(57)【要約】      （修正有）【課題】基板への金属汚染を抑制するとともに、インナチューブの転倒を抑制し、さらに、反応生成物の固着を防止することができる基板処理装置及び半導体装置の製造方法を提供する。【解決手段】アウタチューブ２０と、該アウタチューブに連結される非金属材で形成されるマニホールド２８と、該アウタチューブより内側で前記マニホールドに載置され内部で基板を処理するインナチューブ２２と、前記アウタチューブより外側に設けられ、前記アウタチューブ内を加熱する加熱装置１４と、前記マニホールドの開口部に対して密閉部材を介して開閉する蓋体と、前記マニホールドに前記インナチューブの下端を介在して設けられ、前記加熱装置からの熱を吸収する非金属材で形成される熱吸収部材９０とを有する。【選択図】図５
2010080923.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アウタチューブと、
該アウタチューブに連結される非金属材で形成されるマニホールドと、
該アウタチューブより内側で前記マニホールドに載置され内部で基板を処理するインナチューブと、
前記アウタチューブより外側に設けられ、前記アウタチューブ内を加熱する加熱装置と、
前記マニホールドの開口部に対して密閉部材を介して開閉する蓋体と、
前記マニホールドに前記インナチューブの下端を介在して設けられ、前記加熱装置からの熱を吸収する非金属材で形成される熱吸収部材と、
を有する基板処理装置。
【請求項２】
前記アウタチューブ又は前記マニホールドに排気管が設けられており、前記熱吸収部材は、前記熱吸収部材の前記排気管に対向する部位が上方切欠かれている切欠き部を有する請求項１記載の基板処理装置。
【請求項３】
前記マニホールドの上部に段差が設けられ、該段差の下段には、前記インナチューブを載置する第一の載置部を有し、前記段差の上段には、前記熱吸収部材を載置する第二の載置部を有し、該第二の載置部には、前記熱吸収部材の移動を規制する移動規制部が設けられている請求項１記載の基板処理装置。
【請求項４】
前記マニホールドの上部に段差が設けられ、該段差の下段には、前記インナチューブを載置する第一の載置部を有し、前記段差の上段には、前記熱吸収部材を載置する第二の載置部を有し、前記熱吸収部材の内面が、前記インナチューブの外面に間隙を介して設けられており、前記第二の載置部から前記第一の載置部に載置された前記インナチューブの開口部側に設けられる下面にかけて前記熱吸収部材が設けられており、前記熱吸収部材の前記下面には、半径方向に切りかかれた切欠き部が形成されており、該切欠き部に前記熱吸収部材の移動を規制する移動規制部材が設けられている請求項１記載の基板処理装置。
【請求項５】
アウタチューブと、該アウタチューブに連結される非金属材で形成されるマニホールドと、
該アウタチューブより内側で前記マニホールドに載置されたインナチューブの内部に基板を搬入しつつ前記マニホールドの開口部に対して密閉部材を介して蓋体で閉塞する工程と、
加熱装置で前記インナチューブ内にある基板を加熱処理しつつ前記マニホールドに前記インナチューブの下端を介して設けられる非金属材で形成される熱吸収部材で前記加熱装置からの熱を吸収する工程と、
を有する半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板処理装置および半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
基板処理装置の一例として、半導体製造装置があり、さらに半導体製造装置の一例として、縦型拡散・ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置が知られている。
この縦型拡散・ＣＶＤ装置は、アウタチューブと、アウタチューブの内側に設けられて処理室を形成するインナチューブと、アウタチューブ内を加熱する加熱装置（ヒータ）と、アウタチューブおよびインナチューブを載置し処理室を排気する排気管および処理室にガスを供給するガス導入管が接続されたマニホールドと、複数枚のウエハを垂直方向に整列させて保持して処理室に搬入するボートとを備えている。
そして、複数枚のウエハを保持したボートが処理室に下端の炉口から搬入（ボートローディング）され、処理室に成膜ガスがガス導入管から供給されるとともに、加熱装置によって処理室が加熱されることにより、ウエハの上にＣＶＤ膜が堆積される。
【０００３】
この種の縦型拡散・ＣＶＤ装置においては、特許文献１のように、マニホールド（炉口フランジ）は金属によって形成されている。
