特許 7214834 半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラム

(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】

(24)【登録日】2023-01-20

(45)【発行日】2023-01-30

(54)【発明の名称】半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラム

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/677 20060101AFI20230123BHJP

【ＦＩ】

H01L21/68 D

【請求項の数】 11

(21)【出願番号】P 2021506888

(86)(22)【出願日】2019-03-19

(86)【国際出願番号】 JP2019011456

(87)【国際公開番号】W WO2020188743

(87)【国際公開日】2020-09-24

【審査請求日】2021-07-28

(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】大野 健治

【審査官】境 周一

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－０１４４６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１６－５４０３７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－３１１７２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－００６５０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１５－５２６５９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－０１２７０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－３２６７３１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／６７７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

（ａ）基板を収容する複数のスロットを有する基板保持具を反応室内で加熱する工程と、
（ｂ）前記複数のスロットのうちの一部のスロットを前記反応室外へ位置させるように前記基板保持具を移動させるステップと、前記一部のスロットに基板を装填するステップと、を含むセットを、前記基板保持具の上端に設けられ、前記反応室の炉口と対応した形状を有する天板により、前記炉口の全体を開放させないようにしながら繰り返し行う工程と、
（ｃ）前記複数のスロットに装填された基板を前記反応室内に収容させるように前記基板保持具を移動させる工程と、
を有する半導体装置の製造方法。

【請求項2】

（ｂ）では、１セットごとに移動させる前記基板保持具の移動距離を、１スロット分とする、
請求項１に記載の半導体装置の製造方法。

【請求項3】

前記一部のスロットに基板を装填するステップでは、前記スロット内に装填されていた基板と、前記基板とは異なる他の基板と、を入れ替える、
請求項１または２に記載の半導体装置の製造方法。

【請求項4】

移動させた前記一部のスロットへ基板を装填するステップでは、前記基板保持具の移動を停止させる、
請求項１から３のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。

【請求項5】

（ｂ）では、前記基板保持具を最大限移動させた場合であっても、前記天板により、前記炉口の全体を開放させないようにする、
請求項１から４のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。

【請求項6】

（ｃ）では、前記基板保持具を回転させながら移動させる、
請求項１から５のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。

【請求項7】

（ａ）、（ｂ）、（ｃ）のいずれの工程においても、前記反応室内の温度を所定の基板処理温度に維持する、
請求項１から６のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。

【請求項8】

（ａ）、（ｂ）、（ｃ）のいずれの工程においても、前記反応室内の圧力と前記反応室外の圧力とを、減圧状態を維持する、
請求項１から６のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。

【請求項9】

（ｃ）における前記基板保持具の速度を、（ｂ）における前記基板保持具の速度よりも大きくする、
請求項１から８のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。

【請求項10】

基板を収容する複数のスロットを有する基板保持具と、
前記基板保持具を収容する反応室と、
前記基板保持具の上端に設けられる、前記反応室の炉口と対応した形状を有する天板と、
前記反応室内を加熱する加熱機構と、
前記基板保持具を前記反応室の内外へ搬送する搬送機構と、
前記スロット内へ基板を装填する基板装填機構と、
前記加熱機構、前記搬送機構および前記基板装填機構に接続された制御部と、を有し、
前記制御部は、
（ａ）前記基板保持具を前記反応室内で加熱する処理と、（ｂ）前記複数のスロットのうちの一部のスロットを前記反応室外へ位置させるように前記基板保持具を移動させる処理と、前記一部のスロットに基板を装填する処理と、を含むセットを、前記天板により前記炉口の全体を開放させないようにしながら繰り返す処理と、（ｃ）前記複数のスロットに装填された基板を前記反応室内に収容させるように前記基板保持具を移動させる処理と、を行わせるように、前記加熱機構、前記搬送機構および前記基板装填機構を制御する基板処理装置。

【請求項11】

（ａ）基板を収容する複数のスロットを有する基板保持具を基板処理装置の反応室内で加熱する手順と、
（ｂ）前記複数のスロットのうちの一部のスロットを前記反応室外へ位置させるように前記基板保持具を移動させる手順と、前記一部のスロットに基板を装填する手順と、を含むセットを、前記基板保持具の上端に設けられ、前記反応室の炉口と対応した形状を有する天板により、前記炉口の全体を開放させないようにしながら繰り返す手順と、
（ｃ）前記複数のスロットに装填された基板を前記反応室内に収容させるように前記基板保持具を移動させる手順と、
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、半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、半導体装置の一工程として、基板保持具に装填した複数の基板を、加熱された処理炉内で処理する基板処理が行われる場合がある（例えば特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１７－１９４９５１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、上述の基板処理の生産性を向上させることが可能な技術を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示の一態様によれば、
（ａ）基板を収容するスロットを多段に有する基板保持具を反応室内で加熱する工程と、
（ｂ）複数のスロットのうちの一部のスロットを反応室外へ位置させるように基板保持具を移動させるステップと、一部のスロットに基板を装填するステップと、を含むセットを繰り返し行う工程と、
（ｃ）複数のスロットに装填された基板を反応室内に収容させるように基板保持具を移動させる工程と、
を行う技術が提供される。

【発明の効果】

【0006】

本開示によれば、上述の基板処理の生産性を向上させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】本開示の一態様に係る基板処理装置の透視斜視図である。

