JP7256887B2 - 基板処理装置、昇降機構、半導体装置の製造方法及びプログラム - Google Patents

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    • H01L21/687—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches
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Description

本開示は、半導体デバイスの製造工程において基板を処理する基板処理装置、昇降機構、半導体装置の製造方法及びプログラムに関する。
半導体デバイスの製造工程における基板（ウエハ）の熱処理では、例えば縦型基板処理装置が使用されている。縦型基板処理装置では、基板保持具によって複数の基板を垂直方向に配列して保持し、基板保持具を処理室内に搬入する。その後、処理室を加熱した状態で処理室内に処理ガスを導入し、基板に対して薄膜形成処理が行われる。例えば特許文献１には、処理室にガスを噴出するガス噴出口が基板処理面に対して垂直方向に少なくとも複数枚の基板にまたがるような大きさでスロット状に設けた基板処理装置が記載されている。
特開２００３－２９７８１８号公報
本開示は、複数の基板を同時に処理する場合において、それぞれの基板上に形成する膜の厚さの均一性を向上させることが可能な技術を提供するものである。
本開示の一態様によれば、例えば、複数の基板を上下方向に間隔をあけて保持する基板支持具とこの基板支持具に保持された複数の基板の間に配置された複数の仕切板を支持する仕切板支持部とを有する基板保持具と、この基板支持具に複数の基板を保持した状態で基板保持具を収容する反応管と、基板保持具を上下方向に駆動して反応管の内部に対して出し入れする第１の駆動部と、この第１の駆動部により基板保持具と共に上下方向に駆動されて基板保持具が反応管の内部に挿入された状態で基板保持具を回転させるとともに基板支持具又は仕切板支持部のいずれか一方を上下方向に駆動して基板支持具に保持された複数の基板と仕切板支持部に支持された複数の仕切板との間隔を変化させる第２の駆動部と、反応管の周囲に設けられて基板を加熱する加熱部と、反応管の内部に収容された基板保持具の基板支持具に保持された複数の基板に対してガスを供給する穴が形成されたノズルを備えたガス供給部と、このガス供給部から供給されたガスを反応管から排気する排気部と、第１の駆動部を駆動して基板保持具を反応管の内部に挿入した状態で、第２の駆動部を駆動して複数の基板又は複数の仕切板と、ノズルに形成されたガスを供給する複数の穴との上下方向の相対位置を予め設定した条件に応じて変化させながら複数の基板にガスを供給するようガス供給部と第２の駆動部とを制御する制御部とを有する基板処理装置が提供される。
本開示によれば、複数の基板を同時に処理する場合において、基板上のガス濃度の分布を制御することが可能になり、それぞれの基板上に形成する膜の厚さの均一性を向上させることができる。
また、本開示によれば、複数の基板を同時に処理する場合において、基板上のガス濃度の分布を制御して基板を処理することにより供給する材料ガスの効率化を図ることができ、材料ガスの無駄を低減してコストを低減することが可能になる。
実施例１に係る基板処理装置において、基板を搭載したボートを移載室に搬入した状態を示す処理室と収納室の略断面図である。 実施例１に係る基板処理装置において、基板を搭載したボートを上昇させて処理室に搬入した状態を示す処理室と収納室の略断面図である。 実施例１に係る基板処理装置の処理室における基板と仕切り板との間隔を示す基板と仕切り板との断面図である。 実施例１に係る基板処理装置の処理室における基板と仕切り板との間隔を切り替えたときの基板表面における材料ガス濃度の分布を示すグラフである。 実施例１に係る基板処理装置の処理室における基板の表面における材料ガスの濃度分布を可視化して表示した図で、基板と仕切り板との間隔が図３（ｃ）に示したように広く設定した場合の基板の表面における材料ガスの濃度分布をしめす、基板の斜視図である。 実施例１に係る基板処理装置のコントローラの構成例を示すブロック図である。 実施例１に係る半導体装置製造工程の概略を示すフロー図である。 実施例１に係る基板処理装置のＣＰＵが読み込むプロセスレシピ一例を示すプロセスレシピの一覧を示す表である。 実施例２に係る基板処理装置の概略の構成を示す略断面図である。 実施例３に係る基板処理装置の概略の構成を示す略断面図である。 実施例４に係る基板処理装置の概略の構成を示す略断面図である。
本開示は、複数の基板を載置するボートと、ボートとは別体に構成され、ボートに載置された基板それぞれの上部に配置される複数の仕切り板と、複数の仕切り板を支持する支持部を有する仕切り板支持具と、ボートを昇降する第１昇降機構とを有し、基板と仕切り板との上下方向の位置関係を変更させる第２昇降機構を備えた基板処理装置に関するものである。
以下、本開示の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。本実施の形態を説明するための全図において同一機能を有するものは同一の符号を付すようにし、その繰り返しの説明は原則として省略する。
ただし、本開示は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。本開示の思想ないし趣旨から逸脱しない範囲で、その具体的構成を変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。
図１及び図２を用いて、実施例１に係る基板処理装置の構成について説明する。
［基板処理装置１００］
基板処理装置１００は、鉛直方向に延びた円筒形状の反応管１１０と、反応管１１０の外周に設置された加熱部（炉体）としてのヒータ１０１と、ガス供給部を構成するガス供給用のノズル１２０を備える。ヒータ１０１は上下方向に複数のブロックに分割されて個々のブロックごとに温度を設定することが可能なゾーンヒータにより構成されている。
反応管１１０は、例えば石英やＳｉＣ等の材料で形成される。排気部を構成する排気管１３０から図示していない排気手段により反応管１１０の内部が排気される。反応管１１０の内部は外気に対して図示していない手段により気密にシールされる。
ここで、反応管１１０の内部に第２反応管を備えて構成しても、本開示の技術を適用することができる。
ガス供給用のノズル（以下、単にノズルと記す場合もある）１２０は、反応管１１０の内部にガスを供給する多数の穴１２１が形成されている。
ガス供給用のノズル１２０に形成された多数の穴１２１を通して、反応管１１０の内部には、原料ガス、反応ガス及び不活性ガス（キャリアガス）が導入される。
原料ガス、反応ガス、不活性ガス（キャリアガス）は、それぞれ図示していない原料ガス供給源、反応ガス供給源及び不活性ガス供給減から、図示していないマスフローコントローラ（ＭＦＣ：Ｍａｓｓ Ｆｌｏｗ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）で流量が調整され、ノズル１２０に形成された多数の穴１２１から反応管１１０の内部に供給される。
反応管１１０の内部は、マニホールド１１１に形成された排気管１３０から、図示していない排気手段により真空に排気される。
［チャンバ１８０］
チャンバ１８０は反応管１１０の下部にマニホールド１１１を介して設置され、収納室５００を備えている。収納室５００では、基板搬入口３１０を介して図示していない移載機により基板１０を基板支持具（ボート）３００に載置（搭載）したり、移載機により基板１０を基板支持具（以下、単にボートと記す場合もある）３００から取り出すことが行われる。
ここで、チャンバ１８０は、ＳＵＳ（ステンレス）又はＡｌ（アルミニウム）等の金属材料で構成される。
チャンバ１８０の内部には、基板支持具（ボート）３００、仕切板支持部２００、及び基板支持具（ボート）３００と仕切板支持部２００と（これらを合わせて基板保持具と呼ぶ）を上下方向と回転方向に駆動する第１の駆動部を構成する上下方向駆動機構部４００を備えている。
［基板支持部］
基板支持部は、少なくとも基板支持具（ボート）３００で構成され、収納室５００の内部で基板搬入口３１０を介して図示していない移載機により基板１０の移し替えを行ったり、移し替えた基板１０を反応管１１０の内部に搬送して基板１０の表面に薄膜を形成する処理を行ったりする。なお、基板支持部に、仕切板支持部２００を含めて考えても良い。
