JPWO2016046947A1 - 基板保持具、基板処理装置および半導体装置の製造方法 - Google Patents

基板保持具、基板処理装置および半導体装置の製造方法 Download PDF

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Abstract

基板保持具は、基板を保持する基板保持領域と、基板保持領域よりも下方に設けられ、断熱板を保持する断熱板保持領域と、断熱板保持領域を囲繞するカバーとを有し、カバーは、前記断熱板保持領域の周方向に沿って並んだ複数のカバー部材が組み合わされて構成され、少なくとも１つのカバー部材は、着脱可能に取り付けられている。

Description

本発明は、基板保持具、基板処理装置および半導体装置の製造方法に関する。
半導体装置（デバイス）の製造工程の一工程として、処理室内の基板に対して、所定の加熱条件下で処理ガスを供給することで、基板処理工程が行われることがある。基板処理時に基板が保持される基板保持領域に対する温度制御性を向上させられる技術が望まれる。
本発明の一目的は、基板保持領域に対する温度制御性を向上させることができる新規な技術を提供することである。
本発明の一態様によれば、
基板を保持する基板保持領域と、
前記基板保持領域よりも下方に設けられ、断熱板を保持する断熱板保持領域と、
前記断熱板保持領域を囲繞するカバーと
を有し、
前記カバーは、前記断熱板保持領域の周方向に沿って並んだ複数のカバー部材が組み合わされて構成され、前記複数のカバー部材のうち少なくとも１つのカバー部材は、着脱可能に取り付けられている基板保持具
が提供される。
本発明の他の態様によれば、
基板を処理する処理室を形成する処理容器と、
基板保持具であって、
前記基板を保持する基板保持領域と、
前記基板保持領域よりも下方に設けられ、断熱板を保持する断熱板保持領域と、
前記断熱板保持領域を囲繞するカバーと
を有し、
前記カバーは、前記断熱板保持領域の周方向に沿って並んだ複数のカバー部材が組み合わされて構成され、前記複数のカバー部材のうち少なくとも１つのカバー部材は、着脱可能に取り付けられている基板保持具と、
前記処理室内に前記基板を処理する処理ガスを供給する処理ガス供給系と、
前記基板保持領域を加熱するヒータと
を有する基板処理装置
が提供される。
本発明のさらに他の態様によれば、
基板を保持する基板保持領域と、
前記基板保持領域よりも下方に設けられ、断熱板を保持する断熱板保持領域と、
前記断熱板保持領域を囲繞するカバーと
を有し、
前記カバーは、前記断熱板保持領域の周方向に沿って並んだ複数のカバー部材が組み合わされて構成され、前記複数のカバー部材のうち少なくとも１つのカバー部材は、着脱可能に取り付けられている基板保持具を、前記基板保持具に基板が保持された状態で、処理室内に搬入する工程と、
前記処理室内で前記基板を処理する工程と、
前記処理後の前記基板を前記処理室内から搬出する工程と、
を有する半導体装置の製造方法
が提供される。
基板保持領域に対する温度制御性を向上させることができる新規な技術を提供することができる。
図１は、本発明の実施形態で好適に用いられる基板処理装置の縦型処理炉の概略構成図であり、処理炉部分を垂直断面図（縦断面図）で示す図である。 図２は、本発明の実施形態で好適に用いられる基板処理装置の縦型処理炉の一部の概略構成図であり、処理炉の一部を図１のＡ−Ａ線断面図で示す図である。 図３は、本発明の実施形態で好適に用いられる基板処理装置のコントローラの概略構成図であり、コントローラの制御系をブロック図で示す図である。 図４は、本発明の実施形態で好適に用いられる基板処理装置の基板保持具の概略構成を示す垂直断面図（縦断面図）である。 図５は、本発明の実施形態で好適に用いられる基板処理装置の基板保持具の断熱板保持領域近傍の概略構成を示す図面であり、図５（ａ）は基板保持具の断熱板保持領域近傍を示す斜視図、図５（ｂ）は基板保持具の断熱板保持領域近傍の示す水平断面図（横断面図）、図５（ｃ）は基板保持具の断熱板保持領域近傍を示す垂直断面図（縦断面図）である。 図６は、本発明の実施形態で好適に用いられる基板処理装置の基板保持具の断熱板保持領域近傍の概略構成を示す図面であり、図６（ａ）は基板保持具の断熱板保持領域近傍を示す斜視図、図６（ｂ）は基板保持具の断熱板保持領域近傍の示す水平断面図（横断面図）、図６（ｃ）は基板保持具の断熱板保持領域近傍を示す垂直断面図（縦断面図）である。 本発明の一実施形態の成膜シーケンスにおけるガス供給のタイミングを示す図である。 図８は、本発明の他の実施形態で好適に用いられる基板処理装置の基板保持具の概略構成を示す図面であり、図８（ａ）は、基板保持具の断熱板保持領域にカバーを設けた際の基板保持具を示す斜視図であり、図８（ｂ）は、基板保持具の断熱板保持領域に設けられたカバーの一部を取り外している状態の基板保持具を示す斜視図である。 図９は、実施例および比較例による温度制御性について示すグラフであり、図９（ａ）は実施例と比較例とでほぼ同じ温度リカバリとした場合の温度制御性を示すグラフ、図９（ｂ）は実施例よりも比較例の温度リカバリを遅くした場合の温度制御性を示すグラフである。
＜本発明の一実施形態＞
以下、本発明の一実施形態について、図１〜図７を用いて説明する。
（１）基板処理装置の構成
まず、図１〜図３を用いて、基板処理装置の全体的な構成について説明する。図１に示すように、処理炉２０２は加熱手段（加熱機構）としてのヒータ２０７を有する。ヒータ２０７は円筒形状であり、保持板としてのヒータベース（図示せず）に支持されることにより垂直に据え付けられている。ヒータ２０７は、後述するようにガスを熱で活性化（励起）させる活性化機構（励起部）としても機能する。
ヒータ２０７の内側には、ヒータ２０７と同心円状に反応容器（処理容器）を構成する反応管２０３が配設されている。反応管２０３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なり、上端が閉塞し下端が開口した円筒形状に形成されている。反応管２０３の内側空間である筒中空部には、処理室２０１が形成されている。処理室２０１は、基板としてのウエハ２００を、後述するボート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となるように構成されている。
処理室２０１内には、ノズル（第１のノズル）２４９ａ，ノズル（第２のノズル）２４９ｂが、反応管２０３の下部側壁を貫通するように設けられている。ノズル２４９ａ，２４９ｂは、例えば石英またはＳｉＣ等の耐熱性材料からなる。ノズル２４９ａ，２４９ｂには、ガス供給管２３２ａ，２３２ｂがそれぞれ接続されている。このように、反応管２０３には、２本のノズル２４９ａ，２４９ｂと、２本のガス供給管２３２ａ，２３２ｂとが設けられており、処理室２０１内へ複数種類のガスを供給することが可能となっている。
但し、本実施形態の処理炉２０２は上述の形態に限定されない。例えば、反応管２０３の下方に、反応管２０３を支持する上端と下端が開口した円筒形状の金属製マニホールドを設け、各ノズルを、マニホールドの側壁を貫通するように設けてもよい。この場合、マニホールドに、後述する排気管２３１をさらに設けてもよい。このように、処理炉２０２の炉口部を金属製とし、この金属製の炉口部にノズル等を取り付けてもよい。
ガス供給管２３２ａ，２３２ｂには、上流方向から順に、流量制御器（流量制御部）であるマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２４１ａ，２４１ｂおよび開閉弁であるバルブ２４３ａ，２４３ｂがそれぞれ設けられている。ガス供給管２３２ａ，２３２ｂのバルブ２４３ａ，２４３ｂよりも下流側には、不活性ガスを供給するガス供給管２３２ｃ，２３２ｄがそれぞれ接続されている。ガス供給管２３２ｃ，２３２ｄには、上流方向から順に、流量制御器（流量制御部）であるＭＦＣ２４１ｃ，２４１ｄおよび開閉弁であるバルブ２４３ｃ，２４３ｄがそれぞれ設けられている。
