(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板及び断熱体を保持した基板保持具を処理室内に搬入する基板搬入工程と、
前記処理室内に原料ガスを供給して前記基板に膜を形成する膜形成工程と、
前記処理室内から処理後の前記基板を保持した前記基板保持具を搬出する基板搬出工程と、
前記処理室内に前記基板がない状態で、前記処理室内の基板収容領域を第１の温度で加熱し、前記処理室内の断熱体収容領域を前記第１の温度より高い第２の温度で加熱しつつ、前記処理室内にクリーニングガスを供給して、前記膜形成工程で前記断熱体収容領域に付着した堆積物を除去する第１のクリーニング工程と、
前記処理室内に前記基板がない状態で、前記基板収容領域を第３の温度で加熱し、前記断熱体収容領域を前記第３の温度より低い第４の温度で加熱しつつ、前記処理室内にクリーニングガスを供給して、前記膜形成工程で前記基板収容領域に付着した堆積物を除去する第２のクリーニング工程と、を有する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記第１の温度は、前記クリーニングガスが前記基板収容領域に付着した堆積物と反応しない温度であり、前記第２の温度は、前記クリーニングガスが主に前記断熱体収容領域に付着した堆積物と反応する温度である
ことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
基板及び断熱体を保持した基板保持具を処理室内に搬入する基板搬入工程と、
前記処理室内に原料ガスを供給して前記基板に膜を形成する膜形成工程と、
前記処理室内から処理後の前記基板を保持した前記基板保持具を搬出する基板搬出工程と、
前記処理室内に前記基板がない状態で、クリーニングガスが前記処理室内の前記基板収容領域で堆積物と反応しない温度に前記基板収容領域を加熱し、クリーニングガスが前記処理室内の前記断熱体収容領域で堆積物と反応する温度に前記断熱体収容領域を加熱しつつ、前記処理室内にクリーニングガスを供給して、前記膜形成工程で前記断熱体収容領域に付着した堆積物を除去する第１のクリーニング工程と、
前記処理室内に前記基板がない状態で、クリーニングガスが前記基板収容領域で堆積物と反応する温度に前記基板収容領域を加熱し、クリーニングガスが前記断熱体収容領域で堆積物と反応しない温度に前記断熱板収容領域を加熱しつつ、前記処理室内にクリーニングガスを供給して、前記膜形成工程で前記基板収容領域に付着した堆積物を除去する第２のクリーニング工程と、を有する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項４】
基板及び断熱体を保持した基板保持具を処理室内に搬入する基板搬入工程と、
前記処理室内に原料ガスを供給して前記基板に膜を形成する膜形成工程と、
前記処理室内から処理後の前記基板を保持した前記基板保持具を搬出する基板搬出工程と、
前記処理室内に前記基板がない状態で、前記処理室内の基板収容領域を第１の温度で加熱し、前記処理室内の断熱体収容領域を前記第１の温度より高い第２の温度で加熱しつつ、前記処理室内にクリーニングガスを供給して、前記膜形成工程で前記断熱体収容領域に付着した堆積物を除去する第１のクリーニング工程と、
前記処理室内に前記基板がない状態で、前記基板収容領域を第３の温度で加熱し、前記断熱体収容領域を前記第３の温度より低い第４の温度で加熱しつつ、前記処理室内にクリーニングガスを供給して、前記膜形成工程で前記基板収容領域に付着した堆積物を除去する第２のクリーニング工程と、を有する
ことを特徴とするクリーニング方法。
【請求項５】
基板を処理する処理室と、
前記基板及び断熱体を保持する基板保持具と、
前記処理室内を加熱する加熱部と、
前記処理室内にクリーニングガスを供給するクリーニングガス供給系と、
少なくとも前記加熱部及び前記クリーニングガス供給系を制御する制御部と、を備え、
前記加熱部は、
個別に温度設定可能な、前記処理室内の基板収容領域を加熱する第１のゾーンと、前記処理室内の断熱体収容領域を加熱する第２のゾーンと、を有し、
前記制御部は、
前記第２のゾーンの設定温度を、前記第１のゾーンの設定温度よりも高くし、前記処理室内にクリーニングガスを供給して、前記断熱体収容領域の堆積物を除去する第１のクリーニングと、
前記第１のゾーンの設定温度を、前記第２のゾーンの設定温度よりも高くし、前記処理室内にクリーニングガスを供給して、前記基板収容領域の堆積物を除去する第２のクリーニングと、を行うように、前記加熱部及び前記クリーニングガス供給系を制御する
ことを特徴とする基板処理装置。
【請求項６】
基板を処理する処理室と、
前記基板及び断熱体を保持する基板保持具と、
前記処理室内を加熱する加熱部と、
前記処理室内にクリーニングガスを供給するクリーニングガス供給系と、
少なくとも前記加熱部及び前記クリーニングガス供給系を制御する制御部と、を備え、
前記加熱部は、
個別に温度設定可能な、前記処理室内の基板収容領域を加熱する第１のゾーンと、前記処理室内の断熱体収容領域を加熱する第２のゾーンと、を有し、
前記制御部は、
前記第１のゾーンの設定温度を、クリーニングガスが前記基板収容領域で堆積物と反応しない温度にし、前記第２のゾーンの設定温度を、クリーングガスが前記断熱体収容領域で堆積物と反応する温度にし、前記処理室内にクリーニングガスを供給して前記断熱体収容領域の堆積物を除去する第１のクリーニングと、
前記第１のゾーンの設定温度を、クリーニングガスが前記基板収容領域で堆積物と反応する温度にし、前記第２のゾーンの設定温度を、クリーングガスが前記断熱体収容領域で堆積物と反応しない温度にし、前記処理室内にクリーニングガスを供給して前記基板収容領域の堆積物を除去する第２のクリーニングと、を行うように、前記加熱部及び前記クリーニングガス供給系を制御する
ことを特徴とする基板処理装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記第１のクリーニングで前記基板収容領域から除去する膜厚と、前記第２のクリーニングで前記基板収容領域から除去する膜厚との合計が、前記基板収容領域の堆積物の厚さに対して１００％〜１２５％となるように前記加熱部及び前記クリーニングガス供給系を制御する
ことを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の基板処理装置。                                                                
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板を処理する工程を有する半導体装置の製造方法、クリーニング方法、及び基板を処理する基板処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
基板処理装置として、例えば、膜を形成する複数の元素を含む複数種類の原料ガスを用いて、半導体ウエハ等の基板上に窒化シリコン膜（ＳｉＮ膜）等の薄膜を形成するものがある（例えば特許文献１参照）。この薄膜形成は、基板を搬入した処理室内に複数種類の原料ガスを交互に供給することにより行われる。しかし実際には、基板表面以外、例えば処理室の内壁などに対しても薄膜を含む堆積物が付着してしまう場合がある。かかる堆積物は、薄膜形成を実施する度に累積的に付着し、一定の厚さ以上に到達すると処理室の内壁等から剥離し、処理室内における異物（パーティクル）発生要因となってしまう。そのため、堆積物の厚さが一定の厚さに到達する毎に、堆積物を除去するために処理室内や処理室内部の部材をクリーニングする必要がある。
【０００３】
このような処理室内の堆積物を除去する方法として、例えば、処理室を構成する反応管を基板処理装置から取り外し、ＨＦ水溶液等の洗浄槽において反応管内壁に付着した堆積物を除去するウェットクリーニング法と、反応管を取り外す必要のないドライクリーニング法とがある。ドライクリーニング法は、クリーニングガス（エッチングガス）を処理室内に直接供給し、処理室内の温度、圧力、ガスの流量を制御することにより、処理室内の堆積物をエッチングして除去する方法である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３９４７１２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の基板処理装置では、基板収容領域の堆積物は除去することができるが、断熱体収容領域の堆積物は除去できない、もしくは、除去しにくい場合があった。この結果、処理室内に堆積物が残り、異物発生の要因となる場合があり、反応管の取り外し及び取り付けを行うウェットクリーニング法で堆積物を除去する必要があったため、生産性が低下する場合があった。なお、基板収容領域とは、上述の基板を保持し、断熱体を有する基板保持具が処理室内に搬入された際に、処理室内で基板が保持される領域をいう。また、断熱体収容領域とは、上述の基板保持具が処理室内に搬入された際に、処理室内で断熱体が保持される領域をいう。
【０００６】
本発明は、処理室内の堆積物を膜残りのないように除去することができる半導体装置の製造方法、クリーニング方法及び基板処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様によれば、
基板及び断熱体を保持した基板保持具を処理室内に搬入する基板搬入工程と、
前記処理室内に原料ガスを供給して前記基板に膜を形成する膜形成工程と、
前記処理室内から処理後の前記基板を保持した前記基板保持具を搬出する基板搬出工程と、
前記処理室内に前記基板がない状態で、前記処理室内の基板収容領域を第１の温度で加
熱し、前記処理室内の断熱体収容領域を前記第１の温度より高い第２の温度で加熱しつつ、前記処理室内にクリーニングガスを供給する第１のクリーニング工程と、
前記処理室内に前記基板がない状態で、前記断熱体収容領域を第３の温度で加熱し、前記基板収容領域を前記第３の温度より低い第４の温度で加熱しつつ、前記処理室内にクリーニングガスを供給する第２のクリーニング工程と、を有する半導体装置の製造方法が提供される。
【０００８】
本発明の他の態様によれば、
基板及び断熱体を保持した基板保持具を処理室内に搬入する基板搬入工程と、
前記処理室内に原料ガスを供給して前記基板に膜を形成する膜形成工程と、
前記処理室内から処理後の前記基板を保持した前記基板保持具を搬出する基板搬出工程と、
