JP2024012696A - 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】不活性ガスの消費量を削減可能にする。【解決手段】基板を処理する処理室と、処理室に処理ガスを供給する処理ガス供給部と、処理室と連通可能な搬送室と、搬送室に不活性ガスを供給する第一不活性ガス供給部と、搬送室から雰囲気を排気する第一排気部と、第一排気部により排気された不活性ガスを処理室または処理室の下流部に供給する第二不活性ガス供給部と、を有する技術が提供される。【選択図】図４

Description

本開示は、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。
半導体装置の製造工程の一工程で用いられる基板処理装置として、基板を処理する処理チャンバーとこれに連通接続する搬送チャンバーとを備えた装置が存在する（例えば、特許文献１参照）。このような構成においては、搬送室や処理室に不活性ガスを供給することがある。
特開２０１７－６９３１５号公報
本開示は、不活性ガスの消費量を削減可能にする技術を提供する。
一態様によれば、
基板を処理する処理室と、
前記処理室に処理ガスを供給する処理ガス供給部と、
前記処理室と連通可能な搬送室と、
前記搬送室に不活性ガスを供給する第一不活性ガス供給部と、
前記搬送室から雰囲気を排気する第一排気部と、
前記第一排気部により排気された不活性ガスを前記処理室または前記処理室の下流部に供給する第二不活性ガス供給部と、
を有する技術が提供される。
本開示によれば、不活性ガスの消費量を削減することができる。
本開示の第一実施形態に係る基板処理装置の全体構成例を示す横断面図である。 本開示の第一実施形態に係る基板処理装置の全体構成例を示す縦断面図である。 本開示の第一実施形態に係る基板処理装置の処理室の概略構成の一例を模式的に示す説明図である。 本開示の第一実施形態に係る基板処理装置のガス供給系およびガス排気系の要部構成例を模式的に示す説明図である。 本開示の第一実施形態に係る基板処理工程の概要を示すフロー図である。 図５の基板処理工程における成膜工程の詳細を示すフロー図である。 本開示の第二実施形態に係る基板処理装置のガス供給系およびガス排気系の要部構成例を模式的に示す説明図である。
以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
以下の説明で例に挙げる基板処理装置は、半導体装置の製造工程で用いられるもので、処理対象となる基板に対して所定のプロセス処理を行うように構成されたものである。
処理対象となる基板は、例えば、半導体装置（半導体デバイス）が作り込まれる半導体基板としてのシリコンウエハ（以下、単に「基板」という。）である。なお、本明細書において「基板」という言葉を用いた場合は、「基板そのもの」を意味する場合や、「基板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基板と称する場合）がある。また、本明細書において「基板の表面」という言葉を用いた場合は、「基板そのものの表面（露出面）」を意味する場合や、「基板上に形成された所定の層や膜等の表面、すなわち、積層体としての基板の最表面」を意味する場合がある。本明細書において「基板」という言葉を用いた場合も、「基板」という言葉を用いた場合と同義である。
基板に対して行う所定のプロセス処理（以下、単に「処理」ということもある。）としては、例えば、酸化処理、拡散処理、アニール処理、エッチング処理、プリクリーニング処理、チャンバクリーニング処理、成膜処理等がある。本実施形態では、特に成膜処理を行う場合を例に挙げる。
＜第一実施形態＞
まず、本開示の第一実施形態について具体的に説明する。
（１）基板処理装置の全体構成
本開示の第一実施形態に係る基板処理装置の全体構成について、図１および図２を参照しながら説明する。図１は、第一実施形態に係る基板処理装置の全体構成例を示す横断面図である。図２は、第一実施形態に係る基板処理装置の全体構成例を示す縦断面図である。
図１および図２に示すように、ここで例に挙げて説明する基板処理装置は、真空搬送室１０３の周囲に複数の処理モジュール２０１ａ～２０１ｄを備えた、いわゆるクラスタタイプのものである。より詳しくは、図例の基板処理装置は、基板２００を処理するもので、大別すると、真空搬送室（トランスファモジュール）１０３と、ロードロック室（ロードロックモジュール）１２２，１２３と、大気搬送室（フロントエンドモジュール）１２１と、ＩＯステージ（ロードポート）１０５と、複数の処理モジュール（プロセスモジュール）２０１ａ～２０１ｄと、制御部としてのコントローラ２８１と、を備えて構成されている。
以下、これらの各構成について具体的に説明する。なお、以下の説明において、前後左右は、Ｘ１方向が右、Ｘ２方向が左、Ｙ１方向が前、Ｙ２方向が後とする。
（真空搬送室）
真空搬送室１０３は、負圧下で基板２００が搬送される搬送空間となる搬送室として機能する。真空搬送室１０３を構成する筐体１０１は、平面視が六角形に形成される。そして、六角形の各辺には、ロードロック室１２２，１２３及び各処理モジュール２０１ａ～２０１ｄがゲートバルブ１６０，１６５，１６１ａ～１６１ｄを介してそれぞれ連結されている。
真空搬送室１０３の略中央部には、負圧下で基板２００を移載（搬送）する搬送ロボットとしての真空搬送ロボット１１２がフランジ１１５を基部として設置されている。真空搬送ロボット１１２は、エレベータ１１６およびフランジ１１５によって真空搬送室１０３の気密性を維持しつつ昇降できるように構成されている（図２参照）。
（ロードロック室）
真空搬送室１０３を構成する筐体１０１の六枚の側壁のうち前側に位置する二枚の側壁には、搬入用のロードロック室１２２と、搬出用のロードロック室１２３とが、それぞれゲートバルブ１６０，１６５を介して連結されている。ロードロック室１２２内には搬入室用の基板載置台１５０が設置され、ロードロック室１２３内には搬出室用の基板載置台１５１が設置されている。なお、各ロードロック室１２２，１２３は、それぞれが負圧に耐え得る構造に構成されている。
（大気搬送室）
ロードロック室１２２，１２３の前側には、大気搬送室１２１がゲートバルブ１２８，１２９を介して連結されている。大気搬送室１２１は、略大気圧下で用いられる。
大気搬送室１２１内には、基板２００を移載する大気搬送ロボット１２４が設置されている。大気搬送ロボット１２４は、大気搬送室１２１に設置されたエレベータ１２６によって昇降されるように構成されているとともに、リニアアクチュエータ１３２によって左右方向に往復移動されるように構成されている（図２参照）。
大気搬送室１２１の上部には、クリーンエアを供給するクリーンユニット１１８が設置されている（図２参照）。また、大気搬送室１２１の左側には、基板２００に形成されているノッチまたはオリエンテーションフラットを合わせる装置（以下、「プリアライナ」という）１０６が設置されている（図１参照）。
（ＩＯステージ）
大気搬送室１２１の筐体１２５の前側には、基板２００を大気搬送室１２１に対して搬入搬出するための基板搬入搬出口１３４と、ポッドオープナ１０８とが設置されている。基板搬入搬出口１３４を挟んでポッドオープナ１０８と反対側、すなわち筐体１２５の外側には、ＩＯステージ１０５が設置されている。
ＩＯステージ１０５上には、基板２００を複数枚収納するＦＯＵＰ（Ｆｒｏｎｔ Ｏｐｅｎｉｎｇ Ｕｎｉｆｉｅｄ Ｐｏｄ：以下「ポッド」という。）１００が複数搭載されている。ポッド１００は、シリコン（Ｓｉ）基板などの基板２００を搬送するキャリアとして用いられる。ポッド１００内には、未処理の基板２００や処理済の基板２００がそれぞれ水平姿勢で複数格納されるように構成されている。ポッド１００は、図示しない工程内搬送装置（ＲＧＶ）によって、ＩＯステージ１０５に対して、供給および排出される。
ＩＯステージ１０５上のポッド１００は、ポッドオープナ１０８によって開閉される。ポッドオープナ１０８は、ポッド１００のキャップ１００ａを開閉するとともに、基板搬入搬出口１３４を閉塞可能なクロージャ１４２とクロージャ１４２を駆動する駆動機構１０９とを備えている。ポッドオープナ１０８は、ＩＯステージ１０５に載置されたポッド１００のキャップ１００ａを開閉し、基板出し入れ口を開放・閉鎖することにより、ポッド１００に対する基板２００の出し入れを可能とする。
（処理モジュール）
真空搬送室１０３を構成する筐体１０１の六枚の側壁のうち、ロードロック室１２２，１２３が連結されていない残りの四枚の側壁には、それぞれに対して、基板２００に所望の処理を行う処理モジュール２０１ａ～２０１ｄが、ゲートバルブ１６１ａ～１６１ｄを介して、真空搬送室１０３を中心にして放射状に位置するように連結されている。各処理モジュール２０１ａ～２０１ｄは、いずれもコールドウォール式の処理容器２０３ａ～２０３ｄによって構成され、それぞれに一つの処理室２０２ａ～２０２ｄが形成されている。各処理室２０２ａ～２０２ｄ内では、半導体や半導体装置の製造工程の一工程として、基板２００に対する処理を行う。各処理室２０２ａ～２０２ｄ内で行う処理としては、例えば、基板上へ薄膜を形成する処理、基板表面を酸化、窒化、炭化等する処理、シリサイド、メタル等の膜形成、基板表面をエッチングする処理、リフロー処理等の各種基板処理が挙げられる。
なお、各処理モジュール２０１ａ～２０１ｄの詳細な構成については、後述する。
（コントローラ）
コントローラ２８１は、基板処理装置を構成する各部の動作を制御する制御部（制御手段）として機能する。そのために、制御部としてのコントローラ２８１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）やＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等を有してなるコンピュータ装置によって構成されている。
なお、コントローラ２８１の詳細な構成については、後述する。
（２）処理モジュールの構成
次に、各処理モジュール２０１ａ～２０１ｄの詳細な構成について説明する。
各処理モジュール２０１ａ～２０１ｄは、それぞれが枚葉式の基板処理装置として機能するものであり、いずれも同様の構成を有するものである。
ここで、各処理モジュール２０１ａ～２０１ｄのうちの一つを例に挙げて、具体的な構成を説明する。処理モジュール２０１ａ～２０１ｄの一つを例に挙げることから、以下の説明においては、処理モジュール２０１ａ～２０１ｄを単に「処理モジュール２０１」と記述し、各処理モジュール２０１ａ～２０１ｄを構成するコールドウォール式の処理容器２０３ａ～２０３ｄについても単に「処理容器２０３」と記述し、各処理容器２０３ａ～２０３ｄ内に形成される処理室２０２ａ～２０２ｄを単に「処理室２０２」と記述し、さらに各処理モジュール２０１ａ～２０１ｄのそれぞれに対応するゲートバルブ１６１ａ～１６１ｄについても単に「ゲートバルブ１６１」と記述する。
図３は、第一実施形態に係る基板処理装置の処理室の概略構成の一例を模式的に示す説明図である。
