(57)【要約】【課題】バッファ空間を用いた枚葉装置においても、バッファ空間の副生成物発生を抑制する。【解決手段】上記課題を解決するために、  処理室に基板を搬入する工程と、前記処理室内に載置された基板に、シャワーヘッドのバッファ室を介して第一元素含有ガスを供給する第一元素含有ガス供給工程と、前記基板に、前記バッファ室を介して第二元素含有ガスを供給する第二元素含有ガス供給工程と、前記第一元素含有工程と第二元素含有工程の間に行われる排気工程とを有し、前記排気工程は、前記バッファ室内の雰囲気を排気するバッファ室排気工程と、前記バッファ室排気工程の後に前記処理室内の雰囲気を排気する処理室排気工程とを備える半導体装置の製造方法を提供する。  【選択図】図１
2015070177.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理室に基板を搬入する工程と、
前記処理室内に載置された基板に、シャワーヘッドのバッファ室を介して第一元素含有ガスを供給する第一元素含有ガス供給工程と、
前記基板に、前記バッファ室を介して第二元素含有ガスを供給する第二元素含有ガス供給工程と、
前記第一元素含有工程と第二元素含有工程の間に行われる排気工程とを有し、
前記排気工程は、前記バッファ室内の雰囲気を排気するバッファ室排気工程と、前記バッファ室排気工程の後に前記処理室内の雰囲気を排気する処理室排気工程とを備える
半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記バッファ室排気工程は、前記バッファ室から雰囲気を排気する第一排気工程と、前記第一排気工程の後、前記バッファ室に不活性ガスを供給するパージ工程とを有する請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記パージガス供給工程の後、前記バッファ室の雰囲気を排気する第二排気工程を有する請求項２記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記バッファ室排気工程では、前記第一排気工程、前記パージガス供給工程、前記第二排気工程の組み合わせを繰り返す請求項３記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記バッファ室排気工程では、前記第一排気工程の後、前記パージガス供給工程と前記第二排気工程を繰り返す請求項３記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記第一排気工程におけるバッファ空間の圧力は、前記パージガス供給工程におけるバッファ空間の圧力よりも低くなるよう制御される請求項２から５のうち、いずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記第二排気工程におけるバッファ空間の圧力は、前記パージガス供給工程におけるバッファ空間の圧力よりも低くなるよう制御される請求項２から６のうち、いずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記バッファ室排気工程では前記バッファ室の雰囲気を排気する第一の排気系のコンダクタンスを前記処理室の雰囲気を排気する第二の排気系のコンダクタンスよりも大きくし、前記処理室排気工程では、前記処理室の雰囲気を排気する第二の排気系のコンダクタンスを前記バッファ室の雰囲気を排気する第一の排気系のコンダクタンスよりも大きくする
請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記バッファ室排気工程では前記バッファ室の雰囲気を排気する第一の排気系のバルブを開とし、前記処理室排気工程では前記第一の排気系のバルブの開度を前記バッファ室排気工程よりも絞るよう制御する請求項１または２記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
基板を処理する処理室と、
バッファ室を有するシャワーヘッドと、
前記バッファ室内の雰囲気を排気する第一の排気系と、
前記バッファ室を介して前記基板に第一元素含有ガスを供給する第一元素含有ガス供給系と、
前記バッファ室を介して前記基板に第二元素含有ガスを供給する第二元素含有ガス供給系と、
前記処理室の雰囲気を排気する第二の排気系と、
処理室に基板を搬入する工程と、
前記処理室内に載置された基板に、シャワーヘッドのバッファ室を介して第一元素含有ガスを供給する第一元素含有ガス供給工程と、
前記基板に、前記バッファ室を介して第二元素含有ガスを供給する第二元素含有ガス供給工程と、
前記第一元素含有工程と第二元素含有工程の間に行われる排気工程とを有し、
前記排気工程は、前記第一の排気系が前記バッファ室内の雰囲気を排気するバッファ室排気工程と、前記バッファ室排気工程の後に前記第二の排気系が前記処理室内の雰囲気を排気する処理室排気工程と
を行うように制御する制御部と
を有する基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板処理装置及び半導体装置の製造方法に関する。
【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。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【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】
この高いアスペクト比の溝を処理するために、ガスを加熱して処理することや、ガスをプラズマ状態として処理することが試みられたが、良好なステップカバレッジを有する膜を形成することは困難であった。
【０００６】
上記膜を形成する方法として、少なくとも二種類の処理ガスを反応させ膜を形成するＣＶＤ法やＡＬＤ法がある。
【０００７】
半導体デバイスの特性を均一とする必要があることから、薄膜を形成する際、基板面内に対してガスを均一に供給する必要がある。それを実現するために、基板の処理面から均一にガスを供給することが可能な枚葉装置が開発されている。この枚葉装置では、ガスをより均一に供給するために、例えば基板上にバッファ室を有するシャワーヘッドを設けている。
【０００８】
この枚葉装置を用いて膜を形成する際、少なくとも二種類の膜を使用しており、その膜を基板上方、もしくは基板表面で反応させることで膜を形成している。ところが、ここではバッファ室を介してガスを供給するため、バッファ室内でガスが反応し、バッファ室内に副生成物が発生してしまうことが考えられる。発生した副生成物は、基板の特性に悪影響を及ぼすことがあった。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
そこで、本発明の目的は、バッファ空間を用いた枚葉装置においても、バッファ空間の副生成物発生の抑制を実現可能な基板処理装置及び半導体装置の製造方法を提供するものである。
【００１０】
本発明の一態様によれば、
処理室に基板を搬入する工程と、
前記処理室内に載置された基板に、シャワーヘッドのバッファ室を介して第一元素含有ガスを供給する第一元素含有ガス供給工程と、
前記基板に、前記バッファ室を介して第二元素含有ガスを供給する第二元素含有ガス供給工程と、
前記第一元素含有工程と第二元素含有工程の間に行われる排気工程とを有し、
前記排気工程は、前記バッファ室内の雰囲気を排気するバッファ室排気工程と、前記バッファ室排気工程の後に前記処理室内の雰囲気を排気する処理室排気工程とを備える
半導体装置の製造方法が提供される。
【００１１】
さらに、本発明の他の態様によれば、
基板を処理する処理室と、
