(57)【要約】【課題】基板の処理後の降温時間の短縮及び輻射熱による予備室内の部品のダメージの緩和を図る。【解決手段】基板を複数枚保持する基板保持具と、基板保持具を収容して基板を処理する処理室と、処理室と開口を介して気密に連通するように配置され、基板保持具を収容して基板の移載を行う予備室と、基板保持具を処理室と予備室の間で昇降する昇降手段と、予備室内の昇降手段と基板保持具の間に配置された冷却壁と、基板保持具を挟んで冷却壁と対向する位置に設けられ、冷却ガスを基板保持具及び基板に供給してから冷却壁に衝突させる冷却ガス供給部とを備えている。【選択図】図２
2014060327.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を複数枚保持する基板保持具と、
該基板保持具を収容して基板を処理する処理室と、
該処理室と開口を介して気密に連通するように配置され、前記基板保持具を収容して基板の移載を行う予備室と、
前記基板保持具を前記処理室と前記予備室の間で昇降する昇降手段と、
前記予備室内の前記昇降手段と基板保持具の間に配置された冷却壁と、
前記基板保持具を挟んで前記冷却壁と対向する位置に設けられ、冷却ガスを基板保持具及び基板に供給してから前記冷却壁に衝突させる冷却ガス供給部とを有する基板処理装置。
【請求項２】
基板を複数枚保持した基板保持具を処理室内に収容して基板を処理する工程と、
前記基板を処理する工程後、前記基板保持具を処理室と開口を介して気密に連通するように配置された予備室に昇降手段により搬出する工程と、
前記予備室に搬出された基板保持具と前記昇降手段との間に設けられた冷却壁に対し、該冷却壁と対向する位置から冷却ガスを供給して基板保持具及び基板を冷却すると共にその冷却ガスを冷却壁に衝突させる工程とを有する基板処理方法。
【請求項３】
基板を複数枚保持した基板保持具を処理室内に収容して基板を処理する工程と、
前記基板を処理する工程後、前記基板保持具を処理室と開口を介して気密に連通するように配置された予備室に昇降手段により搬出する工程と、
前記予備室に搬出された基板保持具と前記昇降手段との間に設けられた冷却壁に対し、該冷却壁と対向する位置から冷却ガスを供給して基板保持具及び基板を冷却すると共にその冷却ガスを冷却壁に衝突させ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、炭化珪素ウエハにエピタキシャル炭化珪素膜を成長させる基板処理装置、基板処理方法及び半導体装置の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
炭化珪素（ＳｉＣ）は、珪素（Ｓｉ）に比べてエネルギーバンドキャップが大きいことや、絶縁耐圧が高いことから、特にパワーデバイス用素子材料として注目されている。ＳｉＣは融点がＳｉに比べて高いこと、常圧下での液相を持たないこと、不純物拡散係数が小さいことなどから、Ｓｉに比べて基板やデバイスの作製が難しいことが知られている。
【０００３】
例えばＳｉＣエピタキシャル成膜装置は、Ｓｉのエピタキシャル成膜温度が９００〜１２００℃であるのに対し、ＳｉＣのそれは１５００〜１８００℃程度と高いことから、成膜装置の耐熱構造や原料の分解抑制に技術的な工夫が必要である。また、ＳｉとＣの２元素の反応で成膜が進むため、膜厚や組成均一性の確保、ドーピングレベルの制御技術にもシリコン系の成膜装置にもない工夫が必要となる。
【０００４】
量産用のＳｉＣエピタキシャル成長装置として市場に供されている装置としては、いわゆる「パンケーキ型」や「プラネタリ型」と称される枚葉型の装置が主流である。これらの装置では、高周波等で成膜温度まで加熱したサセプタ上に数枚〜十数枚程度のＳｉＣ基板を平面的に並べ、原料ガスやキャリアガスを供給する方法で成膜されている。Ｃ原料としてＣ３Ｈ８（プロパン）やＣ２Ｈ４（エチレン）、Ｓｉ原料としてＳｉＨ４（モノシラン）が多く採用されており、キャリアとしてはＨ２（水素）が使用される。気相中でのシリコン核形成の抑制や結晶の品質向上を狙って塩化水素（ＨＣｌ）を添加したり、塩素（Ｃｌ）を構造中に含むテトラクロルシラン（ＳｉＣｌ４、四塩化珪素）等の原料を使う場合もある。
【０００５】
しかしながら、これらのＳｉＣエピタキシャル成膜装置には次のような課題がある。「パンケーキ型」や「プラネタリ型」の反応室構造では、平面的に配置されたウエハに対してシリコン成膜材料、カーボン成膜材料が中心部に設置されたガス供給部から供給され、排気は周辺部から行われるのが一般的であり、供給口から排気口にかけてガスの濃度分布が大きく変化する。これに伴う膜厚の不均一性をウエハ及びサセプタを成膜時に回転させて回避することも一般的に行われている。一度に処理できる基板枚数を増やすにはサセプタの直径を大きくすれば良いが、サセプタの直径を大きくすると装置サイズが大きくなり、コストが増大するという課題がある。この課題はウエハ径が大きくなるほど、より深刻となる。また、ガス供給方向からガス排気口方向（半径方向）にウエハを２枚以上並べると前述のガス濃度差の問題によりウエハ間に膜厚差が発生するため、一度に処理できる実用的なウエハ枚数が制限されるという課題がある。
