JP7114763B1 - 半導体装置の製造方法、基板処理装置、プログラム、および基板処理方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法、基板処理装置、プログラム、および基板処理方法 Download PDF

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Abstract

【課題】基板毎の処理均一性とスループットとを向上させる。【解決手段】（ａ）処理容器内へ基板を搬入する工程と、（ｂ）第１ガス供給ラインに設けられた第１加熱部を通過させることにより加熱させた第１ガスを、ガス供給部を介して前記基板に対して供給し、前記基板を加熱する工程と、（ｃ）前記第１ガス供給ラインとは異なる第２ガス供給ラインを流れる第２ガスを、前記ガス供給部を介して、前記処理容器内の基板載置部上に載置させた前記基板に対して供給する工程と、（ｄ）（ｂ）と（ｃ）との間に、前記ガス供給部に対して、前記第１ガスよりも温度の低い第３ガスを供給し、前記ガス供給部の温度を低下させる工程と、を有する。【選択図】図１

Description

本開示は、半導体装置の製造方法、基板処理装置、プログラム、および基板処理方法に関する。
基板を１枚毎に処理する枚葉装置を用いて、半導体装置の製造工程の一工程として、基板に対してガスを供給し、基板上に膜を形成する工程が行われることがある（例えば特許文献１参照）。
特開２０１７－１８３５７５号公報
本開示は、基板毎の処理均一性とスループットとを向上させることを目的とする。
本開示の一態様によれば、
（ａ）処理容器内へ基板を搬入する工程と、
（ｂ）第１ガス供給ラインに設けられた第１加熱部を通過させることにより加熱させた第１ガスを、ガス供給部を介して前記基板に対して供給し、前記基板を加熱する工程と、
（ｃ）前記第１ガス供給ラインとは異なる第２ガス供給ラインを流れる第２ガスを、前記ガス供給部を介して、前記処理容器内の基板載置部上に載置させた前記基板に対して供給する工程と、
（ｄ）（ｂ）と（ｃ）との間に、前記ガス供給部に対して、前記第１ガスよりも温度の低い第３ガスを供給し、前記ガス供給部の温度を低下させる工程と、
を有する技術が提供される。
本開示によれば、基板毎の処理均一性とスループットとを向上させることが可能となる。
図１は、本開示の一態様で好適に用いられる基板処理装置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。 図２は、本開示の一態様で好適に用いられる基板処理装置のコントローラ２８０の概略構成図であり、コントローラ２８０の制御系をブロック図で示す図である。 図３は、本開示の変形例１で好適に用いられる基板処理装置の要部の概略構成図である。 図４は、本開示の他の態様で好適に用いられる基板処理装置の要部の概略構成図である。 図５は、本開示の他の態様で好適に用いられる基板処理装置の要部の概略構成図である。
＜本開示の一態様＞
以下、本開示の一態様について、主に、図１を参照しながら説明する。なお、以下の説明において用いられる図面は、いずれも模式的なものであり、図面上の各要素の寸法の関係、各要素の比率等は、現実のものとは必ずしも一致していない。また、複数の図面の相互間においても、各要素の寸法の関係、各要素の比率等は必ずしも一致していない。
（１）基板処理装置の構成
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。処理容器２０２は、例えば石英またはセラミックス等の非金属材料により構成された上部容器２０２１と、例えばアルミニウム（Ａｌ）やステンレス（ＳＵＳ）等の金属材料により構成された下部容器２０２２とで構成されている。処理容器２０２内には、上方側（後述する基板載置部としての基板載置台２１２よりも上方の空間）に、基板としてのシリコンウエハ等のウエハ２００を処理する処理室（処理空間）２０１が形成されており、その下方側で下部容器２０２２に囲まれた空間に、ウエハ２００を移載するための移載室（移載空間）２０３が形成されている。処理容器２０２のうち下部容器２０２２に隣接するように搬送容器７００が設けられている。搬送容器７００内には、ウエハ２００を搬送するための搬送室（搬送空間）６００が設けられており、搬送室６００内には、搬送ロボット等の搬送機構５００が設けられている。
下部容器２０２２の側面には、基板搬入出口２０６が設けられている。基板搬入出口２０６は、ゲートバルブ２０５により開閉可能に構成されている。ゲートバルブ２０５を開くことで、処理容器２０２（移載空間２０３）内と搬送容器７００（搬送室６００）内とを連通させることができ、ウエハ２００を搬送機構５００により、移載空間２０３の内外に搬入出することが可能となっている。下部容器２０２２の底部には、ウエハ２００を一時的に支持するリフトピン２０７が複数設けられている。
処理室２０１内には、ウエハ２００を支持する基板支持部（サセプタ）２１０が設けられている。基板支持部２１０は、ウエハ２００を載置する基板載置面（基板載置板）２１１と、基板載置面２１１を表面に持つ基板載置台２１２と、基板載置台２１２に内包された第２加熱部としてのヒータ２１３と、を主に有する。基板支持部２１０は、さらに、ヒータ２１３の温度を計測する温度計測端子２１６を有する。温度計測端子２１６は、配線２２０を介して温度計測部２２１に接続されている。なお、基板載置面（基板載置板）２１１を、サセプタと称する場合もある。
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。ヒータ２１３には、電力を供給するための配線２２２が接続されている。配線２２２は、ヒータ電力制御部２２３に接続されている。
温度計測部２２１、ヒータ電力制御部２２３は後述するコントローラ２８０に接続されている。コントローラ２８０は、温度計測部２２１で計測した温度情報をもとにヒータ電力制御部２２３に制御情報を送信する。ヒータ電力制御部２２３は受信した制御情報を参照し、ヒータ２１３を制御する。
基板載置台２１２は、シャフト２１７によって支持されている。シャフト２１７は、処理容器２０２の底部を貫通しており、さらに処理容器２０２の外部で昇降部２１８に接続されている。
昇降部２１８はシャフト２１７を支持する支持軸２１８ａと、支持軸２１８ａを昇降および／または回転させる作動部２１８ｂを主に有する。作動部２１８ｂは、例えば昇降を実現するためのモータを含む昇降機構２１８ｃと、支持軸２１８ａを回転させるための歯車等の回転機構２１８ｄを有する。これらには、動作を円滑にするようにグリス等の円滑剤が塗布されている。なお、支持軸２１８ａを回転させる必要がない場合は、回転機構２１８ｄを省略することもできる。この場合、作動部２１８ｂは、支持軸２１８ａを昇降させるように構成されることとなる。
昇降部２１８には、昇降部２１８の一部として、作動部２１８ｂに、昇降および／または回転指示するための指示部２１８ｅを設けることもできる。その場合、指示部２１８ｅはコントローラ２８０に電気的に接続されることとなる。また、その場合、指示部２１８ｅはコントローラ２８０の指示に基づいて、作動部２１８ｂを制御することとなる。作動部２１８ｂは、後述するように、基板載置台２１２が、ウエハ搬送ポジション（図１中の破線で示す基板載置台２１２の位置）やウエハ処理ポジション（図１中の基板載置台２１２の位置）の位置に移動するよう、支持軸２１８ａの昇降動作を制御する。
昇降部２１８を作動させてシャフト２１７および基板載置台２１２を昇降させることにより、基板載置台２１２は、基板載置面２１１上に載置されるウエハ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下端部の周囲はベローズ２１９により覆われており、これにより処理室２０１内は気密に保持される。
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の位置（ウエハ搬送ポジション）となるように下降し、ウエハ２００の処理時には、ウエハ２００が処理室２０１内の処理位置（ウエハ処理ポジション）となるように上昇する。
基板載置台２１２をウエハ搬送ポジション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ことが可能な状態となる（図１中の破線で示す基板載置台２１２と点線で示すウエハ２００参照）。また、リフトピン２０７によりウエハ２００を支持した状態で、基板載置台２１２をウエハ処理ポジションまで上昇させたときには、基板載置台２１２を上昇させる過程において、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こととなる。
処理室２０１の上部（ガス流の上流側）であって、基板載置面２１１と対向する箇所には、ガス分散機構としてのシャワーヘッド２３０が設けられている。シャワーヘッド２３０の蓋２３１は、例えば導電性および熱伝導性のある金属で構成されている。なお、以下の説明では、便宜上、ガスが流れ得る空間におけるガス流の上流側のことを、単に、上流側とも称する。また、以下の説明では、便宜上、ガスが流れ得る空間におけるガス流の下流側のことを、単に、下流側とも称する。
また、シャワーヘッドの蓋２３１には、貫通孔２３１ａが設けられている。貫通孔２３１ａにはガス供給管２４１が挿入されている。貫通孔２３１ａに挿入されるガス供給管２４１は、シャワーヘッド２３０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と、を有する。ガス供給管２４１は、シャワーヘッド２３０内に形成された空間であるシャワーヘッドバッファ室２３２内に供給するガスを分散させる機能を有する。ガス供給管２４１の先端部２４１ａは、例えば円柱状に構成されており、その円柱側面には分散孔が設けられている。ガス供給管２４１から供給されるガスは、先端部２４１ａに設けられた分散孔を介して、シャワーヘッドバッファ室２３２内に供給される。
さらに、シャワーヘッド２３０は、後述するガス供給系から供給されるガスをウエハ２００に供給するためのガス供給部２３４を備えている。ガス供給部２３４の上流側にシャワーヘッドバッファ室２３２が位置しており、下流側に処理室２０１が位置している。ガス供給部２３４は、基板載置面２１１と対向するように、その基板載置面２１１の上方側に配置されている。ガス供給部２３４には、第２ガス供給口としての貫通孔２３４ｂが複数設けられている。貫通孔２３４ｂのそれぞれは筒状構造（筒状部）２３４ｄによって構成されている。それぞれの筒状構造２３４ｄはガス供給部２３４の上壁２３４ｅを貫通するように設けられている。筒状構造２３４ｄの上流側はシャワーヘッドバッファ室２３２と連通し、下流側は処理室２０１と連通する。したがって、シャワーヘッドバッファ室２３２は、ガス供給部２３４に設けられた複数の貫通孔２３４ｂを介して、処理室２０１と連通することになる。
ガス供給部２３４を構成する、基板載置面２１１と対向する上壁２３４ｅと、側壁２３４ｆと、で囲まれた領域により、バッファ空間２３３が構成される。バッファ空間２３３は、ガス供給部２３４の一部として構成される。
ガス供給部２３４には、貫通孔２３４ｂに隣接するように、第１ガス供給口としての貫通孔２３４ａが複数設けられている。貫通孔２３４ａのそれぞれは筒状構造（筒状部）２３４ｇによって構成されている。それぞれの筒状構造２３４ｇはバッファ空間２３３内に突出するように設けられている。筒状構造２３４ｇの上流側はバッファ空間２３３と連通し、下流側は処理室２０１と連通する。したがって、バッファ空間２３３は、ガス供給部２３４に設けられた複数の貫通孔２３４ａを介して、処理室２０１と連通することになる。
貫通孔２３１ａに挿入されるガス供給管２４１には、共通ガス供給管２４２が接続されている。ガス供給管２４１と共通ガス供給管２４２は、それぞれの管の内部同士が連通している。そして、これらの構成により、共通ガス供給管２４２から供給されるガスは、ガス供給管２４１、貫通孔２３１ａを通じて、シャワーヘッド２３０内に供給されることとなる。
共通ガス供給管２４２には、ガス供給管２４３ａ，２４４ａ，２４５ａが接続されている。このうち、ガス供給管２４４ａは、プラズマ発生器（プラズマ源）としてのリモートプラズマユニット（ＲＰＵ）２４４ｅを介して共通ガス供給管２４２に接続されている。
ガス供給管２４３ａ，２４４ａ，２４５ａには、ガス流の上流側から順に、ガス供給源２４３ｂ，２４４ｂ，２４５ｂ、流量制御器としてのＭＦＣ（マスフローコントローラ）２４３ｃ，２４４ｃ，２４５ｃ、開閉弁であるバルブ２４３ｄ，２４４ｄ，２４５ｄがそれぞれ設けられている。
