WO2025004295A1 - 処理方法、処理装置、半導体装置の製造方法及びプログラム - Google Patents

処理方法、処理装置、半導体装置の製造方法及びプログラム Download PDF

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processing method
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有人 小川
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Kokusai Electric Corp
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    • H10P72/0402—Apparatus for fluid treatment
    • H10P72/0418—Apparatus for fluid treatment for etching
    • H10P72/0421—Apparatus for fluid treatment for etching for drying etching

Definitions

  • This disclosure relates to a processing method, a processing device, a method for manufacturing a semiconductor device, and a program.
  • a process may be performed in which a crystal layer dividing film is formed on the surface of a metal-containing film or abnormal growth nuclei are removed from the surface of the metal-containing film to form multiple layers of the metal-containing film on a substrate (see, for example, Patent Document 1).
  • This disclosure provides technology that can improve the roughness of a film surface (hereinafter referred to as surface roughness).
  • This disclosure makes it possible to improve the surface roughness of the film.
  • FIG. 1 is a schematic vertical cross-sectional view of a vertical processing furnace of a substrate processing apparatus according to one embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view taken along line AA in FIG.
  • FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a controller of a substrate processing apparatus according to one embodiment of the present disclosure, and is a block diagram showing a control system of the controller.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a process flow according to one embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 5 is a flow diagram showing the first cleaning process in the process flow of FIG. Fig. 6(A) is a diagram for explaining the state of the inner surface of the reaction tube before the cleaning process is performed, and Fig.
  • FIG. 6(B) is a diagram for explaining the state of the inner surface of the reaction tube after the cleaning process is performed from the state shown in Fig. 6(A).
  • Fig. 7(A) is a diagram for explaining the state of the surface inside the reaction tube before the cleaning treatment
  • Fig. 7(B) is a diagram for explaining the state of the surface inside the reaction tube when the treatment treatment is performed from the state shown in Fig. 7(A)
  • Fig. 7(C) is a diagram for explaining the state of the surface inside the reaction tube when the cleaning treatment is performed from the state shown in Fig. 7(B).
  • FIG. 8 is a flow diagram showing a first cleaning process in the second aspect of the present disclosure.
  • FIG. 9 is a flow diagram showing a first cleaning process in the third aspect of the present disclosure.
  • the processing furnace 202 has a heater 207 as a temperature adjustment unit (heating unit).
  • the heater 207 is cylindrical and is installed vertically by being supported by a holding plate.
  • the heater 207 also functions as an activation mechanism (excitation unit) that activates (excites) gas by heat.
  • a reaction tube 203 is disposed concentrically with the heater 207 inside 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 a closed upper end and an open lower end.
  • a manifold 209 is disposed concentrically with the reaction tube 203 below 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 an open upper end and a closed lower end. 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 is provided between the manifold 209 and the reaction tube 203 as a seal member.
  • the reaction tube 203 is installed vertically like the heater 207.
  • the reaction tube 203 and the manifold 209 mainly constitute a processing vessel (reaction vessel).
  • a processing chamber 201 is formed in a cylindrical hollow portion of the processing vessel.
  • the processing chamber 201 is configured to be capable of accommodating a wafer 200 as a substrate.
  • Nozzles 249a to 249c serving as first to third supply units are provided in the processing chamber 201 so as to penetrate the sidewall of the manifold 209, respectively.
  • the nozzles 249a to 249c are also referred to as first to third nozzles, respectively.
  • the nozzles 249a to 249c are made of a heat-resistant material such as SiO2 or SiC.
  • Gas supply pipes 232a to 232c are connected to the nozzles 249a to 249c, respectively.
  • Gas supply pipes 232a to 232c are provided with mass flow controllers (MFCs) 241a to 241c, which are flow rate controllers (flow rate control parts), and valves 243a to 243c, which are on-off valves, in order from the upstream side of the gas flow.
  • MFCs mass flow controllers
  • Gas supply pipes 232d and 232f are connected to gas supply pipe 232a downstream of valve 243a.
  • Gas supply pipe 232e is connected to gas supply pipe 232b downstream of valve 243b.
  • Gas supply pipe 232g is connected to gas supply pipe 232c downstream of valve 243c.
  • Gas supply pipes 232d to 232g are provided with MFCs 241d to 241g and valves 243d to 243g in order from the upstream side of the gas flow.
  • the nozzles 249a to 249c are provided in a circular space between the inner wall of the reaction tube 203 and the wafers 200 in a plan view, from the lower part to the upper part of the inner wall of the reaction tube 203, so as to rise upward in the arrangement direction of the wafers 200. That is, the nozzles 249a to 249c are provided in an area horizontally surrounding the wafer arrangement area on the side of the wafer arrangement area in which the wafers 200 are arranged, so as to follow the wafer arrangement area. In a plan view, the nozzle 249b is arranged so as to face the exhaust port 233 (described later) in a straight line across the center of the wafer 200 that is loaded into the processing chamber 201.
  • the nozzles 249a and 249c are arranged so as to sandwich the straight line L passing through the nozzle 249b and the center of the exhaust port 233 from both sides along the inner wall of the reaction tube 203 (the outer periphery of the wafers 200).
  • Gas supply holes 250a to 250c for supplying gas are provided on the side surfaces of the nozzles 249a to 249c, respectively.
  • Each of the gas supply holes 250a to 250c opens so as to face (face) the exhaust port 233 in a plan view, and is capable of supplying gas toward the wafer 200.
  • a plurality of gas supply holes 250a to 250c are provided from the bottom to the top of the reaction tube 203.
  • the first process gas is supplied from the gas supply pipe 232a into the process chamber 201 via the MFC 241a, the valve 243a, and the nozzle 249a.
  • a raw material gas or the like can be used as the first process gas.
  • a metal-containing gas which is a gas containing a metal element, a silicon (Si)-containing gas, or the like can be used.
  • the second process gas is supplied from the gas supply pipe 232b into the process chamber 201 via the MFC 241b, the valve 243b, and the nozzle 249b.
  • the second process gas may be, for example, a reactive gas.
  • the reactive gas may be, for example, a nitriding gas.
  • the third process gas is supplied from the gas supply pipe 232c into the process chamber 201 via the MFC 241c, the valve 243c, and the nozzle 249c.
  • a reducing gas or a treatment gas (also called a modifying gas) as the second gas can be used.
  • a gas containing Si and hydrogen (H) can be used.
  • a cleaning gas as a first gas is supplied from the gas supply pipe 232d through the MFC 241d, the valve 243d, the gas supply pipe 232a, and the nozzle 249a into the processing chamber 201.
  • a halogen-containing gas such as a halogen-based gas can be used.
  • Inert gas is supplied from gas supply pipes 232e to 232g into the processing chamber 201 via MFCs 241e to 241g, valves 243e to 243g, gas supply pipes 232e to 232g, and nozzles 249a to 249c.
  • the inert gas acts as a purge gas, carrier gas, dilution gas, etc.
  • the first process gas supply system (also called raw material gas supply system) is mainly composed of the gas supply pipe 232a, the MFC 241a, and the valve 243a.
  • the second process gas supply system (also called reactive gas supply system) is mainly composed of the gas supply pipe 232b, the MFC 241b, and the valve 243b.
  • the third process gas supply system (also called reduction gas supply system, second gas supply system, treatment gas supply system, or modified gas supply system) is mainly composed of the gas supply pipe 232c, the MFC 241c, and the valve 243c.
  • the cleaning gas supply system (also called first gas supply system) is mainly composed of the gas supply pipe 232d, the MFC 241d, and the valve 243d.
  • the inert gas supply system is mainly composed of the gas supply pipes 232e to 232g, the MFCs 241e to 241g, and the valves 243e to 243g.
  • any or all of the various supply systems described above may be configured as an integrated supply system 248 in which valves 243a to 243g and MFCs 241a to 241g are integrated.
  • the integrated supply system 248 is connected to each of the gas supply pipes 232a to 232g, and is configured so that the supply operation of various substances (various gases) into the gas supply pipes 232a to 232g, i.e., the opening and closing operation of the valves 243a to 243g and the flow rate adjustment operation by the MFCs 241a to 241g, are controlled by a controller 121, which will be described later.
  • the integrated supply system 248 is configured as an integrated or separate integrated unit, and can be attached and detached to and from the gas supply pipes 232a to 232g, etc., in units of integrated units, and is configured so that maintenance, replacement, expansion, etc. of the integrated supply system 248 can be performed in units of integrated units.
  • An exhaust port 233 for exhausting the atmosphere in the processing chamber 201 is provided at the bottom of the side wall of the reaction tube 203. As shown in FIG. 2, the exhaust port 233 is provided at a position facing the nozzles 249a to 249c (gas supply holes 250a to 250c) across the wafer 200 in a plan view. The exhaust port 233 may be provided along the side wall of the reaction tube 203 from the bottom to the top, that is, along the wafer arrangement area. An exhaust pipe 231 is connected to the exhaust port 233.
  • a vacuum pump 246 as a vacuum exhaust device is connected to the exhaust pipe 231 via a pressure sensor 245 as a pressure detector (pressure detection unit) that detects the pressure in the processing chamber 201 and an APC (Auto Pressure Controller) valve 244 as a pressure regulator (pressure adjustment unit).
  • the APC valve 244 is configured to be able to evacuate and stop the evacuation of the processing chamber 201 by opening and closing the valve while the vacuum pump 246 is operating, and further, to be able to adjust the pressure inside the processing chamber 201 by adjusting the valve opening based on pressure information detected by the pressure sensor 245 while the vacuum pump 246 is operating.
  • An exhaust system is mainly configured by the exhaust pipe 231, the APC valve 244, and the pressure sensor 245.
  • the vacuum pump 246 may be included in the exhaust system.
  • a seal cap 219 is provided as a furnace port cover body capable of airtightly closing 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 is provided on the upper surface of the seal cap 219 as a sealing member that abuts against the lower end of the manifold 209.
  • a rotation mechanism 267 is installed to rotate the boat 217 described later.
  • the rotation shaft 255 of the rotation mechanism 267 is connected to the boat 217 through the seal cap 219.
  • the rotation mechanism 267 is configured to rotate the wafers 200 by rotating the boat 217.
  • the seal cap 219 is configured to be raised and lowered vertically by a boat elevator 115 as a lifting mechanism installed outside the reaction tube 203.
  • the boat elevator 115 is configured as a transport device (transport mechanism) that transports the wafers 200 in and out of the processing chamber 201 by raising and lowering the seal cap 219.
  • a shutter 219s is provided as a furnace port cover that can airtightly close the lower end opening of the manifold 209 when the seal cap 219 is lowered and the boat 217 is removed 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 is provided on the upper surface of the shutter 219s as a sealing member that abuts against the lower end of the manifold 209.
  • the opening and closing operation of the shutter 219s (lifting and lowering operation, rotating operation, etc.) is controlled by a shutter opening and closing mechanism 115s.
  • the boat 217 as a substrate support is configured to support a plurality of wafers 200, for example 25 to 200, in multiple stages in a horizontal position and aligned vertically with their centers aligned, i.e., arranged at intervals.
  • the boat 217 is made of a heat-resistant material such as SiO2 or SiC.
  • heat insulating plates 218 made of a heat-resistant material such as SiO2 or SiC are supported in multiple stages.
  • a temperature sensor 263 is installed inside the reaction tube 203 as a temperature detector. By adjusting the power supply to the heater 207 based on the temperature information detected by the temperature sensor 263, the temperature inside the processing chamber 201 is distributed as desired.
  • the temperature sensor 263 is installed along the inner wall of the reaction tube 203.
