JP2017103356A - 基板処理装置、半導体装置の製造方法およびプログラム - Google Patents

基板処理装置、半導体装置の製造方法およびプログラム Download PDF

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Abstract

【課題】基板への処理均一性を向上する基板処理装置を提供する。【解決手段】基板２１１を加熱する第１加熱部２１３が設けられた基板支持部２１２と、基板支持部２１２の上側に設けられ基板２１１に処理ガスを供給するガス供給部と、基板支持部２１２上の処理空間の雰囲気を排気する第１排気口２２１と、基板支持部２１２と対向して設けられたガス分散部と、ガス供給部とガス分散部との間のバッファ空間を排気する第２排気口２４０を設けた蓋部２３１と、バッファ空間内に設け、第２排気口２４０と少なくとも一部が対向する第２加熱部２７１と、処理ガスを整流するガス整流部２７０と、第２加熱部２７１を制御する制御部と、を設ける。【選択図】図１

Description

本発明は、基板処理装置、半導体装置の製造方法およびプログラムに関する。
半導体装置（デバイス）の製造工程の一工程として、基板に対して処理ガスと反応ガスを供給し、基板に膜を形成する処理工程が行われている。
しかしながら、基板の温度分布が不均一になり、処理均一性が低下することがある。
本発明の目的は、基板の処理均一性を向上させる技術を提供することにある。
一態様によれば、基板を加熱する第１加熱部が設けられた基板支持部と、基板支持部の上側に設けられ基板に処理ガスを供給するガス供給部と、基板支持部上の処理空間の雰囲気を排気する第１排気口と、基板支持部と対向して設けられたガス分散部と、ガス供給部とガス分散部との間のバッファ空間を排気する第２排気口が設けられた蓋部と、バッファ空間内に設けられ、第２排気口と少なくとも一部が対向する第２加熱部を有し、処理ガスを整流するガス整流部と、第２加熱部を制御する制御部と、を有する技術が提供される。
本開示に係る技術によれば、少なくとも基板の処理均一性を向上させることができる。
一実施形態に係る基板処理装置の概略構成図である。 一実施形態に係る第２加熱部の概略構成図である。 一実施形態に係る第２加熱部の温度測定部と電力供給制御部との接続関係を示す図である。 一実施形態で好適に用いられる基板処理装置のガス供給系統の概略構成図である。 一実施形態で好適に用いられる基板処理装置のコントローラの概略構成図である。 一実施形態で好適に用いられる第１のテーブル図である。 一実施形態で好適に用いられる第２のテーブル図である。 一実施形態で好適に用いられる第３のテーブル図である。 一実施形態に係る基板処理工程を示すフロー図である。 一実施形態に係るシャワーヘッドへのガス供給シーケンス図である。 一実施形態に係る基板処理システムの横断面の概略図である。
＜第１実施形態＞
以下に本発明の第１実施形態を図面に即して説明する。
（１）基板処理装置の構成
まず、第１実施形態に係る基板処理装置について説明する。
本実施形態に係る処理装置１００について説明する。基板処理装置１００は、薄膜形成ユニットであり、図１に示されているように、枚葉式基板処理装置として構成されている。基板処理装置１００では、半導体デバイス製造の一工程が行われる。ここで、半導体デバイスとは、集積回路や、電子素子単体（抵抗素子、コイル素子、キャパシタ素子、半導体素子として機能する膜）のいずれか、若しくは複数を含むものを言う。また、半導体デバイスの製造途中で必要となるダミー膜を形成する工程等が行われる。
ここで、発明者等は、基板処理装置１００で、処理温度が高温になった場合に、以下の課題のいずれか又は複数の課題を生じることを見出した。ここで、高温とは、例えば４００℃〜８５０℃の温度である。
＜課題１＞
処理温度が高温になった場合、ヒータ２１３からの熱が、上部容器２０２ａ方向へ発散し、ウエハ２００の温度均一性が低下し、処理均一性が低下する課題が有る。ここで、熱の発散は、熱伝導や熱伝達等の熱の移動で生じる。また、熱の発散は、例えば、ガス分散部としてのガス分散板２３４ａの外周、整流板２７０の外周や上方、第２排気部としての排気口２４０起こり、基板処理装置１００の外部や、処理室２０１と比較して低温の部分へ熱が移動する。
＜課題２＞
熱の発散を補償するようヒータ２１３を制御する必要があるため、消費電力が増大する。
＜課題３＞
基板と上部容器２０２ａの蓋２３１との間で温度差が発生するため、それらの間に設けられた分散板２３４ａに熱応力がかかる。その熱応力によって、分散板２３４ａが変形したり、破損したりする可能性が有る。また、分散板２３４ａに付着した膜が熱応力によって剥がれ、パーティクルが発生することが有る。
＜課題４＞
整流部２７０の上端と下端の間や中心と外周の間で温度差が生じるため、熱応力発生する。そのため、整流板２７０の表面に付着した膜が剥がれ、パーティクルが発生することが有る。
＜課題５＞
排気ガイド２３５の上端と下端の間や中心と外周の間で、温度差を生じ、熱応力が加わり、整流板２７０の裏面や排気流路２３８に付着した膜が剥がれ、パーティクルが発生することが有る。
発明者等は、これらの課題を解決する技術として、以下の様な基板処理装置を見出した。
図１に示すとおり、基板処理装置１００は処理容器２０２を備えている。処理容器２０２は、例えば横断面が円形であり扁平な密閉容器として構成されている。また、処理容器２０２は、例えばアルミニウム（Ａｌ）やステンレス（ＳＵＳ）などの金属材料または、石英により構成されている。処理容器２０２内には、基板としてのシリコンウエハ等のウエハ２００を処理する処理空間（処理室）２０１、搬送空間２０３が形成されている。処理容器２０２は、上部容器２０２ａと下部容器２０２ｂで構成される。上部容器２０２ａと下部容器２０２ｂの間には仕切り板２０４が設けられる。上部処理容器２０２ａに囲まれた空間であって、仕切り板２０４よりも上方の空間を処理空間（処理室ともいう）２０１と呼び、下部容器２０２ｂに囲まれた空間であって、仕切り板２０４よりも下方の空間を搬送空間２０３と呼ぶ。
下部容器２０２ｂの側面には、ゲートバルブ２０５に隣接した基板搬入出口１４８０が設けられており、ウエハ２００は基板搬入出口１４８０を介して図示しない搬送室との間を移動する。下部容器２０２ｂの底部には、リフトピン２０７が複数設けられている。更に、下部容器２０２ｂは接地されている。
処理室２０１内には、ウエハ２００を支持する基板支持部２１０が設けられている。基板支持部２１０は、ウエハ２００を載置する載置面２１１と、載置面２１１と外周面２１５を表面に持つ基板載置台２１２とを有する。好ましくは、第１加熱部としてのヒータ２１３を設ける。第１加熱部を設けることにより、基板を加熱させ、基板上に形成される膜の品質を向上させることができる。基板載置台２１２には、リフトピン２０７が貫通する貫通孔２１４が、リフトピン２０７と対応する位置にそれぞれ設けられていても良い。なお、基板載置台２１２の表面に形成された載置面２１１の高さを外周面２１５よりもウエハ２００の厚さに相当する長さ分低く形成しても良い。この様に構成することで、ウエハ２００の上面の高さと基板載置台２１２の外周面２１５との高さの差が小さくなり、差によって発生するガスの乱流を抑制することができる。また、ガスの乱流がウエハ２００への処理均一性に影響を与えない場合は、外周面２１５の高さを載置面２１１と同一平面上の高さ以上となるように構成しても良い。
第１加熱部としてのヒータ２１３には電力供給線２１３ｂが接続される。電力供給線２１３ｂのうち、ヒータ２１３と異なる側には、ヒータ２１３の温度を制御するための電力制御部２１３ｃが接続される。また、ヒータ２１３の近傍には、ヒータ２１３の温度を計測する温度検出部２１３ｄが設けられる。温度検出部２１３ｄは配線２１３ｅを介して、第１温度測定部２１３ｆに接続される。