【図2】本開示の一態様に係る基板処理装置に設けられた処理炉とその周辺の構造を示す図である。

【図3】本開示の一態様に係る基板処理装置のコントローラの概略構成図であり、コントローラの制御系をブロック図で示す図である。

【図4】本開示の一態様に係る基板処理工程を例示するフロー図である。

【図5】本開示の一態様に係るウエハの装填、脱装、ボートの搬入、搬出動作を示す概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下に、図面に基づき本開示の基板処理装置を説明する。

【0009】

＜１．基板処理装置の構成例＞
本開示の基板処理装置１０の構成例について図１、２を用いて説明する。

【0010】

（全体構成）
図１に示すように、基板処理装置１０は、バッチ式縦型熱処理装置として構成されている。基板処理装置１０は、内部に例えば処理炉２０２が設けられ、耐圧容器である筐体１２を備えている。基板としてのウエハ２００を筐体１２内外へ搬送するのに、基板搬送容器としてのポッド１６が用いられる。ポッド１６は、シリコン（Ｓｉ）または炭化シリコン（ＳｉＣ）等により構成されたウエハ２００を、例えば２００枚収納可能に構成されている。筐体１２には、ポッド１６を筐体１２内外へ搬送するポッド搬送口（図示せず）が、筐体１２の内外を連通するように設けられている。ポッド搬送口は、開閉機構としてのフロントシャッタ１７により開閉されるようになっている。

【0011】

筐体１２には、ポッド受渡し台としてのポッドステージ１８が設けられている。ポッドステージ１８上に、蓋が閉じられた状態でポッド１６が載置され、ポッドステージ１８上でポッド１６の位置合わせが可能となっている。ポッド１６は、工程内搬送装置（図示せず）によってポッドステージ１８上に載置され、また、ポッドステージ１８上から搬出されるようになっている。

【0012】

筐体１２内の上部空間には、ポッド載置棚としての回転式ポッド棚２２が設けられている。回転式ポッド棚２２は、垂直方向に設けられ、水平面内で間欠回転する支柱（図示せず）と、ポッド載置台としての複数枚の棚板２２ａと、を備えている。複数枚の棚板２２ａは、支柱における上下３段の各位置において、水平姿勢で放射状に固定されるようにそれぞれ構成されている。なお、各棚板２２ａは、ポッド１６が載置されるようになっている。

【0013】

筐体１２内のポッドステージ１８と回転式ポッド棚２２との間には、ポッド搬送装置２０が設けられている。ポッド搬送装置２０は、ポッド１６を保持したまま昇降移動するポッド昇降機構としてのポッドエレベータ２０ａと、ポッド１６を保持したまま水平移動するポッド搬送機構２０ｂと、を備えている。ポッド搬送装置２０は、ポッドエレベータ２０ａとポッド搬送機構２０ｂとの協調動作により、ポッドステージ１８と回転式ポッド棚２２とポッドオープナ２４との間でポッド１６を搬送するように構成されている。

【0014】

筐体１２内の下部空間には、装填室１４１が設けられている（図１、２参照）。装填室１４１は、ポッド搬送装置２０や回転式ポッド棚２２等が設けられた筐体１２内の他の空間から気密に隔離されている。図１では、便宜上、装填室１４１の一側壁を破線で示している。当該側壁の上方には、ウエハ２００を装填室１４１内外に搬送する開口１５と、開口１５を開閉するゲート１５ａとが設けられている。装填室１４１を構成するサブ筐体１３には、ウエハ２００を後述のウエハ装填機構２８に搬送するウエハ搬送口１４が、上下段に設けられている（図１参照）。ウエハ搬送口１４は、上下段それぞれにポッドオープナ２４が設けられている。ポッドオープナ２４は、ポッド１６を載置する載置台２５と、ポッド１６の蓋体であるキャップを着脱するキャップ着脱機構２６と、を備えている。ポッドオープナ２４は、載置台２５に載置されたポッド１６のキャップをキャップ着脱機構２６で着脱することにより、ポッド１６のウエハ出し入れ口を開閉するようになっている。ポッドオープナ２４の近傍には、ウエハ枚数検出器２７が設けられている。ウエハ枚数検出器２７は、蓋を開けられたポッド１６内のウエハ２００の枚数を検知する。

【0015】

続いて、処理炉２０２の構成例について図１、２を用いて説明する。

【0016】

（反応管）
図２に示すように、処理炉２０２は、反応室としての反応管２０５を有している。反応管２０５は、石英（ＳｉＯ_２）またはＳｉＣ等の耐熱性を有する非金属材料により構成されており、上端が閉塞し下端が開口した円筒形状に形成されている。反応管２０５の内側の筒中空部には、ウエハ２００を処理する処理室２０１が形成されている。反応管２０５の内径は、ウエハ２００を装填したボート２１７の最大外径よりも大きくなるように構成されている。

【0017】

反応管２０５の下方には、反応管２０５と同心円状に、マニホールド２０９が配設されている。マニホールド２０９は、例えばステンレス鋼（ＳＵＳ）等の金属材料により構成され、上端及び下端が開口した円筒形状に形成されている。マニホールド２０９の内径は、ボート２１７の最大外径よりも大きくなるように構成されている。マニホールド２０９の上端部は、反応管２０５の下端部に係合し、反応管２０５を支持するようになっている。マニホールド２０９と反応管２０５との間には、シール部材としてのＯリングが設けられている。マニホールド２０９の下方には、後述のボート２１７へのウエハ２００の装填、またはボート２１７からのウエハ２００の脱装を行う装填室１４１が設けられている。装填室１４１の天板１４２とマニホールド２０９との間には、シール部材としてのＯリングが設けられている。マニホールド２０９が天板１４２に支持されることにより、反応管２０５は垂直に据え付けられた状態となっている。なお、天板１４２には、処理炉２０２の開口部となる炉口１６０が設けられている。