バッファ室を有するシャワーヘッドと、
前記バッファ室内の雰囲気を排気する第一の排気系と、
前記バッファ室を介して前記基板に第一元素含有ガスを供給する第一元素含有ガス供給系と、
前記バッファ室を介して前記基板に第二元素含有ガスを供給する第二元素含有ガス供給系と、
前記処理室の雰囲気を排気する第二の排気系と、
処理室に基板を搬入する工程と、
前記処理室内に載置された基板に、シャワーヘッドのバッファ室を介して第一元素含有ガスを供給する第一元素含有ガス供給工程と、
前記基板に、前記バッファ室を介して第二元素含有ガスを供給する第二元素含有ガス供給工程と、
前記第一元素含有工程と第二元素含有工程の間に行われる排気工程とを有し、
前記排気工程は、前記第一の排気系が前記バッファ室内の雰囲気を排気するバッファ室排気工程と、前記バッファ室排気工程の後に前記第二の排気系が前記処理室内の雰囲気を排気する処理室排気工程と
を行うように制御する制御部と
を有する基板処理装置が提供される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、バッファ空間を用いた枚葉装置においても、バッファ空間の副生成物発生の抑制を実現可能な基板処理装置及び半導体装置の製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係る基板処理装置の断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係るよどみ構造２３２ａの説明図である。
【図３】本発明の第一の実施形態に係る基板処理工程を示すフロー図である。
【図４】本発明の第一の実施形態に係る成膜工程を示すフロー図である。
【図５】本発明の第一の実施形態に係るシャワーヘッド雰囲気排気工程を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
＜本発明の第一の実施形態＞
（１）基板処理装置の構成
本発明の第１実施形態に係る基板処理装置について、図１から図３を用いて以下に説明する。図１は、本実施形態に係る基板処理装置の断面図である。
【００１５】
以下、本発明の一実施形態を図面に即して説明する。
【００１６】
（１）基板処理装置の構成
まず、本発明の一実施形態に係る基板処理装置について説明する。
【００１７】
本実施形態に係る処理装置１００について説明する。基板処理装置１００は、薄膜を形成する装置であり、図１に示されているように、枚葉式基板処理装置として構成されている。
【００１８】
図１に示すとおり、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の側壁や底壁は、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。
【００１９】
処理容器２０２は、上部容器２０２ａと下部容器２０２ｂ、天井部であるシャワーヘッド２３０で構成される。上部容器２０２ａと下部容器２０２ｂの間には仕切り板２０４が設けられる。
【００２０】
上部処理容器２０２ａ及びシャワーヘッド２３０の下端に囲まれた空間であって、仕切り板２０４よりも上方の空間を処理空間と呼び、下部容器２０２ｂに囲まれた空間であって、仕切り板よりも下方の空間を搬送空間と呼ぶ。上部処理容器２０２ａ及びシャワーヘッド２３０の下端で構成され、処理空間を囲む構成を処理室２０１と呼ぶ。更には、搬送空間を囲む構成を処理室内搬送室２０３と呼ぶ。各構造の間には、処理容器２０２内を機密にするためのＯリング２０８が設けられている。
【００２１】
下部容器２０２ｂ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２０３を介して図示しない搬送室との間を移動する。下部容器２０２ｂ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２０２ｂは接地されている。
【００２２】
処理室２０１内には、ウエハ２００を支持する基板支持部２１０が位置するよう構成される。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。
【００２３】
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及び支持台２１２を昇降させることにより、基板載置面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。
【００２４】
基板載置台２１２は、ウエハ２００の搬送時には、基板載置面２１１が基板搬入出口２０６の位置（ウエハ搬送位置）となるよう基板支持台まで下降し、ウエハ２００の処理時には図１で示されるように、ウエハ２００が処理室２０１内の処理位置（ウエハ処理位置）まで上昇する。
【００２５】
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の上端部が基板載置面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は基板載置面２１１の上面から埋没して、基板載置面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。
【００２６】
（ガス導入口）
処理室２０１の上部に設けられる後述のシャワーヘッド２３０の上面（天井壁）には、処理室２０１内に各種ガスを供給するためのガス導入口２４１が設けられている。ガス導入口２４１に接続されるガス供給系の構成については後述する。
【００２７】
（シャワーヘッド）
ガス導入口２４１と処理室２０１との間には、処理室２０１に連通する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。ガス導入口２４１はシャワーヘッド２３０の蓋２３１に接続されている。ガス導入口２４１から導入されるガスは蓋２３１に設けられた孔２３１ａを介してシャワーヘッド２３０のバッファ室２３２に供給される。バッファ室２３２は、蓋２３１と後述する分散板２３４で形成される。
【００２８】
シャワーヘッドの蓋２３１は導電性のある金属で形成され、バッファ室２３２内、又は処理室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２０２ａとの間には絶縁ブロック２３３が設けられ、蓋２３１と上部容器２０２ａの間を絶縁している。
【００２９】
シャワーヘッド２３０は、バッファ空間と処理室２０１の処理空間との間に、ガス導入口２４１から導入されるガスを分散させるための分散板２３４を備えている。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、基板載置面２１１と対向するように配置されている。分散板は、貫通孔２３４ａが設けられた凸状部と、凸状部の周囲に設けられたフランジ部を有し、フランジ部は絶縁ブロック２３３に支持されている。
【００３０】
バッファ室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、孔２３１ａ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の下端の水平方向の径は貫通孔２３４ａ群の最外周よりも更に外周に形成される。
【００３１】
バッファ室２３２の上方には、シャワーヘッド用排気孔２３１ｂを介して、排気管２３６ａが接続されている。排気管２３６ａには、排気のオン/オフを切り替えるバルブ２３６ｂ、排気バッファ室２３２内を所定の圧力に制御するＡＰＣ（Ａｕｔｏ
Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）等の圧力調整器２３６ｃ、真空ポンプ２３６ｄが順に直列に接続されている。
