JP6093174B2 - 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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Description

本発明は、基板を処理する工程を有する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。
大規模集積回路（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）などの半導体装置を製造する基板処理装置では、装置の清浄度を維持するために、定期的に装置のメンテナンスが実施されている。従来から、処理室を構成する部材に堆積した膜を除去するために、処理室内へクリーニングガスを導入してガスクリーニングする手法が用いられてきている。
特開２０１０−１７１３８９号公報
しかし、従来のガスクリーニングは、処理室内に付着した膜を除去することを目的としているため、ガスクリーニングを完了しても排気部の配管内部に吸着した未反応のガス分子や、副生成物が残留することがあった。排気部の排気管内部において未反応ガスの吸着や副生成物が存在することによって、予期しない真空排気装置の停止が発生したり、装置メンテナンス作業が困難になったりする可能性があった。
本発明は上述の課題を解決し、排気部内に残留した副生成物等を容易に除去することができる基板処理装置、半導体装置の製造方法およびプログラムの提供を目的とする。
本発明の一態様によれば、
基板が収容される処理室と、
所定元素を含有する第１の処理ガスを前記基板に対して供給する第１のガス供給部と、
前記所定元素及びハロゲン元素を含有する第２の処理ガスを前記基板に対して供給する第２のガス供給部と、
前記処理室内を排気する排気部と、
前記排気部内に前記処理室を介さずにクリーニングガスを供給するクリーニングガスバイパス供給部と、
前記排気部に設けられ、前記排気部の状態を検出するクリーニング監視部と、
前記クリーニング監視部が検出した前記排気部の状態に応じて、前記クリーニングガスバイパス供給部による前記クリーニングガスの供給を制御する制御部と、
を有する基板処理装置が提供される。
本発明の他の態様によれば、
排気部により処理室内を排気しつつ、前記処理室内に収容された基板に対して所定元素を含有する第１の処理ガスを供給する工程と、
前記処理室内を排気しつつ、前記基板に対して前記所定元素及びハロゲン元素を含有する第２の処理ガスを供給する工程と、
を含み、前記基板の上に薄膜を形成する基板処理工程と、
前記排気部の状態に応じて前記クリーニングガスの流量を制御しつつ、前記排気部内に
前記処理室を介さずにクリーニングガスを供給するクリーニング工程と、
を有する半導体装置の製造方法が提供される。
本発明の更に他の態様によれば、
処理室内に収容された基板に対して、排気部により前記処理室内を排気しつつ、所定元素を含有する第１の処理ガスを供給する手順と、
前記基板に対して、前記処理室内を排気しつつ、前記所定元素及びハロゲン元素含有する第２の処理ガスを供給する手順と、
を含み、前記基板の上に薄膜を形成する手順と、
前記排気部の状態に応じて前記クリーニングガスの流量を制御しつつ、前記排気部内に前記処理室を介さずにクリーニングガスを供給するクリーニング手順と、
をコンピュータに実行させるプログラムが提供される。
本発明に係る基板処理装置、半導体装置の製造方法およびプログラムによれば、排気部内に残留した副生成物等を容易に除去することができる。
本発明の第１実施形態に係る基板処理装置の構成である。 本発明の第１実施形態に係る基板処理装置の処理炉側面断面図及び各部の制御構成を示す。 本発明の第１実施形態で好適に用いられる基板処理装置のコントローラの概略構成図である。 本発明の第１実施形態における処理フローを示す図である。 図４における基板処理工程を示す図である。 （ａ）は、本発明の第２実施形態のクリーニング工程における排気部の温度の変化を示す図であり、（ｂ）は、本発明の第２実施形態のクリーニング工程におけるクリーニングガス流量の制御の様子を示す図である。
＜本発明の第１実施形態＞
以下に、本発明の第１実施形態について説明する。
（１）基板処理装置の構成
本実施形態に係る基板処理装置は、基板が収容される処理室と、所定元素を含有する第１の処理ガスを基板に対して供給する第１のガス供給部と、所定元素及びハロゲン元素を含有する第２の処理ガスを基板に対して供給する第２のガス供給部と、処理室内を排気する排気部と、排気部内に処理室を介さずにクリーニングガスを供給するクリーニングガスバイパス供給部と、を有する。
本実施形態において、「所定元素」とは、例えば、シリコン（Ｓｉ）元素である。また、「ハロゲン元素」とは、例えば、塩素（Ｃｌ）元素である。以下に、本実施形態に係る基板処理装置の構成について、図面を参照しながら説明する。なお、以下において、排気管等の「後段」とは、排気管等の内部を流れるガスの下流側のことを意味する。
まず、本実施形態にかかる半導体装置の製造方法を実施する基板処理装置（半導体製造装置）の構成例について、図１を用いて説明する。図１は、本実施形態に係る基板処理装置１０の一例であり、斜視図にて示す。なお、図１において、警告部５０４については、第２実施形態にて説明する。
この基板処理装置１０は、バッチ式縦型熱処理装置であり、主要部が配置される筐体１２を有する。基板処理装置１０には、例えば、Ｓｉ（シリコン、珪素）又はＳｉＣ（シリコンカーバイド、炭化珪素）等で構成された基板としてのウエハ２００を収納する基板収納器としてフープ（ＦＯＵＰ、Ｆｒｏｎｔ Ｏｐｅｎｉｎｇ Ｕｎｉｆｉｅｄ Ｐｏｄ）（以下ポッドという）１６が、ウエハキャリアとして使用される。この筐体１２の正面側には、ポッドステージ１８が配置されており、このポッドステージ１８にポッド１６が搬送される。ポッド１６には、例えば２５枚のウエハ２００が収納され、蓋が閉じられた状態でポッドステージ１８に載置される。
筐体１２内の正面側であって、ポッドステージ１８に対向する位置には、ポッド搬送装置２０が配置されている。また、このポッド搬送装置２０の近傍には、ポッド棚２２、ポッドオープナ２４及び基板枚数検知器２６が配置されている。ポッド棚２２は、ポッドオープナ２４の上方に配置されポッド１６を複数個載置した状態で保持するように構成されている。基板枚数検知器２６はポッドオープナ２４に隣接して配置される。ポッド搬送装置２０はポッドステージ１８とポッド棚２２とポッドオープナ２４との間でポッド１６を搬送する。ポッドオープナ２４はポッド１６の蓋を開けるものであり、基板枚数検知器２６は蓋を開けられたポッド１６内のウエハ２００の枚数を検知する。
筐体１２内には基板移載機２８、基板支持具としてのボート２１７が配置されている。基板移載機２８は、アーム（ツィーザ）３２を有し、図示しない駆動手段により、上下回転動作が可能な構造になっている。アーム３２は例えば５枚のウエハ２００を取り出すことができ、このアーム３２を動かすことにより、ポッドオープナ２４の位置に置かれたポッド１６及びボート２１７間にてウエハ２００を搬送する。
また、筺体１２は、少なくとも後述する処理炉２０２及び排気部の外側を気密に囲うように設けられている。筺体１２には、扉１４が設けられている。扉１４は、例えば基板処理装置１０内をメンテナンスする際に開閉できるように構成されている。扉１４は、例えば筺体１２の正面側に設けられている。筺体１２内は、例えばダクト（不図示）によって吸気されている。
図２は、本実施形態で好適に用いられる基板処理装置１０の処理炉２０２の概略構成図であり、縦断面図として示されている。なお、図２において、（）で示した符号を付した部材については、第２実施形態にて説明する。
図２に示されているように、処理炉２０２は加熱機構としてのヒータ２０６を有する。ヒータ２０６は筒形状であり、例えば円筒形状であり、図示しない保持板としてのヒータベースに支持されることにより垂直に備え付けられている。
ヒータ２０６の内側には、ヒータ２０６と同心円状に反応管としてのプロセスチューブ２０３が配設されている。プロセスチューブ２０３は内部反応管としてのインナーチューブ２０４と、その外側に設けられた外部反応管としてのアウターチューブ２０５とから構成されている。インナーチューブ２０４は、例えば石英（ＳｉＯ２）又は炭化珪素（ＳｉＣ）等の耐熱性材料で構成されており、上端及び下端が開口した円筒形状に形成されている。インナーチューブ２０４の筒中空部には処理室２０１が形成されており、基板としてのウエハ２００を後述するボート２１７によって水平姿勢で垂直方向に多段に整列された状態で収容可能に構成されている。アウターチューブ２０５は、例えば石英又は炭化珪素などの耐熱性材料で構成されている。アウターチューブ２０５の内径は、インナーチューブ２０４の外径よりも大きい。アウターチューブ２０５は、上端が閉塞し下端が開口した円筒形状に形成されており、インナーチューブ２０４と同心円状に設けられている。
アウターチューブ２０５の下方には、アウターチューブ２０５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、例えばステンレス等で構成されており、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は、インナーチューブ２０４とアウターチューブ２０５に係合しており、これらを支持するように設けられている。なお、マニホールド２０９とアウターチューブ２０５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。マニホールド２０９が図示しないヒータベースに支持されることにより、プロセスチューブ２０３は垂直に据え付けられた状態となっている。主に、プロセスチューブ２０３とマニホールド２０９により反応容器が構成される。
マニホールド２０９には、ガス導入部としてのノズル２３０ａ、２３０ｂ、２３０ｃ、２３０ｄが処理室２０１内に連通するように接続されており、ノズル２３０ａ、２３０ｂ、２３０ｃ、２３０ｄにはそれぞれガス供給管２３２ａ、２３２ｂ、２３２ｃ、２３０ｄが接続されている。ガス供給管２３２ａ、２３２ｂ、２３２ｃ、２３２ｄのノズル２３０ａ、２３０ｂ、２３０ｃ、２３０ｄとの接続側と反対側である上流側には、ガス流量制御器としてのＭＦＣ（マスフローコントローラ、Ｍａｓｓ Ｆｌｏｗ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）２４１ａ、２４１ｂ、２４１ｃ、２４１ｄ及び開閉装置としてのバルブ３１０ａ、３１０ｂ、３１０ｃ、３１０ｄを介して第１のガス供給源としてのシリコン含有ガス供給源３００ａ、第２のガス供給源としての塩素含有ガス供給源３００ｂ、不活性ガス供給源３００ｃ、クリーニングガス供給源としてのクリーニングガス供給源３００ｄが接続されている。なお、ガス供給管２３２ｃのノズル２３０ｃ及びＭＦＣ２４１ｃの間には、バルブ３１０ｇが設けられている。また、ガス供給管２３２ｄのノズル２３０ｄ及びＭＦＣ２４１ｄの間には、バルブ３１０ｈが設けられている。ＭＦＣ２４１ａ、２４１ｂ、２４１ｃ、２４１ｄには、ガス流量制御部２３５が電気的に接続されている。ガス流量制御部２３５は、供給するガスの流量が所定の量となるよう所定のタイミングにて制御するように構成されている。
シリコン膜を形成する基板処理装置１０のガス供給部について以下に説明する。
まず、シリコン元素を含有する第１の処理ガスを処理室２０１内へ供給する第１のガス供給部の構成について説明する。シリコン元素を含有する第１の処理ガスは、例えばジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）ガスである。