温度制御部としての電力制御部２１３ｃはコントローラ２６０に電気的に接続される。コントローラ２６０は電力制御部２１３ｃに対して、ヒータ２１３を制御するための電力値を送信し、それを受信した電力制御部２１３ｂはその情報に基づいた電力をヒータ２１３に供給し、ヒータ２１３の温度を制御する。
第１温度測定部２１３ｆは、温度検出部２１３ｄ，配線２１３ｅを介してヒータ２１３の温度を計測する。検出した温度は、電圧値として計測される。後述の他の温度測定部も同様に、温度は、電圧値として計測される。第１温度測定部２１３ｆで計測された温度（電圧値）は、第１温度測定部２１３ｆでアナログ／デジタル変換され、温度データ（温度情報）を生成する。第１温度測定部２１３ｆはコントローラ２６０に電気的に接続されており、生成された温度情報をコントローラ２６０に送信する。また、第１温度測定部２１３ｆは、電力制御部２１３ｃへ温度情報を送信可能に構成されていても良く、電力制御部２１３ｃは、第１温度測定部２１３ｆから送信された温度情報を基に、ヒータ２１３の温度が所定の温度になるようにフィードバック制御可能に構成しても良い。
基板載置台２１２はシャフト２１７によって支持される。シャフト２１７は、処理容器２０２の底部を貫通しており、更には処理容器２０２の外部で昇降機構２１８に接続されている。昇降機構２１８を作動させてシャフト２１７及び基板載置台２１２を昇降させることにより、基板載置面２１１上に載置されるウエハ２００を昇降させることが可能に構成される。なお、シャフト２１７下端部の周囲はベローズ２１９により覆われており、処理室２０１内は気密に保持されている。更には、シャフト２１７の内側には、電力供給線２１３ｂと配線２１３eが引き回されている。
基板載置台２１２は、ウエハ２００の搬送時には、基板載置面２１１が基板搬入出口２０６の位置（ウエハ搬送位置）となるように下降し、ウエハ２００の処理時には図１で示されるように、ウエハ２００が処理室２０１内の処理位置（ウエハ処理位置）まで上昇する。
具体的には、基板載置台２１２をウエハ搬送位置まで下降させた時には、リフトピン２０７の上端部が基板載置面２１１の上面から突出して、リフトピン２０７がウエハ２００を下方から支持するようになっている。また、基板載置台２１２をウエハ処理位置まで上昇させたときには、リフトピン２０７は基板載置面２１１の上面から埋没して、基板載置面２１１がウエハ２００を下方から支持するようになっている。なお、リフトピン２０７は、ウエハ２００と直接触れるため、例えば、石英やアルミナなどの材質で形成することが望ましい。なお、リフトピン２０７に昇降機構を設けて、基板載置台２１２とリフトピン２０７が相対的に動くように構成してもよい。
（排気部）
処理室２０１（上部容器２０２ａ）の内壁上面には、処理室２０１の雰囲気を排気する第１排気部としての第１排気口２２１が設けられている。第１排気口２２１には第1排気管としての排気管２２４が接続されており、排気管２２４には、処理室２０１内を所定の圧力に制御するＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）等の圧力調整器２２７、真空ポンプ２２３が順に直列に接続されている。主に、第１排気口２２１、排気管２２４、圧力調整器２２７により、第１の排気部（排気ライン）が構成される。なお、真空ポンプ２２３を第１の排気部に含めるように構成しても良い。
バッファ空間２３２の内壁上面には、バッファ空間２３２の雰囲気を排気する第２排気部としての第２排気口（シャワーヘッド排気口）２４０が設けられている。第２排気口２４０には第２排気管としての排気管２３６が接続されており、排気管２３６には、バルブ２３７等が順に直列に接続されている。主に、シャワーヘッド排気口２４０、バルブ２３７、排気管２３６により、第２の排気部（排気ライン）が構成される。
（ガス導入口）
上部容器２０２ａの上面（天井壁）には処理室２０１内に各種ガスを供給するためのガス導入口２４１が設けられている。ガス供給部であるガス導入口２４１に接続される各ガス供給ユニットの構成については後述する。この様に中央から供給する構成によれば、バッファ空間２３２内のガス流れが中心から外周に向かって流れ、空間内のガス流れを均一にし、ウエハ２００へのガス供給量を均一化させることができる。
（ガス分散ユニット）
ガス分散ユニットとしてのシャワーヘッド２３４は、バッファ室（空間）２３２、ガス分散部としての分散板２３４ａ、整流部２７０により構成されている。シャワーヘッド２３４は、ガス導入口２４１と処理室２０１との間に設けられている。ガス導入口２４１から導入される処理ガスはシャワーヘッド２３４のバッファ空間２３２に供給され、分散孔２３４ｂを介して、処理室２０１に供給される。シャワーヘッド２３４を構成する、分散板２３４ａと整流部２７０は、例えば、石英、アルミナなどの耐熱材料のいずれか若しくは複合材料で構成される。
ガス整流部２７０には、第２の加熱部としてのヒータ（整流部ヒータ）２７１が設けられており、整流部２７０、バッファ空間２３２内の雰囲気、分散板２３４ａ、蓋２３１の少なくとも何れかを加熱可能に構成される。
また、第２の加熱部としてのヒータは、図２に示す様に、分割されて構成され、ゾーン毎（中心部２７１ａ，中間部２７１ｂ，外周部２７１ｃ）に加熱可能に構成される。好ましくは、後述するように、第２排気口２４０と対向するゾーンの温度を高くする様に第２の加熱部２７０を制御する。例えば、第２排気口２４０と対向するゾーンが中心部２７１ａであれば、中心部２７１ａの温度を高くする様に第２の加熱部２７０を制御する。基板支持部２１０に設けられた第１加熱部としてのヒータ２１３からの熱が、第２排気口２４０を介して基板処理装置１００の外へ流出することによって、ウエハ２００の温度分布や、処理室２０１の温度分布が不均一になることを抑制することができる。
なお、シャワーヘッド２３４の蓋２３１を導電性のある金属で形成して、バッファ空間２３２又は処理室２０１内に存在するガスを励起するための活性化部（励起部）としても良い。この際には、蓋２３１と上部容器２０２ａとの間には絶縁ブロック２３３が設けられ、蓋２３１と上部容器２０２ａの間を絶縁している。活性化部としての電極（蓋２３１）には、整合器２５１と高周波電源２５２を接続し、電磁波（高周波電力やマイクロ波）が供給可能に構成されても良い。
また、好ましくは、蓋２３１の外周部２３１ｂと分散板２３４ａの外周部との間には、断熱部としての断熱材２３９が設けられている。断熱材２３９を設けることによって、ヒータ２１３や第２加熱部２７１から、上部容器シール部２０２ｃや、下部容器シール部２０２ｄへの熱伝導を抑制することができる。これにより、上部容器シール部２０２ｃや下部容器シール部２０２ｄの劣化を抑制することができる。また、蓋の外周部２３１ｂと仕切板２０４との熱膨張差を小さくし、熱膨張ズレによるシール性の低下を抑制することができる。なお、断熱材２３９は、石英，アルミナ，等のいずれか若しくは、これらを組み合わせた材料で構成される。
シャワーヘッド２３４は、バッファ空間２３２と処理室２０１の間で、ガス導入口２４１から導入されるガスを分散させるための機能を有している。
整流板２７０は、ガス導入口２４１を中心としてウエハ２００の径方向に向かうにつれ径が広がる円錐形状である。整流板２７０の外周下端は、基板２００の端部よりも外周に位置する様に構成される。
図２に整流板２７０に設けられた第２加熱部（整流部加熱体）２７１をウエハ２００側から見た図を示す。図のように、第２加熱部２７１は、複数のゾーンで構成され、中心のゾーンは、第２排気部としての排気口２４０に対向するように構成され、排気口２４０からの熱逃げを補償可能に構成されている。
また、シャワーヘッドの蓋２３１には、第３の加熱部（蓋加熱体）２７２が設けられ、バッファ室２３２の排気流路２３８や、蓋上部２３１ａ等を加熱可能に構成されている。第３の加熱部２７２には電力供給線２７２１が接続され、電力供給線２７２１のうち、第３の加熱部と異なるが側には電力供給制御部２７２２が接続される。