【００３２】
排気孔２３１ｂは、ガスガイド２３５の上方にあるため、後述するシャワーヘッド排気工程では次のようにガスが流れるよう構成されている。孔２３１ａから供給された不活性ガスはガスガイド２３５によって分散され、バッファ室２３２の空間中央及び下方に流れる。その後ガスガイド２３５の端部で折り返して、排気孔２３１ｂから排気される。
尚、少なくとも排気管２３６ａ、バルブ２３６ｂ、圧力調整器２３６ｃで第一の排気系２３６が構成される。
【００３３】
（供給系）
シャワーヘッド２３０の蓋２３１に接続されたガス導入孔２４１には、共通ガス供給管２４２が接続されている。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を介して接続される。
【００３４】
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を含む打算ガス供給系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、処理室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。
【００３５】
（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。
【００３６】
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、シャワーヘッド２３０（バッファ室２３２）を介して処理室２０１に供給される。
【００３７】
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、例えばシリコン（Ｓｉ）である。すなわち、第一元素含有ガスは、例えばシリコン含有ガスである。シリコン含有ガスとしては、例えばＳｉＨ２（ＮＨ（Ｃ４Ｈ９））２（ビス  ターシャル  ブチル  アミノ  シラン、略称：ＢＴＢＡＳ）ガスを用いることができる。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２３２ｂ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。
【００３８】
なお、シリコン含有ガスとしては、ＢＴＢＡＳの他に、例えば有機シリコン材料であるヘキサメチルジシラザン（Ｃ６Ｈ１９ＮＳｉ２、略称：ＨＭＤＳ）やトリシリルアミン（（ＳｉＨ３）３Ｎ、略称：ＴＳＡ）等を用いることができる。これらのガスは、プリカーサーとして働く。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
第一不活性ガス供給管２４６ａからは、不活性ガスが、マスフローコントローラ２４６ｃ、バルブ２４６ｄ、第一ガス供給管２４３ａを介して、シャワーヘッド２３０（バッファ室２３２）、処理室２０１内に供給される。不活性ガスは、後述する薄膜形成工程（Ｓ１０４）ではキャリアガス或いは希釈ガスとして作用する。
【００４２】
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（シリコン含有ガス供給系ともいう）が構成される。
【００４３】
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２３４ｂ、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。
【００４４】
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に含めて考えてもよい。
【００４５】
（第二ガス供給系）
第二ガス供給管２４４ａの下流には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。
【００４６】
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、シャワーヘッド２３０（バッファ室２３２）を介して、処理室２０１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。
【００４７】
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。
【００４８】
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、酸素（Ｏ）、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、例えば酸素含有ガスであるとする。具体的には、酸素含有ガスとしては、酸素（Ｏ２）ガスが用いられる。
【００４９】
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（酸素含有ガス供給系ともいう）が構成される。
【００５０】
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。
【００５１】
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（バッファ室２３２）、処理室２０１内に供給される。不活性ガスは、後述する薄膜形成工程（Ｓ１０４）ではキャリアガス或いは希釈ガスとして作用する。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
（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。
【００５５】
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２４５を介してシャワーヘッド２３０、処理室２０１に供給される。
【００５６】
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。
【００５７】
第三ガス供給管２４５ａには、上流方向から順に、不活性ガス供給源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のバルブ２４５ｄよりも下流側には、クリーニングガス供給管２４８ａの下流端が接続されている。クリーニングガス供給管２４８ａには、上流方向から順に、クリーニングガス供給源２４８ｂ、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。
【００５９】
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。
【００６０】
また、主に、クリーニングガス供給管２４８ａ、マスフローコントローラ２４８ｃ及びバルブ２４８ｄによりクリーニングガス供給系が構成される。なお、クリーニングガス源２４８ｂ、第三ガス供給管２４５ａを、クリーニングガス供給系に含めて考えてもよい。
【００６１】
更には、第三ガス供給源２４５ｂ、クリーニングガス供給系を、第三ガス供給系２４５に含めて考えてもよい。
【００６２】
第三ガス供給管２４５ａからは、基板処理工程では不活性ガスが、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（バッファ室２３２）、処理室２０１内に供給される。また、クリーニング工程では、クリーニングガスが、マスフローコントローラ２４８ｃ、バルブ２４８ｄ、共通ガス供給管２４２を介して、シャワーヘッド２３０（バッファ室２３２）、処理室２０１内に供給される。
【００６３】
