特許 7514876 基板処理装置、半導体装置の製造方法及び基板支持具

(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】2024-07-03

(45)【発行日】2024-07-11

(54)【発明の名称】基板処理装置、半導体装置の製造方法及び基板支持具

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/31 20060101AFI20240704BHJP

   H01L 21/302 20060101ALI20240704BHJP

   H01L 21/673 20060101ALI20240704BHJP

   C23C 16/44 20060101ALI20240704BHJP

【ＦＩ】

H01L21/31 F

H01L21/302 201A

H01L21/68 V

C23C16/44 J

【請求項の数】 19

(21)【出願番号】P 2022049853

(22)【出願日】2022-03-25

(65)【公開番号】P2023142776

(43)【公開日】2023-10-05

【審査請求日】2023-03-23

(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】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】寿崎 健一

(72)【発明者】

【氏名】池田 優真

【審査官】宇多川 勉

(56)【参考文献】

【文献】特開２００５－０７９４８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１７５６４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０２０／２６１４６６（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／３１

Ｈ０１Ｌ ２１／３０２

Ｈ０１Ｌ ２１／６７３

Ｃ２３Ｃ １６／４４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板を支持する基板支持柱と、
前記基板支持柱の基板支持領域の下方に設けられた断熱部と、
前記基板支持柱及び前記断熱部を収容する処理容器と、
を備え、
前記断熱部は、前記処理容器の内壁に対向する筒状の側壁部と、前記基板支持領域に面して前記側壁部の上端を閉塞する上端部と、を有し、且つ、前記側壁部及び前記上端部により囲まれた中空構造を有し、
前記上端部のうち前記基板支持領域に対向する面の少なくとも一部が、前記側壁部の上端及び前記基板支持柱を形成する第２材料よりも熱伝導率が大きい第１材料により形成された上面部により構成されている、基板処理装置。

【請求項2】

前記基板支持柱は、複数の前記基板を水平姿勢で互いに間隔を開けた状態で支持可能に構成されている、請求項１に記載の基板処理装置。

【請求項3】

前記処理容器の内壁と前記側壁部との間に不活性ガスを供給する不活性ガス供給系を更に備えている、請求項１又は請求項２に記載の基板処理装置。

【請求項4】

基板を支持する基板支持柱と、
前記基板支持柱の基板支持領域の下方に設けられた断熱部と、
前記基板支持柱及び前記断熱部を収容する処理容器と、
を備え、
前記断熱部は、前記処理容器の内壁に対向する筒状の側壁部と、前記基板支持領域に面して前記側壁部の上端を閉塞する上端部と、を有し、
前記上端部のうち前記基板支持領域に対向する面の少なくとも一部が、前記側壁部の上端及び前記基板支持柱を形成する第２材料よりも熱伝導率が大きい第１材料により形成された上面部により構成され、
前記上面部は、前記上端部の少なくとも中央を含むように設けられ、
前記上端部の外縁は、前記第２材料により形成されている、基板処理装置。

【請求項5】

基板を支持する基板支持柱と、
前記基板支持柱の基板支持領域の下方に設けられた断熱部と、
前記基板支持柱及び前記断熱部を収容する処理容器と、
を備え、
前記断熱部は、前記処理容器の内壁に対向する筒状の側壁部と、前記基板支持領域に面して前記側壁部の上端を閉塞する上端部と、を有し、
前記上端部のうち前記基板支持領域に対向する面の少なくとも一部が、前記側壁部の上端及び前記基板支持柱を形成する第２材料よりも熱伝導率が大きい第１材料により形成された上面部により構成され、
前記上面部は、前記上端部に設けられた支持部に着脱可能に設けられ、前記第１材料により形成された板状体により構成されている、基板処理装置。

【請求項6】

前記支持部は、凹部を有し、
前記板状体は、前記凹部に嵌め込まれるように装着される、請求項５に記載の基板処理装置。

【請求項7】

前記支持部は、前記第２材料により形成されている、請求項５又は請求項６に記載の基板処理装置。

【請求項8】

前記第１材料は炭化シリコンであり、前記第２材料は石英である、請求項１～請求項７の何れか１項に記載の基板処理装置。

【請求項9】

前記側壁部には、前記断熱部の内部空間に連通する開口が設けられている、請求項１に記載の基板処理装置。

【請求項10】

前記断熱部の外周空間又は内部空間の少なくとも何れかに対して不活性ガスを供給する不活性ガス供給系を備えている、請求項１又は請求項９に記載の基板処理装置。

【請求項11】

前記基板支持柱は、前記断熱部の最下部に位置する基部の上に立設されている、請求項１～請求項１０の何れか１項に記載の基板処理装置。

【請求項12】

前記断熱部の外側であって、かつ前記基板支持領域に面する位置に設けられたヒータを更に備えている、請求項１～請求項１１の何れか１項に記載の基板処理装置。

【請求項13】

前記処理容器内に成膜ガスを供給するよう構成された成膜ガス供給部を更に備え、
前記成膜ガスが前記処理容器内に供給されることにより前記処理容器の内壁及び前記上面部に堆積する膜の熱膨張率は、前記第２材料の熱膨張率よりも、前記第１材料の熱膨張率に近い、請求項１～請求項１２の何れか１項に記載の基板処理装置。

【請求項14】

基板を支持する基板支持柱と、前記基板支持柱の基板支持領域の下方に設けられた断熱部と、を備え、前記断熱部は、処理容器の内壁に対向する筒状の側壁部と、前記基板支持領域に面して前記側壁部の上端を閉塞する上端部と、を有し、且つ、前記側壁部及び前記上端部により囲まれた中空構造を有し、前記上端部のうち前記基板支持領域に対向する面の少なくとも一部が、前記側壁部の上端及び前記基板支持柱を形成する第２材料よりも熱伝導率が大きい第１材料により形成された上面部により構成されている基板支持具に前記基板を支持させる工程と、
前記基板を支持した状態の前記基板支持具が収容された前記処理容器内に、成膜ガスを供給する工程と、
前記基板支持具から前記基板を取り出す工程と、
前記基板を支持していない状態の前記基板支持具が収容された前記処理容器内に、エッチングガスを供給する工程と、
を有する半導体装置の製造方法。

【請求項15】

基板を支持する基板支持柱と、前記基板支持柱の基板支持領域の下方に設けられた断熱部と、を備え、前記断熱部は、処理容器の内壁に対向する筒状の側壁部と、前記基板支持領域に面して前記側壁部の上端を閉塞する上端部と、を有し、前記上端部のうち前記基板支持領域に対向する面の少なくとも一部が、前記側壁部の上端及び前記基板支持柱を形成する第２材料よりも熱伝導率が大きい第１材料により形成された上面部により構成されており、前記上面部は、前記上端部の少なくとも中央を含むように設けられ、前記上端部の外縁は、前記第２材料により形成されている基板支持具に前記基板を支持させる工程と、
前記基板を支持した状態の前記基板支持具が収容された前記処理容器内に、成膜ガスを供給する工程と、
前記基板支持具から前記基板を取り出す工程と、
前記基板を支持していない状態の前記基板支持具が収容された前記処理容器内に、エッチングガスを供給する工程と、
を有する半導体装置の製造方法。

