JP2009033121A - 基板処理装置および半導体装置の製造方法 - Google Patents

基板処理装置および半導体装置の製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】クリーニング時に処理室内においてデッドスペースが発生するのを抑制する。
【解決手段】基板処理装置は、基板２００を処理する処理室２０１と、処理室を排気する排気管２３１、４０２と、排気管２３１、４０２を開閉する排気バルブ２４３ｄ、４０４と、クリーニングガスを処理室に供給するクリーニングガス供給管３０２、３５０と、クリーニングガス供給管３０２、３５０の開閉を行う供給バルブ３０４、３５４と、制御部２８０とを有し、制御部は、排気バルブ２４３ｄ、４０４と供給バルブ３０４、３５４とを制御して、処理室の排気を止めた状態でクリーニングガスを処理室に供給する。
【選択図】図２

Description

本発明は基板処理装置および半導体装置の製造方法に関し、特に所望の膜を形成するための原料ガスを基板表面に供給して当該基板表面に所望の膜を形成する基板処理装置および半導体装置の製造方法に関する。
この種の基板処理装置では、原料ガスの供給に伴って基板表面以外の他の部位（例えば処理室の内壁）にもその原料ガスが流通し、不要な膜が付着物として累積的に堆積する。その付着物中には、基板の処理に無害ではない不純物が混入されていることもあり、この場合その付着物に起因して基板の異物汚染を引き起こす可能性がある。
すなわち、上記付着物が継続的な基板処理による熱エネルギーの影響を受けてアニールされると、その付着物から不純物が脱離したり、その付着物が収縮と膨張とを繰り返してマイクロクラックを発生させそこから不純物が脱離したり、又は不純物そのものが付着部位から剥離したりすることがある。このとき、不純物又はそれを含む付着物が処理室中やそれに通じる部材（例えばガス供給管）等を浮遊し、異物汚染を引き起こすと考えられる。そして基板の処理に際し、基板の処理温度が低温になればなるほど、原料ガスの供給速度が大きくなればなるほど、又は基板表面に形成しようとする膜の膜厚が厚くなればなるほど、それにつれて付着物も比例的に堆積量が増加し、異物汚染を引き起こす可能性はますます大きくなると考えられる。
そこで上記のような問題が発生するのを未然に防止又は抑制するため、原料ガスの処理室への供給とは別に、処理室内の付着物を除去するためのクリーニングガスを処理室内（特に付着物が付着していると予測されるような部位）に供給し、当該付着物を無害なガスに変換してそのまま排気している。つまりセルフクリーニングを実行している。例えば、基板の表面にＳｉＮ膜を形成した場合には、異物汚染の発生源となる付着物（ＳｉＮ膜）に対し、クリーニングガスとしてＮＦ３ガスを供給し、ＳｉＮとＮＦ３とを強制的に反応させ、その付着物をＳｉＦ４ガスとＮ２ガスとに変換しこれらガスを排気している。
しかしながら、上記のようなセルフクリーニングによる手法では、処理室内においてクリーニングガスが流れ難い領域（デッドスペース）が形成され、そのデッドスペースに付着物が堆積し易い。これは処理室内の構造やクリーニングガスの流速等にも起因する現象ではあるが、その問題を完全に解決するのは難しく、処理室内の構造やクリーニングガスの流速等にどのような改変を加えてもデッドスペースが形成される可能性をなくすことはできない。そのため、異物汚染の発生を抑制するには、クリーニングガスの供給時間を通常より延長したり、処理室の構成部材を定期的に交換したり、クリーニングガスの供給とは別にウエット洗浄等の他の処理を施したりするといった対策が必要とされ、結果的に基板処理の効率（生産性）の低下を招くことになる。
したがって、本発明の主な目的は、処理室内においてデッドスペースが形成されるのを抑制することができる基板処理装置および半導体装置の製造方法を提供することにある。
本発明によれば、
基板を処理する処理室と、
前記処理室を排気するための排気路と、
前記排気路を介して前記処理室内の雰囲気を排気する排気手段と、
前記排気路を開閉する排気バルブと、
成膜に寄与する原料ガスを前記処理室内に供給する原料ガス供給手段と、
前記原料ガスの供給に伴って前記処理室内に付着する付着物を除去するクリーニングガスを前記処理室に供給するクリーニングガス供給手段と、
制御部と、を含む基板処理装置であって、
前記クリーニングガス供給手段は、
前記クリーニングガスを前記処理室に供給する供給路と、
前記供給路の開閉を行う第１ガス供給バルブと、を有し、
前記制御部は、前記排気バルブおよび前記第１供給バルブを制御して、前記処理室の排気を止めた状態で前記クリーニングガスを前記供給路から前記処理室に供給する基板処理装置が提供される。
また、本発明によれば、
基板を処理する処理室と、
前記処理室の外部に配設され、前記処理室内を加熱する加熱手段と、
前記処理室を排気するための排気路と、
前記排気路を介して前記処理室内の雰囲気を排気する排気手段と、
前記排気路を開閉する排気バルブと、
成膜に寄与する原料ガスを前記処理室内に供給する原料ガス供給手段と、
前記原料ガスの供給に伴って前記処理室内に付着する付着物を除去するクリーニングガスを前記処理室に供給するクリーニングガス供給手段と、
制御部と、を含む基板処理装置であって、
前記クリーニングガス供給手段は、
前記クリーニングガスを前記処理室に供給する第１供給路と、
前記第１供給路の開閉を行う第１ガス供給バルブと、
前記処理室の下部であって前記加熱手段より下側の前記下部に連通し、前記クリーニングガスを前記処理室に供給する第２供給路と、
前記第２供給路の開閉を行う第２供給バルブと、を有し、
前記原料ガス供給手段は、
前記第１ガス供給バルブの下流側で前記第１供給路に接続され、前記原料ガスのうちの第１の原料ガスを供給する第３供給路と、
前記第３供給路の開閉を行う第３ガス供給バルブと、
前記原料ガスのうちの第２の原料ガスであって、前記第１の原料ガスとは異なる前記第２の原料ガスを前記処理室に供給する第４供給路と、
前記第４供給路の開閉を行う第４ガス供給バルブと、を有し、
前記制御部は、前記第１の原料ガス及び前記第２の原料ガスを供給して前記基板に所望の膜を成膜する際には、前記排気バルブ、前記第３ガス供給バルブおよび前記第４ガス供給バルブを制御して、前記第１の原料ガスおよび前記第２の原料ガスを交互に供給し、
前記クリーニングガスを供給する際には、前記排気バルブ、前記第１ガス供給バルブおよび前記第２ガス供給バルブを制御して、前記処理室の排気を止めた状態で前記第１供給路および前記第２供給路から前記クリーニングガスを供給する基板処理装置が提供される。
また、本発明によれば、
処理室に収容された基板に原料ガスを供給して前記基板に所望の膜を形成する工程と、
前記処理室に、前記処理室の排気を止めた状態でクリーニングガスを供給する工程と、を有する半導体装置の製造方法が提供される。
本発明によれば、処理室の排気を止めた状態でクリーニングガスを処理室に供給するので、処理室内においてデッドスペースが形成されるのを抑制することができる。
以下、図面を参照しながら本発明の好ましい実施例を詳細に説明する。
本実施例に係る基板処理装置は、半導体装置集積回路（ＩＣ（Integrated Circuits））の製造に使用される半導体製造装置の一例として構成されているものである。下記の説明では、基板処理装置の一例として、基板に対し熱処理等をおこなう縦型の装置を使用した場合について述べる。
図１に示す通り、基板処理装置１０１では、基板の一例となるウエハ２００を収納したカセット１１０が使用されており、ウエハ２００はシリコン等の材料から構成されている。基板処理装置１０１は筐体１１１を備えており、筐体１１１の内部にはカセットステージ１１４が設置されている。カセット１１０はカセットステージ１１４上に工場内搬送装置（図示略）によって搬入されたり、カセットステージ１１４上から搬出されるようになっている。
カセットステージ１１４は、工場内搬送装置によって、カセット１１０内のウエハ２００が垂直姿勢を保持しかつカセット１１０のウエハ出し入れ口が上方向を向くように載置される。カセットステージ１１４は、カセット１１０を筐体１１１の後方に右回り縦方向９０°回転し、カセット１１０内のウエハ２００が水平姿勢となり、カセット１１０のウエハ出し入れ口が筐体１１１の後方を向くように動作可能となるよう構成されている。
筐体１１１内の前後方向の略中央部にはカセット棚１０５が設置されており、カセット棚１０５は複数段複数列にて複数個のカセット１１０を保管するように構成されている。カセット棚１０５にはウエハ移載機構１２５の搬送対象となるカセット１１０が収納される移載棚１２３が設けられている。
カセットステージ１１４の上方には予備カセット棚１０７が設けられ、予備的にカセット１１０を保管するように構成されている。
カセットステージ１１４とカセット棚１０５との間には、カセット搬送装置１１８が設置されている。カセット搬送装置１１８は、カセット１１０を保持したまま昇降可能なカセットエレベータ１１８ａと、搬送機構としてのカセット搬送機構１１８ｂとで構成されている。カセット搬送装置１１８はカセットエレベータ１１８ａとカセット搬送機構１１８ｂとの連続動作により、カセットステージ１１４とカセット棚１０５と予備カセット棚１０７との間で、カセット１１０を搬送するように構成されている。
