JP7317083B2 - 半導体装置の製造方法、基板処理装置、プログラム及び基板処理方法 - Google Patents

Description

本開示は、半導体装置の製造方法、基板処理装置、プログラム及び基板処理方法に関する。

半導体装置（デバイス）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、基板上の膜を処理することがある（例えば特許文献１）。

特開２０１２―５４５３６号公報

上述した構成の基板処理装置において、膜処理を行うと、処理容器内に堆積物が付着することがある。そのため、膜処理を行った後、処理容器内へクリーニングガスを供給し、処理容器内に付着した堆積物を除去するクリーニング処理が行われることがある。

ところが、高温で膜処理を行った後に、高温のままクリーニング処理を行うと、不具合を起こす箇所がある。このため、膜処理後のクリーニング処理を行う前に、処理容器内を所望の温度に下げる必要がある。そうすると、ダウンタイムが長くなり、装置の稼働率に影響が出てしまう。

本開示は、ダウンタイムを短縮して、装置の稼働率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、
基板支持部に基板を支持した状態で、前記基板を第一温度まで加熱すると共に、前記基板支持部を内包した処理容器内に処理ガスを供給する処理ガス供給工程と、
前記処理ガス供給工程の後に、前記処理容器に備えられた冷媒流路に不活性ガス若しくは空気を所定時間供給することにより、前記処理容器に備えられ、前記第一温度の状態でクリーニングガスを供給すると不具合を生じる低温部を、前記第一温度よりも低い第二温度まで降温する降温工程と、
前記降温工程の後、前記処理容器内にクリーニングガスを供給して、前記低温部をクリーニングするクリーニング工程と、
を有する技術が提供される。

本開示によれば、ダウンタイムを短縮して、装置の稼働率を向上させることができる。

本開示の一実施形態に係る基板処理装置の概略構成例を示す説明図である。 本開示の一実施形態に係る基板処理装置の処理容器の概略構成の一例を模式的に示す説明図である。 本開示の一実施形態に係る基板処理装置の制御部の構成を説明するためのブロック図である。 本開示の一実施形態に係る基板処理工程の概要を示すフロー図である。 図４の基板処理工程における成膜工程の詳細を示すフロー図である。

（１）基板処理装置の構成
以下、実施形態について、図面を用いて説明する。ただし、以下の説明において、同一構成要素には同一符号を付し繰り返しの説明を省略することがある。なお、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本開示の解釈を限定するものではない。

図１は半導体デバイスの製造方法を実施するための枚葉式基板処理装置（以下単に、基板処理装置１０という）の上面断面図である。本実施形態にかかるクラスタ型の基板処理装置１０の搬送装置は、真空側と大気側とに分かれている。また、基板処理装置１０では、基板としてのウエハ２００を搬送するキャリヤとして、ＦＯＵＰ（Ｆｒｏｎｔ Ｏｐｅｎｉｎｇ Ｕｎｉｆｉｅｄ Ｐｏｄ：以下、ポッドという。）１００が使用されている。

（真空側の構成）
図１に示されているように、基板処理装置１０は、真空状態などの大気圧未満の圧力（負圧）に耐え得る第１搬送室１０３を備えている。第１搬送室１０３の筐体１０１は平面視が例えば五角形であり、上下両端が閉塞した箱形状に形成されている。

第１搬送室１０３内には、ウエハ２００を移載する第１基板移載機１１２が設けられている。

筐体１０１の五枚の側壁のうち前側（図１中の下方側）に位置する側壁には、予備室（ロードロック室）１２２，１２３がそれぞれゲートバルブ１２６，１２７を介して連結されている。予備室１２２，１２３は、ウエハ２００を搬入する機能とウエハ２００を搬出する機能とを併用可能に構成され、それぞれ負圧に耐え得る構造で構成されている。

第１搬送室１０３の筐体１０１の五枚の側壁のうち後ろ側（背面側、図１中の上方側）に位置する四枚の側壁には、ウエハ２００に所望の処理を行う処理モジュールＰＭ１～ＰＭ４となる処理容器２０２ａ～２０２ｄがゲートバルブ７０ａ，７０ｂ，７０ｃ，７０ｄを介してそれぞれ隣接して連結されている。

（大気側の構成）
予備室１２２，１２３の前側には、大気圧下の状態でウエハ２００を搬送することができる第２搬送室１２１がゲートバルブ１２８、１２９を介して連結されている。第２搬送室１２１には、ウエハ２００を移載する第２基板移載機１２４が設けられている。

第２搬送室１２１の左側にはノッチ合わせ装置１０６が設けられている。なお、ノッチ合わせ装置１０６は、オリエンテーションフラット合わせ装置であってもよい。

第２搬送室１２１の筐体１２５の前側には、ウエハ２００を第２搬送室１２１に対して搬入搬出するための基板搬入出口１３４と、ポッドオープナ１０８と、が設けられている。基板搬入出口１３４を挟んでポッドオープナ１０８と反対側、すなわち筐体１２５の外側には、ロードポート（ＩＯステージ）１０５が設けられている。ポッドオープナ１０８は、ポッド１００のキャップ１００ａを開閉すると共に基板搬入出口１３４を閉塞可能なクロージャを備えている。ロードポート１０５に載置されたポッド１００のキャップ１００ａを開閉することにより、ポッド１００に対するウエハ２００の出し入れを可能にする。また、ポッド１００は図示しない工程内搬送装置（ＯＨＴなど）によって、ロードポート１０５に対して、供給および排出されるようになっている。

（２）処理モジュールの構成
次に、各処理モジュールＰＭ１～ＰＭ４における処理容器２０２ａ～２０２ｄの構成について説明する。

各処理モジュールＰＭ１～ＰＭ４は、枚葉式の基板処理装置として機能するものであり、それぞれが処理容器２０２ａ～２０２ｄを備えて構成されている。各処理容器２０２ａ～２０２ｄは、いずれの処理モジュールＰＭ１～ＰＭ４においても同様に構成され、処理容器２０２として具体的な構成を説明する。

図２は、基板処理装置１０の処理容器２０２の概略構成の一例を模式的に示す説明図である。

（処理容器）
処理容器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で形成された上部容器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形成された下部容器２０２２とで構成されている。処理容器２０２内には、上方側（後述する基板載置台２１２よりも上方の空間）に、ウエハ２００を処理する処理空間（処理室）２０１が形成されており、その下方側で下部容器２０２２に囲まれた空間に搬送空間２０３が形成されている。

下部容器２０２２の底部には、リフトピン２０７が複数設けられている。

処理容器２０２の一部である下部容器２０２２の側面（側壁）には、ゲートバルブ２０５（前述の７０ａ～７０ｄに相当）に隣接した基板搬入出口２０６が設けられている。ウエハ２００は、基板搬入出口２０６を介して、搬送空間２０３に搬入されるように構成されている。ゲートバルブ２０５の周囲には密閉部材であるＯリング２０９ａが設けられている。ゲートバルブ２０５は、基板搬入出口２０６を開閉する弁体２０５ａと、弁体２０５ａを支持するシャフト２０５ｂにより構成されている。言い換えると、基板搬入出口２０６には、弁体２０５ａ及びシャフト２０５ｂを備えたゲートバルブ２０５が隣接されている。シャフト２０５ｂ及び弁体２０５ａを昇降させることにより、基板搬入出口２０６は開閉されるよう構成されている。

また、処理容器２０２の一部である上部容器２０２１の側面（側壁）には、処理容器２０２の外部から、処理容器２０２の内部である処理空間２０１が視認できるビューポート３００が設けられている。ビューポート３００の周囲には密閉部材であるＯリング２０９ｂが設けられている。なお、ビューポート３００は、処理空間２０１内を視認（確認）することができればよく、例えば上部容器２０２１の上壁に設けられてもよい。

（基板載置台）
処理空間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を載置する載置面２１１と、載置面２１１を表面に持つ基板載置台２１２と、基板載置台２１２に内包された加熱部としてのヒータ２１３と、を主に有する。基板載置台２１２には、リフトピン２０７が貫通する貫通孔２１４が、リフトピン２０７と対応する位置にそれぞれ設けられている。

基板載置台２１２は、シャフト２１７によって支持される。シャフト２１７は、下部容器２０２２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、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、これにより処理空間２０１内は気密に保持されている。

基板載置台２１２は、ウエハ２００の搬送時には、載置面２１１が基板搬入出口２０６の位置（ウエハ搬送位置）となるように下降し、ウエハ２００の処理時には、ウエハ２００が処理空間２０１内の処理位置（ウエハ処理位置）まで上昇する。

