衬底处理装置及半导体器件的制造方法.pdf

抑制衬托器与簇射头之间的温度差的衬底处理装置及半导体器件的制造方法。衬底处理装置构成为，具有：处理室，对衬底进行处理；衬底载置部，配置在处理室内，在表面具有载置衬底的衬底载置面，并且具有第1加热器；簇射头，具有第2加热器，并且设在与衬底载置面相对的位置，具备与衬底载置面相对的相对面；处理气体供给系统，经由簇射头对处理室供给对载置于衬底载置面的衬底进行处理的处理气体；排气系统，将处理室内的气氛排出；和控制部，控制第1加热器的输出及第2加热器的输出，使得在将衬底载置于衬底载置面后，在从处理气体供给系统供给处理气体时，衬底载置部的温度为规定的温度，相对面与衬底载置部的温度差为规定的范围内。

1.  一种衬底处理装置，其中，具有：
处理室，其对衬底进行处理；
衬底载置部，其配置在所述处理室内，在表面具有载置衬底的衬底载置面，并且具有第1加热器；
簇射头，其具有第2加热器，并且设置在与所述衬底载置面相对的位置，具备与所述衬底载置面相对的相对面；
处理气体供给系统，其经由所述簇射头对所述处理室供给对载置于所述衬底载置面的衬底进行处理的处理气体；
排气系统，其将所述处理室内的气氛排出；和
控制部，其控制所述第1加热器的输出以及所述第2加热器的输出，使得在将衬底载置于所述衬底载置面后，在从所述处理气体供给系统供给所述处理气体时，所述衬底载置部的温度为规定的温度，所述相对面与所述衬底载置部的温度差为规定的范围内。

2.  根据权利要求1所述的衬底处理装置，其中，
所述控制部控制所述第2加热器的输出，使得在对所述处理室供给所述处理气体前且在将衬底载置于所述衬底载置面时，所述簇射头的温度高于从所述处理气体供给系统供给所述处理气体时的温度。

3.  根据权利要求2所述的衬底处理装置，其中，
所述控制部进行控制，使得在对所述处理室供给所述处理气体时，在增大从所述簇射头辐射的热的辐射率的膜附着于所述相对面的情况下，与所述膜未附着于所述相对面的情况相比，减小所述第2加热器的输出。

4.  根据权利要求3所述的衬底处理装置，其中，
所述控制部在控制所述第2加热器的输出时，在控制所述第1加热器的输出使得所述衬底载置部为规定的温度后，控制所述第2加热器的输出使得所述簇射头为规定的温度。

5.  根据权利要求1所述的衬底处理装置，其中，
所述控制部进行控制，使得在对所述处理室供给所述处理气体时，在减小从所述簇射头辐射的热的辐射率的膜附着于所述相对面的情况下，与所述膜未附着于所述相对面的情况相比，增大所述第2加热器的输出。

6.  根据权利要求5所述的衬底处理装置，其中，
所述控制部在控制所述第2加热器的输出时，在控制所述第1加热器的输出使得所述衬底载置部为规定的温度后，控制所述第2加热器的输出使得所述簇射头为规定的温度。

7.  根据权利要求1所述的衬底处理装置，其中，
所述控制部进行控制，使得在对所述处理室供给所述处理气体时，在增大从所述簇射头辐射的热的辐射率的膜附着于所述相对面的情况下，与所述膜未附着于所述相对面的情况相比，减小所述第2加热器的输出。

8.  根据权利要求7所述的衬底处理装置，其中，
所述控制部在控制所述第2加热器的输出时，在控制所述第1加热器的输出使得所述衬底载置部为规定的温度后，控制所述第2加热器的输出使得所述簇射头为规定的温度。

9.  根据权利要求7所述的衬底处理装置，其中，
所述控制部控制所述第1加热器的输出以及所述第2加热器的输出，使得在将衬底载置于所述衬底载置面后，在从所述处理气体供给系统供给所述处理气体时，所述衬底载置部的温度为规定的温度，所述相对面的温度与所述衬底载置部的温度为相同温度。

10.  根据权利要求7所述的衬底处理装置，其中，
所述控制部控制所述第1加热器的输出以及所述第2加热器的输出，使得在将衬底载置于所述衬底载置面后，在从所述处理气体供给系统供给所述处理气体时，所述衬底载置部的温度为规定的温度，所述相对面的温度高于由于所述处理气体而副生成物附着于所述相对面的温度。

11.  根据权利要求1所述的衬底处理装置，其中，
所述控制部进行控制，使得在对所述处理室供给所述处理气体时，在减小从所述簇射头辐射的热的辐射率的膜附着于所述相对面的情况下，与所述膜未附着于所述相对面的情况相比，增大所述第2加热器的输出。

12.  根据权利要求11所述的衬底处理装置，其中，
所述控制部在控制所述第2加热器的输出时，在控制所述第1加热器的输出使得所述衬底载置部为规定的温度后，控制所述第2加热器的输出使得所述簇射头为规定的温度。

13.  根据权利要求11所述的衬底处理装置，其中，
所述控制部控制所述第1加热器的输出以及所述第2加热器的输出，使得在将衬底载置于所述衬底载置面后，在从所述处理气体供给系统供给所述处理气体时，所述衬底载置部的温度为规定的温度，所述相对面的温度与所述衬底载置部的温度为相同温度。

14.  根据权利要求11所述的衬底处理装置，其中，
所述控制部控制所述第1加热器的输出以及所述第2加热器的输出，使得在将衬底载置于所述衬底载置面后，在从所述处理气体供给系统供给所述处理气体时，所述衬底载置部的温度为规定的温度，所述相对面的温度高于由于所述处理气体而副生成物附着于所述相对面的温度。

15.  根据权利要求1所述的衬底处理装置，其中，
所述控制部在控制所述第2加热器的输出时，在控制所述第1加热器的输出使得所述衬底载置部为规定的温度后，控制所述第2加热器的输出使得所述簇射头为规定的温度。

16.  根据权利要求15所述的衬底处理装置，其中，
所述控制部控制所述第1加热器的输出以及所述第2加热器的输出，使得在将衬底载置于所述衬底载置面后，在从所述处理气体供给系统供给所述处理气体时，所述衬底载置部的温度为规定的温度，所述相对面的温度与所述衬底载置部的温度为相同温度。

17.  根据权利要求15所述的衬底处理装置，其中，
所述控制部控制所述第1加热器的输出以及所述第2加热器的输出，使得在将衬底载置于所述衬底载置面后，在从所述处理气体供给系统供给所述处理气体时，所述衬底载置部的温度为规定的温度，所述相对面的温度高于由于所述处理气体而副生成物附着于所述相对面的温度。

18.  根据权利要求1所述的衬底处理装置，其中，
所述控制部控制所述第1加热器的输出以及所述第2加热器的输出，使得在将衬底载置于所述衬底载置面后，在从所述处理气体供给系统供给所述处理气体时，所述衬底载置部的温度为规定的温度，所述相对面的温度与所述衬底载置部的温度为相同温度。

19.  根据权利要求1所述的衬底处理装置，其中，
所述控制部控制所述第1加热器的输出以及所述第2加热器的输出，使得在将衬底载置于所述衬底载置面后，在从所述处理气体供给系统供给所述处理气体时，所述衬底载置部的温度为规定的温度，所述相对面的温度高于由于所述处理气体而副生成物附着于所述相对面的温度。

