(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フッ素を含むクリーニングガスにより内部の部材に付着した酸化膜が除去された処理室内に、フッ素と反応する水素および酸素を含むパージガスを、第１のプロセス条件で供給して排気する工程と、
前記パージガスを前記第１のプロセス条件で供給して排気する工程の後、前記パージガスを、前記第１のプロセス条件とは異なる第２のプロセス条件で前記処理室内に供給して排気する工程と、
を有し、前記第１のプロセス条件は前記第２のプロセス条件より、前記クリーニングガスを前記処理室内に供給した際に前記処理室内に残留するフッ素と前記パージガスとの反応性が高くなるプロセス条件である半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記第２のプロセス条件における前記処理室内の温度は、前記第１のプロセス条件における前記処理室内の温度より低い、請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記内部の部材に酸化膜が付着した際の前記処理室内の温度を第１の温度とし、前記クリーニングガスにより前記酸化膜を除去した際の前記処理室内の温度を前記第１の温度よりも高い第２の温度とし、前記第１のプロセス条件および前記第２のプロセス条件では、前記第２の温度から前記第１の温度に近づくように徐々に前記処理室内の温度を低くする、請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記第１のプロセス条件における前記処理室内の温度は、前記クリーニングガスにより前記酸化膜が除去される際と同じ温度である、請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記処理室内に収容された基板に対して原料ガスと酸素含有ガスとを供給して前記基板上に酸化膜を形成する工程と、
前記クリーニングガスを前記処理室内に供給して、前記内部の部材に付着した前記酸化膜を除去する工程と、
を、前記パージガスを前記第１のプロセス条件で供給して排気する工程の前に行い、前記酸化膜を除去する工程は、前記基板上に前記酸化膜を形成する工程より高い温度で行う、請求項４に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記酸素含有ガスと前記パージガスとは同じガスである、請求項５に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記パージガスを前記第１のプロセス条件で供給して排気する工程を複数回行った後、前記パージガスを前記第２のプロセス条件で供給して排気する工程を複数回行う、請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記第２のプロセス条件における前記パージガスの供給量は、前記第１のプロセス条件における前記パージガスの供給量より少ない、請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記酸化膜を形成する工程では前記酸素含有ガスを前記基板が存在する領域へ供給し、
前記パージガスを前記第１のプロセス条件で供給して排気する工程および前記パージガスを前記第２のプロセス条件で供給して排気する工程では、前記パージガスを前記基板が存在する領域、および前記処理室の下部であって前記基板が存在しない領域へ供給する、請求項５に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
前記パージガスを前記第１のプロセス条件で供給して排気する工程および前記パージガスを前記第２のプロセス条件で供給して排気する工程では、前記処理室内の圧力を減圧制御した状態で、前記パージガスを瞬時に供給する、請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
前記クリーニングガスは前記原料ガスを供給するラインとは独立したラインから前記処理室内に供給する、請求項５に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
前記クリーニングガスは前記独立したラインとは別に前記原料ガスを供給するラインからも前記処理室内に供給する、請求項１１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
前記パージガスは前記原料ガスを供給するラインとは独立したラインおよび前記原料ガスを供給するラインから前記処理室内に供給する、請求項５に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
前記処理室内に基板を搬入する工程と、
前記基板を第１の温度とした状態で、前記基板に対して原料ガスと酸素含有ガスとを供給して前記基板上に酸化膜を形成する工程と、
前記酸化膜が形成された前記基板を前記処理室から搬出する工程と、
前記処理室を前記第１の温度より高い第２の温度で維持した状態で、前記クリーニングガスを前記処理室内に供給して、前記内部の部材に付着した前記酸化膜を除去する工程と、
前記処理室内に、前記パージガスを供給し排気して、前記処理室内に残留するフッ素を除去する工程であって、前記パージガスを前記第１のプロセス条件で供給して排気する工程と前記パージガスを前記第２のプロセス条件で供給して排気する工程とを含む工程と、
を有し、前記フッ素を除去する工程では、前記第２の温度から前記第１の温度に近づくように徐々に前記処理室内の温度を低くする、請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１５】
基板を処理する処理室と、
前記処理室内に、フッ素と反応する水素および酸素を含むパージガスを供給するパージガス供給系と、
前記処理室内を排気する排気系と、
フッ素を含むクリーニングガスにより内部の部材に付着した酸化膜が除去された前記処理室内に、前記パージガスを、第１のプロセス条件で供給して排気する処理と、前記パージガスを、第１のプロセス条件とは異なる第２のプロセス条件で前記処理室内に供給して排気する処理と、を行い、前記第１のプロセス条件は前記第２のプロセス条件より、前記クリーニングガスを前記処理室内に供給した際に前記処理室内に残留するフッ素と前記パージガスとの反応性が高くなるプロセス条件であるように、前記パージガス供給系および前記排気系を制御するよう構成される制御部と、
を有する基板処理装置。
【請求項１６】
フッ素を含むクリーニングガスにより内部の部材に付着した酸化膜が除去された処理室内に、フッ素と反応する水素および酸素を含むパージガスを、第１のプロセス条件で供給して排気する手順と、
前記パージガスを前記第１のプロセス条件で供給して排気する手順の後、前記パージガスを、前記第１のプロセス条件とは異なる第２のプロセス条件で前記処理室内に供給して排気する手順と、
を有し、前記第１のプロセス条件は前記第２のプロセス条件より、前記クリーニングガスを前記処理室内に供給した際に前記処理室内に残留するフッ素と前記パージガスとの反応性が高くなるプロセス条件である手順をコンピュータにより基板処理装置に実行させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置（デバイス）の製造工程の一工程として、処理室内に収容された基板上に膜を形成する処理が行われることがある。この処理を行うと、処理室内に膜を含む堆積物が付着する。そのため、処理を行った後の処理室内へクリーニングガスを供給し、処理室内に付着した堆積物を除去するクリーニング処理が行われることがある。
【０００３】
このようなクリーニング処理に、ハロゲン元素を含むクリーニングガスが用いられることがある。ハロゲン元素を含むクリーニングガスを用いたクリーニング処理に伴い、クリーニングガスに由来するハロゲン元素が、処理室内に残留することがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の一目的は、クリーニングガスに由来する残留ハロゲン元素を処理室内から除去し、基板上に高品質な膜を形成する技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様によれば、
ハロゲン元素を含むクリーニングガスにより内部の部材に付着した酸化膜が除去された処理室内に、水素および酸素を含むパージガスを、第１のプロセス条件で供給して排気する工程と、
前記パージガスを前記第１のプロセス条件で供給して排気する工程の後、前記パージガスを、前記第１のプロセス条件とは異なる第２のプロセス条件で前記処理室内に供給して排気する工程と、
を有し、前記第１のプロセス条件は前記第２のプロセス条件より、前記クリーニングガスを前記処理室内に供給した際に前記処理室内に残留する前記ハロゲン元素と前記パージガスとの反応性が高いようなプロセス条件である技術が提供される。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、クリーニングガスに由来する残留ハロゲン元素を処理室内から除去し、基板上に高品質な膜を形成する技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態で好適に用いられる基板処理装置の縦型処理炉の概略構成図であり、処理炉部分を縦断面図で示す図である。
【図２】図２は、本発明の第１の実施形態で好適に用いられる基板処理装置の縦型処理炉の概略構成図であり、処理炉部分を図１のＡ−Ａ線断面図で示す図である。
【図３】図３は、本発明の第１の実施形態で好適に用いられる基板処理装置のコントローラの概略構成図であり、コントローラの制御系をブロック図で示す図である。
【図４】図４は、本発明の第１の実施形態の成膜処理におけるガス供給のタイミングを示す図である。
【図５】図５（ａ）は、本発明の第１の実施形態のクリーニング処理およびパージ処理におけるガス供給のタイミングおよび処理室内の温度変化を示す図であり、図５（ｂ）は、変形例１のクリーニング処理およびパージ処理におけるガス供給のタイミングおよび処理室内の温度変化を示す図である。
【図６】図６（ａ）は、変形例２のクリーニング処理およびパージ処理におけるガス供給のタイミングおよび処理室内の温度変化を示す図であり、図６（ｂ）は、変形例３のクリーニング処理およびパージ処理におけるガス供給のタイミングおよび処理室内の温度変化を示す図である。
【図７】図７（ａ）は、変形例４のクリーニング処理およびパージ処理におけるガス供給のタイミングおよび処理室内の温度変化を示す図であり、図７（ｂ）は、変形例５のクリーニング処理およびパージ処理におけるガス供給のタイミングおよび処理室内の温度変化を示す図である。
【図８】図８は、本発明の第２の実施形態で好適に用いられる基板処理装置の縦型処理炉の概略構成図であり、処理炉部分を縦断面図で示す図である。
【図９】図９は、本発明の第３の実施形態で好適に用いられる基板処理装置の縦型処理炉の概略構成図であり、処理炉部分を縦断面図で示す図である。
【図１０】図１０は、本発明の第４の実施形態で好適に用いられる基板処理装置の縦型処理炉の概略構成図であり、処理炉部分を縦断面図で示す図である。
【図１１】図１１は、本発明の他の実施形態で好適に用いられる基板処理装置の縦型処理炉の概略構成図であり、処理炉部分を縦断面図で示す図である。
【図１２】図１２は、本発明の他の実施形態で好適に用いられる基板処理装置の処理炉の概略構成図であり、処理炉部分を縦断面図で示す図である。
【図１３】図１３は、本発明の他の実施形態で好適に用いられる基板処理装置の処理炉の概略構成図であり、処理炉部分を縦断面図で示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
＜本発明の第１の実施形態＞
以下、本発明の好適な第１の実施形態について図１および図２を用いて説明する。基板処理装置１０は、半導体装置（デバイス）の製造工程の一工程である基板処理工程において使用される装置の一例として構成されている。
【０００９】
（１）処理炉の構成
処理炉２０２には加熱手段（加熱機構、加熱系）としてのヒータ２０７が設けられている。ヒータ２０７は円筒形状であり、保持板としてのヒータベース（図示せず）に支持されることにより垂直に据え付けられている。
【００１０】
ヒータ２０７の内側には、ヒータ２０７と同心円状に反応容器（処理容器）を構成する反応管２０３が配設されている。反応管２０３は耐熱性材料（例えば石英（ＳｉＯ２）または炭化シリコン（ＳｉＣ）等）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の下方には、反応管２０３と同心円状に、マニホールド（インレットフランジ）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（ＳＵＳ）等の金属からなり、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。マニホールド２０９がヒータベースに支持されることにより、反応管２０３は垂直に据え付けられた状態となる。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）が構成されている。処理容器の筒中空部には処理室２０１が形成されている。