【０００６】
一方、シリコンの成膜で用いられる縦型基板処理装置は、１枚相当のフットプリントにて一度に複数（例えば２５〜１００枚）のウエハを縦方向に積み上げて一括して処理できる構造を有することから、大量生産に非常に有利である。縦型基板処理装置の技術をＳｉＣエピタキシャル成長に応用した例としては、特許文献１が知られている。
【０００７】
しかしながら、このような縦型基板処理装置では、ＳｉＣウエハをボートに積載して成膜する構造になっているが、前述のように成膜温度が高いため、処理後の降温に時間がかかり、装置のスループットに影響を及ぼすという課題がある。また、ＳｉＣウエハの温度が高い状態でロードロック室内にボートダウンすると、その輻射熱によりロードロック室内の部品がダメージを受けるという課題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−２２７２６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
そこで、本発明は、前記課題を解決すべくなされたものである。本発明の目的は、基板の処理後の降温時間の短縮及び輻射熱による予備室内の部品へのダメージの緩和が図れる基板処理装置、基板処理方法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】
【００１０】
前記目的を達成するために、本発明の一態様に係る基板処理装置は、基板を縦方向に複数枚保持する基板保持具と、該基板保持具を収容して基板を所定の処理ガス及び所定の温度で処理する処理室と、該処理室と開口を介して気密に連通するように配置され、前記基板保持具を収容して基板の移載を行う予備室と、前記基板保持具を前記処理室と前記予備室の間で昇降する昇降手段と、前記予備室内の前記昇降手段と基板保持具の間に配置された冷却壁と、前記基板保持具を挟んで前記冷却壁と対向する位置に設けられ、冷却ガスを基板保持具及び基板に供給してから前記冷却壁に衝突させる冷却ガス供給部とを有する。
【００１１】
また、本発明の他の一態様に係る基板処理方法は、基板を縦方向に複数枚保持した基板保持具を処理室内に収容して基板を所定の処理ガス及び所定の温度で処理する工程と、前記基板を処理する工程後、前記基板保持具を処理室と開口を介して気密に連通するように配置された予備室に昇降手段により搬出する工程と、前記予備室に搬出された基板保持具と前記昇降手段との間に設けられた冷却壁に対し、該冷却壁と対向する位置から冷却ガスを供給して基板保持具及び基板を冷却すると共にその冷却ガスを冷却壁に衝突させる工程とを有する。
【００１２】
更に、本発明の他の一態様に係る半導体装置の製造方法は、基板を縦方向に複数枚保持した基板保持具を処理室内に収容して基板を所定の処理ガス及び所定の温度で処理する工程と、前記基板を処理する工程後、前記基板保持具を処理室と開口を介して気密に連通するように配置された予備室に昇降手段により搬出する工程と、前記予備室に搬出された基板保持具と前記昇降手段との間に設けられた冷却壁に対し、該冷却壁と対向する位置から冷却ガスを供給して基板保持具及び基板を冷却すると共にその冷却ガスを冷却壁に衝突させる工程とを有する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、基板の処理後の降温時間の短縮及び輻射熱による予備室内の部品へのダメージの緩和が図れる基板処理装置、基板処理方法及び半導体装置の製造方法を提供することが可能ととなり、スループットの向上及び良好な炭化珪素膜の形成が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態で好適に用いられる基板処理装置の斜視図である。
【図２】本発明の実施形態で好適に用いられる基板処理装置におけるロードロック室の縦断面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線横断面図である。
【図４】本発明の実施形態で好適に用いられる冷却壁を概略的に示す斜視図である。
【図５】本発明の実施形態で好適に用いられる冷却壁の構造を説明する概略図である。
【図６】本発明の実施形態で好適に用いられる冷却ノズルの一例を示す斜視図である。