ガス供給管２３２ａ，２３２ｂの先端部には、ノズル２４９ａ，２４９ｂがそれぞれ接続されている。ノズル２４９ａ，２４９ｂは、図２に示すように、反応管２０３の内壁とウエハ２００との間における円環状の空間に、反応管２０３の内壁の下部より上部に沿って、ウエハ２００の積載方向上方に向かって立ち上がるようにそれぞれ設けられている。すなわち、ノズル２４９ａ，２４９ｂは、ウエハ２００が配列されるウエハ配列領域の側方の、ウエハ配列領域を水平に取り囲む領域に、ウエハ配列領域に沿うようにそれぞれ設けられている。すなわち、ノズル２４９ａ，２４９ｂは、処理室２０１内に搬入されたウエハ２００の端部（周縁部）の側方にウエハ２００の表面（平坦面）と略垂直になるように設けられている。ノズル２４９ａ，２４９ｂは、Ｌ字型のロングノズルとしてそれぞれ構成されており、それらの各水平部は反応管２０３の下部側壁を貫通するように設けられており、それらの各垂直部は少なくともウエハ配列領域の一端側から他端側に向かって立ち上がるように設けられている。ノズル２４９ａ，２４９ｂの側面には、ガスを供給するガス供給孔２５０ａ，２５０ｂがそれぞれ設けられている。ガス供給孔２５０ａ，２５０ｂは、ウエハ２００に向けてそれぞれ開口しており、ウエハ２００に向けてガスを供給することが可能となっている。ガス供給孔２５０ａ，２５０ｂは、例えば反応管２０３の下部から上部にわたって複数設けられ、それぞれが同一の開口面積を有し、更に同じ開口ピッチで設けられている。
このように、本実施形態では、反応管２０３の内壁と、積載された複数のウエハ２００の端部と、で定義される円環状の縦長の空間内に配置したノズル２４９ａ，２４９ｂを経由してガスを搬送している。そして、ノズル２４９ａ，２４９ｂにそれぞれ開口されたガス供給孔２５０ａ，２５０ｂから、ウエハ２００の近傍で初めて反応管２０３内にガスを噴出させている。そして、反応管２０３内におけるガスの主たる流れを、ウエハ２００の表面と平行な方向、すなわち、水平方向としている。このような構成とすることで、各ウエハ２００に均一にガスを供給でき、各ウエハ２００に形成される薄膜の膜厚均一性を向上させることが可能となる。ウエハ２００の表面上を流れたガス、すなわち、反応後の残ガスは、排気口、すなわち、後述する排気管２３１の方向に向かって流れる。
ガス供給管２３２ａからは、所定元素を有する原料ガスが、ＭＦＣ２４１ａ、バルブ２４３ａ、ノズル２４９ａを介して処理室２０１内へ供給される。原料ガスとして、例えば、所定元素としてのチタン（Ｔｉ）を含む四塩化チタン（ＴｉＣｌ４）ガスが用いられる。
ガス供給管２３２ｂからは、反応ガスが、ＭＦＣ２４１ｂ、バルブ２４３ｂ、ノズル２４９ｂを介して処理室２０１内へ供給される。反応ガスとして、例えば窒化ガスが用いられ、窒化ガスとして、窒素（Ｎ）含有ガス、例えばアンモニア（ＮＨ３）ガスが用いられる。
ガス供給管２３２ｃ，２３２ｄからは、不活性ガスとして、例えば、窒素（Ｎ２）ガスが、それぞれＭＦＣ２４１ｃ，２４１ｄ、バルブ２４３ｃ，２４３ｄ、ガス供給管２３２ａ，２３２ｂ、ノズル２４９ａ，２４９ｂを介して処理室２０１内へ供給される。
主に、ガス供給管２３２ａ、ＭＦＣ２４１ａ、バルブ２４３ａにより、原料ガス供給系が構成される。ノズル２４９ａを原料ガス供給系に含めて考えてもよい。原料ガス供給系を原料供給系と称することもできる。
主に、ガス供給管２３２ｂ、ＭＦＣ２４１ｂ、バルブ２４３ｂにより、反応ガス供給系が構成される。ノズル２４９ｂを反応ガス供給系に含めて考えてもよい。
主に、ガス供給管２３２ｃ，２３２ｄ、ＭＦＣ２４１ｃ，２４１ｄ、バルブ２４３ｃ，２４３ｄにより、不活性ガス供給系が構成される。不活性ガス供給系を、パージガス供給系、希釈ガス供給系、或いは、キャリアガス供給系と称することもできる。
原料ガスと反応ガスとをまとめて、基板を処理するガスである処理ガスと称することもでき、原料ガス供給系と反応ガス供給系とをまとめて、処理ガス供給系と称することもできる。不活性ガスを処理ガスに含めて考えてもよく、不活性ガス供給系を処理ガス供給系に含めて考えてもよい。
反応管２０３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の排気口は、後述の、基板保持具３００の基板保持領域３６０よりも下方、すなわち、断熱板保持領域３７０の配置される高さ内、より具体的には例えば、断熱板保持領域３７０に設置されたカバー３５０の下端の下方に配置されていることが好ましいが、これに限らずどのような位置に設けられていてもよい。排気管２３１には、処理室２０１内の圧力を検出する圧力検出器（圧力検出部）としての圧力センサ２４５および圧力調整器（圧力調整部）としてのＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）バルブ２４４を介して、真空排気装置としての真空ポンプ２４６が接続されている。ＡＰＣバルブ２４４は、真空ポンプ２４６を作動させた状態で弁を開閉することで、処理室２０１内の真空排気および真空排気停止を行うことができ、更に、真空ポンプ２４６を作動させた状態で、圧力センサ２４５により検出された圧力情報に基づいて弁開度を調節することで、処理室２０１内の圧力を調整することができるように構成されているバルブである。主に、排気管２３１、ＡＰＣバルブ２４４、圧力センサ２４５により、排気系が構成される。真空ポンプ２４６を排気系に含めて考えてもよい。
反応管２０３の下方には、反応管２０３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、反応管２０３の下端に垂直方向下側から当接されるように構成されている。シールキャップ２１９は、例えばＳＵＳ等の金属からなり、円盤状に形成されている。シールキャップ２１９の上面には、反応管２０３の下端と当接するシール部材としてのＯリング２２０が設けられている。シールキャップ２１９の処理室２０１と反対側には、後述するボート２１７を回転させる回転機構２６７が設置されている。回転機構２６７の回転軸２５５は、シールキャップ２１９を貫通してボート２１７に接続されている。回転機構２６７は、ボート２１７を回転させることでウエハ２００を回転させるように構成されている。シールキャップ２１９は、反応管２０３の外部に垂直に設置された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。ボートエレベータ１１５は、シールキャップ２１９を昇降させることで、ボート２１７を処理室２０１内外に搬入および搬出することが可能なように構成されている。すなわち、ボートエレベータ１１５は、ボート２１７すなわちウエハ２００を、処理室２０１内外に搬送する搬送装置（搬送機構）として構成されている。
基板保持具（基板支持具）３００は、ボート２１７を含んで構成されている。基板保持具３００について、詳細は後述する。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垂直方向に整列させて多段に保持する（支持する）ように所定の間隔を空けて配列させるように構成されている。ボート２１７は、例えば石英やＳｉＣ等の耐熱性材料からなる。ボート２１７の下部には、例えば石英やカーボンやＳｉＣ等の耐熱性材料からなる断熱板２１８が水平姿勢で多段に保持されている（支持されている）。この構成により、ヒータ２０７によって加熱された処理室内の熱や、加熱された処理ガスの熱がシールキャップ２１９側に伝わりにくくなっている。
反応管２０３内には、温度検出器としての温度センサ２６３が設置されている。温度センサ２６３により検出された温度情報に基づきヒータ２０７への通電具合を調整することで、処理室２０１内の温度が所望の温度分布となる。温度センサ２６３は、ノズル２４９ａ，２４９ｂと同様にＬ字型に構成されており、反応管２０３の内壁に沿って設けられている。