【００１１】
処理室２０１は、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。
【００１２】
処理室２０１内には、ノズル４１０，４２０，４３０がマニホールド２０９の側壁を貫通するように設けられている。ノズル４１０，４２０，４３０には、ガス供給ラインとしてのガス供給管５１０，５２０，５３０が、それぞれ接続されている。このように、反応管２０３には３本のノズル４１０，４２０，４３０と、３本のガス供給管５１０，５２０，５３０とが設けられており、処理室２０１内へ複数種類のガスを供給することができるように構成されている。ただし、本実施形態の処理炉２０２は上述の形態に限定されない。
【００１３】
ガス供給管５１０，５２０，５３０には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）５１２，５２２，５３２および開閉弁であるバルブ５１４，５２４，５３４がそれぞれ設けられている。ガス供給管５１０，５２０，５３０のバルブ５１４，５２４，５３４の下流側には、不活性ガスを供給するガス供給管３１０，３２０，３３０がそれぞれ接続されている。ガス供給管３１０，３２０，３３０には、上流側から順に、流量制御器（流量制御部）であるＭＦＣ３１２，３２２，３３２および開閉弁であるバルブ３１４，３２４，３３４がそれぞれ設けられている。
【００１４】
ガス供給管５１０，５２０，５３０の先端部にはノズル４１０，４２０，４３０が連結接続されている。ノズル４１０，４２０，４３０は、Ｌ字型のロングノズルとして構成されており、その水平部はマニホールド２０９の側壁を貫通するように設けられている。ノズル４１０，４２０，４３０の垂直部は、反応管２０３の内壁とウエハ２００との間に形成される円環状の空間に、反応管２０３の内壁に沿って上方（ウエハ２００の積載方向上方）に向かって立ち上がるように（つまりウエハ配列領域の一端側から他端側に向かって立ち上がるように）設けられている。すなわち、ノズル４１０，４２０，４３０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設けられている。
【００１５】
ノズル４１０，４２０の側面にはガスを供給する（噴出させる）ガス供給孔４１０ａ，４２０ａがそれぞれ設けられている。ガス供給孔４１０ａ，４２０ａ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４１０ａ，４２０ａは、反応管２０３の下部から上部にわたって複数設けられ、それぞれ同一の開口面積を有し、さらに同じ開口ピッチで設けられている。ただし、ガス供給孔４１０ａ，４２０ａは上述の形態に限定されない。例えば、反応管２０３の下部から上部に向かって開口面積を徐々に大きくしてもよい。これにより、ガス供給孔４１０ａ，４２０ａから供給されるガスの流量を均一化することが可能となる。ノズル４３０の側面にはガスを供給する（噴出させる）ガス供給孔が設けられておらず、ノズル４３０には、ノズルの頂点に、ガス供給孔４３０ａが開口している。つまり、ノズル４３０は、上部開放（煙突）型のノズルとして構成されている。
【００１６】
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、複数枚のウエハ２００の端部とで定義される円環状の縦長の空間内、すなわち、円筒状の空間内に配置したノズル４１０，４２０，４３０を経由してガスを搬送している。そして、ノズル４１０，４２０，４３０にそれぞれ開口されたガス供給孔４１０ａ，４２０ａ，４３０ａから反応管２０３内にガスを噴出させている。ノズル４１０，４２０から供給されるガスについては、ガス供給孔４１０ａ，４２０ａ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いる。また、ノズル側面に設けられたガス供給孔４１０ａ，４２０ａにより、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、各ウエハ２００の表面上を流れたガス、すなわち、反応後に残留するガス（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。
【００１７】
ガス供給管５１０からは、処理ガスとして、金属元素を含むガス（金属含有ガス）である原料ガスが、ＭＦＣ５１２，バルブ５１４，ノズル４１０を介して処理室２０１内に供給される。原料ガスとしては、例えば、金属元素としてのチタン（Ｔｉ）を含むチタン含有原料（Ｔｉ含有原料ガス、Ｔｉ含有ガス）であって、ハロゲン系原料（ハロゲン化物、ハロゲン系チタン原料とも称する）としての四塩化チタン（ＴｉＣｌ４）のガスが用いられる。なお、Ｔｉは遷移金属元素に分類される。また、ハロゲン系原料とはハロゲン基を含む原料である。ハロゲン基には、クロロ基、フルオロ基、ブロモ基、ヨード基等が含まれる。すなわち、ハロゲン基には、塩素（Ｃｌ）、フッ素（Ｆ）、臭素（Ｂｒ）、ヨウ素（Ｉ）等のハロゲン元素が含まれる。本明細書において「原料」という言葉を用いた場合は、「液体状態である液体原料」を意味する場合、「気体状態である原料ガス」を意味する場合、または、その両方を意味する場合がある。
【００１８】
ガス供給管５２０からは、処理ガスとして、酸素（Ｏ）を含むＯ含有ガスが、ノズル４２０を介して処理室２０１内に供給される。Ｏ含有ガスとしては、金属元素非含有のＯ含有ガス、例えば、水蒸気（Ｈ２Ｏガス）を用いることができる。Ｏ含有ガスは、後述する反応ガスとして用いることができる。また、Ｏ含有ガスは、後述する水素（Ｈ）およびＯを含むパージガスとして用いることができる。  
【００１９】
ガス供給管５３０からは、処理ガスとして、ハロゲン元素を含むクリーニングガスが、ＭＦＣ５３２、バルブ５３４、ノズル４３０を介して処理室２０１内に供給される。ハロゲン元素を含むクリーニングガスとしては、例えば三フッ化塩素（ＣｌＦ３）ガスが用いられる。クリーニングガスはエッチングガスと称することもある。
【００２０】
ガス供給管３１０，３２０，３３０からは、不活性ガスとして、例えば窒素（Ｎ２）ガスが、それぞれＭＦＣ３１２，３２２，３３２、バルブ３１４，３２４，３３４、ノズル４１０，４２０，４３０を介して処理室２０１内に供給される。
【００２１】
処理ガスとしてＴｉＣｌ４やＨ２Ｏのように常温常圧下で液体状態である化合物を用いる場合は、液体状態のＴｉＣｌ４を気化器やバブラ等の気化システムにより気化して、ＴｉＣｌ４ガスやＨ２Ｏガスとして処理室２０１内に供給することとなる。Ｈ２Ｏガスを用いる場合は、Ｈ２Ｏを貯蔵するＨ２ＯタンクにＮ２ガスを供給して水蒸気（Ｈ２Ｏガス）を発生させる。したがって、Ｎ２ガスの流量を制御することにより、処理室へ供給するＨ２Ｏガスの流量を制御することとなる。なお、バブラで発生するＨ２Ｏガスの気化量、すなわち処理室へ供給されるＨ２Ｏガスの流量は、Ｈ２Ｏタンクの温度にも依存する。例えば、Ｈ２Ｏタンクの温度が高ければ高いほどＨ２Ｏの気化量は多くなり、Ｈ２Ｏタンクの温度が低ければ低いほどＨ２Ｏの気化量は少なくなる。
【００２２】
主に、ガス供給管５１０，５２０，５３０、ＭＦＣ５１２，５２２，５３２、バルブ５１４，５２４，５３４により処理ガス供給系が構成される。ノズル４１０，４２０，４３０を処理ガス供給系に含めて考えてもよい。処理ガス供給系を、単に、ガス供給系と称することもできる。
【００２３】
ガス供給管５１０から原料ガスを流す場合、主に、ガス供給管５１０、ＭＦＣ５１２、バルブ５１４により原料ガス供給系が構成される。ノズル４１０を原料ガス供給系に含めて考えてもよい。原料ガス供給系を原料供給系と称することもできる。ガス供給管５１０から原料ガスとして金属含有ガスを流す場合、原料ガス供給系を金属含有ガス供給系と称することもできる。ガス供給管５１０からＴｉ含有ガスを流す場合、原料ガス供給系をＴｉ含有ガス供給系と称することもできる。ガス供給管５１０からＴｉＣｌ４ガスを流す場合、Ｔｉ含有ガス供給系をＴｉＣｌ４ガス供給系と称することもできる。ＴｉＣｌ４ガス供給系をＴｉＣｌ４供給系と称することもできる。
【００２４】
ガス供給管５２０からＯ含有ガスを流す場合、主に、ガス供給管５２０、ＭＦＣ５２２、バルブ５２４によりＯ含有ガス供給系が構成される。ノズル４２０をＯ含有ガス供給系に含めて考えてもよい。Ｏ含有ガス供給系を反応ガス供給系と称することもできる。Ｏ含有ガスをパージガスとして用いる場合、Ｏ含有ガス供給系をＨおよびＯを含むパージガス供給系、パージガス供給系と称することもできる。ＨおよびＯを含むパージガスを、反応性パージガスと称することもあり、ＨおよびＯを含むパージガス供給系を、反応性パージガス供給系と称することもできる。ガス供給管５２０からＨ２Ｏガスを流す場合、Ｏ含有ガス供給系をＨ２Ｏガス供給系と称することもできる。
【００２５】
ガス供給管５３０からハロゲン元素を含むクリーニングガスを流す場合、主に、ガス供給管５３０、ＭＦＣ５３２、バルブ５３４によりクリーニングガス供給系が構成される。ノズル４３０をクリーニングガス供給系に含めて考えてもよい。クリーニングガス供給系をエッチングガス供給系と称することもできる。ガス供給管５３０からＣｌＦ３ガスを流す場合、クリーニングガス供給系をＣｌＦ３ガス供給系と称することもできる。ＣｌＦ３ガス供給系をＣｌＦ３供給系と称することもできる。
【００２６】
また、主に、ガス供給管３１０,３２０,３３０、ＭＦＣ３１２,３２２,３３２、バルブ３１４,３２４,３３４により不活性ガス供給系が構成される。不活性ガス供給系を、パージガス供給系、希釈ガス供給系、或いは、キャリアガス供給系と称することもできる。パージガスとして作用する不活性ガスを、不活性パージガスと称することもあり、不活性ガス供給系を、不活性パージガス供給系と称することもできる。
【００２７】
マニホールド２０９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、上流側から順に、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，ＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）バルブ２４３，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２４３は、真空ポンプ２４６を作動させた状態で弁を開閉することで、処理室２０１内の真空排気および真空排気停止を行うことができ、更に、真空ポンプ２４６を作動させた状態で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バルブである。主に、排気管２３１，ＡＰＣバルブ２４３，圧力センサ２４５により、排気系すなわち排気ラインが構成される。なお、真空ポンプ２４６を排気系に含めて考えてもよい。
【００２８】
ＡＰＣバルブ２４３は、排気系の排気流路の一部を構成しており、圧力調整部として機能するだけではなく、排気系の排気流路を閉塞したり、さらには、密閉したりすることが可能な排気流路開閉部、すなわち、排気バルブとしても機能する。すなわち、排気系は、真空ポンプ２４６を作動させつつ、圧力センサ２４５により検出された圧力情報に基づいてＡＰＣバルブ２４３の弁の開度を調節することにより、処理室２０１内の「実際の圧力」を、所定の「設定圧力」に近づけることができるように構成されている。例えば、処理室２０１内に供給されるガスの流量に変化がない場合や、処理室２０１内へのガス供給を停止している場合等において、処理室２０１内の実際の圧力を変更するには、処理室２０１内の設定圧力を変更し、ＡＰＣバルブ２４３の弁の開度を上述の設定圧力に応じた開度に変更する。その結果、排気ラインの排気能力が変更され、処理室２０１内の実際の圧力が、上述の設定圧力に次第に（曲線的に）近づいて行くこととなる。このように、処理室２０１内の「設定圧力」とは、処理室２０１内の圧力制御を行う際の「目標圧力」と同義と考えることができ、その値に、処理室２０１内の「実際の圧力」が追従することとなる。また、「処理室２０１内の設定圧力を変更すること」とは、実質的に、「排気ラインの排気能力を変更するためにＡＰＣバルブ２４３の開度を変更すること」と同義であり、「ＡＰＣバルブ２４３の開度を変更するための指令」と考えることができる。
【００２９】
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、マニホールド２０９の下端に垂直方向下側から当接されるように構成されている。シールキャップ２１９は、例えばＳＵＳ等の金属からなり、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の処理室２０１と反対側には、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の外部に垂直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、ボート２１７を処理室２０１内外に搬入および搬出することが可能なように構成されている。ボートエレベータ１１５は、ボート２１７すなわちウエハ２００を、処理室２０１内外に搬送する搬送装置（搬送機構）として構成されている。
【００３０】
