JP2012216696A - Substrate processing apparatus and semiconductor device manufacturing method - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve productivity by making a film thickness of a thin film formed on an inner wall of a processing chamber thin in precoat processing performed after cleaning to prolong a cleaning cycle.SOLUTION: A semiconductor device manufacturing method includes: deposition processing of forming a silicon nitride film on a substrate by supplying a silicon containing gas and a nitrogen containing gas separately in a processing chamber with heating the inside of the processing chamber to a predetermined deposition temperature; cleaning processing of removing a silicon nitride film accumulated on an inner wall of the processing chamber by supplying a cleaning gas in the processing chamber with heating the inside of the processing chamber to a predetermined cleaning temperature; and precoat processing of forming a silicon nitride film with a predetermined thickness on the inner wall of the processing chamber by supplying a silicon containing gas and a nitrogen containing gas separately into the processing chamber with heating the inside of the processing chamber by a heating part to a predetermined precoat temperature lower than the deposition temperature.

Description

本発明は、基板を処理する工程を有する基板処理装置及び半導体装置の製造方法に関する。   The present invention relates to a substrate processing apparatus having a step of processing a substrate and a method for manufacturing a semiconductor device.

半導体装置の製造工程の一工程として、基板上に窒化シリコン膜（ＳｉＮ膜）等の薄膜を形成する成膜工程が行われることがある。係る成膜工程は、基板を搬入した処理室内に例えばシリコン含有ガスや窒素含有ガス等の成膜ガスを供給することにより行われる。成膜工程の目的は基板上への薄膜形成であるが、実際には、基板以外、例えば処理室内壁等に対しても薄膜が形成されてしまう場合がある。薄膜が厚く堆積すると加わる応力が増大して割れが生じ、処理室内に異物（パーティクル）を発生させることがある。異物が基板上に載った場合、半導体装置の製造歩留りの悪化を招いてしまう。   As one process of manufacturing a semiconductor device, a film forming process for forming a thin film such as a silicon nitride film (SiN film) on a substrate may be performed. Such a film forming process is performed by supplying a film forming gas such as a silicon-containing gas or a nitrogen-containing gas into the processing chamber into which the substrate is carried. The purpose of the film forming process is to form a thin film on the substrate, but in reality, a thin film may be formed not only on the substrate but also on, for example, a processing chamber wall. When a thin film is deposited thickly, the applied stress increases and cracks occur, and foreign matter (particles) may be generated in the processing chamber. When the foreign matter is placed on the substrate, the manufacturing yield of the semiconductor device is deteriorated.

そこで、薄膜の厚さが一定の厚さに到達する毎に、堆積した薄膜を除去する必要がある。近年、クリーニングガスと呼ばれるガスを処理室内に流すことで薄膜を除去するドライクリーニング法が好んで用いられるようになってきた。係る方法によれば、処理室を解体する必要がなく、クリーニング工数や部品破損の危険性を低減でき、また、成膜工程の再開までの時間を短縮でき、成膜工程を実施する基板処理装置の稼働率を向上させることができる。   Therefore, every time the thickness of the thin film reaches a certain thickness, it is necessary to remove the deposited thin film. In recent years, a dry cleaning method that removes a thin film by flowing a gas called a cleaning gas into a processing chamber has been favorably used. According to such a method, it is not necessary to dismantle the processing chamber, the number of cleaning steps and the risk of component damage can be reduced, and the time until restart of the film forming process can be shortened. The operating rate can be improved.

但し、上述のクリーニングを実施すると、その直後に実施する成膜工程において成膜速度が低下してしまうことがあった。これは、処理室内壁の状態がクリーニングの前後で異なるためと推定される。すなわち、クリーニングを行うことで処理室内壁がエッチングされて微小な石英粉が発生したり、処理室内壁にクラックが発生したりすることにより、処理室内壁の実効的な表面積が増大し、これにより処理室内壁での成膜ガスの消費量が増大して、基板への供給量が減少するためと推定される。   However, when the above-described cleaning is performed, the film forming speed may be reduced in the film forming process performed immediately thereafter. This is presumed to be because the state of the processing chamber wall differs before and after cleaning. That is, by cleaning, the processing chamber wall is etched and fine quartz powder is generated, or cracks are generated in the processing chamber wall, thereby increasing the effective surface area of the processing chamber wall. It is estimated that the amount of film forming gas consumed on the inner wall of the processing chamber increases and the amount supplied to the substrate decreases.

成膜速度の低下を防ぐ方法として、例えばクリーニング直後に、基板への成膜条件と同じ処理条件により処理室内壁に窒化シリコン膜等を予め形成するプリコート処理により、処理室内壁の状態をクリーニング前の状態に近づける技術が知られている（例えば特許文献１参照）。   As a method for preventing the film formation rate from decreasing, for example, immediately after cleaning, the state of the processing chamber inner wall is cleaned by a pre-coating process in which a silicon nitride film or the like is formed in advance on the processing chamber wall under the same processing conditions as the film forming conditions on the substrate. There is known a technique for bringing the state closer to the above state (see, for example, Patent Document 1).

特開２００３−１００７４３号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2003-1000074

しかしながら、上述のプリコートを実施すると、処理室内壁に形成される窒化シリコン膜が厚くなりすぎてしまい、クリーニング周期（メンテナンス周期）が短くなり、基板処理の生産性（装置の稼働率）が低下してしまう場合があった。すなわち、プリコート処理による成膜量もクリーニング周期の目安となる処理室内壁の堆積膜厚に加算されるため、プリコート処理によって処理室内壁に厚く成膜がなされると、クリーニング周期が短くなってしまう場合があった。   However, if the above pre-coating is performed, the silicon nitride film formed on the inner wall of the processing chamber becomes too thick, the cleaning cycle (maintenance cycle) is shortened, and the substrate processing productivity (apparatus operating rate) is reduced. There was a case. That is, the amount of film formed by the pre-coating process is also added to the deposited film thickness on the inner wall of the processing chamber, which is a guide for the cleaning cycle. Therefore, if a thick film is formed on the inner wall of the processing chamber by the pre-coating process, the cleaning cycle is shortened. There was a case.

本発明は、クリーニング後に実施するプリコートにおいて、処理室内壁に形成される薄膜の膜厚を薄くさせ、これによりクリーニング周期を長くさせ、生産性を向上させること
が可能な基板処理装置及び半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention relates to a substrate processing apparatus and a semiconductor device capable of reducing the thickness of a thin film formed on a processing chamber wall in a pre-coating performed after cleaning, thereby extending a cleaning cycle and improving productivity. An object is to provide a manufacturing method.

本発明の一態様によれば、
基板を処理する処理室と、
前記処理室内を加熱する加熱部と、
前記処理室内にシリコン含有ガスを供給するシリコン含有ガス供給系と、
前記処理室内に窒素含有ガスを供給する窒素含有ガス供給系と、
前記処理室内にクリーニングガスを供給するクリーニングガス供給系と、
少なくとも前記加熱部、前記シリコン含有ガス供給系、前記窒素含有ガス供給系、前記クリーニングガス供給系をそれぞれ制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記加熱部により前記処理室内を所定の成膜温度に加熱させつつ、前記シリコン含有ガス供給系及び前記窒素含有ガス供給系から前記処理室内にシリコン含有ガス及び窒素含有ガスをそれぞれ供給させて前記基板上に窒化シリコン膜を形成する成膜処理と、
前記加熱部により前記処理室内を所定のクリーニング温度に加熱させつつ、前記クリーニングガス供給系から前記処理室内にクリーニングガスを供給させて前記処理室内壁に堆積した窒化シリコン膜を除去するクリーニング処理と、
前記加熱部により前記処理室内を前記成膜温度よりも低い所定のプリコート温度に加熱させつつ、前記シリコン含有ガス供給系及び前記窒素含有ガス供給系から前記処理室内にシリコン含有ガス及び窒素含有ガスをそれぞれ供給させて前記処理室内壁に所定の厚さの窒化シリコン膜を形成するプリコート処理と、を実施する基板処理装置が提供される。 According to one aspect of the invention,
A processing chamber for processing the substrate;
A heating unit for heating the processing chamber;
A silicon-containing gas supply system for supplying a silicon-containing gas into the processing chamber;
A nitrogen-containing gas supply system for supplying a nitrogen-containing gas into the processing chamber;
A cleaning gas supply system for supplying a cleaning gas into the processing chamber;
A control unit that controls at least the heating unit, the silicon-containing gas supply system, the nitrogen-containing gas supply system, and the cleaning gas supply system, respectively.
The controller is
The substrate is heated by supplying the silicon-containing gas and the nitrogen-containing gas to the processing chamber from the silicon-containing gas supply system and the nitrogen-containing gas supply system, respectively, while heating the processing chamber to a predetermined film formation temperature by the heating unit. A film forming process for forming a silicon nitride film thereon;
A cleaning process for removing the silicon nitride film deposited on the processing chamber wall by supplying a cleaning gas from the cleaning gas supply system to the processing chamber while heating the processing chamber to a predetermined cleaning temperature by the heating unit;
While the processing chamber is heated to a predetermined precoat temperature lower than the film formation temperature by the heating unit, the silicon-containing gas and the nitrogen-containing gas are introduced into the processing chamber from the silicon-containing gas supply system and the nitrogen-containing gas supply system. There is provided a substrate processing apparatus for performing a pre-coating process in which a silicon nitride film having a predetermined thickness is formed on the inner wall of the processing chamber.

本発明の他の態様によれば、
処理室内に基板を搬入する工程と、
加熱部により前記処理室内を所定の成膜温度に加熱しつつ、シリコン含有ガス供給系及び窒素含有ガス供給系から前記処理室内にシリコン含有ガス及び窒素含有ガスをそれぞれ供給して前記基板上に窒化シリコン膜を形成する成膜工程と、
前記処理室内から処理後の前記基板を搬出する工程と、
前記加熱部により前記処理室内を所定のクリーニング温度に加熱しつつ、クリーニングガス供給系から前記処理室内にクリーニングガスを供給して前記処理室内壁に堆積した窒化シリコン膜を除去するクリーニング工程と、
前記加熱部により前記処理室内を前記成膜温度よりも低い所定のプリコート温度に加熱しつつ、前記シリコン含有ガス供給系及び前記窒素含有ガス供給系から前記処理室内にシリコン含有ガス及び窒素含有ガスをそれぞれ供給して前記処理室内壁に所定の厚さの窒化シリコン膜を形成するプリコート処理と、を有する半導体装置の製造方法が提供される。 According to another aspect of the invention,
A step of carrying the substrate into the processing chamber;
A silicon-containing gas and a nitrogen-containing gas are respectively supplied from the silicon-containing gas supply system and the nitrogen-containing gas supply system into the processing chamber while the processing chamber is heated to a predetermined film formation temperature by a heating unit, and nitriding is performed on the substrate. A film forming step of forming a silicon film;
Unloading the processed substrate from the processing chamber;
A cleaning step of removing a silicon nitride film deposited on the processing chamber wall by supplying a cleaning gas from a cleaning gas supply system to the processing chamber while heating the processing chamber to a predetermined cleaning temperature by the heating unit;
While the processing chamber is heated to a predetermined precoat temperature lower than the film formation temperature by the heating unit, the silicon-containing gas and the nitrogen-containing gas are introduced into the processing chamber from the silicon-containing gas supply system and the nitrogen-containing gas supply system. There is provided a method of manufacturing a semiconductor device having a pre-coating process in which a silicon nitride film having a predetermined thickness is formed on each processing chamber wall.

本発明に係る基板処理装置及び半導体装置の製造方法によれば、クリーニング後に実施するプリコートにおいて、処理室内壁に形成される薄膜の膜厚を薄くさせ、これによりクリーニング周期を長くさせ、生産性を向上させることが可能となる。   According to the substrate processing apparatus and the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, in the pre-coating performed after cleaning, the film thickness of the thin film formed on the processing chamber wall is reduced, thereby increasing the cleaning cycle and improving the productivity. It becomes possible to improve.

本発明の第１の実施形態に係る基板処理装置の斜透視図である。1 is a perspective view of a substrate processing apparatus according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第１の実施形態に係る基板処理装置の側面透視図である。1 is a side perspective view of a substrate processing apparatus according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第１の実施形態に係る基板処理装置の処理炉の縦断面図である。1 is a longitudinal sectional view of a processing furnace of a substrate processing apparatus according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第１の実施形態に係る基板処理工程のフロー図である。It is a flowchart of the substrate processing process which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１の実施形態に係る基板処理工程における温度、圧力、処理ガス供給のタイミング図である。It is a timing diagram of temperature, pressure, and process gas supply in the substrate processing process concerning the 1st embodiment of the present invention. 処理室内壁に堆積した窒化シリコン膜の膜厚を示すグラフ図であり、実線が本発明の実施例を、破線が比較例をそれぞれ示している。It is a graph which shows the film thickness of the silicon nitride film deposited on the processing chamber inner wall, the solid line shows the Example of this invention, and the broken line shows the comparative example, respectively. 従来の基板処理工程における温度、圧力、処理ガス供給のタイミング図である。It is a timing diagram of temperature, pressure, and process gas supply in the conventional substrate processing process.

＜本発明の第１の実施形態＞
以下に、本発明の第１の実施形態について説明する。 <First Embodiment of the Present Invention>
The first embodiment of the present invention will be described below.

（１）基板処理装置の構成
本実施形態に係る基板処理装置１０１の構成について、図１、図２を参照しながら説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る基板処理装置１０１の斜透視図である。図２は、本発明の第１の実施形態に係る基板処理装置１０１の側面透視図である。なお、本実施形態にかかる基板処理装置１０１は、例えばウエハ等の基板に酸化、拡散処理、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｏｎ）処理などを行う縦型の装置として構成されている。 (1) Configuration of Substrate Processing Apparatus The configuration of the substrate processing apparatus 101 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a perspective view of a substrate processing apparatus 101 according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a side perspective view of the substrate processing apparatus 101 according to the first embodiment of the present invention. The substrate processing apparatus 101 according to the present embodiment is configured as a vertical apparatus that performs oxidation, diffusion processing, CVD (Chemical Vapor Deposition) processing, etc. on a substrate such as a wafer.

図１及び図２に示すように、基板処理装置１０１は、バッチ式縦型熱処理装置として構成されている。基板処理装置１０１は、内部に処理炉２０２などの主要部が設けられる筐体１１１を備えている。筐体１１１の正面壁１１１ａの下方には、筐体１１１内をメンテナンス可能なように設けられた開口部としての正面メンテナンス口１０３が設けられている。正面メンテナンス口１０３には、正面メンテナンス口１０３を開閉する正面メンテナンス扉１０４が設けられている。筐体１１１内への基板搬送容器（ウエハキャリア）としては、カセット１１０が用いられる。カセット１１０内には、Ｓｉ又はＳｉＣ等により構成された基板としてのウエハ２００が、例えば２５枚収納されるように構成されている。正面メンテナンス扉１０４には、カセット１１０を筐体１１１内外へ搬送する開口であるカセット搬入搬出口（基板収納容器搬入搬出口）１１２が、筐体１１１内外を連通するように設けられている。カセット搬入搬出口１１２は、フロントシャッタ（基板収納容器搬入搬出口開閉機構）１１３によって開閉されるように構成されている。カセット搬入搬出口１１２の筐体１１１内側には、カセットステージ（基板収納容器受渡し台）１１４が設けられている。カセット１１０は、図示しない工程内搬送装置によってカセットステージ１１４上に載置され、また、カセットステージ１１４上から筐体１１１外へ搬出されるように構成されている。   As shown in FIGS. 1 and 2, the substrate processing apparatus 101 is configured as a batch type vertical heat treatment apparatus. The substrate processing apparatus 101 includes a housing 111 in which main parts such as a processing furnace 202 are provided. Below the front wall 111a of the housing 111, a front maintenance port 103 is provided as an opening provided so that the inside of the housing 111 can be maintained. The front maintenance port 103 is provided with a front maintenance door 104 that opens and closes the front maintenance port 103. A cassette 110 is used as a substrate transfer container (wafer carrier) into the housing 111. The cassette 110 is configured to store, for example, 25 wafers 200 as substrates made of Si or SiC. The front maintenance door 104 is provided with a cassette loading / unloading port (substrate storage container loading / unloading port) 112 that is an opening for transporting the cassette 110 into and out of the casing 111 so as to communicate with the inside and outside of the casing 111. The cassette loading / unloading port 112 is configured to be opened and closed by a front shutter (substrate storage container loading / unloading opening / closing mechanism) 113. A cassette stage (substrate storage container delivery table) 114 is provided inside the casing 111 of the cassette loading / unloading port 112. The cassette 110 is placed on the cassette stage 114 by an in-process transfer device (not shown), and is carried out of the casing 111 from the cassette stage 114.

