半导体器件的制造方法及记录介质与流程

技术领域

本发明涉及衬底处理装置及半导体器件的制造方法。

背景技术：

在半导体制造装置等衬底处理装置中，公知为了实施超高真空加工而在排气系统中使用涡轮分子泵(TMP(Turbo Molecular Pump))等真空泵(例如专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平11－300193号公报

涡轮分子泵等实现高真空或超真空的真空泵通常不能说临界背压高，在其下游侧设置用于排气至大气压的辅助泵。通常像这样在真空泵的下游侧连接其他构成要素，但该其他构成要素可能成为引起真空泵下游侧的压力变动的主要原因。在真空泵的下游侧的压力由于某些理由而上升的情况下，存在气体逆流至该真空泵而导致其动作变得不稳定的隐患。

技术实现要素：

本发明鉴于上述课题，目的在于提供一种防止设在排气系统中的真空泵的动作变得不稳定的衬底处理装置及半导体器件的制造方法。

本发明的一个方式的衬底处理装置为向处理空间供给气体而对衬底进行处理的衬底处理装置，其具有：在上述处理空间的上游侧使上述气体分散的缓冲空间；在将上述衬底向上述处理空间搬运时供上述衬底通过的搬运空间；与上述搬运空间连接的第1排气管；与上述缓冲空间连接的第2排气管；与上述处理空间连接的第3排气管；与上述第1排气管、上述第2排气管及上述第3排气管各自的下游侧连接的第4排气管；设于上述第1排气管的第1真空泵；设于上述第4排气管的第2真空泵；在上述第1排气管中设于上述第1真空泵的下游侧的第1阀；设于上述第2排气管的第2阀；以及设于上述第3排气管的第3阀。

本发明的另一方式的衬底处理装置具有：对衬底进行处理的处理容器；与上述处理容器连接的多根排气管；设于上述多根排气管中的一根排气管上的第1真空泵；设于上述多根排气管的下游侧的第2真空泵；在设有上述第1真空泵的排气管中设于上述第1真空泵的上游侧的阀；以及在设有上述第1真空泵的排气管中连接在上述第1真空泵和上述阀之间的惰性气体供给部。

本发明的一个方式的半导体器件的制造方法为，将在处理空间的上游侧的缓冲空间中分散的气体向上述处理空间供给而对衬底进行处理的半导体器件的制造方法，其具有如下工序：边通过第1真空泵和设于该第1真空泵下游侧的第2真空泵对上述衬底的搬运空间进行排气，边将上述衬底向上述处理空间搬运的工序；将设于上述第1真空泵的下游侧且设于上述第2真空泵的上游侧的阀关闭的工序；经由上述缓冲空间将上述气体向上述处理空间供给的工序；以及经由在上述阀的下游侧连接在上述第2真空泵上的排气管并通过上述第2真空泵而对上述缓冲空间进行排气的工序。

本发明的另一方式的半导体器件的制造方法为，向处理容器供给气体而对衬底进行处理的半导体器件的制造方法，其具有如下工序：通过设于与上述处理容器连接的多根排气管中的一根排气管上的第1真空泵、和设于上述多根排气管的下游侧的第2真空泵，对上述处理容器进行排气的工序；将在设有上述第1真空泵的排气管中设于上述第1真空泵的上游侧的阀关闭，并且从在设有上述第1真空泵的排气管中连接在上述第1真空泵和上述阀之间的惰性气体供给部向上述第1真空泵供给惰性气体的工序；将上述气体向上述处理容器供给的工序；以及经由上述多根排气管中的除设有上述第1真空泵的排气管之外的排气管，并通过上述第2真空泵对上述处理容器进行排气的工序。

发明效果

根据本发明，能够防止设在排气系统中的真空泵的动作变得不稳定。

附图说明

图1是表示本发明的第1实施方式的衬底处理装置的图。

图2是表示图1所示的衬底处理装置的衬底处理工序的流程图。

图3是表示图2所示的成膜工序的详细情况的流程图。

图4是表示图1所示的衬底处理装置的排气系统的动作的顺序图。

图5是表示本发明的第2实施方式的衬底处理装置的图。

图6是表示图5所示的衬底处理装置的排气系统的动作的顺序图。

具体实施方式

以下，说明本发明的第1实施方式。

＜装置结构＞

图1示出本实施方式的衬底处理装置100的结构。如图1所示，衬底处理装置100构成为单片式的衬底处理装置。

(处理容器)如图1所示，衬底处理装置100具有处理容器202。处理容器202例如构成为横截面为圆形的扁平的密闭容器。另外，处理容器202由例如铝(Al)或不锈钢(SUS)等金属材料构成。在处理容器202内形成有：对作为衬底的硅晶圆等晶圆200进行处理的处理空间201；和在将晶圆200向处理空间201搬运时供晶圆200通过的搬运空间203。处理容器202由上部容器202a和下部容器202b构成。在上部容器202a与下部容器202b之间设有隔板204。

在下部容器202b的侧面设有与闸阀205相邻的衬底搬入搬出口206，晶圆200经由衬底搬入搬出口206而在下部容器202b与未图示的搬运室之间移动。在下部容器202b的底部设有多个顶杆(lift pin)207。另外，下部容器202b接地。

在处理空间201内设有支承晶圆200的衬底支承部210。衬底支承部210主要具有：载置晶圆200的载置面211；在表面具有载置面211的载置台212；和内置于衬底载置台212中的作为加热源的加热器213。在衬底载置台212上，在与顶杆207相对应的位置处分别设有供顶杆207贯穿的贯穿孔214。

衬底载置台212由轴217支承。轴217贯穿处理容器202的底部，并进一步在处理容器202的外部与升降机构218连接。通过使升降机构218工作而使轴217及支承台212升降，由此能够使载置于衬底载置面211上的晶圆200升降。此外，轴217下端部的周围被波纹管219覆盖，处理容器202内保持气密。

