(57)【要約】【課題】爆発等の発生を抑制することができる熱処理装置、半導体装置の製造方法、及び、基板の製造方法を提供する。【解決手段】磁気コイル５０によりアウターチューブ４２内を電磁誘導加熱するとともに、アウターチューブ４２とライナーチューブ２０４との間には、不活性ガス供給ノズル２１０が設けられており、この不活性ガス供給ノズル２１０の不活性ガス供給孔２１２から窒素（Ｎ２）等の不活性ガスを導入し、処理室４４外の周囲空間２１４を上方から下方に向かってパージする。周囲空間２１４を不活性ガス雰囲気とし、この周囲空間２１４内の大気（酸素）濃度を低くする。【選択図】図２
2011199214.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を処理する処理室を内部に備える反応管と、
前記反応管の外側に設けられ、前記処理室を電磁誘導加熱する磁場発生部と、
前記反応管及び前記磁場発生部を収納する収納管と、
前記反応管と前記収納管との間に、不活性ガスを供給する不活性ガス供給部と、
を有する熱処理装置。
【請求項２】
基板を処理する処理室を内部に備える反応管と、
前記反応管の外側に設けられ、前記処理室を電磁誘導加熱する磁場発生部と、
を収納する収納管を有し、
前記処理室内に基板を搬送する工程と、
前記反応管と前記収納管との間に不活性ガスを供給しつつ、前記処理室を電磁誘導加熱し基板を処理する工程と、
を有する半導体装置の製造方法。
【請求項３】
基板を処理する処理室を内部に備える反応管と、
前記反応管の外側に設けられ、前記処理室を電磁誘導加熱する磁場発生部と、
を収納する収納管を有し、
前記処理室内に基板を搬送する工程と、
前記反応管と前記収納管との間に不活性ガスを供給しつつ、前記処理室を電磁誘導加熱し基板を処理する工程と、
を有する基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱処理装置、半導体装置の製造方法、及び、基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリコンの成膜装置に用いられる縦型成膜装置は、ウエハを縦方向に積み上げることで、ウエハ１枚相当のフットプリント（占有面積）で、一度に複数（２５〜１００）枚のウエハを処理することができる構成となっている。このため、大量生産に非常に有利であり、特許文献１及び特許文献２に記載されたような縦型の半導体装置をシリコンカーバイド（ＳｉＣ）エピタキシャル成膜に応用することが考えられる
【０００３】
特許文献１では、縦型半導体製造装置において、反応管下端部をスカベンジャーにより気密に囲繞し、このスカベンジャーの所用位置から不活性ガスを供給し、他の位置から排出するよう構成した半導体製造装置の熱処理炉が開示されている。
【０００４】
特許文献２では、縦型の熱処理炉の下方に設けられたベースプレートの下側にケースを設け、このケースの外側を囲むようにしてスカベンジャーを設けた熱処理装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−１９５３５４号公報
【特許文献２】特開平１−２５１６１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の縦型半導体製造装置は、ヒータとして抵抗加熱方式を用いており、キャリアガスに水素（Ｈ２）ガスを使用する場合、反応室内のガスが漏洩し、かつ、抵抗発熱体とガスとの摩擦や静電気等に起因し、爆発に繋がるという問題があった。
【０００７】
本発明は、処理室からのガスの漏洩を防止することができる熱処理装置、半導体装置の製造方法、及び、基板の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、基板を処理する処理室を内部に備える反応管と、前記反応管の外側に設けられ、前記処理室を電磁誘導加熱する磁場発生部と、前記反応管及び前記磁場発生部を収納する収納管と、前記反応管と前記収納管との間に、不活性ガスを供給する不活性ガス供給部と、を有する熱処理装置である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、反応室からのガスの漏洩を防止することができる熱処理装置、半導体装置の製造方法、及び、基板の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態が適用される熱処理装置を示す斜透視図である。
【図２】本発明の第１実施形態に用いられる処理炉を示す側面断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態に用いられる処理炉の中心付近の上面断面図である。
【図４】本発明の一実施形態に用いられる処理炉及びその周辺構造を示す概略図である。
【図５】本発明の一実施形態が適用される熱処理装置のコントローラを示すブロック図である。
【図６】本発明の第２実施形態に用いられる処理炉を示す側面断面図である。