カセット棚１０５の後方には、ウエハ移載機構１２５が設置されている。ウエハ移載機構１２５は、ウエハ２００を水平方向に回転ないし直動可能なウエハ移載装置１２５ａと、ウエハ移載装置１２５ａを昇降させるためのウエハ移載装置エレベータ１２５ｂとで構成されている。ウエハ移載装置１２５ａにはウエハ２００をピックアップするためのツイーザ１２５ｃが設けられている。ウエハ移載装置１２５はウエハ移載装置１２５ａとウエハ移載装置エレベータ１２５ｂとの連続動作により、ツイーザ１２５ｃをウエハ２００の載置部として、ウエハ２００をボート２１７に対して装填（チャージング）したり、ボート２１７から脱装（ディスチャージング）するように構成されている。
筐体１１１の後部上方には、ウエハ２００を熱処理する処理炉２０２が設けられており、処理炉２０２の下端部が炉口シャッタ１４７により開閉されるように構成されている。
処理炉２０２の下方には処理炉２０２に対しボート２１７を昇降させるボートエレベータ１１５が設けられている。ボートエレベータ１１５の昇降台にはアーム１２８が連結されており、アーム１２８にはシールキャップ２１９が水平に据え付けられている。シールキャップ２１９はボート２１７を垂直に支持するとともに、処理炉２０２の下端部を閉塞可能なように構成されている。
ボート２１７は複数の保持部材を備えており、複数枚（例えば５０〜１５０枚程度）のウエハ２００をその中心を揃えて垂直方向に整列させた状態で、それぞれ水平に保持するように構成されている。
カセット棚１０５の上方には、清浄化した雰囲気であるクリーンエアを供給するクリーンユニット１３４ａが設置されている。クリーンユニット１３４ａは供給ファン及び防塵フィルタで構成されており、クリーンエアを筐体１１１の内部に流通させるように構成されている。
筐体１１１の左側端部には、クリーンエアを供給するクリーンユニット１３４ｂが設置されている。クリーンユニット１３４ｂも供給ファン及び防塵フィルタで構成されており、クリーンエアをウエハ移載装置１２５ａやボート２１７等の近傍を流通させるように構成されている。当該クリーンエアは、ウエハ移載装置１２５ａやボート２１７等の近傍を流通した後に、筐体１１１の外部に排気されるようになっている。
次に、基板処理装置１０１の主な動作について説明する。
工場内搬送装置（図示略）によってカセット１１０がカセットステージ１１４上に搬入されると、カセット１１０は、ウエハ２００がカセットステージ１１４の上で垂直姿勢を保持し、カセット１１０のウエハ出し入れ口が上方向を向くように載置される。その後、カセット１１０は、カセットステージ１１４によって、カセット１１０内のウエハ２００が水平姿勢となり、カセット１１０のウエハ出し入れ口が筐体１１１の後方を向くように、筐体１１１の後方に右周り縦方向９０°回転させられる。
その後、カセット１１０は、カセット棚１０５ないし予備カセット棚１０７の指定された棚位置へカセット搬送装置１１８によって自動的に搬送され受け渡され、一時的に保管された後、カセット棚１０５ないし予備カセット棚１０７からカセット搬送装置１１８によって移載棚１２３に移載されるか、もしくは直接移載棚１２３に搬送される。
カセット１１０が移載棚１２３に移載されると、ウエハ２００はカセット１１０からウエハ移載装置１２５ａのツイーザ１２５ｃによってウエハ出し入れ口を通じてピックアップされ、ボート２１７に装填（チャージング）される。ボート２１７にウエハ２００を受け渡したウエハ移載装置１２５ａはカセット１１０に戻り、後続のウエハ１１０をボート２１７に装填する。
予め指定された枚数のウエハ２００がボート２１７に装填されると、処理炉２０２の下端部を閉じていた炉口シャッタ１４７が開き、処理炉２０２の下端部が開放される。その後、ウエハ２００を保持したボート２１７がボートエレベータ１１５の上昇動作により処理炉２０２内に搬入（ローディング）され、処理炉２０２の下部がシールキャップ２１９により閉塞される。
ローディング後は、処理炉２０２にてウエハ２００に対し任意の熱処理が実施される。その熱処理後は、上述の逆の手順で、ウエハ２００およびカセット１１０が筐体１１１の外部に搬出される。
図２に示す通り、処理炉２０２には加熱装置であるヒータ２０７が設けられている。ヒータ２０７の内側には、基板であるウエハ２００を処理する反応管２０３が設けられている。反応管２０３の下端開口はＯリング２２０を介して蓋体であるシールキャップ２１９により気密に閉塞されている。本実施例では、少なくとも、反応管２０３及びシールキャップ２１９により処理室２０１が形成されている。
シールキャップ２１９にはボート支持台２１８を介して基板保持部材であるボート２１７が立設されている。ボート支持台２１８はボートを保持する保持体となっている。ボート２１７は処理室２０１に挿入されている。ボート２１７にはバッチ処理される複数枚のウエハ２００が水平姿勢を保持した状態で図２中上下方向に多段に積載されている。ヒータ２０７は処理室２０１に挿入されたウエハ２００を所定の温度に加熱する。
処理室２０１の下部には複数種類（本実施例では２種類）の原料ガスを供給する２本の原料ガス供給管２３２ａ，２３２ｂが接続されている。
原料ガス供給管２３２ａには、流量制御装置であるマスフローコントローラ２４１ａ及び開閉弁であるバルブ２４３ａが設けられている。原料ガス供給管２３２ａには原料ガスが流入され、その原料ガスが反応管２０３内に形成されたバッファ室２３７（後述参照）を介して処理室２０１に供給される。
原料ガス供給管２３２ｂには、流量制御装置であるマスフローコントローラ２４１ｂ、開閉弁であるバルブ２４３ｂ、ガス溜め部２４７及び開閉弁であるバルブ２４３ｃが設けられている。ガス供給管２３２ｂにも原料ガスが流入され、その原料ガスがガス供給部２４９（後述参照）を介して処理室２０１に供給される。
また処理室２０１の下部には、クリーニングガスを供給するクリーニングガス供給管３００が接続されている。クリーニングガスは、処理室２０１内に付着する付着物を除去するためのガスである。クリーニングガス供給管３００にも、流量制御装置であるマスフローコントローラ３０２、開閉弁であるバルブ３０４、ガス溜め部３０６及び開閉弁であるバルブ３０８が設けられている。クリーニングガス供給管３００にはクリーニングガスが流入され、そのクリーニングガスが処理室２０１に供給される。
また、ガス供給管２３２ｂには、クリーニングガス供給管３００とは別に、上記と同様のクリーニングガスを供給するクリーニングガス供給管３５０が接続されている。クリーニングガス供給管３５０はガス供給管２３２ｂのバルブ２４３ｂとガス溜め部２４７との間に接続されている。クリーニングガス供給管３５０には、流量制御装置であるマスフローコントローラ３５２及び開閉弁であるバルブ３５４が設けられている。クリーニングガス供給管３５０にはクリーニングガスが流入され、そのクリーニングガスがガス供給管２３２ｂとガス供給部２４９（後述参照）とを介して処理室２０１に供給される。
このように、クリーニングガス供給管３５０はガス供給管２３２ｂにバルブ２４３ｂとガス溜め部２４７との間で接続されており、その接続点より下流側では、原料ガスおよびクリーニングガスは、同じガス供給管２３２ｂ、バルブ２４３ｃ、ガス溜め部２４７、ノズル２３４（後述参照）、ガス供給部２４９（後述参照）を介して処理室２０１に供給されるので、見方を変えれば、ノズル２３４（後述参照）にはクリーニングガス供給管３５０が接続され、クリーニングガス供給管３５０には上流側から、バルブ３５４、ガス溜め部２４７及びバルブ２４３ｃが設けられ、ガス供給管２３２ｂはクリーニングガス供給管３５０にバルブ３５４とガス溜め部２４７との間で接続されているとも考えられる。
更に処理室２０１には処理室２０１内のガス雰囲気を排気するガス排気管２３１の一端部が接続されている。ガス排気管２３１にはバルブ２４３ｄが設けられている。ガス排気管２３１の他端部は排気装置である真空ポンプ２４６に接続されており、処理室２０１内が真空排気されるようになっている。バルブ２４３ｄは弁を開閉して処理室２０１の真空排気・真空排気停止ができ、更に弁開度を調節して圧力調整可能になっている開閉弁である。
ガス排気管２３１には処理室２０１内の真空度（圧力）を測定する真空計４００が設けられている。更にガス排気管２３１にはバルブ２４３ｄを迂回するようにガス排気管４０２が設けられている。ガス排気管４０２は一端部がガス排気管２３１のバルブ２４３ｄより上流側に接続され、他端部がガス排気管２３１のバルブ２４３ｄより下流側に接続されている。ガス排気管４０２にはバルブ４０４が設けられている。ガス排気管４０２はガス排気管２３１より管径が小さく、ガス排気管２３１，４０２に対しそれぞれ同速度で同種のガスを流通させた場合には、ガス排気管４０２によるガスの排気量（単位時間当たりの流量）はガス排気管２３１によるガスの排気量より小さい。
図３に示す通り、処理室２０１を構成している反応管２０３の内壁とウエハ２００との間における円弧状の空間には、ガス分散空間であるバッファ室２３７が設けられている。バッファ室２３７は図２中上下方向に沿って延在している。図３に示す通り、バッファ室２３７を構成する壁であってウエハ２００に対向配置された壁の端部には、ガスを供給するガス供給孔２４８ａが設けられている。ガス供給孔２４８ａは反応管２０３の中心へ向けて開口している。ガス供給孔２４８ａは、図２中下方から上方にわたってそれぞれ同一の開口面積を有し、更に同じ開口ピッチで設けられている。