20.  一种半导体器件的制造方法，包括：
载置工序，将衬底载置于具有第1加热器的衬底载置部的衬底载置面；
处理气体供给工序，从具有与所述衬底载置面相对的相对面且具有第2加热器的簇射头，向被载置于所述衬底载置面的衬底供给处理该衬底的处理气体；和
温度控制工序，在所述处理气体供给工序中，控制所述第1加热器的输出，使得所述衬底载置部的温度为规定的温度，并控制所述第2加热器的输出，使得所述相对面与所述衬底载置部的温度差为规定的范围内。

衬底处理装置及半导体器件的制造方法
技术领域
本发明涉及具有对衬底进行处理的工序的半导体器件的制造方法和实施该半导体器件的制造方法涉及的工序的衬底处理装置。
背景技术
近年来，闪存等半导体器件有高集成化的倾向。与此相伴，图案尺寸显著微细化。在形成这些图案时，有时作为半导体器件的制造工序的一个工序，实施对衬底进行氧化处理、氮化处理等规定处理的工序。进行这些处理的衬底处理装置，通过对衬底供给处理气体来实施针对衬底的成膜、衬底的表面处理等。
作为以往的衬底处理装置，已知例如使用簇射头从衬底上方供给气体的类型的片式衬底处理装置。在该片式衬底处理装置中，在处理室内通过衬托器(susceptor)的加热机构加热衬底，从连接于处理室的气体供给管线经由簇射头对处理室内的衬底表面供给例如成膜气体。在该衬底上流动的成膜气体因热能而发生化学反应，在衬底上形成薄膜。有时，在这个时候交替流动2种以上的反应气体并一层一层地生成膜。
如果衬底由衬托器的加热机构加热，则在衬托器与簇射头之间产生温度差。如果在衬托器与簇射头之间有温度差，则难以保持衬底的温度均匀。另外，在簇射头的温度比衬托器低的情况下，处理气体有可能未被充分加热就被供给到衬底，这会影响工艺性能。
另外，对于衬托器的温度，通过监视而被保持为衬底处理温度，但是如果反复进行衬底处理，则膜附着于簇射头、簇射头表面的辐射率变化。因此，簇射头的温度发生变化，其结果有时衬底的温度也会变。
发明内容
发明所要解决的课题
本发明的目的在于提供如下技术：在使用簇射头的衬底处理装置中，能够使作为衬底载置部的衬托器与簇射头之间的温度差为规定的范围内。
用于解决课题的技术方案
用于解决上述课题的、本发明涉及的衬底处理装置的代表性构成如下。即，一种衬底处理装置，其中，具有：处理室，其对衬底进行处理；衬底载置部，其配置在所述处理室内，在表面具有载置衬底的衬底载置面，并且具有第1加热器；簇射头，其具有第2加热器，并且设置在与所述衬底载置面相对的位置，具备与所述衬底载置面相对的相对面；处理气体供给系统，其经由所述簇射头对所述处理室供给对载置于所述衬底载置面的衬底进行处理的处理气体；排气系统，其将所述处理室内的气氛排出；和控制部，其控制所述第1加热器的输出以及所述第2加热器的输出，使得在将衬底载置于所述衬底载置面后，在从所述处理气体供给系统供给所述处理气体，所述衬底载置部的温度为规定的温度，所述相对面与所述衬底载置部的温度差为规定的范围内。
另外，本发明涉及的半导体器件的制造方法的代表性构成如下。即，
一种半导体器件的制造方法，包括：
载置工序，将衬底载置于具有第1加热器的衬底载置部的衬底载置面；
处理气体供给工序，从具有与所述衬底载置面相对的相对面且具有第2加热器的簇射头向被载置于所述衬底载置面的衬底供给处理该衬底的处理气体；和
温度控制工序，在所述处理气体供给工序中，控制所述第1加热器的输出，使得所述衬底载置部的温度为规定的温度，并控制所 述第2加热器的输出，使得所述相对面与所述衬底载置部的温度差为规定的范围内。
发明的效果
根据上述构成，在使用簇射头的衬底处理装置中，能够使作为衬底载置部的衬托器与簇射头之间的温度差为规定的范围内。
附图说明
图1是本发明的实施方式涉及的衬底处理装置的纵截面概略图。
图2是说明本发明的实施方式涉及的衬底处理工序的流程图。
图3是本发明的实施方式涉及的成膜工序的顺序图。
附图标记说明
100…半导体制造装置(衬底处理装置)、200…晶片、201…处理室、201a…处理空间、201b…输送空间、202…处理容器、202a…上部容器、202b…下部容器、204…分隔板、205…闸阀、206…衬底送入送出口、207…升降销、208…O形环、210…衬底载置部、210s…衬底载置部温度传感器(温度检测器)、211…衬底载置面、213…衬底载置部加热器(第1加热器)、214…衬底载置部贯通孔、217…轴、218…升降机构、219…波纹管、220…第1排气系统(处理室排气管)、221…排气口、222…排气管、223…压力调整器(APC阀)、224…真空泵、230…簇射头、231…盖、231a…盖孔、231b…簇射头盖加热部、231c…簇射头排气口、231s…盖温度传感器(温度检测器)、232…缓冲室、233…绝缘块、234…分散板、234a…贯通孔、234b…凸状部、234c…凸缘部、234d…相对面、234h…分散板加热器(第2加热器)、234s…分散板温度传感器(温度检测器)、235…气体导向件、241…气体导入口、242…共用气体供给管、243…第1气体供给系统、243a…第1气体供给管、243b…第1气体供给源、243c…流量控制器(质量流量控制器)、243d…开闭阀(阀)、244…第2气体供给系统、244a…第2气体供给管、244b…第2气体供给源、244c…流量控制器(质量流量控制器)、244d…开闭阀(阀)、244e… 远程等离子体单元、245…第3气体供给系统、245a…第3气体供给管、245b…第3气体供给源、245c…流量控制器(质量流量控制器)、245d…开闭阀(阀)、246…第1惰性气体供给系统、246a…第1惰性气体供给管、246b…第1惰性气体供给源、246c…流量控制器(质量流量控制器)、246d…开闭阀(阀)、247…第2惰性气体供给系统、247a…第2惰性气体供给管、247b…第2惰性气体供给源、247c…流量控制器(质量流量控制器)、247d…开闭阀(阀)、248…清洁气体供给系统、248a…清洁气体供给管、248b…清洁气体供给源、248c…流量控制器(质量流量控制器)、248d…开闭阀(阀)、250…等离子体生成部、251…整合器、252…高频电源、260…控制器(控制部)、261…运算部、262…存储部、270…第2排气系统(簇射头排气管)、271…排气管、272…开闭阀(阀)、273…压力调整器(APC阀)、274…真空泵。
具体实施方式
(1)衬底处理装置的构成
首先，关于本发明的实施方式涉及的衬底处理装置100(以下，也简称为装置)的构成，一边参照图1一边进行说明。图1是本发明的实施方式涉及的衬底处理装置的纵截面(垂直截面)概略图。衬底处理装置100是形成薄膜的装置，如图1所示，构成为每次处理1片或多片衬底的片式衬底处理装置。
如图1所示，衬底处理装置100具备处理容器202。处理容器202，例如其横截面(水平截面)为圆形，并构成为圆筒形的扁平的密闭容器。另外，处理容器202的侧壁、底壁，由例如铝(Al)、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片等晶片200进行处理的处理室201。处理室201包括：对晶片200进行处理的处理空间201a；和输送晶片200的输送空间201b。处理容器202的外壳由上部容器202a、下部容器202b和作为顶板部的簇射头230构成。 在上部容器202a与下部容器202b之间，设置有将处理空间201a与输送空间201b分隔开的分隔板204。
