(57)【要約】要約課題  大表面積基板をバッチ炉で処理する場合において、大表面積基板の１枚当りの表面積、および装填枚数の影響を低減し、良好な基板装填領域間の膜厚均一性を達成することが可能な技術を提供する。解決手段  複数のスロットを有する基板装填領域を備え、複数の基板をスロットに装填して支持する基板支持具であって、基板の最大装填枚数がＸ枚（Ｘ≧３）である基板支持具に、半径ｒに対して上面の表面積が３πｒ２以上となるようなパターンが上面に形成された大表面積基板を、基板支持具にＹ枚（Ｙ＜Ｘ）装填する際、大表面積基板の最大連続装填枚数がＺ枚（Ｚ＜Ｙ）となるよう分散して装填するとともに、（ａ）２５≦Ｘ≦２００では、各スロットおよび各スロットの隣接する１０スロットの計１１スロットにおける大表面積基板密度平均値の基板装填領域間均一性の値と、（ｂ）１１≦Ｘ≦２４では、各スロットおよび各スロットの隣接する４スロットの計５スロットにおける大表面積基板密度平均値の基板装填領域間均一性の値と、（ｃ）５≦Ｘ≦１０では、各スロットおよび各スロットの隣接する２スロットの計３スロットにおける大表面積基板密度平均値の基板装填領域間均一性の値と、のそれぞれが、Ｚ＝Ｙとした場合における大表面積基板密度平均値の基板装填領域間均一性の値より小さくなるようＺの値を調整して、大表面積基板を分散装填する工程と、大表面積基板を分散装填した基板支持具を処理室に収容して、大表面積基板を処理する工程と、を有する。
2017168675.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のスロットを有する基板装填領域を備え、複数の基板を前記スロットに装填して支持する基板支持具であって、前記基板の最大装填枚数がＸ枚（Ｘ≧３）である基板支持具に、半径ｒに対して上面の表面積が３πｒ２以上となるようなパターンが上面に形成された大表面積基板を、前記基板支持具にＹ枚（Ｙ＜Ｘ）装填する際、大表面積基板の最大連続装填枚数がＺ枚（Ｚ＜Ｙ）となるよう分散して装填するとともに、
（ａ）２５≦Ｘ≦２００では、各スロットおよび各スロットの隣接する１０スロットの計１１スロットにおける大表面積基板密度平均値の基板装填領域間均一性の値と、
（ｂ）１１≦Ｘ≦２４では、各スロットおよび各スロットの隣接する４スロットの計５スロットにおける大表面積基板密度平均値の基板装填領域間均一性の値と、
（ｃ）５≦Ｘ≦１０では、各スロットおよび各スロットの隣接する２スロットの計３スロットにおける大表面積基板密度平均値の基板装填領域間均一性の値と、
のそれぞれが、Ｚ＝Ｙとした場合における大表面積基板密度平均値の基板装填領域間均一性の値より小さくなるようＺの値を調整して、前記大表面積基板を分散装填する工程と、
前記大表面積基板を分散装填した基板支持具を処理室に収容して、前記大表面積基板を処理する工程と、
を有する半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記大表面積基板を処理する工程では、前記処理室へ複数の処理ガスを互いに混合しないよう供給するサイクルを所定回数行い、前記大表面積基板の表面に所定の膜厚の膜を形成する請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記大表面積基板を処理する工程では、前記大表面積基板の上面の表面積の値と、前記大表面積基板の装填枚数Ｙの値との積からなる前記基板装填領域に装填される前記大表面積基板の総表面積に応じて、前記サイクルの数を補正することにより、前記大表面積基板に所定の膜厚の膜を形成する請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記大表面積基板が装填されていないＸ−Ｙ個のスロットに、フィルダミー基板およびモニター基板の少なくともいずれかを装填する請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記大表面積基板が装填されていない複数のスロットに、前記大表面積基板が装填されたスロットとの間の距離が均等となるよう複数のモニター基板をそれぞれ装填する請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
複数のスロットを有する基板装填領域を備え、複数の基板を前記スロットに装填して支持する基板支持具であって、前記基板の最大装填枚数がＸ枚（Ｘ≧３）である基板支持具に、半径ｒに対して上面の表面積が３πｒ２以上となるようなパターンが上面に形成された大表面積基板を、前記基板支持具にＹ枚（Ｙ＜Ｘ）装填する際、大表面積基板の最大連続装填枚数がＺ枚（Ｚ＜Ｙ）となるよう分散して装填するとともに、
（ａ）２５≦Ｘ≦２００では、各スロットおよび各スロットの隣接する１０スロットの計１１スロットにおける大表面積基板密度平均値の基板装填領域間均一性の値と、
（ｂ）１１≦Ｘ≦２４では、各スロットおよび各スロットの隣接する４スロットの計５スロットにおける大表面積基板密度平均値の基板装填領域間均一性の値と、
（ｃ）５≦Ｘ≦１０では、各スロットおよび各スロットの隣接する２スロットの計３スロットにおける大表面積基板密度平均値の基板装填領域間均一性の値と、
のそれぞれが、Ｚ＝Ｙとした場合における大表面積基板密度平均値の基板装填領域間均一性の値より小さくなるようＺの値を調整して、前記大表面積基板を分散装填する工程を有する基板装填方法。
【請求項７】
複数のスロットを有する基板装填領域を備え、複数の基板を前記スロットに装填して支持する基板支持具であって、前記基板の最大装填枚数がＸ枚（Ｘ≧３）である基板支持具に、半径ｒに対して上面の表面積が３πｒ２以上となるようなパターンが上面に形成された大表面積基板を、前記基板支持具にＹ枚（Ｙ＜Ｘ）装填する際、大表面積基板の最大連続装填枚数がＺ枚（Ｚ＜Ｙ）となるよう分散して装填するとともに、
（ａ）２５≦Ｘ≦２００では、各スロットおよび各スロットの隣接する１０スロットの計１１スロットにおける大表面積基板密度平均値の基板装填領域間均一性の値と、
（ｂ）１１≦Ｘ≦２４では、各スロットおよび各スロットの隣接する４スロットの計５スロットにおける大表面積基板密度平均値の基板装填領域間均一性の値と、
（ｃ）５≦Ｘ≦１０では、各スロットおよび各スロットの隣接する２スロットの計３スロットにおける大表面積基板密度平均値の基板装填領域間均一性の値と、
のそれぞれが、Ｚ＝Ｙとした場合における大表面積基板密度平均値の基板装填領域間均一性の値より小さくなるようＺの値を調整して、前記大表面積基板を分散装填する手順をコンピュータ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。
【請求項８】
前記大表面積基板を分散装填した基板支持具を処理室に収容して、前記大表面積基板を処理する手順をさらに有し、
前記大表面積基板を処理する手順では、前記処理室へ複数の処理ガスを互いに混合しないよう供給するサイクルを所定回数行い、前記大表面積基板の表面に所定の膜厚の膜を形成する際、前記大表面積基板の上面の表面積の値と、前記大表面積基板の装填枚数Ｙの値との積からなる前記基板装填領域に装填される前記大表面積基板の総表面積に応じて、前記サイクルの数を補正する手順をコンピュータに実行させるプログラムを記録した請求項７に記載のコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造方法、基板装填方法および記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体デバイスの高集積化、立体構造化に伴い、その表面積は増加の一途を辿っている。半導体製造プロセスではその大表面積により引き起こされる、基板上に形成される膜の膜厚変化などのいわゆるローディングエフェクトが深刻な問題となってきており、その影響を無くす薄膜形成技術が望まれている。その要求に応える手法の一つとして、複数の処理ガスを交互供給して成膜する方法がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
複数の処理ガスを交互供給して成膜する方法はローディングエフェクトに対し有効な手段であるが、昨今のベア基板（パターンが形成されていない基板等）に対する表面積比が３倍以上であるような大表面積基板を複数枚同時に装填して成膜するバッチ処理装置における処理では、大表面積基板の表面積、および装填される枚数により、被処理基板上に形成される膜の膜厚が変化するため、その制御が困難となる場合がある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の一態様によれば、
複数のスロットを有する基板装填領域を備え、複数の基板を前記スロットに装填して支持する基板支持具であって、前記基板の最大装填枚数がＸ枚（Ｘ≧３）である基板支持具に、半径ｒに対して上面の表面積が３πｒ２以上となるようなパターンが上面に形成された大表面積基板を、前記基板支持具にＹ枚（Ｙ＜Ｘ）装填する際、大表面積基板の最大連続装填枚数がＺ枚（Ｚ＜Ｙ）となるよう分散して装填するとともに、
（ａ）２５≦Ｘ≦２００では、各スロットおよび各スロットの隣接する１０スロットの計１１スロットにおける大表面積基板密度平均値の基板装填領域間均一性の値と、
（ｂ）１１≦Ｘ≦２４では、各スロットおよび各スロットの隣接する４スロットの計５スロットにおける大表面積基板密度平均値の基板装填領域間均一性の値と、
（ｃ）５≦Ｘ≦１０では、各スロットおよび各スロットの隣接する２スロットの計３スロットにおける大表面積基板密度平均値の基板装填領域間均一性の値と、
のそれぞれが、Ｚ＝Ｙとした場合における大表面積基板密度平均値の基板装填領域間均一性の値より小さくなるようＺの値を調整して、前記大表面積基板を分散装填する工程と、
前記大表面積基板を分散装填した基板支持具を処理室に収容して、前記大表面積基板を処理する工程と、