【0018】

（ボート）
処理室２０１内は、基板保持具としてのボート２１７が、マニホールド２０９の下端開口の下方側から搬送されるように構成されている。ボート２１７は、上下で一対の天板２１０及び底板２１１と、天板２１０及び底板２１１間に架設されて垂直に配設された複数本の保持部材２１２とを備えている（図１参照）。天板２１０、底板２１１及び保持部材２１２は、例えばＳｉＯ_２やＳｉＣ等の耐熱性材料により構成されている。各保持部材２１２には、複数枚のウエハ２００を多段に支持可能な基板支持部としての溝（図示せず）が、長手方向に等間隔に配されて互いに対向して開口するように没設されている。ウエハ２００の外周縁辺が各保持部材２１２の多数条の溝間にそれぞれ挿入されることにより、ボート２１７は、複数枚のウエハ２００を水平姿勢でかつ互いに中心を揃えた状態で垂直方向に多段に整列させて保持する。本明細書では、ボート２１７内に設けられたウエハ２００の収容予定領域を「スロット」とも称する。ボート２１７内には、ウエハ２００を収容するスロットが、垂直方向に多段に設けられていることになる。

【0019】

ボート２１７の下部には、円板形状をした断熱部材としての断熱板２１６が、水平姿勢で多段に複数枚配置されている。断熱板２１６は、例えばＳｉＯ_２やＳｉＣ等の耐熱性材料により構成されている。断熱板２１６は、後述するヒータ２０６からの熱をマニホールド２０９側に伝え難くするようになっている。

【0020】

ボート２１７の下方には、ボート２１７を回転させるボート回転機構２５４が設けられている。ボート回転機構２５４を駆動させることにより、ボート２１７を処理室２０１及び装填室１４１内で回転させることが可能となっている。ボート回転機構２５４の構成については後述する。

【0021】

（ガス供給系）
マニホールド２０９には、処理室２０１内へ処理ガスを供給するガス供給ノズル２８０が、マニホールド２０９の側壁を貫通するように接続されている。ガス供給ノズル２８０は、例えばＳｉＯ_２やＳｉＣ等により構成されている。ガス供給ノズル２８０は、水平部と垂直部とを有するＬ字形状に形成され、水平部がマニホールド２０９の側壁に接続され、垂直部が反応管２０５の内壁と処理室２０１内のウエハ２００との間における空間に、反応管２０５の下部より上部の内壁に沿って、ウエハ２００の積層方向に向かって立ち上がるように設けられている。ガス供給ノズル２８０の垂直部の側面には、ガスを供給する複数の供給孔が、それぞれウエハ２００の中心に向けて設けられている。供給孔の開口径は、処理室２０１内のガスの流量分布や速度分布を適正化するように適宜調整することができ、下部から上部にわたって同一としてもよいし、徐々に大きくしてもよい。

【0022】

ガス供給ノズル２８０の上流端には、ガス供給管２３２が接続されている。ガス供給管２３２は上流側で４本に分岐している。４つに分岐したガス供給管２３２には、上流側から順に、供給源１９１～１９４、ガス流量制御装置としてのマスフローコントローラ（ＭＦＣ）１８１～１８４、及び開閉弁としてのバルブ１７１～１７４がそれぞれ接続されている。ガス供給源１９１からは例えばシラン（ＳｉＨ_４）ガス、ジシラン（Ｓｉ_２Ｈ_６）ガス、ジクロロシラン（ＳｉＨ_２Ｃｌ_２）ガス等のＳｉ元素含有ガスが供給される。ガス供給源１９２からは例えばゲルマン（ＧｅＨ_４）ガス等のゲルマニウム（Ｇｅ）元素含有ガスが供給される。ガス供給源１９３からは水素（Ｈ_２）ガスが供給される。ガス供給源１９４からは不活性ガスとして例えば窒素（Ｎ_２）ガスが供給される。バルブ１７１～１７３を開けることにより、処理ガスとしてのＳｉ元素含有ガス及びＧｅ元素含有ガスと、希釈ガスとしてのＨ_２との混合ガスが、処理室２０１内へ供給される。また、バルブ１７１～１７３を閉め、バルブ１７４を開けることにより、ガス供給ノズル２８０内がパージガスとしてのＮ_２ガスによりパージされる。パージガスの流量はＭＦＣ１８４により調整することが可能である。

【0023】

ＭＦＣ１８１～１８４及びバルブ１７１～１７４には、後述するコントローラ２４０が電気的に接続されている。コントローラ２４０は、処理室２０１内へ供給するガスの流量が所定のタイミングにて所定の流量となるように、ＭＦＣ１８１～１８４の開度を制御することができる。主に、ガス供給ノズル２８０、ガス供給管２３２、バルブ１７１～１７４、ＭＦＣ１８１～１８４、ガス供給源１９１～１９４により、ガス供給系が構成される。

