WO2014017638A1 - 基板処理装置、半導体装置の製造方法および記録媒体 - Google Patents

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優一 和田
芦原　洋司
立野　秀人
佐久間　春信
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株式会社日立国際電気
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Definitions

  • the present invention relates to a substrate processing apparatus, a semiconductor device manufacturing method, and a recording medium.
  • a process of manufacturing a semiconductor device such as a DRAM (Dynamic Random Access Memory)
  • a process of supplying a processing gas into a reaction tube into which a substrate is loaded to form an oxide film on the surface of the substrate is performed.
  • Such a process includes, for example, a reaction tube that accommodates and processes a substrate, a supply unit that supplies a processing gas vaporized from a liquid source to the substrate in the reaction tube, and a heating unit that heats the substrate accommodated in the reaction tube.
  • a substrate processing apparatus comprising:
  • a low temperature region that is difficult to be heated by the heating unit may be generated in the reaction tube.
  • the processing gas may be cooled to a temperature lower than the vaporization point and reliquefied.
  • a processing container that accommodates a substrate, a lid that closes the processing container, a supply unit that supplies reactants to the substrate, a first heating unit that heats the substrate, and a gas state that flows in the vicinity of the lid
  • a substrate processing apparatus having a second heating unit for heating the reactant and a heating element for heating the lid.
  • a step of heating the substrate accommodated in the processing vessel by the first heating unit, a step of supplying the reactant into the processing vessel, and a gaseous reactant flowing in the vicinity of the lid that closes the processing vessel comprising: a step of heating the substrate by a second heating unit and a heating element.
  • a procedure for heating a substrate accommodated in a processing vessel by a first heating unit, a procedure for supplying a reactant into the processing vessel, and a gaseous reactant flowing in the vicinity of a lid that closes the processing vessel There is provided a recording medium on which is recorded a program for causing a computer to execute a procedure for heating the second heating unit and the heating element.
  • the manufacturing quality of the semiconductor device can be improved and the manufacturing throughput can be improved.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a substrate processing apparatus according to the present embodiment, and shows a processing furnace 202 portion in a longitudinal section.
  • FIG. 2 is a schematic longitudinal sectional view of the processing furnace 202 provided in the substrate processing apparatus according to the present embodiment.
  • the substrate processing apparatus for example, one process for manufacturing a semiconductor device is performed.
  • the processing furnace 202 includes a reaction tube 203 as a processing container.
  • the reaction tube 203 is made of a heat-resistant material such as quartz (SiO 2 ) or silicon carbide (SiC), and is formed in a cylindrical shape having an upper end and a lower end.
  • a processing chamber 201 is formed in the cylindrical hollow portion of the reaction tube 203, and is configured to be able to accommodate wafers 200 as substrates in a horizontal posture and in a multi-stage aligned state in a vertical direction by a boat 217 described later.
  • a seal cap 219 is provided as a furnace port lid that can hermetically seal (close) the lower end opening (furnace port) of the reaction tube 203.
  • the seal cap 219 is configured to contact the lower end of the reaction tube 203 from the lower side in the vertical direction.
  • the seal cap 219 is formed in a disc shape.
  • the boat 217 as a substrate holder is configured to hold a plurality of wafers 200 in multiple stages.
  • the boat 217 includes a plurality of (for example, three) columns 217 a that hold a plurality of wafers 200.
  • Each of the plurality of support columns 217a is installed between the bottom plate 217b and the top plate 217c.
  • a plurality of wafers 200 are aligned on the column 217a in a horizontal posture with their centers aligned, and are held in multiple stages in the tube axis direction.
  • the top plate 217 c is formed so as to be larger than the maximum outer diameter of the wafer 200 held by the boat 217.
  • Non-metals with good thermal conductivity such as silicon carbide (SiC), aluminum oxide (AlO), aluminum nitride (AlN), silicon nitride (SiN), zirconium oxide (ZrO), etc.
  • a material may be used.
  • a nonmetallic material having a thermal conductivity of 10 W / mK or more is preferably used.
  • the support 217a may be formed of a metal such as stainless steel (SUS), quartz, or the like. When metal is used as the constituent material of the support columns 217a and the top plate 217c, it is better that the metal is subjected to Teflon (registered trademark) processing.
  • a heat insulator 218 made of a heat resistant material such as quartz or silicon carbide (SiC) is provided at the lower part of the boat 217 so that heat from the first heating unit 207 is not easily transmitted to the seal cap 219 side. It is configured.
  • the heat insulator 218 functions as a heat insulating member and also functions as a holding body that holds the boat 217.
  • the heat insulator 218 is not limited to the one in which a plurality of heat insulating plates formed in a disk shape as shown in the figure are provided in a horizontal posture, and may be a quartz cap formed in a cylindrical shape, for example. Good. Further, the heat insulator 218 may be considered as one of the constituent members of the boat 217.
  • a boat elevator is provided as an elevating mechanism for moving the boat 217 up and down and transporting it into and out of the reaction tube 203.
  • the boat elevator is provided with a seal cap 219 that seals the furnace port when the boat 217 is raised by the boat elevator.
  • a boat rotation mechanism 267 that rotates the boat 217 is provided on the side of the seal cap 219 opposite to the processing chamber 201.
  • a rotation shaft 261 of the boat rotation mechanism 267 is connected to the boat 217 through the seal cap 219, and is configured to rotate the wafer 200 by rotating the boat 217.
  • a first heating unit 207 that heats the wafer 200 in the reaction tube 203 is provided outside the reaction tube 203 so as to surround the side wall surface of the reaction tube 203 concentrically.
  • the first heating unit 207 is supported and provided by the heater base 206.
  • the first heating unit 207 includes a first heater unit 207a, a second heater unit 207b, a third heater unit 207c, and a fourth heater unit 207d.
  • Each heater unit 207a, 207b, 207c, 207d is provided along the stacking direction of the wafers 200 in the reaction tube 203, respectively.
  • first temperature sensor 263a In the reaction tube 203, there are a first temperature sensor 263a, a second temperature sensor 263b, a third temperature sensor 263c, and a fourth temperature sensor 263d configured by, for example, thermocouples corresponding to each heater unit. is set up.
  • Each temperature sensor 263 is provided between the reaction tube 203 and the boat 217, respectively.
  • Each temperature sensor 263 may be provided so as to detect the temperature of the wafer 200 located in the center among the plurality of wafers 200 heated by each heater unit.
  • a controller 121 (to be described later) is electrically connected to the first heating unit 207 and each temperature sensor 263. Based on the temperature information detected by each temperature sensor 263, the controller 121 sets the first heater unit 207a, the second heater unit 207b, and the like so that the temperature of the wafer 200 in the reaction tube 203 becomes a predetermined temperature. The power supplied to the third heater unit 207c and the fourth heater unit 207d is controlled at a predetermined timing. In this manner, the temperature setting and temperature adjustment of the first heater unit 207a, the second heater unit 207b, the third heater unit 207c, and the fourth heater unit 207d are individually performed.
  • a supply nozzle 230 through which the reactant passes is provided between the reaction tube 203 and the first heating unit 207.
  • the reactant is a substance that is supplied onto the wafer 200 in the reaction tube 203 and reacts with the wafer 200.
  • the reactant for example, hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) or water (H 2 O) used as an oxidizing agent can be used.
  • the supply nozzle 230 is made of, for example, quartz having a low thermal conductivity.
  • the supply nozzle 230 may have a double tube structure.
  • the supply nozzle 230 is disposed along the side portion of the outer wall of the reaction tube 203.
  • the upper end (downstream end) of the supply nozzle 230 is airtightly provided at the top (upper end opening) of the reaction tube 203.
  • the supply nozzle 230 located at the upper end opening of the reaction tube 203 is provided with a plurality of supply holes 231 from the upstream side to the downstream side (see FIG. 2).
  • the supply hole 231 is formed to inject the reactant supplied into the reaction tube 203 toward the top plate 217 c of the boat 217 accommodated in the reaction tube 203.
  • the downstream end of the reactant supply pipe 232a for supplying the reactant is connected to the upstream end of the supply nozzle 230.
  • a reactant supply tank 233 in order from the upstream direction, a reactant supply tank 233, a liquid flow rate controller (LMFC) 234 that is a liquid flow rate controller (liquid flow rate control unit), a valve 235a that is an on-off valve, a separator 236, and an open / close state
  • LMFC liquid flow rate controller
  • a valve 237 which is a valve is provided.
  • a sub-heater 262a is provided at least downstream from the valve 237 in the reactant supply pipe 232a.
  • the downstream end of the pressurized gas supply pipe 232b for supplying the pressurized gas is connected to the upper part of the reactant supply tank 233.
  • the pressure gas supply pipe 232b is provided with a pressure gas supply source 238b, a mass flow controller (MFC) 239b as a flow rate controller (flow rate control unit), and a valve 235b as an on-off valve in order from the upstream direction.
  • MFC mass flow controller
  • An inert gas supply pipe 232c is connected between the valve 235 of the reactant supply pipe 232a and the separator 236.
  • the inert gas supply pipe 232c is provided with an inert gas supply source 238c, a mass flow controller (MFC) 239c that is a flow rate controller (flow rate control unit), and a valve 235c that is an on-off valve in order from the upstream direction.
  • MFC mass flow controller
  • the downstream end of the first gas supply pipe 232d is connected to the downstream side of the valve 237 of the reactant supply pipe 232a.
  • the first gas supply pipe 232d is provided with a source gas supply source 238d, a mass flow controller (MFC) 239d as a flow rate controller (flow rate control unit), and a valve 235d as an on-off valve in order from the upstream direction.
  • MFC mass flow controller
  • a sub-heater 262d is provided at least on the downstream side of the valve 235d of the first gas supply pipe 232d.
  • the downstream end of the second gas supply pipe 232e is connected to the downstream side of the valve 235d of the first gas supply pipe 232d.
  • the second gas supply pipe 232e is provided with a raw material gas supply source 238e, a mass flow controller (MFC) 239e that is a flow rate controller (flow rate control unit), and a valve 235e that is an on-off valve in order from the upstream direction.
  • MFC mass flow controller
  • a sub heater 262e is provided at least on the downstream side of the valve 235e of the second gas supply pipe 232e.
  • the reactant supply system is mainly configured by the reactant supply pipe 232a, the liquid flow rate controller 234, the valve 235a, the separator 236, the valve 237, and the supply nozzle 230.
  • the reactant supply tank 233, the pressurized gas supply pipe 232b, the inert gas supply source 238b, the mass flow controller 239b, and the valve 235b may be included in the reactant supply system.
  • the supply unit is mainly constituted by the reactant supply system.
  • an inert gas supply system is mainly configured by the inert gas supply pipe 232c, the mass flow controller 239c, and the valve 235c.
  • the inert gas supply source 238c, the reactant supply pipe 232a, the separator 236, the valve 237, and the supply nozzle 230 may be included in the inert gas supply system.
  • a first process gas supply system is mainly configured by the first gas supply pipe 232d, the mass flow controller 239d, and the valve 235d.
  • the source gas supply source 238d, the reactant supply pipe 232a, and the supply nozzle 230 may be included in the first process gas supply system.
  • a second processing gas supply system is mainly configured by the second gas supply pipe 232e, the mass flow controller 239e, and the valve 235e.
  • the source gas supply source 238e, the reactant supply pipe 232a, the first gas supply pipe 232b, and the supply nozzle 230 may be included in the second processing gas supply system.
  • an inert gas supply system, a first process gas supply system, and a second process gas supply system may be included in the supply unit.
  • a third heating unit 209 is provided above the reaction tube 203.
  • the third heating unit 209 is configured to heat the top plate 217c of the boat 217.
  • a lamp heater unit or the like can be used as the third heating unit 209.
  • a controller 121 described later is electrically connected to the third heating unit 209. The controller 121 is configured to control the power supplied to the third heating unit 209 at a predetermined timing so that the top plate 217c of the boat 217 has a predetermined temperature.
  • the state conversion unit is mainly configured by the third heating unit 209 and the top plate 217c.
  • the state conversion unit changes the state of a liquid raw material generated by dissolving a liquid reactant or reactant supplied in the reaction tube 203 in a solvent to a gaseous state.
  • these are collectively referred to simply as a reactant in a liquid state.
  • pressurized gas is supplied into the reactant supply tank 233 from the pressurized gas supply pipe 232b through the mass flow controller 239b and the valve 235b.
  • the liquid raw material stored in the reactant supply tank 233 is sent out into the reactant supply pipe 232a.
  • the liquid material supplied from the reactant supply tank 233 into the reactant supply pipe 232a is supplied into the reaction tube 203 via the liquid flow rate controller 234, the valve 235a, the separator 236, the valve 237, and the supply nozzle 230.
  • the liquid raw material supplied into the reaction tube 203 is vaporized or misted by coming into contact with the top plate 217c heated by the third heating unit 209, and a processing gas (vaporized gas or mist gas) is generated. .
  • This processing gas is supplied to the wafer 200 in the reaction tube 203, and a predetermined substrate processing is performed on the wafer 200.
  • the liquid reactant flowing in the reactant supply pipe 232a may be preheated by the sub-heater 262a. Thereby, the reactant in the liquid state can be supplied into the reaction tube 203 in a state in which the reactant is more easily vaporized.
  • the upstream end of the first exhaust pipe 241 that exhausts the atmosphere in the reaction pipe 203 (in the processing chamber 201) is connected to the reaction pipe 203.
