JP2017118001A - 基板処理装置、半導体装置の製造方法及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】熱による移載室の伸びを抑制させることが可能な技術を提供する。【解決手段】基板２００を処理する処理室２０１と、移載室２０３に設けられたシャフト２１７と、シャフト２１７に接続され、加熱部２１３を有する基板載置台２１２と、移載室２０３の壁の処理室２０１側に設けられた第１断熱部１０と、シャフト２１７の基板載置台２１２側に設けられた第２断熱部２０と、を有する。【選択図】図５

Description

本発明は、基板処理装置、半導体装置の製造方法及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ている。

しかしながら、基板へのガス供給が不均一になり、処理均一性が低下することが有る。

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。

一態様によれば、
基板を処理する処理室と、移載室に設けられたシャフトと、シャフトに接続され、加熱部を有する基板載置台と、移載室の壁の処理室側に設けられた第１断熱部と、シャフトの基板載置台側に設けられた第２断熱部と、を有する技術が提供される。

本発明に係る技術によれば、処理均一性を向上させることが可能となる。

一実施形態に係る基板処理システムの横断面の概略図である。 一実施形態に係る基板処理システムの縦断面の概略図である。 一実施形態に係る基板処理システムの真空搬送ロボットの概略図である。 一実施形態に係る基板処理装置の概略構成図である。 一実施形態に係るチャンバの縦断面の概略図である。 一実施形態に係るガス供給系を説明するための図である。 一実施形態に係る基板処理システムのコントローラの概略構成図である。 一実施形態に係る基板処理工程のフロー図である。 一実施形態に係る基板処理工程のシーケンス図である。 別の実施形態に係るチャンバの縦断面の概略図である。 ストレス緩和材の変形例を示す

＜第１実施形態＞
以下に本発明の第１実施形態を図面に即して説明する。
高温プロセスではサセプタや反応室側からの熱が反応室の下側(搬送空間：移載室)に伝わり昇温するため、通常は冷却水を流して所要の温度以下になるようにしている。 しかし装置の構造上冷却し難い部分があり、移載室が加熱され、移載室が延び、基板載置台の位置(XYZ方向)がずれることにより、ガス供給部と基板との位置がずれるため、基板への処理均一性が低下する課題が有る。本発明は、前記した熱による移載室の延びを抑制させることが可能な技術を提供することを目的とする。

以下に、本実施形態に係る基板処理システムを説明する。
（１）基板処理システムの構成
本発明の一実施形態に係る基板処理システムの概要構成を、図１から図５を用いて説明する。図１は本実施形態に係る基板処理システムの構成例を示す横断面図である。図２は、本実施形態に係る基板処理システムの構成例を示す図１のα−α’における縦断面図である。図３は図１のアームの詳細を説明した説明図である。図４は図１のβ−β’の縦断面図であり、プロセスモジュールに供給するガス供給系を説明する説明図である。図５は、プロセスモジュールに設けられるチャンバを説明する説明図である。

図１および図２において、本発明が適用される基板処理システム１０００は、ウエハ２００を処理するもので、ＩＯステージ１１００、大気搬送室１２００、ロードロック室１３００、真空搬送室１４００、プロセスモジュール１１０で主に構成される。次に各構成について具体的に説明する。図１の説明においては、前後左右は、Ｘ１方向が右、Ｘ２方向が左、Ｙ１方向が前、Ｙ２方向が後とする。

（大気搬送室・ＩＯステージ）
基板処理システム１０００の手前には、ＩＯステージ（ロードポート）１１００が設置されている。ＩＯステージ１１００上には複数のポッド１００１が搭載されている。ポッド１００１はシリコン（Ｓｉ）基板などの基板２００を搬送するキャリアとして用いられ、ポッド１００１内には、未処理の基板（ウエハ）２００や処理済の基板２００がそれぞれ水平姿勢で複数格納されるように構成されている。

ポッド１００１にはキャップ１１２０が設けられ、後述するポッドオープナ１２１０によって開閉される。ポッドオープナ１２１０は、ＩＯステージ１１００に載置されたポッド１００１のキャップ１１２０を開閉し、基板出し入れ口を開放・閉鎖することにより、ポッド１００１に対する基板２００の出し入れを可能とする。ポッド１００１は図示しない工程内搬送装置（ＲＧＶ）によって、ＩＯステージ１１００に対して、供給および排出される。

ＩＯステージ１１００は大気搬送室１２００に隣接する。大気搬送室１２００は、ＩＯステージ１１００と異なる面に、後述するロードロック室１３００が連結される。

大気搬送室１２００内には基板２００を移載する第１搬送ロボットとしての大気搬送ロボット１２２０が設置されている。図２に示されているように、大気搬送ロボット１２２０は大気搬送室１２００に設置されたエレベータ１２３０によって昇降されるように構成されているとともに、リニアアクチュエータ１２４０によって左右方向に往復移動されるように構成されている。

図２に示されているように、大気搬送室１２００の上部にはクリーンエアを供給するクリーンユニット１２５０が設置されている。また、図１に示されているように、大気搬送室１２００の左側には基板２００に形成されているノッチまたはオリエンテーションフラットを合わせる装置（以下、プリアライナという）１２６０が設置されている。

図１および図２に示されているように、大気搬送室１２００の筐体１２７０の前側には、基板２００を大気搬送室１２００に対して搬入搬出するための基板搬入搬出口１２８０と、ポッドオープナ１２１０とが設置されている。基板搬入搬出口１２８０を挟んでポッドオープナ１２１０と反対側、すなわち筐体１２７０の外側にはＩＯステージ（ロードポート）１１００が設置されている。

大気搬送室１２００の筐体１２７０の後ろ側には、ウエハ２００をロードロック室１３００に搬入搬出するための基板搬入出口１２９０が設けられる。基板搬入出口１２９０は、後述するゲートバルブ１３３０によって解放・閉鎖することにより、ウエハ２００の出し入れを可能とする。

（ロードロック（Ｌ／Ｌ）室）
ロードロック室１３００は大気搬送室１２００に隣接する。ロードロック室１３００を構成する筐体１３１０が有する面のうち、大気搬送室１２００とは異なる面には、後述するように、真空搬送室１４００が配置される。ロードロック室１３００は、大気搬送室１２００の圧力と真空搬送室１４００の圧力に合わせて筐体１３１０内の圧力が変動するため、負圧に耐え得る構造に構成されている。

筐体１３１０のうち、真空搬送室１４００と隣接する側には、基板搬入搬出口１３４０が設けられる。基板搬入出口１３４０は、ゲートバルブ１３５０によって解放・閉鎖することで、ウエハ２００の出し入れを可能とする。

さらに、ロードロック室１３００内には、ウエハ２００を載置する載置面１３１１（１３１１ａ，１３１１ｂ）を少なくとも二つ有する基板載置台１３２０が設置されている。基板載置面１３１１間の距離は、後述する真空搬送ロボット１７００が有するフィンガ間の距離に応じて設定される。

（真空搬送室）
基板処理システム１０００は、負圧下で基板２００が搬送される搬送空間となる搬送室としての真空搬送室（トランスファモジュール）１４００を備えている。真空搬送室１４００を構成する筐体１４１０は平面視が五角形に形成され、五角形の各辺には、ロードロック室１３００及びウエハ２００を処理するプロセスモジュール１１０ａ〜１１０ｄが連結されている。真空搬送室１４００の略中央部には、負圧下で基板２００を移載（搬送）する第２搬送ロボットとしての真空搬送ロボット１７００がフランジ１４３０を基部として設置されている。なお、ここでは、真空搬送室１４００を五角形の例を示すが、四角形や六角形などの多角形であっても良い。

筐体１４１０の側壁のうち、ロードロック室１３００と隣接する側には、基板搬入搬出口１４２０が設けられている。基板搬入出口１４２０は、ゲートバルブ１３５０によって解放・閉鎖することで、ウエハ２００の出し入れを可能とする。

真空搬送室１４００内に設置される真空搬送ロボット１７００は、図２に示すように、エレベータ１４５０およびフランジ１４３０によって真空搬送室１４００の気密性を維持しつつ昇降できるように構成されている。真空搬送ロボット１７００の詳細な構成は後述する。エレベータ１４５０は、真空搬送ロボット１７００が有する二つのアーム１８００と１９００をそれぞれ独立して昇降可能なよう構成されている。