处理空间201a是由上部处理容器202a、簇射头230和后述的衬底载置部210包围的空间，且是比分隔板204靠上方的空间。输送空间201b是由下部容器202b和衬底载置部210包围的空间，且是比分隔板靠下方的空间。在上部处理容器202a与分隔板204之间(接触部)和/或在分隔板204与下部容器202b之间(接触部)等，设置有用于维持处理容器202内气密的O形环208。
在下部容器202b的侧面，与闸阀205相邻地设置有衬底送入送出口206。晶片200经由衬底送入送出口206在与相邻的衬底输送室(未图示)之间移动。在下部容器202b的底部，沿垂直方向设置有多个升降销207。而且，下部容器202b电接地。
在处理空间201a与输送空间201b之间，配置有支承晶片200的衬底载置部210。衬底载置部210由例如氮化铝(AlN)、陶瓷、石英等非金属材料形成。衬底载置部210包括：载置晶片200的衬底载置面211；衬底载置部加热器213，其是内置于衬底载置部210的加热源并作为对衬底载置部210进行加热的加热部；和衬底载置部温度传感器210s，其为检测衬底载置部210的温度的温度检测器。衬底载置部加热器213由例如电阻加热器构成。使得后述的控制器260基于由温度传感器210s检测出的温度，将衬底载置部210控制为规定的温度。
衬底载置面211位于处理空间201a内。在衬底载置部210，在与升降销207相对应的位置分别设置有供升降销207贯通的衬底载置部贯通孔214。
衬底载置部210由轴217支承。轴217沿垂直方向贯通处理容器202的底部，而且在处理容器202的外部连接于升降机构218。通过使升降机构218工作而使轴217以及衬底载置部210升降，从而能够使载置于衬底载置面211上的晶片200升降。此外，轴217下端部的周围由波纹管219覆盖，处理容器202内维持气密。
在晶片200的输送时衬底载置部210下降使得衬底载置面211到达衬底送入送出口206的位置(晶片输送位置)，在晶片200的处理时衬底载置部210上升使得如图1所示晶片200到达处理位置(晶片处理位置)。
具体而言，在使衬底载置部210下降直至晶片输送位置时，升降销207的上端部从衬底载置面211的上表面突出，使得升降销207从下方支承晶片200。另外，在使衬底载置部210上升直至晶片处理位置时，升降销207埋没于衬底载置面211的上表面之下，使得衬底载置面211从下方支承晶片200。此外，升降销207与晶片200直接接触，所以优选由例如石英、铝等材质形成升降销207。
(气体导入口)
在后述簇射头230的上表面(顶壁)，设置有用于对处理室201内供给各种气体的气体导入口241。关于连接于气体导入口241的气体供给系统的构成，将后述。
(簇射头)
在处理室201之上设置有簇射头230，该簇射头230作为处理室201的顶板部。气体导入口241连接于簇射头230的盖231。簇射头230是用于使气体分散到处理室201的气体分散机构。簇射头230配置在气体导入口241与处理室201之间，并连通于气体导入口241以及处理室201。
簇射头230在气体导入口241与处理空间201a之间具备用于使从气体导入口241导入的气体分散的分散板234。在分散板234设置有多个贯通孔234a。贯通孔234a配置为与衬底载置面211相对。分散板234具有设置有贯通孔234a的凸状部234b和在凸状部的周围设置的凸缘部234c。凸缘部234c由作为电绝缘性构造体的绝缘块233支承。
另外，分散板234具有：分散板加热器234h，其作为对分散板234进行加热(也就是对簇射头230进行加热)的加热部；和温度传感器234s，其作为检测分散板234的温度的温度检测器。在图1的 例子中，在位于分散板234的外周部的凸缘部234c上，分散板加热器234h设置为俯视为圆形的环(doughnut)状，但不限于该形状。例如，分散板加热器234h也可以设置在贯通孔234a与贯通孔234a之间。分散板加热器234h由例如电阻加热器构成。使得后述的控制器260基于由温度传感器234s检测出的温度，将分散板234控制为规定的温度。
另外，分散板234设置在与衬底载置面211相对的位置，并具有与衬底载置面211相对、也就是与晶片200相对的相对面234d。
在簇射头230内，在盖231与分散板234之间设置有缓冲室232，该缓冲室232是用于使从气体导入口241导入的气体扩散到分散板234整个表面区域的缓冲空间。
在缓冲室232内设置有使被供给到缓冲室232内的气体形成气流的气体导向件235。气体导向件235具有以与气体导入口241相连通且设置于盖231的盖孔231a为顶点、随着朝向分散板234方向(也即是下方向)直径变大的圆锥形状。气体导向件235的下端的水平方向的直径比贯通孔234a群的最外周的直径大。通过气体导向件235，被供给到缓冲室232内的气体分散得更为均匀。
这样一来，从气体导入口241导入的气体，经由设置在盖231上的盖孔231a而被供给到设置于簇射头230内的缓冲室232内。而且，通过分散板234和气体导向件235分散得均匀，从分散板234的贯通孔234a向处理室201内供给。
簇射头的盖231由具有导电性的金属形成，作为用于在缓冲室232内或处理室201内生成等离子体的电极使用。在盖231与上部容器202a之间设置有绝缘块233，盖231与上部容器202a之间电绝缘。而且，在盖231上设置有：对盖231进行加热的盖加热部231b；和作为检测盖231的温度的温度检测器的温度传感器231s。盖加热部231b由例如电阻加热器构成。使得后述的控制器260基于由温度传感器231s检测出的温度将盖231控制为规定的温度。
在缓冲室232的上方的盖231设置有用于将缓冲室232内的气 氛排出的第2排气系统(簇射头排气管线)270。关于第2排气系统270，将后述。
(气体供给系统)
在连接于簇射头230的盖231的气体导入口241，连接有共用气体供给管242。在共用气体供给管242连接有第1气体供给管243a、第2气体供给管244a和第3气体供给管245a。第2气体供给管244a经由远程等离子体单元244e连接于共用气体供给管242。
气体供给系统如下所述，包括第1气体供给系统243、第2气体供给系统244和第3气体供给系统245。第1气体供给系统243和第2气体供给系统244包括供给对衬底处理的处理气体的处理气体供给系统。第3气体供给系统245包括惰性气体供给系统和清洁气体供给系统248。
从包括第1气体供给管243a的第1气体供给系统243，主要供给含有第1元素气体，从包括第2气体供给管244a的第2气体供给系统244，主要供给含有第2元素气体。在处理晶片200时从包括第3气体供给管245a的第3气体供给系统245主要供给惰性气体，在清洁簇射头230和/或处理室201时主要供给清洁气体。
(第1气体供给系统)
在第1气体供给管243a，从气流的上游方向依次设置有第1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、以及作为开闭阀的阀243d。
含有第1元素的气体(以下，称为“含有第1元素气体”)从第1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而供给到簇射头230。
含有第1元素气体是原料气体、即处理气体之一。
在此，第1元素为例如钛(Ti)。即，含有第1元素气体为例如含钛气体。作为含钛气体，可以使用例如TiCl₄(四氯化钛)气体。此外，含有第1元素气体在常温常压下可以为固体、液体、以及气体中任一形态。在含有第1元素气体在常温常压下为液体的情况下， 在第1气体供给源232b与质量流量控制器243c之间设置有未图示的气化器即可。在此，将含有第1元素气体作为气体进行说明。
