(57)【要約】【課題】同時に複数枚の基板をバッチ処理する場合において、基板間の処理の均一性を向上させる。【解決手段】基板を処理する処理室と、処理室内で複数の基板を保持する基板保持体と、処理室内へ所定の処理ガスを供給するガス供給部と、処理室内からガスを排出するガス排出部と、を備え、基板保持体は、複数本の支柱と、支柱の長手方向に沿って配列するように複数設けられ、基板を支持する基板支持部と、基板支持部に支持される基板の外周を囲うリング形状のプレートと、を備え、プレートの表面には表面パターンが形成されており、複数のプレートのうち第１プレートに形成されている表面パターンと、複数のプレートのうち少なくとも第２プレートに形成されている表面パターンと、が異なる。【選択図】  図１
2011060842.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を処理する処理室と、
前記処理室内で複数の前記基板を保持する基板保持体と、
前記処理室内へ所定の処理ガスを供給するガス供給部と、
前記処理室内からガスを排出するガス排出部と、を備え、
前記基板保持体は、
複数本の支柱と、
前記支柱の長手方向に沿って配列するように複数設けられ、前記基板を支持する基板支持部と、
前記基板支持部に支持される前記基板の外周を囲うリング形状のプレートと、を備え、
前記プレートの表面には表面パターンが形成されており、
複数の前記プレートのうち第１プレートに形成されている表面パターンと、複数の前記プレートのうち少なくとも第２プレートに形成されている表面パターンと、が異なる
ことを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
複数の基板を保持する基板保持体であって、
複数本の支柱と、
前記支柱の長手方向に沿って前記支柱に複数設けられ、前記基板を支持する基板支持部と、
前記支柱の長手方向に沿って前記基板支持部と交互に配列するように複数設けられ、前記基板支持部に支持される前記基板の外周をそれぞれ囲うリング形状のプレートと、を備え、
前記プレートの表面にはそれぞれ表面パターンが形成されており、
複数の前記プレートのうち第１プレートに形成されている表面パターンと、複数の前記プレートのうち少なくとも第２プレートに形成されている表面パターンと、が異なる
ことを特徴とする基板保持体。
【請求項３】
複数本の支柱と、
前記支柱の長手方向に沿って複数設けられ、基板を支持する基板支持部と、
前記支柱の長手方向に沿って前記基板支持部と交互に配列するように複数設けられ、前記基板支持部に支持される前記基板の外周をそれぞれ囲うリング形状のプレートと、を備え、
前記プレートの表面には表面パターンが形成されており、
複数の前記プレートのうち第１プレートに形成されている表面パターンと、複数の前記プレートのうち少なくとも第２プレートに形成されている表面パターンと、が異なる基板保持体における前記基板支持部に前記基板を支持させ、前記基板を保持した前記基板保持体を処理室内に搬送する工程と、
前記処理室内へ所定の処理ガスを供給し、前記第１プレートに形成されている表面パターン及び前記第２プレートに形成されている表面パターンにより前記基板への前記処理ガスの供給量を規制しつつ、前記基板を処理する工程と、を有する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、基板を処理する基板処理装置、基板を保持する基板保持体、及び基板を処理する工程を含む半導体装置の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＤＲＡＭやＩＣ等の半導体装置の製造工程の一工程として、基板に成膜などの処理を施す基板処理工程が実施されてきた。係る工程は、基板を処理する処理室と、前記処理室内で複数の前記基板を保持する基板保持体と、前記処理室内へ所定の処理ガスを供給するガス供給部と、前記処理室内からガスを排出するガス排気部と、を備えた基板処理装置により実施されてきた。
【０００３】
同時に複数枚の基板をバッチ処理する上述の基板処理装置においては、基板保持体に保持する基板の枚数が増加すると、基板間の間隔が狭くなり、基板と基板との間の空間に処理ガスが流れ難くなってしまう場合があった。そして、基板の中心部への処理ガスの供給量が、基板の外縁部への処理ガスの供給量よりも少なくなってしまい、基板処理の面内均一性が低下してしまう場合があった。そのため、従来は、基板の外周を囲うリング状のプレート（整流板）を基板保持体に設け、該プレートにより基板と基板との間の空間への処理ガスの供給を促すようにしていた（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２７１５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述の基板処理装置においては、基板間の処理の均一性が低下してしまう場合があった。例えば、基板保持体に保持された複数の基板のうち、一部の基板においては基板処理の面内均一性が良好であるにも関わらず、他の基板においては基板処理の面内均一性が悪化してしまう場合があった。
【０００６】
本発明は、同時に複数枚の基板をバッチ処理する場合において、基板間の処理の均一性を向上させることが可能な基板処理装置、基板保持体、及び半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様によれば、基板を処理する処理室と、前記処理室内で複数の前記基板を保持する基板保持体と、前記処理室内へ所定の処理ガスを供給するガス供給部と、前記処理室内からガスを排出するガス排出部と、を備え、前記基板保持体は、複数本の支柱と、前記支柱の長手方向に沿って複数設けられ、前記基板を支持する基板支持部と、前記支柱の長手方向に沿って前記基板支持部と交互に配列するように複数設けられ、前記基板支持部に支持される前記基板の外周をそれぞれ囲うリング形状のプレートと、を備え、前記プレートの表面には表面パターンが形成されており、複数の前記プレートのうち第１プレートに形成されている表面パターンと、複数の前記プレートのうち少なくとも第２プレートに形成されている表面パターンと、が異なる基板処理装置が提供される。