筐体１４１０の天井であって、筐体１４１０内に不活性ガスを供給するための不活性ガス供給孔１４６０が設けられる。不活性ガス供給孔１４６０には不活性ガス供給管１５１０が設けられる。不活性ガス供給管１５１０には上流から順に不活性ガス源１５２０、マスフローコントローラ１５３０、バルブ１５４０が設けられ、筐体１４１０内に供給する不活性ガスの供給量を制御している。

主に、不活性ガス供給管１５１０、マスフローコントローラ１５３０、バルブ１５４０で、真空搬送室１４００における不活性ガス供給部１５００が構成される。なお、不活性ガス源１５２０、ガス供給孔１４６０を不活性ガス供給部１５００に含めてもよい。

筐体１４１０の底壁には、筐体１４１０の雰囲気を排気するための排気孔１４７０が設けられる。排気孔１４７０には、排気管１６１０が設けられる。排気管１６１０には、上流から順に圧力制御器であるＡＰＣ（ＡｕｔｏＰｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）１６２０、ポンプ１６３０が設けられる。

主に、排気管１６１０、ＡＰＣ１６２０で真空搬送室１４００におけるガス排気部１６００が構成される。なお、ポンプ１６３０、排気孔１４７０をガス排気部に含めてもよい。

不活性ガス供給部１５００、ガス排気部１６００の協働によって真空搬送室１４００の雰囲気が制御される。例えば、筐体１４１０内の圧力が制御される。

図１に示されているように、筐体１４１０の五枚の側壁のうち、ロードロック室１３００が設置されていない側には、ウエハ２００に所望の処理を行うプロセスモジュール１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄが連結されている。

プロセスモジュール１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄのそれぞれには、基板処理装置の一構成のチャンバ１００が設けられている。具体的には、プロセスモジュール１１０ａはチャンバ１００ａ、１００ｂが設けられる。プロセスモジュール１１０ｂにはチャンバ１００ｃ、１００ｄが設けられる。プロセスモジュール１１０ｃにはチャンバ１００ｅ、１００ｆが設けられる。プロセスモジュール１１０ｄにはチャンバ１００ｇ、１００ｈが設けられる。

筐体１４１０の側壁のうち、各チャンバ１００と向かい合う壁には基板搬入出口１４８０が設けられる。例えば、図２に記載のように、チャンバ１００ｅと向かい合う壁には、基板入出口１４８０ｅが設けられる。

図２のうち、チャンバ１００ｅをチャンバ１００ａに置き換えた場合、チャンバ１００ａと向かい合う壁には、基板搬入搬出口１４８０ａが設けられる。

同様に、チャンバ１００ｆをチャンバ１００ｂに置き換えた場合、チャンバ１００ｂと向かい合う壁には、基板搬入搬出口１４８０ｂが設けられる。

ゲートバルブ１４９０は、図１に示されているように、処理室ごとに設けられる。具体的には、チャンバ１００ａと真空搬送室１４００との間にはゲートバルブ１４９０ａが、チャンバ１００ｂとの間にはゲートバルブ１４９０ｂが設けられる。チャンバ１００ｃとの間にはゲートバルブ１４９０ｃが、チャンバ１００ｄとの間にはゲートバルブ１４９０ｄが設けられる。チャンバ１００ｅとの間にはゲートバルブ１４９０ｅが、チャンバ１００ｆとの間にはゲートバルブ１４９０ｆが設けられる。チャンバ１００ｇとの間にはゲートバルブ１４９０ｇが、チャンバ１００ｈとの間にはゲートバルブ１４９０ｈが設けられる。

各ゲートバルブ１４９０によって解放・閉鎖することで、基板搬入出口１４８０を介したウエハ２００の出し入れを可能とする。

続いて、真空搬送室１４００に搭載される真空搬送ロボット１７００について、図３を用いて説明する。図３は図１の真空搬送ロボット１７００を拡大した図である。

真空搬送ロボット１７００は、二つのアーム１８００とアーム１９００を備える。アーム１８００は、先端に二つのエンドエフェクタ１８１０とエンドエフェクタ１８２０が設けられたフォークポーション（Ｆｏｒｋ ｐｏｒｔｉｏｎ）１８３０を有する。フォークポーション１８３０の根元にはミドルポーション１８４０が軸１８５０を介して接続される。

エンドエフェクタ１８１０とエンドエフェクタ１８２０には、それぞれのプロセスモジュール１１０から搬出されるウエハ２００が載置される。図２においては、プロセスモジュール１１０ｃから搬出されるウエハ２００が載置される例を示す。

ミドルポーション１８４０のうち、フォークポーション１８３０と異なる箇所には、ボトムポーション１８６０が軸１８７０を介して接続される。ボトムポーション１８６０は、軸１８８０を介してフランジ１４３０に配置される。

アーム１９００は、先端に二つのエンドエフェクタ１９１０とエンドエフェクタ１９２０が設けられたフォークポーション１９３０を有する。フォークポーション１９３０の根元にはミドルポーション１９４０が軸１９５０を介して接続される。

エンドエフェクタ１９１０とエンドエフェクタ１９２０には、ロードロック室１３００から搬出されるウエハ２００が載置される。

ミドルポーション１９４０うち、フォークポーション１９３０と異なる箇所には、ボトムポーション１９６０が軸１９７０を介して接続される。ボトムポーション１９７０は、軸１９８０を介してフランジ１４３０に配置される。

エンドエフェクタ１８１０、エンドエフェクタ１８２０は、エンドエフェクタ１９１０、エンドエフェクタ１９２０よりも高い位置に配置される。

真空搬送ロボット１７００は軸を中心とした回転や、アームの延伸が可能である。

（プロセスモジュール）
続いて各プロセスモジュール１１０の内、プロセスモジュール１１０ａについて、図１、図２、図４を例にして説明する。図４はプロセスモジュール１１０ａとプロセスモジュール１１０ａに接続されるガス供給部と、プロセスモジュール１１０ａに接続されるガス排気部との関連を説明する説明図である。

ここではプロセスモジュール１１０ａを例にしているが、他のプロセスモジュール１１０ｂ、プロセスモジュール１１０ｃ、プロセスモジュール１１０ｄにおいても同様の構造であるため、ここでは説明を省略する。

図４に記載のように、プロセスモジュール１１０ａには、ウエハ２００を処理する基板処理装置の一構成のチャンバ１００ａとチャンバ１００ｂが設けられる。チャンバ１００ａとチャンバ１００ｂの間には隔壁２０４０ａが設けられ、それぞれのチャンバ内の雰囲気が混在しないように構成される。

図２に記載のように、チャンバ１００ｅと真空搬送室１４００が隣り合う壁には、基板搬入搬出口２０６０ｅが設けられ、同様に、チャンバ１００ａと真空搬送室１４００が隣り合う壁には基板搬入出口２０６０ａが設けられている。

各チャンバ１００にはウエハ２００を支持する基板支持部２１０が設けられている。

プロセスモジュール１１０ａには、チャンバ１００ａとチャンバ１００ｂのそれぞれに処理ガスを供給するガス供給部が接続されている。ガス供給部は、第１ガス供給部（処理ガス供給部）、第２ガス供給部（反応ガス供給部）、第３ガス供給部（第１パージガス供給部）、第４ガス供給部（第２パージガス供給部）などで構成される。各ガス供給部の構成について説明する。

（１）基板処理装置の構成
第１実施形態に係る基板処理装置について説明する。

本実施形態に係る処理装置１００について説明する。基板処理装置１００は、高誘電率絶縁膜形成ユニットであり、図１に示されているように、枚葉式基板処理装置として構成されている。基板処理装置では、上述のような半導体デバイスの製造の一工程が行われる。

図５に示すとおり、基板処理装置１００は処理容器２０２を備えている。処理容器２０２は、例えば横断面が円形であり扁平な密閉容器として構成されている。また、処理容器２０２は、例えばアルミニウム（Ａｌ）やステンレス（ＳＵＳ）などの金属材料または、石英により構成されている。処理容器２０２内には、基板としてのシリコンウエハ等のウエハ２００を処理する処理空間（処理室）２０１、搬送空間（移載室）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に囲まれた空間であって、仕切り板２０４よりも上方の空間を処理空間（処理室ともいう）２０１と呼び、下部容器２０２ｂに囲まれた空間であって、仕切り板よりも下方の空間を搬送空間２０３と呼ぶ。

