(57)【要約】  反応管内における異物を効率よく除去することが可能な技術を提供する。基板を保持する基板保持部と、前記基板保持部を収容し、前記基板を処理する反応管と、前記反応管内に処理ガスを供給する処理ガス供給系と、前記反応管内の雰囲気を排気する排気系と、を有し、前記基板保持部は、前記基板を保持する複数の支柱と、少なくとも１つの前記支柱に、不活性ガスを供給する中空部と、前記反応管の内壁に対して前記不活性ガスを供給するガス供給口と、を有する技術が提供される。
2020053996.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を保持する基板保持部と、
前記基板保持部を収容し、前記基板を処理する反応管と、
前記反応管内に処理ガスを供給する処理ガス供給系と、
前記反応管内の雰囲気を排気する排気系と、を有し、
前記基板保持部は、前記基板を保持する複数の支柱と、少なくとも１つの前記支柱に、不活性ガスを供給する中空部と、前記反応管の内壁に対して前記不活性ガスを供給するガス供給口と、を有する基板処理装置。
【請求項２】
前記基板保持部を回転させる回転機構を備えた請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項３】
前記回転機構は、前記基板保持部を回転させる回転軸と、前記基板保持部を保持する回転台とを有し、前記回転軸と前記回転台には、前記中空部に前記不活性ガスを供給するガス供給管が設けられる請求項２に記載の基板処理装置。
【請求項４】
前記回転軸には、前記回転軸の中心に前記ガス供給管が設けられる請求項３に記載の基板処理装置。
【請求項５】
前記ガス供給口は、前記支柱に、前記反応管の内壁に向くように開口され前記反応管の下部から上部にわたって複数設けられる請求項１から請求項４のうち、いずれか１項に記載の基板処理装置。
【請求項６】
基板を保持した基板保持部を反応管に搬入する搬入工程と、
前記反応管内に処理ガスを供給する処理ガス供給工程と、
前記基板保持部を前記反応管から搬出する搬出工程と、
前記基板保持部の支柱から前記反応管の内壁に対して不活性ガスを供給する不活性ガス供給工程と、
を有する半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記不活性ガス供給工程では、前記基板保持部を回転させながら、前記反応管の内壁に対して前記不活性ガスを供給する請求項６に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記不活性ガス供給工程では、前記基板保持部を回転させる回転軸の中心に設けられるガス供給管を介して前記反応管の内壁に対してパージガスを供給する請求項７に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記不活性ガス供給工程は、前記搬入工程と前記処理ガス供給工程と前記搬出工程とを所定回数実施した後に行われる請求項６から請求項８のうち、いずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
基板を保持した基板保持部を基板処理装置の反応管に搬入する搬入手順と、
前記反応管内に処理ガスを供給する処理ガス供給手順と、
前記基板保持部を前記反応管から搬出する搬出手順と、
前記基板保持部の支柱から前記反応管の内壁に対して不活性ガスを供給する不活性ガス供給手順と、
をコンピュータを用いて前記基板処理装置に実行させるプログラム。
【請求項１１】
前記不活性ガス供給手順では、前記基板保持部を回転させながら、前記反応管の内壁に対して前記不活性ガスを供給する請求項１０に記載のプログラム。
【請求項１２】
前記不活性ガス供給手順では、前記基板保持部を回転させる回転軸の中心に設けられるガス供給管を介して前記反応管の内壁に対して前記不活性ガスを供給する請求項１１に記載のプログラム。
【請求項１３】
前記不活性ガス供給手順は、前記搬入手順と前記処理ガス供給手順と前記搬出手順とを所定回数実施した後に行われる請求項１０から請求項１２のうち、いずれか１項に記載のプログラム。
【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およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造工程の１つに、基板処理装置の処理容器内に収容された基板に処理ガスを供給して、その基板に対する処理（例えば、成膜処理）を行うことがある。上述の基板処理を行うと、処理容器の内壁等に処理ガスの一部が吸着（付着）してしまうことがある。【０００３】
処理容器内における異物の発生を抑制する技術として、たとえば、特開２０１３−２２５６５３号公報（特許文献１）がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−２２５６５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
処理容器内における異物、反応管の内壁に付着ないし残留したり、あるいは、反応管内の下方に堆積する場合があった。これらの異物は、効率的に除去することが望まれている。【０００６】
本発明の目的は、反応管内における異物を効率よく除去することが可能な技術を提供することにある。【０００７】
その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば下記の通りである。【０００９】
すなわち、基板を保持する基板保持部と、前記基板保持部を収容し、前記基板を処理する反応管と、前記反応管内に処理ガスを供給する処理ガス供給系と、前記反応管内の雰囲気を排気する排気系と、を有し、前記基板保持部は、前記基板を保持する複数の支柱と、少なくとも１つの前記支柱に、不活性ガスを供給する中空部と、前記反応管の内壁に対して前記不活性ガスを供給するガス供給口と、を有する技術が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、反応管内における異物を効率よく除去すること可能な技術を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態で好適に用いられる基板処理装置の縦型処理炉の概略構成図であり、処理炉部分を縦断面図で示す図である。
【図２】本発明の実施形態で好適に用いられる基板処理装置の縦型処理炉の概略構成図であり、処理炉部分を図１のＡ−Ａ線断面図で示す図である。
【図３】（ａ）本発明の実施形態で好適に用いられる基板処理装置のバッファ構造を説明するための横断面拡大図である。（ｂ）本発明の実施形態で好適に用いられる基板処理装置のバッファ構造を説明するための模式図である。
【図４】本発明の実施形態で好適に用いられる基板処理装置のコントローラの概略構成図であり、コントローラの制御系をブロック図で示す図である。
【図５】本発明の実施形態に係る基板処理工程のフローチャートである。
【図６】本発明の実施形態に係る基板処理工程におけるガス供給のタイミングを示す図である。
【図７】図２にボートの構成を追加して示す縦型処理炉の概略構成図であり、処理炉部分を示す断面図である。
