JP5940199B1 - 半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】基板の処理均一性を向上させる技術を提供する。【解決手段】処理室内の基板上に成膜ガスと第１の不活性ガスを供給し、前記基板上に膜を形成する成膜工程と、前記処理室内に基板が無い状態において、前記第１の不活性ガスよりも高い温度の第２の不活性ガスを、前記処理室内に直接供給することにより、前記成膜工程によって前記処理室内に堆積した堆積膜を除去する堆積膜除去工程と、を有する技術を提供できる。【選択図】図１

Description

本開示は、半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラムに関する。

半導体装置（デバイス）の製造工程の一工程として、基板に対して処理ガスと反応ガスを供給し、基板に膜を形成する処理工程が行われることが有る。
近年では、このような半導体装置は高集積化の傾向にあり、パターンサイズが著しく微細化されているため、基板上に膜を均一に形成することが困難となっている。

基板上に形成する膜の均一性を向上させるためには、基板の処理面に対して処理ガスを均一に供給する必要がある。しかし、基板処理を何度も繰り返し実施するとガスを供給する供給部の内壁面や基板を処理する処理室の内壁面に副生成物が付着し、パーティクルとなって基板上に形成された膜の特性に悪影響を及ぼすことになる場合があった。このような内壁面に付着した副生成物を処理室の外側からパージガスを供給することで内壁面に付着した堆積膜にクラック（亀裂）を発生させて除去する技術が、例えば特許文献１（特開２０１１−６６１０６号公報）に記載されている。

特開２０１１−６６１０６号公報

本発明の目的は、基板の処理均一性を向上させる技術を提供することにある。

本発明の一態様によれば、
処理室内の基板上に成膜ガスと第１の不活性ガスを供給し、前記基板上に膜を形成する成膜工程と、
前記処理室内に基板が無い状態において、前記第１の不活性ガスよりも高い温度の第２の不活性ガスを、前記処理室内に直接供給することにより、前記成膜工程によって前記処理室内に堆積した堆積膜を除去する堆積膜除去工程と、
を有する技術が提供される。

本発明によれば、基板の処理均一性を向上させる技術を提供することができる。

本発明の第１実施形態で好適に用いられる基板処理装置の概略構成図であり、処理炉部分を縦断面で示す図である。 本発明の基板処理におけるフローチャートを示す図である。 本発明の成膜工程におけるフローチャートを示す図である。 本発明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る。 シリコン窒化膜、ステンレス及び石英における線膨張率と温度の関係を示したグラフである。 本発明の第１実施形態で好適に用いられる基板処理におけるシーケンスを示す図である。 本発明の変形例１で好適に用いられる基板処理装置の第３ガス供給系を示す図である。 本発明の変形例１で好適に用いられる基板処理におけるシーケンスを示す図である。 本発明の変形例２で好適に用いられる基板処理装置の第３ガス供給系を示す図である。 本発明の変形例２で好適に用いられる基板処理におけるシーケンスを示す図である。 本発明の変形例３で好適に用いられる基板処理におけるシーケンスを示す図である。 本発明の変形例４で好適に用いられる基板処理におけるシーケンスを示す図である。図１２（Ａ）は、加熱パージガスの供給温度を徐々に低くした場合を示すシーケンス図であり、図１２（Ｂ）は、加熱パージガスの供給温度を段階的に低くした場合を示すシーケンス図である。 本発明の第２実施形態で好適に用いられる基板処理装置の概略構成図であり、処理炉部分を縦断面で示す図である。 本発明の第３実施形態で好適に用いられる基板処理装置の概略構成図であり、処理炉部分を縦断面で示す図である。 本発明の第４実施形態で好適に用いられる基板処理装置の概略構成図であり、処理炉部分を縦断面で示す図である。

＜第１実施形態＞
以下に本発明の第１実施形態を図面に基づいて説明する。

（１）基板処理装置の構成
図１、図２および図３を用いて本発明の基板処理装置の第１実施形態について説明する。なお、本実施形態は図１に示すように基板上に薄膜を形成する装置であり、基板を一度に一枚ずつ処理する枚葉式基板処理装置として構成されている。

（処理室）
図１に示されているように、基板処理装置１００は処理容器２０２を備えている。処理容器２０２は、例えば横断面が円形であり扁平な密閉容器として構成されている。また、処理容器２０２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。処理容器２０２内には、基板としてのシリコンウエハ等のウエハ２００を処理する処理室２０１、搬送空間２０３が形成されている。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。上部処理容器２０２ａ及びシャワーヘッド２３０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室空間と称し、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称する。上部処理容器２０２ａ及びシャワーヘッド２３０で構成され、処理空間を囲む構成を処理室２０１と称する。更には、搬送空間を囲む構成を処理室内搬送室２０３と称する。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。

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２０６を介して図示しない搬送室との間を移動する。下部容器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。

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サセプタヒータ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。

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。

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。

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。

（ガス導入部）
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部２４１が設けられている。ガス導入部２４１に接続されるガス供給系の構成については後述する。

（シャワーヘッド）
ガス導入部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。ガス導入部２４１はシャワーヘッド２３０の蓋２３１に接続されている。ガス導入部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内の空間であるバッファ空間に供給される。バッファ室２３２は、蓋２３１と後述する分散板２３４で形成される。

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バッファ空間又は処理室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。更には、蓋２３１にはシャワーヘッド加熱部である抵抗ヒータ２３１ｂが設けられている。

シャワーヘッド２３０は、バッファ室２３２のバッファ空間と処理室２０１の処理空間との間に、ガス導入部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（貫通孔２３４ａ群とも称する）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。

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台形状である。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。

（第１排気系）
バッファ室２３２の上方には、シャワーヘッド用排気孔２３６ａを介して、排気管２３６が接続されている。排気管２３６には、排気のオン/オフを切り替えるバルブ２３７、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２３８、真空ポンプ２３９が順に直列に接続されている。

排気孔２３６ａは、ガスガイド２３５の上方に位置するシャワーヘッドの蓋２３１に設けられているため、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２３６ａから排気される。 主に、排気管２３６、バルブ２３７、圧力調整器２３８をまとめて第１排気系２４０と称する。なお、真空ポンプ２３９を第１排気系２４０に含めて考えても良い。

（ガス供給部）
ガス漏れを防ぐための封止部材としてのＯリング２８０を介してシャワーヘッド２３０の蓋２３１に接続されたガス導入部２４１には、第１ガス供給管２４３ａ、第２ガス供給管２４４ａ、第３ガス供給管２４５ａが接続されている。第２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。また、ガス導入部２４１内部には、Ｏリング２８０の溶解を抑制するための冷却媒体が流れる円環状の冷却流路２７０が設けられる。冷却流路２７０には、冷却媒体の供給を制御する冷却媒体供給バルブ２７１と冷却管２７２が接続されている。冷却流路２７０は、図１に示すようにＯリング２８０よりも径方向内側であって、少なくとも後述する第３ガス供給管２４５ａの径方向外側を囲繞するように設けられている。このように配置することによって、後述する高温の加熱パージガスを供給した場合でも、Ｏリング２８０に伝熱する前に冷却することが可能となり、Ｏリング２８０が溶解することを抑制することが可能となる。
なお、冷却流路２７０は、上記のように第３ガス供給管２４５ａを囲繞するように設けられる配置に限らず、Ｏリング２８０よりも径方向内側であって、第１ガス供給管２４３ａ、第２ガス供給管２４４ａ、第３ガス供給管２４５ａよりも径方向外側を囲繞するように設けられていても良い。
さらに、封止部材としては、Ｏリング２８０に限らず、金属ガスケット（メタルガスケット）などの金属シール（メタルシール）であっても良い。

第１ガス供給管２４３ａを含む第１ガス供給系２４３からは原料ガスとしての第１元素含有ガスが主に供給され、第２ガス供給管２４４ａを含む第２ガス供給系２４４からは主に反応ガスとしての第２元素含有ガスが供給される。第３ガス供給管２４５ａを含む第３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２０１をクリーニングする際はクリーニングガスが主に供給される。

（第１ガス供給系）
第１ガス供給管２４３ａには、上流方向から順に、第１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。

第１ガス供給管２４３ａから、第１元素を含有するガス（以下、「第１元素含有ガス」）が、ＭＦＣ２４３ｃ、バルブ２４３ｄを介してシャワーヘッド２３０に供給される。

第１元素含有ガスは、処理ガスの一つであって、原料ガス（ソースガス）である。ここで、第１元素は、例えばシリコン（Ｓｉ）である。すなわち、第１元素含有ガスは、例えばＳｉ含有ガスである。シラン原料ガスとは、気体状態のシラン原料、例えば、常温常圧下で液体状態である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シラン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、その両方を意味する場合がある。

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。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。

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（ＳｉＨ_２Ｃｌ_２、略称：ＤＣＳ）ガスを用いることができる。ＤＣＳガスは、後述する成膜処理において、Ｓｉ原料（ソース）として作用する。

第１元素含有ガスが常温常圧下で液体状態である液体原料を用いる場合は、液体状態の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、シラン原料ガスとして供給することとなる。本実施形態の場合、第１ガス供給源２４３ｂとＭＦＣ２４３ｃとの間に、図示しない気化器を設ければよい。本実施形態では気体として説明する。なお、シリコン含有ガスはプリカーサ（前駆体）として働く。

第１ガス供給管２４３ａのバルブ２４３ｄよりも下流側には、第１不活性ガス供給管２４６ａの下流端が接続されている。第１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、ＭＦＣ２４６ｃ、及びバルブ２４６ｄが設けられている。

ここで、不活性ガスは、例えば、窒素（Ｎ_２）ガスである。なお、不活性ガスとして、Ｎ_２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。

第１不活性ガス供給管２４６ａからは、不活性ガスが、ＭＦＣ２４６ｃ、バルブ２４６ｄ、第１ガス供給管２４３ａを介して、シャワーヘッド２３０内に供給される。不活性ガスは、後述する薄膜形成工程（Ｓ１０４）では第１元素含有ガスのキャリアガス或いは希釈ガスとして作用する。

主に、第１ガス供給管２４３ａ、ＭＦＣ２４３ｃ、バルブ２４３ｄにより、第１元素含有ガス供給系２４３（第１ガス供給系、原料ガス（ソースガス）供給系、シリコン含有ガス供給系、シラン原料ガス供給系とも称する）が構成される。

また、主に、第１不活性ガス供給管２４６ａ、ＭＦＣ２４６ｃ及びバルブ２４６ｄにより第１不活性ガス供給系が構成される。なお、不活性ガス供給源２４６ｂ、第１ガス供給管２４３ａを、第１不活性ガス供給系に含めて考えてもよい。

更には、第１ガス供給源２４３ｂ、第１不活性ガス供給系を、第１元素含有ガス供給系に含めて考えてもよい。

（第２ガス供給系）
第２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２ガス供給源２４４ｂ、ＭＦＣ２４４ｃ、及びバルブ２４４ｄが設けられている。

第２ガス供給管２４４ａからは、第２元素を含有するガス（以下、「第２元素含有ガス」）が、ＭＦＣ２４４ｃ、バルブ２４４ｄ、リモートプラズマユニット２４４ｅを介して、シャワーヘッド２３０内に供給される。第２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、処理室２０１に供給される。このようにして、第２元素含有ガスはウエハ２００上に供給される。

第２元素含有ガスは、処理ガスの一つである。なお、第２元素含有ガスは、反応ガス（リアクタントガス）として考えてもよい。

ここで、第２元素含有ガスは、第１元素と異なる第２元素、すなわち、原料とは化学構造が異なる反応体（リアクタント）を含有する。第２元素としては、例えば、窒素（Ｎ）含有ガスが、ＭＦＣ２４４ｃ、バルブ２４４ｄを介してシャワーヘッド２３０内に供給される。