【請求項16】

基板を支持する基板支持柱と、前記基板支持柱の基板支持領域の下方に設けられた断熱部と、を備え、前記断熱部は、処理容器の内壁に対向する筒状の側壁部と、前記基板支持領域に面して前記側壁部の上端を閉塞する上端部と、を有し、前記上端部のうち前記基板支持領域に対向する面の少なくとも一部が、前記側壁部の上端及び前記基板支持柱を形成する第２材料よりも熱伝導率が大きい第１材料により形成された上面部により構成されており、前記上面部は、前記上端部に設けられた支持部に着脱可能に設けられ、前記第１材料により形成された板状体により構成されている基板支持具に前記基板を支持させる工程と、
前記基板を支持した状態の前記基板支持具が収容された前記処理容器内に、成膜ガスを供給する工程と、
前記基板支持具から前記基板を取り出す工程と、
前記基板を支持していない状態の前記基板支持具が収容された前記処理容器内に、エッチングガスを供給する工程と、
を有する半導体装置の製造方法。

【請求項17】

基板を支持する基板支持柱と、
前記基板支持柱の基板支持領域の下方に設けられた断熱部と、を備え、
前記断熱部は、処理容器の内壁に対向する筒状の側壁部と、前記基板支持領域に面して前記側壁部の上端を閉塞する上端部と、を有し、且つ、前記側壁部及び前記上端部により囲まれた中空構造を有し、
前記上端部のうち前記基板支持領域に対向する面の少なくとも一部が、前記側壁部の上端及び前記基板支持柱を形成する第２材料よりも熱伝導率が大きい第１材料により形成された上面部により構成されている、基板支持具。

【請求項18】

基板を支持する基板支持柱と、
前記基板支持柱の基板支持領域の下方に設けられた断熱部と、を備え、
前記断熱部は、処理容器の内壁に対向する筒状の側壁部と、前記基板支持領域に面して前記側壁部の上端を閉塞する上端部と、を有し、
前記上端部のうち前記基板支持領域に対向する面の少なくとも一部が、前記側壁部の上端及び前記基板支持柱を形成する第２材料よりも熱伝導率が大きい第１材料により形成された上面部により構成されており、
前記上面部は、前記上端部の少なくとも中央を含むように設けられ、
前記上端部の外縁は、前記第２材料により形成されている、基板支持具。

【請求項19】

基板を支持する基板支持柱と、
前記基板支持柱の基板支持領域の下方に設けられた断熱部と、を備え、
前記断熱部は、処理容器の内壁に対向する筒状の側壁部と、前記基板支持領域に面して前記側壁部の上端を閉塞する上端部と、を有し、
前記上端部のうち前記基板支持領域に対向する面の少なくとも一部が、前記側壁部の上端及び前記基板支持柱を形成する第２材料よりも熱伝導率が大きい第１材料により形成された上面部により構成されており、
前記上面部は、前記第１材料により形成され、前記上端部に設けられた支持部に着脱可能に設けられている板状体により構成されている、基板支持具。

【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及び基板支持具に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体装置の製造工程の一工程として、基板を処理する処理室内にエッチングガスを供給して、処理室内に付着した堆積物等を除去するクリーニング工程が行われる場合がある（例えば、特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１５－２６６６０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし、エッチング工程によって堆積物が十分に除去されないことにより、除去されなかった堆積物がパーティクル等となり、基板への処理に影響を及ぼすことがある。

【0005】

本開示の目的は、エッチングガスを用いた堆積物除去の際に、堆積物の除去効率を向上させ、堆積物の残渣に起因するパーティクル等の発生を低減させることが可能な技術を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の一態様によれば、基板を支持する基板支持柱と、前記基板支持柱の基板支持領域の下方に設けられた断熱部と、前記基板支持柱及び前記断熱部を収容する処理容器と、
を備え、前記断熱部は、前記処理容器の内壁に対向する筒状の側壁部と、前記基板支持領域に面して前記側壁部の上端を閉塞する上端部と、を有し、前記上端部のうち前記基板支持領域に対向する面の少なくとも一部が、前記側壁部の上端及び前記基板支持柱を形成する第２材料よりも熱伝導率が大きい第１材料により形成された上面部により構成されている技術が提供される。

【発明の効果】

【0007】

エッチングガスを用いた堆積物除去の際に、堆積物の除去効率を向上させ、堆積物の残渣に起因するパーティクル等の発生を低減させることが可能な技術を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本開示の一態様である基板処理装置の縦型処理炉の概略構成図であり、処理炉部分を縦断面図で示す図である。

【図2】本開示の一態様である基板処理装置の縦型処理炉の概略構成図であり、処理炉部分を図１のＡ－Ａ線断面図で示す図である。

【図3】本開示の一態様である基板支持具を示す斜視図である。

【図4】本開示の一態様である基板支持具の断熱部の一例を示す断面図である。

【図5】本開示の一態様である基板支持具の断熱部の他の例を示す縦断面図である。

【図6】本開示の一態様であ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。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、図１～図６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、図面に示される、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）基板処理装置の構成
図１に示されているように、処理炉２０２は加熱手段（加熱機構）としてのヒータ２０７を有する。ヒータ２０７は円筒形状であり、保持板に支持されることにより垂直に据え付けられている。ヒータ２０７は、ガスを熱で活性化（励起）させる活性化機構（励起部）としても機能する。ヒータ２０７は、後述する断熱部２１８の外側であって、かつ基板支持領域４０２に面する位置に設けられている。すなわち、本実施形態では、ヒータ２０７は、断熱部２１８の内部には設けられていない。

【0011】

ヒータ２０７の内側には、ヒータ２０７と同心円状に反応容器（処理容器）を構成する反応管が配設されている。反応管は、インナーチューブ（内筒、内管）２０４と、インナーチューブ２０４を同心円状に取り囲むアウターチューブ（外筒、外管）２０３と、を備えた２重管構成を有している。インナーチューブ２０４およびアウターチューブ２０３は、それぞれ、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、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。

【0012】

インナーチューブ２０４の筒中空部（反応容器の内側）には、基板としてのウエハ２００に対する処理が行われる処理室２０１が形成される。処理室２０１は、ウエハ２００を処理室２０１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２０１内は、複数の領域に分けて考えることができる。本態様では、処理室２０１内において複数枚のウエハ２００が配列される領域を、基板支持領域２０４（ウエハ支持領域）とも称する。基板支持領域２０４を、基板配列領域（ウエハ配列領域）とも称する。基板支持領域２０４は、ウエハ２００を均等に処理するために、ヒータ２０７により温度が均一に保たれる領域、すなわち均熱領域Ｔ１を含んでいる。また、処理室２０１内において、基板支持領域２０４を包含する領域であってヒータ２０７により取り囲まれる領域、すなわち、処理室２０１内における比較的温度の高い領域を、高温領域とも称する。また、処理室２０１内において、基板支持領域２０４を包含しない領域であってヒータ２０７により実質的に取り囲まれていない領域（後述する断熱部２１８周辺の領域）、すなわち、処理室２０１内における比較的温度の低い領域を、低温領域とも称する。具体的には、低温領域は、断熱部２１８の上面よりも下方側の処理室２０１内の領域である。また、処理室２０１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。

【0013】

アウターチューブ２０３の下方には、アウターチューブ２０３と同心円状にマニホールド（インレットフランジ）２０９が配設されている。インナーチューブ２０４およびアウターチューブ２０３は、それぞれ、マニホールド２０９によって下方から支持されている。マニホールド２０９は、例えばステンレス（ＳＵＳ）等の金属材料により構成され、上端および下端が開口した円筒形状に形成されている。アウターチューブ２０３の下端は、マニホールド２０９の上端に当接している。図１に示すように、マニホールド２０９とアウターチューブ２０３との間には、シール部材としてのＯリング２２０ａが設けられている。マニホールド２０９がヒータベースに支持されることにより、アウターチューブ２０３は垂直に据え付けられた状態となる。主に、アウターチューブ２０３と、インナーチューブ２０４と、マニホールド２０９とにより反応容器が構成される。