【図７】本発明の実施形態で好適に用いられる基板処理装置の制御構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。本実施形態に係る基板処理装置は、基板からなる半導体装置（ＩＣ（Integrated  Circuit））の製造に使用される半導体製造装置を例に挙げて述べる。下記の説明では、基板処理装置の一例として、ウエハに対して熱処理等を行う縦型の装置を使用した場合について述べる。
【００１６】
図１において、本発明が実施される基板処理装置の一例を説明する。この基板処理装置１では、ＳｉＣ基板であるウエハ６は基板収納容器としてのカセット２に収容され、搬入出される。
【００１７】
基板処理装置１は、筐体３を備え、筐体３の正面壁にはカセット搬入搬出口４がフロントシャッタ（図示せず）によって開閉されるように設けられている。筐体３の内部に、カセット搬入搬出口４に隣接してカセットステージ５が設けられている。
【００１８】
カセット２はカセットステージ５上に工程内搬送装置（図示せず）によって搬入され、また、カセットステージ５上から搬出されるようになっている。カセットステージ５は、工程内搬送装置によって、カセット２内のウエハ６が垂直姿勢となり、カセット２のウエハ出入り口が上方向を向くように配置され、カセットステージ５は、カセット２のウエハ出入り口が筐体３後方を向くように回転する。
【００１９】
筐体３内の前後方向の略中央部には、カセット棚（基板収納容器載置棚）７が設置されており、カセット棚７は、複数段複数列にて各複数個のカセット２を保管するように構成されている。カセット棚７にはウエハ移載装置８の搬送対象となるカセット２が収納される移載棚９が設けられている。また、カセットステージ５の上方には予備カセット棚１１が設けられ、予備的にカセット２を保管するように構成されている。
【００２０】
カセットステージ５とカセット棚７との間には、カセット搬送装置１２が設置されている。カセット搬送装置１２は、カセット２をカセットステージ５、カセット棚７、予備カセット棚１１との間で搬送するように構成されている。
【００２１】
カセット棚７の後方には、ウエハ移載装置８が設置されている。ウエハ移載装置８は、ウエハ６を水平方向に回転ないし直動可能なウエハ移載機構８ａと、ウエハ移載機構８ａを昇降させるための昇降機構８ｂと、ウエハ移載機構８ａ上に設けられウエハ６をピックアップするためのツイーザ８ｃとで構成されている。
【００２２】
ウエハ移載装置８の後方には、ウエハ６を熱処理する処理炉１４と、熱処理前後のウエハ６を一時的に収容するロードロック室１５とが上下に隣接して設けられている。ロードロック室１５内には、ボート１３を処理炉１４に昇降させる昇降機構１６が設けられている。ボート１３は複数の保持部材を備えており、複数枚（例えば、５０〜１５０枚程度）のウエハ６をその中心を揃えて垂直方向に整列させた状態で、それぞれ水平に保持するように構成されている。
【００２３】
昇降機構１６は、昇降アーム１７を具備し、昇降アーム１７には蓋体としてのシールキャップ１８が水平に設けられており、シールキャップ１８はボート１３を垂直に支持し、処理炉１４の炉口部を開閉するように構成されている。
【００２４】
カセット棚７の上方には、清浄化した雰囲気であるクリーンエアを供給するクリーンユニット１９が設けられ、クリーンユニット１９はクリーンエアを筐体３の内部に流通させるようになっている。
【００２５】
次に図２、図３において、本実施形態のロードロック室の詳細について説明する。図２及び図３は本発明の好ましい実施形態で使用されるロードロック室とそれに付属する部材とを説明するための概略構成図であり、特に図２はロードロック室の縦断面図であり、図３は図２のＡ−Ａ線横断面図である。
【００２６】
図２及び図３に示すように、ロードロック室１５はＳｉ等の半導体のウエハ６を搭載するボート１３を収容可能な予備室の一例であり、開口２０を介して処理炉１４の処理室と気密に連通するように配置されている。ロードロック室１５内にはボート１３を昇降させる昇降機構１６が設けられている。ロードロック室１５内には、昇降機構１６を収容する昇降機構室２１と、ボート１３を収容するボート室２２とに仕切るように冷却壁２３が設けられている。
【００２７】
冷却壁２３は例えば図５の（ａ）ないし（ｂ）に示すように熱伝導性のよい金属板２３ｘの内部に冷媒（例えば水）を流通させる流通路２３ｙを設けて構成されている。冷却壁２３はロードロック室１５内の幅方向中央に設けられた第１冷却壁２３ａと、幅方向一側に設けられた第２冷却壁２３ｂとから構成されている。これら第１冷却壁２３ａと第２冷却壁２３ｂはロードロック室１５内に固定されている。これら第１冷却壁２３ａと第２冷却壁２３ｂとの間には後述する平面Ｕ字状のアーム４１の一側が昇降可能なスリット７０が設けられている。