基板支持具としてのボート２１７は、複数枚、例えば２５〜２００枚のウエハ２００を、水平姿勢で、かつ、互いに中心を揃えた状態で垂直方向に整列させて多段に支持するように、すなわち、間隔を空けて配列させるように構成されている。ボート２１７は、例えば石英やＳｉＣ等の耐熱性材料からなる。ボート２１７の下部には、例えば石英やＳｉＣ等の耐熱性材料からなる断熱板２１８が水平姿勢で多段に支持されている。この構成により、ヒータ２０７からの熱がシールキャップ２１９側に伝わりにくくなっている。ただし、本実施形態は上述の形態に限定されない。例えば、ボート２１７の下部に断熱板２１８を設けずに、石英やＳｉＣ等の耐熱性材料からなる筒状の部材として構成された断熱筒を設けてもよい。
【００３１】
反応管２０３内には温度検出器としての温度センサ２６３が設置されており、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への通電量を調整することで、処理室２０１内の温度が所望の温度分布となるように構成されている。温度センサ２６３は、ノズル４１０，４２０および４３０と同様にＬ字型に構成されており、反応管２０３の内壁に沿って設けられている。
【００３２】
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。
【００３３】
記憶装置１２１ｃは、例えばフラッシュメモリ、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅ）等で構成されている。記憶装置１２１ｃ内には、基板処理装置の動作を制御する制御プログラムや、後述する基板処理の手順や条件などが記載されたプロセスレシピや、後述するクリーニング処理の手順や条件等が記載されたクリーニングレシピや、後述するパージ処理の手順や条件等が記載されたパージレシピ等が、読み出し可能に格納されている。プロセスレシピは、後述する基板処理工程における各手順をコントローラ１２１に実行させ、所定の結果を得ることができるように組み合わされたものであり、プログラムとして機能する。また、クリーニングレシピは、後述するクリーニング処理における各手順を、コントローラ１２１に実行させ、所定の結果を得ることが出来るように組み合わされたものであり、プログラムとして機能する。また、パージレシピは、後述するパージ処理における各手順を、コントローラ１２１に実行させ、所定の結果を得ることが出来るように組み合わされたものであり、プログラムとして機能する。以下、このプロセスレシピやクリーニングレシピやパージ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。本明細書においてプログラムという言葉を用いた場合は、プロセスレシピ単体のみを含む場合、クリーニングレシピ単体のみを含む場合、パージ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、プロセスレシピ、クリーニングレシピ、パージレシピおよび制御プログラムのうち任意の組み合わせを含む場合がある。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。
【００３４】
Ｉ／Ｏポート１２１ｄは、上述のＭＦＣ３１２，３２２，３３２，５１２，５２２，５３２、バルブ３１４，３２４，３３４，５１４，５２４，５３４、ＡＰＣバルブ２４３、圧力センサ２４５、真空ポンプ２４６、ヒータ２０７、温度センサ２６３、回転機構２６７、ボートエレベータ１１５等に接続されている。
【００３５】
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からプロセスレシピやクリーニングレシピやパージレシピ等を読み出すように構成されている。以下、便宜上、これらのレシピを総称して単に「レシピ」とも称することとする。ＣＰＵ１２１ａは、読み出したレシピの内容に沿うように、ＭＦＣ３１２，３２２，３３２，５１２，５２２，５３２による各種ガスの流量調整動作、バルブ３１４，３２４，３３４，５１４，５２４，５３４の開閉動作、ＡＰＣバルブ２４３の開閉動作およびＡＰＣバルブ２４３による圧力センサ２４５に基づく圧力調整動作、温度センサ２６３に基づくヒータ２０７の温度調整動作、真空ポンプ２４６の起動および停止、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の昇降動作等を制御するように構成されている。
【００３６】
コントローラ１２１は、外部記憶装置（例えば、磁気テープ、フレキシブルディスクやハードディスク等の磁気ディスク、ＣＤやＤＶＤ等の光ディスク、ＭＯ等の光磁気ディスク、ＵＳＢメモリやメモリカード等の半導体メモリ）１２３に格納された上述のプログラムを、コンピュータにインストールすることにより構成することができる。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。
【００３７】
（２）成膜処理
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、基板上に膜を形成するシーケンス例について、図４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。
【００３８】
図４に示す成膜シーケンスでは、処理室２０１内に収容された基板としてのウエハ２００に対して、原料ガスとしてのＴｉＣｌ４ガスと、Ｏ含有ガスとしてのＨ２Ｏガスと、を供給して、ウエハ２００上に酸化膜としてチタン酸化膜（ＴｉＯ２膜、以下、ＴｉＯ膜ともいう）を形成する。
【００３９】
なお、本明細書において「ウエハ」という言葉を用いた場合は、「ウエハそのもの」を意味する場合や、「ウエハとその表面に形成された所定の層や膜等との積層体（集合体）」を意味する場合（すなわち、表面に形成された所定の層や膜等を含めてウエハと称する場合）がある。また、本明細書において「ウエハの表面」という言葉を用いた場合は、「ウエハそのものの表面（露出面）」を意味する場合や、「ウエハ上に形成された所定の層や膜等の表面、すなわち、積層体としてのウエハの最表面」を意味する場合がある。
【００４０】
従って、本明細書において「ウエハに対して所定のガスを供給する」と記載した場合は、「ウエハそのものの表面（露出面）に対して所定のガスを直接供給する」ことを意味する場合や、「ウエハ上に形成されている層や膜等に対して、すなわち、積層体としてのウエハの最表面に対して所定のガスを供給する」ことを意味する場合がある。また、本明細書において「ウエハ上に所定の層（又は膜）を形成する」と記載した場合は、「ウエハそのものの表面（露出面）上に所定の層（又は膜）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や膜等の上、すなわち、積層体としてのウエハの最表面の上に所定の層（又は膜）を形成する」ことを意味する場合がある。
【００４１】
また、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。
【００４２】
（ウエハチャージおよびボートロード）
複数枚のウエハ２００がボート２１７に装填（ウエハチャージ）される。その後、図１に示すように、複数枚のウエハ２００を支持したボート２１７は、ボートエレベータ１１５によって持ち上げられて処理室２０１内に搬入（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を介してマニホールド２０９の下端を閉塞した状態となる。
【００４３】
（圧力調整および温度調整）
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２４３がフィードバック制御される（圧力調整）。真空ポンプ２４６は、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常時作動させた状態を維持する。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。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）。ヒータ２０７による処理室２０１内の加熱は、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。続いて、回転機構２６７によりボート２１７およびウエハ２００の回転を開始する。回転機構２６７によるボート２１７およびウエハ２００の回転は、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。
【００４４】
（ＴｉＯ膜形成ステップ）
続いて，ＴｉＯ膜を形成するステップを実行する。ＴｉＯ膜形成ステップは、以下に説明する原料ガス供給ステップ、残留ガス除去ステップ、Ｏ含有ガス供給ステップ、残留ガス除去ステップを含む。
【００４５】
（原料ガス供給ステップ）
バルブ５１４を開き、ガス供給管５１０内に原料ガスであるＴｉＣｌ４ガスを流す。ガス供給管５１０内を流れるＴｉＣｌ４ガスは、ＭＦＣ５１２により流量調整される。流量調整されたＴｉＣｌ４ガスは、ノズル４１０のガス供給孔４１０ａから処理室２０１内に供給され、排気管２３１から排気される。このとき、ウエハ２００に対してＴｉＣｌ４ガスが供給されることとなる。すなわちウエハ２００の表面はＴｉＣｌ４ガスに暴露されることとなる。このとき同時にバルブ３１４を開き、ガス供給管３１０内にＮ２ガス等の不活性ガスを流す。ガス供給管３１０内を流れるＮ２ガスは、ＭＦＣ３１２により流量調整される。流量調整されたＮ２ガスはＴｉＣｌ４ガスと一緒に処理室２０１内に供給され、排気管２３１から排気される。なお、このとき、ノズル４２０、ノズル４３０内へのＴｉＣｌ４ガスの侵入を防止するために、バルブ３２４，３３４を開き、ガス供給管３２０、ガス供給管３３０内にＮ２ガスを流す。Ｎ２ガスは、ガス供給管５２０、ガス供給管５３０、ノズル４２０、ノズル４３０を介して処理室２０１内に供給され、排気管２３１から排気される。
【００４６】
このときＡＰＣバルブ２４３を適正に調整して、処理室２０１内の圧力を、例えば１〜１０００Ｐａの範囲内の（所定の）圧力であって、好ましくは１〜１００Ｐａの範囲内の（所定の）圧力であり、より好ましくは１０〜４０Ｐａの範囲内の（所定の）圧力とする。圧力が１０００Ｐａより高いと後述する残留ガス除去が十分に行われない場合があり、圧力が１Ｐａより低いと、ＴｉＣｌ４ガスの反応速度を十分に得られない可能性がある。なお、本明細書では、数値の範囲として、例えば１〜１０００Ｐａと記載した場合は、１Ｐａ以上１０００Ｐａ以下を意味する。すなわち、数値の範囲内には１Ｐａおよび１０００Ｐａが含まれる。圧力のみならず、流量、時間、温度等、本明細書に記載される全ての数値について同様である。ＭＦＣ５１２で制御するＴｉＣｌ４ガスの供給流量は、例えば１〜２０００ｓｃｃｍの範囲内の（所定の）流量であって、好ましくは１０〜５００ｓｃｃｍの範囲内の（所定の）流量であり、より好ましくは２０〜１５０ｓｃｃｍの範囲内の（所定の）流量とする。流量が２０００ｓｃｃｍより多いと後述する残留ガス除去が十分に行われない場合があり、流量が１ｓｃｃｍより少ないとＴｉＣｌ４ガスの反応速度を十分に得られない可能性がある。ＭＦＣ３１２，３２２，３３２で制御するＮ２ガスの供給流量は、それぞれ例えば１〜２０００ｓｃｃｍの範囲内の（所定の）流量であって、好ましくは１０〜５００ｓｃｃｍの範囲内の（所定の）流量であり、より好ましくは３０〜１５０ｓｃｃｍの範囲内の（所定の）流量とする。流量が２０００ｓｃｃｍより多いとＴｉＣｌ４ガスの反応速度を十分に得られない可能性があり、流量が１ｓｃｃｍより少ないと後述する残留ガス除去が十分に行われない場合がある。ＴｉＣｌ４ガスをウエハ２００に対して供給する時間、すなわちガス供給時間（照射時間）は、例えば１〜６０秒の範囲内の（所定の）時間であって、好ましくは１〜３０秒の範囲内の（所定の）時間であり、より好ましくは３〜５秒の範囲内の（所定の）時間とする。供給時間が６０秒より長くなると、Ｃｌ等が多く取り込まれてしまう可能性があり、供給時間が１秒より少なくなると成膜レートが低くなる可能性がある。このときのヒータ２０７の温度は、ウエハ２００の温度（処理室２０１内の温度）が、例えば２５〜１３０℃の範囲内の（所定の）温度となるような温度であって、好ましくは５０〜１００℃の範囲内の（所定の）温度となるような温度であり、より好ましくは６５〜８５℃の範囲内の（所定の）温度となるような温度に設定する。１３０℃より高い温度ではＴｉＣｌ４ガスの熱分解が促進されてしまうことにより、成膜レートが高くなりすぎて膜厚の制御性が悪化して均一性が悪化したり、不純物が多量に取り込まれて抵抗率が高くなってしまう場合がある。一方、２５℃より低い温度では反応性が低くなり膜形成が困難となる可能性がある。処理室２０１内に流しているガスはＴｉＣｌ４ガスとＮ２ガスのみであり、ＴｉＣｌ４ガスの供給により、ウエハ２００上に、例えば、１原子層未満から数原子層程度の厚さのＴｉ含有層が形成される。
【００４７】
（残留ガス除去ステップ）