【0014】

インナーチューブ２０４の筒中空部には、予備室（ノズル収容室）２０１ａが形成されている。予備室２０１ａは、インナーチューブ２０４の側壁からインナーチューブ２０４の径方向外側に向かって突出し、垂直方向に沿って延在（延伸）するチャンネル形状（溝形状）に形成されている。予備室２０１ａの内壁は、処理室２０１の内壁の一部を構成している。平面視において、予備室２０１ａと処理室２０１とは、インナーチューブ２０４に設けられた開口２０１ｂを介して互いに連通されているともいえる。

【0015】

インナーチューブ２０４及び予備室２０１ａのそれぞれの内壁には、内壁に沿うように、且つ、内壁からインナーチューブ２０４の中心軸に向かって突出するように形成された、ガスの流路を制限するガス流路制限部であるカバー２０４ｂが設けられている。カバー２０４ｂは、例えば石英やＳｉＣ等により構成することができる。カバー２０４ｂは、断熱部２１８の側面（側壁部４０４）の少なくとも一部に対向する範囲に設けられる。すなわち、上方から見た場合、カバー２０４ｂは、断熱部２１８の外周を囲うように設けられている。カバー２０４ｂは、後述するガス供給管３４２ｆから供給される不活性ガスが下方から上方に向かって流れる流路を、断熱部２１８の側面との間に形成することで、基板支持領域２０４に供給された原料ガスや反応ガスが、断熱部２１８の側面や下方に接触することを抑制する。これにより、断熱部２１８の側面や下方、その内部への堆積物の形成を抑制することができる。なお、本形態においては、ガス流路制限部をカバー２０４ｂとして構成しているが、カバー形状に限らず、ブロック形状や、インナーチューブ２０４を内側に突出する形状とすることにより構成してもよい。

【0016】

予備室２０１ａ内には、ガス供給部としてのノズル４１０，４２０がそれぞれ収容されている。ノズル４１０，４２０は、それぞれが、例えば石英またはＳｉＣ等の耐熱性材料により構成され、それぞれが、Ｌ字型のロングノズルとして構成されている。ノズル４１０，４２０の水平部はマニホールド２０９の側壁を貫通するように設けられている。ノズル４１０，４２０の垂直部は、予備室２０１ａの内壁の下部より上部に沿って、ウエハ配列方向上方に向かって立ち上がるようにそれぞれ設けられている。すなわち、図２に示すように、ノズル４１０，４２０は、基板支持領域２０４の側方の、基板支持領域を水平に取り囲む領域に、基板支持領域２０４に沿うようにそれぞれ設けられている。図１に示すように、ノズル４１０，４２０は、それらの上端部の高さ位置が後述するボート２１７の天井付近の高さ位置まで達するように設けられている。本開示では、ノズル４１０，４２０を、それぞれ、第１ノズル、第２ノズルとも称する。

【0017】

ノズル４１０，４２０の側面には、ガスを供給するガス供給孔（開口部）４１０ａ，４２０ａがそれぞれ設けられている。ノズル４１０，４２０におけるガス供給孔４１０ａ，４２０ａは、それぞれ、ウエハ２００と対向する位置に、すなわち、基板支持領域２０４のウエハ配列方向における全域に対応するように、ノズル４１０，４２０の上部から下部にわたって複数設けられている。すなわち、ガス供給孔４１０ａ，４２０ａは、後述するボート２１７の下部から上部までの高さの位置に複数設けられており、ボート２１７に収容された全てのウエハ２００にガスを噴出することが可能となっている。

【0018】

本態様では、円筒状の空間である予備室２０１ａ内に配置したノズル４１０，４２０を経由してガスを搬送している。そして、ノズル４１０，４２０にそれぞれ開口されたガス供給孔４１０ａ，４２０ａから、処理室２０１内へガスを噴出させている。そして、インナーチューブ２０４内におけるガスの主たる流れを、ウエハ２００の表面と平行な方向、すなわち水平方向としている。このような構成とすることで、各ウエハ２００に均一にガスを供給することが可能となる。ウエハ２００の表面上を流れたガスは、後述する排気孔２０４ａの方向に向かって流れる。但し、このガスの流れの方向は、排気孔２０４ａの位置によって適宜特定され、水平方向に限ったものではない。

【0019】

ノズル４１０，４２０には、ガス供給管３４２ａ，３４２ｄが接続されている。このように、インナーチューブ２０４には２本のノズル４１０，４２０と、２本のガス供給管３４２ａ，３４２ｄが、それぞれ接続されており、処理室２０１内へ複数種類のガスを供給することができるように構成されている。

【0020】

マニホールド２０９の下方には、ガス供給管３４２ｆが接続されている。ガス供給管３４２ｆは、マニホールド２０９およびインナーチューブ２０４の側壁下部を貫通するように設けられている。

【0021】

ガス供給管３４２ａ，３４２ｄには、それぞれ、ガス供給管３４２ｂ及び３４２ｃと、ガス供給管３４２ｅが合流するように接続されている。ガス供給管３４２ａ～３４２ｆ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）３４１ａ～３４１ｆ、開閉弁であるバルブ３４３ａ～３４３ｆが、それぞれ設けられている。

【0022】

ガス供給管３４２ａからは、処理ガスである原料ガスとして、ウエハ２００上に形成される膜を構成する主元素となる所定元素を含むガス、すなわち、所定元素含有ガスを処理室２０１内のウエハ処理領域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。所定元素含有ガスは、成膜ガス、すなわち、所定元素ソースとして作用する。

【0023】

ガス供給管３４２ｂからは、後述するクリーニング工程において用いられるエッチングガス（クリーニングガス）を、処理室２０１内へ供給することが可能となっている。

【0024】

ガス供給管３４２ｄからは、処理ガスである反応ガス（リアクタント）を、処理室２０１内のウエハ処理領域へ供給することが可能となっている。反応ガスは、例えば酸化ガスや窒化ガスであり、成膜ガスとして作用する。

【0025】

ガス供給管３４２ｃ，３４２ｅからは、不活性ガスを、それぞれ処理室２０１内のウエハ処理領域へ供給することが可能となっている。当該不活性ガスは、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。

【0026】

ガス供給管３４２ｆからは、不活性ガスを、処理室２０１内の低温領域へ供給することが可能となっている。当該不活性ガスはパージガスとして作用する。ガス供給管３４２ｆから供給される不活性ガスは、例えば処理室２０１の内壁２０１Ａと側壁部４０４との間に供給される。また、当該不活性ガスは、断熱部２１８の外周空間又は内部空間の少なくとも何れかに対して供給される。なお、断熱部２１８の側壁部４０４をパージする不活性ガス供給系（ノズル）と、内部空間４０４Ｂをパージする不活性ガス供給系（ノズル）は、１つでも良いし、それぞれ個別に設けられていても良い。また、ガス供給管３４２ｆを、後述する回転機構２６７に接続し、回転軸２５５の外周から処理室２０１内の低温領域へ不活性ガスを供給するようにしてもよい。

【0027】

主に、ガス供給管３４２ａ、ＭＦＣ３４１ａ、バルブ３４３ａにより、原料ガス供給系（金属含有原料ガス供給系）が構成される。ノズル４１０を原料ガス供給系に含めて考えてもよい。主に、ガス供給管３４２ｄ、ＭＦＣ３４１ｄ、バルブ３４３ｄにより、反応ガス供給系（酸素含有ガス供給系）が構成される。ノズル４２０を反応ガス供給系に含めて考えてもよい。原料ガス供給系および反応ガス供給系をまとめて処理ガス供給系（ガス供給系）と考えてもよい。また、原料ガス供給系または反応ガス供給系の少なくともいずれかを処理ガス供給部として考えてもよい。主に、ガス供給管３４２ｃ，３４２ｅ、ＭＦＣ３４１ｃ，３４１ｅ、バルブ３４３ｃ，３４３ｅにより、第１の不活性ガス供給系（パージガス供給系、希釈ガス供給系、キャリアガス供給系）が構成される。主に、ガス供給管３４２ｆ、ＭＦＣ３４１ｆ、バルブ３４３ｆにより、第２の不活性ガス供給系（パージガス供給系）が構成される。主に、ガス供給管３４２ｂ、ＭＦＣ３４１ｂ、バルブ３４３ｂにより、エッチングガス供給系（クリーニングガス供給系）が構成される。

