WO2021024385A1 - 基板処理装置、基板支持具、半導体装置の製造方法およびプログラム - Google Patents

基板処理装置、基板支持具、半導体装置の製造方法およびプログラム Download PDF

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Definitions

  • the present disclosure relates to a manufacturing method and a program of a substrate processing apparatus, a substrate support, and a semiconductor apparatus.
  • a substrate processing device used in the manufacturing process of a semiconductor device for example, there is a so-called vertical device in which a load lock chamber (lower chamber) is installed below a process tube (reaction tube).
  • a substrate processing apparatus raises and lowers a boat (board support) that supports the substrate between the process tube and the load lock chamber, and performs predetermined processing on the substrate while the boat is housed in the process tube.
  • the present disclosure is to provide a technique capable of improving the uniformity of the in-plane temperature distribution of a substrate in the substrate processing.
  • a processing room where processing is performed on the substrate, and A substrate support for supporting the substrate in the processing chamber is provided.
  • the substrate support is provided with a technique relating to a substrate processing apparatus in which plate-shaped members having different thicknesses in a central portion and an outer peripheral portion located outside the central portion are arranged along the substrate. ..
  • FIG. 1 It is a schematic block diagram of the substrate processing apparatus preferably used in one aspect of this disclosure, and is the figure (the 1) which shows the processing furnace part in the vertical sectional view. It is a schematic block diagram of the substrate processing apparatus preferably used in one aspect of this disclosure, and is the figure (2) which shows the processing furnace part in the vertical sectional view.
  • (A) is an enlarged view showing an example of a main part configuration of a substrate processing apparatus preferably used in one aspect of the present disclosure, and (b) and (c) are respectively preferably suitable in one aspect of the present disclosure. It is an enlarged view which shows the modification of the main part composition of the substrate processing apparatus used.
  • the substrate processing device is used in the manufacturing process of a semiconductor device, and is a vertical type in which a plurality of substrates (for example, 5) to be processed are collectively processed. It is configured as a board processing device.
  • the substrate to be processed include a semiconductor wafer substrate (hereinafter, simply referred to as “wafer”) in which a semiconductor integrated circuit device (semiconductor device) is built.
  • the substrate processing apparatus includes a vertical processing furnace 1.
  • the vertical processing furnace 1 has a heater 10 as a heating unit (heating mechanism, heating system).
  • the heater 10 has a cylindrical shape and is supported by a heater base (not shown) as a holding plate so that the heater 10 is installed perpendicularly to the installation floor of the substrate processing apparatus.
  • the heater 10 also functions as an activation mechanism (excitation portion) for activating (exciting) the gas with heat.
  • the reaction tube 20 constituting a reaction vessel (processing vessel) is arranged concentrically with the heater 10.
  • the reaction tube 20 has a double tube configuration including an inner tube (inner tube) 21 and an outer tube (outer tube) 22 that concentrically surrounds the inner tube 21.
  • the inner tube 21 and the outer tube 22 are each made of a heat-resistant material such as quartz (SiO 2 ) or silicon carbide (SiC).
  • the inner pipe 21 is formed in a cylindrical shape with the upper end and the lower end open.
  • the outer pipe 22 is formed in a cylindrical shape with the upper end closed and the lower end open. The upper end of the inner pipe 21 extends to the vicinity of the ceiling of the outer pipe 22.
  • a processing chamber 23 for processing the wafer 200 is formed in the hollow portion of the inner tube 21.
  • the processing chamber 23 is configured so that the wafers 200 can be accommodated in a state of being arranged in the processing chamber 23 from one end side (lower side) to the other end side (upper side).
  • the region in which a plurality of wafers 200 are arranged in the processing chamber 23 is also referred to as a substrate arrangement region (wafer arrangement region).
  • the direction in which the wafers 200 are arranged in the processing chamber 23 is also referred to as a substrate arrangement direction (wafer arrangement direction).
  • a lower chamber (load lock chamber) 30 is arranged below the outer tube 22 (reaction tube 20).
  • the lower chamber 30 is made of a metal material such as stainless steel (SUS), has an inner diameter substantially the same as the inner diameter of the inner pipe 21, and has a cylindrical shape (open bottomed cylindrical shape) with an upper end open and a lower end closed. It is formed.
  • the lower chamber 30 is arranged so as to communicate with the inner pipe 21.
  • a flange 31 is provided at the upper end of the lower chamber 30.
  • the flange 31 is made of a metal material such as SUS.
  • the upper end of the flange 31 is engaged with the lower ends of the inner tube 21 and the outer tube 22, respectively, and is configured to support the inner tube 21 and the outer tube 22, that is, the reaction tube 20.
  • the inner pipe 21 and the outer pipe 22 are installed vertically like the heater 10.
  • a transfer chamber (load lock chamber) 33 that functions as a transfer space for transferring the wafer 200 is formed in the hollow portion (closed space) of
  • a nozzle 24 as a gas supply unit is provided so as to penetrate the inner pipe 21 and the outer pipe 22.
  • the nozzle 24 is made of a heat-resistant material such as quartz or SiC, and is formed as an L-shaped long nozzle.
  • a gas supply pipe 51 is connected to the nozzle 24.
  • Two gas supply pipes 52 and 54 are connected to the gas supply pipe 51, and are configured to be able to supply a plurality of types, here two types of gas, into the processing chamber 23.
  • the gas supply pipes 51, 52, 54 and the gas supply pipes 53, 55, 56, which will be described later, are each made of a metal material such as SUS.
  • the gas supply pipe 52 is provided with a mass flow controller (MFC) 52a which is a flow rate controller (flow rate control unit) and a valve 52b which is an on-off valve in order from the upstream side of the gas flow.
  • MFC mass flow controller
  • a gas supply pipe 53 is connected to the downstream side of the gas supply pipe 52 with respect to the valve 52b.
  • the gas supply pipe 53 is provided with an MFC 53a and a valve 53b in this order from the upstream side of the gas flow.
  • the gas supply pipe 54 is provided with an MFC 54a and a valve 54b in order from the upstream side of the gas flow.
  • a gas supply pipe 55 is connected to the downstream side of the gas supply pipe 54 with respect to the valve 54b.
  • the gas supply pipe 55 is provided with an MFC 55a and a valve 55b in this order from the upstream side of the gas flow.
  • a gas supply pipe 56 is connected below the side wall of the lower chamber 30.
  • the gas supply pipe 56 is provided with an MFC 56a and a valve 56b in this order from the upstream side of the gas flow.
  • the nozzle 24 connected to the tip of the gas supply pipe 51 extends into the space between the inner wall of the inner pipe 21 and the wafer 200 along the inner wall of the inner pipe 21 from the lower region to the upper region of the processing chamber 23. It is provided so as to exist (so that it rises upward in the arrangement direction of the wafer 200). That is, the nozzle 24 is provided along the wafer arrangement region in the region horizontally surrounding the wafer arrangement region on the side of the wafer arrangement region in which the wafer 200 is arranged.
  • a gas supply hole 24a for supplying gas is provided on the side surface of the nozzle 24. The gas supply hole 24a is opened so as to face the center of the reaction tube 20, so that gas can be supplied toward the wafer 200.
  • a plurality of gas supply holes 24a are provided from the lower part to the upper part of the reaction tube 20 (nozzle 24) at positions facing the wafer 200 supported by the boat 41.
  • a raw material gas which is a first processing gas (first film-forming gas, first metal-containing gas), a main element (a main element) constituting a film formed on the wafer 200. It is possible to supply a halosilane gas containing silicon (Si) as a predetermined element) and a halogen element into the processing chamber 23 via the MFC 52a, the valve 52b, the gas supply pipe 51, and the nozzle 24.
  • the raw material gas is a raw material in a gaseous state, for example, a gas obtained by vaporizing a raw material in a liquid state under normal temperature and pressure, a raw material in a gaseous state under normal temperature and pressure, and the like.
  • the halosilane-based gas is a silane-based gas having a halogen group.
  • Halogen groups include halogen elements such as chlorine (Cl), fluorine (F), bromine (Br) and iodine (I).
  • a raw material gas containing Si and Cl that is, a chlorosilane-based gas can be used.
  • the chlorosilane gas acts as a Si source.
  • hexachlorodisilane (Si 2 Cl 6 , abbreviation: HCDS) gas can be used as the chlorosilane-based gas.
  • an oxygen (O) -containing gas is used as the reaction gas (reactant) which is the second processing gas (second film-forming gas), and the MFC 54a, the valve 54b, the gas supply pipe 51, and the nozzle 24 are connected. It is possible to supply the gas into the processing chamber 23 via the device.
  • the O-containing gas acts as an O source (oxidizing gas, oxidizing agent).
  • oxygen (O 2 ) gas can be used as the O-containing gas.
  • nitrogen (N 2 ) gas as an inert gas is introduced into the processing chamber 23 via the MFC 53a, 55a, the valves 53b, 55b, the gas supply pipes 51, 52, 54, and the nozzle 24, respectively. It is possible to supply inward.
  • the N 2 gas acts as a purge gas, a diluent gas, or a carrier gas.
  • N 2 gas as the inert gas, MFC56a
  • MFC56a the inert gas
  • the gas supply pipe 52, the MFC 52a, and the valve 52b form a first processing gas supply system (first processing gas supply unit).
  • the gas supply pipe 51 and the nozzle 24 may be included in the first processing gas supply system.
  • the second processing gas supply system (second processing gas supply unit) is mainly composed of the gas supply pipe 54, the MFC 54a, and the valve 54b.
  • the gas supply pipe 51 and the nozzle 24 may be included in the second processing gas supply system.
  • the gas supply pipes 53, 55, MFC 53a, 55a, and valves 53b, 55b form a first inert gas supply system (first inert gas supply unit).
  • the gas supply pipes 51, 52, 54 and the nozzle 24 may be included in the first inert gas supply system.
  • the gas supply pipe 56, the MFC 56a, and the valve 56b form a second inert gas supply system (second inert gas supply unit).
  • a pumping portion 26 as an exhaust buffer which is a gas retention space, is formed so as to surround the outer pipe 22.
  • the pumping portion 26 is arranged below the heater 10 provided so as to surround the outer pipe 22.
  • the pumping portion 26 communicates with the exhaust flow path 25, which is an annular space between the inner pipe 21 and the outer pipe 22, and is configured to temporarily retain the gas flowing through the exhaust flow path 25. ing.
  • an opening 27 for discharging gas from the inside of the inner pipe 21 and the transfer chamber 33 to the pumping portion 26 is provided below the inner pipe 21 below the inner pipe 21, an opening 27 for discharging gas from the inside of the inner pipe 21 and the transfer chamber 33 to the pumping portion 26 is provided.
  • a plurality of openings 27 are provided along the circumferential direction of the inner pipe 21 at positions facing the pumping portion 26 and as close as possible to the lower chamber 30.
  • An exhaust pipe 61 for exhausting the gas staying in the pumping unit 26 is connected to the pumping unit 26.
  • the exhaust pipe 61 is provided via a pressure sensor 62 as a pressure detector (pressure detection unit) for detecting the pressure in the processing chamber 23 and an APC (Auto Pressure Controller) valve 63 as a pressure regulator (pressure regulator).
  • a vacuum pump 64 as a vacuum exhaust device is connected.
  • the APC valve 63 can perform vacuum exhaust and vacuum exhaust stop in the processing chamber 23 by opening and closing the valve while the vacuum pump 64 is operated, and further, when the vacuum pump 64 is operated, the APC valve 63 can perform vacuum exhaust and vacuum exhaust stop. By adjusting the valve opening degree based on the pressure information detected by the pressure sensor 62, the pressure in the processing chamber 23 can be adjusted.
  • the exhaust system that is, the exhaust line is mainly composed of the exhaust pipe 61, the APC valve 63, and the pressure sensor 62.
  • the exhaust flow path 25, the pumping portion 26, and the vacuum pump 64 may be included in the exhaust system.
  • a substrate loading / unloading outlet 32 is provided above the side wall of the lower chamber 30.
  • the wafer 200 is moved inside and outside the transfer chamber 33 by a transfer robot (not shown) via the substrate carry-in / carry-out port 32.
  • the wafer 200 is loaded into the boat 41, which will be described later, and the wafer 200 is removed from the boat 41.
  • the boat 41 as a substrate support supports a plurality of (for example, five) wafers 200 in a horizontal position and in a state of being centered on each other by vertically aligning them, that is, supporting them in multiple stages. It is configured to be arranged at intervals.
  • the boat 41 is made of a heat resistant material such as quartz or SiC.
  • a heat insulating portion 42 in which a heat insulating plate made of a heat-resistant material such as quartz or SiC is supported in a horizontal posture in multiple stages is arranged.
  • the heat insulating portion 42 may be formed of a heat insulating cylinder made of a heat-resistant material such as quartz or SiC.
  • a plurality of plate-shaped members (separators, hereinafter also referred to as plates) 46 are arranged in multiple stages along the wafer 200 at a position between adjacent wafers 200 of the boat 41 and a position below the wafer 200 arranged at the bottom. ing.
  • Each of the plurality of plates 46 is arranged on the boat 41 so as not to come into contact with the wafer 200 when the wafer 200 is loaded on the boat 41. Further, when the plate 46 is arranged on the boat 41 and the wafer 200 is loaded on the boat 41, each surface of the plurality of plates 46 faces (faces) the back surface of the wafer 200 and faces the back surface of the wafer 200. It is parallel.
  • the "front surface of the wafer 200" means the surface to be processed of the wafer 200
  • the “back surface of the wafer 200” means the surface opposite to the surface to be processed of the wafer 200.
  • the “front surface of the plate 46” in the present specification means a surface facing the back surface of the wafer 200
  • the “back surface of the plate 46” means a surface opposite to the front surface of the plate 46.
  • the heating of the wafer 200 is mainly performed.
  • heat radiation from the heater 10 and secondary heat radiation from the plate 46 will be used. That is, the heat conduction from the plate 46 is not used for heating the wafer 200.
  • the heat capacity of the space between the back surface of the wafer 200 and the front surface of the plate 46 can be made uniform in the back surface of the wafer 200.
  • the wafer 200 can be heated uniformly in-plane, and the uniformity of the in-plane temperature distribution (in-plane temperature of the wafer) of the wafer 200 in the film forming process described later can be improved.
  • the plate 46 is arranged on the boat 41 so that the space (volume) facing the front surface of the wafer 200 is larger than the space (volume) facing the back surface of the wafer 200. That is, the plate 46 is boated so that the distance between the front surface of the plate 46 and the back surface of the wafer 200 located directly above the plate 46 is shorter than the distance between the back surface of the plate 46 and the front surface of the wafer 200 located immediately below. It is arranged in 41.
