WO2021053836A1 - 半導体装置の製造方法、基板処理装置、およびプログラム - Google Patents

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

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WO2021053836A1
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processing
gas
temperature
processing container
semiconductor device
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由悟 渡橋
女川　靖浩
孝太郎 村上
健佑 芳賀
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株式会社Ｋｏｋｕｓａｉ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ
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Definitions

  • This disclosure relates to a semiconductor device manufacturing method, a substrate processing device, and a program.
  • a process of supplying the processing gas into the processing container containing the substrate to process the substrate and a process of supplying the cleaning gas into the processing container not containing the substrate to clean the inside of the processing container may be repeated (see, for example, Patent Document 1).
  • the object of the present disclosure is to improve the characteristics of the film formed on the substrate.
  • B A step of executing a cleaning recipe for supplying cleaning gas into the processing container in a heated state that does not contain the substrate and cleaning the inside of the processing container.
  • Has a process of repeating B) A technique is provided in which the time from the end to the start of (a) is set to be equal to or less than the time from the end to the start of (b).
  • the processing furnace 202 has a heater 207 as a heating mechanism (temperature adjusting unit).
  • the heater 207 has a cylindrical shape and is vertically installed by being supported by a holding plate.
  • the heater 207 also functions as an activation mechanism (excitation portion) for activating (exciting) the gas with heat.
  • a reaction tube 203 is arranged concentrically with the heater 207.
  • the reaction tube 203 is made of a heat-resistant material such as quartz (SiO 2 ) or silicon carbide (SiC), and is formed in a cylindrical shape with the upper end closed and the lower end open.
  • a manifold 209 is arranged concentrically with the reaction tube 203.
  • the manifold 209 is made of a metal material such as stainless steel (SUS), and is formed in a cylindrical shape with open upper and lower ends. The upper end of the manifold 209 is engaged with the lower end of the reaction tube 203 and is configured to support the reaction tube 203.
  • An O-ring 220a as a sealing member is provided between the manifold 209 and the reaction tube 203.
  • the reaction tube 203 is installed vertically like the heater 207.
  • the processing vessel (reaction vessel) is mainly composed of the reaction tube 203 and the manifold 209.
  • a processing chamber 201 is formed in the hollow portion of the processing container.
  • the processing chamber 201 is configured to accommodate the wafer 200 as a substrate.
  • the wafer 200 is processed in the processing chamber 201.
  • nozzles 249a and 249b as a first supply unit and a second supply unit are provided so as to penetrate the side wall of the manifold 209, respectively.
  • the nozzles 249a and 249b are also referred to as a first nozzle and a second nozzle, respectively.
  • the nozzles 249a and 249b are each made of a non-metallic material such as quartz or SiC, which is a heat-resistant material.
  • Each of the nozzles 249a and 249b is configured as a common nozzle used for supplying a plurality of types of gas.
  • Gas supply pipes 232a and 232b as the first pipe and the second pipe are connected to the nozzles 249a and 249b, respectively.
  • the gas supply pipes 232a and 232b are respectively configured as common pipes used for supplying a plurality of types of gas.
  • the gas supply pipes 232a and 232b are provided with mass flow controllers (MFCs) 241a and 241b which are flow rate controllers (flow control units) and valves 243a and 243b which are on-off valves, respectively, in order from the upstream side of the gas flow. ..
  • Gas supply pipes 232c and 232d are connected to the downstream side of the gas supply pipe 232a with respect to the valve 243a.
  • the gas supply pipes 232c and 232d are provided with MFCs 241c and 241d and valves 243c and 243d in this order from the upstream side of the gas flow.
  • a gas supply pipe 232e is connected to the downstream side of the gas supply pipe 232b with respect to the valve 243b.
  • the gas supply pipe 232e is provided with an MFC 241e and a valve 243e in this order from the upstream side of the gas flow.
  • the gas supply pipes 232a to 232e are made of a metal material such as SUS.
  • the nozzles 249a and 249b are arranged in an annular space in a plan view between the inner wall of the reaction tube 203 and the wafer 200, along the upper part of the inner wall of the reaction tube 203 from the lower part of the wafer 200.
  • Each is provided so as to stand upward in the arrangement direction. That is, the nozzles 249a and 249b are provided along the wafer arrangement region in the region horizontally surrounding the wafer arrangement region on the side of the wafer arrangement region in which the wafer 200 is arranged.
  • Gas supply holes 250a and 250b for supplying gas are provided on the side surfaces of the nozzles 249a and 249b, respectively.
  • Each of the gas supply holes 250a and 250b opens toward the center of the wafer 200 in a plan view, and gas can be supplied toward the wafer 200.
  • a plurality of gas supply holes 250a and 250b are provided from the lower part to the upper part of the reaction tube 203.
  • a processing gas for example, a silane-based gas containing silicon (Si) as a main element constituting a film formed on the wafer 200 is MFC241a, a valve 243a, and a nozzle 249a. It is supplied into the processing chamber 201 via.
  • the raw material gas is a raw material in a gaseous state, for example, a gas obtained by vaporizing a raw material in a liquid state under normal temperature and pressure, a raw material in a gaseous state under normal temperature and pressure, and the like.
  • the silane-based gas for example, monosilane (SiH 4 , abbreviation: MS) gas, which is a silicon hydride gas, can be used.
  • a dopant gas for example, a gas containing an impurity (dopant) is supplied into the processing chamber 201 via the MFC 241b, the valve 243b, and the nozzle 249b.
  • the dopant gas is a gas containing any one of a group III element (group 13 element) and a group V element (group 15 element), and is, for example, a gas containing phosphorus (P) as a group V element.
  • Phosphorus (PH 3 , abbreviation: PH) gas can be used.
  • a halogen-containing gas is supplied as a cleaning gas into the processing chamber 201 via the MFC 241c, the valve 243c, the gas supply pipe 232a, and the nozzle 249a.
  • Halogen includes chlorine (Cl), fluorine (F), bromine (Br), iodine (I) and the like.
  • fluorine (F 2 ) gas which is an F-containing gas, can be used.
  • nitrogen (N 2 ) gas is treated as an inert gas via MFC241d, 241e, valves 243d, 243e, gas supply pipes 232a, 232b, nozzles 249a, 249b, respectively. It is supplied into the room 201.
  • the N 2 gas acts as a purge gas, a carrier gas, a diluting gas, and the like.
  • the processing gas supply system (raw material gas supply system) is mainly composed of the gas supply pipe 232a, the MFC 241a, and the valve 243a.
  • the dopant gas supply system is mainly composed of the gas supply pipe 232b, the MFC 241b, and the valve 243b.
  • the dopant gas supply system may be included in the processing gas supply system.
  • the cleaning gas supply system is composed of the gas supply pipe 232c, the MFC 241c, and the valve 243c.
  • the gas supply pipes 232d, 232e, MFC241d, 241e, and valves 243d, 243e constitute an inert gas supply system.
  • any or all of the supply systems may be configured as an integrated supply system 248 in which valves 243a to 243e, MFC 241a to 241e, and the like are integrated.
  • the integrated supply system 248 is connected to each of the gas supply pipes 232a to 232e, and supplies various gases into the gas supply pipes 232a to 232e, that is, the opening / closing operation of the valves 243a to 243e and the MFC 241a to 241e.
  • the flow rate adjustment operation and the like are configured to be controlled by the controller 121 described later.
  • the integrated supply system 248 is configured as an integrated or divided integrated unit, and can be attached to and detached from the gas supply pipes 232a to 232e in units of the integrated unit. It is configured so that maintenance, replacement, expansion, etc. can be performed on an integrated unit basis.
  • an exhaust port 231a for exhausting the atmosphere in the processing chamber 201 is provided below the side wall of the reaction tube 203.
  • the exhaust port 231a may be provided along the upper part of the side wall of the reaction tube 203, that is, along the wafer arrangement region.
  • An exhaust pipe 231 is connected to the exhaust port 231a.
  • the exhaust pipe 231 is made of a metal material such as SUS.
  • the exhaust pipe 231 is provided via a pressure sensor 245 as a pressure detector (pressure detector) for detecting the pressure in the processing chamber 201 and an APC (Auto Pressure Controller) valve 244 as a pressure regulator (pressure regulator).
  • a vacuum pump 246 as a vacuum exhaust device is connected.
  • the APC valve 244 can perform vacuum exhaust and vacuum exhaust stop in the processing chamber 201 by opening and closing the valve with the vacuum pump 246 operating, and further, with the vacuum pump 246 operating, the APC valve 244 can perform vacuum exhaust and vacuum exhaust stop. By adjusting the valve opening degree based on the pressure information detected by the pressure sensor 245, the pressure in the processing chamber 201 can be adjusted.
  • the exhaust system is mainly composed of an exhaust pipe 231, an APC valve 244, and a pressure sensor 245.
  • the vacuum pump 246 may be included in the exhaust system.
  • a seal cap 219 is provided as a furnace palate body that can airtightly close the lower end opening of the manifold 209.
  • the seal cap 219 is made of a metal material such as SUS and is formed in a disk shape.
  • An O-ring 220b as a sealing member that comes into contact with the lower end of the manifold 209 is provided on the upper surface of the seal cap 219.
  • a rotation mechanism 267 for rotating the boat 217 which will be described later, is installed.
  • the rotating shaft 255 of the rotating mechanism 267 is made of a metal material such as SUS, penetrates the seal cap 219, and is connected to the boat 217.
