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特開2024-172480基板処理方法、半導体装置の製造方法、基板処理装置及びプログラム
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024172480
(43)【公開日】2024-12-12
(54)【発明の名称】基板処理方法、半導体装置の製造方法、基板処理装置及びプログラム
(51)【国際特許分類】
H01L 21/316 20060101AFI20241205BHJP
H01L 21/31 20060101ALI20241205BHJP
H01L 21/683 20060101ALI20241205BHJP
C23C 16/44 20060101ALI20241205BHJP
C23C 16/40 20060101ALI20241205BHJP
【ＦＩ】
H01L21/316 X
H01L21/31 C
H01L21/68 N
C23C16/44 B
C23C16/40
【審査請求】未請求
【請求項の数】19
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023090226
(22)【出願日】2023-05-31
(71)【出願人】
【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】110001519
【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】森谷 敦
(72)【発明者】
【氏名】菊池 俊之
(72)【発明者】
【氏名】大橋 直史
【テーマコード（参考）】
4K030
5F045
5F058
5F131
【Ｆターム（参考）】
4K030AA06
4K030AA14
4K030AA18
4K030BA29
4K030BA42
4K030BA44
4K030GA02
4K030KA05
5F045AA03
5F045AA08
5F045AB31
5F045AC00
5F045AC01
5F045AC07
5F045AC11
5F045AC15
5F045AF02
5F045AF03
5F045BB08
5F045BB15
5F045DP03
5F045DQ10
5F045EB03
5F045EB09
5F045EE04
5F045EE14
5F045EF05
5F045EG02
5F045EH18
5F045EJ03
5F045EK07
5F045EK30
5F045EM02
5F045EM09
5F045EM10
5F045EN04
5F058BA20
5F058BB01
5F058BC02
5F058BC04
5F058BF02
5F058BF07
5F058BF23
5F058BF25
5F058BF29
5F058BF36
5F058BG01
5F058BG02
5F058BG03
5F058BG04
5F131AA02
5F131BA04
5F131CA09
5F131CA53
5F131DA33
5F131DA42
5F131EA04
5F131EA23
5F131EB72
5F131EB81
5F131EC01
5F131EC08
5F131EC12
5F131EC17
5F131EC18
(57)【要約】
【課題】基板の搬送不良や基板の破損を抑制することが可能な技術を提供する。
【解決手段】表面の少なくとも一部が第一部材で構成される載置部に、基板を載置する工程と、第一ガスの供給により、前記基板の表面に第一膜を、前記第一部材の表面に前記第一膜と連続する箇所を有する第二膜を、それぞれ形成する工程と、前記第一部材と前記基板との熱変形量の差による応力を前記第二膜の内部に発生させて、前記第二膜の少なくとも一部を不連続にする工程と、を有する。
【選択図】図４Ｃ
【解決手段】表面の少なくとも一部が第一部材で構成される載置部に、基板を載置する工程と、第一ガスの供給により、前記基板の表面に第一膜を、前記第一部材の表面に前記第一膜と連続する箇所を有する第二膜を、それぞれ形成する工程と、前記第一部材と前記基板との熱変形量の差による応力を前記第二膜の内部に発生させて、前記第二膜の少なくとも一部を不連続にする工程と、を有する。
【選択図】図４Ｃ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
表面の少なくとも一部が第一部材で構成される載置部に、基板を載置する工程と、
第一ガスの供給により、前記基板の表面に第一膜を、前記第一部材の表面に前記第一膜と連続する箇所を有する第二膜を、それぞれ形成する膜形成工程と、
前記第一部材と前記基板との熱変形量の差による応力を前記第二膜の内部に発生させて、前記第二膜の少なくとも一部を不連続にする工程と、
を有する基板処理方法。
第一ガスの供給により、前記基板の表面に第一膜を、前記第一部材の表面に前記第一膜と連続する箇所を有する第二膜を、それぞれ形成する膜形成工程と、
前記第一部材と前記基板との熱変形量の差による応力を前記第二膜の内部に発生させて、前記第二膜の少なくとも一部を不連続にする工程と、
を有する基板処理方法。
【請求項2】
前記第一部材は前記基板に接触する、請求項１に記載の基板処理方法。
【請求項3】
前記第一部材は前記基板の縁部に接触する、請求項２に記載の基板処理方法。
【請求項4】
前記不連続にする工程において、第二ガスの供給により、前記基板及び前記第一部材の少なくとも一方の温度を、前記膜形成工程における温度よりも低くする、請求項１に記載の基板処理方法。
【請求項5】
前記第二ガスは不活性ガスである、請求項４に記載の基板処理方法。
【請求項6】
前記第二ガスは前記第一ガスよりも熱伝導率が高い、請求項４に記載の基板処理方法。
【請求項7】
前記載置部は冷媒が流通可能に構成される流路を更に有し、
前記不連続にする工程において、前記冷媒を供給して前記基板及び前記第一部材の少なくとも一方の温度を、前記膜形成工程における温度よりも低くする、請求項１に記載の基板処理方法。
前記不連続にする工程において、前記冷媒を供給して前記基板及び前記第一部材の少なくとも一方の温度を、前記膜形成工程における温度よりも低くする、請求項１に記載の基板処理方法。
【請求項8】
前記載置部は前記基板を加熱する加熱部を更に有し、
前記流路は前記加熱部の側方に設けられる、請求項７に記載の基板処理方法。
前記流路は前記加熱部の側方に設けられる、請求項７に記載の基板処理方法。
【請求項9】
前記第一部材は前記流路の上方に配される、請求項８に記載の基板処理方法。
【請求項10】
前記基板と前記第一部材とが接触する箇所において、前記第一部材の熱変形の方向が、前記基板の熱変形の方向に対して逆向きの成分を有するように前記第一部材が配される、請求項１に記載の基板処理方法。
【請求項11】
前記不連続にする工程において、前記基板は該基板の中心に向けて熱変形し、前記第一部材は前記基板の中心に向かう方向と逆向きに熱変形する、請求項１０に記載の基板処理方法。
【請求項12】
前記不連続にする工程において、前記基板は該基板の中心に向かう方向と逆向きに熱変形し、前記第一部材は基板の中心に向けて熱変形する、請求項１０に記載の基板処理方法。
【請求項13】
