JP6778166B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラムに関する。

半導体装置の製造工程の一工程として、処理容器内の基板に対して処理ガスを供給し、排気管およびポンプを含む排気部より排気して、基板を処理する工程が行われる場合がある。この工程を行うことにより、処理容器内等に所定量の副生成物が付着したら、所定のタイミングで処理容器内等のクリーニングが行われることがある（例えば特許文献１参照）。また、排気部内に所定量の副生成物が付着したら、所定のタイミングで排気部のメンテナンスが行われることがある。

特開２００２−２２２８０５号公報

本発明の目的は、排気部のメンテナンス頻度を低下させることが可能な技術を提供することにある。

本発明の一態様によれば、
処理容器内の基板に対して処理ガスを供給し、排気管およびポンプを含む排気部より排気して、前記基板を処理する工程と、
前記排気管に設けられた供給ポートより、前記排気管内へ、第１クリーニングガスを、直接供給することで、前記排気部内をクリーニングする工程と、
前記処理容器内へ、第２クリーニングガスを供給することで、前記処理容器内をクリーニングする工程と、を有し、
前記排気部内をクリーニングする工程を行う頻度を、前記処理容器内をクリーニングする工程を行う頻度よりも高くする技術が提供される。

本発明によれば、排気部のメンテナンス頻度を低下させることが可能となる。

本発明の一実施形態で好適に用いられる基板処理装置の縦型処理炉の概略構成図であり、処理炉部分を縦断面図で示す図である。 本発明の一実施形態で好適に用いられる基板処理装置の縦型処理炉の概略構成図であり、処理炉部分を図１のＡ−Ａ線断面図で示す図である。 本発明の一実施形態で好適に用いられる基板処理装置のコントローラの概略構成図であり、コントローラの制御系をブロック図で示す図である。 本発明の一実施形態の基板処理シーケンスを示す図である。 （ａ）は、第１クリーニング処理を不実施とした場合における排気部のメンテナンス頻度を示す図であり、（ｂ）は、第１クリーニング処理を実施した場合における排気部のメンテナンス頻度を示す図である。 排気部内に付着した副生成物と、排気部内へ供給したＨＦガスとの反応の様子を示す図である。

＜本発明の一実施形態＞
以下、本発明の一実施形態について、図１〜図４を参照しながら説明する。

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

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

処理室２０１内には、ノズル２４９ａ，２４９ｂが、マニホールド２０９の側壁を貫通するように設けられている。ノズル２４９ａ，２４９ｂには、ガス供給管２３２ａ，２３２ｂが、それぞれ接続されている。

ガス供給管２３２ａ，２３２ｂには、上流側から順に、流量制御器（流量制御部）であるマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２４１ａ，２４１ｂおよび開閉弁であるバルブ２４３ａ，２４３ｂがそれぞれ設けられている。ガス供給管２３２ａ，２３２ｂのバルブ２４３ａ，２４３ｂよりも下流側には、ガス供給管２３２ｃ，２３２ｄがそれぞれ接続されている。ガス供給管２３２ｃ，２３２ｄには、上流側から順に、ＭＦＣ２４１ｃ，２４１ｄおよびバルブ２４３ｃ，２４３ｄがそれぞれ設けられている。

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

ガス供給管２３２ａからは、処理ガス（原料ガス）として、所定元素（主元素）としてのＳｉおよびハロゲン元素を含むＳｉ含有ガス（ハロシランガス）が、ＭＦＣ２４１ａ、バルブ２４３ａ、ノズル２４９ａを介して処理室２０１内へ供給される。ハロシランガスとしては、例えば、Ｃｌを含むクロロシランガスを用いることができる。クロロシランガスとしては、例えば、ヘキサクロロジシラン（Ｓｉ_２Ｃｌ_６、略称：ＨＣＤＳ）ガスを用いることができる。

ガス供給管２３２ａからは、第２クリーニングガスとしてのフッ素（Ｆ_２）ガスが、ＭＦＣ２４１ａ、バルブ２４３ａ、ノズル２４９ａを介して処理室２０１内へ供給される。

ガス供給管２３２ｂからは、処理ガス（窒化ガス）としてのＮ含有ガス（窒化剤）が、ＭＦＣ２４１ｂ、バルブ２４３ｂ、ノズル２４９ｂを介して処理室２０１内へ供給される。Ｎ含有ガスとしては、例えば、アンモニア（ＮＨ_３）ガスを用いることができる。

ガス供給管２３２ｂからは、処理ガス（酸化ガス）としてのＯ含有ガス（酸化剤）が、ＭＦＣ２４１ｂ、バルブ２４３ｂ、ノズル２４９ｂを介して処理室２０１内へ供給される。Ｏ含有ガスとしては、例えば、酸素（Ｏ_２）ガスを用いることができる。

ガス供給管２３２ｃ，２３２ｄからは、不活性ガスが、それぞれＭＦＣ２４１ｃ，２４１ｄ、バルブ２４３ｃ，２４３ｄ、ガス供給管２３２ａ，２３２ｂ、ノズル２４９ａ，２４９ｂを介して処理室２０１内へ供給される。不活性ガスとしては、例えば、窒素（Ｎ_２）ガスを用いることができる。Ｎ_２ガスは、パージガス、キャリアガスとして作用する。

主に、ガス供給管２３２ａ、ＭＦＣ２４１ａ、バルブ２４３ａにより、処理ガス（原料ガス）供給系、第２クリーニングガス供給系がそれぞれ構成される。主に、ガス供給管２３２ｂ、ＭＦＣ２４１ｂ、バルブ２４３ｂにより、処理ガス（窒化ガス、酸化ガス）供給系が構成される。主に、ガス供給管２３２ｃ，２３２ｄ、ＭＦＣ２４１ｃ，２４１ｄ、バルブ２４３ｃ，２４３ｄにより、不活性ガス供給系が構成される。また、主に、後述するガス供給管２３２ｅ、ＭＦＣ２４１ｅ、バルブ２４３ｅにより、第１クリーニングガス供給系が構成される。

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

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

排気管２３１のうち、少なくともＡＰＣバルブ２４４よりも下流側の部位である排気管２３１ｅは、取り外して交換することが可能なように構成されている。排気管２３１ｅには、供給ポート２３１ｐが設けられている。供給ポート２３１ｐには、ガス供給管２３２ｅが接続されている。ガス供給管２３２ｅには、上流側から順に、ＭＦＣ２４１ｅおよびバルブ２４３ｅが設けられている。ガス供給管２３２ｅからは、第１クリーニングガスとして、例えば、フッ化水素（ＨＦ）ガスが、ＭＦＣ２４１ｅ、バルブ２４３ｅ、供給ポート２３１ｐを介して排気管２３１ｅ内および真空ポンプ２４６内へ供給される。

主に、排気管２３１、ＡＰＣバルブ２４４、圧力センサ２４５により、排気系が構成される。また、主に、排気管２３１ｅおよび真空ポンプ２４６により、排気部が構成される。供給ポート２３１ｐを排気部に含めて考えてもよい。排気部を排気系に含めて考えてもよい。

