CN111868896B - 基板处理装置、半导体装置的制造方法及存储介质 - Google Patents

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Abstract

本公开的课题是提供一种能够切实地抑制真空泵后级的可燃性气体的燃烧的技术。该技术具备：处理室，其对基板进行处理；气体供给系统，其向处理室内供给原料气体；排气管，其与真空泵连接，并对处理室内进行排气；气体浓度测定器，其测定在真空泵前级的排气管内通过的原料气体的浓度；压力测定器，其测定真空泵后级的排气管内的压力；稀释气体供给系统，其向真空泵内或者真空泵前级的排气管内供给稀释气体；以及控制部，其构成为能够以将与所测定的原料气体的浓度和真空泵后级的排气管内的压力对应的流量的稀释气体向真空泵内或者真空泵前级的排气管内供给的方式控制稀释气体供给系统。

Description

基板处理装置、半导体装置的制造方法及存储介质
技术领域
本公开涉及一种基板处理装置、半导体装置的制造方法及存储介质。
背景技术
在半导体装置的一种制造工艺中进行如下的基板处理：向基板处理装置的处理室内搬入基板，利用等离子体使供给到处理室内的原料气体、反应气体等活化，在基板上形成绝缘膜、半导体膜、导体膜等各种薄膜，或者将各种薄膜除去。等离子体用于促进形成薄膜的反应，或者从薄膜中除去杂质，或者辅助成膜原料的化学反应等。对于这种基板处理装置，提出了在真空泵的出口侧防止废气燃烧的技术(例如参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开平09－909号公报
发明内容
发明所要解决的课题
如果在真空泵的后级设置有对可燃性气体的浓度进行计测的气体浓度计测计，则在可燃性气体的浓度急剧上升的情况下，有可能来不及供给稀释气体而导致在真空泵的后级可燃性气体的浓度升高并达到引发燃烧的浓度下限。
本公开的目的是提供一种技术，其能够切实地抑制真空泵后级的可燃性气体的燃烧。
其它的课题和新特征可以通过本说明书的记述和附图来了解。
用于解决课题的方案
根据本公开的一个方案，可提供如下技术，其具备：
处理室，其对基板进行处理；
气体供给系统，其向所述处理室内供给原料气体；
排气管，其与真空泵连接，并对所述处理室内进行排气；
气体浓度测定器，其测定在所述真空泵前级的所述排气管内通过的所述原料气体的浓度；
压力测定器，其测定所述真空泵后级的所述排气管内的压力；
稀释气体供给系统，其向所述真空泵内或者所述真空泵前级的所述排气管内供给稀释气体；以及
控制部，其构成为能够以将与所测定的所述原料气体的浓度和所述真空泵后级的所述排气管内的压力对应的流量的稀释气体向所述真空泵内或者所述真空泵前级的所述排气管内供给的方式控制所述稀释气体供给系统。
发明的效果
根据本公开，能够提供一种技术，其能够切实地抑制真空泵后级的可燃性气体的燃烧。
附图说明
图1是本公开实施方式中适用的基板处理装置的立式处理炉的概要结构图，是以纵剖视图来表示处理炉部分的图。
图2是本公开实施方式中适用的基板处理装置的立式处理炉的概要结构图，是以图1的A-A线剖视图来表示处理炉部分的图。
图3A是用于对本公开实施方式中适用的基板处理装置的缓冲结构进行说明的横剖面放大图。
图3B是用于对本公开实施方式中适用的基板处理装置的缓冲结构进行说明的示意图。
图4是本公开实施方式中适用的基板处理装置的控制器的概要结构图，是以框图来表示控制器的控制系统的图。
图5是本公开实施方式的基板处理工序的流程图。
图6是表示本公开实施方式的基板处理工序中的气体供给时序的图。
图7A是表示本公开实施方式中适用的稀释控制器的初始值设定时的流程的图。
图7B是对本公开实施方式中适用的稀释控制器的初始设定数据的计算例进行说明的图。
图8A是表示本公开实施方式中适用的稀释控制器的运转使用时的控制流程的图。
图8B是对本公开实施方式中适用的稀释控制器的运转使用时的稀释气体流入量的计算例进行说明的图。
图9是本实施方式的变形例中适用的基板处理装置的立式处理炉的概要结构图，是以纵剖视图来表示处理炉部分的图。
图10是表示本实施方式的变形例中适用的初始值设定时的流程的图。
图11A是表示本实施方式的变形例中适用的稀释控制器的运转使用时的控制流程的图。
图11B是对本实施方式的变形例中适用的稀释控制器的运转使用时的稀释气体流入量的计算例进行说明的图。
图12是本公开实施方式中适用的基板处理装置的立式处理炉的概要结构图，是以纵剖视图来表示处理炉部分的图。
具体实施方式
＜本公开的实施方式＞
以下参照图1至图6对本公开的一实施方式进行说明。
(1)基板处理装置的结构(加热装置)
图1是用于对实施方式的半导体装置进行说明的图。
如图1所示，处理炉202是能够在垂直方向上收纳多层基板的所谓立式炉，并具有作为加热装置(加热机构)的加热器207。加热器207呈圆筒形状，且被作为保持板的加热器基座(未图示)支撑而垂直地安装设置。加热器207如后述那样也作为利用热使气体活化(进行激励)的活化机构(激励部)发挥功能。
(处理室)
在加热器207的内侧与加热器207呈同心圆状配设有反应管203。反应管203例如由石英(SiO2)或者碳化硅(SiC)等耐热性材料构成，并形成为上端封闭且下端开口的圆筒形状。在反应管203的下方与反应管203呈同心圆状配设有集管(入口凸缘)209。集管209例如由不锈钢(SUS)等金属构成，并形成为上端和下端开口的圆筒形状。集管209的上端部与反应管203的下端部卡合，并且构成为对反应管203进行支撑。在集管209与反应管203之间设有作为密封部件的O型环220a。集管209被加热器基座支撑，从而成为反应管203垂直地安装设置的状态。主要地由反应管203和集管209构成了处理容器(反应容器)。在处理容器的内侧即筒中空部形成有处理室201。处理室201构成为能够收纳多张作为基板的晶圆200。此外，处理容器不限于上述的结构，也有仅将反应管203称为处理容器的情况。
喷嘴249a、249b在处理室201内以贯通集管209的侧壁的方式设置。喷嘴249a、249b分别与气体供给管232a、232b连接。
在气体供给管232a、232b上从气流的上游侧起依次分别设有作为流量控制器(流量控制部)的质量流量控制器(MFC)241a、241b和作为开闭阀的阀门243a、243b。相对于气体供给管232a、232b的阀门243a、243b而言在下游侧分别连接有供给惰性气体的气体供给管232c、232d。在气体供给管232c、232d上从气流的上游侧起依次分别设有MFC241c、241d和阀门243c、243d。
如图2所示，喷嘴249a在反应管203的内壁与晶圆200之间的空间设置为从反应管203的内壁的下部沿着上部向晶圆200的层叠方向上方立起。即，喷嘴249a在可排列(载置)晶圆200的晶圆排列区域(载置区域)的侧方的水平地围绕晶圆排列区域的区域，沿着晶圆排列区域设置。即，喷嘴249a在搬入处理室201内的各晶圆200的端部(周缘部)的侧方设置于与晶圆200的表面(平坦面)垂直的方向。在喷嘴249a的侧面设有供给气体的气体供给孔250a。气体供给孔250a以朝向反应管203的中心的方式开口，并且能够朝向晶圆200供给气体。气体供给孔250a从反应管203的下部到上部设有多个，且分别具有相同的开口面积并以相同的开口间距设置。
在气体供给管232b的前端部连接有喷嘴249b。喷嘴249b设置在气体分散空间即缓冲室237内。如图2所示，缓冲室237在反应管203的内壁与晶圆200之间的俯视呈圆环状的空间内、并且从反应管203的内壁的下部到上部的部分沿着晶圆200的层叠方向设置。即，缓冲室237在水平地围绕晶圆排列区域的侧方的晶圆排列区域的区域由缓冲结构300以沿着晶圆排列区域的方式形成。缓冲结构300由石英或者SiC等耐热性材料即绝缘物构成，并且在缓冲结构300的形成为圆弧状的壁面形成有供给气体的气体供给口302、304。如图2、图3A和图3B所示，气体供给口302、304在与后述的棒状电极269、270之间、棒状电极270、271之间的等离子体生成区域224a、224b相对的位置分别以朝向反应管203的中心的方式开口，并且能够朝向晶圆200供给气体。气体供给口302、304从反应管203的下部到上部设有多个，且分别具有相同的开口面积并以相同的开口间距设置。