下部容器２０２ｂの側面には、ゲートバルブ１４９０に隣接した基板搬入出口１４８０が設けられており、ウエハ２００は基板搬入出口１４８０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。

ここで、上部容器２０２ａの構成材料である石英の膨張係数は、６×１０＾−７ ／℃で、低温時と高温時の温度差ΔＴ＝３００℃の時、約０．０５ｍｍ〜０．４ｍｍ程度伸びることがある。下部容器２０２ｂの構成材料がアルミの場合は、アルミの膨張係数が２３×１０＾−６ ／℃で低温時と高温時の温度差ΔＴ＝３００℃程度で、約２．０ｍｍ〜１４ｍｍ程度伸びることがある。なお、伸びる長さΔＬは、ΔＬ＝Ｌ×α×ΔＴで算出される。ここで、Ｌは材料の長さ［ｍｍ］、αは熱膨張係数［／℃］、ΔＴ［℃］は温度差である。

このように、伸びる長さ（変化量）は、材料によって異なる。変化量の差によって、基板載置台２１２とシャワーヘッド２３４との中心位置関係（ＸＹ方向の位置関係）がずれ、処理均一性が低下してしまう課題がある。また、Z方向の伸びる長さ（変化量）の差によって、載置面２１１と分散板２３４ｂとの距離が変化し、処理室２０１内の排気コンダクタンスや、処理室２０１から排気口２２１までの排気コンダクタンスが変化して処理均一性が低下する課題が有る。また、搬送室１４１０の中心位置とプロセスモジュール１１０ａの中心位置との間の距離が伸び、ウエハ２００を載置面２１１の中心に搬送できなくなる課題がある。また、チャンバ１００ａの中心位置とチャンバ１００ｂの中心位置の間の距離が伸び、ウエハ２００を載置面２１１の中心に搬送できなくなる課題がある。

そこで、本実施形態では、下部容器２０２ｂの側面の、ゲートバルブ１４９０より上側の位置に、第１断熱部１０が設けられている。第１断熱部は、後述する第２断熱部よりZ方向（高さ方向）において、下側に設けられている。第１断熱部１０を設けることで、下側容器２０２ｂのＸＹ方向・Ｚ方向への伸びを抑制し、これらの課題を解決することが可能となる。なお、ここでは、プロセスモジュール１１０ａについて記したが、他のプロセスモジュール１１０ｂ，１１０ｃ，１１０ｄも同様である。

第１断熱部１０は、例えば、耐熱樹脂、誘電樹脂、石英、グラファイト等のいずれか、または、複合した熱伝導率の低い材料、で構成され、リング形状に構成される。

処理室２０１内には、ウエハ２００を支持する基板支持部２１０が設けられている。基板支持部２１０は、ウエハ２００を載置する載置面２１１と、載置面２１１と外周面２１５を表面に持つ基板載置台２１２とを有する。好ましくは、加熱部としてのヒータ２１３を設ける。加熱部を設けることにより、基板を加熱させ、基板上に形成される膜の品質を向上させることができる。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ても良い。なお、基板載置台２１２の表面に形成された載置面２１１の高さを外周面２１５よりもウエハ２００の厚さに相当する長さ分低く形成しても良い。この様に構成することで、ウエハ２００の上面の高さと基板載置台２１２の外周面２１５との高さの差が小さくなり、差によって発生するガスの乱流を抑制することができる。また、ガスの乱流がウエハ２００への処理均一性に影響を与えない場合は、外周面２１５の高さを載置面２１１と同一平面上の高さ以上となるように構成しても良い。

基板載置台２１２はシャフト２１７によって支持される。シャフト２１７は、処理容器２０２の底部を貫通しており、更には処理容器２０２の外部で昇降機構２１８に接続されている。昇降機構２１８を作動させてシャフト２１７及び基板載置台２１２を昇降させることにより、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に構成される。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、処理室２０１内は気密に保持されている。
シャフト２１７と基板載置台２１２の間には第２断熱部２０が設けられている。この第２断熱部２０は、前記したヒータ２１３からの熱がシャフト２１７や、搬送空間２０３に伝わるのを抑制する役割を果たしている。第２断熱部２０は、好ましくは、ゲートバルブ１４９０よりも上側に設けられている。より好ましくは、第２断熱部２０の径をシャフト２１７の径よりも短く構成する。これにより、ヒータ２１３からシャフト２１７への熱伝導を抑制することができ、基板載置台２１２の温度均一性を向上させることができる。また、基板載置部２１２の下側であり、第２断熱部２０との間、換言すると、ヒータ２１３よりも下側であって、第２断熱部２０よりも上側には、ヒータ２１３からの熱を反射する反射部３０が設けられている。

反射部３０を第２断熱部２０よりも上側に設けることによって、ヒータ２１３からの放射熱を下部容器２０２ｂの内壁に放射させる事無く、反射させることができる。
また、反射効率を向上させることができ、ヒータ２１３の基板２００への加熱効率を向上させることができる。
反射部３０を第２断熱部２０の下側に設けた場合は、ヒータ２１３からの熱は、第２断熱部２０で吸収されてしまうため、ヒータ２１３への反射量が低下し、ヒータ２１３の加熱効率が低下します。また、第２断熱部２０が加熱され、第２断熱部２０によってシャフト２１７が加熱されてしまうことを抑制することが可能となる。

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）となるように下降し、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。なお、リフトピン２０７に昇降機構を設けて、基板載置台２１２とリフトピン２０７が相対的に動くように構成してもよい。この処理位置において、第１断熱部１０は、ゲートバルブ１４９０よりも上側に設けられ、第２断熱部２０の高さよりも下側に設けられている。

第２断熱部２０を第１断熱部１０よりも上側に設けることによって、シャフト２１７から下部容器２０２ｂの内壁への放熱量を抑制させることができるという効果がある。
また、シャフト２１７から放熱されたとしても、シャフト２１７と対向する下部容器２０２ｂの内壁が受けた熱がゲートバルブ１４９０側へ熱伝導されることを抑制することができるという効果がある。

また、第１断熱部１０を、後述する排気口２２１の近傍に設ける構成としてもよい。この構成によれば、排気口２２１には高温なガスが流れてくるため、排気口２２１の近くで断熱しなければ、処理容器２０２を構成する壁や移載室空間２０３等を介して、様々な部位が加熱されてしまうことを抑制させることが可能となる。

（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第１排気部としての排気口２２１が設けられている。排気口２２１には第1排気管としての排気管２２４が接続されており、排気管２２４には、処理室２０１内を所定の圧力に制御するＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）等の圧力調整器２２７、真空ポンプ２２３が順に直列に接続されている。主に、排気口２２１、排気管２２４、圧力調整器２２７により、第１の排気部（排気ライン）が構成される。なお、真空ポンプ２２３を第１の排気部に含めるように構成しても良い。

バッファ空間２３２の内壁上面のシャワーヘッド２３４の上部には、バッファ空間２３２の雰囲気を排気する第２排気部としてのシャワーヘッド排気口２４０が設けられている。シャワーヘッド排気口２４０には第２排気管としての排気管２３６が接続されており、排気管２３６には、バルブ２３７、バッファ空間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。主に、シャワーヘッド排気口２４０、バルブ２３７、排気管２３６、圧力調整器２３８により、第２の排気部（排気ライン）が構成される。なお、真空ポンプ２３９を第２の排気部に含めるように構成しても良い。また、真空ポンプ２３９を設けずに、排気管２３６を真空ポンプ２２３に接続するように構成しても良い。

（ガス導入口）
処理室２０１の上部に設けられるシャワーヘッド２３４の上面（天井壁）には、処理室２０１内に各種ガスを供給するためのガス導入口２４１が設けられている。ガス供給部である第１ガス導入口２４１に接続されるガス供給ユニットの構成については後述する。

