(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を処理する処理室内へクリーニングガスを供給し、排気管を介して前記処理室内の前記クリーニングガスを排気することで、前記処理室内をクリーニングする工程と、
前記排気管内への前記クリーニングガスの流通を実質的に停止した状態を維持しつつ前記排気管内へ不活性ガスを流通させることで前記排気管を冷却する工程と、
を交互に繰り返すクリーニング方法。
【請求項２】
前記処理室内をクリーニングする工程を、前記排気管の温度が第１の温度となるまで行い、前記排気管を冷却する工程を、前記排気管の温度が前記第１の温度よりも低い第２の温度となるまで行う請求項１に記載のクリーニング方法。
【請求項３】
前記第１の温度は、前記排気管に腐食が生じる温度未満の温度である請求項２に記載のクリーニング方法。
【請求項４】
前記第２の温度は、前記第１の温度の１／２以下の温度である請求項２または３に記載のクリーニング方法。
【請求項５】
前記排気管を冷却する工程の実施時間を、前記処理室内をクリーニングする工程の実施時間よりも長くする請求項１〜４のいずれか１項に記載のクリーニング方法。
【請求項６】
前記処理室内をクリーニングする工程では、前記処理室内へ前記クリーニングガスを供給する工程と、前記処理室内への前記クリーニングガスの供給を停止した状態で前記排気管を介して前記処理室内の前記クリーニングガスを排気する工程と、を１サイクルとしてこのサイクルを繰り返す請求項１〜５のいずれか１項に記載のクリーニング方法。
【請求項７】
前記排気管を冷却する工程の実施時間を、前記サイクルを１回行うのに要する時間よりも長くする請求項６に記載のクリーニング方法。
【請求項８】
前記処理室内をクリーニングする工程では、前記処理室内に設けられたノズルを介して前記クリーニングガスを供給する請求項１〜７のいずれか１項に記載のクリーニング方法。
【請求項９】
前記排気管を冷却する工程では、前記排気管を強制冷却させる請求項１〜８のいずれか１項に記載のクリーニング方法。
【請求項１０】
前記処理室内の基板に対して処理ガスを供給し、前記排気管を介して前記処理室内の前記処理ガスを排気することで、前記基板を処理した後の前記処理室を準備する工程を更に有する請求項１〜９のいずれか１項に記載のクリーニング方法。
【請求項１１】
前記処理ガスは、ハロゲン元素を含むガスと、窒素および水素を含むガスと、を含む請求項１０に記載のクリーニング方法。
【請求項１２】
前記クリーニングガスは、フッ素系ガスを含む請求項１〜１１のいずれか１項に記載のクリーニング方法。
【請求項１３】
処理室内の基板に対して処理ガスを供給し、排気管を介して前記処理室内の前記処理ガスを排気することで、前記基板を処理する工程と、
前記処理室内をクリーニングする工程と、を有し、
前記処理室内をクリーニングする工程では、
前記処理室内へクリーニングガスを供給し、前記排気管を介して前記処理室内の前記クリーニングガスを排気することで、前記処理室内をクリーニングする第１工程と、
前記排気管内への前記クリーニングガスの流通を実質的に停止した状態を維持しつつ前記排気管内へ不活性ガスを流通させることで前記排気管を冷却する第２工程と、
を交互に繰り返す半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
基板を処理する処理室と、
前記処理室内へガスを供給する供給系と、
前記処理室内を排気管を介して排気する排気系と、
前記処理室内へクリーニングガスを供給し、前記排気管を介して前記処理室内の前記クリーニングガスを排気することで、前記処理室内をクリーニングする処理と、前記排気管内への前記クリーニングガスの流通を実質的に停止した状態を維持しつつ前記排気管内へ不活性ガスを流通させることで前記排気管を冷却する処理と、を交互に繰り返すように、前記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１５】
基板を処理する基板処理装置の処理室内へクリーニングガスを供給し、排気管を介して前記処理室内の前記クリーニングガスを排気することで、前記処理室内をクリーニングする手順と、
前記排気管内への前記クリーニングガスの流通を実質的に停止した状態を維持しつつ前記排気管内へ不活性ガスを流通させることで前記排気管を冷却する手順と、
を交互に繰り返す手順をコンピュータによって前記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、クリーニング方法、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、処理室内の基板に対して原料ガスや反応ガスを供給し、基板上に薄膜を形成する成膜処理が行われることがある。成膜処理を行うと、処理室内に薄膜を含む堆積物が付着する。そのため、成膜処理を行った後、処理室内へクリーニングガスを供給し、排気管を介して処理室内のクリーニングガスを排気することで、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。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述のクリーニング処理を行うと、排気管の内壁が腐食することがある。本発明は、クリーニング処理を行うことによる排気管の腐食を抑制することが可能な技術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】
【０００４】
本発明の一態様によれば、
基板を処理する処理室内へクリーニングガスを供給し、排気管を介して前記処理室内の前記クリーニングガスを排気することで、前記処理室内をクリーニングする工程と、
前記排気管内への前記クリーニングガスの流通を実質的に停止した状態を維持することで前記排気管を冷却する工程と、
を交互に繰り返すクリーニング方法が提供される。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、クリーニング処理を行うことによる排気管の腐食を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本発明の一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】本発明の一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】本発明の一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】本発明の一実施形態の成膜シーケンスにおけるガス供給のタイミングを示す図である。
【図５】本発明の一実施形態のクリーニングシーケンスのフロー図である。
【図６】本発明の一実施形態のクリーニングシーケンスにおけるガス供給タイミングおよび排気管の温度を示す図である。
【図７】参考例のクリーニングシーケンスにおけるガス供給タイミングおよび排気管の温度を示す図である。
【図８】（ａ），（ｂ）は、それぞれ、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】
【０００７】
＜一実施形態＞
以下、本発明の一実施形態について図１〜図３を用いて説明する。
【０００８】
（１）基板処理装置の構成
図１に示すように、処理炉２０２は加熱手段（加熱機構）としてのヒータ２０７を有する。ヒータ２０７は円筒形状であり、保持板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。ヒータ２０７は、後述するようにガスを熱で活性化（励起）させる活性化機構（励起部）としても機能する。
【０００９】
ヒータ２０７の内側には、ヒータ２０７と同心円状に反応管２０３が配設されている。反応管２０３は、例えば石英（ＳｉＯ２）または炭化シリコン（ＳｉＣ）等の耐熱性材料からなり、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、上端及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。処理室２０１は、複数枚の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配列した状態で収容可能に構成されている。
【００１０】
処理室２０１内には、ノズル２４９ａ，２４９ｂが、マニホールド２０９を貫通するように設けられている。ノズル２４９ａ，２４９ｂは、例えば石英またはＳｉＣ等の耐熱性材料からなる。ノズル２４９ａ，２４９ｂには、ガス供給管２３２ａ，２３２ｂがそれぞれ接続されている。ガス供給管２３２ａにはガス供給管２３２ｃが接続されており、ガス供給管２３２ｂにはガス供給管２３２ｄが接続されている。このように、反応管２０３には、２本のノズル２４９ａ，２４９ｂと、４本のガス供給管２３２ａ〜２３２ｄ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。
【００１１】
ガス供給管２３２ａ〜２３２ｄには、上流方向から順に、流量制御器（流量制御部）であるマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２４１ａ〜２４１ｄおよび開閉弁であるバルブ２４３ａ〜２４３ｄがそれぞれ設けられている。ガス供給管２３２ａ，２３２ｂのバルブ２４３ａ，２４３ｂよりも下流側には、不活性ガスを供給するガス供給管２３２ｅ，２３２ｆがそれぞれ接続されている。ガス供給管２３２ｅ，２３２ｆには、上流方向から順に、流量制御器（流量制御部）であるＭＦＣ２４１ｅ，２４１ｆおよび開閉弁であるバルブ２４３ｅ，２４３ｆがそれぞれ設けられている。
【００１２】
ガス供給管２３２ａ，２３２ｂの先端部には、ノズル２４９ａ，２４９ｂがそれぞれ接続されている。ノズル２４９ａ，２４９ｂは、図２に示すように、反応管２０３の内壁とウエハ２００との間における円環状の空間に、反応管２０３の内壁の下部より上部に沿って、ウエハ２００の積載方向上方に向かって立ち上がるようにそれぞれ設けられている。すなわち、ノズル２４９ａ，２４９ｂは、ウエハ２００が配列されるウエハ配列領域の側方の、ウエハ配列領域を水平に取り囲む領域に、ウエハ配列領域に沿うようにそれぞれ設けられている。ノズル２４９ａ，２４９ｂは、Ｌ字型のロングノズルとしてそれぞれ構成されており、それらの各水平部はマニホールド２０９の下部側壁を貫通するように設けられており、それらの各垂直部は少なくとも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。ノズル２４９ａ，２４９ｂの側面には、ガスを供給するガス供給孔２５０ａ，２５０ｂがそれぞれ設けられている。ガス供給孔２５０ａ，２５０ｂは、反応管２０３の中心を向くようにそれぞれ開口しており、ウエハ２００に向けてガスを供給することが可能となっている。ガス供給孔２５０ａ，２５０ｂは、反応管２０３の下部から上部にわたって複数設けられ、それぞれが同一の開口面積を有し、更に同じ開口ピッチで設けられている。
【００１３】
このように、本実施形態では、反応管２０３の内壁と、積載された複数のウエハ２００の端部と、で定義される円環状の縦長の空間内、つまり、円筒状の空間内に配置したノズル２４９ａ，２４９ｂを経由してガスを搬送している。そして、ノズル２４９ａ，２４９ｂにそれぞれ開口されたガス供給孔２５０ａ，２５０ｂから、ウエハ２００の近傍で初めて反応管２０３内へガスを噴出させている。そして、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均一性を向上させることが可能となる。ウエハ２００の表面上を流れたガス、すなわち、反応後の残ガスは、排気口、すなわち、後述する排気管２３１の方向に向かって流れる。但し、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。
【００１４】
ガス供給管２３２ａからは、所定元素を含む原料ガスとして、例えば、所定元素としてのＳｉおよびハロゲン元素を含むハロシラン原料ガスが、ＭＦＣ２４１ａ、バルブ２４３ａ、ノズル２４９ａを介して処理室２０１内へ供給されるように構成されている。
【００１５】
ハロシラン原料ガスとは、気体状態のハロシラン原料、例えば、常温常圧下で液体状態であるハロシラン原料を気化することで得られるガスや、常温常圧下で気体状態であるハロシラン原料等のことである。ハロシラン原料とは、ハロゲン基を有するシラン原料のことである。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。ハロシラン原料は、ハロゲン化物の一種ともいえる。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。
【００１６】
ハロシラン原料ガスとしては、例えば、ＳｉおよびＣｌを含む原料ガス、すなわち、クロロシラン原料ガスを用いることができる。クロロシラン原料ガスとしては、例えば、ヘキサクロロジシラン（Ｓｉ２Ｃｌ６、略称：ＨＣＤＳ）ガスを用いることができる。ＨＣＤＳのように常温常圧下で液体状態である液体原料を用いる場合は、液体原料を気化器やバブラ等の気化システムにより気化して、原料ガス（ＨＣＤＳガス）として供給することとなる。
【００１７】
ガス供給管２３２ｂからは、原料ガスとは化学構造（分子構造）が異なる反応ガスとして、例えば、炭素（Ｃ）含有ガスが、ＭＦＣ２４１ｂ、バルブ２４３ｂ、ノズル２４９ｂを介して処理室２０１内へ供給されるように構成されている。炭素含有ガスとしては、例えば、炭化水素系ガスを用いることができる。炭化水素系ガスは、ＣおよびＨの２元素のみで構成される物質ともいえ、後述する基板処理工程においてＣソースとして作用する。炭化水素系ガスとしては、例えば、プロピレン（Ｃ３Ｈ６）ガスを用いることができる。
【００１８】
ガス供給管２３２ｂからは、原料ガスとは化学構造が異なる反応ガスとして、例えば、酸素（Ｏ）含有ガスが、ＭＦＣ２４１ｂ、バルブ２４３ｂ、ノズル２４９ｂを介して処理室２０１内へ供給されるようにも構成されている。酸素含有ガスは、後述する基板処理工程において、酸化ガス、すなわち、Ｏソースとして作用する。酸素含有ガスとしては、例えば、酸素（Ｏ２）ガスを用いることができる。
【００１９】
ガス供給管２３２ｂからは、原料ガスとは化学構造が異なる反応ガスとして、例えば、窒素（Ｎ）含有ガスが、ＭＦＣ２４１ｂ、バルブ２４３ｂ、ノズル２４９ｂを介して処理室２０１内へ供給されるようにも構成されている。窒素含有ガスとしては、例えば、窒化水素系ガスを用いることができる。窒化水素系ガスは、ＮおよびＨの２元素のみで構成される物質ともいえ、後述する基板処理工程において、窒化ガス、すなわち、Ｎソースとして作用する。窒化水素系ガスとしては、例えば、アンモニア（ＮＨ３）ガスを用いることができる。