喷嘴249b设置为从反应管203的内壁的下部沿着上部向晶圆200的层叠方向上方立起。即，喷嘴249b在缓冲结构300的内侧、可排列晶圆200的晶圆排列区域的侧方的水平地围绕晶圆排列区域的区域，沿着晶圆排列区域设置。即，喷嘴249b在搬入处理室201内的晶圆200的端部的侧方设置于与晶圆200的表面垂直的方向。在喷嘴249b的侧面设有供给气体的气体供给孔250b。气体供给孔250b以朝向相对于缓冲结构300的形成为圆弧状的壁面而言形成于径向的壁面的方式开口，并且能够朝向壁面供给气体。由此，使得反应气体在缓冲室237内分散，不会直接吹向棒状电极269～271，可抑制颗粒的产生。气体供给孔250b与气体供给孔250a同样地从反应管203的下部到上部设有多个。
这样，在本实施方式中，经由在由反应管203的侧壁的内壁、和在反应管203内排列的多张晶圆200的端部定义的俯视呈圆环状的纵长的空间内、即圆筒状的空间内配置的喷嘴249a、249b和缓冲室237来输送气体。并且，从在喷嘴249a、249b和缓冲室237分别开口的气体供给孔250a、250b、气体供给口302、304，在晶圆200的附近开始向反应管203内喷出气体。并且，反应管203内的气体的主流是与晶圆200的表面平行的方向、即水平方向。采用该结构，能够向各晶圆200均匀地供给气体，提高在各晶圆200上形成的膜的膜厚的均匀性。在晶圆200的表面上流动的气体、即反应后的残留气体朝向排气口、即后述的排气管231的方向流动。但是，该残留气体的流动方向可以根据排气口的位置来适当确定，并不限于垂直方向。
将作为包含预定元素的原料、例如是包含作为预定元素的硅(Si)的硅烷原料气体从气体供给管232a经由MFC241a、阀门243a、喷嘴249a向处理室201内供给。
原料气体(第一原料气体)是指气体状态的原料，例如是使在常温常压下呈液体状态的原料气化而得到的气体、在常温常压下呈气体状态的原料等。在本说明书中，“原料”的含义包括：指“呈液体状态的液体原料”、指“呈气体状态的原料气体”、或者是指这两种情况。
作为硅烷原料气体，例如可以采用包含Si和卤族元素的原料气体、即卤硅烷原料气体。卤硅烷原料是指具有卤素基团的硅烷原料。卤族元素包含选自氯(Cl)、氟(F)、溴(Br)、碘(I)所构成的组的至少一个。即，卤硅烷原料包含选自氯基团、氟基团、溴基团、碘基团所构成的组的至少一种卤素基团。卤硅烷原料也可以说是卤化物的一种。
作为卤硅烷原料气体，例如可以采用包含Si和Cl的原料气体、即氯硅烷原料气体。作为氯硅烷原料气体，例如可以采用二氯硅烷(SiH2Cl2、简称为DCS)气体。
构成为，作为包含与上述的预定元素不同的元素的反应物(反应体)，例如可将作为反应气体(第二原料气体)的含氮(N)气体从气体供给管232b经由MFC241b、阀门243b、喷嘴249b向处理室201内供给。作为含N气体，例如可以采用氮化氢类气体。氮化氢类气体也可以说是仅由N和H两种元素构成的物质，并作为氮化气体、即N源发挥作用。作为氮化氢类气体，例如可以采用氨气(NH3)。
作为惰性气体，例如可将氮气(N2)从气体供给管232c、232d分别经由MFC241c、241d、阀门243c、243d、气体供给管232a、232b、喷嘴249a、249b向处理室201内供给。
主要地由气体供给管232a、MFC241a、阀门243a构成作为第一气体供给系统的原料供给系统。主要地由气体供给管232b、MFC241b、阀门243b构成作为第二气体供给系统的反应体供给系统(反应物供给系统)。主要地由气体供给管232c、232d、MFC241c、241d、阀门243c、243d构成惰性气体供给系统。也将原料供给系统、反应体供给系统和惰性气体供给系统简单地统称为气体供给系统(气体供给部)。
(等离子体生成部)
如图2、图3A和图3B所示，在缓冲室237内从反应管203的下部到上部沿着晶圆200的层叠方向配设有由导电体构成且具有细长结构的三个棒状电极269、270、271。棒状电极269、270、271分别与喷嘴249b平行地设置。棒状电极269、270、271分别从上部到下部被电极保护管275覆盖来进行保护。棒状电极269、270、271其中的配置于两端的棒状电极269、271经由匹配器272与高频电源273连接，而棒状电极270则与作为基准电位的大地连接来进行接地。即，与高频电源273连接的棒状电极、和接地的棒状电极交替地配置，在与高频电源273连接的棒状电极269、271之间配置的棒状电极270作为接地的棒状电极，相对于棒状电极269、271而言共同使用。换言之，接地的棒状电极270配置为被相邻的与高频电源273连接的棒状电极269、271夹在中间，棒状电极269和棒状电极270如棒状电极271和棒状电极270同样地构成为各自成对地产生等离子体。即，接地的棒状电极270相对于与棒状电极270相邻的两个与高频电源273连接的棒状电极269、271而言共同使用。并且，通过从高频电源273向棒状电极269、271施加高频(RF)电力，从而可在棒状电极269、270之间的等离子体生成区域224a、棒状电极270、271之间的等离子体生成区域224b生成等离子体。主要地由棒状电极269、270、271、电极保护管275构成作为等离子体源的等离子体生成部(等离子体生成装置)。也可以认为匹配器272、高频电源273包含于等离子体源。等离子体源如后述那样作为对气体进行等离子体激励、即向等离子体状态进行激励(活化)的等离子体激励部(活化机构)发挥功能。
电极保护管275构成为以能够使棒状电极269、270、271各自与缓冲室237内的环境气体隔离的状态插入缓冲室237内。当电极保护管275内部的O2浓度与外部气体(大气)的O2浓度为相同程度时，则会导致分别插入电极保护管275内的棒状电极269、270、271被加热器207的热氧化。因此，通过向电极保护管275的内部填充N2气体等惰性气体、或者使用惰性气体吹扫机构以N2气体等惰性气体对电极保护管275的内部进行吹扫，从而能够使电极保护管275内部的O2浓度降低，防止棒状电极269、270、271的氧化。
(排气部)
在反应管203设有对处理室201内的环境气体进行排气的排气管231。在排气管231设有作为对处理室201内的压力进行检测的压力检测器(压力检测部)的压力传感器245和作为排气阀(压力调整部)的APC(Auto Pressure Controller：自动压力控制器)阀门244，并与作为真空排气装置的真空泵246和除害装置280连接。APC阀门244构成为：能够在使真空泵246动作的状态下开闭阀，从而对处理室201内进行真空排气和停止真空排气，此外，能够在使真空泵246动作的状态下，基于通过压力传感器245检测的压力信息来调节阀开度，从而对处理室201内的压力进行调整。
除害装置280例如是干式的除害装置，且构成为使通过真空泵246回收的废气所含的有害成分(DCS气体)与化学处理剂发生反应而成为安全的化合物并固定于处理剂。
在APC阀门244的出口与真空泵246的入口之间的排气管231a设置第一气体浓度计测器(第一气体浓度测定器)281。在真空泵246的出口与除害装置280的入口之间的排气管231b设置压力测定器(压力传感器)282和第二气体浓度计测器(第二气体浓度测定器)283。另外，真空泵246与气体供给管284经由流量控制器(流量控制部)即MFC285、阀门286连接。气体供给管284例如作为稀释气体而供给氮气(N2)那样的惰性气体。即，气体供给管284与真空泵246连接而构成为向真空泵246内供给稀释气体。此外，也可以使气体供给管284构成为不是与真空泵246连接，而是如图12所示那样与排气管231a连接，并向真空泵246前级的排气管231a内供给稀释气体。由气体供给管284、MFC285和阀门286构成供给稀释气体的稀释气体供给系统。