を有する技術が提供される。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、ベア基板と比較して大きな表面積を有する大表面積基板をバッチ炉で処理する場合において、ローディングエフェクトに対する大表面積基板の１枚当りの表面積、および装填枚数の影響を低減し、良好な基板装填領域間の膜厚均一性を達成することができる。また、大表面積基板上に形成する膜の膜厚の制御性を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本発明で好適に用いられ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】本発明で好適に用いられ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】本発明で好適に用いられ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】本発明に係る基板装填パターン１を示す図である。
【図５】本発明に係る基板装填パターン２を示す図である。
【図６】本発明に係る基板装填パターン３を示す図である。
【図７】本発明の基板装填領域間における膜厚分布（規格化膜厚のボトムとの差分）を示す図である。
【図８】本発明の基板装填領域間の膜厚分布（規格化膜厚）を示す図である。
【図９】本発明に係る基板装填パターン４を示す図である。
【図１０】本発明に係る基板装填パターン５を示す図である。
【図１１】本発明の基板装填領域間の膜厚分布（規格化膜厚のBottomとの差分）を示す図である。
【図１２】本発明の基板装填領域間の膜厚分布（規格化膜厚）を示す図である。
【図１３】本発明に係る基板装填パターン６を示す図である。
【図１４】本発明に係る基板装填パターン７を示す図である。
【図１５】本発明の（基板装填領域間の膜厚分布（規格化膜厚のBottomとの差分）を示す図である。
【図１６】本発明の基板装填領域間の膜厚分布（規格化膜厚）を示す図である。
【図１７】本発明におけるモニター基板直下に大表面積基板を分散装填した場合の基板装填パターン８を示す図である。
【図１８】本発明におけるモニター基板直上に大表面積基板を分散装填した場合の基板装填パターン９を示す図である。
【図１９】本発明の基板装填領域間の膜厚分布（規格化膜厚）を示す図である。
【図２０】本発明に係る基板装填領域が、２５≦Ｘ≦２００での、分散装填しない場合（上詰め装填）のＵＬＡＤと装填枚数の関係を示す図である。
【図２１】本発明に係るＸ＝１００での、ＵＬＡＤの装填方法別比較を示す図である。
【図２２】本発明に係る成膜シーケンスを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
近年の半導体デバイスの高集積化、立体構造化に伴い、所定の層や膜との積層体（集合体）により表面にパターンが形成された基板を処理する場合が増加している。以下では、ベア基板（表面にパターンが形成されていない基板）に対する表面積比が大きい基板を大表面積基板と称する。たとえば、ベア基板の表面積を１としたとき、大表面積基板は３より大きな表面積を有する。
【０００８】
複数の基板を同時に装填して処理するバッチ処理装置で、最大装填（処理）可能枚数より少ない枚数の大表面積基板を処理する場合、基板搬送パターンをシンプルに、かつ搬送時間を短くするために、基板支持具の一領域にまとめて装填することが一般的である。例えば、１００枚を一括処理することが可能である縦型バッチ処理装置で２５枚の大表面積基板（以下、大表面積基板群と称する場合がある）を処理する場合、基板支持具に上詰めで２５枚を連続装填するか、もしくは下詰め、中央詰め等で２５枚を連続装填する。その場合、大表面積基板が装填されたスロット周辺での膜厚が、装填されていないスロット周辺と比較して薄くなってしまう。すなわち、１００枚の基板を装填する領域である１００枚装填領域間の面間膜厚均一性が悪化する。さらには連続装填された２５枚の大表面積基板においても、２５枚中の端に装填された大表面積基板上に形成された膜と、中央部に装填された大表面積基板上に形成された膜の膜厚を比較した場合、後者の方が薄くなる。すなわち、連続装填された２５枚の大表面積基板における面間膜厚均一性が悪化する。
【０００９】
また、大表面積基板の表面積および装填される枚数により、大表面積基板群の総表面積が変化するため、バッチ間で装填される大表面積基板群の総表面積が変化する。それに応じて被処理基板上に形成される膜のバッチ間における平均膜厚が変動してしまい、同じプロセス条件で複数の処理ガスを交互供給するサイクルを同じ数だけ行ったとしても、被処理基板上に形成される膜の平均膜厚は、バッチ間で異なってくる。このように、大表面積基板を処理する際は、基板上に形成される膜厚の制御が困難となる場合がある。
【００１０】
発明者らは鋭意研究を行い、上述のような課題の原因として、最大装填可能枚数未満の大表面積基板を連続装填することが挙げられることを見出した。そこで、後述のように、大表面積基板を基板支持具のスロットに分散装填（分散チャージ）することを考案した。好ましくは、按分装填（按分チャージ）とする。すなわち、基板装填領域間における大表面基板の密度分布を平坦化する。これにより、いずれのスロットに装填された大表面積基板に形成された膜に対しても、所望の膜厚均一性を得ることが可能となった。さらに、大表面積基板群の総表面積と枚数の積の値に応じて、複数の処理ガスを交互供給するサイクルのサイクル数を自動補正することにより、所望の膜厚を得ることができる。たとえば、バッチ間で大表面積基板群の総表面積と枚数の積の値が変動したとしてもそれに影響されず、一定の膜厚を得ることができる。
【００１１】
（１）基板処理装置の構成
図１に示すように、処理炉２０２は加熱系（温度調整部）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。
【００１２】
ヒータ２０７の内側には、ヒータ２０７と同心円状に反応管２０３が配設されている。反応管２０３は、例えば石英（ＳｉＯ２）または炭化シリコン（ＳｉＣ）等の耐熱性材料からなり、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２０３の下方には、反応管２０３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（ＳＵＳ）等の金属からなり、上端およ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の上端部は、反応管２０３の下端部に係合しており、反応管２０３を支持するように構成されている。マニホールド２０９と反応管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。反応管２０３はヒータ２０７と同様に垂直に据え付けられている。主に、反応管２０３とマニホールド２０９とにより処理容器（反応容器）が構成される。処理容器の筒中空部には処理室２０１が形成されている。処理室２０１は、複数枚の基板としてのウエハ２００を収容可能に構成されている。
【００１３】
処理室２０１内には、ノズル４１０，４２０が、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には、ガス供給ラインとしてのガス供給管３１０，３２０が、それぞれ接続されている。
【００１４】
ガス供給管３１０，３２０には、上流方向から順に、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）３１２，３２２および開閉弁であるバルブ３１４，３２４がそれぞれ設けられている。ガス供給管３１０，３２０のバルブ３１４，３２４よりも下流側には、不活性ガスを供給するガス供給ラインとしてのガス供給管５１０，５２０がそれぞれ接続されている。ガス供給管５１０，５２０には、上流方向から順に、ＭＦＣ５１２，５２２およびバルブ５１４，５２４がそれぞれ設けられている。
【００１５】
ノズル４１０，４２０は、図１，２に示すように、反応管２０３の内壁とウエハ２００との間における平面視において円環状の空間に、反応管２０３の内壁の下部より上部に沿って、ウエハ２００の積載方向上方に向かって立ち上がり、延在するようにそれぞれ設けられている。すなわち、ノズル４１０，４２０は、ウエハ２００が配列されるウエハ配列領域の側方の、ウエハ配列領域を水平に取り囲む領域に、ウエハ配列領域に沿うようにそれぞれ設けられている。
【００１６】
ノズル４１０，４２０の側面のウエハ２００と対応する高さ（ウエハ２００の装填領域に対応する高さ）には、ガスを供給する複数のガス供給孔４１０ａ，４２０ａがそれぞれ設けられている。ガス供給孔４１０ａ，４２０ａは、反応管２０３の中心を向くように開口しており、ウエハ２００に向けてガスを供給することが可能となっている。ガス供給孔４１０ａ，４２０ａは、反応管２０３の下部から上部にわたって複数設けられ、それぞれが同一の開口面積を有し、さらに同じ開口ピッチで設けられている。ただし、ガス供給孔４１０ａ，４２０ａは上述の形態に限定されない。例えば、ノズル４１０，４２０の下部（上流側）から上部（下流側）に向かって開口面積を徐々に大きくしてもよい。これにより、ガス供給孔４１０ａ，４２０ａから供給されるガスの流量をより均一化することが可能となる。
【００１７】
このように、本実施形態では、反応管２０３の側壁の内壁と、反応管２０３内に配列された複数枚のウエハ２００の端部（周縁部）と、で定義される平面視において円環状の縦長の空間内、すなわち、円筒状の空間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、ウエハ２００の近傍で反応管２０３内にガスを噴出させている。そして、反応管２０３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。