Ｎ含有ガスは、後述する成膜処理において、窒化剤（窒化ガス）、すなわち、Ｎソースとして作用する。Ｎ含有ガスとしては、例えば、アンモニア（ＮＨ_３）ガスや窒素（Ｎ_２）ガス等を用いることができる。窒化剤としてＮＨ_３ガスを用いる場合は、例えば、後述するプラズマ生成部を用いてこのガスをプラズマ励起し、プラズマ励起ガス（ＮＨ_３ ^＊ガス）として供給することとなる。

主に、第２ガス供給管２４４ａ、ＭＦＣ２４４ｃ、バルブ２４４ｄにより、第２元素含有ガス供給系２４４（第２ガス供給系、反応ガス（リアクタントガス）供給系、窒素（Ｎ）含有ガス供給系、窒化剤供給系、窒化ガス供給系とも称する）が構成される。

また、第２ガス供給管２４４ａのバルブ２４４ｄよりも下流側には、第２不活性ガス供給管２４７ａの下流端が接続されている。第２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、ＭＦＣ２４７ｃ、及びバルブ２４７ｄが設けられている。

第２不活性ガス供給管２４７ａからは、不活性ガスが、ＭＦＣ２４７ｃ、バルブ２４７ｄ、第２ガス供給管２４４ａ、リモートプラズマユニット２４４ｅを介して、シャワーヘッド２３０内に供給される。不活性ガスは、後述する薄膜形成工程（Ｓ１０４）では、第２元素含有ガスのキャリアガス或いは希釈ガスとして作用する。

主に、第２不活性ガス供給管２４７ａ、ＭＦＣ２４７ｃ及びバルブ２４７ｄにより第２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２ガス供給管２４４ａ、リモートプラズマユニット２４４ｅを第２不活性ガス供給系に含めて考えてもよい。

更には、第２ガス供給源２４４ｂ、リモートプラズマユニット２４４ｅ、第２不活性ガス供給系を、第２元素含有ガス供給系２４４に含めて考えてもよい。

（第３ガス供給系）
第３ガス供給管２４５ａには、上流方向から順に、第３ガス供給源２４５ｂ、ＭＦＣ２４５ｃ、及びバルブ２４５ｄ、主に成膜工程時に第３ガス供給源から供給されるガスを加熱するガス加熱部としての配管加熱部２４５ｅ、配管加熱部２４５ｅの上流に位置し、主に内壁堆積膜除去工程時に第３ガス供給源から供給されるガスを加熱するガス加熱装置２５３が設けられている。

配管加熱部２４５ｅが有する熱源としては、例えば配管を巻きまわすテープヒータやジャケットヒータを用いてもよい。ガス加熱装置２５３が有する熱源としては、配管加熱部２４５ｅよりも加熱効率の高いヒータであればよく、例えばランプヒータを用いてもよい。

ここで、第３ガス供給源２４５ｂから供給されるガスを配管加熱部２４５ｅ単独で加熱する場合、１５０℃以上、２００℃以下の温度となるように配管加熱部２４５ｅがコントローラ２６０によって制御される。第３ガス供給源２４５ｂから供給されるガスをガス加熱装置２５３単独で加熱する場合、５００℃以上、１０００℃以下の温度となるようにガス加熱装置２５３がコントローラ２６０によって制御される。

また、ガス加熱装置２５３は、後述する第３ガス供給源２４５ｂから供給されるガスを上述した温度まで加熱する必要があるため、好適にはバッファ室２３２の近傍、すなわち、蓋２３１に設けられたガス導入口（孔２３１ａなど）からの距離が短い場所に配置することが望ましい。このように構成することで、ガス加熱装置で加熱された第３ガス供給源２４５ｂから供給された第３ガスの温度の低下を抑制することができる。仮に設置空間やメンテナンスなどの理由からガス導入口から離れた位置に設ける場合には、図１に示すようにガス導入部２４１とガス加熱装置２５３との間に配管加熱部２４５ｅを設ける構成とすることが望ましい。このように配管加熱部２４５ｅを設けることによって、ガス加熱装置２５３で加熱したガスの温度が放熱によって冷却されてしまうことを抑止することが可能となる。すなわち、ガス加熱装置で加熱された第３ガス供給源２４５ｂから供給された第３ガスの温度を所望の温度に維持することが可能となる。

なお、本実施形態では図１に示すように、配管加熱部２４５ｅと加熱装置２５３の両方を設けているが、加熱装置２５３のみを設けて第３ガス供給源から供給されるガスを加熱するようにしても良い。この場合、加熱装置２５３で加熱されたパージガスの温度が所望の温度よりも低い温度とならないよう、バッファ室２３２に近い位置に加熱装置２５３を配置する。より良くは、Ｏリング２８０や冷却媒体供給バルブ２７１が熱影響を受けないように、Ｏリング２８０や冷却媒体供給バルブ２７１と、配管２４５ａや加熱装置２５３との間に断熱構造を設ける。

また、配管加熱部２４５ｅとガス加熱装置２５３の両方を用いて加熱する場合は、それぞれを独立して加熱制御してもよい。独立して制御することで、加熱されたパージガスの温度を緻密に制御可能なので、Ｏリング２８０や冷却媒体供給バルブ２７１等の周辺構造への熱影響を制御することができる。

また、加熱装置２５３の下流側のガス供給管との接ガス部にニッケル合金などの耐熱性の高い金属を用いることで、加熱装置２５３によって高温に加熱されたガスによる金属汚染を抑止することが可能となるように構成しても良い。

第３ガス供給管２４５ａから、パージガスとしての不活性ガスが、ＭＦＣ２４５ｃ、バルブ２４５ｄ、共通ガス供給管２４５を介してシャワーヘッド２３０に供給される。バルブ２４５ｄはガス加熱装置２５３の熱影響を受けないようガス加熱装置２５３から離れた位置に設けられるか、または断熱する構造を有するが、説明の便宜上省略する。

ここで、不活性ガスは、例えば、窒素（Ｎ_２）ガスである。なお、不活性ガスとして、Ｎ_２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。

配管加熱部２４５ｅによって加熱されたパージガスは、バッファ室２３２、分散板２３４を介して処理室２０１に供給される。このようにすることで分散板２３４を所望の温度に維持することが可能となる。

仮に、加熱されていないパージガスを供給することによって分散板２３４が過度に冷却された場合、次の問題が考えられる。すなわち、処理室２０１内に残留しているガスが熱分解温度以下になることによって、分散板２３４の基板対向面に副生成物が堆積されてしまったり、次の処理ガス供給工程（例えば第２元素含有ガスを供給した後の第１元素含有ガス供給工程）において温度に関するプロセスウインドウを維持することができず、その結果次の工程の膜処理特性が悪くなる、という問題が考えられる。
一方、本実施形態のようにパージガスを加熱することで上記問題を抑制することができる。

第３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、ＭＦＣ２４８ｃ、及びバルブ２４８ｄが設けられている。バルブ２４５ｄはガス加熱装置２５３の熱影響を受けないようガス加熱装置２５３から離れた位置に設けられるか、または断熱する構造を有するが、説明の便宜上省略する。

主に、第３ガス供給管２４５ａ、ＭＦＣ２４５ｃ、バルブ２４５ｄにより、第３ガス供給系２４５（第３不活性ガス供給系ともいう）が構成される。

また、主に、クリーニングガス供給管２４８ａ、ＭＦＣ２４８ｃ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３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。

更には、第３ガス供給源２４５ｂ、クリーニングガス供給系を、第３ガス供給系２４５に含めて考えてもよい。

第３ガス供給管２４５ａからは、基板処理工程では不活性ガスが、ＭＦＣ２４５ｃ、バルブ２４５ｄを介して、シャワーヘッド２３０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を介して、シャワーヘッド２３０内に供給される。

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。

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。

ここで、クリーニングガスは、例えば三フッ化窒素（ＮＦ_３）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（ＣｌＦ_３）ガス、フッ素（Ｆ_２）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。

（第２排気系）
処理室２０１（上部容器２０２ａ）の内壁上面には、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によって第２排気系（排気ライン）２２０が構成される。なお、真空ポンプ２２４を第２排気系２２０に含めてもよい。

（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内のバッファ室２３２、処理室２０１にプラズマが生成される。

（コントローラ）
図４に示すように、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制御部（制御装置）としてのコントローラ２６０を有している。コントローラ２６０は、演算部としてのＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）２６１、記憶装置２６２、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）２６３、Ｉ／Ｏポート２６４を少なくとも有するコンピュータとして構成されている。記憶装置２６２、ＲＡＭ２６３、Ｉ／Ｏポート２６４は、内部バス２６５を介して、ＣＰＵ２６１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２６０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２６６が接続されている。

記憶装置２６２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２６２内には、基板処理装置の動作を制御する制御プログラムや、後述する基板処理の手順や条件などが記載されたプロセスレシピ等が、読み出し可能に格納されている。なお、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２６０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制御プログラム等を総称して、単にプログラムともいう。なお、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、制御プログラム単体のみを含む場合、または、その両方を含む場合がある。また、ＲＡＭ２６３は、ＣＰＵ２６１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。

Ｉ／Ｏポート２６４は、上述のＭＦＣ２４３ｃ、２４４ｃ、２４５ｃ、２４６ｃ、２４７ｃ、２４８ｃ、バルブ２４３ｄ、２４４ｄ、２４５ｄ、２４６ｄ、２４７ｄ、２４８ｄ、２３７、ＡＰＣバルブ２２３、２３８、真空ポンプ２２４、２３９、加熱装置２１３、２３１ｂ、２４５ｅ、２５３、整合器２５１、高周波電源２５２、サセプタ昇降機構２１８、ゲートバルブ２０５等に接続されている。

コントローラは、上述のＭＦＣ２４３ｃ、２４４ｃ、２４５ｃ、２４６ｃ、２４７ｃ、２４８ｃ、バルブ２３７、２４３ｄ、２４４ｄ、２４５ｄ、２４６ｄ、２４７ｄ、２４８ｄ、ゲートバルブ２０５、整合器２５１、高周波電源２５２、ＡＰＣバルブ２２３、２３８、真空ポンプ２２４、２３９、サセプタ昇降機構２１８に接続されている。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、ＭＦＣ２４３ｃ、２４４ｃ、２４５ｃ、２４６ｃ、２４７ｃ、２４８ｃ、による各種ガスの流量調整動作、バルブ２３７、２４３ｄ、２４４ｄ、２４５ｄ、２４６ｄ、２４７ｄ、２４８ｄ、ゲートバルブ２０５の開閉動作、整合器２５１の制御、高周波電源２５２の制御、ＡＰＣバルブ２２３、２３８の開閉動作、ＡＰＣバルブ２２３、２３８による圧力調整動作、真空ポンプ２２４、２３９の起動及び停止、サセプタ昇降機構２１８によるシャフト２１７及び支持台２１２の昇降動作、配管加熱部２４５ｅ、ガス加熱装置２５３、冷却媒体供給バルブ２７１等を制御するように構成されている。

なお、コントローラ２６０は、外部記憶装置（例えば、磁気テープ、フレキシブルディスクやハードディスク等の磁気ディスク、ＣＤやＤＶＤ等の光ディスク、ＭＯ等の光磁気ディスク、ＵＳＢメモリやメモリカード等の半導体メモリ）２６７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２６２や外部記憶装置２６７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２６２単体のみを含む場合、外部記憶装置２６７単体のみを含む場合、または、その両方を含む場合がある。なお、コンピュータへのプログラムの提供は、外部記憶装置２６７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。