カセット１１０は、工程内搬送装置によって、カセット１１０内のウエハ２００が垂直姿勢となり、カセット１１０のウエハ出し入れ口が上方向を向くように、カセットステージ１１４上に載置される。カセットステージ１１４は、カセット１１０を筐体１１１の後方に向けて縦方向に９０°回転させ、カセット１１０内のウエハ２００を水平姿勢とさせ、カセット１１０のウエハ出し入れ口を筐体１１１内の後方を向かせることが可能なように構成されている。   The cassette 110 is placed on the cassette stage 114 so that the wafer 200 in the cassette 110 is in a vertical posture and the wafer loading / unloading port of the cassette 110 faces upward by the in-process transfer device. The cassette stage 114 rotates the cassette 110 90 degrees in the vertical direction toward the rear of the casing 111 to bring the wafer 200 in the cassette 110 into a horizontal posture, and the wafer loading / unloading port of the cassette 110 is placed behind the casing 111. It is configured to be able to face.

筐体１１１内の前後方向の略中央部には、カセット棚（基板収納容器載置棚）１０５が設置されている。カセット棚１０５は、複数段、複数列にて複数個のカセット１１０を保管するように構成されている。カセット棚１０５には、ウエハ移載機構１２５の搬送対象となるカセット１１０が収納される移載棚１２３が設けられている。また、カセットステージ１１４の上方には、予備カセット棚１０７が設けられ、予備的にカセット１１０を保管するように構成されている。   A cassette shelf (substrate storage container mounting shelf) 105 is installed at a substantially central portion in the front-rear direction in the housing 111. The cassette shelf 105 is configured to store a plurality of cassettes 110 in a plurality of rows and a plurality of rows. The cassette shelf 105 is provided with a transfer shelf 123 in which the cassette 110 to be transferred by the wafer transfer mechanism 125 is stored. Further, a preliminary cassette shelf 107 is provided above the cassette stage 114, and is configured to store the cassette 110 in a preliminary manner.

カセットステージ１１４とカセット棚１０５との間には、カセット搬送装置（基板収納容器搬送装置）１１８が設けられている。カセット搬送装置１１８は、カセット１１０を保持したまま昇降可能なカセットエレベータ（基板収納容器昇降機構）１１８ａと、カセ
ット１１０を保持したまま水平移動可能な搬送機構としてのカセット搬送機構（基板収納容器搬送機構）１１８ｂと、を備えている。これらカセットエレベータ１１８ａとカセット搬送機構１１８ｂとの連続動作により、カセットステージ１１４、カセット棚１０５、予備カセット棚１０７、移載棚１２３の間で、カセット１１０を搬送するように構成されている。 A cassette transfer device (substrate container transfer device) 118 is provided between the cassette stage 114 and the cassette shelf 105. The cassette transport device 118 includes a cassette elevator (substrate storage container lifting mechanism) 118a that can be moved up and down while holding the cassette 110, and a cassette transport mechanism (substrate storage container transport mechanism) as a transport mechanism that can move horizontally while holding the cassette 110. 118b. The cassette 110 is transported between the cassette stage 114, the cassette shelf 105, the spare cassette shelf 107, and the transfer shelf 123 by the continuous operation of the cassette elevator 118a and the cassette transport mechanism 118b.

カセット棚１０５の後方には、ウエハ移載機構（基板移載機構）１２５が設けられている。ウエハ移載機構１２５は、ウエハ２００を水平方向に回転ないし直動可能なウエハ移載装置（基板移載装置）１２５ａと、ウエハ移載装置１２５ａを昇降させるウエハ移載装置エレベータ（基板移載装置昇降機構）１２５ｂと、を備えている。なお、ウエハ移載装置１２５ａは、ウエハ２００を水平姿勢で保持するツイーザ（基板保持体）１２５ｃを備えている。これらウエハ移載装置１２５ａとウエハ移載装置エレベータ１２５ｂとの連続動作により、ウエハ２００を装填（ウエハチャージ）及び脱装（ウエハディスチャージ）することが可能に構成されている。   A wafer transfer mechanism (substrate transfer mechanism) 125 is provided behind the cassette shelf 105. The wafer transfer mechanism 125 includes a wafer transfer device (substrate transfer device) 125a that can rotate or linearly move the wafer 200 in the horizontal direction, and a wafer transfer device elevator (substrate transfer device) that moves the wafer transfer device 125a up and down. Elevating mechanism) 125b. The wafer transfer device 125a includes a tweezer (substrate holder) 125c that holds the wafer 200 in a horizontal posture. The wafer 200 can be loaded (wafer charge) and unloaded (wafer discharge) by continuous operation of the wafer transfer device 125a and the wafer transfer device elevator 125b.

筐体１１１の後部上方には、処理炉２０２が設けられている。処理炉２０２の下端部には開口が設けられている。かかる開口は炉口シャッタ（炉口開閉機構）１４７により開閉されるように構成されている。なお、処理炉２０２の構成については後述する。   A processing furnace 202 is provided above the rear portion of the casing 111. An opening is provided at the lower end of the processing furnace 202. The opening is configured to be opened and closed by a furnace port shutter (furnace port opening / closing mechanism) 147. The configuration of the processing furnace 202 will be described later.

処理炉２０２の下方には、ボート２１７を昇降させて処理炉２０２内外へ搬入搬出させる昇降機構としてのボートエレベータ（基板保持具昇降機構）１１５が設けられている。ボートエレベータ１１５の昇降台には、連結具としてのアーム１２８が設けられている。アーム１２８上には、ボート２１７を垂直に支持するとともに、ボートエレベータ１１５によりボート２１７が上昇したときに処理炉２０２の下端部を気密に閉塞する蓋体としてのシールキャップ２１９が水平姿勢で設けられている。   Below the processing furnace 202, a boat elevator (substrate holder lifting mechanism) 115 is provided as a lifting mechanism that lifts and lowers the boat 217 into and out of the processing furnace 202. The elevator 128 of the boat elevator 115 is provided with an arm 128 as a connecting tool. On the arm 128, a seal cap 219 is provided in a horizontal posture as a lid that supports the boat 217 vertically and that hermetically closes the lower end of the processing furnace 202 when the boat 217 is raised by the boat elevator 115. ing.

ボート２１７は複数本の保持部材を備えており、複数枚（例えば、５０枚〜１５０枚程度）のウエハ２００を、水平姿勢で、かつその中心を揃えた状態で垂直方向に整列させて多段に保持するように構成されている。   The boat 217 includes a plurality of holding members, and a plurality of (for example, about 50 to 150) wafers 200 are aligned in the vertical direction in a horizontal posture and in a state where the centers thereof are aligned in multiple stages. Configured to hold.

カセット棚１０５の上方には、供給ファンと防塵フィルタとを備えたクリーンユニット１３４ａが設けられている。クリーンユニット１３４ａは、清浄化した雰囲気であるクリーンエアを筐体１１１の内部に流通させるように構成されている。   Above the cassette shelf 105, a clean unit 134a having a supply fan and a dustproof filter is provided. The clean unit 134a is configured to circulate clean air, which is a cleaned atmosphere, inside the casing 111.

また、ウエハ移載装置エレベータ１２５ｂ及びボートエレベータ１１５側と反対側である筐体１１１の左側端部には、クリーンエアを供給するよう供給フアンと防塵フィルタとを備えたクリーンユニット１３４ｂが設置されている。クリーンユニット１３４ｂから吹き出されたクリーンエアは、ウエハ移載装置１２５ａ、ボート２１７を流通した後に、図示しない排気装置に吸い込まれて、筐体１１１の外部に排気されるように構成されている。   In addition, a clean unit 134b having a supply fan and a dustproof filter for supplying clean air is installed at the left end portion of the casing 111 opposite to the wafer transfer device elevator 125b and the boat elevator 115 side. Yes. The clean air blown out from the clean unit 134 b is configured to be sucked into an exhaust device (not shown) and exhausted outside the casing 111 after flowing through the wafer transfer device 125 a and the boat 217.

（２）基板処理装置の動作
次に、本発明の実施例にかかる基板処理装置１０１の動作について説明する。 (2) Operation of Substrate Processing Apparatus Next, the operation of the substrate processing apparatus 101 according to the embodiment of the present invention will be described.

まず、カセット１１０がカセットステージ１１４上に載置されるに先立って、カセット搬入搬出口１１２がフロントシャッタ１１３によって開放される。その後、カセット１１０が、図示しない工程内搬送装置によってカセット搬入搬出口１１２から搬入され、ウエハ２００が垂直姿勢となり、カセット１１０のウエハ出し入れ口が上方向を向くように、カセットステージ１１４上に載置される。その後、カセット１１０は、カセットステージ１１４によって、筐体１１１の後方に向けて縦方向に９０°回転させられる。その結果、
カセット１１０内のウエハ２００は水平姿勢となり、カセット１１０のウエハ出し入れ口は筐体１１１内の後方を向く。 First, before the cassette 110 is placed on the cassette stage 114, the cassette loading / unloading port 112 is opened by the front shutter 113. Thereafter, the cassette 110 is loaded from the cassette loading / unloading port 112 by an in-process conveyance device (not shown), and placed on the cassette stage 114 so that the wafer 200 is in a vertical posture and the wafer loading / unloading port of the cassette 110 faces upward. Is done. Thereafter, the cassette 110 is rotated 90 ° in the vertical direction toward the rear of the casing 111 by the cassette stage 114. as a result,
The wafer 200 in the cassette 110 is in a horizontal posture, and the wafer loading / unloading port of the cassette 110 faces the rear in the housing 111.

次に、カセット１１０は、カセット搬送装置１１８によって、カセット棚１０５ないし予備カセット棚１０７の指定された棚位置へ自動的に搬送されて受け渡され、一時的に保管された後、カセット棚１０５ないし予備カセット棚１０７から移載棚１２３に移載されるか、もしくは直接移載棚１２３に搬送される。   Next, the cassette 110 is automatically transported to the designated shelf position of the cassette shelf 105 or the spare cassette shelf 107 by the cassette transport device 118, delivered, temporarily stored, and then stored in the cassette shelf 105 to It is transferred from the spare cassette shelf 107 to the transfer shelf 123 or directly transferred to the transfer shelf 123.

カセット１１０が移載棚１２３に移載されると、ウエハ２００は、ウエハ移載装置１２５ａのツイーザ１２５ｃによって、ウエハ出し入れ口を通じてカセット１１０からピックアップされ、ウエハ移載装置１２５ａとウエハ移載装置エレベータ１２５ｂとの連続動作によって移載室１２４の後方にあるボート２１７に装填（ウエハチャージ）される。ボート２１７にウエハ２００を受け渡したウエハ移載機構１２５は、カセット１１０に戻り、次のウエハ２００をボート２１７に装填する。   When the cassette 110 is transferred to the transfer shelf 123, the wafer 200 is picked up from the cassette 110 through the wafer loading / unloading port by the tweezer 125c of the wafer transfer device 125a, and the wafer transfer device 125a and the wafer transfer device elevator 125b are picked up. Are loaded (wafer charged) into the boat 217 behind the transfer chamber 124. The wafer transfer mechanism 125 that has transferred the wafer 200 to the boat 217 returns to the cassette 110 and loads the next wafer 200 into the boat 217.

予め指定された枚数のウエハ２００がボート２１７に装填されると、炉口シャッタ１４７によって閉じられていた処理炉２０２の下端部が、炉口シャッタ１４７によって開放される。続いて、シールキャップ２１９がボートエレベータ１１５によって上昇されることにより、ウエハ２００群を保持したボート２１７が処理炉２０２内へ搬入（ボートロード）される。ボートロード後は、処理炉２０２にてウエハ２００に任意の処理が実施される。かかる処理については後述する。処理後、ウエハ２００及びカセット１１０は、上述の手順とは逆の手順で筐体１１１の外部へ払出され、他の基板処理工程を実施する基板処理装置へと搬送される。   When a predetermined number of wafers 200 are loaded into the boat 217, the lower end of the processing furnace 202 closed by the furnace port shutter 147 is opened by the furnace port shutter 147. Subsequently, as the seal cap 219 is raised by the boat elevator 115, the boat 217 holding the wafers 200 is loaded into the processing furnace 202 (boat loading). After boat loading, arbitrary processing is performed on the wafer 200 in the processing furnace 202. Such processing will be described later. After the processing, the wafer 200 and the cassette 110 are discharged to the outside of the casing 111 by a procedure reverse to the above-described procedure, and are transferred to a substrate processing apparatus that performs another substrate processing process.

（３）処理炉の構成
次に、本実施形態にかかる処理炉２０２の構成を図面に基づいて説明する。図３は本発明の第１の実施形態に係る基板処理装置１０１の処理炉２０２の縦断面図である。 (3) Configuration of Processing Furnace Next, the configuration of the processing furnace 202 according to the present embodiment will be described based on the drawings. FIG. 3 is a longitudinal sectional view of the processing furnace 202 of the substrate processing apparatus 101 according to the first embodiment of the present invention.

（処理室）
図３に示されているように、処理炉２０２は反応管としてのプロセスチューブ２０３を備えている。プロセスチューブ２０３は内部反応管としてのインナーチューブ２０４と、その外側に設けられた外部反応管としてのアウターチューブ２０５とから構成されている。インナーチューブ２０４は、例えば石英（ＳｉＯ２）または炭化シリコン（ＳｉＣ）等の耐熱性材料から構成され、上端及び下端が開口した円筒形状に形成されている。インナーチューブ２０４の筒中空部には、基板としてのウエハ２００上に薄膜を形成する処理を行う処理室２０１が形成されている。処理室２０１は、ウエハ２００をボート２１７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。アウターチューブ２０５は、例えば石英または炭化シリコン等の耐熱性材料から構成されている。アウターチューブ２０５は、内径がインナーチューブ２０４の外径よりも大きく、上端が閉塞し下端が開口した円筒形状に形成されており、インナーチューブ２０４と同心円状に設けられている。 (Processing room)
As shown in FIG. 3, the processing furnace 202 includes a process tube 203 as a reaction tube. The process tube 203 includes an inner tube 204 as an internal reaction tube and an outer tube 205 as an external reaction tube provided on the outer side thereof. The inner tube 204 is made of a heat-resistant material such as quartz (SiO 2 ) or silicon carbide (SiC), and is formed in a cylindrical shape with an upper end and a lower end opened. A processing chamber 201 for performing a process of forming a thin film on a wafer 200 as a substrate is formed in the hollow cylindrical portion of the inner tube 204. The processing chamber 201 is configured so that the wafers 200 can be accommodated in a state in which the wafers 200 are arranged in a plurality of stages in the vertical direction in a horizontal posture. The outer tube 205 is made of a heat resistant material such as quartz or silicon carbide. The outer tube 205 has an inner diameter larger than the outer diameter of the inner tube 204, is formed in a cylindrical shape with the upper end closed and the lower end opened, and is provided concentrically with the inner tube 204.

（ヒータ）
プロセスチューブ２０３の外側には、プロセスチューブ２０３の側壁面を囲う同心円状ように、加熱部としてのヒータ２０６が設けられている。ヒータ２０６は円筒形状に形成されている。ヒータ２０６は、保持板としてのヒータベース２５１に支持されることにより垂直に据え付けられている。インナーチューブ２０４とアウターチューブ２０５との間には、温度検出器としての温度センサ２６３が設置されている。ヒータ２０６及び温度センサ２６３には、温度制御部２３８が電気的に接続されている。温度制御部２３８は、処理室２０１内の温度が所望の温度分布となるように、温度センサ２６３により検出された
温度情報に基づいてヒータ２０６への通電具合を所望のタイミングにて制御するように構成されている。 (heater)
A heater 206 as a heating unit is provided outside the process tube 203 so as to be concentric around the side wall surface of the process tube 203. The heater 206 is formed in a cylindrical shape. The heater 206 is vertically installed by being supported by a heater base 251 as a holding plate. A temperature sensor 263 as a temperature detector is installed between the inner tube 204 and the outer tube 205. A temperature controller 238 is electrically connected to the heater 206 and the temperature sensor 263. The temperature control unit 238 controls the power supply to the heater 206 at a desired timing based on the temperature information detected by the temperature sensor 263 so that the temperature in the processing chamber 201 has a desired temperature distribution. It is configured.