MFC285利用作为控制部(控制器)的稀释控制器286来控制其流量。能够将第一气体浓度计测器281、第二气体浓度计测器283和压力测定器282的各计测値(测定値)输入稀释控制器286。
第一气体浓度计测器281设置为用于在初始值设定时和运转使用时(实施基板处理工序时)持续对在真空泵246前级的排气管231a内通过的废气中的DCS气体(第一原料气体)的气体浓度进行计测，并将其计测结果向稀释控制器286供给。
第二气体浓度计测器283设置为用于初始值设定，且在进行初始值设定时对在真空泵246后级的排气管231b内通过的废气中的DCS气体的气体浓度进行计测，并将其计测结果向稀释控制器286供给。
压力测定器282在初始值设定时和运转使用时对排气管231b的压力进行计测，并将其计测结果向稀释控制器286供给。
稀释控制器286对MFC285进行控制，向真空泵246内(或者是真空泵246前级的排气管231a)供给稀释气体，以使得排气管231b中的DCS气体的浓度为4.0％以下的方式，来控制惰性气体的供给量。由此，能够切实地抑制真空泵246后级的可燃性气体的燃烧。
稀释控制器286在实施基板处理工序之前的准备阶段进行的初始值设定时预先取得：真空泵246前级的排气管231a的DCS气体浓度(通过第一气体浓度计测器281测定)、真空泵246后级的排气管231b的DCS气体相对于向真空泵246内供给的稀释气体的流量而言的气体浓度(通过第二气体浓度计测器283测定)、及真空泵246后级的排气管231b的压力(通过压力测定器282测定)之间的相关关系。该相关关系例如存储于后述的RAM121b、存储装置121c、或者外部存储装置123等存储部。
稀释控制器286在运转使用时(基板处理工序)，通过第一气体浓度计测器281对真空泵246前级的排气管231a的DCS气体的浓度进行测定，另外，通过压力测定器282对真空泵246后级的排气管231b的压力进行测定，并基于在初始值设定时得到的相关关系，以使得稀释气体以与通过第一气体浓度计测器281测定的DCS气体的浓度和通过压力测定器282测定的压力对应的流量流入真空泵246内的方式来控制MFC285。
(初始值设定步骤)
使用图7A、图7B对稀释控制器286的初始值设定步骤进行说明。图7A是表示本公开实施方式中适用的稀释控制器的初始值设定时的流程的图。图7B是对本公开实施方式中适用的稀释控制器的初始设定数据的计算例进行说明的图。
如图7A所示，首先测定第一气体浓度计测器281的计测浓度m1、与第二气体浓度计测器283相对于MFC285的流量而言的计测浓度m2的相关性(步骤S70)。
接下来，决定稀释气体相对于真空泵246前级的排气管231a的DCS气体的浓度m1、和真空泵246后级的排气管231b的压力P1而言的流量(步骤S71)。
初始设定数据的计算以如下方式进行。
1)首先通过稀释控制器286来控制MFC285，将稀释气体(N2气体)的流入量设定为α(slm)。
2)接下来，通过第一气体浓度计测器281来测定真空泵246前级的排气管231a的DCS气体的浓度。另外，通过第二气体浓度计测器283来测定真空泵246后级的排气管231b的DCS气体的浓度。测定结果如下。
排气管231a的DCS气体的浓度(1次侧)：m1(％)
排气管231b的DCS气体的浓度(2次侧)：m2(％)
该测定在步骤S70中进行。
3)使用α、m1、m2来计算流入的DCS气体的流量X(slm)。
X/(X+Y)＝m1/100 式1
X/(α+X+Y)＝m2/100 式2
在此，X是DCS气体的流量(slm)，Y是其它气体的流量(slm)。
4)DCS气体的流量X与通过压力测定器282测定的测定压力P1(Pa)成比例(DCS气体的流入量X∝测定压力P1)，计算系数η并将相关关系(P1＝ηX)如图7B所示那样描绘在图表上。在图7B的图表中，纵轴表示测定压力P1(Pa)，横轴表示DCS气体的流量X(slm)。
由此，能够作为初始值设定数据而取得：第一气体浓度计测器281的计测浓度m1、第二气体浓度计测器283的计测浓度m2、及DCS气体的相对于通过压力测定器282测定的测定压力P1而言的流入量X之间的相关关系。此外，得到的相关关系被存储于后述的RAM121b、存储装置121c或者外部存储装置123等存储部。因此，初始值设定步骤也可以被称为取得相关关系并向存储部存储的工序或者步骤。在取得相关关系并向存储部存储的工序或者步骤中，预先取得：通过第一气体浓度测定器281测定的真空泵246前级的排气管231a的DCS气体的浓度、通过第二气体浓度测定器283测定的真空泵246后级的排气管231b的DCS气体相对于向真空泵246内供给的稀释气体的流量而言的气体浓度、及通过压力测定器282测定的真空泵246后级的排气管231b的压力之间的相关关系并存储于RAM121b。
(运转使用时的步骤)
使用图8A、图8B对稀释控制器286的运转使用时的步骤进行说明。图8A是表示本公开实施方式中适用的稀释控制器的运转使用时的控制流程的图。图8B是对本公开实施方式中适用的稀释控制器的运转使用时的稀释气体(N2)的流入量的计算例进行说明的图。
如图8A所示，首先通过第一气体浓度计测器281对真空泵246前级的排气管231a的DCS气体的浓度进行测定(步骤S80)。将通过第一气体浓度计测器281测定的排气管231a的DCS气体的浓度m1向稀释控制器286供给。
接下来，通过压力测定器282对真空泵246后级的排气管231b的压力进行测定(步骤S81)。将通过压力测定器282测定的压力P1向稀释控制器286供给。
并且，稀释控制器286控制MFC285，打开阀门286，从而使与测定的DCS气体的浓度m1、测定的压力P1对应的稀释气体的流入量X向真空泵246(或者是真空泵246前级的排气管231a)流入(步骤S82)。此外，当DCS气体的排气结束时，则关闭阀门286，停止稀释气体的供给。
重复执行以上的步骤(S80、S81、S82)来实施基板处理工序。
运转使用时(实施基板处理工序时)的稀释气体(N2)的流入量X的计算可以按照如下方式进行。
1)根据通过压力测定器282计测的压力P1和通过第一气体浓度计测器281测定的排气管231a的DCS气体的浓度m1，使用图7B所示的描绘了相关关系(P1＝ηX)的图表和式1，来计算DCS气体的流量X和其它气体的流量Y的值。
X＝P1/η 式3
Y＝((100－m1)X)/m1＝((100－m1)P1/η)/m1 式4
2)使用算出的DCS气体的流量X和其它气体的流量Y，通过以下的式5来计算所需的稀释气体(N2)的流入量α(slm)。
X/(α+X+Y)＝4/100 式5
α＝24X－Y 式6
在此，式5是向式2的m2的值代入m2＝4(％)而得到的。若对式5进行变形，则能够得到式6。在图8B的图表中示出了式6。在图8B的图表中，纵轴表示稀释气体(N2)的流入量α(slm)，横轴表示DCS气体的流量X(slm)。
因此，能够通过向式6代入式3和式4的值来计算稀释气体(N2)的流入量α(slm)。稀释控制器286基于通过式6得到的稀释气体(N2)的流入量α(slm)来控制MFC285。
由此，稀释控制器286能够控制MFC285，向真空泵246(或者是真空泵246前级的排气管231a)供给稀释气体，并以使得排气管231b中的DCS气体的浓度为4.0％以下的方式来控制惰性气体的供给量，从而能够切实地抑制真空泵后级的可燃性气体(DCS气体)的燃烧。