【０００８】
本発明の他の態様によれば、複数の基板を保持する基板保持体であって、複数本の支柱と、前記支柱の長手方向に沿って前記支柱に複数設けられ、前記基板を支持する基板支持
部と、前記支柱の長手方向に沿って前記基板支持部と交互に配列するように複数設けられ、前記基板支持部に支持される前記基板の外周をそれぞれ囲うリング形状のプレートと、を備え、前記プレートの表面にはそれぞれ表面パターンが形成されており、複数の前記プレートのうち第１プレートに形成されている表面パターンと、複数の前記プレートのうち少なくとも第２プレートに形成されている表面パターンと、が異なる基板保持体が提供される。
【０００９】
本発明の更に他の態様によれば、複数本の支柱と、前記支柱の長手方向に沿って複数設けられ、基板を支持する基板支持部と、前記支柱の長手方向に沿って前記基板支持部と交互に配列するように複数設けられ、前記基板支持部に支持される前記基板の外周をそれぞれ囲うリング形状のプレートと、を備え、前記プレートの表面には表面パターンが形成されており、複数の前記プレートのうち第１プレートに形成されている表面パターンと、複数の前記プレートのうち少なくとも第２プレートに形成されている表面パターンと、が異なる基板保持体における前記基板支持部に前記基板を支持させ、前記基板を保持した前記基板保持体を処理室内に搬送する工程と、前記処理室内へ所定の処理ガスを供給し、前記第１プレートに形成されている表面パターン及び前記第２プレートに形成されている表面パターンにより前記基板への前記処理ガスの供給量を規制しつつ、前記基板を処理する工程と、を有する半導体装置の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る基板処理装置、基板保持体、及び半導体装置の製造方法によれば、同時に複数枚の基板をバッチ処理する場合において、基板間の処理の均一性を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に係る基板処理装置が備える処理炉の縦断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る基板処理装置が備える処理炉の横断面図である。
【図３】（ａ）は本発明の一実施形態に係る基板処理装置が備える処理炉のノズルの概略図であり、（ｂ）は図３（ａ）のＡ部の部分拡大図である。
【図４】本発明の一実施形態に係るボートが組み立てられ、処理室内に搬入される様子を示す概略図である。
【図５】本発明の一実施形態に係るボートの横断面図である。
【図６】プレートを回転させることで支柱に固定する様子を示す概略図である。
【図７】本発明の一実施形態に係るボートの部分斜視図である。
【図８】本発明の一実施形態に係るプレートの表面に形成された表面パターンを例示する概略図であり、（ａ）はプレートの径方向に延在するリブを備える表面パターンを、（ｂ）はプレートの周方向に延在するリブを備える表面パターンを、（ｃ）はプレートの径及び周方向に延在するリブを備える表面パターンをそれぞれ示している。
【図９】本発明の他の実施形態に係る縦型基板処理炉の縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
＜本発明の一実施形態＞
以下に、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。
【００１３】
図１は、本実施形態に係る基板処理装置が備える処理炉２０２の縦断面図である。図２は、本実施形態に係る基板処理装置が備える処理炉２０２の横断面図である。図３（ａ）は、本実施形態に係る基板処理装置が備える処理炉２０２のノズル２３３の概略図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＡ部の部分拡大図である。
【００１４】
（１）基板処理装置の構成
（処理室）
本発明の一実施形態に係る処理炉２０２は、反応管２０３とマニホールド２０９とを備えている。反応管２０３は、例えば石英（ＳｉＯ２）や炭化珪素（ＳｉＣ）等の耐熱性を有する非金属材料から構成され、上端が閉塞され、下端が開放された円筒形状となっている。マニホールド２０９は、例えばＳＵＳ等の金属材料から構成され、上端及び下端が開放された円筒形状となっている。反応管２０３は、マニホールド２０９により縦向きに支持されている。マニホールド２０９の下端部は、シールキャップ２１９により気密に封止されるように構成されている。マニホールド２０９の下端部とシールキャップ２１９との間には、処理室２０１内を気密に封止するＯリングなどの封止部材が設けられている。反応管２０３の外周には、加熱手段（加熱機構）としてのヒータ２０７が反応管２０３と同心円状に設けられている。ヒータ２０７は円筒形状であり、保持部材としてのヒータベース２５１に支持されることにより垂直に据え付けられている。
【００１５】
反応管２０３及びマニホールド２０９の内部には、基板としてのウエハ２００を処理する処理室２０１が形成されている。処理室２０１内には、基板保持体としてのボート２１７が下方から挿入されるように構成されている。ボート２１７は、複数枚（例えば７５枚から１００枚）のウエハ２００を、略水平状態で所定の隙間（基板ピッチ間隔）をもって多段に保持するように構成されている。ボート２１７の構成については後述する。なお、反応管２０３及びマニホールド２０９の内径は、ウエハ２００を装填したボート２１７の最大外径よりも大きくなるように構成されている。
【００１６】