前記処理室内に前記基板がない状態で、クリーニングガスが前記処理室内の前記基板収容領域で堆積物と反応しない温度に前記基板収容領域を加熱し、クリーニングガスが前記処理室内の前記断熱体収容領域で堆積物と反応する温度に前記断熱体収容領域を加熱しつつ、前記処理室内にクリーニングガスを供給して、前記膜形成工程で前記断熱体収容領域に付着した堆積物を除去する第１のクリーニング工程と、
前記処理室内に前記基板がない状態で、クリーニングガスが前記基板収容領域で堆積物と反応する温度に前記基板収容領域を加熱し、クリーニングガスが前記断熱体収容領域で堆積物と反応しない温度に前記断熱板収容領域を加熱しつつ、前記処理室内にクリーニングガスを供給して、前記膜形成工程で前記基板収容領域に付着した堆積物を除去する第２のクリーニング工程と、を有する半導体装置の製造方法が提供される。
【０００９】
本発明の更に他の態様によれば、
基板及び断熱体を保持した基板保持具を処理室内に搬入する基板搬入工程と、
前記処理室内に原料ガスを供給して前記基板に膜を形成する膜形成工程と、
前記処理室内から処理後の前記基板を保持した前記基板保持具を搬出する基板搬出工程と、
前記処理室内に前記基板がない状態で、前記処理室内の基板収容領域を第１の温度で加熱し、前記処理室内の断熱体収容領域を前記第１の温度より高い第２の温度で加熱しつつ、前記処理室内にクリーニングガスを供給する第１のクリーニング工程と、
前記処理室内に前記基板がない状態で、前記断熱体収容領域を第３の温度で加熱し、前記基板収容領域を前記第３の温度より低い第４の温度で加熱しつつ、前記処理室内にクリーニングガスを供給する第２のクリーニング工程と、を有するクリーニング方法が提供される。
【００１０】
本発明の更に他の態様によれば、
基板を処理する処理室と、
前記基板及び断熱体を保持する基板保持具と、
前記処理室内を加熱する加熱部と、
前記処理室内にクリーニングガスを供給するクリーニングガス供給系と、
少なくとも前記加熱部及び前記クリーニングガス供給系を制御する制御部と、を備え、
前記加熱部は、
個別に温度設定可能な、前記処理室内の基板収容領域を加熱する第１のゾーンと、前記処理室内の断熱体収容領域を加熱する第２のゾーンと、を有し、
前記制御部は、
前記第２のゾーンの設定温度を、前記第１のゾーンの設定温度よりも高くし、前記処理室内にクリーニングガスを供給して、前記断熱体収容領域の堆積物を除去する第１のクリーニング工程と、
前記第１のゾーンの設定温度を、前記第２のゾーンの設定温度よりも高くし、前記処理
室内にクリーニングガスを供給して、前記基板収容領域の堆積物を除去する第２のクリーニング工程と、を行うように、前記加熱部及び前記クリーニングガス供給系を制御する基板処理装置が提供される。
【００１１】
本発明の更に他の態様によれば、
基板を処理する処理室と、
前記基板及び断熱体を保持する基板保持具と、
前記処理室内を加熱する加熱部と、
前記処理室内にクリーニングガスを供給するクリーニングガス供給系と、
少なくとも前記加熱部及びクリーニングガス供給系を制御する制御部と、を備え、
前記加熱部は、
個別に温度設定可能な、前記処理室内の基板収容領域を加熱する第１のゾーンと、前記処理室内の断熱体収容領域を加熱する第２のゾーンと、を有し、
前記制御部は、
前記第１のゾーンの設定温度を、クリーニングガスが前記基板収容領域で堆積物と反応しない温度にし、前記第２のゾーンの設定温度を、クリーングガスが前記断熱体収容領域で堆積物と反応する温度にし、前記処理室内にクリーニングガスを供給して前記断熱体収容領域の堆積物を除去する第１のクリーニングと、
前記第１のゾーンの設定温度を、クリーニングガスが前記基板収容領域で堆積物と反応する温度にし、前記第２のゾーンの設定温度を、クリーングガスが前記断熱体収容領域で堆積物と反応しない温度にし、前記処理室内にクリーニングガスを供給して前記基板収容領域の堆積物を除去する第２のクリーニングと、を行うように、前記加熱部及び前記クリーニングガス供給系を制御する基板処理装置が提供される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る基板処理装置及び半導体装置の製造方法によれば、処理室内の堆積物を膜残りのないように除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態にかか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で示す図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかる基板処理装置の縦型処理炉の概略構成図であり、図１の処理炉部分をＡ−Ａ線断面で示す図である。
【図３】本発明の一実施形態にかかる基板処理工程及びクリーニング工程のフロー図である。
【図４】本発明の一実施形態にかかる成膜工程でのガス供給のシーケンスを示す図である。
【図５】本発明の一実施例にかかる加熱部の温度設定を示す概略図であり、（ａ）は第１のクリーニングでの温度設定を示し、（ｂ）は第２のクリーニングでの温度設定を示す。
【図６】本発明の一実施例にかかる第１のクリーニング終了後のエッチングの状態を示す図である。
【図７】本発明の一実施例にかかる第２のクリーニング終了後のエッチングの状態を示す図である。
【図８】基板収容領域及び断熱体収容領域のエッチングレートの温度依存性を示すグラフ図である。
【図９】４００℃における基板収容領域と断熱体収容領域との間の成膜レート及びエッチングレートの差を示すグラフ図である。
【図１０】（ａ）はエッチング量を基板収容領域の堆積量に合わせた場合に、断熱体収容領域でエッチング不足が生じる様子を示すグラフ図であり、（ｂ）はエッチング量を断熱体収容領域の堆積量に合わせた場合に、基板収容領域でオーバーエッチングが生じる様子を示すグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
＜発明者等が得た知見＞
上述したように、薄膜形成は、基板を搬入した処理室内に複数種類の原料ガスを交互に供給することにより行われる。以下に、この薄膜形成を実施する一般的な基板処理装置としての薄膜形成装置の構成と、薄膜形成工程とについてそれぞれ簡単に説明する。
【００１５】
一般的な基板処理装置としての薄膜形成装置は、基板を処理する処理室を内部に有する反応管と、処理室内にて基板を水平姿勢で多段に保持し、下部に断熱体を有する基板保持具と、処理室内における基板収容領域を覆う反応管の周囲に配置された加熱部と、薄膜を形成する原料ガスを処理室内に供給する原料ガス供給系と、堆積物を除去するクリーニングガスを処理室内に供給するクリーニングガス供給系と、処理室内の圧力を調整する圧力調整バルブ及び真空ポンプが上流から順に設けられた排気系と、を備えている。反応管や基板保持具は石英（ＳｉＯ２）により形成されている。
【００１６】
続いて、かかる薄膜形成装置（基板処理装置）により実施される薄膜形成工程について説明する。まず、複数の基板を保持し、断熱体を有する基板保持具を処理室内に搬入する。そして、加熱部による基板の表面を所定の温度まで加熱する。その後、処理室内を排気系により排気しながら、原料ガス供給系により原料ガスを処理室内に供給し、基板上に薄膜を形成する。このとき、排気系に設けられた圧力調整バルブにより、処理室内の圧力を一定の圧力に保つように調整する。基板上に所定の膜厚の薄膜が形成されたら、原料ガス供給系からの原料ガスの供給を停止する。そして、薄膜形成後の基板を所定の温度まで降温させてから、基板保持具を処理室外へと搬出する。
【００１７】
上述の薄膜形成工程においては、基板上への薄膜の形成が本来の目的である。しかしながら、実際には、基板上へ薄膜を形成する際に、処理室の内壁や基板保持具等の部材にも薄膜を含む堆積物が付着してしまう場合がある。かかる堆積物は、上述の薄膜形成工程を実施する度に累積的に付着され、一定の厚さ以上になると剥離、落下し、基板上での異物発生要因となってしまう。そのため堆積物の厚さが一定の厚さに到達する毎に、堆積物を除去する必要があった。
【００１８】
堆積物を除去する方法としては、反応管を取り外してＨＦ水溶液からなる洗浄液に浸漬して堆積物をウェットエッチングにより除去するウェットクリーニング法や、処理室内にクリーニングガス（エッチングガス）を供給して堆積物を除去するドライクリーニング法が知られている。近年、反応管を取り外す必要のないドライクリーニング法が行われるようになってきた。以下に、ドライクリーニング法について簡単に説明する。
【００１９】
まず、基板を積載しておらず、表面に堆積物が付着した基板保持具を、内部に堆積物が付着した処理室内に搬入する。そして、加熱部により処理室内を所定の温度まで加熱する。そして、排気系により処理室内を排気しながら、クリーニングガス供給系によりクリーニングガスを処理室内に供給し、クリーニングガスと堆積物との反応により処理室内やボート表面に付着している堆積物を除去する。このとき、排気系に設けられた圧力調整バルブにより、処理室内の圧力を一定の圧力に保つように調整する。処理室内の堆積物が除去されたら、クリーニングガス供給系からのクリーニングガスの供給を停止する。
【００２０】
しかし、基板処理装置では、加熱部は一つの所定の温度に設定されていた。図８は、基板収容領域及び断熱体収容領域のエッチングレート（Ｅ／Ｒ）の温度依存特性を示すグラフ図である。図８によれば、基板収容領域を加熱する加熱部の設定温度が３５０℃、４０
０℃、４５０℃のいずれの場合であっても、基板収容領域のエッチングレートの方が、断熱体収容領域のエッチングレートよりも大きくなることが判る。そして、図９に、加熱部の温度を４００℃に設定した場合の、基板収容領域と断熱体収容領域との間の成膜レート及びエッチングレートの差をグラフで示す。図９から、成膜レートにも、基板収容領域と断熱体収容領域との間で差は存在するが、エッチングレートにおける基板収容領域と断熱体収容領域との間の差と比較すると非常に小さいことが判る。
【００２１】
また、基板収容領域と断熱板領域との間の成膜レートの差、及び基板収容領域と断熱板領域との間のエッチングレートの差が、非常に大きい。このため、成膜した量及びエッチングする量（膜厚）を、基板収容領域における成膜レートに合わせて設定すると、断熱板領域においてエッチング不足が生じる（図１０（ａ））。この場合、エッチングの不足した箇所で膜残りが発生して、異物汚染の問題を引き起こしてしまう。一方、成膜した量及びエッチングする量を断熱板領域で合わせた場合、基板収容領域でオーバーエッチング（過剰なエッチング）が生じる（図１０（ｂ））。この場合、基板収容領域の処理室を構成する部材自体がエッチングされ、処理室の構成部材が破損してしまい、構成部材の寿命が短くなるため、構成部材の交換や廃棄の頻度が上がってしまう場合があった。
【００２２】