（マニホールド）
アウターチューブ２０５の下方には、アウターチューブ２０５と同心円状にマニホールド２０９が配設されている。マニホールド２０９は、例えばステンレス等から構成され、上端及び下端が開口した円筒形状に形成されている。マニホールド２０９は、インナーチューブ２０４とアウターチューブ２０５とに係合しており、これらを支持するように設けられている。なお、マニホールド２０９とアウターチューブ２０５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。図示しないがマニホールド２０９がヒータベース２５１に支持されることにより、プロセスチューブ２０３は垂直に据え付けられた状態となっている。プロセスチューブ２０３とマニホールド２０９とにより反応容器が形成される。 (Manifold)
A manifold 209 is disposed below the outer tube 205 concentrically with the outer tube 205. The manifold 209 is made of, for example, stainless steel and is formed in a cylindrical shape with an upper end and a lower end opened. The manifold 209 is engaged with the inner tube 204 and the outer tube 205, and is provided so as to support them. An O-ring 220a as a seal member is provided between the manifold 209 and the outer tube 205. Although not shown, the manifold 209 is supported by the heater base 251 so that the process tube 203 is installed vertically. A reaction vessel is formed by the process tube 203 and the manifold 209.

（シリコン含有ガス供給系）
マニホールド２０９には、処理室２０１内にシリコン含有ガス例えばＤＣＳ（ＳｉＨ２Ｃｌ２）ガスを処理室２０１内に供給するノズル２３０ａが、処理室２０１内に連通するように設けられている。ノズル２３０ａの上流端には、ガス供給管２３２ａの下流端が接続されている。ガス供給管２３２ａには、上流側から順に、シリコン含有ガス供給源としてのＳｉＨ２Ｃｌ２ガス供給源２７１、バルブ２６２ａ、ガス流量制御器としてのＭＦＣ（マスフローコントローラ）２４１ａ、及びバルブ２６１ａが設けられている。主に、ノズル２３０ａ、ガス供給管２３２ａ、ＭＦＣ２４１ａ、バルブ２６１ａ，２６２ａ、ＳｉＨ２Ｃｌ２ガス供給源２７１により、シリコン含有ガス供給系が構成される。 (Silicon-containing gas supply system)
The manifold 209 is provided with a nozzle 230 a that supplies a silicon-containing gas such as DCS (SiH 2 Cl 2 ) gas into the processing chamber 201 so as to communicate with the processing chamber 201. The downstream end of the gas supply pipe 232a is connected to the upstream end of the nozzle 230a. The gas supply pipe 232a is provided with an SiH 2 Cl 2 gas supply source 271 as a silicon-containing gas supply source, a valve 262a, an MFC (mass flow controller) 241a as a gas flow controller, and a valve 261a in order from the upstream side. ing. The nozzle 230a, the gas supply pipe 232a, the MFC 241a, the valves 261a and 262a, and the SiH 2 Cl 2 gas supply source 271 mainly constitute a silicon-containing gas supply system.

ＭＦＣ２４１ａ、バルブ２６１ａ，２６２ａには、後述するガス供給・流量制御部２３５が電気的に接続されている。ガス供給・流量制御部２３５は、処理室２０１内に供給されるシリコン含有ガスの流量が、それぞれ所定のタイミングで所定の流量となるように、ＭＦＣ２４１ａ、バルブ２６１ａ，２６２ａをそれぞれ制御するように構成されている。   A gas supply / flow rate control unit 235 described later is electrically connected to the MFC 241a and the valves 261a and 262a. The gas supply / flow rate control unit 235 is configured to control the MFC 241a and the valves 261a and 262a so that the flow rate of the silicon-containing gas supplied into the processing chamber 201 becomes a predetermined flow rate at a predetermined timing, respectively. Has been.

（窒素含有ガス供給系）
マニホールド２０９には、処理室２０１内に窒素含有ガスとして例えばアンモニア（ＮＨ３）ガスを供給するノズル２３０ｂが、処理室２０１内に連通するように設けられている。ノズル２３０ｂの上流端には、ガス供給管２３２ｂの下流端が接続されている。ガス供給管２３２ｂには、上流側から順に、窒素含有ガス供給源としてのＮＨ３ガス供給源２７２、バルブ２６２ｂ、ガス流量制御器としてのＭＦＣ（マスフローコントローラ）２４１ｂ、及びバルブ２６１ｂが設けられている。主に、ノズル２３０ｂ、ガス供給管２３２ｂ、ＭＦＣ２４１ｂ、バルブ２６１ｂ，２６２ｂ、ＮＨ３ガス供給源２７２により、窒素含有ガス供給系が構成される。 (Nitrogen-containing gas supply system)
In the manifold 209, a nozzle 230 b that supplies, for example, ammonia (NH 3 ) gas as a nitrogen-containing gas into the processing chamber 201 is provided so as to communicate with the processing chamber 201. The downstream end of the gas supply pipe 232b is connected to the upstream end of the nozzle 230b. The gas supply pipe 232b is provided with an NH 3 gas supply source 272 as a nitrogen-containing gas supply source, a valve 262b, an MFC (mass flow controller) 241b as a gas flow controller, and a valve 261b in order from the upstream side. . The nitrogen-containing gas supply system is mainly configured by the nozzle 230b, the gas supply pipe 232b, the MFC 241b, the valves 261b and 262b, and the NH 3 gas supply source 272.

ＭＦＣ２４１ｂ、バルブ２６１ｂ，２６２ｂには、後述するガス供給・流量制御部２３５が電気的に接続されている。ガス供給・流量制御部２３５は、処理室２０１内に供給される窒素含有ガスの流量が、それぞれ所定のタイミングで所定の流量となるように、ＭＦＣ２４１ｂ、バルブ２６１ｂ，２６２ｂをそれぞれ制御するように構成されている。   A gas supply / flow rate controller 235 described later is electrically connected to the MFC 241b and the valves 261b and 262b. The gas supply / flow rate control unit 235 is configured to control the MFC 241b and the valves 261b and 262b, respectively, so that the flow rate of the nitrogen-containing gas supplied into the processing chamber 201 becomes a predetermined flow rate at a predetermined timing. Has been.

（クリーニングガス供給系）
ガス供給管２３２ａのバルブ２６１ａよりも下流側には、処理室２０１内にクリーニングガスとして例えばフッ化窒素（ＮＦ３）ガスを供給するガス供給管２３２ｅが接続されている。ガス供給管２３２ｅには、上流側から順に、クリーニングガス供給源としてのＮＦ３ガス供給源２７４、バルブ２６２ｅ、ガス流量制御器としてのＭＦＣ（マスフローコントローラ）２４１ｅ、及びバルブ２６１ｅが設けられている。 (Cleaning gas supply system)
A gas supply pipe 232e that supplies, for example, nitrogen fluoride (NF 3 ) gas as a cleaning gas into the processing chamber 201 is connected to the gas supply pipe 232a downstream of the valve 261a. The gas supply pipe 232e is provided with an NF 3 gas supply source 274 as a cleaning gas supply source, a valve 262e, an MFC (mass flow controller) 241e as a gas flow controller, and a valve 261e in this order from the upstream side.

また、ガス供給管２３２ｂのバルブ２６１ｂよりも下流側には、処理室２０１内にクリーニングガスとしてフッ化窒素（ＮＦ３）ガスを供給するガス供給管２３２ｆが接続されている。ガス供給管２３２ｆの上流端は、ガス供給管２３２ｅのバルブ２６２ｅよりも上流側に接続されている。ガス供給管２３２ｆには、上流側から順に、バルブ２６２ｆ、ガス流量制御器としてのＭＦＣ（マスフローコントローラ）２４１ｆ、及びバルブ２６１ｆが設けられている。 In addition, a gas supply pipe 232f that supplies nitrogen fluoride (NF 3 ) gas as a cleaning gas into the processing chamber 201 is connected to the gas supply pipe 232b downstream of the valve 261b. The upstream end of the gas supply pipe 232f is connected to the upstream side of the valve 262e of the gas supply pipe 232e. The gas supply pipe 232f is provided with a valve 262f, an MFC (mass flow controller) 241f as a gas flow rate controller, and a valve 261f in order from the upstream side.

主に、ノズル２３０ａ，２３０ｂ、ガス供給管２３２ａ，２３２ｂ，２３２ｅ，２３２ｆ、ＭＦＣ２４１ｅ，２４２ｆ、バルブ２６１ｅ，２６１ｆ，２６２ｅ，２６２ｆ、ＮＦ３ガス供給源２７４によりクリーニングガス供給系が構成される。 A nozzle 230a, 230b, gas supply pipes 232a, 232b, 232e, 232f, MFCs 241e, 242f, valves 261e, 261f, 262e, 262f, and an NF 3 gas supply source 274 mainly constitute a cleaning gas supply system.

ＭＦＣ２４１ｅ，２４１ｆ、バルブ２６１ｅ，２６１ｆ，２６２ｅ，２６２ｆには、後述するガス供給・流量制御部２３５が電気的に接続されている。ガス供給・流量制御部２３５は、処理室２０１内に供給されるクリーニングガスの流量が、それぞれ所定のタイミングで所定の流量となるように、ＭＦＣ２４１ｅ，２４１ｆ、バルブ２６１ｅ，２６１ｆ，２６２ｅ，２６２ｆをそれぞれ制御するように構成されている。   A gas supply / flow rate controller 235 described later is electrically connected to the MFCs 241e and 241f and the valves 261e, 261f, 262e, and 262f. The gas supply / flow rate control unit 235 controls the MFCs 241e and 241f and the valves 261e, 261f, 262e, and 262f so that the flow rate of the cleaning gas supplied into the processing chamber 201 becomes a predetermined flow rate at a predetermined timing, respectively. Configured to control.

（不活性ガス供給系）
ガス供給管２３２ａのバルブ２６１ａの下流側には、処理室２０１内に不活性ガスとして窒素（Ｎ２）ガスを供給するガス供給管２３２ｃが接続されている。ガス供給管２３２ｃには、上流側から順に、不活性ガス供給源としてのＮ２ガス供給源２７３、バルブ２６２ｃ、ガス流量制御器としてのＭＦＣ（マスフローコントローラ）２４１ｃ、及びバルブ２６１ｃが設けられている。 (Inert gas supply system)
A gas supply pipe 232 c that supplies nitrogen (N 2 ) gas as an inert gas into the processing chamber 201 is connected to the downstream side of the valve 261 a of the gas supply pipe 232 a. The gas supply pipe 232c is provided with an N 2 gas supply source 273 as an inert gas supply source, a valve 262c, an MFC (mass flow controller) 241c as a gas flow controller, and a valve 261c in order from the upstream side. .

また、ガス供給管２３２ｂのバルブ２６１ｂの下流側には、処理室２０１内に不活性ガスとして窒素（Ｎ２）ガスを供給するガス供給管２３２ｄが接続されている。ガス供給管２３２ｄの上流端は、ガス供給管２３２ｃのバルブ２６２ｃよりも上流側に接続されている。ガス供給管２３２ｄには、上流側から順に、バルブ２６２ｄ、ガス流量制御器としてのＭＦＣ（マスフローコントローラ）２４１ｄ、及びバルブ２６１ｄが設けられている。 Further, a gas supply pipe 232d for supplying nitrogen (N 2 ) gas as an inert gas into the processing chamber 201 is connected to the gas supply pipe 232b on the downstream side of the valve 261b. The upstream end of the gas supply pipe 232d is connected to the upstream side of the valve 262c of the gas supply pipe 232c. The gas supply pipe 232d is provided with a valve 262d, an MFC (mass flow controller) 241d as a gas flow rate controller, and a valve 261d in order from the upstream side.

主に、ノズル２３０ａ，２３０ｂ、ガス供給管２３２ａ，２３２ｂ，２３２ｃ，２３２ｄ、ＭＦＣ２４１ｃ，２４１ｄ、バルブ２６１ｃ，２６１ｄ，２６２ｃ，２６２ｄ、Ｎ２ガス供給源２７３により、不活性ガス供給系が構成される。 An inert gas supply system is mainly configured by the nozzles 230a, 230b, the gas supply pipes 232a, 232b, 232c, 232d, the MFCs 241c, 241d, the valves 261c, 261d, 262c, 262d, and the N 2 gas supply source 273.

ＭＦＣ２４１ｃ，２４１ｄ、バルブ２６１ｃ，２６１ｄ，２６２ｃ，２６２ｄには、後述するガス供給・流量制御部２３５が電気的に接続されている。ガス供給・流量制御部２３５は、処理室２０１内に供給される不活性ガスの流量が、それぞれ所定のタイミングで所定の流量となるように、ＭＦＣ２４１ｃ，２４１ｄ、バルブ２６１ｃ，２６１ｄ，２６２ｃ，２６２ｄをそれぞれ制御するように構成されている。   A gas supply / flow rate controller 235 described later is electrically connected to the MFCs 241c and 241d and the valves 261c, 261d, 262c, and 262d. The gas supply / flow rate control unit 235 controls the MFCs 241c and 241d and the valves 261c, 261d, 262c, and 262d so that the flow rate of the inert gas supplied into the processing chamber 201 becomes a predetermined flow rate at a predetermined timing. Each is configured to control.

主に、シリコン含有ガス供給系及び窒素含有ガス供給系により、本実施形態に係る成膜ガス（原料ガス）供給系が構成される。また主に、シリコン含有ガス供給系、窒素含有ガス供給系及びクリーニングガス供給系により、本実施形態に係るガス供給系が構成される。   The film-forming gas (source gas) supply system according to the present embodiment is mainly constituted by the silicon-containing gas supply system and the nitrogen-containing gas supply system. Further, the gas supply system according to the present embodiment is mainly configured by the silicon-containing gas supply system, the nitrogen-containing gas supply system, and the cleaning gas supply system.

（排気系）
マニホールド２０９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は、インナーチューブ２０４とアウターチューブ２０５との隙間によって形成される筒状空間２５０の下端部に配置されており、筒状空間２５０に連通して
いる。排気管２３１の下流側（マニホールド２０９との接続側と反対側）には、圧力検出器としての圧力センサ２４５、及び可変コンダクタンスバルブ、例えばＡＰＣ（Ａｕｔｏ
Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）バルブ等の圧力調整装置２４２を介して、真空ポンプ等の真空排気装置２４６が設けられている。真空排気装置２４６は、処理室２０１内の圧力が所定の圧力（真空度）となるよう排気するように構成されている。圧力調整装置２４２及び圧力センサ２４５には、後述の圧力制御部２３６が電気的に接続されている。圧力制御部２３６は、処理室２０１内の圧力が所望の圧力となるように、圧力センサ２４５により検出された圧力情報に基づいて圧力調整装置２４２を所望のタイミングにて制御するように構成されている。 (Exhaust system)
The manifold 209 is provided with an exhaust pipe 231 that exhausts the atmosphere in the processing chamber 201. The exhaust pipe 231 is disposed at the lower end portion of the cylindrical space 250 formed by the gap between the inner tube 204 and the outer tube 205 and communicates with the cylindrical space 250. On the downstream side of the exhaust pipe 231 (on the side opposite to the connection side with the manifold 209), a pressure sensor 245 as a pressure detector and a variable conductance valve such as APC (Auto
A vacuum exhaust device 246 such as a vacuum pump is provided via a pressure control device 242 such as a pressure controller. The vacuum exhaust device 246 is configured to exhaust the pressure in the processing chamber 201 to a predetermined pressure (degree of vacuum). A pressure control unit 236 described later is electrically connected to the pressure adjusting device 242 and the pressure sensor 245. The pressure control unit 236 is configured to control the pressure adjusting device 242 at a desired timing based on pressure information detected by the pressure sensor 245 so that the pressure in the processing chamber 201 becomes a desired pressure. Yes.