具体的には、基板載置台２１２をウエハ搬送位置まで下降させた時には、リフトピン２０７の上端部が載置面２１１の上面から突出して、リフトピン２０７がウエハ２００を下方から支持するようになっている。また、基板載置台２１２をウエハ処理位置まで上昇させたときには、リフトピン２０７は載置面２１１の上面から埋没して、載置面２１１がウエハ２００を下方から支持するように構成されている。

（シャワーヘッド）
処理空間２０１の上部（ガス供給方向上流側）には、ガス分散機構としてのシャワーヘッド２３０が設けられている。シャワーヘッド２３０は、例えば上部容器２０２１に設けられた穴２０２１ａに挿入される。

シャワーヘッドの蓋２３１は、例えば導電性および熱伝導性のある金属で形成されている。蓋２３１と上部容器２０２１との間にはブロック２３３が設けられ、そのブロック２３３が蓋２３１と上部容器２０２１との間を絶縁し、かつ、断熱している。また、蓋２３１とブロック２３３の間には、密閉部材であるＯリング２０９ｃが設けられている。

また、シャワーヘッドの蓋２３１には、第一分散機構としてのガス供給管２４１が挿入される貫通孔２３１ａが設けられている。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ためのもので、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。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。そして、後述するガス供給部（供給系）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、後述するガス供給部（供給系）から供給されるガスを分散させるための第二分散機構としての分散板２３４を備えている。この分散板２３４の上流側がシャワーヘッドバッファ室２３２であり、下流側が処理空間２０１である。分散板２３４には、複数の貫通孔２３４ａが設けられている。分散板２３４は、載置面２１１と対向するように、その載置面２１１の上方側に配置されている。したがって、シャワーヘッドバッファ室２３２は、分散板２３４に設けられた複数の貫通孔２３４ａを介して、処理空間２０１と連通することになる。また、蓋２３１と分散板２３４の間には、密閉部材であるＯリング２０９ｄが設けられている。

シャワーヘッドバッファ室２３２には、ガス供給管２４１が挿入される貫通孔２３１ａを有する。

（ガス供給系）
シャワーヘッド２３０の蓋２３１に設けられた貫通孔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、管の内部で連通している。そして、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。

共通ガス供給管２４２には、第一ガス供給管２４３ａ、第二ガス供給管２４４ａ、第三ガス供給管２４５ａが接続されている。このうち、第二ガス供給管２４４ａは、リモートプラズマユニット２４４ｅを介して共通ガス供給管２４２に接続されてもよい。なお図２においては、第二ガス供給管２４４ａはリモートプラズマユニット２４４ｅを介して共通ガス供給管２４２に接続されているが、リモートプラズマユニット２４４ｅを設けない場合は、第二ガス供給管２４４ａと共通ガス供給管２４２とを直接接続するよう構成する。

第一ガス供給管２４３ａを含む第一ガス供給系２４３からは主に第一元素含有ガスが供給され、第二ガス供給管２４４ａを含む第二ガス供給系２４４からは主に第二元素含有ガスが供給される。第三ガス供給管２４５ａを含む第三ガス供給系２４５からは、ウエハ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内や処理空間２０１内をクリーニングする際はクリーニングガスが主に供給される。

（第一ガス供給系）
第一ガス供給管２４３ａには、上流方向から順に、第一ガス供給源２４３ｂ、流量制御器（流量制御部）であるマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２４３ｃ、および、開閉弁であるバルブ２４３ｄが設けられている。そして、第一ガス供給管２４３ａからは、第一元素を含有するガス（以下、「第一元素含有ガス」という。）が、第一ガス供給源２４３ｂ、ＭＦＣ２４３ｃ、バルブ２４３ｄ、共通ガス供給管２４２を介して、シャワーヘッド２３０内に供給される。

第一元素含有ガスは、処理ガスの一つであり、原料ガスとして作用するものである。ここで、第一元素は、例えばシリコン（Ｓｉ）である。すなわち、第一元素含有ガスは、例えばシリコン含有ガスである。なお、第一元素含有ガスは、常温常圧で固体、液体および気体のいずれであってもよい。第一元素含有ガスが常温常圧で液体の場合は、第一ガス供給源２４３ｂとＭＦＣ２４３ｃとの間に、図示しない気化器を設ければよい。ここでは、第一元素含有ガスを気体として説明する。

第一ガス供給管２４３ａのバルブ２４３ｄよりも下流側には、第一不活性ガス供給管２４６ａの下流端が接続されている。第一不活性ガス供給管２４６ａには、上流方向から順に、不活性ガス供給源２４６ｂ、流量制御器（流量制御部）であるマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２４６ｃ、および、開閉弁であるバルブ２４６ｄが設けられている。そして、第一不活性ガス供給管２４６ａからは、不活性ガスが、不活性ガス供給源２４６ｂ、ＭＦＣ２４６ｃ、バルブ２４６ｄ、第一ガス供給管２４３ａ、共通ガス供給管２４２を介して、シャワーヘッド２３０内に供給される。

ここで、不活性ガスは、第一元素含有ガスのキャリアガスとして作用するもので、第一元素とは反応しないガスを用いることが好ましい。具体的には、例えば、窒素（Ｎ_２）ガスを用いることができる。なお、不活性ガスとしては、Ｎ_２ガスのほか、例えばヘリウム（Ｈｅ）ガス、ネオン（Ｎｅ）ガス、アルゴン（Ａｒ）ガス等の希ガスを用いることができる。

主に、第一ガス供給管２４３ａ、ＭＦＣ２４３ｃ、バルブ２４３ｄにより、第一ガス供給系（「シリコン含有ガス供給系」ともいう）２４３が構成される。また、主に、第一不活性ガス供給管２４６ａ、ＭＦＣ２４６ｃおよびバルブ２４６ｄにより、第一不活性ガス供給系が構成される。なお、第一ガス供給系２４３は、第一ガス供給源２４３ｂ、第一不活性ガス供給系を含めて考えてもよい。また、第一不活性ガス供給系は、不活性ガス供給源２３６ｂ、第一ガス供給管２４３ａを含めて考えてもよい。このような第一ガス供給系２４３は、処理ガスの一つである原料ガスを供給するものであることから、処理ガス供給系（「処理ガス供給部」ともいう）の一つに該当することになる。

（第二ガス供給系）
第二ガス供給管２４４ａには、下流にリモートプラズマユニット２４４ｅが設けられている。上流には、上流方向から順に、第二ガス供給源２４４ｂ、流量制御器（流量制御部）であるマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２４４ｃ、および、開閉弁であるバルブ２４４ｄが設けられている。そして、第二ガス供給管２４４ａからは、第二元素を含有するガス（以下、「第二元素含有ガス」という。）が、第二ガス供給源２４４ｂ、ＭＦＣ２４４ｃ、バルブ２４４ｄ、リモートプラズマユニット２４４ｅ、共通ガス供給管２４２を介して、シャワーヘッド２３０内に供給される。

第二元素含有ガスをプラズマ状態としてウエハ２００上に供給する場合、リモートプラズマユニット２４４ｅを稼働させ、第二元素含有ガスをプラズマ状態とする。

第二元素含有ガスは、処理ガスの一つであり、反応ガスまたは改質ガスとして作用するものである。ここで、第二元素含有ガスは、第一元素と異なる第二元素を含有する。第二元素としては、例えば、酸素（Ｏ）、窒素（Ｎ）、炭素（Ｃ）のいずれか一つである。本実施形態では、第二元素含有ガスは、例えば窒素含有ガスであるとする。具体的には、窒素含有ガスとして、アンモニア（ＮＨ_３）ガスが用いられる。

第二ガス供給管２４４ａのバルブ２４４ｄよりも下流側には、第二不活性ガス供給管２４７ａの下流端が接続されている。第二不活性ガス供給管２４７ａには、上流方向から順に、不活性ガス供給源２４７ｂ、流量制御器（流量制御部）であるマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２４７ｃ、および、開閉弁であるバルブ２４７ｄが設けられている。そして、第二不活性ガス供給管２４７ａからは、不活性ガスが、不活性ガス供給源２４７ｂ、ＭＦＣ２４７ｃ、バルブ２４７ｄ、第二ガス供給管２４４ａ、共通ガス供給管２４２を介して、シャワーヘッド２３０内に供給される。