バッファ室２３７のガス供給孔２４８ａが設けられた端部と反対側の端部には、ノズル２３３が設けられている。ノズル２３３は、反応管２０３の下部より上部にわたり図２中上下方向に沿って延在している。ノズル２３３にはガスを供給する供給孔であるガス供給孔２４８ｂが設けられている。ガス供給孔２４８ｂは、バッファ室２３７内と処理室２０１内との差圧が小さい場合には、ガスの上流側から下流側まで同一の開口面積で同一の開口ピッチで設けられ、逆に差圧が大きい場合には上流側から下流側に向かって開口面積が大きいか、又は開口ピッチが小さくなっている。
本実施例においては、ガス供給孔２４８ｂの開口面積は上流側から下流側にかけて徐々に大きくなっている。このように構成することで、ガスが各ガス供給孔２４８ｂからバッファ室２３７に噴出される際には、そのガスは流速に差はあるが流量はほぼ同量となり、その後当該ガスはバッファ室２３７内において粒子速度差が緩和され、ガス供給孔２４８ａから処理室２０１に噴出される。よって、ガス供給孔２４８ｂから噴出されたガスは、ガス供給孔２４８ａから噴出される際には均一な流量と流速とを有する。
バッファ室２３７には、細長い構造を有する２本の棒状電極２６９，２７０が設けられている。棒状電極２６９，２７０は図２中上方から下方に向けて延在しており、これら棒状電極２６９，２７０は電極保護管２７５に被覆され保護されている。棒状電極２６９，２７０のいずれか一方は整合器２７２を介して高周波電源２７３に接続され、他方は基準電位であるアースに接続されている。棒状電極２６９，２７０間に電圧が印加されると、その棒状電極２６９，２７０間のプラズマ生成領域２２４にプラズマが生成される。
電極保護管２７５は、棒状電極２６９，２７０のそれぞれをバッファ室２３７の雰囲気と隔離した状態でバッファ室２３７に挿入できる構造となっている。電極保護管２７５の内部は外気（大気）と同一雰囲気であると、電極保護管２７５にそれぞれ挿入された棒状電極２６９，２７０はヒータ２０７の加熱で酸化されてしまう。そこで本実施例では、棒状電極２６９，２７０の酸化を防止するための不活性ガスパージ機構が設けられており（図示略）、電極保護管２７５の内部は窒素などの不活性ガスで充填あるいはパージされ、酸素濃度が充分低く抑えられている。
図３に示す通り、反応管２０３の内壁にはガス供給部２４９（バッファ室）が設けられている。ガス供給部２４９は、反応管２０３の中央部を中心としてガス供給孔２４８ａの位置から１２０°程度ずれた位置に設けられている。ガス供給部２４９は、ＡＬＤ法による成膜においてウエハ２００へ、複数種類のガスを１種類ずつ交互に供給する際に、バッファ室２３７とガス供給種を分担する供給部である。
ガス供給部２４９には、ウエハ２００と対向する位置にガスを供給する供給孔であるガス供給孔２４８ｃを有している。ガス供給孔２４８ｃは図２中上下方向に延在している。ガス供給部２４９の内部にはノズル２３４が設けられている。ノズル２３４は反応管２０３の下部より上部にわたり図２中上下方向に延在している。ノズル２３４にはガスを供給する供給孔であるガス供給孔２４８ｄが設けられている。
ガス供給孔２４８ｃの開口面積は、ガス供給部２４９内と処理室２０１内との差圧が小さい場合には、ガスの上流側から下流側まで同一の開口面積で同一の開口ピッチとすると良いが、差圧が大きい場合には上流側から下流側に向かって開口面積を大きくするか開口ピッチを小さくすると良い。本実施例においては、ガス供給孔２４８ｃの開口面積は上流側から下流側にかけて徐々に大きくなっている。
ガス供給部２４９内のノズル２３４の下部には原料ガス供給管２３２ｂが接続されており、処理室２０１の下部にはクリーニングガス供給管３００が接続されている。クリーニングガス供給管３００は先端部が石英製の短管３０１と接続されており、短管３０１が処理室２０１の下部であってヒーター２０７より下側の下部に連通している。短管３０１は内径（管径）がクリーニングガス供給管３００の１／２程度となっている。
図２に示す通り、反応管２０３内の中央部には複数枚のウエハ２００を多段に同一間隔で載置するボート２１７が設けられている。ボート２１７はボートエレベータ１１５（図１参照）により反応管２０３に出入りできるようになっている。ボート２１７の下方には、処理の均一性を向上する為にボート２１７を回転させるための回転装置であるボート回転機構２６７が設けられている。ボート回転機構２６７を回転させることにより、ボート支持台２１８に保持されたボート２１７を回転させるようになっている。
制御手段であるコントローラ２８０は、マスフローコントローラ２４１ａ，２４１ｂ，３０２，３５２、バルブ２４３ａ，２４３ｂ，２４３ｃ，２４３ｄ，３０４，３０８，３５４，４０４、ヒータ２０７、真空ポンプ２４６、ボート回転機構２６７、ボートエレベータ１１５、高周波電源２７３、整合器２７２等に接続されている。本実施例では、コントローラ２８０により、マスフローコントローラ２４１ａ，２４１ｂ，３０２，３５２の流量調整、バルブ２４３ａ，２４３ｂ，２４３ｃ，３０４，３０８，３５４，４０４の開閉動作、バルブ２４３ｄの開閉及び圧力調整動作、ヒータ２０７の温度調節、真空ポンプ２４６の起動・停止、ボート回転機構２６７の回転速度調節、ボートエレベータ１１５の昇降動作制御、高周波電源２７３の電力供給制御、整合器２７２によるインピーダンス制御等が行われる。
次に、ＡＬＤ法による成膜例について、半導体デバイスの製造工程の一つである、ＤＣＳガス及びＮＨ３ガスを用いてＳｉＮ膜を成膜する例を説明する。
ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法の中の１つであるＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）法は、ある成膜条件（温度、時間等）の下で、成膜に用いる２種類（またはそれ以上）の原料となる原料ガスを１種類ずつ交互に基板上に供給し、１原子層単位で吸着させ、表面反応を利用して成膜を行う手法である。
利用する化学反応は、例えばＳｉＮ（窒化珪素）膜形成の場合ＡＬＤ法ではＤＣＳ（ＳｉＨ２Ｃｌ２、ジクロルシラン）とＮＨ３（アンモニア）を用いて３００〜６００℃の低温で高品質の成膜が可能である。また、ガス供給は、複数種類の原料ガスを１種類ずつ交互に供給する。そして、膜厚制御は、原料ガス供給のサイクル数で制御する。（例えば、成膜速度が１Å／サイクルとすると、２０Åの膜を形成する場合、処理を２０サイクル行う。）
まず、成膜しようとするウエハ２００をボート２１７に装填し、処理室２０１に搬入する。搬入後、次の４つのステップの処理を順次実行する。
（ステップ１）
ステップ１では、プラズマ励起の必要なＮＨ３ガスと、プラズマ励起の必要のないＤＣＳガスとを並行して流す。
始めに、ガス排気管２３１のバルブ２４３ｄを開けて処理室２０１を排気し、ＮＨ３ガスを原料ガス供給管２３２ａに流入させた状態で、原料ガス供給管２３２ａのバルブ２４３ａを開ける。なお、ガス排気管４０２のバルブ４０４は、成膜の間は閉めたままとする。
ＮＨ３ガスをマスフローコントローラ２４１ａにより流量調整しながらノズル２３３のガス供給孔２４８ｂからバッファ室２３７へ噴出させる。この状態で、棒状電極２６９，２７０間に高周波電源２７３から整合器２７２を介して高周波電力を印加し、ＮＨ３ガスをプラズマ励起させ活性種として処理室２０１に供給しつつガス排気管２３１から排気する。
ＮＨ３ガスをプラズマ励起することにより活性種として流すときは、バルブ２４３ｄを適正に調整して処理室２０１内圧力を１０〜１００Ｐａの最適な範囲に維持する。マスフローコントローラ２４１ａを制御して、ＮＨ３ガスの供給流量を１〜１０ｓｌｍの最適な範囲とし、ＮＨ３ガスをプラズマ励起させることにより得られた活性種をウエハ２００に晒す時間を２〜１２０秒間とする。このとき、ヒータ２０７を制御してウエハの温度を３００〜６００℃の最適な範囲に設定する。ＮＨ３ガスは反応温度が高いため、上記ウエハ温度では反応しない。本実施例では、ＮＨ３ガスをプラズマ励起させ活性種としてから流すようにしており、当該処理はウエハ２００の温度を低い温度範囲に設定したままで行える。
ＮＨ３ガスをプラズマ励起させることにより活性種として供給しているとき、原料ガス供給管２３２ｂの上流側のバルブ２４３ｂを開け、下流側のバルブ２４３ｃを閉めて、ＤＣＳガスも流すようにする。これにより、バルブ２４３ｂ，２４３ｃ間に設けたガス溜め部２４７にＤＣＳガスを溜める。このとき、処理室２０１内に流しているガスはＮＨ３をプラズマ励起させることにより得られた活性種であり、処理室２０１にはＤＣＳガスは存在しない。したがって、ＮＨ３ガスは気相反応を起こすことなく、プラズマにより励起され活性種となったＮＨ３ガスがウエハ２００上の下地膜などの表面部分と表面反応（化学吸着）する。
（ステップ２）
ステップ２では、原料ガス供給管２３２ａのバルブ２４３ａを閉めてＮＨ３ガスの供給を停止し、その一方で引き続きＤＣＳガスを流し続けてガス溜め部２４７へのＤＣＳガスの供給を継続する。ガス溜め部２４７に所定圧、所定量のＤＣＳガスが溜まったら、上流側のバルブ２４３ｂも閉めて、ガス溜め部２４７にＤＣＳガスを閉じ込めておく。また、ガス排気管２３１のバルブ２４３ｄは開いたままにし、真空ポンプ２４６により処理室２０１の雰囲気を２０Ｐａ以下に排気し、処理室２０１に残留したＮＨ３ガスを処理室２０１から排除する。