  • the “space facing the surface of the wafer 200” in the present specification means a space on the surface of the wafer 200, that is, a space through which the gas formed on the surface side of the wafer 200 flows.
  • the "space facing the back surface of the wafer 200" is formed on the back surface of the wafer 200 (the space between the back surface of the wafer 200 and the front surface of the plate 46), that is, on the back surface side of the wafer 200. It means the space where the gas to flow flows.
  • the amount of gas flowing in the space on the front surface of the wafer 200 becomes larger than the amount of gas flowing in the space on the back surface of the wafer 200, so that a decrease in the film forming rate in the film forming process described later can be suppressed. Is possible.
  • by increasing the amount of gas flowing in the space on the surface of the wafer 200 it is possible to suppress the retention of gas on the surface of the wafer 200. This makes it possible to improve the in-plane uniformity of processing on the wafer 200.
  • the plate 46 is formed in a circular shape in a plan view having a diameter larger than the diameter of the wafer 200, for example.
  • the plate 46 is formed so as to have a different heat capacity in the radial direction according to the distance from the heater 10 in the processing chamber 23. That is, as shown in FIG. 3A, the plate 46 has a different thickness between the central portion and the outer peripheral portion located outside the central portion. This makes it possible to improve the uniformity of the in-plane temperature of the wafer in the film forming process described later.
  • central portion (of the plate 46) means a portion of the plate 46 that is located radially inside the plate 46 and faces the wafer 200, and is “outer circumference (of the plate 46).”
  • the “part” means a portion of the plate 46 that is located on the outer side in the radial direction of the plate 46 and that does not face the wafer 200.
  • the thickness of the outer peripheral portion of the plate 46 is thicker than the thickness of the central portion, that is, the heat capacity of the outer peripheral portion of the plate 46 is larger than the heat capacity of the central portion.
  • the outer peripheral portion of the wafer 200 has a shorter distance from the heater 10 in the processing chamber 23 than the central portion. Therefore, when the wafer 200 is heated in the film forming process, the outer peripheral portion of the wafer 200 absorbs more radiant heat from the heater 10 than the central portion and is easily heated. At this time, since the heat capacity of the outer peripheral portion of the plate 46 is larger than the heat capacity of the central portion, the outer peripheral portion of the plate 46 is less likely to be heated than the central portion. As a result, when the wafer 200 is heated in the film forming process, the heat radiation from the plate 46 can be reduced in the outer peripheral portion of the wafer 200, and the heat radiation from the plate 46 can be increased in the central portion of the wafer 200. As a result, it is possible to improve the uniformity of the in-plane temperature of the wafer during heating of the film forming process.
  • the outer peripheral portion of the wafer 200 is more likely to be cooled than the central portion.
  • the heat capacity of the outer peripheral portion of the plate 46 is larger than the heat capacity of the central portion, the outer peripheral portion of the plate 46 is less likely to be cooled than the central portion.
  • the heat radiation from the plate 46 can be increased at the outer peripheral portion of the wafer 200, and the heat radiation from the plate 46 can be reduced at the central portion of the wafer 200.
  • uniformity of the temperature inside the wafer surface of the film forming process when it means “uniformity of the temperature inside the wafer surface during heating”, it means “inside the wafer surface during cooling”. It may mean “temperature uniformity” or may include both.
  • the thickness of the outer peripheral portion of the plate 46 should be thicker than the thickness of the central portion over the entire circumference in the circumferential direction. This makes it possible to reliably improve the uniformity of the in-plane temperature of the wafer in the film forming process.
  • the thickness of the central portion of the plate 46 can be set to a predetermined thickness in the range of, for example, 2 to 7 mm, and the thickness of the outer peripheral portion can be set to a predetermined thickness in the range of, for example, 5 to 15 mm.
  • the ratio of the heat radiation from the outer peripheral portion to the heat radiation from the central portion of the plate 46 can be set to an appropriate range. This makes it possible to improve the uniformity of the in-plane temperature of the wafer in the film forming process.
  • the back surface of the outer peripheral portion of the plate 46 protrudes from the back surface of the central portion. That is, the outer peripheral portion of the plate 46 projects downward in the wafer arrangement direction (downward in the thickness direction of the plate 46) to form a convex portion.
  • the convex portion on the back surface of the outer peripheral portion of the plate 46 and making the front surface of the plate 46 a flat surface (flat surface)
  • the wafer 200 It is possible to suppress the obstruction of the gas flow on the back surface.
  • the arm of the transfer robot is prevented from coming into contact with (being caught) by the convex portion of the plate 46.
  • the surface of the plate 46 is a flat surface, the shortest distance between adjacent plates 46 is larger than that in the case where a convex portion is formed on the surface of the outer peripheral portion of the plate 46 and the back surface of the plate 46 is a flat surface. Clearance) can be increased. As a result, even if the arm of the transfer robot is deformed (bent) by supporting the wafer 200, for example, the arm is prevented from coming into contact with the plate 46 when the wafer 200 is loaded or unloaded. be able to.
  • the convex portion may be continuously formed over the entire circumference of the outer peripheral portion of the plate 46. This makes it possible to reliably improve the uniformity of the in-plane temperature of the wafer in the film forming process. In addition, it is possible to reliably suppress the obstruction of the gas flow on the back surface of the wafer 200.
  • the plate 46 is made of a heat-resistant material such as quartz or SiC and has a high thermal conductivity (a material having a high thermal conductivity). This makes it possible to increase the heating efficiency of the plate 46.
  • the central portion and the outer peripheral portion of the plate 46 may be formed of different materials.
  • the central portion of the plate 46 may be formed of a material that more easily absorbs heat (heat radiation) from the heater 10 than the material that forms the outer peripheral portion.
  • the central portion of the plate 46 may be formed of, for example, SiC
  • the outer peripheral portion of the plate 46 may be formed of, for example, quartz. This makes it possible to improve the uniformity of the in-plane temperature of the wafer in the film forming process described later.
  • the surface of the plate 46 can be, for example, a surface that has been surface-treated so as to be close to (equal to) the surface area of the back surface of the wafer 200. That is, the surface surface of the plate 46 may have a surface state close to the surface area of the back surface of the wafer 200.
  • a layer for increasing the surface area of the surface of the plate 46 for example, the surface area of the surface of the plate 46 becomes close to the surface area of the back surface of the wafer 200 on the surface of the plate 46 by silicon spraying or the like. There is a coating process that provides a layer.
  • the above-mentioned surface treatment there is a roughening treatment such as sandblasting.
  • a roughening treatment such as sandblasting.
  • the boat 41 is supported by the rod 43.
  • the rod 43 penetrates the bottom of the lower chamber 30 while maintaining the airtight state of the transfer chamber 33, and is further connected to the elevating / rotating mechanism (boat elevator) 44 outside below the lower chamber 30.
  • the elevating / rotating mechanism 44 is configured to elevate and lower the boat 41 so that the wafer 200 supported by the boat 41 can be elevated and lowered vertically between the processing chamber 23 and the transfer chamber 33. That is, the elevating / rotating mechanism 44 is configured as a transport device (transport mechanism) for transporting the boat 41, that is, the wafer 200, between the processing chamber 23 and the transfer chamber 33.
  • the elevating / rotating mechanism 44 when the elevating / rotating mechanism 44 performs the ascending operation, the boat 41 rises to the position (wafer processing position) in the processing chamber 23 shown in FIG. 1, and when the elevating / rotating mechanism 44 performs the descending operation, The boat 41 descends to a position (wafer transport position) in the transfer chamber 33 shown in FIG. Further, the elevating / rotating mechanism 44 is configured to rotate the wafer 200 by rotating the boat 41.
  • a lid 47 that closes the lower part of the reaction tube 20 may be provided near the upper end of the rod 43 and below the heat insulating portion 42. By providing the lid 47 and closing the lower portion of the reaction tube 20, it is possible to prevent the raw material gas and the reaction gas existing in the reaction tube 20 from diffusing into the transfer chamber 33. In addition, the pressure inside the reaction tube 20 can be easily controlled, and the uniformity of processing on the wafer 200 can be improved.
  • a temperature sensor 11 as a temperature detector is installed in the inner pipe 21. By adjusting the degree of energization of the heater 10 based on the temperature information detected by the temperature sensor 11, the temperature in the processing chamber 23 becomes a desired temperature distribution.
  • the temperature sensor 11 is configured in an L shape like the nozzle 24, and is provided along the inner wall of the inner pipe 21.
  • the controller 70 which is a control unit (control means), is configured as a computer including a CPU (Central Processing Unit) 71, a RAM (Random Access Memory) 72, a storage device 73, and an I / O port 74.
  • the RAM 72, the storage device 73, and the I / O port 74 are configured so that data can be exchanged with the CPU 71 via the internal bus 75.
  • An input / output device 82 and an external storage device 81 configured as, for example, a touch panel are connected to the controller 70.
  • the storage device 73 is composed of, for example, a flash memory, an HDD (Hard Disk Drive), or the like.
  • a control program for controlling the operation of the substrate processing device, a process recipe in which procedures and conditions of a method for manufacturing a semiconductor device to be described later are described, and the like are readablely stored.
  • the process recipes are combined so that the controller 70 can execute each step (each step) in the method for manufacturing a semiconductor device described later and obtain a predetermined result, and functions as a program.
  • process recipes, control programs, etc. are collectively referred to simply as programs.
  • a process recipe is also simply referred to as a recipe.
  • the RAM 72 is configured as a memory area (work area) in which programs, data, and the like read by the CPU 71 are temporarily held.
  • the I / O port 74 is connected to the above-mentioned MFC 52a to 56a, valves 52b to 56b, pressure sensor 62, APC valve 63, vacuum pump 64, heater 10, temperature sensor 11, elevating / rotating mechanism 44, and the like.
  • the CPU 71 is configured to read and execute a control program from the storage device 73, and read a recipe from the storage device 73 in response to an input of an operation command from the input / output device 82 or the like.
  • the CPU 71 adjusts the flow rate of various gases by the MFCs 52a to 56a, opens and closes the valves 52b to 56b, opens and closes the APC valve 63, and adjusts the pressure by the APC valve 63 based on the pressure sensor 62 so as to follow the contents of the read recipe.
  • It is configured to control the operation, the start and stop of the vacuum pump 64, the temperature adjustment operation of the heater 10 based on the temperature sensor 11, the elevating / lowering operation of the boat 41 by the elevating / rotating mechanism 44, the rotation and the rotation speed adjusting operation, and the like. ..
  • the controller 70 can be configured by installing the above-mentioned program stored in the external storage device 81 on a computer.
  • the external storage device 81 includes, for example, a magnetic tape, a magnetic disk such as an HDD, an optical disk such as a CD, a magneto-optical disk such as MO, and a semiconductor memory such as a USB memory.
  • the storage device 73 and the external storage device 81 are configured as a computer-readable recording medium. Hereinafter, these are collectively referred to simply as a recording medium. When the term recording medium is used in the present specification, it may include only the storage device 73 alone, it may include only the external storage device 81 alone, or it may include both of them.
  • the program may be provided to the computer by using a communication means such as the Internet or a dedicated line without using the external storage device 81.
  • Substrate processing step As one step of the manufacturing process of the semiconductor device using the above-mentioned substrate processing apparatus, a substrate processing sequence for forming a silicon oxide (SiO) film as a metal film on a wafer 200 as a substrate, that is, An example of a membrane sequence will be described. In the following description, the operation of each part constituting the substrate processing apparatus is controlled by the controller 70.
  • SiO silicon oxide
  • the film formation sequence shown in FIG. 5 may be shown as follows for convenience. The same notation will be used in the following description of other aspects and the like.
  • wafer When the word “wafer” is used in the present specification, it may mean the wafer itself or a laminate of a wafer and a predetermined layer or film formed on the surface thereof.
  • wafer surface When the term “wafer surface” is used in the present specification, it may mean the surface of the wafer itself or the surface of a predetermined layer or the like formed on the wafer.
  • a predetermined layer when it is described that "a predetermined layer is formed on a wafer”, it means that a predetermined layer is directly formed on the surface of the wafer itself, or a layer formed on the wafer or the like. It may mean forming a predetermined layer on top of it.
  • the use of the term “wafer” in the present specification is also synonymous with the use of the term “wafer”.
  • a plurality of (for example, five) wafers 200 are loaded (wafer charged) into a boat 41 in which a plurality of plates 46 are arranged in multiple stages. Specifically, in the transfer chamber 33, the wafer 200 is placed at a predetermined position on the boat 41 through the substrate loading / unloading outlet 32 in a state where the wafer 200 is placed on the boat 41 so as to face the substrate loading / unloading outlet 32. Place it. After loading one wafer 200 into the boat 41, the other wafer 200 is loaded into the other wafer mounting position of the boat 41 while moving the vertical position of the boat 41 by the elevating / rotating mechanism 44. This operation is repeated multiple times. Specifically, the wafer 200 is loaded while lowering the boat 41.
  • plates 46 are arranged in multiple stages along the wafer 200 at a position between adjacent wafers 200 when a plurality of wafers 200 are loaded and at a position below the wafer 200 arranged at the bottom.
  • a plurality of plates 46 are arranged in advance so as to be in the state of being formed. At this time, the wafer 200 loaded on the boat 41 is heated by the plate 46.
  • the boat 41 supporting the plurality of wafers 200 is lifted (lifted) into the processing chamber 23 by the elevating / rotating mechanism 44. It is carried in (boat road).
  • the height position of the gas supply hole 24a is slightly larger than the position between the back surface of the outer peripheral portion of the plate 46 and the front surface of the wafer 200 immediately below, and the front surface of the wafer 200 arranged at the uppermost portion, respectively.
  • the height position of the boat 41 is adjusted so that it is located at a higher position. This makes it possible to reliably supply gas to the surface of each wafer 200.
  • the inside of the processing chamber 23 is evacuated (decompressed exhaust) by the vacuum pump 64 so that the inside of the processing chamber 23, that is, the space where the wafer 200 exists has a desired pressure (vacuum degree).
  • the pressure in the processing chamber 23 is measured by the pressure sensor 62, and the APC valve 63 is feedback-controlled based on the measured pressure information (pressure adjustment).
  • the wafer 200 in the processing chamber 23 is heated by the heater 10 so as to have a desired processing temperature.
  • the state of energization of the heater 10 is feedback-controlled based on the temperature information detected by the temperature sensor 11 so that the inside of the processing chamber 23 has a desired temperature distribution (temperature adjustment).
  • the rotation of the wafer 200 by the elevating / rotating mechanism 44 is started.
  • the operation of the vacuum pump 64, the heating and rotation of the wafer 200 are all continued until at least the processing on the wafer 200 is completed.
