特許 6937332 基板処理装置、半導体装置の製造方法およびプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6937332

(24)【登録日】2021年9月1日

(45)【発行日】2021年9月22日

(54)【発明の名称】基板処理装置、半導体装置の製造方法およびプログラム

(51)【国際特許分類】

   C23C 16/458 20060101AFI20210909BHJP

   H01L 21/31 20060101ALI20210909BHJP

   H01L 21/677 20060101ALI20210909BHJP

【ＦＩ】

   C23C16/458

   H01L21/31 B

   H01L21/68 A

【請求項の数】12

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2019-48784(P2019-48784)

(22)【出願日】2019年3月15日

(65)【公開番号】特開2020-147833(P2020-147833A)

(43)【公開日】2020年9月17日

【審査請求日】2020年3月11日

(73)【特許権者】

【識別番号】318009126

【氏名又は名称】株式会社ＫＯＫＵＳＡＩ ＥＬＥＣＴＲＩＣ

(74)【代理人】

【識別番号】100145872

【弁理士】

【氏名又は名称】福岡 昌浩

(74)【代理人】

【識別番号】100091362

【弁理士】

【氏名又は名称】阿仁屋 節雄

(72)【発明者】

【氏名】山口 天和

(72)【発明者】

【氏名】吉田 秀成

(72)【発明者】

【氏名】西野 達弥

【審査官】 宮崎 園子

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００４−１１９５３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−３５３２０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−０２０９５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭６４−０４４６２７（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 国際公開第０１／７１７８４（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ２３Ｃ １６／４５８

Ｈ０１Ｌ ２１／３１

Ｈ０１Ｌ ２１／６７７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板を処理する処理室を形成する反応管と、
前記反応管に連なるように配され、前記基板の移載室を形成するチャンバと、
前記基板を支持する基板支持具と、前記基板支持具と前記チャンバとの間に配された断熱部と、を有して、前記処理室および前記移載室を移動可能に配された基板支持部と、
を備え、
前記基板支持具が前記処理室に位置するときに、前記断熱部の側壁と前記反応管の内壁との間の隙間に、前記処理室と前記移載室とを連通させるガス流路を形成するように構成され、
前記断熱部内には、空洞部が設けられており、
前記断熱部の端には、前記空洞部と前記移載室とを連通させる連通口が設けられている
基板処理装置。

【請求項2】

前記断熱部を支持する支持ロッドを備えており、
前記断熱部の側壁と前記反応管の内壁との距離は、前記支持ロッドと前記チャンバの内壁の距離よりも短く構成されている
請求項１に記載の基板処理装置。

【請求項3】

前記基板支持具は、複数のプレートが多段に設けられており、
前記断熱部の上端から下端までの距離は、前記複数のプレートのうちの下端のプレートから前記断熱部の上端までの距離よりも長く構成されている
請求項１または２に記載の基板処理装置。

【請求項4】

前記チャンバに不活性ガスを供給する不活性ガス供給部と、
前記反応管の前記チャンバ側に設けられた、前記不活性ガスを排気する開口と、
を備える請求項１から３のいずれか１項に記載の基板処理装置。

【請求項5】

前記反応管内の空間に連通するように前記反応管の前記チャンバ側に設けられた排気バッファを備える請求項１から４のいずれか１項に記載の基板処理装置。

【請求項6】

前記排気バッファと対向する位置に、前記チャンバに供給された不活性ガスを排気する開口が設けられる
請求項５に記載の基板処理装置。

【請求項7】

前記反応管の周りに設けられる加熱部を備えており、
前記排気バッファは、前記加熱部よりも下方に配されている
請求項５または６に記載の基板処理装置。

【請求項8】

基板を処理する処理室を形成する反応管と、
前記反応管に連なるように配され、前記基板の移載室を形成するチャンバと、
前記基板を支持する基板支持具と、前記基板支持具と前記チャンバとの間に配された断熱部と、を有して、前記処理室および前記移載室を移動可能に配された基板支持部と、
前記チャンバに不活性ガスを供給する不活性ガス供給部と、
前記反応管の前記チャンバ側に設けられた、前記不活性ガスを排気する開口と、
を備え、
前記基板支持具が前記処理室に位置するときに、前記断熱部の側壁と前記反応管の内壁との間の隙間に、前記処理室と前記移載室とを連通させるガス流路を形成するように構成され、
前記開口は、前記断熱部の側壁と対向するとともに、前記チャンバに近接する位置に配されている
基板処理装置。

【請求項9】

基板を処理する処理室を形成する反応管と、
前記反応管に連なるように配され、前記基板の移載室を形成するチャンバと、
前記基板を支持する基板支持具と、前記基板支持具と前記チャンバとの間に配された断熱部と、を有して、前記処理室および前記移載室を移動可能に配された基板支持部と、を備え、
前記断熱部内には、空洞部が設けられており、
前記断熱部の端には、前記空洞部と前記移載室とを連通させる連通口が設けられている基板処理装置を用いて、
前記基板を支持する基板支持具を前記処理室に搬入する工程と、
前記基板支持具が前記処理室に位置するときに、前記断熱部の側壁と前記反応管の内壁との間の間隙に形成されるガス流路により、前記処理室と前記移載室とを連通させ、前記処理室に搬入された前記基板に対して所定の処理を行う工程と、
処理後の前記基板を支持する基板支持具を前記処理室から搬出する工程と、
を有する半導体装置の製造方法。

【請求項10】

基板を処理する処理室を形成する反応管と、
前記反応管に連なるように配され、前記基板の移載室を形成するチャンバと、
前記基板を支持する基板支持具と、前記基板支持具と前記チャンバとの間に配された断熱部と、を有して、前記処理室および前記移載室を移動可能に配された基板支持部と、
前記チャンバに不活性ガスを供給する不活性ガス供給部と、
前記反応管の前記チャンバ側に設けられた、前記不活性ガスを排気する開口と、
を備え、
前記基板支持具が前記処理室に位置するときに、前記断熱部の側壁と前記反応管の内壁との間の隙間に、前記処理室と前記移載室とを連通させるガス流路を形成するように構成され、
前記開口は、前記断熱部の側壁と対向するとともに、前記チャンバに近接する位置に配されている基板処理装置を用いて、
前記基板を支持する基板支持具を前記処理室に搬入する工程と、
前記基板支持具が前記処理室に位置するときに、前記断熱部の側壁と前記反応管の内壁との間の間隙に形成されるガス流路により、前記処理室と前記移載室とを連通させ、前記処理室に搬入された前記基板に対して所定の処理を行う工程と、
処理後の前記基板を支持する基板支持具を前記処理室から搬出する工程と、
を有する半導体装置の製造方法。

