(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスを分散させるシャワーヘッドと、
前記シャワーヘッドの下流に設けられ、前記基板を処理する処理ガスが供給される処理空間を有する処理容器と、
前記シャワーヘッドに接続されたガス供給部と、
クライオトラップと第一の真空ポンプを組み合わせた構成、またはクライオポンプで構成される捕獲部と、
シャワーヘッド排気用第一バルブを有すると共に前記シャワーヘッドに接続される第一の排気管及び、前記第一の排気管のうち、前記シャワーヘッドと前記シャワーヘッド排気用第一バルブとの間に一端が接続され、第二のシャワーヘッド排気用第二バルブと前記捕獲部とが上流から順に設けられた第二排気管、を有するシャワーヘッドガス排気部と、
前記処理空間に基板が存在した状態で行う成膜工程では、前記ガス供給部から前記処理空間に前記処理ガスを供給して基板を処理し、
前記シャワーヘッドをウエットクリーニングした後であって、前記処理空間に基板が存在しない状態で行うクリーニング液除去工程では、前記シャワーヘッド排気用第一バルブを閉とし、前記シャワーヘッド排気用第二バルブを開として、前記ウエットクリーニングにおけるクリーニング液の残留成分のうち前記処理ガスとは異なる成分を捕獲するよう、前記第一の真空ポンプまたは前記クライオポンプを稼働させる制御部と
を有する基板処理装置。
【請求項２】
前記処理空間には、処理空間排気用第一バルブが設けられた第三の排気管を有する処理空間排気部が接続される請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項３】
前記シャワーヘッドは、ガスガイドが設けられた蓋と、供給されたガスを分散する分散部とを有する請求項１または請求項２に記載の基板処理装置。
【請求項４】
前記第一の排気管と前記第二の排気管の下流には、排気用共通排気管が接続され、前記排気用共通排気管には前記第一の真空ポンプまたはクライオポンプよりも高い圧力範囲で排気可能な第二真空ポンプが接続される請求項１から請求項３の内、いずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項５】
前記ガス供給部は、原料ガスを供給する原料ガス供給系と、前記原料ガスと反応する反応ガスを供給する反応ガス供給系と、不活性ガスを供給する不活性ガス供給系とを有する請求項１から請求項４の内、いずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項６】
更に、前記制御部は、
前記成膜工程では、前記原料ガスを供給しつつ前記処理空間排気部から雰囲気を排気する原料ガス供給工程と、前記反応ガスを供給しつつ前記処理空間排気部から雰囲気を排気する反応ガス供給工程と、前記原料ガス供給工程と前記反応ガス供給工程の間に、前記シャワーヘッド排気用第一バルブを開とし、前記シャワーヘッド排気用第二バルブを閉とした状態で前記シャワーヘッドの雰囲気を排気するシャワーヘッド排気工程とを行うよう制御する
請求項２に記載の基板処理装置。  
【請求項７】
シャワーヘッドで分散させたガスを処理空間に供給して基板を処理する半導体装置の製造方法であって、
前記シャワーヘッドで分散させた処理ガスを処理空間に供給すると共に、シャワーヘッド排気用第一バルブを有すると共に前記シャワーヘッドに接続される第一の排気管及び、前記第一の排気管のうち、前記シャワーヘッドと前記シャワーヘッド排気用第一バルブとの間に一端が接続され、第二のシャワーヘッド排気用第二バルブと、クライオトラップと第一の真空ポンプを組み合わせた構成またはクライオポンプで構成される捕獲部とが上流から順に設けられた第二排気管、を有するシャワーヘッドガス排気部から処理ガスを排気して前記基板を処理する基板処理工程と、
前記基板を処理空間から搬出する搬出工程と、
前記シャワーヘッドをウエットクリーニングした後であって、前記処理空間に基板が存在しない状態で行うクリーニング液除去工程では、前記シャワーヘッド排気用第一バルブを閉とし、前記シャワーヘッド排気用第二バルブを開として、前記ウエットクリーニングにおけるクリーニング液の残留成分のうち前記処理ガスとは異なる成分を捕獲するよう、前記第一の真空ポンプまたは前記クライオポンプを稼働させるクリーニング液除去工程と
を有する半導体装置の製造方法。
【請求項８】
シャワーヘッドで分散させたガスを処理空間に供給して基板を処理する手順をコンピュータによって基板処理装置に実行させるプログラムであって、
前記シャワーヘッドで分散させた処理ガスを処理空間に供給すると共に、シャワーヘッド排気用第一バルブを有すると共に前記シャワーヘッドに接続される第一の排気管及び、前記第一の排気管のうち、前記シャワーヘッドと前記シャワーヘッド排気用第一バルブとの間に一端が接続され、第二のシャワーヘッド排気用第二バルブとクライオトラップと第一の真空ポンプを組み合わせた構成またはクライオポンプで構成される捕獲部とが上流から順に設けられた第二排気管、を有するシャワーヘッドガス排気部から処理ガスを排気して前記基板を処理する手順と、
前記基板を処理空間から搬出する手順と、
前記シャワーヘッドをウエットクリーニングした後であって、前記処理空間に基板が存在しない状態で行うクリーニング液除去工程では、前記シャワーヘッド排気用第一バルブを閉とし、前記シャワーヘッド排気用第二バルブを開として、前記ウエットクリーニングにおけるクリーニング液の残留成分のうち前記処理ガスとは異なる成分を捕獲するよう、前記第一の真空ポンプまたは前記クライオポンプを稼働させる手順と
をコンピュータによって基板処理装置に実行させるプログラム。
【請求項９】
シャワーヘッドで分散させたガスを処理空間に供給して基板を処理する手順をコンピュータによって基板処理装置に実行させるプログラムが格納されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、
前記シャワーヘッドで分散させた処理ガスを処理空間に供給すると共に、シャワーヘッド排気用第一バルブを有すると共に前記シャワーヘッドに接続される第一の排気管及び、前記第一の排気管のうち、前記シャワーヘッドと前記シャワーヘッド排気用第一バルブとの間に一端が接続され、第二のシャワーヘッド排気用第二バルブとクライオトラップと第一の真空ポンプを組み合わせた構成またはクライオポンプで構成される捕獲部とが上流から順に設けられた第二排気管、を有するシャワーヘッドガス排気部から処理ガスを排気して前記基板を処理する手順と、
前記基板を処理空間から搬出する手順と、
前記シャワーヘッドをウエットクリーニングした後であって、前記処理空間に基板が存在しない状態で行うクリーニング液除去工程では、前記シャワーヘッド排気用第一バルブを閉とし、前記シャワーヘッド排気用第二バルブを開として、前記ウエットクリーニングにおけるクリーニング液の残留成分のうち前記処理ガスとは異なる成分を捕獲するよう、前記第一の真空ポンプまたは前記クライオポンプを稼働させる手順と
をコンピュータによって基板処理装置に実行させるプログラムが格納されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板処理装置、半導体装置の製造方法、プログラムおよび記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、フラッシュメモリ等の半導体装置は高集積化の傾向にある。それに伴い、パターンサイズが著しく微細化されている。これらのパターンを形成する際、製造工程の一工程として、基板に酸化処理や窒化処理等の所定の処理を行う工程が実施される場合がある。
【０００３】
上記パターンを形成する方法の一つとして、回路間に溝を形成し、そこにシード膜やライナー膜や配線を形成する工程が存在する。この溝は、近年の微細化に伴い、高いアスペクト比となるよう構成されている。
【０００４】
ライナー膜等を形成するに際しては、溝の上部側面、中部側面、下部側面、底部においても膜厚や膜質にばらつきが無い良好なステップカバレッジの膜を形成することが求められている。良好なステップカバレッジの膜とすることで、半導体デバイスの特性を溝間で均一とすることができ、それにより半導体デバイスの特性ばらつきを抑制することができるためである。
【０００５】
半導体デバイスの特性を均一とするハード構成としてのアプローチとして、例えば枚葉装置におけるシャワーヘッド構造が存在する。基板上にガスの分散孔を設けることで、ガスを均一に供給する。