不活性ガス供給源２４５ｂから供給される不活性ガスは、後述する薄膜形成工程（Ｓ１０４）では、処理室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。また、クリーニング工程では、クリーニングガスのキャリアガス或いは希釈ガスとして作用しても良い。
【００６４】
クリーニングガス供給源２４８ｂから供給されるクリーニングガスは、クリーニング工程ではシャワーヘッド２３０や処理室２０２に付着した副生成物等を除去するクリーニングガスとして作用する。
【００６５】
ここで、クリーニングガスは、例えば三フッ化窒素（ＮＦ３）ガスである。なお、クリーニングガスとして、例えば、フッ化水素（ＨＦ）ガス、三フッ化塩素ガス（ＣｌＦ３）ガス、フッ素（Ｆ２）ガス等を用いても良く、またこれらを組合せて用いても良い。
【００６６】
（第二の排気系）
処理室２０１（上部容器２０２ａ）の内壁側面には、処理室２０１の雰囲気を排気する排気口２２１が設けられている。排気口２２１には排気管２２２が接続されており、排気管２２２には、処理室２０１内を所定の圧力に制御するＡＰＣ（Ａｕｔｏ
Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）等の圧力調整器２２３、真空ポンプ２２４が順に直列に接続されている。主に、排気口２２１、排気管２２２、圧力調整器２２３、真空ポンプ２２４により第二の排気系（排気ライン）２２０が構成される。
【００６７】
（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、処理室２０１にプラズマが生成される。
【００６８】
（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２６０を有している。コントローラ２６０は、演算部２６１及び記憶部２６２を少なくとも有する。コントローラ２６０は、上位コントローラや使用者の指示に応じて記憶部から基板処理装置のプログラムや制御レシピを呼び出し、その内容に応じて各構成を制御する。
【００６９】
（２）基板処理工程
【００７０】
次に、基板処理装置１００としての基板処理装置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、図３、図４、図５を参照しながら説明する。図３、図４、図５は、本発明の実施形態にかかる成膜工程のフロー図である。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２６０により制御される。
【００７１】
図３、図４、図５を用い、基板処理工程の概略について説明する。図３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４は、図５の成膜工程の詳細を説明するフローである。
【００７２】
ここでは、第一元素含有ガスとしてＢＴＢＡＳガスを用い、第二元素含有ガスとして酸素（Ｏ２）ガスを用い、ウエハ２００上に薄膜としてシリコン酸化膜を形成する例について説明する。また、例えば、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。
【００７３】
（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を開き、図示しないウエハ移載機を用いて、処理室内にウエハ２００（処理基板）を搬入し、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。
【００７４】
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に設けられた基板載置面２１１上にウエハ２００を載置する。
【００７５】
なお、ウエハ２００を処理容器２０２内に搬入する際には、排気系により処理容器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ガスを供給することが好ましい。すなわち、真空ポンプ２２４を作動させＡＰＣバルブ２２３を開けることにより処理容器２０２内を排気した状態で、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ガスを供給することが好ましい。これにより、処理容器２０２内へのパーティクルの侵入や、ウエハ２００上へのパーティクルの付着を抑制することが可能となる。また、真空ポンプ２２４は、少なくとも基板搬入・載置工程（Ｓ１０２）から後述する基板搬出工程（Ｓ１０６）が終了するまでの間は、常に作動させた状態とする。
【００７６】
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。
【００７７】
（成膜工程Ｓ１０４）
次に、薄膜形成工程Ｓ１０４を行う。薄膜形成工程Ｓ１０４の基本的な流れについて説明し、本実施形態の特徴部分については詳細を後述する。
【００７８】
薄膜形成工程Ｓ１０４では、シャワーヘッド２３０のバッファ室２３２を介して、処理室２０１内にＢＴＢＡＳガスを供給する。ＢＴＢＡＳガスを供給し、所定の時間経過後、ＢＴＢＡＳガスの供給を停止し、パージガスにより、バッファ室２３２、処理室２０１からＢＴＢＡＳガスを排出する。
【００７９】
ＢＴＢＡＳガスを排出後、バッファ室２３２を介して、処理室２０１内にプラズマ状態の酸素ガスを供給する。酸素ガスは、ウエハ２００上に形成されたシリコン含有膜と反応し、シリコン酸化膜を形成する。所定の時間経過後、酸素ガスの供給を停止し、パージガスによりシャワーヘッド２３０、処理室２０１から酸素ガスを排出する。
【００８０】
成膜工程１０４では、以上を繰り返すことで、所望の膜厚のシリコン酸化膜を形成する。
【００８１】
（基板搬出工程Ｓ１０６）
次に、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。その後、ゲートバルブ２０５を開き、ウエハ移載機用いてウエハ２００を処理容器２０３の外へ搬出する。その後、基板処理工程を終了する場合は、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。
【００８２】
（処理回数判定工程Ｓ１０８）
基板を搬出後、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、クリーニング工程に移行する。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。
【００８３】
（クリーニング工程１１０）
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、クリーニング工程を行う。ここでは、クリーニングガス供給系のバルブ２４８ｄを開け、シャワーヘッド２３０を介して、クリーニングガスを処理室２０１へ供給する。
【００８４】
クリーニングガスがシャワーヘッド２３０、処理室２０１を満たしたら、高周波電源２５２で電力を印加すると共に整合器２５１によりインピーダンスを整合させ、シャワーヘッド２３０、処理室２０１にクリーニングガスのプラズマを生成する。生成されたクリーニングガスプラズマは、シャワーヘッド２３０、処理室２０１内の壁に付着した副生成物を除去する。
【００８５】
続いて、成膜工程Ｓ１０４の詳細について図４を用いて説明する。
【００８６】
（第一の処理ガス供給工程Ｓ２０２）
基板載置部２１１のウエハ２００を加熱して所望とする温度に達したら、バルブ２４３ｄを開け、ガス導入孔２４１、バッファ室２３２、複数の貫通孔２３４ａを介して、処理室２０１内に第一の処理ガスとしてのＢＴＢＡＳを供給開始する。バッファ室２３２内ではガスガイド２３５によってＢＴＢＡＳガスが均一に分散される。均一に分散されたガスは複数の貫通孔２３４ａを介して、処理室２０１内のウエハ２００上に均一に供給される。
