(57)【要約】      （修正有）【課題】誘導コイルの外側に設けられた金属材料で構成された部材が誘導加熱されることを抑制し、基板処理中の安全性を向上させる。【解決手段】基板１４を収容する反応管４２と、該反応管の外周を囲うように設けられた誘導加熱部５０と、該誘導加熱部の外を囲うように設けられる遮蔽部１００と、前記反応管４０内に少なくとも原料ガスを供給するガス供給部２６０，２７０，２８０と、前記誘導加熱部５０が前記反応管４０内を加熱すると共に、前記ガス供給部２６０，２７０，２８０から原料ガスを前記反応管４０内へ供給させて前記基板１４を処理する制御部１５２と、を備え、前記遮蔽部１００が、前記誘導加熱部５０の外を囲うように設けられている。【選択図】図２
2011181613.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を収容する反応管と、
前記反応管の外周を囲うように設けられた誘導加熱部と、
前記誘導加熱部の外を囲うように設けられる遮蔽部と、
前記反応管内に少なくとも原料ガスを供給するガス供給部と、
前記誘導加熱部が前記反応管内を加熱すると共に、前記ガス供給部から少なくとも前記原料ガスを前記反応管内へ供給させて前記基板を処理する制御部と、を備え、
前記遮蔽部が、前記加熱部の外を囲うように設けられている
ことを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
反応管内に基板を搬入する工程と、
前記反応管の外を囲うように設けられる誘導加熱部が前記反応管内を加熱する工程と、
ガス供給部から前記反応管内に少なくとも原料ガスを供給して前記基板を処理する工程と、
前記基板を前記反応管内から搬出する工程と、を有し、
前記誘導加熱部の外を囲うように遮蔽部が設けられる
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項３】
反応管内に基板を搬入する工程と、
前記反応管の外を囲うように設けられる誘導加熱部が前記反応管内を加熱する工程と、
ガス供給部から前記反応管内に少なくとも原料ガスを供給して前記基板を処理する工程と、
前記基板を前記反応管内から搬出する工程と、を有し、
前記誘導加熱部の外を囲うように遮蔽部が設けられる
ことを特徴とする基板製造方法。
【請求項４】
前記遮蔽部は、前記遮蔽板に冷却媒体を供給して前記遮蔽板を冷却する冷却機構を有することを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項５】
前記遮蔽部の厚さは、該遮断部を構成する材料の電流浸透深さの値の２倍以上の厚さとすることを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板を処理する基板処理装置及び半導体装置の製造方法及び基板製造方法に関し、特に、炭化ケイ素（以下、ＳｉＣとする）エピタキシャル膜を基板上に成膜する基板処理装置及び半導体装置の製造方法及び基板製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
パワーデバイス用素子材料として表面にＳｉＣエピタキシャル膜を成長させたシリコン（Ｓｉ）基板等が注目浴びている。ＳｉＣエピタキシャル膜は、反応管内に搬入された基板を１５００〜１８００℃に加熱し、シリコン元素を含む原料ガスと、炭素元素を含む原料ガスとを反応管内に供給することで形成できる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述の温度範囲を達成する方法として、例えば誘導加熱が用いられる。具体的には、反応管を囲うように誘導コイルを設け、カーボンなどで構成される被加熱体を反応管内の基板を囲うように設ける。そして、誘導コイルに交流電流を流すことで被加熱体を誘導加熱し、被加熱体からの輻射熱により基板を加熱する。しかしながら、上述の方法では、誘導コイルの外部に設けられた金属部材にも誘導電流が流れてしまい、係る部材が高温となってしまい、危険性が増大する場合があった。
【０００４】
本発明に係る基板処理装置及び半導体装置の製造方法は、誘導コイルの外側に設けられた金属材料で構成された部材が誘導加熱されることを抑制し、基板処理中の安全性を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様によれば、基板を収容する反応管と、前記反応管の外周を囲うように設けられた誘導加熱部と、前記誘導加熱部の外を囲うように設けられる遮蔽部と、前記反応管内に少なくとも原料ガスを供給するガス供給部と、前記誘導加熱部が前記反応管内を加熱すると共に、前記ガス供給部から少なくとも前記原料ガスを前記反応管内へ供給させて前記基板を処理する制御部と、を備え、前記遮蔽部が、前記加熱部の外を囲うように設けられている基板処理装置が提供される。
【０００６】
本発明の他の態様によれば、反応管内に基板を搬入する工程と、前記反応管の外を囲うように設けられる誘導加熱部が前記反応管内を加熱する工程と、ガス供給部から前記反応管内に少なくとも原料ガスを供給して前記基板を処理する工程と、前記基板を前記反応管内から搬出する工程と、を有し、前記誘導加熱部の外を囲うように遮蔽部が設けられる半導体装置の製造方法が提供される。
【０００７】
本発明の更に他の態様によれば、反応管内に基板を搬入する工程と、前記反応管の外を囲うように設けられる誘導加熱部が前記反応管内を加熱する工程と、ガス供給部から前記反応管内に少なくとも原料ガスを供給して前記基板を処理する工程と、前記基板を前記反応管内から搬出する工程と、を有し、前記誘導加熱部の外を囲うように遮蔽部が設けられる基板製造方法が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る基板処理装置及び半導体装置の製造方法及び基板製造方法によれば、誘導加熱部の外に設けられた金属材料で構成された部材が誘導加熱されることを抑制でき、基