此外，作为含有第1元素气体，也可以是含硅气体，可以使用例如作为有机硅材料的BTBAS(双叔丁基氨基硅烷：SiH₂(NH(C₄H₉))₂)、六甲基二硅氮烷(C₆H₁₉NSi₂、简称：HMDS)和、三甲硅烷基胺((SiH₃)₃N、简称：TSA)等。这些气体作为母体(precursor)发挥作用。
在第1气体供给管243a中的阀243d的下游侧连接有第1惰性气体供给管246a的下游端。在第1惰性气体供给管246a，从上游方向依次设置有惰性气体供给源246b、作为流量控制器(流量控制部)的质量流量控制器(MFC)246c、以及作为开闭阀的阀246d。
从第1气体供给管243a供给的惰性气体为例如氮气(N₂)。此外，作为惰性气体，除N₂气外，可以使用例如氦气(He)、氖气(Ne)、氩气(Ar)等稀有气体。
惰性气体从第1惰性气体供给管246a经由质量流量控制器246c、阀246d、第1气体供给管243a供给到簇射头230内。惰性气体在后述的成膜工序(S104)中作为运载气体或稀释气体发挥作用。
主要由第1气体供给管243a、质量流量控制器243c和阀243d构成作为第1气体供给系统的含有第1元素气体供给系统243(也称为含钛气体供给系统)。
另外，主要由第1惰性气体供给管246a、质量流量控制器246c以及阀246d构成第1惰性气体供给系统246。此外，也可以考虑将惰性气体供给源246b和第1气体供给管243a包含于第1惰性气体供给系统246中。
而且，也可以考虑将第1气体供给源243b和第1惰性气体供给系统包含于含有第1元素气体供给系统243中。
(第2气体供给系统)
在第2气体供给管244a的下游设置有远程等离子体单元244e。在第2气体供给管244a，从上游方向依次设置有第2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、以及作为开闭阀的阀244d。
含有第2元素的气体(以下称为“含有第2元素气体”)从第2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供给到簇射头230内。含有第2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照射到晶片200上。
含有第2元素气体为处理气体之一。此外，含有第2元素气体也可以考虑反应气体或改性气体。
这里，含有第2元素气体含有不同于第1元素的第2元素。作为第2元素，可以举出例如氮(N)。在本实施方式中，含有第2元素气体为例如含氮气体。具体而言，作为含氮气体使用NH₃气体。
主要由第2气体供给管244a、质量流量控制器244c和阀244d，构成作为第2气体供给系统的含有第2元素气体供给系统244(也称含氮气体供给系统)。
另外，在第2气体供给管244a中的阀244d的下游侧且在远程等离子体单元244e的上游侧，连结有第2惰性气体供给管247a的下游端。在第2惰性气体供给管247a，从上游方向依次设置有惰性气体供给源247b、作为流量控制器(流量控制部)的质量流量控制器(MFC)247c、以及作为开闭阀的阀247d。
从第2气体供给管244a供给的惰性气体为例如氮气(N₂)。此外，作为惰性气体，除N₂气外，可以使用例如氦气(He)、氖气(Ne)、氩气(Ar)等稀有气体。
惰性气体从第2惰性气体供给管247a经由质量流量控制器247c、阀247d、第2气体供给管244a和远程等离子体单元244e供给到簇射头230内。惰性气体在后述的成膜工序(S104)中作为运载气体或稀释气体发挥作用。
主要由第2惰性气体供给管247a、质量流量控制器247c以及阀247d构成第2惰性气体供给系统247。此外，也可以考虑将惰性气 体供给源247b、第2气体供给管244a、远程等离子体单元244e包含于第2惰性气体供给系统247中。
而且，也可以考虑将第2气体供给源244b、远程等离子体单元244e和第2惰性气体供给系统247包含于含有第2元素气体供给系统244中。
(第3气体供给系统)
在第3气体供给管245a，从上游方向依次设置有第3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、以及作为开闭阀的阀245d。
例如作为吹扫气体的惰性气体从第3气体供给源245b经由质量流量控制器245c、阀245d和共用气体供给管242供给到簇射头230。所谓吹扫气体是指为了将处理室201或缓冲室232内的气氛(气体)排出而被导入处理室201或缓冲室232内的气体。
从第3气体供给源245b供给的惰性气体为例如氮气(N₂)。此外，作为惰性气体，除N₂气外，可以使用例如氦气(He)、氖气(Ne)、氩气(Ar)等稀有气体。
在第3气体供给管245a中的阀245d的下游侧连接由清洁气体供给管248a的下游端。在清洁气体供给管248a，从上游方向依次设置有清洁气体供给源248b、作为流量控制器(流量控制部)的质量流量控制器(MFC)248c、以及作为开闭阀的阀248d。
主要由第3气体供给管245a、质量流量控制器245c、阀245d构成第3气体供给系统245。
另外，主要由清洁气体供给管248a、质量流量控制器248c以及阀248d构成清洁气体供给系统248。此外，也可以考虑将清洁气体源248b和第3气体供给管245a包含于清洁气体供给系统248中。
而且，也可以考虑将第3气体供给源245b和清洁气体供给系统包含于第3气体供给系统245中。
在衬底处理工序中惰性气体从第3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供给到簇射头230内。 另外，在清洁工序中，清洁气体经由质量流量控制器248c、阀248d、共用气体供给管242供给到簇射头230内。
从惰性气体供给源245b供给的惰性气体，在后述的成膜工序(S104)中，作为将残留在处理室201内和/或簇射头230内的残留气体吹扫的吹扫气体发挥作用。另外，也可以使用惰性气体，使得其在清洁工序中作为该清洁气体的运载气体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簇射头230内和/或处理室201内的副生成物等去除的清洁气体发挥作用。
这里，清洁气体可以举出例如三氟化氮(NF₃)气体。此外，作为清洁气体，也可以使用例如氟化氢(HF)气体、三氟化氯(ClF₃)气体、氟气(F₂)等，并且也可以将这些气体组合使用。
(第1排气系统)
在处理室201(上部容器202a)的内壁侧面设置有对处理室201内的气氛进行排气的排气口221。在排气口221连接有排气管222，在排气管222按气体的流向串行设置有将处理室201内控制为规定压力的APC(Auto Pressure Controller，自动压力控制器)等压力调整器223、和真空泵224。第1排气系统(处理室排气管线)220也可以构成为，包括排气口221、排气管222和压力调整器223。此外，也可以考虑将真空泵224包含于第1排气系统220中。
(第2排气系统)
在缓冲室232的上方的盖231上，沿垂直方向贯通地设置有用于将缓冲室232内的气氛排出的簇射头排气口231c。在簇射头排气口231c连接有排气管271。在排气管271按气体的流向串行连接有切换排气的开通/关闭的阀272、将缓冲室232内控制为规定压力的APC等压力调整器273和真空泵274。第2排气系统(簇射头排气管线)270也可以构成为，包括排气管271、阀272和压力调整器273。此外，也可以考虑将真空泵274包含于第2排气系统270。