【図７】本発明の第２実施形態に用いられる処理炉の中心付近の上面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の理解を助けるために、発明者が認識している技術について説明する。
シリコンカーバイド（炭化珪素、ＳｉＣ）は、シリコン（珪素、Ｓｉ）と比較して、エネルギーギャップが大きいことや、絶縁耐性が高いこと等から、特にパワーデバイス用素子材料として注目されている。一方で、ＳｉＣは、融点がＳｉと比較して高いこと、常圧下での液相をもたないこと、及び、不純物拡散係数が小さいこと等から、Ｓｉと比較して基板やデバイスの作成が困難である。
【００１２】
例えば、ＳｉＣエピタキシャル成膜装置において、エピタキシャル成膜温度が、Ｓｉでは９００〜１２００℃であるのに対し、ＳｉＣでは１５００〜１８００℃程度と高いため、成膜装置の耐熱構造や、原料の分解抑制に技術的な工夫を要する。また、ＳｉＣエピタキシャル成膜装置においては、Ｓｉと炭素（Ｃ）の２元素の反応で成膜が進行するため、膜厚や組成均一性の確保、及びドーピングレベルの制御技術についても、Ｓｉエピタキシャル成膜装置とは異なる工夫を要する。
【００１３】
発明者が認識する、市場で流通している量産用のＳｉＣエピタキシャル成膜装置としては、「パンケーキ型」、「プラネタリ型」と称される形態のものが主流である。これらの装置では、高周波等により成膜温度まで加熱したサセプタ上に数枚〜数十枚程度の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という方法で成膜を行う。ここで、原料ガスのＳｉ原料としてはモノシラン（ＳｉＨ４）が、Ｃ原料としてはプロパン（Ｃ３Ｈ８）やエチレン（Ｃ２Ｈ４）が、主に使用され、キャリアガスとしては水素（Ｈ２）が使用されている。気相中でのシリコン核形成の抑制や結晶の品質向上のために、塩化水素（ＨＣｌ）を添加したり、原料として塩素（Ｃｌ）を構造中に含むトリクロルシラン（ＳｉＨＣｌ３）、テトラクロルシラン（四塩化珪素、ＳｉＣl４）などを用いたりする場合がある。
【００１４】
「パンケーキ型」、「プラネタリ型」のようなＳｉＣエピタキシャル成膜装置の反応室構造では、平面的に配置されたウエハに対し、原料ガス（Ｓｉ原料及びＣ原料）は、中心部に設置されたガス供給部から供給され、周辺部に設置されたガス排気部から排気される。このため、ガス供給部からガス排気部にかけて、ガスの濃度分布は大きく変化し、これに伴い成膜する膜厚が不均一となる。
【００１５】
このような装置において、一度に処理できるウエハ枚数を増加させるには、サセプタの直径を増大させればよいが、サセプタの直径を増大させると装置サイズが大きくなり、さらには、コストが増大するという問題が生じる。この問題は、ウエハの径が増大するほど深刻となる。
また、ガス供給部からガス排気部方向（サセプタの径方向）にウエハを２枚以上並べると、ガス供給部側とガス排気部側とに配置されたウエハ間で、ガスの濃度差に伴う膜厚差が生じる。
以上のように、ウエハを平面的に配置する構成の装置では、一度に処理できるウエハ枚数が制限されるという問題がある。
【００１６】
[第１実施形態]
次に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態にかかる熱処理装置１０の斜視図を示す。この熱処理装置１０は、バッチ式縦型熱処理装置であり、主要部が配置される筺体１２を有する。熱処理装置１０には、例えば、ＳｉＣからなる基板としてのウエハ１４を収納する基板収容器としてのフープ（以下、ポッドという）１６が、ウエハキャリアとして使用される。この筺体１２の正面側には、ポッドステージ１８が配置されており、このポッドステージ１８にポッド１６が搬送される。ポッド１６には、例えば２５枚のウエハ１４が収納され、蓋が閉じられた状態でポッドステージ１８にセットされる。
【００１７】
筺体１２内の正面側であって、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が配置されている。ポッド搬送装置２０の近傍には、ポッド棚２２、ポッドオープナ２４及び基板枚数検知器２６が配置されている。ポッド棚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。
基板枚数検知器２６は、ポッドオープナ２４に隣接して配置される。ポッド搬送装置２０は、ポッドステージ１８、ポッド棚２２及びポッドオープナ２４の間でポッド１６を搬送する。ポッドオープナ２４は、ポッド１６の蓋を開けるものであり、基板枚数検知器２６は、蓋が開けられたポッド１６内のウエハ１４の枚数を検知する。
【００１８】
筺体１２内には、基板移載機２８、基板支持具としてのボート３０が配置されている。基板移載機２８は、アーム（ツイーザ）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となっている。アーム３２は、例えば５枚のウエハ１４を取り出すことができ、このアーム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を搬送する。