【0024】

（ヒータ）
反応管２０５の外側には、反応管２０５の側壁面を囲う同心円状に、反応管２０５内を加熱する加熱機構としてのヒータ２０６が設けられている。ヒータ２０６は円筒形状に形成されている。ヒータ２０６は、保持板としてのヒータベース（図示せず）に支持されることにより垂直に据え付けられている。ヒータ２０６の近傍には、処理室２０１内の温度を検出する温度検出器としての温度センサ（図示せず）が設けられている。ヒータ２０６及び温度センサには、後述するコントローラ２４０が電気的に接続されている。コントローラ２４０は、処理室２０１内の温度が所定のタイミングにて所定の温度分布となるように、温度センサにより検出された温度情報に基づいてヒータ２０６への供給電力を所定のタイミングで制御する。

【0025】

（排気系）
マニホールド２０９の側壁には、処理室２０１内を排気する排気管２３１が設けられている。排気管２３１の下流側（マニホールド２０９との接続側と反対側）には、上流側から順に、処理室２０１内の圧力を検知する圧力検知手段としての圧力センサ（図示せず）、圧力調整装置としてのＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）バルブ２４２、真空ポンプ２４６が設けられている。ＡＰＣバルブ２４２は、その開度により処理室２０１内の圧力を調整する。なお、圧力センサは、排気管２３１内に限らず、処理室２０１内に設けられていてもよい。

【0026】

圧力センサ及びＡＰＣバルブ２４２には、後述するコントローラ２４０が電気的に接続されている。コントローラ２４０は、圧力センサにより検知した圧力情報に基づいて、処理室２０１内の圧力が所定のタイミングにて所定の圧力（真空度）となるように、ＡＰＣバルブ２４２の開度を制御する。主に、排気管２３１、圧力センサ、ＡＰＣバルブ２４２及び真空ポンプ２４６により、排気系が構成される。

【0027】

（ウエハ装填機構）
図１に示すように、装填室１４１の外側には、基板装填機構としてのウエハ装填機構２８が設けられている。ウエハ装填機構２８は、基板保持体としてのツイーザ３２上にウエハ２００を載置して水平方向に移動させる基板装填装置としてのウエハ装填装置２８ａと、ウエハ装填装置２８ａを昇降移動させる基板装填装置昇降機構としてのウエハ装填装置エレベータ（図示せず）と、を備えている。ウエハ装填装置２８ａとウエハ装填装置エレベータとの協調動作により、開口１５を介して装填室１４１の外側から装填室１４１の内部へウエハ２００を搬入し、ボート２１７内のスロットに装填することが可能となっている。また、ウエハ装填装置２８ａとウエハ装填装置エレベータとの協調動作により、ボート２１７内のスロットからウエハ２００を取り出して（脱装して）、開口１５を介して装填室１４１の内部から装填室１４１の外側へ搬出することが可能となっている。後述するウエハ装填、脱装の手順によれば、ウエハ装填装置エレベータを省略できる。なお、本開示のウエハ装填機構２８は、装填室１４１の外側上方に配置されるが、図１では、便宜上、装填室１４１の外側下方に図示している。

【0028】

（ボートエレベータ）
図２に示すように、装填室１４１を構成するサブ筐体１３の側壁の外面には、ボート２１７を昇降移動させる搬送機構としてのボートエレベータ１１５が設けられている。ボートエレベータ１１５は、下基板２４５、ガイドシャフト２６４、ボール螺子２４４、上基板２４７、昇降モータ２４８、昇降基板２５２、及びベローズ２６５を備えている。下基板２４５は、装填室１４１を構成する側壁の外面に水平姿勢で固定されている。下基板２４５には、昇降台２４９と嵌合するガイドシャフト２６４、及び昇降台２４９と螺合するボール螺子２４４がそれぞれ鉛直姿勢で設けられている。ガイドシャフト２６４及びボール螺子２４４の上端には、上基板２４７が水平姿勢で固定されている。ボール螺子２４４は、上基板２４７に設けられた昇降モータ２４８により回転させられるように構成されている。ガイドシャフト２６４は、昇降台２４９の上下動を許容しつつ水平方向の回転を抑制するように構成されている。ボール螺子２４４を回転させることにより、昇降台２４９が昇降可能となっている。

【0029】

昇降台２４９には、中空の昇降シャフト２５０が垂直姿勢で固定されている。昇降台２４９と昇降シャフト２５０との連結部は、気密に構成されている。昇降シャフト２５０は、昇降台２４９と共に昇降するように構成されている。昇降シャフト２５０の下方側端部は、装填室１４１を構成する天板１４２を貫通している。装填室１４１の天板１４２に設けられる貫通穴の内径は、昇降シャフト２５０と天板１４２とが接触することのないように、昇降シャフト２５０の外径よりも大きく形成されている。装填室１４１と昇降台２４９との間には、昇降シャフト２５０の周囲を覆うように、伸縮性を有する中空伸縮体としてのベローズ２６５が設けられている。昇降台２４９とベローズ２６５との連結部、及び天板１４２とベローズ２６５との連結部はそれぞれ気密に構成されており、装填室１４１内の気密が保持されるようになっている。ベローズ２６５は、昇降台２４９の昇降量に対応できる充分な伸縮量を有している。ベローズ２６５の内径は、昇降シャフト２５０とベローズ２６５とが接触することのないように、昇降シャフト２５０の外径よりも充分に大きく形成されている。