  • the first exhaust pipe 241 includes, in order from the upstream direction, a pressure sensor as a pressure detector (pressure detection unit) that detects the pressure in the reaction tube 203, and an APC (Auto Pressure) as a pressure regulator (pressure adjustment unit).
  • a controller valve 242 and a vacuum pump 246a as an evacuation device are provided.
  • the first exhaust pipe 241 is configured to be evacuated by a vacuum pump 246a so that the pressure in the reaction tube 203 becomes a predetermined pressure (degree of vacuum).
  • the APC valve 242 is an on-off valve that can open and close the valve to evacuate and stop the evacuation in the reaction tube 203, and further adjust the pressure by adjusting the valve opening.
  • the upstream end of the second exhaust pipe 243 is connected to the upstream side of the APC valve 242 of the first exhaust pipe 241.
  • the second exhaust pipe 243 includes, in order from the upstream direction, a valve 240 that is an on-off valve, a separator 244 that separates exhaust gas exhausted from the reaction pipe 203 into liquid and gas, and a vacuum pump as a vacuum exhaust device. 246b is provided.
  • the upstream end of the third exhaust pipe 245 is connected to the separator 244, and a liquid recovery tank 247 is provided in the third exhaust pipe 245.
  • a gas chromatograph or the like can be used as the separator 244.
  • an exhaust section is configured by the first exhaust pipe 241, the second exhaust pipe 243, the separator 244, the liquid recovery tank 247, the APC valve 242, the valve 240, and the pressure sensor.
  • a heat insulating member 210 is provided on the outer periphery of the first heating unit 207 so as to cover the reaction tube 203 and the first heating unit 207.
  • the heat insulating member 210 includes a side heat insulating member 210 a provided so as to surround the side wall of the reaction tube 203 and an upper heat insulating member 210 b provided so as to cover the upper end of the reaction tube 203.
  • the side heat insulating member 210a and the upper heat insulating member 210b are connected in an airtight manner.
  • the side heat insulating member 210a and the upper heat insulating member 210 may be integrally formed.
  • the heat insulating member 210 is made of a heat resistant material such as quartz or silicon carbide.
  • a supply port 248 for supplying a cooling gas is formed below the side heat insulating member 210a.
  • the supply port 248 is formed by the lower end portion of the side heat insulating member 210a and the heater base 206.
  • the supply port 248 may be formed by providing an opening in the side heat insulating member 210a.
  • a downstream end of the cooling gas supply pipe 249 is connected to the supply port 248.
  • the cooling gas supply pipe 249 is provided with a cooling gas supply source 250, a mass flow controller (MFC) 251 as a flow rate controller (flow rate control unit), and a shutter 252 as a shut-off valve in order from the upstream direction.
  • MFC mass flow controller
  • the cooling gas supply system is mainly configured by the cooling gas supply pipe 249 and the mass flow controller 251. Note that the cooling gas supply source 250 and the shutter 252 may be included in the cooling gas supply system.
  • the upstream end of the cooling gas exhaust pipe 253 that exhausts the atmosphere in the space 260 between the reaction tube 203 and the heat insulating member 210 is connected to the upper heat insulating member 210b.
  • the cooling gas exhaust pipe 253 includes, in order from the upstream direction, a shutter 254 as a shutoff valve, a radiator 255 that circulates cooling water or the like to cool the exhaust gas flowing in the cooling gas exhaust pipe 253, a shutter 256 as a shutoff valve,
  • a blower 257 for flowing the exhaust gas from the upstream side to the downstream side of the cooling gas exhaust pipe 253 and an exhaust mechanism 258 including an exhaust port for discharging the exhaust gas to the outside of the processing furnace 202 are provided.
  • a blower rotation mechanism 259 such as an inverter is connected to the blower 257, and the blower 257 is rotated by the blower rotation mechanism 259.
  • the cooling gas exhaust pipe 253, the radiator 255, the blower 257, and the exhaust mechanism 258 constitute a cooling gas exhaust system that exhausts the atmosphere of the space 260 between the heat insulating member 210 and the reaction pipe 203.
  • the shutter 254 and the shutter 256 may be included in the cooling gas exhaust system.
  • a reaction tube cooling unit is mainly configured by the above-described cooling gas supply system and cooling gas exhaust system.
  • reaction tube 203 is cooled to a temperature lower than the vaporization point of hydrogen peroxide and reliquefied.
  • Such re-liquefaction of hydrogen peroxide gas often occurs in a region other than the region heated by the first heating unit 207 in the reaction tube 203. Since the first heating unit 207 is provided to heat the wafer 200 in the reaction tube 203 as described above, the region in the reaction tube 203 in which the wafer 200 is accommodated is formed by the first heating unit 207. Heated. However, the region other than the accommodation region of the wafer 200 in the reaction tube 203 is not easily heated by the first heating unit 207. As a result, a low temperature region is generated in a region other than the region heated by the first heating unit 207 in the reaction tube 203, and the hydrogen peroxide gas is cooled and reliquefied when passing through this low temperature region. There is.
  • the processing furnace 202 provided in the conventional substrate processing apparatus is supplied with processing gas flowing in the reaction tube 203 on the downstream side in the reaction tube 203 (the heat insulator 218 in the reaction tube 203 is provided).
  • region accommodated) was not provided. For this reason, the processing gas may be reliquefied on the downstream side in the reaction tube 203.
  • liquid generated by re-liquefaction of the hydrogen peroxide gas may accumulate at the bottom of the reaction tube 203 (the upper surface of the seal cap 219). For this reason, the reliquefied hydrogen peroxide reacts with the seal cap 219, and the seal cap 219 may be damaged.
  • the seal cap 219 when the seal cap 219 is lowered in order to carry the boat 217 out of the reaction tube 203 and the furnace port (lower end opening of the reaction tube 203) is opened, if the liquid is accumulated on the seal cap 219, the seal cap The liquid on 219 may fall out of the reaction tube 203 from the furnace port. For this reason, the furnace port peripheral member of the processing furnace 202 may be damaged, and an operator or the like may not be able to safely enter the vicinity of the processing furnace 202.
  • Hydrogen peroxide solution is, for example, hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) as a raw material (reactant) that is solid or liquid at room temperature, water (H 2 O) as a solvent, and hydrogen peroxide dissolved in water. Is manufactured. That is, the hydrogen peroxide solution is composed of hydrogen peroxide and water having different vaporization points. For this reason, the concentration of hydrogen peroxide in the liquid generated by reliquefaction of the hydrogen peroxide gas may be higher than that of the hydrogen peroxide solution when supplied into the reaction tube 203.
  • the liquid generated by re-liquefying the hydrogen peroxide gas is further vaporized in the reaction tube 203 to generate re-vaporized gas.
  • the revaporization gas may have a higher concentration of hydrogen peroxide than the hydrogen peroxide gas supplied to the wafer 200 in some cases.
  • the concentration of the hydrogen peroxide gas may be non-uniform in the reaction tube 203 where the revaporized gas is generated.
  • the substrate processing is not uniform among the plurality of wafers 200 in the reaction tube 203, and the characteristics of the substrate processing are likely to vary.
  • substrate processing among lots may be non-uniform.
  • the hydrogen peroxide concentration may increase due to repeated liquefaction and re-vaporization of hydrogen peroxide. As a result, the risk of explosion and combustion due to the high concentration of hydrogen peroxide water may increase.
  • the second heating unit 208 is provided so as to heat the region other than the region heated by the first heating unit 207. That is, the second heating unit 208 is provided on the outer side (outer periphery) of the lower portion of the reaction tube 203 so as to concentrically surround the side wall surface of the reaction tube 203.
  • a resistance heating body and a radiation heating body are used.
  • a nichrome wire, a Kanthal wire, SiC, or tungsten is used as the resistance heating body.
  • the radiant heating element it is preferable to use a radiant heating element that emits mid-wavelength infrared rays that are easily absorbed by water molecules (H 2 O).
  • a Kanthal wire heater, a carbon heater, a SiC heater, a lamp heater using tungsten, a halogen lamp, or the like is used.
  • the second heating unit 208 causes the hydrogen peroxide gas flowing from the upper side (upstream side) to the lower side (downstream side) of the reaction tube 203 toward the exhaust unit to flow downstream in the reaction tube 203 (that is, in the reaction tube 203).
  • the heat insulating body 218 is accommodated in the region).
  • the second heating unit 208 includes a seal cap 219 that seals the lower end opening of the reaction tube 203, and a reaction tube 203 such as a heat insulator 218 disposed at the bottom of the reaction tube 203 and the bottom of the reaction tube 203.
  • the member which comprises the lower part of this is comprised so that it may heat.
  • the second heating unit 208 is disposed so as to be positioned below the bottom plate 217b.
  • the heat generating body 212 in the member (seal cap 219) which seals the lower end opening of the reaction tube 203.
  • the heating element 212 may be provided, for example, outside the seal cap 219.
  • the heating element 212 may be provided at two locations, the outer side of the lower portion of the reaction tube 203 and the inside of the seal cap 219, and further provided at three or more locations. May be.
  • a controller 121 described later is electrically connected to the second heating unit 208.
  • the controller 121 supplies power to the second heating unit 208 so that the temperature (for example, 150 ° C. to 170 ° C.) can suppress the liquefaction of the processing gas (hydrogen peroxide gas) in the reaction tube 203. It is configured to control at a predetermined timing.
  • the controller 121 which is a control unit (control means), is configured as a computer including a CPU (Central Processing Unit) 121a, a RAM (Random Access Memory) 121b, a storage device 121c, and an I / O port 121d.
  • the RAM 121b, the storage device 121c, and the I / O port 121d are configured to exchange data with the CPU 121a via the internal bus 121e.
  • an input / output device 122 configured as a touch panel or the like is connected to the controller 121.
  • the storage device 121c includes, for example, a flash memory, a HDD (Hard Disk Drive), and the like.
  • a control program that controls the operation of the substrate processing apparatus, a process recipe that describes the procedure and conditions of the substrate processing described later, and the like are stored in a readable manner.
  • the process recipe is a combination of functions so that a predetermined result can be obtained by causing the controller 121 to execute each procedure in a substrate processing step to be described later, and functions as a program.
  • the process recipe, the control program, and the like are collectively referred to as simply a program.
  • the RAM 121b is configured as a memory area (work area) in which programs, data, and the like read by the CPU 121a are temporarily stored.
  • the I / O port 121d includes the above-described liquid flow rate controller 234, mass flow controllers 239b, 239c, 239d, 239e, 251, valves 235a, 235b, 235c, 235d, 235e, 237, 240, shutters 252, 254, 256, APC valves. 242, first heating unit 207, second heating unit 208, third heating unit 209, heating element 212, blower rotation mechanism 259, first temperature sensor 263 a, second temperature sensor 263 b, third temperature The sensor 263c, the fourth temperature sensor 263d, the boat rotation mechanism 267, and the like are connected.
  • the CPU 121a is configured to read and execute a control program from the storage device 121c, and to read a process recipe from the storage device 121c in response to an operation command input from the input / output device 122 or the like. Then, the CPU 121a adjusts the flow rate of the liquid raw material by the liquid flow rate controller 234, adjusts the flow rates of various gases by the mass flow controllers 239b, 239c, 239d, 239e, and 251 in accordance with the contents of the read process recipe, the valves 235a, 235b, 235c, 235d, 235e, 237, 240 open / close operation, shutter 252, 254, 256 shut-off operation, APC valve 242 opening adjustment operation, first temperature sensor 263a, second temperature sensor 263b, 3 temperature sensor 263c, temperature adjustment operation of the first heating unit 207 based on the fourth temperature sensor 263d, temperature adjustment operation of the second heating unit 208 and the third heating unit 209 based on the temperature sensor, vacuum pump 246a
  • the controller 121 is not limited to being configured as a dedicated computer, and may be configured as a general-purpose computer.
  • an external storage device storing the above-described program for example, magnetic tape, magnetic disk such as a flexible disk or hard disk, optical disk such as CD or DVD, magneto-optical disk such as MO, semiconductor memory such as USB memory or memory card
  • the controller 121 according to the present embodiment can be configured by installing a program in a general-purpose computer using the external storage device 123.
  • the means for supplying the program to the computer is not limited to supplying the program via the external storage device 123.
  • the program may be supplied without using the external storage device 123 by using communication means such as the Internet or a dedicated line.
  • the storage device 121c and the external storage device 123 are configured as computer-readable recording media. Hereinafter, these are collectively referred to simply as a recording medium. Note that when the term “recording medium” is used in this specification, it may include only the storage device 121c alone, may include only the external storage device 123 alone, or may include both.
  • a substrate having a concavo-convex structure which is a fine structure and supplying a material containing silicon so as to fill the recess (groove) and having a silicon (Si) -containing film formed in the groove is used.
  • the silicon-containing film contains an Si element, a nitrogen (N) element, and a hydrogen (H) element, and in some cases, carbon (C) and other impurities may be mixed.
  • the material containing silicon is preferably a material containing a silazane bond (—Si—N— bond), and more preferably polysilazane (SiH 2 NH).
  • the substrate having a fine structure is a structure having a high aspect ratio such as a deep groove (concave portion) in the vertical direction or a narrow groove (concave portion) having a width of about 10 nm to 50 nm, for example, with respect to the silicon substrate. It has a substrate.