温度制御部としての電力制御部２７２２は、配線２７２３を介してコントローラ２６０に電気的に接続される。コントローラ２６０は電力制御部２７２２に対して、第３加熱部２７２を制御するための電力値を送信し、それを受信した電力制御部２７２２はその情報に基づいた電力を第３加熱部２７２に供給し、第３加熱部２７２の温度を制御する。
更には、第３の加熱部２７１の近傍には、温度検出部２７２４が設けられる。温度検出部２７２４は、配線２７２５を介して第３温度測定部２７２６に接続されており、第３温度測定部２７２６によって第３の加熱部２７２の温度をモニタ可能としている。
第３温度測定部２７２６計測された温度（電圧値）は、第３温度測定部２７２６でアナログ／デジタル変換され、温度データ（温度情報）を生成する。第３温度測定部２７２６はコントローラ２６０に電気的に接続されており、生成された温度情報をコントローラ２６０に送信する。また、第３温度測定部２７２６は、電力制御部２７２２へ温度情報を送信可能に構成されていても良く、電力制御部２７２２は、第３温度測定部２７２６から送信された温度情報を基に、第３の加熱部２７２の温度が所定の温度になるようにフィードバック制御可能に構成しても良い。
なお、排気流路２３８は、整流部２７０と、蓋２３１に設けられた排気ガイド２３５とで構成されており、蓋加熱体２７２は、蓋２３１と排気ガイド２３５を介して、排気流路２３８を加熱可能に構成されている。
続いて、図３を用いて第２の加熱部２７１の周辺の構成について説明する。図３に記載されているように、第２の加熱部２７１には、ゾーンごとに電力供給線２８１１が接続されており、ゾーンごとに第２の加熱部の温度を制御可能としている。電力供給線２８１１は第２の加熱部２７１に電力を供給する電力供給制御部２８１２に接続される。
具体的には、中心部２７１ａには電力供給線２８１１ａが接続され、中間部２１７ｂには電力供給線２８１１ｂが接続され、外周部２７１ｃには電力供給線２８１１ｃが接続される。更に、電力供給線２８１１ａは電力供給制御部２８１２aに接続され、電力供給線２８１１ｂは電力供給制御部２８１２ｂに接続され、電力供給線２８１１ｃは電力供給制御部２８１２ｃに接続される。
温度制御部としての電力制御部２８１２（電力供給制御部２８１２a、電力供給制御部２８１２ｂ、電力供給制御部２８１２ｃ）は、配線２８１３を介してコントローラ２６０に電気的に接続される。コントローラ２６０は電力制御部２８１２に対して、第２加熱部２７１を制御するための電力値（設定温度データ）を送信し、それを受信した電力制御部２８１２はその情報に基づいた電力を第２加熱部２７１（中心部２７１ａ、中間部２１７ｂ、外周部２７１ｃ）に供給し、第２加熱部２７１の温度を制御する。
更には、図３に記載されているように、第２の加熱部２７１の近傍には、各ゾーンに対応した温度検出部２８２１が設けられる。温度検出部２８２１は、配線２８２２を介して温度測定部２８２３に接続されており、ゾーンごとの温度を検出可能としている。
具体的には、中心部２７１ａ近傍には温度検出部２８２１ａが設けられる。温度検出部２８２１ａは、配線２８２２ａを介して第２温度測定部２８２３ａに接続される。中間部２７１ｂ近傍には温度検出部２８２１ｂが設けられる。温度検出部２８２１ｂは、配線２８２２ｂを介して第２温度測定部２８２３ｂに接続される。外周部２７１ｃ近傍には温度検出部２８２１ｃが設けられる。温度検出部２８２１ｃは、配線２８２２ｃを介して第２温度測定部２８２３ｃに接続される。
各第２温度測定部２８２３（第２温度測定部２８２３ａ、第２温度測定部２８２３ｂ、第２温度測定部２８２３ｃ）はそれぞれが対応するゾーンの温度を、温度検出部２８２１（温度検出部２８２１ａ、温度検出部２８２１ｂ、温度検出部２８２１ｃ）と配線２８２２（配線２８２２ａ、配線２８２２ｂ、配線２８２２ｃ）を介してモニタリング（計測）する。第２温度測定部２８２３で計測した温度（電圧値）は、第２温度測定部２８２３でアナログ／デジタル変換され、温度データ（温度情報）を生成する。生成された温度情報は、配線２８２４を介してコントローラ２６０に送信可能に構成される。
分散板２３４ａのうち、整流部２７０と対向する面２３４ｃには、温度検出部２３４１が設けられる。温度検出部２３４１は配線２３４２を介して、第４温度測定部２３４３に接続される。
第４温度測定部２３４３は面２３４ｃの温度を計測する。第４温度測定部２３４３で計測された温度（電圧値）は、第４温度測定部２３４３でアナログ／デジタル変換され、温度データ（温度情報）を生成する。第４温度測定部２３４３は、コントローラ２６０に電気的に接続されており、生成された温度情報をコントローラ２６０に送信可能に構成される。
分散板２３４ａのうち、基板載置面２１１と対向する面２３４ｄには、温度検出部２３４５が設けられる。温度検出部２３４５は配線２３４６を介して、温度測定部２３４７に接続される。
温度測定部２３４７は面２３４ｄの温度を計測する。温度測定部２３４７が計測した温度（電圧値）は、温度測定部２３４７でアナログ／デジタル変換され、温度データ（温度情報）を生成する。温度測定部２３４７は、コントローラ２６０に電気的に接続されており、生成された温度情報をコントローラ２６０に送信可能に構成される。
（処理ガス供給部）
整流部２７０に接続されたガス導入口２４１には、共通ガス供給管２４２が接続されている。図４に示す様に、共通ガス供給管２４２には、第一ガス供給管２４３ａ、第二ガス供給管２４４ａ、第三ガス供給管２４５ａ、クリーニングガス供給管２４８ａが接続されている。
第一ガス供給管２４３ａを含む第一ガス供給部２４３からは第一元素含有ガス（第一処理ガス）が主に供給され、第二ガス供給管２４４ａを含む第二ガス供給部２４４からは主に第二元素含有ガス（第二処理ガス）が供給される。第三ガス供給管２４５ａを含む第三ガス供給部２４５からは、主にパージガスが供給され、クリーニングガス供給管２４８ａを含むクリーニングガス供給部２４８からはクリーニングガスが供給される。処理ガスを供給する処理ガス供給部は、第１処理ガス供給部と第２処理ガス供給部のいずれか若しくは両方で構成され、処理ガスは、第１処理ガスと第２処理ガスのいずれか若しくは両方で構成される。
（第一ガス供給部）
第一ガス供給管２４３ａには、上流方向から順に、第一ガス供給源２４３ｂ、流量制御器（流量制御部）であるマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２４３ｃ、及び開閉弁であるバルブ２４３ｄが設けられている。
第一ガス供給源２４３ｂから、第一元素を含有するガス（第一処理ガス）が供給され、マスフローコントローラ２４３ｃ、バルブ２４３ｄ、第一ガス供給管２４３ａ、共通ガス供給管２４２を介してバッファ空間２３２に供給される。
第一処理ガスは、原料ガス、すなわち、処理ガスの一つである。
ここで、第一元素は、例えばシリコン（Ｓｉ）である。すなわち、第一処理ガスは、例えばシリコン含有ガスである。シリコン含有ガスとしては、例えばジクロロシラン（Ｄｉｃｈｌｏｒｏｓｉｌａｎｅ（ＳｉＨ２Ｃｌ２）：ＤＣＳ）ガスを用いることができる。なお、第一処理ガスの原料は、常温常圧で固体、液体、及び気体のいずれであっても良い。第一処理ガスの原料が常温常圧で液体の場合は、第一ガス供給源２４３ｂとマスフローコントローラ２４３ｃとの間に、図示しない気化器を設ければよい。ここでは原料は気体として説明する。
第一ガス供給管２４３ａのバルブ２４３ｄよりも下流側には、第一不活性ガス供給管２４６ａの下流端が接続されている。第一不活性ガス供給管２４６ａには、上流方向から順に、不活性ガス供給源２４６ｂ、流量制御器（流量制御部）であるマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２４６ｃ、及び開閉弁であるバルブ２４６ｄが設けられている。
ここで、不活性ガスは、例えば、窒素（Ｎ２）ガスである。なお、不活性ガスとして、Ｎ２ガスのほか、例えばヘリウム（Ｈｅ）ガス、ネオン（Ｎｅ）ガス、アルゴン（Ａｒ）ガス等の希ガスを用いることができる。
