JP2017168496A - クリーニング方法、半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】膜を形成する処理を行った後の処理室内のクリーニング効率を向上させる。【解決手段】基板上に膜を形成する処理が行われた後の処理室内をクリーニングする方法であって、第１温度に加熱した処理室内へ水素およびフッ素を含むガスを供給する工程と、処理室内の温度を第１温度よりも高い第２温度に昇温する工程と、第２温度に加熱した処理室内へフッ素を含むガスを供給する工程と、を有し、第１温度はフッ素を含むガスが活性化しない温度とし、第２温度はフッ素を含むガスが活性化する温度とする。【選択図】 図１

Description

本発明は、クリーニング方法、半導体装置の製造方法、基板処理装置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、処理室内に収容された基板上に膜を形成する成膜処理が行われることがある。成膜処理を行うと、処理室内に堆積物が付着する。そのため、成膜処理を行った後の処理室内へクリーニングガスを供給し、処理室内に付着した堆積物を除去するクリーニング処理が行われることがある。

特開２０１５−２６６６０号公報

本発明は、膜を形成する処理を行った後の処理室内のクリーニング効率を向上させることが可能な技術を提供することを目的とする。

本発明の一態様によれば、
基板上に膜を形成する処理が行われた後の処理室内をクリーニングする方法であって、
第１温度に加熱した前記処理室内へ水素およびフッ素を含むガスを供給する工程と、
前記処理室内の温度を前記第１温度よりも高い第２温度に昇温する工程と、
前記第２温度に加熱した前記処理室内へフッ素を含むガスを供給する工程と、を有し、
前記第１温度は前記フッ素を含むガスが活性化しない温度とし、前記第２温度は前記フッ素を含むガスが活性化する温度とする技術が提供される。

本発明によれば、膜を形成する処理を行った後の処理室内のクリーニング効率を向上させることが可能となる。

本発明の実施形態で好適に用いられる基板処理装置の縦型処理炉の概略構成図であり、処理炉部分を縦断面図で示す図である。 本発明の実施形態で好適に用いられる基板処理装置の縦型処理炉の一部の概略構成図であり、処理炉の一部を図１のＡ−Ａ線断面図で示す図である。 本発明の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り、コントローラの制御系をブロック図で示す図である。 本発明の一実施形態の成膜処理におけるガス供給のタイミングを示す図である。 本発明の一実施形態のクリーニング処理におけるガス供給のタイミングを示す図である。 （ａ）は本発明の一実施形態のクリーニング処理におけるガス供給のタイミングの変形例１を示す図であり、（ｂ）は本発明の一実施形態のクリーニング処理におけるガス供給のタイミングの変形例２を示す図であり、（ｃ）は本発明の一実施形態のクリーニング処理におけるガス供給のタイミングの変形例３を示す図であり、（ｄ）は本発明の一実施形態のクリーニング処理におけるガス供給のタイミングの変形例４を示す図である。 （ａ）は、実施例において、処理室内のクリーニングおよびパージが完了する迄の経過を示す図であり、（ｂ）は、比較例において、処理室内のクリーニングおよびパージが完了する迄の経過を示す図である。 （ａ）は本発明の他の実施形態で好適に用いられる基板処理装置の処理炉の概略構成図であり、処理炉部分を縦断面図で示す図であり、（ｂ）は本発明の他の実施形態で好適に用いられる基板処理装置の処理炉の概略構成図であり、処理炉部分を縦断面図で示す図である。

＜本発明の一実施形態＞
以下、本発明の一実施形態について、図１〜図３を用いて説明する。

（１）基板処理装置の構成
図１に示すように、処理炉２０２は加熱手段（加熱機構）としてのヒータ２０７を有する。ヒータ２０７は円筒形状であり、保持板に支持されることにより垂直に据え付けられている。ヒータ２０７は、ガスを熱で活性化（励起）させる活性化機構（励起部）としても機能する。

ヒータ２０７の内側には、ヒータ２０７と同心円状に反応管２０３が配設されている。反応管２０３は、例えば石英（ＳｉＯ_２）または炭化シリコン（ＳｉＣ）等の耐熱性材料からなり、上端が閉塞し下端が開口した円筒形状に形成されている。反応管２０３の下方には、反応管２０３と同心円状に、マニホールド２０９が配設されている。マニホールド２０９は、例えばステンレス（ＳＵＳ）等の金属からなり、上端および下端が開口した円筒形状に形成されている。マニホールド２０９の上端部は、反応管２０３の下端部に係合しており、反応管２０３を支持するように構成されている。マニホールド２０９と反応管２０３との間には、シール部材としてのＯリング２２０ａが設けられている。反応管２０３は、ヒータ２０７と同様に垂直に据え付けられている。主に、反応管２０３とマニホールド２０９とにより処理容器（反応容器）が構成されている。処理容器の筒中空部には処理室２０１が形成されている。なお、処理室２０１には処理容器の内壁も含まれる。処理室２０１は、複数枚の基板としてのウエハ２００を収容可能に構成されている。マニホールド２０９の内周には、カバー２０９ａが設けられている。カバー２０９ａは、例えば石英やＳｉＣ等により構成され、マニホールド２０９の内壁に沿ってマニホールド２０９の内壁を覆うように設けられている。

処理室２０１内には、ノズル２４９ａ，２４９ｂ，２４９ｅが、マニホールド２０９を貫通するように設けられている。ノズル２４９ａ，２４９ｂ，２４９ｅは、例えば石英またはＳｉＣ等の耐熱性材料からなる。ノズル２４９ａ，２４９ｂ，２４９ｅには、ガス供給管２３２ａ，２３２ｂ，２３２ｅがそれぞれ接続されている。

ガス供給管２３２ａ，２３２ｂ，２３２ｅには、上流方向から順に、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）２４１ａ，２４１ｂ，２４１ｅおよび開閉弁であるバルブ２４３ａ，２４３ｂ，２４３ｅがそれぞれ設けられている。ガス供給管２３２ａ，２３２ｂ，２３２ｅのバルブ２４３ａ，２４３ｂ，２４３ｅよりも下流側には、不活性ガスを供給するガス供給管２３２ｃ，２３２ｄ，２３２ｆがそれぞれ接続されている。ガス供給管２３２ｃ，２３２ｄ，２３２ｆには、上流方向から順に、ＭＦＣ２４１ｃ，２４１ｄ，２４１ｆおよびバルブ２４３ｃ，２４３ｄ，２４３ｆがそれぞれ設けられている。

ノズル２４９ａ，２４９ｂは、図２に示すように、反応管２０３の内壁とウエハ２００との間における円環状の空間に、反応管２０３の内壁の下部より上部に沿って、ウエハ２００の配列方向上方に向かって立ち上がるようにそれぞれ設けられている。すなわち、ノズル２４９ａ，２４９ｂは、ウエハ２００が配列されるウエハ配列領域の側方の、ウエハ配列領域を水平に取り囲む領域に、ウエハ配列領域に沿うようにそれぞれ設けられている。ノズル２４９ａ，２４９ｂの側面には、ガスを供給するガス供給孔２５０ａ，２５０ｂがそれぞれ設けられている。ガス供給孔２５０ａ，２５０ｂは、反応管２０３の中心を向くようにそれぞれ開口しており、ウエハ２００に向けてガスを供給することが可能となっている。ガス供給孔２５０ａ，２５０ｂは、反応管２０３の下部から上部にわたって複数設けられている。

ノズル２４９ｅは、図１に示すように、マニホールド２０９の内壁とカバー２０９ａとの間における円環状の空間（以下、パージ空間ともいう）２０１ａ内へガスを噴出させるように構成されている。ノズル２４９ｅの先端部には、ガス供給孔が上方に向かって開口するように設けられている。このガス供給孔はノズル２４９ｅの先端部の側面に設けられていてもよく、この場合、このガス供給孔は水平方向に向かって開口することとなる。

ガス供給管２３２ａからは、処理ガス（原料ガス）として、例えば、所定元素（主元素）としてのシリコン（Ｓｉ）と、ハロゲン元素と、を含むガス、すなわち、ハロシラン原料ガスが、ＭＦＣ２４１ａ、バルブ２４３ａ、ノズル２４９ａを介して処理室２０１内へ供給される。

原料ガスとは、気体状態の原料、例えば、常温常圧下で液体状態である原料を気化することで得られるガスや、常温常圧下で気体状態である原料等のことである。ハロシラン原料とは、ハロゲン基を有する原料のことである。ハロゲン基には、クロロ基、フルオロ基、ブロモ基、ヨード基等が含まれる。すなわち、ハロゲン基には、塩素（Ｃｌ）、フッ素（Ｆ）、臭素（Ｂｒ）、ヨウ素（Ｉ）等のハロゲン元素が含まれる。

原料ガスとしては、例えば、ＳｉおよびＣｌを含むハロシラン原料ガス、すなわち、クロロシラン原料ガスを用いることができる。クロロシラン原料ガスとしては、例えば、ヘキサクロロジシラン（Ｓｉ_２Ｃｌ_６、略称：ＨＣＤＳ）ガスを用いることができる。

ガス供給管２３２ｂからは、処理ガス（反応ガス）として、例えば、酸素（Ｏ）を含むガスが、ＭＦＣ２４１ｂ、バルブ２４３ｂ、ノズル２４９ｂを介して処理室２０１内へ供給される。Ｏを含むガスは、後述する成膜処理において、酸化ガス、すなわち、Ｏソースとして作用する。酸化ガスとしては、例えば、酸素（Ｏ_２）ガスを用いることができる。

ガス供給管２３２ａからは、処理ガス（反応ガス）として、例えば、水素（Ｈ）を含むガスが、ＭＦＣ２４１ａ、バルブ２４３ａ、ノズル２４９ａを介して処理室２０１内へ供給される。Ｈを含むガスは、それ単体では酸化作用は得られないが、後述する成膜処理において、特定の条件下でＯを含むガスと反応することで原子状酸素（ａｔｏｍｉｃ ｏｘｙｇｅｎ、Ｏ）等の酸化種を生成し、酸化処理の効率を向上させるように作用する。そのため、Ｈを含むガスは、Ｏを含むガスと同様に酸化ガスに含めて考えることができる。Ｈを含むガスとしては、例えば、水素（Ｈ_２）ガスを用いることができる。

さらに、ガス供給管２３２ａ，２３２ｂからは、第１のクリーニングガスとして、例えば、Ｈおよびフッ素（Ｆ）を含むガス（Ｈを含むフッ素系ガス）が、それぞれＭＦＣ２４１ａ，２４１ｂ、バルブ２４３ａ，２４３ｂ、ノズル２４９ａ，２４９ｂを介して処理室２０１内へ供給される。ガス供給管２３２ｅからは、第１のクリーニングガスとして、例えばＨおよびＦを含むガスが、ＭＦＣ２４１ｅ、バルブ２４３ｅ、ノズル２４９ｅを介して、カバー２０９ａよりも内側のパージ空間２０１ａ内へ供給される。ＨおよびＦを含むガスとしては、例えばフッ化水素（ＨＦ）ガスを用いることができる。