主要地由排气管231、231a、231b、APC阀门244、压力传感器245、第一气体浓度计测器281、压力测定器282构成排气系统。也可以认为真空泵246、第二气体浓度计测器283、气体供给管284、MFC285、稀释控制器286包含于排气系统。由气体供给管284、MFC285构成稀释气体供给系统。也可以认为真空泵246、稀释控制器286、第一气体浓度计测器281、压力测定器282、第二气体浓度计测器283包含于稀释气体供给系统。
排气管231不限于在反应管203设置的情况，也可以与喷嘴249a、249b同样地设置于集管209。
在集管209的下方设有密封盖219，该密封盖219作为炉口盖体能够将集管209的下端开口气密地封闭。密封盖219构成为从垂直方向下侧与集管209的下端抵接。密封盖219例如由SUS等金属构成并形成为圆盘状。在密封盖219的上表面设有与集管209的下端抵接的作为密封部件的O型环220b。在密封盖219的与处理室201相反的一侧设置有使后述的晶舟217回转的回转机构267。回转机构267的回转轴255贯通密封盖219并与晶舟217连接。回转机构267构成为通过使晶舟217回转而使晶圆200回转。密封盖219构成为能够利用在反应管203的外部垂直地设置的作为升降机构的晶舟升降机115在垂直方向上升降。晶舟升降机115构成为能够通过使密封盖219升降而将晶舟217向处理室201内外搬入和搬出。晶舟升降机115构成为将晶舟217即晶圆200向处理室201内外输送的输送装置(输送机构)。另外，在集管209的下方设有作为炉口盖体的闸门219s，该闸门219s能够在利用晶舟升降机115使密封盖219下降的期间，将集管209的下端开口气密地封闭。闸门219s例如由SUS等金属构成并形成为圆盘状。在闸门219s的上表面设有与集管209的下端抵接的作为密封部件的O型环220c。闸门219s的开闭动作(升降动作、转动动作等)通过闸门开闭机构115s进行控制。
(基板支撑件)
如图1所示，作为基板支撑件的晶舟217构成为将多张、例如是25～200张的晶圆200以水平姿态并且以彼此中心一致的状态在垂直方向上整齐排列并以多层方式支撑、即隔开预定的间隔排列。晶舟217例如由石英、SiC等耐热性材料构成。在晶舟217的下部以多层方式支撑有：例如由石英、SiC等耐热性材料构成的隔热板218。
如图2所示，在反应管203的内部设置有作为温度检测器的温度传感器263。基于通过温度传感器263检出的温度信息来调整加热器207的通电状态，从而使得处理室201内的温度成为所需的温度分布。温度传感器263与喷嘴249a、249b同样地沿着反应管203的内壁设置。
(控制装置)
接下来使用图4对控制装置进行说明。如图4所示，控制部(控制装置)即控制器121由计算机构成，该计算机具备：CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)121a、RAM(Random Access Memory：随机访问存储器)121b、存储装置121c、I/O端口121d。RAM121b、存储装置121c、I/O端口121d构成为能够经由内部总线121e与CPU121a进行数据交换。控制器121例如与构成为触控面板等的输入输出装置122连接。
存储装置121c例如由闪存、HDD(Hard Disk Drive：硬盘驱动器)等构成。在存储装置121c内以可读取的方式存储有：对基板处理装置的动作进行控制的控制程序、前述的相关关系、记载有后述的成膜处理的步骤、条件等的制程处方等。制程处方以能够使控制器121执行后述的各种处理(成膜处理)中的各步骤、获得预定的结果的方式组合而成并作为程序发挥功能。以下也简单地将制程处方、控制程序等统称为程序。另外，也将制程处方简称为处方。在本说明书中，“程序”这一用语的含义包括：仅指处方单体、仅指控制程序单体、或者是指这两方。RAM121b构成为存储区域(工作区域)，可将通过CPU121a读取的程序、前述的相关关系、数据等暂时地保持。
I/O端口121d与上述的MFC241a～241d、285、阀门243a～243d、压力传感器245、282、APC阀门244、真空泵246、加热器207、温度传感器263、匹配器272、高频电源273、回转机构267、晶舟升降机115、闸门开闭机构115s、稀释控制器286、浓度计测器281、283等连接。
CPU121a构成为从存储装置121c读取控制程序并执行，并且按照从输入输出装置122输入的操作命令等而从存储装置121c读取处方。CPU121a构成为能够按照读取的处方的内容来对以下各项进行控制，即：回转机构267的控制、MFC241a～241d对各种气体的流量调整动作、阀门243a～243d的开闭动作、基于阻抗监测的高频电源273的调整动作、APC阀门244的开闭动作和基于压力传感器245的APC阀门244的压力调整动作、真空泵246的启动和停止、基于温度传感器263的加热器207的温度调整动作、浓度计测器281、283的浓度计测动作和基于浓度计测器281、压力传感器282的计测动作的稀释控制器286通过MFC285进行的气体的流量调整动作、通过回转机构267进行的晶舟217的正反回转、回转角度和回转速度调节动作、通过晶舟升降机115进行的晶舟217的升降动作等。
控制器121可以通过将外部存储装置(例如硬盘等磁盘、CD等光盘、MO等光磁盘、USB存储器等半导体存储器)123中所存储的上述程序安装于计算机而构成。存储装置121c、外部存储装置123构成为计算机可读取的存储介质。以下也简单地将它们统称为存储介质。在本说明书中，“存储介质”这一用语的含义包括：仅指存储装置121c单体、仅指外部存储装置123单体、或者是指这两方。此外，程序向计算机的提供也可以不使用外部存储装置123，而是利用互联网、专用线路等通信方式来进行。
(2)基板处理工序
接下来，作为半导体装置的制造工艺(制造方法)的一工序，参照图5和图6对使用基板处理装置100在晶圆200上形成薄膜的工序进行说明。在以下的说明中，通过控制器121对构成基板处理装置的各部的动作进行控制。
在此对如下的例子进行说明，即：使作为原料气体(第一原料气体)而供给DCS气体的步骤、与作为反应气体(第二原料气体)而供给进行等离子体激励的NH3气体的步骤非同时地即非同步地进行预定次数(一次以上)，从而在晶圆200上作为包含Si和N的膜而形成硅氮化膜(SiN膜)的例子。另外，例如也可以在晶圆200上预先形成预定的膜。另外，也可以在晶圆200或者预定的膜上预先形成预定的图案。
在本说明书中，有时为了方便而以如下方式来表示图6所示的成膜处理的工艺流程。在以下对变形例、其它实施方式的说明中也使用同样的标记。
在本说明书中，“晶圆”这一用语的含义包括：指晶圆本身、或者是指晶圆与在其表面形成的预定的层、膜的层叠体。在本说明书中，“晶圆的表面”这一用语的含义包括：指晶圆本身的表面、或者是指在晶圆上形成的预定的层等的表面。在本说明书中，“在晶圆上形成预定的层”这一记载的含义包括：指在晶圆本身的表面上直接形成预定的层、或者是指在形成于晶圆上的层等之上形成预定的层。在本说明书中，“基板”这一用语的含义与“晶圆”这一用语的含义相同。
(搬入步骤：S1)
当将多张晶圆200向晶舟217装填(晶圆加载)时，则利用闸门开闭机构115s使闸门219s移动，使集管209的下端开口开放(闸门开放)。之后，如图1所示，对多张晶圆200进行支撑的晶舟217被晶舟升降机115提升并向处理室201内搬入(晶舟装载)。在该状态下，密封盖219成为通过O型环220b将集管209的下端密封的状态。
(压力/温度调整步骤：S2)
为了使处理室201的内部、即晶圆200存在的空间成为所需的压力(真空度)而利用真空泵246进行真空排气(减压排气)。此时，通过压力传感器245来测定处理室201内的压力，并基于该测定的压力信息而对APC阀门244进行反馈控制。真空泵246至少在后述的成膜步骤结束之前的期间保持持续动作的状态。