上述のように構成されることで、シリコン含有ガス供給系から供給されたシリコン含有ガス、窒素含有ガス供給系から供給された窒素含有ガス、クリーニングガス供給系から供給されたクリーニングガス、及び不活性ガス供給系から供給された不活性ガスは、それぞれインナーチューブ２０４内（処理室２０１内）を上昇し、インナーチューブ２０４の上端開口から筒状空間２５０に流出し、筒状空間２５０を流下した後、排気管２３１から排気される。主に、排気管２３１、圧力調整装置２４２、真空排気装置２４６により、本実施形態に係る排気系が構成される。   By being configured as described above, the silicon-containing gas supplied from the silicon-containing gas supply system, the nitrogen-containing gas supplied from the nitrogen-containing gas supply system, the cleaning gas supplied from the cleaning gas supply system, and the inert gas The inert gas supplied from the gas supply system rises in the inner tube 204 (in the processing chamber 201), flows out from the upper end opening of the inner tube 204 into the cylindrical space 250, and flows down the cylindrical space 250. The exhaust pipe 231 is exhausted. The exhaust system according to the present embodiment is mainly configured by the exhaust pipe 231, the pressure adjusting device 242, and the vacuum exhaust device 246.

（シールキャップ）
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なっている。シールキャップ２１９は、例えばステンレス等の金属により構成されている。シールキャップ２１９は、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。 (Seal cap)
Below the manifold 209, a seal cap 219 is provided as a furnace port lid that can airtightly close the lower end opening of the manifold 209. The seal cap 219 is brought into contact with the lower end of the manifold 209 from the lower side in the vertical direction. The seal cap 219 is made of a metal such as stainless steel. The seal cap 219 is formed in a disc shape. On the upper surface of the seal cap 219, an O-ring 220b is provided as a seal member that comes into contact with the lower end of the manifold 209.

（回転機構）
シールキャップ２１９の中心部付近であって処理室２０１と反対側には、ボート２１７を回転させる回転機構２５４が設置されている。回転機構２５４の回転軸２５５は、シールキャップ２１９を貫通してボート２１７を下方から支持している。回転機構２５４は、ボート２１７を回転させることでウエハ２００を回転させることが可能に構成されている。 (Rotating mechanism)
A rotation mechanism 254 for rotating the boat 217 is installed near the center of the seal cap 219 and on the side opposite to the processing chamber 201. The rotation shaft 255 of the rotation mechanism 254 passes through the seal cap 219 and supports the boat 217 from below. The rotation mechanism 254 is configured to be able to rotate the wafer 200 by rotating the boat 217.

（ボートエレベータ）
シールキャップ２１９は、プロセスチューブ２０３の外部に垂直に設備された基板保持具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。シールキャップ２１９を昇降させることにより、ボート２１７を処理室２０１内外へ搬送することが可能に構成されている。上述したように回転機構２５４及びボートエレベータ１１５には、駆動制御部２３７が電気的に接続されている。駆動制御部２３７は、回転機構２５４及びボートエレベータ１１５が所望の動作をするよう所望のタイミングにて制御するように構成されている。 (Boat elevator)
The seal cap 219 is configured to be lifted and lowered in the vertical direction by a boat elevator 115 as a substrate holder lifting mechanism vertically installed outside the process tube 203. By moving the seal cap 219 up and down, the boat 217 can be transferred into and out of the processing chamber 201. As described above, the drive control unit 237 is electrically connected to the rotation mechanism 254 and the boat elevator 115. The drive control unit 237 is configured to control the rotation mechanism 254 and the boat elevator 115 at a desired timing so as to perform a desired operation.

（シャッタ）
また、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第２の炉口蓋体としての炉口シャッタ１４７が設けられている。シャッタ１４７は、昇降及び回動することで処理室２０１内からボート２１７を搬出した後のマニホールド２０９の下端に当接され、ボート２１７を搬出した後の処理室２０１内を気密に閉塞するように構成されている。シャッタ１４７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。 (Shutter)
Also, a furnace port shutter 147 as a second furnace port cover body capable of airtightly closing the lower end opening of the manifold 209 is provided below the manifold 209. The shutter 147 is moved up and down and pivoted so as to come into contact with the lower end of the manifold 209 after the boat 217 is unloaded from the processing chamber 201 and airtightly closes the inside of the processing chamber 201 after the boat 217 is unloaded. It is configured. On the upper surface of the shutter 147, an O-ring 220c is provided as a seal member that comes into contact with the lower end of the manifold 209.

（ボート）
上述したように基板保持具としてのボート２１７は、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保持するように構成されている。ボート２１７は、例えば石英や炭化シリコン等の耐熱性材料により構成されている。ボート２１７の下部には、断熱部材としての断熱板２１６が水平姿勢で多段に複数枚配置されている。断熱板２１６は、円板形状に形成されている。断熱板２１６は、例えば石英や炭化シリコン等の耐熱性材料により構成されている。断熱板２１６は、ヒータ２０６からの熱をマニホールド２０９側に伝えにくくするように構成されている。 (boat)
As described above, the boat 217 serving as a substrate holder is configured to hold a plurality of wafers 200 in a multi-stage by aligning the plurality of wafers 200 in a horizontal posture with the centers aligned. The boat 217 is made of a heat-resistant material such as quartz or silicon carbide. In the lower part of the boat 217, a plurality of heat insulating plates 216 as heat insulating members are arranged in multiple stages in a horizontal posture. The heat insulating plate 216 is formed in a disc shape. The heat insulating plate 216 is made of a heat resistant material such as quartz or silicon carbide. The heat insulating plate 216 is configured to make it difficult to transfer heat from the heater 206 to the manifold 209 side.

（コントローラ）
ガス供給・流量制御部２３５、圧力制御部２３６、駆動制御部２３７、及び温度制御部２３８は、操作部、入出力部をも構成し、基板処理装置全体を制御する主制御部２３９に電気的に接続されている。これら、ガス供給・流量制御部２３５、圧力制御部２３６、駆動制御部２３７、温度制御部２３８、及び主制御部２３９は、制御部としてのコントローラ２４０として構成されている。 (controller)
The gas supply / flow rate control unit 235, the pressure control unit 236, the drive control unit 237, and the temperature control unit 238 also constitute an operation unit and an input / output unit, and are electrically connected to the main control unit 239 that controls the entire substrate processing apparatus. It is connected to the. These gas supply / flow rate control unit 235, pressure control unit 236, drive control unit 237, temperature control unit 238, and main control unit 239 are configured as a controller 240 as a control unit.

（４）基板処理工程
次に、半導体デバイスの製造工程の一工程として、ウエハ２００上に窒化シリコン膜を形成する成膜工程、処理室２０１内壁に堆積した窒化シリコン膜を除去するクリーニング工程、処理室２０１内壁に所定の厚さの窒化シリコン膜を形成するプリコート工程を順に実施する基板処理工程について、主に図４及び図５を参照しながら説明する。 (4) Substrate Processing Step Next, as a semiconductor device manufacturing step, a film forming step for forming a silicon nitride film on the wafer 200, a cleaning step for removing the silicon nitride film deposited on the inner wall of the processing chamber 201, and processing A substrate processing process for sequentially performing a precoat process for forming a silicon nitride film having a predetermined thickness on the inner wall of the chamber 201 will be described with reference mainly to FIGS.

図４は、本発明の第１の実施形態に係る基板処理工程のフロー図である。図５は、本発明の第１の実施形態に係る基板処理工程における温度、圧力、処理ガス供給のタイミング図である。なお、以下の説明において、基板処理装置１０１を構成する各部の動作はコントローラ２４０により制御される。   FIG. 4 is a flowchart of the substrate processing process according to the first embodiment of the present invention. FIG. 5 is a timing diagram of temperature, pressure, and processing gas supply in the substrate processing step according to the first embodiment of the present invention. In the following description, the operation of each unit constituting the substrate processing apparatus 101 is controlled by the controller 240.

（ウエハ搬入工程Ｓ１０）
複数枚のウエハ２００をボート２１７に装填（ウエハチャージ）する。そして、図３に示すように、複数枚のウエハ２００を保持したボート２１７を、ボートエレベータ１１５によって上昇させて処理室２０１内に搬入（ボートロード）する。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。 (Wafer loading step S10)
A plurality of wafers 200 are loaded into the boat 217 (wafer charge). Then, as shown in FIG. 3, the boat 217 holding the plurality of wafers 200 is lifted by the boat elevator 115 and loaded into the processing chamber 201 (boat loading). In this state, the seal cap 219 seals the lower end of the manifold 209 via the O-ring 220b.

ウエハ搬入工程Ｓ１０を実施する際は、処理室２０１内にＮ２ガスを供給して処理室２０１内をパージする。バルブ２６２ｃ，２６１ｃ，２６２ｄ，２６１ｄを開くことでＮ２ガス供給源２７３からガス供給管２３２ｃ，２３２ｄ内に供給されたＮ２ガスは、ＭＦＣ２４１ｃ，２４１ｄにて所定の流量となるように制御された後、ガス供給管２３２ａ，２３２ｂを経由して、ノズル２３０ａ、２３０ｂから処理室２０１内に供給される。なお、処理室２０１内へのＮ２ガスの供給は、基板処理工程の全工程が終了するまで継続する。 When performing the wafer carry-in step S <b> 10, the inside of the processing chamber 201 is purged by supplying N 2 gas into the processing chamber 201. Valve 262c, 261c, 262d, that the gas supply pipe from the N 2 gas supply source 273 at 232c to open the 261 d, N 2 gas supplied into the 232d is, MFC 241 c, which is controlled to a predetermined flow rate at 241d Thereafter, the gas is supplied from the nozzles 230a and 230b into the processing chamber 201 via the gas supply pipes 232a and 232b. Note that the supply of N 2 gas into the processing chamber 201 is continued until all the substrate processing steps are completed.

（成膜工程Ｓ２０）
処理室２０１内が所定の成膜圧力（真空度）となるように真空排気装置２４６によって真空排気する。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圧力調整装置２４２がフィードバック制御される。また、処理室２０１内が所定の温度となるようにヒータ２０６によって加熱する。この際、処理室２０１内の温度が所定の温度（成膜温度）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２０６への通電具合がフィードバック制御される（Ｓ２１）。続いて、回転機構２５４によるボート２１７及びウエハ２００の回転を開始する。 (Film formation process S20)
The processing chamber 201 is evacuated by the evacuation device 246 so that the inside of the processing chamber 201 becomes a predetermined film forming pressure (degree of vacuum). At this time, the pressure in the processing chamber 201 is measured by the pressure sensor 245, and the pressure adjusting device 242 is feedback-controlled based on the measured pressure information. Further, the heater 206 is heated so that the inside of the processing chamber 201 becomes a predetermined temperature. At this time, the power supply to the heater 206 is feedback-controlled based on the temperature information detected by the temperature sensor 263 so that the temperature in the processing chamber 201 becomes a predetermined temperature (film formation temperature) (S21). Subsequently, rotation of the boat 217 and the wafers 200 by the rotation mechanism 254 is started.

処理室２０１内が所定の成膜温度、所定の成膜圧力に維持された状態で、シリコン含有ガスとしてのＳｉＨ２Ｃｌ２ガス及び窒素含有ガスとしてのＮＨ３ガスの処理室２０１内への供給を開始する（Ｓ２２）。バルブ２６２ａ，２６１ａを開くことでＳｉＨ２Ｃｌ２ガス供給源２７１からガス供給管２３２ａ内に供給されたＳｉＨ２Ｃｌ２ガスは、ＭＦＣ２４１ａにて所定の流量となるように制御された後、ガス供給管２３２ａを通り、ノズル２３０ａから処理室２０１内に供給される。また、バルブ２６２ｂ，２６１ｂを開くことでＮＨ３ガス供給源２７２からガス供給管２３２ｂ内に供給されたＮＨ３ガスは、ＭＦＣ２４１ｂにて所定の流量となるように制御された後、ガス供給管２３２ｂを通り、ノズル２３０ｂから処理室２０１内に供給される。 Supply of SiH 2 Cl 2 gas as a silicon-containing gas and NH 3 gas as a nitrogen-containing gas into the process chamber 201 while the inside of the process chamber 201 is maintained at a predetermined film formation temperature and a predetermined film formation pressure Is started (S22). Valve 262a, SiH 2 Cl 2 gas supplied from the SiH 2 Cl 2 gas supply source 271 into the gas supply pipe 232a by opening the the 261a, after being controlled to a predetermined flow rate at MFC 241 a, a gas supply It passes through the pipe 232a and is supplied into the processing chamber 201 from the nozzle 230a. The valve 262b, NH 3 gas supplied from the NH 3 gas supply source 272 into the gas supply pipe 232b by opening 261b, after being controlled to a predetermined flow rate at MFC 241 b, the gas supply pipe 232b , And is supplied into the processing chamber 201 from the nozzle 230b.

このとき、処理室２０１内へ供給されるＮ２ガスは、成膜ガス（ＳｉＨ２Ｃｌ２ガス及びＮＨ３ガス）を希釈する希釈ガスとして、或いは処理室２０１内への拡散を促すキャリアガスとして機能する。Ｎ２ガスの供給流量を制御することで、成膜ガス（ＳｉＨ２Ｃｌ２ガス及びＮＨ３ガス）の濃度や拡散速度を制御することができる。 At this time, the N 2 gas supplied into the processing chamber 201 is used as a dilution gas for diluting the film forming gas (SiH 2 Cl 2 gas and NH 3 gas) or as a carrier gas that promotes diffusion into the processing chamber 201. Function. By controlling the supply flow rate of the N 2 gas, the concentration and diffusion rate of the film forming gas (SiH 2 Cl 2 gas and NH 3 gas) can be controlled.

処理室２０１内に供給された成膜ガス（ＳｉＨ２Ｃｌ２ガス及びＮＨ３ガス）は、インナーチューブ２０４内（処理室２０１内）を上昇し、インナーチューブ２０４の上端開口から筒状空間２５０に流出し、筒状空間２５０を流下した後、排気管２３１から排気される。成膜ガス（ＳｉＨ２Ｃｌ２ガス及びＮＨ３ガス）は、処理室２０１内を通過する際にウエハ２００の表面と接触する。この際、熱ＣＶＤ反応によってウエハ２００表面上に薄膜、すなわち窒化シリコン膜（Ｓｉ３Ｎ４膜、以下、単にＳｉＮ膜とも呼ぶ）が堆積（デポジション）される。予め設定された処理時間が経過し、所定の膜厚の窒化シリコン膜が成膜されたら、バルブ２６２ａ，２６１ａ，２６２ｂ，２６１ｂを閉じ、処理室２０１内への成膜ガス（ＳｉＨ２Ｃｌ２ガス及びＮＨ３ガス）の供給を停止する。 The deposition gas (SiH 2 Cl 2 gas and NH 3 gas) supplied into the processing chamber 201 rises in the inner tube 204 (in the processing chamber 201), and enters the cylindrical space 250 from the upper end opening of the inner tube 204. After flowing out and flowing down the cylindrical space 250, the exhaust pipe 231 is exhausted. The film forming gas (SiH 2 Cl 2 gas and NH 3 gas) comes into contact with the surface of the wafer 200 when passing through the processing chamber 201. At this time, a thin film, that is, a silicon nitride film (Si 3 N 4 film, hereinafter simply referred to as SiN film) is deposited (deposited) on the surface of the wafer 200 by a thermal CVD reaction. When a predetermined processing time elapses and a silicon nitride film having a predetermined thickness is formed, the valves 262a, 261a, 262b, and 261b are closed, and a film forming gas (SiH 2 Cl 2 gas) into the processing chamber 201 is closed. And the supply of NH 3 gas).

そして、バルブ２６２ｃ，２６１ｃ，２６２ｄ，２６１ｄを開いたままの状態とし、処理室２０１内へのＮ２ガスの供給を継続しつつ、処理室２０１内を排気することで、処理室２０１内をパージする。処理室２０１内の雰囲気がＮ２ガスに置換されたら、圧力調整装置２４２の開度を調整して処理室２０１内の圧力を常圧に復帰させる。また、ヒータ２０６への通電を停止し、処理室２０１内の温度を所定の温度（ウエハ搬出温度）に降温させる（Ｓ２３）。 Then, the inside of the processing chamber 201 is purged by exhausting the inside of the processing chamber 201 while keeping the valves 262c, 261c, 262d, and 261d open and continuing the supply of N 2 gas into the processing chamber 201. To do. When the atmosphere in the processing chamber 201 is replaced with N 2 gas, the opening degree of the pressure adjusting device 242 is adjusted to return the pressure in the processing chamber 201 to normal pressure. Further, energization of the heater 206 is stopped, and the temperature in the processing chamber 201 is lowered to a predetermined temperature (wafer carry-out temperature) (S23).