（ガス分散部）
シャワーヘッド２３４は、バッファ室（空間）２３２、分散板２３４ｂ、分散孔２３４ａ、により構成されている。シャワーヘッド２３４は、ガス導入口２４１と処理室２０１との間に設けられている。ガス導入口２４１から導入されるガスはシャワーヘッド２３４のバッファ空間２３２（分散部）に供給される。シャワーヘッド２３４は、例えば、石英、アルミナ、ステンレス、アルミなどの材料で構成される。

なお、シャワーヘッド２３４の蓋２３１を導電性のある金属で形成して、バッファ空間２３２又は処理室２０１内に存在するガスを励起するための活性化部（励起部）としても良い。この際には、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。活性化部としての電極（蓋２３１）には、整合器２５１と高周波電源２５２を接続し、電磁波（高周波電力やマイクロ波）が供給可能に構成されても良い。

バッファ空間２３２には、ガス導入口２４１から導入されたガスをバッファ空間２３２に拡散させるための分散板２５３が設けられている。

（処理ガス供給部）
分散板２５３に接続されたガス導入口２４１には、共通ガス供給管２４２が接続されている。図６に示す様に、共通ガス供給管２４２には、第一ガス供給管２４３ａ、第二ガス供給管２４４ａ、第三ガス供給管２４５ａ、クリーニングガス供給管２４８ａが接続されている。

第一ガス供給管２４３ａを含む第一ガス供給部２４３からは第一元素含有ガス（第一処理ガス）が主に供給され、第二ガス供給管２４４ａを含む第二ガス供給部２４４からは主に第二元素含有ガス（第二処理ガス）が供給される。第三ガス供給管２４５ａを含む第三ガス供給部２４５からは、主にパージガスが供給され、クリーニングガス供給管２４８ａを含むクリーニングガス供給部２４８からはクリーニングガスが供給される。処理ガスを供給する処理ガス供給部は、第１処理ガス供給部と第２処理ガス供給部のいずれか若しくは両方で構成され、処理ガスは、第１処理ガスと第２処理ガスのいずれか若しくは両方で構成される。

（第一ガス供給部）
第一ガス供給管２４３ａには、上流方向から順に、第一ガス供給源２４３ｂ、流量制御器（流量制御部）であるマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２４３ｃ、及び開閉弁であるバルブ２４３ｄが設けられている。

第一ガス供給源２４３ｂから、第一元素を含有するガス（第一処理ガス）が供給され、マスフローコントローラ２４３ｃ、バルブ２４３ｄ、第一ガス供給管２４３ａ、共通ガス供給管２４２を介してガスバッファ空間２３２に供給される。

第一処理ガスは、原料ガス、すなわち、処理ガスの一つである。
ここで、第一元素は、例えばシリコン（Ｓｉ）である。すなわち、第一処理ガスは、例えばシリコン含有ガスである。シリコン含有ガスとしては、例えばジクロロシラン（Ｄｉｃｈｌｏｒｏｓｉｌａｎｅ（ＳｉＨ_２Ｃｌ_２）：ＤＣＳ）ガスを用いることができる。なお、第一処理ガスの原料は、常温常圧で固体、液体、及び気体のいずれであっても良い。第一処理ガスの原料が常温常圧で液体の場合は、第一ガス供給源２４３ｂとマスフローコントローラ２４３ｃとの間に、図示しない気化器を設ければよい。ここでは原料は気体として説明する。

第一ガス供給管２４３ａのバルブ２４３ｄよりも下流側には、第一不活性ガス供給管２４６ａの下流端が接続されている。第一不活性ガス供給管２４６ａには、上流方向から順に、不活性ガス供給源２４６ｂ、流量制御器（流量制御部）であるマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２４６ｃ、及び開閉弁であるバルブ２４６ｄが設けられている。

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。

主に、第一ガス供給管２４３ａ、マスフローコントローラ２４３ｃ、バルブ２４３ｄにより、第一元素含有ガス供給部２４３（シリコン含有ガス供給部ともいう）が構成される。

また、主に、第一不活性ガス供給管２４６ａ、マスフローコントローラ２４６ｃ及びバルブ２４６ｄにより第一不活性ガス供給部が構成される。なお、不活性ガス供給源２４６ｂ、第一ガス供給管２４３ａを、第一不活性ガス供給部に含めて考えてもよい。

更には、第一ガス供給源２４３ｂ、第一不活性ガス供給部を、第一元素含有ガス供給部に含めて考えてもよい。

（第二ガス供給部）
第二ガス供給管２４４ａの上流には、上流方向から順に、第二ガス供給源２４４ｂ、流量制御器（流量制御部）であるマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２４４ｃ、及び開閉弁であるバルブ２４４ｄが設けられている。

第二ガス供給源２４４ｂから、第二元素を含有するガス（以下、「第２の処理ガス」）が供給され、マスフローコントローラ２４４ｃ、バルブ２４４ｄ、第二ガス供給管２４４ａ、共通ガス供給管２４２を介して、バッファ空間２３２に供給される。

第２の処理ガスは、処理ガスの一つである。なお、第２の処理ガスは、反応ガスまたは改質ガスとして考えてもよい。

ここで、第２の処理ガスは、第一元素と異なる第二元素を含有する。第二元素としては、例えば、酸素（Ｏ）、窒素（Ｎ）、炭素（Ｃ）、水素（Ｈ）の内、一つ以上を含んでいる。本実施形態では、第２の処理ガスは、例えば窒素含有ガスであるとする。具体的には、窒素含有ガスとしては、アンモニア（ＮＨ_３）ガスが用いられる。

主に、第二ガス供給管２４４ａ、マスフローコントローラ２４４ｃ、バルブ２４４ｄにより、第２の処理ガス供給部２４４が構成される。

これに加えて、活性化部としてのリモートプラズマユニット（RPU）２４４ｅを設けて、第二処理ガスを活性化可能に構成しても良い。

また、第二ガス供給管２４４ａのバルブ２４４ｄよりも下流側には、第二不活性ガス供給管２４７ａの下流端が接続されている。第二不活性ガス供給管２４７ａには、上流方向から順に、不活性ガス供給源２４７ｂ、流量制御器（流量制御部）であるマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２４７ｃ、及び開閉弁であるバルブ２４７ｄが設けられている。

第二不活性ガス供給管２４７ａからは、不活性ガスが、マスフローコントローラ２４７ｃ、バルブ２４７ｄ、第二ガス供給管２４７ａを介して、バッファ空間２３２に供給される。不活性ガスは、薄膜形成工程（後述するＳ２０３〜Ｓ２０７）ではキャリアガス或いは希釈ガスとして作用する。

主に、第二不活性ガス供給管２４７ａ、マスフローコントローラ２４７ｃ及びバルブ２４７ｄにより第二不活性ガス供給部が構成される。なお、不活性ガス供給源２４７ｂ、第二ガス供給管２４４ａを第二不活性ガス供給部に含めて考えてもよい。

更には、第二ガス供給源２４４ｂ、第二不活性ガス供給部を、第二元素含有ガス供給部２４４に含めて考えてもよい。

（第三ガス供給部）
第三ガス供給管２４５ａには、上流方向から順に、第三ガス供給源２４５ｂ、流量制御器（流量制御部）であるマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２４５ｃ、及び開閉弁であるバルブ２４５ｄが設けられている。

第三ガス供給源２４５ｂから、パージガスとしての不活性ガスが供給され、マスフローコントローラ２４５ｃ、バルブ２４５ｄ、第三ガス供給管２４５ａ、共通ガス供給管２４２を介してバッファ空間２３２に供給される。

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。

主に、第三ガス供給管２４５ａ、マスフローコントローラ２４５ｃ、バルブ２４５ｄにより、第三ガス供給部２４５（パージガス供給部ともいう）が構成される。

（クリーニングガス供給部）
クリーニングガス供給管２４３ａには、上流方向から順に、クリーニングガス源２４８ｂ、マスフローコントローラ（ＭＦＣ）２４８ｃ、バルブ２４８ｄ、リモートプラズマユニット（ＲＰＵ）２５０が設けられている。

クリーニングガス源２４８ｂから、クリーニングガスが供給され、ＭＦＣ２４８ｃ、バルブ２４８ｄ、ＲＰＵ２５０、クリーニングガス供給管２４８ａ、共通ガス供給管２４２を介してガスバッファ空間２３２に供給される。