（処理容器）
処理モジュール２０１は、上述したように、コールドウォール式の処理容器２０３によって構成されている。処理容器２０３は、例えば、横断面が円形であり扁平な密閉容器として、アルミニウム（Ａｌ）やステンレス（ＳＵＳ）等の金属材料により構成されている。処理容器２０３は、上部容器２０３ａと下部容器２０３ｂで構成される。
処理容器２０３内には、処理室２０２が形成されている。処理室２０２は、その上方側（後述する基板載置台２１２よりも上方の空間）に位置し、シリコンウエハ等の基板２００を処理する処理空間２０２ａと、その下方側で下部容器２０３ｂに囲まれた空間である搬送空間２０２ｂと、を備えている。
上部容器２０３ａの内部の外周端縁近傍には、排気バッファ室２０９が設けられている。排気バッファ室２０９は、処理室２０２内のガスを側方周囲に向かって排出する際のバッファ空間として機能するものである。そのために、排気バッファ室２０９は、処理室２０２の側方外周を囲むように設けられた空間を持つ。つまり、排気バッファ室２０９は、処理室２０２の外周側に平面視リング状（円環状）に形成された空間を有している。
下部容器２０３ｂの側面、すなわち処理容器２０３を構成する壁の一つには、ゲートバルブ２０５に隣接した基板搬入出口２０６が設けられている。基板２００は、基板搬入出口２０６を介して、搬送空間２０２ｂに搬入されるようになっている。下部容器２０３ｂの底部には、リフトピン２０７が複数設けられている。
（基板支持部）
処理室２０２内には、基板２００を支持する基板支持部（サセプタ）２１０が設けられている。基板支持部２１０は、基板２００を載置する基板載置面２１１と、基板載置面２１１を表面に持つ基板載置台２１２と、基板載置台２１２に内包された加熱源としてのヒータ２１３と、を主に有する。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る。
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２０３の底部を貫通しており、さらには処理容器２０３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および基板載置台２１２を昇降させることにより、基板載置台２１２は、基板載置面２１１上に載置される基板２００を昇降させることが可能となっている。なお、シャフト２１７の下端部の周囲はベローズ２１９により覆われており、処理容器２０３内は気密に保持されている。
基板載置台２１２は、基板２００の搬送時には、基板載置面２１１が基板搬入出口２０６に対向する位置（基板搬送位置）まで下降し、基板２００の処理時には、基板２００が処理空間２０２ａ内の処理位置（基板処理位置）となるまで上昇する。
具体的には、基板載置台２１２を基板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が基板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を基板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が基板２００を下方から支持するようになっている。
（シャワーヘッド）
処理空間２０２ａの上方（ガス供給方向上流側）には、ガス分散機構としてのシャワーヘッド２３０が設けられている。シャワーヘッド２３０の蓋２３１には、ガス導入口２４１が設けられる。当該ガス導入口２４１は、後述するガス供給系が連通するよう構成される。ガス導入口２４１から導入されるガスは、シャワーヘッド２３０のバッファ空間２３２に供給される。
シャワーヘッド２３０の蓋２３１は、導電性のある金属で形成され、バッファ空間２３２または処理空間２０２ａ内でプラズマを生成するための電極として用いられる。蓋２３１と上部容器２０３ａとの間には絶縁ブロック２３３が設けられ、蓋２３１と上部容器２０３ａの間を絶縁している。
シャワーヘッド２３０は、ガス導入口２４１を介してガス供給系から供給されるガスを分散させるための分散板２３４を備えている。この分散板２３４の上流側がバッファ空間２３２であり、下流側が処理空間２０２ａである。分散板２３４には、複数の貫通孔２３４ａが設けられている。分散板２３４は、基板載置面２１１と対向するように配置されている。
（ガス供給系）
シャワーヘッド２３０の蓋２３１には、ガス導入孔２４１と連通するよう共通ガス供給管２４２が接続されている。共通ガス供給管２４２は、ガス導入孔２４１を介してシャワーヘッド２３０内のバッファ空間２３２に連通する。また、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が接続されている。このうち、第二ガス供給管２４４ａは、リモートプラズマユニット２４４ｅを介して共通ガス供給管２４２に接続される。
これらのうち、第一ガス供給管２４３ａを含む原料ガス供給系２４３からは処理ガスの一つである原料ガスが主に供給され、第二ガス供給管２４４ａを含む反応ガス供給系２４４からは主に処理ガスの他の一つである反応ガスが供給される。第三ガス供給管２４５ａを含むパージガス供給系２４５からは、基板２００を処理する際には主にパージガスとしての不活性ガスが供給され、シャワーヘッド２３０や処理室２０２をクリーニングする際はクリーニングガスが主に供給される。なお、ガス供給系から供給されるガスについては、原料ガスを第一ガス、反応ガスを第二ガス、不活性ガスを第三ガス、クリーニングガスを第四ガスと呼ぶこともある。
（原料ガス供給系）
第一ガス供給管２４３ａには、上流方向から順に、原料ガス供給源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、および、開閉弁であるバルブ２４３ｄが設けられている。そして、第一ガス供給管２４３ａからは、原料ガスが、ＭＦＣ２４３ｃ、バルブ２４３ｄ、共通ガス供給管２４２を介して、シャワーヘッド２３０内に供給される。
原料ガス（第一ガス）は、処理ガスの一つであり、例えば、第一元素としてのシリコン（Ｓｉ）元素を含むガスである。具体的には、ジクロロシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２，ｄｉｃｈｌｏｒｏｓｉｌａｎｅ：ＤＣＳ）ガスやテトラエトキシシラン（Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）４，Ｔｅｔｒａｅｔｈｏｘｙｓｉｌａｎｅ：ＴＥＯＳ）ガス等が用いられる。以下の説明では、ＤＣＳガスを用いた例について説明する。
主に、第一ガス供給管２４３ａ、ＭＦＣ２４３ｃ、バルブ２４３ｄにより、原料ガス供給系２４３が構成される。原料ガス供給系２４３は、原料ガス供給源２４３ｂ、後述する不活性ガス供給系を含めて考えてもよい。原料ガス供給系２４３は、処理ガスの一つである原料ガスを供給するものであることから、処理ガス供給系（処理ガス供給部）の一つに該当することになる。
第一ガス供給管２４３ａのバルブ２４３ｄよりも下流側には、不活性ガス供給管２４６ａの下流端が接続されている。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、ＭＦＣ２４６ｃ、および、バルブ２４６ｄが設けられている。そして、不活性ガス供給管２４６ａからは、不活性ガスが、ＭＦＣ２４６ｃ、バルブ２４６ｄ、第一ガス供給管２４３ａを介して、シャワーヘッド２３０内に供給される。
不活性ガスは、原料ガスのキャリアガスとして作用するもので、原料とは反応しないガスを用いることが好ましい。具体的には、例えば、窒素（Ｎ２）ガスを用いることができる。また、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、不活性ガス供給管２４６ａ、ＭＦＣ２４６ｃおよびバルブ２４６ｄにより、不活性ガス供給系が構成される。この不活性ガス供給系は、不活性ガス供給源２３６ｂ、第一ガス供給管２４３ａを含めて考えてもよい。また、この不活性ガス供給系は、原料ガス供給系２４３に含めて考えてもよい。
（反応ガス供給系）
第二ガス供給管２４４ａには、下流にＲＰＵ２４４ｅが設けられている。上流には、上流方向から順に、反応ガス供給源２４４ｂ、ＭＦＣ２４４ｃ、および、バルブ２４４ｄが設けられている。そして、第二ガス供給管２４４ａからは、反応ガスが、ＭＦＣ２４４ｃ、バルブ２４４ｄ、ＲＰＵ２４４ｅ、共通ガス供給管２４２を介して、シャワーヘッド２３０内に供給される。反応ガスは、リモートプラズマユニット２４４ｅによりプラズマ状態とされ、基板２００上に照射される。
反応ガス（第二ガス）は、処理ガスの他の一つであり、原料ガスが含有する第一元素（例えばＳｉ）とは異なる第二元素（例えば窒素）を含むガスである。具体的には、例えば、窒素（Ｎ）含有ガスであるアンモニア（ＮＨ３）ガスが用いられる。
主に、第二ガス供給管２４４ａ、ＭＦＣ２４４ｃ、バルブ２４４ｄにより、反応ガス供給系２４４が構成される。反応ガス供給系２４４は、反応ガス供給源２４４ｂ、ＲＰＵ２４４ｅ、後述する不活性ガス供給系を含めて考えてもよい。反応ガス供給系２４４は、処理ガスの一つである反応ガスを供給するものであることから、処理ガス供給系（処理ガス供給部）の他の一つに該当することになる。
第二ガス供給管２４４ａのバルブ２４４ｄよりも下流側には、不活性ガス供給管２４７ａの下流端が接続されている。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、ＭＦＣ２４７ｃ、および、バルブ２４７ｄが設けられている。そして、不活性ガス供給管２４７ａからは、不活性ガスが、ＭＦＣ２４７ｃ、バルブ２４７ｄ、第二ガス供給管２４４ａ、ＲＰＵ２４４ｅを介して、シャワーヘッド２３０内に供給される。
不活性ガスは、反応ガスのキャリアガスまたは希釈ガスとして作用するものである。具体的には、例えば、Ｎ２ガスを用いることができる。また、Ｎ２ガスのほか、例えばＨｅガス、Ｎｅガス、Ａｒガス等の希ガスを用いてもよい。
主に、不活性ガス供給管２４７ａ、ＭＦＣ２４７ｃおよびバルブ２４７ｄにより、不活性ガス供給系が構成される。この不活性ガス供給系は、不活性ガス供給源２４７ｂ、第二ガス供給管２４３ａ、ＲＰＵ２４４ｅを含めて考えてもよい。また、この不活性ガス供給系は、反応ガス供給系２４４に含めて考えてもよい。
（パージガス供給系）
第三ガス供給管２４５ａには、上流方向から順に、パージガス供給源２４５ｂ、ＭＦＣ２４５ｃ、および、バルブ２４５ｄが設けられている。そして、第三ガス供給管２４５ａからは、基板処理工程では、パージガスとしての不活性ガスが、ＭＦＣ２４５ｃ、バルブ２４５ｄ、共通ガス供給管２４２を介して、シャワーヘッド２３０内に供給される。また、処理空間クリーニング工程では、必要に応じて、クリーニングガスのキャリアガスまたは希釈ガスとしての不活性ガスが、ＭＦＣ２４５ｃ、バルブ２４５ｄ、共通ガス供給管２４２を介して、シャワーヘッド２３０内に供給される。