  • the controller 121 which is a control unit (control means), is configured as a computer equipped with 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 to be able to exchange data with the CPU 121a via an internal bus 121e.
  • An input/output device 122 configured as, for example, a touch panel, is connected to the controller 121.
  • an external storage device 123 can be connected to the controller 121.
  • the storage device 121c is composed of, for example, a flash memory, a HDD (Hard Disk Drive), an SSD (Solid State Drive), etc.
  • a control program for controlling the operation of the substrate processing apparatus, a process recipe describing the procedures and conditions of the substrate processing described later, etc. are recorded and stored in a readable manner.
  • the process recipe is a combination of procedures in the substrate processing described later, which are executed by the controller 121 in the substrate processing apparatus to obtain a predetermined result, and functions as a program.
  • the process recipe and the control program are collectively referred to simply as a program.
  • the process recipe is also simply referred to as a recipe.
  • the word program when used, it may include only the recipe alone, only the control program alone, or both.
  • the RAM 121b is configured as a memory area (work area) in which the programs and data read by the CPU 121a are temporarily stored.
  • the I/O port 121d is connected to the above-mentioned MFCs 241a to 241g, valves 243a to 243g, 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.
  • the CPU 121a is configured to read and execute a control program from the storage device 121c, and to read a recipe from the storage device 121c in response to input of an operation command from the input/output device 122, etc.
  • the CPU 121a is configured to control the flow rate adjustment of various substances (various gases) by the MFCs 241a to 241g, the opening and closing of the valves 243a to 243g, the opening and closing of the APC valve 244 and the pressure adjustment by the APC valve 244 based on the pressure sensor 245, the start and stop of the vacuum pump 246, the temperature adjustment of the heater 207 based on the temperature sensor 263, the rotation and rotation speed adjustment of the boat 217 by the rotation mechanism 267, the raising and lowering of the boat 217 by the boat elevator 115, the opening and closing of the shutter 219s by the shutter opening and closing mechanism 115s, etc.
  • the controller 121 can be configured by installing the above-mentioned program recorded and stored in the external storage device 123 into a 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 an MO, and a semiconductor memory such as a USB memory or an SSD.
  • the storage device 121c and the external storage device 123 are configured as computer-readable recording media. Hereinafter, these are collectively referred to as recording media.
  • recording medium When the term recording medium is used in this specification, it may include only the storage device 121c alone, only the external storage device 123 alone, or both.
  • the program may be provided to the computer using a communication means such as the Internet or a dedicated line, without using the external storage device 123.
  • Step S10> a pre-coating process for forming a pre-coating film in a processing vessel prior to a film-forming process will be described. Note that the pre-coating film is also simply called a film.
  • a precoating process is performed (also referred to as precoating) to form a precoat film on the inside of the processing vessel, that is, on the surfaces of the members inside the processing vessel, such as the inner wall of the reaction tube 203, the outer surfaces of the nozzles 249a to 249c, the inner surfaces of the nozzles 249a to 249c, the inner surface of the manifold 209, the surface of the boat 217, and the upper surface of the seal cap 219.
  • the precoating process may be performed with the boat 217 carried out.
  • a first process gas is supplied into the process chamber 201.
  • the valve 243a is opened to allow the first process gas to flow into the gas supply pipe 232a.
  • the flow rate of the first process gas is adjusted by the MFC 241a, and the first process gas is supplied into the process chamber 201 through the nozzle 249a and exhausted from the exhaust port 233.
  • the valve 243f is simultaneously opened to allow an inert gas to flow into the gas supply pipe 232a.
  • the valves 243e and 243g may be opened to allow an inert gas to flow into the gas supply pipes 232b and 232c.
  • a metal-containing gas can be used as the first processing gas.
  • a transition metal-containing gas can be used as the metal-containing gas.
  • a titanium (Ti), tungsten (W), molybdenum (Mo), or tantalum (Ta)-containing gas can be used as the transition metal-containing gas.
  • a titanium tetrachloride (TiCl 4 ) gas can be used as the Ti-containing gas.
  • an aluminum (Al), gallium (Ga), or indium (In)-containing gas can be used as the metal-containing gas.
  • a Si-containing gas can be used as the first processing gas in addition to the metal-containing gas. One or more of these can be used as the first processing gas.
  • N2 nitrogen
  • a rare gas such as argon (Ar) gas, helium (He) gas, neon (Ne) gas, xenon (Xe) gas, etc.
  • Ar argon
  • He helium
  • Xe xenon
  • one or more of these gases can be used. This also applies to each step described later.
  • valve 243a is closed to stop the supply of the first process gas into the process chamber 201. Then, the process chamber 201 is evacuated to remove gas remaining in the process chamber 201 (purging). At this time, the valves 243e, 243f, and 243g are opened to supply an inert gas into the process chamber 201.
  • the inert gas acts as a purge gas.
  • a second process gas is supplied into the process chamber 201.
  • the valve 243b is opened to allow the second process gas to flow into the gas supply pipe 232b.
  • the flow rate of the second process gas is adjusted by the MFC 241b, and the second process gas is supplied into the process chamber 201 through the nozzle 249b and exhausted from the exhaust port 233.
  • the valve 243e is simultaneously opened to allow an inert gas to flow into the gas supply pipe 232b.
  • the valves 243f and 243g may be opened to allow an inert gas to flow into the gas supply pipes 232a and 232c.
  • a second process gas is supplied into the process container.
  • a nitriding gas or the like is used as the second process gas.
  • a hydrogen nitride gas such as ammonia (NH 3 ) gas, diazane (N 2 H 2 ) gas, hydrazine (N 2 H 4 ) gas, or N 3 H 8 gas can be used as the nitriding gas.
  • NH 3 ammonia
  • N 2 H 2 diazane
  • N 2 H 4 hydrazine
  • N 3 H 8 gas hydrazine
  • a film of a predetermined composition and a predetermined thickness can be formed on the member inside the processing vessel.
  • a titanium nitride (TiN) film is formed.
  • a third process gas is supplied into the process chamber 201.
  • the valve 243c is opened to allow the third process gas to flow into the gas supply pipe 232c.
  • the flow rate of the third process gas is adjusted by the MFC 241c, and the third process gas is supplied into the process chamber 201 through the nozzle 249c and exhausted from the exhaust port 233.
  • the valve 243g is simultaneously opened to allow an inert gas to flow into the gas supply pipe 232c.
  • the valves 243f and 243e may be opened to allow an inert gas to flow into the gas supply pipes 232a and 232b.
  • the third process gas may be, for example, a gas containing Si and H.
  • the Si and H-containing gas may be, for example, a silane-based gas such as monosilane (SiH 4 ) gas, disilane (Si 2 H 6 ) gas, or trisilane (Si 3 H 8 ) gas. One or more of these may be used as the third process gas.
  • a cycle including the above-mentioned S15 to S17 i.e., a cycle in which S15 to S17 are performed non-simultaneously, is performed a predetermined number of times (Y times, where Y is an integer of 1 or 2 or more), to form a pre-coat film of a predetermined thickness on the members inside the processing vessel.
  • a predetermined number of times Y times, where Y is an integer of 1 or 2 or more
  • TiSiN titanium silicon nitride
  • the above series of operations completes the precoat process.
  • adhesion to the inner walls of the processing vessel is improved, making it less likely for the film to peel off from the inner walls.
  • the surface roughness of the initial precoat film can be reduced.
  • the above-mentioned pre-coating process also makes it possible to prevent the film thickness drop phenomenon from occurring during film formation.
  • the above-mentioned pre-coating process also makes it possible to prepare the environment and conditions inside the processing vessel before the next film formation process.
  • the supply order and timing of the first process gas, second process gas, and third process gas in the above-mentioned precoat process are not limited to the above-mentioned order and timing.
  • step S20> a description will be given of a film forming process in which the wafers 200 are carried into the processing furnace 202 and a film is formed on the wafers 200. That is, in this process, a film forming process is performed in which the wafers 200 are processed in a processing chamber.
  • wafer used in this specification can mean the wafer itself, or a laminate of the wafer and a specified layer or film formed on its surface.
  • surface of a wafer used in this specification can mean the surface of the wafer itself, or the surface of a specified layer, etc. formed on the wafer.
  • the processing chamber 201 i.e., the space in which the wafer 200 exists, is evacuated by the vacuum pump 246 so that the pressure (vacuum level) is the desired. At this time, the pressure inside the processing chamber 201 is measured by the pressure sensor 245, and the APC valve 244 is feedback-controlled (pressure adjustment) based on the measured pressure information.
  • the processing chamber 201 is also heated by the heater 207 so that the inside of the processing chamber 201 is at the desired temperature. At this time, the amount of electricity supplied to the heater 207 is feedback-controlled (temperature adjustment) based on the temperature information detected by the temperature sensor 263 so that the inside of the processing chamber 201 has the desired temperature distribution.
  • the rotation mechanism 267 also starts rotating the wafer 200. The evacuation inside the processing chamber 201 and the heating and rotation of the wafer 200 continue at least until the processing of the wafer 200 is completed.
  • a first process gas is supplied to the wafer 200 in the process chamber 201.
  • the valve 243a is opened to allow the first process gas to flow into the gas supply pipe 232a.
  • the flow rate of the first process gas is adjusted by the MFC 241a, and the first process gas is supplied into the process chamber 201 through the nozzle 249a and exhausted from the exhaust port 233.
  • the valve 243f is simultaneously opened to allow an inert gas to flow into the gas supply pipe 232a.
  • the valves 243e and 243g may be opened to allow an inert gas to flow into the gas supply pipes 232b and 232c.
  • the first processing gas described above is supplied to the wafer 200.
  • a second process gas is supplied to the wafer 200 in the process chamber 201.
  • the valve 243b is opened to allow the second process gas to flow into the gas supply pipe 232b.
  • the flow rate of the second process gas is adjusted by the MFC 241b, and the second process gas is supplied into the process chamber 201 through the nozzle 249b and exhausted from the exhaust port 233.
  • the valve 243e is simultaneously opened to allow an inert gas to flow into the gas supply pipe 232b.
  • the valves 243f and 243g may be opened to allow an inert gas to flow into the gas supply pipes 232a and 232c.
  • the second process gas described above is supplied to the wafer 200.
  • a film with a predetermined composition and a predetermined thickness can be formed on the wafer 200.
  • the film T1 formed here is a polycrystalline film.
  • the film T1 formed here may be, for example, a metal-containing film, which is a film containing a metal element.
  • the metal-containing film may be, for example, a transition metal-containing film, which is a film containing a Group 3 to 11 element, which is a transition metal element.
  • the transition metal-containing film may be, for example, a Ti, W, Mo, or Ta-containing film.
  • the transition metal-containing film may be, for example, a transition metal nitride film.
  • the transition metal nitride film may be, for example, a tantalum nitride (TaN) film, a tungsten nitride (WN) film, a molybdenum nitride (MoN) film, or a titanium nitride (TiN) film.
  • the film T1 may be, for example, a simple film or a nitride film of Al, Si, Ga, In, or the like.
  • an inert gas is supplied as a purge gas from each of the nozzles 249a to 249c into the processing chamber 201, and exhausted from the exhaust port 233. This purges the processing chamber 201, and gas and reaction by-products remaining in the processing chamber 201 are removed from the processing chamber 201 (after-purge). Thereafter, the atmosphere in the processing chamber 201 is replaced with the inert gas (inert gas replacement), and the pressure in the processing chamber 201 is returned to normal pressure (atmospheric pressure return).