【請求項11】

基板を処理する処理室を形成する反応管と、
前記反応管に連なるように配され、前記基板の移載室を形成するチャンバと、
前記基板を支持する基板支持具と、前記基板支持具と前記チャンバとの間に配された断熱部と、を有して、前記処理室および前記移載室を移動可能に配された基板支持部と、を備え、
前記断熱部内には、空洞部が設けられており、
前記断熱部の端には、前記空洞部と前記移載室とを連通させる連通口が設けられている基板処理装置に、
前記基板を支持する基板支持具を前記処理室に搬入するステップと、
前記基板支持具が前記処理室に位置するときに、前記断熱部の側壁と前記反応管の内壁との間の間隙に形成されるガス流路により、前記処理室と前記移載室とを連通させ、前記処理室に搬入された前記基板に対して所定の処理を行うステップと、
処理後の前記基板を支持する基板支持具を前記処理室から搬出するステップと、
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。

【請求項12】

基板を処理する処理室を形成する反応管と、
前記反応管に連なるように配され、前記基板の移載室を形成するチャンバと、
前記基板を支持する基板支持具と、前記基板支持具と前記チャンバとの間に配された断熱部と、を有して、前記処理室および前記移載室を移動可能に配された基板支持部と、
前記チャンバに不活性ガスを供給する不活性ガス供給部と、
前記反応管の前記チャンバ側に設けられた、前記不活性ガスを排気する開口と、
を備え、
前記基板支持具が前記処理室に位置するときに、前記断熱部の側壁と前記反応管の内壁との間の隙間に、前記処理室と前記移載室とを連通させるガス流路を形成するように構成され、
前記開口は、前記断熱部の側壁と対向するとともに、前記チャンバに近接する位置に配されている基板処理装置に、
前記基板を支持する基板支持具を前記処理室に搬入するステップと、
前記基板支持具が前記処理室に位置するときに、前記断熱部の側壁と前記反応管の内壁との間の間隙に形成されるガス流路により、前記処理室と前記移載室とを連通させ、前記処理室に搬入された前記基板に対して所定の処理を行うステップと、
処理後の前記基板を支持する基板支持具を前記処理室から搬出するステップと、
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。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、基板処理装置、半導体装置の製造方法およびプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

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、複数枚の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）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００２−３６８０６２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本開示は、基板処理装置において、基板に対する処理を効率的に行うことを可能にする技術を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

一態様によれば、
基板を処理する処理室を形成する反応管と、
反応管に連なるように配され、基板の移載室を形成するチャンバと、
基板を支持する基板支持具と、基板支持具とチャンバとの間に配された断熱部と、を有して、処理室および移載室を移動可能に配された基板支持部と、を備え、
基板支持具が処理室に位置するときに、断熱部の側壁と反応管の内壁との間の隙間に、処理室と移載室とを連通させるガス流路を形成するように構成されている
基板処理装置に関する技術が提供される。

【発明の効果】

【0006】

本開示に係る技術によれば、基板処理装置において、基板に対する処理を効率的に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】本開示の一実施形態に係る基板処理装置の概略構成例を模式的に示す側断面図（その１）である。

【図2】本開示の一実施形態に係る基板処理装置の概略構成例を模式的に示す側断面図（その２）である。

【図3】本開示の一実施形態に係る基板処理装置の要部構成例を示す拡大図である。

【図4】本開示の一実施形態に係る基板処理装置が有するコントローラの構成例を模式的に示すブロック図である。

【図5】本開示の一実施形態に係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。

【発明を実施するための形態】

【0008】

＜一実施形態＞
以下、本開示の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。

【0009】

（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。なお、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。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。
また、ウエハに対して基板処理装置が行う処理としては、例えば、酸化処理、拡散処理、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やアニール、成膜処理等がある。本実施形態では、特に成膜処理を行う場合を例に挙げる。

【0010】

以下、基板処理装置の構成を、図面を参照しながら具体的に説明する。
図１および図２は、本実施形態に係る基板処理装置の概略構成例を模式的に示す側断面図である。図３は、本実施形態に係る基板処理装置の要部構成例を示す拡大図である。図４は、本実施形態に係る基板処理装置が有するコントローラの構成例を模式的に示すブロック図である。

【0011】

（全体構成）
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、後述する反応管２０を均一に加熱するために、加熱部（加熱機構、加熱系）としてのヒータ１０を備える。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、例えば石英（ＳｉＯ_２）または炭化シリコン（ＳｉＣ）等の耐熱性材料により構成され、内管（インナーチューブ）２１と外管（アウターチューブ）２２とを有する二重管構造の円筒形状に形成されている。
反応管２０の下方には、基板移載用のロードロック室を構成する下部チャンバ（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、上端が開口し下端が閉塞した円筒形状に形成されている。
そして、反応管２０および下部チャンバ３０によって形成される空間内には、処理対象となるウエハ（基板）を支持するための基板支持部４０が、当該空間内を上下方向に移動可能に配されている。

【0012】

（反応管）
反応管２０は、内管２１と、その外側に配された外管２２と、を有している。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、下端側が下部チャンバ３０のフランジ部３１に支持されている。内管２１は、上端が外管２２の上端近傍まで延びて開口し、下端が下部チャンバ３０に連なるように開口した円筒形状に形成され、外管２２と同様に下端側が下部チャンバ３０のフランジ部３１に支持されている。このように、内管２１および外管２２が下部チャンバ３０のフランジ部３１に支持されることで、反応管２０は、垂直に据え付けられた状態となる。

【0013】

内管２１の内側（すなわち、中空筒の内部）には、ウエハを処理する処理室２３が形成されている。処理室２３は、後述する基板支持部４０のボート４１によって支持されるウエハを、水平姿勢で鉛直方向に多段に配列した状態で、収容可能に構成されている。
処理室２３内には、処理室２３の下部領域から上部領域まで延在するノズル２４が設けられている。ノズル２４には、ボート４１に支持されるウエハと対向する位置に、ノズル２４の延伸方向に沿って並ぶ複数のガス供給孔２４ａが設けられている。これにより、ノズル２４のガス供給孔２４ａからは、ウエハに対してガスが供給されることになる。

【0014】

内管２１の外側で、かつ、外管２２の内側には、ガスが流れる排気流路２５が形成されている。排気流路２５は、外管２２の上端と内管２１の上端との隙間を通じて処理室２３からガスが流れ込み、流れ込んだガスが内管２１の外側と外管２２の内側との間の空間を下方に向けて流れるように構成されている。