本実施形態に係る成膜工程（Ｓ２０）の処理条件としては、
成膜温度：６５０〜８００℃（好ましくは７５０℃近傍）
ＳｉＨ２Ｃｌ２ガス供給流量：１００ｓｃｃｍ
ＮＨ３ガス供給流量：２０００ｓｃｃｍ
成膜圧力：１３３Ｐａ未満（好ましくは６７Ｐａ近傍）
が例示される。それぞれの処理条件を、それぞれの範囲内のある値で一定に維持することで、ウエハ２００上に例えば１０〜２００ｎｍの膜厚の窒化シリコン膜が形成される。 As processing conditions of the film forming step (S20) according to the present embodiment,
Deposition temperature: 650-800 ° C. (preferably around 750 ° C.)
SiH 2 Cl 2 gas supply flow rate: 100 sccm
NH 3 gas supply flow rate: 2000 sccm
Deposition pressure: less than 133 Pa (preferably around 67 Pa)
Is exemplified. A silicon nitride film having a thickness of, for example, 10 to 200 nm is formed on the wafer 200 by keeping each processing condition constant at a certain value within each range.

（ウエハ搬出工程Ｓ３０）
その後、回転機構２５４によるボート２１７及びウエハ２００の回転を停止させ、ボートエレベータ１１５によりシールキャップ２１９を下降させてマニホールド２０９の下端を開口させるとともに、処理済のウエハ２００を保持したボート２１７をプロセスチューブ２０３の外部に搬出（ボートアンロード）する。その後、処理済のウエハ２００をボート２１７から脱装（ウエハディスチャージ）する。 (Wafer unloading step S30)
Thereafter, the rotation of the boat 217 and the wafer 200 by the rotation mechanism 254 is stopped, the seal cap 219 is lowered by the boat elevator 115 to open the lower end of the manifold 209, and the boat 217 holding the processed wafer 200 is moved to the process tube. It is carried out (boat unloading) to the outside of 203. Thereafter, the processed wafer 200 is removed from the boat 217 (wafer discharge).

なお、成膜工程（Ｓ２０）の目的は、ウエハ２００上への窒化シリコン膜の形成であるが、実際には、ウエハ２００以外、例えばインナーチューブ２０４内壁やボート２１７等に対しても窒化シリコン膜が形成されてしまう。窒化シリコン膜が厚く堆積すると、加わ
る応力が増大して割れが生じ、処理室２０１内に異物（パーティクル）を発生させることがある。そこで、上述の成膜工程（Ｓ２０）を繰り返すことで、処理室２０１内に堆積した窒化シリコン膜の厚さが所定の厚さに到達したら、後述するクリーニング工程Ｓ５０を実施する。なお、クリーニング工程Ｓ５０は、処理室２０１内に例えば空のボート２１７を搬入した状態で行う。 The purpose of the film forming step (S20) is to form a silicon nitride film on the wafer 200. In practice, however, the silicon nitride film is applied not only to the wafer 200 but also to the inner wall of the inner tube 204, the boat 217, etc. Will be formed. When the silicon nitride film is deposited thick, the applied stress increases and cracks may occur, and foreign matter (particles) may be generated in the processing chamber 201. Therefore, when the thickness of the silicon nitride film deposited in the processing chamber 201 reaches a predetermined thickness by repeating the film forming step (S20), a cleaning step S50 described later is performed. The cleaning step S50 is performed in a state where, for example, an empty boat 217 is carried into the processing chamber 201.

（空ボート搬入工程Ｓ４０）
ウエハ２００を装填していない空のボート２１７、すなわちウエハ２００を装填していないボート２１７を、ボートエレベータ１１５によって上昇させて処理室２０１内に搬入（ボートロード）する。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。 (Empty boat loading process S40)
An empty boat 217 not loaded with the wafer 200, that is, a boat 217 not loaded with the wafer 200 is raised by the boat elevator 115 and loaded into the processing chamber 201 (boat loading). In this state, the seal cap 219 seals the lower end of the manifold 209 via the O-ring 220b.

（クリーニング工程Ｓ５０）
処理室２０１内が所定のクリーニング圧力（真空度）となるように真空排気装置２４６によって真空排気すると共に、処理室２０１内が所定のクリーニング温度となるようにヒータ２０６によって加熱する（Ｓ５１）。続いて、回転機構２５４によるボート２１７の回転を開始する。なお、ボート２１７は回転させなくてもよい。 (Cleaning step S50)
The processing chamber 201 is evacuated by the vacuum exhaust device 246 so that the inside of the processing chamber 201 has a predetermined cleaning pressure (degree of vacuum), and heated by the heater 206 so that the inside of the processing chamber 201 has a predetermined cleaning temperature (S51). Subsequently, rotation of the boat 217 by the rotation mechanism 254 is started. The boat 217 may not be rotated.

処理室２０１内が所定のクリーニング温度、所定のクリーニング圧力に維持された状態で、クリーニングガスとしてのＮＦ３ガスの処理室２０１内への供給を開始する。バルブ２６２ｅ，２６１ｅ，２６２ｆ，２６１ｆを開くことでＮＦ３ガス供給源２７４からガス供給管２３２ｅ，２３２ｆ内に供給されたＮＦ３ガスは、ＭＦＣ２４１ｅ，２４１ｆにて所定の流量となるように制御された後、ガス供給管２３２ａ，２３２ｂを経由して、ノズル２３０ａ，２３０ｂから処理室２０１内に供給される（Ｓ５２）。 In a state where the inside of the processing chamber 201 is maintained at a predetermined cleaning temperature and a predetermined cleaning pressure, supply of NF 3 gas as a cleaning gas into the processing chamber 201 is started. Valve 262e, 261e, 262f, it gas supply pipe from the NF 3 gas supply source 274 in 232e to open the 261 f, NF 3 gas supplied into 232f is, MFC 241 e, which is controlled to a predetermined flow rate at 241f Thereafter, the gas is supplied from the nozzles 230a and 230b into the processing chamber 201 via the gas supply pipes 232a and 232b (S52).

このとき、処理室２０１内へ供給されるＮ２ガスは、クリーニングガスであるＮＦ３ガスを希釈する希釈ガスとして、或いは処理室２０１内への拡散を促すキャリアガスとして機能する。Ｎ２ガスの供給流量を制御することで、ＮＦ３ガスの濃度や拡散速度を制御するこができる。 At this time, the N 2 gas supplied into the processing chamber 201 functions as a dilution gas that dilutes the NF 3 gas that is a cleaning gas, or as a carrier gas that promotes diffusion into the processing chamber 201. By controlling the supply flow rate of N 2 gas, the concentration and diffusion rate of NF 3 gas can be controlled.

処理室２０１内に供給されたＮＦ３ガスは、インナーチューブ２０４内（処理室２０１内）を上昇し、インナーチューブ２０４の上端開口から筒状空間２５０内に流出し、筒状空間２５０内を流下した後、排気管２３１から排気される。ＮＦ３ガスは、処理室２０１内を通過する際に、処理室２０１内に累積した窒化シリコン膜等と接触し、熱化学反応により窒化シリコン膜等を除去する。すなわち、加熱されて活性化したＮＦ３ガスはエッチング種となり、処理室２０１内に累積した窒化シリコン膜等をエッチングして除去する。なお、本実施形態では、処理室２０１内へＮＦ３ガスを供給するノズルとして、処理室２０１内へ成膜ガスを供給するノズル２３０ａ，２３０ｂを用いている。係る構成によれば、ノズル２３０ａ，２３０ｂ内に堆積した窒化シリコン膜をも効率的に除去することができる。予め設定された処理時間が経過し、窒化シリコン膜等の除去が完了したら、バルブ２６２ｃ，２６１ｃ，２６２ｄ，２６１ｄを閉じ、処理室２０１内へのＮＦ３ガスの供給を停止する。 The NF 3 gas supplied into the processing chamber 201 rises in the inner tube 204 (in the processing chamber 201), flows out from the upper end opening of the inner tube 204 into the cylindrical space 250, and flows down in the cylindrical space 250. After that, the exhaust pipe 231 is exhausted. When the NF 3 gas passes through the processing chamber 201, the NF 3 gas contacts the silicon nitride film accumulated in the processing chamber 201 and removes the silicon nitride film and the like by a thermochemical reaction. That is, the heated and activated NF 3 gas becomes an etching species, and the silicon nitride film accumulated in the processing chamber 201 is etched and removed. In the present embodiment, nozzles 230 a and 230 b that supply film forming gas into the processing chamber 201 are used as nozzles that supply NF 3 gas into the processing chamber 201. According to such a configuration, the silicon nitride film deposited in the nozzles 230a and 230b can also be efficiently removed. When the processing time set in advance elapses and the removal of the silicon nitride film or the like is completed, the valves 262c, 261c, 262d, and 261d are closed, and the supply of NF 3 gas into the processing chamber 201 is stopped.

そして、バルブ２６２ｃ，２６１ｃ，２６２ｄ，２６１ｄを開いたままの状態とし、処理室２０１内へのＮ２ガスの供給を継続しつつ、処理室２０１内を排気することで、処理室２０１内をパージする（Ｓ５３）。 Then, the inside of the processing chamber 201 is purged by exhausting the inside of the processing chamber 201 while keeping the valves 262c, 261c, 262d, and 261d open and continuing the supply of N 2 gas into the processing chamber 201. (S53).

なお、本実施形態に係るクリーニング工程（Ｓ５０）の処理条件としては、
クリーニング温度：５９０〜６５０℃（好ましくは６２０℃近傍）
ＮＦ３ガス供給流量：５００〜１５００ｓｃｃｍ
クリーニング圧力：８００〜７０００Ｐａ（好ましくは５０００Ｐａ近傍）
が例示される。 In addition, as processing conditions of the cleaning process (S50) according to the present embodiment,
Cleaning temperature: 590-650 ° C. (preferably around 620 ° C.)
NF 3 gas supply flow rate: 500-1500 sccm
Cleaning pressure: 800 to 7000 Pa (preferably around 5000 Pa)
Is exemplified.

（プリコート工程Ｓ６０）
上述のクリーニング工程Ｓ５０を実施することで、処理室２０１内に堆積した窒化シリコン膜等を除去することができ、処理室２０１内における異物の発生を回避することができる。しかしながら、クリーニング工程Ｓ５０を実施すると、その直後に実施する成膜工程Ｓ２０において、成膜速度が低下してしまうことがあった。これは、処理室２０１内壁の状態がクリーニング工程Ｓ５０の前後で異なるためと推定される。すなわち、クリーニング工程Ｓ５０を行うことで処理室２０１内壁がエッチングされて微小な石英粉が発生したり、処理室２０１内壁にクラックが発生したりすることにより、処理室２０１の内壁の実効的な表面積が増大し、これにより処理室２０１の内壁での成膜ガスの消費量が増大して、ウエハ２００への供給量が減少するためと推定される。 (Pre-coating process S60)
By performing the above-described cleaning step S50, the silicon nitride film and the like deposited in the processing chamber 201 can be removed, and generation of foreign matters in the processing chamber 201 can be avoided. However, when the cleaning step S50 is performed, the deposition rate may be reduced in the deposition step S20 performed immediately after the cleaning step S50. This is presumably because the state of the inner wall of the processing chamber 201 differs before and after the cleaning step S50. That is, by performing the cleaning step S50, the inner wall of the processing chamber 201 is etched to generate a fine quartz powder, or a crack is generated on the inner wall of the processing chamber 201, so that the effective surface area of the inner wall of the processing chamber 201 is increased. This increases the consumption of the film forming gas on the inner wall of the processing chamber 201, thereby reducing the supply amount to the wafer 200.

そこで本実施形態では、クリーニング工程Ｓ５０直後の処理室２０１内壁に窒化シリコン膜を予め形成するプリコート工程Ｓ６０を実施し、クリーニング工程Ｓ５０直前の処理室２０１内壁の状態を復元することで、クリーニング工程Ｓ５０直後の成膜速度の低下を防ぐようにしている。但し、プリコート工程Ｓ６０による成膜量も、クリーニング周期の目安となる処理室２０１内壁の堆積膜厚に加算される。そのため、プリコート工程Ｓ６０によって処理室２０１内壁に窒化シリコン膜が厚く成膜がなされると、クリーニング周期が短くなってしまう。そこで本実施形態では、プリコート工程Ｓ６０における処理温度（プリコート温度）を、成膜工程Ｓ２０における処理温度（成膜温度）よりも低い温度とすることで、プリコート工程Ｓ６０にて形成する窒化シリコン膜の成膜速度を抑え、膜厚を薄くするようにしている。   Therefore, in the present embodiment, the pre-coating step S60 for forming a silicon nitride film in advance on the inner wall of the processing chamber 201 immediately after the cleaning step S50 is performed, and the state of the inner wall of the processing chamber 201 immediately before the cleaning step S50 is restored, thereby cleaning the step S50. It is intended to prevent a decrease in film forming speed immediately after. However, the amount of film formed in the precoat step S60 is also added to the deposited film thickness on the inner wall of the processing chamber 201, which serves as a guide for the cleaning cycle. Therefore, when the silicon nitride film is formed thick on the inner wall of the processing chamber 201 by the precoating step S60, the cleaning cycle is shortened. Therefore, in the present embodiment, the processing temperature (pre-coating temperature) in the pre-coating step S60 is set to a temperature lower than the processing temperature (deposition temperature) in the film-forming step S20, so that the silicon nitride film formed in the pre-coating step S60. The film forming speed is suppressed and the film thickness is made thin.

但し、プリコート工程Ｓ６０にて形成する窒化シリコン膜の膜厚を薄くする場合であっても、処理室２０１内壁等が露出しないようにプリコートを確実に行う必要がある。そこで本実施形態では、プリコート工程Ｓ６０において、処理室２０１内へシリコン含有ガスを供給して排気する処理と、処理室２０１内へＮＨ３ガスを供給して排気する処理と、を１サイクルとしてこのサイクルを所定回数実施するＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法を用いることで、形成する窒化シリコン膜の段差被覆性（ステップカバレッジ）や膜厚制御性を高めるようにしている。 However, even when the thickness of the silicon nitride film formed in the precoat step S60 is reduced, it is necessary to reliably perform the precoat so that the inner wall of the processing chamber 201 is not exposed. Therefore, in this embodiment, in the precoat step S60, the process of supplying and exhausting the silicon-containing gas into the processing chamber 201 and the process of supplying and exhausting the NH 3 gas into the processing chamber 201 are performed as one cycle. By using an ALD (Atomic Layer Deposition) method in which the cycle is performed a predetermined number of times, the step coverage and film thickness controllability of the silicon nitride film to be formed are improved.

以下に、本実施形態に係るプリコート工程Ｓ６０について詳しく述べる。   Hereinafter, the precoat step S60 according to the present embodiment will be described in detail.

クリーニング工程Ｓ５０の終了直後、ウエハ２００を装填していない空のボート２１７が処理室２０１内に搬入（ボートロード）されたままの状態で、処理室２０１内が所定のプリコート圧力（真空度）となるように真空排気装置２４６によって真空排気すると共に、処理室２０１内が所定のクリーニング温度となるようにヒータ２０６によって加熱する（Ｓ６１）。続いて、回転機構２５４によるボート２１７の回転を開始する。なお、プリコート温度は、成膜工程Ｓ２０における成膜温度より低く設定する。   Immediately after the completion of the cleaning step S50, the processing chamber 201 is kept at a predetermined precoat pressure (vacuum degree) while the empty boat 217 not loaded with the wafer 200 is still loaded into the processing chamber 201 (boat loading). Then, the vacuum evacuation device 246 is evacuated so that the inside of the processing chamber 201 is heated to a predetermined cleaning temperature by the heater 206 (S61). Subsequently, rotation of the boat 217 by the rotation mechanism 254 is started. The precoat temperature is set lower than the film formation temperature in the film formation step S20.

そして、シリコン含有ガスとしてのＳｉＨ２Ｃｌ２ガスの処理室２０１内への供給を開始する（Ｓ６２）。バルブ２６２ａ，２６１ａを開くことでＳｉＨ２Ｃｌ２ガス供給源２７１からガス供給管２３２ａ内に供給されたＳｉＨ２Ｃｌ２ガスは、ＭＦＣ２４１ａにて所定の流量となるように制御された後、ノズル２３０ａから処理室２０１内に供給される。このとき、処理室２０１内へ供給されるＮ２ガスは、ＳｉＨ２Ｃｌ２ガスを希釈する希釈ガスとして、或いは処理室２０１内への拡散を促すキャリアガスとして機能する。 Then, supply of SiH 2 Cl 2 gas as a silicon-containing gas into the processing chamber 201 is started (S62). Valve 262a, SiH 2 Cl 2 gas supplied from the SiH 2 Cl 2 gas supply source 271 into the gas supply pipe 232a by opening the the 261a, after being controlled to a predetermined flow rate at MFC 241 a, the nozzle 230a To the processing chamber 201. At this time, the N 2 gas supplied into the processing chamber 201 functions as a diluent gas for diluting the SiH 2 Cl 2 gas or as a carrier gas that promotes diffusion into the processing chamber 201.