図３に示すように、制御部（制御手段）であるコントローラ１２１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１２１ａ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）１２１ｂ、記憶装置１２１ｃ、Ｉ／Ｏポート１２１ｄを備えたコンピュータとして構成されている。ＲＡＭ１２１ｂ、記憶装置１２１ｃ、Ｉ／Ｏポート１２１ｄは、内部バス１２１ｅを介して、ＣＰＵ１２１ａ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１２１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１２２が接続されている。
記憶装置１２１ｃ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１２１ｃ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等が記載されたプロセスレシピ等が、読み出し可能に格納されている。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１２１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、このプロセス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。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、プロセス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。ＲＡＭ１２１ｂは、ＣＰＵ１２１ａ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１２１ｄは、上述のＭＦＣ２４１ａ〜２４１ｄ、バルブ２４３ａ〜２４３ｄ、圧力センサ２４５、ＡＰＣバルブ２４４、真空ポンプ２４６、ヒータ２０７、温度センサ２６３、回転機構２６７、ボートエレベータ１１５等に接続されている。
ＣＰＵ１２１ａは、記憶装置１２１ｃから制御プログラムを読み出して実行すると共に、入出力装置１２２からの操作コマンドの入力等に応じて記憶装置１２１ｃからプロセスレシピを読み出すように構成されている。ＣＰＵ１２１ａは、読み出したプロセスレシピの内容に沿うように、ＭＦＣ２４１ａ〜２４１ｄによる各種ガスの流量調整動作、バルブ２４３ａ〜２４３ｄの開閉動作、ＡＰＣバルブ２４４の開閉動作および圧力センサ２４５に基づくＡＰＣバルブ２４４による圧力調整動作、真空ポンプ２４６の起動および停止、温度センサ２６３に基づくヒータ２０７の温度調整動作、回転機構２６７によるボート２１７の回転および回転速度調節動作、ボートエレベータ１１５によるボート２１７の昇降動作等を制御するように構成されている。
コントローラ１２１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よい。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等の光磁気ディスク、ＵＳＢメモリやメモリカード等の半導体メモリ）１２３を用意し、この外部記憶装置１２３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、本実施形態のコントローラ１２１を構成することができる。但し、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１２３を介して供給する場合に限らない。例えば、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１２３を介さずにプログラムを供給するようにしてもよい。記憶装置１２１ｃや外部記憶装置１２３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。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１２１ｃ単体のみを含む場合、外部記憶装置１２３単体のみを含む場合、または、その両方を含む場合がある。
次に、図４〜図６を用いて、基板保持具３００についてさらに説明する。まず、図４を用いて、基板保持具３００の概略構成について説明する。図４に示すように、基板保持具３００は、ボート２１７とカバー３５０とを含んで構成されている。ボート２１７は、基板としてのウエハ２００を保持する基板保持領域３６０と、基板保持領域３６０よりも下方に設けられ、断熱板２１８を保持する断熱板保持領域３７０とを有する。基板保持領域３６０が、ヒータ２０７により加熱される。断熱板保持領域３７０に保持された断熱板２１８により、ヒータ２０７によって加熱された処理室内の熱や、加熱された処理ガスの熱がシールキャップ２１９側に伝わりにくくなっている。
ボート２１７は、天面部材３１０と底面部材３１３との間に、天面部材３１０と底面部材３１３の周方向に沿って複数本の支柱３１１が設けられた構造を有する。以下、ボート２１７の周方向を、単に周方向と呼ぶこともある。各支柱３１１の内周側に、上下方向に並んで複数の保持溝３１２が形成されており、保持溝３１２にウエハ２００や断熱板２１８の縁部を挿入することで、ウエハ２００や断熱板２１８が保持される。ボート２１７の天面部材３１０、支柱３１１、底面部材３１３は、例えば石英で形成されている。
支柱３１１の上部に画定された基板保持領域３６０では、保持されるウエハ２００の枚数や厚さや配列ピッチに合わせて、保持溝３１２が形成されている。基板保持領域３６０に保持されるウエハ２００の枚数は、例えば２５〜２００枚である。支柱３１１の、基板保持領域３６０よりも下方部分に画定された断熱板保持領域３７０では、保持される断熱板２１８の枚数や厚さや配列ピッチに合わせて、保持溝３１２が形成されている。断熱板保持領域３７０に保持される断熱板２１８の枚数は、例えば１〜５０枚である。ただし、ここでいう「保持される断熱板２１８の枚数」とは、断熱板保持領域３７０に保持可能な断熱板２１８の最大の枚数のことであり、後述のように、本実施形態では、断熱板保持領域３７０の最上部には断熱板２１８を配置しない断熱板２１８の配置態様とすることができる。例えば、ウエハ２００の厚さは、断熱板２１８の厚さよりも薄く、ウエハ２００の配列ピッチは、断熱板２１８の配列ピッチよりも狭い。
基板保持領域３６０と断熱板保持領域３７０との間に、必要に応じて、基板保持領域３６０と断熱板保持領域３７０とを区分する仕切り板３１４を設けることができる。仕切り板３１４は、ボート２１７と一体形成されていても良いし、ウエハ２００や断熱板２１８と同様に、支柱３１１に形成された保持溝３１２に縁部を挿入して保持するように構成されていても良い。仕切り板３１４は、例えば、ボート２１７の支柱３１１等と同一の耐熱性材料、例えば石英で形成されている。仕切り板３１４を、ボート２１７の構成部材に含めて考えてもよい。
カバー３５０は、断熱板保持領域３７０を囲繞するように構成されており、側面部材３２０と、天面部材３３０と、底面部材３４０とを含んで構成されている。カバー３５０は、例えば、ボート２１７の支柱３１１等と同一の耐熱性材料、例えば石英やＳｉＣなどで形成されている。側面部材３２０は、カバー３５０の主要部をなし、断熱板保持領域３７０の外周を筒状に取り囲む。天面部材３３０および底面部材３４０は、それぞれ、側面部材３２０が形成する筒形状の天面部分と底面部分とを塞いでいる。図４に示す例では、仕切り板３１４が、カバー３５０の天面部材３３０として用いられている。
断熱板保持領域３７０において、断熱板２１８は、主として、側面部材３２０と天面部材３３０と底面部材３４０とに囲繞された空間３５１の内部、すなわち、カバー３５０内の空間３５１に配置される。断熱板２１８は、例えば、仕切り板３１４や側面部材３２０と同一の耐熱部材である石英やＳｉＣ等で形成されていればよいが、これに限らず仕切り板３１４や側面部材３２０とは異なる耐熱性材料、例えばカーボンで形成されている。図４に示す例では、断熱板２１８が、カバー３５０の底面部材３４０として用いられている。断熱板２１８を、基板保持具３００の構成部材に含めて考えてもよい。