衬底载置台212在晶圆200的搬运时，下降至衬底载置面211与衬底搬入搬出口206相对的位置(晶圆搬运位置)，在晶圆200的处理时，如图1所示，上升至使晶圆200处于处理空间201内的处理位置(晶圆处理位置)。

具体而言，在使衬底载置台212下降至晶圆搬运位置时，顶杆207的上端部从衬底载置面211的上表面突出，顶杆207从下方支承晶圆200。另外，在使衬底载置台212上升至晶圆处理位置时，顶杆207从衬底载置面211的上表面埋没，衬底载置面211从下方支承晶圆200。此外，由于顶杆207与晶圆200直接接触，所以希望其由例如石英或氧化铝等材质形成。

在处理空间201的上部(上游侧)设有作为气体分散机构的喷头230。在喷头230的盖231上设有气体导入口241，在该气体导入口241上连接有后述的供给系统。从气体导入口241导入的气体被供给至喷头230的缓冲空间232。

喷头的盖231由具有导电性的金属形成，作为用于在缓冲空间232或处理空间201内生成等离子体的电极而使用。在盖231与上部容器202a之间设有绝缘块233，使盖231与上部容器202a之间绝缘。

喷头230具有分散板234，该分散板234用于使经由气体导入口241而从供给系统供给的气体分散。该分散板234的上游侧为缓冲空间232，下游侧为处理空间201。在分散板234上设有多个贯穿孔234a。分散板234以与衬底载置面211相对的方式配置。

在缓冲空间232中设有用于形成被供给的气体的气流的气体引导件235。气体引导件235是以气体导入口241为顶点、随着朝向分散板234方向而直径扩大的圆锥形状。气体引导件235形成为，其下端位于比在分散板234的最外周侧形成的贯穿孔234a更靠外周侧的位置。

(供给系统)在设于喷头230的盖231上的气体导入孔241上，连接有共用气体供给管242。在共用气体供给管242上连接有第一气体供给管243a、第二气体供给管244a、第三气体供给管245a。第二气体供给管244a经由远程等离子体单元244e而与共用气体供给管242连接。

从包含第一气体供给管243a的第一气体供给系统243主要供给含第一元素气体，从包含第二气体供给管244a的第二气体供给系统244主要供给含第二元素气体。从包含第三气体供给管245a的第三气体供给系统245在处理晶圆时主要供给惰性气体，在清洁喷头230或处理空间201时主要供给清洁气体。

(第一气体供给系统)在第一气体供给管243a上，从上游方向按顺序设有第一气体供给源243b、作为流量控制器(流量控制部)的质量流量控制器(MFC)243c、及作为开闭阀的阀243d。

从第一气体供给管243a经由质量流量控制器243c、阀243d、共用气体供给管242而向喷头230供给含有第一元素的气体(以下，称为“含第一元素气体”)。

含第一元素气体是原料气体、即处理气体的一种。在此，第一元素例如是硅(Si)。即，含第一元素气体例如是含硅气体。作为含硅气体，能够使用例如SiH₂(NH(C₄H₉))₂(双叔丁基氨基硅烷，简称：BTBAS)气体。此外，含第一元素气体在常温常压下可以是固体、液体、及气体中的任一种。在含第一元素气体在常温常压下是液体的情况下，只要在第一气体供给源243b与质量流量控制器243c之间设置未图示的气化器即可。在此，作为气体进行说明。

此外，作为含硅气体，除BTBAS外，还能够使用例如作为有机硅材料的六甲基二硅氮烷(C₆H₁₉NSi₂、简称：HMDS)或三硅烷基胺((SiH₃)₃N、简称：TSA)等。这些气体作为前驱体发挥作用。

在第一气体供给管243a的比阀243d更靠下游侧的位置，连接有第一惰性气体供给管246a的下游端。在第一惰性气体供给管246a上，从上游方向按顺序设有惰性气体供给源246b、作为流量控制器(流量控制部)的质量流量控制器(MFC)246c、及作为开闭阀的阀246d。

在此，惰性气体为例如氮(N₂)气。此外，作为惰性气体，除N₂气体外，还能够使用例如氦(He)气、氖(Ne)气、氩(Ar)气等稀有气体。

含第一元素气体供给系统243(也称为含硅气体供给系统)主要由第一气体供给管243a、质量流量控制器243c、阀243d构成。

另外，第一惰性气体供给系统主要由第一惰性气体供给管246a、质量流量控制器246c及阀246d构成。此外，可以将惰性气体供给源234b、第一气体供给管243a包含在第一惰性气体供给系统中考虑。

另外，可以将第一气体供给源243b、第一惰性气体供给系统包含在含第一元素气体供给系统243中考虑。

(第二气体供给系统)在第二气体供给管244a上，在下游设有远程等离子体单元244e。在上游，从上游方向按顺序设有第二气体供给源244b、作为流量控制器(流量控制部)的质量流量控制器(MFC)244c、及作为开闭阀的阀244d。

从第二气体供给管244a经由质量流量控制器244c、阀244d、远程等离子体单元244e、共用气体供给管242而向喷头230内供给含有第二元素的气体(以下，称作“含第二元素气体”)。含第二元素气体通过远程等离子体单元244e而成为等离子体状态，并向晶圆200上照射。

含第二元素气体是处理气体的一种。此外，含第二元素气体可以作为反应气体或改性气体考虑。

在此，含第二元素气体含有与第一元素不同的第二元素。作为第二元素，例如是氧(O)、氮(N)、碳(C)中的任一种。在本实施方式中，含第二元素气体例如为含氧气体。具体而言，作为含氧气体，使用氧(O₂)气。