（２）基板処理工程
次に、基板処理装置１００を使用して、ウエハ２００上に薄膜を形成する工程について、図２、図３、図６を参照しながら説明する。なお、以下の説明において、基板処理装置１００を構成する各部の動作はコントローラ２６０により制御される。

ここでは、第１元素含有ガスとしてＤＣＳガスを供給するステップと、第２元素含有ガスとしてプラズマ励起したＮＨ_３ガス(ＮＨ_３ ^＊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（Ｓｉ_３Ｎ_４膜、以下、ＳｉＮ膜と称する）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。

本明細書では、図６に示す成膜処理のシーケンスを、便宜上、以下のように示すこともある。以下の変形例や他の実施形態の説明においても、同様の表記を用いることとする。

（ＤＣＳ→ＮＨ_３ ^＊）×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。

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。

また、本明細書において「基板」という言葉を用いた場合も、「ウエハ」という言葉を用いた場合と同義である。

（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。

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。

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Ｎ_２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３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Ｎ_２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。

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。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。

（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。

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ＤＣＳガスを供給する。これにより、ウエハ２００上にＳｉ含有層が形成する。ＤＣＳガスを供給し、所定の時間経過後、ＤＣＳ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ＤＣＳガスを排出する。パージガスを処理室に供給する際は、分散板２３４を冷却しないよう、また、ウエハ２００の温度を上昇させるよう、配管加熱部２４５ｅにより所望の温度に加熱されている。

ＤＣＳガスを排出後、バッファ室２３２を介して、処理室２０１内にプラズマ励起により活性化されたＮＨ_３ガスを供給する。ＮＨ_３ガスは、ウエハ２００上に形成されたＳｉ含有層と反応し、ＳｉＮ膜を形成する。所定の時間経過後、ＮＨ_３ガスの供給を停止し、処理室２０１内に加熱していない状態のパージガスを供給してシャワーヘッド２３０、処理室２０１から残留するＮＨ_３ガスを排出する。

成膜工程１０４では、以上を繰り返すことで、所望の膜厚のＳｉＮ膜を形成する。尚、成膜工程の間、バッファ室２３２の内壁に副生成物が可能な限り付着しないよう、シャワーヘッド加熱部２３１ｂがバッファ室２３２を加熱する。

（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、ウエハ移載機を用いてウエハ２００を処理容器２０２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３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。

（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、内壁堆積膜除去工程に移行する。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。

（内壁堆積膜除去工程Ｓ１１０）
成膜工程Ｓ１０４ではバッファ室２３２の内壁に副生成物が付着しないよう、バッファ室２３２を加熱していたが、ガス溜まりやガスの量によっては、副生成物がバッファ室２３２の内壁に付着する。 本工程では、処理回数判定工程Ｓ１０８の後、成膜工程Ｓ１０４の過程でバッファ室２３２や分散板２３４に付着した副生成物による堆積膜を除去する。除去工程の詳細は後述する。

（処理回数判定工程Ｓ１１２）
基板を搬出後、内壁堆積膜除去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。

（クリーニング工程Ｓ１１４）
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、シャワーヘッド２３０、処理室２０１内の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。

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。

続いて、成膜工程Ｓ１０４の詳細について図６を用いて説明する。

（第１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第１の温度に達したら、バルブ２４３ｄを開け、ガス導入部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１の処理ガスとしてのＤＣＳ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ＤＣＳ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。

このとき、ＤＣＳガスの流量が所定の流量となるように、ＭＦＣ２４３ｃを調整する。なお、ＤＣＳの供給流量は、例えば１ｓｃｃｍ以上２０００ｓｃｃｍ以下、好ましくは１０ｓｃｃｍ以上１０００ｓｃｃｍ以下の値に調整される。なお、ＤＣＳガスとともに、第１不活性ガス供給系からキャリアガスとしてＮ_２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。処理室２０１内の圧力は、例えば１〜２６６６Ｐａ、好ましくは６７〜１３３３Ｐａの範囲内の圧力とする。ＤＣＳ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０．０１〜６０秒、好ましくは１〜１０秒の範囲内の時間とする。

上述の条件下で、ウエハ２００に対してＤＣＳＣ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。

原料としては、ＤＣＳガスのほか、テトラキスジメチルアミノシラン（Ｓｉ［Ｎ（ＣＨ_３）_２］_４、略称：４ＤＭＡＳ）ガス、トリスジメチルアミノシラン（Ｓｉ［Ｎ（ＣＨ_３）_２］_３Ｈ、略称：３ＤＭＡＳ）ガス、ビスジメチルアミノシラン（Ｓｉ［Ｎ（ＣＨ_３）_２］_２Ｈ_２、略称：ＢＤＭＡＳ）ガス、ビスターシャリーブチルアミノシラン（ＳｉＨ_２［ＮＨ（Ｃ_４Ｈ_９）］_２、略称：ＢＴＢＡＳ）、ビスジエチルアミノシラン（Ｓｉ［Ｎ（Ｃ_２Ｈ_５）_２］_２Ｈ_２、略称：ＢＤＥＡＳ）ガス等を好適に用いることができる。すなわち、原料ガスとしては、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（ＳｉＨ_３Ｃｌ、略称：ＭＣＳ）ガス、ジクロロシラン（ＳｉＨ_２Ｃｌ_２、略称：ＤＣＳ）ガス、トリクロロシラン（ＳｉＨＣｌ_３、略称：ＴＣＳ）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（ＳｉＣｌ_４、略称：ＳＴＣ）ガス、ヘキサクロロジシラン（Ｓｉ_２Ｃｌ_６、略称：ＨＣＤＳ）ガス、オクタクロロトリシラン（Ｓｉ_３Ｃｌ_８、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（ＳｉＨ_４、略称：ＭＳ）ガス、ジシラン（Ｓｉ_２Ｈ_６、略称：ＤＳ）ガス、トリシラン（Ｓｉ_３Ｈ_８、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。

所定の時間経過後、バルブ２４３ｄを閉じ、ＤＣＳガスの供給を停止する。

（第１のシャワーヘッド排気工程Ｓ２０４）
ＤＣＳガスの供給を停止した後、バルブ２４４ｄを閉とした状態で、バルブ２４７ｃを開、バルブ２４５ｄを開とし、シャワーヘッド２３０内の雰囲気を排気する。このとき、真空ポンプ２３９は事前に作動させておく。第２不活性ガス２４７ｂから供給される不活性ガスは処理室２０１に供給される。更には、第３ガス供給源２４５ｂから供給された不活性ガスはヒータ２４５ｅによって、所定の温度に加熱され、シャワーヘッド２３０及び処理室２０１に供給される。基板２００は、供給された不活性ガスによって、第２元素含有ガスであるプラズマ励起により活性化されたＮＨ_３ガスの反応促進温度近傍まで加熱される。加熱された基板２００の表面に形成された第１元素含有層では、第１元素含有ガスに含まれる不純物が脱離しやすい状態となる。

このとき、バッファ室２３２における第１排気系からの排気コンダクタンス（排気量）が、処理室２０１を介した第２排気系からの排気コンダクタンスよりも高くなるよう、バルブ２３７の開閉弁及び真空ポンプ２３９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２３６ａ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１排気系から排気される。

なお、バッファ室２３２内に残留するガスを完全に排除しなくてもよく、バッファ室２３２内を完全にパージしなくてもよい。バッファ室２３２内に残留するガスが微量であれば、その後に行われるパージ処理において悪影響が生じることはない。このときバッファ室２３２内へ供給するＮ_２ガスの流量も大流量とする必要はなく、例えば、処バッファ室２３２の容積と同程度の量を供給することで、パージ処理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、バッファ室２３２内を完全にパージしないことで、パージ時間を短縮し、スループットを向上させることができる。また、Ｎ_２ガスの消費も必要最小限に抑えることが可能となる。

（第１の処理室排気工程Ｓ２０６）
所定の時間経過後、引き続き第２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２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１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２３７の弁開度を調整する。このように調整することで、処理室２０１を経由した第２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。なお、この時にも不活性ガスは加熱され第１処理室内を排気している。

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、その後に行われるパージ処理において悪影響が生じることはない。このとき処理室２０１内へ供給するＮ_２ガスの流量も大流量とする必要はなく、例えば、処理室２０１の容積と同程度の量を供給することで、パージ処理において悪影響が生じない程度のパージを行うことができる。このように、処理室２０１内を完全にパージしないことで、パージ時間を短縮し、スループットを向上させることができる。また、Ｎ_２ガスの消費も必要最小限に抑えることが可能となる。

処理室排気工程において供給された不活性ガスは、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ガスを、ウエハ２００上から除去する。更には、バルブ２３７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ＤＣＳ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、バルブ２３７を閉じてシャワーヘッド２０３と真空ポンプ２３９の間を遮断する。

好ましくは、所定の時間経過後、第２排気系の排気ポンプ２２４を引き続き作動させつつ、バルブ２３７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２排気系に向けた流れが第１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。

また、第１のシャワーヘッド排気工程Ｓ２０４の後に引き続き第１の処理室排気工程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。

（第２の処理ガス供給工程Ｓ２０８）
第１の処理室排気工程の後、バルブ２４４ｄを開けることで、窒素含有ガスをリモートプラズマユニット２４４ｅよってプラズマで活性化（励起）された活性種（ＮＨ_３ ^＊）として、ガス導入部２４１、バッファ室２３２、複数の貫通孔２３４ａを介して、処理室２０１内に供給する。バッファ室２３２、貫通孔２３４ａを介して処理室に供給するので、基板上に均一にプラズマで活性化（励起）されたＮＨ_３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。

このとき、プラズマ励起されたＮＨ_３ガスの流量が所定の流量となるように、ＭＦＣ２４４ｃを調整する。なお、ＮＨ_３ガスの供給流量は、例えば１００ｓｃｃｍ以上１００００ｓｃｃｍ以下の流量である。電極を兼ねるシャワーヘッド２３０に印加する高周波電力は、例えば５０〜１０００Ｗの範囲内の電力とする。処理室２０１内の圧力は、例えば１〜１００Ｐａの範囲内の圧力とする。ＮＨ_３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１〜１００秒、好ましくは１〜５０秒の範囲内の時間とする。その他の処理条件は、上述のステップ１と同様な処理条件とする。なお、ＮＨ_３ガスとともに、第２不活性ガス供給系からキャリアガスとしてＮ_２ガスを流してもよい。

窒素プラズマ中で生成されたイオンと電気的に中性な活性種は、ウエハ２００の表面に形成されたＳｉ含有層に対して後述する窒化処理を行う。

上述の条件下でウエハ２００に対してＮＨ_３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ＮＨ_３ガスのエネルギーにより、Ｓｉ含有層が有するＳｉ−ハロゲン結合、Ｓｉ−Ｈ結合が切断される。Ｓｉとの結合を切り離されたハロゲン基、および、Ｈは、Ｓｉ含有層から脱離することとなる。そして、Ｈ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、ＮＨ_３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）。

なお、Ｓｉ含有層をＳｉＮ層へと改質させるには、ＮＨ_３ガスをプラズマ励起させて供給する必要がある。ＮＨ_３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Ｈやハロゲン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。