【０００６】
また、半導体デバイスの特性を均一にする基板処理方法として、例えば少なくとも二種類の処理ガスを交互に供給し、基板表面で反応させる交互供給方法がある。交互供給方法では、各ガスが基板表面以外で反応することを抑制するために、各ガスを供給する間にパージガスで残ガスを除去する。
【０００７】
より膜特性を高めるために、シャワーヘッド構造を採用した装置に交互供給法を用いることが考えられる。このような装置の場合、各ガスの混合を防ぐためにガスごとにガス供給経路やバッファ空間を設けることが考えられる。しかしながら構造が複雑となるため、メンテナンスに手間がかかると共に、コストが高くなるという問題がある。そのため、二種類のガス及びパージガスの供給系を一つのバッファ空間でまとめたシャワーヘッドを使用することが現実的である。
【０００８】
二種類のガスに共通したバッファ空間を有するシャワーヘッドを使用した場合、シャワーヘッド内で残ガス同士が反応し、シャワーヘッド内壁に付着物が堆積してしまうことが考えられる。このようなことを防ぐために、バッファ室内の残ガスを効率よく除去できるよう、バッファ室に排気孔を設け、排気孔から雰囲気を排気することが望ましい。
【０００９】
二種類のガスに共通したバッファ空間を有するシャワーヘッドを使用した場合、処理空間へ供給する二種類のガス及びパージガスが、バッファ空間を排気するための排気孔の方向に拡散しないような構成を設ける。そのような構成として、例えばガスの流れを形成するガスガイドをバッファ室内に設ける。ガスガイドは、例えばバッファ空間を排気するための排気孔と、二種類のガス及びパージガスを供給する供給孔との間に設けられ、シャワーヘッドの分散板に向けて放射状に設けられていることが望ましい。
【００１０】
以上のような複雑な構造のシャワーヘッドの場合、部品の加工精度の問題や部品配置の複雑性から、部品の間にガス溜まり等が形成されてしまう。そのため、その部分において副生成物等が付着することが考えられる。クリーニングガスはガス溜まりに届きにくいため、副生成物が残留するおそれがある。従って、装置を分解した後、シャワーヘッドをクリーニング液等に浸してクリーニングする方法が考えられる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
クリーニング後、再度装置を組み立てる際に、クリーニング液等の残留成分の内、処理ガスとは異なる成分をできるだけ少なくする必要がある。処理ガスと異なる成分がプロセスに悪影響を及ぼす恐れがあるためである。通常、組み立て前にベーキング処理等を行ってその成分を除去するが、ベーキング処理は時間がかかるため、大幅なダウンタイムを消費することが考えられる。一方で、その成分をより確実に除去するために、組み立て後にポンプ等で排気する方法があるが、半導体製造装置に設けられている既存ポンプである真空引き用のターボ分子ポンプでは、構造上の問題から除去することが困難であった。また、ドライポンプの場合、排気パワーが小さいため、前述のようなシャワーヘッド構造で除去することは困難であった。前述のように、この成分が膜特性に悪影響を及ぼす恐れがあるため、シャワーヘッド内の処理ガスと異なる成分を捕獲する必要がある。
【００１２】
本発明は上記した課題に鑑み、シャワーヘッド内の処理ガスとは異なる成分の捕獲効率が高い基板処理装置、半導体装置の製造方法、プログラムおよび記録媒体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】
【００１３】
本発明の一態様にあっては、ガスを分散させるシャワーヘッドと、前記シャワーヘッドの下流に設けられ、処理ガスによって基板を処理する処理空間を有する処理容器と、前記シャワーヘッドに接続されたガス供給部と、前記シャワーヘッドに接続されたシャワーヘッドガス排気部と、前記シャワーヘッド内の前記処理ガスと異なる成分を捕獲するための捕獲部とを有する基板処理装置が提供される。
【００１４】
本発明の他の態様によれば、シャワーヘッドで分散させたガスを処理空間に供給して基板を処理する半導体装置の製造方法であって、前記シャワーヘッドで分散させた処理ガスを処理空間に供給して前記基板を処理する工程と、前記基板を処理空間から搬出する工程と、前記シャワーヘッド内の前記処理ガスと異なる成分を捕獲する工程とを有する半導体装置の製造方法を提供する。
【００１５】
本発明の他の態様によれば、シャワーヘッドで分散させたガスを処理空間に供給して基板を処理する半導体装置の製造方法であって、前記シャワーヘッドで分散させた処理ガスを処理空間に供給して前記基板を処理する工程と、前記基板を処理空間から搬出する工程と、前記シャワーヘッド内の前記処理ガスと異なる成分を捕獲する工程とを実行させるプログラムが提供される。
【００１６】
本発明の他の態様によれば、シャワーヘッドで分散させたガスを処理空間に供給して基板を処理する半導体装置の製造方法であって、前記シャワーヘッドで分散させた処理ガスを処理空間に供給して前記基板を処理する工程と、前記基板を処理空間から搬出する工程と、前記シャワーヘッド内の前記処理ガスと異なる成分を捕獲する工程とを実行させるプログラムが格納されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体が提供される。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、シャワーヘッド内の処理ガスとは異なる成分の捕獲効率を高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１実施形態に係る基板処理装置を示す図である。
【図２】第１実施形態に係る第一分散構造の説明図である。
【図３】第１実施形態に係るガスガイド、第一分散構造の関係性を説明する説明図である。
【図４】図１に示す基板処理装置の基板処理工程を示すフロー図である。
【図５】図４に示す成膜工程の詳細を示すフロー図である。
【図６】図４に示すメンテナンス工程の詳細を示すフロー図である。
【図７】図１に示す基板処理装置の排気系の動作を示すシーケンス図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の第１実施形態を説明する。
【００２０】
＜装置構成＞
本実施形態に係る基板処理装置１００の構成を図１に示す。基板処理装置１００は、図１に示されているように、枚葉式の基板処理装置として構成されている。
【００２１】
（処理容器）
図１に示すように、基板処理装置１００は処理容器２０２を備えている。処理容器２０２は、例えば横断面が円形であり扁平な密閉容器として構成されている。また、処理容器２０２は、例えばアルミニウム（Ａｌ）やステンレス（ＳＵＳ）などの金属材料により構成されている。処理容器２０２内には、基板としてのシリコンウエハ等のウエハ２００を処理する処理空間２０１と、ウエハ２００を処理空間２０１に搬送する際にウエハ２００が通過する搬送空間２０３とが形成されている。処理容器２０２は、上部容器２０２１と下部容器２０２２で構成される。上部容器２０２１と下部容器２０２２の間には仕切り板２０４が設けられる。
【００２２】
下部容器２０２２の側面には、ゲートバルブ２０５に隣接した基板搬入出口２０６が設けられており、ウエハ２００は基板搬入出口２０６を介して図示しない搬送室との間を移動する。下部容器２０２２の底部には、リフトピン２０７が複数設けられている。更に、下部容器２０２２は接地されている。
【００２３】
処理空間２０１内には、ウエハ２００を支持する基板支持部２１０が設けられている。基板支持部２１０は、ウエハ２００を載置する載置面２１１と、載置面２１１を表面に持つ載置台２１２、基板載置台２１２に内包された加熱源としてのヒータ２１３を主に有する。基板載置台２１２には、リフトピン２０７が貫通する貫通孔２１４が、リフトピン２０７と対応する位置にそれぞれ設けられている。
【００２４】
基板載置台２１２はシャフト２１７によって支持される。シャフト２１７は、処理容器２０２の底部を貫通しており、更には処理容器２０２の外部で昇降機構２１８に接続されている。昇降機構２１８を作動させてシャフト２１７及び基板載置台２１２を昇降させることにより、載置面２１１上に載置されるウエハ２００を昇降させることが可能となっている。なお、シャフト２１７下端部の周囲はベローズ２１９により覆われており、処理容器２０２内は気密に保持されている。