主に、第一ガス供給管２４３ａ、マスフローコントローラ２４３ｃ、バルブ２４３ｄにより、第一元素含有ガス供給部２４３（シリコン含有ガス供給部ともいう）が構成される。
また、主に、第一不活性ガス供給管２４６ａ、マスフローコントローラ２４６ｃ及びバルブ２４６ｄにより第一不活性ガス供給部が構成される。なお、不活性ガス供給源２４６ｂ、第一ガス供給管２４３ａを、第一不活性ガス供給部に含めて考えてもよい。
更には、第一ガス供給源２４３ｂ、第一不活性ガス供給部を、第一元素含有ガス供給部に含めて考えてもよい。
（第二ガス供給部）
第二ガス供給管２４４ａの上流には、上流方向から順に、第二ガス供給源２４４ｂ、流量制御器（流量制御部）であるマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２４４ｃ、及び開閉弁であるバルブ２４４ｄが設けられている。
第二ガス供給源２４４ｂから、第二元素を含有するガス（以下、「第２の処理ガス」）が供給され、マスフローコントローラ２４４ｃ、バルブ２４４ｄ、第二ガス供給管２４４ａ、共通ガス供給管２４２を介して、バッファ空間２３２に供給される。
第２の処理ガスは、処理ガスの一つである。なお、第２の処理ガスは、反応ガスまたは改質ガスとして考えてもよい。
ここで、第２の処理ガスは、第一元素と異なる第二元素を含有する。第二元素としては、例えば、酸素（Ｏ）、窒素（Ｎ）、炭素（Ｃ）、水素（Ｈ）の内、一つ以上を含んでいる。本実施形態では、第２の処理ガスは、例えば窒素含有ガスであるとする。具体的には、窒素含有ガスとしては、アンモニア（ＮＨ３）ガスが用いられる。
主に、第二ガス供給管２４４ａ、マスフローコントローラ２４４ｃ、バルブ２４４ｄにより、第２の処理ガス供給部２４４が構成される。
これに加えて、活性化部としてのリモートプラズマユニット（RPU）２４４ｅを設けて、第二処理ガスを活性化可能に構成しても良い。
また、第二ガス供給管２４４ａのバルブ２４４ｄよりも下流側には、第二不活性ガス供給管２４７ａの下流端が接続されている。第二不活性ガス供給管２４７ａには、上流方向から順に、不活性ガス供給源２４７ｂ、流量制御器（流量制御部）であるマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２４７ｃ、及び開閉弁であるバルブ２４７ｄが設けられている。
第二不活性ガス供給管２４７ａからは、不活性ガスが、マスフローコントローラ２４７ｃ、バルブ２４７ｄ、第二ガス供給管２４７ａを介して、バッファ空間２３２に供給される。不活性ガスは、薄膜形成工程（後述するＳ２０３〜Ｓ２０７）ではキャリアガス或いは希釈ガスとして作用する。
主に、第二不活性ガス供給管２４７ａ、マスフローコントローラ２４７ｃ及びバルブ２４７ｄにより第二不活性ガス供給部が構成される。なお、不活性ガス供給源２４７ｂ、第二ガス供給管２４４ａを第二不活性ガス供給部に含めて考えてもよい。
更には、第二ガス供給源２４４ｂ、第二不活性ガス供給部を、第二元素含有ガス供給部２４４に含めて考えてもよい。
（第三ガス供給部）
第三ガス供給管２４５ａには、上流方向から順に、第三ガス供給源２４５ｂ、流量制御器（流量制御部）であるマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２４５ｃ、及び開閉弁であるバルブ２４５ｄが設けられている。
第三ガス供給源２４５ｂから、パージガスとしての不活性ガスが供給され、マスフローコントローラ２４５ｃ、バルブ２４５ｄ、第三ガス供給管２４５ａ、共通ガス供給管２４２を介してバッファ空間２３２に供給される。
ここで、不活性ガスは、例えば、窒素（Ｎ２）ガスである。なお、不活性ガスとして、Ｎ２ガスのほか、例えばヘリウム（Ｈｅ）ガス、ネオン（Ｎｅ）ガス、アルゴン（Ａｒ）ガス等の希ガスを用いることができる。
主に、第三ガス供給管２４５ａ、マスフローコントローラ２４５ｃ、バルブ２４５ｄにより、第三ガス供給部２４５（パージガス供給部ともいう）が構成される。
（クリーニングガス供給部）
クリーニングガス供給管２４３ａには、上流方向から順に、クリーニングガス源２４８ｂ、マスフローコントローラ（ＭＦＣ）２４８ｃ、バルブ２４８ｄ、リモートプラズマユニット（ＲＰＵ）２５０が設けられている。
クリーニングガス源２４８ｂから、クリーニングガスが供給され、ＭＦＣ２４８ｃ、バルブ２４８ｄ、ＲＰＵ２５０、クリーニングガス供給管２４８ａ、共通ガス供給管２４２を介してバッファ空間２３２に供給される。
クリーニングガス供給管２４８ａのバルブ２４８ｄよりも下流側には、第四の不活性ガス供給管２４９ａの下流端が接続されている。第四の不活性ガス供給管２４９ａには、上流方向から順に、第四の不活性ガス供給源２４９ｂ、ＭＦＣ２４９ｃ、バルブ２４９ｄが設けられている。
また、主に、クリーニングガス供給管２４８ａ、ＭＦＣ２４８ｃ及びバルブ２４８ｄによりクリーニングガス供給部が構成される。なお、クリーニングガス源２４８ｂ、第四不活性ガス供給管２４９ａ、ＲＰＵ２５０を、クリーニングガス供給部に含めて考えてもよい。
なお、第四の不活性ガス供給源２４９ｂから供給される不活性ガスを、クリーニングガスのキャリアガス或いは希釈ガスとして作用するように供給しても良い。
クリーニングガス供給源２４８ｂから供給されるクリーニングガスは、クリーニング工程ではバッファ空間２３２や処理室２０１に付着した副生成物等を除去するクリーニングガスとして作用する。
ここで、クリーニングガスは、例えば三フッ化窒素（ＮＦ３）ガスである。なお、クリーニングガスとして、例えば、フッ化水素（ＨＦ）ガス、三フッ化塩素ガス（ＣｌＦ３）ガス、フッ素（Ｆ２）ガス等を用いても良く、またこれらを組合せて用いても良い。
また好ましくは、上述の各ガス供給部に設けられた、流量制御部としては、ニードルバルブやオリフィスなどの、ガスフローの応答性が高いガスが良い。例えば、ガスのパルス幅がミリ秒オーダーになった場合は、ＭＦＣでは応答できないことが有るが、ニードルバルブやオリフィスの場合は、高速なON/OFFバルブと組み合わせることで、ミリ秒以下のガスパルスに対応することが可能となる。
（制御部）
図１に示すように基板処理装置１００は、基板処理装置１００の各部の動作を制御するコントローラ２６０を有している。
コントローラ２６０の概略を図５に示す。制御部（制御手段）であるコントローラ２６０は、演算部としてのＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）２６０ａ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）２６０ｂ、記憶装置２６０ｃ、Ｉ／Ｏポート２６０ｄを備えたコンピュータとして構成されている。ＲＡＭ２６０ｂ、記憶装置２６０ｃ、Ｉ／Ｏポート２６０ｄは、内部バス２６０ｅを介して、ＣＰＵ２６０ａとデータ交換可能なように構成されている。コントローラ２６０には、例えばタッチパネル等として構成された入出力装置２６１や、外部記憶装置２６２が接続可能に構成されている。
記憶装置２６０ｃは、例えばフラッシュメモリ、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）等で構成されている。記憶装置２６０ｃ内には、基板処理装置の動作を制御する制御プログラムや、後述する基板処理の手順や条件などが記載されたプロセスレシピ、基板２００へのプロセスレシピを設定するまでの演算過程で用いられる処理データ、制御条件を記憶したテーブル等が読み出し可能に格納されている。なお、プロセスレシピは、後述する基板処理工程における各手順をコントローラ２６０に実行させ、所定の結果を得ることが出来るように組み合わされたものであり、プログラムとして機能する。以下、このプログラムレシピや制御プログラム等を総称して、単にプログラムともいう。なお、本明細書においてプログラムという言葉を用いた場合は、プログラムレシピ単体のみを含む場合、制御プログラム単体のみを含む場合、または、その両方を含む場合がある。また、ＲＡＭ２６０ｂは、ＣＰＵ２６０ａによって読み出されたプログラム、演算データ、処理データ、等が一時的に保持されるメモリ領域（ワークエリア）として構成されている。
