JP5951095B1 - 基板処理装置、半導体装置の製造方法、プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】パーティクルの発生を抑制可能な技術を提供する。【解決手段】基板を処理する処理容器と、処理容器に処理ガスを供給するガス供給部と、処理容器内に設けられた基板載置台と、処理容器の底壁に設けられた穴に貫通し、上部に基板載置台が設けられるシャフトと、処理容器の外側にて、シャフトの外周を囲むように構成され、内側空間が処理容器の空間と連通するベローズと、処理容器の底部にて穴の一部に沿って構成された第一の構造、及び穴の他部に沿って構成された第一の構造に隣接する第二の構造を含む少なくとも第一の構造及び第二の構造で構成される部品落下防止部と、を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、基板処理装置及び半導体装置の製造方法、プログラムに関する。

近年、フラッシュメモリ等の半導体装置は高集積化の傾向にある。それに伴い、パターンサイズが著しく微細化されている。

微細化されたパターンでは、パーティクルの影響がより顕著になるため、パーティクルの発生を抑制するよう求められている。

本発明は上記した課題に鑑み、パーティクルの発生を抑制可能な技術を提供することを目的とする。

本発明の一態様にあっては、
基板を処理する処理容器と、
前記処理容器に処理ガスを供給するガス供給部と、
前記処理容器内に設けられた基板載置台と、
前記処理容器の底壁に設けられた穴に貫通し、上部に前記基板載置台が設けられるシャフトと、
前記処理容器の外側にて、前記シャフトの外周を囲むように構成され、内側空間が前記処理容器の空間と連通するベローズと、
前記処理容器の底部にて前記穴の一部に沿って構成された第一の構造、及び前記穴の他部に沿って構成された前記第一の構造に隣接する第二の構造を含む少なくとも前記第一の構造及び第二の構造で構成される部品落下防止部と、
を有する技術が提供される。

本発明によれば、パーティクルの発生を抑制可能な技術を提供できる。

本発明の第１の実施形態に係る基板処理装置を示す図である。 第１の実施形態に係る第一分散構造の説明図である。 本発明の第一実施形態に係るシャワーヘッドを説明する図である。 本発明の第一実施形態に係る基板載置台を説明する説明図である。 基板処理工程の詳細を示すフロー図である。 成膜工程の詳細を示すフロー図である。 第１の実施形態に係る部品落下防止部を説明する図である。 第２の実施形態に係る部品落下防止部を説明する図である。 第２の実施形態に係る部品落下防止部を説明する別図である。 第３の実施形態に係る部品落下防止部を説明する図である。 別の実施形態に係る部品落下防止部を説明する図である。

（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態を説明する。

＜装置構成＞
本実施形態に係る基板処理装置１００の構成を図１に示す。基板処理装置１００は、図１に示されているように、枚葉式の基板処理装置として構成されている。

（処理容器）
図１に示すように、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２０１と、ウエハ２００を処理空間２０１に搬送する際にウエハ２００が通過する搬送空間２０３とが形成されている。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。

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２０６が設けられており、ウエハ２００は基板搬入出口２０６を介して図示しない真空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。

ゲートバルブ２０５は、弁体２０５ａと駆動体２０５ｂを有する。弁体２０５ａは駆動体２０５ｂの一部に固定されている。ゲートバルブを開く際は、駆動体２０５ｂが処理容器２０２から離れるように動作し、弁体２０５ａを処理容器２０２の側壁から離間させる。ゲートバルブを閉じる際は、駆動体２０５ｂが処理容器２０２に向かって動き、弁体２０５ａを処理容器２０２の側壁に押し付けるようにして閉じる。

処理空間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を表面に持つ載置台２１２、基板載置台２１２に内包された加熱源としてのヒータ２１３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。

続いて、図４を用いて基板載置台２１２とフローティングピン３２０について説明する。図４（Ａ）は基板載置台２１２を上方から見た図である。図４（Ｂ）は、図４（Ａ）の内、フローティングピン３２０が設けられた箇所の断面図を示す。図４に記載のように、基板載置台２１２には、基板を載置するフローティングピン３２０が複数設けられている。図４においては、○でフローティングピン３２０を示す。尚、説明の便宜上、貫通孔２１４は省略する。

フローティングピン３２０は、ウエハ２００を支持するものである。フローティングピン３２０は雄ねじとして構成され、先端にねじ山３２１を有する。ねじ山３２１は、基板載置台２１２の雌ねじ部分であるねじ山３２２に勘合される。フローティングピン３２０は、ねじの下端から上端にかけて形成された窪み３２３を有し、ねじ山３２１とねじ山３２２の間の雰囲気が抜けるように構成されている。

フローティングピン３２０は、ウエハ２００の中央やその外周とで、基板載置面２１１とウエハ２００の下面との間の高さを揃える役割を有する。このように高さを揃えることで、ウエハ２００の中央やその外周とでヒータ２１３の影響を均一にすることが可能となる。

また、ねじ山３２１、ねじ山３２２で固定することで、基板処理時における圧力変動や温度変化等の環境変化に対しても、基板載置面２１１とウエハ２００の下面との間の距離を変動させないようにしている。更に、窪み３２３を設けることで、前述の環境変化によって膨張した雌ねじと雄ねじの間の雰囲気を逃がすことができるので、フローティングピン３２０の締め付けのゆるみを抑制することができる。

ただし、上記の対策は、ウエハ２００の処理を多く繰り返す量産装置においては、更なるメンテナンスが必要であることはいうまでもない。例えば１ロット（例えば５０枚）のウエハを処理した場合、環境変化によりフローティングピン３２０のゆるみが発生する可能性が高いことから、メンテナンスをする際、メンテナンス者によって定期的に締め付け直す必要がある。

基板載置台２１２はシャフト２１７の上部に設けられる。シャフト２１７の主部は処理容器２０２の底壁２０２ｃに設けられた穴２０８を貫通しており、更には支持板２１６を介して処理容器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及び支持台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となっている。なお、シャフト２１７下部の周囲（外周）はベローズ２１９により覆われている。処理容器２０２内は気密に保持されている。

底壁２０２ｃには、穴２０８に沿って、底壁２０２ｃから取り外し可能な部品落下防止部２５０が設けられている。部品落下防止部２５０は後述するように、シャフト２１７の外周に沿った形状である。シャフト２１７の外壁と部品落下防止部２５０の間には所定の隙間２５０ａが設けられる。隙間２５０ａは、シャフト２１７が上下動する際に接触しないよう構成されると共に、後述するねじ等の部品が入り込まない程度の大きさとしている。

後述するように、部品落下防止部２５０は、シャフト２１７を中心として円周状に構成される。部品落下防止部２５０は複数の部品落下防止構造を有し、それぞれの部品落下防止構造は、円周の一部を構成する。基板処理装置１００をメンテナンスする際は、各部品落下防止構造に分解して取り外す。このようにすることで、シャフト２１７を処理容器２０２から取り外さなくても、部品落下防止部２５０の交換が可能となる。

ベローズ２１９の上端と底壁２０２ｃの間には上押さえ部２２０が設けられている。上押さえ部２２０には、不活性ガス供給部２２１の一部である不活性ガス供給管２２１ａが接続され、ベローズ２１９の内側の空間に連通される。

不活性ガス供給管２２１ａには、上流から順に、不活性ガス供給源２２１ｂ、バルブ２２１ｃ、マスフローコントローラ２２１ｄ、が設けられる。不活性ガス供給源２２１ｂから供給される不活性ガスは、バルブ２２１ｃ、マスフローコントローラ２２１ｄを介して、ベローズ２１９の上端と底壁２０２ｃの間に供給される。不活性ガスを供給することで、ベローズ２１９内に原料ガスが侵入することを防ぐ。

不活性ガス供給部２２１は、主に不活性ガス供給管２２１ａ、バルブ２２１ｃ、マスフローコントローラ２２１ｄで構成される。不活性ガス供給部２２１に不活性ガス供給源２２１ｂを含めてもよい。

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に対向する位置（ウエハ搬送位置、ウエハ搬送ポジション）まで下降し、ウエハ２００の処理時には、図１で示されるように、ウエハ２００が処理空間２０１内の処理位置（ウエハ処理位置、ウエハ処理ポジション）となるまで上昇する。