クリーニングガス供給管２４８ａのバルブ２４８ｄよりも下流側には、第四の不活性ガス供給管２４９ａの下流端が接続されている。第四の不活性ガス供給管２４９ａには、上流方向から順に、第四の不活性ガス供給源２４９ｂ、ＭＦＣ２４９ｃ、バルブ２４９ｄが設けられている。

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部が構成される。なお、クリーニングガス源２４８ｂ、第四不活性ガス供給管２４９ａ、ＲＰＵ２５０を、クリーニングガス供給部に含めて考えてもよい。

なお、第四の不活性ガス供給源２４９ｂから供給される不活性ガスを、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するように供給しても良い。

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ガス整流部２３４や処理室２０１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。

また好ましくは、上述の各ガス供給部に設けられた、流量制御部としては、ニードルバルブやオリフィスなどの、ガスフローの応答性が高いガスが良い。例えば、ガスのパルス幅がミリ秒オーダーになった場合は、ＭＦＣでは応答できないことが有るが、ニードルバルブやオリフィスの場合は、高速なON/OFFバルブと組み合わせることで、ミリ秒以下のガスパルスに対応することが可能となる。

（制御部）
図７に示すようにチャンバ１００は、チャンバ１００の各部の動作を制御するコントローラ２６０を有している。

コントローラ２６０の概略を図７に示す。制御部（制御手段）であるコントローラ２６０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）２６０ａ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）２６０ｂ、記憶装置２６０ｃ、Ｉ／Ｏポート２６０ｄを備えたコンピュータとして構成されている。ＲＡＭ２６０ｂ、記憶装置２６０ｃ、Ｉ／Ｏポート２６０ｄは、内部バス２６０ｅを介して、ＣＰＵ２６０ａ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２６１や、外部記憶装置２６２が接続可能に構成されている。

記憶装置２６０ｃ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２６０ｃ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、このプログラム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、プログラム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、ＲＡＭ２６０ｂは、ＣＰＵ２６０ａ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２６０ｄは、ゲートバルブ１３３０，１３５０，１４９０、昇降機構２１８、ヒータ２１３、圧力調整器２２７，２３８、真空ポンプ２２３、整合器２５１、高周波電源２５２等に接続されている。

ＣＰＵ２６０ａは、記憶装置２６０ｃからの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２６０からの操作コマンドの入力等に応じて記憶装置２６０ｃからプロセスレシピを読み出すように構成されている。そして、ＣＰＵ２６０ａは、読み出されたプロセスレシピの内容に沿うように、ゲートバルブ１３３０，１３５０，１４９０（１４９０ａ，１４９０ｂ，１４９０ｃ，１４９０ｄ，１４９０ｅ，１４９０ｆ，１４９０ｇ，１４９０ｈ）の開閉動作、昇降機構２１８の昇降動作、ヒータ２１３への電力供給動作、圧力調整器２２７，２３８の圧力調整動作、真空ポンプ２２３のオンオフ制御、リモートプラズマユニット２４４ｅのガスの活性化動作、バルブ２３７のガスのオンオフ制御、整合器２５１の電力の整合動作、高周波電源２５２のオンオフ制御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、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良い。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などの光磁気ディスク、ＵＳＢメモリやメモリカード等の半導体メモリ）２６２を用意し、係る外部記憶装置２６２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、本実施形態に係るコントローラ２６０を構成することができる。なお、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２６２を介して供給する場合に限らない。例えば、ネットワーク２６３（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２６２を介さずにプログラムを供給するようにしても良い。なお、記憶装置２６０ｃや外部記憶装置２６２は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体として構成される。以下、これらを総称して、単に記録媒体ともいう。なお、本明細書において、記録媒体という言葉を用いた場合は、記憶装置２６０ｃ単体のみを含む場合、外部記憶装置２６２単体のみを含む場合、または、それらの両方を含む場合が有る。

（２）基板処理工程
次に、上述の基板処理装置の処理炉を用いて半導体装置（半導体デバイス）の製造工程の一工程として、基板上に絶縁膜であって、例えばシリコン含有膜としてのシリコン酸化（ＳｉＯ）膜を成膜するシーケンス例について図８，９を参照して説明する。なお、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２６０により制御される。

なお、本明細書において、「ウエハ」という言葉を用いた場合には、「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その積層体（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有る。また、本明細書において「ウエハ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最表面の上に所定の層（又は膜）を形成する」ことを意味する場合が有る。

なお、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。

以下に、基板処理工程について説明する。

（基板搬入工程Ｓ２０１）
基板処理工程に際しては、先ず、ウエハ２００を処理室２０１に搬入させる。具体的には、基板支持部２１０を昇降機構２１８によって下降させ、リフトピン２０７が貫通孔２１４から基板支持部２１０の上面側に突出させた状態にする。また、処理室２０１内を所定の圧力に調圧した後、ゲートバルブ１４９０を開放し、ゲートバルブ１４９０からリフトピン２０７上にウエハ２００を載置させる。ウエハ２００をリフトピン２０７上に載置させた後、昇降２１８によって基板支持部２１０を所定の位置まで上昇させることによって、ウエハ２００が、リフトピン２０７から基板支持部２１０へ載置されるようになる。

（減圧・昇温工程Ｓ２０２）
続いて、処理室２０１内が所定の圧力（真空度）となるように、処理室排気管２２４を介して処理室２０１内を排気する。この際、圧力センサが測定した圧力値に基づき、圧力調整器２２２としてのＡＰＣバルブの弁の開度をフィードバック制御する。また、温度センサ（不図示）が検出した温度値に基づき、処理室２０１内が所定の温度となるようにヒータ２１３への通電量をフィードバック制御する。具体的には、基板支持部２１０をヒータ２１３により予め加熱しておき、ウエハ２００又は基板支持部２１０の温度変化が無くなってから一定時間置く。この間、処理室２０１内に残留している水分あるいは部材からの脱ガス等が有る場合は、真空排気やＮ_２ガスの供給によるパージによって除去しても良い。これで成膜プロセス前の準備が完了することになる。なお、処理室２０１内を所定の圧力に排気する際に、一度、到達可能な真空度まで真空排気しても良い。

（成膜工程Ｓ３０１Ａ）
続いて、ウエハ２００にＳｉＯ膜を成膜する例について説明する。成膜工程Ｓ３０１Ａの詳細について、図８，９を用いて説明する。

ウエハ２００が基板支持部２１０に載置され、処理室２０１内の雰囲気が安定した後、図８に示す、Ｓ２０３〜Ｓ２０７のステップが行われる。

（第１ガス供給工程Ｓ２０３）
第１ガス供給工程Ｓ２０３では、第１ガス供給部から処理室２０１内に第１ガス（原料ガス）としてのシリコン含有ガスを供給する。シリコン含有ガスとしては、例えばジクロロシラン（ＤＣＳ）がある。具体的には、ガスバルブを開き、シリコン含有ガスをガス源からチャンバ１００に供給する。その際、処理室側バルブを開き、ＭＦＣで所定流量に調整する。流量調整されたシリコン含有ガスは、バッファ空間２３２を通り、シャワーヘッド２３４の分散孔２３４ａから、減圧状態の処理室２０１内に供給される。また、排気系による処理室２０１内の排気を継続し処理室２０１内の圧力を所定の圧力範囲（第１圧力）となるように制御する。このとき、ウエハ２００に対してシリコン含有ガスが供給されることとなるシリコン含有ガスは、所定の圧力（第１圧力：例えば１００Ｐａ以上２００００Ｐａ以下）で処理室２０１内に供給する。このようにして、ウエハ２００にシリコン含有ガスを供給する。シリコン含有ガスが供給されることにより、ウエハ２００上に、シリコン含有層が形成される。

（第１パージ工程Ｓ２０４）
ウエハ２００上にシリコン含有層が形成された後、シリコン含有ガスの供給を停止する。原料ガスを停止することで、処理室２０１中に存在する原料ガスや、バッファ空間２３２の中に存在する原料ガスを処理室排気管２２４から排気されることにより第１パージ工程Ｓ２０４が行われる。

また、パージ工程では、単にガスを排気（真空引き）してガスを排出すること以外に、不活性ガスを供給して、残留ガスを押し出すことによる排出処理を行うように構成しても良い。また、真空引きと不活性ガスの供給を組み合わせて行っても良い。また、真空引きと不活性ガスの供給を交互に行うように構成しても良い。