前記載置部の表面は、複数の前記第一部材によって構成される、請求項１に記載の基板処理方法。
【請求項14】
複数の前記第一部材は各々独立して熱変形する、請求項１３に記載の基板処理方法。
【請求項15】
複数の前記第一部材は、ある前記第一部材に対して、前記基板を挟んで対向する位置に別の前記第一部材が位置するような前記第一部材の組を有する、請求項１３に記載の基板処理方法。
【請求項16】
前記載置部は複数の前記基板を載置可能に構成される、請求項１に記載の基板処理方法。
【請求項17】
表面の少なくとも一部が第一部材で構成される載置部に、基板を載置する工程と、
第一ガスの供給により、前記基板の表面に第一膜を、前記第一部材の表面に前記第一膜と連続する箇所を有する第二膜を、それぞれ形成する膜形成工程と、
前記第一部材と前記基板との熱変形量の差による応力を前記第二膜の内部に発生させて、前記第二膜の少なくとも一部を不連続にする工程と、
を有する半導体装置の製造方法。
第一ガスの供給により、前記基板の表面に第一膜を、前記第一部材の表面に前記第一膜と連続する箇所を有する第二膜を、それぞれ形成する膜形成工程と、
前記第一部材と前記基板との熱変形量の差による応力を前記第二膜の内部に発生させて、前記第二膜の少なくとも一部を不連続にする工程と、
を有する半導体装置の製造方法。
【請求項18】
表面の少なくとも一部が第一部材で構成される載置部と、
前記載置部に載置された基板の表面に第一膜を、前記第一部材の表面に前記第一膜と連続する箇所を有する第二膜を、それぞれ形成する膜形成機構と、
前記基板及び前記載置部の少なくとも一方の温度を変化させる温調機構と、
前記載置部に前記基板を載置する処理と、前記基板の表面に第一膜を、前記第一部材の表面に前記第一膜と連続する箇所を有する第二膜を、それぞれ形成する膜形成処理と、前記第一部材と前記基板との熱変形量の差による応力を前記第二膜の内部に発生させて、前記第二膜の少なくとも一部を不連続にする処理と、を含む処理が行われるように、前記膜形成機構と前記温調機構とを制御することが可能に構成される制御部と、
を有する基板処理装置。
前記載置部に載置された基板の表面に第一膜を、前記第一部材の表面に前記第一膜と連続する箇所を有する第二膜を、それぞれ形成する膜形成機構と、
前記基板及び前記載置部の少なくとも一方の温度を変化させる温調機構と、
前記載置部に前記基板を載置する処理と、前記基板の表面に第一膜を、前記第一部材の表面に前記第一膜と連続する箇所を有する第二膜を、それぞれ形成する膜形成処理と、前記第一部材と前記基板との熱変形量の差による応力を前記第二膜の内部に発生させて、前記第二膜の少なくとも一部を不連続にする処理と、を含む処理が行われるように、前記膜形成機構と前記温調機構とを制御することが可能に構成される制御部と、
を有する基板処理装置。
【請求項19】
表面の少なくとも一部が第一部材で構成される載置部に、基板を載置する手順と、
第一ガスの供給により、前記基板の表面に第一膜を、前記第一部材の表面に前記第一膜と連続する箇所を有する第二膜を、それぞれ形成する膜形成手順と、
前記第一部材と前記基板との熱変形量の差による応力を前記第二膜の内部に発生させて、前記第二膜の少なくとも一部を不連続にする手順と、
をコンピュータによって基板処理装置に実行させるプログラム。
第一ガスの供給により、前記基板の表面に第一膜を、前記第一部材の表面に前記第一膜と連続する箇所を有する第二膜を、それぞれ形成する膜形成手順と、
前記第一部材と前記基板との熱変形量の差による応力を前記第二膜の内部に発生させて、前記第二膜の少なくとも一部を不連続にする手順と、
をコンピュータによって基板処理装置に実行させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示の技術は、基板処理方法、半導体装置の製造方法、基板処理装置及びプログラムに関する。
【背景技術】
【0002】
基板処理工程の一工程として、載置部に載置される基板の表面に膜を形成する処理が行われることがある（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０２３－３２６４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
このような基板処理において、基板の表面と載置部の表面との間を連続するように膜が形成されることで、基板の搬送不良や基板の破損が生じる場合がある。
【0005】
本開示は、基板の搬送不良や基板の破損を抑制することが可能な技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本開示の一態様によれば、
表面の少なくとも一部が第一部材で構成される載置部に、基板を載置する工程と、
第一ガスの供給により、前記基板の表面に第一膜を、前記第一部材の表面に前記第一膜と連続する箇所を有する第二膜を、それぞれ形成する工程と、
前記第一部材と前記基板との熱変形量の差による応力を前記第二膜の内部に発生させて、前記第二膜の少なくとも一部を不連続にする工程と、
を有する技術が提供される。
表面の少なくとも一部が第一部材で構成される載置部に、基板を載置する工程と、
第一ガスの供給により、前記基板の表面に第一膜を、前記第一部材の表面に前記第一膜と連続する箇所を有する第二膜を、それぞれ形成する工程と、
前記第一部材と前記基板との熱変形量の差による応力を前記第二膜の内部に発生させて、前記第二膜の少なくとも一部を不連続にする工程と、
を有する技術が提供される。
【発明の効果】
【0007】
本開示によれば、基板の搬送不良や基板の破損を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下に、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。
なお、以下の説明において用いられる図面は、いずれも模式的なものであり、図面上の各要素の寸法の関係、各要素の比率等は、現実のものとは必ずしも一致していない。また、複数の図面の相互間においても、各要素の寸法の関係、各要素の比率等は必ずしも一致していない。
なお、以下の説明において用いられる図面は、いずれも模式的なものであり、図面上の各要素の寸法の関係、各要素の比率等は、現実のものとは必ずしも一致していない。また、複数の図面の相互間においても、各要素の寸法の関係、各要素の比率等は必ずしも一致していない。
【0010】
（１）基板処理装置の概要
本実施形態で説明する基板処理装置は、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処理室に収容した状態で当該基板をヒータなどにより加熱して処理を施すものである。基板処理装置が処理対象とする基板としては、例えば、半導体装置（半導体デバイス）が作り込まれる半導体ウエハ基板が挙げられる。半導体ウエハ基板としては、例えば、シリコン（Ｓｉ）基板、炭化ケイ素（ＳｉＣ）基板等が挙げられる。また、基板処理装置が行う処理としては、例えば、熱ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）反応による膜形成処理等が挙げられる。