仕切板支持部２００は、図１及び図２に示すように、基部２０１と天板２０４との間に支持された支柱２０２に複数枚の円板状の仕切板２０３が所定のピッチで固定されている。基板支持具(ボート)３００は、図１及び図２に示すように、基部３０１に複数の支持ロッド３０２が支持されており、この複数の支持ロッド３０２により複数の基板１０が所定の間隔で支持される構成を有している。
基板支持具（ボート）３００には、基部３０１に支持された複数の支持ロッド３０２により複数の基板１０が所定の間隔で載置されている。この支持ロッド３０２により支持された複数の基板１０の間は、仕切板支持部２００に支持された支柱２０２に所定に間隔で固定（支持）された円板状の仕切板２０３によって仕切られている。ここで、仕切板２０３は、基板１０の上部と下部のいずれか又は両方に配置される。
基板支持具（ボート）３００に載置されている複数の基板１０の所定の間隔は、仕切板支持部２００に固定された仕切板２０３の上下の間隔と同じである。また、仕切板２０３の直径は、基板１０の直径よりも大きく形成されている。
ボート３００は、複数の支持ロッド３０２で、複数枚、例えば５枚の基板１０を垂直方向に多段に支持する。この垂直方向に多段に支持する基板１０の上下の間隔は、例えば約６０ｍｍ程度に設定する。ボート３００を構成する基部３０１及び複数の支持ロッド３０２は、例えば石英やＳｉＣ等の材料で形成される。なお、ここでは、ボート３００に５枚の基板１０を支持した例を示すが、これに限るもので無い。例えば、基板１０を５～５０枚程度、支持可能にボート３００を構成しても良い。なお、仕切板支持部２００の仕切板２０３は、セパレータとも呼ぶ。
仕切板支持部２００と基板支持具（ボート）３００とは、上下方向駆動機構部４００により、反応管１１０と収納室５００との間の上下方向、及び基板支持具（ボート）３００で支持された基板１０の中心周りの回転方向に駆動される。
第１の駆動部を構成する上下方向駆動機構部４００は、図１及び図２に示すように、駆動源として、上下駆動用モータ４１０と、回転駆動用モータ４３０と、基板支持具（ボート）３００を上下方向に駆動する基板支持具昇降機構としてのリニアアクチュエータを備えたボート上下機構４２０を備えている。
仕切板支持部昇降機構としての上下駆動用モータ４１０は、ボールねじ４１１を回転駆動することにより、ボールねじ４１２に螺合しているナット４１２をボールねじ４１２に沿って上下に移動させる。これにより、ナット４１２を固定しているベースプレート４０２と共に仕切板支持部２００と基板支持具（ボート）３００とが反応管１１０と収納室５００との間で上下方向に駆動される。ベースプレート４０２はガイド軸４１４と係合しているボールガイド４１５にも固定されており、ガイド軸４１４に沿って上下方向にスムーズに移動できる構成となっている。ボールねじ４１１とガイド軸４１４との上端部と下端部とは、それぞれ、固定プレート４１３と４１６に固定されている。なお、仕切板支持部昇降機構には、上下駆動用モータ４１０の動力が伝わる部材を含めても良い。
回転駆動用モータ４３０とリニアアクチュエータを備えたボート上下機構４２０とは第２の駆動部を構成し、ベースプレート４０２に側板４０３で支持されている蓋体としてのベースフランジ４０１に固定されている。側板４０３を用いることにより、上下機構や回転機構等から、出るパーティクルの拡散を抑制することができる。覆う形状は、筒状や、柱状に構成される。カバー形状の一部または、底面に、移載室と連通する孔が設けられる。連通する孔により、カバー形状の内部は、移載室内の圧力と同様の圧力に構成される。
一方、側板４０３に替えて、支柱を用いてもよい。この場合、上下機構や回転機構のメンテナンスが容易になる。
回転駆動用モータ４３０は先端部に取り付けた歯部４３１と係合する回転伝達ベルト４３２を駆動し、回転伝達ベルト４３２と係合している支持具４４０を回転駆動する。支持具４４０は、仕切板支持部２００を基部２０１で支持しており、回転伝達ベルト４３２を介して回転駆動用モータ４３０で駆動されることにより、仕切板支持部２００とボート３００とを回転させる。
支持具４４０は、ベースフランジ４０１の内筒部分４０１１との間を真空シール４４４で仕切られ、その下部を軸受け４４５でベースフランジ４０１の内筒部分４０１１に対して回転可能にガイドされている。
リニアアクチュエータを備えたボート上下機構４２０は軸４２１を上下方向に駆動する。軸４２１の先端部分にはプレート４２２が取り付けられている。プレート４２２は、軸受け４２３を介してボート３００の基部３０１に固定された支持部４４１と接続されている。支持部４４１が軸受け４２３を介してプレート４２２と接続されることにより、回転駆動用モータ４３０で仕切板支持部２００を回転駆動したときに、ボート３００も仕切板支持部２００と一緒に回転することができる。
一方、支持部４４１は、リニアガイド軸受け４４２を介して支持具４４０に支持されている。このような構成とすることにより、リニアアクチュエータを備えたボート上下機構４２０で軸４２１を上下方向に駆動した場合、仕切板支持部２００に固定された支持具４４０に対してボート３００に固定された支持部４４１を相対的に上下方向に駆動することができる。
このように、支持具４４０と支持部４４１とを同心状に構成することで、回転駆動用モータ４３０を用いた回転機構の構造をシンプルにすることができる。また、ボート３００と仕切板支持部２００との回転の同期化制御が容易になる。
ただし、本実施例はこれに限らず、支持具４４０と支持部４４１とを同心上ではなく、別々に配置してもよい。
仕切板支持部２００に固定された支持具４４０とボート３００に固定された支持部４４１との間は、真空ベローズ４４３で接続されている。
蓋体としてのベースフランジ４０１の上面には真空シール用のＯリング４４６が設置されており、図２に示すように上下駆動用モータ４１０で駆動されてベースフランジ４０１の上面がチャンバ１８０に押し当てられる位置まで上昇させることにより、反応管１１０の内部を気密に保つことができる。
なお、真空シール用のＯリング４４６は必ずしも必要ではなく、真空シール用のＯリング４４６を用いずにベースフランジ４０１の上面をチャンバ１８０に押し当てることにより反応管１１０の内部を気密に保つようにしてもよい。更に、真空ベローズ４４３も、必ずしも設けなくてもよい。
上記したような構成において、上下駆動用モータ４１０で駆動して図２に示したようにベースフランジ４０１の上面がチャンバ１８０に押し当てられるまで上昇させて基板支持部を反応管１１０の内部に挿入した状態において、ガス供給用のノズル１２０に形成された多数の穴１２１を通して、反応管１１０の内部に原料ガス、又は反応ガス、又は不活性ガス（キャリアガス）を導入する。
ガス供給用のノズル１２０に形成された多数の穴１２１のピッチは、ボート３００に載置された基板１０の上下の間隔及び仕切板支持部２００に固定された仕切板２０３の上下の間隔と同じである。
ここで、ベースフランジ４０１の上面がチャンバ１８０に押し当てられた状態において、仕切板支持部２００の支柱２０２に固定された仕切板２０３の高さ方向の位置は固定であるのに対して、リニアアクチュエータを備えたボート上下機構４２０を駆動してボート３００の基部３０１に固定された支持部４４１を上下動させることにより、ボート３００に支持されている基板１０の仕切板２０３に対する高さ方向の位置を変えることができる。ガス供給用のノズル１２０に形成された穴１２１の位置も固定されているので、穴１２１に対してもボート３００に支持されている基板１０の高さ方向の位置（相対位置）を変えることができる。
すなわち、図３（ａ）に示すような搬送の基準位置関係に対して、ボート３００に支持されている基板１０の位置をリニアアクチュエータを備えたボート上下機構４２０を駆動して上下方向に調整することで、ノズル１２０に形成された穴１２１及び仕切板２０３との位置関係を、図３（ｂ）に示すように基板１０の位置を搬送ポジション（ホーム位置）１０－１よりも高くして上側の仕切板２０３２との間の隙間Ｇ１を狭くしたり、図３（ｃ）に示すように基板１０の位置を搬送ポジション（ホーム位置）１０－１よりも低くして、上側の仕切板２０３２との間の隙間Ｇ２を広くすることができる。