処理室２０１内に供給されたＳｉＨ２Ｃｌ２ガスは、インナーチューブ２０４内（処理
室２０１内）を上昇し、インナーチューブ２０４の上端開口から筒状空間２５０に流出し、筒状空間２５０を流下した後、排気管２３１から排気される。ＳｉＨ２Ｃｌ２ガスは、処理室２０１内を通過する際に処理室２０１内壁やボート２１７表面等と接触し、これらの表面に１原子層未満から数原子層のシリコン含有層であるシリコン層（Ｓｉ層）を形成する。なお、ＳｉＨ２Ｃｌ２ガスを供給する際の処理室２０１内の最大圧力を、成膜工程Ｓ２０における処理室２０１内の最大圧力よりも大きくすることで、処理室２０１内壁やボート２１７表面へのＳｉＨ２Ｃｌ２ガスの供給を促すことができ、処理室２０１内壁やボート２１７表面に形成されたクラック等の凹凸構造内にも、シリコン層を切れ目なく（連続的に）形成することができ、プリコート工程Ｓ６０にて形成する窒化シリコン膜の段差被覆性を向上させることができる。予め設定された処理時間が経過し、シリコン層の形成が完了したら、バルブ２６２ａ，２６１ａを閉じ、処理室２０１内へのＳｉＨ２Ｃｌ２ガスの供給を停止する。 The SiH 2 Cl 2 gas supplied into the processing chamber 201 rises in the inner tube 204 (in the processing chamber 201), flows out from the upper end opening of the inner tube 204 to the cylindrical space 250, and flows down the cylindrical space 250. After that, the exhaust pipe 231 is exhausted. When SiH 2 Cl 2 gas passes through the inside of the processing chamber 201, it comes into contact with the inner wall of the processing chamber 201, the surface of the boat 217, etc. Si layer) is formed. Note that the maximum pressure in the processing chamber 201 when the SiH 2 Cl 2 gas is supplied is larger than the maximum pressure in the processing chamber 201 in the film forming step S20, so that the inner wall of the processing chamber 201 and the surface of the boat 217 are applied. The supply of SiH 2 Cl 2 gas can be promoted, and a silicon layer can be formed without interruption (continuously) in an uneven structure such as a crack formed on the inner wall of the processing chamber 201 or the surface of the boat 217, The step coverage of the silicon nitride film formed in the precoat step S60 can be improved. When the processing time set in advance elapses and the formation of the silicon layer is completed, the valves 262a and 261a are closed, and the supply of SiH 2 Cl 2 gas into the processing chamber 201 is stopped.

そして、バルブ２６２ｃ，２６１ｃ，２６２ｄ，２６１ｄを開いたままの状態とし、処理室２０１内へのＮ２ガスの供給を継続しつつ、処理室２０１内を排気することで、処理室２０１内をパージする（Ｓ６３）。 Then, the inside of the processing chamber 201 is purged by exhausting the inside of the processing chamber 201 while keeping the valves 262c, 261c, 262d, and 261d open and continuing the supply of N 2 gas into the processing chamber 201. (S63).

そして、窒素含有ガスとしてのＮＨ３ガスの処理室２０１内への供給を開始する（Ｓ６４）。バルブ２６２ｂ，２６１ｂを開くことでＮＨ３ガス供給源２７２からガス供給管２３２ｂ内に供給されたＮＨ３ガスは、ＭＦＣ２４１ｂにて所定の流量となるように制御された後、ノズル２３０ｂから処理室２０１内に供給される。このとき、処理室２０１内へ供給されるＮ２ガスは、ＮＨ３ガスを希釈する希釈ガスとして、或いは処理室２０１内への拡散を促すキャリアガスとして機能する。 Then, supply of NH 3 gas as a nitrogen-containing gas into the processing chamber 201 is started (S64). Valve 262b, NH 3 gas supplied from the NH 3 gas supply source 272 by opening the 261b in the gas supply pipe 232b, after being controlled to a predetermined flow rate by MFC 241 b, the process chamber from the nozzle 230b 201 Supplied in. At this time, the N 2 gas supplied into the processing chamber 201 functions as a dilution gas for diluting the NH 3 gas or as a carrier gas that promotes diffusion into the processing chamber 201.

処理室２０１内に供給されたＮＨ３ガスは、インナーチューブ２０４内（処理室２０１内）を上昇し、インナーチューブ２０４の上端開口から筒状空間２５０に流出し、筒状空間２５０を流下した後、排気管２３１から排気される。ＮＨ３ガスは、処理室２０１内を通過する際に処理室２０１内壁やボート２１７表面に形成されたシリコン層と接触する。これにより、シリコン層が窒化され、１原子層未満から数原子層の窒化シリコン層（ＳｉＮ層）が形成される。なお、ＮＨ３ガスを供給する際の処理室２０１内の最大圧力を、成膜工程Ｓ２０における処理室２０１内の最大圧力よりも大きくすることで、処理室２０１内壁やボート２１７表面に形成されたシリコン層へのＮＨ３ガスの供給を促すことができ、シリコン層全体を切れ目なく窒化させることができ、プリコート工程Ｓ６０にて形成する窒化シリコン膜の膜質均一性を高めることができる。予め設定された処理時間が経過し、窒化シリコン層の窒化が完了したら、バルブ２６２ｂ，２６１ｂを閉じ、処理室２０１内へのＮＨ３ガスの供給を停止する。 After the NH 3 gas supplied into the processing chamber 201 rises in the inner tube 204 (in the processing chamber 201), flows out from the upper end opening of the inner tube 204 into the cylindrical space 250, and flows down the cylindrical space 250. The exhaust pipe 231 is exhausted. The NH 3 gas contacts the silicon layer formed on the inner wall of the processing chamber 201 and the surface of the boat 217 when passing through the processing chamber 201. As a result, the silicon layer is nitrided, and a silicon nitride layer (SiN layer) of less than one atomic layer to several atomic layers is formed. It should be noted that the maximum pressure in the processing chamber 201 when supplying the NH 3 gas is made larger than the maximum pressure in the processing chamber 201 in the film forming step S20, thereby forming on the inner wall of the processing chamber 201 and the surface of the boat 217. The supply of NH 3 gas to the silicon layer can be promoted, the entire silicon layer can be nitrided seamlessly, and the film quality uniformity of the silicon nitride film formed in the precoat step S60 can be improved. When the preset processing time has elapsed and the nitridation of the silicon nitride layer is completed, the valves 262b and 261b are closed, and the supply of NH 3 gas into the processing chamber 201 is stopped.

そして、バルブ２６２ｃ，２６１ｃ，２６２ｄ，２６１ｄを開いたままの状態とし、処理室２０１内へのＮ２ガスの供給を継続しつつ、処理室２０１内を排気することで、処理室２０１内をパージする（Ｓ６５）。 Then, the inside of the processing chamber 201 is purged by exhausting the inside of the processing chamber 201 while keeping the valves 262c, 261c, 262d, and 261d open and continuing the supply of N 2 gas into the processing chamber 201. (S65).

上述したＳ６２〜Ｓ６５を１サイクルとして、このサイクルを１回以上行うことにより、処理室２０１内壁やボート２１７表面に所定の膜厚の窒化シリコン膜（プリコート膜）を形成する（Ｓ６６）。なお、上述のサイクルは、複数回繰り返すのが好ましい。   By performing S62 to S65 described above as one cycle and performing this cycle once or more, a silicon nitride film (precoat film) having a predetermined thickness is formed on the inner wall of the processing chamber 201 and the surface of the boat 217 (S66). The above cycle is preferably repeated a plurality of times.

本実施形態に係るプリコート工程（Ｓ６０）の処理条件としては、
プリコート温度：５９０〜６５０℃（好ましくは６２５℃近傍）
ＳｉＨ２Ｃｌ２ガス供給流量：１００〜２００ｓｃｃｍ
ＮＨ３ガス供給流量：２５００〜６０００ｓｃｃｍ
ＳｉＨ２Ｃｌ２ガス供給時の処理圧力：４００〜２０００Ｐａ
ＮＨ３ガス供給時の処理圧力：６７〜２０００Ｐａ
サイクル数：１００〜１０００回
が例示される。それぞれの処理条件を、それぞれの範囲内のある値で一定に維持することで、処理室２０１内壁やボート２１７表面に例えば１０〜１００ｎｍの膜厚の窒化シリコン膜（プリコート膜）が形成される。 As processing conditions of the precoat step (S60) according to the present embodiment,
Precoat temperature: 590-650 ° C. (preferably around 625 ° C.)
SiH 2 Cl 2 gas supply flow rate: 100 to 200 sccm
NH 3 gas supply flow rate: 2500-6000 sccm
Processing pressure when supplying SiH 2 Cl 2 gas: 400 to 2000 Pa
Processing pressure when supplying NH 3 gas: 67 to 2000 Pa
The number of cycles: 100 to 1000 times are exemplified. By maintaining each processing condition constant at a certain value within the respective ranges, a silicon nitride film (precoat film) having a thickness of, for example, 10 to 100 nm is formed on the inner wall of the processing chamber 201 or the surface of the boat 217.

上述のサイクルを所定回数実施し、所定の膜厚の窒化シリコン膜（プリコート膜）が成膜されたら、バルブ２６２ｃ，２６１ｃ，２６２ｄ，２６１ｄを開いたままの状態とし、処理室２０１内へのＮ２ガスの供給を継続しつつ、処理室２０１内を排気することで、処理室２０１内をパージする。処理室２０１内がＮ２ガスに置換されたら、圧力調整装置２４２の開度を調整して処理室２０１内の圧力を常圧に復帰させる。また、ヒータ２０６への通電を停止し、処理室２０１内の温度を所定の温度（ボート搬出温度）に降温させる（Ｓ６７） When the above cycle is performed a predetermined number of times and a silicon nitride film (precoat film) having a predetermined film thickness is formed, the valves 262c, 261c, 262d, and 261d are kept open, and N into the processing chamber 201 is maintained. The inside of the processing chamber 201 is purged by exhausting the inside of the processing chamber 201 while continuing the supply of the two gases. When the inside of the processing chamber 201 is replaced with N 2 gas, the opening degree of the pressure adjusting device 242 is adjusted to return the pressure in the processing chamber 201 to normal pressure. Further, the energization to the heater 206 is stopped, and the temperature in the processing chamber 201 is lowered to a predetermined temperature (boat carry-out temperature) (S67).

（空ボート搬出工程Ｓ７０）
その後、回転機構２５４によるボート２１７の回転を停止させ、ボートエレベータ１１５によりシールキャップ２１９を下降させてマニホールド２０９の下端を開口させるとともに、空のボート２１７をマニホールド２０９の下端からプロセスチューブ２０３の外部に搬出（ボートアンロード）させる。以後、カセット１１０がカセットステージ１１４上に載置されると、上述のウエハ搬入工程Ｓ１０、成膜工程Ｓ２０が順次実施される。 (Empty boat unloading process S70)
Thereafter, the rotation of the boat 217 by the rotation mechanism 254 is stopped, the seal cap 219 is lowered by the boat elevator 115 to open the lower end of the manifold 209, and the empty boat 217 is moved from the lower end of the manifold 209 to the outside of the process tube 203. Unload (boat unload). Thereafter, when the cassette 110 is placed on the cassette stage 114, the wafer carry-in process S10 and the film forming process S20 described above are sequentially performed.

（５）本実施形態に係る効果
本実施形態によれば、以下に示す１つ又は複数の効果を奏する。
（ａ）本実施形態では、クリーニング工程Ｓ５０直後に、処理室２０１内壁に窒化シリコン膜を形成するプリコート工程Ｓ６０を実施する。これにより、クリーニング工程Ｓ５０直前の処理室２０１内壁の状態を復元することができ、クリーニング工程Ｓ５０直後の成膜工程Ｓ２０における成膜速度の低下を防ぐことができる。 (5) Effects according to the present embodiment According to the present embodiment, the following one or more effects are achieved.
(A) In the present embodiment, immediately after the cleaning step S50, a precoat step S60 for forming a silicon nitride film on the inner wall of the processing chamber 201 is performed. Thereby, the state of the inner wall of the processing chamber 201 immediately before the cleaning step S50 can be restored, and a decrease in the deposition rate in the deposition step S20 immediately after the cleaning step S50 can be prevented.

（ｂ）本実施形態では、プリコート工程Ｓ６０における処理温度（プリコート温度）を、成膜工程Ｓ２０における処理温度（成膜温度）よりも低い温度とすることで、プリコート工程Ｓ６０にて形成する窒化シリコン膜の成膜速度を抑え、形成する窒化シリコン膜（プリコート膜）の膜厚を薄くするようにしている。これにより、クリーニング周期（メンテナンス周期）を長くでき、基板処理の生産性（装置の稼働率）を向上させることができる。 (B) In this embodiment, the silicon nitride formed in the precoat step S60 is set so that the processing temperature (precoat temperature) in the precoat step S60 is lower than the processing temperature (film formation temperature) in the film forming step S20. The film formation rate is suppressed, and the thickness of the silicon nitride film (precoat film) to be formed is reduced. Thereby, the cleaning cycle (maintenance cycle) can be lengthened, and the substrate processing productivity (operating rate of the apparatus) can be improved.

参考までに、従来の基板処理工程における温度、圧力、処理ガス供給のタイミングを図７に示す。図７に示すように、従来の基板処理工程では、プリコート工程Ｓ６０’の成膜条件を成膜工程Ｓ２０の成膜条件と同じとしていた。すなわち、プリコート工程Ｓ６０’の処理温度（プリコート温度）を、成膜工程Ｓ２０の処理温度（成膜温度）と同じ温度としていた。また、プリコート工程Ｓ６０’では、ＳｉＨ２Ｃｌ２ガスとＮＨ３ガスとを処理室内に同時に供給するＣＶＤ法により成膜することとしていた。このため、従来の基板処理工程では、プリコート工程Ｓ６０’にて形成される窒化シリコン膜（プリコート膜）が厚くなりすぎてしまい、クリーニング周期が短くなり、基板処理の生産性が低下してしまう場合があった。 For reference, FIG. 7 shows the temperature, pressure, and processing gas supply timing in a conventional substrate processing process. As shown in FIG. 7, in the conventional substrate processing step, the film forming conditions in the precoat step S60 ′ are the same as the film forming conditions in the film forming step S20. That is, the processing temperature (pre-coating temperature) in the pre-coating step S60 ′ is the same as the processing temperature (film forming temperature) in the film-forming step S20. In the pre-coating step S60 ′, a film is formed by a CVD method in which SiH 2 Cl 2 gas and NH 3 gas are simultaneously supplied into the processing chamber. For this reason, in the conventional substrate processing step, the silicon nitride film (precoat film) formed in the precoat step S60 ′ becomes too thick, the cleaning cycle becomes short, and the substrate processing productivity decreases. was there.

図６は、処理室の内壁に堆積した窒化シリコン膜の膜厚を示すグラフ図であり、実線が本発明の基板処理工程を用いた場合（実施例）を、破線が従来の基板処理工程を用いた場合（比較例）をそれぞれ示している。図６の横軸は経過時間を、縦軸は処理室の内壁に堆積した窒化シリコン膜の膜厚を示している。図６の実線に示すように、実施例のプリコート工程Ｓ６０では、プリコート工程Ｓ６０にて形成される窒化シリコン膜（プリコート膜
）を薄くすることができ、これにより、クリーニングが必要な膜厚に達するまでの時間、すなわちクリーニング周期を長くできることが分かる。これに対し、図６の破線に示すように、比較例のプリコート工程Ｓ６０’では、成膜条件を成膜工程Ｓ２０の成膜条件と同じとしているため、プリコート工程Ｓ６０’にて形成される窒化シリコン膜（プリコート膜）が厚くなりすぎてしまい、これにより、クリーニングが必要な膜厚に達するまでの時間、すなわちクリーニング周期が短くなっていることが分かる。 FIG. 6 is a graph showing the thickness of the silicon nitride film deposited on the inner wall of the processing chamber, where the solid line indicates the case where the substrate processing step of the present invention is used (Example), and the broken line indicates the conventional substrate processing step. Each case (comparative example) is shown. The horizontal axis in FIG. 6 represents elapsed time, and the vertical axis represents the thickness of the silicon nitride film deposited on the inner wall of the processing chamber. As shown by the solid line in FIG. 6, in the pre-coating step S60 of the embodiment, the silicon nitride film (pre-coating film) formed in the pre-coating step S60 can be thinned, thereby reaching a film thickness that requires cleaning. It can be seen that the time until, that is, the cleaning cycle can be lengthened. On the other hand, as shown by the broken line in FIG. 6, in the pre-coating process S60 ′ of the comparative example, the film forming conditions are the same as the film forming conditions of the film forming process S20. It can be seen that the silicon film (precoat film) becomes too thick, which shortens the time required to reach a film thickness that requires cleaning, that is, the cleaning cycle.