金属製のマニホールドの場合には、板厚が薄く熱容量も小さいために、炉口外に放熱しやすかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３３４８６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、金属製マニホールドを使用したＣＶＤ装置においては、反応ガスおよびクリーニングガスによる反応生成物の付着によって金属製マニホールドが腐蝕されるという問題があった。
また、ＩＣの微細化に伴って、金属製マニホールドを使用したＣＶＤ装置においては、金属製マニホールドからの金属の放出が問題となってきている。
【０００６】
そこで、処理すべき基板への金属汚染を抑制すべく反応室内への金属部品をむき出させるのを最小限にし、アウタチューブ、インナチューブのみならず、マニホールドをも石英等の非金属部材で形成する。さらに地震対策としてインナチューブの転倒を抑制すべくインナチューブ転倒抑制部材を設け、石英等の非金属部材で形成されたボルトで止める。このように構成された装置において、インナチューブの内部で基板を処理している最中に生成される反応生成物（副生成物）がインナチューブ転倒抑制部材付近に固着してしまうことがある。この反応生成物が固着した状態で、強引にインナチューブ転倒抑制部材を取外すと、石英等の非金属部材で形成されたボルトやマニホールドが割れてしまうという新たな課題が生じた。ボルトが割れ、マニホールドから取り外せなくなったり、マニホールドが割れたりすると、高価なマニホールドを交換、再製作しなければならない。
【０００７】
本発明の目的は、基板への金属汚染を抑制するとともに、インナチューブの転倒を抑制し、さらに、反応生成物の固着を抑制することができる基板処理装置及び半導体装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様によれば、アウタチューブと、該アウタチューブに連結される非金属材で形成されるマニホールドと、該アウタチューブより内側で前記マニホールドに載置され内部で基板を処理するインナチューブと、前記アウタチューブより外側に設けられ、前記アウタチューブ内を加熱する加熱装置と、前記マニホールドの開口部に対して密閉部材を介して開閉する蓋体と、前記マニホールドに前記インナチューブの下端を介在して設けられ、前記加熱装置からの熱を吸収する非金属材で形成される熱吸収部材とを有する基板処理装置が提供される。
【０００９】
本発明の他の態様によれば、アウタチューブと、該アウタチューブに連結される非金属材で形成されるマニホールドと、該アウタチューブより内側で前記マニホールドに載置されたインナチューブの内部に基板を搬入しつつ前記マニホールドの開口部に対して密閉部材を介して蓋体で閉塞する工程と、加熱装置で前記インナチューブ内にある基板を加熱処理しつつ前記マニホールドに前記インナチューブの下端を介して設けられる非金属材で形成される熱吸収部材で前記加熱装置からの熱を吸収する工程と、を有する半導体装置の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、基板への金属汚染を抑制するとともに、インナチューブの転倒を抑制し、さらに、反応生成物の固着を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態で用いられる基板処理装置の縦断面図である。
【図２】従来に係る基板処理装置の主要部を示す縦断面図であり（a）プロセス時（ｂ）スタンバイ時を示す。
【図３】本発明の実施形態におけるマニホールド周辺を示す断面図である。
【図４】本発明の実施形態における断熱筒の形状を示す斜視図である。
【図５】本発明の実施形態における（a）断熱筒設置時の縦断面図（ｂ）断熱筒の斜視図である。
【図６】本発明の実施形態における密閉部材周辺の温度比較を示す。
【図７】本発明の第２の実施形態における（a）断熱筒設置時の縦断面図（ｂ）断熱筒の斜視図である。
【図８】本発明の第３の実施形態における基板処理装置の熱照射を示す縦断面図である。
【図９】本発明の第４の実施形態における（a）断熱筒設置時の縦断面図（ｂ）断熱筒の斜視図である。
【図１０】本発明の第５の実施形態における主要部の（a）縦断面図（ｂ）斜視図である。
【図１１】本発明の第６の実施形態における断熱筒の斜視図である。
【図１２】本発明の第７の実施形態における（a）断熱筒の斜視図（ｂ）断熱筒に装着されるボルトの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１３】
図１は本発明の実施形態で好適に用いられる基板処理装置１０の処理炉１２の概略構成図であり、縦断面図として示されている。
【００１４】
図１に示すように、処理炉１２は加熱装置であるヒータ１４を有する。ヒータ１４は円筒形状であり、保持板としてのヒータベース１６に支持されることにより垂直に据え付けられている。