Ｉ／Ｏポート２６０ｄは、ゲートバルブ１３３０，１３５０，１４９０、昇降機構２１８、ヒータ２１３、圧力調整器２２７、真空ポンプ２２３、リモートプラズマユニット２４４ｅ，２５０、ＭＦＣ２４３ｃ，２４４ｃ，２４５ｃ，２４６ｃ，２４７ｃ，２４８ｃ，２４９ｃ、バルブ２４３ｄ，２４４ｄ，２４５ｄ，２４６ｄ，２４７ｄ，２４８ｄ，２４９ｄ、等に接続されている。また、整合器２５１、高周波電源２５２、搬送ロボット１７００、大気搬送ロボット１２２０、ロードロックユニット１３００等にも接続されていても良い。
演算部としてのＣＰＵ２６０ａは、記憶装置２６０ｃからの制御プログラムを読み出して実行すると共に、入出力装置２６１からの操作コマンドの入力等に応じて記憶装置２６０ｃからプロセスレシピを読み出すように構成されている。また、受信部２８５から入力された設定値と、記憶装置２６０ｃに記憶されたプロセスレシピや制御データとを比較・演算して、演算データを算出可能に構成されている。また、演算データから対応する処理データ（プロセスレシピ）の決定処理等を実行可能に構成されている。そして、ＣＰＵ２６０ａは、読み出されたプロセスレシピの内容に沿うように、ゲートバルブ１３３０，１３５０，１４９０の開閉動作、昇降機構２１８の昇降動作、圧力調整器２２７の圧力調整動作、真空ポンプ２２３のオンオフ制御、リモートプラズマユニット２５０のガス励起動作、ＭＦＣ２４３ｃ、２４４ｃ，２４５ｃ，２４６ｃ，２４７ｃ，２４８ｃ，２４９ｃの流量調整動作、バルブ２４３ｄ、２４４ｄ，２４５ｄ，２４６ｄ，２４７ｄ，２４８ｄ，２４９ｄのガスのオンオフ制御、ヒータ２１３、ヒータ２７１、ヒータ２７２の温度制御等を制御するように構成されている。
なお、コントローラ２６０は、専用のコンピュータとして構成されている場合に限らず、汎用のコンピュータとして構成されていても良い。例えば、上述のプログラムを格納した外部記憶装置（例えば、磁気テープ、フレキシブルディスクやハードディスク等の磁気ディスク、ＣＤやＤＶＤ等の光ディスク、ＭＯなどの光磁気ディスク、ＵＳＢメモリやメモリカード等の半導体メモリ）２６２を用意し、係る外部記憶装置２６２を用いて汎用のコンピュータにプログラムをインストールすること等により、本実施形態に係るコントローラ２６０を構成することができる。なお、コンピュータにプログラムを供給するための手段は、外部記憶装置２６２を介して供給する場合に限らない。例えば、受信部２８５を介してネットワーク２６３（インターネットや専用回線）等の通信手段を用い、外部記憶装置２６２を介さずにプログラムを供給するようにしても良い。なお、記憶装置２６０ｃや外部記憶装置２６２は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体として構成される。以下、これらを総称して、単に記録媒体ともいう。なお、本明細書において、記録媒体という言葉を用いた場合は、記憶装置２６０ｃ単体のみを含む場合、外部記憶装置２６２単体のみを含む場合、または、その両方を含む場合が有る。
テーブルとしては、少なくとも第１のヒータ２１３、第２のヒータ２７１、第３のヒータ２７２それぞれに対応したものが記録される。具体的には、図６に記載の第１のテーブル、図７に記載の第２のテーブル、図８に記載の第３のテーブルが記録される。
第１のテーブルでは、温度測定部で計測された温度情報Ａ１、B1、Ｃ1と、第1のヒータ２１３に供給する電力値を比較するものである。このテーブルにおける温度測定部は、例えば第１温度測定部２１３ｆや温度測定部２３４７である。この場合、いずれか一方の温度情報でも良いし、両方を加味して算出した温度情報としても良い。
第1のテーブルを用いる際には、例えば、温度情報Ａ１を検出した場合、コントローラ２６０は電力制御部２１３ｃに電力値α１を第１加熱部２３１に供給するよう指示する。他の温度情報Ｂ１、Ｃ１でも同様である。
第２のテーブルでは、温度測定部２８２３で測定された温度情報Ａ２、B２、Ｃ２と、第２のヒータ２７１に供給する電力値を比較するものである。このテーブルにおける温度情報は、例えば温度測定部２８２３や第４温度測定部２３４３である。この場合、いずれか一方の温度情報でも良いし、両方を加味して算出した検出値としても良い。
第２のテーブルを用いる際には、例えば、温度情報Ａ２を検出した場合、コントローラ２６０は電力制御部２８１２ａに電力値α２ａを第２加熱部の中心部２７１ａに供給し、電力制御部２８１２ｂに電力値α２ｂを第２加熱部の中間部２７１ｂに供給し、電力制御部２８１２ｃに電力値α２ｃを第２加熱部の外周部２７１ｃに供給するよう指示する。他の検出値Ｂ２、Ｃ２でも同様である。
第３のテーブルでは、温度測定部２７２６で検出された温度情報Ａ２、B２、Ｃ２と、第３のヒータ２７２に供給する電力値を比較するものである。このテーブルにおける温度測定部は、例えば温度測定部２７２６や第４温度測定部２３４３である。この場合、いずれか一方の検出値でも良いし、両方を加味して算出した検出値としても良い。
第３のテーブルを用いる際には、例えば、温度情報Ａ２を検出した場合、コントローラ２６０は電力制御部２７２２に電力値α３を供給するよう指示する。他の 検出値Ｂ３、Ｃ３でも同様である。
（２）基板処理工程
次に、基板処理工程の例について、半導体デバイスの製造工程の一つである、ＤＣＳガス及びＮＨ３（アンモニア）ガスを用いてシリコン窒化（ＳｉｘＮｙ）膜を形成する例で説明する。なお、以下の説明において、基板処理装置を構成する各部の動作は、コントローラ２６０により制御される。
図９に基板としてのウエハ２００上にシリコン窒化（ＳｉｘＮｙ）膜を形成する場合の基板処理工程のフローを示している。
（基板搬入工程Ｓ２０１）
成膜処理に際しては、先ず、ウエハ２００を処理室２０１に搬入させる。具体的には、基板支持部２１０を昇降機構２１８によって、下降させ、リフトピン２０７が、貫通孔２１４から基板支持部２１０の上面側に突出させた状態にする。また、処理室２０１内を所定の圧力に調圧した後、ゲートバルブ１４９０を開放し、リフトピン２０７上にウエハ２００を載置させる。ウエハ２００をリフトピン２０７上に載置させた後、昇降機構２１８によって基板支持部２１０を所定の位置まで上昇させることによって、ウエハ２００が、リフトピン２０７から基板支持部２１０へ載置されるようになる。また、基板載置台２１２の突出部２１２ｂと仕切板２０４とは接触する（突き当たる）様な位置に上昇させても良い。
このとき、基板載置台２１２をヒータ２１３により予め加熱していても良い。予め加熱しておくことで、ウエハ２００の加熱時間を短縮することができる。また、ウエハ２００をリフトピン２０７から載置面２１１に載置した時に、ウエハ２００が跳ねあがる場合や、ウエハ２００に反りが発生する場合等には、ウエハ２００を予備加熱しても良い。予備加熱は、基板処理装置１００内で行っても良いし、基板処理装置１００外で行っても良い。例えば、基板処理装置１００内で行う場合には、ウエハ２００をリフトピン２０７で支持した状態で、基板載置台２１２と基板との距離を、所定の第１距離として、所定時間待機させて加熱する。ここで第１距離は、ウエハ２００が、ゲートバルブ１４９０から搬送される時の搬送位置としても良い。また、搬送位置の距離よりも短い距離としても良い。基板処理装置１００内で予備加熱する際の昇温時間は、ウエハ２００と基板載置台２１２との距離によって変化し、距離がより短い方が昇温時間を短縮させることができる。具体的には、基板載置台を予め加熱しておき、ウエハ２００又はサセプタの温度変化が無くなってから一定時間保持する。この際、第三ガス供給部２４５から不活性ガスを供給し、整流部２７０に設けられた第２加熱部２７１でウエハ２００を加熱しながら、所定の位置まで上昇させても良い。第２加熱部２７１で加熱することによって、ウエハ２００の反りの量やウエハ２００の跳ね上がりを抑制することができる。