このように、ノズル１２０に形成された穴１２１に対する基板１０の位置を変えることにより、穴１２１から噴出されるガス流１２１１と基板１０との位置関係を変えることができる。
図３（ｂ）に示したように基板１０の位置を高くして上側の仕切板２０３２との間の隙間Ｇ１を狭くした状態、及び図３（ｃ）に示すように基板１０の位置を低くして、上側の仕切板２０３２との間の隙間Ｇ２を広くした状態において、ノズル１２０に形成された穴１２１から2塩化シリコンガス（ＳｉＣｌ２）を供給した場合に、基板１０の表面に形成される膜の面内分布をシミュレーションした結果を図４に示す。
図４において、Narrowで示す点列５１０は、図３（ｂ）のような状態、すなわち、基板１０の位置を高くして上側の仕切板２０３２との間の隙間Ｇ１を狭くして、基板１０を穴１２１から噴出されるガス流１２１１の位置よりも高くした状態で成膜した場合を示す。この場合、基板１０の周辺部に比較的厚い膜が形成され、基板１０の中央部分に形成される膜の厚さが周辺部と比べて薄い凹状の膜厚分布となる。
これに対して、Wide で示す点列５２０は、図３（ｃ）のような状態、すなわち、基板１０の位置を低くして上側の仕切板２０３２との間の隙間Ｇ２を広くして、基板１０を穴１２１から噴出されるガス流１２１１の位置よりも低くした状態で成膜した場合を示す。この場合、基板１０の中央部分が周辺部と比べて比較的厚い膜が形成される凸状の膜厚分布となる。
このように、基板１０の位置を変えることにより、基板１０の表面に形成される薄膜の基板１０の面内分布が変化することがわかる。
図５には、基板１０と仕切板２０３２及びノズル１２０に形成された穴１２１との関係を図３（ｃ）のような位置関係に設定した場合に、矢印６１１の方向から2塩化シリコンガス（ＳｉＣｌ２）を供給したときの基板１０の表面におけるＳｉＣｌ２ガスの分圧の分布をシミュレーションにより求めた結果を示す。図４の膜厚分布は、図５のａ－ａ‘断面における膜厚の分布に相当する。
図５に示すように、基板１０と仕切板２０３２及びノズル１２０に形成された穴１２１との関係を図３（ｃ）のような位置関係に設定した場合に、ノズル１２０に形成された穴１２１に近い部分から基板１０の中心部分にかけた濃い色で表示された部分において、ＳｉＣｌ２ガスの分圧が比較的高くなっている。一方、ノズル１２０に形成された穴１２１から離れた基板１０の周辺部分におけるＳｉＣｌ２ガスの分圧は比較的低くなっている。
この状態で、回転駆動用モータ４３０を駆動して支持具４４０を回転駆動することにより仕切板支持部２００とボート３００とを回転させてボート３００に支持されている基板１０を回転させることにより、基板１０の周方向における膜厚のばらつきを（膜厚分布）を低減することができる。
［コントローラ］
図１に示す様に、基板処理装置１００は、各部の動作を制御するコントローラ２６０と接続されている。
コントローラ２６０の概略を図６に示す。制御部（制御手段）であるコントローラ２６０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）２６０ａ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）２６０ｂ、記憶装置２６０ｃ、入出力ポート（Ｉ／Ｏポート）２６０ｄを備えたコンピュータとして構成されている。ＲＡＭ２６０ｂ、記憶装置２６０ｃ、Ｉ／Ｏポート２６０ｄは、内部バス２６０ｅを介して、ＣＰＵ２６０ａとデータ交換可能なように構成されている。コントローラ２６０には、例えばタッチパネル等として構成された入出力装置２６１や、外部記憶装置２６２が接続可能に構成されている。
記憶装置２６０ｃは、例えばフラッシュメモリ、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）等で構成されている。記憶装置２６０ｃ内には、基板処理装置の動作を制御する制御プログラムや、後述する基板処理の手順や条件などが記載されたプロセスレシピおよびデータベース等が読み出し可能に格納されている。
なお、プロセスレシピは、後述する基板処理工程における各手順をコントローラ２６０に実行させ、所定の結果を得ることが出来るように組み合わされたものであり、プログラムとして機能する。
以下、このプログラムレシピや制御プログラム等を総称して、単にプログラムともいう。なお、本明細書においてプログラムという言葉を用いた場合は、プログラムレシピ単体のみを含む場合、制御プログラム単体のみを含む場合、または、その両方を含む場合がある。また、ＲＡＭ２６０ｂは、ＣＰＵ２６０ａによって読み出されたプログラムやデータ等が一時的に保持されるメモリ領域（ワークエリア）として構成されている。
Ｉ／Ｏポート２６０ｄは、基板搬入口３１０，上下駆動用モータ４１０、リニアアクチュエータを備えたボート上下機構４２０、回転駆動用モータ４３０、ヒータ１０１、マスフローコントローラ（不図示）、温度調整器（不図示）、真空ポンプ（不図示）、等に接続されている。
なお、本開示における「接続」とは、各部が物理的なケーブルで繋がっているという意味も含むが、各部の信号（電子データ）が直接または間接的に送信／受信可能になっているという意味も含む。例えば、各部の間に、信号を中継する機材や、信号を変換または演算する機材が設けられていても良い。
ＣＰＵ２６０ａは、記憶装置２６０ｃからの制御プログラムを読み出して実行すると共に、コントローラ２６０からの操作コマンドの入力等に応じて記憶装置２６０ｃからプロセスレシピを読み出すように構成されている。そして、ＣＰＵ２６０ａは、読み出されたプロセスレシピの内容に沿うように、基板搬入口３１０の開閉動作、上下駆動用モータ４１０の駆動、リニアアクチュエータを備えたボート上下機構４２０及び１２４０の駆動、回転駆動用モータ４３０の回転動作、ヒータ１０１への電力供給動作などを制御するように構成されている。
なお、コントローラ２６０は、専用のコンピュータとして構成されている場合に限らず、汎用のコンピュータとして構成されていても良い。例えば、上述のプログラムを格納した外部記憶装置（例えば、磁気テープ、フレキシブルディスクやハードディスク等の磁気ディスク、ＣＤやＤＶＤ等の光ディスク、ＭＯなどの光磁気ディスク、ＵＳＢメモリやメモリカード等の半導体メモリ）２６２を用意し、係る外部記憶装置２６２を用いて汎用のコンピュータにプログラムをインストールすること等により、本実施形態に係るコントローラ２６０を構成することができる。
なお、コンピュータにプログラムを供給するための手段は、外部記憶装置２６２を介して供給する場合に限らない。例えば、ネットワーク２６３（インターネットや専用回線）等の通信手段を用い、外部記憶装置２６２を介さずにプログラムを供給するようにしても良い。なお、記憶装置２６０ｃや外部記憶装置２６２は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体として構成される。以下、これらを総称して、単に記録媒体ともいう。なお、本明細書において、記録媒体という言葉を用いた場合は、記憶装置２６０ｃ単体のみを含む場合、外部記憶装置２６２単体のみを含む場合、または、その両方を含む場合が有る。
［基板処理工程（成膜工程）］
次に、図１及び図２で説明した基板処理装置を用いて基板上に膜を形成する基板処理工程（成膜工程）について図７を用いて説明する。
本開示は、成膜プロセス及びエッチングプロセスの何れにも適用することができるが、半導体装置（デバイス）の製造工程の一工程として、基板１０上に、薄膜を形成する工程の一例としてＳｉＯ２（酸化シリコン）層を形成する工程について説明する。ＳｉＯ２層などの膜を形成する工程は、上述した基板処理装置１００の反応管１１０の内部で実行される。上述した通り、製造工程の実行は、図６のコントローラ２６０のＣＰＵ２６０ａのプログラム実行によってなされる。
本実施形態による基板処理工程（半導体装置の製造工程）では、まず、上下駆動用モータ４１０で駆動して図２に示したようにベースフランジ４０１の上面がチャンバ１８０に押し当てられるまで上昇させて基板支持部を反応管１１０の内部に挿入する。
次に、この状態において、リニアアクチュエータを備えたボート上下機構４２０で軸４２１を上下方向に駆動することにより、ボート３００に載置された基板１０の仕切板２０３に対する高さ（間隔）を、図３（ａ）に示した初期状態から、図３（ｂ）に示すように基板１０を上昇させて基板１０と仕切板２０３との間隔Ｇ１が小さい状態、または、図３（ｃ）に示すように基板１０を下降させて基板１０と仕切板２０３との間隔Ｇ２を大きくした状態に設定することにより、仕切板２０３に対する基板１０の高さ（仕切板２０３と基板１０との間隔）が所望の値となるように調整する。
