比靠气体供给方向上游侧的位置，连接管249a与公共气体供给管242连接，因此，即使反复进行处理循环，也能够抑制向连接管249a和阀249b等的不需要的膜附着。
＜本发明的其他实施方式＞
以上，具体地说明了本发明的实施方式，但本发明不限定于上述的各实施方式，在不脱离其要旨的范围内能够进行各种变更。
例如，在第一实施方式中从清洗气体供给源248b向喷头230内供给没有等离子体化的状态的清洗气体，与之相对，在第二实施方式中，列举将来自清洗气体供给源248b的清洗气体通过RPU248e而等离子体化后向喷头230内供给的情况为例，但本发明不限定于此。即，在第二实施方式的情况下，也可以构成为，在清洗气体充满喷头230、处理空间201后，通过高频电源252施加电力并且通过匹配器251使阻抗匹配，在喷头230、处理空间201中生成清洗气体的等离子体。另外，在第一实施方式中，可以不必对清洗气体进行等离子体激发。
例如，在上述的各实施方式中，作为衬底处理装置100、102所进行的处理，列举成膜处理为例，但本发明不限定于此。即，除成膜处理以外，也可以是形成氧化膜、氮化膜的处理、形成包含金属的膜的处理。另外，衬底处理的具体内容不限，不仅适用于成膜处理，也能够良好地适用于退火处理，氧化处理、氮化处理、扩散处理、光刻处理等其他衬底处理。而且，本发明也能够良好地适用于其他衬底处理装置，例如退火处理装置、氧化处理装置、氮化处理装置、曝光装置、涂布装置、干燥装置、加热装置、利用了等离子体的处理装置等其他衬底处理装置。另外，本发明可以混合这些装置。另外，能够将某实施方式的结构的一部分置换成其他实施方式的结构，另外，也能够在某实施方式的结构中增加其他实施方式的结构。另外，还能够对各实施方式的结构的一部分进行其他结构的追加、删除、置换。
＜本发明的优选方式＞
以下，附注本发明的优选方式。
[附注1]
根据本发明的一个方式，
提供一种衬底处理装置，经由作为气体分散机构的喷头向处理空间供给气体并对该处理空间内的衬底进行处理，该衬底处理装置具有：
与上述喷头连接的气体供给管；
与上述喷头连接的气体排气管；和
清洗气体供给系统，其与上述气体供给管和上述气体排气管连接，并从上述气体供给管和上述气体排气管双方向上述喷头内供给清洗气体。
[附注2]
提供附注1所记载的衬底处理装置，优选的是，
具有将上述气体供给管和上述气体排气管连接的连接管，
上述清洗气体供给系统在比上述连接管靠上述气体供给管中的气体供给方向上游侧的位置与该气体供给管连接。
[附注3]
提供附注2所记载的衬底处理装置，优选的是，
具有：第一阀，其设置在与上述连接管向上述气体排气管的连接部位相比靠该气体排气管的气体排气方向下游侧的位置，且进行该气体排气管的气体流路开闭；和
第二阀，其设置在上述连接管上，且进行该连接管的气体流路开闭。
[附注4]
提供附注2或3所记载的衬底处理装置，优选的是，
上述清洗气体供给系统具有对供给到上述气体供给管内的清洗气体进行等离子体激发的等离子体单元，并且，
上述连接管在比上述等离子体单元靠上述气体供给管中的气体供给方向下游侧的位置与该气体供给管连接。
[附注5]
提供附注2至4中任一项所记载的衬底处理装置，优选的是，
具有处理气体供给系统，该处理气体供给系统与上述气体供给管连接，且向该气体供给管内供给对上述衬底进行处理的处理气体，并且，
上述连接管在与上述处理气体供给系统向上述气体供给管的连接部位相比靠气体供给方向上游侧的位置与该气体供给管连接。
[附注6]
提供附注1至5中任一项所记载的衬底处理装置，优选的是，
上述气体排气管与上述喷头的连接部位的形状形成为包围上述气体供给管的管外周的环状。
[附注7]
提供附注1至5中任一项所记载的衬底处理装置，优选的是，
上述气体排气管与上述喷头的连接部位由配置在上述气体供给管周围的多条管路构成。
[附注8]
提供附注3至7中任一项所记载的衬底处理装置，优选的是，