另外，为了使处理室201内的晶圆200成为所需的温度而利用加热器207进行加热。此时，为了使处理室201内成为所需的温度分布而基于温度传感器263所检出的温度信息来对加热器207的通电状态进行反馈控制。加热器207对处理室201内的加热至少在后述的成膜步骤结束之前的期间持续进行。但是，若以室温以下的温度条件来进行成膜步骤，则也可以不利用加热器207对处理室201内进行加热。此外，如果仅执行这种温度下的处理，则也可以不需要加热器207，不在基板处理装置中设置加热器207。此时，能够简化基板处理装置的结构。
接下来，利用回转机构267使晶舟217和晶圆200开始回转。晶舟217和晶圆200通过回转机构267进行的回转至少在成膜步骤结束之前的期间持续进行。
(成膜步骤：S3、S4、S5、S6)
之后，通过依次执行步骤S3、S4、S5、S6来进行成膜步骤。
(原料气体供给步骤：S3、S4)
在步骤S3中，作为第一原料气体而向处理室201内的晶圆200供给DCS气体。
打开阀门243a，向气体供给管232a内流通DCS气体。DCS气体通过MFC241a进行流量调整，经由喷嘴249a从气体供给孔250a向处理室201内供给，并从排气管231、231a、231b进行排气。此时，同时地打开阀门243c，向气体供给管232c内流通N2气体。N2气体通过MFC241c进行流量调整，与DCS气体一起向处理室201内供给，并从排气管231、231a、231b进行排气。此时，实施通过图8A进行说明的稀释控制器286的控制流程(步骤S80、S81、S82)。因此，步骤S3包括：从第一气体供给系统(气体供给管232a、MFC241a、阀门243a)向处理室201内的基板200供给DCS气体的工序或者步骤、对处理室201内的DCS气体进行排气的工序或者步骤。在对处理室201内的DCS气体进行排气的工序或者步骤中，一边将与通过第一气体浓度测定器281测定的DCS气体的浓度和通过压力测定器282测定的真空泵246后级的排气管231b内的压力对应的流量的稀释气体向真空泵246内或者真空泵246前级的排气管231a内供给，一边对处理室201内的DCS气体进行排气。在对处理室201内的DCS气体进行排气的工序或者步骤中，通过第一气体浓度测定器281对DCS气体的浓度进行测定，并对真空泵246后级的排气管231b的压力进行测定，基于RAM121b中所存储的相关关系，将稀释气体以与通过第一气体浓度测定器281测定的DCS气体的浓度和通过压力测定器282测定的压力对应的流量向真空泵246内或者真空泵246前级的排气管231a内供给。
另外，为了抑制DCS气体向喷嘴249b内的侵入，打开阀门243d，向气体供给管232d内流通N2气体。N2气体经由气体供给管232b、喷嘴249b向处理室201内供给，并从排气管231进行排气。
通过MFC241a进行控制的DCS气体的供给流量例如为1sccm以上且6000sccm以下，并优选为2000sccm以上且3000sccm以下的范围内的流量。通过MFC241c、241d进行控制的N2气体的供给流量分别为例如100sccm以上且10000sccm以下的范围内的流量。处理室201内的压力例如为1Pa以上且2666Pa以下，并优选为665Pa以上且1333Pa以下的范围内的压力。晶圆200暴露于DCS气体的时间例如为1秒以上且10秒以下、并优选为1秒以上且3秒以下的范围内的时间。此外，晶圆暴露于DCS气体的时间因膜厚不同而有所不同。
加热器207的温度设定为如下所述的温度，该温度使得晶圆200的温度为例如0℃以上且700℃以下、优选为室温(25℃)以上且550℃以下、更优选为40℃以上且500℃以下的范围内的温度。如本实施方式这样，使晶圆200的温度为700℃以下、并进一步为550℃以下、且进一步为500℃以下，从而能够降低施加于晶圆200的热量，并良好地控制晶圆200的受热过程。
在上述的条件下向晶圆200供给DCS气体，从而在晶圆200(表面的基底膜)上形成含Si层。含Si层除了Si层以外也可以包含Cl、H。含Si层可以通过在晶圆200的最上表面以物理方式吸附DCS、或者是以化学方式对DCS的一部分发生分解而产生的物质进行吸附、或者通过DCS发生热解而堆积Si等方式来形成。即，含Si层可以是DCS、或者DCS的一部分发生分解而产生的物质的吸附层(物理吸附层、或者化学吸附层)，也可以是Si的沉积层(Si层)。
在形成含Si层之后，关闭阀门243a，停止DCS气体向处理室201内的供给。此时，保持APC阀门244打开的状态，利用真空泵246对处理室201内进行真空排气，将处理室201内残留的未反应或者在含Si层的形成中使用过的DCS气体、反应副产物等从处理室201内排除(S4)。另外，保持阀门243c、243d打开的状态，并保持N2气体向处理室201内的供给。N2气体作为吹扫气体发挥作用。此时，也可以实施通过图8A说明的稀释控制器286的控制流程(步骤S80、S81、S82)。此外，也可以省略该步骤S4。
作为原料气体，除了DCS气体之外，也可以适用：四(二甲基氨基)硅烷(Si[N(CH3)2]4、简称为4DMAS)气体、三(二甲基氨基)硅烷(Si[N(CH3)2]3H、简称为3DMAS)气体、双(二甲基氨基)硅烷(Si[N(CH3)2]2H2、简称为BDMAS)气体、双(二乙基氨基)硅烷(Si[N(C2H5)2]2H2、简称为BDEAS)、双(叔丁基氨基)硅烷(SiH2[NH(C4H9)]2、简称为BTBAS)气体、二甲基氨基硅烷(DMAS)气体、二乙基氨基硅烷(DEAS)气体、二丙基氨基硅烷(DPAS)气体、二异丙基氨基硅烷(DIPAS)气体、丁基氨基硅烷(BAS)气体、六甲基二硅氮烷(HMDS)气体等各种氨基硅烷原料气体、氯硅烷(SiH3Cl、简称为MCS)气体、三氯硅烷(SiHCl3、简称为TCS)气体、四氯硅烷(SiCl4、简称为STC)气体、六氯二硅烷(Si2Cl6、简称为HCDS)气体、八氯三硅烷(Si3Cl8、简称为OCTS)气体等无机类卤硅烷原料气体、硅烷(SiH4、简称为MS)气体、乙硅烷(Si2H6、简称为DS)气体、丙硅烷(Si3H8、简称为TS)气体等不含卤素基团的无机类硅烷原料气体。
作为惰性气体，除了N2气体之外，也可以采用Ar气体、He气体、Ne气体、Xe气体等稀有气体。
(反应气体供给步骤：S5、S6)
在成膜处理结束后，向处理室201内的晶圆200供给作为反应气体的进行等离子体激励的NH3气体(S5)。即，可以说反应气体供给步骤S5是从第二气体供给系统(气体供给管232b、MFC241b、阀门243b)向处理室201内的基板200供给第二原料气体(NH3气体)的工序或者步骤。
在该步骤中，以与步骤S3中的阀门243a、243c、243d的开闭控制同样的步骤来进行阀门243b～243d的开闭控制。NH3气体通过MFC241b进行流量调整，并经由喷嘴249b向缓冲室237内供给。此时，向棒状电极269、270、271之间施加高频电力。向缓冲室237内供给的NH3气体被激励为等离子体状态(以等离子体化方式活化)，且作为活性种(NH3*)向处理室201内供给并从排气管231进行排气。
通过MFC241b进行控制的NH3气体的供给流量例如为100sccm以上且10000sccm以下、并优选为1000sccm以上且2000sccm以下的范围内的流量。向棒状电极269、270、271施加的高频电力例如为50W以上且600W以下的范围内的电力。处理室201内的压力例如为1Pa以上且500Pa以下的范围内的压力。通过采用等离子体，从而即使在处理室201内的压力为比较低的压力范围时也能够使NH3气体活化。向晶圆200供给通过对NH3气体进行等离子体激励而得到的活性种的时间、即气体供给时间(照射时间)例如为1秒以上且180秒以下、并优选为1秒以上且60秒以下的范围内的时间。其它的处理条件是与上述的S3同样的处理条件。
