JP6255267B2 - 基板処理装置、加熱装置、天井断熱体及び半導体装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、基板処理装置、加熱装置、天井断熱体及び半導体装置の製造方法に関する。

基板処理装置の一例として、半導体製造装置があり、さらに半導体製造装置の一例として、縦型拡散・ＣＶＤ装置が知られている。このような基板処理装置においては、基板を処理する際に当該基板を加熱するための加熱装置が使用される。

この加熱装置の一例として、反応容器の外側に設けられた環状の側壁断熱体と、側壁断熱体の内面に設けられた発熱体と、側壁断熱体の上部に設けられた天井断熱体とを備え、発熱体によって反応容器内の基板を加熱すると共に、反応容器と側壁断熱体の間の空間に冷却ガスを供給し、加熱した基板を冷却する技術が知られている（例えば特許文献１）。特許文献１に記載される加熱装置において、反応容器と側壁断熱体の間の空間に供給された冷却ガスは、天井断熱体を介して加熱装置の外部に排出される。

特開２００４−３１１７７５号公報

上記した加熱装置において、天井断熱体を介して冷却ガスを排出するようにした場合、冷却ガスの気道を天井断熱体に設ける必要があるため、天井断熱体の部位によって断熱性に差が生じ、基板の面内温度均一性を低下させるおそれがある。

本発明は、上記した課題に鑑み、基板の面内温度均一性を向上させることができる基板処理装置、加熱装置、天井断熱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。

本発明の一つの態様に係る基板処理装置は、基板を収容する反応容器と、前記反応容器の外周に設けられる側壁断熱体と、前記側壁断熱体の上部に設けられる天井断熱体と、前記側壁断熱体の内壁に設けられる発熱体と、前記反応容器と前記側壁断熱体との間に設けられる冷却ガスの流路とを有する加熱装置と、を備え、前記天井断熱体は、その厚さが中心側よりも外縁側の方が小さく形成されるように、内部に前記冷却ガスが通過する気道が設けられる基板処理装置である。

本発明の一つの態様に係る加熱装置は、反応容器の外周に設けられる側壁断熱体と、前記側壁断熱体の上部に設けられる天井断熱体と、前記側壁断熱体の内壁に設けられる発熱体と、前記反応容器と前記側壁断熱体との間に設けられる冷却ガスの流路とを有し、前記天井断熱体は、その中実断面積が中心側よりも外縁側の方が小さく形成されるように、内部に前記冷却ガスが通過する気道が設けられる加熱装置である。

本発明の一つの態様に係る天井断熱体は、基板処理装置に用いられる加熱装置の側壁断熱体の上部に設けられる天井断熱体であって、前記天井断熱体は、その中実断面積が中心側よりも外縁側の方が小さく形成されるように、内部に前記冷却ガスが通過する気道が設けられる天井断熱体である。

本発明の一つの態様に係る半導体装置の製造方法は、反応容器とその外周に位置する側壁断熱体との間に設けられる冷却ガス流路と、前記側壁断熱体の上部に位置する天井断熱体の内部に前記天井断熱体の中実断面積が中心側よりも外縁側の方が小さく形成されるように設けられる気道とに、冷却ガスを流して前記反応容器に収容された基板を冷却する半導体装置の製造方法である。

本発明によれば、基板の面内温度均一性を向上させることができる。

本発明の実施形態に係る基板処理装置を示す断面図である。 本発明の実施形態に係るヒータの概略を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る天井断熱体の拡大断面図である。 本発明の実施形態に係る下部断熱材の上面図である。 本発明の実施形態に係る下部断熱材の底面図である。 図４における下部断熱材のＡ−Ａ線断面図である。 本発明の実施形態に係る上部断熱材の上面図である。 本発明の実施形態に係る上部断熱材の底面図である。 図８における上部断熱材のＢ−Ｂ線断面図である。 本発明の実施形態に係る天井断熱材の内部における冷却ガスの流れを示す説明図である。 本発明の実施形態に係るヒータを用いたときのウエハの断面温度分布を示す説明図である 本発明の実施形態に係るヒータを用いたときのウエハの温度遷移を示す図である。 本発明の実施形態に係る冷却ガスによる冷却機能を有していないヒータの例を示す概略図である。 図１３に示すヒータを用いたときのウエハの断面温度分布を示す説明図である。 図１３に示すヒータを用いたときのウエハの温度遷移を示す図である。 冷却ガスによる冷却機能を有したヒータの例を示す概略図である。 図１６に示すヒータを用いたときのウエハの断面温度分布を示す説明図である。 冷却ガスによる冷却機能を有したヒータの他の例を示す概略図である。 図１８に示すヒータを用いたときのウエハの断面温度分布を示す説明図である。 図１８に示すヒータを用いたときのウエハの温度遷移を示す図である。 本発明の実施形態における天井断熱材の第１変形例を示す断面図である。 本発明の実施形態における天井断熱材の第２変形例を示す断面図である。 本発明の実施形態における天井断熱材の第３変形例を示す断面図である。 本発明の実施形態における天井断熱材の第４変形例を示す断面図である。 本発明の実施形態における天井断熱材の第４変形例を示す下部断熱材の平面図である。 本発明の実施形態における天井断熱材の第４変形例を示す下部断熱材の底面図である。 本発明の実施形態における天井断熱材の第５変形例を示す下部断熱材の平面図である。 本発明の実施形態における天井断熱材の第５変形例を示す下部断熱材の底面図である。 本発明の実施形態における天井断熱材の第５変形例を示す上部断熱材の底面図である。

以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の実施の形態で好適に用いられる基板処理装置を示す断面図である。

図１に示されているように、基板処理装置１は、処理炉２０２を備える。処理炉２０２は加熱装置としてのヒータ２０６を有する。ヒータ２０６は円筒形状であり、保持板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。

ヒータ２０６の内側には、ヒータ２０６と同心円状に反応容器としてのプロセスチューブ２０３が配設されている。換言すれば、ヒータ２０６は、プロセスチューブ２０３の外側に配置される。プロセスチューブ２０３は内部反応容器としてのインナーチューブ２０４と、その外側に設けられた外部反応容器としてのアウターチューブ２０５とから構成されている。インナーチューブ２０４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、上端および下端が開口した円筒形状に形成されている。インナーチューブ２０４の内部には処理室２０１が形成されており、基板としてのウエハ２００をボート２１７によって水平姿勢で垂直方向に多段に整列した状態で収容可能に構成されている。アウターチューブ２０５も、例えば石英または炭化シリコン等の耐熱性材料からなり、内径がインナーチューブ２０４の外径よりも大きく上端が閉塞し下端が開口した円筒形状に形成されており、インナーチューブ２０４と同心円状に設けられている。