【００２８】
ロードロック室１５の一方の側壁２４ａのボート室２２側には開口２５が設けられており、開口２５にはゲートバルブ２６が取り付けられている。基板処理装置１では、開口２５とゲートバルブ２６とを介して、ウエハ６をボート１３に搭載したり、ボート１３からウエハ６を取出すことができるようになっている。
【００２９】
ロードロック室１５上には処理炉１４が設けられている。処理炉１４は、ボート１３を収容可能な処理室（図示せず）と、当該処理室内を加熱するヒータ等の加熱手段（図示せず）とを有しており、当該処理室でボート１３に搭載されたウエハ６を熱処理することができるようになっている。
【００３０】
処理炉１４とボート室２２との間の天井壁２７には開口２０が設けられており、開口２０にはゲートバルブ２８が取り付けられている。基板処理装置１では、開口２０とゲートバルブ２８とを介して、ボート１３をロードロック室１５から処理炉１４の処理室内に導入したり、処理炉１４の処理室からボート１３を取り出すことができるようになっている。
【００３１】
昇降機構室２１には、ボート１３を上下方向の移動させる昇降機構１６が設けられている。昇降機構１６は移動ブロック３０、ボールネジ３１、ガイド３２、ベアリング３３，３４、モータ３５、磁気シールユニット３６を主な構成部品として構成されている。ボールネジ３１及びガイド３２は、底壁３７に取り付けられた基台３８と天井壁２７に取り付けられた基台３９との間に垂直に設けられている。ボールネジ３１の下端は基台３８内に取り付けられたベアリング３４によって回転可能に支持され、かつ、ボールネジ３１の上端は基台３９内に取り付けられたベアリング３３によって回転可能に支持されており、ボールネジ３１の先端は磁気シールユニット３６に取り付けられている。
【００３２】
ボールネジ３１は磁気シールユニット３６を介してモータ３５に接続されている。モータ３５の作動でボールネジ３１が回転すると、ボールネジ３１に螺合して取り付けられているナット４０と一体の移動ブロック３０が上下動し、それによって移動ブロック３０に取り付けられているアーム４１が上下動してボート１３を上下動するようになっている。
【００３３】
ボート１３はアーム４１上に取り付けられたシールキャップ１８上に載置されている。アーム４１は、平面Ｕ字状であり、そのアーム４１の内側に第１冷却壁２３ａが配置されている。アーム４１の一側方に第２冷却壁２３ｂが配置されている。移動ブロック３０には、ナット４０に加えてガイド３２用のガイド孔４２も設けられており、ナット４０はガイド３２と共働して移動ブロック３０の上下動を案内するようになっている。
【００３４】
なお、本実施例ではボールネジ３１、ガイド３２、ベアリング３３、３４、を昇降機構室２１内に設置するように記載しているが、これらの昇降機構は昇降機構室２１の外部に設けてもよく、昇降機構を外部に設けた場合には、ボールネジ３１やガイド３２に昇降シャフトとなる部材を取り付け、当該昇降シャフトにアーム４１を取付けるように構成されても良い。
【００３５】
冷却壁２３は、図５の（ａ），（ｂ）に示すように熱伝導性の良好な材質例えばアルミ製の金属板２３ｘからなり、その金属板２３ｘの内部に冷媒（例えば水）を流す流通路２３ｙを配置して構成されている。なお、金属板２３ｘの表面は熱吸収性の良い表面色（例えば黒色）とされていることが好ましい。
【００３６】
ロードロック室１５の一端側の側壁２４ｃ側には、冷却ガス供給部として、冷却ガス（例えばＮ２等）の不活性ガスをロードロック室１５に供給する不活性ガス供給ライン４４が接続されている。不活性ガス供給ライン４４は、不活性ガス供給管４４ａ〜４４ｆを備えている。不活性ガス供給管４４ａは２本の不活性ガス供給管４４ｂ，４４ｃに分岐している。不活性ガス供給管４４ｂ，４４ｃはそれぞれ側壁２４ｃを貫通してロードロック室１５内に至っており、そのロードロック室１５内で垂直方向に延在する不活性ガス供給部である不活性ガス供給管４４ｄ，４４ｅに連通している。不活性ガス供給管４４ｄ，４４ｅにはそれぞれ複数の噴射孔４５が垂直方向に設けられている。
【００３７】
図６は不活性ガス供給管４４ｄ，４４ｅの一例を示す斜視図である。左右の不活性ガス供給管４４ｄ，４４ｅは、上部と下部が保持枠５１ａ，５１ｂで保持されている。上下の保持枠５１ａ，５１ｂで保持された部分の不活性ガス供給管４４ｄ，４４ｅの噴射孔４５からボート１３の基部側に不活性ガスを噴射供給するようになっている。また、一方の不活性ガス供給管４４ｄは上部の保持枠５１ａよりも上方に延長した延長部４４ｄｗを有しており、この延長部４４ｄｗの噴射孔４５からボート１３上のウエハ６に不活性ガスを噴射供給するようになっている。
【００３８】