【００８７】
このとき、ＢＴＢＡＳ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、ＢＴＢＡＳの供給流量は、例えば１００ｓｃｃｍ以上５０００ｓｃｃｍ以下である。なお、ＢＴＢＡＳガスとともに、第一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、排気ポンプ２２４を作動させ、ＡＰＣバルブ２２３の弁開度を適正に調整することにより、処理容器２０２内の圧力を、所定の圧力とする。
【００８８】
供給されたＢＴＢＡＳガスはウエハ２００上に供給される。ウエハ２００表面の上には、ＢＴＢＡＳ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」としてのシリコン含有層が形成される。
【００８９】
シリコン含有層は、例えば、処理容器２０２内の圧力、ＢＴＢＡＳガスの流量、サセプタ２１７の温度、第一処理領域２０１ａでの処理時間等に応じて、所定の厚さ及び所定の分布で形成される。
【００９０】
所定の時間経過後、バルブ２４３ｄを閉じ、ＢＴＢＡＳガスの供給を停止する。
【００９１】
（第一のシャワーヘッド排気工程Ｓ２０４）
ＢＴＢＡＳガスの供給を停止した後、バルブ２３６ｂを開とし、シャワーヘッド２３０内の雰囲気を排気する。具体的には、バッファ室２３２内の雰囲気を排気する。このとき、真空ポンプ２３６ｄは事前に作動させておく。シャワーヘッド排気工程２０４については、後に詳述する。
【００９２】
このとき、バッファ室２３２における第一の排気系からの排気コンダクタンスが、処理室を介した排気ポンプ２４４のコンダクタンスよりも高くなるよう、バルブ２３６ｂの開閉弁及び真空ポンプ２３６ｄを制御する。このように調整することで、バッファ室２３２の中央からシャワーヘッド排気孔２３１ｂに向けたガス流れが形成される。このようにして、バッファ室２３２の壁に付着したガスや、バッファ空間内に浮遊したガスが、処理室２０１に進入することなく第一の排気系から排気される。
【００９３】
（第一の処理室排気工程Ｓ２０６）
所定の時間経過後、引き続き第二の排気系の排気ポンプ２２４を作動させつつ、処理空間において第二の排気系からの排気コンダクタンスが、シャワーヘッド２３０を介した第一の排気系からの排気コンダクタンスよりも高くなるようＡＰＣバルブ２２３の弁開度及びバルブ２３６ｂの弁解度を調整する。このように調整することで、処理室２０１を経由した第二の排気系に向けたガス流れが形成される。したがって、バッファ室２３２に供給された不活性ガスを確実に基板上に供給することが可能となり、基板上の残留ガスの除去効率が高くなる。
【００９４】
処理室排気工程において供給された不活性ガスは、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シリコン成分を、ウエハ２００上から除去する。更には、バルブ２３６ｂを開け、圧力調整器２３７、真空ポンプ２３８を制御して、シャワーヘッド２３０内に残留したＢＴＢＡＳガスを除去する。所定の時間経過後、バルブ２４３ｄを閉じて不活性ガスの供給を停止すると共に、バブル２３７を閉じてシャワーヘッド２０３と真空ポンプ２３６ｄの間を遮断する。
【００９５】
より良くは、所定の時間経過後、第二の排気系の排気ポンプ２２４を引き続き作動させつつ、バルブ２３６ｂを閉じることが望ましい。このようにすると、処理室２０１を経由した第二の排気系に向けた流れが第一の排気系の影響を受けないので、より確実に不活性ガスを基板上に供給することが可能となり、基板上の残留ガスの除去効率が更に高くなる。
【００９６】
また、シャワーヘッド排気工程Ｓ２０４の後に引き続き処理室排気工程Ｓ２０６を行うことで、次の効果を見出すことができる。即ち、シャワーヘッド排気工程Ｓ２０４でバッファ室２３２内の残留物を除去しているので、処理室排気工程Ｓ２０６においてガス流れがウエハ２００上を経由したとしても、残留ガスが基板上に付着することを防ぐことができる。
【００９７】
（第二の処理ガス供給工程Ｓ２０６）
第一の処理室排気工程の後、バルブ２４３ｄを開け、ガス導入孔２４１、バッファ室２３２、複数の貫通孔２３４ａを介して、処理室２０１内に酸素ガスを供給する。バッファ室２３２、貫通孔２３４ａを介して処理室に供給するので、基板上に均一にガスを供給することができる。そのため、膜厚を均一にすることができる。
【００９８】
このとき、酸素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、酸素ガスの供給流量は、例えば１００ｓｃｃｍ以上５０００ｓｃｃｍ以下である。なお、酸素ガスとともに、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、ＡＰＣバルブ２２３の弁開度を適正に調整することにより、処理容器２０２内の圧力を、所定の圧力とする。
【００９９】
このとき、バッファ室２３２における第一の排気系からの排気コンダクタンスが、処理室を介した排気ポンプ２４４のコンダクタンスよりも高くなるよう、バルブ２３６ｂの開閉弁及び真空ポンプ２３６ｄを制御する。このように調整することで、バッファ室２３２の中央からシャワーヘッド排気孔２３１ｂに向けたガス流れが形成される。このようにして、バッファ室２３２の壁に付着したガスや、バッファ空間内に浮遊したガスが、処理室２０１に進入することなく第一の排気系から排気される。
【０１００】
プラズマ状態の酸素ガスはウエハ２００上に供給される。既に形成されているシリコン含有層が酸素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、例えばシリコン元素および酸素元素を含有する層が形成される。
【０１０１】
改質層は、例えば、処理容器２０３内の圧力、酸素ガスの流量、基板載置台２１２の温度、プラズマ生成部２０６の電力供給具合等に応じて、所定の厚さ、所定の分布、シリコン含有層に対する所定の酸素成分等の侵入深さで形成される。
【０１０２】
所定の時間経過後、バルブ２４４ｄを閉じ、酸素ガスの供給を停止する。
【０１０３】
（第二のシャワーヘッド排気工程Ｓ２１０）
酸素ガスの供給を停止した後、バルブ２３６ｂを開とし、シャワーヘッド２３０内の雰囲気を排気する。具体的には、バッファ室２３２内の雰囲気を排気する。このとき、真空ポンプ２３６ｄは事前に作動させておく。シャワーヘッド排気工程２１０については、後に詳述する。
【０１０４】
バッファ室２３２における第一の排気系からの排気コンダクタンスが、処理室を介した排気ポンプ２４４のコンダクタンスよりも高くなるよう、バルブ２３６ｂの開閉弁及び真空ポンプ２３６ｄを制御する。このように調整することで、バッファ室２３２の中央からシャワーヘッド排気孔２３１ｂに向けたガス流れが形成される。このようにして、バッファ室２３２の壁に付着したガスや、バッファ空間内に浮遊したガスが、処理室２０１に進入することなく第一の排気系から排気される。
【０１０５】
（第二の処理室排気工程Ｓ２１２）
所定の時間経過後、第二の排気系の排気ポンプ２２４を作動させつつ、処理空間において第二の排気系からの排気コンダクタンスが、シャワーヘッド２３０を介した第一の排気系からの排気コンダクタンスよりも高くなるようＡＰＣバルブ２２３の弁開度及びバルブ２３６ｂの弁解度を調整する。このように調整することで、処理室２０１を経由した第二の排気系に向けたガス流れが形成される。したがって、バッファ室２３２に供給された不活性ガスを確実に基板上に供給することが可能となり、基板上の残留ガスの除去効率が高くなる。
【０１０６】