ノズル２３０ａは、例えば石英製であり、マニホールド２０９を貫通するようにマニホールド２０９に設けられている。ノズル２３０ａは、少なくとも１本設けられており、ヒータ２０６より下方であってマニホールド２０９に設けられ、シリコン含有ガスを処理室２０１内へ供給している。ノズル２３０ａは、ガス供給管２３２ａに接続されている。このガス供給管２３２ｂは、流量制御器（流量制御手段）としてのＭＦＣ２４１ａ及びバルブ３１０ａを介して、第１の処理ガスとして、例えばジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）ガスを供給するシリコン含有ガス供給源３００ａに接続されている。この構成により、処理室２０１内へ供給する第１の処理ガス、例えばジシランガスの供給流量、濃度、分圧を制御することができる。
第１のガス供給部は、主に、バルブ３１０ａ、ＭＦＣ２４１ａ、ガス供給管２３２ａにより構成される。なお、ノズル２３０ａ、シリコン含有ガス供給源３００ａを第１のガス供給部に含めて考えてもよい。
次に、シリコン元素と塩素元素を含有する第２の処理ガスを処理室２０１内へ供給する第２のガス供給部の構成について説明する。第２の処理ガスは、例えばジクロロシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２）ガスである。
ノズル２３０ｂは、例えば石英製であり、マニホールド２０９を貫通するようにマニホールド２０９に設けられている。ノズル２３０ｂは、少なくとも１本設けられており、ヒータ２０６より下方であってマニホールド２０９に設けられ、第２の処理ガスを処理室２０１内へ供給している。ノズル２３０ｂは、ガス供給管２３２ｂに接続されている。このガス供給管２３２ｂは、流量制御器（流量制御手段）としてのＭＦＣ２４１ｂ及びバルブ３１０ｂを介して、第２の処理ガスとして、例えばジクロロシランガスを供給する塩素含有ガス供給源３００ｂに接続されている。この構成により、処理室２０１内へ供給する第２の処理ガス、例えばジクロロシランガスの供給流量、濃度、分圧を制御することができる。
第２のガス供給部は、主に、バルブ３１０ｂ、ＭＦＣ２４１ｂ、ガス供給管２３２ｂ、により構成される。なお、ノズル２３０ｂ、塩素含有ガス供給源３００ｂを第２のガス供給部に含めて考えてもよい。
次に、不活性ガスを処理室２０１内へ供給する第３のガス供給部の構成について説明する。不活性ガスは、例えば、窒素（Ｎ２）ガスである。
ノズル２３０ｃは、例えば石英製であり、マニホールド２０９を貫通するようにマニホールド２０９に設けられている。ノズル２３０ｃは、少なくとも１本設けられており、ヒータ２０６よりも下方であってマニホールド２０９に設けられ、不活性ガスを処理室２０１内に供給するよう構成されている。ノズル２３０ｃは、ガス供給管２３２ｃに接続されている。このガス供給管２３２ｃは、バルブ３１０ｇ、流量制御器（流量制御手段）としてのＭＦＣ２４１ｃ及びバルブ３１０ｃを介して、不活性ガスとして、例えば、窒素ガスを供給する不活性ガス供給源３００ｃに接続されている。この構成により、処理室２０１内へ供給する不活性ガス、例えば窒素ガスの供給流量、濃度、分圧を制御することができる。
第３のガス供給部は、主に、バルブ３１０ｃ、ＭＦＣ２４１ｃ、ガス供給管２３２ｃにより構成される。なお、ノズル２３０ｃ、不活性ガス供給源３００ｃを第３ガス供給部に含めて考えてもよい。
次に、クリーニングガスを処理室２０１内へ供給するクリーニングガス供給部の構成について説明する。クリーニングガスは、例えば、三フッ化窒素（ＮＦ３）ガスである。
ノズル２３０ｄは、例えば石英製であり、マニホールド２０９を貫通するようにマニホールド２０９に設けられている。ノズル２３０ｄは、少なくとも１本設けられており、ヒータ２０６より下方であってマニホールド２０９に設けられ、クリーニングガスを処理室２０１内に供給するよう構成されている。ノズル２３０ｄは、ガス供給管２３２ｄに接続されている。このガス供給管２３２ｄは、バルブ３１０ｈ、流量制御器（流量制御手段）としてのＭＦＣ２４１ｄ及びバルブ３１０ｄを介してクリーニングガス供給源３００ｄに接続されている。この構成により、処理室２０１内へ供給するクリーニングガス、例えば、三フッ化窒素ガスの供給量、濃度、分圧を制御することができる。
クリーニングガス供給部は、主に、バルブ３１０ｄ、ＭＦＣ２４１ｄ、ガス供給管２３２ｄ、により構成される。なお、ノズル２３０ｄ、クリーニングガス供給源３００ｄをクリーニングガス供給部に含めて考えてもよい。
また、後述する圧力調整装置２４２の後段の圧力調整装置後段排気管２３１ｂの内部や、排気装置後段排気管２３１ｃの内部にクリーニングガスを供給するクリーニングガスバ
イパス供給部が設けられている。
クリーンガスバイパス供給部は、処理室２０１を介さずに、圧力調整装置後段排気管２３１ｂや排気装置後段排気管２３１ｃの内部にクリーニングガスを供給するよう構成されている。例えば、圧力調整装置後段排気管２３１ｂおよび排気装置後段排気管２３１ｃには、それぞれ第１ガスバイパス供給管３０５の下流端および第２ガスバイパス供給管３０６の下流端が接続されている。第１ガスバイパス供給管３０５の上流端は、バルブ３１０ｅを介して、ガス供給管２３２ｄのＭＦＣ２４１ｄ及びバルブ３１０ｈの間に接続されている。第２ガスバイパス供給管３０６の上流端は、バルブ３１０ｆを介して、第１ガスバイパス供給管３０５のバルブ３１０ｅの上流側に接続されている。ここでは、例えばクリーニングガスバイパス供給部は、クリーニングガス供給部と共にクリーニングガス供給源３００ｄおよびＭＦＣ２４１ｄを共有している。このように、クリーンガスバイパス供給部は、例えば圧力調整装置後段排気管２３１ｂと排気装置後段排気管２３１ｃとに接続されている。
クリーニングガスバイパス供給部は、主に、バルブ３１０ｄ、ＭＦＣ２４１ｄ、第１ガスバイパス供給管３０５、第２ガスバイパス供給管３０６、バルブ３１０ｅとバルブ３１０ｆにより構成される。なお、クリーニングガス供給源３００ｄをクリーニングガスバイパス供給部に含めて考えてもよい。
なお、上述した第３のガス供給部は、処理室２０１内だけでなく、圧力調整装置後段排気管２３１ｂ内及び排気装置後段排気管２３１ｃ内にも不活性ガスを供給することができるように構成されている。ここでは、例えば、第３のガス供給部の一部であるガス供給管２３２ｃは、さらに、クリーニングガスバイパス供給部の一部であるガス供給管２３２ｄに接続されている。また、第３のガス供給部は、クリーニングガスバイパス供給部と共に、第１ガスバイパス供給管３０５、第２ガスバイパス供給管３０６、バルブ３１０ｅ、３１０ｆを共有している。
バルブ３１０ａ、３１０ｂ、３１０ｃ、３１０ｄ、３１０ｅ、３１０ｆ、３１０ｇ、３１０ｈおよびＭＦＣ２４１ａ、２４１ｂ、２４１ｃ、２４１ｄには、ガス流量制御部２３５が電気的に接続されている。ガス流量制御部２３５は、所定のタイミングにてガス供給開始、ガス供給停止等を行うよう上記バルブを制御して、また所定のガス供給量となるように上記ＭＦＣを制御するように構成されている。
尚、本実施例では、ノズル２３０ａ、２３０ｂ、２３０ｃ、２３０ｄをマニホールド２０９に設けたが、これに限らず、例えば、少なくとも一部が処理室２０１内においてヒータ２０６と対向する領域に設けて、シリコン含有ガス、塩素含有ガス、不活性ガス、エッチングガスの少なくともいずれかをウエハ２００の処理領域の側方から供給できるようにしても良い。例えば、Ｌ字型のノズルを１以上用いて、ガスを供給する位置をウエハ２００の処理領域まで延在させることで、１以上の位置からガスをウエハ２００近傍で供給できるようにしても良い。
また本実施形態では第１の処理ガスとしてジシランガスを例示したが、これに限らず、例えば、シラン（ＳｉＨ４）ガスやトリシラン（Ｓｉ３Ｈ８）ガス等の高次シランガス等を用いても良く、またこれらを組み合わせても良い。
また、本実施形態では、第２の処理ガスとして、ジクロロシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２）ガスを例示したが、これに限らず、例えば、トリクロロシラン（ＳｉＨＣｌ３）ガスやテトラクロロシラン（ＳｉＣｌ４）ガス等の塩化シラン類を用いても良く、また、塩素（Ｃｌ２）ガスや塩化水素（ＨＣｌ）ガスなどを組み合わせても良い。ハロゲン元素として、塩
素元素を例示したが、これに限らず、例えばフッ素（Ｆ）元素、臭素（Ｂｒ）等の元素であってもよい。
また、本実施形態では、不活性ガスとして窒素（Ｎ２）ガスを例示したが、これに限らず、例えば、ヘリウム（Ｈｅ）ガス、ネオン（Ｎｅ）ガス、アルゴン（Ａｒ）ガス等の希ガス等を用いても良く、また窒素ガスとこれらの希ガスとを組合せて用いても良い。
また、本実施形態では、クリーニングガスとして三フッ化窒素（ＮＦ３）ガスを例示したが、これに限らず、例えば、三フッ化塩素ガス（ＣｌＦ３）ガス、フッ素（Ｆ２）ガス、等を用いても良く、またこれらを組合せて用いても良い。また、上記のクリーニングガスは、希釈ガスとして不活性ガス（たとえば、窒素ガス）とともに供給しても良い。
マニホールド２０９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は、インナーチューブ２０４とアウターチューブ２０５との隙間によって形成される筒状空間２５０の下端に配置されており、筒状空間２５０に連通している。排気管２３１のマニホールド２０９との接続側と反対側である下流側には、圧力検出器としての圧力センサ２４５および圧力調整装置２４２を介して、排気装置としての真空ポンプ等の真空排気装置２４６が接続されている。圧力調整装置２４２は、例えばＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）バルブとして構成されている。圧力調整装置２４２の弁の開度を調整することにより、処理室２０１内の圧力が調整される。また、真空排気装置２４６は、処理室２０１内を真空排気し得るように構成されている。圧力調整装置２４２および圧力センサ２４５には、圧力制御部２３６が電気的に接続されている。圧力制御部２３６は圧力センサ２４５により検出された圧力情報に基づいて圧力調整装置２４２により処理室２０１内の圧力が所定の圧力となるよう所定のタイミングにて制御するように構成されている。
なお、排気管２３１は、少なくとも処理室２０１に接続される処理室排気管２３１ａと、圧力調整装置２４２の後段に設けられる圧力調整装置後段排気管２３１ｂと、真空排気装置２４６の後段に設けられる排気装置後段排気管２３１ｃとで構成される。また、排気管２３１のマニホールド２０９よりも下流側には、メインバルブとしてのゲートバルブ（不図示）が設けられていてもよい。メインバルブは、ゲートバルブおよび圧力調整装置２４２の少なくともいずれかにより構成される。装置形態によっては、排気管を増やしても良い。
主に、排気管２３１、メインバルブとしての圧力調整装置２４２により排気部が構成される。なお、排気装置としての真空排気装置２４６を排気部に含めて考えてもよい。また、例えば、排気部の下流側には、除害装置２４８が接続されている。除害装置２４８は、排気装置後段排気管２３１ｃを介して、真空排気装置２４６の下流側に接続されている。除害装置２４８は、例えば排ガスに含まれている特定の成分を除害するよう構成されている。
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はマニホールド２０９の下端に垂直方向下側から当接されるようになっている。シールキャップ２１９は例えばステンレス等の金属で構成されており、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の処理室２０１と反対側には、ボート２１７を回転させる回転機構２５４が設置されている。回転機構２５４の回転軸２５５はシールキャップ２１９を貫通して、後述するボート２１７に接続されており、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はプロセスチューブ２０３の外部に垂直に配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おり、これによりボート２１７を処理室２０１に対し搬入搬出することが可能となっている。回転機構２５４及びボートエレベータ１１５には、駆動制御部２３７が電気的に接続されており、所定の動作をするよう所定のタイミングで制御するように構成されている。