  • a film T1 is formed inside the processing vessel, that is, on the surfaces of the components inside the processing vessel, such as the inner wall of the reaction tube 203, the outer surfaces of the nozzles 249a to 249c, the inner surface of the nozzles 249a to 249c, the inner surface of the manifold 209, the surface of the boat 217, and the upper surface of the seal cap 219, and accumulates as deposits. If the amount of deposits, that is, the accumulated film thickness of the film T1, becomes too thick, peeling of the deposited film may occur, and the amount of particles generated may increase.
  • a cleaning process may be performed to remove all the deposited film deposited inside the processing vessel before peeling of the deposited film occurs, and a precoat film may be formed inside the processing vessel from which all the deposited film has been removed.
  • the productivity may decrease because of the long time required for the cleaning process and for forming the precoat film.
  • a first cleaning process is performed to clean (also called etching) the surface of the film T1 formed in the processing vessel each time the film formation process S20 is performed, i.e., each time the substrate is processed, a second cleaning process is performed to remove the deposited film in the processing vessel when the accumulated film thickness in the processing vessel reaches a predetermined value or more.
  • the accumulated film thickness is the thickness of the film formed by the film formation process, and when the first cleaning process is performed, it is calculated by subtracting the amount etched by the first cleaning process.
  • the accumulated film thickness is calculated by pre-storing, for example, the film thickness formed on the wafer 200 by one film formation process and the amount etched by the first cleaning process, and each time the film formation process and the first cleaning process are performed, the number of processes for each process is counted, and the accumulated film thickness formed in the processing vessel is estimated.
  • the accumulated film thickness may be an actual measurement value.
  • the accumulated film thickness may be calculated based on at least one of the processing time, the flow rate of the gas used in the film formation process and the first cleaning process, and the pressure in the processing chamber 201.
  • step S30> it is determined whether the cumulative film thickness is equal to or greater than a predetermined value. If the cumulative film thickness is smaller than the predetermined value, a first cleaning step S40, which will be described later, is performed. If the cumulative film thickness is equal to or greater than the predetermined value, a second cleaning step S50, which will be described later, is performed.
  • a first cleaning process (also called an etching process) capable of removing (also called etching) at least a part of the film T1 formed in the process container is performed.
  • the first cleaning process can also be called simple cleaning or light cleaning that is performed in a short time after each film formation process.
  • the shutter 219s is moved by the shutter opening/closing mechanism 115s to open the lower end opening of the manifold 209 (shutter open).
  • the empty boat 217 i.e., the boat 217 not loaded with the wafers 200
  • the boat elevator 115 is lifted by the boat elevator 115 and loaded into the processing chamber 201.
  • the seal cap 219 seals the lower end of the manifold 209 via the O-ring 220b.
  • the first cleaning process may be performed in a state where the boat 217 is unloaded.
  • the processing chamber 201 is evacuated by the vacuum pump 246 so that the interior of the processing chamber 201 is at the desired pressure.
  • the interior of the processing chamber 201 is heated by the heater 207 so that the interior of the processing chamber 201 is at the desired temperature.
  • Rotation of the boat 217 by the rotation mechanism 267 is started. Operation of the vacuum pump 246, heating of the interior of the processing chamber 201, and rotation of the boat 217 continue at least until this process is completed. Note that the boat 217 does not have to be rotated.
  • the processing temperature in this process is 400 to 500°C, which is the same as the processing temperature in the film formation process S20 described above.
  • the processing pressure in this process is lower than the processing pressure in the film formation process S20.
  • the processing temperature refers to the temperature of the wafer 200 or the temperature inside the processing chamber 201
  • the processing pressure refers to the pressure inside the processing chamber 201
  • the processing time refers to the time the processing continues.
  • next treatment process S41, cleaning process S42, and purging S43 are performed a predetermined number of times (m times, where m is an integer of 1 or 2 or more), thereby completing the first cleaning process.
  • a film T1 is deposited on the surface of the reaction tube 203, etc. Since the film T1 deposited here is a polycrystalline film with columnar crystals, when a cleaning process is performed by supplying a cleaning gas to the film T1 in this state, the cleaning gas may enter the grain boundaries, as shown in FIG. 6B, and the film T1 may be scraped (etched) from the grain boundaries. This may cause the surface of the film T1 to become uneven, and the surface roughness of the film T1 may become large. If the surface roughness of the film T1 is large, the surface area inside the processing vessel may become large, and the consumption of the processing gas inside the processing vessel may differ. This may cause the supply amount of the processing gas to the wafer 200 to differ, and the film thickness formed on the wafer 200 may become uneven. In addition, the film may partially peel off from inside the processing vessel, generating particles.
  • a treatment process is performed before the cleaning process.
  • a second film, film T2 is formed on a surface including grain boundaries of film T1, which is a polycrystalline film formed in a processing vessel.
  • the surface including grain boundaries of film T1 is modified by the treatment gas, and film T2 is formed on the surface including grain boundaries of film T1. In this way, it is possible to prevent the grain boundaries of film T1 from being exposed to the cleaning gas.
  • a film T2 is formed on the surface including the grain boundaries of the film T1 deposited on the surface of the reaction tube 203, etc., as shown in FIG. 7(B). That is, the film T2 is formed so as to fill the grain boundaries of the film T1.
  • the film T1 is etched from above by the first cleaning process described later, improving the surface roughness of the film, and the amount of processing gas consumed by the wafer 200 when processing the wafer 200 can be made uniform for each wafer.
  • “for each wafer” includes either or both of "for each wafer when multiple wafers are processed in one process” and "for each wafer when substrate processing (also called batch processing) is performed.”
  • a third process gas is supplied into the process chamber 201.
  • the valve 243c is opened to allow the third process gas to flow into the gas supply pipe 232c.
  • the flow rate of the third process gas is adjusted by the MFC 241c, and the third process gas is supplied into the process chamber 201 through the nozzle 249c and exhausted from the exhaust port 233.
  • the valve 243g is simultaneously opened to allow an inert gas to flow into the gas supply pipe 232c.
  • the valves 243f and 243e may be opened to allow an inert gas to flow into the gas supply pipes 232a and 232b.
  • a third processing gas is supplied as a treatment gas into the processing container.
  • the treatment gas in this step may be supplied continuously or in portions.
  • the treatment gas may be a gas capable of forming a film by itself or a gas capable of changing the surface state of a target film.
  • the treatment gas may be, for example, a Si-containing gas.
  • the Si-containing gas may be, for example, a silane- based gas such as SiH4 gas, Si2H6 gas, or Si3H8 gas.
  • an oxidizing gas, a metal-containing gas, or the like may be used.
  • the oxidizing gas may be, for example, oxygen ( O2 ) gas, ozone ( O3 ) gas, water vapor ( H2O ) gas, hydrogen peroxide ( H2O2 ) gas, a mixed gas of hydrogen ( H2 ) and O2 , nitrous oxide ( N2O ) gas, nitric oxide (NO) gas, nitrogen dioxide ( NO2 ) gas, or the like. At least one of these can be used as the oxidation gas.
  • the treatment gas can be used as the treatment gas.
  • a gas that can fill the grain boundaries of the film to be cleaned is preferable.
  • a gas that can form a film on the grain boundaries is preferable.
  • Gases capable of forming a film on the grain boundaries in this way include the Si-containing gas and metal-containing gas of the present disclosure.
  • a gas that seals the halogen element in the film in the processing vessel is preferred, and a gas that does not contain a halogen element is used.
  • a silane-based gas or an oxidizing gas for example, a silane-based gas or an oxidizing gas.
  • the treatment gas is supplied to the film T1 in a state where the treatment gas is decomposed.
  • the state where the treatment gas is decomposed includes, for example, supplying the treatment gas at a temperature equal to or higher than the decomposition temperature of the treatment gas.
  • the state where the treatment gas is decomposed is, for example, a state where the film T1 is composed of a catalyst for the treatment gas. That is, the film T1 is preferably a film that serves as a catalyst for the treatment gas.
  • the temperature adjustment time can be shortened during each of the substrate processing, cleaning processing, etching processing, and treatment processing (also called modification processing). This allows the throughput in the manufacturing process of semiconductor devices to be improved.
  • the film T2 formed here is a film with lower crystallinity than the film T1, such as an amorphous film. This allows the crystal grain boundaries of the film T1, which is a polycrystalline film, to be filled with the film T2.
  • the etching rate of the film T2 when a cleaning gas is supplied (second etching rate) is equal to or less than the etching rate of the film T1 when a cleaning gas is supplied (first etching rate).
  • the etching rate of the film T2 when a cleaning gas is supplied is smaller than the etching rate of the film T1 when a cleaning gas is supplied.
  • the thickness of the film T2 formed here is thinner than the thickness of the film T1. As a result, the film T1 is etched from above by the first cleaning process described below, improving the surface roughness of the film.
  • a film containing elements of groups 13 to 16 is formed.
  • a film containing elements of groups 13 to 16 for example, a film containing Si, boron (B), oxygen (O), or phosphorus (P) can be used.
  • a silicon nitride (SiN) film, a silicon oxide (SiO) film, a TiSiN film, a B film, a boron nitride (BN) film, a P film, or a TiPN film can be used.
  • the decomposition temperature of the SiH4 gas is, for example, 350 to 400° C.
  • the SiH4 gas is easily decomposed on the TiN film, and the TiN film is a film that serves as a catalyst for SiH4 .
  • a cleaning gas is supplied into the processing chamber 201.
  • the valve 243d is opened to allow the cleaning gas to flow into the gas supply pipe 232a.
  • the cleaning gas is adjusted in flow rate by the MFC 241d, is supplied into the processing chamber 201 via the nozzle 249a, and is exhausted from the exhaust pipe 231.
  • the valve 243f is simultaneously opened to allow an inert gas to flow into the gas supply pipe 232a.
  • the valves 243e and 243g may be opened to allow the inert gas to flow into the gas supply pipes 232b and 232c.
  • the cleaning gas may be, for example, a halogen-based gas.
  • halogen-based gas include nitrogen trifluoride (NF3 ) gas, fluorine ( F2 ) gas, chlorine ( Cl2 ) gas, hydrogen fluoride (HF) gas, chlorine trifluoride ( ClF3 ) gas, hydrogen chloride (HCl) gas, boron trichloride ( BCl3 ) gas, and bromine ( Br2 ) gas.
  • NF3 nitrogen trifluoride
  • F2 fluorine
  • Cl2 chlorine
  • HF hydrogen fluoride
  • ClF3 chlorine trifluoride
  • HHCl hydrogen chloride
  • BCl3 boron trichloride
  • Br2 bromine
  • the cleaning gas is supplied to the film T1 having the film T2 formed on its surface including the grain boundaries, and at least a portion of the film T1 is removed.
  • valve 243d is closed to stop the supply of cleaning gas into the processing chamber 201.
  • the film T1 in the processing vessel is etched to a predetermined thickness by performing a cycle including the above-described S41 to S43, i.e., a cycle in which S41 to S43 are performed non-simultaneously, a predetermined number of times (m times, where m is an integer of 1 or 2 or more).
  • the processing conditions for the first cleaning (etching) process are as follows: Cleaning gas supply flow rate: 0.1 to 10 slm Inert gas supply flow rate (each gas supply pipe): 0 to 10 slm Supply time of each gas: 5 to 300 seconds, preferably 100 to 200 seconds Treatment temperature: 200° C. or higher but lower than 900° C., preferably 300 to 800° C., more preferably 350 to 600° C. Treatment pressure: 150 to 400 Pa, preferably 200 to 300 Pa.
  • 0 slm means that the gas is not supplied. This also applies to other descriptions in this disclosure.
  • abnormal growth nuclei grow along with the crystal growth of TiN.
  • the abnormal growth nuclei formed on the surface of the TiN film in the processing vessel are removed (etched).
  • the surface of the TiN film formed in the processing vessel is etched and flattened.