  • Polysilazane is an alternative to SOG that has been used in the past.
  • This polysilazane is, for example, a material obtained by a catalytic reaction of dichlorosilane or trichlorosilane and ammonia, and is used when a thin film is formed by coating on a substrate using a spin coater.
  • the film thickness is adjusted by the molecular weight of polysilazane, the viscosity, and the rotation speed of the coater.
  • a silicon oxide film can be formed by supplying moisture to the polysilazane.
  • hydrogen peroxide water Compared with water vapor (water, H 2 O), hydrogen peroxide water has a high activation energy and a high oxidizing power due to a large number of oxygen atoms contained in one molecule. Therefore, by using hydrogen peroxide gas as the processing gas, oxygen atoms (O) can reach the deep part (bottom part of the groove) of the film formed in the groove of the wafer 200. Therefore, the degree of the modification treatment can be made more uniform between the surface portion and the deep portion of the film on the wafer 200. That is, more uniform substrate processing can be performed between the surface portion and the deep portion of the film formed on the wafer 200, and the dielectric constant and the like of the wafer 200 after the modification processing can be made uniform.
  • the reforming process step can be performed at a low temperature of 40 ° C. to 100 ° C., and the performance deterioration of the circuit formed on the wafer 200 can be suppressed.
  • hydrogen peroxide as a reactant is vaporized or misted (that is, hydrogen peroxide in a gas state) is referred to as hydrogen peroxide gas, and liquid hydrogen peroxide is referred to as hydrogen peroxide water. Call it.
  • Substrate carrying-in process (S10) First, a predetermined number of wafers 200 are loaded into the boat 217 (wafer charge). A boat 217 holding a plurality of wafers 200 is lifted by a boat elevator and loaded into the reaction tube 203 (inside the processing chamber 201) (boat loading). In this state, the furnace port that is the opening of the processing furnace 202 is sealed by the seal cap 219.
  • the reaction tube 203 is evacuated by at least one of the vacuum pump 246a and the vacuum pump 246b so that a desired pressure (degree of vacuum) is obtained. At this time, the pressure in the reaction tube 203 is measured by a pressure sensor, and the opening degree of the APC valve 242 or the opening / closing of the valve 240 is feedback-controlled based on the measured pressure (pressure adjustment).
  • the wafer 200 accommodated in the reaction tube 203 is heated by the first heating unit 207 so as to reach a desired temperature (for example, 40 ° C. to 100 ° C.).
  • a desired temperature for example, 40 ° C. to 100 ° C.
  • the temperatures detected by the first temperature sensor 263a, the second temperature sensor 263b, the third temperature sensor 263c, and the fourth temperature sensor 263d so that the wafer 200 in the reaction tube 203 has a desired temperature.
  • feedback control is performed on the power supplied to the first heater unit 207a, the second heater unit 207b, the third heater unit 207c, and the fourth heater unit 207d included in the first heating unit 207 (temperature adjustment). .
  • the set temperatures of the first heater unit 207a, the second heater unit 207b, the third heater unit 207c, and the fourth heater unit 207d are all controlled to be the same temperature. Further, the second heating unit 208 is controlled in the reaction tube 203 (particularly below the reaction tube 203) so that the temperature of the hydrogen peroxide gas is not reliquefied.
  • the boat rotation mechanism 267 is operated to start the rotation of the boat 217.
  • the rotation speed of the boat 217 is controlled by the controller 121.
  • the boat 217 is always rotated until at least the reforming process (S30) described later is completed.
  • valve 235a and the valve 237 are opened, and the flow rate of the hydrogen peroxide stored in the reactant supply tank 233 is controlled by the liquid flow rate controller 234, while the separator 236, the supply nozzle 230, and the supply are supplied from the reactant supply pipe 232a. It is supplied into the reaction tube 203 through the hole 231.
  • an inert gas such as nitrogen (N 2 ) gas or a rare gas such as He gas, Ne gas, or Ar gas can be used.
  • the reason why hydrogen peroxide water, not hydrogen peroxide gas, is passed through the supply nozzle 230 will be described.
  • the concentration of the hydrogen peroxide gas may vary depending on the thermal conditions of the supply nozzle 230. For this reason, it may be difficult to perform substrate processing with high reproducibility.
  • the supply nozzle 230 may be corroded. For this reason, foreign matter generated by corrosion may adversely affect substrate processing such as film processing. Therefore, in this embodiment, the hydrogen peroxide solution is passed through the supply nozzle 230.
  • the hydrogen peroxide solution supplied into the reaction tube 203 through the supply nozzle 230 is brought into contact with the top plate 217c of the boat 217 heated by the third heating unit 209, so that hydrogen peroxide gas (that is, excess gas) as a processing gas is supplied. Hydrogen peroxide water gas).
  • hydrogen peroxide gas is supplied onto the wafer 200, and the hydrogen peroxide gas undergoes an oxidation reaction with the surface of the wafer 200, so that the Si film formed on the wafer 200 is modified to an SiO film.
  • the vacuum pump 246 b and the liquid recovery tank 247 are exhausted. That is, the APC valve 242 is closed, the valve 240 is opened, and the exhaust gas exhausted from the reaction tube 203 is allowed to pass through the separator 244 from the first exhaust tube 241 through the second exhaust tube 243. Then, after separating the exhaust gas into a liquid containing hydrogen peroxide and a gas not containing hydrogen peroxide by the separator 244, the gas is exhausted from the vacuum pump 246b, and the liquid is recovered in the liquid recovery tank 247.
  • valve 240 and the APC valve 242 may be closed to pressurize the reaction tube 203. Thereby, the hydrogen peroxide water atmosphere in the reaction tube 203 can be made uniform.
  • valves 235a, 235b, and 237 are closed, and the supply of hydrogen peroxide solution into the reaction tube 203 is stopped.
  • the APC valve 242 is closed, the valve 240 is opened, the reaction tube 203 is evacuated, and the hydrogen peroxide gas remaining in the reaction tube 203 is evacuated. That is, the valve 235a is closed, the valves 235c and 237 are opened, and N 2 gas (inert gas) as a purge gas is supplied from the inert gas supply pipe 232c through the supply nozzle 230 into the reaction pipe 203 by the mass flow controller 239c. Supply while controlling the flow rate.
  • the purge gas for example, an inert gas such as nitrogen (N 2 ) gas, or a rare gas such as He gas, Ne gas, or Ar gas can be used.
  • the opening degree of the APC valve 242 and the opening and closing of the valve 240 may be adjusted, and the vacuum pump 246a may be evacuated.
  • the exhaust gas may be exhausted from the cooling gas exhaust pipe 253 while being supplied into the space 260.
  • the cooling gas in addition to N 2 gas, for example, rare gas such as He gas, Ne gas, Ar gas, air, or the like can be used alone or in combination.
  • N 2 gas is supplied into the space 260 from the cooling gas supply pipe 249, the space 260 is filled with the cooling gas and cooled, and then the blower 257 is operated.
  • the shutters 254 and 256 may be opened, and the cooling gas in the space 260 may be exhausted from the cooling gas exhaust pipe 253.
  • Substrate unloading step (S60) Thereafter, the seal cap 219 is lowered by the boat elevator to open the lower end of the reaction tube 203, and the processed wafer 200 is held on the boat 217 from the lower end of the reaction tube 203 to the outside of the reaction tube 203 (processing chamber 201). Unload to (boat unload). Thereafter, the processed wafer 200 is taken out from the boat 217 (wafer discharge), and the substrate processing process according to the present embodiment is completed.
  • the reaction tube 203 by heating the inside of the reaction tube 203 with the first heating unit 207 and the second heating unit 208, the low temperature region in the reaction tube 203 is reduced, and hydrogen peroxide gas is introduced into the reaction tube 203. Therefore, it is possible to suppress cooling to a temperature lower than the vaporization point. That is, it is possible to suppress the hydrogen peroxide gas from being reliquefied in the reaction tube 203.
  • the concentration of the hydrogen peroxide solution in the reaction tube 203 can be made uniform, and more uniform substrate processing can be performed between the plurality of wafers 200 and lots in the reaction tube 203.
  • a sub-heater 211 as a heating unit for heating the first exhaust pipe 241 may be provided at least upstream of the APC valve 242 in the first exhaust pipe 241.
  • the sub heater 211 may be included in the second heating unit 208 described above.
  • the processing gas may be a gas obtained by vaporizing a solution (liquid reactant) in which a raw material (reactant) that is solid or liquid at room temperature is dissolved in a solvent. Moreover, when the vaporization point of the raw material (reactant) is different from the vaporization point of the solvent, the effect of the above-described embodiment is easily obtained. Further, the vaporized gas that is the processing gas is not limited to a gas whose concentration is increased when reliquefied, but may be a gas whose concentration decreases when reliquefied. Even with such a processing gas, the concentration of the processing gas in the reaction vessel 203 can be made uniform.
  • the hydrogen peroxide gas is not limited to the oxidizing agent, but a gas containing hydrogen element (H) such as hydrogen (H 2 ) gas (hydrogen-containing gas) and oxygen such as oxygen (O 2 ) gas are used.
  • a gas obtained by heating a gas containing element (O) (oxygen-containing gas) to form water vapor (H 2 O) may be used. That is, the valves 235a, 235b, and 237 are closed, the valves 235d and 235e are opened, and H 2 gas and O 2 gas are respectively supplied from the first gas supply pipe 232d and the second gas supply pipe 232e into the reaction pipe 203.
  • the mass flow controllers 239d and 239e may be supplied while controlling the flow rate.
  • the H 2 gas and the O 2 gas supplied into the reaction tube 203 are brought into contact with the top plate 217 c of the boat 217 heated by the third heating unit 209 to be vaporized and supplied to the wafer 200, so that the wafer 200 is supplied onto the wafer 200.
  • the formed Si film may be modified to an SiO film.
  • oxygen-containing gas for example, ozone (O 3 ) gas, water vapor (H 2 O), or the like may be used in addition to O 2 gas.
  • O 3 ozone
  • H 2 O water vapor
  • hydrogen peroxide is different from water vapor (water, H 2 O) in that the activation energy is high and the number of oxygen atoms contained in one molecule is large, so that the oxidizing power is strong.
  • oxygen atoms (O) can reach the deep part of the film formed in the groove of the wafer 200 (bottom part of the groove).
  • the reforming process can be performed at a low temperature of 40 ° C. to 100 ° C., and a circuit formed on the wafer 200, particularly a material that is vulnerable to high temperature processing (for example, aluminum) is used. Circuit performance deterioration and the like can be suppressed.
  • the gas (process gas) supplied onto the wafer 200 includes a state of a single H 2 O molecule, A cluster state in which several molecules are bonded may be included.
  • water (H 2 O) when water (H 2 O) is changed from a liquid state to a gas state, it may be split up to a single H 2 O molecule, or may be split into a cluster state in which several molecules are bonded. . Further, a fog (mist) state in which several of the above clusters are gathered may be used.
  • the gas supplied onto the wafer 200 is bound to the state of a single H 2 O 2 molecule or several molecules.
  • the cluster state may be included.
  • hydrogen peroxide gas when hydrogen peroxide gas is converted from hydrogen peroxide water (H 2 O 2 ), it may be split into single H 2 O 2 molecules or a cluster state in which several molecules are bonded. You may make it split. Further, a fog (mist) state in which several of the above clusters are gathered may be used.
  • the hydrogen peroxide gas as the processing gas is generated in the reaction tube 203, but the present invention is not limited to this. That is, for example, hydrogen peroxide gas previously vaporized outside the reaction tube 203 may be supplied into the reaction tube 203 from the supply nozzle 230. Thereby, the atmosphere of the hydrogen peroxide gas in the reaction tube 203 can be made more uniform.
  • the hydrogen peroxide gas passes through the supply nozzle 230, it may be reliquefied in the supply nozzle 230.
  • the hydrogen peroxide gas often stays and reliquefies at a curved (bent) portion or a joining portion of the supply nozzle 230. As a result, the inside of the supply nozzle 230 may be damaged by the liquid generated by reliquefaction in the supply nozzle 230.
  • the first heater unit 207a, the second heater unit 207b, the third heater unit 207c, and the fourth heater unit 207d provided in the first heating unit 207 are provided outside the reaction tube 203, respectively.
  • As temperature detectors for detecting the temperature of the first external temperature sensor 264a such as a thermocouple, a second external temperature sensor 264b, a third external temperature sensor 264c, and a fourth external temperature sensor 264d (see FIG. 2). May be installed.
  • the first external temperature sensor 264a, the second external temperature sensor 264b, the third external temperature sensor 264c, and the fourth external temperature sensor 264d are respectively connected to the controller 121.
  • the first heater is based on the temperature information detected by the first external temperature sensor 264a, the second external temperature sensor 264b, the third external temperature sensor 264c, and the fourth external temperature sensor 264d, respectively. It can be monitored whether each of the unit 207a, the second heater unit 207b, the third heater unit 207c, and the fourth heater unit 207d is heated to a predetermined temperature.
  • the wafer 200 is heated to a high temperature of 800 ° C. to 1000 ° C. and annealed (heat treatment). Etc. may be performed.
  • the annealing process is performed, as described above, in the temperature lowering / atmospheric pressure return step (S50), the temperature of the wafer 200 is lowered, the shutter 252 is opened, and N 2 gas as a cooling gas reacts from the cooling gas supply pipe 249. It is good to supply in the space 260 between the pipe
  • FIG. Accordingly, the reaction tube 203 and the first heating unit 207 provided in the space 260 can be cooled in a shorter time. As a result, the start time of the next modification process step (S30) can be advanced, and the throughput can be improved.
