(57)【要約】【課題】ウエハの降温速度を高める。【解決手段】ウエハ１を処理する処理室３２と、処理室３２に水素ガスを供給する水素ガス供給装置３９と、処理室３２に窒素ガスを供給する窒素ガス供給装置８５と、処理室３２の水素ガスの濃度を検出する水素ガス濃度計４６と、排気ポンプ４２が設けられた第一排気ライン４１と、除害装置４８が設けられた第二排気ライン４７と、排気ポンプと除害装置４８を迂回したバイパス排気ライン４９とを備えたアニール装置１０において、アニール後に水素ガス濃度計４６が設定値よりも高い濃度を検出している時には第一排気ライン４１または第二排気ライン４７にて排気し、設定値以下を検出した時には第三排気ライン４９にて排気する。【選択図】図３
2007142237.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を処理する処理室と、
前記処理室に処理ガスを供給する処理ガス供給部と、
前記処理室に不活性ガスを供給する不活性ガス供給部と、
前記処理室の前記処理ガスの濃度を検出する処理ガス濃度検出部と、
前記不活性ガス供給部の供給ガス流量を制御する不活性ガス流量制御部とを備えており、
前記基板を前記処理室にて処理した後に、前記不活性ガス流量制御部は前記処理室に第一供給ガス流量にて不活性ガスを供給し続け、
前記処理ガス濃度検出部が検出する前記処理室の前記処理ガスの濃度が所定の処理ガスの濃度以下であることを検出した後に、前記不活性ガス流量制御部は前記処理室への不活性ガスの供給ガス流量を前記第一供給ガス流量よりも多い第二供給ガス流量となるように制御することを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
基板を処理する処理室と、
前記処理室に処理ガスを供給する処理ガス供給部と、
前記処理室に不活性ガスを供給する不活性ガス供給部と、
前記処理室の前記処理ガスの濃度を検出する処理ガス濃度検出部と、
処理ガス除去装置または排気ポンプが設けられており、前記処理室を排気する第一の排気ラインと、
前記処理ガス除去装置および前記排気ポンプが設けられておらず、前記処理室を排気する第二の排気ラインとを備えており、
前記基板を前記処理室にて処理した後に、前記処理ガス濃度検出部が前記処理室の前記処理ガスの濃度を所定の処理ガスの濃度よりも高い濃度であると検出しているときには、前記処理室を前記第一の排気ラインにて排気し、前記処理ガス濃度検出部が前記処理室の前記処理ガスの濃度を所定の濃度以下であることを検出したときには、前記第二の排気ラインにて排気するように構成されていることを特徴とする基板処理装置。
【請求項３】
前記処理室の周りには前記処理室を加熱する加熱部が設けられており、
前記加熱部は前記処理室に前記基板を搬入する際には、搬入するのに先立って前記処理室の温度を前記基板を処理する温度と略同じ温度に維持しておき、前記基板を前記処理室に搬入し処理した後に前記基板を前記処理室から搬出する際には、搬出するのに先立って前記処理室内にて前記基板の温度を降温させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の基板処理装置。
【請求項４】
基板を処理する処理室と、前記処理室に処理ガスを供給する処理ガス供給部と、前記処理室に不活性ガスを供給する不活性ガス供給部と、前記処理室の前記処理ガスの濃度を検出する処理ガス濃度検出部と、前記不活性ガス供給部の供給ガス流量を制御する不活性ガス流量制御部とを備えた基板処理装置を用いる半導体装置の製造方法であって、
前記不活性ガス流量制御部が前記処理室に第一供給ガス流量にて不活性ガスを供給し続けるステップと、
前記処理ガス濃度検出部が検出する前記処理室の前記処理ガスの濃度が所定の処理ガスの濃度以下であることを検出した後に、前記不活性ガス流量制御部が前記処理室への不活性ガスの供給ガス流量を前記第一供給ガス流量よりも多い第二供給ガス流量にて供給するステップと、