さらに、ガス供給管２３２ａ，２３２ｂからは、第２のクリーニングガスとして、例えば、Ｆを含むガスが、それぞれＭＦＣ２４１ａ，２４１ｂ、バルブ２４３ａ，２４３ｂ、ノズル２４９ａ，２４９ｂを介して処理室２０１内へ供給される。ガス供給管２３２ｅからは、第２のクリーニングガスとして、例えばＦを含むガスが、ＭＦＣ２４１ｅ、バルブ２４３ｅ、ノズル２４９ｅを介して、パージ空間２０１ａ内へ供給される。Ｆを含むガスとしては、例えばフッ素（Ｆ_２）ガスを用いることができる。

ガス供給管２３２ｃ，２３２ｄ，２３２ｆからは、不活性ガスとして、例えば、窒素（Ｎ_２）ガスが、それぞれＭＦＣ２４１ｃ，２４１ｄ，２４１ｆ、バルブ２４３ｃ，２４３ｄ，２４３ｆ、ガス供給管２３２ａ，２３２ｂ，２３２ｅ、ノズル２４９ａ，２４９ｂ，２４９ｅを介して処理室２０１内へ供給される。

主に、ガス供給管２３２ａ、ＭＦＣ２４１ａ、バルブ２４３ａにより、原料ガスを供給する原料ガス供給系が構成される。また、主に、ガス供給管２３２ｂ、ＭＦＣ２４１ｂ、バルブ２４３ｂにより、酸化ガス供給系が構成される。また、主に、ガス供給管２３２ａ、ＭＦＣ２４１ａ、バルブ２４３ａにより、Ｈ含有ガス供給系が構成される。Ｈ含有ガス供給系を、上述の酸化ガス供給系に含めて考えることもできる。また、主に、ガス供給管２３２ａ，２３２ｂ，２３２ｅ、ＭＦＣ２４１ａ，２４１ｂ，２４１ｅ、バルブ２４３ａ，２４３ｂ，２４３ｅにより、ＨおよびＦ含有ガス供給系が構成される。また、主に、ガス供給管２３２ａ，２３２ｂ，２３２ｅ、ＭＦＣ２４１ａ，２４１ｂ，２４１ｅ、バルブ２４３ａ，２４３ｂ，２４３ｅにより、Ｆ含有ガス供給系が構成される。また、主に、ガス供給管２３２ｃ，２３２ｄ，２３２ｆ、ＭＦＣ２４１ｃ，２４１ｄ，２４１ｆ、バルブ２４３ｃ，２４３ｄ，２４３ｆにより、不活性ガス供給系が構成される。

上述の各種供給系のうち、いずれか、或いは、全ての供給系は、バルブ２４３ａ〜２４３ｆやＭＦＣ２４１ａ〜２４１ｆ等が集積されてなる集積型ガス供給システム２４８として構成されていてもよい。集積型ガス供給システム２４８は、ガス供給管２３２ａ〜２３２ｆのそれぞれに対して接続され、ガス供給管２３２ａ〜２３２ｆ内への各種ガスの供給動作、すなわち、バルブ２４３ａ〜２４３ｆの開閉動作やＭＦＣ２４１ａ〜２４１ｆによる流量調整動作等が、後述するコントローラ１２１によって制御されるように構成されている。集積型ガス供給システム２４８は、一体型、或いは、分割型の集積ユニットとして構成されており、ガス供給管２３２ａ〜２３２ｆ等に対して集積ユニット単位で着脱を行うことができ、ガス供給システムのメンテナンス、交換、増設等を、集積ユニット単位で行うことが可能なように構成されている。

反応管２０３には、処理室２０１内の雰囲気を排気する排気管２３１が設けられている。排気管２３１には、処理室２０１内の圧力を検出する圧力検出器（圧力検出部）としての圧力センサ２４５および圧力調整器（圧力調整部）としてのＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）バルブ２４４を介して、真空排気装置としての真空ポンプ２４６が接続されている。ＡＰＣバルブ２４４は、真空ポンプ２４６を作動させた状態で弁を開閉することで、処理室２０１内の真空排気および真空排気停止を行うことができ、更に、真空ポンプ２４６を作動させた状態で、圧力センサ２４５により検出された圧力情報に基づいて弁開度を調節することで、処理室２０１内の圧力を調整することができるように構成されている。主に、排気管２３１、ＡＰＣバルブ２４４、圧力センサ２４５により、排気系が構成される。真空ポンプ２４６を排気系に含めて考えてもよい。

マニホールド２０９の下方には、マニホールド２０９の下端開口を気密に閉塞可能な炉口蓋体としてのシールキャップ２１９が設けられている。シールキャップ２１９は例えばＳＵＳ等の金属からなり、円盤状に形成されている。シールキャップ２１９の上面にはマニホールド２０９の下端と当接するシール部材としてのＯリング２２０ｂが設けられている。シールキャップ２１９の下方には、後述するボート２１７を回転させる回転機構２６７が設置されている。回転機構２６７の回転軸２５５は、シールキャップ２１９を貫通してボート２１７に接続されている。回転機構２６７は、ボート２１７を回転させることでウエハ２００を回転させるように構成されている。シールキャップ２１９は、反応管２０３の外部に設置された昇降機構としてのボートエレベータ１１５によって垂直方向に昇降されるように構成されている。ボートエレベータ１１５は、シールキャップ２１９を昇降させることで、ボート２１７を処理室２０１内外に搬入および搬出することが可能なように構成されている。ボートエレベータ１１５は、ボート２１７すなわちウエハ２００を、処理室２０１内外に搬送する搬送装置（搬送機構）として構成されている。また、マニホールド２０９の下方には、ボートエレベータ１１５によりシールキャップ２１９を降下させている間、マニホールド２０９の下端開口を気密に閉塞可能な炉口蓋体としてのシャッタ２１９ｓが設けられている。シャッタ２１９ｓは、例えばＳＵＳ等の金属からなり、円盤状に形成されている。シャッタ２１９ｓの上面には、マニホールド２０９の下端と当接するシール部材としてのＯリング２２０ｃが設けられている。シャッタ２１９ｓの開閉動作（昇降動作や回動動作等）は、シャッタ開閉機構１１５ｓにより制御される。

基板支持具としてのボート２１７は、複数枚、例えば２５〜２００枚のウエハ２００を、水平姿勢で、かつ、互いに中心を揃えた状態で垂直方向に整列させて多段に支持するように、すなわち、間隔を空けて配列させるように構成されている。ボート２１７は、例えば石英やＳｉＣ等の耐熱性材料からなる。ボート２１７の下部には、例えば石英やＳｉＣ等の耐熱性材料からなる断熱板２１８が水平姿勢で多段に支持されている。この構成により、ヒータ２０７からの熱がシールキャップ２１９側に伝わりにくくなっている。断熱板２１８を設けずに、石英やＳｉＣ等の耐熱性材料からなる筒状の部材として構成された断熱筒を設けてもよい。

反応管２０３内には、温度検出器としての温度センサ２６３が設置されている。温度センサ２６３により検出された温度情報に基づきヒータ２０７への通電具合を調整することで、処理室２０１内の温度が所望の温度分布となる。温度センサ２６３は、反応管２０３の内壁に沿って設けられている。

図３に示すように、制御部（制御手段）であるコントローラ１２１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１２１ａ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）１２１ｂ、記憶装置１２１ｃ、Ｉ／Ｏポート１２１ｄを備えたコンピュータとして構成されている。ＲＡＭ１２１ｂ、記憶装置１２１ｃ、Ｉ／Ｏポート１２１ｄは、内部バス１２１ｅを介して、ＣＰＵ１２１ａ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１２１には、タッチパネル等として構成された入出力装置１２２が接続されている。

記憶装置１２１ｃは、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１２１ｃ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等が記載されたプロセスレシピや、後述するクリーニング処理の手順や条件等が記載されたクリーニングレシピ等が、読み出し可能に格納されている。プロセスレシピは、後述する成膜処理における各手順をコントローラ１２１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。また、クリーニングレシピは、後述するクリーニング処理における各手順を、コントローラ１２１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、プロセスレシピやクリーニング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。また、プロセスレシピやクリーニングレシピを総称して、単に、レシピともいう。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、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、プロセスレシピ、クリーニングレシピおよび制御プログラムのうち任意の組み合わせを含む場合がある。ＲＡＭ１２１ｂは、ＣＰＵ１２１ａによって読み出されたプログラムや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１２１ｄは、上述のＭＦＣ２４１ａ〜２４１ｆ、バルブ２４３ａ〜２４３ｆ、圧力センサ２４５、ＡＰＣバルブ２４４、真空ポンプ２４６、ヒータ２０７、温度センサ２６３、回転機構２６７、ボートエレベータ１１５、シャッタ開閉機構１１５ｓ等に接続されている。

ＣＰＵ１２１ａは、記憶装置１２１ｃから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１２２からの操作コマンドの入力等に応じて記憶装置１２１ｃからレシピを読み出すように構成されている。ＣＰＵ１２１ａは、読み出したレシピの内容に沿うように、ＭＦＣ２４１ａ〜２４１ｆによる各種ガスの流量調整動作、バルブ２４３ａ〜２４３ｆの開閉動作、ＡＰＣバルブ２４４の開閉動作および圧力センサ２４５に基づくＡＰＣバルブ２４４による圧力調整動作、真空ポンプ２４６の起動および停止、温度センサ２６３に基づくヒータ２０７の温度調整動作、回転機構２６７によるボート２１７の回転および回転速度調節動作、ボートエレベータ１１５によるボート２１７の昇降動作、シャッタ開閉機構１１５ｓによるシャッタ２１９ｓの開閉動作等を制御するように構成されている。

コントローラ１２１は、外部記憶装置（例えば、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等の光磁気ディスク、ＵＳＢメモリ等の半導体メモリ）１２３に格納された上述のプログラムを、コンピュータにインストールすることにより構成することができる。記憶装置１２１ｃや外部記憶装置１２３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。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１２１ｃ単体のみを含む場合、外部記憶装置１２３単体のみを含む場合、または、それらの両方を含む場合がある。なお、コンピュータへのプログラムの提供は、外部記憶装置１２３を用いず、インターネットや専用回線等の通信手段を用いて行ってもよい。

（２）成膜処理
上述の基板処理装置を用い、半導体装置の製造工程の一工程として、基板上に膜を形成するシーケンス例について、図４を用いて説明する。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１２１により制御される。

図４に示す成膜シーケンスでは、処理容器内（処理室２０１内）に収容されたウエハ２００に対して原料ガスとしてＨＣＤＳガスを供給するステップ１と、加熱された大気圧未満の圧力下にある処理容器内へＯを含むガスとしてのＯ_２ガスとＨを含むガスとしてのＨ_２ガスとを供給するステップ２と、を非同時に、すなわち、同期させることなく行うサイクルを所定回数（ｎ回以上）行うことで、ウエハ２００上に、Ｏを含む膜としてシリコン酸化膜（ＳｉＯ_２膜、以下、単にＳｉＯ膜ともいう）を形成する。