  • HCDS gas supply step S141> In this step, HCDS gas is supplied to the wafer 200 in the processing chamber 23.
  • valve 52b is opened to allow HCDS gas to flow through the gas supply pipe 52.
  • the flow rate of the HCDS gas is adjusted by the MFC 52a, and the HCDS gas is supplied into the processing chamber 23 via the gas supply pipe 51 and the nozzle 24.
  • the HCDS gas supplied into the processing chamber 23 rises in the processing chamber 23, flows out from the upper end opening of the inner pipe 21 to the exhaust flow path 25, flows down the exhaust flow path 25, and passes through the pumping portion 26 to the exhaust pipe. It is exhausted from 61.
  • HCDS gas is supplied to the wafer 200.
  • opening valve 53b, the 55b, the gas supply pipe 51, 53 and 55 flow the N 2 gas through the nozzle 24 into the processing chamber 23.
  • the supply of N 2 gas may not be implemented.
  • the processing conditions in this step are HCDS gas supply flow rate: 0.01 to 2 slm, preferably 0.1 to 1 slm N 2 Gas supply flow rate (for each gas supply pipe): 0 to 10 slm Each gas supply time: 0.1 to 120 seconds, preferably 0.1 to 60 seconds Treatment temperature: 250 to 900 ° C., preferably 400 to 700 ° C. Processing pressure: 1-2666 Pa, preferably 67-1333 Pa Is exemplified.
  • the outermost surface of the wafer 200 contains Si containing Cl as the first layer, for example, having a thickness of less than one atomic layer to several atomic layers. Layers are formed. Si-containing layer containing Cl is on the surface of the wafer 200, chemical adsorption and physical adsorption of the HCDS, chemisorption of substances some of HCDS was decomposed (Si x Cl y), such as deposition of Si by thermal decomposition of HCDS Is formed by.
  • Si-containing layer containing Cl may be an adsorption layer of HCDS and Si x Cl y (physical adsorption layer and chemical adsorption layer), or may be a deposited layer of Si containing Cl.
  • the Si-containing layer containing Cl is also simply referred to as a Si-containing layer.
  • N 2 gas into the transfer chamber 33 (purging of the transfer chamber 33). Specifically, by opening the valve 56b, flow the N 2 gas to the gas supply pipe 56. The flow rate of the N 2 gas is adjusted by the MFC 56a and supplied into the transfer chamber 33. The N 2 gas supplied to the transfer chamber 33 rises in the transfer chamber 33 and is discharged to the pumping portion 26 through the opening 27. The N 2 gas discharged to the pumping unit 26 is exhausted from the exhaust pipe 61 together with the HCDS gas discharged to the pumping unit 26 from the inside of the processing chamber 23. By exhausting the gas from the transfer chamber 33 via the pumping unit 26, the exhaust operation can be stabilized.
  • the gas pressure in the transfer chamber 33 becomes higher than the gas pressure in the processing chamber 23 (gas pressure in the processing chamber 23 ⁇ gas in the transfer chamber 33).
  • the flow rate of gas supplied into the transfer chamber 33 becomes larger than the total flow rate of gas supplied into the processing chamber 23 (total flow rate of gas supplied into the processing chamber 23 ⁇ transfer chamber). It is performed under the conditions such as (the flow rate of gas supplied into 33).
  • valve 52b is closed to stop the supply of HCDS gas into the processing chamber 23. Then, the gas or the like remaining in the processing chamber 23 is removed from the processing chamber 23 (purge). At this time, opening valve 53b, the 55b, supplies a N 2 gas gas supply pipe 51, through the nozzle 24 into the processing chamber 23. The N 2 gas acts as a purge gas, whereby the inside of the processing chamber 23 is purged.
  • the raw material gas includes monochlorosilane (SiH 3 Cl, abbreviated as MCS) gas, dichlorosilane (SiH 2 Cl 2 , abbreviated as DCS) gas, trichlorosilane (SiHCl 3 , abbreviated as TCS) gas, and tetra.
  • MCS monochlorosilane
  • DCS dichlorosilane
  • TCS trichlorosilane
  • Chlorosilane-based gases such as chlorosilane (SiCl 4 , abbreviated as STC) gas and octachlorotrisilane (Si 3 Cl 8 , abbreviation: OCTS) gas can be used.
  • a rare gas such as Ar gas, He gas, Ne gas, or Xe gas can be used in addition to N 2 gas. This point is the same in each step described later.
  • ⁇ O 2 gas supply step: S143> O 2 gas is supplied to the wafer 200 in the processing chamber 23, that is, the first layer formed on the wafer 200.
  • valve 54b By opening the valve 54b, flow the O 2 gas into the gas supply pipe 54.
  • the flow rate of the O 2 gas is adjusted by the MFC 54a, and the O 2 gas is supplied into the processing chamber 23 via the gas supply pipe 51 and the nozzle 24.
  • the O 2 gas supplied into the processing chamber 23 rises in the processing chamber 23, flows out from the upper end opening of the inner pipe 21 to the exhaust flow path 25, flows down the exhaust flow path 25, and is exhausted via the pumping portion 26. It is exhausted from the pipe 61.
  • O 2 gas is supplied to the wafer 200.
  • the valves 53b and 55b are closed to prevent the N 2 gas from being supplied into the processing chamber 23 together with the O 2 gas.
  • the O 2 gas is supplied into the processing chamber 23 without being diluted with the N 2 gas, and is exhausted from the exhaust pipe 61.
  • the film formation rate of the SiO film can be improved.
  • the processing conditions in this step are O 2 gas supply flow rate: 0.1 to 10 slm Processing pressure: 1 to 4000 Pa, preferably 1 to 3000 Pa Is exemplified.
  • Other treatment conditions are the same as the treatment conditions in the HCDS gas supply step (S141).
  • the first layer formed on the wafer 200 is oxidized (modified).
  • a layer containing Si and O that is, a SiO layer is formed on the wafer 200 as the second layer.
  • impurities such as Cl contained in the first layer form a gaseous substance containing at least Cl in the process of reforming the first layer with O 2 gas, and the treatment chamber. It is discharged from within 23. As a result, the second layer becomes a layer having less impurities such as Cl as compared with the first layer.
  • the valve 54b is closed to stop the supply of O 2 gas into the processing chamber 23. Then, the gas or the like remaining in the processing chamber 23 is removed from the processing chamber 23 by the same processing procedure as the purge in the above-mentioned HCDS gas supply step (S141).
  • reaction gas in addition to O 2 gas, nitrous oxide (N 2 O) gas, nitrogen monoxide (NO) gas, nitrogen dioxide (NO 2 ) gas, ozone (O 3 ) gas, steam ( O-containing gas such as H 2 O gas), carbon monoxide (CO) gas, and carbon dioxide (CO 2 ) gas can be used.
  • N 2 O nitrous oxide
  • NO nitrogen monoxide
  • NO 2 nitrogen dioxide
  • O 3 ozone
  • steam O-containing gas such as H 2 O gas
  • CO carbon monoxide
  • CO 2 carbon dioxide
  • a SiO film can be formed on the surface of the wafer 200.
  • the above cycle is preferably repeated a plurality of times. That is, the thickness of the SiO layer formed per cycle is made thinner than the desired film thickness, and the film thickness formed by laminating the SiO layers is the desired film thickness (for example, 0.1 to 2 nm).
  • the processed wafer 200 is disassembled (taken out) from the boat 41 and carried out to the outside of the lower chamber 30 through the substrate loading / unloading outlet 32 in the reverse procedure of the wafer charging step (S110) described above.
  • the processed wafer 200 is taken out from the lower part of the boat 41. That is, the boat unload (S180) and the wafer discharge (S190) are partially performed in parallel.
  • the film forming process for forming the SiO layer is completed for each of the plurality of wafers 200.
  • plates 46 having different thicknesses at the central portion and the outer peripheral portion are arranged on the boat 41 along the wafer 200. That is, plates 46 having different heat capacities in the radial direction according to the distance from the heater 10 in the processing chamber 23 are arranged on the boat 41 along the wafer 200. This makes it possible to improve the uniformity of the in-plane temperature of the wafer in the film forming process.
  • the thickness of the outer peripheral portion of the plate 46 is made thicker than the thickness of the central portion, and the heat capacity of the outer peripheral portion of the plate 46 is made larger than the heat capacity of the central portion.
  • the plate 46 is arranged on the boat 41 so that the front surface of the plate 46 is parallel to the back surface of the wafer 200.
  • the heat capacity of the space between the front surface of the plate 46 and the back surface of the wafer 200 can be made uniform within the back surface of the wafer 200, and the uniformity of the temperature inside the wafer surface of the film forming process can be more reliably improved. It becomes possible.
  • the plate 46 is arranged on the boat 41 so that the space (volume) on the front surface of the wafer 200 is larger than the space (volume) on the back surface of the wafer 200.
  • the amount of gas flowing in the space on the front surface of the wafer 200 can be made larger than the amount of gas flowing in the space on the back surface of the wafer 200, and it is possible to suppress a decrease in the film forming rate in the film forming process. ..
  • the retention of gas on the surface of the wafer 200 can be suppressed, and the in-plane uniformity of the processing on the wafer 200 can be improved.
  • HCDS gas chlorosilane gas
  • the plate 46 is arranged on the boat 41 so that a space is formed between the back surface of the wafer 200 and the plate 46 (so that the plate 46 does not come into contact with the wafer 200).
  • the wafer 200 is heated mainly by heat radiation from the heater 10 and heat radiation from the plate 46, and it is possible to improve the uniformity of the temperature between the wafers in the film forming process.
  • the outer peripheral portion of the plate 46 is projected downward in the wafer arrangement direction to form a convex portion, and the surface of the plate 46 is a flat surface.
  • a convex portion is formed on the outer peripheral surface of the plate 46, and the shortest distance between adjacent plates 46 can be made larger than when the back surface of the plate 46 is a flat surface, so that the wafer 200 can be loaded into the boat 41. It is possible to prevent the arm of the transfer robot from coming into contact with the plate 46 during dismounting.
  • the plate 46 in the present disclosure is not limited to the above-described embodiment, and can be modified as in the modification shown below. These modifications can be combined arbitrarily.
  • the thickness of the plate 46 may be increased from the inside to the outside in the radial direction.
  • the thickness of the plate 46 may be increased from the inside to the outside in the radial direction so that the back surface of the plate 46 has a continuous slope or curved surface without steps. ..
  • the thickness of the plate 46 may be gradually increased (stepped) from the inside to the outside in the radial direction. The same effect as that of the above-described embodiment can be obtained by this modification.
  • the thickness of the plate 46 may vary depending on the arrangement position on the boat 41.
  • the central region (Center zone) of the wafer array region in the wafer array direction is more likely to be heated than the upper region (Top zone) and lower region (Bottom zone) of the wafer array region in the wafer array direction. .. Therefore, for example, the thickness of the central portion (thinnest portion) of the plate 46 (the plate 46 arranged in the central portion in the vertical direction of the boat 41) located in the Center zone is located in the Top zone or the Bottom zone. It may be thinner than the thickness of the central portion of the plate 46 (the plate 46 arranged on the upper side or the lower side in the vertical direction of the boat 41). According to this modification, it is possible to surely improve the uniformity of the temperature between wafers in the film forming process.
  • the thickness of the central portion (thinnest portion) of the plate 46 located in the Center zone may be thinner than the thickness of the central portion of the plate 46 located in the Top zone and the Bottom zone. This makes it possible to more reliably improve the uniformity of the temperature between wafers in the film forming process.
  • the thickness of the outer peripheral portion of the plate 46 is made thicker than the thickness of the central portion, and the thickness of the outer peripheral portion (thickest portion) of the plate 46 located in the Center zone is set to the Top zone or the Bottom zone, preferably. It may be thinner than the thickness of the outer peripheral portion of the plate 46 located in the Top zone and the Bottom zone. This makes it possible to further reliably improve the uniformity of the temperature between the wafers in the film forming process.
  • the forming material of the plate 46 may be different depending on the arrangement position on the boat 41. That is, a plate 46 located in the Center zone (a plate 46 arranged in the central portion in the vertical direction of the boat 41) and a plate 46 located in the Top zone or the Bottom zone (on the upper side or the lower side in the vertical direction of the boat).
  • the arranged plate 46) and the plate 46) may be made of different materials.
  • the plate 46 located in the Top zone or the Bottom zone may be formed of a material that absorbs heat from the heater 10 more easily than the plate 46 located in the Center zone. According to this modification, it is possible to surely improve the uniformity of the temperature between wafers in the film forming process.
  • the forming material of the plate 46 may be different depending on the arrangement position on the boat 41, and the forming material may be different between the outer peripheral portion and the central portion of the plate 46. As a result, it is possible to surely improve the uniformity of the temperature between the wafers in the film forming process while obtaining the same effect as the above-described aspect.
  • the outer peripheral portion of the plate 46 is not limited to the case where it is integrally formed with the central portion, and the outer peripheral portion of the plate 46 may be formed separately from the central portion. As a result, the heat capacity in the radial direction of the plate 46 can be easily changed according to the content of the film forming process, and the uniformity of the in-plane temperature of the wafer in the film forming process can be further improved.
  • the heat radiation from the plate 46 can be reduced in the outer peripheral portion of the wafer 200, and the heat radiation from the plate 46 can be increased in the central portion of the wafer 200. As described above, the same effect as that of the above-described embodiment can be obtained in this modification as well.
  • reaction tube has an inner tube and an outer tube
  • present disclosure is not limited to this, and the reaction tube has a configuration having only an outer tube without an inner tube. May be good.
  • the reaction tube may be configured horizontally and a chamber (lower chamber) may be arranged next to the reaction tube.
  • a chamber lower chamber
  • a chamber lower chamber
  • the chamber forming the transfer chamber of the substrate is not limited to the above-mentioned lower chamber as long as it is arranged so as to be connected to the reaction tube.
  • N nitrogen (N) -containing gas such as ammonia (NH 3 ) gas, triethylamine ((C 2 H 5 ) 3 N, abbreviation: TEA) gas and the like.
  • N and carbon (C) -containing gas C-containing gas such as propylene (C 3 H 6 ) gas, boron (B) -containing gas such as trichloroborane (BCl 3 ) gas may be used.
  • a silicon nitride film (SiN film), a silicon acid nitride film (SiON) film, a silicon carbon nitride film (SiCN film), and a silicon acid carbonized film (SiOC film) are placed on the surface of the substrate.
  • Silicon acid carbon nitride film (SiOCN film), silicon boron nitride film (SiBN film), silicon boron nitride film (SiBCN film) and the like may be formed.
