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特許7574402基板保持具、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】
(24)【登録日】2024-10-18
(45)【発行日】2024-10-28
(54)【発明の名称】基板保持具、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】
H01L 21/31 20060101AFI20241021BHJP
H01L 21/683 20060101ALI20241021BHJP
C23C 16/458 20060101ALI20241021BHJP
【ＦＩ】
H01L21/31 F
H01L21/68 N
C23C16/458
【請求項の数】
14
(21)【出願番号】P 2023506698
(86)(22)【出願日】2021-03-19
(86)【国際出願番号】 JP2021011527
(87)【国際公開番号】W WO2022195886
(87)【国際公開日】2022-09-22
【審査請求日】2023-06-05
(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】110000350
【氏名又は名称】ポレール弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】岡嶋 優作
(72)【発明者】
【氏名】山口 天和
【審査官】佐藤 靖史
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１６－１７８１３６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１０－０７３８２２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－０７９２８９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０００－２０８４２５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１４－０６０４０３（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｌ ２１／３１
Ｈ０１Ｌ ２１／６８３
Ｃ２３Ｃ １６／４５８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の基板を上下方向に間隔をあけて支持する複数の第１支柱を有する基板支持部と、前記基板支持部に保持された前記複数の基板の間に配置され、前記第１支柱を配置する切欠き部を有する複数の仕切板と、前記複数の仕切板を支持する複数の第２支柱と、を有する仕切板支持部と、
を備える基板保持具。
【請求項2】
前記第１支柱は、前記基板を支持するための支持部を有し、前記切欠き部は、前記支持部を上下方向に移動可能なように構成されている請求項１に記載の基板保持具。
【請求項3】
前記仕切板と前記第１支柱との間には、間隙が形成される請求項１又は２に記載の基板保持具。
【請求項4】
前記間隙は、２ｍｍ～４ｍｍである請求項３に記載の基板保持具。
【請求項5】
前記第１支柱は、前記基板を支持するための支持部を有し、前記切欠き部は、前記支持部を収容可能なように構成された第１凹部を有する請求項１に記載の基板保持具。
【請求項6】
前記第１支柱を上下に移動することで、前記基板を任意の高さに移動させることが可能なように構成された請求項１～５のいずれか一項に記載の基板保持具。
【請求項7】
前記複数の第１支柱の下端には当該複数の第１支柱を支える基部が設けられ、上下移動部により、当該基部が上下に移動されるよう構成される請求項１～６のいずれか一項に記載の基板保持具。
【請求項8】
断熱部を覆うカバーを有し、前記カバーは、前記第１支柱を配置するための第２凹部を有する請求項１～７のいずれか一項に記載の基板保持具。
【請求項9】
断熱部を覆うカバーを有し、前記カバーは、前記第１支柱を配置するための第２凹部を有し、
前記複数の第１支柱の下端には当該複数の第１支柱を支える基部が設けられ、当該基部を上下に移動させる上下移動部を備え、
前記第２凹部の下部には、前記基部を配置する開口部が設けられている請求項１～６のいずれか一項に記載の基板保持具。
【請求項10】
前記開口部は、前記基部の可動範囲より１ｍｍ～１０ｍｍ広く形成される請求項９に記載の基板保持具。
【請求項11】
前記第１支柱のうち、前記カバーに対向する箇所は、少なくとも前記カバーに対向する部分が円柱形状で形成され、前記第２凹部は前記円柱形状を配置する形状である請求項８に記載の基板保持具。
【請求項12】
複数の基板を上下方向に間隔をあけて支持する複数の第１支柱を有する基板支持部と、前記基板支持部に保持された前記複数の基板の間に配置され、前記第１支柱を配置する切欠き部を有する複数の仕切板と、前記複数の仕切板を支持する複数の第２支柱と、を有する仕切板支持部と、を備える基板保持具と、前記基板保持具を収容する反応管と、
前記反応管内にガスを供給するガス供給部と、
を備える基板処理装置。
【請求項13】
複数の基板を上下方向に間隔をあけて支持する複数の第１支柱を有する基板支持部と、前記基板支持部に保持された前記複数の基板の間に配置され、前記第１支柱を配置する切欠き部を有する複数の仕切板と、前記複数の仕切板を支持する複数の第２支柱と、を有する仕切板支持部と、を備える基板保持具と、前記基板保持具を収容する反応管と、前記反応管内にガスを供給するガス供給部と、を備える基板処理装置の前記反応管内に前記基板保持具を搬入する工程と、前記反応管内に前記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14】
複数の基板を上下方向に間隔をあけて支持する複数の第１支柱を有する基板支持部と、前記基板支持部に保持された前記複数の基板の間に配置され、前記第１支柱を配置する切欠き部を有する複数の仕切板と、前記複数の仕切板を支持する複数の第２支柱と、を有する仕切板支持部と、を備える基板保持具と、前記基板保持具を収容する反応管と、前記反応管内にガスを供給するガス供給部と、を備える基板処理装置の前記反応管内に前記基板保持具を搬入する手順と、前記反応管内に前記ガスを供給する手順と、
をコンピュータにより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、半導体デバイスの製造工程において基板を保持する基板保持具、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】
半導体デバイスの製造工程における基板（ウエハ）の処理では、基板保持具によって複数の基板を垂直方向に配列して保持し、基板保持具を処理室内に搬入する。その後、処理室内に処理ガスを導入し、基板に対して薄膜形成処理が行われる。例えば特許文献１には、処理室にガスを噴出するガス噴出口が、基板処理面に対して垂直方向にスロット状に設けられた基板処理装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２００３－２９７８１８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、複数の基板を同時に処理する場合において、それぞれの基板上に形成する膜の厚さの分布を小さくして均一性を向上させることが可能な技術を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本開示の一態様によれば
複数の基板を上下方向に間隔をあけて支持する複数の第１支柱を有する基板支持部と、
前記基板支持部に保持された前記複数の基板の間に配置され、前記第１支柱を配置する切欠き部を有する複数の仕切板と、前記複数の仕切板を支持する複数の第２支柱と、を有する仕切板支持部と、を備える技術が提供される。
複数の基板を上下方向に間隔をあけて支持する複数の第１支柱を有する基板支持部と、
前記基板支持部に保持された前記複数の基板の間に配置され、前記第１支柱を配置する切欠き部を有する複数の仕切板と、前記複数の仕切板を支持する複数の第２支柱と、を有する仕切板支持部と、を備える技術が提供される。
【発明の効果】
【0006】
本開示によれば、複数の基板を同時に処理する場合において、基板上のガス濃度の分布を制御することが可能になり、それぞれの基板上に形成する膜の厚さの均一性を向上させることができる。
【0007】
また、本開示によれば、複数の基板を同時に処理する場合において、基板上のガス濃度の分布を制御して基板を処理することにより供給する原料ガスや反応ガス等の材料ガスの効率化を図ることができ、材料ガスの無駄を低減してコストを低減することが可能になる。
【0008】
また、本開示によれば、基板保持具の仕切板支持部の複数の仕切板に、基板支持部の第１支柱を配置するための切欠き部を設けて基板支持部と仕切板との干渉を防ぐ構成としたことにより、仕切板の上下間のガス流路断面を小さく抑えることができ、基板上のガス濃度の分布を精度よく制御することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】本開示の第１の実施形態に係る基板処理装置において、基板を搭載したボートを移載室に搬入した状態を示す処理室と収納室の略断面図である。
【図2】本開示の第１の実施形態に係る基板処理装置において、基板を搭載したボートを上昇させて処理室に搬入した状態を示す処理室と収納室の略断面図である。
【図3A】本開示の第１の実施形態に係る基板処理装置において、ボートの支柱(支持ロッド)に対して仕切板を横方向から挿入する構成を示す斜視図である。
【図4A】本開示の第１の実施形態に係る基板処理装置において、ボートの支柱(支持ロッド)に対して仕切板を上方から挿入する構成を示す斜視図である。
【図5A】本開示の第１の実施形態に係る基板処理装置において、仕切板に対してボートの支柱(支持ロッド)を横方向から挿入して組立てる構成を示す斜視図である。
【図6】本開示の第１の実施形態に係る基板処理装置の内側反応管の斜視図である。
【図7】ガス供給用ノズルの正面図である。
【図8】仕切板支持部の下部を覆うカバーを仕切板支持部に組み込んだ構成を示す仕切板支持部とボートの断面図である。
【図9】仕切板支持部の下部を覆うカバーの斜視図である。
【図10】カバーを仕切板支持部に組み込んだ構成において使用するボートの支柱(支持ロッド)の斜視図である。
【図11】カバーを仕切板支持部に組み込んだ構成においてボートの支柱(支持ロッド)とカバーとの関係を示す平面の断面図である。