ガス供給管２４３ａ，２４４ａのバルブ２４３ｄ，２４４ｄよりも下流側には、ガス供給管２４６ａ，２４７ａの下流端がそれぞれ接続されている。ガス供給管２４６ａ，２４７ａには、ガス流の上流側から順に、ガス供給源２４６ｂ，２４７ｂ、ＭＦＣ２４６ｃ，２４７ｃ、開閉弁であるバルブ２４６ｄ，２４７ｄがそれぞれ設けられている。ガス供給管２４３ａ～２４７ａは、例えば、ＳＵＳ等の金属材料により構成されている。
ガス供給源２４３ｂからは、原料ガスが、ＭＦＣ２４３ｃ、バルブ２４３ｄ、ガス供給管２４３ａ、共通ガス供給管２４２、ガス供給管２４１、貫通孔２３１ａを介してシャワーヘッド２３０内へ供給される。
ガス供給源２４４ｂからは、反応ガスが、ＭＦＣ２４４ｃ、バルブ２４４ｄ、ガス供給管２４４ａ、ＲＰＵ２４４ｅ、共通ガス供給管２４２、ガス供給管２４１、貫通孔２３１ａを介して、シャワーヘッド２３０内に供給される。このとき、反応ガスは、ＲＰＵ２４４ｅによりプラズマ状態に励起され、共通ガス供給管２４２、ガス供給管２４１、貫通孔２３１ａ、シャワーヘッド２３０を介して、処理室２０１内におけるウエハ２００上に供給される。
ガス供給源２４５ｂからは、不活性ガス、クリーニングガスが、ＭＦＣ２４５ｃ、バルブ２４５ｄ、ガス供給管２４５ａ、共通ガス供給管２４２、ガス供給管２４１、貫通孔２３１ａを介して、シャワーヘッド２３０内に供給される。ガス供給源２４５ｂからは、ウエハ２００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内や処理室２０１内をクリーニングする際には、主に、クリーニングガスが供給される。不活性ガスは、処理容器２０２内（処理室２０１内）やシャワーヘッド２３０内に留まったガスや残留したガスをパージするパージガスとして作用する。また、不活性ガスは、各ガスを希釈する希釈ガスや、各ガスの流通を促すキャリアガスとしても作用する場合もある。クリーニングガスとしては、ハロゲン系ガス、例えば、フッ素（Ｆ）含有ガス等を用いることができる。
ガス供給源２４６ｂからは、不活性ガスが、ＭＦＣ２４６ｃ、バルブ２４６ｄ、ガス供給管２４６ａ、共通ガス供給管２４２、ガス供給管２４１、貫通孔２３１ａ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、パージガス、キャリアガス、希釈ガス等として作用する。
ガス供給源２４７ｂからは、不活性ガスが、ＭＦＣ２４７ｃ、バルブ２４７ｄ、ガス供給管２４７ａ、ＲＰＵ２４４ｅ、共通ガス供給管２４２、ガス供給管２４１、貫通孔２３１ａ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、パージガス、キャリアガス、希釈ガス等として作用する。
主に、ガス供給管２４３ａ、ＭＦＣ２４３ｃ、バルブ２４３ｄにより、原料ガス供給系２４３が構成される。ガス供給源２４３ｂを、原料ガス供給系２４３に含めて考えてもよい。主に、ガス供給管２４６ａ、ＭＦＣ２４６ｃ、バルブ２４６ｄにより、第１不活性ガス供給系が構成される。ガス供給源２４６ｂを、第１不活性ガス供給系に含めて考えてもよい。主に、ガス供給管２４４ａ、ＭＦＣ２４４ｃ、バルブ２４４ｄにより、反応ガス供給系２４４が構成される。ガス供給源２４４ｂを、反応ガス供給系２４４に含めて考えてもよい。主に、ガス供給管２４７ａ、ＭＦＣ２４７ｃ、バルブ２４７ｄにより、第２不活性ガス供給系が構成される。ガス供給源２４７ｂを、第２不活性ガス供給系に含めて考えてもよい。主に、ガス供給管２４５ａ、ＭＦＣ２４５ｃ、バルブ２４５ｄにより、ガス供給系２４５が構成される。ガス供給源２４５ｂを、ガス供給系２４５に含めて考えてもよい。
なお、第１不活性ガス供給系、ガス供給管２４１、共通ガス供給管２４２を、原料ガス供給系２４３に含めて考えてもよい。また、第２不活性ガス供給系、ＲＰＵ２４４ｅ、ガス供給管２４１、共通ガス供給管２４２を、反応ガス供給系２４４に含めて考えてもよい。
原料ガス、反応ガスのそれぞれ或いは両方を、処理ガスまたは第２ガスとも称し、原料ガス供給系２４３、反応ガス供給系２４４のそれぞれ或いは両方を、処理ガス供給系、第２ガス供給系、または第２ガス供給ラインとも称する。なお、不活性ガスは非反応性のガスであるのに対し、処理ガス（原料ガス、反応ガス）は反応性のガスであることから、処理ガスを反応性ガスと称することもできる。また、処理ガスにより膜を形成する場合は、処理ガスを成膜ガスと称することもできる。
ガス供給部２３４の上壁２３４ｅには、バッファ空間２３３内にガスを供給するためのガス導入孔が設けられている。このガス導入孔にはガス供給管２３６が接続されている。ガス供給管２３６には、ガス供給管２４８ａが接続されており、ガス供給管２４８ａには、ガス流の上流側から順に、ガス供給源２４８ｂ、ＭＦＣ２４８ｃ、バルブ２４８ｄ、第１加熱部としてのヒータ２４８ｅが設けられている。
ガス供給源２４８ｂからは、第１ガスが、ＭＦＣ２４８ｃ、バルブ２４８ｄ、ガス供給管２４８ａ、ヒータ２４８ｅ、ガス供給管２３６等を介して、バッファ空間２３３内に供給される。ヒータ２４８ｅは、コントローラ２８０の指示に従って、通過する第１ガスを所定の温度に加熱することが可能なように構成されている。以下、このようにして加熱されたガスを、便宜上、加熱ガスとも称する。第１ガスとしては、例えば、窒素（Ｎ２）ガス、ヘリウム（Ｈｅ）ガス等の不活性ガス、および、水素（Ｈ２）ガスのうち、少なくともいずれか１つを用いることができる。本態様では、第１ガスとして、例えば不活性ガスを用いる場合について説明する。
主に、ガス供給管２４８ａ、ＭＦＣ２４８ｃ、バルブ２４８ｄにより、第１ガス供給系２４８が構成される。ガス供給源２４８ｂ、ヒータ２４８ｅ、ガス供給管２３６を、第１ガス供給系２４８に含めて考えてもよい。第１ガス供給系２４８を、第１ガス供給ラインとも称する。
ヒータ２４８ｅには、ヒータ２４８ｅの温度を計測する温度計測部２４９が設けられている。更に、ヒータ２４８ｅには、ヒータ２４８ｅを制御するヒータ制御部２５０が接続されている。ヒータ２４８ｅはヒータ制御部２５０を介してコントローラ２８０により制御される。
ガス供給部２３４の側壁２３４ｆには、バッファ空間２３３内にガスを供給するためのガス導入孔が設けられている。このガス導入孔にはガス供給管２５８ａが接続されている。ガス供給管２５８ａには、ガス流の上流側から順に、ガス供給源２５８ｂ、ＭＦＣ２５８ｃ、バルブ２５８ｄが設けられている。
ガス供給源２５８ｂからは、第３ガスが、ＭＦＣ２５８ｃ、バルブ２５８ｄ、ガス供給管２５８ａ等を介して、バッファ空間２３３内に供給される。第３ガスとしては、例えば、Ｎ２ガス、Ｈｅガス等の不活性ガス、Ｈ２ガス、希釈させたＨ２ガス、活性化させたＨ２ガスのうち、少なくともいずれか１つを用いることができる。本態様では、第３ガスとして、例えば不活性ガスを用いる場合について説明する。
主に、ガス供給管２５８ａ、ＭＦＣ２５８ｃ、バルブ２５８ｄにより、第３ガス供給系２５８が構成される。ガス供給源２５８ｂを、第３ガス供給系２５８に含めて考えてもよい。第３ガス供給系２５８を、第３ガス供給ラインとも称する。
下部容器２０２２の側面には、移載空間２０３にガスを供給するためのガス導入孔が設けられている。このガス導入孔にはガス供給管２５６が接続されている。ガス供給管２５６には、ガス供給管２５９ａが接続されている。ガス供給管２５９ａには、ガス流の上流側から順に、ガス供給源２５９ｂ、ＭＦＣ２５９ｃ、バルブ２５９ｄ、第４加熱部としてのヒータ２５９ｅが設けられている。
ガス供給源２５９ｂからは、第４ガスが、ＭＦＣ２５９ｃ、バルブ２５９ｄ、ガス供給管２５９ａ、ヒータ２５９ｅ、ガス供給管２５６等を介して、移載空間２０３内に供給される。第４ガスとしては、例えば、Ｎ２ガス、Ｈｅガス等の不活性ガス、Ｈ２ガス、希釈させたＨ２ガス、活性化させたＨ２ガスのうち、少なくともいずれか１つを用いることができる。本態様では、第４ガスとして、例えば不活性ガスを用いる場合について説明する。ヒータ２５９ｅは、コントローラ２８０の指示に従って、通過する不活性ガスを所定の温度に加熱することが可能なように構成されている。
主に、ガス供給管２５９ａ、ＭＦＣ２５９ｃ、バルブ２５９ｄにより、第４ガス供給系２５９が構成される。ガス供給源２５９ｂ、ヒータ２５９ｅ、ガス供給管２５６を、第４ガス供給系２５９に含めて考えてもよい。第４ガス供給系２５９を、第４ガス供給ラインとも称する。
処理容器２０２内の雰囲気を排気する排気部は、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、排気部は、移載空間２０３に接続される排気管２６１と、処理室２０１に接続される排気管２６２と、バッファ空間２３３に接続される排気管２６３と、を有する。また、排気管２６１，２６２，２６３のそれぞれの下流端には、排気管２６４が接続されている。
下部容器２０２２の側面には、移載空間２０３内の雰囲気を排気する排気孔が設けられている。この排気孔には、排気管２６１が接続されている。排気管２６１には、高真空または超高真空を実現する真空ポンプとしてＴＭＰ（Ｔｕｒｂｏ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｐｕｍｐ）２６５が接続されている。排気管２６１における、ＴＭＰ２６５の上流側と下流側には、開閉弁であるバルブ２６６，２６７がそれぞれ設けられている。
処理室２０１の側方には、処理室２０１内の雰囲気を排気する排気孔が設けられている。この排気孔には、排気管２６２が接続されている。排気管２６２には、処理室２０１内を所定の圧力に制御する圧力制御器であるＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）２７６が設けられている。ＡＰＣ２７６は、開度調整可能な弁体を有し、コントローラ２８０からの指示に応じて弁体の開度を調整することで、排気管２６２内のコンダクタンスを調整することが可能なように構成されている。また、排気管２６２における、ＡＰＣ２７６の上流側と下流側には、開閉弁であるバルブ２７５，２７７がそれぞれ設けられている。
ガス供給部２３４の上壁２３４ｅには、バッファ空間２３３内の雰囲気を排気する排気孔が設けられている。この排気孔には、排気管２６３が接続されている。排気管２６３には、ＴＭＰ２９５が設けられている。排気管２６３における、ＴＭＰ２９５の上流側と下流側には、開閉弁であるバルブ２９６，２９７がそれぞれ設けられている。
排気管２６４には、ＤＰ（Ｄｒｙ Ｐｕｍｐ）２７８が接続されている。より具体的には、排気管２６４の上流側に、排気管２６３，２６２，２６１が接続されており、下流側に、ＤＰ２７８が接続されている。ＤＰ２７８は、排気管２６３，２６２，２６１のそれぞれを介して、バッファ空間２３３、処理室２０１、移載空間２０３のそれぞれの雰囲気を排気する。また、ＤＰ２７８は、ＴＭＰ２６５，２９５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ＴＭＰ２６５，２９５は、大気圧までの排気を単独で行うのが困難であるため、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。
図１に示すように基板処理装置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。
図２に示すように、制御部（制御手段）であるコントローラ２８０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）２８０ａ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）２８０ｂ、記憶装置２８０ｃ、Ｉ／Ｏポート２８０ｄを備えたコンピュータとして構成されている。ＲＡＭ２８０ｂ、記憶装置２８０ｃ、Ｉ／Ｏポート２８０ｄは、内部バス２８０ｅを介して、ＣＰＵ２８０ａ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２８０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２８９や、外部記憶装置２８８が接続可能に構成されている。
記憶装置２８０ｃは、例えばフラッシュメモリ、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）等で構成されている。記憶装置２８０ｃ内には、基板処理装置１００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等が、読み出し可能に格納されている。プロセスレシピは、後述する基板処理における各手順をコントローラ２８０によって基板処理装置１００に実行させ、所定の結果を得ることができ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。ＲＡＭ２８０ｂは、ＣＰＵ２８０ａ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２８０ｄは、ゲートバルブ２０５、搬送機構５００、昇降部２１８、ＡＰＣ２７６、ＴＭＰ２６５，２９５、ＤＰ２７８、ＲＰＵ２４４ｅ、ＭＦＣ２４３ｃ，２４４ｃ，２４５ｃ，２４６ｃ，２４７ｃ，２４８ｃ，２５８ｃ，２５９ｃ、バルブ２４３ｄ，２４４ｄ，２４５ｄ，２４６ｄ，２４７ｄ，２４８ｄ，２５８ｄ，２５９ｄ，２６６，２６７，２７５，２７７，２９６，２９７、ヒータ２１３，２４８ｅ，２５９ｅ等に接続されている。