  • the rotation mechanism 267 is configured to rotate the wafer 200 by rotating the boat 217.
  • the seal cap 219 is configured to be vertically lifted and lowered by a boat elevator 115 as a lifting mechanism installed outside the reaction tube 203.
  • the boat elevator 115 is configured as a transport system (convey mechanism) for carrying in and out (transporting) the wafer 200 into and out of the processing chamber 201 by raising and lowering the seal cap 219.
  • a shutter 219s is provided as a furnace palate body capable of airtightly closing the lower end opening of the manifold 209 in a state where the seal cap 219 is lowered and the boat 217 is carried out from the processing chamber 201.
  • the shutter 219s is made of a metal material such as SUS and is formed in a disk shape.
  • An O-ring 220c as a sealing member that comes into contact with the lower end of the manifold 209 is provided on the upper surface of the shutter 219s.
  • the opening / closing operation of the shutter 219s (elevating / lowering operation, rotating operation, etc.) is controlled by the shutter opening / closing mechanism 115s.
  • the boat 217 as a substrate support supports a plurality of wafers, for example 25 to 200 wafers, in a horizontal position and vertically aligned with each other, that is, in a multi-stage manner. It is configured to be arranged at intervals.
  • the boat 217 is made of a heat-resistant material such as quartz or SiC.
  • a heat insulating plate 218 made of a heat-resistant material such as quartz or SiC is supported in multiple stages.
  • a temperature sensor 263 as a temperature detector is installed in the reaction tube 203. By adjusting the degree of energization of the heater 207 based on the temperature information detected by the temperature sensor 263, the temperature in the processing chamber 201 becomes a desired temperature distribution.
  • the temperature sensor 263 is provided along the inner wall of the reaction tube 203.
  • the controller 121 which is a control unit (control means), is configured as a computer including a CPU (Central Processing Unit) 121a, a RAM (Random Access Memory) 121b, a storage device 121c, and an I / O port 121d.
  • the RAM 121b, the storage device 121c, and the I / O port 121d are configured so that data can be exchanged with the CPU 121a via the internal bus 121e.
  • An input / output device 122 configured as, for example, a touch panel is connected to the controller 121.
  • the storage device 121c is composed of, for example, a flash memory, an HDD (Hard Disk Drive), or the like.
  • a control program for controlling the operation of the substrate processing device, a process recipe in which the film forming procedure and conditions described later are described, and a cleaning recipe in which the cleaning procedure and conditions described later are described are described. Etc. are stored readable.
  • the process recipes are combined so that the controller 121 can execute each procedure in the film formation described later and obtain a predetermined result, and functions as a program.
  • the cleaning recipe is a combination of the cleaning recipes described below so that the controller 121 can execute each procedure and obtain a predetermined result, and functions as a program.
  • the RAM 121b is configured as a memory area (work area) in which programs, data, and the like read by the CPU 121a are temporarily held.
  • the I / O port 121d includes the above-mentioned MFCs 241a to 241e, valves 243a to 243e, pressure sensor 245, APC valve 244, vacuum pump 246, temperature sensor 263, heater 207, rotation mechanism 267, boat elevator 115, shutter opening / closing mechanism 115s, etc. It is connected to the.
  • the CPU 121a is configured to read and execute a control program from the storage device 121c and read a recipe from the storage device 121c in response to an input of an operation command from the input / output device 122 or the like.
  • the CPU 121a adjusts the flow rate of various gases by the MFCs 241a to 241e, opens and closes the valves 243a to 243e, opens and closes the APC valve 244, and adjusts the pressure by the APC valve 244 based on the pressure sensor 245 so as to follow the contents of the read recipe.
  • the controller 121 can be configured by installing the above-mentioned program stored in the external storage device 123 on the computer.
  • the external storage device 123 includes, for example, a magnetic disk such as an HDD, an optical disk such as a CD, a magneto-optical disk such as MO, a semiconductor memory such as a USB memory, and the like.
  • the storage device 121c and the external storage device 123 are configured as a computer-readable recording medium. Hereinafter, these are collectively referred to simply as a recording medium.
  • recording medium may include only the storage device 121c alone, it may include only the external storage device 123 alone, or it may include both of them.
  • the program may be provided to the computer by using a communication means such as the Internet or a dedicated line without using the external storage device 123.
  • Substrate processing step As one step of the manufacturing process of the semiconductor device using the above-mentioned substrate processing apparatus, a step of supplying a processing gas into a processing container containing the wafer 200 as a substrate to process the wafer 200 and a wafer.
  • a step of supplying a processing gas into a processing container containing the wafer 200 as a substrate to process the wafer 200 and a wafer An example of a substrate processing sequence in which a step of supplying cleaning gas into a processing container that does not contain 200 and cleaning the inside of the processing container and repeating the steps will be described. In the following description, the operation of each part constituting the substrate processing apparatus is controlled by the controller 121.
  • Step A (Depo) of supplying MS gas as a processing gas into a heated processing container containing the wafer 200 and executing a process recipe for processing the wafer 200.
  • Step B (CLN) of executing a cleaning recipe in which F 2 gas is supplied as a cleaning gas into a heated processing container that does not contain the wafer 200 to clean the inside of the processing container, and Has a process of repeating
  • the time T2 until the start of step A after the end of step B is set to be equal to or less than the time T1 until the start of step B after the end of step A.
  • step B The step of supplying F 2 gas as cleaning gas into the processing container at the first temperature, The step of raising the temperature inside the processing container from the first temperature to the second temperature, The step of keeping the inside of the processing container at the second temperature for a predetermined time and A step of lowering the temperature inside the processing container from the second temperature to the processing temperature in step A is performed.
  • wafer When the word “wafer” is used in the present specification, it may mean the wafer itself or a laminate of a wafer and a predetermined layer or film formed on the surface thereof.
  • wafer surface When the term “wafer surface” is used in the present specification, it may mean the surface of the wafer itself or the surface of a predetermined layer or the like formed on the wafer.
  • a predetermined layer when it is described that "a predetermined layer is formed on a wafer”, it means that a predetermined layer is directly formed on the surface of the wafer itself, or a layer formed on the wafer or the like. It may mean forming a predetermined layer on top of it.
  • board in the present specification is also synonymous with the use of the term "wafer”.
  • step A (Depo) for executing the process recipe for processing the wafer 200 will be described.
  • the shutter opening / closing mechanism 115s moves the shutter 219s to open the lower end opening of the manifold 209 (shutter open).
  • the boat 217 supporting the plurality of wafers 200 is lifted by the boat elevator 115 and carried into the processing chamber 201 (boat load).
  • the seal cap 219 is in a state of sealing the lower end of the manifold 209 via the O-ring 220b.
  • vacuum exhaust compression exhaust
  • the vacuum pump 246 After the loading of the boat 217 into the processing chamber 201 is completed, vacuum exhaust (decompression exhaust) is performed by the vacuum pump 246 so that the pressure (vacuum degree) in the processing chamber 201, that is, the space where the wafer 200 exists is desired. ).
  • the pressure in the processing chamber 201 is measured by the pressure sensor 245, and the APC valve 244 is feedback-controlled based on the measured pressure information (pressure adjustment).
  • the wafer 200 in the processing chamber 201 is heated by the heater 207 so as to have a desired temperature.
  • the state of energization of the heater 207 is feedback-controlled based on the temperature information detected by the temperature sensor 263 so that the inside of the processing chamber 201 has a desired temperature distribution (temperature adjustment). Further, the rotation mechanism 267 starts the rotation of the boat 217 and the wafer 200. The operation of the vacuum pump 246, the heating and rotation of the wafer 200 are all continued until at least the processing of the wafer 200 is completed.
  • valve 243a is opened to allow MS gas to flow into the gas supply pipe 232a.
  • the flow rate of the MS gas is adjusted by the MFC 241a, is supplied into the processing chamber 201 via the nozzle 249a, and is exhausted from the exhaust port 231a.
  • the valve 243b is opened to allow PH gas to flow into the gas supply pipe 232b.
  • the flow rate of the PH gas is adjusted by the MFC 241b, is supplied into the processing chamber 201 via the nozzle 249b, and is exhausted from the exhaust port 231a.
  • MS gas and PH gas are supplied to the wafer 200 together and at the same time (MS gas + PH gas supply).
  • the valves 243d and 243e may be opened to supply the N 2 gas into the processing chamber 201 via the nozzles 249a and 249b, respectively.
  • the processing conditions in this step are MS gas supply flow rate: 0.001 to 10 slm PH gas supply flow rate: 0.0001 to 2 slm MS gas and PH gas supply time: 1 to 1000 minutes N 2 gas supply flow rate (for each gas supply pipe): 0 to 10 slm
  • Si can be deposited on the surface of the wafer 200.
  • a Si-containing film as a film specifically, a Si film doped with P as a dopant (hereinafter, also referred to as a P-doped Si film or simply a Si film) is formed on the wafer 200. Is possible.
  • the raw material gas includes disilane (Si 2 H 6 ) gas, trisilane (Si 3 H 8 ) gas, tetrasilane (Si 4 H 10 ) gas, pentasilane (Si 5 H 12 ) gas, and hexasilane (Si 6).
  • H 14 Silicon hydride gas such as gas can be used.
  • a gas containing arsenic (As) as a group V element such as arsine (AsH 3) gas can be used.
  • a gas containing boron (B) as a Group III element such as diborane (B 2 H 6 ) gas and trichloroborane (BCl 3) gas can be used.