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。

処理空間２０１の上部（上流側）には、取り外し可能な分散板を有するシャワーヘッド２３０が設けられている。シャワーヘッド２３０は、ガス分散機構として用いられ、例えば上部容器２０２ａに設けられた穴２０２ｄに挿入される。更に、シャワーヘッド２３０はヒンジ２０９を介して上側容器２０２ａに固定される。メンテナンス時は、ヒンジ２０９を軸として矢印３１０方向にシャワーヘッド２３０が開けられる。

シャワーヘッド２３０の蓋２３１には第一分散機構２４１が挿入される貫通孔２３１ａが設けられる。第一分散機構２４１は、シャワーヘッド内に挿入される先端部２４１ａと、蓋２３１に固定されるフランジ２４１ｂを有する。

図２は第一分散機構２４１の先端部２４１ａを説明する説明図である。点線矢印は、ガスの供給方向を示す。先端部２４１ａは柱状であり、例えば円柱状に構成される。円柱の側面には分散孔２４１ｃが設けられている。後述する処理ガス供給部（供給系）から供給されるガスは、先端部２４１ａ及び分散孔２４１ｃを介してバッファ空間２３２に供給される。

シャワーヘッド２３０の蓋２３１は例えば導電性や熱伝導性のある金属で形成される。蓋２３１と上部容器２０２ａとの間にはブロック２３３が設けられ、蓋２３１と上部容器２０２ａの間を絶縁したり、断熱したりしている。

シャワーヘッド２３０は、ガスを分散させるための第二分散機構としての分散板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２０１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。

蓋２３１には、シャワーヘッド２３０を加熱するシャワーヘッド加熱部２３１ｂが設けられる。シャワーヘッド加熱部２３１ｂは、バッファ空間２３２に供給されたガスが再液化しない温度に加熱する。例えば、１００℃程度に加熱するよう制御される。

分散板２３４は例えば円盤状に構成される。貫通孔２３４ａは分散板２３４の全面にわたって設けられている。隣接する貫通孔２３４ａは例えば等距離で配置されており、最外周に配置された貫通孔２３４ａは基板載置台２１２上に載置されたウエハの外周よりも外側に配置される。

更に、第一分散機構２４１から供給されるガスを分散板２３４まで案内するガスガイド２３５を有する。ガスガイド２３５は、分散板２３４に向かうにつれ径が広がる形状であり、ガスガイド２３５の内側は錐体形状（例えば円錐状。錘状とも呼ぶ。）で構成される。ガスガイド２３５は、その下端が、分散板２３４の最も外周側に形成される貫通孔２３４ａよりも更に外周側に位置するように形成される。

上部容器２０２ａ上にブロック２３３が載置され、固定される。ブロック２３３はフランジ２３３ａを有し、フランジ２３３ａ上には分散板２３４が載置され、固定される。更に、蓋２３１は支持ブロック２３３の上面に固定される。

ここで、シャワーヘッド２３０を固定する例について、図３を用いて説明する。図３はシャワーヘッド２３０を拡大した図である。図３に記載のように、分散板２３４は、ねじ３０１やねじ３０２によってブロック２３３や蓋２３１に固定される。ねじ３０１、ねじ３０２は例えば真空ねじが用いられる。ねじ３０１、ねじ３０２は処理室２０１側から挿入される。

処理室２０１側からねじを挿入することで、メンテナンス時にシャワーヘッド２３０を開けた後、第一分散機構２４１の取り外しを容易とする。

ガスガイド２３５は、ねじ３０３によって蓋２３１に固定される。メンテナンス時は、ねじ３０１、ねじ３０２を取外して第一分散構造２４１を外した後、ねじ３０３、ガスガイド２３５を取外す。

尚、ここでは分散板２３４がブロック２３３を介して蓋２３１に接続された例を説明したが、それに限るものではなく、分散板２３４を蓋２３１に接続しても良い。

ところで、後述する成膜工程ではバッファ空間２３２の雰囲気を排気するパージ工程を有する。この成膜工程では、異なるガスを交互に供給すると共に、異なるガスを供給する間に残ガスを除去するパージ工程を行う。この交互供給法は所望の膜厚に至るまでに何回も繰り返すので、成膜時間がかかるという問題がある。そこで、このような交互供給プロセスを行う際は、可能な限り時間を短縮することが求められている。一方で、歩留まりの向上のために、基板面内の膜厚や膜質を均一にすることが求められている。

そこで、本実施形態においては、ガスを均一に分散する分散板を有すると共に、分散版上流のバッファ空間の容積が少なくなるよう構成している。例えば、処理室２０１の容積よりも小さくする。このようにすることで、バッファ空間の雰囲気を排気するパージ工程を短縮することが可能となる。

（供給系）
シャワーヘッド２３０の蓋２３１に設けられたガス導入孔２３１ａには、第一分散機構２４１が接続されている。第一分散機構２４１には、共通ガス供給管２４２が接続されている。第一分散機構２４１にはフランジが設けられ、ねじ等によって、蓋２３１や共通ガス供給管２４２のフランジに固定される。

第一分散機構２４１と共通ガス供給管２４２は、管の内部で連通しており、共通ガス供給管２４２から供給されるガスは、第一分散機構２４１、ガス導入孔２３１ａを介してシャワーヘッド２３０内に供給される。

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。第二ガス供給管２４４ａは、リモートプラズマユニット２４４ｇを介して共通ガス供給管２４２に接続される。

第一ガス供給管２４３ａ、第二ガス供給管２４４ａ、第三ガス供給管２４５ａの合流点の下流には、バルブ３１１、フレキシブル配管３１２、バルブ３１３が設けられている。メンテナンス時にシャワーヘッド２３０を開ける際に、バルブ３１１、バルブ３１３を閉にすると共に、フレキシブル配管３１２を取り外すことで、容易に開閉可能とする。

第一ガス供給管２４３ａを含む第一ガス供給系２４３からは第一元素含有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系２４４からは主に第二元素含有ガスが供給される。第三ガス供給管２４５ａを含む第三ガス供給系２４５からは、ウエハを処理する際には主に不活性ガスが供給され、シャワーヘッド２３０や処理空間２０１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。

（第一ガス供給系）
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。

第一ガス供給管２４３ａから、第一元素を含有するガス（以下、「第一元素含有ガス」）が、マスフローコントローラ２４３ｃ、バルブ２４３ｄ、共通ガス供給管２４２を介してシャワーヘッド２３０に供給される。

第一元素含有ガスは、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、例えばチタン（Ｔｉ）である。すなわち、第一元素含有ガスは、例えばチタン含有ガスである。なお、第一元素含有ガスは、常温常圧で固体、液体、及び気体のいずれであっても良い。第一元素含有ガス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。不活性ガスは、成膜工程（Ｓ１０４）ではキャリアガス或いは希釈ガスとして作用する。

ここで、不活性ガスは、例えば、窒素（Ｎ_２）ガスである。なお、不活性ガスとして、Ｎ_２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系２４３（チタン含有ガス供給系ともいう）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系が構成される。なお、不活性ガス供給源２３４ｂ、第一ガス供給管２４３ａを、第一不活性ガス供給系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系を、第一元素含有ガス供給系２４３に含めて考えてもよい。

（第二ガス供給系）
第二ガス供給管２４４ａには、下流にリモートプラズマユニット２４４ｇが設けられている。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、タンク２４４ｅ、バルブ２４４ｆが設けられている。

第二ガス供給管２４４ａからは、第二元素を含有するガス（以下、「第二元素含有ガス」）が、マスフローコントローラ２４４ｃ、バルブ２４４ｄ、タンク２４４ｅ、リモートプラズマユニット２４４ｇ、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。第二元素含有ガスは、リモートプラズマユニット２４４ｇによりプラズマ状態とされ、ウエハ２００上に供給される。

第二元素含有ガスは、処理ガスの一つである。なお、第二元素含有ガスは、反応ガスまたは改質ガスとして考えてもよい。

ここで、第二元素含有ガスは、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）のいずれか一つである。本実施形態では、第二元素含有ガスは、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、アンモニア（ＮＨ_３）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、第二元素含有ガス供給系２４４（窒素含有ガス供給系ともいう）が構成される。