基板保持具としてのボート２１７は、例えば石英や炭化珪素等の耐熱性材料で構成されており、複数枚のウエハ２００を水平姿勢でかつ互いに中心を揃えた状態で整列させて多段に保持するように構成されている。なお、ボート２１７の下部には、例えば石英や炭化珪素等の耐熱性材料で構成されており円板形状をした断熱部材としての断熱板２１６が水平姿勢で多段に複数枚配置されており、ヒータ２０６からの熱がマニホールド２０９側に伝わりにくくなるよう構成されている。
プロセスチューブ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。ヒータ２０６と温度センサ２６３には、電気的に温度制御部２３８が接続されている。温度制御部２３８は、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２０６への通電具合を調整することにより処理室２０１内の温度が所定の温度分布となるように所定のタイミングで制御するように構成されている。
図３に示されているように、制御部（制御手段）であるコントローラ５００は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）２３９ａ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ
Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）２３９ｂ、記憶装置２３９ｃ、Ｉ／Ｏポート２３９ｄを備えた主制御部としてのコンピュータ２３９を有する。ＲＡＭ２３９ｂ、記憶装置２３９ｃ、Ｉ／Ｏポート２３９ｄは、内部バス２３９ｅを介して、ＣＰＵ２３９ａとデータ交換可能なように構成されている。コンピュータ２３９には、例えばタッチパネル等として構成された入出力装置５０１が接続されている。入出力装置５０１により、操作者が基板処理装置１０を操作する。
記憶装置２３９ｃは、例えばフラッシュメモリ、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）等で構成されている。記憶装置２３９ｃ内には、基板処理装置１０の動作を制御する制御プログラムや、後述する基板処理やクリーニング処理の手順や条件などが記載されたプロセスレシピが、読み出し可能に格納されている。なお、プロセスレシピは、後述する基板処理工程やクリーニング工程における各手順をコントローラ５００に実行させ、所定の結果を得ることが出来るように組み合わされたものであり、プログラムとして機能する。以下、このプロセスレシピや制御プログラム等を総称して、単にプログラムともいう。なお、本明細書においてプログラムという言葉を用いた場合は、プロセスレシピ単体のみを含む場合、制御プログラム単体のみを含む場合、または、その両方を含む場合がある。また、ＲＡＭ２３９ｂは、ＣＰＵ２３９ａ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２３９ｄは、主に、ガス流量制御部２３５、圧力制御部２３６、駆動制御部２３７、温度制御部２３８等に接続されている。なお、符号に（）を付した温度監視部２６４、ガス分析部２６５、警告部５０４、扉１４等については、第２実施形態で後述する。
ガス流量制御部２３５は、上述のＭＦＣ２４１ａ，２４１ｂ，２４１ｃ，２４１ｄ、バルブ３１０ａ，３１０ｂ，３１０ｃ，３１０ｄ，３１０ｅ，３１０ｆ，３１０ｇ，３１０ｈに接続されている。圧力制御部２３６は、圧力調整装置２４２、真空排気装置２４６、圧力センサ２４５に接続されている。駆動制御部２３７は、ポッド搬送装置２０、ポッドオープナ２４、基板枚数検知器２６、基板移載機２８、ボートエレベータ１１５、昇降モータ１２２、回転機構２５４に接続されている。温度制御部２３８は、ヒータ２０６、温
度センサ２６３に接続されている。
ＣＰＵ２３９ａは、記憶装置２３９ｃ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５０１からの操作コマンドの入力等に応じて記憶装置２３９ｃからプロセスレシピを読み出すように構成されている。そして、ＣＰＵ２３９ａは、読み出したプロセスレシピの内容に沿うように、ガス流量制御部２３５を介してのＭＦＣ２４１ａ，２４１ｂ，２４１ｃ，２４１ｄによる各種ガスの流量調整動作、並びにバルブ３１０ａ，３１０ｂ，３１０ｃ，３１０ｄ，３１０ｅ，３１０ｆ，３１０ｇ，３１０ｈの開閉動作、圧力制御部２３６を介しての圧力調整装置２４２の開閉動作、圧力センサ２４５に基づく圧力調整装置２４２による圧力調整動作、並びに真空排気装置２４６の起動および停止、温度制御部２３８を介しての温度センサ２６３に基づくヒータ２０６の温度調整動作、駆動制御部２３７を介しての回転機構２５４によるボート２１７の回転および回転速度調節動作、並びにボートエレベータ１１５によるボート２１７の昇降動作等を制御するように構成されている。
主に、主制御部としてのコンピュータ２３９、ガス流量制御部２３５、圧力制御部２３６、駆動制御部２３７、温度制御部２３８により、制御部としてのコントローラ５００が構成される。なお、必ずしも、ガス流量制御部２３５、圧力制御部２３６、駆動制御部２３７、温度制御部２３８は、コンピュータ２３９の外部装置として設けられている必要はなく、これらをコンピュータ２３９に含めて考えてもよい。
なお、コントローラ５００は、専用のコンピュータとして構成されている場合に限らず、汎用のコンピュータとして構成されていてもよい。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）５０３を用意し、係る外部記憶装置５０３を用いて汎用のコンピュータにプログラムをインストールすること等により、本実施形態に係るコントローラ５００を構成することができる。なお、コンピュータにプログラムを供給するための手段は、外部記憶装置５０３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５０３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、記憶装置２３９ｃや外部記憶装置５０３は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体として構成される。以下、これらを総称して、単に記録媒体ともいう。なお、本明細書において記録媒体という言葉を用いた場合は、記憶装置２３９ｃ単体のみを含む場合、外部記憶装置５０３単体のみを含む場合、または、その両方を含む場合がある。
（２）基板処理工程
続いて、図４及び図５を用い、本実施形態に係る半導体製造工程の一工程として実施される基板処理工程及びクリーニング工程のうち、まずは基板処理工程について説明する。これらの工程は、上述の基板処理装置１０により実施される。なお、以下の説明において、基板処理装置１０を構成する各部の動作は、コントローラ５００により制御される。
図４は、本実施形態における処理フローを示す図である。図５は、図４における基板処理工程の詳細を示す図である。
ここでは、半導体装置を構成するシリコン膜の形成例について説明する。まず、基板処理装置１０のポッドステージ１８に、複数枚のウエハ２００を有する複数のポッド１６が搬送される。ポッドオープナ２４によってポッド１６の蓋が開けられる。ウエハ２００がポッド１６からボート２１７に搬送される。そして、一度に複数枚のウエハ２００に対してバッチ処理である基板処理工程を行う。このバッチ処理は所定回数行われる。
（基板の搬入工程）
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、図２に示されているように、複数枚のウエハ２００を保持したボート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内に搬入（ボートローディング）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（Ｓ１１１）。
（温度調整及び圧力調整）
処理室２０１内が所定の圧力（真空度）となるように真空排気装置２４６によって真空排気される。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に基づき圧力調整装置２４２がフィードバック制御される（圧力調整）。また、処理室２０１内が所定の温度となるようにヒータ２０６によって加熱される。この際、処理室２０１内が所定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２０６への通電具合がフィードバック制御される（温度調整）。続いて、回転機構２５４により、ボート２１７が回転されることで、ウエハ２００が回転される（Ｓ１１２）。なお、真空排気装置２４６は、少なくとも基板処理工程の間において常時作動させた状態を維持する。また、処理室２０１内の圧力の制御は、基板処理工程の間、継続して行われる。
（成膜工程）
次いで、図２に示すように、バルブ３１０ａを開けて、例えばシリコン含有ガス供給源３００ａから第１の処理ガスが供給される。第１の処理ガスは、ＭＦＣ２４１ａで所定の流量となるように制御され、ガス供給管２３２ａを流通してノズル２３０ａから処理室２０１内に導入される。導入された第１の処理ガスは処理室２０１内を上昇し、インナーチューブ２０４の上端開口から筒状空間２５０に流出して排気管２３１から排気される。また、バルブ３１０ｂを開けて、塩素含有ガス供給源３００ｂから、シリコン元素と塩素元素を含有する第２の処理ガスが供給される。第２の処理ガスは、ＭＦＣ２４１ｂで所定の流量となるように制御され、ガス供給管２３２ｂを流通してノズル２３０ｂから処理室２０１内に導入される。導入された第２の処理ガスは、処理室２０１内を上昇し、インナーチューブ２０４の上端開口から筒状空間２５０に流出して排気管２３１から排気される。
このように、排気部により処理室２０１内を排気しつつ、処理室２０１内に収容されたウエハ２００に対して第１の処理ガスおよび第２の処理ガスを供給する。第１の処理ガスと第２の処理ガスは処理室２０１内を通過する際に、ウエハ２００の表面と接触し、この際に、第１の処理ガスの熱ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）反応によって、ウエハ２００に薄膜、すなわちシリコン膜が堆積（デポジション）される。また、上記の第２の処理ガスを用いることにより、堆積されるシリコン膜は部分的にエッチング（除去）される。つまり、第１の処理ガスによる熱ＣＶＤ反応と、第２の処理ガスによるエッチング反応と、が同時に進行する。熱ＣＶＤ反応の方がエッチング反応よりも大きくなるような条件（ガス流量、温度、圧力）に設定することにより、ウエハ２００上にシリコン膜の形成が進行する。このように、ウエハ２００上には、エッチングされながら、シリコン膜が堆積されるので、表面平坦性の優れたシリコン膜を形成することができる。
ウエハ２００の上に所定の膜厚を有する薄膜が形成された後、バルブ３１０ａ、３１０ｂを閉めて、第１の処理ガスおよび第２の処理ガスの供給を停止する（Ｓ１１３）。
なお、一例として、本実施形態における処理条件は、処理温度が３００℃〜５５０℃以下、処理圧力は１０Ｐａ〜１３３０Ｐａ、第１の処理ガスの流量は１０ｓｃｃｍ〜２００
０ｓｃｃｍ、第２の処理ガスの流量は１０ｓｃｃｍ〜５００ｓｃｃｍとしている。
（パージ及び大気復帰）
予め設定された処理時間が経過して、ウエハ２００上に所定厚のシリコン膜が形成されたら、不活性ガス供給源３００ｃから不活性ガスがＭＦＣ２４１ｃで所定の流量となるように制御されて供給され、処理室２０１内が不活性ガスに置換される。その後、圧力調整装置２４２の開度が調整され、処理室２０１内の圧力が常圧に復帰される（Ｓ１１４）。
（基板の搬出工程）
その後、ボートエレベータ１１５によりシールキャップ２１９が下降されて、マニホールド２０９の下端が開口されるとともに、処理済ウエハ２００がボート２１７に保持された状態でマニホールド２０９の下端からプロセスチューブ２０３の外部に搬出（ボートアンローディング）される。また必要に応じて、アンローディング後にボート２１７が冷めるまで、ボート２１７を所定位置で待機させても良い。その後、処理済のウエハ２００はボート２１７より取り出される（ウエハディスチャージ）。このようにして基板処理装置１０の一連の基板処理工程が完了する（Ｓ１１５）。以上のＳ１１１からＳ１１５の工程による薄膜を形成する工程を「基板処理工程Ｓ１１０」とする。この基板処理工程Ｓ１１０は、所定回数繰り返し実施される。