【００１８】
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。ウエハ２００の表面上を流れたガスは、排気口、すなわち、後述する排気管２３１の方向に向かって流れる。但し、この残ガスの流れの方向は、排気口の位置によって適宜特定され、垂直方向に限ったものではない。
【００１９】
ガス供給管３１０からは、処理ガス（原料ガス）として、例えば、チタン（Ｔｉ）元素を含むＴｉ原料ガスである四塩化チタン（ＴｉＣｌ４）が、ＭＦＣ３１２、バルブ３１４、ノズル４１０を介して処理室２０１内へ供給される。本明細書において「原料」という言葉を用いた場合は、「液体状態である原料」を意味する場合、「気体状態である原料（原料ガス）」を意味する場合、または、それらの両方を意味する場合がある。
【００２０】
ガス供給管３２０からは、処理ガス（反応ガス）として、例えば、窒素（Ｎ）含有ガスであるアンモニア（ＮＨ３）が、ＭＦＣ３２２、バルブ３２４、ノズル４２０を介して処理室２０１内へ供給される。
【００２１】
ガス供給管５１０，５２０からは、不活性ガスとして、例えば、Ｎ２ガスが、それぞれＭＦＣ５１２，５２２、バルブ５１４，５２４、ガス供給管３１０，３２０、ノズル４１０，４２０を介して処理室２０１内へ供給される。
【００２２】
主に、ガス供給管３１０、ＭＦＣ３１２、バルブ３１４により、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３２０、ＭＦＣ３２２、バルブ３２４により、反応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。主に、ガス供給管５１０，５２０、ＭＦＣ５１２，５２２、バルブ５１４，３２５により、不活性ガス供給系が構成される。原料ガス供給系、反応ガス供給系を合わせてガス供給系と称することもできる。不活性ガス供給系をガス供給系に含めて考えてもよい。
【００２３】
反応管２０３には、処理室２０１内の雰囲気を排気する排気流路としての排気管２３１が設けられている。排気管２３１には、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および排気バルブ（圧力調整部）としてのＡＰＣ（Ａｕｔｏ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）バルブ２４４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２４４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２４４、圧力センサ２４５により、排気系が構成される。真空ポンプ２４６を排気系に含めて考えてもよい。
【００２４】
マニホールド２０９の下方には、マニホールド２０９の下端開口を気密に閉塞可能な炉口蓋体としてのシールキャップ２１９が設けられている。シールキャップ２１９の上面には、マニホールド２０９の下端と当接するシール部材としてのＯリング２２０が設けられている。シールキャップ２１９の処理室２０１と反対側には、後述するボート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、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、反応管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を処理室２０１内外に搬入および搬出することが可能なように構成されている。ボートエレベータ１１５は、ボート２１７すなわちウエハ２００を、処理室２０１内外に搬送する搬送装置（搬送機構）として構成されている。また、マニホールド２０９の下方には、ボートエレベータ１１５によりシールキャップ２１９を降下させている間、マニホールド２０９の下端開口を気密に閉塞可能な炉口蓋体としてのシャッタ２１９ｓが設けられている。シャッタ２１９ｓの上面には、マニホールド２０９の下端と当接するシール部材としてのＯリング２２０ｃが設けられている。シャッタ２１９ｓの開閉動作（昇降動作や回動動作等）は、シャッタ開閉機構１１５ｓにより制御される。
【００２５】
基板支持具としてのボート２１７は、複数枚、例えば２５〜２００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整列させて多段に支持するように、すなわち、間隔を空けて装填（配列、載置）させるように構成されている。ボート２１７は、例えば石英やＳｉＣ等の耐熱性材料からなる。ボート２１７の下部には、例えば石英やＳｉＣ等の耐熱性材料からなる図示しない断熱板が多段に支持されている。
【００２６】
基板装填領域としてのウエハ装填領域６００は、ボート２１７上であってウエハ２００が装填される領域として構成されている。ボート２１７に装填されたウエハ２００に対して処理を行った場合、ボート２１７の上下両端部近傍と中央部とに搭載されたウエハ２００において、それぞれのプロセス性能に差異が生じる場合がある。例えば、成膜装置においては、形成される膜の基板面内における膜厚均一性や基板面内平均膜厚（すなわち基板面間の膜厚均一性）等の差異が生じる場合がある。例えば、サイドダミー基板を装填しない場合は、ボート２１７の両端に移載されたウエハ２００は、中心部が冷えやすく、したがって中心部の膜厚が低下して面内の膜厚均一性が悪化する場合がある。所定の面間膜厚均一性を達成するために、この両端部近傍にはサイドダミー基板としてのサイドダミーウエハ（図示せず）を装填し、そのサイドダミーウエハより内側に、本来処理を行う被処理基板を装填する場合がある。サイドダミーウエハが装填されたサイドダミーウエハ領域（図示せず）は、ウエハ装填領域６００に含まれない。例えば、１１５枚のウエハ２００を装填可能なボート２１７（すなわちウエハ２００を装填するスロット（図示せず）が１１５スロット設けられていると言える）に、上下両端部の片側に５枚、もう一方の片側に１０枚、合計１５枚のサイドダミーウエハを装填する場合のウエハ装填領域６００の総スロット数は、１００スロットとなる。ウエハ装填領域６００には、ウエハ２００として、プロダクトウエハとしての大表面積ウエハ６０１、モニターウエハ６０２、フィルダミーウエハ６０３等が装填される。大表面積ウエハ６０１が装填されてないスロットには、モニターウエハ６０２、フィルダミーウエハ６０３等が装填されていてもよいし、いずれも装填せず、空スロットとしてもよい。
【００２７】
反応管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。温度センサ２６３により検出された温度情報に基づきヒータ２０７への通電具合を調整することで、処理室２０１内の温度が所望の温度分布となる。温度センサ２６３は、ノズル４１０，４２０と同様にＬ字型に構成されており、反応管２０３の内壁に沿って設けられている。
【００２８】
図３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１２１ｅ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。
【００２９】
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、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、後述する成膜処理における各手順をコントローラ１２１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。以下、このプロセス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。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、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、それら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。
【００３０】
Ｉ／Ｏポート１２１ｄは、上述のＭＦＣ５１２，５２２，３１２，３２２、バルブ５１４，５２４，３１４，３２４、圧力センサ２４５、ＡＰＣバルブ２４３、真空ポンプ２４６、温度センサ２６３、ヒータ２０７、回転機構２６７、ボートエレベータ１１５、シャッタ開閉機構１１５ｓ等に接続されている。
【００３１】
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、ＭＦＣ５１２，５２２，３１２，３２２による各種ガスの流量調整動作、バルブ５１４，５２４，３１４，３２４の開閉動作、ＡＰＣバルブ２４３の開閉動作および圧力センサ２４５に基づくＡＰＣバルブ２４３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２６３に基づくヒータ２０７の温度調整動作、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、シャッタ開閉機構１１５ｓによるシャッタ２１９ｓの開閉動作等を制御するように構成されている。
【００３２】
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という言葉を用いた場合は、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。
【００３３】
（３）基板装填
続いて、ウエハ装填領域６００へのウエハ２００の分散装填について説明する。
【００３４】