【００１５】
ヒータ１４の内側には反応管としてのプロセスチューブ１８が、ヒータ１４と同心円状に配設されている。プロセスチューブ１８は外部反応管としてのアウタチューブ２０と、内部反応管としてのインナチューブ２２とから構成されている。
アウタチューブ２０は、例えば石英（ＳｉＯ2 ）または炭化シリコン（ＳｉＣ）の耐熱性材料が使用されて、内径がインナチューブ２２の外径よりも大きい円筒形状に形成されている。アウタチューブ２０は上端が閉塞し下端が開口した円筒形状に形成されている。
インナチューブ２２は、例えば石英（ＳｉＯ2 ）または炭化シリコン（ＳｉＣ）の耐熱性材料が使用されて、上端および下端が開口した円筒形状に形成されている。インナチューブ２２の筒中空部は処理室２４を形成している。処理室２４はウエハ１を後述するボートによって水平姿勢で垂直方向に多段に整列した状態で収容可能に構成されている。
アウタチューブ２０とインナチューブ２２とは同心円状に設けられている。アウタチューブ２０とインナチューブ２２との隙間によって筒状空間２６が形成されている。
アウタチューブ２０の下側にはマニホールド２８がアウタチューブ２０と同心円状に配設されている。マニホールド２８の上にはアウタチューブ２０およびインナチューブ２２が載置されている。プロセスチューブ１８とマニホールド２８とによって処理容器３０が構成されている。
【００１６】
アウタチューブ２０には排気管３２が接続されており、排気管３２から処理室２４内の雰囲気を排気する。排気管３２は筒状空間２６の下端部に配置されており、筒状空間２６に連通している。
排気管３２のアウタチューブ２０との接続側と反対側である下流側には、真空ポンプ等の排気装置３４が圧力検出器としての圧力センサ３６および圧力調整装置３８を介して接続されている。排気装置３４は処理室２４内の圧力が所定の圧力（真空度）となるように排気する。
圧力センサ３６および圧力調整装置３８には圧力制御部４０が電気配線Ｂによって電気的に接続されている。圧力制御部４０は圧力調整装置３８を、圧力センサ３６により検出された圧力に基づいて、処理室２４内の圧力が所望の圧力となるように、かつ、所望のタイミングをもって制御する。
【００１７】
処理容器３０にはガス供給部４２が処理室２４内に連通するように設けられている。ガス供給部４２にはガス供給管４４が接続されている。
ガス供給管４４にはガス供給部４２との接続側と反対側である上流側に、ガス流量制御器としてのＭＦＣ（マスフローコントローラ）４６が接続されており、ＭＦＣ４６はガス供給源４８に接続されている。ガス供給源４８は処理ガスや不活性ガスを供給する。
ＭＦＣ４６にはガス流量制御部５０が電気配線Ｃによって電気的に接続されている。ガス流量制御部５０はＭＦＣ４６を、供給するガスの流量が所望の量となるように、かつ、所望のタイミングをもって制御する。
【００１８】
処理容器３０の下方にはシールキャップ５２が設けられている。シールキャップ５２は処理室２４の下端開口を気密に閉塞可能な蓋体を構成している。シールキャップ５２は例えばステンレスやニッケル合金等の金属材料が使用されて円盤形状に形成されている。
シールキャップ５２の処理室２４側にはシールキャップカバー５４が設けられている。シールキャップカバー５４は、例えば石英のような非金属材料によって形成されている。シールキャップカバー５４はシールキャップ５２を被覆することにより、金属部分が処理室２４側に露出するのを防止している。
シールキャップカバー５４は処理容器３０下面に垂直方向下側から当接する。
シールキャップ５２には上面に例えばＯリングからなる第1の密閉部材５２ａが設けられている。
シールキャップカバー５４上面にも例えばＯリングからなる第２の密閉部材５４ａが設けられている。
【００１９】
シールキャップ５２には中央部に円形孔５２ｂが開設されており、シールキャップカバー５４にも中央部に円形孔５４ｂが開設されている。シールキャップ５２の円形孔５２ｂと、シールキャップカバー５４の円形孔５４ｂとは重なり合っている。
シールキャップ５２のシールキャップカバー５４と反対側（下側）には、ボートを回転させる回転機構５８が設置されている。回転機構５８の回転軸５８aはシールキャップ５２の円形孔５２ｂとシールキャップカバー５４の円形孔５４ｂに貫通して設けられ、ボート６６に接続されている。回転機構５８は、ボート６６を回転させることでウエハ１を回転させるように構成されている。
【００２０】
基板保持具としてのボート６６は、例えば石英や炭化珪素等の耐熱性材料によって形成されている。ボート６６は複数枚のウエハ１を水平姿勢でかつ互いに中心を揃えた状態で整列させて多段に保持する。