Ｔｉ含有層が形成された後、バルブ５１４を閉じ、ＴｉＣｌ４ガスの供給を停止する。このとき、排気管２３１のＡＰＣバルブ２４３は開いたままとして、真空ポンプ２４６により処理室２０１内を真空排気し、処理室２０１内に残留する未反応又はＴｉ含有層形成に寄与した後のＴｉＣｌ４ガスを処理室２０１内から排除する。すなわち、Ｔｉ含有層が形成されたウエハ２００が存在する空間に残留する未反応又はＴｉ含有層の形成に寄与した後のＴｉＣｌ４ガスを除去する。このときバルブ３１４，３２４，３３４は開いたままとして、Ｎ２ガスの処理室２０１内への供給を維持する。Ｎ２ガスはパージガスとして作用し、処理室２０１内に残留する未反応又はＴｉ含有層形成に寄与した後のＴｉＣｌ４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。
【００４８】
このとき、処理室２０１内に残留するガスを完全に排除しなくてもよく、処理室２０１内を完全にパージしなくてもよい。処理室２０１内に残留するガスが微量であれば、その後に行われるステップにおいて悪影響が生じることはない。処理室２０１内に供給するＮ２ガスの流量も大流量とする必要はなく、例えば、反応管２０３（処理室２０１）の容積と同程度の量を供給することで、その後のステップにおいて悪影響が生じない程度のパージを行うことができる。このように、処理室２０１内を完全にパージしないことで、パージ時間を短縮し、スループットを向上させることができる。また、Ｎ２ガスの消費も必要最小限に抑えることが可能となる。
【００４９】
（Ｏ含有ガス供給ステップ）
処理室２０１内の残留ガスを除去した後、バルブ５２４を開き、ガス供給管５２０内にＯ含有ガスであるＨ２Ｏガスを流す。ガス供給管５２０内を流れるＨ２Ｏガスは、ＭＦＣ５２２により流量調整される。流量調整されたＨ２Ｏガスは、ノズル４２０のガス供給孔４２０ａから処理室２０１内に供給される。処理室２０１内に供給されたＨ２Ｏガスは、排気管２３１から排気される。このときウエハ２００に対して、Ｈ２Ｏガスが供給されることとなる。すなわちウエハ２００の表面はＨ２Ｏガスに暴露されることとなる。このとき同時にバルブ３２４を開き、ガス供給管３２０内にＮ２ガスを流す。ガス供給管３２０内を流れるＮ２ガスは、ＭＦＣ３２２により流量調整される。Ｎ２ガスはＨ２Ｏガスと一緒に処理室２０１内に供給され、排気管２３１から排気される。このとき、ノズル４１０，４３０内へのＨ２Ｏガスの侵入を防止するために、バルブ３１４，３３４を開き、ガス供給管３１０，３３０内にＮ２ガスを流す。Ｎ２ガスは、ガス供給管５１０，５３０、ノズル４１０，４３０を介して処理室２０１内に供給され、排気管２３１から排気される。
【００５０】
Ｈ２Ｏガスを流すときは、ＡＰＣバルブ２４３を適正に調整して、処理室２０１内の圧力を、例えば１〜１０００Ｐａの範囲内の（所定の）圧力であって、好ましくは１０〜３００Ｐａの範囲内の（所定の）圧力であり、より好ましくは３５〜５５Ｐａの範囲内の（所定の）圧力とする。圧力１０００Ｐａより高いと後述する残留ガス除去が十分に行われない場合があり、圧力が１Ｐａより低いと、十分な成膜レートが得られない可能性がある。ＭＦＣ５２２で制御するＨ２Ｏタンクへ供給するＮ２ガスの供給流量は、例えば１０００〜８００００ｓｃｃｍの範囲内の（所定の）流量であって、好ましくは１０００〜４００００ｓｃｃｍの範囲内の（所定の）流量であり、より好ましくは１０００〜２０００ｓｃｃｍの範囲内の（所定の）流量とする。流量は、多いほどＨ２Ｏの気化量、すなわちＨ２Ｏガスの流量が多くなり、原料ガスに由来する不純物のＴｉＯ膜中への取り込みを減らすことができるため好ましいが、８００００ｓｃｃｍより多いと後述する残留ガス除去ステップで十分に残留ガスを除去することができない可能性がある。流量が１０００ｓｃｃｍより少ないと、Ｈ２Ｏの気化量、すなわちＨ２Ｏガスの流量が少なくなり十分に反応が出来ない可能性がある。Ｈ２Ｏタンクの温度は、例えば２０℃〜５０℃の範囲内の（所定の）温度であって、好ましくは２０〜３０℃の範囲内の（所定の）温度であり、より好ましくは２７〜３０℃の範囲内の（所定の）温度とする。温度が５０℃より高いとＨ２Ｏガスの気化量が多くなりすぎ、２０℃より低いとＨ２Ｏガスの気化量が十分に得られない可能性がある。ＭＦＣ３１２，３２２，３３２で制御するＮ２ガスの供給流量は、それぞれ例えば２００〜４００００ｓｃｃｍの範囲内の（所定の）流量であって、好ましくは４０００〜８０００ｓｃｃｍの範囲内の（所定の）流量であり、より好ましくは５０００〜６０００ｓｃｃｍの範囲内の（所定の）流量とする。流量が４００００ｓｃｃｍより多いと成膜レートが低くなりすぎる可能性があり、流量が２００ｓｃｃｍより少ないとＨ２Ｏガスが十分にウエハ２００へ供給されない可能性がある。Ｈ２Ｏガスをウエハ２００に対して供給する時間、すなわちガス供給時間（照射時間）は、例えば１〜６０秒の範囲内の（所定の）時間であって、好ましくは１〜３０秒の範囲内の（所定の）時間であり、より好ましくは５〜１５秒の範囲内の（所定の）時間とする。供給時間は長いほど原料ガスに由来する不純物のＴｉＯ膜中への取り込みを減らすことができるため好ましいが、６０秒より長いとスループットが悪化する可能性がある。供給時間が１秒より短いと、ＴｉＣｌ４ガスと十分に反応出来ない可能性がある。このときのヒータ２０７の温度は、原料ガス供給ステップと同様な温度に設定する。
【００５１】
このとき処理室２０１内に流しているガスは、Ｈ２ＯガスとＮ２ガスのみである。Ｈ２Ｏガスは、原料ガス供給ステップでウエハ２００上に形成されたＴｉ含有層の少なくとも一部と置換反応する。置換反応の際には、Ｔｉ含有層に含まれるＴｉとＨ２Ｏガスに含まれるＯとが結合して、ウエハ２００上にＴｉとＯとを含むＴｉＯ層が形成される。
【００５２】
（残留ガス除去ステップ）
ＴｉＯ層を形成した後、バルブ５２４を閉じて、Ｈ２Ｏガスの供給を停止する。このとき、排気管２３１のＡＰＣバルブ２４３は開いたままとして、真空ポンプ２４６により処理室２０１内を真空排気し、処理室２０１内に残留する未反応又はＴｉＯ層の形成に寄与した後のＨ２Ｏガスや反応副生成物を処理室２０１内から排除する。このときバルブ３１４，３２４，３３４は開いたままとして、Ｎ２ガスの処理室２０１内への供給を維持する。Ｎ２ガスはパージガスとして作用し、処理室２０１内に残留する未反応又はＴｉＯ層の形成に寄与した後のＨ２Ｏガスや反応副生成物を処理室２０１内から排除する効果を高めることができる。
【００５３】
このとき、原料ガス供給ステップ後の残留ガス除去ステップと同様に、処理室２０１内に残留するガスを完全に排除しなくてもよく、処理室２０１内を完全にパージしなくてもよい。
【００５４】
（所定回数実施）
上記した原料ガス供給ステップ、残留ガス除去ステップ、Ｏ含有ガス供給ステップ、残留ガス供給ステップを順に時分割して行うサイクルを１回以上（所定回数）行うことにより、すなわち、原料ガス供給ステップ、残留ガス除去ステップ、Ｏ含有ガス供給ステップ、残留ガス供給ステップの処理を１サイクルとして、これらの処理をｎサイクル（ｎは１以上の整数）だけ実行することにより、ウエハ２００上に、所定の厚さのＴｉＯ膜を形成する。本明細書において、「処理（もしくは工程、サイクル、ステップ等と称する）を所定回数行う」とは、この処理等を１回もしくは複数回行うことを意味する。すなわち、処理を１回以上行うことを意味する。図４は、各処理（サイクル）をｎサイクルずつ繰り返す例を示している。ｎの値は、最終的に形成されるＴｉＯ膜において必要とされる膜厚に応じて適宜選択される。すなわち、上述の各処理を行う回数は、目標とする膜厚に応じて決定される。上述のサイクルは、複数回繰り返すのが好ましい。なお、ＴｉＯ膜の厚さは、例えば１０〜１５０ｎｍであって、好ましくは５０〜１２０ｎｍであり、より好ましくは７０〜９０ｎｍとする。ＴｉＯ膜の厚さ（膜厚）が１５０ｎｍより厚いとラフネスが大きくなってしまう可能性があり、１０ｎｍより薄いと下地膜との応力差で膜剥がれが発生してしまう可能性がある。
【００５５】
サイクルを複数回行う場合、少なくとも２サイクル目以降の各ステップにおいて、「ウエハ２００に対してガスを供給する」と記載した部分は、「ウエハ２００上に形成されている層に対して、すなわち、積層体としてのウエハ２００の最表面に対して所定のガスを供給する」ことを意味し、「ウエハ２００上に所定の層を形成する」と記載した部分は、「ウエハ２００上に形成されている層の上、すなわち、積層体としてのウエハ２００の最表面の上に所定の層を形成する」ことを意味している。この点は、後述する例においても同様である。
【００５６】
（パージおよび大気圧復帰）
バルブ３１４，３２４，３３４を開き、ガス供給管３１０，３２０，３３０のそれぞれからＮ２ガスを処理室２０１内へ供給し、排気管２３１から排気する。Ｎ２ガスはパージガスとして作用し、これにより処理室２０１内が不活性ガスでパージされ、処理室２０１内に残留するガスや副生成物が処理室２０１内から除去される（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（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）。
【００５７】
（ボートアンロードおよ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が下降されて、マニホールド２０９の下端が開口される。そして、処理済ウエハ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。その後、処理済のウエハ２００は、ボート２１７より取り出される（ウエハディスチャージ）。
【００５８】
（３）クリーニング処理
上述の成膜処理を行うと、反応管２０３の内壁、ノズル４１０，４２０，４３０の表面、マニホールド２０９の内壁、ボート２１７の表面、シールキャップ２１９の上面、断熱板２１８等に、ＴｉＯ膜等の薄膜を含む堆積物が累積する。すなわち、Ｏを含む堆積物（酸化膜）が、加熱された処理室２０１内の部材の表面等に付着して累積する。そこで、これらの堆積物の量（堆積物の厚さ）、すなわち、累積膜厚が、堆積物に剥離や落下が生じる前の所定の量（厚さ）に達する前に、クリーニング処理が行われる。
【００５９】
以下、本実施形態におけるクリーニング処理の一例を、図５（ａ）を参照しながら説明する。図５（ａ）の前半部分（ＣｌＦ３ ＥｔｃｈｉｎｇおよびＮ２ Ｐｕｒｇｅ）が、クリーニング処理に対応している。なお、ＣｌＦ３ Ｅｔｃｈｉｎｇのみをクリーニング処理と呼ぶ場合もある。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。
【００６０】
図５（ａ）に示すクリーニング処理では、ハロゲン元素を含むクリーニングガスとしてＣｌＦ３ガスを処理室２０１内に供給して、処理室２０１内の部材に付着したＯを含む堆積物（酸化膜）を除去する。ここで、Ｏを含む堆積物（酸化膜）を除去する工程は、成膜処理においてＴｉＯ膜（酸化膜）を形成する工程よりも、高い温度で行われる。
【００６１】
（ボートロード）
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。
【００６２】
（圧力調整および温度調整）
処理室２０１内が後述する所定のエッチング圧力となるように、真空ポンプ２４６によって真空排気される。真空ポンプ２４６は、少なくとも、後述のパージ処理におけるＨ２Ｏサイクルパージステップが終了するまでの間は常時作動させた状態を維持する。また、処理室２０１内が後述する所定のエッチング温度となるように、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。ボート２１７の回転は、少なくともＨ２Ｏサイクルパージステップが完了するまでの間は、継続して行われる。但し、ボート２１７は回転させなくてもよい。
【００６３】
（ＣｌＦ３エッチングステップ）
このステップでは、ウエハ２００上にＴｉＯ膜を形成する処理を行った後の処理室２０１内、すなわち、Ｏ含有膜を含む堆積物が付着した処理室２０１内へ、ＣｌＦ３ガスを供給する。
【００６４】
バルブ５３４を開き、ガス供給管５３０内へＣｌＦ３ガスを流す。ＣｌＦ３ガスは、ＭＦＣ５３２により流量調整され、ガス供給管５３０、ノズル４３０を介して処理室２０１内へ供給される。またこのとき、バルブ３３４を開き、ガス供給管３３０内へＮ２ガスを流して、ＣｌＦ３ガスをガス供給管５３０内で希釈するようにしてもよい。Ｎ２ガスの供給流量を制御することで、処理室２０１内へ供給するＣｌＦ３ガスの濃度を制御することができる。また、ノズル４１０，４２０内へのＣｌＦ３ガスの侵入を防止するため、バルブ３１４，３２４を開き、ガス供給管３１０，３２０内へＮ２ガスを流す。Ｎ２ガスは、ガス供給管５１０，５２０、ノズル４１０，４２０を介して処理室２０１内へ供給され、排気管２３１から排気される。
【００６５】
処理室２０１内へ供給されたＣｌＦ３ガスは、処理室２０１内を通過して排気管２３１から排気される際に、処理室２０１内の部材の表面、例えば、反応管２０３の内壁、ノズル４１０，４２０，４３０の表面、マニホールド２０９の内壁、ボート２１７の表面、シールキャップ２１９の上面、断熱板２１８等に接触する。このとき、熱化学反応により、処理室２０１内の部材に付着していたＯ含有膜を含む堆積物（酸化膜）が除去されることとなる。すなわち、ＣｌＦ３と堆積物とのエッチング反応により、堆積物が除去されることとなる。なお、エッチング反応が進行する際には、堆積物に含まれるＴｉと、ＣｌＦ３に含まれるＦと、が結合することで、処理室２０１内にＴｉＦ４等が発生することとなる。このように、Ｏ含有膜を含む堆積物が付着した処理室２０１内へＣｌＦ３ガスを供給することで、ノンプラズマの雰囲気下において、上述の堆積物のエッチング反応を進行させることが可能となる。