マニホールド２０９の下方には、マニホールド２０９の下端開口、すなわち、ウエハ２００を出し入れする開口部を、気密に閉塞可能な第１蓋体としてのシールキャップ２１９が設けられている。シールキャップ２１９は、例えばＳＵＳ等の金属材料により構成され、円盤状に形成されている。シールキャップ２１９の上面には、マニホールド２０９の下端と当接するシール部材としてのＯリング２２０ｂが設けられている。シールキャップ２１９の下方には、後述するボート２１７を回転させる回転機構２６７が設置されている。回転機構２６７の回転軸２５５は、シールキャップ２１９を貫通してボート２１７に接続されている。回転機構２６７は、ボート２１７を回転させることでウエハ２００を回転させるように構成されている。シールキャップ２１９は、反応管２０３の外部に設置された昇降機構としてのボートエレベータ１１５によって垂直方向に昇降されるように構成されている。ボートエレベータ１１５は、シールキャップ２１９を昇降させることで、ウエハ２００を処理室２０１内外に搬入および搬出（搬送）する搬送装置（搬送機構）として構成されている。また、マニホールド２０９の下方には、シールキャップ２１９を降下させボート２１７を処理室２０１内から搬出した状態で、マニホールド２０９の下端開口を気密に閉塞可能な第２蓋体としてのシャッタ２１９ｓが設けられている。シャッタ２１９ｓは、例えばＳＵＳ等の金属材料により構成され、円盤状に形成されている。シャッタ２１９ｓの上面には、マニホールド２０９の下端と当接するシール部材としてのＯリング２２０ｃが設けられている。シャッタ２１９ｓの開閉動作（昇降動作や回動動作等）は、シャッタ開閉機構１１５ｓにより制御される。

基板支持具としてのボート２１７は、複数枚、例えば２５〜２００枚のウエハ２００を、水平姿勢で、かつ、互いに中心を揃えた状態で垂直方向に整列させて多段に支持するように、すなわち、間隔を空けて配列させるように構成されている。ボート２１７は、例えば石英やＳｉＣ等の耐熱性材料により構成される。ボート２１７の下部には、例えば石英やＳｉＣ等の耐熱性材料により構成される断熱板２１８が多段に支持されている。

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

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

記憶装置１２１ｃは、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１２１ｃ内には、基板処理装置の動作を制御する制御プログラムや、後述する基板処理の手順や条件等が記載されたプロセスレシピや、後述するクリーニング処理の手順や条件等が記載されたクリーニングレシピ等が、読み出し可能に格納されている。プロセスレシピ、クリーニングレシピは、それぞれ、後述する基板処理、クリーニング処理における各手順をコントローラ１２１に実行させ、所定の結果を得ることが出来るように組み合わされたものであり、プログラムとして機能する。以下、プロセスレシピやクリーニングレシピや制御プログラム等を総称して、単に、プログラムともいう。また、プロセスレシピやクリーニングレシピを、単に、レシピともいう。本明細書においてプログラムという言葉を用いた場合は、レシピ単体のみを含む場合、制御プログラム単体のみを含む場合、または、それらの両方を含む場合がある。ＲＡＭ１２１ｂは、ＣＰＵ１２１ａによって読み出されたプログラムやデータ等が一時的に保持されるメモリ領域（ワークエリア）として構成されている。

Ｉ／Ｏポート１２１ｄは、上述のＭＦＣ２４１ａ〜２４１ｅ、バルブ２４３ａ〜２４３ｅ、圧力センサ２４５、ＡＰＣバルブ２４４、真空ポンプ２４６、温度センサ２６３、ヒータ２０７、回転機構２６７、ボートエレベータ１１５、シャッタ開閉機構１１５ｓ等に接続されている。

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

コントローラ１２１は、外部記憶装置（例えば、ＨＤＤ等の磁気ディスク、ＣＤ等の光ディスク、ＭＯ等の光磁気ディスク、ＵＳＢメモリ等の半導体メモリ）１２３に格納された上述のプログラムを、コンピュータにインストールすることにより構成することができる。記憶装置１２１ｃや外部記憶装置１２３は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体として構成されている。以下、これらを総称して、単に、記録媒体ともいう。本明細書において記録媒体という言葉を用いた場合は、記憶装置１２１ｃ単体のみを含む場合、外部記憶装置１２３単体のみを含む場合、または、それらの両方を含む場合がある。なお、コンピュータへのプログラムの提供は、外部記憶装置１２３を用いず、インターネットや専用回線等の通信手段を用いて行ってもよい。

（２）基板処理
上述の基板処理装置を用い、半導体装置の製造工程の一工程として、基板としてのウエハ２００上に、Ｓｉ、ＯおよびＮを含む膜、すなわち、シリコン酸窒化膜（ＳｉＯＮ膜）を形成するシーケンス例について図４を用いて説明する。以下の説明において、基板処理装置を構成する各部の動作は、コントローラ１２１により制御される。この点は、後述する第１、第２クリーニング処理においても同様である。

本実施形態の成膜シーケンスでは、処理容器内のウエハ２００に対して処理ガス（原料ガス）としてＨＣＤＳガスを供給するステップ１と、処理容器内のウエハ２００に対して処理ガス（窒化剤）としてＮＨ_３ガスを供給するステップ２と、処理容器内のウエハ２００に対して処理ガス（酸化剤）としてＯ_２ガスを供給するステップ３と、を非同時に行うサイクルを所定回数（ｎ回、ｎは１以上の整数）行う。

本明細書では、上述の成膜シーケンスを、便宜上、以下のように示すこともある。以下の変形例等の説明においても、同様の表記を用いることとする。

（ＨＣＤＳ→ＮＨ_３→Ｏ_２）×ｎ ⇒ ＳｉＯＮ

本明細書において「ウエハ」という言葉を用いた場合は、ウエハそのものを意味する場合や、ウエハとその表面に形成された所定の層や膜との積層体を意味する場合がある。本明細書において「ウエハの表面」という言葉を用いた場合は、ウエハそのものの表面を意味する場合や、ウエハ上に形成された所定の層等の表面を意味する場合がある。本明細書において「ウエハ上に所定の層を形成する」と記載した場合は、ウエハそのものの表面上に所定の層を直接形成することを意味する場合や、ウエハ上に形成されている層等の上に所定の層を形成すること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、「ウエハ」という言葉を用いた場合と同義である。

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

（圧力調整および温度調整）
処理室２０１内、すなわち、ウエハ２００が存在する空間が所望の圧力（真空度）となるように、真空ポンプ２４６によって真空排気（減圧排気）される。この際、処理室２０１内の圧力は圧力センサ２４５で測定され、この測定された圧力情報に基づきＡＰＣバルブ２４４がフィードバック制御される。また、処理室２０１内のウエハ２００が所望の処理温度となるように、ヒータ２０７によって加熱される。この際、処理室２０１内が所望の温度分布となるように、温度センサ２６３が検出した温度情報に基づきヒータ２０７への通電具合がフィードバック制御される。また、回転機構２６７によるウエハ２００の回転を開始する。真空ポンプ２４６の稼働、ウエハ２００の加熱および回転は、いずれも、少なくともウエハ２００に対する処理が終了するまでの間は継続して行われる。