ボート２１７は、ボート２１７からの熱伝導を遮断する断熱キャップ２１８上に搭載されている。断熱キャップ２１８は、回転機構２６７の回転軸により下方から支持されている。回転機構２６７の回転軸は、処理室２０１内の気密を保持しつつ、シールキャップ２１９の中心部を貫通するように設けられている。回転機構２６７により回転軸を回転させることにより、処理室２０１内の気密を保持したまま、複数のウエハ２００を搭載したボート２１７を回転させることが出来るように構成されている。
【００１７】
（ガス供給部）
マニホールド２０９の側壁下方には、処理ガスとしてのオゾン（Ｏ３）ガスを供給するガス供給管２３２ａと、処理ガスとしてのＴＭＡ（Ａｌ（ＣＨ３）３；トリメチルアルミニウム）ガスを供給するガス供給管２３２ｂと、がそれぞれ接続されている。
【００１８】
ガス供給管２３２ａ及びガス供給管２３２ｂの下流端は、マニホールド２０９の下部をそれぞれ貫通し、処理室２０１内にて多孔ノズル２３３の上流端に接続されている。図３（ａ）に示すように、多孔ノズル２３３の上流端は、ガス供給管２３２ａの下流端及びガス供給管２３２ｂの下流端に接続するように分岐している。多孔ノズル２３３は、処理室２０１の内壁に沿って垂直に延在している。多孔ノズル２３３の側部には、複数のガス噴出孔２４８ｂが設けられている。ガス噴出孔２４８ｂは、処理室２０１内にて積層された状態で保持されるウエハ２００間の空間にそれぞれ処理ガスを供給するように構成されている。ガス噴出孔２４８ｂは、ボート２１７に保持されるウエハ２００の略中心に向けて開口している。各ガス噴出孔２４８ｂの孔径は、例えば各ウエハ２００表面に供給される処理ガスの流量がウエハ２００間に渡り均一となるようにそれぞれ調整されている。
【００１９】
ガス供給管２３２ａには、上流側から順に、図示しないオゾンガス供給源、流量制御装置（流量制御手段）であるマスフローコントローラ２４１ａ、及びバルブ２４３ａが設けられている。マスフローコントローラ２４１ａにより流量調整しつつ、バルブ２４３ａを開けることにより、多孔ノズル２３３を介して処理室２０１内にオゾンガスを供給することが可能なように構成されている。
【００２０】
ガス供給管２３２ｂには、上流側から順に、ＴＭＡ容器２６０及びバルブ２５０が設けられている。また、ガス供給管２３２ｂには、ガス供給管２３２ｂの外周を囲うヒータ２８１が設けられている。ＴＭＡ容器２６０は、液体原料であるＴＭＡをバブリング等により気化させてＴＭＡガスを発生させるように構成されている。ＴＭＡ容器２６０には、ＴＭＡ容器２６０内に例えばＮ２ガス等のバブリング用ガスを供給するガス供給管２４１ｃが接続されている。ガス供給管２４１ｃには、上流側から順に図示しないバブリングガス供給源、マスフローコントローラ２４１ｂ、バルブ２５２が設けられている。ガス供給管２４１ｃの下流端は、ＴＭＡ容器２６０内に貯留されたＴＭＡ内に浸漬されている。マスフローコントローラ２４１ｂにより流量調整しつつ、バルブ２５２を開けることにより、ＴＭＡ容器２６０内にバブリング用ガスを供給してＴＭＡガスを発生させることが可能なように構成されている。そして、バルブ２５３を開けることにより、多孔ノズル２３３を介して処理室２０１内にＴＭＡガスを供給することが可能なように構成されている。なお、ヒータ２８１によりガス供給管２３２ｂ内を例えば５０〜６０℃に保つことにより、ＴＭＡガスの再液化を防ぐことが可能なように構成されている。
【００２１】
なお、ガス供給管２３２ａのバルブ２４３ａの下流側には、Ｎ２ガスやＡｒガス等の不活性ガスを供給するガス供給管２３２ｄが接続されている。ガス供給管２３２ｄには、上流側から順に、不活性ガス供給源（図示せず）及びバルブ２５４がそれぞれ設けられている。また、ガス供給管２３２ｂのバルブ２５０の下流側には、Ｎ２ガスやＡｒガス等の不活性ガスを供給するガス供給管２３２ｃが接続されている。ガス供給管２３２ｃには、上流側から順に、不活性ガス供給源（図示せず）及びバルブ２５３がそれぞれ設けられている。
【００２２】
主に、多孔ノズル２３３、ガス供給管２３２ａ、図示しないオゾンガス供給源、マスフローコントローラ２４１ａ、バルブ２４３ａ、ガス供給管２３２ｂ、ＴＭＡ容器２６０、バルブ２５０、ヒータ２８１、ガス供給管２４１ｃ、バブリングガス供給源、マスフローコントローラ２４１ｂ、バルブ２５２、ガス供給管２３２ｄ、不活性ガス供給源（図示せず）、バルブ２５４、ガス供給管２３２ｃ、不活性ガス供給源（図示せず）、及びバルブ２５３により、本実施形態に係るガス供給系が構成されている。
【００２３】
（ガス排気部）
マニホールド２０９の側壁下方には、排気管２３１が接続されている。排気管２３１には、上流側から順に、圧力調整器としてのＡＰＣ（Ａｕｔｏ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）バルブ２３１ａ、及び真空排気装置としての真空ポンプ２４６が設けられている。真空ポンプ２４６を作動させつつ、ＡＰＣバルブ２４３ｄの開閉弁の開度を調整することにより、処理室２０１内を所望の圧力とすることが可能なように構成されている。主に、排気管２３１、ＡＰＣバルブ２４３ｄ、及び真空ポンプ２４６により、処理室２０１内からガスを排気するガス排気部が構成されている。
【００２４】
（コントローラ）
制御部（制御手段）であるコントローラ２８０は、ヒータ２０７、ＡＰＣバルブ２４３ｄ、真空ポンプ２４６、回転機構２６７、マスフローコントローラ２４１ａ，２４１ｂ、バルブ２４３ａ，２５０，２５２，２５３，２５４、及びヒータ２８１等に接続されている。コントローラ２８０により、ヒータ２０７の温度調整動作、ＡＰＣバルブ２４３ｄの開閉及び圧力調整動作、真空ポンプ２４６の起動・停止、回転機構２６７の回転速度調節、マスフローコントローラ２４１ａ，２４１ｂの流量調整動作、バルブ２４３ａ，２５０，２５２，２５３，２５４の開閉動作、及びヒータ２８１の温度調整動作の制御が行われる。
【００２５】
（２）ボートの構成