  • a rare gas such as Ar gas, He gas, Ne gas, and Xe gas can be used. This point is the same in step B, which will be described later.
  • valves 243a and 243b are closed to stop the supply of MS gas and PH gas into the processing chamber 201, respectively. Then, the inside of the processing chamber 201 is evacuated, and the gas or the like remaining in the processing chamber 201 is removed from the inside of the processing chamber 201. At this time, the valve 243 d, open the 243 e, the nozzle 249a, is supplied from each of the 249 b, a N 2 gas as a purge gas into the processing chamber 201 is exhausted from the exhaust port 231a.
  • the inside of the treatment chamber 201 is purged, and the gas, reaction by-products, and the like remaining in the treatment chamber 201 are removed from the inside of the treatment chamber 201 (after-purge).
  • the atmosphere in the treatment chamber 201 is replaced with the inert gas (replacement of the inert gas), and the pressure in the treatment chamber 201 is restored to the normal pressure (return to atmospheric pressure).
  • the seal cap 219 is lowered by the boat elevator 115, and the lower end of the manifold 209 is opened. Then, the processed wafer 200 is carried out of the reaction tube 203 from the lower end of the manifold 209 while being supported by the boat 217 (boat unloading). After the boat is unloaded, the shutter 219s is moved and the lower end opening of the manifold 209 is sealed by the shutter 219s via the O-ring 220c (shutter close). The processed wafer 200 is carried out of the reaction tube 203 and then taken out from the boat 217 (wafer discharge).
  • Step B When the above step A is performed, deposits containing a thin film such as a Si film adhere to the inside of the processing container, for example, the inner wall of the reaction tube 203, the surfaces of the nozzles 249a and 249b, and the surface of the boat 217. That is, the deposit containing this thin film adheres to the surface of the member in the processing chamber 201 heated to the film formation temperature. Therefore, after step A is completed, step B (CLN) of executing a cleaning recipe for cleaning the inside of the processing container is executed.
  • step B CNL
  • the shutter 219s is moved by the shutter opening / closing mechanism 115s to open the lower end opening of the manifold 209 (shutter open). After that, the empty boat 217, that is, the boat 217 not loaded with the wafer 200, is lifted by the boat elevator 115 and carried into the processing chamber 201. In this state, the seal cap 219 is in a state of sealing the lower end of the manifold 209 via the O-ring 220b.
  • the boat 217 After the boat 217 has been brought into the processing chamber 201, it is evacuated by the vacuum pump 246 so that the pressure inside the processing chamber 201 becomes a desired pressure (pressure adjustment). Further, the inside of the processing chamber 201 is heated by the heater 207 (temperature adjustment) so as to reach a desired temperature (first temperature). At this time, the members in the processing chamber 201, that is, the inner wall of the reaction tube 203, the surfaces of the nozzles 249a and 249b, the surface of the boat 217, and the like are also heated to the first temperature. In addition, the rotation mechanism 267 starts the rotation of the boat 217. The operation of the vacuum pump 246, the heating in the processing chamber 201, and the rotation of the boat 217 are continuously performed at least until the cleaning described later is completed. The boat 217 does not have to be rotated.
  • the F 2 gas is supplied into the heated processing chamber 201 that does not contain the wafer 200.
  • the valve 243c is opened to allow F 2 gas to flow into the gas supply pipe 232c.
  • the flow rate of the F 2 gas is adjusted by the MFC 241c, and the gas is supplied into the processing chamber 201 via the gas supply pipe 232a and the nozzle 249a, and is exhausted from the exhaust port 231a.
  • the valves 243d and 243e may be opened at the same time to supply the N 2 gas into the processing chamber 201 via the nozzles 249a and 249b.
  • the processing conditions in this step are F 2 gas supply flow rate: 0.5 to 5 slm N 2 Gas supply flow rate (for each gas supply pipe): 0 to 20 slm Each gas supply time: 1 to 60 minutes Temperature inside the processing chamber 201 (first temperature): 200 to 400 ° C. Pressure inside processing chamber 201: 1333 to 53329 Pa Is exemplified.
  • the first temperature is preferably a temperature lower than the processing temperature (deposition temperature) in step A.
  • thermochemical reaction etching reaction
  • valve 243c is closed and the supply of F 2 gas into the processing chamber 201 is stopped. Then, according to the same treatment procedure as the after-purge in step A described above, the inside of the treatment chamber 201 is purged, and the gas and the like remaining in the treatment chamber 201 are removed from the inside of the treatment chamber 201.
  • the temperature inside the processing chamber 201 is raised from the first temperature to the second temperature. That is, in parallel with the purge in the processing chamber 201, the temperature in the processing chamber 201 is raised from the first temperature to the second temperature.
  • the members in the processing chamber 201 that is, the inner wall of the reaction tube 203, the surfaces of the nozzles 249a and 249b, the surface of the boat 217, and the like also rise to the second temperature.
  • the inside of the processing chamber 201 can be purged in a state where the temperature has been raised from the first temperature to the second temperature, and the gas remaining in the processing chamber 201 can be removed from the inside of the processing chamber 201, and the inside of the processing chamber 201 can be removed. It is possible to remove the cleaning residue, residual fluorine, etc. that have adhered to and remain inside the processing chamber 201 and remove them from the inside of the processing chamber 201.
  • this purge is also referred to as a temperature rise purge.
  • the second temperature is preferably a temperature higher than the processing temperature (deposition temperature) in step A.
  • the processing conditions in this step include N 2 gas supply flow rate (for each gas supply pipe): 20 to 50 slm, preferably 30 to 50 slm N 2 gas supply time: 1 to 40 minutes Temperature inside the processing chamber 201 (first temperature) at the start of temperature rise: 200 to 400 ° C. Temperature inside the processing chamber 201 (second temperature) at the end of temperature rise: 600 to 800 ° C. Pressure in processing chamber 201: 1 to 101325 Pa Is exemplified.
  • the temperature in the processing chamber 201 After the temperature in the processing chamber 201 reaches the second temperature, the temperature in the processing chamber 201 is maintained at the second temperature for a predetermined time. That is, in parallel with the purge in the processing chamber 201, the temperature in the processing chamber 201 is maintained at the second temperature for a predetermined time. At this time, the members in the processing chamber 201, that is, the inner wall of the reaction tube 203, the surfaces of the nozzles 249a and 249b, the surface of the boat 217, and the like are also maintained at the second temperature.
  • the inside of the processing chamber 201 can be purged in a state of being heated to the second temperature, and the residual gas that could not be completely removed by the temperature rise purge can be removed from the inside of the treatment chamber 201 and also removed by the temperature rise purge. It is possible to remove the cleaning residue, residual fluorine, etc. that have adhered to and remained in the processing chamber 201 that could not be removed from the inside of the processing chamber 201.
  • this purge is also referred to as a high temperature purge.
  • the processing conditions in this step are N 2 gas supply flow rate (for each gas supply pipe): 20 to 50 slm, preferably 30 to 50 slm N 2 gas supply time: 1 to 40 minutes Temperature inside the processing chamber 201 (second temperature): 600 to 800 ° C. Pressure in processing chamber 201: 1 to 101325 Pa Is exemplified.
  • the temperature inside the processing chamber 201 is lowered from the second temperature to the processing temperature (deposition temperature) in step A. It is preferable to maintain the inside of the processing chamber 201 in a purged state even when the temperature is lowered. As a result, the residual gas that could not be completely removed by the high-temperature purge can be removed from the processing chamber 201, and the cleaning residue and residual fluorine that have adhered to and remained in the processing chamber 201 that could not be completely removed by the high-temperature purge are desorbed. , It becomes possible to remove from the inside of the processing chamber 201.
  • this purge is also referred to as a temperature lowering purge.
  • the processing conditions other than the temperature conditions at this time can be, for example, the same as the processing conditions in the temperature rise purge and the high temperature purge.
  • the hot purge if removal of such residual gases or cleaning residue and residual fluorine is completed, smaller than N 2 gas supply flow rate of N 2 gas supply flow rate in the cooling purge at elevated purge and high temperature purge Is preferable. This makes it possible to reduce the gas cost.
  • the N 2 gas supply flow rate in the high temperature purge and the high temperature purge is larger than the N 2 gas supply flow rate in the after purge in step A.
  • the N 2 gas supply flow rate in the after-purge of step A is 0.5 to 10 slm
  • the N 2 gas supply flow rate in the temperature rise purge and the high temperature purge can be 20 to 50 slm.
  • the N 2 gas supply flow rate in the temperature rise purge, the high temperature purge, and the temperature decrease purge may be made larger than the N 2 gas supply flow rate in the after purge in step A.
  • the maximum temperature in the processing container in step A and the maximum temperature in the processing container in step B are different from each other. Specifically, it is preferable that the maximum temperature in the processing container in step B is higher than the maximum temperature in the processing container in step A. By doing so, it becomes possible to efficiently proceed with cleaning inside the processing container.
  • HF hydrogen fluoride
  • NF 3 nitrogen trifluoride
  • ClF 3 chlorine fluoride
  • a mixed gas thereof nitric oxide-containing gas
  • a halogen-containing gas other than the F-containing gas such as chlorine (Cl 2) gas and hydrogen chloride (HCl) gas can be used.
  • steps A and B are repeated.
  • step A and step B are repeated, the step of performing step A once and the step of performing step B once are alternately repeated. That is, step B is performed every time step A is performed.
  • the time T2 until the start of step A after the end of step B is set to be equal to or less than the time T1 until the start of step B after the end of step A (T2 ⁇ T1).