側面部材３２０の下端は、断熱板保持領域３７０の下端よりも（ボート２１７の底面部材３１３よりも）上方に配置されている。つまり、断熱板保持領域３７０のうち、側面部材３２０の下端よりも下方の最下部は、カバー３５０で覆われていない。必要に応じて、断熱板保持領域３７０の、側面部材３２０の下端よりも下方に、断熱板２１８を配置することもできる。
次に、図５および図６を用いて、カバー３５０をボート２１７に設置する方法について説明する。図５に示すように、ボート２１７の支柱３１１は、本例では支柱３１１ａ〜３１１ｃの３本が設けられている。周方向に隣接して配置されている支柱３１１同士の間隔（あるいは、周方向に隣接して配置されている支柱３１１間に形成される開口３１５の広さ）は、中心角の大きさで示すことができる。本例において、周方向に最も離れて隣接する支柱３１１ａと支柱３１１ｃとは、１８０°離れており、支柱３１１ａと支柱３１１ｃとの間に、最も広い開口３１５ａが形成されている。支柱３１１ａと支柱３１１ｂ、および、支柱３１１ｂと支柱３１１ｃは、それぞれ、９０°ずつ離れており、支柱３１１ａと支柱３１１ｂとの間、および、支柱３１１ｂと支柱３１１ｃとの間に形成されている開口３１５ｂ、３１５ｃは、それぞれ、支柱３１１ａと支柱３１１ｃとの間に形成された開口３１５ａよりも狭い。
断熱板２１８等の保持溝３１２に保持される部材は、最も広い開口３１５ａを介して、ボート２１７に着脱される。断熱板２１８等の部材を容易に着脱させる観点からは、隣接する支柱３１１間に形成される最も広い開口３１５の広さは、１８０°以上であることが好ましい。
カバー３５０を設置する際には、まず、断熱板保持領域３７０の（仕切り板３１４の下方の）所定高さの保持溝３１２に、側面部材３２０を係止するための係止板３２５を挿入する。例えば、上方と下方の２枚の係止板３２５が挿入される。
各係止板３２５には、側面部材３２０を係止するための係止部として、例えば、嵌合凹部３２６が設けられており、嵌合凹部３２６に、側面部材３２０に形成された後述の嵌合凸部３２２を嵌合させる。嵌合凹部３２６は、係止板３２５を貫通しない凹部として形成されていてもよいし、係止板３２５を貫通する貫通孔として形成されていてもよい（つまり、嵌合凹部３２６として、貫通孔も含めて捉えることができる）。係止板３２５として、例えば、断熱板２１８に嵌合凹部３２６を形成したものが用いられる。
図６に示すように、側面部材３２０は、断熱板保持領域３７０の周方向に沿って並んだ複数の、本例では３つのカバー部材３２０ａ〜３２０ｃが組み合わされて構成されている。本例のカバー部材３２０ａ〜３２０ｃは、それぞれ、支柱３１１間の開口３１５ａ〜３１５ｃを覆うように設けられている。
各カバー部材３２０ａ〜３２０ｃには、それぞれ、係止板３２５に対応する高さで、係止板３２５の嵌合凹部３２６に対応する周方向位置に、内周側に突出した係止部３２１が形成されている。各係止部３２１には、下方に突出した嵌合凸部３２２が形成されており、嵌合凸部３２２を嵌合凹部３２６と嵌合させることにより、カバー部材３２０ａ〜３２０ｃが係止板３２５に係止される。このようにして、側面部材３２０が、ボート２１７に取り付けられる。
側面部材３２０に覆われる高さ範囲内に配置される断熱板２１８は、最も広い開口３１５ａ、すなわち、断熱板２１８の着脱に用いられる開口３１５ａを覆うカバー部材３２０ａを取り付ける前に、ボート２１７に挿入しておく。例えば、カバー部材３２０ａ以外の他のカバー部材３２０ｂおよび３２０ｃを取り付け、所望の枚数や配置で断熱板２１８を挿入し、最後に、カバー部材３２０ａを取り付ける。
側面部材３２０を構成するすべてのカバー部材３２０ａ〜３２０ｃが、ボート２１７に取り付けられた状態で、仕切り板３１４が、カバー３５０の天面部材３３０として機能する。また、側面部材３２０に覆われる高さ範囲内で最も下方に配置された断熱板２１８（あるいは係止板３２５）が、カバー３５０の底面部材３４０を構成する。このようにして、カバー３５０がボート２１７に設置される。
カバー部材３２０ａ〜３２０ｃは、着脱可能に取り付けられている。例えば断熱性の調整等を行う場合は、カバー部材３２０ａを取り外すことで、開口３１５ａから断熱板２１８の出し入れを行うことができる。
（２）基板処理工程
上述の基板処理装置を用い、半導体装置（デバイス）の製造工程の一工程として、基板上に膜を形成するシーケンス例について、図７を用いて説明する。以下の説明において、基板処理装置を構成する各部の動作はコントローラ１２１により制御される。
図７に示す成膜シーケンスでは、
ウエハ２００に対し原料ガスとしてＴｉＣｌ４ガスを供給するステップ１と、
ウエハ２００に対し反応ガスとしてＮＨ３ガスを供給するステップ２と、
を交互に所定回数（１回以上）行うことで、ウエハ２００上に、窒化チタン膜（ＴｉＮ膜）を形成する。
本明細書において「ウエハ」という言葉を用いた場合は、「ウエハそのもの」を意味する場合や、「ウエハとその表面に形成された所定の層や膜等との積層体（集合体）」を意味する場合、すなわち、表面に形成された所定の層や膜等を含めてウエハと称する場合がある。また、本明細書において「ウエハの表面」という言葉を用いた場合は、「ウエハそのものの表面（露出面）」を意味する場合や、「ウエハ上に形成された所定の層や膜等の表面、すなわち、積層体としてのウエハの最表面」を意味する場合がある。
従って、本明細書において「ウエハに対して所定のガスを供給する」と記載した場合は、「ウエハそのものの表面（露出面）に対して所定のガスを直接供給する」ことを意味する場合や、「ウエハ上に形成されている層や膜等に対して、すなわち、積層体としてのウエハの最表面に対して所定のガスを供給する」ことを意味する場合がある。また、本明細書において「ウエハ上に所定の層（または膜）を形成する」と記載した場合は、「ウエハそのものの表面（露出面）上に所定の層（または膜）を直接形成する」ことを意味する場合や、「ウエハ上に形成されている層や膜等の上、すなわち、積層体としてのウエハの最表面の上に所定の層（または膜）を形成する」ことを意味する場合がある。
また、本明細書において「基板」という言葉を用いた場合も、「ウエハ」という言葉を用いた場合と同様であり、その場合、上記説明において、「ウエハ」を「基板」に置き換えて考えればよい。
（ウエハチャージおよびボートロード）
断熱板２１８を所定配置で保持させ、カバー３５０を設置した基板保持具３００を準備する。再び図４を用いて、断熱板２１８の配置態様の一例について説明する。カバー３５０内の空間３５１を含めた断熱板保持領域３７０には、好ましくは、上方が相対的に疎に、下方が相対的に密になるように、断熱板２１８を配置しておく。つまり、カバー３５０内の空間３５１を含めた断熱板保持領域３７０の熱容量が、好ましくは、上方で相対的に小さく、下方で相対的に大きくなるように、断熱板２１８を配置しておく。断熱板２１８の具体的な配置の仕方は、特に制限されないが、例えば、カバー３５０内の空間３５１の所定高さから上方には断熱板２１８を配置せず、所定高さから下方には（例えば一定ピッチで）断熱板２１８を配置することで、このような断熱板２１８の分布（熱容量の分布）とすることができる。なお、断熱板２１８の配置は、成膜条件等に応じて、良好な結果が得られるように、適宜調整することができる。
このように準備された基板保持具３００のボート２１７に、処理すべき複数枚のウエハ２００が装填（ウエハチャージ）される。その後、図１に示すように、複数枚のウエハ２００を保持した基板保持具３００は、ボートエレベータ１１５によって持ち上げられて処理室２０１内へ搬入（ボートロード）される。この状態で、シールキャップ２１９は、Ｏリング２２０を介して反応管２０３の下端をシールした状態となる。
（圧力調整および温度調整）
処理室２０１内、すなわち、ウエハ２００が存在する空間が所望の圧力（真空度）となるように、真空ポンプ２４６によって真空排気（減圧排気）される。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ＡＰＣバルブ２４４がフィードバック制御される。真空ポンプ２４６は、少なくともウエハ２００に対する処理が終了するまでの間は常時作動させた状態を維持する。また、処理室２０１内のウエハ２００が所望の温度となるようにヒータ２０７によって加熱される。この際、処理室２０１内が所望の温度分布となるように、温度センサ２６３が検出した温度情報に基づきヒータ２０７への通電具合がフィードバック制御される。ヒータ２０７による処理室２０１内の加熱は、少なくともウエハ２００に対する処理が終了するまでの間は継続して行われる。また、回転機構２６７によるボート２１７およびウエハ２００の回転を開始する。回転機構２６７によるボート２１７およびウエハ２００の回転は、少なくとも、ウエハ２００に対する処理が終了するまでの間は継続して行われる。