  • the substrate processing apparatus including the vertical processing furnace has been described.
  • the present invention is not limited to this, and for example, a substrate processing apparatus having a single wafer type, Hot Wall type, Cold Wall type processing furnace, an MMT apparatus, or the like.
  • the present invention can also be suitably applied to a substrate processing apparatus that processes the wafer 200 by exciting the process gas.
  • the seal cap 219 as a lid body has a thermal conductivity such as silicon carbide (SiC), aluminum oxide (AlO), aluminum nitride (AlN), silicon nitride (SiN), zirconium oxide (ZrO), etc. as a constituent material.
  • a thermal conductivity such as silicon carbide (SiC), aluminum oxide (AlO), aluminum nitride (AlN), silicon nitride (SiN), zirconium oxide (ZrO), etc.
  • good non-metallic materials should be used.
  • a nonmetallic material having a thermal conductivity of 10 W / mK or more is preferably used.
  • the seal cap 219 may be formed of a metal such as stainless steel (SUS), quartz, or the like. When a metal is used as the constituent material of the seal cap 219, it is better that the metal is subjected to Teflon (registered trademark) processing.
  • the seal cap 219 When a material having good thermal conductivity is used as the constituent material of the seal cap 219, the seal cap 219 is easily heated by the second heating unit 208, and thus the temperature of the seal cap 219 can be increased in a shorter time. Therefore, even when the hydrogen peroxide gas comes into contact with the seal cap 219, it is possible to suppress the hydrogen peroxide gas from being cooled to a temperature lower than the vaporization point on the seal cap 219 and reliquefied. In addition, when a non-metallic material is used as a constituent material of the seal cap 219, damage to the seal cap 219 can be reduced even when the liquid generated by reliquefaction accumulates on the seal cap 219.
  • the seal cap 219 is made of stainless steel and the seal cap protection part 272 is provided on the seal cap, so that the seal cap and hydrogen peroxide can be prevented from coming into contact with each other and the reaction can be suppressed.
  • the seal cap protection part 272 for example, a plate made of quartz is provided.
  • the heat conductor 285 is, for example, a non-metallic material plate made of the above-described non-metallic material. Further, as shown in FIG.
  • the heat conductor 285 can be provided on either or both of the upper surface and the lower surface of the seal cap protection part 272. More preferably, as shown in FIG. 8, a heat conductor 285 is provided above the seal cap protection part 272, and a heating element 212 is provided below the seal cap protection part 272, thereby increasing the heating efficiency of the furnace port part. Can be improved.
  • the second heating unit 208 is used to prevent the wafer 200 from being heated by the second heating unit 208.
  • the temperature of the periphery of the second heating unit 208 is controlled to be OFF, but by providing the heat conductor 285 and the heating element 212, the seal cap 219 can be heated even when the wafer 200 is unloaded and loaded.
  • the temperature raising time of the furnace port can be shortened, and the throughput can be improved.
  • the present invention is not limited thereto, and the silicon-containing film formed by the CVD method can be oxidized.
  • a processing container for containing a substrate for containing a substrate; A lid for closing the processing container; A supply for supplying reactants to the substrate; A first heating unit for heating the substrate; A second heating unit for heating the reactant in a gaseous state flowing in the vicinity of the lid, A substrate processing apparatus is provided.
  • the substrate processing apparatus preferably, The second heating unit includes one or both of a resistance heater and a radiant heater.
  • Appendix 3 The substrate processing apparatus according to appendix 1 or appendix 2, preferably, The second heating unit heats a region other than the region heated by the first heating unit.
  • Appendix 4 The substrate processing apparatus according to any one of appendices 1 to 3, preferably, A controller that controls a temperature of the second heating unit so as to suppress liquefaction of the reactant in a gaseous state in the processing container;
  • the substrate processing apparatus is a reaction tube capable of accommodating a plurality of the substrates,
  • the second heating unit is provided at least outside the lower part of the reaction tube.
  • ⁇ Appendix 7> The substrate processing apparatus according to any one of appendices 1 to 6, preferably, The second heating unit is provided on the lower outer side of the lid.
  • ⁇ Appendix 8> The substrate processing apparatus according to any one of appendices 1 to 7, preferably, The lid is made of a nonmetallic material having good thermal conductivity.
  • the substrate processing apparatus according to any one of appendices 1 to 8, preferably, The reactant is solid or liquid at room temperature, and a solution obtained by dissolving the reactant in a solvent has a property of being vaporized.
  • ⁇ Appendix 11> The substrate processing apparatus according to any one of appendices 1 to 10, preferably, The reactant is supplied into the processing container in a liquid state and then vaporized into a gas state in the processing container.
  • ⁇ Appendix 12> The substrate processing apparatus according to any one of appendices 1 to 11, preferably, A third heating unit and a state conversion unit are provided in the processing container, When the reactant in the liquid state is supplied into the processing container, the reactant in the liquid state is converted into a gas state in the reaction tube by the state conversion unit, and then the inside of the reaction tube to the exhaust unit. It flows toward.
  • ⁇ Appendix 13> The substrate processing apparatus according to any one of appendices 1 to 11, preferably, The reactant is vaporized into a gas state outside the processing container and then supplied into the processing container.
  • ⁇ Appendix 14> Heating the substrate accommodated in the processing vessel by the first heating unit; Supplying a reactant into the processing vessel; Heating the reactant in a gas state flowing in the vicinity of the lid that closes the processing container by the second heating unit; A method of manufacturing a semiconductor device having the above is provided.
  • Appendix 15 A method of manufacturing a semiconductor device according to appendix 14, preferably, The second heating unit includes a step controlled to suppress liquefaction in the processing container.