  • the time T2 is less than the time T1 (T2 ⁇ T1).
  • T1 and T2 can be made as long as T2 ⁇ T1, but T2 is less than 1 hour, preferably 0.5 hours or less, and more preferably less than 0.5 hours. It is desirable to set the time in order to obtain the effect described later.
  • T1 and T2 for example, the following times can be preferably selected.
  • T1 1 hour
  • T2 0.1 hours
  • T1 2 hours
  • T2 0.2 hours
  • T1 3 hours
  • T2 0.3 hours
  • T1 4 hours
  • T2 0.4 hours
  • step (d) B by temperature lower than the processing temperature (deposition temperature) a first temperature in step A, due to etching damage or quartz member due to corrosion of the metal member in the processing chamber by F 2 gas It is possible to suppress damage. Further, in step B, by setting the second temperature to a temperature higher than the processing temperature (deposition temperature) in step A, the cleaning residue and residual fluorine that have adhered to and remained in the processing container are effectively desorbed. It becomes possible.
  • step B when raising the temperature from a first temperature to a second temperature, by evacuating the supplying N 2 gas into the processing container processing vessel, raise the temperature of the inside of the processing vessel This makes it possible to efficiently remove the desorbed cleaning residue, residual fluorine, and the like from the inside of the processing chamber 201.
  • step B and when holding a predetermined time in the processing vessel to a second temperature, by evacuating the supplying N 2 gas into the processing container processing container holds the processing vessel to a second temperature This makes it possible to efficiently remove the desorbed cleaning residue, residual fluorine, and the like from the inside of the processing chamber 201.
  • the inside of the processing container is moved. It is not always necessary to keep the temperature at the second temperature, and it may be omitted.
  • step C In addition to steps A and B, the inside of the processing container is maintained in a heated state without supplying any of MS gas, PH gas, and F 2 gas into the heated processing container that does not contain the wafer 200. It may further have step C to perform the process of performing the processing. In addition, it may further have step C for executing a recipe (idling recipe) specified to perform such a process. Then, step C may be performed after the end of step A and before the start of step B. That is, the cycle in which steps A, C, and B are performed in this order may be repeated.
  • step B since step B is started after a predetermined time has elapsed after the end of step A (by setting T1 to a predetermined length of time), it becomes easy to set T2 ⁇ T1. Similar effects are more likely to be obtained.
  • step C the valves 243d and 243e were opened, N 2 gas was supplied from each of the nozzles 249a and 249b into the processing chamber 201, exhausted from the exhaust port 231a, and the inside of the processing chamber 201 was purged with gas. It is preferable to keep it in a state. This makes it possible to keep the atmosphere in the processing chamber 201 in a clean state.
  • the N 2 gas supply flow rate at this time is preferably smaller than the N 2 gas supply flow rate in the temperature rise purge or the high temperature purge, and for example, 0.1 to 2 slm is exemplified.
  • step C in the above-described modification 1 may not be performed.
  • step A may be started immediately after the end of step B. That is, the time T2 from the end of step B to the start of step A may be set to substantially 0 hours.
  • Various settings can be made for T1 and T2 as long as T2 ⁇ T1, but for example, the following times can be preferably selected.
  • T1 1 hour
  • T2 0 hours
  • T1 2 hours
  • T2 0 hours
  • T1 3 hours
  • T2 0 hours
  • T1 4 hours
  • T2 0 hours
  • step C in the above-described modification 1 may not be performed.
  • step B may be started immediately after the end of step A. That is, as shown below, the time T2 from the end of step B to the start of step A is substantially 0 hour, and further, the time T1 from the end of step A to the start of step B is substantially set. It may be set to 0 hours.
  • T1 0 hours
  • T2 0 hours
  • step B may be performed every time step A is performed a plurality of times. Even in this way, the same effect as that of the above-described aspect can be obtained. Further, by appropriately reducing the frequency of performing step B, it is possible to suppress an increase in gas cost and improve the productivity of substrate processing.
  • the recipes used for each process are individually prepared according to the processing content and stored in the storage device 121c via a telecommunication line or an external storage device 123. Then, when starting each process, it is preferable that the CPU 121a appropriately selects an appropriate recipe from a plurality of recipes stored in the storage device 121c according to the processing content. As a result, it becomes possible to form films having various film types, composition ratios, film qualities, and film thicknesses with good reproducibility with one substrate processing device. In addition, the burden on the operator can be reduced, and each process can be started quickly while avoiding operation mistakes.
  • the above recipe is not limited to the case of newly creating, for example, it may be prepared by changing an existing recipe already installed in the substrate processing device.
  • the changed recipe may be installed on the substrate processing apparatus via a telecommunication line or a recording medium on which the recipe is recorded.
  • the input / output device 122 included in the existing board processing device may be operated to directly change the existing recipe already installed in the board processing device.
  • an example of forming a film using a batch type substrate processing apparatus that processes a plurality of substrates at one time has been described.
  • the present disclosure is not limited to the above-described embodiment, and can be suitably applied to, for example, a case where a film is formed by using a single-wafer type substrate processing apparatus that processes one or several substrates at a time.
  • an example of forming a film using a substrate processing apparatus having a hot wall type processing furnace has been described.
  • the present disclosure is not limited to the above-described embodiment, and can be suitably applied to the case where a film is formed by using a substrate processing apparatus having a cold wall type processing furnace.
  • each processing can be performed under the same processing procedure and processing conditions as those in the above-described embodiment, and the same effects as those in the above-described embodiment can be obtained.
  • processing procedure and processing conditions at this time can be, for example, the same as the processing procedure and processing conditions of the above-described aspect.
  • (Appendix 1) According to one aspect of the present disclosure (A) A step of supplying a processing gas into a heated processing container containing a substrate and executing a process recipe for processing the substrate, and a step of executing the process recipe. (B) A step of executing a cleaning recipe for supplying cleaning gas into the processing container in a heated state that does not contain the substrate and cleaning the inside of the processing container. Has a process of repeating (B) A method for manufacturing a semiconductor device or a method for processing a substrate is provided, wherein the time from the end to the start of (a) is set to be equal to or less than the time from the end to the start of (b).
  • Appendix 2 The method described in Appendix 1 (C) The inside of the processing container is maintained in a heated state without supplying either the processing gas or the cleaning gas into the processed container in a heated state that does not contain the substrate (recipe). Has more steps (to perform) (B) (c) is not carried out after the end and before the start of (a).
  • Appendix 4 The method described in Appendix 2 (C) is not carried out after the end of (a) and before the start of (b).
  • Appendix 5 The method according to any one of Appendix 1 to 4. (B) Start (a) immediately after the end.
  • Appendix 7 The method described in Appendix 5 (A) Start (b) immediately after the end.
  • Appendix 9 The method described in Appendix 8 The time from the end of (a) to the start of (b) is 0 hours.
  • (Appendix 12) The method according to Appendix 10 or 11.
  • (B) is (B1) A step of supplying the cleaning gas into the processing container at the first temperature, and (B2) A step of raising the temperature inside the processing container from the first temperature to the second temperature, and (B3) A step of lowering the temperature inside the processing container from the second temperature to the processing temperature in (a), and Have.
  • the inside of the processing container is kept at the second temperature for a predetermined time.
  • Appendix 13 The method described in Appendix 12, The first temperature is lower than the treatment temperature in (a), and the second temperature is higher than the treatment temperature in (a).
  • Appendix 14 The method according to Appendix 12 or 13.
  • the inert gas is supplied into the processing container and exhausted from the processing container.
  • the inert gas is supplied into the processing container and exhausted from the processing container.
  • the cleaning gas is a halogen-containing gas.
  • the halogen-containing gas is a fluorine-containing gas.
  • (Appendix 16) The method according to any one of Supplementary notes 1 to 15.
  • a process of forming a film on the substrate is performed.
  • the film is a silicon-containing film.
  • the silicon-containing film is a silicon film.
  • the silicon film is a dopant-doped silicon film.
  • a substrate processing apparatus having the above is provided.
  • Appendix 20 According to yet another aspect of the present disclosure.
  • a program for causing a substrate processing apparatus to execute each procedure (each step) of Appendix 1 or a computer-readable recording medium on which the program is recorded is provided.

