具体实施方式

本公开涉及一种基板处理装置，其特征在于在对大消耗图案晶片进行处理时，对上下的虚设晶片实施Si熔射处理。由此，能够使虚设晶片的表面积增大至数十倍～数百倍。另外，通过改变Si熔射处理中的熔射膜厚，能够调节虚设晶片的表面积，使虚设晶片的表面积大于或等于待处理的产品晶片的表面积。

由此，能够将本公开的基板处理装置灵活应用于膜种类、发展阶段不同的工艺。另外，能够缓和由图案晶片与虚设晶片的消耗差引起的负载效应，改善面间均匀性。

另外，本公开的基板处理装置的特征在于，在托盘上搭载多张Si熔射后的小径晶片，熔射膜厚保持恒定而改变Si熔射晶片搭载的张数，由此来调节托盘上的外观的表面积。

根据本公开，提供能够缓和将多张大表面积的晶片并排处理时的多个晶片的面间不均匀性(负载效应)并提高处理的成品率、维持生产率的技术。

以下，使用附图说明本公开的实施的方式。此外，本公开并非限定于以下说明的实施例，包含多种变形例。下述说明的实施例是为了清楚易懂地说明本公开而作出的详细说明，本公开并非限定于具备所说明的全部构成。另外，可以将某个实施例的构成的一部分替换为其他实施例，也可以在某个实施例的构成中添加其他实施例。另外，可以针对各实施例的构成的一部分进行其他构成的追加、删除、替换。

实施例1

使用图1～图10，说明实施例1的基板处理装置及半导体器件的制造方法。

＜基板处理装置的整体构成＞

在本实施方式中，基板处理装置构成为作为半导体器件(器件)的制造方法中的制造工序的一工序而实施热处理等基板处理工序的纵型基板处理装置(以下，称为处理装置)1。如图1所示，处理装置1具有移载室124和配置在移载室124的上方的处理炉2。

处理炉2包括：沿铅垂方向延伸的圆筒形状的反应管4；和在反应管4的外周设置的第1加热单元(炉体)的加热器3(参照图4)。反应管4由例如石英、SiC形成。在反应管4的内部形成有对作为基板的晶片7进行处理的处理室6。

圆筒形的歧管5借助O型圈等密封构件连结于反应管4的下端开口部，并支承反应管4的下端。歧管5由例如不锈钢等金属形成。歧管5的下端开口部利用圆盘状的未图示的闸板或盖部122开闭。盖部122由例如金属形成为圆盘状。在未图示的闸板及盖部122的上表面设有O型圈等密封构件，由此，反应管4内与外部空气被气密地密封。

在盖部122上载置有隔热部144。隔热部144例如由石英形成。隔热部144在表面或内部具有作为第2加热单元(加热单元)的盖加热器144a。盖加热器144a构成为对保持在处理室6的下方、后述的晶舟126的下部的基板进行加热。在隔热部144的上方设有作为基板保持部的晶舟126。晶舟126由顶板126a、底板126c、和在顶板126a与底板126c之间设有多根的柱126b构成。晶舟126通过将晶片7载置于在柱126b上形成的多层的槽，从而将多张例如25～150张晶片7沿垂直方向分多层支承。晶舟126由例如石英、SiC形成。由隔热部144和晶舟126构成基板保持体127。在基板处理时，基板保持体127被收纳在处理室6内。

隔热部144与贯通盖部122的旋转轴128连接。旋转轴128与在盖部122的下方设置的旋转机构130连接。通过利用旋转机构130使旋转轴128旋转，从而能够使隔热部144及晶舟126旋转。

在移载室124内配置有基板移载机156、晶舟126、和作为升降机构的晶舟升降机132。基板移载机156具有能够将例如5张晶片7取出的臂(镊子)156a。基板移载机156构成为，通过利用未图示的驱动机构使臂156a上下旋转动作，从而能够将晶片7搬送到被置于晶片盒开启器158的位置的晶片盒160与晶舟126之间。晶舟升降机132通过使盖部122上下升降，将晶舟126相对于反应管4搬入搬出。移载室124的构成的详细见后述。

处理装置1具备将基板处理使用的气体向处理室6内供给的气体供给机构134。气体供给机构134所供给的气体能够对应于成膜的膜的种类而适当改换。气体供给机构134包括原料气体供给部(原料气体供给系统)、反应气体供给部(反应气体供给系统)及非活性气体供给部(非活性气体供给系统)。

原料气体供给系统具备气体供给管9，在气体供给管9上从上游方向起依次设有作为流量控制器(流量控制部)的质量流量控制器(MFC)10及作为开闭阀的阀11。气体供给管9与将歧管5的侧壁贯通的喷嘴8连接。喷嘴8在反应管4内沿上下方向直立设置，形成有朝向保持于晶舟126的晶片7开口的多个供给孔。经由喷嘴8的供给孔向晶片7供给原料气体。

以下，使用相同的构成，从反应气体供给系统经由气体供给管9、MFC10、阀11及喷嘴8向晶片7供给反应气体。从非活性气体供给系统经由气体供给管12、MFC13、阀14及喷嘴8向晶片7供给反应气体。

在歧管5上安装有排气管15。在排气管15上，经由对处理室6内的压力进行检测的作为压力检测器(压力检测部)的压力传感器16及作为压力调节器(压力调节部)的APC(Auto Pressure Controller：自动压力控制器)阀17，连接有作为真空排气装置的真空泵18。通过这样的构成，能够将处理室6内的压力设为与处理对应的处理压力。