【図８】ボートを含む処理炉部分の縦断面図で示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、実施形態について、図面を用いて説明する。ただし、以下の説明において、同一構成要素には同一符号を付し繰り返しの説明を省略することがある。なお、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。
【００１３】
＜本発明の実施形態＞
以下、本発明の一実施形態について図１から図８を参照しながら説明する。
【００１４】
（１）基板処理装置の構成（加熱装置）
図１に示すように、処理炉２０２は基板を垂直方向多段に収容することが可能な、いわゆる縦型炉であり、加熱装置（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。
【００１５】
（処理室）
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）や窒化シリコン（ＳｉＮ）等の耐熱性材料により構成され、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）等の金属により構成され、上端および下端が開口した円筒形状に形成されている。マニホールド２０９の上端部は、反応管２０３の下端部に係合しており、反応管２０３を支持するように構成されている。マニホールド２０９と反応管２０３との間には、シール部材としてのＯリング２２０ａが設けられている。マニホールド２０９がヒータベースに支持されることにより、反応管２０３は垂直に据え付けられた状態となる。主に、反応管２０３とマニホールド２０９とにより処理容器（反応容器）が構成されている。処理容器の内側である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を収容可能に構成されている。なお、処理容器は上記の構成に限らず、反応管２０３のみを処理容器と称する場合もある。
（ガス供給部）
処理室２０１内には、ノズル２４９ａ，２４９ｂが、マニホールド２０９の側壁を貫通するように設けられている。ノズル２４９ａ，２４９ｂには、ガス供給管２３２ａ，２３２ｂが、それぞれ接続されている。このように、反応管２０３には２本のノズル２４９ａ，２４９ｂと、２本のガス供給管２３２ａ，２３２ｂ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可能となっている。
【００１６】
ガス供給管２３２ａ，２３２ｂには、ガス流の上流側から順に、流量制御器（流量制御部）であるマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２４１ａ，２４１ｂおよび開閉弁であるバルブ２４３ａ，２４３ｂ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２３２ｃ，２３２ｄがそれぞれ接続されている。ガス供給管２３２ｃ，２３２ｄには、ガス流の上流側から順に、ＭＦＣ２４１ｃ，２４１ｄおよびバルブ２４３ｃ，２４３ｄがそれぞれ設けられている。
【００１７】
ノズル２４９ａは、図２に示すように、反応管２０３の内壁とウエハ２００との間における空間に、反応管２０３の内壁の下部より上部に沿って、ウエハ２００の積載方向上方に向かって立ち上がるように設けられている。すなわち、ノズル２４９ａは、処理室２０１内へ搬入された各ウエハ２００の端部（周縁部）の側方にウエハ２００の表面（平坦面）と垂直となる方向に設けられている。ノズル２４９ａの側面には、ガスを供給するガス供給孔２５０ａが設けられている。ガス供給孔２５０ａは、反応管２０３の中心を向くように開口しており、ウエハ２００に対し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。
【００１８】
ガス供給管２３２ｂの先端部には、ノズル２４９ｂが接続されている。ノズル２４９ｂは、ガス分散空間であるバッファ室２３７内に設けられている。バッファ室２３７は、図２に示すように、反応管２０３の内壁とウエハ２００との間における平面視において円環状の空間に、また、反応管２０３の内壁の下部より上部にわたる部分に、ウエハ２００の積載方向に沿って設けられている。すなわち、バッファ室２３７は、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バッファ構造３００によって形成されている。バッファ構造３００は、石英などの絶縁物によって構成されており、バッファ構造３００の円弧状に形成された壁面には、ガスを供給するガス供給口３０２，３０４が形成されている。ガス供給口３０２，３０４は、図２及び図３に示すように、後述する棒状電極２６９，２７０間、棒状電極２７０，２７１間のプラズマ生成領域２２４ａ，２２４ｂに対向する位置にそれぞれ反応管２０３の中心を向くように開口しており、ウエハ２００に対してガスを供給することが可能となっている。ガス供給口３０２，３０４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。
【００１９】
ノズル２４９ｂは、バッファ構造３００の内側であって、ウエハ２００が配列されるウエハ配列領域の側方の、ウエハ配列領域を水平に取り囲む領域に、ウエハ配列領域に沿うように設けられている。すなわち、ノズル２４９ｂは、処理室２０１内へ搬入されたウエハ２００の端部の側方にウエハ２００の表面と垂直となる方向に設けられている。ノズル２４９ｂの側面には、ガスを供給するガス供給孔２５０ｂが設けられている。ガス供給孔２５０ｂは、バッファ構造３００の円弧状に形成された壁面に対して径方向に形成された壁面に向くように開口しており、壁面に向けてガスを供給することが可能となっている。これにより、反応ガスがバッファ室２３７内で分散され、棒状電極２６９〜２７１に直接吹き付けることがなくなり、パーティクルの発生が抑制される。ガス供給孔２５０ｂは、反応管２０３の下部から上部にわたって複数設けられている。
【００２０】
このように、本実施形態では、反応管２０３の側壁の内壁と、反応管２０３内に配列された複数枚のウエハ２００の端部で定義される平面視において円環状の縦長の空間内、すなわち、円筒状の空間内に配置したノズル２４９ａ，２４９ｂおよびバッファ室２３７を経由してガスを搬送している。そして、ノズル２４９ａ，２４９ｂおよびバッファ室２３７にそれぞれ開口されたガス供給孔２５０ａ，２５０ｂ，ガス供給口３０２，３０４から、ウエハ２００の近傍で初めて反応管２０３内にガスを噴出させている。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に形成される膜の膜厚の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。
【００２１】
ガス供給管２３２ａからは、所定元素を含む原料として、例えば、所定元素としてのシリコン（Ｓｉ）を含むシラン原料ガスが、ＭＦＣ２４１ａ、バルブ２４３ａ、ノズル２４９ａを介して処理室２０１内へ供給される。
【００２２】
原料ガスとは、気体状態の原料、例えば、常温常圧下で液体状態である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原料等のことである。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、それらの両方を意味する場合がある。