板処理中の安全性を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第一実施形態に係る基板処理装置１０の斜視図である。
【図２】本発明の第一実施形態態に係る処理炉４０の側面断面図である。
【図３】本発明の第一実施形態に係る処理炉４０の上面断面図である。
【図４】本発明の第一実施形態に係るコントローラ１５２のブロック構成図である。
【図５】本発明の第一実施形態に係る処理炉４０及びその周辺構造の略図である。
【図６】遮蔽板１００を構成する導電性部材の電流浸透深さを例示するグラフ図である。
【図７】本発明の第一実施形態に係る遮蔽板１００の略図である。
【図８】本発明の第一実施形態に係る遮蔽板１００の部分拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
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。
【００１１】
（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１０の構成について、図１〜図５及び図７を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る基板処理装置１０の斜視図である。図２は、本実施形態態に係る処理炉４０の側面断面図である。図３は、本実施形態に係る処理炉４０の上面断面図である。図４は、本実施形態に係るコントローラ１５２のブロック構成図である。図７は、本実施形態に係る処理炉４０及びその周辺構造の略図である。
【００１２】
＜全体構成＞
基板処理装置１０は、バッチ式縦型熱処理装置として構成されている。基板処理装置１０は、内部に処理炉４０などの主要部が設けられる筐体１２を備えている。筐体１２内への基板搬送容器（ウエハキャリア）としては、ポッド１６が用いられる。ポッド１６内には、Ｓｉ又はＳｉＣ等で構成された基板としてのウエハ１４が、例えば２５枚収納されるように構成されている。筐体１２の正面側には、ポッドステージ１８が配置されている。ポッド１６は、蓋が閉じられた状態でポッドステージ１８上に載置されるように構成されている。
【００１３】
筐体１２内の正面側（図１の右側）であってポッドステージ１８に対向する位置には、ポッド搬送装置２０が設けられている。ポッド搬送装置２０の近傍には、ポッド載置棚２２、ポッドオープナ２４及びウエハ枚数検出器２６が設けられている。ポッド載置棚２２は、ポッドオープナ２４の上方に配置され、ポッド１６を複数個載置した状態で保持するように構成されている。ウエハ枚数検出器２６は、ポッドオープナ２４に隣接して設けられる。ポッド搬送装置２０は、ポッドステージ１８とポッド載置棚２２とポッドオープナ２４との間でポッド１６を搬送するように構成されている。ポッドオープナ２４は、ポッド１６の蓋を開けるように構成されている。ウエハ枚数検出器２６は、蓋を開けられたポッド１６内のウエハ１４の枚数を検知するように構成されている。
【００１４】
筐体１２内には、ウエハ移載機２８、基板支持具としてのボート３０が設けられている。ウエハ移載機２８は、アーム（ツィーザ）３２を有し、図示しない駆動手段により、上下回転動作が可能な構造になっている。アーム３２は、例えば５枚のウエハを同時に取り出すことができるように構成されている。アーム３２を動かすことにより、ポッドオープナ２４の位置に置かれたポッド１６及びボート３０間にて、ウエハ１４が搬送されるように構成されている。
【００１５】
ボート３０は、例えばカーボングラファイトやＳｉＣ等の耐熱性材料で構成されており
、複数枚のウエハ１４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縦方向に積み上げて保持するように構成されている。ボート３０の下部には、例えば石英やＳｉＣ等の耐熱性材料で構成された円盤形状の断熱部材としてのボート断熱部３４が配置されている（図２参照）。ボート断熱部３４は、後述する被加熱体４８からの熱を、後述する処理炉４０の下方側に伝え難くするように構成されている。
【００１６】
筐体１２内の背面側上部には、処理炉４０が設けられている。処理炉４０内には、複数枚のウエハ１４を装填したボート３０が下方から搬入されるように構成されている。
【００１７】
＜処理炉の構成＞
図２及び図３は、ウエハ１４上にＳｉＣエピタキシャル膜を成膜する処理炉４０の側面断面図及び上面断面図である。
【００１８】
（反応容器）
処理炉４０は反応管４２を備えている。反応管４２は、石英（ＳｉＯ２）またはＳｉＣ等の耐熱材料で構成されており、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。反応管４２内の筒中空部には、反応室４４が形成されている。反応室４４は、Ｓｉ又はＳｉＣ等で構成された基板としてウエハ１４を、ボート３０によって水平姿勢でかつ互いに中心を揃えた状態で整列させて縦方向に積み上げて保持した状態で収納可能に構成されている。
【００１９】
反応管４２の下方には、反応管４２と同心円状にマニホールド４３が設けられている。マニホールド４３は例えばステンレス等で構成されており、上端及び下端が開口した円筒形状に形成されている。マニホールド４３は反応管４２を下方から支持するように設けられている。マニホールド４３と反応管４２との間には、シール部材としてのＯリングが設けられている。マニホールド４３が図示しない保持体に支持されることにより、反応管４２は垂直に据えつけられた状態になっている。主に、反応管４２とマニホールド４３とにより反応容器が形成されている。
【００２０】
（加熱部）