ＣＰＵ２８０ａは、記憶装置２８０ｃからの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２８９からの操作コマンドの入力等に応じて記憶装置２８０ｃからレシピを読み出すことが可能なように構成されている。ＣＰＵ２８０ａは、読み出されたレシピの内容に沿うように、ゲートバルブ２０５の開閉動作、搬送機構５００によるウエハ２００の搬送動作、昇降部２１８による基板載置台２１２の昇降動作、ＡＰＣ２７６による処理室２０１内の圧力調整動作、ＴＭＰ２６５，２９５のオンオフ制御、ＤＰ２７８のオンオフ制御、ＲＰＵ２４４ｅによるプラズマのオンオフ制御、ＭＦＣ２４３ｃ，２４４ｃ，２４５ｃ，２４６ｃ，２４７ｃ，２４８ｃ，２５８ｃ，２５９ｃによる各種ガスの流量調整動作、バルブ２４３ｄ，２４４ｄ，２４５ｄ，２４６ｄ，２４７ｄ，２４８ｄ，２５８ｄ，２５９ｄ，２６６，２６７，２７５，２７７，２９６，２９７の開閉制御、ヒータ２１３，２４８ｅ，２５９ｅのオンオフ制御および温度調整動作等を制御することが可能なように構成されている。
コントローラ２８０は、外部記憶装置２８８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。外部記憶装置２８８は、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メモリやＳＳＤ等の半導体メモリ等を含む。記憶装置２８０ｃや外部記憶装置２８８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２８０ｃ単体のみを含む場合、外部記憶装置２８８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２８８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１００を用い、半導体装置の製造工程の一工程として、処理容器２０２内の基板としてのウエハ２００上に薄膜を形成する処理シーケンスについて説明する。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。
本態様における処理シーケンスでは、
処理容器２０２内へウエハ２００を搬入するステップａと、
第１ガス供給系２４８に設けられたヒータ２４８ｅを通過させることにより加熱させた第１ガスを、ガス供給部２３４を介してウエハ２００に対して供給し、ウエハ２００を加熱するステップｂと、
第１ガス供給系２４８とは異なる第２ガス供給系を流れる第２ガスを、ガス供給部２３４を介して、処理容器２０２内の基板載置台２１２上に載置させたウエハ２００に対して供給するステップｃと、
ステップｂとステップｃとの間に、ガス供給部２３４に対して、第１ガスよりも温度の低い第３ガスを供給し、ガス供給部２３４の温度を低下させるステップｄと、を行う。
本態様における処理シーケンスでは、一例として、ステップｃの前に、ウエハ２００を基板載置台２１２上に載置した状態で保持し、ヒータ２１３で加熱された基板載置台２１２からの熱伝導によりウエハ２００を裏面側から加熱するステップｅを行う。
また、本態様における処理シーケンスでは、一例として、ステップａの前に、ヒータ２１３により加熱された基板載置台２１２からの輻射（放射とも呼ぶ）によりガス供給部２３４を加熱するステップｆを行う。なお、基板載置台２１２が、光（電磁波）を透過可能な石英やセラミックス等で構成されている場合には、ヒータ２１３からの輻射が基板載置台２１２を透過して、ガス供給部２３４に伝わり、ガス供給部２３４が加熱され得る。よって、この場合、ヒータ２１３からの輻射や、ヒータ２１３により加熱された基板載置台２１２からの輻射、等により、ガス供給部２３４を加熱することとなる。
また、本態様における処理シーケンスでは、一例として、ステップａとステップｂとの間に、処理容器２０２内に設けられた移載空間２０３内にウエハ２００を収容した状態で、第４ガス供給系２５９に設けられたヒータ２５９ｅを通過させることにより加熱させた第４ガスをウエハ２００に対して供給し、ウエハ２００を加熱するステップｇを行う。
また、本態様における処理シーケンスでは、一例として、ステップｃの後に、ウエハ２００に対して第３ガスを供給し、ウエハ２００を冷却するステップｈを行う。
なお、以下では、膜として、窒化膜を形成する例について説明する。ここで、窒化膜とは、シリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）の他、炭素（Ｃ）や酸素（Ｏ）や硼素（Ｂ）等を含む窒化膜をも含む。すなわち、窒化膜は、シリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）、シリコン炭窒化膜（ＳｉＣＮ膜）、シリコン酸窒化膜（ＳｉＯＮ膜）、シリコン酸炭窒化膜（ＳｉＯＣＮ膜）、シリコン硼炭窒化膜（ＳｉＢＣＮ膜）、シリコン硼窒化膜（ＳｉＢＮ膜）、シリコン硼酸炭窒化膜（ＳｉＢＯＣＮ膜）、シリコン硼酸窒化膜（ＳｉＢＯＮ膜）等を含む。以下では、窒化膜としてＳｉＮ膜を形成する例について説明する。
以下では、上述のように、原料ガス、反応ガスのそれぞれを第２ガスと称する場合がある。また、以下では、ステップｂにおいて、ウエハ２００に対して原料ガスを供給するステップと、ウエハ２００に対して反応ガスを供給するステップと、を含むサイクルを所定回数（ｍ回、ｍは１以上の整数）行う例について説明する。なお、原料ガスを供給するステップと、反応ガスを供給するステップと、を交互に、すなわち、非同時に行うこともでき、また、これらのステップを同時に行うこともできる。以下では、これらのステップを交互に行う例について説明する。本明細書では、このようなガス供給シーケンスを、便宜上、以下のように示すこともある。以下の他の態様や変形例等の説明においても、同様の表記を用いる。
（原料ガス→反応ガス）×ｍ
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。
（ガス供給部加熱工程：ステップｆ）
ヒータ２１３，２４８ｅ，２５９ｅをオンとし、ヒータ２１３，２４８ｅ，２５９ｅによる対象物の加熱および温度制御を開始する。ここで、ヒータ２４８ｅ，２５９ｅの設定温度は、例えば、５０～５００℃、好ましくは１００～４００℃の範囲の温度に設定される。また、ヒータ２１３の設定温度は、例えば、１０～５００℃、好ましくは２０～３００℃の範囲の温度に設定される。ヒータ２１３，２４８ｅ，２５９ｅの温度が安定した後、基板載置台２１２をウエハ２００の搬送位置（ウエハ搬送ポジション）まで下降させ、基板載置台２１２の貫通孔２１４にリフトピン２０７を貫通させる。これらの動作と並行して、移載空間２０３内の雰囲気を排気し、移載空間２０３内の圧力を、搬送室６００内の圧力と同圧、あるいは、搬送室６００内の圧力よりも低い圧力とする。このとき、ヒータ２１３からの輻射や、ヒータ２１３により加熱された基板載置台２１２からの輻射、等により、ガス供給部２３４は下方から加熱された状態となる。ガス供給部２３４は、熱容量が大きく、加熱されるまでに時間を要するため、このように、後述するステップａの前に予め加熱しておくことが好ましい。なお、ステップｆにおいて、昇温させた後のヒータ２１３，２４８ｅ，２５９ｅの温度は、後述する各ステップにおいても維持される。また、ステップｆにおけるガス供給部２３４と基板載置台２１２との距離を、後述するステップｃにおけるガス供給部２３４と基板載置台２１２との距離よりも近づける（短くする）ことが好ましい。なお、ガス供給部２３４と基板載置台２１２との距離を短くする場合には、図１に示す基板載置台２１２の外周側と、処理容器２０２内の部材とが接触しない様な構造に構成する。なお、ステップｆでは、ガス供給系２４５、第１ガス供給系２４８、第４ガス供給系２５９から処理室２０１内および移載空間２０３内へ、不活性ガス、第１ガス、第４ガスをそれぞれ供給するようにしてもよい。また、ステップｆでは、ヒータ２４８ｅと２５９ｅはどちらか一方をオフとした状態で行っても良い。例えば、ヒータ２４８ｅをオンとし、ヒータ２５９ｅをオフとした状態で行う。
（基板搬入工程：ステップａ）
続いて、ゲートバルブ２０５を開き、移載空間２０３内と、搬送室６００内とを、連通させる。そして、搬送室６００内に設けられた搬送機構５００を用いて、ウエハ２００を、搬送室６００内から移載空間２０３内へ搬入する。
（基板加熱工程：ステップｇ）
その後、ガス供給系２４５、第１ガス供給系２４８、第４ガス供給系２５９から処理室２０１内および移載空間２０３内へ、不活性ガス、第１ガス、第４ガスをそれぞれ供給する。これらと並行し、排気管２６１より、処理室２０１内および移載空間２０３内の雰囲気を排気する。第１ガス供給系２４８、第４ガス供給系２５９から供給される第１ガス、第４ガスは、それぞれ、ヒータ２４８ｅ，２５９ｅにより加熱され、処理室２０１内および移載空間２０３内へ供給され、排気管２６１より排気される。このとき、移載空間２０３内のウエハ２００に対して、加熱された第１ガス、第４ガスが供給され、これらのガスがウエハ２００に接触することとなる。このようにして、移載空間２０３内のウエハ２００は加熱（予熱）される。ここで、ウエハ２００を加熱する際の、ヒータ２４８ｅ，２５９ｅの設定温度は、例えば、５０～５００℃、好ましくは１００～４００℃の範囲の温度に設定される。なお、ステップｇは、必ずしも行う必要はなく、省略することもできる。例えば、ウエハ２００の加熱（予熱）に要する時間を短縮させたい場合等に、ステップｂの前に、ステップｇを行うようにすればよい。また、ガス供給系２４５からの不活性ガスの供給量（供給流量）は、処理室２０１内からガス供給系２４５内への他のガスの侵入を抑制可能な程度の供給量（供給流量）であればよい。
（基板加熱・基板輻射加熱工程：ステップｂ）
搬送機構５００により、ウエハ２００を移載空間２０３内へ搬入し、リフトピン２０７の上方で保持させた後、搬送機構５００を下降させることにより、リフトピン２０７上にウエハ２００を載置することができる。その後、搬送機構５００を移載空間２０３の外へ移動させ、ゲートバルブ２０５により基板搬入出口２０６を閉じる。これにより、移載空間２０３内において、リフトピン２０７上にウエハ２００が保持された状態とすることができる。
ステップｂでは、ステップｇに引き続き、ガス供給系２４５からの不活性ガスの供給を継続するが、ゲートバルブ２０５により基板搬入出口２０６を閉じた後は、ガス供給系２４５からの不活性ガスの供給を停止する。
また、ステップｂでは、ステップｇに引き続き、移載空間２０３内のウエハ２００に対する第１ガス供給系２４８、第４ガス供給系２５９からの第１ガス、第４ガスの供給をそれぞれ継続する。また、排気管２６１からの処理室２０１内および移載空間２０３内の雰囲気の排気を継続する。
具体的には、ステップｂでは、バルブ２４８ｄ，２５９ｄを開いた状態を維持し、ガス供給管２４８ａ，２５９ａ内へそれぞれ第１ガス、第４ガスを流す。第１ガス、第４ガスは、それぞれ、ＭＦＣ２４８ｃ，２５９ｃにより流量調整され、ヒータ２４８ｅ，２５９ｅにより加熱された後、ガス供給管２３６，２５６を介して、処理室２０１内および移載空間２０３内に供給され、排気管２６１より排気される。このとき、移載空間２０３内のウエハ２００に対して加熱された第１ガス、加熱された第４ガスが供給され、これらのガスがウエハ２００に接触することとなる。このようにして、移載空間２０３内のウエハ２００は加熱される。ここで、ウエハ２００を加熱する際の、ヒータ２４８ｅ，２５９ｅの設定温度は、例えば、５０～５００℃、好ましくは１００～４００℃の範囲の温度に設定される。
ステップｂにおける処理条件としては、
処理温度：１０～５００℃、好ましくは２０～３００℃
処理圧力：１０～１３３３３Ｐａ、好ましくは１００～１００００Ｐａ
第１ガス供給流量：０．０００１～１００ｓｌｍ、好ましくは０．００１～１０ｓｌｍ
第１ガス供給時間：１～３００秒、好ましくは５～６０秒
第４ガス供給流量：０．０００１～１００ｓｌｍ、好ましくは０．００１～５ｓｌｍ
第４ガス供給時間：０．１～３００秒、好ましくは５～６０秒
不活性ガス供給流量：０．０００１～１００ｓｌｍ、好ましくは０．００１～５ｓｌｍ