【図12】本開示の第１の実施形態に係る基板処理装置の処理室における基板と仕切板との間隔を示す基板と仕切板との断面図である。
【図13】本開示の第１の実施形態に係る基板処理装置の処理室における基板と仕切板との間隔を切り替えたときの基板表面における材料ガス濃度の分布を示すグラフである。
【図14】本開示の第１の実施形態に係る基板処理装置の処理室における基板の表面における材料ガスの濃度分布を可視化して表示した図で、基板と仕切板との間隔が図３（ｃ）に示したように広く設定した場合の基板の表面における材料ガスの濃度分布をしめす、基板の斜視図である。
【図15】本開示の第１の実施形態に係る基板処理装置のコントローラの構成例を示すブロック図である。
【図16】本開示の第１の実施形態に係る半導体装置製造工程の概略を示すフロー図である。
【図17】本開示の第１の実施形態に係る基板処理装置のＣＰＵが読み込むプロセスレシピ一例を示すプロセスレシピの一覧を示す表である。
【図18】本開示の第２の実施形態に係る基板処理装置の概略の構成を示す略断面図である。
【図19】本開示の第３の実施形態に係る基板処理装置の概略の構成を示す略断面図である。
【図20】本開示の第４の実施形態に係る基板処理装置の概略の構成を示す略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
本開示は、複数の基板を上下方向に間隔をあけて支持する複数の第１支柱を有する基板支持部と、この基板支持部に保持された複数の基板の間に配置された複数の仕切板を支持する複数の第２支柱とを有する仕切板支持部とを有し、複数の仕切板には、第１支柱を配置するための切欠き部が設けられる基板保持具に関するもので、第１の支柱と仕切板の切欠き部との隙間を、支柱を上下動させたときに切欠き部が接触せず、ガスが仕切板の上側又は下側に流れ込めない程度の隙間を形成することにより、基板支持部に上下方向に等間隔で保持された複数の基板への成膜を高精度に制御して行えるようにしたものである。
【0011】
また本開示は、複数の基板を載置するボートと、ボートとは別体に構成され、ボートに載置された基板それぞれの上部に配置される複数の仕切板と、複数の仕切板を支持する支持部を有する仕切板支持具と、ボートを昇降する第１昇降機構とを有し、基板と仕切板との上下方向の位置関係を変更させる第２昇降機構を備えた基板処理装置に関するものである。
【0012】
以下、本開示の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。本実施の形態を説明するための全図において同一機能を有するものは同一の符号を付すようにし、その繰り返しの説明は原則として省略する。
【0013】
ただし、本開示は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。本開示の思想ないし趣旨から逸脱しない範囲で、その具体的構成を変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。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。
【0014】
【0015】
［基板処理装置１００］
基板処理装置１００は、鉛直方向に延びた円筒形状の外側反応管１１０と内側反応管１２０、外側反応管１１０の外周に設置された加熱部（炉体）としてのヒータ１０１と、ガス供給部を構成するガス供給用のノズル１２１を備える。ヒータ１０１は上下方向に複数のブロックに分割されて個々のブロックごとに温度を設定することが可能なゾーンヒータにより構成されている。
基板処理装置１００は、鉛直方向に延びた円筒形状の外側反応管１１０と内側反応管１２０、外側反応管１１０の外周に設置された加熱部（炉体）としてのヒータ１０１と、ガス供給部を構成するガス供給用のノズル１２１を備える。ヒータ１０１は上下方向に複数のブロックに分割されて個々のブロックごとに温度を設定することが可能なゾーンヒータにより構成されている。
【0016】
外側反応管１１０と内側反応管１２０とは、例えば石英やＳｉＣ等の材料で形成される。外側反応管１１０は、排気部を構成する排気管１３０から図示していない排気手段に接続されており、外側反応管１１０及び内側反応管１２０の内部は、図示していない排気手段により排気される。外側反応管１１０の内部は外気に対して図示していない手段により気密にシールされる。
【0017】
ここで、外側反応管１１０と内側反応管１２０とは、同軸上に配置されている。ガス供給用のノズル１２１は、外側反応管１１０と内側反応管１２０との間に配置されている。
【0018】
ガス供給用のノズル（以下、単にノズルと記す場合もある）１２１は、図７に示すように、外側反応管１１０と内側反応管１２０との間から内側反応管１２０の内部にガスを供給する多数の穴１２１０形成されている。また、図６に示すように、内側反応管１２０には、ガス供給用のノズル１２１に設けられた多数の穴１２１０に対向する位置にガス導入用穴１２０１が形成されている。
【0019】
ガス供給用のノズル１２１に形成された多数の穴１２１０から供給される原料ガス、反応ガス及び不活性ガス（キャリアガス）は、内側反応管１２０に形成されたガス導入用穴１２０１を通して、内側反応管１２０の内部に導入される。
【0020】
原料ガス、反応ガス、不活性ガス（キャリアガス）は、それぞれ図示していない原料ガス供給源、反応ガス供給源及び不活性ガス供給減から、図示していないマスフローコントローラ（ＭＦＣ：Ｍａｓｓ Ｆｌｏｗ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）で流量が調整され、ノズル１２１に形成された多数の穴１２１０からガス導入用穴１２０１を通って内側反応管１２０の内部に供給される。
【0021】
内側反応管１２０の内部に供給された原料ガス、反応ガス、不活性ガス（キャリアガス）のうち内側反応管１２０の内部での反応に寄与しなかったガスは、内側反応管１２０のガス導入用穴１２０１に対向する位置に形成された排気用の穴１２０３および１２０４(以下、単に穴１２０３，１２０４と記す場合もある)を通って内側反応管１２０と外側反応管１１０との間に流れ出て、図示していない排気手段により外側反応管１１０に形成された排気管１３０から外側反応管１１０の外部に排気される。
【0022】
［チャンバ１８０］
チャンバ１８０は外側反応管１１０及び内側反応管１２０の下部にマニホールド１１１を介して設置され、収納室５００を備えている。収納室５００では、基板搬入口３１０を介して図示していない移載機により基板１０を基板支持具（ボート）３００に載置（搭載）したり、移載機により基板１０を基板支持具（以下、単にボートと記す場合もある）３００から取り出すことが行われる。
チャンバ１８０は外側反応管１１０及び内側反応管１２０の下部にマニホールド１１１を介して設置され、収納室５００を備えている。収納室５００では、基板搬入口３１０を介して図示していない移載機により基板１０を基板支持具（ボート）３００に載置（搭載）したり、移載機により基板１０を基板支持具（以下、単にボートと記す場合もある）３００から取り出すことが行われる。
【0023】
ここで、チャンバ１８０は、ＳＵＳ（ステンレス）又はＡｌ（アルミニウム）等の金属材料で構成される。
【0024】
チャンバ１８０の内部には、基板支持具３００、仕切板支持部２００、及び基板支持具３００と仕切板支持部２００と（これらを合わせて基板保持具と呼ぶ）を上下方向と回転方向に駆動する第１の駆動部を構成する上下方向駆動機構部４００を備えている。
【0025】
［基板支持部］
基板支持部は、少なくとも基板支持具（ボート）３００で構成され、収納室５００の内部で基板搬入口３１０を介して図示していない移載機により基板１０の移し替えを行ったり、移し替えた基板１０を内側反応管１２０の内部に搬送して基板１０の表面に薄膜を形成する処理を行ったりする。なお、基板支持部に、仕切板支持部２００を含めて考えても良い。
基板支持部は、少なくとも基板支持具（ボート）３００で構成され、収納室５００の内部で基板搬入口３１０を介して図示していない移載機により基板１０の移し替えを行ったり、移し替えた基板１０を内側反応管１２０の内部に搬送して基板１０の表面に薄膜を形成する処理を行ったりする。なお、基板支持部に、仕切板支持部２００を含めて考えても良い。
【0026】
仕切板支持部２００は、図１及び図２に示すように、基部２０１と天板２０４との間に支持された第２支柱としての支柱２０２に複数枚の円板状の仕切板２０３が所定のピッチで固定されている。基板支持具３００は、図１及び図２に示すように、基部３０１に複数の第１支柱としての支持ロッド３０２が支持されており、この複数の支持ロッド３０２に等ピッチで取り付けられた支持部としての基板保持部材３０３（図４Ｃ参照）により複数の基板１０が所定の間隔で支持される構成を有している。
【0027】
支持ロッド３０２に取り付けた基板保持部材３０３により支持された複数の基板１０の間は、仕切板支持部２００に支持された支柱２０２に所定の間隔で固定（支持）された円板状の仕切板２０３（図３Ｂの２０３－１、又は図４Ｂの２０３－２、又は図５Ｂの２０３－３に相当）によって仕切られている。ここで、仕切板２０３は、基板１０の上部と下部のいずれか又は両方に配置される。
【0028】
基板支持具３００に載置されている複数の基板１０の所定の間隔は、仕切板支持部２００に固定された仕切板２０３の上下の間隔と同じである。また、仕切板２０３の直径は、基板１０の直径よりも大きく形成されている。
【0029】
ボート３００は、複数の支持ロッド３０２で、複数枚、例えば５枚の基板１０を垂直方向に多段に支持する。この垂直方向に多段に支持する基板１０の上下の間隔は、例えば約６０ｍｍ程度に設定する。ボート３００を構成する基部３０１及び複数の支持ロッド３０２は、例えば石英やＳｉＣ等の材料で形成される。なお、ここでは、ボート３００に５枚の基板１０を支持した例を示すが、これに限るもので無い。例えば、基板１０を５～５０枚程度、支持可能にボート３００を構成しても良い。なお、仕切板支持部２００の仕切板２０３は、セパレータとも呼ぶ。
【0030】
仕切板支持部２００と基板支持具３００とは、上下方向駆動機構部４００により、内側反応管１２０と収納室５００との間の上下方向、及び基板支持具３００で支持された基板１０の中心周りの回転方向に駆動される。
【0031】
第１の駆動部を構成する上下方向駆動機構部４００は、図１及び図２に示すように、駆動源として、上下駆動用モータ４１０と、回転駆動用モータ４３０と、基板支持具３００を上下方向に駆動する基板支持具昇降機構としてのリニアアクチュエータを備えたボート上下機構４２０を備えている。
【0032】