【0030】

装填室１４１内に突出した昇降シャフト２５０の下端には、昇降基板２５２が水平姿勢で固定されている。昇降シャフト２５０と昇降基板２５２との連結部は、気密に構成されている。昇降基板２５２の上面には、Ｏリング等のシール部材を介してシールキャップ２１９が気密に取付けられている。シールキャップ２１９は、例えばステンレス等の金属により構成され、円盤状に形成され、ボート２１７を下方から垂直に支持するとともに、ボートエレベータ１１５が上昇した時に処理炉２０２の下端部に設けられた炉口１６０を閉塞するように形成されている。昇降モータ２４８を駆動してボール螺子２４４を回転させ、昇降台２４９、昇降シャフト２５０、昇降基板２５２、及びシールキャップ２１９を上昇させることにより、処理室２０１内にボート２１７が搬入されるとともに、処理炉２０２の開口部である炉口１６０がシールキャップ２１９により閉塞可能となっている。昇降モータ２４８を駆動してボール螺子２４４を回転させ、昇降台２４９、昇降シャフト２５０、昇降基板２５２、及びシールキャップ２１９を下降させることにより、処理室２０１内からボート２１７が搬出される。昇降モータ２４８には、後述するコントローラ２４０が電気的に接続されている。コントローラ２４０は、ボートエレベータ１１５が所定の動作を所定のタイミングにて制御する。

【0031】

昇降基板２５２の下面には、Ｏリング等のシール部材を介して駆動部カバー２５３が気密に取付けられている。昇降基板２５２と駆動部カバー２５３とにより駆動部収納ケース２５６が構成されている。駆動部収納ケース２５６の内部は、装填室１４１内の雰囲気と隔離されている。駆動部収納ケース２５６の内部には、ボート回転機構２５４が設けられている。ボート回転機構２５４には電力供給ケーブル２５８が接続されている。電力供給ケーブル２５８は、昇降シャフト２５０の上端から昇降シャフト２５０内を通ってボート回転機構２５４まで導かれており、ボート回転機構２５４に電力を供給するように構成されている。ボート回転機構２５４が備える回転軸２５５の上端部は、シールキャップ２１９を貫通して、上述したボート２１７を下方から支持している。ボート回転機構２５４を作動させることにより、ボート２１７に保持されたウエハ２００を処理室２０１内及び装填室１４１内で回転させることが可能となっている。ボート回転機構２５４には、後述するコントローラ２４０が電気的に接続されている。コントローラ２４０は、ボート回転機構２５４が所定の動作を所定のタイミングにて制御する。

【0032】

駆動部収納ケース２５６の内部であってボート回転機構２５４の周囲には、冷却機構２５７が設けられている。冷却機構２５７及びシールキャップ２１９には冷却流路２５９が形成されている。冷却流路２５９には冷却水を供給する冷却水配管２６０が接続されている。冷却水配管２６０は、昇降シャフト２５０の上端から昇降シャフト２５０内を通って冷却流路２５９まで導かれ、冷却流路２５９にそれぞれ冷却水を供給するように構成されている。

【0033】

（コントローラ）
図３に示すように、制御部としてのコントローラ２４０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）３００、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）３０２、記憶装置３０４、Ｉ／Ｏポート３０６を備えたコンピュータとして構成されている。ＲＡＭ３０２、記憶装置３０４、Ｉ／Ｏポート３０６は、内部バス３０８を介して、ＣＰＵ３００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２４０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３１０が接続されている。

【0034】

記憶装置３０４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３０４内には、基板処理装置の動作を制御する制御プログラムや、後述する基板処理の手順や条件等が記載されたプロセスレシピ等が、読み出し可能に格納されている。プロセスレシピは、後述する基板処理における各手順をコントローラ２４０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、制御プログラム、プロセスレシピ等を総称して、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。ＲＡＭ３０２は、ＣＰＵ３００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。

【0035】

Ｉ／Ｏポート３０６は、上述のＭＦＣ１８１～１８４、バルブ１７１～１７４、ＡＰＣバルブ２４２、真空ポンプ２４６、ヒータ２０６、回転機構２５４、ボートエレベータ１１５等に接続されている。

【0036】

ＣＰＵ３００は、記憶装置３０４から制御プログラムを読み出して実行すると共に、入出力装置３１０からの操作コマンドの入力等に応じて記憶装置３０４からレシピを読み出すように構成されている。ＣＰＵ３００は、読み出したレシピの内容に沿うように、ＭＦＣ１８１～１８４による各種ガスの流量調整動作、バルブ１７１～１７４の開閉動作、ＡＰＣバルブ２４２の開閉動作および圧力センサに基づくＡＰＣバルブ２４２による圧力調整動作、真空ポンプ２４６の起動および停止、温度センサに基づくヒータ２０６の温度調整動作、回転機構２５４によるボート２１７の回転および回転速度調節動作、ボートエレベータ１１５によるボート２１７の昇降動作等を制御するように構成されている。

【0037】

コントローラ２４０は、外部記憶装置３１２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３１２は、例えば、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等を含む。記憶装置３０４や外部記憶装置３１２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３０４単体のみを含む場合、外部記憶装置３１２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３１２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。

【0038】

＜２．基板処理装置の動作例＞
本開示の基板処理装置１０は、ウエハ２００の脱装や装填、ボート２１７の搬入や搬出、成膜処理を含む一連の処理（以下、バッチ処理ともいう）を繰り返し行う。成膜処理は、後述するようにウエハ２００を加熱した状態で行うことから、成膜処理を実施すると、ウエハ２００だけでなく、処理室２０１内の各種部材、すなわち、ボート２１７や反応管２０５等も加熱された状態となる。以下、所定のバッチ処理（ｎ回目）における成膜処理が完了し、加熱されたウエハ２００やボート２１７を加熱された処理室２０１内から搬出して、次のバッチ処理（ｎ＋１回目）を実施する一連の動作フローについて、図４を用いて詳しく説明する。