【００１９】
ボート３０は、例えば炭素含有部材として、カーボンやグラファイト、炭化珪素等の耐熱性（１５００〜１８００℃）材料で構成され、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多段に保持するように構成されている。
ボート３０の下部には、例えば炭素含有部材として、カーボンやグラファイト、炭化珪素等の耐熱性材料で構成される円板形状をした断熱部材としてのボート断熱部３４（図２参照）が配置されており、後述するサセプタ４８からの熱が処理炉４０の下方側に伝わりにくくなるよう構成されている。
【００２０】
筺体１２内の背面側上部には処理炉４０が配置されている。この処理炉４０内に、複数枚のウエハ１４を装填したボート３０が搬入され、熱処理が行われる。
【００２１】
次に、処理炉４０について説明する。
図２は、処理炉４０の側面断面図を示し、図３は、処理炉４０の中心付近の上面断面図を示す。
【００２２】
処理炉４０は、反応管としてのアウターチューブ４２を備える。アウターチューブ４２は、石英（ＳｉＯ２）または炭化珪素（ＳｉＣ）等の耐熱材料で構成され、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。アウターチューブ４２の内側の筒中空部には、処理室４４が形成されており、ウエハ１４をボート３０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。
【００２３】
アウターチューブ４２の下方には、このアウターチューブ４２と同心円状にマニホールド４６が配設されている。マニホールド４６は、例えば、ステンレス等で構成され、上端及び下端が開口した円筒形状に形成されている。このマニホールド４６はアウターチューブ４２を支持するように設けられている。マニホールド４６とアウターチューブ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４６が保持体（非図示）に支持されることにより、アウターチューブ４２は、垂直に据え付けられた状態となっている。このアウターチューブ４２とマニホールド４６により反応容器が形成される。
【００２４】
処理炉４０は、例えば炭素含有部材として、カーボン、グラファイト等で構成される被誘導体、つまり発熱体としてのサセプタ４８、及び、磁場発生部としての磁気コイル５０を備える。サセプタ４８は、処理室４４内に配設されており、このサセプタ４８は、アウターチューブ４２の外側に設けられた磁気コイル５０に高周波等を印加することにより発生される磁場によって発熱する構成となっている。磁気コイル５０によりサセプタ４８が発熱し、処理室４４内が加熱される。
【００２５】
サセプタ４８の近傍には、処理室４４内の温度を検出する温度検出体としての温度センサ（非図示）が設けられている。磁気コイル５０及び温度センサには、温度制御部５２（図５参照）が電気的に接続されており、温度センサにより検出された温度情報に基づき磁気コイル５０への通電具合を調節することで、処理室４４内の温度が所望の温度分布となるよう、所望のタイミングにて制御するように構成されている。
【００２６】
サセプタ４８とアウターチューブ４２との間には、このサセプタ４８の熱が、アウターチューブ４２あるいはこのアウターチューブ４２の外側へ伝達するのを抑制する例えばフェルト状カーボンで構成される内側断熱壁５４が設けられている。
処理室４４内の熱が処理炉４０の外側に伝達するのを抑制するための、例えば水冷構造である外側断熱壁５６が、磁気コイル５０の外側に処理室４４を囲むようにして設けられている。なお、外側断熱壁５６は、熱的に、処理炉４０の外側への熱の伝達を抑制する必要がない程度であれば、設けなくてもよい。
【００２７】
マニホールド４６には、第１のガス供給ノズル６０及び第２のガス供給ノズル１６０それぞれにガスを供給するガス供給管６２、１６２が貫通するようにして設けられている。第１のガス供給ノズル６０及び第２のガス供給ノズル１６０は、例えば、筒状に形成されている。
【００２８】
ガス供給管６２は、上流でガス供給管６２ａ、６２ｂの複数股、例えば二股に分かれ、これらガス供給管６２ａ、６２ｂそれぞれに設けられたバルブ６４ａ、６４ｂと、ガス流量制御装置としてのＭＦＣ（ｍａｓｓ  ｆｌｏｗ  ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）６６ａ、６６ｂを介して、ガス供給源(非図示)に、それぞれ接続されている。
ガス供給管６２ａは、第１処理ガスとしてのシリコン源として、例えばテトラクロルシラン（ＳｉＣｌ４）等のシリコン塩化物を導入する。シリコン源としては、モノシラン（ＳｉＨ４）等のシリコン水素化物や、トリクロルシラン（ＳｉＨＣｌ３）等のシリコン水素塩化物等を用いることができる。
ガス供給管６２ｂには、キャリアガスとして、例えば水素（Ｈ２）を導入する。
このようにして、ガス供給管６２は、第１のガス供給ノズル６０にＳｉＣｌ４等とＨ２との混合ガスを供給し、これを第１のガス供給ノズル６０が処理室４４内に導入する。