不活性ガス供給時間：０．１～１５０秒、好ましくは２～３０秒
が例示される。ここに示す処理温度は、ウエハ２００の温度、すなわち、ウエハ２００の予熱目標温度を意味する。
なお、本明細書における「１０～５００℃」のような数値範囲の表記は、下限値および上限値がその範囲に含まれることを意味する。よって、例えば、「１０～５００℃」とは「１０℃以上５００℃以下」を意味する。他の数値範囲についても同様である。また、本明細書における処理温度とはウエハ２００の温度または処理室２０１内の温度のことを意味し、処理圧力とは処理室２０１内の圧力のことを意味する。また、ガス供給流量：０ｓｌｍとは、そのガスを供給しないケースを意味する。これらは、以下の説明においても同様である。
第１ガス、第４ガス、不活性ガスとしては、例えば、窒素（Ｎ２）ガスや、アルゴン（Ａｒ）ガス、ヘリウム（Ｈｅ）ガス、ネオン（Ｎｅ）ガス、キセノン（Ｘｅ）ガス等の希ガスを用いることができる。第１ガス、第４ガス、不活性ガスとしては、これらのうち１以上を用いることができる。なお、他の各ステップにおいて不活性ガスを用いる場合のガス種も、ここで述べたガス種と同様とすることができる。
ステップｂで第１ガス供給系２４８から供給された第１ガスは、ヒータ２４８ｅにより加熱されて、バッファ空間２３３（ガス供給部２３４）を介して、ウエハ２００に供給され、ウエハ２００の表面に接触する。このようにして、ウエハ２００は上方（表面側）から加熱される。また、ウエハ２００は、リフトピン２０７上に載置されており、基板載置台２１２上に載置されることなく浮かせた状態で保持されているので、基板載置台２１２に内包されたヒータ２１３からの輻射や、ヒータ２１３により加熱された基板載置台２１２からの輻射、等により加熱される。このようにして、ウエハ２００は下方（裏面側）からも加熱される。また、ウエハ２００は、リフトピン２０７上に載置されているので、第４ガス供給系２５９から供給され、ヒータ２５９ｅにより加熱された第４ガスは、ウエハ２００と基板載置台２１２との間の空間にも回り込み、ウエハ２００の裏面に接触する。このようにして、ウエハ２００は下方（裏面側）から、さらに加熱される。このように、ウエハ２００は表裏両面から加熱される。また、このとき、ヒータ２１３からの輻射や、ヒータ２１３により加熱された基板載置台２１２からの輻射や、加熱されたウエハ２００からの輻射、等により、ガス供給部２３４も下方から加熱された状態となる。
（基板熱伝導加熱工程：ステップｅ）
その後、基板載置台２１２を上昇させ、リフトピン２０７上に載置されていたウエハ２００を基板載置台２１２によりすくい上げ、基板載置面２１１上にウエハ２００を載置し、さらに、基板載置台２１２を、図に示すウエハ２００の処理位置（ウエハ処理ポジション）まで上昇させる。少なくともウエハ２００がウエハ搬送ポジションからウエハ処理ポジションに移動するまでの間は、引き続き、第１ガス供給系２４８からの、加熱された第１ガスの供給を維持し、ウエハ２００を上方（表面側）から加熱する。このとき、第４ガス供給系２５９からの、加熱された第４ガスの供給も維持する。また、このとき、ウエハ２００は、基板載置面２１１上に載置されているので、ヒータ２１３で加熱された基板載置台２１２からの熱伝導により、ウエハ２００は下方（裏面側）から加熱される。
（ガス供給部冷却工程：ステップｄ）
ステップｂを行った後、後述するステップｃ（成膜処理）が行われる前に、第３ガス供給系２５８からバッファ空間２３３内に第１ガスよりも温度の低い第３ガスを供給する。
具体的には、バルブ２５８ｄを開き、ガス供給管２５８ａ内へ第３ガスを流す。第３ガスは、ＭＦＣ２５８ｃにより流量調整され、バッファ空間２３３内に供給され、その後、排気管２６３により排気される。このとき、バッファ空間２３３内に第３ガスが拡散し、バッファ空間２３３内を拡散した第３ガスは、バッファ空間２３３を構成する上壁２３４ｅや側壁２３４ｆ等に接触することとなる。
ステップｄにおける処理条件としては、
処理温度：５０～１０００℃、好ましくは３００～６００℃
処理圧力：１０～１３３３３Ｐａ、好ましくは２０～１０００Ｐａ
第３ガス供給流量：０．０００１～１００ｓｌｍ、好ましくは０．００１～１０ｓｌｍ
第３ガス供給時間：０．１～３００秒、好ましくは１～６０秒
が例示される。ここでの処理温度は、ウエハ２００の温度、すなわち、ステップｇ、ステップｂ、ステップｅを経た後にステップｄを行う際のウエハ２００の温度を意味し、後述するステップｃ（成膜処理）における処理温度に近い温度、もしくは、ステップｃにおける処理温度と同様な温度とすることができる。
上述の処理条件下でバッファ空間２３３内に第１ガスよりも温度の低い第３ガスを供給することにより、ガス供給部２３４の温度を低下させることができる。これにより、後述するステップｃ（成膜処理）において、第２ガスが、ガス供給部２３４により過剰に加熱され、想定外の分解等が生じることを抑制することができる。ここで、ガス供給部２３４の温度は、第２ガスの特性が大きく変化しない程度の温度範囲内となるように低下させる。温度範囲の下限は、第２ガスの凝集、液化（固化）等が発生し難い温度とすることができる。温度範囲の上限は、第２ガスの分解が発生し難い温度とすることができる。例えば、ステップｄでは、ガス供給部２３４を、１００～６００℃、好ましくは２００～４００℃の範囲内の温度となるように冷却することができる。ガス供給部２３４をこのような温度に冷却することで、第２ガスの想定外の分解、凝集、液化（固化）等により、その特性（反応性）が大きく変化することを抑制することができる。
なお、ステップｄにおいて、バッファ空間２３３内への第３ガスの供給と並行して、排気管２６３によるバッファ空間２３３内の雰囲気の排気を行うことが好ましい。これにより、低温の第３ガスを、予熱されたウエハ２００に供給されることを回避することができ、予熱されたウエハ２００の温度が低下することを防止することができる。
（成膜処理：ステップｃ）
その後、ステップｃとして、次のステップｃ１，ｃ２を順次実行する。
［ステップｃ１］
ステップｃ１では、処理室２０１内のウエハ２００に対して第２ガスとしての原料ガスを供給する。
具体的には、バルブ２４３ｄを開き、ガス供給管２４３ａ内へ原料ガスを流す。原料ガスは、ＭＦＣ２４３ｃにより流量調整され、共通ガス供給管２４２、ガス供給管２４１、シャワーヘッドバッファ室２３２、ガス供給部２３４（貫通孔２３４ｂ）を介して、処理室２０１内に供給され、排気管２６２より排気される。このとき、ウエハ２００に対して原料ガスが供給される（原料ガス供給）。このとき、バルブ２４６ｄ，２４７ｄを開き、ガス供給管２４６ａ、２４７ａのそれぞれより処理室２０１内へ不活性ガスを供給するようにしてもよい。
ステップｃ１における処理条件としては、
処理温度：５０～１０００℃、好ましくは３００～８００℃
処理圧力：１０～１０００Ｐａ、好ましくは２０～１００Ｐａ
原料ガス供給流量：０．０００１～１００ｓｌｍ、好ましくは０．００１～１０ｓｌｍ
原料ガス供給時間：０．１～１２０秒、好ましくは１～６０秒、より好ましくは１～３０秒
不活性ガス供給流量（ガス供給管毎）：０～１００ｓｌｍ、好ましくは０．０００１～２０ｓｌｍ、より好ましくは０．０１～１０ｓｌｍ
が例示される。
上述の処理条件下でウエハ２００に対して原料ガスとして、例えば、クロロシラン系ガスを供給することにより、下地としてのウエハ２００の最表面上に、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の最表面への、クロロシラン系ガスの分子の物理吸着や化学吸着、クロロシラン系ガスの一部が分解した物質の分子の物理吸着や化学吸着、クロロシラン系ガスの熱分解によるＳｉの堆積等により形成される。Ｃｌを含むＳｉ含有層は、クロロシラン系ガスの分子やクロロシラン系ガスの一部が分解した物質の分子の吸着層（物理吸着層や化学吸着層）であってもよく、Ｃｌを含むＳｉの堆積層であってもよい。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。
Ｓｉ含有層が形成された後、バルブ２４３ｄを閉じ、処理室２０１内への原料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（パージ）。このとき、バルブ２４５ｄを開き、処理室２０１内へ不活性ガスを供給するようにしてもよい。処理室２０１内へ不活性ガスを供給する場合、不活性ガスはパージガスとして作用する。
原料ガスとしては、例えば、ウエハ２００上に形成される膜を構成する主元素としてのシリコン（Ｓｉ）を含むシラン系ガスを用いることができる。シラン系ガスとしては、例えば、Ｓｉおよびハロゲンを含むガス、すなわち、ハロシラン系ガスを用いることができる。ハロゲンには、塩素（Ｃｌ）、フッ素（Ｆ）、臭素（Ｂｒ）、ヨウ素（Ｉ）等が含まれる。ハロシラン系ガスとしては、例えば、ＳｉおよびＣｌを含む上述のクロロシラン系ガスを用いることができる。
原料ガスとしては、例えば、モノクロロシラン（ＳｉＨ３Ｃｌ、略称：ＭＣＳ）ガス、ジクロロシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２、略称：ＤＣＳ）ガス、トリクロロシラン（ＳｉＨＣｌ３、略称：ＴＣＳ）ガス、テトラクロロシラン（ＳｉＣｌ４、略称：ＳＴＣ）ガス、ヘキサクロロジシランガス（Ｓｉ２Ｃｌ６、略称：ＨＣＤＳ）ガス、オクタクロロトリシラン（Ｓｉ３Ｃｌ８、略称：ＯＣＴＳ）ガス等のクロロシラン系ガスを用いることができる。原料ガスとしては、これらのうち１以上を用いることができる。
原料ガスとしては、クロロシラン系ガスの他、例えば、テトラフルオロシラン（ＳｉＦ４）ガス、ジフルオロシラン（ＳｉＨ２Ｆ２）ガス等のフルオロシラン系ガスや、テトラブロモシラン（ＳｉＢｒ４）ガス、ジブロモシラン（ＳｉＨ２Ｂｒ２）ガス等のブロモシラン系ガスや、テトラヨードシラン（ＳｉＩ４）ガス、ジヨードシラン（ＳｉＨ２Ｉ２）ガス等のヨードシラン系ガスを用いることもできる。原料ガスとしては、これらのうち１以上を用いることができる。
原料ガスとしては、これらの他、例えば、Ｓｉおよびアミノ基を含むガス、すなわち、アミノシラン系ガスを用いることもできる。アミノ基とは、アンモニア、第一級アミン又は第二級アミンから水素（Ｈ）を除去した１価の官能基のことであり、－ＮＨ２，－ＮＨＲ，－ＮＲ２のように表すことができる。なお、Ｒはアルキル基を示し、－ＮＲ２の２つのＲは、同一であってもよいし、異なっていてもよい。
原料ガスとしては、例えば、テトラキス（ジメチルアミノ）シラン（Ｓｉ［Ｎ（ＣＨ３）２］４、略称：４ＤＭＡＳ）ガス、トリス（ジメチルアミノ）シラン（Ｓｉ［Ｎ（ＣＨ３）２］３Ｈ、略称：３ＤＭＡＳ）ガス、ビス（ジエチルアミノ）シラン（Ｓｉ［Ｎ（Ｃ２Ｈ５）２］２Ｈ２、略称：ＢＤＥＡＳ）ガス、ビス（ターシャリーブチルアミノ）シラン（ＳｉＨ２［ＮＨ（Ｃ４Ｈ９）］２、略称：ＢＴＢＡＳ）ガス、（ジイソプロピルアミノ）シラン（ＳｉＨ３［Ｎ（Ｃ３Ｈ７）２］、略称：ＤＩＰＡＳ）ガス等のアミノシラン系ガスを用いることもできる。原料ガスとしては、これらのうち１以上を用いることができる。
［ステップｃ２］
ステップｃ１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Ｓｉ含有層に対して、第２ガスとしての反応ガスを供給する。
具体的には、バルブ２４４ｄを開き、ガス供給管２４４ａ内へ反応ガスを流す。反応ガスは、ＭＦＣ２４４ｃにより流量調整され、共通ガス供給管２４２、ガス供給管２４１、シャワーヘッドバッファ室２３２、ガス供給部２３４（貫通孔２３４ｂ）を介して、処理室２０１内に供給され、排気管２６２より排気される。このとき、ウエハ２００に対して反応ガスが供給される（反応ガス供給）。このとき、バルブ２４６ｄ，２４７ｄを開き、ガス供給管２４６ａ，２４７ａのそれぞれより処理室２０１内へ不活性ガスを供給するようにしてもよい。なお、このとき、反応ガスを、ＲＰＵ２４４ｅによりプラズマ状態に励起させて供給するようにしてもよい。この場合、ＲＰＵ２４４ｅによりプラズマ状態に励起させた反応ガスは、共通ガス供給管２４２、ガス供給管２４１、シャワーヘッドバッファ室２３２、ガス供給部２３４（貫通孔２３４ｂ）を介して、処理室２０１内におけるウエハ２００に対して供給されることとなる。
ステップｃ２における処理条件としては、
処理温度：５０～１０００℃、好ましくは３００～８００℃
処理圧力：１０～３０００Ｐａ、好ましくは２０～１０００Ｐａ
反応ガス供給流量：０．０００１～１００ｓｌｍ、好ましくは０．００１～１０ｓｌｍ
反応ガス供給時間：０．１～１２０秒、好ましくは１～６０秒、より好ましくは１～３０秒
高周波電力（プラズマ電力）：１０～１０００Ｗ
高周波周波数：４００ＫＨｚ～６０ＭＨｚ