そこで発明者等は、上述の課題を解決する方法について鋭意研究を行った。その結果、基板の積載方向に沿って、個別に温度調整が可能な複数のゾーンを有する加熱部を用い、それぞれのゾーン毎に温度を調整してクリーニングを実施することで、上述の課題を解決できるとの知見を得た。本発明は、発明者等が得た上記知見に基づくものである。
【００２３】
＜本発明の第１の実施形態＞
以下に、本発明の第１の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２４】
（１）基板処理装置の構成
図１は、本発明の第１の実施形態にかか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２０２部分を縦断面で示しており、図２は、本発明の一実施形態にかかる縦型処理炉の概略構成図であり、処理炉２０２部分を図１のＡ−Ａ線断面図で示している。
【００２５】
（処理室）
図１に示されているように、処理炉２０２には、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）等の耐熱性材料からなり、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の筒中空部には処理室２０１が形成され、基板としてのウエハ２００を後述するボート２１７によって水平姿勢で垂直方向に多段に整列した状態で収容可能に構成されている。
【００２６】
反応管２０３の下方には、反応管２０３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、反応管２０３の下端に垂直方向下側から当接されるようになっている。シールキャップ２１９は、例えばステンレス等の金属からなり、円板状に形成されている。シールキャップ２１９の上面には、反応管２０３の下端と当接するシール部材としてのＯリング２２０が設けられている。
【００２７】
（基板保持具）
シールキャップ２１９上には、例えば石英キャップから成る断熱体２１８を介して基板保持具としてのボート２１７が立設されている。ボート２１７は、例えば石英や炭化珪素等の耐熱性材料で構成され、上述したように複数枚のウエハ２００を水平姿勢でかつ互いに中心を揃えた状態で整列させて管軸方向に多段に保持されるように構成されている。
【００２８】
断熱体２１８は、例えば石英や炭化珪素等の耐熱性材料で構成され、断熱体２１８は、
後述する加熱部２０７からの熱を反応管２０３側に伝えにくくするように構成されている。このように、断熱体２１８は、断熱部材として機能すると共にボート２１７を保持する保持体としても機能する。なお、断熱体２１８は、図示するような石英キャップに限らず、例えば円板形状に形成された断熱板が水平姿勢で多段に複数枚配置されたものであってもよい。また、断熱体２１８は、ボート２１７の構成部材の１つとして考えてもよい。
【００２９】
シールキャップ２１９の処理室２０１と反対側にはボートを回転させる回転機構２６７が設けられている。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に接続されており、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の外部に設けら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おり、これによりボート２１７を処理室２０１内に対し搬入搬出することが可能となっている。
【００３０】
（加熱部）
反応管２０３の外側には、反応管２０３の側壁面を囲う同心円状に加熱部２０７が設けられている。加熱部２０７は、ウエハ２００の積層方向に沿って、複数の加熱ゾーン２０７ａ〜２０７ｅに分割されている。すなわち、加熱部２０７は、処理室２０１内の基板収容領域を加熱する第１のゾーン２０７ａ〜２０７ｄと、処理室２０１内の断熱体収容領域を加熱する第２のゾーン２０７ｅとに分割されている。なお、本実施形態では、加熱部２０７の第１のゾーンは、さらに４つのゾーンに分割されている。反応管２０３、加熱部２０７の外側には、断熱部材２１０が設けられている。断熱部材２１０は、加熱部２０７の上方端を覆うように設けられる。断熱部材２１０は、例えば石英や炭化珪素等の耐熱性材料で構成されている。
【００３１】
反応管２０３内には、図２に示すように、温度検出器としての温度センサ２６３が設置されている。加熱部２０７及び温度センサ２６３には、後述するコントローラ１２１が電気的に接続されている。コントローラ１２１は、処理室２０１内の温度が所定の温度分布となるように、温度センサ２６３により検出された温度情報に基づいて加熱部２０７の各ゾーン２０７ａ〜２０７ｅへの通電具合を所定のタイミングにてそれぞれ制御するように構成されている。
【００３２】
このように加熱部２０７を複数のゾーン２０７ａ〜２０７ｅに分割し、各ゾーン２０７ａ〜２０７ｅ毎に、それぞれ個別に温度調整可能とすることにより、後述する処理室２０１内のクリーニングを行う際、基板収容領域と断熱体収容領域とで、加熱部２０７の設定温度をゾーン２０７ａ〜２０７ｅ毎に個別に変えることができる。このため、基板収容領域と断熱体収容領域とで、処理室２０１内に堆積した堆積物等のエッチングレートを個別に変えて調整することができる。また、加熱部２０７は、後述するようにガスを熱で活性化させる活性化機構としても機能する。
【００３３】
（原料ガス供給系）
図１に示すように、処理室２０１内であって反応管２０３の下部には、第１のノズル２４９ａ及び第２のノズル２４９ｂが反応管２０３を貫通するように設けられている。第１のノズル２４９ａには第１のガス供給管２３２ａが接続されている。また第２のノズル２４９ｂには第２のガス供給管２３２ｃが接続されている。このように反応管２０３には２本のノズル２４９ａ及び２４９ｂと、２本のガス供給管２３２ａ及び２３２ｃとが設けられており、処理室２０１内へ複数種類、ここでは少なくとも２種類の原料ガスを供給することができるように構成されている。
【００３４】
第１のガス供給管２３２ａには、上流方向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、開閉弁であるバルブ２４３ａ、開閉弁であるバルブ２４７ａ、ガス溜め部２４８及び開閉弁であるバルブ２５１ａが設けられている。第１のガス供給管２３２ａの先端部には、上述の第１のノズル２４９ａが接続されている。第１のノズル２４９ａは、反応管２０３の内壁とウエハ２００との間における円弧状の空間に、反応管２０３の内壁の下部より上部に沿って、ウエハ２００の積載方向上方に向かって立ち上がるように設けられている。第１のノズル２４９ａはＬ字型のロングノズルとして構成されている。第１のノズル２４９ａの側面にはガスを供給するガス供給孔２５０ａが設けられている。ガス供給孔２５０ａは反応管２０３の中心を向くように開口している。このガス供給孔２５０ａは、反応管２０３の下部から上部にわたって複数設けられ、それぞれが同一の開口面積を有し、更に同じ開口ピッチで設けられている。
【００３５】
主に、第１のガス供給管２３２ａ、マスフローコントローラ２４１ａ、バルブ２４３ａ、バルブ２４７ａ、ガス溜め部２４８、バルブ２５１ａ、及び第１のノズル２４９ａにより第１のガス供給系が構成される。
【００３６】
第１のガス供給管２３２ａのバルブ２４３ａとバルブ２４７ａとの間には、第１の不活性ガス供給管２３２ｂが接続されている。この第１の不活性ガス供給管２３２ｂには、上流方向から順に、流量制御器（流量制御部）であるマスフローコントローラ２４１ｂ、及び開閉弁であるバルブ２４３ｂが設けられている。
【００３７】
主に、第１の不活性ガス供給管２３２ｂ、マスフローコントローラ２４１ｂ及びバルブ２４３ｂにより、第１の不活性ガス供給系が構成される。なお、バルブ２４７ａ、ガス溜め部２４８、バルブ２５１ａ及び第１のノズル２４９ａを第１の不活性ガス供給系に含めて考えてもよい。
【００３８】
第２のガス供給管２３２ｃには、上流方向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）２４１ｃ、及び開閉弁であるバルブ２４３ｃが設けられている。第２のガス供給管２３２ｃの先端部には、上述の第２のノズル２４９ｂが接続されている。第２のノズル２４９ｂは、ガス分散空間であるバッファ室２３７内に設けられている。
【００３９】
バッファ室２３７は反応管２０３の内壁とウエハ２００との間における円弧状の空間の、反応管２０３内壁の下部より上部にわたる部分に、ウエハ２００の積載方向に沿って設けられている。バッファ室２３７のウエハ２００と隣接する壁の端部にはガスを供給するガス供給孔２５０ｃが設けられている。ガス供給孔２５０ｃは反応管２０３の中心を向くように開口している。このガス供給孔２５０ｃは、反応管２０３の下部から上部にわたって複数設けられ、それぞれが同一の開口面積を有し、更に同じ開口ピッチで設けられている。
【００４０】
第２のノズル２４９ｂは、バッファ室２３７のガス供給孔２５０ｃが設けられた端部と反対側の端部に、反応管２０３の内壁の下部より上部に沿って、ウエハ２００の積載方向上方に向かって立ち上がるように設けられている。第２のノズル２４９ｂはＬ字型のロングのノズルとして構成されている。図２に示すように、第２のノズル２４９ｂの側面にはガスを供給するガス供給孔２５０ｂが設けられている。ガス供給孔２５０ｂはバッファ室２３７の中心を向くように開口している。このガス供給孔２５０ｂは、バッファ室２３７のガス供給孔２５０ｃと同様に、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。この複数のガス供給孔２５０ｂのそれぞれの開口面積は、バッファ室２３７内と処理室２０１内の差圧が小さい場合には、上流側（下部）から下流側（上部）まで、それぞれ同一の開口面積で同一の開口ピッチとするとよいが、差圧が大きい場合には上流側から下流側に向かって、それぞれ開口面積を大きくするか、開口ピッチを小さくするとよい。
【００４１】
本実施形態においては、第２のノズル２４９ｂの各ガス供給孔２５０ｂの開口面積や開口ピッチを、上流側から下流側にかけて上述のように調節することで、まず、ガス供給孔２５０ｂのそれぞれから、流速の差はあるものの、流量がほぼ同量であるガスを噴出させる。そしてこのガス供給孔２５０ｂのそれぞれから噴出するガスを、一旦、バッファ室２３７内に導入し、バッファ室２３７内においてガスの流速差の均一化を行うこととした。
【００４２】
すなわち、第２のノズル２４９ｂの各ガス供給孔２５０ｂよりバッファ室２３７内に噴出したガスはバッファ室２３７内で各ガスの粒子速度が緩和された後、バッファ室２３７のガス供給孔２５０ｃより処理室２０１内に噴出する。これにより、第２のノズル２４９ｂの各ガス供給孔２５０ｂよりバッファ室２３７内に噴出したガスは、ガス供給孔２５０ｃより処理室２０１内に噴出する際には、均一な流量と流速とを有するガスとなる。