を有することを特徴と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し、例えば、半導体集積回路装置（以下、ＩＣという。）の製造方法に使用されるアニール装置や拡散装置、酸化装置およびＣＶＤ装置等の熱処理装置（furnace ）に利用して有効なものに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ＩＣの電気配線には安価で加工性が良好な点からアルミニウム（Ａｌ）線が使用されている。ところが、アルミニウム自体は電気抵抗が大きい。
そこで、ＩＣの高集積化および微細化をより一層進展させるためには、電気配線は電気抵抗が小さい銅（Ｃｕ）または銅合金（以下、銅系材料という。）によって形成することが望ましい。
ところが、銅は酸化し易いために、銅系材料によって形成した後の成膜に酸素が残存していると、その成膜によって形成した微細な電気配線は経時劣化を起こして断線するという問題点がある。
したがって、酸化し易い銅系材料をＩＣの電気配線に使用する場合には、銅系材料によって形成した後の成膜に酸素が残存するのを防止するために実施される水素アニール処理方法が、重要になる。
【０００３】
この水素アニール処理方法を実施する従来の水素アニール装置としては、反応室（処理室）と、反応室に水素ガスを導入する水素ガス導入ラインと、反応室に接続された常圧排気ラインと減圧排気ラインとを具備し、排気ラインを切り換えることにより、減圧水素アニールと常圧水素アニールとを選択して実施することができるようにしたものがある。例えば、特許文献１参照。
【特許文献１】特開２００１−２０３２１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
銅系材料に対する水素アニール処理方法において、アニール処理後に降温速度を向上させることにより、銅結晶の欠陥（void）を減少させることができるということが、最近になって究明された。
そこで、前述した水素アニール装置において、アニール処理後の排気ラインによる急冷に加えて、反応炉の処理室（反応室）内に多量の不活性ガスを供給することにより、アニール処理後に降温速度を向上させる方法が、一般的に考えられる。
しかしながら、従来のこの種の水素アニール装置においては、排気ラインは多量のガスを流すことができないために、処理室内に多量のガスを供給することができない。
すなわち、排気ラインに多量の不活性ガスを流すと、ポンプの排気能力を超えるために、ポンプがダウンしてしまうという問題点がある。
また、排気ラインに多量の不活性ガスを流すと、燃焼方式または抵抗加熱方式で水素を燃焼させて除害する除害装置がダウンしてしまったり、所望の除害処理ができなくなってしまったりする問題点がある。
つまり、従来のこの種の水素アニール装置においては、処理室内に多量の不活性ガスを流すことができないために、アニール処理後の降温速度を向上させることができない。
【０００５】
本発明の目的は、降温速度を向上させることができる基板処理装置およ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】
【０００６】
本願において開示される発明のうち代表的なものは、次の通りである。
（１）基板を処理する処理室と、
前記処理室に処理ガスを供給する処理ガス供給部と、
前記処理室に不活性ガスを供給する不活性ガス供給部と、
前記処理室の前記処理ガスの濃度を検出する処理ガス濃度検出部と、
前記不活性ガス供給部の供給ガス流量を制御する不活性ガス流量制御部とを備えており、
前記基板を前記処理室にて処理した後に、前記不活性ガス流量制御部は前記処理室に第一供給ガス流量にて不活性ガスを供給し続け、
前記処理ガス濃度検出部が検出する前記処理室の前記処理ガスの濃度が所定の処理ガスの濃度以下であることを検出した後に、前記不活性ガス流量制御部は前記処理室への不活性ガスの供給ガス流量を前記第一供給ガス流量よりも多い第二供給ガス流量となるように制御することを特徴とする基板処理装置。
（２）前記処理ガスは水素ガスであることを特徴とする（１）に記載の基板処理装置。
（３）前記基板の前記処理室での処理は、前記処理室が略大気圧の状態にて処理することを特徴とする（１）（２）に記載の基板処理装置。