処理炉４０は、誘導加熱により加熱される被加熱体４８及び誘導加熱部（磁場発生部）としての誘導コイル５０を備えている。被加熱体４８は、例えばカーボン等で構成されており、反応室４４内に収容されたボート３０を囲うように設けられている。誘導コイル５０は、絶縁耐熱材料で構成されコイル支持体５０ａにより支持され、反応管４２の外周を囲うように設けられている。誘導コイル５０には、図示しない交流電源から、例えば１０〜１００ｋＨｚ、１０〜２００ｋＷの交流電力が供給されるように構成されている。誘導コイル５０に交流電流を流すことで、被加熱体４８に交流磁場が加わり被加熱体４８に誘導電流が流れ、被加熱体４８が発熱するように構成されている。被加熱体４８が発熱することで、被加熱体４８から発せられる輻射熱により、ボート３０に保持されたウエハ１４や反応室４４内が例えば１５００℃〜１８００℃の温度に加熱されるように構成されている。
【００２１】
被加熱体４８の近傍には、反応室４４内の温度を検出する温度検出体として図示しない温度センサが設けられている。誘導コイル５０及び温度センサには、電気的に温度制御部５２が接続されている（図４参照）。温度制御部５２は、温度センサにより検出された温度情報に基づき誘導コイル５０への通電具合を調節することにより、反応室４４内の温度が所定のタイミングにて所定の温度分布となるよう制御するように構成されている。
【００２２】
被加熱体４８と反応管４２との間には、例えば誘導加熱されにくい材料であるカーボンフェルト等で構成された断熱材５４が設けられている。断熱材５４を設けることにより、
被加熱体４８の熱が反応管４２あるいは反応管４２の外側へ伝達するのを抑制することができる。
【００２３】
主に、被加熱体４８、誘導コイル５０、コイル支持体５０ａ、図示しない交流電源、図示しない温度検出体、及び断熱材５４により、本実施形態に係る加熱部が構成されている。
【００２４】
（ガス供給系）
マニホールド４３の側壁には、原料ガスとしてのシリコン含有ガス及び塩素含有ガスを供給する第１のガス供給ノズル６０と、原料ガスとしての炭素含有ガス及び還元ガスとしての水素含有ガスを供給する第２のガス供給ノズル７０と、不活性ガスとしてのアルゴンＡｒガスを供給する第３のガス供給ノズル８０と、が設けられている。なお、シリコン含有ガスとしては例えばシラン（ＳｉＨ４）ガス、塩素含有ガスとしては例えば塩化水素（ＨＣｌ）ガス、炭素含有ガスとしては例えばプロパン（Ｃ３Ｈ８）ガス、水素含有ガスとしては水素（Ｈ２）ガスを用いることが出来る。
【００２５】
第１のガス供給ノズル６０、第２のガス供給ノズル７０、及び第３のガス供給ノズル８０は、例えばカーボングラファイトで構成されている。第１のガス供給ノズル６０及び第２ガス供給ノズルの下流側は、被加熱体４８とボート３０の搬入予定領域との間にそれぞれ配設されている。第３のガス供給ノズル８０の下流側は、反応管４２と断熱材５４との間に配設されている。第１のガス供給ノズル６０、第２のガス供給ノズル７０の側部には、積層されたウエハ１４間にガスを供給する第１のガス供給口６０ａ、第２のガス供給口７０ａが複数開設されている。第３のガス供給ノズル８０の下流端には、第３のガス供給口８０ａが開設されている。
【００２６】
第１のガス供給ノズル６０の上流端には、第１のガス供給管２６０の下流端が接続されている。第１のガス供給管２６０の上流側には、シリコン含有ガス供給管２６１の下流端及び塩素含有ガス供給管２６２の下流端がそれぞれ接続されている。シリコン含有ガス供給管２６１には、上流側から順に、ＳｉＨ４ガス供給源２６１ａ、流量制御器（流量制御手段）としてのマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２６１ｂ、バルブ２６１ｃが設けられている。塩素含有ガス供給管２６２には、上流側から順に、ＨＣｌガス供給源２６２ａ、流量制御器（流量制御手段）としてのマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２６２ｂ、バルブ２６２ｃが設けられている。
【００２７】
第２のガス供給ノズル７０の上流端には、第２のガス供給管２７０の下流端が接続されている。第２のガス供給管２７０の上流側には、炭素含有ガス供給管２７１の下流端及び水素含有ガス供給管２２２の下流端がそれぞれ接続されている。炭素含有ガス供給管２７１には、上流側から順に、Ｃ３Ｈ８ガス供給源２７１ａ、流量制御器（流量制御手段）としてのマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２７１ｂ、バルブ２７１ｃが設けられている。水素含有ガス供給管２７２には、上流側から順に、Ｈ２ガス供給源２７２ａ、流量制御器（流量制御手段）としてのマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２７２ｂ、バルブ２７２ｃが設けられている。
【００２８】
第３のガス供給ノズル８０の上流端には、第３のガス供給管２８０の下流端が接続されている。第３のガス供給管２８０には、上流側から順に、アルゴン（Ａｒ）ガス供給源２８１ａ、流量制御器（流量制御手段）としてのマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２８１ｂ、バルブ２８１ｃが設けられている。
【００２９】
バルブ２６１ｃ、２６２ｃ、２７１ｃ、２７２ｃ、２８０ｃ、ＭＦＣ２６１ｂ、２６２ｂ、２７１ｂ、２７２ｂ、２８０ｂは、ガス流量制御部７８に電気的に接続されている（
図４参照）。ガス流量制御部７８は、反応室４４内に供給されるＳｉＨ４ガス、ＨＣｌガス、Ｃ３Ｈ８ガス、Ｈ２ガス、Ａｒガスの流量が、それぞれ所定のタイミングで所定の流量となるよう、バルブ２６１ｃ、２６２ｃ、２７１ｃ、２７２ｃ、２８０ｃ、及びＭＦＣ２６１ｂ、２６２ｂ、２７１ｂ、２７２ｂ、２８０ｂを制御するように構成されている。
【００３０】