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２４４ａ、リモートプラズマユニット２４４ｇ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、成膜工程（Ｓ１０４）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系が構成される。なお、不活性ガス供給源２４７ｂ、第二ガス供給管２４３ａ、リモートプラズマユニット２４４ｇを第二不活性ガス供給系に含めて考えてもよい。

更には、第二ガス供給源２４４ｂ、リモートプラズマユニット２４４ｇ、第二不活性ガス供給系を、第二元素含有ガス供給系２４４に含めて考えてもよい。

（第三ガス供給系）
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。

第三ガス供給管２４５ａから、パージガスとしての不活性ガスが、マスフローコントローラ２４５ｃ、バルブ２４５ｄ、共通ガス供給管２４２を介してシャワーヘッド２３０に供給される。

ここで、不活性ガスは、例えば、窒素（Ｎ_２）ガスである。なお、不活性ガスとして、Ｎ_２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。

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、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）２４８ｃ、及び開閉弁であるバルブ２４８ｄが設けられている。

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、第三ガス供給系２４５が構成される。

また、主に、クリーニングガス供給管２４８ａ、マスフローコントローラ２４８ｃ及びバルブ２４８ｄによりクリーニングガス供給系が構成される。なお、クリーニングガス供給源２４８ｂ、第三ガス供給管２４５ａを、クリーニングガス供給系に含めて考えてもよい。

更には、第三ガス供給源２４５ｂ、クリーニングガス供給系を、第三ガス供給系２４５に含めて考えてもよい。

第三ガス供給管２４５ａからは、基板処理工程では、不活性ガスが、マスフローコントローラ２４５ｃ、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、クリーニング工程では、クリーニングガスが、マスフローコントローラ２４８ｃ、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。

不活性ガス供給源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２０２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、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。

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シャワーヘッド２３０や処理容器２０２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（ＮＦ_３）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（ＣｌＦ_３）ガス、フッ素（Ｆ_２）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。

（排気系）
処理容器２０２の雰囲気を排気する排気系は、処理容器２０２に接続された複数の排気管を有する。具体的には、バッファ空間２３２に接続される排気管（第１排気管）３６３と、処理空間２０１に接続される排気管（第２排気管）３６２と、搬送空間２０３に接続される排気管（第３排気管）３６１とを有する。また、各排気管３６１，３６２，３６３の下流側には、排気管（第４排気管）２６４が接続される。

排気管３６１は、搬送空間２０３の側面あるいは底面に接続される。排気管３６１には、高真空あるいは超高真空を実現する真空ポンプとしてＴＭＰ（Ｔｕｒｂｏ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｐｕｍｐ。ターボ分子ポンプ。第１真空ポンプ）２６５が設けられる。排気管３６１においてＴＭＰ２６５の上流側には搬送空間用第一排気バルブとしてのバルブ２６６が設けられる。更に、ＴＭＰ２６５の下流側にはバルブ２６７が設けられる。バルブ２６７は、排気管３６２や排気管３６３から排気する際、その排気雰囲気がＴＭＰ２６５に入り込まないようにするものであり、排気管３６２や排気管３６３から排気する際は閉とされる。

排気管３６２は、処理空間２０１の側方に接続される。排気管３６２には、処理空間２０１内を所定の圧力に制御する圧力制御器であるＡＰＣ（ＡｕｔｏＰｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）２７６が設けられる。ＡＰＣ２７６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からの指示に応じて排気管３６２のコンダクタンスを調整する。また、排気管３６２においてＡＰＣ２７６の上流側にはバルブ２７５が設けられる。排気管３６２とバルブ２７５、ＡＰＣ２７６をまとめて処理室排気部と呼ぶ。

排気管３６３は、処理室２０１と接続される面と異なる面に接続される。高さ方向において、分散孔２３４ａと、前記ガスガイド２３５の下端との間に接続される。排気管３６３には、上流から、バルブ２９１、フレキシブル配管２９２、バルブ２７９が備えられる。メンテナンス時に、バルブ２９１、バルブ２７９を閉としつつ、フレキシブル配管２９２を取り外して、シャワーヘッド２３０を開く。

排気管３６３、バルブ２９１をまとめてシャワーヘッド排気部と呼ぶ。なお、バルブ２７９、フレキシブル配管２９２をシャワーヘッド排気部に含めても良い。

排気管２６４には、ＤＰ（Ｄｒｙ Ｐｕｍｐ。ドライポンプ）２７８が設けられる。図示のように、排気管２６４には、その上流側から排気管３６３、排気管３６２、排気管３６１が接続され、さらにそれらの下流にＤＰ２７８が設けられる。ＤＰ２７８は、排気管３６２、排気管３６３、排気管３６１のそれぞれを介してバッファ空間２３２、処理空間２０１および搬送空間２０３のそれぞれの雰囲気を排気する。また、ＤＰ２７８は、ＴＭＰ２６５が動作するときに、その補助ポンプとしても機能する。すなわち、高真空（あるいは超高真空）ポンプであるＴＭＰ２６５は、大気圧までの排気を単独で行うのは困難であるため、大気圧までの排気を行う補助ポンプとしてＤＰ２７８が用いられる。上記した排気系の各バルブには、例えばエアバルブが用いられる。

（部品落下防止部）
続いて、図７を用いて部品落下防止部２５０の詳細を説明する。
部品落下防止部２５０は、後述するメンテナンス工程Ｓ１１４においてねじを外すなどのメンテナンス作業をする場合に、取り外されたねじが落下し、ベローズ２１９内に入り込むことを防ぐためのものである。ここでいうねじとは、例えば、図３、図４における、ねじ３０１、ねじ３０２、ねじ３０３、フローティングピン３２０である。以下、これらをねじ等と呼ぶ。

以下に詳細を説明する。
図７（Ａ）は図１のα−α’における断面図であり、（Ｂ）は図（Ａ）を矢印β側から見た側面図である。（Ｃ）は（Ｂ）の部品落下防止部の第一構造と第二構造が隣接（もしくは嵌合）する箇所を説明する説明図である。

最初に図７（Ａ）を用いて説明する。部品落下防止部２５０は、第一構造２５１と第二構造２５２を有する。第一構造２５１と第二構造２５２は、穴２０８の縁の少なくとも一部に沿ってシャフト２１７の外周面を囲むように隙間２５０ａを有して設けられる。第一構造２５１と第二構造２５２の内周は、シャフト２１７の外周形状に沿った形状としている。ここでは、第一構造２５１と第二構造２５２を組み合わせる（嵌合させる）ことで円周状の形態としている。材質は、例えば石英や炭化シリコン（ＳｉＣ）、セラミック等が用いられる。

第一構造２５１と第二構造２５２は隙間を介して隣接される。隙間は、第一構造２５１と第二構造２５２が加熱され膨張したとしても、接触しない程度の幅とする。熱膨張をしたとしても接触しないようにすることで、接触による破損等を防止できる。

シャフト２１７の側壁と第１構造２５１との間には隙間２５０ａが設けられる。隙間２５０ａは、メンテナンスする際に取り外し可能な部品（ねじ等）が落下しない程度の幅とする。メンテナンス時、メンテナンス者は手袋を装着して作業をするため、ねじ等を取り外す際に、やむを得ずねじ等をつかみ損ね、その結果ねじ等が搬送室２０３内に落下してしまうことがある。

落下したねじ等は底壁２０２ｃ上に落下するが、それが転がって穴２０８に入り、ベローズ２１９内に落下しまう場合がある。分散板２３４やフローティングピン３２０を取り外す等のメンテナンスをする際は、ベローズ２１９内にシャフト２１７が挿入された状態であるため、ベローズ２１９内に落下したねじ等を拾うことは困難である。仮にベローズ内にねじが落下した状態で基板処理を行った場合、落下したねじ等はベローズ２１７の収縮や前述の圧力変動等によりベローズ内を移動するが、それがベローズ２１９の内壁を傷つけたり、ベローズ２１７の壁に穴を空けたりする等の問題が起きる。

そこで本実施形態においては、ねじ等がベローズ２１９内に落下しないよう、隙間２５０ａをねじ等の部品が落下しない程度の幅とする。ここでいう幅とは、例えば、ねじ頭の径よりも小さい幅とする。より良くは、ねじ等を構成する辺のうち、最も短い辺の長さよりも短い距離とする。ここで最も短い辺とは、例えばねじ山を有するねじの先端の径をいう。