本実施形態で説明する基板処理装置は、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処理室に収容した状態で当該基板をヒータなどにより加熱して処理を施すものである。基板処理装置が処理対象とする基板としては、例えば、半導体装置（半導体デバイス）が作り込まれる半導体ウエハ基板が挙げられる。半導体ウエハ基板としては、例えば、シリコン（Ｓｉ）基板、炭化ケイ素（ＳｉＣ）基板等が挙げられる。また、基板処理装置が行う処理としては、例えば、熱ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）反応による膜形成処理等が挙げられる。
【0011】
【0012】
（装置全体）
基板処理装置２００はチャンバ２０２を有する。チャンバ２０２は、例えば横断面が円形であり扁平な密閉容器として構成されている。また、チャンバ２０２は、例えばアルミニウム（Ａｌ）やステンレス（ＳＵＳ）などの金属材料により構成されている。
基板処理装置２００はチャンバ２０２を有する。チャンバ２０２は、例えば横断面が円形であり扁平な密閉容器として構成されている。また、チャンバ２０２は、例えばアルミニウム（Ａｌ）やステンレス（ＳＵＳ）などの金属材料により構成されている。
【0013】
チャンバ２０２は、処理室２０５と搬送室２０６とを備えている。なお、処理室２０５は、基板としてのシリコン基板等の基板Ｓを処理する部屋である。また、搬送室２０６は、基板Ｓを処理室２０５に搬送する際に基板Ｓが通過する部屋である。
【0014】
またチャンバ２０２は、上部容器２０２ａと下部容器２０２ｂとで構成されている。上部容器２０２ａと下部容器２０２ｂとの間には、仕切板２０４が設けられている。なお、処理室２０５は、チャンバ２０２の上部、例えば、仕切板２０４の下面２０４ａよりも上側に形成される。この処理室２０５は、主に上部容器２０２ａと、仕切板２０４と、処理位置に移動している基板載置台２１０（詳細は後述する）とで構成される。また搬送室２０６は、チャンバ２０２の下部、例えば、仕切板２０４の下面２０４ａよりも下側に形成される。この搬送室２０６は、主に下部容器２０２ｂと、仕切板２０４と、搬送位置に移動している基板載置台２１０とで構成される。
【0015】
下部容器２０２ｂの側面には、ゲートバルブ２０９に隣接した基板搬入出口２０８が設けられている。この基板搬入出口２０８を介して、基板Ｓが下部容器２０２ｂと真空搬送室（図示省略）との間を移動する。
【0016】
下部容器２０２ｂの底壁には、リフトピン２０７が複数設けられている。また、下部容器２０２ｂは接地されている。
【0017】
基板載置台２１０は、基板Ｓが載置され、載置された基板Ｓを加熱する部品である。なお、基板載置台２１０は、本開示における載置部の一例である。この基板載置台２１０は、主に基板載置面２１１とヒータ２１３とを有する。
【0018】
基板載置面２１１は、基板載置台２１０の表面（図１では上面）に設けられ、基板Ｓが載置される部分である。なお、本実施形態では、基板載置台２１０の表面全体が基板載置面２１１とされているが、本開示はこれに限定さない。
【0019】
また基板載置面２１１は、少なくとも一部が第一部材２１２によって構成されている。なお、本実施形態では、図２Ａ及び図２Ｂに示されるように、基板載置面２１１の一部が第一部材２１２によって構成されているが、本開示はこれに限定されない。例えば、基板載置面２１１の全部が第一部材２１２によって構成されてもよい。
【0020】
また本実施形態では、基板載置面２１１に基板Ｓを載置すると、第一部材２１２が基板Ｓに接触する。具体的には、基板Ｓの外周縁部Ｓｅ（図４Ｃ参照）に第一部材２１２が接触する。なお、図４Ｃで示す外周縁部Ｓｅは、基板Ｓの外周縁部Ｓｅのうち基板載置面２１１側の縁部を指している。換言すると、本実施形態では、基板載置面２１１に基板Ｓを載置すると、第一部材２１２が基板Ｓの外周縁部Ｓｅに接触するように、基板載置面２１１に対する第一部材２１２の位置が設定されている。さらに、本実施形態では、基板Ｓと第一部材２１２とが接触する箇所において、第一部材２１２の熱変形の方向が、基板Ｓの熱変形の方向に対して逆向きの成分を有するように、基板載置面２１１に対する第一部材２１２の位置が設定されている。具体的には、基板Ｓは基板Ｓの中心に向けて熱変形し、第一部材２１２は基板Ｓの中心に向かう方向と逆向きに熱変形するように第一部材２１２の位置が設定されている。一例として、本実施形態では、図４Ｂに示されるように、第一部材２１２の断面において、載置された基板Ｓの外周縁部Ｓｅが第一部材２１２の幅方向中心よりも内周側に位置するように第一部材２１２の位置が決定されている。このため、第一部材２１２の断面において幅方向中心よりも内周側が基板Ｓの中心に向かう方向と逆向きに熱変形（熱収縮）する。具体的には、第一部材２１２の断面において内周側の部分と外周側の部分が幅方向中心に向けて熱収縮する。
【0021】
図２Ａに示されるように、基板載置台２１０の上部には、環状の凹部が設けられており、この凹部に環状で板状の第一部材２１２がはめ込まれている。この第一部材２１２は、基板載置台２１０と異なる材料で形成されている。具体的には、基板載置台２１０と第一部材２１２は、熱変形量に差が生じる材料（熱膨張係数が異なる材料）によってそれぞれ形成されている。なお、ここでいう熱変形量とは、熱膨張による変形量と熱収縮による変形量を含む表現である。
【0022】
図２Ｂに示されるように、本実施形態の第一部材２１２は、一体成形された部品であるが本開示はこれに限定されない。例えば、第一部材２１２は、同じ材料で形成された複数の部品で構成されてもよい。また第一部材２１２は、異なる材料で形成された複数の部品で構成されてもよいし、異なる材料を一体成形した部品であってもよい。
【0023】
ヒータ２１３は、基板載置台２１０に内包されている。このヒータ２１３は基板載置台２１０を通して基板Ｓを加熱する機能を有する。このヒータ２１３は、本開示の加熱部の一例である。また、ヒータ２１３には、ヒータ２１３の温度を制御する温度制御部２２０が接続されている。ヒータ２１３からの熱によって基板Ｓが加熱される。主にヒータ２１３と温度制御部２２０によって温調機構２２５が構成される。この温調機構２２５によって基板Ｓ及び基板載置台２１０の少なくとも一方の温度を変化させることができる。なお、本実施形態では、ヒータ２１３からの熱で基板載置台２１０が加熱される。そして、加熱された基板載置台２１０の基板載置面２１１に載置された基板Ｓが加熱される。
【0024】
なお、基板載置台２１０には、リフトピン２０７が貫通する貫通孔２１４が、リフトピン２０７と対応する位置にそれぞれ設けられている。
【0025】
基板載置台２１０は、シャフト２１７によって支持されている。シャフト２１７の下端部は、下部容器２０２ｂの底壁に設けられた貫通孔２１５を貫通している。またシャフト２１７の下端部には、支持板２１６が設けられている。このシャフト２１７は、支持板２１６を介してチャンバ２０２の外側（図１で下側）で昇降機構２１８に接続されている。このため、昇降機構２１８を作動させてシャフト２１７及び基板載置台２１０を昇降させることによって、基板載置面２１１上に載置される基板Ｓが昇降される。なお、シャフト２１７の下端部の周囲はベローズ２１９により覆われている。これによりチャンバ２０２内が気密に保持されている。