主に、第１のガス供給ノズル６０、第１のガス供給口６０ａ、第１のガス供給管２６０、シリコン含有ガス供給管２６１、塩素含有ガス供給管２６２、バルブ２６１ｃ、２６２ｃ、ＭＦＣ２６１ｂ、２６２ｂ、ＳｉＨ４ガス供給源２６１ａ、及びＨＣｌガス供給源２６２ａにより、本実施形態に係る第１のガス供給系が構成されている。また、主に、第２のガス供給ノズル７０、第２のガス供給口７０ａ、第２のガス供給管２７０、炭素含有ガス供給管２７１、水素含有ガス供給管２７２、バルブ２７１ｃ、２７２ｃ、ＭＦＣ２７１ｂ、２７２ｂ、Ｃ３Ｈ８ガス供給源２７１ａ、及びＨ２ガス供給源２７２ａにより、本実施形態に係る第２のガス供給系が構成されている。また、主に、第３のガス供給ノズル８０、第３のガス供給口８０ａ、第３のガス供給管２８０、バルブ２８０ｃ、ＭＦＣ２８０ｂ、及びアルゴンガス供給源２８０ａにより、本実施形態に係る第３のガス供給系が構成されている。そして、主に、第１のガス供給系、第２のガス供給系、及び第３のガス供給系により、本実施形態に係るガス供給系が構成されている。
【００３１】
なお、好ましくは、反応室４４内において第１及び第１のガス供給ノズル６０、７０と第１のガス排気口２３１ａとの間であって、被加熱体４８とウエハ１４との間には構造物４００を設けることがよい。例えば、図３に示すように、対向する位置にそれぞれ構造物４００を設ける。構造物４００としては、好ましくは、断熱材若しくはカーボンフェルト等で構成すると、耐熱、パーティクル発生することを抑制することができる。
【００３２】
（排気系）
マニホールド４３の側壁には、反応室４４内の雰囲気を排気する排気管２３０が接続されている。排気管２３０の上流側は、反応室４４内で、第１の排気管２３１及び第２の排気管２３２の２本に分岐している。第１の排気管２３１は被加熱体４８とボート３０の搬入予定領域との間に配設されており、第２の排気管２３２は反応管４２と断熱材５４との間に配設されている。第１の排気管２３１の上流端には第１のガス排気口２３１ａが開設されており、第２の排気管２３２の上流端には第２のガス排気口２３２ａが開設されている。
【００３３】
排気管２３０には、上流側から順に、図示しない圧力センサ、圧力調整装置としてのＡＰＣ（Ａｕｔｏ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）バルブ２１４、真空ポンプ２２０が設けられている。図示しない圧力センサ、ＡＰＣバルブ２１４、及び真空ポンプ２２０は、圧力制御部９８に電気的に接続されている（図４参照）。圧力制御部９８は、反応室４４内の圧力が所定のタイミングで所定の圧力となるよう、ＡＰＣバルブ２１４の開度を制御するように構成されている。主に、排気管２３０、第１の排気管２３１、第２の排気管２３２、第１のガス排気口２３１ａ、第２のガス排気口２３２ａ、図示しない圧力センサ、ＡＰＣバルブ２１４、及び真空ポンプ２２０により、本実施形態に係る排気系が構成されている。
【００３４】
なお、第１のガス排気口２３１ａは、ウエハ１４を介して第１のガス供給口６０ａ、第２のガス供給口７０ａと対向するように配置されている。第１のガス供給口６０ａ及び第２のガス供給口７０ａから供給されたガスは、反応室４４内の被加熱体４８の内側を通り、ウエハ１４に対して平行に流れ、第１の排気口９０から排気される。そして、ウエハ１４全体が効率的にかつ均一にガスに晒される。
【００３５】
また、第２のガス排気口２３２ａは、断熱材５４を介して第３のガス供給口８０ａと対
向するように配置されている。第３のガス供給口８０ａから供給されたガスは、反応管４２と断熱材５４との間を流れ、第２のガス排気口２３２ａから排出される。そのため、例えばシリコン含有ガス、炭素含有ガス、塩素含有ガス、又はそれらの混合ガスが反応管４２と断熱材５４との間に侵入することが抑制され、反応管４２の内壁又は断熱材５４の外壁に不要な生成物が付着するのを防止することができる。
【００３６】
（遮蔽部）
誘導加熱部としての誘導コイル５０の外側には、誘導コイル５０の外を円柱状或いは角柱状に囲う遮蔽部として例えば遮蔽板１００が設けられている。図７は、本発明の第一実施形態に係る遮蔽板１００の略図である。遮蔽板１００は、導電性材料としての例えばＣｕ（銅）により構成されている。遮蔽板１００が設けられることで、誘導コイル５０に交流電流を流した際に、遮蔽板１００の外側に設けられた筐体１２が備えるネジやナット等の導電性部材に誘導電流が流れてしまうことを抑制できる。すなわち、誘導コイル５０に交流電流を流した際に、誘導コイル５０の外側に設けられた遮蔽板１００の表面に積極的に誘導電流を流すことで、遮蔽板１００外側への誘導コイル５０からの電磁誘導を遮蔽することが可能となる。図８は、遮蔽板１００に誘導電流が流れる様子を示す略図である。
【００３７】
なお、好ましくは、本実施形態に係る遮蔽部の一例としての遮蔽板１００は、誘導コイル５０の外を隙間なく一体的に囲うように設けられていると良い。これにより、誘導コイル５０に交流電流を流した際に、誘導コイル５０の外側に設けられた遮蔽板１００の表面に確実に誘導電流を流すことができ、遮蔽板１００外側への誘導コイル５０からの電磁誘導を確実に遮蔽することが可能となる。
【００３８】
また、更に好ましくは、本実施形態に係る遮蔽板１００の厚さは、遮蔽板１００を構成する導電性材料の電流浸透深さの少なくとも２倍の厚さとしていると良い。図６は、遮蔽板１００を構成する導電性部材の電流浸透深さを例示するグラフ図である。電流浸透深さが０．６ｍｍであるＣｕにより遮蔽板１００を構成した場合には、遮蔽板１００の厚さを１．２ｍｍ以上、好ましくは２．４ｍｍ以上とする。これにより、誘導コイル５０に交流電流を流した際に、誘導コイル５０の外側に設けられた遮蔽板１００により確実に誘導電流を流すことができ、遮蔽板１００外側への誘導コイル５０からの電磁誘導を確実に遮蔽することが可能となる。例えば、仮に遮蔽板１００のつなぎ目などに隙間が生じてしまった場合であっても、遮蔽板１００の厚さを上述の厚さとすることで、遮蔽板１００の内側表面（誘導コイル５０側）から外側表面（遮蔽板１００の外側）へと向かう誘導電流の経路（渦状の経路）を確保することができる。これにより、遮蔽板１００により確実に誘導電流を流すことができ、遮蔽板１００外側への誘導コイル５０からの電磁誘導をより確実に遮蔽することが可能となる。なお、誘導電流は遮蔽板１００の表面に流れるが、遮蔽板１００の厚さが上述の範囲より薄いと（例えば電流浸透深さと同程度の厚さであると）、遮蔽板１００のつなぎ目などに隙間が生じてしまった場合などに、遮蔽板１００の内側表面（誘導コイル５０側）から外側表面（遮蔽板１００の外側）へと向かう誘導電流の経路（渦状の経路）を確保することができず、遮蔽板１００外側への誘導コイル５０からの電磁誘導を確実に遮蔽することが困難となる。