  • the treatment procedure and treatment conditions for supplying these reaction gases can be, for example, the same as those for supplying the reaction gas in the above-described embodiment. In these cases as well, the same effects as those in the above-described embodiment can be obtained.
  • the raw material and the reactant may be supplied to the substrate at the same time to form the above-mentioned various films on the substrate. Further, for example, the raw material may be supplied alone to the substrate to form a silicon film (Si film) on the substrate. In these cases as well, the same effects as those described above can be obtained.
  • the treatment procedure and treatment conditions for supplying these raw materials and reactants can be the same as those for supplying the raw materials and reactants in the above-described embodiment. In these cases as well, the same effects as those in the above-described embodiment can be obtained.
  • the present disclosure discloses metals containing titanium (Ti), zirconium (Zr), hafnium (Hf), tantalum (Ta), niobium (Nb), aluminum (Al), molybdenum (Mo), tungsten (W) and the like. It can also be applied when forming a system thin film. Even in these cases, the same effects as those described above can be obtained. That is, the present disclosure can be applied to the case of forming a film containing a predetermined element such as a metalloid element (semiconductor element) or a metal element.
  • a predetermined element such as a metalloid element (semiconductor element) or a metal element.
  • the present disclosure can be applied to a film forming process other than the thin film exemplified in the above-described embodiment, in addition to the thin-film forming described in the above-described embodiment.
  • the specific content of the substrate treatment is not limited, and not only the film formation treatment, but also heat treatment (annealing treatment), plasma treatment, diffusion treatment, oxidation treatment, nitriding treatment, lithography treatment, carrier activation and flatness after ion implantation. It can also be applied when performing other substrate processing such as reflow processing for plasma conversion.
  • the recipes used for each process are individually prepared according to the processing content and stored in the storage device 73 via a telecommunication line or an external storage device 81. Then, when starting each process, it is preferable that the CPU 71 appropriately selects an appropriate recipe from the plurality of recipes stored in the storage device 73 according to the processing content. This makes it possible to form films having various film types, composition ratios, film qualities, and film thicknesses with good reproducibility with one substrate processing device. In addition, the burden on the operator can be reduced, and each process can be started quickly while avoiding operation mistakes.
  • the above recipe is not limited to the case of newly creating, for example, it may be prepared by changing an existing recipe already installed in the substrate processing device.
  • the changed recipe may be installed on the substrate processing apparatus via a telecommunication line or a recording medium on which the recipe is recorded.
  • the input / output device 82 included in the existing board processing device may be operated to directly change the existing recipe already installed in the board processing device.
  • an example of forming a film using a batch type substrate processing apparatus that processes a plurality of substrates at one time has been described.
  • the present disclosure is not limited to the above-described embodiment, and can be suitably applied to, for example, a case where a film is formed by using a single-wafer type substrate processing apparatus that processes one or several substrates at a time.
  • an example of forming a film by using a substrate processing apparatus having a hot wall type processing furnace has been described.
  • the present disclosure is not limited to the above-described embodiment, and can be suitably applied to the case where a film is formed by using a substrate processing apparatus having a cold wall type processing furnace.
  • heating in the substrate treatment may be performed by irradiation with ultraviolet rays or the like.
  • ultraviolet irradiation for example, a deuterium lamp, a helium lamp, a carbon arc lamp, a BRV light source, an excima lamp, a mercury lamp, or the like can be used as a heating means instead of the heater 10.
  • the central portion of the plate-shaped member (plate) may be formed of a material that easily absorbs the wavelength emitted from the lamp rather than the material that forms the outer peripheral portion.
  • each processing can be performed under the same processing procedure and processing conditions as those in the above-described embodiment, and the same effects as those in the above-described embodiment can be obtained.
  • the above aspects can be used in combination as appropriate.
  • the processing procedure and processing conditions at this time can be, for example, the same as the processing procedure and processing conditions of the above-described aspect.
  • the substrate support is provided with a substrate processing apparatus in which plate-shaped members having different thicknesses in a central portion and an outer peripheral portion located outside the central portion are arranged along the substrate.
  • Appendix 2 The device according to Appendix 1, preferably.
  • the thickness of the outer peripheral portion of the plate-shaped member is thicker than the thickness of the central portion.
  • Appendix 3 The device according to Appendix 1 or 2, preferably.
  • the central portion is a portion of the plate-shaped member facing the substrate.
  • the device according to any one of Supplementary note 1 to 3, preferably.
  • the plate-shaped member is arranged on the substrate support so that the front surface of the plate-shaped member faces the back surface of the substrate and is parallel to the front surface of the substrate.
  • Appendix 5 The device according to any one of Appendix 1 to 4, preferably.
  • the plate-shaped member is arranged on the substrate support so that the space facing the front surface of the substrate is larger than the space facing the back surface of the substrate.
  • Appendix 6 The device according to any one of Appendix 1 to 5, preferably.
  • a gas nozzle for supplying processing gas to the substrate in the processing chamber is provided.
  • the substrate support supports a plurality of the substrates so as to be vertically spaced from each other.
  • the plate-shaped member is arranged so that the height positions of a plurality of gas supply holes provided in the gas nozzle are located between the back surface of the outer peripheral portion of the plate-shaped member and the front surface of the substrate. There is.
  • Appendix 8 The device according to any one of Appendix 1 to 7, preferably.
  • the thickness of the outer peripheral portion of the plate-shaped member is thicker than the thickness of the central portion over the entire circumference in the circumferential direction.
  • Appendix 9 The device according to any one of Appendix 1 to 8, preferably.
  • the back surface of the outer peripheral portion of the plate-shaped member protrudes from the back surface of the central portion.
  • the device according to any one of Supplementary notes 1 to 9, preferably.
  • the plate-shaped member is made of a high thermal conductive material.
  • Appendix 12 The device according to Appendix 11, preferably. A heating unit for heating the processing chamber is provided.
  • the central portion of the plate-shaped member is formed of a material that more easily absorbs heat from the heating portion than the material forming the outer peripheral portion.
  • the device according to any one of Supplementary note 1 to 12, preferably.