このとき、各加熱部の温度は、各温度測定部で検出された温度情報を元に制御され。例えば以下の様に設定される。ヒータ２１３は、４００〜８５０℃、好ましくは４００〜８００℃、より好ましくは４００〜７５０℃の範囲内の一定の温度となるように設定する。ヒータ２１３によるウエハ２００の加熱または基板載置台２１２の加熱は、例えば、繰り返し工程Ｓ２０７まで継続する。第２加熱部２７１は、ヒータ２１３と同等の温度に設定され、蓋部加熱体２７２は、２５０〜４００℃程度の範囲内で一定の温度となるように設定される。なお、第２加熱部２７１の各ゾーンの温度は、第２排気口２４０と対向するゾーンの温度を高くする。例えば、第２排気口２４０と対向するゾーンが中心部２７１ａであれば、中心部２７１ａの温度を高くする様に第２の加熱部２７０を制御する。具体的には、中心部２７１ａ＞外周部２７１ｃ＞中間部２７１ｂとなるように設定される。また、第２加熱部２７１の各ゾーンの温度は、第１の処理ガスと第２の処理ガス（反応ガス）のいずれか若しくは両方が分解する温度以下にすることが好ましい。処理ガスと反応ガスのいずれか若しくは両方が分解する温度以下にすることによって、整流部２７０への成膜を抑制させることができる。
（減圧・昇温工程Ｓ２０２）
続いて、処理室２０１内が所定の圧力（真空度）となるように、排気管２２４を介して処理室２０１内を排気する。この際、圧力センサが測定した圧力値に基づき、圧力調整器２２７としてのＡＰＣバルブの弁の開度をフィードバック制御する。また、温度センサ（不図示）が検出した温度値に基づき、処理室２０１内が所定の温度となるように、ヒータ２１３への通電量をフィードバック制御する。ウエハ２００の温度が一定になるまでの間、処理室２０１内に残留している水分あるいは部材からの脱ガス等を真空排気やＮ２ガスの供給によるパージによって除去する工程を設けても良い。これで成膜プロセス前の準備が完了することになる。なお、処理室２０１内を所定の圧力に排気する際に、一度、到達可能な真空度まで真空排気しても良い。
（第１の処理ガス供給工程Ｓ２０３）
続いて、図１０に示すように、第１の処理ガス供給部から処理室２０１内に第１の処理ガス（原料ガス）としてのＤＣＳガスを供給する。また、排気部による処理室２０１内の排気を継続し処理室２０１内の圧力を所定の圧力（第１圧力）となるように制御する。具体的には、第１ガス供給管２４３ａのバルブ２４３ｄ、第１不活性ガス供給管２４６ａのバルブ２４６ｄを開き、第１ガス供給管２４３ａにＤＣＳガス、第１不活性ガス供給管２４６ａにＮ２ガスを流す。ＤＣＳガスは、第１ガス供給管２４３ａから流れ、ＭＦＣ２４３ｃにより所定の流量に調整される。Ｎ２ガスは、第１不活性ガス供給管２４６ａから流れ、ＭＦＣ２４６ｃにより所定の流量に調整される。流量調整されたＤＣＳガスは、流量調整されたＮ２ガスと第１ガス供給管２４３ａ内で混合されて、バッファ空間２３２から、処理室２０１内に供給され、排気管２２４から排気される。このとき、ウエハ２００に対してＤＣＳガスが供給されることとなる（原料ガス（ＤＣＳ）供給工程）。ＤＣＳガスは、所定の圧力範囲（第１圧力：例えば１００Ｐａ以上１００００Ｐａ以下）で処理室２０１内に供給する。このようにして、ウエハ２００にＤＣＳを供給する。ＤＣＳが供給されることにより、ウエハ２００上に、シリコン含有層が形成される。シリコン含有層とは、シリコン（Ｓｉ）または、シリコンと塩素（Ｃｌ）を含む層である。
（第１パージ工程Ｓ２０４）
ウエハ２００上にシリコン含有層が形成された後、第１ガス供給管２４３ａのバルブ２４３ｄを閉じ、ＤＣＳガスの供給を停止する。このとき、排気管２２４の圧力調整器２２７は開いたままとし、真空ポンプ２２３により処理室２０１内を真空排気し、処理室２０１内に残留したＤＣＳガス，未反応のＤＣＳガスまたは、シリコン含有層形成に寄与した後のＤＣＳガスを処理室２０１内から排除する。また、バルブ２４６ｄは開いたままとして、不活性ガスとしてのＮ２ガスの処理室２０１内への供給を維持しても良い。バルブ２４６ａから供給され続けるＮ２ガスは、パージガスとして作用し、これにより、第１ガス供給管２４３ａ、共通ガス供給管２４２、処理室２０１内に残留する未反応もしくはシリコン含有層形成に寄与した後のＤＣＳガスを排除する効果を更に高めることができる。
なお、このとき、処理室２０１内や、バッファ空間２３２に残留するガスを完全に排除（処理室２０１内を完全にパージ）しなくてもよい。処理室２０１内に残留するガスが微量であれば、その後に行われる工程において悪影響が生じることはない。このとき処理室２０１内に供給するＮ２ガスの流量も大流量とする必要は無く、例えば、処理室２０１の容積と同程度の量を供給することで、次の工程において悪影響が生じない程度のパージを行うことができる。このように、処理室２０１内を完全にパージしないことで、パージ時間を短縮し、スループットを向上させることができる。また、Ｎ２ガスの消費も必要最小限に抑えることが可能となる。
このときのヒータ２１３の温度は、ウエハ２００への原料ガス供給時と同様に設定する。各不活性ガス供給部から供給するパージガスとしてのＮ２ガスの供給流量は、それぞれ例えば１００〜２００００ｓｃｃｍの範囲内の流量とする。パージガスとしては、Ｎ２ガスの他、Ａｒ，Ｈｅ，Ｎｅ，Ｘｅ等の希ガスを用いても良い。
また、このとき、第２の排気部のバルブ２３７を開き、バッファ空間２３２や共通ガス供給管２４２内に残留する未反応もしくはシリコン含有層形成に寄与した後のＤＣＳガスを排気流路２３８、排気管２３６等を介して排気するように構成しても良い。排気流路２３８や排気管２３６からバッファ空間２３２や共通ガス供給管２４２内の雰囲気を排気することで、残留する未反応もしくはシリコン含有層形成に寄与した後のＤＣＳガスを処理空間２０１（ウエハ２００）に供給を低減させることができる。また、この第２の排気部からの供給は、第１パージ工程の前と後のいずれか、若しくは両方で行う様に構成しても良い。また同時に行っても良い。
（第２の処理ガス供給工程Ｓ２０５）
処理室２０１内のＤＣＳ残留ガスを除去した後、パージガスの供給を停止し、反応ガスとしてのＮＨ３ガスを供給する。具体的には、第２ガス供給管２４４ａのバルブ２４４ｄを開き、第２ガス供給管２４４ａ内にＮＨ３ガスを流す。第２ガス供給管２４４ａ内を流れるＮＨ３ガスは、ＭＦＣ２４４ｃにより流量調整される。流量調整されたＮＨ３ガスは共通ガス供給管２４２・バッファ空間２３２を介して、ウエハ２００に供給される。ウエハ２００上に供給されたＮＨ３ガスは、ウエハ２００上に形成されたシリコン含有層と反応し、シリコンを窒化させると共に、水素、塩素、塩化水素などの不純物が排出される。
このときのヒータ２１３の温度は、ウエハ２００への原料ガス供給時と同様とする。
（第２パージ工程Ｓ２０６）
第２の処理ガス供給工程の後、反応ガスの供給を止めて、第１パージ工程Ｓ２０４と同様な処理を行う。残留ガス除去工程を行うことによって、第２ガス供給管２４４ａ，共通ガス供給管２４２，バッファ空間２３２，処理室２０１内などに残留する未反応もしくはシリコンの窒化に寄与した後のＮＨ３ガスを排除させることができる。残留ガスを除去することによって、残留ガスによる予期せぬ膜形成を抑制することができる。
また、このとき、第２の排気部のバルブ２３７を開き、バッファ空間２３２や共通ガス供給管２４２内に残留する未反応もしくはシリコン含有層形成に寄与した後のＤＣＳガスを排気流路２３８、排気管２３６等を介して排気するように構成しても良い。排気流路２３８や排気管２３６からバッファ空間２３２や共通ガス供給管２４２内の雰囲気を排気することで、残留する未反応もしくはシリコン含有層形成に寄与した後のＤＣＳガスを処理空間２０１（ウエハ２００）に供給を低減させることができる。また、この第２の排気部からの供給は、第１パージ工程の前と後のいずれか、若しくは両方で行う様に構成しても良い。また同時に行っても良い。
（繰返し工程Ｓ２０７）