本明細書では、上述の成膜処理を、便宜上、以下のように示すこともある。なお、以下の他の実施形態の説明においても同様の表記を用いることとする。

（ＨＣＤＳ→Ｏ_２＋Ｈ_２）×ｎ ⇒ ＳｉＯ

本明細書において「ウエハ」という言葉を用いた場合は、「ウエハそのもの」を意味する場合や、「ウエハとその表面に形成された所定の層や膜等との積層体（集合体）」を意味する場合、すなわち、表面に形成された所定の層や膜等を含めてウエハと称する場合がある。また、本明細書において「ウエハの表面」という言葉を用いた場合は、「ウエハそのものの表面（露出面）」を意味する場合や、「ウエハ上に形成された所定の層や膜等の表面、すなわち、積層体としてのウエハの最表面」を意味する場合がある。

従って、本明細書において「ウエハに対して所定のガスを供給する」と記載した場合は、「ウエハそのものの表面に対して所定のガスを直接供給する」ことを意味する場合や、「ウエハ上に形成されている層や膜等に対して、すなわち、積層体としてのウエハの最表面に対して所定のガスを供給する」ことを意味する場合がある。また、本明細書において「ウエハ上に所定の層（または膜）を形成する」と記載した場合は、「ウエハそのものの表面上に所定の層（または膜）を直接形成する」ことを意味する場合や、「ウエハ上に形成されている層や膜等の上、すなわち、積層体としてのウエハの最表面の上に所定の層（または膜）を形成する」ことを意味する場合がある。

また、本明細書において「基板」という言葉を用いた場合も、「ウエハ」という言葉を用いた場合と同義である。

（ウエハチャージおよびボートロード）
複数枚のウエハ２００がボート２１７に装填（ウエハチャージ）されると、シャッタ開閉機構１１５ｓによりシャッタ２１９ｓが移動させられて、マニホールド２０９の下端開口が開放される（シャッタオープン）。その後、図１に示すように、複数枚のウエハ２００を支持したボート２１７は、ボートエレベータ１１５によって持ち上げられて処理室２０１内へ搬入（ボートロード）される。この状態で、シールキャップ２１９は、Ｏリング２２０ｂを介してマニホールド２０９の下端をシールした状態となる。

（圧力・温度調整ステップ）
処理室２０１内、すなわち、ウエハ２００が存在する空間が所望の圧力（真空度）となるように、真空ポンプ２４６によって真空排気（減圧排気）される。この際、処理室２０１内の圧力は圧力センサ２４５で測定され、この測定された圧力情報に基づきＡＰＣバルブ２４４がフィードバック制御される。真空ポンプ２４６は、少なくともウエハ２００に対する処理が終了するまでの間は常時作動させた状態を維持する。また、処理室２０１内のウエハ２００が所望の成膜温度となるようにヒータ２０７によって加熱される。この際、処理室２０１内が所望の温度分布となるように、温度センサ２６３が検出した温度情報に基づきヒータ２０７への通電具合がフィードバック制御される。ヒータ２０７による処理室２０１内の加熱は、少なくともウエハ２００に対する処理が終了するまでの間は継続して行われる。また、回転機構２６７によるボート２１７およびウエハ２００の回転を開始する。回転機構２６７によるボート２１７およびウエハ２００の回転は、少なくともウエハ２００に対する処理が終了するまでの間は継続して行われる。

（成膜ステップ）
続いて、以下のステップ１，２を順次実行する。

［ステップ１］
このステップでは、処理室２０１内のウエハ２００に対してＨＣＤＳガスを供給する。

バルブ２４３ａを開き、ガス供給管２３２ａ内にＨＣＤＳガスを流す。ＨＣＤＳガスは、ＭＦＣ２４１ａにより流量調整され、ノズル２４９ａを介して処理室２０１内へ供給され、排気管２３１から排気される。このとき、ウエハ２００に対してＨＣＤＳガスが供給されることとなる。このとき同時にバルブ２４３ｃを開き、ガス供給管２３２ｃ内へＮ_２ガスを流す。Ｎ_２ガスは、ＭＦＣ２４１ｃにより流量調整され、ガス供給管２３２ａ、ノズル２４９ａを介して処理室２０１内へ供給され、排気管２３１から排気される。また、ノズル２４９ｂ，２４９ｅ内へのＨＣＤＳガスの侵入を防止するため、バルブ２４３ｄ，２４３ｆを開き、ガス供給管２３２ｄ，２３２ｆ内へＮ_２ガスを流す。Ｎ_２ガスは、ガス供給管２３２ｂ，２３２ｅ、ノズル２４９ｂ，２４９ｅ、パージ空間２０１ａを介して処理室２０１内へ供給され、排気管２３１から排気される。

このとき、処理室２０１内の圧力は、例えば１〜４０００Ｐａ、好ましくは６７〜２６６６Ｐａ、より好ましくは１３３〜１３３３Ｐａの範囲内の圧力とする。ＨＣＤＳガスの供給流量は、例えば１〜２０００ｓｃｃｍ、好ましくは１０〜１０００ｓｃｃｍの範囲内の流量とする。各ガス供給管より供給するＮ_２ガスの供給流量は、それぞれ例えば１００〜１００００ｓｃｃｍの範囲内の流量とする。ＨＣＤＳガスの供給時間は、例えば１〜１２０秒、好ましくは１〜６０秒の範囲内の時間とする。ヒータ２０７の温度は、ウエハ２００の温度が、例えば２５０〜７００℃、好ましくは３００〜６５０℃、より好ましくは３５０〜６００℃の範囲内の温度となるような温度に設定する。

ウエハ２００の温度が２５０℃未満となると、ウエハ２００上にＨＣＤＳが化学吸着しにくくなり、実用的な成膜速度が得られなくなることがある。ウエハ２００の温度を２５０℃以上とすることで、これを解消することが可能となる。ウエハ２００の温度を３００℃以上、さらには３５０℃以上とすることで、ウエハ２００上にＨＣＤＳをより充分に吸着させることが可能となり、より充分な成膜速度が得られるようになる。

ウエハ２００の温度が７００℃を超えると、過剰な気相反応が生じることで、膜厚均一性が悪化しやすくなり、その制御が困難となってしまう。ウエハ２００の温度を７００℃以下とすることで、適正な気相反応を生じさせることができることにより、膜厚均一性の悪化を抑制でき、その制御が可能となる。特にウエハ２００の温度を６５０℃以下、さらには６００℃以下とすることで、気相反応よりも表面反応が優勢になり、膜厚均一性を確保しやすくなり、その制御が容易となる。

よって、ウエハ２００の温度は２５０〜７００℃、好ましくは３００〜６５０℃、より好ましくは３５０〜６００℃の範囲内の温度とするのがよい。

上述の条件下でウエハ２００に対してＨＣＤＳガスを供給することにより、ウエハ２００の最表面上に、第１層（初期層）として、例えば１原子層未満から数原子層（１分子層未満から数分子層）程度の厚さのＣｌを含むＳｉ含有層が形成される。Ｃｌを含むＳｉ含有層は、Ｃｌを含むＳｉ層であってもよいし、ＨＣＤＳの吸着層であってもよいし、それらの両方を含んでいてもよい。

第１層が形成された後、バルブ２４３ａを閉じ、ＨＣＤＳガスの供給を停止する。このとき、ＡＰＣバルブ２４４は開いたままとして、真空ポンプ２４６により処理室２０１内を真空排気し、処理室２０１内に残留する未反応もしくは第１層形成に寄与した後のＨＣＤＳガスを処理室２０１内から排除する。このとき、バルブ２４３ｃ，２４３ｄ、２４３ｆは開いたままとして、Ｎ_２ガスの処理室２０１内への供給を維持する。Ｎ_２ガスはパージガスとして作用する。

原料ガスとしては、ＨＣＤＳガスの他、例えば、ジクロロシラン（ＳｉＨ_２Ｃｌ_２、略称：ＤＣＳ）ガス、モノクロロシラン（ＳｉＨ_３Ｃｌ、略称：ＭＣＳ）ガス、テトラクロロシラン（ＳｉＣｌ_４、略称：ＳＴＣ）ガス、トリクロロシラン（ＳｉＨＣｌ_３、略称：ＴＣＳ）ガス、トリシラン（Ｓｉ_３Ｈ_８、略称：ＴＳ）ガス、ジシラン（Ｓｉ_２Ｈ_６、略称：ＤＳ）ガス、モノシラン（ＳｉＨ_４、略称：ＭＳ）ガス等の無機原料ガスや、テトラキスジメチルアミノシラン（Ｓｉ［Ｎ（ＣＨ_３）_２］_４、略称：４ＤＭＡＳ）ガス、トリスジメチルアミノシラン（Ｓｉ［Ｎ（ＣＨ_３）_２］_３Ｈ、略称：３ＤＭＡＳ）ガス、ビスジエチルアミノシラン（Ｓｉ［Ｎ（Ｃ_２Ｈ_５）_２］_２Ｈ_２、略称：ＢＤＥＡＳ）ガス、ビスターシャリブチルアミノシラン（ＳｉＨ_２［ＮＨ（Ｃ_４Ｈ_９）］_２、略称：ＢＴＢＡＳ）ガス、ジイソプロピルアミノシラン（ＳｉＨ_３Ｎ［ＣＨ（ＣＨ_３）_２］_２、略称：ＤＩＰＡＳ）ガス等の有機原料ガスを用いることができる。

不活性ガスとしては、Ｎ_２ガスの他、例えば、Ａｒガス、Ｈｅガス、Ｎｅガス、Ｘｅガス等の希ガスを用いることができる。

［ステップ２］
ステップ１が終了した後、処理室２０１内へＯ_２ガスとＨ_２ガスとを別々に供給し、これらのガスを処理室２０１内で混合させて反応させる。

このステップでは、バルブ２４３ｂ〜２４３ｄ，２４３ｆの開閉制御を、ステップ１におけるバルブ２４３ａ，２４３ｃ，２４３ｄ，２４３ｆの開閉制御と同様の手順で行う。Ｏ_２ガスは、ＭＦＣ２４１ｂにより流量調整され、ノズル２４９ｂを介して処理室２０１内へ供給される。このとき同時にバルブ２４３ａを開き、ガス供給管２３２ａ内へＨ_２ガスを流す。Ｈ_２ガスは、ＭＦＣ２４１ａにより流量調整され、ノズル２４９ａを介して処理室２０１内へ供給される。Ｏ_２ガスとＨ_２ガスとは、処理室２０１内で初めて混合して反応し、その後、排気管２３１から排気される。

このとき、処理室２０１内の圧力は、大気圧未満、例えば１〜１３３３Ｐａの範囲内の圧力とする。Ｏ_２ガスの供給流量は、例えば１０００〜１００００ｓｃｃｍの範囲内の流量とする。Ｈ_２ガスの供給流量は、例えば１０００〜１００００ｓｃｃｍの範囲内の流量とする。Ｏ_２ガスおよびＨ_２ガスの供給時間は、例えば１〜１２０秒の範囲内の時間とする。他の処理条件は、例えば、ステップ１と同様な処理条件とする。