なお、ボート６６の下部には断熱部材としての断熱板６８が複数枚、水平姿勢で多段に配置されている。この断熱板６８は、例えば石英や炭化珪素等の耐熱性材料が使用されて円板形状に形成されている。断熱板６８はヒータ１４からの熱をシールキャップ５２側に伝わり難くさせる。
【００２１】
図１に示すように、ベース７０はボートエレベータ７２のアーム７４に支持されており、例えば、垂直に支持されている。
ボートエレベータ７２はプロセスチューブ１８の外部に垂直に設備されている。ボートエレベータ７２はボートを垂直方向に昇降させる昇降機構である。すなわち、ボートエレベータ７２はボート６６を処理室２４へ搬入したり、処理室２４から搬出したりする。
回転機構５８およびボートエレベータ７２には駆動制御部７６が電気配線Ａによって電気的に接続されている。駆動制御部７６は回転機構５８およびボートエレベータ７２を、所望の動作をするように、かつ、所望のタイミングをもって制御する。
【００２２】
プロセスチューブ１８内には温度検出器としての温度センサ７８が設置されている。
ヒータ１４と温度センサ７８には温度制御部８０が電気配線Ｄによって電気的に接続されている。温度制御部８０はヒータ１４への通電具合を、温度センサ７８によって検出された温度情報に基づき、処理室２４内の温度が所望の温度分布となるように、かつ、所望のタイミングをもって制御する。
【００２３】
圧力制御部４０、ガス流量制御部５０、駆動制御部７６および温度制御部８０は、操作部および入出力部をも構成し、装置１０全体を制御する主制御部８２に電気的に接続されている。
圧力制御部４０、ガス流量制御部５０、駆動制御部７６、温度制御部８０および主制御部８２はコントローラ８４を構成している。
【００２４】
図２に、マニホールド２８周辺の構造を示す。
マニホールド２８は非金属部材としての石英が使用されて、円形リング形の扁平ブロック形状に形成されている。マニホールド２８は透明または半透明に形成されている。
また、マニホールド２８の上部には、段差が設けられ、下段には、インナチューブ２２を載置する第1の載置部２８ａと、上段には、後述する熱吸収部材である断熱筒９０を載置する第２の載置部２８ｂが形成されている。
また、第２の載置部２８ｂは、インナチューブ２２の水平方向の位置を規制する位置規制部として周方向全周に形成されている。
なお、第２の載置部２８ｂは周方向に全周に形成するのではなく、所定の間隔、好ましくは、等間隔で形成してもよい。
アウタチューブ２０の開口部２０ａの下面であるマニホールド２８の第一接合面１１０として、例えばマニホールド２８の上面に周方向全周に形成された溝には、例えばＯリングで形成される第３の密閉部材８５が敷設されている。
したがって、マニホールド２８はアウタチューブ２０の開口部２０ａの下面に第３の密閉部材８５を介して当接することで、処理容器３０の開口部を気密に閉塞する。
【００２５】
図３に、本発明の実施形態に係る断熱筒９０を備えた基板処理装置の主要部の縦断面図を示す。
図４に、本発明の実施形態に係る断熱筒９０を示す。
断熱筒９０は、熱吸収部材であり、円形リング形状に形成され、マニホールド２８の第２の載置部２８ｂとインナチューブ２２の開口部の突起部２２ａの上面と接する下面９０aを有する。
尚、断熱筒９０は非金属部材としての不透明石英が使用されるが、透明石英にサンドブラスト処理（不透明研磨）を施したものでもよい。ただし、不透明石英の方が断熱（遮熱）効果や熱吸収効果が大きい。
また、断熱筒９０は、一体形状に限らず、二分割、三分割等の分割形状でもよい。
また、断熱筒９０は、インナチューブ２２と同心円上に配置されている。
【００２６】
マニホールド２８の第1の載置部２８ａにインナチューブ２２が載置されている。断熱筒９０の内面が、インナチューブ２２の外面に当接し、マニホールド２８の第２の載置部２８ｂからインナチューブ２２の開口部の突起部２２ａの上面にかけて断熱筒９０の下面９０ａが載置されている。
尚、断熱筒９０とインナチューブ２２の熱膨張率が異なる場合には、断熱筒９０の内面とインナチューブ２２の外面とは当接せずに隙間を形成するように配置しても良い。
【００２７】
図５に、本発明の実施形態における断熱筒９０の設置例を示す。
本発明の実施形態では、断熱筒９０をインナチューブ２２の地震対策となるよう設置する。
断熱筒９０の下面９０ａにボルト穴９０ｂとマニホールド２８にタップ穴２８ｃを数箇所設け、移動規制部材であるボルト９１で固定する。これにより、金属汚染を防止することができ、断熱筒９０の移動が規制され、さらにインナチューブ２２の転倒が抑制される。而して、インナチューブ２２の地震対策とすることができる。ボルト９１は例えば石英ボルトが用いられる。
【００２８】
次に、以上の構成に係る基板処理装置１０を用いる本発明の一実施の形態であるＩＣの製造方法における成膜工程及びその後の動作を説明する。