【００６６】
このときＡＰＣバルブ２４３を適正に調整して、処理室２０１内の圧力を、例えば例えば１〜２００００Ｐａの範囲内の（所定の）圧力（エッチング圧力）であって、好ましくは１０〜１５０００Ｐａの範囲内の（所定の）圧力であり、より好ましくは１３０００〜１４０００Ｐａの範囲内の（所定の）圧力とする。圧力が２００００Ｐａより高いと後述する残留ガス除去が十分に行われない場合があり、圧力が１Ｐａより低いと、エッチング反応の速度を十分に得られない可能性がある。ＭＦＣ５３２で制御するＣｌＦ３ガスの供給流量は、例えば２００〜２０００ｓｃｃｍの範囲内の（所定の）流量であって、好ましくは８００〜１２００ｓｃｃｍの範囲内の（所定の）流量であり、より好ましくは９００〜１１００ｓｃｃｍの範囲内の（所定の）流量とする。流量が２０００ｓｃｃｍより多いと後述する残留ガス除去が十分に行われない場合があり、流量が２００ｓｃｃｍより少ないとエッチング反応の速度を十分に得られない可能性がある。ＭＦＣ３１２，３２２，３３２で制御するＮ２ガスの供給流量は、それぞれ例えば２００〜４００００ｓｃｃｍの範囲内の（所定の）流量であって、好ましくは１０００〜４００００ｓｃｃｍの範囲内の（所定の）流量であり、より好ましくは５０００〜１５０００ｓｃｃｍの範囲内の（所定の）流量とする。流量が４００００ｓｃｃｍより多いとＣｌＦ３ガスの反応速度を十分に得られない可能性があり、流量が２００ｓｃｃｍより少ないと後述する残留ガス除去が十分に行われない場合がある。ＣｌＦ３ガスをウエハ２００に対して供給する時間、すなわちガス供給時間（エッチング時間）は、例えば１〜３６００秒の範囲内の（所定の）時間であって、好ましくは１〜１８００秒の範囲内の（所定の）時間であり、より好ましくは１０００〜１４００秒の範囲内の（所定の）時間とする。時間が３６００秒より長いと後述する残留ガス除去が十分に行われない可能性があり、時間が１秒より短いとＣｌＦ３ガスの反応速度を十分に得られない可能性がある。このときのヒータ２０７の温度は、処理室２０１内の温度が、例えば１００〜４００℃の範囲内の（所定の）温度（エッチング温度）であって、好ましくは２００〜３６０℃の範囲内の（所定の）温度であり、より好ましくは２９０〜３５０℃の範囲内の（所定の）温度となるような温度に設定する。４００℃より高い温度ではＣｌＦ３ガスの熱分解が促進されてしまうことにより、エッチングレートが高くなりすぎてしまう場合がある。一方、１００℃より低い温度ではエッチングの反応性が低くなりエッチングが困難となる可能性がある。
【００６７】
クリーニング処理のＣｌＦ３エッチングステップにおける処理温度は、成膜処理の原料ガス供給ステップおよびＯ含有ガス供給ステップにおける処理温度よりも高い温度となっている。
【００６８】
（残留ガス除去ステップ）
ＣｌＦ３ガスを所定時間供給した後、バルブ５３４を閉じ、ＣｌＦ３ガスの供給を停止する。このとき、排気管２３１のＡＰＣバルブ２４３は開いたままとして、真空ポンプ２４６により処理室２０１内を真空排気し、処理室２０１内に残留する未反応又は堆積物のエッチング反応に寄与した後のＣｌＦ３ガスを処理室２０１内から排除する。このときバルブ３１４，３２４，３３４は開いたままとして、Ｎ２ガスの処理室２０１内への供給を維持する。Ｎ２ガスはパージガスとして作用し、処理室２０１内に残留する未反応又は堆積物のエッチング反応に寄与した後のＣｌＦ３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。
【００６９】
（４）パージ処理
上述のクリーニング処理を行うと、つまり、ＣｌＦ３エッチングステップを行うと、上述のように、処理室２０１内にＴｉＦ４等が発生する。つまり、ＴｉＦ４等としてＦ成分が残留することとなる。このような残留Ｆ成分は、後に再びＴｉＯ膜の成膜処理を行う際に、ＴｉＯ膜中にＦ成分が混入する要因となる。そのため、本実施形態では、クリーニング処理に引き続き、残留Ｆ成分、つまり、クリーニングガスを処理室２０１内に供給した際に処理室２０１内に残留するハロゲン元素（クリーニングガスに由来する残留ハロゲン元素）を、処理室２０１内から除去するためのパージ処理が行われる。
【００７０】
以下、本実施形態におけるパージ処理の一例を、図５（ａ）を参照しながら説明する。図５（ａ）の後半部分（Ｈ２Ｏ Ｃｙｃｌｅ Ｐｕｒｇｅ）が、パージ処理に対応している。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。
【００７１】
図５（ａ）に示すパージ処理では、クリーニング処理においてハロゲン元素を含むクリーニングガスとしてのＣｌＦ３ガスにより内部の部材に付着したＯを含む堆積物（酸化膜）が除去された処理室２０１内に、ＨおよびＯを含むパージガスとしてＨ２Ｏガスを、第１のプロセス条件（処理条件）で供給して排気する工程と、Ｈ２Ｏガスを第１のプロセス条件で供給して排気する工程の後、Ｈ２Ｏガスを、第１のプロセス条件とは異なる第２のプロセス条件（処理条件）で処理室２０１内に供給して排気する工程と、を有する。
【００７２】
ここで、第１のプロセス条件は第２のプロセス条件より、残留Ｆ成分とＨ２Ｏガスとの反応性が高いようなプロセス条件である。
【００７３】
（Ｈ２Ｏサイクルパージステップ）
このステップでは、処理室２０１内をＨおよびＯを含むガスとしてのＨ２Ｏガスでパージする工程（Ｈ２Ｏパージステップ）と、処理室２０１内を不活性ガスとしてのＮ２ガスでパージする工程（Ｎ２パージステップ）と、処理室２０１内を減圧排気する工程（バキュームステップ）と、を交互に繰り返すことで、処理室２０１内の残留Ｆ成分を処理室２０１内から排除する。Ｈ２ＯパージステップとＮ２パージステップとバキュームステップとを交互に繰り返すこと、つまり、複数回行うことを、本明細書では、サイクルパージ、或いは、サイクリックパージとも称する。
【００７４】
Ｈ２Ｏパージステップは、真空ポンプ２４６による処理室２０１内の排気を、処理室２０１内へのＨ２ＯガスおよびＮ２ガスの供給を実施した状態で行う。すなわち、バルブ５２４を開いてＨ２Ｏガスを供給するとともに、バルブ３１４，３２４，３３４の少なくともいずれか、好ましくは全てを開いてＮ２ガスを供給し、ＡＰＣバルブ２４３を開くことで、処理室２０１内の排気を行う。
【００７５】
Ｈ２Ｏパージステップにおいて、Ｈ２Ｏガスは、ＴｉＦ４等に含まれる残留Ｆ成分と反応し、残留Ｆ成分を処理室２０１内から除去する反応性のパージガスとして作用する。例えば、ＴｉＦ４等に含まれるＦと、Ｈ２Ｏに含まれるＨと、が結合することで、残留Ｆ成分がＨＦとなって除去される。つまり、ハロゲン元素を含むクリーニングガスに由来する残留ハロゲン元素と、ＨおよびＯを含むパージガスに含まれるＨと、が結合することで、残留ハロゲン元素がハロゲン化水素となって除去される。また、Ｎ２ガスは、不活性のパージガスとして作用する。
【００７６】
このとき、ＭＦＣ５２２で制御するＨ２Ｏガスの供給流量は、例えば１０００〜８００００ｓｃｃｍの範囲内の（所定の）流量であって、好ましくは１０００〜４００００ｓｃｃｍの範囲内の（所定の）流量であり、より好ましくは１０００〜２０００ｓｃｃｍの範囲内の（所定の）流量とする。ＭＦＣ５２２で制御するＨ２Ｏタンクへ供給するＮ２ガスの供給流量は、例えば１０００〜８００００ｓｃｃｍの範囲内の（所定の）流量であって、好ましくは１０００〜４００００ｓｃｃｍの範囲内の（所定の）流量であり、より好ましくは１０００〜２０００ｓｃｃｍの範囲内の（所定の）流量とする。流量が８００００ｓｃｃｍより多いと後述する残留ガス除去が十分に行われない場合があり、流量が１０００ｓｃｃｍより少ないとＨ２Ｏの気化量、すなわちＨ２Ｏガスの流量が少なくなりＨ２Ｏガスの反応速度を十分に得られない可能性がある。Ｈ２Ｏタンクの温度は、例えば２０℃〜５０℃の範囲内の（所定の）温度であって、好ましくは２０〜３０℃の範囲内の（所定の）温度であり、より好ましくは２７〜３０℃の範囲内の（所定の）温度とする。温度が５０℃より高いとＨ２Ｏガスの気化量が多くなりすぎ、２０℃より低いとＨ２Ｏガスの気化量が十分に得られない可能性がある。また、ＭＦＣ３１４，３２４，３３４で制御するＮ２ガスの供給流量は、それぞれ、例えば２００〜４００００ｓｃｃｍの範囲内の（所定の）流量であって、好ましくは４０００〜８０００ｓｃｃｍの範囲内の（所定の）流量であり、より好ましくは５０００〜６５００ｓｃｃｍの範囲内の（所定の）流量とする。流量が４００００ｓｃｃｍより多いとＨ２Ｏガスの反応速度を十分に得られない可能性があり、流量が２００ｓｃｃｍより少ないと後述する残留ガス除去が十分に行われない場合がある。ＡＰＣバルブ２４３の開度は、全開としてもよいし、或いは、処理室２０１内の圧力が一定に維持されるようにその開度をフィードバック制御するようにしてもよい。Ｈ２Ｏパージステップの実施時間は、例えば、１〜６０秒の範囲内の（所定の）時間であって、好ましくは１〜３０秒の範囲内の（所定の）時間であり、より好ましくは５〜１５秒の範囲内の（所定の）時間とする。供給時間が６０秒より長くなると、後述する残留ガス除去が十分に行われない場合があり、供給時間が１秒より少なくなるとＨ２Ｏガスの反応が十分に得られない可能性がある。
【００７７】
なお、Ｈ２Ｏパージステップにおいて、Ｎ２ガスの同時供給を実施しないようにしてもよい。
【００７８】
Ｎ２パージステップは、真空ポンプ２４６による処理室２０１内の排気を、処理室２０１内へのＨ２Ｏガスの供給は停止した状態、かつ、Ｎ２ガスの供給は実施した状態で行う。すなわち、バルブ５２４は閉じた状態で、かつ、バルブ３１４，３２４，３３４の少なくともいずれか、好ましくは全てを開いた状態で、ＡＰＣバルブ２４３を開くことで、処理室２０１内の排気を行う。
【００７９】
Ｎ２パージステップにおいて、Ｎ２ガスは、不活性のパージガスとして作用する。このとき、ＭＦＣ３１４，３２４，３３４で制御するＮ２ガスの供給流量は、それぞれ、例えば２００〜４００００ｓｃｃｍの範囲内の（所定の）流量であって、好ましくは１００００〜２００００ｓｃｃｍの範囲内の（所定の）流量であり、より好ましくは１３０００〜１７０００ｓｃｃｍの範囲内の（所定の）流量とする。流量は多ければ多いほどよい。一方、流量が２００ｓｃｃｍより少ないと残留ガスの除去が十分に行われず、パージが不完全となる場合がある。ＡＰＣバルブ２４３の開度は、全開としてもよいし、或いは、処理室２０１内の圧力が一定に維持されるようにその開度をフィードバック制御するようにしてもよい。Ｎ２パージステップの実施時間は、例えば、１〜６０秒の範囲内の（所定の）時間であって、好ましくは３〜３０秒の範囲内の（所定の）時間であり、より好ましくは８〜１２秒の範囲内の（所定の）時間とする。供給時間は長ければ長いほどよい。一方、供給時間が１秒より少なくなると残留ガスの除去が十分に行われず、パージが不完全となる場合がある。
【００８０】
バキュームステップは、真空ポンプ２４６による処理室２０１内の排気（減圧排気、或いは、真空排気ともいう）を、処理室２０１内へのＨ２ＯガスおよびＮ２ガスの供給を停止した状態で行う。すなわち、バルブ５２４を閉じた状態で、かつ、バルブ３１４，３２４，３３４を閉じた状態で、ＡＰＣバルブ２４３を開くことで、処理室２０１内の排気を行う。このようにして行う真空排気を真空引きともいう。このとき、ＡＰＣバルブ２４３の状態をフルオープン、すなわち、ＡＰＣバルブ２４３の開度を全開とするのが好ましい。バキュームステップの実施時間は、例えば、１〜６０秒の範囲内の（所定の）時間であって、好ましくは３〜３０秒の範囲内の（所定の）時間であり、より好ましくは８〜１２秒の範囲内の（所定の）時間とする。実施時間は、長ければ長いほど残留ガスの除去が十分行われてよいが、処理室２０１内の圧力が設定圧力となるために必要な時間があればよく、ＡＰＣバルブ２４３の開度に応じても適宜選択される。一方、実施時間が１秒より少なくなると残留ガスの除去が十分に行われない場合がある。なお、処理室２０１内へのＮ２ガスの供給を停止した状態とは、処理室２０１内へのＮ２ガスの供給を完全に停止した状態の他、処理室２０１内へＮ２ガスを僅かな供給流量で供給する状態をも含む。すなわち、バルブ３１４，３２４，３３４を閉じた状態とは、これら全てのバルブを完全に閉じた状態の他、これらのバルブのうち少なくともいずれかを完全に閉じることなく僅かに開く状態をも含む。
【００８１】
Ｈ２Ｏサイクルパージステップでは、Ｈ２Ｏガスを供給して排気する工程を含むサイクルが、複数回行われることとなる。このように、Ｈ２Ｏガスをサイクルパージすることで、反応力が強いＨＦが発生する度に、ＨＦを処理室２０１内から除去することができる。サイクルパージは、例えば、４０サイクル以上、もしくはステップ全体での実施時間が２０分以上となるまで継続することが好ましい。
【００８２】