  • the surface of the plate-shaped member is a surface that has been surface-treated so as to be equal to the surface area of the back surface of the substrate.
  • the device according to any one of Supplementary notes 1 to 13, preferably.
  • the substrate support supports a plurality of the substrates so as to be vertically spaced from each other.
  • the thickness of the central portion of the plate-shaped member arranged at the central portion of the substrate support portion is larger than the thickness of the central portion of the plate-shaped member arranged on the upper side or the lower side of the substrate support portion. Is also thin.
  • the device according to any one of Supplementary notes 1 to 14, preferably.
  • the substrate support supports a plurality of the substrates so as to be vertically spaced from each other.
  • the plate-shaped member disposed in the central portion of the substrate support portion and the plate-shaped member disposed on the upper side or the lower side of the substrate support portion are formed of different materials.
  • a substrate support that supports a substrate in the processing chamber of a substrate processing apparatus. It has a plate-shaped member having different thicknesses between the central portion and the outer peripheral portion outside the central portion. The plate-shaped member is provided with a substrate support configured to be arranged on the substrate support along the substrate when the substrate is supported.
  • a plate-like member having a substrate supported by a substrate support and having different thicknesses between a central portion and an outer peripheral portion located outside the central portion is formed along the substrate.
  • a method for manufacturing a semiconductor device or a method for processing a substrate which comprises a step of performing a predetermined process on the substrate while being arranged on a support.
  • a plate-like member having a substrate supported by a substrate support and having different thicknesses between a central portion and an outer peripheral portion located outside the central portion is formed along the substrate.
  • a program for causing the substrate processing apparatus to execute a procedure for performing a predetermined process on the substrate while being arranged on a support, or a computer-readable recording medium on which the program is recorded. ..
  • reaction tube 20 ... reaction tube, 23 ... processing room, 33 ... transfer room, 41 ... boat (board support), 46 ... plate-shaped member

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Abstract

基板に対する処理が行われる処理室と、処理室内で基板を支持する基板支持具と、を備え、基板支持具には、中央部と中央部よりも外側に位置する外周部とで厚さが異なる板状部材が基板に沿って配設されている。

Description

基板処理装置、基板支持具、半導体装置の製造方法およびプログラム
　本開示は、基板処理装置、基板支持具、半導体装置の製造方法およびプログラムに関する。
　半導体装置の製造工程で用いられる基板処理装置として、例えば、プロセスチューブ（反応管）の下方にロードロックチャンバ（下部チャンバ）が設置された、いわゆる縦型装置がある。かかる基板処理装置は、基板を支持したボート（基板支持具）をプロセスチューブとロードロックチャンバとの間で昇降させるとともに、ボートがプロセスチューブに収容された状態で基板に対して所定の処理を行うように構成されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２－３６８０６２号公報
　本開示は、基板処理における基板の面内温度分布の均一性を向上させることが可能な技術を提供することにある。
　本開示の一態様によれば、
　基板に対する処理が行われる処理室と、
　前記処理室内で前記基板を支持する基板支持具と、を備え、
　前記基板支持具には、中央部と前記中央部よりも外側に位置する外周部とで厚さが異なる板状部材が前記基板に沿って配設されている基板処理装置に関する技術が提供される。
　本開示によれば、基板処理における基板の面内温度分布の均一性を向上させることが可能となる。
本開示の一態様で好適に用いられる基板処理装置の概略構成図であり、処理炉部分を縦断面図で示す図（その１）である。 本開示の一態様で好適に用いられる基板処理装置の概略構成図であり、処理炉部分を縦断面図で示す図（その２）である。 （ａ）は、本開示の一態様で好適に用いられる基板処理装置の要部構成の一例を示す拡大図であり、（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ、本開示の一態様で好適に用いられる基板処理装置の要部構成の変形例を示す拡大図である。 本開示の一態様で好適に用いられる基板処理装置が有する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。 本開示の一態様で好適に用いられる基板処理装置で行われる成膜工程の手順を示すフロー図である。
＜本開示の一態様＞
　以下、本開示の一態様について、図１～図５を参照しながら説明する。
（１）基板処理装置の構成
　本実施形態に係る基板処理装置は、半導体装置の製造工程で用いられるもので、処理対象となる基板を複数枚（例えば５枚）ずつ纏めて処理を行う縦型基板処理装置として構成されている。処理対象となる基板としては、例えば、半導体集積回路装置（半導体デバイス）が作り込まれる半導体ウエハ基板（以下、単に「ウエハ」という。）が挙げられる。
　図１に示すように、本実施形態に係る基板処理装置は、縦型処理炉１を備えている。縦型処理炉１は、加熱部（加熱機構、加熱系）としてのヒータ１０を有する。ヒータ１０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基板処理装置の設置床に対して垂直に据え付けられている。ヒータ１０は、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１０の内側には、ヒータ１０と同心円状に反応容器（処理容器）を構成する反応管２０が配設されている。反応管２０は、内管（インナーチューブ）２１と、内管２１を同心円状に取り囲む外管（アウターチューブ）２２と、を備えた二重管構成を有している。内管２１および外管２２は、それぞれ、例えば石英（ＳｉＯ２）または炭化シリコン（ＳｉＣ）等の耐熱性材料により構成されている。内管２１は、上端および下端が開口した円筒形状に形成されている。外管２２は、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。内管２１の上端部は、外管２２の天井部の近傍まで延びている。
　内管２１の筒中空部には、ウエハ２００に対する処理が行われる処理室２３が形成される。処理室２３は、ウエハ２００を処理室２３内の一端側（下方側）から他端側（上方側）へ向けて配列させた状態で収容可能に構成されている。処理室２３内において複数枚のウエハ２００が配列される領域を、基板配列領域（ウエハ配列領域）とも称する。また、処理室２３内においてウエハ２００が配列される方向を、基板配列方向（ウエハ配列方向）とも称する。
　外管２２（反応管２０）の下方には、下部チャンバ（ロードロックチャンバ）３０が配設されている。下部チャンバ３０は、例えばステンレス（ＳＵＳ）等の金属材料により構成され、内径が内管２１の内径と略同じであり、上端が開口し下端が閉塞した円筒形状（無蓋有底の円筒形状）に形成されている。下部チャンバ３０は、内管２１と連通するように配設されている。下部チャンバ３０の上端部には、フランジ３１が設けられている。フランジ３１は、例えばＳＵＳ等の金属材料により構成されている。フランジ３１の上端部は、内管２１および外管２２の下端部にそれぞれ係合しており、内管２１および外管２２、すなわち反応管２０を支持するように構成されている。内管２１および外管２２は、ヒータ１０と同様に垂直に据え付けられている。下部チャンバ３０の筒中空部（閉塞空間）には、ウエハ２００を移載するための搬送空間として機能する移載室（ロードロック室）３３が形成されている。
　処理室２３内には、ガス供給部としてのノズル２４が、内管２１および外管２２を貫通するように設けられている。ノズル２４は、例えば石英またはＳｉＣ等の耐熱性材料により構成され、Ｌ字型のロングノズルとして構成されている。ノズル２４には、ガス供給管５１が接続されている。ガス供給管５１には、２本のガス供給管５２，５４が接続されており、処理室２３内へ複数種類、ここでは２種類のガスを供給することができるように構成されている。ガス供給管５１，５２，５４および後述するガス供給管５３，５５，５６は、それぞれが、例えばＳＵＳ等の金属材料により構成されている。
　ガス供給管５２には、ガス流の上流側から順に、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）５２ａおよび開閉弁であるバルブ５２ｂが設けられている。ガス供給管５２のバルブ５２ｂよりも下流側には、ガス供給管５３が接続されている。ガス供給管５３には、ガス流の上流側から順に、ＭＦＣ５３ａおよびバルブ５３ｂが設けられている。
　ガス供給管５４には、ガス流の上流側から順に、ＭＦＣ５４ａおよびバルブ５４ｂが設けられている。ガス供給管５４のバルブ５４ｂよりも下流側には、ガス供給管５５が接続されている。ガス供給管５５には、ガス流の上流側から順に、ＭＦＣ５５ａおよびバルブ５５ｂが設けられている。
　下部チャンバ３０の側壁下方には、ガス供給管５６が接続されている。ガス供給管５６には、ガス流の上流側から順に、ＭＦＣ５６ａおよびバルブ５６ｂが設けられている。
　ガス供給管５１の先端部に接続されるノズル２４は、内管２１の内壁とウエハ２００との間における空間に、内管２１の内壁に沿って、処理室２３の下部領域から上部領域まで延在するように（ウエハ２００の配列方向上方に向かって立ち上がるように）設けられている。すなわち、ノズル２４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設けられている。ノズル２４の側面には、ガスを供給するガス供給孔２４ａが設けられている。ガス供給孔２４ａは、反応管２０の中心を向くように開口しており、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２４ａは、ボート４１に支持されるウエハ２００と対向する位置に、反応管２０（ノズル２４）の下部から上部にわたって複数設けられている。
　ガス供給管５２からは、第１の処理ガス（第１の成膜ガス、第１の金属含有ガス）である原料ガス（原料）として、ウエハ２００上に形成される膜を構成する主元素（所定元素）としてのシリコン（Ｓｉ）およびハロゲン元素を含むハロシラン系ガスを、ＭＦＣ５２ａ、バルブ５２ｂ、ガス供給管５１、ノズル２４を介して処理室２３内へ供給することが可能となっている。原料ガスとは、気体状態の原料、例えば、常温常圧下で液体状態である原料を気化することで得られるガスや、常温常圧下で気体状態である原料等のことである。ハロシラン系ガスとは、ハロゲン基を有するシラン系ガスのことである。ハロゲン基には、塩素（Ｃｌ）、フッ素（Ｆ）、臭素（Ｂｒ）、ヨウ素（Ｉ）等のハロゲン元素が含まれる。ハロシラン系ガスとしては、例えば、ＳｉおよびＣｌを含む原料ガス、すなわち、クロロシラン系ガスを用いることができる。クロロシラン系ガスは、Ｓｉソースとして作用する。クロロシラン系ガスとしては、例えば、ヘキサクロロジシラン（Ｓｉ２Ｃｌ６、略称：ＨＣＤＳ）ガスを用いることができる。
　ガス供給管５４からは、第２の処理ガス（第２の成膜ガス）である反応ガス（反応体）として酸素（Ｏ）含有ガスを、ＭＦＣ５４ａ、バルブ５４ｂ、ガス供給管５１、ノズル２４を介して処理室２３内へ供給することが可能となっている。Ｏ含有ガスは、Ｏソース（酸化ガス、酸化剤）として作用する。Ｏ含有ガスとしては、例えば酸素（Ｏ２）ガスを用いることができる。
　ガス供給管５３，５５からは、不活性ガスとして例えば窒素（Ｎ２）ガスを、それぞれ、ＭＦＣ５３ａ，５５ａ、バルブ５３ｂ，５５ｂ、ガス供給管５１，５２，５４、ノズル２４を介して処理室２３内へ供給することが可能となっている。Ｎ２ガスは、パージガス、希釈ガス、或いはキャリアガスとして作用する。
　ガス供給管５６からは、不活性ガスとして例えばＮ２ガスを、ＭＦＣ５６ａ、バルブ５６ｂを介して下部チャンバ３０内へ供給することが可能となっている。Ｎ２ガスはパージガスとして作用する。
　主に、ガス供給管５２、ＭＦＣ５２ａ、バルブ５２ｂにより、第１の処理ガス供給系（第１の処理ガス供給部）が構成される。ガス供給管５１、ノズル２４を第１の処理ガス供給系に含めて考えてもよい。主に、ガス供給管５４、ＭＦＣ５４ａ、バルブ５４ｂにより、第２の処理ガス供給系（第２の処理ガス供給部）が構成される。ガス供給管５１、ノズル２４を第２の処理ガス供給系に含めて考えてもよい。主に、ガス供給管５３，５５、ＭＦＣ５３ａ，５５ａ、バルブ５３ｂ，５５ｂにより第１の不活性ガス供給系（第１の不活性ガス供給部）が構成される。ガス供給管５１，５２，５４、ノズル２４を第１の不活性ガス供給系に含めて考えてもよい。主に、ガス供給管５６、ＭＦＣ５６ａ、バルブ５６ｂにより、第２の不活性ガス供給系（第２の不活性ガス供給部）が構成される。
　外管２２の下端部には、外管２２の周りを取り囲むように、ガスの滞留空間である排気バッファとしてのポンピング部２６が形成されている。ポンピング部２６は、外管２２を取り囲むように設けられるヒータ１０よりも下方に配されている。ポンピング部２６は、内管２１と外管２２との間の円環状の空間である排気流路２５に連通しており、排気流路２５を流れたガスを一時的に滞留させるように構成されている。
　内管２１の下方には、内管２１の内側および移載室３３からポンピング部２６にガスを排出する開口２７が設けられている。開口２７は、ポンピング部２６と対向する位置であって下部チャンバ３０にできるだけ近い位置に、内管２１の周方向に沿って複数設けられている。
　ポンピング部２６には、ポンピング部２６に滞留するガスを排気する排気管６１が接続されている。排気管６１には、処理室２３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６２および圧力調整器（圧力調整部）としてのＡＰＣ（Ａｕｔｏ　Ｐｒｅｓｓｕｒｅ　Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）バルブ６３を介して、真空排気装置としての真空ポンプ６４が接続されている。ＡＰＣバルブ６３は、真空ポンプ６４を作動させた状態で弁を開閉することで、処理室２３内の真空排気および真空排気停止を行うことができ、さらに、真空ポンプ６４を作動させた状態で、圧力センサ６２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２３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。主に、排気管６１、ＡＰＣバルブ６３、圧力センサ６２により、排気系すなわち排気ラインが構成される。排気流路２５、ポンピング部２６、真空ポンプ６４を排気系に含めて考えてもよい。