パージガス供給源２４５ｂから供給される不活性ガスは、基板処理工程では、処理容器２０３やシャワーヘッド２３０内に留まったガスをパージするパージガスとして作用する。また、処理空間クリーニング工程では、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しても良い。具体的には、不活性ガスとして、例えば、Ｎ２ガスを用いることができる。また、Ｎ２ガスのほか、例えばＨｅガス、Ｎｅガス、Ａｒガス等の希ガスを用いてもよい。
主に、第三ガス供給管２４５ａ、ＭＦＣ２４５ｃ、バルブ２４５ｄにより、パージガス供給系２４５が構成される。パージガス供給系２４５は、パージガス供給源２４５ｂ、後述するクリーニングガス供給系２４８を含めて考えてもよい。
なお、パージガス供給源２４５ｂから供給される不活性ガスには、詳細を後述するように、真空搬送室１０３から排気された不活性ガスが含まれている。つまり、パージガス供給系２４５は、真空搬送室１０３から排気された不活性ガスを処理室２０２に供給する第二不活性ガス供給系（第二不活性ガス供給部）として機能するようになっている。
（クリーニングガス供給系）
第三ガス供給管２４５ａのバルブ２４５ｄよりも下流側には、クリーニングガス供給管２４８ａの下流端が接続されている。クリーニングガス供給管２４８ａには、上流方向から順に、クリーニングガス供給源２４８ｂ、ＭＦＣ２４８ｃ、および、バルブ２４８ｄが設けられている。そして、第三ガス供給管２４５ａは、処理空間クリーニング工程では、クリーニングガスが、ＭＦＣ２４８ｃ、バルブ２４８ｄ、共通ガス供給管２４２を介して、シャワーヘッド２３０内に供給される。
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（第四ガス）は、処理空間クリーニング工程ではシャワーヘッド２３０や処理容器２０３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。具体的には、クリーニングガスとして、例えば三フッ化窒素（ＮＦ３）ガスを用いることが考えられる。また、例えば、フッ化水素（ＨＦ）ガス、三フッ化塩素（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。
主に、クリーニングガス供給管２４８ａ、ＭＦＣ２４８ｃおよびバルブ２４８ｄにより、クリーニングガス供給系（クリーニングガス供給部）２４８が構成される。クリーニングガス供給系２４８は、クリーニングガス供給源２４８ｂ、第三ガス供給管２４５ａを含めて考えてもよい。また、クリーニングガス供給系２４８は、パージガス供給系２４５に含めて考えてもよい。
クリーニングガス供給系２４８からのクリーニングガスは、シャワーヘッド２３０を通じて、処理室２０２へ供給される。つまり、クリーニングガス供給系２４８は、処理室２０２にクリーニングガスを供給するクリーニングガス供給部として機能するようになっている。
なお、ここでは、共通ガス供給管（第一供給管）２４２を介して、原料ガス供給系２４３、反応ガス供給系２４４、パージガス供給系２４５および処理空間クリーニングガス供給系２４８のそれぞれと処理室２０２とを連通させる構成の例を説明したが、必ずしもこれに限定されるものではない。例えば、原料ガス供給系２４３、反応ガス供給系２４４、パージガス供給系２４５および処理空間クリーニングガス供給系２４８のそれぞれにおけるガス供給管を、直接シャワーヘッド２３０や処理室２０２等に接続するようにしてもよい。
（ガス排気系）
処理容器２０３には、排気配管２２２が接続されている。排気配管２２２は、排気バッファ室２０９の上面または側方に設けられた排気口２２１を介して、排気バッファ室２０９内に接続される。これにより、排気配管２２２は、処理室２０２内と連通することになる。
排気配管２２２には、排気バッファ室２０９に連通する処理室２０２内を所定の圧力に制御する圧力制御器であるＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）バルブ２２３が設けられる。ＡＰＣバルブ２２３は、開度調整可能な弁体（図示せず）を有し、後述するコントローラ２８１からの指示に応じて排気配管２２２のコンダクタンスを調整する。以下、排気配管２２２に設けられたＡＰＣバルブ２２３を、単にバルブ２２３ということもある。
また、排気配管２２２において、ＡＰＣバルブ２２３の下流側には、真空ポンプ２２４が設けられる。真空ポンプ２２４は、排気配管２２２を介して、排気バッファ室２０９およびこれに連通する処理室２０２の雰囲気を排気する。これにより、排気配管２２２は、処理室２０２からのガス排気を行う排気配管として機能することになる。
さらに、真空ポンプ２２４の下流側には、スクラバー２２５が設けられる。スクラバー２２５は、排気配管２２２により排気されるガスの浄化（清浄化）を行う除外装置として機能する。
主に、排気配管２２２、ＡＰＣバルブ２２３、真空ポンプ２２４、および、スクラバー２２５によって、ガス排気系が構成される。
（３）他のガス供給系およびガス排気系の構成
次に、上述した構成以外のガス供給系およびガス排気系について、図４を参照しながら説明する。図４は、第一実施形態に係る基板処理装置のガス供給系およびガス排気系の要部構成例を模式的に示す説明図である。
（第一不活性ガス供給系）
本実施形態で説明する基板処理装置は、上述した各処理モジュール２０１ａ～２０１ｄに加えて、これらと連通可能な搬送室にも不活性ガスを供給し得るようになっている。
そのために、搬送室として機能する真空搬送室１０３には、不活性ガス供給管２５１ａが接続されている。不活性ガス供給管２５１ａには、ＭＦＣ２５１ｂおよびバルブ２５１ｃが設けられており、さらにその上流側に図示せぬ不活性ガス供給源が配されている。不活性ガス供給源は、パージガス供給系２４５のパージガス供給源２４５ｂであってもよい。真空搬送室１０３に供給する不活性ガスとしては、例えば、Ｎ２ガスを用いることができる。また、Ｎ２ガスのほか、例えばＨｅガス、Ｎｅガス、Ａｒガス等の希ガスを用いてもよい。
また、真空搬送室１０３と同様に、搬送室として機能するロードロック室１２２，１２３には、不活性ガス供給管２５２ａが接続されている。不活性ガス供給管２５２ａには、ＭＦＣ２５２ｂおよびバルブ２５２ｃが設けられており、さらにその上流側に図示せぬ不活性ガス供給源が配されている。不活性ガス供給源は、パージガス供給系２４５のパージガス供給源２４５ｂであってもよい。ロードロック室１２２，１２３に供給する不活性ガスとしては、例えば、Ｎ２ガスを用いることができる。また、Ｎ２ガスのほか、例えばＨｅガス、Ｎｅガス、Ａｒガス等の希ガスを用いてもよい。
主に、不活性ガス供給管２５１ａ、ＭＦＣ２５１ｂ、バルブ２５１ｃにより、第一不活性ガス供給系（第一不活性ガス供給部）が構成される。第一不活性ガス供給系は、不活性ガス供給源を含めて考えてもよい。また、第一不活性ガス供給系は、ロードロック室１２２，１２３へのガス供給を行う不活性ガス供給管２５２ａ、ＭＦＣ２５２ｂ、バルブ２５２ｃ、不活性ガス供給源を含めて考えてもよい。
（第一排気系）
また、本実施形態で説明する基板処理装置は、上述した搬送室への不活性ガスの供給に加えて、当該搬送室からの雰囲気の排気も行い得るようになっている。
そのために、搬送室として機能する真空搬送室１０３には、排気配管２６１ａが接続されている。排気配管２６１ａには、真空ポンプ２６１ｂが設けられる。真空ポンプ２６１ｂは、排気配管２６１ａを介して、真空搬送室１０３の雰囲気を排気する。なお、真空ポンプ２６１ｂの下流側において、排気配管２６１ａは、二股に分岐しており、それぞれにバルブ２６１ｃ，２６１ｄが設けられているとともに、分岐した一方の排気配管２６１ａが後述するフィルタ２７０に接続されている。
また、真空搬送室１０３と同様に、搬送室として機能するロードロック室１２２，１２３には、排気配管２６２ａが接続されている。排気配管２６２ａには、真空ポンプ２６２ｂが設けられる。真空ポンプ２６２ｂは、排気配管２６２ａを介して、ロードロック室１２２，１２３の雰囲気を排気する。真空ポンプ２６２ｂの下流側には、バルブ２６２ｃが設けられる。なお、真空ポンプ２６２ｂの下流側において、排気配管２６２ａは、上述した排気配管２６１ａと同様に、二股に分岐していてもよい。
主に、真空搬送室１０３からの排気を行う排気配管２６１ａ、真空ポンプ２６１ｂ、バルブ２６１ｃ，２６１ｄにより、第一排気系（第一排気部）が構成される。第一排気系は、ロードロック室１２２，１２３からの排気を行う排気配管２６２ａ、真空ポンプ２６２ｂ、バルブ２６２ｃを含めて考えてもよい。
（第二不活性ガス供給系）
また、本実施形態で説明する基板処理装置は、搬送室から排気された不活性ガスを、各処理モジュール２０１ａ～２０１ｄ内に形成される処理室２０２ａ～２０２ｄに供給し得るようになっている。
そのために、第一排気系を構成する排気配管２６１ａ，２６２ａの下流側には、フィルタ２７０が設けられている。そして、フィルタ２７０には、各処理モジュール２０１ａ～２０１ｄに個別に対応して設けられた不活性ガス供給管２７１ａ～２７１ｄが接続されている。なお、図中には、処理モジュール２０１ａに対応する不活性ガス供給管２７１ａと、処理モジュール２０１ａに対応する不活性ガス供給管２７１ｄとを示しており、他は図示を省略している。
不活性ガス供給管２７１ａには、バルブ２７２ａが設けられている。そして、その下流側端が、処理モジュール２０１ａにおけるパージガス供給系２４５に接続されている。これにより、第一排気部により排気された不活性ガスは、不活性ガス供給管２７１ａを通じて、処理モジュール２０１ａのシャワーヘッド２３０内から処理室２０２内に供給される。つまり、不活性ガス供給管２７１ａは、処理モジュール２０１ａにおけるパージガス供給系２４５の第三ガス供給管２４５ａに接続されるか、または当該パージガス供給系２４５のパージガス供給源２４５ｂとして機能するようになっている。
なお、不活性ガス供給管２７１ｄをはじめとする他の不活性ガス供給管についても、上述した不活性ガス供給管２７１ａと同様に構成されているものとする。つまり、各不活性ガス供給管２７１ａ～２７１ｄは、各処理モジュール２０１ａ～２０１ｄにおける処理室２０２ａ～２０２ｄのそれぞれに対して、不活性ガスを個別に供給するようになっている。ただし、不活性ガスとしては、主として、第一排気系から排気されるものを用いる。
主に、各不活性ガス供給管２７１ａ～２７１ｄ、これらのそれぞれに設けられたバルブ２７２ａ～２７２ｄにより、第二不活性ガス供給系（第二不活性ガス供給部）が構成される。第二不活性ガス供給系は、フィルタ２７０を含めて考えてもよく、そのフィルタ２７０を介して第一排気系に連通される。