本明細書において、分散装填とは、複数枚で構成される大表面積ウエハ６０１（大表面積ウエハ６０１群）をボート２１７に装填する際、その大表面積ウエハ６０１群全てをスロットに連続的に配置するのではなく、大表面積ウエハ６０１間に少なくとも1スロット以上、大表面積ウエハ６０１が装填されないスロットを意図的に設け、大表面積ウエハ６０１群を分割し、少なくとも２分割以上に大表面積ウエハ６０１の装填スロットを分割して装填する行為をいう。分割された各々の大表面積ウエハ６００の群を大表面積ウエハ６０１分群と称する。なお、大表面積ウエハ６０１分群は装填スロットに連続的に装填されてもよい。また、大表面積ウエハ６０１分群の下限枚数は１枚でもよい。
【００３５】
本発明では、Ｘ枚（Ｘ ≧３）のウエハ装填領域６００を持つバッチ処理装置に、Ｘ枚未満の大表面積ウエハ６０１を装填して処理する場合において、大表面積ウエハ６０１をウエハ装填領域６００にまたがり分散装填させる。これにより、ウエハ装填領域６００の各スロットにおける大表面積ウエハ６００の装填密度を示す大表面積基板密度（ＬＡＤ：Ｌａｒｇｅｒ  Ａｒｅａ  ｗａｆｅｒ  Ｄｅｎｓｉｔｙ）の分布を平坦化させて面間膜厚均一性を向上させる。大表面積基板密度分布ＬＡＤのウエハ装填領域６００間における均一性を示す値を、大表面積基板密度分布の均一性（ＵＬＡＤ：Ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ  ｏｆ  Ｌａｒｇｅｒ  Ａｒｅａ  ｗａｆｅｒ  Ｄｅｎｓｉｔｙ）とする。このとき、２５≦Ｘ≦２００では、各スロットの隣接直近１０スロットおよび当該スロットを含む計１１スロットの平均値、１１≦Ｘ≦２４では、各スロットの隣接直近４スロットおよび当該スロットを含む計５スロットの平均値、５≦Ｘ≦１０では、各スロットの隣接直近２スロットおよび当該スロットを含む計３スロットの平均値、のそれぞれから算出されたＵＬＡＤの値が、分割装填しない場合と比較して小さな値となるように分散装填させる。これにより、ウエハ装填領域６００間のＬＡＤ分布をより平坦とすることが可能となる。
【００３６】
本明細書におけるＬＡＤの計算式を以下に示す。各スロットのスロット番号をｎとし、ウエハ装填領域６００の総スロット数をＸとし、ボート２１７のウエハ装填領域６００の最下部のスロット番号をｎ＝１としてスロット（１）と称し、最上部のスロット番号をｎ＝Ｘとしてスロット（Ｘ）と称する。Ｘはボート２１７におけるウエハ２００の最大装填（載置）枚数でもある。また、各スロットに大表面積ウエハ６０１が存在する判定数をＬＡｎとする。ＬＡｎは１もしくは０であり、当該スロットに大表面積ウエハ６０１が存在する場合は１、当該スロットに大表面積ウエハ６０１が存在しない場合は０となる。
【００３７】
＜２５≦Ｘ≦２００の場合＞
２５≦Ｘ≦２００では、ｎ＝１〜６のとき、（１）式のように、スロット（１）〜スロット（１１）の平均値で表される。
ＬＡＤｎ＝（ＬＡ１＋ＬＡ２＋ＬＡ３＋ＬＡ４＋ＬＡ５＋ＬＡ６＋ＬＡ７＋ＬＡ８＋
＋ＬＡ９＋ＬＡ１０＋ＬＡ１１）／１１  ・・・（１）
【００３８】
ｎ＝７〜（Ｘ−６）のときは、（２）式のように、スロット（ｎ−５）〜スロット（ｎ＋５）の１１スロットにおける単純移動平均値で表される。
ＬＡＤｎ＝（ＬＡｎ−５＋ＬＡｎ−４＋ＬＡｎ−３＋ＬＡｎ−２＋ＬＡｎ−１＋ＬＡｎ＋ＬＡｎ＋１＋ＬＡｎ＋２＋ＬＡｎ＋３＋ＬＡｎ＋４＋ＬＡｎ＋５）／１１  ・・・（２）
【００３９】
ｎ＝（Ｘ−５）〜Ｘのときは、（３）式のように、スロット（Ｘ−１０）〜スロット（Ｘ）の平均値で表される。
ＬＡＤｎ＝（ＬＡＸ−１０＋ＬＡＸ−９＋ＬＡＸ−８＋ＬＡＸ−７＋LＡＸ−６＋ＬＡＸ-5＋ＬＡＸ−４＋ＬＡＸ−３＋LＡＸ−２＋LＡＸ−１＋LＡＸ）／１１  ・・・（３）
【００４０】
＜１１≦Ｘ≦２４の場合＞
１１≦Ｘ≦２４では、ｎ＝１〜３のとき、（４）式のように、スロット（１）〜スロット（５）の平均値で表される。
ＬＡＤｎ＝（ＬＡ１＋ＬＡ２＋ＬＡ３＋ＬＡ４＋ＬＡ５）／５  ・・・（４）
【００４１】
ｎ＝４〜（Ｘ−３）のときは、（５）式のように、スロット（ｎ−２）〜スロット（ｎ＋２）の５スロットの単純移動平均値で表される。
ＬＡＤｎ＝（ＬＡｎ−２＋ＬＡｎ−１＋ＬＡｎ＋ＬＡｎ＋１＋ＬＡｎ＋２）／５  ・・・（５）
【００４２】
ｎ＝（Ｘ−２）〜Ｘのときは、（６）式のように、スロット（Ｘ−４）〜スロット（Ｘ）の平均値で表される。
ＬＡＤｎ＝（ＬＡＸ−４＋ＬＡＸ−３＋LＡＸ−２＋LＡＸ−１＋LＡＸ)／５  ・・・（６）
【００４３】
＜５≦Ｘ≦１０の場合＞
５≦Ｘ≦１０では、ｎ＝１〜２のとき、（７）式のように、スロット（１）〜スロット（３）の平均値で表される。
ＬＡＤｎ＝（ＬＡ１＋ＬＡ２＋ＬＡ３）／３  ・・・（７）
【００４４】
ｎ＝３〜（Ｘ−２）のときは、（８）式のように、スロット（ｎ−１）〜スロット（ｎ＋１）の３スロットの単純移動平均値で表される。
ＬＡＤｎ＝（ＬＡｎ−１＋ＬＡｎ＋ＬＡｎ＋１）／３  ・・・（８）
【００４５】
ｎ＝（Ｘ−１）〜Ｘのときは、（９）式のように、スロット（Ｘ−２）〜スロット（Ｘ）の平均値で表される。
ＬＡＤｎ＝（ＬＡＸ−２＋ＬＡＸ−１＋ＬＡＸ)／３  ・・・（９）  
【００４６】
また、本明細書における大表面積基板密度分布の均一性ＵＬＡＤの計算方法を（１０）式に示す。
ＵＬＡＤ＝（（ＬＡＤｍａｘ−ＬＡＤｍｉｎ)／ＬＡＤａｖｅ）×１００［％］  ・・・（１０）
ここで、ＬＡＤｍａｘは、ウエハ装填領域６００間における大表面積基板密度の最大値である。ＬＡＤｍｉｎは、ウエハ装填領域６００間における大表面積基板密度の最小値である。ＬＡＤａｖｅは、ウエハ装填領域６００間における大表面積基板密度の平均値である。
【００４７】
すなち、本発明では、
基板の最大載置枚数がＸ枚（Ｘ≧３）である（スロット数＝Ｘ）場合、基板の半径ｒに対して基板の上面の表面積が３πｒ２以上となるようなパターンが上面に形成された大表面積基板を、基板支持具にＹ枚（Ｙ＜Ｘ）搭載する際、大表面積基板の最大連続載置枚数がＺ枚（Ｚ＜Ｙ）となるよう分散して載置し、
（ａ）２５≦Ｘ≦２００では、各スロットおよび各スロットの隣接する１０スロットの計１１スロットから計算される大表面積基板密度平均値の基板装填領域均一性の値（すなわち、ＵＬＡＤであって、基板装填領域における大表面積基板の密度平均値の均一性の値）、
（ｂ）１１≦Ｘ≦２４では、各スロットおよび各スロットの隣接する４スロットの計５スロットから計算される大表面積基板密度平均値の基板装填領域均一性の値、
（ｃ）５≦Ｘ≦１０では、各スロットおよび各スロットの隣接する２スロットの計３スロットから計算される大表面積基板密度平均値の基板装填領域均一性の値、
が、Ｚ＝Ｙとした場合における大表面積基板密度平均値の基板装填領域均一性の値より小さくなるようＸの値を調整する。
【００４８】
次に、本発明の具体的な実施例について説明する。まず、大表面積ウエハ６０１の分散装填によるウエハ装填領域６００の大表面積ウエハ６０１の面間膜厚均一性を向上させる場合について説明する。１００枚のウエハ装填領域６００（すなわち１００スロット）を持つバッチ処理装置に、大表面積ウエハ６０１を装填しない場合の基板装填パターン１を図４に示す。また、１００枚のウエハ装填領域６００を持つバッチ処理装置に、２４枚の大表面積ウエハ６０１を装填した場合の基板装填パターン２を図５に基板装填パターン３を図６に示す。図５は、ボート２１７に上詰めで２４枚の大表面積ウエハ６０１を連続装填した従来技術の一形態を示す。図６は、ウエハ装填領域６００間の大表面積基板密度分布の均一性ＵＬＡＤの値が、図５の基板装填パターン２における値よりも小さくなるよう、２４枚の大表面積ウエハ６０１を分散装填した一例を示す。
【００４９】
図４，５，６の装填パターン１，２，３いずれにおいても、ウエハ装填領域６００間の膜厚分布（面間膜厚分布）をモニターするため、スロット１、スロット２５、スロット５０、スロット７５、スロット１００にモニターウエハ６０２を挿入している。また、図４，５，６に示した基板装填パターン１，２，３の成膜結果の比較を図７，８に示す。大表面積ウエハ６０１を装填しない場合（図４の場合）と比較し、ボート２１７に上詰めで２４枚を連続装填した場合（図５の場合）では、大表面積ウエハ６０１が装填された領域の周辺であって、特にスロット７５に装填されたモニターウエハ６０２の膜厚が、他のスロットに装填されたモニターウエハ６０２の膜厚より低下する。つまり基板間のローディングエフェクトが顕著に現れる。一方、分散装填した場合（図６の場合）では、ウエハ装填領域６００間において、大表面積ウエハ６０１による局所的な膜厚減少が見られず、良好なウエハ装填領域６００間の膜厚均一性を保つことができる。
【００５０】
装填する大表面積ウエハ６０１の枚数によっては、分散装填する際に完全按分することができず端数が生じることがあるが、本発明では分散装填が完全按分装填である必要はなく、大表面積ウエハ６０１を分散装填しない場合と比較しＵＬＡＤが小さくなる範囲で、極力均等に分散装填すれば、そのＵＬＡＤに応じた効果が得られる。
【００５１】
図９は、基板搬送機構（図示せず）が１枚搬送と５枚一括搬送を好適に選択し使い分ける機能を具備している場合において、搬送時間短縮を考慮し、５枚一括搬送で基板が搬送される回数ができるだけ多くなるよう、５枚一組を基本ユニットとし５枚を一括搬送させ、端数は１枚搬送で装填し、ウエハ装填領域６００間の大表面積基板密度分布が分散装填しない場合より平坦となるよう、１９枚の大表面積ウエハ６０１を分散装填した場合の一例として、基板装填パターン４を示した図である。基板装填パターン４では、大表面積ウエハ６０１分群を２枚のモニターウエハ６０２の中央付近に装填している。また図１０はボートに上詰めで１９枚の大表面積ウエハ６０１を連続装填した従来技術の一例をとして基板装填パターン５を示した図である。また、図１１，１２に基板装填パターン４，５の成膜結果の比較を示す。