【0039】

（ボート移動工程）
ｎ回目の成膜処理工程（ステップ１０、以下ステップを「Ｓ」と略す。）が完了したら、ボート移動工程（Ｓ２０）を行う。ボート移動工程（Ｓ２０）では、ボート２１７の全体を処理室２０１内から装填室１４１内へ移動させるのではなく、一部のみを移動させる。具体的には、処理済みウエハ２００を保持したボート２１７を、１スロット分だけ処理室２０１内から装填室１４１内へ移動（下降）させるように、ボートエレベータ１１５を動作させる（図５（ｂ）参照）。１スロット分の移動が完了したら、ボート２１７の移動を停止させる。

【0040】

なお、後述するウエハ２００の脱装・装填を安全に行うため、少なくともボート２１７の移動を停止させた後は、ボート２１７の回転を停止させておくことが好ましい。

【0041】

（ウエハ脱装・装填工程）
ボート移動工程（Ｓ２０）が完了したら、ウエハ脱装・装填工程（Ｓ３０）を行う。ウエハ脱装・装填工程（Ｓ３０）では、ゲート１５ａを下降させて開口１５を開放し、ウエハ装填機構２８を作動させ、反応管２０５外へ移動させたボート２１７のスロット内から処理済みウエハ２００（１枚）を脱装し、開口１５を介して装填室１４１の内部から装填室１４１の外側へ当該ウエハ２００を搬出し、ポッドオープナ２４にセットされたポッド１６内へ収容する。また、ウエハ装填機構２８を作動させ、新たなウエハ２００が収容されているポッド１６内から新たなウエハ２００（１枚）を取り出し、開口１５を介して装填室１４１の外側から装填室１４１の内部へ当該ウエハ２００を搬入し、処理済みウエハ２００を脱装して空になったスロット内へ新たなウエハ２００を装填する。ボート２１７が停止した状態となっているので、ウエハ２００の脱装・装填を安全かつ確実に行うことができる。

【0042】

（ボート移動とウエハ脱装・装填の繰り返し）
複数のスロットのうちの一部のスロットを反応管２０５外へ位置させるようにボート２１７を移動させるステップと、前記一部のスロットにウエハ２００を装填するステップと、を含むセットを、対象のウエハ全てが脱装・装填されるまで繰り返し行う（図５（ｂ）、（ｃ）参照）。以下、本明細書において、ボート２１７の移動とウエハ２００の脱装・装填をセットとして繰り返し行う工程を「繰り返し工程」と略していう場合がある。なお、対象のウエハ全てが脱装・装填されるとは、例えば、最下段から最上段までの全てのスロットに収容された処理済みウエハ２００が脱装され、空になったスロットの全てに新たなウエハ２００が装填されることをいう。

【0043】

上述したように、成膜処理を行うことで、ウエハ２００だけでなく、ボート２１７や反応管２０５等も加熱された状態となる。１回の繰り返し工程（Ｓ２０、Ｓ３０）では、ボート２１７の全体を装填室１４１内へ搬出させるのではなく、１スロット分のみを移動させるので、加熱された状態のボート２１７の一部が反応管２０５の内部に挿入されたままとなり、ボート２１７の降温を抑制することができる。

【0044】

また、ボート２１７の一部が反応管２０５の内部に挿入されたままとなることで、炉口１６０がボート２１７により塞がれ、炉口１６０を介した反応管２０５内の輻射による降温を抑制することができる。

【0045】

これらのことから、基板処理の生産性を高めることができるとともに、ヒータ２０６への供給電力を低減させたとしても、反応管２０５内の温度を一定に維持することが容易となる。

【0046】

ボート２１７の上端の天板２１０を、反応管２０５の下端に形成された炉口１６０と対応した形状にし、炉口１６０の全体を開放させないようにする（図５（ｃ）参照）。このようにすれば、ボート移動工程（Ｓ２０）でボート２１７を最大限移動（下降）させた場合であっても、ボート２１７の上端の天板が炉口１６０を塞ぐので、処理室２０１内の降温をより抑制することができる。

【0047】

（ボート搬入工程）
対象のウエハ全てを脱装・装填したら、ボート搬入工程（Ｓ４０）を行う。ボート搬入工程（Ｓ４０）では、複数のスロットに装填されたウエハ２００を反応管２０５（処理室２０１）内に収容させるように、ボート２１７を、途中で停止させることなく連続的に上昇させる。ゲート１５ａを上昇させて開口１５を塞ぐ（図５（ｄ）参照）。

【0048】

なお、ボート搬入工程（Ｓ４０）では、ボート２１７を回転させながら上昇させる。装填室１４１から処理室２０１内へ搬入されたウエハ２００は、処理室２０１内の余熱により加熱されるが、このようにすれば、処理室２０１内へ搬入されたウエハ２００を、周方向にわたって均一に加熱させることが可能となる。

【0049】

ボート移動工程（Ｓ２０）、ウエハ脱装・装填工程（Ｓ３０）、ボート搬入工程（Ｓ４０）は、パーティクルが外部から流入しない手段を確保した上で、処理室２０１内と装填室１４１内を真空状態（減圧状態）にして行うことが好ましい。このようにすることにより、ボート２１７、処理室２０１内等の降温を更に抑制することができる。