アウターチューブ２０５の下方には、アウターチューブ２０５と同心円状にマニホールド２０９が配設されている。マニホールド２０９は、例えばステンレス等からなり、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は、インナーチューブ２０４とアウターチューブ２０５に係合しており、これらを支持するように設けられている。なお、マニホールド２０９とアウターチューブ２０５との間にはシール部材としてのＯリング２２０ａが設けられている。マニホールド２０９がヒータベース２５１に支持されることにより、プロセスチューブ２０３は垂直に据え付けられた状態となっている。プロセスチューブ２０３とマニホールド２０９により反応容器が形成される。

後述するシールキャップ２１９にはガス導入部としてのノズル２３０が処理室２０１内に連通するように接続されており、ノズル２３０にはガス供給管２３２が接続されている。ガス供給管２３２のノズル２３０との接続側と反対側である上流側には、ガス流量制御器としてのＭＦＣ（マスフローコントローラ）２４１を介して図示しない処理ガス供給源や不活性ガス供給源が接続されている。ＭＦＣ２４１には、ガス流量制御部（ガス流量コントローラ）２３５が電気的に接続されており、供給するガスの流量が所望の量となるよう所望のタイミングにて制御するように構成されている。

マニホールド２０９には、処理室２０１内の雰囲気を排気する排気管２３１が設けられている。排気管２３１は、インナーチューブ２０４とアウターチューブ２０５との隙間によって形成される筒状空間２５０の下端部に配置されており、筒状空間２５０に連通している。排気管２３１のマニホールド２０９との接続側と反対側である下流側には圧力検出器としての圧力センサ２４５および圧力調整装置２４２を介して真空ポンプ等の真空排気装置２４６が接続されており、処理室２０１内の圧力が所定の圧力（真空度）となるよう真空排気し得るように構成されている。圧力調整装置２４２および圧力センサ２４５には、圧力制御部（圧力コントローラ）２３６が電気的に接続されており、圧力制御部２３６は圧力センサ２４５により検出された圧力に基づいて圧力調整装置２４２により処理室２０１内の圧力が所望の圧力となるよう所望のタイミングにて制御するように構成されている。

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はマニホールド２０９の下端に垂直方向下側から当接されるようになっている。シールキャップ２１９は例えばステンレス等の金属からなり、円盤状に形成されている。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２２０ｂが設けられる。シールキャップ２１９の処理室２０１と反対側には、ボート２１７を回転させる回転機構２５４が設置されている。回転機構２５４の回転軸２５５はシールキャップ２１９を貫通して、ボート２１７に接続されており、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はプロセスチューブ２０３の外部に垂直に設備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おり、これによりボート２１７を処理室２０１に対し搬入搬出することが可能となっている。回転機構２５４及びボートエレベータ１１５には、駆動制御部（駆動コントローラ）２３７が電気的に接続されており、所望の動作をするよう所望のタイミングにて制御するように構成されている。

ボート２１７は、例えば石英や炭化珪素等の耐熱性材料からなり、複数枚のウエハ２００を水平姿勢でかつ互いに中心を揃えた状態で整列させて多段に保持するように構成されている。なおボート２１７の下部には、例えば石英や炭化珪素等の耐熱性材料からなる円板形状をした断熱部材としての断熱板２１６が水平姿勢で多段に複数枚配置されており、ヒータ２０６からの熱がマニホールド２０９側に伝わりにくくなるよう構成されている。

プロセスチューブ２０３内には、温度検出器としての温度センサ２６３が設置されている。ヒータ２０６と温度センサ２６３には、電気的に温度制御部２３８が接続されている。温度制御部２３８は、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２０６（具体的にはヒータ線２０８）への通電具合を調整する。これにより、ウエハ２００をその外縁側から加熱され、所望の温度に昇温される。なお、ヒータ２０６は、加熱したウエハ２００を冷却ガスによって冷却する冷却機能も有するが、それについては後述する。

ガス流量制御部２３５、圧力制御部２３６、駆動制御部２３７、温度制御部２３８は、操作部、入出力部をも構成し、基板処理装置全体を制御する主制御部（メインコントローラ）２３９に電気的に接続されている。これら、ガス流量制御部２３５、圧力制御部２３６、駆動制御部２３７、温度制御部２３８、主制御部２３９はコントローラ２４０として構成されている。

次に、上記構成に係る処理炉２０２を用いて、半導体デバイスの製造工程の一工程として、ＣＶＤ法によりウエハ２００上に薄膜を形成する方法について説明する。尚、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２４０により制御される。

複数枚のウエハ２００がボート２１７に装填（ウエハチャージ）されると、図１に示されているように、複数枚のウエハ２００を保持したボート２１７は、ボートエレベータ１１５によって持ち上げられて処理室２０１に搬入（ボートローディング）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。

処理室２０１内が所望の圧力（真空度）となるように真空排気装置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に基づき圧力調節器２４２が、フィードバック制御される。また、処理室２０１内が所望の温度となるようにヒータ２０６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２０６への通電具合がフィードバック制御される。続いて、回転機構２５４により、ボート２１７が回転されることで、ウエハ２００が回転される。

次いで、処理ガス供給源から供給され、ＭＦＣ２４１にて所望の流量となるように制御されたガスは、ガス供給管２３２を流通してノズル２３０から処理室２０１内に導入される。導入されたガスは処理室２０１内を上昇し、インナーチューブ２０４の上端開口から筒状空間２５０に流出して排気管２３１から排気される。ガスは処理室２０１内を通過する際にウエハ２００の表面と接触し、この際に熱ＣＶＤ反応によってウエハ２００の表面上に薄膜が堆積（デポジション）される。

予め設定された処理時間が経過すると、不活性ガス供給源から不活性ガスが供給され、処理室２０１内が不活性ガスに置換されるとともに、処理室２０１内の圧力が常圧に復帰される。また、ヒータ２０６の冷却機能によって、ウエハ２００が所望の温度まで急冷される。