簇射头排气口231c位于气体导向件235的上方，所以构成为， 在后述的第1吹扫工序(S204)的前半程以及第2吹扫工序(S208)的前半程，气体如下这样流动。即，从盖孔231a供给的惰性气体因气体导向件235而分散，流向缓冲室232内的空间中央以及下方。之后，在气体导向件235的端部折返并从簇射头排气口231c被排气。
排气系统构成为包括第1排气系统和第2排气系统。此外，如后所述，也可以根据衬底处理而省略第2排气系统。
(等离子体生成部)
在簇射头的盖231经由整合器251连接高频电源252。通过用整合器251调整阻抗并从高频电源252对盖231施加高频电力，从而在簇射头230内(详细而言是在缓冲室232内)和/或处理室201内(详细而言是处理空间201a内)生成等离子体。
(控制器)
衬底处理装置100具有控制器260，该控制器260是对衬底处理装置100的各部分的工作进行控制的控制部。控制器260至少具有运算部261以及存储部262。运算部261，根据上位控制器和/或使用者的指示而从存储部262调用衬底处理装置100的程序和/或控制制程，根据其内容对衬底处理装置100的各构成进行控制。
(2)衬底处理工序
接下来，关于使用作为半导体制造装置的衬底处理装置100来处理衬底的衬底处理工序的概略进行说明。该衬底处理工序例如是用于制造半导体器件的一个工序。此外，在以下的说明中，构成衬底处理装置100的各部分的工作、处理由控制器260控制。图2是说明本发明的实施方式涉及的衬底处理工序的流程图。
这里，就使用TiCl₄气体(四氯化钛气体)作为含有第1元素气体，使用NH₃气体(氨气)作为含有第2元素气体，在晶片200上形成TiN膜(氮化钛膜)作为薄膜的例子进行说明。此外，例如也可以在晶片200上预先形成规定的膜。另外，也可以在晶片200或规定的膜上预先形成规定的图案。
(衬底送入·载置工序S102)
首先，如图2所示，进行将晶片200送入处理室201内并将其载置于衬底载置部210上的衬底送入·载置工序S102。
详细而言，通过使衬底载置部210下降直至晶片200的输送位置，从而使升降销207贯通衬底载置部210的贯通孔214。其结果，升降销207成为按规定的高度从衬底载置部210表面突出的状态。接着，打开闸阀205，用未图示的晶片输送机将晶片200(处理衬底)送入处理室201内，将晶片200移载到升降销207上。由此，晶片200以水平姿势被从衬底载置部210的表面突出的升降销207支承。
在将晶片200送入处理容器202内后，使晶片输送机向处理容器202外避让，关闭闸阀205以将处理容器202内部密闭。之后，通过使衬底载置部210上升，从而将晶片200载置于在衬底载置部210所设置的衬底载置面211上。
此外，在将晶片200送入处理容器202内时或者在将晶片200从处理容器202内送出时，优选是一边通过第1排气系统220从处理容器202内排气，一边从惰性气体供给系统对处理容器202内供给惰性气体(例如N₂气体)。例如，优选是，在通过使真空泵224工作并打开APC阀223从而通过第1排气系统220从处理容器202内排气的状态下，通过至少将第3气体供给系统245的阀245d打开，对处理容器202内供给N₂气体。由此，能够抑制颗粒从衬底送入送出口206进入处理容器202内，并抑制颗粒附着于晶片200上。
此外，使第1排气系统220的真空泵224至少在从衬底送入·载置工序(S102)到后述的衬底送出工序(S106)结束为止的期间内，始终处于工作状态。其间，设为持续进行通过第1排气系统220对处理容器202内排气和从第3气体供给系统245向处理容器202内供给惰性气体的状态。
另外，在将晶片200载置到衬底载置部210上时，预先将衬底载置部210的温度、分散板234的温度和簇射头230的盖231的温度分别设为规定的温度。即，在将晶片200载置到衬底载置部210上时，对于衬底载置部210的温度，通过控制器260基于由衬底载 置部温度传感器210s检测出的温度信息而控制对衬底载置部加热器213的通电情况，从而调整衬底载置部210的温度。另外，对于分散板234的温度，通过控制器260基于由分散板温度传感器234s检测出的温度信息而控制对分散板加热器234h的通电情况，从而得到调整。另外，对于簇射头盖231的温度，通过控制器260基于由簇射头盖温度传感器231s检测出的温度信息而控制对盖加热部231b的通电情况，从而得到调整。
具体而言，在将晶片200载置到衬底载置部210上时，对埋入衬底载置部210内部的加热器213供给电力，进行控制使得晶片200的表面变为规定的温度。晶片200的温度，例如为室温以上且500℃以下，优选为300℃以上且400℃以下。所谓室温为20℃。
另外，对埋入分散板234内部的加热器234h供给电力，进行控制使得分散板234的温度(详细而言为相对面234d的温度)变为规定的温度。分散板234的温度被控制为例如300℃以上且400℃以下且比副生成物的附着温度高的温度。在本实施方式的情况下，副生成物以氯化铵为主，所以进行控制使得分散板234的温度变为150℃以上。
另外，对埋入盖231内部的盖加热部231b供给电力，进行控制使得盖231的表面变为规定的温度。所谓盖231的表面为与气体导向件235相对的面。盖231的表面温度被控制为例如150℃以上且400℃以下，优选为比副生成物的附着温度高的温度。
此时，优选，使分散板234的温度(也即是簇射头230的温度)比成膜处理时的分散板234的温度高到可补偿后述的热吸收的程度。这样一来，即使分散板234的热被温度低的晶片200吸收，也能够防止分散板234变为副生成物的附着温度(也即是固化温度)以下。
此外，在成膜工序S104中，如果分散板234变为副生成物的附着温度以下，则副生成物附着于分散板234。而且，如果附着的副生成物被气流剥离，则变为颗粒的成因。在本实施方式的情况下，副生成物为氯化铵，固化温度约为150℃。
(成膜工序S104)
接下来，进行在晶片200的表面上形成薄膜的成膜工序S104。这里，关于成膜工序S104的基本流程进行说明，关于成膜工序S104的详情利用图3后述。
首先，在成膜工序S104中，从第1气体供给系统243经由簇射头230的缓冲室232对处理室201内供给TiCl₄气体。此时，在衬底送入·载置工序S102后，接着从第3气体供给系统245供给惰性气体，并从第1排气系统220进行排气。
开始供给TiCl₄气体，在经过规定的时间后，停止TiCl₄气体的供给。接着，利用来自第3气体供给系统245的吹扫气体从处理室201内至少经由第1排气系统220将TiCl₄气体排出。
在排出TiCl₄气体后，从第2气体供给系统244对处理室201内供给等离子体状态的NH₃气体。NH₃气体与在晶片200上形成的含钛膜反应并形成氮化钛膜。
在经过规定的时间后，停止NH₃气体的供给。接着，利用来自第3气体供给系统245的吹扫气体从处理室201内至少经由第1排气系统220将NH₃气体排出。
在成膜工序S104中，反复进行以上工序，从而形成所期望的膜厚的氮化钛膜。此外，在成膜工序S104期间，为了抑制副生成物附着并堆积于缓冲室232的内壁，通过盖加热部231b、分散板加热器234h将缓冲室232、分散板234加热得比副生成物附着的温度高。