所定の時間経過後、バルブ２４４ｄを閉じ、ＮＨ_３ガスの供給を停止する。

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、アンモニア（ＮＨ_３）ガス、ジアゼン（Ｎ_２Ｈ_２）ガス、ヒドラジン（Ｎ_２Ｈ_４）ガス、Ｎ_３Ｈ_８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。また、反応ガスとしては、トリエチルアミン（（Ｃ_２Ｈ_５）_３Ｎ、略称：ＴＥＡ）ガス、ジエチルアミン（（Ｃ_２Ｈ_５）_２ＮＨ、略称：ＤＥＡ）ガス、モノエチルアミン（Ｃ_２Ｈ_５ＮＨ_２、略称：ＭＥＡ）ガス等のエチルアミン系ガスや、トリメチルアミン（（ＣＨ_３）_３Ｎ、略称：ＴＭＡ）ガス、ジメチルアミン（（ＣＨ_３）_２ＮＨ、略称：ＤＭＡ）ガス、モノメチルアミン（ＣＨ_３ＮＨ_２、略称：ＭＭＡ）ガス等のメチルアミン系ガス等を用いることができる。また、反応ガスとしては、トリメチルヒドラジン（（ＣＨ_３）_２Ｎ_２（ＣＨ_３）Ｈ、略称：ＴＭＨ）ガス等の有機ヒドラジン系ガス等を用い、成膜シーケンスによりウエハ上にＳｉＮ膜を形成する場合においても、本発明は好適に適用可能である。

（第２のシャワーヘッド排気工程Ｓ２１０）
ＮＨ_３ガスの供給を停止した後、バルブ２３７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、第３ガス供給系２４５から加熱されたパージガスが供給され、分散板２３４の温度を維持しつつバッファ室２３２内の雰囲気を排気する。第２のシャワーヘッド排気工程２１０については、後に詳述する。

バッファ室２３２における第１排気系からの排気コンダクタンスが、処理室２０１を介した第２排気系からの排気コンダクタンスよりも高くなるよう、バルブ２３７の開閉弁及び真空ポンプ２３９を制御する。このように調整することで、バッファ空間２３２の中央からシャワーヘッド排気孔２３６ａ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１排気系から排気される。

（第２の処理室排気工程Ｓ２１２）
所定の時間経過後、第２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２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１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２３７の弁開度を調整する。このように調整することで、処理室２０１を経由した第２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。

第２の処理室排気工程Ｓ２１２において供給された不活性ガスは、第２の処理ガス供給工程Ｓ２０８でウエハ２００に結合できなかったＯガス成分を、ウエハ２００上から除去する。具体的には、バルブ２３７を開け、圧力調整器２３８、真空ポンプ２３９を制御して、バッファ室２３２内と処理室２０１内に残留した窒素ガスを除去する。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、バルブ２３７を閉じてシャワーヘッド２０３と真空ポンプ２３９の間を遮断する。

好ましくは、所定の時間経過後、第２排気系の排気ポンプ２２４を引き続き作動させつつ、バルブ２３７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第２第１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１の処理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。

また、シャワーヘッド排気工程Ｓ２１０の後に引き続き処理室排気工程Ｓ２１２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Ｓ２１０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Ｓ２１２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。

（判定Ｓ２１４）
この間、コントローラ２６０は、上記Ｓ２０２〜Ｓ２１２を１サイクルとして、所定回数実施したか否かを判定する。

所定回数実施していないとき（Ｓ２１４でＮｏの場合）、第１の処理ガス供給工程Ｓ２０２、第１のシャワーヘッド排気工程Ｓ２０４、第１の処理室排気工程Ｓ２０６、第２の処理ガス供給工程Ｓ２０８、第２のシャワーヘッド排気工程Ｓ２１０、第２の処理室排気工程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。

次に、図２および図６に示す内壁堆積膜除去工程（Ｓ１１０）の詳細について説明する。

図６には、成膜工程Ｓ１０４と、基板搬出工程Ｓ１０６と、堆積膜除去工程Ｓ１１０とにおける、ガスＡ（第１の処理ガスとしてのＤＣＳガス）とガスＢ（第２の処理ガスとしてのＮＨ_３ ガス）、パージガス（不活性ガスとしてのＮ_２ガス）、加熱パージガス（加熱装置２５３によって加熱された不活性ガスとしてのＮ_２ガス）の処理室２０１への供給状態と、第３ガス供給系２４５の配管加熱部２４５ｅの加熱状態と、加熱装置２５３の加熱状態と、基板載置部ヒータ２１３の加熱状態と、シャワーヘッド加熱部２３１ｂの加熱状態と、第２の排気系２２０のＡＰＣバルブ２２３の弁開度状態と、第１排気系２４０のバルブ２３７の開閉状態とが示されている。

図６の例では、時刻Ｔ１〜Ｔ２の成膜工程Ｓ１０４において、ガスＡの供給工程Ａ１、ガスＡの排気工程Ｐ１（第１のシャワーヘッド排気工程Ｓ２０４と第１の処理室排気工程Ｓ２０６）、ガスＢの供給工程Ｂ１、ガスＢの排気工程Ｐ２（第２のシャワーヘッド排気工程Ｓ２１０と第２の処理室排気工程Ｓ２１２）、ガスＡの供給工程Ａ２、ガスＡの排気工程Ｐ３、ガスＢの供給工程Ｂ２、ガスＢの排気工程Ｐ４の順に、処理が行われる。なお、Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２には、Ｎ_２等の不活性ガスがキャリアガスとして含まれていても良い。また、図６では、パージガス供給工程Ｐ１〜Ｐ４は不連続に描かれているが、連続的でも良い。

図６に示すように、成膜工程Ｓ１０４においては、第３ガス供給系２４５の配管加熱部２４５ｅと基板載置部ヒータ２１３とシャワーヘッド加熱部２３１ｂは、いずれもオン状態、つまり加熱されている。また、第２排気系２２０のＡＰＣバルブ２２３の弁開度は常時開状態である、つまり第２排気系２２０からの排気が常時行われている。また、第１排気系のバルブ２３７は、パージガスが供給されるＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４の期間で開状態とされている。なお、前述したように、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４のそれぞれにおいて、第１の処理室排気工程Ｓ２０６と第２の処理室排気工程Ｓ２１２では、バルブ２３７を閉じて、第１排気系からの排気を止めることも可能である。

次に、時刻Ｔ２〜Ｔ３の基板搬出工程Ｓ１０６において、処理済みのウエハ２００が処理室２０１から搬出される。基板搬出工程Ｓ１０６においては、第２排気系２２０からの排気は行われているが、第１排気系２４０からの排気は停止している。また、第３ガス供給系２４５からパージガスが処理室２０１へ供給される。また、第３ガス供給系２４５の配管加熱部２４５ｅ、基板載置部ヒータ２１３とシャワーヘッド加熱部２３１ｂは、いずれもオフ状態、つまり停止されている。

次に、時刻Ｔ３〜Ｔ５の堆積膜除去工程Ｓ１１０において、バッファ室２３２の内壁や分散板２３４に付着した堆積膜の除去が行われる。詳しくは、時刻Ｔ３〜Ｔ４において堆積膜除去工程Ｓ１１０の第１ステップｃ１が行われ、時刻Ｔ４〜Ｔ５において堆積膜除去工程Ｓ１１０の第２ステップｃ２が行われる。

例えば、第１ステップｃ１における処理室２０１内の圧力は約２０５０〜２１００Ｐａであり、バッファ室２３２内の圧力は約２０００Ｐａである。また、第２ステップｃ２における処理室２０１内の圧力は約５００Ｐａであり、バッファ室２３２内の圧力は約２０００Ｐａである。このように、第１ステップｃ１では、処理室２０１内の圧力がバッファ室２３２内の圧力よりも高く、第２ステップｃ２では、バッファ室２３２内の圧力が処理室２０１内の圧力よりも高い。

堆積膜除去工程Ｓ１１０において、第１の排気系２４０と第２排気系２２０からの排気が行われる。また、第３ガス供給系２４５からパージガスが、バッファ室２３２内や処理室２０１内に供給される。また、基板載置部ヒータ２１３とシャワーヘッド加熱部２３１ｂは、いずれもオフ状態である。また、第３ガス供給系２４５の配管加熱部２４５ｅ、加熱装置２５３の加熱はいずれもオン状態である。

第１ステップｃ１において、第３ガス供給系２４５の配管加熱部２４５ｅと、加熱装置２５３の両方をオン状態とし、第３ガス供給系２４５からのパージガスを加熱する状態とする（以降、加熱装置２５３によって加熱された第３ガス供給系２４５からのパージガスを加熱パージガスと称する）。つまり、堆積膜除去工程Ｓ１１０における加熱パージガスの温度を、成膜工程Ｓ１０４におけるパージガスの温度よりも高くする。例えば、堆積膜除去工程Ｓ１１０における加熱パージガスの温度は、３００℃〜１０００℃（好ましくは５００℃以上〜８００℃以下）であり、成膜工程Ｓ１０４におけるパージガスの温度は、１５０℃〜２００℃（好ましくは１６０℃以上〜１８０℃以下）である。このとき、上述したように、シャワーヘッド加熱部２３１ｂをオフ状態とし、バッファ室２３２の内壁や分散板２３４を加熱しないようにしている。オフ状態とすることで、後述する温度差を顕著にできる。ここで、加熱パージガスの温度と、バッファ室内または処理室内との温度差は５０℃〜２００℃となるように制御することが好ましい。

このように制御すると、バッファ室２３２内に供給された加熱パージガスによって加熱された堆積膜の温度と、バッファ室２３２の内壁や分散板２３４の温度との温度差によって発生する温度勾配によって熱応力が発生し、バッファ室２３２の内壁や分散板２３４の表面に付着した堆積膜にクラック（割れ）が発生し、膜剥がれを起こし易くなる。

例えば、ステンレス（ＳＵＳ３０４）でシャワーヘッドの蓋２３１が構成されており、蓋の内面に堆積する堆積膜がＳｉＮ膜である場合、加熱パージガスを直接堆積膜に吹き付けることによって、熱伝導率の高いステンレスであるシャワーヘッドの蓋２３１が加熱されるよりも前にＳｉＮ膜を加熱することが可能となる。すなわち、ＳｉＮ膜のみを加熱させることが可能となり、蓋２３１とＳｉＮ膜間に温度勾配を生じさせることが可能となる。これによって、ＳｉＮ膜にクラックを発生させやすくなり、膜剥がれを起こし易くなる。
したがって、堆積膜の除去を容易に行うことができる。

また、本実施形態では、図６に示すように、ステンレスとＳｉＮ膜というように、バッファ室２３２の内壁や分散板２３４または処理室の内壁等と、堆積膜との線膨張率に差がある場合には、効率的に堆積膜除去可能である。しかしこれに限らず、堆積膜がＳｉＮ膜であって堆積膜の下地部材が石英（ＳｉＯ_２）である場合や、堆積膜がＳｉＯ_２膜であって堆積膜の下地部材が石英である場合といった、バッファ室２３２の内壁や分散板２３４または処理室の内壁等と、堆積膜との線膨張率に差があまりない場合であっても、堆積膜にクラックを発生させ易くなり、膜剥がれを起こし易くなる。これは、加熱パージガスによって堆積膜のみが直接加熱されることによって、堆積膜と下地部材との間に温度勾配を生じさせることが可能となるためである。これによって、下地部材と堆積膜との線膨張率の差にかかわらず、効率的に堆積膜の除去を容易に行うことができる。

ここで、例えば加熱パージガスの供給は、図６に示すように、間欠的に行うことが好ましい。間欠的に加熱パージガスを供給することによって、基板処理装置１００内の温度、詳しくはシャワーヘッド内部の温度、さらに詳しくはバッファ室２３２や分散板２３４の温度が上昇し、供給される加熱パージガスとの温度差が小さくなってしまうことに起因する熱応力の低減、すなわち、膜が剥がれ難くなることを抑制することが可能となる。仮に連続的にパージガスを供給した場合、基板処理装置１００の内壁や堆積膜等が加熱され続けて高温状態となるため、前述のようにパージガスとの温度差が小さくなってしまう。