図７（Ｂ）に記載のように、第一構造２５１と底壁２０２ｃとの接触面のうち、第一構造２５１には凹部２５１ａが設けられ、底壁２０２ｃには凸部２５３が設けられる。また、第二構造２５２と底壁２０２ｃとの接触面のうち、第二構造２５２には凹部２５２ａが設けられ、底壁２０２ｃには凸部２５４が設けられる。凹部２５１ａと凸部２５３がかみ合わされることで、第一構造２５１が底壁２０２ｃに固定される。また、凹部２５２ａと凸部２５４がかみ合わされることで、第二構造２５１が底壁２０２ｃに固定される。

このように固定されることで、後述する成膜工程Ｓ１０４において高頻度で圧力が変動するような環境であっても、部品落下防止部２５０がずれることがない。

仮に部品落下防止部２５０がずれてしまうと、シャフト２１７と接触し、シャフト２１７を傷つけたり、部品落下構造２５０が破損したりすることが考えらえる。更には、破損によって発生したパーティクルがウエハ２００に悪影響を及ぼすことが考えられる。部品落下防止部２５０のずれを防ぐことで、上記のような問題点を防ぐことができる。

第一構造２５１のうち第二構造２５２と面する部分には、上方が切り込まれているフランジである先端部２５１ｂが設けられる。また、第二構造２５２のうち第一構造２５１と面する部分には、下方が切り込まれているフランジである先端部２５２ｂが設けられる。

より良くは、次の構造とすると、更に位置ずれを防止できる。
具体的には、図７（Ｂ）に記載のように、先端部２５１ｂの上面と先端部２５２ｂの下面は、隙間を介して対向させるように構成される。図７（Ｃ）は先端部２５１ｂ、先端部２５２ｂを拡大した図である。先端部２５１ｂは更に凸構造２５１ｃを有する。同様に、先端部２５２ｂは更に凸構造２５２ｃを有する。

隙間を介して隣接することで、第一構造２５１と第二構造２５２がそれぞれ熱膨張現象により膨張したとしても、接触することが無いように構成されている。

尚、凸構造２５３は第一構造２５１を、凸構造２５４は第二構造２５２を固定できればよく、例えば穴２０８に沿って複数設けても良いし、穴２０８に沿って板状としても良い。この場合、それぞれの凸構造に対応する凹構造は、その形状に合致した形状とする。本実施形態においては、部品落下防止部２５０が二つの第一構造２５１及び第二構造２５２で構成される例を示したが、それに限るものではなく、図１１に示すように、部品落下防止部２５０が第一構造２５１、第二構造２５２及び第三構造２５５のように３つ以上の構造から構成されていてもよい。すなわち、部品落下防止部２５０は、複数の構造から構成されていればよい。

（コントローラ）
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２８０を有している。コントローラ２８０は、演算部２８１及び記憶部２８２を少なくとも有する。コントローラ２８０は、上記した各構成に接続され、上位コントローラや使用者の指示に応じて記憶部２８２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。なお、コントローラ２８０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（ＵＳＢ Ｆｌａｓｈ Ｄｒｉｖｅ）やメモリカード等の半導体メモリ）２８３を用意し、外部記憶装置２８３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２８０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２８３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２８３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２８２や外部記憶装置２８３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２８２単体のみを含む場合、外部記憶装置２８３単体のみを含む場合、または、その両方を含む場合がある。

＜基板処理工程＞
次に、基板処理装置１００を使用して、ウエハ２００上に薄膜を形成する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１００を構成する各部の動作はコントローラ２８０により制御される。

図５は、本実施形態に係る基板処理工程を示すフロー図である。図６は、図５の成膜工程（Ｓ１０４）の詳細を示すフロー図である。

以下、第一の処理ガスとしてＴｉＣｌ_４ガスを用い、第二の処理ガスとしてアンモニア（ＮＨ_３）ガスを用いて、ウエハ２００上に薄膜として窒化チタン膜を形成する例について説明する。

（基板搬入・載置工程Ｓ１０２）
処理装置１００では基板載置台２１２をウエハ２００の搬送位置（搬送ポジション）まで下降させることにより、基板載置台２１２の貫通孔２１４にリフトピン２０７を貫通させる。その結果、リフトピン２０７が、基板載置台２１２表面よりも所定の高さ分だけ突出した状態となる。続いて、ゲートバルブ２０５を開いて搬送空間２０３を移載室（図示せず）と連通させる。そして、この移載室からウエハ移載機（図示せず）を用いてウエハ２００を搬送空間２０３に搬入し、リフトピン２０７上にウエハ２００を移載する。これにより、ウエハ２００は、基板載置台２１２の表面から突出したリフトピン２０７上に水平姿勢で支持される。

不活性ガス供給管２２１ａからシャフト２１７と穴２０８の間への不活性ガス供給を開始する。

処理容器２０２内にウエハ２００を搬入したら、ウエハ移載機を処理容器２０２の外へ退避させ、ゲートバルブ２０５を閉じて処理容器２０２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に設けられたフローティングピン２３０上にウエハ２００を載置させ、さらに基板載置台２１２を上昇させることにより、前述した処理空間２０１内の処理位置（基板処理ポジション）までウエハ２００を上昇させる。

ウエハ２００が搬送空間２０３に搬入された後、処理空間２０１内の処理位置まで上昇すると、バルブ２６６とバルブ２６７を閉とする。これにより、搬送空間２０３とＴＭＰ２６５の間、ならびに、ＴＭＰ２６５と排気管２６４との間が遮断され、ＴＭＰ２６５による搬送空間２０３の排気が終了する。一方、バルブ２７５を開き、処理空間２０１とＡＰＣ２７６の間を連通させると共に、ＡＰＣ２７６とＤＰ２７８の間を連通させる。ＡＰＣ２７６は、排気管３６２のコンダクタンスを調整することで、ＤＰ２７８による処理空間２０１の排気流量を制御し、処理空間２０１を所定の圧力（例えば１０⁻⁵〜１０⁻¹Ｐａの高真空）に維持する。

この間、不活性ガス供給管２２１ａからシャフト２１７と穴２０８の間に不活性ガスを供給する。このようにすることで、シャフト２１７下方に巻きまわるガスがベローズ２１９内に侵入することを防ぐ。

なお、この工程において、処理容器２０２内を排気しつつ、不活性ガス供給系から処理容器２０２内に不活性ガスとしてのＮ_２ガスを供給してもよい。すなわち、ＴＭＰ２６５あるいはＤＰ２７８で処理容器２０２内を排気しつつ、少なくとも第三ガス供給系のバルブ２４５ｄを開けることにより、処理容器２０２内にＮ_２ガスを供給してもよい。

また、ウエハ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、ウエハ２００の表面が所定の温度となるよう制御される。ウエハ２００の温度は、例えば室温以上５００℃以下であり、好ましくは、室温以上であって４００℃以下である。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。

（成膜工程Ｓ１０４）
次に、成膜工程Ｓ１０４を行う。以下、図６を参照し、成膜工程Ｓ１０４について詳説する。なお、成膜工程Ｓ１０４は、異なる処理ガスを交互に供給する工程を繰り返す交互供給処理である。

（第一の処理ガス供給工程Ｓ２０２）
ウエハ２００を加熱して所望とする温度に達すると、バルブ２４３ｄを開くと共に、ＴｉＣｌ_４ガスの流量が所定の流量となるように、マスフローコントローラ２４３ｃを調整する。なお、ＴｉＣｌ_４ガスの供給流量は、例えば１００ｓｃｃｍ以上５０００ｓｃｃｍ以下である。このとき、第三ガス供給系のバルブ２４５ｄを開き、第三ガス供給管２４５ａからＮ_２ガスを供給する。また、第一不活性ガス供給系からＮ_２ガスを流してもよい。また、この工程に先立ち、第三ガス供給管２４５ａからＮ_２ガスの供給を開始していてもよい。

更に、不活性ガス供給管２２１ａから隙間２５０ａに不活性ガス供給を開始する。それと並行して、ベローズ側排気管２２２ａからベローズ２１９の内側雰囲気の排気を開始する。このとき不活性ガスの供給量を、後述するパージ工程Ｓ２０８よりも多くする。多くすることで、より確実にベローズ２１９内の空間への第一ガスの侵入をより確実に防ぐことができる。