【0015】

外管２２の下部には、その外管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、内管２１と外管２２との間に形成された排気流路２５と連通し、その排気流路２５からのガスを受け取って一時的に滞留するとともに、滞留したガスを後述する排気管６１に排出するように構成されている。また、ポンピング部２６は、外管２２の周りに設けられるヒータ１０よりも下方に配されている。

【0016】

内管２１の下部には、ポンピング部２６と対向する位置に開口２７が設けられている。開口２７は、内管２１の下部のポンピング部２６が配置される位置の周りの複数個所に設けられ、内管２１の内側からポンピング部２６にガスを排出し得るように構成されている。内管２１の下部に設けられることで、開口２７は、下部チャンバ３０に近接する位置に配されることになり、その下部チャンバ３０に供給されたガスについてもポンピング部２６に排出し得るようになっている。

【0017】

（ガス供給部）
内管２１の内側に配されたノズル２４には、ガス供給ラインとしてのガス供給管５１が、内管２１および外管２２を貫通するように接続されている。ガス供給管５１には、少なくとも２本のガス供給管５２，５４が接続されてており、処理室２３内へ複数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。

【0018】

ガス供給管５２の流路上には、上流方向から順に、流量制御器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。バルブ５２ｂよりも下流側では、不活性ガスを供給するガス供給管５３がガス供給管５２に接続されている。ガス供給管５３には、上流方向から順に、ＭＦＣ５３ａおよびバルブ５３ｂが設けられている。主に、ガス供給管５２、ＭＦＣ５２ａ、バルブ５２ｂにより、第１の処理ガス供給系である第１処理ガス供給部が構成される。

【0019】

また、ガス供給管５４の流路上には、上流方向から順に、ＭＦＣ５４ａおよびバルブ５４ｂが設けられている。バルブ５４ｂよりも下流側では、不活性ガスを供給するガス供給管５５がガス供給管５４に接続されている。ガス供給管５５には、上流方向から順に、ＭＦＣ５５ａおよびバルブ５５ｂが設けられている。主に、ガス供給管５４、ＭＦＣ５４ａ、バルブ５４ｂにより、第２の処理ガス供給系である第２処理ガス供給部が構成される。

【0020】

ガス供給管５２からは、第１の処理ガスとして、第１の金属元素を含む原料ガス（第１の金属含有ガス、第１の原料ガス）が、ＭＦＣ５２ａ、バルブ５２ｂ、ガス供給管５１、ノズル２４を介して処理室２３内に供給される。原料としては、例えば第１の金属元素としてのチタン（Ｔｉ）を含み、ハロゲン系原料（ハロゲン化物、ハロゲン系チタン原料とも称する。）としての四塩化チタン（ＴｉＣｌ_４）が用いられる。

【0021】

ガス供給管５４からは、第２の処理ガスとして、反応ガスが、ＭＦＣ５４ａ、バルブ５４ｂ、ガス供給管５１、ノズル２４を介して処理室２３内に供給される。反応ガスとしては、例えば窒素（Ｎ）を含むＮ含有ガスとしての例えばアンモニア（ＮＨ_３）ガスを用いることができる。ＮＨ_３ガスは、窒化・還元剤（窒化・還元ガス）として作用する。

【0022】

ガス供給管５３，５５からは、不活性ガスとして、例えば窒素（Ｎ_２）ガスが、それぞれＭＦＣ５３ａ，５５ａ、バルブ５３ｂ，５５ｂ、ガス供給管５１、ノズル２４を介して処理室２３内に供給される。なお、以下、不活性ガスとしてＮ_２ガスを用いる例について説明するが、不活性ガスとしては、Ｎ_２ガス以外に、例えば、アルゴン（Ａｒ）ガス、ヘリウム（Ｈｅ）ガス、ネオン（Ｎｅ）ガス、キセノン（Ｘｅ）ガス等の希ガスを用いてもよい。

【0023】

主に、ガス供給管５１，５２，５４、ＭＦＣ５２ａ，５４ａ、バルブ５２ｂ，５４ｂ、ノズル２４により処理ガス供給系が構成されるが、ノズル２４のみを処理ガス供給系と考えてもよい。処理ガス供給系を、単に、ガス供給系と称することもできる。ガス供給管５２から原料ガスを流す場合、主に、ガス供給管５２、ＭＦＣ５２ａ、バルブ５２ｂにより原料ガス供給系が構成されるが、ガス供給管５１，ノズル２４を原料ガス供給系に含めて考えてもよい。また、原料ガス供給系を原料供給系と称することもできる。原料ガスとして金属含有原料ガスを用いる場合、原料ガス供給系を金属含有原料ガス供給系と称することもできる。ガス供給管５４から反応ガスを流す場合、主に、ガス供給管５４、ＭＦＣ５４ａ、バルブ５４ｂにより反応ガス供給系が構成されるが、ノズル２４を反応ガス供給系に含めて考えてもよい。ガス供給管５４から反応ガスとして窒素含有ガスを供給する場合、反応ガス供給系を窒素含有ガス供給系と称することもできる。また、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が構成される。第１の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。

【0024】

（ガス排気部）
ポンピング部２６には、そのポンピング部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、上流側から順に、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、ＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）バルブ６３、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。排気管６１、ＡＰＣバルブ６３および圧力センサ６２により、排気系すなわち排気ラインが構成される。なお、真空ポンプ６４を排気系に含めて考えてもよい。

【0025】

（下部チャンバ）
下部チャンバ３０は、その上端に反応管２０を支持するフランジ部３１を有している。フランジ部３１が反応管２０を支持することで、下部チャンバ３０は、反応管２０の下方に配されることになる。また、下部チャンバ３０は、反応管２０の内管２１に連なる（すなわち、内管２１と略同径の）無蓋有底の円筒形状に構成されており、これにより内管２１内の処理室２３の下方に閉塞空間を形成するようになっている。

【0026】

下部チャンバ３０の上端近傍には、基板搬入搬出口３２が設けられている。基板搬入搬出口３２は、図示せぬ搬送ロボットにより、下部チャンバ３０の内外でのウエハの出し入れを可能とするように構成されている。これにより、下部チャンバ３０における閉塞空間は、基板搬入搬出口３２を介して、後述する基板支持部４０のボート４１にウエハを移載するための移載室３３として機能するようになっている。