接下来，使用图1～3说明本实施方式的移载室124的构成。

如图2、3所示，移载室124由顶板、底板及包围四周的侧壁120构成为平面多边形状，例如，构成为平面四边形状(长方体)。在移载室124的一侧面设有作为第1送风部(第1气体供给部)的清洁单元162。从清洁单元162向移载室124内供给作为清洁空气(洁净环境气体)的气体。另外，在位于移载室124的周围的空间中，形成有用于使气体循环的循环通路174。供给至移载室124内的气体被从侧面排气部172a排气，经由循环通路174从清洁单元162再次向移载室124内供给。在循环通路174的中途设有未图示的散热器，气体从散热器中通过而被冷却。

清洁单元162以上部清洁单元162a与下部清洁单元162b上下相邻的方式配置。上部清洁单元162a构成为朝向移载室124内、特别是晶舟126供给气体。下部清洁单元162b构成为向移载室124内、特别是隔热部144供给气体。以下，称为清洁单元162的情况包含表示上部清洁单元162a的情况、表示下部清洁单元162b的情况、或表示以上二者的情况。

清洁单元162从上游侧起依次具有作为送风部的风扇164、作为缓冲室的缓冲区166、过滤器部168、和气体供给口170。缓冲区166为用于从气体供给口170的整个面均匀地吹出气体的扩散空间。过滤器部168构成为将气体中含有的颗粒去除。在上部清洁单元162a、下部清洁单元162b均设有风扇164、缓冲区166、过滤器部168、气体供给口170。

在清洁单元162的对面侧的一侧面设有侧面排气部172a和晶舟升降机132。从上部清洁单元162a供给至移载室124内的气体主要被从侧面排气部172a排气，经由循环通路174从清洁单元162再次向移载室124内供给。由此，在移载室124内的上部区域(晶片7区域)形成有水平方向(与晶片7平行的方向)的气体流动(侧流)。

如图3所示，在移载室124的底板面隔着晶舟126设有一对底面排气部172b。底面排气部172b沿着移载室124的一边形成为长方形状。从下部清洁单元162b供给至移载室124内的气体主要被从底面排气部172b排气，经由循环通路174从清洁单元162再次向移载室124内供给。由此，在移载室124内的下部区域(隔热部144区域)中形成垂直方向的气体流动(下降流)。

如图2及图3所示，在与供清洁单元162设置的侧面相对的侧面以外的侧面设有作为第2送风部(第2气体供给部)的气体管176。例如，气体管176设置在与供清洁单元162设置的侧面邻接的侧面上。在本实施例中，气体管176设置在隔着晶舟126与移载室124内的基板移载机156相对的位置(移载室124的侧面与晶舟126之间的位置)。气体管176构成为朝向比载置在晶舟126的最下层的基板靠下的区域供给气体。优选气体管176构成为朝向晶舟126最下层的基板与隔热部144之间的区域供给气体。

如图2所示，气体管176在移载室124内沿着水平方向横向设置，形成有朝向基板保持体127开口的吹出口176a。经由气体管176的吹出口176a向移载室124内、特别是基板保持体127供给气体。作为气体，例如能够举出非活性气体。气体管176与向移载室124内供给气体的移载室气体供给机构178连接。移载室气体供给机构178具备气体供给管136c，在气体供给管136c上从上游方向起依次设有MFC138c及阀140c。

气体管176以使吹出口176a的高度位置成为保持在晶舟126的最下层的基板与隔热部144之间的高度位置的方式设置。如图3所示，吹出口176a由多个开孔形成。在吹出口176a由偶数个开孔形成的情况下，隔着晶片7的中心线而在左右形成数量相同的开孔。在吹出口176b由奇数个开孔形成的情况下，在晶片7的中心线处形成1个开孔，在1个开孔的左右形成数量相同的开孔。在本实施例中，吹出口176a形成有5个例如直径1mm以下的开孔。在俯视观察时，吹出口176a形成在晶片7的直径范围内的区域中。换言之，以吹出口176a的开口(形成)范围落在晶片7的直径的范围内的方式形成。通过这样的构成，能够将从吹出口176a供给的气体的主流的方向设为水平方向。由此，能够在晶舟126的最下层的基板与隔热部144之间的空间形成气体的障壁(气幕)，能够利用气幕分隔作为晶舟126侧的上部环境气体(晶片7区域的环境气体)与作为隔热部144侧的下部环境气体(隔热部144区域的环境气体)。

如图1所示，在旋转机构130、晶舟升降机132、基板移载机156、气体供给机构134(MFC10、13及阀11、14)、APC阀17、清洁单元162、移载室气体供给机构178(MFC138c及阀140c)上连接有对其进行控制的控制器29。控制器29例如由具备CPU的微型处理器(计算机)构成，构成为对处理装置1的动作进行控制。

处理炉2如图4所示，为了对后述的反应管4的筒部进行加热而具有沿上下方向配置的作为主加热器的加热器3。加热器3为圆筒形状，在后述的反应管4的筒部(在本实施方式中为侧部)的周围沿着上下方向。加热器3由在上下方向上被划分成多个的多个加热器单元构成。在本实施方式中，加热器3自上而下具备上部加热器3A、中央上部加热器3B、中央加热器3C、中央下部加热器3D、及下部加热器3E。加热器3支承于作为保持板的加热器基座(未图示)，从而垂直安装于基板处理装置1的设置底板。

上部加热器3A、中央上部加热器3B、中央加热器3C、中央下部加热器3D、下部加热器3E分别与电力调节器70电连接。电力调节器70与控制器29电连接。控制器29具有利用电力调节器70对各加热器的通电量进行控制的作为温度控制器的功能。通过利用控制器29对电力调节器70的通电量进行控制，从而控制上部加热器3A、中央上部加热器3B、中央加热器3C、中央下部加热器3D、下部加热器3E各自的温度。加热器3如后所述还作为利用热量使气体活性化(激发)的活性化机构(激发部)发挥功能。