  • Step S50> an empty boat 217 is loaded into the processing chamber 201, and a second cleaning process is performed to remove the deposition film and pre-coat film deposited on the inner wall of the processing vessel and the like for a longer time than the first cleaning process described above. That is, the cycle of steps S41 to S43 described above is performed a predetermined number of times (m times, where m is an integer of 1 or 2 or more), and when the cumulative film thickness in the processing vessel reaches a predetermined value or more, the second cleaning process is performed. This removes the film deposited in the processing vessel.
  • the processing chamber 201 is evacuated by the vacuum pump 246 so that the interior of the processing chamber 201 reaches the desired pressure.
  • the interior of the processing chamber 201 is also heated by the heater 207 so that the interior of the processing chamber 201 reaches the desired temperature.
  • Rotation of the boat 217 by the rotation mechanism 267 is also started. Operation of the vacuum pump 246, heating of the interior of the processing chamber 201, and rotation of the boat 217 continue at least until this process is completed. Note that the boat 217 does not have to be rotated.
  • the above-mentioned cleaning gas is supplied into the processing chamber 201.
  • the valve 243d is opened to allow the cleaning gas to flow into the gas supply pipe 232a.
  • the cleaning gas is adjusted in flow rate by the MFC 241d, is supplied into the processing chamber 201 through the nozzle 249a, and is exhausted from the exhaust pipe 231.
  • the valve 243f may be opened at the same time to allow an inert gas to flow into the gas supply pipe 232a.
  • the valves 243e and 243g may be opened to allow an inert gas to flow into the gas supply pipes 232b and 232c.
  • the valve 243d is closed to stop the supply of cleaning gas into the processing chamber 201.
  • the cleaning gas is supplied into the processing vessel in which the film to be cleaned is formed for a longer period of time than the supply period of the cleaning gas during the first cleaning process.
  • the processing chamber 201 is purged (purging) by a processing procedure similar to that of the purge S12 described above. Thereafter, the atmosphere in the processing chamber 201 is replaced with an inert gas (inert gas replacement).
  • the precoating process S10 is performed to form a precoat film inside the processing vessel described above.
  • the inside of the processing vessel is precoated.
  • a second cleaning process is performed.
  • the deposition film and precoat film deposited in the processing vessel are etched. In other words, by performing the second cleaning process, even the precoat film formed in the processing vessel is etched.
  • the first cleaning process is performed in a short time, and if the cumulative film thickness inside the processing vessel after substrate processing is equal to or greater than the predetermined value, the second cleaning process is performed. This makes it possible to perform cleaning efficiently in a short time compared to the case where the first cleaning process described above is not performed.
  • the first cleaning process is performed by carrying out the cleaning process S411, the purging process S412, and the treatment process S413 a predetermined number of times (m times, where m is an integer of 1 or 2 or more). That is, the order of the processes is different from that of the first cleaning process described above.
  • the cleaning process S411, the purging process S412, and the treatment process S413 are performed in the same manner as the cleaning process S42, the purging process S43, and the treatment process S41 described above.
  • the cleaning process is performed after the treatment process, so as in the above embodiment, the deterioration of the surface roughness of the film T1 can be improved.
  • the treatment process S413 is further performed at the end of the first cleaning process, so that the components contained in the cleaning gas can be prevented from remaining in the reaction tube 203.
  • the components contained in the cleaning gas can be prevented from being adsorbed onto the wafer 200.
  • the treatment process S44 is carried out after the treatment process S41, cleaning process S42 and purging process S43 in the above-described embodiment are carried out a predetermined number of times (m times, where m is an integer of 1 or 2 or more). That is, the treatment process S44 is carried out after the process shown in Fig. 5 is carried out.
  • the treatment process S44 is carried out in the same manner as the above-described treatment process S41. That is, the treatment process is carried out before and after the cleaning process.
  • the deterioration of the surface roughness of the film T1 can be improved.
  • the components contained in the cleaning gas can be further prevented from remaining in the reaction tube 203.
  • the components contained in the cleaning gas can be prevented from being adsorbed onto the wafer 200 in the next film formation process S20.
  • the present disclosure is not limited thereto, and can also be suitably applied to the case where the film T1 formed on the wafer 200 is etched. That is, the present disclosure can also be suitably applied to the case where the film T2 is formed on the surface including the grain boundaries of the film T1 formed on the wafer 200, and the film T1 formed on the wafer 200 is etched. In this embodiment, the surface roughness of the film formed on the surface of the wafer 200 can also be reduced. This can improve the uniformity of the film formed on the surface of the wafer 200, and the characteristics of the semiconductor device can be improved.
  • the substrate to which this embodiment is applied either or both of the product substrate and the dummy substrate can be used.
  • the product substrate is a substrate used as a semiconductor device.
  • the surface roughness of the film forming one structure of the semiconductor device can be improved.
  • the dummy substrate is a substrate used when processing the product substrate.
  • the dummy substrate is, for example, a monitor substrate used for inspection, or a fill dummy substrate used to make the gas consumption uniform.
  • the amount of gas consumed in the dummy substrate can be made uniform for each substrate processing. This makes it possible to make the amount of consumption of the processing gas supplied to each product substrate uniform.