此外，在成膜工序S104的TiCl₄气体供给时和NH₃气体供给时，如上所述从第3气体供给系统245供给惰性气体的原因是，为了促进对处理室201内供给TiCl₄气体和NH₃气体。但是，也可以构成为，根据衬底处理的内容，不进行从第3气体供给系统245的惰性气体的供给。
(衬底送出工序S106)
接下来，将形成有氮化钛膜的晶片200从处理容器203送出。
详细而言，使衬底载置部210下降，使晶片200支承于从衬底 载置部210的表面突出的升降销207上。之后，一边从第3气体供给系统245对处理容器202内供给惰性气体，一边打开闸阀205并使用晶片输送机将晶片200向处理容器202外送出。之后，在结束了衬底处理工序的情况下，停止从第3气体供给系统245向处理容器202内的惰性气体供给。
(处理次数判定工序S108)
在将晶片200送出后，判定成膜工序S104的实施次数是否达到了规定的次数。在达到了规定次数的情况下，转移到清洁工序S110。在没有达到规定次数的情况下，为了开始对待机的新晶片200的处理而转移到衬底送入·载置工序S102。
(清洁工序S110)
在处理次数判定工序S108中判定为成膜工序S104的实施次数达到了规定次数的情况下，进行清洁工序S110。在清洁工序S110中，在衬底载置部210位于晶片处理位置且在衬底载置部210上没有晶片200的状态下，打开清洁气体供给系统248的阀248d，经由簇射头230对处理室201内供给清洁气体。
在清洁气体充满了簇射头230内和处理室201内后，从高频电源252对簇射头230施加电力并且通过整合器251使阻抗整合，在簇射头230内(详细而言是缓冲室232内)和处理室201内(详细而言是处理空间201a内)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簇射头230内和处理室201内的壁的副生成物去除。
接下来，关于成膜工序S104的详情，利用图3进行说明。图3是本发明的实施方式所涉及的成膜工序的顺序图。如图3所示，成膜工序S104构成为，包括第1处理气体供给工序S202、第1吹扫工序S204、第2处理气体供给工序S206和第2吹扫工序S208。
在本实施方式的成膜工序S104中，如上所示，在TiCl₄气体供给时和NH₃气体供给时，都从第3气体供给系统245向处理室201内供给惰性气体。也即是，如图3所示，在成膜工序S104中，始终 从第3气体供给系统245向处理室201内供给惰性气体。
而且，在成膜工序S104中，将衬底载置部210的温度、分散板234的温度和簇射头盖231的温度分别设定为规定的温度，并维持该温度。
控制器260基于由衬底载置部温度传感器210s检测出的温度信息而控制对衬底载置部加热器213的通电情况、也即是控制衬底载置部加热器213的输出，从而调整衬底载置部210的温度，使得衬底载置部210上的晶片200的温度为例如室温以上且500℃以下、优选为规定的温度(也即是成膜工序S104中的晶片200的温度)即300℃以上且400℃以下。
控制器260基于由分散板温度传感器234s检测出的温度信息而控制对分散板加热器234h的通电情况、也即是控制分散板加热器234h的输出，从而调整分散板234的温度，使得分散板234的相对面234d的温度为例如150℃以上且400℃以下且比副生成物的附着温度高的温度、即规定的温度。此外，分散板234的温度为接近成膜工序S104中的晶片200温度的值，如后所述有时比晶片200的温度高有时比它低有时与它相等。
控制器260基于由簇射头盖温度传感器231s检测出的温度信息而控制对盖加热部231b的通电情况、也即是控制盖加热部231b的输出，从而调整簇射头盖231的温度，使得盖231的表面温度为例如150℃以上且400℃以下且比副生成物的附着温度高的温度、即规定的温度。
这样，在第1处理气体供给工序S202中，例如将衬底载置部210的温度、分散板234的温度和簇射头盖231的温度分别设定为400℃、400℃和200℃。
此时，控制器260进行控制，使得衬底载置部210的温度与分散板234的温度(详细而言是相对面234d的温度)的温度差在规定的范围内(例如20℃以内)。于是，在晶片200的面内，晶片200的温度变为大致均匀，其结果，能够大致均匀地进行晶片200的处 理。在成膜处理的情况下，能够在晶片200的面内设为大致均匀的膜厚。
优选是，控制器260进行控制，使得衬底载置部210的温度与分散板234的温度(详细而言是相对面234d的温度)变为相同的温度。于是，在晶片200的面内，晶片200的温度变得更均匀，能够更均匀地进行晶片200的处理。此外，所谓相同的温度包括能够均匀地处理晶片200的范围内的温度。
优选是，此时，控制器260在将衬底载置部210的温度控制为规定的设定温度后，将分散板234的温度(详细而言是相对面234d的温度)控制为规定的设定温度。于是，能够尽快使晶片200的温度稳定。其原因在于，晶片200的温度，较之分散板234的温度更容易跟随衬底载置部210的温度且更大程度地受其影响。
优选是，此时，控制器260进行控制，使得分散板234的温度(详细而言是相对面234d的温度)高于由于处理气体而副生成物附着于相对面234d的温度。于是，能够抑制副生成物附着于相对面234d。
(第1处理气体供给工序S202)
在上述温度设定结束后，在第1处理气体供给工序S202中，打开第1气体供给系统243的阀243d，经由气体导入口241、缓冲室232、分散板234的多个贯通孔234a开始对处理室201内供给作为第1处理气体的TiCl₄气体。此时，一边从第3气体供给系统245供给惰性气体，一边从第1排气系统220进行排气。
在缓冲室232内，利用气体导向件235均匀地分散TiCl₄气体。均匀分散后的气体经由多个贯通孔234a被均匀地供给到处理室201内的晶片200上。
在第1处理气体供给工序S202中，调整质量流量控制器243c，使得TiCl₄气体的流量变为规定的流量。TiCl₄气体的供给流量为例如100sccm以上且5000sccm以下。此外，也可以与TiCl₄气体一并从第1惰性气体供给系统246作为运载气体向处理室201内流动N₂ 气体。另外，通过适当调整第1排气系统220的APC阀223的阀开度，将处理容器202内的压力设为规定的压力(例如400Pa)。
在处理室201内，TiCl₄气体按规定的时间例如0.05～1秒被供给到晶片200上。在晶片200表面上，TiCl₄气体与晶片200的表面接触而形成有作为“含有第1元素层”的含钛层。
关于含钛层，根据例如处理容器202内的压力、TiCl₄气体的流量、衬底载置部(衬托器)210的温度、处理室201中的处理时间等，按规定的厚度以及规定的分布形成。
在经过规定的时间后，关闭阀243d并停止TiCl₄气体的供给。只是，继续进行从第3气体供给系统245的惰性气体供给和从第1排气系统220的排气。
(第1吹扫工序S204)
在第1处理气体供给工序S202结束后，接着从第1排气系统220进行排气、和从第3气体供给系统245供给吹扫气体(惰性气体)，排出处理室201内的气氛、也即是将残留在处理室201内的TiCl₄气体排出。另外，通过打开阀272以控制APC阀273的阀开度或APC阀223的阀开度，将残留在簇射头230内(详细而言是缓冲室232内)的TiCl₄气体从第2排气系统270去除。通过使用第2排气系统270，高效地将缓冲室232内的残留气体排出。