（４）前記不活性ガスは前記基板を冷却するためのガスであり、少なくとも前記基板よりも温度の低い状態で前記処理室に供給されることを特徴とする（１）〜（３）に記載の基板処理装置。
（５）前記不活性ガス流量制御部は前記処理室の処理ガスの濃度を希釈するように前記処理室に前記第一供給ガス流量にて前記不活性ガスを供給し、前記基板を冷却するように前記処理室に前記第一供給ガス流量よりも多い前記第二供給ガス流量となるように制御することを特徴とする（１）〜（４）に記載の基板処理装置。
（６）基板を処理する処理室と、
前記処理室に処理ガスを供給する処理ガス供給部と、
前記処理室に不活性ガスを供給する不活性ガス供給部と、
前記処理室の前記処理ガスの濃度を検出する処理ガス濃度検出部と、
処理ガス除去装置または排気ポンプが設けられており、前記処理室を排気する第一の排気ラインと、
前記処理ガス除去装置および前記排気ポンプが設けられておらず、前記処理室を排気する第二の排気ラインとを備えており、
前記基板を前記処理室にて処理した後に、前記処理ガス濃度検出部が前記処理室の前記処理ガスの濃度を所定の処理ガスの濃度よりも高い濃度であると検出しているときには、前記処理室を前記第一の排気ラインにて排気し、前記処理ガス濃度検出部が前記処理室の前記処理ガスの濃度を所定の濃度以下であることを検出したときには、前記第二の排気ラインにて排気するように構成されていることを特徴とする基板処理装置。
（７）前記処理ガスは水素ガスであることを特徴とする（６）に記載の基板処理装置。
（８）前記不活性ガスは前記基板を冷却するためのガスであり、少なくとも前記基板よりも温度の低い状態で前記処理室に供給されることを特徴とする（６）（７）に記載の基板処理装置。
（９）前記処理室の周りには前記処理室を加熱する加熱部が設けられており、
前記加熱部は前記処理室に前記基板を搬入する際には、搬入するのに先立って前記処理室の温度を前記基板を処理する温度と略同じ温度に維持しておき、前記基板を前記処理室に搬入し処理した後に前記基板を前記処理室から搬出する際には、搬出するのに先立って前記処理室内にて前記基板の温度を降温させることを特徴とする（１）〜（８）に記載の基板処理装置。
（１０）基板を処理する処理室と、
前記処理室に処理ガスを供給する処理ガス供給部と、
前記処理室に不活性ガスを供給する不活性ガス供給部と、
前記処理室の前記処理ガスの濃度を検出する処理ガス濃度検出部と、
前記不活性ガス供給部の供給ガス流量を制御する不活性ガス流量制御部と、
処理ガス除去装置または排気ポンプが設けられており、前記処理室を排気する第一の排気ラインと、
前記処理ガス除去装置および前記排気ポンプが設けられておらず、前記処理室を排気する第二の排気ラインとを備えており、
前記基板を前記処理室にて処理した後に、前記不活性ガス流量制御部は前記処理室に第一供給ガス流量にて不活性ガスを供給し続け、かつ、前記第一の排気ラインによって排気し、
前記処理ガス濃度検出部が検出する前記処理室の前記処理ガスの濃度が所定の処理ガスの濃度以下であることを検出した後に、前記不活性ガス流量制御部は前記処理室への不活性ガスの供給ガス流量を第一供給ガス流量よりも多い第二供給ガス流量となるように制御し、前記第二の排気ラインによって排気することを特徴とする基板処理装置。
（１１）基板を処理する処理室と、前記処理室に処理ガスを供給する処理ガス供給部と、前記処理室に不活性ガスを供給する不活性ガス供給部と、前記処理室の前記処理ガスの濃度を検出する処理ガス濃度検出部と、前記不活性ガス供給部の供給ガス流量を制御する不活性ガス流量制御部とを備えた基板処理装置を用いる半導体装置の製造方法であって、
前記不活性ガス流量制御部が前記処理室に第一供給ガス流量にて不活性ガスを供給し続けるステップと、
前記処理ガス濃度検出部が検出する前記処理室の前記処理ガスの濃度が所定の処理ガスの濃度以下であることを検出した後に、前記不活性ガス流量制御部が前記処理室への不活性ガスの供給ガス流量を前記第一供給ガス流量よりも多い第二供給ガス流量にて供給するステップと、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