Ｈ２Ｏサイクルパージステップには、Ｈ２Ｏガスを供給して排気する工程を含むサイクルが１回または一連の複数回行われる第１の期間と、第１の期間より後に、このようなサイクルが１回または一連の複数回行われる第２の期間とが含まれる。第１の期間におけるプロセス条件を、第１のプロセス条件と呼び、第２の期間におけるプロセス条件を、第２のプロセス条件と呼ぶこととする。つまり、Ｈ２Ｏサイクルパージステップは、Ｈ２Ｏガスを、第１のプロセス条件で処理室２０１に供給して排気する工程と、Ｈ２Ｏガスを第１のプロセス条件で処理室２０１内に供給して排気する工程の後、Ｈ２Ｏガスを、第２のプロセス条件で処理室２０１内に供給して排気する工程と、を有する。
【００８３】
ここで、第１のプロセス条件は、第２のプロセス条件より、残留Ｆ成分とＨ２Ｏガスとの反応性（すなわち残留ハロゲン元素とＨおよびＯを含むパージガスとの反応性）が高くなるように、第２のプロセス条件と異ならせることが好ましい。これにより、以下のような利点が得られる。まず、残留Ｆ成分が多い状態の処理室２０１に対して、第１のプロセス条件で、つまり、反応エネルギーの高い状態のＨ２Ｏを用いてパージを行うことで、残留Ｆ成分との反応をより一層促進させることが可能となり、当該反応によりできた反応物であるＨＦをより多く除去することができる。第１のプロセス条件でパージを行うことで、残留Ｆ成分が除去されて、つまり、ＴｉＦ４等の付着物が除去されて、処理室２０１内の部材の表面の少なくとも一部が露出する。その後、第２のプロセス条件で、つまり、第１のプロセス条件と比較して反応エネルギーの低い状態のＨ２Ｏを用いてパージを行うことで、残留Ｆ成分との反応を適当に促進させることが可能となり、当該反応によりできた反応物であるＨＦが処理室２０１内の部材（石英製や金属製の部材）と反応することを抑制できるので、処理室２０１内の部材に生じるダメージが軽減され、処理室２０１内の部材を保護することができる。
【００８４】
第１のプロセス条件において、第２のプロセス条件より、残留Ｆ成分とＨ２Ｏガスとの反応性が高くなるようにするためには、例えば、第１のプロセス条件における処理室２０１内の温度を、第２のプロセス条件における処理室２０１内の温度より高くすること、すなわち、第２のプロセス条件における処理室２０１内の温度を、第１のプロセス条件における処理室２０１内の温度より低くすることが望ましい。
【００８５】
より具体的に説明すると、例えば、Ｈ２Ｏサイクルパージステップにおける処理室２０１内の温度を、Ｈ２Ｏサイクルパージステップの開始時から終了時に向けて、徐々に低くすることが好ましい。例えば、Ｈ２Ｏサイクルパージステップの開始時の処理室２０１内の温度を、クリーニング処理時の温度（酸化膜を除去する際の温度）と同じ温度、つまり１００〜４００℃の範囲内の（所定の）温度となるような温度であって、好ましくは２００〜３６０℃の範囲内の（所定の）温度となるような温度であり、より好ましくは２９０〜３５０℃の範囲内の（所定の）温度となるような温度に設定することができ、Ｈ２Ｏサイクルパージステップの終了時の処理室２０１内の温度を、成膜処理時の温度（酸化膜を形成する際の温度）と同じ温度、つまり２５〜１３０℃の範囲内の（所定の）温度となるような温度であって、好ましくは５０〜１００℃の範囲内の（所定の）温度となるような温度であり、より好ましくは６５〜８５℃の範囲内の（所定の）温度となるような温度に設定することができる。つまり、パージ処理において、クリーニング処理時の温度から成膜処理時の温度まで（成膜処理時の温度に近づくように）徐々に温度を変化させる（低くする）ことができる。また、つまり、第１のプロセス条件および第２のプロセス条件では、クリーニング処理時の温度から成膜処理時の温度に近づくように徐々に温度を低くすることができる。なお、図５（ａ）には例示的に直線的な温度変化を示しているが、Ｈ２Ｏサイクルパージステップにおける温度変化のさせ方は、直線的なものに限定されず、必要に応じて適宜選択することができる。
【００８６】
（５）プリコート処理
上述のパージ処理を行い、処理室２０１内の温度が成膜処理の温度まで低下した後、ＴｉＯ膜のプリコート処理を行う。プリコート処理では、空のボート２１７が処理室２０１内に搬入された状態で、上述の成膜処理におけるＴｉＯ膜形成ステップと同様な条件で同様な処理を行うことにより、反応管２０３の内壁、ノズル４１０，４２０，４３０の表面、マニホールド２０９の内壁、ボート２１７の表面、シールキャップ２１９の上面、断熱板２１８等の表面に、例えば４０ｎｍ以上の（所定の）厚さ程度のＴｉＯ膜を形成する。これにより、Ｈ２Ｏサイクルパージステップにおいても除去しきれなかった残留Ｆ成分を封じ込めることが可能となる。
【００８７】
（パージおよび大気圧復帰）
プリコート処理を行った後、バルブ３１４，３２４，３３４を開き、ガス供給管３１０，３２０，３３０のそれぞれからＮ２ガスを処理室２０１内へ供給し、排気管２３１から排気する。Ｎ２ガスはパージガスとして作用し、これにより処理室２０１内が不活性ガスでパージされ、処理室２０１内に残留するガスや副生成物が処理室２０１内から除去される（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（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）。
【００８８】
（ボートアンロード）
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）。その後、上述の成膜処理が再開されることとなる。
【００８９】
（６）本実施形態による効果
本実施形態によれば、以下に示す一つ又は複数の効果が得られる。
【００９０】
（ａ）ＣｌＦ３ガスを用いたクリーニング処理の後に、Ｈ２Ｏガスを用いたパージ処理を行うことにより、クリーニングガスに由来する残留Ｆ成分を、処理室２０１内から除去することができる。
【００９１】
（ｂ）パージ処理では、Ｈ２Ｏガスを第１のプロセス条件で処理室２０１内に供給して排気する工程と、その後、Ｈ２Ｏガスを第１のプロセス条件とは異なる第２のプロセス条件で処理室２０１内に供給して排気する工程と、を行い、第１のプロセス条件は、第２のプロセス条件より、残留Ｆ成分とＨ２Ｏとの反応性が高いようなプロセス条件とすることが好ましい。
【００９２】
まず、第１のプロセス条件でパージを行うことで、残留Ｆ成分とＨ２Ｏとの反応を促進させてＨＦを生成させることにより、多くの残留Ｆ成分を効率的に除去することができる。その後、第２のプロセス条件でパージを行うことで、残留Ｆ成分とＨ２Ｏとを反応させつつ、その反応を適度に抑制することにより、ＨＦと処理室２０１内の部材との反応で処理室２０１内の部材に生じるダメージを抑制しつつ、残留Ｆ成分を除去することができる。
【００９３】
（ｃ）例えば、第２のプロセス条件における処理室２０１内の温度を、第１のプロセス条件における処理室２０１内の温度より低くすることで、第１のプロセス条件において第２のプロセス条件より残留Ｆ成分とＨ２Ｏとの反応性が高くなるようにできる。例えば、処理室２０１内の温度を、パージ処理の開始時から終了時に向けて徐々に低くすることで、このような処理温度条件を実現することができる。
【００９４】
（ｄ）成膜処理の後に、クリーニング処理が行われ、クリーニング処理の後に、パージ処理が行われ、パージ処理の後に、再び成膜処理が行われる。クリーニング処理時の処理温度は、成膜処理時の処理温度よりも高くなっている。そのため、クリーニング処理の後、再び成膜処理を行うためには、処理室２０１内の温度を、クリーニング処理時の処理温度から、次回の成膜処理時の処理温度に向けて低下させることになる。
【００９５】
パージ処理は、クリーニング処理と次回の成膜処理との間に行われる。このため、第１のプロセス条件において第２のプロセス条件より残留Ｆ成分とＨ２Ｏとの反応性を高くすることを、第１のプロセス条件における処理室２０１内の温度を、第２のプロセス条件における処理室２０１内の温度より高くすることで、つまり、第２のプロセス条件における処理室２０１内の温度を、第１のプロセス条件における処理室２０１内の温度より低くすることで、行うようにすることは、クリーニング処理時の処理温度から次回の成膜処理時の処理温度に向けて処理室２０１内の温度を低下させる温度変化を利用して行うことができるので、好ましい。
【００９６】
（ｅ）パージ処理の開始時の温度を、クリーニング処理時の温度と同じ温度とすることで、パージ処理の開始時期を早めることができ、スループット向上を図ることができる。また、パージ処理の終了時の温度を、成膜処理時の温度と同じ温度とすることで、パージ処理の終了後すぐに次回の成膜処理（またはプリコート処理）を行うことができ、スループット向上を図ることができる。
【００９７】
（ｆ）Ｈ２Ｏガスをサイクルパージすることにより、反応力が強いＨＦが発生する度に、ＨＦを処理室２０１内から除去することができる。これにより、処理室２０１内の部材が保護される効果に加えて、Ｈ２Ｏの液化が防止される効果が得られる。
【００９８】
（ｇ）Ｈ２Ｏパージステップにおいて、Ｈ２Ｏガスに加えてＮ２ガスも同時に供給することにより、Ｈ２Ｏガスを、Ｎ２ガスによりプッシュして供給することができる。これにより、処理室２０１内の全圧を上げることができ、Ｈ２Ｏと残留Ｆ成分との反応性を高めることができる。なお、Ｈ２Ｏガスの分圧が下がるため、Ｎ２ガス供給量を適正に調整することが好ましい。なお、仮にノズル内に残留Ｆ成分が存在する場合には、Ｎ２プッシュによりノズル内の内圧を上げることができるため、Ｈ２Ｏと残留Ｆ成分の反応性を高めることが可能となる。
【００９９】
（７）パージ処理の変形例
本実施形態におけるパージ処理は、上述の態様に限定されず、以下に示す変形例のように変更することができる。なお、以下の変形例において、パージ処理以外の処理については、上述の実施形態と同様である。以下の変形例においても、上述の実施形態と同様な効果を得ることができる。
【０１００】
（変形例１）
図５（ｂ）に示すように、Ｈ２Ｏサイクルパージステップにおいて成膜処理時の処理温度まで降温した後に、Ｎ２ガスを用いたパージを追加してもよい。追加されたＮ２ガスを用いたパージにより、Ｈ２Ｏサイクルパージステップで用いたＨ２Ｏの除去をより確実にすることができる。
【０１０１】
（変形例２）
図６（ａ）に示すように、Ｈ２Ｏサイクルパージステップにおいて成膜処理時の処理温度までは降温させず、Ｈ２Ｏサイクルパージステップの終了後、成膜処理時の処理温度まで降温させながら行うＮ２ガスを用いたパージを追加してもよい。追加されたＮ２ガスを用いたパージにより、成膜処理時の処理温度まで降温させる工程を利用しつつ、Ｈ２Ｏサイクルパージステップで用いたＨ２Ｏの除去をより確実にすることができる。
【０１０２】
（変形例３）
なお、図６（ｂ）に示すように、Ｈ２Ｏサイクルパージステップを、クリーニング処理時の処理温度と同じ一定温度で行った後に、成膜処理時の処理温度まで降温させながら行うＮ２ガスによるパージを追加することもできる。
【０１０３】
上述の実施形態（および変形例）では、第１のプロセス条件において第２のプロセス条件より残留Ｆ成分とＨ２Ｏガスとの反応性が高くなるようにするために、第１、第２のプロセス条件の温度を異ならせる例について説明した。
【０１０４】
第１のプロセス条件において第２のプロセス条件より残留Ｆ成分とＨ２Ｏガスとの反応性が高くなるようにするためには、また例えば、第１のプロセス条件におけるＨ２Ｏガスの供給量を、第２のプロセス条件におけるＨ２Ｏガスの供給量より多くすること、すなわち、第２のプロセス条件におけるＨ２Ｏガスの供給量を、第１のプロセス条件におけるＨ２Ｏガスの供給量より少なくするようにしてもよい。例えば、Ｈ２Ｏガスの供給量を少なくする場合に、Ｈ２Ｏガスの供給時間を短くすること、および、Ｈ２Ｏガスの供給流量を少なくすること、の少なくとも一方を行うことができる。
【０１０５】
（変形例４）
例えば、図７（ａ）に示すように、Ｈ２ＯサイクルパージステップのＨ２ＯパージステップにおけるＨ２Ｏガスの供給時間を、Ｈ２Ｏガスの供給流量は一定に保ちつつ、Ｈ２Ｏサイクルパージステップの開始時から終了時に向けて、徐々に短くすることができる。
【０１０６】
（変形例５）
また例えば、図７（ｂ）に示すように、Ｈ２ＯサイクルパージステップのＨ２ＯパージステップにおけるＨ２Ｏガスの供給流量を、Ｈ２Ｏガスの供給時間は一定に保ちつつ、Ｈ２Ｏサイクルパージステップの開始時から終了時に向けて、徐々に少なくすることができる。
【０１０７】
残留Ｆ成分とＨ２Ｏガスとの反応性を、Ｈ２Ｏガスの供給量で制御するようにすることは、例えば、温度が高い状態において、残留Ｆ成分とＨ２Ｏガスとの反応性を温度では制御しにくい場合に、残留Ｆ成分とＨ２Ｏガスとの反応性を制御する方法として有効である。
【０１０８】
なお、必要に応じて、変形例４，５で説明したようなＨ２Ｏガスの供給量の制御を、上述の実施形態で説明したような処理室２０１内の温度の制御と組み合わせて行ってもよい。上述の実施形態で説明したような処理室２０１内の温度の制御、および、変形例４，５で説明したようなＨ２Ｏガスの供給量の制御のうち、少なくとも一方を行うことで、第１のプロセス条件において第２のプロセス条件より残留Ｆ成分とＨ２Ｏガスとの反応性が高くなるようにすることができる。
【０１０９】
＜本発明の第２〜第４の実施形態＞
以下、本発明の好適な第２〜第４の実施形態について、それぞれ、図８〜図１０を用いて説明する。図８〜図１０は、それぞれ、本発明の第２〜第４の実施形態で好適に用いられる基板処理装置１０の処理炉２０２の概略構成図であり、処理炉２０２部分を縦断面図で示す図である。以下、各実施形態について、主に、第１の実施形態で説明した基板処理装置１０との違いについて説明する。なお、基板処理装置１０を用いた各処理は、第１実施形態で説明した各処理と同様である。第２〜第４の実施形態においても、第１の実施形態と同様な効果を得ることができる。第１〜第４の実施形態の構造は、適宜組み合わせて用いてもよい。