在第1吹扫工序S204中所供给的惰性气体，将在第1处理气体供给工序S202中未能结合于晶片200的钛成分从晶片200上去除。
接着，在从第1吹扫工序S204开始经过了规定时间后，关闭阀272并停止从第2排气系统270的排气。这样，优选是在从第1吹扫工序S204的开始经过了规定时间后，一边进行从第1排气系统220的排气，一边关闭阀272并停止从第2排气系统270的排气。这样一来，从簇射头230经由处理室201朝向第1排气系统220的惰性气体的气流不受第2排气系统270的影响，所以能够更加可靠地将惰性气体供给到晶片200上，晶片200上的残留气体的去除效率变得更高。
此外，也可以从第1吹扫工序S204开始的时刻起，停止从第2排气系统270的排气(也即是，不需要第2排气系统270)。即使这样，也能够将残留在处理室201内和缓冲室232内的TiCl₄气体排出，这样一来，容易形成从簇射头230经由处理室201内朝向第1排气系统220的惰性气体的气流。
在按规定时间进行了第1吹扫工序S204后，结束第1吹扫工序S204，转移到第2处理气体供给工序S206。只是，阀245d持续为打开状态，持续从第3气体供给系统245供给吹扫气体。
(第2处理气体供给工序S206)
在第1吹扫工序S204后，在第2处理气体供给工序S206中，一边从第1排气系统220进行排气，一边打开第2气体供给系统244的阀244d，开始经由远程等离子体单元244e、气体导入口241、缓冲室232、分散板234的多个贯通孔234a对处理室201内供给作为第2处理气体的NH₃气体。被供给到处理室201内的NH₃气体，经由远程等离子体单元244e成为等离子体状态。将成为等离子体状态的NH₃气体经由缓冲室232和贯通孔234a供给到处理室201内，所以能够对晶片200上均匀地供给NH₃气体。因此，能够使在晶片200上形成的膜厚变得均匀。
此时，调整质量流量控制器244c，使得NH₃气体的流量变为规定的流量。此外，NH₃气体的供给流量为例如100sccm以上且5000sccm以下。此外，也可以与NH₃气体一并从第2惰性气体供给系统247作为运载气体使N₂气体流到处理室201内。另外，通过适当调整第1排气系统220的APC阀223的阀开度，将处理容器202内的压力设为规定的压力(例如930Pa)。
在处理室201内，等离子体状态的NH3气体按规定的时间、例如0.3秒钟被供给到晶片200上。在晶片200上已形成的含钛层通过NH₃气体的等离子体而改性，从而在晶片200上形成含有钛元素以及氮元素的层。
含有钛元素以及氮元素的改性层(含钛及氮的层)，例如根据 处理容器203内的压力、NH₃气体的流量、衬底载置部210的温度、等离子体生成部250的电力供给情况等，按规定的厚度、规定的分布、规定的氮成分等相对于含钛层的进入深度而形成。
在晶片200表面上形成含钛及氮的层时，同时在分散板234上还形成含钛及氮的层。如果在分散板234的相对面234d形成含钛及氮的层，则从分散板234进行热辐射时的辐射率变小。控制器260根据该辐射率的减低而增大分散板加热器234h的输出并将从分散板234辐射的热量维持为恒定。具体而言，控制器260对实施清洁工序后的成膜工序的实施次数进行计数，根据该成膜工序的实施次数增大分散板加热器234h的输出。也即是，随着成膜工序的实施次数增多，而增大分散板加热器234h的输出。
此外，在分散板234的与晶片200相对的相对面234d所形成的膜，具有增大辐射率的性质的情况下，控制器260随着成膜工序的实施次数增多，而减小分散板加热器234h的输出。作为这样的膜，例如有氮化膜、氧化膜等。
这样，控制器260进行控制，使得：在对处理室201供给处理气体时，在增大从簇射头230辐射的热的辐射率的膜附着于相对面234d的情况下，与所述膜未附着于相对面234d的情况相比，减小分散板加热器234h的输出；在减小从簇射头230辐射的热的辐射率的膜附着于相对面234d的情况下，与所述膜未附着于相对面234d的情况相比，增大分散板加热器234h的输出。
从衬底载置部210移动到分散板234的热量q(W/m²)，能够近似地如(式1)那样表示。这里，σ为斯特藩-玻尔兹曼常数(≒5.67x10-⁸)(W/m²K⁴)。T₁为衬底载置部210的温度(K)。T₂为分散板234的温度(K)。ε₁为衬底载置部210的辐射率，ε₂为分散板234的辐射率。
【数学式1】
q=σ(T14-T24)41ϵ1+1ϵ2-1]]>···(式1)
如(式1)所述，在分散板234的温度比衬底载置部210低的情况下，热总是从衬底载置部210向分散板234一方移动。在这样的状态下，难以均匀控制晶片200的面内温度。另外，如果反复进行成膜处理，则膜一并附着于晶片200和分散板234的表面(相对面234d)。由此不仅分散板234表面的辐射率ε₂变化，辐射率ε₂也根据膜厚而经时地变化。该情况下，如根据(式1)可以明确地那样，移动的热量q也变化。即，为了始终将晶片200的温度保持恒定，辐射率ε₂每次改变时都必须调整衬底载置部加热器213的输出。
在本实施方式中，在使分散板234与衬底载置部210的温度相同的情况下，在(式1)中看到热的移动变为零。因此，膜附着于分散板234的表面(相对面234d)，不管分散板234表面的辐射率ε₂が怎样变化，分散板234的温度都不会受到影响。
另外，晶片200的上方的温度(分散板234的温度)与下方的温度(衬底载置部210的温度)相同，因此也容易均匀地控制晶片200的面内温度，能够在成膜处理中提高处理的均匀性。
在经过规定的时间后，关闭阀244d，并停止向处理室201内的NH₃气体的供给。只是，持续从第3气体供给系统245供给惰性气体，并且从第1排气系统220进行排气。
(第2吹扫工序S208)
在第2处理气体供给工序S206结束后，接着进行从第1排气系统220进行排气、和从第3气体供给系统245供给吹扫气体(惰性气体)，将处理室201内的气氛、也即是残留在处理室201内的NH₃气体排出。另外，通过打开阀272并控制APC阀273的阀开度或APC阀223的阀开度，将残留在簇射头230内(详细而言是缓冲室232内)的NH3气体从第2排气系统270去除。
在第2吹扫工序S208中所供给的惰性气体，将在第2处理气体供给工序S206中未能结合于晶片200的氮成分从晶片200上去除。
在从第2吹扫工序S208开始经过了规定的时间后，关闭阀272并停止从第2排气系统270排气。这样，优选是，在从开始第2吹 扫工序S208到经过规定的时间后，一边从第1排气系统220进行排气，一边关闭阀272并停止从第2排气系统270排气。这样一来，从簇射头230经由处理室201朝向第1排气系统220的惰性气体的气流不受第2排气系统270影响，所以能够更加可靠地将惰性气体供给到晶片200上，晶片200上的残留气体的去除效率变得更高。
此外，也可以从开始第2吹扫工序S208的时刻，就停止从第2排气系统270排气(也即是、不需要第2排气系统270)。即使这样，也能够将残留在处理室201内和缓冲室232内的NH₃气体排出，这样一来，容易形成从簇射头230经由处理室201内朝向第1排气系统220的惰性气体的气流。
在按规定的时间进行了第2吹扫工序S208后，结束第2吹扫工序S208，控制器260判定是否实施了规定次数的处理循环，该处理循环以从第1处理气体供给工序S202到第2吹扫工序S208为1个循环。
在未实施规定次数的情况下，向第1处理气体供给工序S202转移，进行以第1处理气体供给工序S202、第1吹扫工序S204、第2处理气体供给工序S206和第2吹扫工序S208为1个循环的处理。在实施了规定次数的情况下，结束成膜工序S104。