この状態で、
（ａ）反応管１１０の内部に収容された基板１０に対して、ガス供給用のノズル１２０からＳｉ２Ｃｌ６（六塩化二ケイ素）ガスを供給する工程と、
（ｂ）反応管１１０の内部の残留ガスを除去する工程と、
（ｃ）反応管１１０の内部に収容された基板１０に対して、ガス供給用のノズル１２０からＯ２（酸素）（又はＯ３（オゾン）又はＨ２Ｏ（水））を供給する工程と、
（ｄ）反応管１１０の内部の残留ガスを除去する工程と、
を有し、上記（ａ）～（ｄ）の工程を複数回繰り返して、ＳｉＯ２層を基板１０上に形成する。
また、上記（ａ）～（ｄ）の工程を複数回繰り返して実行している間、又は上記（ａ）と（ｃ）の工程において、回転駆動用モータ４３０に回転伝達ベルト４３２で接続されている支持具４４０を回転駆動用モータ４３０で回転駆動させながら、基板１０の仕切板２０３に対する高さ（間隔）を、図３（ｂ）に示すような基板１０を上昇させて基板１０と仕切板２０３との間隔Ｇ１が小さい状態と、図３（ｃ）に示すように基板１０を下降させて基板１０と仕切板２０３との間隔Ｇ２を大きくした状態との間で周期的に変化させながら実行する。これにより、基板１０上に形成される膜の膜厚を均一にすることができる。
なお、本明細書において「基板」という言葉を用いた場合は、「基板そのもの」を意味する場合や、「基板とその表面に形成された所定の層や膜等との積層体（集合体）」を意味する場合（すなわち、表面に形成された所定の層や膜等を含めて基板と称する場合）がある。また、本明細書において「基板の表面」という言葉を用いた場合は、「基板そのものの表面（露出面）」を意味する場合や、「基板上に形成された所定の層や膜等の表面、すなわち、積層体としての基板の最表面」を意味する場合がある。
なお、本明細書において「基板」という言葉を用いた場合も、「ウェハ」という言葉を用いた場合と同義である。
次に、具体的な成膜工程の例について、図７に示したフロー図に沿って説明する。
（プロセス条件設定）：Ｓ７０１
まず、ＣＰＵ２６０ａは、記憶装置２６０ｃに記憶されたプロセスレシピ及び関連するデータベースを読み込んで、プロセス条件を設定する。記憶装置２６０ｃに替えて、ネットワークを介してプロセスレシピ及び関連するデータベースを入手するようにしてもよい。
図８に、ＣＰＵ２６０ａが読み込むプロセスレシピ８００の一例を示す。プロセスレシピ８００の主な項目としては、ガス流量８１０、温度データ８２０、処理サイクル数８３０、ボート高さ８４０、ボート高さ調整時間間隔８５０などがある。
ガス流量８１０には、原料ガス流量８１１、反応ガス流量８１２、キャリアガス流量８１３などの項目がある。温度データ８２０としては、ヒータ１０１による反応管１１０内部における加熱温度８２１がある。
ボート高さ８４０には、図３（ｂ）及び図３（ｃ）で説明したように、基板１０と仕切板２０３との間隔の最小値（Ｇ１）と最大値（Ｇ２）の設定値が含まれる。
ボート高さ調整時間間隔８５０は、基板１０と仕切板２０３との間隔を図３（ｂ）に示したような最小値に維持する時間及び図３（ｃ）に示したような最大値に維持する時間との切り替えの時間間隔を設定する。すなわち、基板１０の表面と仕切板２０３との間隔（ノズル１２０のガス供給用の穴１２１の位置に対する基板１０の位置）を図３（ｂ）のように設定した場合と図３（ｃ）のように設定した場合とに交互に切り替えながら処理して基板１０上に薄膜を形成する。これにより、基板１０の表面に、中心部分と外周部分の膜厚がほぼ同じである平坦な膜厚分布を有する薄膜を形成することができる。
（基板搬入）：Ｓ７０２
ボート３００を収納室５００に収納した状態で、上下駆動用モータ４１０を駆動してボールねじ４１１を回転駆動し、ボート３００をピッチ送りして、収納室５００の基板搬入口３１０を介して、新たな基板１０を１枚ずつボート３００に搭載して保持する。
ボート３００への新たな基板１０の搭載が完了すると、基板搬入口３１０を閉じて収納室５００の内部を外部に対して密閉した状態で上下駆動用モータ４１０を駆動してボールねじ４１１を回転駆動しボート３００を上昇させて、ボート３００を収納室５００から反応管１１０の内部に搬入する。
この時、上下駆動用モータ４１０によって持ち上げられるボート３００の高さは、Ｓ７０１で読み込んだプロセスレシピに基づいて、反応管１１０の管壁に形成された穴１２３を通してノズル１２０から反応管１１０の内部に供給されるガスの吹き出し位置（ノズル１２０の先端部分の高さ）との差高さ方向の位置の差が、図３（ｂ）又は図３（ｃ）に示すような状態に設定される。
（圧力調整）：Ｓ７０３
ボート３００が反応管１１０の内部に搬入された状態で、反応管１１０の内部を図示していない真空ポンプによって排気管１３０から真空排気し、反応管１１０の内部が所望の圧力となるように調整する。
（温度調整）：Ｓ７０４
図示していない真空ポンプによって真空排気された状態で、ステップＳ７０４で読み込んだレシピに基づいて、反応管１１０の内部が所望の圧力（真空度）となるように反応管１１０の内部をヒータ１０１によって加熱する。この際、反応管１１０の内部が所望の温度分布となるように、図示していない温度センサが検出した温度情報に基づきヒータ１０１への通電量がフィードバック制御される。ヒータ１０１による反応管１１０の内部の加熱は、少なくとも基板１０に対する処理が完了するまでの間は継続して行われる。
また、ヒータ１０１により加熱されることによる基板の昇温時は、ピッチ（基板１０の裏面と基板１０の下側の仕切板２０３との間隔）を狭くする（図３Ｃの状態）。このピッチを狭くすることは、少なくとも原料ガス供給前まで行う。原料ガスを供給以降は、ピッチを昼ゲル。また、原料ガス供給時と反応ガス供給時とでピッチを異ならせても良い。さらに、原料ガス（反応ガス）の供給中にピッチを可変させても良い。さらにまた、基板支持具と仕切板支持部とが相対的に上下方向移動する動作タイミングは任意に設定可能である。
［ＳｉＯ２層形成工程］：Ｓ７０５
続いて、第１の層として例えばＳｉＯ２層を形成するために、以下のような詳細なステップを実行する。
（原料ガス供給）：Ｓ７０５１
まず、回転駆動用モータ４３０を回転駆動して、回転伝達ベルト４３２を介して支持具４４０を回転させることにより、支持具４４０に支持されている仕切板支持部２００とボート３００とを回転させる。
このボート３００の回転を維持した状態で、ノズル１２０の穴１２１から反応管１１０の内部に原料ガスであるＳｉ２Ｃｌ６ガスを流量調整された状態で流す。反応管１１０に供給された原料ガスのうち、基板１０の表面での反応に寄与しなかったガスは、排気管１３０から排気される。
ここで、ノズル１２０の穴１２１、及び仕切板支持部２００の仕切板２０３に対するボート３００に搭載された基板１０の表面の相対的な位置（高さ）は、ステップＳ７０１で読み込んだプロセスレシピに基づいてリニアアクチュエータを備えたボート上下機構４２０を作動させて軸４２１を上下方向に駆動することにより、ボートを所定の時間間隔で上下させて、複数の位置（例えば、図３（ｂ）に示した位置と図３（ｃ）に示した位置）の間で切り替えられる。
ノズル１２０の穴１２１から反応管１１０の内部にＳｉ２Ｃｌ６ガスを導入することにより、ボート３００に搭載された基板１０に対してＳｉ２Ｃｌ６ガスが供給されることとなる。供給するＳｉ２Ｃｌ６ガスの流量は、一例として、０．００２～１ｓｌｍ（Standard liter per minute）の範囲、より好ましくは、０．１～１ｓｌｍの範囲に設定する。
このときＳｉ２Ｃｌ６ガスと一緒にキャリアガスとして、Ｎ２（窒素）ガス、又はＡｒ（アルゴン）ガス等の不活性ガスが反応管１１０の内部に供給され、排気管１３０から排気される。キャリアガスの具体的な流量は、０．０１～５ｓｌｍの範囲、より好ましくは、０．５～５ｓｌｍの範囲に設定する。
キャリアガスのＮ２ガスは、ノズル１２０を介して反応管１１０の内部に供給され、排気管１３０から排気される。このときヒータ１０１の温度は、基板１０の温度が、例えば２５０～５５０℃の範囲内の温度となるような温度に設定する。
反応管１１０の内部に流しているガスはＳｉ２Ｃｌ６ガスとＮ２ガスのみであり、Ｓｉ２Ｃｌ６ガスの反応管１１０への供給により、基板１０（表面の下地膜）上に、例えば１原子層未満から数原子層程度の厚さのＳｉ含有層が形成される。