【００２９】
ガス供給管１６２は、上流でガス供給管１６２ａ、１６２ｂの複数股、例えば二股に分かれ、これらガス供給管１６２ａ、１６２ｂそれぞれに設けられたバルブ１６４ａ、１６４ｂと、ＭＦＣ１６６ａ、１６６ｂを介して、ガス供給源（非図示）に、それぞれ接続されている。
ガス供給管１６２ａは、第２処理ガスとしての炭素源として、例えばプロパン（Ｃ３Ｈ８）等の水素炭化物を導入する。
ガス供給管１６２ｂは、キャリアガスとして、水素（Ｈ２）を導入する。
このようにして、ガス供給管１６２は、第２のガス供給ノズル１６０にＣ３Ｈ８等とＨ２との混合ガスを供給し、これを第２のガス供給ノズル１６０が処理室４４内に導入する。
【００３０】
第１のガス供給ノズル６０及び第２のガス供給ノズル１６０が導入するガスは、上記に限られず、目的に応じて適宜変更することができる。これら、処理室４４内のウエハ１４を処理（成膜）するためのガスを、以下、反応ガスと総称すること場合がある。
【００３１】
バルブ６４ａ、６４ｂ、１６４ａ、１６４ｂ、及び、ＭＦＣ６６ａ、６６ｂ、１６６ａ、１６６ｂには、ガス流量制御部７８（図５参照）が電気的に接続されており、供給するガスの流量が所望の流量となるよう、所望のタイミングにて制御するように構成されている。
【００３２】
第１のガス供給ノズル６０及び第２のガス供給ノズル１６０にはそれぞれ、ボート３０に支持されたウエハ毎にガスを供給するための供給孔６８、１６８が設けられている。なお、供給孔６８、１６８は、ウエハ数枚ごとに設けるようにすることもできる。
【００３３】
また、マニホールド４６には、ガス排気ノズル８０に接続されたガス排気管８２が貫通するようにして設けられている。ガス排気ノズル８０は、例えば、筒状に形成されている。ガス排気管８２の下流側には、圧力検出器としての圧力センサ（非図示）及び圧力調整器としてのＡＰＣバルブ８４を介して真空ポンプ等の真空排気装置８６が接続されている。圧力センサ及びＡＰＣバルブ８４には、圧力制御部９８（図５参照）が電気的に接続されており、この圧力制御部９８は、圧力センサにより検出された圧力に基づいてＡＰＣバルブ８４の開度を調節することにより、処理室４４内の圧力が所望の圧力となるよう、所望のタイミングにて制御するように構成されている。
ガス排気ノズル８０には、ボート３０に支持されたウエハ毎にガスを排気するための排気孔８８が設けられている。なお、排気孔８８は、ウエハ数枚ごとに設けるようにすることもできる。
なお、ガス排気ノズル８０を設けずに、ガス排気管８２のマニホールド４６の内側壁に設けられたガス排気口から直接排気するように構成してもよい。
【００３４】
このように、供給孔６８から噴出されたガスは、排気孔８８に向かって流れるため、ガスがウエハ１４に対し平行に流れ、ウエハ１４全体が効率的にかつ均一にガスに晒される。
【００３５】
マニホールド４６の外側には、マニホールド４６の下端部に設けられる第１開口部と、ライナーチューブ２０４の下端部に設けられる第２開口部とを囲うカバーとしてのスカベンジャー２０２が設けられている。スカベンジャー２０２は、処理炉４０と、基板移載機２８等が設けられた移載室等とを遮断する。
【００３６】
アウターチューブ４２と磁気コイル５０との間には、処理室４４内に導入されたＨ２等のガスの漏洩を防止する収納管としてのライナーチューブ２０４が設けられている。ライナーチューブ２０４は、石英（ＳｉＯ２）またはＳｉＣ等の耐熱材料で構成され、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。ライナーチューブ２０４の内側の筒中空部には、処理室４４及びアウターチューブ４２等が収納されている。
このように、処理室４４の外側は、アウターチューブ４２及びライナーチューブ２０４により２重に保護されており、処理炉４０は防爆に対応する構成となっている。
【００３７】
ライナーチューブ２０４の下方には、ヒータベース２０６が設けられ、このヒータベース２０６によりライナーチューブ２０４、磁気コイル５０及び外側断熱壁５６が支持されている。
外側断熱壁５６の外側には、磁気コイル５０により発生された磁場が処理炉４０の外側に漏れるのを防止する磁場漏れ抑制部としての磁場シール５８が設けられており、この磁場シール５８の外側に、処理炉４０の筺体カバー２０８が設けられている。
【００３８】
アウターチューブ４２とライナーチューブ２０４との間には、アウターチューブ４２の上方に向かって伸びる不活性ガス供給部としての不活性ガス供給ノズル２１０が設けられており、この不活性ガス供給ノズル２１０は、上方に設けられた不活性ガス供給孔２１２から例えば窒素（Ｎ２）等の不活性ガスを導入する。不活性ガス供給ノズル２１０から導入された不活性ガスは、アウターチューブ４２の外側で、スカベンジャー２０２、ライナーチューブ２０４、及びマニホールド４６等に囲まれた処理室４４外の周囲空間２１４を上方から下方に向かって流れ、この周囲空間２１４をパージする。不活性ガスを上方から導入することで、その軽さから上方に溜まり易いＨ２を、効果的に押し出すことができる。