（１２）基板を処理する処理室と、前記処理室に処理ガスを供給する処理ガス供給部と、前記処理室に不活性ガスを供給する不活性ガス供給部と、処理ガス除去装置または排気ポンプが設けられており前記処理室を排気する第一の排気ラインと、前記処理ガス除去装置および前記排気ポンプが設けられておらず前記処理室を排気する第二の排気ラインとを備えた基板処理装置を用いる半導体装置の製造方法であって、
前記不活性ガス供給部から前記処理室に不活性ガスを供給している間で、前記処理室の前記処理ガスの濃度が所定の処理ガスの濃度よりも高い濃度であるときには、前記処理室を前記第一の排気ラインにて排気するステップと、
前記処理室の前記処理ガスの濃度が所定の濃度以下であるときには、前記処理室を前記第二の排気ラインにて排気するステップと、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の効果】
【０００７】
前記（１）、（６）、（１１）および（１２）によれば、基板を処理室にて処理した後に、処理室に不活性ガスを供給することにより、処理済みの基板を急速かつ均一に降温させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の一実施の形態を図面に即して説明する。
【０００９】
本実施の形態において、図１、図２および図３に示されているように、本発明に係る基板処理装置は、構造による分類によれば、バッチ式縦形ホットウオール形熱処理装置に分類されるものとして構成されており、用途による分類によれば、ＩＣの製造方法における水素アニール工程を実施するアニール装置に分類されるものとして構成されている。
【００１０】
図１および図２に示されているように、本実施の形態に係る基板処理装置（以下、アニール装置という。）１０においては、被処理基板であるウエハ１を搬送するウエハキャリアとしては、ＦＯＵＰ（front opening unified pod 。以下、ポッドという。）２が使用されている。
図１〜図３に示されているように、アニール装置１０は型鋼や鋼板等によって直方体の箱形状に構築された筐体１１を備えている。筐体１１の正面壁にはポッド搬入搬出口１２が筐体１１の内外を連通するように開設されており、ポッド搬入搬出口１２はフロントシャッタ１３によって開閉されるようになっている。
ポッド搬入搬出口１２の手前にはポッドステージ１４が設置されており、ポッドステージ１４はポッド２を載置されて位置合わせを実行するように構成されている。
ポッド２はポッドステージ１４の上に工程内搬送装置（図示せず）によって搬入され、かつまた、ポッドステージ１４の上から搬出されるようになっている。
【００１１】
筐体１１内の前後方向の略中央部における上部には、回転式ポッド棚１５が設置されており、回転式ポッド棚１５は複数個のポッド２を保管するように構成されている。
すなわち、回転式ポッド棚１５は垂直に立設されて水平面内で間欠回転される支柱１６と、支柱１６に上中下段の各位置において放射状に支持された複数枚の棚板１７とを備えており、複数枚の棚板１７はポッド２を複数個宛それぞれ載置した状態で保持するように構成されている。
筐体１１内におけるポッドステージ１４と回転式ポッド棚１５との間には、ポッド搬送装置１８が設置されており、ポッド搬送装置１８はポッドステージ１４と回転式ポッド棚１５との間および回転式ポッド棚１５とポッドオープナ２１との間で、ポッド２を搬送するように構成されている。
【００１２】
筐体１１内の前後方向の略中央部における下部には、サブ筐体１９が後端にわたって構築されている。
サブ筐体１９の正面壁にはウエハ１をサブ筐体１９内に対して搬入搬出するためのウエハ搬入搬出口２０が一対、垂直方向に上下２段に並べられて開設されており、上下段のウエハ搬入搬出口２０、２０には一対のポッドオープナ２１、２１がそれぞれ設置されている。
ポッドオープナ２１はポッド２を載置する載置台２２と、ポッド２のキャップを着脱するキャップ着脱機構２３とを備えている。ポッドオープナ２１は載置台２２に載置されたポッド２のキャップをキャップ着脱機構２３によって着脱することにより、ポッド２のウエハ出し入れ口を開閉するように構成されている。