上述の条件下でＯ_２ガスおよびＨ_２ガスを処理室２０１内へ供給することで、Ｏ_２ガスおよびＨ_２ガスは、加熱された減圧雰囲気下においてノンプラズマで熱的に活性化（励起）されて反応し、それにより原子状酸素（Ｏ）等の酸素を含む水分（Ｈ_２Ｏ）非含有の酸化種が生成される。そして、主にこの酸化種により、ステップ１でウエハ２００上に形成された第１層に対して酸化処理が行われる。この酸化種の持つエネルギーは、第１層中に含まれるＳｉ−Ｃｌ、Ｓｉ−Ｈ等の結合エネルギーよりも高いため、この酸化種のエネルギーを第１層に与えることで、第１層中に含まれるＳｉ−Ｃｌ結合、Ｓｉ−Ｈ結合等は切り離される。Ｓｉとの結合を切り離されたＨ、Ｃｌ等は膜中から除去され、Ｃｌ_２、ＨＣｌ等として排出される。また、Ｈ、Ｃｌ等との結合が切られることで余ったＳｉの結合手は、酸化種に含まれるＯと結びつき、Ｓｉ−Ｏ結合が形成される。このようにして、第１層は、第２層、すなわち、Ｃｌ等の不純物の含有量が少ないＳｉＯ層へと変化させられる（改質される）。この酸化処理によれば、Ｏ_２ガスを単独で供給する場合や水蒸気（Ｈ_２Ｏ）を供給する場合に比べ、酸化力を大幅に向上させることができる。すなわち、減圧雰囲気下においてＯ_２ガスにＨ_２ガスを添加することで、Ｏ_２ガスを単独で供給する場合やＨ_２Ｏガスを供給する場合に比べ大幅な酸化力向上効果が得られる。

（残留ガス除去）
第１の層を第２の層（ＳｉＯ層）へと変化させた後、バルブ２４３ｂ，２４３ａを閉じ、Ｏ_２ガスおよびＨ_２ガスの供給をそれぞれ停止する。そして、ステップ１と同様の処理手順、処理条件により、処理室２０１内に残留するＯ_２ガスやＨ_２ガスや反応副生成物を処理室２０１内から排除する。

Ｏを含むガスとしては、Ｏ_２ガスの他、オゾン（Ｏ_３）ガス等を用いることができる。Ｈを含むガスとしては、Ｈ_２ガスの他、重水素（Ｄ_２）ガス等を用いることができる。なお、原料ガスとして、４ＤＭＡＳガスや３ＤＭＡＳガス等のアミノシラン原料ガスを用いる場合は、Ｏを含むガスとしてＯ_３ガスを用いるようにすれば、Ｈを含むガスを用いることなく充分な（同様な）成膜レートで成膜することもできる。不活性ガスとしては、Ｎ_２ガスの他、例えば、ステップ１で例示した各種希ガスを用いることができる。

［所定回数実施］
上述したステップ１，２を非同時に、すなわち、同期させることなく行うサイクルを所定回数（ｎ回）行うことにより、ウエハ２００上に、所定膜厚のＳｉＯ膜を形成することができる。上述のサイクルは、複数回繰り返すのが好ましい。すなわち、１サイクルあたりに形成される第２層の厚さを所望の膜厚よりも小さくし、第２層を積層することで形成される膜の膜厚が所望の膜厚になるまで、上述のサイクルを複数回繰り返すのが好ましい。

（アフターパージステップ・大気圧復帰ステップ）
成膜ステップが終了し、所定膜厚のＳｉＯ膜が形成されたら、ガス供給管２３２ｃ，２３２ｄ，２３２ｆのそれぞれからＮ_２ガスを処理室２０１内へ供給し、排気管２３１から排気する。Ｎ_２ガスはパージガスとして作用する。これにより、処理室２０１内がパージされ、処理室２０１内に残留するガスや反応副生成物が処理室２０１内から除去される（アフターパージ）。その後、処理室２０１内の雰囲気が不活性ガスに置換され（不活性ガス置換）、処理室２０１内の圧力が常圧に復帰される（大気圧復帰）。

（ボートアンロードおよびウエハディスチャージ）
その後、ボートエレベータ１１５によりシールキャップ２１９が下降され、マニホールド２０９の下端が開口されるとともに、処理済のウエハ２００が、ボート２１７に支持された状態でマニホールド２０９の下端から反応管２０３の外部に搬出（ボートアンロード）される。ボートアンロードの後は、シャッタ２１９ｓが移動させられ、マニホールド２０９の下端開口がＯリング２２０ｃを介してシャッタ２１９ｓによりシールされる（シャッタクローズ）。処理済のウエハ２００は、反応管２０３の外部に搬出された後、ボート２１７より取出されることとなる（ウエハディスチャージ）。

（３）クリーニング処理
上述の成膜処理を行うと、処理室２０１内の部材の表面、例えば、反応管２０３の内壁、ノズル２４９ａ，２４９ｂの内壁および表面、カバー２０９ａの表面、ボート２１７の表面、マニホールド２０９の内壁等に、ＳｉＯ膜等の薄膜や反応副生成物を含む堆積物が累積する。すなわち、Ｏを含む堆積物が、加熱された処理室２０１内の部材の表面に付着して累積する。また、ノズル２４９ａの内壁には、ノズル２４９ａの内壁にＨＣＤＳガスが付着することで堆積したＳｉを主成分とするＳｉ系の堆積物や、ノズル２４９ａ内に付着したＨＣＤＳとノズル２４９ａ内に侵入したＯ_２ガスがノズル２４９ａ内で反応することで形成されたＳｉＯ_ｘ膜等のＳｉＯ系の堆積物等も付着する。そこで、これらの堆積物の量、すなわち、累積膜厚が、堆積物に剥離や落下が生じる前の所定の量（厚さ）に達したところで、クリーニング処理が行われる。

図５に示すクリーニング処理では、第１温度に加熱した処理室２０１（処理容器）内へＨＦガスを供給するＨＦクリーニングステップと、処理室２０１内の温度を第１温度よりも高い第２温度に昇温する昇温ステップと、第２温度に加熱した処理室２０１内へＦ_２ガスを供給するＦ_２クリーニングステップと、を、第１温度をＦ_２ガスが活性化しない温度とし、第２温度をＦ_２ガスが活性化する温度として行う。

以下、本実施形態におけるクリーニング処理の一例を、図５を参照しながら説明する。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１２１により制御される。

（ボート搬入ステップ）
シャッタ開閉機構１１５ｓによりシャッタ２１９ｓが移動させられて、マニホールド２０９の下端開口が開放される（シャッタオープン）。その後、空のボート２１７、すなわち、ウエハ２００を装填していないボート２１７が、ボートエレベータ１１５によって持ち上げられて処理室２０１内に搬入される。この状態で、シールキャップ２１９は、Ｏリング２２０ｂを介してマニホールド２０９の下端をシールした状態となる。

（圧力・温度調整ステップ）
処理室２０１内が所定の圧力となるように、真空ポンプ２４６によって真空排気される。真空ポンプ２４６は、少なくともクリーニング処理が終了するまでの間は常時作動させた状態を維持する。また、処理室２０１内が所定の温度（第１温度）となるように、ヒータ２０７によって加熱される。また、回転機構２６７によるボート２１７の回転を開始する。ヒータ２０７による処理室２０１内の加熱、ボート２１７の回転は、少なくともＦ_２クリーニングステップが完了するまでの間は、継続して行われる。但し、ボート２１７は回転させなくてもよい。

（ＨＦクリーニングステップ）
このステップでは、ウエハ２００上にＳｉＯ膜を形成する処理（成膜処理）を行った後の処理室２０１内、すなわち、ＳｉＯ_２膜等のＯ含有膜を含む堆積物が付着した処理室２０１内へ、少なくともＨＦガスを連続的に供給する。

このステップでは、バルブ２４３ａ，２４３ｃ，２４３ｄ，２４３ｆの開閉制御を、成膜処理のステップ１におけるバルブ２４３ａ，２４３ｃ，２４３ｄ，２４３ｆの開閉制御と同様の手順で行う。ＨＦガスは、ＭＦＣ２４１ａにより流量調整され、ガス供給管２３２ａ、ノズル２４９ａを介して処理室２０１内へ供給される。ガス供給管２３２ｃからＮ_２ガスを流すことで、ＨＦガスをガス供給管２３２ａ内で希釈し、処理室２０１内へ供給するＨＦガスの濃度を制御することができる。このとき同時にバルブ２４３ｂ，２４３ｅを開き、ガス供給管２３２ｂ，２３２ｅ内へＨＦガスを流し、ノズル２４９ｂ，２４９ｅを介してＨＦガスを処理室２０１内へ供給しても良い。なお、このステップでは処理室２０１内へのＦ_２ガスの供給は行わない。

このとき、処理室２０１内の圧力は、例えば６６５０〜２６６００Ｐａ（５０〜２００Ｔｏｒｒ）、好ましくは１３３００〜１９９５０Ｐａ（１００〜１５０Ｔｏｒｒ）の範囲内の圧力とする。ＨＦガスの供給流量は、例えば１０００〜８０００ｓｃｃｍ、好ましくは２０００〜８０００ｓｃｃｍの範囲内の流量とする。ＨＦガスを処理室２０１内へ供給する時間は、例えば６０〜１８００秒、好ましくは１２０〜１２００秒の範囲内の時間とする。ヒータ２０７の温度は、処理室２０１内の温度が、例えば３０〜１００℃、好ましくは３５〜７０℃、より好ましくは４０〜５０℃の範囲内の温度（第１温度）となるような温度に設定する。

処理室２０１内の温度が３０℃未満となると、堆積物のエッチング反応が進行しにくくなる場合がある。処理室２０１内の温度を３０℃以上にすることで、堆積物のエッチング反応を進行させることが可能となる。

処理室２０１内の温度が１００℃を超えると、処理室２０１内の部材の表面にＨＦが吸着し難くなり、堆積物のエッチングをすることが困難となる場合がある。処理室２０１内の温度を１００℃以下とすることで、これを解決することが可能となる。処理室２０１内の温度を７０℃以下、さらには５０℃以下とすることで、ＨＦによるエッチング反応を確実に進行させることが可能となる。

よって、処理室２０１内の温度は３０℃以上１００℃以下、好ましくは３５℃以上７０℃以下、より好ましくは４０℃以上５０℃以下の範囲内の温度とするのがよい。

上述の第１温度は、後述するＦ_２クリーニングステップで処理室２０１内に供給するＦ_２ガスが活性化しない温度である。なお、Ｆ_２ガスが活性化しないとは、Ｆ_２ガスが全く活性化しない場合の他、Ｆ_２ガスがわずかに活性化するが、Ｆ_２ガスが全く活性化しない場合と実質的に等しい場合も含むものとする。