（３）クリーニング工程
続いて、本実施形態に係る半導体製造工程の一工程として実施される基板処理工程及びクリーニング工程のうち、上述の基板処理工程を所定回数実施した後に実施されるクリーニング工程について説明する。係る工程は、上述の基板処理装置１０により実施される。なお、以下の説明において、基板処理装置１０を構成する各部の動作は、コントローラ５００により制御される。
（発明者等の得た知見）
発明者等は、以下の課題を見出した。上述の成膜工程のように、例えばシリコン元素を含有する第１の処理ガスとシリコン元素と塩素元素を含有する第２の処理ガスを用いた成膜の場合には、ウエハ２００上に堆積している膜がエッチングされながら成膜されるため、膜表面の平坦性が優れる膜を形成できる。
一方で、エッチングされながらの成膜となることから、一度の成膜に用いるガス量が多くなってしまう。これらにより、第１の処理ガスと第２の処理ガスにより、ＳｉｘＨｙやＳｉｘＨｙＣｌｚのような副生成物や未反応成分が多量に発生し、排気管２３１に堆積してしまうことがあるという課題を見出した。また、この多量の堆積物がガス化することや、堆積物表面に処理ガスや不活性ガスが吸着脱離することにより、排気速度を一定に保つことが困難になることがあるという課題を見出した。また、堆積物が真空排気装置内に堆積することにより、真空排気装置の寿命を縮めてしまい、予期せぬ真空排気装置の停止が発生することがあるという課題を見出した。この予期せぬ真空排気装置の停止があった場合、排気管２３１内から処理室２０１内へ副生成物が逆流することによって、処理室２０１内が汚染されたり、圧力センサ２４５が破損したりする可能性があった。また、予期せぬ真空排気装置の停止があった場合、処理室２０１内や排気管２３１内に処理ガスが供給され処理室２０１内や排気管２３１内の真空度や雰囲気が維持された状態では、復旧する際の真空排気装置２４６、排気管２３１、圧力調整装置２４２等の真空バルブ、または圧力センサ２４５等の交換作業が困難となる可能性があった。
そこで、発明者は、これらの課題を解決する方法として、以下に記載するクリーニングが有効であることを見出した。
（クリーニング工程の詳細）
本実施形態では、基板処理工程Ｓ１１０の後に、クリーニングガスバイパス供給部により、排気部内に処理室２０１を介さずにクリーニングガスを供給するクリーニング工程を行う。以下では、クリーニング工程が、例えば基板処理工程の回数に応じてそれぞれ異なる部分をクリーニングする３種類のクリーニング工程を有する場合について説明する。
（第１クリーニング工程）
基板処理工程Ｓ１１０を行った後に、例えば基板処理工程Ｓ１１０を所定回数（ａ回、ａは１以上の整数）行ったか否かを判定する（Ｓ１２０）。基板処理工程Ｓ１１０を所定回数行った場合に（Ｓ１２０の「Ｙｅｓ」の場合）、圧力調整装置２４２を閉じて、クリーニングガスバイパス供給部により圧力調整装置後段排気管２３１ｂにクリーニングガスを供給する第１クリーニング工程を行う（Ｓ１３０）。基板処理工程Ｓ１１０を所定回数（ａ回）行っていない場合（Ｓ１２０の「Ｎｏ」の場合）、第１クリーニング工程は行わない。例えば、圧力調整装置後段排気管２３１ｂにおける副生成物の堆積量が多い場合、第１クリーニング工程を行うか否かを判定する際の基板処理工程の所定回数を少なく設定する。ここでは、例えば、基板処理工程Ｓ１１０を行った後に、毎回、第１クリーニング工程を行う。すなわちａ＝１である。この場合、Ｓ１２０は無くてもよい。
第１クリーニング工程Ｓ１３０では、主に、圧力調整装置後段排気管２３１ｂ内や、真空排気装置２４６がクリーニングされる。上述のパージおよび大気復帰（Ｓ１１４）の終了後、圧力調整装置２４２を閉じる。真空排気装置２４６により、少なくとも圧力調整装置後段排気管２３１ｂを排気する。なお、処理室２０１内を排気した後に、圧力調整装置２４２を閉じてもよい。次に、クリーニングガスバイパス供給部の一部であるバルブ３１０ｄ、３１０ｅを開く。これにより、クリーニングガスバイパス供給部の一部であるクリーニングガス供給源３００ｄから圧力調整装置後段排気管２３１ｂに、第１ガスバイパス供給管３０５を通してクリーニングガスが供給される。なお、例えば真空排気装置２４６により圧力調整装置後段排気管２３１ｂを排気した状態でクリーニングガスバイパス供給部からクリーニングガスが供給される。また、クリーニングガスバイパス供給部からのクリーニングガスは、ＭＦＣ２４１ｄにより流量調整される。クリーニングガスが供給されることにより、圧力調整装置２４２後段の圧力調整装置後段排気管２３１ｂ内に付着している副生成物及び原料ガスの未反応成分がエッチング等され、クリーニング処理が進行する。所定時間のクリーニングが終了したら、バルブ３１０ｄ、３１０ｅを閉じ、クリーニングガスの供給を停止する。その後、第３のガス供給部の一部であるバルブ３１０ｃ、バルブ３１０ｅを開き、不活性ガス供給源３００ｃから圧力調整装置後段排気管２３１ｂ内に不活性ガスが供給される。これにより、圧力調整装置後段排気管２３１ｂ以降の排気部がパージされる。このようにして圧力調整装置後段排気管２３１ｂ内や真空排気装置２４６がクリーニングされる。
このように、上述の基板処理工程Ｓ１１０の終了後に第１クリーニング工程Ｓ１３０を行うことにより、上述のようなガスを多量に使う基板処理工程Ｓ１１０であっても、圧力調整装置後段排気管２３１ｂや、真空排気装置２４６に副生成物や未反応成分が溜まることを防止することができる。よって、排気速度を一定に保つことができる。また、真空排気装置２４６の寿命を向上させることができ、予期しない真空排気装置２４６の停止を回避することができる。
（第２クリーニング工程）
次に、例えば基板処理工程Ｓ１１０を所定回数（ｂ回、ｂは１以上の整数）行ったか否かを判定する（Ｓ１４０）。基板処理工程Ｓ１１０を所定回数行った場合に（Ｓ１４０の「Ｙｅｓ」の場合）、第１クリーニング工程とは異なるタイミングでクリーニングガス供給部により処理室２０１内にクリーニングガスを供給する第２クリーニング工程を行う（
Ｓ１５０）。基板処理工程Ｓ１１０を所定回数（ｂ回）行っていない場合（Ｓ１４０の「Ｎｏ」の場合）、第２クリーニング工程は行わない。ここでは、例えば、第１クリーニング工程を行うか否かを判定する際の基板処理工程の所定回数は、第２クリーニング工程を行うか否かを判定する際の基板処理工程の所定回数以上である。すなわち、例えばａ≧ｂである。
第２クリーニング工程Ｓ１５０では、主に、処理室２０１を構成するプロセスチューブ２０３（インナーチューブ２０４、アウターチューブ２０５）に付着した、副生成物や未反応成分がクリーニングされる。上述の基板の搬出工程Ｓ１１５または第１クリーニング工程Ｓ１３０後、排気管２３１に設けられた圧力調整装置２４２の弁の開度が調整され、処理室２０１内が排気される。その後、クリーニングガス供給部の一部であるバルブ３１０ｄ、３１０ｈを開き、クリーニングガス供給源３００ｄから処理室２０１内へクリーニングガスが供給される。クリーニングガス供給部からのクリーニングガスは、ＭＦＣ２４１ｄにより流量調整される。なお、例えば排気部により処理室２０１を排気した状態でクリーニングガス供給部から処理室２０１内にクリーニングガスを供給してもよい。クリーニングガスが供給されることにより、少なくともプロセスチューブ２０３（インナーチューブ２０４、アウターチューブ２０５）に付着した副生成物や未反応成分がエッチング等され、クリーニング処理が進行する。所定時間のクリーニングが終了したら、バルブ３１０ｄ、３１０ｈを閉じ、クリーニングガスの供給を停止する。その後、第３のガス供給部の一部であるバルブ３１０ｃ、バルブ３１０ｇを開き、不活性ガス供給源３００ｃから処理室２０１内に不活性ガスが供給され、処理室２０１内がパージされる。
このように、上述の基板処理工程Ｓ１１０が所定回数行われた後に、第２クリーニング工程Ｓ１５０が行われることにより、処理室２０１内に付着した副生成物や未反応成分の堆積量が多くなったとしても、処理室２０１内の副生成物や未反応成分が除去される。これにより、パーティクルが発生することを低減することができ、基板に、膜表面の平坦性が優れたシリコン膜を形成することができる。
（第３クリーニング工程）
次に、例えば基板処理工程Ｓ１１０を所定回数（ｃ回、ｃは１以上の整数）行ったか否かを判定する（Ｓ１６０）。基板処理工程Ｓ１１０を所定回数行った場合に（Ｓ１６０の「Ｙｅｓ」の場合）、第１クリーニング工程とは異なるタイミングでクリーニングガス供給部により排気装置後段排気管２３１ｃにクリーニングガスを供給する第３クリーニング工程を行う（Ｓ１７０）。基板処理工程Ｓ１１０を所定回数（ｃ回）行っていない場合（Ｓ１６０の「Ｎｏ」の場合）、第３クリーニング工程は行わない。ここでは、例えば、第３クリーニング工程を行うか否かを判定する際の基板処理工程の所定回数は、第１クリーニング工程または第２クリーニング工程を行うか否かを判定する際の基板処理工程の所定回数以上である。すなわち、例えばｃ≧ａ，ｂである。
第３クリーニング工程Ｓ１７０では、主に真空排気装置２４６の後段の排気装置後段排気管２３１ｃの内壁や、その後段に接続される除害装置２４８がクリーニングされる。排気装置後段排気管２３１ｃの内部は、圧力調整装置後段排気管２３１ｂよりも圧力が高い状態となっている。即ち、成膜に使われたガスが多量に存在している状態が続き、副生成物や未反応成分が大量に堆積した状態となっている。上述のパージ及び大気復帰（Ｓ１１５）の後、クリーニングガスバイパス供給部の一部であるバルブ３１０ｄ、３１０ｆを開き、クリーニングガス供給源３００ｄから排気装置後段排気管２３１ｃへクリーニングガスが供給される。クリーニングガスバイパス供給部からのクリーニングガスは、ＭＦＣ２４１ｄにより流量調整される。クリーニングガスが供給されることにより、排気装置後段排気管２３１ｃの内部の堆積物が除去される。所定時間のクリーニングが終了したら、バルブ３１０ｄ、３１０ｆを閉じ、クリーニングガスの供給を停止する。第３のガス供給部
の一部であるバルブ３１０ｃ、バルブ３１０ｆを開き、不活性ガス供給源３００ｃから不活性ガスを供給し、クリーニングガスがパージされる。このように、基板処理工程が所定回数実施された後にクリーニングすることにより、半導体装置の製造スループットを向上させることができる。
なお、各々のクリーニング工程を行うか否かを判定する際の基板処理工程Ｓ１１０の所定回数（ａ、ｂ、ｃ）は、副生成物の堆積量または堆積速度、すなわち、基板処理条件、処理内容に応じて適宜設定される。例えば、副生成物の堆積量または堆積速度が、圧力調整装置後段排気管２３１ｂ内、処理室２０１内、排気装置後段排気管２３１ｃの順で高くなる場合、ｃ≧ｂ≧ａとする。すなわち、第３クリーニング工程、第２クリーニング工程、第１クリーニング工程の順で、クリーニングを行う頻度を高く設定する。
また、処理室２０１内へクリーニングガスを供給するクリーニング工程（第２クリーニング工程）と処理室２０１内を経由しないクリーニング工程（第１クリーニング工程または第２クリーニング工程）は、必要に応じて順番に行ったり同時に行ったりしても良い。
このように、処理室２０１内のガスクリーニングを行い、排気部（圧力調整装置後段排気管２３１ｂ、排気装置後段排気管２３１ｃ等）内のガスクリーニングを行う。第１クリーニング工程、第２クリーニング工程、第３クリーニング工程をそれぞれ所定のタイミングで実施する。これにより、各部位に対し適切なクリーニングを行うことができる。言い換えれば、クリーニングの頻度が少なすぎたり、多すぎたりすることがない。また、処理室２０１内だけでなく、排気部内に対しても残留膜や残留した未反応物を効果的にクリーニングできるため、真空排気装置２４６の予期しない停止を防ぐことができる。また、上記第１クリーニング工程Ｓ１３０と、第２クリーニング工程Ｓ１５０と、第３クリーニング工程Ｓ１７０とを組合せてクリーニングすることにより、基板処理装置１０の各部の性能を一定に保つことができ、半導体装置の製造スループットの向上や装置のメンテナンスを容易にすることができる。