が例示される。他の処理条件は、ステップｃ１における処理条件と同様な処理条件とすることができる。なお、高周波電力および高周波周波数は、反応ガスを、ＲＰＵ２４４ｅによりプラズマ状態に励起させて供給する場合のプラズマを生成のための条件である。
上述の処理条件下でウエハ２００に対して反応ガスとして、例えば、窒素（Ｎ）及び水素（Ｈ）含有ガスを供給することにより、ウエハ２００上に形成されたＳｉ含有層の少なくとも一部が窒化（改質）される。結果として、下地としてのウエハ２００の最表面上に、ＳｉおよびＮを含む層として、シリコン窒化層（ＳｉＮ層）が形成される。ＳｉＮ層を形成する際、Ｓｉ含有層に含まれていたＣｌ等の不純物は、Ｎ及びＨ含有ガスによるＳｉ含有層の改質反応の過程において、少なくともＣｌを含むガス状物質を構成し、処理室２０１内から排出される。これにより、ＳｉＮ層は、ステップｃ１で形成されたＳｉ含有層に比べて、Ｃｌ等の不純物が少ない層となる。
ＳｉＮ層が形成された後、バルブ２４４ｄを閉じ、処理室２０１内への反応ガスの供給を停止する。そして、ステップｃ１におけるパージ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（パージ）。
反応ガスとしては、例えば、窒化ガス（窒化剤、窒素源）を用いることができる。窒化ガスとしては、例えば、上述のＮ及びＨ含有ガスを用いることができる。Ｎ及びＨ含有ガスは、Ｎ含有ガスでもあり、Ｈ含有ガスでもある。Ｎ及びＨ含有ガスは、Ｎ－Ｈ結合を有することが好ましい。
反応ガスとしては、例えば、アンモニア（ＮＨ３）ガス、ジアゼン（Ｎ２Ｈ２）ガス、ヒドラジン（Ｎ２Ｈ４）ガス、Ｎ３Ｈ８ガス等の窒化水素系ガスを用いることができる。反応ガスとしては、これらのうち１以上を用いることができる。
反応ガスとしては、これらの他、例えば、窒素（Ｎ）、炭素（Ｃ）及び水素（Ｈ）含有ガスを用いることもできる。Ｎ，Ｃ及びＨ含有ガスとしては、例えば、アミン系ガスや有機ヒドラジン系ガスを用いることができる。Ｎ，Ｃ及びＨ含有ガスは、Ｎ含有ガスでもあり、Ｃ含有ガスでもあり、Ｈ含有ガスでもある。また、Ｎ，Ｃ及びＨ含有ガスは、Ｎ及びＣ含有ガスでもあり、Ｎ及びＨ含有ガスでもあり、Ｃ及びＨ含有ガスでもある。
反応ガスとしては、例えば、モノエチルアミン（Ｃ２Ｈ５ＮＨ２、略称：ＭＥＡ）ガス、ジエチルアミン（（Ｃ２Ｈ５）２ＮＨ、略称：ＤＥＡ）ガス、トリエチルアミン（（Ｃ２Ｈ５）３Ｎ、略称：ＴＥＡ）ガス等のエチルアミン系ガスや、モノメチルアミン（ＣＨ３ＮＨ２、略称：ＭＭＡ）ガス、ジメチルアミン（（ＣＨ３）２ＮＨ、略称：ＤＭＡ）ガス、トリメチルアミン（（ＣＨ３）３Ｎ、略称：ＴＭＡ）ガス等のメチルアミン系ガスや、モノメチルヒドラジン（（ＣＨ３）ＨＮ２Ｈ２、略称：ＭＭＨ）ガス、ジメチルヒドラジン（（ＣＨ３）２Ｎ２Ｈ２、略称：ＤＭＨ）ガス、トリメチルヒドラジン（（ＣＨ３）２Ｎ２（ＣＨ３）Ｈ、略称：ＴＭＨ）ガス等の有機ヒドラジン系ガス等を用いることができる。反応ガスとしては、これらのうち１以上を用いることができる。
［サイクルの所定回数実施］
上述のステップｃ１，ｃ２を非同時に、すなわち、同期させることなく行うサイクルを所定回数（ｍ回、ｍは１以上の整数）行うことにより、ウエハ２００の表面を下地として、この下地上に、所定の厚さの膜として、例えば、所定の厚さのＳｉＮ膜を形成することができる。上述のサイクルは、複数回繰り返すことが好ましい。すなわち、１サイクルあたりに形成されるＳｉＮ層の厚さを所望の膜厚よりも薄くし、ＳｉＮ層を積層することで形成されるＳｉＮ膜の厚さが所望の厚さになるまで、上述のサイクルを複数回繰り返すことが好ましい。なお、反応ガスとして、Ｎ，Ｃ及びＨ含有ガスを用いる場合、上述のサイクルにより、例えば、シリコン炭窒化層（ＳｉＣＮ層）を形成することもでき、上述のサイクルを所定回数行うことで、ウエハ２００の表面上に、膜として、例えば、シリコン炭窒化膜（ＳｉＣＮ膜）を形成することもできる。
（アフターパージ）
ウエハ２００上へ所望の厚さのＳｉＮ膜を形成する処理が完了した後、ガス供給管２４６ａ，２４７ａ，２４５ａのそれぞれからパージガスとして不活性ガスを処理室２０１内へ供給し、排気管２６２より排気する。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）。その後、処理室２０１内の雰囲気が不活性ガスに置換される（不活性ガス置換）。
（基板冷却工程：ステップｈ）
その後、第３ガス供給系２５８からバッファ空間２３３内に第３ガスを供給する。
具体的には、バルブ２５８ｄを開き、ガス供給管２５８ａ内へ第３ガスを流す。第３ガスは、ＭＦＣ２５８ｃにより流量調整され、バッファ空間２３３内に供給され、貫通孔２３４ａ、処理室２０１を介して、処理済ウエハ２００に供給される。
ステップｈにおける処理条件としては、
処理温度：５０～６５０℃、好ましくは２０～３００℃
処理圧力：１０～１３３３３Ｐａ、好ましくは１００～１００００Ｐａ
第３ガス供給流量：０．０００１～１００ｓｌｍ、好ましくは０．００１～１０ｓｌｍ
第３ガス供給時間：０．１～３００秒、好ましくは１～６０秒
が例示される。
上述の処理条件下で処理済ウエハ２００に対して第３ガスを供給することにより、処理容器２０２内、すなわち、処理室２０１内で、処理済ウエハ２００を冷却することができる。
なお、ステップｈでは、基板載置台２１２を下降させ、処理済ウエハ２００をリフトピン２０７上に載置し、処理済ウエハ２００と基板載置台２１２とを離間させた状態で、処理済ウエハ２００を冷却するようにしてもよい。例えば、ステップｈでは、基板載置台２１２をウエハ搬送ポジションまで下降させた状態で、処理済ウエハ２００を冷却するようにしてもよい。また、例えば、ステップｈでは、基板載置台２１２を、ウエハ処理ポジションとウエハ搬送ポジションとの間の位置であって、処理済ウエハ２００と基板載置台２１２とを離間させることが可能な位置に保持した状態で、処理済ウエハ２００を冷却するようにしてもよい。これらの場合、処理済ウエハ２００と基板載置台２１２とを離間させることで、ヒータ２１３で加熱された基板載置台２１２からの処理済ウエハ２００への熱伝導を遮断することができ、ウエハ２００の冷却効率をより高めることが可能となる。
（基板搬出工程）
その後、基板載置台２１２をウエハ搬送ポジションまで下降させ、基板載置台２１２上からリフトピン２０７上に処理済ウエハ２００を受け渡し、リフトピン２０７上に処理済ウエハ２００を載置する。これにより、移載空間２０３内において、リフトピン２０７上に処理済ウエハ２００が保持された状態とすることができる。なお、ステップｈにおいて、基板載置台２１２をウエハ搬送ポジションまで下降させた場合は、この動作は、ステップｈにおいて、行われることとなる。処理室２０１内および移載空間２０３内を所定の圧力に調圧した後、ゲートバルブ２０５を解放する。その後、移載空間２０３内において、リフトピン２０７上に載置された処理済ウエハ２００を、搬送機構５００により、移載空間２０３外へ搬出する。すなわち、搬送機構５００により、処理済ウエハ２００を、移載空間２０３内から、搬送室６００内へ搬送する。
（３）本態様による効果
本態様によれば、以下に示す１つ又は複数の効果が得られる。
（ａ）ステップｂとステップｃとの間に、ガス供給部２３４に対して、加熱された第１ガスよりも温度の低い第３ガスを供給し、ガス供給部２３４の温度を低下させるステップｄを行うことにより、ステップｂで加熱されたガス供給部２３４を冷却することができ、ステップｃにおいて供給される第２ガスが、ガス供給部２３４により過剰に加熱されることを防止することができる。その結果、ステップｃにおいて、第２ガスの反応特性が変化し、想定外の分解等が生じることを抑制することができ、ウエハ毎の処理均一性を向上させることが可能となる。
ステップｂにおいて、ステップｃの前に予めウエハ２００を加熱することにより、ウエハ２００の温度がステップｃにおける処理温度に到達するまでの時間を短縮させることができる。その結果、処理時間を短縮させることができ、高いスループットを実現することが可能となり、生産性を向上させることが可能となる。
（ｂ）ステップｂでは、ウエハ２００を表裏両面側から加熱することにより、ウエハ２００の昇温速度を高めることができ、ウエハ２００の予熱時間を短縮させることが可能となる。また、ウエハ２００を表裏両面側から加熱することにより、ウエハ２００の表裏面の温度差を小さくすることができ、ウエハ２００の表裏面の温度差に起因するウエハ２００の反りを抑制することが可能となる。
ステップｂでは、リフトピン２０７上にウエハ２００が保持された状態で、基板載置台２１２に設けられたヒータ２１３からの輻射や、ヒータ２１３により加熱された基板載置台２１２からの輻射、等によりウエハ２００を裏面側から加熱することにより、ウエハ２００の裏面側の急激な温度上昇を抑制することができ、ウエハ２００の表裏面の温度差を小さくすることができる。これにより、ウエハ２００の表裏面の温度差、すなわち、ウエハ２００の裏面側の温度が表面側の温度よりも高くなることに起因するウエハ２００の反りを抑制することが可能となる。
ステップｂを、リフトピン２０７上にウエハ２００が保持された状態で行うことにより、ウエハ２００の表裏面の温度差を小さくするように調整することができ、ウエハ２００の表裏面の温度差に起因するウエハ２００の反りを抑制するように調整することが可能となる。具体的には、ステップｂでは、例えば、固定のリフトピン２０７に対し、昇降部２１８を用いて基板載置台２１２を昇降させることにより、リフトピン２０７上のウエハ２００と基板載置台２１２（ヒータ２１３）との位置関係、すなわち、ウエハ２００と基板載置台２１２との距離を調整することができる。これにより、ウエハ２００の裏面側の細かい温度調整が可能となり、ウエハ２００の表裏面の温度バランスの微細な制御が可能となる。
（ｃ）ステップｃの前に、ウエハ２００を基板載置台２１２上に載置した状態で保持し、ヒータ２１３で加熱された基板載置台２１２からの熱伝導によりウエハ２００を裏面側から加熱するステップｅを行うことにより、直接的にウエハ２００を加熱できるので、予熱時間をさらに短縮させることが可能となる。
（ｄ）ステップｂでは、基板載置台２１２に設けられたヒータ２１３からの輻射や、ヒータ２１３により加熱された基板載置台２１２からの輻射や、加熱されたウエハ２００からの輻射、等により、ガス供給部２３４を加熱することにより、ステップｃにおいて、ウエハ２００上に形成される膜の膜特性や、その膜とウエハ２００との界面における界面特性の悪化を抑制することができる。具体的には、例えば、ステップｂで、ウエハ２００が加熱されることにより、ウエハ２００から脱離したガス（例えばＨ２Ｏガス）が、ガス供給部２３４に吸着してしまうことがある。この場合、ステップｃで、このガスが、ガス供給部２３４から脱離し、ウエハ２００に対して供給されることがあり、このことが、ウエハ２００上に形成される膜の膜特性や、その膜とウエハ２００との界面における界面特性を悪化させる要因となる。なお、ステップｃの初期にガス供給部２３４から脱離するガスは、ウエハ２００上に形成される膜とウエハ２００との界面における界面特性に影響を与え、ステップｃの初期以降にガス供給部２３４から脱離するガスは、ウエハ２００上に形成される膜の膜特性に影響を与えることとなる。ステップｂで、ガス供給部２３４を上述のように加熱することにより、ウエハ２００から脱離したガスが、ガス供給部２３４に吸着することを抑制することができ、上述の膜特性や界面特性の悪化を抑制することが可能となる。
また、ステップｂでは、第１ガス供給系２４８から供給されヒータ２４８ｅにより加熱された第１ガスにより、ガス供給部２３４を加熱することもでき、これにより、ステップｃにおいて、ウエハ２００上に形成される膜の膜特性や、その膜とウエハ２００との界面における界面特性の悪化を、さらに抑制することができる。すなわち、ステップｂで、ガス供給部２３４を上述のように加熱することにより、ウエハ２００から脱離したガスが、ガス供給部２３４に吸着することを抑制することができ、上述の膜特性や界面特性の悪化を抑制することが可能となる。
（ｅ）ステップａの前に、基板載置台２１２に設けられたヒータ２１３からの輻射や、ヒータ２１３により加熱された基板載置台２１２からの輻射、等によりガス供給部２３４を加熱するステップｆを行うことにより、予めガス供給部２３４を加熱することができ、ステップｂの初期においてウエハ２００が加熱されることでウエハ２００から脱離するガスが、ガス供給部２３４に吸着することを抑制することができる。
また、ステップｆでは、第１ガス供給系２４８から供給されヒータ２４８ｅにより加熱された第１ガスにより、ガス供給部２３４を加熱することもでき、さらには、第４ガス供給系２５９から供給されヒータ２５９ｅにより加熱された第４ガスにより、ガス供給部２３４を加熱することもでき、ステップｂの初期においてウエハ２００が加熱されることでウエハ２００から脱離するガスが、ガス供給部２３４に吸着することを抑制することができる。