  • a procedure for carrying the substrate into the processing container A step of heating the substrate in the processing vessel by a first heating unit, supplying a reactant from the supply unit into the processing container, and processing the substrate; And a procedure for unloading the substrate after processing from within the processing container, In the procedure for processing the substrate, The reactant in the gaseous state by the second heating unit so as to suppress the reactant in the gaseous state flowing in the processing container from the supply unit to the exhaust unit from being liquefied in the shim.
  • a program for causing a computer to execute a procedure of heating the downstream side in the processing device There is provided a program for causing a computer to execute a procedure of heating the downstream side in the processing device.
  • a procedure for carrying the substrate into the processing container A step of heating the substrate in the reaction tube by a first heating unit, supplying a reactant from the supply unit into the processing container, and processing the substrate; And a procedure for unloading the substrate after processing from within the processing container, In the procedure for processing the substrate, The reaction in the gaseous state is caused by the second heating unit so as to suppress liquefaction of the reactant in the gaseous state flowing in the processing vessel from the supply unit to the exhaust unit in the processing vessel.
  • a computer-readable recording medium recording a program for heating an object downstream in the processing vessel.
  • the manufacturing quality of the semiconductor device can be improved and the manufacturing throughput can be improved.

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Abstract

課題 反応管内での処理ガスの再液化を抑制する。 解決手段　基板を収容する処理容器と、前記処理容器を閉塞する蓋体と、前記基板に反応物を供給する供給部と、前記基板を加熱する第１の加熱部と、前記蓋体付近を流れる気体状態の前記反応物を加熱する第２の加熱部と、前記蓋体を加熱する発熱体と、 を有する

Description

基板処理装置、半導体装置の製造方法および記録媒体
　本発明は、基板処理装置、半導体装置の製造方法および記録媒体に関する。
　従来、例えばＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ　Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）等の半導体装置の製造工程の一工程として、基板が搬入された反応管内に、処理ガスを供給して基板の表面に酸化膜を形成する工程が行われることがある。かかる工程は、例えば、基板を収容して処理する反応管と、液体原料を気化させた処理ガスを反応管内の基板に供給する供給部と、反応管内に収容された基板を加熱する加熱部と、を備えた基板処理装置により実施されている。
特開２０１１－８６９０８
　しかしながら、上述の基板処理装置では、反応管内に加熱部で加熱されにくい低温領域が生じる場合がある。処理ガスがこのような低温領域を通過すると、処理ガスが気化点よりも低い温度まで冷却されて再液化してしまう場合があった。
　本発明は、反応管内での処理ガスの再液化を抑制できる基板処理装置、半導体装置の製造方法および記録媒体を提供することを目的とする。
　本発明の一態様によれば、
　基板を収容する処理容器と、前記処理容器を閉塞する蓋体と、前記基板に反応物を供給する供給部と、前記基板を加熱する第１の加熱部と、前記蓋体付近を流れる気体状態の前記反応物を加熱する第２の加熱部と、前記蓋体を加熱する発熱体と、を有する基板処理装置が提供される。
　本発明の他の態様によれば、
　処理用器内に収容された基板を第１の加熱部により加熱する工程と、前記処理容器内に反応物を供給する工程と、前記処理容器を閉塞する蓋体付近を流れる気体状態の反応物を第２の加熱部と発熱体により加熱する工程と、を有する半導体装置の製造方法が提供される。
　本発明の更に他の態様によれば、
　処理用器内に収容された基板を第１の加熱部により加熱する手順と、前記処理容器内に反応物を供給する手順と、前記処理容器を閉塞する蓋体付近を流れる気体状態の反応物を第２の加熱部と発熱体により加熱する手順と、をコンピュータに実行させるプログラムが記録された記録媒体が提供される。
　本発明に係る基板処理装置、半導体装置の製造方法および記録媒体によれば、半導体装置の製造品質を向上させると共に、製造スループットを向上できる。
本発明の一実施形態に係る基板処理装置の概略構成図である。 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概略図である。 本発明の一実施形態に係る炉口付近の概略構成図である。 本発明の他の実施形態に係る炉口付近の概略構成図である。 本発明の更に他の実施形態に係る炉口付近の概略構成図である。 本発明の更に他の実施形態に係る炉口付近の概略構成図である。 本発明の更に他の実施形態に係る炉口付近の概略構成図である。 本発明の更に他の実施形態に係る炉口付近の概略構成図である。 本発明の実施形態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る。 本発明の一実施形態に係る基板処理工程を示すフロー図である。 本発明の比較例に係る炉口付近の概略構成図である。
＜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、図面を参照しながら説明する。
（１）基板処理装置の構成
　まず、本実施形態に係る基板処理装置の構成について、主に図１及び図２を用いて説明する。図１は、本実施形態に係る基板処理装置の概略構成図であり、処理炉２０２部分を縦断面で示している。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の縦断面概略図である。基板処理装置では、例えば、半導体装置を製造するための一工程が行われる。
（処理容器）
　図１に示すように、処理炉２０２は処理容器としての反応管２０３を備えている。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、上端及び下端が開口した円筒形状に形成されている。反応管２０３の筒中空部には処理室２０１が形成され、基板としてのウエハ２００を後述するボート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。
　反応管２０３の下部には、反応管２０３の下端開口（炉口）を気密に封止（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、反応管２０３の下端に垂直方向下側から当接されるように構成されている。シールキャップ２１９は円板状に形成されている。
　基板保持具としてのボート２１７は、複数枚のウエハ２００を多段に保持するように構成されている。ボート２１７は、複数枚のウエハ２００を保持する複数本（例えば３本）の支柱２１７ａを備えている。複数本の支柱２１７ａはそれぞれ、底板２１７ｂと天板２１７ｃとの間に架設されている。複数枚のウエハ２００が、支柱２１７ａに水平姿勢でかつ互いに中心を揃えた状態で整列されて管軸方向に多段に保持されている。天板２１７ｃは、ボート２１７に保持されるウエハ２００の最大外径よりも大きくなるように形成されている。
　支柱２１７ａ、天板２１７ｃの構成材料として、例えば炭化シリコン（ＳｉＣ）、酸化アルミニウム（ＡｌＯ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化シリコン（ＳｉＮ）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ）等の熱伝導性の良い非金属材料が用いられるとよい。特に熱伝導率が１０Ｗ／ｍＫ以上である非金属材料が用いられるとよい。なお、支柱２１７ａはステ
ンレス（ＳＵＳ）等の金属や石英等により形成してもよい。支柱２１７ａ、天板２１７ｃの構成材料として金属が用いられる場合、金属にテフロン（登録商標）加工が施されているとより良い。
　ボート２１７の下部には、例えば石英や炭化シリコン（ＳｉＣ）等の耐熱性材料からなる断熱体２１８が設けられており、第１の加熱部２０７からの熱がシールキャップ２１９側へ伝わりにくくなるように構成されている。断熱体２１８は、断熱部材として機能すると共にボート２１７を保持する保持体としても機能する。なお、断熱体２１８は、図示するような円板形状に形成された断熱板が水平姿勢で多段に複数枚設けられたものに限らず、例えば円筒形状に形成された石英キャップ等であってもよい。また、断熱体２１８は、ボート２１７の構成部材の１つとして考えてもよい。
　反応管２０３の下方には、ボート２１７を昇降させて反応管２０３内外へ搬送する昇降機構としてのボートエレベータが設けられている。ボートエレベータには、ボートエレベータによりボート２１７が上昇された際に炉口を封止するシールキャップ２１９が設けられている。
　シールキャップ２１９の処理室２０１と反対側には、ボート２１７を回転させるボート回転機構２６７が設けられている。ボート回転機構２６７の回転軸２６１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。
（第１の加熱部）
　反応管２０３の外側には、反応管２０３の側壁面を同心円状に囲うように、反応管２０３内のウエハ２００を加熱する第１の加熱部２０７が設けられている。第１の加熱部２０７は、ヒータベース２０６により支持されて設けられている。図２に示すように、第１の加熱部２０７は第１のヒータユニット２０７ａ、第２のヒータユニット２０７ｂ、第３のヒータユニット２０７ｃ、第４のヒータユニット２０７ｄを備えている。各ヒータユニット２０７ａ，２０７ｂ，２０７ｃ，２０７ｄは、それぞれ反応管２０３内でのウエハ２００の積層方向に沿って設けられている。
　反応管２０３内には、各ヒータユニットにそれぞれ対応した、例えば熱電対等で構成される第１の温度センサ２６３ａ、第２の温度センサ２６３ｂ、第３の温度センサ２６３ｃ、第４の温度センサ２６３ｄが設置されている。各温度センサ２６３は、それぞれ反応管２０３とボート２１７との間に設けられている。なお、各温度センサ２６３は、各ヒータユニットにより加熱される複数枚のウエハ２００のうち、その中央に位置するウエハ２００の温度を検出するように設けられていてもよい。
　第１の加熱部２０７、各温度センサ２６３には、後述するコントローラ１２１が電気的に接続されている。コントローラ１２１は、反応管２０３内のウエハ２００の温度が所定の温度となるように、各温度センサ２６３により検出された温度情報に基づいて、第１のヒータユニット２０７ａ、第２のヒータユニット２０７ｂ、第３のヒータユニット２０７ｃ、第４のヒータユニット２０７ｄへの供給電力を、それぞれ所定のタイミングで制御する。このようにして、第１のヒータユニット２０７ａ、第２のヒータユニット２０７ｂ、第３のヒータユニット２０７ｃ、第４のヒータユニット２０７ｄの温度設定や温度調整を個別に行うように構成されている。
（供給部）
　図１及び図２に示すように、反応管２０３と第１の加熱部２０７との間には、反応物が通過する供給ノズル２３０が設けられている。ここで、反応物とは、反応管２０３内のウエハ２００上に供給され、ウエハ２００と反応する物質を言う。反応物としては、例えば酸化剤として用いられる過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）や水（Ｈ２Ｏ）を用いることができる。供給ノズル２３０は、例えば熱伝導率の低い石英等により形成されている。供給ノズル２３０は二重管構造を有していてもよい。供給ノズル２３０は、反応管２０３の外壁の側部に沿って配設されている。供給ノズル２３０の上端（下流端）は、反応管２０３の頂部（上端開口）に気密に設けられている。反応管２０３の上端開口に位置する供給ノズル２３０には、供給孔２３１が上流側から下流側にわたって複数設けられている（図２参照）。供給孔２３１は、反応管２０３内に供給された反応物を反応管２０３内に収容されたボート２１７の天板２１７ｃに向かって噴射させるように形成されている。
　供給ノズル２３０の上流端には、反応物を供給する反応物供給管２３２ａの下流端が接続されている。反応物供給管２３２ａには、上流方向から順に、反応物供給タンク２３３、液体流量制御器（液体流量制御部）である液体流量コントローラ（ＬＭＦＣ）２３４、開閉弁であるバルブ２３５ａ、セパレータ２３６及び開閉弁であるバルブ２３７が設けられている。また、反応物供給管２３２ａの少なくともバルブ２３７よりも下流側には、サブヒータ２６２ａが設けられている。
　反応物供給タンク２３３の上部には、圧送ガスを供給する圧送ガス供給管２３２ｂの下流端が接続されている。圧送ガス供給管２３２ｂには、上流方向から順に、圧送ガス供給源２３８ｂ、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）２３９ｂ及び開閉弁であるバルブ２３５ｂが設けられている。
　反応物供給管２３２ａのバルブ２３５とセパレータ２３６との間には、不活性ガス供給管２３２ｃが接続されている。不活性ガス供給管２３２ｃには、上流方向から順に、不活性ガス供給源２３８ｃ、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）２３９ｃ及び開閉弁であるバルブ２３５ｃが設けられている。
　反応物供給管２３２ａのバルブ２３７よりも下流側には、第１のガス供給管２３２ｄの下流端が接続されている。第１のガス供給管２３２ｄには、上流方向から順に、原料ガス供給源２３８ｄ、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）２３９ｄ及び開閉弁であるバルブ２３５ｄが設けられている。第１のガス供給管２３２ｄの少なくともバルブ２３５ｄより下流側には、サブヒータ２６２ｄが設けられている。第１のガス供給管２３２ｄのバルブ２３５ｄよりも下流側には、第２のガス供給管２３２ｅの下流端が接続されている。第２のガス供給管２３２ｅには、上流方向から順に、原料ガス供給源２３８ｅ、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）２３９ｅ及び開閉弁であるバルブ２３５ｅが設けられている。第２のガス供給管２３２ｅの少なくともバルブ２３５ｅより下流側には、サブヒータ２６２ｅが設けられている。