【００２０】
ガス供給管２３２ｂからは、原料ガスとは化学構造が異なる反応ガスとして、例えば、硼素（Ｂ）含有ガスが、ＭＦＣ２４１ｂ、バルブ２４３ｂ、ノズル２４９ｂを介して処理室２０１内へ供給されるようにも構成されている。硼素含有ガスとしては、例えば、ボラン系ガスを用いることができる。ボラン系ガスとは、気体状態のボラン化合物、例えば、常温常圧下で液体状態であるボラン化合物を気化することで得られるガスや、常温常圧下で気体状態であるボラン化合物等のことである。ボラン化合物には、Ｂとハロゲン元素とを含むハロボラン化合物、例えば、ＢおよびＣｌを含むクロロボラン化合物が含まれる。また、ボラン化合物には、モノボラン（ＢＨ３）やジボラン（Ｂ２Ｈ６）のようなボラン（硼化水素）や、ボランのＨを他の元素等で置換した形のボラン化合物（ボラン誘導体）が含まれる。ボラン系ガスは、後述する基板処理工程においてＢソースとして作用する。ボラン系ガスとしては、例えば、トリクロロボラン（ＢＣｌ３）ガスを用いることができる。
【００２１】
ガス供給管２３２ｃ，２３２ｄからは、クリーニングガスとして、フッ素系ガスが、ＭＦＣ２４１ｃ，２４１ｄ、バルブ２４３ｃ，２４３ｄ、ガス供給管２３２ａ，２３２ｂ、ノズル２４９ａ，２４９ｂをそれぞれ介して処理室２０１内へ供給されるように構成されている。フッ素系ガスとしては、例えば、フッ素（Ｆ２）ガスを用いることができる。
【００２２】
ガス供給管２３２ｃ，２３２ｄからは、クリーニングガスとして、上述のフッ素系ガスによるエッチング反応を促進させる反応促進ガスが、ＭＦＣ２４１ｃ，２４１ｄ、バルブ２４３ｃ，２４３ｄ、ガス供給管２３２ａ，２３２ｂ、ノズル２４９ａ，２４９ｂをそれぞれ介して処理室２０１内へ供給されるようにも構成されている。反応促進ガスは、それ単体ではクリーニング作用を得ることはできないか、或いは、クリーニング作用が小さなガスであるが、上述のフッ素系ガスに添加されることでフッ素系ガスのクリーニング作用を向上させるように作用する。反応促進ガスとしては、例えば、フッ化水素（ＨＦ）ガスを用いることができる。
【００２３】
ガス供給管２３２ｅ，２３２ｆからは、不活性ガスとして、例えば、窒素（Ｎ２）ガスが、それぞれＭＦＣ２４１ｅ，２４１ｆ、バルブ２４３ｅ，２４３ｆ、ガス供給管２３２ａ，２３２ｂ、ノズル２４９ａ，２４９ｂを介して処理室２０１内へ供給されるように構成されている。
【００２４】
ガス供給管２３２ａから上述のような原料ガスを流す場合、主に、ガス供給管２３２ａ、ＭＦＣ２４１ａ、バルブ２４３ａにより、原料ガス供給系が構成される。ノズル２４９ａ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２３２ａからハロシラン原料ガスを流す場合、原料ガス供給系を、ハロシラン原料ガス供給系、或いは、ハロシラン原料供給系と称することもできる。
【００２５】
ガス供給管２３２ｂから炭素含有ガスを供給する場合、主に、ガス供給管２３２ｂ、ＭＦＣ２４１ｂ、バルブ２４３ｂにより、炭素含有ガス供給系が構成される。ノズル２４９ｂを炭素含有ガス供給系に含めて考えてもよい。ガス供給管２３２ｂから炭化水素系ガスを供給する場合、炭素含有ガス供給系を、炭化水素系ガス供給系、或いは、炭化水素供給系と称することもできる。
【００２６】
ガス供給管２３２ｂから酸素含有ガスを供給する場合、主に、ガス供給管２３２ｂ、ＭＦＣ２４１ｂ、バルブ２４３ｂにより、酸素含有ガス供給系が構成される。ノズル２４９ｂを酸素含有ガス供給系に含めて考えてもよい。酸素含有ガス供給系を、酸化ガス供給系、或いは、酸化剤供給系と称することもできる。
【００２７】
ガス供給管２３２ｂから窒素含有ガスを供給する場合、主に、ガス供給管２３２ｂ、ＭＦＣ２４１ｂ、バルブ２４３ｂにより、窒素含有ガス供給系が構成される。ノズル２４９ｂを窒素含有ガス供給系に含めて考えてもよい。窒素含有ガス供給系を、窒化ガス供給系、或いは、窒化剤供給系と称することもできる。ガス供給管２３２ｂから窒化水素系ガスを流す場合、窒素含有ガス供給系を、窒化水素系ガス供給系、或いは、窒化水素供給系と称することもできる。
【００２８】
ガス供給管２３２ｂから硼素含有ガスを供給する場合、主に、ガス供給管２３２ｂ、ＭＦＣ２４１ｂ、バルブ２４３ｂにより、硼素含有ガス供給系が構成される。ノズル２４９ｂを硼素含有ガス供給系に含めて考えてもよい。ガス供給管２３２ｂからボラン系ガスを流す場合、硼素含有ガス供給系を、ボラン系ガス供給系、或いは、ボラン化合物供給系と称することもできる。
【００２９】
上述の炭素含有ガス供給系、酸素含有ガス供給系、窒素含有ガス供給系、および、硼素含有ガス供給系のうち、いずれか、或いは、全てのガス供給系を、反応ガス供給系、或いは、リアクタント供給系と称することもできる。
【００３０】
また、上述の原料ガス供給系、反応ガス供給系のうち、いずれか、或いは、両方のガス供給系を、処理ガス供給系と称することもできる。また、原料ガス供給系から供給される各種ガスや、反応ガス供給系から供給される各種ガスを、処理ガスと称することもできる。
【００３１】
ガス供給管２３２ｃからフッ素系ガスを供給する場合、主に、ガス供給管２３２ｃ、ＭＦＣ２４１ｃ、バルブ２４３ｃにより、フッ素系ガス供給系が構成される。ガス供給管２３２ａのガス供給管２３２ｃとの接続部よりも下流側、ノズル２４９ａをフッ素系ガス供給系に含めて考えてもよい。また、ガス供給管２３２ｄからフッ素系ガスを供給する場合、主に、ガス供給管２３２ｄ、ＭＦＣ２４１ｄ、バルブ２４３ｄにより、フッ素系ガス供給系が構成される。ガス供給管２３２ｂのガス供給管２３２ｄとの接続部よりも下流側、ノズル２４９ｂをフッ素系ガス供給系に含めて考えてもよい。
【００３２】
ガス供給管２３２ｃから反応促進ガスを供給する場合、主に、ガス供給管２３２ｃ、ＭＦＣ２４１ｃ、バルブ２４３ｃにより、反応促進ガス供給系が構成される。ガス供給管２３２ａのガス供給管２３２ｃとの接続部よりも下流側、ノズル２４９ａを反応促進ガス供給系に含めて考えてもよい。また、ガス供給管２３２ｄから反応促進ガスを供給する場合、主に、ガス供給管２３２ｄ、ＭＦＣ２４１ｄ、バルブ２４３ｄにより、反応促進ガス供給系が構成される。ガス供給管２３２ｂのガス供給管２３２ｄとの接続部よりも下流側、ノズル２４９ｂを反応促進ガス供給系に含めて考えてもよい。 
【００３３】
上述のフッ素系ガス供給系および反応促進ガス供給系のうち、いずれか、或いは、両方のガス供給系を、クリーニングガス供給系と称することもできる。
【００３４】
また、主に、ガス供給管２３２ｅ，２３２ｆ、ＭＦＣ２４１ｅ，２４１ｆ、バルブ２４３ｅ，２４３ｆ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。また、ガス供給管２３２ｅ，２３２ｆから供給する不活性ガスは、後述するクリーニング処理において、後述する排気管２３１を冷却させる冷却ガスとしても作用する。このため、不活性ガス供給系を、冷却ガス供給系と称することもできる。
【００３５】
反応管２０３には、処理室２０１内の雰囲気を排気する排気管２３１が設けられている。排気管２３１には、処理室２０１内の圧力を検出する圧力検出器（圧力検出部）としての圧力センサ２４５および圧力調整器（圧力調整部）としてのＡＰＣ（Ａｕｔｏ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）バルブ２４４を介して、真空排気装置としての真空ポンプ２４６が接続されている。ＡＰＣバルブ２４４は、真空ポンプ２４６を作動させた状態で弁を開閉することで、処理室２０１内の真空排気および真空排気停止を行うことができ、更に、真空ポンプ２４６を作動させた状態で、圧力センサ２４５により検出された圧力情報に基づいて弁開度を調節することで、処理室２０１内の圧力を調整することができるように構成されているバルブである。ＡＰＣバルブ２４４を排気バルブと称することもできる。主に、排気管２３１、ＡＰＣバルブ２４４、圧力センサ２４５により、排気系が構成される。真空ポンプ２４６を排気系に含めて考えてもよい。排気管２３１は、反応管２０３に設ける場合に限らず、ノズル２４９ａ，２９４ｂと同様にマニホールド２０９に設けてもよい。
【００３６】
なお、排気管２３１は、耐熱性や耐食性に優れた合金によって構成されている。合金としては、ＳＵＳの他、例えば、ニッケル（Ｎｉ）に鉄（Ｆｅ）、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）等を添加することで耐熱性、耐食性を高めたハステロイ（登録商標）や、ＮｉにＦｅ、Ｃｒ、ニオブ（Ｎｂ）、Ｍｏ等を添加することで耐熱性、耐食性を高めたインコネル（登録商標）等を好適に用いることができる。また、排気管２３１には、排気管２３１の温度を測定する温度検出器として、温度センサ２３１ａが配置されている。
【００３７】
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およびボート２１７に支持されるウエハ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。
【００３８】
基板支持具としてのボート２１７は、複数、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。但し、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。
【００３９】
反応管２０３内には、温度検出器としての温度センサ２６３が設置されている。温度センサ２６３により検出された温度情報に基づきヒータ２０７への通電具合を調整することで、処理室２０１内の温度が所望の温度分布となるように構成されている。温度センサ２６３は、ノズル２４９ａ，２４９ｂ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。
【００４０】
図３に示すように、制御部（制御手段）であるコントローラ１２１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）１２１ａ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）１２１ｂ、記憶装置１２１ｃ、Ｉ／Ｏポート１２１ｄを備えたコンピュータとして構成されている。ＲＡＭ１２１ｂ、記憶装置１２１ｃ、Ｉ／Ｏポート１２１ｄは、内部バス１２１ｅを介して、ＣＰＵ１２１ａとデータ交換可能なように構成されている。コントローラ１２１には、例えばタッチパネル等として構成された入出力装置１２２が接続されている。
【００４１】
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等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、クリーニングレシピは、後述するクリーニング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、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。
【００４２】
Ｉ／Ｏポート１２１ｄは、上述のＭＦＣ２４１ａ〜２４１ｆ、バルブ２４３ａ〜２４３ｆ、圧力センサ２４５、ＡＰＣバルブ２４４、真空ポンプ２４６、ヒータ２０７、温度センサ２６３，２３１ａ、回転機構２６７、ボートエレベータ１１５等に接続されている。
【００４３】
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を読み出すように構成されている。ＣＰＵ１２１ａは、読み出したプロセスレシピの内容に沿うように、ＭＦＣ２４１ａ〜２４１ｆによる各種ガスの流量調整動作、バルブ２４３ａ〜２４３ｆの開閉動作、ＡＰＣバルブ２４４の開閉動作および圧力センサ２４５に基づくＡＰＣバルブ２４４による圧力調整動作、真空ポンプ２４６の起動および停止、温度センサ２６３に基づくヒータ２０７の温度調整動作、回転機構２６７によるボート２１７の回転および回転速度調節動作、ボートエレベータ１１５によるボート２１７の昇降動作等を制御するように構成されている。また、ＣＰＵ１２１ａは、温度センサ２３１ａにより検出された温度情報に基づいて、後述するクリーニング処理の進行を制御するようにも構成されている。
【００４４】
コントローラ１２１は、専用のコンピュータとして構成されている場合に限らず、汎用のコンピュータとして構成されていてもよい。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メモリやメモリカード等の半導体メモリ）１２３を用意し、この外部記憶装置１２３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等により、本実施形態のコントローラ１２１を構成することができる。但し、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１２３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１２３を介さずにプログラムを供給するようにしてもよい。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。
【００４５】
（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。
【００４６】
図４に示す成膜シーケンスでは、
基板としてのウエハ２００に対して窒化ガスとしてＮＨ３ガスを供給することで、ウエハ２００の表面を前処理する表面処理ステップを行った後、
ウエハ２００に対して原料ガスとしてＨＣＤＳガスを供給するステップ１と、
ウエハ２００に対して炭素含有ガスとしてＣ３Ｈ６ガスを供給するステップ２と、
ウエハ２００に対して酸化ガスとしてＯ２ガスを供給するステップ３と、
ウエハ２００に対して窒化ガスとしてＮＨ３ガスを供給するステップ４と、
を含むサイクルを所定回数行うことで、ウエハ２００上に、Ｓｉ、Ｏ、ＣおよびＮを含む膜としてシリコン酸炭窒化膜（ＳｉＯＣＮ膜）を形成する。
【００４７】
ここでは、一例として、ステップ１〜４を非同時に、すなわち、同期させることなく行うサイクルを所定回数（ｎ回）行う場合について説明する。本実施形態において、サイクルを所定回数行うとは、このサイクルを１回もしくは複数回行うことを意味する。すなわち、サイクルを１回以上行うことを意味する。図４は、上述のサイクルをｎ回繰り返す例を示している。
【００４８】
なお、本明細書では、上述の成膜シーケンスを、以下のように示すこともある。
【００４９】
ＮＨ３→（ＨＣＤＳ→Ｃ３Ｈ６→Ｏ２→ＮＨ３）×ｎ  →  ＳｉＯＣＮ膜
【００５０】
また、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。
【００５１】