続いて、基板保持体としてのボート２１７の構成について、主に図４〜図７を参照しながら説明する。
【００２６】
図４は、本実施形態に係るボート２１７が組み立てられ、処理室２０１内に搬入されるまでの様子を示す概略図である。図５は、本実施形態に係るボート２１７の横断面図である。図６は、プレート２１７ｄを回転させることで支柱２１７ａに固定する様子を示す概略図である。図７は、本実施形態に係るボート２１７の部分斜視図である。
【００２７】
上述の図に示すように、基板保持体としてのボート２１７は、複数本（本実施形態では４本）の支柱２１７ａを備えている。４本の支柱２１７ａは、底板２１７ｃと天板２１７ｂとの間に平行に立設されている。４本の支柱２１７ａは、ウエハ２００の外周に沿うように所定の間隔を保って分散するように立設されている。なお、天板２１７ｂと支柱２１７ａとは着脱可能なように構成されている。支柱２１７ａ、底板２１７ｃ、天板２１７ｂは、ウエハ２００の金属汚染の発生を抑制するように、例えば石英（ＳｉＯ２）や炭化珪素（ＳｉＣ）等の耐熱性非金属材料により構成されている。
【００２８】
支柱２１７ａには、ウエハ２００を支持する基板支持部２１７ｆがそれぞれ設けられている。基板支持部２１７ｆは、支柱２１７ａの長手方向に沿って所定の間隔（ウエハ２００の配列ピッチ）を保ちつつ配列するように複数設けられている。基板支持部２１７ｆは、支柱２１７ａの内側面（他の支柱２１７ａと対向する側面）に水平方向に形成されたスリットとして構成されている。４本の支柱２１７ａの基板支持部２１７ｆ内にウエハ２００の外縁部をそれぞれ挿入することで、ウエハ２００が水平姿勢で支持されるように構成されている。
【００２９】
ボート２１７は、複数枚のリング形状のプレート２１７ｄを備えている。プレート２１７ｄは、ボート２１７に対して着脱自在に構成されている。具体的には、各プレート２１７ｄの内周には、支柱２１７ａに対応する位置に円弧状の切り欠き部２１７ｅが形成されている。図４（ａ）に示すように、支柱２１７ａから天板２１７ｂを取り外し、切り欠き部２１７ｅと支柱２１７ａとを一致させつつ、支柱２１７ａの上方からプレート２１７ｄを装填することが可能なように構成されている（スプライン軸状の装填）。なお、支柱２１７ａの外側面（基板支持部２１７ｆが設けられた側とは反対側の側面）には、水平方向にスリット２１７ｇが設けられている。スリット２１７ｇは、支柱２１７ａの長手方向に沿って所定の間隔を保ちつつ配列するように複数設けられている。すなわち、スリット２１７ｇは、基板支持部２１７ｆとそれぞれ対をなすように設けられている。図６に示すように、装填したプレート２１７ｄを周方向に回転させ、プレート２１７ｄの内周部を上述のスリット２１７ｇ内に挿入させることで、プレート２１７ｄを水平姿勢で支持できるように構成されている（バヨネット構造による支持）。なお、プレート２１７ｄは、ウエハ２００の金属汚染の発生を抑制するように、例えば石英や炭化珪素等の耐熱性非金属材料により構成されている。
【００３０】
スリット２１７ｇに支持されたプレート２１７ｄは、基板支持部２１７ｆに支持されるウエハ２００の外周を囲うように構成されている。プレート２１７ｄは、多孔ノズル２３３から処理室２０１内に供給された処理ガスが、処理室２０１内壁とウエハ２００外縁との間の空間に流れてしまうことを抑制するように機能する。すなわち、プレート２１７ｄは、処理室２０１内に供給された処理ガスのウエハ２００表面への供給を促す整流板として機能する。
【００３１】
なお、上述したように、同時に複数枚のウエハ２００をバッチ処理する上述の基板処理装置においては、ウエハ２００間の処理の均一性が損なわれてしまう場合があった。すなわち、ボート２１７に保持された複数のウエハ２００のうち一部のウエハ２００において
、ウエハ２００の外縁部における成膜量が、ウエハ２００の中心部における成膜量よりも増加してしまう等、基板処理の面内均一性が低下してしまう場合があった。ウエハ２００の外縁部における成膜量が、ウエハ２００の中心部における成膜量よりも増加してしまう理由の１つとして、ウエハ２００の外縁部における処理ガスの供給量や活性度が、比較的高いことが挙げられる。
【００３２】
そこで本実施形態においては、複数のプレート２１７ｄのうち第１プレートに形成されている表面パターンと、複数のプレート２１７ｄのうち少なくとも第２プレートに形成されている表面パターンと、を異なるように構成する。これにより、ウエハ２００間の処理の均一性を向上させることができる。
【００３３】
多孔ノズル２３３から処理室２０１内に供給された処理ガスは、ウエハ２００の表面に到達する前にプレート２１７ｄの表面に接触し、例えばプレート２１７ｄの表面にて成膜反応を生じさせたり分解したりしてその一部が消費されるか、或いは失活する。プレート２１７ｄによる処理ガスの消費量や失活量は、プレート２１７ｄの表面積によって異なる。そこで、本実施形態においては、表面パターン（表面積）の異なるプレート２１７ｄをいくつか用意し、プレート２１７ｄの表面パターンをウエハ２００の保持位置毎に適宜選択するようにしている。これにより、ウエハ２００間の処理の均一性を向上させることが可能となる。
【００３４】
具体的には、ウエハ２００の外縁部における成膜量がウエハ２００の中心部における成膜量よりも増大してしまう保持位置（基板処理の面内均一性が悪い保持位置）においては、比較的表面積の大きな表面パターンを備えたプレート２１７ｄを配置する。これにより、プレート２１７ｄによる処理ガスの消費量や失活量を増大させ、ウエハ２００の外縁部における成膜反応等を抑制させることが可能となる。また、ウエハ２００の外縁部における成膜量とウエハ２００の中心部における成膜量とが均一である保持位置（基板処理の面内均一性が良好な保持位置）において、比較的表面積の小さな表面パターンを備えたプレート２１７ｄ、あるいは表面パターンを備えていないプレート２１７ｄを配置する。これにより、プレート２１７ｄによる処理ガスの消費量や失活量を減少させ、基板処理の面内均一性を損なわないようにすることが可能となる。このように、プレート２１７ｄの表面パターンをウエハ２００の保持位置毎に適宜選択することで、ウエハ２００間の処理の均一性を向上させることが可能となる。