  • the recipes used for each process are prepared individually according to the process content and stored in the storage device 121c via an electric communication line or the external storage device 123. Then, when starting each process, it is preferable that the CPU 121a appropriately selects an appropriate recipe according to the process content from among the multiple recipes recorded and stored in the storage device 121c. This makes it possible to reproducibly form films of various film types, composition ratios, film qualities, and thicknesses using a single substrate processing device. It also reduces the burden on the operator and makes it possible to quickly start each process while avoiding operating errors.
  • the above-mentioned recipes do not necessarily have to be created from scratch, but may be prepared, for example, by modifying an existing recipe that has already been installed in the substrate processing apparatus.
  • the modified recipe may be installed in the substrate processing apparatus via an electric communication line or a recording medium on which the recipe is recorded.
  • an existing recipe that has already been installed in the substrate processing apparatus may be directly modified by operating the input/output device 122 provided in the existing substrate processing apparatus.
  • an example of forming a film using a batch-type substrate processing apparatus that processes multiple substrates at a time has been described.
  • the present disclosure is not limited to the above embodiment, and can be suitably applied, for example, to a case where a film is formed using a single-wafer 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 embodiment, and can be suitably applied, for example, to a case where a film is formed using a substrate processing apparatus having a cold-wall type processing furnace.
  • each process can be performed using the same process procedures and conditions as those in the above-mentioned and other embodiments, and the same effects as those in the above-mentioned and other embodiments can be obtained.
  • processing procedures and processing conditions in this case can be, for example, the same as the processing procedures and processing conditions in the above-mentioned aspects and other aspects.

Abstract

膜の表面ラフネスを改善することが可能な技術を提供する。　（ａ）第１の膜の少なくとも一部を除去可能な第１ガスを供給した際のエッチングレートが、前記第１の膜の第１エッチングレート以下の第２エッチングレートである第２の膜を、前記第１の膜に形成する工程と、（ｂ）前記第１の膜に、前記第１ガスを供給する工程と、を有する。

Description

処理方法、処理装置、半導体装置の製造方法及びプログラム
　本開示は、処理方法、処理装置、半導体装置の製造方法及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、金属含有膜の表面への結晶層分断膜の形成又は金属含有膜の表面における異常成長核の除去を行って、基板上に金属含有膜を複数層形成する処理が行われることがある（例えば特許文献１参照）。
国際公開第２０２１／０５３７６１号
　本開示は、膜の表面の粗さ（以下、表面ラフネスと記す）を改善することが可能な技術を提供する。
　本開示の一態様によれば、
　（ａ）第１の膜の少なくとも一部を除去可能な第１ガスを供給した際のエッチングレートが、前記第１の膜の第１エッチングレート以下の第２エッチングレートである第２の膜を、前記第１の膜に形成する工程と、
　（ｂ）前記第１の膜に、前記第１ガスを供給する工程と、
　を有する技術が提供される。
　本開示によれば、膜の表面ラフネスを改善することが可能となる。
図１は、本開示の一態様における基板処理装置の縦型処理炉の概略を示す縦断面図である。 図２は、図１におけるＡ－Ａ線概略横断面図である。 図３は、本開示の一態様におけ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。 図４は、本開示の一態様におけるプロセスフローを示す図である。 図５は、図４のプロセスフローにおける第１クリーニング処理を示すフロー図である。 図６（Ａ）は、クリーニング処理を行う前の反応管内の表面の状態を説明するための図である。図６（Ｂ）は、図６（Ａ）に示す状態から、クリーニング処理を行った場合の反応管内の表面の状態を説明するための図である。 図７（Ａ）は、クリーニング処理を行う前の反応管内の表面の状態を説明するための図である。図７（Ｂ）は、図７（Ａ）に示す状態から、トリートメント処理を行った場合の反応管内の表面の状態を説明するための図である。図７（Ｃ）は、図７（Ｂ）に示す状態から、クリーニング処理を行った場合の反応管内の表面の状態を説明するための図である。 図８は、本開示の第２態様における第１クリーニング処理を示すフロー図である。 図９は、本開示の第３態様における第１クリーニング処理を示すフロー図である。
＜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７を参照しつつ説明する。なお、以下の説明において用いられる図面は、いずれも模式的なものであり、図面に示される、各要素の寸法の関係、各要素の比率等は、現実のものとは必ずしも一致していない。また、複数の図面の相互間においても、各要素の寸法の関係、各要素の比率等は必ずしも一致していない。
（１）基板処理装置の構成
　図１に示すように、処理炉２０２は温度調整部（加熱部）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。
　処理室２０１内には、第１～第３供給部としてのノズル２４９ａ～２４９ｃ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～２４９ｃを、それぞれ第１～第３ノズルとも称する。ノズル２４９ａ～２４９ｃは、例えばＳｉＯ２またはＳｉＣ等の耐熱性材料により構成されている。ノズル２４９ａ～２４９ｃには、ガス供給管２３２ａ～２３２ｃがそれぞれ接続されている。
　ガス供給管２３２ａ～２３２ｃ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～２４１ｃおよび開閉弁であるバルブ２４３ａ～２４３ｃ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２３２ｄ，２３２ｆがそれぞれ接続されている。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２３２ｃのバルブ２４３ｃよりも下流側には、ガス供給管２３２ｇが接続されている。ガス供給管２３２ｄ～２３２ｇには、ガス流の上流側から順に、ＭＦＣ２４１ｄ～２４１ｇおよびバルブ２４３ｄ～２４３ｇがそれぞれ設けられている。
　図２に示すように、ノズル２４９ａ～２４９ｃ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～２４９ｃ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。平面視において、ノズル２４９ｂは、処理室２０１内に搬入されるウエハ２００の中心を挟んで後述する排気口２３３と一直線上に対向するように配置されている。ノズル２４９ａ，２４９ｃは、ノズル２４９ｂと排気口２３３の中心とを通る直線Ｌを、反応管２０３の内壁（ウエハ２００の外周部）に沿って両側から挟み込むように配置されている。ノズル２４９ａ～２４９ｃの側面には、ガスを供給するガス供給孔２５０ａ～２５０ｃがそれぞれ設けられている。ガス供給孔２５０ａ～２５０ｃは、それぞれが、平面視において排気口２３３と対向（対面）するように開口しており、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～２５０ｃ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、第１処理ガスが、ＭＦＣ２４１ａ、バルブ２４３ａ、ノズル２４９ａを介して処理室２０１内へ供給される。第１処理ガスとしては、例えば原料ガス等を用いることができる。原料ガスとしては、例えば、金属元素を含むガスである金属含有ガス、シリコン（Ｓｉ）含有ガス等を用いることができる。
　ガス供給管２３２ｂからは、第２処理ガスが、ＭＦＣ２４１ｂ、バルブ２４３ｂ、ノズル２４９ｂを介して処理室２０１内へ供給される。第２処理ガスとしては、例えば反応ガス等を用いることができる。反応ガスとしては、例えば、窒化ガス等を用いることができる。
　ガス供給管２３２ｃからは、第３処理ガスが、ＭＦＣ２４１ｃ、バルブ２４３ｃ、ノズル２４９ｃを介して処理室２０１内へ供給される。第３処理ガスとしては、例えば還元ガス、第２ガスとしてのトリートメントガス（改質ガスともいう）等を用いることができる。第３処理ガスとしては、例えば、Ｓｉ及び水素（Ｈ）含有ガス等を用いることができる。
　ガス供給管２３２ｄからは、第１ガスとしてのクリーニングガスが、ＭＦＣ２４１ｄ、バルブ２４３ｄ、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。クリーニングガスとしては、例えばハロゲン系のガスであるハロゲン含有ガス等を用いることができる。
　ガス供給管２３２ｅ～２３２ｇからは、不活性ガスが、それぞれＭＦＣ２４１ｅ～２４１ｇ、バルブ２４３ｅ～２４３ｇ、ガス供給管２３２ｅ～２３２ｇ、ノズル２４９ａ～２４９ｃを介して処理室２０１内へ供給される。不活性ガスは、パージガス、キャリアガス、希釈ガス等として作用する。
　主に、ガス供給管２３２ａ、ＭＦＣ２４１ａ、バルブ２４３ａにより、第１処理ガス供給系（原料ガス供給系ともいう）が構成される。主に、ガス供給管２３２ｂ、ＭＦＣ２４１ｂ、バルブ２４３ｂにより、第２処理ガス供給系（反応ガス供給系ともいう）が構成される。主に、ガス供給管２３２ｃ、ＭＦＣ２４１ｃ、バルブ２４３ｃにより、第３処理ガス供給系（還元ガス供給系、第２ガス供給系、トリートメントガス供給系、改質ガス供給系ともいう）が構成される。主に、ガス供給管２３２ｄ、ＭＦＣ２４１ｄ、バルブ２４３ｄにより、クリーニングガス供給系（第１ガス供給系ともいう）が構成される。主に、ガス供給管２３２ｅ～２３２ｇ、ＭＦＣ２４１ｅ～２４１ｇ、バルブ２４３ｅ～２４３ｇ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～２４３ｇやＭＦＣ２４１ａ～２４１ｇ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～２３２ｇのそれぞれに対して接続され、ガス供給管２３２ａ～２３２ｇ内への各種物質（各種ガス）の供給動作、すなわち、バルブ２４３ａ～２４３ｇの開閉動作やＭＦＣ２４１ａ～２４１ｇ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～２３２ｇ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２３３が設けられている。図２に示すように、排気口２３３は、平面視において、ウエハ２００を挟んでノズル２４９ａ～２４９ｃ（ガス供給孔２５０ａ～２５０ｃ）と対向（対面）する位置に設けられている。排気口２３３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２３３には排気管２３１が接続されている。排気管２３１には、処理室２０１内の圧力を検出する圧力検出器（圧力検出部）としての圧力センサ２４５および圧力調整器（圧力調整部）としてのＡＰＣ（Ａｕｔｏ　Ｐｒｅｓｓｕｒｅ　Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）バルブ２４４を介して、真空排気装置としての真空ポンプ２４６が接続されている。ＡＰＣバルブ２４４は、真空ポンプ２４６を作動させた状態で弁を開閉することで、処理室２０１内の真空排気および真空排気停止を行うことができ、さらに、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、シールキャップ２１９を貫通してボート２１７に接続されている。回転機構２６７は、ボート２１７を回転させることでウエハ２００を回転させるように構成されている。シールキャップ２１９は、反応管２０３の外部に設置された昇降機構としてのボートエレベータ１１５によって垂直方向に昇降されるように構成されている。ボートエレベータ１１５は、シールキャップ２１９を昇降させることで、ウエハ２００を処理室２０１内外に搬入および搬出（搬送）する搬送装置（搬送機構）として構成されている。