【００５２】
図９の基板装填パターン４では５枚＋５枚＋５枚＋４枚の計１９枚が分散装填されているが、この場合においても、ボートに上詰めで１９枚の大表面積ウエハ６０１を連続装填した図１０の基板装填パターン５の場合と比較し、局所的な膜厚減少が起きず、良好なウエハ装填領域６００間の膜厚均一性を達成することができる。
【００５３】
次に、大表面積ウエハ６０１分群に含まれる大表面積ウエハ６０１の枚数を変えて、膜厚分布への影響を調べた結果について説明する。大表面積ウエハ６０１の間にモニターウエハ６０２を挿入し、大表面積ウエハ６０１分群に含まれる大表面積ウエハ６０１の枚数と、大表面積ウエハ６０１分群間における膜厚分布との関係を調べた。図１３は、１００枚のウエハ装填領域６００（１００スロット）を持つバッチ処理装置に、８枚の大表面積ウエハ６０１を装填し、その直上、中央部、直下にモニターウエハ６０２を装填した場合の基板装填パターン６を示す。また、図１４に、基板装填パターン５と同様のバッチ処理装置に、４枚の大表面積ウエハ６０１を装填し、その直上、中央部、直下にモニターウエハ６０２を装填した場合の基板装填パターン７を示す。また、図１３，１４に示した基板装填パターン６，７の成膜結果の比較を図１５，１６に示す。
【００５４】
図１５から、１つの大表面積ウエハ６０１分群に含まれる大表面積ウエハ６０１の枚数が４枚である基板装填パターン７では、８枚である基板装填パターン６と比較して、中央部に装填されたモニターウエハ６０２の膜厚と、直上および直下に装填されたモニターウエハ６０２の膜厚との差を小さくすることができることが分かる。つまり、大表面積ウエハ６０１群の端部と比較した場合における中央部の膜厚減少量を少なくすることができることを意味する。分散装填する際に、大表面積ウエハ６０１分群間の膜厚均一性を向上させるためには、装填可能スロット数を超えない範囲で、１つの大表面積ウエハ６０１分群に含まれる大表面積ウエハ６０１の枚数をより少なく、大表面積ウエハ６０１群の分割数をより多くするのが好ましいと言える。
【００５５】
上述の通り、搬送時間短縮と、ＵＬＡＤ向上は、トレードオフの関係になることがある。搬送時間短縮を優先させる場合には、大表面積ウエハ６０１分群内の膜厚面間均一性およびウエハ装填領域６００間のＵＬＡＤを多少犠牲にした配置をとる場合もある。これらの均一性と搬送時間短縮の兼ね合いは、どちらを優先するかで適宜調節することが可能である。いずれにしても、大表面積ウエハ６０１を分散装填しない場合と比較しＵＬＡＤが小さくなる範囲で分散装填すれば、そのＵＬＡＤに応じた本発明の効果が得られる。
【００５６】
次に、各モニターウエハ６０２と大表面積ウエハ６０１との間の距離の影響について説明する。図１７は、モニターウエハ６０２の直下に大表面積ウエハ６０１を装填した場合の基板装填パターン８を示す図である。図１８はモニターウエハ６０２の直上に大表面積ウエハ６０１を装填した場合の基板装填パターン９を示す図である。図９に示すモニターウエハ６０２間中央部に大表面積ウエハ６０１を装填した場合の基板装填パターン４、図４に示す大表面積ウエハ６０１を装填しない場合の基板装填パターン１の成膜結果と合わせて、図１７，１８の成膜結果の比較を図１９に示す。
【００５７】
基板装填パターン８のように、モニターウエハ６０２の直下に大表面積ウエハ６０１を装填した場合、スロット１のモニターウエハ６０２と大表面積ウエハ６０１との間の距離は、スロット１００,７５,５０,２５のモニターウエハ６０２と大表面積ウエハ６０１との間の距離より、長くなる。そのため、スロット１のモニターウエハ６０２において大表面積ウエハ６０１が存在することに起因して生じるモニターウエハ６０２上の膜厚が減少してしまう割合が優先的に小さくなると考えられる。すなわちモニターウエハ６０２上の膜厚減少量が小さくなる。その結果、スロット１のモニターウエハ６０２に形成される膜は他のスロットのモニターウエハ６０２上に形成される膜より厚くなり、大表面積ウエハ６０１を装填しない場合に形成される膜の膜厚との差分が、他のスロットと比較して小さくなることがわかる。
【００５８】
また、基板装填パターン９のように、モニターウエハ６０２の直上に大表面積ウエハ６０１を装填した場合、スロット１００のモニターウエハ６０２と大表面積ウエハ６０１との間の距離は、スロット７５,５０,２５,１のモニターウエハ６０２と大表面積ウエハ６０１との間の距離より、長くなる。そのため、スロット１００のモニターウエハ６０２において大表面積ウエハ６０１が存在することに起因して生じるモニターウエハ６０２上の膜厚が減少してしまう割合が優先的に小さくなると考えられる。その結果、スロット１００のモニターウエハ６０２に形成される膜は他のスロットのモニターウエハ６０２上に形成される膜より厚くなり、大表面積ウエハ６０１を装填しない場合に形成される膜の膜厚との差分が、他のスロットと比較して小さくなることがわかる。
【００５９】
しかし、モニターウエハ６０２の膜厚からウエハ装填領域６００間の膜厚面間均一性を算出する場合、各モニターウエハ６０２と大表面積ウエハ６０１との間の距離が統一されていない（一定でない）場合、この均一性の数値にバラつきが生じることになるため、膜厚面間均一性の査定、管理が困難となることがある。
【００６０】
一方、基板装填パターン４のように、モニターウエハ６０２間の中央部に大表面積ウエハ６０１を装填し、各スロットのモニターウエハ６０２と大表面積ウエハ６０１との間の距離をほぼ均等にした場合、各スロットのモニターウエハ６０２の膜厚減少量がほぼ均等となることがわかる。その結果、基板装填パターン４においてモニターウエハ６０２に形成された膜の膜厚と、基板装填パターン１のように大表面積ウエハ６０１を装填しない場合にモニターウエハ６０２に形成される膜の膜厚との差分が、各スロットでほぼ均等となり、大表面積ウエハ６０１を装填しない場合のウエハ装填領域６００基板間膜厚分布と近似の膜厚分布となり、膜厚面間均一性の査定、管理が容易になる。そのため、複数枚のモニターウエハ６０２をウエハ装填領域６００に挿入する場合、各モニターウエハ６０２と大表面積ウエハ６０１との間の距離は一定に保つことが好ましいと言える。
【００６１】
図２０に、分散装填しない場合のＵＬＡＤと装填枚数との関係を示す。ここでは、２５≦Ｘ≦２００の場合で、大表面積ウエハ６０１を上詰めに一まとめとして装填した場合のＵＬＡＤの値を示す。各々のウエハ装填領域６００の枚数Ｘに応じて算出されるＵＬＡＤより低いＵＬＡＤとなるように分散装填することで、本発明の効果が得られる。
【００６２】
図２１に、Ｘ＝１００の場合において、種々の一般的な分散装填したときのＵＬＡＤを示す。「上詰め装填」は分散装填せずに上詰め装填した場合である。
【００６３】
「分散装填（５枚搬送優先）−１」「分散装填（５枚搬送優先）−２」は、大表面積ウエハ６０１とフィルダミーウエハ６０３を共に５枚搬送する場合であって、以下の手順により、大表面積ウエハ６０１を分散装填した場合である。大表面積ウエハ６０１の装填枚数ＰをＰ＝９０としたとき、フィルダミーウエハ６０３の枚数ＦＤはＦＤ＝１０となる。大表面積ウエハ６０１を５枚１セットとすると大表面積ウエハ６０１は１８セット、フィルダミーウエハ６０３を５枚１セットとするとフィルダミーウエハ６０３は２セットとなる。フィルダミーウエハ６０３の１回の搬送で装填されるスロット（１回の搬送枚数と同数）と大表面積ウエハ６０１の１回の搬送で装填されるスロット（１回の搬送枚数と同数）とを合わせたものを基本ユニットとする。Ｐ＝９０の場合、基本ユニットは２セットあり、１６セットが不足している。このとき、ウエハ装填領域６００の上部から順に、各基本ユニットから１セットずつ不足分のフィルダミーウエハ６０３を間引きし、各基本ユニットを分散装填していく。各基本ユニット内で、大表面積ウエハ６０１を上詰めで装填した場合が「分散装填（５枚搬送優先）−１」、大表面積６０１を下詰めで装填した場合が「「分散装填（５枚搬送優先）−２」である。
【００６４】
「分散装填（ＵＬＡＤ優先）−１」「分散装填（ＵＬＡＤ優先）−２」「分散装填（ＵＬＡＤ優先）−３」は、ＵＬＡＤの向上を優先させて、１回の搬送枚数を規定しない場合であって、以下の手順により、大表面積ウエハ６０１を分散装填した場合である。大表面積ウエハ６０１の装填枚数ＰをＰ＝９０としたとき、フィルダミーウエハ６０３の枚数ＦＤはＦＤ＝１０となる。（Ｚ／ＦＤ）＝９．０であり、１枚のフィルダミーウエハ６０３と９枚の大表面積ウエハ６０１とを基本ユニットとする。Ｐ＝９０の場合、基本セットは１０セットであり、不足分がない。仮に、Ｐ＝８５等、不足分がある場合はウエハ装填領域６００の下部から順に各基本ユニットから１枚ずつ不足分の大表面積ウエハ６０１を間引きして分散装填する。各基本ユニット内で大表面積ウエハ６０１を上詰めした場合が「分散装填（ＵＬＡＤ優先）−１」、各基本ユニット内で大表面積ウエハ６０１を下詰めした場合が「分散装填（ＵＬＡＤ優先）−２」、各基本ユニット内で大表面積ウエハ６０１を中央詰めした場合が「分散装填（ＵＬＡＤ優先）−３」である。
【００６５】
いずれの分散装填方法においても、分散装填しない場合と比較し低いＵＬＡＤが得られる。
【００６６】
次に、大表面積ウエハ６０１を装填することに伴い面間の平均膜厚が減少してしまう割合を、自動補正し、所望の膜厚を形成する方法について説明する。例えば、自動補正することにより、バッチ間で、ウエハ装填領域６００に装填された大表面積ウエハ６０１の総表面積が変わったとしても、一定の膜厚の膜を形成することが可能となる。
【００６７】