第二不活性ガス供給系における各不活性ガス供給管２７１ａ～２７１ｄには、バルブ２７２ａ～２７２ｄよりも上流側に、不活性ガス補充管２７３ａ～２７３ｄが接続されていてもよい。不活性ガス補充管２７３ａ～２７３ｄには、バルブ２７４ａ～２７４ｄが設けられており、さらにその上流側に図示せぬ不活性ガス供給源が配されている。不活性ガス供給源は、各不活性ガス供給管２７１ａ～２７１ｄを流れる不活性ガス（例えば、Ｎ２ガス、Ｈｅガス、Ｎｅガス、Ａｒガス等）を当該不活性ガス供給管２７１ａ～２７１ｄに補充するためのものであり、パージガス供給系２４５のパージガス供給源２４５ｂを用いてもよい。より良くは、各不活性ガス供給管２７３ａ～２７３ｄは、バルブ２７２ａ～２７２ｄの下流側に接続されることが望ましい。バルブ２７２ａ～２７２ｄを絞りつつ、各不活性ガス供給管２７３ａ～２７３ｄから不活性ガスを供給すると、フィルタ２７０への不活性ガス流れを形成することが抑制され、したがって各処理室２０２の圧力調整を容易に行うことができる。
主に、不活性ガス補充管２７３ａ～２７３ｄ、これらのそれぞれに設けられたバルブ２７４ａ～２７４ｄにより、不活性ガスを補充可能な不活性ガス補充系（不活性ガス補充部）が構成される。不活性ガス補充系は、第二不活性ガス供給系（第二不活性ガス供給部）に含めて考えてもよい。
（４）コントローラの構成
次に、コントローラ２８１の詳細な構成について説明する。
コントローラ２８１は、既述のように、基板処理装置を構成する各部の動作を制御する制御部（制御手段）として機能するもので、演算部や記憶部等を少なくとも有するコンピュータ装置によって構成されている。そして、コントローラ２８１は、上述した基板処理装置の各構成に接続され、上位装置や使用者の指示に応じて、記憶部からプログラムやレシピを呼び出し、その内容に応じて各構成の動作を制御する。
具体的には、コントローラ２８１は、真空搬送ロボット１１２、大気搬送ロボット１２４、ゲートバルブ１６０，１６１ａ，１６１ｂ，１６１ｃ，１６１ｄ，１６５，１２８，１２９、ポッドオープナ１０８、プリアライナ１０６、および、クリーンユニット１１８とそれぞれ電気的に接続され、これらの各部に対して動作指示を与えるように構成されている。
また、コントローラ２８１は、各処理モジュール２０１ａ～２０１ｄの昇降機構２１８、ヒータ２１３、ＭＦＣ２４３ｃ～２４８ｃ、バルブ２４３ｄ～２４８ｄ、ＭＦＣ２４９ｃ，２５１ｂ，２５２ｂ、バルブ２４３ｄ～２４８ｄ，２５１ｃ，２５２ｃ，２６１ｃ，２６１ｄ，２６２ｃ，２７４ａ～２７４ｄ、ＡＰＣバルブ２２３、真空ポンプ２２４，２６１ｂ，２６２ｂ等のそれぞれと電気的に接続され、これらの各部に対して動作指示を与えるように構成されている。つまり、コントローラ２８１による制御対象には、少なくとも、ガス供給系からのガス供給、ガス排気系によるガス排気、第一不活性ガス供給系および第二不活性ガス供給系からの不活性ガスの供給、並びに、第一排気系によるガス排気等が含まれる。
なお、コントローラ２８１は、専用のコンピュータとして構成してもよいし、汎用のコンピュータとして構成してもよい。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等の光磁気ディスク、ＵＳＢメモリやメモリカード等の半導体メモリ）を用意し、その外部記憶装置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により、本実施形態に係るコントローラ２８１を構成することができる。
また、コンピュータにプログラムを供給するための手段は、外部記憶装置を介して供給する場合に限らない。例えば、インターネットや専用回線等の通信手段を用い、外部記憶装置を介さずにプログラムを供給するようにしてもよい。なお、記憶部や外部記憶装置は、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、記憶部単体のみを含む場合、外部記憶装置単体のみを含む場合、または、その両方を含む場合がある。
（５）基板処理工程
次に、半導体製造工程の一工程として、上述した構成の基板処理装置を用いて、基板２００に対する処理を行う基板処理工程について説明する。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２８１により制御される。
ここでは、基板処理工程として、基板２００上に薄膜を形成する場合を例に挙げる。特に、本実施形態においては、原料ガス（第一ガス）としてＤＣＳガスを用い、反応ガス（第二ガス）としてＮＨ３ガスを用いて、これらのガスを交互に供給して基板２００上にシリコン含有膜としてのＳｉＮ（シリコン窒化）膜を形成する例について説明する。
図５は、第一実施形態に係る基板処理工程の概要を示すフロー図である。図６は、図５の成膜工程の詳細を示すフロー図である。
（基板搬入・加熱工程：Ｓ１０２）
基板処理工程に際しては、図５に示すように、まず、基板搬入・加熱工程（Ｓ１０２）を行う。基板搬入・加熱工程（Ｓ１０２）では、排気配管２６２ａによりロードロック室１２２，１２３の雰囲気を排気するとともに、不活性ガス供給管２５２ａからロードロック室１２２，１２３に不活性ガスとしてのＮ２ガスを供給することで、ロードロック室１２２，１２３をＮ２ガス雰囲気とする。さらには、排気配管２６１ａにより真空搬送室１０３の雰囲気を排気するとともに、不活性ガス供給管２５１ａから真空搬送室１０３に不活性ガスとしてのＮ２ガスを供給することで、真空搬送室１０３をＮ２ガス雰囲気とする。そして、真空搬送室１０３内の真空搬送ロボット１１２を利用して、各処理容器２０３内に基板２００を搬入する。
処理容器２０３内に基板２００を搬入したら、真空搬送ロボット１１２を処理容器２０３の外へ退避させ、ゲートバルブ２０５を閉じて処理容器２０３内を密閉する。その後、基板載置台２１２を上昇させることにより、基板載置台２１２に設けられた基板載置面２１１上に基板２００を載置させる。さらに、基板載置台２１２を上昇させることにより、処理室２０２内の処理位置（基板処理位置）まで基板２００を上昇させる。
基板２００が基板処理位置まで上昇すると、ＡＰＣバルブ２２３を稼働させて、排気バッファ室２０９と真空ポンプ２２４の間を連通させる。ＡＰＣバルブ２２３は、排気配管２２２のコンダクタンスを調整することで、真空ポンプ２２４による排気バッファ室２０９の排気流量を制御し、排気バッファ室２０９に連通する処理室２０２を所定の圧力に維持する。
また、基板２００を基板載置台２１２の上に載置する際は、基板載置台２１２の内部に埋め込まれたヒータ２１３に電力を供給し、基板２００の表面が所定の処理温度となるよう制御される。この際、ヒータ２１３の温度は、図示しない温度センサにより検出された温度情報に基づいてヒータ２１３への通電具合を制御することによって調整される。
このようにして、基板搬入・加熱工程（Ｓ１０２）では、処理室２０２内を所定の処理圧力となるように制御するとともに、基板２００の表面温度が所定の処理温度となるように制御する。ここで、所定の処理温度、処理圧力とは、後述する成膜工程（Ｓ１０４）において、交互供給法によりＳｉＮ膜を形成可能な処理温度、処理圧力である。すなわち、第一処理ガス（原料ガス）供給工程（Ｓ２０２）で供給する原料ガスが自己分解しない程度の処理温度、処理圧力である。具体的には、処理温度は室温以上５００℃以下、好ましくは室温以上４００℃以下、処理圧力は５０～５０００Ｐａとすることが考えられる。この処理温度、処理圧力は、後述する成膜工程（Ｓ１０４）においても維持されることになる。
なお、基板搬入・加熱工程（Ｓ１０２）において、処理室２０２が所定の処理圧力（すなわち、基板２００を処理する圧力）に到達するまでは、処理室２０２の圧力調整用として、パージガス供給系２４５の第三ガス供給管２４５ａから不活性ガスとしてのＮ２ガスを供給するようにしてもよい。このとき、第三ガス供給管２４５ａから供給するＮ２ガスは、第二不活性ガス供給系の不活性ガス供給管２７１ａ～２７１ｄを通じて得られるものを用いれば、真空搬送室１０３またはロードロック室１２２，１２３に供給されたＮ２ガスを再利用することになるので、Ｎ２ガスの使用量（消費量）を抑制することができる。
（成膜工程：Ｓ１０４）
基板搬入・載置工程（Ｓ１０２）の後は、次に、成膜工程（Ｓ１０４）を行う。以下、図６を参照し、成膜工程（Ｓ１０４）について詳細に説明する。なお、成膜工程（Ｓ１０４）は、例えば異なる処理ガスを交互に供給する工程を繰り返すサイクリック処理である。
（第一処理ガス供給工程：Ｓ２０２）
成膜工程（Ｓ１０４）では、まず、第一処理ガス（原料ガス）供給工程（Ｓ２０２）を行う。第一処理ガス供給工程（Ｓ２０２）では、原料ガス供給系２４３から処理室２０２内に原料ガス（第一ガス）としてＤＣＳガスを供給する。処理室２０２内に供給されたＤＣＳガスは、基板処理位置にある基板２００の面上に到達する。これにより、基板２００の表面には、ＤＣＳガスが接触することによって「第一元素含有層」としてのシリコン含有層が形成される。シリコン含有層は、例えば、処理容器２０３内の圧力、ＤＣＳガスの流量、基板載置台２１２の温度、処理室２０２の通過にかかる時間等に応じて、所定の厚さおよび所定の分布で形成される。
ＤＣＳガスの供給を開始してから所定時間経過後、バルブ２４３ｄを閉じて、ＤＣＳガスの供給を停止する。なお、第一処理ガス供給工程（Ｓ２０２）では、ＡＰＣバルブ２２３によって処理室２０２の圧力が所定圧力となるように制御される。
（パージ工程：Ｓ２０４）
第一処理ガス供給工程（Ｓ２０２）の後は、次に、パージガス供給系２４５からパージガスとしてのＮ２ガスを供給し、処理室２０２およびシャワーヘッド２３０のパージを行う。これにより、第一処理ガス供給工程（Ｓ２０２）で基板２００に結合できなかったＤＣＳガスは、真空ポンプ２２４により処理室２０２から除去される。
このとき、処理室２０２に供給するＮ２ガスは、第二不活性ガス供給系の不活性ガス供給管２７１ａ～２７１ｄを通じて得られるものを用いる。このようにすれば、真空搬送室１０３またはロードロック室１２２，１２３に供給されたＮ２ガスを再利用することになるので、Ｎ２ガスの使用量（消費量）を抑制することができる。
Ｎ２ガスの再利用に際しては、フィルタ２７０を介することで、クリーンなＮ２ガスを処理室２０２に供給可能である。例えば、フィルタ２７０を介さない場合には、搬送室（すなわち、真空搬送室１０３またはロードロック室１２２，１２３）の雰囲気をそのまま処理室２０２に供給することになり、不純物等が混入して処理室２０２での処理に悪影響を及ぼすおそれがある。これに対し、フィルタ２７０を介する場合には、そのフィルタ２７０で不純物等が除去されるので、クリーンなＮ２ガスを供給可能となり、不純物等による悪影響のおそれを排除することができる。
再利用するＮ２ガスは、主に真空搬送室１０３から排気されるものを用いることが好ましい。つまり、Ｎ２ガスの再利用に際して、Ｎ２ガスが排気される搬送室は、真空搬送室１０３であることが好ましい。
ロードロック室１２２，１２３は、大気搬送室１２１と真空搬送室１０３との間にあり、大気圧と真空圧との状態遷移を繰り返す。そのため、ロードロック室１２２，１２３は、大気搬送室１２１と連通させる際、大気搬送室１２１中の成分（例えば酸素成分）が入り込む可能性がある。その成分が処理室２０２に供給されてしまうと、基板処理に悪影響を及ぼす可能性がある。この点については、フィルタ２７０として高性能のものを用いることも考えられるが、その場合にはコスト増大を招くことが懸念される。