【００４３】
主に、第２のガス供給管２３２ｃ、マスフローコントローラ２４１ｃ、バルブ２４３ｃ、第２のノズル２４９ｂ、及びバッファ室２３７により第２のガス供給系が構成される。
【００４４】
図１に示すように、第２のガス供給管２３２ｃのバルブ２４３ｃよりも下流側には、第２の不活性ガス供給管２３２ｄが接続されている。この第２の不活性ガス供給管２３２ｄには、上流方向から順に、流量制御器（流量制御部）であるマスフローコントローラ２４１ｄ、及び開閉弁であるバルブ２４３ｄが設けられている。
【００４５】
主に、第２の不活性ガス供給管２３２ｄ、マスフローコントローラ２４１ｄ、バルブ２４３ｄにより第２の不活性ガス供給系が構成される。なお、第２のノズル２４９ｂ及びバッファ室２３７を第２の不活性ガス供給系に含めて考えてもよい。
【００４６】
このように、本実施形態におけるガス供給の方法は、反応管２０３の内壁と、ボート２１７に積載された複数枚のウエハ２００の端部とで定義される円弧状の縦長の空間に対して、反応管２０３の下側あるいは上側の一端側より直接、ガスを供給して下側から上側、あるいは上側から下側へ流し、反応管２０３内に積層された各ウエハ２００と、このように流したガスとを反応させる方法とは大きな違いがある。そのような構成とした場合、ガスの供給部に近い部位においては、ガスの量が比較的多くなり（ガス濃度が比較的高くなり）、その部位に位置するウエハ２００に形成される薄膜の膜厚が厚くなる。一方、ガスの供給部から離れた部位においては、ウエハ２００に到達できるガスの量が少なくなるため（ガス濃度が比較的低くなるため）、その部位に位置するウエハ２００に形成される薄膜の膜厚が薄くなる。従って、反応管２０３内に積層されたウエハ２００の上下間で、生成される薄膜の膜厚に差異ができ、縦型のバッチ式装置としては好ましくない。
【００４７】
一方、本実施形態におけるガス供給の方法は、上述の円弧状の空間内に配置した第１のノズル２４９ａ、バッファ室２３７を経由してガスを搬送し、第１のノズル２４９ａ、バッファ室２３７にそれぞれ開口されたガス供給孔２５０ａ、２５０ｃからウエハ２００の近傍で初めて反応管２０３内にガスを噴出させており、反応管２０３内におけるガスの主たる流れをウエハ２００の表面と平行な方向、すなわち水平方向としている。このような構成とすることで、各ウエハ２００に均一にガスを供給でき、各ウエハ２００に形成される薄膜の膜厚を均一にできる効果がある。なお、反応後の残ガスは、排気口、すなわち後述する排気管２３１の方向に向かって流れるが、この残ガスの流れの方向は、排気口の位置によって適宜特定され、垂直方向に限ったものではない。
【００４８】
第１のガス供給管２３２ａからは、第１の原料ガスとして、例えば、シリコン原料ガス、すなわちシリコン原子（Ｓｉ）を含むガス（シリコン含有ガス）が、マスフローコントローラ２４１ａ、バルブ２４３ａ、バルブ２４７ａ、ガス溜め部２４８、バルブ２５１ａ
、及び第１のノズル２４９ａを介して処理室２０１内に供給される。シリコン含有ガスとしては、例えばジクロロシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２、略称：ＤＣＳ）、ヘキサクロロジシラン（Ｓｉ２Ｃｌ６、略称：ＨＣＤ）、トリジメチルアミノシリコン（ＳｉＨ（Ｎ（ＣＨ３）２）３、ＴＤＭＡＳ）等を用いることができる。なお、第１の原料ガスは、常温常圧で固体、液体、及び気体のいずれであっても良いが、ここでは気体として説明する。第１の原料ガスが常温常圧で液体の場合は、マスフローコントローラ２４１ａの上流側に、図示しない気化器やバブラ等を設ければよい。
【００４９】
第２のガス供給管２３２ｃからは、第２の原料ガスとして、例えば窒素原子（Ｎ）を含むガス（窒素含有ガス）が、マスフローコントローラ２４１ｃ、バルブ２４３ｃ、第２のノズル２４９ｂ、及びバッファ室２３７を介して処理室２０１内に供給される。窒素含有ガスとしては、例えばアンモニア（ＮＨ３）ガス等を用いることができる。
【００５０】
第１の不活性ガス供給管２３２ｂ及び第２の不活性ガス供給管２３２ｄからは、不活性ガスが、それぞれマスフローコントローラ２４１ｂ及び２４１ｄ、バルブ２４３ｂ及び２４３ｄ、ガス供給管２３２ａ及び２３２ｃ、バルブ２４７ａ、ガス溜め部２４８、バルブ２５１ａ、第１のノズル２４９ａ、第２のノズル２４９ｂ、及びバッファ室２３７を介して処理室２０１内に供給される。不活性ガスとしては、例えばＨｅガス、Ｎｅガス、Ａｒガス等の１８族元素や、Ｎ２ガス等を用いることができる。
【００５１】
なお、例えば各ガス供給管から上述のようなガスをそれぞれ流す場合、第１のガス供給系により原料ガス供給系、すなわちシリコン含有ガス供給系が構成される。また、第２のガス供給系により窒素含有ガス供給系が構成される。
【００５２】
バッファ室２３７内には、図２に示すように、細長い構造を有する第１の電極である第１の棒状電極２６９及び第２の電極である第２の棒状電極２７０が、反応管２０３の下部より上部にわたりウエハ２００の積層方向に沿って配設されている。第１の棒状電極２６９及び第２の棒状電極２７０のそれぞれは、第２のノズル２４９ｂと平行に設けられている。第１の棒状電極２６９及び第２の棒状電極２７０のそれぞれは、上部より下部にわたって各電極を保護する保護管である電極保護管２７５により覆われることで保護されている。この第１の棒状電極２６９又は第２の棒状電極２７０のいずれか一方は整合器２７２を介して高周波電源２７３に接続され、他方は基準電位であるアースに接続されている。この結果、第１の棒状電極２６９及び第２の棒状電極２７０間のプラズマ生成領域２２４にプラズマが生成される。主に、第１の棒状電極２６９、第２の棒状電極２７０、電極保護管２７５、整合器２７２、高周波電源２７３によりプラズマ発生器（プラズマ発生部）としてのプラズマ源が構成される。なお、プラズマ源は、後述するようにガスをプラズマで活性化させる活性化機構として機能する。
【００５３】
電極保護管２７５は、第１の棒状電極２６９及び第２の棒状電極２７０のそれぞれをバッファ室２３７の雰囲気と隔離した状態でバッファ室２３７内に挿入できる構造となっている。ここで、電極保護管２７５の内部は外気（大気）と同一雰囲気であると、電極保護管２７５にそれぞれ挿入された第１の棒状電極２６９及び第２の棒状電極２７０は加熱部２０７による熱で酸化されてしまう。そこで、電極保護管２７５の内部には窒素などの不活性ガスを充填あるいはパージし、酸素濃度を充分低く抑えて第１の棒状電極２６９又は第２の棒状電極２７０の酸化を防止するための不活性ガスパージ機構（図示せず）が設けられている。
【００５４】
第１のガス供給系及び第２のガス供給系により、原料ガス供給系が構成される。なお、第１の不活性ガス供給系及び第２の不活性ガス供給系を原料ガス供給系に含めて考えてもよい。
【００５５】
（クリーニングガス供給系）
第１のガス供給管２３２ａのバルブ２５１ａの下流側には、ガス供給管２５２の下流端が接続されている。このガス供給管２５２の上流側には、クリーニングガス供給管２５２ａの下流端及び第３の不活性ガス供給管２５２ｂの下流端が接続されている。クリーニングガス供給管２５２ａには、上流方向から順に、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）２５３ａ及び開閉弁であるバルブ２５４ａが設けられている。第３の不活性ガス供給管２５２ｂには、上流方向から順に、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）２５３ｂ及び開閉弁であるバルブ２５４ｂが設けられている。
【００５６】
クリーニングガス供給管２５２ａからは、クリーニングガスとして、例えばフッ素原子（Ｆ）を含むガス（フッ素含有ガス）が、マスフローコントローラ２５３ａ、バルブ２５４ａ、ガス供給管２５２、及び第１のノズル２４９ａを介して処理室２０１内に供給される。フッ素含有ガスとしては、例えばフッ素（Ｆ２）ガス、三フッ化窒素（ＮＦ３）ガス、三フッ化塩素（ＣｌＦ３）等を用いることができる。
【００５７】
主に、クリーニングガス供給管２５２ａ、マスフローコントローラ２５３ａ、バルブ２５４ａ及び第１のノズル２４９ａによりクリーニングガス供給系が構成される。また、主に第３の不活性ガス供給管２５２ｂ、マスフローコントローラ２５３ｂ及びバルブ２５４ｂにより第３の不活性ガス供給系が構成される。なお、第３の不活性ガス供給系をクリーニングガス供給系に含めて考えてもよい。
【００５８】
（排気系）
図１に示すように、反応管２０３には、処理室２０１内の雰囲気を排気する排気管２３１が設けられている。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及び圧力調整器（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が接続されており、処理室２０１内の圧力が所定の圧力（真空度）となるよう真空排気し得るように構成されている。なお、ＡＰＣバルブ２４４は弁を開閉して処理室２０１内の真空排気・真空排気停止ができ、更に弁開度を調節して圧力調整可能となっている開閉弁である。主に、排気管２３１、ＡＰＣバルブ２４４、真空ポンプ２４６、及び圧力センサ２４５により排気系が構成される。
【００５９】
（制御部）
制御部（制御手段）であるコントローラ１２１は、マスフローコントローラ２４１ａ、２４１ｂ、２４１ｃ、２４１ｄ、２５３ａ及び２５３ｂ、バルブ２４３ａ、２４３ｂ、２４３ｃ、２４３ｄ，２４７ａ、２５１ａ、２５４ａ及び２５４ｂ、圧力センサ２４５、ＡＰＣバルブ２４４、真空ポンプ２４６、加熱部２０７、温度センサ２６３、ボート回転機構２６７、ボートエレベータ１１５、高周波電源２７３、整合器２７２等に接続されている。コントローラ１２１により、マスフローコントローラ２４１ａ、２４１ｂ、２４１ｃ、２４１ｄ、２５３ａ及び２５３ｂによる各種ガスの流量調整動作、バルブ２４３ａ、２４３ｂ、２４３ｃ、２４３ｄ，２４７ａ、２５１ａ、２５４ａ及び２５４ｂの開閉動作、ＡＰＣバルブ２４４の開閉及び圧力センサ２４５に基づく圧力調整動作、温度センサ２６３に基づく加熱部２０７の温度調整動作、真空ポンプ２４６の起動・停止、ボート回転機構２６７の回転速度調節動作、ボートエレベータ１１５の昇降動作等の制御や、高周波電源２７３の電力供給制御、整合器２７２によるインピーダンス制御が行われる。
【００６０】
（２）基板処理工程
続いて、本実施形態にかかる半導体製造工程の一工程として実施される基板処理工程に