不活性ガス供給ライン４４の途中には流量計５９が設けられており、不活性ガス供給ライン４４からロードロック室１５への不活性ガスの供給量を調整することができるようになっている。不活性ガス供給ライン４４から流入した不活性ガスは、不活性ガス供給管４４ｄ，４４ｅの各噴射孔４５からシャワー方式でボート１３とウエハ６とに向かって供給されるようになっており、その後は第１冷却壁２３ａ、第２冷却壁２３ｂに衝突するようになっている。
【００３９】
不活性ガスは常温であるが、冷却されていても良い。不活性ガスはボート１３とウエハ６を通過する際にこれらを冷却し、これらから熱を奪うことにより昇温するが、直後に第１冷却壁２３ａ、第２冷却壁２３ｂに衝突することで冷却される。ロードロック室１５の他方の側壁２４ｂと第１冷却壁２３ａとの間には不活性ガスがボート室２２側から昇降機構室２１側へ流通し得る隙間４６が形成されている。
【００４０】
冷却壁２３が、予備室１５内を、昇降機構１６を収容する昇降機構室２１と、ボート１３を収容するボート室２２とに仕切るように配置され、不活性ガス供給ライン４４から冷却壁２３に供給されて冷却壁２３に衝突し、ボート室２２側へ反射する際に冷却壁２３によって冷却されるようになっている。
【００４１】
ロードロック室１５の他端側の側壁２４ｄには、これを貫通する真空排気ライン４７が設けられている。真空排気ライン４７の途中にはエアバルブ４８が設けられている。真空排気ライン４７のエアバルブ４８の手前側には大気圧ベントライン４９が接続されている。大気圧ベントライン４９の先端は実質的に大気圧となっている。
【００４２】
大気圧ベントライン４９の途中にはエアバルブ５０が設けられている。基板処理装置１では、エアバルブ４８，５０により、真空排気ライン４７と大気圧ベントライン４９との間で排気を切り換えることができるようになっている。真空排気ライン４７には真空ポンプ（図示せず）が接続されている。
【００４３】
なお、処理炉１４には、処理炉１４の処理室に処理ガスを供給するガス供給ラインと、処理室に不活性ガスを供給する不活性ガス供給ラインとが接続されており、エアバルブを開けた状態で真空ポンプを作動させると、処理ガス又は不活性ガスを処理室内に供給しながらその処理室のガス雰囲気を真空排気ラインから排気することができるようになっている（図示せず）。
【００４４】
基板処理装置１では、処理炉１４に関する加熱手段やガス供給ライン、エアバルブ４８，５０、真空ポンプ、流量計５９、圧力計６０等の制御は制御装置５７よって行われ、流量計５９からの各流量情報、圧力計からの圧力情報等は制御装置５７を介して表示装置５８によって表示されるようになっている。
【００４５】
ＳｉＣエピタキシャル膜を成膜する基板処理装置１を構成する各部の制御構成について説明すると、図７に示すように温度制御部５２、ガス流量制御部５３、圧力制御部５４、駆動制御部５５は、操作部及び入出力部を構成し、基板処理装置１全体を制御する主制御部５６に電気的に接続されている。また、温度制御部５２、ガス流量制御部５３、圧力制御部５４、駆動制御部５５は、制御装置５７として構成されている。
【００４６】
次に、上記のような構成の基板処理装置１を用いてウエハ６に成膜処理を行う方法について説明する。なお、基板処理装置１では、処理炉１４に関する加熱手段やガス供給ライン、エアバルブ４８，５０、真空ポンプ、流量計５９、圧力計６０等の制御は制御装置５７よって行われ、流量計５９からの流量情報、圧力計６０からの圧力情報等は制御装置５７を介して表示装置５８によって表示される。
【００４７】
（ステップＳ１）
まず、ゲートバルブ２８を閉じた状態で処理炉１４の処理室内を所定の温度と雰囲気に保っておく。この状態において、ゲートバルブ２６を開放状態にする。この時、エアバルブ４８，５０は閉じておく。その後、開口２５とゲートバルブ２６とを介して、ロードロック室１５外部の大気圧雰囲気からボート１３上に複数のウエハ６を搭載する。
【００４８】
（ステップＳ２）
その後、ゲートバルブ２６を閉じる。エアバルブ５０を閉じたままでエアバルブ４８を開き、ロードロック室１５内を真空排気ライン４７を介して真空引きする。
【００４９】
（ステップＳ３）
その後、エアバルブ４８を閉じ、ロードロック室１５内が大気圧以上になるまで不活性ガス供給ライン４４から不活性ガスを供給してロードロック室１５を不活性ガス雰囲気にする。その後、不活性ガス供給ライン４４から不活性ガスを供給した状態で、エアバルブ５０を開き、大気圧ベントライン４９から不活性ガスを排気する。
【００５０】
この際、大気圧ベントライン４９からのパーティクルや酸素の逆流を防止するため、ロードロック室１５内が大気圧より若干陽圧（０．０５ｋｇｆ／ｃｍ2 Ｇ程度）となるように、流量計５９により不活性ガス供給ライン４４から供給する不活性ガスの流量を制御する。流量計５９の流量の制御は、圧力計６０から入力されたロードロック室１５内の圧力情報に応じて制御装置５７によって行われる。