ここで、不活性ガスは、基板処理工程ではキャリアガスまたは希釈ガスとして作用する。具体的には、例えばＮ_２ガスを用いることができるが、Ｎ_２ガスのほか、例えばＨｅガス、Ｎｅガス、Ａｒガス等の希ガスを用いることもできる。

主に、第二ガス供給管２４４ａ、ＭＦＣ２４４ｃ、バルブ２４４ｄにより、第二ガス供給系２４４（「窒素含有ガス供給系」ともいう）が構成される。また、主に、第二不活性ガス供給管２４７ａ、ＭＦＣ２４７ｃおよびバルブ２４７ｄにより、第二不活性ガス供給系が構成される。なお、第二ガス供給系２４４は、第二ガス供給源２４４ｂ、リモートプラズマユニット２４４ｅ、第二不活性ガス供給系を含めて考えてもよい。また、第二不活性ガス供給系は、不活性ガス供給源２４７ｂ、第二ガス供給管２４４ａ、リモートプラズマユニット２４４ｅを含めて考えてもよい。このような第二ガス供給系２４４は、処理ガスの一つである反応ガスまたは改質ガスを供給するものであることから、処理ガス供給系（「処理ガス供給部」ともいう）の一つに該当することになる。

（第三ガス供給系）
第三ガス供給管２４５ａには、上流方向から順に、第三ガス供給源２４５ｂ、流量制御器（流量制御部）であるマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２４５ｃ、および、開閉弁であるバルブ２４５ｄが設けられている。そして、第三ガス供給管２４５ａからは、クリーニングガスが、第三ガス供給源２４５ｂ、ＭＦＣ２４５ｃ、バルブ２４５ｄ、共通ガス供給管２４２を介して、シャワーヘッド２３０内に供給される。

第三ガス供給管２４５ａのバルブ２４５ｄよりも下流側には、第三不活性ガス供給管２４８ａの下流端が接続されている。第三不活性ガス供給管２４８ａには、上流方向から順に、不活性ガス供給源２４８ｂ、流量制御器（流量制御部）であるマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２４８ｃ、および、開閉弁であるバルブ２４８ｄが設けられている。そして、第三不活性ガス供給管２４８ａからは、不活性ガスが、不活性ガス供給源２４８ｂ、ＭＦＣ２４８ｃ、バルブ２４８ｄ、第三ガス供給管２４５ａ、共通ガス供給管２４２を介して、シャワーヘッド２３０内に供給される。

成膜工程において、不活性ガスが、不活性ガス供給源２４８ｂ、ＭＦＣ２４８ｃ、バルブ２４８ｄ、共通ガス供給管２４２を介して、シャワーヘッド２３０内に供給され、処理容器２０２やシャワーヘッド２３０内に留まったガスをパージするパージガスとして作用する。このような不活性ガスとしては、例えばＮ_２ガスを用いることができるが、Ｎ_２ガスのほか、例えばＨｅガス、Ｎｅガス、Ａｒガス等の希ガスを用いることもできる。

クリーニング工程において、クリーニングガスが、第三ガス供給源２４５ｂ、ＭＦＣ２４５ｃ、バルブ２４５ｄ、共通ガス供給管２４２を介して、シャワーヘッド２３０内に供給され、処理容器２０２やシャワーヘッド２３０内に留まった堆積物をクリーニングするガスとして作用する。このようなクリーニングガスとしては、例えば三フッ化窒素（ＮＦ_３）ガスや三フッ化塩素（ＣｌＦ_３）ガスを用いることができる。

主に、第三ガス供給管２４５ａ、ＭＦＣ２４５ｃ、バルブ２４５ｄにより、第三ガス供給系２４５（「クリーニングガス供給系、クリーニングガス供給部」ともいう）が構成される。また、第三ガス供給系２４５は、第三ガス供給源２４５ｂを含めて考えてもよい。また、主に、第三不活性ガス供給管２４８ａ、ＭＦＣ２４８ｃおよびバルブ２４８ｄにより、第三不活性ガス供給系が構成される。また、第三不活性ガス供給系は、不活性ガス供給源２４８ｂ、第三ガス供給管２４５ａを含めて考えてもよい。また、第三ガス供給系２４５は、第三不活性ガス供給系を含めて考えてもよい。

（ガス排気系）
処理容器２０２の雰囲気を排気する排気系は、処理容器２０２に接続された排気管２６３を有する。具体的には、処理空間２０１に接続される排気管２６３を有する。

排気管２６３は、処理空間２０１の側方に接続される。排気管２６３には、処理空間２０１内を所定の圧力に制御する圧力制御器であるＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）２７６が設けられている。ＡＰＣ２７６は、開度調整可能な弁体（図示せず）を有し、コントローラ５００からの指示に応じて排気管２６３のコンダクタンスを調整する。また、排気管２６３において、ＡＰＣ２７６の上流側と下流側には、それぞれに開閉弁であるバルブ２７５，２７７が設けられている。

さらに、排気管２６３のバルブ２７７の下流側には、真空ポンプ２７８が設けられている。真空ポンプ２７８は、排気管２６３を介して、処理空間２０１の雰囲気を真空排気するよう構成されている。

（３）冷却機構の実装形態
次に、処理容器２０２に設けられる冷却機構について、具体的な態様を説明する。

まず、冷却機構を設ける理由を説明する。
ウエハ２００上に膜を形成する成膜工程においては、ウエハ２００を高温状態にすることが望ましい。高温状態にすることで処理空間２０１に供給されるガスのエネルギーやウエハ２００上での反応状態が、低温（例えば室温）状態に比べて高くなるためである。一方、クリーニング工程については、処理容器２０２内を、成膜工程における温度と比較して低温にすることが望ましい。

具体的には、例えばシャワーヘッド２３０や基板載置台２１２を支持するシャフト２１７等のＳＵＳ等の金属材料で構成された部材には、腐食対策としてフッ化ニッケルコーティング等のコーティングがなされている。また、後述する基板搬入出口２０６やゲートバルブ２０５でも同様に、腐食対策としてフッ化ニッケルコーティングが施される場合がある。高温状態のフッ化ニッケルコーティングにＮＦ_３ガスやＣｌＦ_３ガス等のクリーニングガスを供給すると、クリーニングガスとフッ化ニッケルコーティングとが反応し、コーティングを剥がしてしまう場合がある。これらがパーティクルとなり膜の汚染につながる恐れがある。

また、シャワーヘッド２３０がプラズマ生成用の電極を兼ねる場合、コーティングが剥がれてまばらであると、コーティングのある箇所とコーティングの無い箇所とでプラズマ生成状態が異なるためプラズマ生成がまばらになる。その結果、ウエハ上に均一に膜を形成することが出来なくなる恐れがある。また、コーティングが剥がれてコーティングが無い部分に電力が集中し、異常放電が発生する可能性がある。また、処理ガスによって金属材料の腐食が進み、更にパーティクルが発生する恐れがある。また、コーティングがウエハ２００と平行する面でまばらな場合、ウエハ面内でプラズマ量が不均一となってしまう。シャワーヘッド２３０の貫通孔２３４ａの中で垂直方向にまばらな場合、それぞれの貫通孔２３４ａでプラズマ生成量が異なってしまう。

以上の理由から、高温状態で成膜工程を行った後であって、クリーニング工程を行う前に、高温状態でクリーニングガスを供給すると不具合を生じる箇所を冷却して低温状態に維持することが望ましい。ここで、高温状態で処理を行うと不具合を生じる箇所を低温部と称する。

そこで、処理ガスにより腐食される材質で構成され、処理ガスと接する領域には腐食防止用コーティングが施されたシャワーヘッド２３０やシャフト２１７等の低温部を冷却する降温工程を行う。

続いて、シャワーヘッド２３０やシャフト２１７等の低温部を冷却する冷却機構の具体的構成について、図２を用いて説明する。

シャワーヘッド２３０の蓋２３１の周囲であって、Ｏリング２０９ｃ，２０９ｄの近傍には、配管部３１６が埋設される。具体的には、配管部３１６は、後述するヒータ４１６とＯリング２０９ｃ、ヒータ４１６とＯリング２０９ｄの間に設けられる。また、基板載置台２１２の周囲であって、ヒータ２１３の外周には、配管部３１７が埋設される。また、基板載置台２１２を支持するシャフト２１７の内部には、軸方向に延びる配管部３１８が埋設される。