図８は、ウエハ装填領域６００間の膜厚分布を規格化膜厚で表現した図だが、大表面積ウエハ６０１を装填した場合、たとえ分散装填したとしても、大表面積ウエハ６０１を装填しない場合と比較して、ウエハ装填領域６００間にまたがり全体的に膜厚が減少する。大表面積ウエハ６０１の１枚当りの表面積が大きいほど、この膜厚減少量は大きくなる。また、大表面積ウエハ６０１の装填枚数が多いほど、の膜厚減少量は大きくなる。すなわち、大表面積ウエハ６０１の総表面積が大きいほど、この膜厚減少量は大きくなると言える。したがって、この大表面積ウエハ６０１の総表面積と膜厚減少量との関係をあらかじめ把握しておき、複数の処理ガスを交互供給するサイクル数を補正することにより、被処理基板上に所望の膜厚を形成することが可能となるすなわち、バッチ間で大表面積ウエハ６０１の総表面積が変わったとしても、その影響を受けずに、被処理基板上に一定の膜厚の膜を形成することが可能となる。
【００６８】
具体的には、大表面積ウエハ６０１における１枚当りの表面積×枚数＝総表面積の値と、膜厚減少量との関係を把握しておくとともに、所望の膜厚を形成するのに必要な追加サイクル数を把握しておき、大表面積ウエハ６０１の総表面積と追加補正サイクル数の相関テーブルを作成する。処理を開始する際に、大表面積ウエハ６０１における１枚当りの表面積をあらかじめコントローラ１２１に入出力装置１２２から入力すること、かつ大表面積ウエハ６０１の装填枚数をコントローラ１２１が自動認識することで、自動的に大表面積ウエハ６０１の総表面積が算出され、さらに適切な追加補正サイクル数を上記相関テーブルから自動的に読出し、成膜サイクル数を決定する機能をコントローラ１２１に具備させることにより、大表面積ウエハ６０１の総表面積に影響を受けずに、被処理基板に所望の膜厚を形成することが可能となる。
【００６９】
この追加補正サイクル数の相関テーブルを、大表面積ウエハ６０１の枚数と、膜厚減少量との関係のみから作成し、それを１枚当りの表面積ごとに準備してもよい。その場合、処理を開始する際に、処理する大表面積ウエハ６０１の１枚当りの表面積に応じて、対応する追加補正サイクル数の相関テーブルを、コントローラ１２１に入出力装置１２２から指定し（レシピを指定するのと同様に）、大表面積ウエハ６０１の枚数はコントローラ１２１に自動認識させることでも、上記と同様の効果が得られる。
【００７０】
（３）成膜処理
上述の基板処理装置１０を用い、半導体装置（デバイス）の製造工程の一工程として、基板上に膜を形成するシーケンス例について、図２３を用いて説明する。以下の説明において、基板処理装置を構成する各部の動作はコントローラ１２１により制御される。
【００７１】
本明細書において「ウエハ」という用語は、「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、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、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」という用語は、「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、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。
【００７２】
従って、本明細書において「ウエハに対して所定のガスを供給する」と記載した場合は、「ウエハそのものの表面（露出面）に対して所定のガスを直接供給する」ことを意味する場合や、「ウエハ上に形成されている層や膜等のパターンに対して、すなわち、積層体としてのウエハの最表面に対して所定のガスを供給する」ことを意味する場合がある。また、本明細書において「ウエハ上に所定の層（又は膜）を形成する」と記載した場合は、「ウエハそのものの表面（露出面）上に所定の層（又は膜）を直接形成する」ことを意味する場合や、「ウエハ上に形成されている層や膜等の上、すなわち、積層体としてのウエハの最表面の上に所定の層（又は膜）を形成する」ことを意味する場合がある。
【００７３】
また、本明細書において「ウエハ」は「基板」の一例である。以下、本実施形態に係る半導体装置の製造方法について、詳細に説明する。
【００７４】
（ウエハチャージ・ボートロード）
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、シャッタ開閉機構１１５ｓによりシャッタ２１９ｓが移動させられて、マニホールド２０９の下端開口が開放される（シャッタオープン）。その後、図１に示すように、複数枚のウエハ２００が収容されたボート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（ボートロード）される。この状態で、シールキャップ２１９は、Ｏリング２２０ｂを介してマニホールド２０９の下端をシールした状態となる。
【００７５】
（圧力・温度調整）
処理室２０１内、すなわち、ウエハ２００が存在する空間が所望の圧力（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に対する処理が終了するまでの間は継続して行われる。続いて、回転機構２６７によりボート２１７およびウエハ２００の回転を開始する。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に対する処理が終了するまでの間は継続して行われる。
【００７６】
（成膜ステップ）
その後、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この順で所定回数行う。
【００７７】
〔原料ガス供給ステップ〕
バルブ３１４を開き、ガス供給管３１０へＴｉＣｌ４ガスを流す。ＴｉＣｌ４ガスは、ＭＦＣ３１２により流量調整され、ノズル４１０に開口するガス供給孔４１０ａからウエハ２００に対して供給される。すなわちウエハ２００はＴｉＣｌ４ガスに暴露される。ガス供給孔４１０ａから供給されたＴｉＣｌ４ガスは、排気管２３１から排気される。このとき同時に、バルブ５１４を開き、ガス供給管５１０内にキャリアガスとしてＮ２ガスを流す。Ｎ２ガスは、ＭＦＣ５１２により流量調整され、ＴｉＣｌ４ガスと一緒にノズル４１０のガス供給孔４１０ａから処理室２０１内に供給され、排気管２３１から排気される。
【００７８】
また、ノズル４２０へのＴｉＣｌ４ガスの侵入を防止（逆流を防止）するため、バルブ５２４を開き、ガス供給管５２０内へＮ２ガスを流す。Ｎ２ガスは、ガス供給管５２０、ノズル４２０を介して処理室２０１内へ供給され、排気管２３１から排気される。
【００７９】
このとき、ＡＰＣバルブ２４３を適正に調整して、処理室２０１内の圧力を、例えば１〜１３３０Ｐａ、好ましくは１０〜９３１Ｐａ、より好ましくは２０〜３９９Ｐａの範囲内の圧力とする。１３３０Ｐａより高いと、パージが十分に行われずに副生成物が膜に取り込まれ抵抗が高くなる場合がある。１Ｐａより低いと、ＴｉＣｌ４の反応速度を得られなる場合がある。なお、本明細書では、数値の範囲として、例えば１〜１０００Ｐａと記載した場合は、１Ｐａ以上１０００Ｐａ以下を意味する。すなわち、数値の範囲内には１Ｐａおよび１０００Ｐａが含まれる。圧力のみならず、流量、時間、温度等、本明細書に記載される全ての数値について同様である。
【００８０】
ＭＦＣ３１２で制御するＴｉＣｌ４ガスの供給流量は、例えば、０．０１〜１．０ｓｌｍ、好ましくは０．１〜０．７ｓｌｍ、より好ましくは０．２〜０．５ｓｌｍの範囲内の流量とする。１．０ｓｌｍより多いと、配管内でＴｉＣｌ４ガスが再液化する場合があり、０．０１ｓｌｍ未満だと、スループットが悪化するためである。
【００８１】
ＭＦＣ５１２で制御するＮ２ガスの供給流量は、ノズル４１０内の総流量が、例えば、０．０１〜５０ｓｌｍ、好ましくは０．１〜２０ｓｌｍ、より好ましくは０．２−１０ｓｌｍの範囲内の流量となるよう、例えば、０〜４９ｓｌｍ、好ましくは０〜１９．３ｓｌｍ、より好ましくは０〜９．５ｓｌｍの範囲内の流量とする。総流量が５０ｓｌｍより多いと、ガス供給孔４１０ａでガスが断熱膨張して再液化する可能性がある。所望のスループットに対して、ＴｉＣｌ４ガスの供給流量が少ない場合は、Ｎ２ガスの供給流量を多く流すとよい。また、Ｎ２ガスを流すことによりガス供給孔４１０ａから供給されるＴｉＣｌ４ガスの均一性向上にも効果がある。
【００８２】
ＴｉＣｌ４ガスをウエハ２００に対して供給する時間は、例えば、１〜３００秒、好ましく１〜６０秒、より好ましくは１〜１０秒の範囲内とする。３００秒より長いと、スループット悪化、ランニングコスト増加となり、１秒より短いと、成膜に必要とされる暴露量が得られなくなってしまう場合がある。
【００８３】
ヒータ２０７は、ウエハ２００の温度が、例えば、２００〜７００℃、好ましくは３００〜６００℃、より好ましくは３８０〜５２５℃の範囲内となるように加熱する。７００℃より高いと、サーマルバジェットが許容範囲外の値となり、２００℃未満では反応性が低く成膜ができなくなる場合がある。
【００８４】
上述の条件下で処理室２０１内へＴｉＣｌ４ガスを供給することにより、ウエハ２００の最表面上にＴｉ含有層が形成される。
【００８５】
〔残留ガス除去ステップ〕
Ｔｉ含有層が形成された後、バルブ３１４を閉じ、ＴｉＣｌ４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内を真空排気し、処理室２０１内に残留する未反応又はＴｉ含有層形成に寄与した後のＴｉＣｌ４ガスを処理室２０１内から排除する。バルブ５１４，５２４は開いた状態でＮ２ガスの処理室２０１内への供給を維持する。Ｎ２ガスはパージガスとして作用し、処理室２０１内に残留する未反応又はＴｉ含有層形成に寄与した後のＴｉＣｌ４ガスを処理室２０１内から排除する効果を高めることができる。
【００８６】
〔反応ガス供給ステップ〕