処理室２０１内へ供給されたＨＦガスは、処理室２０１内を通過して排気管２３１から排気される際に、処理室２０１内の部材の表面、例えば、反応管２０３の内壁、ノズル２４９ａ，２４９ｂの表面、カバー２０９ａの表面、ボート２１７の表面、マニホールド２０９の内壁、シールキャップ２１９の上面等に接触する。このとき、熱化学反応により、処理室２０１内の部材に付着していたＯ含有膜を含む堆積物が除去されることとなる。すなわち、ＨＦと堆積物とのエッチング反応により、堆積物が除去されることとなる。

また、ＨＦガスは、Ｆ_２ガス等の他のクリーニングガスと比べて、比較的低温（例えば３０〜１００℃）の温度帯でＳｉＯ_２等の酸化物系（ＳｉＯ系）の堆積物をエッチングすることができるガスである。そのため、上述の条件下で、処理室２０１内へＨＦガスを供給することにより、ヒータ２０７により加熱されにくい処理室２０１内の下部領域（断熱領域、低温領域）内の部材に付着した堆積物も除去することが可能となる。例えば、処理容器（処理室２０１）内の下部に形成される炉口部（シールキャップ２１９付近、断熱板２１８付近、インレット付近等）の内壁に付着したＳｉＯ_ｘ等の緻密でない膜（パウダー状の膜）を含む堆積物も除去することが可能となる。

さらにまた、ＨＦガスは、ＳｉＣ（炭化ケイ素、炭化シリコン）で形成された部材に対してはエッチング特性を示さない。これにより、例えばボート２１７がＳｉＣで形成されていたとしても、ボート２１７にダメージを与えることなく、ボート２１７の表面に付着した堆積物を除去することが可能となる。

このように、ＳｉＯ_２膜やＳｉＯ_ｘ等の緻密でない膜を含む堆積物が付着した処理室２０１内へＨＦガスを供給することで、ノンプラズマの雰囲気下において、処理室２０１内の隅々で、堆積物のエッチング反応を適正に進行させることが可能となる。

但し、ＨＦクリーニングステップにおいては、ノズル２４９ａ内に付着したＳｉを主成分とするＳｉ系の堆積物を除去することは難しい。このため、ＨＦクリーニングステップを行っても、ノズル２４９ａ内にはＳｉ系の堆積物が残ることがある。このようにノズル２４９ａ内に付着したＳｉ系の堆積物等は、後述のＦ_２クリーニングステップを行うことで除去することが可能である。

なお、ＨＦクリーニングステップにおいては、処理室２０１内へ、ＨＦガスのようなＨおよびＦを含むガスを供給するのが好ましい。というのも、発明者等は、ＨＦクリーニングステップにおいて、処理室２０１内へＨＦガスの代わりにフッ素（Ｆ_２）ガスやフッ化塩素（ＣｌＦ_３）ガスを供給した場合、上述したエッチング反応を進行させることが困難となることを確認している。これは、ＳｉＯを主成分とする堆積物、すなわち、Ｏ含有膜を含む堆積物をエッチングするには、ＨＦガスのようなＨおよびＦを含むガスを用いることが必要であるのに対し、Ｆ_２ガスやＣｌＦ_３ガスはＨを含まないフッ素系ガスであるためと考えられる。

但し、Ｏ含有膜を含む堆積物をエッチングする際にＨＦガスのようなＨおよびＦを含むガスを用いた場合、堆積物（ＳｉＯ）に含まれるＯと、ＨＦに含まれるＨと、が結合することで、処理室２０１内に水分（Ｈ_２Ｏ）が発生することとなる。また、堆積物に含まれるＳｉと、ＨＦに含まれるＦと、が結合することで、処理室２０１内にＳｉＦ_４等が発生することとなる。処理室２０１内に発生したこれらの物質は、後述の昇温ステップ、パージステップを行うことで処理室２０１内から除去（排出）させることが可能である。

不活性ガスとしては、Ｎ_２ガスの他、例えば、上述の成膜処理で例示した各種希ガスを用いることができる。

（昇温ステップ・パージステップ）
ＨＦクリーニングステップが終了したら、バルブ２４３ａ，２４３ｂを閉じ、処理室２０１内へのＨＦガスの供給を停止する。そして、処理室２０１内が上述の第１温度よりも高い第２温度（例えば２５０〜４５０℃）となるように、処理室２０１内をヒータ２０７によって加熱する（昇温）。すなわち、処理室２０１内の温度を、後述するＦ_２クリーニングステップの処理温度まで昇温させる。

このステップでは、処理室２０１内の温度をＦ_２クリーニングステップの処理温度へ昇温させる際に、処理室２０１内に発生した水分やＳｉＦ_４等を除去することも可能である。

上述したように、ＨＦクリーニングステップを行うと、処理室２０１内において、水分やＳｉＦ_４等が発生する。ＨＦクリーニングステップを行うことにより処理室２０１内で発生した水分は、処理室２０１内に残留するＨＦガスと共存することで、処理室２０１内の金属部材を腐食させたり、これによりパーティクルを発生させたりする要因となる。ＨＦクリーニングステップを行った後、処理室２０１内を排気する際、処理室２０１内の温度を上述の第１温度（３０〜１００℃）に維持したままでは、処理室２０１内から水分（Ｈ_２Ｏ）を充分かつ効率的に除去することは困難である。というのも、上述の第１温度は、水の沸点（１００℃）よりも低い温度であり、水分が処理室２０１内に単独で存在した場合に、この水分が処理室２０１内に液相の状態で残留しやすい温度、すなわち、この水分が処理室２０１内に残留する程度の温度であるからである。この温度下では、水分は単独では蒸発し難く、その一部が蒸発したとしても処理室２０１内に液体状態のまま残留しやすくなる。これに対し、本実施形態においては、ＨＦクリーニングステップが終了した後、処理室２０１内の温度が第１温度よりも高い第２温度となるように、処理室２０１内をヒータ２０７によって加熱することで、処理室２０１内に存在する水分を蒸発させて除去することができる。

但し、水分は、低温部に残留しやすい性質がある。処理室２０１内の温度を第２温度に加熱したとしても、処理室２０１内の炉口部（低温領域）の温度は、処理室２０１内の他の領域、すなわち成膜処理を行う際にウエハ２００が配列される処理室２０１内の上部領域（以下、プロダクト領域、高温領域ともいう）の温度よりも低くなる傾向がある。この状態で上述の昇温ステップやパージステップを行ったとしても、炉口部の内壁等の処理室２０１の低温領域内の部材の表面には水分が残留する場合がある。この残留した水分は、後述のＦ_２クリーニングステップを行うことで、処理室２０１内から排出することが可能である。

また、本実施形態では、ＨＦクリーニングステップが終了した後、処理室２０１内へのＨＦガスの供給を停止した状態で、処理室２０１内へＮ_２ガスを供給する（パージ）。

このステップでは、ＡＰＣバルブ２４４を開いた状態としたまま、すなわち、処理室２０１内の排気を継続したまま、バルブ２４３ｃ，２４３ｄ，２４３ｆの少なくともいずれかを開き（開いたまま保持し）、処理室２０１内へのＮ_２ガスの供給を継続する。これにより、処理室２０１内から水分を効率的に除去することが可能となる。また、処理室２０１内に残留するＨＦガスや、処理室２０１内に発生したＳｉＦ_４等も処理室２０１の外部へ除去することが可能となる。処理室２０１内のパージが終了したら、処理室２０１内へのＮ_２ガスの供給を停止し、処理室２０１内を真空排気（ＶＡＣ）する。

不活性ガスとしては、Ｎ_２ガスの他、例えば、上述の成膜処理で例示した各種希ガスを用いることができる。

（Ｆ_２クリーニングステップ）
昇温ステップ、パージステップが終了したら、第２温度に加熱した処理室２０１内へ、少なくともＦ_２ガスを連続的に供給する。

このステップでは、ＨＦクリーニングステップで除去しきれずに処理室２０１内の部材の表面に残留した堆積物やノズル２４９ａ内に付着したＳｉ系の堆積物、昇温ステップやパージステップで除去しきれずに処理室２０１の低温領域に残留した水分等を除去することが可能である。

このステップでは、バルブ２４３ａ，２４３ｃ，２４３ｄ，２４３ｆの開閉制御を、成膜処理のステップ１におけるバルブ２４３ａ，２４３ｃ，２４３ｄ，２４３ｆの開閉制御と同様の手順で行う。Ｆ_２ガスは、ＭＦＣ２４１ａにより流量調整され、ガス供給管２３２ａ、ノズル２４９ａを介して処理室２０１内へ供給される。ガス供給管２３２ｃからＮ_２ガスを流すことで、Ｆ_２ガスをガス供給管２３２ａ内で希釈し、処理室２０１内へ供給するＦ_２ガスの濃度を制御することができる。なお、このステップでは、処理室２０１内へのＨＦガスの供給は行わない。

ノズル２４９ａを介して処理室２０１内に供給されたＦ_２ガスは、ノズル２４９ａ内や処理室２０１内で加熱され、エネルギーの高い状態に活性化（励起）され、化学反応を起こしやすい状態となる。すなわち、励起状態のフッ素（Ｆ）（励起状態のフッ素の活性種）が多数存在する状態となる。

このとき、処理室２０１内の圧力は、例えば６６５０〜２６６００Ｐａ（５０〜２００Ｔｏｒｒ）、好ましくは１３３００〜１９９５０Ｐａ（１００〜１５０Ｔｏｒｒ）の範囲内の圧力とする。Ｆ_２ガスの供給流量は、例えば５００〜５０００ｓｃｃｍ、好ましくは１０００〜４０００ｓｃｃｍの範囲内の流量とする。ヒータ２０７の温度は、処理室２０１内の温度が、例えば２５０〜４５０℃、好ましくは３００〜４００℃の範囲内の温度（第２温度）となるような温度に設定する。その他の処理条件は、ＨＦクリーニングステップの処理条件と同様とする。

処理室２０１内の温度が２５０℃未満となると、Ｆ_２ガスが活性化されず、化学反応を起こしにくい状態、すなわち、基底状態のＦ_２分子が多数存在する状態となり、堆積物のエッチング反応が進行しにくくなる場合がある。処理室２０１内の温度を２５０℃以上、さらには３００℃以上とすることで、堆積物のエッチング反応を進行させることが可能となる。

処理室２０１内の温度が４５０℃を超えると、エッチング反応が過剰となり、処理室２０１内の部材がダメージを受ける場合がある。処理室２０１内の温度を４５０℃以下とすることで、エッチング反応を適正に抑制し、処理室２０１内の部材のダメージを回避させることができる。処理室２０１内の温度を４００℃以下とすることで、エッチング反応をより適正に抑制し、処理室２０１内の部材のダメージをより確実に回避させることができる。