第一分散機構２４１を介して処理空間２０１に供給されたＴｉＣｌ_４ガスはウエハ２００上に供給される。ウエハ２００の表面には、ＴｉＣｌ_４ガスがウエハ２００の上に接触することによって「第一元素含有層」としてのチタン含有層が形成される。

チタン含有層は、例えば、処理容器２０２内の圧力、ＴｉＣｌ_４ガスの流量、サセプタ２１７の温度、処理空間２０１の通過にかかる時間等に応じて、所定の厚さ及び所定の分布で形成される。なお、ウエハ２００上には、予め所定の膜が形成されていてもよい。また、ウエハ２００または所定の膜には予め所定のパターンが形成されていてもよい。

ＴｉＣｌ_４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、ＴｉＣｌ_４ガスの供給を停止する。上記したＳ２０２の工程では、バルブ２７５およびバルブ２８８が開とされ、ＡＰＣ２７６によって処理空間２０１の圧力が所定の圧力となるように制御される。Ｓ２０２において、バルブ２７５およびバルブ２８８以外の排気系のバルブは全て閉とされる。

（パージ工程Ｓ２０４）
次いで、第三ガス供給管２４５ａからＮ_２ガスを供給し、シャワーヘッド２３０および処理空間２０１のパージを行う。このときも、バルブ２７５およびバルブ２８８は開とされてＡＰＣ２７６によって処理空間２０１の圧力が所定の圧力となるように制御される。一方、バルブ２７５およびバルブ２８８以外の排気系のバルブは全て閉とされる。これにより、第一の処理ガス供給工程Ｓ２０２でウエハ２００に結合できなかったＴｉＣｌ_４ガスは、ＤＰ２７８により、排気管３６２を介して処理空間２０１から除去される。

次いで、第三ガス供給管２４５ａからＮ_２ガスを供給し、シャワーヘッド２３０のパージを行う。
バルブ２７５およびバルブ２８８が閉とされる一方、バルブ２７９およびバルブ２９１が開とされる。他の排気系のバルブは閉のままである。すなわち、シャワーヘッド２３０のパージを行うときは、処理空間２０１とＡＰＣ２７６の間を遮断すると共に、ＡＰＣ２７６と排気管２６４の間を遮断し、ＡＰＣ２７６による圧力制御を停止する一方、バッファ空間２３２とＤＰ２７８との間を連通する。これにより、シャワーヘッド２３０（バッファ空間２３２）内に残留したＴｉＣｌ_４ガスは、排気管３６２を介し、ＤＰ２７８によりシャワーヘッド２３０から排気される。

更に、第一の処理ガス供給工程Ｓ２０２に引き続き、不活性ガス供給管２２１ａからシャフト２１７と穴２０８との間の空間への不活性ガスを供給する。このとき、不活性ガスの供給量を第一ガス供給工程Ｓ２０２よりも少なくする。少なくすることで、ガスを効率的に使用することができる。

パージ工程Ｓ２０４では、ウエハ２００、処理空間２０１、バッファ空間２３２での残留ＴｉＣｌ_４ガスを排除するために、大量のパージガスを供給して排気効率を高める。

シャワーヘッド２３０内雰囲気のパージが終了すると、バルブ２８８およびバルブ２７５を開としてＡＰＣ２７６による圧力制御を再開すると共に、バルブ２７９を閉としてシャワーヘッド２３０と排気管２６４との間を遮断する。他の排気系のバルブは閉のままである。このときも第三ガス供給管２４５ａからのＮ_２ガスの供給は継続され、シャワーヘッド２３０および処理空間２０１のパージが継続される。なお、パージ工程Ｓ２０４において、排気管３６２を介したパージの前後に排気管３６３を介したパージを行うようにしたが、排気管３６２を介したパージのみであってもよい。また、排気管３６２を介したパージと排気管３６３を介したパージを同時に行うようにしてもよい。

（第二の処理ガス供給工程Ｓ２０６）
バルブ２４４ｄは本工程前に開けられ、本工程に至るまでに第二の処理ガスをタンク２４４ｅに貯留しておく。更に、リモートプラズマユニット２４４ｇを起動しておく。

パージ工程Ｓ２０４の後、バルブ２４４ｆを開けてリモートプラズマユニット２４４ｇに第二の処理ガスを一気に供給する。以下、タンクに貯留したガスを一気に供給する動作をフラッシュフローと呼ぶ。

このとき、リモートプラズマユニット２４４ｇ内の圧力はプラズマが生成される圧力の範囲となるように調整される。また、後述するように、圧力の範囲がウエハ２００上においても高い圧力となることが望ましい。

リモートプラズマユニット２４４ｇから出力されたプラズマ状態の第二の処理ガスは、シャワーヘッド２３０を介して、処理空間２０１内に供給される。供給されたガスはウエハ２００上の、第一ガスを主成分とした膜と反応する。

ところで、前述したウエハ上においても高い圧力とする点について、以下に説明する。ウエハ上に第二の処理ガスを供給する際は、大量のガスを供給することが望ましい。ここでいう大量のガスとは、単位時間当たりのガス供給量において、例えば第一の処理ガス供給工程Ｓ２０２よりも大きい供給量をいう。大量のガスを供給することで、ウエハ２００上の雰囲気の圧力を高めている。

このような関係とすることは次の理由による。第一の処理ガスはウエハ２００上への成膜を主な作用とするのに対し、第二の処理ガスは既にウエハ２００上に形成された第一の処理ガスを主成分とした膜と反応させることを主な作用としている。単に成膜するよりも反応させるほうが高いエネルギーが必要となるため、高圧のガスを供給することが望ましい。

更には、圧力を高くすることで、短時間で反応させることができる。高い圧力であれば短時間で膜と反応できるので、近年求められている高スループットを実現することができる。

この工程においても、第三ガス供給系のバルブ２４５ｄは開とされ、第三ガス供給管２４５ａからＮ_２ガスが供給される。このようにすることで、第二の処理ガスが第三ガス供給系に侵入することを防ぐ。

第一分散機構２４１を介して処理容器２０２に供給されたプラズマ状態のアンモニアガスはウエハ２００上に供給される。既に形成されているチタン含有層がアンモニアガスのプラズマによって改質されることにより、ウエハ２００の上には、例えばチタン元素および窒素元素を含有する層が形成される。

改質層は、例えば、処理容器２０３内の圧力、窒素含有ガスの流量、基板載置台２１２の温度、リモートプラズマユニット２４４ｇの電力供給具合等に応じて、所定の厚さ、所定の分布、チタン含有層に対する所定の窒素成分等の侵入深さで形成される。

所定の時間経過後、バルブ２４４ｄを閉じ、窒素含有ガスの供給を停止する。

Ｓ２０６においても、上記したＳ２０２と同様に、バルブ２７５およびバルブ２８８が開とされ、ＡＰＣ２７６によって処理空間２０１の圧力が所定の圧力となるように制御される。また、バルブ２７５およびバルブ２８８以外の排気系のバルブは全て閉とされる。

パージ工程Ｓ２０４に引き続き、不活性ガス供給管２２１ａからシャフト２１７と穴２０８との間の空間への不活性ガスを供給する。このとき、不活性ガスの供給量をパージガス供給工程Ｓ２０４よりも多くする。多くすることで、より確実に第二ガスの侵入を防ぐことが可能となる。

（パージ工程Ｓ２０８）
次いで、Ｓ２０４と同様のパージ工程を実行する。各部の動作はＳ２０４と同様であるので説明は省略する。

（判定Ｓ２１０）
コントローラ２８０は、上記１サイクルを所定回数（ｎ ｃｙｃｌｅ）実施したか否かを判定する。

所定回数実施していないとき（Ｓ２１０でＮｏの場合）、第一の処理ガス供給工程Ｓ２０２、パージ工程Ｓ２０４、第二の処理ガス供給工程Ｓ２０６、パージ工程Ｓ２０８のサイクルを繰り返す。所定回数実施したとき（Ｓ２１０でＹｅｓの場合）、図６に示す処理を終了する。