処理室２０１内の残留ガスを除去した後、バルブ３２４を開き、ガス供給管３２０内に反応ガスであるＮＨ３ガスを流す。ＮＨ３ガスは、ＭＦＣ３２２により流量調整され、ノズル４２０のガス供給孔４２０ａ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ＮＨ３ガスに暴露される。このとき、バルブ５２４を開き、ガス供給管５２０内にＮ２ガスを流す。Ｎ２ガスは、ＭＦＣ５２２により流量調整され、ＮＨ３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、ノズル４１０内へのＮＨ３ガスの侵入を防止（逆流を防止）するために、バルブ５１４を開き、ガス供給管５１０内へＮ２ガスを流す。Ｎ２ガスは、ガス供給管５１０、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。
【００８７】
このとき、ＡＰＣバルブ２４３を適正に調整して、処理室２０１内の圧力を、例えば１〜１３３００Ｐａ、好ましくは１０〜２６６０Ｐａ、より好ましくは２０〜１３３０Ｐａの範囲内の圧力とする。１３３００Ｐａより高いと後述する残留ガス除去ステップに時間を要してスループットが悪化する可能性があり、１Ｐａより低いと成膜に必要とされる暴露量を得ることが出来ない可能性がある。
【００８８】
ＭＦＣ３２２で制御するＮＨ３ガスの供給流量は、例えば、１〜５０ｓｌｍ、好ましくは３〜２０ｓｌｍ、より好ましくは５〜１０ｓｌｍの範囲内の流量とする。５０ｓｌｍより多いと後述する残留ガス除去ステップに時間を要してスループットが悪化する可能性があり、１ｓｌｍより少ないと成膜に必要とされる暴露量を得ることができない可能性がある。
【００８９】
ＭＦＣ５２２で制御するＮ２ガスの供給流量は、ノズル４２０内の総流量が、例えば、１〜５０ｓｌｍ、好ましくは３〜２０ｓｌｍ、より好ましくは５−１０ｓｌｍの範囲内の流量となるよう、例えば、０〜４９ｓｌｍ、好ましくは０〜１７ｓｌｍ、より好ましくは０〜９．５ｓｌｍの範囲内の流量とする。総流量が５０ｓｌｍより多いと、後述する残留ガス除去ステップに時間を要してスループットが悪化する可能性があり、１ｓｌｍより少ないと成膜に必要とされる暴露量を得ることができない可能性がある。
【００９０】
ＮＨ３ガスをウエハ２００に対して供給する時間は、例えば、１〜１２０秒、好ましく５〜６０秒、より好ましくは５〜１０秒の範囲内とする。１２０秒より長いと、スループット悪化、ランニングコスト増加となり、１秒より短いと、成膜に必要とされる暴露量が得られなくなってしまう場合がある。その他の処理条件は、上述の原料ガス供給ステップと同様の処理条件とする。
【００９１】
このとき処理室２０１内に流しているガスは、ＮＨ３ガスと不活性ガス（Ｎ２ガス）のみである。ＮＨ３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Ｔｉ含有層の少なくとも一部と反応ＴｉとＮとを含むチタン窒化層（ＴｉＮ層）が形成される。すなわちＴｉ含有層はＴｉＮ層へと改質される。
【００９２】
〔残留ガス除去ステップ〕
ＴｉＮ層が形成された後、バルブ３２４を閉じて、ＮＨ３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ＴｉＮ層の形成に寄与した後のＮＨ３ガスや反応副生成物を処理室２０１内から排除する。
【００９３】
〔所定回数実施〕
上述の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、残留ガス供給ステップを順に行うサイクルを１回以上（所定回数）行うことにより、ウエハ２００上にＴｉＮ膜が形成される。このサイクルの回数は、最終的に形成するＴｉＮ膜において必要とされる膜厚に応じて適宜選択されるが、このサイクルは、複数回繰り返すことが好ましい。ＴｉＮ膜の厚さ（膜厚）は、例えば、０．５ｎｍ〜３μｍ、好ましくは０．８ｎｍ〜２μｍ、より好ましくは１ｎｍ〜１μｍとする。３μｍ以下とすることでウエハ２００上に形成されたＴｉＮ膜（堆積膜）によるボート２１７とウエハ２００との固着を防止することができ、０．５ｎｍ以上とすることで成膜初期に島状となって形成されるＴｉＮ同士の隙間がほぼなくなり、連続膜を形成することが可能となる。
【００９４】
（アフターパージ・大気圧復帰）
成膜ステップが終了したら、バルブ５１４，５２４を開き、ガス供給管３１０，３２０のそれぞれからＮ２ガスを処理室２０１内へ供給し、排気管２３１から排気する。Ｎ２ガスはパージガスとして作用し、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Ｎ２ガスに置換され（Ｎ２ガス置換）、処理室２０１内の圧力は常圧に復帰される（大気圧復帰）。
【００９５】
（ボートアンロード・ウエハディスチャージ）
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、マニホールド２０９の下端が開口されるとともに、処理済のウエハ２００が、ボート２１７に支持された状態でマニホールド２０９の下端から反応管２０３の外部に搬出（ボートアンロード）される。ボートアンロードの後は、シャッタ２１９ｓが移動させられ、マニホールド２０９の下端開口がＯリング２２０ｃを介してシャッタ２１９ｓによりシールされる（シャッタクローズ）。処理済のウエハ２００は、反応管２０３の外部に搬出された後、ボート２１７より取り出されるウエハディスチャージ）。
【００９６】
（４）本実施形態による効果
上述の実施形態によれば、以下に示す１つまたは複数の効果が得られる。
【００９７】
（ａ）最大装填枚数がＸ枚（Ｘ ≧３）の基板装填領域を持つバッチ処理装置を用いて、Ｘ枚未満の大表面積基板を装填して処理する際、大表面積基板を基板装填領域にまたがり分散装填することにより、基板装填領域間における大表面積基板の密度分布を平坦化することが可能となる。それにより、基板面間膜厚均一性を向上させることが可能となる。
【００９８】
（ｂ）Ｘ枚（Ｘ ≧３）の基板装填領域を持つバッチ処理装置を用いて、Ｘ枚未満の大表面積基板を装填して処理する際、２５≦Ｘ≦２００では、各スロットの隣接直近１０スロットおよび当該スロットを含む計１１スロットの平均値、１１≦Ｘ≦２４では、各スロットの隣接直近４スロットおよび当該スロットを含む計５スロットの平均値、５≦Ｘ≦１０では、各スロットの隣接直近２スロットおよび当該スロットを含む計３スロットの平均値、のそれぞれから算出された大表面積基板密度分布の均一性の値が、分割装填しない場合と比較して小さな値となるように分散装填させる。これにより、基板装填領域間の大表面積基板密度分布をより平坦とすることが可能となる。
【００９９】
（ｃ）装填可能スロット数を超えない範囲で、大面積基板群の分割数を多く、すなわち大表面積基板分群の枚数を少なくすることにより、大表面積基板分群内の膜厚面間均一性を向上させることが可能となる。
【０１００】
（ｄ）大表面積基板分群同士の距離（大表面積基板が装填されないスロットの数）を、装填可能スロット数を超えない範囲で長く（多く）することにより、基板装填領域間の大表面積基板密度分布をより平坦化させることが可能となる。
【０１０１】
（ｅ）基板搬送機構が、1枚搬送と、複数枚例えば5枚一括搬送の両方を好適に選択し使い分ける機能を具備している場合、基板装填領域間の大表面積基板密度分布が分散装填しない場合より平坦となる範囲で、5枚一括搬送をできるだけ多用できる装填パターンとすることにより、搬送時間を短縮しつつ、基板装填領域間の膜厚面間均一性を向上させることが可能となる。
【０１０２】
（ｆ）複数枚のモニター基板を基板装填領域に挿入する場合、各モニター基板と大表面積基板との間の距離を一定に保つことで、各モニター基板の大表面積基板との距離に起因して生じる膜厚減少の量が面間で均等となるように調整することができる。これにより、各モニター基板を用いた基板装填領域間の膜厚面間均一性の査定、管理の容易性を向上させることが可能となる。
【０１０３】
（ｇ）Ｘ枚の基板装填領域を持つバッチ処理装置に、Ｘ枚未満の大表面積基板を装填して処理する際、大表面積基板の１枚当りの表面積をあらかじめ入力しておくことで、装填する大表面積基板の表面積および枚数の少なくともいずれか一方によって変動する大表面積基板群の総表面積に応じて成膜サイクル数を自動で補正することが可能となる。これにより、バッチ間で、大表面積基板群の総表面積が変わったとしても一定の膜厚で大表面積基板上に膜を形成することが可能となる。
（ｈ）大表面積基板をバッチ処理装置で処理する際、大表面積基板の１枚当りの表面積および装填枚数の少なくともいずれか一方による影響を低減し、良好な基板装填領域間の膜厚均一性を達成することができる。また、被処理基板への所望の膜厚を形成することが可能となる。
【０１０４】
以上、本発明の実施形態について具体的に説明した。しかし、本発明は上述の実施形態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。
【０１０５】
例えば、上述の実施形態では、Ｔｉ含有ガスとしてＴｉＣｌ４ガスを用いる例について説明したが、これに限らず、例えば、テトラキスジメチルアミノチタン（ＴＤＭＡＴ、Ｔｉ［Ｎ（ＣＨ３）２］４）、テトラキスジエチルアミノチタン（ＴＤＥＡＴ、Ｔｉ「Ｎ(CＨ２ＣＨ３)２」４）、四ヨウ化チタン（ＴｉＩ４）等を用いてもよい。Ｎ含有ガスとしては、ＮＨ３ガスを用いる例について説明したが、これに限らず、例えば、Ｎ２、亜酸化窒素（ＮＯ）、酸化窒素（Ｎ２Ｏ）などを用いてもよい。さらには、窒素を含有する反応ガスとして、ヒドラジン、モノメチルヒドラジン、ジメチルヒドラジン、トリメチルアミン、ジメチルアミン、モノメチルアミン、トリエチルアミン、ジエチルアミン、モノエチルアミン等も適用可能である。不活性ガスとしては、Ｎ２ガスを用いる例について説明したが、これに限らず、例えば、Ａｒガス、Ｈｅガス、Ｎｅガス、Ｋｒガス、Ｘｅガス等の希ガスを用いてもよい。
【０１０６】