【００３９】
不活性ガス供給ノズル２１０は、ライナーチューブ２０４よりも下方側を貫通させて設置するようにしても良いが、好ましくは、ライナーチューブ２０４の下方側側壁を貫通して、この側壁に固着されるように設置すると良い。これにより、ライナーチューブ２０４より下方側に不活性ガス供給ノズル２１０を貫通させるための隙間をなくすことができる。また、不活性ガス供給ノズル２１０を取付け取外しする際には、この不活性ガス供給ノズル２１０よりもはるかに大きなメンテナンススペースが必要となるが、このメンテナンススペースを無くすことができる。また、このメンテナンススペースが無くなることで、ガスを漏洩させるスペースを少なくすることができるとともに、装置全体のサイズをコンパクトにすることができる。
【００４０】
不活性ガス供給ノズル２１０には、不活性ガス供給管２１０１が接続されている。不活性ガス供給管２１０１は、開閉体としてのバルブ２１０２、流量制御装置としてのＭＦＣ２１０３、不活性ガス供給源２１０４にそれぞれ接続されている。
【００４１】
不活性ガス供給管２１０１は、不活性ガスとしてアルゴン（Ａｒ）、窒素（Ｎ２）を導入する。バルブ２１０２、ＭＦＣ２１０３には、ガス流量制御部７８（図５参照）が電気的に接続されており、供給する流量が所望となるよう、所望のタイミングにて制御するように構成されている。
【００４２】
また、スカベンジャー２０２により囲まれる空間を含む周囲空間２１４を不活性ガス（Ｎ２）雰囲気とすることで、この周囲空間２１４内の大気（酸素）濃度が低くなる。このため、処理炉４０では、アウターチューブ４２が破損し処理室４４からＨ２が漏洩した場合でも、漏洩したＨ２が酸素（Ｏ２）と反応するのを防止することができ、防爆に対応する構成となっている。
【００４３】
周囲空間２１４の大気及び不活性ガスは、スカベンジャー２０２に連通しており、周囲空間排気部もしくはカバー内を排気する廃棄ラインとしてのヒータベース２０６に設けられた排気ダクト２１６から排気される。排気ダクト２１６には、ガス検出器としてのガスセンサ２１８が設けられており、このガスセンサ２１８は、排気されるガスに含まれる水素元素含有ガスや酸素元素含有ガスとして、例えばＨ２やＯ２等を検知できる構成となっている。
なお、このガスセンサ２１８は、水素元素含有ガスを検出する第１のガスセンサと、酸素元素含有ガスを演出する第２のガスセンサとして、それぞれ単独で設けるようにしてもよい。
【００４４】
ガスセンサ２１８は、ガス流量制御部７８に電気的に接続されており、このガスセンサ２１８が例えばＨ２を検出した場合に、ガス流量制御部７８は、Ｈ２等の反応ガスの供給を停止するようにバルブ６４ａ、６４ｂ、１６４ａ、１６４ｂ、及び、ＭＦＣ６６ａ、６６ｂ、１６６ａ、１６６ｂを制御する構成となっている。このため、所定のガスの漏洩の検出とともに、反応室４４への反応ガスの供給を停止することができる。
また、ガスセンサ２１８による検出結果は、後述するコントローラ１５２の入出力部１４９から警報や表示として出力される。このため、処理室４４外（周囲空間２１４）にＨ２等が漏洩した場合、Ｈ２等が漏洩していることを外部（作業者等）で確認することができる。
【００４５】
次に、処理炉４０周辺の構成について説明する。
図４は、処理炉４０及びその周辺構造の概略図を示す。処理炉４０の下方には、この処理炉４０の下端開口を気密に閉塞するための炉口蓋体としてのシールキャップ１０２が設けられている。シールキャップ１０２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。シールキャップ１０２の上面には、処理炉４０の下端と当接するシール部材としてのＯリングが設けられている。シールキャップ１０２には、回転機構１０４が設けられている。回転機構１０４の回転軸１０６はシールキャップ１０２を貫通してボート３０に接続されており、このボート３０を回転させることでウエハ１４を回転させるように構成されている。シールキャップ１０２は、処理炉４０の外側に設けられた昇降機構としての後述する昇降モータ１２２によって垂直方向に昇降されるように構成されており、これによりボート３０を処理炉４０に対し搬入搬出することが可能となっている。回転機構１０４及び昇降モータ１２２には、駆動制御部１０８（図５参照）が電気的に接続されており、所望の動作をするよう所望のタイミングにて制御するよう構成されている。
【００４６】
予備室としてのロードロック室１１０の外面には、下基板１１２が設けられている。下基板１１２には、昇降台１１４と嵌合するガイドシャフト１１６及びこの昇降台１１４と螺合するボール螺子１１８が設けられている。下基板１１２に立設したガイドシャフト１１６及びボール螺子１１８の上端に上基板１２０が設けられている。ボール螺子１１８は上基板１２０に設けられた昇降モータ１２２により回転される。ボール螺子１１８が回転す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。
【００４７】