　下部チャンバ３０の側壁上方には、基板搬入搬出口３２が設けられている。基板搬入搬出口３２を介して、図示せぬ搬送ロボットにより、ウエハ２００が移載室３３の内外を移動する。移載室３３内で後述するボート４１へのウエハ２００の装填、ボート４１からのウエハ２００の脱装が行われる。
　基板支持具としてのボート４１は、複数枚（例えば５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支持するように、すなわち、間隔を空けて配列させるように構成されている。ボート４１は、例えば石英やＳｉＣ等の耐熱性材料によって構成される。ボート４１の下部には、例えば石英やＳｉＣ等の耐熱性材料により構成される断熱板が水平姿勢で多段に支持された断熱部４２が配設されている。断熱部４２は、例えば石英やＳｉＣ等の耐熱性材料により構成される断熱筒によって構成されていてもよい。
　ボート４１の隣接するウエハ２００間の位置および最下部に配置されたウエハ２００の下方の位置に、複数の板状部材（セパレータ、以下プレートとも称する）４６がウエハ２００に沿って多段に配設されている。
　複数のプレート４６は、それぞれ、ウエハ２００がボート４１に装填された際にウエハ２００に接触することがないようにボート４１に配設されている。また、プレート４６がボート４１に配設され、ウエハ２００がボート４１に装填された状態では、複数のプレート４６の各表面はウエハ２００の裏面と対向（対面）し、かつ、ウエハ２００の裏面と平行となっている。本明細書における「ウエハ２００の表面」とは、ウエハ２００の被処理面を意味し、「ウエハ２００の裏面」とは、ウエハ２００の被処理面とは反対側の面を意味する。また、本明細書における「プレート４６の表面」とは、ウエハ２００の裏面と対向する面を意味し、「プレート４６の裏面」とは、プレート４６の表面とは反対側の面を意味する。
　プレート４６をウエハ２００と接触させず（プレート４６上にウエハ２００を載置せず）、ウエハ２００の裏面とプレート４６の表面との間に空間を形成することで、ウエハ２００の加熱が、主に、ヒータ１０からの熱輻射、プレート４６からの二次熱輻射で行われることとなる。すなわち、ウエハ２００の加熱にプレート４６からの熱伝導が用いられることがない。これにより、後述する成膜処理においてウエハ２００の温度を複数のウエハ２００間で均一にすることが容易となる。すなわち、成膜処理のウエハ２００間の温度分布（ウエハ間温度）の均一性を向上させることが可能となる。
　また、プレート４６の表面をウエハ２００の裏面と平行にすることで、ウエハ２００の裏面とプレート４６の表面との間の空間の熱容量をウエハ２００の裏面内で均一にすることができる。これにより、ウエハ２００の加熱を面内均一に行うことができ、後述する成膜処理のウエハ２００の面内温度分布（ウエハ面内温度）の均一性を向上させることが可能となる。
　プレート４６は、ウエハ２００の表面と対向する空間（の容積）がウエハ２００の裏面と対向する空間（の容積）よりも大きくなるようにボート４１に配設されている。すなわち、プレート４６は、プレート４６の表面と直上に位置するウエハ２００の裏面との間の距離がプレート４６の裏面と直下に位置するウエハ２００の表面との間の距離よりも短くなるようにボート４１に配設されている。なお、本明細書における「ウエハ２００の表面と対向する空間」とは、ウエハ２００の表面上の空間、すなわち、ウエハ２００の表面側に形成されるガスが流れる空間を意味する。本明細書における「ウエハ２００の裏面と対向する空間」とは、ウエハ２００の裏面上の空間（ウエハ２００の裏面とプレート４６の表面との間の空間）、すなわち、ウエハ２００の裏面側に形成されるガスが流れる空間を意味する。これにより、ウエハ２００の表面上の空間を流れるガスの量がウエハ２００の裏面上の空間を流れるガスの量よりも多くなることから、後述する成膜処理の成膜レートの低下を抑制することが可能となる。また、ウエハ２００の表面上の空間を流れるガスの量が多くなることで、ウエハ２００の表面上でのガスの滞留を抑制することが可能となる。これにより、ウエハ２００に対する処理の面内均一性を向上させることが可能となる。
　プレート４６は、例えばウエハ２００の直径よりも大きな径を有する平面視において円形状に形成されている。プレート４６は、処理室２３内におけるヒータ１０からの距離に応じて径方向における熱容量を異ならせるように形成されている。すなわち、図３（ａ）に示すように、プレート４６は、中央部と中央部の外側に位置する外周部とで異なる厚さを有している。これにより、後述する成膜処理のウエハ面内温度の均一性を向上させることが可能となる。
　本明細書における「（プレート４６の）中央部」とは、プレート４６の径方向内側に位置する部分であってプレート４６のうちウエハ２００と対向する部分を意味し、「（プレート４６の）外周部」とは、プレート４６の径方向外側に位置する部分であってプレート４６のうちウエハ２００と対向しない部分を意味する。
　プレート４６の外周部の厚さは中央部の厚さよりも厚くなっている、すなわち、プレート４６の外周部の熱容量が中央部の熱容量よりも大きくなっている。
　ウエハ２００の外周部の方が中央部よりも処理室２３内におけるヒータ１０からの距離が短い。このため、成膜処理におけるウエハ２００の加熱の際、ウエハ２００の外周部は中央部よりもヒータ１０からの輻射熱を多く吸収して加熱されやすい。この際、プレート４６の外周部の熱容量が中央部の熱容量よりも大きいことで、プレート４６の外周部は中央部よりも加熱されにくくなる。これにより、成膜処理におけるウエハ２００の加熱の際、ウエハ２００の外周部ではプレート４６からの熱輻射を少なくでき、ウエハ２００の中央部ではプレート４６からの熱輻射を多くできる。その結果、成膜処理の加熱時のウエハ面内温度の均一性を向上させることが可能となる。
　また、成膜処理におけるウエハ２００の冷却の際、ウエハ２００の外周部の方が中央部よりも冷却されやすい。この際、プレート４６の外周部の熱容量が中央部の熱容量よりも大きいことで、プレート４６の外周部は中央部よりも冷却されにくくなる。これにより、成膜処理におけるウエハ２００の冷却の際、ウエハ２００の外周部ではプレート４６からの熱輻射を多くでき、ウエハ２００の中央部ではプレート４６からの熱輻射を少なくできる。その結果、成膜処理の冷却時のウエハ面内温度の均一性を向上させることも可能となる。
　なお、本明細書において「成膜処理のウエハ面内温度の均一性」という文言を用いる場合は、「加熱時のウエハ面内温度の均一性」を意味する場合、「冷却時のウエハ面内温度の均一性」を意味する場合、または、それらの両方を含む場合がある。
　プレート４６の外周部の厚さは、周方向の全周にわたって中央部の厚さよりも厚くなっているとよい。これにより、成膜処理のウエハ面内温度の均一性を確実に向上させることが可能となる。
　プレート４６の中央部の厚さは例えば２～７ｍｍの範囲内の所定厚さとし、外周部の厚さは例えば５～１５ｍｍの範囲内の所定厚さとすることができる。プレート４６の中央部の厚さを上記範囲内とすることで、中央部の熱容量を小さくしつつ、後述する成膜処理の加熱時にプレート４６がうねる（波打つような凹凸が生じる）ように変形することを抑制することができる。これにより、成膜処理のウエハ面内温度の均一性を向上させることが可能となる。プレート４６の外周部の厚さを上記範囲内とすることで、プレート４６の中央部からの熱輻射に対する外周部からの熱輻射の比率を適切な範囲とすることができる。これにより、成膜処理のウエハ面内温度の均一性を向上させることが可能となる。
　プレート４６の外周部の裏面は中央部の裏面よりも突出している。すなわち、プレート４６の外周部はウエハ配列方向下向き（プレート４６の厚さ方向下向き）に突出して凸部を構成している。このように、凸部をプレート４６の外周部の裏面に形成し、プレート４６の表面を平坦な面（フラット面）にすることで、ウエハ２００の裏面上の空間を小さくしてもウエハ２００の裏面上でガスの流れが阻害されることを抑制できる。例えば、後述する成膜処理においてウエハ２００の裏面上の空間でのパージガスの流れを阻害しないことで、プレート４６の表面への反応物や副生成物の堆積等を抑制できる。その結果、プレート４６の径方向における熱容量が処理の途中で変わることを抑制でき、後述する成膜処理のウエハ面内温度の均一性の低下を抑制することが可能となる。また、プレート４６の表面がフラット面であることで、搬送ロボットによりボート４１へのウエハ２００の装填や脱装を行う際、搬送ロボットのアームの動作がプレート４６により阻害されることを抑制できる。例えば、搬送ロボットのアームがプレート４６の凸部に接触する（引っかかる）ことを抑制できる。また、プレート４６の表面がフラット面であることで、プレート４６の外周部の表面に凸部が形成されてプレート４６の裏面がフラット面である場合よりも、隣接するプレート４６間の最短距離（クリアランス）を大きくできる。これにより、例えばウエハ２００を支持することで搬送ロボットのアームが変形している（撓んでいる）場合であっても、ウエハ２００の装填や脱装時にアームがプレート４６に接触することを防止することができる。
　凸部は、プレート４６の外周部の全周にわたって連続して構成されているとよい。これにより、成膜処理のウエハ面内温度の均一性を確実に向上させることが可能となる。また、ウエハ２００の裏面上でガスの流れが阻害されることを確実に抑制することができる。
　プレート４６は、例えば、石英またはＳｉＣ等の耐熱性材料であって高熱伝導材料（熱伝導率が高い材料）により構成されている。これにより、プレート４６の加熱効率を高めることができる。プレート４６の中央部と外周部とを互いに異なる材料で形成することもできる。例えば、プレート４６の中央部を、外周部を形成する材料よりもヒータ１０からの熱（熱輻射）を吸収しやすい材料で形成することもできる。具体的には、プレート４６の中央部を例えばＳｉＣで形成し、プレート４６の外周部を例えば石英で形成することもできる。これにより、後述する成膜処理のウエハ面内温度の均一性を向上させることが可能となる。
　プレート４６の表面は、例えばウエハ２００の裏面の表面積と近くなる（等しくなる）ような表面処理が施された面とすることができる。すなわち、プレート４６の表面は、ウエハ２００の裏面の表面積と近くなるような表面状態を有していてもよい。上述の表面処理の一例として、シリコン溶射等により、プレート４６の表面上に、プレート４６の表面の表面積を大きくする層、例えばプレート４６の表面の表面積がウエハ２００の裏面の表面積と近くなるような層を設けるコーティング処理がある。また、上述の表面処理の他の一例として、例えばサンドブラスト等の粗面化処理がある。プレート４６の表面の表面積とウエハ２００の裏面の表面積とを近くすることで、例えばウエハ２００とプレート４６との間で第１の処理ガスや第２の処理ガス等の消費量（吸着量）を近づけることができる。その結果、プレート４６が後述する成膜処理に悪影響を及ぼすことを抑制できる。
　ボート４１は、ロッド４３によって支持されている。ロッド４３は、移載室３３の気密状態を維持しつつ、下部チャンバ３０の底部を貫通しており、さらには下部チャンバ３０の下方の外部で昇降・回転機構（ボートエレベータ）４４に接続されている。昇降・回転機構４４は、ボート４１を昇降させることで、ボート４１に支持されたウエハ２００を処理室２３と移載室３３との間で垂直方向に昇降させるように構成されている。すなわち、昇降・回転機構４４は、ボート４１、すなわちウエハ２００を、処理室２３と移載室３３との間で搬送する搬送装置（搬送機構）として構成されている。例えば、昇降・回転機構４４が上昇動作を行うと、ボート４１は、図１で示される処理室２３内の位置（ウエハ処理位置）まで上昇し、昇降・回転機構４４が下降動作を行うと、ボート４１は、図２で示される移載室３３内の位置（ウエハ搬送位置）まで下降する。また、昇降・回転機構４４は、ボート４１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。
　なお、ロッド４３の上端付近であって、断熱部４２の下部には、反応管２０の下部を閉塞する蓋４７が設けられていてもよい。蓋４７を設けて、反応管２０の下部を閉塞することにより、反応管２０内に存在する原料ガスや反応ガスが、移載室３３へ拡散することを抑制することが可能となる。また、反応管２０内の圧力制御が容易となり、ウエハ２００への処理の均一性を向上させることが可能となる。
　内管２１内には、温度検出器としての温度センサ１１が設置されている。温度センサ１１により検出された温度情報に基づきヒータ１０への通電具合を調整することで、処理室２３内の温度が所望の温度分布となる。温度センサ１１はノズル２４と同様にＬ字型に構成されており、内管２１の内壁に沿って設けられている。
　図４に示すように、制御部（制御手段）であるコントローラ７０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）７１、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）７２、記憶装置７３、Ｉ／Ｏポート７４を備えたコンピュータとして構成されている。ＲＡＭ７２、記憶装置７３、Ｉ／Ｏポート７４は、内部バス７５を介して、ＣＰＵ７１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７０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８２、外部記憶装置８１が接続されている。
　記憶装置７３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７３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、後述する半導体装置の製造方法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、後述する半導体装置の製造方法における各工程（各ステップ）をコントローラ７０に実行させ、所定の結果を得ることができ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、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。また、プロセスレシピを、単に、レシピともいう。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、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、それらの両方を含む場合がある。ＲＡＭ７２は、ＣＰＵ７１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７４は、上述のＭＦＣ５２ａ～５６ａ、バルブ５２ｂ～５６ｂ、圧力センサ６２、ＡＰＣバルブ６３、真空ポンプ６４、ヒータ１０、温度センサ１１、昇降・回転機構４４等に接続されている。
　ＣＰＵ７１は、記憶装置７３から制御プログラムを読み出して実行するとともに、入出力装置８２からの操作コマンドの入力等に応じて記憶装置７３からレシピを読み出すように構成されている。ＣＰＵ７１は、読み出したレシピの内容に沿うように、ＭＦＣ５２ａ～５６ａによる各種ガスの流量調整動作、バルブ５２ｂ～５６ｂの開閉動作、ＡＰＣバルブ６３の開閉動作および圧力センサ６２に基づくＡＰＣバルブ６３による圧力調整動作、真空ポンプ６４の起動および停止、温度センサ１１に基づくヒータ１０の温度調整動作、昇降・回転機構４４によるボート４１の昇降動作、回転および回転速度調節動作等を制御するように構成されている。
　コントローラ７０は、外部記憶装置８１に格納された上述のプログラムを、コンピュータにインストールすることにより構成することができる。外部記憶装置８１は、例えば、磁気テープ、ＨＤＤ等の磁気ディスク、ＣＤ等の光ディスク、ＭＯ等の光磁気ディスク、ＵＳＢメモリ等の半導体メモリを含む。記憶装置７３や外部記憶装置８１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ている。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７３単体のみを含む場合、外部記憶装置８１単体のみを含む場合、または、それらの両方を含む場合がある。なお、コンピュータへのプログラムの提供は、外部記憶装置８１を用いず、インターネットや専用回線等の通信手段を用いて行ってもよい。
（２）基板処理工程
　上述の基板処理装置を用い、半導体装置の製造工程の一工程として、基板としてのウエハ２００上に金属膜としてシリコン酸化（ＳｉＯ）膜を形成する基板処理シーケンス、すなわち、成膜シーケンスの例について説明する。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７０により制御される。
　図５に示す成膜工程（成膜シーケンス）では、
　ウエハ２００に対して、ＨＣＤＳガスを供給するステップと、
　ウエハ２００に対してＯ２ガスを供給するステップと、
　を非同時に行うサイクルを所定回数行うことで、ウエハ２００上にＳｉおよびＯを含む膜（ＳｉＯ膜）を形成するステップを行う。
　本明細書では、図５に示す成膜シーケンスを、便宜上、以下のように示すこともある。以下の他の態様等の説明においても、同様の表記を用いることとする。
　（ＨＣＤＳ→Ｏ２）×ｎ　⇒　ＳｉＯ