さらに、上述したような高温の加熱パージガスを間欠的に供給することによって、基板処理装置１００、特に処理室周辺の構成部品への熱的負荷を軽減することが可能となる。

また、第１ステップｃ１において、シャワーヘッド排気バルブ２３７と、処理室排気バルブであるＡＰＣバルブ２２３とを開とし、第１の排気系２４０及び第２排気系２２０からの排気が行われる。このとき、第１排気系２４０が排気するパージガスの流量（排気流量）が、第２の排気系２２０が排気するパージガスの流量より大きくなるように第２排気系２４０のＡＰＣバルブ２３７、又は第１排気系２２０のＡＰＣバルブ２２３を制御する。

このように制御することで、バッファ室２３２の内壁や分散板２３４から剥がれた膜が分散板２３４の貫通孔２３４ａ内に供給されることが抑制される。従って、剥がれた膜によって貫通孔２３４ａが詰まることが抑制される。また、分散板２３４の貫通孔２３４ａ内に目詰まりした堆積膜を剥がして第１排気系２４０から排出することが容易になる。また、第２排気系２２０からの排気により、処理室２０１の内壁から剥がれた膜やパーティクルは、処理室２０１内から排出される。このようにすると、バッファ室２３２の内壁や分散板２３４から剥がれた膜が分散板２３４の貫通孔２３４ａ内に供給されることが抑制される。従って、剥がれた膜によって貫通孔２３４ａが詰まることが抑制される。また、分散板２３４の貫通孔２３４ａ内に目詰まりした堆積膜を剥がして第１排気系２４０から排出することが容易になる。また、第２排気系２２０からの排気により、処理室２０１の内壁から剥がれた膜やパーティクルは、処理室２０１内から排出される。

好ましくは、バッファ室２３２内における第１排気系２４０のコンダクタンスが、処理室２０１を介した第２排気系２２０のコンダクタンスよりも大きくなるように、第１排気系２４０のＡＰＣバルブ２７３、又は第２の排気系２２０のＡＰＣバルブ２２３を制御する。このようにすると、バッファ室２３２内の雰囲気が処理室２０１内に流入せず、処理室２０１内の雰囲気がバッファ室２３２内に流入するようになる。

こうして、バッファ室２３２の内壁や分散板２３４から剥がれた膜は、第１排気系２４０から排出される。そして、バッファ室２３２の内壁や分散板２３４から剥がれた膜の大部分が、第１排気系２４０から排出される程度に時間が経過した後、シャワーヘッド排気バルブ２３７を閉じると、第１ステップｃ１が終了し、第２ステップｃ２が開始される。

なお、第１ステップｃ１において、第２排気系２２０からの排気を停止するように構成してもよい。このようにしても、処理室２０１の内壁から剥がれた膜やパーティクルを、処理室２０１内から排出することはできないものの、バッファ室２３２の内壁や分散板２３４から剥がれた膜を、第１排気系２４０から排出することができる。

第２ステップｃ２においては、第１排気系２４０からの排気が停止されているので、第３ガス供給系２４５からの加熱パージガスの流れが、バッファ室２３２から処理室２０１方向となる。

第３ガス供給系２４５からの加熱パージガスは、分散板２３４の貫通孔２３４ａを通過するため、貫通孔２３４ａ内の付着物を剥がしつつ、貫通孔２３４ａから押し出す。押し出された付着物は、第２排気系２２０から排出される。

なお、上述したように、第２ステップｃ２において、基板載置部ヒータ（サセプタヒータ）２１３をオフとするのが好ましい。サセプタヒータ２１３をオフとすることで、分散板２３４が放熱されて温度が低くなる。これにより、分散板２３４とパージガスとの温度差、つまり、分散板２３４に付着した堆積膜とパージガスとの温度差がより大きくなる。即ち、堆積膜の熱応力がより大きくなる。従って、分散板２３４に付着した堆積膜をより剥がしやすくなる。

また、第１ステップｃ１と第２ステップｃ２のいずれか、又は両方において、第３ガス供給系２４５からの加熱パージガスの流量を、マスフローコントローラ２４５ｃを制御することにより、成膜工程Ｓ１０４におけるパージガスの流量よりも大きくするのが好ましい。

このようにすると、成膜工程Ｓ１０４時よりも大流量の加熱パージガスが、バッファ室２３２内壁や分散板２３４に衝突するので、バッファ室２３２内壁や分散板２３４に付着した堆積膜を、より剥がしやすくなる。

尚、第１ステップｃ１と第２ステップｃ２の間、冷却媒体供給バルブ２７１を開として、冷却流路２７０に冷媒を流すことが望ましい。冷媒を流すことで、加熱パージガスが供給されたとしても、Ｏリングの溶解を抑制できる。

なお、第１ステップｃ１と第２ステップｃ２のいずれか、又は両方において、サセプタヒータ２１３やシャワーヘッド加熱部２３１ｂを、オン状態にするように構成することもできる。このようにしても、加熱パージガスの温度が、成膜工程Ｓ１０４におけるパージガスの温度よりも高いので、ある程度、バッファ室２３２の内壁や分散板２３４に付着した膜を剥がすことができる。

（３）本実施形態による効果
本発明によれば、以下に示す１つ又は複数の効果が得られる。

（Ａ１）
堆積膜除去工程において、成膜工程時に供給するパージガス（不活性ガス）よりも高い温度のパージガス（不活性ガス）をシャワーヘッド内に直接供給するように構成したため、シャワーヘッド内に設けられているガスガイド等の部材に堆積した堆積膜のみを直接加熱することが可能となり、外部から加熱または冷却する場合に比べてシャワーヘッド内の堆積膜に大きな熱応力をかけることが可能となる。すなわち、シャワーヘッド内の堆積膜を除去することが容易となる。

（Ａ２）
堆積膜除去工程において、成膜工程時に供給するパージガス（不活性ガス）よりも高い温度のパージガス（不活性ガス）を処理室内に供給するように構成したため、処理室内に露出している仕切り板２０４等の処理室内部材に堆積した堆積膜のみを直接加熱することが可能となり、外部から加熱または冷却する場合に比べて処理室内の堆積膜に大きな熱応力をかけることが可能となる。すなわち、処理室内の堆積膜を除去することが容易となる。

（Ａ３）
堆積膜除去工程において、膜工程時に供給するパージガス（不活性ガス）よりも高い温度のパージガス（不活性ガス）を供給することで堆積膜を直接加熱する構成としたため、下地部材と堆積膜の線膨張率に差がない場合であっても効率よく堆積膜を除去することが可能となる。
（Ａ４）
堆積膜除去工程において、３００℃以上１０００℃以下に加熱された加熱パージガスをシャワーヘッド２３０内のバッファ室２３２内と処理室２０１内に直接供給することによって、堆積膜とバッファ室内または処理室内に設けられた部材との温度勾配を大きくすることが可能となり、堆積膜にクラックを発生し易くし、シャワーヘッド内および処理室内の堆積膜を除去することが容易となる。

（Ａ５）
堆積膜除去工程において、３００℃以上１０００℃以下に加熱された加熱パージガスと加熱されない通常温度のパージガス（不活性ガス）とをシャワーヘッド２３０内のバッファ室２３２内と処理室２０１内に直接、交互供給することによって、堆積膜に生じる温度勾配を大きくすることが可能となり、堆積膜にクラックを発生し易くし、シャワーヘッド内および処理室内の堆積膜を除去することが容易となる。

（Ａ６）
堆積膜除去工程において、３００℃以上１０００℃以下に加熱された加熱パージガスをシャワーヘッド２３０内のバッファ室２３２内と処理室２０１内に間欠的に供給するとことによって、基板処理装置１００、特に処理室内の構成部材に対して熱的負荷を軽減することが可能となる。

（４）変形例
本実施形態における基板処理工程は、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。

（変形例１）
次に、図７と図８を用いて本発明の変形例１を説明する。変形例１の基板処理装置が第１実施形態の基板処理装置と異なる点は、図７に示す第３ガス供給系と該第３ガス供給系を制御するコントローラのみであり、その他の構成については、第１実施形態と同様である。

具体的には、図７に示すように、第３ガス供給系２４５において、第３ガス供給源２４５ｂとＭＦＣ２４５ｃとの間に、開閉弁であるバルブ２４５ｆと、ガスを溜めるガス貯留部であるタンク２４５ｇと、開閉弁であるバルブ２４５ｈとを追加した構成としている。

図８を用いて変形例１における第３ガス供給系の動作を説明する。上述したように、図８が第１実施形態の図６と異なる点は、時刻Ｔ３〜Ｔ４における加熱パージガスの流量と、加熱パージガスの流し方であり、その他の条件は図６と同様である。

図８のＰ６に示すように、変形例１では、堆積膜除去工程Ｓ１１０の第１ステップｃ１において第３ガス供給系２４５から加熱されたパージガスがバッファ室２３２内や処理室２０１内に供給される。このとき、時刻Ｔ３において、第３ガス供給系２４５のタンク２４５ｇに溜められていた加熱パージガスが、バルブ２４５ｄとバルブ２４５ｈが開とされることにより、一気にバッファ室２３２内に供給される。バッファ室２３２内に供給されるパージガスの初期流量（供給開始時の流量）は、第１実施形態における加熱パージガスの流量よりも大きくなるようにタンク２４５ｇの容量が設定されている。

図８のＰ６に示すように、バッファ室２３２内に供給される加熱パージガスの流量は、供給開始時には大きいが、次第に小さくなり、やがて、第１実施形態においてバッファ室２３２内に供給される加熱パージガスの流量と同じになる。なお、図８のＰ６の形状は、流量の概略を示すものであり、正確なものではない。

このように、シャワーヘッドに供給されるパージガス初期流量が、供給終了時の流量よりも大きくなるようにしたので、シャワーヘッドに供給されるパージガスの流量を大きくすることが容易になる。また、バッファ室２３２内壁や分散板２３４に衝突するパージガスの圧力が短時間で変化するとともに、バッファ室２３２内壁や分散板２３４の温度を短時間で大きく加熱することが可能になるので、バッファ室２３２内壁や分散板２３４に付着した堆積膜を、より剥がしやすくなる。

なお、加熱パージガスをタンク２４５ｇに溜めるのは、時刻Ｔ２〜Ｔ３のＰ５が終了した後、バルブ２４５ｄとバルブ２４５ｈが閉じられた状態に置いて、バルブ２４５ｆが開とされることにより行われる。その後、加熱パージガスが所定量、タンク２４５ｇに溜まった後、上述したように、図７のＴ３のタイミングで、バルブ２４５ｄとバルブ２４５ｈが開とされることにより、加熱パージガスがタンク２４５ｇからバッファ室２３２内に一気に供給される。

変形例１の第２ステップｃ２における第３ガス供給系の動作は、第１実施形態の第２ステップｃ２における第３ガス供給系の動作と同様である。また、変形例１の成膜工程Ｓ１０４における第３ガス供給系の動作は、バルブ２４５ｆとバルブ２４５ｈが常時開けられた状態で行われるので、第１実施形態の成膜工程Ｓ１０４における第３ガス供給系の動作と同様である。