ポッドオープナ２１の載置台２２に対してはポッド２がポッド搬送装置１８によって搬入および搬出されるようになっている。
【００１３】
サブ筐体１９内の前側領域には移載室２４が形成されており、移載室２４にはウエハ移載装置２５が設置されている。ウエハ移載装置２５はボート３０に対してウエハ１を装填（チャージング）および脱装（ディスチャージング）するように構成されている。
サブ筐体１９内の後側領域には、ボートを収容して待機させる待機室２６が形成されている。
なお、移載室２４と待機室２６とは、説明の便宜上分けて説明するが、移載室２４と待機室２６とは一体となって形成させてもよいし、それぞれ独立して形成させてもよい。
待機室２６にはボートを昇降させるボートエレベータ２７が設置されている。ボートエレベータ２７はモータ駆動の送りねじ軸装置やベローズ等によって構成されている。
ボートエレベータ２７の昇降台に連結されたアーム２８にはシールキャップ２９が水平に据え付けられており、シールキャップ２９はボート３０を垂直に支持するように構成されている。
ボート３０は複数本の保持部材を備えており、複数枚（例えば、５０枚程度〜１５０枚程度）のウエハ１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。
【００１４】
図３に示されているように、アニール装置１０は中心線が垂直になるように縦に配されて支持された縦形のプロセスチューブ３１を備えている。
プロセスチューブ３１は後記する加熱ランプの熱線（赤外線や遠赤外線等）を透過する材料の一例である石英（ＳｉＯ2 ）が使用されて、上端が閉塞し下端が開口した円筒形状に一体成形されている。
プロセスチューブ３１の筒中空部は、ボート３０によって長く整列した状態に保持された複数枚のウエハが搬入される処理室３２を形成している。プロセスチューブ３１の内径は取り扱うウエハの最大外径（例えば、直径３００ｍｍ）よりも大きくなるように設定されている。
【００１５】
プロセスチューブ３１の下端は略円筒形状に構築されたマニホールド３３に支持されており、マニホールド３３の下端開口は炉口３４を構成している。マニホールド３３にはプロセスチューブ３１の交換等のために、プロセスチューブ３１がそれぞれ着脱自在に取り付けられている。マニホールド３３がサブ筐体１９に支持されることにより、プロセスチューブ３１は垂直に据え付けられた状態になっている。
【００１６】
マニホールド３３の下端面にはシールキャップ２９が垂直方向下側から当接するようになっており、シールキャップ２９はマニホールド３３の外径と略等しい円盤形状に形成されている。
シールキャップ２９の中心線上には、回転軸３５が挿通されて回転自在に支承されており、回転軸３５は駆動コントローラ（図示せず）によって制御されるモータ３６によって回転駆動されるように構成されている。
回転軸３５の上端にはボート３０が垂直に立脚されて支持されており、シールキャップ２９とボート３０との間には断熱キャップ部３０Ａが配置されている。ボート３０はその下端が炉口３４の位置から適当な距離だけ離間するように、シールキャップ２９の上面から持ち上げられた状態で回転軸３５に支持されている。つまり、断熱キャップ部３０Ａはそのボート３０の下端とシールキャップ２９との間を断熱するように構成されている。
【００１７】
マニホールド３３にはガスを供給するポートとしてのガス供給管３７が半径方向かつ水平に挿通されて固定されている。ガス供給管３７の外側端には処理室３２に処理ガスを供給するガス供給部としてのガス供給ライン３８の一端が接続されており、ガス供給ライン３８の他端には処理ガスとしての水素ガスまたは重水素ガス（以下、水素ガスという。）を供給する水素ガス供給装置３９と、不活性ガスとしての窒素ガスを供給する窒素ガス供給装置４０とが接続されている。
水素ガス供給装置３９および窒素ガス供給装置４０はガス流量制御用コントローラＣ１によって制御されるように構成されている。
【００１８】