【0028】

図１に示すように、インナーチューブ２０４の側壁には、例えばスリット状の貫通孔として構成された排気孔（排気スリット）２０４ａが、垂直方向に細長く開設されている。排気孔２０４ａは、正面視において例えば矩形であり、インナーチューブ２０４の側壁の下部から上部にわたって、ウエハ配列領域のウエハ配列方向における全域に対応するように設けられている。なお、排気孔２０４ａはスリット状の貫通孔として構成される場合に限らず、複数個の孔により構成されていてもよい。処理室２０１内と、インナーチューブ２０４とアウターチューブ２０３との間の円環状の空間（隙間）により構成される排気路２０６とは、排気孔２０４ａを介して連通されている。

【0029】

図２に示すように、平面視において、予備室２０１ａと排気孔２０４ａとは、処理室２０１内に収容されたウエハ２００の中心を挟んで対向している（１８０度反対側の位置にある）。また、ノズル４１０，４２０と排気孔２０４ａとは、処理室２０１内に収容されたウエハ２００の中心を挟んで対向している。

【0030】

図１に示すように、マニホールド２０９には、排気路２０６を介して処理室２０１内の雰囲気を排気する排気管２３１が接続されている。排気管２３１には、排気路２０６内、すなわち、処理室２０１内の圧力を検出する圧力検出器（圧力検出部）としての圧力センサ２４５および圧力調整器（圧力調整部）としてのＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）バルブ２４３を介して、真空排気装置としての真空ポンプ２４６が接続されている。ＡＰＣバルブ２４３は、真空ポンプ２４６を作動させた状態で弁を開閉することで、処理室２０１内の真空排気および真空排気停止を行うことができ、更に、真空ポンプ２４６を作動させた状態で、圧力センサ２４５により検出された圧力情報に基づいて弁開度を調節することで、処理室２０１内の圧力を調整することができるように構成されている。主に、排気管２３１、ＡＰＣバルブ２４３、圧力センサ２４５により、排気系すなわち排気ラインが構成される。排気孔２０４ａ、排気路２０６、真空ポンプ２４６を排気系に含めて考えてもよい。

【0031】

マニホールド２０９の下端開口は、処理炉２０２の炉口として構成されており、後述するボートエレベータ１１５によりボート２１７が上昇した際に、Ｏリング２２０ｂを介して蓋体としてのシールキャップ２１９により気密に封止される。シールキャップ２１９は、ＳＵＳ等の金属材料により構成され、円盤状に形成されている。シールキャップ２１９の下方には、ボート２１７を回転させる回転機構２６７が設置されている。回転機構２６７の回転軸２５５は、シールキャップ２１９を貫通してボート２１７に接続されている。回転機構２６７は、ボート２１７を回転させることでウエハ２００を回転させるように構成されている。シールキャップ２１９は、アウターチューブ２０３の外部に垂直に設置された昇降機構としてのボートエレベータ１１５によって垂直方向に昇降されるように構成されている。ボートエレベータ１１５は、シールキャップ２１９を昇降させることで、ボート２１７により支持されたウエハ２００を処理室２０１内外に搬入および搬出（搬送）する搬送装置（搬送機構）として構成されている。

【0032】

基板保持具としてのボート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整列させて多段に保持するように構成されている。ボート２１７は、ウエハ２００を支持する基板支持柱４００と、基板支持柱４００の基板支持領域４０２の下方に設けられた断熱部２１８と、を備えている。プロセスチューブ２０３は、基板支持柱４００及び断熱部２１８を有するボート２１７を収容可能である。

【0033】

断熱部２１８は、処理室２０１の内壁２０１Ａに対向する筒状の側壁部４０４と、基板支持領域４０２に面して側壁部４０４の上端を閉塞する上端部４０６と、を有し、上端部４０６のうち基板支持領域４０２に対向する面の少なくとも一部が、側壁部４０４の上端及び基板支持柱４００を形成する第２材料よりも熱伝導率が大きい第１材料により形成された上面部４０８により構成されている。

【0034】

上面部４０８は、上端部４０６の少なくとも中央を含むように設けられていてもよい。この「中央」を「中心点」と言い換えることもできる。また、上端部４０６の外縁４０６Ａが、第２材料により形成されていてもよい。上面部４０８は、第１材料により形成された板状体４０９により構成されていてもよい。図示の例では、板状体４０９は円板状に構成されている。第１材料は、例えば炭化シリコン（ＳｉＣ）であり、第２材料は、例えば石英（ＳｉＯ_２）である。

【0035】

板状体４０９は、上端部４０６に設けられた支持部４０６Ｂに着脱可能に設けられていてもよい。具体的には、支持部４０６Ｂが凹部４０６Ｃを有し、板状体４０９は、凹部４０６Ｃに嵌め込まれるように装着されてもよい。支持部４０６Ｂは、第２材料により形成されていてもよい。

【0036】

図５に示されるように、板状体４０９は、その下面が断熱部２１８の内部空間４０４Ｂに面する（露出する）ように設けられていてもよい。支持部４０６Ｂに貫通部４０６Ｄが形成され、鍔状に残った支持部４０６Ｂに板状体４０９が支持されている。これにより、板状体４０９の下面が断熱部２１８の内部空間４０４Ｂに面している。

【0037】

断熱部２１８は、側壁部４０４及び上端部４０６により囲まれた中空構造（すなわち、断熱板やヒータ等の構成が格納されていない構造）であることが好ましい。断熱部２１８の内部に断熱板（図示せず）は支持されていないが、断熱板が１枚以上支持されていてもよい。

【0038】

側壁部４０４には、断熱部２１８の内部空間４０４Ｂに連通する開口４０４Ａが設けられていてもよい。図３に示されるように、開口４０４Ａは、例えば側壁部４０４の下端部に設けられ、かつ側壁部４０４の周方向の複数箇所に設けられている。

【0039】

基板支持柱４００は、複数のウエハ２００を水平姿勢で互いに間隔を開けた状態で支持可能に構成されている。図３に示されるように、基板支持柱４００は、断熱部２１８の最下部に位置する基部４１２の上に立設されていてもよい。また、基板支持柱４００は、上端部４０６における例えば外縁４０６Ａの上に立設されていてもよい。換言すれば、基板支持柱４００は、上面部４０８に非接触に設けられる。

【0040】

プロセスチューブ２０３内には温度検出器としての温度センサ２６３が設置されている。

【0041】

図６に示すように、制御部（制御手段）であるコントローラ１２１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１２１ａ，ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）１２１ｂ，記憶装置１２１ｃ，Ｉ／Ｏポート１２１ｄを備えたコンピュータとして構成されている。ＲＡＭ１２１ｂ，記憶装置１２１ｃ，Ｉ／Ｏポート１２１ｄは、内部バスを介して、ＣＰＵ１２１ａとデータ交換可能なように構成されている。コントローラ１２１には、例えばタッチパネル等として構成された入出力装置１２２が接続されている。