　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ＳｉＯ２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ＳｉＯ２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。また、コントローラ１２１には、外部記憶装置１２３を接続することが可能となっている。
　記憶装置１２１ｃは、例えばフラッシュメモリ、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ　Ｄｉｓｋ　Ｄｒｉｖｅ）、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ　Ｓｔａｔｅ　Ｄｒｉｖｅ）等で構成されている。記憶装置１２１ｃ内には、基板処理装置の動作を制御する制御プログラムや、後述する基板処理の手順や条件等が記載されたプロセスレシピ等が、読み出し可能に記録され、格納されている。プロセスレシピは、後述する基板処理における各手順をコントローラ１２１によって、基板処理装置に実行させ、所定の結果を得ることができるように組み合わされたものであり、プログラムとして機能する。以下、プロセスレシピや制御プログラム等を総称して、単に、プログラムともいう。また、プロセスレシピを、単に、レシピともいう。本明細書においてプログラムという言葉を用いた場合は、レシピ単体のみを含む場合、制御プログラム単体のみを含む場合、または、それらの両方を含む場合がある。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～２４１ｇ、バルブ２４３ａ～２４３ｇ、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ことが可能な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～２４１ｇによる各種物質（各種ガス）の流量調整動作、バルブ２４３ａ～２４３ｇ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ことが可能な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に記録され、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メモリやＳＳＤ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（デバイス）の製造工程の一工程として、ウエハ２００上に膜を形成する成膜処理を含む一連の処理シーケンス例について、主に、図４～図７を用いて説明する。以下の説明において、基板処理装置を構成する各部の動作はコントローラ１２１により制御される。
＜プリコート工程、ステップＳ１０＞
　先ず、成膜工程を行う前に、処理容器内にプリコート膜を形成するプリコート工程について説明する。なお、プリコート膜は、単に膜とも呼ぶ。
［空ボート搬入］
　本工程では、処理容器内に空のボート２１７を搬入した状態で、処理容器内、すなわち、反応管２０３の内壁、ノズル２４９ａ～２４９ｃの外表面、ノズル２４９ａ～２４９ｃの内表面、マニホールド２０９の内表面、ボート２１７の表面、シールキャップ２１９の上面等の処理容器内の部材の表面に対し、プリコート膜を形成するプリコート処理を行う（プリコーティングするともいう）。なお、ボート２１７を搬出した状態でプリコート処理を行っても良い。
［プリコート処理］
（第１処理ガス供給Ｓ１１）
　このステップでは、処理室２０１内に対して第１処理ガスを供給する。具体的には、バルブ２４３ａを開き、ガス供給管２３２ａ内へ第１処理ガスを流す。第１処理ガスは、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２３３より排気される。このとき、同時にバルブ２４３ｆを開き、ガス供給管２３２ａ内に不活性ガスを流す。また、このとき、ノズル２４９ｂ，２４９ｃ内への第１処理ガスの侵入を防止するために、バルブ２４３ｅ，２４３ｇを開き、ガス供給管２３２ｂ，２３２ｃ内に不活性ガスを流すようにしてもよい。
　このとき、処理容器内に対して第１処理ガスが供給されることとなる。ここで、第１処理ガスとしては、例えば金属含有ガスを用いることができる。金属含有ガスとしては、例えば遷移金属含有ガスを用いることができる。遷移金属含有ガスとしては、例えばチタン（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、タンタル（Ｔａ）含有ガス等を用いることができる。Ｔｉ含有ガスとしては、例えば四塩化チタン（ＴｉＣｌ４）ガス等を用いることができる。また、金属含有ガスとしては、例えばアルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）含有ガス等を用いることができる。また、第１処理ガスとしては、金属含有ガスの他、例えばＳｉ含有ガス等を用いることができる。第１処理ガスとしては、これらのうち１以上を用いることができる。
　不活性ガスとしては、窒素（Ｎ２）ガスや、アルゴン（Ａｒ）ガス、ヘリウム（Ｈｅ）ガス、ネオン（Ｎｅ）ガス、キセノン（Ｘｅ）ガス等の希ガスを用いることができる。不活性ガスとしては、これらのうち１以上を用いることができる。この点は、後述する各ステップにおいても同様である。
（パージＳ１２）
　第１処理ガス供給を開始してから所定時間が経過した後、バルブ２４３ａを閉じ、処理室２０１内への第１処理ガスの供給を停止する。そして、処理室２０１内を真空排気し、処理室２０１内に残留するガス等を処理室２０１内から排除する（パージ）。このとき、バルブ２４３ｅ，２４３ｆ，２４３ｇを開き、処理室２０１内へ不活性ガスを供給する。不活性ガスはパージガスとして作用する。
（第２処理ガス供給Ｓ１３）
　次に、処理室２０１内に対して第２処理ガスを供給する。具体的には、バルブ２４３ｂを開き、ガス供給管２３２ｂ内へ第２処理ガスを流す。第２処理ガスは、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２３３より排気される。このとき、同時にバルブ２４３ｅを開き、ガス供給管２３２ｂ内に不活性ガスを流す。また、このとき、ノズル２４９ａ，２４９ｃ内への第２処理ガスの侵入を防止するために、バルブ２４３ｆ，２４３ｇを開き、ガス供給管２３２ａ，２３２ｃ内に不活性ガスを流すようにしてもよい。
　このとき、処理容器内に対して第２処理ガスが供給されることとなる。ここで、第２処理ガスとしては、例えば窒化ガス等が用いられる。窒化ガスとしては、例えばアンモニア（ＮＨ３）ガス、ジアゼン（Ｎ２Ｈ２）ガス、ヒドラジン（Ｎ２Ｈ４）ガス、Ｎ３Ｈ８ガス等の窒化水素系ガスを用いることができる。第２処理ガスとしては、これらのうち１以上を用いることができる。
（パージＳ１４）
　第２処理ガス供給を開始してから所定時間が経過した後、バルブ２４３ｂを閉じ、処理室２０１内への第２処理ガスの供給を停止する。そして、上述したパージＳ１２と同様の処理手順により、処理室２０１内に残留するガス等を処理室２０１内から排除する（パージ）。
（所定回数実施Ｓ１５）
　上述したＳ１１～Ｓ１４を含むサイクル、すなわち、Ｓ１１～Ｓ１４を非同時に行うサイクルを所定回数（Ｘ回、Ｘは１または２以上の整数）行うことにより、処理容器内の部材に、所定組成および所定膜厚の膜を形成することができる。ここでは、例えば窒化チタン（ＴｉＮ）膜を形成する。
（第３処理ガス供給Ｓ１６）
　そして、上述したステップＳ１１～Ｓ１４を、この順に行うサイクルを所定回数行った後に、処理室２０１内に第３処理ガスを供給する。具体的には、バルブ２４３ｃを開き、ガス供給管２３２ｃ内へ第３処理ガスを流す。第３処理ガスは、ＭＦＣ２４１ｃにより流量調整され、ノズル２４９ｃを介して処理室２０１内へ供給され、排気口２３３より排気される。このとき、同時にバルブ２４３ｇを開き、ガス供給管２３２ｃ内に不活性ガスを流す。また、このとき、ノズル２４９ａ，２４９ｂ内への第３処理ガスの侵入を防止するために、バルブ２４３ｆ，２４３ｅを開き、ガス供給管２３２ａ，２３２ｂ内に不活性ガスを流すようにしてもよい。
　このとき、処理容器内に対して第３処理ガスが供給されることとなる。ここで、第３処理ガスとしては、例えばＳｉ及びＨ含有ガス等を用いることができる。Ｓｉ及びＨ含有ガスとしては、例えばモノシラン（ＳｉＨ４）ガス、ジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）ガス、トリシラン（Ｓｉ３Ｈ８）ガス、等のシラン系ガス等を用いることができる。第３処理ガスとしては、これらのうち１以上を用いることができる。
（パージＳ１７）
　第３処理ガス供給を開始してから所定時間が経過した後、バルブ２４３ｃを閉じ、処理室２０１内への第３処理ガスの供給を停止する。そして、上述したパージＳ１２と同様の処理手順により、処理室２０１内に残留するガス等を処理室２０１内から排除する（パージ）。
（所定回数実施）
　上述したＳ１５～Ｓ１７を含むサイクル、すなわち、Ｓ１５～Ｓ１７を非同時に行うサイクルを所定回数（Ｙ回、Ｙは１または２以上の整数）行うことにより、処理容器内の部材として、所定の厚さのプリコート膜を形成する。ここでは、プリコート膜として、例えば窒化珪化チタン（ＴｉＳｉＮ）膜を形成する。
　以上の一連の動作により、プリコート処理が完了する。プリコート膜を形成することにより、処理容器の内壁等との密着性が向上され、内壁等から膜剥がれが生じ難くなる。また、プリコート膜の初期膜の表面粗さを低減することができる。
　また、上述したプリコート処理により、成膜時に膜厚ドロップ現象が発生することを抑制することが可能となる。また、上述したプリコート処理により、次の成膜処理前の処理容器内の環境、状態を整えることが可能となる。
　なお、上述したプリコート処理における第１処理ガス、第２処理ガス、および第３処理ガスの供給順序や供給のタイミングは、上述した順序や上述したタイミングに限定されるものではない。
［空ボート搬出］
　プリコート処理が終了した後、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、空のボート２１７が、マニホールド２０９の下端から反応管２０３の外部へ搬出される（ボートアンロード）。
＜成膜工程、ステップＳ２０＞
　次に、処理炉２０２内にウエハ２００を搬入し、ウエハ２００上に膜を形成する成膜工程について説明する。すなわち、本工程では、処理容器内でウエハ２００を処理する成膜工程を行う。
　本明細書において用いる「ウエハ」という用語は、ウエハそのものを意味する場合や、ウエハとその表面上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。本明細書において用いる「ウエハの表面」という言葉は、ウエハそのものの表面を意味する場合や、ウエハ上に形成された所定の層等の表面を意味する場合がある。本明細書において「ウエハ上に所定の層を形成する」と記載した場合は、ウエハそのものの表面上に所定の層を直接形成することを意味する場合や、ウエハ上に形成されている層等の上に所定の層を形成することを意味する場合がある。本明細書において「基板」という言葉を用いた場合も、「ウエハ」という言葉を用いた場合と同義である。
［ウエハ搬入］
　複数枚のウエハ２００がボート２１７に装填（ウエハチャージ）されると、図１に示されているように、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内に搬入（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を介して反応管２０３の下端開口を閉塞した状態となる。
　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への通電量がフィードバック制御される（温度調整）。また、回転機構２６７によるウエハ２００の回転を開始する。処理室２０１内の排気、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に対する処理が完了するまでの間は継続して行われる。
［成膜処理］
（第１処理ガス供給Ｓ２１）
　このステップでは、処理室２０１内のウエハ２００に対して第１処理ガスを供給する。具体的には、バルブ２４３ａを開き、ガス供給管２３２ａ内へ第１処理ガスを流す。第１処理ガスは、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２３３より排気される。このとき、同時にバルブ２４３ｆを開き、ガス供給管２３２ａ内に不活性ガスを流す。また、このとき、ノズル２４９ｂ，２４９ｃ内への第１処理ガスの侵入を防止するために、バルブ２４３ｅ，２４３ｇを開き、ガス供給管２３２ｂ，２３２ｃ内に不活性ガスを流すようにしてもよい。
　このとき、ウエハ２００に対して上述した第１処理ガスが供給されることとなる。
（パージＳ２２）
　第１処理ガス供給を開始してから所定時間が経過した後、バルブ２４３ａを閉じ、処理室２０１内への第１処理ガスの供給を停止する。そして、上述したパージＳ１２と同様の処理手順により、処理室２０１内に残留するガス等を処理室２０１内から排除する（パージ）。
（第２処理ガス供給Ｓ２３）
　次に、処理室２０１内のウエハ２００に対して第２処理ガスを供給する。具体的には、バルブ２４３ｂを開き、ガス供給管２３２ｂ内へ第２処理ガスを流す。第２処理ガスは、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２３３より排気される。このとき、同時にバルブ２４３ｅを開き、ガス供給管２３２ｂ内に不活性ガスを流す。また、このとき、ノズル２４９ａ，２４９ｃ内への第２処理ガスの侵入を防止するために、バルブ２４３ｆ，２４３ｇを開き、ガス供給管２３２ａ，２３２ｃ内に不活性ガスを流すようにしてもよい。
　このとき、ウエハ２００に対して上述した第２処理ガスが供給されることとなる。
（パージＳ２４）
　第２処理ガス供給を開始してから所定時間が経過した後、バルブ２４３ｂを閉じ、処理室２０１内への第２処理ガスの供給を停止する。そして、上述したパージＳ１２と同様の処理手順により、処理室２０１内に残留するガス等を処理室２０１内から排除する（パージ）。
（所定回数実施）