配管部３１８は往路、復路を有し、それぞれは配管部３１７に接続される。往路側には、後述する供給管３１０と同様の冷媒供給管が接続され、往路に冷媒を供給可能な構成としている。また、復路には後述する排出管３１１と同様の冷媒排出管が接続される。冷媒供給管から供給される冷媒は、配管部３１８の往路、配管部３１７に供給され、配管部３１８の復路を介して、冷媒排出管に排出される。

また、下部容器２０２２の側面（側壁）の、基板搬入出口２０６の周囲上方であって、Ｏリング２０９ａと後述するヒータ４２２の間には、配管部３２２が埋設される。また、基板搬入出口２０６の周囲下方であって、Ｏリング２０９ａと後述するヒータ４１９の間には、配管部３１９が埋設される。すなわち、下部容器２０２２の側面（側壁）に周方向に配管部３１９，３２２が配置され、配管部３１９，３２２の内周側にヒータ４１９，４２２がそれぞれ配置されている。また、ゲートバルブ２０５の弁体２０５ａを支持するシャフト２０５ｂの内部には、軸方向に延びる配管部３２１が埋設される。また、ビューポート３００の周囲であって、Ｏリング２０９ｂと後述するヒータ４２０の間には、配管部３２０が埋設される。

配管部３１６，３１７，３１８，３１９，３２０，３２１，３２２には、それぞれ冷却媒体が供給される。すなわち、配管部３１６，３１７，３１８，３１９，３２０，３２１，３２２は、冷媒流路として用いられる。配管部３１６，３１７，３１８，３１９，３２０，３２１，３２２は、アルミニウム（Ａｌ）等といった熱伝導率が高い金属配管材によって構成される。

なお、この冷却媒体は、後述する第一温度においても冷却する性質を維持可能な媒体である。例えば、不活性ガス又は空気等のガス状の冷却媒体である。従って、第一温度でウエハ２００を処理した後に筐体をすぐに冷却することが可能となる。比較例として、例えば液体状の冷却媒体（例えばガルテン）が存在するが、後述する第一温度（８００℃）では沸騰してしまい、冷却性能が劣化してしまうという問題がある。これに対して、不活性ガス又は空気等のガス状の冷却媒体であれば、第一温度でも冷却性能を維持できるので、高温の状態の筐体を冷却可能であり、したがってダウンタイムを短くすることができる。

蓋２３１の周囲であって、配管部３１６の内側には、加熱部としてのヒータ４１６が埋設される。また、配管部３１７の内側に、ヒータ２１３が配置される。また、基板搬入出口２０６の周囲下方であって、配管部３１９の内側（処理容器２０２内側）には、加熱部としてのヒータ４１９が埋設される。また、基板搬入出口２０６の周囲上方であって、配管部３２２の内側（処理容器２０２内側）には、加熱部としてのヒータ４２２が埋設される。また、ビューポート３００の周囲であって、配管部３２０の内側（処理容器２０２内側）には、加熱部としてのヒータ４２０が埋設される。

配管部３１６，３１７，３１８，３１９，３２０，３２１，３２２は、それぞれ別の配管を介して接続されている。配管部３１９の上流端には、冷却媒体を供給する供給管３１０が接続され、配管部３２２の下流端には、冷却媒体を排出する排出管３１１が接続されている。すなわち、配管部３１６，３１９，３２０，３２１，３２２は、供給管３１０、排出管３１１に連通している。つまり、配管部３１６，３１９，３２０，３２１，３２２を接続して構成された冷媒流路の上流端に冷却媒体を供給する供給管３１０が接続され、冷媒流路の下流端に冷却媒体を処理容器２０２外へ排出する排出管３１１が接続されている。このように供給配管と排気配管とを共通化することにより、部品点数を少なくして、コストを低減させることができる。なお、他の配管部に供給管３１０と排出管３１１をそれぞれ接続してもよく、配管部３１６～３２２を接続して構成された冷媒流路の上流端に冷却媒体を供給する供給管３１０が接続され、冷媒流路の下流端に冷却媒体を処理容器２０２外へ排出する排出管３１１が接続されていればよい。

供給管３１０には、上流側から冷媒ガス供給部３１０ａと開閉弁であるバルブ３１０ｂが設けられている。冷媒ガス供給部３１０ａは、冷媒流路に冷却媒体を供給する。すなわち、供給管３１０は、冷媒流路に冷却媒体を供給する供給配管として用いられる。また、排出管３１１には、開閉弁であるバルブ３１１ｂが設けられ、下流端に真空ポンプ３１１ｃが接続されている。すなわち、冷媒流路には真空ポンプ３１１ｃが接続されている。また、排出管３１１のバルブ３１１ｂの上流側には、分岐路である配管３１２が接続されている。配管３１２には、バルブ３１２ｂが設けられている。すなわち、排出管３１１は、冷媒流路内の冷却媒体を処理容器２０２外へ排出又は真空引きする排気配管として用いられる。

このようにシャワーヘッド２３０やシャフト２１７等の低温部を所定温度以下に冷却することにより、成膜温度である第一温度の状態でクリーニングガスを供給すると不具合を生じる低温部に対する熱影響を低減することができる。

また、降温工程においては、処理容器２０２の壁面、シャワーヘッド２３０、基板載置台２１２、シャフト２１７，２０５ｂ内等に配置された冷媒流路に冷却媒体を供給し、昇温工程においては、これらの冷媒流路が真空引きされ、冷媒流路の内側に配置されたヒータ４１６，４１９，４２０，４２２を用いることで、降温時間及び昇温時間が短縮され、装置の稼働率が改善される。

また、このようにＯリング２０９ａ～２０９ｄ等の近傍に冷媒流路を配置することにより、Ｏリングの劣化を抑制することができる。このため、Ｏリング２０９ａ～２０９ｄも低温部と称することができる。また、基板搬入出口２０６近傍やビューポート３００近傍の処理容器２０２の壁面も低温部と称することができる。

また、配管部３１６，３１７，３１８，３１９，３２０，３２１，３２２の近傍には、配管部３１６，３１７，３１８，３１９，３２０，３２１，３２２の近傍の温度を検出する温度センサ５１６，５１７，５１８，５１９，５２０，５２１がそれぞれ設けられている。

（４）コントローラの構成
次に、制御部（制御手段）としてのコントローラ５００の構成について説明する。

制御部（制御手段）としてのコントローラ５００は、後述の基板処理工程を行うように、上述の各部を制御する。

図３に示すように、コントローラ５００は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）５００ａ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）５００ｂ、記憶装置５００ｃ、Ｉ／Ｏポート５００ｄを備えたコンピュータとして構成されている。ＲＡＭ５００ｂ、記憶装置５００ｃ、Ｉ／Ｏポート５００ｄは、内部バス５００ｅを介して、ＣＰＵ５００ａ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５００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やディスプレイ等の表示装置４７２が接続されている。

記憶装置５００ｃ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５００ｃ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など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。なお、プロセスレシピは、後述する基板処理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、ＲＡＭ５００ｂは、ＣＰＵ５００ａ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５００ｄは、上述のヒータ２１３，４１６，４１９，４２０，４２２、ＭＦＣ２４３ｃ，２４４ｃ，２４５ｃ，２４６ｃ，２４７ｃ，２４８ｃ、バルブ２４３ｄ，２４４ｄ，２４５ｄ，２４６ｄ，２４７ｄ，２４８ｄ，２７５，２７７，３１０ｂ，３１１ｂ，３１２ｂ、ＡＰＣ２７６、真空ポンプ２７８，３１１ｃ、ゲートバルブ２０５、昇降部２１８、第１基板移載機１１２、第２基板移載機１２４、温度センサ５１６，５１７，５１８，５１９，５２０，５２１等に接続されている。

ＣＰＵ５００ａは、記憶装置５００ｃ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５００ｃ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、ＣＰＵ５００ａは、読み出したプロセスレシピの内容に沿うように、ヒータ２１３によるウエハ２００の加熱・冷却動作、ＡＰＣ２７６による圧力調整動作、ＭＦＣ２４３ｃ，２４４ｃ，２４５ｃ，２４６ｃ，２４７ｃ，２４８ｃとバルブ２４３ｄ，２４４ｄ，２４５ｄ，２４６ｄ，２４７ｄ，２４８ｄによる処理ガスの流量調整動作、昇降部２１８による基板支持部２１０の上下回転動作、温度センサ５１６，５１７，５１８，５１９，５２０，５２１、バルブ３１０ｂ，３１１ｂ，３１２ｂ、真空ポンプ３１１ｃによる冷却媒体の冷媒流路への供給排出動作、真空排気動作、ヒータ４１６，４１９，４２０，４２２による処理容器２０２内の昇温・降温動作等を制御するように構成されている。