在加热器3的内侧配置有构成反应容器(处理容器)的反应管4。反应管4由例如石英(SiO₂)或碳化硅(SiC)等耐热性材料形成，形成为上端闭塞而下端开口的圆筒形状。反应管4为具有在下端的凸缘部4C处相互结合的外管4A和内管4B的2重管构造。换言之，外管4A和内管4B分别形成为圆筒状，在外管4A的内部配置有内管4B。在外管4A上设有使上端闭合的顶板部72。另外，在内管4B上设有使上端闭合的顶板74，而内管4B的下端开口。顶板74形成为内表面平坦的形状。外管4A以包围内管4B的上方及侧方的方式配置。

在外管4A的下部设有凸缘部4C。凸缘部4C具有比外管4A大的外径而向外侧突出。在反应管4的下端附近设有与外管4A内连通的排气端口4D。包含以上部分的反应管4整体由单一的材料一体地形成。外管4A构成为壁厚较厚，以能够承受使内侧成为真空时的压力差。

处理炉2在加热器3的上部侧具有以覆盖外管4A的顶板部72的斜上方侧及上方侧的方式配置的侧部隔热体76及上部隔热体78。作为一例，圆筒状的侧部隔热体76设置在加热器3的上部，上部隔热体78以架设于侧部隔热体76的状态固定于侧部隔热体76。由此，处理炉2成为包围反应管4的上方及侧方的构成。

在外管4A的顶板部72的上方侧且在上部隔热体78的下壁部，设有对反应管4的外管4A的顶板部72及内管4B的顶板74进行加热的顶板加热器80。在本实施方式中，顶板加热器80设置在外管4A的外侧。顶板加热器80与电力调节器70电连接。控制器29利用电力调节器70控制向顶板加热器80的通电量。由此，独立于上部加热器3A、中央上部加热器3B、中央加热器3C、中央下部加热器3D、下部加热器3E的温度地对顶板加热器80的温度进行控制。

歧管5为圆筒或圆台形状且为金属制或石英制，以支承反应管4的下端的方式设置。歧管5的内径形成为大于反应管4的内径(凸缘部4C的内径)。由此，在反应管4的下端(凸缘部4C)与后述的密封盖19之间形成后述的圆环状的空间。将该空间或其周边的构件统称为炉口部。

内管4B在其侧面且在反应管的比排气端口4D靠里侧具有内侧与外侧连通的主排气口4E，另外，在与主排气口4E相反的位置具有供给狭缝4F。主排气口4E既可以设为向配置有作为基板的晶片7的区域开口的单一的纵长的开口，也可以设为沿圆周方向延伸的多个狭缝(参照图1)。供给狭缝4F为沿圆周方向延伸的狭缝，以与各晶片7对应的方式沿垂直方向并排设有多个。

在外管4A和内管4B之间的排气空间S，与供给狭缝4F的位置对应地设有1个以上供给原料气体等处理气体的喷嘴8。供给处理气体(原料气体)的气体供给管9贯通歧管5且与喷嘴8分别连接。从喷嘴8排出的处理气体以横穿各晶片7的端部到端部的方式，在各晶片7的间隙(就最上层的晶片而言，是与晶舟顶板21B的间隙)中平行于晶片7的表侧的面流动。

在各气体供给管9的流路上，从上游方向起依次设有作为流量控制器的质量流量控制器(MFC)10及作为开闭阀的阀11。在比阀11靠下游侧，供给非活性气体的气体供给管12与气体供给管9连接。在气体供给管12上，从上游方向起依次设有MFC13及阀14。主要由气体供给管9、MFC10、阀11构成作为处理气体供给系统的气体供给机构。

喷嘴8以从反应管4的下部上升的方式设置在气体供给空间S1内。在喷嘴8的侧面、上端设有供给气体的一个至多个喷嘴孔8H。多个喷嘴孔8H以与供给狭缝4F各自的开口对应并朝向反应管4的中心的方式开口，从而能够穿过内管4B向晶片7喷射气体。

在排气端口4D连接有对处理室6内的环境气体进行排气的排气管15。在排气管15上，经由对处理室6内的压力进行检测的作为压力检测器(压力计)的压力传感器16及作为压力调节器(压力调节部)的APC(Auto Pressure Controller：自动压力控制器)阀17连接有作为真空排气装置的真空泵18。APC阀17通过在使真空泵18工作的状态下使阀开闭，从而能够进行处理室6内的真空排气及真空排气停止。此外，APC阀17构成为，在使真空泵18工作的状态下，基于由压力传感器16检测的压力信息调节阀开度，从而能够对处理室6内的压力进行调节。主要由排气管15、APC阀17、压力传感器16构成排气系统。也可以考虑将真空泵18包含在排气系统中。

在歧管5的下方设有能够使歧管5的下端的开口90气密地闭塞的盖的密封盖19。即，密封盖19具有对反应管4的外管4A进行封堵的作为盖(闸板)的功能。密封盖19由例如不锈钢、镍基合金等金属形成，形成为圆板状。在密封盖19的上表面设有与歧管5的下端抵接的作为密封构件的O型圈19A。

另外，在密封盖19的上表面，针对歧管5的比下端内周靠内侧的部分设有保护密封盖19的盖板20。盖板20由例如石英、蓝宝石、或SiC等耐热耐腐蚀性材料形成，并形成为圆板状。盖板20不要求机械强度，因此能够以薄壁形成。盖板20不限于与密封盖19分开准备的部件，也可以是涂敷在密封盖19的内表面或使内表面改性得到的氮化物等薄膜或层。另外，盖板20也可以具有从圆周的缘部沿着歧管5的内表面上升的壁。