尚、第一の処理ガス供給工程Ｓ２０２では第一の処理ガスが基板支持台２１２と仕切り板２０４の間から漏れて搬送空間２０３に供給され、更に基板搬入出口２０６に侵入することがある。第二の処理ガス供給工程も同様に、第二の処理ガスが基板支持台２１２と仕切り板２０４の間から漏れて搬送空間２０３に供給され、更に基板搬入出口２０６に侵入することがある。パージ工程Ｓ２０４、Ｓ２０６では、基板支持台２１２と仕切り板２０４によって区画されているため、搬送室２０３の雰囲気を排気することは困難である。そのため、基板搬入出口２０６に侵入したガス同士が反応し、基板搬入出口２０６の内側表面や弁体２０５ａの搬送室２０３と向かい合う面、部品落下防止部２５０に膜が形成されてしまう。形成された膜は、基板搬入・載置工程Ｓ１０２にてパーティクルとなる。そこで、部品落下防止部２５０に関しては、定期的なメンテナンスが必要となる。

（判定工程Ｓ１０６）
図５の説明に戻ると、次いで、判定工程Ｓ１０６を実行する。判定工程Ｓ１０６では、成膜工程Ｓ１０４を所定回数実施したか否かを判定する。ここで、所定回数とは、例えばメンテナンスをするか否かの判断をする回数をいう。判定工程Ｓ１０６で成膜工程Ｓ１０４を所定回数実施していないと判断されたら、メンテナンスが必要無いと判断し、基板搬出入工程Ｓ１０８に移行する。
所定回数実施した場合は、メンテナンス必要と判断し、基板搬入出工程Ｓ１０８に移行する。

（基板搬入出工程Ｓ１０８）
判定工程Ｓ１０６で成膜工程Ｓ１０４を所定回数実施していないと判断されたら、基板搬入載置・加熱工程Ｓ１０２と逆の手順にて処理済みウエハ２００を搬出する。それと共に、基板搬入載置・加熱工程Ｓ１０２と同様の手順で未処理ウエハ２００を搬入する。その後、搬入されたウエハ２００は成膜工程Ｓ１０４に移行される。

（基板搬出工程Ｓ１１０）
基板搬出工程Ｓ１１０では、基板載置台２１２を下降させ、基板載置台２１２の表面から突出させたリフトピン２０７上にウエハ２００を支持させる。これにより、ウエハ２００は処理位置から搬送位置となる。その後、ゲートバルブ２０５を開き、ウエハ移載機を用いてウエハ２００を処理容器２０２の外へ搬出する。このとき、バルブ２４５ｄを閉じ、第三ガス供給系から処理容器２０２内への不活性ガス供給を停止する。

次いで、ウエハ２００が搬送位置まで移動すると、バルブ２７５とバルブ２８８を閉とし、搬送空間２０３と排気管２６４との間を遮断する。一方、バルブ２６６とバルブ２６７を開とし、ＴＭＰ２６５（およびＤＰ２７８）によって搬送空間２０３の雰囲気を排気することにより、処理容器２０２を高真空（超高真空）状態（例えば１０⁻⁵Ｐａ以下）に維持し、同様に高真空（超高真空）状態（例えば１０⁻⁶Ｐａ以下）に維持されている移載室との圧力差を低減する。この間、ベローズ内にパーティクルが侵入しないよう、不活性ガス供給管２２１ａからシャフト２１７と穴２０８の間への不活性ガス供給を開始する。この状態でゲートバルブ２０５を開き、ウエハ２００を処理容器２０２から移載室へと搬出する。

（メンテナンス工程Ｓ１１２）
基板搬出工程Ｓ１１０の後、メンテナンス工程Ｓ１１２に移行する。
本実施形態の成膜工程Ｓ１０４は、前述のフラッシュフローや、第一の処理ガスと第二の処理ガスの交互供給を例にして説明した。これらの方法は、処理空間２０１やバッファ室２３２を構成する壁はもちろん、搬送空間２０３を構成する壁にも膜を付着させてしまう。更には、圧力の変動等によりねじ等のゆるみが発生してしまう。そこで、次のようなメンテナンスを行う。

最初にシャワーヘッド２３０の場合を説明する。例えば、第二の処理ガス工程Ｓ２０６を実施する場合、シャワーヘッド２３０内や貫通孔２３４ａに残留した第一の処理ガスと第二の処理ガスが反応し、膜が付着する。シャワーヘッド２３０の壁や貫通孔２３４ａに付着した膜は、ウエハ２００上に形成した膜と異なり、成膜条件を制御していない状態で形成されたものである。従って、ウエハ２００上に形成した膜に比べ、疎の状態である。このような膜の場合、膜の応力が不均一であるために剥がれ易い。

剥がれた膜はウエハ上に悪影響を及ぼすため、定期的にメンテナンス工程Ｓ１１２を実施する。メンテナンス工程では、貫通孔２３４ａ内に付着した膜や、ガスガイド２３５等のバッファ空間２３５を構成する壁面のクリーニングを行う。このとき、分散板２３４を固定するねじ３０１、ねじ３０２等を取外した後、分散板２３４を取り外す。取り外された分散板２３４は別途クリーニング処理が為される。ガスガイド２３５も同様に、ねじ３０３を取り外した後、ガスガイド２３５を取り外す。取り外されたガスガイド２３５は別途クリーニング処理が為される。

次にシャフト２１７や基板支持部２１０（以下基板支持部等）のメンテナンスについて説明する。前述のように成膜工程Ｓ１０４では高頻度で圧力変動が起きるため、ウエハ２００が基板載置面上で移動してしまう。この場合、ウエハ２００の裏面と基板載置面２１１やフローティングピン３２０先端がこすれ、基板載置面２１１上に傷をつけてしまうことがある。それらの傷が、新たに載置したウエハ２００に傷をつけたりするため、それが新たなパーティクルの原因となる。従って定期的に基板支持台２１２を交換する必要がある。基板支持台２１２とシャフト２１７は溶接等で固定され一体化されているので、交換する際はシャワーヘッド２３０を開けた後、処理容器２０２の上方から基板支持台２１２及びシャフト２１７を引き抜いて、処理容器２０２から取り外す。尚、基板支持部等の部品コストが高いため、他のメンテナンスよりもメンテナンス頻度が低い。

更には、高頻度の圧力変動によってフローティングピン３２０がゆるみ、基板載置面２１１の面内において、フローティングピン３２０の高さにばらつきが出てしまうことがある。そのため、ウエハ２００とヒータ２１３との距離が異なってしまい、ウエハ２００の面内温度が不均一となってしまう。そこで、フローティングピン３２０が緩んだら、フローティングピン３２０を一度取外した後に、再度固定しなおす。

次に、部品落下防止部２５０のメンテナンスについて説明する。前述したように、処理時間を短くするため、高圧の状態で基板処理を行う。このような処理をすると、少なからず処理ガスが処理空間２０１から搬送室２０３に移動してしまう。移動したガスは部品落下防止部２５０表面に付着する。部品落下防止部２５０に付着した膜は意図して成膜した膜ではないために剥がれやすい。従って、ゲートバルブ２０５の解放、シャフト２１７の昇降、不活性ガス供給管２２１ａからの不活性ガス供給等を行うと、膜が剥がれて搬送室２０３内に拡散し、それがウエハに悪影響を及ぼす。そこで、付着した膜を定期的に除去する作業を行う。付着した膜を除去する際には、部品落下防止部２５０を第一構造２５１、第二構造２５２に分解して底壁から取り外す。取り外された部品落下防止部２５０は新しい部品落下防止部２５０と交換される。尚、第一構造２５１や第二構造２５２は基板支持部等に比べコストが低いため、基板支持部等に比べメンテナンス頻度を高くしている。

ところで、メンテナンス工程では、成膜への悪影響や部品コスト等を考慮し、メンテナンス頻度を設定している。ここでは、ウエハ２００上に形成された膜に悪影響を及ぼす可能性の高い順にメンテナンスを実施する。例えば、ウエハ２００に近い位置に設けられたシャワーヘッドやフローティングピンのメンテナンス頻度を最も高くし、次に部品落下防止構造のメンテナンス頻度を高くする。最もメンテナンス頻度の低いものは、メンテナンスコストの高い部品、ここでは基板支持部等を取り外すメンテナンスである。

従って、シャフト２１７が穴２０８とベローズ２１９に挿入された状態で部品落下防止部２５０を取り外す場合が多いため、本実施形態のように部品落下防止部２５０を分解可能として、取り外し容易とすることが望ましい。