ついて、図３及び図４を用いて説明する。かかる工程は、上述の基板処理装置により実施される。ここでは、例えば基板上に絶縁膜を形成する例について説明する。なお、以下の説明において、基板処理装置を構成する各部の動作は、コントローラ１２１により制御される。
【００６１】
以下では、異なる種類の元素を含む複数種類のガスを交互に供給し、ガス供給時のガス供給流量、ガス供給時間、プラズマパワーなどの供給条件を制御することにより、基板としてのウエハ２００上に膜（薄膜）を形成するシーケンス例について説明する。
【００６２】
ここでは第１の元素をシリコン（Ｓｉ）、第２の元素を窒素（Ｎ）とし、第１の元素を含む第１の原料ガスとしてシリコン含有ガスであるＤＣＳガスを、第２の元素を含む第２の原料ガスとして窒素含有ガスであるＮＨ３ガスを用い、基板としてのウエハ２００上に絶縁膜としてシリコン窒化膜を形成する例について図３及び図４を参照して説明する。図３は、本実施形態にかかる基板処理工程及びクリーニング工程のフロー図であり、図４は、本実施形態にかかる成膜工程でのガス供給のシーケンスを示す図である。なお、本実施形態では、第１のガス供給系によりシリコン含有ガス供給系が構成され、第２のガス供給系により窒素含有ガス供給系が構成される。
【００６３】
（ウエハチャージ及びボートロード）
まず、ウエハ２００及び断熱体２１８を保持したボート２１７を処理室２０１内に搬入する。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、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２２０を介して反応管２０３の下端をシールした状態となる。
【００６４】
（圧力調整及び温度調整）
処理室２０１内が所望の圧力（真空度）となるように真空ポンプ２４６によって真空排気する。この際、処理室２０１内の圧力は、圧力センサ２４５で測定し、この測定した圧力に基づきＡＰＣバルブ２４４をフィードバック制御する（圧力調整）。また、処理室２０１内が所望の温度となるように加熱部２０７によって加熱する。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加熱部２０７への通電具合をフィードバック制御する（温度調整）。このとき、加熱部２０７の各ゾーン２０７ａ〜２０７ｅの設定温度は、全て同じ温度となるよう制御する。続いて、回転機構２６７によりボート２１７の回転が開始される。
【００６５】
（成膜工程）
次に、ＤＣＳガスとＮＨ３ガスとを処理室２０１内に交互に供給することによりウエハ２００上にシリコン窒化膜を成膜する工程を行う（成膜工程）。成膜工程では次の４つのステップを順次実行する。
【００６６】
＜ステップ１１＞
ステップ１１では、まず第１のガス供給管２３２ａから、第１の原料ガスとしてのＤＣＳガスを処理室２０１内に供給する（第１の工程）。バルブ２５１ａを閉じ、バルブ２４３ａ、２４７ａを開けた状態で、ＤＣＳガスをマスフローコントローラ２４１ａで流量調整してガス溜め部２４８に供給し、ＤＣＳガスをガス溜め部２４８に溜める。所定の量のＤＣＳガスがガス溜め部３１５に溜められると、バルブ２４３ａ、２４７ａを閉じ、ガス溜め部２４８にＤＣＳガスを閉じ込める。ガス溜め部２４８内には、圧力が１３０００Ｐａ以上になるように、ＤＣＳガスを溜める。また、ガス溜め部２４８と処理室２０１との間のコンダクタンスが１．５×１０−３ｍ３／ｓ以上になるように装置を構成する。また、ガス溜め部２４８の容積は、処理室２０１の容積とこれに対する必要なガス溜め部２４
８の容積との比で決定することができる。すなわち、例えば、処理室２０１の容積が１００リットルである場合、ガス溜め部２４８の容積は１００〜３００ｃｃであることが好ましく、容積比としてはガス溜め部２４８の容積は処理室２０１の容積の１／１０００〜３／１０００倍とすることが好ましい。なお、このＤＣＳガスをガス溜め部２４８に溜める工程は、後述する第３の工程（ＮＨ３の供給工程、ステップ１３）中に行ってもよい。排気管２３１のＡＰＣバルブ２４４は閉じて、処理室２０１の排気を実質的に止め、バルブ２５１ａを開けることにより、ガス溜め部２４８に溜められたＤＣＳガスは、第１のノズル２４９ａのガス供給孔２５０ａから処理室２０１内に一気に供給される。このとき、ＡＰＣバルブ２４４が閉じられているので、処理室２０１内の圧力は急激に上昇して約４００〜５００Ｐａまで昇圧される。ＤＣＳガスをウエハ２００に晒す時間、すなわちガス供給時間（照射時間）は、例えば２〜１２０秒間の範囲内の時間とする。このとき加熱部２０７の温度は、ウエハ２００の温度が、例えば３００〜６００℃の範囲内の温度となるような温度に設定する。
【００６７】
同時に、バルブ２４３ｄを開け、第２の不活性ガス供給管２３２ｄから、Ｎ２ガス（不活性ガス）を流すと、ＮＨ３側の第２のノズル２４９ｂ、バッファ室２３７や第２のガス供給管２３２ｂにＤＣＳガスが回り込むことを防ぐことができる。なお、ＤＣＳガスが回り込むのを防止するためなので、マスフローコントローラ２４１ｄで制御するＮ２ガスの流量は少なくてよい。
【００６８】
処理室２０１に供給されたＤＣＳガスはウエハ２００と表面反応し、ウエハ２００上にＤＣＳの層が形成される。所定時間経過後、バルブ２４３ａを閉じ、ＤＣＳガスの供給を停止する。
【００６９】
＜ステップ１２＞
ステップ１２（第２の工程）では、ガス排気管２３１のＡＰＣバルブ２４４を開け、真空ポンプ２４６により処理室２０１内を真空排気し、処理室２０１内に残留するＤＣＳガス等の残留ガスを処理室２０１内から排除する（残留ガス除去）。このとき、バルブ２４３ｂを開け、Ｎ２ガスを処理室２０１内へ供給する。これにより、処理室２０１内に残留するＤＣＳガス等の残留ガスを処理室２０１内から排除する効果を高めることができる。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てもよい。
【００７０】
＜ステップ１３＞
ステップ１３では、第２のガス供給管２３２ｃのバルブ２４３ｃを開け、第２のガス供給管２３２ｃ内から、ＮＨ３ガスを処理室２０１内に供給する（第３の工程）。図示しないＮＨ３ガス供給源から第２のガス供給管２３２ｃ内に供給されたＮＨ３ガスは、マスフローコントローラ２４１ｃにより所定の流量となるように調整される。流量調整されたＮＨ３ガスは、第２のノズル２４９のガス供給孔２５０ｂからバッファ室２３７内に供給される。このとき、第１の棒状電極２６９及び第２の棒状電極２７０間に高周波電源２７３から整合器２７２を介して高周波電力を印加することで、バッファ室２３７内に供給されたＮＨ３ガスはプラズマ励起され、活性種としてガス供給孔２５０ｃから処理室２０１内に供給されつつガス排気管２３１から排気される。
【００７１】
ＮＨ３ガスをプラズマ励起することにより活性種として流すときは、ＡＰＣバルブ２４４を適正に調整して処理室２０１内の圧力を、例えば１０〜１００Ｐａの範囲内の圧力とする。マスフローコントローラ２４１ｃで制御するＮＨ３ガスの供給流量は、例えば１０００〜１００００ｓｃｃｍの範囲内の流量とする。ＮＨ３ガスをプラズマ励起することにより得られた活性種にウエハ２００を晒す時間、すなわちガス供給時間（照射時間）は、例えば２〜１２０秒間の範囲内の時間とする。このときの加熱部２０７の温度は、上述し
たステップ１１と同様、ウエハ２００の温度が３００〜６００℃の範囲内の温度となるような温度に設定する。なお、高周波電源２７３から第１の棒状電極２６９及び第２の棒状電極２７０間に印加する高周波電力は、例えば５０〜１０００Ｗの範囲内の電力となるように設定する。ＮＨ３ガスは反応温度が高く、上記のようなウエハ温度、処理室内圧力では反応しづらいので、プラズマ励起することにより活性種としてから流すようにしており、このためウエハ２００の温度は上述のように設定した低い温度範囲のままでよい。
【００７２】
このとき、処理室２０１内に流しているガスはＮＨ３ガスをプラズマ励起することにより得られた活性種であり、処理室２０１内にはＤＣＳガスは流していない。したがって、ＮＨ３ガスは気相反応を起こすことはなく、活性種となったＮＨ３ガスは、ウエハ２００上のＤＣＳの層と反応する。これによりシリコン（第１の元素）及び窒素（第２の元素）を含む第２の層、すなわちシリコン窒化層がウエハ２００上に形成される。
【００７３】
同時に、バルブ２４３ｂを開け、第１の不活性ガス供給管２３２ｂから、Ｎ２ガス（不活性ガス）を流すと、ＤＣＳ側の第１のノズル２４９ａや第１のガス供給管２３２ａにＤＣＳが回り込むことを防ぐことができる。なお、ＤＣＳが回り込むのを防止するためなので、マスフローコントローラ２４１ｂで制御するＮ２ガスの流量は少なくてよい。
【００７４】
なお、不活性ガスとしては、上述したＮ２ガス以外に、例えばＡｒガス、Ｈｅガス、Ｎｅガス、Ｘｅガス等の希ガスを用いてもよい。
【００７５】
所定時間経過後、第２のガス供給管２３２ｃのバルブ２４３ｃを閉じ、処理室内へのＮＨ３ガスの供給を停止する。また、高周波電源２７３からの電力の供給も停止する。
【００７６】
＜ステップ１４＞
ステップ１４（第４の工程）では、ガス排気管２３１のＡＰＣバルブ２４４は開けたままとして、真空ポンプ２４６により処理室２０１内を真空排気し、処理室２０１内に残留するＮＨ３ガス等の残留ガスを処理室２０１内から排除する（残留ガス除去）。このとき、バルブ２４３ｄを開け、Ｎ２ガスを処理室２０１内への供給すると、処理室２０１内に残留するＮＨ３ガス等の残留ガスを処理室２０１内から排除する効果を高めることができる。
【００７７】
上述したステップ１１〜１４を１サイクルとして、このサイクルを少なくとも１回以上行うことにより、ウエハ２００上に所定膜厚のシリコン（第１の元素）および窒素（第２の元素）を含むシリコン窒化膜を成膜することができる。なお、上述のサイクルは、複数回繰り返すのが好ましい。
【００７８】
（パージ及び大気圧復帰）
所定膜厚のＳｉＮ膜を形成する成膜処理がなされると、Ｎ２ガス等の不活性ガスが処理室２０１内へ供給されつつ排気されることで処理室２０１内が不活性ガスでパージされる（ガスパージ）。その後、処理室２０１内の雰囲気が不活性ガスに置換され、処理室２０１内の圧力が常圧に復帰される（大気圧復帰）。
【００７９】
（ボートアンロード及び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を下降させて、反応管２０３の下端を開口するとともに、処理済ウエハ２００がボート２１７に支持された状態で反応管２０３の下端から処理室２０１の外部に搬出（ボートアンロード）される。その後、処理済ウエハ２００はボート２１７より取出される（ウエハディスチャージ）。