これに対して、真空搬送室１０３は、真空状態の大気搬送室１２１と連通する。そのため、真空搬送室１０３から排気されるＮ２ガスを用いれば、ロードロック室１２２，１２３の場合とは異なり、クリーンなＮ２ガスを利用することができ、大気中に含まれる不純物の影響を受けることがない。したがって、高性能のフィルタ２７０を要することなく、基板処理への悪影響のおそれを排除することができる。また、除去レベルが低いフィルタ２７０を用いることができるので、装置費用のコスト増大を抑えることができる。
真空搬送室１０３から排気されるＮ２ガスを用いる場合、その排気を行う第一排気系（第一排気部）には、さらにＮ２ガスを排気する不活性ガス排気管が設けられていることが好ましい。具体的には、真空ポンプ２６１ｂの下流側にて二股に分岐する排気配管２６１ａのうち、フィルタ２７０に接続されていないほうの排気配管２６１ａ（図中では２６１ｅと記載）から、外部に対してＮ２ガスの排気を行うようにする。このようにすれば、真空搬送室１０３から排気される雰囲気中の不純物の割合を少なくすることができ、クリーンなＮ２ガスを供給する上で好適なものとなる。なお、このような排気構成は、真空搬送室１０３からの排気のみならず、ロードロック室１２２，１２３からの排気に適用してもよい。
また、処理室２０２へのＮ２ガスの供給にあたっては、不活性ガス供給管２７１ａ～２７１ｄを流れるＮ２ガスに対して、その不活性ガス供給管２７１ａ～２７１ｄに接続する不活性ガス補充管２７３ａ～２７３ｄからＮ２ガスを補充するようにしてもよい。このようにすれば、Ｎ２ガスを再利用する場合であっても、そのＮ２ガスの供給量に不足が生じてしまうことがない。また、不活性ガス補充管２７３ａ～２７３ｄから補充されるＮ２ガスにより、再利用されるＮ２ガス（すなわち、真空搬送室１０３等から排気されるＮ２ガス）のクリーン度を高めることができ、基板処理への悪影響のおそれを排除する上で好適なものとなる。
（第二処理ガス供給工程：Ｓ２０６）
以上のようなパージ工程（Ｓ２０４）を所定時間行った後は、次に、反応ガス供給系２４４から処理室２０２内に反応ガス（第二ガス）としてＮＨ３ガスを供給する。ＮＨ３ガスは、ＲＰＵ２４４ｅによりプラズマ状態とされ、基板処理位置にある基板２００の面上に照射されるようにしてもよい。これにより、基板２００の面上では、既に形成されているシリコン含有層が改質され、例えばＳｉ元素およびＮ元素を含有する層であるＳｉＮ膜が形成される。
そして、所定時間の経過後、バルブ２４４ｄを閉じて、ＮＨ３ガスの供給を停止する。なお、第二処理ガス供給工程（Ｓ２０６）においても、上述した第一処理ガス供給工程（Ｓ２０２）と同様に、ＡＰＣバルブ２２３によって処理室２０２の圧力が所定圧力となるように制御される。
（パージ工程：Ｓ２０８）
第二処理ガス供給工程（Ｓ２０６）の後は、パージ工程（Ｓ２０８）を実行する。パージ工程（Ｓ２０８）における各部の動作は、上述したパージ工程（Ｓ２０４）の場合と同様であるので、ここではその説明を省略する。
（判定工程：Ｓ２１０）
パージ工程（Ｓ２０８）を終えると、続いて、コントローラ２８１は、上述した一連の処理（Ｓ２０２～Ｓ２０８）を１つのサイクルとし、その１サイクルを所定回数（ｎ ｃｙｃｌｅ）実施したか否かを判定する。そして、所定回数実施していなければ、第一処理ガス供給工程（Ｓ２０２）からパージ工程（Ｓ２０８）までの１サイクルを繰り返す。一方、所定回数実施したときには、成膜工程（Ｓ１０４）を終了する。
このように、成膜工程（Ｓ１０４）では、第一処理ガス供給工程（Ｓ２０２）からパージ工程（Ｓ２０８）までの各工程を順次行うことで、基板２００の面上に所定の厚さのＳｉＮ膜が堆積される。そして、これらの各工程を１サイクルとし、その１サイクルを所定回数繰り返すことで、基板２００の面上に形成されるＳｉＮ膜が所望の膜厚に制御される。
つまり、成膜工程（Ｓ１０４）では、処理室２０２に基板２００がある状態で、原料ガス供給系２４３および反応ガス供給系２４４の処理ガス供給系（処理ガス供給部）が、少なくとも二種類の処理ガス（すなわち、原料ガスおよび反応ガス）を交互に供給して、基板２００の面上に所望膜厚のＳｉＮ膜を形成する。そして、これらの処理ガスをパージする際に、真空搬送室１０３等から排気されるＮ２ガスを、第二不活性ガス供給系（第二不活性ガス供給部）が不活性ガス補充管２７３ａ～２７３ｄを通じて処理室２０２に供給する。これにより、処理ガスに影響を与えずに、真空搬送室１０３等のＮ２ガスを再利用することができ、その結果としてＮ２ガスの使用量（消費量）を抑制することができる。
なお、成膜工程（Ｓ１０４）において、不活性ガス補充管２７３ａ～２７３ｄを通じたＮ２ガスの供給は、処理ガス供給系（処理ガス供給部）からの処理ガス供給と並行して行うようにしてもよい。その場合であっても、真空搬送室１０３等のＮ２ガスを再利用することで、Ｎ２ガスの使用量（消費量）を抑制することができる。
（基板搬入出工程：Ｓ１０６）
以上のような成膜工程（Ｓ１０４）の終了後は、図５に示すように、基板搬入出工程（Ｓ１０６）を行う。基板搬入出工程（Ｓ１０６）では、上述した基板搬入・加熱工程（Ｓ１０２）と逆の手順にて、処理済みの基板２００を処理容器２０３の外へ搬出する。そして、基板搬入・加熱工程（Ｓ１０２）と同様の手順にて、次に待機している未処理の基板２００を処理容器２０３内に搬入する。その後、搬入された基板２００に対しては、成膜工程（Ｓ１０４）が実行されることになる。
なお、基板搬入出工程（Ｓ１０６）において、処理室２０２が所定の圧力（すなわち、処理済みの基板２００を搬出可能な圧力）に到達するまでは、処理室２０２の圧力調整用として、パージガス供給系２４５の第三ガス供給管２４５ａからＮ２ガスを供給するようにしてもよい。このとき、第三ガス供給管２４５ａから供給するＮ２ガスは、第二不活性ガス供給系の不活性ガス供給管２７１ａ～２７１ｄを通じて得られるものを用いれば、真空搬送室１０３等のＮ２ガスを再利用することになるので、Ｎ２ガスの使用量（消費量）を抑制することができる。
（判定工程：Ｓ１０８）
基板搬入出工程（Ｓ１０６）を終えると、その後は、上述した一連の処理（Ｓ１０２～Ｓ１０６）を１つのサイクルとし、その１サイクルを所定回数実施したか否か、すなわち成膜工程（Ｓ１０４）で処理した基板２００が所定の枚数に到達したか否かを判定する。そして、所定回数実施していなければ、処理した基板２００が所定の枚数に到達していないので、基板搬入・加熱工程（Ｓ１０２）から基板搬入出工程（Ｓ１０６）までの１サイクルを繰り返す。一方、所定回数実施したときには、基板処理工程を終了する。
基板処理工程が終了すると、処理容器２０３内は、基板２００が存在しない状態となる。
（クリーニング工程）
上述した基板処理工程を繰り返し行うと、処理容器２０３内（特に、処理室２０２内）では、副生成物等の不要な反応物が壁面に付着してしまうおそれがある。そのため、基板処理工程の終了後は、所定のタイミング（例えば、所定回数の基板処理工程の実行後、所定枚数の基板２００を処理した後、前回のクリーニング処理から所定の時間が経過した後等）で、処理室２０２のクリーニング工程を行うことが好ましい。
クリーニング工程では、バルブ２４３ｄ、２４４ｄ、２４５ｄ、２４６ｄ、２４７ｄ、２４９ｄを閉とした状態で、バルブ２４８ｄを開状態とする。このようにすることで、処理室２０２には、クリーニングガス供給系２４８のクリーニングガス供給源２４８ｂから、第三ガス供給管２４５ａおよび共通ガス供給管２４２を介して、クリーニングガスが供給される。そして、供給されたクリーニングガスは、バッファ室２３２内や処理室２０２内の付着物（反応副生成物等）を除去する。
これにより、処理室２０２内では、例えば副生成物等が壁面に付着した場合であっても、所定のタイミングで行うクリーニング処理によって、その副生成物等が除去されることになる。
このとき、クリーニングガス供給系２４８は、処理容器２０３内に基板２００が無い状態で、処理室２０２へのクリーニングガス供給を行う。そして、これと合わせて、第二不活性ガス供給系（第二不活性ガス供給部）は、処理室２０２へのＮ２ガスの供給を行う。つまり、第二不活性ガス供給系は、クリーニングガス供給系２４８によるクリーニングガスと並行して、処理室２０２へのＮ２ガスの供給を行うのである。
これにより、処理室２０２に対するクリーニング処理を行いつつ、Ｎ２ガスの再利用が可能となり、クリーニング工程で用いるＮ２ガスの使用量（消費量）を抑制することができる
ところで、以上に説明した基板処理工程およびクリーニング工程を実行する基板処理装置は、真空搬送室１０３の周囲に複数の処理モジュール２０１ａ～２０１ｄを備えた、いわゆるクラスタタイプのものである。各処理モジュール２０１ａ～２０１ｄには、それぞれに基板２００に対する処理を行う処理室２０２ａ～２０２ｄが設けられており、各処理室２０２ａ～２０２ｄのそれぞれに対して不活性ガス供給管２７１ａ～２７１ｄを通じてＮ２ガスが供給可能になっている。その場合に、Ｎ２ガスの供給を行う第二不活性ガス供給系（第二不活性ガス供給部）は、稼働している処理室２０２にＮ２ガスを供給し、稼働していない処理室２０２にはＮ２ガスを供給しないようにする。
ここで、「稼働していない処理室」とは、ダウンタイム中の処理室２０２のことをいう。「ダウンタイム」とは、例えばガスを流さない状態でメンテナンス（部品交換等）を行う場合のことをいう。つまり、「稼働していない」とは、処理室２０２へのガス供給（処理ガス、不活性ガス等の供給）を一切行っていない状態である。
このように、複数の処理室２０２ａ～２０２ｄに対するＮ２ガスの供給を、各処理室２０２ａ～２０２ｄの稼働状態に応じて切り換えるようにすれば、ダウンタイム中の処理室２０２のメンテナンスと並行して、基板処理工程またはクリーニング工程を実行することが可能となり、効率的な装置運用が実現可能となる。しかも、基板処理工程またはクリーニング工程では、Ｎ２ガスを再利用することになるので、Ｎ２ガスの使用量（消費量）を抑制することができる。
（６）実施形態にかかる効果
本実施形態によれば、以下に示す１つまたは複数の効果を奏する。
（ａ）本実施形態によれば、搬送室から排気された不活性ガスとしてのＮ２ガスを第二不活性ガス供給系が処理室２０２に供給するようになっているので、Ｎ２ガスの再利用が可能となり、その結果としてＮ２ガスの使用量（消費量）を抑制することができる。
（ｂ）本実施形態によれば、Ｎ２ガスの再利用に際してフィルタ２７０を介することで、クリーンなＮ２ガスを処理室２０２に供給可能である。つまり、フィルタ２７０で不純物等が除去されるので、その不純物等による悪影響が基板処理に及ぶおそれを排除することができる。
（ｃ）本実施形態によれば、成膜工程（Ｓ１０４）において、処理室２０２に基板２００がある状態で、少なくとも二種類の処理ガスを交互に供給して、基板２００の面上への膜形成を行う一方で、これらの処理ガスをパージする際に、または、処理ガス供給と並行して、再利用するＮ２ガスをパージガスとして供給するようになっている。これにより、処理ガスに影響を与えずに、Ｎ２ガスを再利用することができ、その結果としてＮ２ガスの使用量（消費量）を抑制することができる。