【００３９】
なお、本実施形態に係る遮蔽板１００には、冷却媒体（冷却水など）を供給して遮蔽板１００を冷却する冷却機構１０１を備えている。冷却機構１０１により遮蔽板１００を冷却することにより、遮蔽板１００に誘導電流を流した際における遮蔽板１００の温度上昇を抑制し、遮蔽板１００の温度を例えば２５℃〜１００℃の温度に維持することが可能となる。これにより、基板処理装置を安全に運用することが可能となる。主に、遮蔽板１００、冷却機構１０１により、本実施形態に係る遮蔽部が構成されている。
【００４０】
（処理炉４０の周辺構造）
図７は、本発明の第一実施形態に係る処理炉４０及びその周辺構造の略図である。図７に示すように、処理炉４０の下方には、予備室としてのロードロック室１１０が設けられている。ロードロック室１１０を構成する側壁の外面には、ボートエレベータ１１５が設けられている。ボートエレベータ１１５は、下基板１１２、ガイドシャフト１１６、ボール螺子１１８、上基板１２０、昇降モータ１２２、昇降基板１３０、及びベローズ１２８を備えている。下基板１１２は、ロードロック室１１０を構成する側壁の外面に水平姿勢で固定されている。下基板１１２には、昇降台１１４と嵌合するガイドシャフト１１６、及び昇降台１１４と螺合するボール螺子１１８がそれぞれ鉛直姿勢で設けられている。ガイドシャフト１１６及びボール螺子１１８の上端には、上基板１２０が水平姿勢で固定されている。ボール螺子１１８は、上基板１２０に設けられた昇降モータ１２２により回転させられるように構成されている。ガイドシャフト１１６は、昇降台１１４の上下動を許容しつつ水平方向の回転を抑制するように構成されている。ボール螺子１１８を回転させることにより、昇降台１１４が昇降するように構成されている。
【００４１】
昇降台１１４には、中空の昇降シャフト１２４が垂直姿勢で固定されている。昇降台１１４と昇降シャフト１２４との連結部は、気密に構成されている。昇降シャフト１２４は、昇降台１１４と共に昇降するように構成されている。昇降シャフト１２４の下方側端部は、ロードロック室１１０を構成する天板１２６を貫通している。ロードロック室１１０の天板１２６に設けられる貫通穴の内径は、昇降シャフト１２４と天板１２６とが接触することのない様に、昇降シャフト１２４の外径よりも大きく構成されている。ロードロック室１１０と昇降台１１４との間には、昇降シャフト１２４の周囲を覆うように、伸縮性を有する中空伸縮体としてのベローズ１２８が設けられている。昇降台１１４とベローズ１２８との連結部、及び天板１２６とベローズ１２８との連結部はそれぞれ気密に構成されており、ロードロック室１１０内の気密が保持されるように構成されている。ベローズ１２８は、昇降台１１４の昇降量に対応できる充分な伸縮量を有している。ベローズ１２８の内径は、昇降シャフト１２４とベローズ１２８とが接触することのない様に、昇降シャフト１２４の外径よりも充分に大きく構成されている。
【００４２】
ロードロック室１１０内に突出した昇降シャフト１２４の下端には、昇降基板１３０が水平姿勢で固定されている。昇降シャフト１２４と昇降基板１３０との連結部は、気密に構成されている。昇降基板１３０の上面には、Ｏリング等のシール部材を介してシールキャップ２１９が気密に取付けられている。シールキャップ２１９は、例えばステンレス等の金属よりなり、円盤状に形成されている。昇降モータ１２２を駆動してボール螺子１１８を回転させ、昇降台１１４、昇降シャフト１２４、昇降基板１３０、及びシールキャップ２１９を上昇させることにより、反応室４４内にボート３０が搬入（ボートローディング）されると共に、処理炉４０の開口部（炉口）がシールキャップ２１９により閉塞されるよう構成されている。また、昇降モータ１２２を駆動してボール螺子１１８を回転させ、昇降台１１４、昇降シャフト１２４、昇降基板１３０、及びシールキャップ２１９を下降させることにより、反応室４４内からボート３０が搬出（ボートアンローディング）されるよう構成されている。昇降モータ１２２には、駆動制御部１０８が電気的に接続されている。駆動制御部１０８は、ボートエレベータ１１５が所望のタイミングにて所望の動作をするよう制御する。
【００４３】
昇降基板１３０の下面には、Ｏリング等のシール部材を介して駆動部カバー１３２が気密に取付けられている。昇降基板１３０と駆動部カバー１３２とにより駆動部収納ケース１４０が構成されている。駆動部収納ケース１４０の内部は、ロードロック室１１０内の雰囲気と隔離されている。駆動部収納ケース１４０の内部には、回転機構１０４が設けられている。回転機構１０４には電力供給ケーブル１３８が接続されている。電力供給ケーブル１３８は、昇降シャフト１２４の上端から昇降シャフト１２４内を通って回転機構１０４まで導かれており、回転機構１０４に電力を供給するように構成されている。回転機
構１０４が備える回転軸１０６の上端部は、シールキャップ２１９を貫通して、基板保持具としてのボート３０を下方から支持するように構成されている。回転機構１０４を作動させることにより、ボート３０に保持されたウエハ１４を反応室４４内で回転させることが可能なように構成されている。回転機構１０４には、駆動制御部１０８が電気的に接続されている。駆動制御部１０８は、回転機構１０４が所望のタイミングにて所望の動作をするよう制御する。
【００４４】
また、駆動部収納ケース１４０の内部であって回転機構１０４の周囲には、冷却機構１３６が設けられている。冷却機構１３６及びシールキャップ２１９には冷却流路１４０ａが形成されている。冷却流路１４０ａには冷却水を供給する冷却水配管１４２が接続されている。冷却水配管１４２は、昇降シャフト１２４の上端から昇降シャフト１２４内を通って冷却流路１４０ａまで導かれ、冷却流路１４０ａにそれぞれ冷却水を供給するように構成されている。