（原料ガス排気）：Ｓ７０５２
反応管１１０の内部に所定の時間ノズル１２０を介して原料ガスであるＳｉ２Ｃｌ６ガスを供給して基板１０の表面にＳｉ含有層が形成された後、Ｓｉ２Ｃｌ６ガスの供給を停止する。このとき、図示していない真空ポンプにより反応管１１０の内部を真空排気し、反応管１１０内に残留する未反応もしくはＳｉ含有層形成に寄与した後のＳｉ２Ｃｌ６ガスを反応管１１０の内部から排除する。
このときノズル１２０からのキャリアガスであるＮ２ガスの反応管１１０内部への供給を維持する。Ｎ２ガスはパージガスとして作用し、反応管１１０の内部に残留する未反応もしくはＳｉ含有層形成に寄与した後のＳｉ２Ｃｌ６ガスを反応管１１０の内部から排除する効果を高めることができる。
（反応ガス供給）：Ｓ７０５３
反応管１１０の内部の残留ガスを除去した後、回転駆動用モータ４３０を駆動してボート３００の回転を維持した状態で、反応ガスであるＯ２ガスをノズル１２０から反応管１１０の内部に供給し、反応に寄与しなかったＯ２ガスを排気管１３０から排気する。これにより、基板１０に対してＯ２が供給されることとなる。具体的に供給するＯ２ガスの流量は、０．２～１０ｓｌｍの範囲、より好ましくは、１～５ｓｌｍの範囲に設定する。
このとき、Ｎ２ガスの供給は停止した状態として、Ｎ２ガスがＯ２ガスと一緒に反応管１１０の内部に供給されないようにする。すなわち、Ｏ２ガスはＮ２ガスで希釈されることなく、反応管１１０の内部に供給されるので、ＳｉＯ２層の成膜レートを向上させることが可能である。このときのヒータ１０１の温度は、Ｓｉ２Ｃｌ６ガス供給ステップと同様の温度に設定する。
ここで、ノズル１２０の穴１２１、及び仕切板支持部２００の仕切板２０３に対するボート３００に搭載された基板１０の表面の相対的な位置（高さ）は、ステップＳ７０５１と同様に、ステップＳ７０１で読み込んだプロセスレシピに基づいてリニアアクチュエータを備えたボート上下機構４２０を作動させて軸４２１を上下方向に駆動することにより、ボートを所定の時間間隔で上下させて、複数の位置（例えば、図３（ｂ）に示した位置と図３（ｃ）に示した位置）の間で切り替えられる。
このとき反応管１１０の内部に流しているガスは、Ｏ２ガスのみである。Ｏ２ガスは、原料ガス（Ｓｉ２Ｃｌ６）供給ステップ（Ｓ７０５１）で基板１０上に形成されたＳｉ含有層の少なくとも一部と置換反応する。置換反応の際には、Ｓｉ含有層に含まれるＳｉとＯ２ガスに含まれるＯとが結合して、基板１０上にＳｉとＯとを含むＳｉＯ２層が形成される。
（残留ガス排気）：Ｓ７０５４
ＳｉＯ２層を形成した後、ノズル１２０から反応管１１０の内部へのＯ２ガスの供給を停止する。そして、ステップＳ７０５２と同様の処理手順により、反応管１１０の内部に残留する未反応もしくはＳｉＯ２層の形成に寄与した後のＯ２ガスや反応副生成物を反応管１１０の内部から排除する。
（所定回数実施）
ステップＳ７０５における上記した詳細ステップＳ７０５１～ステップＳ７０５５を順に行うサイクルを１回以上（所定回数（ｎ回））行うことにより、基板１０上に、所定の厚さ（例えば０．１～２ｎｍ）のＳｉＯ２層を形成する。上述のサイクルは、複数回繰り返すのが好ましく、例えば１０～８０回ほど行うことが好ましく、より好ましくは１０～１５回ほど行う。
このように、ステップＳ７０１で読み込んだプロセスレシピに基づいてリニアアクチュエータを備えたボート上下機構４２０を作動させて軸４２１を上下方向に駆動することにより、ボートを所定の時間間隔で上下させて、複数の位置（例えば、図３（ｂ）に示した位置と図３（ｃ）に示した位置）の間で切り替えながら原料ガス供給工程（Ｓ７０５１）と反応ガス供給工程（Ｓ７０５３）とを繰り返して実行することにより、基板１０の表面には、均一な膜厚分布を有する薄膜を形成することができる。
なお、上記に説明した例においては、原料ガス供給工程（Ｓ７０５１）と反応ガス供給工程（Ｓ７０５３）とにおいて、回転駆動用モータ４３０で基板１０を搭載したボート３００を回転させる例を説明したが、残留ガス排気工程（Ｓ７０５２とＳ７０５４）の間も継続して回転させるようにしてもよい。
（アフターパージ）：Ｓ７０６
上記ステップＳ７０５の一連の工程を所定の回数繰り返して実行した後、ノズル１２０からＮ２ガスを反応管１１０の内部へ供給し、排気管１３０から排気する。Ｎ２ガスはパージガスとして作用し、これにより反応管１１０の内部が不活性ガスでパージされ、反応管１１０の内部に残留するガスや副生成物が反応管１１０内から除去される。
（基板搬出）：Ｓ７０７
その後、上下駆動用モータ４１０を駆動してボールねじ４１１を逆方向に回転駆動し、仕切板支持部２００とボート３００を反応管１１０から下降させて、表面に所定の厚さの薄膜が形成された基板１０を搭載したボート３００を収納室５００に搬送する。
収納室５００において、ボート３００から薄膜が形成された基板１０を基板搬入口３１０を介して、収納室５００の外部に取り出して基板１０の処理を終了する。
上記に説明した例においては、基板１０上にＳｉＯ２膜を形成する例について説明したが、本実施例はこれに限られるものではない。例えば、ＳｉＯ２膜の替わりに、Ｓｉ３Ｎ４（窒化シリコン）膜、又はＴｉＮ（窒化チタン）膜を形成することもできる。また、これらの膜に限るものでは無い。例えば、Ｗ、Ｔａ、Ｒｕ、Ｍｏ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｇａ等又は、これら元素と同族の元素、で構成される元素単体の膜や、これら元素と窒素との化合物膜（窒化膜）、これら元素と酸素との化合物膜（酸化膜）等にも適用することが可能である。なお、これらの膜を形成する際には、上述のハロゲン含有ガスや、ハロゲン元素、アミノ基、シクロペンタ基、酸素（Ｏ）、炭素（Ｃ）、アルキル基、等の少なくともいずれかを含むガスを用いることができる。
本実施例によれば、基板１０の表面積や成膜する膜種に応じて、基板１０と成膜ガス供給用のノズル１２０の穴１２１と位置関係を予め設定した条件に基づいて変化させながら成膜することができるので、ボート３００に載置された基板１０上に形成する薄膜の膜厚分布の面内での均一性を向上させることができる。
本開示の適用例として成膜処理工程について説明したが、本開示はこれに限られず、エッチングプロセスに適用することもできる。
本開示をエッチングプロセスに適当する場合、リニアアクチュエータを備えたボート上下機構４２０を作動させて軸４２１を上下方向に駆動することにより、基板１０と基板１０の上側の仕切板２０３との間隔を狭くした状態（図３（ｂ）の状態）でエッチングガスを供給することで、DED（Ｄｅｐｏ Ｅｔｃｈ Ｄｅｐｏ）処理の内、E処理が可能となる。ここで、ＤＥＤ処理とは、成膜処理とエッチング処理を繰り返し行い、所定の膜を形成する処理を意味する。上述のE処理とは、エッチング処理を意味する。
また、エッチングガス供給中に、基板１０と基板１０の上側の仕切板２０３との間隔を広げることにより（図３（ｃ）の状態）、エッチングの基板面内均一性を調整することが可能となる。
本開示において、基板１０と基板１０の上側の仕切板２０３との間隔調整のパラメータとしては、膜厚分布、温度、ガス流量、圧力、時間、ガス種、基板の表面積、等がある。パラメータとして膜厚分布情報を用いる場合、膜厚測定装置を基板処理装置内に設け、膜厚測定結果を基に、基板１０と基板１０の上側の仕切板２０３との間隔を変更する。
また、ガスの分解量をセンサで検出し、分解量データを基に、基板１０と基板１０の上側の仕切板２０３との間隔を変更させても良い。
実施例２に係る基板処理装置９００の構成を図９に示す。実施例１と同じ構成については同じ番号を付して説明を省略する。ただし、図９に示した構成においては、実施例１で説明したヒータ１０１、反応管１１０、ガス供給用のノズル１２０、マニホールド１１１、排気管１３０及びコントローラ２６０の構成については実施例１と同じであるので、それらの表示を省略してある。
本実施例の仕切板支持部２００と基板支持具（ボート）３００とを、上下方向駆動機構部４００により反応管１１０と収納室５００との間の上下方向に駆動する点、回転駆動用モータ９４５１で支持具９４４０を回転駆動して基板支持具（ボート）３００で支持された基板１０の中心周りの回転方向に駆動される点、及びリニアアクチュエータを備えたボート上下機構９４２０で軸９４２１を介してプレート９４２２を上下方向に駆動して、仕切板支持部２００に固定された支持具９４４０に対してボート３００に固定された支持部９４４１を相対的に上下方向に駆動する点は、実施例１と同じである。