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Abstract

（ａ）基板を収容した加熱された状態の処理容器内へ処理ガスを供給し基板を処理するプロセスレシピを実行する工程と、（ｂ）基板を収容していない加熱された状態の処理容器内へクリーニングガスを供給し処理容器内をクリーニングするクリーニングレシピを実行する工程と、を繰り返し行う工程を有し、（ｂ）終了後に（ａ）を開始するまでの時間を、（ａ）終了後に（ｂ）を開始するまでの時間以下とする。

Description

半導体装置の製造方法、基板処理装置、およびプログラム
　本開示は、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、基板を収容した処理容器内へ処理ガスを供給し基板を処理する工程と、基板を収容していない処理容器内へクリーニングガスを供給し処理容器内をクリーニングする工程と、が繰り返し行われることがある（例えば特許文献１参照）。
特開２００２－２２２８０５号公報
　本開示は、基板上に形成される膜の特性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）基板を収容した加熱された状態の処理容器内へ処理ガスを供給し前記基板を処理するプロセスレシピを実行する工程と、
　（ｂ）前記基板を収容していない加熱された状態の前記処理容器内へクリーニングガスを供給し前記処理容器内をクリーニングするクリーニングレシピを実行する工程と、
　を繰り返し行う工程を有し、
　（ｂ）終了後に（ａ）を開始するまでの時間を、（ａ）終了後に（ｂ）を開始するまでの時間以下とする技術が提供される。
　本開示によれば、基板上に形成される膜の特性を向上させることが可能となる。
本開示の一態様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。 本開示の一態様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。 （ａ）は本開示の一態様における基板処理シーケンスを模式的に示す図であり、（ｂ）は参考例における基板処理シーケンスを模式的に示す図である。
＜本開示の一態様＞
　以下、本開示の一態様について、主に、図１～図４（ａ）を用いて説明する。
（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（ＳｉＯ２）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、例えばステンレス鋼（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。この処理室２０１内でウエハ２００に対する処理が行われる。
　処理室２０１内には、第１供給部、第２供給部としてのノズル２４９ａ，２４９ｂが、マニホールド２０９の側壁を貫通するようにそれぞれ設けられている。ノズル２４９ａ，２４９ｂを、それぞれ第１ノズル、第２ノズルとも称する。ノズル２４９ａ，２４９ｂは、それぞれ、石英またはＳｉＣ等の耐熱性材料である非金属材料により構成されている。ノズル２４９ａ，２４９ｂは、それぞれ、複数種類のガスの供給に用いられる共用ノズルとして構成されている。
　ノズル２４９ａ，２４９ｂには、第１配管、第２配管としてのガス供給管２３２ａ，２３２ｂがそれぞれ接続されている。ガス供給管２３２ａ，２３２ｂは、それぞれ、複数種類のガスの供給に用いられる共用配管として構成されている。ガス供給管２３２ａ，２３２ｂには、ガス流の上流側から順に、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のバルブ２４３ａよりも下流側には、ガス供給管２３２ｃ，２３２ｄが接続されている。ガス供給管２３２ｃ，２３２ｄには、ガス流の上流側から順に、ＭＦＣ２４１ｃ，２４１ｄ、バルブ２４３ｃ，２４３ｄがそれぞれ設けられている。ガス供給管２３２ｂのバルブ２４３ｂよりも下流側には、ガス供給管２３２ｅが接続されている。ガス供給管２３２ｅには、ガス流の上流側から順に、ＭＦＣ２４１ｅ、バルブ２４３ｅが設けられている。ガス供給管２３２ａ～２３２ｅは、例えばＳＵＳ等の金属材料により構成されている。
　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の配列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、それぞれが、平面視においてウエハ２００の中心に向かって開口しており、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、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。原料ガスとは、気体状態の原料、例えば、常温常圧下で液体状態である原料を気化することで得られるガスや、常温常圧下で気体状態である原料等のことである。シラン系ガスとしては、例えば、水素化ケイ素ガスであるモノシラン（ＳｉＨ４、略称：ＭＳ）ガスを用いることができる。
　ガス供給管２３２ｂからは、ドーパントガスとして、例えば、不純物（ドーパント）を含むガスが、ＭＦＣ２４１ｂ、バルブ２４３ｂ、ノズル２４９ｂを介して処理室２０１内へ供給される。ドーパントガスとしては、ＩＩＩ族元素（第１３族元素）およびＶ族元素（第１５族元素）のうちいずれかの元素を含むガスであって、例えば、Ｖ族元素としてリン（Ｐ）を含むガスであるホスフィン（ＰＨ３、略称：ＰＨ）ガスを用いることができる。
　ガス供給管２３２ｃからは、クリーニングガスとして、例えば、ハロゲン含有ガスが、ＭＦＣ２４１ｃ、バルブ２４３ｃ、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。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。ハロゲン含有ガスとしては、例えば、Ｆ含有ガスであるフッ素（Ｆ２）ガスを用いることができる。
　ガス供給管２３２ｄ，２３２ｅからは、不活性ガスとして、例えば、窒素（Ｎ２）ガスが、それぞれ、ＭＦＣ２４１ｄ，２４１ｅ、バルブ２４３ｄ，２４３ｅ、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。Ｎ２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２３２ａ、ＭＦＣ２４１ａ、バルブ２４３ａにより、処理ガス供給系（原料ガス供給系）が構成される。主に、ガス供給管２３２ｂ、ＭＦＣ２４１ｂ、バルブ２４３ｂにより、ドーパントガス供給系が構成される。ドーパントガス供給系を処理ガス供給系に含めて考えてもよい。ガス供給管２３２ｃ、ＭＦＣ２４１ｃ、バルブ２４３ｃにより、クリーニングガス供給系が構成される。主に、ガス供給管２３２ｄ，２３２ｅ、ＭＦＣ２４１ｄ，２４１ｅ、バルブ２４３ｄ，２４３ｅにより、不活性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口２３１ａが設けられている。排気口２３１ａは、反応管２０３の側壁の下部より上部に沿って、すなわち、ウエハ配列領域に沿って設けられていてもよい。排気口２３１ａには排気管２３１が接続されている。排気管２３１は、例えばＳＵＳ等の金属材料により構成されている。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。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。真空ポンプ２４６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の下端開口を気密に閉塞可能な炉口蓋体としてのシールキャップ２１９が設けられている。シールキャップ２１９は、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、例えばＳＵＳ等の金属材料により構成され、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）する搬送系（搬送機構）として構成されている。
　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炉口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、後述する成膜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。プロセスレシピは、後述する成膜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。クリーニングレシピは、後述するクリーニングにおける各手順を、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、クリーニングレシピ、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。外部記憶装置１２３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メモリ等の半導体メモリ等を含む。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）基板処理工程
　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を収容した処理容器内へ処理ガスを供給しウエハ２００を処理する工程と、ウエハ２００を収容していない処理容器内へクリーニングガスを供給し処理容器内をクリーニングする工程と、を繰り返し行う基板処理シーケンス例について説明する。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。
　図４（ａ）に示すように、本態様における基板処理シーケンスでは、
　ウエハ２００を収容した加熱された状態の処理容器内へ処理ガスとしてＭＳガスを供給しウエハ２００を処理するプロセスレシピを実行するステップＡ（Ｄｅｐｏ）と、
　ウエハ２００を収容していない加熱された状態の処理容器内へクリーニングガスとしてＦ２ガスを供給し処理容器内をクリーニングするクリーニングレシピを実行するステップＢ（ＣＬＮ）と、
　を繰り返し行う工程を有し、
　ステップＢ終了後にステップＡを開始するまでの時間Ｔ２を、ステップＡ終了後にステップＢを開始するまでの時間Ｔ１以下とする。
　なお、ステップＢでは、
　第１温度とした処理容器内へクリーニングガスとしてＦ２ガスを供給するステップと、
　処理容器内を第１温度から第２温度まで昇温させるステップと、
　処理容器内を第２温度に所定時間保持するステップと、
　処理容器内を第２温度からステップＡにおける処理温度まで降温させるステップと、を行う。
　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。
〔ステップＡ〕
　まず、ウエハ２００を処理するプロセスレシピを実行するステップＡ（Ｄｅｐｏ）について説明する。