【００４５】
（コントローラ）
図４は、基板処理装置１０の各部の動作を制御する制御部としてのコントローラ１５２のブロック構成図である。コントローラ１５２は、主制御部１５０と、主制御部１５０に電気的に接続された温度制御部５２、ガス流量制御部７８、圧力制御部９８、駆動制御部１０８とを備えている。主制御部１５０は、操作部及び入出力部を備えている。
【００４６】
（２）基板処理工程
次に、上述したように構成された基板処理装置１０を用いて、半導体デバイスの製造工程の一工程として、ＳｉＣ等で構成されるウエハ１４などの基板上に、例えばＳｉＣ膜をエピタキシャル成長させる方法について説明する。なお、以下の説明において、基板処理装置１０を構成する各部の動作は、コントローラ１５２により制御される。
【００４７】
まず、ポッドステージ１８に複数枚のウエハ１４を収容したポッド１６を載置する。ポッド搬送装置２０によりポッド１６をポッドステージ１８上からポッド載置棚２２上に移載する。ポッド搬送装置２０により、ポッド載置棚２２上に載置されたポッド１６をポッドオープナ２４に搬送する。ポッドオープナ２４により、ポッド１６の蓋を開き、ウエハ枚数検出器２６によりポッド１６に収容されているウエハ１４の枚数を検知する。
【００４８】
次に、ウエハ移載機２８により、ポッド１６からウエハ１４を取り出し、ボート３０に移載する。
【００４９】
複数枚のウエハ１４がボート３０に装填されると、複数枚のウエハ１４を保持したボート３０を、昇降モータ１２２による昇降台１１４及び昇降シャフト１２４の昇降動作により反応室４４内に搬入（ボートローディング）する。この状態で、シールキャップ２１９はＯリングを介してマニホールド４３の下端をシールした状態となる。
【００５０】
反応室４４内が所定の圧力（真空度）となるように真空ポンプ２２０によって真空排気される。この際、反応室４４内の圧力は、圧力センサで測定され、この測定された圧力に基づき第１のガス排気口２３１ａ及び第２のガス排気口３９０に連通するＡＰＣバルブ２１４がフィードバック制御される。また、図示しない交流電源から誘導コイル５０に、例えば１０〜１００ｋＨｚ、１０〜２００ｋＷの交流電力を供給し、被加熱体４８に交流磁場を加えて被加熱体４８に誘導電流を流し、被加熱体４８を発熱させる。そして、被加熱体４８から発せられる輻射熱により、ボート３０に保持されたウエハ１４や反応室４４内を例えば１５００℃〜１８００℃の温度範囲に加熱する。この際、反応室４４内が所定の温度分布となるように、温度センサが検出した温度情報に基づき誘導コイル５０への通電具合をフィードバック制御する。なお、誘導コイル５０に交流電流を流すときには、冷却
機構１０１により遮蔽板１００に冷却媒体を供給し、遮蔽板１００を冷却し、遮蔽板１００の温度を例えば２５℃〜１００℃の温度に維持する。続いて、回転機構２１８により、ボート３０及びウエハ１４を回転させる。
【００５１】
バルブ２６１ｃ、２６２ｃを開き、ＭＦＣ２６１ｂ、２６２ｂにより流量制御されたシリコン含有ガスとしてのＳｉＨ４ガス、塩素含有ガスとしてのＨＣｌガスを、第１のガス供給口６０ａから反応室４４内に供給する。また、このときバルブ２７１ｃ、２７２ｃを開き、ＭＦＣ２７１ｂ、２７２ｂにより流量制御された炭素含有ガスとしてのＣ３Ｈ８ガス、水素含有ガスとしてのＨ２ガスを、第２のガス供給口７０ａから反応室４４内に供給する。反応室４４内に供給されたＳｉＨ４ガス、ＨＣｌガス、Ｃ３Ｈ８ガス、及びＨ２ガスは、反応室４４内の被加熱体４８の内側を通り、ウエハ１４に対して平行に流れ、第１の排気口９０から排気される。そして、ウエハ１４全体が効率的にかつ均一にガスに晒され、ウエハ１４の表面にＳｉＣ膜がエピタキシャル成長される。
【００５２】
また、このときバルブ２８０ｃを開き、ＭＦＣ２８０ｂにより流量制御された不活性ガスとしてのアルゴンガスを、第３のガス供給口８０ａから反応室４４内に供給する。反応室４４内に供給されたアルゴンガスは、反応管４２と断熱材５４との間を流れ、第２のガス排気口２３２ａから排出される。そのため、そのため、例えばシリコン含有ガス、炭素含有ガス、塩素含有ガス、又はそれらの混合ガスが反応管４２と断熱材５４との間に侵入することが抑制され、反応管４２の内壁又は断熱材５４の外壁に不要な生成物が付着するのが防止される。
【００５３】
所定の時間が経過し、所望の膜厚のＳｉＣ膜がエピタキシャル成長したら、バルブ２６１ｃ、２６２ｃ、２７１ｂ、２７２ｂを閉めてＳｉＨ４ガス、ＨＣｌガス、Ｃ３Ｈ８ガス、及びＨ２ガスの反応室４４内への供給を停止する。そして、図示しない不活性ガス供給源から被加熱体４８の内側に不活性ガスを供給し、被加熱体４８の内側を不活性ガスで置換すると共に、反応室４４内の圧力を常圧に復帰させる。
【００５４】
その後、昇降モータ１２２によりシールキャップ２１９を下降させて、マニホールド４３の下端を開口させ、処理済ウエハ１４を保持したボート３０をマニホールド４３の下端から反応管４２の外部に搬出（ボートアンローディング）する。そして、ボート３０に支持された全てのウエハ１４が冷えるまで、ボート３０を所定位置で待機させる。待機させたボート３０のウエハ１４が所定温度まで冷却されると、ウエハ移載機２８により、ボート３０からウエハ１４を取り出し、ポッドオープナ２４にセットされている空のポッド１６に搬送して収容する。その後、ポッド搬送装置２０により、ウエハ１４が収容されたポッド１６をポッド載置棚２２、またはポッドステージ１８に搬送する。このようにして基板処理装置１０の一連の作用が完了する。
【００５５】
（３）本実施形態に係る効果
本実施形態によれば、以下に示す１つ又は複数の効果を奏する。
【００５６】