　主に、反応物供給管２３２ａ、液体流量コントローラ２３４、バルブ２３５ａ、セパレータ２３６、バルブ２３７及び供給ノズル２３０により、反応物供給系が構成される。なお、反応物供給タンク２３３や、圧送ガス供給管２３２ｂ、不活性ガス供給源２３８ｂ、マスフローコントローラ２３９ｂ、バルブ２３５ｂを反応物供給系に含めて考えてもよい。主に、反応物供給系により供給部が構成される。
　また、主に、不活性ガス供給管２３２ｃ、マスフローコントローラ２３９ｃ及びバルブ２３５ｃにより、不活性ガス供給系が構成される。なお、不活性ガス供給源２３８ｃや、反応物供給管２３２ａ、セパレータ２３６、バルブ２３７、供給ノズル２３０を不活性ガス供給系に含めて考えてもよい。また、主に、第１のガス供給管２３２ｄ、マスフローコントローラ２３９ｄ及びバルブ２３５ｄにより、第１の処理ガス供給系が構成される。なお、原料ガス供給源２３８ｄや、反応物供給管２３２ａ、供給ノズル２３０を第１の処理ガス供給系に含めて考えてもよい。また、主に、第２のガス供給管２３２ｅ、マスフローコントローラ２３９ｅ及びバルブ２３５ｅにより、第２の処理ガス供給系が構成される。なお、原料ガス供給源２３８ｅや、反応物供給管２３２ａ、第１のガス供給管２３２ｂ、供給ノズル２３０を第２の処理ガス供給系に含めて考えてもよい。なお、不活性ガス供給系、第１の処理ガス供給系、第２の処理ガス供給系を供給部に含めて考えてもよい。
（状態変換部）
　反応管２０３の上部には、第３の加熱部２０９が設けられている。ここでは、第３の加熱部２０９を反応管２０３の外側に設けた例を示すが、これに限らず、反応管２０３内に設けても良い。第３の加熱部２０９は、ボート２１７の天板２１７ｃを加熱するように構成されている。第３の加熱部２０９としては、例えばランプヒータユニット等を用いることができる。第３の加熱部２０９には、後述するコントローラ１２１が電気的に接続されている。コントローラ１２１は、ボート２１７の天板２１７ｃが所定の温度となるように、第３の加熱部２０９への供給電力を所定のタイミングにて制御するように構成されている。主に、第３の加熱部２０９、天板２１７ｃにより状態変換部が構成される。状態変換部は、例えば、反応管２０３内に供給された液体状態の反応物や反応物を溶媒に溶解させて生成された液体原料を気体状態に状態変換させる。なお、以下、これらを総称して単に液体状態の反応物ともいう。
　以下、例えば、液体状態の反応物を気化させて処理ガス（気化ガス）を生成する動作を説明する。まず、圧送ガス供給管２３２ｂからマスフローコントローラ２３９ｂ、バルブ２３５ｂを介して、圧送ガスが反応物供給タンク２３３内に供給される。これにより、反応物供給タンク２３３内に貯留されている液体原料が反応物供給管２３２ａ内に送り出される。反応物供給タンク２３３から反応物供給管２３２ａ内に供給された液体原料は、液体流量コントローラ２３４、バルブ２３５ａ、セパレータ２３６、バルブ２３７及び供給ノズル２３０を介して反応管２０３内に供給される。そして、反応管２０３内に供給された液体原料が第３の加熱部２０９により加熱した天板２１７ｃに接触することで気化、もしくはミスト化され、処理ガス（気化ガス、もしくはミストガス）が生成される。この処理ガスが反応管２０３内のウエハ２００に供給されて、ウエハ２００上に所定の基板処理が行われる。
　なお、液体状態の反応物の気化を促すため、サブヒータ２６２ａにより反応物供給管２３２ａ内を流れる液体状態の反応物を予備加熱してもよい。これにより、液体状態の反応物をより気化させやすい状態で反応管２０３内に供給することができる。
（排気部）
　反応管２０３には、反応管２０３内（処理室２０１内）の雰囲気を排気する第１の排気管２４１の上流端が接続されている。第１の排気管２４１には、上流方向から順に、反応管２０３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、圧力調整器（圧力調整部）としてのＡＰＣ（Ａｕｔｏ　Ｐｒｅｓｓｕｒｅ　Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）バルブ２４２、真空排気装置としての真空ポンプ２４６ａが設けられている。第１の排気管２４１は、真空ポンプ２４６ａにより、反応管２０３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。なお、ＡＰＣバルブ２４２は弁を開閉して反応管２０３内の真空排気及び真空排気停止ができ、更に弁開度を調節して圧力調整可能となっている開閉弁である。
　第１の排気管２４１のＡＰＣバルブ２４２よりも上流側には、第２の排気管２４３の上流端が接続されている。第２の排気管２４３には、上流方向から順に、開閉弁であるバルブ２４０、反応管２０３から排気された排気ガスを液体と気体とに分離する分離器２４４、及び真空排気装置としての真空ポンプ２４６ｂが設けられている。分離器２４４には、第３の排気管２４５の上流端が接続されており、第３の排気管２４５には、液体回収タンク２４７が設けられている。分離器２４４としては、例えばガスクロマトグラフ等を用いることができる。
　主に、第１の排気管２４１、第２の排気管２４３、分離器２４４、液体回収タンク２４７、ＡＰＣバルブ２４２、バルブ２４０及び圧力センサにより排気部が構成される。なお、真空ポンプ２４６ａや、真空ポンプ２４６ｂを排気部に含めて考えてもよい。
（反応管冷却部）
　図２に示すように、第１の加熱部２０７の外周には、反応管２０３及び第１の加熱部２０７を覆うように断熱部材２１０が設けられている。断熱部材２１０は、反応管２０３の側壁を囲うように設けられる側部断熱部材２１０ａと、反応管２０３の上方端を覆うように設けられる上部断熱部材２１０ｂと、を備えて構成されている。側部断熱部材２１０ａと上部断熱部材２１０ｂとはそれぞれ気密に接続されている。なお、断熱部材２１０は、側部断熱部材２１０ａと上部断熱部材２１０とが一体に形成されていてもよい。断熱部材２１０は、例えば石英や炭化シリコン等の耐熱性材料で構成されている。
　側部断熱部材２１０ａの下方には、冷却ガスを供給する供給口２４８が形成されている。なお、本実施形態では、供給口２４８は、側部断熱部材２１０ａの下端部とヒータベース２０６とにより形成されているが、例えば側部断熱部材２１０ａに開口を設けることにより形成されていてもよい。供給口２４８には、冷却ガス供給管２４９の下流端が接続されている。冷却ガス供給管２４９には、上流方向から順に、冷却ガス供給源２５０、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）２５１、遮断弁としてのシャッタ２５２が設けられている。
　主に、冷却ガス供給管２４９及びマスフローコントローラ２５１により、冷却ガス供給系が構成される。なお、冷却ガス供給源２５０や、シャッタ２５２を冷却ガス供給系に含めて考えてもよい。
　上部断熱部材２１０ｂには、反応管２０３と断熱部材２１０との間の空間２６０内の雰囲気を排気する冷却ガス排気管２５３の上流端が接続されている。冷却ガス排気管２５３には、上流方向から順に、遮断弁としてのシャッタ２５４、冷却水等を循環させて冷却ガス排気管２５３内を流れる排気ガスを冷却させるラジエータ２５５、遮断弁としてのシャッタ２５６、冷却ガス排気管２５３の上流側から下流側へと排気ガスを流すブロア２５７、及び排気ガスを処理炉２０２の外部へ排出する排気口を備える排気機構２５８が設けられている。ブロア２５７には、例えばインバータ等のブロア回転機構２５９が接続されており、ブロア回転機構２５９によりブロア２５７を回転させるように構成されている。
　主に、冷却ガス排気管２５３、ラジエータ２５５、ブロア２５７及び排気機構２５８により、断熱部材２１０と反応管２０３との間の空間２６０の雰囲気を排気する冷却ガス排気系が構成される。なお、シャッタ２５４や、シャッタ２５６を冷却ガス排気系に含めて考えてもよい。また、主に、上述の冷却ガス供給系及び冷却ガス排気系により、反応管冷却部が構成される。
（第２の加熱部）
　例えば、反応物として過酸化水素が用いられ、処理ガスとして、液体状態の過酸化水素である過酸化水素水を気化又はミスト化させた過酸化水素ガスが用いられる場合、過酸化水素ガスが、反応管２０３内で過酸化水素の気化点よりも低い温度に冷却されて再液化してしまう場合があった。
　このような過酸化水素ガスの再液化は、反応管２０３内の第１の加熱部２０７で加熱される領域以外の領域で発生してしまう場合が多い。第１の加熱部２０７は、上述したように反応管２０３内のウエハ２００を加熱するように設けられているため、反応管２０３内のウエハ２００が収容された領域は第１の加熱部２０７により加熱される。しかしながら、反応管２０３内のウエハ２００の収容領域以外の領域は、第１の加熱部２０７では加熱されにくい。その結果、反応管２０３内の第１の加熱部２０７で加熱される領域以外の領域で低温領域が生じ、過酸化水素ガスがこの低温領域を通過する際に冷却されて再液化してしまう場合がある。参考までに図１１に示すように、従来の基板処理装置が備える処理炉２０２には、反応管２０３内を流れる処理ガスを、反応管２０３内の下流側（反応管２０３内の断熱体２１８が収容された領域）で加熱する加熱部が設けられていなかった。このため、反応管２０３内の下流側で処理ガスが再液化してしまう場合があった。
　過酸化水素ガスが再液化して生じてしまった液体（以下では、単に「液体」ともいう）は、反応管２０３内の底部（シールキャップ２１９の上面）に溜まる場合がある。このため、再液化された過酸化水素とシールキャップ２１９とが反応し、シールキャップ２１９が損傷を受ける場合がある。
　また、ボート２１７を反応管２０３外へ搬出するためにシールキャップ２１９を下降させ、炉口（反応管２０３の下端開口）を開放した際、液体がシールキャップ２１９上に溜まっていると、シールキャップ２１９上の液体が炉口から反応管２０３外へ落ちる場合がある。このため、処理炉２０２の炉口周辺部材が損傷を受ける場合があるとともに、作業員等が安全に処理炉２０２付近に立ち入ることができない場合がある。
　過酸化水素水は、例えば常温で固体又は液体である原料（反応物）として過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）を用い、溶媒として水（Ｈ２Ｏ）を用い、過酸化水素を水に溶解させて製造されている。すなわち、過酸化水素水は、異なる気化点を有する過酸化水素と水とにより構成されている。このため、過酸化水素ガスが再液化して生じてしまった液体は、反応管２０３内に供給される際の過酸化水素水と比べて過酸化水素の濃度が高くなる場合がある。
　そして、過酸化水素ガスが再液化して生じてしまった液体が反応管２０３内でさらに気化されてしまい、再気化ガスが発生してしまう場合がある。上述したように過酸化水素と水との気化点が異なるため、再気化ガスは、ウエハ２００に供給される際の過酸化水素ガスと比べて過酸化水素の濃度が高くなる場合がある。
　従って、再気化ガスが発生した反応管２０３内では、過酸化水素ガスの濃度が不均一になる場合がある。その結果、反応管２０３内の複数のウエハ２００間で基板処理が不均一になり、基板処理の特性にバラツキが生じやすくなる場合がある。また、ロット間での基板処理が不均一になる場合もある。
　また、過酸化水素の再液化と再気化とが繰り返されることで、過酸化水素の濃度が高まっていく場合がある。その結果、過酸化水素水の高濃度化による爆発や燃焼のおそれが高まる場合がある。
　そこで、図１、図２及び図３に示すように、第１の加熱部２０７で加熱される領域以外の領域を加熱するように、第２の加熱部２０８が設けられている。すなわち、第２の加熱部２０８が、反応管２０３の下部の外側（外周）に、反応管２０３の側壁面を同心円状に囲うように設けられている。
　第２の加熱部２０８は、例えば、抵抗加熱体と放射加熱体のいずれか若しくは両方が用いられる。抵抗加熱体は、例えば、ニクロム線、カンタル線、ＳｉＣ、タングステンのいずれかが用いられる。放射加熱体は、水分子（Ｈ２Ｏ）が吸収し易い中波長赤外線を発する放射加熱体を用いることが好ましい。例えば、カンタル線ヒータ、カーボンヒータ、ＳｉＣヒータ、タングステンを用いたランプヒータ又はハロゲンランプ等が用いられる。
　第２の加熱部２０８は、排気部へ向かって反応管２０３の上側（上流側）から下側（下流側）へ流れる過酸化水素ガスを、反応管２０３内の下流側（すなわち反応管２０３内の断熱体２１８が収容される領域）で加熱するように構成されている。また、第２の加熱部２０８は、反応管２０３の下端開口を封止するシールキャップ２１９や、反応管２０３の下部、反応管２０３内の底部に配設される断熱体２１８等の反応管２０３の下部を構成する部材を加熱するように構成されている。言い換えれば、ボート２１７が処理室２０１に装填された際に、底板２１７ｂよりも下方に位置するよう、第２の加熱部２０８を配置する。
　なお、図４に示すように、反応管２０３の下端開口を封止する部材（シールキャップ２１９）に発熱体２１２を設けてもよい。また、発熱体２１２は、図５に示すように、例えばシールキャップ２１９の外側に設けられていてもよい。さらに、図４に示すように、発熱体２１２は、反応管２０３の下部の外側とシールキャップ２１９の内部との２か所に設けられていてもよく、さらには３か所以上に設けられていてもよい。
　第２の加熱部２０８には、後述するコントローラ１２１が電気的に接続されている。コントローラ１２１は、反応管２０３内での処理ガス（過酸化水素ガス）の液化を抑制できるような温度（例えば１５０℃から１７０℃）となるように、第２の加熱部２０８への供給電力を所定のタイミングにて制御するように構成されている。
（制御部）
　図９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。
　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など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。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。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、その両方を含む場合がある。また、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。
　Ｉ／Ｏポート１２１ｄは、上述の液体流量コントローラ２３４、マスフローコントローラ２３９ｂ，２３９ｃ，２３９ｄ，２３９ｅ，２５１、バルブ２３５ａ，２３５ｂ，２３５ｃ，２３５ｄ，２３５ｅ，２３７，２４０、シャッタ２５２，２５４，２５６、ＡＰＣバルブ２４２、第１の加熱部２０７、第２の加熱部２０８、第３の加熱部２０９、発熱体２１２、ブロア回転機構２５９、第１の温度センサ２６３ａ、第２の温度センサ２６３ｂ、第３の温度センサ２６３ｃ、第４の温度センサ２６３ｄ、ボート回転機構２６７等に接続されている。
　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からプロセスレシピを読み出すように構成されている。そして、ＣＰＵ１２１ａは、読み出したプロセスレシピの内容に沿うように、液体流量コントローラ２３４による液体原料の流量調整動作、マスフローコントローラ２３９ｂ，２３９ｃ，２３９ｄ，２３９ｅ，２５１による各種ガスの流量調整動作、バルブ２３５ａ，２３５ｂ，２３５ｃ，２３５ｄ，２３５ｅ，２３７，２４０の開閉動作、シャッタ２５２，２５４，２５６の遮断動作、ＡＰＣバルブ２４２の開度調整動作、及び第１の温度センサ２６３ａ、第２の温度センサ２６３ｂ、第３の温度センサ２６３ｃ、第４の温度センサ２６３ｄに基づく第１の加熱部２０７の温度調整動作、温度センサに基づく第２の加熱部２０８及び第３の加熱部２０９の温度調整動作、真空ポンプ２４６ａ，２４６ｂの起動及び停止、ブロア回転機構２５９の回転速度調節動作、ボート回転機構２６７の回転速度調節動作等を制御するように構成されている。