また、このときにはＮ２等の不活性ガスを処理室２０１に供給してもよく、この場合には処理室２０１に残留したＮＨ３ガスを排除する効果が更に高まる。ガス溜め部２４７内には、圧力が２００００Ｐａ以上になるようにＤＣＳガスを溜める。ガス溜め部２４７と処理室２０１との間のコンダクタンスが１．５×１０−３ｍ３／ｓ以上になるように装置を構成する。
例えば、反応管２０３の容積とこれに対する必要なガス溜め部２４７の容積との比として考えると、反応管２０３の容積が１００ｌ（リットル）である場合においては、ガス溜め部２４７の容積は１００〜３００ｃｃであることが好ましく、容積比としてはガス溜め部２４７の容積を反応管２０３の容積の１／１０００〜３／１０００倍とすることが好ましい。
（ステップ３）
ステップ３では、処理室２０１の排気が終わったら、ガス排気管２３１のバルブ２４３ｄを閉じて排気を止める。原料ガス供給管２３２ｂの下流側のバルブ２４３ｃを開く。これにより、ガス溜め部２４７に溜められたＤＣＳガスが、ノズル２３４のガス供給孔２４８ｄからガス供給孔２４８ｃを通じて処理室２０１に一気に供給される。このとき、ガス排気管２３１のバルブ２４３ｄが閉じられているので、処理室２０１内の圧力は急激に上昇して約９３１Ｐａ（７Ｔｏｒｒ）まで昇圧される。ＤＣＳガスを供給するための時間を２〜４秒設定し、その後上昇した圧力雰囲気中に晒す時間を２〜４秒に設定し、合計６秒とする。このとき、ウエハ２００の温度をＮＨ３ガスの供給時と同じく、３００〜６００℃の範囲内の所望の温度で維持する。ＤＣＳガスの供給により、ウエハ２００の表面に化学吸着したＮＨ３とＤＣＳとが化学反応して、ウエハ２００上にＳｉＮ膜が成膜される。
（ステップ４）
成膜後のステップ４では、バルブ２４３ｃを閉じ、バルブ２４３ｄを開けて処理室２０１を真空排気し、処理室２０１に残留したＤＣＳガスであって成膜に寄与した後のＤＣＳガスを排除する。また、このときにはＮ２等の不活性ガスを処理室２０１に供給してもよく、この場合には処理室２０１に残留したＤＣＳガスであって成膜に寄与した後のＤＣＳガスを処理室２０１から排除する効果が更に高まる。そして、バルブ２４３ｂを開いて、ガス溜め部２４７へのＤＣＳガスの供給を開始する。
上記ステップ１〜４を１サイクルとし、このサイクルを複数回繰り返すことによりウエハ２００上に所定膜厚のＳｉＮ膜を形成する。
ＡＬＤ装置では、ガスはウエハ２００の表面部分に化学吸着する。このガスの吸着量は、ガスの圧力、及びガスの暴露時間に比例する。よって、希望する一定量のガスを、短時間で吸着させるためには、ガスの圧力を短時間で大きくする必要がある。この点で、本実施例では、バルブ２４３ｄを閉めたうえで、ガス溜め部２４７内に溜めたＤＣＳガスを瞬間的に供給しているので、処理室２０１内のＤＣＳガスの圧力を急激に上げることができ、希望する一定量のガスを瞬間的に吸着させることができる。
また、本実施例では、ガス溜め部２４７にＤＣＳガスを溜めている間に、ＡＬＤ法で必要なステップであるＮＨ３ガスをプラズマ励起させることにより活性種として供給、及び処理室２０１の排気をしているので、ＤＣＳガスを溜めるための特別なステップを必要としない。また、処理室２０１内を排気してＮＨ３ガスを除去しているからＤＣＳガスを流すので、両者はウエハ２００に向かう途中で反応しない。供給されたＤＣＳガスは、ウエハ２００に吸着しているＮＨ３とのみ有効に反応させることができる。
上記ステップ１〜４を１サイクルとしてこれを複数回繰り返し、所定膜厚のＳｉＮ膜を形成する。ＳｉＮ膜の成膜を所定回数行ったら、クリーニングガスを用いて処理室２０１のクリーニングを行う。本実施例ではクリーニングガスの一例としてＮＦ３ガスを用いている。クリーニングの処理では主には下記２つの処理を実行する。
（ステップＣ１）
ステップＣ１では、ＮＦ３ガスを処理室２０１に充填する。
具体的には、始めに、ガス排気管２３１のバルブ２４３ｄとガス排気管４０２のバルブ４０４とを開けて処理室２０１内を排気した状態で（バルブ２４３ａ，２４３ｂは閉じておく。）、バルブ３０４，３５４を開けかつバルブ３０８，２４３ｃを閉じて、ＮＦ３ガスをクリーニングガス供給管３００，３５０に流入させ、ＮＦ３ガスをマスフローコントローラ３０２，３５２で流量調整しながらガス溜め部３０６，２４７に溜める。
ガス溜め部３０６，２４７に所定量のＮＦ３ガスを溜めたら、バルブ３０４，３５４を閉じてＮＦ３ガスのガス溜め部３０６，２４７への貯留を停止し、バルブ２４３ｄ，４０４も閉じる。この状態において、バルブ３０８，２４３ｃを開け、ガス溜め部３０６，２４７に溜められたＮＦ３ガスを一気に処理室２０１に供給（フラッシュフロー）する。
この場合、ガス溜め部２４７に溜められたＮＦ３ガスは、ガス供給管２３２ｂとノズル２３４とを流通しながらガス供給孔２４８ｄを介してガス供給孔２４８ｃから処理室２０１内に噴出される。他方、ガス溜め部３０６に溜められたＮＦ３ガスは、クリーニングガス供給管３００を流通しながら短管３０１から処理室２０１内に噴出される。すなわち、ステップＣ１の処理では、クリーニングガスとしてのＮＦ３ガスをノズル２３４と短管３０１との両方から同時に処理室２０１に供給する。
このように、ＮＦ３ガスをノズル２３４と短管３０１との両方から処理室２０１に供給すれば、当該構成を具備しない場合に比較して、処理室２０１内の構造やＮＦ３ガスの流速等に起因するデッドスペースの発生を抑えることができる。
そしてバルブ３０８，２４３ｃを開けてから所定時間が経過したら、ステップＣ２の処理に移行する。
（ステップＣ２）
ステップＣ２では、処理室２０１に充満したガスを処理室２０１から排気する。処理室２０１内では、上記成膜処理によって処理室２０１に蓄積しているＳｉＮ膜（除去しようとしている不要なＳｉＮ膜）が、ステップＣ１によるＮＦ３ガスの供給を受けてそのＮＦ３ガスと反応し、主にＳｉＦ４ガスとＮ２ガスとが充満している（未反応のＮＦ３ガスを含む。）から、これらガスを処理室２０１から排気する。
具体的には、ガス排気管２３１のバルブ２４３ｄとガス排気管４０２のバルブ４０４とを開け、ガス排気管２３１，４０２を通じて処理室２０１に充満したガスを一気に排気する。このとき、ガス排気管２３１とガス排気管４０２とのコンダクタンス（ガスの流れやすさ）が違うので、処理室２０１内の圧力変動が著しく大きい場合（例えば、１０Ｔｏｒｒ以上であった圧力が瞬時に０．１Ｔｏｒｒ以下まで減少する場合）には、バルブ４０４のみを開けて排気を行ってもよい。逆に、処理室２０１内の圧力変動が問題となるようなことがない場合（例えば、１０Ｔｏｒｒ未満であった圧力が０．１Ｔｏｒｒ程度に減少する場合）には、バルブ２４３ｄのみを開けて排気を行ってもよい。
そしてバルブ２４３ｄ，４０４を開けてから所定時間が経過したら、ステップＣ２の処理が終了する。以後、ステップＣ１，Ｃ２を１サイクルとして、このサイクルを所定回数繰り返し、処理室２０１のクリーニングが終了する。
なお、ステップＣ２の処理を実行している間に、ステップＣ１におけるＮＦ３ガスのガス溜め部３０６，２４７への貯留（バルブ３０４，３５４を開けかつバルブ３０８，２４３ｃを閉じてＮＦ３ガスをガス溜め部３０６，２４７に溜める処理）を同時に実行してもよく、この場合にはクリーニング工程全体における処理時間を短縮することができる。
以上の本実施例では、処理室２０１内をクリーニングする際に、ステップＣ１においてガス溜め部３０６，２４７に一時的に溜めたＮＦ３ガスを処理室２０１に供給してＳｉＮ膜と反応させ、その反応により生じたＳｉＦ４ガスやＮ２ガス等をステップＣ２において処理室２０１から排気し、これらの処理を繰り返し実行するから、処理室２０１内には急激な圧力変動が付与され、処理室２０１内に蓄積したＳｉＮ膜を十分に除去することができる。
特に、ステップＣ１では、排気用のバルブ２４３ｄ，４０４を閉じた状態でＮＦ３ガスを、ガス供給部２４９のガス供給孔２４８ｃとクリーニングガス供給管３００の短管３０１との両方から処理室２０１に供給するから、そのＮＦ３ガスは一気に処理室２０１内に流出する。仮に処理室２０１内にガスの流れ難い領域があったとしても、ＮＦ３ガスはその領域に積極的に流れ込み、処理室２０１内にデッドスペースが発生するのを抑制することができる。そのため、ＮＦ３ガスとガスの流れ難い領域に蓄積されたＳｉＮ膜とを強制的に接触させることができ、処理室２０１に蓄積していたＳｉＮ膜を十分に除去することができる。
排気バルブ２４３ｄ，４０４を閉じてクリーニングガスを瞬時に供給する効果としては次のものも挙げられる。すなわち、クリーニングガスはウエハ２００が処理室２０１内にないときに供給するため、ガス供給効率を向上させることができる。また、図４において、時間×圧力がグラフ下部の面積となるが、この面積はガス供給量に相当するので、クリーニングガスの供給と排気とを交互に実施することにより、より少ないガス供給量でクリーニングすることが可能となる。
さらに、クリーニングガス供給管３００，３５０から供給されるＮＦ３ガスをガス溜め部３０６，２４７にそれぞれ溜めるので、ガス溜め部３０６，２４７に溜められるクリーニングガスのガス圧を高めることができる。その後、排気用のバルブ２４３ｄ，４０４を閉じた状態で、バルブ３０８，２４３ｃを開け、ガス溜め部３０６，２４７に溜められたＮＦ３ガスを一気に処理室２０１に供給するので、ガス溜め部３０６，２４７がない場合に比べて、より有効的に処理室２０１内にデッドスペースが発生するのを抑制することができる。