含第二元素气体供给系统244(也称作含氧气体供给系统)主要由第二气体供给管244a、质量流量控制器244c、阀244d构成。

另外，在第二气体供给管244a的比阀244d更靠下游侧的位置，连接有第二惰性气体供给管247a的下游端。在第二惰性气体供给管247a上，从上游方向按顺序设有惰性气体供给源247b、作为流量控制器(流量控制部)的质量流量控制器(MFC)247c、及作为开闭阀的阀247d。

从第二惰性气体供给管247a经由质量流量控制器247c、阀247d、第二气体供给管244a、远程等离子体单元244e而向喷头230内供给惰性气体。惰性气体在薄膜形成工序(S104)中作为载气或稀释气体发挥作用。

第二惰性气体供给系统主要由第二惰性气体供给管247a、质量流量控制器247c及阀247d构成。此外，可以将惰性气体供给源247b、第二气体供给管243a、远程等离子体单元244e包含在第二惰性气体供给系统中考虑。

另外，可以将第二气体供给源244b、远程等离子体单元244e、第二惰性气体供给系统包含在含第二元素气体供给系统244中考虑。

(第三气体供给系统)在第三气体供给管245a上，从上游方向按顺序设有第三气体供给源245b、作为流量控制器(流量控制部)的质量流量控制器(MFC)245c、及作为开闭阀的阀245d。

从第三气体供给管245a经由质量流量控制器245c、阀245d、共用气体供给管242而向喷头230供给作为吹扫气体的惰性气体。

在此，惰性气体为例如氮(N₂)气。此外，作为惰性气体，除N₂气体外，还能够使用例如氦(He)气、氖(Ne)气、氩(Ar)气等稀有气体。

在第三气体供给管245a的比阀245d更靠下游侧的位置，连接有清洁气体供给管248a的下游端。在清洁气体供给管248a上，从上游方向按顺序设有清洁气体供给源248b、作为流量控制器(流量控制部)的质量流量控制器(MFC)248c、及作为开闭阀的阀248d。

第三气体供给系统245主要由第三气体供给管245a、质量流量控制器245c、阀245d构成。

另外，清洁气体供给系统主要由清洁气体供给管248a、质量流量控制器248c及阀248d构成。此外，可以将清洁气体供给源248b、第三气体供给管245a包含在清洁气体供给系统中考虑。

另外，可以将第三气体供给源245b、清洁气体供给系统包含在第三气体供给系统245中考虑。

在衬底处理工序中，从第三气体供给管245a经由质量流量控制器245c、阀245d、共用气体供给管242而向喷头230内供给惰性气体。另外，在清洁工序中，从第三气体供给管245a经由质量流量控制器248c、阀248d、共用气体供给管242而向喷头230内供给清洁气体。

从惰性气体供给源245b供给的惰性气体在衬底处理工序中作为对留在处理容器202和喷头230内的气体进行吹扫的吹扫气体发挥作用。另外，在清洁工序中，也可以作为清洁气体的载气或稀释气体发挥作用。

从清洁气体供给源248b供给的清洁气体在清洁工序中作为将附着于喷头230和处理容器202的副产物等除去的清洁气体发挥作用。

在此，清洁气体为例如三氟化氮(NF₃)气体。此外，作为清洁气体，可以使用例如氟化氢(HF)气体、三氟化氯(ClF₃)气体、氟(F₂)气等，还可以将它们组合使用。

(等离子体生成部)在喷头的盖231上连接有匹配器251、高频电源252。通过利用高频电源252、匹配器251调整阻抗，而在喷头230、处理空间201中生成等离子体。

(排气系统)对处理容器202的环境气体进行排气的排气系统具有与处理容器202连接的多个排气管。具体而言，具有与搬运空间203连接的排气管(第1排气管)261、与缓冲空间232连接的排气管(第2排气管)262、和与处理空间201连接的排气管(第3排气管)263。另外，在各排气管261、262、263的下游侧连接排气管(第4排气管)264。

排气管261与搬运空间203的侧面或底面连接。在排气管261上，作为实现高真空或超高真空的真空泵而设置TMP(Turbo Molecular Pump，涡轮分子泵，第1真空泵)265。在排气管261中，在TMP265的下游侧设置阀266。另外，在排气管261中，在TMP265的上游侧设置阀267。另外，在排气管261中，在阀267的上游侧连接旁通管261a。在旁通管261a上设置阀261b。旁通管261a的下游侧与排气管264连接。

排气管262与缓冲空间232的上表面或侧面连接。在排气管262上连接阀268。

排气管263与处理空间201的侧方连接。在排气管263上设置将处理空间201内控制成规定压力的压力控制器即APC(Auto Pressure Controller，自动压力控制器)269。APC269具有能够调节开度的阀体(未图示)，根据来自后述的控制器的指示而调整排气管263的流导。在排气管263中，在APC269的下游侧设置阀270。另外，在排气管263中，在APC269的上游侧设置阀271。

在排气管264上设置DP(Dry Pump，干式真空泵)272。如图所示，在排气管264上，从其上游侧开始连接排气管262、排气管263、排气管261、旁通管261a，并在它们的下游设置DP272。DP272分别经由排气管262、排气管263、排气管261及旁通管261a而对缓冲空间232、处理空间201及搬运空间203各自的环境气体进行排气。另外，DP272在TMP265动作时也作为其辅助泵发挥功能。即，由于作为高真空(或超高真空)泵的TMP265难以单独地进行排气至大气压，所以作为进行排气至大气压的辅助泵而使用DP272。对上述排气系统的各阀使用例如空气阀。

(控制器)衬底处理装置100具有对衬底处理装置100的各部分的动作进行控制的控制器280。控制器280至少具有运算部281及存储部282。控制器280与上述各结构连接，根据上位控制器或使用者的指示而从存储部282读出程序或方案，并根据其内容控制各结构的动作。

此外，控制器280可以作为专用的计算机而构成，也可以作为通用的计算机而构成。例如，准备存储有上述程序的外部存储装置(例如磁带、软盘或硬盘等磁盘、CD或DVD等光盘、MO等光磁盘、USB存储器(USB Flash Drive)或存储卡等半导体存储器)283，使用外部存储装置283而在通用的计算机中安装程序，由此能够构成本实施方式的控制器280。