在反应管4的内管4B的内部收容有作为基板保持件的晶舟21(与图1的晶舟126对应)。晶舟21包括直立的多个支柱21A和将多个支柱21A的上端相互固定的圆板状的晶舟顶板21B。在此，晶舟顶板21B为顶板的一例。此外，在本实施方式中，晶舟21在多个支柱21A的下端部具备圆环状的底板21C，但也可以取而代之设置圆板状的底板。

晶舟21将例如25～200张晶片7以水平姿态、且以使中心相互对齐的状态沿垂直方向排列并分多层支承。因而，晶片7隔开恒定间隔排列。晶舟21由例如石英、SiC等耐热性材料形成。

优选反应管4的内管4B具有能够将晶舟21安全地搬入搬出的最小限度的内径。在本实施方式中，例如，晶舟顶板21B的直径设定为内管4B的内径的90％以上且98％以下，或保持于晶舟21的晶片7间的间隔设定为例如6mm以上且16mm以下。在此，优选晶舟顶板21B的直径为内管4B的内径的90％以上且98％以下，更加优选92％以上且97％以下，进一步优选94％以上且96％以下。

通过将晶舟顶板21B的直径设为内管4B的内径的90％以上，从而能够减小晶舟顶板21B的缘部与内管4B的间隙，能够抑制由扩散引起的气体移动(特别是后述的剩余自由基从晶舟顶板21B上流入晶片7侧)。另外，通过将晶舟顶板21B的直径设为内管4B的内径的98％以下，从而能够安全地将晶舟21从内管4B搬入搬出。

另外，晶片7间的间隔优选为6mm以上且16mm以下，更加优选7mm以上且14mm以下，进一步优选8mm以上且12mm以下。通过将晶片7间的间隔设为6mm以上，从而气体能够在相邻的晶片7之间顺畅地流动。另外，通过将晶片7间的间隔设为16mm以下，从而能够对更多的晶片7进行处理。

此外，在本实施方式中，由晶舟顶板21B与其他部分分隔开并由顶板74和晶舟顶板21B所夹的上端空间的容积例如设定为保持于晶舟21的相互邻接的(相邻的)晶片7所夹的空间的容积的1倍以上且3倍以下。

在此，优选由顶板74和晶舟顶板21B所夹的上端空间的容积为由相互邻接的晶片7所夹的空间的容积的1倍以上且3倍以下，更加优选1倍以上且2.5倍以下，进一步优选1倍以上且2倍以下。即，由顶板74和晶舟顶板21B所夹的上端空间的容积越小越好。但要求气体顺畅地流向主排气口4E。

通过将由顶板74和晶舟顶板21B所夹的上端空间的容积设为保持于晶舟21的相互邻接的晶片7所夹的空间的容积的3倍以下，从而气体过剩的绝对量减少。另外，通过使得由顶板74和晶舟顶板21B所夹的上端空间的容积为保持于晶舟21的相互邻接的晶片7所夹的空间的容积的1倍以上，从而使气体顺畅地向主排气口4E流动。

在晶舟21的下部配置有后述的隔热组件(隔热构造体)22。隔热组件22具有使上下方向上的热传导或热传递减小的构造，通常在内部具有空洞。内部能够由轴吹扫气体进行吹扫。在反应管4中，将配置有晶舟21的上部分称为晶片7的处理区域A，将配置有隔热组件22的下部分称为隔热区域B。

在密封盖19的与处理室6相反侧设有使晶舟21旋转的旋转机构23(与图1的旋转机构130对应)。在旋转机构23上连接有轴吹扫气体的气体供给管24。在气体供给管24上，从上游方向起依次设有MFC25及阀26。该吹扫气体的1个目的在于针对处理室6内使用的腐蚀性气体等保护旋转机构23的内部(例如轴承)。吹扫气体从旋转机构23沿着旋转轴66(与图1的旋转轴128对应)供给，并被向隔热组件22内引导。

晶舟升降机27(与图1的132对应)垂直地设置在反应管4的外部下方，作为使密封盖19升降的升降机构(搬送机构)动作。由此，支承于密封盖19的晶舟21及晶片7被向处理室6内外搬入搬出。此外，也可以在密封盖19下降至最下位置的期间，取代密封盖19而设置封堵反应管4的下端开口的闸板(未图示)。

在外管4A的侧部的外壁或内管4B的内侧设有对反应管4的内部的温度进行检测的作为处理空间温度传感器的温度传感器(温度检测器)28。温度传感器28由例如上下并排排列的多个热电偶构成。虽省略图示，但温度传感器28与控制器29电连接。控制器29基于由温度传感器28检测的温度信息，利用电力调节器70分别对向上部加热器3A、中央上部加热器3B、中央加热器3C、中央下部加热器3D、下部加热器3E的通电量进行调节，从而使得处理室6内的温度成为期望的温度分布。

另外，在外管4A的顶板部72的外壁设有对反应管4内的上部的温度进行检测的作为上端空间温度传感器的温度传感器(温度检测器)82。温度传感器82例如由沿水平方向并排排列的多个热电偶构成。虽省略图示，但温度传感器82与控制器29电连接。控制器29基于由温度传感器82检测的温度信息，利用电力调节器70调节向顶板加热器80的通电量，从而使处理室6内的上部的温度成为期望的温度分布。