【００２５】
基板載置台２１２は、ウエハ２００の搬送時には、載置面２１１が基板搬入出口２０６に対向する位置（ウエハ搬送位置）まで下降し、ウエハ２００の処理時には、図１で示されるように、ウエハ２００が処理空間２０１内の処理位置（ウエハ処理位置）となるまで上昇する。
【００２６】
具体的には、基板載置台２１２をウエハ搬送位置まで下降させた時には、リフトピン２０７の上端部が載置面２１１の上面から突出して、リフトピン２０７がウエハ２００を下方から支持するようになっている。また、基板載置台２１２をウエハ処理位置まで上昇させたときには、リフトピン２０７は載置面２１１の上面から埋没して、載置面２１１がウエハ２００を下方から支持するようになっている。なお、リフトピン２０７は、ウエハ２００と直接触れるため、例えば、石英やアルミナなどの材質で形成することが望ましい。
【００２７】
処理空間２０１の上部（上流側）には、ガスを分散するための分散機構としてのシャワーヘッド２３０が設けられている。シャワーヘッド２３０の蓋２３１には第一分散機構２４１が設けられ、当該第一分散機構２４１には後述するガス供給系が接続される。第一分散機構２４１から導入されるガスは、シャワーヘッド２３０のバッファ空間２３２に供給される。
【００２８】
処理空間２０１の上部（上流側）には、ガス分散機構としてのシャワーヘッド２３０が設けられている。シャワーヘッド２３０の蓋２３１には第一分散機構２４１が挿入される貫通孔２３１ａが設けられる。第一分散機構２４１は、シャワーヘッド内に挿入される先端部２４１ａと、蓋２３１に固定されるフランジ２４１ｂを有する。
【００２９】
図２は第一分散機構２４１の先端部２４１ａを説明する説明図である。先端部２４１ａは円柱状に構成される。円柱の側面には分散孔２４１ｃが設けられている。後述するガス供給部（供給系）から供給されるガスは、先端部２４１ａ及び分散孔２４１ｃを介してバッファ空間２３２に供給される。
【００３０】
シャワーヘッドの蓋２３１は導電性のある金属で形成され、バッファ空間２３２又は処理空間２０１内でプラズマを生成するための電極として用いられる。蓋２３１と上部容器２０２１との間には絶縁ブロック２３３が設けられ、蓋２３１と上部容器２０２１の間を絶縁している。
【００３１】
シャワーヘッド２３０は、第一分散機構２４１を介して供給系から供給されるガスを分散させるための、第二分散機構としての分散板２３４を備えている。この分散板２３４の上流側がバッファ空間２３２であり、下流側が処理空間２０１である。分散板２３４には、複数の貫通孔２３４ａが設けられている。分散板２３４は、載置面２１１と対向するように配置されている。
【００３２】
上部容器２０２１はフランジ２０２１aを有し、フランジ２０２１ａ上に絶縁ブロック２３３が載置され、固定される。絶縁ブロック２３３はフランジ２３３ａを有し、フランジ２３３ａ上には分散板２３４が載置され、固定される。更に、蓋２３１は絶縁ブロック２３３の上面に固定される。絶縁ブロック２３３の上面と蓋２３１の接触面には、加工精度上、隙間αが形成されてしまう可能性が高い。そこで、蓋２３１と絶縁ブロック２３３の間にはバッファ空間２３２を気密にするためのＯリング２３６が設けられている。
【００３３】
以上のような構造とすることで、上方から、蓋２３１、分散板２３４、絶縁ブロック２３３の順に取り外すことが可能となる。
【００３４】
なお、本実施例においては、後述するプラズマ生成部が蓋２３１に接続されるため、電力が上部容器２０１１に伝わらないようにする絶縁部材２３３を設けている。更にその絶縁部材上に分散板２３４、蓋２３１を設けている。しかしながらそれに限るものではない。例えば、プラズマ生成部を有しない場合は、フランジ２０２１ａに分散板２３４を固定し、上部容器２０２１のフランジと異なる部分に蓋２３１を固定すればよい。即ち、蓋２３１、分散板２３４を上方から順に取り外すような入れ子構造であれば良い。その際、蓋２３１と上部容器の２０２１の間に隙間が形成される可能性があるため、蓋２３１と上部容器の２０２１のフランジの間に気密のためのＯリング２３６が設けられる。
【００３５】
バッファ空間２３２には、供給されたガスの流れを形成するガスガイド２３５が設けられる。ガスガイド２３５は、第一分散機構２４１を頂点として分散板２３４方向に向かうにつれ径が広がる円錐形状である。ガスガイド２３５は、その下端が、分散板２３４の最も外周側に形成される貫通孔２３４ａよりも更に外周側に位置するように形成される。ガスガイド２３５の上端は、例えばねじで蓋２３１に固定される。
【００３６】
（供給系）
シャワーヘッド２３０の蓋２３１に設けられたガス導入孔２３１ａには、処理室側ガス供給管２４１が接続されている。処理室側ガス供給管２４１には、共通ガス供給管２４２が接続されている。処理室側ガス供給管２４１にはフランジが設けられ、ねじ等によって蓋２３１に固定され、更には共通ガス供給管２４２のフランジに固定される。
【００３７】
処理室側ガス供給管２４１と共通ガス供給管２４２は、管の内部で連通しており、共通ガス供給管２４２から供給されるガスは、処理室側ガス供給管２４１、ガス導入孔２３１ａを介してシャワーヘッド２３０内に供給される。
【００３８】
共通ガス供給管２４２には、第一ガス供給管２４３ａ、第二ガス供給管２４４ａ、第三ガス供給管２４５ａが接続されている。第二ガス供給管２４４ａは、リモートプラズマユニット２４４ｅを介して共通ガス供給管２４２に接続される。
【００３９】
第一ガス供給管２４３ａを含む第一ガス供給系２４３からは第一元素含有ガスが主に供給され、第二ガス供給管２４４ａを含む第二ガス供給系２４４からは主に第二元素含有ガスが供給される。第三ガス供給管２４５ａを含む第三ガス供給系２４５からは、ウエハを処理する際には主に不活性ガスが供給され、シャワーヘッド２３０や処理空間２０１をクリーニングする際はクリーニングガスが主に供給される。
【００４０】
（第一ガス供給系）
第一ガス供給管２４３ａには、上流方向から順に、第一ガス供給源２４３ｂ、流量制御器（流量制御部）であるマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２４３ｃ、及び開閉弁であるバルブ２４３ｄが設けられている。
【００４１】
第一ガス供給管２４３ａから、第一元素を含有するガス（以下、「第一元素含有ガス」）が、マスフローコントローラ２４３ｃ、バルブ２４３ｄ、共通ガス供給管２４２を介してシャワーヘッド２３０に供給される。
【００４２】
第一元素含有ガスは、原料ガス、すなわち、処理ガスの一つである。ここで、第一元素は、例えば金属系元素であるチタン（Ｔｉ）である。すなわち、第一元素含有ガスは、例えばチタン含有ガスである。なお、第一元素含有ガスは、常温常圧で固体、液体、及び気体のいずれであっても良い。第一元素含有ガスが常温常圧で液体の場合は、第一ガス供給源２４３ｂとマスフローコントローラ２４３ｃとの間に、図示しない気化器を設ければよい。ここでは気体として説明する。
【００４３】
第一ガス供給管２４３ａのバルブ２４３ｄよりも下流側には、第一不活性ガス供給管２４６ａの下流端が接続されている。第一不活性ガス供給管２４６ａには、上流方向から順に、不活性ガス供給源２４６ｂ、流量制御器（流量制御部）であるマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２４６ｃ、及び開閉弁であるバルブ２４６ｄが設けられている。
【００４４】
ここで、不活性ガスは、例えば、窒素（Ｎ２）ガスである。なお、不活性ガスとして、Ｎ２ガスのほか、例えばヘリウム（Ｈｅ）ガス、ネオン（Ｎｅ）ガス、アルゴン（Ａｒ）ガス等の希ガスを用いることができる。
【００４５】
主に、第一ガス供給管２４３ａ、マスフローコントローラ２４３ｃ、バルブ２４３ｄにより、第一元素含有ガス供給系２４３（チタン含有ガス供給系ともいう）が構成される。
【００４６】
また、主に、第一不活性ガス供給管２４６ａ、マスフローコントローラ２４６ｃ及びバルブ２４６ｄにより第一不活性ガス供給系が構成される。なお、不活性ガス供給源２４６ｂ、第一ガス供給管２４３ａを、第一不活性ガス供給系に含めて考えてもよい。
【００４７】
更には、第一ガス供給源２４３ｂ、第一不活性ガス供給系を、第一元素含有ガス供給系２４３に含めて考えてもよい。
【００４８】
（第二ガス供給系）