另外，用于向计算机提供程序的方法不限于经由外部存储装置283提供的情况。例如，可以使用网络或专用线路等通信手段，不经由外部存储装置283而提供程序。此外，存储部282和外部存储装置283作为计算机能够读取的记录介质而构成。以下，将它们简单地总称为记录介质。此外，在本说明书中，在使用记录介质这一术语的情况下，存在仅包含存储部282单体的情况、仅包含外部存储装置283单体的情况、或包含它们双方的情况。

＜衬底处理工序＞

接下来，说明使用衬底处理装置100在晶圆200上形成薄膜的工序。此外，在以下的说明中，构成衬底处理装置100的各部分的动作由控制器280控制。

图2是表示本实施方式的衬底处理工序的流程图。图3是表示图2的成膜工序的详细情况的流程图。另外，图4是表示各工序中的排气系统的阀的开闭的顺序图。在图4中，“O”表示阀开(Open)，“C”表示阀闭(Close)。

以下，说明作为第一处理气体而使用BTBAS气体、作为第二处理气体而使用氧(O₂)气、在晶圆200上作为薄膜而形成硅氧化膜的例子。

(衬底搬入、载置工序S102)在处理装置100中，通过使衬底载置台212下降至晶圆200的搬运位置，而使顶杆207贯穿衬底载置台212的贯穿孔214。其结果是，顶杆207成为比衬底载置台212表面高出规定高度的突出状态。接着，打开闸阀205使搬运空间203与移载室(未图示)连通。然后，使用晶圆移载机(未图示)从该移载室将晶圆200搬入至搬运空间203，并将晶圆200移载至顶杆207上。由此，晶圆200以水平姿势被支承在从衬底载置台212的表面突出的顶杆207上。

在向处理容器202内搬入晶圆200后，使晶圆移载机向处理容器202外退出，关闭闸阀205而将处理容器202内密闭。之后，通过使衬底载置台212上升，而使晶圆200载置于设在衬底载置台212上的衬底载置面211上，通过进一步使衬底载置台212上升，而使晶圆200上升至上述的处理空间201内的处理位置。

参照图4来说明衬底搬入工序S102中的排气系统的各阀的动作。首先，在将晶圆200向处理容器202内搬入时，将阀266和阀267打开(开阀)，使搬运空间203与TMP265之间连通，并且使TMP265与DP272之间连通。另一方面，使除阀266和阀267以外的排气系统的阀关闭(闭阀)。由此，通过TMP265(及DP272)对搬运空间203的环境气体进行排气，使处理容器202达到高真空(超高真空)状态(例如10^－5Pa以下)。在该工序中使处理容器202为高真空(超高真空)状态是为了，减小处理容器202与同样保持高真空(超高真空)状态(例如10^－6Pa以下)的移载室之间的压力差。在该状态下打开闸阀205，将晶圆200从移载室搬入至搬运空间203。此外，TMP265及DP272为了不导致随着它们的动作开始而进行的处理工序的延迟而在图2及图3所示的工序中始终动作。

在将晶圆200搬入至搬运空间203后，当上升至处理空间201内的处理位置时，关闭阀266和阀267。由此，搬运空间203与TMP265之间、以及TMP265与排气管264之间被切断，基于TMP265进行的搬运空间203的排气结束。另一方面，打开阀270和阀271，使处理空间201与APC269之间连通，并且使APC269与DP272之间连通。APC269通过调整排气管263的流导，来控制基于DP272的处理空间201的排气流量，将处理空间201维持在规定压力(例如10^－5～10^－1Pa的高真空)。此外，其他排气系统的阀维持关闭。另外，在关闭阀266和阀267时，在将位于TMP265的上游侧的阀267关闭后，再关闭阀266，由此能够稳定地维持TMP265的动作。

此外，在该工序中，可以边对处理容器202内进行排气，边从惰性气体供给系统向处理容器202内供给作为惰性气体的N₂气体。即，可以边通过TMP265或DP272对处理容器202内进行排气，边通过打开至少第三气体供给系统的阀245d而向处理容器202内供给N₂气体。

另外，在将晶圆200载置于衬底载置台212上时，向埋置于衬底载置台212内部的加热器213供给电力，并进行控制以使晶圆200的表面成为规定温度。晶圆200的温度例如为室温以上且500℃以下，优选为室温以上且400℃以下。此时，通过基于由未图示的温度传感器检测出的温度信息而控制向加热器213的通电情况，来调整加热器213的温度。

(成膜工序S104)接着，进行薄膜形成工序S104。以下，参照图3来说明成膜工序S104。此外，成膜工序S104是使交替地供给不同处理气体的工序反复进行的循环处理。

(第一处理气体供给工序S202)当加热晶圆200并达到期望的温度时，打开阀243d，并且调整质量流量控制器243c以使得BTBAS气体的流量成为规定流量。此外，BTBAS的供给流量为例如100sccm以上且5000sccm以下。此时，打开第三气体供给系统的阀245d，从第三气体供给管245a供给N₂气体。另外，也可以从第一惰性气体供给系统流出N₂气体。另外，也可以在该工序之前，就从第三气体供给管245a开始供给N₂气体。

被供给至处理容器202的BTBAS气体供给至晶圆200上。在晶圆200的表面，BTBAS气体与晶圆200之上接触而形成作为“含第一元素层”的含硅层。

含硅层根据例如处理容器202内的压力、BTBAS气体的流量、基座(susceptor)217的温度、通过处理空间201所需的时间等，以规定厚度及规定分布形成。此外，可以在晶圆200上预先形成规定的膜。另外，可以在晶圆200或规定的膜上预先形成规定图案。