【０１１０】
図８を参照して、第２の実施形態について説明する。第２の実施形態では、ガス供給管５２０に接続するノズル４２０の構造が、第１実施形態と異なっている。ガス供給管５１０，５３０に接続するノズル４１０，４３０の構造については、第１実施形態と同様である。ノズル４２０についての図示を容易にするため、ノズル４１０，４３０については、図示を適宜簡略化している。
【０１１１】
残留Ｆ成分がＴｉＦ４等として付着しやすいのは、処理室２０１の下部であってウエハ２００が存在しない（配置されない）領域、すなわち、炉口部である。そこで、第２の実施形態では、Ｈ２Ｏガスを流すガス供給管５２０に、上述のようなノズル４２０に加えて、ノズル４２１が接続された構造としており、ノズル４２１は、炉口部へＨ２Ｏガスが流れやすいように、炉口部の上端以下の高さで、端部が反応管２０３の中心を向くように開口した短管ノズルとして構成されている。ノズル４２１から炉口部へＨ２Ｏガスを流すことで、残留Ｆ成分の除去を、より効果的に行うことができる。なお、ノズル４２１は、上述の短管ノズルとして構成される他に、Ｌ字型のショートノズルとして構成されていてもよい。例えば、ノズル４２１の垂直部は、反応管２０３の内壁とボート２１７との間に形成される円環状の空間に、反応管２０３の内壁に沿って上方（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てもよい。このとき、ノズル４２１の垂直部の高さは、ボート２１７の下の方であって、好ましくはウエハ積載領域より下の方までの高さとし、ノズル４２１の側面に反応管２０３の中心を向くように開口してガスを供給する（噴出させる）ガス供給孔が設けられる。
【０１１２】
図９を参照して、第３の実施形態について説明する。第３の実施形態では、ガス供給管５２０に接続するノズル４２０の構造が、第１実施形態と異なっている。ガス供給管５１０，５３０に接続するノズル４１０，４３０の構造については、第１実施形態と同様である。ノズル４２０についての図示を容易にするため、ノズル４１０，４３０については、図示を適宜簡略化している。
【０１１３】
第２の実施形態で説明したように、Ｆ成分が残留しやすいのは炉口部である。そこで、第３の実施形態では、ノズル４２０に、上述のような、炉口部よりも上方に設けられたガス供給孔４２０ａに加えて、ガス供給孔４２０ｂを設けた構造としており、ガス供給孔４２０ｂは、炉口部の上端以下の高さで、ノズル４２０の側面に複数設けられ、反応管２０３の中心を向くように開口している。ガス供給孔４２０ｂから炉口部へＨ２Ｏガスを流すことで、残留Ｆ成分の除去を、より効果的に行うことができる。
【０１１４】
図１０を参照して、第４の実施形態について説明する。第４の実施形態では、ガス供給管５１０，５２０，５３０の構造が、第１実施形態と異なっており、ＴｉＣｌ４ガスを流すガス供給管５１０に、ＣｌＦ３ガスを流すガス供給管５３０と、Ｈ２Ｏガスを流すガス供給管５２０とを、それぞれ接続した構造としている。
【０１１５】
成膜処理において、ＴｉＣｌ４を流すノズル４１０内に、ＴｉＯ膜が形成されてしまうことがある。ガス供給管５１０にガス供給管５３０とガス供給管５２０とが接続されていることにより、クリーニング処理時にはノズル４１０内にもＣｌＦ３ガスが流れて、ノズル４１０内のクリーニングを行うことができ、また、パージ処理時にはノズル４１０内にもＨ２Ｏガスが流れて、ノズル４１０内の残留Ｆ成分の除去を行うことができる。つまり、ＣｌＦ３ガスは、ＴｉＣｌ４ガスを供給するラインとは独立したラインおよびＴｉＣｌ４ガスを供給するラインから処理室２０１内に供給され、Ｈ２Ｏガスは、ＴｉＣｌ４ガスを供給するラインとは独立したラインおよびＴｉＣｌ４ガスを供給するラインから処理室２０１内供給される。
【０１１６】
＜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。しかしながら、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。
【０１１７】
例えば、パージ処理時に、Ｈ２Ｏガスをタンクや配管に溜めて、一気に処理室２０１内に供給してもよい（フラッシュフロー）。処理室２０１内は減圧制御し、ＡＰＣバルブ２４３の調圧により、処理室２０１内に流れを作るとよい。これにより、Ｈ２Ｏガスを処理室２０１内に均等に拡散させて、残留Ｆ成分の除去効率を高めることが可能となる。このようなフラッシュフローを行うことができる基板処理装置１０の構成例を、図１１に示す。Ｈ２Ｏガスを流すガス供給管５２０に、タンク５２７が設けられ、タンク５２７の上流側と下流側に、それぞれバルブ５２６，５２８が設けられている。
【０１１８】
また例えば、パージ処理時に、Ｈ２Ｏガスを流すガス供給管５２０の配管温度を、クリーニング処理時より上げてもよい。温度を上げることにより、圧力、水量、エネルギーが上がる。これにより、残留Ｆ成分の除去効率を向上させることが可能と考えられる。このようなガス供給管５２０の配管温度上昇を行うことができる基板処理装置１０の構成例を、図１１に示す。例えばバルブ５２４より下流側に、ガス供給管５２０を覆うテープヒータ５２９が設けられている。テープヒータ５２９により、ガス供給管５２０を、（通常の例えば７５℃に対し）例えば１２０℃まで上昇させる。上昇させる温度は、結露しないような温度であればよい。
【０１１９】
また例えば、上述の実施形態では、クリーニングガスとしてＣｌＦ３ガスを例示したが、ハロゲン元素を含むクリーニングガスであれば、他のクリーニングガスを用いることもできる。ハロゲン元素を含むクリーニングガスとしては、ＣｌＦ３ガスの他、例えば、フッ素（Ｆ２）ガス、三フッ化窒素（ＮＦ３）ガス等のフッ素を含むクリーニングガス等を用いることができる。
【０１２０】
また例えば、上述の実施形態では、クリーニングガスに由来する残留ハロゲン元素を除去するパージ処理に用いるパージガスとして、Ｈ２Ｏガスを例示したが、ＨおよびＯを含むパージガスであれば、他のパージガスを用いることもできる。ＨおよびＯを含むパージガスとしては、Ｈ２Ｏを水蒸気として供給する他に、Ｈ２とＯ２とを別々に供給してもよいし、Ｈ２およびＯ２を活性化させて水素ラジカルおよび酸素ラジカル、原子状水素および原子状酸素として用いてもよいし、処理室２０１内でＨ２Ｏを発生させてもよい。なお、成膜処理時に用いられるＯ含有ガスと、パージ処理時に用いられるＨおよびＯを含むパージガスとが、同じガス（同一種類のガス）であることは必須ではない。ただし、成膜処理時に用いられるＯ含有ガスと、パージ処理時に用いられるＨおよびＯを含むパージガスとを同じガスとすることで、処理ガスの種類を減らすことができる。
【０１２１】
なお、上述の実施形態では、不活性ガスとしてＮ２ガスを例示したが、不活性ガスとしては、Ｎ２ガスの他、例えば、Ａｒガス、Ｈｅガス、Ｎｅガス、Ｘｅガス等の希ガスを用いることができる。
【０１２２】
また例えば、上述の実施形態では、成膜処理で金属元素としてＴｉを用いたＴｉＯ膜を形成した後のクリーニング処理およびパージ処理について例示したが、適用可能な膜種はＴｉＯ膜に限定されず、ハロゲン元素を含むクリーニングガスを用いてガスクリーニングを行う膜種であればよい。例えば、Ｔｉ以外の元素として、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、コバルト（Ｃｏ）、イットリウム（Ｙ）、ルテニウム（Ｒｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、ハフニウム（Ｈｆ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、モリブデン（Ｍｏ）等の元素を含む酸化膜を形成する場合にも好適に適用可能である。
【０１２３】
上述の元素を含む膜を形成する場合、原料ガスとしてチタン（Ｔｉ）含有ガスの他にも、タンタル（Ｔａ）含有ガス、タングステン（Ｗ）含有ガス、コバルト（Ｃｏ）含有ガス、イットリウム（Ｙ）含有ガス、ルテニウム（Ｒｕ）含有ガス、アルミニウム（Ａｌ）含有ガス、ハフニウム（Ｈｆ）含有ガス、ジルコニウム（Ｚｒ）含有ガス、モリブデン（Ｍｏ）含有ガス等を用いることが可能である。
【０１２４】
上述の元素を含む膜を形成する場合、原料ガスとしては、例えば、ＴｉＣｌ４の他に、四フッ化チタニウム（ＴｉＦ４）、テトラキスジエチルアミノチタン（Ｔｉ［（Ｃ２Ｈ５）２Ｎ］４、略称：ＴＤＥＡＴ）、テトラキスジメチルアミノチタン（Ｔｉ［Ｎ（ＣＨ３）２］４、略称：ＴＤＭＡＴ）、五塩化タンタル（ＴａＣｌ５）、五フッ化タンタル（ＴａＦ５）、ペンタエトキシタンタル（Ｔａ（ＯＣ２Ｈ５）５、略称：ＰＥＴ）、六塩化タングステン（ＷＣｌ６）、六フッ化タングステン（ＷＦ６）、ビス（ターシャリブチルイミノ）ビス（ターシャリブチルアミノ）タングステン（（Ｃ４Ｈ９ＮＨ）２Ｗ（Ｃ４Ｈ９Ｎ）２、）、タングステンヘキサカルボニル（Ｗ（ＣＯ）６）、二塩化コバルト（ＣｏＣｌ２）、二塩化コバルト（ＣｏＦ２）、ビス（エチルシクロペンタジエニル）コバルト（Ｃ１４Ｈ１８Ｃｏ）、コバルトヘキサカルボニル（ＣｏＣＯ）６）、三塩化イットリウム（ＹＣｌ３）、三フッ化イットリウム（ＹＦ３）、トリス（ブチルシクロペンタジエニル）イットリウム（Ｙ（Ｃ５Ｈ４ＣＨ２（ＣＨ２）２ＣＨ３）３）、三塩化ルテニウム（ＲｕＣｌ３）、三フッ化ルテニウム（ＲｕＦ３）、ビス（エチルシクロペンタジエニル）ルテニウム（Ｃ１４Ｈ１８Ｒｕ）、三塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ３）、三フッ化アルミニウム（ＡｌＦ３）、トリメチルアルミニウム（（ＣＨ３）３Ａｌ、略称：ＴＭＡ）、四塩化ハフニウム（ＨｆＣｌ４）、四フッ化ハフニウム（ＨｆＦ４）、テトラキスエチルメチルアミノハフニウム（Ｈｆ［Ｎ（ＣＨ３）ＣＨ２ＣＨ３］４、略称：ＴＥＭＡＨ）、テトラキスジメチルアミノハフニウム（Ｈｆ［Ｎ（ＣＨ３）２］４、ＴＤＭＡＨ）、テトラキスジエチルアミノハフニウム（Ｈｆ［Ｎ(Ｃ２Ｈ５)２］４、略称：ＴＤＥＡＨ）、四塩化ジルコニウム（ＺｒＣｌ４）、四フッ化ジルコニウム（ＺｒＦ４）、テトラキスエチルメチルアミノジルコニウム（Ｚｒ［Ｎ（ＣＨ３）ＣＨ２ＣＨ３］４、略称：ＴＥＭＡＺ）、テトラキスジメチルアミノジルコニウム（Ｚｒ［Ｎ（ＣＨ３）２］４、ＴＤＭＡＺ）、テトラキスジエチルアミノジルコニウム（Ｚｒ［Ｎ(Ｃ２Ｈ５)２］４、略称：ＴＤＥＡＺ）等を用いることも可能である。
【０１２５】
上述の元素を含む膜を形成する場合、反応ガスとしては、例えば、Ｈ２Ｏガスの他に、オゾン（Ｏ３）、プラズマ励起した酸素（Ｏ２）、水蒸気（Ｈ２Ｏ）、過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）、亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）、プラズマ励起したＯ２＋Ｈ２の混合ガス等を用いることも可能である。また、Ｈ２Ｏを水蒸気として供給する他に、Ｈ２とＯ２とを別々に供給してもよいし、Ｈ２およびＯ２を活性化させて水素ラジカルおよび酸素ラジカル、原子状水素および原子状酸素として用いてもよいし、処理室２０１内でＨ２Ｏを発生させてもよい。
【０１２６】
上述の元素を含む膜としては、ＴｉＯ膜の他、例えば、タンタル酸化膜（ＴａＯ膜）、タングステン酸化膜（ＷＯ膜）、コバルト酸化膜（ＣｏＯ膜）、イットリウム酸化膜（ＹＯ膜）、ルテニウム酸化膜（ＲｕＯ膜）、アルミニウム酸化膜（ＡｌＯ膜）、ハフニウム酸化膜（ＨｆＯ膜）、ジルコニウム酸化膜（ＺｒＯ）膜等の酸化膜が挙げられる。
【０１２７】
このように、本発明は、ＴｉＯ膜以外の酸化膜を含む堆積物を除去するクリーニング処理を行い、その後、クリーニングガスに由来する残留ハロゲン元素を除去するパージ処理を行う場合にも、好適に適用可能である。これらの場合においても、クリーニング処理の処理手順、処理条件や、パージ処理の処理手順、処理条件は、上述の実施形態と同様の処理手順、処理条件とすることができる。これらの場合においても、上述の実施形態や各変形例と同様の効果が得られる。
【０１２８】
基板処理に用いられるレシピ（処理手順や処理条件等が記載されたプログラム）は、処理内容（形成する膜の膜種、組成比、膜質、膜厚、処理手順、処理条件等）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、基板処理を開始する際、ＣＰＵ１２１ａが、記憶装置１２１ｃ内に格納された複数のレシピの中から、処理内容に応じて適正なレシピを適宜選択することが好ましい。これにより、１台の基板処理装置で様々な膜種、組成比、膜質、膜厚の膜を、再現性よく形成することができるようになる。また、オペレータの負担（処理手順や処理条件等の入力負担等）を低減でき、操作ミスを回避しつつ、基板処理を迅速に開始できるようになる。
【０１２９】
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するようにしてもよい。
【０１３０】