昇降台１１４には中空の昇降シャフト１２４が垂設され、昇降台１１４と昇降シャフト１２４の連結部は気密となっている。昇降シャフト１２４は昇降台１１４と共に昇降するようになっている。昇降シャフト１２４はロードロック室１１０の天板１２６を遊貫する。昇降シャフト１２４が貫通する天板１２６の貫通穴は、この昇降シャフト１２４に対して接触することがないよう充分な余裕がある。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、ロードロック室１１０を気密に保つために設けられている。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、このベローズ１２８の内径は昇降シャフト１２４の外形に比べ充分に大きく、ベローズ１２８の伸縮により接触することがないように構成されている。
【００４８】
昇降シャフト１２４の下端には、昇降基板１３０が水平に固着される。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る。昇降基板１３０と駆動部カバー１３２とで駆動部収納ケース１３４が構成されている。この構成により、駆動部収納ケース１３４内部はロードロック室１１０内の雰囲気と隔離される。
【００４９】
また、駆動部収納ケース１３４の内部には、ボート３０の回転機構１０４が設けられ、この回転機構１０４の周辺は、冷却機構１３６により、冷却される。
【００５０】
電力供給ケーブル１３８は、昇降シャフト１２４の上端からこの昇降シャフト１２４の中空部を通り回転機構１０４に導かれて接続されている。また、冷却機構１３６及びシールキャップ１０２には冷却流路１４０が形成されている。冷却水配管１４２は、昇降シャフト１２４の上端からこの昇降シャフト１２４の中空部を通り、冷却流路１４０に導かれて接続されている。
【００５１】
昇降モータ１２２が駆動されボール螺子１１８が回転することで、昇降台１１４及び昇降シャフト１２４を介して駆動部収納ケース１３４を昇降させる。
【００５２】
駆動部収納ケース１３４が上昇することにより、昇降基板１３０に気密に設けられているシールキャップ１０２が処理炉４０の開口部である炉口１４４を閉塞し、ウエハ処理が可能な状態となる。駆動部収納ケース１３４が下降することにより、シールキャップ１０２とともにボート３０が降下され、ウエハ１４を外部に搬出できる状態となる。
【００５３】
図５は、熱処理装置１０を構成する各部の制御構成を示す。
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は、操作部１４８及び入出力部１４９を備え、熱処理装置１０全体を制御する主制御部１５０に電気的に接続されている。これら、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及び主制御部１５０は、コントローラ１５２として構成されている。
【００５４】
次に、上述したように構成された熱処理装置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ウエハなどの基板上に、例えばＳiＣ膜を形成する方法について説明する。なお、以下の説明において、熱処理装置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。
【００５５】
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がセットされると、ポッド搬送装置２０によりポッド１６をポッドステージ１８からポッド棚２２へ搬送し、このポッド棚２２にストックする。次に、ポッド搬送装置２０により、ポッド棚２２にストックされたポッド１６をポッドオープナ２４に搬送してセットし、このポッドオープナ２４によりポッド１６の蓋を開き、基板枚数検知器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。
【００５６】
次に、基板移載機２８により、ポッドオープナ２４の位置にあるポッド１６からウエハ１４を取り出し、ボート３０に移載する。
【００５７】
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は、昇降モータ１２２による昇降台１１４及び昇降シャフト１２４の昇降動作により処理室４４内に搬入（ボートローディング）される。この状態で、シールキャップ１０２はＯリングを介してマニホールド４６の下端をシールした状態となる。
【００５８】
処理室４４内が所望の圧力（真空度）となるように真空排気装置８６によって真空排気される。この際、処理室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ガス排気ノズル８０に対応するＡＰＣバルブ８４がフィードバック制御される。
また、処理室４４内が所望の温度となるようにサセプタ４８からの熱エネルギーにより加熱される。この際、処理室４４内が所望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磁気コイル５０への通電具合がフィードバック制御される。