在从BTBAS气体的供给开始后经过规定时间之后，关闭阀243d，停止BTBAS气体的供给。在上述的S202的工序中，如图4所示，阀270及阀271打开，通过APC269进行控制以使处理空间201的压力成为规定压力。在S202中，除阀270及阀271以外的排气系统的阀全部关闭。

(吹扫工序S204)接着，从第三气体供给管245a供给N₂气体，进行喷头230及处理空间201的吹扫。此时也是，阀270及阀271打开，通过APC269进行控制以使处理空间201的压力成为规定压力。另一方面，除阀270及阀271以外的排气系统的阀全部关闭。由此，将在第一处理气体供给工序S202中无法与晶圆200结合的BTBAS气体通过DP272而经由排气管263而从处理空间201除去。

接着，从第三气体供给管245a供给N₂气体，进行喷头230的吹扫。此时的排气系统的阀如图4中“SHP”所示那样，阀270及阀271关闭，而阀268打开。其他排气系统的阀维持关闭。即，在进行喷头230的吹扫时，将处理空间201与APC269之间切断，并且将APC269与排气管264之间切断，停止基于APC269的压力控制，另一方面，使缓冲空间232与DP272之间连通。由此，残留在喷头230(缓冲空间232)内的BTBAS气体经由排气管262并通过DP272而从喷头230排出。此外，此时，APC269的下游侧的阀270可以打开。

当喷头230的吹扫结束时，打开阀270及阀271而使基于APC269的压力控制重新开始，并且关闭阀268而将喷头230与排气管264之间切断。其他的排气系统的阀保持关闭。此时也是，继续从第三气体供给管245a供给N₂气体，继续进行喷头230及处理空间201的吹扫。此外，在吹扫工序S204中，在经由排气管262的吹扫的前后进行经由排气管263的吹扫，但也可以仅是经由排气管262的吹扫。另外，也可以同时进行经由排气管262的吹扫和经由排气管263的吹扫。

(第二处理气体供给工序S206)在吹扫工序S204后，打开阀244d，经由远程等离子体单元244e、喷头230而向处理空间201内开始氧气的供给。

此时，调整质量流量控制器244c以使氧气的流量成为规定流量。此外，氧气的供给流量例如为100sccm以上且5000sccm以下。此外，可以与氧气一起从第二惰性气体供给系统流出作为载气的N₂气体。另外，在该工序中也是，第三气体供给系统的阀245d打开，从第三气体供给管245a供给N₂气体。

等离子体状态的氧气被供给至晶圆200上。通过氧气的等离子体对已经形成的含硅层进行改性，由此在晶圆200上形成例如含有硅元素及氧元素的层。

改性层根据例如处理容器203内的压力、氧气的流量、衬底载置台212的温度、等离子体生成部206的电力供给情况等，以规定厚度、规定分布、规定氧成分等相对于含硅层的侵入深度而形成。

在经过规定时间后，关闭阀244d，停止氧气的供给。

在S206中也是，与上述的S202同样地，阀270及阀271打开，通过APC269进行控制以使处理空间201的压力成为规定压力。另外，除阀270及阀271以外的排气系统的阀全部关闭。

(吹扫工序S208)接着，执行与S204相同的吹扫工序。各部分的动作如S204中所说明的那样，因此省略此处的说明。

(判断S210)控制器280判断上述1循环是否实施了规定次数(n循环)。

在未实施规定次数时(S210中为否的情况)，重复第一处理气体供给工序S202、吹扫工序S204、第二处理气体供给工序S206、吹扫工序S208的循环。在已实施了规定次数时(S210中为是的情况)，结束图3所示的处理。

返回图2的说明，接着，执行衬底搬出工序S106。

(衬底搬出工序S106)在衬底搬出工序S106中，使衬底载置台212下降，使晶圆200支承在从衬底载置台212的表面突出的顶杆207上。由此，晶圆200从处理位置变为搬运位置。然后，打开闸阀205，使用晶圆移载机将晶圆200向处理容器202外搬出。此时，关闭阀245d，停止从第三气体供给系统向处理容器202内供给惰性气体。

衬底搬出工序S106中的排气系统的各阀的动作如图4所示。首先，在晶圆200从处理位置移动至搬运位置的期间，关闭阀270和阀271，停止基于APC269的压力控制。另一方面，打开阀261b，将搬运空间203与DP272之间连通，通过DP272对搬运空间203进行排气。此时，其他的排气系统的阀关闭。

接着，当晶圆200移动至搬运位置时，关闭阀261b，将搬运空间203与排气管264之间切断。另一方面，打开阀266和阀267，通过TMP265(及DP272)对搬运空间203的环境气体进行排气，由此将处理容器202维持于高真空(超高真空)状态(例如10^－5Pa以下)，以减小处理容器202与同样维持于高真空(超高真空)状态(例如10^－6Pa以下)的移载室之间的压力差。在该状态下，打开闸阀205，将晶圆200从处理容器202向移载室搬出。

(处理次数判断工序S108)在搬出晶圆200后，判断薄膜形成工序是否达到规定次数。若判断为达到规定次数，则转移到清洁工序。若判断为未达到规定次数，则为了接下来使待机的晶圆200的处理开始，转移到衬底搬入、载置工序S102。

(清洁工序110)若在处理次数判断工序S108中判断为薄膜形成工序已达到规定次数，则进行清洁工序。在此，打开清洁气体供给系统的阀248d，经由喷头230向处理空间201供给清洁气体。

当清洁气体充满喷头230、处理空间201后，由高频电源252施加电力并且通过匹配器251使阻抗匹配，从而在喷头230、处理空间201中生成清洁气体的等离子体。生成的清洁气体等离子体将附着于喷头230、处理空间201内的壁上的副产物除去。