【００３５】
特に、上述した形態の基板処理装置においては、多孔ノズル２３３の各噴出孔２４８ｂからウエハ２００の中心部へ向けて供給された処理ガスの全てがプレート２１７ｄ及びウエハ２００への成膜に消費されずに、一部の処理ガスは、プレート２１７ｄ及びウエハ２００を通過し、排気管２３１に向けて、処理室２０１内のプレート２１７ｄの配列方向下方側に流れる。そのため、ボート２１７の下方側に行くに従って、消費されなかったガスの累積量が多くなり、その結果、ボート２１７の上方側に載置されたウエハ２００よりも下方側に載置されたウエハ２００の成膜量が増大してしまうという問題や、基板外縁部における成膜量の方が基板中央部における成膜量よりも増大してしまうという問題があった。これを解消するために、ボート２１７の上方側から下方側に行くに従って、載置されたウエハ２００の温度を下げることで成膜量を調整することも出来る。しかしながら、この場合、上方側のウエハ２００と下方側のウエハ２００とでは成膜温度が異なってしまうこととなる。そして、この成膜温度の相違により、屈折率の膜質が異なってしまい、半導体デバイスの性能に悪影響を及ぼしてしまっていた。そこで、ボート２１７の下方側には、上方側に比べて表面積の大きな表面パターンを備えたプレート２１７ｄを配置する。これにより、成膜温度を上下で変えることなく、同一の温度にて成膜することができ、面間・面内膜厚均一性を上昇できると共に、面間・面内膜質均一性を向上できる。また、さらに好ましくは、ボート２１７の上方側から下方側に行くに従って、表面積が大きくなるよう
なプレート２１７ｄを配置すると、よりいっそう面間・面内膜厚均一性を向上できると共に、面間・面内膜質均一性を向上できる。
【００３６】
尚、上述した形態の基板処理装置においては、下方側に行くに従って、消費されなかったガスの累積量が多くなるが、本発明に係る基板処理装置はこの形態に限らない。例えば、反応管２０３内に上下端開口された筒形状のインナチューブを反応管２０３とボート２１７との間に設ける二重管仕様の基板処理装置としてもよい。係る場合、多孔ノズル２３３に代えて、インナチューブ内であってボート２１７よりも下方側から処理ガスを供給する。インナチューブ内に供給された処理ガスは、ボート２１７を介してインナチューブの上端開口から排気され、インナチューブと反応管２０３との間の間隙を通って、排気される。
【００３７】
このような二重管仕様の基板処理装置においても同様に、ボート２１７の上方側に載置されたウエハ２００よりも下方側に載置されたウエハ２００の成膜量が増大してしまうという問題や、基板外縁部における成膜量の方が基板中央部における成膜量よりも増大してしまうという問題がある。この場合にも、ボート２１７の下方側には、上方側に比べて表面積の大きな表面パターンを備えたプレート２１７ｄを配置すると良い。また、さらに好ましくは、ボート２１７の上方側から下方側に行くに従って、表面積が大きくなるようなプレート２１７ｄを配置すると良い。
【００３８】
図８は、本実施形態に係るプレート２１７ｄの表面に形成された表面パターンを例示する概略図である。図８（ａ）はプレート２１７ｄの径方向に延在するリブを備える表面パターンを示しており、図８（ｂ）はプレート２１７ｄの周方向に延在するリブを備える表面パターンを示しており、図８（ｃ）はプレート２１７ｄの径及び周方向に延在するリブを備える表面パターンを示している。各表面パターンにおいて、リブの高さは例えば０．１ｍｍ程度とすることができる。なお、リブの形状、高さ、幅を適宜選択することで、プレート２１７ｄの表面積、すなわちプレート２１７ｄによる処理ガスの消費量や失活量を適宜調整可能である。
【００３９】
（３）基板処理工程
次に、半導体装置の製造工程の一工程として、ＴＭＡガスとオゾンガスとを用いてＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法によりウエハ２００上にＡｌ２Ｏ３（酸化アルミニウム）膜を成膜する基板処理工程について説明する。なお、以下の説明において、基板処理装置の各部の動作はコントローラ２８０により制御される。
【００４０】
ＡＬＤ法は、ある成膜条件（温度、時間等）の下で、成膜に用いる２種類（またはそれ以上）の処理ガスを１種類ずつ交互にウエハ２００上に供給し、１原子層未満から数原子層単位で吸着させ、表面反応を利用して成膜を行う手法である。ＡＬＤ法によりウエハ２００上にＡｌ２Ｏ３膜を形成する場合には、例えば２５０〜４５０℃の低温で、ＴＭＡガスを供給する工程とオゾンガスを供給する工程とを１サイクルとし、このサイクルを所定回数実施する。Ａｌ２Ｏ３膜の膜厚は、サイクルの繰り返し回数により制御することができる。例えば、成膜速度が１Å／サイクルとすると、サイクルを２０回行うことで２０ÅのＡｌ２Ｏ３膜を形成することができる。
【００４１】
（基板搬入工程）
先ず、図４（ａ）に示すように、ボート２１７にウエハ２００及びプレート２１７ｄを装填する。具体的には、ボート２１７の支柱２１７ａに設けられた基板支持部２１７ｆ内にウエハ２００の外縁部を挿入し、ウエハ２００を水平姿勢で支持させる。そして、支柱２１７ａから天板２１７ｂを取り外した状態で、切り欠き部２１７ｅと支柱２１７ａとを一致させつつ、支柱２１７ａの上方からプレート２１７ｄを装填する。そして、図６に示
すように、装填したプレート２１７ｄを周方向に回転させ、プレート２１７ｄの内周部を上述のスリット２１７ｇ内に挿入させることで、プレート２１７ｄを水平姿勢で支持させる。なお、ウエハ２００又はプレート２１７ｄのうち、いずれを先に装填しても構わない。
【００４２】