なお、このとき、シャワーヘッド排気管２３６の、バルブ２３７を開き、バッファ空間２３２内に存在するガスをシャワーヘッド排気管２３６から排気しても良い。なお、排気中に、圧力調整器２２７とバルブ２３７により、シャワーヘッド排気管２３６とバッファ空間２３２内の圧力（排気コンダクタンス）を制御する。排気コンダクタンスは、バッファ空間２３２におけるシャワーヘッド排気管２３６からの排気コンダクタンスが、処理室２０１を介した処理室排気管２２４への排気コンダクタンスよりも高くなるように圧力調整器２２７とバルブ２３７を制御しても良い。このように調整することで、バッファ空間２３２の端部であるガス導入口２４１からもう一方の端部であるシャワーヘッド排気口２４０に向けたガス流れが形成される。このようにすることで、バッファ空間２３２の壁に付着したガスや、バッファ空間２３２内に浮遊したガスが処理室２０１に進入することなくシャワーヘッド排気管２３６から排気できるようになる。なお、処理室２０１から、バッファ空間２３２内へのガスの逆流を抑制するようにバッファ空間２３２内の圧力と処理室２０１の圧力（排気コンダクタンス）を調整しても良い。

また、第１パージ工程では、真空ポンプ２２３の動作を継続し、処理室２０１内に存在するガスを真空ポンプ２２３から排気する。なお、処理室２０１から処理室排気管２２４への排気コンダクタンスが、バッファ空間２３２への排気コンダクタンスよりも高くなるように圧力調整器２２７とバルブ２３７を調整しても良い。このように調整することで、処理室２０１を経由した処理室排気管２２４に向けたガス流れが形成され、処理室２０１内に残留するガスを排気することができる。

所定の時間経過後、不活性ガスの供給を停止すると共に、バルブ２３７を閉じてバッファ空間２３２からシャワーヘッド排気管２３６への流路を遮断する。

より好ましくは、所定時間経過後、真空ポンプ２２３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を経由した処理室排気管２２４に向けた流れがシャワーヘッド排気管２３６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を更に向上させることができる。

なお、処理室から雰囲気をパージすることは、単に真空引きしてガスを排出すること以外に、不活性ガスの供給によるガスの押し出し動作も意味する。よって、第１パージ工程で、バッファ空間２３２内に、不活性ガスを供給して、残留ガスを押し出すことによる排出動作を行うように構成しても良い。また、真空引きと不活性ガスの供給を組み合わせて行っても良い。また、真空引きと不活性ガスの供給を交互に行うように構成しても良い。

また、このとき処理室２０１内に供給するＮ_２ガスの流量も大流量とする必要は無く、例えば、処理室２０１の容積と同程度の量を供給しても良い。この様にパージすることで、次の工程への影響を低減できる。また、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、製造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。

このときのヒータ２１３の温度は、ウエハ２００への原料ガス供給時と同様に２００〜７５０℃、好ましくは３００〜６００℃、より好ましくは３００〜５５０℃の範囲内の一定の温度となるように設定する。各不活性ガス供給系から供給するパージガスとしてのＮ_２ガスの供給流量は、それぞれ例えば１００〜２００００ｓｃｃｍの範囲内の流量とする。パージガスとしては、Ｎ_２ガスの他、Ａｒ，Ｈｅ，Ｎｅ，Ｘｅ等の希ガスを用いても良い。

（第２処理ガス供給工程Ｓ２０５）
第１ガスパージ工程の後、ガス導入口２４１、複数の分散孔２３４ａを介して、処理室２０１内に第２のガス（反応ガス）としての、窒素含有ガスを供給する。窒素含有ガスは例えば、アンモニアガス（ＮＨ_３）を用いる例を示す。分散孔２３４ａを介して処理室２０１に供給するので、基板上に均一にガスを供給することができる。そのため、膜厚を均一にすることができる。なお、第２のガスを供給する際に、活性化部（励起部）としてのリモートプラズマユニット（ＲＰＵ）を介して、活性化させた第２のガスを処理室２０１内に供給可能に構成しても良い。

このとき、ＮＨ_３ガスの流量が所定の流量となるようにマスフローコントローラを調整する。なお、ＮＨ_３ガスの供給流量は、例えば、１００ｓｃｃｍ以上１００００ｓｃｃｍ以下である。また、ＮＨ_３ガスがＲＰＵ内を流れているときは、ＲＰＵをＯＮ状態（電源が入った状態）とし、ＮＨ_３ガスを活性化（励起）させるように制御する。

ＮＨ_３ガスが、ウエハ２００上に形成されているシリコン含有層に供給されると、シリコン含有層が改質される。例えば、シリコン元素またはシリコン元素を含有する改質層が形成される。なお、ＲＰＵを設けて、活性化したＮＨ_３ガスをウエハ２００上に供給することによって、より多くの改質層を形成することができる。

改質層は、例えば、処理室２０１内の圧力、ＮＨ_３ガスの流量、ウエハ２００の温度、ＲＰＵの電力供給具合に応じて、所定の厚さ、所定の分布、シリコン含有層に対する所定の窒素成分等の侵入深さで形成される。

所定の時間経過後、ＮＨ_３ガスの供給を停止する。

（第２パージ工程Ｓ２０６）
ＮＨ_３ガスの供給を停止することで、処理室２０１中に存在するＮＨ_３ガスや、バッファ空間２３２の中に存在するＮＨ_３ガスを第１の排気部から排気されることにより第２パージ工程Ｓ２０６が行われる。第２パージ工程Ｓ２０６は上述の第１パージ工程Ｓ２０４と同様の工程が行われる。

第２パージ工程Ｓ２０６では、真空ポンプ２２３の動作を継続し、処理室２０１内に存在するガスを処理室排気管２２４から排気する。なお、処理室２０１から処理室排気管２２４への排気コンダクタンスが、バッファ空間２３２への排気コンダクタンスよりも高くなるように圧力調整器２２７とバルブ２３７を調整しても良い。このように調整することで、処理室２０１を経由した処理室排気管２２４に向けたガス流れが形成され、処理室２０１内に残留するガスを排気することができる。また、ここで、不活性ガスを供給することによって、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。

所定の時間経過後、不活性ガスの供給を停止すると共に、バルブを閉じてバッファ空間２３２とシャワーヘッド排気管２３６の間を遮断する。

より好ましくは、所定時間経過後、真空ポンプ２２３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。このように構成すると、処理室２０１を経由したシャワーヘッド排気管２３６に向けた流れが処理室排気管２２４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を更に向上させることができる。

なお、処理室から雰囲気をパージすることは、単に真空引きしてガスを排出すること以外に、不活性ガスの供給によるガスの押し出し動作も意味する。また、真空引きと不活性ガスの供給を組み合わせて行っても良い。また、真空引きと不活性ガスの供給を交互に行うように構成しても良い。

また、このとき処理室２０１内に供給するＮ_２ガスの流量も大流量とする必要は無く、例えば、処理室２０１の容積と同程度の量を供給しても良い。この様にパージすることで、次の工程への影響を低減できる。また、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、製造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。

このときのヒータ２１３の温度は、ウエハ２００への原料ガス供給時と同様に２００〜７５０℃、好ましくは３００〜６００℃、より好ましくは３００〜５５０℃の範囲内の一定の温度となるように設定する。各不活性ガス供給系から供給するパージガスとしてのＮ_２ガスの供給流量は、それぞれ例えば１００〜２００００ｓｃｃｍの範囲内の流量とする。パージガスとしては、Ｎ_２ガスの他、Ａｒ，Ｈｅ，Ｎｅ，Ｘｅ等の希ガスを用いても良い。

（判定工程Ｓ２０７）
第１パージ工程Ｓ２０６の終了後、コントローラ２６０は、上記の成膜工程Ｓ３０１Ａの内、Ｓ２０３〜Ｓ２０６が所定のサイクル数ｎが実行されたか否かを判定する（ｎは自然数）。即ち、ウエハ２００上に所望の厚さの膜が形成されたか否かを判定する。上述したステップＳ２０３〜Ｓ２０６を１サイクルとして、このサイクルを少なくとも１回以上行う（ステップＳ２０７）ことにより、ウエハ２００上に所定膜厚のシリコンおよび酸素を含む絶縁膜、すなわち、ＳｉＯ膜を成膜することができる。なお、上述のサイクルは、複数回繰返すことが好ましい。これにより、ウエハ２００上に所定膜厚のＳｉＯ膜が形成される。