その後、ボートエレベータ１１５によりシールキャップ２１９が下降されて、マニホールド２０９の下端が開口されるとともに、処理済ウエハ２００がボート２１７に保持された状態でマニホールド２０９の下端からプロセスチューブ２０３の外部に搬出（ボートアンローディング）される。その後、処理済ウエハ２００はボート２１７より取出される（ウエハディスチャージ）。

なお、一例まで、本実施の形態の処理炉にてウエハを処理する際の処理条件としては、例えば、ＳｉＮ膜（シリコン窒化膜）の成膜においては、処理温度４００〜８００℃、処理圧力１〜５０Ｔｏｒｒ、成膜ガス種ＳｉＨ２Ｃｌ２，ＮＨ３、成膜ガス供給流量ＳｉＨ２Ｃｌ２：０．０２〜０．３０ｓｌｍ，ＮＨ３：０．１〜２．０ｓｌｍが例示され、また、Ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜（ポリシリコン膜）の成膜においては、処理温度３５０〜７００℃、処理圧力１〜５０Ｔｏｒｒ、成膜ガス種ＳｉＨ４、成膜ガス供給流量０．０１〜１．２０ｓｌｍが例示され、それぞれの処理条件を、それぞれの範囲内のある値で一定に維持することでウエハ２００に処理がなされる。

ヒータ２０６について詳述する。ヒータ２０６は、プロセスチューブ２０３の外周に設けられる側壁断熱材（側壁断熱体）２５０と、側壁断熱材２５０の上部に設けられる天井断熱材（天井断熱体）２５２と、側壁断熱材２５０の内壁に設けられるヒータ線（発熱体）２０８と、プロセスチューブ２０３と側壁断熱材２５０との間に設けられる冷却ガスの流路２５６とを有する。側壁断熱材２５０の下端付近には、少なくとも一つの吸気口２５８が設けられる。ヒータ２０６の内部に形成された流路２５６は、この吸気口２５８により、ヒータ２０６の外部に連通される。

天井断熱材２５２は、その内部に中空の気道２６０が設けられる。気道２６０は、流路２５６と連通されると共に、天井断熱材２５２の外周面、具体的には側面に接続された排気管５６に連通される。排気管５６は、開閉可能なダンパー５４が設けられると共に、ダンパー５４の下流側にラジエータ５８及びファン６０が接続される。ヒータ２０６によってウエハ２００を加熱する際は、ダンパー５４は閉じられ、ファン６０は動作しない。一方、ヒータ２０６の冷却機能によってウエハ２００を冷却するときは、ダンパー５４が開かれると共に、ファン６０が動作し、冷却ガスが吸引される。

ここで、ヒータ２０６の冷却機能について説明する。ヒータ２０６は、流路２５６に冷却ガス（例えば空気や不活性ガス）を流すことにより、ウエハ２００をその外縁側から冷却することが可能である。冷却ガスは、ヒータ２０６の外部から吸気口２５８を介してヒータ２０６の流路２５６に流入し、流路２５６を下方から上方へと通過した後、天井断熱材２５２の内部に設けられた気道２６０と、それに連通する排気管５６、ラジエータ５８及びファン６０を介し、基板処理装置１の外部へと排出される。なお、ファン６０は、コントローラ２４０（例えばその中の温度制御部２３８）によってその動作が制御される。また、図１では吸気口２５８を側壁断熱材２５０の下部に設けたが、側壁断熱材２５０の上端付近や中間位置等に設けてもよい。その場合、例えば、冷却ガスを側壁断熱材２５０の内部を通過させて流路２５６の下方にも供給されるようにして、冷却ガスが流路２５６の全体に行き渡るように構成することが好ましい。

次いで、本発明において特徴的な天井断熱材２５２の構造について詳説する。図２は、ヒータ２０６の概略を示す斜視図である。また、図３は、天井断熱体２５２の拡大断面図である。

天井断熱材２５２は高断熱性の材料（例えばセラミックスなど）から製作され、図２に示すように、平面視において円形を呈する。天井断熱材２５２の外周面、具体的には側面には、複数の排出口２６２が隣接して設けられる。複数の排出口２６２のそれぞれは、上記した気道２６０のそれぞれに連通される。
なお、図２において、吸気口２５８は図示を省略している。

図２および図３に示すように、天井断熱材２５２は、上下方向に積層された複数、具体的には２つの部材２５２ａ，２５２ｂから構成される。以下、下側の部材２５２ａを「下部断熱材」と呼び、上側の部材２５２ｂを「上部断熱材」と呼ぶ。

図４は下部断熱材２５２ａの上面図であり、図５は下部断熱材２５２ａの底面図である。また、図６は図４のＡ−Ａ線断面図である。図４から図６に示すように、下部断熱材２５２ａは、その上面に、複数、具体的には２つの凹部２５２ａ１を備える。凹部２５２ａ１は、周縁に側壁を有する座繰り部と言うこともできる。２つの凹部２５２ａ１は、天井断熱材２５２の水平面上の任意の中心線を挟んで対称に形成される。凹部２５２ａ１のそれぞれの底部には、ヒータ２０６の流路２５６に連通する導入口２５２ａ２が設けられる。凹部２５２ａ１は、ウエハ２００をプロセスチューブ２０３に収容したときに、平面視においてウエハ２００の外縁よりも外側となる位置に設けられる。よって、導入口２５２ａ２もまた、平面視においてウエハ２００の外縁よりも外側となる位置に設けられることになる。また、複数の導入口２５２ａ２は、天井断熱体２５２の中央部を中心とする同心円上に、それぞれの間隔が最大となるように設けられる。図示の例では、２つの導入口２５２ａ２が、同心円上に、約１８０°の間隔を開けて設けられる。

凹部２５２ａ１は、具体的には、下部断熱材２５２ａの中央部を中心とする円弧状に形成される。二つの凹部２５２ａ１の間には、下部断熱壁２５２ａ３が形成され、それぞれの凹部２５２ａ１が空間的に分離される。また、凹部２５２ａ１は、天井断熱材２５２の中心側にテーパ部２５２ａ４を有し、凹部２５２ａ１の深さが天井断熱材２５２の中央部に近づくに従って小さくなるように形成される。また、凹部２５２ａ１において下部断熱壁２５２ａ３に隣接する外縁側側壁には、切欠部２５２ａ６が形成される。