【0042】

記憶装置１２１ｃは、例えばフラッシュメモリ、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）等で構成されている。記憶装置１２１ｃ内には、液体原料の温度を制御する制御プログラム、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などが記載されたプロセスレシピ、などの少なくともいずれかが、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、コンピュータとして構成されたコントローラ１２１によって基板処理装置に実行させ、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。ＲＡＭ１２１ｂは、ＣＰＵ１２１ａによって読み出されたプログラムやデータ等が一時的に保持されるメモリ領域（ワークエリア）として構成されている。

【0043】

Ｉ／Ｏポート１２１ｄは、上述のＭＦＣ３４１ａ～３４１ｆ、バルブ３４３ａ～３４３ｆ、圧力センサ２４５、ＡＰＣバルブ２４３、真空ポンプ２４６、ヒータ２０７、温度センサ２６３、回転機構２６７、ボートエレベータ１１５等の少なくともいずれかに接続されている。

【0044】

ＣＰＵ１２１ａは、記憶装置１２１ｃから制御プログラムを読み出して実行すると共に、入出力装置１２２からの操作コマンドの入力等に応じて記憶装置１２１ｃからレシピ等を読み出すように構成されている。ＣＰＵ１２１ａは、読み出したレシピの内容に沿うように、ＭＦＣ３４１ａ～３４１ｆによる各種ガスの流量調整動作、バルブ３４３ａ～３４３ｆの開閉動作、ＡＰＣバルブ２４３の開閉動作およびＡＰＣバルブ２４３による圧力センサ２４５に基づく圧力調整動作、温度センサ２６３に基づくヒータ２０７の温度調整動作、真空ポンプ２４６の起動および停止、回転機構２６７によるボート２１７の回転および回転速度調節動作、ボートエレベータ１１５によるボート２１７の昇降動作、ボート２１７へのウエハ２００の収容動作等を制御することが可能なように構成されている。

【0045】

コントローラ１２１は、外部記憶装置（例えば、磁気テープ、フレキシブルディスクやハードディスク等の磁気ディスク、ＣＤやＤＶＤ等の光ディスク、ＭＯ等の光磁気ディスク、ＵＳＢメモリやメモリカード等の半導体メモリ）１２３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。記憶装置１２１ｃや外部記憶装置１２３は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体として構成されている。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は、記憶装置１２１ｃ単体のみを含む場合、外部記憶装置１２３単体のみを含む場合、または、それら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１２３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。

【0046】

制御部は、成膜ガスを処理室２０１（処理容器）内に供給して処理室２０１内に収容されたウエハ２００（基板）上に膜を形成する処理と、エッチングガスを処理室２０１内に供給して、処理室２０１内に堆積した膜を除去する処理と、を実行させるように処理ガス供給系及びエッチングガス供給系を制御可能に構成されている。

【0047】

（２）基板処理工程
次に、本実施形態に係る半導体装置（デバイス）の製造工程の一工程として、上述の基板処理装置１０を用い、ウエハ上に膜を形成して半導体装置（デバイス）を製造する方法の一例について説明する。以下の説明において、基板処理装置１０を構成する各部の動作はコントローラ１２１により制御される。

【0048】

請求項１７
半導体装置の製造方法は、
上記ボート２１７（基板支持具）にウエハ２００を支持させる工程と、
ウエハ２００を支持した状態のボート２１７が収容された処理室２０１内に、成膜ガスを供給する工程と、
ボート２１７からウエハ２００を取り出す工程と、
ウエハ２００を支持していない状態のボート２１７が収容された処理室２０１内に、エッチングガスを供給する工程と、
を有する。

【0049】

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。なお、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。

【0050】

（Ａ）成膜工程
基板処理装置１０を用いて、ウエハ２００に成膜ガスを供給して、ウエハ２００上に所定元素を含む膜を形成する場合を用いて説明する。本態様では、複数のウエハ２００がボート２１７に支持された状態で収容された処理室２０１を所定温度で加熱する。そして、処理室２０１に、成膜ガスとしての所定元素を含む原料ガスを供給する原料ガス供給ステップと、成膜ガスとしての反応ガスを供給する反応ガス供給ステップと、を所定回数（ｎ回）行う。

【0051】

（ウエハ搬入）
複数枚のウエハ２００を処理室２０１内に搬入（ボートロード）する。具体的には、複数枚のウエハ２００がボート２１７に装填（ウエハチャージ）されると、図２に示されているように、複数枚のウエハ２００を支持したボート２１７は、ボートエレベータ１１５によって持ち上げられて処理室２０１内に搬入される。この状態で、シールキャップ２１９はＯリング２２０を介してマニホールド２０９の下端開口を閉塞した状態となる。

【0052】

（圧力調整および温度調整）
処理室２０１内が所望の圧力（真空度）となるように真空ポンプ２４６によって真空排気される。この際、処理室２０１内の圧力は、圧力センサ２４５で測定され、この測定された圧力情報に基づき、ＡＰＣバルブ２４３がフィードバック制御される（圧力調整）。真空ポンプ２４６は、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常時作動させた状態を維持する。また、処理室２０１内が所望の温度となるようにヒータ２０７によって加熱される。この際、処理室２０１内が所望の温度分布となるように、温度センサ２６３が検出した温度情報に基づきヒータ２０７への通電量がフィードバック制御される（温度調整）。ヒータ２０７による処理室２０１内の加熱は、少なくともウエハ２００に対する処理が完了するまでの間は継続して行われる。

【0053】

さらに、ボート２１７およびウエハ２００が、回転機構２６７により回転する。回転機構２６７によるボート２１７およびウエハ２００の回転は少なくとも、ウエハ２００に対する処理が完了するまでの間は継続して行われる。

【0054】

（成膜工程）
その後、原料ガス供給ステップ（第１ガス供給ステップ）、残留ガス除去ステップ、反応ガス供給ステップ（第２ガス供給ステップ）、残留ガス除去ステップをこの順で所定回数行う。

【0055】

（原料ガス供給ステップ）
バルブ３４３ａを開き、ガス供給管３１０へ原料ガスを流す。原料ガスは、ＭＦＣ３４１ａにより流量調整され、処理室２０１内へ供給される。このとき同時に、バルブ３４３ｃを開き、ガス供給管３４２ａ内に不活性ガスであるキャリアガスを流す。キャリアガスは、ＭＦＣ３４１ｃにより流量調整され、原料ガスと一緒に処理室２０１内に供給され、排気管２３１から排気される。さらに、ガス供給管３４２ｄへの原料ガスの侵入を防止（逆流を防止）するため、バルブ３４３ｅを開き、ガス供給管３４２ｄ内へキャリアガスを流す。さらに、断熱部２１８の側壁部４０４及び／または断熱部２１８の内部への原料ガスの接触を抑制するため、バルブ３４３ｆを開き、ガス供給管３４２ｆから処理室２０１の炉口部へパージガスとしての不活性ガスを供給する。

【0056】

このとき、ＡＰＣバルブ２４３を適正に調整して、処理室２０１の圧力を、例えば１～１０００Ｐａ、好ましくは１～１００Ｐａ、より好ましくは１０～５０Ｐａの範囲内の圧力とする。なお、本明細書における「１～１０００Ｐａ」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、「１～１０００Ｐａ」とは「１Ｐａ以上１０００Ｐａ以下」を意味する。他の数値範囲についても同様である。

【0057】

ＭＦＣ３４１ａで制御する原料ガスの供給流量は、例えば、１０～２０００ｓｃｃｍ、好ましくは５０～１０００ｓｃｃｍ、より好ましくは１００～５００ｓｃｃｍの範囲内の流量とする。