仕切板支持部昇降機構としての上下駆動用モータ４１０は、ボールねじ４１１を回転駆動することにより、ボールねじ４１２に螺合しているナット４１２をボールねじ４１２に沿って上下に移動させる。これにより、ナット４１２を固定しているベースプレート４０２と共に仕切板支持部２００と基板支持具３００とが内側反応管１２０と収納室５００との間で上下方向に駆動される。ベースプレート４０２はガイド軸４１４と係合しているボールガイド４１５にも固定されており、ガイド軸４１４に沿って上下方向にスムーズに移動できる構成となっている。ボールねじ４１１とガイド軸４１４との上端部と下端部とは、それぞれ、固定プレート４１３と４１６に固定されている。なお、仕切板支持部昇降機構には、上下駆動用モータ４１０の動力が伝わる部材を含めても良い。
【0033】
回転駆動用モータ４３０とリニアアクチュエータを備えたボート上下機構４２０とは第２の駆動部を構成し、ベースプレート４０２に側板４０３で支持されている蓋体としてのベースフランジ４０１に固定されている。側板４０３を用いることにより、上下機構や回転機構等から、出るパーティクルの拡散を抑制することができる。覆う形状は、筒状や、柱状に構成される。カバー形状の一部または、底面に、移載室と連通する孔が設けられる。連通する孔により、カバー形状の内部は、移載室内の圧力と同様の圧力に構成される。
【0034】
一方、側板４０３に替えて、支柱を用いてもよい。この場合、上下機構や回転機構のメンテナンスが容易になる。
【0035】
回転駆動用モータ４３０は先端部に取り付けた歯部４３１と係合する回転伝達ベルト４３２を駆動し、回転伝達ベルト４３２と係合している支持具４４０を回転駆動する。支持具４４０は、仕切板支持部２００を基部２０１で支持しており、回転伝達ベルト４３２を介して回転駆動用モータ４３０で駆動されることにより、仕切板支持部２００とボート３００とを回転させる。
【0036】
支持具４４０は、ベースフランジ４０１の内筒部分４０１１との間を真空シール４４４で仕切られ、その下部を軸受け４４５でベースフランジ４０１の内筒部分４０１１に対して回転可能にガイドされている。
【0037】
リニアアクチュエータを備えたボート上下機構４２０は軸４２１を上下方向に駆動する。軸４２１の先端部分にはプレート４２２が取り付けられている。プレート４２２は、軸受け４２３を介してボート３００の基部３０１に固定された支持部４４１と接続されている。支持部４４１が軸受け４２３を介してプレート４２２と接続されることにより、回転駆動用モータ４３０で仕切板支持部２００を回転駆動したときに、ボート３００も仕切板支持部２００と一緒に回転することができる。
【0038】
一方、支持部４４１は、リニアガイド軸受け４４２を介して支持具４４０に支持されている。このような構成とすることにより、リニアアクチュエータを備えたボート上下機構４２０で軸４２１を上下方向に駆動した場合、仕切板支持部２００に固定された支持具４４０に対してボート３００に固定された支持部４４１を相対的に上下方向に駆動することができる。
【0039】
このように、支持具４４０と支持部４４１とを同心状に構成することで、回転駆動用モータ４３０を用いた回転機構の構造をシンプルにすることができる。また、ボート３００と仕切板支持部２００との回転の同期化制御が容易になる。
【0040】
ただし、本第１の実施形態はこれに限らず、支持具４４０と支持部４４１とを同心上ではなく、別々に配置してもよい。
【0041】
仕切板支持部２００に固定された支持具４４０とボート３００に固定された支持部４４１との間は、真空ベローズ４４３で接続されている。
【0042】
蓋体としてのベースフランジ４０１の上面には真空シール用のＯリング４４６が設置されており、図２に示すように上下駆動用モータ４１０で駆動されてベースフランジ４０１の上面がチャンバ１８０に押し当てられる位置まで上昇させることにより、外側反応管１１０の内部を気密に保つことができる。
【0043】
なお、真空シール用のＯリング４４６は必ずしも必要ではなく、真空シール用のＯリング４４６を用いずにベースフランジ４０１の上面をチャンバ１８０に押し当てることにより外側反応管１１０の内部を気密に保つようにしてもよい。更に、真空ベローズ４４３も、必ずしも設けなくてもよい。
【0044】
なお、図１及び図２には、外側反応管１１０と内側反応管１２０とを備えた二重構造の反応管の例を示したが、内側反応管をなくして外側反応管１１０だけを備える構成としてもよい。以下には、図１及び図２の記載に基づいて、外側反応管１１０と内側反応管１２０とを備えた構成の場合について説明する。
【0045】
また、図１及び図２に示した例において、ガス供給用のノズル１２１を、外側反応管１１０と内側反応管１２０との間で図１及び図２の縦方向に延びるような配置構成で説明したが、内側反応管１２０の側面に沿って平行方向に延びるように配置してもよい。また、複数のノズルを横方向（基板１０に対して水平方向）から挿入して、複数の基板１０それぞれに対してガスを供給するようにしても構わない。
【0046】
［仕切板支持部］
本第１の実施形態においては、仕切板支持部２００の仕切板２０３と基板１０の間隔が可変な構造とするために、仕切板支持部２００と基板支持具３００とがそれぞれ独立した構成とし、仕切板支持部２００と基板支持具３００との一方もしくは両方を上下方向に駆動可能な構成（可変構成）とすることにより基板１０と仕切板２０３との間隔を変化させて、基板１０の表面に形成される薄膜の膜厚分布を調整可能な反応炉構成とした。
本第１の実施形態においては、仕切板支持部２００の仕切板２０３と基板１０の間隔が可変な構造とするために、仕切板支持部２００と基板支持具３００とがそれぞれ独立した構成とし、仕切板支持部２００と基板支持具３００との一方もしくは両方を上下方向に駆動可能な構成（可変構成）とすることにより基板１０と仕切板２０３との間隔を変化させて、基板１０の表面に形成される薄膜の膜厚分布を調整可能な反応炉構成とした。
【0047】
相対的に上下方向に移動する仕切板支持部２００と基板支持具３００とにおいて、仕切板支持部２００の仕切板２０３と基板支持具３００の支持ロッド３０２及び基板保持部材３０３とが干渉することを防止しなければならない。
【0048】
図３Ａと図３Ｂとは、仕切板支持部２００と基板支持具３００とを別々に組み立てたうえで、仕切板支持部２００を基板支持具３００に対して横方から組み込む構成としたときの仕切板２０３－１の形状を示している。図３Ａに示すように、基板支持具３００に対して仕切板支持部２００を横方から組み込む。この時、仕切板２０３－１が基板支持具３００の支持ロッド３０２及び基板保持部材３０３と干渉しないようにするために、図３Ｂに示すように、切欠部２０３０と２０３２とが形成されている。
【0049】
一方、図４Ａ乃至図４Ｄには、仕切板支持部２００を基板支持具３００に対して上方から組み込む構成とした場合について示している。図４Ａは、基板支持具３００を仕切板支持部２００の上方から下降させて組み込む状態を示している。このような組込を行う場合、基板支持具３００の支持ロッド３０２及び基板保持部材３０３と干渉しないようにするために、図４Ｂに示すように、仕切板２０３－２には、支持ロッド３０２と基板保持部材３０３とを真上から投影したような形状の切欠き部２０３３が、複数の個所に形成されている。
【0050】
すなわち、図４Ａ～Ｄに示す仕切板２０３－２に形成された切欠き部２０３３は、支持ロッド３０２との干渉を回避するよう構成された第１の凹部としての切欠きに加えて、基板保持部材３０３との干渉を回避するように（すなわち、基板保持部材３０３を収容可能なように）構成された第２の凹部としての切欠きをさらに含んでいる。
【0051】
図４Ｃは、仕切板支持部２００を基板支持具３００に組み込んだ状態の斜視図を示す。仕切板支持部２００を構成する天板２０４と仕切板２０３－２には、それぞれ切欠き部２０３３が形成されている。
【0052】
図４Ｄは、図４ＣにおけるＡ－Ａ断面を示している。仕切板２０３－２に形成されている切欠き部２０３３の各部の寸法は、支持ロッド３０２と基板保持部材３０３とを真上から投影した場合の寸法に対して、２乃至４ｍｍ大きな寸法とする。２ｍｍより狭くすると、仕切板２０３－２が支持ロッド３０２又は基板保持部材３０３と接触する可能性がある。一方、４ｍｍよりも大きくすると、仕切板２０３－２と支持ロッド３０２又は基板保持部材３０３との間の間隙から、上方又は下方へのガスの流出量・流入量が多くなってガスの流れが乱れてしまい、基板保持部材３０３で保持されている基板１０の表面におけるガスの流れの制御が乱れてしまう恐れがある。当該間隙の大きさを２乃至４ｍｍとすることにより、仕切板２０３－２と支持ロッド３０２又は基板保持部材３０３とを接触させることなく、基板１０の表面におけるガスの流れの制御の乱れを抑制することができる。
【0053】
切欠き部２０３３の各部の寸法と支持ロッド３０２の寸法の関係を上記したような関係にすることにより、仕切板２０３－２と支持ロッド３０２との間のガス流路断面を小さくすることができる。これにより、仕切板２０３－２の上下の空間でのガスの流入・流出を小さく抑えることができ、基板保持部材３０３で保持されている基板１０の表面におけるガスの流れを精度良く制御することができる。
【0054】
図５Ａと図５Ｂには、仕切板支持部２００に対して、基板支持具３００の支持ロッド３０２を、外側から組み付ける構成としたときの仕切板支持部２００と基板支持具３００との関係を示す。図５Ａに示すように、基板保持部材３０３を取付けた支持ロッド３０２を、仕切板支持部２００に対して外側から組み付けて、図１又は図２に示したようなボート３００の基部３０１に固定する。
【0055】
このような構成とすることにより、支持ロッド３０２を仕切板支持部２００に対して外側から組み付けるときに支持ロッド３０２と仕切板支持部２００とが干渉するのを防止できる。その結果、図５Ｂに示すように、仕切板２０３－３には、基板保持部材３０３や支持ロッド３０２との干渉を回避するための切欠き部を設ける必要はない。ただし支持ロッド３０２が仕切板２０３－３と干渉する場合には、支持ロッド３０２との干渉を避けるための切り各部を仕切板２０３－３に形成してもよい。
【0056】
図６に示すように、内側反応管１２０には、上部に縦方向に直線状に並んだ多数のガス導入用穴１２０１と、この多数のガス導入用穴１２０１と対抗する位置に形成された多数のガス排出用穴１２０２と、多数のガス排出用穴１２０２の下方で中間部分に横方向に並んだ複数のガス排出用穴１２０３および下部に横方向に並んだ複数のガス排出用穴１２０４が形成されている。
【0057】
このうち、上部に縦方向に直線状に並んだ多数のガス導入用穴１２０１は、図７に示したガス供給用のノズル１２１に設けられ多数の穴１２１０に対向する位置に形成されたガス供給用穴であり、ガス供給用のノズル１２１の多数の穴１２１０から供給されたガスを、内側反応管１２０の内部に導入するためのものである。