（ａ）本実施形態によれば、誘導コイル５０の外側には、誘導コイル５０の外周を円柱状或いは角柱状に囲う遮蔽板１００が設けられている。遮蔽板１００は、導電性材料としての例えばＣｕ（銅）等により構成されている。遮蔽板１００が設けられることで、誘導コイル５０に交流電力を供給した際に、遮蔽板１００の外側に設けられた筐体１２が備えるネジやナット等の導電性部材に誘導電流が流れてしまうことを抑制できる。すなわち、誘導コイル５０に交流電流を流した際に、誘導コイル５０の外側に設けられた遮蔽板１００の表面に積極的に誘導電流を流すことで、遮蔽板１００外側への誘導コイル５０からの電磁誘導を遮蔽することが可能となる。その結果、係る部材の温度上昇を抑制でき、安全性を高めることができる。
【００５７】
（ｂ）本実施形態によれば、本実施形態に係る遮蔽板１００は、誘導コイル５０の外周を隙間なく一体的に囲うように設けられている。これにより、誘導コイル５０に交流電流を流した際に、誘導コイル５０の外側に設けられた遮蔽板１００の表面に確実に誘導電流を流すことができ、遮蔽板１００外側への誘導コイル５０からの電磁誘導を確実に遮蔽することが可能となる。
【００５８】
（ｃ）本実施形態に係る遮蔽板１００の厚さは、遮蔽板１００を構成する導電性材料の電流浸透深さの少なくとも２倍の厚さとしている。具体的には、電流浸透深さが０．６ｍｍであるＣｕにより遮蔽板１００を構成した場合には、遮蔽板１００の厚さを１．２ｍｍ以上、好ましくは２．４ｍｍ以上としている。これにより、誘導コイル５０に交流電流を流した際に、誘導コイル５０の外側に設けられた遮蔽板１００により確実に誘導電流を流すことができ、遮蔽板１００外側への誘導コイル５０からの電磁誘導を確実に遮蔽することが可能となる。例えば、仮に遮蔽板１００のつなぎ目などに隙間が生じてしまった場合であっても、遮蔽板１００の厚さを上述の厚さとすることで、遮蔽板１００の内側表面（誘導コイル５０側）から外側表面（遮蔽板１００の外側）へと向かう誘導電流の経路（渦状の経路）を確保することができる。これにより、遮蔽板１００により確実に誘導電流を流すことができ、遮蔽板１００外側への誘導コイル５０からの電磁誘導をより確実に遮蔽することが可能となる。
【００５９】
（ｄ）本実施形態によれば、誘導コイル５０に交流電流を流すときには、冷却機構１０１により遮蔽板１００に冷却媒体を供給して遮蔽板１００を冷却するように構成されている。その結果、遮蔽板１００に誘導電流を流しても、遮蔽板１００の温度上昇を抑制することができる。その結果、安全性を高めることが可能となる。
【００６０】
（ｅ）本実施形態によれば、第１のガス供給ノズル６０からＳｉＨ４ガスとＨＣｌガスとを供給し、第２のガス供給ノズル７０からＣ３Ｈ８ガスとＨ２ガスとを供給するようにしている。これにより、第１のガス供給ノズル６０や第２のガス供給ノズル７０内でのガスの反応を防ぐことができ、第１のガス供給ノズル６０や第２のガス供給ノズル７０内での堆積膜の形成を抑制することができる。
【００６１】
（ｆ）本実施形態によれば、第１のガス供給ノズル６０や第２のガス供給ノズル７０内でのガスの消費を抑制することができ、反応室４４内の上流及び下流におけるＳｉＣエピタキシャル成長を均一に行うことができる。
【００６２】
（ｇ）本実施形態によれば、第１のガス供給ノズル６０や第２のガス供給ノズル７０内での原料ガスの消費を抑制することができ、堆積膜の成長による第１のガス供給ノズル６０や第２のガス供給ノズル７０内の閉塞を抑制することができる。
【００６３】
（ｈ）本実施形態によれば、第１のガス供給ノズル６０や第２のガス供給ノズル７０内での原料ガスの消費を抑制することができ、ノズル内の堆積物が剥離又は脱離することに起因する反応室４４内のパーティクル増加又はウエハ１４へのパーティクル付着の問題の発生を抑制することができる。
【００６４】
＜本発明の他の実施形態＞
以上、本発明の実施の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。
【００６５】
例えば、遮蔽板１００の材料として銅（Ｃｕ）を例示したが、アルミニウム（Ａｌ）、黄銅、鉄やこれらの合金等を用いてもよい。また、単一の材料から構成する場合だけでな
く、導電性材料と非導電性材料とを含む複合材料により構成してもよい。また、遮蔽板１００を円柱状あるいは角柱状に形成する場合を例示したが、半球状にするなど任意に形状を変更可能である。
【００６６】
また例えば、第１のガス供給ノズル６０、第２のガス供給ノズル７０、第３のガス供給ノズル８０はそれぞれ１本ずつ設ける場合に限定されず、複数本設けてもよい。例えば、上述の実施形態では、第１のガス供給ノズル６０よりシリコン含有ガス及び塩素含有ガスを供給し、第２のガス供給ノズル７０より炭素含有ガス及び還元ガスを供給するように構成したが、ガス種ごとにガス供給ノズルを設けてもよい。
【００６７】
また例えば、シリコン含有ガスとしてシラン（ＳｉＨ４）ガスを例示したが、ジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）ガス、トリシラン（Ｓｉ３Ｈ８）ガスを用いてもよい。また、塩素含有ガスとして塩化水素（ＨＣｌ）ガスを例示したが、塩素（Ｃｌ２）ガス等の他のハロゲンガスを用いてもよい。また、シリコン含有ガスと塩素含有ガスとを混合させる場合に限らず、シリコンと塩素とを含むガス、例えば、テトラクロロシラン（ＳｉＣｌ４）ガス、トリクロロシラン（通称ＴＣＳ，ＳｉＨＣｌ３）ガス、ジクロロシラン（通称ＤＣＳ，ＳｉＨ２Ｃｌ２）ガスを反応室４４内に供給してもよい。
【００６８】
また例えば、炭素含有ガスとしてプロパン（Ｃ３Ｈ８）ガスを例示したが、エチレン（Ｃ２Ｈ４）ガス、アセチレン（Ｃ２Ｈ２）ガス等の他の炭素含有ガスを用いてもよい。
【００６９】
なお、還元ガスとして水素（Ｈ２）ガスを例示したが、水素含有ガス、またはアルゴン（Ａｒ）ガス、ヘリウム（Ｈｅ）ガス、ネオン（Ｎｅ）ガス、クリプトン（Ｋｒ）、キセノン（Ｘｅ）等の希ガスより少なくとも１つのガス、又はＨ２ガス、水素含有ガス、上述の希ガスより少なくとも１つのガスとの組み合わせされたガス等を供給してもよい。