そして、ウエハ２００及びプレート２１７ｄを装填したボート２１７を上昇させ、処理室２０１内に搬入する。搬入後、真空ポンプ２４６を作動させつつ、ＡＰＣバルブ２４３ｄの開閉弁の開度を調整することにより、処理室２０１内を所定の圧力（処理圧力）とする。また、ヒータ２０７に通電し、処理室２０１内を所定の処理温度（例えば２５０〜４５０℃）。その後、次の４つのステップを順次実行する。
【００４３】
（ステップ１）
ステップ１では、処理室２０１内にオゾンガスを流す。具体的には、マスフローコントローラ２４１ａにより流量調整しつつ、バルブ２４３ａを開けることにより、多孔ノズル２３３を介して処理室２０１内にオゾンガスを供給する。処理室２０１内に供給されたオゾンガスは、プレート２１７ｄにより整流されてウエハ２００間の空間に流れ、その一部がウエハ２００上の下地膜などの表面部分に接触して吸着する。
【００４４】
なお、上述したように、スリット２１７ｇに支持されたプレート２１７ｄは、基板支持部２１７ｆに支持されるウエハ２００の外周を囲うように構成されている。そのため、多孔ノズル２３３から処理室２０１内に供給されたオゾンガスは、ウエハ２００の表面に到達する前にプレート２１７ｄの表面に接触し、例えばプレート２１７ｄの表面にて吸着したり分解したりしてその一部が消費されるか、或いは失活する。従って、ウエハ２００に対するオゾンガスの供給量は、プレート２１７ｄの表面積、すなわち、プレート２１７ｄに形成されている表面パターンによって変動する。
【００４５】
本実施形態においては、複数のプレート２１７ｄのうち第１プレートに形成されている表面パターンと、複数のプレート２１７ｄのうち少なくとも第２プレートに形成されている表面パターンと、を異なるように構成している。これにより、ウエハ２００に対するオゾンガスの供給量を、ウエハ２００間で均一化させるようにしている。すなわち、図８に例示するような表面パターン（表面積）の異なるプレート２１７ｄをいくつか用意し、プレート２１７ｄの表面パターンをウエハ２００の保持位置毎に適宜選択することで、ウエハ２００に対するオゾンガスの供給量を、ウエハ２００間で均一化させるようにしている。
【００４６】
所定時間が経過したら、バルブ２４３ａを閉じて処理室２０１内へのオゾンガスの供給を停止する。ウエハ２００上の表面部分に吸着しなかったオゾンガスは、排気管２３１から排気される。
【００４７】
処理室２０１内にオゾンガスを流すときは、ＡＰＣバルブ２４３ｄを適正に調節し、処理室２０１内の圧力を例えば１０〜１００Ｐａの範囲に維持する。また、マスフローコントローラ２４１ａで制御するオゾンガスの供給流量は、例えば１〜１０ｓｌｍの範囲とする。オゾンガスにウエハ２００を晒す時間は、例えば２〜１２０秒間とする。
【００４８】
処理室２０１内にオゾンガスを供給する間、バルブ２５３を開け、ガス供給管２３２ｃからＮ２ガスやＡｒガス等の不活性ガスを流すようにすれば、ガス供給管２３２ｂ内にオゾンガスが回り込むことを防ぐことができる。これにより、ガス供給管２３２ａ内にて余分な気相反応が発生することを抑制し、処理室２０１内におけるパーティクルの発生等を回避できる。
【００４９】
ステップ１においては、処理室２０１内はオゾンガス及び不活性ガスのみが供給されており、処理室２０１内にＴＭＡガスは存在しない。したがって、処理室２０１内に供給されたオゾンガスは、気相反応を起こすことなく、ウエハ２００上の下地膜などの表面部分と表面反応（化学吸着）する。
【００５０】
（ステップ２）
ステップ２では、処理室２０１内からオゾンガスを排除する。すなわち、処理室２０１内へのオゾンガスの供給を停止した後、排気管２３１のＡＰＣバルブ２４３ｄを開いたままにし、真空ポンプ２４６により処理室２０１内を２０Ｐａ以下に排気して、処理室２０１内に残留しているオゾンガスを排除する。また、この時には、バルブ２５３，２５４を開け、ガス供給管２３２ａ，２３２ｂから不活性ガスを処理室２０１内に供給すると、処理室２０１内からオゾンガスを排除する効果が更に高まる。
【００５１】
（ステップ３）
ステップ３では、処理室２０１内にＴＭＡガスを流す。ＴＭＡは常温で液体であり、処理室２０１に供給するには、加熱して気化させてから供給する方法と、窒素や希ガスなどの不活性ガスをＴＭＡ容器２６０の中に通し、発生したＴＭＡガスを不活性ガス（キャリアガス）と共に処理室２０１内へと供給する方法（バブリング法）等があるが、本実施形態では例として後者のケースで説明する。
【００５２】
まず、マスフローコントローラ２４１ｂにより流量調整しつつ、バルブ２５２を開けることにより、ＴＭＡ容器２６０内にバブリング用ガスを供給してＴＭＡガスを発生させる。そして、バルブ２５３を開けることにより、多孔ノズル２３３を介して処理室２０１内にＴＭＡガスを供給する。処理室２０１内に供給されたＴＭＡガスは、プレート２１７ｄにより整流されてウエハ２００間の空間に流れ、その一部がウエハ２００上の下地膜などの表面部分に接触する。その結果、ウエハ２００表面に吸着しているオゾンとＴＭＡとが反応し、ウエハ２００表面上に１原子層未満から数原子層のＡｌ２Ｏ３膜が生成される。
【００５３】
上述したように、スリット２１７ｇに支持されたプレート２１７ｄは、基板支持部２１７ｆに支持されるウエハ２００の外周を囲うように構成されている。そのため、多孔ノズル２３３から処理室２０１内に供給されたＴＭＡガスは、ウエハ２００の表面に到達する前にプレート２１７ｄの表面に接触し、例えばプレート２１７ｄの表面にて成膜反応を生じさせたり分解したりしてその一部が消費されるか、或いは失活する。従って、ウエハ２００に対するＴＭＡガスの供給量は、プレート２１７ｄの表面積、すなわち、プレート２１７ｄに形成されている表面パターンによって変動する。
【００５４】