在上述的条件下向晶圆200供给NH3气体，从而使在晶圆200上形成的含Si层等离子体氮化。此时，利用进行了等离子体激励的NH3气体的能量使含Si层具有的Si－Cl键、Si－H键切断。从与Si的键分离出的Cl、H从含Si层脱离。并且，由于Cl等脱离而具有悬空键(dangling bond)的含Si层中的Si与NH3气体所含的N结合而形成Si－N键。通过进行该反应，从而使含Si层向包含Si和N的层、即硅氮化层(SiN层)变化(改性)。
此外，为了使含Si层改性为SiN层，需要对NH3气体进行等离子体激励来进行供给。即使在非等离子体的环境气体下供给NH3气体，在上述的温度范围，使含Si层氮化所需的能量也会不足，并且使Cl、H从含Si层充分地脱离、或者使含Si层充分地氮化而增加Si－N键是比较困难的。
在使含Si层变化为SiN层之后，关闭阀门243b，停止NH3气体的供给。另外，停止高频电力向棒状电极269，270、271之间的供给。并且，按照与步骤S4同样的处理步骤、处理条件，将处理室201内残留的NH3气体、反应副产物从处理室201内排除(S6)。可以将步骤S6称为对处理室201内的第二原料气体(NH3气体)进行排气的工序或者步骤。此外，也可以省略该步骤S6。
作为氮化剂、即进行等离子体激励的含有NH3的气体，除了NH3气体之外，也可以采用肼(N2H2)气体、联氨(N2H4)气体、N3H8气体等。
作为惰性气体，除了N2气体之外，例如也可以采用在步骤S4中例示的各种稀有气体。
(实施预定次数：S7)
将按照该顺序非同时地即非同步地进行上述的S3、S4、S5、S6作为一个循环，通过使该循环执行预定次数(n次)即一次以上(S7)，从而能够在晶圆200上形成预定组成和预定膜厚的SiN膜。上述的循环优选重复多次。即，优选使在一个循环中形成的SiN层的厚度比所需的膜厚小，并在通过层叠SiN而形成的SiN膜的膜厚达到所需的膜厚之前，重复多次上述的循环。
(大气压恢复步骤：S8)
当上述的成膜处理完成时，则从气体供给管232c、232d分别向处理室201内供给作为惰性气体的N2气体，并从排气管231进行排气。由此，可利用惰性气体对处理室201内进行吹扫，将处理室201内残留的气体等从处理室201内除去(惰性气体吹扫)。之后，将处理室201内的环境气体置换为惰性气体(惰性气体置换)，使处理室201内的压力恢复为常压(S8)。此时，也可以实施通过图8A说明的稀释控制器286的控制流程(步骤S80、S81、S82)。
(搬出步骤：S9)
之后，利用晶舟升降机115使密封盖219下降，使集管209的下端开口，并且将处理后的晶圆200以被晶舟217支撑的状态从集管209的下端向反应管203的外部搬出(晶舟卸载)(S9)。在晶舟卸载之后，使闸门219s移动，利用闸门219s并通过O型环220c将集管209的下端开口密封(闸门关闭)。处理后的晶圆200在被搬出到反应管203的外部之后，通过晶舟217被取出(晶圆卸除)。此外，也可以在晶圆卸除之后，向处理室201内搬入空的晶舟217。
(3)本实施方式的效果
根据本实施方式，可以获得如下所示的一个或者多个效果。
(a)基板处理装置的排气系统具备：对真空泵246前级的排气管231a的第一原料气体(DCS气体)的浓度进行测定的气体浓度测定器281、以及对真空泵246后级的排气管231b的压力进行测定的压力测定器282。将稀释气体以与测定的第一原料气体的浓度和真空泵246后级的排气管231b的压力对应的流量向真空泵246供给，并在对所述第一原料气体进行稀释之后进行排气。由此，能够切实地抑制真空泵后级的可燃性气体的燃烧。
(b)预先取得：真空泵246前级的排气管231a的DCS气体的浓度、真空泵246后级的排气管231b的DCS气体相对于向真空泵246内供给的稀释气体的流量而言的浓度、及真空泵246后级的排气管231b的压力之间的相关关系(参照图7A、图7B)。对真空泵246前级的排气管231a的DCS气体的浓度和真空泵246后级的排气管231b的压力进行测定，使稀释气体以与测定的DCS气体的浓度和测定的压力对应的流量流入真空泵246。由此，能够切实地抑制真空泵后级的可燃性气体的燃烧。
(c)能够以向真空泵246或者其前级的排气管231a供给稀释气体而使得真空泵246后级的排气管231b中的DCS气体的浓度为4.0％以下的方式来控制惰性气体的供给量。由此，能够切实地抑制真空泵246后级的可燃性气体的燃烧。
(变形例)
接下来，参照图9对本实施方式的变形例进行说明。在本变形例中，仅对与上述实施方式不同的部分进行以下说明，并对相同部分省略说明。在上述的实施方式中，对于在真空泵246后级的排气管231b设有压力测定器282的结构进行了详述，但是在本变形例中没有设置压力测定器282，而是在真空泵246前级的排气管231a设置对流量进行计测的流量测定器287。流量测定器287的计测结果被提供给稀释控制器286。其它结构与图1相同而省略说明。
(初始值设定步骤)
图10是表示本实施方式的变形例中适用的初始值设定时的流程的图。如图10所示，首先暂时设定稀释气体的流入量，并在真空泵246的前级的排气管231a中利用第一气体浓度计测器281对DCS气体的浓度m1进行计测，利用流量测定器287对气体的流量Q进行计测。并且，在真空泵246后级的排气管231b中利用第二气体浓度计测器283对DCS气体的浓度m2进行计测(步骤S100)。
接下来，对真空泵246前级的排气管231a的DCS气体的流量X进行计算(步骤S101)。
接下来，对真空泵246后级的排气管231b的预测浓度m2’(计算值)进行计算(步骤S102)。
并且，将真空泵246后级的排气管231b中的DCS气体的浓度的“测定值m2”与“计算值m2’”进行比较，并计算用于消除“测定值m2”与“计算值m2’”的差异的“修正系数ζ”(步骤S103)。
初始设定数据的计算以如下方式进行。
1)首先，通过稀释控制器286对MFC285进行控制，将稀释气体的流入量设定为α(slm)。接下来，通过第一气体浓度计测器281来测定真空泵246前级的排气管231a的DCS气体的浓度。并且，通过流量测定器287来测定真空泵246前级的排气管231a的气体的流量。另外，通过第二气体浓度计测器283来测定真空泵246后级的排气管231b的DCS气体的浓度(步骤S100)。测定结果如下。
排气管231a的DCS气体的浓度(1次侧)：m1(％)
排气管231b的DCS气体的浓度(2次侧)：m2(％)
排气管231a的气体的流量：Q(slm)
2)根据上述1)的测定结果，通过以下的式7来计算在真空泵246前级的排气管231a中流通的DCS气体的实际流量X。
X＝Q·(m1/100) 式7
该计算通过步骤S101来进行。
3)接下来，将稀释气体的流入量设为α(slm)，通过以下的式8来计算在真空泵246后级的排气管231b中流通的DCS气体的预测浓度m2’(计算值)(步骤S102)。
X/(α+Q)＝m2’/100 式8
m2’＝(100X)/(α+Q)
在此，可以根据DCS气体与全部气体的体积流量比来计算DCS气体的预测浓度m2’。
4)接下来，对于在真空泵246后级的排气管231b中流通的DCS气体的浓度，将测定值m2与预测浓度m2’(计算值)进行比较，计算修正系数ζ。该修正系数ζ用于根据真空泵246前级的排气管231a的DCS气体的浓度的测定值来推测在计算真空泵246后级的排气管231b的DCS气体的浓度时所需的稀释气体的流入量α(slm)。修正系数ζ通过以下的式9来计算。
ζ＝m2/m2’ 式9
该计算通过步骤S103进行。
(运转使用时的步骤)
图11A是表示本实施方式的变形例中适用的稀释控制器286的运转使用时的控制流程的图。图11B是对本实施方式的变形例中适用的稀释控制器的运转使用时的稀释气体的流入量的计算例进行说明的图。
首先，通过第一气体浓度计测器281对真空泵246前级的排气管231a的DCS气体的浓度进行测定。另外，通过流量测定器287对真空泵246前级的排气管231a的气体流量进行测定(步骤S110)。通过第一气体浓度计测器281测定的排气管231a的DCS气体的浓度和通过流量测定器287测定的气体流量被提供给稀释控制器286。