如上所述，在处理容器202中，在处理空间201、搬运空间203及缓冲空间232上分别连接多个排气系统、即排气管263、261、262。另外，在与搬运空间203连接的排气管261上设置TMP265。而且，在各排气管263、261、262的下游侧连接排气管264，在该排气管264上设置DP272。若像这样在各排气系统中共用DP272，则存在如下隐患：在从除设有TMP265的排气管261以外的排气系统通过DP272进行排气时，TMP265的下游侧的压力(排气管264的压力)会上升，气体会逆流至TMP265，导致TMP265的动作不稳定。若气体逆流至TMP265，则根据情况不同也存在TMP265发生故障或破损的隐患。特别是，在交替地反复供给不同处理气体的循环处理中，在排气系统中，较大的压力变动在短时间内重复多次，因此为了使TMP265的动作保持稳定，TMP265的下游侧的压力管理很重要。

因此，在本实施方式中构成为，在设有TMP265的排气管261中，在TMP265的下游侧设置阀266，在经由其他排气管262、263并通过DP272进行排气时，使阀266闭阀而将TMP265与其下游侧的排气管264之间切断。具体而言，当设于排气管262上的阀268打开时、即进行喷头230(缓冲空间232)的吹扫时，TMP265的下游侧的阀266始终关闭，将TMP265与排气管264之间切断。另外，当设于排气管263上的阀270、271打开时、即通过APC269调整处理空间201的压力时、或进行处理空间201的吹扫时，阀266始终关闭，将TMP265与排气管264之间切断。由此，在排气管264中流动的气体不会逆流至TMP265，能够防止TMP265的动作变得不稳定。特别是，在交替地重复供给不同处理气体的循环处理中，即使频繁地产生排气系统的压力变动，TMP265的动作也不会变得不稳定，能够降低TMP265的故障等的产生几率。另外，在将TMP265前后的阀266和阀267关闭时，在将位于TMP265上游侧的阀267关闭后，再关闭阀266，由此能够稳定地维持TMP265的动作，能够进一步降低TMP265的故障等的产生几率。

接下来，说明本发明的第2实施方式。

＜装置结构＞

第2实施方式的衬底处理装置102如图5所示。此外，对与第1实施方式的衬底处理装置100相同的结构标注相同的附图标记，并省略说明。

在第2实施方式的衬底处理装置102中，在排气管261中，在TMP265与其上游侧的阀267之间设有供给N₂气体的惰性气体供给部。惰性气体供给部具有：供给管290；与供给管290的下游连接的惰性气体供给源291；在供给管290中设在惰性气体供给源291的上游侧的阀292；和在供给管290中设在惰性气体供给源291与阀292之间的质量流量控制器(MFC)293。阀292和质量流量控制器293的动作被控制器280控制。此外，在第2实施方式的衬底处理装置102中，在与搬运空间203连接的排气管261中，未设置TMP265的下游侧的阀。另外，从惰性气体供给部供给的惰性气体除N₂气体外，还可以是上述的各种稀有气体。

＜衬底处理工序＞

接下来，说明使用衬底处理装置102在晶圆200上形成薄膜的工序。与第1实施方式不同的是排气系统的动作，衬底处理工序的基本流程与图2及图3所示的流程图相同，因此在此仅说明排气系统的动作。

图6是表示第2实施方式的成膜工序中的排气系统的阀的开闭的顺序图。如图6所示，在S102(衬底搬入工序)中，在将晶圆200向处理容器202内搬入时，打开阀267，使搬运空间203与TMP265之间连通。由此，通过TMP265(及DR272)对搬运空间203的环境气体进行排气，使处理容器202达到高真空(超高真空)状态(例如10^－5Pa以下)。此时，除阀267以外的排气系统的阀关闭。

在将晶圆200搬入搬运空间203后，当上升到处理空间201内的处理位置时，关闭阀267。由此，搬运空间203与TMP265之间被切断，基于TMP265进行的搬运空间203的排气结束。另一方面，打开阀270和阀271，通过APC265将处理空间201维持于规定压力(例如10^－5～10^－1Pa的高真空)。另外，通过将供给管290的阀292打开，而向TMP265的上游侧供给N₂气体。TMP265将该N₂气体向下游侧排气。此时，通过质量流量控制器293控制N₂气体的流量，以使得从TMP265排出的N₂气体的压力比排气管264的压力高(换言之，TMP265的排气压力比从TMP265至DP272的排气管的压力高)。由此，能够防止气体从排气管264向TMP265逆流，从而能够防止TMP265的动作变得不稳定。

接下来，说明成膜工序的各工序中的排气系统的阀的动作。在S202(第一处理气体供给工序)中，阀270及阀271打开，通过APC269进行控制以使处理空间201的压力成为规定压力。另外，阀292也继续打开，向TMP265供给N₂气体。此时，通过质量流量控制器293控制N₂气体的流量，以使得从TMP265排出的N₂气体的压力比排气管264的压力(经由排气管263向排气管264流入的气体的压力)高。另外，其他的排气系统的阀全部关闭。

在S204(吹扫工序)中，在进行喷头230及处理空间201的吹扫时也是，阀270及阀271打开，通过APC269进行控制以使处理空间201的压力成为规定压力。另外，阀292也继续打开，向TMP265供给N₂气体。此时，通过质量流量控制器293控制N₂气体的流量，以使得从TMP265排出的N₂气体的压力比排气管264的压力(经由排气管263向排气管264流入的气体的压力)高。另外，其他的排气系统的阀全部关闭。

接下来，在进行喷头230的吹扫时，阀270及阀271关闭，而阀268打开。即，使基于APC269的压力控制停止，另一方面，经由排气管262并通过DP272对喷头230(缓冲空间232)进行排气。此外，此时，APC265的下游侧的阀270可以打开。另外，阀292也继续打开，向TMP265供给N₂气体。此时，通过质量流量控制器293控制N₂气体的流量，以使得从TMP265排出的N₂气体的压力比排气管264的压力(经由排气管262向排气管264流入的气体的压力)高。其他的阀全部关闭。