変形例１のように構成することで、以下に示す効果の少なくとも１つを奏することができる。
（Ｂ１）
堆積膜除去工程では、シャワーヘッドに供給される加熱パージガス（不活性ガス）の流量が、成膜工程においてシャワーヘッドに供給される加熱パージガス（不活性ガス）の流量よりも大きくなるように構成したので、加熱シャワーヘッド内の堆積膜を除去することが容易になる。
（Ｂ２）
堆積膜除去工程では、シャワーヘッドに供給される加熱パージガス（不活性ガス）の供給開始時の流量が、供給終了時の流量よりも大きくなるように構成したので、シャワーヘッド内の堆積膜を除去することがより容易になる。

（変形例２）
次に、図９と図１０を用いて本発明の変形例２を説明する。変形例２の基板処理装置が第１実施形態の基板処理装置と異なる点は、図９に示す第３ガス供給系と該第３ガス供給系を制御するコントローラのみであり、その他の構成については、第１実施形態と同様である。

図９に示すように、変形例２の第３ガス供給系は、第１実施形態の第３ガス供給系２４５において、第３ガス供給源２４５ｂとＭＦＣ２４５ｃの間に、第１のガス溜系と第２のガス溜系とを並列に接続したものである。第１のガス溜系は、開閉弁であるバルブ２４５ｆと、ガスを溜めるガス貯留部であるタンク２４５ｇと、開閉弁であるバルブ２４５ｈとを含むように構成されている。第２のガス溜系は、第３ガス供給管２４５ａから分岐したガス分岐管２４５ｐに設けられ、開閉弁であるバルブ２４５ｋと、ガスを溜めるガス貯留部であるタンク２４５ｍと、開閉弁であるバルブ２４５ｎとを含むように構成されている。

図１０を用いて、変形例２の第３ガス供給系の動作を説明する。図１０が第１実施形態の図６と異なる点は、時刻Ｔ３〜Ｔ５における加熱パージガスの流量と、加熱パージガスの流し方であり、その他の点は図６と同様である。また、変形例２の時刻Ｔ３〜Ｔ４（第１ステップｃ１）における第３ガス供給系の動作は、変形例１の時刻Ｔ３〜Ｔ４（第１ステップｃ１）における第３ガス供給系の動作と同様であるので、説明を省略する。

図１０のＰ７に示すように、変形例２では、堆積膜除去工程Ｓ１１０の第２ステップｃ２において、第３ガス供給系２４５から、加熱パージガスが、バッファ室２３２内や処理室２０１内に供給される。このとき、時刻Ｔ４において、第３ガス供給系２４５のタンク２４５ｍに溜められていた加熱パージガスが、バルブ２４５ｎが開とされることにより、一気にバッファ室２３２内に供給される。このようなガスの流し方をＦｌｕｓｈ Ｆｌｏｗ（フラッシュフロー）と呼ぶ。バルブ２４５ｄは、図９９のＰ６において既に開とされている。Ｐ７においてバッファ室２３２内に供給される加熱パージガスの初期流量は、第１実施形態における加熱パージガスの流量よりも大きくなるように、タンク２４５ｍの容量が設定されている。

図１０のＰ７に示すように、Ｐ７においてバッファ室２３２内に供給される加熱パージガスの流量は、供給開始時には大きいが、次第に小さくなり、やがて、第１実施形態においてバッファ室２３２内に供給されるパージガスの流量と同じになる。なお、図１０のＰ７の形状は、流量の概略を示すものであり、正確なものではない。

なお、加熱パージガスをタンク２４５ｍに溜めるのは、時刻Ｔ４までの間に、バルブ２４５ｎが閉じられた状態において、バルブ２４５ｋが開とされることにより行われる。その後、加熱パージガスが所定量、タンク２４５ｍに溜まった後、上述したように、図１０のＴ４のタイミングで、バルブ２４５ｎが開とされることにより、加熱パージガスが、タンク２４５ｍからバッファ室２３２内に一気に供給される。所定時間が経過し、Ｐ７（第２ステップｃ２）が終了すると、バルブ２４５ｎが閉じられ、加熱パージガスのタンク２４５ｍへの貯留が開始される。

上述したように、変形例２の第１ステップｃ１における第３ガス供給系の動作は、変形例１の第１ステップｃ１における第３ガス供給系の動作と同様である。また、変形例２の成膜工程Ｓ１０４における第３ガス供給系の動作は、バルブ２４５ｆとバルブ２４５ｈが開けられた状態で行われるので、第１実施形態の成膜工程Ｓ１０４における第３ガス供給系の動作と同様である。

変形例２のように構成することで、以下に示す効果の少なくとも１つを奏することができる。
（Ｃ１）
第１の排気工程と第２の排気工程のそれぞれにおいて、シャワーヘッドに供給される加熱パージガス（不活性ガス）の供給開始時の流量が、供給終了時の流量よりも大きくなるように構成したので、シャワーヘッド内の堆積膜を除去することと、処理室内にあるパーティクルを排出することが、より容易になる。

（変形例３）
次に、図１と図１１を用いて本発明の変形例３を説明する。変形例３の基板処理装置が第１実施形態の基板処理装置と異なる点は、第１不活性ガス供給系、または、第２不活性ガス供給系、または第１不活性ガス供給系および第２不活性ガス供給系がコントローラによって制御されることで処理室内に供給されるパージガスの供給タイミングにおいて異なり、その他の構成については、第１実施形態と同様である。

具体的には、図１と図１１に示すように、第１不活性ガス供給系、第２不活性ガス供給系にガス冷却装置２５０ａ、２５０ｂを設け、第１不活性ガス、または、第２不活性ガス若しくはその両方を冷却ガスとして、上述した加熱パージガスと交互にバッファ室２３２内に供給する。
好ましくは、後述する図１２（Ａ）、図１２（Ｂ）のように第１不活性ガスと第２不活性ガスの温度は低温にて一定の温度で処理室へ直接供給するようにし、加熱パージガスの温度は徐々に下げつつ処理室へ直接供給するように構成してもよい。また、第１不活性ガスと第２不活性ガスの温度は低温にて一定の温度で処理室へ直接供給するようにし、加熱パージガスの温度は高い温度から低い温度へと複数回、段階的に温度を下げつつ処理室へ直接供給するように構成してもよい。

また、第１不活性ガスと第２不活性ガスの温度は低温から徐々に上げつつ処理室へ直接供給するようにし、加熱パージガスの温度は徐々に下げつつ処理室へ直接供給するように構成してもよい。
また、第１不活性ガスと第２不活性ガスの温度は低温から複数回段階的に温度を上げるように処理室へ直接供給するようにし、加熱パージガスの温度は高い温度から低い温度へと複数回、段階的に温度を下げつつ処理室へ直接供給するように構成してもよい。
さらに第１不活性ガスと第２不活性ガスの温度は低温から複数回段階的に温度を上げるように処理室へ直接供給するようにし、加熱パージガスの温度は徐々に下げつつ処理室へ直接供給するように構成してもよいし、第１不活性ガスと第２不活性ガスの温度は低温から徐々に上げつつ処理室へ直接供給するようにし、加熱パージガスの温度は高い温度から低い温度へと複数回、段階的に温度を下げつつ処理室へ直接供給するように構成してもよい。

また、堆積膜除去工程の終期段階の加熱パージガスの温度は、成膜工程時に供給される不活性ガスよりも高くなるように制御することが好ましいが、これに限らず、成膜工程時に供給される不活性ガスと同一温度となるように制御しても良い。

変形例３のように構成することで、以下に示す効果の少なくとも１つを奏することができる。
（Ｄ１）
冷却ガスとしての第１不活性ガス、または、第２不活性ガス若しくはその両方と、加熱パージガスを交互に供給することで、バッファ室２３２の内壁や分散板２３４に堆積した堆積膜にさらに大きな熱応力を与える事が可能となり、より効率的に堆積膜を除去することが可能となる。
（Ｄ２）
加熱パージガスの供給温度を低下させて最終的に冷却ガスと同一温度となるように制御することによって、スループットを向上させることが可能となる。
（Ｄ３）
初期段階では第１不活性ガスと第２不活性ガスと、加熱パージガスとの温度差を大きくすることで大きな熱応力を堆積膜に与えることができ、初期段階で大きな熱応力を堆積膜に与えた後は、堆積膜にクラック等が入ったり、厚膜等が除去されたりするので、初期段階よりも小さな熱応力にしても堆積膜を除去できるし、処理室を構成する部品へのダメージを小さくすることができるので、初期段階よりも温度差を小さくすることで初期段階よりも小さな熱応力を堆積膜等に与えることができる。
（Ｄ４）
初期段階よりも加熱パージガスの温度が低くなることで処理室の温度も低くなるため、次の処理工程に速やかに移行することが可能となるため、スループットの向上を図ることが可能となる。

（変形例４）
次に図１２Ａと図１２Ｂを用いて本発明の変形例４を説明する。変形例４の基板処理装置が第１実施形態の基板処理装置と異なる点は、堆積膜除去工程時にシャワーヘッド２３０内に供給する加熱パージガスの温度を供給開始時と供給終了時で異なるようにガス加熱装置２５３を制御する点において異なり、その他の構成については、第１実施形態と同様である。

具体的には、図１２Ａと図１２Ｂに示すように、堆積膜除去工程において、４００℃〜１０００℃にガス加熱装置２５３によって加熱された加熱パージガス（図１２Ａにおいては、約８００℃）を一定時間（図１２Ａにおいては、時刻Ｔ３〜Ｔ４）供給後、加熱パージガスの温度を徐々に低くし、基板搬入工程時の処理室内温度近傍である３００℃〜４００℃（図１２Ａにおいては、約３００℃）となるようにガス加熱装置２５３を制御する。
なお、図１２Ａでは、便宜上、継続した温度変化となるように加熱パージガス温度を記載しているが、これに限らず、図１２Ｂに示すように加熱パージガス温度の供給タイミング毎に複数回、段階的に温度を下げるように制御しても良い。
ここで、加熱パージガスの温度を下げるタイミングとしては、予め定められた時間経過をトリガにしても良いし、予め定められた供給回数を供給したことをトリガとしてガス加熱装置２５３を制御しても良い。また、温度低下後の加熱パージの温度は、成膜工程時に供給される不活性ガスよりも高くなるように制御することが好ましいが、これに限らず、成膜工程時に供給される不活性ガスと同一温度となるように制御しても良い。

変形例４のように構成することで、以下に示す効果の少なくとも１つを奏することができる。
（Ｅ１）
このように制御することによって、次の処理工程に速やかに移行することが可能となるため、基板処理のスループット向上を図ることが可能となる。

＜第２実施形態＞
次に、図１３を用いて本発明の第２の実施形態について説明する。第２実施形態における基板処理装置が第１実施形態の基板処理装置と異なる点は、図１３に示す第１ガス供給系、第２ガス供給系、第３ガス供給系のそれぞれが共通ガス供給管２４２に接続されて、各々のガスをバッファ室２３２内に供給する点であり、その他の構成については第１実施形態と同様である。

図１３に示すように、第１ガス供給系２４３、第２ガス供給系２４４、第３ガス供給系２４５はそれぞれ下流端が共通ガス供給管２４２に接続されることによって、部品数を少なくすることが可能となり、コストを低減することが可能となるだけでなく、メンテナンスを容易にすることが可能となる。

第２実施形態のように構成することで、以下に示す効果の少なくとも１つを奏することができる。
（Ｆ１）
共通ガス供給管２４２によって全てのガスを供給することが可能となるため、部品数を少なくし、コストを低減することが可能となる。
（Ｆ２）
共通ガス供給管２４２のみをメンテナンスするだけでよいため、メンテナンスが容易となる。