【0058】

ＭＦＣ３４１ｃで制御するキャリアガスの供給流量は、例えば、１～３０ｓｌｍの範囲内の流量とする。原料ガスをウエハ２００に対して供給する時間は、例えば、１～６０秒、好ましくは１～２０秒、より好ましくは２～１５秒の範囲内とする。ここで、キャリアガスとして用いる不活性ガスとしては、例えば、窒素（Ｎ_２）ガスや、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ることができる。不活性ガスとしては、これらのうち１以上を用いることができる。この点は、後述する他の不活性ガスにおいても同様である。

【0059】

ヒータ２０７は、ウエハ２００の温度が、例えば、２００～６００℃、好ましくは３５０℃～５５０℃、より好ましくは４００～５５０℃の範囲内となるように加熱する。

【0060】

原料ガスとしては、例えば、所定元素として金属元素であるアルミニウム（Ａｌ）を含む、金属含有ガスであるＡｌ含有原料ガス（Ａｌ含有原料、Ａｌ含有ガス）が用いられる。Ａｌ含有原料ガスとしては、例えば、塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ_３）ガス等のハロゲン系Ａｌ含有ガスや、トリメチルアルミニウム（（ＣＨ_３）_３Ａｌ、ＴＭＡ）ガス等の有機系Ａｌ含有ガスを用いることができる。

【0061】

前述の条件下で処理室２０１へ原料ガスを供給することにより、ウエハ２００の最表面上に、第１層が形成される。例えば、原料ガスとしてＡｌ含有ガスを用いた場合、第１層としてＡｌ含有層が形成される。Ａｌ含有層は、Ａｌ含有ガスやＡｌ含有ガスの一部が分解した吸着層（物理吸着層や化学吸着層）であってもよく、Ａｌ堆積層（Ａｌ層）であってもよい。

【0062】

（残留ガス除去ステップ）
次に、バルブ３４３ａを閉じ、原料ガスの供給を停止する。このとき、ＡＰＣバルブ２４３は開いたままとして、真空ポンプ２４６により処理室２０１を真空排気し、処理室２０１に残留する未反応又は層形成に寄与した後の原料ガスを処理室２０１から排除する。バルブ３４３ｃ，３４３ｅ，３４３ｆは開いた状態でキャリアガスの処理室２０１への供給を維持する。

【0063】

（反応ガス供給ステップ）
処理室２０１の残留ガスを除去した後、バルブ３４３ｄを開き、ガス供給管３４２ｄ内に反応ガスを流す。反応ガスは、ＭＦＣ３４１ｄにより流量調整され、ガス供給管３４２ｄから処理室２０１内のウエハ２００に対して供給され、排気管２３１から排気される。すなわちウエハ２００は反応ガスに暴露される。

【0064】

このとき、バルブ３４３ｅを開き、ガス供給管３４２ｅ内にキャリアガスを流す。キャリアガスは、ＭＦＣ３４１ｅにより流量調整され、反応ガスと共に処理室２０１内に供給されて、排気管２３１から排気される。このとき、ガス供給管３４２ａ内への反応ガスの侵入を防止（逆流を防止）するために、バルブ３４３ｃを開き、ガス供給管３４２ａ内へキャリアガスを流す。さらに、原料ガス供給ステップと同様に、断熱部２１８の側壁部４０４及び／または断熱部２１８の内部への反応ガスの接触を抑制するため、バルブ３４３ｆを開いた状態とし、ガス供給管３４２ｆから処理室２０１の炉口部へパージガスとしての不活性ガスを供給する。但し、本ステップでは、ガス供給管３４２ｆからのパージガスの供給は、原料ガス供給ステップに比べて供給流量を小さくするか、若しくは停止するようにしてもよい。

【0065】

このとき、ＡＰＣバルブ２４３を適正に調整して、処理室２０１の圧力を、例えば１～１０００Ｐａの範囲内の圧力とする。ＭＦＣ３４１ｄで制御する反応ガスの供給流量は、例えば、５～４０ｓｌｍ、好ましくは５～３０ｓｌｍ、より好ましくは１０～２０ｓｌｍの範囲内の流量とする。反応ガスをウエハ２００に対して供給する時間は、例えば、１～６０秒の範囲内とする。その他の処理条件は、前述の原料ガス供給ステップと同様の処理条件とする。

【0066】

反応ガスとしては、原料ガスと反応するガスであって、例えば、酸化ガスが用いられる。酸化ガスとしては、酸素（Ｏ_２）ガス、オゾン（Ｏ_３）ガス、プラズマ励起されたＯ_２（Ｏ_２＊）ガス、Ｏ_２ガス＋水素（Ｈ_２）ガス、水蒸気（Ｈ_２Ｏガス）、過酸化水素（Ｈ_２Ｏ_２）ガス、亜酸化窒素（Ｎ_２Ｏ）ガス、一酸化窒素（ＮＯ）ガス、二酸化窒素（ＮＯ_２）ガス、一酸化炭素（ＣＯ）ガス、二酸化炭素（ＣＯ_２）ガス等の酸素（Ｏ）含有ガス等を用いることができる。酸化ガスとしては、これらのうち１以上を用いることができる。

【0067】

このとき処理室２０１に流しているガスは、反応ガスと不活性ガスのみである。反応ガスは、原料ガス供給ステップでウエハ２００上に形成された第１層の少なくとも一部と反応する。すなわち、原料ガス供給ステップで形成された第１層としてのＡｌ含有層は酸化され、第２層であり金属酸化層としてＡｌとＯとを含むアルミニウム酸化層（ＡｌＯ層）が形成される。すなわちＡｌ含有層はＡｌＯ層へと改質される。

【0068】

（残留ガス除去ステップ）
次に、バルブ３２４を閉じて、反応ガスの供給を停止する。そして、原料ガス供給ステップ後の残留ガス除去ステップと同様の処理手順により、処理室２０１内に残留する未反応もしくは第２層の形成に寄与した後の反応ガスや反応副生成物を処理室２０１内から排除する。

【0069】

以上説明した原料ガス供給ステップ、残留ガス除去ステップ、反応ガス供給ステップ、残留ガス除去ステップを順に行うサイクルを予め決められた回数（１回以上）行う。このように、バッチ処理され（複数の工程が複数回行われ）ることで、ウエハ２００上に膜が形成される。これにより、ウエハ２００上に、例えばＡｌおよびＯを含む膜としてアルミニウム酸化膜（ＡｌＯ膜）が形成される。

【0070】

また、以上の成膜工程において、原料ガスや反応ガスが接触する処理室２０１の内壁等（例えば、インナーチューブ２０４の内壁やマニホールド２０９の内壁、等を含むことがある）や、断熱部２１８の上面部４０８の表面には膜（堆積物）が付着（堆積）する。このようにして処理室２０１内に付着した膜は、その後の成膜工程においてパーティクル（異物）発生の要因となり、ウエハ２００上に形成される膜やデバイスの品質低下を招くことがある。そのため、本実施形態における半導体装置の製造方法では、後述するクリーニング工程において、処理室２０１内に付着した膜を除去する。なお、処理室内等に付着する堆積物は、ウエハ２００上に形成された膜と同じ成分の膜の他、成膜工程において生成される副生成物などを含むこともある。更に、インナーチューブ２０４の内側表面から剥落した石英等の成分を含むこともある。なお、本実施形態では、カバー２０４ｂを設けることにより、断熱部２１８の側壁部４０４の表面への堆積物の付着を抑制することができるため、基板支持領域４０２に面する部位に付着する堆積物を後述するクリーニング工程において除去するだけで、堆積物に起因するパーティクル等の発生を効率的に抑制することができる。