そして、回転機構１０４により、ボート３０が回転されることでウエハ１４が回転される。
【００５９】
続いて、ガス供給源から第１のガス供給ノズル６０及び第２のガス供給ノズル１６０それぞれに反応ガスが供給される。所望の流量となるように、第１のガス供給ノズル６０及び第２のガス供給ノズル１６０に対応するＭＦＣ６６ａ、６６ｂ、１６６ａ、１６６ｂの開度が調節された後、バルブ６４ａ、６４ｂ、１６４ａ、１６４ｂが開かれ、それぞれの反応ガスがガス供給管６２ａ、６２ｂ、１６２ａ、１６２ｂを流通して、供給孔６８、１６８から、処理室４４内に導入される。
【００６０】
第１のガス供給ノズル６０及び第２のガス供給ノズル１６０から導入された反応ガスは、処理室４４内のサセプタ４８の内側を通り、ガス排気ノズル８０からガス排気管８２を通り排気される。反応ガスは、処理室４４内を通過する際にウエハ１４と接触し、ウエハ１４の表面上にＳｉＣ膜が堆積（デポジション）される。
【００６１】
一方、処理室４４内のウエハ１４の処理に先立って、不活性ガス供給源２１０４から不活性ガス供給管２１０１、ＭＦＣ２１０３、バルブ２１０２を経て、不活性ガス供給ノズル２１０に不活性ガスが供給される。不活性ガス供給ノズル２１０から導入された周囲空間２１４内に不活性ガスは、この周囲空間２１４内をパージし、排気ダクト２１６から排気される。この際、ガスセンサ２１８は、排気ダクト２１６により排気されるガスを検出する。
好ましくは、少なくとも第１のガス供給ノズル６０もしくは第２のガス供給ノズル１６０から処理室４４内に水素ガスが供給される前に、周囲空間２１４内を不活性ガスで充填されるタイミングにて、不活性ガス供給ノズル２１０から不活性ガスを供給するように制御すると、より一層、爆発の発生を抑制することができる。
【００６２】
予め設定された時間が経過すると、処理室４４内へ不活性ガス供給源（非図示）から不活性ガスが供給され、この処理室４４内が不活性ガスで置換されると共に、処理室４４内の圧力が常圧に復帰される。
【００６３】
その後、昇降モータ１２２によりシールキャップ１０２が下降されて、マニホールド４６の下端が開口されると共に、処理済ウエハ１４がボート３０に保持された状態でマニホールド４６の下端からアウターチューブ４２の外部に搬出（ボートアンローディング）し、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。次に、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、基板移載機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。このようにして熱処理装置１０の一連の作用が完了する。
【００６４】
なお、本発明は上記実施形態に限られず、第１のガス供給ノズル６０、第２のガス供給ノズル１６０、及び、ガス排気ノズル８０の数や配置、あるいはその組み合わせは、目的に応じて適宜変更することができる。
【００６５】
第１実施形態によれば、以下の効果を奏する。
１．ヒータとして抵抗加熱方式に代えて、磁気発生部を用いるようにし、かつ、収納管と反応管との間を不活性ガス供給部により不活性ガスを供給するようにしたので、反応管内から処理ガスが漏洩した場合であっても、爆発等の発生を抑制することができる。
２．収納管と反応管との間の周囲空間の上方で不活性ガスを供給するとともに、収納管の下端部に設けられる第２開口部と収納管の下端部に設けられる第１開口部とを囲うカバーに設けられた排気ラインから、該不活性ガスを排気するように構成したので、処理ガスの収納管と反応管との間での滞留を抑制することができ、かつ、収納管に排気口を設けずにすむため、収納管からの外部へのガスの漏洩を抑制することができる。
【００６６】
[第２実施形態]
次に、第２実施形態について説明する。
図６は、第２実施形態に係る処理炉４０の側面断面図を示し、図７は、第２実施形態に係る処理炉４０の中心付近の上面断面図を示す。
第１実施形態では、磁気コイル５０はライナーチューブ２０４の外側に配置されていたのに対し、本実施形態では、磁気コイル５０はライナーチューブ２０４の内側の周囲空間２１４内に配置されている。磁気コイル５０のフィーダ線（非図示）は、例えばスカベンジャー２０２を貫通させて外部のＲＦ電源（非図示）に接続する。
【００６７】
磁気コイル５０を不活性ガスでパージされた周囲空間２１４に配置することで、この磁気コイル５０の酸化による劣化を防止することができる。また、磁気コイル５０が不活性ガスにより冷却されるため、この磁気コイル５０を冷却する水冷装置が不要となる。さらに、磁気コイル５０をライナーチューブ２０４の外側に配置した場合と比較して、本実施形態では磁気コイル５０が、サセプタ４８や処理室４４内のウエハ１４の近くに配置されるため、加熱の効率を向上することができる。
なお、磁気コイル５０を冷却する水冷装置を不要とすることもできるが、設けるようにしてもよい。
【００６８】