下部断熱材２５２ａの上面において凹部２５２ａ１よりも内側（下部断熱材２５２ａの中心側）には、環状の溝部２５２ａ７が形成される。また、下部断熱材２５２ａの底面には、溝部２５２ａ８が複数、下部断熱材２５２ａの中央部から放射状に形成される。溝部２５２ａ８は応力緩和用の溝であり、天井断熱材２５２が加熱されたときに生じる応力を緩和して天井断熱材２５２の破損を防止する。溝部２５２ａ８の少なくとも一つは導入口２５２ａ２に繋がっており、溝部２５２ａ８の少なくとも一つは下部断熱材２５２ａの外周に至り、少なくとも一つは下部断熱材２５２ａの外周に至らないように形成される。

図７は上部断熱材２５２ｂの上面図であり、図８は上部断熱材２５２ｂの底面図である。また、図９は図８のＢ−Ｂ線断面図である。図７から図９に示すように、上部断熱材２５２ｂは、その底面に、複数、具体的には２つの凹部２５２ｂ１を備える。凹部２５２ｂ１は、周縁に側壁を有する座繰り部と言うこともできる。２つの凹部２５２ｂ１は、天井断熱材２５２の水平面上の任意の中心線を挟んで対称に形成される。凹部２５２ｂ１は、ウエハ２００をプロセスチューブ２０３に収容したときに、平面視においてウエハ２００の外縁よりも外側となる位置に設けられる。

凹部２５２ｂ１は、具体的には、上部断熱材２５２ｂの中央部を中心とする円弧状に形成される。二つの凹部２５２ｂ１の間には、上部断熱壁２５２ｂ３が形成され、それぞれの凹部２５２ｂ１が空間的に分離される。また、凹部２５２ｂ１は、天井断熱材２５２の中心側にテーパ部２５２ａ４を有し、凹部２５２ｂ１の深さが天井断熱材２５２の中央部に近づくに従って小さくなるように形成される。また、凹部２５２ｂ１において上部断熱壁２５２ｂ３に隣接する外縁側側壁には、切欠部２５２ｂ６が形成される。また、上部断熱材２５２ｂの上面において凹部２５２ｂ１の内側には、環状の突起部２５２ｂ７が形成される。

下部断熱材２５２ａの凹部２５２ａ１と上部断熱材２５２ｂの凹部２５２ｂ１とは、導入口２５２ａ２の有無を除き、下部断熱材２５２ａの上面と上部断熱材２５２ｂの底面を重ね合わせたときにそれらの形状が対称あるいは略対称となるように形成される。

図３に示すように、下部断熱材２５２ａの凹部２５２ａ１と上部断熱材２５２ｂの凹部２５２ｂ１が対向配置されるように下部断熱材２５２ａと上部断熱材２５２ｂを重ね合わせることにより、２つの気道２６０が形成される。各凹部２５２ａ１，２５２ｂ１は、上記のように各断熱材２５２ａ，２５２ｂの中央部を中心とする円弧状に形成されることから、気道２６０も、天井断熱板２５２の中央部を中心とする円弧状に形成される。

天井断熱材２５２は、その内部に中央部を中心とする円弧状の気道２６０が設けられることにより、中心側の厚さ（図３に符号ｔ１で示す）よりも外縁側の厚さ（ｔ２）の方が小さくなる。ここで、天井断熱板２５２の「厚さ」とは、天井断熱材の鉛直方向の厚さであり、特に、図３においてｔ２で示すように、天井断熱板２５２の底面側から上面側に向けて部材が連続している長さを意味する。なお、天井断熱材２５２の内部に気道２６０等の空間が存在する場合には、当該空間の下部と上部の部材の厚さの合算値を「厚さ」としてもよい。
このように、天井断熱材２５２は、中心側の厚さｔ１よりも外縁側の厚さｔ２の方が小さく形成されることにより、天井断熱材２５２は、その中実断面積（垂直断面において中空部分を除いた面積）が中心側よりも外縁側の方が小さく形成される。
なお、図１および図３は、図４に示すＡ−Ａ切断線及び図８に示すＢ−Ｂ切断線を含む切断面で、それぞれ基板処理装置１と天井断熱材２５２を切断した断面図である。

各気道２６０のそれぞれの間には、下部断熱壁２５２ａ３と上部断熱壁２５２ｂ３とが設けられるため、各気道２６０は天井断熱材２５２の内部において空間的に分離される。また、各気道２６０は、凹部２５２ａ１，２５２ｂ１によって天井断熱材２５２の中央部を中心とする円弧状の空間として形成され、平面視においてウエハ２００よりも外側となる位置に設けられる。さらに、各気道２６０は、下部断熱材２５２ａのテーパ部２５２ａ４と上部断熱材２５２ｂのテーパ部２５２ｂ４により、天井断熱体２５２の中心側に近づくにしたがって断面積が小さくなるように形成される。換言すれば、天井断熱材２５２は、その中心側に近づくにしたがって中実断面積が大きくなるように形成される。

なお、下部断熱材２５２ａと上部断熱材２５２ｂを重ね合わせたとき、下部断熱材２５２ａの溝部２５２ａ７と上部断熱材２５２ｂの突起部２５２ｂ７とが勘合する。これにより、下部断熱材２５２ａと上部断熱材２５２ｂとは、互いに位置合せされつつ固定される。下部断熱材２５２ａと上部断熱材２５２ｂの固定に関しては、付加的に接着剤等を用いてもよい。

また、下部断熱材２５２ａと上部断熱材２５２ｂを重ね合わせることで、下部断熱材２５２ａの切欠部２５２ａ６と上部断熱材２５２ｂの切欠部２５２ｂ６とが対向配置され、気道２６０のそれぞれに上述した排出口２６２が形成される。気道２６０のそれぞれに設けられた排出口２６２は、下部断熱壁２５２ａ３と上部断熱壁２５２ｂ３を挟んで隣接する（図２参照）。

図１０は、天井断熱材２５２の内部における冷却ガスの流れを示す説明図である。図１０に示すように、各気道２６０に設けられた導入口２５２ａ２から天井断熱材２５２に流入した冷却ガスは、気道２６０を満たしつつ、各気道２６０に設けられた排出口２６２を介して排気管５６に流入し、基板処理装置１の外部へと排出される。