【0071】

なお、バッチ処理とは、原料ガス供給ステップ、残留ガス除去ステップ、反応ガス供給ステップ、残留ガス除去ステップを順に行うサイクルを予め決められた回数行い、ウエハ２００上に膜を形成させる処理である。そして、１バッチで、ウエハ２００上に膜が形成される。

【0072】

（アフターパージおよび大気圧復帰）
ガス供給管３４２ａ，３４２ｄ，３４２ｆのそれぞれから不活性ガスを処理室２０１内へ供給し、排気管２３１から排気する。不活性ガスはパージガスとして作用し、これにより処理室２０１内が不活性ガスでパージされ、処理室２０１内に残留するガスや副生成物が処理室２０１内から除去される（アフターパージ）。その後、処理室２０１内の雰囲気が不活性ガスに置換され（不活性ガス置換）、処理室２０１内の圧力が常圧に復帰される（大気圧復帰）。

【0073】

（ウエハ搬出）
その後、ボートエレベータ１１５によりシールキャップ２１９が下降されて、マニホールド２０９の下端が開口される。そして、処理済ウエハ２００がボート２１７に支持された状態でプロセスチューブ２０３の下端からプロセスチューブ２０３の外部に搬出（ボートアンロード）される。その後、処理済のウエハ２００は、ボート２１７より取り出される（ウエハディスチャージ）。

【0074】

（Ｂ）クリーニング工程
次に、成膜工程において処理室２０１内等に付着した膜をエッチングする工程（クリーニング工程）について説明する。

【0075】

（ボートの収容（ボートロード））
処理室２０１内からボート２１７を搬出し、ボート２１７からウエハ２００を取り出した後、空となったボート２１７を処理室２０１に戻す。この状態で、シールキャップ２１９はＯリング２２０を介してマニホールド２０９の下端開口を閉塞した状態となる。

【0076】

（圧力調整および温度調整）
処理室２０１内が所望の圧力（真空度）となるように真空ポンプ２４６によって真空排気される。この際、処理室２０１内の圧力は、圧力センサ２４５で測定され、この測定された圧力情報に基づき、ＡＰＣバルブ２４３がフィードバック制御される（圧力調整）。真空ポンプ２４６は、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常時作動させた状態を維持する。また、処理室２０１内が所望の温度となるようにヒータ２０７によって加熱される。この際、処理室２０１内が所望の温度分布となるように、温度センサ２６３が検出した温度情報に基づきヒータ２０７への通電量がフィードバック制御される（温度調整）。ヒータ２０７による処理室２０１内の加熱は、少なくともエッチング処理が完了するまでの間は継続して行われる。

【0077】

（エッチング（クリーニング）工程）
処理室２０１内等に付着した膜をエッチングして処理室２０１内をクリーニングするステップを実行する。

【0078】

（エッチングステップ）
バルブ３４３ｂを開き、ガス供給管３４２ａ内にエッチングガス（クリーニングガス）を流す。エッチングガスは、ＭＦＣ３４１ｂにより流量調整され、ガス供給管３４２ｂからノズル４１０を介して処理室２０１内に供給され、排気管２３１から排気される。このとき同時にバルブ３４３ｃを開き、ガス供給管３４２ａ内に不活性ガスを流す。ガス供給管３４２ａ内を流れた不活性ガスは、ＭＦＣ３４１ｃにより流量調整され、希釈ガス（もしくはキャリアガス）としてエッチングガスと一緒に処理室２０１内に供給され、排気管２３１から排気される。なお、このとき、ガス供給管３４２ｄ，３４２ｆ内へのエッチングガスの侵入を防止するために、バルブ３４３ｄ，３４３ｆを開き、ガス供給管３４２ｄ，３４２ｆ内に不活性ガスを流すようにしてもよい。

【0079】

エッチングガスとして、例えば、三塩化ホウ素（ＢＣｌ_３）、四塩化ケイ素（ＳｉＣｌ_４）、塩化水素（ＨＣｌ）、塩素（Ｃｌ_２）、フッ素（Ｆ_２）、フッ化水素（ＨＦ）、四フッ化ケイ素（ＳｉＦ_４）、三フッ化窒素（ＮＦ_３）、三フッ化塩素（ＣｌＦ_３）、三臭化ホウ素（ＢＢｒ_３）、四臭化ケイ素（ＳｉＢｒ_４）および臭素（Ｂｒ_２）等のハロゲン含有ガスを用いることができる。エッチングガスとしては、これらのうち１以上を用いることができる。

【0080】

エッチングガスの供給により、処理室２０１内等に付着した堆積物（特に、基板支持領域４０２に面する、インナーチューブ２０４の内壁、ボート２１７の基板支持柱４００及び上面部４０８の表面に付着した堆積物）とエッチングガスとが反応して、処理室２０１から除去される。例えばエッチングガスとしてＳｉＣｌ_４ガスを用いた場合、ＳｉＣｌ_４ガスの供給により、処理室２０１内に付着したＡｌＯ膜の少なくとも一部とＳｉＣｌ_４ガスとが反応して、処理室２０１から除去される。

【0081】

このとき、コントローラ１２１によりヒータ２０７を制御して、処理室２０１内を例えば、２００～８００℃であって、好ましくは４００～６５０℃の範囲内の所定温度に加熱して、エッチングガスを活性化させる。ここで、断熱部２１８の上面部４０８は、熱伝導率の大きい第１材料で形成された板状体４０９で構成されているため、ヒータ２０７によって面内において均一に加熱される。これにより、上面部４０８の表面に付着した堆積物を、効率的に、且つムラなく除去することができる。また、このとき、ＡＰＣバルブ２４３を閉じるか、処理に影響を及ぼさない程度に実質的に閉じ、エッチングガスを処理室２０１内に封じ込める。エッチングガスを封じ込めることにより、上述の反応遅延によるエッチングへの影響を少なくすることができる。そして、処理室２０１内の圧力を第１の圧力であって、例えば、１～４００００Ｐａであって、好ましくは１００００～３００００Ｐａ、より好ましくは２００００～３００００Ｐａの範囲内の所定圧力に維持する。ＭＦＣ３４１ｂで制御するエッチングガスの供給流量は、例えば１～１０ｓｌｍであって、好ましくは３～８ｓｌｍの範囲内の流量とする。エッチングガスを処理室２０１に供給する時間は、例えば６０～６００秒間の範囲内の時間とする。

【0082】

（残留ガス除去ステップ）
所定時間、エッチングガスを処理室２０１に供給した後、バルブ３４３ｂを閉じて、エッチングガスの供給を停止する。ＡＰＣバルブ２４３を閉じるか、処理に影響を及ぼさない程度に実質的に閉じていた場合は、ＡＰＣバルブ２４３を開ける。そして、上述した成膜工程時の残留ガス除去ステップと同様の処理手順により、処理室２０１内に残留する未反応もしくは膜の除去に寄与した後のエッチングガスを処理室２０１内から排除する

【0083】

（所定回数実施）
上記したステップを順に行うサイクルを１回以上（所定回数（ｍ回））行うことにより、処理室２０１内に付着した膜を除去する。上述のサイクルは、複数回繰り返すのが好ましい。

【0084】

（３）作用効果
本開示によれば、断熱部２１８の上面の少なくとも一部を、断熱部２１８の他の部分を構成する第２材料よりも熱伝導率の大きい第１材料で構成することにより、断熱部２１８の側壁部４０４の上端への熱逃げと、上面の温度低下及び温度ムラの少なくとも一方を抑制することができる。これにより、エッチングガスを用いた堆積膜除去の際に、上面上に堆積した堆積膜の除去効率を向上させ、上面上の堆積膜の残渣に起因するパウダ状のパーティクルを低減させることができる。