【００８０】
（３）クリーニング工程
上述の基板処理工程を繰り返すと、反応管２０３の内壁等の処理室２０１内にもシリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）等を含む堆積物が累積する。この堆積物（累積した薄膜）の厚さが、堆積物に剥離・落下が生じる前の所定の厚さに達した時点や、上述の基板処理工程を所定回数繰り返した時点で、処理室２０１内のクリーニングが行われる。
【００８１】
なお、堆積物の付着量及び堆積物の膜質は、基板収容領域と断熱体収容領域とで異なる。すなわち、堆積物の付着量は、基板収容領域の方が断熱体収容領域よりも多くなる。また、堆積物の膜質は、断熱体収容領域の方が基板収容領域のものよりも悪くなる。
【００８２】
次に、処理室２０１内をクリーニングする方法について説明する。なお、以下の説明において、基板処理装置を構成する各部の動作は、コントローラ１２１により制御される。
【００８３】
（ボートロード）
まず、ウエハ２００を装填していない空のボート２１７を、ボートエレベータ１１５によって上昇させて処理室２０１内に搬入する（ボートロード）。このように、処理室２０１内にウエハ２００がない状態で、シールキャップ２１９は、Ｏリング２２０を介して反応管２０３の下端をシールした状態となる。
【００８４】
（圧力調整）
処理室２０１内が所定の圧力（真空度）となるように真空ポンプ２４６によって真空排気する。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に基づきＡＰＣバルブ２４４及び真空ポンプ２４６への通電具合がフィードバック制御される。
【００８５】
（第１のクリーニング工程）
第１のクリーニング工程では、基板収容領域の堆積物の除去（エッチング）を殆ど進行させずに、主に断熱体収容領域の堆積物を除去する。そのため、基板収容領域（すなわち処理室２０１内の上部）の温度が低くなり、断熱体収容領域（すなわち処理室２０１内の下部）の温度が高くなるように、処理室２０１内の温度分布を調整し、その状態でクリーニングガスを供給する。
【００８６】
＜温度調整＞
処理室２０１内が上述した所定の温度分布（第１の温度分布）となるように、加熱部２０７によって加熱する。この際、温度センサ２６３が検出した温度情報に基づき加熱部２０７への通電具合がそれぞれフィードバック制御される。
【００８７】
すなわち、加熱部２０７の第２のゾーン２０７ｅの設定温度（第２の温度）を、加熱部２０７の第１のゾーン２０７ａ〜２０７ｄの設定温度（第１の温度）よりも高くする。これにより、後述するクリーニングガスを供給した時に、断熱体収容領域の堆積物に対するエッチングレートを、基板収容領域の堆積物に対するエッチングレートよりも大きくすることができる。
【００８８】
なお、加熱部２０７の第１のゾーン２０７ａ〜２０７ｄは、基板収容領域の堆積物に対する反応（エッチング）が殆ど進行しない温度（第１の温度）に設定する。また、加熱部２０７の第２のゾーン２０７ｅは、断熱体収容領域の堆積物に対する反応（エッチング）が十分に進行する温度で、内壁等の処理室２０１を構成する部材よりも、断熱体収容領域の堆積物の方が多く反応する（エッチングされる）温度（第２の温度）に設定する。すなわち、加熱部２０７の第２のゾーン２０７ｅは、断熱体収容領域の選択比が大きくなるような温度に設定する。
【００８９】
上述したように処理室２０１内の圧力、温度が、それぞれ上述の圧力及び温度に到達したら、その圧力、温度が維持されるように制御が行われる。続いて、回転機構２６７によりボート２１７の回転を開始する。なお、ボート２１７は回転させなくてもよい。
【００９０】
＜クリーニングガス供給＞
次いで、処理室２０１内の温度及び圧力が、それぞれ上述の温度及び圧力に維持された状態で、クリーニングガス供給管２５２ａから、クリーニングガスとしてのＦ２ガスを処理室２０１内に供給する。バルブ２５４ａを開けることで、図示しないＦ２ガス供給源からクリーニングガス供給管２５２ａ内に供給されたＦ２ガスは、マスフローコントローラ２５３ａにて所定の流量となるように調整される。流量調整されたＦ２ガスは、クリーニングガス供給管２５２ａを通り、ガス供給管２５２及び第１のガス供給管２３２ａを経由して、第１のノズル２４９ａから処理室２０１内に供給されつつガス排気管２３１から排気される。
【００９１】
処理室２０１内へのＦ２ガスの供給と同時に、バルブ２５４ｂを開け、第３の不活性ガス供給管２５２ｂから、不活性ガスを処理室２０１内に供給する。バルブ２５４ｂを開けることで、図示しないＮ２ガス供給源から第３の不活性ガス供給管２５２ｂ内に供給されたＮ２ガスは、マスフローコントローラ２５３ｂにて所定の流量となるように調整される。流量調整されたＮ２ガスは、第３の不活性ガス供給管２５２ｂを通り、ガス供給管２５２、及び第１のガス供給管２３２ａを経由して、第１のノズル２４９ａから処理室２０１内に供給されつつガス排気管２３１から排気される。このとき、Ｎ２ガスは、ガス供給管２５２内でＦ２ガスと混合される。従って、不活性ガスは、クリーニングガスであるＦ２ガスを希釈する希釈ガスとして、あるいは処理室２０１内への拡散を促すキャリアガスとして機能する。なお、不活性ガスとしては、例えばＮ２ガスを用いたが、この他、例えばＡｒガス、Ｈｅガス、Ｎｅガス、Ｘｅガス等の希ガスを用いてもよい。
【００９２】
処理室２０１内に供給されたＦ２ガス、または希釈されたＦ２ガスは、処理室２０１内を通過する際に、処理室２０１の構成部材や、ボート２１７等の表面に累積したシリコン窒化膜等の薄膜を含む堆積物と接触する。このとき、断熱体収容領域は高い温度となっているので、熱化学反応により断熱体収容領域の堆積物が除去される。すなわち、Ｆ２ガスと堆積物との反応により、断熱体収容領域の堆積物が除去される。また、基板収容領域は低い温度となっているので、基板収容領域の堆積物に対するエッチングは殆ど進行しない。
【００９３】
断熱体収容領域の堆積物がほぼ除去、好ましくは全て除去されたら、バルブ２５４ａを閉じ、クリーニングガスの処理室２０１内への供給を停止する。
【００９４】
なお、上述したように、加熱部２０７の第２のゾーン２０７ｅは、堆積物の下地であり、処理室２０１を構成する部材等である石英よりも、断熱体収容領域の堆積物の方が多くエッチングされる温度に設定されている。すなわち、堆積物（シリコン窒化膜）のエッチングレート／処理室２０１を構成する部材（石英）のエッチングレートが大きくなるように、加熱部２０７の第２のゾーン２０７ｅの温度が設定されている。このため、断熱体収容領域の堆積物が全て除去された場合であっても、断熱体収容領域のオーバーエッチングの発生を抑制でき、下地である石英の破損を抑制できる。なお、基板収容領域の堆積物は殆ど除去されないため、反応管２０３等の石英は破損しない。
【００９５】
その後、ガス排気管２３１のＡＰＣバルブ２４４は開けたままとして、真空ポンプ２４６により処理室２０１内を真空排気し、処理室２０１内に残留する異物等を排除する。このとき、バルブ２５４ｂは開けたままとして、Ｎ２ガスの処理室２０１内への供給を維持することで、処理室２０１内に残留する異物等を排除する効果を高めることができる。
【００９６】
なお、本実施形態にかかる第１のクリーニング工程の処理条件としては、
第１のゾーン２０７ａ〜ｄの設定温度（第１の温度）：３００℃
第２のゾーン２０７ｅの設定温度（第２の温度）：４５０℃（４００℃〜５００℃（好ましくは４５０℃近傍））
Ｆ２ガス供給流量：２．０ｓｌｍ
Ｎ２ガス供給流量：８．０ｓｌｍ
圧力：５０Ｔｏｒｒ
が例示される。
【００９７】
第１のクリーニング工程を行っている間、すなわち処理室２０１内へのＦ２ガスの供給を行っている間、バルブ２４３ｄを開けて、第２のノズル２４９ｂ内及びバッファ室２３７内に、不活性ガスとしてのＮ２ガスを処理室２０１内に供給してもよい。これにより、第２のノズル２４９ｂ内へのＦ２ガスの侵入を防止することができる。なお、このときのＮ２ガスの供給流量は０．３ｓｌｍであることが好ましい。また、第１のクリーニング工程を行っている間、バルブ２４３ｄを閉じて、第２のノズル２４９ｂ内及びバッファ室２３７内にＦ２ガスが侵入するようにしてもよい。これにより、第２のノズル２４９ｂ内及びバッファ室２３７内の堆積物を除去することができる。
【００９８】
（第２のクリーニング工程）
第２のクリーニング工程では、断熱体収容領域のエッチングを殆ど進行させずに、主に基板収容領域の堆積物を除去する。そのため、基板収容領域の温度が高くなり、断熱体収容領域の温度が低くなるように、処理室２０１内の温度分布を調整し、その状態でクリーニングガスを供給する。
【００９９】
＜温度調整＞
第１のクリーニング工程が終了した後、ウエハ２００を装填していないボート２１７が処理室２０１内に搬入されたままの状態で、処理室２０１内が上述の所定の温度分布（第２の温度分布）となるように、加熱部２０７によって加熱する。この際、温度センサ２６３が検出した温度情報に基づき加熱部２０７への通電具合がそれぞれフィードバック制御される。
【０１００】
すなわち、加熱部２０７の第１のゾーン２０７ａ〜２０７ｄの設定温度（第３の温度）を、加熱部２０７の第２のゾーン２０７ｅの設定温度（第４の温度）よりも高くする。これにより、後述するクリーニングガスを供給した時に、基板収容領域の堆積物に対するエッチングレートを、断熱体収容領域の堆積物に対するエッチングレートよりも大きくすることができる。
【０１０１】
なお、加熱部２０７の第１のゾーン２０７ａ〜２０７ｄは、基板収容領域の堆積物に対する反応（エッチング）が十分に進行する温度で、断熱体収容領域における処理室２０１の構成部材に対する反応（エッチング）の進行が少ない温度（第３の温度）に設定する。また、加熱部２０７の第２のゾーン２０７ｅは、断熱体収容領域における処理室２０１の構成部材に対する反応（エッチング）が殆ど進行しない温度（第４の温度）に設定する。
【０１０２】
上述したように処理室２０１内の圧力、温度が、それぞれ上述の圧力及び温度に到達したら、その圧力、温度が維持されるように制御が行われる。続いて、回転機構２６７によりボート２１７の回転を開始する。なお、ボート２１７は回転させなくてもよい。
【０１０３】
＜クリーニングガス供給＞
次いで、処理室２０１内の温度及び圧力が、それぞれ上述の温度及び圧力に維持された
状態で、クリーニングガス供給管２５２ａから、クリーニングガスとしてのＦ２ガスを処理室２０１内に供給する。バルブ２５４ａを開けることで、図示しないＦ２ガス供給源からクリーニングガス供給管２５２ａ内に供給されたＦ２ガスは、マスフローコントローラ２５３ａにて所定の流量となるように調整される。流量調整されたＦ２ガスは、クリーニングガス供給管２５２ａを通り、ガス供給管２５２及び第１のガス供給管２３２ａを経由して、第１のノズル２４９ａから処理室２０１内に供給されつつガス排気管２３１から排気される。