なお、以下の説明において、基板処理装置１０を構成する各部の動作はコントローラ８４により制御される。
【００２９】
複数枚のウエハ１がボート６６に装填（ウエハチャージ）されると、図１に示されているように、複数枚のウエハ１を保持したボート６６は、ボートエレベータ７２によって持ち上げられて処理室２４に搬入（ボートローディング）される。
この状態で、シールキャップ５２は第１の密閉部材５２ａ、シールキャップカバー５４および第２の密閉部材５４ａを介してマニホールド２８の下面をシールした状態となる。
【００３０】
処理室２４内が所望の圧力（真空度）となるように排気装置３４によって排気される。この際、処理室２４内の圧力は圧力センサ３６で測定され、この測定された圧力に基づき圧力調節装置３８がフィードバック制御される。
また、処理室２４内が所望の温度となるようにヒータ１４によって加熱される。この際、処理室２４内が所望の温度分布となるように、温度センサ７８が検出した温度情報に基づきヒータ１４への通電具合がフィードバック制御される。さらに、この際、マニホールド２８周辺は、マニホールド２８上面にインナチューブ２２の下端を介して設けられた断熱筒９０によって、ヒータ１４からの熱を吸収、遮蔽している。
続いて、回転機構５８によってボート６６が回転されることにより、ウエハ１が回転される。
【００３１】
ガス供給源４８から供給されＭＦＣ４６によって所望の流量となるように制御されたガスは、ガス供給管４４を流通してガス供給部４２から処理室２４内に導入される。
導入されたガスは処理室２４内を上昇し、インナチューブ２２の上端開口から筒状空間２６に流出して排気管３２から排気される。
ガスは処理室２４内を通過する際にウエハ１の表面と接触し、この際に熱ＣＶＤ反応によってウエハ１の表面上に薄膜が堆積（デポジション）される。
【００３２】
予め設定された処理時間が経過すると、ガス供給源４８から不活性ガスが供給されて、処理室２４内が不活性ガスに置換されるとともに、処理室２４内の圧力が常圧に復帰される。
【００３３】
その後、ボートエレベータ７２によってシールキャップ５２が下降されて、処理室２４の下端が開口されるとともに、処理済ウエハ１がボート６６に保持された状態で、処理室２４の外部に搬出（ボートアンローディング）される。
その後、処理済ウエハ１はボート６６から取出される（ウエハディスチャージ）。
【００３４】
本実施の形態において、ウエハ１への金属汚染を防止する目的で処理室２４内の金属を最小限にするという観点から、マニホールド２８は石英製を使用している。図２（ａ）に示すように、処理室にて基板を処理する工程としてのプロセス時には、複数枚のウエハ１と複数枚の不透明石英製の断熱板６８がインナチューブ２２内部に設置されているため、第３の密閉部材８５にヒータ１４からの熱が直接あたらず、第３の密閉部材８５の温度は耐熱温度以下となる。しかし、図２（ｂ）に示すように、処理室にて基板を処理しない、例えば基板を処理する前段階の工程としてのスタンバイ時には、インナチューブ２２内部にウエハ１と断熱板６８が設置されないため、ヒータ１４からの放射熱が直接第３の密閉部材８５に照射される。特に、第３の密閉部材８５が石英製のマニホールド２８の溝に設置されているため、熱が逃げにくく、第３の密閉部材８５の温度が耐熱温度以上となってしまい、熱劣化し、シール性能を保てなくなっていた。さらには熱劣化が進むと溶解し、基板の汚染につながる有機物を含むアウトガスを発生させていた。
また、マニホールド２８にボルト止めしてインナチューブ転倒抑制部材を設けた場合には、インナチューブ２２の内部で基板を処理している最中に生成される反応生成物（副生成物）がインナチューブ転倒抑制部材付近に固着してしまうことがあり、この反応生成物が固着した状態で強引にインナチューブ転倒抑制部材を取外すと非金属部材で形成されたボルトやマニホールドが割れてしまうことがあった。
【００３５】
そこで、本実施の形態では、スタンバイ時でも第３の密閉部材８５に直接ヒータ１４からの放射熱が照射されにくくなるようにインナチューブ２２とアウタチューブ２０下部の間に不透明製の断熱筒９０を設置する。この断熱筒９０により、熱源からの放射熱を遮蔽し、第３の密閉部材８５の温度上昇を抑えることができる。これにより、第３の密閉部材８５のシール性能を保ちつつ、熱による溶解を抑制することができる。また、さらには、断熱筒９０をインナチューブ２２の地震対策となるように設置する。これにより、インナチューブ転倒抑制部材としても断熱筒９０が機能し、かつ断熱筒９０が熱を吸収するため、熱を帯びた状態となり、インナチューブ転倒抑制部材としての断熱筒９０が熱吸収部材として機能し、断熱筒９０付近への反応生成物の付着を抑制することができる。
【００３６】