【0050】

（成膜処理工程）
ボート搬入工程（Ｓ４０）が完了したら、ｎ＋１回目の成膜処理工程（Ｓ１０）を行う。この工程では、処理室２０１内を所定の圧力、温度にして、反応管２０５内に挿入されたボート２１７を加熱する。処理ガスと希釈ガスとの混合ガスを処理室２０１内へ供給し、ウエハ２００表面上に所定の膜を堆積させる（図５（ａ）参照）。

【0051】

その後、上述のボート移動工程（Ｓ２０）、ウエハ脱装・装填工程（Ｓ３０）、ボート搬入工程（Ｓ４０）、成膜処理工程（Ｓ１０）を含む一連のバッチ処理が繰り返し行う。

【0052】

＜３．本開示の効果＞
本開示の効果を従来例と比較しつつ説明する。

【0053】

従来、ウエハ脱装・装填工程は、ボート２１７の全体を処理室２０１内から装填室１４１内へ完全に搬出させた後、完全に搬出させた状態で行われているので、当該工程が終了するときには、処理室２０１内やボート２１７の温度は著しく低下しているおそれがある。その結果、次のバッチ処理を行い得る処理室２０１内やボート２１７を最適な処理温度に回復させるのに時間を要し、基板処理の生産性の低下が生じる。

【0054】

（ａ）これに対し、本開示の基板処理装置１０によれば、ボート２１７が多段に有するスロットのうちの一部のスロットを反応管２０５外へ位置させるようにボート２１７を移動させるステップと、当該一部のスロットにウエハ２００を装填するステップと、を含むセットを、繰り返し行い、対象のウエハ全てが脱装・装填されたら、複数のスロットに装填されたウエハ２００を反応管２０５内に収容させるように、ボート２１７を、途中で停止させることなく連続的に上昇させる。

【0055】

このように、１回の繰り返し工程（Ｓ２０、Ｓ３０）では、ボート２１７の全体を装填室１４１内へ搬出させるのではなく、１スロット分のみを移動させるので、加熱された状態のボート２１７の一部が反応管２０５の内部に挿入されたままとなり、ボート２１７の降温を抑制することができる。

【0056】

また、ボート２１７の一部が反応管２０５の内部に挿入されたままとなることで、炉口１６０がボート２１７で塞がれ、炉口１６０を介した反応管２０５内の輻射による降温を抑制することができる。

【0057】

これらのことから、基板処理の生産性を高めることができるとともに、ヒータ２０６への供給電力を低減させたとしても、反応管２０５内の温度を一定に維持することが容易となる。

【0058】

（ｂ）ボート搬入工程（Ｓ４０）では、ボート２１７を、途中で停止させることなく連続的に上昇させるのに対し、繰り返し工程（Ｓ２０、Ｓ３０）では、ボート２１７を１スロット分ずつ下降させ、その都度ボート２１７を停止させるので、ボート搬入工程におけるボート２１７の速度は、繰り返し工程におけるボート２１７の速度よりも大きい。これにより、ウエハ２００の脱装、装填を安全に行うことができるとともに、処理室２０１内やボート２１７の降温を抑制することができ、結果として基板処理の生産性を高めることができる。

【0059】

（ｃ）本開示の基板処理装置１０によれば、ボート移動工程（Ｓ２０）では、ボート２１７を１スロット分ずつ下降させ、さらに、開口１５を装填室１４１の側壁の上方に設け、かつ、ウエハ装填機構２８を装填室１４１の外側上方に配置しているので、ウエハ２００の脱装・装填が装填室１４１内の上方高い位置（図５（ｂ）、（ｃ）に示すＡの位置参照）で行われ、ウエハ装填機構２８を上昇・下降させるウエハ装填装置エレベータを省略することができる。これらにより、ボート２１７の降温をより抑制できるとともに、基板処理装置１０の構成をより簡素にすることができる。

【0060】

（ｄ）本開示は、脱装・装填されるウエハ２００の枚数が多い場合に特に有意義である。例えば、脱装・装填に１枚あたり５秒必要だと仮定すると、従来技術では、２００枚のウエハの全てを脱装・装填するのに１０００秒（約１７分）間、ボート２１７が反応管２０５外へ移動した状態となり、その間の降温は著しいものとなるからである。

【0061】

＜４．変形例＞
以上、本開示の態様を具体的に説明した。しかしながら、本開示の態様は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可能である。

【0062】

上述の開示では、成膜処理工程（Ｓ１０）において、ウエハ２００を装填したボート２１７を装填室１４１内から処理室２０１内へ搬入した後に、混合ガスを処理室２０１内へ供給することを例示したが、これに限定するものではなく、ボート２１７を処理室２０１内へ搬入している途中で処理室２０１内への混合ガスの供給を開始してもよい。このようにすることで、より迅速に成膜処理を終了することができる。

【0063】

上述の開示では、縦型熱処理装置におけるボート２１７の上下移動を例示したが、これに限定されるものではなく、反応管２０５外へ１スロット分ずつボート２１７を移動できるのであれば、横型熱処理装置においてボート２１７を水平移動させてもよい。この場合においても上述の開示と同様の効果が得られる。

【0064】

上述の開示では、ボート移動工程（Ｓ２０）において、１スロット分のみボート２１７を移動させること例示したが、これに限定されるものではなく、２スロット分、３スロット分ボート２１７を移動させてもよい。この場合においても上述の開示と同様の効果が得られる。ただし、１スロット分のみにした方が、降温抑制効果が最大限得られる点で好ましい。