【０１０４】
処理室２０１内へのＦ２ガスの供給と同時に、バルブ２５４ｂを開け、第３の不活性ガス供給管２５２ｂから、不活性ガスであるＮ２ガスを処理室２０１内に供給する。バルブ２５４ｂを開けることで、図示しないＮ２ガス供給源から第３の不活性ガス供給管２５２ｂ内に供給されたＮ２ガスは、マスフローコントローラ２５３ｂにて所定の流量となるように調整される。流量調整されたＮ２ガスは、第３の不活性ガス供給管２５２ｂを通り、ガス供給管２５２及び第１のガス供給管２３２ａを経由して、第１のノズル２４９ａから処理室２０１内に供給されつつガス排気管２３１から排気される。
【０１０５】
処理室２０１内に供給されたＦ２ガス、または希釈されたＦ２ガスは、処理室２０１内を通過する際に、処理室２０１の構成部材や、ボート２１７等の表面に累積したシリコン窒化膜等の薄膜を含む堆積物と接触する。このとき、基板収容領域は高い温度となっているので、熱化学反応により基板収容領域の堆積物が除去される。すなわち、Ｆ２ガスと堆積物とのエッチング反応により、基板収容領域の堆積物が除去される。また、断熱体収容領域は低い温度となっているので、断熱体収容領域の構成部材である石英に対するエッチングは殆ど進行しない。
【０１０６】
基板収容領域の堆積物がほぼ除去、好ましくは全て除去されたら、バルブ２５４ａを閉じ、クリーニングガスの処理室２０１内への供給を停止する。
【０１０７】
なお、加熱部２０７の第１のゾーン２０７ａ〜２０７ｄは、基板収容領域における単位時間あたりのエッチング量が、基板収容領域の堆積物に対してほぼ等しい量となるような温度に設定されている。これにより、基板収容領域におけるオーバーエッチングの発生を抑制でき、堆積物の下地である石英の破損を抑制できる。
【０１０８】
また、第１のクリーニング工程での基板収容領域のエッチング膜厚と、第２のクリーニング工程での基板収容領域のエッチング膜厚との合計（以下、膜厚の合計とも言う）が、基板収容領域の堆積物の厚さに対して１００％〜１２５％となるように制御することが好ましい。すなわち、膜厚の合計が基板収容領域の堆積物の厚さに対して所定の値となるように、第１のクリーニング工程及び第２のクリーニング工程のそれぞれで、処理時間を個別に調整する。なお、エッチング膜厚とは、堆積物をエッチングして削った厚さをいう。また、基板収容領域の堆積物の厚さとは、例えば基板収容領域の最も薄い堆積物の厚さ、基板収容領域の最も厚い堆積物の厚さ、基板収容領域の堆積物の平均膜厚等をいう。
【０１０９】
これにより、処理室２０１内の堆積物を膜残りのないように除去できることに加え、処理室２０１の構成部材である石英の破損をより抑制できる。すなわち、膜厚の合計が基板収容領域の堆積物に厚さに対して１００％未満であると、処理室２０１内に堆積物が残ってしまい、異物発生の要因となる場合がある。また、膜厚の合計が基板収容領域の堆積物の厚さに対して１２５％を超えると、オーバーエッチングが発生し、特に堆積物の厚さの薄い場所で石英が破損する場合がある。
【０１１０】
また、上述したように、加熱部２０７の第２のゾーン２０７ｅは、断熱体収容領域の構成部材である石英に対するエッチングの進行が殆どない、低い温度に設定される。さらに
、加熱部２０７の第１のゾーン２０７ａ〜２０７ｄも、断熱体収容領域の構成部材である石英に対するエッチングの進行が少ない温度に設定されている。このため、断熱体収容領域の堆積物が全て除去された場合であっても、断熱体収容領域のオーバーエッチングの発生を抑制でき、下地である石英の破損を抑制できる。
【０１１１】
その後、ガス排気管２３１のＡＰＣバルブ２４４は開けたままとして、真空ポンプ２４６により処理室２０１内を真空排気し、処理室２０１内に残留する異物等を排除する。このとき、バルブ２５４ｂは開けたままとして、Ｎ２ガスの処理室２０１内への供給を維持することで、処理室２０１内に残留する異物等を排除する効果を高めることができる。
【０１１２】
なお、本実施形態にかかる第２のクリーニング工程の処理条件としては、
第１のゾーン２０７ａ〜２０７ｄの設定温度（第３の温度）：４００℃
第２のゾーン２０７ｅの設定温度（第４の温度）：３５０℃
Ｆ２ガス供給流量：２．０ｓｌｍ
Ｎ２ガス供給流量：８．０ｓｌｍ
圧力：５０Ｔｏｒｒ
が例示される。
【０１１３】
上述したように、第１の温度分布に調整する第１のクリーニング工程では、基板収容領域の堆積物のエッチングを殆ど進行させずに、主に断熱体収容領域の堆積物をエッチングする。そして、第２の温度分布に調整する第２のクリーニング工程では、断熱体収容領域のエッチングを殆ど進行させずに、主に基板収容領域の堆積物をエッチングする。
【０１１４】
しかしながら、基板収容領域の下部位置は、断熱体収容領域の上部位置の熱の影響を受ける場合がある。すなわち、断熱体収容領域と接する基板収容領域の部分は、基板収容領域と接する断熱体収容領域の熱の影響を受ける場合がある。このため、処理室２０１内の温度分布が、所望とする温度分布にならない場合がある。
【０１１５】
具体的には、第１のクリーニング工程では、基板収容領域の下部位置は、断熱体収容領域の上部位置の熱の影響を受け、基板収容領域の上部位置及び中央部位置と比べて温度が高くなり、堆積物に対するエッチングレートが大きくなる場合がある。そして、第２のクリーニング工程では、基板収容領域の下部位置は、断熱体収容領域の上部位置の熱の影響を受け、基板収容領域の上部位置及び中央部位置と比べて温度が低くなり、堆積物に対するエッチングレートが小さくなる場合がある。
【０１１６】
この場合には、第１のクリーニング工程では、基板収容領域の下部位置の堆積物のエッチング量が、基板収容領域の上部位置等と比べて多くなる。そして、第２のクリーニング工程では、基板収容領域の下部位置の堆積物のエッチング量が少なくなる。このように、各クリーニング工程で、基板収容領域のエッチング量にばらつきが生じても、第１のクリーニング工程及び第２のクリーニング工程終了後においては、基板収容領域のエッチング量はほぼ同等となる。すなわち、基板収容領域の上部位置、中央部位置及び下部位置でエッチング量をほぼ均一にすることができる。
【０１１７】
（パージ及び大気圧復帰）
所定のクリーニング処理であるエッチング処理がなされると、Ｎ２ガス等の不活性ガスが処理室２０１内へ供給されつつ排気されることで処理室２０１内が不活性ガスでパージされる（ガスパージ）。その後、処理室２０１内の雰囲気が不活性ガスに置換され、処理室２０１内の圧力が常圧に復帰される（大気圧復帰）。
【０１１８】
（ボートアンロード）
その後、ボートエレベータ１１５によりシールキャップ２１９が下降されて、反応管２０３の下端が開口されるとともに、ウエハ２００を装填しない空のボート２１７が反応管２０３の下端から処理室２０１の外部に搬出（ボートアンロード）されて、終了する。
【０１１９】
（４）本実施形態に係る効果
本実施形態によれば、以下に示す１つまたは複数の効果を奏する。
【０１２０】
（ａ）本実施形態では、処理室２０１内の基板収容領域を加熱する加熱部２０７として、個別に温度調整が可能な複数のゾーン２０７ａ〜２０７ｅを有する加熱部２０７を用いた。これにより、処理室２０１のクリーニングを行う際、基板収容領域と断熱体収容領域との温度分布を個別に調整することができる。従って、主に断熱体収容領域のみ、或いは主に基板収容領域のみの温度を上げることができ、基板収容領域と断熱体収容領域とのエッチングレートを個別に調整することができる。このため、主に基板収容領域のみ、或いは主に断熱体収容領域のみのエッチングを行うことができる。
【０１２１】
（ｂ）また、本実施形態では、主に断熱体収容領域の堆積物をエッチングして除去する第１のクリーニングと、主に基板収容領域の堆積物をエッチングして除去する第２のクリーニングとを順番に行う。これにより、基板収容領域及び断熱体収容領域のそれぞれの堆積物を確実に除去することができ、処理室２０１内の堆積物を膜残りのないように確実に除去することができる。
【０１２２】
（ｃ）また、本実施形態では、第１のクリーニングで、加熱部２０７の第２のゾーン２０７ｅの温度（第２の温度）を、断熱体収容領域の堆積物を除去できる温度で、断熱体収容領域の選択比が大きくなるような温度分布となるように設定する。これにより、断熱体収容領域の堆積物が全て除去された場合であっても、断熱体収容領域のオーバーエッチングの発生を抑制でき、堆積物の下地である石英の破損を抑制できる。なお、第１のクリーニングでは、加熱部２０７の第１のゾーン２０７ａ〜２０７ｄの温度（第１の温度）は、基板収容領域の堆積物に対するエッチングが殆ど進行しない温度分布となるように設定されている。従って、基板収容領域の堆積物は殆ど除去されないので、反応管２０３等の石英の破損を抑制できる。
【０１２３】
（ｄ）また、本実施形態では、第２のクリーニングで、基板収容領域のエッチング量が、基板収容領域の堆積物の累積膜厚とほぼ等しい量となるような処理時間に設定されている。断熱体収容領域の温度が高くなりすぎない温度分布となるように、加熱部２０７の温度（第３の温度及び第４の温度）を設定する。これにより、基板収容領域及び断熱体収容領域のオーバーエッチングの発生をより抑制でき、反応管２０３等の石英の破損をより抑制できる。
【０１２４】
（ｅ）本実施形態では、反応管２０３の取り外し等を行うことなく、処理室２０１内の堆積物を除去することができるので、生産性を向上させることができる。
【０１２５】
＜本発明の第２の実施形態＞
以下に、本発明の第２の実施形態について説明する。上述の第１の実施形態では、第１のクリーニング工程にて、主に断熱体収容領域の堆積物を除去し、第２のクリーニング工程にて、主に基板収容領域の堆積物を除去したが、第２の実施形態では、第１のクリーニング工程にて、基板収容領域及び断熱体収容領域の堆積物を同時に除去し、第２のクリーニング工程にて、主に基板収容領域の堆積物を除去する点で第１の実施形態と異なる。以下では、第１の実施形態と同様の部分は記載を省略し、主に第１の実施形態と異なる部分について説明する。
【０１２６】
本実施形態にかかる第１のクリーニング工程の処理条件としては、
第１のゾーン２０７ａ〜２０７ｄの設定温度（第１の温度）：４００℃
第２のゾーン２０７ｅの設定温度（第２の温度）：４５０℃
が例示される。これにより、基板収容領域の堆積物の除去と断熱体収容領域の堆積物の除去を同時に進行させることができる。断熱体収容領域の堆積物が除去された後、第２のクリーニング工程を行う。
【０１２７】
本実施形態にかかる第２のクリーニング工程の処理条件としては、