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。本発明は上述の実施形態に限定されず、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、上述の実施形態では、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。本発明は上述の実施形態に限定されず、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。これらの場合においても、処理手順、処理条件は、例えば上述の実施形態と同様な処理手順、処理条件とすることができる。
【０１３１】
例えば、図１２に示す処理炉６０２を備えた、枚葉式の基板処理装置を用いて膜を形成する場合にも、本発明は好適に適用できる。処理炉６０２は、処理室６０１を形成する処理容器６０３と、処理室６０１内へガスをシャワー状に供給するガス供給部としてのシャワーヘッド６０３ｓと、１枚または数枚のウエハ２００を水平姿勢で支持する支持台６１７と、支持台６１７を下方から支持する回転軸６５５と、支持台６１７に設けられたヒータ６０７と、を備えている。シャワーヘッド６０３ｓのインレット（ガス導入口）には、ガス供給ポート６３２ａ，６３２ｂ，６３２ｃが接続されている。ガス供給ポート６３２ａには、上述の実施形態の原料ガス供給系と同様のガス供給系が接続されている。ガス供給ポート６３２ｂには、上述の実施形態のＯ含有ガス供給系、ＨおよびＯを含むパージガス供給系と同様のガス供給系が接続されている。ガス供給ポート６３２ｃには、上述の実施形態のクリーニングガス供給系と同様のガス供給系が接続されている。シャワーヘッド６０３ｓのアウトレット（ガス排出口）には、処理室６０１内へガスをシャワー状に供給するガス分散板が設けられている。シャワーヘッド６０３ｓは、処理室６０１内に搬入されたウエハ２００の表面と対向（対面）する位置に設けられている。処理容器６０３には、処理室６０１内を排気する排気ポート６３１が設けられている。排気ポート６３１には、上述の実施形態の排気系と同様の排気系が接続されている。
【０１３２】
ただし、枚葉式の基板処理装置１０を用いて、Ｈ２Ｏガスを用いたパージ処理を行う場合、処理室６０１内にＨ２Ｏが残留してしまう（Ｈ２Ｏ残留雰囲気となる）ことが考えられる。また、シャワーヘッド６０３ｓ内にＦが残留した場合、シャワーヘッド６０３ｓ内にＨ２Ｏを入れると液化してしまう可能性もある。そこで、Ｈ２Ｏガスを用いたパージ処理の後に、Ｎ２パージを行い、Ｎ２パージ時に、シャワーヘッド６０３ｓの中を真空引きするとよい。シャワーヘッド６０３ｓ内を真空引きしながら、処理室６０１内にＮ２ガスを流して真空引きすることにより、処理室６０１内に残留するＨ２Ｏが、シャワーヘッド６０３ｓの上へ流されて、除去される。
【０１３３】
また例えば、図１３に示す処理炉７０２を備えた基板処理装置を用いて膜を形成する場合にも、本発明は好適に適用できる。処理炉７０２は、処理室７０１を形成する処理容器７０３と、１枚または数枚のウエハ２００を水平姿勢で支持する支持台７１７と、支持台７１７を下方から支持する回転軸７５５と、処理容器７０３のウエハ２００に向けて光照射を行うランプヒータ７０７と、ランプヒータ７０７の光を透過させる石英窓７０３ｗと、を備えている。処理容器７０３には、上述の原料ガスを供給するガス供給ポート７３２ａと、上述の反応ガスを供給するガス供給ポート７３２ｂと、が接続されている。ガス供給ポート７３２ａには、上述の実施形態の原料ガス供給系と同様の原料ガス供給系が接続されている。ガス供給ポート７３２ｂには、上述の実施形態の反応ガス供給系と同様の反応ガス供給系が接続されている。処理容器７０３には、処理室７０１内を排気する排気ポート７３１が設けられている。排気ポート７３１には、上述の実施形態の排気系と同様の排気系が接続されている。
【０１３４】
ランプヒータ７０７は、例えば水銀の輝線発光を利用して紫外光（ＵＶ）を発生させる水銀ランプであってもよい。さらに、石英管の内邪に、水銀と金属の合金であるアマルガム（ａｍａｌｇａｍ）をコーティングしたランプであってもよい。また、ランプヒータ７０７としては、複数の直管型の水銀ランプが互いに並行に配列されていてもよく、複数のＵ字型の水銀ランプが互いに並行に配列されていてもよく、馬蹄形状の水銀ランプを用いてもよい。
【０１３５】
これらの基板処理装置を用いる場合においても、上述の実施形態や変形例と同様なシーケンス、処理条件にて、成膜処理やクリーニング処理やパージ処理を行うことができ、上述の実施形態や変形例と同様の効果が得られる。
【０１３６】
また、上述の実施形態や変形例等は、適宜組み合わせて用いることができる。また、このときの処理条件は、例えば上述の実施形態と同様な処理条件とすることができる。
【０１３７】
＜本発明の好ましい態様＞
以下、本発明の好ましい態様について付記する。
【０１３８】
（付記１）
本発明の一態様によれば、
ハロゲン元素を含むクリーニングガスにより内部の部材に付着した酸化膜が除去された処理室内に、水素および酸素を含むパージガスを、第１のプロセス条件で供給して排気する工程と、
前記パージガスを前記第１のプロセス条件で供給して排気する工程の後、前記パージガスを、前記第１のプロセス条件とは異なる第２のプロセス条件で前記処理室内に供給して排気する工程と、
を有し、前記第１のプロセス条件は前記第２のプロセス条件より、前記クリーニングガスを前記処理室内に供給した際に前記処理室内に残留する前記ハロゲン元素と前記パージガスとの反応性が高いようなプロセス条件である半導体装置の製造方法、または基板処理方法が提供される。
【０１３９】
（付記２）
付記１に記載の方法であって、好ましくは、
前記第２のプロセス条件における前記処理室内の温度は、前記第１のプロセス条件における前記処理室内の温度より低い。
【０１４０】
（付記３）
付記２に記載の方法であって、好ましくは、
前記第１のプロセス条件における前記処理室内の温度は、前記酸化膜を除去する際と同じ温度である。
【０１４１】
（付記４）
付記３に記載の方法であって、好ましくは、
前記処理室内に収容された基板に対して原料ガスと酸素含有ガスとを供給して前記基板上に酸化膜を形成する工程と、
前記クリーニングガスを前記処理室内に供給して、前記処理室内の部材に付着した前記酸化膜を除去する工程と、
を、前記パージガスを、前記第１のプロセス条件で前記処理室内に供給して排気する工程の前に行い、前記酸化膜を除去する工程は、前記基板上に前記酸化膜を形成する工程より高い温度で行う。
【０１４２】
（付記５）
付記４に記載の方法であって、好ましくは、
前記酸素含有ガスと前記パージガスは同じガスである。
【０１４３】
（付記６）
付記４に記載の方法であって、好ましくは、
前記原料ガスは金属含有ガスである。
【０１４４】
（付記７）
付記２に記載の方法であって、好ましくは、
前記第２のプロセス条件は、前記処理室内の温度を徐々に低くするようなプロセス条件である。
【０１４５】
（付記８）
付記１に記載の方法であって、好ましくは、
前記パージガスを前記第１のプロセス条件で供給して排気する工程を複数回行った後、前記パージガスを前記第２のプロセス条件で供給して排気する工程を複数回行う。
【０１４６】
（付記９）
付記１に記載の方法であって、好ましくは、
前記第２のプロセス条件における前記パージガスの供給量は、前記第１のプロセス条件における前記パージガスの供給量より少ない。
【０１４７】
（付記１０）
付記４に記載の方法であって、好ましくは、
前記膜を形成する工程では酸素含有ガスを基板が存在する領域へ供給し、前記パージガスを前記第１のプロセス条件で前記処理室内に供給して排気する工程および前記パージガスを前記第２のプロセス条件で前記処理室内に供給して排気する工程では、前記パージガスを前記基板が存在する領域および処理室の下部であって前記基板が存在しない領域へ供給する。
【０１４８】
（付記１１）
付記１に記載の方法であって、好ましくは、
前記パージガスを前記第１のプロセス条件で前記処理室内に供給して排気する工程および前記パージガスを前記第２のプロセス条件で前記処理室内に供給して排気する工程では、前記処理室内の圧力を減圧制御した状態で、前記パージガスを瞬時に供給する。
【０１４９】
（付記１２）
付記４に記載の方法であって、好ましくは、
前記クリーニングガスは前記原料ガスを供給するラインとは独立したラインから前記処理室内に供給する。
【０１５０】
（付記１３）
付記１２に記載の方法であって、好ましくは、
前記クリーニングガスは前記独立したラインとは別に前記原料ガスを供給するラインからも前記処理室内に供給する。
【０１５１】
（付記１４）
付記４に記載の方法であって、好ましくは、
前記パージガスは前記原料ガスを供給するラインとは独立したラインおよび前記原料ガスを供給するラインから前記処理室内に供給する。
【０１５２】
（付記１５）
付記２に記載の方法であって、好ましくは、
前記処理室内に基板を搬入する工程と、
前記基板を第１の温度とした状態で、前記基板に対して原料ガスと酸素含有ガスとを供給して前記基板上に酸化膜を形成する工程と、
前記酸化膜が形成された前記基板を前記処理室から搬出する工程と、
前記処理室を前記第１の温度より高い第２の温度で維持した状態で、前記クリーニングガスを供給して、前記処理室内の部材に付着した前記酸化膜を除去する工程と、
前記処理室内に、前記パージガスを供給し排気して、前記処理室内に残留する前記ハロゲン元素を除去する工程であって、前記パージガスを前記第１のプロセス条件で供給して排気する工程と前記パージガスを前記第２のプロセス条件で供給して排気する工程とを含む工程と、
を有し、前記ハロゲン元素を除去する工程では、前記第２の温度から前記第１の温度に近づくように徐々に温度を低くする。
【０１５３】
（付記１６）
付記２に記載の方法であって、好ましくは、
前記内部の部材に酸化膜が付着した際の前記処理室内の温度を第１の温度とし、前記クリーニングガスにより前記酸化膜を除去した際の前記処理室内の温度を前記第１の温度よりも高い第２の温度とし、前記第１のプロセス条件および前記第２のプロセス条件では、前記第２の温度から前記第１の温度に近づくように徐々に温度を低くする。
【０１５４】
（付記１７）
本発明の他の態様によれば、
基板を処理する処理室と、
前記処理室内に、水素および酸素を含むパージガスを供給するパージガス供給系と、
前記処理室内を排気する排気系と、
ハロゲン元素を含むクリーニングガスにより前記基板を処理した際に前記処理室内の部材に付着した酸化膜が除去された前記処理室内に、前記パージガスを、第１のプロセス条件で供給して排気する処理と、前記パージガスを、第１のプロセス条件とは異なる第２のプロセス条件で前記処理室内に供給して排気する処理と、行い、前記第１のプロセス条件は前記第２のプロセス条件より、前記クリーニングガスを前記処理室内に供給した際に前記処理室内に残留する前記ハロゲン元素と前記パージガスとの反応性が高いようなプロセス条件であるように、前記パージガス供給系および前記排気系を制御するよう構成される制御部と、
を有する基板処理装置が提供される。
【０１５５】
（付記１８）
本発明のさらに他の態様によれば、
ハロゲン元素を含むクリーニングガスにより内部の部材に付着した酸化膜が除去された処理室内に、水素および酸素を含むパージガスを、第１のプロセス条件で供給して排気する手順と、
前記パージガスを前記第１のプロセス条件で供給して排気する手順の後、前記パージガスを、前記第１のプロセス条件とは異なる第２のプロセス条件で前記処理室内に供給して排気する手順と、
を有し、前記第１のプロセス条件は前記第２のプロセス条件より、前記クリーニングガスを前記処理室内に供給した際に前記処理室内に残留する前記ハロゲン元素と前記パージガスとの反応性が高いようなプロセス条件である手順を行うプログラム、または該プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体が提供される。
【符号の説明】
【０１５６】
１０  基板処理装置
１２１  コントローラ
２００  ウエハ
２０１  処理室
２０２  処理炉
４１０，４２０，４３０  ノズル
５１０，５２０，５３０  ガス供給管
５１２，５２２，５３２  ＭＦＣ
５１４，５２４，５３４  バルブ
【要約】
【課題】クリーニングガスに由来する残留ハロゲン元素を処理室内から除去するための新規なパージ技術を提供する。
【解決手段】半導体装置の製造方法は、ハロゲン元素を含むクリーニングガスにより内部の部材に付着した酸化膜が除去された処理室内に、水素および酸素を含むパージガスを、第１のプロセス条件で供給して排気する工程と、パージガスを第１のプロセス条件で供給して排気する工程の後、パージガスを、第１のプロセス条件とは異なる第２のプロセス条件で処理室内に供給して排気する工程と、を有し、第１のプロセス条件は第２のプロセス条件より、クリーニングガスを処理室内に供給した際に処理室内に残留するハロゲン元素とパージガスとの反応性が高いようなプロセス条件である。
【選択図】図５【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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