如图1所示，在移载室124中设有作为测定口的空间颗粒测定口(以下，称为颗粒测定口)400，该颗粒测定口400为了测定颗粒而捕集颗粒，该颗粒测定口400在管401中与用于计测颗粒的作为计数器的空间颗粒计数器(以下，称为颗粒计数器)402相连。对空间中漂浮的颗粒进行测定的作为测定器的颗粒测定器由颗粒测定口400、管401及颗粒计数器402构成。此外，颗粒计数器402与后述的控制器29连接。

颗粒计数器402在内部具备泵，将周边的环境气体从颗粒测定口400吸入。控制器29在晶舟21开始从处理炉2内下降时，即，密封盖19与处理炉2的下端部分离而使炉口61开放时，向颗粒计数器402发送“测定开始”的信号。颗粒计数器402在从控制器29接收到“测定开始”信号时，在将测定开始前存储的颗粒数重置为0(零)后，对所吸入的环境气体中含有的颗粒数进行检测，对其数量进行累计计数，并记录为累计颗粒数。另外，控制器29也可以将从颗粒计数器402发送来的颗粒数显示在输入输出装置222(参照图5)的显示画面(以下，称为画面)上。

利用该颗粒计数器402，在冷却气体的供给过程中在其下游进行测定。控制器29在颗粒计数器402从横穿收纳在晶舟21中并形成有熔射被膜的虚设晶片的冷却气体测定到的颗粒超过规定值时，进行规定的记录动作、报告动作或将相应的虚设晶片从晶舟21取下的动作。也就是说，熔射被膜的表面形状非常随机，因此无法否定在其上成膜的SiN膜成为容易剥离的特异的局部形状的可能性。因此，实际进行成膜、找出容易产生颗粒的虚设晶片并将其排除是有效的。

控制器29如图5所示，与MFC10、13、25、138c、阀11、14、26、140c、压力传感器16、APC阀17、真空泵18、旋转机构23、130、晶舟升降机132(与图4的晶舟升降机27相当)等各构成电连接，并自动对其进行控制。另外，控制器29与加热器3(上部加热器3A、中央上部加热器3B、中央加热器3C、中央下部加热器3D、下部加热器3E)、顶板加热器80、盖加热器34(图1的盖加热器144a相当)、温度传感器28、82等各构成电连接，并自动对其进行控制。虽省略图示，但控制器29经由电力调节器70分别与加热器3(上部加热器3A、中央上部加热器3B、中央加热器3C、中央下部加热器3D、下部加热器3E)、顶板加热器80、盖加热器34电连接。

控制器29采用具备CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)212、RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)214、存储装置216、I/O端口218的计算机构成。RAM214、存储装置216、I/O端口218构成为能够经由内部总线220与CPU212进行数据交换。I/O端口218与上述各构成连接。在控制器29上连接有例如触摸面板等输入输出装置222及外部存储装置224。

存储装置216由例如闪存、HDD(Hard Disk Drive：硬盘驱动器)等构成。在存储装置216内以能够读取的方式保存有对基板处理装置1的动作进行控制的控制程序、对应于处理条件使基板处理装置1的各构成执行成膜处理等程序(工艺制程、清洁制程等制程)。RAM214构成为暂时保持由CPU212读取的程序、数据等的存储器区域(工作区)。

CPU212从存储装置216读取控制程序并执行，并且，根据来自输入输出装置222的操作命令的输入等从存储装置216读取制程，按照制程对各构成进行控制。

控制器29能够通过将持续地保存在外部存储装置(例如，USB存储器、存储卡等半导体存储器、CD、DVD等光盘、HDD)224中的上述程序安装于计算机来构成。存储装置216、外部存储装置224构成为计算机可读取的有形的介质。以下，也将其一并简称为记录介质。此外，向计算机的程序的提供也可以不使用外部存储装置224而使用互联网、专用线路等通信机构进行。

控制器29对各虚设基板的使用历史记录进行管理。也就是说，针对各虚设基板，将保持于所述基板保持件并与所述产品晶片一并被处理的历史记录以膜厚的累计值的形式保持。并且，在所述累计值超过规定值时，进行规定的记录动作、报告动作或将相应的虚设晶片从所述基板保持件取下的动作。

在这样的构成中，将使用以往的方法处理作为晶片7的大表面积晶片(在表侧的表面形成有凹凸状的集成电路图案的表面积，例如为平坦的表面的裸晶片的100倍)时的面间的自由基分布的解析结果示于图6。这与膜厚分布相关。在纵型装置中，通常，除了作为产品使用的晶片7(产品晶片610)以外，进行将在晶舟126的上下端装填数张不作为产品使用的虚设晶片620的处理。这主要是为了确保产品晶片610的温度的均匀性。在本例中，产品晶片610被装填在狭缝8～107中，在其两端分别以与产品晶片610相同的间隔装填7～8张虚设晶片620。

已知在图6所示的以往的方法中，在产品晶片610(表面形成有电路图案的晶片：以下记为图案晶片)的上下端，自由基的分压上升，均匀性恶化。其原因在于，图案晶片610上由于表面积大、自由基的消耗严重，因此气相中的自由基浓度变低，另一方面，在表面积小的虚设晶片620上消耗少，因此气相中的自由基浓度高。

并且，在形成这样的极端的浓度差的、图案晶片610与虚设晶片620相邻的区域中，气相中的浓度产生扩散，趋向于缓和自由基浓度差。因此，在产品晶片610的上下端必然浓度变高(膜厚变厚)，均匀性恶化。像这样，由于基本没有自由基的消耗的虚设晶片620与消耗严重的图案晶片610(与表面积成比例的)的差而发生负载效应。