【0058】
上部に縦方向に直線状に並んだ多数のガス導入用穴１２０１に対向する位置に形成された多数のガス排出用穴１２０２は、ノズル１２１の多数の穴１２１０から内側反応管１２０の内部に導入されたガスのうち、基板１０の表面での反応に寄与しなかったガスを内側反応管１２０の外部に排出するための穴である。
【0059】
中間部分に横方向に並んだ中段の複数のガス排出用穴１２０３は、基板１０の表面での反応に寄与しなかったガスのうち内側反応管１２０の内部で多数の穴１２０２よりも下部に流れ込んだガスを外部に排出するための穴である。
【0060】
内側反応管１２０の中段に複数のガス排出用穴１２０３を設けたことにより、うち側反応管１２０の内部に供給された成膜ガスが内側反応管１２０と外側反応管１１０との間の空間に排出されるため、内側反応管１２０の下部に配置されている図示していない断熱部（金属炉口部）への流れ込みを抑えることができる。内側反応管１２０の中段に形成する複数のガス排出用穴１２０３は、内側反応管１２０の内部で空間温度が３００℃以上となる高さに配置されることが好ましい。また、複数のガス排出用穴１２０３は、外側反応管１１０に設けた排気管１３０に対して、反対側に多く配分されるほうが好ましい。
【0061】
一方、下部に横方向に並んだ複数のガス排出用穴１２０４は、上部に縦方向に直線状に並んだ多数の穴１２１０から内側反応管１２０の内部に導入されたガスが仕切板支持部２００の基部２０１やボート３００の基部３０１を駆動する駆動部の側に流入するのを防止するために図示していないパージガス供給部から内側反応管１２０の内部に供給されたパージガス（例えば、Ｎ２ガス）を内側反応管１２０から排気するための穴である。
【0062】
図４Ａ乃至４Ｄに示したように、仕切板２０３－２には切欠き部２０３３が形成されているが、仕切板２０３－２と支持ロッド３０２又は基板保持部材３０３との間の間隙から、内側反応管１２０の下側の図示していない金属炉口部やカバー２２０（図９参照）の内部をパージするパージガスが内側反応炉１２０の内部のウエハ成膜部へ流れ込む原因となる。これに対して、図６に示すように、内側反応管１２０の側面の下部に複数のガス排出用穴１２０３を設けることにより、パージガスが内側反応炉１２０の内部のウエハ成膜部へ流れ込むのを抑えることができる。内側反応管１２０の側面の下部に形成する複数のガス排出用穴１２０３は、カバー２２０（図９参照）の下側の開口部としての切欠部２２１（図９参照）と同等の高さに配置することが好ましい。さらに、複数のガス排出用穴１２０３は、外側反応管１１０に設けた排気管１３０に対して、反対側に多く配分されるほうが好ましい。
【0063】
図８には、仕切板支持部２００に、内部に図示していない断熱板を備えた炉口部を収納したカバー２２０を備え、基板支持具３００の支持ロッド３０２をカバー２２０の下側から駆動する構成を示す。支持ロッド３０２は、上部ロッド３０２１と下部ロッド３０２２とで構成されている。
【0064】
図９に、カバー２２０の外観を示す。カバー２２０の側面には、基板支持具３００の支持ロッド３０２との干渉を回避するための凹部２２１が３か所の形成されており、それぞれの凹部２２１の下端部分には、支持ロッド３０２と連結して上下方向に移動する基部３０１との干渉を防止するための切欠部２２２が形成されている。切欠部２２２の長さ（図９で上下方向の寸法）は、基部３０１が上下方向に移動するときの上昇端よりも１乃至１０ｍｍ程度長い寸法に形成する。１０ｍｍよりも大きく形成すると、内側反応管１２０の内部に導入する処理ガスがカバー２２０の内部に入り込んでしまい、カバー２２０で覆っている放熱板にダメージを与える可能性がある。一方、１ｍｍよりも小さいと、基部３０１と干渉してしまう可能性がある。
【0065】
図１０には、支持ロッド３０２の斜視図を示す。支持ロッド３０２は上側の部分である上部ロッド３０２１と下側の部分である下部ロッド３０２２とで構成されている。下側のカバー２２０と対向する下部ロッド３０２２は、カバー２２０と対向する部分が円柱状で、カバー２２０と対向しない部分の外周面が平面状に構成された形状（すなわち、断面が半円に近い形状）を有し、上側の基板保持部材３０３を等間隔で取り付けた部分である上部ロッド３０２１は、断面が矩形状に形成されている。
【0066】
図１１は、カバー２２０の側面の凹部２２１に支持ロッド３０２の下部ロッド３０２２を組み込んだ状態の断面を示す。凹部２２１は、支持ロッド３０２の下側の部分である下部ロッド３０２２に対して２～４ｍｍ程度の隙間が形成されるような寸法で形成されている。２ｍｍより狭くすると、下部ロッド３０２２が凹部２２１と接触する可能性がある。
【0067】
上記したような構成において、上下駆動用モータ４１０で駆動して図２に示したようにベースフランジ４０１の上面がチャンバ１８０に押し当てられるまで上昇させて基板支持部を内側反応管１２０の内部に挿入した状態において、ガス供給用のノズル１２１に形成された多数の穴１２１０から、内側反応管１２０に形成されたガス導入用穴１２０１を通して内側反応管１２０の内部に原料ガス、又は反応ガス、又は不活性ガス（キャリアガス）を導入する。
【0068】
ガス供給用のノズル１２１に形成された多数の穴１２１０のピッチは、ボート３００に載置された基板１０の上下の間隔及び仕切板支持部２００に固定された仕切板２０３の上下の間隔と同じである。
【0069】
ここで、ベースフランジ４０１の上面がチャンバ１８０に押し当てられた状態において、仕切板支持部２００の支柱２０２に固定された仕切板２０３の高さ方向の位置は固定であるのに対して、リニアアクチュエータを備えたボート上下機構４２０を駆動してボート３００の基部３０１に固定された支持部４４１を上下動させることにより、ボート３００に支持されている基板１０の仕切板２０３に対する高さ方向の位置を変えることができる。ガス供給用のノズル１２１（以下、単にノズル１２１と記す場合もある）に形成された穴１２１０の位置も固定されているので、穴１２１０に対してもボート３００に支持されている基板１０の高さ方向の位置（相対位置）を変えることができる。
【0070】
すなわち、図１２（ａ）に示すような搬送の基準位置関係に対して、ボート３００に支持されている基板１０の位置をリニアアクチュエータを備えたボート上下機構４２０を駆動して上下方向に調整することで、ノズル１２１に形成された穴１２１０及び仕切板２０３との位置関係を、図１２（ｂ）に示すように基板１０の位置を搬送ポジション（ホーム位置）１０－１よりも高くして上側の仕切板２０３２との間の隙間Ｇ１を狭くしたり、図１２（ｃ）に示すように基板１０の位置を搬送ポジション（ホーム位置）１０－１よりも低くして、上側の仕切板２０３２との間の隙間Ｇ２を広くすることができる。
【0071】
ノズル１２１の穴１２１０から噴射されたガスは、内側反応管１２０に形成されたガス導入用穴１２０１を通って内側反応管１２０の内部でボート３００に支持されている基板１０に供給されるが、図１２の（ａ）乃至（ｃ）においては、表記を簡単化するために、内側反応管１２０に形成されたガス導入用穴１２０１(以下、単に穴１２０１と記す場合もある)の表示を省略している。
【0072】
このように、ノズル１２１に形成された穴１２１０に対する基板１０の位置を変えることにより、穴１２１０から噴出されるガス流１２１１と基板１０との位置関係を変えることができる。
【0073】
図１２（ｂ）に示したように基板１０の位置を高くして上側の仕切板２０３２との間の隙間Ｇ１を狭くした状態、及び図１２（ｃ）に示すように基板１０の位置を低くして、上側の仕切板２０３２との間の隙間Ｇ２を広くした状態において、ノズル１２１に形成された穴１２１０から処理ガスを供給した場合に、基板１０の表面に形成される膜の面内分布をシミュレーションした結果を図４に示す。
【0074】
図１３において、Narrowで示す点列５１０は、図１２（ｂ）のような状態、すなわち、基板１０の位置を高くして上側の仕切板２０３２との間の隙間Ｇ１を狭くして、基板１０を穴１２１０から噴出されるガス流１２１１の位置よりも高くした状態で成膜した場合を示す。この場合、基板１０の周辺部に比較的厚い膜が形成され、基板１０の中央部分に形成される膜の厚さが周辺部と比べて薄い凹状の膜厚分布となる。
【0075】
これに対して、Wide で示す点列５２０は、図１２（ｃ）のような状態、すなわち、基板１０の位置を低くして上側の仕切板２０３２との間の隙間Ｇ２を広くして、基板１０を穴１２１０から噴出されるガス流１２１１の位置よりも低くした状態で成膜した場合を示す。この場合、基板１０の中央部分が周辺部と比べて比較的厚い膜が形成される凸状の膜厚分布となる。
【0076】
このように、基板１０の位置を変えることにより、基板１０の表面に形成される薄膜の基板１０の面内分布が変化することがわかる。
【0077】
図１４には、基板１０と仕切板２０３２及びノズル１２１に形成された穴１２１０との関係を図３（ｃ）のような位置関係に設定した場合に、矢印６１１の方向から処理ガスを供給したときの基板１０の表面における処理ガスの分圧の分布をシミュレーションにより求めた結果を示す。図１３の膜厚分布は、図１４のａ－ａ‘断面における膜厚の分布に相当する。
【0078】
図１４に示すように、基板１０と仕切板２０３２及びノズル１２１に形成された穴１２１０との関係を図１２（ｃ）のような位置関係に設定した場合に、ノズル１２１に形成された穴１２１０に近い部分から基板１０の中心部分にかけた濃い色で表示された部分において、処理ガスの分圧が比較的高くなっている。一方、ノズル１２１に形成された穴１２１０から離れた基板１０の周辺部分における処理ガスの分圧は比較的低くなっている。
【0079】
この状態で、回転駆動用モータ４３０を駆動して支持具４４０を回転駆動することにより仕切板支持部２００とボート３００とを回転させてボート３００に支持されている基板１０を回転させることにより、基板１０の周方向における膜厚のばらつきを（膜厚分布）を低減することができる。
【0080】
［コントローラ］
図１に示す様に、基板処理装置１００は、各部の動作を制御するコントローラ２６０と接続されている。
図１に示す様に、基板処理装置１００は、各部の動作を制御するコントローラ２６０と接続されている。
【0081】
コントローラ２６０の概略を図１５に示す。制御部（制御手段）であるコントローラ２６０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）２６０ａ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）２６０ｂ、記憶装置２６０ｃ、入出力ポート（Ｉ／Ｏポート）２６０ｄを備えたコンピュータとして構成されている。ＲＡＭ２６０ｂ、記憶装置２６０ｃ、Ｉ／Ｏポート２６０ｄは、内部バス２６０ｅを介して、ＣＰＵ２６０ａ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２６０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２６１や、外部記憶装置２６２が接続可能に構成されている。