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（ＵＳＢ Ｆｌａｓｈ Ｄｒｉｖｅ）やメモリカード等の半導体メモリ）１２３を用意し、係る外部記憶装置１２３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１２３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１２３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５００ｃ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５００ｃ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、その両方を含む場合がある。

（５）基板処理工程
次に、半導体製造工程の一工程として、上述した構成の処理容器２０２を用いてウエハ２００上に薄膜を形成する工程について説明する。なお、以下の説明において、基板処理装置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。

ここでは、第一元素含有ガス（第一の処理ガス）として例えばヘキサクロロジシラン（Ｓｉ_２Ｃｌ_６、略称：ＨＣＤＳ）を気化させて得られるシリコン含有ガスを用い、第二元素含有ガス（第二の処理ガス）としてＮＨ_３ガスを用いて、それらを交互に供給することによってウエハ２００上に薄膜として窒化シリコン（ＳｉＮ）膜を形成する例について説明する。

図４は、本開示の一実施形態に係る基板処理工程の概要を示すフロー図である。

（昇温工程：Ｓ１０）
本工程では、基板支持部２１０にウエハ２００が支持されていない状態で、処理容器２０２内を昇温させる。

ここで、処理容器２０２の外側は、高温にならないよう、安全に配慮する必要がある。このため、昇温工程（Ｓ１０）では、コントローラ５００は、配管部３１６，３１９，３２０，３２１，３２２内を真空状態にしたまま、ヒータ４１６，４１９，４２０，４２２，２１３の電源をオンとする。また、バルブ３１０ｂ，３１２ｂを閉状態、バルブ３１１ｂを開状態としたまま、真空ポンプ３１１ｃを稼働させて、配管部３１６，３１９，３２０，３２１，３２２内を真空引きする。すなわち、冷媒流路を真空引きして昇温工程（Ｓ１０）を行う。このため、冷媒流路は真空断熱部として用いられ、処理容器２０２内の熱を処理容器２０２外に放出されないようにすることができる。また、成膜温度である第一温度までの昇温速度を短くすることができる。また、各ヒータはＯリングの内側にあるため、冷媒流路はヒータからの熱伝導を低減することが可能となり、そのためＯリングの劣化を抑制できる。

このとき、昇温工程（Ｓ１０）における載置面２１１とシャワーヘッド２３０との距離は、後述する成膜工程（Ｓ１２）における載置面２１１とシャワーヘッド２３０との距離よりも離間させる。これにより、基板支持部２１０に設けられたヒータ２１３による影響を少なくして、ヒータ２１３による熱から、シャワーヘッド２３０の温度の上昇を抑制することができる。

（基板搬入載置・加熱工程：Ｓ１１）
処理容器２０２においては、先ず、基板載置台２１２をウエハ２００の搬送位置（搬送ポジション）まで下降させることにより、基板載置台２１２の貫通孔２１４にリフトピン２０７を貫通させる。その結果、リフトピン２０７が、基板載置台２１２表面よりも所定の高さ分だけ突出した状態となる。続いて、ゲートバルブ２０５を開いて搬送空間２０３を第１搬送室１０３と連通させる。そして、この第１搬送室１０３か第１基板移載機１１２を用いてウエハ２００を搬送空間２０３に搬入し、リフトピン２０７上にウエハ２００を移載する。これにより、ウエハ２００は、基板載置台２１２の表面から突出したリフトピン２０７上に水平姿勢で支持される。

処理容器２０２内にウエハ２００を搬入したら、第１基板移載機１１２を処理容器２０２の外へ退避させ、ゲートバルブ２０５を閉じて処理容器２０２内を密閉する。その後、基板載置台２１２を上昇させることにより、基板載置台２１２に設けられた載置面２１１上にウエハ２００を載置させ、さらに基板載置台２１２を上昇させることにより、前述した処理空間２０１内の処理位置（基板処理ポジション）までウエハ２００を上昇させる。

ウエハ２００が搬送空間２０３に搬入された後、処理空間２０１内の処理位置まで上昇すると、バルブ２７７とバルブ２７５を開き、処理空間２０１とＡＰＣ２７６の間を連通させるとともに、ＡＰＣ２７６と真空ポンプ２７８の間を連通させる。ＡＰＣ２７６は、排気管２６３のコンダクタンスを調整することで、真空ポンプ２７８による処理空間２０１の排気流量を制御し、処理空間２０１を所定の圧力（例えば１０^－5～１０^－1Ｐａの高真空）に維持する。

このようにして、基板搬入載置・加熱工程（Ｓ１１）では、処理空間２０１内を所定の圧力となるように制御するとともに、ウエハ２００の表面温度が、ウエハ２００を処理する温度であり第一温度である例えば７００℃～１０００℃、具体的には８００℃～９００℃となるようにヒータ２１３を制御する。ここで、第一温度とは、後述する成膜工程（Ｓ１２）において、例えばＳｉＮ膜を形成可能な温度である。なお、本開示における「７００～１０００℃」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、「７００～１０００℃」とは「７００℃以上１０００℃以下」を意味する。他の数値範囲についても同様である。

（成膜工程：Ｓ１２）
次に、成膜工程（Ｓ１２）を行う。以下、図５を参照し、成膜工程（Ｓ１２）について詳細に説明する。なお、成膜工程（Ｓ１２）は、異なる処理ガスを交互に供給する工程を繰り返すサイクリック処理である。

また、成膜工程は、基板支持部２１０にウエハ２００を支持した状態で、ウエハ２００を第一温度まで加熱すると共に、基板支持部２１０を内包した処理容器２０２内に処理ガスを供給するため、処理ガス供給工程とも呼ぶ。

なお、本工程では、処理ガスにより腐食される材質で構成されるシャワーヘッド２３０は、処理ガスと接する領域に腐食防止用コーティングが施された状態である。また、シャフト２１７等の低温部は、シャワーヘッド２３０と同様に、腐食防止用コーティングが施された状態である。

ここで、成膜工程（Ｓ１２）において、コントローラ５００は、バルブ３１０ｂ，３１２ｂを閉状態とし、バルブ３１１ｂを開状態として、真空ポンプ３１１ｃを稼働させて、配管部３１６，３１９，３２０，３２１，３２２内を真空引きする。すなわち、冷媒流路を真空引きして成膜工程（Ｓ１２）を行う。このため、冷媒流路は真空断熱部として用いられ、処理容器２０２内の熱が処理容器２０２外への放出を抑制できる。なお、このときウエハ２００の温度を第一温度に維持できる状態であれば、ヒータ４１６，４１９，４２０，４２２の電源をオフしてもよい。

（第一の処理ガス供給工程：Ｓ２０）
成膜工程（Ｓ１２）では、先ず、第一の処理ガス供給工程（Ｓ２０）を行う。第一の処理ガス供給工程（Ｓ２０）において、第一の処理ガスとして第一元素含有ガスであるシリコン含有ガスを供給する際は、バルブ２４３ｄを開くとともに、シリコン含有ガスの流量が所定流量となるように、ＭＦＣ２４３ｃを調整する。これにより、処理空間２０１内へのシリコン含有ガスの供給が開始される。なお、シリコン含有ガスの供給流量は、例えば１００ｓｃｃｍ以上５０００ｓｃｃｍ以下である。このとき、第三ガス供給系のバルブ２４８ｄを開き、第三ガス供給管２４５ａからＮ_２ガスを供給する。また、第一不活性ガス供給系からＮ_２ガスを流してもよい。また、この工程に先立ち、第三ガス供給管２４５ａからＮ_２ガスの供給を開始していてもよい。

処理空間２０１に供給されたシリコン含有ガスは、ウエハ２００上に供給される。そして、ウエハ２００の表面には、シリコン含有ガスがウエハ２００の上に接触することによって「第一元素含有層」としてのシリコン含有層が形成される。

シリコン含有層は、例えば、処理容器２０２内の圧力、シリコン含有ガスの流量、基板支持部（サセプタ）２１０の温度、処理空間２０１の通過にかかる時間等に応じて、所定の厚さおよび所定の分布で形成される。なお、ウエハ２００上には、予め所定の膜が形成されていてもよい。また、ウエハ２００または所定の膜には、予め所定のパターンが形成されていてもよい。