＜第３実施形態＞
次に、図１４を用いて本発明の第３実施形態について説明する。第３実施形態における基板処理装置が第１実施形態、第２実施形態と異なる点は、図１４に示すように、シャワーヘッド２３０の代わりに、ガス導入部２４１と処理室２０１との間にガス整流部２９０を設ける点あり、その他の構成については第１実施形態と同様である。

図１４に示すように、ガス整流部２９０は、ガスを供給するガス分散チャネル２９０ａを中心に有し、さらに基板中心から基板周縁方向に向かうにつれてガス整流部２９０の下面が基板に近づくように楕円曲線（弧）を描くような形状を備えて、ガスが通り抜けるガス導入部２４１と処理室２０１との間に位置するように蓋２３１に取り付けられている。

第３実施形態のように構成することで、以下に示す効果を奏することができる。
（Ｇ１）
シャワーヘッドを有さない基板処理装置であっても効率的に堆積膜を除去することが可能となり、装置のメンテナンスを容易にすることが可能となる。

＜第４実施形態＞
次に、図１５を用いて本発明の第４実施形態について説明する。第４実施形態における基板装置が第１実施形態、第２実施形態および第３実施形態と異なる点は、図１５に示すように、処理対象である基板を積層多段に保持して処理する縦型装置である点である。また、成膜条件においては上述した条件と同様であればよいが、適宜縦型装置に最適な条件に変更しても良い。本実施形態において上述した各実施形態の構成と同様の動作を行う構成については同様の番号を付し、説明を省略する。

図１５に示すように、処理炉３０２は反応容器（処理容器）を構成する反応管３０３を備えている。反応管３０３は、例えば石英（ＳｉＯ_２）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３０３の筒中空部には処理室２０１が形成されており、基板としてのウエハ２００を後述するボート３１７によって水平姿勢で垂直方向に多段に整列した状態で収容可能に構成されている。

反応管３０３の下方には、反応管３０３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３１９が設けられている。シールキャップ３１９は反応管３０３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３１９は例えばステンレス等の金属からなり、円盤状に形成されている。シールキャップ３１９の上面には反応管３０３の下端と当接するシール部材としてのＯリング３２０ａ、３２０ｂが設けられている。シールキャップ３１９の処理室２０１と反対側には、後述する基板保持具としてのボート３１７を回転させる回転機構３６７が設置されている。回転機構３６７の回転軸３５５はシールキャップ３１９を貫通してボート３１７に接続されている。回転機構３６７は、ボート３１７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３１９は、反応管３０３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３１５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３１５は、シールキャップ３１９を昇降させることで、ボート３１７を処理室２０１内に対して搬入・搬出することが可能なように構成されている。

基板保持具としてのボート３１７は、例えば石英や炭化珪素等の耐熱性材料からなり、複数枚のウエハ２００を水平姿勢で、かつ、互いに中心を揃えた状態で整列させて多段に支持するように構成されている。なお、ボート３１７の下部には、例えば石英や炭化珪素等の耐熱性材料からなる断熱部材３１８が設けられており、後述するヒータ３０７からの熱がシールキャップ３１９側に伝わりにくくなるように構成されている。なお、断熱部材３１８は、石英や炭化珪素等の耐熱性材料からなる複数枚の断熱板と、これら断熱板を水平姿勢で多段に支持する断熱板ホルダとにより構成してもよい。

処理炉３０２は加熱装置（加熱機構）としてのヒータ３０７を有する。ヒータ３０７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）に反応管３０３と同心円状になるように支持されることにより垂直に据え付けられている。なお、ヒータ３０７は、後述するようにガスを熱で活性化させる活性化機構としても機能する。

処理室２０１内における反応管３０３の下部には、第１ガス導入部としての第１ノズル３４９ａと、第２ガス導入部としての第２ノズル３４９ｂとが、反応管３０３の下部側壁、または図示しないマニホールドの側壁面を貫通するように設けられている。第１ノズル２３３ａには、第１ガス供給管２４３ａと第１不活性ガス供給管２４６ａ、および、第３ガス供給管２４５ａとクリーニングガス供給管２４８ａが接続されており、第２ノズル３４９ｂには、第２ガス供給管２４４ａと第２不活性ガス供給管２４７ａが、それぞれ接続されている。

第１ノズル３４９ａは、反応管３０３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３０３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、第１ノズル３４９ａは、ウエハ２００が配列されるウエハ配列領域の側方に設けられている。第１ノズル３４９ａはＬ字型のロングノズルとして構成されている。第１ノズル３４９ａの側面にはガスを供給するガス供給口３５０ａが設けられている。ガス供給口３５０ａは反応管３０３の中心を向くように開口しており、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。このガス供給口３５０ａは、反応管３０３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。

第２ノズル３４９ｂは、ガス分散空間であるバッファ室３３７内に設けられている。バッファ室３３７は反応管３０３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３０３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３３７は、ウエハ配列領域の側方に設けられている。バッファ室３３７のウエハ２００と隣接する壁の端部にはガスを供給するガス供給口３５０ｃが設けられている。ガス供給口３５０ｃは反応管３０３の中心を向くように開口しており、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。このガス供給口３５０ｃは、反応管３０３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。

第２ノズル３４９ｂは、バッファ室３３７のガス供給口３５０ｃが設けられた端部と反対側の端部に、反応管３０３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、第２ノズル３４９ｂは、ウエハ配列領域の側方に設けられている。第２ノズル３４９ｂはＬ字型のロングノズルとして構成されている。第２ノズル３４９ｂの側面にはガスを供給するガス供給孔３５０ｂが設けられている。ガス供給孔３５０ｂはバッファ室３３７の中心を向くように開口している。このガス供給孔３５０ｂは、バッファ室３３７のガス供給口３５０ｃと同様に、反応管３０３の下部から上部にわたって複数設けられている。この複数のガス供給孔２４８ｂのそれぞれの開口面積は、バッファ室３３７内と処理室２０１内の差圧が小さい場合には、上流側（下部）から下流側（上部）まで、それぞれ同一の開口面積で同一の開口ピッチとするとよいが、差圧が大きい場合には上流側から下流側に向かって、それぞれ開口面積を大きくするか、開口ピッチを小さくするとよい。

バッファ室３３７内には、図示しないプラズマ生成装置としての細長い構造を有する第１の棒状電極と、対向電極としての第２の棒状電極が、反応管３０３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ても良い。

第４実施形態のように構成することで、以下に示す効果を奏することができる。
（Ｆ１）
複数の基板を一度に処理することが可能となり、スループットを大幅に向上させることが可能となる。

以上、本発明を各実施形態に沿って説明してきたが、上述の各実施形態や各変形例などは、上述の内容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適宜組み合わせ、または、変更して用いることができ、その効果も得ることができる。

例えば、上述の実施形態では、プラズマを発生させるために容量結合プラズマ（Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ、略称：ＣＣＰ）を用いた例について説明した。本発明はこれに限らず、誘導結合プラズマ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ ＣｏｕｐｌｅｄＰｌａｓｕｍａ、略称：ＩＣＰ）、電子サイクロトロン共鳴プラズマ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ Ｐｌａｓｍａ、略称：ＥＣＲプラズマ）、ヘリコン波励起プラズマ（Ｈｅｌｉｃｏｎ Ｗａｖｅ Ｅｘｃｉｔｅｄ Ｐｌａｓｍａ、略称：ＨＷＰ）、表面波プラズマ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｗａｖｅ Ｐｌａｓｍａ、略称：ＳＷＰ）のいずれを用いてもよい。

また、例えば、上述の実施形態では、原料を供給した後に反応体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、反応体の供給順序は逆でもよい。すなわち、反応体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。

また、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にも、好適に適用可能である。例えば、上述したガスの他、もしくは、これらのガスに加え、プロピレン（Ｃ_３Ｈ_６）ガス等の炭素（Ｃ）含有ガス、三塩化硼素（ＢＣｌ_３）ガス等の硼素（Ｂ）含有ガス等を用い、例えば、以下に示す成膜シーケンスにより、ＳｉＯ膜、ＳｉＯＮ膜、ＳｉＯＣＮ膜、ＳｉＯＣ膜、ＳｉＣＮ膜、ＳｉＢＮ膜、ＳｉＢＣＮ膜等を形成することができる。なお、各ガスを流す順番は適宜変更することができる。これらの成膜を行う場合においても、上述の実施形態と同様な処理条件にて成膜を行うことができ、上述の実施形態と同様の効果が得られる。

（３ＤＭＡＳ→Ｏ_３）×ｎ ⇒ ＳｉＯ

（ＨＣＤＳ→ＮＨ_３→Ｏ_２）×ｎ ⇒ ＳｉＯＮ

（ＨＣＤＳ→Ｃ_３Ｈ_６→Ｏ_２→ＮＨ_３）×ｎ ⇒ ＳｉＯＣＮ

（ＨＣＤＳ→ＴＥＡ→Ｏ_２）×ｎ ⇒ ＳｉＯＣ

（ＨＣＤＳ→Ｃ_３Ｈ_６→ＮＨ_３）×ｎ ⇒ ＳｉＣＮ

（ＨＣＤＳ→ＢＣｌ_３→ＮＨ_３）×ｎ ⇒ ＳｉＢＮ

（ＨＣＤＳ→Ｃ_３Ｈ_６→ＢＣｌ_３→ＮＨ_３）×ｎ ⇒ ＳｉＢＣＮ

この場合、反応ガスとして、Ｏ_２ガスの他、亜酸化窒素（Ｎ_２Ｏ）ガス、一酸化窒素（ＮＯ）ガス、二酸化窒素（ＮＯ_２）ガス、オゾン（Ｏ_３）ガス、過酸化水素（Ｈ_２Ｏ_２）ガス、水蒸気（Ｈ_２Ｏガス）、一酸化炭素（ＣＯ）ガス、二酸化炭素（ＣＯ_２）ガス等を用いてもよい。

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、ＴｉＯＣ膜、ＴｉＯＣＮ膜、ＴｉＯＮ膜、ＴｉＮ膜、ＺｒＯ膜、ＺｒＯＣ膜、ＺｒＯＣＮ膜、ＺｒＯＮ膜、ＺｒＮ膜、ＨｆＯ膜、ＨｆＯＣ膜、ＨｆＯＣＮ膜、ＨｆＯＮ膜、ＨｆＮ膜、ＴａＯ膜、ＴａＯＣ膜、ＴａＯＣＮ膜、ＴａＯＮ膜、ＴａＮ膜、ＮｂＯ膜、ＮｂＯＣ膜、ＮｂＯＣＮ膜、ＮｂＯＮ膜、ＮｂＮ膜、ＡｌＯ膜、ＡｌＯＣ膜、ＡｌＯＣＮ膜、ＡｌＯＮ膜、ＡｌＮ膜、ＭｏＯ膜、ＭｏＯＣ膜、ＭｏＯＣＮ膜、ＭｏＯＮ膜、ＭｏＮ膜、ＷＯ膜、ＷＯＣ膜、ＷＯＣＮ膜、ＷＯＮ膜、ＷＮ膜を形成する場合にも、好適に適用することが可能となる。

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（ＣＨ_３）_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（Ｃ_２Ｈ_５）（ＣＨ_３）］_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（Ｃ_２Ｈ_５）（ＣＨ_３）］_４、略称：ＴＥＭＡＺ）ガス、トリメチルアルミニウム（Ａｌ（ＣＨ_３）_３、略称：ＴＭＡ）ガス、チタニウムテトラクロライド（ＴｉＣｌ_４）ガス、ハフニウムテトラクロライド（ＨｆＣｌ_４）ガス等を用い、以下に示す成膜シーケンスにより、ウエハ２００上に、チタン酸化膜（ＴｉＯ膜）、ハフニウム酸化膜（ＨｆＯ膜）、ジルコニウム酸化膜（ＺｒＯ膜）、アルミニウム酸化膜（ＡｌＯ膜）、アルミニウム窒化膜（ＡｌＮ膜）等を形成する場合においても、本発明は好適に適用可能である。