（成膜処理）
その後、次のステップ１〜３を順次実施する。

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

具体的には、バルブ２４３ａを開き、ガス供給管２３２ａ内へＨＣＤＳガスを流す。ＨＣＤＳガスは、ＭＦＣ２４１ａにより流量調整され、ノズル２４９ａを介して処理室２０１内へ供給され、排気管２３１より排気される。このとき、ウエハ２００に対してＨＣＤＳガスが供給される。このときバルブ２４３ｃ，２４３ｄを開き、ガス供給管２３２ｃ，２３２ｄ内へＮ_２ガスを流すようにしてもよい。

本ステップにおける処理条件としては、
ＨＣＤＳガス供給流量：１〜２０００ｓｃｃｍ、好ましくは１０〜１０００ｓｃｃｍ
Ｎ_２ガス供給流量（ガス供給管毎）：０〜１００００ｓｃｃｍ
各ガス供給時間：１〜１２０秒、好ましくは１〜６０秒
処理温度：２５０〜８００℃、好ましくは４００〜７００℃
処理圧力：１〜２６６６Ｐａ、好ましくは６７〜１３３３Ｐａ
が例示される。

上述の条件下でウエハ２００に対してＨＣＤＳガスを供給することにより、ウエハ２００の最表面上に、第１層として、Ｃｌを含むＳｉ含有層が形成される。Ｃｌを含むＳｉ含有層は、ウエハ２００の最表面に、ＨＣＤＳが物理吸着したり、ＨＣＤＳの一部が分解した物質（以下、Ｓｉ_ｘＣｌ_ｙ）が化学吸着したり、ＨＣＤＳが熱分解したりすること等により形成される。Ｃｌを含むＳｉ含有層は、ＨＣＤＳやＳｉ_ｘＣｌ_ｙの吸着層（物理吸着層や化学吸着層）であってもよく、Ｃｌを含むＳｉ層であってもよい。なお、本明細書では、Ｃｌを含むＳｉ含有層を、単に、Ｓｉ含有層とも称する。

ウエハ２００上に第１層を形成した後、バルブ２４３ａを閉じ、処理室２０１内へのＨＣＤＳガスの供給を停止する。そして、処理室２０１内を真空排気し、処理室２０１内に残留するガス等を処理室２０１内から排除する。このとき、バルブ２４３ｃ，２４３ｄを開き、処理室２０１内へＮ_２ガスを供給する。Ｎ_２ガスはパージガスとして作用する。

原料ガス（Ｓｉ含有ガス）としては、ＨＣＤＳガスの他、モノクロロシラン（ＳｉＨ_３Ｃｌ、略称：ＭＣＳ）ガス、ジクロロシラン（ＳｉＨ_２Ｃｌ_２、略称：ＤＣＳ）ガス、トリクロロシラン（ＳｉＨＣｌ_３、略称：ＴＣＳ）ガス、テトラクロロシラン（ＳｉＣｌ_４、略称：ＳＴＣ）ガス、オクタクロロトリシラン（Ｓｉ_３Ｃｌ_８、略称：ＯＣＴＳ）ガス等のクロロシランガスを用いることができる。また、原料ガスとしては、テトラフルオロシラン（ＳｉＦ_４）ガス、テトラブロモシラン（ＳｉＢｒ_４）ガス、テトラヨードシラン（ＳｉＩ_４）ガス等を用いることができる。すなわち、原料ガスとしては、クロロシランガス、フルオロシランガス、ブロモシランガス、ヨードシランガス等の各種ハロシランガスを用いることができる。

また、原料ガス（Ｓｉ含有ガス）としては、ビス（ジエチルアミノ）シラン（ＳｉＨ_２［Ｎ（Ｃ_２Ｈ_５）_２］_２、略称：ＢＤＥＡＳ）ガス、ビス（ターシャリブチルアミノ）シラン（ＳｉＨ_２［ＮＨ（Ｃ_４Ｈ_９）］_２、略称：ＢＴＢＡＳ）ガス、トリス（ジエチルアミノ）シラン（ＳｉＨ［Ｎ（Ｃ_２Ｈ_５）_２］_３、略称：３ＤＥＡＳ）ガス、トリス（ジメチルアミノ）シラン（ＳｉＨ［Ｎ（ＣＨ_３）_２］_３、略称：３ＤＭＡＳ）ガス、テトラキス（ジエチルアミノ）シラン（Ｓｉ［Ｎ（Ｃ_２Ｈ_５）_２］_４、略称：４ＤＥＡＳ）ガス、テトラキス（ジメチルアミノ）シラン（Ｓｉ［Ｎ（ＣＨ_３）_２］_４、略称：４ＤＭＡＳ）ガス等の各種アミノシランガスを用いることができる。

パージガスとしては、Ｎ_２ガスの他、例えば、Ａｒガス、Ｈｅガス、Ｎｅガス、Ｘｅガス等の各種希ガスを用いることができる。この点は、後述するステップ２，３においても同様である。

［ステップ２］
ステップ１が終了した後、処理室２０１内のウエハ２００、すなわち、ウエハ２００上に形成された第１層に対してＮＨ_３ガスを供給する。

具体的には、バルブ２４３ｂ〜２４３ｄの開閉制御を、ステップ１における２４３ａ，２４３ｃ，２４３ｄの開閉制御と同様の手順で行う。ＮＨ_３ガスは、ＭＦＣ２４１ｂにより流量調整され、ノズル２４９ｂを介して処理室２０１内へ供給され、排気管２３１から排気される。このとき、ウエハ２００に対してＮＨ_３ガスが供給される。

本ステップにおける処理条件としては、
ＮＨ_３ガス供給流量：１００〜１００００ｓｃｃｍ
処理圧力：１〜４０００Ｐａ、好ましくは１〜３０００Ｐａ
が例示される。他の処理条件は、ステップ１における処理条件と同様とする。

上述の条件下でウエハ２００に対してＮＨ_３ガスを供給することにより、ステップ１でウエハ２００上に形成された第１層の少なくとも一部を改質（窒化）させることができる。それにより、第１層中からＣｌを脱離させると共に、ＮＨ_３ガスに含まれるＮ成分を第１層中に取り込ませることが可能となる。このようにして第１層が改質されることで、ウエハ２００上に、第２層として、ＳｉおよびＮを含む層であるシリコン窒化層（ＳｉＮ層）が形成される。

ウエハ２００上に第２層を形成した後、バルブ２４３ｂを閉じ、処理室２０１内へのＮＨ_３ガスの供給を停止する。そして、ステップ１と同様の処理手順により、処理室２０１内に残留するガス等を処理室２０１内から排除する。