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（または膜）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（または膜）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（または膜）を形成する」ことを意味する場合がある。
【００５２】
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様であり、その場合、上記説明において、「ウエハ」を「基板」に置き換えて考えればよい。
【００５３】
（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）されると、図１に示されているように、複数枚のウエハ２００を保持したボート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内へ搬入（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の下端をシールした状態となる。
【００５４】
（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（減圧排気）される。この際、処理室２０１内の圧力は圧力センサ２４５で測定され、この測定された圧力情報に基づきＡＰＣバルブ２４４がフィードバック制御される。真空ポンプ２４６は、少なくともウエハ２００に対する処理が終了するまでの間は常時作動させた状態を維持する。
【００５５】
また、処理室２０１内のウエハ２００が所望の成膜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への通電具合がフィードバック制御される。処理室２０１内のウエハ２００を成膜温度に加熱することで、反応管２０３の内壁、ノズル２４９ａ，２４９ｂの表面や内部、ボート２１７の表面等は、成膜温度に加熱される。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に対する処理が終了するまでの間は継続して行われる。
【００５６】
また、回転機構２６７によるボート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に対する処理が終了するまでの間は継続して行われる。
【００５７】
（ＳｉＯＣＮ膜形成工程）
続いて、後述する表面改質ステップを行い、その後、次の４つのステップ、すなわち、ステップ１〜４を順次実行する。
【００５８】
［表面改質ステップ］
（ＮＨ３ガス供給）
このステップでは、ガス供給管２３２ｂ内へＮＨ３ガスを流すようにし、バルブ２４３ｂを開く。ＮＨ３ガスは、ＭＦＣ２４１ｂにより流量調整され、成膜温度に加熱されたノズル２４９ｂより処理室２０１内へ供給され、排気管２３１から排気される。このとき、ウエハ２００に対して熱で活性化されたＮＨ３ガスが供給されることとなる。このとき同時にバルブ２４３ｆを開き、ガス供給管２３２ｆ内へＮ２ガスを流す。ガス供給管２３２ｆ内を流れたＮ２ガスは、ＮＨ３ガスと一緒に処理室２０１内へ供給され、排気管２３１から排気される。
【００５９】
また、ノズル２４９ａ内へのＮＨ３ガスの侵入を防止するため、バルブ２４３ｅを開き、ガス供給管２３２ｅ内へＮ２ガスを流す。Ｎ２ガスは、ガス供給管２３２ａ、ノズル２４９ａ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。
【００６０】
このとき、ＡＰＣバルブ２４４を適正に調整して、処理室２０１内の圧力を、例えば１〜６０００Ｐａの範囲内の圧力とする。ＭＦＣ２４１ｂで制御するＮＨ３ガスの供給流量は、例えば１００〜１００００ｓｃｃｍの範囲内の流量とする。ＭＦＣ２４１ｅ，２４１ｆで制御するＮ２ガスの供給流量は、それぞれ例えば１００〜１００００ｓｃｃｍの範囲内の流量とする。処理室２０１内におけるＮＨ３ガスの分圧は、例えば０．０１〜５９４１Ｐａの範囲内の圧力とする。ＮＨ３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１〜６００秒の範囲内の時間とする。ヒータ２０７の温度は、ウエハ２００の温度が例えば２５０〜７００℃、好ましくは３００〜６５０℃、より好ましくは３５０〜６００℃の範囲内の温度となるような温度に設定する。ＮＨ３ガスは、上記のような条件下で熱的に活性化される。ＮＨ３ガスを熱で活性化させて供給した方が、ソフトな反応を生じさせることができ、後述する表面改質をソフトに行うことができる。
【００６１】
ウエハ２００の最表面（ＳｉＯＣＮ膜を形成する際の下地面）に対し、活性化されたＮＨ３ガスを供給することで、ウエハ２００の最表面が改質される。このとき、ウエハ２００の最表面が窒化されるか、ウエハ２００の最表面にＮＨ３が吸着するか、これらの両方が生じることとなる。表面改質後のウエハ２００の最表面は、後述するステップ１においてＨＣＤＳが吸着しやすく、Ｓｉが堆積しやすい表面状態となる。すなわち、表面改質ステップで使用するＮＨ３ガスは、ＨＣＤＳやＳｉのウエハ２００の最表面への吸着や堆積を促進させる吸着および堆積促進ガスとして作用することとなる。
【００６２】
（残留ガス除去）
表面改質が完了した後、バルブ２４３ｂを閉じ、ＮＨ３ガスの供給を停止する。このとき、ＡＰＣバルブ２４４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もしくは表面改質に寄与した後のＮＨ３ガスを処理室２０１内から排除する。このとき、バルブ２４３ｅ，２４３ｆ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、これにより、処理室２０１内に残留するガスを処理室２０１内から排除する効果を高めることができる。
【００６３】
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１において悪影響が生じることはない。処理室２０１内へ供給する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のＮ２ガスを供給することで、ステップ２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。Ｎ２ガスの消費を必要最小限に抑えることも可能となる。
【００６４】
窒素含有ガスとしては、ＮＨ３ガスの他、ジアゼン（Ｎ２Ｈ２）ガス、ヒドラジン（Ｎ２Ｈ４）ガス、Ｎ３Ｈ８ガス等の窒化水素系ガスや、これらの化合物を含むガス等を用いることができる。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。
【００６５】
［ステップ１］
（ＨＣＤＳガス供給）
表面改質ステップが終了した後、処理室２０１内のウエハ２００に対し、ＨＣＤＳガスを供給する。
【００６６】
このステップでは、バルブ２４３ａ，２４３ｅ，２４３ｆの開閉制御を、表面改質ステップにおけるバルブ２４３ｂ，２４３ｅ，２４３ｆの開閉制御と同様の手順で行う。ＨＣＤＳガスは、ガス供給管２３２ａ、成膜温度に加熱されたノズル２４９ａを介して処理室２０１内へ供給される。ＭＦＣ２４１ａで制御するＨＣＤＳガスの供給流量は、例えば１〜２０００ｓｃｃｍ、好ましくは１０〜１０００ｓｃｃｍの範囲内の流量とする。処理室２０１内の圧力は、例えば１〜４０００Ｐａ、好ましくは６７〜２６６６Ｐａ、より好ましくは１３３〜１３３３Ｐａの範囲内の圧力とする。ＨＣＤＳ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１〜１２０秒、好ましくは１〜６０秒の範囲内の時間とする。ヒータ２０７の温度は、表面改質ステップと同様、ウエハ２００の温度が、例えば２５０〜７００℃、好ましくは３００〜６５０℃、より好ましくは３５０〜６００℃の範囲内の温度となるような温度に設定する。
【００６７】
ウエハ２００の温度が２５０℃未満となると、ウエハ２００上にＨＣＤＳが化学吸着しにくくなり、実用的な成膜速度が得られなくなることがある。ウエハ２００の温度を２５０℃以上とすることで、これを解消することが可能となる。ウエハ２００の温度を３００℃以上、さらには３５０℃以上とすることで、ウエハ２００上にＨＣＤＳをより十分に吸着させることが可能となり、より十分な成膜速度が得られるようになる。
【００６８】
ウエハ２００の温度が７００℃を超えると、ＣＶＤ反応が強くなり過ぎる（過剰な気相反応が生じる）ことで、膜厚均一性が悪化しやすくなり、その制御が困難となってしまう。ウエハ２００の温度を７００℃以下とすることで、適正な気相反応を生じさせることができることにより、膜厚均一性の悪化を抑制でき、その制御が可能となる。特に、ウエハ２００の温度を６５０℃以下、さらには６００℃以下とすることで、気相反応よりも表面反応が優勢になり、膜厚均一性を確保しやすくなり、その制御が容易となる。
【００６９】
よって、ウエハ２００の温度は２５０〜７００℃、好ましくは３００〜６５０℃、より好ましくは３５０〜６００℃の範囲内の温度とするのがよい。
【００７０】
その他の処理条件は、例えば、表面改質ステップと同様な処理条件とする。
【００７１】
上述の条件下でウエハ２００に対してＨＣＤＳガスを供給することにより、ウエハ２００の最表面上に、第１の層として、例えば１原子層未満から数原子層程度の厚さのＣｌを含むＳｉ含有層が形成される。Ｃｌを含むＳｉ含有層は、Ｃｌを含むＳｉ層であってもよいし、ＨＣＤＳの吸着層であってもよいし、その両方を含んでいてもよい。ＨＣＤＳの吸着層は、ＨＣＤＳの物理吸着層であってもよいし、ＨＣＤＳの化学吸着層であってもよいし、その両方を含んでいてもよい。
【００７２】
ここで、１原子層未満の厚さの層とは不連続に形成される原子層のことを意味しており、１原子層の厚さの層とは連続的に形成される原子層のことを意味している。１分子層未満の厚さの層とは不連続に形成される分子層のことを意味しており、１分子層の厚さの層とは連続的に形成される分子層のことを意味している。Ｃｌを含むＳｉ含有層は、Ｃｌを含むＳｉ層とＨＣＤＳの吸着層との両方を含み得る。但し、上述の通り、Ｃｌを含むＳｉ含有層については「１原子層」、「数原子層」等の表現を用いて表すこととする。
【００７３】
ＨＣＤＳガスが自己分解（熱分解）する条件下、すなわち、ＨＣＤＳガスの熱分解反応が生じる条件下では、ウエハ２００上にＳｉが堆積することでＣｌを含むＳｉ層が形成される。ＨＣＤＳガスが自己分解（熱分解）しない条件下、すなわち、ＨＣＤＳガスの熱分解反応が生じない条件下では、ウエハ２００上にＨＣＤＳが吸着することでＨＣＤＳの吸着層が形成される。ウエハ２００上にＨＣＤＳの吸着層を形成するよりも、ウエハ２００上にＣｌを含むＳｉ層を形成する方が、成膜レートを高くすることができる点では、好ましい。
【００７４】
第１の層の厚さが数原子層を超えると、後述するステップ３，４での改質の作用が第１の層の全体に届かなくなる。また、第１の層の厚さの最小値は１原子層未満である。よって、第１の層の厚さは１原子層未満から数原子層程度とするのが好ましい。第１の層の厚さを１原子層以下、すなわち、１原子層または１原子層未満とすることで、後述するステップ３，４での改質反応の作用を相対的に高めることができ、ステップ３，４での改質反応に要する時間を短縮することができる。ステップ１での第１の層の形成に要する時間を短縮することもできる。結果として、１サイクルあたりの処理時間を短縮することができ、トータルでの処理時間を短縮することも可能となる。すなわち、成膜レートを高くすることも可能となる。また、第１の層の厚さを１原子層以下とすることで、膜厚均一性の制御性を高めることも可能となる。
【００７５】
（残留ガス除去）
第１の層が形成された後、バルブ２４３ａを閉じ、ＨＣＤＳガスの供給を停止する。そして、表面改質ステップと同様の処理手順により、処理室２０１内に残留する未反応もしくはＣｌを含むＳｉ含有層の形成に寄与した後のＨＣＤＳ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、処理室２０１内に残留するガス等を完全に排除しなくてもよい点は、表面改質ステップと同様である。
【００７６】
原料ガスとしては、ＨＣＤＳガスの他、例えば、ジクロロシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２、略称：ＤＣＳ）ガス、モノクロロシラン（ＳｉＨ３Ｃｌ、略称：ＭＣＳ）ガス、テトラクロロシランすなわちシリコンテトラクロライド（ＳｉＣｌ４、略称：ＳＴＣ）ガス、トリクロロシラン（ＳｉＨＣｌ３、略称：ＴＣＳ）ガス、トリシラン（Ｓｉ３Ｈ８、略称：ＴＳ）ガス、ジシラン（Ｓｉ２Ｈ６、略称：ＤＳ）ガス、モノシラン（ＳｉＨ４、略称：ＭＳ）ガス等の無機原料ガスや、テトラキスジメチルアミノシラン（Ｓｉ［Ｎ（ＣＨ３）２］４、略称：４ＤＭＡＳ）ガス、トリスジメチルアミノシラン（Ｓｉ［Ｎ（ＣＨ３）２］３Ｈ、略称：３ＤＭＡＳ）ガス、ビスジエチルアミノシラン（Ｓｉ［Ｎ（Ｃ２Ｈ５）２］２Ｈ２、略称：２ＤＥＡＳ）ガス、ビスターシャリーブチルアミノシラン（ＳｉＨ２［ＮＨ（Ｃ４Ｈ９）］２、略称：ＢＴＢＡＳ）ガス等の有機原料ガスを用いることができる。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。
【００７７】
［ステップ２］
（Ｃ３Ｈ６ガス供給）
ステップ１が終了した後、処理室２０１内のウエハ２００に対し、熱で活性化されたＣ３Ｈ６ガスを供給する。
【００７８】
このステップでは、バルブ２４３ｂ，２４３ｅ，２４３ｆの開閉制御を、表面改質ステップにおけるバルブ２４３ｂ，２４３ｅ，２４３ｆの開閉制御と同様の手順で行う。Ｃ３Ｈ６ガスは、ガス供給管２３２ｂ、成膜温度に加熱されたノズル２４９ｂを介して処理室２０１内へ供給される。ＭＦＣ２４１ｂで制御するＣ３Ｈ６ガスの供給流量は、例えば１００〜１００００ｓｃｃｍの範囲内の流量とする。処理室２０１内の圧力は、例えば１〜６０００Ｐａの範囲内の圧力とする。処理室２０１内におけるＣ３Ｈ６ガスの分圧は、例えば０．０１〜５９４１Ｐａの範囲内の圧力とする。Ｃ３Ｈ６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１〜２００秒、好ましくは１〜１２０秒、より好ましくは１〜６０秒の範囲内の時間とする。その他の処理条件は、例えば、表面改質ステップと同様な処理条件とする。Ｃ３Ｈ６ガスは、上記のような条件下で熱的に活性化される。Ｃ３Ｈ６ガスを熱で活性化させて供給した方が、ソフトな反応を生じさせることができ、後述する炭素含有層の形成が容易となる。
【００７９】