【００２３】
シラン原料ガスとしては、例えば、Ｓｉおよびハロゲン元素を含む原料ガス、すなわち、ハロシラン原料ガスを用いることができる。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。ハロゲン元素は、塩素（Ｃｌ）、フッ素（Ｆ）、臭素（Ｂｒ）、ヨウ素（Ｉ）からなる群より選択される少なくとも１つを含む。すなわち、ハロシラン原料は、クロロ基、フルオロ基、ブロモ基、ヨード基からなる群より選択される少なくとも１つのハロゲン基を含む。ハロシラン原料は、ハロゲン化物の一種ともいえる。
【００２４】
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、ジクロロシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２、略称：ＤＣＳ）ガスを用いることができる。
【００２５】
ガス供給管２３２ｂからは、上述の所定元素とは異なる元素を含むリアクタント（反応体）として、例えば、反応ガスとしての窒素（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構成されている。Ｎ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、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。
【００２６】
ガス供給管２３２ｃ，２３２ｄからは、不活性ガスとして、例えば、窒素（Ｎ2）ガスが、それぞれＭＦＣ２４１ｃ，２４１ｄ、バルブ２４３ｃ，２４３ｄ、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。
【００２７】
主に、ガス供給管２３２ａ、ＭＦＣ２４１ａ、バルブ２４３ａにより、第１のガス供給系としての原料供給系が構成される。主に、ガス供給管２３２ｂ、ＭＦＣ２４１ｂ、バルブ２４３ｂにより、第２のガス供給系としての反応体供給系（リアクタント供給系）が構成される。主に、ガス供給管２３２ｃ，２３２ｄ、ＭＦＣ２４１ｃ，２４１ｄ、バルブ２４３ｃ，２４３ｄにより、不活性ガス供給系が構成される。原料供給系、反応体供給系および不活性ガス供給系を総称して単に処理ガス供給系（ガス供給部）とも称する。また、原料ガスと反応ガスとを総称して単に処理ガスとも称する。
【００２８】
（プラズマ生成部）
バッファ室２３７内には、図２及び図３に示すように、導電体であって、細長い構造を有する３本の棒状電極２６９，２７０，２７１が、反応管２０３の下部より上部にわたりウエハ２００の積層方向に沿って配設されている。棒状電極２６９，２７０，２７１のそれぞれは、ノズル２４９ｂと平行に設けられている。棒状電極２６９，２７０，２７１のそれぞれは、上部より下部にわたって電極保護管２７５により覆われることで保護されている。棒状電極２６９，２７０，２７１のうち両端に配置される棒状電極２６９，２７１は、整合器２７２を介して高周波電源２７３に接続され、棒状電極２７０は、基準電位であるアースに接続され、接地されている。すなわち、高周波電源２７３に接続される棒状電極と、接地される棒状電極と、が交互に配置され、高周波電源２７３に接続された棒状電極２６９，２７１の間に配置された棒状電極２７０は、接地された棒状電極として、棒状電極２６９，２７１に対して共通して用いられている。換言すると、接地された棒状電極２７０は、隣り合う高周波電源２７３に接続された棒状電極２６９，２７１に挟まれるように配置され、棒状電極２６９と棒状電極２７０、同じく、棒状電極２７１と棒状電極２７０がそれぞれ対となるように構成されてプラズマを生成する。つまり、接地された棒状電極２７０は、棒状電極２７０に隣り合う２本の高周波電源２７３に接続された棒状電極２６９，２７１に対して共通して用いられている。そして、高周波電源２７３から棒状電極２６９，２７１に高周波（ＲＦ）電力を印加することで、棒状電極２６９，２７０間のプラズマ生成領域２２４ａ、棒状電極２７０，２７１間のプラズマ生成領域２２４ｂにプラズマが生成される。主に、棒状電極２６９，２７０，２７１、電極保護管２７５によりプラズマ源としてのプラズマ生成部（プラズマ生成装置）が構成される。整合器２７２、高周波電源２７３をプラズマ源に含めて考えてもよい。プラズマ源は、後述するように、ガスをプラズマ励起、すなわち、プラズマ状態に励起（活性化）させるプラズマ励起部（活性化機構）として機能する。
【００２９】
電極保護管２７５は、棒状電極２６９，２７０，２７１のそれぞれをバッファ室２３７内の雰囲気と隔離した状態でバッファ室２３７内へ挿入できる構造となっている。電極保護管２７５の内部のＯ２濃度が外気（大気）のＯ２濃度と同程度であると、電極保護管２７５内へそれぞれ挿入された棒状電極２６９，２７０，２７１は、ヒータ２０７による熱で酸化されてしまう。このため、電極保護管２７５の内部にＮ２ガス等の不活性ガスを充填しておくか、不活性ガスパージ機構を用いて電極保護管２７５の内部をＮ２ガス等の不活性ガスでパージすることで、電極保護管２７５の内部のＯ２濃度を低減させ、棒状電極２６９，２７０，２７１の酸化を防止することができる。
【００３０】
（排気部）
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および排気調整器（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。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，２４９ｂと同様にマニホールド２０９に設けてもよい。
【００３１】
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等の金属により構成され、円盤状に形成されている。シールキャップ２１９の上面には、マニホールド２０９の下端と当接するシール部材としてのＯリング２２０ｂが設けられている。シールキャップ２１９の処理室２０１と反対側には、後述するボート２１７を回転させる回転機構２６７が設置されている。回転機構２６７の回転軸２５５は、シールキャップ２１９を貫通してボート２１７に接続されている。回転機構２６７は、ボート２１７を回転させることでウエハ２００を回転させるように構成されている。シールキャップ２１９は、反応管２０３の外部に垂直に設置された昇降機構としてのボートエレベータ１１５によって垂直方向に昇降されるように構成されている。ボートエレベータ１１５は、シールキャップ２１９を昇降させることで、ボート２１７を処理室２０１内外に搬入および搬出することが可能なように構成されている。ボートエレベータ１１５は、ボート２１７すなわちウエハ２００を、処理室２０１内外に搬送する搬送装置（搬送機構）として構成されている。また、マニホールド２０９の下方には、ボートエレベータ１１５によりシールキャップ２１９を降下させている間、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ャッタ２１９ｓが設けられている。シャッタ２１９ｓは、例えばＳＵＳ等の金属により構成され、円盤状に形成されている。シャッタ２１９ｓ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２２０ｃが設けられている。シャッタ２１９ｓの開閉動作（昇降動作や回動動作等）は、シャッタ開閉機構１１５ｓにより制御される。