作为其对策这一，考虑不使用现有的虚设晶片620，而对虚设晶片实施Si熔射处理使虚设晶片上的表面积增大。通过使虚设晶片的表面积大于或等于图案晶片，从而能够消除二者的消耗差，缓和负载效应。此外，若例如仅使虚设晶片表面粗面化，则表面积只是变为裸晶片的数倍程度，无法应对大表面积的图案晶片。对此，若使用本方法的Si熔射处理，则能够使表面积增大至裸晶片的数十倍～数百倍。

[Si熔射虚设晶片的制作方法]

通常，对在器件制造过程等中产生的不合格晶片进行再研磨来准备虚设晶片的情况很多。本实施例的Si熔射虚设晶片820(参照图10)也能够以这样的虚设晶片(裸露虚设)为材料。本实施例的Si熔射虚设晶片首先在作为单晶Si晶片的裸露虚设821的表侧的面通过Si熔射形成Si熔射被膜822。熔射大致分为使原料融解成为液滴(微粒子)并吹送的热喷涂和将固体的粉体以临界速度以上吹送的冷喷涂，二者均能够使用。

此时，Si熔射虚设晶片820的Si熔射被膜822中的气孔成为连续细孔，且为了获得大表面积而需要在成为适度高的气孔率的条件下稳定地进行熔射。在这一点上，有时在低温下进行熔射的情况下，因微粒子被基材撞击而扁平化后的散点(splat)不会过度紧贴而为优选。像这样形成的多孔质膜在表面开口的连续细孔多，其表面积与膜厚(体积)成比例，该比例常数也被称为比表面积。

在使用Si熔射形成Si熔射被膜822后，Si熔射虚设晶片820进行与产品晶片810(与图案晶片610相当)类似的清洗(例如改良型RCA清洗)及干燥，进一步根据需要使用晶片表面检查装置等进行异物(颗粒)检查。

此外，存在若要尽可能忠实地再现向产品晶片810的成膜时的自由基消耗，优选使Si熔射虚设晶片820的被膜中的细孔的直径与产品晶片810的图案的尺寸(导通孔的直径、沟槽的宽度)对应的情况。例如3D NAND中使用的导通孔直径为50nm以下。另一方面，通过Si熔射形成的熔射被膜的细孔的直径一定程度上能够由待熔射的微粒子的大小控制。

图7中示出在Si熔射虚设晶片820上形成的优选的Si熔射被膜822的累计细孔容积分布701的例子。在将产品晶片810的图案的尺度设为50nm时，累计细孔容积约为40％。像这样，优选产品晶片810所具有的导通孔的直径或沟槽的宽度落在累计细孔容积分布701中与总容积的25％至75％相当的细孔直径的范围内。若与75％的累计容积对应的细孔直径小于图案的大小，则因细孔过小，不仅容易引起细孔的闭塞，而且还会发生毛细管冷凝等其他现象，存在无法模拟产品晶片810的可能。另一方面，若与25％的累计容积对应的细孔直径大于图案的大小，则由于细孔过大而存在无法忠实地模拟的可能。

或者，也可以通过在氢氟酸水溶液中的阳极氧化而对使用Si熔射的熔射被膜实施多孔质化，形成与在产品晶片810上形成的图案同等尺度的中孔。在该情况下，表面积S以下述算式表示：

S＝S_s0×t_s×(1+S_p0×t_p),

在此，t_s为熔射处理时间，S_s0为通过熔射在每单位时间形成的表面积，t_s为阳极氧化时间，S_p0为短时间通过阳极氧化增加的表面积，S_s0和S_p0通过经验获得。

[成膜仿真]

将Si熔射虚设晶片820与形成有电路图案的产品晶片810的表面积相同的情况下的面间的自由基分布的解析结果示于图8。该计算以比实际设备简单的模型实施，但示出若Si熔射虚设晶片820与产品晶片810没有消耗差，则在上下端均变得平坦，面间的自由基分布变得均匀。通过抑制自由基浓度差，还能够消除负载效应。除非是供给速率受控的CVD，否则自由基分压并不立即与膜厚成正比例，但优选该浓度差为例如5％以内。

在实际的装置中，有时还因在晶舟顶板与反应管之间的空间存在高浓度的自由基等的影响，而使表面积稍大于产品晶片810的Si熔射虚设晶片820均匀性良好。

本方法的Si熔射层由于熔射膜厚与表面积大致成比例，因此熔射膜厚越厚则表面积越大。即，能够通过改变熔射膜厚来自由调节表面积。因此，即使在由于膜种类、发展阶段而在表侧的面形成的图案改变进而产品晶片810的表面积改变的情况下，也能够与之匹配地灵活应对。

[1批(批次)成膜处理步骤]

接下来，主要基于图4所示的构成，使用图9说明使用上述的基板处理装置1作为半导体器件(器件)的制造工序的一工序而在1批晶片7上形成膜的处理(以下，也称为成膜处理)的时序例。

(晶片填充及晶舟装载)：S901

在晶舟21(图1的晶舟126)上，在能够保持晶片7的全部位置保持形成有图案的多个产品晶片。在多张晶片7被装填于晶舟21(晶片填充)时，晶舟21由晶舟升降机27(图1的晶舟升降机132)搬入处理室6内(晶舟装载)。此时，密封盖19成为借助O型圈19A使歧管5的下端气密地闭塞(密封)的状态。能够从晶片填充前的待机状态将阀26打开，向圆筒部39内供给少量的吹扫气体。

(压力调节)：S902

利用真空泵18进行真空排气(减压排气)，以使处理室6内、即，晶片7所在的空间成为规定的压力(真空度)。此时，处理室6内的压力由压力传感器16测定，基于该测定的压力信息，APC阀17进行反馈控制。向圆筒部39内的吹扫气体供给及真空泵18的工作至少在直到针对晶片7的处理结束为止的期间维持。