このとき、処理室２０１内へ流しているガスは熱的に活性化されたＣ３Ｈ６ガスであり、処理室２０１内へはＨＣＤＳガスは流していない。したがって、Ｃ３Ｈ６ガスは気相反応を起こすことはなく、活性化された状態でウエハ２００に対して供給される。その結果、ステップ１でウエハ２００上に形成された第１の層、すなわち、Ｃｌを含むＳｉ含有層の上に、炭素含有層（Ｃ含有層）が形成される。Ｃ含有層は、Ｃ層であってもよいし、Ｃ３Ｈ６の吸着層であってもよいし、その両方を含んでいてもよい。Ｃ含有層は、１分子層未満または１原子層未満の厚さの層、すなわち、不連続な層となる。これにより、ウエハ２００の最表面上に、ＳｉおよびＣを含む第２の層が形成されることとなる。第２の層は、Ｃｌを含むＳｉ含有層と、Ｃ含有層と、を含む層となる。
【００８０】
Ｃ含有層は不連続な層とする必要がある。Ｃ含有層を連続的な層とした場合、Ｃｌを含むＳｉ含有層の表面がＣ含有層により全体的に覆われることとなる。この場合、第２の層の表面にＳｉが存在しなくなり、その結果、後述するステップ３での第２の層の酸化反応や、後述するステップ４での第３の層の窒化反応が困難となることがある。上述のような処理条件下では、ＮやＯはＳｉとは結合するが、Ｃとは結合しにくいからである。後述するステップ３やステップ４で所望の酸化反応や窒化反応を生じさせるためには、Ｃ含有層のＣｌを含むＳｉ含有層上への吸着状態を不飽和状態とし、第２の層の表面にＳｉが露出した状態とする必要がある。
【００８１】
（残留ガス除去）
第２の層が形成された後、バルブ２４３ｂを閉じ、Ｃ３Ｈ６ガスの供給を停止する。そして、表面改質ステップと同様の処理手順により、処理室２０１内に残留する未反応もしくはＣ含有層の形成に寄与した後のＣ３Ｈ６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、処理室２０１内に残留するガス等を完全に排除しなくてもよい点は、表面改質ステップと同様である。
【００８２】
炭素含有ガスとしては、Ｃ３Ｈ６ガスの他、アセチレン（Ｃ２Ｈ２）ガスやエチレン（Ｃ２Ｈ４）ガス等の炭化水素系のガスを用いることができる。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。
【００８３】
［ステップ３］
（Ｏ２ガス供給）
ステップ２が終了した後、処理室２０１内のウエハ２００に対し、熱で活性化されたＯ２ガスを供給する。
【００８４】
このステップでは、バルブ２４３ｂ，２４３ｅ，２４３ｆの開閉制御を、表面改質ステップにおけるバルブ２４３ｂ，２４３ｅ，２４３ｆの開閉制御と同様の手順で行う。Ｏ２ガスは、ガス供給管２３２ｂ、成膜温度に加熱されたノズル２４９ｂを介して処理室２０１内へ供給される。ＭＦＣ２４１ｂで制御するＯ２ガスの供給流量は、例えば１００〜１００００ｓｃｃｍの範囲内の流量とする。処理室２０１内の圧力は、例えば１〜６０００Ｐａの範囲内の圧力とする。処理室２０１内におけるＯ２ガスの分圧は、例えば０．０１〜５９４１Ｐａの範囲内の圧力とする。Ｏ２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１〜１２０秒、好ましくは１〜６０秒の範囲内の時間とする。その他の処理条件は、例えば、表面改質ステップと同様な処理条件とする。Ｏ２ガスは、上記のような条件下で熱的に活性化される。Ｏ２ガスを熱で活性化させて供給した方が、ソフトな反応を生じさせることができ、後述する酸化をソフトに行うことができる。
【００８５】
このとき、処理室２０１内へ流しているガスは熱的に活性化されたＯ２ガスであり、処理室２０１内へはＨＣＤＳガスもＣ３Ｈ６ガスも流していない。したがって、Ｏ２ガスは気相反応を起こすことはなく、活性化された状態でウエハ２００に対して供給される。ウエハ２００に対して供給されたＯ２ガスは、ステップ２でウエハ２００上に形成されたＳｉおよびＣを含む第２の層（Ｃｌを含むＳｉ含有層と、Ｃ含有層と、を含む層）の少なくとも一部と反応する。これにより第２の層は、ノンプラズマで熱的に酸化されて、Ｓｉ、ＯおよびＣを含む第３の層、すなわち、シリコン酸炭化層（ＳｉＯＣ層）へと変化させられる（改質される）。なお、第３の層を形成する際、第２の層に含まれていたＣｌ等の不純物は、Ｏ２ガスによる改質反応の過程において、少なくともＣｌを含むガス状物質を構成し、処理室２０１内から排出される。すなわち、第２の層中のＣｌ等の不純物は、第２の層中から引き抜かれたり、脱離したりすることで、第２の層から分離する。これにより、第３の層は、第２の層に比べてＣｌ等の不純物が少ない層となる。
【００８６】
このとき、第２の層の酸化反応は飽和させないようにする。例えば、ステップ１で数原子層の厚さのＣｌを含むＳｉ含有層を形成し、ステップ２で１原子層未満の厚さのＣ含有層を形成した場合は、その表面層（表面の１原子層）の少なくとも一部を酸化させる。この場合、第２の層の全体を酸化させないように、第２の層の酸化反応が不飽和となる条件下で酸化を行う。なお、条件によっては第２の層の表面層から下の数層を酸化させることもできるが、その表面層だけを酸化させる方が、最終的に形成されるＳｉＯＣＮ膜の組成比の制御性を向上させることができ、好ましい。
【００８７】
このとき、特に、Ｏ２ガスの希釈率を高めたり（濃度を低下させたり）、Ｏ２ガスの供給時間を短縮したり、Ｏ２ガスの分圧を下げたりするように上述の処理条件を調整するようにしてもよい。これにより、ステップ３における酸化力を適度に低下させることができ、第２の層の酸化反応を不飽和とすることがより容易となる。図４の成膜シーケンスは、ステップ３において供給するＮ２ガスの供給流量を、他のステップにおいて供給するＮ２ガスの供給流量よりも大きくすることで、Ｏ２ガスの分圧を下げ、酸化力を低下させる様子を例示している。
【００８８】
ステップ３における酸化力を低下させることで、酸化の過程において、第２の層中からＣが脱離するのを抑制しやすくなる。Ｓｉ−Ｃ結合よりもＳｉ−Ｏ結合の方が結合エネルギーが大きいため、Ｓｉ−Ｏ結合を形成するとＳｉ−Ｃ結合が切れてしまう傾向がある。これに対し、ステップ３における酸化力を適度に低下させることで、第２の層中にＳｉ−Ｏ結合を形成する際に、Ｓｉ−Ｃ結合が切れてしまうのを抑制することができ、Ｓｉとの結合が切れたＣが第２の層から脱離するのを抑制しやすくなる。
【００８９】
また、ステップ３における酸化力を低下させることで、酸化処理後の第２の層、すなわち、第３の層の最表面にＳｉが露出した状態を維持することができる。第３の層の最表面にＳｉが露出した状態を維持することにより、後述するステップ４において、第３の層の最表面を窒化させることが容易となる。第３の層の最表面の全体にわたりＳｉ−Ｏ結合やＳｉ−Ｃ結合が形成され、その最表面にＳｉが露出していない状態では、後述するステップ４の条件下においてはＳｉ−Ｎ結合が形成され難い傾向がある。しかしながら、第３の層の最表面にＳｉが露出した状態を維持することにより、すなわち、第３の層の最表面に、後述するステップ４の条件下でＮと結合することができるＳｉを存在させておくことにより、Ｓｉ−Ｎ結合を形成するのが容易となる。
【００９０】
（残留ガス除去）
第３の層が形成された後、バルブ２４３ｂを閉じ、Ｏ２ガスの供給を停止する。そして、表面改質ステップと同様の処理手順により、処理室２０１内に残留する未反応もしくは第３の層の形成に寄与した後のＯ２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、処理室２０１内に残留するガス等を完全に排除しなくてもよい点は、表面改質ステップと同様である。
【００９１】
酸化ガスとしては、Ｏ２ガスの他、水蒸気（Ｈ２Ｏ）、一酸化窒素（ＮＯ）ガス、亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）ガス、二酸化窒素（ＮＯ２）ガス、一酸化炭素（ＣＯ）ガス、二酸化炭素（ＣＯ２）ガス、オゾン（Ｏ３）ガス、水素（Ｈ２）ガス＋Ｏ２ガス、Ｈ２ガス＋Ｏ３ガス等の酸素含有ガスを用いることができる。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。
【００９２】
［ステップ４］
（ＮＨ３ガス供給）
ステップ３が終了した後、処理室２０１内のウエハ２００に対し、熱で活性化されたＮＨ３ガスを供給する。
【００９３】
このときの処理手順は、上述した表面改質ステップの処理手順と同様とする。ＮＨ３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１〜１２０秒、好ましくは１〜６０秒の範囲内の時間とする。その他の処理条件は、上述した表面改質ステップの処理条件と同様とする。ＮＨ３ガスは、上記のような条件下で熱的に活性化される。ＮＨ３ガスを熱で活性化させて供給した方が、ソフトな反応を生じさせることができ、後述する窒化をソフトに行うことができる。
【００９４】
このとき、処理室２０１内へ流しているガスは熱的に活性化されたＮＨ３ガスであり、処理室２０１内へはＨＣＤＳガスもＣ３Ｈ６ガスもＯ２ガスも流していない。したがって、ＮＨ３ガスは気相反応を起こすことはなく、活性化された状態でウエハ２００に対して供給される。ウエハ２００に対して供給されたＮＨ３ガスは、ステップ３でウエハ２００上に形成された第３の層（ＳｉＯＣ層）の少なくとも一部と反応する。これにより第３の層は、ノンプラズマで熱的に窒化されて、Ｓｉ、Ｏ、ＣおよびＮを含む第４の層、すなわち、シリコン酸炭窒化層（ＳｉＯＣＮ層）へと変化させられる（改質される）。なお、第４の層を形成する際、第３の層に含まれていたＣｌ等の不純物は、ＮＨ３ガスによる改質反応の過程において、少なくともＣｌを含むガス状物質を構成し、処理室２０１内から排出される。すなわち、第３の層中のＣｌ等の不純物は、第３の層中から引き抜かれたり、脱離したりすることで、第３の層から分離する。これにより、第４の層は、第３の層に比べてＣｌ等の不純物が少ない層となる。
【００９５】
また、ウエハ２００に対して活性化されたＮＨ３ガスを供給することで、第３の層が窒化される過程において、第３の層の最表面が改質される。窒化の過程で表面改質処理が施された後の第３の層の最表面、すなわち、第４の層の最表面は、次のステップ１においてＨＣＤＳが吸着しやすく、Ｓｉが堆積しやすい表面状態となる。すなわち、ステップ４で使用するＮＨ３ガスは、ＨＣＤＳやＳｉの第４の層の最表面（ウエハ２００の最表面）への吸着や堆積を促進させる吸着および堆積促進ガスとしても作用することとなる。
【００９６】
このとき、第３の層の窒化反応は飽和させないようにする。例えばステップ１〜３で数原子層の厚さの第３の層を形成した場合は、その表面層（表面の１原子層）の少なくとも一部を窒化させる。この場合、第３の層の全体を窒化させないように、第３の層の窒化反応が不飽和となる条件下で窒化を行う。なお、条件によっては第３の層の表面層から下の数層を窒化させることもできるが、その表面層だけを窒化させる方が、最終的に形成されるＳｉＯＣＮ膜の組成比の制御性を向上させることができ、好ましい。
【００９７】
（残留ガス除去）
第４の層が形成された後、バルブ２４３ｂを閉じ、ＮＨ３ガスの供給を停止する。そして、表面改質ステップと同様の処理手順により、処理室２０１内に残留する未反応もしくは第４の層の形成に寄与した後のＮＨ３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、処理室２０１内に残留するガス等を完全に排除しなくてもよい点は、表面改質ステップと同様である。
【００９８】
窒化ガスとしては、ＮＨ３ガスの他、Ｎ２Ｈ２ガス、Ｎ２Ｈ４ガス、Ｎ３Ｈ８ガス等の窒化水素系ガスや、これらの化合物を含むガス等を用いることができる。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。
【００９９】
（所定回数実施）
上述したステップ１〜４を非同時に行うサイクルを１回以上（所定回数）行うことにより、ウエハ２００上に、所定組成および所定膜厚のＳｉＯＣＮ膜を形成することができる。上述のサイクルは、複数回繰り返すのが好ましい。すなわち、１サイクルあたりに形成するＳｉＯＣＮ層の厚さを所望の膜厚よりも小さくして、上述のサイクルを所望の膜厚になるまで複数回繰り返すのが好ましい。
【０１００】
（パージおよび大気圧復帰）
バルブ２４３ｅ，２４３ｆを開き、ガス供給管２４３ｅ，２４３ｆ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する。これにより、処理室２０１内がパージされ、処理室２０１内に残留するガスや反応副生成物が処理室２０１内から除去される（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）。
【０１０１】
（ボートアンロードおよびウエハディスチャージ）
ボートエレベータ１１５によりシールキャップ２１９が下降され、マニホールド２０９の下端が開口される。そして、処理済のウエハ２００が、ボート２１７に支持された状態で、マニホールド２０９の下端から反応管２０３の外部に搬出される（ボートアンロード）。処理済のウエハ２００は、ボート２１７より取出される（ウエハディスチャージ）。
【０１０２】
（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２４９ａ，２４９ｂの表面、ボート２１７の表面等に、ＳｉＯＣＮ膜等の薄膜を含む堆積物が累積する。すなわち、この薄膜を含む堆積物が、成膜温度に加熱された処理室２０１内の部材の表面等に付着して累積する。また、成膜温度に加熱されたノズル２４９ａ，２４９ｂの内部にも、堆積物が付着して累積する。これらの堆積物の量（厚さ）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。
【０１０３】
クリーニング処理は、
第１のクリーニング温度に加熱された処理室２０１内へ、第１のクリーニング温度に加熱されたノズル２４９ａよりクリーニングガスとしてフッ素系ガスを供給するとともに第１のクリーニング温度に加熱されたノズル２４９ｂよりクリーニングガスとして反応促進ガスを供給することで、処理室２０１内の部材の表面に堆積したＳｉＯＣＮ膜を含む堆積物を熱化学反応により除去する第１のクリーニング処理と、
処理室２０１内の温度を第１のクリーニング温度よりも高い第２のクリーニング温度に変更する昇温処理と、
第２のクリーニング温度に加熱された処理室２０１内へ、第２のクリーニング温度に加熱されたノズル２４９ａよりフッ素系ガスを供給することで、堆積物除去後に処理室２０１内の部材の表面に残留した物質を熱化学反応により取り除くと共に、ノズル２４９ａ内に付着した堆積物を熱化学反応により除去する第２のクリーニング処理と、
第２のクリーニング温度に加熱された処理室２０１内へ、第２のクリーニング温度に加熱されたノズル２４９ｂよりフッ素系ガスを供給することで、堆積物除去後に処理室２０１内の部材の表面に残留した物質を熱化学反応により取り除くと共に、ノズル２４９ｂ内に付着した堆積物を熱化学反応により除去する第３のクリーニング処理と、