本実施形態においては、複数のプレート２１７ｄのうち第１プレートに形成されている表面パターンと、複数のプレート２１７ｄのうち少なくとも第２プレートに形成されている表面パターンと、を異なるように構成している。これにより、ウエハ２００に対するＴＭＡガスの供給量を、ウエハ２００間で均一化させるようにしている。すなわち、図８に例示するような表面パターン（表面積）の異なるプレート２１７ｄをいくつか用意し、プレート２１７ｄの表面パターンをウエハ２００の保持位置毎に適宜選択することで、ウエハ２００に対するＴＭＡガスの供給量を、ウエハ２００間で均一化させるようにしている。
【００５５】
所定時間が経過したら、バルブ２５０を閉じて処理室２０１内へのＴＭＡガスの供給を停止する。Ａｌ２Ｏ３膜の生成に寄与しなかったＴＭＡガスは、排気管２３１から排気される。
【００５６】
処理室２０１内にＴＭＡガスを流すときは、ＡＰＣバルブ２４３ｄを適正に調整し、処
理室２０１内の圧力を例えば１０〜９００Ｐａの範囲に維持する。また、マスフローコントローラ２４１ｂで制御するバブリング用ガスの供給流量は、例えば１０ｓｌｍ以下とする。また、処理室２０１内にＴＭＡガスを供給する時間は、例えば１〜４秒間とする。また、処理室２０１内へのＴＭＡガスの供給を停止した後、上昇した圧力雰囲気（ＴＭＡ雰囲気）中にウエハ２００を晒してＡｌ２Ｏ３膜の生成を促す時間を、例えば０〜４秒間確保してもよい。
【００５７】
処理室２０１内にＴＭＡガスを供給する間、バルブ２５４を開け、ガス供給管２３２ｄからＮ２ガスやＡｒガス等の不活性ガスを流すようにすれば、ガス供給管２３２ａ内にＴＭＡガスが回り込むことを防ぐことができる。これにより、ガス供給管２３２ａ内にて余分な気相反応が発生することを抑制し、処理室２０１内におけるパーティクルの発生等を回避できる。
【００５８】
（ステップ４）
ステップ４では、処理室２０１内からＴＭＡガスや反応生成物等を排除する。すなわち、処理室２０１内へのＴＭＡガスの供給を停止した後、排気管２３１のＡＰＣバルブ２４３ｄを開いたままにし、真空ポンプ２４６により処理室２０１内を２０Ｐａ以下に排気して、処理室２０１内に残留しているＴＭＡガスや反応生成物等を排除する。また、この時には、バルブ２５３，２５４を開け、ガス供給管２３２ａ，２３２ｂから不活性ガスを処理室２０１内に供給すると、処理室２０１内からＴＭＡガスや反応生成物等を排除する効果が更に高まる。
【００５９】
（繰り返し工程）
そして、上記ステップ１〜４を１サイクルとし、このサイクルを所定回数実行することにより、ウエハ２００上に所定膜厚のＡｌ２Ｏ３膜を成膜する。
【００６０】
（基板搬出工程）
ウエハ２００上への所定膜厚のＡｌ２Ｏ３膜の成膜が完了したら、上述の基板搬入工程とは逆の手順により、成膜後のウエハ２００を処理室２０１内から搬出して、本実施形態に係る基板処理工程の実施を完了する。
【００６１】
（４）本実施形態に係る効果
本発明によれば、以下に示す１つまたは複数の効果を奏する。
【００６２】
（ａ）本実施形態によれば、スリット２１７ｇに支持されたプレート２１７ｄは、基板支持部２１７ｆに支持されるウエハ２００の外周を囲うように構成されている。プレート２１７ｄは、処理室２０１内に供給された処理ガスのウエハ２００表面への供給を促す整流板として機能する。これにより、ウエハ２００の中心部への処理ガスの供給量が、ウエハ２００の外縁部への処理ガスの供給量よりも少なくなってしまうことを抑制でき、基板処理の面内均一性を向上させることが可能となる。
【００６３】
（ｂ）本実施形態によれば、複数のプレート２１７ｄのうち第１プレートに形成されている表面パターンと、複数のプレート２１７ｄのうち少なくとも第２プレートに形成されている表面パターンと、を異なるように構成されている。すなわち、図８に例示するような表面パターン（表面積）の異なるプレート２１７ｄをいくつか用意し、プレート２１７ｄの表面パターンをウエハ２００の保持位置毎に適宜選択するようにしている。これにより、各プレート２１７ｄによる処理ガスの消費量を適切に調整し、ウエハ２００間の処理の均一性を向上させることが可能となる。
【００６４】
具体的には、プレート２１７ｄの表面パターンをウエハ２００の保持位置毎に適宜選択
することで、上述のステップ１において、ウエハ２００に対するオゾンガスの供給量を、ウエハ２００間で均一化させることが可能となる。また、上述のステップ３において、ウエハ２００に対するＴＭＡガスの供給量を、ウエハ２００間で均一化させることが可能となる。これにより、ウエハ２００上に形成されるＡｌ２Ｏ３膜の膜厚を、ウエハ２００間で均一化させることが可能となる。
【００６５】
（ｃ）本実施形態に係る表面パターンは、図８に例示するように、プレート２１７ｄの径方向、周方向、或いは径及び周方向に延在するリブを備えている。このように、リブにより構成された表面パターンは、表面パターン上にて成膜がなされた場合であっても、凹凸構造が残り易く、表面積が減少し難い（処理ガスの消費量が変動し難い）。そのため、プレート２１７ｄの交換周期を長く確保することが可能となり、基板処理装置の維持管理費用を低減させることが可能となる。なお、プレート２１７ｄの表面積を増大させる（処理ガスの消費量を増大させる）方法として、サンドブラスト等を用いてプレート２１７ｄの表面を粗面加工するという方法も考えられる。ただし、サンドブラストによる粗面は、表面パターン上にて成膜がなされることで平滑化しやすく、表面積が減少し易い（処理ガスの消費量が変動し易い）場合がある。
【００６６】
（ｄ）本実施形態によれば、プレート２１７ｄは、ボート２１７に対して着脱自在に構成されている。具体的には、支柱２１７ａから天板２１７ｂを取り外し、支柱２１７ａの上方からプレート２１７ｄを装填し、プレート２１７ｄを固定することが可能なように構成されている。これにより、表面パターン（表面積）の異なるプレート２１７ｄの配列（組み合わせ）を容易に選択することが可能となる。すなわち、基板処理の内容、処理ガスの種類、ウエハ２００の枚数などに応じて、プレート２１７ｄの表面パターンをウエハ２００の保持位置毎に容易に選択でき、ウエハ２００間の処理の均一性を容易に向上させることが可能となる。