（ｃ）本実施形態によれば、プリコート工程Ｓ６０にて窒化シリコン膜（プリコート膜）を形成する際、シリコン含有ガス供給系から処理室２０１内へシリコン含有ガスを供給して排気する工程と、窒素含有ガス供給系から処理室２０１内へ窒素含有ガスを供給して排気する工程と、を１サイクルとしてこのサイクルを所定回数実施するＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法を用いている。これにより、窒化シリコン膜（プリコート膜）の段差被覆性（ステップカバレッジ）や膜厚制御性を高めることができる。そして、窒化シリコン膜（プリコート膜）の膜厚を薄くする場合であっても、処理室２０１内壁等が露出しないよう、プリコートを確実に行う行うことが可能となる。これにより、クリーニング工程Ｓ５０直後の成膜工程Ｓ２０における成膜速度の低下をより確実に防ぐことができる。 (C) According to the present embodiment, when the silicon nitride film (precoat film) is formed in the precoat step S60, the step of supplying and exhausting the silicon-containing gas from the silicon-containing gas supply system into the processing chamber 201; An ALD (Atomic Layer Deposition) method is used in which the nitrogen-containing gas is supplied from the nitrogen-containing gas supply system into the processing chamber 201 and exhausted, and this cycle is performed a predetermined number of times. Thereby, the step coverage of the silicon nitride film (precoat film) and the film thickness controllability can be improved. Even when the film thickness of the silicon nitride film (precoat film) is reduced, it is possible to reliably perform the precoat so that the inner wall of the processing chamber 201 is not exposed. Thereby, the fall of the film-forming speed | rate in film-forming process S20 immediately after cleaning process S50 can be prevented more reliably.

（ｄ）本実施形態によれば、プリコート工程Ｓ６０にてＳｉＨ２Ｃｌ２ガスを供給する際の処理室２０１内の最大圧力を、成膜工程Ｓ２０における処理室２０１内の最大圧力よりも大きくするようにしている。これにより、処理室２０１内壁やボート２１７表面へのＳｉＨ２Ｃｌ２ガスの供給を促すことができ、処理室２０１内壁やボート２１７表面に形成されたクラック等の凹凸構造内にも、シリコン層を切れ目なく（連続的に）形成することができ、プリコート工程Ｓ６０にて形成する窒化シリコン膜の段差被覆性を向上させることができる。これにより、クリーニング工程Ｓ５０直後の成膜工程Ｓ２０における成膜速度の低下をより確実に防ぐことができる。 (D) According to the present embodiment, the maximum pressure in the processing chamber 201 when supplying SiH 2 Cl 2 gas in the precoat step S60 is made larger than the maximum pressure in the processing chamber 201 in the film forming step S20. I am doing so. As a result, the supply of SiH 2 Cl 2 gas to the inner wall of the processing chamber 201 and the surface of the boat 217 can be promoted, and the silicon layer is also formed in the uneven structure such as cracks formed on the inner wall of the processing chamber 201 and the surface of the boat 217. It can be formed without breaks (continuously), and the step coverage of the silicon nitride film formed in the precoat step S60 can be improved. Thereby, the fall of the film-forming speed | rate in film-forming process S20 immediately after cleaning process S50 can be prevented more reliably.

（ｅ）本実施形態によれば、プリコート工程Ｓ６０にてＮＨ３ガスを供給する際の処理室２０１内の最大圧力を、成膜工程Ｓ２０における処理室２０１内の最大圧力よりも大きくするようにしている。これにより、処理室２０１内壁やボート２１７表面に形成されたシリコン層へのＮＨ３ガスの供給を促すことができ、シリコン層全体を切れ目なく（連続的に）窒化させることができ、プリコート工程Ｓ６０にて形成する窒化シリコン膜の膜質均一性を高めることができる。これにより、クリーニング工程Ｓ５０直後の成膜工程Ｓ２０における成膜速度の低下をより確実に防ぐことができる。 (E) According to the present embodiment, the maximum pressure in the processing chamber 201 when NH 3 gas is supplied in the precoat step S60 is made larger than the maximum pressure in the processing chamber 201 in the film forming step S20. ing. As a result, the supply of NH 3 gas to the silicon layer formed on the inner wall of the processing chamber 201 or the surface of the boat 217 can be promoted, and the entire silicon layer can be nitrided continuously (continuously). It is possible to improve the film quality uniformity of the silicon nitride film formed in step (1). Thereby, the fall of the film-forming speed | rate in film-forming process S20 immediately after cleaning process S50 can be prevented more reliably.

＜本発明の第２の実施形態＞
本実施形態では、プリコート工程にて形成する窒化シリコン膜（プリコート膜）を２層構造とし、プリコート膜の下層（下地層）を段差被覆性や膜厚制御性の高いＡＬＤ法により形成し、プリコート膜の上層（表面層）を成膜工程Ｓ２０と同じＣＶＤ法で形成するようにしている点が、上述の実施形態と異なる。 <Second Embodiment of the Present Invention>
In this embodiment, the silicon nitride film (precoat film) formed in the precoat process has a two-layer structure, and the lower layer (underlayer) of the precoat film is formed by the ALD method with high step coverage and film thickness controllability. The point which forms the upper layer (surface layer) of a film | membrane by the same CVD method as film-forming process S20 differs from the above-mentioned embodiment.

具体的には、まず、ヒータ２０６により処理室２０１内を成膜温度よりも低い所定のプリコート温度に加熱させつつ、シリコン含有ガス供給系から処理室２０１内へＳｉＨ２Ｃｌ２ガスを供給させて排気する工程と、窒素含有ガス供給系から処理室２０１内へＮＨ３ガスを供給させて排気する処理と、を１サイクルとしてこのサイクルを所定回数実施する第１プリコート工程を実施することで、プリコート膜の下層（下地層）としてのＡＬＤ−ＳｉＮ層を形成する。係る工程は、上述の実施形態の工程Ｓ６１〜Ｓ６７と同様に行う。 Specifically, first, SiH 2 Cl 2 gas is supplied from the silicon-containing gas supply system into the processing chamber 201 while the inside of the processing chamber 201 is heated to a predetermined precoat temperature lower than the film formation temperature by the heater 206. By carrying out the first precoat step in which this cycle is carried out a predetermined number of times, the step of exhausting and the step of exhausting by supplying NH 3 gas from the nitrogen-containing gas supply system into the processing chamber 201 and performing exhaustion, An ALD-SiN layer is formed as a lower layer (underlayer) of the film. This step is performed in the same manner as steps S61 to S67 in the above-described embodiment.

そして、ヒータ２０６により処理室２０１内を所定の成膜温度に加熱させつつ、シリコン含有ガス供給系からの処理室２０１内へのＳｉＨ２Ｃｌ２ガスの供給と、窒素含有ガス
供給系からの処理室２０１内へのＮＨ３ガスの供給と、を同時に実施する第２プリコート工程を実施することで、プリコート膜の上層（表面層）としてのＣＶＤ−ＳｉＮ層を形成する。係る工程は、上述の実施形態の工程Ｓ２１〜Ｓ２３と同様に行う。 Then, while heating the inside of the processing chamber 201 to a predetermined film formation temperature by the heater 206, the supply of SiH 2 Cl 2 gas from the silicon-containing gas supply system into the processing chamber 201 and the processing from the nitrogen-containing gas supply system are performed. A CVD-SiN layer as an upper layer (surface layer) of the precoat film is formed by performing a second precoat process in which NH 3 gas is supplied into the chamber 201 at the same time. This process is performed in the same manner as the processes S21 to S23 of the above-described embodiment.

本実施形態によれば、プリコート膜の上層（表面層）が、成膜工程Ｓ２０と同じ成膜条件（温度、圧力、ガス供給シーケンス）により形成される。そのため、クリーニング工程Ｓ５０直前の処理室２０１内壁の状態を、より正確に復元することができ、クリーニング工程Ｓ５０直後の成膜工程Ｓ２０における成膜速度の変化をより確実に防ぐことができる。   According to this embodiment, the upper layer (surface layer) of the precoat film is formed under the same film formation conditions (temperature, pressure, gas supply sequence) as in the film formation step S20. Therefore, the state of the inner wall of the processing chamber 201 immediately before the cleaning step S50 can be restored more accurately, and a change in the film forming rate in the film forming step S20 immediately after the cleaning step S50 can be prevented more reliably.

なお、本実施形態においても、第１プリコート工程におけるサイクル数や第２プリコート工程における処理時間を調整し、プリコート膜の下層（下地層）としてのＡＬＤ−ＳｉＮ層と、プリコート膜の上層（表面層）としてのＣＶＤ−ＳｉＮ層との合計膜厚を薄くするようにすることで、クリーニング周期（メンテナンス周期）を長くでき、基板処理の生産性（装置の稼働率）を向上させることができる。   Also in this embodiment, the number of cycles in the first precoat process and the processing time in the second precoat process are adjusted, and the ALD-SiN layer as the lower layer (underlayer) of the precoat film and the upper layer (surface layer) of the precoat film ) As a total film thickness with the CVD-SiN layer can be reduced, the cleaning cycle (maintenance cycle) can be extended, and the substrate processing productivity (operating rate of the apparatus) can be improved.

＜本発明の他の実施形態＞
以上、本発明の実施の形態を具体的に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。 <Other Embodiments of the Present Invention>
As mentioned above, although embodiment of this invention was described concretely, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, It can change variously in the range which does not deviate from the summary.

例えば、上述の実施形態では、処理室２０１内にガスを供給するノズルとしてショートノズルを例示したが、本発明は係る形態に限らず、例えば各ウエハ２００の処理領域に直接ガスを供給できるようにガス供給口が複数形成されたロングノズルを用いてもよい。例えばＬ字型のノズルを１つ以上用いて、ガスを供給する位置をウエハ２００の処理領域まで延在させることで、ガスをウエハ２００の近傍で供給することができるようにしても良い。   For example, in the above-described embodiment, the short nozzle is exemplified as the nozzle for supplying the gas into the processing chamber 201. However, the present invention is not limited to such a form, and for example, the gas can be directly supplied to the processing region of each wafer 200. A long nozzle having a plurality of gas supply ports may be used. For example, the gas may be supplied in the vicinity of the wafer 200 by extending the gas supply position to the processing region of the wafer 200 using one or more L-shaped nozzles.

また例えば、上述の実施形態に係るクリーニング工程Ｓ５０及びプリコート工程Ｓ６０は、ウエハ２００を装填していない空のボート２１７を処理室２０１内に搬入した状態で実施しているが、本発明は係る形態に限らず、例えばダミー用ウエハを装填したボート２１７を処理室２０１内に搬入した状態で実施するようにしても構わない。   Further, for example, the cleaning step S50 and the precoat step S60 according to the above-described embodiment are performed in a state where an empty boat 217 that is not loaded with the wafers 200 is carried into the processing chamber 201. For example, the boat 217 loaded with dummy wafers may be carried in the processing chamber 201.

また例えば、上述の実施形態に係るクリーニング工程では、フッ化窒素（ＮＦ３）ガスを処理室２０１内に連続的に供給しているが、本発明は係る形態に限らず、ＮＦ３ガスを断続的に複数回供給するようにしてもよい。 Further, for example, in the cleaning process according to the above-described embodiment, nitrogen fluoride (NF 3 ) gas is continuously supplied into the processing chamber 201. However, the present invention is not limited to this mode, and NF 3 gas is intermittently supplied. Alternatively, it may be supplied a plurality of times.

また例えば、シリコン含有ガスとしてＤＣＳ（ＳｉＨ２Ｃｌ２）ガスを例示したが、本発明は係る形態に限らず、例えば、モノクロロシラン（ＳｉＨ３Ｃｌ、略称：ＭＣＳ）、ヘキサクロロジシラン（Ｓｉ２Ｃｌ６、略称：ＨＣＤ）、テトラクロロシラン（ＳｉＣｌ４、略称：ＳＴＣ）、トリクロロシラン（ＳｉＨＣｌ３、略称：ＴＣＳ）等の他のクロロシラン系や、トリシラン（Ｓｉ３Ｈ８、略称：ＴＳ）、ジシラン（Ｓｉ２Ｈ６、略称：ＤＳ）、モノシラン（ＳｉＨ４、略称：ＭＳ）等の無機原料や、アミノシラン系のテトラキスジメチルアミノシラン（Ｓｉ［Ｎ（ＣＨ３）２］４、略称：４ＤＭＡＳ）、トリスジメチルアミノシラン（Ｓｉ［Ｎ（ＣＨ３）２］３Ｈ、略称：３ＤＭＡＳ）、ビスジエチルアミノシラン（Ｓｉ［Ｎ（Ｃ２Ｈ５）２］２Ｈ２、略称：２ＤＥＡＳ）、ビスターシャリーブチルアミノシラン（ＳｉＨ２［ＮＨ（Ｃ４Ｈ９）］２、略称：ＢＴＢＡＳ）などの有機原料を用いることができる。 Further, for example, although DCS (SiH 2 Cl 2 ) gas is exemplified as the silicon-containing gas, the present invention is not limited to this form, and for example, monochlorosilane (SiH 3 Cl, abbreviated as MCS), hexachlorodisilane (Si 2 Cl 6). , Abbreviation: HCD), tetrachlorosilane (SiCl 4 , abbreviation: STC), other chlorosilanes such as trichlorosilane (SiHCl 3 , abbreviation: TCS), trisilane (Si 3 H 8 , abbreviation: TS), disilane (Si) 2 H 6 , abbreviation: DS), inorganic raw materials such as monosilane (SiH 4 , abbreviation: MS), aminosilane-based tetrakisdimethylaminosilane (Si [N (CH 3 ) 2 ] 4, abbreviation: 4DMAS), trisdimethylaminosilane (Si [N (CH 3 ) 2 ] 3 H, abbreviation: 3DMAS), bisdiethylaminosilane Organic raw materials such as orchid (Si [N (C 2 H 5 ) 2 ] 2 H 2 , abbreviation: 2DEAS), bistally butylaminosilane (SiH 2 [NH (C 4 H 9 )] 2 , abbreviation: BTBAS) are used. be able to.

また例えば、窒素含有ガスとしてアンモニア（ＮＨ３）ガスを例示したが、これに限らず、例えば、一酸化窒素（ＮＯ）ガスや二酸化窒素（ＮＯ２）ガス等を用いても良く、ま
たこれらの組み合わせて用いてもよい。 Further, for example, ammonia (NH 3 ) gas is exemplified as the nitrogen-containing gas. However, the present invention is not limited thereto, and for example, nitrogen monoxide (NO) gas, nitrogen dioxide (NO 2 ) gas, or the like may be used. You may use it in combination.

また、例えば、クリーニングガスとして三フッ化窒素（ＮＦ３）ガスを例示したが、これに限らず、例えば、フッ化水素（ＨＦ）ガス、三フッ化塩素（ＣｌＦ３）ガス、フッ素（Ｆ２）ガス等のフッ素（Ｆ）や塩素（Ｃｌ）等のハロゲンを含むハロゲン含有ガスを用いても良く、またこれらを組み合わせて用いても良い。 Further, for example, nitrogen trifluoride (NF 3 ) gas is exemplified as the cleaning gas. However, the present invention is not limited to this. For example, hydrogen fluoride (HF) gas, chlorine trifluoride (ClF 3 ) gas, fluorine (F 2) ) A halogen-containing gas containing a halogen such as fluorine (F) or chlorine (Cl) such as a gas may be used, or a combination thereof may be used.