図３に示されているように、マニホールド３３には処理室３２を排気するメイン排気ライン９１の一端が接続されている。また、メイン排気ライン９１には第一排気ライン４１と第二排気ライン４７と第三排気ライン４９とが接続されている。第一排気ライン４１はメイン排気ライン９１を経由して処理室３２を排気可能なように構成されている。第一排気ライン４１には排気ポンプ４２が設けられており、排気ポンプ４２の入口側（排気ポンプ４２より上流側）には第一バルブＶ１が設けられている。
便宜上、経路は省略されているが、第一バルブＶ１は排気用コントローラＣ２に電気的に接続されており、図７および図８に示されたシーケンスを実行させる排気用コントローラＣ２によって制御されるように構成されている。
なお、以下のバルブについても同様である。
第一排気ライン４１には第一排気ライン４１より流路が狭くなるように形成されたスロー排気ライン４３が第一バルブＶ１を迂回するように第一バルブＶ１に対して並列に接続されており、スロー排気ライン４３には第二バルブＶ２が介設されている。第二バルブＶ２も排気用コントローラＣ２によって制御されるように構成されている。
第一排気ライン４１の排気ポンプ４２の吐出側（排気ポンプ４２より下流側）には、窒素ガス供給ライン４４の一端が接続されており、窒素ガス供給ライン４４の他端は第三バルブＶ３を介して窒素ガス供給装置４５に接続されている。第三バルブＶ３も排気用コントローラＣ２によって制御されるように構成されている。
メイン排気ライン９１には処理室３２の処理ガスの濃度を検出する処理ガス濃度検出部としての水素ガス濃度計４６が、第四バルブＶ４を介して接続されている。水素ガス濃度計４６は検出データを排気用コントローラＣ２に送信するように構成されている。
また、第二排気ライン４７はメイン排気ライン９１を経由して処理室３２を排気可能なように構成されている。第二排気ライン４７には処理ガス除去部としての除害装置４８が設けられている。除害装置４８は燃焼方式または抵抗加熱方式で水素ガスを燃焼することにより、水素ガスの爆発等の障害を除去するように構成されている。
第二排気ライン４７における除害装置４８の入口側（除害装置４８より上流側）と出口側（除害装置４８より下流側）には、第五バルブＶ５および第六バルブＶ６がそれぞれ設けられており、第五バルブＶ５および第六バルブＶ６も排気用コントローラＣ２によって制御されるように構成されている。
なお、除害装置４８と第五バルブＶ５との間には、第五バルブＶ５側から除害装置４８側への流通だけを許容するチェックバルブＶｃが設けられている。
さらに、第三排気ライン４９は、メイン排気ライン９１を経由して処理室３２を排気可能なように構成されている。第三排気ライン４９は排気ポンプ４２および除害装置４８を設けずに、第一排気ライン４１および第二排気ライン４７と並列に接続されており、第三排気ライン４９には第七バルブＶ７が設けられている。第七バルブＶ７も排気用コントローラＣ２によって制御されるように構成されている。
【００１９】
プロセスチューブ３１の外側にはヒータユニット５０が設置されている。
ヒータユニット５０はプロセスチューブ３１を全体的に被覆する熱容量の小さい断熱槽５１を備えており、断熱槽５１はサブ筐体１９に垂直に支持されている。
断熱槽５１の内側には加熱手段としてのＬ管形ハロゲンランプ（以下、加熱ランプという。）５２が複数本、周方向に等間隔に配置されて同心円に設備されている。加熱ランプ５２群は長さが異なる複数規格のものが組み合わされて同心円上に配置されており、熱の逃げ易いプロセスチューブ３１の上部および下部の発熱量が増加するように構成されている。
【００２０】
図３に示されているように、断熱槽５１の天井面の下側における中央部にはＬ管形ハロゲンランプ（以下、天井加熱ランプという。）５３が複数本、互いに平行で両端を揃えられて設けられている。天井加熱ランプ５３群はボート３０に保持されたウエハ１群をプロセスチューブ３１の上方から加熱するように構成されている。
なお、ボート３０と断熱キャップ部３０Ａとの間にはキャップ加熱ランプ５３Ａ群が、ウエハ１群をプロセスチューブ３１の下方から加熱するように構成されている。
【００２１】
図３に示されているように、加熱ランプ５２群や天井加熱ランプ５３群およびキャップ加熱ランプ５３Ａ群は、加熱ランプ駆動装置５４に接続されており、加熱ランプ駆動装置５４は温度コントローラ５５によって制御されるように構成されている。