を実施することで行われる。
【０１０４】
なお、第１〜第３のクリーニング処理では、それぞれ、
処理室２０１内へクリーニングガスを供給し、排気管２３１を介して処理室２０１内のクリーニングガスを排気することで、処理室２０１内をクリーニングする第１工程としてのステップＡ１〜Ａ３と、
排気管２３１内へのクリーニングガスの流通を実質的に停止した状態を維持することで排気管２３１を冷却する第２工程としてのステップＢ１〜Ｂ３と、
を交互に繰り返す。
【０１０５】
また、第１のクリーニング処理で行うステップＡ１では、処理室２０１内へクリーニングガスを供給するサブステップａ１と、処理室２０１内へのクリーニングガスの供給を停止した状態で排気管２３１を介して処理室２０１内のクリーニングガスを排気するサブステップａ２と、を１サイクルとしてこのサイクルを繰り返す。すなわち、処理室２０１内へのクリーニングガスの供給を間欠的に複数回行う。
【０１０６】
また、第２，第３のクリーニング処理で行うステップＡ２，Ａ３では、処理室２０１内へのクリーニングガスの供給を連続的に行う。
【０１０７】
以下、フッ素系ガスとしてＦ２ガスを、反応促進ガスとしてＨＦガスを、不活性ガスとしてＮ２ガスを用いるクリーニング処理の一例を、図５、図６を参照しながら説明する。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。なお、図５において、「Ｅｔｃｈｉｎｇ」は、後述する堆積物の除去処理を示しており、「Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ」は、後述するトリートメント処理を示している。また、図６において、「Ａ１」「Ａ２」「Ａ３」は処理室２０１内をクリーニングするステップＡ１〜Ａ３をそれぞれを示しており、「Ｂ１」「Ｂ２」「Ｂ３」は排気管２３１を冷却するステップＢ１〜Ｂ３をそれぞれ示している。
【０１０８】
（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内へ搬入される。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。
【０１０９】
（圧力調整および温度調整）
処理室２０１内が第１のクリーニ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。また、処理室２０１内が第１のクリーニング温度となるように、ヒータ２０７によって加熱される。処理室２０１内を第１のクリーニング温度に加熱することで、反応管２０３の内壁、ノズル２４９ａ，２４９ｂの表面や内部（内壁）、ボート２１７の表面等は、第１のクリーニング温度に加熱される。処理室２０１内の温度が第１のクリーニング温度に到達したら、後述する第１のクリーニング処理が完了するまでの間は、その温度が維持されるように制御する。続いて、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、後述する第３のクリーニング処理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。
【０１１０】
（第１のクリーニング処理）
その後、次の２つのステップ、すなわち、ステップＡ１，Ｂ１を順次実行する。
【０１１１】
［ステップＡ１］
このステップでは、次の２つのサブステップ、すなわち、サブステップａ１，ａ２を順次行う。
【０１１２】
サブステップａ１では、処理室２０１内の温度、圧力が、第１のクリーニング温度、第１のクリーニング圧力に維持された状態で、処理室２０１内へ、第１のクリーニング温度に加熱されたノズル２４９ａよりＦ２ガスを供給するとともに、第１のクリーニング温度に加熱されたノズル２４９ｂよりＨＦガスを供給する。
【０１１３】
このとき、サブステップａ１では、バルブ２４３ｃ，２４３ｄを開き、ガス供給管２３２ｃからＦ２ガスを、ガス供給管２３２ｄからＨＦガスを流すようにする。また、このとき、ガス供給管２３２ｅ，２３２ｆからＮ２ガスを流し、Ｆ２ガスおよびＨＦガスをガス供給管２３２ａ，２３２ｂ内でそれぞれ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Ｆ２ガスおよびＨＦガスの濃度をそれぞれ制御することができる。
【０１１４】
これにより、処理室２０１内には、クリーニングガスとして、Ｆ２ガスにＨＦガスが添加されてなる混合ガスが供給されることとなる。
【０１１５】
混合ガスは、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、例えば、反応管２０３の内壁、ノズル２４９ａ，２４９ｂの表面、ボート２１７の表面等に接触する。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堆積物が除去される。すなわち、混合ガス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。なお、ＨＦガスは、Ｆ２ガスによるエッチング反応を促進させるよう作用することから、エッチングレートを増大させ、クリーニング作用を向上させることが可能となる。また、これにより、処理室２０１内の温度等の処理条件を、低温側の条件とすることが可能となる。
【０１１６】
なお、サブステップａ１では、Ｆ２ガスの供給とＨＦガスの供給とを、別々のノズル２４９ａ，２４９ｂを用いて行うようにしている。ノズル２４９ａ内へはＨＦガスは供給されておらず、Ｆ２ガス、或いは、Ｎ２ガスで希釈されたＦ２ガスしか存在しないことから、上述の処理条件下では、ノズル２４９ａ内においては上述の熱化学反応は生じにくい。但し、Ｆ２ガス単体でもエッチング反応を生じさせることは可能である。しかしながら、第１のクリーニング温度の下では、Ｆ２ガスを単独で用いてもエッチング反応は僅かに生じるのみで、上述のエッチング反応に比べてごく僅かな反応となる。また、ノズル２４９ｂ内へは、Ｆ２ガスは供給されておらず、ＨＦガス、或いは、Ｎ２ガスで希釈されたＨＦガスしか存在しないことから、上述の処理条件下では、ノズル２４９ｂ内においては上述の熱化学反応は生じにくい。
【０１１７】
予め設定されたガス供給時間が経過したら、バルブ２４３ｃ，２４３ｄを閉じてサブステップａ１を終了し、サブステップａ２を開始する。サブステップａ２では、処理室２０１内へのＦ２ガスおよびＨＦガスの供給、すなわち、処理室２０１内へのクリーニングガスの供給を停止した状態で、ＡＰＣバルブ２４４が開いた状態を維持し、排気管２３１を介して処理室２０１内のクリーニングガス等を排気する。このとき、ガス供給管２４３ｅ，２４３ｆを開き、処理室２０１内へＮ２ガスを供給するようにしてもよい。サブステップａ２の実施時間は、処理室２０１内の圧力を変動させるのに必要な時間とする。例えば、サブステップａ２の実施時間は、処理室２０１内からのクリーニングガスの排出を完了させるのに必要な時間、或いは、それよりも短い時間とする。サブステップａ２の実施時間をこのように設定した場合、サブステップａ２を実施している間、排気管２３１の内部にはクリーニングガスが常に流通している状態となる。
【０１１８】
なお、サブステップａ２では、ＡＰＣバルブ２４４の開度を、サブステップａ１におけるＡＰＣバルブ２４４の開度よりも大きな開度、例えば、全開（フルオープン）に設定することが好ましい。この場合、サブステップａ２の開始直後に、処理室２０１内から排気管２３１内へ多量のクリーニングガスを一気に流通させ、処理室２０１内の圧力を急速に低下させることが可能となる。
【０１１９】
その後、サブステップａ１，ａ２を交互に繰り返す。サブステップａ１では、処理室２０１内の圧力を比較的高い圧力とし、処理室２０１内にクリーニングガスを封じ込めたような状態を作り出すことができる。これにより、クリーニングガスを処理室２０１内の全域に行き渡らせることが容易となり、また、クリーニングガスによる熱化学反応の効率を高めることが可能となる。結果として、処理室２０１内の全域にわたり効率的にクリーニングを行うことが可能となる。また、サブステップａ１，ａ２を交互に繰り返すことで、処理室２０１内へのクリーニングガスの供給が間欠的に行われることとなり、処理室２０１内の圧力を繰り返し変動させることが可能となる。処理室２０１内の圧力をこのように変動させることで、処理室２０１内の堆積物に対して圧力の変動に伴う衝撃を与えることができるようになる。その結果、堆積物にクラックや剥離等を生じさせつつ堆積物をエッチングすることができるようになり、処理室２０１内からの堆積物の除去効率を高めることが可能となる。
【０１２０】
［ステップＢ１］
ところで、先に述べたＳｉＯＣＮ膜の成膜処理を行うと、処理室２０１内や排気管２３１内を流通するＨＣＤＳガスに含まれるＣｌと、処理室２０１内や排気管２３１内を流通するＮＨ３ガス等に含まれるＮやＨと、が反応し、排気管２３１の内壁等の低温部に塩化アンモニウム（ＮＨ４Ｃｌ）等を含む反応副生成物が付着することとなる。特に、原料ガスとして、ＨＣＤＳガスのような１分子中に含まれるＣｌの数が多いガスを用いる場合、ＭＣＳガスやＤＣＳガスのような１分子中に含まれるＣｌの数が少ないガスを用いる場合と比較して、ＮＨ４Ｃｌ等の反応副生成物が生成されやすくなり、反応副生成物の付着量が増加しやすくなる。また、排気管２３１が、例えば蛇腹状のベローズ管のように内壁に凹凸構造を有する管として構成されている場合にも、反応副生成物の付着量が増加しやすくなる。
【０１２１】
上述のステップＡ１を行うと、処理室２０１内に供給されたクリーニングガス（Ｆ２ガスにＨＦが添加されてなる混合ガス）が排気管２３１の内部に集中して流れ込み、排気管２３１の内部には高濃度のクリーニングガスが流通することとなる。排気管２３１の内部に反応副生成物が付着した状態でステップＡ１を行うと、排気管２３１の内部を流通するクリーニングガスと、排気管２３１内に付着している反応副生成物と、が反応することとなる。そして、図６に示すように、この反応で発生する反応熱によって、排気管２３１の温度が上昇することとなる。特に、サブステップａ２におけるＡＰＣバルブ２４４の開度を、サブステップａ１におけるＡＰＣバルブ２４４の開度よりも大きな開度とする場合、サブステップａ２の開始直後に、処理室２０１内から排気管２３１内へ多量のクリーニングガスが一気に流れ込むことから、排気管２３１の温度が上昇しやすくなる。排気管２３１の温度が例えば２００℃超の温度まで上昇すると、排気管２３１がたとえハステロイ（登録商標）等の耐熱性、耐食性に優れた合金により構成されていたとしても、排気管２３１が腐食し、ダメージを受けてしまうことがある。
【０１２２】
そこで、本実施形態では、温度センサ２３１ａにより測定される排気管２３１の温度が所定の閾値（第１の温度）まで上昇したら、ステップＡ１の実施を停止する。これにより、排気管２３１の内部へのクリーニングガスの流通が実質的に停止されることとなる。なお、ステップＡ１の実施を停止した後においても、処理室２０１内に残留していたクリーニングガスが排気管２３１内を一時的に流れる場合もある。但し、排気管２３１内を一時的に流れるクリーニングガスの量は、排気管２３１内に付着した反応副生成物と反応しないような量であるか、反応した場合であっても排気管２３１の温度を上昇させる程度の反応熱を生じさせない量である場合もある。本明細書では、このような場合についても、「排気管２３１の内部へのクリーニングガスの流通が実質的に停止された状態」に含めて考えることとする。
【０１２３】
第１の温度は、例えば、排気管２３１に腐食が生じる温度（以下、臨界温度とも呼ぶ）未満の温度とする。第１の温度は、排気管２３１の材料、構造、熱容量、放熱効率や、クリーニングガスの種類、流量、処理温度等の諸条件に応じて適宜決定されるが、上述の臨界温度が２００℃である場合、例えば１２０℃〜１８０℃の範囲内の温度とすることができる。
【０１２４】
その後、排気管２３１内へのクリーニングガスの流通を実質的に停止した状態を所定時間維持することで、排気管２３１を冷却する（自然冷却）。排気管２３１の冷却は、少なくとも、温度センサ２３１ａにより測定される排気管２３１の温度が第１の温度よりも低い所定の閾値（第２の温度）に到達するまで継続して行う。
【０１２５】
第２の温度は、例えば、第１の温度の１／２以下の温度とすることができる。第２の温度は、排気管２３１の材料、構造、熱容量、放熱効率や、クリーニングガスの種類、流量、処理温度等の諸条件に応じて適宜決定されるが、上述の臨界温度が２００℃である場合、例えば６０℃〜９０℃の範囲内の温度とすることができる。また、クリーニングガスの流通を実質的に停止した状態を維持する時間、すなわち、ステップＢ１の実施時間は、例えば、サブステップａ１，ａ２を含むサイクルを１回行うのに要する時間よりも長くすることができ、さらには、ステップＡ１の実施時間よりも長い時間とすることができる。
【０１２６】
なお、ステップＢ１では、図６に示すように、バルブ２４３ｅ，２４３ｆを開き、排気管２３１内へＮ２ガスを流すようにしてもよい。この場合、Ｎ２ガスは冷却ガス（冷却媒体）として作用し、排気管２３１の冷却を促進させることが可能となる。このとき、排気管２３１内へ直接Ｎ２ガスを供給するようにしてもよい。この場合、例えば排気管２３１の上流側にＮ２ガスを供給するポートを設け、このポートにＮ２ガスを供給する供給管を接続し、この供給管、ポートを介して排気管２３１内へＮ２ガスを供給するようにしてもよい。高温の処理室２０１を介さずに排気管２３１内へ直接Ｎ２ガスを供給することにより、排気管２３１の冷却を更に促進させることが可能となる。これらにより、ステップＢ１の実施時間を短縮させることが可能となる。なお、ステップＢ１では、バルブ２４３ｅ，２４３ｆを閉じたままとし、排気管２３１内へＮ２ガスを流さないようにしてもよい。
【０１２７】
［所定回数実施］
その後、ステップＡ１とステップＢ１とを交互に所定回数繰り返し、第１のクリーニング処理を進行させる。ステップＡ１，Ｂ１を交互に繰り返すことで、排気管２３１の温度を臨界温度未満の温度に維持したまま、上述の堆積物の除去処理を適正に進行させることが可能となる。
【０１２８】
（昇温処理）
第１のクリーニング処理が終了したら、処理室２０１内が第２のクリーニ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。また、処理室２０１内が第２のクリーニング温度となるように、ヒータ２０７によって加熱される。処理室２０１内を第２のクリーニング温度に加熱することで、反応管２０３の内壁、ノズル２４９ａ，２４９ｂの表面や内部（内壁）、ボート２１７の表面等は、第２のクリーニング温度に加熱される。処理室２０１内の圧力、温度が、第２のクリーニング圧力、第２のクリーニング温度に到達したら、後述する第２，第３のクリーニング処理が完了するまでの間は、その圧力、温度が維持されるように制御する。
【０１２９】