よって、処理室２０１内の温度は２５０℃以上４５０℃以下、好ましくは３００℃以上４００℃以下の範囲内の温度とするのがよい。

Ｆ_２ガスは、２５０〜４５０℃の温度帯でＳｉ、Ｓｉ_３Ｎ_４、ＳｉＯ_２等の堆積物（Ｓｉ系、ＳｉＯ系の堆積物）を除去することができるガスである。そのため、上述の条件下で、処理室２０１内へＦ_２ガス（Ｎ_２ガスで希釈したＦ_２ガス）を供給することにより、ＨＦクリーニングステップで除去しきれずに処理室２０１内の部材の表面に残留したＳｉＯ系の堆積物を熱化学反応により除去することが可能となる。

また、上述の条件下で、処理室２０１内へＦ_２ガスを供給することで、ＨＦクリーニングステップで除去することが難しいノズル２４９ａ内に付着したＳｉを主成分とするＳｉ系の堆積物や、ＨＦクリーニングステップで除去できずにノズル２４９ａ内に残留したＳｉＯ_ｘ膜等のＳｉＯ系の堆積物を除去することも可能となる。すなわち、処理室２０１内を第２温度に加熱することで、ノズル２４９ａも第２温度に加熱される。第２温度に加熱されたノズル２４９ａ内をＦ_２ガスが流通することで、ノズル２４９ａ内に付着した堆積物が熱化学反応により除去されることとなる。すなわち、成膜処理を行うことでノズル２４９ａの内壁に付着した堆積物が、第２温度に加熱されたノズル２４９ａ内を流通するＦ_２ガスによりエッチングされ、ノズル２４９ａ内から除去されることとなる。

すなわち、上述の条件下で、処理室２０１内へＦ_２ガスを供給することで、Ｆ_２ガスは、加熱された雰囲気下においてノンプラズマで熱的に活性化（励起）され、励起状態のＦの活性種が生成される。そして、主にこの活性種により、ノズル２４９ａ内や処理室２０１内に対してクリーニング処理が行われる。このように第２温度は、処理室２０１内に供給するＦ_２ガスが活性化する温度、励起状態のＦの活性種が生成される温度であるともいえる。なお、第２温度の下では、Ｆ_２ガスを単独で用いる場合でも充分なエッチング反応が生じることとなる。また、Ｆ_２ガスが活性化するとは、Ｆ_２ガスが全て活性化する場合の他、Ｆ_２ガスがわずかに活性化していないが、Ｆ_２ガスが全て活性化する場合と実質的に等しい場合も含むものとする。

また、上述の条件下で、処理室２０１内へＦ_２ガスを供給することで、処理室２０１内の炉口部の温度が処理室２０１内のプロダクト領域の温度よりも低い場合であっても、処理室２０１内の炉口部の内壁等の、処理室２０１内の低温領域に付着している水分を効率的に除去することが可能となる。これは、処理室２０１内へＦ_２ガスを供給することで、処理室２０１内に残留している水分とＦ_２とを反応させ、これにより、処理室２０１内に残留している水分を、ＨＦやＯ_２等の処理室２０１内からの除去が容易な物質に変換することが可能となるためである。この反応を利用することにより、処理室２０１内から水分を効率的に除去することが可能となる。すなわち、上述の昇温ステップ、パージステップで除去しきれずに処理室２０１内に残留した水分を除去することも可能となる。

Ｆを含むガスとしては、Ｆ_２ガスの他、ＣｌＦ_３ガス、フッ化窒素（ＮＦ_３）ガス、Ｆ_２ガス＋ＨＦガス、ＣｌＦ_３ガス＋ＨＦガス、ＮＦ_３ガス＋ＨＦガス、Ｆ_２ガス＋Ｈ_２ガス、ＣｌＦ_３ガス＋Ｈ_２ガス、ＮＦ_３ガス＋Ｈ_２ガス、Ｆ_２ガス＋ＮＯガス、ＣｌＦ_３ガス＋ＮＯガス、ＮＦ_３ガス＋ＮＯガス等のフッ素系ガスを用いることができる。

不活性ガスとしては、Ｎ_２ガスの他、例えば、上述の希ガスを用いることができる。

（アフターパージ・大気圧復帰ステップ）
Ｆ_２クリーニングステップが終了したら、バルブ２４３ａを閉じ、処理室２０１内へのＦ_２ガスの供給を停止する。また、ガス供給管２３２ｃ，２３２ｄ，２３２ｆのそれぞれから処理室２０１内へＮ_２ガスの供給を継続し、排気管２３１から排気する。Ｎ_２ガスはパージガスとして作用する。これにより、処理室２０１内がパージされる（アフターパージ）。このとき、バルブ２４３ｃ，２４３ｄ，２３２ｆの開閉動作を繰り返すことで、処理室２０１内のパージを間欠的に行うようにしてもよい（サイクルパージ）。その後、処理室２０１内の雰囲気がＮ_２ガスに置換され（不活性ガス置換）、処理室２０１内の圧力が常圧に復帰される（大気圧復帰）。

（ボートアンロード）
ボートエレベータ１１５によりシールキャップ２１９が下降され、マニホールド２０９の下端が開口されるとともに、空のボート２１７が、マニホールド２０９の下端から反応管２０３の外部へ搬出（ボートアンロード）される。ボートアンロードの後は、シャッタ２１９ｓが移動させられ、マニホールド２０９の下端開口がＯリング２２０ｃを介してシャッタ２１９ｓによりシールされる。これら一連の工程が終了すると、上述の成膜処理が再開されることとなる。

（４）本実施形態による効果
本実施形態によれば、以下に示す一つ又は複数の効果が得られる。

（ａ）ウエハ２００上にＳｉＯ膜を形成する成膜処理を行った後、ＨＦクリーニングステップを行うことで、処理室２０１内の部材の表面に付着した堆積物を除去することが可能となる。特に、ＨＦクリーニングステップを行うことで、例えば反応管２０３の下部に形成される炉口部の内壁等の、処理室２０１の低温領域内の部材の表面に付着した堆積物を除去することも可能となる。これにより、その後に行われる成膜処理の品質を向上させることが可能となる。

なお、Ｆ_２クリーニングステップのみを実施する場合は、処理室２０１の低温領域内の部材に付着した堆積物の除去を行うことが難しい。というのも、Ｆ_２クリーニングステップでは、処理室２０１内（のプロダクト領域）の温度を第２温度に維持したとしても、処理室２０１内の炉口部の温度は例えば１００〜２００℃程度と低くなる。そのため、処理室２０１内へＦ_２ガスを供給したとしても、炉口部ではエッチング反応を進行させることが困難となる。

（ｂ）昇温ステップを行うことで、ＨＦクリーニングステップで処理室２０１内に発生した水分を処理室２０１内から除去することができる。これにより、残留水分による処理室２０１内の金属部材の腐食を抑制することができ、腐食によって処理室２０１内にパーティクルが発生することを回避できる。

（ｃ）ＨＦクリーニングステップの後にＦ_２クリーニングステップを行うことで、ＨＦクリーニングステップで除去しきれずに処理室２０１内の部材の表面に残留している堆積物を除去することも可能となる。これにより、その後に行われる成膜処理の品質を確実に向上させることができる。

（ｄ）また、Ｆ_２クリーニングステップを行うことで、ノズル２４９ａ内のクリーニングを行うことが可能となる。すなわち、ノズル２４９ａ内に付着したＳｉ系の堆積物や、ＨＦクリーニングステップで除去しきれずにノズル２４９ａ内に残留しているＳｉＯ系の堆積物を除去することも可能となる。これにより、ノズル２４９ａを取り外すことなく、ノズル２４９ａ内のクリーニングを行うことができ、クリーニング処理全体の所要時間を短縮させることができ、基板処理装置のダウンタイムを短くすることが可能となる。また、ノズル２４９ａの取り外しが不要なため、ノズル２４９ａを取り外す際における処理容器内の大気開放が不要となる。その結果処理容器内の雰囲気を清浄に保つことができ、成膜処理の品質を向上させることができる。

（ｅ）また、昇温ステップの後にＦ_２クリーニングステップを行うことで、昇温ステップ等で除去しきれずに処理室２０１内に残留している水分を除去することも可能となる。特に、処理室２０１内の断熱領域に残留している水分を除去することが可能となる。結果として、処理室２０１内からの水分の除去効率をより高めることが可能となる。

（ｆ）堆積物のエッチングを、ノンプラズマの環境下で行えることから、基板処理装置の構成を簡素化することができ、その製造コストやメンテナンスコストを低減させることが可能となる。また、処理室２０１内の部材に対するプラズマダメージを回避することも可能となる。

（ｇ）上述の効果は、原料ガスとしてＨＣＤＳガス以外のガスを用いる場合や、反応ガスとしてＯを含むガスとしてＯ_２ガス以外のガスを用いる場合や、Ｈを含むガスとしてＨ_２ガス以外のガスを用いる場合においても、同様に得ることができる。

（５）クリーニング処理の変形例
本実施形態におけるクリーニング処理は、上述の態様に限定されず、以下に示す変形例のように変更することができる。

（変形例１）
例えば、上述のパージステップでは、処理室２０１内へＦ_２ガスやアルコールを供給するようにしてもよい。このとき、昇温ステップの開始とともに処理室２０１内へＦ_２ガスやアルコールを供給するようにしてもよい。アルコールとしては、例えば、メタノール（ＣＨ_３ＯＨ）を用いることができる。なお、ＣＨ_３ＯＨはアルコールガス（ＣＨ_３ＯＨガス）として供給することとなる。これにより、ＨＦクリーニングステップで処理室２０１内に発生した水分の除去効率をより高めることが可能となる。

（変形例２）
また、成膜処理において、ノズル２４９ｂ内へＨＣＤＳガスが僅かに侵入することがあり、ノズル２４９ｂ内の内壁に僅かに堆積物が付着することがある。そこで、例えば、Ｆ_２クリーニングステップでは、ノズル２４９ｂより、処理室２０１内へ、Ｆ_２ガスを供給するようにしてもよい。これにより、Ｆ_２クリーニングステップにおいてノズル２４９ｂ内のクリーニングを行うことも可能となる。

また例えば、Ｆ_２クリーニングステップでは、ノズル２４９ａだけでなく、ノズル２４９ｂ、２４９ｅのうちの少なくともいずれかのノズルからも、処理室２０１内へ、Ｆ_２ガスを供給するようにしてもよい。すなわち、Ｆ_２クリーニングステップでは、ノズル２４９ａのクリーニングと同時に、ノズル２４９ｂ，２４９ｅのクリーニングを行ってもよい。この場合、例えば、ノズル２４９ａからの処理室２０１内へのＦ_２ガスの供給時間（ノズル２４９ａからのＦ_２ガスの供給時間Ｔ_１）と、ノズル２４９ｂ，２４９ｅからの処理室２０１内へのＦ_２ガスの供給時間（ノズル２４９ｂ，２４９ｅからのＦ_２ガスの供給時間Ｔ_２）と、を同じ（Ｔ_１＝Ｔ_２）としてもよい。また例えば、ノズル２４９ａ内に付着する堆積物の量よりもノズル２４９ｂ，２４９ｅ内に付着する堆積物の量の方が少ないため、供給時間Ｔ_２を、供給時間Ｔ_１未満（Ｔ_２＜Ｔ_１）としてもよい。すなわち、ノズル２４９ｂ，２４９ｅからの処理室２０１内へのＦ_２ガスの供給を、ノズル２４９ａからの処理室２０１内へのガスの供給の実施期間のうち初期、中期、後期のいずれかのみで行うようにしてもよい。