第１のゾーン２０７ａ〜２０７ｄの設定温度（第３の温度）：４００℃
第２のゾーン２０７ｅの設定温度（第４の温度）：３５０℃
が例示される。これにより、断熱体収容領域のエッチングを殆ど進行させずに、主に基板収容領域の堆積物をエッチングすることができる。
【０１２８】
本実施形態では、第１のクリーニング工程において基板収容領域と断熱体収容領域の堆積物の除去を同時に進行させるため、第２のクリーニング工程における基板収容領域の堆積物の除去をより短時間で行うことが可能となる。
【０１２９】
＜本発明の他の実施形態＞
以上、本発明の実施形態を具体的に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
【０１３０】
例えば、上述の実施形態では、第１のクリーニングの後に第２のクリーニングを行ったが、第２のクリーニングの後に第１のクリーニングを行ってもよい。すなわち、基板収容領域の堆積物を除去した後、断熱体収容領域の堆積物を除去してもよい。これによっても、上述の実施形態と同様の効果を奏する。
【０１３１】
また、例えば、上述の実施形態では、加熱部２０７の第１のゾーン２０７ａ〜２０７ｄは、全て同じ温度に設定したが、基板収容領域の堆積物の膜厚分布に合わせて、各ゾーン２０７ａ〜２０７ｄの設定温度を変化させても良い。これにより、処理室２０１内の堆積物をさらに膜残りのないように除去することができる。
【実施例】
【０１３２】
次に、本発明の実施例を図５〜図７を参照しながら説明する。図５は、本実施例にかかる加熱部２０７の温度設定を示す概略図であり、（ａ）は第１のクリーニングでの温度設定を示し、（ｂ）は第２のクリーニングでの温度設定を示す。図６は、本実施例にかかる第１のクリーニング終了後のエッチングの状態を示す図である。図７は、本実施例にかかる第２のクリーニング終了後のエッチングの状態を示す図である。
【０１３３】
本実施例として、処理室２０１内にシリコン窒化膜の堆積物が形成された場合について説明する。そして、第１のクリーニングでは、断熱体収容領域（処理室２０１内の下部）の温度を、基板収容領域（処理室２０１内の上部）の温度よりも高く設定し、第２のクリーニングでは、基板収容領域の温度を、断熱体収容領域の温度よりも高く設定して、第１のクリーニング及び第２のクリーニングを実施した例について説明する。
【０１３４】
まず、第１のクリーニングを行う。第１のクリーニングでは、図５（ａ）に示すように、加熱部２０７の第１のゾーン２０７ａ〜２０７ｄの温度を３００℃に設定し、加熱部２０７の第２のゾーン２０７ｅの温度を４５０℃に設定して、処理室２０１内を加熱した。そして、クリーニングガスとしてＦ２ガスを処理室２０１内に供給して、主に断熱体収容領域の堆積物の除去を行った。図６は、この第１のクリーニング後の結果を示すグラフ図である。図６によれば、断熱体収容領域の堆積物は全て除去されており、基板収容領域の
堆積物は残存していることが判る。従って、第１のクリーニングでは、基板収容領域の処理室２０１の内壁等の石英はエッチングされず、破損していないことが判る。
【０１３５】
次に、第２のクリーニングを行う。第２のクリーニングでは、図５（ｂ）に示すように、加熱部２０７の第１のゾーン２０７ａ〜２０７ｄの温度を４００℃に設定し、加熱部２０７の第２のゾーン２０７ｅの温度を３５０℃に設定して、処理室２０１内を加熱した。そして、クリーニングガスとしてＦ２ガスを処理室２０１内に供給して、主に基板収容領域の堆積物の除去を行った。図７は、この第２のクリーニング後の結果を示すグラフ図である。図７によれば、基板収容領域の堆積物は全て除去されており、また断熱体収容領域のエッチング膜厚は殆ど増加していないことが判る。そして、第２のクリーニング終了後は、基板収容領域のエッチング量は、基板収容領域の堆積物の累積膜厚とほぼ等しくすることができることが判る。
【０１３６】
さらに、図６によれば、第１のクリーニングでは、基板収容領域の下部（ボトム）位置におけるエッチング量が、基板収容領域の上部（トップ）位置及び中央部（センター）位置と比較すると多くなっていることが判る。これは、上述したように、断熱体収容領域の上部（トップ）位置の熱の影響を受け、基板収容領域の下部の温度が高くなり、エッチングレートが大きくなったためである。図７によれば、第２のクリーニングでは、基板収容領域の下部位置におけるエッチング量が、上部位置及び中央部位置と比較すると少なくなっていることが判る。これは、同様に、断熱体収容領域の上部位置の熱の影響を受け、基板収容領域の下部の温度が低くなり、エッチングレートが小さくなったためである。図６及び図７から、第１のクリーニングで、基板収容領域の下部位置の堆積物のエッチング量が多くなっても、第２のクリーニングでは、基板収容領域の下部位置のエッチング量が少なくなるため、第１のクリーニング及び第２のクリーニングが終了した後は、所定の量のエッチング量となることが判る。
【０１３７】
＜本発明の好ましい態様＞
以下に、本発明の好ましい態様について付記する。
【０１３８】
本発明の一態様によれば、
基板及び断熱体を保持した基板保持具を処理室内に搬入する基板搬入工程と、
処理室内に原料ガスを供給して基板に膜を形成する膜形成工程と、
処理室内から処理後の基板を保持した基板保持具を搬出する基板搬出工程と、
処理室内に基板がない状態で、処理室内の基板収容領域を第１の温度で加熱し、処理室内の断熱体収容領域を第１の温度より高い第２の温度で加熱しつつ、処理室内にクリーニングガスを供給する第１のクリーニング工程と、
処理室内に基板がない状態で、断熱体収容領域を第３の温度で加熱し、基板収容領域を第３の温度より低い第４の温度で加熱しつつ、処理室内にクリーニングガスを供給する第２のクリーニング工程と、を有する半導体装置の製造方法が提供される。
【０１３９】
好ましくは、
第１の温度は、クリーニングガスが主に断熱体収容領域に付着した堆積物と反応する温度であり、第２の温度は、クリーニングガスが主に基板収容領域に付着した堆積物と反応する温度である。
【０１４０】
本発明の他の態様によれば、
基板及び断熱体を保持した基板保持具を処理室内に搬入する基板搬入工程と、
記処理室内に原料ガスを供給して基板に膜を形成する膜形成工程と、
処理室内から処理後の基板を保持した基板保持具を搬出する基板搬出工程と、
処理室内に基板がない状態で、クリーニングガスが処理室内の基板収容領域で堆積物と
反応しない温度に基板収容領域を加熱し、クリーニングガスが処理室内の断熱体収容領域で堆積物と反応する温度に断熱体収容領域を加熱しつつ、処理室内にクリーニングガスを供給して、膜形成工程で断熱体収容領域に付着した堆積物を除去する第１のクリーニング工程と、
処理室内に基板がない状態で、クリーニングガスが基板収容領域で堆積物と反応する温度に基板収容領域を加熱し、クリーニングガスが断熱体収容領域で堆積物と反応しない温度に断熱板収容領域を加熱しつつ、処理室内にクリーニングガスを供給して、膜形成工程で基板収容領域に付着した堆積物を除去する第２のクリーニング工程と、を有する半導体装置の製造方法が提供される。
【０１４１】
本発明の更に他の態様によれば、
基板及び断熱体を保持した基板保持具を処理室内に搬入する基板搬入工程と、
処理室内に原料ガスを供給して基板に膜を形成する膜形成工程と、
処理室内から処理後の基板を保持した基板保持具を搬出する基板搬出工程と、
処理室内に基板がない状態で、処理室内の基板収容領域を第１の温度で加熱し、処理室内の断熱体収容領域を第１の温度より高い第２の温度で加熱しつつ、処理室内にクリーニングガスを供給する第１のクリーニング工程と、
処理室内に基板がない状態で、断熱体収容領域を第３の温度で加熱し、基板収容領域を第３の温度より低い第４の温度で加熱しつつ、処理室内にクリーニングガスを供給する第２のクリーニング工程と、を有するクリーニング方法が提供される。
【０１４２】
本発明の更に他の態様によれば、
基板を処理する処理室と、
基板及び断熱体を保持する基板保持具と、
処理室内を加熱する加熱部と、
処理室内にクリーニングガスを供給するクリーニングガス供給系と、
少なくとも加熱部及びクリーニングガス供給系を制御する制御部と、を備え、
加熱部は、
個別に温度設定可能な、処理室内の基板収容領域を加熱する第１のゾーンと、処理室内の断熱体収容領域を加熱する第２のゾーンと、を有し、
制御部は、
第２のゾーンの設定温度を、第１のゾーンの設定温度よりも高くし、処理室内にクリーニングガスを供給して、断熱体収容領域の堆積物を除去する第１のクリーニングと、
第１のゾーンの設定温度を、第２のゾーンの設定温度よりも高くし、処理室内にクリーニングガスを供給して、基板収容領域の堆積物を除去する第２のクリーニングと、を行うように、加熱部及びクリーニングガス供給系を制御する基板処理装置が提供される。
【０１４３】
本発明の更に他の態様によれば、
基板を処理する処理室と、
基板及び断熱体を保持する基板保持具と、
処理室内を加熱する加熱部と、
処理室内にクリーニングガスを供給するクリーニングガス供給系と、
少なくとも加熱部及びクリーニングガス供給系を制御する制御部と、を備え、
加熱部は、
個別に温度設定可能な、処理室内の基板収容領域を加熱する第１のゾーンと、処理室内の断熱体収容領域を加熱する第２のゾーンと、を有し、
制御部は、
第１のゾーンの設定温度を、クリーニングガスが基板収容領域で堆積物と反応しない温度にし、第２のゾーンの設定温度を、クリーングガスが断熱体収容領域で堆積物と反応する温度にし、処理室内にクリーニングガスを供給して断熱体収容領域の堆積物を除去する
第１のクリーニングと、
第１のゾーンの設定温度を、クリーニングガスが基板収容領域で堆積物と反応する温度にし、第２のゾーンの設定温度を、クリーングガスが断熱体収容領域で堆積物と反応しない温度にし、処理室内にクリーニングガスを供給して基板収容領域の堆積物を除去する第２のクリーニングと、を行うように、加熱部及びクリーニングガス供給系を制御する基板処理装置が提供される。
【０１４４】
好ましくは、
前記制御部は、前記第１のクリーニングで前記基板収容領域から除去する膜厚と、前記第２のクリーニングで前記基板収容領域から除去する膜厚との合計が、前記基板収容領域の堆積物の厚さに対して１００％〜１２５％となるように前記加熱部及び前記クリーニングガス供給系を制御する。
【符号の説明】
【０１４５】
２００  ウエハ
２０１  処理室
２０７  加熱部
２１７  基板保持具
２１８  断熱体
１２１  コントローラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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