（第２の実施形態）
続いて図８、図９を用いて第２の実施形態を説明する。図８（Ａ）は、部品落下防止部２６０の上面図であり、図８（Ｂ）は、図８（Ａ）のγ―γ´断面図である。図９（Ａ）は、部品落下防止部２６０の下面図であり、図９（Ｂ）は、図９（Ａ）のａ視図である。第２の実施形態で説明する部品落下防止部２６０は、第１の実施形態の部品落下防止部２５０の変形例である。そのため、以下は部品落下防止部２６０の説明を中心とし、他の構成は第１の実施形態と同様であるので説明を省略する。

部品落下防止部２６０は、底壁２０２ｃの上面に載置されるものであって、更には隙間２６０ａを介してシャフト２１７の外周に載置される。部品落下防止部２６０は、第一構造２６１と第二構造２６２を有する。第一構造２６１と第二構造２６２を組み合わせることで、円周状となるよう構成する。第一構造２６１、第二構造２６２の内周とシャフトとの間には隙間２６０ａが設けられる。隙間２６０ａは、基板２００を処理する際の熱で膨張するシャフト２１７の膨張量を吸収的できる程度の大きさの隙間としておく必要がある。

第一構造２６１は、穴２０８に挿入される下部２６１ａと、底部２０２ｃ上に支持される支持部２６１ｂを有する。更に、第一構造２６１は、下部２６１ａから支持部２６１ｂにかけて第一構造２６１（落下防止部２６０）の側方領域に不活性ガスが排出されるよう構成される不活性ガス流路２６１ｃと、不活性ガス流路２６１ｃの一部として構成される蓋２６１ｄを有する。

下部２６１ａは下方に突き出た凸構造であり、穴２０８に挿入される。下部２６１ａは穴２０８の形状に沿って構成される。部品落下防止部２６０は、下部２６１ａによって穴２０８の縁に固定される。このような構造とすることで、水平方向のずれを抑制する。下部２６１ａの内周側（シャフト２１７側）には空間が設けられ、その空間が不活性ガス流路２６１ｃの一部として構成される。

支持部２６１ｂは底部２０２ｃ上に載置されている。支持部２６１ｂは蓋２６１ｄと連続して構成される。蓋２６１ｄの下方には空間が設けられ、不活性ガス流路２６１ｃの一部として構成される。支持部２６１ｂの径方向外周端には、不活性ガス流路２６１ｃの一部である排気孔２６１ｅが設けられる。排気孔２６１ｅは、不活性ガスが均一に周状に排気できればよく、例えばスリット構造や、周状に複数設けた構造としても良い。

不活性ガス流路２６１ｃの断面は、下部２６１ａから蓋部２６１ｄ、支持部２６１ｂにかけてＬ字状に形成される。不活性ガス供給管２２１ａから供給された不活性ガスは、矢印で示すように、下部２６１ａを通過した後、一部の不活性ガスは蓋部２６１ｄの下面に衝突し、排気孔２６１ｅから支持部２６１ｂの側方領域２６３に向かって排出される。衝突しなかった不活性ガスは隙間２６０ａから排出される。

不活性ガスは、少なくとも成膜工程Ｓ１０４の間供給するよう制御する。このようにすることで、後述するように、側方領域２６３に処理ガスの淀みができないようにする。

次に、上記構成とする理由を比較例と比較して説明する。比較例は本実施形態と異なり、支持部２６１ｂに流路２６１ｃが形成されていなく、さらに排気孔２６１ｅが存在しない場合である。即ち、側方領域２６３にガスが排出されない場合である。

そもそも、前述したように、成膜工程Ｓ１０４の間処理ガスが搬送室２０３に侵入するため、部品落下防止部２６０の周囲でも意図しない膜が形成されてしまうことが懸念される。

そのような状況の中、比較例の場合は次のような問題が発生する。部品落下防止部２６０に目を向けると、側方領域２６３は、支持部２６１ｂの側面と底壁２０２ｃの間の角である。そのため、ガスの淀みが発生しやすく、底壁２０２ｃ表面や蓋部２６１ｄの上面に比べてガスが溜まりやすい。即ち、底壁２０２ｃ表面や蓋部２６１ｄよりも早く意図せぬ膜が形成されやすい。更には、下方から供給された不活性ガスが蓋部２６１ｄの下面と衝突するため、第一構造２６１を浮上させてしまう恐れがある。その場合、支持部２６１ｂと底壁２０２ｃの間にガスが侵入し、意図せぬ膜を形成する可能性がある。このような構造の場合、側方領域２６３や、底壁２０２ｃと支持部２６１ｂとの間に形成された膜の状態に合わせて、高い頻度のメンテナンスが必要になる。

一方、本実施形態のように排気孔２６１ｅを設け、そこから側方領域２６３に不活性ガスを供給するようにすれば、側方領域２６３の淀みを解消できる。更には、衝突した不活性ガスが側方領域２６３に逃げていくので、第一構造２６１が浮くことが無い。従って、側方領域２６３に合わせた高い頻度のメンテナンスが不要となる。即ち、装置の稼働効率を上げることができる。

尚、第二構造２７２は第一構造と同様の構造であるので、説明を省略する。

（第３の実施形態）
続いて図１０を用いて第３の実施形態を説明する。図１０（Ａ）は、部品落下防止部２７０の上面図であり、図１０（Ｂ）は、図１０（Ａ）のδ―δ´断面図である。第３の実施形態で説明する部品落下防止部２７０は、第１の実施形態の部品落下防止部２５０の変形例である。そのため、以下は部品落下防止部２６０の説明を中心とし、他の構成は第１の実施形態と同様であるので説明を省略する。

部品落下防止部２７０は、底壁２０２ｃの上面に載置されるものであって、更には隙間２７０ａを介してシャフト２１７の外周に載置される。部品落下防止部２７０は、第一構造２７１と第二構造２７２を有する。第一構造２７１と第二構造２７２を組み合わせることで、円周状となるよう構成する。

第一構造２７１は、シャフト２１７に向かうほど（近づくほど）、底壁２０２ｃからの高さが高くなる構造である。図１０においては、弓形構造とすることで実現している。徐々に高くすることで、落下した部品がシャフト２１７に近づいても、ベローズへの落下を防止するだけでなく、落下したねじを落下防止部２７０の外周に集めることができる。従って、メンテナンス時に複数のねじを落下させた場合であっても、落下したねじを容易に発見することができる。

また、第一構造２７１の外周を、底壁２０２ｃから連続的な構造（弓形構造）とすることで、実施形態２に記載の比較例のようなガス淀みを無くすことができる。

尚、第二構造２７２は第一構造と同様の構造であるので、説明を省略する。

より良くは、隙間２７０ａの幅を狭くすると共に、不活性ガス供給管２２１ａから供給するガス供給量を調整して、隙間２７０ａの圧力を処理ガスが侵入しない程度の圧力とすることが望ましい。このようにすることで、ベローズ内での膜の付着を防止する。

以上の実施形態で、部品落下防止部の様々な形態を説明した。上記では部品落下防止部が二つの構造の組み合わせで構成されていることを説明したが、シャフト２１７を中心にして載置されると共に、放射状に分解可能な構造であればよく、例えば三つ以上の組み合わせでも良い。

また、複数の構造を組み合わせて周状の部品落下防止部とすることを説明したが、完全な円周に限るものではなく、例えば周状の一部が欠けた構造でも良い。

以上、本発明の種々の典型的な実施の形態として成膜技術について説明してきたが、本発明はそれらの実施の形態に限定されない。例えば、上記で例示した薄膜以外の成膜処理や、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。また、本発明は、アニール処置装置の他、薄膜形成装置、エッチング装置、酸化処理装置、窒化処理装置、塗布装置、加熱装置等の他の基板処理装置にも適用できる。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。

また、上記実施例においては、第一元素含有ガスとしてＴｉＣｌ_４を例にして説明し、第一元素としてＴｉを例にして説明したが、それに限るものではない。例えば、第一元素としてＳｉやＺｒ、Ｈｆ等種々の元素であっても良い。また、第二元素含有ガスとしてＮＨ_３を例にして説明し、第二元素としてＮを例にして説明したが、それに限るものではない。例えば、第二元素としてＯ等であっても良い。