接下来，通过稀释控制器286来计算真空泵246前级的排气管231a的DCS气体的浓度(步骤S111)。
并且，稀释控制器286根据在步骤S110中测定的DCS气体的浓度和测定的流量、以及在步骤103中求出的修正系数ζ来计算所需的DCS气体的流入量，并向稀释控制器286对MFC285的控制进行反馈(步骤S112)。由此，稀释控制器286通过对MFC285进行控制，从而使算出的稀释气体的流入量向真空泵246(或者是真空泵246前级的排气管231a)流入。
重复执行以上的步骤(S110、S111、S112)，实施基板处理工序。
运转使用时(实施基板处理工序时)的稀释气体(N2)的流入量的计算可以按照如下方式进行。
1)通过第一气体浓度计测器281对真空泵246前级的排气管231a的DCS气体的浓度进行测定。并且，通过流量测定器287对真空泵246前级的排气管231a的气体流量进行测定(步骤S110)。测定结果如下。
排气管231a的DCS气体的浓度(1次侧)：m1(％)
排气管231a的气体的流量：Q(slm)
此外，在将流量测定器287作为流速计测器的情况下，可以利用排气管231a的配管内径来计算流量。
2)根据上述1)的测定结果，利用以下的式子来计算在真空泵246前级的排气管231a中流通的DCS气体的实际流量X。
X＝Q·(m1/100)
该计算通过步骤S111来进行。
3)除了上述1)、2)之外，使用在初始设定中算出的修正系数ζ，通过以下的式10来计算稀释气体的流入量α(slm)。
X/(α+Q)＝ζ(4/100) 式10
α＝(25X/ζ)－Q 式11
在此，式10是向式8的预测浓度m2’的值代入m2’＝4(％)而得到的。若对式10进行变形，则可以得到上述的式11。在图11B的图表中示出式11。在图11B的图表中，纵轴表示稀释气体(N2)的流入量α(slm)，横轴表示DCS气体的流量X(slm)。
将通过式11得到的稀释气体的流入量α(slm)的值向稀释气体控制器286反馈(步骤S112)。稀释控制器286基于通过式11得到的稀释气体(N2)的流入量α(slm)对MFC285进行控制。
由此，稀释控制器286能够对MFC285进行控制，向真空泵246(或者是真空泵246前级的排气管231a)供给稀释气体，以使得排气管231b中的DCS气体的浓度为4.0％以下的方式对惰性气体的供给量进行控制，从而能够切实地抑制真空泵后级的可燃性气体(DCS气体)的燃烧。
采用本变形例也能够获得与上述实施方式同样的效果。
以上具体地对本公开的实施方式进行了说明。但是，本公开不限于上述实施方式，能够在不脱离其要旨的范围内进行各种变更。
例如在上述实施方式中，对于作为等离子体生成部而使用三个电极的例子进行了说明，但是不限于此，也可以适用于使用五个、七个等三个以上的奇数个电极的情况。例如在使用五个电极来构成等离子体生成部的情况下，可以通过将配置于最外侧位置的两个电极与配置于中央位置的一个电极的共三个电极与高频电源连接，并使以被高频电源夹持的方式配置的两个电极接地连接而构成。
另外，在上述的实施方式中，对于高频电源侧的电极的个数比接地侧的电极的个数多、且接地侧的电极相对于高频电源侧的电极而言共用的例子进行了说明，但是不限于此，也可以是接地侧的电极的个数比高频电源侧的电极的个数多、且高频电源侧的电极相对于接地侧的电极而言共用。但是，如果接地侧的电极的个数比高频电源侧的电极的个数多，则需要增大向高频电源侧的电极施加的电力，导致产生较多颗粒。因此，优选设定为高频电源侧的电极的个数比接地侧的电极的个数多。
另外，在上述的实施方式中，对于在缓冲结构中形成的气体供给口302、304说明了具有相同的开口面积并以相同的开口间距设置的例子，但是不限于此，也可以使气体供给口302的开口面积比气体供给口304的开口面积大。由于缓冲室237内的电极的个数增加，在距离喷嘴249b较远的位置的棒状电极269、270之间产生的等离子体比在距离喷嘴249b较近的位置的棒状电极270、271之间产生的等离子体少的可能性较高。因此，可以使在距离喷嘴249b较远的位置设置的气体供给口302的开口面积比在距离喷嘴249b较近的位置设置的气体供给口304的开口面积大。
另外，在上述的实施方式中，对于在设置多个缓冲结构的情况下对相同的反应气体进行等离子体激励并向晶圆供给的结构进行了说明，但是不限于此，也可以对按照缓冲结构而不同的反应气体进行等离子体激励并向晶圆供给。由此，能够按照缓冲室来进行等离子体控制，并能够供给对应于缓冲室而不同的反应气体，并且与在一个缓冲结构中供给多种反应气体的情况相比，能够削减吹扫工序等不需要的工序并提高产量。
在上述的实施方式中，对于在供给原料之后供给反应气体的例子进行了说明。本公开不限于该方式，原料、反应气体的供给顺序也可以相反。即，也可以在供给反应气体之后供给原料。通过改变供给顺序，从而能够使所形成的膜的膜质、组成比变化。
在上述的实施方式等中，对于在晶圆200上形成SiN膜的例子进行了说明。但是本公开不限于该方式，也可较好地适用于：在晶圆200上形成硅氧化膜(SiO膜)、硅氧碳化膜(SiOC膜)、硅氧碳氮化膜(SiOCN膜)、硅氧氮化膜(SiON膜)等Si类氧化膜的情况；在晶圆200上形成硅碳氮化膜(SiCN膜)、硅硼氮化膜(SiBN膜)、硅硼碳氮化膜(SiBCN膜)等Si类氮化膜的情况。在这些情况下，作为反应气体，除了含O气体之外，也可以使用C3H6等含C气体、NH3等含N气体、BCl3等的含B气体。
另外，本公开也可较好地适用于在晶圆200上形成包含钛(Ti)、锆(Zr)、铪(Hf)、钽(Ta)、铌(Nb)、铝(Al)、钼(Mo)、钨(W)等金属元素的氧化膜、氮化膜即金属类氧化膜、金属类氮化膜的情况。即，本公开也可较好地适用于在晶圆200上形成TiO膜、TiN膜、TiOC膜、TiOCN膜、TiON膜、TiBN膜、TiBCN膜、ZrO膜、ZrN膜、ZrOC膜、ZrOCN膜、ZrON膜、ZrBN膜、ZrBCN膜、HfO膜、HfN膜、HfOC膜、HfOCN膜、HfON膜、HfBN膜、HfBCN膜、TaO膜、TaOC膜、TaOCN膜、TaON膜、TaBN膜、TaBCN膜、NbO膜、NbN膜、NbOC膜、NbOCN膜、NbON膜、NbBN膜、NbBCN膜、AlO膜、AlN膜、AlOC膜、AlOCN膜、AlON膜、AlBN膜、AlBCN膜、MoO膜、MoN膜、MoOC膜、MoOCN膜、MoON膜、MoBN膜、MoBCN膜、WO膜、WN膜、WOC膜、WOCN膜、WON膜、MWBN膜、WBCN膜等的情况。
在这些情况下，例如作为原料气体可以使用：四(二甲基氨基)钛(Ti[N(CH3)2]4、简称为TDMAT)气体、四(乙基甲基氨基)铪(Hf[N(C2H5)(CH3)]4、简称为TEMAH)气体、四(乙基甲基氨基)锆(Zr[N(C2H5)(CH3)]4、简称为TEMAZ)气体、三甲基铝(Al(CH3)3、简称为TMA)气体、四氯化钛(TiCl4)气体、四氯化铪(HfCl4)气体等。作为反应气体，可以使用上述的反应气体。
即，本公开可较好地适用于形成包含半金属元素的半金属类膜、包含金属元素的金属类膜的情况。这些成膜处理的处理步骤、处理条件可以是与在上述的实施方式、变形例中示出的成膜处理相同的处理步骤、处理条件。在这些情况下，也能够获得与上述的实施方式、变形例相同的效果。
在成膜处理中使用的处方优选按照处理内容分别准备并通过电子通信线路、外部存储装置123预先存储在存储装置121c内。并且，当开始各种处理时，CPU121a从存储装置121c内存储的多个处方中对应于处理内容适宜选择适当的处方。由此，能够在一台基板处理装置中通用地并且再现性良好地形成各种膜类、组成比、膜质、膜厚的薄膜。另外，能够减轻操作者的负担，防止操作失误，并能够迅速地开始各种处理。