【００６７】
（ｅ）本実施形態によれば、プレート２１７ｄを部分的に変更したり交換したりすることを容易に行うことが可能となる。プレート２１７ｄの一部に異常が生じたとしても、ボート２１７全体を交換する必要がないため、基板処理装置の維持管理費用を低減させることが可能となる。
【００６８】
＜本発明の他の実施形態＞
以上、本発明の実施の形態を具体的に説明したが、本発明は上述の実施形態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。
【００６９】
例えば、本発明は、プレート２１７ｄの表面側のみに表面パターンを形成する場合に限らず、プレート２１７ｄの裏面側のみに表面パターンを形成してもよく、また、表面側及び裏面側の両面に表面パターンを形成してもよい。両面に形成する場合、表面側に形成する表面パターンと、裏面側に形成する表面パターンとを同一としてもよく、異なるようにしても良い。
【００７０】
また、全てのプレート２１７ｄに漏れなく表面パターンを形成する場合に限らず、一部のプレート２１７ｄには表面パターンを設けないようにしてもよい。また、全てのウエハ２００に対してそれぞれプレート２１７ｄを設ける場合に限らず、一部のウエハに対してはプレート２１７ｄを設けないようにしてもよい。
【００７１】
また、プレート２１７ｄの高さ位置は、ウエハ２００の高さ位置に一致させる場合に限らず、ウエハ２００の高さ位置と異なるように構成されていてもよい。
【００７２】
また、多孔ノズル２３３は、図９に例示するように下流側が複数本に分岐したマルチノ
ズル２３３’として構成されていてもよい。
【００７３】
＜本発明の好ましい形態＞
以下に、本発明の好ましい態様について付記する。
【００７４】
本発明の一態様によれば、
基板を処理する処理室と、
前記処理室内で複数の前記基板を保持する基板保持体と、
前記処理室内へ所定の処理ガスを供給するガス供給部と、
前記処理室内からガスを排出するガス排出部と、を備え、
前記基板保持体は、
複数本の支柱と、
前記支柱の長手方向に沿って配列するように複数設けられ、前記基板を支持する基板支持部と、
前記基板支持部に支持される前記基板の外周を囲うリング形状のプレートと、を備え、
前記プレートの表面には表面パターンが形成されており、
複数の前記プレートのうち第１プレートに形成されている表面パターンと、複数の前記プレートのうち少なくとも第２プレートに形成されている表面パターンと、が異なる
基板処理装置が提供される。
【００７５】
好ましくは  第１プレートに形成されている表面パターンが、前記第２プレートに形成されている表面パターンに比べて粗く構成されている。
【００７６】
また好ましくは、
第１プレートに形成されている表面パターンが、リング形状の該プレートの径方向に延在するリブを備える。
【００７７】
また好ましくは、
第１プレートに形成されている表面パターンが、リング形状の該プレートの周方向に延在するリブを備える。
【００７８】
また好ましくは、
第１プレートに形成されている表面パターンが、リング形状の該プレートの径方向及び周方向にそれぞれ延在するリブを備える。
【００７９】
また好ましくは、
前記第１プレートの表面と裏面とのいずれにも表面パターンが形成されており、
前記第１プレートの表面に形成されている表面パターンと、前記第１プレートの裏面に形成されている表面パターンと、が異なる。
【００８０】
本発明の他の態様によれば、
複数の基板を保持する基板保持体であって、
複数本の支柱と、
前記支柱の長手方向に沿って前記支柱に複数設けられ、前記基板を支持する基板支持部と、
前記支柱の長手方向に沿って前記基板支持部と交互に配列するように複数設けられ、前記基板支持部に支持される前記基板の外周をそれぞれ囲うリング形状のプレートと、を備え、
前記プレートの表面にはそれぞれ表面パターンが形成されており、
複数の前記プレートのうち第１プレートに形成されている表面パターンと、複数の前記
プレートのうち少なくとも第２プレートに形成されている表面パターンと、が異なる
基板保持体が提供される。
【００８１】
本発明の更に他の態様によれば、
複数本の支柱と、
前記支柱の長手方向に沿って複数設けられ、基板を支持する基板支持部と、
前記支柱の長手方向に沿って前記基板支持部と交互に配列するように複数設けられ、前記基板支持部に支持される前記基板の外周をそれぞれ囲うリング形状のプレートと、を備え、
前記プレートの表面には表面パターンが形成されており、
複数の前記プレートのうち第１プレートに形成されている表面パターンと、複数の前記プレートのうち少なくとも第２プレートに形成されている表面パターンと、が異なる基板保持体における前記基板支持部に前記基板を支持させ、前記基板を保持した前記基板保持体を処理室内に搬送する工程と、
前記処理室内へ所定の処理ガスを供給し、前記第１プレートに形成されている表面パターン及び前記第２プレートに形成されている表面パターンにより前記基板への前記処理ガスの供給量を規制しつつ、前記基板を処理する工程と、を有する
半導体装置の製造方法が提供される。
【符号の説明】
【００８２】
２００    ウエハ（基板）
２０１    処理室
２１７    ボート（基板保持体）
２１７ａ  支柱
２１７ｄ  プレート
２１７ｆ  基板支持部
【図１】
2011060842.tif 000003
【図２】
2011060842.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】
2011060842.tif 000009
【図８】
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【図９】
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