所定回数実施されていないとき（Ｎｏ判定のとき）は、Ｓ２０３〜Ｓ２０６のサイクルを繰り返す。所定回数実施されたとき（Ｙ判定のとき）は、成膜工程Ｓ３０１を終了し、搬送圧力調整工程Ｓ２０８と基板搬出工程Ｓ２０９を実行する。

（搬送圧力調整工程Ｓ２０８）
搬送圧力調整工程Ｓ２０８では、処理室２０１内や搬送空間２０３が所定の圧力（真空度）となるように、処理室排気管２２４を介して処理室２０１内や搬送空間２０３内を排気する。この時の処理室２０１内や搬送空間２０３内の圧力は、真空搬送室１４００内の圧力以上に調整される。なお、この搬送圧力調整工程Ｓ２０８の間や前や後で、ウエハ２００の温度が所定の温度まで冷却するようにリフトピン２０７で保持するように構成しても良い。

（基板搬出工程Ｓ２０９）
搬送圧力調整工程Ｓ２０８で処理室２０１内が所定圧力になった後、ゲートバルブ１４９０を開き、搬送空間２０３から真空搬送室１４００にウエハ２００を搬出する。

この様な工程で、ウエハ２００の処理が行われる。

＜他の実施形態＞
図１０、１１に他の実施形態を示す。基板処理装置１００において、ウエハ２００に熱処理を行った際に、処理容器２０２内は、高熱に曝される。これにより、処理容器２０２（上部容器２０２ａ、下部容器２０２ｂ）は、図１０の矢印Ｘ，Ｙ方向、Ｚ方向に延びてしまう。これにより、様々な課題が生じることを、発明者等は見出した。なお、ここで、Ｘ方向，Ｙ方向は、ウエハ２００の面に対して平行な方向であり、図１に記した方向と同一である。Ｚ方向はウエハ２００の面に対して垂直な方向である。

例えば、下部容器２０２ｂは、Z方向の伸びてしまう。これにより、基板載置台２１２とシャワーヘッド２３４間の距離（バッファ空間２３２の高さ）が変化し、処理室２０１内のコンダクタンスが変化し、処理均一性が低下してしまう。更に、下部容器２０２ｂのZ方向の延びによって、基板載置台２１２と仕切板２０４との間（図１０の丸点線Ａ参照）に隙間５０が開いてしまう。これにより、処理室２０１に供給されるガスや、処理室２０１で生成される副生成物等が、搬送室２０３に進入することが有る。搬送室２０３にガスや副生成物等が進入することによって、搬送室２０３内の部材に膜やパーティクル等が付着する。ここで部材とは、例えば、搬送室２０３の内壁，基板載置台２１２の裏面，リフトピン２０７，シャフト２１７、ベローズ２１９、ゲートバルブ１４９０等である。この膜や、パーティクルは、基板搬入工程Ｓ２０１、第１パージ工程Ｓ２０４、第２パージ工程Ｓ２０６、基板搬出工程Ｓ２０９等で、搬送室２０３から処理室２０１に流れ込みウエハ２００への処理を妨害し、ウエハ２００に形成される膜の平坦性が悪化させることが有る。

また、例えば、下部容器２０２ｂがＸ方向とＹ方向のいずれかまたは両方の方向に伸びる。これにより、基板載置台２１２の中心とシャワーヘッド２３４の中心がずれ、ウエハ２００への処理均一性が低下することがある。また、上部容器２０２ａと下部容器２０２ｂのＸ，Ｙ方向のずれによって、上部容器２０２ａと下部容器２０２ｂの接続部分にストレスがかかり、上部容器２０２ａと下部容器２０２ｂのいずれかまたは両方を破損させる恐れがあることを見出した。

発明者等は、これらの課題を解決するために鋭意研究した結果、上部容器２０２ａと下部容器２０２ｂとの間にストレス緩和材を設けることによって、上部容器２０２ａのＺ方向の延びと、下側容器２０２ｂのＺ方向の延び量を吸収できることや、Ｘ方向とＹ方向のいずれかまたは両方の方向のズレを吸収することができることを見出した。

図１０には、第１断熱部１０の上側にストレス緩和材４０を設けた例を示している。図１１には、ストレス緩和材４０の例として、中空型、リブ型を示している。ストレス緩和材４０は、ヒータ２１３からの熱影響による処理容器２０２の膨張によって、基板載置台２１２とシャワーヘッド２３４の中心位置がずれるのを抑制する。第１断熱部材１０とストレス緩和材４０の位置は上下逆でも良い。ストレス緩和材４０の例として、図１１（ａ）に中空型のストレス緩和材４０の横断面図を示し、図１１（ｂ）にそれの斜視図を示す。中空型のストレス緩和材４０の内部に冷却材を流してもよい。図１１（ｃ）にリブ型のストレス緩和材４０の横断面図を示し、図１１（ｄ）にそれの斜視図を示す。リブ型（フィン形状）にすることによって、ストレス緩和材４０を冷却することが可能となる。ここでは、第１断熱部１０とストレス緩和材４０を別体として説明したが、第１断熱部１０とストレス緩和材４０を一体化したものでも良い。断熱部材をストレス緩和材４０の形状としても良い。

また、ストレス緩和材４０は、図１１（ａ）（ｂ）に示すように、中空型の構造、或いは、図１１（ｃ）（ｄ）に示すようにリブ型構造に構成することによって、第１断熱部１０の基板２００と平行方向断面積は、前記移載室２０３の壁の基板２００と平行方向の断面積よりも小さいように形成することができる。第1断熱部１０の断面積を移載室２０３の壁の断面積よりも小さくすることによって、処理室２０１から移載室２０３の壁に伝導する熱量を抑制することが可能となる。

また、上述では、第２断熱部材２０を、シャフト２１７の径と同じ長さで構成した例を記したが、これに限らず、図１１の様に、シャフト２１７の径よりも短く構成しても良い。このように、シャフト２１７の径よりも短く構成することによって、基板載置台２１２からシャフト２１７へ伝導する熱量を抑制させることができる。また、第２断熱部材２０の表面積を減らすことで、第２断熱部材２０から、搬送室２０３内の部材への熱放射を抑制させることができる。なお、第２断熱部材２０を、図１１に記載の様な中空構造としても良いし、リブ型構造に構成しても良い。これにより、基板載置台２１２からシャフト２１７へ伝導する熱量を抑制させることができる。

また、上述では、原料ガスと反応ガスを交互に供給して成膜する方法について記したが、原料ガスと反応ガスの気相反応量や副生成物の発生量が許容範囲内であれば、他の方法にも適用可能である。例えば、原料ガスと反応ガスの供給タイミングが重なる様な方法である。

また、上述では、成膜処理について記したが、他の処理にも適用可能である。例えば、拡散処理、酸化処理、窒化処理、酸窒化処理、還元処理、酸化還元処理、エッチング処理、加熱処理などが有る。例えば、反応ガスのみを用いて、基板表面や基板に形成された膜をプラズマ酸化処理や、プラズマ窒化処理する際にも本発明を適用することができる。また、反応ガスのみを用いたプラズマアニール処理にも適用することができる。

また、上述では、半導体装置の製造工程について記したが、実施形態に係る発明は、半導体装置の製造工程以外にも適用可能である。例えば、液晶デバイスの製造工程、太陽電池の製造工程、発光デバイスの製造工程、ガラス基板の処理工程、セラミック基板の処理工程、導電性基板の処理工程、などの基板処理が有る。