【００５１】
（ステップＳ４）
その後、不活性ガス供給ライン４４から不活性ガスを供給しつつ大気圧ベントライン４９から不活性ガスを排気する。この状態でゲートバルブ２８を開き、昇降機構１６によりボート１３を上昇させて処理炉１４の処理室内に導入する。
【００５２】
ゲートバルブ２８を開く際には、圧力計６０からのロードロック室１５内の圧力情報を制御装置５７に入力し、測定したロードロック室１５内の圧力値と、予め設定した所定の圧力値又は処理炉１４の処理室内の圧力値とを比較し、流量計５９を制御装置５７で制御することによってロードロック室１５内の圧力を制御して、処理炉１４の処理室内とロードロック室１５内との圧力差をできるだけなくすように圧力制御する。大気圧ベントライン４９に流量計を設けて大気圧ベントライン４９の流量を調整することによってロードロック室１５内の圧力を調整することもできる。
【００５３】
このように、不活性ガス供給ライン４４から不活性ガスを供給しつつ大気圧ベントライン４９から不活性ガスを排気する場合には、大気圧ベントライン４９からのパーティクルや酸素の逆流を防止するため、ロードロック室１５内をベント側（略大気圧）より若干陽圧（０．０５ｋｇｆ／ｃｍ2 Ｇ程度）となるように設定することが望まれる。
【００５４】
なお、ゲートバルブ２８を開いてボート１３を処理炉１４の処理室内に導入（ボートローディング）する際に、ロードロック室１５の内壁は処理炉１４の処理室から漏れ出る輻射熱を受けるが、その輻射熱は常温のボート１３やそれに搭載されたウエハ６等で遮られ、ロードロック室１５の表面温度の上昇は抑えられる。
【００５５】
（ステップＳ５）
その後、ゲートバルブ２８を閉じ、処理炉１４の処理室において処理ガスを供給しながらボート１３に搭載されたウエハ６を加熱し、ウエハ６に成膜処理を行う。成膜処理中、ロードロック室１５では、不活性ガス供給ライン４４から不活性ガスを供給しつつ大気圧ベントライン４９から不活性ガスを排気する。
【００５６】
その際、大気圧ベントライン４９からのパーティクルや酸素の逆流を防止するため、ロードロック室１５を大気圧より若干陽圧（０．０５ｋｇｆ／ｃｍ2 Ｇ程度）となるように、流量計５９により不活性ガス供給ライン４４から供給する不活性ガスの流量を制御する。ステップＳ５では、上記の通りに処理炉１４の処理室内においてウエハ６の成膜処理を行うが、その成膜条件として処理炉１４の処理室内の温度，圧力を厳密に制御することが重要になる。
【００５７】
本実施の形態では、処理炉１４の処理室内の圧力制御方法として、不活性ガスバラスト方式を採用する。「不活性バラスト方式」とは、真空ポンプの排気能力を一定として排気する一方で、真空排気ライン４７の途中に接続された不活性ガスバラスト配管から不活性ガスを流入させ、この不活性ガスの流量を流量計により制御することによって処理炉１４の処理室からの排気量を調整して処理炉１４の処理室内の圧力調整を行う方法である。
【００５８】
なお、不活性ガスバラスト方式に代えて、流量調整バルブ使用（ＡＰＣ）方式を使用することもできる。「ＡＰＣ方式」とは、不活性ガスバラスト配管から不活性ガスを導入するものではなく、真空排気ライン４７に流量調整バルブを設け、流量調整バルブの開度により真空排気ライン４７のコンダクタンスを調整して処理炉１４の処理室内の圧力調整を行う方法である。
【００５９】
（ステップＳ６）
処理炉１４の処理室での成膜処理が終了した後に、処理炉１４の処理室内の雰囲気を不活性ガス雰囲気とする。その一方で、不活性ガス供給ライン４４からロードロック室１５内に不活性ガスを供給しつつ大気圧ベントライン４９から排気し続けておき、ロードロック室１５内を不活性ガス雰囲気に維持しておく。
【００６０】
この状態で、ゲートバルブ２８を開き、昇降機構１６によりボート１３を下降させて処理炉１４の処理室からロードロック室１５内に移動させ、その後ゲートバルブ２８を閉じる。ロードロック室１５では、不活性ガス供給ライン４４から不活性ガス（冷却ガス）が供給されているから、ボート１３がロードロック室１５に移動すると、当該不活性ガスがボート１３やそれに搭載されたウエハ６等を冷却する。
【００６１】
なお、ゲートバルブ２８を開く際には、流量計５９の流量を制御することによってロードロック室１５内の圧力を制御して、処理炉１４の処理室内とロードロック室１５内との圧力差をできるだけなくすように圧力制御することが好ましい。
【００６２】