第二ガス供給管２４４ａには、下流にリモートプラズマユニット２４４ｅが設けられている。上流には、上流方向から順に、第二ガス供給源２４４ｂ、流量制御器（流量制御部）であるマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２４４ｃ、及び開閉弁であるバルブ２４４ｄが設けられている。
【００４９】
第二ガス供給管２４４ａからは、第二元素を含有するガス（以下、「第二元素含有ガス」）が、マスフローコントローラ２４４ｃ、バルブ２４４ｄ、リモートプラズマユニット２４４ｅ、共通ガス供給管２４２を介して、シャワーヘッド２３０内に供給される。第二元素含有ガスは、リモートプラズマユニット２４４ｅによりプラズマ状態とされ、ウエハ２００上に照射される。
【００５０】
第二元素含有ガスは、処理ガスの一つである。なお、第二元素含有ガスは、反応ガスまたは改質ガスとして考えてもよい。
【００５１】
ここで、第二元素含有ガスは、第一元素と異なる第二元素を含有する。第二元素としては、例えば、窒素（Ｎ）、炭素（Ｃ）のいずれか一つである。本実施形態では、第二元素含有ガスは、例えば窒素含有ガスであるとする。具体的には、窒素含有ガスとして、アンモニア（NH3）ガスが用いられる。
【００５２】
主に、第二ガス供給管２４４ａ、マスフローコントローラ２４４ｃ、バルブ２４４ｄにより、第二元素含有ガス供給系２４４（窒素含有ガス供給系ともいう）が構成される。
【００５３】
また、第二ガス供給管２４４ａのバルブ２４４ｄよりも下流側には、第二不活性ガス供給管２４７ａの下流端が接続されている。第二不活性ガス供給管２４７ａには、上流方向から順に、不活性ガス供給源２４７ｂ、流量制御器（流量制御部）であるマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２４７ｃ、及び開閉弁であるバルブ２４７ｄが設けられている。
【００５４】
第二不活性ガス供給管２４７ａからは、不活性ガスが、マスフローコントローラ２４７ｃ、バルブ２４７ｄ、第二ガス供給管２４４ａ、リモートプラズマユニット２４４ｅを介して、シャワーヘッド２３０内に供給される。不活性ガスは、薄膜形成工程（Ｓ１０４）ではキャリアガス或いは希釈ガスとして作用する。
【００５５】
主に、第二不活性ガス供給管２４７ａ、マスフローコントローラ２４７ｃ及びバルブ２４７ｄにより第二不活性ガス供給系が構成される。なお、不活性ガス供給源２４７ｂ、第二ガス供給管２４３ａ、リモートプラズマユニット２４４ｅを第二不活性ガス供給系に含めて考えてもよい。
【００５６】
更には、第二ガス供給源２４４ｂ、リモートプラズマユニット２４４ｅ、第二不活性ガス供給系を、第二元素含有ガス供給系２４４に含めて考えてもよい。
【００５７】
（第三ガス供給系）
第三ガス供給管２４５ａには、上流方向から順に、第三ガス供給源２４５ｂ、流量制御器（流量制御部）であるマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２４５ｃ、及び開閉弁であるバルブ２４５ｄが設けられている。
【００５８】
第三ガス供給管２４５ａから、パージガスとしての不活性ガスが、マスフローコントローラ２４５ｃ、バルブ２４５ｄ、共通ガス供給管２４２を介してシャワーヘッド２３０に供給される。
【００５９】
ここで、不活性ガスは、例えば、窒素（Ｎ２）ガスである。なお、不活性ガスとして、Ｎ２ガスのほか、例えばヘリウム（Ｈｅ）ガス、ネオン（Ｎｅ）ガス、アルゴン（Ａｒ）ガス等の希ガスを用いることができる。
【００６０】
主に、第三ガス供給管２４５ａ、マスフローコントローラ２４５ｃ、バルブ２４５ｄにより、第三ガス供給系２４５が構成される。
【００６１】
更には、第三ガス供給源２４５ｂを、第三ガス供給系２４５に含めて考えてもよい。
【００６２】
不活性ガス供給源２４５ｂから供給される不活性ガスは、基板処理工程では、処理容器２０２やシャワーヘッド２３０内に留まったガスをパージするパージガスとして作用する。
【００６３】
続いて、図３を用いて、第一分散機構２４１、ガスガイド２３５、天井２３１の具体的構造について説明する。図３は、図１の第一分散機構２４１の周辺を拡大したものであり、第一分散機構２４１、ガスガイド２３５、天井２３１の具体的構造を説明する説明図である。
【００６４】
第一分散機構２４１は、先端部２４１ａとフランジ２４１ｂを有する。先端部２４１ａは貫通孔２３１ａの上方から挿入される。フランジ２４１ｂの下面は蓋２３１の上面にねじ等で固定される。フランジ２４１の上面はガス供給管２４２のフランジにねじ等で固定される。フランジ２４１ｂと天井２３１の間にはＯリング２３７が設けられ、シャワーヘッド内の空間を気密にしている。第一分散機構２４１は、単独で天井２３１から取り外し可能である。取り外す際は、ガス供給管２４２に固定するためのねじや天井に固定するためのねじを外し、天井２３１から取り外す。
【００６５】
ガスガイド２３５は、板部２３５ａと、接続部２３５ｂを有する。
【００６６】
板部２３５ａは第一分散機構２４１の分散孔２４１ｃから供給されたガスを下方の分散板２３４まで案内する板であり、分散板２３４方向に向かうにつれ径が広がる円錐形状である。ガスガイド２３５は、その下端が、分散板２３４の最も外周側に形成される貫通孔２３４ａよりも更に外周側に位置するように形成される。
【００６７】
接続部２３５ｂは、蓋２３１と板部２３５ａを接続するものである。接続部２３５ｂの上端は、図示しないねじ等で蓋２３１に固定される。下端は板部２３５ａに溶接等で接続される。接続部２３５ｂは円柱形状であり、先端部２４１ａの側壁の外周を、隙間２３２ｂを介して囲むよう構成する。隙間を介することで、天井２３１から第一分散機構２４１を取り外す際に、第一分散機構２４１が接続部２３５ｂに物理的に接触することを回避している。物理的接触を回避することで、第一分散機構の取り外しを容易にすると共に、物理的接触によるゴミの発生を抑制している。
【００６８】
（プラズマ生成部）
シャワーヘッドの蓋２３１には、整合器２５１、高周波電源２５２が接続されている。高周波電源２５２、整合器２５１でインピーダンスを調整することで、シャワーヘッド２３０、処理空間２０１にプラズマが生成される。
【００６９】
（排気系）
処理容器２０２の雰囲気を排気する排気系は、処理容器２０２に接続された複数の排気管を有する。具体的には、搬送空間２０３に接続される排気管（第５の排気管）２６１と、バッファ空間２３２に接続される排気管（第１の排気管）２６２と、処理空間２０１に接続される排気管（第３の排気管）２６３とを有する。また、各排気管２６１，２６２，２６３の下流側には、排気管（第４の排気管）２６４が接続される。
【００７０】
排気管２６１は、搬送空間２０３の側面あるいは底面に接続される。排気管２６１には、高真空あるいは超高真空を実現する真空ポンプとしてＴＭＰ（Ｔｕｒｂｏ  Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｐｕｍｐ。ターボ分子ポンプ。第１真空ポンプ）２６５が設けられる。排気管２６１においてＴＭＰ２６５の上流側には搬送空間用第一排気バルブとしてのバルブ２６６が設けられる。
【００７１】
また、排気管２６１においてＴＭＰ２６５の下流側にはバルブ２６７が設けられる。バルブ２６６とターボ分子ポンプ２６５（第三の真空ポンプ。第一、第二の真空ポンプは後述。）の間には、後述する残留クリーニング液を捕獲するための捕獲部としてのクライオトラップ２６８が設けられる。また、排気管２６１においてバルブ２６７の上流側にはバイパス管２６１b（第２の排気管）が接続される。バイパス管２６１bには、バルブ２６９が設けられる。バイパス管２６１bの下流側は、排気管２６４に接続される。なお、バイパス管２６１ｂに対して、排気管２６１ａを主排気管２６１ａと呼ぶ。更には、主排気管２６１ａとバイパス管２６１ｂ、およびそれらの管に設けられたバルブやポンプをまとめて搬送空間排気部と呼ぶ。
【００７２】
排気管２６２は、バッファ空間２３２の上面あるいは側面に接続される。排気管２６２には、バルブ２７０が接続される。排気管２６２においてバルブ２７０の上流側にはバイパス管２６２bが接続される。バイパス管２６２ｂには、上流から順にバルブ２７１、クライオトラップ２７２、ターボ分子ポンプ２７３（第一の真空ポンプ）、バルブ２７４が設けられている。クライオトラップ２７２については後述する。クライオトラップ２７２は残留クリーニング液やシャワーヘッド内のクリーニング薬液残留物を捕獲するための捕獲部として用いられる。なお、バイパス管２６２ｂに対して、排気管２６２を主排気管２６２ａと呼ぶ。更には、主排気管２６２ａとバイパス管２６２ｂ、及びそれらの管に設けられたバルブやポンプをまとめてシャワーヘッド排気部と呼ぶ。