なお、一例として、本実施形態におけるクリーニング時のクリーニングガス流量は、１０ｓｃｃｍ〜５０００ｓｃｃｍとしている。
また、好ましくは、処理室２０１内をクリーニングする条件と、排気部（圧力調整装置後段排気管２３１ｂ、排気装置後段排気管２３１ｃ等）内をクリーニングする条件を異ならせて行ってもよい。言い換えれば、クリーニングを行う場所に応じて、最適なクリーニング条件を独立して設定してもよい。例えば、第２クリーニング工程Ｓ１５０のクリーニング条件は、第１クリーニング工程Ｓ１３０または第３クリーニング工程Ｓ１７０のクリーニング条件と異なる。具体的には、第２クリーニング工程Ｓ１５０は、ヒータ２０６を昇温した状態で行われる。第２クリーニング工程Ｓ１５０におけるクリーニングガスの流量を、第１クリーニング工程Ｓ１３０または第３クリーニング工程Ｓ１７０におけるクリーニングガスの流量よりも小さくする。これにより、例えば、処理室２０１を構成する石英部材が受けるクリーニングガスによるダメージを最小限にすることができ、石英部材の使用期間を延長することができる。
また、好ましくは、処理室２０１内をクリーニングする工程と、排気部内をクリーニングする工程とにおいて、クリーニングガスの供給される量が徐々に大きくなるようにクリーニングガスを供給することが良い。クリーニングガスと副生成物との反応は徐々に進行する。これにより、過剰にクリーニングガスと副生成物とが反応することのリスクを低減することができる。且つ構成する部材へのクリーニングによるダメージを最小限にすることができる。
（終了判定）
次に、基板処理工程Ｓ１１０と各々のクリーニング工程（Ｓ１３０、Ｓ１５０、Ｓ１７０）とを有する一連の工程を終了するか否かを判定する。例えば、基板処理工程Ｓ１１０を所定回数（ｄ回、ｄは１以上の整数）行ったか否かを判定する（Ｓ１８０）。基板処理工程Ｓ１１０を所定回数行った場合に（Ｓ１８０の「Ｙｅｓ」の場合）、基板処理工程Ｓ１１０を終了する。基板処理工程Ｓ１１０を所定回数（ｄ回）行っていない場合（Ｓ１８０の「Ｎｏ」の場合）、再度、基板処理工程Ｓ１１０を行う。ここでは、例えば、Ｓ１８０における基板処理工程の所定回数は、第３クリーニング工程を行うか否かを判定する際の基板処理工程の所定回数と等しい。すなわち、例えばｃ＝ｄである。この場合、第３クリーニング工程Ｓ１７０と共に、一連の工程を終了する。
（４）本実施形態に係る効果
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、基板処理装置１０は、所定元素を含有する第１の処理ガスをウエハ２００に対して供給する第１のガス供給部と、所定元素及びハロゲン元素を含有する第２の処理ガスをウエハ２００に対して供給する第２のガス供給部と、を有している。基板処理工程では、処理室２０１内に収容されたウエハ２００に対して、排気部により処理室２０１内を排気しつつ、第１の処理ガスおよび第２の処理ガスを供給する。ウエハ２００の上に薄膜がエッチングされながら形成されることにより、膜表面の平坦性が優れる膜を形成できる。
その一方で、エッチングされながらの成膜となることから、一度の成膜に用いるガス量が多くなってしまう。これらにより、第１の処理ガスと第２の処理ガスにより、排気部内に副生成物や未反応成分が多量に発生する可能性がある。そこで、本実施形態の基板処理装置１０は、排気部内に処理室２０１を介さずにクリーニングガスを供給するクリーニングガスバイパス供給部を有する。基板処理工程の後に、排気部内に処理室２０１を介さずにクリーニングガスを供給するクリーニング工程を行う。排気部内に発生した副生成物等が除去される。排気部に対し、適切なクリーニングをすることができる。
これにより、排気部内の副生成物がガス化することが抑制され、また副生成物表面に処理ガスや不活性ガスが吸着脱離することが抑制されることにより、排気部による排気速度を一定に保つことができる。また、副生成物が真空排気装置２４６内に堆積し難く、真空排気装置２４６の寿命を長くすることができる。また、予期せぬ真空排気装置２４６の停止しにくくすることができる。このようにして安定的に基板処理工程を行うことができることにより、結果としてウエハ２００に対する処理の品質や半導体装置の性能の劣化を抑制することができる。また、良好な性能を有する半導体装置を安定して製造することができ、スループットの向上ができる。
（ｂ）本実施形態によれば、少なくとも排気管２３１のメインバルブとしての圧力調整装置２４２よりも下流側（圧力調整装置後段排気管２３１ｂ）に、クリーニングガスバイパス供給部が接続されている。圧力調整装置後段排気管２３１ｂはヒータ２０６によって加熱されていないため、第１の処理ガスおよび第２の処理ガスによって副生成物が堆積され易い。そこで、排気部をクリーニングする際、処理室２０１を介さずに、直接に圧力調整装置後段排気管２３１ｂにクリーニングガスを供給する。副生成物が堆積し易い圧力調整装置後段排気管２３１ｂを集中的にクリーニングすることができる。また処理室２０１内がクリーニングガスによって劣化することが抑制される。
（ｃ）本実施形態によれば、基板処理工程を所定回数行った場合に、圧力調整装置後段排気管２３１ｂを閉じて、クリーニングガスバイパス供給部により圧力調整装置後段排気管
２３１ｂにクリーニングガスを供給する第１クリーニング工程を行う。圧力調整装置後段排気管２３１ｂを閉じることにより、圧力調整装置後段排気管２３１ｂ内の副生成物が処理室２０１内に混入することが抑制される。また、基板処理工程の回数が増加するにつれて、排気管２３１における副生成物の堆積量も増加する。第１クリーニング工程を行うか否かを判定する際の基板処理工程の所定回数は、排気管２３１における副生成物の堆積量に応じて設定される。排気管２３１における副生成物の堆積量が多い場合、第１クリーニング工程を行うか否かを判定する際の基板処理工程の所定回数（ａ回）を少なくする。すなわち、基板処理工程Ｓ１１０に対して、第１クリーニング工程Ｓ１３０の頻度を高くする。排気部に悪影響が生じる前に、排気部内の副生成物は除去される。これにより、排気部による排気速度を一定に保つことができる。
（ｄ）本実施形態によれば、基板処理工程を所定回数行った場合に、クリーニングガス供給部により処理室２０１内にクリーニングガスを供給する第２クリーニング工程を行う。第２クリーニング工程を行うことにより、処理室２０１内における副生成物の堆積量を最小限にすることが可能になり、副生成物に伴う異物（パーティクル）の発生確率を低減することができる。
（ｅ）本実施形態によれば、基板処理工程を所定回数行った場合に、クリーニングガスバイパス供給部により排気装置後段排気管２３１ｃ内にクリーニングガスを供給する第３クリーニング工程を行う。これにより、排気部の排気能力を維持することができる。このように、第１クリーニング工程、第２クリーニング工程、および第３クリーニング工程を組合せてクリーニングすることにより、基板処理装置１０の各部の性能を一定に保つことができ、半導体装置の製造スループットの向上や装置のメンテナンスを容易にすることができる。
（ｆ）本実施形態によれば、処理室２０１内にクリーニングガスを供給するクリーニング処理の条件は、排気部内にクリーニングガスを供給するクリーニング処理の条件と異なる。言い換えれば、クリーニングを行う場所に応じて、最適なクリーニング条件を独立して設定する。
例えば、第２クリーニング工程Ｓ１５０は、ヒータ２０６を昇温した状態で行われる。第２クリーニング工程Ｓ１５０におけるクリーニングガスの流量を、第１クリーニング工程Ｓ１３０または第３クリーニング工程Ｓ１７０におけるクリーニングガスの流量よりも小さくする。また、例えば、クリーニングガスを流す部分の構成部材に応じて、クリーニング処理の条件を変更する。具体的には、クリーニングガスを流す部分が石英により形成されている場合、クリーニングガスの流量を小さくする。一方で、クリーニングガスを流す部分がステンレスにより形成されている場合、クリーニングガスの流量を大きくする。
これにより、構成部材へのクリーニングガスによるダメージを低減することができる。例えば、処理室２０１を構成する部材が受けるクリーニングガスによるダメージを最小限にすることができる。また、構成部材の寿命を延長することができる。例えば処理室２０１を構成する部材の寿命を延長することができる。
＜第２実施形態＞
（１）発明者等が得た知見
まず、発明者等が得た知見について説明する。本実施形態のように、基板処理工程の後に、排気部内に処理室２０１を介さずにクリーニングガスを供給するクリーニング工程が行われる。クリーニング工程において、クリーニングガスと副生成物や未反応物との反応で発生する反応熱により、排気部の一部が異常に加熱される可能性があることを見出した。このような排気部が異常に加熱された場合、例えば少なくとも排気部のメインバルブが
有するシール部材が劣化しうる。このため、排気部の排気能力が低下したり、排気部からの処理ガス等がリークしたりする可能性がある。そこで、本発明者等は、上記課題を解決する手段について鋭意研究を行った結果、以下のような知見を得た。
本実施形態では、排気部にクリーニング監視部を設ける。クリーニング監視部を、排気部の状態を検出するよう構成する。クリーニング監視部により、排気部の一部が加熱される等の異常が発生したことを検出することができる。また、制御部を、クリーニング監視部が検出した排気部の状態に応じて、クリーニングガスバイパス供給部によるクリーニングガスの供給を制御するよう構成する。これにより、排気部が異常に加熱されることを抑制することができる。以下の本実施形態は、上記知見に基づくものである。
（２）基板処理装置の構成
次に、図１、図２、図３を用い、第２実施形態について説明する。第２実施形態は、第１実施形態の変形例である。
本実施形態では、基板処理装置１０が図１および図２において符号がカッコ書きの構成部材を有する点で第１実施形態と異なる。具体的には、排気部には、クリーニング監視部が設けられている。クリーニング監視部は、排気部の状態を検出するように構成されている。クリーニング状況として排気部の状態を監視しながらクリーニングを行う。
図２および図３に示されているように、例えば、排気部には、クリーニング監視部としての温度監視部２６４が設けられている。クリーニング監視部は、排気部の温度を直接検出するよう構成されている。温度監視部２６４は、例えば排気管２３１の温度を検出するよう構成されている。
また、例えば、排気部には、クリーニング監視部としてのガス分析部２６５が更に設けられている。クリーニング監視部は、排気部内のガス中の成分や濃度を分析するよう構成されている。クリーニング監視部は、排気部内のガス分析結果からクリーニングの進行度合いを検知することにより間接的に排気部の温度を検出することができるよう構成されている。例えば、クリーニング工程において、Ｆを含むクリーニングガスと排気管２３１内に堆積したＳｉを含む副生成物とが反応することにより、Ｆを含むＳｉ化合物ガス（例えばＳｉＦｘガス）が生じる。ガス分析部２６５は、例えばＦを含むＳｉ化合物ガスの濃度を検出する。例えば、ガス分析部２６５が検出した排気部内のＦを含むＳｉ化合物ガスの濃度は、排気部の温度と相関がある。ガス分析部２６５が検出した排気部内のＦを含むＳｉ化合物ガスの濃度から排気部の温度が間接的に見積もられる。ガス分析部２６５は、例えばＦＴＩＲ（Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ Ｉｎｆｒａｒｅｄ）分光法やＮＤＩＲ（Ｎｏｎ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ Ｉｎｆｒａｒｅｄ）分光法などの赤外分光法を用いた分析装置である。なお、クリーニング監視部としてのガス分析部２６５は、クリーニング工程においてＦを含むＳｉ化合物ガスの減少を検出することによってクリーニングの終点を判定するよう構成されていてもよい。