図６に示すように、本発明の実施形態における基板処理装置１０において、熱源であるヒータ１４を７００℃に設定し、断熱筒９０を使用しない場合と使用した場合における第３の密閉部材８５周辺および断熱筒９０周辺の温度を比較した。
第３の密閉部材８５の上方におけるアウタチューブ２０の開口部付近の温度は、断熱筒９０を使用しない場合では、２７８．７℃であったのに対して、断熱筒９０を使用した場合では、２５５．２℃であった。すなわち、断熱筒９０を使用したことによる温度低減効果は、−２３．５℃であった。
また、第３の密閉部材８５付近の温度は、断熱筒９０を使用しない場合では、２６５．９℃であったのに対して、断熱筒９０を使用した場合では、２５０．５℃であった。すなわち、断熱筒９０を使用したことによる温度低減効果は、−１５．４℃であった。
また、第３の密閉部材８５の下方におけるマニホールド２８付近の温度は、断熱筒９０を使用しない場合では、２４４．７℃であったのに対して、断熱筒９０を使用した場合では、２３２．７℃であった。すなわち、断熱筒９０を使用したことによる温度低減効果は、−１２．０℃であった。
したがって、第３の密閉部材８５周辺のいずれの箇所においても、断熱筒９０を使用することで、温度上昇を抑えることができた。
また、断熱筒９０のマニホールド２８側の温度は、断熱筒９０を使用しない場合では、３１０．１℃であったのに対して、断熱筒９０を使用した場合では、３５０．２℃であった。すなわち、断熱筒９０を使用したことによる温度上昇効果は、４０．１℃であった。
したがって、断熱筒９０周辺においては、温度上昇させることで反応副生成物の固着を抑制することができる。
【００３７】
また、例えばスループットを向上させるべく、プロセス終了後すぐにヒータ１４の温度をさげると、アウタチューブ２０とインナチューブ２２の間の残留ガスが固化し、断熱筒９０やインナチューブ２２を抑えるボルト９１等を固着してしまうことがあった。しかし、断熱筒９０が熱を吸収し、熱を帯びているため、残留ガスが断熱筒９０やボルト９１等と接触した際に残留ガスの固化を抑制することができる。これにより、断熱筒９０とインナチューブ２２の取り外しを容易にすることができる。
【００３８】
図７に、本発明の第２の実施形態における断熱筒９０の設置例を示す。
第２の実施形態では、断熱筒９０の下面９０ａの外周部から垂直方向下方に突出する移動規制部材としての下部円筒部９０ｃを設ける。そして、断熱筒９０の下部円筒部９０ｃをマニホールド２８の第２の載置部２８ｂに形成された溝２８ｄに差し込む。これにより断熱筒９０の横の動きと斜め上方の動きを抑制することができる。同時にインナチューブ２２の横の動きを断熱筒９０の下部円筒部９０ｃと第２の載置部２８ｂに形成された溝２８ｄで抑制し、断熱筒９０の斜め上方への動きも抑制することができる。尚、好ましくは円筒部９０ｃの厚みＡと、溝２８ｄの深さＢとの関係がＡ＜Ｂとする。このように設定することで、インナチューブ２２が上方に移動した際に生じる回転モーメントを抑えることができる。
【００３９】
第２の実施形態によれば、第１の実施形態の効果に加え、さらに第１の実施形態のように断熱筒９０をマニホールド２８にボルト止めすると、熱及び副生成物による影響によりボルトがマニホールドに噛んでしまい取外せなくなることがあり、マニホールドを交換せねばならないこともあるが、本実施の形態によれば、ボルトを用いることがないため、上述の取外し困難な問題を回避し、より取付け取外し作業を容易にすることができる。
【００４０】
本発明の第３の実施形態として、図８に示すように、断熱筒９０の高さを、ヒータ１４の上端から下端に至るまで、それぞれのヒータ１４すなわち、発熱体からの熱線が直接第３の密閉部材８５に至らせないように発熱体からの熱線を遮る高さ以上の高さに設定する。すなわち、ヒータ１４の上端１４ａと第３の密閉部材８５とを結ぶ線（熱線）より断熱筒９０の高さを高く設定する。これにより、第３の密閉部材８５の温度上昇を抑制することができる。
【００４１】
ここで、断熱筒９０を設けることで、炉心から離れた位置にある排気管３２が低温になり副生成物が付着することがある。そこで、本発明の第４の実施形態では、図９に示すように、断熱筒９０の排気管３２に対向する部位が上方切欠かれている切欠き部９０ｄを設ける。これにより、部分的に排気管３２にヒータ１４からの熱線を受け、部分的に排気管３２の温度を上昇させることができる。而して、排気管３２への副生成物の付着を防止することができる。特に、排気管３２内の排気口近傍下方は、排気経路が湾曲しているため、副生成物が付着しやすいが、切欠き部９０ｄの切欠き底面の高さを排気管３２の排気口近傍下方にヒータ１４からの熱線が直接至る高さに設定するとより一層副生成物の付着を抑制することができる。