（ｄ）本実施形態によれば、基板搬入・加熱工程（Ｓ１０２）において処理室２０２が基板２００を処理する圧力に到達するまで、または、基板搬入出工程（Ｓ１０６）において処理室２０２が基板２００を搬出可能な圧力に到達するまで、再利用するＮ２ガスを圧力調整用として供給するようになっている。これにより、Ｎ２ガスを圧力調整用として用いる場合でも、Ｎ２ガスを再利用することができ、その結果としてＮ２ガスの使用量（消費量）を抑制することができる。
（ｅ）本実施形態によれば、再利用するＮ２ガスが排気される搬送室が真空搬送室１０３であるので、クリーンなＮ２ガスを再利用することができ、大気中に含まれる不純物の影響を受けることがない。そのため、高性能のフィルタ２７０を要することなく、基板処理への悪影響のおそれを排除することができる。また、除去レベルが低いフィルタ２７０を用いることができるので、装置費用のコスト増大を抑えることができる。
（ｆ）本実施形態によれば、クリーニング工程でのクリーニングガスと並行して、再利用するＮ２ガスを処理室２０２へ供給するので、処理室２０２に対するクリーニング処理を行いつつ、Ｎ２ガスの再利用が可能となり、クリーニング工程で用いるＮ２ガスの使用量（消費量）を抑制することができる
（ｇ）本実施形態によれば、複数の処理室２０２ａ～２０２ｄのそれぞれに対して、再利用するＮ２ガスを供給可能な場合において、稼働している処理室２０２にＮ２ガスを供給し、稼働していない処理室２０２にはＮ２ガスを供給しないようにする。このように、Ｎ２ガスの供給を各処理室２０２ａ～２０２ｄの稼働状態に応じて切り換えるようにすれば、ダウンタイム中の処理室２０２のメンテナンスと並行して、基板処理工程またはクリーニング工程を実行することが可能となり、効率的な装置運用が実現可能となる。しかも、基板処理工程またはクリーニング工程では、Ｎ２ガスを再利用することになるので、Ｎ２ガスの使用量（消費量）を抑制することができる。
（ｈ）本実施形態によれば、不活性ガス供給管２７１ａ～２７１ｄに接続する不活性ガス補充管２７３ａ～２７３ｄからＮ２ガスを補充することが可能である。このようにすれば、Ｎ２ガスを再利用する場合であっても、そのＮ２ガスの供給量に不足が生じてしまうことがない。また、不活性ガス補充管２７３ａ～２７３ｄから補充されるＮ２ガスにより、再利用されるＮ２ガス（すなわち、真空搬送室１０３等から排気されるＮ２ガス）のクリーン度を高めることができ、基板処理への悪影響のおそれを排除する上で好適なものとなる。
（ｉ）本実施形態によれば、フィルタ２７０に接続されていない排気配管２６１ａから、外部に対してＮ２ガスの排気を行うことが可能である。このようにすれば、真空搬送室１０３から排気される雰囲気中の不純物の割合を少なくすることができ、クリーンなＮ２ガスを供給する上で好適なものとなる。
＜第二実施形態＞
次に、本開示の第二実施形態について具体的に説明する。ここでは、主として、上述した第一実施形態との相違点について説明し、その他の点については説明を省略する。
本実施形態では、第二不活性ガス供給系（第二不活性ガス供給部）の構成が、第一実施形態の場合とは相違する。
図７は、第二実施形態に係る基板処理装置のガス供給系およびガス排気系の要部構成例を模式的に示す説明図である。
（第二不活性ガス供給系）
本実施形態で説明する基板処理装置は、搬送室から排気された不活性ガスを、処理モジュール２０１内に形成される処理室２０２の下流部に供給し得るようになっている。なお、図例では一つの処理モジュール２０１のみを示しているが、複数の処理モジュール２０１ａ～２０１ｄを備えていてもよく、各処理モジュール２０１ａ～２０１ｄのそれぞれに対して第二不活性ガス供給系を同様に構成し得ることは、第一実施形態の場合と同様である。つまり、ここでは説明の簡略化のため、一つの処理モジュール２０１を例に挙げて以下の説明を行う。
処理室２０２の下流部は、真空ポンプ２２４とスクラバー２２５との間に配された排気配管２２２、特に当該排気配管２２２における真空ポンプ２２４の下流側近傍部分である。つまり、本実施形態においては、処理室２０２からの排気を行う排気ポンプとしての真空ポンプ２２４と、その真空ポンプ２２４による排気ガスを浄化する除外装置としてのスクラバー２２５との間に、処理室用排気管としての排気配管２２２が配されており、その排気配管２２２における真空ポンプ２２４の下流側で当該真空ポンプ２２４の近傍部分に対して、搬送室から排気された不活性ガスを供給し得るようになっている。
そのために、本実施形態において、第一排気系を構成する排気配管２６１ａの下流側には、ヒートエクスチェンジャ２７５が設けられている。ヒートエクスチェンジャ２７５は、排気配管２２２に供給する不活性ガスを加熱する加熱部として機能する。なお、不活性ガスを加熱可能であれば、ヒートエクスチェンジャ２７５ではなく、配管を加熱するヒータ等の加熱機構２７５ａを設けてもよい。
ヒートエクスチェンジャ２７５には、不活性ガス供給管２７１が接続されている。不活性ガス供給管２７１は、バルブ２７２が設けられているとともに、その下流側端が排気配管２２２（すなわち、処理室２０２の下流部）に接続されている。これにより、第一排気部により排気された不活性ガスは、不活性ガス供給管２７１を通じて、処理室２０２の下流部である排気配管２２２に供給される。
主に、不活性ガス供給管２７１およびバルブ２７２により、第二不活性ガス供給系（第二不活性ガス供給部）が構成される。第二不活性ガス供給系は、ヒートエクスチェンジャ２７５を含めて考えてもよく、そのヒートエクスチェンジャ２７５を介して第一排気系に連通される。
ヒートエクスチェンジャ２７５よりも上流側には、不活性ガス補充管２７３が接続されていてもよい。不活性ガス補充管２７３には、バルブ２７４が設けられており、さらにその上流側に図示せぬ不活性ガス供給源が配されている。不活性ガス供給源は、不活性ガス補充管２７３を流れる不活性ガス（例えば、Ｎ２ガス、Ｈｅガス、Ｎｅガス、Ａｒガス等）を当該不活性ガス補充管２７３に補充するためのものであり、パージガス供給系２４５のパージガス供給源２４５ｂを用いてもよい。
主に、不活性ガス補充管２７３およびバルブ２７４により、不活性ガスを補充可能な不活性ガス補充系（不活性ガス補充部）が構成される。不活性ガス補充系は、第二不活性ガス供給系（第二不活性ガス供給部）に含めて考えてもよい。
（基板処理工程）
次に、以上のような第二不活性ガス供給系を利用して行う基板処理工程について説明する。
基板処理工程における成膜工程（Ｓ１０４）は、第一実施形態の場合と同様に、処理室２０２に基板２００がある状態で、少なくとも二種類の処理ガス（すなわち、原料ガスおよび反応ガス）を交互に供給して、基板２００の面上への膜形成を行う。その場合に、処理室２０２からの排気を行うガス排気系において、真空ポンプ２２４の後段（すなわち、真空ポンプ２２４よりも下流側の排気配管２２２）には、少なくとも二種類の処理ガスが流れる。
このとき、排気配管２２２を流れる処理ガスが冷えていると、真空ポンプ２２４の下流側の排気配管２２２内に副生成物が発生し得る。副生成物が発生すると、真空ポンプ２２４とスクラバー２２５との間において、排気配管２２２内に副生成物が堆積して圧力損失が大きくなり、そのために真空ポンプ２２４の排圧が落ちるおそれがある。
そこで、本実施形態においては、排気ガスが固まって排気配管２２２を塞ぐのを回避すべく、真空搬送室１０３から排気される不活性ガスとしてのＮ２ガスをヒートエクスチェンジャ２７５で加熱し、その加熱後のＮ２ガスを、不活性ガス補充管２７３を通じて真空ポンプ２２４の下流側の排気配管２２２内に供給する。これにより、排気配管２２２内では、排気ガスが固まらないようにすることができ、副生成物の発生が抑制されるので、その結果として真空ポンプ２２４の排圧が保たれることになる。しかも、排気配管２２２に供給するＮ２ガスは、真空搬送室１０３に供給されたＮ２ガスを再利用するので、Ｎ２ガスの使用量（消費量）を抑制することができる。
具体的には、基板処理工程にあたり、まず、処理室２０２で基板２００を処理する前に、ヒートエクスチェンジャ２７５が稼働される。このように、処理室２０２からの排気ガスが真空ポンプ２２４を通過する前に、排気配管２２２に供給するＮ２ガスを加熱可能にしておくことで、その排気配管２２２を流れる排気ガスが固まってしまうのを確実に回避し得るようになる。
その後、成膜工程（Ｓ１０４）では、第一実施形態で説明したように、処理室２０２に基板２００がある状態で、少なくとも二種類の処理ガス（すなわち、原料ガスおよび反応ガス）を交互に供給して、基板２００の面上への膜形成を行う。そして、処理室２０２への処理ガス供給と並行して、ヒートエクスチェンジャ２７５で加熱されたＮ２ガスを排気配管２２２内に供給する。つまり、排気配管２２２内において、加熱されたＮ２ガスを、処理室２０２から排気される処理ガスの加熱および希釈のために用いる。
このように、処理室２０２への処理ガス供給と並行して、加熱されたＮ２ガスの排気配管２２２内への供給を行うことで、それぞれの供給タイミングが合致する。例えば、それぞれを異なるタイミングで別々に供給すると、処理ガスの温度は低いままなので、排気配管２２２内で固まってしまうおそれがある。これに対して、それぞれの供給タイミングを合致させれば、加熱されたＮ２ガスによって処理ガスが加熱および希釈されることになり、より確実に排気ガスが固まるのを防ぐことができる。
また、処理ガスを希釈可能であれば、例えば処理ガスが水素等の可燃性物質を含む場合であっても、希釈により燃焼や爆発等を未然に防止し得るので、剛性が低い配管材を用いて排気配管２２２を構成することができる。
また、成膜工程（Ｓ１０４）では、第一実施形態で説明したように、少なくとも二種類の処理ガス（すなわち、原料ガスおよび反応ガス）を交互に供給するとともに、各処理ガスの供給の間に処理室２０２のパージを行う。そして、処理室２０２のパージと並行して、ヒートエクスチェンジャ２７５で加熱されたＮ２ガスを排気配管２２２内に供給する。つまり、加熱されたＮ２ガスを、排気配管２２２内にパージガスとして供給する。
このように、処理室２０２のパージと並行して、加熱されたＮ２ガスの排気配管２２２内への供給を行うことで、処理室２０２のみならず、真空ポンプ２２４の下流側の排気配管２２２内についてもパージされることになる。そのため、処理室２０２から排気された処理ガスが排気配管２２２内に残ガスとして滞留するのを防止でき、これにより排気配管２２２内で排気ガスが固まるのを防ぐことができる。
また、成膜工程（Ｓ１０４）に先立って行う基板搬入・加熱工程（Ｓ１０２）において、処理室２０２が所定の処理圧力（すなわち、基板２００を処理する圧力）に到達するまでは、ヒートエクスチェンジャ２７５で加熱されたＮ２ガスを排気配管２２２内に供給するようにしてもよい。