（ＴｉＮ膜形成工程）
その後、次の２つのステップ、すなわち、ステップ１，２を順次実行する。
［ステップ１］
（ＴｉＣｌ４ガス供給）
ステップ１では、処理室２０１内のウエハ２００に対し、ＴｉＣｌ４ガスを供給する。
ここでは、バルブ２４３ａを開き、ガス供給管２３２ａ内にＴｉＣｌ４ガスを流す。ＴｉＣｌ４ガスは、ＭＦＣ２４１ａにより流量調整され、ノズル２４９ａを介して処理室２０１内へ供給され、排気管２３１から排気される。このとき、ウエハ２００に対してＴｉＣｌ４ガスが供給されることとなる。このとき同時にバルブ２４３ｃを開き、ガス供給管２３２ｃ内へＮ２ガスを流す。Ｎ２ガスは、ＭＦＣ２４１ｃにより流量調整され、ＴｉＣｌ４ガスと一緒に処理室２０１内へ供給され、排気管２３１から排気される。
また、ノズル２４９ｂ内へのＴｉＣｌ４ガスの侵入を防止するため、バルブ２４３ｄを開き、ガス供給管２３２ｄ内へＮ２ガスを流す。Ｎ２ガスは、ガス供給管２３２ｂ、ノズル２４９ｂを介して処理室２０１内へ供給され、排気管２３１から排気される。
ウエハ２００に対して ＴｉＣｌ４ガスを供給することにより、ウエハ２００の最表面上に、Ｔｉ含有層が形成される。
（残留ガス除去）
Ｔｉ含有層が形成された後、バルブ２４３ａを閉じ、ＴｉＣｌ４ガスの供給を停止する。このとき、ＡＰＣバルブ２４４は開いたままとして、真空ポンプ２４６により処理室２０１内を真空排気し、処理室２０１内に残留する未反応もしくはＴｉ含有層の形成に寄与した後のＴｉＣｌ４ガスを処理室２０１内から排除する。このとき、バルブ２４３ｃ，２４３ｄは開いたままとして、Ｎ２ガスの処理室２０１内への供給を維持する。Ｎ２ガスはパージガスとして作用し、これにより、処理室２０１内に残留するガスを処理室２０１内から排除する効果を高めることができる。
このとき、処理室２０１内に残留するガスを完全に排除しなくてもよく、処理室２０１内を完全にパージしなくてもよい。処理室２０１内に残留するガスが微量であれば、その後に行われるステップ２において悪影響が生じることはない。処理室２０１内に供給するＮ２ガスの流量も大流量とする必要はなく、例えば、反応管２０３（処理室２０１）の容積と同程度の量のＮ２ガスを供給することで、ステップ２において悪影響が生じない程度のパージを行うことができる。このように、処理室２０１内を完全にパージしないことで、パージ時間を短縮し、スループットを向上させることができる。Ｎ２ガスの消費も必要最小限に抑えることが可能となる。
ステップ１における処理条件としては、
ウエハ温度：２５０℃〜５５０℃（好ましくは３５０℃〜５５０℃）
処理室内圧力：５０Ｐａ〜５０００Ｐａ
＜ＴｉＣｌ４ガス供給時＞
ＴｉＣｌ４ガス（原料ガス）の供給流量：１００ｓｃｃｍ〜５００ｓｃｃｍ
Ｎ２ガス（キャリアガス）の供給流量：５００ｓｃｃｍ〜５０００ｓｃｃｍ
ＴｉＣｌ４ガスおよびＮ２ガスの供給時間：２秒〜２０秒
＜残留ガス除去時＞
Ｎ２ガス（パージガス）の供給流量：１０００ｓｃｃｍ〜１００００ｓｃｃｍ
Ｎ２ガスの供給時間：２秒〜１０秒
が例示される。
［ステップ２］
（ＮＨ３ガス供給）
ステップ１が終了した後、ステップ２では、処理室２０１内のウエハ２００に対し、ＮＨ３ガスを供給する。
ここでは、バルブ２４３ｂを開き、ガス供給管２３２ｂ内にＮＨ３ガスを流す。ＮＨ３ガスは、ＭＦＣ２４１ｂにより流量調整され、ノズル２４９ｂを介して処理室２０１内へ供給され、排気管２３１から排気される。このとき、ウエハ２００に対してＮＨ３ガスが供給されることとなる。このとき同時にバルブ２４３ｄを開き、ガス供給管２３２ｄ内へＮ２ガスを流す。Ｎ２ガスは、ＭＦＣ２４１ｄにより流量調整され、ＮＨ３ガスと一緒に処理室２０１内へ供給され、排気管２３１から排気される。
また、ノズル２４９ａ内へのＮＨ３ガスの侵入を防止するため、バルブ２４３ｃを開き、ガス供給管２３２ｃ内へＮ２ガスを流す。Ｎ２ガスは、ガス供給管２３２ａ、ノズル２４９ａを介して処理室２０１内へ供給され、排気管２３１から排気される。
最表面上にＴｉ含有層が形成されたウエハ２００に対して ＮＨ３ガスを供給することにより、Ｔｉ含有層が窒化されて（改質されて）、窒化チタン（ＴｉＮ）層が形成される。
（残留ガス除去）
ＴｉＮ層が形成された後、バルブ２４３ｂを閉じ、ＮＨ３ガスの供給を停止する。そして、ステップ１と同様の処理手順により、処理室２０１内に残留する未反応もしくはＴｉＮ層の形成に寄与した後のＮＨ３ガス、反応副生成物を処理室２０１内から排除する。このとき、処理室２０１内に残留するガス等を完全に排除しなくてもよい点は、ステップ１と同様である。
ステップ２における処理条件としては、
ウエハ温度：２５０℃〜５５０℃（好ましくは３５０℃〜５５０℃）
処理室内圧力：５０Ｐａ〜５０００Ｐａ
＜ＮＨ３ガス供給時＞
ＮＨ３ガス（反応ガス）の供給流量：１０００ｓｃｃｍ〜１００００ｓｃｃｍ
Ｎ２ガス（キャリアガス）の供給流量：５００ｓｃｃｍ〜５０００ｓｃｃｍ
ＮＨ３ガスおよびＮ２ガスの供給時間：２秒〜２０秒
＜残留ガス除去時＞
Ｎ２ガス（パージガス）の供給流量：１０００ｓｃｃｍ〜１００００ｓｃｃｍ
Ｎ２ガスの供給時間：２秒〜１０秒
が例示される。
なお、ステップ１，２で用いられる不活性ガスとしては、Ｎ２ガスの他、例えば、Ａｒガス、Ｈｅガス、Ｎｅガス、Ｘｅガス等の希ガスを用いることができる。
（所定回数実施）
上述したステップ１，２を交互に行うサイクルを１回以上（所定回数）行うことにより、ウエハ２００上に、所定膜厚のＴｉＮ膜を形成することができる。
（パージおよび大気圧復帰）
バルブ２４３ｃ，２４３ｄを開き、ガス供給管２３２ｃ，２３２ｄのそれぞれからＮ２ガスを処理室２０１内へ供給し、排気管２３１から排気する。Ｎ２ガスはパージガスとして作用する。これにより、処理室２０１内がパージされ、処理室２０１内に残留するガスや反応副生成物が処理室２０１内から除去される（パージ）。その後、処理室２０１内の雰囲気が不活性ガスに置換され（不活性ガス置換）、処理室２０１内の圧力が常圧に復帰される（大気圧復帰）。
（ボートアンロードおよびウエハディスチャージ）
ボートエレベータ１１５によりシールキャップ２１９が下降され、反応管２０３の下端が開口される。そして、処理済のウエハ２００が、ボート２１７に支持された状態で、反応管２０３の下端から反応管２０３の外部に搬出される（ボートアンロード）。処理済のウエハ２００は、ボート２１７より取出される（ウエハディスチャージ）。
（３）本実施形態による効果
本実施形態によれば、カバー部材が着脱可能に取り付けられていることにより、カバー内の断熱板保持領域に保持される断熱板の出し入れを容易に行うことができる。これにより、カバー内に配置される断熱板の配置態様を変更することが容易になり、断熱板保持領域の断熱性を制御することが容易になる。断熱板保持領域の断熱性を制御することにより、基板保持領域の温度制御性等を向上させることができる。具体的には、以下に示す１つ又は複数の効果が得られる。
（ａ）カバー３５０は、断熱板保持領域３７０の周方向に沿って並んだ複数のカバー部材３２０ａ〜３２０ｃが組み合わされて構成されており、カバー部材３２０ａ〜３２０ｃは、着脱可能に取り付けられている。カバー部材３２０ａ〜３２０ｃのうち、特に、少なくとも、断熱板２１８の着脱に用いられる開口３１５ａを覆うカバー部材３２０ａが着脱可能となっていることにより、カバー３５０内への断熱板２１８の出し入れを容易に行うことができる。これにより、カバー３５０内に配置される断熱板２１８の配置態様を変更することが容易になり、断熱板保持領域３７０の断熱性を制御することが容易になる。断熱板保持領域３７０の断熱性を制御することにより、基板保持領域３６０の温度制御性等を向上させることができる（後述の実施例参照）。