【００３２】
（基板保持部）
図１に示すように基板保持部としてのボート２１７は、複数枚、例えば２５〜２００枚のウエハ２００を、水平姿勢で、かつ、互いに中心を揃えた状態で垂直方向に整列させて多段に支持するように、すなわち、所定の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等の耐熱性材料により構成される。ボート２１７の下部には、例えば石英やＳｉＣ等の耐熱性材料により構成される断熱板２１８が多段に支持されている。
【００３３】
図２に示すように反応管２０３の内部には、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内の温度を所望の温度分布とする。温度センサ２６３は、ノズル２４９ａ，２４９ｂと同様に反応管２０３の内壁に沿って設けられている。
【００３４】
図７は、図２にボート２１７の構成を追加して示す縦型処理炉の概略構成図であり、処理炉部分を示す断面図である。図８は、ボート２１７を含む処理炉部分の縦断面図で示す図である。
【００３５】
図７および図８に示すように、ボート２１７は、上下で一対の端板３０、３１と、これらの間に垂直に架設された三本の支柱（ボート柱）３２ａ，３２ｂ、３２ｃとを備えており、三本の支柱３２ａ，３２ｂ、３２ｃには、多数の保持溝３３が長手方向に等間隔に刻まれている。三本の支柱３２ａ，３２ｂ、３２ｃにおいて同一の段に刻まれた保持溝３３、３３、３３同士は、互いに対向して開口するようになっている。ボート２１７は三本の支柱３２ａ、３２ｂ、３２ｃの同一段の保持溝３５間にウエハ２００を挿入することにより、複数枚のウエハ２００を水平にかつ互いに中心を揃えた状態に整列させて保持するようになっている。支柱３２ａ，３２ｂ、３２ｃは、石英などの絶縁物によって構成されている。
【００３６】
ボート２１７の基板２００の保持溝３３を有する３本の支柱３２ａ，３２ｂ、３２ｃのうち、少なくとも１本の支柱３２ａには、不活性ガスを供給する中空部（ガス供給管）３５と、反応管２０３の内壁に向けて不活性ガス（パージガス）を供給（噴出）するガス供給口３６とが形成されている。ガス供給口３６は、反応管２０３の内壁に向くように開口しており、反応管２０３の内壁に対して不活性ガスＰＧ１を供給することが可能となっている。ガス供給口３６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、さらに同じ開口ピッチで設けられている。これにより、反応管２０３の内壁において、異物（副生成物）が付着ないし残留しやすい領域２０３ａ、２０３ｂに対して不活性ガスを供給することが可能になり、反応管２０３の内壁の領域２０３ａ、２０３ｂに付着ないし残留した異物を効果的に除去することができるようになる。
【００３７】
ボート回転機構２６７は、ボート２１７をボート旋回方向ＢＲに回転するための回転軸２５５と、ボート２１７を保持する回転台２５６とを備え、中空部３５を設けたボート２１７に、不活性ガスを供給するために、ガス（不活性ガス、パージガス）供給管３８ａ、３８ｂを備えている。回転軸２５６に設けられるガス供給管３８ａは、回転軸２５５の回転中心ＢＲＣに形成されている。回転台２５６に設けられるガス供給管３８ｂは、回転軸２５５の中心に設けられたガス供給管３８ａとボート２１７の中空部３５とを接続するように形成されている。
【００３８】
反応管２０３を保持するインレットアダプタ２０９ａ、ボート昇降機構であるボートエレベータ１１５、ボート回転機構２６７には、不活性ガスを供給するためのガス（不活性ガス、パージガス）供給管３８ｃが設けられている。
【００３９】
不活性ガスは、インレットアダプタ２０９ａ、ボート昇降機構１１５、ボート回転機構２６７を介して、回転軸２５５のガス供給管３８ａおよび回転台２５６のガス供給管３８ｂからボート２１７の中空部３５に供給されて、ボート２１７のガス供給口（開口）３６から所定の流量で反応管２０３の内壁に対して噴出されるように構成されている。
【００４０】
また、ボート回転機構２６７により、ボート２１７がボート旋回方向ＢＲに回転することで、パージガスＰＧ１が、異物（副生成物）が付着ないし残留しやすい領域２０３ａ、２０３ｂを含む反応管２０３の内壁全体に対して供給することが可能となる。
【００４１】
支柱３２ａに設けられた複数のガス供給口３６の開口ピッチに関し、反応管２０３の内壁に一定流量の不活性ガスを供給するには、反応管２０３の内壁と支柱（３２ａ、３２ｂ、３２ｃ）の距離が短ければ開口ピッチは広くし、反応管２０３の内壁と支柱（３２ａ、３２ｂ、３２ｃ）の距離が長ければ開口ピッチは狭くすればよい。
【００４２】
また、回転軸２５５に、反応管２０３の下方に配設されているマニホールド（インレットフランジ／インレットアダプタ）２０９，２０９ａに対してパージガスを供給するガス供給口３７が設けられている。これにより、反応管２０３の下方に堆積する副生成物を除去することができる。
【００４３】
ガス供給口３６、３７の形状は、円のみならず、楕円であっても構わない。
【００４４】
（制御装置）
次に制御装置について図４を用いて説明する。図４に示すように、制御部（制御装置）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。
【００４５】
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、後述する成膜処理の手順や条件等が記載されたプロセスレシピ等が、読み出し可能に格納されている。プロセスレシピは、後述する各種処理（成膜処理）における各手順をコントローラ１２１に実行させ、所定の結果を得ることが出来るように組み合わされたものであり、プログラムとして機能する。以下、プロセス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。また、プロセスレシピを、単に、レシピともいう。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、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、それらの両方を含む場合がある。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。
【００４６】
Ｉ／Ｏポート１２１ｄは、上述のＭＦＣ２４１ａ〜２４１ｄ、バルブ２４３ａ〜２４３ｄ、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、整合器２７２、高周波電源２７３、回転機構２６７、ボートエレベータ１１５、シャッタ開閉機構１１５ｓ等に接続されている。
【００４７】