さらには、成膜工程（Ｓ１０４）の後に行う基板搬入出工程（Ｓ１０６）において、処理室２０２が所定の圧力（すなわち、処理済みの基板２００を搬出可能な圧力）に到達するまでは、ヒートエクスチェンジャ２７５で加熱されたＮ２ガスを排気配管２２２内に供給するようにしてもよい。つまり、この場合も、加熱されたＮ２ガスを、排気配管２２２内の圧力調整用として用いる。
このように、加熱されたＮ２ガスを排気配管２２２内の圧力調整用として用いれば、排気配管２２２内に残留したガスの固着を防ぎつつ、圧力調整によって処理室２０２へのガスの逆流を確実に防ぐことができる。
基板２００に対する処理を行う処理室２０２が複数設けられている場合には、稼働している処理室２０２の下流部に加熱されたＮ２ガスを供給し、稼働していない処理室２０２の下流部には加熱されたＮ２ガスを供給しないようにする。
このように、複数の処理室２０２に対するＮ２ガスの供給を、各処理室２０２の稼働状態に応じて切り換えるようにすれば、ダウンタイム中の処理室２０２のメンテナンスと並行して、基板処理工程またはクリーニング工程を実行することが可能となり、効率的な装置運用が実現可能となる。しかも、基板処理工程またはクリーニング工程では、Ｎ２ガスを再利用することになるので、Ｎ２ガスの使用量（消費量）を抑制することができる。
（実施形態にかかる効果）
本実施形態によれば、以下に示す１つまたは複数の効果を奏する。
（ｊ）本実施形態によれば、搬送室から排気された不活性ガスとしてのＮ２ガスを第二不活性ガス供給系が処理室２０２の下流部に供給するようになっている。そのため、排気配管２２２内での副生成物の発生を抑制する場合に、Ｎ２ガスの再利用が可能となり、その結果としてＮ２ガスの使用量（消費量）を抑制することができる。
（ｋ）本実施形態によれば、ヒートエクスチェンジャ２７５で加熱したＮ２ガスを、処理室２０２の下流部である排気配管２２２内に供給する。そのため、排気配管２２２内の排気ガスの温度低下を抑制することができ、より確実に排気ガスが固まるのを防ぐことができる。つまり、排気配管２２２を流れる排気ガスが固まってしまうのを確実に回避でき、これにより排気配管２２２内での副生成物の発生が抑制されるので、その結果として真空ポンプ２２４の排圧が保たれることになる。
（ｌ）本実施形態によれば、処理室２０２で基板２００を処理する前にヒートエクスチェンジャ２７５が稼働されるので、処理室２０２からの排気ガスが真空ポンプ２２４を通過する前にＮ２ガスを加熱することが可能となり、その排気配管２２２を流れる排気ガスが固まってしまうのを確実に回避し得るようになる。
（ｍ）本実施形態によれば、成膜工程（Ｓ１０４）において、処理室２０２への処理ガス供給と並行して、ヒートエクスチェンジャ２７５で加熱されたＮ２ガスを排気配管２２２内に供給する。このように、処理室２０２への処理ガス供給と排気配管２２２内への加熱されたＮ２ガスの供給とのタイミングが合致させることで、加熱されたＮ２ガスによって処理ガスが加熱および希釈されることになり、より確実に排気ガスが固まるのを防ぐことができる。また、処理ガスを希釈可能であれば、剛性が低い配管材を用いて排気配管２２２を構成することができる。
（ｎ）本実施形態によれば、成膜工程（Ｓ１０４）において、処理室２０２のパージと並行して、ヒートエクスチェンジャ２７５で加熱されたＮ２ガスを排気配管２２２内に供給する。このように、処理室２０２のみならず、真空ポンプ２２４の下流側の排気配管２２２内についてもパージすることで、処理室２０２から排気された処理ガスが排気配管２２２内に残ガスとして滞留するのを防止でき、これにより排気配管２２２内で排気ガスが固まるのを防ぐことができる。
（ｏ）本実施形態によれば、基板搬入・加熱工程（Ｓ１０２）において処理室２０２が基板２００を処理する圧力に到達するまで、または、基板搬入出工程（Ｓ１０６）において処理室２０２が基板２００を搬出可能な圧力に到達するまで、ヒートエクスチェンジャ２７５で加熱されたＮ２ガスを排気配管２２２内に供給する。このように、加熱されたＮ２ガスを排気配管２２２内の圧力調整用として用いることで、排気配管２２２内に残留したガスの固着を防ぐことができる。
（ｐ）本実施形態によれば、処理室２０２が複数設けられている場合において、稼働している処理室２０２の下流部に加熱されたＮ２ガスを供給し、稼働していない処理室２０２の下流部には加熱されたＮ２ガスを供給しないようにする。このように、複数の処理室２０２に対するＮ２ガスの供給を、各処理室２０２の稼働状態に応じて切り換えるようにすれば、ダウンタイム中の処理室２０２のメンテナンスと並行して、基板処理工程またはクリーニング工程を実行することが可能となり、効率的な装置運用が実現可能となる。しかも、基板処理工程またはクリーニング工程では、Ｎ２ガスを再利用することになるので、Ｎ２ガスの使用量（消費量）を抑制することができる。
＜第三実施形態＞
次に、本開示の第三実施形態について具体的に説明する。ここでも、主として、上述した第一実施形態または第二実施形態との相違点について説明し、その他の点については説明を省略する。
本実施形態で説明する基板処理装置は、第一実施形態または第二実施形態で説明した構成に加えて、搬送室からの排気を行う第一排気系（第一排気部）、または、処理室２０２もしくは処理室２０２の下流部に不活性ガスとしてのＮ２ガスを供給する第二不活性ガス供給系（第二不活性ガス供給部）のいずれか一方に、不純物の濃度を検出する検出部が設けられている。図１においては、検出部２７６ａ、２７６ｂがそれに該当する。また、図７においては検出部２７６がそれに該当する。検出部は、例えば、不純物である酸素成分（Ｏ２成分）の濃度を検出するＯ２センサである。
搬送室（すなわち、真空搬送室１０３またはロードロック室１２２，１２３）に供給されるＮ２ガスには、酸素成分を含むことが考えられる。特に、ロードロック室１２２，１２３では、大気と入れ替える際に、基板処理に悪影響を及ぼし得る不純物として酸素成分が入り込む可能性がある。
そこで、本実施形態においては、搬送室から排気されるＮ２ガス、または、処理室２０２もしくはその下流部に供給するＮ２ガスについて、検出部を用いて不純物濃度を検出する。このようにすれば、処理室２０２またはその下流部に供給しようとするＮ２ガスについて、どの程度の不純物（酸素成分）を含んでいるかを定量的に把握することが可能となる。
そして、検出部が検出した不純物濃度が所定値以上の場合には、処理室２０２またはその下流部にＮ２ガスを供給する第二不活性ガス供給系が、当該供給を行わないようにする。ここで、判断基準となる所定値は、基板処理に悪影響を及ぼす不純物濃度に相当する値であり、予め定められているものとする。このように、不純物濃度が所定値以上の場合にＮ２ガスの供給を行わないようにすれば、処理室２０２での基板処理を行った結果、廃棄する基板２００を発生させてしまう、といったことを未然に回避できるようになる。
また、検出部が検出した不純物濃度が所定値以上の場合には、Ｎ２ガスを供給しないようにするとともに、Ｎ２ガスを補充可能な不活性ガス補充部から当該Ｎ２ガスの供給を行うようにしてもよい。つまり、搬送室から排気されるＮ２ガスについては、不純物濃度が所定値以上なので、処理室２０２またはその下流部への供給を行わない。その一方で、不活性ガス供給管２７１には不活性ガス補充管２７３が接続されており、その不活性ガス補充管２７３からのＮ２ガスの補充が可能なので、搬送室から排気されるＮ２ガスに代わって、不活性ガス補充管２７３から補充されるＮ２ガスを処理室２０２またはその下流部へ供給する。このようにすれば、廃棄する基板２００の発生を未然に回避しつつ、不活性ガス補充管２７３から補充されるＮ２ガスを利用して処理室２０２での基板処理の継続が可能となり、その結果として基板２００に対する基板処理の歩留まりの向上が期待できるようになる。
以上に説明した本実施形態によれば、第一実施形態または第二実施形態で説明した効果に加えて、以下に示す効果を奏する。
（ｑ）本実施形態によれば、不純物濃度を検出する検出部を備えることで、処理室２０２またはその下流部に供給しようとするＮ２ガスについて、どの程度の不純物（酸素成分）を含んでいるかを定量的に把握することが可能となる。これにより、例えば、不純物濃度が所定値以上の場合にＮ２ガスの供給を行わないようにすることで、処理室２０２での基板処理を行った結果、廃棄する基板２００を発生させてしまう、といったことを未然に回避できるようになる。また、例えば、不純物濃度が所定値以上の場合に、搬送室から排気されるＮ２ガスに代わって、不活性ガス補充管２７３から補充されるＮ２ガスを処理室２０２またはその下流部へ供給することで、廃棄する基板２００の発生を未然に回避しつつ、処理室２０２での基板処理の継続が可能となり、基板２００に対する基板処理の歩留まりの向上が期待できる。
＜他の実施形態＞
以上に、本開示の各実施形態を具体的に説明したが、本開示が上述の各実施形態に限定されることはなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能である。
例えば、上述した各実施形態では、基板処理装置が行う成膜処理において、第一元素含有ガス（第一ガス）としてＤＣＳガスを用い、第二元素含有ガス（第二ガス）としてＮＨ３ガスを用いて、それらを交互に供給することによって基板２００上にＳｉＮ膜を形成する場合を例に挙げたが、本開示がこれに限定されることはない。すなわち、成膜処理に用いる処理ガスは、ＤＣＳガスやＮＨ３ガス等に限られることはなく、他の種類のガスを用いて他の種類の薄膜を形成しても構わない。さらには、三種類以上の処理ガスを用いる場合であっても、これらを交互に供給して成膜処理を行うのであれば、本開示を適用することが可能である。具体的には、第一元素としては、Ｓｉではなく、例えばＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ等、種々の元素であってもよい。また、第二元素としては、Ｎではなく、例えばＯ等であってもよい。
また、例えば、上述した各実施形態では、基板処理装置が行う処理として成膜処理を例に挙げたが、本開示がこれに限定されることはない。すなわち、本開示は、各実施形態で例に挙げた成膜処理の他に、各実施形態で例示した薄膜以外の成膜処理にも適用できる。また、基板処理の具体的内容は不問であり、成膜処理だけでなく、アニール処理、拡散処理、酸化処理、窒化処理、リソグラフィ処理等の他の基板処理を行う場合にも適用できる。さらに、本開示は、他の基板処理装置、例えばアニール処理装置、エッチング装置、酸化処理装置、窒化処理装置、露光装置、塗布装置、乾燥装置、加熱装置、プラズマを利用した処理装置等の他の基板処理装置にも適用できる。また、本開示は、これらの装置が混在していてもよい。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加、削除、置換をすることも可能である。
＜本開示の好ましい態様＞
以下に、本開示の好ましい態様について付記する。
［付記１］
本開示の一態様によれば、
基板を処理する処理室と、
前記処理室に処理ガスを供給する処理ガス供給部と、
前記処理室と連通可能な搬送室と、
前記搬送室に不活性ガスを供給する第一不活性ガス供給部と、