　なお、コントローラ１２１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よい。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を用意し、係る外部記憶装置１２３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１２１を構成することができる。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１２３を介して供給する場合に限らない。例えば、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１２３を介さずにプログラムを供給するようにしてもよい。なお、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、その両方を含む場合がある。
（２）基板処理工程
　続いて、本実施形態に係る半導体装置の製造工程の一工程として実施される基板処理工程について、図１０を用いて説明する。かかる工程は、上述の基板処理装置により実施される。本実施形態では、かかる基板処理工程の一例として、反応物として過酸化水素を用い、基板としてのウエハ２００上に形成されたＳｉ膜をＳｉＯ膜に改質する（酸化する）工程（改質処理工程）を行う場合について説明する。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。
　ここでは、ウエハ２００として、微細構造である凹凸構造を有し、シリコンを含む材料を凹部（溝）に充填するように供給し、溝内にシリコン（Ｓｉ）含有膜が形成された基板を用いる。シリコン含有膜には、Ｓｉ元素や、窒素（Ｎ）元素、水素（Ｈ）元素が含まれており、場合によっては、炭素（Ｃ）や他の不純物が混ざっていることが有る。シリコンを含む材料は好ましくは、シラザン結合（-Ｓｉ-Ｎ-結合）を含む材料であり、更に好ましくは、ポリシラザン（ＳｉＨ２ＮＨ）である。なお、微細構造を有する基板とは、シリコン基板に対して、垂直方向に深い溝（凹部）、あるいは例えば１０ｎｍ～５０ｎｍ程度の幅の横方向に狭い溝（凹部）等のアスペクト比の高い構造を有する基板をいう。
　ポリシラザンは、従来から用いられているＳＯＧに代わる材料である。このポリシラザンは、例えば、ジクロロシランやトリクロロシランとアンモニアの触媒反応によって得られる材料であり、スピンコーターを用いて、基板上に塗布することによって、薄膜を形成する際に用いられる。膜厚は、ポリシラザンの分子量、粘度やコーターの回転数によって調整される。このポリシラザンに水分を供給することにより、シリコン酸化膜を形成することができる。
　過酸化水素水は、水蒸気（水、Ｈ２Ｏ）と比較すると、活性化エネルギーが高く、１分子中に含まれる酸素原子の数が多いため酸化力が強い。そのため、処理ガスとして過酸化水素ガスが用いられることで、ウエハ２００の溝内に形成された膜の深部（溝の底部）まで酸素原子（Ｏ）を到達させることができる。従って、ウエハ２００上の膜の表面部と深部との間で改質処理の度合いをより均一にできる。すなわち、ウエハ２００に形成された膜の表面部と深部との間でより均一な基板処理を行うことができ、改質処理後のウエハ２００の誘電率等を均一にできる。また、改質処理工程を４０℃から１００℃の低温で行うことができ、ウエハ２００上に形成された回路の性能劣化等を抑制することができる。なお、本実施形態においては、反応物としての過酸化水素を気化もしくはミスト化したもの（すなわち気体状態の過酸化水素）を過酸化水素ガスと呼び、液体状態の過酸化水素を過酸化水素水と呼ぶ。
（基板搬入工程（Ｓ１０））
　まず、予め指定された枚数のウエハ２００をボート２１７に装填（ウエハチャージ）する。複数枚のウエハ２００を保持したボート２１７を、ボートエレベータによって持ち上げて反応管２０３内（処理室２０１内）に搬入（ボートロード）する。この状態で、処理炉２０２の開口部である炉口はシールキャップ２１９によりシールされた状態となる。
（圧力・温度調整工程（Ｓ２０））
　反応管２０３内が所望の圧力（真空度）となるように真空ポンプ２４６ａ又は真空ポンプ２４６ｂの少なくともいずれかによって真空排気する。この際、反応管２０３内の圧力は、圧力センサで測定し、この測定した圧力に基づきＡＰＣバルブ２４２の開度又はバルブ２４０の開閉をフィードバック制御する（圧力調整）。
　反応管２０３内に収容されたウエハ２００が所望の温度（例えば４０℃から１００℃）となるように第１の加熱部２０７によって加熱する。この際、反応管２０３内のウエハ２００が所望の温度となるように、第１の温度センサ２６３ａ、第２の温度センサ２６３ｂ、第３の温度センサ２６３ｃ、第４の温度センサ２６３ｄが検出した温度情報に基づき第１の加熱部２０７が備える第１のヒータユニット２０７ａ、第２のヒータユニット２０７ｂ、第３のヒータユニット２０７ｃ、第４のヒータユニット２０７ｄへの供給電力をフィードバック制御する（温度調整）。このとき、第１のヒータユニット２０７ａ、第２のヒータユニット２０７ｂ、第３のヒータユニット２０７ｃ、第４のヒータユニット２０７ｄの設定温度は全て同じ温度となるように制御する。更には、反応管２０３内（特に反応管２０３の下方）で、過酸化水素ガスが再液化されない温度となるように、第２の加熱部２０８を制御する。
　また、ウエハ２００を加熱しつつ、ボート回転機構２６７を作動して、ボート２１７の回転を開始する。この際、ボート２１７の回転速度をコントローラ１２１によって制御する。なお、ボート２１７は、少なくとも後述する改質処理工程（Ｓ３０）が終了するまでの間は、常に回転させた状態とする。
（改質処理工程（Ｓ３０））
　ウエハ２００を加熱して所望とする温度に達し、ボート２１７が所望とする回転速度に到達したら、反応物供給管２３２ａから反応管２０３内へ過酸化水素水の供給を開始する。すなわち、バルブ２３５ｃ，２３５ｄ，２３５ｅを閉じ、バルブ２３５ｂを開ける。次に、圧送ガス供給源２３８ｂから反応物供給タンク２３３内に、マスフローコントローラ２３９ｂにより流量制御しながら圧送ガスを供給する。さらにバルブ２３５ａ及びバルブ２３７を開け、反応物供給タンク２３３内に貯留されている過酸化水素水を、液体流量コントローラ２３４により流量制御しながら、反応物供給管２３２ａからセパレータ２３６、供給ノズル２３０、供給孔２３１を介して反応管２０３内に供給する。圧送ガスとしては、例えば窒素（Ｎ２）ガス等の不活性ガスや、Ｈｅガス、Ｎｅガス、Ａｒガス等の希ガスを用いることができる。
　ここで、過酸化水素ガスではなく、過酸化水素水を供給ノズル２３０に通過させる理由について説明する。供給ノズル２３０に過酸化水素ガスを通過させると、供給ノズル２３０の熱条件により過酸化水素ガスの濃度にばらつきが出てしまう場合がある。そのため、再現性良く基板処理を行うことが難しくなる場合がある。更に、過酸化水素濃度が高い過酸化水素ガスが供給ノズル２３０内を通過すると、供給ノズル２３０が腐食してしまうことが考えられる。そのため、腐食により発生した異物が例えば膜処理等の基板処理に悪影響を及ぼす可能性がある。そこで、本実施形態においては、過酸化水素水を供給ノズル２３０に通過させている。
　供給ノズル２３０を介して反応管２０３内に供給した過酸化水素水を、第３の加熱部２０９により加熱したボート２１７の天板２１７ｃに接触させて、処理ガスである過酸化水素ガス（即ち過酸化水素水ガス）を生成する。
　そして、過酸化水素ガスをウエハ２００上に供給し、過酸化水素ガスがウエハ２００の表面と酸化反応することで、ウエハ２００上に形成されたＳｉ膜はＳｉＯ膜に改質される。
　反応管２０３内に過酸化水素水を供給しつつ、真空ポンプ２４６ｂ、液体回収タンク２４７から排気する。すなわち、ＡＰＣバルブ２４２を閉じ、バルブ２４０を開け、反応管２０３内から排気された排気ガスを、第１の排気管２４１から第２の排気管２４３を介して分離器２４４内を通過させる。そして、排気ガスを分離器２４４により過酸化水素を含む液体と過酸化水素を含まない気体とに分離した後、気体を真空ポンプ２４６ｂから排気し、液体を液体回収タンク２４７に回収する。
　なお、反応管２０３内に過酸化水素水を供給する際、バルブ２４０及びＡＰＣバルブ２４２を閉じ、反応管２０３内を加圧するようにしてもよい。これにより、反応管２０３内の過酸化水素水雰囲気を均一にできる。
　所定時間経過後、バルブ２３５ａ，２３５ｂ，２３７を閉じ、反応管２０３内への過酸化水素水の供給を停止する。
（パージ工程（Ｓ４０））
　改質処理工程（Ｓ３０）が終了した後、ＡＰＣバルブ２４２を閉じ、バルブ２４０を開けて反応管２０３内を真空排気し、反応管２０３内に残留している過酸化水素ガスを排気する。すなわち、バルブ２３５ａを閉じ、バルブ２３５ｃ，２３７を開け、不活性ガス供給管２３２ｃから供給ノズル２３０を介して反応管２０３内に、パージガスとしてのＮ２ガス（不活性ガス）を、マスフローコントローラ２３９ｃにより流量制御しながら供給する。パージガスとしては、例えば窒素（Ｎ２）ガス等の不活性ガスや、例えばＨｅガス、Ｎｅガス、Ａｒガス等の希ガスを用いることができる。これにより、反応管２０３内の残留ガスの排出を促すことができる。また、供給ノズル２３０内をＮ２ガスが通過することで、供給ノズル２３０内に残留する過酸化水素水（液体状態の過酸化水素）を押し出して除去することもできる。このとき、ＡＰＣバルブ２４２の開度及びバルブ２４０の開閉を調整し、真空ポンプ２４６ａから排気してもよい。
（降温・大気圧復帰工程（Ｓ５０））
　パージ工程（Ｓ４０）が終了した後、バルブ２４０又はＡＰＣバルブ２４２の少なくともいずれかを開け、反応管２０３内の圧力を大気圧に復帰させつつ、ウエハ２００を所定の温度（例えば室温程度）に降温させる。具体的には、バルブ２３５ｃを開けたままとし、反応管２０３内に不活性ガスであるＮ２ガスを供給しつつ、反応管２０３内の圧力を大気圧に昇圧させる。そして、第１の加熱部２０７及び第３の加熱部２０９への供給電力を制御して、ウエハ２００の温度を降温させる。
　ウエハ２００を降温させつつ、ブロア２５７を作動させた状態でシャッタ２５２，２５４，２５６を開け、冷却ガス供給管２４９から、冷却ガスをマスフローコントローラ２５１により流量制御しながら反応管２０３と断熱部材２１０との間の空間２６０内に供給しつつ、冷却ガス排気管２５３から排気してもよい。冷却ガスとしては、Ｎ２ガスのほか、例えばＨｅガス、Ｎｅガス、Ａｒガス等の希ガスや、空気等を単独であるいは混合して用いることができる。これにより、空間２６０内を急冷させ、空間２６０内に設けられる反応管２０３及び第１の加熱部２０７を短時間で冷却できる。また、反応管２０３内でのウエハ２００をより短時間で降温させることができる。
　なお、シャッタ２５４，２５６を閉じた状態で、冷却ガス供給管２４９からＮ２ガスを空間２６０内に供給し、空間２６０内を冷却ガスで充満させて冷却した後、ブロア２５７を作動させた状態でシャッタ２５４，２５６を開け、空間２６０内の冷却ガスを冷却ガス排気管２５３から排気してもよい。
（基板搬出工程（Ｓ６０））
　その後、ボートエレベータによりシールキャップ２１９を下降させて反応管２０３の下端を開口するとともに、処理済みウエハ２００をボート２１７に保持した状態で反応管２０３の下端から反応管２０３（処理室２０１）の外部へ搬出（ボートアンロード）する。その後、処理済みウエハ２００はボート２１７より取り出され（ウエハディスチャージ）、本実施形態に係る基板処理工程を終了する。
　以上に説明したように、第１の加熱部２０７及び第２の加熱部２０８で反応管２０３内を加熱することで反応管２０３内の低温領域が低減され、過酸化水素ガスが反応管２０３内で気化点よりも低い温度に冷却されることを抑制できる。すなわち、過酸化水素ガスが反応管２０３内で再液化されることを抑制できる。
　従って、過酸化水素ガスが再液化して生じてしまった液体が、例えばシールキャップ２１９上に溜まることを低減できる。これにより、シールキャップ２１９が液体中の過酸化水素と反応して損傷を受けることを低減できる。また、ボート２１７を反応管２０３外へ搬出するためにシールキャップ２１９を下降させて炉口（反応管２０３の下端開口）を開放した際、シールキャップ２１９上に溜まった液体が炉口から反応管２０３外へ落ちることを低減できる。その結果、処理炉２０２の周辺部材が過酸化水素によって受ける損傷を低減できる。また、作業員等がより安全に処理炉２０２付近に立ち入ることができる。
　また、過酸化水素ガスが再液化して生じてしまった液体が、反応管２０３内でさらに気化され、過酸化水素の濃度が高い再気化ガスが発生することを低減できる。従って、反応管２０３内で過酸化水素水の濃度を均一にでき、反応管２０３内の複数のウエハ２００間やロット間で、より均一な基板処理を行うことができる。
　また、過酸化水素水の高濃度化が低減されるため、過酸化水素水の高濃度化による爆発や燃焼のおそれがより低減される。
　また、図１に示すように、第１の排気管２４１の少なくともＡＰＣバルブ２４２よりも上流側には、第１の排気管２４１を加熱する加熱部としてのサブヒータ２１１が設けられていてもよい。サブヒータ２１１を加熱して第１の排気管２４１を加熱することで、反応管２０３内の低温領域がより低減され、過酸化水素ガスが反応管２０３内で再液化されることをより抑制できる。なお、サブヒータ２１１を上述の第２の加熱部２０８に含めて考えてもよい。
＜本発明の他の実施形態＞
　以上、本発明の実施形態を具体的に説明したが、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。
　上述の実施形態では、処理ガスとして過酸化水素ガスを用いる場合について説明したがこれに限定されるものではない。すなわち、処理ガスは、常温で固体又は液体である原料（反応物）を溶媒に溶解させた溶液（液体状態の反応物）を気化させたガスであればよい。また、原料（反応物）の気化点が溶媒の気化点と異なると、上述の実施形態の効果が得られやすくなる。また、処理ガスである気化ガスは、再液化すると原料の濃度が高くなるものに限らず、再液化すると原料の濃度が低くなるものであってもよい。このような処理ガスであっても、反応容器２０３内での処理ガスの濃度を均一にできる。
　また、酸化剤として過酸化水素ガスを用いる場合に限らず、例えば水素（Ｈ２）ガス等の水素元素（Ｈ）を含むガス（水素含有ガス）、及び例えば酸素（Ｏ２）ガス等の酸素元素（Ｏ）を含むガス（酸素素含有ガス）を加熱して水蒸気（Ｈ２Ｏ）化したガスを用いてもよい。すなわち、バルブ２３５ａ，２３５ｂ，２３７を閉じ、バルブ２３５ｄ、２３５ｅを開け、第１のガス供給管２３２ｄ及び第２のガス供給管２３２ｅからそれぞれ、Ｈ２ガス及びＯ２ガスを反応管２０３内へ、マスフローコントローラ２３９ｄ，２３９ｅによりそれぞれ流量制御しながら供給してもよい。そして、反応管２０３内に供給されたＨ２ガス及びＯ２ガスを第３の加熱部２０９により加熱したボート２１７の天板２１７ｃに接触させて水蒸気化し、ウエハ２００に供給することでウエハ上に形成されたＳｉ膜をＳｉＯ膜に改質してもよい。なお、酸素含有ガスとしては、Ｏ２ガスの他、例えばオゾン（Ｏ３）ガスや水蒸気（Ｈ２Ｏ）等を用いてもよい。ただし、過酸化水素は、水蒸気（水、Ｈ２Ｏ）と比較すると、活性化エネルギーが高く、１分子中に含まれる酸素原子の数が多いため酸化力が強いという点が異なる。そのため、過酸化水素ガスを用いた場合、ウエハ２００の溝内に形成された膜の深部（溝の底部）まで酸素原子（Ｏ）を到達させることができる点で優位である。また、過酸化水素を用いた場合、改質処理工程を４０℃から１００℃の低温で行うことができ、ウエハ２００上に形成された回路、特に高温処理に弱い材質（例えばアルミニウム）を用いた回路の性能劣化等を抑制することができる。