【００７３】
排気管２６３は、処理空間２０１の側方に接続される。排気管２６３には、処理空間２０１内を所定の圧力に制御する圧力制御器であるＡＰＣ（ＡｕｔｏＰｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）２７６が設けられる。ＡＰＣ２７６は開度調整可能な弁体（図示せず）を有し、後述するコントローラからの指示に応じて排気管２６３のコンダクタンスを調整する。排気管２６３においてＡＰＣ２７６の下流側にはバルブ２７７が設けられる。また、排気管２６３においてＡＰＣ２７６の上流側には処理空間排気用第一バルブとしてのバルブ２７５が設けられる。排気管２６３及びそれらの管に設けられたバルブやポンプをまとめて処理空間排気部と呼ぶ。
【００７４】
排気管２６４には、ＤＰ（Ｄｒｙ  Ｐｕｍｐ。ドライポンプ）２７８（第二の真空ポンプ）が設けられる。ドライポンプは前述のターボ分子ポンプよりも高い圧力範囲で排気可能なポンプである。図示のように、排気管２６４には、その上流側から排気管２６２（主排気管２６２ａ）、バイパス管２６２ｂ、排気管２６３、排気管２６１（主排気管２６１ａ）、バイパス管２６１bが接続され、さらにそれらの下流にＤＰ２７８が設けられる。ＤＰ２７８は、排気管２６２、排気管２６３、排気管２６１およびバイパス管２６１bのそれぞれを介してバッファ空間２３２、処理空間２０１および搬送空間２０３のそれぞれの雰囲気を排気する。また、ＤＰ２７８は、ＴＭＰ２６５が動作するときに、その補助ポンプとしても機能する。すなわち、高真空（あるいは超高真空）ポンプであるＴＭＰ２６５は、大気圧までの排気を単独で行うのは困難であるため、大気圧までの排気を行う補助ポンプとしてＤＰ２７８が用いられる。上記した排気系の各バルブには、例えばエアバルブが用いられる。
【００７５】
（コントローラ）
基板処理装置１００は、基板処理装置１００の各部の動作を制御するコントローラ２８０を有している。コントローラ２８０は、演算部２８１及び記憶部２８２を少なくとも有する。コントローラ２８０は、上記した各構成に接続され、上位コントローラや使用者の指示に応じて記憶部２８２からプログラムやレシピを呼び出し、その内容に応じて各構成の動作を制御する。なお、コントローラ２８０は、専用のコンピュータとして構成してもよいし、汎用のコンピュータとして構成してもよい。例えば、上述のプログラムを格納した外部記憶装置（例えば、磁気テープ、フレキシブルディスクやハードディスク等の磁気ディスク、ＣＤやＤＶＤ等の光ディスク、ＭＯ等の光磁気ディスク、ＵＳＢメモリ（ＵＳＢ  Ｆｌａｓｈ  Ｄｒｉｖｅ）やメモリカード等の半導体メモリ）２８３を用意し、外部記憶装置２８３を用いて汎用のコンピュータにプログラムをインストールすることにより、本実施形態に係るコントローラ２８０を構成することができる。また、コンピュータにプログラムを供給するための手段は、外部記憶装置２８３を介して供給する場合に限らない。例えば、インターネットや専用回線等の通信手段を用い、外部記憶装置２８３を介さずにプログラムを供給するようにしてもよい。なお、記憶部２８２や外部記憶装置２８３は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体として構成される。以下、これらを総称して、単に記録媒体ともいう。なお、本明細書において記録媒体という言葉を用いた場合は、記憶部２８２単体のみを含む場合、外部記憶装置２８３単体のみを含む場合、または、その両方を含む場合がある。
【００７６】
＜基板処理工程＞
次に、基板処理装置１００を使用して、ウエハ２００上に薄膜を形成する工程について説明する。なお、以下の説明において、基板処理装置１００を構成する各部の動作はコントローラ２８０により制御される。
【００７７】
図４は、本実施形態に係る基板処理工程を示すフロー図である。図５は、図４の成膜工程Ｓ１０４の詳細を示すフロー図である。また、図６は、図４のメンテナンス工程Ｓ１１０の詳細を示すフロー図である。図７は、各工程における排気系のバルブの開閉を示すシーケンス図である。図７において、「Ｏ」はバルブ開（Ｏｐｅｎ）を示し、「Ｃ」はバルブ閉（Ｃｌｏｓｅ）を示す。
【００７８】
以下、第一の処理ガスとしてＴｉＣｌ4ガスを用い、第二の処理ガスとしてアンモニア（NH3）ガスを用いて、ウエハ２００上に薄膜として窒化チタン膜を形成する例について説明する。
【００７９】
（基板搬入・載置工程Ｓ１０２）
処理装置１００では基板載置台２１２をウエハ２００の搬送位置まで下降させることにより、基板載置台２１２の貫通孔２１４にリフトピン２０７を貫通させる。その結果、リフトピン２０７が、基板載置台２１２表面よりも所定の高さ分だけ突出した状態となる。続いて、ゲートバルブ２０５を開いて搬送空間２０３を移載室（図示せず）と連通させる。そして、この移載室からウエハ移載機（図示せず）を用いてウエハ２００を搬送空間２０３に搬入し、リフトピン２０７上にウエハ２００を移載する。これにより、ウエハ２００は、基板載置台２１２の表面から突出したリフトピン２０７上に水平姿勢で支持される。
【００８０】
処理容器２０２内にウエハ２００を搬入したら、ウエハ移載機を処理容器２０２の外へ退避させ、ゲートバルブ２０５を閉じて処理容器２０２内を密閉する。その後、基板載置台２１２を上昇させることにより、基板載置台２１２に設けられた載置面２１１上にウエハ２００を載置させ、さらに基板載置台２１２を上昇させることにより、前述した処理空間２０１内の処理位置までウエハ２００を上昇させる。
【００８１】
基板搬入・載置工程Ｓ１０２における排気系の各バルブの動作について図７を参照して説明する。先ず、ウエハ２００を処理容器２０２内に搬入する際は、バルブ２６６とバルブ２６７を開とし（開弁し）、搬送空間２０３とＴＭＰ２６５との間を連通させると共に、ＴＭＰ２６５とＤＰ２７８との間を連通させる。一方、バルブ２６６とバルブ２６７以外の排気系のバルブは閉とする（閉弁する）。これにより、ＴＭＰ２６５（およびＤＰ２７８）によって搬送空間２０３の雰囲気が排気され、処理容器２０２を高真空（超高真空）状態（例えば１０−5Ｐａ以下）に到達させる。この工程で処理容器２０２を高真空（超高真空）状態とするのは、同様に高真空（超高真空）状態（例えば１０−6Ｐａ以下）に保たれている移載室との圧力差を低減するためである。この状態でゲートバルブ２０５を開き、ウエハ２００を移載室から搬送空間２０３に搬入する。なお、ＴＭＰ２６５およびＤＰ２７８は、それらの動作立ち上がりに伴う処理工程の遅延を招かないよう、図４および図５に示す工程中、常に動作している。
【００８２】
ウエハ２００が搬送空間２０３に搬入された後、処理空間２０１内の処理位置まで上昇すると、バルブ２６６とバルブ２６７を閉とする。これにより、搬送空間２０３とＴＭＰ２６５の間、ならびに、ＴＭＰ２６５と排気管２６４との間が遮断され、ＴＭＰ２６５による搬送空間２０３の排気が終了する。一方、バルブ２７７とバルブ２７５を開き、処理空間２０１とＡＰＣ２７６の間を連通させると共に、ＡＰＣ２７６とＤＰ２７８の間を連通させる。ＡＰＣ２７６は、排気管２６３のコンダクタンスを調整することで、ＤＰ２７８による処理空間２０１の排気流量を制御し、処理空間２０１を所定の圧力（例えば１０−5〜１０−1Ｐａの高真空）に維持する。なお、他の排気系のバルブは閉を維持する。また、バルブ２６６とバルブ２６７を閉じるときは、ＴＭＰ２６５の上流側に位置するバルブ２６７を閉とした後、バルブ２６６を閉とすることで、ＴＭＰ２６５の動作を安定に維持する。
【００８３】
なお、この工程において、処理容器２０２内を排気しつつ、不活性ガス供給系から処理容器２０２内に不活性ガスとしてのＮ２ガスを供給してもよい。すなわち、ＴＭＰ２６５あるいはＤＰ２７８で処理容器２０２内を排気しつつ、少なくとも第三ガス供給系のバルブ２４５ｄを開けることにより、処理容器２０２内にＮ２ガスを供給してもよい。
【００８４】