以上の第１の処理ガス供給工程Ｓ２０３、第１パージ工程Ｓ２０４、第２の処理ガス供給工程Ｓ２０５、第２パージ工程Ｓ２０６それぞれを１工程ずつ行うことにより、ウエハ２００上に所定の厚さのシリコン窒化（ＳｉｘＮｙ）層が堆積される。これらの工程を繰返すことにより、ウエハ２００上のシリコン窒化膜の膜厚を制御することができる。所定膜厚となるまで、所定回数繰返すように制御される。
（基板搬出工程Ｓ２０８）
繰返し工程Ｓ２０７で所定回数実施された後、基板搬出工程Ｓ２０８が行われ、ウエハ２００が処理室２０１から搬出される。具体的には、処理室２０１内に不活性ガスを供給し、搬送可能な圧力に調圧される。調圧後、基板支持部２１０が昇降機構２１８により降下され、リフトピン２０７が、貫通孔２１４から突き出し、ウエハ２００がリフトピン２０７上に載置される。ウエハ２００が、リフトピン２０７上に載置された後、ゲートバルブ２０５が開き、ウエハ２００が処理室２０１から搬出される。なお、搬出前に、搬出可能温度まで降温させるようにしても良い。
（３）本実施形態に係る効果
本実施形態によれば、以下（ａ）〜（ｆ）示す１つまたは複数の効果を奏する。
（ａ）
第２加熱部を設けて、分散板２３４ａを加熱することによって、分散板２３４ａからの熱の発散を抑制し、ウエハ２００の温度均一性を向上させることができる。また、第１加熱部（ヒータ２１３）の消費電力を低減させることができる。
（ｂ）
第２加熱部を複数ゾーンに分割し、第２排気口と対向する位置のゾーンの温度を、他のゾーンの温度よりも高くすることで、第２排気口への熱伝導を抑制し、ウエハ２００の温度均一性を向上させることができる。
（ｃ）
分散板２３４ａの温度差を抑制し、分散板２３４ａの熱応力の発生を抑制させることができる。また、分散板２３４ａに付着した膜の剥がれを抑制することができる。
（ｄ）
整流部２７０の温度差による熱応力の発生を抑制し、整流部２７０からの膜剥がれを抑制することができる。
（ｅ）
排気ガイド２３５の温度による熱応力の発生を抑制し、排気ガイド２３５からの膜剥がれを抑制することができる。
（ｆ）
蓋２３１の外周部２３１ｂと、分散板２３４ａと絶縁ブロック２３３との間に、断熱部としての断熱材２３９を設けることによって、分散板２３４ａから、分散板２３４ａの外周方向（径方向）への熱伝導を抑制し、シャワーヘッド２３４の温度均一性を向上させることができる。また、ヒータ２１３や第２加熱部２７１から、上部容器シール部２０２ｃや、下部容器シール部２０２ｄへの熱伝導 を抑制することができる。これにより、上部容器シール部２０２ｃや下部容器シール部２０２ｄの劣化を抑制することができる。また、蓋の外周部２３１ｂと仕切板２０４との熱膨張差を小さくし、熱膨張ズレによるシール性の低下を抑制することができる。
なお、上述では、原料ガスと反応ガスを交互に供給して成膜する方法について記したが、原料ガスと反応ガスの気相反応量や副生成物の発生量が許容範囲内であれば、他の方法にも適用可能である。例えば、原料ガスと反応ガスの供給タイミングが重なる様な方法である。
また、上述では、成膜処理について記したが、他の処理にも適用可能である。例えば、拡散処理、酸化処理、窒化処理、酸窒化処理、還元処理、酸化還元処理、エッチング処理、加熱処理などが有る。例えば、反応ガスのみを用いて、基板表面や基板に形成された膜をプラズマ酸化処理や、プラズマ窒化処理する際にも本発明を適用することができる。また、反応ガスのみを用いたプラズマアニール処理にも適用することができる。
また、上述では、基板処理について記したが、これに限らず、基板処理装置のクリーニング処理にも適用可能である。例えば、クリーニングガスを、シャワーヘッド２３４に供給する際に、整流部ヒータ２７１の各ゾーンに温度差を設けることで、整流部２７０に付着した膜や異物の除去効率を向上させることができる。
また、上述では、半導体装置の製造工程について記したが、実施形態に係る発明は、半導体装置の製造工程以外にも適用可能である。例えば、液晶デバイスの製造工程や、セラミック基板へのプラズマ処理などが有る。
また、上述では、原料ガスとしてシリコン含有ガスと、窒素含有ガスを用いて、シリコン窒化膜を形成する例を示したが、他のガスを用いた成膜にも適用可能である。例えば、酸素含有膜、窒素含有膜、炭素含有膜、ホウ素含有膜、金属含有膜とこれらの元素が複数含有した膜等が有る。なお、これらの膜としては、例えば、ＳｉＯ膜、ＡｌＯ膜、ＺｒＯ膜、ＨｆＯ膜、ＨｆＡｌＯ膜、ＺｒＡｌＯ膜、ＳｉＣ膜、ＳｉＣＮ膜、ＳｉＢＮ膜、ＴｉＮ膜、ＴｉＣ膜、ＴｉＡｌＣ膜などが有る。これらの膜を成膜するために使われる原料ガスと反応ガスそれぞれのガス特性（吸着性、脱離性、蒸気圧など）を比較して、供給位置やシャワーヘッド２３４内の構造を適宜変更することにより、同様の効果を得ることができる。
また、上述では第２の加熱部２７１を３つのゾーンをそれぞれ加熱するように、中心部２７１ａ、中間部２７１ｂ、外周部２７１ｃに分けたが、それに限るものではない。第２排気口２４０と対向するゾーンの温度が他に比べて高くなるような構成であれば良く、例えば２つのゾーンや４つ以上のゾーンに対応するよう構成してもよい。
＜本発明の好ましい態様＞
以下に、本発明の好ましい態様について付記する。
＜付記１＞
一態様によれば、
基板を加熱する第１加熱部が設けられた基板支持部と、
前記基板支持部の上側に設けられ前記基板に処理ガスを供給するガス供給部と、
前記基板支持部上の処理空間の雰囲気を排気する第１排気口と、
前記基板支持部と対向して設けられたガス分散部と、
前記ガス供給部と前記ガス分散部との間のバッファ空間を排気する第２排気口が設けられた蓋部と、
前記バッファ空間内に設けられ、前記第２排気口と少なくとも一部が対向する第２加熱部を有し、前記処理ガスを整流するガス整流部と、
前記第２加熱部を制御する制御部と、
を有する基板処理装置、または、半導体装置の製造装置が提供される。
＜付記２＞
付記１に記載の装置であって、好ましくは、
前記第２加熱部は、複数ゾーンに分割され、
前記制御部は、
前記第２排気口と対向するゾーンの温度を、他のゾーンの温度よりも高くなるように前記第２加熱部を制御する様に構成される。
＜付記３＞
付記１又は付記２に記載の装置であって、好ましくは、
前記制御部は、
前記ガス分散部の前記バッファ空間側の面の温度と、当該ガス分散部の前記処理空間側の面の温度とが、同じになるように前記第２加熱部を制御する。
＜付記４＞
付記１乃至付記３のいずれかに記載の装置であって、好ましくは、
前記蓋部に第３加熱部が設けられ、
前記制御部は、
前記処理ガスが前記蓋部に吸着しない温度となるように前記第３加熱部を制御する。
＜付記５＞
付記１乃至付記４のいずれかに記載の装置であって、好ましくは、
前記蓋の外周部と前記ガス分散部の外周部との間に、断熱部を有する。
＜付記６＞
付記１乃至付記５のいずれかに記載の装置であって、好ましくは、
前記第２加熱部の外周端は、前記基板の外周端よりも外側に位置するように構成される。
＜付記７＞
他の態様によれば、
第１加熱部が設けられた基板支持部に基板を搬送する工程と、
前記第１加熱部で前記基板を加熱する工程と、
前記基板支持部上の処理空間の雰囲気を第１排気口から排気する工程と、
前記基板支持部の上側に設けられたガス供給部から前記基板支持部と対向して設けられたガス分散部と当該ガス分散部上に設けられたガス整流部を介して前記基板に処理ガスを供給する工程と、
前記ガス分散部上に設けられた蓋部に設けられた第２排気口から、前記ガス供給部と前記ガス分散部との間のバッファ空間の雰囲気を排気する工程と、
前記第２排気口と対向した位置であって、前記ガス整流部に設けられた第２加熱部で当該ガス整流部を加熱する工程と、
を有する半導体装置の製造方法、または、基板処理方法が提供される。
＜付記８＞
付記７に記載の方法であって、好ましくは、
前記第２加熱部は、複数ゾーンに分割され、
前記第２排気口と対向するゾーンの温度を、他のゾーンの温度よりも高くなるように加熱する工程を有する。
＜付記９＞
付記７または付記８に記載の方法であって、好ましくは、