ちなみに、排気管３２の外周に配管ヒータを設けることは、コストが高くなる、スペースが無駄になる、制御が複雑になってしまうといった問題がある。しかし、本発明の第４の実施形態によれば、それらの問題の発生を回避できる。
また、切欠き部９０ｄ周辺の密閉部材の温度上昇を防ぐため、切欠き部９０ｄを設けた直下の断熱筒９０の厚みを大きくしてもよい。これにより、排気管３２周辺の第３の密閉部材８５の温度上昇を防ぐことができる。
【００４２】
図１０に、本発明の第５の実施形態を示す。
第５の実施形態では、マニホールド２８のアウタチューブ２０を設置する面にザグリ穴２８ｅを設け、マニホールド２８の第２の載置部２８ｂの側壁に貫通孔２８ｆを設ける。ザグリ穴２８ｅおよび貫通孔２８ｆにインナチューブ２２を抑える移動規制部材としてのインナチューブピン９５を設置する。これにより、インナチューブ２２の横方向のずれが防止でき、インナチューブピン９５を挿入することにより、インナチューブ２２を縦方向のずれから防止することができる。
以上によれば、ボルト止めの場合、副生成物が付着することで、取り外しにくくなるが、ピン形状とすることで、副生成物が付着した場合であっても、容易に取外すことができる。また、ウエハへの金属汚染を最小限にして、地震発生時の処理室内の石英部品を保護することができる。
【００４３】
図１１に、本発明の第６の実施形態を示す。
第１の実施形態では、断熱筒９０をボルト９１で固定する際に、マニホールド２８に設けられたタップ穴２８ｃをボルト穴９０ｂの隙間から覗き込まなければない。また、インナチューブ２２の筒部が大きいのに対し、断熱筒９０の下端フランジ部としての下面９０ａが小さいため、覗きにくくなる。また、アウタチューブ２０とインナチューブ２２との間の狭小なスペースであるため、断熱筒９０の下面９０ａとボルト９１のサイズは大きくできない。第６の実施形態では、第１の実施形態の断熱筒９０の下端フランジ部である下面９０ａに設けられたボルト穴９０ｂに替えて、下面９０ａに下面９０ａの外周から半径方向に切りかかれた切欠き９０ｅを設ける。そして、移動規制部材であるボルト９１を切欠き９０ｅを介して、マニホールド２８のタップ穴２８ｃに固定し、断熱筒９０の移動を規制する。これにより、当該ボルト９１をマニホールド２８のタップ穴２８ｃに固定する際に下端フランジ部側方からタップ位置を視認することができるため、作業性が向上し、下端フランジ部のサイズを小さくすることができる。
【００４４】
図１２に、本発明の第７の実施形態を示す。
上述の実施形態において、断熱筒９０をボルト９１で固定する際に、装置より離れた場所にて断熱筒９０をボルト９１にてマニホールド２８に固定した後で、装置まで運ぶことがある。この運搬時の振動によりボルト９１が破損することがある。第７の実施形態では、第1の実施形態及び上述の第６の実施形態において、ボルト９１を移動規制部材であるボルト９２を使用する。ボルト９２は、段付ボルトであり、マニホールド２８のタップ穴２８ｃに挿入される下部９２ｃと切欠き９０ｅに挿入される中部９２ｂと頭部９２ａから構成される。中部９２ｂは、下部９２ｃより直径が大きく、切欠き９０ｅより小さく構成される。また、中部９２ｂは、断熱筒９０の下端フランジ部の厚みにくらべて長く構成される。頭部９２ａは、中部９２ｂより直径が大きく、かつ、切欠き９０ｅより大きく構成される。すなわち、断熱筒９０の下端フランジ部である下面９０ａとボルト９２の頭部９２ａとの間に隙間を設ける。これにより、振動による力が直接ボルト９２に伝わることを防ぎ、ボルト９２の破損を防ぐことができる。
【００４５】
本発明は、半導体製造技術、特に、被処理基板を処理室に収容してヒータによって加熱した状態で処理を施す熱処理技術に関し、例えば、半導体集積回路装置（半導体デバイス）が作り込まれる半導体ウエハに酸化処理や拡散処理、イオン打ち込み後のキャリア活性化や平坦化のためのリフローやアニール及び熱ＣＶＤ反応による成膜処理などに使用される基板処理装置に利用して有効なものに適用することができる。
【００４６】
本発明の一態様によれば、アウタチューブと、該アウタチューブに連結される非金属材で形成されるマニホールドと、該アウタチューブより内側で前記マニホールドに載置され内部で基板を処理するインナチューブと、前記アウタチューブより外側に設けられ、前記アウタチューブ内を加熱する加熱装置と、前記マニホールドの開口部に対して密閉部材を介して開閉する蓋体と、前記マニホールドに前記インナチューブの下端を介在して設けられ、前記加熱装置からの熱を吸収する非金属材で形成される熱吸収部材とを有する基板処理装置が提供される。
【００４７】
好ましくは、前記アウタチューブもしくは前記マニホールドに排気管が設けられており、前記熱吸収部材の前記排気管に対向する部位が上方切欠かれている切欠き部を有する。
【００４８】