【0082】
記憶装置２６０ｃは、例えばフラッシュメモリ、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）等で構成されている。記憶装置２６０ｃ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などが記載されたプロセスレシピおよびデータベース等が読み出し可能に格納されている。
【0083】
なお、プロセスレシピは、後述する基板処理工程における各手順をコントローラ２６０に実行させ、所定の結果を得ることが出来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。
【0084】
以下、このプログラムレシピや制御プログラム等を総称して、単にプログラムともいう。なお、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、プログラム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、その両方を含む場合がある。また、ＲＡＭ２６０ｂは、ＣＰＵ２６０ａ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。
【0085】
Ｉ／Ｏポート２６０ｄは、基板搬入口３１０，上下駆動用モータ４１０、リニアアクチュエータを備えたボート上下機構４２０、回転駆動用モータ４３０、ヒータ１０１、マスフローコントローラ（不図示）、温度調整器（不図示）、真空ポンプ（不図示）、等に接続されている。
【0086】
なお、本開示における「接続」とは、各部が物理的なケーブルで繋がっているという意味も含むが、各部の信号（電子データ）が直接または間接的に送信／受信可能になっているという意味も含む。例えば、各部の間に、信号を中継する機材や、信号を変換または演算する機材が設けられていても良い。
【0087】
ＣＰＵ２６０ａは、記憶装置２６０ｃからの制御プログラムを読み出して実行すると共に、コントローラ２６０からの操作コマンドの入力等に応じて記憶装置２６０ｃからプロセスレシピを読み出すことが可能なように構成されている。そして、ＣＰＵ２６０ａは、読み出されたプロセスレシピの内容に沿うように、基板搬入口３１０の開閉動作、上下駆動用モータ４１０の駆動、リニアアクチュエータを備えたボート上下機構４２０の駆動、回転駆動用モータ４３０の回転動作、ヒータ１０１への電力供給動作などを制御することが可能なように構成されている。
【0088】
なお、コントローラ２６０は、専用のコンピュータとして構成されている場合に限らず、汎用のコンピュータとして構成されていても良い。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などの光磁気ディスク、ＵＳＢメモリ、ＳＳＤやメモリカード等の半導体メモリ）２６２を用意し、係る外部記憶装置２６２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等により、本実施形態に係るコントローラ２６０を構成することができる。
【0089】
なお、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２６２を介して供給する場合に限らない。例えば、ネットワーク２６３（インターネットや専用回線）等の通信手段を用い、外部記憶装置２６２を介さずにプログラムを供給するようにしても良い。なお、記憶装置２６０ｃや外部記憶装置２６２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２６０ｃ単体のみを含む場合、外部記憶装置２６２単体のみを含む場合、または、その両方を含む場合が有る。
【0090】
【0091】
本開示は、成膜プロセス及びエッチングプロセスの何れにも適用することができるが、半導体装置（デバイス）の製造工程の一工程として、基板１０上に、薄膜を形成する工程の一例として第１層を形成する工程について説明する。第１層などの膜を形成する工程は、上述した基板処理装置１００の内側反応管１２０の内部で実行される。上述した通り、製造工程の実行は、図１５のコントローラ２６０のＣＰＵ２６０ａのプログラム実行によってなされる。
【0092】
本実施形態による基板処理工程（半導体装置の製造工程）では、まず、上下駆動用モータ４１０で駆動して図２に示したようにベースフランジ４０１の上面がチャンバ１８０に押し当てられるまで上昇させて基板支持部を内側反応管１２０の内部に挿入する。
【0093】
次に、この状態において、リニアアクチュエータを備えたボート上下機構４２０で軸４２１を上下方向に駆動することにより、ボート３００に載置された基板１０の仕切板２０３に対する高さ（間隔）を、図１２（ａ）に示した初期状態から、図１２（ｂ）に示すように基板１０を上昇させて基板１０と仕切板２０３との間隔Ｇ１が小さい状態、または、図１２（ｃ）に示すように基板１０を下降させて基板１０と仕切板２０３との間隔Ｇ２を大きくした状態に設定することにより、仕切板２０３に対する基板１０の高さ（仕切板２０３と基板１０との間隔）が所望の値となるように調整する。
【0094】
この状態で、
（ａ）内側反応管１２０の内部に収容された基板１０に対して、ガス供給用のノズル１２１から原料ガスを供給する工程と、
（ｂ）内側反応管１２０の内部の残留ガスを除去する工程と、
（ｃ）内側反応管１２０の内部に収容された基板１０に対して、ガス供給用のノズル１２１から反応ガスを供給する工程と、
（ｄ）内側反応管１２０の内部の残留ガスを除去する工程と、
を有し、上記（ａ）～（ｄ）の工程を複数回繰り返して、第１層を基板１０上に形成する。
（ａ）内側反応管１２０の内部に収容された基板１０に対して、ガス供給用のノズル１２１から原料ガスを供給する工程と、
（ｂ）内側反応管１２０の内部の残留ガスを除去する工程と、
（ｃ）内側反応管１２０の内部に収容された基板１０に対して、ガス供給用のノズル１２１から反応ガスを供給する工程と、
（ｄ）内側反応管１２０の内部の残留ガスを除去する工程と、
を有し、上記（ａ）～（ｄ）の工程を複数回繰り返して、第１層を基板１０上に形成する。
【0095】
また、上記（ａ）～（ｄ）の工程を複数回繰り返して実行している間、又は上記（ａ）と（ｃ）の工程において、回転駆動用モータ４３０に回転伝達ベルト４３２で接続されている支持具４４０を回転駆動用モータ４３０で回転駆動させながら、基板１０の仕切板２０３に対する高さ（間隔）を、図１２（ｂ）に示すような基板１０を上昇させて基板１０と仕切板２０３との間隔Ｇ１が小さい状態と、図１２（ｃ）に示すように基板１０を下降させて基板１０と仕切板２０３との間隔Ｇ２を大きくした状態との間で周期的に変化させながら実行する。これにより、基板１０上に形成される膜の膜厚を均一にすることができる。
【0096】
なお、本明細書において「基板」という言葉を用いた場合は、「基板そのもの」を意味する場合や、「基板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基板と称する場合）がある。また、本明細書において「基板の表面」という言葉を用いた場合は、「基板そのものの表面（露出面）」を意味する場合や、「基板上に形成された所定の層や膜等の表面、すなわち、積層体としての基板の最表面」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、「ウェハ」という言葉を用いた場合と同義である。
なお、本明細書において「基板」という言葉を用いた場合も、「ウェハ」という言葉を用いた場合と同義である。
【0097】
次に、具体的な成膜工程の例について、図１６に示したフロー図に沿って説明する。
【0098】
（プロセス条件設定）：Ｓ７０１
まず、ＣＰＵ２６０ａは、記憶装置２６０ｃに記憶されたプロセスレシピ及び関連するデータベースを読み込んで、プロセス条件を設定する。記憶装置２６０ｃに替えて、ネットワークを介してプロセスレシピ及び関連するデータベースを入手するようにしてもよい。
まず、ＣＰＵ２６０ａは、記憶装置２６０ｃに記憶されたプロセスレシピ及び関連するデータベースを読み込んで、プロセス条件を設定する。記憶装置２６０ｃに替えて、ネットワークを介してプロセスレシピ及び関連するデータベースを入手するようにしてもよい。
【0099】
図８に、ＣＰＵ２６０ａが読み込むプロセスレシピ８００の一例を示す。プロセスレシピ８００の主な項目としては、ガス流量８１０、温度データ８２０、処理サイクル数８３０、ボート高さ８４０、ボート高さ調整時間間隔８５０などがある。
【0100】
ガス流量８１０には、原料ガス流量８１１、反応ガス流量８１２、キャリアガス流量８１３などの項目がある。温度データ８２０としては、ヒータ１０１による内側反応管１２０内部における加熱温度８２１がある。
【0101】
【0102】
ボート高さ調整時間間隔８５０は、基板１０と仕切板２０３との間隔を図１２（ｂ）に示したような最小値に維持する時間及び図１２（ｃ）に示したような最大値に維持する時間との切り替えの時間間隔を設定する。すなわち、基板１０の表面と仕切板２０３との間隔（ノズル１２１のガス供給用の穴１２１０の位置に対する基板１０の位置）を図１２（ｂ）のように設定した場合と図１２（ｃ）のように設定した場合とに交互に切り替えながら処理して基板１０上に薄膜を形成する。これにより、基板１０の表面に、中心部分と外周部分の膜厚がほぼ同じである平坦な膜厚分布を有する薄膜を形成することができる。
【0103】
（基板搬入）：Ｓ７０２
ボート３００を収納室５００に収納した状態で、上下駆動用モータ４１０を駆動してボールねじ４１１を回転駆動し、ボート３００をピッチ送りして、収納室５００の基板搬入口３１０を介して、新たな基板１０を１枚ずつボート３００に搭載して保持する。
ボート３００を収納室５００に収納した状態で、上下駆動用モータ４１０を駆動してボールねじ４１１を回転駆動し、ボート３００をピッチ送りして、収納室５００の基板搬入口３１０を介して、新たな基板１０を１枚ずつボート３００に搭載して保持する。
【0104】
ボート３００への新たな基板１０の搭載が完了すると、基板搬入口３１０を閉じて収納室５００の内部を外部に対して密閉した状態で上下駆動用モータ４１０を駆動してボールねじ４１１を回転駆動しボート３００を上昇させて、ボート３００を収納室５００から内側反応管１２０の内部に搬入する。