前記搬送室から雰囲気を排気する第一排気部と、
前記第一排気部により排気された不活性ガスを前記処理室または前記処理室の下流部に供給する第二不活性ガス供給部と、
を有する基板処理装置が提供される。
［付記２］
好ましくは、
前記第一排気部の下流に設けられたフィルタを有し、
前記第一排気部は、前記フィルタを介して、前記第二不活性ガス供給部に連通される
付記１に記載の基板処理装置が提供される。
［付記３］
好ましくは、
前記処理ガス供給部は、前記処理室に基板がある状態で、少なくとも二種類の処理ガスを交互に供給し、
前記第二不活性ガス供給部は、前記処理室に供給された処理ガスをパージする際に、または、前記処理ガス供給部による処理ガス供給と並行して、不活性ガスの供給を行う
付記１または２に記載の基板処理装置が提供される。
［付記４］
好ましくは、
前記第二不活性ガス供給部は、前記処理室での基板の処理前であって前記処理室が当該基板を処理する圧力に到達するまで、または、前記処理室での基板の処理が終了してから前記処理室が当該基板を搬出可能な圧力に到達するまで、不活性ガスの供給を行う
付記１または２に記載の基板処理装置が提供される。
［付記５］
好ましくは、
前記搬送室は、真空搬送室である
付記１に記載の基板処理装置が提供される。
［付記６］
好ましくは、
前記処理室にクリーニングガスを供給するクリーニングガス供給部を有し、
前記クリーニングガス供給部は、前記処理室に基板が無い状態で、クリーニングガスの供給を行い、
前記第二不活性ガス供給部は、前記クリーニングガス供給部によるクリーニングガスの供給と並行して、不活性ガスの供給を行う
付記１に記載の基板処理装置が提供される。
［付記７］
好ましくは、
前記処理室は、複数設けられており、
前記第二不活性ガス供給部は、複数の前記処理室に不活性ガスを供給可能であり、稼動している前記処理室に不活性ガスを供給し、稼動していない前記処理室に不活性ガスを供給しないようにする
付記１に記載の基板処理装置が提供される。
［付記８］
好ましくは、
前記第二不活性ガス供給部には、不活性ガスを補充可能な不活性ガス補充部が設けられる
付記１に記載の基板処理装置が提供される。
［付記９］
好ましくは、
前記第一排気部には、不活性ガスを排気する不活性ガス排気管が設けられる
付記１に記載の基板処理装置が提供される。
［付記１０］
好ましくは、
前記処理室の下流部は、前記処理室からの排気を行う排気ポンプと前記排気ポンプによって排気された排気ガスを浄化する除外装置との間に配された処理室用排気管であり、
前記第二不活性ガス供給部には、前記処理室用排気管に供給する不活性ガスを加熱する加熱部が設けられる
付記１に記載の基板処理装置が提供される。
［付記１１］
好ましくは、
前記加熱部は、ヒートエクスチェンジャまたは配管を加熱する加熱機構である
付記１０に記載の基板処理装置が提供される。
［付記１２］
好ましくは、
前記加熱部は、前記基板処理装置にて基板を処理する前に稼働される
付記１０に記載の基板処理装置が提供される。
［付記１３］
好ましくは、
前記処理ガス供給部は、前記処理室に基板がある状態で、処理ガスを供給し、
前記第二不活性ガス供給部は、前記処理ガス供給部による処理ガス供給と並行して、前記加熱部で加熱された不活性ガスを前記処理室用排気管に供給する
付記１０に記載の基板処理装置が提供される。
［付記１４］
好ましくは、
前記処理室は、前記処理ガス供給部により少なくとも二種類の処理ガスが交互に供給されるとともに、前記二種類の処理ガスの供給の間に前記処理室のパージが行われ、
前記第二不活性ガス供給部は、前記パージと並行して、前記加熱部で加熱された不活性ガスを前記処理室用排気管に供給する
付記１０に記載の基板処理装置が提供される。
［付記１５］
好ましくは、
前記第二不活性ガス供給部は、前記処理室での基板の処理前であって前記処理室が当該基板を処理する圧力に到達するまで、または、前記処理室での基板の処理が終了してから前記処理室が当該基板を搬出可能な圧力に到達するまで、前記加熱部で加熱された不活性ガスを前記処理室用排気管に供給する
付記１０に記載の基板処理装置が提供される。
［付記１６］
好ましくは、
前記処理室は、複数設けられており、
前記第二不活性ガス供給部は、複数の前記処理室の下流部に不活性ガスを供給可能であり、稼動している前記処理室の下流部に不活性ガスを供給し、稼動していない前記処理室の下流部に不活性ガスを供給しないようにする
付記１０に記載の基板処理装置が提供される。
［付記１７］
好ましくは、
前記第一排気部または前記第二不活性ガス供給部には、不純物の濃度を検出する検出部が設けられる
付記１に記載の基板処理装置が提供される。
［付記１８］
好ましくは、
前記第二不活性ガス供給部は、前記検出部が検出した濃度が所定値以上の場合、不活性ガスを供給しないようにする
付記１７に記載の基板処理装置が提供される。
［付記１９］
好ましくは、
前記第二不活性ガス供給部は、前記検出部が検出した濃度が所定値以上の場合、不活性ガスを供給しないようにするとともに、不活性ガスを補充可能な不活性ガス補充部から不活性ガスの供給を行うようにする
付記１７に記載の基板処理装置が提供される。
［付記２０］
本開示の他の一態様によれば、
基板を処理する処理室と連通可能な搬送室に不活性ガスを供給する工程と、
前記搬送室から雰囲気を排気する工程と、
前記搬送室から排気された不活性ガスを前記処理室または前記処理室の下流部に供給する工程と、
前記処理室で基板を処理する工程と、
を有する半導体装置の製造方法が提供される。
［付記２１］
本開示のさらに他の一態様によれば、
基板を処理する処理室と連通可能な搬送室に不活性ガスを供給する手順と、
前記搬送室から雰囲気を排気する手順と、
前記搬送室から排気された不活性ガスを前記処理室または前記処理室の下流部に供給する手順と、
前記処理室で基板を処理する手順と、
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が提供される。
１０３…真空搬送室（トランスファモジュール）、１１２…真空搬送ロボット、１２２，１２３…ロードロック室（ロードロックモジュール）、１２１…大気搬送室（フロントエンドモジュール）、１０５…ＩＯステージ（ロードポート）、２００…基板、２０１，２０１ａ～２０１ｄ…処理モジュール、２０２，２０２ａ～２０２ｄ…処理室、２０３，２０３ａ～２０３ｄ…処理容器、２０９…排気バッファ室、２１０…基板支持部（サセプタ）、２１１…載置面、２１２…基板載置台、２１３…ヒータ、２２２…排気配管、２２４…真空ポンプ、２２５…スクラバー、２３０…シャワーヘッド、２３２…バッファ空間、２４３…原料ガス供給系、２４４…反応ガス供給系、２４５…パージガス供給系、２４８…クリーニングガス供給系（クリーニングガス供給部）、２５１ａ，２５２ａ…不活性ガス供給管、２６１ａ，２６２ａ…排気配管、２６１ｂ，２６２ｂ…真空ポンプ、２７０…フィルタ、２７１，２７１ａ～２７１ｄ…不活性ガス供給管、２７２，２７２ａ～２７２ｄ…バルブ、２７３，２７３ａ～２７３ｄ…不活性ガス補充管、２７４，２７４ａ～２７４ｄ…バルブ、２７５…ヒートエクスチェンジャ、２８１…コントローラ

Claims (10)

  1. 基板を処理する処理室と、
    前記処理室に処理ガスを供給する処理ガス供給部と、
    前記処理室と連通可能な搬送室と、
    前記搬送室に不活性ガスを供給する第一不活性ガス供給部と、
    前記搬送室から雰囲気を排気する第一排気部と、
    前記第一排気部により排気された不活性ガスを前記処理室または前記処理室の下流部に供給する第二不活性ガス供給部と、を有し、
    前記処理室は、複数設けられており、
    前記第二不活性ガス供給部は、複数の前記処理室に不活性ガスを供給可能であり、稼動している前記処理室に不活性ガスを供給し、稼動していない前記処理室に不活性ガスを供給しないように、不活性ガスの供給を各処理室の稼動状況に応じて切り換える
    基板処理装置。
  2. 前記第一排気部の下流に設けられたフィルタを有し、
    前記第一排気部は、前記フィルタを介して、前記第二不活性ガス供給部に連通される
    請求項１に記載の基板処理装置。
  3. 前記処理ガス供給部は、前記処理室に基板がある状態で、少なくとも二種類の処理ガスを交互に供給し、
    前記第二不活性ガス供給部は、前記処理室に供給された処理ガスをパージする際に、または、前記処理ガス供給部による処理ガス供給と並行して、不活性ガスの供給を行う
    請求項１または２に記載の基板処理装置。
  4. 前記第二不活性ガス供給部は、前記処理室での基板の処理前であって前記処理室が当該基板を処理する圧力に到達するまで、または、前記処理室での基板の処理が終了してから前記処理室が当該基板を搬出可能な圧力に到達するまで、不活性ガスの供給を行う
    請求項１または２に記載の基板処理装置。
  5. 前記搬送室は、真空搬送室である
    請求項１に記載の基板処理装置。
  6. 前記処理室にクリーニングガスを供給するクリーニングガス供給部を有し、
    前記クリーニングガス供給部は、前記処理室に基板が無い状態で、クリーニングガスの供給を行い、
    前記第二不活性ガス供給部は、前記クリーニングガス供給部によるクリーニングガスの供給と並行して、不活性ガスの供給を行う
    請求項１に記載の基板処理装置。
  7. 前記第二不活性ガス供給部には、不活性ガスを補充可能な不活性ガス補充部が設けられる
    請求項１に記載の基板処理装置。
  8. 前記第一排気部には、不活性ガスを排気する不活性ガス排気管が設けられる
    請求項１に記載の基板処理装置。
  9. 基板を処理する複数の処理室と連通可能な搬送室に不活性ガスを供給する工程と、
    前記搬送室から雰囲気を排気する工程と、
    前記搬送室から排気された不活性ガスを前記処理室または前記処理室の下流部に供給する工程と、
    前記処理室で基板を処理する工程と、
    を有し、
    前記搬送室から排気された不活性ガスを供給する工程では、稼動している前記処理室に不活性ガスを供給し、稼動していない前記処理室に不活性ガスを供給しないように、不活性ガスの供給を各処理室の稼動状況に応じて切り換える
    半導体装置の製造方法。
  10. 基板を処理する複数の処理室と連通可能な搬送室に不活性ガスを供給する手順と、
    前記搬送室から雰囲気を排気する手順と、
    前記搬送室から排気された不活性ガスを前記処理室または前記処理室の下流部に供給する手順と、
    前記処理室で基板を処理する手順と、
    をコンピュータによって基板処理装置に実行させ、
    前記搬送室から排気された不活性ガスを供給する手順では、稼動している前記処理室に不活性ガスを供給し、稼動していない前記処理室に不活性ガスを供給しないように、不活性ガスの供給を各処理室の稼動状況に応じて切り換える
    プログラム。
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