窒化剤としては、ＮＨ_３ガスの他、ジアゼン（Ｎ_２Ｈ_２）ガス、ヒドラジン（Ｎ_２Ｈ_４）ガス、Ｎ_３Ｈ_８ガス、これらの化合物を含むガス等を用いることができる。
［ステップ３］
ステップ２が終了した後、処理室２０１内のウエハ２００、すなわち、ウエハ２００上に形成された第２層に対してＯ_２ガスを供給する。

具体的には、バルブ２４３ｂ〜２４３ｄの開閉制御を、ステップ１における２４３ａ，２４３ｃ，２４３ｄの開閉制御と同様の手順で行う。Ｏ_２ガスは、ＭＦＣ２４１ｂにより流量調整され、ノズル２４９ｂを介して処理室２０１内へ供給され、排気管２３１から排気される。このとき、ウエハ２００に対してＯ_２ガスが供給される。

本ステップにおける処理条件としては、
Ｏ_２ガス供給流量：１００〜１００００ｓｃｃｍ
処理圧力：１〜４０００Ｐａ、好ましくは１〜３０００Ｐａ
が例示される。他の処理条件は、ステップ１における処理条件と同様とする。

上述の条件下でウエハ２００に対してＯ_２ガスを供給することにより、ステップ２でウエハ２００上に形成された第２層の少なくとも一部を改質（酸化）させることができる。それにより、第２層中からＣｌを脱離させると共に、Ｏ_２ガスに含まれるＯ成分を第２層中に取り込ませることが可能となる。このようにして第２層が改質されることで、ウエハ２００上に、第３層として、Ｓｉ、ＯおよびＮを含む層であるシリコン酸窒化層（ＳｉＯＮ層）が形成される。

ウエハ２００上に第３層を形成した後、バルブ２４３ｂを閉じ、処理室２０１内へのＯ_２ガスの供給を停止する。そして、ステップ１と同様の処理手順により、処理室２０１内に残留するガス等を処理室２０１内から排除する。

酸化剤としては、Ｏ_２ガスの他、亜酸化窒素（Ｎ_２Ｏ）ガス、一酸化窒素（ＮＯ）ガス、二酸化窒素（ＮＯ_２）ガス、オゾン（Ｏ_３）ガス、過酸化水素（Ｈ_２Ｏ_２）ガス、水蒸気（Ｈ_２Ｏガス）、一酸化炭素（ＣＯ）ガス、二酸化炭素（ＣＯ_２）ガス等を用いることができる。

［所定回数実施］
ステップ１〜３を非同時に、すなわち、同期させることなく実施するサイクルを所定回数（ｎ回、ｎは１以上の整数）行うことにより、ウエハ２００上に、所定組成および所定膜厚のＳｉＯＮ膜を形成することが可能となる。上述のサイクルは、複数回繰り返すのが好ましい。すなわち、１サイクルあたりに形成される第３層の厚さを所望の膜厚よりも薄くし、第３層を積層することで形成される膜の膜厚が所望の膜厚になるまで、上述のサイクルを複数回繰り返すのが好ましい。

（アフターパージおよび大気圧復帰）
成膜処理が終了した後、ガス供給管２３２ｃ，２３２ｄのそれぞれからＮ_２ガスを処理室２０１内へ供給し、排気管２３１から排気する。これにより、処理室２０１内がパージされ、処理室２０１内に残留するガスや反応副生成物等が処理室２０１内から除去される（アフターパージ）。処理室２０１内の雰囲気が不活性ガスに置換された後（不活性ガス置換）、ＡＰＣバルブ２４４を全閉（フルクローズ）とする。その後、処理室２０１内へのＮ_２ガスの供給が継続されることで、処理室２０１内の圧力が常圧に復帰される（大気圧復帰）。

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

（３）第１クリーニング処理
上述の基板処理（バッチ処理）、すなわち、成膜処理を実施すると、少なくとも排気部の内部に、シリコン酸化物（ＳｉＯ_ｘ）等を含む副生成物が付着する。すなわち、排気管２３１ｅの内壁や真空ポンプ２４６内部の部材の表面等に、ＳｉＯ_ｘ等を含む副生成物が付着する。成膜処理の実施期間中、排気管２３１ｅや真空ポンプ２４１の温度は、処理容器やＡＰＣバルブ２４４よりも上流側の排気管２３１の温度に比べて低くなる。そのため、排気部の内部には、処理容器の内部やＡＰＣバルブ２４４よりも上流側の排気管２３１の内部に比べ、副生成物が多量に付着する傾向がある。

排気部の内部に付着した副生成物は、排気部の内部に付着したままバッチ処理が繰り返し実施されると、バッチ処理の回数によっては固着（Ｆｉｘ）する場合がある。固着した副生成物は、排気部の内部へＨＦガス等のクリーニングガスを供給してもエッチングされ難く、排気部の内部からの除去が困難となる傾向がある。そこで本実施形態では、上述の成膜処理を数バッチ、好ましくは１バッチ行う毎に、すなわち、副生成物が排気部の内部において固着する前に、処理容器内を経由することなく、排気部内へＨＦガスを直接供給することで、排気部内をクリーニングする。なお、バッチ処理の回数とは、ウエハチャージからウエハディスチャージまでの基板処理の実施回数のことを指す。

排気部内をクリーニングする際は、ＡＰＣバルブ２４４を全閉とした状態で、バルブ２４３ｅを開くことにより、ガス供給管２３２ｅ内へ、第１クリーニングガスとしてのＨＦガスを流す。ＨＦガスは、ＭＦＣ２４１ｅにより流量調整され、供給ポート２３１ｐを介して排気管２３１ｅの内部および真空ポンプ２４６の内部へ供給され、排気管２３１ｅの内壁、真空ポンプ２４６内部の部材の表面等に接触する。このとき、ＨＦガスと副生成物との間で熱化学反応（エッチング反応）が生じ、排気部内から副生成物が除去される。なお、この処理を行う際、真空ポンプ２４６は停止した状態としてもよく、また、作動させた状態としてもよい。

本明細書では、排気部の内部に対して行うこの処理を、「第１クリーニング処理」と称する。第１クリーニング処理を行う頻度は、後述する第２クリーニング処理を行う頻度よりも高くする。例えば、第１クリーニング処理を行う頻度を上述のように数バッチ毎、好ましくは１バッチ毎とし、第２クリーニング処理を行う頻度を３００〜５００バッチ毎とする。第１クリーニング処理をこのような高い頻度で行うことにより、排気部内に付着した副生成物を、それが排気部内に固着する前のプアな状態でエッチングすることが可能となる。そして、排気部内に付着した副生成物を、排気部内から容易かつ確実に、すなわち、効率的かつ効果的に除去することが可能となる。結果として、排気部のメンテナンス作業を行う頻度、例えば、排気管２３１ｅや真空ポンプ２４６の交換、洗浄、オーバーホールといったメンテナンス作業を行う頻度を低減させることが可能となる。真空ポンプ２４６の交換作業を行う頻度は、第２クリーニング処理を行う頻度（３００〜５００バッチ毎）よりも低い頻度、例えば、２０００〜２５００バッチ毎とすることが可能となる。排気管２３１ｅの内部クリアランスは、真空ポンプ２４６のそれよりも大きいことから、排気管２３１ｅの交換作業を行う頻度は、上述した真空ポンプ２４６の交換作業を行う頻度以下とすることも可能となる。