（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の下端をシールした状態となる。
（圧力調整および温度調整）
　処理室２０１内へのボート２１７の搬入が終了した後、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（圧力調整）。また、処理室２０１内のウエハ２００が所望の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（温度調整）。また、回転機構２６７によるボート２１７およびウエハ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）
　処理室２０１内の圧力調整および温度調整が終了した後、処理室２０１内のウエハ２００に対してＭＳガスおよびＰＨ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ＭＳガスを流す。ＭＳ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、排気口２３１ａより排気される。また、このとき、バルブ２４３ｂを開き、ガス供給管２３２ｂ内へＰＨガスを流す。ＰＨ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、排気口２３１ａより排気される。このとき、ウエハ２００に対してＭＳガスとＰＨガスとが一緒かつ同時に供給される（ＭＳガス＋ＰＨガス供給）。また、このとき、バルブ２４３ｄ，２４３ｅを開き、ノズル２４９ａ，２４９ｂのそれぞれを介して処理室２０１内へＮ２ガスを供給するようにしてもよい。
　本ステップにおける処理条件としては、
　ＭＳガス供給流量：０．００１～１０ｓｌｍ
　ＰＨガス供給流量：０．０００１～２ｓｌｍ
　ＭＳガスおよびＰＨガス供給時間：１～１０００分
　Ｎ２ガス供給流量（ガス供給管毎）：０～１０ｓｌｍ
　処理室２０１内温度（成膜温度）：３００～７００℃
　処理室２０１内圧力（成膜圧力）：１～１００００Ｐａ
　が例示される。
　本明細書における「３００～７００℃」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、「３００～７００℃」とは「３００℃以上７００℃以下」を意味する。他の数値範囲についても同様である。
　上述の処理条件下でウエハ２００に対してＭＳガスおよびＰＨガスを供給することにより、ウエハ２００の表面上に、Ｓｉを堆積させることが可能となる。これにより、ウエハ２００上に、膜として、Ｓｉ含有膜、具体的には、ドーパントとしてのＰがドープされたＳｉ膜（以下、ＰドープＳｉ膜、或いは、単にＳｉ膜とも称する）を形成することが可能となる。
　原料ガスとしては、ＭＳガスの他、ジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）ガス、トリシラン（Ｓｉ３Ｈ８）ガス、テトラシラン（Ｓｉ４Ｈ１０）ガス、ペンタシラン（Ｓｉ５Ｈ１２）ガス、ヘキサシラン（Ｓｉ６Ｈ１４）ガス等の水素化ケイ素ガスを用いることができる。
　ドーパントガスとしては、ＰＨガスの他、アルシン（ＡｓＨ３）ガス等のＶ族元素として砒素（Ａｓ）を含むガスを用いることができる。また、ドーパントガスとしては、ジボラン（Ｂ２Ｈ６）ガス、トリクロロボラン（ＢＣｌ３）ガス等のＩＩＩ族元素として硼素（Ｂ）を含むガスを用いることができる。
　不活性ガスとしては、Ｎ２ガスの他、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。この点は、後述するステップＢにおいても同様である。
（アフターパージおよび大気圧復帰）
　ウエハ２００上へのＳｉ膜の形成が完了した後、バルブ２４３ａ，２４３ｂを閉じ、処理室２０１内へのＭＳガスおよびＰＨガスの供給をそれぞれ停止する。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２４３ｄ，２４３ｅを開き、ノズル２４９ａ，２４９ｂのそれぞれから、パージガスとしてのＮ２ガスを処理室２０１内へ供給し、排気口２３１ａ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）。その後、処理室２０１内の雰囲気が不活性ガスに置換され（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、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。そして、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の外部に搬出される（ボートアンロード）。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によりシールされる（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）。
〔ステップＢ〕
　上述のステップＡを行うと、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、Ｓｉ膜等の薄膜を含む堆積物が付着する。すなわち、この薄膜を含む堆積物が、成膜温度に加熱された処理室２０１内の部材の表面等に付着する。そこで、ステップＡが終了した後、処理容器内をクリーニングするクリーニングレシピを実行するステップＢ（ＣＬＮ）を実行する。
（空ボートロード）
　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、空のボート２１７、すなわち、ウエハ２００を装填していないボート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の下端をシールした状態となる。
（圧力調整および温度調整）
　処理室２０１内へのボート２１７の搬入が終了した後、処理室２０１内が所望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（圧力調整）。また、処理室２０１内が所望の温度（第１温度）となるように、ヒータ２０７によって加熱される（温度調整）。このとき、処理室２０１内の部材、すなわち、反応管２０３の内壁、ノズル２４９ａ，２４９ｂの表面、ボート２１７の表面等も、第１温度に加熱される。また、回転機構２６７によるボート２１７の回転を開始する。真空ポンプ２４６の稼働、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が完了するまでの間は継続して行われる。なお、ボート２１７は回転させなくてもよい。
（クリーニング）
　処理室２０１内の圧力調整および温度調整が終了した後、ウエハ２００を収容していない加熱された状態の処理室２０１内へＦ２ガスを供給する。具体的には、バルブ２４３ｃを開き、ガス供給管２３２ｃ内へＦ２ガスを流す。Ｆ２ガスは、ＭＦＣ２４１ｃにより流量調整されて、ガス供給管２３２ａ、ノズル２４９ａを介して処理室２０１内へ供給され、排気口２３１ａより排気される。このとき同時にバルブ２４３ｄ，２４３ｅを開き、ノズル２４９ａ，２４９ｂを介して処理室２０１内へＮ２ガスを供給するようにしてもよい。
　本ステップにおける処理条件としては、
　Ｆ２ガス供給流量：０．５～５ｓｌｍ
　Ｎ２ガス供給流量（ガス供給管毎）：０～２０ｓｌｍ
　各ガス供給時間：１～６０分
　処理室２０１内温度（第１温度）：２００～４００℃
　処理室２０１内圧力：１３３３～５３３２９Ｐａ
　が例示される。なお、第１温度は、ステップＡにおける処理温度（成膜温度）よりも低い温度とするのが好ましい。
　上述の処理条件下でＦ２ガスを処理室２０１内へ供給することにより、熱化学反応（エッチング反応）を生じさせ、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の表面等に付着した堆積物を除去することが可能となる。
　所定の時間が経過し、堆積物の除去が完了した後、バルブ２４３ｃを閉じ、処理室２０１内へのＦ２ガスの供給を停止する。そして、上述のステップＡにおける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。
　そして、その際、処理室２０１内を第１温度から第２温度まで昇温させる。すなわち、処理室２０１内のパージと並行して、処理室２０１内の温度を、第１温度から第２温度まで上昇させる。このとき、処理室２０１内の部材、すなわち、反応管２０３の内壁、ノズル２４９ａ，２４９ｂの表面、ボート２１７の表面等も第２温度まで上昇することとなる。これにより、処理室２０１内を、第１温度から第２温度へ昇温させた状態でパージすることができ、処理室２０１内に残留したガスを処理室２０１内から除去できる他、処理室２０１内に付着し残留したクリーニング残渣や残留フッ素等を脱離させ、処理室２０１内から除去することが可能となる。以下、このパージを昇温パージとも称する。なお、第２温度は、ステップＡにおける処理温度（成膜温度）よりも高い温度とするのが好ましい。
　本ステップ（昇温パージ）における処理条件としては、
　Ｎ２ガス供給流量（ガス供給管毎）：２０～５０ｓｌｍ、好ましくは３０～５０ｓｌｍ
　Ｎ２ガス供給時間：１～４０分
　昇温開始時の処理室２０１内温度（第１温度）：２００～４００℃
　昇温終了時の処理室２０１内温度（第２温度）：６００～８００℃
　処理室２０１内圧力：１～１０１３２５Ｐａ
　が例示される。
　処理室２０１内の温度が第２温度に到達した後、処理室２０１内の温度を、所定時間、第２温度に保持する。すなわち、処理室２０１内のパージと並行して、処理室２０１内の温度を、所定時間、第２温度に保持する。このとき、処理室２０１内の部材、すなわち、反応管２０３の内壁、ノズル２４９ａ，２４９ｂの表面、ボート２１７の表面等も第２温度に保持されることとなる。これにより、処理室２０１内を、第２温度に加熱した状態でパージすることができ、昇温パージにより除去しきれなかった残留ガスを処理室２０１内から除去できる他、昇温パージにより除去しきれなかった処理室２０１内に付着し残留したクリーニング残渣や残留フッ素等を脱離させ、処理室２０１内から除去することが可能となる。以下、このパージを高温パージとも称する。
　本ステップ（高温パージ）における処理条件としては、
　Ｎ２ガス供給流量（ガス供給管毎）：２０～５０ｓｌｍ、好ましくは３０～５０ｓｌｍ
　Ｎ２ガス供給時間：１～４０分
　処理室２０１内温度（第２温度）：６００～８００℃
　処理室２０１内圧力：１～１０１３２５Ｐａ
　が例示される。
　その後、処理室２０１内を第２温度からステップＡにおける処理温度（成膜温度）まで降温させる。降温時においても処理室２０１内をパージした状態に維持するのが好ましい。これにより、高温パージにより除去しきれなかった残留ガスを処理室２０１内から除去できる他、高温パージにより除去しきれなかった処理室２０１内に付着し残留したクリーニング残渣や残留フッ素等を脱離させ、処理室２０１内から除去することが可能となる。以下、このパージを降温パージとも称する。この時の温度条件以外の処理条件は、例えば、昇温パージや高温パージにおける処理条件と同様とすることができる。なお、高温パージにより、残留ガスやクリーニング残渣や残留フッ素等の除去が完了している場合は、降温パージにおけるＮ２ガス供給流量を昇温パージや高温パージにおけるＮ２ガス供給流量よりも小さくするのが好ましい。これによりガスコストを低減することが可能となる。