（ｆ）ステップｆにおけるガス供給部２３４と基板載置台２１２との距離（距離Ａ）を、ステップｃにおけるガス供給部２３４と基板載置台２１２との距離（距離Ｂ）よりも近づける（短くする）ことにより、ガス供給部２３４の加熱時間を短縮させることができる。すなわち、距離Ａを距離Ｂよりも短くすることにより、基板載置台２１２内のヒータ２１３からの輻射や、ヒータ２１３により加熱された基板載置台２１２からの輻射、等によるガス供給部２３４の加熱効率を向上させることができ、ガス供給部２３４の昇温時間を短縮させることができる。なお、ステップｆでは、基板載置台２１２は、ヒータ２１３により加熱された状態が維持されるので、基板載置台２１２の熱が、ガス供給部２３４に奪われたとしても、基板載置台２１２の温度が急激に変化することを抑制することができる。
（ｇ）ステップｄでは、第１ガス供給系２４８とは異なる第３ガス供給系２５８から、第３ガスを、ガス供給部２３４に対して供給することにより、加熱されていない第３ガスを効率よくガス供給部２３４に供給することができ、ガス供給部２３４の冷却時間を短縮させることが可能となる。
（ｈ）ステップｄでは、第１ガス供給系２４８を介さずに、第３ガスを、ガス供給部２３４に対して供給することにより、加熱されていない第３ガスを効率よくガス供給部２３４に供給することができ、ガス供給部２３４の冷却時間を短縮させることが可能となる。
（ｉ）ステップｄでは、ステップｂにおいて所定の温度に設定したヒータ２４８ｅの温度状態を維持することにより、加熱された第１ガスを同様な条件で安定供給することが可能な状態を保つことができる。これにより、例えば、ウエハ２００に対して連続処理を行う場合において、必要なときに、加熱された第１ガスを、迅速に、同様な条件で、安定供給することが可能となる。
（ｊ）ステップｂでは、バッファ空間２３３内に供給された加熱された第１ガスを、バッファ空間２３３を介してウエハ２００に対して供給する。ステップｄでは、バッファ空間２３３内に供給された加熱されていない第３ガスを、ウエハ２００に対して供給することなくガス供給部２３４に設けられた排気管２６３から排気する。これにより、ステップｄでは、バッファ空間２３３（ガス供給部２３４）を冷却しつつ、ウエハ２００が冷却されることを回避することができる。
（ｋ）ステップａとステップｂとの間に、移載空間２０３内にウエハ２００を収容した状態で、加熱された第４ガスをウエハ２００に対して供給し、ウエハ２００を加熱するステップｇを行うことにより、ウエハ２００の予熱開始のタイミングを早めることができ、ウエハ２００の加熱時間の短縮が可能となる。
（ｌ）ステップｃの後に、ウエハ２００に対して第３ガスを供給し、ウエハ２００を冷却するステップｈを行うことにより、成膜処理後のウエハ２００を処理容器２０２内で冷却することが可能となる。これにより、処理済ウエハ２００の温度が搬送可能な温度となるまでの時間を短縮させることができ、成膜処理後に、迅速に、処理済ウエハ２００を、処理容器２０２（移載空間２０３）内から搬出することが可能となる。なお、ステップｈでは、基板載置台２１２を下降させ、処理済ウエハ２００をリフトピン２０７上に載置し、処理済ウエハ２００と基板載置台２１２とを離間させた状態で、処理済ウエハ２００を冷却することが好ましい。これにより、ウエハ２００の冷却効率をより高めることが可能となる。
（ｍ）第１ガスおよび第３ガスとして、不活性ガスを用い、第２ガスとして処理ガス（反応性ガス）を用いることにより、ステップｃにおいて、処理ガスがガス供給部２３４により加熱され、想定外の分解等が生じることを抑制することができ、ウエハ毎の膜厚均一性を向上させることが可能となる。
（４）変形例
本態様における基板処理装置１００の構成は、以下に示す変形例のように変更することができる。
（変形例１）
図３は、変形例１における基板処理装置１００の要部の概略構成図である。特に説明がない限り、変形例１における基板処理装置１００の構成は、上述の態様における基板処理装置１００の構成と同様であり、同一の機能および構成を有する構成要素は同一符号を付し、繰り返しの説明を省略する。
図３に示す変形例１における基板処理装置が上述の態様における基板処理装置１００と異なる点は、主に以下の３点である。上述の態様におけるガス供給管２４１は、その先端部２４１ａがシャワーヘッドバッファ室２３２内に剥き出しの状態で配置されるように構成されているのに対し、変形例１におけるガス供給管２４０は、その下流端にガスガイド２３７が接続されて構成されている。また、上述の態様における貫通孔２３４ａは、貫通孔２３４ｂに隣接するように複数設けられているのに対し、変形例１における貫通孔２３４ｈは、ガス供給部２３４の下壁２３４ｉに円周状に配された構造体２３５上に円周状に複数設けられている。また、上述の態様におけるガス供給管２３６は、その下流端が、ガス供給部２３４の上壁２３４ｅに設けられたガス導入孔に接続するように構成されているのに対し、変形例１におけるガス供給管２３８は、その下流端が、構造体２３５に接続するように構成されている。
具体的には、図３に示すように、変形例１のガス供給管２４０の下流端には、ガス供給管２４０から供給された第２ガスを、貫通孔２３４ｂ内に案内するガスガイド２３７が接続されている。このように、ガス供給管２４０は、ガスガイド２３７を介して貫通孔２３４ｂと連通している。ガス供給管２４０から供給された第２ガスは、ガスガイド２３７を介して貫通孔２３４ｂ内に供給され、貫通孔２３４ｂ内を通過して、ウエハ２００に対して供給される。
また、図３に示すように、ガス供給管２３８の下流端には、ガス供給管２３８から供給された第１ガス（加熱ガス）を、バッファ空間２３３内に放出することなく、貫通孔２３４ｈ内に供給する構造体２３５が接続されている。このように、ガス供給管２３８は、構造体２３５を介して貫通孔２３４ｈと連通している。ガス供給管２３８から供給された第１ガス（加熱ガス）は、構造体２３５を介して貫通孔２３４ｈ内に供給され、貫通孔２３４ｈ内を通過して、ウエハ２００に対して供給される。
このように、第２ガスの供給ルートと、加熱された第１ガスの供給ルートとを、共有させることなく分離させることで、加熱された第１ガスにより、第２ガスの供給ルートが加熱されることを防止することができる。これにより、ステップｄの処理時間を短縮させることが可能となる。
また、貫通孔２３４ｈは、ガス供給部２３４の下壁２３４ｉに円周状に配された構造体２３５上に円周状に複数設けられているのみであり、ウエハ２００に対して中心側と外周側とでは、設けられている貫通孔２３４ｈの数が異なる。具体的には、ウエハ２００に対して外周側に設けられる貫通孔２３４ｈの数は、ウエハ２００に対して中心側に設けられる貫通孔２３４ｈの数よりも多くなっている。このような構成により、ウエハ２００の中心側よりも外周側の方に加熱された第１ガスがより多く供給される。また、ウエハ２００の外周側に供給された第１ガス（加熱ガス）は、拡散された後、ウエハ２００の中心側に到達することもあり、ウエハ２００の外周側に供給される第１ガスの温度は、ウエハ２００の中心側に供給される第１ガスの温度よりも高くなりやすい。一般に、基板載置台２１２は、外周側から処理容器２０２の壁方向に、熱が伝導している関係で、基板載置台２１２の外周側の温度が、中心側の温度よりも低くなる傾向がある。この状態で、ウエハ２００を加熱すると、ウエハ２００の中心側と外周側とで温度差が生じ、ウエハ２００に反りが発生する可能性がある。しかしながら、ウエハ２００の外周側に供給される第１ガスの温度は、ウエハ２００の中心側に供給される第１ガスの温度よりも高いので、ウエハ面内の温度を均一にすることができ、ウエハ２００の反りを防止することが可能となる。なお、貫通孔２３４ｈは、ウエハ２００に対して中心側にも設けられていてもよい。ウエハ２００に対して外周側の貫通孔２３４ｈの数を中心側の貫通孔２３４ｈの数より多くすれば、これらの効果を得ることができる。また、ウエハ２００に対して外周側の貫通孔２３４ｈの大きさを中心側の貫通孔２３４ｈの大きさよりも大きくする場合にもこれらの効果を得ることができる。
本変形例においても、上述の態様と同様の効果が得られることはいうまでもない。
＜本開示の他の態様＞
以上、本開示の態様を具体的に説明した。しかしながら、本開示は上述の態様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。
上述の態様では、第３ガス供給系２５８と第１ガス供給系２４８とが完全に独立し、第１ガス供給系２４８を介さずに、第３ガスをガス供給部２３４に供給する例について説明したが、本開示はこれに限定されない。例えば、図４に示すように、第３ガス供給系２６０をガス供給管２３６（第１ガス供給系２４８）に接続し、第３ガス供給系２６０から、第１ガス供給ラインを介して、第３ガスをガス供給部２３４に供給するようにしてもよい。このような場合においても、上述の態様で述べた効果のうち、少なくとも一部の効果を得ることができる。
上述の態様では、第１ガスと第３ガスとのガス種を具体的に限定することなく、各種処理について説明した。例えば、第１ガスおよび第３ガスとして、同じガス、つまり、同一のガス種を用いるようにしてもよい。すなわち、第１ガスおよび第３ガスとして、分子構造が同一であるガスを用いるようにしてもよい。例えば、第１ガスおよび第３ガスとして、不活性ガスを用いる場合、同じ不活性ガス、すなわち、分子構造が同一である不活性ガスを用いるようにしてもよい。これにより、処理容器２０２内のガス置換を容易に行うことができ、スループットを向上させることができる。また、第１ガスおよび第３ガスとして、異なるガス、つまり、異なるガス種を用いるようにしてもよい、すなわち、第１ガスおよび第３ガスとして、分子構造が異なるガスを用いるようにしてもよい。例えば、第１ガスおよび第３ガスとして、不活性ガスを用いる場合、異なる不活性ガス、すなわち、分子構造が異なる不活性ガスを用いるようにしてもよい。これにより、第１ガスおよび第３ガスとして、目的に応じ適正なガスを選択することができ、各ステップにおける処理の自由度を高めることが可能となる。
上述の態様では、第１ガスとして、例えば、不活性ガスを用いる場合について説明した。この場合において、不活性ガスとして、例えば、Ｎ２ガスや、Ａｒガス、Ｈｅガス、Ｎｅガス、Ｘｅガス等の希ガスを用いることができることについても説明した。また、第１ガスとしては、Ｈ２ガスを用いることができることについても説明した。
第１ガスとしては、これらの中でも、Ｎ２ガス、Ｈ２ガス、Ｈｅガスのうち、少なくともいずれか１つを用いることが好ましい。これらのガスは、熱伝導率が比較的高く、このような熱伝導率が高いガスを、第１ガスとして用いることにより、ステップｇやステップｂやステップｅにおけるウエハ２００の加熱時間、すなわち、昇温時間を短縮させることができ、さらに、ウエハ２００の面内温度分布を、より短時間で、より均一化させることができる。なお、これらのガスの熱伝導率は、Ｈ２ガス、Ｈｅガス、Ｎ２ガスの順に高く（Ｈ２ガスの熱伝導率が最も高く）、これらの中でも、Ｈ２ガスおよびＨｅガスの熱伝導率は、Ｎ２ガスの熱伝導率よりも遥かに高い。これらのことから、熱伝導率を考慮した場合、第１ガスとしては、Ｈ２ガスおよびＨｅガスのうち、少なくともいずれか１つを用いることがより好ましい。第１ガスとして、Ｈ２ガスおよびＨｅガスのうち、少なくともいずれか１つを用いる場合、第１ガスとして、Ｎ２ガスを用いる場合よりも、ステップｇやステップｂやステップｅにおけるウエハ２００の昇温時間を短縮させることができ、ウエハ２００の面内温度分布を、より短時間で、より均一化させることが可能となる。
また、第１ガスとして、Ｈ２ガスのような還元性ガスを用いることにより、ステップｇやステップｂやステップｅにおいて、ウエハ２００の昇温時間の短縮等を実現できるだけでなく、ウエハ２００の表面に形成された自然酸化膜や、ウエハ２００の表面に存在する有機物等の不純物を、効果的に除去することも可能となる。すなわち、第１ガスとして、Ｈ２ガスのような還元性ガスを用いることにより、成膜処理前のウエハ２００に対して、前処理（プリトリートメント）、すなわち、前洗浄（プリクリーニング）を行うことも可能となる。これにより、ウエハ２００上に形成される膜とウエハ２００との界面における界面特性を向上させることができ、結果として、電気特性を向上させることも可能となる。さらに、ステップｆにおいて、第１ガスとして、Ｈ２ガスのような還元性ガスを、バッファ空間２３３を介して処理室２０１内へ供給することにより、バッファ空間２３３内や処理室２０１内に付着した有機物等の汚染物質を除去し、バッファ空間２３３内や処理室２０１内をクリーニングすることも可能となる。なお、これらの処理を行う場合に、Ｈ２ガスのような還元性ガスを活性化させて、例えば、プラズマ状態に励起させて供給することもでき、この場合、上述の各処理による効果を高めることが可能となる。