(4)本实施方式的效果
根据本实施方式，起到以下所示效果中的至少1个以上效果。
(A1)构成为，在供给处理气体时，衬底载置台的温度为规定的温度，簇射头与衬底载置台的温度差在规定的范围内，所以容易提高衬底的面内温度均匀性。另外，即使处理气体为大流量，也能够在达到衬底前充分加热处理气体。
(A2)构成为，在将衬底载置于衬底载置面时，簇射头的温度比供给处理气体时(也即是成膜時)高，所以能够容易地使衬底到达规定温度。
(A3)构成为，在供给处理气体，增大从簇射头辐射的热的辐射率的膜附着于与衬底载置台相对的簇射头的相对面的情况下，与 所述膜未附着于所述相对面的情况相比，减小簇射头加热器的输出，所以容易使簇射头与衬底载置台的温度差为规定的范围内。
(A4)构成为，在供给处理气体时，减小从簇射头辐射的热的辐射率的膜附着于与衬底载置台相对的簇射头的相对面的情况下，与所述膜未附着于所述相对面的情况相比，增大簇射头加热器的输出，所以容易使簇射头与衬底载置台的温度差在规定的范围内。
(A5)构成为，在进行加热器控制使得衬底载置台为规定的温度后，进行加热器控制使得簇射头为规定的温度，所以能够尽快使衬底的温度稳定。
(A6)构成为，在供给处理气体时，使衬底载置台的温度为规定的温度，使簇射头和衬底载置台的温度成为同一温度，所以更容易提高衬底的面内温度均匀性。
(A7)构成为，在供给处理气体时，使衬底载置台的温度为规定的温度，簇射头的温度高于由于处理气体副生成物附着于簇射头的相对面的温度，所以能够抑制副生成物附着于簇射头的相对面。
＜本发明的其他实施方式＞
以上，具体地对本发明的各实施方式进行了说明，但是本发明不限定于上述的实施方式，能够在不脱离其主旨的范围内进行变更。
在上述的实施方式中，关于使用含钛气体作为含有第一元素气体、使用含氮气体作为含有第二元素气体并在衬底上形成氮化钛(TiN)膜的TiN形成处理进行了说明，但是本发明不限于TiN膜形成处理。也可以使用例如含铪(Hf)气体、含锆(Zr)气体、含钛(Ti)气体、含硅(Si)气体作为含有第一元素气体，使用含氧气体作为含有第二元素气体。另外，含氮气体也可以使用氮(N₂)气体等。
而且，通过应用本发明，也能够在衬底上形成氧化铪(HfO膜)、氧化锆(ZrO膜)、氧化钛膜(TiO膜)、氧化硅膜(SiO膜)等高介电常数膜等。
另外，在上述的实施方式中，关于交替地对衬底上供给2种处 理气体的成膜处理进行了说明，但是本发明不限于交替地对衬底上供给多种处理气体的成膜处理，也可以应用于同时对衬底上供给多种处理气体的成膜处理。另外，也能够应用于成膜处理以外的衬底处理。
另外，在上述的实施方式中，簇射头230构成为，作为簇射头加热部而具备簇射头盖加热部231b和分散板加热器234h。但是，也可以构成为，仅在簇射头盖231和分散板234中的某一方设置加热部。该情况下，为了使衬底的温度均匀化，优选是在更接近晶片200(也即是、衬底载置部210)的分散板234设置加热部。另外，为了使衬底的温度更加均匀化，优选是在簇射头盖231和分散板234的两方都设置加热部。
另外，在上述的实施方式中，将衬底200设为圆形的晶片，但是也可以使矩形的衬底。
以下，以附记的方式记录本发明的方式。
(附记1)
一种衬底处理装置，其中，具有：
处理室，其对衬底进行处理；
衬底载置部，其配置在所述处理室内，在表面具有载置衬底的衬底载置面，并且具有第1加热器；
簇射头，其具有第2加热器，并且设置在与所述衬底载置面相对的位置，具备与所述衬底载置面相对的相对面；
处理气体供给系统，其经由所述簇射头对所述处理室供给对载置于所述衬底载置面的衬底进行处理的处理气体；
排气系统，其将所述处理室内的气氛排出；和
控制部，其控制所述第1加热器的输出以及所述第2加热器的输出，使得在将衬底载置于所述衬底载置面后，在从所述处理气体供给系统供给所述处理气体时，所述衬底载置部的温度为规定的温度，所述相对面与所述衬底载置部的温度差为规定的范围内。
(附记2)
根据附记1所述的衬底处理装置，其中，
所述控制部控制所述第2加热器的输出，使得在对所述处理室供给所述处理气体前且在将衬底载置于所述衬底载置面时，所述簇射头的温度高于从所述处理气体供给系统供给所述处理气体时的温度。
(附记3)
根据附记1或2所述的衬底处理装置，其中，
所述控制部进行控制，使得在对所述处理室供给所述处理气体时，在增大从所述簇射头辐射的热的辐射率的膜附着于所述相对面的情况下，与所述膜未附着于所述相对面的情况相比，减小所述第2加热器的输出。
(附记4)
根据附记1到3中任一项所述的衬底处理装置，其中，
所述控制部进行控制，使得在对所述处理室供给所述处理气体时，在减小从所述簇射头辐射的热的辐射率的膜附着于所述相对面的情况下，与所述膜未附着于所述相对面的情况相比，增大所述第2加热器的输出。
(附记5)
根据附记1到4中任一项所述的衬底处理装置，其中，
所述控制部在控制所述第2加热器的输出时，在控制所述第1加热器的输出使得所述衬底载置部为规定的温度后，控制所述第2加热器的输出使得所述簇射头为规定的温度。
(附记6)
根据附记1到5中任一项所述的衬底处理装置，其中，
所述控制部控制所述第1加热器的输出以及所述第2加热器的输出，使得在将衬底载置于所述衬底载置面后，在从所述处理气体供给系统供给所述处理气体时，所述衬底载置部的温度为规定的温度，所述相对面的温度与所述衬底载置部的温度为相同温度。
(附记7)
根据附记1到5中任一项所述的衬底处理装置，其中，
所述控制部控制所述第1加热器的输出以及所述第2加热器的输出，使得在将衬底载置于所述衬底载置面后，在从所述处理气体供给系统供给所述处理气体时，所述衬底载置部的温度为规定的温度，所述相对面的温度高于由于所述处理气体而副生成物附着于所述相对面的温度。
(附记8)
一种半导体器件的制造方法，包括：
载置工序，将衬底载置于具有第1加热器的衬底载置部的衬底载置面；
处理气体供给工序，从具有与所述衬底载置面相对的相对面且具有第2加热器的簇射头，向被载置于所述衬底载置面的衬底供给处理该衬底的处理气体；和
温度控制工序，在所述处理气体供给工序中，控制所述第1加热器的输出，使得所述衬底载置部的温度为规定的温度，并控制所述第2加热器的输出，使得所述相对面与所述衬底载置部的温度差为规定的范围内。
(附记9)
一种半导体器件的制造方法，包括：
载置工序，将衬底载置于具有第1加热器的衬底载置部的衬底载置面；
含有第1元素气体供给工序，从具有与所述衬底载置面相对的相对面且具有第2加热器的簇射头对被载置于所述衬底载置面的衬底供给含有第1元素气体，并且控制所述第1加热器的输出以及所述第2加热器的输出，使得所述衬底载置部的温度为规定的温度，所述相对面与所述衬底载置部的温度差为规定的范围内；
第1吹扫工序，在所述含有第1元素气体供给工序后，从被载置于所述衬底载置面的衬底上去除所述含有第1元素气体的残留物；
含有第2元素气体供给工序，在所述第1吹扫工序后，从所述 簇射头对被载置于所述衬底载置面的衬底供给含有第2元素气体，并且控制所述第1加热器的输出以及所述第2加热器的输出，使得所述衬底载置部的温度为规定的温度，所述相对面与所述衬底载置部的温度差为规定的范围内；和
第2吹扫工序，在所述含有第2元素气体供给工序后，从被载置于所述衬底载置面的衬底上去除所述含有第2元素气体的残留物，
反复进行所述含有第1元素气体供给工序、所述第1吹扫工序、所述含有第2元素气体供给工序和所述第2吹扫工序。