また、上述では、原料ガスとしてシリコン含有ガス、反応ガスとして窒素含有ガスを用いて、シリコン酸化膜を形成する例を示したが、他のガスを用いた成膜にも適用可能である。例えば、酸素含有膜、窒素含有膜、炭素含有膜、ホウ素含有膜、金属含有膜とこれらの元素が複数含有した膜等が有る。なお、これらの膜としては、例えば、ＳｉＮ膜、ＡｌＯ膜、ＺｒＯ膜、ＨｆＯ膜、ＨｆＡｌＯ膜、ＺｒＡｌＯ膜、ＳｉＣ膜、ＳｉＣＮ膜、ＳｉＢＮ膜、ＴｉＮ膜、ＴｉＣ膜、ＴｉＡｌＣ膜などが有る。これらの膜を成膜するために使われる原料ガスと反応ガスそれぞれのガス特性（吸着性、脱離性、蒸気圧など）を比較して、供給位置やシャワーヘッド２３４内の構造を適宜変更することにより、同様の効果を得ることができる。

また、プロセスモジュール内に、設けられるチャンバは、一つでも複数でも構わない。プロセスモジュール内に複数のチャンバが設けられた場合、プロセスモジュールの熱容量が大きくなるため、一つ以上のプロセスモジュールをメンテナンスする場合の影響が大きくなる。

また、上述では、一つの処理室で一枚の基板を処理する装置構成を示したが、これに限らず、複数枚の基板を水平方向又は垂直方向に並べた装置であっても良い。

＜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＞
一態様によれば、
基板を処理する処理室と、
前記処理室と隣接する移載室と、
前記移載室に設けられたシャフトと、
前記シャフトに接続され、加熱部を有する基板載置台と、
前記移載室の壁の前記処理室側に設けられた第１断熱部と、
前記シャフトの前記基板載置台側に設けられた第２断熱部と、
を有する基板処理装置、または、半導体装置の製造装置が提供される。

＜付記２＞
付記１に記載の装置であって、好ましくは、
前記第１断熱部は、前記第２断熱部よりも下側に設けられる。

＜付記７＞
付記１または付記２に記載の装置であって、好ましくは、
前記第１断熱部は前記移動室の壁に設けられたゲートバルブの高さよりも上側に設けられ、
前記第２断熱部は、処理時に前記ゲートバルブの高さよりも上側になる位置に設けられる。

＜付記４＞
付記１乃至付記３のいずれかに記載の装置であって、好ましくは、
前記第２断熱部と前記加熱部との間に反射部を有する。

＜付記５＞
付記１乃至付記４のいずれかに記載の装置であって、好ましくは、
前記第１断熱部の基板と平行方向断面積が、前記移動室の壁の基板と平行方向の断面積よりも小さいように形成されている。

＜付記６＞
付記１乃至付記５のいずれかに記載の装置であって、好ましくは、
前記第１断熱部は、中空構造又は前記移動室の外側であって前記基板の径方向に複数の凹部を有する請求項１乃至５のいずれか一項に記載の基板処理装置。

＜付記７＞
付記１乃至付記６のいずれかに記載の装置であって、好ましくは、
前記第２断熱部材の径は、前記シャフトの径よりも短く構成されている。

＜付記８＞
他の態様によれば、
処理室側に第１断熱部が設けられた壁を有する移載室に基板を搬送する工程と、
前記移載室内に設けられたシャフトの前記処理室側に第２断熱部を介して接続された基板載置台に前記基板を載置させる工程と、
前記基板が載置された前記基板載置台を前記移載室から前記処理室に移動させる工程と、
前記基板載置台に設けられた加熱部で前記基板を加熱する工程と、
前記基板に処理ガスを供給する工程と、
前記基板上の雰囲気を排気する工程と、
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９＞
付記８に記載の方法であって、好ましくは、
前記基板が載置された前記基板載置台を前記移載室から前記処理室に移動する工程では、
前記第１断熱部が、前記第２断熱部の高さよりも下側になるように前記基板載置台を移動させる。

＜付記１０＞
付記８または付記９に記載の方法であって、好ましくは、
前記基板を加熱する工程では、
前記基板載置台に設けられた加熱部と、当該加熱部と前記第２断熱部との間に設けられた反射部からの反射熱で加熱させる。

＜付記１１＞
更に他の態様によれば、
処理室側に第１断熱部が設けられた壁を有する移載室に基板を搬送させる手順と、
前記移載室内に設けられたシャフトの前記処理室側に第２断熱部を介して接続された基板載置台に前記基板を載置させる手順と、
前記基板が載置された前記基板載置台を前記移載室から前記処理室に移動させる手順と、
前記基板載置台に設けられた加熱部で前記基板を加熱させる手順と、
前記基板に処理ガスを供給させる手順と、
前記基板上の雰囲気を排気させる手順と、
をコンピュータに実行させるプログラム、または、該プログラムが記録された記録媒体が提供される。

１０ 第１断熱部
２０ 第２断熱部
３０ 反射部
１００ チャンバ
１１０ プロセスモジュール
２００ ウエハ（基板）
２０１ 処理室 （処理空間）
２０２ 処理容器
２１２ 基板載置台
２３２ バッファ空間
２３４ シャワーヘッド
１０００ 基板処理システム

Claims (12)

1. 基板を処理する処理室と、
   前記処理室と隣接する移載室と、
   前記移載室に設けられたシャフトと、
   前記シャフトに接続され、加熱部を有する基板載置台と、
   前記移載室の壁の前記処理室側に設けられた第１断熱部と、
   前記シャフトの前記基板載置台側に設けられた第２断熱部と、
   を有する基板処理装置。
2. 前記第１断熱部は、前記第２断熱部よりも下側に設けられる請求項１に記載の基板処理装置。
3. 前記第１断熱部は前記移載室の壁に設けられたゲートバルブの高さよりも上側に設けられ、
   前記第２断熱部は、処理時に前記ゲートバルブの高さよりも上側になる位置に設けられる請求項１又は２に記載の基板処理装置。
4. 前記第２断熱部と前記加熱部との間に反射部を有する請求項１乃至３のいずれか一項に記載の基板処理装置。
5. 前記第１断熱部の基板と平行方向断面積が、前記移載室の壁の基板と平行方向の断面積よりも小さいように形成されている請求項１乃至４のいずれか一項に記載の基板処理装置。
6. 前記第１断熱部は、中空構造又は前記移載室の外側であって前記基板載置台の周方向に複数の凹部を有する請求項１乃至５のいずれか一項に記載の基板処理装置。
7. 処理室側に第１断熱部が設けられた壁を有する移載室に基板を搬送する工程と、
   前記移載室内に設けられたシャフトの前記処理室側に第２断熱部を介して接続された基板載置台に前記基板を載置させる工程と、
   前記基板が載置された前記基板載置台を前記移載室から前記処理室に移動させる工程と、
   前記基板載置台に設けられた加熱部で前記基板を加熱する工程と、
   前記基板に処理ガスを供給する工程と、
   前記基板上の雰囲気を排気する工程と、
   を有する半導体装置の製造方法。
   
8. 前記基板が載置された前記基板載置台を前記移載室から前記処理室に移動する工程では、
   前記第１断熱部が、前記第２断熱部の高さよりも下側になるように前記基板載置台を移動させる請求項７に記載の半導体装置の製造方法。
9. 前記基板を加熱する工程では、
   前記基板載置台に設けられた加熱部と、当該加熱部と前記第２断熱部との間に設けられた反射部からの反射熱で加熱させる請求項７または請求項８に記載の半導体装置の製造方法。
10. 処理室側に第１断熱部が設けられた壁を有する移載室に基板を搬送させる手順と、
    前記移載室内に設けられたシャフトの前記処理室側に第２断熱部を介して接続された基板載置台に前記基板を載置させる手順と、
    前記基板が載置された前記基板載置台を前記移載室から前記処理室に移動させる手順と、
    前記基板載置台に設けられた加熱部で前記基板を加熱させる手順と、
    前記基板に処理ガスを供給させる手順と、
    前記基板上の雰囲気を排気させる手順と、
    をコンピュータに実行させるプログラム。
11. 前記基板が載置された前記基板載置台を前記移載室から前記処理室に移動させる手順では、
    前記第１断熱部が、前記第２断熱部の高さよりも下側になるように前記基板載置台を移動させる手順と、をコンピュータに実行させる請求項１０に記載のプログラム。
12. 前記基板を加熱させる手順では、
    前記基板載置台に設けられた加熱部と、当該加熱部と前記第２断熱部との間に設けられた反射部からの反射熱で加熱させる手順と、をコンピュータに実行させる請求項１０または請求項１１に記載のプログラム。