　上述したＳ２１～Ｓ２４を含むサイクル、すなわち、Ｓ２１～Ｓ２４を非同時に行うサイクルを所定回数（ｎ回、ｎは１または２以上の整数）行うことにより、ウエハ２００上に、所定組成および所定膜厚の膜を形成することができる。ここで形成される膜Ｔ１は、多結晶膜である。
　ここで形成される膜Ｔ１として、例えば金属元素を含む膜である金属含有膜等を用いることができる。金属含有膜としては、例えば遷移金属元素である第３～第１１族元素を含む膜である、遷移金属含有膜等を用いることができる。遷移金属含有膜として、例えばＴｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ含有膜等を用いることができる。また、遷移金属含有膜としては、例えば遷移金属窒化膜等を用いることができる。遷移金属窒化膜としては、例えば窒化タンタル（ＴａＮ）膜、窒化タングステン（ＷＮ）膜、窒化モリブデン（ＭｏＮ）膜、窒化チタン（ＴｉＮ）膜等を用いることができる。また、膜Ｔ１として、例えばＡｌ、Ｓｉ、Ｇａ、Ｉｎ等の単体膜又は窒化膜等を用いることができる。
（アフターパージ及び大気圧復帰）
　成膜が終了した後、ノズル２４９ａ～２４９ｃのそれぞれからパージガスとして不活性ガスを処理室２０１内へ供給し、排気口２３３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）。
［ウエハ搬出］
　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（ボートアンロード）される。ボートアンロードの後は、シャッタ２１９ｓが移動させられ、マニホールド２０９の下端開口がＯリング２２０ｃを介してシャッタ２１９ｓによりシールされる（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）。
　上述の成膜処理を行うと、処理容器内、すなわち、反応管２０３の内壁、ノズル２４９ａ～２４９ｃの外表面、ノズル２４９ａ～２４９ｃの内表面、マニホールド２０９の内表面、ボート２１７の表面、シールキャップ２１９の上面等の処理容器内の部材の表面に膜Ｔ１が形成されて堆積物となって累積する。堆積物の量、すなわち、膜Ｔ１の累積膜厚が厚くなり過ぎると、堆積膜の剥離等が生じ、パーティクルの発生量が増加することがある。このため、堆積膜の剥離等が生じる前に、処理容器内に堆積した堆積膜を全て除去するクリーニング処理を行って、堆積膜が全て除去された処理容器内にプリコート膜を形成する場合がある。この場合、クリーニング処理と、プリコート膜を形成するのに要する時間が長いため、生産性が低下する場合がある。
　本開示における態様においては、成膜工程Ｓ２０を行う度に、すなわち基板処理毎に、処理容器内に形成される膜Ｔ１の表面をクリーニング（エッチングともいう）する第１クリーニング処理を行う。そして、処理容器内における累積膜厚が所定値以上となった場合に処理容器内の堆積膜を除去する第２クリーニング処理を行う。これにより、クリーニングに要する時間を短くすることができ、生産性を向上させることができる。ここで、累積膜厚とは、成膜工程によって形成される膜の厚さであって、第１クリーニング処理を行った場合には、第１クリーニング処理によってエッチングされる量を減じて算出される。すなわち、累積膜厚は、例えば１回の成膜処理によってウエハ２００上に形成される膜厚と、第１クリーニング処理によってエッチングされる量を予め記憶し、成膜処理と第１クリーニング処理を行う度に、各処理の処理回数をカウントし、処理容器内に形成される累積膜厚を推定する。また、累積膜厚は、実測値を用いても良い。また、累積膜厚を、処理時間、成膜処理、第１クリーニング処理で用いられるガスの流量、処理室２０１内の圧力、の少なくともいずれかに基づいて算出されるようにしても良い。
＜判定工程、ステップＳ３０＞
　次に、累積膜厚が、所定値以上か否かを判定する。そして、累積膜厚が、所定値より小さい場合には、後述する第１クリーニング工程Ｓ４０を行う。また、累積膜厚が、所定値以上の場合には、後述する第２クリーニング工程Ｓ５０を行う。
＜第１クリーニング工程、ステップＳ４０＞
　本工程では、処理室２０１内に空のボート２１７を搬入し、処理容器内に形成された膜Ｔ１の少なくとも一部を除去する（エッチングするともいう）ことが可能な第１クリーニング処理（エッチング処理ともいう）を行う。第１クリーニング処理は、成膜処理毎に短時間で行う簡易クリーニング、ライトクリーニングということもできる。
［空ボート搬入］
　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。なお、ボート２１７を搬出した状態で第１クリーニング処理を行っても良い。
　処理室２０１内への空のボート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。また、処理室２０１内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。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、少なくとも本工程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。また、本工程における処理温度は、上述した成膜工程Ｓ２０における処理温度と同じ４００～５００℃とする。また、本工程における処理圧力は、成膜工程Ｓ２０における処理圧力に比べて低くする。
　本明細書における処理温度とはウエハ２００の温度または処理室２０１内の温度のことを意味し、処理圧力とは処理室２０１内の圧力のことを意味する。また、処理時間とは、その処理を継続する時間を意味する。これらは、以下の説明においても同様である。また、本明細書における「４００～５００℃」のような数値範囲の表記は、下限値および上限値がその範囲に含まれることを意味する。よって、例えば、「４００～５００℃」とは「４００℃以上５００℃以下」を意味する。他の数値範囲についても同様である。
［第１クリーニング処理］
　次のトリートメント処理Ｓ４１、クリーニング処理Ｓ４２及びパージＳ４３が所定回数（ｍ回、ｍは１又は２以上の整数）実施されることで、第１クリーニング処理が行われる。
　ここで、成膜工程Ｓ２０を行うと、図６（Ａ）に示されているように、反応管２０３等の表面に膜Ｔ１が堆積される。ここで堆積される膜Ｔ１は多結晶膜であって、柱状の結晶であるために、この状態の膜Ｔ１に対してクリーニングガスを供給してクリーニング処理を行うと、図６（Ｂ）に示されているように、クリーニングガスが結晶粒界に入り込んでしまい、結晶粒界から膜Ｔ１が削れて（エッチングされて）しまう場合がある。このため膜Ｔ１の表面が凹凸となってしまい、膜Ｔ１の表面ラフネスが大きく（表面粗さが大きく）なってしまう場合がある。膜Ｔ１の表面ラフネスが大きいと、処理容器内の表面積が大きくなってしまい、処理容器内における処理ガスの消費量が異なってしまう場合がある。このため、ウエハ２００への処理ガスの供給量が異なってしまい、ウエハ２００上に形成される膜の膜厚が不均一となる場合がある。また、処理容器内から膜が部分的に剥離してパーティクルが発生する場合がある。
　本開示においては、第１クリーニング処理において、クリーニング処理を行う前に、トリートメント処理を行う。これにより、処理容器内に形成された多結晶膜である膜Ｔ１の結晶粒界を含む表面に、第２の膜である膜Ｔ２が形成される。言い換えれば、膜Ｔ１の結晶粒界を含む表面がトリートメントガスにより改質されて、膜Ｔ１の結晶粒界を含む表面に膜Ｔ２が形成される。このようにして、膜Ｔ１の結晶粒界がクリーニングガスに曝されることを抑制できる。
　すなわち、トリートメント処理を行うことにより、図７（Ａ）に示されているように、反応管２０３等の表面に堆積された膜Ｔ１の結晶粒界を含む表面に、図７（Ｂ）に示されるように、膜Ｔ２が形成される。すなわち、膜Ｔ１の結晶粒界を埋めるように膜Ｔ２が形成される。このようにして、膜Ｔ１の結晶粒界にトリートメントガスの成分を入り込ませることにより、膜Ｔ１のクリーニング処理により、膜Ｔ１の結晶粒界からエッチングされてしまうことを抑制することができる。結果として、後述する第１クリーニング処理により膜Ｔ１の上方からエッチングされることとなり、膜の表面ラフネスが改善され、ウエハ２００に対して処理を行う際に、ウエハ２００で消費させる処理ガスの量をウエハ毎に均一化することができる。ここで、ウエハ毎とは、１回の処理において複数枚のウエハを処理する際のウエハ毎、及び基板処理毎（バッチ処理毎ともいう）のウエハ毎のいずれか又は両方を含む。
（トリートメント処理Ｓ４１）
　先ず、処理室２０１内に対して第３処理ガスを供給する。具体的には、バルブ２４３ｃを開き、ガス供給管２３２ｃ内へ第３処理ガスを流す。第３処理ガスは、ＭＦＣ２４１ｃにより流量調整され、ノズル２４９ｃを介して処理室２０１内へ供給され、排気口２３３より排気される。このとき、同時にバルブ２４３ｇを開き、ガス供給管２３２ｃ内に不活性ガスを流す。また、このとき、ノズル２４９ａ，２４９ｂ内への第３処理ガスの侵入を防止するために、バルブ２４３ｆ，２４３ｅを開き、ガス供給管２３２ａ，２３２ｂ内に不活性ガスを流すようにしてもよい。
　ここでは、処理容器内に対して例えば第３処理ガスがトリートメントガスとして供給される。本ステップにおけるトリートメントガスの供給は、連続供給でも、分割供給でもよい。トリートメントガスとしては、それ単体で、膜を形成可能なガスや、対象の膜の表面状態を変えることができるガスを用いることができる。トリートメントガスとしては、例えばＳｉ含有ガス等を用いることができる。Ｓｉ含有ガスとしては、例えばＳｉＨ４ガス、Ｓｉ２Ｈ６ガス、Ｓｉ３Ｈ８ガス、等のシラン系ガス等を用いることができる。また、例えば、上述したＳｉ含有ガスの他に、酸化ガス、金属含有ガス等を用いることができる。酸化ガスとしては、例えば酸素（Ｏ２）ガス、オゾン（Ｏ３）ガス、水蒸気（Ｈ２Ｏ）ガス、過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）ガス、水素（Ｈ２）とＯ２の混合ガス、亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）ガス、一酸化窒素（ＮＯ）ガス、二酸化窒素（ＮＯ２）ガス等がある。酸化ガスとしては、これらのうち少なくとも１つを用いることができる。金属含有ガスとしては、例えば塩化ハフニウム（ＨｆＣｌ４）ガス、塩化ジルコニウム（ＺｒＣｌ４）ガス、六フッ化タングステン（ＷＦ６）ガス、六塩化タングステン（ＷＣｌ６）ガス、五塩化モリブデン（ＭｏＣｌ５）ガス、二塩化二酸化モリブデン（ＭｏＯ２Ｃｌ２）ガス、四塩化酸化モリブデン（ＭｏＯＣｌ４）ガス、六フッ化モリブデン（ＭｏＦ６）ガス、二フッ化二酸化モリブデン（ＭｏＯ２Ｆ２）ガス、四フッ化酸化モリブデン（ＭｏＯＦ４）ガス等を用いることができる。トリートメントガスとしては、これらのうち１以上を用いることができる。トリートメントガスとしては、クリーニング対象となる膜の結晶粒界を埋めることができるガスが好ましい。言い換えると、結晶粒界に膜を形成できるガスが好ましい。このように結晶粒界に膜を形成できるガスとしては、本開示のＳｉ含有ガスや、金属含有ガスがある。なお、酸化ガスは、それ単体で、膜を形成することが困難であるが、クリーニング対象の膜の表面（特に結晶粒界）を酸化することにより、酸化部分のエッチングレートを低くすることができる場合がある。この場合には、結晶粒界の他の部分からエッチングが進行するため、ラフネスを改善できることがある。更に好ましくは、ハロゲン元素を処理容器内の膜に封止するガスが好ましく、ハロゲン元素を含まないガスが用いられる。本開示の例では、例えば、シラン系ガスや、酸化ガスである。
　また、このときトリートメントガスが分解される状態で、トリートメントガスを、膜Ｔ１に供給する。これにより膜Ｔ１の表面が改質されて、膜Ｔ２を形成することができる。ここで、トリートメントガスが分解される状態とは、例えばトリートメントガスの分解温度以上でトリートメントガスを供給することを含む。また、トリートメントガスが分解される状態とは、例えば膜Ｔ１が、トリートメントガスの触媒で構成される状態である。すなわち、膜Ｔ１は、トリートメントガスの触媒となる膜が好ましい。トリートメントガスが分解される状態で行うことにより、膜Ｔ１の結晶粒界にトリートメントガスに含まれる元素を析出させることができる。また、トリートメントガスを触媒となる膜に対して供給することにより、基板処理時、クリーニング処理時、エッチング処理時、トリートメント処理時（改質処理時ともいう）それぞれの温度調整時間を短縮することができる。これにより、半導体デバイスの製造工程におけるスループットを向上させることができる。
　ここで形成される膜Ｔ２は、膜Ｔ１よりも結晶性の低い膜であって、例えばアモルファス膜等である。これにより、多結晶膜である膜Ｔ１の結晶粒界を膜Ｔ２で埋めることができる。また、膜Ｔ２の、クリーニングガスを供給した際のエッチングレート（第２エッチングレート）は、膜Ｔ１の、クリーニングガスを供給した際のエッチングレート（第１エッチングレート）以下である。好ましくは、膜Ｔ２の、クリーニングガスを供給した際のエッチングレートが、膜Ｔ１の、クリーニングガスを供給した際のエッチングレートよりも小さくなるようにする。また、ここで形成される膜Ｔ２の厚さは、膜Ｔ１の厚さよりも薄くする。結果として、後述する第１クリーニング処理により膜Ｔ１の上方からエッチングされることとなり、膜の表面ラフネスが改善される。
　また、膜Ｔ２として、例えば第１３から第１６族元素を含む膜が形成される。第１３～第１６族元素を含む膜としては、例えばＳｉ、ホウ素（Ｂ）、酸素（Ｏ）、リン（Ｐ）を含む膜を用いることができる。また、Ｓｉ、Ｂ、Ｏ、Ｐを含む膜としては、例えばシリコン窒化（ＳｉＮ）膜、シリコン酸化（ＳｉＯ）膜、ＴｉＳｉＮ膜、Ｂ膜、窒化ホウ素（ＢＮ）膜、Ｐ膜、ＴｉＰＮ膜等を用いることができる。
　具体的には、トリートメントガスとして、例えばＳｉＨ４ガスを用いる場合、ＳｉＨ４ガスの分解温度は、例えば３５０～４００℃である。また、膜Ｔ１として、例えばＴｉＮ膜を用いる場合、ＴｉＮ膜上では、ＳｉＨ４ガスが分解され易く、ＴｉＮ膜はＳｉＨ４の触媒となる膜である。
（クリーニング処理Ｓ４２）
　次に、処理室２０１内に対してクリーニングガスを供給する。具体的には、バルブ２４３ｄを開き、ガス供給管２３２ａ内へクリーニングガスを流す。クリーニングガスは、ＭＦＣ２４１ｄにより流量調整され、ノズル２４９ａを介して処理室２０１内へ供給され、排気管２３１より排気される。このとき、同時にバルブ２４３ｆを開き、ガス供給管２３２ａ内に不活性ガスを流す。また、このとき、ノズル２４９ｂ，２４９ｃ内へのクリーニングガスの侵入を防止するために、バルブ２４３ｅ，２４３ｇを開き、ガス供給管２３２ｂ，２３２ｃ内に不活性ガスを流すようにしてもよい。
　クリーニングガスとしては、例えばハロゲン系のガスを用いることができる。ハロゲン系のガスとしては、例えば、三フッ化窒素（ＮＦ３）ガス、フッ素（Ｆ２）ガス、塩素（Ｃｌ２）ガス、フッ化水素（ＨＦ）ガス、三フッ化塩素（ＣｌＦ３）ガス、塩化水素（ＨＣｌ）ガス、三塩化ホウ素（ＢＣｌ３）ガス、臭素（Ｂｒ２）ガス等を用いることができる。クリーニングガスとしては、これらのうち１以上を用いることができる。