【0027】

また、下部チャンバ３０の下方部には、不活性ガス供給管５６が接続されている。不活性ガス供給管５６の流路上には、上流方向から順に、ＭＦＣ５６ａおよびバルブ５６ｂが設けられている。主に、不活性ガス供給管５６、ＭＦＣ５６ａ、バルブ５６ｂにより、第２の不活性ガス供給系である不活性ガス供給部が構成される。
不活性ガス供給管５６からは、不活性ガスとして、例えばＮ_２ガスが下部チャンバ３０内に供給される。下部チャンバ３０に供給された不活性ガスは、内管２１の下部に設けられた開口２７、および、外管２２の下部を取り囲むポンピング部２６を通じて、下部チャンバ３０内から排気され得るようになっている。なお、以下、不活性ガスとしてＮ_２ガスを用いる例について説明するが、不活性ガスとしては、Ｎ_２ガス以外に、例えば、Ａｒガス、Ｈｅガス、Ｎｅガス、Ｘｅガス等の希ガスを用いてもよい。

【0028】

（基板支持部）
基板支持部４０は、反応管２０および下部チャンバ３０によって形成される空間内、すなわち内管２１内の処理室２３および下部チャンバ３０内の移載室３３を移動可能に配されるもので、ウエハを支持する基板支持具としてのボート４１と、その下方に配された断熱部４２と、を有している。

【0029】

基板支持具としてのボート４１は、複数のプレート４１ａが多段に設けられており、そのプレート４１ａによって複数枚（例えば、５枚）のウエハを、水平姿勢で、かつ、互いに中心を揃えた状態で、鉛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形成されている。

【0030】

ボート４１の下方に配設された断熱部４２は、上下方向の熱の伝導または伝達が小さくなるような構造を有しており、内部に空洞部を有して構成されている。具体的には、断熱部４２は、空洞部内に例えば石英や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ており、このような構成によりヒータ１０からの熱が下部チャンバ３０の側に伝わり難くなっている。ただし、このような構成に限定されることはなく、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、断熱部４２を構成することも可能である。

【0031】

断熱部４２の下端を構成する表面（すなわち、下面）には、その断熱部４２における空洞部と下部チャンバ３０における移載室３３とを連通させる連通口４２ａが例えば複数個所に設けられている。連通口４２ａを有することで、断熱部４２における空洞部は、下部チャンバ３０に供給された不活性ガスによってパージされ得る。また、連通口４２ａを有することで、断熱部４２は、空洞部内を移載室３３と同じ圧力にすることができ、これにより断熱部４２の上下方向の厚さを薄くすることができる。

【0032】

また、断熱部４２の下面には、その断熱部４２を下方から支持する支持ロッド４３が配設されている。支持ロッド４３は、移載室３３の機密状態を維持しつつ、その下部チャンバ３０の底部を貫通するように配されており、下部チャンバ３０の外方において昇降機構部（ボートエレベータ）４４に連結されている。

【0033】

昇降機構部４４は、ボート４１、断熱部４２および支持ロッド４３を昇降させるように動作するものである。昇降機構部４４の動作によって、基板支持部４０は、内管２１内の処理室２３および下部チャンバ３０内の移載室３３を上下方向に移動することが可能となる。
具体的には、例えば、昇降機構部４４が上昇動作を行うと、図１に示すように、少なくともボート４１が処理室２３に位置し、これによりボート４１に支持されたウエハに対して処理室２３での処理を行うことが可能になる。
また、例えば、昇降機構部４４が下降動作を行うと、図２に示すように、ボート４１が下部チャンバ３０の移載室３３内まで下がり、これにより基板搬入搬出口３２を介してボート４１に対するウエハの移載を行うことが可能になる。
なお、昇降機構部４４は、ウエハを支持するボート４１を回転させる回転機構としての機能を有したものであってもよい。

【0034】

（ガス流路）
ところで、上述した構成の基板支持部４０において、断熱部４２は、内管２１および下部チャンバ３０の水平断面形状に対応する水平断面形状を有している。「対応する水平断面形状」としては、例えば、相似形の水平断面形状が挙げられる。したがって、内管２１および下部チャンバ３０が円筒形状であれば、断熱部４２は、内管２１および下部チャンバ３０よりも小径の円形断面形状を有することになる。

【0035】

それぞれが対応する水平断面形状を有する場合、例えば、ボート４１が処理室２３に位置するときに、断熱部４２の側壁と内管２１の内壁との間には、全周にわたって所定の距離（例えば、５ｍｍ〜８ｍｍ程度）の隙間が形成される。このような隙間が存在していると、その隙間には、内管２１内の処理室２３と下部チャンバ３０内の移載室３３との圧力差に応じて、ガスが流れることになる。つまり、基板支持部４０は、断熱部４２の側壁と内管２１の内壁との間の隙間に、処理室２３と移載室３３とを連通させるガス流路４５を形成するように構成されているのである。

【0036】

ガス流路４５は、以下に述べる位置関係を有するように構成されている。

【0037】

具体的には、図３に示すように、ガス流路４５の形成幅である断熱部４２の側壁と内管２１の内壁との距離（以下「第１の距離」という。）Ｌ１は、支持ロッド４３と下部チャンバ３０の内壁との距離（以下「第２の距離」という。）Ｌ２よりも、短く構成されている。つまり、第１の距離Ｌ１＜第２の距離Ｌ２となっている。なお、第２の距離Ｌ２によって規定される下部チャンバ３０内の空間は、下方の不活性ガス供給管５１から供給される不活性ガスのバッファ空間となる。

【0038】

また、ガス流路４５の形成長である断熱部４２の上端から下端までの距離（以下「第３の距離」という。）Ｌ３は、ボート４１が有する複数のプレート４１ａのうちの下端のプレート４１ａから断熱部４２の上端までの距離（以下「第４の距離」という。）Ｌ４よりも、長く構成されている。つまり、第３の距離Ｌ３＞第４の距離Ｌ４となっている。このように、ガス流路４５の形成長として、ある程度の距離を確保すれば、そのガス流路４５内における不活性ガスの濃度勾配を設けることが実現可能となる。具体的には、例えば、ガス流路４５内の上方側における不活性ガスの濃度を低く、下方側における不活性ガスの濃度を高くして、処理室２３内の下方側における処理ガスの濃度の希釈を防ぐといったことが考えられる。

【0039】

（コントローラ）
本実施形態に係る基板処理装置は、その基板処理装置における各部の動作を制御する制御部としてのコントローラ７０を有している。

【0040】

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、演算部としてのＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）７１、一時記憶部としてのＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）７２、大容量記憶部としての記憶装置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。また、コントローラ７０は、例えば、外部記憶装置８１、タッチパネル等の入出力装置８２が接続可能に構成されている。

【0041】

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、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、このプロセスレシピ、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、プロセスレシピおよび制御プログラムの組み合わせを含む場合がある。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。

【0042】

Ｉ／Ｏポート７４は、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、昇降機構部４４等に接続されている。