　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との積層体を意味する場合がある。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を意味する場合や、ウエハ上に形成された所定の層等の表面を意味する場合がある。本明細書において「ウエハ上に所定の層を形成する」と記載した場合は、ウエハそのものの表面上に所定の層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等の上に所定の層を形成することを意味する場合がある。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義である。
（ウエハチャージ：Ｓ１１０）
　複数のプレート４６が多段に配設されたボート４１に、複数枚（例えば５枚）のウエハ２００を装填（ウエハチャージ）する。具体的には、移載室３３内において、ボート４１におけるウエハ２００の載置位置を基板搬入搬出口３２と対向させた状態で、基板搬入搬出口３２を通じてボート４１の所定の位置にウエハ２００を載置する。１枚のウエハ２００をボート４１に装填したら、昇降・回転機構４４によってボート４１の上下方向位置を移動させつつ、ボート４１の他のウエハ載置位置に他のウエハ２００を装填する。この動作を複数回繰り返す。具体的には、ボート４１を降ろしながらウエハ２００を装填する。なお、ボート４１には、複数枚のウエハ２００を装填した際に隣接するウエハ２００間の位置および最下部に配置されたウエハ２００の下方の位置にウエハ２００に沿ってプレート４６が多段に配設された状態となるように、複数のプレート４６が予め配設されている。このときボート４１に装填されたウエハ２００は、プレート４６によって加熱される。
（ボートロード：Ｓ１２０）
　ウエハ２００がボート４１に装填された後、図１に示すように、複数枚のウエハ２００を支持したボート４１は、昇降・回転機構４４によって上昇させられて（持ち上げられて）処理室２３内へ搬入（ボートロード）される。この際、ガス供給孔２４ａの高さ位置が、それぞれ、プレート４６の外周部の裏面と直下のウエハ２００の表面との間の位置、および最上部に配置されたウエハ２００の表面よりもわずかに高い位置に位置するように、ボート４１の高さ位置を調整する。これにより、各ウエハ２００の表面に対してガスを確実に供給することが可能となる。
（圧力調整および温度調整：Ｓ１３０）
　処理室２３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６４によって処理室２３内が真空排気（減圧排気）される。この際、処理室２３内の圧力は圧力センサ６２で測定され、この測定された圧力情報に基づきＡＰＣバルブ６３がフィードバック制御される（圧力調整）。また、処理室２３内のウエハ２００が、所望の処理温度となるように、ヒータ１０によって加熱される。この際、処理室２３内が所望の温度分布となるように、温度センサ１１が検出した温度情報に基づきヒータ１０への通電具合がフィードバック制御される（温度調整）。また、昇降・回転機構４４によるウエハ２００の回転を開始する。真空ポンプ６４の稼働、ウエハ２００の加熱および回転は、いずれも、少なくともウエハ２００に対する処理が完了するまでの間は継続して行われる。
（ＳｉＯ膜成膜：Ｓ１４０）
　その後、次の２つのステップ、すなわち、ＨＣＤＳガス供給ステップ（Ｓ１４１）、Ｏ２ガス供給ステップ（Ｓ１４３）を順次実施する。
＜ＨＣＤＳガス供給ステップ：Ｓ１４１＞
　このステップでは、処理室２３内のウエハ２００に対してＨＣＤＳガスを供給する。
　具体的には、バルブ５２ｂを開き、ガス供給管５２へＨＣＤＳガスを流す。ＨＣＤＳガスは、ＭＦＣ５２ａにより流量調整され、ガス供給管５１、ノズル２４を介して処理室２３内へ供給される。処理室２３内へ供給されたＨＣＤＳガスは、処理室２３内を上昇し、内管２１の上端開口から排気流路２５に流出して排気流路２５を流下し、ポンピング部２６を経て排気管６１から排気される。このとき、ウエハ２００に対してＨＣＤＳガスが供給される。このとき、バルブ５３ｂ，５５ｂを開き、ガス供給管５１，５３，５５、ノズル２４を介して処理室２３内へＮ２ガスを流す。Ｎ２ガスの供給は不実施としてもよい。処理室２３内からのガス排気を、ポンピング部２６を介して行うことで、排気動作の安定化を図ることができる。
　本ステップにおける処理条件としては、
　ＨＣＤＳガス供給流量：０．０１～２ｓｌｍ、好ましくは０．１～１ｓｌｍ
　Ｎ２ガス供給流量（ガス供給管毎）：０～１０ｓｌｍ
　各ガス供給時間：０．１～１２０秒、好ましくは０．１～６０秒
　処理温度：２５０～９００℃、好ましくは４００～７００℃
　処理圧力：１～２６６６Ｐａ、好ましくは６７～１３３３Ｐａ
　が例示される。
　なお、本明細書における「１～２６６６Ｐａ」のような数値範囲の表記は、下限値および上限値がその範囲に含まれることを意味する。よって、例えば、「１～２６６６Ｐａ」とは「１Ｐａ以上２６６６Ｐａ以下」を意味する。他の数値範囲についても同様である。
　上述の条件下でウエハ２００に対してＨＣＤＳガスを供給することにより、ウエハ２００の最表面上に、第１層として、例えば１原子層未満から数原子層程度の厚さのＣｌを含むＳｉ含有層が形成される。Ｃｌを含むＳｉ含有層は、ウエハ２００の表面への、ＨＣＤＳの化学吸着や物理吸着、ＨＣＤＳの一部が分解した物質（ＳｉｘＣｌｙ）の化学吸着、ＨＣＤＳの熱分解によるＳｉの堆積等により形成される。Ｃｌを含むＳｉ含有層は、ＨＣＤＳやＳｉｘＣｌｙの吸着層（物理吸着層や化学吸着層）であってもよく、Ｃｌを含むＳｉの堆積層であってもよい。本明細書では、Ｃｌを含むＳｉ含有層を、単に、Ｓｉ含有層とも称する。
　また、このとき、移載室３３内にＮ２ガスを供給する（移載室３３内のパージ）。具体的には、バルブ５６ｂを開き、ガス供給管５６内へＮ２ガスを流す。Ｎ２ガスは、ＭＦＣ５６ａにより流量調整され、移載室３３内へ供給される。移載室３３に供給されたＮ２ガスは、移載室３３内を上昇し、開口２７を介してポンピング部２６に排出される。ポンピング部２６に排出されたＮ２ガスは、処理室２３内からポンピング部２６に排出されたＨＣＤＳガス等と一緒に排気管６１から排気される。移載室３３からのガス排気を、ポンピング部２６を介して行うことで、排気動作の安定化を図ることができる。
　移載室３３内へのＮ２ガスの供給は、移載室３３内のガス圧力が処理室２３内のガス圧力よりも高くなる（処理室２３内のガス圧力＜移載室３３内のガス圧力）とともに、移載室３３内へ供給されるガスの流量が処理室２３内へ供給されるガスの合計流量よりも多くなる（処理室２３内に供給されるガスの合計流量＜移載室３３内に供給されるガス流量）ような条件で行う。
　ウエハ２００の表面上に第１層が形成された後、バルブ５２ｂを閉じ、処理室２３内へのＨＣＤＳガスの供給を停止する。そして、処理室２３内に残留するガス等を処理室２３内から排除する（パージ）。このとき、バルブ５３ｂ、５５ｂを開き、ガス供給管５１、ノズル２４を介して処理室２３内へＮ２ガスを供給する。Ｎ２ガスはパージガスとして作用し、これにより、処理室２３内がパージされる。
　原料ガスとしては、ＨＣＤＳガスの他、モノクロロシラン（ＳｉＨ３Ｃｌ、略称：ＭＣＳ）ガス、ジクロロシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２、略称：ＤＣＳ）ガス、トリクロロシラン（ＳｉＨＣｌ３、略称：ＴＣＳ）ガス、テトラクロロシラン（ＳｉＣｌ４、略称：ＳＴＣ）ガス、オクタクロロトリシラン（Ｓｉ３Ｃｌ８、略称：ＯＣＴＳ）ガス等のクロロシラン系ガスを用いることができる。
　不活性ガスとしては、Ｎ２ガスの他、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。この点は、後述する各ステップにおいても同様である。
＜Ｏ２ガス供給ステップ：Ｓ１４３＞
　このステップでは、処理室２３内のウエハ２００、すなわち、ウエハ２００上に形成された第１層に対してＯ２ガスを供給する。
　具体的には、バルブ５４ｂを開き、ガス供給管５４内へＯ２ガスを流す。Ｏ２ガスは、ＭＦＣ５４ａにより流量調整され、ガス供給管５１、ノズル２４を介して処理室２３内へ供給される。処理室２３内へ供給されたＯ２ガスは、処理室２３内を上昇し、内管２１の上端開口から排気流路２５に流出して排気流路２５を流下し、ポンピング部２６を経て排気管６１から排気される。このとき、ウエハ２００に対してＯ２ガスが供給される。このとき、バルブ５３ｂ，５５ｂは閉じ、Ｎ２ガスがＯ２ガスと一緒に処理室２３内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、処理室２３内に供給され、排気管６１から排気されるようにする。このように、Ｏ２ガスを、Ｎ２ガスで希釈することなく、処理室２３内へ供給することにより、ＳｉＯ膜の成膜レートを向上させることができる。
　また、このときも、上述したＨＣＤＳガス供給ステップ（Ｓ１４１）の場合における移載室３３内のパージと同様の処理手順により、移載室３３内にＮ２ガスを供給する。
　本ステップにおける処理条件としては、
　Ｏ２ガス供給流量：０．１～１０ｓｌｍ
　処理圧力：１～４０００Ｐａ、好ましくは１～３０００Ｐａ
　が例示される。他の処理条件は、ＨＣＤＳガス供給ステップ（Ｓ１４１）における処理条件と同様とする。
　上述の条件下でウエハ２００に対してＯ２ガスを供給することにより、ウエハ２００上に形成された第１層の少なくとも一部が酸化（改質）される。第１層が改質されることで、ウエハ２００上に、第２層として、ＳｉおよびＯを含む層、すなわち、ＳｉＯ層が形成される。第２層を形成する際、第１層に含まれていたＣｌ等の不純物は、Ｏ２ガスによる第１層の改質反応の過程において、少なくともＣｌを含むガス状物質を構成し、処理室２３内から排出される。これにより、第２層は、第１層に比べてＣｌ等の不純物が少ない層となる。
　第２層が形成された後、バルブ５４ｂを閉じ、処理室２３内へのＯ２ガスの供給を停止する。そして、上述のＨＣＤＳガス供給ステップ（Ｓ１４１）におけるパージと同様の処理手順により、処理室２３内に残留するガス等を処理室２３内から排除する。
　反応ガス（酸化剤）としては、Ｏ２ガスの他、亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）ガス、一酸化窒素（ＮＯ）ガス、二酸化窒素（ＮＯ２）ガス、オゾン（Ｏ３）ガス、水蒸気（Ｈ２Ｏガス）、一酸化炭素（ＣＯ）ガス、二酸化炭素（ＣＯ２）ガス等のＯ含有ガスを用いることができる。
（実施回数確認：Ｓ１５０）
　上述したＨＣＤＳガス供給ステップ（Ｓ１４１）とＯ２ガス供給ステップ（Ｓ１４３）とを非同時に、すなわち、同期させることなく交互に行うサイクルを所定回数（ｎ回、ｎは１以上の整数）行うことにより、ウエハ２００の表面上にＳｉＯ膜を形成することができる。上述のサイクルは、複数回繰り返すのが好ましい。すなわち、１サイクルあたりに形成されるＳｉＯ層の厚さを所望の膜厚よりも薄くし、ＳｉＯ層を積層することで形成される膜の膜厚が所望の膜厚（例えば０．１～２ｎｍ）になるまで、上述のサイクルを複数回（例えば１０～８０回程度、より好ましくは１０～１５回程度）繰り返すのが好ましい。上述のサイクルが終了する度に、このサイクルを予め設定された回数（所定回数）実施したか否かを判断する。
（アフターパージ：Ｓ１６０）
　上述のサイクルを所定回数繰り返したことが確認された後、ガス供給管５３，５５のそれぞれからパージガスとしてＮ２ガスを処理室２３内へ供給し、ポンピング部２６を介して排気管６１から排気する。これにより、処理室２３内がパージされ、処理室２３内に残留するガスや副生成物が処理室２３内から除去される。
（大気圧復帰：Ｓ１７０）
　その後、処理室２３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２３内の圧力が常圧に復帰される。
（ボートアンロード：Ｓ１８０）
　その後、上述したボートロード工程（Ｓ１２０）とは逆の手順で、図２に示すように、昇降・回転機構４４によりボート４１が下降され、処理済のウエハ２００が、ボート４１に支持された状態で処理室２３内から下部チャンバ３０の移載室３３に搬出（ボートアンロード）される。
（ウエハディスチャージ：Ｓ１９０）
　その後、上述したウエハチャージ工程（Ｓ１１０）とは逆の手順で、処理済のウエハ２００は、ボート４１より脱装され（取り出され）、基板搬入搬出口３２を通じて下部チャンバ３０の外部に搬出する。なお、処理済のウエハ２００の取り出しは、ボート４１の下部から行われる。つまり、ボートアンロード（Ｓ１８０）とウエハディスチャージ（Ｓ１９０）は、一部並行して行われる。
　このようにして、複数枚のウエハ２００のそれぞれに対して、ＳｉＯ層を形成する成膜工程が完了することになる。
（３）本態様による効果
　上述の態様によれば、以下に示す１つまたは複数の効果が得られる。
（ａ）本態様では、中央部と外周部とで厚さが異なるプレート４６がウエハ２００に沿ってボート４１に配設されている。すなわち、処理室２３内におけるヒータ１０からの距離に応じて径方向における熱容量を異ならせたプレート４６がウエハ２００に沿ってボート４１に配設されている。これにより、成膜処理のウエハ面内温度の均一性を向上させることが可能となる。
（ｂ）本態様では、プレート４６の外周部の厚さを中央部の厚さよりも厚くし、プレート４６の外周部の熱容量を中央部の熱容量よりも大きくしている。これにより、上述のように成膜処理の加熱時および冷却時のウエハ面内温度の均一性を確実に向上させることが可能となる。
（ｃ）本態様では、プレート４６の表面がウエハ２００の裏面と平行になるように、プレート４６がボート４１に配設されている。これにより、プレート４６の表面とウエハ２００の裏面との間の空間の熱容量をウエハ２００の裏面内で均一にすることができ、成膜処理のウエハ面内温度の均一性をより確実に向上させることが可能となる。
（ｄ）本態様では、ウエハ２００の表面上の空間（の容積）がウエハ２００の裏面上の空間（の容積）よりも大きくなるように、プレート４６がボート４１に配設されている。これにより、ウエハ２００の表面上の空間を流れるガスの量をウエハ２００の裏面上の空間を流れるガスの量よりも多くでき、成膜処理の成膜レートの低下を抑制することが可能となる。また、ウエハ２００の表面上の空間を流れるガスの量が多くなることで、ウエハ２００の表面上でのガスの滞留を抑制でき、ウエハ２００に対する処理の面内均一性を向上させることができる。また、ＨＣＤＳガス（クロロシラン系ガス）の様に、熱により容易に分解した物質を生成するガスを用いた場合であっても、ウエハ２００の表面上での分解した物質の滞留の抑制することができ、ウエハ２００に対する処理の面内均一性を向上させることができる。
（ｅ）本態様では、ウエハ２００の裏面とプレート４６との間に空間が形成されるように（プレート４６がウエハ２００に接触しないように）、プレート４６がボート４１に配設されている。これにより、ウエハ２００の加熱が、主に、ヒータ１０からの熱輻射、プレート４６からの熱輻射で行われ、成膜処理のウエハ間温度の均一性を向上させることが可能となる。
（ｆ）本態様では、プレート４６の外周部をウエハ配列方向下向きに突出させて凸部を構成し、プレート４６の表面をフラット面としている。これにより、ウエハ２００の裏面上の空間を小さくしてもウエハ２００の裏面上でガスの流れが阻害されることを抑制できる。また、搬送ロボットによりボート４１へのウエハ２００の装填や脱装を行う際、搬送ロボットのアームの動作がプレート４６により阻害されることを抑制できる。また、プレート４６の外周部の表面に凸部が形成され、プレート４６の裏面がフラット面である場合よりも、隣接するプレート４６間の最短距離を大きくでき、ウエハ２００のボート４１への装填や脱装時に搬送ロボットのアームがプレート４６に接触することを防止することができる。
（４）変形例
　本開示におけるプレート４６は、上述の態様に限定されず、以下に示す変形例のように変更することができる。これらの変形例は任意に組み合わせることができる。
　（変形例１）
　プレート４６の厚さを径方向内側から外側に向かうにつれて厚くしてもよい。例えば、図３（ｂ）に示すように、プレート４６の裏面が段差のない連続的な斜面や曲面となるように、プレート４６の厚さを径方向内側から外側に向かうにつれて厚くしてもよい。また例えば、図３（ｃ）に示すように、プレート４６の厚さを径方向内側から外側に向かうにつれて段階的（階段状）に厚くしてもよい。本変形例によっても、上述の態様と同様の効果が得られる。
（変形例２）
　プレート４６の厚さをボート４１における配設位置によって異ならせてもよい。ウエハ配列領域のうちウエハ配列方向における中央部の領域（Ｃｅｎｔｅｒゾーン）は、ウエハ配列領域のうちウエハ配列方向における上部側の領域（Ｔｏｐゾーン）や下部側の領域（Ｂｏｔｔｏｍゾーン）よりも加熱されやすい。このため、例えば、Ｃｅｎｔｅｒゾーンに位置するプレート４６（ボート４１の垂直方向における中央部に配設されるプレート４６）の中央部（最薄部）の厚さを、Ｔｏｐゾーン又はＢｏｔｔｏｍゾーンに位置するプレート４６（ボート４１の垂直方向における上部側または下部側に配設されるプレート４６）の中央部の厚さよりも薄くしてもよい。本変形例によれば、成膜処理のウエハ間温度の均一性を確実に向上させることが可能となる。
　また例えば、Ｃｅｎｔｅｒゾーンに位置するプレート４６の中央部（最薄部）の厚さを、ＴｏｐゾーンおよびＢｏｔｔｏｍゾーンに位置するプレート４６の中央部の厚さよりも薄くしてもよい。これにより、成膜処理のウエハ間温度の均一性をより確実に向上させることが可能となる。
　また例えば、プレート４６の外周部の厚さを中央部の厚さよりも厚くするとともに、Ｃｅｎｔｅｒゾーンに位置するプレート４６の外周部（最厚部）の厚さを、Ｔｏｐゾーン又はＢｏｔｔｏｍゾーン、好ましくはＴｏｐゾーンおよびＢｏｔｔｏｍゾーンに位置するプレート４６の外周部の厚さよりも薄くしてもよい。これにより、成膜処理のウエハ間温度の均一性をさらに確実に向上させることが可能となる。
（変形例３）