第２のクリーニング温度は、第１のクリーニング温度よりも高い温度とする。すなわち、第１のクリーニング処理から第２のクリーニング処理に移行する際、処理室２０１内の温度を第１のクリーニング温度よりも高い温度に変更する。
【０１３０】
このステップでは、バルブ２４３ｃ〜２４３ｆを閉じ、処理室２０１内へのＦ２ガス、ＨＦガス、Ｎ２ガスの供給を停止するようにしてもよく、また、バルブ２４３ｃ〜２４３ｆの少なくともいずれかを開き、処理室２０１内へＦ２ガス、ＨＦガス、Ｎ２ガスのうち少なくともいずれかのガスの供給を継続するようにしてもよい。バルブ２４３ａ，２４３ｂについては、第１，第２のクリーニング処理と同様、閉じた状態を維持することとなる。
【０１３１】
（第２のクリーニング処理）
昇温処理が終了したら、次の２つのステップ、すなわち、ステップＡ２，Ｂ２を順次実行する。
【０１３２】
［ステップＡ２］
このステップでは、処理室２０１内の温度、圧力が、第２のクリーニング温度、第２のクリーニング圧力に維持された状態で、処理室２０１内へ、第２のクリーニング温度に加熱されたノズル２４９ａよりＦ２ガスを連続的に供給する。このとき、バルブ２４３ｃを開き、ガス供給管２３２ｃからＦ２ガスを流すようにする。また、このとき、バルブ２４３ｅを開き、ガス供給管２３２ｅからＮ２ガスを流し、ガス供給管２３２ａ内でＦ２ガスを希釈するようにしてもよい。
【０１３３】
このとき、バルブ２４３ｆを開き、ノズル２４９ｂよりＨＦガスを供給せず、Ｎ２ガスを供給する。すなわち、このステップでは、図５、図６に示すように、クリーニングガスとして、Ｆ２ガス、或いは、Ｎ２ガスで希釈されたＦ２ガスを処理室２０１内へ単独で供給する。このとき、ノズル２４９ｂよりＮ２ガスを供給しないようにしてもよいが、ノズル２４９ｂよりＮ２ガスを供給することで、ノズル２４９ｂ内へのＦ２ガスの侵入を抑制することができる。
【０１３４】
第２のクリーニング温度に加熱された処理室２０１内へＦ２ガスを、または、Ｎ２ガスで希釈されたＦ２ガスを供給することで、第１のクリーニング処理で堆積物を除去した後に処理室２０１内の部材の表面に残留した物質が熱化学反応により取り除かれ、処理室２０１内の部材の表面に対してトリートメント処理が施される。
【０１３５】
例えば、反応管２０３の内壁、ノズル２４９ａ，２４９ｂの表面、ボート２１７の表面等の石英部材の表面に生じた石英クラックが取り除かれる。すなわち、石英部材の表面に生じた石英クラックが、処理室２０１内へ供給されたＦ２ガスによりエッチングされて除去（消去）される。また例えば、石英クラック等により生じ、処理室２０１内の部材の表面に付着することとなった微小な石英粉（石英パウダ）が、処理室２０１内へ供給されたＦ２ガスによりエッチングされて取り除かれる。また例えば、ＳｉＯＣＮの残存膜等の付着物が、処理室２０１内へ供給されたＦ２ガスによりエッチングされて除去される。
【０１３６】
この際、堆積物除去後の処理室２０１内の石英部材の表面が、僅かにエッチングされて平滑化される。例えば、堆積物除去後の反応管２０３の内壁、堆積物除去後のノズル２４９ａ，２４９ｂの表面、堆積物除去後のボート２１７の表面等が、僅かにエッチングされて平滑化される。なお、石英部材の表面のエッチングは、少なくとも石英クラック等が除去される程度の僅かなエッチングでよく、過度なエッチング、すなわち、オーバーエッチングに至らないようにする必要がある。後述する処理条件とすることにより、石英部材の表面のオーバーエッチングを避け、石英部材の表面のエッチングを適正に行うことが可能となる。
【０１３７】
また、第２のクリーニング温度に加熱されたノズル２４９ａ内へＦ２ガスを、または、Ｎ２ガスで希釈されたＦ２ガスを供給することで、成膜処理を行うことでノズル２４９ａ内に付着した堆積物が熱化学反応により除去される。すなわち、成膜処理を行うことでノズル２４９ａの内壁に付着した堆積物が、第２のクリーニング温度に加熱されたノズル２４９ａ内に供給されたＦ２ガスによりエッチングされ、ノズル２４９ａ内から除去される。なお、第２のクリーニング温度の下では、Ｆ２ガスを単独で用いる場合でも充分なエッチング反応が生じることとなる。
【０１３８】
なお、このとき、ノズル２４９ｂ内へは、Ｆ２ガスは供給されておらず、また、Ｆ２ガスは侵入しないことから、ノズル２４９ｂ内では上述の熱化学反応、すなわち、堆積物のエッチング反応は生じない。
【０１３９】
［ステップＢ２］
上述のステップＡ２を行うと、排気管２３１の内部にクリーニングガス（Ｆ２ガス）が流通することとなる。排気管２３１の内部に反応副生成物が付着した状態でステップＡ２を行うと、ステップＡ１と同様に、排気管２３１の内部を流通するクリーニングガスと、排気管２３１内に付着している反応副生成物と、が反応し、排気管２３１の温度が上昇することとなる。
【０１４０】
そこで、温度センサ２３１ａにより測定される排気管２３１の温度が所定の温度（第１の温度）まで上昇したら、バルブ２４３ｃを閉じ、ステップＡ２の実施を停止する。そして、ステップＢ１と同様の処理手順により、排気管２３１を冷却する。排気管２３１の冷却は、ステップＢ１と同様に、少なくとも、排気管２３１の温度が第１の温度よりも低い第２の温度となるまで行う。
【０１４１】
［所定回数実施］
その後、ステップＡ２とステップＢ２とを交互に所定回数繰り返し、第２のクリーニング処理を進行させる。ステップＡ２，Ｂ２を交互に繰り返すことで、排気管２３１の温度を臨界温度未満の温度に維持したまま、上述のトリートメント処理や堆積物の除去処理を適正に進行させることが可能となる。
【０１４２】
（第３のクリーニング処理）
第２のクリーニング処理が終了したら、次の２つのステップ、すなわち、ステップＡ３，Ｂ３を順次実行する。
【０１４３】
［ステップＡ３］
このステップでは、処理室２０１内の温度、圧力が、第２のクリーニング温度、第２のクリーニング圧力に維持された状態で、処理室２０１内へ、第２のクリーニング温度に加熱されたノズル２４９ｂよりＦ２ガスを連続的に供給する。ガス供給管２３２ｄからＦ２ガスを流すようにし、バルブ２４３ｄを開く。また、このとき、バルブ２４３ｆを開き、ガス供給管２３２ｆからＮ２ガスを流し、ガス供給管２３２ｂ内でＦ２ガスを希釈するようにしてもよい。
【０１４４】
このとき、バルブ２４３ｅを開き、ノズル２４９ａよりＨＦガスを供給せず、Ｎ２ガスを供給する。すなわち、このステップでは、第２のクリーニング処理と同様に、クリーニングガスとして、Ｆ２ガス、或いは、Ｎ２ガスで希釈されたＦ２ガスを処理室２０１内へ単独で供給する。このとき、ノズル２４９ａよりＮ２ガスを供給しないようにしてもよいが、ノズル２４９ａよりＮ２ガスを供給することで、ノズル２４９ａ内へのＦ２ガスの侵入を抑制することができる。
【０１４５】
第２のクリーニング温度に加熱された処理室２０１内へＦ２ガスを、または、Ｎ２ガスで希釈されたＦ２ガスを供給することで、処理室２０１内の部材の表面に対し、上述のトリートメント処理が引き続き施される。
【０１４６】
また、第２のクリーニング温度に加熱されたノズル２４９ｂ内へＦ２ガスを、または、Ｎ２ガスで希釈されたＦ２ガスを供給することで、成膜処理を行うことでノズル２４９ｂ内に付着した堆積物が熱化学反応により除去される。すなわち、成膜処理を行うことでノズル２４９ｂの内壁に付着した堆積物が、第２のクリーニング温度に加熱されたノズル２４９ｂ内へ供給されたＦ２ガスによりエッチングされ、ノズル２４９ｂ内から除去される。
【０１４７】
なお、このとき、ノズル２４９ａ内へは、Ｆ２ガスは供給されておらず、また、Ｆ２ガスは侵入しないことから、ノズル２４９ａ内では上述の熱化学反応、すなわち、ノズル２４９ａの内壁のエッチング反応は生じない。
【０１４８】
［ステップＢ３］
上述のステップＡ３を行うと、排気管２３１の内部にクリーニングガス（Ｆ２ガス）が流通することとなる。排気管２３１の内部に反応副生成物が付着した状態でステップＡ３を行うと、ステップＡ１，Ａ２と同様に、排気管２３１の内部を流通するクリーニングガスと、排気管２３１内に付着している反応副生成物と、が反応し、排気管２３１の温度が上昇することとなる。
【０１４９】
そこで、温度センサ２３１ａにより測定される排気管２３１の温度が所定の温度（第１の温度）まで上昇したら、バルブ２４３ｄを閉じ、ステップＡ３の実施を停止する。そして、ステップＢ１と同様の処理手順により、排気管２３１を冷却する。排気管２３１の冷却は、ステップＢ１と同様に、少なくとも、排気管２３１の温度が第１の温度よりも低い第２の温度となるまで行う。
【０１５０】
［所定回数実施］
その後、ステップＡ３とステップＢ３とを交互に所定回数繰り返し、第３のクリーニング処理を進行させる。ステップＡ３，Ｂ３を交互に繰り返すことで、排気管２３１の温度を臨界温度未満の温度に維持したまま、上述のトリートメント処理や堆積物の除去処理を適正に進行させることが可能となる。
【０１５１】
（パージおよび大気圧復帰）
第３のクリーニング処理が終了したら、バルブ２４３ｄを閉じ、処理室２０１内へのＦ２ガスの供給を停止する。そして、バルブ２４３ｅ，２４３ｆを開き、ガス供給管２３２ｅ，２３２ｆのそれぞれから処理室２０１内へＮ２ガスを流し、排気管２３１から排気する。Ｎ２ガスはパージガスとして作用する。これにより、処理室２０１内がパージされる。このとき、図６に示すように、バルブ２４３ｅ，２４３ｆの開閉動作を繰り返すことで、処理室２０１内のパージを間欠的に行うようにしてもよい（サイクルパージ）。その後、処理室２０１内の雰囲気がＮ２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）。
【０１５２】
（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）。これら一連の工程が終了すると、上述の成膜処理が再開されることとなる。
【０１５３】
（４）クリーニング処理の変形例
本実施形態におけるクリーニング処理は、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。
【０１５４】
（変形例１）
ステップＡ１を行う際に、処理室２０１内へのＦ２ガス、ＨＦガスの供給を間欠的に行うのではなく、ステップＡ２，Ａ３と同様に、連続的に行うようにしてもよい。すなわち、ステップＡ１では、バルブ２４３ｃ，２４３ｄを開いたまま維持するようにしてもよい。この場合においても、クリーニングガスと反応副生成物との反応熱により排気管２３１の温度が上昇するが、ステップＢ１を上述のタイミングで行うことで、図６に示すクリーニングシーケンスと同様に、排気管２３１の温度を臨界温度未満の温度に維持したまま、上述の堆積物の除去処理を適正に進行させることが可能となる。
【０１５５】
（変形例２）
ステップＡ１を行う際に、処理室２０１内へのＦ２ガス、ＨＦガスの供給を連続的に行いつつ、さらに、処理室２０１内へＮ２ガスを間欠的に供給することで、処理室２０１内の圧力を変動させるようにしてもよい。すなわち、ステップＡ１では、バルブ２４３ｃ，２４３ｄを開いたままとし、さらにこのとき、バルブ２４３ｅ，２４３ｆのうち少なくともいずれかのバルブの開閉動作を繰り返すようにしてもよい。この場合にも、図６に示すクリーニングシーケンスと同様に、処理室２０１内からの堆積物の除去効率を高めることが可能となる。
【０１５６】
（変形例３）
ステップＡ１を行う際に、処理室２０１内へＦ２ガスとＨＦガスとを供給して封じ込めるステップと、処理室２０１内を排気するステップと、を繰り返すようにしてもよい。例えば、ステップＡ１では、バルブ２４３ｃ，２４３ｄを開いたまま維持するようにし、さらにこのとき、ＡＰＣバルブ２４４の開閉動作を繰り返すようにしてもよい。また例えば、ステップＡ１では、ＡＰＣバルブ２４４を閉じた状態でバルブ２４３ｃ，２４３ｄを開いたまま維持する動作と、バルブ２４３ｃ，２４３ｄを閉じた状態でＡＰＣバルブ２４４を開いたまま維持する動作と、を繰り返すようにしてもよい。
【０１５７】
また、ステップＡ１を行う際に、処理室２０１内へＦ２ガスとＨＦガスとを供給して封じ込めるステップと、処理室２０１内へＦ２ガスとＨＦガスとを封じ込めた状態を維持するステップと、処理室２０１内を排気するステップと、を繰り返すようにしてもよい。例えば、ステップＡ１では、ＡＰＣバルブ２４４を閉じた状態でバルブ２４３ｃ，２４３ｄを開いたまま維持する動作と、ＡＰＣバルブ２４４、バルブ２４３ｃ，２４３ｄを閉じたまま維持する動作と、バルブ２４３ｃ，２４３ｄを閉じた状態でＡＰＣバルブ２４４を開いたまま維持する動作と、を繰り返すようにしてもよい。
【０１５８】
これらの場合にも、処理室２０１内の圧力を変動させることができ、図６に示すクリーニングシーケンスと同様に、処理室２０１内からの堆積物の除去効率を高めることが可能となる。
【０１５９】
また、処理室２０１内へＦ２ガスとＨＦガスとを供給して封じ込めることで、Ｆ２ガスやＨＦガスが、クリーニングに寄与することなく処理室２０１内から排出されてしまうことを回避できるようになる。また、この封じ込めにより、処理室２０１内の全域にわたり、Ｆ２ガスおよびＨＦガスを行き渡らせ易くすることができ、処理室２０１内の全域にわたりクリーニングを行うことが容易となる。そして、処理室２０１内におけるＦ２ガスおよびＨＦガスの滞在時間、すなわち、クリーニングに必要な反応時間を確保することができるようになる。これらにより、上述のクリーニング作用を処理室２０１内の全域にわたり向上させることが可能となる。また、クリーニングに寄与しないまま処理室２０１内から排出されてしまうクリーニングガスの量を削減することができ、クリーニングガスの利用効率を高め、クリーニング処理のコストを低減させることも可能となる。また、処理室２０１内へクリーニングガスを封じ込めた状態を維持することで、処理室２０１内の全域にわたるクリーニング作用をさらに向上させることが可能となる。
【０１６０】
なお、第１のクリーニング処理でＡＰＣバルブ２４４の開閉動作を行う際、ＡＰＣバルブ２４４の全閉（フルクローズ）動作と、全開（フルオープン）動作と、を交互に繰り返すように制御してもよい。また、第１のクリーニング処理でＡＰＣバルブ２４４を閉じる際、ＡＰＣバルブ２４４を全閉とせず、処理室２０１内の圧力が所定の圧力（一定の圧力）となるようにその開度を制御するようにしてもよい。また、第１のクリーニング処理でＡＰＣバルブ２４４を開く際、ＡＰＣバルブ２４４を全開とせず、処理室２０１内の圧力が所定の圧力（一定の圧力）となるようにその開度を制御するようにしてもよい。また、これらの制御を適宜組み合わせて行うようにしてもよい。
【０１６１】
（変形例４）