（ＴＤＭＡＴ→Ｏ_２ ^＊）×ｎ ⇒ ＴｉＯ

（ＴＥＭＡＨ→Ｏ_２ ^＊）×ｎ ⇒ ＨｆＯ

（ＴＥＭＡＺ→Ｏ_２ ^＊）×ｎ ⇒ ＺｒＯ

（ＴＭＡ→Ｏ_２ ^＊）×ｎ ⇒ ＡｌＯ

（ＴＭＡ→ＮＨ_３ ^＊）×ｎ ⇒ ＡｌＮ

すなわち、本発明は、半導体系膜や金属系膜を形成する処理を行った後の処理室２０１内をパージする場合に、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。また、成膜処理を行った後に実施するパージ処理の処理手順、処理条件は、上述の実施形態や変形例に示すパージ処理と同様の処理手順、処理条件とすることができる。これらの場合においても、上述の実施形態と同様の効果が得られる。

成膜処理に用いられるレシピ（処理手順や処理条件等が記載されたプログラム）は、処理内容（形成する薄膜の膜種、組成比、膜質、膜厚、処理手順、処理条件等）に応じて個別に用意し、電気通信回線や外部記憶装置１２３を介して記憶装置１２１ｃ内に格納しておくことが好ましい。そして、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（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、各種処理を迅速に開始できるようになる。

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。

＜本発明の好ましい態様＞
以下に、本発明の好ましい態様について付記する。

＜付記１＞
本発明の一態様によれば、
処理室内の基板上に成膜ガスと第１の不活性ガスを供給し、前記基板上に膜を形成する成膜工程と、
前記処理室内に基板が無い状態において、前記第１の不活性ガスよりも高い温度の第２の不活性ガスを、前記処理室内に直接供給することにより、前記成膜工程によって前記処理室内に堆積した堆積膜を除去する堆積膜除去工程と、
を有する半導体装置の製造方法、または基板処理方法が提供される。

＜付記２＞
前記堆積膜除去工程では、前記第２の不活性ガスによって前記堆積膜が直接加熱される付記１に記載の方法が提供される。

＜付記３＞
前記第２の不活性ガスは、前記処理室内に間欠的に供給される付記１または２に記載の方法が提供される。

＜付記４＞
前記第２の不活性ガスは、５００℃以上１０００℃以下の温度となるように加熱される付記１から３のいずれか１つに記載の方法が提供される。

＜付記５＞
前記堆積膜除去工程では、前記第２の不活性ガスよりも低い温度の前記第１の不活性ガスを前記第２の不活性ガスと交互に供給する付記１から４のいずれか１つに記載の方法が提供される。

＜付記６＞
前記第１の不活性ガスと前記第２の不活性ガスは、同じガス供給管から供給される付記１から５のいずれか１つに記載の方法が提供される。

＜付記７＞
前記第１の不活性ガスと前記第２の不活性ガスは、異なるガス供給管から供給される付記１から５のいずれか１つに記載の方法が提供される。

＜付記８＞
前記第２の不活性ガスと前記処理室内の温度差は５０〜２００℃である付記１から７のいずれか１つに記載の方法が提供される。

＜付記９＞
前記堆積膜除去工程で供給される前記第２の不活性ガスは、前記堆積膜除去工程を開始する際の温度よりも前記堆積膜除去工程を終了する際の温度の方が低くなるように加熱される請求項１から４のいずれか１つに記載の半導体装置の製造方法。

＜付記１０＞
前記堆積膜除去工程で供給される前記第２の不活性ガスは、前記堆積膜除去工程の開始時から終了時にかけて徐々に温度が低くなるように加熱される請求項１から４のいずれか１つに記載の半導体装置の製造方法。

＜付記１１＞
本発明の他の態様によれば、
基板を処理する処理室と、
前記処理室内に成膜ガスを供給する成膜ガス供給系と、
前記処理室内に第１の不活性ガスを供給する第１の不活性ガス供給系と、
前記第１の不活性ガスよりも高い温度で前記処理室内に第２の不活性ガスを直接供給する第２の不活性ガス供給系と、
前記成膜ガス供給系と前記第１の不活性ガス供給系から前記成膜ガスと前記第１の不活性ガスを前記処理室内に供給して前記基板を処理する成膜処理と、前記成膜処理後に、前記処理室内に基板が無い状態において、前記第１の不活性ガスよりも高い温度の前記第２の不活性ガスを前記不活性ガス供給系から前記処理室に直接供給することにより前記処理室内に堆積した堆積膜を除去する堆積膜除去処理とを行うように前記第２の不活性ガス供給系を制御する制御部と、
を有する基板処理装置が提供される。

＜付記１２＞
本発明のさらに他の態様によれば、
処理室内の基板上に成膜ガスと第１の不活性ガスを供給し、前記基板上に膜を形成する成膜手順と、
前記処理室内に基板が無い状態において、前記第１の不活性ガスよりも高い温度の第２の不活性ガスを、前記処理室内に直接供給することにより、前記成膜手順によって前記処理室内に堆積した堆積膜を除去する堆積膜除去手順と、
をコンピュータに実行させるプログラム、または、該プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体が提供される。

２００ ウエハ（基板）
２０１ 処理室
２０２ 処理容器
２３０ シャワーヘッド
２４６ 第１の不活性ガス供給系
２４８ 第２の不活性ガス供給系
２６０ コントローラ（制御部）

Claims (13)

1. 処理室内の基板上に成膜ガスと第１の不活性ガスを供給し、前記基板上に膜を形成する成膜工程と、
   前記処理室内に基板が無い状態であって、前記処理室内に前記成膜工程において堆積した堆積膜がある状態で、前記第１の不活性ガスよりも高い温度であって、前記堆積膜の温度を前記堆積膜の下地部材よりも高い温度として前記下地部材との間に温度勾配を生じさせ、前記堆積膜にクラックを生じさせて膜剥がれを起こし易くする温度の第２の不活性ガスを、前記処理室内に直接供給することにより、前記堆積膜の温度を前記堆積膜の下地部材よりも高い温度として前記下地部材との間に温度勾配を生じさせ、前記堆積膜にクラックを生じさせて膜剥がれを起こし易くし、前記堆積膜を除去する堆積膜除去工程と、
   を有する半導体装置の製造方法。
2. 前記温度勾配は、５０℃以上、２００℃以下である請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
3. 前記堆積膜除去工程は、前記第２の不活性ガスよりも低い温度の前記第１の不活性ガスを前記第２の不活性ガスと交互に供給する請求項１または２に記載の半導体装置の製造方法。
4. 前記堆積膜除去工程で供給される前記第２の不活性ガスは、前記堆積膜除去工程を開始する際の温度よりも前記堆積膜除去工程を終了する際の温度の方が低い請求項１から３のいずれか１つに記載の半導体装置の製造方法。
5. 前記堆積膜除去工程で供給される前記第２の不活性ガスは、前記堆積膜除去工程の開始時から終了時にかけて徐々に温度が低くなる請求項１から４のいずれか１つに記載の半導体装置の製造方法。
6. 基板を処理する処理室内に、少なくとも成膜ガスと、第１の不活性ガスと、前記第１の不活性ガスよりも高い温度で供給される第２の不活性ガスと、を供給するガス供給部と、
   前記ガス供給部から前記成膜ガスと前記第１の不活性ガスを前記処理室内に供給して前記基板を処理する成膜処理と、前記処理室内に基板が無い状態であって、前記処理室内に前記成膜工程において堆積した堆積膜がある状態で、前記第１の不活性ガスよりも高い温度であって、前記堆積膜の温度を前記堆積膜の下地部材よりも高い温度として前記下地部材との間に温度勾配を生じさせ、前記堆積膜にクラックを生じさせて膜剥がれを起こし易くする温度の前記第２の不活性ガスを前記ガス供給部から前記処理室に直接供給することにより、前記堆積膜の温度を前記堆積膜の下地部材よりも高い温度として前記下地部材との間に温度勾配を生じさせ、前記堆積膜にクラックを生じさせて膜剥がれを起こし易くし、前記堆積膜を除去する堆積膜除去処理とを行うように前記ガス供給部を制御する制御部と、
   を有する基板処理装置。
7. 前記制御部は、前記温度勾配が５０℃以上、２００℃以下となるように前記ガス供給部を制御する請求項６に記載の基板処理装置。
8. 前記制御部は、前記第２の不活性ガスよりも低い温度の前記第１の不活性ガスを前記第２の不活性ガスと交互に供給するように前記ガス供給部を制御する請求項６または７に記載の基板処理装置。
9. 前記第２の不活性ガスが前記堆積膜除去処理を開始する際の温度よりも前記堆積膜除去処理を終了する際の温度の方が低くなる請求項６から８のいずれか１つに記載の基板処理装置。
10. 前記第２の不活性ガスは、前記堆積膜除去処理の開始時から終了時にかけて徐々に温度が低くなる請求項６から９のいずれか１つに記載の基板処理装置。
11. 処理室内の基板上に成膜ガスと第１の不活性ガスを供給し、前記基板上に膜を形成する成膜手順と、
    前記処理室内に基板が無い状態であって、前記処理室内に前記成膜工程において堆積した堆積膜がある状態で、前記第１の不活性ガスよりも高い温度であって、前記堆積膜の温度を前記堆積膜の下地部材よりも高い温度として前記下地部材との間に温度勾配を生じさせ、前記堆積膜にクラックを生じさせて膜剥がれを起こし易くする温度の第２の不活性ガスを、前記処理室内に直接供給することにより、前記堆積膜の温度を前記堆積膜の下地部材よりも高い温度として前記下地部材との間に温度勾配を生じさせ、前記堆積膜にクラックを生じさせて膜剥がれを起こし易くし、前記堆積膜を除去する堆積膜除去手順と、
    をコンピュータによって基板処理装置に実行させるプログラム。
12. 処理室内の基板上に成膜ガスと第１の不活性ガスを供給し、前記基板上に膜を形成する成膜工程と、
    前記処理室内に基板が無い状態において、前記第１の不活性ガスよりも高い温度の第２の不活性ガスを、前記処理室内に直接供給することにより、前記処理室内に堆積した堆積膜を除去する堆積膜除去工程と、を有し、
    前記堆積膜除去工程で供給される前記第２の不活性ガスは、前記堆積膜除去工程を開始する際の温度よりも前記堆積膜除去工程を終了する際の温度の方が低くなるように制御される半導体装置の製造方法。
13. 基板を処理する処理室内に、少なくとも成膜ガスと、第１の不活性ガスと、前記第１の不活性ガスよりも高い温度で供給される第２の不活性ガスと、を供給するガス供給部と、
    前記ガス供給部から前記成膜ガスと前記第１の不活性ガスを前記処理室内に供給して前記基板を処理する成膜処理と、前記処理室内に基板が無い状態において、前記第１の不活性ガスよりも高い温度の前記第２の不活性ガスを前記ガス供給部から前記処理室に直接供給して前記処理室内に堆積した堆積膜を除去する堆積膜除去処理とを行うように前記ガス供給部を制御する制御部と、を有し、
    前記制御部は、前記堆積膜除去処理で供給される前記第２の不活性ガスが前記堆積膜除去処理を開始する際の温度よりも前記堆積膜除去処理を終了する際の温度の方が低くなるように制御する基板処理装置。