主に、温度監視部２６４やガス分析部２６５の少なくともいずれかにより、クリーニング監視部が構成される。
図１に示されているように、例えば筺体１２の正面側には、警告部５０４が設けられている。警告部５０４は、クリーニング工程中に基板処理装置１０において異常が発生したことを示す警告を発報するよう構成されている。
図３に示されているように、制御部としてのコントローラ５００におけるＩ／Ｏポート２３９ｄは、主に、ガス流量制御部２３５、圧力制御部２３６、駆動制御部２３７、温度
制御部２３８だけでなく、クリーニング監視部としての温度監視部２６４やガス分析部２６５、警告部５０４、扉１４等にも接続されている。
（３）クリーニング工程
続いて、図６を用い、本実施形態に係る半導体製造工程の一工程として実施されるクリーニング工程について説明する。本実施形態では、排気部の状態に応じて排気部内へのクリーニングガスの流量を制御する点で、第１実施形態と異なる。なお、以下の説明において、係る工程は、上述の基板処理装置１０により実施される。基板処理装置１０を構成する各部の動作は、コントローラ５００により制御される。以下では、例えば第１クリーニング工程において、本実施形態の排気部内へのクリーニングガスの流量の制御を適用した場合について説明する。
図６（ａ）は、本実施形態のクリーニング工程における排気部の温度の変化を示す図であり、図６（ｂ）は、本実施形態のクリーニング工程におけるクリーニングガス流量の制御の様子を示す図である。図６（ａ）において、横軸は第１クリーニング工程における経過時間（ａ．ｕ．）であり、縦軸は排気部の測定温度（℃）である。また、図６（ｂ）において、横軸は第１クリーニング工程における経過時間（ａ．ｕ．）であり、縦軸はクリーニングガスバイパス供給部から圧力調整装置後段排気管２３１ｂへ供給されるクリーニングガス流量（ａ．ｕ．）である。
上述の実施形態と同様にして、クリーニングガスバイパス供給部により、排気部内に処理室２０１を介さずにクリーニングガスを供給するクリーニング工程を開始する。本実施形態では、少なくとも第１クリーニング工程において、排気部の状態に応じて排気部内へのクリーニングガスの流量を制御する。
具体的には、図６（ｂ）に示されているように、クリーニングガスバイパス供給部の一部であるバルブ３１０ｄ、３１０ｅを開き、圧力調整装置後段排気管２３１ｂにクリーニングガスを供給し始める。このとき、図６（ａ）に示されているように、排気部内の副生成物とクリーニングガスとの反応熱により、排気部の温度は上昇し始める。
その後、図６（ｂ）に示されているように、例えばＭＦＣ２４１ｄを調整して、クリーニングガスの流量を徐々に大きくしていく。また、クリーニングガスの流量を所定流量（Ｆ１）まで増加させ、所定流量（Ｆ１）になったときに一定に保つ。さらに、排気部の温度は徐々に上昇していく。
クリーニングガスバイパス供給部によるクリーニングガスの供給の際に、温度監視部２６４やガス分析部２６５からの温度情報に基づいて、排気部の温度が第１温度（Ｔ１）まで上昇したか否かを判定する。排気部の温度が第１温度（Ｔ１）まで上昇したとき、クリーニングガスの供給を停止する。
具体的には、例えば、排気管２３１の一部の温度を測定するステップを実行し、温度監視部２６４やガス分析部２６５が測定した排気部状態データを主制御部としてのコンピュータ２３９へ伝達する。コンピュータ２３９は、第１温度（Ｔ１）まで温度が上昇しているか判別する判別ステップを行い、第１温度（Ｔ１）以上になっている場合、コンピュータ２３９がガス流量制御部２３５を介してクリーニングガスバイパス供給部にクリーニングガスの供給を一度止めるよう信号を伝達する。クリーニングガスバイパス供給部の一部であるバルブ３１０ｄ、３１０ｅを閉じて、クリーニングガスの供給を停止する。
第１温度（Ｔ１）は、例えば、排気部内においてクリーニングガスによるクリーニングが進行する温度であって、圧力調整装置２４２が有するシール部材の劣化温度未満である
。「圧力調整装置２４２が有するシール部材」とは、例えば、圧力調整装置２４２と排気管２３１との間、または圧力調整装置２４２の内部等に設けられたＯリング等である。「シール部材の劣化温度」とは、例えばシール部材が高分子材料を含むＯリング等である場合、シール部材の材料のガラス転移温度等である。排気部の温度がシール部材の劣化温度よりも低い第１温度（Ｔ１）まで上昇したときに、クリーニングガスの供給を停止する。これにより、排気部の温度がシール部材の劣化温度まで上昇しにくくなる。すなわち、シール部材の劣化が抑制される。
その後、クリーニングガスの供給が停止されたことにより、排気管２３１の温度は、第１温度（Ｔ１）から降下し始める。クリーニングガスの供給を停止した後に排気部の温度が第１温度（Ｔ１）よりも低い第２温度（Ｔ２）に降下したとき、バルブ３１０ｄ、３１０ｅを開き、クリーニングバイパス供給部にクリーニングガスの供給を再開させる。例えば、排気部の温度が第２温度（Ｔ２）以下の状態では、クリーニングが不十分となる。排気部の温度が第２温度（Ｔ２）に降下したときにクリーニングガスの供給を再開させることにより、クリーニングの進行を継続することができる。
その後、排気部の温度は再度上昇し始める。ＭＦＣ２４１ｄを調整して、クリーニングガスの流量を徐々に大きくしていく。クリーニング工程において、これらの一連のサイクルを交互に複数回繰返してクリーニングを行う。
また、ガス分析部２６５からの排気部内のガス分析情報に応じて排気部内へのクリーニングガスの流量を制御してもよい。具体的には、ガス分析部２６５は、クリーニング時に発生するＦを含むＳｉ化合物ガス（例えばＳｉＦｘ）の濃度を測定する。ＳｉＦｘの濃度が所定の量まで達したとき、クリーニングガスの供給を一度止める。ＳｉＦｘの濃度の「所定の量」とは、例えば予め設定されたＳｉＦｘの濃度であって、排気部の温度が第１温度（Ｔ１）となる状態のときのＳｉＦｘの濃度である。その後、ＳｉＦｘの濃度が低下して安定化するまで待機する（ＳｉＦｘ量安定ステップ）。ＳｉＦｘ量安定ステップでクリーニングをスタートできる量まで低下させて（好ましくは安定していることをチェックして）、クリーニングガスの供給を再開する。このサイクルを交互に複数回繰返してクリーニングを行ってもよい。
以上のクリーニング工程が所定の時間経過した後、バルブ３１０ｄ、３１０ｅを閉じ、クリーニングバイパス供給部によるクリーニングガスの供給を停止する。第３のガス供給部の一部であるバルブ３１０ｃ、バルブ３１０ｅを開き、不活性ガス供給源３００ｃから圧力調整装置後段排気管２３１ｂ内に不活性ガスが供給される。これにより、第１クリーニング工程Ｓ１３０を終了する。その後、第１実施形態と同様にして、例えば基板処理工程Ｓ１１０を再開する。
以上のように、本実施形態では、クリーニングガスと副生成物や未反応物との反応で発生する反応熱により、排気部の一部が異常に加熱されることを抑制することができる。また、反応に伴う異常加熱を抑制することにより、排気部を構成するＯリング等のシール部材や排気管２３１の内壁面やの劣化を低減することができるとともに、劣化に伴う排気系の破損を抑制することができる。
なお、排気部の温度が第１温度（Ｔ１）まで上昇したとき、コントローラ５００は操作を制限してもよい。言い換えれば、装置をロックしてもよい。操作を制限するインターロックが作動し、入出力装置５０１による各種バルブの操作がロックされる。少なくともクリーニングガスを供給することに関する操作ができなくなる。具体的には、少なくともバルブ３１０ｄ、３１０ｅ、３１０ｆが閉じた状態で維持される。これにより、人為的ミスにより排気部の温度が過剰に上昇すること等が抑制される。
また、排気部の温度が第１温度（Ｔ１）まで上昇したとき、コントローラ５００は少なくとも処理室２０１及び排気部の周囲を気密に封止してもよい。コントローラ５００は、筺体１２の扉１４が閉まった状態に固定する。これにより、操作者が加熱された排気部に接触することが防止される。また、排気部からガスが漏れても、筺体１２内から外にガスが漏れることが抑制される。
また、排気部の温度が第１温度（Ｔ１）まで上昇したとき、コントローラ５００は、警告部５０４に警告を発報させてもよい。これにより、排気部の温度が高くなっていることを操作者に注意喚起する。警告部５０４は、例えばアラーム音を鳴らすブザーである。または、警告部５０４は、例えば警告を示す情報を表示する。警告部５０４は、例えば警告灯である。排気部の温度が第１温度（Ｔ１）まで上昇したとき、コントローラ５００は、警告部５０４を発光させる。
また、例えば、排気部の温度が第２温度（Ｔ２）に降下したときに、コントローラ５００は、上記した装置のロック、または扉１４の固定を解除する。言い換えれば、クリーニング監視部が任意の第一の値（温度の場合、第１温度Ｔ１）を検出してから任意の第二の値（第２温度Ｔ２）を検出するまで、コントローラ５００は、装置で他の作業ができない様、装置のロック、または扉１４の固定を継続する。このように、過剰に操作を制限することなく、クリーニング工程を進行させることができる。
（４）本実施形態に係る効果
本実施形態によれば、第１実施形態で述べた効果以外に、以下に示す効果のうち少なくとも１つ以上の効果を奏する。
（ａ）本実施形態によれば、排気部にクリーニング監視部を設ける。クリーニング監視部を、排気部の状態を検出するよう構成する。具体的には、クリーニング監視部を、排気部の温度を検出したり、排気部内のガスを分析したりするよう構成する。このように、クリーニング監視部により、排気部の一部が加熱される等の異常が発生したことを検出する。また、制御部を、クリーニング監視部が検出した排気部の状態に応じて、クリーニングガスバイパス供給部によるクリーニングガスの供給を制御するよう構成する。これにより、クリーニングガスの供給を制御して、クリーニング中の排気部の異常加熱を抑制することができる。
（ｂ）本実施形態によれば、クリーニングガスバイパス供給部によるクリーニングガスの供給の際に、排気部の温度が第１温度（Ｔ１）まで上昇したか否かを判定する。排気部の温度が第１温度（Ｔ１）まで上昇したとき、クリーニングガスの供給を停止する。これにより、クリーニング工程中に、排気部の温度が第１温度（Ｔ１）よりも大きく上昇することを抑制することができる。すなわち、クリーニング工程において、反応熱によって基板処理装置１０の構成部材が劣化することが抑制される。
（ｃ）本実施形態によれば、第１温度（Ｔ１）は、例えば、少なくともメインバルブとしての圧力調整装置２４２が有するシール部材の劣化温度未満である。メインバルブのシール部材が劣化した場合、排気部からガスがリークする可能性がある。この場合、メインバルブの交換が必要となる。本実施形態では、排気部の温度がシール部材の劣化温度よりも低い第１温度（Ｔ１）まで上昇したときに、クリーニングガスの供給を停止する。これにより、排気部の温度がシール部材の劣化温度まで上昇しにくくなる。すなわち、シール部材の劣化が抑制される。したがって、基板処理装置１０を安全に長く使用することができる。
（ｄ）本実施形態によれば、排気部の温度が第１温度（Ｔ１）よりも低い第２温度（Ｔ２）に降下したとき、クリーニングバイパス供給部にクリーニングガスの供給を再開させる。クリーニング工程において、排気部の温度は、およそ第２温度（Ｔ２）以上第１温度（Ｔ１）以下の範囲に保持される。このサイクルを複数回繰返してクリーニングを行う。これにより、排気部等を劣化させない範囲で、クリーニング工程を効率的に継続することができる。
（ｅ）本実施形態によれば、クリーニング工程において、クリーニングガスの流量を徐々に大きくしていく。これにより、クリーニングガスと副生成物とが過剰に反応することのリスクを低減し、排気部の温度が急激に上昇することを防ぐことができる。また、基板処理装置１０を構成する部材へのクリーニングによるダメージを最小限にすることができる。また、排気部の温度が第２温度以上第１温度未満である期間が長くなる。クリーニング工程における実効的なクリーニング時間が長くなる。これにより、半導体装置の製造工程のスループットが向上する。