当喷头230的吹扫结束时，打开阀270及阀271，使基于APC269的压力控制再次开始，并且关闭阀268，将喷头230与排气管264之间切断。另外，阀292也继续打开，向TMP265供给N₂气体。此时，通过质量流量控制器293控制N₂气体的流量，以使得从TMP265排出的N₂气体的压力比排气管264的压力(经由排气管263向排气管264流入的气体的压力)高。其他的排气系统的阀保持关闭。

在S206(第二处理气体供给工序)及S208(吹扫工序)中也分别进行与S202及S204相同的动作。

在S106(衬底搬出工序)中，在晶圆200从处理位置移动至搬运位置的期间，关闭阀270和阀271，使基于APC269的压力控制停止。另一方面，打开阀261b，通过DP272对搬运空间203进行排气。另外，阀292也继续打开，向TMP265供给N₂气体。此时，通过质量流量控制器293控制N₂气体的流量，以使得从TMP265排出的N₂气体的压力比排气管264的压力(经由旁通管261a向排气管264流入的气体的压力)高。其他的排气系统的阀保持关闭。

接下来，当晶圆200移动至搬运位置时，关闭阀261b，将搬运空间203与排气管264之间切断。另一方面，打开阀267，通过TMP265(及DP272)对搬运空间203的环境气体进行排气。另外，关闭阀292，停止向TMP供给N₂气体。

如上所述，在第2实施方式中构成为，在经由除设有TMP265的排气系统以外的排气系统对处理容器202进行排气时，在排气管261中，将TMP265的上游侧的阀267关闭，并且向阀267与TMP265之间供给N₂气体。TMP265将该N₂气体向下游侧排气，由此能够防止气体从排气管264向TMP265逆流，从而能够防止TMP265的动作变得不稳定。

另外，TMP265的下游侧的阀存在其前后的压差大而导致故障等不良情况的隐患，但在第2实施方式中，能够将该阀除去，因此能够进一步降低TMP265的动作变得不稳定的可能性。

此外，向TMP265的上游侧供给的N₂气体的流量可以基于在衬底处理工序中预想的排气管264的最高压力而设定为单一的值，也可以是，在各工序中基于向处理容器202供给的气体的流量而按工序设定，并通过质量流量控制器293按工序改变流量。另外，可以是，在通过TMP265对搬运空间203进行排气时，打开阀292，向TMP265的上游侧始终持续供给N₂气体。另外，在第2实施方式中，也可以是，在TMP265的下游侧设置第1实施方式中所示的阀266，通过该阀266而将TMP265与排气管264之间开闭。在该情况下，在向阀267与TMP265之间供给惰性气体时，打开阀266。另外，在该情况下，也可以将通过使阀266闭阀而实现的对TMP265的保护、和通过供给惰性气体而实现的对TMP265的保护适当组合使用。例如，可以是，在向处理空间201供给的气体流量大从而排气管264的压力成为规定值以上时、或向处理空间201以规定时间以上持续地供给气体时，通过使阀266闭阀来保护TMP265，在排气管264的压力不足规定值时、或向处理空间201持续地供给气体的时间不足规定时间时，通过供给惰性气体来保护TMP265。

以上，作为本发明的各种典型的实施方式，对成膜技术进行了说明，但本发明不限定于这些实施方式。例如，也能够适用于进行除上述例示的薄膜以外的成膜处理、扩散处理、氧化处理、氮化处理、光刻处理等其他的衬底处理的情况。另外，本发明除适用于退火处理装置以外，还能够适用于薄膜形成装置、蚀刻装置、氧化处理装置、氮化处理装置、涂布装置、加热装置等其他的衬底处理装置。另外，本发明也可以将这些装置混在一起。另外，能够将某一实施方式的结构的一部分置换成其他实施方式的结构，另外，也能够在某一实施方式的结构中加入其他实施方式的结构。另外，关于各实施方式的结构的一部分，也能够进行其他结构的追加、删除、置换。

(本发明的优选方式)以下，附记本发明的优选方式。

〔附记1〕

一种衬底处理装置，其向处理空间供给气体而对衬底进行处理，该衬底处理装置具有：在上述处理空间的上游侧使上述气体分散的缓冲空间；在将上述衬底向上述处理空间搬运时供上述衬底通过的搬运空间；与上述搬运空间连接的第1排气管；与上述缓冲空间连接的第2排气管；与上述处理空间连接的第3排气管；与上述第1排气管、上述第2排气管及上述第3排气管各自的下游侧连接的第4排气管；设于上述第1排气管的第1真空泵；设于上述第4排气管的第2真空泵；在上述第1排气管中设于上述第1真空泵的下游侧的第1阀；设于上述第2排气管的第2阀；以及设于上述第3排气管的第3阀。

〔附记2〕

如附记1所述的衬底处理装置，其具有控制部，该控制部以在上述第2阀打开时使上述第1阀关闭的方式控制上述第1阀和上述第2阀。

〔附记3〕

如附记2所述的衬底处理装置，其中，上述控制部以在上述第1阀关闭时也使上述第1真空泵的动作继续的方式控制上述第1阀和上述第1真空泵。

〔附记4〕

如附记2或3所述的衬底处理装置，其具有在上述第1排气管中设于上述第1真空泵的上游侧的第4阀，上述控制部以在上述第4阀关闭后才使上述第1阀关闭的方式控制上述第1阀和上述第4阀。