【0043】

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からレシピ等を読み出すように構成されている。そして、ＣＰＵ７１は、読み出したレシピの内容に沿うように、Ｉ／Ｏポート７４を介して、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ＡＰＣバルブ６３による圧力センサ６２に基づく圧力調整動作、ヒータ１０の温度調整動作、真空ポンプ６４の起動および停止、昇降機構部４４によるボート４１の昇降動作、ボート４１へのウエハの収容動作等を制御するように構成されている。

【0044】

以上のようなコントローラ７０は、専用のコンピュータとして構成してもよいし、汎用のコンピュータとして構成してもよい。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（ＵＳＢ Ｆｌａｓｈ Ｄｒｉｖｅ）やメモリカード等の半導体メモリ）８１を用意し、外部記憶装置８１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により、本実施形態に係るコントローラ７０を構成することができる。また、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８１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てもよいし、上位装置から受信部を介して情報を受信し、外部記憶装置８１を介さずにプログラムを供給するようにしてもよい。

【0045】

コントローラ７０における記憶装置７３およびコントローラ７０に接続可能な外部記憶装置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る。以下、これらを総称して、単に記録媒体ともいう。なお、本明細書において記録媒体という言葉を用いた場合は、記憶装置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、その両方を含む場合がある。

【0046】

（２）基板処理工程（成膜工程）
次に、上述した構成の基板処理装置において、半導体装置の製造工程の一工程として実行する基板処理工程を、図５を用いて説明する。ここでは、基板処理工程として、金属膜の一例である窒化チタン（ＴｉＮ）層をウエハ上に形成する工程（成膜工程）を例に挙げる。なお、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。

【0047】

（ウエハチャージ：Ｓ１１０）
成膜処理に際しては、先ず、被処理物となるウエハをボート４１に装填（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のプレート４１ａを基板搬入搬出口３２の対向位置に配置し、その状態で、基板搬入搬出口３２を通じて、ボート４１のプレート４１ａ上にウエハを載置する。これを、昇降機構部４４によってボート４１の上下方向位置を移動させつつ、そのボート４１における複数のプレート４１ａのそれぞれに対して行う。これにより、ボート４１には、複数枚（例えば、５枚）のウエハが装填される。

【0048】

（ボートロード：Ｓ１２０）
ボート４１にウエハを装填したら、続いて、そのボート４１を昇降機構部４４によって上昇させる。これにより、ボート４１に装填された各ウエハは、処理室２３内に搬入（ボートロード）される。

【0049】

（圧力調整および温度調整：Ｓ１３０）
ウエハの処理室２３内への搬入後は、処理室２３内が所望の圧力（真空度）となるように、真空ポンプ６４を作動させる。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）。真空ポンプ６４は、少なくともウエハに対する処理が完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２３内が所望の温度となるように、ヒータ１０による加熱を行う。この際、処理室２３内が所望の温度分布となるように、温度センサが検出した温度情報に基づき、ヒータ１０への通電量がフィードバック制御される（温度調整）。ヒータ１０による処理室２３内の加熱は、少なくともウエハに対する処理が完了するまでの間は継続して行われる。

【0050】

（ＴｉＮ層形成工程：Ｓ１４０）
処理室２３内の雰囲気が安定したら、次いで、成膜工程としてのＴｉＮ層形成工程（Ｓ１４０）に移る。ＴｉＮ層形成工程（Ｓ１４０）では、ＴｉＣｌ_４ガスを供給する工程（Ｓ１４１）、残留ガスを除去する工程（Ｓ１４２）、ＮＨ_３ガスを供給する工程（Ｓ１４３）、および、残留ガスを除去する工程（Ｓ１４４）の各ステップを順に行う。

【0051】

（ＴｉＣｌ_４ガス供給：Ｓ１４１）
具体的には、処理室２３内の雰囲気が安定した後、バルブ５２ｂを開き、ガス供給管５２およびガス供給管５１に原料ガスであるＴｉＣｌ_４ガスを流す。ＴｉＣｌ_４ガスは、ＭＦＣ５２ａにより流量調整され、ノズル２４のガス供給孔２４ａから処理室２３内に供給され、排気流路２５およびポンピング部２６を経て排気管６１から排気される。これにより、ボート４１に装填されたウエハに対してＴｉＣｌ_４ガスが供給されることとなる。また、ＴｉＣｌ_４ガスの供給に合わせて、バルブ５３ｂを開き、ガス供給管５３内にＮ_２ガス等の不活性ガスを流す。ガス供給管５３内を流れたＮ_２ガスは、ＭＦＣ５３ａにより流量調整され、ＴｉＣｌ_４ガスと一緒に処理室２３内に供給され、排気管６１から排気される。

【0052】

このとき、ＡＰＣバルブ６３を調整して、処理室２３内の圧力を、例えば０．１〜６６５０Ｐａの範囲内の圧力とする。ＭＦＣ５２ａで制御するＴｉＣｌ_４ガスの供給流量は、例えば０．１〜２ｓｌｍの範囲内の流量とする。ＭＦＣ５３ａで制御するＮ_２ガスの供給流量は、それぞれ例えば０．１〜３０ｓｌｍの範囲内の流量とする。ＴｉＣｌ_４ガスをウエハに対して供給する時間は、例えば０．０１〜２０秒の範囲内の時間とする。また、ヒータ１０は、ウエハの温度が、例えば２５０〜５５０℃の範囲内の温度となるような温度に設定する。

【0053】

このように、処理室２３内にＴｉＣｌ_４ガスおよびＮ_２ガスを供給すると、ボート４１に装填されたウエハ（表面の下地膜）上には、例えば１原子層未満から数原子層程度の厚さのＴｉ含有層が形成される。

【0054】

また、このとき、移載室３３内に対しても、Ｎ_２ガス等の不活性ガスの供給を行う。具体的には、バルブ５６ｂを開き、不活性ガス供給管５１内にＮ_２ガス等の不活性ガスを流す。不活性ガス供給管５１内を流れたＮ_２ガスは、ＭＦＣ５６ａにより流量調整され、移載室３３内に供給される。移載室３３内へのＮ_２ガスの供給は、処理室２３内のガス圧力＜移載室３３内のガス圧力となるように行うものとする。また、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となるように行うものとする。

【0055】

このようにしてＮ_２ガスが供給される移載室３３では、上述したように第１の距離Ｌ１＜第２の距離Ｌ２となっていることから、第２の距離Ｌ２によって規定される下部チャンバ３０内の空間が、Ｎ_２ガスのバッファ空間として機能することになる。また、このとき、断熱部４２の下面に連通口４２ａが設けられているので、移載室３３にＮ_２ガスが供給されると、そのＮ_２ガスによって断熱部４２の空洞部内もパージされて、移載室３３と同じ圧力になる。これにより、連通口４２ａがない場合に比べると、断熱部４２の上下方向の厚さを薄くすることができる。