（ｂ）また、カバー部材３２０ａ〜３２０ｃの各々が着脱可能となっていることにより、カバー３５０を分解しやすく、基板保持具３００のメンテナンスを行うことが容易になる。
（ｃ）カバー部材３２０ａ〜３２０ｃを断熱板保持領域３７０に係止するための部材として、断熱板保持領域３７０に保持された係止板３２５を用いることができる。係止板３２５として、例えば断熱板２１８を用いることができる。断熱板２１８を係止板３２５として用いることにより、カバー部材３２０ａ〜３２０ｃの係止部材として別の部材を新たに準備する必要がない。また、係止板３２５に断熱機能を持たせることができる。
（ｄ）カバー３５０は、側面部材３２０（カバー部材３２０ａ〜３２０ｃ）と、天面部材３３０と、底面部材３４０とが組み合わされて構成されており、側面部材３２０（カバー部材３２０ａ〜３２０ｃ）と天面部材３３０と底面部材３４０とに囲繞された空間、つまりカバー３５０に覆われた空間３５１が形成されている。
基板処理工程のステップ１，２において、ウエハ２００の保持された基板保持領域３６０には、原料ガスや反応ガス等の処理ガスが供給される。一方、断熱板保持領域３７０の上部の、カバー３５０に覆われた空間３５１には、処理ガスが流れ込まない。これにより、基板保持領域３６０に効率的に処理ガスを流すことができ、断熱板保持領域３７０での処理ガスの不要な流れを抑制することができる。
（ｅ）断熱板保持領域３７０の上部は、成膜を行う基板保持領域３６０に近いため、高温となる。もしカバー３５０がなければ、断熱板保持領域３７０の上部に配置された断熱板２１８等の部材の表面が、高温の処理ガスに曝されて、不要な成膜が生じてしまう。カバー３５０が配置されていることで、カバー３５０内の部材への不要な成膜を抑制することができる。
（ｆ）カバー３５０の下端、すなわち、側面部材３２０（カバー部材３２０ａ〜３２０ｃ）の下端が、断熱板保持領域３７０の下端よりも上方に配置されている。つまり、断熱板保持領域３７０のうち、側面部材３２０（カバー部材３２０ａ〜３２０ｃ）の下端よりも下方の最下部は、カバー３５０で覆われていない。
基板処理に用いられた処理ガスは、排気管２３１の排気口から排気される。断熱板保持領域３７０の最下部がカバー３５０で覆われていない構造により、排気される処理ガスが、断熱板保持領域３７０の最下部を通ることができるので、排気がすばやく行われる。
なお、断熱性をより高めたい場合は、側面部材３２０（カバー部材３２０ａ〜３２０ｃ）の下端よりも下方に、断熱板２１８を配置してもよい。断熱板２１８が配置されていても、排気される処理ガスの流れを過剰に妨げることはない。
（ｇ）底面部材３４０がカバー３５０の底面を塞いでいることにより、カバー３５０の下方に回り込んだ処理ガスが巻き上げられてカバー３５０内の空間３５１に入り込み、上方の高温部に達して成膜が生じることが抑制される。底面部材３４０は、側面部材３２０（カバー部材３２０ａ〜３２０ｃ）の最下部に配置されていなくともよいが、成膜が生じない程度の低温となった下方に配置されていることが好ましい。
（ｈ）カバー３５０の天面部材３３０として、基板保持領域３６０と断熱板保持領域３７０との間に配置された仕切り板３１４を用いることができる。これにより、カバー３５０の天面部材３３０として別の部材を新たに準備する必要がない。
（ｉ）カバー３５０の底面部材３４０として、断熱板保持領域３７０に保持された断熱板２１８を用いることができる。これにより、カバー３５０の底面部材３４０として別の部材を新たに準備する必要がない。
（ｊ）断熱板保持領域３７０の上部は、成膜を行う基板保持領域３６０に近いため、断熱板保持領域の上部に断熱板が配置されていた場合には、断熱板保持領域３７０と基板保持領域３６０との境界における熱容量が大きくなり、基板保持領域３６０の最下部が他の基板保持領域よりも高くなってしまい、基板が配置された領域によって膜質にばらつきが生じてしまう。このため、カバー３５０内の断熱板２１８は、上方が相対的に疎に、下方が相対的に密になるように配置されている。つまり、カバー３５０内の空間３５１の熱容量が、好ましくは、上方で相対的に小さく、下方で相対的に大きくなるように、断熱板２１８が配置されている。これにより、断熱板保持領域３７０において、基板保持領域３６０に隣接する最上部の熱容量を低下させつつ、充分な断熱性を確保することができる。基板保持領域３６０に隣接する断熱板保持領域３７０の最上部の熱容量を低下させることにより、断熱板保持領域３７０に隣接する基板保持領域３６０の下部における温度制御性等を向上させることができる（後述の実施例参照）。
＜本発明の他の実施形態＞
以上、本発明の実施形態を具体的に説明した。しかしながら、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。
図８を用いて、他の実施形態について説明する。上述の実施形態では、側面部材３２０を３つのカバー部材３２０ａ〜３２０ｃで構成し、カバー部材３２０ａ〜３２０ｃの各々が着脱可能に取り付けられている例について説明した。これに対し、本実施形態では、側面部材３２０が２つのカバー部材３２０ｄ，３２０ｅで構成されており、一方のカバー部材３２０ｄは、着脱可能に取り付けられており、他方のカバー部材３２０ｅは、ボート２１７に固定されている。
断熱板２１８等の部材の出し入れに用いられる開口を覆うカバー部材３２０ｄが、着脱可能に取り付けられており、上述の実施形態と同様に、カバー部材３２０ｄを取り外すことで、この開口から断熱板２１８の出し入れを行うことができる。
その他のカバー部材であるカバー部材３２０ｅは、例えば、仕切り板３１４と支柱３１１とに溶接されることにより、ボート２１７に固定されている。このように、複数組み合わされて構成されるカバー部材のうち、少なくとも１つが着脱可能に取り付けられていることにより、断熱板の出し入れを容易に行うことができる。
側面部材３２０を構成する複数のカバー部材の個数は、少ないことが好ましい。つまり、２つであることが最も好ましい。カバー部材の個数が少ない程、隣接するカバー部材同士の間に形成される隙間が減少し、このような隙間からカバー３５０内の空間に処理ガスが入り込むことが抑制できるからである。ただし、１つのみのカバー部材で側面部材３２０を構成すると、カバー部材の取り外しが面倒になる。そのため、側面部材３２０は、複数のカバー部材で構成することが好ましい。なお、カバー部材が仕切り板３１４等と溶接された構造は、処理ガスが入り込む隙間を封じるという観点で好ましい。
また、上述の実施形態では、着脱されるカバー部材３２０ａ〜３２０ｃを、カバー３５０内に配置される係止板３２５で係止し、係止板として例えば断熱板２１８を利用する例について説明した。これに対し、本実施形態は、着脱されるカバー部材３２０ｄを、カバー３５０の天面部材３３０である仕切り板３１４で係止する構造、つまり、係止板として天面部材３３０あるいは仕切り板３１４を利用する例となっている。このように、側面部材３２０を構成するカバー部材は、種々の構造で係止することができる。
さらに他の実施形態について説明する。カバー３５０の側面部材３２０の外周面と、反応管２０３の内周面との間のギャップ（以下、これを単にギャップと呼ぶ）は、例えば８ｍｍ〜１０ｍｍが好ましいが、好適なギャップは、成膜条件等によって異なり得る。
本実施形態では、ギャップの異なる、つまり、径の異なる複数のカバー部材を、同一径ごとに１つの組（セット）として複数組用意しておくことで、ギャップを調整可能とする。つまり、ギャップが８ｍｍとなるように径を大きく構成されるカバー部材を組み合わせて構成される側面部材３２０と、ギャップが１０ｍｍとなるように径を小さく構成されるカバー部材を組み合わせて構成される側面部材３２０といったように、ギャップが異なるように、径の異なるカバー部材が複数セット用意されている。なお、カバー部材を組み合わせて構成される側面部材３２０の径を変えることでカバー部材と天面部材等との間に生じる隙間を調整可能なように、カバー部材に鍔状の部位を追加してもよいし、天面部材との隙間が生じないように前記カバー部材の厚みを径ごとに異なるように構成してもよい。カバー部材をすべて着脱可能な構造とすることで、このように、複数セットのカバー部材を取り替えて用いるような態様も可能となる。