好ましくは、前記マニホールドの上部に段差が設けられ、該段差の下段には、前記インナチューブを載置する第一の載置部を有し、前記段差の上段には、前記熱吸収部材を載置する第二の載置部を有し、該第二の載置部には、前記熱吸収部材の移動を規制する移動規制部が設けられている。
【００４９】
好ましくは、前記マニホールドの上部に段差が設けられ、該段差の下段には、前記インナチューブを載置する第一の載置部を有し、前記段差の上段には、前記熱吸収部材を載置する第二の載置部を有し、前記熱吸収部材の内面が、前記インナチューブの外面に間隙を介して設けられており、前記第二の載置部から前記第一の載置部に載置された前記インナチューブの開口部側に設けられる下面にかけて前記熱吸収部材が設けられており、前記熱吸収部材の前記下面には、半径方向に切りかかれた切欠き部が形成されており、該切欠き部に前記熱吸収部材の移動を規制する移動規制部材が設けられている。
【００５０】
本発明の他の態様によれば、アウタチューブと、該アウタチューブに連結される非金属材で形成されるマニホールドと、該アウタチューブより内側で前記マニホールドに載置されたインナチューブの内部に基板を搬入しつつ前記マニホールドの開口部に対して密閉部材を介して蓋体で閉塞する工程と、加熱装置で前記インナチューブ内にある基板を加熱処理しつつ前記マニホールドに前記インナチューブの下端を介して設けられる非金属材で形成される熱吸収部材で前記加熱装置からの熱を吸収する工程と、を有する半導体装置の製造方法が提供される。
【００５１】
好ましくは、前記マニホールドは、透明石英部材で形成されている。
【００５２】
好ましくは、前記熱吸収部材は、不透明石英部材で形成されている。
【００５３】
好ましくは、前記熱吸収部材は、突出部を有し、該突出部が前記マニホールドに設けられる溝に挿入されて設けられている。
【００５４】
好ましくは、前記熱吸収部材は、前記加熱装置に設けられる前記基板を加熱する発熱体の上端と前記密閉部材とを結ぶ熱線を遮る位置まで少なくとも延在されている。
【００５５】
好ましくは、前記熱吸収部材は、前記インナチューブと同心円状に配置されている。
【００５６】
本発明のさらに他の態様によれば、アウタチューブと、該アウタチューブに連結されるマニホールドと、該アウタチューブより内側で前記マニホールドに載置され内部で基板を処理するインナチューブと、前記アウタチューブより外側に設けられ、前記アウタチューブ内を加熱する加熱装置と、前記マニホールドの開口部に対して密閉部材を介して開閉する蓋体と、前記インナチューブの下端を押える押え部材と、を有し、前記インナチューブの下端外側に鍔部が形成されており、前記マニホールドには前記インナチューブを載置するインナチューブ載置部と該インナチューブ載置部より外周で、前記インナチューブ載置部に対して前記鍔部の高さより高く形成される突出部と、前記突出部より外周に設けられる溝部とを有し、前記押え部材は、一端を前記突出部に挿入されるとともに他端を前記溝部に挿入されている基板処理装置が提供される。
【００５７】
本発明のさらに他の態様によれば、アウタチューブと、該アウタチューブに連結されるマニホールドと、該アウタチューブより内側で前記マニホールドに載置され内部で基板を処理するインナチューブと、前記アウタチューブより外側に設けられ、前記アウタチューブ内を加熱する加熱装置と、前記マニホールドの開口部に対して密閉部材を介して開閉する蓋体と、前記インナチューブの下端を押える押え部材と、を有し、前記インナチューブの下端外側に鍔部が形成されており、前記マニホールドには前記インナチューブを載置するインナチューブ載置部と該インナチューブ載置部より外周で、前記インナチューブ載置部に対して前記鍔部の高さより高く形成される突出部と、前記突出部より外周に設けられる溝部とを有し、前記押え部材は、一端を前記突出部に挿入されるとともに他端を前記溝部に挿入されている基板処理装置が提供される。
【００５８】
好ましくは、前記マニホールドは、透明石英部材で形成されている。
【符号の説明】
【００５９】
１      ウエハ
１０    基板処理装置
１２    処理炉
１４    ヒータ
１８    プロセスチューブ
２０    アウタチューブ
２２    インナチューブ
２４    処理室
２８    マニホールド
２８ａ  第１の載置部
２８ｂ  第２の載置部
３０    処理容器
５２    シールキャップ
８５    第３の密閉部材
９０    断熱筒
９０ａ  下面
９１、９２    ボルト
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１】
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