ガスの流れ難いデッドスペースとは、処理室の上部および下部であって、図５、図６に示す箇所５０１〜５０５である。
更に上記の事項に加え、ステップＣ１では、ＮＦ３ガスをガス供給管２３２ｂから処理室２０１に供給することで、ＮＦ３ガスがノズル２３４内を流通し、ＳｉＮ膜の形成時において成膜されたＰｏｌｙ−Ｓｉ膜もノズル２３４から除去することができる。
他方、ＮＦ３ガスをクリーニングガス供給管３００から処理室２０１に供給することで、ＮＦ３ガスが処理室２０１内の下部領域に向けて噴出され、その下部領域に溜まっている異物（又は溜まりやすい異物）も除去することができる。特に、クリーニングガス供給管３００とそれに接続された短管３０１とで、短管３０１の内径がクリーニングガス供給管３００の内径の１／２程度と小さくなっているから、クリーニングガス供給管３００を単に処理室２０１に連通させる場合に比較してクリーニングガスの圧力が高まり（流速が大きくなり）、異物の除去効果が高まる。処理室２０１の下部領域にクリーニングガス供給用短管３０１を設ける理由の一つに、処理室２０１の下部ではクリーニングが弱くなってしまうことが挙げられる。なお、ここで、処理室２０１の下部とは、ヒータ２０７より下の部分を指す。
なお、本実施例では、ＮＦ３ガスをクリーニングガス供給管３００およびガス供給管２３２ｂから処理室２０１に供給したが、クリーニングガス供給管３００のみから、またはガス供給管２３２ｂのみから供給してもよい。
クリーニングガスを供給していない場合の処理室２０１内の圧力は真空に制御する。クリーニングガス供給前後の処理室２０１内の圧力差は、７〜４００Ｔｏｒｒ、より好適には７〜３０Ｔｏｒｒとする。これは、圧力を上げ過ぎても、クリーニングガス供給後に排気しなければならないため、効率が低下してしまうためである。
処理室２０１内部などに吸着した膜は、膜密度が高い方が剥離しやすい。従って、クリーニング頻度は膜種に応じて異なる。例えば、石英（ＳｉＯ２）の処理室２０１の内壁に吸着したＳｉＮ膜の場合だと、１００ＲＵＮ（２μｍ）〜２５０ＲＵＮ（５μｍ）くらい毎にクリーニングを実施するのが好ましく、より好適には、１００ＲＵＮ（２μｍ）で実施する。ここで、１ＲＵＮとは、所定枚数のウエハ２００を処理室２０１に挿入してウエハ上に製膜を１度行い、その後ウエハ２００を処理室２０１から取り出すまでをいい、１００ＲＵＮとは、これを１００回行うことをいう。
本実施例では、クリーニングガスとして、ＮＦ３を使用したが、ＮＦ３以外に適用可能なクリーニングガスとして、例えば、Ｆ２、ＨＦ、ＣｌＦ３、ＢＣｌ３などハロゲン系（１７族）ガスが挙げられる。
クリーニングガス種によってプロセス条件は変わり、例えば、クリーニング温度は、ＮＦ３の場合、６３０℃、Ｆ２の場合３５０℃とすることが好ましい。
原料ガスを使用した場合の処理温度とクリーニングガスを使用した場合の処理温度を一緒にする必要はなく、例えば、成膜温度が５５０〜６３０℃の場合でも、ＮＦ３を使用した場合だとクリーニング温度は６３０℃でよく、Ｆ２を使用した場合だと３５０℃でよい。
本実施例では、クリーニングガスとしてのＮＦ３ガスをノズル２３４と処理室下部の短管３０１との両方から同時に処理室２０１に供給したが、ノズル２３４と短管３０１とで、クリーニングガスの種類を変えることも可能である。例えば、ノズル２３４からＮＦ３を供給し、短管３０１から処理温度の低いＦ２を供給してもよい。
クリーニングガスをノズル２３４と処理室下部の短管３０１との両方からほぼ同時に処理室２０１に供給することにより、ノズル２３４と短管３０１との間でのクロスコンタミネーション（干渉）を防ぐことができる。すなわち、ノズル２３４と短管３０１のうち、一方からのみガスを供給すると、他方にそのガスが回り込んでしまうが、同時に流すことで、そのような回り込みを防止することができる。
さらに、ノズル２３４の厚さは薄く、ＮＦ３等のエッチングガスでエッチングされると強度が弱くなるので、エッチングガス供給後にＮ２等の不活性ガスでエッチングガスをプッシュすることにより、ノズル自身のダメージを減らすことができる。
クリーニングガス供給時は排気用のバルブ２４３ｄ，４０４を完全に閉めるので処理室２０１を圧力制御する必要はない。排気用のバルブ２４３ｄ，４０４を少しでも開けてしまうとクリーニングガスを捨てることになってしまうので、開ける必要はない。また、完全にバルブ２４３ｄ，４０４を閉めると、ガスの流れ方向が変わって処理室２０１内にクリーニングガスが充満するためデッドスペースがなくなるという効果がある。
処理室へ一度に供給するガス量を多くするためには、容量の大きなガス溜め部を１つ付けるよりも、１つのガス供給ラインに対してガス溜め部を並列に複数設ける方が効率が良い。その理由としては、複数のガス溜め部のうちの一つのガス溜め部から処理室２０１にクリーニングガスを供給している間に、残りのガス溜め部にクリーニングガスを溜めることができるので、ガス溜め部へクリーニングガスを溜める時間を節約できるということが挙げられる。また、複数のタンクを設けることで、図７のようにクリーニングガス用のマスフローコントローラの流量制御を一定にすることができるので、マスフローメータ（ＭＦＭ）などの流量制御のないモニタだけの流量制御装置を使うことができる。
図７は、ガス溜め部２４７の代わりに、２つのガス溜め部２４７１、２４７２を並列に設けた場合の例を示している。ガス溜め部２４７１の上流側と下流側にはそれぞれバルブ３５４１、２４３ｃ１が設けられ、ガス溜め部２４７２の上流側と下流側にはそれぞれバルブ３５４２、２４３ｃ２が設けられている。バルブ３５４１、３５４２、２４３ｃ１、２４３ｃ２は、コントローラー２８０に接続され、コントローラー２８０によって、バルブ３５４１、３５４２、２４３ｃ１、２４３ｃ２の開閉動作が制御される。
図８は、これら２つのガス溜め部２４７１、２４７２を使用する場合のシーケンス図である。
ステップ１１〜ステップ１６にわたって、ＮＦ３ガスを流すマスフローコントローラ３５２の流量は、１．０ｓｌｍと一定である。
ステップ１１では、ガス排気管２３１のバルブ２４３ｄおよびガス排気管４０２のバルブ４０４は閉じられ、処理室２０１内の排気は停止される。ガス溜め部２４７１の上流側のバルブ３５４１は閉じられたままであり、下流側のバルブ２４３ｃ１は閉じられ、ガス溜め部２４７１に溜められたＮＦ３ガスの処理室２０１への供給は停止される。ガス溜め部２４７２の下流側のバルブ２４３ｃ２は閉じられたままであり、上流側のバルブ３５４２は閉じられ、ガス溜め部２４７１へのＮＦ３ガスの蓄積は停止される。
ステップ１２では、バルブ２４３ｄ，４０４を閉じて、処理室２０１内の排気を停止した状態で、ガス溜め部２４７２の下流側のバルブ２４３ｃ２を開け、ガス溜め部２４７２に溜められたＮＦ３ガスを一気に処理室２０１に供給する。
ステップ１３では、ガス溜め部２４７２の下流側のバルブ２４３ｃ２を開けた状態で、ガス排気管２３１のバルブ２４３ｄおよびガス排気管４０２のバルブ４０４を開けて、ガス溜め部２４７２から処理室２０１にＮＦ３ガスを供給しつつ処理室２０１内を排気する。
なお、ステップ１２、１３を実行している間に、ガス溜め部２４７１の下流側のバルブ２４３ｃ１を閉じたままで、上流側のバルブ３５４１を開けて、ガス溜め部２４７１にＮＦ３ガスの蓄積をする。
ステップ１４では、ガス排気管２３１のバルブ２４３ｄおよびガス排気管４０２のバルブ４０４は閉じられ、処理室２０１内の排気は停止される。ガス溜め部２４７２の上流側のバルブ３５４２は閉じられたままであり、下流側のバルブ２４３ｃ２は閉じられ、ガス溜め部２４７１に溜められたＮＦ３ガスの処理室２０１への供給は停止される。ガス溜め部２４７１の下流側のバルブ２４３ｃ１は閉じられたままであり、上流側のバルブ３５４１は閉じられ、ガス溜め部２４７１へのＮＦ３ガスの蓄積は停止される。
ステップ１５では、バルブ２４３ｄ，４０４を閉じて、処理室２０１内の排気を停止した状態で、ガス溜め部２４７１の下流側のバルブ２４３ｃ１を開け、ガス溜め部２４７１に溜められたＮＦ３ガスを一気に処理室２０１に供給する。
ステップ１６では、ガス溜め部２４７１の下流側のバルブ２４３ｃ１を開けた状態で、ガス排気管２３１のバルブ２４３ｄおよびガス排気管４０２のバルブ４０４を開けて、ガス溜め部２４７１から処理室２０１にＮＦ３ガスを供給しつつ処理室２０１内を排気する。
なお、ステップ１２、１３を実行している間に、ガス溜め部２４７２の下流側のバルブ２４３ｃ２を閉じたままで、上流側のバルブ３５４２を開けて、ガス溜め部２４７２にＮＦ３ガスの蓄積をする。
ステップ１１〜ステップ１６を１サイクルとして、このサイクルを複数回繰り返して、処理室２０１のクリーニングを行う。
例えば、ガス溜め部２４７１、２４７２の容量がそれぞれ２５０ｃｃであり、クリーニングガス供給管３５０から供給されるＮＦ３ガスの圧力が７６０Ｔｏｒｒであり、ガス溜め部２４７１、２４７２へのＮＦ３ガスの充填量がそれぞれ２５０ｃｃであるとすると、ガス溜め部２４７２内の圧力は、ステップ１２で７６０Ｔｏｒｒから１０Ｔｏｒｒまで下がり、ステップ１３で１０Ｔｏｒｒから１Ｔｏｒｒまで下がる。ガス溜め部２４７１内の圧力は、ステップ１２、１３で１Ｔｏｒｒから７６０Ｔｏｒｒまで上昇する。ガス溜め部２４７１内の圧力は、ステップ１４では７６０Ｔｏｒｒのままであり、ステップ１２で７６０Ｔｏｒｒから１０Ｔｏｒｒまで下がり、ステップ１３で１０Ｔｏｒｒから１Ｔｏｒｒまで下がる。ガス溜め部２４７２内の圧力は、ステップ１４では１Ｔｏｒｒのままであり、ステップ１５、１６で１Ｔｏｒｒから７６０Ｔｏｒｒまで上昇する。