また、ウエハ２００を基板載置台２１２の上に載置する際は、基板載置台２１２の内部に埋め込まれたヒータ２１３に電力を供給し、ウエハ２００の表面が所定の温度となるよう制御される。ウエハ２００の温度は、例えば室温以上５００℃以下であり、好ましくは、室温以上であって４００℃以下である。この際、ヒータ２１３の温度は、図示しない温度センサにより検出された温度情報に基づいてヒータ２１３への通電具合を制御することによって調整される。
【００８５】
（成膜工程Ｓ１０４）
次に、薄膜形成工程Ｓ１０４を行う。以下、図５を参照し、成膜工程Ｓ１０４について詳説する。なお、成膜工程Ｓ１０４は、異なる処理ガスを交互に供給する工程を繰り返すサイクリック処理である。
【００８６】
（第一の処理ガス供給工程Ｓ２０２）
ウエハ２００を加熱して所望とする温度に達すると、バルブ２４３ｄを開くと共に、ＴｉＣｌ４ガスの流量が所定の流量となるように、マスフローコントローラ２４３ｃを調整する。なお、ＴｉＣｌ４ガスの供給流量は、例えば１００ｓｃｃｍ以上５０００ｓｃｃｍ以下である。このとき、第三ガス供給系のバルブ２４５ｄを開き、第三ガス供給管２４５ａからＮ２ガスを供給する。また、第一不活性ガス供給系からＮ２ガスを流してもよい。また、この工程に先立ち、第三ガス供給管２４５ａからＮ２ガスの供給を開始していてもよい。
【００８７】
処理容器２０２に供給されたＴｉＣｌ４ガスはウエハ２００上に供給される。ウエハ２００の表面には、ＴｉＣｌ４ガスがウエハ２００の上に接触することによって「第一元素含有層」としてのチタン含有層が形成される。
【００８８】
チタン含有層は、例えば、処理容器２０２内の圧力、ＴｉＣｌ４ガスの流量、サセプタ２１７の温度、処理空間２０１の通過にかかる時間等に応じて、所定の厚さ及び所定の分布で形成される。なお、ウエハ２００上には、予め所定の膜が形成されていてもよい。また、ウエハ２００または所定の膜には予め所定のパターンが形成されていてもよい。
【００８９】
ＴｉＣｌ４ガスの供給を開始してから所定時間経過後、バルブ２４３ｄを閉じ、ＴｉＣｌ４ガスの供給を停止する。上記したＳ２０２の工程では、図７に示すように、バルブ２７５およびバルブ２７７が開とされ、ＡＰＣ２７６によって処理空間２０１の圧力が所定の圧力となるように制御される。Ｓ２０２において、バルブ２７５およびバルブ２７７以外の排気系のバルブは全て閉とされる。
【００９０】
（パージ工程Ｓ２０４）
次いで、第三ガス供給管２４５ａからＮ２ガスを供給し、シャワーヘッド２３０および処理空間２０１のパージを行う。このときも、バルブ２７５およびバルブ２７７は開とされてＡＰＣ２７６によって処理空間２０１の圧力が所定の圧力となるように制御される。一方、バルブ２７５およびバルブ２７７以外の排気系のバルブは全て閉とされる。これにより、第一の処理ガス供給工程Ｓ２０２でウエハ２００に結合できなかったＴｉＣｌ４ガスは、ＤＰ２７８により、排気管２６３を介して処理空間２０１から除去される。
【００９１】
次いで、第三ガス供給管２４５ａからＮ２ガスを供給し、シャワーヘッド２３０のパージを行う。このときの排気系のバルブは、図７において「ＳＨＰ」で示すように、バルブ２７５およびバルブ２７７が閉とされる一方、バルブ２７０が開とされる。他の排気系のバルブは閉のままである。すなわち、シャワーヘッド２３０のパージを行うときは、処理空間２０１とＡＰＣ２７６の間を遮断すると共に、ＡＰＣ２７６と排気管２６４の間を遮断し、ＡＰＣ２７６による圧力制御を停止する一方、バッファ空間２３２とＤＰ２７８との間を連通する。これにより、シャワーヘッド２３０（バッファ空間２３２）内に残留したＴｉＣｌ４ガスは、排気管２６２を介し、ＤＰ２７８によりシャワーヘッド２３０から排気される。なお、このとき、ＡＰＣ２７６の下流側のバルブ２７７は開としてもよい。
【００９２】
シャワーヘッド２３０のパージが終了すると、バルブ２７７およびバルブ２７５を開としてＡＰＣ２７６による圧力制御を再開すると共に、バルブ２７０を閉としてシャワーヘッド２３０と排気管２６４との間を遮断する。他の排気系のバルブは閉のままである。このときも第三ガス供給管２４５ａからのＮ２ガスの供給は継続され、シャワーヘッド２３０および処理空間２０１のパージが継続される。なお、パージ工程Ｓ２０４において、排気管２６２を介したパージの前後に排気管２６３を介したパージを行うようにしたが、排気管２６２を介したパージのみであってもよい。また、排気管２６２を介したパージと排気管２６３を介したパージを同時に行うようにしてもよい。
【００９３】
（第二の処理ガス供給工程Ｓ２０６）
パージ工程Ｓ２０４の後、バルブ２４４ｄを開けてリモートプラズマユニット２４４ｅ、シャワーヘッド２３０を介して、処理空間２０１内にプラズマ状態のアンモニアガスの供給を開始する。
【００９４】
このとき、アンモニアガスの流量が所定の流量となるように、マスフローコントローラ２４４ｃを調整する。なお、アンモニアガスの供給流量は、例えば１００ｓｃｃｍ以上５０００ｓｃｃｍ以下である。なお、アンモニアガスとともに、第二不活性ガス供給系からキャリアガスとしてＮ２ガスを流してもよい。また、この工程においても、第三ガス供給系のバルブ２４５ｄは開とされ、第三ガス供給管２４５ａからＮ２ガスが供給される。
【００９５】
プラズマ状態のアンモニアガスはウエハ２００上に供給される。既に形成されているチタン含有層がアンモニアガスのプラズマによって改質されることにより、ウエハ２００の上には、例えばチタン元素および窒素元素を含有する層が形成される。
【００９６】
改質層は、例えば、処理容器２０３内の圧力、窒素含有ガスの流量、基板載置台２１２の温度、リモートプラズマユニット２４４ｅの電力供給具合等に応じて、所定の厚さ、所定の分布、チタン含有層に対する所定の窒素成分等の侵入深さで形成される。
【００９７】
所定の時間経過後、バルブ２４４ｄを閉じ、窒素ガスの供給を停止する。
【００９８】
Ｓ２０６においても、上記したＳ２０２と同様に、バルブ２７５およびバルブ２７７が開とされ、ＡＰＣ２７６によって処理空間２０１の圧力が所定の圧力となるように制御される。また、バルブ２７５およびバルブ２７７以外の排気系のバルブは全て閉とされる。
【００９９】
（パージ工程Ｓ２０８）
次いで、Ｓ２０４と同様なパージ工程を実行する。各部の動作はＳ２０４で説明した通りであるので、ここでの説明は省略する。
【０１００】
（判定Ｓ２１０）
コントローラ２８０は、第一の処理ガス供給工程Ｓ２０２からパージ工程Ｓ２０８を所定回数（ｎ  ｃｙｃｌｅ）実施したか否かを判定する。
【０１０１】
所定回数実施していないとき（Ｓ２１０でＮｏの場合）、第一の処理ガス供給工程Ｓ２０２、パージ工程Ｓ２０４、第二の処理ガス供給工程Ｓ２０６、パージ工程Ｓ２０８のサイクルを繰り返す。所定回数実施したとき（Ｓ２１０でＹｅｓの場合）、図５に示す処理を終了する。
【０１０２】
図４の説明に戻ると、次いで、基板搬出工程Ｓ１０６を実行する。
【０１０３】
（基板搬出工程Ｓ１０６）
基板搬出工程Ｓ１０６では、基板載置台２１２を下降させ、基板載置台２１２の表面から突出させたリフトピン２０７上にウエハ２００を支持させる。これにより、ウエハ２００は処理位置から搬送位置となる。その後、ゲートバルブ２０５を開き、ウエハ移載機を用いてウエハ２００を処理容器２０２の外へ搬出する。このとき、バルブ２４５ｄを閉じ、第三ガス供給系から処理容器２０２内に不活性ガスを供給することを停止する。
【０１０４】
基板搬出工程Ｓ１０６における排気系の各バルブの動作は、図７に示す通りである。先ずウエハ２００が処理位置から搬送位置まで移動する間は、バルブ２７５とバルブ２７７を閉とし、ＡＰＣ２７６による圧力制御を停止する。一方、バルブ２６６及びバルブ２７７を開とし、搬送空間２０３とＤＰ２７８との間を連通し、搬送空間２０３をＤＰ２７８によって排気する。このとき、その他の排気系のバルブは閉とされる。
【０１０５】
次いで、ウエハ２００が搬送位置まで移動すると、バルブ２６６とバルブ２６７を開とし、ＴＭＰ２６５（およびＤＰ２７８）によって搬送空間２０３の雰囲気を排気することにより、処理容器２０２を高真空（超高真空）状態（例えば１０−5Ｐａ以下）に維持し、同様に高真空（超高真空）状態（例えば１０−6Ｐａ以下）に維持されている移載室との圧力差を低減する。この状態でゲートバルブ２０５を開き、ウエハ２００を処理容器２０２から移載室へと搬出する。
【０１０６】
（処理回数判定工程Ｓ１０８）
ウエハ２００を搬出後、薄膜形成工程が所定の回数に到達したか否かを判定する。所定の回数に到達したと判断されたら、メンテナンス工程Ｓ１１０に移行する。所定の回数に到達していないと判断されたら、次に待機しているウエハ２００の処理を開始するため、基板搬入・載置工程Ｓ１０２に移行する。