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、読み出したレシピの内容に沿うように、回転機構２６７の制御、ＭＦＣ２４１ａ〜２４１ｄによる各種ガスの流量調整動作、バルブ２４３ａ〜２４３ｄの開閉動作、インピーダンス監視に基づく高周波電源２７３の調整動作、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の正逆回転、回転角度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。
【００４８】
コントローラ１２１は、外部記憶装置（例えば、ハードディスク等の磁気ディスク、ＣＤ等の光ディスク、ＭＯ等の光磁気ディスク、ＵＳＢメモリ等の半導体メモリ）１２３に格納された上述のプログラムを、コンピュータにインストールすることにより構成することができる。記憶装置１２１ｃや外部記憶装置１２３は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体として構成されている。以下、これらを総称して、単に、記録媒体ともいう。本明細書において記録媒体という言葉を用いた場合は、記憶装置１２１ｃ単体のみを含む場合、外部記憶装置１２３単体のみを含む場合、または、それらの両方を含む場合がある。なお、コンピュータへのプログラムの提供は、外部記憶装置１２３を用いず、インターネットや専用回線等の通信手段を用いて行ってもよい。
【００４９】
（２）基板処理工程
基板処理装置１００を使用して、半導体装置の製造方法の一工程として、ウエハ２００上に薄膜を形成する工程について、図５及び図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。
【００５０】
ここでは、原料ガスとしてＤＣＳガスを供給するステップと、反応ガスとしてプラズマ励起されたＮＨ３ガスを供給するステップとを非同時に、すなわち同期させることなく所定回数（１回以上）行うことで、ウエハ２００上に、ＳｉおよびＮを含む膜として、シリコン窒化膜（ＳｉＮ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。
【００５１】
本明細書では、図６に示す成膜処理のプロセスフローを、便宜上、以下のように示すこともある。
【００５２】
（ＤＣＳ→ＮＨ３＊）×ｎ ⇒ ＳｉＮ
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との積層体を意味する場合がある。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を意味する場合や、ウエハ上に形成された所定の層等の表面を意味する場合がある。本明細書において「ウエハ上に所定の層を形成する」と記載した場合は、ウエハそのものの表面上に所定の層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等の上に所定の層を形成することを意味する場合がある。本明細書において「基板」という言葉を用いた場合も、「ウエハ」という言葉を用いた場合と同義である。
【００５３】
（ウエハチャージ及びボートロードステップ：Ｓ１、Ｓ２）
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、シャッタ開閉機構１１５ｓによりシャッタ２１９ｓが移動させられて、マニホールド２０９の下端開口が開放される（シャッタオープン）。その後、図１に示すように、複数枚のウエハ２００を支持したボート２１７は、ボートエレベータ１１５によって持ち上げられて処理室２０１内に搬入（ボートロード）される。この状態で、シールキャップ２１９はＯリング２２０ｂを介してマニホールド２０９の下端をシールした状態となる。
【００５４】
（圧力・温度調整ステップ：Ｓ３）
処理室２０１の内部、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（圧力調整）。真空ポンプ２４６は、少なくとも後述する成膜ステップが終了するまでの間は常時作動させた状態を維持する。
【００５５】
また、処理室２０１内のウエハ２００が所望の温度となるようにヒータ２０７によって加熱される。この際、処理室２０１内が所望の温度分布となるように、温度センサ２６３が検出した温度情報に基づきヒータ２０７への通電具合がフィードバック制御される（温度調整）。ヒータ２０７による処理室２０１内の加熱は、少なくとも後述する成膜ステップが終了するまでの間は継続して行われる。ただし、成膜ステップを室温以下の温度条件下で行う場合は、ヒータ２０７による処理室２０１内の加熱は行わなくてもよい。なお、このような温度下での処理だけを行う場合には、ヒータ２０７は不要となり、ヒータ２０７を基板処理装置に設置しなくてもよい。この場合、基板処理装置の構成を簡素化することができる。
【００５６】
続いて、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、少なくとも成膜ステップが終了するまでの間は継続して行われる。
【００５７】
（原料ガス供給ステップ：Ｓ４，Ｓ５）
ステップＳ４では、処理室２０１内のウエハ２００に対してＤＣＳガスを供給する。
【００５８】
バルブ２４３ａを開き、ガス供給管２３２ａ内へＤＣＳガスを流す。ＤＣＳガスは、ＭＦＣ２４１ａにより流量調整され、ノズル２４９ａを介してガス供給孔２５０ａから処理室２０１内へ供給され、排気管２３１から排気される。このとき同時にバルブ２４３ｃを開き、ガス供給管２３２ｃ内へＮ２ガスを流す。Ｎ２ガスは、ＭＦＣ２４１ｃにより流量調整され、ＤＣＳ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２４９ｂ内へのＤＣＳガスの侵入を抑制するため、バルブ２４３ｄを開き、ガス供給管２３２ｄ内へＮ２ガスを流す。Ｎ２ガスは、ガス供給管２３２ｂ、ノズル２４９ｂ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】
ＭＦＣ２４１ａで制御するＤＣＳガスの供給流量は、例えば１ｓｃｃｍ以上、６０００ｓｃｃｍ以下、好ましくは３０００ｓｃｃｍ以上、５０００ｓｃｃｍ以下の範囲内の流量とする。ＭＦＣ２４１ｃ，２４１ｄで制御するＮ２ガスの供給流量は、それぞれ例えば１００ｓｃｃｍ以上、１００００ｓｃｃｍ以下の範囲内の流量とする。処理室２０１内の圧力は、例えば１Ｐａ以上、２６６６Ｐａ以下、好ましくは６６５Ｐａ以上、１３３３Ｐａの範囲内の圧力とする。ＤＣＳガスにウエハ２００を晒す時間は、例えば例えば１秒以上、１０秒以下、好ましくは１秒以上、３秒以下の範囲内の時間とする。なお、ＤＣＳガスにウエハ２００を晒す時間は膜厚によって異なる。
【００６１】
ヒータ２０７の温度は、ウエハ２００の温度が、例えば０℃以上７００℃以下、好ましくは室温（２５℃）以上５５０℃以下、より好ましくは４０℃以上５００℃以下の範囲内の温度となるような温度に設定する。本実施形態のように、ウエハ２００の温度を７００℃以下、さらには５５０℃以下、さらには５００℃以下とすることで、ウエハ２００に加わる熱量を低減させることができ、ウエハ２００が受ける熱履歴の制御を良好に行うことができる。
【００６２】