　なお、少なくとも昇温パージおよび高温パージにおけるＮ２ガス供給流量は、ステップＡのアフターパージにおけるＮ２ガス供給流量よりも大きくするのが好ましい。例えば、ステップＡのアフターパージにおけるＮ２ガス供給流量を０．５～１０ｓｌｍとした場合、昇温パージおよび高温パージにおけるＮ２ガス供給流量を２０～５０ｓｌｍとすることができる。なお、昇温パージ、高温パージおよび降温パージにおけるＮ２ガス供給流量を、ステップＡのアフターパージにおけるＮ２ガス供給流量よりも大きくするようにしてもよい。昇温パージ、高温パージ、降温パージにおけるＮ２ガス供給流量を、アフターパージにおけるＮ２ガス供給流量よりも大きくすることにより、特に、クリーニング残渣や残留フッ素等の除去効率を向上させることが可能となる。
　なお、上述のステップＡにおける処理容器内の最大温度と、ステップＢにおける処理容器内の最大温度と、は異なる温度とするのが好ましい。具体的には、ステップＢにおける処理容器内の最大温度は、ステップＡにおける処理容器内の最大温度よりも高くするのが好ましい。このようにすることで、処理容器内のクリーニングを効率的に進行させることが可能となる。
　クリーニングガスとしては、Ｆ２ガスの他、フッ化水素（ＨＦ）ガス、フッ化窒素（ＮＦ３）ガス、フッ化塩素（ＣｌＦ３）ガス、或いは、これらの混合ガスを用いることができる。また、クリーニングガスとしては、これらのＦ含有ガスに、一酸化窒素（ＮＯ）ガス、亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）ガス等の酸化窒素系ガスを添加した混合ガスを用いることができる。また、クリーニングガスとしては、Ｆ含有ガスの他、塩素（Ｃｌ２）ガス、塩化水素（ＨＣｌ）ガス等のＦ含有ガス以外のハロゲン含有ガスを用いることができる。
〔繰り返し工程〕
　その後、ステップＡ，Ｂを繰り返し行う。なお、本態様では、ステップＡとステップＢとを繰り返し行う際、ステップＡを１回行う工程と、ステップＢを１回行う工程と、を交互に繰り返し行う。すなわち、ステップＡを１回行う毎に、ステップＢを行う。
　この際、上述のように、ステップＢ終了後にステップＡを開始するまでの時間Ｔ２を、ステップＡ終了後にステップＢを開始するまでの時間Ｔ１以下とする（Ｔ２≦Ｔ１）。好ましくは、時間Ｔ２を時間Ｔ１未満とする（Ｔ２＜Ｔ１）。Ｔ１，Ｔ２については、それぞれ、Ｔ２≦Ｔ１とする限りにおいて種々設定可能であるが、Ｔ２は、１時間未満の時間、好ましくは０．５時間以下の時間、より好ましくは０．５時間未満の時間に設定するのが、後述する効果を得るうえで望ましい。Ｔ１，Ｔ２については、例えば、以下のような時間を好適に選択することが可能である。
　Ｔ１＝１時間、Ｔ２＝０．１時間
　Ｔ１＝２時間、Ｔ２＝０．２時間
　Ｔ１＝３時間、Ｔ２＝０．３時間
　Ｔ１＝４時間、Ｔ２＝０．４時間
（３）本態様による効果
　本態様によれば、以下に示す一つ又は複数の効果が得られる。
（ａ）ステップＡ，Ｂを交互に繰り返す際、図４（ａ）に示すように、ステップＢ終了後にステップＡを開始するまでの時間Ｔ２を、ステップＡ終了後にステップＢを開始するまでの時間Ｔ１以下（Ｔ２≦Ｔ１）とすることにより、図４（ｂ）に示す参考例のようにＴ２＞Ｔ１とする場合よりも、ウエハ２００上に形成されるＳｉ膜の特性を向上させることが可能となる。具体的には、ウエハ２００上に形成されるＳｉ膜の膜質を向上させ、また、膜厚の制御性を高めることが可能となる。
（ｂ）ステップＡ，Ｂを交互に繰り返す際、図４（ａ）に示すように、ステップＢ終了後にステップＡを開始するまでの時間Ｔ２を、ステップＡ終了後にステップＢを開始するまでの時間Ｔ１以下（Ｔ２≦Ｔ１）とすることにより、図４（ｂ）に示す参考例のようにＴ２＞Ｔ１とする場合よりも、ウエハ２００上に形成されるＳｉ膜の特性の再現性を高めることが可能となる。具体的には、ウエハ２００上に形成されるＳｉ膜の膜質の再現性、および、膜厚の再現性を高めることが可能となる。
（ｃ）ステップＡ，Ｂを交互に繰り返す際、ステップＢ終了後にステップＡを開始するまでの時間Ｔ２を、ステップＡ終了後にステップＢを開始するまでの時間Ｔ１未満（Ｔ２＜Ｔ１）とすることにより、上述の各種効果がより確実に得られるようになる。
（ｄ）ステップＢにおいて、第１温度をステップＡにおける処理温度（成膜温度）よりも低い温度とすることにより、Ｆ２ガスによる処理容器内の金属部材の腐食によるダメージや石英部材のエッチングによるダメージを抑制することが可能となる。また、ステップＢにおいて、第２温度をステップＡにおける処理温度（成膜温度）よりも高い温度とすることにより、処理容器内に付着し残留したクリーニング残渣や残留フッ素等を効果的に脱離させることが可能となる。
(ｅ)ステップＢにおいて処理容器内を第１温度から第２温度まで昇温させる際に、Ｎ２ガスを処理容器内へ供給し処理容器内から排気することにより、処理容器内を昇温させることで脱離させたクリーニング残渣や残留フッ素等を処理室２０１内から効率的に除去することが可能となる。また、ステップＢにおいて、処理容器内を第２温度に所定時間保持する際に、Ｎ２ガスを処理容器内へ供給し処理容器内から排気することにより、処理容器内を第２温度に保持することで脱離させたクリーニング残渣や残留フッ素等を処理室２０１内から効率的に除去することが可能となる。なお、処理容器内を第１温度から第２温度まで昇温させる際に、すなわち、昇温完了時において、すべてのクリーニング残渣や残留フッ素等を処理容器内から除去できる場合は、処理容器内を第２温度に保持することは、必ずしも必要ではなく、省略するようにしてもよい。
（ｆ）本態様による効果は、ＭＳガス以外の原料ガスを用いる場合や、ＰＨガス以外のドーパントガスを用いる場合や、Ｆ２ガス以外のクリーニングガスを用いる場合や、Ｎ２ガス以外の不活性ガスを用いる場合にも、同様に得ることができる。
（４）変形例
　本態様における基板処理シーケンスは、以下に示す変形例のように変更することができる。これらの変形例は、任意に組み合わせることができる。特に説明がない限り、各変形例の各ステップにおける処理手順、処理条件は、上述の基板処理シーケンスの各ステップにおける処理手順、処理条件と同様とすることができる。
（変形例１）
　ステップＡ，Ｂの他、ウエハ２００を収容していない加熱された状態の処理容器内へＭＳガス、ＰＨガスおよびＦ２ガスのいずれも供給することなく、処理容器内が加熱された状態を維持する処理を行うステップＣを更に有していてもよい。また、そのような処理を行わせるように規定されたレシピ（アイドリングレシピ）を実行するステップＣを更に有していてもよい。そして、ステップＡ終了後、ステップＢを開始する前までの間に、ステップＣを実施するようにしてもよい。すなわち、ステップＡ，Ｃ，Ｂをこの順に行うサイクルを繰り返すようにしてもよい。この場合、ステップＡ終了後、所定時間経過後に、ステップＢが開始されることで（Ｔ１を所定の長さの時間とすることで）、Ｔ２≦Ｔ１とすることが容易となり、上述の態様と同様の効果がより得られやすくなる。なお、ステップＣを行う際は、バルブ２４３ｄ，２４３ｅを開き、ノズル２４９ａ，２４９ｂのそれぞれからＮ２ガスを処理室２０１内へ供給しつつ、排気口２３１ａより排気し、処理室２０１内をガスパージした状態に維持するのが好ましい。これにより、処理室２０１内の雰囲気を清浄な状態に保つことが可能となる。このときのＮ２ガス供給流量は、昇温パージや高温パージにおけるＮ２ガス供給流量よりも小さくするのが好ましく、例えば、０．１～２ｓｌｍが例示される。
（変形例２）
　ステップＢ終了後、ステップＡを開始するまでの間に、上述の変形例１におけるステップＣを不実施とするようにしてもよい。例えば、ステップＢ終了直後にステップＡを開始するようにしてもよい。すなわち、ステップＢ終了後、ステップＡを開始するまでの時間Ｔ２を実質的に０時間とするようにしてもよい。Ｔ１，Ｔ２については、Ｔ２≦Ｔ１とする限りにおいて種々設定可能であるが、例えば、以下のような時間を好適に選択することが可能である。
　Ｔ１＝１時間、Ｔ２＝０時間
　Ｔ１＝２時間、Ｔ２＝０時間
　Ｔ１＝３時間、Ｔ２＝０時間
　Ｔ１＝４時間、Ｔ２＝０時間
　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。また、Ｔ２を実質的に０時間とすることで、上述の態様により得られる各種効果をより高めることが可能となる。また、ステップＡ，Ｃ，Ｂをこの順に行うサイクルのサイクルタイムを短縮させ、基板処理の生産性を向上させることが可能となる。
（変形例３）
　ステップＡ終了後、ステップＢを開始するまでの間に、上述の変形例１におけるステップＣを不実施とするようにしてもよい。例えば、ステップＢ終了直後にステップＡを開始する場合には、ステップＡ終了直後にステップＢを開始するようにしてもよい。すなわち、以下に示すように、ステップＢ終了後、ステップＡを開始するまでの時間Ｔ２を実質的に０時間とし、さらには、ステップＡ終了後、ステップＢを開始するまでの時間Ｔ１を実質的に０時間とするようにしてもよい。
　Ｔ１＝０時間、Ｔ２＝０時間
　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。また、Ｔ１，Ｔ２をともに実質的に０時間とすることで、ステップＡ，Ｂをこの順に行うサイクルのサイクルタイムをより短縮させ、基板処理の生産性をより向上させることが可能となる。
（変形例４）
　ステップＡとステップＢとを繰り返し行う際、ステップＡを複数回行う工程と、ステップＢを１回行う工程と、を交互に繰り返し行うようにしてもよい。すなわち、ステップＡを複数回行う毎にステップＢを行うようにしてもよい。このようにしても、上述の態様と同様の効果が得られる。また、ステップＢの実施頻度を適正に低減させることで、ガスコストの増加を抑え、また、基板処理の生産性を向上させることが可能となる。
＜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。
　上述の態様において、各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、各処理を開始する際、ＣＰＵ１２１ａが、記憶装置１２１ｃ内に格納された複数のレシピの中から、処理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、各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してもよい。
　上述の態様では、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。本開示は上述の態様に限定されず、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、上述の態様では、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。本開示は上述の態様に限定されず、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、上述の態様と同様な処理手順、処理条件にて各処理を行うことができ、上述の態様と同様の効果が得られる。