ゲートバルブ２８が開いてボート１３が処理炉１４の処理室からロードロック室１５に下降（ボートアンローディング）する際や下降後においてロードロック室１５に滞在する際に、ボート１３やそれに搭載されたウエハ６等は輻射熱を発するが、ロードロック室１５内にはボート１３を挟んで一側に冷却壁２３が、他側に不活性ガス供給管４４ｄ、４４ｅが設けられており、不活性ガス供給管４４ｄ、４４ｅの噴射孔４５から冷却気体である不活性ガスをボート１３及びそれに搭載されたウエハ６に噴射するため、これらボート１３及びウエハ６からの輻射熱の温度を効果的に下げることができ、ロードロック室１５の内壁および各種センサなどの部品類は輻射熱の影響をほとんど受けない。
【００６３】
なお、不活性ガス供給ライン４４から供給された不活性ガスは輻射熱を受けて温められるが、その不活性ガスは冷却壁２３に衝突することにより冷却されるため、ボート１３及びボートに搭載されたウエハ６からの輻射熱を再度奪ってこれらを効率よく冷却することができる。
【００６４】
（ステップＳ７）
その後、不活性ガス供給ライン４４から不活性ガスを供給しつつ大気圧ベントライン４９から不活性ガスを排気しながら、ゲートバルブ２６を開き、開口２５とゲートバルブ２６とを介して、ボート１３からロードロック室１５外部の大気圧雰囲気中に複数のウエハ６を取り出す。ゲートバルブ２６を開く際も、流量計５９の流量を制御することによってロードロック室１５内の圧力を制御して、ロードロック室１５内とロードロック室１５外部の大気圧雰囲気との圧力差をできるだけなくすようにすることが好ましい。
【００６５】
以上の実施形態では、ロードロック室１５内に冷却壁２３が配置され、熱処理後のウエハ６をロードロック室１５内で冷却する際に、不活性ガス供給管４４ｄ，４４ｅの噴射孔４５からボート１３及びそれに搭載されたウエハ６に不活性ガスを噴射供給するため、ボート１３及びウエハ６ならびにロードロック室１５内を迅速に冷却することができ、ロードロック室１５の内壁および各種センサなどの部品類はボート１３及びウエハ６からの輻射熱をほとんど受けない。このため、ロードロック室１５の内壁に水分や不純物等が付着していたとしても、これら水分や不純物等が蒸発してロードロック室１５内に浮遊することはなく、ロードロック室に設けられた耐熱処理が施されていない各部品についてもダメージを軽減することができる。
【００６６】
また、不活性ガス供給管４４ｄ，４４ｅの噴射孔４５から供給された不活性ガスはボート１３及びウエハ６を通過した後に冷却壁２３を構成する第１冷却壁２３ａ及び第２冷却壁２３ｂに衝突するため、これら第１冷却壁２３ａ及び第２冷却壁２３ｂによって冷却されることになる。そして、第１冷却壁２３ａ及び第２冷却壁２３ｂに衝突してボート室２２内に反射した不活性ガス（冷却ガス）はボート室２２を再度冷却しつつ第１冷却壁２３ａと第２冷却壁２３ｂのスリット７０や隙間４６を通り昇降機構室２１内に流入して昇降機構１６を冷却し、昇降機構室２１から大気圧ベントライン４９を介して排気される。
【００６７】
このように不活性ガスによりロードロック室１５内の雰囲気を効果的に冷却して排気することができるため、高温でのボートアンロードが可能となると共に、ロードロック室１５内での熱対流の発生を抑えることができ、ロードロック室１５の内壁に付着していた水分や不純物等が仮にロードロック室１５中に浮遊して当該不活性ガスと混在されたとしても、その水分や不純物等はロードロック室１５中を飛散し難くなる。
【００６８】
以上から、ロードロック室１５の内壁に付着していた水分や不純物等が熱処理後のウエハ６やそれを搭載するボート１３等に付着するのを防止又は抑止することができ、ひいては製品用のウエハ６が汚染されるのを防止又は抑止することができる。
【００６９】
また、上述した実施例ではＳｉＣエピタキシャル膜の成膜装置について説明したが、同様の構成を有する熱処理装置であるＳｉＣアニール装置では、炉口部周辺に炉口がシールされたか等を検知する各種センサが設けられており、更に他の膜種と異なって基板処理温度が１５００〜２０００℃と高温であるため、炉口部周辺温度も通常の縦型装置に比べて高くなってしまうため、各種センサが壊れ易くなってしまうのを防止することができる。
【００７０】
基板処理温度が高いため、降温にも時間がかかってしまうことから、出来るだけ高い温度例えば１０００℃でボートをアンロードする必要があるが、高温でアンロードを行うとロードロック室に設けられている各部がボートやウエハからの放射熱に耐えられない。そこで、ボートダウンをしているときは、ロードロック室１５内の圧力は大気圧と同等とされ、冷却ガスを供給することによりロードロック室１５内の圧力を高くし、ロードロック室１５内から高温の雰囲気を迅速に押し出すことができる。
【００７１】