上述の条件下でウエハ２００に対してＤＣＳガスを供給することにより、ウエハ２００（表面の下地膜）上に、Ｓｉ含有層が形成される。Ｓｉ含有層はＳｉ層の他、ＣｌやＨを含み得る。Ｓｉ含有層は、ウエハ２００の最表面に、ＤＣＳが物理吸着したり、ＤＣＳの一部が分解した物質が化学吸着したり、ＤＣＳが熱分解することでＳｉが堆積したりすること等により形成される。すなわち、Ｓｉ含有層は、ＤＣＳやＤＣＳの一部が分解した物質の吸着層（物理吸着層や化学吸着層）であってもよく、Ｓｉの堆積層（Ｓｉ層）であってもよい。
【００６３】
Ｓｉ含有層が形成された後、バルブ２４３ａを閉じ、処理室２０１内へのＤＣＳガスの供給を停止する。このとき、ＡＰＣバルブ２４４を開いたままとし、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Ｓｉ含有層の形成に寄与した後のＤＣＳガスや反応副生成物等を処理室２０１内から排除する（Ｓ４）。また、バルブ２４３ｃ，２４３ｄは開いたままとして、処理室２０１内へのＮ２ガスの供給を維持する。Ｎ２ガスはパージガスとして作用する。なお、このステップＳ５を省略してもよい。
【００６４】
原料ガスとしては、ＤＣＳガスのほか、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、ビスジメチルアミノシラン（Ｓｉ［Ｎ（ＣＨ３）２］２Ｈ２、略称：ＢＤＭＡＳ）ガス、ビスジエチルアミノシラン（Ｓｉ［Ｎ（Ｃ２Ｈ５）２］２Ｈ２、略称：ＢＤＥＡＳ）、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、ジメチルアミノシラン（ＤＭＡＳ）ガス、ジエチルアミノシラン（ＤＥＡＳ）ガス、ジプロピルアミノシラン（ＤＰＡＳ）ガス、ジイソプロピルアミノシラン（ＤＩＰＡＳ）ガス、ブチルアミノシラン（ＢＡＳ）ガス、ヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）ガス等の各種アミノシラン原料ガスや、モノクロロシラン（ＳｉＨ３Ｃｌ、略称：ＭＣＳ）ガス、トリクロロシラン（ＳｉＨＣｌ３、略称：ＴＣＳ）ガス、テトラクロロシラン（ＳｉＣｌ４、略称：ＳＴＣ）ガス、ヘキサクロロジシラン（Ｓｉ２Ｃｌ６、略称：ＨＣＤＳ）ガス、オクタクロロトリシラン（Ｓｉ３Ｃｌ８、略称：ＯＣＴＳ）ガス等の無機系ハロシラン原料ガスや、モノシラン（ＳｉＨ４、略称：ＭＳ）ガス、ジシラン（Ｓｉ２Ｈ６、略称：ＤＳ）ガス、トリシラン（Ｓｉ３Ｈ８、略称：ＴＳ）ガス等のハロゲン基非含有の無機系シラン原料ガスを好適に用いることができる。
【００６５】
不活性ガスとしては、Ｎ２ガスの他、Ａｒガス、Ｈｅガス、Ｎｅガス、Ｘｅガス等の希ガスを用いることができる。
【００６６】
（反応ガス供給ステップ：Ｓ６，Ｓ７）
成膜処理が終了した後、処理室２０１内のウエハ２００に対して反応ガスとしてのプラズマ励起させたＮＨ３ガスを供給する（Ｓ６）。
【００６７】
このステップでは、バルブ２４３ｂ〜２４３ｄの開閉制御を、ステップＳ４におけるバルブ２４３ａ，２４３ｃ，２４３ｄの開閉制御と同様の手順で行う。ＮＨ３ガスは、ＭＦＣ２４１ｂにより流量調整され、ノズル２４９ｂを介してバッファ室２３７内へ供給される。このとき、棒状電極２６９，２７０，２７１間に高周波電力を供給する。バッファ室２３７内へ供給されたＮＨ３ガスはプラズマ状態に励起され（プラズマ化して活性化され）、活性種（ＮＨ３＊）として処理室２０１内へ供給され、排気管２３１から排気される。
【００６８】
ＭＦＣ２４１ｂで制御するＮＨ３ガスの供給流量は、例えば１００ｓｃｃｍ以上、１００００ｓｃｃｍ以下、好ましくは１０００ｓｃｃｍ以上、２０００ｓｃｃｍ以下の範囲内の流量とする。棒状電極２６９，２７０，２７１に印加する高周波電力は、例えば５０Ｗ以上、６００Ｗ以下の範囲内の電力とする。処理室２０１内の圧力は、例えば１Ｐａ以上、５００Ｐａ以下の範囲内の圧力とする。プラズマを用いることで、処理室２０１内の圧力をこのような比較的低い圧力帯としても、ＮＨ３ガスを活性化させることが可能となる。ＮＨ３ガスをプラズマ励起することにより得られた活性種をウエハ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秒以上、１８０秒以下、好ましくは１秒以上、６０秒以下の範囲内の時間とする。その他の処理条件は、上述のＳ４と同様な処理条件とする。
【００６９】
上述の条件下でウエハ２００に対してＮＨ３ガスを供給することにより、ウエハ２００上に形成されたＳｉ含有層がプラズマ窒化される。この際、プラズマ励起されたＮＨ３ガスのエネルギーにより、Ｓｉ含有層が有するＳｉ−Ｃｌ結合、Ｓｉ−Ｈ結合が切断される。Ｓｉとの結合を切り離されたＣｌ、Ｈは、Ｓｉ含有層から脱離することとなる。そして、Ｃｌ等が脱離することで未結合手（ダングリングボンド）を有することとなったＳｉ含有層中のＳｉが、ＮＨ３ガスに含まれるＮと結合し、Ｓｉ−Ｎ結合が形成されることとなる。この反応が進行することにより、Ｓｉ含有層は、ＳｉおよびＮを含む層、すなわち、シリコン窒化層（ＳｉＮ層）へと変化させられる（改質される）。
【００７０】
なお、Ｓｉ含有層をＳｉＮ層へと改質させるには、ＮＨ３ガスをプラズマ励起させて供給する必要がある。ＮＨ３ガスをノンプラズマの雰囲気下で供給しても、上述の温度帯では、Ｓｉ含有層を窒化させるのに必要なエネルギーが不足しており、Ｓｉ含有層からＣｌやＨを充分に脱離させたり、Ｓｉ含有層を充分に窒化させてＳｉ−Ｎ結合を増加させたりすることは、困難なためである。
【００７１】
Ｓｉ含有層をＳｉＮ層へ変化させた後、バルブ２４３ｂを閉じ、ＮＨ３ガスの供給を停止する。また、棒状電極２６９，２７０，２７１間への高周波電力の供給を停止する。そして、ステップＳ５と同様の処理手順、処理条件により、処理室２０１内に残留するＮＨ３ガスや反応副生成物を処理室２０１内から排除する（Ｓ７）。なお、このステップＳ７を省略してもよい。
【００７２】
窒化剤、すなわち、プラズマ励起させるＮ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ガス等を用いてもよい。
【００７３】
不活性ガスとしては、Ｎ２ガスの他、例えば、ステップＳ４で例示した各種希ガスを用いることができる。
【００７４】
（所定回数実施：Ｓ８）
上述したＳ４，Ｓ５，Ｓ６，Ｓ７をこの順番に沿って非同時に、すなわち、同期させることなく行うことを１サイクルとし、このサイクルを所定回数（ｎ回）、すなわち、１回以上行う（Ｓ７）ことにより、ウエハ２００上に、所定組成および所定膜厚のＳｉＮ膜を形成することができる。上述のサイクルは、複数回繰り返すことが好ましい。すなわち、１サイクルあたりに形成されるＳｉＮ層の厚さを所望の膜厚よりも小さくし、ＳｉＮ層を積層することで形成されるＳｉＮ膜の膜厚が所望の膜厚になるまで、上述のサイクルを複数回繰り返すことが好ましい。
【００７５】
（大気圧復帰ステップ：Ｓ９）
上述の成膜処理が完了したら、ガス供給管２３２ｃ，２３２ｄのそれぞれから不活性ガスとしてのＮ２ガスを処理室２０１内へ供給し、排気管２３１から排気する。これにより、処理室２０１内が不活性ガスでパージされ、処理室２０１内に残留するガス等が処理室２０１内から除去される（不活性ガスパージ）。その後、処理室２０１内の雰囲気が不活性ガスに置換され（不活性ガス置換）、処理室２０１内の圧力が常圧に復帰される（Ｓ９）。
【００７６】