実施形態について、その他、例えば以下のような変更等も可能である。
必要に応じて、仕切り板３１４を省略することもできる。この場合、カバー３５０の天面部材３３０として、例えば断熱板２１８を用いることができる。
係止板３２５として、嵌合凹部３２６を形成した断熱板２１８を用いる例について説明したが、必要に応じ、例えば石英やＳｉＣ、またはカーボンのいずれかで構成された断熱板２１８に対し石英製の係止板３２５を用いる等、断熱板２１８と異なる耐熱性材料の係止板３２５を用いるようにしてもよい。
カバー部材の係止部に掛かる重量（カバー部材の自重）が軽減されるように、カバー部材に、カバー部材の下端からボート２１７の底面部材３１３の上面に達するような脚部を設けてもよい。
なお、カバー部材を係止するための嵌合凹部・凸部の形状（嵌合部形状）は、円形が特に好ましい。角のある矩形等の形状では、角部に熱が溜りやすいからである。
上述の実施形態では、基板処理工程の一例として、ＴｉＮ膜を形成する例について説明したが、実施形態による基板保持具は、他の膜を形成する基板処理工程に用いることもできる。例えば、Ｔｉ以外の他の金属元素を含む金属膜や、Ｓｉ等の半導体元素を含む半導体膜や、その他、各種絶縁膜等を形成する基板処理工程に用いることができる。
また、上述の実施形態では、基板処理工程の一例として、原料ガスと反応ガスとを交互に供給して膜を形成する例について説明したが、実施形態による基板保持具は、その他の態様の成膜工程、例えば、原料ガスと反応ガスとを同時に供給して膜を形成する基板処理工程に用いることもできる。
これらの各種薄膜の形成に用いられるプロセスレシピ（基板処理の処理手順や処理条件等が記載されたプログラム）は、基板処理の内容（形成する薄膜の膜種、組成比、膜質、膜厚、処理手順、処理条件等）に応じて、それぞれ個別に用意する（複数用意する）ことが好ましい。そして、基板処理を開始する際、基板処理の内容に応じて、複数のレシピの中から、適正なレシピを適宜選択することが好ましい。具体的には、基板処理の内容に応じて個別に用意された複数のレシピを、電気通信回線や当該レシピを記録した記録媒体（外部記憶装置１２３）を介して、基板処理装置が備える記憶装置１２１ｃ内に予め格納（インストール）しておくことが好ましい。そして、基板処理を開始する際、基板処理装置が備えるＣＰＵ１２１ａが、記憶装置１２１ｃ内に格納された複数のレシピの中から、基板処理の内容に応じて、適正なレシピを適宜選択することが好ましい。このように構成することで、１台の基板処理装置で様々な膜種、組成比、膜質、膜厚の薄膜を汎用的に、かつ、再現性よく形成することができるようになる。また、オペレータの操作負担（処理手順や処理条件等の入力負担等）を低減でき、操作ミスを回避しつつ、基板処理を迅速に開始できるようになる。
上述のプロセスレシピは、新たに作成する場合に限らず、例えば、基板処理装置に既にインストールされていた既存のレシピを変更することで用意してもよい。レシピを変更する場合は、変更後のレシピを、電気通信回線や当該レシピを記録した記録媒体を介して、基板処理装置にインストールしてもよい。また、既存の基板処理装置が備える入出力装置１２２を操作し、基板処理装置に既にインストールされていた既存のレシピを直接変更するようにしてもよい。
上述の各種実施形態は、適宜組み合わせて用いることができる。このときの処理条件は、例えば上述の実施形態と同様な処理条件とすることができる。
以下、図９を用いて、実施形態による基板保持具で得られる温度制御性の向上についての検討結果について説明する。実施例として、断熱板保持領域の最上部には、つまり基板保持領域の直下の領域には断熱板を配置せずに所定の容積を有する空間を設け、当該空間の周囲をカバーによって囲繞し、カバーよりも下方に断熱板を配置した基板保持具を用いて温度制御を行った。また、比較例として、断熱板保持領域を囲繞するカバーを設けずに断熱板保持領域の最上部にも、つまり基板保持領域の直下の領域にも断熱板を配置し、断熱板保持領域に均等に断熱板を設けた基板保持具を用いて温度制御を行った。図９（ａ）および図９（ｂ）に、実施例と比較例における温度安定性についてのデータと、温度設定値とを示す。横軸は時間を任意単位で表し、縦軸は温度を任意単位で表す。
図９（ａ）に示す例では、断熱板保持領域に隣接する基板保持領域の下部について温度センサ（カスケードＴＣ）で測定される温度が、昇温開始から設定値到達付近にくるまで、比較例と実施例とで、ほぼ同じ時間で温度が設定値付近で安定するように（ほぼ同じ温度リカバリになるように）、制御を行っている。
比較例では、設定値到達後、温度がさらに上昇してオーバーシュートしており、制御不能状態となっている。この温度制御不能状態の大きな要因としては、カスケードＴＣ周辺温度がほぼ設定値付近に到達しても、熱容量の大きい断熱板保持領域の温度が遅れて上昇してくることで、断熱板保持領域から基板保持領域への温度煽りが生じていることが考えられる。
一方、実施例では、断熱板保持領域に隣接する基板保持領域の下部についてカスケードＴＣで測定された温度が設定値付近に到達後、ほぼオーバーシュートも無く、設定値に制御可能となっている。これは、比較例と比較して断熱板保持領域の最上部の熱容量が小さく、断熱板保持領域の温度上昇が過度に遅れることが無いため、前述したような断熱板保持領域から基板保持領域への温度煽り影響が少ないと考えられる。
図９（ｂ）に示す例では、比較例において、断熱板保持領域による温度煽りの影響を考慮して、実施例よりも温度リカバリが遅くなるように、与える熱量を抑制した制御を行っている。
比較例では、与える熱量は抑えているが、それに伴い断熱板保持領域の温度上昇も遅くなって、温度煽りの影響がより長く持続してしまい、温度が安定するまでに要する時間がさらに掛かっている。
一方、実施例では、図９（ａ）に示した例と同様に、良好な温度制御が行われている。このように、断熱板保持領域の最上部では断熱板を取り除いて熱容量を小さくすることにより、断熱板保持領域に隣接する基板保持領域の下部における温度制御性の改善や、温度が安定するまでに要する時間の短縮化を図ることができる。また、このように断熱板保持領域の最上部で断熱板を取り除いても、断熱板保持領域を覆うカバーにより、断熱板が取り除かれて生じた空隙に処理ガスが流れ込むことを抑制することができ、処理ガスを基板保持領域に効率的に流すことができる。
＜本発明の好ましい態様＞
以下、本発明の好ましい態様について付記する。
（付記１）
本発明の一態様によれば、
基板を保持する基板保持領域と、
前記基板保持領域よりも下方に設けられ、断熱板を保持する断熱板保持領域と、
前記断熱板保持領域を囲繞するカバーと
を有し、
前記カバーは、前記断熱板保持領域の周方向に沿って並んだ複数のカバー部材が組み合わされて構成され、前記複数のカバー部材のうち少なくとも１つのカバー部材は、着脱可能に取り付けられている基板保持具が提供される。
（付記２）
付記１に記載の基板保持具であって、好ましくは、
前記複数のカバー部材の個数は、少なくとも４つ以下の部材で構成されており、好ましくは、２つである。
（付記３）
付記１に記載の基板保持具であって、好ましくは、
前記複数のカバー部材の各々は、着脱可能に取り付けられている。
（付記４）
付記３に記載の基板保持具であって、好ましくは、
前記複数のカバー部材として、径の異なる複数のセットが用意されている。
（付記５）
付記１に記載の基板保持具であって、好ましくは、
前記カバー部材は、前記断熱板保持領域に保持された係止板に係止されている。
（付記６）
付記５に記載の基板保持具であって、好ましくは、
前記断熱板保持領域に保持された断熱板が、前記係止板として用いられる。
（付記７）
付記５に記載の基板保持具であって、好ましくは、
前記基板保持領域と前記断熱板保持領域とを区分する仕切り板が、前記係止板として用いられる。
（付記８）
付記５に記載の基板保持具であって、好ましくは、
前記カバー部材は、前記係止板に嵌合されている。