（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]
本発明の一態様によれば、
基板を処理する処理容器と、
前記処理容器に処理ガスを供給するガス供給部と、
前記処理容器内に設けられた基板載置台と、
前記処理容器の底壁に設けられた穴に貫通し、上部に前記基板載置台が設けられるシャフトと、
前記処理容器の外側にて、前記シャフトの外周を囲むように構成され、内側空間が前記処理容器の空間と連通するベローズと、
前記処理容器の底部にて前記穴の一部に沿って構成された第一の構造、及び前記穴の他部に沿って構成された前記第一の構造に隣接する第二の構造を含む少なくとも前記第一の構造及び第二の構造で構成される部品落下防止部と、
を有する基板処理装置が提供される。

[付記２]
好ましくは、前記第一構造の内周は、前記シャフトの外周形状に沿った形状とする付記１記載の基板処理装置。

[付記３]
好ましくは、前記ベローズに不活性ガスを供給する不活性ガス供給部とを有し、
前記落下防止部には、前記不活性ガス供給部から供給されたガスが流れる不活性ガス流路が設けられている付記１または２に記載の基板処理装置。

[付記４]
好ましくは、前記不活性ガス流路は、前記落下防止部の側方領域に不活性ガスが排出されるよう構成される付記３に記載の基板処理装置。

[付記５]
好ましくは、前記不活性ガス供給部は、前記処理ガス供給部からガスを供給する間、前記ベローズに不活性ガスを供給するよう制御される付記３または４に記載の基板処理装置。

[付記６]
好ましくは、前記部品落下防止部は、前記シャフトに近づくほど、前記底壁からの高さが高くなるよう構成される付記１に記載の基板処理装置。

[付記７]
好ましくは、前記第一構造と前記第二構造は、それぞれにフランジを有し、前記第一構造と前記第二構造を前記シャフトの外周に隙間を介して配置する際、前記第一構造のフランジと、前記第二構造のフランジを対向させるよう、前記第一構造と前記第二構造とを構成する付記１または付記２に記載の基板処理装置。

[付記８]
好ましくは、前記基板載置台の上流には、取り外し可能な分散板を有するシャワーヘッドが設けられる付記１に記載の基板処理装置。

[付記９]
好ましくは、前記基板載置台には、取り外し可能なフローティングピンが設けられる付記１に記載の基板処理装置。

[付記１０]
別の形態によれば、
処理容器内に設けられ、シャフト上部に設けられた基板載置台に基板を載置する工程と、
前記シャフト外周に隙間を介して、少なくとも第一の部品落下防止構造と第二の部品落下防止構造を有する部品落下防止部を設けた状態で、前記処理容器内に処理ガスを供給する工程と
を有する半導体装置の製造方法が提供される。

[付記１１]
更に別の形態によれば、
処理容器内に設けられ、シャフト上部に設けられた基板載置台に基板を載置する手順と、
前記シャフト外周に隙間を介して、少なくとも第一の部品落下防止構造と第二の部品落下防止構造を有する部品落下防止部を設けた状態で、前記処理容器内に処理ガスを供給する手順と
を実行させるプログラムが提供される。

１００・・・基板処理装置
２００・・・ウエハ（基板）
２１７・・・シャフト
２１９・・・ベローズ
２５０・・・部品落下防止部
２５０ａ・・隙間
２５１・・・第一構造
２５１ｂ・・先端部
２５２・・・第二構造
２５２ｂ・・先端部

Claims (10)

1. 基板を処理する処理容器と、
   前記処理容器に処理ガスを供給する処理ガス供給部と、
   前記処理容器内に設けられた基板載置台と、
   前記処理容器の底部に設けられた穴に貫通し、上部に前記基板載置台が設けられたシャフトと、
   前記処理容器の外側にて、前記シャフトの外周を囲むように構成され、内側空間が前記処理容器の空間と連通するベローズと、
   前記処理容器の外側に設けられた、前記ベローズ内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給部と、
   前記処理容器の底部にて前記穴の一部に沿って構成された第一の構造、及び前記穴の他部に沿って構成された前記第一の構造に隣接する第二の構造を含む少なくとも前記第一の構造及び第二の構造で構成される部品落下防止部とを有し、
   前記第一の構造と前記第二の構造のそれぞれには、前記底部にて支持される支持部と、前記支持部と共に不活性ガス流路を形成する蓋部と、前記支持部の径方向外周端に、前記不活性ガス流路の一部として設けられ、前記ベローズ内に供給された前記不活性ガスを周状に排気する排気孔とが設けられた
   基板処理装置。
2. 前記第一の構造と前記第二の構造のそれぞれは、
   内周側に前記不活性ガス流路の一部として構成される空間が設けられ、外周側に前記穴の形状に沿って下方に突き出た凸構造が設けられる下部を有し、前記下部は前記穴の内部に配されるよう構成される請求項１に記載の基板処理装置。
3. 前記第一の構造は、隙間を介して前記シャフトに隣接される請求項１または請求項２に記載の基板処理装置。
4. 前記第一の構造の内周は、前記シャフトの外周形状に沿った形状とする請求項１から請求項３のうち、いずれか一項に記載の基板処理装置。
5. 前記不活性ガス供給部は、前記処理ガス供給部からガスを供給する間、前記ベローズ内に不活性ガスを供給するよう制御される請求項１から請求項４のうち、いずれか一項に記載の基板処理装置。
6. 前記部品落下防止部は、前記シャフトに近づくほど、前記底部からの高さが高くなるよう構成される請求項１から請求項５のうち、いずれか一項に記載の基板処理装置。
7. 前記基板載置台の上流には、取り外し可能な分散板を有するシャワーヘッドが設けられる請求項１から請求項６のうち、いずれか一項に記載の基板処理装置。
8. 前記基板載置台には、取り外し可能なフローティングピンが設けられる請求項１から請求項７のうち、いずれか一項に記載の基板処理装置。
9. 処理容器の底部に設けられた穴に貫通され、上部に基板載置台が設けられたシャフトと、
   前記処理容器の外側にて、前記シャフトの外周を囲むように構成され、内側空間が前記処理容器の空間と連通するベローズと、前記処理容器の外側に設けられ、前記ベローズ内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給部とを有する基板処理装置のうち、前記基板載置台に基板を載置する工程と、
   前記処理容器の底部にて、前記穴の一部に沿って構成された第一の構造、及び前記穴の他部に沿って構成された前記第一の構造に隣接する第二の構造とを有し、前記第一の構造と前記第二の構造のそれぞれに、前記底部にて支持される支持部と、前記支持部と共に不活性ガス流路を形成する蓋部と、前記支持部の径方向外周端に前記不活性ガス流路の一部として設けられ、前記ベローズ内に供給された前記不活性ガスを周状に排気する排気孔と、が設けられた部品落下防止部が設けられた状態で、
   前記処理容器内に処理ガスを供給すると共に、前記ベローズ内に前記不活性ガスを供給しつつ、前記ベローズ内に供給された前記不活性ガスを前記不活性ガス流路および前記排気孔を介して排気する工程と、
   を有する半導体装置の製造方法。
10. 処理容器の底部に設けられた穴に貫通され、上部に基板載置台が設けられたシャフトと、
    前記処理容器の外側にて、前記シャフトの外周を囲むように構成され、内側空間が前記処理容器の空間と連通するベローズと、前記処理容器の外側に設けられ、前記ベローズ内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給部とを有する基板処理装置のうち、前記基板載置台に基板を載置する手順と、
    前記処理容器の底部にて、前記穴の一部に沿って構成された第一の構造、及び前記穴の他部に沿って構成された前記第一の構造に隣接する第二の構造とを有し、前記第一の構造と前記第二の構造のそれぞれに、前記底部にて支持される支持部と、前記支持部と共に不活性ガス流路を形成する蓋部と、前記支持部の径方向外周端に前記不活性ガス流路の一部として設けられ、前記ベローズ内に供給された前記不活性ガスを周状に排気する排気孔と、が設けられた部品落下防止部が設けられた状態で、
    前記処理容器内に処理ガスを供給すると共に、前記ベローズ内に前記不活性ガスを供給しつつ、前記ベローズ内に供給された前記不活性ガスを前記不活性ガス流路および前記排気孔を介して排気する手順と、
    をコンピュータを用いて基板処理装置に実行させるプログラム。