処理室排気工程において供給された不活性ガスは、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シリコン成分を、ウエハ２００上から除去する。更には、バルブ２３６ｂを開け、圧力調整器２３７、真空ポンプ２３８を制御して、シャワーヘッド２３０内に残留した酸素ガスを除去する。所定の時間経過後、バルブ２４３ｄを閉じて不活性ガスの供給を停止すると共に、バブル２３７を閉じてシャワーヘッド２０３と真空ポンプ２３６ｄの間を遮断する。
【０１０７】
より良くは、所定の時間経過後、第二の排気系の排気ポンプ２２４を引き続き作動させつつ、バルブ２３６ｂを閉じることが望ましい。このようにすると、バッファ室内２３２内の残留ガスや、供給された不活性ガスは、処理室２０１を経由した第二の排気系に向けた流れが第一の排気系の影響を受けないので、より確実に不活性ガスを基板上に供給することが可能となるため、基板上で、第一のガスと反応しきれなかった残留ガスの除去効率が更に高くなる。
【０１０８】
また、シャワーヘッド排気工程Ｓ２０４の後に引き続き処理室排気工程Ｓ２０６を行うことで、次の効果を見出すことができる。即ち、シャワーヘッド排気工程Ｓ２０４でバッファ室２３２内の残留物を除去しているので、処理室排気工程Ｓ２０６においてガス流れがウエハ２００上を経由したとしても、残留ガスが基板上に付着することを防ぐことができる。
【０１０９】
（判定Ｓ２１４）
この間、コントローラ２６０は、上記１サイクルを所定回数実施したか否かを判定する。
【０１１０】
所定回数実施していないとき（Ｓ２１４でＮｏの場合）、第一の処理ガス供給工程Ｓ２０２、第一シャワーヘッド排気工程Ｓ２０４、第一処理室排気工程Ｓ２０６、第二の処理ガス供給工程Ｓ２０８、第二のシャワーヘッド排気工程Ｓ２１０、第二処理室排気工程Ｓ２１２のサイクルを繰り返す。所定回数実施したとき（Ｓ２１４でＹｅｓの場合）、成膜工程Ｓ１０４を終了する。
【０１１１】
続いて、第一のシャワーヘッド排気工程Ｓ２０４の詳細について図５を用いて説明する。第二のシャワーヘッド排気工程Ｓ２１２は第一のシャワーヘッド排気工程Ｓ２１０と同様の処理であるので、一部説明を省略する。
【０１１２】
ところで、本実施例に係る装置においては、第一のガスと第二のガスはシャワーヘッド２３０を介して処理室に供給されるため、バッファ室２３２内にいずれかのガスが残留した場合、バッファ室２３２内でガスが反応してしまう。反応することで副生成物が発生し、その付着物がバッファ室壁に付着することが考えられる。発生した副生成物は堆積膜厚増加に伴うストレスにより剥がれ、ウエハ２００に付着した場合、基板特性に悪影響を及ぼす可能性があることから、付着物や残留ガスを確実に排気する必要がある。
【０１１３】
一方、バッファ室２３２にはガスが滞留する領域が存在する。例えば領域２３２ａのように、蓋２３１と分散板２３４フランジの間に形成される角状の空間である。そのような空間は、孔２３１ａからガスガイド２３５を介したシャワーヘッド排気孔２３１ｂへの経路で形成されるガス流れの影響を受けづらいため、他の部分に比べガスが滞留しやすく、ガスの淀みができやすい。更には、図２に記載のように、加工精度によっては各構造間で隙間ができてしまい、隙間の大きさによってはそこにガスが入り込んでしまう。そのため、ガスが残留しやすく、残留したガスが反応することによる反応生成物、副生成物が発生しやすい構造となっている。発生した反応生成物、副生成物、残留ガスは滞留領域２３２ａの壁に付着してしまうことがあるが、それらを除去しようとしても、ガス流れと付着物の間に滞留したガスが存在するため、単にパージガスを供給しただけでは付着物を除去することが難しい。以下、発生した反応生成物、副生成物、残留ガスの付着物をバッファ室付着物と呼ぶ。
【０１１４】
そこで、本実施形態においては、ガスが滞留する領域においても、より確実に残留ガスや副生成物を除去する方法を説明する。以下に、シャワーヘッド排気工程の詳細を、図５を用いて説明する。
【０１１５】
（第一排気工程Ｓ３０２）
第一の処理ガス供給工程Ｓ２０２にてバルブ２４３ｄを閉じた後（第二のシャワーヘッド排気工程Ｓ２１２では第二の処理ガス供給工程Ｓ２０８にてバルブ２４４ｄを閉じた後）、バルブ２３６ｂを開とし、第三ガス供給系のバルブ２４５ｄを閉じた状態で、バッファ室２３２内の雰囲気を排気する。このとき、バルブ２３６ｂを有する第一排気系のコンダクタンスが、複数の貫通孔２３４ａから排気されるコンダクタンスよりも大きくなるようバルブ２３６ｂの開度を調整する。
【０１１６】
このようにして排気をすると、孔２３１ａからシャワーヘッド排気孔２３１ｂに流れるガス流れが形成されないため、バッファ室３２２の中心部だけでなく、角部分のような滞留領域においても残留ガスを除去することができる。
【０１１７】
尚、バルブ４２５ｄを開けて不活性ガスを供給しても良い。その場合、滞留領域の残留ガスが除去できる程度の量とする。このとき、バッファ室２３２内の圧力は、第一の処理ガス供給工程Ｓ２０２（第二のシャワーヘッド排気工程Ｓ２１２の場合、第二の処理ガス供給工程Ｓ２０８）の圧力Ｐ１に対して、急激に圧力が低くなるよう排気する。
【０１１８】
（パージ工程Ｓ３０４）
所定時間経過後、所望の圧力Ｐ２に到達したら、バルブ２３６ｂの開度を維持しつつ、第三ガス供給系のバルブ２４５ｄを開とし、パージガスである不活性ガスをバッファ室２３２内に供給し、バッファ室２３２内の圧力を、圧力Ｐ２よりも大幅に高い圧力Ｐ３（例えば大気圧）まで上昇させる。
【０１１９】
バッファ室付着物が付着した壁の周囲には滞留ガスが存在しないので、供給された不活性ガスはバッファ室付着物へのアタックが可能となる。更には、バッファ室付着物は、圧力Ｐ２から圧力Ｐ３への変化によって、即ち大きな圧力変動によって剥がれが促進される。このような変化に伴って、バッファ室付着物は、バッファ室２３２の壁から剥がれ落ちる。更には、パージにより強制的に、また効率的にバッファ室２３２外に排出されることとなる。
【０１２０】
大気圧状態でパージガスを供給する理由として、次の理由も存在する。バッファ室２３２内のパージは、減圧状態で行う場合に比べ、大気圧状態で行う場合の方が、パーティクル除去効果が大きいというメリットがある。これは、減圧状態に比べ、大気圧状態の方が、異物を運ぶ分子、原子が多く、異物を運ぶエネルギーが大きいからと言える。したがって、剥がれ落ちたバッファ室付着物や残留ガスを確実に除去することができる。
【０１２１】
パージ工程Ｓ３０４では、第一排気工程Ｓ３０２と同様に、バルブ２３６ｂを有する第一排気系のコンダクタンスが、処理室２０１に連通する第二排気系のコンダクタンスよりも大きくなるようバルブ２３６ｂの開度が維持されている。
【０１２２】
尚、第一排気工程にて不活性ガスを供給している場合、パージ工程Ｓ３０４では、第一排気工程に比べ、第三ガス供給系からさらにパージガスの供給量を増加させればよい。
【０１２３】
（第二排気工程Ｓ３０６）
所定時間経過後、バルブ２３６ｂの開度を維持しつつ、第三ガス供給系のバルブ２４５ｄを閉じる。このとき、第一排気工程Ｓ３０２、パージ工程Ｓ３０４と同様に、バルブ２３６ｂを有する第一排気系のコンダクタンスが、処理室２０１に連通する第二排気系のコンダクタンスよりも大きくするようバルブ２３６ｂの開度が維持されている。
【０１２４】
このようにして、バッファ室２３２内の圧力を、圧力Ｐ３よりも大幅に低い圧力Ｐ４まで下降させる。パージ工程Ｓ３０４で残留したバッファ室付着物は、圧力Ｐ３から圧力Ｐ４への変化によって、即ち大きな圧力変動によって剥がれが促進される。
【０１２５】