【0105】
この時、上下駆動用モータ４１０によって持ち上げられるボート３００の高さは、Ｓ７０１で読み込んだプロセスレシピに基づいて、内側反応管１２０の管壁に形成された穴１２０２を通してノズル１２１から内側反応管１２０の内部に供給されるガスの吹き出し位置（ノズル１２１の先端部分の高さ）との差高さ方向の位置の差が、図１２（ｂ）又は図１２（ｃ）に示すような状態に設定される。
【0106】
（圧力調整）：Ｓ７０３
ボート３００が内側反応管１２０の内部に搬入された状態で、内側反応管１２０の内部を図示していない真空ポンプによって排気管１３０から真空排気し、内側反応管１２０の内部が所望の圧力となるように調整する。
ボート３００が内側反応管１２０の内部に搬入された状態で、内側反応管１２０の内部を図示していない真空ポンプによって排気管１３０から真空排気し、内側反応管１２０の内部が所望の圧力となるように調整する。
【0107】
（温度調整）：Ｓ７０４
図示していない真空ポンプによって真空排気された状態で、ステップＳ７０４で読み込んだレシピに基づいて、内側反応管１２０の内部が所望の圧力（真空度）となるように内側反応管１２０の内部をヒータ１０１によって加熱する。この際、内側反応管１２０の内部が所望の温度分布となるように、図示していない温度センサが検出した温度情報に基づきヒータ１０１への通電量がフィードバック制御される。ヒータ１０１による内側反応管１２０の内部の加熱は、少なくとも基板１０に対する処理が完了するまでの間は継続して行われる。
図示していない真空ポンプによって真空排気された状態で、ステップＳ７０４で読み込んだレシピに基づいて、内側反応管１２０の内部が所望の圧力（真空度）となるように内側反応管１２０の内部をヒータ１０１によって加熱する。この際、内側反応管１２０の内部が所望の温度分布となるように、図示していない温度センサが検出した温度情報に基づきヒータ１０１への通電量がフィードバック制御される。ヒータ１０１による内側反応管１２０の内部の加熱は、少なくとも基板１０に対する処理が完了するまでの間は継続して行われる。
【0108】
また、ヒータ１０１により加熱されることによる基板の昇温時は、ピッチ（基板１０の裏面と基板１０の下側の仕切板２０３との間隔）を狭くする（図１２（Ｃ）の状態）。このピッチを狭くすることは、少なくとも原料ガス供給前まで行う。原料ガスを供給以降は、ピッチを昼ゲル。また、原料ガス供給時と反応ガス供給時とでピッチを異ならせても良い。さらに、原料ガス（反応ガス）の供給中にピッチを可変させても良い。さらにまた、基板支持具と仕切板支持部とが相対的に上下方向移動する動作タイミングは任意に設定可能である。
【0109】
［第１層形成工程］：Ｓ７０５
続いて、第１層を形成するために、以下のような詳細なステップを実行する。
（原料ガス供給）：Ｓ７０５１
まず、回転駆動用モータ４３０を回転駆動して、回転伝達ベルト４３２を介して支持具４４０を回転させることにより、支持具４４０に支持されている仕切板支持部２００とボート３００とを回転させる。
続いて、第１層を形成するために、以下のような詳細なステップを実行する。
（原料ガス供給）：Ｓ７０５１
まず、回転駆動用モータ４３０を回転駆動して、回転伝達ベルト４３２を介して支持具４４０を回転させることにより、支持具４４０に支持されている仕切板支持部２００とボート３００とを回転させる。
【0110】
このボート３００の回転を維持した状態で、ノズル１２１の穴１２１０から原料ガスを流量を調整した状態で噴出させる。ノズル１２１の穴１２１０から噴出した原料ガスは、内側反応管１２０に形成された穴１２０１を通って内側反応管１２０の内部に流入する。このように、原料ガスは流量調整された状態で内側反応管１２０に供給され、基板１０の表面での反応に寄与しなかったガスは、内側反応管１２０に形成された穴１２０２及び穴１２０３を通って内側反応管１２０と外側反応管１１０との間に流出し、外側反応管１１０に形成された排気管１３０を通って図示していない排気手段によって排気される。
【0111】
ここで、ノズル１２１の穴１２１０、及び仕切板支持部２００の仕切板２０３に対するボート３００に搭載された基板１０の表面の相対的な位置（高さ）は、ステップＳ７０１で読み込んだプロセスレシピに基づいてリニアアクチュエータを備えたボート上下機構４２０を作動させて軸４２１を上下方向に駆動することにより、ボートを所定の時間間隔で上下させて、複数の位置（例えば、図１２（ｂ）に示した位置と図１２（ｃ）に示した位置）の間で切り替えられる。
【0112】
ノズル１２１の穴１２１０から噴出されて内側反応管１２０に形成された穴１２０１を通って内側反応管１２０の内部に原料ガスを導入することにより、ボート３００に搭載された基板１０に対して原料ガスが供給されることとなる。供給する原料ガスの流量は、一例として、０．００２～１ｓｌｍ（Standard liter per minute）の範囲、より好ましくは、０．１～１ｓｌｍの範囲に設定する。
【0113】
このとき原料ガスと一緒にキャリアガスとしての不活性ガスが内側反応管１２０の内部に供給され、反応に寄与しなかったがガスは、内側反応管１２０に形成された穴１２０２及び１２０３を通って内側反応管１２０と外側反応管１１０との間に流出し、外側反応管１１０に形成された排気管１３０を通って図示していない排気手段によって排気される。キャリアガスの具体的な流量は、０．０１～５ｓｌｍの範囲、より好ましくは、０．５～５ｓｌｍの範囲に設定する。
【0114】
キャリアガスは、ノズル１２１を介して内側反応管１２０の内部に供給され、排気管１３０から排気される。このときヒータ１０１の温度は、基板１０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。
【0115】
内側反応管１２０の内部に流しているガスは原料ガスとキャリアガスのみであり、原料ガスの内側反応管１２０の内部への供給により、基板１０（表面の下地膜）上に、例えば１原子層未満から数原子層程度の厚さの第１層が形成される。
【0116】
（原料ガス排気）：Ｓ７０５２
内側反応管１２０の内部に所定の時間ノズル１２１を介して原料ガスを供給して基板１０の表面に第１層が形成された後、原料ガスの供給を停止する。このとき、図示していない真空ポンプにより内側反応管１２０の内部を真空排気し、内側反応管１２０の内部に残留する未反応もしくは第１層形成に寄与した後の原料ガスを内側反応管１２０の内部から排除する。
内側反応管１２０の内部に所定の時間ノズル１２１を介して原料ガスを供給して基板１０の表面に第１層が形成された後、原料ガスの供給を停止する。このとき、図示していない真空ポンプにより内側反応管１２０の内部を真空排気し、内側反応管１２０の内部に残留する未反応もしくは第１層形成に寄与した後の原料ガスを内側反応管１２０の内部から排除する。
【0117】
このときノズル１２１からのキャリアガスの内側反応管１２０内部への供給を維持する。キャリアガスはパージガスとして作用し、内側反応管１２０の内部に残留する未反応もしくは第１層形成に寄与した後の原料ガスを内側反応管１２０の内部から排除する効果を高めることができる。
【0118】
（反応ガス供給）：Ｓ７０５３
内側反応管１２０の内部の残留ガスを除去した後、回転駆動用モータ４３０を駆動してボート３００の回転を維持した状態で、反応ガスをノズル１２１から内側反応管１２０の内部に供給し、反応に寄与しなかった反応ガスを外側反応管１１０の排気管１３０から排気する。これにより、基板１０に対して反応が供給されることとなる。具体的に供給する反応ガスの流量は、０．２～１０ｓｌｍの範囲、より好ましくは、１～５ｓｌｍの範囲に設定する。
内側反応管１２０の内部の残留ガスを除去した後、回転駆動用モータ４３０を駆動してボート３００の回転を維持した状態で、反応ガスをノズル１２１から内側反応管１２０の内部に供給し、反応に寄与しなかった反応ガスを外側反応管１１０の排気管１３０から排気する。これにより、基板１０に対して反応が供給されることとなる。具体的に供給する反応ガスの流量は、０．２～１０ｓｌｍの範囲、より好ましくは、１～５ｓｌｍの範囲に設定する。
【0119】
このとき、キャリアガスの供給は停止した状態として、キャリアガスが反応ガスと一緒に内側反応管１２０の内部に供給されないようにする。すなわち、反応ガスはキャリアガスで希釈されることなく、内側反応管１２０の内部に供給されるので、第１層の成膜レートを向上させることが可能である。このときのヒータ１０１の温度は、原料ガス供給ステップと同様の温度に設定する。
【0120】
ここで、ノズル１２１の穴１２１０、及び仕切板支持部２００の仕切板２０３に対するボート３００に搭載された基板１０の表面の相対的な位置（高さ）は、ステップＳ７０５１と同様に、ステップＳ７０１で読み込んだプロセスレシピに基づいてリニアアクチュエータを備えたボート上下機構４２０を作動させて軸４２１を上下方向に駆動することにより、ボートを所定の時間間隔で上下させて、複数の位置（例えば、図１２（ｂ）に示した位置と図１２（ｃ）に示した位置）の間で切り替えられる。
【0121】
このとき内側反応管１２０の内部に流しているガスは、反応ガスのみである。反応ガスは、原料ガス供給ステップ（Ｓ７０５１）で基板１０上に形成された第１層の少なくとも一部と置換反応して、基板１０上に第２層が形成される。
【0122】
（残留ガス排気）：Ｓ７０５４
第２層を形成した後、ノズル１２１から内側反応管１２０の内部への反応ガスの供給を停止する。そして、ステップＳ７０５２と同様の処理手順により、内側反応管１２０の内部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内側反応管１２０の内部から排除する。
第２層を形成した後、ノズル１２１から内側反応管１２０の内部への反応ガスの供給を停止する。そして、ステップＳ７０５２と同様の処理手順により、内側反応管１２０の内部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内側反応管１２０の内部から排除する。
【0123】
（所定回数実施）
ステップＳ７０５における上記した詳細ステップＳ７０５１～ステップＳ７０５５を順に行うサイクルを１回以上（所定回数（ｎ回））行うことにより、基板１０上に、所定の厚さ（例えば０．１～２ｎｍ）の第２層を形成する。上述のサイクルは、複数回繰り返すのが好ましく、例えば１０～８０回ほど行うことが好ましく、より好ましくは１０～１５回ほど行う。
ステップＳ７０５における上記した詳細ステップＳ７０５１～ステップＳ７０５５を順に行うサイクルを１回以上（所定回数（ｎ回））行うことにより、基板１０上に、所定の厚さ（例えば０．１～２ｎｍ）の第２層を形成する。上述のサイクルは、複数回繰り返すのが好ましく、例えば１０～８０回ほど行うことが好ましく、より好ましくは１０～１５回ほど行う。