第１クリーニング処理は、成膜処理が終了した後、その次の成膜処理を開始する前までの間の期間に行うのが好ましい。すなわち、第１クリーニング処理は、バッチ処理の実施期間中に行うのが好ましい。このように、成膜処理の終了後、第１クリーニング処理を、排気部内に付着した副生成物が固着する前に速やかに行うことにより、排気部内から副生成物をより確実に除去することが可能となる。

第１クリーニング処理は、処理容器内にウエハ２００を収容した状態で行うことが可能である。具体的には、第１クリーニング処理は、処理容器内にウエハ２００を収容した後、成膜処理を開始する前の期間（搬入後・成膜前の期間）に行うことができる。また、第１クリーニング処理は、成膜処理が終了した後、成膜処理がなされたウエハ２００を処理容器内から搬出する前の期間（成膜後・搬出前の期間）に行うこともできる。特に、後者の場合、排気部内に付着した副生成物がよりプアな状態で、副生成物をエッチングすることが可能であることから、排気部内に付着した副生成物の固着をより確実に防ぐことができ、排気部内から副生成物をより確実に除去することが可能となる。なお、第１クリーニング処理を、処理容器内にウエハ２００を収容した状態で行う場合、この処理は、マニホールド２０９の下端開口を、シールキャップ２１９で密閉した状態として行うのが好ましい。

また、第１クリーニング処理は、成膜処理が終了した後、成膜処理がなされたウエハ２００を処理容器内から搬出した後の状態、すなわち、処理容器内にウエハ２００を収容していない状態で行うことも可能である。具体的には、第１クリーニング処理を、成膜処理がなされたウエハ２００を処理容器内から搬出した後、次の成膜処理で処理するウエハ２００を処理容器内に収容する前の期間（搬出後・搬入前の期間）に行うことも可能である。第１クリーニング処理を、搬出後・搬入前の期間に行うようにすれば、成膜処理間の待機期間（例えば、ウエハディスチャージおよびウエハチャージに要する期間）を有効活用することができる。なお、第１クリーニング処理を、処理容器内にウエハ２００を収容していない状態で行う場合、この処理は、マニホールド２０９の下端開口を、シャッタ２１９ｓで密閉した状態として行うのが好ましい。

このように、第１クリーニング処理は、処理容器内にウエハ２００を収容した状態、および、処理容器内にウエハ２００を収容していない状態の、いずれの状態でも行うことが可能である。これらいずれの場合においても、マニホールド２０９の下端開口を開放することなく、シールキャップ２１９やシャッタ２１９ｓ等の蓋体で密閉した状態で、第１クリーニング処理を行う。また、これらいずれの場合においても、排気管２３１ｅの供給ポート２３１ｐが設けられた部分よりも上流側に設けられた排気バルブ、すなわち、ＡＰＣバルブ２４４を全閉とした状態で、第１クリーニング処理を行う。ＡＰＣバルブ２４４を全閉とした状態で第１クリーニング処理を行うことにより、排気部内へ供給されたＨＦガスの処理容器内への逆流を防止することが可能となる。また、マニホールド２０９の下端開口を密閉した状態で第１クリーニング処理を行うことにより、万が一、排気部内へ供給されたＨＦガスが処理容器内へ逆流した場合であっても、処理容器外へのＨＦガスの放出（漏洩）を防ぐことが可能となる。このように、マニホールド２０９の下端開口およびＡＰＣバルブ２４４のそれぞれの開閉制御（安全制御）を二重に行うことにより、第１クリーニング処理の安全性を高めることが可能となる。

図４に示すように、本実施形態の基板処理シーケンスでは、第１クリーニング処理を、上述のアフターパージの終了後に開始し、ボートアンロードを始める前に終了するようにしている。すなわち、第１クリーニング処理を大気圧復帰と並行して行うようにしている。この場合、成膜処理の終了後、第１クリーニング処理が速やかに開始されることから、排気部内からの副生成物の除去を容易かつ確実に行うことが可能となる。また、第１クリーニング処理を開始するタイミングでは、すなわち、大気圧復帰を開始する際には、上述のようにＡＰＣバルブ２４４は全閉の状態とされ、また、マニホールド２１９の下端開口は密閉された状態となっていることから、第１クリーニング処理を安全に進行させることも可能となる。

本ステップにおける処理条件としては、
ＨＦガス供給流量：４０００〜６０００ｓｃｃｍ
ガス供給時間：３〜１０分
排気部内の温度：５０〜１００℃
排気部内の圧力：１３３０Ｐａ（１０Ｔｏｒｒ）〜１０１３００Ｐａ（大気圧）
が例示される。

（４）第２クリーニング処理
上述の基板処理（バッチ処理）、すなわち、成膜処理を繰り返し実施すると、処理容器の内部、例えば、反応管２０３の内壁、ノズル２４９ａ，２４９ｂの表面、ボート２１７の表面等に、ＳｉＯＮ膜等の薄膜を含む堆積物が累積する。すなわち、この薄膜を含む堆積物が、加熱された処理室２０１内の部材の表面に付着して累積する。これらの堆積物の量、すなわち、累積膜厚が、堆積物に剥離や落下が生じる前の所定の量（厚さ）に達したところで、処理容器内をクリーニングする。本明細書では、処理容器に対して行うこの処理を、「第２クリーニング処理」と称する。第２クリーニング処理は、例えば３００〜５００バッチ毎に行い、その頻度は、上述の第１クリーニング処理を行う頻度（数バッチ毎、好ましくは１バッチ毎）よりも低くする。なお、第２クリーニング処理を行う頻度は、上述した排気部のメンテナンス作業を行う頻度（２０００〜２５００バッチ毎）よりも高くなる。以下、本実施形態における第２クリーニング処理の一例を説明する。

（ボートロード）
上述のバッチ処理、すなわち、ウエハチャージからウエハディスチャージまでの基板処理が例えば３００〜５００回行われた後、シャッタ開閉機構１１５ｓによりシャッタ２１９ｓが移動させられて、マニホールド２０９の下端開口が開放される（シャッタオープン）。その後、ウエハ２００を装填していない空のボート２１７が、ボートエレベータ１１５によって持ち上げられて処理室２０１内に搬入される。この状態で、シールキャップ２１９は、Ｏリング２２０ｂを介してマニホールド２０９の下端を密閉した状態となる。