【0026】
基板載置台２１０は、基板Ｓの処理時には、図１に示されるように、基板Ｓが処理室２０５内に配置される処理位置まで上昇する。なお、基板載置台２１０が処理位置にある状態では、基板Ｓは仕切板２０４の下面２０４ａよりも上側に位置する。また、基板載置台２１０は、基板Ｓの搬送時には、基板Ｓが搬送室２０６内に配置される位置であって、基板載置面２１１が基板搬入出口２０８に対向する搬送位置まで下降する。
【0027】
リフトピン２０７は、支持板３１６を介してチャンバ２０２の外部で昇降機構３１８に接続されている。昇降機構３１８を作動させさせることにより、リフトピン２０７は昇降する。昇降機構３１８を作動させて、リフトピン２０７の先端部を基板載置面２１１の上面から突出させることで、リフトピン２０７の先端部で基板Ｓを下方から支持することが可能となる。また、昇降機構３１８を作動させて、リフトピン２０７の先端部を貫通孔２１４の内部に埋没させることで、リフトピン２０７の先端部で貫通孔２１４を塞ぐことが可能となる。
【0028】
上部容器２０２ａは、天井部にシャワーヘッド２２２を備えている。このシャワーヘッド２２２には、後述するガス供給部が接続されている。具体的には、シャワーヘッド２２２には、共通ガス供給管２４２が接続されており、シャワーヘッド２２２内に供給された各ガスが処理室２０５に供給される。
【0029】
（ガス供給部）
続いてガス供給部を説明する。共通ガス供給管２４２には、第一ガス供給管２４３ａ、第二ガス供給管２４７ａ及び第三ガス供給管２４９ａが接続されている。
続いてガス供給部を説明する。共通ガス供給管２４２には、第一ガス供給管２４３ａ、第二ガス供給管２４７ａ及び第三ガス供給管２４９ａが接続されている。
【0030】
（第一ガス供給系）
第一ガス供給管２４３ａを含む第一ガス供給系２４３からは主に第一処理ガスが供給される。第一ガス供給管２４３ａの上流には、上流方向から順に、第一ガス供給源２４３ｂ、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）２４３ｃ、及び開閉弁であるバルブ２４３ｄが設けられている。第一処理ガスをプラズマ状態とするには、バルブ２４３ｄの下流にプラズマ生成部としてのリモートプラズマユニット（ＲＰＵ）２４３ｅを設ける。
第一ガス供給管２４３ａを含む第一ガス供給系２４３からは主に第一処理ガスが供給される。第一ガス供給管２４３ａの上流には、上流方向から順に、第一ガス供給源２４３ｂ、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）２４３ｃ、及び開閉弁であるバルブ２４３ｄが設けられている。第一処理ガスをプラズマ状態とするには、バルブ２４３ｄの下流にプラズマ生成部としてのリモートプラズマユニット（ＲＰＵ）２４３ｅを設ける。
【0031】
そして、第一ガス供給管２４３ａからは、第一ガスが、ＭＦＣ２４３ｃ、バルブ２４３ｄ、共通ガス供給管２４２を介して、シャワーヘッド２２２内に供給される。第一処理ガスはＲＰＵ２４３ｅによりプラズマ状態とされる。
【0032】
第一処理ガスは処理ガスの一つであり、酸素含有ガスである。酸素含有ガスとしては、例えば酸素（Ｏ２）ガスが用いられる。
【0033】
主に、第一ガス供給管２４３ａ、ＭＦＣ２４３ｃ、バルブ２４３ｄ、ＲＰＵ２４３ｅにより、第一ガス供給系２４３が構成される。なお、第一ガス供給系２４３には、第二ガス供給源２４７ｂ、後述する水素含有ガス供給系を含めてもよい。
【0034】
第一ガス供給管２４３ａのバルブ２４３ｄよりも下流側には、水素含有ガス供給管２４５ａの下流端が接続されている。水素含有ガス供給管２４５ａには、上流方向から順に、水素含有ガス供給源２４５ｂ、流量制御器（流量制御部）であるＭＦＣ２４５ｃ、及び開閉弁であるバルブ２４５ｄが設けられている。そして、水素含有ガス供給管２４５ａからは、水素含有ガスが、ＭＦＣ２４５ｃ、バルブ２４５ｄ、第一ガス供給管２４３ａ、ＲＰＵ２４３ｅを介して、シャワーヘッド２２２内に供給される。
【0035】
水素含有ガスは、例えば、水素（Ｈ２）ガスや水（Ｈ２Ｏ）ガスを用いることができる。主に、水素含有ガス供給管２４５ａ、ＭＦＣ２４５ｃ、及びバルブ２４５ｄにより、水素含有ガス供給系が構成される。なお、水素含有ガス供給系は、水素含有ガス供給源２４５ｂ、第一ガス供給管２４３ａ、ＲＰＵ２４３ｅを含めて考えてもよい。また、水素含有ガス供給系は、第一ガス供給系２４３に含めてもよい。
【0036】
（第二ガス供給系）
第二ガス供給管２４７ａを含む第二ガス供給系２４７からは主に第二処理ガスが供給される。第二ガス供給管２４７ａには、上流方向から順に、第二ガス供給源２４７ｂ、流量制御器（流量制御部）であるＭＦＣ２４７ｃ、及び開閉弁であるバルブ２４７ｄが設けられている。
第二ガス供給管２４７ａを含む第二ガス供給系２４７からは主に第二処理ガスが供給される。第二ガス供給管２４７ａには、上流方向から順に、第二ガス供給源２４７ｂ、流量制御器（流量制御部）であるＭＦＣ２４７ｃ、及び開閉弁であるバルブ２４７ｄが設けられている。
【0037】
第二ガス供給管２４７ａから、第二元素を含有するガス（以下、「第二処理ガス」）が、ＭＦＣ２４７ｃ、バルブ２４７ｄ、共通ガス供給管２４２を介してシャワーヘッド２２２に供給される。
【0038】
第二処理ガスは、例えばシリコン（Ｓｉ）を含む処理ガスである。すなわち、第二処理ガスは、例えばシリコン含有ガスである。シリコン含有ガスとして、例えばモノシラン（ＳｉＨ４）ガス、ジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）ガス、トリシラン（Ｓｉ３Ｈ８）ガス等のシラン系ガスが用いられる。また、炭素成分やボロン成分等の不純物を含むシリコン含有ガスとして、例えばオルトケイ酸テトラエチル（Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）４。ＴＥＯＳとも呼ぶ。）ガス等が用いられる。なお、前記した第一処理ガス及び第二処理ガスは、本開示の第一ガスの一例である。
【0039】
主に、第二ガス供給管２４７ａ、ＭＦＣ２４７ｃ、バルブ２４７ｄにより、第二ガス供給系２４７（シリコン含有ガス供給系ともいう）が構成される。
【0040】
（第三ガス供給系）
第三ガス供給管２４９ａを含む第三ガス供給系２４９からは主に不活性ガスが供給される。第三ガス供給管２４９ａには、上流方向から順に、第三ガス源２４９ｂ、流量制御器（流量制御部）であるＭＦＣ２４９ｃ、及び開閉弁であるバルブ２４９ｄが設けられている。第三ガス源２４９ｂは不活性ガス源である。不活性ガスは、例えば窒素（Ｎ２）ガスである。なお、不活性ガスは、本開示の第二ガスの一例である。この不活性ガスは、第一処理ガス及び第二処理ガスよりも熱伝導率が高い。
第三ガス供給管２４９ａを含む第三ガス供給系２４９からは主に不活性ガスが供給される。第三ガス供給管２４９ａには、上流方向から順に、第三ガス源２４９ｂ、流量制御器（流量制御部）であるＭＦＣ２４９ｃ、及び開閉弁であるバルブ２４９ｄが設けられている。第三ガス源２４９ｂは不活性ガス源である。不活性ガスは、例えば窒素（Ｎ２）ガスである。なお、不活性ガスは、本開示の第二ガスの一例である。この不活性ガスは、第一処理ガス及び第二処理ガスよりも熱伝導率が高い。