シリコン含有ガスの供給を開始してから所定時間経過後、バルブ２４３ｄを閉じ、シリコン含有ガスの供給を停止する。シリコン含有ガスの供給時間は、例えば２～２０秒である。

このような第一の処理ガス供給工程（Ｓ２０）では、バルブ２７５およびバルブ２７７が開状態とされ、ＡＰＣ２７６によって処理空間２０１の圧力が所定圧力となるように制御される。

（パージ工程：Ｓ２１）
シリコン含有ガスの供給を停止した後は、第三ガス供給管２４５ａからＮ_２ガスを供給し、処理空間２０１のパージを行う。
このとき、バルブ２７５およびバルブ２７７は開状態とされてＡＰＣ２７６によって処理空間２０１の圧力が所定圧力となるように制御される。これにより、第一の処理ガス供給工程（Ｓ２０）でウエハ２００に結合できなかったシリコン含有ガスは、真空ポンプ２７８により、排気管２６３を介して処理空間２０１から除去される。

パージ工程（Ｓ２１）では、ウエハ２００、処理空間２０１、シャワーヘッドバッファ室２３２での残留シリコン含有ガスを排除するために、大量のパージガスを供給して排気効率を高める。

パージが終了すると、バルブ２７７およびバルブ２７５を開状態とした状態でＡＰＣ２７６による圧力制御を再開する。このときも、第三ガス供給管２４５ａからのＮ_２ガスの供給は継続され、シャワーヘッド２３０および処理空間２０１のパージが継続される。

（第二の処理ガス供給工程：Ｓ２２）
シャワーヘッドバッファ室２３２および処理空間２０１のパージが完了したら、続いて、第二の処理ガス供給工程（Ｓ２２）を行う。第二の処理ガス供給工程（Ｓ２２）では、バルブ２４４ｄを開けて、シャワーヘッド２３０を介して、処理空間２０１内へ第二の処理ガスとして第二元素含有ガスであるＮＨ_３ガスの供給を開始する。このとき、ＮＨ_３ガスの流量が所定流量となるように、ＭＦＣ２４４ｃを調整する。ＮＨ_３ガスの供給流量は、例えば１０００～１００００ｓｃｃｍである。また、第二の処理ガス供給工程（Ｓ２２）においても、第三ガス供給系のバルブ２４８ｄは開状態とされ、第三ガス供給管２４５ａからＮ_２ガスが供給される。このようにすることで、ＮＨ_３ガスが第三ガス供給系に侵入することを防ぐ。

ＮＨ_３ガスは、シャワーヘッド２３０を介して、処理空間２０１内に供給される。供給されたＮＨ_３ガスは、ウエハ２００上のシリコン含有層と反応する。そして、既に形成されているシリコン含有層がＮＨ_３ガスによって改質される。これにより、ウエハ２００上には、例えばシリコン元素および窒素元素を含有する層であるＳｉＮ層が形成されることになる。

ＮＨ_３ガスの供給を開始してから所定時間経過後、バルブ２４４ｄを閉じ、ＮＨ_３ガスの供給を停止する。ＮＨ_３ガスの供給時間は、例えば２～２０秒である。

このような第二の処理ガス供給工程（Ｓ２２）では、第一の処理ガス供給工程（Ｓ２０）と同様に、バルブ２７５およびバルブ２７７が開状態とされ、ＡＰＣ２７６によって処理空間２０１の圧力が所定圧力となるように制御される。

（パージ工程：Ｓ２３）
ＮＨ_３ガスの供給を停止した後は、上述したパージ工程（Ｓ２１）と同様のパージ工程（Ｓ２３）を実行する。パージ工程（Ｓ２３）における各部の動作は、上述したパージ工程（Ｓ２１）と同様であるので、ここでの説明を省略する。

（判定工程：Ｓ２４）
以上の第一の処理ガス供給工程（Ｓ２０）、パージ工程（Ｓ２１）、第二の処理ガス供給工程（Ｓ２２）、パージ工程（Ｓ２３）を１サイクルとして、コントローラ５００は、このサイクルを所定回数（ｎサイクル）実施したか否かを判定する（Ｓ２４）。サイクルを所定回数実施すると、ウエハ２００上には、所望膜厚のＳｉＮ層が形成される。

以上の各工程（Ｓ２０～Ｓ２４）からなる成膜工程（Ｓ１２）の後は、基板搬出工程（Ｓ１３）を実行する。

（基板搬出工程：Ｓ１３）
基板搬出工程（Ｓ１３）では、上述した基板搬入載置・加熱工程（Ｓ１１）と逆の手順にて、処理済みのウエハ２００を処理容器２０２の外へ搬出する。

（判定工程：Ｓ１４）
以上の基板搬入載置・加熱工程（Ｓ１１）、成膜工程（Ｓ１２）、基板搬出工程（Ｓ１３）を１サイクルとして、コントローラ５００は、このサイクルを所定回数（ｍサイクル）実施したか否かを判定する（Ｓ１４）。そして、所定回数（ｍサイクル）実施していない場合には、ステップＳ１１へ戻り、基板搬入載置・加熱工程（Ｓ１１）と同様の手順にて、次に待機している未処理のウエハ２００を処理容器２０２内に搬入する。その後、搬入されたウエハ２００に対しては、成膜工程（Ｓ１２）が実行されることになる。そして、所定回数（ｍサイクル）実施した場合には、次の降温工程（Ｓ１５）を実行する。ここで、上述したサイクルを所定回数（ｍサイクル）実施すると、処理容器２０２内の壁面等には、所望膜厚のＳｉＮ層が形成される。

（降温工程：Ｓ１５）
降温工程（Ｓ１５）では、基板支持部２１０にウエハ２００を支持していない状態で、配管部３１６、３１７，３１８，３１９，３２０，３２１，３２２内に冷却媒体を所定時間供給する。すなわち、冷媒流路に冷却媒体を所定時間供給し、シャワーヘッド２３０やシャフト２１７等の低温部や処理容器２０２内を所定温度まで降温する。

つまり、降温工程では、成膜工程の後に、処理容器２０２に備えられた冷媒流路に冷却媒体を所定時間供給する。これにより、シャワーヘッド２３０やシャフト２１７等の低温部を、第一温度よりも低く、コーティングが劣化しない温度である第二温度まで降温させる。

ここで、降温工程（Ｓ１５）では、コントローラ５００は、ヒータ２１３，４１６，４１９，４２０，４２２の電源をオフとしたまま、バルブ３１０ｂ，３１２ｂを開状態とし、バルブ３１１ｂを閉状態として、冷媒ガス供給部３１０ａから冷却媒体を供給する。冷媒ガス供給部３１０ａから供給された冷却媒体は、供給管３１０、バルブ３１０ｂ、配管部３１９，３１６，３２０，３２１，３２２、排出管３１１、配管３１２、バルブ３１２ｂを介して基板処理装置１０の外へ排出される。すなわち、降温工程では、冷媒ガス供給部３１０ａから冷媒流路に冷却媒体を供給して、配管部３１９，３１６，３１７，３１８，３２０，３２１，３２２近傍を冷却する。このとき、温度センサ５１６～５２１により検出された温度情報に基づいて、処理容器２０２内が第二温度まで降温したら、バルブ３１０ｂ，３１２ｂを閉状態とし、冷媒流路への冷却媒体の供給排出動作を停止する。これにより、クリーニング温度である第二温度までの降温速度を短くすることができる。

このとき、降温工程（Ｓ１５）における載置面２１１とシャワーヘッド２３０との距離は、上述した成膜工程（Ｓ１２）における載置面２１１とシャワーヘッド２３０との距離よりも離間させてもよい。これにより、基板支持部２１０に設けられたヒータ２１３による影響を少なくして、ヒータ２１３による熱または基板載置台２１２に蓄積した熱から、シャワーヘッド２３０の温度の上昇を抑制することができる。

（クリーニング工程：Ｓ１６）
クリーニング工程（Ｓ１６）では、処理容器２０２内にクリーニングガスを供給する。すなわち、基板支持部２１０にウエハ２００が支持されていない状態で、処理容器２０２内にクリーニングガスを供給して、クリーニングする。このとき、例えば処理空間２０１中の温度を１００～５００℃の間、具体的には３００℃～５００℃の間とする。