【００７０】
また例えば、不活性ガスとして、希ガスのアルゴンガスを例示したが、ヘリウム（Ｈｅ）ガス、ネオン（Ｎｅ）ガス、クリプトン（Ｋｒ）ガス、キセノン（Ｘｅ）ガス等を用いてもよい。
【００７１】
＜本発明の好ましい形態＞
以下に、本発明の好ましい形態について付記する。
【００７２】
本発明の一態様によれば、
基板を収容する反応管と、
前記反応管の外周を囲うように設けられた誘導加熱部と、
前記誘導加熱部の外を囲うように設けられる遮蔽部と、
前記反応管内に少なくとも原料ガスを供給するガス供給部と、
前記誘導加熱部が前記反応管内を加熱すると共に、前記ガス供給部から少なくとも前記原料ガスを前記反応管内へ供給させて前記基板を処理する制御部と、を備え、
前記遮蔽部が、前記加熱部の外を囲うように設けられている基板処理装置が提供される。
【００７３】
本発明の他の態様によれば、
反応管内に基板を搬入する工程と、
前記反応管の外を囲うように設けられる誘導加熱部が前記反応管内を加熱する工程と、
ガス供給部から前記反応管内に少なくとも原料ガスを供給して前記基板を処理する工程と、
前記基板を前記反応管内から搬出する工程と、を有し、
前記誘導加熱部の外を囲うように遮蔽部が設けられる
半導体装置の製造方法が提供される。
【００７４】
本発明の更に他の態様によれば、
反応管内に基板を搬入する工程と、
前記反応管の外を囲うように設けられる誘導加熱部が前記反応管内を加熱する工程と、
ガス供給部から前記反応管内に少なくとも原料ガスを供給して前記基板を処理する工程と、
前記基板を前記反応管内から搬出する工程と、を有し、
前記誘導加熱部の外を囲うように遮蔽部が設けられる
基板製造方法が提供される。
【００７５】
好ましくは、前記遮蔽部は、前記遮蔽板に冷却媒体を供給して前記遮蔽板を冷却する冷却機構を有する。
【００７６】
また好ましくは、前記遮蔽部の厚さは、該遮断部を構成する材料の電流浸透深さの値の２倍以上の厚さとする。
【００７７】
本発明の更に他の態様によれば、
基板を収容する反応管と、
前記反応管の外を囲うように設けられた誘導コイルを有する加熱部と、
前記誘導コイルの外周を囲うように設けられた遮蔽板と、
前記反応管内に原料ガスを供給するガス供給部と、
前記誘導コイルに交流電流を流して前記反応管内を加熱すると共に、前記ガス供給部から少なくとも前記原料ガスを供給させて前記基板を処理する制御部と、を備え、
前記遮蔽板が、前記誘導コイルの外周を隙間なく囲うように設けられている
基板処理装置が提供される。
【００７８】
本発明の他の態様によれば、
基板を収容する反応管と、
前記反応管の外を囲うように設けられた誘導コイルを有する加熱部と、
前記誘導コイルの外周を囲うように設けられた導電性材料で構成される遮蔽板と、
前記反応管内に原料ガスを供給するガス供給部と、
前記誘導コイルに交流電流を流して前記反応管内を加熱すると共に、前記ガス供給部から少なくとも前記原料ガスを供給させて前記基板を処理する制御部と、を備え、
遮蔽板の厚さを、該遮蔽板を構成する電流浸透深さの少なくとも２倍である基板処理装置が提供される。
【００７９】
好ましくは、
前記遮蔽部は、前記遮蔽板に冷却媒体を供給して前記遮蔽板を冷却する冷却機構を有する。
【００８０】
本発明の更に他の態様によれば、
反応管内に基板を搬入する工程と、
前記反応管の外を囲うように設けられた誘導コイルに交流電流を流して前記反応管内を加熱する工程と、
ガス供給部から前記反応管内に少なくとも原料ガスを供給して前記基板を処理する工程と、
前記基板を前記反応管内から搬出する工程と、を有し、
遮蔽板を、前記誘導コイルの外を隙間なく囲うように設ける
半導体装置の製造方法が提供される。
【００８１】
本発明の更に他の態様によれば、
反応管内に基板を搬入する工程と、
前記反応管の外周を囲うように設けられた誘導コイルに交流電流を流して前記反応管内を加熱する工程と、
ガス供給部から前記反応管内に少なくとも原料ガスを供給して前記基板を処理する工程と、
前記基板を前記反応管内から搬出する工程と、を有し、
遮蔽板の厚さを、該遮蔽板を構成する導電性材料の電流浸透深さの少なくとも２倍の厚さとする半導体装置の製造方法が提供される。
【００８２】
本発明の更に他の態様によれば、
反応管内に基板を搬入する工程と、
前記反応管の外を囲うように設けられた誘導コイルに交流電流を流して前記反応管内を加熱する工程と、
ガス供給部から前記反応管内に少なくとも原料ガスを供給して前記基板を処理する工程と、
前記基板を前記反応管内から搬出する工程と、を有し、
遮蔽板を、前記誘導コイルの外を隙間なく囲うように設ける
基板製造方法が提供される。
【００８３】
本発明の更に他の態様によれば、
前記反応管の外周を囲うように設けられた誘導コイルに交流電流を流して前記反応管内を加熱する工程と、
ガス供給部から前記反応管内に少なくとも原料ガスを供給して前記基板を処理する工程と、
前記基板を前記反応管内から搬出する工程と、を有し、
前記遮蔽板の厚さを、該遮蔽板を構成する導電性材料の少なくとも２倍の厚さとする
基板製造方法が提供される。
【００８４】
好ましくは、
前記遮蔽板が銅で構成されており、該遮蔽板の厚さは少なくとも１．２ｍｍ以上の厚さを有する。
【００８５】
また好ましくは、
冷却機構により前記遮蔽板に冷却媒体を供給して前記遮蔽板を冷却する。
【符号の説明】
【００８６】
１４    ウエハ（基板）
４２    反応管
４４    反応室
４８    被加熱体
５０    誘導コイル（誘導加熱部）
１００  遮蔽板（遮蔽部）
１５２  コントローラ（制御部）
【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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【図８】
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