【0041】
主に、第三ガス供給管２４９ａ、ＭＦＣ２４９ｃ、バルブ２４９ｄにより、第三ガス供給系２４９が構成される。
【0042】
第三ガス源２４９ｂから供給される不活性ガスは、基板処理工程では、チャンバ２０２やシャワーヘッド２２２内に留まったガスをパージするパージガスとして用いられる。
【0043】
（排気部）
チャンバ２０２の雰囲気を排気する排気部は、処理室２０５の雰囲気を排気する排気部２６１で主に構成される。
チャンバ２０２の雰囲気を排気する排気部は、処理室２０５の雰囲気を排気する排気部２６１で主に構成される。
【0044】
排気部２６１は、処理室２０５に接続される排気管２６１ａを有する。排気管２６１ａは、処理室２０５に連通するよう設けられる。排気管２６１ａには、処理室２０５内を所定の圧力に制御する圧力制御器であるＡＰＣ（Auto Pressure Controller）２６１ｃ、処理室２０５の圧力を計測する圧力検出部２６１ｄが設けられる。ＡＰＣ２６１ｃは開度調整可能な弁体（図示省略）を有し、後述するコントローラ２８０からの指示に応じて排気管２６１ａのコンダクタンスを調整する。また、排気管２６１ａにおいてＡＰＣ２６１ｃの上流側にはバルブ２６１ｂが設けられる。排気管２６１ａとバルブ２６１ｂ、ＡＰＣ２６１ｃ、圧力検出部２６１ｄをまとめて排気部２６１と呼ぶ。
【0045】
排気管２６１ａの下流側には、ドライポンプ２６３が設けられる。ドライポンプ２６３は、排気管２６１ａを介して、処理室２０５の雰囲気を排気する。
【0046】
主に、第一ガス供給系２４３、第二ガス供給系２４７および第三ガス供給系２４９により膜形成機構２６５が構成される。なお、膜形成機構２６５に排気部２６１を含めてもよい。
【0047】
（コントローラ）
次に、図３を用いて、基板処理装置２００の各部の動作を制御するコントローラ２８０について説明する。なお、コントローラ２８０は、本開示の制御部の一例である。図３は、基板処理装置２００のコントローラ２８０を説明する図である。
次に、図３を用いて、基板処理装置２００の各部の動作を制御するコントローラ２８０について説明する。なお、コントローラ２８０は、本開示の制御部の一例である。図３は、基板処理装置２００のコントローラ２８０を説明する図である。
【0048】
基板処理装置２００は、基板処理装置２００の各部の動作を制御するコントローラ２８０を有している。コントローラ２８０は、図３に示されるように、演算部（ＣＰＵ）２８０ａ、一時記憶部２８０ｂ、記憶部２８０ｃ、送受信部２８０ｄを少なくとも有する。コントローラ２８０は、送受信部２８０ｄを介して基板処理装置２００の各部に接続され、上位コントローラや使用者の指示に応じて記憶部２８０ｃからプログラムやレシピを呼び出し、その内容に応じて各部の動作を制御する。基板処理装置２００の各部には、昇降機構２１８及び昇降機構３１８が含まれる。コントローラ２８０は、基板処理工程における各工程を実施するための手順が記載されたプログラムを実施することで、昇降機構２１８及び昇降機構３１８の動作を制御することが可能なように構成されている。
【0049】
なお、コントローラ２８０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）２８２を用意し、外部記憶装置２８２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２８０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２８２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２７０から送受信部２８３を介して情報を受信し、外部記憶装置２８２を介さずにプログラムを供給するようにしてもよい。また、キーボードやタッチパネル等の入出力装置２８１を用いて、コントローラ２８０に指示をしてもよい。
【0050】
なお、記憶部２８０ｃや外部記憶装置２８２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、記憶部２８０ｃ単体のみを含む場合、外部記憶装置２８２単体のみを含む場合、または、その両方を含む場合がある。
【0051】
（基板処理工程）
次に、半導体製造工程の一工程を説明する。ここでは、Ｓｉ基板Ｓ上に炭素含有ＳｉＯ２膜を形成する膜形成工程を説明する。
次に、半導体製造工程の一工程を説明する。ここでは、Ｓｉ基板Ｓ上に炭素含有ＳｉＯ２膜を形成する膜形成工程を説明する。
【0052】
（基板搬入工程）
図１の基板処理装置２００において、ゲートバルブ２０９を開いて、基板搬入出口２０８からチャンバ２０２の下部容器２０２ｂ内、すなわち、搬送室２０６内に基板Ｓを搬入する。基板Ｓは、基板載置面２１１から突き出した複数のリフトピン２０７の先端部上に載置される。ゲートバルブ２０９が閉じられる。その後、基板載置台２１０が上昇し、基板Ｓが基板載置面２１１上に載置される。そして、基板載置台２１０が処理位置で停止する。次に、複数のリフトピン２０７が貫通孔２１４内で基板Ｓに触れない位置に移動する。なお、基板載置面２１１に基板Ｓを載置すると、第一部材２１２が基板Ｓに接触する。具体的には、基板Ｓの外周縁部Ｓｅ（図４Ｃ参照）に第一部材２１２が接触する。
図１の基板処理装置２００において、ゲートバルブ２０９を開いて、基板搬入出口２０８からチャンバ２０２の下部容器２０２ｂ内、すなわち、搬送室２０６内に基板Ｓを搬入する。基板Ｓは、基板載置面２１１から突き出した複数のリフトピン２０７の先端部上に載置される。ゲートバルブ２０９が閉じられる。その後、基板載置台２１０が上昇し、基板Ｓが基板載置面２１１上に載置される。そして、基板載置台２１０が処理位置で停止する。次に、複数のリフトピン２０７が貫通孔２１４内で基板Ｓに触れない位置に移動する。なお、基板載置面２１１に基板Ｓを載置すると、第一部材２１２が基板Ｓに接触する。具体的には、基板Ｓの外周縁部Ｓｅ（図４Ｃ参照）に第一部材２１２が接触する。
【0053】
（膜形成工程）
基板Ｓが処理室２０５にある状態で基板Ｓを所定温度に加熱した後、処理室にシリコン含有ガスと酸素含有ガスを供給する。シリコン含有ガスは、炭素成分やボロン成分等の不純物を含む。シリコン含有ガスとして、例えばＴＥＯＳガスが用いられる。酸素含有ガスとして、例えば酸素（Ｏ２）ガスが用いられる。
基板Ｓが処理室２０５にある状態で基板Ｓを所定温度に加熱した後、処理室にシリコン含有ガスと酸素含有ガスを供給する。シリコン含有ガスは、炭素成分やボロン成分等の不純物を含む。シリコン含有ガスとして、例えばＴＥＯＳガスが用いられる。酸素含有ガスとして、例えば酸素（Ｏ２）ガスが用いられる。
【0054】