【０１０７】
（メンテナンス工程１１０）
次にメンテナンス工程を行う。以下にメンテナンス工程の詳細を、図６を用いて説明する。
【０１０８】
（クリーニング工程Ｓ３０２）
処理回数判定工程Ｓ１０８で薄膜形成工程が所定の回数に到達したと判断したら、メンテナンス工程を行う。メンテナンス工程では、装置を分解し、部品ごとクリーニング液でクリーニング処理を行っている。クリーニング液は、例えばフッ素含有クリーニング液、純水、エタノール等のアルコールが用いられる。フッ素含有クリーニング液は石英部品等に有用である。また、金属系部品の場合、純水やアルコール等、金属を腐食させないようなクリーニング液を用いる。
【０１０９】
処理回数判定工程Ｓ１０８で薄膜形成工程が所定の回数に到達したと判断したら、各バルブを閉じてガスの供給を完全に停止すると共に、ＤＰ２７８を除くポンプの動作を停止する。その後、装置を分解する。
【０１１０】
本実施形態においては、まず第一分散機構２４１を共通ガス供給管２４２及び蓋２３１から取り外す。次に、ガスガイド２３５と共に、蓋２３１を絶縁ブロック２３３から取り外す。更に、分散板２３４を上昇させて取り外す。
【０１１１】
取り外された蓋２３１、絶縁ブロック２３３、分散板２３４それぞれは、クリーニング液に浸漬等され、クリーニング対象物が除去される。
【０１１２】
（ベーキング工程Ｓ３０４）
クリーニング対象物が除去されたら、Ａｉｒ又はＮ２のブロー等で目視可能なクリーニング液を吹き飛ばし、更に本装置とは別のベーキング処理用ヒータを用いて各部品をベーキング処理し、クリーニング液をある程度の量蒸発させる。本実施例では、ダウンタイムをより短くするために、通常のベーキング処理よりも短時間とする。
【０１１３】
（組み立て/残留クリーニング液除去工程Ｓ３０６）
ベーキング処理においてクリーニング液がある程度除去されたら、分散板２３４、絶縁部材２３３、蓋２３１の順に上方から嵌め込む組み立て作業を行う。
【０１１４】
本実施例においては、ダウンタイムの短縮を図るため、ベーキング処理時間を短くしているため、各部品にクリーニング液が残留する可能性が高い。従って、組み立て後のシャワーヘッド２３０の中でも例えば空隙２３２ｂや隙間α等に残留クリーニング液が蓄積されることが考えられる。
【０１１５】
残留クリーニング液が蓄積された状態で成膜工程、例えば酸素成分を含有させない膜を形成する場合、次のような問題が考えられる。第一の問題は、第一の処理ガス供給工程Ｓ２０２において、酸素やフッ素等、処理ガスと異なる成分を含む残留クリーニング液がシャワーヘッド２３１内でチタン含有ガスと混合され、それが金属含有層に付着し、金属含有層の酸化を促進させてしまうことである。混合された残留クリーニング液の量は少ないため、基板表面においては酸化された箇所と酸化されない箇所が混在した状態（まだら状態）となり、歩留まりの低下につながる。
【０１１６】
他の問題は、第一の処理ガス供給工程Ｓ２０２で酸化された金属含有層を含めた膜は意図しない抵抗値となる可能性があり、その結果、形成される膜そのものの抵抗値が所望の範囲から外れる可能性があることである。
【０１１７】
更に他の問題は、制御していない量の水素または酸素が金属含有層に付着するため、酸素成分が付着した部分と付着しない部分とで膜の成分の分布や膜密度が異なってしまい、面内の膜特性の均一性が低下してしまうことである。
【０１１８】
更に他の問題は、成膜工程を実施するごとに徐々に残留クリーニング液が除去されるため、組み立て直後に処理された基板と、数枚処理した後に処理した基板では、酸素成分の付着量が異なってしまう。従って、一ロットあたりで処理する基板間で膜特性が異なってしまう。
【０１１９】
一方、装置構成においては、シャワーヘッド内の残留成分をどの排気系から排気するのかが問題となる。処理空間または搬送空間に接続された排気管から排気する場合に分散孔２３４ａから排気することになるが、分散孔２３４ａの排気コンダクタンスが小さいため、排気するまでに非常に時間がかかってしまう。
【０１２０】
そこで、本実施形態においては、シャワーヘッドに接続された排気系から残留クリーニング液を除去する。更に、シャワーヘッド中の残留クリーニング液を除去するための残留クリーニング液捕獲器をシャワーヘッド排気系に設けている。
【０１２１】
上記のように残留クリーニング液を除去するために、本工程では、具体的に次の動作を行っている。
処理空間にウエハが載置されていない状態で、バルブ２６７、バルブ２６９、バルブ２７０、バルブ２７４、バルブ２７５を閉とし、処理室を大気開放する。次にバルブ２７４を開として、ＤＰ２７８により所定圧力まで真空引きを行う。真空引き完了後、ターボ分子ポンプ２７３を起動する。ターボ分子ポンプが定常回転運転となったら、クライオトラップ２７２を起動し、稼働し続ける。後述する方法によってクライオトラップ２７２が所定の温度（絶対温度２００Ｋ（ケルビン）程度）となるまで作動させる。
【０１２２】
クライオトラップ２７２を作動させるまでの立ち上げ作業と平行して、シャワーヘッド等を組み立てる。シャワーヘッドを含めた処理室の組立が完了していることを確認したら、バルブ２７０を開、バルブ２７４を閉として、ＤＰ２７８により処理室を所定圧力まで真空引きする。処理室が所定圧力に達したら、バルブ２７０を閉とすると共に、バルブ２７１を開とする。
【０１２３】
ここでクライオトラップ２７２の冷却方法について説明する。クライオトラップ２７２は専用コンプレッサーを有する。冷却する際は、その専用コンプレッサーにヘリウム（Ｈｅ）ガスを供給し圧縮させ、圧縮したＨｅガスを急速に排気する。このようにすると、Ｈｅガスの除熱効果作用でクライオパネル（冷却パネル）が冷却される。この動作を高速で繰り返すことにより、絶対温度２００Ｋ程度迄冷却される。クライオトラップの冷却機で排気された熱を持ったＨｅガスは専用コンプレッサーに戻り、専用コンプレッサー内で循環するクーラントオイルで除熱の上、再度圧縮されクライオトラップへ供給される。
【０１２４】
ターボ分子ポンプ２７３によって吸引された雰囲気内の残留クリーニング液等は、前述のように冷却されたクライオパネル表面に吸着される。
【０１２５】
なお、ここでは、捕獲部としてクライオトラップ２７２を用いたが、より高速排気をおこなう必要がある場合や、処理室内をより高真空にする必要がある場合等は、クライオトラップとターボ分子ポンプの組み合わせに替わって、クライオポンプを用いても良い。
【０１２６】
ただし、クライオポンプは次のような事情があるため、ダウンタイムが長くなるという問題がある。第一に、クライオポンプはクライオトラップよりも更に低い極低温帯まで冷却する性質を有する。このようにすることで凝縮範囲を広げて捕獲可能な成分を拡張している。ただし、冷却までに時間がかかるという問題がある。なお、極低温とは、例えば１５Ｋ以下を言う。更に、クライオポンプは溜め込み式ポンプを用いた冷却方式であるため、窒素（Ｎ２）ガスをポンプ内に供給し、クライオポンプ内の温度を急速に常温に戻すようにして再生処理を行う必要がある。従って、クライオトラップよりもメンテナンス作業が長いという問題がある。更には、残留した窒素成分が処理室中に逆流する恐れがある。
【０１２７】
一方、クライオトラップは、捕獲可能な分子がクライオポンプよりも制限されるものの、極低温まで冷却する必要がない。そのため、クライオポンプよりも短い時間で所望の温度に冷却することができる。また、再生処理では、上流側のバルブ閉鎖後にクライオトラップを停止し、常温に戻すと共に、ターボ分子ポンプの排気することで再生させる。更に、窒素ガスを供給することが無いので、窒素成分の残留を考慮する必要が無い。
【０１２８】
従って、ダウンタイムの短縮を優先する場合や窒素成分の影響が懸念される場合は、クライオトラップとターボ分子ポンプの組み合わせを使用する。
【０１２９】
また、本実施形態においては、二つのターボ分子ポンプ（ターボ分子ポンプ２６５、ターボ分子ポンプ２７３）を用いて説明したが、それに限るものではなく、例えばターボ分子ポンプを共用としても良い。
【０１３０】
尚、本工程では、装置組み立て後に残留成分捕獲工程を実施ていたが、それに限るものではなく、例えば残留成分の濃度等を検出し、その濃度が閾値以上になったら残留成分捕獲工程を実施しても良い。この場合、より効率の良いダウンタイムの制御が可能となる。