(升温工序)：S903

在从处理室6内充分排出氧气等之后，处理室6内开始升温。基于温度传感器28检测到的温度信息，对供给加热器3(上部加热器3A、中央上部加热器3B、中央加热器3C、中央下部加热器3D、下部加热器3E)的通电量进行反馈控制，以使处理室6成为适合于成膜的规定的温度分布。另外，基于温度传感器82检测到的温度信息对供给顶板加热器80的通电量进行反馈控制。

由加热器3(上部加热器3A、中央上部加热器3B、中央加热器3C、中央下部加热器3D、下部加热器3E)、顶板加热器80及盖加热器34进行的处理室6内的加热至少在直到针对晶片7的处理(成膜)结束为止的期间持续进行。向盖加热器34的通电期间不需要与加热器3进行加热的加热期间一致。优选在成膜即将开始前，盖加热器34的温度达到与成膜温度相同的温度，歧管5的内表面温度达到180℃以上(例如260℃)。

另外，使由旋转机构23进行的晶舟21及晶片7的旋转开始。通过利用旋转机构23并借助旋转轴66、旋转台37、圆筒部39使晶舟21旋转，不使盖加热器34旋转而使晶片7旋转。由此，加热的不均减少。由旋转机构23进行的晶舟21及晶片7的旋转至少在直到针对晶片7的处理结束为止的期间持续进行。

(成膜工序)：S904

若处理室6内的温度在S903中稳定为预先设定的处理温度，则在成膜工序S904中重复执行步骤1：S9041～步骤4：S9044。此外，也可以在步骤1：使S9041开始前将阀26打开，增加吹扫气体(N₂)的供给。

[步骤1：原料气体供给工序]：S9041

在步骤1中，向处理室6内的晶片7供给HCDS气体。在将阀11打开的同时将阀14打开，使HCDS气体流入气体供给管9内，使N₂气体流入气体供给管12内。HCDS气体及N₂气体分别由MFC10、13进行流量调节，经由喷嘴室42向处理室6内供给，并从排气管15排气。通过向晶片7供给HCDS气体，从而在晶片7的最外表面上作为第1层形成例如含硅(Si)膜。

[步骤2：原料气体排气工序]：S9042

在形成第1层后，将阀11关闭，使HCDS气体的供给停止。此时，保持APC阀17打开的状态，通过真空泵18对处理室6内进行真空排气，将残留在处理室6内的未反应的、或用于形成第1层后的HCDS气体从处理室6内排出。另外，保持将阀14、阀26打开的状态，所供给的N2气体对气体供给管9、反应管4内、炉口部进行吹扫。

[步骤3：反应气体供给工序]：S9043

在步骤3中，向处理室6内的晶片7供给NH₃气体。以与步骤1中的阀11、14的开闭控制相同的步骤进行阀11、14的开闭控制。NH₃气体及N₂气体分别由MFC10、13进行流量调节，经由喷嘴室42向处理室6内供给，并从排气管15排气。向晶片7供给的NH₃气体与在步骤1中在晶片7上形成的第1层、即含Si层的至少一部分反应。由此，第1层被氮化，变化(改性)为包含Si及N的第2层即氮化硅层(SiN层)。

[步骤4：反应气体排气工序]：S9044

在形成第2层后，将阀11关闭，使NH₃气体的供给停止。并且，通过与步骤1相同的处理步骤，将残留在处理室6内的未反应的、或用于形成第2层后的NH3气体、反应副生成物从处理室6内排出。

通过进行规定次数(n次)将以上4个步骤S9041至S9044以非同时即不重叠的方式进行的循环，能够在晶片7上形成规定组成及规定膜厚的SiN膜(S9045)。

作为上述的成膜工序：S904中的步骤S9041至S9044的时序的处理条件，例如能够例示如下：

处理温度(晶片温度)：250～700℃、

处理压力(处理室内压力)：1～4000Pa、

HCDS气体供给流量：1～2000sccm、

NH₃气体供给流量：100～10000sccm、

N₂气体供给流量(喷嘴)：100～10000sccm、

N₂气体供给流量(旋转轴)：100～500sccm。

将各处理条件设定为各自范围内的某个值，从而能够恰当地进行成膜处理。

HCDS等热分解性气体存在相比于石英容易在金属的表面上形成副生成物的膜的情况。暴露在HCDS(及氨气)中的表面、特别是在260℃以下时容易附着SiO、SiON等。

(吹扫及大气压恢复)：S905

在成膜处理完成后，将阀14打开，从气体供给管12向处理室6内供给N₂气体，并从排气管15排气。由此，处理室6内的环境气体被替换为非活性气体(非活性气体替换)，残留的原料、副生成物被从处理室6内除去(吹扫)。其后，APC阀17关闭，填充N₂气体直到处理室6内的压力变为常压(大气压恢复)。

(晶舟卸载及晶片取出)：S906

利用晶舟升降机27使密封盖19下降，歧管5的下端开口。并且，处理完的晶片7在支承于晶舟21的状态下被从歧管5的下端向反应管4的外部搬出(晶舟卸载)。处理完的晶片7被从晶舟21取出。

若进行上述的成膜处理，则能够在已加热的反应管4内的构件的表面、例如外管4A的内壁、喷嘴8的表面、内管4B的表面、晶舟21的表面等堆积含有氮的SiN膜等，形成薄膜。因而，在这些堆积物的量即累计膜厚达到堆积物发生剥离、落下前的规定的量(厚度)时，进行清洁处理。清洁处理通过向反应管4内供给氟系气体(例如F₂气体)来进行。