処理室に供給されたＴＥＯＳガスとＯ２ガスは互いに反応し、基板Ｓの上に、膜Ｆが形成される。具体的には、膜Ｆは、図４Ａに示されるように、基板Ｓの表面Ｓａ及び表面Ｓａ周りの基板載置面２１１に形成される。なお、膜Ｆのうち、基板Ｓの表面Ｓａに形成される膜を第一膜Ｆ１と呼ぶ。また、膜Ｆのうち、基板Ｓの表面Ｓａ周りの基板載置面２１１に形成される膜を第二膜Ｆ２と呼ぶ。なお、本実施形態では、基板載置面２１１の一部が第一部材２１２で形成されている。そのため、第一部材２１２の表面２１２ａに第二膜Ｆ２が形成される。また、第二膜Ｆ２は、第一膜Ｆ１と連続する箇所を有している。この第二膜Ｆ２における第一膜Ｆ１と連続する箇所は、図４Ｂに示す例では、基板Ｓの外周面に沿って形成される部位である。
【0055】
基板Ｓの上に形成される膜Ｆは、炭素含有ＳｉＯ２膜、ＴＥＯＳガスに含まれるシリコンおよび炭素成分と、Ｏ２ガスの酸素成分とを含む、炭素含有ＳｉＯ２膜である。なお、シリコン含有ガスとして、シリコン成分およびボロン成分を含むガスを用いてもよい。この場合、炭素成分の替わりにボロン成分を含むボロン含有ＳｉＯ２膜が形成される。所定時間経過し、所望膜厚の炭素含有ＳｉＯ２膜が基板Ｓの上に形成されたら、各処理ガスの供給を停止する。
【0056】
（冷却工程）
各処理ガスの供給を停止した後、基板Ｓ及び／又は第一部材２１２の温度（処理室２０５内の温度）を、膜形成工程における温度よりも低くする。例えば、ヒータ２１３の出力を膜形成工程における出力よりも小さくする、もしくは出力を０にすることで処理室２０５内の温度を低下させる。また、第三ガス供給系２４９から処理室２０５へ不活性ガスを供給して、処理室２０５内の温度を下げるようにしてもよい。すなわち、不活性ガスの供給により、処理室２０５内の温度を下げて、基板Ｓ及び第一部材２１２の温度を低下させるようにしてもよい。
各処理ガスの供給を停止した後、基板Ｓ及び／又は第一部材２１２の温度（処理室２０５内の温度）を、膜形成工程における温度よりも低くする。例えば、ヒータ２１３の出力を膜形成工程における出力よりも小さくする、もしくは出力を０にすることで処理室２０５内の温度を低下させる。また、第三ガス供給系２４９から処理室２０５へ不活性ガスを供給して、処理室２０５内の温度を下げるようにしてもよい。すなわち、不活性ガスの供給により、処理室２０５内の温度を下げて、基板Ｓ及び第一部材２１２の温度を低下させるようにしてもよい。
【0057】
基板Ｓ及び第一部材２１２の各々の温度が低下すると、図４Ｃに示されるように、第一部材２１２と基板Ｓとの熱変形量の差による応力（Ｓｔｒｅｓｓ）が第二膜Ｆ２の内部に発生する。例えば、第一部材２１２と基板Ｓとの熱変形量の差による応力は、主に第二膜Ｆ２の屈曲した部分に集中して生じる。なお、第二膜Ｆ２の屈曲した部分とは、図４Ｃにおいては、第一部材２１２の表面２１２ａに沿って形成される部分と、基板Ｓの外周面に沿って形成される部分との境界部分である。図４Ｃでは、境界部分を点線で示している。
【0058】
第二膜Ｆ２の内部に発生した応力が所定値以上になると、第二膜Ｆ２の基板Ｓ周りの部分において、少なくとも一部が不連続になる。具体的には、図４Ｄに示すように、第二膜Ｆ２の応力が集中した部分が破れる。この破れた部分は、第二膜Ｆ２の基板Ｓ周りの部分に一箇所または複数個所形成される。すなわち、本実施形態の冷却工程は、第一部材２１２と基板Ｓとの熱変形量の差による応力を第二膜Ｆ２の内部に発生させて、第二膜Ｆ２の基板Ｓ周りの部分において少なくとも一部を不連続にする工程の一例である。
【0059】
ここで第二膜Ｆ２に不連続な部分が形成されるときのパターンを、図５Ａ、図５Ｂ、図６Ａ、図６Ｂ、図７Ａ、図７Ｂ、図８Ａ、図８Ｂを用いて説明する。ここで、これらの図で示す矢印は、基板Ｓ又は第一部材２１２のそれぞれの熱変形量の向きと大きさを模式的に示している。また、これらの図で示す矢印では、基板Ｓの片側のみを示しているため、基板Ｓの熱変形量を示す矢印は片側のみ図示されている。
【0060】
図５Ａに示す例は、第一部材２１２の熱膨張係数が基板Ｓの熱膨張係数よりも小さいパターンを示している。図５Ａのパターンでは、第一部材２１２の熱変形量が基板Ｓの熱変形量よりも小さいため、第一部材２１２の熱変形量を示す矢印が基板Ｓの熱変形量を示す矢印よりも短くなっている第一部材２１２の熱変形量が基板Ｓの熱変形量よりも小さい図５Ａのパターンの場合、図５Ｂに示されるように、第二膜Ｆ２の上記境界部分に引張応力が集中し、第二膜Ｆ２が破れて不連続となる。
【0061】
図６Ａに示す例は、第一部材２１２の熱膨張係数が基板Ｓの熱膨張係数よりも大きいパターンを示している。図６Ａのパターンでは、第一部材２１２の熱変形量が基板Ｓの熱変形量よりも大きいため、第一部材２１２の熱変形量を示す矢印が基板Ｓの熱変形量を示す矢印よりも長くなっている。第一部材２１２の熱変形量が基板Ｓの熱変形量よりも大きい図６Ａのパターンの場合、図６Ｂに示されるように、第二膜Ｆ２の上記境界部分に引張応力が集中し、第二膜Ｆ２が破れて不連続となる。また第二膜Ｆ２の基板載置面２１１の外周縁部近傍においても、引張応力が集中し、第二膜Ｆ２が破れ不連続となる。
【0062】
図７Ａに示す例は、基板載置面２１１の全体を第一部材２１２が形成している例であり、第一部材２１２の熱膨張係数が基板Ｓの熱膨張係数よりも小さいパターンを示している。図７Ａのパターンでは、第一部材２１２の熱変形量が基板Ｓの熱変形量よりも小さいため、第一部材２１２の熱変形量を示す矢印が基板Ｓの熱変形量を示す矢印よりも短くなっている。第一部材２１２の熱変形量が基板Ｓの熱変形量よりも小さい図７Ａのパターンの場合、図７Ｂに示されるように、第二膜Ｆ２の上記境界部分に引張応力が集中し、第二膜Ｆ２が破れて不連続となる。すなわち、図７Ａの例では、図５Ａの例と同じ部位が破れる。
【0063】
図８Ａに示す例は、基板載置面２１１の全体を第一部材２１２が形成している例であり、第一部材２１２の熱膨張係数が基板Ｓの熱膨張係数よりも大きいパターンを示している。図８Ａのパターンでは、第一部材２１２の熱変形量が基板Ｓの熱変形量よりも大きいため、第一部材２１２の熱変形量を示す矢印が基板Ｓの熱変形量を示す矢印よりも長くなっている。第一部材２１２の熱変形量が基板Ｓの熱変形量よりも大きい図８Ａのパターンの場合、図８Ｂに示されるように、第二膜Ｆ２の上記境界部分で第二膜Ｆ２が破れて不連続となる。図５Ａの例、図６Ａの例、図７Ａの例の場合は、第二膜Ｆ２の境界部分に生じる引張応力によって第二膜Ｆ２が破れるが、図８Ａの例の場合、第二膜Ｆ２の境界部分に生じるせん断応力によって第二膜Ｆ２が破れる。
【0064】
第一部材２１２の熱膨張係数を基板Ｓの熱膨張係数よりも小さくする場合、第一部材２１２の材料として、例えば、共有結合を有する材料を用いることができる。共有結合を有する材料としては、例えば、酸化ケイ素、炭化ケイ素、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化イットリウム、窒化ケイ素等のセラミックス材料を用いることができる。
【0065】
第一部材２１２の熱膨張係数を基板Ｓの熱膨張係数よりも大きくする場合、第一部材２１２の材料として、例えば、金属材料や高分子材料を用いることができる。金属材料としては、例えば、アルミニウム、鉄、チタン、ニオブ、モリブデン、タンタル、タングステン、レニウム、及びこれらに他の元素が添加された合金等を用いることができる。また、高分子材料としては、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリイミドなどを用いることができる。