〔附记5〕

如附记2～4中任一项所述的衬底处理装置，其中，上述控制部以在上述第3阀打开时使上述第1阀关闭的方式控制上述第1阀和上述第3阀。

〔附记6〕

如附记1～5中任一项所述的衬底处理装置，其中，上述第1真空泵是涡轮分子泵。

〔附记7〕

一种衬底处理装置，其具有：

对衬底进行处理的处理容器；

与上述处理容器连接的多根排气管；

设于上述多根排气管中的一根排气管上的第1真空泵；

设于上述多根排气管的下游侧的第2真空泵；

在设有上述第1真空泵的排气管中设于上述第1真空泵的上游侧的阀；以及

在设有上述第1真空泵的排气管中连接在上述第1真空泵和上述阀之间的惰性气体供给部。

〔附记8〕

如附记7所述的衬底处理装置，其中，以在上述阀关闭时，从上述惰性气体供给部向上述第1真空泵供给惰性气体的方式，控制上述阀和上述惰性气体供给部。

〔附记9〕

如附记8所述的衬底处理装置，其中，上述控制部控制从上述惰性气体供给部供给的惰性气体的流量，以使得上述第1真空泵的排气压力比从上述第1真空泵到上述第2真空泵的排气管的压力高。

〔附记10〕

如附记9所述的衬底处理装置，其中，上述控制部基于向上述处理容器供给的气体的流量，来控制从上述惰性气体供给部供给的惰性气体的流量。

〔附记11〕

一种半导体器件的制造方法，将在处理空间的上游侧的缓冲空间中分散的气体向上述处理空间供给而对衬底进行处理，该半导体器件的制造方法具有如下工序：边通过第1真空泵和设于该第1真空泵下游侧的第2真空泵对上述衬底的搬运空间进行排气，边将上述衬底向上述处理空间搬运的工序；将设于上述第1真空泵的下游侧且设于上述第2真空泵的上游侧的阀关闭的工序；经由上述缓冲空间将上述气体向上述处理空间供给的工序；以及经由在上述阀的下游侧连接在上述第2真空泵上的排气管并通过上述第2真空泵而对上述缓冲空间进行排气的工序。

〔附记12〕

一种半导体器件的制造方法，向处理容器供给气体而对衬底进行处理，该半导体器件的制造方法具有如下工序：

通过设于与上述处理容器连接的多根排气管中的一根排气管上的第1真空泵、和设于上述多根排气管的下游侧的第2真空泵，对上述处理容器进行排气的工序；

将在设有上述第1真空泵的排气管中设于上述第1真空泵的上游侧的阀关闭，并且从在设有上述第1真空泵的排气管中连接在上述第1真空泵和上述阀之间的惰性气体供给部向上述第1真空泵供给惰性气体的工序；

将上述气体向上述处理容器供给的工序；以及

经由上述多根排气管中的除设有上述第1真空泵的排气管之外的排气管，并通过上述第2真空泵对上述处理容器进行排气的工序。

〔附记13〕

一种程序，其用于将在处理空间的上游侧的缓冲空间中分散的气体向上述处理空间供给而对衬底进行处理，该程序使计算机执行如下步骤：边通过第1真空泵和设在其下游侧的第2真空泵对上述衬底的搬运空间进行排气，边将上述衬底向上述处理空间搬运的步骤；将设在上述第1真空泵的下游侧且设在上述第2真空泵的上游侧的阀关闭的步骤；经由上述缓冲空间将上述气体向上述处理空间供给的步骤；以及经由在上述阀的下游侧连接在上述第2真空泵上的排气管并通过上述第2真空泵而对上述缓冲空间进行排气的步骤。

〔附记14〕

一种程序，用于向处理容器供给气体而对衬底进行处理，该程序使计算机执行如下步骤：

通过设在与上述处理容器连接的多根排气管中的一根排气管上的第1真空泵、和设在上述多根排气管的下游侧的第2真空泵，对上述处理容器进行排气的步骤；

将在设有上述第1真空泵的排气管中设在上述第1真空泵的上游侧的阀关闭，并且从在设有上述第1真空泵的排气管中连接在上述第1真空泵和上述阀之间的惰性气体供给部向上述第1真空泵供给惰性气体的步骤；

将上述气体向上述处理容器供给的步骤；以及

经由上述多根排气管中的除设有上述第1真空泵的排气管之外的排气管，并通过上述第2真空泵对上述处理容器进行排气的步骤。

〔附记15〕

一种记录介质，其存储有用于将在处理空间的上游侧的缓冲空间中分散的气体向上述处理空间供给而对衬底进行处理的程序，且能够被计算机读取，该能够被计算机读取的记录介质存储有使计算机执行如下步骤的程序：边通过第1真空泵和设在其下游侧的第2真空泵对上述衬底的搬运空间进行排气，边将上述衬底向上述处理空间搬运的步骤；将设在上述第1真空泵的下游侧且设在上述第2真空泵的上游侧的阀关闭的步骤；经由上述缓冲空间将上述气体向上述处理空间供给的步骤；以及经由在上述阀的下游侧连接在上述第2真空泵上的排气管并通过上述第2真空泵而对上述缓冲空间进行排气的步骤。

〔附记16〕

一种记录介质，其存储有用于向处理容器供给气体而对衬底进行处理的程序，且能够被计算机读取，该能够被计算机读取的记录介质存储有使计算机执行如下步骤的程序：

通过设在与上述处理容器连接的多根排气管中的一根排气管上的第1真空泵、和设在上述多根排气管的下游侧的第2真空泵，对上述处理容器进行排气的步骤；

将在设有上述第1真空泵的排气管中设在上述第1真空泵的上游侧的阀关闭，并且从在设有上述第1真空泵的排气管中连接在上述第1真空泵和上述阀之间的惰性气体供给部向上述第1真空泵供给惰性气体的步骤；

将上述气体向上述处理容器供给的步骤；以及

经由上述多根排气管中的除设有上述第1真空泵的排气管之外的排气管，并通过上述第2真空泵对上述处理容器进行排气的步骤。

附图标记说明

100、102···衬底处理装置

200···晶圆(衬底)

201···处理空间

202···反应容器

203···搬运空间

232···缓冲空间

261、262、263、264···排气管

261a···旁通管

265···TMP(涡轮分子泵)

272···DP(干式真空泵)

261b、266、267、268、270、271、292···阀。