次いで、ヒータ２０６を用いたときのウエハ２００の温度特性について説明する。図１１は、ヒータ２０６を用いたときのウエハ２００の断面温度分布を示す説明図である。また、図１２は、ヒータ２０６を用いたときのウエハ２００の温度遷移を示す図である。

ここで、理解の便宜のため、ヒータを他の形態としたときのウエハの温度特性について説明する。

図１３は、冷却ガスによる冷却機能を有していないヒータの例を示す概略図である。また、図１４は、図１３に示すヒータを用いたときのウエハの断面温度分布を示す説明図である。
上述したように、プロセスチューブ（process tube）内のウエハ（wafer）は、プロセスチューブの外側に配置されたヒータ（heater）によって加熱される。そのため、図１３に示すヒータの例では、図１４に示すように、ウエハの中心部に比べ外縁部の温度が高くなる。図１４において、ウエハの中心部と外縁部の温度の差をΔｔで示す。

図１５は、図１３に示すヒータを用いたときのウエハの温度遷移を示す図である。図１５に示すように、ヒータによってウエハを目標温度まで加熱する場合、図１４に示す温度分布傾向により、まずウエハ外縁部の温度が目標温度に達し、それに遅れ、ウエハ中心部の温度が目標温度に達する。この昇温遅れ時間Ｔｄｌはウエハ処理のスループットを低下させるため、小さいことが望ましい。

図１６は、冷却ガスによる冷却機能を有したヒータの例を示す概略図である。図１６に示すヒータは、図1から図１０に示したヒータ２０６とは異なり、天井断熱材の中央部に冷却ガスの導入口が設けられている。

図１７は、図１６に示すヒータを用いたときのウエハの断面温度分布を示す説明図である。図１６に示すヒータにおいては、天井断熱材の中央部に冷却ガスの導入口が設けられているため、天井断熱材の中実断面積（あるいは厚さ）は中心部付近が外縁部より小さくなる（中心部の厚さｔ１＜外縁部の厚さｔ２）。そのため、天井断熱材の中心部付近の断熱性が外縁部に比べて低下することから、図１７に示すように、ウエハの中心部と外縁部の温度差Δｔが一層大きくなる。そのため、上記した昇温遅れ時間Ｔｄｌも、より大きくなるおそれがある。この傾向は、ボートの上方に載置されたウエハほど大きくなる。なお、ヒータでウエハを加熱するときは、上述したように排気管内のダンパーが閉じられ、ヒータ内に冷却ガスが滞留している状態となる。

図１８は、冷却ガスによる冷却機能を有したヒータの他の例を示す概略図である。図１８に示すヒータは、図１６に示したヒータにおいて、天井断熱材の冷却ガスの導入口の中心部を封止し、環状のスリットから冷却ガスを導入するようにした。

図１９は、図１８に示すヒータを用いたときのウエハの断面温度分布を示す説明図である。また、図２０は、図１８に示すヒータを用いたときのウエハの温度遷移を示す図である。
図１８に示すヒータにおいては、天井断熱材の中心部付近の断熱性は向上するが、ウエハの上方において、冷却ガスの導入口を介し、冷却ガスの対流が生じるおそれがある。ウエハの上方で冷却ガスの対流が生じると、図１９に示すように、ウエハの外縁部と中心部との間に温度差Δｔが残存すると共に、ウエハの外縁部間にも温度差が生じてしまう。そのため、図２０に示すように、昇温遅れ時間Ｔｄｌも小さくならない。

これに対し、図１から図１０に示したヒータ２０６においては、天井断熱材２５２に、その中央部を中心とする円弧状の空間であって冷却ガスが通過する気道２６０を設けるように構成する、換言すれば、当該気道２６０を設けることにより、天井断熱材２５２の中実断面積（厚さ）が天井断熱材２５２の中心側よりも外縁側の方が小さく形成されるように構成したことにより、天井断熱材２５２の断熱性は、中心側よりも外縁側の方が低下する。そのため、ウエハ２００をその外縁側から加熱することによって生じる図１４に示すような温度分布の傾向が打ち消され、図１１に示すように、ウエハ２００の面内温度分布は中心部から外縁部にわたって略均一となる、すなわち、ウエハ２００の面内温度均一性が向上する。また、これにより、図１２に示すように、昇温遅れ時間Ｔｄｌを図１３から図２０で示した例に比して小さくすることができる。

さらに、気道２６０において冷却ガスを導入する導入口２５２ａ２は、平面視においてウエハ２００よりも外側となる位置に設けられるため、導入口２５２ａ２から気道２６０に流入した冷却ガスに対流が生じたとしても、ウエハ２００の外縁側を冷やすこととなるため、ウエハ中心側の温度が低下することを防止でき、面内温度均一性への悪影響を抑制することができる。また、導入口２５２ａ２が設けられる部位が最も断熱性が低下するが、当該部位がウエハ２００の直上には存在せず、平面視においてウエハ２００の外縁部よりも外側に位置すること、また、ヒータ２０６によってウエハ２００の外縁側から加熱していることから、面内温度均一性への悪影響を抑制することができる。

同様に、気道２６０も平面視においてウエハ２００よりも外側となる位置に設けられるため、気道２６０に滞留している冷却ガスによってウエハ中心側の温度が低下することもない。

また、気道２６０が複数設けられ、気道２６０のそれぞれの間には断熱壁２５２ａ３，２５２ｂ３が設けられることにより、気道２６０同士での熱の授受が抑止され、気道２６０に滞留した冷却ガスの対流を抑制することができる。

さらに、複数の気道２６０のそれぞれに、導入口２５２ａ２と、排出口２６２とが設けられるため、導入口２５２ａ２同士が気道２６０を介して接続されることがなく、冷却ガスの対流をより効果的に抑制することができる。

また、気道２６０は、天井断熱材２５２の中心側に近づくにしたがって断面積が小さくなる（換言すれば、天井断熱材２５２は、その中実断面積が中心側に近づくにしたがって大きくなる）、すなわち、天井断熱材２５２の中心側に近づくに従って徐々に天井断熱材２５２の断熱性が変化する（向上する）ように構成したので、ウエハ２００の温度分布をより効果的に均一化する、あるいは、温度勾配を緩やかにすることができる。