　プレート４６の形成材料をボート４１における配設位置によって異ならせてもよい。すなわち、Ｃｅｎｔｅｒゾーンに位置するプレート４６（ボート４１の垂直方向における中央部に配設されるプレート４６）と、Ｔｏｐゾーン又はＢｏｔｔｏｍゾーンに位置するプレート４６（ボートの垂直方向における上部側または下部側に配設されるプレート４６）と、は互いに異なる材料で形成されていてもよい。例えば、Ｔｏｐゾーン又はＢｏｔｔｏｍゾーンに位置するプレート４６を、Ｃｅｎｔｅｒゾーンに位置するプレート４６よりもヒータ１０からの熱を吸収しやすい材料で形成してもよい。本変形例によれば、成膜処理のウエハ間温度の均一性を確実に向上させることが可能となる。
　また例えば、プレート４６の形成材料をボート４１における配設位置によって異ならせるとともに、プレート４６の外周部と中央部とで形成材料を異ならせてもよい。これにより、上述の態様と同様の効果を得つつ、成膜処理のウエハ間温度の均一性を確実に向上させることが可能となる。
（変形例４）
　プレート４６の外周部は中央部と一体で構成されている場合に限定されず、プレート４６の外周部は、中央部とは別体で構成されていてもよい。これにより、プレート４６の径方向の熱容量を成膜処理の内容に応じて容易に変更でき、成膜処理のウエハ面内温度の均一性をより向上させることができる。
（変形例５）
　ウエハ２００の中央部がウエハ２００の外周部よりも加熱されやすい（冷却されやすい）場合には、プレート４６の中央部の厚さを外周部の厚さよりも厚くし、プレート４６の中央部の熱容量を外周部の熱容量よりも大きくしてもよい。これにより、成膜処理におけるウエハ２００の加熱の際、ウエハ２００の外周部ではプレート４６からの熱輻射を多くでき、ウエハ２００の中央部ではプレート４６からの熱輻射を少なくできる。また、成膜処理におけるウエハ２００の冷却の際、ウエハ２００の外周部ではプレート４６からの熱輻射を少なくでき、ウエハ２００の中央部ではプレート４６からの熱輻射を多くできる。このように、本変形例においても、上述の態様と同様の効果が得られる。
＜本開示の他の態様＞
　以上、本開示の態様を具体的に説明したが、本開示が上述の態様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が可能である。
　上述の態様では、反応管が内管と外管とを有する例を示したが、本開示がこれに限定されず、反応管は、内管を有さず外管のみを有する構成であってもよい。
　また、上述の態様では、反応管の下側に下部チャンバを配設する例を示したが、本開示がこれに限定されることはない。例えば、反応管を横型に構成し、反応管の隣にチャンバ（下部チャンバ）を配設してもよい。また、縦型装置であっても、反応管の上部にチャンバ（下部チャンバ）を配設してもよい。つまり、基板の移載室を形成するチャンバは、反応管に連なるように配されたものであれば、上述した下部チャンバに限られるものではない。
　また、上述の態様では、原料ガスとしてＨＣＤＳガスを用い、反応体としてＯ２ガスを用い、薄膜としてＳｉＯ膜を形成する例について説明したが、本開示はこのような形態に限定されない。
　例えば、反応体として、Ｏ２ガス等のＯ含有ガスの他、アンモニア（ＮＨ３）ガス等の窒素（Ｎ）含有ガス、トリエチルアミン（（Ｃ２Ｈ５）３Ｎ、略称：ＴＥＡ）ガス等のＮ及び炭素（Ｃ）含有ガス、プロピレン（Ｃ３Ｈ６）ガス等のＣ含有ガス、トリクロロボラン（ＢＣｌ３）ガス等のホウ素（Ｂ）含有ガス等を用いるようにしてもよい。そして、以下に示すガス供給シーケンスにより、基板の表面上に、シリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）、シリコン酸窒化膜（ＳｉＯＮ）膜、シリコン炭窒化膜（ＳｉＣＮ膜）、シリコン酸炭化膜（ＳｉＯＣ膜）、シリコン酸炭窒化膜（ＳｉＯＣＮ膜）、シリコン硼窒化膜（ＳｉＢＮ膜）、シリコン硼炭窒化膜（ＳｉＢＣＮ膜）等の膜を形成するようにしてもよい。これらの場合においても、上述の態様における効果と同様の効果が得られる。これらの反応ガスを供給する際の処理手順、処理条件は、例えば、上述の態様において反応ガスを供給する際のそれらと同様とすることができる。これらの場合においても、上述の態様における効果と同様の効果が得られる。
　（ＨＣＤＳ→ＮＨ３）×ｎ　⇒　ＳｉＮ
　（ＨＣＤＳ→Ｏ２→ＮＨ３）×ｎ　⇒　ＳｉＯＮ
　（ＨＣＤＳ→ＴＥＡ）×ｎ　⇒　ＳｉＣＮ
　（ＨＣＤＳ→ＴＥＡ→Ｏ２）×ｎ　⇒　ＳｉＯＣ（Ｎ）
　（ＨＣＤＳ→Ｃ３Ｈ６→ＮＨ３→Ｏ２）×ｎ　⇒　ＳｉＯＣＮ
　（ＨＣＤＳ→Ｃ３Ｈ６→Ｏ２→ＮＨ３）×ｎ　⇒　ＳｉＯＣＮ
　（ＨＣＤＳ→ＢＣｌ３→ＮＨ３）×ｎ　⇒　ＳｉＢＮ
　（ＨＣＤＳ→Ｃ３Ｈ６→ＢＣｌ３→ＮＨ３）×ｎ　⇒　ＳｉＢＣＮ
　（ＤＣＳ→Ｏ２）×ｎ　⇒　ＳｉＯ
　（ＤＣＳ→Ｏ２→ＮＨ３）×ｎ　⇒　ＳｉＯＮ
　また例えば、基板に対して原料と反応体とを同時に供給し、基板上に、上述の各種膜を形成するようにしてもよい。また例えば、基板に対して原料を単体で供給し、基板上に、シリコン膜（Ｓｉ膜）を形成するようにしてもよい。これらの場合においても、上述の態様と同様の効果が得られる。これらの原料や反応体を供給する際の処理手順、処理条件は、上述の態様において原料や反応体を供給する際のそれらと同様とすることができる。これらの場合においても、上述の態様における効果と同様の効果が得られる。
　また例えば、本開示は、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タンタル（Ｔａ）、ニオブ（Ｎｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）等を含む金属系薄膜を形成する場合にも適用することができる。これらの場合であっても、上述の態様と同様な効果が得られる。すなわち、本開示は、半金属元素（半導体元素）や金属元素等の所定元素を含む膜を形成する場合に適用することができる。
　また、上述の態様では、基板処理工程として、主に、基板の表面上に薄膜を形成する場合を例に挙げたが、本開示がこれに限定されることはない。すなわち、本開示は、上述の態様で例に挙げた薄膜形成の他に、上述の態様で例示した薄膜以外の成膜処理にも適用できる。また、基板処理の具体的内容は不問であり、成膜処理だけでなく、熱処理（アニール処理）、プラズマ処理、拡散処理、酸化処理、窒化処理、リソグラフィ処理、イオン打ち込み後のキャリア活性化や平坦化のためのリフロー処理等の他の基板処理を行う場合にも適用できる。
　各処理に用いられるレシピは、処理内容に応じて個別に用意し、電気通信回線や外部記憶装置８１を介して記憶装置７３内に格納しておくことが好ましい。そして、各処理を開始する際、ＣＰＵ７１が、記憶装置７３内に格納された複数のレシピの中から、処理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。これにより、１台の基板処理装置で様々な膜種、組成比、膜質、膜厚の膜を、再現性よく形成することができるようになる。また、オペレータの負担を低減でき、操作ミスを回避しつつ、各処理を迅速に開始できるようになる。
　上述のレシピは、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８２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してもよい。
　上述の態様では、一度に複数枚の基板を処理するバッチ式の基板処理装置を用いて膜を形成する例について説明した。本開示は上述の態様に限定されず、例えば、一度に１枚または数枚の基板を処理する枚葉式の基板処理装置を用いて膜を形成する場合にも、好適に適用できる。また、上述の態様では、ホットウォール型の処理炉を有する基板処理装置を用いて膜を形成する例について説明した。本開示は上述の態様に限定されず、コールドウォール型の処理炉を有する基板処理装置を用いて膜を形成する場合にも、好適に適用できる。
　上述の態様では、基板処理を抵抗加熱式のヒータによる加熱で行う例について説明した。本開示はこの態様に限定されず、例えば基板処理における加熱を紫外線の照射等により行うようにしてもよい。紫外線照射による加熱を行う場合、例えば、重水素ランプ、ヘリウムランプ、カーボンアークランプ、ＢＲＶ光源、エキシマランプ、水銀ランプ等を、ヒータ１０に代わる加熱手段として用いることができる。また、これらの加熱手段をヒータと組み合わせて用いてもよい。この場合、板状部材（プレート）の中央部を、外周部を形成する材料よりもランプから照射される波長を吸収しやすい材料で形成するとよい。
　これらの基板処理装置を用いる場合においても、上述の態様と同様な処理手順、処理条件にて各処理を行うことができ、上述の態様と同様の効果が得られる。
　上述の態様は、適宜組み合わせて用いることができる。このときの処理手順、処理条件は、例えば、上述の態様の処理手順、処理条件と同様とすることができる。
＜本開示の好ましい態様＞
　以下に、本開示の好ましい態様について付記する。
［付記１］
　本開示の一態様によれば、
　基板に対する処理が行われる処理室と、
　前記処理室内で前記基板を支持する基板支持具と、を備え、
　前記基板支持具には、中央部と前記中央部よりも外側に位置する外周部とで厚さが異なる板状部材が前記基板に沿って配設されている
　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、好ましくは、
　前記板状部材の前記外周部の厚さが前記中央部の厚さよりも厚い。
［付記３］
　付記１または２に記載の装置であって、好ましくは、
　前記中央部は、前記板状部材のうち前記基板と対向する部分である。
［付記４］
　付記１～３のいずれか１項に記載の装置であって、好ましくは、
　前記板状部材は、前記板状部材の表面が前記基板の裏面と対向するとともに、前記基板の表面と平行になるように前記基板支持具に配設されている。
［付記５］
　付記１～４のいずれか１項に記載の装置であって、好ましくは、
　前記板状部材は、前記基板の表面と対向する空間が前記基板の裏面と対向する空間よりも大きくなるように前記基板支持具に配設されている。
［付記６］
　付記１～５のいずれか１項に記載の装置であって、好ましくは、
　前記処理室内の基板に対して処理ガスを供給するガスノズルを備え、
　前記基板支持具は、複数の前記基板を垂直方向にそれぞれが間隔を空けて配列されるように支持し、
　前記板状部材は、前記ガスノズルに設けられた複数のガス供給孔の高さ位置がそれぞれ前記板状部材の前記外周部の裏面と前記基板の表面との間に位置するように配設されている。
［付記７］
　付記１～６のいずれか１項に記載の装置であって、好ましくは、
　前記板状部材の厚さが前記板状部材の径方向内側から外側に向かうにつれて厚くなっている。
［付記８］
　付記１～７のいずれか１項に記載の装置であって、好ましくは、
　前記板状部材の前記外周部の厚さは、周方向の全周にわたって前記中央部の厚さよりも厚い。
［付記９］
　付記１～８のいずれか１項に記載の装置であって、好ましくは、
　前記板状部材の前記外周部の裏面は前記中央部の裏面よりも突出している。
［付記１０］
　付記１～９のいずれか１項に記載の装置であって、好ましくは、
　前記板状部材は高熱伝導材料で形成されている。
［付記１１］
　付記１～１０のいずれか１項に記載の装置であって、好ましくは、
　前記板状部材の前記中央部と前記外周部とは互いに異なる材料で形成されている。
［付記１２］
　付記１１に記載の装置であって、好ましくは、
　前記処理室内を加熱する加熱部を備え、
　前記板状部材の前記中央部は、前記外周部を形成する材料よりも前記加熱部からの熱を吸収しやすい材料で形成されている。
［付記１３］
　付記１～１２のいずれか１項に記載の装置であって、好ましくは、
　前記板状部材の表面は、前記基板の裏面の表面積と等しくなるような表面処理が施された面である。
［付記１４］
　付記１～１３のいずれか１項に記載の装置であって、好ましくは、
　前記基板支持具は、複数の前記基板を垂直方向にそれぞれが間隔を空けて配列されるように支持し、
　前記基板支持部の中央部に配設された前記板状部材の前記中央部の厚さが前記基板支持部の上部側または下部側に配設された前記板状部材の前記中央部の厚さよりも薄い。
［付記１５］
　付記１～１４のいずれか１項に記載の装置であって、好ましくは、
　前記基板支持具は、複数の前記基板を垂直方向にそれぞれが間隔を空けて配列されるように支持し、
　前記基板支持部の中央部に配設された前記板状部材と、前記基板支持部の上部側または下部側に配設された前記板状部材とは、互いに異なる材料で形成されている。
［付記１６］
　付記１～１５のいずれか１項に記載の装置であって、好ましくは、
　前記板状部材の前記外周部は、前記中央部とは別体で構成されている。
［付記１７］
　本開示の他の態様によれば、
　基板処理装置の処理室内で基板を支持する基板支持具であって、
　中央部と前記中央部よりも外側の外周部とで厚さが異なる板状部材を有し、
　前記板状部材は、前記基板を支持する際に前記基板に沿って前記基板支持具に配設されるよう構成される
　基板支持具が提供される。
［付記１８］
　本開示のさらに他の態様によれば、
　基板処理装置の処理室内において、基板を基板支持具に支持させ、かつ、中央部と前記中央部よりも外側に位置する外周部とで厚さが異なる板状部材を前記基板に沿って前記基板支持具に配設させた状態で、前記基板に対して所定の処理を行う工程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１９］
　本開示のさらに他の態様によれば、
　基板処理装置の処理室内において、基板を基板支持具に支持させ、かつ、中央部と前記中央部よりも外側に位置する外周部とで厚さが異なる板状部材を前記基板に沿って前記基板支持具に配設させた状態で、前記基板に対して所定の処理を行う手順をコンピュータによって前記基板処理装置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。
　２０…反応管、２３…処理室、３３…移載室、４１…ボート（基板支持具）、４６…板状部材

Claims (19)

  1. 　基板に対する処理が行われる処理室と、
    　前記処理室内で前記基板を支持する基板支持具と、を備え、
    　前記基板支持具には、中央部と前記中央部よりも外側に位置する外周部とで厚さが異なる板状部材が前記基板に沿って配設されている
    　基板処理装置。
  2. 　前記板状部材の前記外周部の厚さが前記中央部の厚さよりも厚い請求項１に記載の基板処理装置。
  3. 　前記中央部は、前記板状部材のうち前記基板と対向する部分である請求項１に記載の基板処理装置。
  4. 　前記板状部材は、前記板状部材の表面が前記基板の裏面と対向するとともに、前記基板の表面と平行になるように前記基板支持具に配設されている請求項１に記載の基板処理装置。
  5. 　前記板状部材は、前記基板の表面と対向する空間が前記基板の裏面と対向する空間よりも大きくなるように前記基板支持具に配設されている請求項１に記載の基板処理装置。
  6. 　前記処理室内の基板に対して処理ガスを供給するガスノズルを備え、
    　前記基板支持具は、複数の前記基板を垂直方向にそれぞれが間隔を空けて配列されるように支持し、
    　前記板状部材は、前記ガスノズルに設けられた複数のガス供給孔の高さ位置がそれぞれ前記板状部材の前記外周部の裏面と前記基板の表面との間に位置するように配設されている請求項１に記載の基板処理装置。
  7. 　前記板状部材の厚さが前記板状部材の径方向内側から外側に向かうにつれて厚くなっている請求項１に記載の基板処理装置。
  8. 　前記板状部材の前記外周部の厚さは、周方向の全周にわたって前記中央部の厚さよりも厚い請求項１に記載の基板処理装置。
  9. 　前記板状部材の前記外周部の裏面は前記中央部の裏面よりも突出している請求項１に記載の基板処理装置。
  10. 　前記板状部材は高熱伝導材料で形成されている請求項１に記載の基板処理装置。
  11. 　前記板状部材の前記中央部と前記外周部とは互いに異なる材料で形成されている請求項１に記載の基板処理装置。
  12. 　前記処理室内を加熱する加熱部を備え、
    　前記板状部材の前記中央部は、前記外周部を形成する材料よりも前記加熱部からの熱を吸収しやすい材料で形成されている請求項１に記載の基板処理装置。
  13. 　前記板状部材の表面は、前記基板の裏面の表面積と等しくなるような表面処理が施された面である請求項１に記載の基板処理装置。
  14. 　前記基板支持具は、複数の前記基板を垂直方向にそれぞれが間隔を空けて配列されるように支持し、
    　前記基板支持部の中央部に配設された前記板状部材の前記中央部の厚さが前記基板支持部の上部側または下部側に配設された前記板状部材の前記中央部の厚さよりも薄い請求項１に記載の基板処理装置。
  15. 　前記基板支持具は、複数の前記基板を垂直方向にそれぞれが間隔を空けて配列されるように支持し、
    　前記基板支持部の中央部に配設された前記板状部材と、前記基板支持部の上部側または下部側に配設された前記板状部材とは、互いに異なる材料で形成されている請求項１に記載の基板処理装置。
  16. 　前記板状部材の前記外周部は、前記中央部とは別体で構成されている請求項１に記載の基板処理装置。
  17. 　基板処理装置の処理室内で基板を支持する基板支持具であって、
    　中央部と前記中央部よりも外側の外周部とで厚さが異なる板状部材を有し、
    　前記板状部材は、前記基板を支持する際に前記基板に沿って前記基板支持具に配設されるよう構成される
    　基板支持具。
  18. 　基板処理装置の処理室内において、基板を基板支持具に支持させ、かつ、中央部と前記中央部よりも外側に位置する外周部とで厚さが異なる板状部材を前記基板に沿って前記基板支持具に配設させた状態で、前記基板に対して所定の処理を行う工程を有する
    　半導体装置の製造方法。
  19. 　基板処理装置の処理室内において、基板を基板支持具に支持させ、かつ、中央部と前記中央部よりも外側に位置する外周部とで厚さが異なる板状部材を前記基板に沿って前記基板支持具に配設させた状態で、前記基板に対して所定の処理を行う手順をコンピュータによって前記基板処理装置に実行させる
    　プログラム。
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