具有控制器，控制基于上述清洗气体供给系统进行的向上述气体供给管内的清洗气体供给动作、基于上述第一阀进行的上述气体排气管的气体流路开闭动作、及基于上述第二阀进行的上述连接管的气体流路开闭动作，并且，
上述控制器进行第一清洗处理和第二清洗处理，其中，在第一清洗处理中，关闭上述第二阀并将来自上述清洗气体供给系统的清洗气体从上述气体供给管向上述喷头内供给，在第二清洗处理中，关闭上述第一阀且打开上述第二阀并将来自上述清洗气体供给系统的清洗气体从上述气体供给管及上述气体排气管双方向上述喷头内供给。
[附注9]
提供附注8所记载的衬底处理装置，优选的是，
上述控制器使上述第一清洗处理和上述第二清洗处理的执行频率不同。
[附注10]
提供附注8或9所记载的衬底处理装置，优选的是，
上述控制器在上述第一清洗处理进行了规定次数后进行上述第二清洗处理。
[附注11]
提供附注8至10中任一项所记载的衬底处理装置，优选的是，
上述控制器在上述第一清洗处理进行了规定时间后开始上述第二清洗处理。
[附注12]
提供附注8至11中任一项所记载的衬底处理装置，优选的是，
上述控制器在进行上述第一清洗处理的情况下和进行上述第二清洗处理的情况下，使从上述清洗气体供给系统供给的清洗气体的流量不同。
[附注13]
提供附注8至12中任一项所记载的衬底处理装置，优选的是，
上述控制器进行打开上述第二阀时的开度调整。
[附注14]
提供附注8至13中任一项所记载的衬底处理装置，优选的是，
上述控制器在进行上述第二清洗处理的情况下以规定开度打开上述第一阀。
[附注15]
根据本发明的另一方式，提供一种半导体器件的制造方法，具有：
经由作为气体分散机构的喷头向处理空间供给气体并对该处理空间内的衬底进行处理的衬底处理工序；和
从气体供给管和气体排气管双方向该喷头内供给清洗气体的清洗工序，其中，上述气体供给管为了向上述喷头内供给气体而与该喷头连接，上述气体排气管为了从该喷头内进行气体排气而与该喷头连接。
[附注16]
提供附注15所记载的半导体器件的制造方法，优选的是，
在上述清洗工序中，选择性地进行从上述气体供给管向上述喷头内供给清洗气体的第一清洗处理、以及从上述气体供给管和上述气体排气管双方向上述喷头内供给清洗气体的第二清洗处理。
[附注17]
根据本发明的另一方式，提供一种程序，使计算机执行以下步骤：
经由作为气体分散机构的喷头向处理空间供给气体并对该处理空间内的衬底进行处理的衬底处理步骤；和
从气体供给管和气体排气管双方向该喷头内供给清洗气体的清洗步骤，其中，上述气体供给管为了向上述喷头内供给气体而与该喷头连接，上述气体排气管为了从该喷头内进行气体排气而与该喷头连接。
[附注18]
提供附注17所记载的程序，优选的是，
在上述清洗步骤中，选择性地进行从上述气体供给管向上述喷头内供给清洗气体的第一清洗处理、以及从上述气体供给管和上述气体排气管双方向上述喷头内供给清洗气体的第二清洗处理。
[附注19]
根据本发明的另一方式，提供一种计算机可读取的记录介质，存储有使计算机执行以下步骤的程序：
经由作为气体分散机构的喷头向处理空间供给气体并对该处理空间内的衬底进行处理的衬底处理步骤；和
从气体供给管和气体排气管双方向该喷头内供给清洗气体的清洗步骤，其中，上述气体供给管为了向上述喷头内供给气体而与该喷头连接，上述气体排气管为了从该喷头内进行气体排气而与该喷头连接。
[附注20]
提供附注17所记载的计算机可读取的记录介质，其存储有如下程序，该程序在上述清洗步骤中选择性地进行从上述气体供给管向上述喷头内供给清洗气体的第一清洗处理、以及从上述气体供给管和上述气体排气管双方向上述喷头内供给清洗气体的第二清洗处理。

Claims (16)

1.一种衬底处理装置，经由作为气体分散机构的喷头向处理空间供给气体并对该处理空间内的衬底进行处理，其特征在于，具有：
与所述喷头连接的气体供给管；
与所述喷头连接的气体排气管；和