【0124】
このように、ステップＳ７０１で読み込んだプロセスレシピに基づいてリニアアクチュエータを備えたボート上下機構４２０を作動させて軸４２１を上下方向に駆動することにより、ボートを所定の時間間隔で上下させて、複数の位置（例えば、図１２（ｂ）に示した位置と図１２（ｃ）に示した位置）の間で切り替えながら原料ガス供給工程（Ｓ７０５１）と反応ガス供給工程（Ｓ７０５３）とを繰り返して実行することにより、基板１０の表面には、均一な膜厚分布を有する薄膜を形成することができる。
【0125】
なお、上記に説明した例においては、原料ガス供給工程（Ｓ７０５１）と反応ガス供給工程（Ｓ７０５３）とにおいて、回転駆動用モータ４３０で基板１０を搭載したボート３００を回転させる例を説明したが、残留ガス排気工程（Ｓ７０５２とＳ７０５４）の間も継続して回転させるようにしてもよい。
【0126】
（アフターパージ）：Ｓ７０６
上記ステップＳ７０５の一連の工程を所定の回数繰り返して実行した後、ノズル１２１からＮ２ガスを内側反応管１２０の内部へ供給し、外側反応管１１０に形成された排気管１３０から排気する。不活性ガスはパージガスとして作用し、これにより内側反応管１２０の内部が不活性ガスでパージされ、内側反応管１２０の内部に残留するガスや副生成物が内側反応管１２０内から除去される。
（基板搬出）：Ｓ７０７
その後、上下駆動用モータ４１０を駆動してボールねじ４１１を逆方向に回転駆動し、仕切板支持部２００とボート３００を内側反応管１２０から下降させて、表面に所定の厚さの薄膜が形成された基板１０を搭載したボート３００を収納室５００に搬送する。
上記ステップＳ７０５の一連の工程を所定の回数繰り返して実行した後、ノズル１２１からＮ２ガスを内側反応管１２０の内部へ供給し、外側反応管１１０に形成された排気管１３０から排気する。不活性ガスはパージガスとして作用し、これにより内側反応管１２０の内部が不活性ガスでパージされ、内側反応管１２０の内部に残留するガスや副生成物が内側反応管１２０内から除去される。
（基板搬出）：Ｓ７０７
その後、上下駆動用モータ４１０を駆動してボールねじ４１１を逆方向に回転駆動し、仕切板支持部２００とボート３００を内側反応管１２０から下降させて、表面に所定の厚さの薄膜が形成された基板１０を搭載したボート３００を収納室５００に搬送する。
【0127】
収納室５００において、ボート３００から薄膜が形成された基板１０を基板搬入口３１０を介して、収納室５００の外部に取り出して基板１０の処理を終了する。
【0128】
原料ガスとしては、例えば、モノクロロシラン（ＳｉＨ３Ｃｌ、略称：ＭＣＳ）ガス、ジクロロシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２、略称：ＤＣＳ）ガス、トリクロロシラン（ＳｉＨＣｌ３、略称：ＴＣＳ）ガス、テトラクロロシラン（ＳｉＣｌ４、略称：ＳＴＣ）ガス、ヘキサクロロジシランガス（Ｓｉ２Ｃｌ６、略称：ＨＣＤＳ）ガス、オクタクロロトリシラン（Ｓｉ３Ｃｌ８、略称：ＯＣＴＳ）ガス等のクロロシラン系ガスを用いることができる。また、原料ガスとしては、例えば、テトラフルオロシラン（ＳｉＦ４）ガス、ジフルオロシラン（ＳｉＨ２Ｆ２）ガス等のフルオロシラン系ガス、テトラブロモシラン（ＳｉＢｒ４）ガス、ジブロモシラン（ＳｉＨ２Ｂｒ２）ガス等のブロモシラン系ガス、テトラヨードシラン（ＳｉＩ４）ガス、ジヨードシラン（ＳｉＨ２Ｉ２）ガス等のヨードシラン系ガスを用いることもできる。また、原料ガスとしては、例えば、テトラキス（ジメチルアミノ）シラン（Ｓｉ［Ｎ（ＣＨ３）２］４、略称：４ＤＭＡＳ）ガス、トリス（ジメチルアミノ）シラン（Ｓｉ［Ｎ（ＣＨ３）２］３Ｈ、略称：３ＤＭＡＳ）ガス、ビス（ジエチルアミノ）シラン（Ｓｉ［Ｎ（Ｃ２Ｈ５）２］２Ｈ２、略称：ＢＤＥＡＳ）ガス、ビス（ターシャリーブチルアミノ）シラン（ＳｉＨ２［ＮＨ（Ｃ４Ｈ９）］２、略称：ＢＴＢＡＳ）ガス等のアミノシラン系ガスを用いることもできる。原料ガスとしては、これらのうち１以上を用いることができる。
【0129】
また、反応ガスは、例えば、Ｏ２（酸素）（又はＯ３（オゾン）又はＨ２Ｏ（水））を用いることができる。
【0130】
また、キャリアガス（不活性ガス）は、例えば、窒素（Ｎ２）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。
【0131】
上記に説明した例においては、基板１０上に例えば、Ｓｉ３Ｎ４（窒化シリコン）膜、ＳｉＯ２膜（シリコン酸化膜）、ＴｉＮ（窒化チタン）膜等を形成することができる。また、これらの膜に限るものでは無い。例えば、Ｗ、Ｔａ、Ｒｕ、Ｍｏ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｇａ等又は、これら元素と同族の元素、で構成される元素単体の膜や、これら元素と窒素との化合物膜（窒化膜）、これら元素と酸素との化合物膜（酸化膜）等にも適用することが可能である。なお、これらの膜を形成する際には、上述のハロゲン含有ガスや、ハロゲン元素、アミノ基、シクロペンタ基、酸素（Ｏ）、炭素（Ｃ）、アルキル基、等の少なくともいずれかを含むガスを用いることができる。
【0132】
本第１の実施形態によれば、基板１０の表面積や成膜する膜種に応じて、基板１０と成膜ガス供給用のノズル１２１の穴１２１０と位置関係を予め設定した条件に基づいて変化させながら成膜することができるので、ボート３００に載置された基板１０上に形成する薄膜の膜厚分布の面内での均一性を向上させることができる。
【0133】
本開示の適用例として成膜処理工程について説明したが、本開示はこれに限られず、エッチングプロセスに適用することもできる。
【0134】
本開示をエッチングプロセスに適当する場合、リニアアクチュエータを備えたボート上下機構４２０を作動させて軸４２１を上下方向に駆動することにより、基板１０と基板１０の上側の仕切板２０３との間隔を狭くした状態（図１２（ｂ）の状態）でエッチングガスを供給することで、ＤＥＤ（Ｄｅｐｏ Ｅｔｃｈ Ｄｅｐｏ）処理の内、E処理が可能となる。ここで、ＤＥＤ処理とは、成膜処理とエッチング処理を繰り返し行い、所定の膜を形成する処理を意味する。上述のE処理とは、エッチング処理を意味する。
【0135】
また、エッチングガス供給中に、基板１０と基板１０の上側の仕切板２０３との間隔を広げることにより（図１２（ｃ）の状態）、エッチングの基板面内均一性を調整することが可能となる。
【0136】
本開示において、基板１０と基板１０の上側の仕切板２０３との間隔調整のパラメータとしては、膜厚分布、温度、ガス流量、圧力、時間、ガス種、基板の表面積、等がある。パラメータとして膜厚分布情報を用いる場合、膜厚測定装置を基板処理装置内に設け、膜厚測定結果を基に、基板１０と基板１０の上側の仕切板２０３との間隔を変更する。
【0137】
また、ガスの分解量をセンサで検出し、分解量データを基に、基板１０と基板１０の上側の仕切板２０３との間隔を変更させても良い。
【0138】
＜本開示の第２の実施形態＞
本開示の第２の実施形態に係る基板処理装置９００の構成を図１８に示す。第１の実施形態と同じ構成については同じ番号を付して説明を省略する。ただし、図１８に示した構成においては、実施例１で説明したヒータ１０１、外側反応管１１０、内側反応管１２０、ガス供給用のノズル１２１、マニホールド１１１、排気管１３０及びコントローラ２６０の構成については実施例１と同じであるので、それらの表示を省略してある。
本開示の第２の実施形態に係る基板処理装置９００の構成を図１８に示す。第１の実施形態と同じ構成については同じ番号を付して説明を省略する。ただし、図１８に示した構成においては、実施例１で説明したヒータ１０１、外側反応管１１０、内側反応管１２０、ガス供給用のノズル１２１、マニホールド１１１、排気管１３０及びコントローラ２６０の構成については実施例１と同じであるので、それらの表示を省略してある。
【0139】
本第２の実施形態の仕切板支持部２００と基板支持具（ボート）３００とを、上下方向駆動機構部４００により内側反応管１２０と収納室５００との間の上下方向に駆動する点、回転駆動用モータ９４５１で支持具９４４０を回転駆動して基板支持具３００で支持された基板１０の中心周りの回転方向に駆動される点、及びリニアアクチュエータを備えたボート上下機構９４２０で軸９４２１を介してプレート９４２２を上下方向に駆動して、仕切板支持部２００に固定された支持具９４４０に対してボート３００に固定された支持部９４４１を相対的に上下方向に駆動する点は、第１の実施形態と同じである。
【0140】
本第２の実施形態に係る基板処理装置９００においては、上下方向駆動機構部４００で仕切板支持部２００と基板支持具３００とを上昇させて、Ｏリング４４６を挟んでベースフランジ９４０１をチャンバ１８０に押し当てた状態で、仕切板支持部２００と基板支持具３００の高さをそれぞれ独立に調整できる機構部を備えた点が、第１の実施形態で説明した基板処理装置１００の構成と異なる。
【0141】
すなわち、本第２の実施形態に係る基板処理装置９００においては、図１８に示すように、仕切板支持部２００を基板支持具３００に対して独立に上下させるための第二のリニアアクチュエータを備えたボート上下機構９４６０を備えている。この第二のリニアアクチュエータを備えたボート上下機構９４６０で、軸９４６１を介してプレート９４６２を上下方向に駆動して、仕切板支持部２００を基板支持具３００に対して独立に上下させる。
【0142】
プレート９４６２は、回転シール機構９４２３を挟んで、仕切板支持部２００を基部２０１で支持している支持具９４４０と接続している。
【0143】
リニアアクチュエータを備えたボート上下機構９４２０と第二のリニアアクチュエータを備えたボート上下機構９４６０とは、ベースプレート９４０２に側板９４０３で支持されているベースフランジ９４０１に固定されている。
【0144】
回転駆動用モータ９４３０は、第二のリニアアクチュエータを備えたボート上下機構９４６０で上下方向に駆動されるプレート９４６２に取り付けられている。
【0145】
回転駆動用モータ９４３０は先端部に取り付けた歯部９４３１と係合する回転伝達ベルト９４３２を駆動し、回転伝達ベルト９４３２と係合している支持具９４４０を回転駆動する。支持具９４４０は、仕切板支持部２００を基部２０１で支持しており、回転伝達ベルト９４３２を介して回転駆動用モータ９４３０で駆動されることにより、仕切板支持部２００とボート３００とを回転させる。
【0146】
本第２の実施形態による基板処理装置９００の構成によれば、図１及び図２に示したようなノズル１２１に形成された穴１２１０に対して、ボート３００に載置された基板１０の高さ方向の位置と、仕切板支持部２００に固定された仕切板２０３の高さ方向の位置とが独立に調整することができる。