（付記９）
付記５に記載の基板保持具であって、好ましくは、
前記カバー部材は、嵌合凸部を有し、前記係止板は、嵌合凹部を有する。
（付記１０）
付記１に記載の基板保持具であって、好ましくは、
前記カバーは、前記複数のカバー部材にさらに天面部材と底面部材とが組み合わされて構成されている。
（付記１１）
付記１０に記載の基板保持具であって、好ましくは、
前記カバー部材の下端が、前記断熱板保持領域の下端よりも上方に配置されている。
（付記１２）
付記１０に記載の基板保持具であって、好ましくは、
前記カバー部材の下端と、前記断熱板保持領域の下端との間に、断熱板が配置されている。
（付記１３）
付記１０に記載の基板保持具であって、好ましくは、
前記基板保持領域と前記断熱板保持領域とを区分する仕切り板が、前記天面部材として用いられる。
（付記１４）
付記１０に記載の基板保持具であって、好ましくは、
前記断熱板保持領域に保持された断熱板が、前記底面部材として用いられる。
（付記１５）
付記１０に記載の基板保持具であって、好ましくは、
前記複数のカバー部材と前記天面部材と前記底面部材とに囲繞される空間の熱容量が、上方で相対的に小さく、下方で相対的に大きくなるように、断熱板が配置されている。
（付記１６）
付記１０に記載の基板保持具であって、好ましくは、
前記複数のカバー部材と前記天面部材と前記底面部材とに囲繞される空間の内部に、上方が相対的に疎に、下方が相対的に密になるように、断熱板が配置されている。
（付記１７）
本発明の他の態様によれば、
基板を保持する基板保持領域と、
前記基板保持領域よりも下方に設けられ、断熱板を保持する断熱板保持領域と、
前記断熱板保持領域を囲繞するカバーと
を有し、
前記カバーは、前記断熱板保持領域の周方向に沿って並んだ複数のカバー部材が組み合わされて構成され、前記複数のカバー部材のうち少なくとも１つのカバー部材は、着脱可能に取り付けられている基板保持具
によって、基板を保持する基板保持方法が提供される。
（付記１８）
本発明のさらに他の態様によれば、
基板を処理する処理室を形成する処理容器と、
基板保持具であって、
前記基板を保持する基板保持領域と、
前記基板保持領域よりも下方に設けられ、断熱板を保持する断熱板保持領域と、
前記断熱板保持領域を囲繞するカバーと
を有し、
前記カバーは、前記断熱板保持領域の周方向に沿って並んだ複数のカバー部材が組み合わされて構成され、前記複数のカバー部材のうち少なくとも１つのカバー部材は、着脱可能に取り付けられている基板保持具と、
前記処理室内に前記基板を処理する処理ガスを供給する処理ガス供給系と、
前記基板保持領域を加熱するヒータと
を有する基板処理装置が提供される。この場合、好ましくは、さらに、前記処理室内の雰囲気を排気し、排気口が前記基板保持領域よりも下方に配置された排気管を有する。
（付記１９）
本発明のさらに他の態様によれば、
基板を保持する基板保持領域と、
前記基板保持領域よりも下方に設けられ、断熱板を保持する断熱板保持領域と、
前記断熱板保持領域を囲繞するカバーと
を有し、
前記カバーは、前記断熱板保持領域の周方向に沿って並んだ複数のカバー部材が組み合わされて構成され、前記複数のカバー部材のうち少なくとも１つのカバー部材は、着脱可能に取り付けられている基板保持具を、前記基板保持具に基板が保持された状態で、処理室内に搬入する工程と、
前記処理室内で前記基板を処理する工程と、
前記処理後の前記基板を前記処理室内から搬出する工程と、
を有する半導体装置の製造方法、または、基板処理方法が提供される。
（付記２０）
付記１９に記載の方法であって、好ましくは、
前記基板保持具は、前記複数のカバー部材と前記天面部材と前記底面部材とに囲繞される空間の熱容量が、上方で相対的に小さく、下方で相対的に大きくなるように、断熱板が配置されている。
（付記２１）
本発明のさらに他の態様によれば、
基板を保持する基板保持領域と、
前記基板保持領域よりも下方に設けられ、断熱板を保持する断熱板保持領域と、
前記断熱板保持領域を囲繞するカバーと
を有し、
前記カバーは、前記断熱板保持領域の周方向に沿って並んだ複数のカバー部材が組み合わされて構成され、前記複数のカバー部材のうち少なくとも１つのカバー部材は、着脱可能に取り付けられている基板保持具を、前記基板保持具に基板が保持された状態で、処理室内に搬入する手順と、
前記処理室内で前記基板を処理する手順と、
前記処理後の前記基板を前記処理室内から搬出する手順と、
をコンピュータに実行させるプログラム、または、該プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体が提供される。
１２１ コントローラ（制御部）
２００ ウエハ（基板）
２０１ 処理室
２０２ 処理炉
２０３ 反応管
２０７ ヒータ
２１７ ボート
２１８ 断熱板
２３１ 排気管
２３２ａ〜２３２ｄ ガス供給管
３００ 基板保持具
３２０ （カバーの）側面部材
３３０ （カバーの）天面部材
３４０ （カバーの）底面部材
３５０ カバー
３６０ 基板保持領域
３７０ 断熱板保持領域
３２５ 係止板

Claims (10)

  1. 基板を保持する基板保持領域と、
    前記基板保持領域よりも下方に設けられ、断熱板を保持する断熱板保持領域と、
    前記断熱板保持領域を囲繞するカバーと
    を有し、
    前記カバーは、前記断熱板保持領域の周方向に沿って並んだ複数のカバー部材が組み合わされて構成され、前記複数のカバー部材のうち少なくとも１つのカバー部材は、着脱可能に取り付けられている基板保持具。
  2. 前記複数のカバー部材の各々は、着脱可能に取り付けられている請求項１に記載の基板保持具。
  3. 前記カバー部材は、前記断熱板保持領域に保持された係止板に係止されている請求項１に記載の基板保持具。
  4. 前記断熱板保持領域に保持された断熱板が、前記係止板として用いられる請求項３に記載の基板保持具。
  5. 前記基板保持領域と前記断熱板保持領域とを区分する仕切り板が、前記係止板として用いられる請求項３に記載の基板保持具。
  6. 前記カバーは、前記複数のカバー部材にさらに天面部材と底面部材とが組み合わされて構成されている請求項１に記載の基板保持具。
  7. 前記カバー部材の下端が、前記断熱板保持領域の下端よりも上方に配置されている請求項６に記載の基板保持具。
  8. 前記複数のカバー部材と前記天面部材と前記底面部材とに囲繞される空間の熱容量が、上方で相対的に小さく、下方で相対的に大きくなるように、断熱板が配置されている請求項６に記載の基板保持具。
  9. 基板を処理する処理室を形成する処理容器と、
    基板保持具であって、
    前記基板を保持する基板保持領域と、
    前記基板保持領域よりも下方に設けられ、断熱板を保持する断熱板保持領域と、
    前記断熱板保持領域を囲繞するカバーと
    を有し、
    前記カバーは、前記断熱板保持領域の周方向に沿って並んだ複数のカバー部材が組み合わされて構成され、前記複数のカバー部材のうち少なくとも１つのカバー部材は、着脱可能に取り付けられている基板保持具と、
    前記処理室内に前記基板を処理する処理ガスを供給する処理ガス供給系と、
    前記基板保持領域を加熱するヒータと
    を有する基板処理装置。
  10. 基板を保持する基板保持領域と、
    前記基板保持領域よりも下方に設けられ、断熱板を保持する断熱板保持領域と、
    前記断熱板保持領域を囲繞するカバーと
    を有し、
    前記カバーは、前記断熱板保持領域の周方向に沿って並んだ複数のカバー部材が組み合わされて構成され、前記複数のカバー部材のうち少なくとも１つのカバー部材は、着脱可能に取り付けられている基板保持具を、前記基板保持具に基板が保持された状態で、処理室内に搬入する工程と、
    前記処理室内で前記基板を処理する工程と、
    処理後の前記基板を前記処理室内から搬出する工程と、
    を有する半導体装置の製造方法。
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