清洗气体供给系统，其与所述气体供给管和所述气体排气管连接，并从所述气体供给管和所述气体排气管双方向所述喷头内供给清洗气体。
2.如权利要求1所述的衬底处理装置，其特征在于，
具有将所述气体供给管和所述气体排气管连接的连接管，
所述清洗气体供给系统在比所述连接管靠所述气体供给管中的气体供给方向上游侧的位置与该气体供给管连接。
3.如权利要求2所述的衬底处理装置，其特征在于，
具有：第一阀，其设置在与所述连接管向所述气体排气管的连接部位相比靠该气体排气管的气体排气方向下游侧的位置，且进行该气体排气管的气体流路开闭；和
第二阀，其设置在所述连接管上，且进行该连接管的气体流路开闭。
4.如权利要求2所述的衬底处理装置，其特征在于，
所述清洗气体供给系统具有对供给到所述气体供给管内的清洗气体进行等离子体激发的等离子体单元，并且，
所述连接管在比所述等离子体单元靠所述气体供给管中的气体供给方向下游侧的位置与该气体供给管连接。
5.如权利要求2所述的衬底处理装置，其特征在于，
具有与所述气体供给管连接且向该气体供给管内供给对所述衬底进行处理的处理气体的处理气体供给系统，并且，
所述连接管在与所述处理气体供给系统向所述气体供给管的连接部位相比靠气体供给方向上游侧的位置与该气体供给管连接。
6.如权利要求1所述的衬底处理装置，其特征在于，
所述气体排气管与所述喷头的连接部位的形状形成为包围所述气体供给管的管外周的环状。
7.如权利要求1所述的衬底处理装置，其特征在于，
所述气体排气管与所述喷头的连接部位由配置在所述气体供给管周围的多条管路构成。
8.如权利要求3所述的衬底处理装置，其特征在于，
具有控制器，其控制基于所述清洗气体供给系统进行的向所述气体供给管内的清洗气体供给动作、基于所述第一阀进行的所述气体排气管的气体流路开闭动作、及基于所述第二阀进行的所述连接管的气体流路开闭动作，并且，
所述控制器进行第一清洗处理和第二清洗处理，其中，在第一清洗处理中，关闭所述第二阀并将来自所述清洗气体供给系统的清洗气体从所述气体供给管向所述喷头内供给，在第二清洗处理中，关闭所述第一阀且打开所述第二阀并将来自所述清洗气体供给系统的清洗气体从所述气体供给管及所述气体排气管双方向所述喷头内供给。
9.如权利要求8所述的衬底处理装置，其特征在于，
所述控制器使所述第一清洗处理和所述第二清洗处理的执行频率不同。
10.如权利要求8所述的衬底处理装置，其特征在于，
所述控制器在所述第一清洗处理进行了规定次数后进行所述第二清洗处理。
11.如权利要求8所述的衬底处理装置，其特征在于，
所述控制器在所述第一清洗处理进行了规定时间后开始所述第二清洗处理。
12.如权利要求8所述的衬底处理装置，其特征在于，
所述控制器在进行所述第一清洗处理的情况下和进行所述第二清洗处理的情况下，使从所述清洗气体供给系统供给的清洗气体的流量不同。
13.如权利要求8所述的衬底处理装置，其特征在于，
所述控制器进行打开所述第二阀时的开度调整。
14.如权利要求8所述的衬底处理装置，其特征在于，
所述控制器在进行所述第二清洗处理的情况下以规定开度打开所述第一阀。
15.一种半导体器件的制造方法，其特征在于，具有：
经由作为气体分散机构的喷头向处理空间供给气体并对该处理空间内的衬底进行处理的衬底处理工序；和
从气体供给管和气体排气管双方向该喷头内供给清洗气体的清洗工序，其中，所述气体供给管为了向所述喷头内供给气体而与该喷头连接，所述气体排气管为了从该喷头内进行气体排气而与该喷头连接。
16.如权利要求15所述的半导体器件的制造方法，其特征在于，
在所述清洗工序中，选择性地进行从所述气体供给管向所述喷头内供给清洗气体的第一清洗处理、以及从所述气体供给管和所述气体排气管双方向所述喷头内供给清洗气体的第二清洗处理。
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