【0065】

上述の開示では、ボート搬入工程（Ｓ４０）において、ボート２１７を回転させながら上昇させることを例示したが、これに限定されるものではなく、ボート２１７を回転させなくてもよい。ただし、回転させた方が、ウエハ２００を均一に加熱することができる点で好ましい。

【0066】

上述の開示では、最下段から最上段までの全てのスロットにウエハ２００が収容されていることを例示した。しかしながら、これに限定されるものではなく、例えば、最下段から中段までのスロットにしかウエハ２００が保持されていない場合でもよい。この場合は、最下段から中段までの全てのスロットに収容された処理済みウエハ２００が脱装され、空になったスロットの全てに新たなウエハ２００が装填されるまで、繰り返し工程（Ｓ２０、Ｓ３０）を行う。

【0067】

上述の開示では、ステップに含まれる加熱処理として成膜処理を例示したが、これに限定されるものではなく、加熱を伴うものであれば、アニール、エッチング、拡散処理など他の処理でもよい。この場合においても上述の開示と同様の効果が得られる。

【0068】

＜５．本開示の好ましい態様＞
以下、本開示の好ましい態様について付記する。

【0069】

（付記１）
本開示の一態様によれば、
（ａ）基板を収容するスロットを多段に有する基板保持具を反応室内で加熱する工程と、
（ｂ）前記複数のスロットのうちの一部のスロットを前記反応室外へ位置させるように前記基板保持具を移動させるステップと、前記一部のスロットに基板を装填するステップと、を含むセットを繰り返し行う工程と、
（ｃ）前記複数のスロットに装填された基板を前記反応室内に収容させるように前記基板保持具を移動させる工程と、
を有する半導体装置の製造方法が提供される。

【0070】

（付記２）
好ましくは、
（ｂ）では、１セットごとに移動させる前記基板保持具の移動距離を、１スロット分とする、
付記１に記載の半導体装置の製造方法が提供される。

【0071】

（付記３）
好ましくは、
前記一部のスロットに基板を装填するステップでは、前記スロット内に装填されていた基板と、前記基板とは異なる他の基板と、を入れ替える、
付記１または２に記載の半導体装置の製造方法が提供される。

【0072】

（付記４）
好ましくは、
移動させた前記一部のスロットへ基板を装填するステップでは、前記基板保持具の移動を停止させる、
付記１から３のいずれか１つに記載の半導体装置の製造方法が提供される。

【0073】

（付記５）
好ましくは、
（ｂ）では、前記基板保持具の上端に設けられ、前記前記反応室の炉口と対応した形状を有する天板により、前記炉口の全体を開放させないようにする、
付記１から４のいずれか１つに記載の半導体装置の製造方法が提供される。

【0074】

（付記６）
好ましくは、
（ｂ）では、前記基板保持具を最大限移動させた場合であっても、前記炉口と対応した形状を有する天板により、前記炉口の全体を開放させないようにする、
付記５に記載の半導体装置の製造方法が提供される。

【0075】

（付記７）
好ましくは、
（ｃ）では、前記基板保持具を回転させながら移動させる、
請求項１から６のいずれか１つに記載の半導体装置の製造方法が提供される。

【0076】

（付記８）
好ましくは、
（ａ）、（ｂ）、（ｃ）のいずれの工程においても、前記反応室内の温度を所定の基板処理温度に維持する、
請求項１から７のいずれか１つに記載の半導体装置の製造方法が提供される。

【0077】

（付記９）
好ましくは、
（ｃ）における前記基板保持具の速度を、（ｂ）における前記基板保持具の速度よりも大きくする、
付記１から８のいずれか１つに記載の半導体装置の製造方法が提供される。

【0078】

（付記１０）
本開示の他の一態様によれば、
基板を収容するスロットを多段に有する基板保持具と、
前記基板保持具を収容する反応室と、
前記反応室内を加熱する加熱機構と、
前記基板保持具を前記反応室の内外へ搬送する搬送機構と、
前記スロット内へ基板を装填する基板装填機構と、
前記加熱機構、前記搬送機構および前記基板装填機構に接続された制御部と、を有し、
前記制御部は、
（ａ）前記基板保持具を前記反応室内で加熱する処理と、（ｂ）前記複数のスロットのうちの一部のスロットを前記反応室外へ位置させるように前記基板保持具を移動させる処理と、前記一部のスロットに基板を装填する処理と、を含むセットを繰り返す処理と、（ｃ）前記複数のスロットに装填された基板を前記反応室内に収容させるように前記基板保持具を移動させる処理と、を行わせるように、前記加熱機構、前記搬送機構および前記基板装填機構を制御する基板処理装置が提供される。

【0079】

（付記１１）
本開示のさらに他の一態様によれば、
（ａ）基板を収容するスロットを多段に有する基板保持具を基板処理装置の反応室内で加熱する手順と、
（ｂ）前記複数のスロットのうちの一部のスロットを前記反応室外へ位置させるように前記基板保持具を移動させる手順と、前記一部のスロットに基板を装填する手順と、を含むセットを繰り返す手順と、
（ｃ）前記複数のスロットに装填された基板を前記反応室内に収容させるように前記基板保持具を移動させる手順と、
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。

【符号の説明】

【0080】

１０…基板処理装置、２０２…処理炉、２１７…ボート、２８…ウエハ装填機構、１１５…ボートエレベータ、２４０…コントローラ、２０５…反応管、２０６…ヒータ、２０１…処理室、２００…ウエハ、１４１…装填室、２０９…マニホールド、２８０…ガス供給ノズル

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】