ステップ１３では、ガス溜め部２４７２の下流側のバルブ２４３ｃ２と、ガス排気管２３１のバルブ２４３ｄおよびガス排気管４０２のバルブ４０４とを開け、ステップ１６では、ガス溜め部２４７１の下流側のバルブ２４３ｃ１と、ガス排気管２３１のバルブ２４３ｄおよびガス排気管４０２のバルブ４０４とを開けているが、これは、ガス溜め部２４７１やガス溜め部２４７２に充填されるクリーニングガスの量をサイクル毎に同じにするためである。このようにしないと、ガス溜め部２４７１やガス溜め部２４７２に残留するクリーニングガスの影響を受けて、ガス溜め部２４７１やガス溜め部２４７２に充填されるクリーニングガスの量がサイクル毎に相違してしまうからである。
図９は、ノズル２３４とノズル短管３０１の両方からクリーニングガスとしてのＮＦ３ガスを供給する場合であって、ガス溜め部２４７、３０６を使用する場合のシーケンス図である。
ステップ２１〜ステップ２３にわたって、ＤＣＳガスを流すマスフローコントローラ２４１ｂの流量およびＮＨ３ガスを流すマスフローコントローラ２４１ａの流量は、０．０ｓｌｍである。原料ガス供給管２３２ｂのガス溜め部２４７の上流側のバルブ２４３ｂおよび原料ガス供給管２３２ａのバルブ２４３ａは閉じられたままである。
ステップ２１では、ＮＦ３ガスをクリーニングガス供給管３５０に流すマスフローコントローラ３５２の流量は、０．０ｓｌｍであり、ガス溜め部２４７の上流側のバルブ３５４は閉じられ、ガス溜め部２４７へのＮＦ３ガスの蓄積は停止される。ＮＦ３ガスをクリーニングガス供給管３００に流すマスフローコントローラ３０２の流量は、０．０ｓｌｍであり、ガス溜め部３０６の上流側のバルブ３０４は閉じられ、ガス溜め部３０６へのＮＦ３ガスの蓄積は停止される。ガス排気管２３１のバルブ２４３ｄおよびガス排気管４０２のバルブ４０４は閉じられ、処理室２０１内の排気は停止される。
その後、処理室２０１内の排気を停止した状態で、ガス溜め部２４７の下流側のバルブ２４３ｃを開け、ガス溜め部２４７に溜められたＮＦ３ガスをノズル２３４から一気に処理室２０１に供給すると共に、ガス溜め部３０６の下流側のバルブ３０８を開け、ガス溜め部３０６に溜められたＮＦ３ガスを短管３０１から一気に処理室２０１に供給する。
ステップ２２では、ガス排気管２３１のバルブ２４３ｄおよびガス排気管４０２のバルブ４０４は閉じられ、処理室２０１内の排気は停止されたままである。マスフローコントローラ３５２の流量を、１．４ｓｌｍとし、ガス溜め部２４７の下流側のバルブ２４３ｃを閉じ、上流側のバルブ３５４を開けて、ガス溜め部２４７にＮＦ３ガスの蓄積をする。また、マスフローコントローラ３５２の流量を、１．４ｓｌｍとし、ガス溜め部３０６の下流側のバルブ３０８を閉じ、上流側のバルブ３０４を開けて、ガス溜め部３０６にＮＦ３ガスの蓄積をする。
ステップ２３では、ガス排気管２３１のバルブ２４３ｄおよびガス排気管４０２のバルブ４０４を開けて、処理室２０１内を排気する。
ステップ２１〜ステップ２３を１サイクルとして、このサイクルを複数回繰り返して、処理室２０１のクリーニングを行う。
図１０は、ノズル２３４のみからクリーニングガスとしてのＮＦ３ガスを供給する場合であって、ガス溜め部２４７のみを使用する場合のシーケンス図である。
ステップ３１〜ステップ３３にわたって、ＤＣＳガスを流すマスフローコントローラ２４１ｂの流量およびＮＨ３ガスを流すマスフローコントローラ２４１ａの流量は、０．０ｓｌｍである。原料ガス供給管２３２ｂのガス溜め部２４７の上流側のバルブ２４３ｂおよび原料ガス供給管２３２ａのバルブ２４３ａは閉じられたままである。
ステップ３１では、ＮＦ３ガスをクリーニングガス供給管３５０に流すマスフローコントローラ３５２の流量は、０．０ｓｌｍであり、ガス溜め部２４７の上流側のバルブ３５４は閉じられ、ガス溜め部２４７へのＮＦ３ガスの蓄積は停止される。ガス排気管２３１のバルブ２４３ｄおよびガス排気管４０２のバルブ４０４は閉じられ、処理室２０１内の排気は停止される。
その後、処理室２０１内の排気を停止した状態で、ガス溜め部２４７の下流側のバルブ２４３ｃを開け、ガス溜め部２４７に溜められたＮＦ３ガスをノズル２３４から一気に処理室２０１に供給する。
ステップ３２では、ガス排気管２３１のバルブ２４３ｄおよびガス排気管４０２のバルブ４０４は閉じられ、処理室２０１内の排気は停止されたままである。マスフローコントローラ３５２の流量を、１．６ｓｌｍとし、ガス溜め部２４７の下流側のバルブ２４３ｃを閉じ、上流側のバルブ３５４を開けて、ガス溜め部２４７にＮＦ３ガスの蓄積をする。
ステップ３３では、ガス排気管２３１のバルブ２４３ｄおよびガス排気管４０２のバルブ４０４を開けて、処理室２０１内を排気する。
ステップ３１〜ステップ３３を１サイクルとして、このサイクルを複数回繰り返して、処理室２０１のクリーニングを行う。
図１１は、ノズル２３４とノズル短管３０１の両方からクリーニングガスとしてのＮＦ３ガスを供給する場合であって、ガス溜め部２４７、３０６を使用しない場合のシーケンス図である。
ステップ４１〜ステップ４２にわたって、ＤＣＳガスを流すマスフローコントローラ２４１ｂの流量およびＮＨ３ガスを流すマスフローコントローラ２４１ａの流量は、０．０ｓｌｍである。原料ガス供給管２３２ｂのガス溜め部２４７の上流側のバルブ２４３ｂおよび原料ガス供給管２３２ａのバルブ２４３ａは閉じられたままである。また、ＮＦ３ガスをクリーニングガス供給管３５０に流すマスフローコントローラ３５２の流量は、１．４ｓｌｍであり、ＮＦ３ガスをクリーニングガス供給管３００に流すマスフローコントローラ３０２の流量は、０．４ｓｌｍである。ガス溜め部２４７の下流側のバルブ２４３ｃおよびガス溜め部３０６の下流側のバルブ３０８は開いたままである。
ステップ４１では、ガス排気管２３１のバルブ２４３ｄおよびガス排気管４０２のバルブ４０４は閉じられ、処理室２０１内の排気は停止される。処理室２０１内の排気を停止した状態で、ガス溜め部２４７の上流側のクリーニングガス供給管３５０のバルブ３５４を開け、ＮＦ３ガスをノズル２３４から処理室２０１に供給すると共に、クリーニングガス供給管３５０のガス溜め部３０６の上流側のバルブ３０４を開け、ＮＦ３ガスを短管３０１から処理室２０１に供給する
ステップ４２では、クリーニングガス供給管３５０のバルブ３５４およびクリーニングガス供給管３５０のガスバルブ３０４を閉め、ガス排気管２３１のバルブ２４３ｄおよびガス排気管４０２のバルブ４０４を開けて、処理室２０１内を排気する。
ステップ４１〜ステップ４２を１サイクルとして、このサイクルを複数回繰り返して、処理室２０１のクリーニングを行う。
図１２は、ノズル２３４のみからクリーニングガスとしてのＮＦ３ガスを供給する場合であって、ガス溜め部２４７を使用しない場合のシーケンス図である。
ステップ５１〜ステップ５２にわたって、ＤＣＳガスを流すマスフローコントローラ２４１ｂの流量およびＮＨ３ガスを流すマスフローコントローラ２４１ａの流量は、０．０ｓｌｍである。原料ガス供給管２３２ｂのガス溜め部２４７の上流側のバルブ２４３ｂは閉じられたままである。
ステップ５１では、ガス排気管２３１のバルブ２４３ｄおよびガス排気管４０２のバルブ４０４は閉じられ、処理室２０１内の排気は停止される。ＮＦ３ガスをクリーニングガス供給管３５０に流すマスフローコントローラ３５２の流量は、１．９ｓｌｍである。処理室２０１内の排気を停止した状態で、ガス溜め部２４７の上流側のバルブ３５４および下流側のバルブ２４３ｃを開け、ＮＦ３ガスをノズル２３４から処理室２０１に供給する。
ステップ５２では、マスフローコントローラ３５２の流量を、０．０ｓｌｍとし、ガス溜め部２４７の上流側のバルブ３５４および下流側のバルブ２４３ｃを閉め、ガス排気管２３１のバルブ２４３ｄおよびガス排気管４０２のバルブ４０４を開けて、処理室２０１内を排気する。
ステップ５１〜ステップ５２を１サイクルとして、このサイクルを複数回繰り返して、処理室２０１のクリーニングを行う。
ここで、本実施例に係る構成の比較例として図１３に示すような構成を想定することができる。当該比較例に係る構成では、クリーニングガス供給管３００とそれに付随する部材（マスフローコントローラ３０２、バルブ３０４、ガス溜め部３０６、バルブ３０８）、ガス溜め部２４７やバルブ２４３ｃ、ガス排気管４０２、バルブ４０４がなく、クリーニングガス供給管３５０が原料ガス供給管２３２ｂのバルブ２４３ｂより下流側に接続されている。
当該比較例に係る構成において処理室２０１をクリーニングする際には、マスフローコントローラ３５２と真空計４００とバルブ２４３ｄとを用いてマスフローコントローラ３５２の流量およびバルブ２４３ｄの開度を調整して処理室２０１内の圧力を制御しながら、クリーニングガス供給管３５０からＮＦ３ガスを処理室２０１に供給する。ＮＦ３ガスを供給し始めてから所定時間が経過したら、バルブ３５４を閉じてＮＦ３ガスの供給を停止し、処理室２０１のクリーニングが終了する。