【0066】
上述の材料のうち、基板Ｓの熱膨張係数との差が大きくなるものを、第一部材２１２の材料として用いることが好ましい。また、上述の材料のうち、基板処理工程中において、熱的・化学的に安定なものを、第一部材２１２の材料として用いることが好ましい。
【0067】
（基板搬出工程）
基板Ｓの冷却が終了すると、基板載置台２１０は搬送位置まで下降する。このとき、基板Ｓは基板載置台２１０の表面から突き出した複数のリフトピン２０７の先端部上に載置される。次に、基板処理装置２００のゲートバルブ２０９が開き、チャンバ２０２内の基板Ｓが基板搬入出口２０８を通してチャンバ２０２の外部へ搬出される。その後、ゲートバルブ２０９が閉じて、基板処理工程が終了する。搬出された基板Ｓは、次の処理工程へ搬送される。
基板Ｓの冷却が終了すると、基板載置台２１０は搬送位置まで下降する。このとき、基板Ｓは基板載置台２１０の表面から突き出した複数のリフトピン２０７の先端部上に載置される。次に、基板処理装置２００のゲートバルブ２０９が開き、チャンバ２０２内の基板Ｓが基板搬入出口２０８を通してチャンバ２０２の外部へ搬出される。その後、ゲートバルブ２０９が閉じて、基板処理工程が終了する。搬出された基板Ｓは、次の処理工程へ搬送される。
【0068】
次に本実施形態の作用について説明する。
本実施形態では、冷却工程において、図４Ｃに示されるように、第一部材２１２と基板Ｓとの熱変形量の差による応力を第二膜Ｆ２の内部に発生させて、第二膜Ｆ２の基板Ｓ周りの部分において少なくとも一部を不連続にしている。すなわち、図４Ｄに示されるように、第二膜Ｆ２において応力が集中する部分が破れることで、第二膜Ｆ２に不連続な部分が形成される。これにより、第一膜Ｆ１と第二膜Ｆ２とが連続することによって発生する、基板Ｓを基板載置台２１０から搬送する際の位置ずれに伴なう搬送不良や、基板載置面２１１から基板Ｓを持ち上げる際の基板Ｓの破損を抑制することが可能となる。
本実施形態では、冷却工程において、図４Ｃに示されるように、第一部材２１２と基板Ｓとの熱変形量の差による応力を第二膜Ｆ２の内部に発生させて、第二膜Ｆ２の基板Ｓ周りの部分において少なくとも一部を不連続にしている。すなわち、図４Ｄに示されるように、第二膜Ｆ２において応力が集中する部分が破れることで、第二膜Ｆ２に不連続な部分が形成される。これにより、第一膜Ｆ１と第二膜Ｆ２とが連続することによって発生する、基板Ｓを基板載置台２１０から搬送する際の位置ずれに伴なう搬送不良や、基板載置面２１１から基板Ｓを持ち上げる際の基板Ｓの破損を抑制することが可能となる。
【0069】
また本実施形態では基板Ｓを基板載置面２１１に載置した状態で、第一部材２１２が基板Ｓに接触する。これにより、第一部材２１２を基板Ｓに接触させない場合と比べて、第二膜Ｆ２が基板Ｓの外周縁部Ｓｅから離れた位置で不連続になることを抑制できる。従って、基板Ｓの外周縁部Ｓｅに付着した第二膜Ｆ２の一部が基板Ｓの搬送時などに剥がれ落ち、パーティクルとなることを抑制することができる。
【0070】
また本実施形態では基板Ｓを基板載置面２１１に載置した状態で、第一部材２１２が基板Ｓの外周縁部Ｓｅに接触する。これにより、図４Ｄに示されるような、第二膜Ｆ２において応力が集中する部分を形成しやすくなるため、基板Ｓの表面Ｓａと第一部材２１２の表面２１２ａとの間で連続している箇所を不連続な部分にしやすくなる。
【0071】
また本実施形態では冷却工程における処理室２０５内への第二ガスの供給により、基板Ｓ及び第一部材２１２の少なくとも一方の温度をより短時間で低下させて、第二膜Ｆ２に不連続な部分を形成している。これにより、第二ガスを供給して第一部材２１２と基板Ｓとの熱変形が促進されるため、第二膜Ｆ２に不連続な部分を形成する時間を短縮することができる。
【0072】
また本実施形態では、冷却工程において、第二ガスとして不活性ガスを用いている。このように第二膜Ｆ２に対して不活性ガスを供給することで、膜を変質させずに基板Ｓや第一部材２１２の温度を低下させることができる。
【0073】
また本実施形態では、冷却工程において、第二ガスとして第一ガスよりも熱伝導率が高いガスを用いている。このため、基板Ｓ及び第一部材２１２の少なくとも一方の温度をより短時間で低下させ、第二膜Ｆ２に不連続な部分を形成する時間を更に短縮することができる。ここで、第一ガスよりも熱伝導率が高いガスとしては、例えば、単位体積当たりにおけるガス分子の分子量が第一ガスよりも小さいガスを用いることができる。
【0074】
また本実施形態では、冷却工程において、基板Ｓと第一部材２１２とが接触する箇所において、第一部材２１２の熱変形の方向が、基板Ｓの熱変形の方向に対して逆向きの成分を有するように基板載置面２１１に対して第一部材２１２が配置されている。このように第一部材２１２を配置することで、第二膜Ｆ２の内部に発生する、第一部材２１２と基板Ｓとの熱変形量の差による応力を大きくすることができる。これにより、第二膜Ｆ２に不連続な部分を形成する時間を更に短縮することができる。
【0075】
前述の実施形態では、冷却工程において、不活性ガスで処理室２０５内の温度を下げて、第二膜Ｆ２に不連続な部分を形成しているが、本開示はこれに限定されない。例えば、図９に示される例のように、基板載置台４１０が、冷媒が流通可能に構成される流路４１２を有していてもよい。冷却工程において、これらの流路４１２に冷媒を供給することで、基板Ｓ及び第一部材２１２の少なくとも一方の温度を、膜形成工程における温度よりも低くすることができる。このように基板載置台４１０が流路４１２を有することにより、第一部材２１２と基板Ｓとの熱変形を促進することができる。これにより、第二膜Ｆ２に不連続な部分を形成する時間を更に短縮することができる。また基板載置台４１０では、ヒータ２１３の側方（すなわち外周）に流路４１２が設けられている。このようにヒータ２１３の側方に流路４１２を設けることで、流路４１２によって基板Ｓの加熱が妨げられないようにすることができる。また基板載置台４１０では、流路４１２の上方に第一部材２１２が配置されている。このように流路４１２の上方に第一部材２１２を配置することで、基板Ｓの加熱が妨げられないようにしつつ、第一部材２１２の熱変形を促進することができる。また流路４１２への冷媒の供給と共に不活性ガスの処理室２０５への供給を行ってもよい。冷媒と不活性ガスを用いて冷却することで効率よく第二膜Ｆ２に不連続な部分を形成することができる。
【0076】
前述の実施形態では、冷却工程において、基板Ｓ及び第一部材２１２の少なくとも一方を冷却することで第二膜Ｆ２に不連続な部分を形成しているが、本開示はこれに限定されない。例えば、図１０に示される例のように、基板Ｓの表面Ｓａに膜Ｆを形成したあと、ヒータ２１３によって基板載置台２１０と基板Ｓを加熱してもよい。この場合、基板Ｓは該基板Ｓの中心に向かう方向と逆向きに熱変形し、第一部材２１２は例えば基板Ｓの中心に向けて熱変形する。具体的には、第一部材２１２の断面において幅方向中心よりも内周側が基板Ｓの中心に向けて熱変形（熱膨張）する。この場合においても前述の形態と同様に第二膜Ｆ２に不連続な部分を形成することができる。
【0077】