　また、上述の態様は、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、上述の態様の処理手順、処理条件と同様とすることができる。
＜本開示の好ましい態様＞
　以下、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、
　（ａ）基板を収容した加熱された状態の処理容器内へ処理ガスを供給し前記基板を処理するプロセスレシピを実行する工程と、
　（ｂ）前記基板を収容していない加熱された状態の前記処理容器内へクリーニングガスを供給し前記処理容器内をクリーニングするクリーニングレシピを実行する工程と、
　を繰り返し行う工程を有し、
　（ｂ）終了後に（ａ）を開始するまでの時間を、（ａ）終了後に（ｂ）を開始するまでの時間以下と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、
　（ｃ）前記基板を収容していない加熱された状態の前記処理容器内へ前記処理ガスおよび前記クリーニングガスのいずれも供給することなく、前記処理容器内が加熱された状態を維持する（レシピを実行する）工程を更に有し、
　（ｂ）終了後、（ａ）を開始するまでの間に、（ｃ）を不実施とする。
（付記３）
　付記２に記載の方法であって、
　（ａ）終了後、（ｂ）を開始するまでの間に、（ｃ）を実施する。
（付記４）
　付記２に記載の方法であって、
　（ａ）終了後、（ｂ）を開始するまでの間に、（ｃ）を不実施とする。
（付記５）
　付記１～４のいずれか１項に記載の方法であって、
　（ｂ）終了直後に（ａ）を開始する。
（付記６）
　付記５に記載の方法であって、
　（ａ）終了後、所定時間経過後に、（ｂ）を開始する。
（付記７）
　付記５に記載の方法であって、
　（ａ）終了直後に（ｂ）を開始する。
（付記８）
　付記１～７のいずれか１項に記載の方法であって、
　（ｂ）終了後、（ａ）を開始するまでの時間を０時間とする。
（付記９）
　付記８に記載の方法であって、
　（ａ）終了後、（ｂ）を開始するまでの時間を０時間とする。
（付記１０）
　付記１～９のいずれか１項に記載の方法であって、
　（ａ）における前記処理容器内の最大温度と、（ｂ）における前記処理容器内の最大温度と、は異なる。
（付記１１）
　付記１０に記載の方法であって、
　（ｂ）における前記処理容器内の最大温度は、（ａ）における前記処理容器内の最大温度よりも高い。
（付記１２）
　付記１０または１１に記載の方法であって、
　（ｂ）は、
　（ｂ１）第１温度とした前記処理容器内へ前記クリーニングガスを供給する工程と、
　（ｂ２）前記処理容器内を前記第１温度から第２温度まで昇温させる工程と、
　（ｂ３）前記処理容器内を前記第２温度から（ａ）における処理温度まで降温させる工程と、
　を有する。好ましくは、（ｂ２）では、前記処理容器内を第２温度まで昇温させた後、前記処理容器内を第２温度に所定時間保持する。
（付記１３）
　付記１２に記載の方法であって、
　前記第１温度は（ａ）における前記処理温度よりも低く、前記第２温度は（ａ）における前記処理温度よりも高い。
（付記１４）
　付記１２または１３に記載の方法であって、
　（ｂ２）では、不活性ガスを前記処理容器内へ供給し前記処理容器内から排気する。さらに、（ｂ３）では、不活性ガスを前記処理容器内へ供給し前記処理容器内から排気する。
（付記１５）
　付記１～１４のいずれか１項に記載の方法であって、
　前記クリーニングガスはハロゲン含有ガスである。前記ハロゲン含有ガスはフッ素含有ガスである。
（付記１６）
　付記１～１５のいずれか１項に記載の方法であって、
　（ａ）では、前記基板上に膜を形成する処理を行う。前記膜はシリコン含有膜である。前記シリコン含有膜はシリコン膜である。前記シリコン膜はドーパントがドープされたシリコン膜である。
（付記１７）
　付記１～１６のいずれか１項に記載の方法であって、
　（ａ）と（ｂ）とを繰り返し行う工程では、（ａ）を１回行う工程と、（ｂ）を１回行う工程と、を交互に繰り返し行う。すなわち、（ａ）を１回行う毎に（ｂ）を行う。
（付記１８）
　付記１～１６のいずれか１項に記載の方法であって、
　（ａ）と（ｂ）とを繰り返し行う工程では、（ａ）を複数回行う工程と、（ｂ）を１回行う工程と、を交互に繰り返し行う。すなわち、（ａ）を複数回行う毎に（ｂ）を行う。
（付記１９）
　本開示の他の態様によれば、
　基板が処理される処理容器と、
　前記処理容器内を加熱するヒータと、
　前記処理容器内へ処理ガスを供給する処理ガス供給系と、
　前記処理容器内へクリーニングガスを供給するクリーニングガス供給系と、
　付記１の各処理（各工程）を行わせるように、前記ヒータ、前記処理ガス供給系、および前記クリーニングガス供給系を制御することが可能な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２０）
　本開示のさら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。
２００　　ウエハ（基板）
２０１　　処理室

Claims (20)

  1. 　（ａ）基板を収容した加熱された状態の処理容器内へ処理ガスを供給し前記基板を処理するプロセスレシピを実行する工程と、
    　（ｂ）前記基板を収容していない加熱された状態の前記処理容器内へクリーニングガスを供給し前記処理容器内をクリーニングするクリーニングレシピを実行する工程と、
    　を繰り返し行う工程を有し、
    　（ｂ）終了後に（ａ）を開始するまでの時間を、（ａ）終了後に（ｂ）を開始するまでの時間以下とする半導体装置の製造方法。
  2. 　（ｃ）前記基板を収容していない加熱された状態の前記処理容器内へ前記処理ガスおよび前記クリーニングガスのいずれも供給することなく、前記処理容器内が加熱された状態を維持する工程を更に有し、
    　（ｂ）終了後、（ａ）を開始するまでの間に、（ｃ）を不実施とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
  3. 　（ａ）終了後、（ｂ）を開始するまでの間に、（ｃ）を実施する請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
  4. 　（ａ）終了後、（ｂ）を開始するまでの間に、（ｃ）を不実施とする請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
  5. 　（ｂ）終了直後に（ａ）を開始する請求項１～４のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
  6. 　（ａ）終了後、所定時間経過後に、（ｂ）を開始する請求項５に記載の半導体装置の製造方法。
  7. 　（ａ）終了直後に（ｂ）を開始する請求項５に記載の半導体装置の製造方法。
  8. 　（ｂ）終了後、（ａ）を開始するまでの時間を０時間とする請求項１～７のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
  9. 　（ａ）終了後、（ｂ）を開始するまでの時間を０時間とする請求項８に記載の半導体装置の製造方法。
  10. 　（ａ）における前記処理容器内の最大温度と、（ｂ）における前記処理容器内の最大温度と、は異なる請求項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）における前記処理容器内の最大温度は、（ａ）における前記処理容器内の最大温度よりも高い請求項１０に記載の半導体装置の製造方法。
  12. 　（ｂ）は、
    　（ｂ１）第１温度とした前記処理容器内へ前記クリーニングガスを供給する工程と、
    　（ｂ２）前記処理容器内を前記第１温度から第２温度まで昇温させる工程と、
    　（ｂ３）前記処理容器内を前記第２温度から（ａ）における処理温度まで降温させる工程と、
    　を有する請求項１０または１１に記載の半導体装置の製造方法。
  13. 　前記第１温度は（ａ）における前記処理温度よりも低く、前記第２温度は（ａ）における前記処理温度よりも高い請求項１２に記載の半導体装置の製造方法。
  14. 　（ｂ２）では、不活性ガスを前記処理容器内へ供給し前記処理容器内から排気する請求項１２または１３に記載の半導体装置の製造方法。
  15. 　前記クリーニングガスはハロゲン含有ガスである請求項１～１４のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
  16. 　（ａ）では、前記基板上に膜を形成する処理を行う請求項１～１５のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
  17. 　（ａ）と（ｂ）とを繰り返し行う工程では、（ａ）を１回行う工程と、（ｂ）を１回行う工程と、を交互に繰り返し行う請求項１～１６のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
  18. 　（ａ）と（ｂ）とを繰り返し行う工程では、（ａ）を複数回行う工程と、（ｂ）を１回行う工程と、を交互に繰り返し行う請求項１～１６のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
  19. 　基板が処理される処理容器と、
    　前記処理容器内を加熱するヒータと、
    　前記処理容器内へ処理ガスを供給する処理ガス供給系と、
    　前記処理容器内へクリーニングガスを供給するクリーニングガス供給系と、
    　（ａ）基板を収容した加熱された状態の前記処理容器内へ前記処理ガスを供給し前記基板を処理するプロセスレシピを実行する処理と、（ｂ）前記基板を収容していない加熱された状態の前記処理容器内へ前記クリーニングガスを供給し前記処理容器内をクリーニングするクリーニングレシピを実行する処理と、を繰り返し行わせ、（ｂ）終了後に（ａ）を開始するまでの時間を、（ａ）終了後に（ｂ）を開始するまでの時間以下とするように、前記ヒータ、前記処理ガス供給系、および前記クリーニングガス供給系を制御することが可能なよう構成される制御部と、
    　を有する基板処理装置。
  20. 　（ａ）基板を収容した加熱された状態の処理容器内へ処理ガスを供給し前記基板を処理するプロセスレシピを実行する手順と、
    　（ｂ）前記基板を収容していない加熱された状態の前記処理容器内へクリーニングガスを供給し前記処理容器内をクリーニングするクリーニングレシピを実行する手順と、
    　を繰り返し行う手順と、
    　（ｂ）終了後に（ａ）を開始するまでの時間を、（ａ）終了後に（ｂ）を開始するまでの時間以下とする手順と、
    　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。
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