［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。
【００６９】
（１）本発明の一態様によれば、内部に被誘導体と基板とを配置可能に構成され、該内部で被誘導体からの熱エネルギーに基づき、基板を処理する反応管と、該反応管の外側に配置され、前記被誘導体を誘導加熱する誘導体と、前記反応管および前記誘導体を収納する収納管と、前記反応管と前記収納管との間に形成される間隙に不活性ガスを供給する不活性ガス供給部と、を備える基板処理装置が提供される。
これにより、処理ガスの漏洩を抑制するとともに、誘導体の酸化を抑制することができる。また、誘導体をより被誘導体に近づけることができるので、加熱効率の向上を図ることができる。
【００７０】
（２）前記間隙は、前記反応管と前記収納管との間における前記反応管の上端部まで、形成されており、前記不活性ガス供給部は、前記収納管の下端部から上端部まで延在するように形成されている上記（１）の基板処理装置が提供される。
これにより、前記反応管と前記収納管との間における前記反応管の上端部でのＨ２ガス等可燃性ガスの溜りを抑制することができる。特に可燃性ガスとしてＨ２ガスは軽いため、前記上端部に溜りやすい。これにより、よりいっそう漏洩時の爆発、自然発火等の発生を抑制することができる。
【００７１】
（３）前記不活性ガス供給部は、前記収納管の側壁を貫通して設置されており、前記側壁に前記不活性ガス供給部が固着されている上記（２）の基板処理装置が提供される。
これにより、不活性ガス供給部を反応管より下方に設ける際に必要となるギャップ（隙間）をなくすことができ、また、不活性ガスを取り付けする際に必要なメンテナンススペースを必要とすることがなく、ガスの漏洩を抑制するとともに、処理炉（装置）のサイズをコンパクトにすることができる。
【００７２】
（４）前記反応管内に水素元素含有ガスを供給するガス供給部と、前記反応管の下端部に設けられる第一開口部と、前記収納管の下端部に設けられる第二開口部と、前記第一開口部および前記第二開口部とを囲うカバーと、該カバー内を排気する排気ラインと、該排気ラインに設けられる水素元素含有ガスを検出する第一ガス検出器と、前記排気ラインに設けられる酸素元素含有ガスを検出する第二ガス検出器と、を備える上記（１）の基板処理装置が提供される。
これにより、水素元素含有ガス漏洩時の爆発、自然発火等の発生を抑制するとともに、誘導体の酸化を抑制することができる。また、誘導体をより被誘導体に近づけることができるので、加熱効率の向上を図ることができる。また、カバーにより、水素元素含有ガス漏洩を抑制し、かつ該排気ラインに設けられる第一ガス検出器と第二ガス検出器とにより、水素元素含有ガスと酸素元素含有ガスを検出することができ、よりいっそう安全性を高めることができる。
【００７３】
（５）本発明の他の態様によれば、収納管内に収納された誘導体と反応管とを有し、前記誘導体の内側に配置された反応管内に基板を搬送する工程と、前記反応管と前記収納管との間に形成される間隙に不活性ガス供給部から不活性ガスを供給しつつ、前記反応管内で、前記誘導体が誘導加熱した前記被誘導体からの熱エネルギーに基づき基板を処理する工程と、を有する半導体装置の製造方法が提供される。
【００７４】
（６）本発明の他の態様によれば、収納管内に収納された誘導体と反応管とを有し、前記誘導体の内側に配置された反応管内に基板を搬送する工程と、前記反応管と前記収納管との間に形成される間隙に不活性ガス供給部から不活性ガスを供給しつつ、前記反応管内で、前記誘導体が誘導加熱した前記被誘導体からの熱エネルギーに基づき基板を処理する工程と、を有する基板処理方法が提供される。
【００７５】
（７）本発明の他の態様によれば、収納管内に収納された誘導体と反応管とを有し、前記誘導体の内側に配置された反応管内に基板を搬送する工程と、前記反応管と前記収納管との間に形成される間隙に不活性ガス供給部から不活性ガスを供給しつつ、前記反応管内で、前記誘導体が誘導加熱した前記被誘導体からの熱エネルギーに基づき基板を処理する工程と、を有する基板の製造方法が提供される。
【符号の説明】
【００７６】
１０    熱処理装置
１２    筺体
１４    ウエハ
１６    ポッド
４０    処理炉
４２    アウターチューブ
４４    処理室
４６    マニホールド
４８    サセプタ
５０    磁気コイル
５４    内側断熱壁
５６    外側断熱壁
５８    磁場シール
６０、１６０    ガス供給ノズル
８０    ガス排気ノズル
１５０    主制御部
１５２    コントローラ
２０２    スカベンジャー
２０４    ライナーチューブ
２１０    不活性ガス供給ノズル
２１４    周囲空間
２１６    排気ダクト
２１８    ガスセンサ
【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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