前述の実施形態では、基板載置面２１１の一部を一つの第一部材２１２が構成しているが、本開示はこれに限定されない。例えば、図１１に示される例のように、基板載置台５１０の基板載置面５１１の少なくとも一部が複数の第一部材によって構成されてもよい。具体的には、基板載置面５１１の一部が４つの第一部材５１２ａ、５１２ｂ、５１２ｃ、５１２ｄによって構成されてもよい。このように基板載置台５１０の基板載置面５１１の少なくとも一部を複数の第一部材５１２ａ、５１２ｂ、５１２ｃ、５１２ｄによって構成することで第二膜Ｆ２の内部に発生する、各第一部材と基板Ｓとの熱変形量の差による応力を大きくすることができる。また複数の第一部材が各々独立して熱変形してもよい。具体的には、複数の第一部材５１２ａ、５１２ｂ、５１２ｃ、５１２ｄの熱変形量を各々異ならせてもよい。このように複数の第一部材を各々独立して熱変形させることで、第二膜Ｆ２の内部に発生する、各第一部材と基板Ｓとの熱変形量の差による応力を更に大きくすることができる。また複数の第一部材は、ある第一部材に対して、基板Ｓを挟んで対向する位置に別の第一部材が位置するような第一部材の組を有してもよい。このように基板Ｓを挟んで対向する位置に一組の第一部材が配置されるようにすることで、第二膜Ｆ２の内部に発生する、各第一部材と基板Ｓとの熱変形量の差による応力を更に大きくすることができる。
【0078】
前述の実施形態では、基板上に炭素含有ＳｉＯ２膜を形成しているが、本開示はこれに限定されない。例えば、所定の第一元素によって主に構成される膜を基板上に形成するようにしてもよい。第一元素としては、例えば、第２族元素であるカルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、第３族元素であるスカンジウム（Ｓｃ）、イットリウム（Ｙ）、ランタノイド、アクチノイド、第４族元素であるチタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、第５族元素であるバナジウム（Ｖ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、第６族元素であるクロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、第７族元素であるマンガン（Ｍｎ）、テクネチウム（Ｔｃ）、レニウム（Ｒｅ）、第８族元素である鉄（Ｆｅ）、ルテニウム（Ｒｕ）、オスニウム（Ｏｓ）、第９族元素であるコバルト（Ｃｏ）、ロジウム（Ｒｈ）イリジウム（Ｉｒ）、第１０族元素であるニッケル（Ｎｉ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、第１１族元素である銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、第１２族元素である亜鉛（Ｚｎ）、第１３族元素であるアルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）、第１４族元素である炭素（Ｃ）、Ｓｉ、ゲルマニウム（Ｇｅ）等のうち、１つ又は複数を用いることができる。
【0079】
また、例えば、上述した第一元素と所定の第二元素とによって主に構成される膜を基板上に形成するようにしてもよい。第二元素としては、例えば、第１３族元素であるボロン（Ｂ）、第１５族元素である窒素（Ｎ）、リン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）、第１６族元素である酸素（Ｏ）、硫黄（Ｓ）、セレン（Ｓｅ）等のうち、１つ又は複数を用いることができる。
【0080】
前述の実施形態では、第一処理ガス及び第二処理ガスを第一ガスの一例として用いたが、本開示はこれに限定されない。第一処理ガス又は第二処理ガスのうち一方のみを第一ガスとしてもよい。また、前述の実施形態では、酸素含有ガスを第一処理ガスの一例とし、シリコン含有ガスを第二処理ガスの一例として用いて、基板上に炭素含有ＳｉＯ２膜を形成しているが、本開示はこれに限定されない。第一ガスとして、例えば、上述した第一元素を含むガスである第一元素含有ガス、上述した第二元素を含むガスである第二元素含有ガス等のうち、１つ又は複数を用いることができる。
【0081】
前述の実施形態では、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例について説明した。しかし、本開示は前述の実施形態に限定されない。例えば、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場合にも、好適に適用することができる。例えば、本開示における載置部は、複数の基板Ｓ、例えば、２枚以上３００枚以下の基板Ｓを載置可能に構成されるボートであってもよく、ボートの表面の少なくとも一部が第一部材で構成されるようにしてもよい。また、前述の実施形態では、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例について説明した。本開示は前述の実施形態に限定されず、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場合にも、好適に適用することができる。これらの基板処理装置を用いる場合においても、前述の実施形態と同様な処理手順、処理条件にて各処理を行うことができ、上述の態様や変形例と同様の効果が得られる。
【0082】
以上、実施形態や変形例に基づき具体的に説明したが、本開示は、上記実施形態や変形例に限定されるものではなく、種々変更可能であることはいうまでもない。また、上述実施形態や変形例は、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、上述実施形態や変形例の処理手順、処理条件と同様とすることができる。
【符号の説明】
【0083】
２００ 基板処理装置
２１０ 基板載置台（載置部の一例）
２１１ 基板載置面（載置部の表面の一例）
２１２ 第一部材
２１２ａ 表面
２１３ ヒータ（加熱部の一例）
２２５ 温調機構
２６５ 膜形成機構
２８０ コントローラ（制御部の一例）
４１０ 基板載置台（載置部の一例）
４１２ 流路
５１０ 基板載置台（載置部の一例）
５１１ 基板載置面（載置部の表面の一例）
５１２ａ 第一部材
Ｆ１ 第一膜
Ｆ２ 第二膜
Ｓ 基板
Ｓａ 表面
Ｓｅ 外周縁部（縁部の一例）
２１０ 基板載置台（載置部の一例）
２１１ 基板載置面（載置部の表面の一例）
２１２ 第一部材
２１２ａ 表面
２１３ ヒータ（加熱部の一例）
２２５ 温調機構
２６５ 膜形成機構
２８０ コントローラ（制御部の一例）
４１０ 基板載置台（載置部の一例）
４１２ 流路
５１０ 基板載置台（載置部の一例）
５１１ 基板載置面（載置部の表面の一例）
５１２ａ 第一部材
Ｆ１ 第一膜
Ｆ２ 第二膜
Ｓ 基板
Ｓａ 表面
Ｓｅ 外周縁部（縁部の一例）
【図1】
【図2A】
【図2B】
【図3】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図4D】
【図5A】
【図5B】
【図6A】
【図6B】
【図7A】
【図7B】
【図8A】
【図8B】
【図9】
【図10】
【図11】