（圧力調整および温度調整）
処理室２０１内が所定の圧力となるように、真空ポンプ２４６によって真空排気される。真空ポンプ２４６は、少なくとも第２クリーニング処理が終了するまでの間は常時作動させた状態を維持する。また、処理室２０１内が所定の温度となるように、ヒータ２０７によって加熱される。また、回転機構２６７によるボート２１７の回転を開始する。ヒータ２０７による処理室２０１内の加熱、ボート２１７の回転は、少なくとも後述するクリーニングステップが完了するまでの間は継続して行われる。但し、ボート２１７は回転させなくてもよい。

（クリーニングステップ）
続いて、上述の成膜処理を繰り返し行った後の処理容器内へ、第２クリーニングガスとしてのＦ_２ガスを供給する。このステップでは、バルブ２４３ｂを閉じた状態で、バルブ２４３ａ，２４３ｃ，２４３ｄの開閉制御を、成膜処理のステップ１におけるバルブ２４３ａ，２４３ｃ，２４３ｄの開閉制御と同様の手順で行う。Ｆ_２ガスは、ＭＦＣ２４１ａにより流量調整され、ガス供給管２３２ａ、ノズル２４９ａを介して処理室２０１内へ供給される。

処理室２０１内へ供給されたＦ_２ガスは、処理室２０１内を通過して排気管２３１から排気される際に、処理室２０１内の部材の表面、例えば、反応管２０３の内壁、ノズル２４９ａ，２４９ｂの表面、ボート２１７の表面、マニホールド２０９の内壁、シールキャップ２１９の上面等に接触する。このとき、Ｆ_２ガスと堆積物との間で熱化学反応（エッチング反応）が生じ、結果として、処理室２０１内から堆積物が除去される。

本ステップにおける処理条件としては、
Ｆ_２ガス供給流量：４０００〜６０００ｓｃｃｍ
ガス供給時間：３０〜４０時間
処理温度：３５０〜４５０℃
処理圧力：１３３０Ｐａ（１０Ｔｏｒｒ）〜１０１３００Ｐａ（大気圧）
が例示される。

第２クリーニングガスとしては、Ｆ_２ガスの他、フッ化塩素（ＣｌＦ_３）ガス、フッ化窒素（ＮＦ_３）ガス、ＨＦガス等を用いることができる。

（アフターパージおよび大気圧復帰ステップ）
クリーニングステップが終了した後、バルブ２４３ａを閉じ、処理室２０１内へのＦ_２ガスの供給を停止する。そして、成膜処理のアフターパージと同様の処理手順により、処理室２０１内をパージする（アフターパージ）。このとき、バルブ２４３ｃ，２４３ｄの開閉動作を繰り返すことで、処理室２０１内のパージを間欠的に行うようにしてもよい（サイクルパージ）。その後、処理室２０１内の雰囲気がＮ_２ガスに置換され（不活性ガス置換）、処理室２０１内の圧力が常圧に復帰される（大気圧復帰）。

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

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

（ａ）第１クリーニング処理を行う頻度を、第２クリーニング処理を行う頻度よりも高くすることにより、排気部内に付着した副生成物を、この副生成物が固着する前のプアな状態でエッチングすることが可能となる。そして、排気部内に付着した副生成物を、排気部内から容易かつ確実に除去することが可能となる。結果として、排気部のメンテナンス頻度を低下させることが可能となる。例えば、真空ポンプ２４６や排気管２３１ｅの交換作業を行う頻度を、第２クリーニング処理を行う頻度よりも低くすることが可能となる。

図５（ａ）は、第１クリーニング処理を不実施とした場合における排気部のメンテナンス頻度の例を示す図である。図５（ｂ）は、第１クリーニング処理を１バッチ毎に実施した場合における排気部のメンテナンス頻度の例を示す図である。これらの図において、「数値−数値」はバッチ処理の実施回数（開始時回数−中断時回数）を、「Ｃ」は所定バッチ毎に、ここでは５００バッチ毎に行う第２クリーニング処理を、「Ｅ」は１バッチ毎に行う第１クリーニング処理を、「Ｐ」は排気部のメンテナンス作業（ポンプ交換作業および排気管交換作業）を、それぞれ示している。

上述のように第１クリーニング処理は、バッチ処理の実施期間中に（例えば、大気圧復帰と並行して）行うことができることから、図５（ｂ）では、便宜上、１バッチ毎に実施する第１クリーニング処理の時間をバッチ処理の時間と同じとして表している。また、上述のように、排気管交換頻度をポンプ交換頻度以下とすることができるが、ここでは両者の頻度を同一とした例を示している。なお、図５(ａ)および図５（ｂ）は、いずれも、１バッチ目のバッチ処理を実施してから２００１バッチ目のバッチ処理を実施する前までの排気部のメンテナンス頻度を示している。

これらの図によれば、第１クリーニング処理を実施した場合における排気部のメンテナンス頻度（１回／２０００バッチ）は、第１クリーニング処理を不実施とした場合における排気部のメンテナンス頻度（１回／３００バッチ）よりも低くなることが分かる。図５（ｂ）に示す例では、図５（ａ）に示す例に比べ、排気部のメンテナンスを５回分少なくすることができる。１回のポンプ交換には１０〜１５時間程度の時間を要することから、排気部のメンテナンス頻度を上述のように低減させることにより、基板処理装置のダウンタイムを短縮させ、その稼働効率を高めることが可能となる。

（ｂ）第１クリーニング処理を、数バッチ毎、好ましくは１バッチ毎に、成膜処理が終了した後、その次の成膜処理を開始する前までの間の期間に行うことにより、上述の効果がより確実に得られるようになる。

（ｃ）第１クリーニング処理を、数バッチ毎、好ましくは１バッチ毎に、成膜処理が終了した後、成膜処理がなされたウエハ２００を処理容器内から搬出する前の期間に行うことにより、上述の効果がいっそう確実に得られるようになる。

（ｄ）ＡＰＣバルブ２４４を全閉とし、かつ、マニホールド２０９の下端開口を密閉した状態で第１クリーニング処理を行うことにより、処理容器外へのＨＦガスの漏洩を確実に防ぐことが可能となる。これにより、第１クリーニング処理の安全性を高めることが可能となる。

（ｅ）これらの効果は、原料ガスとしてＨＣＤＳガス以外のＳｉ含有ガスを用いる場合や、窒化剤としてＮＨ_３ガス以外のＮ含有ガスを用いる場合や、酸化剤としてＯ_２ガス以外のＯ含有ガスを用いる場合にも、同様に得ることができる。また、第１クリーニングガスとしてＨＦガス以外のガスを用いる場合や、第２クリーニングガスとしてＦ_２ガス以外のガスを用いる場合にも、同様に得ることができる。

＜他の実施形態＞
以上、本発明の実施形態を具体的に説明した。しかしながら、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。

例えば、成膜処理のシーケンスは、上述の実施形態の態様に限定されない。例えば、以下に示す成膜シーケンスにより、ウエハ２００上に、シリコン酸化膜（ＳｉＯ膜）、シリコン酸炭窒化膜（ＳｉＯＣＮ膜）、シリコン酸炭化膜（ＳｉＯＣ膜）等を形成する場合においても、上述の第１クリーニング処理を上述の頻度で行うことにより、上述の実施形態と同様の効果が得られる。