上述的处方不限于新制定的情况，例如也可以对基板处理装置中已安装的既有处方进行变更来准备处方。在对处方进行变更的情况下，变更后的处方也可以通过电子通信线路、记录有该处方的存储介质向基板处理装置安装。另外，也可以对既有的基板处理装置所具备的输入输出装置122进行操作，来直接地对基板处理装置中已安装的既有处方进行变更。
产业上的利用可能性
如上所述，根据本公开，能够提供一种技术，其能够切实地抑制真空泵后级的可燃性气体的燃烧。
符号说明
200：晶圆；201：处理室；231、231a、231b：排气管；246：真空泵；281、283：气体浓度计测器；282：压力计测器；284：气体供给管；285：MFC；286：稀释控制器。

Claims (9)

1.一种基板处理装置，其特征在于，具备：
处理室，其对基板进行处理；
气体供给系统，其向所述处理室内供给原料气体；
排气管，其与真空泵连接，并对所述处理室内进行排气；
气体浓度测定器，其测定在所述真空泵前级的所述排气管内通过的所述原料气体的浓度；
压力测定器，其测定所述真空泵后级的所述排气管内的压力；
稀释气体供给系统，其向所述真空泵内或者所述真空泵前级的所述排气管内供给稀释气体；以及
控制部，其构成为能够以将与所测定的所述原料气体的浓度和所述真空泵后级的所述排气管内的压力对应的流量的稀释气体向所述真空泵内或者所述真空泵前级的所述排气管内供给的方式控制所述稀释气体供给系统。
2.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，
将对在所述真空泵前级的所述排气管内通过的所述原料气体的浓度进行测定的气体浓度测定器作为第一气体浓度测定器，并具备：
第二气体浓度测定器，其测定所述真空泵后级的所述排气管的所述原料气体相对于向所述真空泵内供给的稀释气体的流量而言的气体浓度；以及
存储部，其预先取得通过所述第一气体浓度测定器测定的所述真空泵前级的所述排气管的所述原料气体的浓度、通过所述第二气体浓度测定器测定的所述真空泵后级的所述排气管的所述原料气体相对于向所述真空泵内供给的所述稀释气体的流量而言的气体浓度、及通过所述压力测定器测定的所述真空泵后级的排气管的压力之间的相关关系并存储，
所述控制部构成为能够在对所述原料气体进行排气时，通过所述第一气体浓度测定器对所述原料气体的浓度进行测定，并测定真空泵后级的所述排气管的压力，基于所述存储部中存储的所述相关关系，以将所述稀释气体以与通过所述第一气体浓度测定器测定的所述原料气体的浓度和通过所述压力测定器测定的压力对应的流量向所述真空泵内或者所述真空泵前级的所述排气管内供给的方式控制所述稀释气体供给系统。
3.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，
所述原料气体是DCS气体，
所述控制部构成为能够以向所述真空泵内或者所述真空泵前级的所述排气管内供给所述稀释气体而使得所述真空泵后级的所述排气管内的所述DCS气体的气体浓度为4.0％以下的方式控制所述稀释气体供给系统。
4.一种半导体装置的制造方法，其特征在于，具有以下工序：
向基板处理装置的处理室内搬入基板的工序，其中，所述基板处理装置具备：对基板进行处理的处理室、向所述处理室内供给原料气体的气体供给系统、与真空泵连接并对所述处理室内进行排气的排气管、对在所述真空泵前级的所述排气管内通过的所述原料气体的浓度进行测定的气体浓度测定器、对所述真空泵后级的所述排气管内的压力进行测定的压力测定器、以及向所述真空泵内或者所述真空泵前级的所述排气管内供给稀释气体的稀释气体供给系统；
从所述气体供给系统向所述处理室内的所述基板供给所述原料气体的工序；以及
向所述真空泵内或者所述真空泵前级的所述排气管内供给与通过所述气体浓度测定器所测定的所述原料气体的浓度和通过所述压力测定器测定的所述真空泵后级的所述排气管内的压力对应的流量的稀释气体，并对所述处理室内的所述原料气体进行排气的工序。
5.根据权利要求4所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，
将对在所述真空泵前级的所述排气管内通过的所述原料气体的浓度进行测定的气体浓度测定器作为第一气体浓度测定器，所述基板处理装置具备第二气体浓度测定器，该第二气体浓度测定器测定所述真空泵后级的所述排气管的所述原料气体相对于向所述真空泵内供给的稀释气体的流量而言的气体浓度，
具备预先取得通过所述第一气体浓度测定器测定的所述真空泵前级的所述排气管的所述原料气体的浓度、通过所述第二气体浓度测定器测定的所述真空泵后级的所述排气管的所述原料气体相对于向所述真空泵内供给的所述稀释气体的流量而言的气体浓度、及通过所述压力测定器测定的所述真空泵后级的所述排气管的压力之间的相关关系并存储的工序，
在对所述原料气体进行排气的工序中，通过所述第一气体浓度测定器对所述原料气体的浓度进行测定，并测定所述真空泵后级的所述排气管的压力，基于所存储的所述相关关系，以与通过所述第一气体浓度测定器测定的所述原料气体的浓度和通过所述压力测定器测定的压力对应的流量，向所述真空泵内或者所述真空泵前级的所述排气管内供给所述稀释气体。
6.根据权利要求4所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，
所述原料气体是DCS气体，
在对所述原料气体进行排气的工序中，以所述真空泵后级的所述排气管内的所述DCS气体的气体浓度为4.0％以下的方式，向所述真空泵内或者所述真空泵前级的所述排气管内供给所述稀释气体。
7.一种计算机可读取的存储介质，其特征在于，存储有利用计算机使基板处理装置执行以下步骤的程序，即：
向基板处理装置的处理室内搬入基板的步骤，其中，所述基板处理装置具备：对基板进行处理的处理室、向所述处理室内供给原料气体的气体供给系统、与真空泵连接并对所述处理室内进行排气的排气管、对在所述真空泵前级的所述排气管内通过的所述原料气体的浓度进行测定的气体浓度测定器、对所述真空泵后级的所述排气管内的压力进行测定的压力测定器、以及向所述真空泵内或者所述真空泵前级的所述排气管内供给稀释气体的稀释气体供给系统；
从所述气体供给系统向所述处理室内的所述基板供给所述原料气体的步骤；以及
向所述真空泵内或者所述真空泵前级的所述排气管内供给与通过所述气体浓度测定器所测定的所述原料气体的浓度和通过所述压力测定器测定的所述真空泵后级的所述排气管内的压力对应的流量的稀释气体，并对所述原料气体进行排气的步骤。
8.根据权利要求7所述的存储介质，其特征在于，
将对在所述真空泵前级的所述排气管内通过的所述原料气体的浓度进行测定的气体浓度测定器作为第一气体浓度测定器，所述基板处理装置具备第二气体浓度测定器，该第二气体浓度测定器测定所述真空泵后级的所述排气管的所述原料气体相对于向所述真空泵内供给的稀释气体的流量而言的气体浓度，
具备预先取得通过所述第一气体浓度测定器测定的所述真空泵前级的所述排气管的所述原料气体的浓度、通过所述第二气体浓度测定器测定的所述真空泵后级的所述排气管的所述原料气体相对于向所述真空泵内供给的所述稀释气体的流量而言的气体浓度、及通过所述压力测定器测定的所述真空泵后级的所述排气管的压力之间的相关关系并存储的步骤，
在对所述原料气体进行排气的步骤中，通过所述第一气体浓度测定器对所述原料气体的浓度进行测定，并测定所述真空泵后级的所述排气管的压力，基于所存储的所述相关关系，以与通过所述第一气体浓度测定器测定的所述原料气体的浓度和通过所述压力测定器测定的压力对应的流量，向所述真空泵内或者所述真空泵前级的所述排气管内供给所述稀释气体。
9.根据权利要求7所述的存储介质，其特征在于，
所述原料气体是DCS气体，
在对所述原料气体进行排气的步骤中，以所述真空泵后级的所述排气管内的所述DCS气体的气体浓度为4.0％以下的方式，向所述真空泵内或者所述真空泵前级的所述排气管内供给所述稀释气体。
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