（ボートアンロード及びウエハディスチャージステップ：Ｓ１０、Ｓ１１）
その後、ボートエレベータ１１５によりシールキャップ２１９が下降されて、マニホールド２０９の下端が開口されるとともに、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（ボートアンロード）される（Ｓ１０）。ボートアンロードの後は、シャッタ２１９ｓが移動させられ、マニホールド２０９の下端開口がＯリング２２０ｃを介してシャッタ２１９ｓによりシールされる（シャッタクローズ）。処理済のウエハ２００は、反応管２０３の外部に搬出された後、ボート２１７より取り出されることとなる（ウエハディスチャージ）。
【００７７】
（成膜処理の所定回数実施：Ｓ１２）
ここで、成膜処理として、Ｓ１からＳ１１を所定回数実施したか判断し、所定回数に達していなかった場合には、Ｓ１からＳ１１を繰り返し実施する。また、成膜処理が所定回数に達していた場合には、後述する反応管内壁パージステップ（パージガス（不活性ガス））供給ステップ：Ｓ１５）へ移行する。なお、所定回数としては、例えば、所定回数の成膜処理を２０回、すなわち２０バッチ実施した場合に、反応管２０３の内壁をパージする処理を実施する。なお、所定回数は、反応管２０３の内壁に堆積する副生成物の厚さにより適宜決められる。
【００７８】
（ボートロード：Ｓ１３）
シャッタ２１９ｓが移動させられて、マニホールド２０９の下端開口が開放される（シャッタオープン）。ウエハ２００が装填されていない空の状態のボート２１７が、ボートエレベータ１１５により持ち上げられて、処理室２０１内に搬入（ボートロード：Ｓ１２）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。
【００７９】
（圧力・温度調整：Ｓ１４）
その後、処理室２０１の内部、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、少なくとも後述する反応管内壁パージステップ（パージガス供給ステップ：Ｓ１５）が終了するまでの間は常時作動させた状態を維持する。
【００８０】
また、処理室内が所望の温度となるようにヒータ２０７によって加熱される。この際、処理室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。ヒータ２０７による処理室２０１内の加熱は、少なくとも後述する反応管内壁パージステップ（パージガス供給ステップ：Ｓ１５）が終了するまでの間は継続して行われる。ただし、反応管内壁パージステップを室温以下の温度条件で行う場合は、ヒータ２０７による処理室２０１内の加熱は行わなくてもよい。
【００８１】
続いて、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、少なくとも反応管内壁パージステップ（パージガス供給ステップ：Ｓ１５）が終了するまでの間は継続して行われる。
【００８２】
（パージガス供給ステップ：Ｓ１５）
回転機能２６７によるボート２１７の回転が所定の速度となると、ボート２１７の中空部３５に対して、所望の供給流量でパージガス（不活性ガス）としてＮ２ガスの供給が開始され、ボート２１７の支柱３２ａに形成されているガス供給口３６から反応管２０３の内壁に対してＮ２ガスが所定の流量で噴出される。また、回転軸２５５のガス供給口３７から反応管２０３の下方に配設されているマニホールド（インレットフランジ／インレットアダプタ）２０９，２０９ａに対してＮ２ガスが所定の流量で噴出される。
【００８３】
反応管２０３の内壁のパージ処理時間は、例えば、ボート２１７の回転速度が、1分間に１回転する速度であれば、５分間程度とすればよい。なお、反応管２０３の内壁のパージ処理時間は、反応管２０３の内壁の副生成物の膜厚やパージ供給流量等に基づいて、適宜定めればよい。
【００８４】
ここでは、成膜処理を所定回数実施後に、反応管２０３の内壁のパージ処理を実施することで説明したが、これに限らず、例えば、成膜処理において、パージガスを供給するステップ（Ｓ５、Ｓ７）と同時に、反応管２０３の内壁のパージ処理を実施するようにしてもよい。また、反応管２０３内のクリーニング処理と同時に、反応管２０３の内壁のパージ処理を実施するようにしても構わない。
【００８５】
（大気圧復帰ステップ：Ｓ１６）
反応管２０３の内壁のパージ処理が完了したら、処理室２０１内の圧力が常圧に復帰される。
【００８６】
（ボートアンロード：Ｓ１７）
その後、ボートエレベータ１１５によりシールキャップ２１９が下降されて、マニホールド２０９の下端が開口されるとともに、ボート２１７がマニホールド２０９の下端から反応管２０３の外部に搬出（ボートアンロード）される。
【００８７】
以上の説明では、バッファ構造３００を有する基板処理装置１００について説明したが、バッファ構造３００は必須の構成でなく、バッファ構造３００を有さない基板処理装置にも、本発明は適用可能である。
【００８８】
（３）本実施形態による効果
（ａ）ボート２０１の少なくとも１本の支柱３２ａに、中空部３５と、反応管２０３の内壁に向けてパージガスを供給する複数のガス供給口３６とが設けられる。これにより、反応管２０３の内壁において、異物（副生成物）が付着ないし残留しやすい領域２０３ａ、２０３ｂに対してパージガスを供給することが可能になり、反応管２０３の内壁の領域２０３ａ、２０３ｂに付着ないし残留した異物を効果的に除去することができる。
【００８９】
（ｂ）回転軸２５５に、反応管２０３の下方に配設されているマニホールド（インレットフランジ／インレットアダプタ）２０９，２０９ａに対してパージガスを供給するガス供給口３７が設けられる。これにより、反応管２０３の下方に堆積する副生成物を効果的に除去することができる。
【００９０】
上述の実施形態では、原料を供給した後に反応ガスを供給する例について説明した。本発明はこのような態様に限定されず、原料、反応ガスの供給順序は逆でもよい。すなわち、反応ガスを供給した後に原料を供給するようにしてもよい。供給順序を変えることにより、形成される膜の膜質や組成比を変化させることが可能となる。
【００９１】
上述の実施形態等では、ウエハ２００上にＳｉＮ膜を形成する例について説明した。本発明はこのような態様に限定されず、ウエハ２００上に、シリコン酸化膜（ＳｉＯ膜）、シリコン酸炭化膜（ＳｉＯＣ膜）、シリコン酸炭窒化膜（ＳｉＯＣＮ膜）、シリコン酸窒化膜（ＳｉＯＮ膜）等のＳｉ系酸化膜を形成する場合や、ウエハ２００上にシリコン炭窒化膜（ＳｉＣＮ膜）、シリコン硼窒化膜（ＳｉＢＮ膜）、シリコン硼炭窒化膜（ＳｉＢＣＮ膜）、硼炭窒化膜（ＢＣＮ膜）等のＳｉ系窒化膜を形成する場合にも、好適に適用可能である。これらの場合、反応ガスとしては、Ｏ含有ガスの他、Ｃ３Ｈ６等のＣ含有ガスや、ＮＨ３等のＮ含有ガスや、ＢＣｌ３等のＢ含有ガスを用いることができる。
【００９２】