【0056】

移載室３３に供給されたＮ_２ガスは、断熱部４２の側壁と内管２１の内壁との間に形成されるガス流路４５に流れ込む。ただし、処理室２３内のガス圧力＜移載室３３内のガス圧力となっているとともに、内管２１の下部にはポンピング部２６と対向する位置に開口２７が設けられている。したがって、ガス流路４５に流れ込んだＮ_２ガスは、開口２７を通じてポンピング部２６に排出され、処理室２３の側に回り込むことが抑制される。

【0057】

また、ガス流路４５は、上述したように第３の距離Ｌ３＞第４の距離Ｌ４となっている。そのため、ガス流路４５にＮ_２ガスが流れ込んだ場合であっても、そのガス流路４５内において、Ｎ_２ガスの濃度勾配を設けることが可能である。具体的には、例えば、ガス流路４５内の上方側におけるＮ_２ガスの濃度を低く、下方側におけるＮ_２ガスの濃度を高くすることで、処理室２３内にＮ_２ガスが入り込み、これにより処理室２３内のＴｉＣｌ_４ガスが希釈されることを抑制する。

【0058】

開口２７を通じてポンピング部２６に排出されたＮ_２ガスは、排気流路２５からポンピング部２６に流れ込んだＴｉＣｌ_４ガスおよびＮ_２ガスとともに、排気管６１から排気される。このように、処理室２３および移載室３３からのガス排気にあたり、一旦ポンピング部２６を介するようにすれば、排気動作の安定化を図ることができる。また、ポンピング部２６がヒータ１０の下端よりも下方に配されていれば、ヒータ１０の均熱領域を容易かつ適切に確保することができる。

【0059】

（残留ガス除去：Ｓ１４２）
ウエハ上にＴｉ含有層を形成した後は、バルブ５２ｂを閉じ、ＴｉＣｌ_４ガスの供給を停止する。このとき、排気管６１のＡＰＣバルブ６３は開いたままとして、真空ポンプ６４により処理室２３内を真空排気し、処理室２３内に残留する未反応もしくはＴｉ含有層形成に寄与した後のＴｉＣｌ_４ガスを処理室２３内から排除する。また、バルブ５３ｂは開いたままとして、Ｎ_２ガスの処理室２３内への供給を維持する。Ｎ_２ガスはパージガスとして作用し、処理室２３内に残留する未反応もしくはＴｉ含有層形成に寄与した後のＴｉＣｌ_４ガスを処理室２３内から排除する効果を高めることができる。

【0060】

（ＮＨ_３ガス供給：Ｓ１４３）
処理室２３内の残留ガスを除去した後は、バルブ５４ｂを開き、ガス供給管５４およびガス供給管５１に反応ガスとしてＮ含有ガスであるＮＨ_３ガスを流す。ＮＨ_３ガスは、ＭＦＣ５４ａにより流量調整され、ノズル２４のガス供給孔２４ａから処理室２３内に供給され、排気流路２５およびポンピング部２６を経て排気管６１から排気される。これにより、ボート４１に装填されたウエハに対してＮＨ_３ガスが供給されることとなる。このとき、バルブ５５ｂは閉じた状態として、Ｎ_２ガスがＮＨ_３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、ＮＨ_３ガスは、Ｎ_２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。このように、反応ガス（ＮＨ_３ガス）を、Ｎ_２ガスで希釈することなく、処理室２３内へ供給すれば、ＴｉＮ層の成膜レートを向上させることが可能である。

【0061】

ＮＨ_３ガスを流すときは、ＡＰＣバルブ６３を調整して、処理室２３内の圧力を、例えば０．１〜６６５０Ｐａの範囲内の圧力とする。ＭＦＣ５４ａで制御するＮＨ_３ガスの供給流量は、例えば０．１〜２０ｓｌｍの範囲内の流量とする。ＮＨ_３ガスをウエハに対して供給する時間は、例えば０．０１〜３０秒の範囲内の時間とする。また、ヒータ１０は、ＴｉＣｌ_４ガス供給工程と同様の温度に設定する。

【0062】

このように、処理室２３内にＮＨ_３ガスを供給すると、ＮＨ_３ガスは、ＴｉＣｌ_４ガス供給工程でウエハ上に形成されたＴｉ含有層の少なくとも一部と置換反応する。この置換反応により、Ｔｉ含有層に含まれるＴｉとＮＨ_３ガスに含まれるＮとが結合して、ボート４１に装填されたウエハ上に、ＴｉとＮとを含むＴｉＮ層が形成されることになる。

【0063】

また、このときも、上述したＴｉＣｌ_４ガス供給工程（Ｓ１４１）の場合と同様に、移載室３３内に対して、Ｎ_２ガス等の不活性ガスの供給を行う。具体的な処理はＴｉＣｌ_４ガス供給工程（Ｓ１４１）の場合と同様なので、ここでの説明を省略する。

【0064】

（残留ガス除去：Ｓ１４４）
ウエハ上にＴｉＮ層を形成した後は、バルブ５４ｂを閉じて、ＮＨ_３ガスの供給を停止する。そして、上述した残留ガス除去工程の場合と同様の処理手順により、処理室２３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ＮＨ_３ガスや反応副生成物を、処理室２３内から排除する。

【0065】

（実施回数確認：Ｓ１５０）
以上に述べたＴｉＮ層形成工程（Ｓ１４０）における各工程（Ｓ１４１〜Ｓ１４４）を順に行うサイクルが終了すると、その都度、そ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。そして、所定回数実施するまで、そのサイクルを繰り返し実施する（Ｓ１４１〜Ｓ１４４）。上述のサイクルを繰り返す回数は、例えば１０〜８０回程が好ましく、より好ましくは１０〜１５回程行う。そして、上述のサイクルを所定回数繰り返すことにより、ウエハ０上には、所定の厚さ（例えば０．１〜２ｎｍ）のＴｉＮ層が形成される。

【0066】

（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後は、ガス供給管５３，５５のそれぞれからＮ_２ガスを処理室２３内へ供給し、排気管６１から排気する。Ｎ_２ガスはパージガスとして作用し、これにより処理室２３内が不活性ガスでパージされ、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。

【0067】

（大気圧復帰：Ｓ１７０）
処理室２３内をパージした後は、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。

【0068】

（ボートアンロード：Ｓ１８０）
その後は、上述したボートロード工程（Ｓ１２０）とは逆の手順で、昇降機構部４４によってボート４１を下降させて、そのボート４１に装填された各ウエハを処理室２３内から搬出（ボートアンロード）する。