また、複数の導入口２５２ａ２は、天井断熱材２５２の中央部を中心とする同心円上にそれぞれの間隔が最大となるように設けられるため、天井断熱材２５２の断熱性が最も低下する部位が均等に分配され、ウエハ２００の面内温度均一性への悪影響をより効果的に抑制することができる。

また、各排出口２６２は、天井断熱材２５２の側面に、隣接して設けられることから、排気管５６を１系統とすることができ、排気構成を簡素化することができる。さらに、排出口２６２を側面に設けることで、排気機構をヒータ２６０の上部に設けた場合に比し、全高を低くすることができる。

なお、気道２６０には導入口２５２ａ２が設けられるため、厳密には、天井断熱材２５２の外縁側において導入口２５２ａ２の設けられる部位の断熱性がより小さくなる。また、天井断熱材２５２の外縁側においても、断熱壁２５２ａ３，２５２ｂ３が設けられる部位は断熱性が低下しない。しかしながら、これらの局所的な断熱性の変化に伴うウエハ２００の面内温度ばらつきは、ウエハ２００の任意の中心線に対して対称であり、ウエハ２００を回転機構２５４によって回転させることによって均一化することができる。そのため、導入口２５２ａ２の大きさや断熱壁２５２ａ３，２５２ｂ３の幅を調整することにより、所望の面内温度分布を実現することもできる。

図１１に示すように、本実施形態においては、ウエハ２００を回転機構２５４で回転させた際に、ウエハ２００の中心部の温度が外縁部より若干高い温度分布となるように、天井断熱材２５２の各部の厚みや導入口２５２ａ２の大きさ、ならびに断熱壁２５２ａ３，２５２ｂ３の幅を設定した。処理ガスをウエハ２００の外縁側から供給した場合、外縁側で処理ガスが消費されて中心側の膜厚が薄くなる場合があるが、図１１に示すような温度勾配とすることにより、ウエハ２００の中心側と外縁側で成膜速度が等しくなり、膜厚均一性を向上させることができる。

次いで、本発明の変形例について説明する。なお、従前の実施形態と異なる点は天井断熱材の構成であるため、天井断熱材のみ説明する。

図２１は、天井断熱材の第１変形例を示す断面図である。図２１に示すように、第１変形例に係る天井断熱材３００にあっては、下部断熱材３００ａと上部断熱材３００ｂとから構成され、内部に気道３６０が設けられる。ここで、気道３６０は、下部断熱材３００ａに形成された凹部３００ａ１のみによって構成されるようにした。したがって、冷却ガスの排出口も、下部断熱材３００ａのみによって構成される。なお、気道３６０は、平面視においてウエハの外縁部よりも外側に設けられる。
天井断熱材３００においても、上述したのと同様な効果を得ることができる。

図２２は、天井断熱材の第２変形例を示す断面図である。図２２に示すように、第２変形例に係る天井断熱材４００にあっては、下部断熱材４００ａと上部断熱材４００ｂとから構成され、内部に気道４６０が設けられる。ここで、気道４６０は、上部断熱材４００ｂに形成された凹部４００ｂ１のみによって構成されるようにした。したがって、冷却ガスの排出口も、下部断熱材４００ｂのみによって構成される。なお、気道４６０は、平面視においてウエハの外縁部よりも外側に設けられる。
天井断熱材４００においても、上述した天井断熱材と同様な効果を得ることができる。

図２３は、天井断熱材の第３変形例を示す断面図である。図２３に示すように、第３変形例に係る天井断熱材５００にあっては、下部断熱材５００ａの凹部５００ａ１に設けられるテーパ部５００ａ４と、上部断熱材５００ｂの凹部５００ｂ１に設けられるテーパ部５００ｂ４とが連続するように構成した。テーパ部をこのように構成しても、天井断熱材５００の厚み（断熱性）を中心側から外縁側にわたって連続的に変化させることができる。なお、凹部５００ａ１および凹部５００ｂ１（ならびにそれらによって構成される気道）は、平面視においてウエハの外縁部よりも外側に設けられる。
天井断熱材５００においても、上述した天井断熱材と同様な効果を得ることができる。

図２４は、天井断熱材の第４変形例を示す断面図である。図２４に示すように、第４変形例に係る天井断熱材６００にあっては、各気道６６０のそれぞれに連通する排出口６６２を、上部断熱材６００ｂに設けるように構成した。なお、排出口６６２は、平面視においてウエハの外縁部よりも外側に設けられる。
この変形例においても、排気管（図示せず）が２系統必要であることと、排気管を含めたヒータの全高が高くなることを除き、上述した天井断熱材と同様な効果を得ることができる。

図２５は、天井断熱材の第４変形例を示す下部断熱材の平面図であり、図２６は、天井断熱材の第４変形例を示す下部断熱材の底面図である。図示のように、第４変形例に係る天井断熱材７００にあっては、下部断熱材７００ａの凹部７００ａ１のそれぞれに、導入口７００ａ２を複数設けた。図示の例では、２つの凹部７００ａ１のそれぞれに導入口７００ａ２を３つずつ形成した。各導入口７００ａ２は、天井断熱材７００の中央部を中心とする同心円上にそれぞれの間隔が最大となるように、６０°間隔で配置される。なお、凹部７００ａ１および凹部７００ｂ１（ならびにそれらによって構成される気道）は、平面視においてウエハの外縁部よりも外側に設けられる。同様に、各導入口７００ａ２も、平面視においてウエハの外縁部よりも外側に設けられる。
第４変形例においても、上述した天井断熱材と効果を得ることができる。
なお、第４変形例にあっては、一つの凹部７００ａ１に複数の導入口７００ａ２が形成されるため、導入口７００ａ２間で対流が生じるおそれがある。しかしながら、導入口７００ａ２はいずれも平面視においてウエハの外縁部よりも外側に設けられるため、ウエハの温度分布に与える影響は図１８に示したヒータ形状に比べて小さい。