(降温工序)：S907

在基板保持体127向移载室124的搬出完成时，在移载室124内对晶片7进行降温(冷却)，直到晶片7变为规定的温度。此时，继续以第1流速及第1流量从清洁单元162供给气体，以大于第1流速的第3流速及小于第1流量且大于第2流量的第3流量从气体管176向基板保持体127供给气体。在此，规定的温度为能够将晶片7搬出的温度，为镊子156a或晶片盒160的耐热温度以下的温度。

第3流速为例如20～40cm/s，第3流量为例如15～70L/min。在第3流速小于20cm/s的情况下或在第3流量小于15L/min的情况下，无法在晶舟21最下层的晶片7与隔热部144之间的区域形成水平的气体流动。在第3流速大于40cm/s的情况下或在第3流量大于70L/min的情况下，晶片7振动。

在进行上述的成膜处理时，能够在已加热的反应管4内的构件的表面、例如外管4A的内壁、喷嘴8的表面、内管4B的表面、晶舟21的表面等堆积含有氮的SiN膜等，形成薄膜。因而，在这些堆积物的量、即累计膜厚达到堆积物发生剥离、落下之前的规定的量(厚度)时，进行清洁处理。清洁处理通过向反应管4内供给氟系气体(例如F₂气体)来进行。

在晶舟卸载时，使用冷却气体对晶片7、晶舟21、隔热组件进行冷却。此时，若虚设基板暴露在强气流中，则存在由于骤然冷却导致膜剥落、产生颗粒的可能性，因此能够对冷却气体的供给量进行控制以使流速下降。

[用于持续使用Si熔射虚设的管理]

Si熔射虚设晶片820由于成膜后的SiN等而细孔逐渐被堵塞，表面积减少。在能够搭载N张晶片的晶舟21中，在从最上方起至将各搭载位置设为Slot N、Slot N-1、Slot N-2、……时，例如，在Slot N搭载使用次数为n次以下的晶片，在Slot N-1搭载使用次数为n+1次以上且2n次以下的晶片，在Slot N-2搭载使用次数为2n+1次以上且3n次以下的晶片，在Slot N-i搭载使用次数为i×n+1次以上且(i+1)×n次以下的晶片。在此，n为保持搭载在1个搭载位置的状态能够重复使用的次数，i为从0开始的指标。

若将晶舟21的上侧的Si熔射虚设晶片820的张数设为4张，则在晶舟下降时，在使用次数达到4n的Si熔射虚设晶片820位于Slot N-3时，移载机将该Si熔射虚设晶片820从晶舟21取出并移载至规定的收容器，将位于Slot N至Slot N-2的Si熔射虚设晶片820分别转移至下一级Slot N-1至Slot N-3。并且，在Slot N搭载新的Si熔射虚设晶片820。

关于晶舟21的下侧的Si熔射虚设晶片820也相同。此外，也可以将使用次数或表面积的减少达到规定以上的部分设为副虚设晶片，将Si熔射虚设晶片820分为虚设晶片和副虚设晶片两者进行分组化管理。

此外，在此，距离产品晶片810越远配置使用次数越少的Si熔射虚设晶片820，但可以与之相反，距离产品晶片810越近配置使用次数越少的Si熔射虚设晶片820。

[Si熔射虚设晶片的再生方法]

·再熔射

与通常的再生晶片同样地，暂时使用CMP等方法对Si熔射虚设晶片820进行研磨，将Si熔射被膜822除去。或者，在当前的Si熔射被膜822之上形成例如多晶或单晶Si厚膜，以使细孔的开口实质上闭塞。其后进行Si熔射。

·干式清洗

能够通过选择性地对在Si熔射虚设晶片820的Si熔射被膜822上成膜的材质进行蚀刻的方法进行再生。例如，若为SiN/Si，则能够采用使用含氟烯烃(氢氟烃)的各向同性等离子蚀刻等。

·湿式清洗

能够通过选择性地对在Si熔射虚设晶片820的Si熔射被膜822上成膜的材质进行蚀刻的方法进行再生。例如，若为SiN/Si，则能够采用磷酸蚀刻。

根据本实施例，能够缓和大消耗晶片处理时的负载效应，提高在产品晶片上形成的膜的、多个产品晶片间的面间均匀性。

实施例2

在实施例1中，使用大小与产品晶片相同的裸晶片对该裸晶片的表侧的面进行Si熔射以制备Si熔射虚设晶片，而作为第二实施例，图11中示出使用直径比与产品晶片的大小相同的裸晶片小的裸晶片，并将多张通过Si熔射而在该小径的裸晶片上形成的Si熔射虚设晶片1102搭载在托盘1101上的方式。

基板处理装置的构成与实施例1中使用图1至图9说明的构成相同，因此省略说明。

取代在实施例1中说明的Si熔射虚设晶片820，将该托盘1101(材质任意，例如为石英、SiC等)搭载在晶舟21上。在该情况下，通过改变Si熔射虚设晶片1102的搭载张数而非熔射膜厚，能够对托盘1101上的外观的表面积进行调节。

根据本实施例，能够缓和大消耗晶片处理时的负载效应，提高在产品晶片上形成的膜的多个产品晶片间的面间均匀性。

产业上的可利用性

本公开涉及基板处理装置及基板处理方法，能够应用于对半导体基板进行热处理以在表面形成薄膜的半导体部件的制造领域。

附图标记说明

1 基板处理装置

2 处理炉

3 加热器

4 反应管

8 喷嘴

19 密封盖

21、126 晶舟

27、132 晶舟升降机

29 控制器

124 移载室

134 气体供给机构

162 清洁单元

402 颗粒计数器

820 Si熔射虚设晶片。