（変形例３）
上述の実施形態では、カバー２０９ａが設けられている場合を例に説明したが、カバー２０９ａは設けられていなくてもよい。また例えば、ノズル２４９ｅの代わりに、主に処理室２０１内の炉口部周辺へＮ_２ガスを供給するリング状のノズル（Ｎ_２パージリング）が設けられていてもよい。この場合、Ｆ_２クリーニングステップにおいてＮ_２パージリングより処理室２０１内へＦ_２ガス（Ｎ_２ガスで希釈したＦ_２ガス）を供給するようにしてもよい。

（変形例４）
また例えば、ＨＦクリーニングステップでは、空のボート２１７を処理室２０１内に収容した状態で処理室２０１内へＨＦガスを供給し、Ｆ_２クリーニングステップでは、空のボート２１７を処理室２０１外へ搬出した状態で処理室２０１内へＦ_２ガスを供給するようにしてもよい。その結果、Ｆ_２ガスによりボート２１７がダメージを受けることを回避することが可能となる。例えばＳｉＣで形成されているボートの４００℃の条件下でのＦ_２に対するエッチングレートは、石英で形成されたボートのエッチングレートよりも３〜５倍程度高い。このため、ボート２１７がＳｉＣで形成されている場合、第２温度に加熱した処理室２０１内にボート２１７を収容した状態でＦ_２クリーニングステップを行うと、ボート２１７がダメージを受ける場合がある。これに対し、Ｆ_２クリーニングステップを、ボート２１７を処理室２０１外へ搬出した状態で行うことで、ボート２１７がダメージを受けることを確実に回避することが可能となる。

この際、Ｆ_２クリーニングステップを、マニホールド２０９の下端開口をシャッタ２１９ｓによりシールした状態で行うことで、ボート２１７をシールキャップ２１９から取り外すことなく、Ｆ_２クリーニングステップを行うことが可能となる。結果として、クリーニング処理全体の所要時間をさらに短縮させることが可能となり、基板処理装置のダウンタイムをさらに短くすることが可能となる。また、ボート２１７の破損や、ボート２１７からのパーティクルの発生を抑制することも可能となる。

なお、本変形例では、ボートアンロードおよびシャッタクローズが終了した後、昇温ステップを開始するようにしてもよく、ボートアンロードの開始とともに昇温ステップを開始するようにしてもよい。また、昇温ステップが終了した後にボートアンロードを開始するようにしてもよい。

（変形例５）
図６（ａ）に示すクリーニングシーケンスのように、ＨＦクリーニングステップでは、処理室２０１内へのＨＦガスの供給を間欠的に行うようにしてもよい。本変形例においても、図５に示すクリーニングシーケンスと同様の効果が得られる。また、ＨＦガスの供給を間欠的に行うことで、処理室２０１内における水分やＳｉＦ_４の量を適正に制御することができ、エッチング反応が進行しやすい環境を整えることが可能となる。また、ＨＦガスの供給を間欠的に行うことで、処理室２０１内に圧力変動を生じさせ、堆積物に対して圧力の変動に伴う衝撃を与えることができる。これにより、堆積物にクラックや剥離等を生じさせ、堆積物のエッチングを効率的に進めることが可能となる。また、ＨＦガスの供給を間欠的に行うことで、処理室２０１内にＨＦガスの流速変動を生じさせ、処理室２０１内の隅々まで確実にＨＦガスを供給することが可能となる。また、ＨＦガスの供給を間欠的に行うことで、ＨＦガスの使用量を適正に抑制することができ、クリーニング処理のコストを低減することが可能となる。

（変形例６）
図６（ｂ）に示すクリーニングシーケンスのように、Ｆ_２クリーニングステップでは、処理室２０１内へのＦ_２ガスの供給を間欠的に行うようにしてもよい。本変形例においても、図５に示すクリーニングシーケンスと同様の効果が得られる。また、処理室２０１内に圧力変動を生じさせ、堆積物のエッチングを効率的に進めることが可能となる。また、処理室２０１内においてＦ_２ガスの流速変動を生じさせ、処理室２０１内の隅々まで確実にＦ_２ガスを供給することが可能となる。また、Ｆ_２ガスの使用量を適正に抑制することができ、クリーニング処理のコストを低減することが可能となる。

（変形例７）
図６（ｃ）に示すクリーニングシーケンスのように、ＨＦクリーニングステップでは、処理室２０１内へのＨＦガスの供給を間欠的に行い、Ｆ_２クリーニングステップでは、処理室２０１内へのＦ_２ガスの供給を間欠的に行うようにしてもよい。本変形例においても、図５に示すクリーニングシーケンスや上述の変形例５，６と同様の効果が得られる。

（変形例８）
図６（ｄ）に示すクリーニングシーケンスのように、ＨＦクリーニングステップにおける処理室２０１内へのＨＦガスの供給流量を連続的に変動(増減)させ、Ｆ_２クリーニングステップにおける処理室２０１内へのＦ_２ガスの供給流量を連続的に変動させてもよい。また、ＨＦクリーニングステップにおける処理室２０１内へのＨＦガスの供給流量を連続的に変動させるか、または、Ｆ_２クリーニングステップにおける処理室２０１内へのＦ_２ガスの供給流量を連続的に変動させてもよい。本変形例においても、図５に示すクリーニングシーケンスや上述の変形例５，６と同様の効果が得られる。

＜本発明の他の実施形態＞
以上、本発明の実施形態を具体的に説明した。但し、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。

上述の実施形態では、ＨＣＤＳガス、Ｏ_２ガス、Ｈ_２ガスを用いて高温条件下でウエハ２００上にＳｉＯ膜を形成する例について説明したが、本発明はこのような態様に限定されない。例えば、本発明は、例えば３ＤＭＡＳガスやＢＴＢＡＳガス等のアミノシラン原料ガスを用いて中温条件下でウエハ２００上にＳｉＯ膜を形成する場合や、ピリジン（Ｃ_５Ｈ_５Ｎ）等のアミン系触媒を用いて低温条件下でウエハ２００上にＳｉＯ膜を形成する場合等においても、好適に適用可能である。また例えば、本発明は、ＢＴＢＡＳガス等のアミノシラン原料ガスとプラズマ励起したＯ_２ガスとを用いて低温条件下でウエハ２００上にＳｉＯ膜を形成する場合等においても、好適に適用可能である。すなわち、本発明は、例えば以下に示す成膜シーケンスによりウエハ２００上にＳｉＯ膜を形成する処理を行った処理室内をクリーニングする場合においても、好適に適用可能である。

（３ＤＭＡＳ→Ｏ_３）×ｎ ⇒ ＳｉＯ

（ＨＣＤＳ＋ピリジン→Ｈ_２Ｏ＋ピリジン）×ｎ ⇒ ＳｉＯ

（ＢＴＢＡＳ→Ｏ_２ ｐｌａｓｍａ）×ｎ ⇒ ＳｉＯ

また例えば、本発明は、ウエハ２００上にＳｉＯ膜を形成する場合に限らず、ウエハ２００上に、シリコン酸炭窒化膜（ＳｉＯＣＮ膜）、シリコン酸炭化膜（ＳｉＯＣ膜）、シリコン酸窒化膜（ＳｉＯＮ膜）等のＳｉ系酸化膜を形成する場合においても、好適に適用可能である。すなわち、本発明は、ウエハ２００上にＳｉＯ膜以外のＳｉ系酸化膜を形成する処理を行った処理室内をクリーニングする場合においても、好適に適用可能である。

また例えば、本発明は、ウエハ２００上にＳｉ系酸化膜を形成する場合に限らず、ウエハ２００上に、例えば、金属元素を含む酸化膜を形成する場合においても、好適に適用可能である。すなわち、本発明は、ウエハ２００上に金属系酸化膜を形成する処理を行った処理室内をクリーニングする場合においても、好適に適用可能である。

以上述べたように、本発明は、Ｓｉ系酸化膜等の半導体系酸化膜や金属系酸化膜を含む堆積物を除去することで処理室内をクリーニングする場合にも、好適に適用可能である。これらの場合においても、クリーニング処理の処理手順、処理条件は、上述の実施形態と同様の処理手順、処理条件とすることができる。これらの場合においても、上述の実施形態や各変形例と同様の効果が得られる。

基板処理に用いられるレシピ（処理手順や処理条件等が記載されたプログラム）は、処理内容（形成する膜の膜種、組成比、膜質、膜厚、処理手順、処理条件等）に応じて個別に用意し、電気通信回線や外部記憶装置１２３を介して記憶装置１２１ｃ内に格納しておくことが好ましい。そして、基板処理を開始する際、ＣＰＵ１２１ａが、記憶装置１２１ｃ内に格納された複数のレシピの中から、処理内容に応じて適正なレシピを適宜選択することが好ましい。これにより、１台の基板処理装置で様々な膜種、組成比、膜質、膜厚の膜を、再現性よく形成することができるようになる。また、オペレータの負担（処理手順や処理条件等の入力負担等）を低減でき、操作ミスを回避しつつ、基板処理を迅速に開始できるようになる。

上述のレシピは、新たに作成する場合に限らず、例えば、基板処理装置に既にインストールされていた既存のレシピを変更することで用意してもよい。レシピを変更する場合は、変更後のレシピを、電気通信回線や当該レシピを記録した記録媒体を介して、基板処理装置にインストールしてもよい。また、既存の基板処理装置が備える入出力装置１２２を操作し、基板処理装置に既にインストールされていた既存のレシピを直接変更するようにしてもよい。

上述の実施形態では、一度に複数枚の基板を処理するバッチ式の基板処理装置を用いて膜を形成する例について説明した。本発明は上述の実施形態に限定されず、例えば、一度に１枚または数枚の基板を処理する枚葉式の基板処理装置を用いて膜を形成する場合にも、好適に適用できる。また、上述の実施形態では、ホットウォール型の処理炉を有する基板処理装置を用いて膜を形成する例について説明した。本発明は上述の実施形態に限定されず、コールドウォール型の処理炉を有する基板処理装置を用いて膜を形成する場合にも、好適に適用できる。これらの場合においても、処理手順、処理条件は、例えば上述の実施形態と同様な処理手順、処理条件とすることができる。