図２７は、天井断熱材の第５変形例を示す下部断熱材の平面図であり、図２８は、天井断熱材の第５変形例を示す下部断熱材の底面図である。また、図２９は、天井断熱材の第５変形例を示す上部断熱材の底面図である。図示のように、第５変形例に係る天井断熱材８００にあっては、下部断熱材８００ａに、円弧状の凹部８００ａ１を４つ形成し、各凹部８００ａ１に導入口８００ａ２と切欠部８００ａ６とを設けるように構成した。また、上部断熱材８００ｂに、円弧状の凹部８００ｂ１を４つ形成し、各凹部８００ｂ１に切欠部８００ｂ６を設けるように構成した。各切欠部８００ａ６は、２つの切欠部８００ａ６が天井断熱材８００の側面で隣接するように配置される。同様に、各切欠部８００ｂ６も、二つの切欠部８００ｂ６が天井断熱材８００の側面で隣接するように配置される。なお、凹部８００ａ１および凹部８００ｂ１（ならびにそれらによって構成される気道）は、平面視においてウエハの外縁部よりも外側に設けられる。同様に、各導入口８００ａ２も、平面視においてウエハの外縁部よりも外側に設けられる。
この変形例においても、排気管（図示せず）が複数系統必要であることを除き、上述した天井断熱材と同様な効果を得ることができる。
なお、図２７において、各凹部８００ｂ１に切欠部８００ｂ６を二つずつ設けるようにしたが、各凹部８００ｂ１につき切欠部８００ｂ６を一つのみ設けるようにしてもよい。

なお、上記した各変形例を組み合わせて天井断熱材を構成することも可能である。また、気道、導入口、排出口の数も上記した例に限られるものではなく、天井断熱材の大きさ等に応じて変更してもよい。

（本発明の好ましい態様）
以下に、本発明の好ましい態様について付記する。

〔付記１〕
基板を収容する反応容器と、
前記反応容器の外周に設けられる側壁断熱体と、前記側壁断熱体の上部に設けられる天井断熱体と、前記側壁断熱体の内壁に設けられる発熱体と、前記反応容器と前記側壁断熱体との間に設けられる冷却ガスの流路とを有する加熱装置と、
を備え、前記天井断熱体は、その中実断面積が中心側よりも外縁側の方が小さく形成されるように、内部に前記冷却ガスが通過する気道が設けられる基板処理装置。

〔付記２〕
前記気道は、天井断熱体の中央部を中心とする円弧状の空間である付記１に記載の基板処理装置。

〔付記３〕
前記気道は、冷却ガスを導入する導入口と、導入した前記冷却ガスを排出する排出口とを有し、前記導入口は、平面視において前記基板よりも外側となる位置に設けられる付記１または２に記載の基板処理装置。

〔付記４〕
前記気道は、平面視において前記基板よりも外側となる位置に設けられる付記１から３のいずれかに記載の基板処理装置。

〔付記５〕
前記気道は、前記天井断熱体の中心側に近づくにしたがって断面積が小さくなる付記１から５のいずれかに記載の基板処理装置。

〔付記６〕
前記気道は複数設けられ、前記気道のそれぞれの間には断熱壁が設けられる付記１から５のいずれかに記載の基板処理装置。

〔付記７〕
前記複数の気道のそれぞれに、前記冷却ガスを導入する導入口と、導入した前記冷却ガスを排出する排出口が設けられる付記６に記載の基板処理装置。

〔付記７〕
前記複数の気道のそれぞれに設けられた前記導入口は、前記天井断熱体の中央部を中心とする同心円上にそれぞれの間隔が最大となるように設けられる付記７に記載の基板処理装置。

〔付記８〕
前記複数の気道のそれぞれに設けられた前記排出口は、前記天井断熱体の側面に隣接して設けられる付記７または８に記載の基板処理装置。

〔付記９〕
基板を収容する反応容器と、
前記反応容器の外周に設けられる側壁断熱体と、前記側壁断熱体の上部に設けられる天井断熱体と、前記側壁断熱体の内壁に設けられる発熱体と、前記反応容器と前記側壁断熱体との間に設けられる冷却ガスの流路とを有する加熱装置と、
を備え、前記天井断熱体は、その内部に前記天井断熱体の中央部を中心とする円弧状の空間であって前記冷却ガスが通過する気道が設けられる基板処理装置。

〔付記１０〕
反応容器の外周に設けられる側壁断熱体と、前記側壁断熱体の上部に設けられる天井断熱体と、前記側壁断熱体の内壁に設けられる発熱体と、前記反応容器と前記側壁断熱体との間に設けられる冷却ガスの流路とを有し、前記天井断熱体は、その中実断面積が中心側よりも外縁側の方が小さく形成されるように、内部に前記冷却ガスが通過する気道が設けられる加熱装置。

〔付記１１〕
反応容器の外周に設けられる側壁断熱体と、前記側壁断熱体の上部に設けられる天井断熱体と、前記側壁断熱体の内壁に設けられる発熱体と、前記反応容器と前記側壁断熱体との間に設けられる冷却ガスの流路とを有し、前記天井断熱体には、前記天井断熱体の中央部を中心とする円弧状の空間であって前記冷却ガスが通過する気道が設けられる加熱装置。

〔付記１２〕
基板処理装置に用いられる加熱装置の側壁断熱体の上部に設けられる天井断熱体であって、前記天井断熱体は、その中実断面積が中心側よりも外縁側の方が小さく形成されるように、内部に前記冷却ガスが通過する気道が設けられる天井断熱体。

〔付記１３〕
基板処理装置に用いられる加熱装置の側壁断熱体の上部に設けられる天井断熱体であって、前記天井断熱体の中央部を中心とする円弧状の空間であって冷却ガスが通過する気道が設けられる天井断熱体。

〔付記１４〕
反応容器とその外周に位置する側壁断熱体との間に設けられる冷却ガス流路と、前記側壁断熱体の上部に位置する天井断熱体の内部に前記天井断熱体の中実断面積が前記天井断熱体の中心側よりも外縁側の方が小さく形成されるように設けられる気道とに、冷却ガスを流して前記反応容器に収容された基板を冷却する半導体装置の製造方法。

〔付記１５〕
反応容器とその外周に位置する側壁断熱体との間に設けられる冷却ガス流路と、前記側壁断熱体の上部に位置する天井断熱体の内部に設けられる前記天井断熱体の中央部を中心とする円弧状の空間である気道とに、冷却ガスを流して前記反応容器に収容された基板を冷却する半導体装置の製造方法。