また、例えば不活性ガスとして窒素（Ｎ２）ガスを例示したが、これに限らず、例えば、ヘリウム（Ｈｅ）ガス、ネオン（Ｎｅ）ガス、アルゴン（Ａｒ）ガス等の希ガス等を用いても良く、また窒素ガスとこれらの希ガスとを組み合わせて用いても良い。 Further, for example, nitrogen (N 2 ) gas is exemplified as the inert gas. However, the present invention is not limited to this. Alternatively, a combination of nitrogen gas and these rare gases may be used.

また、例えば上述したように、本発明に係る処理炉２０２の構成では、ウエハ２００を多数処理するバッチ式装置として構成されているが、これに限らず、ウエハ２００を１枚毎に処理する枚様式装置に本発明を適用してもよい。   For example, as described above, the configuration of the processing furnace 202 according to the present invention is configured as a batch-type apparatus that processes a large number of wafers 200. However, the present invention is not limited to this, and the number of wafers 200 processed one by one. The present invention may be applied to a style device.

また、例えば上述したように、本発明に係る処理炉２０２の構成では、熱ＣＶＤ反応によってウエハ２００の表面上に窒化シリコン（ＳｉＮ膜）を成膜する構成としているが、これに限らず、プラズマを用いてウエハ２００の表面上に窒化シリコン（ＳｉＮ膜）を成膜する構成に本発明を適用してもよい。   Further, for example, as described above, in the configuration of the processing furnace 202 according to the present invention, a silicon nitride (SiN film) is formed on the surface of the wafer 200 by a thermal CVD reaction. The present invention may be applied to a configuration in which a silicon nitride (SiN film) is formed on the surface of a wafer 200 using

＜本発明の好ましい形態＞
以下に、本発明の好ましい形態について付記する。 <Preferred form of the present invention>
Hereinafter, preferred modes of the present invention will be additionally described.

本発明の一態様によれば、
基板を処理する処理室と、
前記処理室内を加熱する加熱部と、
前記処理室内にシリコン含有ガスを供給するシリコン含有ガス供給系と、
前記処理室内に窒素含有ガスを供給する窒素含有ガス供給系と、
前記処理室内にクリーニングガスを供給するクリーニングガス供給系と、
少なくとも前記加熱部、前記シリコン含有ガス供給系、前記窒素含有ガス供給系、前記クリーニングガス供給系をそれぞれ制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記加熱部により前記処理室内を所定の成膜温度に加熱させつつ、前記シリコン含有ガス供給系及び前記窒素含有ガス供給系から前記処理室内にシリコン含有ガス及び窒素含有ガスをそれぞれ供給させて前記基板上に窒化シリコン膜を形成する成膜処理と、
前記加熱部により前記処理室内を所定のクリーニング温度に加熱させつつ、前記クリーニングガス供給系から前記処理室内にクリーニングガスを供給させて前記処理室内壁に堆積した窒化シリコン膜を除去するクリーニング処理と、
前記加熱部により前記処理室内を前記成膜温度よりも低い所定のプリコート温度に加熱させつつ、前記シリコン含有ガス供給系及び前記窒素含有ガス供給系から前記処理室内にシリコン含有ガス及び窒素含有ガスをそれぞれ供給させて前記処理室内壁に所定の厚さの窒化シリコン膜を形成するプリコート処理と、を実施する基板処理装置が提供される。 According to one aspect of the invention,
A processing chamber for processing the substrate;
A heating unit for heating the processing chamber;
A silicon-containing gas supply system for supplying a silicon-containing gas into the processing chamber;
A nitrogen-containing gas supply system for supplying a nitrogen-containing gas into the processing chamber;
A cleaning gas supply system for supplying a cleaning gas into the processing chamber;
A control unit that controls at least the heating unit, the silicon-containing gas supply system, the nitrogen-containing gas supply system, and the cleaning gas supply system, respectively.
The controller is
The substrate is heated by supplying the silicon-containing gas and the nitrogen-containing gas to the processing chamber from the silicon-containing gas supply system and the nitrogen-containing gas supply system, respectively, while heating the processing chamber to a predetermined film formation temperature by the heating unit. A film forming process for forming a silicon nitride film thereon;
A cleaning process for removing the silicon nitride film deposited on the processing chamber wall by supplying a cleaning gas from the cleaning gas supply system to the processing chamber while heating the processing chamber to a predetermined cleaning temperature by the heating unit;
While the processing chamber is heated to a predetermined precoat temperature lower than the film formation temperature by the heating unit, the silicon-containing gas and the nitrogen-containing gas are introduced into the processing chamber from the silicon-containing gas supply system and the nitrogen-containing gas supply system. There is provided a substrate processing apparatus for performing a pre-coating process in which a silicon nitride film having a predetermined thickness is formed on the inner wall of the processing chamber.

好ましくは、
前記成膜温度は６５０℃以上８００℃以下、さらに好ましくは７５０℃である。 Preferably,
The film forming temperature is 650 ° C. or higher and 800 ° C. or lower, more preferably 750 ° C.

また好ましくは、
前記プリコート温度は５９０℃以上６５０℃未満、さらに好ましくは６２５℃である。 Also preferably,
The precoat temperature is not less than 590 ° C. and less than 650 ° C., more preferably 625 ° C.

また好ましくは、
前記制御部は、前記成膜処理において、前記シリコン含有ガス供給系からの前記処理室内へのシリコン含有ガスの供給と、前記窒素含有ガス供給系からの前記処理室内への窒素含有ガスの供給とを同時に行う。 Also preferably,
In the film forming process, the control unit supplies the silicon-containing gas from the silicon-containing gas supply system to the processing chamber, and supplies the nitrogen-containing gas from the nitrogen-containing gas supply system to the processing chamber. At the same time.

また好ましくは、
前記制御部は、前記プリコート処理において、前記シリコン含有ガス供給系から前記処理室内へシリコン含有ガスを供給して排気する処理と、前記窒素含有ガス供給系から前記処理室内へ窒素含有ガスを供給して排気する処理と、を１サイクルとしてこのサイクルを所定回数実施する。 Also preferably,
In the pre-coating process, the control unit supplies a silicon-containing gas from the silicon-containing gas supply system to the processing chamber and exhausts it, and supplies a nitrogen-containing gas from the nitrogen-containing gas supply system to the processing chamber. This process is performed a predetermined number of times, with the process of evacuating the exhaust gas as one cycle.

また好ましくは、
前記処理室内を排気する排気系を備え、
前記制御部は、前記成膜処理における前記処理室内の最大圧力よりも、前記プリコート処理における前記処理室内の最大圧力のほうが大きくなるように、前記排気系、前記シリコン含有ガス供給系及び前記窒素含有ガス供給系をそれぞれ制御する。 Also preferably,
An exhaust system for exhausting the processing chamber;
The control unit includes the exhaust system, the silicon-containing gas supply system, and the nitrogen-containing system so that the maximum pressure in the processing chamber in the pre-coating process is larger than the maximum pressure in the processing chamber in the film forming process. Each gas supply system is controlled.

また好ましくは、
前記成膜処理における前記処理室内の圧力は１３３Ｐａ未満、さらに好ましくは６７Ｐａである。 Also preferably,
The pressure in the processing chamber in the film forming process is less than 133 Pa, more preferably 67 Pa.

また好ましくは、
前記プリコート処理における前記シリコン含有ガス供給時の前記処理室内の圧力は４００Ｐａ以上２０００Ｐａ以下である。 Also preferably,
The pressure in the processing chamber when the silicon-containing gas is supplied in the precoat process is 400 Pa or more and 2000 Pa or less.

また好ましくは、
前記プリコート処理における前記窒素含有ガス供給時の前記処理室内の圧力は６７Ｐａ以上２０００Ｐａ以下である。 Also preferably,
The pressure in the processing chamber when the nitrogen-containing gas is supplied in the precoat process is 67 Pa or more and 2000 Pa or less.

また好ましくは、
前記制御部は、前記プリコート処理において、
前記加熱部により前記処理室内を前記成膜温度よりも低い所定のプリコート温度に加熱させつつ、前記シリコン含有ガス供給系から前記処理室内へシリコン含有ガスを供給させて排気する処理と、前記窒素含有ガス供給系から前記処理室内へ窒素含有ガスを供給させて排気する処理と、を１サイクルとしてこのサイクルを所定回数実施する第１プリコート工程と、
前記加熱部により前記処理室内を所定の成膜温度に加熱させつつ、前記シリコン含有ガス供給系からの前記処理室内へのシリコン含有ガスの供給と、前記窒素含有ガス供給系からの前記処理室内への窒素含有ガスの供給と、を同時に実施する第２プリコート工程と、を実施する。 Also preferably,
The control unit, in the precoat process,
A process of supplying and exhausting a silicon-containing gas from the silicon-containing gas supply system to the processing chamber while heating the processing chamber to a predetermined precoat temperature lower than the film formation temperature by the heating unit; A process of supplying and exhausting a nitrogen-containing gas from the gas supply system into the processing chamber, and a first pre-coating step of performing this cycle a predetermined number of times as one cycle;
While heating the processing chamber to a predetermined film forming temperature by the heating unit, supply of the silicon-containing gas from the silicon-containing gas supply system to the processing chamber and into the processing chamber from the nitrogen-containing gas supply system And a second precoat step of simultaneously performing the supply of the nitrogen-containing gas.

本発明の他の態様によれば、
処理室内に基板を搬入する工程と、
加熱部により前記処理室内を所定の成膜温度に加熱しつつ、シリコン含有ガス供給系及び窒素含有ガス供給系から前記処理室内にシリコン含有ガス及び窒素含有ガスをそれぞれ供給して前記基板上に窒化シリコン膜を形成する成膜工程と、
前記処理室内から処理後の前記基板を搬出する工程と、
前記加熱部により前記処理室内を所定のクリーニング温度に加熱しつつ、クリーニングガス供給系から前記処理室内にクリーニングガスを供給して前記処理室内壁に堆積した窒化シリコン膜を除去するクリーニング工程と、
前記加熱部により前記処理室内を前記成膜温度よりも低い所定のプリコート温度に加熱
しつつ、前記シリコン含有ガス供給系及び前記窒素含有ガス供給系から前記処理室内にシリコン含有ガス及び窒素含有ガスをそれぞれ供給して前記処理室内壁に所定の厚さの窒化シリコン膜を形成するプリコート処理と、を有する
半導体装置の製造方法が提供される。 According to another aspect of the invention,
A step of carrying the substrate into the processing chamber;
A silicon-containing gas and a nitrogen-containing gas are respectively supplied from the silicon-containing gas supply system and the nitrogen-containing gas supply system into the processing chamber while the processing chamber is heated to a predetermined film formation temperature by a heating unit, and nitriding is performed on the substrate. A film forming step of forming a silicon film;
Unloading the processed substrate from the processing chamber;
A cleaning step of removing a silicon nitride film deposited on the processing chamber wall by supplying a cleaning gas from a cleaning gas supply system to the processing chamber while heating the processing chamber to a predetermined cleaning temperature by the heating unit;
While the processing chamber is heated to a predetermined precoat temperature lower than the film formation temperature by the heating unit, the silicon-containing gas and the nitrogen-containing gas are introduced into the processing chamber from the silicon-containing gas supply system and the nitrogen-containing gas supply system. There is provided a method of manufacturing a semiconductor device having a pre-coating process in which a silicon nitride film having a predetermined thickness is formed on each processing chamber wall.

１０１ 基板処理装置
２００ ウエハ（基板）
２０１ 処理室
２０２ 処理炉
２０６ ヒータ（加熱部）
２４０ コントローラ 101 Substrate processing apparatus 200 Wafer (substrate)
201 Processing chamber 202 Processing furnace 206 Heater (heating unit)
240 controller

Claims (2)

基板を処理する処理室と、
前記処理室内を加熱する加熱部と、
前記処理室内にシリコン含有ガスを供給するシリコン含有ガス供給系と、
前記処理室内に窒素含有ガスを供給する窒素含有ガス供給系と、
前記処理室内にクリーニングガスを供給するクリーニングガス供給系と、
少なくとも前記加熱部、前記シリコン含有ガス供給系、前記窒素含有ガス供給系、前記クリーニングガス供給系をそれぞれ制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記加熱部により前記処理室内を所定の成膜温度に加熱させつつ、前記シリコン含有ガス供給系及び前記窒素含有ガス供給系から前記処理室内にシリコン含有ガス及び窒素含有ガスをそれぞれ供給させて前記基板上に窒化シリコン膜を形成する成膜処理と、
前記加熱部により前記処理室内を所定のクリーニング温度に加熱させつつ、前記クリーニングガス供給系から前記処理室内にクリーニングガスを供給させて前記処理室内壁に堆積した窒化シリコン膜を除去するクリーニング処理と、
前記加熱部により前記処理室内を前記成膜温度よりも低い所定のプリコート温度に加熱させつつ、前記シリコン含有ガス供給系及び前記窒素含有ガス供給系から前記処理室内にシリコン含有ガス及び窒素含有ガスをそれぞれ供給させて前記処理室内壁に所定の厚さの窒化シリコン膜を形成するプリコート処理と、を実施することを特徴とする基板処理装置。 A processing chamber for processing the substrate;
A heating unit for heating the processing chamber;
A silicon-containing gas supply system for supplying a silicon-containing gas into the processing chamber;
A nitrogen-containing gas supply system for supplying a nitrogen-containing gas into the processing chamber;
A cleaning gas supply system for supplying a cleaning gas into the processing chamber;
A control unit that controls at least the heating unit, the silicon-containing gas supply system, the nitrogen-containing gas supply system, and the cleaning gas supply system, respectively.
The controller is
The substrate is heated by supplying the silicon-containing gas and the nitrogen-containing gas to the processing chamber from the silicon-containing gas supply system and the nitrogen-containing gas supply system, respectively, while heating the processing chamber to a predetermined film formation temperature by the heating unit. A film forming process for forming a silicon nitride film thereon;
A cleaning process for removing the silicon nitride film deposited on the processing chamber wall by supplying a cleaning gas from the cleaning gas supply system to the processing chamber while heating the processing chamber to a predetermined cleaning temperature by the heating unit;
While the processing chamber is heated to a predetermined precoat temperature lower than the film formation temperature by the heating unit, the silicon-containing gas and the nitrogen-containing gas are introduced into the processing chamber from the silicon-containing gas supply system and the nitrogen-containing gas supply system. And a pre-coating process for forming a silicon nitride film having a predetermined thickness on the inner wall of the processing chamber. 処理室内に基板を搬入する工程と、
加熱部により前記処理室内を所定の成膜温度に加熱しつつ、シリコン含有ガス供給系及び窒素含有ガス供給系から前記処理室内にシリコン含有ガス及び窒素含有ガスをそれぞれ供給して前記基板上に窒化シリコン膜を形成する成膜工程と、
前記処理室内から処理後の前記基板を搬出する工程と、
前記加熱部により前記処理室内を所定のクリーニング温度に加熱しつつ、クリーニングガス供給系から前記処理室内にクリーニングガスを供給して前記処理室内壁に堆積した窒化シリコン膜を除去するクリーニング工程と、
前記加熱部により前記処理室内を前記成膜温度よりも低い所定のプリコート温度に加熱しつつ、前記シリコン含有ガス供給系及び前記窒素含有ガス供給系から前記処理室内にシリコン含有ガス及び窒素含有ガスをそれぞれ供給して前記処理室内壁に所定の厚さの窒化シリコン膜を形成するプリコート処理と、を有する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。 A step of carrying the substrate into the processing chamber;
A silicon-containing gas and a nitrogen-containing gas are respectively supplied from the silicon-containing gas supply system and the nitrogen-containing gas supply system into the processing chamber while the processing chamber is heated to a predetermined film formation temperature by a heating unit, and nitriding is performed on the substrate. A film forming step of forming a silicon film;
Unloading the processed substrate from the processing chamber;
A cleaning step of removing a silicon nitride film deposited on the processing chamber wall by supplying a cleaning gas from a cleaning gas supply system to the processing chamber while heating the processing chamber to a predetermined cleaning temperature by the heating unit;
While the processing chamber is heated to a predetermined precoat temperature lower than the film formation temperature by the heating unit, the silicon-containing gas and the nitrogen-containing gas are introduced into the processing chamber from the silicon-containing gas supply system and the nitrogen-containing gas supply system. And a pre-coating process for forming a silicon nitride film having a predetermined thickness on the inner wall of the processing chamber.
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