具体的には、第三ガス供給管２４５ａからクリーニングガスを供給し、シャワーヘッド２３０内や処理容器２０２内のクリーニングを行う。すなわち、クリーニング工程（Ｓ１６）において、バルブ２４５ｄを開くとともに、クリーニングガスの流量が所定流量となるように、ＭＦＣ２４５ｃを調整する。これにより、処理容器２０２内へのクリーニングガスの供給が開始される。このとき、バルブ２７５およびバルブ２７７は開状態とされてＡＰＣ２７６によって処理空間２０１の圧力が所定圧力となるように制御される。これにより、シャワーヘッド２３０内や基板支持部２１０や処理容器２０２の内壁等に堆積された堆積物が、真空ポンプ２７８により、排気管２６３を介して処理空間２０１から除去される。

すなわち、クリーニング工程では、降温工程の後、基板支持部２１０にウエハ２００が支持されていない状態で、処理容器２０２内にクリーニングガスを供給して、シャワーヘッド２３０内やシャフト２１７や処理容器２０２の内壁等をクリーニングする。

ここで、クリーニング工程（Ｓ１６）では、コントローラ５００は、ヒータ４１６，４１９，４２０，４２２の電源をオフとしたまま、バルブ３１０ｂ，３１２ｂを閉状態とし、バルブ３１１ｂを開状態として、真空ポンプ３１１ｃを稼働させて、配管部３１６，３１９，３２０，３２１，３２２内を真空引きする。すなわち、冷媒流路を真空引きしてクリーニング工程（Ｓ１６）を行う。このため、冷媒流路は真空断熱部として用いられる。

（判定工程：Ｓ１７）
クリーニング工程（Ｓ１６）の後、判定工程Ｓ１７を行う。ここでは、次に処理するウエハ２００が存在すれば昇温工程Ｓ１０に移行し、次に処理するウエハ２００が存在しなければ、終了するよう判定する。

［他の実施形態］
以上に、本開示の一実施形態を具体的に説明したが、本開示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、上述した実施形態では、基板処理装置が行う成膜処理において、第一元素含有ガス（第一の処理ガス）としてシリコン含有ガスを用い、第二元素含有ガス（第二の処理ガス）としてＮＨ_３ガスを用いて、それらを交互に供給することによってウエハ２００上にＳｉＮ膜を形成する場合を例に挙げたが、本開示はこれに限定されるものではない。すなわち、成膜処理に用いる処理ガスは、シリコン含有ガスやＮＨ_３ガス等に限られることはなく、他の種類のガスを用いて他の種類の薄膜を形成しても構わない。さらには、３種類以上の処理ガスを用いる場合であっても、これらを交互に供給して成膜処理を行うのであれば、本開示を適用することが可能である。具体的には、第一元素としては、Ｓｉではなく、例えばＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ等、種々の元素であってもよい。また、第二元素としては、Ｎではなく、例えばＯ等であってもよい。

また、上述した実施形態では、配管部３１６～３２２を接続して構成された冷媒流路の上流端に冷却媒体を供給する供給管３１０が接続され、冷媒流路の下流端に冷却媒体を処理容器２０２外へ排出する排出管３１１が接続される場合を用いて説明したが、本開示はこれに限定されるものではなく、配管部３１６～３２２のそれぞれの上流端に、冷却媒体を供給する供給管３１０が接続され、配管部３１６～３２２のそれぞれの下流端に、冷却媒体を排出する排出管３１１が接続されるようにしてもよい。これにより、冷却時間を短縮したり、それぞれの冷媒流路の近傍において冷却と昇温を制御したりすることができる。

また、上述した実施形態では、配管部３１６～３２２を接続して構成された冷媒流路の上流端に冷却媒体を供給する供給管３１０が接続され、冷媒流路の下流端に冷却媒体を処理容器２０２外へ排出する排出管３１１が接続される場合を用いて説明したが、本開示はこれに限定されるものではなく、冷媒流路に冷却装置を設けて、冷却媒体を処理容器２０２外へ排出しないで、冷却媒体を冷却しながら循環させるようにしてもよい。

また、上述した実施形態では、成膜工程において、ヒータ４１６，４１９，４２０，４２２の電源をオフの状態にして行う場合を用いて説明したが、本開示はこれに限定されるものではなく、成膜工程において、ヒータ４１６，４１９，４２０，４２２の電源をオンの状態にして行ってもよい。これにより、基板支持部２１０の周囲から処理容器２０２内を加熱することができる。

また、上述した実施形態では、成膜工程において、冷媒流路を真空引きして真空断熱部として用いる場合を用いて説明したが、本開示はこれに限定されるものではなく、成膜工程において、ゲートバルブ２０５のシャフト２０５ｂに設けられた冷媒流路には、冷却媒体を供給して冷却するようにしてもよい。

＜本開示の好ましい態様＞
以下に、本開示の好ましい態様について付記する。

（付記１）
本開示の一態様によれば、
基板支持部に基板を支持した状態で、前記基板を第一温度まで加熱すると共に、前記基板支持部を内包した処理容器内に処理ガスを供給する処理ガス供給工程と、
前記処理ガス供給工程の後に、前記処理容器に備えられた冷媒流路に不活性ガス若しくは空気を所定時間供給することにより、前記処理容器に備えられ、前記第一温度の状態でクリーニングガスを供給すると不具合を生じる低温部を、前記第一温度よりも低い第二温度まで降温する降温工程と、
前記降温工程の後、前記処理容器内にクリーニングガスを供給して、前記低温部をクリーニング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２）
付記１に記載の方法であって、
前記クリーニング工程の後、
前記基板が支持されていない状態で、前記処理容器内を昇温させる昇温工程を有する。

（付記３）
付記２に記載の方法であって、
前記冷媒流路には真空ポンプが接続され、
前記昇温工程では、前記真空ポンプを稼働させて、前記冷媒流路を真空引きする。

（付記４）
付記２に記載の方法であって、
前記昇温工程では、前記冷媒流路の内側に設けられた加熱部を制御する。

（付記５）
付記１又は２に記載の方法であって、
前記低温部は、前記処理ガスにより腐食される材質で構成され、前記処理ガスと接する領域には腐食防止用コーティングが施され、
前記処理ガス供給工程では、前記コーティングが施された状態で前記処理ガスを供給し、
前記降温工程では、前記コーティングが劣化しない温度まで前記低温部を降温させる。

（付記６）
付記１又は２に記載の方法であって、
前記低温部は、シャワーヘッドであり、前記冷媒流路は前記シャワーヘッドの周囲に設けられる。

（付記７）
付記１又は２に記載の方法であって、
前記低温部は前記基板支持部を支持するシャフトであり、前記冷媒流路は、前記シャフトの内部に設けられる。

（付記８）
付記１又は２に記載の方法であって、
前記処理容器には基板搬入出口が設けられ、
前記基板搬入出口には、弁体及びシャフトを備えたゲートバルブが隣接され、
前記低温部は、前記基板搬入出口近傍である。

（付記９）
付記１又は２に記載の方法であって、
前記処理容器には、前記処理容器の外部から前記処理容器の内部が視認できるビューポートが設けられ、
前記低温部は前記ビューポート近傍である。

（付記１０）
付記１又は２に記載の方法であって、
前記低温部は、Ｏリングである。

（付記１１）
付記１に記載の方法であって、
前記基板支持部にはヒータが内包され、
前記降温工程における前記基板支持部と前記低温部との距離は、前記処理ガス供給工程における前記距離よりも離間させる。

（付記１２）
付記２に記載の方法であって、
前記基板支持部にはヒータが内包され、
前記昇温工程における前記基板支持部と前記低温部との距離は、前記処理ガス供給工程における前記距離よりも離間させる。