（ＨＣＤＳ→Ｏ_２＋Ｈ_２）×ｎ ⇒ ＳｉＯ
（ＨＣＤＳ→Ｃ_３Ｈ_６→ＮＨ_３→Ｏ_２）×ｎ ⇒ ＳｉＯＣＮ
（ＨＣＤＳ→ＴＥＡ→Ｏ_２）×ｎ ⇒ ＳｉＯＣ（Ｎ）

なお、３ＤＮＡＮＤ等の３Ｄデバイスを作製するために上述の成膜処理を行う場合、ＨＣＤＳガス等の原料ガスの供給時間を長くしたり、供給量を増加させたりする傾向がある。この場合、排気部内に付着する副生成物の量が増え、排気部のメンテナンス頻度が高くなる傾向がある。このような課題に対し、排気部のメンテナンス頻度を低下させることが可能な本発明は、非常に大きな意義を有するといえる。

上述の実施形態では、排気部内に付着する副生成物が主にＳｉＯ_ｘを含む例について説明したが、本発明の第１クリーニング処理がクリーニング対象とする副生成物はこのような物質に限定されない。例えば、排気部内に付着する副生成物が、Ｏを含む塩化アンモニウム（ＮＨ_４ＣｌＯ_ｘ）や、塩化アンモニウム（ＮＨ_４Ｃｌ）等の物質を含む場合であっても、上述の第１クリーニング処理を上述の頻度で行うことにより、上述の実施形態と同様の効果が得られる。

上述の実施形態では、第１クリーニング処理において、主に、排気管２３１ｅ、真空ポンプ２４６をクリーニングする例について説明したが、第１クリーニング処理がクリーニング対象とする部材はこれに限定されない。例えば、真空ポンプ２４６の下流側に設けられた排気ダクト（図示しない除害装置と真空ポンプ２４６とを接続するダクト）内に付着した副生成物についても、上述の第１クリーニング処理を上述の頻度で行うことにより、効率的に除去することが可能となる。

基板処理やクリーニング処理に用いられるレシピは、処理内容に応じて個別に用意し、電気通信回線や外部記憶装置１２３を介して記憶装置１２１ｃ内に格納しておくことが好ましい。そして、基板処理やクリーニング処理を開始する際、ＣＰＵ１２１ａが、記憶装置１２１ｃ内に格納された複数のレシピの中から、基板処理やクリーニング処理の内容に応じて、適正なレシピを適宜選択することが好ましい。これにより、１台の基板処理装置で様々な膜種、組成比、膜質、膜厚の膜を、再現性よく形成することができるようになり、また、処理室２０１内や排気部内に付着した様々な膜を含む堆積物に応じ、適正なクリーニング処理を行うことが可能となる。また、オペレータの負担を低減でき、操作ミスを回避しつつ、処理を迅速に開始できるようになる。

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

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

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

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

以下、実施例について説明する。

実施例として、図１に示す基板処理装置を用い、上述の実施形態の成膜処理と同様の処理手順により、複数枚のウエハ上に、３〜１０ｎｍの範囲内の膜厚のＳｉＯＮ膜を形成した。成膜処理を１バッチ実施する際、ウエハを処理容器内から搬出する前に、上述の実施形態の第１クリーニング処理と同様の開始タイミング、処理手順により、排気部内をクリーニングした。成膜処理および第１クリーニング処理における処理条件は、それぞれ、上述の実施形態におけるそれぞれの処理条件範囲内の所定の条件とした。第１クリーニング処理を行う際、排気部に設置したＦＴＩＲ分析装置を用い、排気部内に付着した副生成物と、排気部内へ供給したＨＦガスとの反応の様子を観測した。

図６に、ＦＴＩＲ分析装置による観測結果を示す。図６の横軸は観測開始後の経過時間（分）を、図６の縦軸（左）は排気部内におけるＨＦの濃度（ｐｐｍ）を、図６の縦軸（右）は副生成物とＨＦガスとの反応により生じたＳｉＦ_４の排気部内における濃度（ｐｐｍ）を、それぞれ示している。

図６によれば、排気部内へのＨＦガスの供給開始後、副生成物とＨＦガスとの反応が始まり（ＳｉＦ_４の濃度が上昇し）、その反応は４〜５分程度経過すると収束する（ＳｉＦ_４の濃度が低下する）ことが分かる。すなわち、上述の成膜処理を１バッチ実施する毎に第１クリーニング処理を行った場合、排気部内のクリーニングは４〜５分程度の短時間のうちに完了することが分かる。すなわち、第１クリーニング処理を、例えば、処理容器内の大気圧復帰に要する時間（例えば３０分程度）以内の時間で完了させることができることが分かる。すなわち、基板処理のトータルでの所要時間の増加を防止でき、基板処理の生産性低下を回避することが可能となることが分かる。

＜本発明の好ましい態様＞
以下、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、
処理容器内の基板に対して処理ガスを供給し、排気管およびポンプを含む排気部より排気して、前記基板を処理する工程と、
前記排気管に設けられた供給ポートより、前記排気管内へ、第１クリーニングガスを、（前記処理容器内を経由することなく、）直接供給することで、前記排気部内をクリーニングする工程と、
前記処理容器内へ、第２クリーニングガスを供給することで、前記処理容器内をクリーニングする工程と、を有し、
前記排気部内をクリーニングする工程を行う頻度を、前記処理容器内をクリーニングする工程を行う頻度よりも高くする半導体装置の製造方法、または、基板処理方法が提供される。

（付記２）
付記１に記載の方法であって、好ましくは、
前記ポンプを交換する工程をさらに有し、
前記ポンプを交換する工程を行う頻度を、前記処理容器内をクリーニングする工程を行う頻度よりも低くする。

（付記３）
付記１または２に記載の方法であって、好ましくは、
前記排気管を交換する工程をさらに有し、
前記排気管を交換する工程を行う頻度を、前記処理容器内をクリーニングする工程を行う頻度よりも低くする。

（付記４）
付記１〜３のいずれかに記載の方法であって、好ましくは、
前記ポンプを交換する工程と、前記排気管を交換する工程と、をさらに有し、
前記排気管を交換する工程を行う頻度を、前記ポンプを交換する工程を行う頻度以下とする。

（付記５）
付記１〜４のいずれかに記載の方法であって、好ましくは、
前記排気部内をクリーニングする工程を、前記基板を処理する工程を１回行う度に行い、
前記処理容器内をクリーニングする工程（、前記ポンプを交換する工程、前記排気管を交換する工程）を、前記基板を処理する工程を複数回行う度に行う。

（付記６）
付記１〜５のいずれかに記載の方法であって、好ましくは、
前記排気部内をクリーニングする工程を、前記基板の処理が終了した後、その次の基板の処理を開始する前までの間の期間に行う。