なお、比較例として、排気部内に副生成物が多く残存している状態で一度に大量のクリーニングガスを供給した場合、副生成物とクリーニングガスとが異常反応を起こす可能性がある。比較例では、排気部の温度が急上昇しうる。このため、排気部の劣化の可能性が高まる。また、比較例では、クリーニング工程における実効的なクリーニング時間が短くなる。これに対して、本実施形態によれば、クリーニングガスの流量を徐々に大きくしていく。これにより、排気部の温度が第２温度以上第１温度未満である期間が長くなる。クリーニング工程における実効的なクリーニング時間が長くなる。
（ｆ）本実施形態によれば、排気部の温度が第１温度（Ｔ１）まで上昇したとき、操作を制限する。操作を制限するインターロックが作動し、少なくともクリーニングガスを供給することに関する操作ができなくなる。具体的には、少なくともバルブ３１０ｄ、３１０ｅ、３１０ｆが閉じた状態に維持される。これにより、人為的ミスにより排気部の温度が過剰に上昇すること等が抑制される。
（ｇ）本実施形態によれば、排気部の温度が第１温度まで上昇したとき、筺体１２の扉１４が閉まった状態に固定される。これにより、操作者が加熱された排気部に接触することが防止される。また、排気部からガスが漏れても、筺体１２内から外にガスが漏れることが抑制される。したがって、基板処理装置１０の安全性が保たれる。
（ｈ）本実施形態によれば、排気部の温度が第１温度まで上昇したとき、警告部５０４は、警告を発報する。これにより、排気部の温度が高くなっていることを操作者に注意喚起することができる。
＜本発明の他の実施形態＞
以上、本発明の実施の形態を具体的に説明したが、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、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薄膜を成膜する例について説明したが、本発明はこれに限定されず、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薄膜を成膜する場合にも、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薄膜を成膜する例について説明したが、本発明はこれに限定されず、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薄膜を成膜する場合にも、好適に適用できる。
上述の実施形態ではポリシリコン膜の形成に関して説明したが、その他、エピタキシャル膜、ＣＶＤ膜、プラズマＣＶＤ膜、ＡＬＥ（Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｅｐｉｔａｘｙ）膜、ＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）膜、ＭＯＶＰＥ（Ｍｅｔａｌ−Ｏｒｇａｎｉｃ Ｖａｐｏｒ Ｐｈａｓｅ Ｅｐｉｔａｘｙ）膜に関しても適用することができる。シリコン膜のような所定元素単体からなる膜だけでなく、例えば窒化シリコン（ＳｉＮ）膜、酸化シリコン（ＳｉＯ）膜、炭化シリコン（ＳｉＣ）膜等に関しても適用することができる。
また、上述の実施形態では、所定元素として半導体元素であるシリコンを含むシリコン膜を形成する例について説明したが、本発明は係る態様に限定されず、所定元素として半導体元素であるゲルマニウム（Ｇｅ）を含む膜や、金属元素であるチタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タンタル（Ｔａ）、アルミニウム（Ａｌ）、モリブデン（Ｍｏ）等の金属系薄膜を形成する場合にも適用することができる。すなわち、本発明は、半導体元素や金属元素等の所定元素を含む薄膜を形成する場合に適用することができる。
上述の実施形態では、第１の処理ガス及び第２の処理ガスを用いてウエハ２００上に薄膜を形成する場合を説明した。第１の処理ガス及び第２の処理ガスの少なくともいずれか一方を用いてウエハ２００上に薄膜を形成する場合であっても、上記の実施形態と同様のクリーニング工程を適用することができる。
第２実施形態では、第１クリーニング工程において、クリーニング監視部が検出した排気部の状態に応じて、クリーニングガスバイパス供給部によるクリーニングガスの供給を制御する場合を説明した。しかし、第２クリーニング工程または第３クリーニング工程においても、クリーニング監視部が検出した排気部の状態に応じて、クリーニングガスバイパス供給部によるクリーニングガスの供給を制御してもよい。
第２実施形態では、クリーニング工程において、クリーニングガスの流量を徐々に大きくしていく場合を説明した。しかし、クリーニング工程において、クリーニングガスの流量を一定にしたり、徐々に降下させたりしてもよい。
第２実施形態では、クリーニングガスの供給を停止した後に排気部の温度が第１温度（Ｔ１）よりも低い第２温度（Ｔ２）に降下したとき、クリーニングバイパス供給部にクリーニングガスの供給を再開させる場合について説明した。しかし、クリーニングガスの供給を停止した後であって所定時間経過した後に、クリーニングバイパス供給部にクリーニングガスを再開させてもよい。また、クリーニングガスの供給を停止した後で、排気部の温度が第２温度（Ｔ２）に降下してから所定の安定化時間経過した後に、クリーニングバイパス供給部にクリーニングガスを再開させてもよい。
第２実施形態では、クリーニング工程が所定の時間経過した後、クリーニング工程を終了する場合について説明した。しかし、クリーニング工程において、排気部の温度が上昇しなくなったらクリーニング工程を終了してもよい。または、クリーニング工程において、ガス分析部２６５によって、Ｆを含むＳｉ化合物ガスの濃度が下限値以下になったらクリーニング工程を終了してもよい。
＜本発明の好ましい態様＞
以下に、本発明の好ましい態様について付記する。
（付記１）
本発明の一態様によれば、
基板が収容される処理室と、
所定元素を含有する第１の処理ガスを前記基板に対して供給する第１のガス供給部と、
前記所定元素及びハロゲン元素を含有する第２の処理ガスを前記基板に対して供給する第２のガス供給部と、
前記処理室内を排気する排気部と、
前記排気部内に前記処理室を介さずにクリーニングガスを供給するクリーニングガスバイパス供給部と、
前記排気部に設けられ、前記排気部の状態を検出するクリーニング監視部と、
前記クリーニング監視部が検出した前記排気部の状態に応じて、前記クリーニングガスバイパス供給部による前記クリーニングガスの供給を制御する制御部と、
を有する基板処理装置が提供される。
（付記２）
付記１に記載の基板処理装置であって、好ましくは、
前記排気部は、
前記処理室に接続された排気管と、
前記排気管に設けられたメインバルブと、
を有し、
前記制御部は、前記メインバルブを閉じて、前記クリーニングガスバイパス供給部により前記排気管の前記メインバルブよりも下流側に前記クリーニングガスを供給するよう制御する第１クリーニング処理を行う。
（付記３）
付記１又は２に記載の基板処理装置であって、好ましくは、
前記クリーニング監視部は、前記排気部の温度を検出する。
（付記４）
付記３に記載の基板処理装置であって、好ましくは、
前記排気部は、前記処理室に接続された排気管を有し、
前記クリーニング監視部は、前記排気管の温度を検出する。
（付記５）
付記１から４のいずれかに記載の基板処理装置であって、好ましくは、
前記クリーニング監視部は、前記排気部内のガスを分析する。
（付記６）
付記１から５のいずれかに記載の基板処理装置であって、好ましくは、
前記制御部は、前記クリーニングガスバイパス供給部による前記クリーニングガスの供給の際に、前記排気部の温度が第１温度まで上昇したか否かを判定し、
前記排気部の温度が前記第１温度まで上昇したとき、前記クリーニングガスの供給を停止するよう前記クリーニングガスバイパス供給部を制御する。
（付記７）
付記６に記載の基板処理装置であって、好ましくは、
前記制御部は、前記排気部の温度が第１温度まで上昇したとき、操作を制限する。
（付記８）
付記６又は７に記載の基板処理装置であって、好ましくは、
少なくとも前記処理室及び前記排気部の外側に設けられた筺体と、
前記筺体に設けられた扉と、
を有し、
前記制御部は、前記排気部の温度が前記第１温度まで上昇したとき、前記扉が閉まった状態に固定する。
（付記９）
付記６から８のいずれかに記載の基板処理装置であって、好ましくは、
異常が発生したことを示す警告を発報する警告部を有し、
前記制御部は、前記排気部の温度が前記第１温度まで上昇したとき、前記警告部に前記警告を発報させる。
（付記１０）
付記６から９のいずれかに記載の基板処理装置であって、好ましくは、
前記制御部は、前記クリーニングガスの供給を停止した後に前記排気部の温度が前記第１温度よりも低い第２温度に降下したとき、前記クリーニングバイパス供給部に前記クリーニングガスの供給を再開させる。
（付記１１）
付記６から１０のいずれかに記載の基板処理装置であって、好ましくは、
前記排気部は、
前記処理室に接続された排気管と、
前記排気管に設けられたメインバルブと、
を有し、
前記第１温度は、少なくとも前記メインバルブが有するシール部材の劣化温度未満である。
（付記１２）
付記１から１１のいずれかに記載の基板処理装置であって、好ましくは、
前記制御部は、前記クリーニングガスの流量を徐々に大きくしていくよう前記クリーニングガスバイパス供給部を制御する。
（付記１３）
付記１から１２のいずれかに記載の基板処理装置であって、好ましくは、
前記排気部は、
前記処理室に接続された排気管と、
前記排気管に設けられたメインバルブと、
を有し、
前記クリーニングガスバイパス供給部は、少なくとも前記排気管の前記メインバルブよりも下流側に接続されている。
（付記１４）
付記１３に記載の基板処理装置であって、好ましくは、
前記制御部は、
前記基板に対して前記第１の処理ガス及び前記第２の処理ガスを供給して、前記基板の上に薄膜を形成する処理と、
前記薄膜を形成する処理を所定回数行った後に、前記メインバルブを閉じて、前記クリーニングガスバイパス供給部により前記排気管の前記メインバルブよりも下流側に前記クリーニングガスを供給するよう制御する第１クリーニング処理と、
を行う。
（付記１５）
付記１３又は１４に記載の基板処理装置であって、好ましくは、
前記処理室内に前記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、
前記制御部は、
前記薄膜を形成する処理を所定回数行った後に、前記クリーニングガス供給部により前記処理室内に前記クリーニングガスを供給するよう制御する第２クリーニング処理を行う。
（付記１６）
付記１５に記載の基板処理装置であって、好ましくは、
前記処理室内に前記クリーニングガスを供給するクリーニング処理の条件は、前記排気部内に前記クリーニングガスを供給するクリーニング処理の条件と異なる。
（付記１７）
付記１３から１６のいずれかに記載の基板処理装置であって、好ましくは、
前記排気部は、前記排気管の前記メインバルブよりも下流側に接続された排気装置を有し、
前記クリーニングガスバイパス供給部は、前記メインバルブ及び前記排気装置の間の前記排気管と、前記排気装置よりも下流側の前記排気管と、に接続され、
前記制御部は、
前記薄膜を形成する処理を所定回数行った後に、前記クリーニングガスバイパス供給部により前記排気装置よりも下流側の前記排気管内に前記クリーニングガスを供給するよう制御する第３クリーニング処理を行う。
（付記１８）
本発明の他の態様によれば、
排気部により処理室内を排気しつつ、前記処理室内に収容された基板に対して所定元素を含有する第１の処理ガスを供給する工程と、
前記処理室内を排気しつつ、前記基板に対して前記所定元素及びハロゲン元素を含有する第２の処理ガスを供給する工程と、
を含み、前記基板の上に薄膜を形成する基板処理工程と、
前記排気部の状態に応じて前記クリーニングガスの流量を制御しつつ、前記排気部内に前記処理室を介さずにクリーニングガスを供給するクリーニング工程と、
を有する半導体装置の製造方法が提供される。
（付記１９）
本発明の更に他の態様によれば、
排気部により処理室内を排気しつつ、前記処理室内に収容された基板に対して所定元素を含有する第１の処理ガスを供給する手順と、