例えば、図８（ａ）に示す処理炉３０２を備えた基板処理装置を用いて膜を形成する場合にも、本発明は好適に適用できる。処理炉３０２は、処理室３０１を形成する処理容器３０３と、処理室３０１内へガスをシャワー状に供給するガス供給部としてのシャワーヘッド３０３ｓと、１枚または数枚のウエハ２００を水平姿勢で支持する支持台３１７と、支持台３１７を下方から支持する回転軸３５５と、支持台３１７に設けられたヒータ３０７と、を備えている。シャワーヘッド３０３ｓのインレット（ガス導入口）には、ガス供給ポート３３２ａ，３３２ｂが接続されている。ガス供給ポート３３２ａには、上述の実施形態の原料ガス供給系、Ｈ含有ガス供給系、ＨおよびＦ含有ガス供給系、Ｆ含有ガス供給系と同様のガス供給系が接続されている。ガス供給ポート３３２ｂには、上述の実施形態の酸化ガス供給系、ＨおよびＦ含有ガス供給系、Ｆ含有ガス供給系と同様のガス供給系が接続されている。シャワーヘッド３０３ｓのアウトレット（ガス排出口）には、処理室３０１内へガスをシャワー状に供給するガス分散板が設けられている。シャワーヘッド３０３ｓは、処理室３０１内に搬入されたウエハ２００の表面と対向（対面）する位置に設けられている。処理容器３０３には、処理室３０１内を排気する排気ポート３３１が設けられている。排気ポート３３１には、上述の実施形態の排気系と同様の排気系が接続されている。

また例えば、図８（ｂ）に示す処理炉４０２を備えた基板処理装置を用いて膜を形成する場合にも、本発明は好適に適用できる。処理炉４０２は、処理室４０１を形成する処理容器４０３と、１枚または数枚のウエハ２００を水平姿勢で支持する支持台４１７と、支持台４１７を下方から支持する回転軸４５５と、処理容器４０３内のウエハ２００に向けて光照射を行うランプヒータ４０７と、ランプヒータ４０７の光を透過させる石英窓４０３ｗと、を備えている。処理容器４０３には、ガス供給ポート４３２ａ，４３２ｂが接続されている。ガス供給ポート４３２ａには、上述の実施形態の原料ガス供給系、Ｈ含有ガス供給系、ＨおよびＦ含有ガス供給系、Ｆ含有ガス供給系と同様のガス供給系が接続されている。ガス供給ポート４３２ｂには、上述の実施形態の酸化ガス供給系、ＨおよびＦ含有ガス供給系、Ｆ含有ガス供給系と同様のガス供給系が接続されている。ガス供給ポート４３２ａ，４３２ｂは、処理室４０１内に搬入されたウエハ２００の端部の側方、すなわち、処理室４０１内へ搬入されたウエハ２００の表面と対向しない位置にそれぞれ設けられている。処理容器４０３には、処理室４０１内を排気する排気ポート４３１が設けられている。排気ポート４３１には、上述の実施形態の排気系と同様の排気系が接続されている。

これらの基板処理装置を用いる場合においても、上述の実施形態や変形例と同様な処理手順、処理条件にて成膜処理やクリーニング処理を行うことができ、上述の実施形態や変形例と同様の効果が得られる。

また、上述の実施形態や変形例等は、適宜組み合わせて用いることができる。このときの処理手順、処理条件は、例えば、上述の実施形態と処理手順、処理条件と同様とすることができる。

以下、上述の実施形態や変形例で得られる効果を裏付ける実験結果について説明する。

実施例として、上述の実施形態における基板処理装置を用い、図４に示す成膜シーケンスにより、複数枚のウエハ上にＳｉＯ膜を形成する成膜処理を行った。原料ガスとしてはＨＣＤＳガスを、Ｏを含むガスとしてはＯ_２ガスを、Ｈを含むガスとしてはＨ_２ガスを用いた。成膜処理の処理条件は、上述の実施形態に記載の処理条件範囲内の条件とした。その後、図５に示すクリーニングシーケンスにより、ＨＦクリーニングステップ（ＨＦ Ｃｌｅａｎｉｎｇ）と昇温ステップ（Ｈｅａｔｉｎｇ）とＦ_２クリーニングステップ（Ｆ_２ Ｃｌｅａｎｉｎｇ）とを行った。その他の処理条件は、上述の実施形態に記載の処理条件範囲内の条件とした。その後、処理室内をパージ（ＶＡＣ／Ｎ_２ＰＲＧ／ＶＡＣ）した。

比較例として、上述の実施形態における基板処理装置を用い、図４に示す成膜シーケンスにより、複数枚のウエハ上にＳｉＯ膜を形成する成膜処理を行った。処理手順や処理条件は実施例の処理手順、処理条件と同様とした。その後、Ｆ_２クリーニングステップと、処理室内の温度を第２温度（２５０〜４５０℃）よりも低い第１温度（３０〜１００℃）に降温させる降温ステップ（Ｃｏｏｌｉｎｇ）と、ＨＦクリーニングステップとを行った。そして、処理室内を排気しながら、処理室内の温度を第２温度まで再度昇温させて処理室内から水分を除去する水分除去ステップを行った後、処理室内をパージ（ＶＡＣ／Ｎ_２ＰＲＧ／ＶＡＣ）した。Ｆ_２クリーニングステップ、ＨＦクリーニングステップの処理条件は、上述の実施形態に記載の処理条件範囲内の条件であって、実施例と同様の条件となるよう設定した。

図７（ａ）は、実施例において、処理室内のクリーニングおよびパージが完了する迄の経過を示す図であり、図７（ｂ）は、比較例において、処理室内のクリーニングおよびパージが完了する迄の経過を示す図である。いずれの図も、横軸は経過時間を、縦軸は処理室内の温度を示している。また、いずれの図も、成膜処理については図示を省略している。

図７（ａ）、図７（ｂ）によれば、比較例よりも実施例の方が、クリーニング処理全体の所要時間を短縮できることが分かる。すなわち、実施例では、ＨＦクリーニングステップを行った後にＦ_２クリーニングステップを行うことで、処理室内の昇温を１回行えばよい。これに対し、比較例では、Ｆ_２クリーニングステップを行った後にＨＦクリーニングステップを行っているので、処理室内の降温と昇温とをそれぞれ１回ずつ行う必要がある。

比較例では処理室内の降温を行っている。降温は、昇温よりも時間がかかることを確認している。例えば、比較例では、処理室内の温度が第２温度から第１温度に降温するまで約５時間もの時間を要することを確認している。結果として、処理室内の降温が不要である実施例の方が、比較例よりも、クリーニング処理全体の所要時間を確実に短縮することが可能となる。

また、実施例では、昇温ステップにおける昇温とＦ_２クリーニングステップにおけるＦ_２ガスとで水分除去を行っているのに対し、比較例では、水分除去ステップにおける昇温のみで水分除去を行っている。そのため、比較例よりも実施例の方が、水分の除去効率が高く、クリーニング処理全体の所要時間を短縮できる。また、比較例よりも実施例の方が、処理室内の金属部材の腐食を確実に抑制することが可能となる。

また、比較例よりも実施例の方が、処理室内の堆積物を確実に除去し、その後に行われる成膜処理の品質をより向上させることが可能となることを確認している。というのも、実施例では、低温（第１温度）のＨＦクリーニングステップを行った後に高温（第２温度）のＦ_２クリーニングステップを行っている。これに対し、比較例では、高温のＦ_２クリーニングステップを行った後に低温のＨＦクリーニングステップを行っている。そのため、処理室内の堆積物が改質されやすい。例えば炉口部の内壁等に付着した緻密でない（脆い）ＳｉＯ_ｘ膜がアニールされて緻密な膜に改質されることがある。また例えば、ＳｉＯ_ｘ膜等の堆積物が、処理室内に残留するＦ_２ガスにより改質されてＳｉＯＦ膜になることもある。このような緻密な膜やＳｉＯＦ膜は、ＨＦガス等ではエッチングされにくく、結果として、処理室内に堆積物が残留しやすくなることがある。実施例によれば、ＨＦクリーニングにより、炉口部の内壁等に付着したＳｉＯ_ｘ膜を先に除去するため、その後のＦ_２クリーニングの際に処理室内を高温にしたとしても、比較例のような堆積物の残留を生じさせることない。そのため、クリーニング効率を向上させることが可能となる。

２００ ウエハ（基板）
２０１ 処理室
２０３ 反応管
２０６ ヒータ
２０９ マニホールド
２３２ａ〜２３２ｆ ガス供給管
２４９ａ，２４９ｂ，２４９ｅ ノズル
１２１ コントローラ

Claims (4)

1. 基板上に膜を形成する処理が行われた後の処理室内をクリーニングする方法であって、
   第１温度に加熱した前記処理室内へ水素およびフッ素を含むガスを供給する工程と、
   前記処理室内の温度を前記第１温度よりも高い第２温度に昇温する工程と、
   前記第２温度に加熱した前記処理室内へフッ素を含むガスを供給する工程と、を有し、
   前記第１温度は前記フッ素を含むガスが活性化しない温度とし、前記第２温度は前記フッ素を含むガスが活性化する温度とする
   クリーニング方法。
2. 処理室内で基板上に膜を形成する処理を行う工程と、
   前記膜を形成する工程を行った後の前記処理室内をクリーニングする工程と、を有し、
   前記処理室内をクリーニングする工程では、
   第１温度に加熱された前記処理室内へ水素およびフッ素を含むガスを供給する工程と、
   前記処理室内の温度を前記第１温度よりも高い第２温度に昇温する工程と、
   前記第２温度に加熱された前記処理室内へフッ素を含むガスを供給する工程と、を有し、
   前記第１温度は前記フッ素を含むガスが活性化しない温度とし、前記第２温度は前記フッ素を含むガスが活性化する温度とする
   半導体装置の製造方法。
3. 基板上に膜を形成する処理を行う処理室と、
   前記処理室内を加熱する加熱部と、
   前記処理室内へ水素およびフッ素を含むガスを供給する水素およびフッ素含有ガス供給系と、
   前記処理室内へフッ素を含むガスを供給するフッ素含有ガス供給系と、を有し、
   前記基板上に膜を形成する処理を行った後の前記処理室内をクリーニングする際に、第１温度に加熱した前記処理室内へ水素およびフッ素を含むガスを供給する処理と、前記処理室内の温度を前記第１温度よりも高い第２温度に昇温する処理と、前記第２温度に加熱した前記処理室内へフッ素を含むガスを供給する処理と、を行わせ、前記第１温度は前記フッ素を含むガスが活性化しない温度とし、前記第２温度は前記フッ素を含むガスが活性化する温度とするように、前記加熱部、前記水素およびフッ素含有ガス供給系および前記フッ素含有ガス供給系を制御するよう構成される制御部と、を有する
   基板処理装置。
4. 基板上に膜を形成する処理を行った後の処理室内をクリーニングする手順であって、
   第１温度に加熱した前記処理室内へ水素およびフッ素を含むガスを供給する手順と、
   前記処理室内の温度を前記第１温度よりも高い第２温度に昇温する手順と、
   前記第２温度に加熱した前記処理室内へフッ素を含むガスを供給する手順と、をコンピュータによって基板処理装置に実行させるプログラムであって、
   前記第１温度は前記フッ素を含むガスが活性化しない温度とし、前記第２温度は前記フッ素を含むガスが活性化する温度とする
   プログラム。

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