当該比較例に係る構成では、図４中実線で示す通り、処理室２０１内の圧力は、ＮＦ３ガスの供給の開始とともに上昇し、その後は一定の値を維持し、最終的にＮＦ３ガスの供給の停止に伴って下降する。この場合、処理室２０１内の圧力が一定に維持されている間は、圧力値が一定であることから、その圧力値では剥離しない不要なＳｉＮ膜はそのまま処理室２０１内に残る可能性がある。更には、処理室２０１内で一定のガスの流通経路が確保され、ガスの流れ難いデッドスペースが形成され、そのデッドスペースにＳｉＮ膜が残る可能性が高い。
これに対し、ステップＣ１、Ｃ２を繰り返す上記実施例に係る構成では、図４中点線で示す通り、処理室２０１内の圧力は、ステップＣ１のＮＦ３ガスの供給とともに上昇してステップＣ２のＮＦ３ガスの排気に伴って下降し、これが交互に繰り返される。そのため、本実施例に係る構成では、比較例に係る構成とは異なり、処理室２０１内の圧力値が一定の値を維持するような期間がないか又はほとんどなく、むしろそれとは逆に処理室２０１に対し圧力変動が付与される。そのため、処理室２０１内の圧力値が最大の値となっても剥離しない不要なＳｉＮ膜は、圧力変動を受けて処理室２０１内から排気される可能性は高い。
更に、本実施例に係る構成では、上記の通り、処理室２０１内の圧力値が一定の値を維持するような期間がないか又はほとんどないから、処理室２０１内で一定のガスの流通経路が確保されるようなことが考え難く、ガスの流れ難いデッドスペースが形成されているようなことも考え難い。以上から、本実施例に係る構成では、ガスの流れ難い領域のＳｉＮ膜も含めて処理室２０１に蓄積していたＳｉＮ膜を十分に除去することができる。
なお、図４で示す結果は、圧力計４００を用いながら処理室２０１内の圧力を１０Ｔｏｒｒ以内の範囲で実行して得られたものであり、図４中点線で示す結果はガス排気管４０２とバルブ４０４とを使用せずに得られたものである。
以上、本発明の好ましい実施例を説明したが、本発明の好ましい実施の形態によれば、
基板を処理する処理室と、
前記処理室を排気するための排気路と、
前記排気路を介して前記処理室内の雰囲気を排気する排気手段と、
前記排気路を開閉する排気バルブと、
成膜に寄与する原料ガスを前記処理室内に供給する原料ガス供給手段と、
前記原料ガスの供給に伴って前記処理室内に付着する付着物を除去するクリーニングガスを前記処理室に供給するクリーニングガス供給手段と、
制御部と、を含む基板処理装置であって、
前記クリーニングガス供給手段は、
前記クリーニングガスを前記処理室に供給する第１供給路と、
前記第１供給路の開閉を行う第１ガス供給バルブと、を有し、
前記制御部は、前記排気バルブおよび前記第１供給バルブを制御して、前記処理室の排気を止めた状態で前記クリーニングガスを前記第１供給路から前記処理室に供給する基板処理装置が提供される。
好ましくは、
前記原料ガス供給手段は、
前記原料ガスのうちの第１の原料ガスを供給する第２供給路と、
前記第２供給路の開閉を行う第２ガス供給バルブと、を有し、
前記第２供給路は、前記第１ガス供給バルブの下流側で前記第１供給路に連通される。
この場合に、好ましくは、
前記原料ガス供給手段は、
前記原料ガスのうちの第２の原料ガスであって、前記第１の原料ガスとは異なる前記第２の原料ガスを前記処理室に供給する第３供給路と、
前記第３供給路の開閉を行う第３ガス供給バルブと、をさらに有し、
前記制御部は、前記排気バルブ、前記第２供給バルブおよび前記第３供給バルブを制御して、前記第１の原料ガスと前記第２の原料ガスの前記処理室への交互供給を繰り返す。
また、好ましくは、
前記第１供給路は、前記第１ガス供給バルブの下流に設けられた前記クリーニングガスを溜める第１ガス溜りと、前記第１ガス溜りの下流に設けられた第４ガス供給バルブとをさらに有し、
前記制御部は、前記クリーニングガスを前記処理室に供給する際には、前記排気バルブ、前記第１供給バルブおよび前記第４供給バルブを制御して、前記クリーニングガスを前記第１供給路に流して前記ガス溜まりに溜め、前記処理室の排気を止めた状態で前記第１ガス溜まりから該第１ガス溜まりに溜めた前記クリーニングガスを前記処理室に供給する。
この場合に、好ましくは、
前記制御部は、前記クリーニングガスを前記処理室に供給する際には、前記排気バルブ、前記第1ガス供給バルブおよび前記第４ガス供給バルブを制御して、前記クリーニングガスを前記第１ガス溜まりに溜める工程と、前記第１ガス溜まりに溜めた前記クリーニングガスを前記処理室に供給する工程とを所定回数繰り返す。
また、本発明の好ましい実施の形態によれば、
基板を処理する処理室と、
前記処理室の外部に配設され、前記処理室内を加熱する加熱手段と、
前記処理室を排気するための排気路と、
前記排気路を介して前記処理室内の雰囲気を排気する排気手段と、
前記排気路を開閉する排気バルブと、
成膜に寄与する原料ガスを前記処理室内に供給する原料ガス供給手段と、
前記原料ガスの供給に伴って前記処理室内に付着する付着物を除去するクリーニングガスを前記処理室に供給するクリーニングガス供給手段と、
制御部と、を含む基板処理装置であって、
前記クリーニングガス供給手段は、
前記クリーニングガスを前記処理室に供給する第１供給路と、
前記第１供給路の開閉を行う第１ガス供給バルブと、
前記処理室の下部であって前記加熱手段より下側の前記下部に連通し、前記クリーニングガスを前記処理室に供給する第２供給路と、
前記第２供給路の開閉を行う第２供給バルブと、を有し、
前記原料ガス供給手段は、
前記第１ガス供給バルブの下流側で前記第１供給路に接続され、前記原料ガスのうちの第１の原料ガスを供給する第３供給路と、
前記第３供給路の開閉を行う第３ガス供給バルブと、
前記原料ガスのうちの第２の原料ガスであって、前記第１の原料ガスとは異なる前記第２の原料ガスを前記処理室に供給する第４供給路と、
前記第４供給路の開閉を行う第４ガス供給バルブと、を有し、
前記制御部は、前記第１の原料ガス及び前記第２の原料ガスを供給して前記基板に所望の膜を成膜する際には、前記排気バルブ、前記第３ガス供給バルブおよび前記第４ガス供給バルブを制御して、前記第１の原料ガスおよび前記第２の原料ガスを交互に供給し、
前記クリーニングガスを供給する際には、前記排気バルブ、前記第１ガス供給バルブおよび前記第２ガス供給バルブを制御して、前記処理室の排気を止めた状態で前記第１供給路および前記第２供給路から前記クリーニングガスを供給する基板処理装置が提供される。
好ましくは、
前記制御部は、前記クリーニングガスを供給する際は、前記第１ガス供給バルブおよび前記第２ガス供給バルブを制御して、前記第１供給路および前記第２供給路から同時に前記クリーニングガスを供給する。
また、好ましくは、
前記第１供給路は、前記クリーニングガスを溜める第１ガス溜りと、前記第１ガス溜りの下流に設けられた第５ガス供給バルブとをさらに有し、
前記第２供給路は、前記クリーニングガスを溜める第２ガス溜りと、前記第２ガス溜りの下流に設けられた第６ガス供給バルブとをさらに有し、
前記制御部は、前記クリーニングガスを前記処理室に供給する際には、前記排気バルブ、前記第１ガス供給バルブ、前記第２供給バルブ、前記第５ガス供給バルブおよび前記第６供給バルブを制御して、前記クリーニングガスを前記第１供給路および第２供給路に流して前記第１ガス溜りおよび前記第２ガス溜りに溜め、前記処理室の排気を止めた状態で前記第１ガス溜まりおよび前記第２ガス溜りから前記第１ガス溜まりおよび前記第２ガス溜りに溜めた前記クリーニングガスを前記処理室に供給する。
この場合に、好ましくは、
前記制御部は、前記クリーニングガスを前記処理室に供給する際には、前記排気バルブ、前記第１ガス供給バルブ、前記第２供給バルブ、前記第５ガス供給バルブおよび前記第６供給バルブを制御して、前記クリーニンングガスを前記第１ガス溜りおよび前記第２ガス溜りに溜める工程と、前記第ガス溜りおよび前記第２ガス溜りに溜めた前記クリーニングガスを前記処理室に供給する工程とを所定回数繰り返す。
好ましくは、前記クリーニングガスを前記処理室に供給する前後の前記処理室内の圧力差は、７〜４００Ｔｏｒｒである。
より好ましくは、前記クリーニングガスを前記処理室に供給する前後の前記処理室内の圧力差は、７〜３０Ｔｏｒｒである。
好ましくは、前記クリーニングガスはハロゲン系ガスである。
より好ましくは、前記クリーニングガスは、ＮＦ３、Ｆ２、ＨＦ、ＣｌＦ３、ＢＣｌ３からなる群より選ばれる少なくとも一つのガスである。
好ましくは、前記第１ガス供給路に流すクリーニングガスと前記第２供給路に流すクリーニングガスは互いに組成が異なる。
また、本発明の好ましい実施の形態によれば、
基板を処理する処理室と、
前記処理室を排気するための排気路と、
前記排気路を介して前記処理室内の雰囲気を排気する排気手段と、
前記排気路を開閉する排気バルブと、
成膜に寄与する原料ガスを前記処理室内に供給する原料ガス供給手段と、
前記処理室内に付着する付着物を除去するクリーニングガスを前記処理室に供給するクリーニングガス供給手段と、
制御部と、を含む基板処理装置であって、
前記クリーニングガス供給手段は、
前記クリーニングガスを供給する第１供給路と、
前記第１供給路から分岐し、上流側から第１ガス供給バルブ、前記クリーニングガスを溜める第１ガス溜りおよび第２ガス供給バルブを有する第２供給路と、
前記第１供給路から分岐し、上流側から第３ガス供給バルブ、前記クリーニングガスを溜める第２ガス溜りおよび第４ガス供給バルブを有する第３供給路と、
前記第２供給路と前記第３供給路とが合流して前記処理室へ前記クリーニングガスを供給する第４供給路と、を有し、
前記制御部は、