【０１３１】
更には、本実施形態においては、第一元素含有ガスとしてＴｉＣｌ４を例にして説明したが、それに限るものでなく、例えばＺｒやＨｆ等の金属元素含有材料等、酸素成分が悪影響を及ぼすような材料であればよい。
【０１３２】
以上、本発明の種々の典型的な実施の形態として成膜技術について説明してきたが、本発明はそれらの実施の形態に限定されない。例えば、上記で例示した薄膜以外の成膜処理や、拡散処理、窒化処理、リソグラフィ処理等の他の基板処理を行う場合にも適用できる。また、本発明は、アニール処置装置の他、薄膜形成装置、エッチング装置、窒化処理装置、塗布装置、加熱装置等の他の基板処理装置にも適用できる。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加、削除、置換をすることも可能である。
【０１３３】
（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。
【０１３４】
〔付記１〕
ガスを分散させるシャワーヘッドと、
前記シャワーヘッドの下流に設けられ、処理ガスによって基板を処理する処理空間を有する処理容器と、
前記シャワーヘッドに接続されたガス供給部と、
前記シャワーヘッドに接続されたシャワーヘッドガス排気部と、
前記シャワーヘッド内の前記処理ガスと異なる成分を捕獲する捕獲部と
を有する基板処理装置。
【０１３５】
〔付記２〕
前記捕獲部は、前記シャワーヘッドガス排気部に設けられる付記１記載の基板処理装置。
【０１３６】
〔付記３〕
前記シャワーヘッドガス排気部は、シャワーヘッド排気用第一バルブが設けられた第一の排気管と、前記シャワーヘッド排気用第一バルブの上流に接続され、シャワーヘッド排気用第二バルブと前記捕獲部とが上流から順に設けられた第二の排気管と
を有する付記１または２に記載の基板処理装置。
【０１３７】
〔付記４〕
前記処理空間には、処理空間排気用第一バルブが設けられた第三の排気管を有する処理空間排気部が接続される付記１から３の内、いずれか一つに記載の基板処理装置。
【０１３８】
〔付記５〕
前記シャワーヘッドは、ガスガイドが設けられた蓋と、供給されたガスを分散する分散部とを有する付記１から４の内、いずれか一つに記載の基板処理装置。
【０１３９】
〔付記６〕
前記第二の排気管には、前記捕獲部の下流に第一の真空ポンプが設けられる付記３に記載の基板処理装置。
【０１４０】
〔付記７〕
前記第一の排気管と前記第二の排気管の下流には、排気用共通排気管が接続され、前記排気用共通排気管には前記第一の真空ポンプよりも高い圧力範囲で排気可能な第二真空ポンプが接続される付記３から６の内、いずれか一つに記載の基板処理装置。
【０１４１】
〔付記８〕
前記ガス供給部は、原料ガスを供給する原料ガス供給系と、前記原料ガスと反応する反応ガスを供給する反応ガス供給系と、不活性ガスを供給する不活性ガス供給系とを有する付記１から７の内、いずれか一つに記載の基板処理装置。
【０１４２】
〔付記９〕
更に、各構成を制御する制御部とを有し、
前記制御部は、前記処理空間に基板がある状態で、前記原料ガスを供給しつつ前記処理空間用排気部から雰囲気を排気する原料ガス供給工程と、前記反応ガスを供給しつつ前記処理空間用排気部から雰囲気を排気する反応ガス供給工程と、前記原料ガス供給工程と前記反応ガス供給工程の間に、前記シャワーヘッド排気用第一バルブを開とし、前記シャワーヘッド排気用第二バルブを閉とした状態で前記シャワーヘッドの雰囲気を排気するシャワーヘッド排気工程とを有する成膜工程を行うよう制御し、
更に前記処理空間に基板が無い状態で、前記シャワーヘッド排気用第一バルブを閉とし、前記シャワーヘッド排気用第二バルブを開として前記処理ガスと異なる成分を捕獲する捕獲工程を行うよう制御する
付記３に記載の基板処理装置。
【０１４３】
〔付記１０〕
前記制御部は、前記捕獲工程の間、前記捕獲部を稼働するよう制御する付記９記載の基板処理装置。
【０１４４】
〔付記１１〕
シャワーヘッドで分散させたガスを処理空間に供給して基板を処理する半導体装置の製造方法であって、
前記シャワーヘッドで分散させた処理ガスを処理空間に供給して前記基板を処理する工程と、
前記基板を処理空間から搬出する工程と、
前記シャワーヘッド内の前記処理ガスと異なる成分を捕獲する工程と
を有する半導体装置の製造方法。
【０１４５】
〔付記１２〕
シャワーヘッドで分散させたガスを処理空間に供給して基板を処理する半導体装置の製造方法であって、
前記シャワーヘッドで分散させた処理ガスを処理空間に供給して前記基板を処理する工程と、
前記基板を処理空間から搬出する工程と、
前記シャワーヘッド内の前記処理ガスと異なる成分を捕獲する工程と
を実行させるプログラム。
【０１４６】
〔付記１３〕
シャワーヘッドで分散させたガスを処理空間に供給して基板を処理する半導体装置の製造方法であって、
前記シャワーヘッドで分散させた処理ガスを処理空間に供給して前記基板を処理する工程と、
前記基板を処理空間から搬出する工程と、
前記シャワーヘッド内の前記処理ガスと異なる成分を捕獲する工程と
を実行させるプログラムが格納されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【０１４７】
〔付記１４〕
処理空間の上流側のシャワーヘッドで分散させたガスを前記処理空間に供給して基板を処理する半導体装置の製造方法であって、
基板を前記処理空間内に搬入する工程と、
前記シャワーヘッドからガスを供給しつつ、前記シャワーヘッドに接続された第一の排気管に設けられたシャワーヘッド排気用第一バルブを開とすると共に第二の排気管に設けられた前記シャワーヘッド排気用第二バルブを閉として前記処理空間の雰囲気を排気し、前記基板上に成膜処理する成膜工程と、
前記基板を処理空間から搬出する工程と、
前記シャワーヘッド排気用第一バルブを閉とした状態で、前記シャワーヘッド第二排気バルブを開としつつ、前記第二排気バルブの下流に設けられた捕獲部を稼働する工程と、
を有する半導体装置の製造方法。
【０１４８】
〔付記１５〕
処理空間の上流側のシャワーヘッドで分散させたガスを前記処理空間に供給して基板を処理する半導体装置の製造方法であって、
基板を処理空間内に搬入する工程と、
前記シャワーヘッドを介してガスを供給して前記基板上に成膜処理する成膜工程と、
前記基板を処理空間から搬出する工程と、
前記処理空間に基板が無い状態で、前記シャワーヘッド排気部に設けられた捕獲部を稼働する工程と
を実行させるプログラム。
【０１４９】
〔付記１６〕
処理空間の上流側のシャワーヘッドで分散させたガスを前記処理空間に供給して基板を処理する半導体装置の製造方法であって、
基板を処理空間内に搬入する工程と、
前記シャワーヘッドを介してガスを供給して前記基板上に成膜処理する成膜工程と、
前記基板を処理空間から搬出する工程と、
前記処理空間に基板が無い状態で、前記シャワーヘッド排気部に設けられた捕獲部を稼働する工程と
を実行させるプログラムが格納されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【０１５０】
〔付記１７〕
処理空間の上流側のシャワーヘッドで分散させたガスを処理空間に供給して基板を処理する半導体装置の製造方法であって、
前記シャワーヘッドで分散させたガスを処理空間に供給して前記基板を処理する基板処理工程と、
前記基板を処理空間から搬出する工程と、
前記基板処理装置を分解してクリーニング薬液にてクリーニングするクリーニング工程と、
前記基板処理装置を組み立てた後に前記シャワーヘッドに残留したクリーニング薬液の残留成分を捕獲する工程と
を有する半導体装置の製造方法。
【符号の説明】
【０１５１】
１００・・・基板処理装置
２００・・・ウエハ（基板）
２０１・・・処理空間
２０２・・・反応容器
２０３・・・搬送空間
２３２・・・バッファ空間
２６１、２６２、２６３、２６４・・・排気管
２６１ａ、２６２ｂ・・・バイパス管
２６５、２７３・・・ＴＭＰ（ターボ分子ポンプ）
２７２・・・ＤＰ（ドライポンプ）
２６１ｂ、２６６、２６７、２６８、２７０、２７１、２９２・・・バルブ
【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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