【0069】

（ウエハディスチャージ：Ｓ１９０）
そして、ボート４１をアンロードしたら、上述したウエハチャージ工程（Ｓ１１０）とは逆の手順で、処理済ウエハをボート４１から取り出し、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。

【0070】

このようにして、複数枚（例えば、５枚）のウエハのそれぞれに対して、ＴｉＮ層を形成する成膜工程が完了することになる。

【0071】

（３）本実施形態の効果
本実施形態によれば、以下に示す一つまたは複数の効果を奏する。

【0072】

（ａ）本実施形態において、反応管２０の内管２１とこれに連なる下部チャンバ３０とによって形成される閉塞空間内には、内管２１の側に処理室２３が、下部チャンバ３０の側にウエハの移載室３３が、それぞれ形成されている。そして、その閉塞空間内を移動可能に配された基板支持部４０は、ボート４１が処理室２３に位置するときに、断熱部４２の側壁と内管２１の内壁との間の隙間にガス流路４５を形成するように構成されている。そのため、断熱部４２によって処理室２３と移載室３３とが画定されるとともに、その断熱部４２が形成するガス流路４５によって処理室２３と移載室３３との間のガスの流れが制限されることになる。
これにより、基板支持部４０の移動を阻害することなく、ボート４１が処理室２３に位置するときには、その処理室２３内の雰囲気を処理ガス環境にすることができ、しかもそのために従来構成の縦型基板処理装置が備えていた処理室封止用の蓋体（シールキャップ）を必要とすることもない。したがって、シールキャップの開閉動作を要することなく、処理室２３内の雰囲気を処理ガス環境にすることができるので、その処理室２３内でのウエハに対する処理の効率化が図れる。

【0073】

また、本実施形態においては、ボート４１を昇降させて処理室２３に位置させる縦型の基板処理装置によってウエハに対する処理を行うので、ボート４１に装填された複数枚（例えば、５枚）のウエハに対して一度に処理を行うことができ、この点でもウエハに対する処理の効率化が図れる。

【0074】

つまり、本実施形態によれば、縦型の基板処理装置において、ウエハに対する処理を効率的に行うことができる。

【0075】

（ｂ）本実施形態において、断熱部４２の側壁と内管２１の内壁との間の第１の距離Ｌ１は、支持ロッド４３と下部チャンバ３０の内壁との間の第２の距離Ｌ２よりも、短く構成されている。そのため、移載室３３に不活性ガスを供給する際に、第２の距離Ｌ２によって規定される下部チャンバ３０内の空間が、不活性ガスのバッファ空間となる。つまり、不活性ガスは、バッファ空間に滞留し、これよりも狭いガス流路４５への流れ込みが制限される。したがって、処理ガスの希釈によるＴｉＮ層の成膜レート低下を抑制でき、処理室２３内でのウエハに対する処理の効率化を図る上で好ましいものとなる。

【0076】

（ｃ）本実施形態において、断熱部４２の上端から下端までの距離である第３の距離Ｌ３は、ボート４１が有する複数のプレート４１ａのうちの下端のプレート４１ａから断熱部４２の上端までの距離である第４の距離Ｌ４よりも、長く構成されている。このように、ガス流路４５の形成長として、ある程度の距離を確保すれば、そのガス流路４５内における不活性ガスの濃度勾配を設けることが実現可能となる。具体的には、例えば、ガス流路４５内の上方側における不活性ガスの濃度を低く、下方側における不活性ガスの濃度を高くして、処理室２３内の下方側における処理ガスの濃度が希釈されることを抑制できる。したがって、処理ガスの希釈によるＴｉＮ層の成膜レート低下を抑制でき、処理室２３内でのウエハに対する処理の効率化を図る上で好ましいものとなる。

【0077】

（ｄ）本実施形態において、外管２２の下部には、その外管２２の周りを取り囲むように、内管２１と外管２２との間の空間に形成された排気流路２５と連通するガス滞留空間であるポンピング部２６が形成されている。そのため、排気管６１から排気されるガスがポンピング部２６に一時的に滞留することになるので、処理室２３および移載室３３からのガス排気にあたり、その排気動作の安定化を図ることができる。したがって、排気動作の安定化に伴って処理ガスの供給動作も安定するので、処理室２３内でのウエハに対する処理の効率化を図る上で好ましいものとなる。

【0078】

（ｅ）本実施形態において、内管２１の下部には、ポンピング部２６と対向する位置に開口２７が設けられている。そのため、ガス流路４５に流れ込むガスが開口２７を通じてポンピング部２６に排出されることになり、下部チャンバ３０からの不活性ガスのガス流路４５への流れ込みを確実に制限することができる。したがって、処理ガスの希釈によるＴｉＮ層の成膜レート低下を抑制でき、処理室２３内でのウエハに対する処理の効率化を図る上で好ましいものとなる。

【0079】

（ｆ）本実施形態において、ポンピング部２６は、ヒータ１０よりも下方に配されている。このように、ポンピング部２６がヒータ１０の下端よりも下方に配されていれば、ヒータ１０の均熱領域を容易かつ適切に確保することができる。したがって、処理室２３内でのウエハに対する処理の効率化を図る上で好ましいものとなる。

【0080】

（ｇ）本実施形態において、開口２７は、断熱部４２の側壁と対向するとともに、下部チャンバ３０に近接する位置に配されている。このように、下部チャンバ３０に近接する位置に開口２７が配されていれば、下部チャンバ３０に供給された不活性ガスが開口２７を通じて排出されるので、ガス流路４５への不活性ガスの流れ込みを確実に制限することができる。したがって、処理ガスの希釈によるＴｉＮ層の成膜レート低下を抑制でき、処理室２３内でのウエハに対する処理の効率化を図る上で好ましいものとなる。

【0081】

（ｈ）本実施形態において、断熱部４２内には空洞部が設けられており、断熱部４２の下端には、その断熱部４２における空洞部と下部チャンバ３０における移載室３３とを連通させる連通口４２ａが設けられている。そのため、断熱部４２は、空洞部が不活性ガスによってパージされて、移載室３３と同じ圧力になり、これにより、連通口４２ａがない場合に比べると、断熱部４２の上下方向の厚さを薄くすることができる。

【0082】

＜他の実施形態＞
以上に、本開示の一実施形態を具体的に説明したが、本開示が上述の実施形態に限定されることはなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能である。

【0083】

上述した実施形態では、反応管を内管と外管とで構成する二重管構造の例を示したが、本開示がこれに限定されることはない。すなわち、反応管は、処理室を形成するものであり、かつ、その内壁と断熱部の側壁との間にガス流路を形成するものであれば、二重管構造に限られるものではなく、例えば外管だけで構成してもよい。