例えば、ノズル２４９ｂ内に堆積物が付着しない場合、或いは、ノズル２４９ｂ内に付着する堆積物の量が少ない場合は、第２のクリーニング処理を行った後、第３のクリーニング処理を行わなくてもよい。また、ノズル２４９ｂ内に付着する堆積物の量が少ない場合に第３のクリーニング処理を行う場合でも、第２のクリーニング処理よりも短い時間だけクリーニング処理を行うようにしてもよい。例えばステップＡ３の実施時間をステップＡ２の実施時間よりも短くするようにしてもよいし、第３のクリーニング処理全体の実施時間を第２のクリーニング処理全体の実施時間よりも短くするようにしてもよい。また、ステップＡ３，Ｂ３の繰り返し回数をステップＡ２，Ｂ２の繰り返し回数よりも少なくするようにしてもよい。これらの場合、クリーニング処理のトータルでの所要時間を短縮させ、生産性を向上させることが可能となる。また、ノズル２４９ｂ内、すなわち、ノズル２４９ｂの内壁へのエッチングダメージを回避することも可能となる。また、排気管２３１の温度上昇を防ぎ、排気管２３１の腐食をより確実に回避することも可能となる。
【０１６２】
（５）クリーニング処理の処理条件
以下、第１〜第３のクリーニング処理の処理条件について、それぞれ説明する。
【０１６３】
（第１のクリーニング処理の処理条件）
ステップＡ１のうち、サブステップａ１における処理条件としては、
第１のクリーニング温度：４００℃未満、好ましくは２００℃〜３５０℃、
第１のクリーニング圧力：１３３０Ｐａ（１０Ｔｏｒｒ）〜１０１３００Ｐａ（大気圧）、好ましくは１３３００Ｐａ（１００Ｔｏｒｒ）以上５３３２０Ｐａ（４００Ｔｏｒｒ）、
Ｆ２ガス供給流量：０．５〜２０ｓｌｍ、
ＨＦガス供給流量：０．５〜２０ｓｌｍ、
Ｎ２ガス供給流量：０．１〜２０ｓｌｍ、
ＨＦガス／Ｆ２ガス流量比：０．２５〜４、
実施時間：１分〜３分、
が例示される。
【０１６４】
ステップＡ１のうち、サブステップａ２における処理条件としては、
第１のクリーニング温度：４００℃未満、好ましくは２００℃〜３５０℃、
第１のクリーニング圧力：１０Ｐａ〜５０Ｐａ、
Ｆ２ガス供給流量：０ｓｌｍ、
ＨＦガス供給流量：０ｓｌｍ、
Ｎ２ガス供給流量：１ｓｌｍ〜２０ｓｌｍ、
実施時間：１分〜３分、
が例示される。
【０１６５】
ステップＢ１における処理条件としては、
第１のクリーニング温度：４００℃未満、好ましくは２００℃〜３５０℃、
第１のクリーニング圧力：１０Ｐａ〜５０Ｐａ、
Ｆ２ガス供給流量：０ｓｌｍ、
ＨＦガス供給流量：０ｓｌｍ、
Ｎ２ガス供給流量：１ｓｌｍ〜２０ｓｌｍ、
実施時間：１０分〜６０分、
が例示される。
【０１６６】
なお、ステップＡ１において、サブステップａ１，ａ２の繰り返し回数としては、２回〜２０回が例示される。また、ステップＡ１，Ｂ１の繰り返し回数としては、２回〜５回が例示される。
【０１６７】
それぞれの処理条件を、それぞれの範囲内のある値に設定することで、排気管２３１の温度を適正に制御しつつ、上述のエッチング処理を適正に進行させることが可能となる。
【０１６８】
（第２，第３のクリーニング処理の処理条件）
ステップＡ２，Ａ３における処理条件としては、
第２のクリーニング温度：４００℃以上、好ましくは４００℃〜５００℃、
第２のクリーニング圧力：１３３０Ｐａ（１０Ｔｏｒｒ）〜２６６００Ｐａ（２００Ｔｏｒｒ）、好ましくは１３３００Ｐａ（１００Ｔｏｒｒ）以上１９９５０Ｐａ（１５０Ｔｏｒｒ）、
Ｆ２ガス供給流量：０．２〜５ｓｌｍ、
ＨＦガス供給流量：０ｓｌｍ、
Ｎ２ガス供給流量：１〜２０ｓｌｍ、
実施時間：５分〜１０分、
が例示される。
【０１６９】
ステップＢ２，Ｂ３における処理条件としては、
第２のクリーニング温度：４００℃以上、好ましくは４００℃〜５００℃、
第１のクリーニング圧力：１０Ｐａ〜５０Ｐａ、
Ｆ２ガス供給流量：０ｓｌｍ、
ＨＦガス供給流量：０ｓｌｍ、
Ｎ２ガス供給流量：１ｓｌｍ〜２０ｓｌｍ、
実施時間：１０分〜６０分、
が例示される。
【０１７０】
なお、ステップＡ２，Ｂ２の繰り返し回数、および、ステップＡ３，Ｂ３の繰り返し回数としては、それぞれ、２回〜５回が例示される。
【０１７１】
それぞれの処理条件を、それぞれの範囲内のある値に設定することで、排気管２３１の温度を適正に制御しつつ、処理室２０１内の部材の表面のトリートメント処理、および、ノズル２４９ａ，２４９ｂ内のクリーニング処理を、それぞれ、適正に進行させることが可能となる。
【０１７２】
また、第２のクリーニング処理の処理時間は、第３のクリーニング処理の処理時間よりも長くすることが好ましい。というのも、ＨＣＤＳガスは、上述の処理条件下では、それ単独で固体となる元素（Ｓｉ）を含むガス、すなわち、それ単独で膜を堆積させることができるガスである。また、Ｃ３Ｈ６ガス、Ｏ２ガス、ＮＨ３ガスは、上述の処理条件下では、それ単独では固体とならない元素（Ｃ，Ｏ，Ｎ，Ｈ）を含むガス、すなわち、それ単独で膜を堆積させることができないガスである。そのため、上述の成膜処理を行うと、ノズル２４９ａの内部には、ノズル２４９ｂの内部よりも、多量の堆積物（Ｓｉを主成分とする堆積物）が付着することとなる。一方、ノズル２４９ｂ内には、ノズル２４９ｂ内へ僅かに侵入するＨＣＤＳガスの影響で、Ｓｉ，ＳｉＯ，ＳｉＮ等を主成分とする堆積物が僅かに付着することとなる。第２，第３のクリーニング処理の処理時間を上述のように設定することで、ノズル２４９ａ内の堆積物を確実に除去しつつ、ノズル２４９ｂ内、すなわち、ノズル２４９ｂの内壁へのエッチングダメージ（オーバーエッチング）を回避することができる。また、第２のクリーニング処理で供給するＦ２ガスの流量や濃度を、第３のクリーニング処理で供給するＦ２ガスの流量や濃度よりも大きくすることでも、同様の効果が得られる。
【０１７３】
（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を得ることができる。
【０１７４】
（ａ）第１〜第３のクリーニング処理では、それぞれ、処理室２０１内をクリーニングするステップＡ１〜Ａ３と、排気管２３１を冷却するステップＢ１〜Ｂ３と、を交互に繰り返すようにしている。これにより、排気管２３１の温度を、第１の温度以下の温度、すなわち、臨界温度未満の温度に維持したまま、トリートメント処理やクリーニング処理を適正に進行させることが可能となる。
【０１７５】
参考までに、第１〜第３のクリーニング処理において、排気管２３１を冷却するステップＢ１〜Ｂ３を行わず、処理室２０１内をクリーニングするステップＡ１〜Ａ３を連続的に行うクリーニングシーケンスを、図７に示す。図７の破線に示すように、ステップＡ１〜Ａ３を連続的に行うと、クリーニングガスと反応副生成物との反応熱により排気管２３１の温度が上昇し、臨界温度を超えてしまうことがある。その結果、排気管２３１が腐食してしまうことがある。
【０１７６】
これに対し、本実施形態では、ステップＢ１〜Ｂ３を上述のタイミングで行うことから、排気管２３１の温度が臨界温度、すなわち、排気管２３１の内壁に腐食が生じる温度に到達してしまうことを回避できるようになる。結果として、クリーニング処理を行うことによる排気管２３１の腐食を抑制し、基板処理装置のメンテナンスコスト等を低減させることが可能となる。
【０１７７】
（ｂ）上述したように、原料ガスとして、ＨＣＤＳガスのような１分子中に含まれるＣｌの数が多いガスを用いる場合は、ＮＨ４Ｃｌ等の反応副生成物が生成されやすくなり、排気管２３１内への反応副生成物の付着量が増加しやすくなる。また、排気管２３１がベローズ管のように内壁に凹凸構造を有する管として構成されている場合にも、排気管２３１内への反応副生成物の付着量が増加しやすくなる。そのため、これらのような場合には、クリーニング処理を行うことで排気管２３１の温度が上昇しやすくなる。ステップＢ１〜Ｂ３を上述のタイミングで行う本実施形態は、これらのような場合に大きな意義を有することとなる。
【０１７８】
（ｃ）上述したように、サブステップａ２におけるＡＰＣバルブ２４４の開度を、サブステップａ１におけるＡＰＣバルブ２４４の開度よりも大きな開度する場合、サブステップａ２の開始直後に、処理室２０１内から排気管２３１内へ多量のクリーニングガスが一気に流通することとなる。また、変形例３のような処理手順でクリーニングガスを供給する場合も同様である。そのため、これらのような場合には、クリーニング処理を行うことで排気管２３１の温度が上昇しやすくなる。ステップＢ１〜Ｂ３を上述のタイミングで行う本実施形態は、このような場合にも大きな意義を有することとなる。
【０１７９】
（ｄ）ステップＢ１〜Ｂ３を上述のタイミングで行うようにクリーニングレシピを変更するだけで、上述の効果を得ることが可能となる。すなわち、本実施形態では、排気管２３１の温度を冷却するためのチラーユニット等の冷却装置を別途設ける等、基板処理装置の排気系の構成を複雑化させる必要がないことから、基板処理装置の製造コスト、改造コスト、メンテナンスコストの増加を回避することが可能となる。また、冷却装置を作動させるための電力も不要となることから、基板処理装置の電力消費量、すなわち、運転コストの増加も回避することが可能となる。
【０１８０】
（ｅ）ステップＢ１〜Ｂ３では、排気管２３１内へ冷却ガスとしてのＮ２ガスを供給し、排気管２３１を強制冷却させるようにしている。これにより、排気管２３１の冷却効率を高め、ステップＢ１〜Ｂ３の実施時間を短縮させることが可能となる。結果として、クリーニング処理に要する時間、すなわち、基板処理装置のダウンタイムを短縮させ、その生産性を向上させることが可能となる。
【０１８１】
（ｆ）ステップＡ１では、サブステップａ１，ａ２を交互に繰り返し、処理室２０１内の圧力を繰り返し変動させることで、処理室２０１内からの堆積物の除去効率を高めることが可能となる。結果として、クリーニング処理に要する時間、すなわち、基板処理装置のダウンタイムを短縮させ、その生産性を向上させることが可能となる。
【０１８２】
（ｇ）第１のクリーニング処理において、Ｆ２ガスとＨＦガスとを用いることで、すなわち、Ｆ２ガスにＨＦガスが添加されてなる混合ガスを用いることで、堆積物のエッチングレートを高め、処理室２０１内のクリーニングを効率的に進行させることが可能となる。また、第１のクリーニング処理において、Ｆ２ガスとＨＦガスとを用いることで、処理室２０１内の温度（第１のクリーニング温度）等の処理条件を、低温側の条件とした場合でも、処理室２０１内のクリーニングを実用的な速度で進行させることが可能となる。その結果、処理室２０１内の石英部材のエッチングダメージを抑制したり、排気管２３１の腐食をより確実に回避することが可能となる。
【０１８３】
＜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。
【０１８４】
例えば、上述の実施形態では、排気管２３１の温度を温度センサ２３１ａを用いて実際に測定し、その測定結果（実測値）に基づいてクリーニング処理の進行を制御する例について説明したが、本発明はこのような態様に限定されない。例えば、（ａ）排気管２３１内へクリーニングガスが実質的に流通する時間と、（ｂ）排気管２３１内へのクリーニングガスの流通を実質的に停止した時間と、（ｃ）排気管２３１の温度、すなわち、上昇温度および下降温度と、の関係を予め実験やシミュレーション等により求めておき、予め求めた（ａ）〜（ｃ）の関係に基づいてクリーニング処理の進行を制御するようにしてもよい。すなわち、排気管２３１の温度を、排気管２３１内へクリーニングガスが実質的に流通した時間や、排気管２３１内へのクリーニングガスの流通を実質的に停止した時間に基づいて推定し、その推定結果に応じてクリーニング処理の進行を制御するようにしてもよい。この場合、排気管２３１に温度センサ２３１ａを設ける必要がなくなり、基板処理装置の構成を簡素化することができ、その製造コスト等を低減させることが可能となる。
【０１８５】
また例えば、排気管２３１には加熱機構としてのサブヒータ（ジャケットヒータ）を設けるようにしてもよい。上述の成膜処理を実施する際に、サブヒータを用いて排気管２３１を加熱することで、排気管２３１内への反応副生成物の付着を抑制することが可能となる。ただし、成膜処理を実施する際にサブヒータにより排気管２３１を加熱しても、排気管２３１内への反応副生成物の付着を完全に防止することは難しく、クリーニング処理時に上述の課題が生じてしまう。なお、上述のクリーニング処理を行う際は、サブヒータをＯＦＦとして作動させず、サブヒータによる排気管２３１の加熱を停止し、排気管２３１を加熱しないようにする必要がある。
【０１８６】
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、フッ素系ガスであるＦ２ガスと、反応促進ガスであるＨＦガスと、を組み合わせて用いる例や、Ｆ２ガスを単体で用いる例について説明したが、本発明はこのような態様に限定されない。すなわち、クリーニングガスとして、Ｆ２ガス、三フッ化塩素（ＣｌＦ３）ガス、三フッ化窒素（ＮＦ３）ガスおよびフッ化水素（ＨＦ）ガス等のフッ素系ガスを単体で用いてもよく、また、これらのガスを任意の組み合わせで混合させたガスを用いてもよい。また、反応促進ガスとして、Ｈ２ガス、Ｏ２ガス、ＮＨ３ガスを用いてもよく、さらには、ＮＯガス、Ｎ２Ｏガス、ＮＯ２ガスなどの酸化窒素系ガスを用いてもよい。
【０１８７】
また例えば、上述の実施形態では、図４に示す成膜シーケンス、すなわち、以下に示す成膜シーケンスによりウエハ２００上にＳｉＯＣＮ膜を形成し、その後、処理室２０１内やノズル２３１ａ，２３１ｂ内をクリーニングする例について説明した。
【０１８８】
ＮＨ３→（ＨＣＤＳ→Ｃ３Ｈ６→Ｏ２→ＮＨ３）×ｎ  →  ＳｉＯＣＮ膜
【０１８９】
しかしながら、本発明は上述の態様に限定されない。すなわち、上述のクリーニング処理は、以下に例示する成膜シーケンスにより、ウエハ上に、ＳｉＯＣＮ膜、シリコン炭窒化膜（ＳｉＣＮ膜）、シリコン酸窒化膜（ＳｉＯＮ膜）、シリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）、シリコン硼炭窒化膜（ＳｉＢＣＮ膜）、シリコン硼窒化膜（ＳｉＢＮ膜）等のシリコン系絶縁膜を形成した後においても、好適に実施可能である。
【０１９０】
ＮＨ３→（Ｃ３Ｈ６→ＨＣＤＳ→Ｃ３Ｈ６→Ｏ２→ＮＨ３）×ｎ  →  ＳｉＯＣＮ膜
【０１９１】
ＮＨ３→（ＨＣＤＳ→Ｃ３Ｈ６→ＮＨ３→Ｏ２）×ｎ  →  ＳｉＯＣＮ膜
【０１９２】
ＮＨ３→（ＨＣＤＳ→Ｃ３Ｈ６→ＮＨ３）×ｎ  →  ＳｉＣＮ膜
【０１９３】
ＮＨ３→（ＨＣＤＳ→ＮＨ３→Ｏ２）×ｎ  →  ＳｉＯＮ膜
【０１９４】
ＮＨ３→（ＨＣＤＳ→ＮＨ３）×ｎ  →  ＳｉＮ膜
【０１９５】
ＮＨ３→（ＨＣＤＳ→Ｃ３Ｈ６→ＢＣｌ３→ＮＨ３）×ｎ  →  ＳｉＢＣＮ膜
【０１９６】
ＮＨ３→（ＨＣＤＳ→ＢＣｌ３→ＮＨ３）×ｎ  →  ＳｉＢＮ膜
【０１９７】
これらの成膜シーケンスの各ステップにおける処理手順、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。なお、ウエハ２００に対してＢＣｌ３ガスを供給するステップでは、ガス供給管２３２ｂからＢＣｌ３ガスを流すようにする。また、ＭＦＣ２４１ｂで制御するＢＣｌ３ガスの供給流量は、例えば１００〜１００００ｓｃｃｍの範囲内の流量とする。その他の処理条件は、例えば、図４に示す成膜シーケンスのステップ２と同様な条件とする。