前記クリーニングガスを供給する際には、前記排気バルブ、前記第１ガス供給バルブ、前記第２ガス供給バルブ、第３ガス供給バルブおよび第４ガス供給バルブを制御して、前記クリーニングガスを前記第２供給路に流して前記第１ガス溜りに溜めると共に、前記処理室の排気を止めた状態で前記第１ガス溜りから該第１ガス溜りに溜めた前記クリーニングガスを前記処理室に供給する工程と、前記クリーニングガスを前記第３供給路に流して前記第２ガス溜りに溜めると共に、前記処理室の排気を止めた状態で前記第２ガス溜りから該第２ガス溜りに溜めた前記クリーニングガスを前記処理室に供給する工程とを交互に所定回数繰り返す基板処理装置が提供される。
また、本発明の好ましい実施の形態によれば、
処理室に収容された基板に原料ガスを供給して前記基板に所望の膜を形成する工程と、
前記処理室に、前記処理室の排気を止めた状態でクリーニングガスを供給する工程と、を有する半導体装置の製造方法が提供される。
本発明の好ましい実施例に係る基板処理装置の概略的な構成を示す斜透視図である。 本発明の好ましい実施例で使用される縦型の処理炉とそれに付随する部材との概略構成図であり、特に処理炉部分を縦方向に切断した縦断面図である。 本発明の好ましい実施例で使用される縦型の処理炉の概略構成図であって、特に処理炉部分を横方向に切断した横断面図である。 本発明の好ましい実施例とその比較例とにおけるクリーニング時の処理室内の圧力と時間との関係を示す概略図である。 本発明の好ましい実施例で使用される縦型の処理炉におけるデッドスペースを説明するための縦断面図である。 本発明の好ましい実施例で使用される縦型の処理炉におけるデッドスペースを説明するための横断面図である。 ２つのガス溜め部を並列に設けた場合の例を説明するための図である。 処理室内に設けたノズルおよび処理室下部に連接した短管の両方からクリーニングガスを供給し、ノズルの上流側に並列に設けられた２つのガス溜め部および短管の上流側に設けられたガス溜め部を使用する場合を説明するためのシーケンス図である。 処理室内に設けたノズルおよび処理室下部に連接した短管の両方からクリーニングガスを供給し、ノズルの上流側に設けられたガス溜め部および短管の上流側に設けられたガス溜め部を使用する場合を説明するためのシーケンス図である。 処理室内に設けたノズルのみからクリーニングガスを供給し、ノズルの上流側に並列に設けられたガス溜め部のみを使用する場合を説明するためのシーケンス図である。 処理室内に設けたノズルおよび処理室下部に連接した短管の両方からクリーニングガスを供給し、ノズルの上流側に並列に設けられたガス溜め部および短管の上流側に設けられたガス溜め部を使用しない場合を説明するためのシーケンス図である。 処理室内に設けたノズルのみからクリーニングガスを供給し、ノズルの上流側に並列に設けられたガス溜め部を使用しない場合を説明するためのシーケンス図である。 図２の処理炉とその付随部材に対する比較例を示す概略構成図である。
符号の説明
１０１ 基板処理装置
１０５ カセット棚
１０７ 予備カセット棚
１１０ カセット
１１１ 筐体
１１４ カセットステージ
１１５ ボートエレベータ
１１８ カセット搬送装置
１１８ａ カセットエレベータ
１１８ｂ カセット搬送機構
１２３ 移載棚
１２５ ウエハ移載機構
１２５ａ ウエハ移載装置
１２５ｂ ウエハ移載装置エレベータ
１２５ｃ ツイーザ
１２８ アーム
１３４ａ、１３４ｂ クリーンユニット
１４７ 炉口シャッタ
２００ ウエハ
２０１ 処理室
２０２ 処理炉
２０３ 反応管
２０７ ヒータ
２０９ マニホールド
２１７ ボート
２１８ ボート支持台
２１９ シールキャップ
２２０ Ｏリング
２２４ プラズマ生成領域
２３１ ガス排気管
２３２ａ、２３２ｂ 原料ガス供給管
２３３、２３４ ノズル
２３７ バッファ室
２４１ａ、２４１ｂ マスフローコントローラ
２４３ａ、２４３ｂ、２４３ｃ、２４３ｃ１、２４３ｃ２、２４３ｄ バルブ
２４６ 真空ポンプ
２４７、２４７１、２４７２ ガス溜め部
２４８ａ、２４８ｂ、２４８ｃ、２４８ｄ ガス供給孔
２４９ ガス供給部
２６７ ボート回転機構
２６９、２７０ 棒状電極
２７２ 整合器
２７３ 高周波電源
２７５ 電極保護管
３００ クリーニングガス供給管
３０１ 短管
３０２ マスフローコントローラ
３０４ バルブ
３０６ ガス溜め部
３０８ バルブ
３５０ クリーニングガス供給管
３５２ マスフローコントローラ
３５４ ３５４１、３５４２ バルブ
４００ 真空計
４０２ ガス排気管
４０４ バルブ
５０１〜５０６ デッドスペース

Claims (5)

  1. 基板を処理する処理室と、
    前記処理室を排気するための排気路と、
    前記排気路を介して前記処理室内の雰囲気を排気する排気手段と、
    前記排気路を開閉する排気バルブと、
    成膜に寄与する原料ガスを前記処理室内に供給する原料ガス供給手段と、
    前記原料ガスの供給に伴って前記処理室内に付着する付着物を除去するクリーニングガスを前記処理室に供給するクリーニングガス供給手段と、
    制御部と、を含む基板処理装置であって、
    前記クリーニングガス供給手段は、
    前記クリーニングガスを前記処理室に供給する供給路と、
    前記供給路の開閉を行う第１ガス供給バルブと、を有し、
    前記制御部は、前記排気バルブおよび前記第１供給バルブを制御して、前記処理室の排気を止めた状態で前記クリーニングガスを前記供給路から前記処理室に供給する基板処理装置。
  2. 前記供給路は、前記第１ガス供給バルブの下流に設けられた前記クリーニングガスを溜めるガス溜りと、前記ガス溜りの下流に設けられた第２ガス供給バルブとをさらに有し、
    前記制御部は、前記クリーニングガスを前記処理室に供給する際には、前記排気バルブ、前記第１供給バルブおよび前記第２供給バルブを制御して、前記クリーニングガスを前記供給路に流して前記ガス溜まりに溜め、前記処理室の排気を止めた状態で前記ガス溜まりから該ガス溜まりに溜めた前記クリーニングガスを前記処理室に供給する請求項１記載の基板処理装置。
  3. 基板を処理する処理室と、
    前記処理室の外部に配設され、前記処理室内を加熱する加熱手段と、
    前記処理室を排気するための排気路と、
    前記排気路を介して前記処理室内の雰囲気を排気する排気手段と、
    前記排気路を開閉する排気バルブと、
    成膜に寄与する原料ガスを前記処理室内に供給する原料ガス供給手段と、
    前記原料ガスの供給に伴って前記処理室内に付着する付着物を除去するクリーニングガスを前記処理室に供給するクリーニングガス供給手段と、
    制御部と、を含む基板処理装置であって、
    前記クリーニングガス供給手段は、
    前記クリーニングガスを前記処理室に供給する第１供給路と、
    前記第１供給路の開閉を行う第１ガス供給バルブと、
    前記処理室の下部であって前記加熱手段より下側の前記下部に連通し、前記クリーニングガスを前記処理室に供給する第２供給路と、
    前記第２供給路の開閉を行う第２供給バルブと、を有し、
    前記原料ガス供給手段は、
    前記第１ガス供給バルブの下流側で前記第１供給路に接続され、前記原料ガスのうちの第１の原料ガスを供給する第３供給路と、
    前記第３供給路の開閉を行う第３ガス供給バルブと、
    前記原料ガスのうちの第２の原料ガスであって、前記第１の原料ガスとは異なる前記第２の原料ガスを前記処理室に供給する第４供給路と、
    前記第４供給路の開閉を行う第４ガス供給バルブと、を有し、
    前記制御部は、前記第１の原料ガス及び前記第２の原料ガスを供給して前記基板に所望の膜を成膜する際には、前記排気バルブ、前記第３ガス供給バルブおよび前記第４ガス供給バルブを制御して、前記第１の原料ガスおよび前記第２の原料ガスを交互に供給し、
    前記クリーニングガスを供給する際には、前記排気バルブ、前記第１ガス供給バルブおよび前記第２ガス供給バルブを制御して、前記処理室の排気を止めた状態で前記第１供給路および前記第２供給路から前記クリーニングガスを供給する基板処理装置。
  4. 前記第１供給路は、前記クリーニングガスを溜める第１ガス溜りと、前記第１ガス溜りの下流に設けられた第５ガス供給バルブとをさらに有し、
    前記第２供給路は、前記クリーニングガスを溜める第２ガス溜りと、前記第２ガス溜りの下流に設けられた第６ガス供給バルブとをさらに有し、
    前記制御部は、前記クリーニングガスを前記処理室に供給する際には、前記排気バルブ、前記第１ガス供給バルブ、前記第２供給バルブ、前記第５ガス供給バルブおよび前記第６供給バルブを制御して、前記クリーニングガスを前記第１供給路および第２供給路に流して前記第１ガス溜りおよび前記第２ガス溜りに溜め、前記処理室の排気を止めた状態で前記第１ガス溜まりおよび前記第２ガス溜りから前記第１ガス溜まりおよび前記第２ガス溜りに溜めた前記クリーニングガスを前記処理室に供給する請求項３記載の基板処理装置。
  5. 処理室に収容された基板に原料ガスを供給して前記基板に所望の膜を形成する工程と、
    前記処理室に、前記処理室の排気を止めた状態でクリーニングガスを供給する工程と、を有する半導体装置の製造方法。
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