〔付記１６〕
反応容器の外周に設けられる側壁断熱体と、前記側壁断熱体の上部に設けられる天井断熱体と、前記側壁断熱体の内壁に設けられる発熱体と、前記反応容器と前記側壁断熱体との間に設けられる冷却ガスの流路とを有し、前記天井断熱体には、その中実断面積が前記天井断熱体の中心側よりも周縁側の方が小さくなるように前記冷却ガスが通過する気道が設けられる加熱装置によって前記反応容器に収容された基板を加熱処理する半導体装置の製造方法。

〔付記１７〕
反応容器の外周に設けられる側壁断熱体と、前記側壁断熱体の上部に設けられる天井断熱体と、前記側壁断熱体の内壁に設けられる発熱体と、前記反応容器と前記側壁断熱体との間に設けられる冷却ガスの流路とを有し、前記天井断熱体には、前記天井断熱体の中央部を中心とする円弧状の空間であって前記冷却ガスが通過する気道が設けられる加熱装置によって前記反応容器に収容された基板を加熱処理する半導体装置の製造方法。

１ 基板処理装置
２００ 基板
２０３ 反応容器
２０６ 加熱装置
２０８ 発熱体
２５０ 側壁断熱体
２５２ 天井断熱体
２６０ 気道

Claims (10)

1. 基板を収容する反応容器と、
   前記反応容器の外周に設けられる側壁断熱体と、
   前記側壁断熱体の上部に設けられる天井断熱体と、
   前記側壁断熱体の内壁に設けられる発熱体と、
   前記反応容器と前記側壁断熱体との間に設けられる冷却ガスの流路とを有する加熱装置と、を備え、
   前記天井断熱体には、その中実断面積が中心側よりも外縁側の方が小さく形成される部分を有するように、内部に前記冷却ガスが通過する気道が設けられ、
   さらに、前記天井断熱体は、上部断熱材と下部断熱材とを有し、
   前記上部断熱材および前記下部断熱材のうち少なくとも一方には、平面視において前記基板よりも外側となる位置に配置され前記天井断熱材の中央部を中心とする円弧状の凹部が形成されており、
   前記凹部は、前記気道の一部を構成する
   基板処理装置。
2. 前記気道は複数設けられ、前記複数の気道のそれぞれは、前記天井断熱体の中心を通る直線を基準として線対称に設けられる請求項１に記載の基板処理装置。
3. 前記気道は、前記冷却ガスを導入する導入口と、導入した前記冷却ガスを排出する排出口とを有し、
   前記導入口は、平面視において前記基板よりも外側となる位置に設けられる請求項１または２に記載の基板処理装置。
4. 前記気道は複数設けられ、前記複数の気道のそれぞれに、前記冷却ガスを導入する導入口と、導入した前記冷却ガスを排出する排出口が設けられる請求項１から３のいずれか１つに記載の基板処理装置。
5. 前記導入口は複数設けられ、
   前記下部断熱材の底面には、中央部から放射状に応力緩和用溝部が複数形成され、
   前記応力緩和用溝部の少なくとも一つは、前記複数設けられた前記導入口に繋がるように形成される請求項３または４に記載の基板処理装置。
6. 前記上部断熱材は、前記凹部の内側に環状の突起部を有し、
   前記下部断熱材は、前記突起部と嵌合する溝部を有し、
   前記突起部と前記溝部によって、前記上部断熱材と前記下部断熱材が互いに位置合わせされて固定される請求項１から５のいずれか１つに記載の基板処理装置。
7. 前記上部断熱材と前記下部断熱材の少なくとも一方には、前記凹部を空間的に分離する断熱壁が設けられ、前記凹部は、前記断熱壁に対して線対称に形成される請求項１に記載の基板処理装置。
8. 反応容器の外周に設けられる側壁断熱体と、
   前記側壁断熱体の上部に設けられる天井断熱体と、
   前記側壁断熱体の内壁に設けられる発熱体と、
   前記反応容器と前記側壁断熱体との間に設けられる冷却ガスの流路とを有し、
   前記天井断熱体には、その中実断面積が中心側よりも外縁側の方が小さく形成される部分を有するように、内部に前記冷却ガスが通過する気道が設けられ、
   さらに、前記天井断熱体は、上部断熱材と下部断熱材とを有し、
   前記上部断熱材および前記下部断熱材のうち少なくとも一方には、平面視において前記基板よりも外側となる位置に配置され前記天井断熱材の中央部を中心とする円弧状の凹部が形成されており、
   前記凹部は、前記気道の一部を構成する
   加熱装置。
9. 基板処理装置に用いられる加熱装置の側壁断熱体の上部に設けられる天井断熱体であって、
   前記天井断熱体には、その中実断面積が中心側よりも外縁側の方が小さく形成される部分を有するように、内部に冷却ガスが通過する気道が設けられ、
   さらに、前記天井断熱体は、上部断熱材と下部断熱材とを有し、
   前記上部断熱材および前記下部断熱材のうち少なくとも一方には、平面視において前記基板よりも外側となる位置に配置され前記天井断熱材の中央部を中心とする円弧状の凹部が形成されており、
   前記凹部は、前記気道の一部を構成する
   天井断熱体。
10. 基板を収容する反応容器と、前記反応容器の外周に設けられる側壁断熱体と、前記側壁断熱体の上部に設けられる天井断熱体と、前記側壁断熱体の内壁に設けられる発熱体と、前記反応容器と前記側壁断熱体との間に設けられる冷却ガスの流路とを有する加熱装置と、を備え、前記天井断熱体には、その中実断面積が中心側よりも外縁側の方が小さく形成される部分を有するように、内部に前記冷却ガスが通過する気道が設けられ、さらに、前記天井断熱体は、上部断熱材と下部断熱材とを有し、前記上部断熱材および前記下部断熱材のうち少なくとも一方には、平面視において前記基板よりも外側となる位置に配置され前記天井断熱材の中央部を中心とする円弧状の凹部が形成されており、前記凹部は、前記気道の一部を構成する基板処理装置の前記反応容器内に前記基板を搬入する工程と、
    前記反応容器内に所定の処理ガスを供給して前記基板を処理する工程と、
    前記処理を施した前記基板を前記反応容器から搬出する工程と、
    を有する半導体装置の製造方法。