更には、孔２３１ａからガスガイド２３５を介してシャワーヘッド排気孔２３１ｂに流れるガス流れが形成されないため、バッファ室３２２の中心部だけでなく、角部分のような滞留領域においても、パージ工程Ｓ３０４で剥がれ落ちたバッファ室付着物を除去することが可能となる。また、第一排気系のコンダクタンスが第二排気系のコンダクタンスよりも大きくなるよう制御されているので、パージ工程で剥がれ落ちたバッファ室付着物が処理室内のウエハ２００上にふり落ちることなく、バッファ室付着物を除去することができる。
【０１２６】
ここでは、バルブ２３６ｂの開度を維持しつつ、バルブ２４５ｄの開閉度を制御するという単純な動作で副生成物及び残留ガスを除去することができるので、処理スループットを高くすることができる。
【０１２７】
所定の時間経過後、バルブ２３６ｂを閉とし、バルブ２４５ｄを開として、第一の処理室排気工程Ｓ２０６（第二のシャワーヘッド排気工程の場合は第二の処理室排気工程Ｓ２１２）に移行する。
【０１２８】
尚、第一排気工程Ｓ３０２、パージ工程Ｓ３０４、第二真空排気工程Ｓ３０６では、バルブ２３６ｂの開度を維持していたが、それに限るものではなく、第一排気系のコンダクタンスが第二排気系のコンダクタンスよりも大きくなる状態を維持すれば、開度を変更しても良い。この場合開度を維持することに比べスループットが落ちるものの、ガスの性質や副生成物の粘着性に応じた排気制御が可能となる。
【０１２９】
上述の実施形態では、第一元素含有ガスとしてシリコン含有ガスを用い、第二元素含有ガスとして酸素含有ガスを用い、ウエハ２００上にシリコン酸化膜を形成する場合について説明したが、それに限るものではない。第一元素含有ガスとして、例えばハフニウム（Ｈｆ）含有ガス、ジルコニウム（Ｚｒ）含有ガス、チタン（Ｔｉ）含有ガスを用い、酸化ハフニウム膜（ＨｆＯ膜）、酸化ジルコニウム膜（ＺｒＯ膜）、酸化チタン膜（ＴｉＯ膜）等のＨｉｇｈ−ｋ膜等をウエハ２００上に形成してもよい。
【０１３０】
また、上述の実施形態では、第二元素含有ガスとして、酸素含有ガスを用いる場合について説明したが、それに限るものではない。第二元素含有ガスとして、窒素含有ガスを用いてもよい。この場合、窒素含有ガスは、窒素（Ｎ２）ガス、またはアンモニア（ＮＨ３）ガス等を用いてもよい。  
【０１３１】
また、上述の実施形態では、第一ガス、第二ガス、第三ガスを、共通ガス供給管２４２を介してバッファ室に供給していたが、それに限るものではない。例えば、供給するガス毎に、シャワーヘッド２３０に接続しても良い。
【０１３２】
また、上述の実施形態では、第一の排気系に接続されるシャワーヘッド排気孔２３１ｂをシャワーヘッドの蓋２３１に設けていたが、それに限るものではなく、例えばバッファ室の側面に設けても良い。
【０１３３】
また、上述の実施形態では、第一排気工程Ｓ３０２、パージ工程Ｓ３０４、第二排気工程S３０６の順で実施したが、粘着性の高いバッファ室付着物が生成される場合は、第一排気工程Ｓ３０２とパージ工程Ｓ３０４と第二排気工程Ｓ３０６を繰り返しても良い。このように繰り返すと、粘着性の高いガスやバッファ室付着物に対するストレスがより高くなるため、粘着性の高いバッファ室付着物を剥がすことが容易となる。
【０１３４】
また、第一排気工程Ｓ３０２でバッファ室雰囲気を除去した後、パージ工程Ｓ３０４と第二排気工程Ｓ３０６を繰り返し、残留ガスやバッファ室付着物を除去しても良い。パージ工程Ｓ３０４から第二排気工程Ｓ３０６にかけて圧力変動が起き、更にそれに連続して第二排気工程Ｓ３０６からパージ工程Ｓ３０４にかけて圧力変動が起きるため、粘着性の高いガスやバッファ室付着物に対して連続してストレスかかるため、粘着性の高いバッファ室付着物をより容易に剥がすことができる。
【０１３５】
（３）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つまたは複数の代表的な効果を奏する。
【０１３６】
（ａ）シャワーヘッド排気工程でバッファ室内の残留物を除去した後に処理室排気工程を行うので、処理室排気工程において残留物がウエハ上に付着することを防ぐことができる。
【０１３７】
（ｂ）処理室排気工程にて、第二の排気系の排気ポンプ２２４を引き続き作動させつつ、バルブ２３６ｂを閉じるので、処理室２０１を経由した第二の排気系に向けた流れが第一の排気系の影響を受けなくなる。このようにすることで、より確実に不活性ガスを基板上に供給することが可能となり、基板上の残留ガスの除去効率が更に高くなる。
【０１３８】
（ｃ）シャワーヘッド排気工程にて、第一排気工程にてバッファ室中心や滞留領域の雰囲気を排気することができるので、バッファ室付着物を容易に除去することができる。
【０１３９】
（付記）    
本発明は、特許請求の範囲に記載した通りであり、さらに次に付記した事項を含む。
【０１４０】
（付記１）
処理室に基板を搬入する工程と、
前記処理室内に載置された基板に、シャワーヘッドのバッファ室を介して第一元素含有ガスを供給する第一元素含有ガス供給工程と、
前記基板に、前記バッファ室を介して第二元素含有ガスを供給する第二元素含有ガス供給工程と、
前記第一元素含有工程と第二元素含有工程の間に行われる排気工程とを有し、
前記排気工程は、前記バッファ室内の雰囲気を排気するバッファ室排気工程と、前記バッファ室排気工程の後に前記処理室内の雰囲気を排気する処理室排気工程とを備える
半導体装置の製造方法。
【０１４１】
（付記２）
前記バッファ室排気工程は、前記バッファ室から雰囲気を排気する第一排気工程と、前記第一排気工程の後、前記バッファ室に不活性ガスを供給するパージ工程とを有する付記１記載の半導体装置の製造方法。
【０１４２】
（付記３）
前記パージガス供給工程の後、前記バッファ室の雰囲気を排気する第二排気工程を有する付記２記載の半導体装置の製造方法。
【０１４３】
（付記４）
前記バッファ室排気工程では、前記第一排気工程、前記パージガス供給工程、前記第二排気工程の組み合わせを繰り返す付記３記載の半導体装置の製造方法。
【０１４４】
（付記５）
前記バッファ室排気工程では、前記第一排気工程の後、前記パージガス供給工程と前記第二排気工程を繰り返す付記３記載の半導体装置の製造方法。
【０１４５】
（付記６）
前記第一排気工程におけるバッファ空間の圧力は、前記パージガス供給工程におけるバッファ空間の圧力よりも低くなるよう制御される付記２から５のうち、いずれか一つに記載の半導体装置の製造方法。
【０１４６】
（付記７）
前記第二排気工程におけるバッファ空間の圧力は、前記パージガス供給工程におけるバッファ空間の圧力よりも低くなるよう制御される付記２から６のうち、いずれか一つに記載の半導体装置の製造方法。
【０１４７】
（付記８）
前記バッファ室排気工程では前記バッファ室の雰囲気を排気する第一の排気系のコンダクタンスを前記処理室の雰囲気を排気する第二の排気系のコンダクタンスよりも大きくし、前記処理室排気工程では、前記処理室の雰囲気を排気する第二の排気系のコンダクタンスを前記バッファ室の雰囲気を排気する第一の排気系のコンダクタンスよりも大きくする付記１記載の半導体装置の製造方法。
【０１４８】
（付記９）
前記バッファ室排気工程では前記バッファ室の雰囲気を排気する第一の排気系のバルブを開とし、前記処理室排気工程では前記第一の排気系のバルブの開度を前記バッファ室排気工程よりも絞るよう制御する付記１または２記載の半導体装置の製造方法。
【０１４９】
（付記１０）
基板を処理する処理室と、
バッファ室を有するシャワーヘッドと、
前記バッファ室内の雰囲気を排気する第一の排気系と、
前記バッファ室を介して前記基板に第一元素含有ガスを供給する第一元素含有ガス供給系と、
前記バッファ室を介して前記基板に第二元素含有ガスを供給する第二元素含有ガス供給系と、
前記処理室の雰囲気を排気する第二の排気系と、