本実施例に係る基板処理装置９００においては、上下方向駆動機構部４００で仕切板支持部２００と基板支持具（ボート）３００とを上昇させて、Ｏリング４４６を挟んでベースフランジ９４０１をチャンバ１８０に押し当てた状態で、仕切板支持部２００と基板支持具（ボート）３００の高さをそれぞれ独立に調整できる機構部を備えた点が、実施例１で説明した基板処理装置１００の構成と異なる。
すなわち、本実施例に係る基板処理装置９００においては、図９に示すように、仕切板支持部２００を基板支持具（ボート）３００に対して独立に上下させるための第二のリニアアクチュエータを備えたボート上下機構９４６０を備えている。この第二のリニアアクチュエータを備えたボート上下機構９４６０で、軸９４６１を介してプレート９４６２を上下方向に駆動して、仕切板支持部２００を基板支持具（ボート）３００に対して独立に上下させる。
プレート９４６２は、回転シール機構９４２３を挟んで、仕切板支持部２００を基部２０１で支持している支持具９４４０と接続している。
リニアアクチュエータを備えたボート上下機構９４２０と第二のリニアアクチュエータを備えたボート上下機構９４６０とは、ベースプレート９４０２に側板９４０３で支持されているベースフランジ９４０１に固定されている。
回転駆動用モータ９４３０は、第二のリニアアクチュエータを備えたボート上下機構９４６０で上下方向に駆動されるプレート９４６２に取り付けられている。
回転駆動用モータ９４３０は先端部に取り付けた歯部９４３１と係合する回転伝達ベルト９４３２を駆動し、回転伝達ベルト９４３２と係合している支持具９４４０を回転駆動する。支持具９４４０は、仕切板支持部２００を基部２０１で支持しており、回転伝達ベルト９４３２を介して回転駆動用モータ９４３０で駆動されることにより、仕切板支持部２００とボート３００とを回転させる。
本実施例による基板処理装置９００の構成によれば、図１及び図２に示したようなノズル１２０に形成された穴１２１に対して、ボート３００に載置された基板１０の高さ方向の位置と、仕切板支持部２００に固定された仕切板２０３の高さ方向の位置とが独立に調整することができる。
これにより、本実施例によれば、基板１０の表面積や成膜する膜種に応じて、ノズル１２０に形成された穴１２１に対して、ボート３００に載置された基板１０の高さ方向の位置と、仕切板支持部２００に固定された仕切板２０３の高さ方向の位置とが独立に調整しながら成膜することができるので、ボート３００に載置された基板１０上に形成する薄膜の膜厚分布の面内での均一性を向上させることができる。
実施例３に係る基板処理装置１０００の構成を図１０に示す。実施例１と同じ構成については同じ番号を付して説明を省略する。
本実施例に係る基板処理装置１０００においては、実施例１で説明したのとは逆に、仕切板支持部２００１に対して基板支持具（ボート）３００１を独立に上下させる構成とした点が、実施例１で説明した基板処理装置１００の構成と異なる。
本実施例の仕切板支持部２００１と基板支持具（ボート）３００１とにおいて、上下方向駆動機構部４００により、反応管１１０と収納室５００との間の上下方向、及び基板支持具（ボート）３００で支持された基板１０の中心周りの回転方向に駆動される点と、リニアアクチュエータを備えたボート上下機構９４２０で軸９４２１を介してプレート９４２２を上下方向に駆動して、仕切板支持部２００に固定された支持具９４４０に対してボート３００に固定された支持部４４１を相対的に上下方向に駆動する点は、実施例１と同じである。
すなわち、本実施例においては、リニアアクチュエータを備えたボート上下機構１４２０で基板支持具（ボート）３００１を仕切板支持部２００１に対して独立に上下させる構成とした。
リニアアクチュエータを備えたボート上下機構１４２０は軸１４２１を上下方向に駆動する。軸１４２１の先端部分にはプレート１４２２が取り付けられている。プレート１４２２は、軸受け１４２３を介して仕切板支持部２００１基部３０１１に固定された支持部１４４１と接続されている。
一方、支持部１４４１は、リニアガイド軸受け１４４２を介して支持具１４４０に支持されている。支持具１４４０は、上面が基板支持具（ボート）３００１の基部３０１１と接続しており、ベースフランジ１４０１の内筒部分１４０１１との間を真空シール１４４４で仕切られ、その下部を軸受け１４４５でベースフランジ１４０１の内筒部分１４０１１に対して回転可能にガイドされている。
このような構成とすることにより、リニアアクチュエータを備えたボート上下機構１４２０で軸１４２１を上下方向に駆動した場合、ボート３００１に固定された支持部１４４１に対して仕切板支持部２００１に固定された仕切板２０３１を相対的に上下方向に駆動することができる。
また、支持部１４４１が軸受け１４２３を介してプレート１４２２と接続されることにより、回転駆動用モータ１４３０でボート３００１を回転駆動したときに、仕切板支持部２００１もボート３００１と一緒に回転することができる。
仕切板支持部２００１に固定された支持部１４４１とボート３００に固定された支持具１４４０との間は、真空ベローズ１４４３で接続されている。
本実施例による基板処理装置１０００の構成によれば、ノズル１２０に形成された穴１２１に対して、ボート３００１に載置された基板１０の高さを一定(固定)にした状態で、仕切板支持部２００１に固定された仕切板２０３１の高さ方向の位置を調整することができる。
これにより、本実施例によれば、基板１０の表面積や成膜する膜種に応じて、基板１０の上面と下面とを覆う仕切板２０３１と成膜ガス供給用のノズル１２０の穴１２１と位置関係を予め設定した条件に基づいて変化させながら成膜することができるので、ボート３００１に載置された基板１０上に形成する薄膜の膜厚分布の面内での均一性を向上させることができる。
実施例４に係る基板処理装置１１００の構成を図１１に示す。実施例１と同じ構成については同じ番号を付して説明を省略する。
本実施例に係る基板処理装置１１００においては、実施例１で説明した基板処理装置１００の構成に対して、収納室５００１の内部を図示していない真空排気手段を用いて真空排気できる構造とした。これにより実施例１において図２で説明したようなＯリング４４６を用いて反応管１１０と収納室５００との間を真空シールする必要がなくなり、基板処理中にベースフランジ４０１の高さを変化させることを可能にした。
その結果、本実施例においては、実施例１で説明したように、基板１０を処理中に仕切板支持部２００に対して基板支持具（ボート）３００の高さを変えられることに加えて、基板支持具（ボート）３００と仕切板支持部２００とを一緒にガス供給用のノズル１２０に形成した穴１２１に対する高さ方向の位置を変えられるようにした。
実施例１において、図１及び図２を用いて説明した構成と同じものについては同じ番号を付して、説明を省略する。
本実施例においては、図１１に示すように、上下方向駆動機構部４００１を収納室５００１の外部に配置し、上下方向駆動機構部４００１に固定されて上下方向駆動機構部４００１により上下方向に変位するプレート４０２１と収納室５００１との間を真空ベローズ４１７で接続して、収納室５００１の内部を密閉して真空シールできるように構成した。
すなわち、ベースフランジ１４０１とプレート１４２２とで挟まれる空間を側壁４０３１で覆って収納室５００１に対して内部の気密性を確保できるような構造とし、側壁４０３１から延びる管４０２３及び４０２２を通してベースフランジ１４０１とプレート１４２２と側壁４０３１とで囲まれた空間を大気圧にした状態で、収納室５００１の内部の真空状態を維持できるようにした。
ベースフランジ１４０１とプレート１４２２とで挟まれる空間を側壁４０３１で覆った空間を利用して、昇降・回転機構の電気配線等の接続や図示しない真空シール保護用の冷却水などを接続する構成等を設けることができる。
本実施例によれば、基板１０を処理中に仕切板支持部２００に対して基板支持具（ボート）３００の高さを変えられることに加えて、基板支持具（ボート）３００と仕切板支持部２００とを一緒にガス供給用のノズル１２０に形成した穴１２１に対する高さ方向の位置を変えられるようにしたので、基板１０を処理中に、ガス供給用のノズル１２０に形成した穴１２１に対する仕切板支持部２００に固定された仕切板２０３の高さと基板支持具（ボート）３００に載置された基板１０の高さとを、個別に制御することができる。