（付記１３）
本開示の他の態様によれば、
基板を支持する基板支持部と、
前記基板支持部を内包する処理容器と、
前記処理容器に備えられ、第一温度の状態でクリーニングガスを供給すると不具合を生じる低温部と、
前記処理容器に備えられ、前記低温部を冷却する冷媒流路と、
前記処理容器に備えられた加熱部と、
前記処理容器内に処理ガスを供給する処理ガス供給部と、
前記処理容器内にクリーニングガスを供給するクリーニングガス供給部と、
前記冷媒流路に不活性ガス又は空気を供給する冷媒ガス供給部と、
前記加熱部と前記処理ガス供給部と前記クリーニングガス供給部と前記冷媒ガス供給部と、を制御して、
前記基板支持部に基板を支持した状態で、前記基板を前記第一温度まで加熱すると共に、前記処理容器内に処理ガスを供給する処理と、
前記処理ガスを供給する処理の後に、前記冷媒流路に不活性ガス又は空気を所定時間供給し、前記低温部を、前記第一温度よりも低い第二温度まで降温する処理と、
前記降温する処理の後、前記処理容器内にクリーニングガスを供給して、前記低温部をクリーニングする処理と、
を行うよう制御することが可能なように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１４）
本開示のさらに他の態様によれば、
基板支持部に基板を支持した状態で、前記基板を第一温度まで加熱すると共に、前記基板支持部を内包した処理容器内に処理ガスを供給する手順と、
前記処理ガスを供給する手順の後に、前記処理容器に備えられた冷媒流路に不活性ガス若しくは空気を所定時間供給することにより、前記処理容器に備えられ、前記第一温度の状態でクリーニングガスを供給すると不具合を生じる低温部を、前記第一温度よりも低い第二温度まで降温する手順と、
前記低温部を降温する手順の後、前記処理容器内にクリーニングガスを供給して、前記低温部をクリーニングする手順と、
をコンピュータによって基板処理装置に実行させるプログラムが提供される。

１０ 基板処理装置
２０２ 処理容器
５００ コントローラ（制御部）

Claims (20)

1. 基板支持部に基板を支持した状態で、前記基板を第一温度まで加熱すると共に、前記基板支持部を内包した処理容器内に処理ガスを供給する処理ガス供給工程と、
   前記処理ガス供給工程の後に、前記処理容器に備えられ、真空ポンプが接続される冷媒流路に不活性ガス若しくは空気を所定時間供給することにより、前記処理容器に備えられ、前記第一温度の状態でクリーニングガスを供給すると腐食またはコーティングの剥がれを生じる低温部を、前記第一温度よりも低い第二温度まで降温する降温工程と、
   前記降温工程の後、前記処理容器内にクリーニングガスを供給して、前記低温部をクリーニングするクリーニング工程と、を有し、
   前記処理ガス供給工程または前記クリーニング工程のうち、少なくともいずれかの工程では、前記真空ポンプを稼働させた状態で前記冷媒流路を真空引きさせる
   半導体装置の製造方法。
2. 前記冷媒流路に供給される不活性ガスは、前記第一温度において冷却性能を維持可能なガスである請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
3. 前記冷媒流路にはバルブが設けられ、前記第二温度に到達したら前記バルブを閉とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
4. 前記クリーニング工程の後、
   前記基板が支持されていない状態で、前記処理容器内を昇温させる昇温工程を有する請求項１記載の半導体装置の製造方法。
5. 前記昇温工程では、前記真空ポンプを稼働させて、前記冷媒流路を真空引きする請求項４に記載の半導体装置の製造方法。
6. 前記昇温工程では、前記冷媒流路の内側に設けられた加熱部を制御する請求項４に記載の半導体装置の製造方法。
7. 前記基板支持部にはヒータが内包され、
   前記昇温工程における前記基板支持部と前記低温部との距離は、前記処理ガス供給工程における前記距離よりも離間させる請求項４に記載の半導体装置の製造方法。
8. 前記低温部は、前記処理ガスにより腐食される材質で構成され、前記処理ガスと接する領域には腐食防止用コーティングが施され、
   前記処理ガス供給工程では、前記コーティングが施された状態で前記処理ガスを供給し、
   前記降温工程では、前記コーティングが劣化しない温度まで前記低温部を降温させる
   請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
9. 前記低温部は、シャワーヘッドであり、前記冷媒流路は前記シャワーヘッドの周囲に設けられる請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
10. 前記低温部は、前記処理ガスにより腐食される材質で構成されると共に、前記基板と平行する面に腐食防止用コーティングが施されたシャワーヘッドであり、
    前記処理ガス供給工程では、前記コーティングが施された状態で前記処理ガスを供給し、
    前記降温工程では、前記コーティングが劣化しない温度まで前記低温部を降温させる
    請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
11. 前記低温部は、前記処理ガスにより腐食される材質で構成されると共に、貫通孔に腐食防止用コーティングが施されたシャワーヘッドであり、
    前記処理ガス供給工程では、前記コーティングが施された状態で前記処理ガスを供給し、
    前記降温工程では、前記コーティングが劣化しない温度まで前記低温部を降温させる
    請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
12. 前記低温部は前記基板支持部を支持するシャフトであり、前記冷媒流路は、前記シャフトの内部に設けられる請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
13. 前記処理容器には基板搬入出口が設けられ、
    前記基板搬入出口には、弁体及びシャフトを備えたゲートバルブが隣接され、
    前記低温部は、前記基板搬入出口近傍である
    請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
14. 前記処理容器には、前記処理容器の外部から前記処理容器の内部が視認できるビューポートが設けられ、
    前記低温部は前記ビューポート近傍である請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
15. 前記低温部は、Ｏリングであり、前記冷媒流路は前記Ｏリングの周囲に設けられる請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
16. 前記冷媒流路は、Ｏリングとヒータとの間に設けられる請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
17. 前記基板支持部にはヒータが内包され、
    前記降温工程における前記基板支持部と前記低温部との距離は、前記処理ガス供給工程における前記距離よりも離間させる請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
18. 基板を支持する基板支持部と、
    前記基板支持部を内包する処理容器と、
    前記処理容器に備えられ、第一温度の状態でクリーニングガスを供給すると腐食またはコーティングの剥がれを生じる低温部と、
    前記処理容器に備えられ、真空ポンプが接続される冷媒流路と、
    前記処理容器に備えられた加熱部と、
    前記処理容器内に処理ガスを供給する処理ガス供給部と、
    前記処理容器内にクリーニングガスを供給するクリーニングガス供給部と、
    前記冷媒流路に不活性ガス又は空気を供給する冷媒ガス供給部と、
    前記加熱部と前記処理ガス供給部と前記クリーニングガス供給部と前記冷媒ガス供給部と、を制御して、
    前記基板支持部に基板を支持した状態で、前記基板を前記第一温度まで加熱すると共に、前記処理容器内に処理ガスを供給する処理と、
    前記処理ガスを供給する処理の後に、前記冷媒流路に不活性ガス又は空気を所定時間供給し、前記低温部を前記第一温度よりも低い第二温度まで降温する処理と、
    前記降温する処理の後、前記処理容器内にクリーニングガスを供給して、前記低温部をクリーニングする処理と、を行い、
    前記処理ガスを供給する処理または前記クリーニングする処理のうち、少なくともいずれかの処理では、前記真空ポンプを稼働させた状態で前記冷媒流路を真空引きさせるよう制御することが可能なように構成される制御部と、
    を有する基板処理装置。
19. 基板支持部に基板を支持した状態で、前記基板を第一温度まで加熱すると共に、前記基板支持部を内包した処理容器内に処理ガスを供給する手順と、
    前記処理ガスを供給する手順の後に、前記処理容器に備えられ、真空ポンプが接続される冷媒流路に不活性ガス若しくは空気を所定時間供給することにより、前記処理容器に備えられ、前記第一温度の状態でクリーニングガスを供給すると腐食またはコーティングの剥がれを生じる低温部を、前記第一温度よりも低い第二温度まで降温する手順と、
    前記低温部を降温する手順の後、前記処理容器内にクリーニングガスを供給して、前記低温部をクリーニングする手順と、をコンピュータによって基板処理装置に実行させるプログラムであって、
    前記処理ガスを供給する手順または前記クリーニングする手順のうち、少なくともいずれかの手順では、前記真空ポンプを稼働させた状態で前記冷媒流路を真空引きさせるプログラム。
20. 基板支持部に基板を支持した状態で、前記基板を第一温度まで加熱すると共に、前記基板支持部を内包した処理容器内に処理ガスを供給する処理ガス供給工程と、
    前記処理ガス供給工程の後に、前記処理容器に備えられ、真空ポンプが接続される冷媒流路に不活性ガス若しくは空気を所定時間供給することにより、前記処理容器に備えられ、前記第一温度の状態でクリーニングガスを供給すると腐食またはコーティングの剥がれを生じる低温部を、前記第一温度よりも低い第二温度まで降温する降温工程と、
    前記降温工程の後、前記処理容器内にクリーニングガスを供給して、前記低温部をクリーニングするクリーニング工程と、を有し、
    前記処理ガス供給工程または前記クリーニング工程のうち、少なくともいずれかの工程では、前記真空ポンプを稼働させた状態で前記冷媒流路を真空引きさせる
    基板処理方法。

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