前記第２加熱部は、前記ガス分散部の前記バッファ空間側の面の温度と、当該分散板の前記処理空間側の面の温度とが、同じになるように前記ガス分散部を加熱する工程と、
を有する。
＜付記１０＞
付記７乃至付記９のいずれかに記載の方法であって、好ましくは、
前記ガスが前記蓋部に吸着しないように前記蓋部に設けられた第３の加熱部で当該蓋部を加熱する工程と、を有する。
＜付記１１＞
付記７乃至付記１０のいずれかに記載の方法であって、好ましくは、
前記基板を前記基板支持部に搬送する工程の後、
前記基板支持部を処理位置に移動させる際に、前記第２加熱部で加熱された不活性ガスを供給する工程と、を有する。
＜付記１２＞
更に他の態様によれば、
第１加熱部が設けられた基板支持部に基板を搬送させる手順と、
前記第１加熱部で前記基板を加熱させる手順と、
前記基板支持部上の処理空間の雰囲気を第１排気口から排気させる手順と、
前記基板支持部の上側に設けられたガス供給部から前記基板支持部と対向して設けられたガス分散部と当該ガス分散部上に設けられたガス整流部を介して前記基板に処理ガスを供給させる手順と、
前記ガス分散部上に設けられた蓋部に設けられた第２排気口から、前記ガス供給部と前記ガス分散部との間のバッファ空間の雰囲気を排気させる手順と、
前記第２排気口と対向した位置であって、前記ガス整流部に設けられた第２加熱部で当該ガス整流部を加熱させる手順と、
をコンピュータに実行させるプログラム、または、当該プログラムが記録された記録媒体が提供される。
＜付記１３＞
一態様によれば、
基板を加熱する第１加熱部が設けられた基板支持部と、
前記第１加熱部の温度を測定する第１温度測定部と、
前記基板に処理ガスを供給するガス供給部と、
前記基板支持部上の処理空間を排気する第１排気口と、
前記基板支持部と対向して設けられたガス分散部と、
前記ガス供給部と前記ガス分散部との間のバッファ空間を排気する第２排気口が設けられた蓋部と、
前記バッファ空間に設けられ、前記第２排気口と対向する位置に第２加熱部が設けられたガス整流部と、
前記第２加熱部の温度を測定する第２温度測定部と、
前記第１温度測定部から受信した温度情報と前記第２温度測定部から受信した温度情報とを基に、前記第１加熱部と前記第２加熱部を制御する制御部と、
を有する基板処理装置、または、半導体装置の製造装置が提供される。
＜付記１４＞
付記１３に記載の装置であって、好ましくは、
前記第２加熱部は、複数ゾーンに分割され、
前記第２温度検出部及び第２温度情報受信部は、前記複数ゾーン毎に設けられ、
前記制御部は、
前記第２排気口と対向するゾーンの温度を、他のゾーンの温度よりも高くなるように、前記第２温度測定部から受信した前記温度情報を基に、前記第２加熱部を制御する様に構成される。
＜付記１５＞
付記１３または付記１４に記載の装置であって、好ましくは、
前記制御部は前記第２温度測定部から受信した前記温度情報と、前記第２加熱部を制御する電力値で構成されるテーブルを有する。
１００ 基板処理装置
２００ ウエハ（基板）
２０１ 処理室
２０２ 処理容器
２１１ 載置面
２１２ 基板載置台
２１５ 外周面
２３２ バッファ空間
２３４ シャワーヘッド
２３４ 分散板
２３４ｂ 分散孔
２４１ 第１ガス導入口

Claims (12)

  1. 基板を加熱する第１加熱部が設けられた基板支持部と、
    前記基板支持部の上側に設けられ前記基板に処理ガスを供給するガス供給部と、
    前記基板支持部上の処理空間の雰囲気を排気する第１排気口と、
    前記基板支持部と対向して設けられたガス分散部と、
    前記ガス供給部と前記ガス分散部との間のバッファ空間を排気する第２排気口が設けられた蓋部と、
    前記バッファ空間内に設けられ、前記第２排気口と少なくとも一部が対向する第２加熱部を有し、前記処理ガスを整流するガス整流部と、
    前記第２加熱部を制御する制御部と、
    を有する基板処理装置。
  2. 前記第２加熱部は、複数ゾーンに分割され、
    前記制御部は、
    前記第２排気口と対向するゾーンの温度を、他のゾーンの温度よりも高くなるように前記第２加熱部を制御する請求項１に記載の基板処理装置。
  3. 前記制御部は、
    前記ガス分散部の前記バッファ空間側の面の温度と、当該ガス分散部の前記処理空間側の面の温度とが、同じになるように前記第２加熱部を制御する請求項１または２に記載の基板処理装置。
  4. 前記蓋部には第３加熱部が設けられ、
    前記制御部は、
    前記ガスが前記蓋部に吸着しない温度となるように前記第３加熱部を制御する請求項１乃至３のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  5. 前記蓋部の外周部と前記ガス分散部の外周部との間に断熱部が設けられる請求項１乃至４のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  6. 前記第２加熱部の外周端は、前記基板の外周端よりも外側に位置するように構成される請求項１乃至５のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  7. 第１加熱部が設けられた基板支持部に基板を搬送する工程と、
    前記第１加熱部で前記基板を加熱する工程と、
    前記基板支持部上の処理空間の雰囲気を第１排気口から排気する工程と、
    前記基板支持部の上側に設けられたガス供給部から前記基板支持部と対向して設けられたガス分散部と当該ガス分散部上に設けられたガス整流部を介して前記基板に処理ガスを供給する工程と、
    前記ガス分散部上に設けられた蓋部に設けられた第２排気口から、前記ガス供給部と前記ガス分散部との間のバッファ空間の雰囲気を排気する工程と、
    前記第２排気口と対向した位置であって、前記ガス整流部に設けられた第２加熱部で当該ガス整流部を加熱する工程と、
    を有する半導体装置の製造方法。
  8. 前記第２加熱部は、複数ゾーンに分割され、
    前記第２排気部の排気口と対向するゾーンの温度を、他のゾーンの温度よりも高くなるように加熱する工程を有する請求項７に記載の半導体装置の製造方法。
  9. 前記第２加熱部は、前記ガス分散板の前記バッファ空間側の面の温度と、当該ガス分散部の前記処理空間側の面の温度とが、同じになるように前記ガス分散部を加熱する工程と、
    を有する請求項７または請求項８に記載の半導体装置の製造方法。
  10. 前記処理ガスが前記蓋部に吸着しないように前記蓋部に設けられた第３の加熱部で当該蓋部を加熱する工程と、を有する請求項７乃至９のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
  11. 前記基板を前記基板支持部に搬送する工程の後、
    前記基板支持部を処理位置に移動させる際に、前記第２加熱部で加熱された不活性ガスを供給する工程と、を有する請求項７乃至１０のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
  12. 第１加熱部が設けられた基板支持部に基板を搬送させる手順と、
    前記第１加熱部で前記基板を加熱させる手順と、
    前記基板支持部上の処理空間の雰囲気を第１排気口から排気させる手順と、
    前記基板支持部の上側に設けられたガス供給部から前記基板支持部と対向して設けられたガス分散部と当該ガス分散部上に設けられたガス整流部を介して前記基板に処理ガスを供給させる手順と、
    前記ガス分散部上に設けられた蓋部に設けられた第２排気口から、前記ガス供給部と前記ガス分散部との間のバッファ空間の雰囲気を排気させる手順と、
    前記第２排気口と対向した位置であって、前記ガス整流部に設けられた第２加熱部で当該ガス整流部を加熱させる手順と、
    をコンピュータに実行させるプログラム。
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