これにより、本実施例によれば、ボート３００に載置された基板１０上に形成する薄膜の膜厚分布の面内での均一性を向上させることができる。
以上説明したように、本開示によれば、基板表面積や成膜する膜種に応じて、基板と成膜ガス供給用のノズルの位置関係を変化させて基板上に均一な膜を形成する方法が可能となる。
更に、本開示によれば、成膜ガス供給用のノズルは、反応室に対し固定されており、基板を多段に設置した基板支持具(ボート)が、上下方向駆動機構部にて上下するように構成される。成膜処理を行う反応室と反応室の下に位置する収納室をガス遮断又は圧力遮断の為に仕切る必要がある場合は、Ｏリングシールにて仕切り、基板支持具の上下動作(ノズル位置関係可変)のストロークに対応した伸縮式のシール構造（ベロー）にてシールする。一方、ローディングエリア（収納室５００内）が反応室（反応管１１０内）と同等の圧力の場合はＯリングシールは行わず反応室とバキュームローディングエリア（収納室５００内）は通じた空間となる。この場合はバキュームローディングエリアから不活性ガスを供給し圧力勾配をつけてガス遮断を行う。
また、本開示によれば、成膜中に基板を回転させることにより成膜ガス供給用のノズルから噴射された成膜ガスを基板表面に近い位置と遠い位置を調整しウェハ表層のガス流速を可変させながら供給でき、気相反応しやすい成膜ガスがウェハ表層に届き成膜に寄与するまでの分解状態を調整することが可能となる。
以上に説明した本開示によれば、複数枚の基板を上下方向に間隔をあけて重ねて基板支持具に保持した状態でこの基支持具を上下方向駆動機構部で駆動して反応管の内部に収容し、反応管内の内部に収容された基板支持具上に保持された基板を反応管の周囲を囲んで配置された加熱部で加熱し、反応管の内部に収容された前記基板支持具に保持された前記基板にガス供給用ノズルの複数の穴から原料ガスを供給して供給した原料ガスを反応管から排気することと基板にガス供給用ノズルの複数の穴から反応ガスを供給して供給した反応ガスを反応管から排気することを繰り返すことにより複数の基板上に薄膜を形成する半導体装置の製造方法において、ガス供給用ノズルの複数の穴から原料ガスを供給することと反応ガスを供給することとを、反応管に収容する基支持具の高さを上下駆動部で制御して、基板支持具に保持された複数枚の基板とガス供給用ノズルの複数の穴との間隔(高さ)を予め設定した条件に応じて調整した状態で行うようにしたものである。
また、本開示においては、原料ガスと反応ガスとは、基板支持具に保持された複数枚の基板の上下方向の間隔と同じ間隔で配置されたガス供給用ノズルの複数の穴から供給するようにしたものである。
さらに、本開示においては、ガス供給用ノズルの複数の穴から原料ガスを供給することと反応ガスを供給することとを、反応管に収容する基板支持具の高さを上下方向駆動機構部で制御して、基板支持具に保持された複数枚の基板と複数のガス供給用ノズルとの間隔(高さ)を変化させて繰り返し行うようにしたものである。
＜本開示による好ましい態様＞
以下に、本開示による好ましい態様を記載する。
［付記１］
複数の基板を載置する基板支持具と、
基板支持具とは別体に構成され、
前記基板それぞれの上部に配置される複数の仕切板と、
前記複数の仕切板を支持する支持部を有する仕切板支持部と、
基板支持具を昇降する基板支持具昇降機構と、を有し、
基板と仕切板との上下方向の位置関係を変更させる様、基板支持具昇降機構を制御する制御部と、を有する基板処理装置が提供される。
［付記２］
付記１に記載の装置であって、
仕切板支持部を昇降する仕切板支持部昇降機構を有する。
［付記３］
付記２に記載の装置であって、
制御部は、基板支持具昇降機構と、仕切板支持部昇降機構のいずれかを昇降させて仕切板と基板との上下方向の位置関係を変更する。
［付記４］
付記２に記載の装置であって、
前記基板支持具昇降機構の昇降軸と前記仕切板支持部昇降機構の昇降軸は同心状に構成される。
このように、各昇降軸を同心状に構成することで、回転機構の構造をシンプル化できる。
また、基板支持具回転と仕切板支持部の回転の同期化制御が容易となる。なお、基板支持具昇降機構の昇降軸とは、支持部９４４１を意味する。また、仕切板支持部昇降機構の昇降軸は、支持具９４４０を意味する。
［付記５］
付記２に記載の装置であって、
前記基板支持具降機構の昇降軸は、前記仕切板支持部昇降機構の昇降軸の中に配置される。
［付記６］
付記２に記載の装置であって、
前記仕切板支持部昇降機構の昇降軸は、前記基板支持具昇降機構の昇降軸の中に配置される。
［付記７］
付記２に記載の装置であって、
前記基板支持具昇降機構の駆動部は、前記仕切板支持部昇降機構の駆動部も昇降させるよう構成される。
［付記８］
付記２に記載の装置であって、
処理室の下方に搬送室が設けられ、搬送室の下方端部は、
前記基板支持具昇降機構と前記仕切板支持部昇降機構で密閉されている。
［付記９］
付記２に記載の装置であって、
仕切板支持部を支持する蓋体を有し、
基板を処理する処理室の下端は、前記蓋体で閉塞される。
［付記１０］
付記２に記載の装置であって、
基板支持具を支持する蓋体を有し、
基板を処理する処理室の下端は、前記蓋体で閉塞される。
［付記１１］
付記１に記載の装置であって、
前記仕切板の直径は、前記基板の直径よりも大きく構成される。
［付記１２］
付記１に記載の装置であって、
前記仕切板の面積は、前記基板の面積よりも大きく構成される。
［付記１３］
付記１に記載の装置であって、
前記制御部は、基板と仕切板の間の距離データに基づいて、
基板支持具昇降機構と仕切板支持部昇降機構のいずれか又は両方を制御する。
ここで、距離データは、実際の距離、所定の距離からn倍、等である。ここで、距離データは、ＲＡＭ２６０ｂや記憶装置２６０ｃ等に記録される。
［付記１４］
付記１に記載の装置であって、
前記制御部は、設定膜厚データに基づいて、
前記基板の上面と前記仕切板との距離を基板支持具昇降機構と仕切板支持部昇降機構のいずれか又は両方を駆動して変更させる。
ここで、設定膜厚データは、膜厚情報、膜厚分布、膜厚の均一性、中心と外周の膜厚差±X％、実際の膜厚データなどの何れかを含み、レシピデータとは別のデータである。これらのデータを、ネットワークを介して入手するようにしてもよい。また、設定膜厚データと距離との関係は、少なくとも膜厚（温度、ガス流量、圧力、供給時間、ガス種、基板の表面積等のデータも含んで良い）とピッチの関係を示すデータテーブルを参照して決定する。又は、所定の関数を用いて算出するようにしてもよい。この場合、設定膜厚データと関係データとを基に、ピッチ（第１昇降機構の位置）を算出する。ここに示す設定膜厚データ、データテーブル、等のデータは、ＲＡＭ２６０ｂや記憶装置２６０ｃ等に記録される。
［付記１５］
付記１に記載の装置であって、
前記制御部は、前記基板の上面と前記仕切板との距離を搬送ポジション（ホーム位置）よりも小さくする様に、
前記基板支持具昇降機構と仕切板支持部昇降機構のいずれか又は両方を制御する。
［付記１６］
付記１に記載の装置であって、
前記制御部は、前記基板の上面と前記仕切板との距離を搬送ポジション（ホーム位置）よりも大きくする様に、
前記基板支持具昇降機構と仕切板支持部昇降機構のいずれか又は両方を制御する。
［付記１７］
付記１に記載の装置であって、
基板の昇温時のピッチを可変させる。
この場合、ヒータ１０１により加熱されることによる昇温時は、ピッチ（基板１０の裏面と基板１０の下側の仕切板２０３との間隔）を狭くする（図３Ｃの状態）。このピッチを狭くすることは、少なくとも原料ガス供給前まで行う。
また、原料ガス供給時と反応ガス供給時とで異ならせても良い。
さらに、原料ガス（反応ガス）の供給中にピッチを可変させても良い。
さらにまた、基板支持具と仕切板支持部の動作タイミングは任意に設定可能である。
［付記１８］
付記１７に記載の装置であって、
基板の昇温時は、基板裏面と仕切り板との距離を処理時よりも近接させる。
［付記１９］
付記１７に記載の装置であって、
仕切り板に基板支持部の切り欠きを有し、
仕切り板が基板を支持する様にしても良い。