前記処理室内を排気しつつ、前記基板に対して前記所定元素及びハロゲン元素含有する第２の処理ガスを供給する手順と、
を含み、前記基板の上に薄膜を形成する手順と、
前記排気部の状態に応じて前記クリーニングガスの流量を制御しつつ、前記排気部内に前記処理室を介さずにクリーニングガスを供給するクリーニング手順と、
をコンピュータに実行させるプログラムが提供される。
（付記２０）
本発明の更に他の態様によれば、
排気部により処理室内を排気しつつ、前記処理室内に収容された基板に対して所定元素を含有する第１の処理ガスを供給する手順と、
前記処理室内を排気しつつ、前記基板に対して前記所定元素及びハロゲン元素含有する
第２の処理ガスを供給する手順と、
を含み、前記基板の上に薄膜を形成する手順と、
前記排気部の状態に応じて前記クリーニングガスの流量を制御しつつ、前記排気部内に前記処理室を介さずにクリーニングガスを供給するクリーニング手順と、
をコンピュータに実行させるプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体が提供される。
また、本発明の好ましい態様について、以下のように言い換えることもできる。
＜付記２１＞
本発明の更に他の態様によれば、シリコン元素を含有する第１の処理ガスを処理室に供給する第１のガス供給部と、シリコン元素と塩素元素を含有する第二の処理ガスを処理室に供給する第２のガス供給部と、排気部にクリーニングガスを供給するクリーニングガスバイパス供給部と、排気管に設けられたクリーニング監視部と、クリーニングガスの供給量を調整するガス流量制御部と、クリーニング監視部と前記ガス流量制御部とを制御する主制御部と、を有する基板処理装置であって、主制御部は、前記クリーニング監視部からの信号により、前記ガス流量制御部を制御することを特徴とする基板処理装置が提供される。
＜付記２２＞
また好ましくは、
付記２１に記載のクリーニング監視部は、温度を測定する温度制御部である。
＜付記２３＞
また好ましくは、
付記２１に記載のクリーニング監視部は、排気管内の副生成物量を測定する副生成物監視部である。
＜付記２４＞
また好ましくは、
付記２１に記載の主制御部は、基板処理装置での成膜終了毎に排気部のメインバルブを閉じて、第３のガス管にクリーニングガスを供給するようガス流量制御部とバルブ制御装置とを制御する。
＜付記２５＞
また好ましくは、
付記２４に記載の主制御部は、付記２４のクリーニングの他に、所定の回数の成膜工程を実施した後に、処理室と排気管にクリーニングガスを供給するように各部を制御する。
＜付記２６＞
本発明の更に他の態様によれば、
シリコン元素を含有する第１の処理ガスを処理室に供給するステップと、シリコン元素と塩素元素を含有する第２の処理ガスを処理室に供給するステップと、を有する成膜工程と、クリーニングガス供給ラインを介して、排気管にクリーニングガスを供給するステップと、排気管に設けられたクリーニング監視部が排気管を監視するステップと、主制御部がクリーニング監視部からの信号に基づいてクリーニングガス供給ラインに設けられたクリーニングガスのガス流量制御部を制御するステップと、を有するクリーニング工程と、を有する半導体装置の製造方法が提供される。
＜付記２７＞
また好ましくは、
付記２６に記載された、クリーニング工程は、毎バッチ毎に、メインバルブの後段をクリーニングする第１クリーニング工程と、所定のバッチ回数毎に処理室と、排気管をクリーニングする第２クリーニング工程とを有する。
＜付記２８＞
また好ましくは、付記２２に記載された、温度監視部は、排気管の温度をモニタする。
＜付記２９＞
また好ましくは、付記２１に記載された主制御部は、クリーニング監視部で任意の値が検出された場合に、ガス流量制御部にガスの停止信号を送出する。
＜付記３０＞
また好ましくは、付記２１に記載された主制御部は、クリーニング監視部で任意の値が検出された場合に、インターロックを発生させる。
＜付記３１＞
また好ましくは、付記２９，３０に記載された任意の値は、排気部に設けられたシール部材の劣化温度である。
＜付記３２＞
また好ましくは、付記３０に記載されたインターロックは、装置操作をロックする。
＜付記３３＞
また好ましくは、付記３１に記載された主制御部は、クリーニング監視部で任意の値が検出された場合に、基板処理装置を操作する操作部に警告を表示させるよう操作部に信号を送出する。
１０ 基板処理装置
２００ ウエハ（基板）
２０１ 処理室
２３１ 排気管
２３２ａ、２３２ｂ、２３２ｃ、２３２ｄ ガス供給管
２４１ａ、２４１ｂ、２４１ｃ、２４１ｄ ＭＦＣ（マスフローコントローラ）
２４２ 圧力調整装置（メインバルブ）
２４６ 真空排気装置
３００ｄ クリーニングガス供給源
３０５ 第１ガスバイパス供給管
３０６ 第２ガスバイパス供給管
３１０ａ，３１０ｂ，３１０ｃ，３１０ｄ，３１０ｅ，３１０ｆ，３１０ｇ，３１０ｈ
バルブ（開閉装置）
５００ コントローラ（制御部）

Claims (7)

  1. 基板が収容される処理室と、
    所定元素を含有する第１の処理ガスを前記基板に対して供給する第１のガス供給部と、
    前記所定元素及びハロゲン元素を含有する第２の処理ガスを前記基板に対して供給する第２のガス供給部と、
    前記処理室内の圧力を調整する圧力調整装置と、
    前記処理室と前記圧力調整装置の上流側との間に接続される第１排気管と、前記圧力調整装置の下流側と前記圧力調整装置を介して前記処理室内を排気する排気装置の上流側との間に接続される第２排気管と、前記排気装置の下流側に接続される第３排気管とを少なくとも有する排気系と、
    前記第２排気管に接続される第１ガスバイパス供給管と、前記第３排気管に接続される第２ガスバイパス供給管とを少なくとも有し、前記排気系内に前記処理室を介さずにクリーニングガスを供給するクリーニングガスバイパス供給部と、
    前記排気系に設けられ、前記排気系の温度を測定する温度監視部および前記排気系に発生するガスを分析するガス分析部のうち少なくともいずれか一方または両方で構成されたクリーニング監視部と、
    前記排気装置により前記圧力調整装置および前記排気系を介して前記処理室内を排気しつつ、前記基板に対して前記第１の処理ガスおよび前記第２の処理ガスのうち少なくともいずれかを供給する処理と、前記クリーニング監視部が検出した前記排気系の状態に応じて、前記第１ガスバイパス供給管および前記第２ガスバイパス供給管のうち少なくともいずれか一方にクリーニングガスを供給する処理と、を行うように、前記第１のガス供給部、前記第２のガス供給部、前記圧力調整装置、前記排気装置および前記クリーニングガスバイパス供給部を制御する制御部と、
    を有する基板処理装置。
  2. 前記第１ガスバイパス供給管は、前記第２排気管へのクリーニングガスの供給停止を実施させる第１バルブを有し、
    前記第２ガスバイパス供給管は、前記第３排気管へのクリーニングガスの供給停止を実施させる第２バルブを有し、
    前記制御部は、前記クリーニングガスを供給する処理では、前記第２バルブを閉じた状態で前記第１バルブを開放することで、前記圧力調整装置よりも下流側をクリーニングするよう、前記第１バルブおよび前記第２バルブを制御する請求項１に記載の基板処理装置。
  3. 前記制御部は、前記クリーニングガスを供給する処理では、前記第１バルブを閉じた状態で前記第２バルブを開放することで、前記排気装置よりも下流側をクリーニングするよう、前記第１バルブおよび前記第２バルブを制御する請求項２に記載の基板処理装置。
  4. 前記処理室内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さらに有し、
    前記制御部は、
    前記処理室内にクリーニングガスを供給する処理をさらに行い、
    前記処理室内に供給するクリーニングガスの流量が、前記第１ガスバイパス供給管および前記第２ガスバイパス供給管のうち少なくともいずれかに供給するクリーニングガスの流量よりも小さくなるように、前記クリーニングガス供給部および前記クリーニングガスバイパス供給部を制御する請求項１から３のいずれか１つに記載の基板処理装置。
  5. 前記制御部は、前記第１の処理ガスおよび前記第２の処理ガスのうち少なくともいずれかを供給する処理では、前記基板に対して前記第１の処理ガスおよび前記第２の処理ガスを同時に供給することで、前記基板上に薄膜をエッチングしながら形成するように、前記第１のガス供給部、前記第２のガス供給部、前記圧力調整装置および前記排気装置を制御する請求項１から４のいずれか１つに記載の基板処理装置。
  6. 基板が収容される処理室と、
    所定元素を含有する第１の処理ガスを前記基板に対して供給する第１のガス供給部と、
    前記所定元素及びハロゲン元素を含有する第２の処理ガスを前記基板に対して供給する第２のガス供給部と、
    前記処理室内の圧力を調整する圧力調整装置と、
    前記処理室と前記圧力調整装置の上流側との間に接続される第１排気管と、前記圧力調整装置の下流側と前記圧力調整装置を介して前記処理室内を排気する排気装置の上流側との間に接続される第２排気管と、前記排気装置の下流側に接続される第３排気管とを少なくとも有する排気系と、
    前記第２排気管に接続される第１ガスバイパス供給管と、前記第３排気管に接続される第２ガスバイパス供給管とを少なくとも有し、前記排気系内に前記処理室を介さずにクリーニングガスを供給するクリーニングガスバイパス供給部と、
    前記排気系に設けられ、前記排気系の温度を測定する温度監視部および前記排気系に発生するガスを分析するガス分析部のうち少なくともいずれか一方または両方で構成されたクリーニング監視部と、
    を有する基板処理装置を用いた半導体装置の製造方法であって、
    前記排気装置により前記圧力調整装置および前記排気系を介して前記処理室内を排気しつつ、前記基板に対して前記第１の処理ガスおよび前記第２の処理ガスのうち少なくともいずれかを供給する工程と、
    前記クリーニング監視部が検出した前記排気系の状態に応じて、前記第１ガスバイパス供給管および前記第２ガスバイパス供給管のうち少なくともいずれか一方にクリーニングガスを供給する工程と、
    を有する半導体装置の製造方法。
  7. 基板が収容される処理室と、
    所定元素を含有する第１の処理ガスを前記基板に対して供給する第１のガス供給部と、
    前記所定元素及びハロゲン元素を含有する第２の処理ガスを前記基板に対して供給する第２のガス供給部と、
    前記処理室内の圧力を調整する圧力調整装置と、
    前記処理室と前記圧力調整装置の上流側との間に接続される第１排気管と、前記圧力調整装置の下流側と前記圧力調整装置を介して前記処理室内を排気する排気装置の上流側との間に接続される第２排気管と、前記排気装置の下流側に接続される第３排気管とを少なくとも有する排気系と、
    前記第２排気管に接続される第１ガスバイパス供給管と、前記第３排気管に接続される第２ガスバイパス供給管とを少なくとも有し、前記排気系内に前記処理室を介さずにクリーニングガスを供給するクリーニングガスバイパス供給部と、
    前記排気系に設けられ、前記排気系の温度を測定する温度監視部および前記排気系に発生するガスを分析するガス分析部のうち少なくともいずれか一方または両方で構成されたクリーニング監視部と、
    を有する基板処理装置に実行させるためのプログラムであって、
    前記排気装置により前記圧力調整装置および前記排気系を介して前記処理室内を排気しつつ、前記基板に対して前記第１の処理ガスおよび前記第２の処理ガスのうち少なくともいずれかを供給する手順と、
    前記クリーニング監視部が検出した前記排気系の状態に応じて、前記第１ガスバイパス供給管および前記第２ガスバイパス供給管のうち少なくともいずれか一方にクリーニングガスを供給する手順と、
    をコンピュータによって前記基板処理装置に実行させるためのプログラム。
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