　これにより、結晶粒界を含む表面に膜Ｔ２が形成された膜Ｔ１にクリーニングガスが供給され、膜Ｔ１の少なくとも一部が除去される。
　所定の時間が経過し、処理室２０１内の第１クリーニング処理が終了した後、バルブ２４３ｄを閉じ、処理室２０１内へのクリーニングガスの供給を停止する。
（パージＳ４３）
　第３処理ガス供給を開始してから所定時間が経過した後、バルブ２４３ｃを閉じ、処理室２０１内への第３処理ガスの供給を停止する。そして、上述したパージＳ１２におけるパージと同様の処理手順により、処理室２０１内に残留するガス等を処理室２０１内から排除する（パージ）。
（所定回数実施）
　上述したＳ４１～Ｓ４３を含むサイクル、すなわち、Ｓ４１～Ｓ４３を非同時に行うサイクルを所定回数（ｍ回、ｍは１または２以上の整数）行うことにより、処理容器内の膜Ｔ１を所定膜厚にエッチングする。
　第１クリーニング（エッチング）処理における処理条件としては、
　クリーニングガス供給流量：０．１～１０ｓｌｍ
　不活性ガス供給流量（各ガス供給管）：０～１０ｓｌｍ
　各ガス供給時間：５～３００秒、好ましくは１００～２００秒
　処理温度：２００℃以上９００℃未満、好ましくは３００～８００℃、より好ましくは３５０～６００℃
　処理圧力：１５０～４００Ｐａ、好ましくは２００～３００Ｐａ
が例示される。なお、供給流量に０ｓｌｍが含まれる場合、０ｓｌｍとは、そのガスを供給しないケースを意味する。このことは、本開示の他の説明においても同様である。
　以上の一連の動作により、第１クリーニング処理が完了する。
　また、成膜工程Ｓ２０において例えばＴｉＮ膜を形成する際、ＴｉＮの結晶成長とともに異常成長核が成長する。本工程においては、処理容器内のＴｉＮ膜表面に形成された異常成長核を除去（エッチング）する。これにより、処理容器内に形成されたＴｉＮ膜表面がエッチングされて平坦化される。
［空ボート搬出］
　第１クリーニング処理が終了した後、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、空のボート２１７が、マニホールド２０９の下端から反応管２０３の外部へ搬出される（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）。そして、次の複数枚のウエハ２００をボート２１７に装填して上述した成膜工程Ｓ２０を行う。
＜第２クリーニング工程、ステップＳ５０＞
　本工程では、処理室２０１内に空のボート２１７を搬入し、処理容器の内壁等に堆積された堆積膜とプリコート膜を、上述した第１クリーニング処理よりも長い時間で除去する第２クリーニング処理を行う。すなわち、上述したＳ４１～Ｓ４３を行うサイクルを所定回数（ｍ回、ｍは１または２以上の整数）行って、処理容器内の累積膜厚が所定値以上となった場合に、第２クリーニング工程を行う。これにより、処理容器内に堆積されている膜を除去する。
［空ボート搬入］
　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。なお、ボート２１７を搬出した状態で第２クリーニング処理を行っても良い。
　処理室２０１内への空のボート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。また、処理室２０１内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。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、少なくとも本工程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。
［第２クリーニング処理］
　本工程では、処理室２０１内に対して上述したクリーニングガスを供給する。具体的には、バルブ２４３ｄを開き、ガス供給管２３２ａ内へクリーニングガスを流す。クリーニングガスは、ＭＦＣ２４１ｄにより流量調整され、ノズル２４９ａを介して処理室２０１内へ供給され、排気管２３１より排気される。このとき、同時にバルブ２４３ｆを開き、ガス供給管２３２ａ内に不活性ガスを流してもよい。また、このとき、ノズル２４９ｂ，２４９ｃ内へのクリーニングガスの侵入を防止するために、バルブ２４３ｅ，２４３ｇを開き、ガス供給管２３２ｂ，２３２ｃ内に不活性ガスを流すようにしてもよい。
　所定の時間が経過し、処理室２０１内の第２クリーニング処理が終了した後、バルブ２４３ｄを閉じ、処理室２０１内へのクリーニングガスの供給を停止する。すなわち、クリーニング対象の膜が形成された処理容器内に、クリーニングガスを、第１クリーニング処理時のクリーニングガスの供給時間よりも長い時間供給する。そして、上述したパージＳ１２と同様の処理手順により、処理室２０１内をパージする（パージ）。その後、処理室２０１内の雰囲気が不活性ガスに置換される（不活性ガス置換）。
　以上の一連の動作により、第２クリーニング処理が完了する。
［空ボート搬出］
　第２クリーニング処理が終了した後、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、空のボート２１７が、マニホールド２０９の下端から反応管２０３の外部へ搬出される（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）。
　そして、第２クリーニング工程Ｓ５０を行った後に、上述した処理容器内にプリコート膜を形成するプリコート工程Ｓ１０を行う。すなわち、処理容器内をプリコーティングする。
　本工程では、処理容器内に堆積された堆積膜の厚さが所定値以上になった場合に、第２クリーニング処理が行われる。ここで、第２クリーニング処理では、処理容器内に堆積された堆積膜とプリコート膜をエッチングする。すなわち、第２クリーニング処理が行われることにより、処理容器内に形成されたプリコート膜までエッチングされる。
　すなわち、基板処理後の処理容器内の累積膜厚が所定値より小さい場合には、短時間で第１クリーニング処理を行い、基板処理後の処理容器内の累積膜厚が所定値以上になった場合には、第２クリーニング処理を行う。これにより、上述した第１クリーニング処理を行わない場合と比較して、短時間で効率よくクリーニングを行うことが可能となる。
（３）他の実施形態
　以上、本開示の実施形態を具体的に説明した。しかしながら、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。なお、後述する他の態様において、図１に示す基板処理装置と同様に用いられ、図１で説明した要素と実質的に同一の要素、及び図４、図５等に示す処理と実質的に同一の処理には、同一の符号を付し、その説明を省略する。
（第２態様）
　次に、上述した第１クリーニング処理の他の態様について、図８を用いて説明する。
　本態様では、クリーニング処理Ｓ４１１、パージＳ４１２及びトリートメント処理Ｓ４１３が所定回数（ｍ回、ｍは１又は２以上の整数）実施されることで、第１クリーニング処理が行われる。すなわち、上述した第１クリーニング処理とは、各処理の順序が異なる。なお、クリーニング処理Ｓ４１１、パージＳ４１２及びトリートメント処理Ｓ４１３は、上述したクリーニング処理Ｓ４２、パージＳ４３及びトリートメント処理Ｓ４１と同様に行われる。
　本態様においても、上述の態様と同様の効果が得られる。本態様では、２サイクル目以降は、トリートメント処理の後にクリーニング処理が行われることとなるため、上述の態様と同様に、膜Ｔ１の表面ラフネスの悪化を改善できる。本態様においては、さらに、第１クリーニング処理における最後にトリートメント処理Ｓ４１３が行われるため、クリーニングガスに含まれる成分が反応管２０３内に残留してしまうことを抑制できる。すなわち、次の成膜工程Ｓ２０において、ウエハ２００上にクリーニングガスに含まれる成分が吸着されてしまうことを抑制することができる。
（第３態様）
　次に、第２クリーニング処理のさらに他の態様について、図９を用いて説明する。
　本態様では、上述した態様におけるトリートメント処理Ｓ４１、クリーニング処理Ｓ４２及びパージＳ４３が所定回数（ｍ回、ｍは１又は２以上の整数）実施された後に、トリートメント処理Ｓ４４が行われる。すなわち、図５に示した処理を行った後にトリートメント処理Ｓ４４を行う。なお、トリートメント処理Ｓ４４は、上述したトリートメント処理Ｓ４１と同様に行われる。すなわち、クリーニング処理の前後にトリートメント処理を行う。
　本態様においても、上述の態様と同様に、膜Ｔ１の表面ラフネスの悪化を改善できる。本態様においては、さらに、クリーニングガスに含まれる成分が反応管２０３内に残留してしまうことを抑制できる。すなわち、次の成膜工程Ｓ２０において、ウエハ２００上にクリーニングガスに含まれる成分が吸着されてしまうことを抑制することができる。
　また、上述の態様では、処理容器内に形成された膜Ｔ１をクリーニング（エッチング）する場合を例にして説明したが、本開示はこれに限定されるものではなく、ウエハ２００に形成された膜Ｔ１をエッチングする場合にも、好適に適用できる。すなわち、ウエハ２００に形成された膜Ｔ１の結晶粒界を含む表面に膜Ｔ２を形成して、ウエハ２００に形成された膜Ｔ１をエッチングする場合にも、好適に適用できる。本態様においても、ウエハ２００表面に形成された膜の表面ラフネスを低減することができる。これにより、ウエハ２００表面に形成された膜の均一性を向上させることができ、半導体デバイスの特性を向上させることができる。なお、本態様が適用される基板として、製品基板と、ダミー基板のいずれか又は両方を用いることができる。製品基板とは、半導体デバイスとして用いられる基板である。製品基板に形成される膜に、本態様を適用することにより、半導体デバイスの一構造を形成する膜の表面ラフネスを向上させることができる。また、ダミー基板は、製品基板を処理する際に用いられる基板である。また、ダミー基板とは、例えば検査等の為に用いるモニタ基板や、ガスの消費量を均一にするために用いるフィルダミー基板である。ダミー基板に形成される膜に、本態様を適用することにより、ダミー基板におけるガスの消費量を基板処理毎に均一化することができる。これにより、製品基板毎に供給される処理ガスの消費量を均一化することができる。
　また、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内に記録し、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。
　また、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。
　また、上述の実施形態では、一度に複数枚の基板を処理するバッチ式の基板処理装置を用いて膜を形成する例について説明した。本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、上述の態様や他の態様における処理手順、処理条件と同様な処理手順、処理条件にて各処理を行うことができ、上述の態様や他の態様と同様の効果が得られる。
　また、上述の態様や他の態様は、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、上述の態様や他の態様における処理手順、処理条件と同様とすることができる。
２００　　ウエハ（基板）
２０３　　反応管

Claims (19)

  1. 　（ａ）第１の膜の少なくとも一部を除去可能な第１ガスを供給した際のエッチングレートが、前記第１の膜の第１エッチングレート以下の第２エッチングレートである第２の膜を、前記第１の膜に形成する工程と、
    　（ｂ）前記第１の膜に、前記第１ガスを供給する工程と、
    　を有する処理方法。
  2. 　前記第２エッチングレートは、前記第１エッチングレートよりも小さい、請求項１記載の処理方法。
  3. 　（ｂ）の前後に、（ａ）を行う、請求項１記載の処理方法。
  4. 　（ａ）と（ｂ）と、を所定回数行う、請求項１記載の処理方法。
  5. 　（ａ）と（ｂ）と、を所定回数行った後、前記第１ガスを供給することにより、前記第１の膜を除去する工程と、を有する請求項１記載の処理方法。
  6. 　前記第１の膜は、金属元素を含む膜である、請求項１記載の処理方法。
  7. 　前記金属元素は、遷移金属元素である、請求項６記載の処理方法。
  8. 　前記第２の膜は、第１３から第１６族元素を含む、請求項１記載の処理方法。
  9. 　前記第１の膜と前記第２の膜は、処理容器に形成されている、請求項１記載の処理方法。
  10. 　前記第１の膜と前記第２の膜は、基板に形成されている、請求項１記載の処理方法。
  11. 　前記第１の膜は多結晶膜であり、前記第２の膜は前記第１の膜よりも結晶性の低い膜である、請求項１記載の処理方法。
  12. 　前記第１の膜は多結晶膜であり、前記第２の膜はアモルファス膜である、請求項１記載の処理方法。
  13. 　前記第２の膜の厚さは、前記第１の膜の厚さよりも薄い、請求項１記載の処理方法。
  14. 　（ａ）では、第２ガスが分解される状態で、前記第２ガスを、前記第１の膜に供給することにより、前記第２の膜を形成する、請求項１に記載の処理方法。
  15. 　前記第２ガスが分解される状態は、前記第２ガスの分解温度以上を含む、請求項１４に記載の処理方法。
  16. 　前記第２ガスが分解される状態は、前記第１の膜が、前記第２ガスの触媒で構成される状態である、請求項１４に記載の処理方法。
  17. 　第１の膜の少なくとも一部を除去可能な第１ガスを供給可能な第１ガス供給系と、
    　（ａ）前記第１ガスを供給した際のエッチングレートが、前記第１の膜の第１エッチングレート以下の第２エッチングレートである第２の膜を、前記第１の膜に形成する処理と、
    　（ｂ）前記第１の膜に、前記第１ガスを供給する処理と、
    　を行わせるように前記第１ガス供給系を制御することが可能なように構成された制御部と、
    　を有する処理装置。
  18. 　（ａ）第１の膜の少なくとも一部を除去可能な第１ガスを供給した際のエッチングレートが、前記第１の膜の第１エッチングレート以下の第２エッチングレートである第２の膜を、前記第１の膜に形成する工程と、
    　（ｂ）前記第１の膜に、前記第１ガスを供給する工程と、
    　を有する半導体装置の製造方法。
  19. 　（ａ）第１の膜の少なくとも一部を除去可能な第１ガスを供給した際のエッチングレートが、前記第１の膜の第１エッチングレート以下の第２エッチングレートである第２の膜を、前記第１の膜に形成する手順と、
    　（ｂ）前記第１の膜に、前記第１ガスを供給する手順と、
    　コンピュータによって処理装置に実行させるプログラム。
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