１００，９００，１０００，１１００・・・基板処理装置 １０１・・・ヒータ １１０・・・反応管 １２０・・・ガス供給用のノズル １２１・・・穴 ２００・・・仕切板支持部 ２０３・・・仕切板 ２６０・・・コントローラ ３００・・・基板支持具（ボート） ４００・・・上下方向駆動機構部 ５００・・・収納室。

Claims (18)

  1. 複数の基板を上下方向に間隔をあけて保持する基板支持具と前記基板支持具に保持された前記複数の基板の間に配置された複数の仕切板を支持する仕切板支持部とを有する基板保持具と、
    前記基板支持具に前記複数の基板を保持した状態で前記基板保持具を収容する反応管と、
    前記基板保持具を上下方向に駆動して前記反応管の内部に対して出し入れする第１の駆動部と、
    前記第１の駆動部により前記基板保持具と共に前記上下方向に駆動されて前記基板保持具が前記反応管の内部に挿入された状態で前記基板保持具を回転させるとともに前記基板支持具又は前記仕切板支持部のいずれか一方を前記上下方向に駆動して前記基板支持具に保持された前記複数の基板と前記仕切板支持部に支持された前記複数の仕切板との間隔を変化させる第２の駆動部と、
    前記反応管の周囲に設けられ、前記基板を加熱する加熱部と、
    前記反応管の内部に収容された前記基板保持具の前記基板支持具に保持された前記複数の基板に対してガスを供給する穴が形成されたノズルを備えたガス供給部と、
    前記ガス供給部から供給されたガスを前記反応管から排気する排気部と、
    前記第１の駆動部を駆動して前記基板保持具を前記反応管の内部に挿入した状態で、前記第２の駆動部を駆動して前記複数の基板又は前記複数の仕切板と、前記ノズルに形成された前記ガスを供給する穴との前記上下方向の相対位置を予め設定した条件に応じて変化させながら前記複数の基板に前記ガスを供給するよう前記ガス供給部と前記第２の駆動部とを制御する制御部と、
    を有する基板処理装置。
  2. 前記第２の駆動部は、前記基板支持具と前記仕切板支持部とを回転駆動する回転駆動部と、前記仕切板支持部に対して前記基板支持具を前記上下方向に駆動して前記ノズルの前記ガスを供給する穴に対する高さを予め設定した条件に応じて変化させる基板支持具上下駆動部とを備える請求項１記載の基板処理装置。
  3. 前記第２の駆動部は、前記基板支持具と前記仕切板支持部とを回転駆動する回転駆動部と、前記基板支持具に対して前記仕切板支持部を前記上下方向に駆動して前記仕切板の前記ガスを供給する穴に対する高さを予め設定した条件に応じて変化さる仕切板支持部上下駆動部とを備える請求項１記載の基板処理装置。
  4. 前記第２の駆動部は、前記基板支持具と前記仕切板支持部とを回転駆動する回転駆動部と、前記仕切板支持部に対して前記基板支持具を前記上下方向に駆動する基板支持具上下駆動部と、前記基板支持具に対して前記仕切板支持部を前記上下方向に駆動する仕切板支持部上下駆動部とを備える請求項１記載の基板処理装置。
  5. 前記基板保持具の前記基板支持具と前記仕切板支持部とは真空ベローズで接続されている請求項１乃至４の何れか１項に記載の基板処理装置。
  6. 前記第２の駆動部は、大気中に配置されている請求項５に記載の基板処理装置。
  7. 前記第２の駆動部と、前記第１の駆動部で駆動された前記反応管から下降した状態の前記基板保持具とを収納する収納室を更に備える請求項６記載の基板処理装置。
  8. 前記収納室は、前記第１の駆動部を更に内部に収納する請求項７記載の基板処理装置。
  9. 前記収納室の内部は外部に対して密閉された状態で形成されており、前記第２の駆動部は前記収納室に対して密閉されて内部が大気圧の容器の内部に収納された状態で前記収納室の内部に配置され、前記第２の駆動部は前記収納室の外部に配置された前記第１の駆動部により前記上下方向に駆動される請求項７記載の基板処理装置。
  10. 複数の基板を上下方向に間隔をあけて保持する基板支持具と前記基板支持具に保持された前記複数の基板の間に配置された仕切板を支持する仕切板支持部とを有する基板保持具を前記上下方向に駆動して反応管の内部に対して出し入れする第１の駆動部と、
    前記第1の駆動部により前記基板保持具と共に前記上下方向に駆動されて前記基板保持具が前記反応管の内部に挿入された状態で前記基板保持具を回転させるとともに前記基板保持具と仕切板支持部との相対的な位置を前記上下方向に変位させる第２の駆動部と、
    を備える昇降機構。
  11. 前記第２の駆動部は、前記基板支持具と前記仕切板支持部とを回転駆動する回転駆動部と、前記仕切板支持部に対して前記基板支持具を前記上下方向に駆動する基板支持具上下駆動部とを備える請求項１０記載の昇降機構。
  12. 前記第２の駆動部は、前記基板支持具と前記仕切板支持部とを回転駆動する回転駆動部と、前記基板支持具に対して前記仕切板支持部を前記上下方向に駆動する仕切板支持部上下駆動部とを備える請求項１０記載の昇降機構。
  13. 前記第２の駆動部は、前記基板支持具と前記仕切板支持部とを回転駆動する回転駆動部と、前記仕切板支持部に対して前記基板支持具を前記上下方向に駆動する基板支持具上下駆動部と、前記基板支持具に対して前記仕切板支持部を前記上下方向に駆動する仕切板支持部上下駆動部とを備える請求項１０記載の昇降機構。
  14. 複数の基板を上下方向に間隔をあけて保持する基板支持具と前記基板支持具に載置された前記複数の基板の間に配置された複数の仕切板を支持する仕切板支持部とを有する基板保持具を第１の上下駆動部で駆動して反応管の内部に収容する工程と、
    前記複数の基板を前記反応管の周囲を囲んで配置された加熱部で加熱する工程と、
    ガス供給用のノズルに形成された複数のガス供給穴から前記複数の基板にガスを供給する工程と、
    前記ガスを排気する工程と、
    を有し、
    前記複数の基板に前記ガスを供給する工程において、予め設定した条件に応じて、前記ガス供給用のノズルの前記複数のガス供給穴に対する前記複数の基板の高さ又は前記仕切板の高さを第２の上下駆動部で調整する
    半導体装置の製造方法。
  15. 前記第２の上下駆動部は、前記基板支持具と前記仕切板支持部とを回転駆動する回転駆動部と、前記仕切板支持部に対して前記基板支持具を前記上下方向に駆動する基板支持具上下駆動部とを備え、前記基板支持具上下駆動部で前記複数の基板の前記ガス供給用のノズルの前記複数のガス供給穴に対する高さを予め設定した条件に応じて変化させる請求項１４記載の半導体装置の製造方法。
  16. 前記第２の上下駆動部は、前記基板支持具と前記仕切板支持部とを回転駆動する回転駆動部と、前記基板支持具に対して前記仕切板支持部を前記上下方向に駆動する仕切板支持部上下駆動部とを備え、前記仕切板支持部上下駆動部で前記複数の仕切板の前記複数のガス供給穴に対する高さを予め設定した条件に応じて変化させる請求項１４記載の半導体装置の製造方法。
  17. 前記第２の上下駆動部は、前記基板支持具と前記仕切板支持部とを回転駆動する回転駆動部と、前記仕切板支持部に対して前記基板支持具を前記上下方向に駆動する基板支持具上下駆動部と、前記基板支持具に対して前記仕切板支持部を前記上下方向に駆動する仕切板支持部上下駆動部とを備え、前記基板支持具上下駆動部で前記複数の基板の前記ガス供給用のノズルの前記複数のガス供給穴に対する高さを予め設定した条件に応じて変化させるとともに、前記仕切板支持部上下駆動部で前記仕切板の前記ガスを供給する穴に対する高さを予め設定した条件に応じて変化させる請求項１４記載の半導体装置の製造方法。
  18. 複数の基板を上下方向に間隔をあけて保持する基板支持具と前記基板支持具に保持された前記複数の基板の間に配置された複数の仕切板を支持する仕切板支持部とを有する基板保持具を第１の上下駆動部で駆動して反応管の内部に収容する手順と、
    前記反応管の周囲を囲んで配置された加熱部で前記複数の基板を加熱する手順と、
    ガス供給用のノズルに形成された複数のガス供給穴から前記複数の基板にガスを供給する手順と、
    前記ガスを排気する手順と、
    を有し、
    前記複数の基板に前記ガスを供給する手順は、予め設定した条件に応じて、前記ガス供給用のノズルの前記複数のガス供給穴に対する前記複数の基板の高さ又は前記複数の仕切板の高さを第２の上下駆動部で調整する手順を含む
    コンピュータによって基板処理装置に実行させるプログラム。
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