また、上述の態様では、第３ガスとして、例えば、不活性ガスを用いる場合について説明した。この場合において、不活性ガスとして、例えば、Ｎ２ガスや、Ａｒガス、Ｈｅガス、Ｎｅガス、Ｘｅガス等の希ガスを用いることができることについても説明した。また、第３ガスとしては、Ｈ２ガスを用いることができることについても説明した。
第３ガスとしては、これらの中でも、Ｎ２ガス、Ｈ２ガス、Ｈｅガスのうち、少なくともいずれか１つを用いることが好ましい。これらのガスは、熱伝導率が比較的高く、このような熱伝導率が高いガスを、第３ガスとして用いることにより、ステップｄにおけるガス供給部２３４の冷却時間を短縮させることができる。また、ステップｈにおけるウエハ２００の冷却時間を短縮させることもできる。なお、熱伝導率を考慮した場合、第３ガスとしては、Ｈ２ガスおよびＨｅガスのうち、少なくともいずれか１つを用いることがより好ましい。第３ガスとして、Ｈ２ガスおよびＨｅガスのうち、少なくともいずれか１つを用いる場合、第３ガスとして、Ｎ２ガスを用いる場合よりも、ステップｄにおけるガス供給部２３４の冷却時間を短縮させることが可能となる。また、第３ガスとして、Ｈ２ガスおよびＨｅガスのうち、少なくともいずれか１つを用いる場合、第３ガスとして、Ｎ２ガスを用いる場合よりも、ステップｈにおけるウエハ２００の冷却時間を短縮させることが可能となる。
また、第３ガスとして、Ｈ２ガスのような還元性ガスを用いることにより、ステップｈにおいて、ウエハ２００の冷却時間を短縮させることが可能となるだけでなく、ウエハ２００上に形成された膜の表面等に残留した不純物を効果的に除去することも可能となる。すなわち、第３ガスとして、Ｈ２ガスのような還元性ガスを用いることにより、成膜処理後のウエハ２００に対して、後処理（ポストトリートメント）を行うことも可能となる。これにより、ウエハ２００上に形成された膜の膜特性を向上させることができ、結果として、電気特性を向上させることも可能となる。なお、この場合に、Ｈ２ガスのような還元性ガスを活性化させて、例えば、プラズマ状態に励起させて供給することもでき、この場合、上述の処理による効果を高めることが可能となる。
上述の態様では、第４ガスとして、例えば、不活性ガスを用いる場合について説明した。この場合において、不活性ガスとして、例えば、Ｎ２ガスや、Ａｒガス、Ｈｅガス、Ｎｅガス、Ｘｅガス等の希ガスを用いることができることについても説明した。また、第４ガスとしては、Ｈ２ガスを用いることができることについても説明した。
第４ガスとしては、これらの中でも、Ｎ２ガス、Ｈ２ガス、Ｈｅガスのうち、少なくともいずれか１つを用いることが好ましい。これらのガスは、熱伝導率が比較的高く、このような熱伝導率が高いガスを、第４ガスとして用いることにより、ステップｇやステップｂやステップｅにおけるウエハ２００の加熱時間、すなわち、昇温時間を短縮させることができ、さらに、ウエハ２００の面内温度分布を、より短時間で、より均一化させることができる。なお、熱伝導率を考慮した場合、第１ガスとしては、Ｈ２ガスおよびＨｅガスのうち、少なくともいずれか１つを用いることがより好ましい。第１ガスとして、Ｈ２ガスおよびＨｅガスのうち、少なくともいずれか１つを用いる場合、第１ガスとして、Ｎ２ガスを用いる場合よりも、ステップｇやステップｂやステップｅにおけるウエハ２００の昇温時間を短縮させることができ、ウエハ２００の面内温度分布を、より短時間で、より均一化させることが可能となる。
また、第４ガスとして、Ｈ２ガスのような還元性ガスを用いることにより、ステップｇやステップｂやステップｅにおいて、ウエハ２００の昇温時間の短縮等を実現できるだけでなく、ウエハ２００の表面に形成された自然酸化膜や、ウエハ２００の表面に存在する有機物等の不純物を、効果的に除去することも可能となる。すなわち、第４ガスとして、Ｈ２ガスのような還元性ガスを用いることにより、成膜処理前のウエハ２００に対して、前処理（プリトリートメント）、すなわち、前洗浄（プリクリーニング）を行うことも可能となる。これにより、ウエハ２００上に形成される膜とウエハ２００との界面における界面特性を向上させることができ、結果として、電気特性を向上させることも可能となる。さらに、ステップｆにおいて、第４ガスとして、Ｈ２ガスのような還元性ガスを、バッファ空間２３３を介して処理室２０１内へ供給することにより、バッファ空間２３３内や処理室２０１内に付着した有機物等の汚染物質を除去し、バッファ空間２３３内や処理室２０１内をクリーニングすることも可能となる。なお、これらの処理を行う場合に、Ｈ２ガスのような還元性ガスを活性化させて、例えば、プラズマ状態に励起させて供給することもでき、この場合、上述の各処理による効果を高めることが可能となる。
上述の態様では、貫通孔２３４ａ，２３４ｂがそれぞれ複数設けられる例について説明したが、本開示はこれに限定されない。例えば、貫通孔２３４ａ，２３４ｂは、それぞれ１つだけ設けられてもよい。このような場合においても、上述の態様で述べた効果のうち、少なくとも一部の効果を得ることができる。
また、上述の態様では、原料ガスとして、主にシラン系のガスを用いる例について説明したが、本開示はこれに限定されない。例えば、原料ガスとして、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、ハフニウム（Ｈｆ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）等の金属元素を含む原料ガスを用い、上述の成膜シーケンスにより、基板上に、アルミニウム窒化膜（ＡｌＮ膜）、チタン窒化膜（ＴｉＮ膜）、ハフニウム窒化膜（ＨｆＮ膜）、ジルコニウム窒化膜（ＺｒＮ膜）、タンタル窒化膜（ＴａＮ膜）、モリブデン窒化膜（ＭｏＮ）、タングステン窒化膜（ＷＮ）、アルミニウム酸化膜（ＡｌＯ膜）、チタン酸化膜（ＴｉＯ膜）、ハフニウム酸化膜（ＨｆＯ膜）、ジルコニウム酸化膜（ＺｒＯ膜）、タンタル酸化膜（ＴａＯ膜）、モリブデン酸化膜（ＭｏＯ）、タングステン酸化膜（ＷＯ）、チタン酸窒化膜（ＴｉＯＮ膜）、チタンアルミニウム炭窒化膜（ＴｉＡｌＣＮ膜）、チタンアルミニウム炭化膜（ＴｉＡｌＣ膜）、チタン炭窒化膜（ＴｉＣＮ膜）等の金属元素を含む膜を形成するようにしてもよい。このような場合においても、上述の態様で述べた効果のうち、少なくとも一部の効果を得ることができる。
また、上述の態様では、反応ガスとして窒化ガスを用いて、シリコン窒化膜を形成する例について説明したが、本開示はこれに限定されない。例えば、反応ガスとして、Ｏ２ガス等のＯ含有ガス、プロピレン（Ｃ３Ｈ６）ガス等のＣ含有ガスを用い、上述の成膜シーケンスにより、基板上に、シリコン酸化膜（ＳｉＯ膜）、シリコン炭化膜（ＳｉＣ）、シリコン酸炭化膜（ＳｉＯＣ膜）等のＳｉを含む膜を形成するようにしてもよい。このような場合においても、上述の態様で述べた効果のうち、少なくとも一部の効果を得ることができる。
上述の態様では、ガス供給部２３４の温度を測定することなく、事前に設定したガスの供給流量（供給流量）、供給時間、温度を含む処理条件等により、ガス供給部２３４の温度を調整する例について説明したが、本開示はこれに限定されるものではない。例えば、図１に示す様に、ガス供給部２３４に、熱電対２９０を埋め込み、熱電対２９０に接続された温度測定部２９１によって、ガス供給部２３４の温度を測定可能に構成するようにしてもよい。この様に構成し、ガス供給部２３４の温度を測定し、測定した温度データに基づいて、各部をフィードバック制御するようにしてもよい。このようなフィードバック制御により、ガス供給部２３４の温度を精密に制御することが可能となる。また、このような制御により、ガス供給部２３４の温度のオーバーシュートの発生等による温度調整時間の長時間化を抑制することも可能となる。
上述の態様では、バッファ空間２３３に、加熱された不活性ガスや、還元性のガス、熱伝導率の高いガスのうち１つ以上を供給可能な構成について説明したが、本開示はこの構成に限定されるものではない。例えば、図５に示す様に、共通ガス供給管２４２に、ガス供給管２３６を接続した構成としても良い。この様に構成することにより、上述の態様で述べた効果の内、少なくとも一部の効果を得ることができる。また、基板処理装置の構造を簡素化することができ、メンテナンスが容易となり、さらに、装置コストを低減することも可能となる。
上述の態様では、成膜処理を行う場合について説明したが、本開示はこれに限定されるものではない。例えば、処理容器２０２内のクリーニングを行う場合にも、上述の態様の一部を適用することができる。クリーニングを行う場合は、処理容器２０２内に製品用のウエハ２００を搬入することなく、クリーニング処理前に、例えば、ステップｇ、ステップｂ、ステップｄを行い、クリーニング処理後に、ステップｈを行うようにすればよい。なお、クリーニング処理においては、ガス供給管２４５ａより、クリーニングガスとして、フッ素（Ｆ２）ガス等のＦ含有ガスを供給すればよい。この場合においても、上述の態様で述べた効果のうち、少なくとも一部の効果を得ることができる。なお、クリーニング処理前に行うステップｄにより、ガス供給部２３４の腐食やクリーニングダメージを抑制することも可能となる。また、クリーニング処理後に行うステップｈにより、処理容器２０２内の残留フッ素を除去することも可能となる。
＜本開示の好ましい態様＞
以下、本開示の好ましい態様について付記する。
（付記１）
（ａ）処理容器内へ基板を搬入する工程と、
（ｂ）第１ガス供給ラインに設けられた第１加熱部を通過させることにより加熱させた第１ガスを、ガス供給部を介して前記基板に対して供給し、前記基板を加熱する工程と、
（ｃ）前記第１ガス供給ラインとは異なる第２ガス供給ラインを流れる第２ガスを、前記ガス供給部を介して、前記処理容器内の基板載置部上に載置させた前記基板に対して供給する工程と、
（ｄ）（ｂ）と（ｃ）との間に、前記ガス供給部に対して、前記第１ガスよりも温度の低い第３ガスを供給し、前記ガス供給部の温度を低下させる工程と、
を有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、
（ｂ）では、前記基板を前記基板載置部上に載置することなく浮かせた状態で保持し、前記基板載置部に設けられた第２加熱部により前記基板を裏面側から加熱する。
（付記３）
付記１または２に記載の方法であって、
（ｅ）（ｃ）の前に、前記基板を前記基板載置部上に載置した状態で保持し、前記第２加熱部で加熱された前記基板載置部からの熱伝導により前記基板を裏面側から加熱する工程を、更に有する。
（付記４）
付記１～３のいずれか１項に記載の方法であって、
（ｂ）では、前記基板載置部に設けられた第２加熱部により、前記ガス供給部を加熱する。
（付記５）
付記１～４のいずれか１項に記載の方法であって、
（ｆ）（ａ）の前に、前記基板載置部に設けられた第２加熱部により前記ガス供給部を加熱する工程を、更に有する。
（付記６）
付記５に記載の方法であって、
（ｆ）における前記ガス供給部と前記基板載置部との距離を、（ｃ）における前記ガス供給部と前記基板載置部との距離よりも近づける（短くする）。
（付記７）
付記１～６のいずれか１項に記載の方法であって、
（ｄ）では、前記第１ガス供給ラインとは異なる第３ガス供給ラインから、前記第３ガスを、前記ガス供給部に対して供給する。
（付記８）
付記１～７のいずれか１項に記載の方法であって、
（ｄ）では、前記第３ガス供給ラインから、前記第１ガス供給ラインを介して、前記第３ガスを、前記ガス供給部に対して供給する。
（付記９）
付記１～８のいずれか１項に記載の方法であって、
（ｄ）では、前記第３ガス供給ラインから、前記第１ガス供給ラインを介さずに、前記第３ガスを、前記ガス供給部に対して供給する。
（付記１０）
付記１～９のいずれか１項に記載の方法であって、
（ｄ）では、（ｂ）において所定の温度に設定した前記第１加熱部の温度状態を維持する。
（付記１１）
付記１～１０のいずれか１項に記載の方法であって、
（ｂ）では、前記ガス供給部に設けられたバッファ空間内に供給された前記第１ガスを、前記バッファ空間を介して前記基板に対して供給し、
（ｄ）では、前記バッファ空間内に供給された前記第３ガスを、前記基板に対して供給することなく前記ガス供給部に設けられた排気部から排気する。
（付記１２）
付記１～１１のいずれか１項に記載の方法であって、
（ｂ）では、前記ガス供給部に設けられ、前記第１ガス供給ラインと連通する第１ガス供給口を介して、前記第１ガスを前記基板に対して供給し、