また、本発明は、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酸化膜や窒化膜、すなわち、金属系酸化膜や金属系窒化膜を形成する場合においても、好適に適用可能である。すなわち、本発明は、ウエハ２００上に、ＴｉＯ膜、ＴｉＮ膜、ＴｉＯＣ膜、ＴｉＯＣＮ膜、ＴｉＯＮ膜、ＴｉＢＮ膜、ＴｉＢＣＮ膜、ＺｒＯ膜、ＺｒＮ膜、ＺｒＯＣ膜、ＺｒＯＣＮ膜、ＺｒＯＮ膜、ＺｒＢＮ膜、ＺｒＢＣＮ膜、ＨｆＯ膜、ＨｆＮ膜、ＨｆＯＣ膜、ＨｆＯＣＮ膜、ＨｆＯＮ膜、ＨｆＢＮ膜、ＨｆＢＣＮ膜、ＴａＯ膜、ＴａＯＣ膜、ＴａＯＣＮ膜、ＴａＯＮ膜、ＴａＢＮ膜、ＴａＢＣＮ膜、ＮｂＯ膜、ＮｂＮ膜、ＮｂＯＣ膜、ＮｂＯＣＮ膜、ＮｂＯＮ膜、ＮｂＢＮ膜、ＮｂＢＣＮ膜、ＡｌＯ膜、ＡｌＮ膜、ＡｌＯＣ膜、ＡｌＯＣＮ膜、ＡｌＯＮ膜、ＡｌＢＮ膜、ＡｌＢＣＮ膜、ＭｏＯ膜、ＭｏＮ膜、ＭｏＯＣ膜、ＭｏＯＣＮ膜、ＭｏＯＮ膜、ＭｏＢＮ膜、ＭｏＢＣＮ膜、ＷＯ膜、ＷＮ膜、ＷＯＣ膜、ＷＯＣＮ膜、ＷＯＮ膜、ＭＷＢＮ膜、ＷＢＣＮ膜等を形成する場合にも、好適に適用することが可能となる。
【００９３】
これらの場合、例えば、原料ガスとして、テトラキス（ジメチルアミノ）チタン（Ｔｉ［Ｎ（ＣＨ3）2］4、略称：ＴＤＭＡＴ）ガス、テトラキス（エチルメチルアミノ）ハフニウム（Ｈｆ［Ｎ（Ｃ2Ｈ5）（ＣＨ3）］4、略称：ＴＥＭＡＨ）ガス、テトラキス（エチルメチルアミノ）ジルコニウム（Ｚｒ［Ｎ（Ｃ2Ｈ5）（ＣＨ3）］4、略称：ＴＥＭＡＺ）ガス、トリメチルアルミニウム（Ａｌ（ＣＨ3）3、略称：ＴＭＡ）ガス、チタニウムテトラクロライド（ＴｉＣｌ4）ガス、ハフニウムテトラクロライド（ＨｆＣｌ4）ガス等を用いることができる。反応ガスとしては、上述の反応ガスを用いることができる。
【００９４】
すなわち、本発明は、半金属元素を含む半金属系膜や金属元素を含む金属系膜を形成する場合に、好適に適用することができる。これらの成膜処理の処理手順、処理条件は、上述の実施形態や変形例に示す成膜処理と同様な処理手順、処理条件とすることができる。これらの場合においても、上述の実施形態や変形例と同様の効果が得られる。
【００９５】
成膜処理に用いられるレシピは、処理内容に応じて個別に用意し、電気通信回線や外部記憶装置１２３を介して記憶装置１２１ｃ内に格納しておくことが好ましい。そして、各種処理を開始する際、ＣＰＵ１２１ａが、記憶装置１２１ｃ内に格納された複数のレシピの中から、処理内容に応じて適正なレシピを適宜選択することが好ましい。これにより、１台の基板処理装置で様々な膜種、組成比、膜質、膜厚の薄膜を汎用的に、かつ、再現性よく形成することができるようになる。また、オペレータの負担を低減でき、操作ミスを回避しつつ、各種処理を迅速に開始できるようになる。
【００９６】
上述のレシピは、新たに作成する場合に限らず、例えば、基板処理装置に既にインストールされていた既存のレシピを変更することで用意してもよい。レシピを変更する場合は、変更後のレシピを、電気通信回線や当該レシピを記録した記録媒体を介して、基板処理装置にインストールしてもよい。また、既存の基板処理装置が備える入出力装置１２２を操作し、基板処理装置に既にインストールされていた既存のレシピを直接変更するようにしてもよい。
【００９７】
以上、本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は、上記実施形態および実施例に限定されるものではなく、種々変更可能であることはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００９８】
以上述べたように、本発明によれば、基板処理装置の反応管内における異物を効率よく除去することが可能な技術を提供できる。
【符号の説明】
【００９９】
１００：基板処理装置、  ２００：ウエハ（基板）、  ２０３：反応管、  ２１７：ボート（基板保持部）、  ３２ａ，３２ｂ、３２ｃ：支柱、  ３５：中空部、  ３６、３７：ガス供給口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【手続補正書】
【提出日】令和3年2月17日(2021.2.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を処理する反応管と、
前記基板を保持する複数の支柱と、少なくとも１つの前記支柱に、不活性ガスを供給する中空部と、前記反応管の内壁に対して前記不活性ガスを供給するガス供給口と、を備える基板保持部と、
を有する基板処理装置。
【請求項２】
前記基板保持部を回転させる回転機構を備えた請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項３】
前記回転機構は、前記基板保持部を回転させる回転軸と、前記基板保持部を保持する回転台とを有し、前記回転軸と前記回転台には、前記中空部に前記不活性ガスを供給するガス供給管が設けられる請求項２に記載の基板処理装置。
【請求項４】
前記回転台に設けられるガス供給管は、前記中空部と前記回転軸に設けられるガス供給管とを接続する請求項３に記載の基板処理装置。
【請求項５】
前記回転軸には、前記回転軸の中心に前記ガス供給管が設けられる請求項３又は請求項４に記載の基板処理装置。
【請求項６】
前記ガス供給口は、前記支柱に、前記反応管の内壁に向くように開口され前記反応管の下部から上部にわたって複数設けられる請求項１から請求項５のうち、いずれか１項に記載の基板処理装置。
【請求項７】
前記ガス供給口は、開口面積が同一である請求項６に記載の基板処理装置。
【請求項８】
前記ガス供給口は、開口ピッチが同じである請求項６又は請求項７に記載の基板処理装置。
【請求項９】
前記ガス供給口の形状は、円または楕円である請求項１から請求項８のうち、いずれか１項に記載の基板処理装置。
【請求項１０】
前記反応管内に処理ガスを供給する処理ガス供給系と、
前記反応管内の雰囲気を排気する排気系と、を有する請求項１から請求項９のうち、いずれか１項に記載の基板処理装置。
【請求項１１】
前記基板保持部は、複数の前記基板を垂直方向に多段に支持する請求項１から請求項１０のうち、いずれか1項に記載の基板処置装置。
【請求項１２】
前記反応管内にプラズマを生成するプラズマ生成部を備える請求項１から請求項１１のうち、いずれか１項に記載の基板処理装置。
【請求項１３】
基板を保持する複数の支柱と、
少なくとも１つの前記支柱に、不活性ガスを供給する中空部と、
反応管の内壁に対して前記不活性ガスを供給するガス供給口と、
を備える基板保持部。
【請求項１４】
基板を保持した基板保持部を反応管に搬入する搬入工程と、
前記反応管内に処理ガスを供給する処理ガス供給工程と、
前記基板保持部を前記反応管から搬出する搬出工程と、
前記基板保持部の支柱から前記反応管の内壁に対して不活性ガスを供給する不活性ガス供給工程と、
を有する半導体装置の製造方法。
【請求項１５】
基板を保持した基板保持部を基板処理装置の反応管に搬入する搬入手順と、
前記反応管内に処理ガスを供給する処理ガス供給手順と、
前記基板保持部を前記反応管から搬出する搬出手順と、
前記基板保持部の支柱から前記反応管の内壁に対して不活性ガスを供給する不活性ガス供給手順と、
をコンピュータを用いて前記基板処理装置に実行させるプログラム。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は、基板処理装置、基板保持部、半導体装置の製造方法およびプログラムに関する。
【国際調査報告】
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