【0084】

また、上述した実施形態では、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。

【0085】

また、上述した実施形態では、半導体装置の製造工程の一工程である基板処理工程において、第１の処理ガス（第１の金属含有ガス、原料ガス）としてＴｉＣｌ_４ガスを用い、第２の処理ガス（反応ガス）としてＮＨ_３ガスを用い、これらを交互に供給することによって、ウエハ上にＴｉＮ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、成膜処理に用いる処理ガスは、ＴｉＣｌ_４ガスやＮＨ_３ガス等に限られることはなく、他の種類のガスを用いて他の種類の薄膜を形成しても構わない。さらには、３種類以上の処理ガスを用いる場合であっても、これらを交互に供給して成膜処理を行うのであれば、本開示を適用することが可能である。具体的には、第一元素としては、Ｔｉではなく、例えばＳｉ、Ｚｒ、Ｈｆ等、種々の元素であってもよい。また、第二元素としては、Ｎではなく、例えばＯ等であってもよい。

【0086】

また、上述した実施形態では、基板処理工程として、主に、ウエハ表面への金属膜形成を行う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、上述した実施形態で例に挙げた薄膜形成の他に、上述した実施形態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、リソグラフィ処理等の他の基板処理を行う場合にも適用できる。

【0087】

＜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。

【0088】

［付記１］
本開示の一態様によれば、
基板を処理する処理室を形成する反応管と、
前記反応管に連なるように配され、前記基板の移載室を形成するチャンバと、
前記基板を支持する基板支持具と、前記基板支持具と前記チャンバとの間に配された断熱部と、を有して、前記処理室および前記移載室を移動可能に配された基板支持部と、を備え、
前記基板支持具が前記処理室に位置するときに、前記断熱部の側壁と前記反応管の内壁との間の隙間に、前記処理室と前記移載室とを連通させるガス流路を形成するように構成されている
基板処理装置が提供される。

【0089】

［付記２］
好ましくは、
前記断熱部を支持する支持ロッドを備えており、
前記断熱部の側壁と前記反応管の内壁との距離は、前記支持ロッドと前記下部チャンバの内壁の距離よりも短く構成されている
付記１に記載の基板処理装置が提供される。

【0090】

［付記３］
好ましくは、
前記基板支持具は、複数のプレートが多段に設けられており、
前記断熱部の上端から下端までの距離は、前記複数のプレートのうちの下端のプレートから前記断熱部の上端までの距離よりも長く構成されている
付記１または２に記載の基板処理装置が提供される。

【0091】

［付記４］
好ましくは、
前記チャンバに不活性ガスを供給する不活性ガス供給部と、
前記反応管の前記チャンバ側に設けられた、前記不活性ガスを排気する開口と、
を備える付記１から３のいずれか１態様に記載の基板処理装置が提供される。

【0092】

［付記５］
好ましくは、
前記反応管内の空間に連通するように前記反応管の前記チャンバ側に設けられた排気バッファ
を備える付記１から４のいずれか１態様に記載の基板処理装置が提供される。

【0093】

［付記６］
好ましくは、
前記排気バッファと対向する位置に、前記チャンバに供給された不活性ガスを排気する開口が設けられる
付記５に記載の基板処理装置が提供される。

【0094】

［付記７］
好ましくは、
前記反応管の周りに設けられる加熱部を備えており、
前記排気バッファは、前記加熱部よりも下方に配されている
付記５または６に記載の基板処理装置が提供される。

【0095】

［付記８］
好ましくは、
前記開口は、前記断熱部の側壁と対向するとともに、前記チャンバに近接する位置に配されている
付記４に記載の基板処理装置が提供される。

【0096】

［付記９］
好ましくは、
前記断熱部内には、空洞部が設けられており、
前記断熱部の端には、前記空洞部と前記移載室とを連通させる連通口が設けられている
付記１から８のいずれか１態様に記載の基板処理装置が提供される。

【0097】

[付記１０]
本開示の他の一態様によれば、
基板を処理する処理室を形成する反応管と、
前記内管に連なるように配され、前記基板の移載室を形成するチャンバと、
前記基板を支持する基板支持具と、前記基板支持具と前記チャンバとの間に配された断熱部と、を有して、前記処理室および前記移載室を移動可能に配された基板支持部と、を備える基板処理装置を用いて、
前記基板を支持する基板支持具を前記処理室に搬入する工程と、
前記基板支持具が前記処理室に位置するときに、前記断熱部の側壁と前記反応管の内壁との間の間隙に形成されるガス流路により、前記処理室と前記移載室とを連通させ、前記処理室に搬入された前記基板に対して所定の処理を行う工程と、
処理後の前記基板を支持する基板支持具を前記処理室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。

【0098】

[付記１１]
本開示のさらに他の一態様によれば、
基板を処理する処理室を形成する反応管と、
前記内管に連なるように配され、前記基板の移載室を形成するチャンバと、
前記基板を支持する基板支持具と、前記基板支持具と前記チャンバとの間に配された断熱部と、を有して、前記処理室および前記移載室を移動可能に配された基板支持部と、を備える基板処理装置に、
前記基板を支持する基板支持具を前記処理室に搬入するステップと、
前記基板支持具が前記処理室に位置するときに、前記断熱部の側壁と前記反応管の内壁との間の間隙に形成されるガス流路により、前記処理室と前記移載室とを連通させ、前記処理室に搬入された前記基板に対して所定の処理を行うステップと、
処理後の前記基板を支持する基板支持具を前記処理室から搬出するステップと、
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が提供される。

【0099】

[付記１２]
本開示のさらに他の一態様によれば、
基板を処理する処理室を形成する反応管と、
前記内管に連なるように配され、前記基板の移載室を形成するチャンバと、
前記基板を支持する基板支持具と、前記基板支持具と前記チャンバとの間に配された断熱部と、を有して、前記処理室および前記移載室を移動可能に配された基板支持部と、を備える基板処理装置に、
前記基板を支持する基板支持具を前記処理室に搬入するステップと、
前記基板支持具が前記処理室に位置するときに、前記断熱部の側壁と前記反応管の内壁との間の間隙に形成されるガス流路により、前記処理室と前記移載室とを連通させ、前記処理室に搬入された前記基板に対して所定の処理を行うステップと、
処理後の前記基板を支持する基板支持具を前記処理室から搬出するステップと、
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が記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体が提供される。

【符号の説明】

【0100】

２０…反応管、２１…内管（インナーチューブ）、２２…外管（アウターチューブ）、２３…処理室、３３…移載室、４０…基板支持部、４１…ボート（基板支持具）、４２…断熱部、４２ａ…連通口、４５…ガス流路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】