　なお、酸化剤として、水（Ｈ２Ｏ）を気化させたガス（水蒸気化したガス）を用いる場合ウエハ２００上に供給される気体（処理ガス）には、Ｈ２Ｏ分子単体の状態や、いくつかの分子が結合したクラスタ状態が含まれても良い。また、水（Ｈ２Ｏ）を液体状態から気体状態にする際、Ｈ２Ｏ分子単体まで***させるようにしても良いし、いくつかの分子が結合したクラスタ状態まで***させるようにしても良い。また、上記のクラスタが幾つか集まってできた霧（ミスト）状態であっても良い。
　また、酸化剤として過酸化水素水（Ｈ２Ｏ２）を用いた場合でも同様に、ウエハ２００上に供給される気体には、Ｈ２Ｏ２分子単体の状態や、いくつかの分子が結合したクラスタ状態が含まれても良い。また、過酸化水素水（Ｈ２Ｏ２）から過酸化水素ガスにする際には、Ｈ２Ｏ２分子単体まで***させるようにしても良いし、いくつかの分子が結合したクラスタ状態にまで***させるようにしても良い。また、上記のクラスタが幾つか集まってできた霧（ミスト）状態であっても良い。
　また、上述の実施形態では、処理ガスとしての過酸化水素ガスを、反応管２０３内で生成させたがこれに限定されるものではない。すなわち、例えば、反応管２０３の外で予め気化させた過酸化水素ガスを供給ノズル２３０から反応管２０３内に供給してもよい。これにより、反応管２０３内の過酸化水素ガスの雰囲気をより均一にできる。ただし、この場合、過酸化水素ガスが供給ノズル２３０内を通過する際、供給ノズル２３０内で再液化してしまうことがある。特に、供給ノズル２３０のカーブした（曲がった）箇所や接合箇所等で、過酸化水素ガスが滞留して再液化してしまうことが多い。その結果、供給ノズル２３０内で再液化して生じてしまった液体により、供給ノズル２３０内が損傷を受けることがある。
　上述の処理炉２０２において、反応管２０３外に、第１の加熱部２０７が備える第１のヒータユニット２０７ａ，第２のヒータユニット２０７ｂ，第３のヒータユニット２０７ｃ，第４のヒータユニット２０７ｄのそれぞれの温度を検出する温度検出器として、例えば熱電対等の第１の外部温度センサ２６４ａ，第２の外部温度センサ２６４ｂ，第３の外部温度センサ２６４ｃ，第４の外部温度センサ２６４ｄ（図２参照）が設置されていてもよい。の第１の外部温度センサ２６４ａ，第２の外部温度センサ２６４ｂ，第３の外部温度センサ２６４ｃ，第４の外部温度センサ２６４ｄは、それぞれコントローラ１２１に接続されている。これにより、の第１の外部温度センサ２６４ａ，第２の外部温度センサ２６４ｂ，第３の外部温度センサ２６４ｃ，第４の外部温度センサ２６４ｄによりそれぞれ検出された温度情報に基づいて、第１のヒータユニット２０７ａ，第２のヒータユニット２０７ｂ，第３のヒータユニット２０７ｃ，第４のヒータユニット２０７ｄのそれぞれの温度が所定の温度に加熱されているかを監視できる。
　また、例えば、上述した実施形態において、パージ工程（Ｓ４０）と降温・大気圧復帰工程（Ｓ５０）との間に、例えばウエハ２００を８００℃から１０００℃の高温に加熱してアニール処理（熱処理）等を行ってもよい。アニール処理を行った場合は、上述したように降温・大気圧復帰工程（Ｓ５０）で、ウエハ２００を降温させつつ、シャッタ２５２を開け、冷却ガスとしてのＮ２ガスを冷却ガス供給管２４９から反応管２０３と断熱部材２１０との間の空間２６０内に供給するとよい。これにより、空間２６０内に設けられる反応管２０３及び第１の加熱部２０７をより短時間で冷却できる。その結果、次の改質処理工程（Ｓ３０）の開始時間を早めることができ、スループットを向上させることができる。
　上述の実施形態では、縦型処理炉を備える基板処理装置について説明したがこれに限らず、例えば、枚葉式、Ｈｏｔ　Ｗａｌｌ型、Ｃｏｌｄ　Ｗａｌｌ型の処理炉を有する基板処理装置や、ＭＭＴ装置等の処理ガスを励起させてウエハ２００を処理する基板処理装置にも好適に適用できる。
　また、蓋体としてのシールキャップ２１９は、構成材料として、例えば炭化シリコン（ＳｉＣ）、酸化アルミニウム（ＡｌＯ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化シリコン（ＳｉＮ）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ）等の熱伝導性の良い非金属材料が用いられるとよい。特に熱伝導率が１０Ｗ／ｍＫ以上である非金属材料が用いられるとよい。なお、シールキャップ２１９はステンレス（ＳＵＳ）等の金属や石英等により形成してもよい。シールキャップ２１９の構成材料として金属が用いられる場合、金属にテフロン（登録商標）加工が施されているとより良い。
　シールキャップ２１９の構成材料として熱伝導性の良い材料が用いられると、シールキャップ２１９は第２の加熱部２０８により加熱されやすくなるため、シールキャップ２１９の温度をより短時間で高くできる。従って、過酸化水素ガスがシールキャップ２１９に接触した場合であっても、過酸化水素ガスがシールキャップ２１９上で気化点より低い温度に冷却され、再液化されることを抑制できる。また、シールキャップ２１９の構成材料として非金属材料が用いられると、再液化で生じてしまった液体がシールキャップ２１９上に溜まった場合であっても、シールキャップ２１９が受ける損傷を低減できる。
　また、シールキャップ２１９をステンレスで構成し、シールキャップ上にシールキャップ保護部２７２を設けることにより、シールキャップと過酸化水素が接触することを防ぎ、反応を抑制することができる。シールキャップ保護部２７２としては、例えば、石英で構成されたプレートが設けられる。さらに、図６に示す様に、石英プレートの上面に熱伝導体２８５を設けることにより、シールキャップの上部の加熱効率を向上させることができる。熱伝導体２８５は例えば、上述の非金属材料で構成された非金属材料プレートである。また、図７に示す様に、石英プレートとシールキャップとの間に熱伝導体２８５を設けることにより、シールキャップと過酸化水素の接触を抑制しつつ、シールキャップの加熱効率を向上させることができる。熱伝導体２８５は、シールキャップ保護部２７２の上面と下面のいずれか若しくは両方に設けることができる。更に好ましくは、図８に示す様に、シールキャップ保護部２７２の上部に、熱伝導体２８５を設け、シールキャップ保護部２７２下側に発熱体２１２を設けることで、炉口部の加熱効率を向上させることができる。また、ウエハ２００を処理容器２０３に搬入する際や、ウエハ２００を搬出する際には、ウエハ２００が第２の加熱部２０８によって加熱されることを抑制するために、第２の加熱部２０８をＯＦＦに制御され、第２の加熱部２０８の周辺は降温されるが、熱伝導体２８５や発熱体２１２を設けることにより、ウエハ２００の搬出や搬入時にもシールキャップ２１９を加熱することができ、炉口部の昇温時間を短縮することができ、スループットを向上させることができる。
　また、上述では、ポリシラザン膜が形成されたウエハ２００を処理する例を示したが、これに限らず、ＣＶＤ法で形成されたシリコン含有膜を処理しても酸化させることができる。
＜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＞
　本発明の一態様によれば、
　基板を収容する処理容器と、
　前記処理容器を閉塞する蓋体と、
　前記基板に反応物を供給する供給部と、
　前記基板を加熱する第１の加熱部と、
　前記蓋体付近を流れる気体状態の前記反応物を加熱する第２の加熱部と、
を有する基板処理装置が提供される。
＜付記２＞
　付記１に記載の基板処理装置であって、好ましくは、
　前記第２の加熱部は、抵抗加熱体と放射加熱体のいずれか若しくは両方で構成される。
＜付記３＞
　付記１又は付記２に記載の基板処理装置であって、好ましくは、
　前記第２の加熱部は、前記第１の加熱部で加熱される領域以外の領域を加熱する。
＜付記４＞
　付記１乃至付記３のいずれか一項に記載の基板処理装置であって、好ましくは、
　前記処理容器内での気体状態の前記反応物の液化を抑制するように前記第２の加熱部の温度を制御する制御部を有する。
＜付記５＞
　付記１乃至付記４のいずれか一項に記載の基板処理装置であって、好ましくは、
　前記処理容器は、前記基板を複数枚収容可能な反応管であって、
　前記第２の加熱部は、少なくとも前記反応管の下部の外側に設けられている。
＜付記６＞
　付記１乃至付記５のいずれか一項に記載の基板処理装置であって、好ましくは、
　前記第２の加熱部は、前記蓋体の内部に埋め込まれている。
＜付記７＞
　付記１乃至付記６のいずれか一項に記載の基板処理装置であって、好ましくは、
　前記第２の加熱部は、前記蓋体の下方外側に設けられている。
＜付記８＞
　付記１乃至付記７のいずれか一項に記載の基板処理装置であって、好ましくは、
　前記蓋体は、熱伝導性の良い非金属材料により形成されている。
＜付記９＞
　付記１乃至付記８のいずれか一項に記載の基板処理装置であって、好ましくは、
　前記反応物は常温で固体又は液体であり、前記反応物を溶媒に溶解させた溶液は気化される性質を有する。
＜付記１０＞
　付記９に記載の基板処理装置であって、好ましくは、
　前記反応物の気化点が前記溶媒の気化点と異なる。
＜付記１１＞
　付記１乃至付記１０のいずれか一項に記載の基板処理装置であって、好ましくは、
　前記反応物は、液体状態で前記処理容器内に供給された後、前記処理容器内で気体状態に気化される。
＜付記１２＞
　付記１乃至付記１１のいずれか一項に記載の基板処理装置であって、好ましくは、
　前記処理容器に第３の加熱部と状態変換部が設けられており、
　前記処理容器内に液体状態の前記反応物が供給される場合、液体状態の前記反応物は、前記状態変換部により前記反応管内で気体状態に変換された後、前記反応管内を前記排気部へ向かって流れる。
＜付記１３＞
　付記１乃至付記１１のいずれか一項に記載の基板処理装置であって、好ましくは、
　前記反応物は前記処理容器の外で気体状態に気化された後、前記処理容器内に供給される。
＜付記１４＞
　更に他の態様によれば、
　処理用器内に収容された基板を第１の加熱部により加熱する工程と、
前記処理容器内に反応物を供給する工程と、
　前記処理容器を閉塞する蓋体付近を流れる気体状態の反応物を第２の加熱部により加熱する工程と、
を有する半導体装置の製造方法が提供される。
＜付記１５＞
　付記１４に記載の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
　前記第２の加熱部が、前記処理容器内で液化されることを抑制するように制御される工程を有する。
＜付記１６＞
　更に他の態様によれば、
　処理用器内に収容された基板を第１の加熱部により加熱する手順と、
前記処理容器内に反応物を供給する手順と、
　前記処理容器を閉塞する蓋体付近を流れる気体状態の反応物を第２の加熱部により加熱する手順と、
をコンピュータに実行させるプログラムが提供される。
＜付記１７＞
　更に他の態様によれば、
　基板を処理容器内に搬入する手順と、
　前記処理用器内の前記基板を第１の加熱部により加熱し、供給部より反応物を前記処理容器内に供給して前記基板を処理する手順と、
　前記処理容器内から処理後の前記基板を搬出する手順と、を有し、
　前記基板を処理する手順では、
　前記供給部から前記排気部へと向かって前記処理容器内を流れる気体状態の前記反応物が前記し内で液化されることを抑制するように、第２の加熱部により気体状態の前記反応物を前記処理用器内の下流側で加熱する手順を
コンピュータに実行させるプログラムが提供される。
＜付記１８＞
　更に他の態様によれば、
　基板を処理容器内に搬入する手順と、
　前記反応管内の前記基板を第１の加熱部により加熱し、供給部より反応物を前記処理容器内に供給して前記基板を処理する手順と、
　前記処理容器内から処理後の前記基板を搬出する手順と、を有し、
　前記基板を処理する手順では、
　前記供給部から前記排気部へと向かって前記処理容器内を流れる気体状態の前記反応物が前記処理容器内で液化されることを抑制するように、第２の加熱部により気体状態の前記反応物を前記処理容器内の下流側で加熱す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が提供される。
本発明に係る基板処理装置、半導体装置の製造方法、記録媒体によれば、半導体装置の製造品質を向上させると共に、製造スループットを向上させることが可能となる。
　２００・・・ウエハ（基板）、２０３・・・反応管、２０７・・・第１の加熱部、２０８・・・第２の加熱部、２３０・・・供給ノズル、２３１・・・供給孔、２３２ａ・・・反応物供給管、２３３・・・反応物供給タンク、２４１・・・第１の排気管、１２１・・・コントローラ（制御部）
 

Claims (15)

  1. 　基板を収容する処理容器と、
    　前記処理容器を閉塞する蓋体と、
    　前記基板に反応物を供給する供給部と、
    　前記基板を加熱する第１の加熱部と、
    　前記蓋体付近を流れる気体状態の前記反応物を加熱する第２の加熱部と、
    　前記蓋体を加熱する発熱体と、
    を有する基板処理装置。
  2. 　前記第２の加熱部は、抵抗加熱体と放射加熱体のいずれか若しくは両方で構成される請求項１に記載の基板処理装置。
  3. 　前記第２の加熱部は、前記第１の加熱部で加熱される領域以外の領域を加熱する
    請求項１に記載の基板処理装置。
  4. 　前記処理容器内での気体状態の前記反応物の液化を抑制するように前記第２の加熱部の温度と前記発熱体の温度と制御する制御部を有する請求項１に記載の基板処理装置。
  5. 　前記処理容器は、前記基板を複数枚収容可能な反応管であって、
    　前記第２の加熱部は、少なくとも前記反応管の下部の外側に設けられている請求項１に記載の基板処理装置。
  6. 　前記第２の加熱部は、前記蓋体の外側に設けられている請求項１に記載の基板処理装置。
  7. 　前記蓋体は、熱伝導性の良い非金属材料により形成されている請求項１に記載の基板処理装置。
  8. 　前記蓋体の上部に、熱伝導体が設けられている請求項１に記載の基板処理装置。
  9. 　前記処理容器に第３の加熱部と状態変換部が設けられ、
    前記反応物は液体状態で前記処理容器内に供給された後、前記第３の加熱部と状態変換部により、前記処理容器内で気体状態にされる請求項１に記載の基板処理装置。
  10. 　処理用器内に収容された基板を第１の加熱部により加熱する工程と、
    　前記処理容器内に反応物を供給する工程と、
    　前記処理容器を閉塞する蓋体付近を流れる気体状態の反応物を第２の加熱部と発熱体により加熱する工程と、
    を有する半導体装置の製造方法。
  11. 　前記処理容器内に反応物を供給する工程では、
    　前記処理容器内に液体状態の反応物が供給され、前記処理容器に設けられた第３の加熱部と状態変換部により、当該反応物が、気化される工程と、
    　を有する請求項１０に記載の半導体装置の製造方法。
  12. 　前記第２の加熱部と前記発熱体が、前記処理容器内で前記反応物が液化されることを抑制するように制御される工程を有する請求項１０に記載の半導体装置の製造方法。
  13. 　処理用器内に収容された基板を第１の加熱部により加熱する手順と、
    　前記処理容器内に反応物を供給する手順と、
    　前記処理容器を閉塞する蓋体付近を流れる気体状態の反応物を第２の加熱部と発熱体により加熱する手順と、
    をコンピュータに実行させるプログラムが記録された記録媒体。
  14. 　前記処理容器内に反応物を供給する手順では、
    　前記処理容器内に液体状態の反応物が供給させ、前記処理容器に設けられた第３の加熱部と状態変換部により、当該反応物を、気化させる手順と、
    　を有する請求項１３に記載の記録媒体。
  15. 　前記第２の加熱部と前記発熱体が、前記処理容器内で前記反応物が液化されることを抑制するように制御させる手順を有する、請求項１３に記載の記録媒体。
     
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