（付記７）
付記１〜６のいずれかに記載の方法であって、好ましくは、
前記排気部内をクリーニングする工程を、前記処理容器内に基板を収容した状態で行う。このとき、前記処理容器の前記基板を出し入れする開口部を蓋体（第１蓋体）で密閉した状態とするのが好ましい。

（付記８）
付記１〜７のいずれかに記載の方法であって、好ましくは、
前記排気部内をクリーニングする工程を、前記基板の処理が終了した後、前記処理がなされた前記基板を前記処理容器内から搬出する前に行う。このとき、前記処理容器の前記基板を出し入れする開口部を蓋体（第１蓋体）で密閉した状態とするのが好ましい。

（付記９）
付記１〜８のいずれかに記載の方法であって、好ましくは、
前記処理容器内をクリーニングする工程を、前記基板の処理が終了した後、前記処理がなされた前記基板を前記処理容器内から搬出した後に行う。このとき、前記処理容器の前記基板を出し入れする開口部を蓋体（第２蓋体）で密閉した状態とするのが好ましい。

（付記１０）
付記１〜９のいずれかに記載の方法であって、好ましくは、
前記排気部内をクリーニングする工程を、前記処理容器の前記基板を出し入れする開口部を開放することなく密閉した状態で行う。

（付記１１）
付記１〜１０のいずれかに記載の方法であって、好ましくは、
前記排気部内をクリーニングする工程を、前記排気管の前記供給ポートが設けられた部分よりも上流側に設けられた排気バルブを全閉とした状態で行う。

（付記１２）
付記１〜１１のいずれかに記載の方法であって、好ましくは、
前記第１クリーニングガスは、フッ化水素ガスを含み、前記第２クリーニングガスは、フッ素ガス、フッ化塩素ガス、フッ化窒素ガス、または、フッ化水素ガスを含む。

（付記１３）
付記１〜１２のいずれかに記載の方法であって、好ましくは、
前記基板を処理する工程では、少なくともシリコンおよび酸素を含む膜を前記基板上に形成する。

（付記１４）
本発明の他の態様によれば、
基板に対する処理が行われる処理容器と、
前記処理容器内の基板に対して処理ガスを供給する処理ガス供給系と、
前記処理容器内へ供給された処理ガスを排気する排気管およびポンプを含む排気部と、
前記排気管に設けられた供給ポートより、前記排気管内へ、第１クリーニングガスを、直接供給する第１クリーニングガス供給系と、
前記処理容器内へ、第２クリーニングガスを供給する第２クリーニングガス供給系と、
前記処理容器内の基板に対して前記処理ガスを供給し、前記排気部より排気して、前記基板を処理する手順と、前記排気管に設けられた前記供給ポートより、前記排気管内へ、前記第１クリーニングガスを、直接供給することで、前記排気部内をクリーニングする手順と、前記処理容器内へ、前記第２クリーニングガスを供給することで、前記処理容器内をクリーニングする手順と、を行わせ、前記排気部内をクリーニングする手順を行う頻度を、前記処理容器内をクリーニングする手順を行う頻度よりも高くするように、前記処理ガス供給系、前記排気部、前記第１クリーニングガス供給系、および前記第２クリーニングガス供給系を制御するよう構成される制御部と、
を有する基板処理装置が提供される。

（付記１５）
本発明のさらに他の態様によれば、
基板処理装置の処理容器内の基板に対して処理ガスを供給し、排気管およびポンプを含む排気部より排気して、前記基板を処理する手順と、
前記排気管に設けられた供給ポートより、前記排気管内へ、第１クリーニングガスを、直接供給することで、前記排気部内をクリーニングする手順と、
前記処理容器内へ、第２クリーニングガスを供給することで、前記処理容器内をクリーニングする手順と、
前記排気部内をクリーニングする手順を行う頻度を、前記処理容器内をクリーニングする手順を行う頻度よりも高くする手順と、
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プログラム、または、該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。

２００ ウエハ（基板）

Claims (10)

1. 処理容器内の基板に対して、シリコン含有ガス、窒素含有ガス、および酸素含有ガスを含む処理ガスを供給し、排気管およびポンプを含む排気部より排気して、前記基板上に、シリコン、酸素および窒素を含む膜を形成するように、前記基板を処理する工程と、
   前記排気管に設けられた供給ポートより、前記排気管内へ、フッ化水素ガスを含む第１クリーニングガスを、直接供給することで、前記基板を処理する工程において前記排気部内に付着したシリコン酸化物を含む副生成物を除去するように、前記排気部内をクリーニングする工程と、
   前記処理容器内へ、フッ素ガス、フッ化塩素ガス、またはフッ化窒素ガスを含む第２クリーニングガスを供給することで、前記基板を処理する工程において前記処理容器内に付着した前記膜を含む堆積物を除去するように、前記処理容器内をクリーニングする工程と、
   前記ポンプを交換する工程と、を有し、
   前記排気部内をクリーニングする工程を行う頻度を、前記処理容器内をクリーニングする工程を行う頻度よりも高くし、
   前記排気部内をクリーニングする工程を、前記処理容器の前記基板を出し入れする開口部を開放することなく密閉した状態で行い、また、前記排気管の前記供給ポートが設けられた部分よりも上流側に設けられた排気バルブを全閉とした状態で行い、
   前記ポンプを交換する工程を行う頻度を、前記処理容器内をクリーニングする工程を行う頻度よりも低くする半導体装置の製造方法。
2. 前記排気管を交換する工程をさらに有し、
   前記排気管を交換する工程を行う頻度を、前記処理容器内をクリーニングする工程を行う頻度よりも低くする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
3. 前記ポンプを交換する工程と、前記排気管を交換する工程と、をさらに有し、
   前記排気管を交換する工程を行う頻度を、前記ポンプを交換する工程を行う頻度以下とする請求項１または２に記載の半導体装置の製造方法。
4. 前記排気部内をクリーニングする工程を、前記基板を処理する工程を１回行う度に行い、
   前記処理容器内をクリーニングする工程を、前記基板を処理する工程を複数回行う度に行う請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
5. 前記排気部内をクリーニングする工程を、前記基板の処理が終了した後、その次の基板の処理を開始する前までの間の期間に行う請求項１〜４のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
6. 前記排気部内をクリーニングする工程を、前記処理容器内に基板を収容した状態で行う請求項１〜５のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
7. 前記排気部内をクリーニングする工程を、前記基板の処理が終了した後、前記処理がなされた前記基板を前記処理容器内から搬出する前に行う請求項１〜６のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
8. 前記排気部内をクリーニングする工程を、前記処理容器の前記基板を出し入れする前記開口部を第１蓋体で密閉した状態で行う請求項６または７に記載の半導体装置の製造方法。
9. 前記排気部内をクリーニングする工程を、前記基板の処理が終了した後、前記処理がなされた前記基板を前記処理容器内から搬出した後に行う請求項１〜８のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
10. 前記排気部内をクリーニングする工程を、前記処理容器の前記基板を出し入れする前記開口部を第２蓋体で密閉した状態で行う請求項９に記載の半導体装置の製造方法。