【0147】
これにより、本第２の実施形態によれば、基板１０の表面積や成膜する膜種に応じて、ノズル１２１に形成された穴１２１０に対して、ボート３００に載置された基板１０の高さ方向の位置と、仕切板支持部２００に固定された仕切板２０３の高さ方向の位置とが独立に調整しながら成膜することができるので、ボート３００に載置された基板１０上に形成する薄膜の膜厚分布の面内での均一性を向上させることができる。
【0148】
＜本開示の第３の実施形態＞
本開示の第３の実施形態に係る基板処理装置１０００の構成を図１９に示す。第１の実施形態と同じ構成については同じ番号を付して説明を省略する。
本開示の第３の実施形態に係る基板処理装置１０００の構成を図１９に示す。第１の実施形態と同じ構成については同じ番号を付して説明を省略する。
【0149】
本実施例に係る基板処理装置１０００においては、第１の実施形態で説明したのとは逆に、仕切板支持部２００１に対して基板支持具（ボート）３００１を独立に上下させる構成とした点が、実施例１で説明した基板処理装置１００の構成と異なる。
【0150】
本第３の実施形態の仕切板支持部２００１と基板支持具３００１とにおいて、上下方向駆動機構部４００により、外側反応管１１０、内側反応管１２０と収納室５００との間の上下方向、及び基板支持具３００１で支持された基板１０の中心周りの回転方向に駆動される点と、リニアアクチュエータを備えたボート上下機構１４２０で軸１４２１を介してプレート１４２２を上下方向に駆動して、仕切板支持部２００１に固定された支持部１４４１に対してボート３００１に固定された支持部１４４０を相対的に上下方向に駆動する点は、第１の実施形態と同じである。
【0151】
本第３の実施形態においては、リニアアクチュエータを備えたボート上下機構１４２０で基板支持具３００１を仕切板支持部２００１に対して独立に上下させる構成とした。
【0152】
リニアアクチュエータを備えたボート上下機構１４２０は軸１４２１を上下方向に駆動する。軸１４２１の先端部分にはプレート１４２２が取り付けられている。プレート１４２２は、軸受け１４２３を介して仕切板支持部２００１に固定された支持部１４４１と接続されている。
【0153】
一方、支持部１４４１は、リニアガイド軸受け１４４２を介して支持部１４４０に支持されている。支持部１４４０は、上面が基板支持具３００１の基部３０１１と接続しており、ベースフランジ１４０１の内筒部分１４０１１との間を真空シール１４４４で仕切られ、その下部を軸受け１４４５でベースフランジ１４０１の内筒部分１４０１１に対して回転可能にガイドされている。
【0154】
このような構成とすることにより、リニアアクチュエータを備えたボート上下機構１４２０で軸１４２１を上下方向に駆動した場合、ボート３００１に固定された支持部１４４１に対して仕切板支持部２００１に固定された仕切板２０３１を相対的に上下方向に駆動することができる。
【0155】
また、支持部１４４１が軸受け１４２３を介してプレート１４２２と接続されることにより、回転駆動用モータ１４３０でボート３００１を回転駆動したときに、仕切板支持部２００１もボート３００１と一緒に回転することができる。
【0156】
仕切板支持部２００１に固定された支持部１４４１とボート３００１に固定された支持部１４４０との間は、真空ベローズ１４４３で接続されている。
【0157】
本第３の実施形態による基板処理装置１０００の構成によれば、ノズル１２１に形成された穴１２１０に対して、ボート３００１に載置された基板１０の高さを一定(固定)にした状態で、仕切板支持部２００１に固定された仕切板２０３１の高さ方向の位置を調整することができる。
【0158】
これにより、本第３の実施形態によれば、基板１０の表面積や成膜する膜種に応じて、基板１０の上面と下面とを覆う仕切板２０３１と成膜ガス供給用のノズル１２１の穴１２１０と位置関係を予め設定した条件に基づいて変化させながら成膜することができるので、ボート３００１に載置された基板１０上に形成する薄膜の膜厚分布の面内での均一性を向上させることができる。
【0159】
＜本開示の第４の実施形態＞
本開示の第４の実施形態に係る基板処理装置１１００の構成を図２０に示す。第１の実施形態と同じ構成については同じ番号を付して説明を省略する。
本開示の第４の実施形態に係る基板処理装置１１００の構成を図２０に示す。第１の実施形態と同じ構成については同じ番号を付して説明を省略する。
【0160】
本第４の実施形態に係る基板処理装置１１００においては、第１の実施形態で説明した基板処理装置１００の構成に対して、収納室５００１の内部を図示していない真空排気手段を用いて真空排気できる構造とした。これにより第１の実施形態において図２で説明したようなＯリング４４６を用いて外側反応管１１０と収納室５００との間を真空シールする必要がなくなり、基板処理中にベースフランジ４０１の高さを変化させることを可能にした。
【0161】
その結果、本第４の実施形態においては、第１の実施形態で説明したように、基板１０を処理中に仕切板支持部２００に対して基板支持具３００の高さを変えられることに加えて、基板支持具３００と仕切板支持部２００とを一緒にガス供給用のノズル１２１に形成した穴１２１０に対する高さ方向の位置を変えられるようにした。
【0162】
【0163】
本第４の実施形態においては、図２０に示すように、上下方向駆動機構部４００１を収納室５００１の外部に配置し、上下方向駆動機構部４００１に固定されて上下方向駆動機構部４００１により上下方向に変位するプレート４０２１と収納室５００１との間を真空ベローズ４１７で接続して、収納室５００１の内部を密閉して真空シールできるように構成した。
【0164】
すなわち、ベースフランジ１４０１とプレート１４２２とで挟まれる空間を側壁４０３１で覆って収納室５００１に対して内部の気密性を確保できるような構造とし、側壁４０３１から延びる管４０２３及び４０２２を通してベースフランジ１４０１とプレート１４２２と側壁４０３１とで囲まれた空間を大気圧にした状態で、収納室５００１の内部の真空状態を維持できるようにした。
【0165】
ベースフランジ１４０１とプレート１４２２とで挟まれる空間を側壁４０３１で覆った空間を利用して、昇降・回転機構の電気配線等の接続や図示しない真空シール保護用の冷却水などを接続する構成等を設けることができる。
【0166】
本第４の実施形態によれば、基板１０を処理中に仕切板支持部２００に対して基板支持具３００の高さを変えられることに加えて、基板支持具３００と仕切板支持部２００とを一緒にガス供給用のノズル１２１に形成した穴１２１０に対する高さ方向の位置を変えられるようにしたので、基板１０を処理中に、ガス供給用のノズル１２１に形成した穴１２１０に対する仕切板支持部２００に固定された仕切板２０３の高さと基板支持具３００に載置された基板１０の高さとを、個別に制御することができる。
【0167】
これにより、本実施例によれば、ボート３００に載置された基板１０上に形成する薄膜の膜厚分布の面内での均一性を向上させることができる。
【0168】
以上説明したように、本開示によれば、基板表面積や成膜する膜種に応じて、基板と成膜ガス供給用のノズルの位置関係を変化させて基板上に均一な膜を形成する方法が可能となる。
【0169】
更に、本開示によれば、成膜ガス供給用のノズルは、反応室に対し固定されており、基板を多段に設置した基板支持具(ボート)が、上下方向駆動機構部にて上下するように構成される。成膜処理を行う反応室と反応室の下に位置する収納室をガス遮断又は圧力遮断の為に仕切る必要がある場合は、Ｏリングシールにて仕切り、基板支持具の上下動作(ノズル位置関係可変)のストロークに対応した伸縮式のシール構造（ベロー）にてシールする。一方、ローディングエリア（収納室５００内）が内側反応管１２０の内部と同等の圧力の場合はＯリングシールは行わず反応室とバキュームローディングエリア（収納室５００内）は通じた空間となる。この場合はバキュームローディングエリアから不活性ガスを供給し圧力勾配をつけてガス遮断を行う。
【0170】
また、本開示によれば、成膜中に基板を回転させることにより成膜ガス供給用のノズルから噴射された成膜ガスを基板表面に近い位置と遠い位置を調整しウェハ表層のガス流速を可変させながら供給でき、気相反応しやすい成膜ガスがウェハ表層に届き成膜に寄与するまでの分解状態を調整することが可能となる。
【0171】
以上に説明した本開示によれば、複数枚の基板を上下方向に間隔をあけて重ねて基板支持具に保持した状態でこの基支持具を上下方向駆動機構部で駆動して反応管の内部に収容し、反応管内の内部に収容された基板支持具上に保持された基板を反応管の周囲を囲んで配置された加熱部で加熱し、反応管の内部に収容された前記基板支持具に保持された前記基板にガス供給用ノズルの複数の穴から原料ガスを供給して供給した原料ガスを反応管から排気することと基板にガス供給用ノズルの複数の穴から反応ガスを供給して供給した反応ガスを反応管から排気することを繰り返すことにより複数の基板上に薄膜を形成する半導体装置の製造方法において、ガス供給用ノズルの複数の穴から原料ガスを供給することと反応ガスを供給することとを、反応管に収容する基支持具の高さを上下駆動部で制御して、基板支持具に保持された複数枚の基板とガス供給用ノズルの複数の穴との間隔(高さ)を予め設定した条件に応じて調整した状態で行うようにしたものである。
【0172】
また、本開示においては、原料ガスと反応ガスとは、基板支持具に保持された複数枚の基板の上下方向の間隔と同じ間隔で配置されたガス供給用ノズルの複数の穴から供給するようにしたものである。
【0173】
さらに、本開示においては、ガス供給用ノズルの複数の穴から原料ガスを供給することと反応ガスを供給することとを、反応管に収容する基板支持具の高さを上下方向駆動機構部で制御して、基板支持具に保持された複数枚の基板と複数のガス供給用ノズルとの間隔(高さ)を変化させて繰り返し行うようにしたものである。
【符号の説明】
【0174】
１００，９００，１０００，１１００・・・基板処理装置 １０１・・・ヒータ １１０・・・外側反応管 １２０・・・内側反応管 １２１・・・ガス供給用のノズル １２１０・・・穴 ２００・・・仕切板支持部 ２０３・・・仕切板 ２６０・・・コントローラ ３００・・・基板支持具（ボート） ４００・・・上下方向駆動機構部 ５００・・・収納室。
【図1】
【図2】
【図3A】
【図3B】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図4D】
【図5A】
【図5B】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】