以上により、ウエハの処理後の降温時間の短縮及び輻射熱によるロードロック室内の部品のダメージの緩和が図れる。すなわち、従来ではボートアンロード（約１０００℃）後、ウエハの取り出し（約１００℃）までかかる時間が約２時間程度かかっていたのが、本実施の形態によれば約１／５の時間まで短縮することが可能となった。また、ロードロック室１５内の部品（センサー等）に対して熱ダメージからの保護が可能となる。更に、ロードロック室内での熱による金属汚染や有機汚染の発生を抑えることができる。
【００７２】
以上は、本発明の好ましい一実施形態を述べたに過ぎず、本発明は上記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。例えば、本発明は、半導体ウエハだけでなく、液晶表示素子を形成するためのガラス基板用ロードロック室にも対応することができる。
【００７３】
例えば、本実施の形態では縦型バッチ式の基板処理装置を用いて説明したが、枚葉型の処理装置に処理室から搬出された基板を冷却するスペース（冷却室）を設け、上述した構成を設けることで適用可能となることは言うまでも無い。
【００７４】
以上、本発明を実施形態に沿って説明してきたが、ここで本発明の主たる態様を付記する。
【００７５】
[付記１]
基板を複数枚保持する基板保持具と、
該基板保持具を収容して基板を処理する処理室と、
該処理室と開口を介して気密に連通するように配置され、前記基板保持具を収容して基板の移載を行う予備室と、
前記基板保持具を前記処理室と前記予備室の間で昇降する昇降手段と、
前記予備室内の前記昇降手段と基板保持具の間に配置された冷却壁と、
前記基板保持具を挟んで前記冷却壁と対向する位置に設けられ、冷却ガスを基板保持具及び基板に供給してから前記冷却壁に衝突させる冷却ガス供給部とを有する基板処理装置。
【００７６】
[付記２]
前記冷却壁が、前記予備室内を、前記昇降機構を収容する昇降機構室と、前記基板保持具を収容する基板保持具室とに仕切るように配置され、前記冷却ガス供給部から前記冷却壁に供給されて冷却壁に衝突し、基板保持具室側へ反射する際に冷却壁によって冷却されることを特徴とする付記１に記載の基板処理装置。
【００７７】
[付記３]
前記基板は、１５００〜２０００℃で処理が行われる付記１または２に記載の基板処理装置。
【００７８】
[付記４]
基板を複数枚保持した基板保持具を処理室内に収容して基板を処理する工程と、
前記基板を処理する工程後、前記基板保持具を処理室と開口を介して気密に連通するように配置された予備室に昇降手段により搬出する工程と、
前記予備室に搬出された基板保持具と前記昇降手段との間に設けられた冷却壁に対し、該冷却壁と対向する位置から冷却ガスを供給して基板保持具及び基板を冷却すると共にその冷却ガスを冷却壁に衝突させる工程とを有する基板処理方法。
【００７９】
[付記５]
前記処理室内で前記基板を熱処理する工程は、１５００〜２０００℃で行われる付記４に記載の基板処理方法。
【００８０】
[付記６]
基板を複数枚保持した基板保持具を処理室内に収容して基板を処理する工程と、
前記基板を処理する工程後、前記基板保持具を処理室と開口を介して気密に連通するように配置された予備室に昇降手段により搬出する工程と、
前記予備室に搬出された基板保持具と前記昇降手段との間に設けられた冷却壁に対し、該冷却壁と対向する位置から冷却ガスを供給して基板保持具及び基板を冷却すると共にその冷却ガスを冷却壁に衝突させる工程とを有する半導体装置の製造方法。
【００８１】
[付記７]
処理室内に基板を搬入する工程と、
前記処理室内で前記基板を熱処理する工程と、
前記基板を処理する工程後、前記基板保持具を処理室と開口を介して気密に連通するように配置された予備室に昇降手段により搬出する工程と、
前記予備室に搬出された基板保持具と前記昇降手段との間に設けられた冷却壁に対し、該冷却壁と対向する位置から冷却ガスを供給して基板保持具及び基板を冷却すると共にその冷却ガスを冷却壁に衝突させる工程とを有する基板の製造方法。
【００８２】
[付記８]
前記処理室内で前記基板を熱処理する工程は、１５００〜２０００℃で行われる付記７に記載の基板の製造方法。
【符号の説明】
【００８３】
１  基板処理装置
６  ウエハ（基板）
１３  ボート（基板保持具）
１４  処理炉
１５  ロードロック室（予備室）
１６  昇降機構（昇降手段）
２１  昇降機構室
２２  基板保持具室
２３  冷却壁
４４  不活性ガス供給ライン（冷却ガス供給部）
【図１】
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【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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