（ｃ）では、前記ガス供給部に設けられ、前記第２ガス供給ラインと連通する第２ガス供給口を介して、前記第２ガスを前記基板に対して供給する。
（付記１３）
付記１～１２のいずれか１項に記載の方法であって、
（ｇ）（ａ）と（ｂ）との間に、前記処理容器内に設けられた移載室内に前記基板を収容した状態で、第４ガス供給ラインに設けられた第４加熱部を通過させることにより加熱させた第４ガスを前記基板に対して供給し、前記基板を加熱する工程を、更に有する。
（付記１４）
付記１～１３のいずれか１項に記載の方法であって、
（ｈ）（ｃ）の後に、前記基板に対して前記第３ガスを供給し、前記基板を冷却する工程を、更に有する。
（付記１５）
付記１～１４のいずれか１項に記載の方法であって、
前記ガス供給部は、前記基板の上面に対して対向するように構成され、
（ｂ）では、前記基板の外周側に供給される第１ガスの温度を、前記基板の中心側に供給される第１ガスの温度よりも高くする。
（付記１６）
付記１～１５のいずれか１項に記載の方法であって、
前記ガス供給部には、前記第１ガスを通過させて前記基板に供給させる供給口が設けられており、
（ｂ）では、前記基板に対して中心側と外周側とで、前記供給口の数と大きさのうち、少なくともいずれか１つが異なるように構成された前記ガス供給部を介して、前記第１ガスを前記基板に供給する。
（付記１７）
付記１～１６のいずれか１項に記載の方法であって、
（ｂ）では、前記第１ガスとして、Ｎ２ガス、Ｈ２ガス、Ｈｅガスガスのうち、少なくともいずれか１つを用いる。
（付記１８）
付記１４～１７のいずれか１項に記載の方法であって、
（ｈ）では、前記第３ガスとして、Ｎ２ガス、Ｈ２ガス、Ｈｅガス、希釈したＨ２ガス、活性化させたＨ２ガスのうち、少なくともいずれか１つを用いる。
（付記１９）
付記１～１８のいずれか１項に記載の方法であって、
前記第１ガスおよび前記第３ガスとして、不活性ガスを用い、前記第２ガスとして処理ガス（反応性ガス）を用いる。
（付記２０）
付記１～１９のいずれか１項に記載の方法であって、
前記第１ガスおよび前記第３ガスとして、同じガス（同一のガス種、分子構造が同一であるガス）を用いる。
（付記２１）
本開示の他の態様によれば、
基板を収容する処理容器と、
前記処理容器内へ前記基板を搬送する搬送機構と、
前記処理容器内で前記基板を載置する基板載置部と、
前記処理容器内の前記基板に対してガスを供給するガス供給部と、
第１加熱部を有し、前記ガス供給部を介して第１ガスを供給する第１ガス供給ラインと、
前記ガス供給部を介して第２ガスを供給する第２ガス供給ラインと、
前記ガス供給部に対して第３ガスを供給する第３ガス供給ラインと、
前記処理容器内において、付記１の各処理（各工程）を行わせるように、前記搬送機構、前記第１ガス供給ライン、前記第２ガス供給ラインおよび前記第３ガス供給ラインを制御することが可能なよう構成される制御部と、
を備える基板処理装置が提供される。
（付記２２）
本開示の更に他の態様によれば、
付記１の各手順（各工程）をコンピュータによって基板処理装置に実行させるプログラム、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。
２８０ コントローラ（制御部）
２００ ウエハ（基板）
２０２ 処理容器
２１２ 基板載置台
２１３，２４８ｅ，２５９ｅ ヒータ
２３４ ガス供給部
２４８ 第１ガス供給系
２４３，２４４ 第２ガス供給系

Claims (23)

  1. （ａ）処理容器内へ基板を搬入する工程と、
    （ｂ）第１ガス供給ラインに設けられた第１加熱部を通過させることにより加熱させた第１ガスを、ガス供給部を介して前記基板に対して供給し、前記基板を加熱する工程と、
    （ｃ）前記第１ガス供給ラインとは異なる第２ガス供給ラインを流れる第２ガスを、前記ガス供給部を介して、前記処理容器内の基板載置部上に載置させた前記基板に対して供給する工程と、
    （ｄ）（ｂ）と（ｃ）との間に、前記ガス供給部に対して、前記第１ガスよりも温度の低い第３ガスを供給し、前記ガス供給部の温度を低下させる工程と、
    を有する半導体装置の製造方法。
  2. （ｂ）では、前記基板を前記基板載置部上に載置することなく浮かせた状態で保持し、前記基板載置部に設けられた第２加熱部により前記基板を裏面側から加熱する請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
  3. （ｅ）（ｃ）の前に、前記基板を前記基板載置部上に載置した状態で保持し、前記第２加熱部で加熱された前記基板載置部からの熱伝導により前記基板を裏面側から加熱する工程を、更に有する請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
  4. （ｂ）では、前記基板載置部に設けられた第２加熱部により、前記ガス供給部を加熱する請求項１～３のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
  5. （ｆ）（ａ）の前に、前記基板載置部に設けられた第２加熱部により前記ガス供給部を加熱する工程を、更に有する請求項１～４のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
  6. （ｆ）における前記ガス供給部と前記基板載置部との距離を、（ｃ）における前記ガス供給部と前記基板載置部との距離よりも近づける請求項５に記載の半導体装置の製造方法。
  7. （ｄ）では、前記第１ガス供給ラインとは異なる第３ガス供給ラインから、前記第３ガスを、前記ガス供給部に対して供給する請求項１～６のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
  8. （ｄ）では、前記第３ガス供給ラインから、前記第１ガス供給ラインを介して、前記第３ガスを、前記ガス供給部に対して供給する請求項７に記載の半導体装置の製造方法。
  9. （ｄ）では、前記第３ガス供給ラインから、前記第１ガス供給ラインを介さずに、前記第３ガスを、前記ガス供給部に対して供給する請求項７に記載の半導体装置の製造方法。
  10. （ｄ）では、（ｂ）において所定の温度に設定した前記第１加熱部の温度状態を維持する請求項１～９のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
  11. （ｂ）では、前記ガス供給部に設けられたバッファ空間内に供給された前記第１ガスを、前記バッファ空間を介して前記基板に対して供給し、
    （ｄ）では、前記バッファ空間内に供給された前記第３ガスを、前記基板に対して供給することなく前記ガス供給部に設けられた排気部から排気する請求項１～１０のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
  12. （ｂ）では、前記ガス供給部に設けられ、前記第１ガス供給ラインと連通する第１ガス供給口を介して、前記第１ガスを前記基板に対して供給し、
    （ｃ）では、前記ガス供給部に設けられ、前記第２ガス供給ラインと連通する第２ガス供給口を介して、前記第２ガスを前記基板に対して供給する請求項１～１１のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
  13. （ｇ）（ａ）と（ｂ）との間に、前記処理容器内に設けられた移載室内に前記基板を収容した状態で、第４ガス供給ラインに設けられた第４加熱部を通過させることにより加熱させた第４ガスを前記基板に対して供給し、前記基板を加熱する工程を、
    更に有する請求項１～１２のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
  14. （ｈ）（ｃ）の後に、前記基板に対して前記第３ガスを供給し、前記基板を冷却する工程を、更に有する請求項１～１３のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
  15. 前記ガス供給部は、前記基板の上面に対して対向するように構成され、
    （ｂ）では、前記基板の外周側に供給される第１ガスの温度を、前記基板の中心側に供給される第１ガスの温度よりも高くする請求項１～１４のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
  16. 前記ガス供給部には、前記第１ガスを通過させて前記基板に供給させる供給口が設けられており、
    （ｂ）では、前記基板に対して中心側と外周側とで、前記供給口の数と大きさのうち、少なくともいずれか１つが異なるように構成された前記ガス供給部を介して、前記第１ガスを前記基板に供給する請求項１～１５のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
  17. （ｂ）では、前記第１ガスとして、Ｎ２ガス、Ｈ２ガス、Ｈｅガスのうち、少なくともいずれか１つを用いる請求項１～１６のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
  18. （ｈ）では、前記第３ガスとして、Ｎ２ガス、Ｈ２ガス、Ｈｅガス、希釈したＨ２ガス、活性化させたＨ２ガスのうち、少なくともいずれか１つを用いる請求項１４～１７のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
  19. 前記第１ガスおよび前記第３ガスとして、不活性ガスを用い、前記第２ガスとして反応性ガスを用いる請求項１～１８のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
  20. 前記第１ガスおよび前記第３ガスとして、分子構造が同一であるガスを用いる請求項１～１９のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
  21. 基板を収容する処理容器と、
    前記処理容器内へ前記基板を搬送する搬送機構と、
    前記処理容器内で前記基板を載置する基板載置部と、
    前記処理容器内の前記基板に対してガスを供給するガス供給部と、
    第１加熱部を有し、前記ガス供給部を介して第１ガスを供給する第１ガス供給ラインと、
    前記ガス供給部を介して第２ガスを供給する第２ガス供給ラインと、
    前記ガス供給部に対して第３ガスを供給する第３ガス供給ラインと、
    前記処理容器内において、（ａ）前記処理容器内へ基板を搬入する処理と、（ｂ）前記第１ガス供給ラインに設けられた前記第１加熱部を通過させることにより加熱させた前記第１ガスを、前記ガス供給部を介して前記基板に対して供給し、前記基板を加熱する処理と、（ｃ）前記第１ガス供給ラインとは異なる前記第２ガス供給ラインを流れる第２ガスを、前記ガス供給部を介して、前記基板載置部上に載置させた前記基板に対して供給する処理と、（ｄ）（ｂ）と（ｃ）との間に、前記ガス供給部に対して、前記第１ガスよりも温度の低い第３ガスを供給し、前記ガス供給部の温度を低下させる処理と、を行わせるように、前記搬送機構、前記第１ガス供給ライン、前記第２ガス供給ラインおよび前記第３ガス供給ラインを制御することが可能なよう構成される制御部と、
    を備える基板処理装置。
  22. （ａ）処理容器内へ基板を搬入させる手順と、
    （ｂ）第１ガス供給ラインに設けられた第１加熱部を通過させることにより加熱させた第１ガスを、ガス供給部を介して前記基板に対して供給し、前記基板を加熱させる手順と、
    （ｃ）前記第１ガス供給ラインとは異なる第２ガス供給ラインを流れる第２ガスを、前記ガス供給部を介して、前記処理容器内の基板載置部上に載置させた前記基板に対して供給させる手順と、
    （ｄ）（ｂ）と（ｃ）との間に、前記ガス供給部に対して、前記第１ガスよりも温度の低い第３ガスを供給し、前記ガス供給部の温度を低下させる手順と、
    をコンピュータによって基板処理装置に実行させるプログラム。
  23. （ａ）処理容器内へ基板を搬入する工程と、
    （ｂ）第１ガス供給ラインに設けられた第１加熱部を通過させることにより加熱させた第１ガスを、ガス供給部を介して前記基板に対して供給し、前記基板を加熱する工程と、
    （ｃ）前記第１ガス供給ラインとは異なる第２ガス供給ラインを流れる第２ガスを、前記ガス供給部を介して、前記処理容器内の基板載置部上に載置させた前記基板に対して供給する工程と、
    （ｄ）（ｂ）と（ｃ）との間に、前記ガス供給部に対して、前記第１ガスよりも温度の低い第３ガスを供給し、前記ガス供給部の温度を低下させる工程と、
    を有する基板処理方法。
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