【０１９８】
また例えば、上述のクリーニング処理は、ウエハ２００上に、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タンタル（Ｔａ）、ニオブ（Ｎｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）等の金属元素を含む金属系薄膜を形成した後においても、好適に実施可能である。
【０１９９】
金属系薄膜を形成する場合、原料ガスとして、例えば、チタニウムテトラクロライド（ＴｉＣｌ４）ガス、チタニウムテトラフルオライド（ＴｉＦ４）ガス、ジルコニウムテトラクロライド（ＺｒＣｌ４）ガス、ジルコニウムテトラフルオライド（ＺｒＦ４）ガス、ハフニウムテトラクロライド（ＨｆＣｌ４）ガス、ハフニウムテトラフルオライド（ＨｆＦ４）ガス、タンタルペンタクロライド（ＴａＣｌ５）ガス、タンタルペンタフルオライド（ＴａＦ５）ガス、ニオビウムペンタクロライド（ＮｂＣｌ５）ガス、ニオビウムペンタフルオライド（ＮｂＦ５）ガス、アルミニウムトリクロライド（ＡｌＣｌ３）ガス、アルミニウムトリフルオライド（ＡｌＦ３）ガス、モリブデンペンタクロライド（ＭｏＣｌ５）ガス、モリブデンペンタフルオライド（ＭｏＦ５）ガス、タングステンヘキサクロライド（ＷＣｌ６）ガス、タングステンヘキサフルオライド（ＷＦ６）ガス等の金属元素およびハロゲン元素を含む無機金属ガスを用いることができる。また、原料ガスとして、例えば、トリメチルアルミニウム（Ａｌ（ＣＨ３）３、略所：ＴＭＡ）ガス等の金属元素および炭素を含む有機金属ガスを用いることもできる。反応ガスとしては、上述の実施形態と同様なガスを用いることができる。
【０２００】
例えば、以下に示す成膜シーケンスにより、ウエハ２００上に、チタン窒化膜（ＴｉＮ膜）、タンタル窒化膜（ＴａＮ膜）、チタンアルミニウム窒化膜（ＴｉＡｌＮ膜）、タンタルアルミニウム窒化膜（ＴａＡｌＮ膜）を形成することができる。これらの成膜シーケンスの各ステップにおける処理手順、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。
【０２０１】
ＮＨ３→（ＴｉＣｌ４→ＮＨ３）×ｎ  →  ＴｉＮ膜
【０２０２】
ＮＨ３→（ＴａＣｌ５→ＮＨ３）×ｎ  →  ＴａＮ膜
【０２０３】
ＮＨ３→（ＴｉＣｌ４→ＴＭＡ→ＮＨ３）×ｎ  →  ＴｉＡｌＮ膜
【０２０４】
ＮＨ３→（ＴａＣｌ５→ＴＭＡ→ＮＨ３）×ｎ  →  ＴａＡｌＮ膜
【０２０５】
以上述べたように、本発明は、シリコン系絶縁膜等の半導体系薄膜や導電性金属膜等の金属系薄膜を含む堆積物を除去することで処理室内をクリーニングする場合にも、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。なお、上述の各成膜シーケンスにおいては、ＮＨ３ガスを供給する表面改質ステップを行わなくてもよい。但し、表面改質ステップを行う方が、ウエハ上への原料ガスや炭素含有ガス等の吸着を促進できる点で、好ましい。
【０２０６】
これらの各種薄膜の成膜処理に用いられるプロセスレシピ（成膜処理の処理手順や処理条件等が記載されたプログラム）や、これらの各種薄膜を含む堆積物の除去に用いられるクリーニングレシピ（クリーニング処理の処理手順や処理条件等が記載されたプログラム）は、成膜処理やクリーニング処理の内容（形成、或いは、除去する薄膜の膜種、組成比、膜質、膜厚等）に応じて、それぞれ個別に用意する（複数用意する）ことが好ましい。そして、基板処理を開始する際、基板処理の内容に応じて、複数のレシピの中から、適正なレシピを適宜選択することが好ましい。具体的には、基板処理の内容に応じて個別に用意された複数のレシピを、電気通信回線や当該レシピを記録した記録媒体（外部記憶装置１２３）を介して、基板処理装置が備える記憶装置１２１ｃ内に予め格納（インストール）しておくことが好ましい。そして、成膜処理やクリーニング処理を開始する際、基板処理装置が備えるＣＰＵ１２１ａが、記憶装置１２１ｃ内に格納された複数のレシピの中から、基板処理の内容に応じて、適正なレシピを適宜選択することが好ましい。このように構成することで、１台の基板処理装置で様々な膜種、組成比、膜質、膜厚の薄膜を汎用的に、かつ、再現性よく形成したり除去したりできるようになる。また、オペレータの操作負担（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。
【０２０７】
上述のプロセスレシピやクリーニングレシピは、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。
【０２０８】
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薄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薄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薄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薄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。
【０２０９】
例えば、図８（ａ）に示す処理炉３０２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３０２は、処理室３０１を形成する処理容器３０３と、処理室３０１内へガスをシャワー状に供給するシャワーヘッド３０３ｓ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３１７と、支持台３１７を下方から支持する回転軸３５５と、支持台３１７に設けられたヒータ３０７と、を備えている。シャワーヘッド３０３ｓのインレット（ガス導入口）には、上述の原料ガスを供給するガス供給ポート３３２ａと、上述の反応ガスを供給するガス供給ポート３３２ｂと、が接続されている。ガス供給ポート３３２ａ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３３２ｂ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。ガス供給ポート３３２ａ，３３２ｂ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クリーニングガス供給系が接続されている。シャワーヘッド３０３ｓのアウトレット（ガス排出口）には、処理室３０１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。処理容器３０３には、処理室３０１内を排気する排気ポート３３１が設けられている。排気ポート３３１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。
【０２１０】
また例えば、図８（ｂ）に示す処理炉４０２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４０２は、処理室４０１を形成する処理容器４０３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４１７と、支持台４１７を下方から支持する回転軸４５５と、処理容器４０３のウエハ２００に向けて光照射を行うランプヒータ４０７と、ランプヒータ４０７の光を透過させる石英窓４０３ｗと、を備えている。処理容器４０３には、上述の原料ガスを供給するガス供給ポート４３２ａと、上述の反応ガスを供給するガス供給ポート４３２ｂと、が接続されている。ガス供給ポート４３２ａ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４３２ｂ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。ガス供給ポート４３２ａ，４３２ｂ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クリーニングガス供給系が接続されている。処理容器４０３には、処理室４０１内を排気する排気ポート４３１が設けられている。排気ポート４３１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。
【０２１１】
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を行うことができる。
【０２１２】
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。
【０２１３】
＜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。
【０２１４】
（付記１）
本発明の一態様によれば、
基板を処理する処理室内へクリーニングガスを供給し、排気管を介して前記処理室内の前記クリーニングガスを排気することで、前記処理室内をクリーニングする工程と、
前記排気管内への前記クリーニングガスの流通を実質的に停止した状態を維持することで前記排気管を冷却する工程と、
を交互に繰り返すクリーニング方法が提供される。
【０２１５】
（付記２）
付記１に記載の方法であって、好ましくは、
前記処理室内をクリーニングする工程を、前記排気管の温度が第１の温度となるまで行い、前記排気管を冷却する工程を、前記排気管の温度が前記第１の温度よりも低い第２の温度となるまで行う。
【０２１６】
（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の温度は、前記排気管に腐食が生じる温度未満の温度である。
【０２１７】
（付記４）
付記２または３に記載の方法であって、好ましくは、
前記第２の温度は、前記第１の温度の１／２以下の温度である。
【０２１８】
（付記５）
付記１乃至４のいずれかに記載の方法であって、好ましくは、
前記排気管を冷却する工程では、前記排気管内へ不活性ガスを流通させる。
【０２１９】
（付記６）
付記１乃至５のいずれかに記載の方法であって、好ましくは、
前記排気管を冷却する工程の実施時間を、前記処理室内をクリーニングする工程の実施時間よりも長くする。
【０２２０】
（付記７）
付記１乃至６のいずれかに記載の方法であって、好ましくは、
前記処理室内をクリーニングする工程では、前記処理室内へ前記クリーニングガスを供給する工程と、前記処理室内への前記クリーニングガスの供給を停止した状態で前記排気管を介して前記処理室内の前記クリーニングガスを排気する工程と、を１サイクルとしてこのサイクルを繰り返す。
【０２２１】
（付記８）
付記７に記載の方法であって、好ましくは、
前記排気管を冷却する工程の実施時間を、前記サイクルを１回行うのに要する時間よりも長くする。
【０２２２】
（付記９）
付記１乃至８のいずれかに記載の方法であって、好ましくは、
前記処理室内をクリーニングする工程では、前記処理室内に設けられたノズルを介して前記クリーニングガスを供給する。
【０２２３】
（付記１０）
付記１乃至９のいずれかに記載の方法であって、好ましくは、     
前記排気管を冷却する工程では、前記排気管を自然冷却させるか、前記排気管内へ不活性ガスを供給することで前記排気管を強制冷却させる。
【０２２４】
（付記１１）
付記１乃至１０のいずれかに記載の方法であって、好ましくは、
前記処理室内の基板に対して処理ガスを供給し、前記排気管を介して前記処理室内の前記処理ガスを排気することで、前記基板を処理した後の前記処理室を準備する工程を更に有する。
【０２２５】
（付記１２）
付記１１に記載の方法であって、好ましくは、
前記処理ガスは、ハロゲン元素を含むガス（ハロゲン系ガス）と、窒素および水素を含むガス（窒化水素系ガス）と、を含む。好ましくは、前記ハロゲン元素を含むガスは、１分子中に前記ハロゲン元素を３つ以上有する。
【０２２６】
（付記１３）
付記１乃至１２のいずれか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、フッ素系ガスを含む。
【０２２７】
（付記１４）
本発明の他の態様によれば、
処理室内の基板に対して処理ガスを供給し、排気管を介して前記処理室内の前記処理ガスを排気することで、前記基板を処理する工程と、
前記処理室内をクリーニングする工程と、を有し、
前記処理室内をクリーニングする工程では、
前記処理室内へクリーニングガスを供給し、前記排気管を介して前記処理室内の前記クリーニングガスを排気することで、前記処理室内をクリーニングする第１工程と、
前記排気管内への前記クリーニングガスの流通を実質的に停止した状態を維持することで前記排気管を冷却する第２工程と、
を交互に繰り返す半導体装置の製造方法、および、基板処理方法が提供される。
【０２２８】
（付記１５）
本発明のさらに他の態様によれば、
基板を処理する処理室と、
前記処理室内へガスを供給する供給系と、
前記処理室内を排気管を介して排気する排気系と、
前記処理室内へクリーニングガスを供給し、前記排気管を介して前記処理室内の前記クリーニングガスを排気することで、前記処理室内をクリーニングする処理と、前記排気管内への前記クリーニングガスの流通を実質的に停止した状態を維持することで前記排気管を冷却する処理と、を交互に繰り返すように、前記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。
【０２２９】
（付記１６）
本発明のさらに他の態様によれば、
基板を処理する処理室内へクリーニングガスを供給し、排気管を介して前記処理室内の前記クリーニングガスを排気することで、前記処理室内をクリーニングする手順と、
前記排気管内への前記クリーニングガスの流通を実質的に停止した状態を維持することで前記排気管を冷却する手順と、
を交互に繰り返す手順をコンピュータに実行させるプログラム、および、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】
【０２３０】
２００      ウエハ（基板）
２０１      処理室
２０７      ヒータ
２３２ａ〜２３２ｆ    ガス供給管
２４９ａ，２４９ｂ    ノズル
１２１      コントローラ
【図１】
0006347543.tif 000002
【図２】
0006347543.tif 000003
【図３】
0006347543.tif 000004
【図４】
0006347543.tif 000005
【図５】
0006347543.tif 000006
【図６】
0006347543.tif 000007
【図７】
0006347543.tif 000008
【図８】
0006347543.tif 000009