また、上述の実施形態では、基板上にＴｉＮ膜を形成する例について説明した。しかし、本発明はこの態様に限定されない。また、膜を構成する元素として遷移金属であるチタン（Ｔｉ）を例示したが、これに限らず、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タンタル（Ｔａ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ニオブ（Ｎｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、イットリウム（Ｙ）、ランタン（Ｌａ）、ニッケル（Ｎｉ）等から選択してもよい。またストロンチウム（Ｓｒ）、シリコン（Ｓｉ）等の遷移金属以外の金属元素を用いるようにしてもよい。これらの元素の少なくとも１つを含む窒化膜、炭窒化膜、酸化膜、酸炭化膜、酸窒化膜、酸炭窒化膜、硼窒化膜、硼炭窒化膜、金属元素単体膜等にも適用可能である。
【０１０７】
上述の実施形態では、反応管２０３を有する一重管で構成される処理炉について説明したが、これに限らず、インナチューブとアウタチューブからなる二重管構造を有する処理炉を用いて同様の成膜処理を行う場合であっても適用可能である。インナチューブ内に処理ガスを供給するノズルが延在し、インナチューブの内壁であって基板と対向する位置に排気口が設けられているため、処理ガスは、より基板上に供給されやすくなり、基板面内の膜厚均一性を向上させることが可能となる。
【０１０８】
成膜処理に用いられるレシピ（処理手順や処理条件等が記載されたプログラム）は、処理内容（形成、或いは、除去する膜の種類、組成比、膜質、膜厚、処理手順、処理条件等）に応じて個別に用意し、電気通信回線や外部記憶装置１２３を介して記憶装置１２１ｃ内に格納しておくことが好ましい。そして、処理を開始する際、ＣＰＵ１２１ａが、記憶装置１２１ｃ内に格納された複数のレシピの中から、処理内容に応じて適正なレシピを適宜選択することが好ましい。これにより、１台の基板処理装置で様々な膜種、組成比、膜質、膜厚の膜を、再現性よく形成することができるようになり、それぞれの場合に適正な処理を行うことができるようになる。また、オペレータの負担（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、処理を迅速に開始できるようになる。
【０１０９】
上述のレシピは、新たに作成する場合に限らず、例えば、基板処理装置に既にインストールされていた既存のレシピを変更することで用意してもよい。レシピを変更する場合は、変更後のレシピを、電気通信回線や当該レシピを記録した記録媒体を介して、基板処理装置にインストールしてもよい。また、既存の基板処理装置が備える入出力装置１２２を操作し、基板処理装置に既にインストールされていた既存のレシピを直接変更するようにしてもよい。
【０１１０】
また、上述の実施形態や変形例等は、適宜組み合わせて用いることができる。また、このときの処理手順、処理条件は、上述の実施形態や変形例等の処理手順、処理条件と同様とすることができる。
【符号の説明】
【０１１１】
１２１    コントローラ（制御部）
２００    ウエハ（基板）
２０１    処理室
【図１】
2017168675.tif 000003
【図２】
2017168675.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年7月25日(2018.7.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のスロットを有する基板装填領域を備え、複数の基板を前記スロットに装填して支持する基板支持具であって、前記基板の最大装填枚数がＸ枚（Ｘ≧３）である基板支持具に、半径ｒに対して上面の表面積が３πｒ2以上となるようなパターンが上面に形成された大表面積基板を、前記基板支持具にＹ枚（Ｙ＜Ｘ）装填する際、大表面積基板の最大連続装填枚数がＺ枚（Ｚ＜Ｙ）となるよう分散して装填するとともに、
（ａ）２５≦Ｘ≦２００では、各スロットおよび各スロットの隣接する１０スロットの計１１スロットにおける大表面積基板密度平均値の基板装填領域間均一性の値と、
（ｂ）１１≦Ｘ≦２４では、各スロットおよび各スロットの隣接する４スロットの計５スロットにおける大表面積基板密度平均値の基板装填領域間均一性の値と、
（ｃ）５≦Ｘ≦１０では、各スロットおよび各スロットの隣接する２スロットの計３スロットにおける大表面積基板密度平均値の基板装填領域間均一性の値と、
のそれぞれが、Ｚ＝Ｙとした場合における大表面積基板密度平均値の基板装填領域間均一性の値より小さくなるようＺの値を調整して、前記大表面積基板を分散装填する工程と、
前記大表面積基板を分散装填した基板支持具を処理室に収容して、前記大表面積基板を処理する工程と、
を有する半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記大表面積基板を処理する工程では、前記処理室へ複数の処理ガスを互いに混合しないよう供給するサイクルを所定回数行い、前記大表面積基板の表面に所定の膜厚の膜を形成する請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記大表面積基板を処理する工程では、前記大表面積基板の上面の表面積の値と、前記大表面積基板の装填枚数Ｙの値との積からなる前記基板装填領域に装填される前記大表面積基板の総表面積に応じて、前記サイクルの数を補正することにより、前記大表面積基板に所定の膜厚の膜を形成する請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記大表面積基板が装填されていないＸ−Ｙ個のスロットに、フィルダミー基板およびモニター基板の少なくともいずれかを装填する請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記大表面積基板が装填されていない複数のスロットに、前記大表面積基板が装填されたスロットとの間の距離が均等となるよう複数のモニター基板をそれぞれ装填する請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
複数のスロットを有する基板装填領域を備え、複数の基板を前記スロットに装填して支持する基板支持具であって、前記基板の最大装填枚数がＸ枚（Ｘ≧３）である基板支持具に、半径ｒに対して上面の表面積が３πｒ2以上となるようなパターンが上面に形成された大表面積基板を、前記基板支持具にＹ枚（Ｙ＜Ｘ）装填する際、大表面積基板の最大連続装填枚数がＺ枚（Ｚ＜Ｙ）となるよう分散して装填するとともに、
（ａ）２５≦Ｘ≦２００では、各スロットおよび各スロットの隣接する１０スロットの計１１スロットにおける大表面積基板密度平均値の基板装填領域間均一性の値と、
（ｂ）１１≦Ｘ≦２４では、各スロットおよび各スロットの隣接する４スロットの計５スロットにおける大表面積基板密度平均値の基板装填領域間均一性の値と、
（ｃ）５≦Ｘ≦１０では、各スロットおよび各スロットの隣接する２スロットの計３スロットにおける大表面積基板密度平均値の基板装填領域間均一性の値と、
のそれぞれが、Ｚ＝Ｙとした場合における大表面積基板密度平均値の基板装填領域間均一性の値より小さくなるようＺの値を調整して、前記大表面積基板を分散装填する工程を有する基板装填方法。
【請求項７】
前記大表面積基板が装填されていないＸ−Ｙ個のスロットに、フィルダミー基板およびモニター基板の少なくともいずれかを装填する請求項６に記載の基板装填方法。
【請求項８】
前記大表面積基板が装填されていない複数のスロットに、前記大表面積基板が装填されたスロットとの間の距離が均等となるよう複数のモニター基板をそれぞれ装填する請求項６に記載の基板装填方法。
【請求項９】
複数のスロットを有する基板装填領域を備え、複数の基板を前記スロットに装填して支持する基板支持具であって、前記基板の最大装填枚数がＸ枚（Ｘ≧３）である基板支持具に、半径ｒに対して上面の表面積が３πｒ2以上となるようなパターンが上面に形成された大表面積基板を、前記基板支持具にＹ枚（Ｙ＜Ｘ）装填する際、大表面積基板の最大連続装填枚数がＺ枚（Ｚ＜Ｙ）となるよう分散して装填するとともに、
（ａ）２５≦Ｘ≦２００では、各スロットおよび各スロットの隣接する１０スロットの計１１スロットにおける大表面積基板密度平均値の基板装填領域間均一性の値と、
（ｂ）１１≦Ｘ≦２４では、各スロットおよび各スロットの隣接する４スロットの計５スロットにおける大表面積基板密度平均値の基板装填領域間均一性の値と、
（ｃ）５≦Ｘ≦１０では、各スロットおよび各スロットの隣接する２スロットの計３スロットにおける大表面積基板密度平均値の基板装填領域間均一性の値と、
のそれぞれが、Ｚ＝Ｙとした場合における大表面積基板密度平均値の基板装填領域間均一性の値より小さくなるようＺの値を調整して、前記大表面積基板を分散装填する手順を
コンピュータにより基板処理装置に実行させるプログラム。
【請求項１０】
前記大表面積基板を分散装填した基板支持具を処理室に収容して、前記大表面積基板を処理する手順をさらに有し、
前記大表面積基板を処理する手順では、前記処理室へ複数の処理ガスを互いに混合しないよう供給するサイクルを所定回数行い、前記大表面積基板の表面に所定の膜厚の膜を形成する際、前記大表面積基板の上面の表面積の値と、前記大表面積基板の装填枚数Ｙの値との積からなる前記基板装填領域に装填される前記大表面積基板の総表面積に応じて、前記サイクルの数を補正する手順をコンピュータにより前記基板処理装置に実行させる請求項９に記載のプログラム。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造方法、基板装填方法およびプログラムに関する。
【国際調査報告】
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