【0085】

成膜処理の際に、側壁部４０４の表面を不活性ガスによりパージすることにより、側壁部４０４への膜堆積が抑制されるため、実質的に膜堆積が生じるクリーニング対象領域を上端部のみに限定できる。これにより、本実施形態のように熱伝導率の大きい部位を上端部４０６のみに設けたとしても、パーティクル等の低減の効果を十分に得ることができる。

【0086】

成膜処理の際に、不活性ガスを側壁部４０４の下端から上端に向けて流すことで、成膜ガスが処理室２０１の内壁と側壁部４０４との間の空間に流れ込むことを抑制することができる。

【0087】

上面部４０８が上端部４０６の少なくとも中央を含む場合には、最も温度低下が起きやすい中央近傍の表面の温度低下を抑制することができる。

【0088】

上端部４０６の外縁４０６Ａが第２材料により形成されている場合には、外縁４０６Ａを介した側壁部４０４への熱逃げによって上面部４０８の温度低下や温度ムラが発生することを抑制することができる。

【0089】

板状体４０９は、その下面が断熱部２１８の内部空間４０４Ｂに面するように設けられている場合には、第２材料で形成された支持部４０６Ｂと上面部４０８の下面とが接する面積を減らして、接触面を介して生じる熱逃げを低減することで、上面部４０８の温度低下や温度ムラが発生することを更に抑制することができる。

【0090】

上記したように、第１材料が炭化シリコン（ＳｉＣ）であり、第２材料が石英（ＳｉＯ）であってもよい。例えば実施形態のように、堆積膜としてのＡｌＯ膜をエッチングするエッチングガスとしてＢＣｌ_３ガスを用いる場合、ＢＣｌ_３ガスによるエッチングがされにくいＳｉＣを第１材料として選択することが望ましい。第１材料としては、その他に石英よりも熱伝導率の大きいＳｉやＡｌＯなどの材料を用いることができる。ただし、堆積膜除去の際に用いられるエッチングガスに応じて、エッチングされない、もしくはエッチングされにくい材料を選択することが望ましい。

【0091】

断熱部２１８が、側壁部４０４及び上端部４０６により囲まれた中空構造である場合には、断熱部２１８の内部空間４０４Ｂのパージを容易かつ効率的に行うことが可能となる。ただし、内部にヒータや断熱体を有していないため、断熱部２１８上面から断熱体内部空間への熱放射等による熱逃げが生じやすいという課題がある。本開示技術では、特にこのような、断熱部２１８の内部が中空構造であることに起因する熱逃げによる断熱部２１８の上面の温度低下や温度ムラを抑制することができる。

【0092】

側壁部４０４に断熱部２１８の内部空間４０４Ｂに連通する開口４０４Ａが設けられ、成膜工程において、ガス供給管３４２ｆから不活性ガスが断熱部２１８の外周空間に対して供給される場合には、この不活性ガスが断熱部２１８の側壁部４０４に設けられた開口４０４Ａを介して内部空間４０４Ｂ内に流入する。これにより、断熱部２１８の内部空間４０４Ｂを不活性ガスによりパージすることができる。また、成膜工程において、不活性ガスが断熱部２１８の内部空間に対して直接供給されるように構成されている場合（例えば不活性ガスを供給するノズルが内部空間に設けられている場合、等）にも、内部空間４０４Ｂを不活性ガスによりパージすることができる。したがって、内部空間４０４Ｂに成膜ガスが流入して膜堆積が生じることを抑制することができる。すなわち、堆積膜に起因するパーティクル等の発生をより抑制することができる。

【0093】

基板支持柱４００が上面部４０８に非接触に設けられることで、上面部４０８から基板支持柱４００への熱逃げを低減することができる。

【0094】

成膜ガスが処理室２０１内に供給されることにより処理室２０１の内壁、及び断熱部２１８の上面部４０８に堆積する膜の熱膨張率は、第２材料の熱膨張率よりも、第１材料の熱膨張率に近いことが好ましい。この場合、上面部４０８上での堆積膜のクラックが発生しにくくなり、クラックに起因する堆積膜のパウダ状パーティクルの他、堆積膜のクラックに伴って生じる上面部４０８の表面のクラックに起因する、上面部４０８を構成する材料のパウダ状パーティクル発生も抑制することができる。

【0095】

（プログラム）
プログラムは、
上記ボート２１７にウエハ２００を支持させるステップと、
ウエハ２００を支持した状態のボート２１７が収容された処理室２０１内に、成膜ガスを供給するステップと、
ボート２１７からウエハ２００を取り出すステップと、
ウエハ２００を支持していない状態のボート２１７が収容された処理室２０１内に、エッチングガスを供給するステップと、
をコンピュータによって、基板処理装置に実行させるものである。
このプログラムは、記録媒体に記録されていてもよい。

【0096】

また、上述の態様では、ウエハ２００上にＡｌＯ膜を形成させて、炉内に堆積されたＡｌＯ膜を、エッチングガスを用いてエッチング（除去）する例について説明したが、本開示では、膜種は特に限定されない。また、原料ガス、反応ガス等の成膜工程において用いられるガス種も特に限定されない。

【0097】

これらの各種薄膜の形成に用いられるプロセスレシピ（処理手順や処理条件等が記載されたプログラム）は、基板処理、クリーニング処理等の内容（形成する薄膜の膜種、組成比、膜質、膜厚、処理手順、処理条件等）に応じて、それぞれ個別に用意する（複数用意する）ことが好ましい。そして、基板処理、クリーニング処理等を開始する際、基板処理、クリーニング処理等の内容に応じて、複数のプロセスレシピ、クリーニングレシピ等の中から、適正なプロセスレシピ、クリーニングレシピ等を適宜選択することが好ましい。具体的には、基板処理、クリーニング処理等の内容に応じて個別に用意された複数のプロセスレシピ、クリーニングレシピ等を、電気通信回線や当該プロセスレシピ、クリーニングレシピ等を記録した記録媒体（外部記憶装置１２３）を介して、基板処理装置が備える記憶装置１２１ｃ内に予め格納（インストール）しておくことが好ましい。そして、基板処理を開始する際、基板処理装置が備えるＣＰＵ１２１ａが、記憶装置１２１ｃ内に格納された複数のプロセスレシピ、クリーニングレシピ等の中から、基板処理の内容に応じて、適正なプロセスレシピ、クリーニングレシピ等を適宜選択することが好ましい。このように構成することで、１台の基板処理装置で様々な膜種、組成比、膜質、膜厚の薄膜を汎用的に、かつ、再現性よく形成できるようになる。また、オペレータの操作負担（処理手順や処理条件等の入力負担等）を低減でき、操作ミスを回避しつつ、基板処理を迅速に開始できるようになる。

【0098】

また、本開示は、例えば、既存の基板処理装置のプロセスレシピ、クリーニングレシピ等を変更することでも実現できる。プロセスレシピ、クリーニングレシピ等を変更する場合は、本開示に係るプロセスレシピ、クリーニングレシピ等を電気通信回線や当該プロセスレシピ、クリーニングレシピ等を記録した記録媒体を介して既存の基板処理装置にインストールしたり、また、既存の基板処理装置の入出力装置を操作し、そのプロセスレシピ、クリーニングレシピ等自体を本開示に係るプロセスレシピ、クリーニングレシピ等に変更したりすることも可能である。

【0099】

以上、本開示の一態様及び変形例を具体的に説明した。しかしながら、本開示は上述の態様及び変形例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。

【符号の説明】

【0100】

１０ 基板処理装置
２００ ウエハ（基板）
２０１ 処理室（処理容器）
２０３ プロセスチューブ（処理容器）
２１７ ボート（基板支持具）
２１８ 断熱部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】