処理室に基板を搬入する工程と、
前記処理室内に載置された基板に、シャワーヘッドのバッファ室を介して第一元素含有ガスを供給する第一元素含有ガス供給工程と、
前記基板に、前記バッファ室を介して第二元素含有ガスを供給する第二元素含有ガス供給工程と、
前記第一元素含有工程と第二元素含有工程の間に行われる排気工程とを有し、
前記排気工程は、前記第一の排気系が前記バッファ室内の雰囲気を排気するバッファ室排気工程と、前記バッファ室排気工程の後に前記第二の排気系が前記処理室内の雰囲気を排気する処理室排気工程と
を行うように制御する制御部と
を有する基板処理装置。
【０１５０】
（付記１１）
処理室に基板を搬入する工程と、
前記処理室内に載置された基板に、シャワーヘッドのバッファ室を介して第一元素含有ガスを供給する第一元素含有ガス供給工程と、
前記基板に、前記バッファ室を介して第二元素含有ガスを供給する第二元素含有ガス供給工程と、
前記第一元素含有工程と第二元素含有工程の間であって、(工程A)(工程B)を含む排気工程と
(工程A)前記バッファ室内の雰囲気を排気するバッファ室排気工程、
(工程B)前記バッファ室排気工程の後に、前記処理室内の雰囲気を排気する処理室排気工程、
を有する半導体装置の製造方法。
【０１５１】
（付記１２）
基板を処理する処理室と、
前記処理室の上方に配され、前記処理室に連通するバッファ室を有するシャワーヘッドと、
前記バッファ室内の雰囲気を排気する第一の排気系と、
前記バッファ室を介して第一元素含有ガスを供給する第一元素含有ガス供給系と、
前記バッファ室を介して第二元素含有ガスを供給する第二元素含有ガス供給系と、
前記処理室の雰囲気を排気する第二の排気系と、
処理室に基板を搬入する工程と、
前記処理室内に載置された基板に、シャワーヘッドのバッファ室を介して第一元素含有ガスを供給する第一元素含有ガス供給工程と、
前記基板に、前記バッファ室を介して第二元素含有ガスを供給する第二元素含有ガス供給工程と、
前記第一元素含有工程と第二元素含有工程の間であって、(工程A)(工程B)を含む排気工程と
(工程A)前記バッファ室内の雰囲気を排気するバッファ室排気工程、
(工程B)前記バッファ室排気工程の後に、前記処理室内の雰囲気を排気する処理室排気工程、
を実行する制御部と
を有する半導体製造装置。
【０１５２】
（付記１３）
基板を処理する処理容器と、
前記処理容器内で基板を処理する基板処理空間を構成する処理室と、  
基板が載置される基板載置部と、
第一のガスの供給を制御する第一ガス制御部及び第一のガスが流入される第一のガス管を含む第一のガス供給系と、
第二のガスの供給を制御する第二ガス制御部及び第二のガスが流入される第二のガス管を含む第二のガス供給系と、
不活性ガスの供給を制御する第三ガス制御部及び不活性ガスが流入される第三のガス管を含む第三のガス供給系と、
を有するガス供給部と、
前記ガス供給部と前記処理空間の間に設けられるバッファ空間と、
前記バッファ空間を構成するバッファ室に接続され、バッファ室内の雰囲気の排気を制御する第一排気制御部と前記雰囲気が流入される第一の排気管とを含む第一の排気系と、
前記処理室に接続され、前記処理室内の雰囲気の排気を制御する第二排気制御部と、前記雰囲気が流入される第二の排気管とを含む第二の排気系と、
を有し、
処理室に基板を搬入した状態で、
前記処理室に、バッファ空間を介して第一元素含有ガスを供給する第一元素含有ガス供給工程を実施し、
前記処理室に、バッファ空間を介して第二元素含有ガスを供給する第二元素含有ガス供給工程を実施し、
前記第一元素含有工程と第二元素含有工程の間に、前記バッファ室内のバッファ空間を排気し、その後処理空間を排気する工程とを含む排気工程とを実施するよう制御する制御部と
を有する基板処理装置。
【０１５３】
（付記１４）
基板を処理する処理容器と、
前記処理容器内で基板を処理する基板処理空間を構成する処理室と、  
基板が載置される基板載置部と、
第一のガスの供給を制御する第一ガス制御部及び第一のガスが流入される第一のガス管を含む第一のガス供給系と、
第二のガスの供給を制御する第二ガス制御部及び第二のガスが流入される第二のガス管を含む第二のガス供給系と、
不活性ガスの供給を制御する第三ガス制御部及び不活性ガスが流入される第三のガス管を含む第三のガス供給系と、
を有するガス供給部と、
前記ガス供給部と前記処理空間の間に設けられるバッファ空間と、
前記バッファ空間を構成するバッファ室（シャワーヘッド）に接続され、バッファ室内の雰囲気の排気を制御する第一排気制御部と、前記雰囲気が流入される第一の排気管とを含む第一の排気系と、
前記処理室に接続され、前記処理室内の雰囲気の排気を制御する第二排気制御部と、前記雰囲気が流入される第二の排気管とを含む第二の排気系と、
を有する基板処理装置を用いた半導体装置の製造方法であって、
前記処理容器に基板を搬入し、基板載置部に基板を載置する工程と、
前記第一ガス供給系から前記バッファ室を介して前記第一の処理ガスを前記処理室に供給する第一ガス供給工程と、
前記第二ガス供給系から前記バッファ室を介して前記第二の処理ガスを前記処理室に供給する第二ガス供給工程と、
前記第一ガス供給工程と前記第二ガス供給工程の間に、（a）前記バッファ室から残留ガスの除去を開始して残留物を除去し、(b) (a)の後前記処理空間から残留ガスの除去を開始し、前記バッファ空間と前記処理空間から残留ガスを除去する除去工程と
を有する
前記第一のガス供給工程と前記第二ガス供給工程とを繰り返し、所望の膜厚の膜を形成する基板処理工程と、
前記基板処理工程の後、前記処理容器から基板を搬出する工程と
を有する半導体装置の製造方法。
【０１５４】
（付記１５）
前記除去工程の(a)では、前記バッファ室の雰囲気を排気する第一排気工程と、前記第一排気工程の後、前記バッファ室へ供給されるパージガスの量を増加させるパージガス供給工程とを有する付記８記載の半導体装置の製造方法。
【０１５５】
（付記１６）
前記パージガス供給工程の後、前記バッファ室から排気する第二排気工程を有する付記８記載の半導体装置の製造方法。
【０１５６】
（付記１７）
前記除去工程(a)では、前記第一排気系から排気される雰囲気の量を前記第二排気系から排気される量よりも多くし、前記除去工程(b)では、前記第一排気系から排気される雰囲気の量を前記第二排気系から排気される量よりも少なくする付記８記載の半導体装置の製造方法。
【０１５７】
（付記１８）
前記除去工程の(a)で所望の時間経過後前記処理空間へのパージガス供給量が、前記第一の排気管に流入されるパージガスの排気量よりも大きくなるよう制御する付記８記載の半導体装置の製造方法。
【０１５８】
（付記１９）
前記除去工程の(b)では、前記バッファ空間から残留ガスの除去を開始し、所望の時間経過後、前記第一排気制御部のバルブを閉じるよう制御する付記８記載の半導体装置の製造方法。
【０１５９】
（付記２０）
前記ガス供給部は、前記第一のガス供給系、前記第二のガス供給系、前記第三のガス供給系と前記バッファ室の間に設けられ、それぞれの供給系が接続される共通ガス供給管を有し、前記除去工程では、前記共通ガス供給管の雰囲気を排気するよう制御する付記８記載の半導体装置の製造方法。
【符号の説明】
【０１６０】
１００…処理装置
２００…ウエハ
２１０…基板載置部
２２０…第一の排気系
２３０…シャワーヘッド
２４３…第一ガス供給系
２４４…第二ガス供給系
２４５…第三ガス供給系
２６０…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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