プロセスチューブ３１の内側にはカスケード熱電対５６が垂直方向に設けられており、カスケード熱電対５６は計測結果を温度コントローラ５５に送信するようになっている。温度コントローラ５５はカスケード熱電対５６からの計測温度に基づいて加熱ランプ駆動装置５４をフィードバック制御するように構成されている。
すなわち、温度コントローラ５５は加熱ランプ駆動装置５４の目標温度とカスケード熱電対５６の計測温度との誤差を求めて、誤差がある場合には誤差を解消させるフィードバック制御を実行するようになっている。
さらに、温度コントローラ５５は加熱ランプ５２群をゾーン制御するように構成されている。
ここで、ゾーン制御とは、加熱ランプを上下に複数の範囲毎に分割して配置し、それぞれのゾーン（範囲）にカスケード熱電対の計測点を配置し、それぞれのゾーン毎にカスケード熱電対の計測する温度に基づくフィードバック制御を独立ないし相関させて制御する方法、である。
【００２２】
図３および図４に示されているように、加熱ランプ５２群の外側には円筒形状に形成されたリフレクタ（反射板）５７が、プロセスチューブ３１と同心円に設置されており、リフレクタ５７は加熱ランプ５２群からの熱線をプロセスチューブ３１の方向に全て反射させるように構成されている。
リフレクタ５７の外周面には冷却水が流通する冷却水配管５８が螺旋状に設けられている。
【００２３】
図３に示されているように、断熱槽５１の天井面には円板形状に形成された天井リフレクタ５９がプロセスチューブ３１と同心円に設置されている。
天井リフレクタ５９の上面には冷却水配管６０が蛇行状に設けられている。
【００２４】
図３および図４に示されているように、断熱槽５１とプロセスチューブ３１との間には冷却ガスとしての冷却エアを流通させる冷却エア通路６１が、プロセスチューブ３１を全体的に包囲するように形成されている。断熱槽５１の下端部には冷却エアを冷却エア通路６１に供給する給気管６２が接続されており、給気管６２に供給された冷却エアは冷却エア通路６１の全周に拡散するようになっている。
【００２５】
断熱槽５１の天井壁における中央部には、冷却エアを冷却エア通路６１から排出する排気口６３が設けられており、排気口６３には排気ダクト６６の一端が接続されている。排気ダクト６６の他端は排気装置であるブロワ６７にダクト用バルブ６８およびラジエタ６９を介して接続されている。ダクト用バルブ６８は排気用コントローラＣ２によって制御されるように構成されている。
断熱槽５１の天井壁における排気口６３の下側には、排気口６３と連通するバッファ部６４が大きく形成されており、バッファ部６４の底面における周辺部にはサブ排気口６５が複数、バッファ部６４と冷却エア通路６１とを連絡するように設けられている。
【００２６】
図３〜図６に示されているように、ガス供給管３７の内側端には、例えば、石英からなるＬ形形状のノズル（以下、ガス供給ノズルという。）７４の一端が、下端部に屈曲成形された連結部をガス供給管３７に嵌入されて連結されており、ガス供給ノズル７４は処理室３２の内周面に沿うように垂直に設けられている。
ガス供給ノズル７４の上端に形成された噴出口７４ａは、処理室３２内に収容されたボート３０におけるウエハ１の保持領域よりも高い位置であるボート３０の天板よりも高い位置に配置されているとともに、処理室３２の天井壁の下面に向けて冷却ガスを流すように構成されている。
【００２７】
図４および図６に示されているように、マニホールド３３におけるガス供給ノズル７４とボート３０を挟んで対向する位置には、ウエハを直接的に冷却するための不活性ガスである窒素ガスを処理室３２内に供給する３本の冷却ガス供給ノズル（以下、冷却ガス供給ノズルということがある。）８０Ａ、８０Ｂ、８０Ｃが同一円形線上に並べられて設置されている。
冷却ガス供給ノズル８０Ａ、８０Ｂ、８０Ｃは、処理室３２の下方から冷却ガスを導入する導入部８１Ａ、８１Ｂ、８１Ｃと、処理室３２内に収容されたボート３０に保持されているウエハ１の主面に対して鉛直方向に延びる管部８２Ａ、８２Ｂ、８２Ｃと、管部８２Ａ、８２Ｂ、８２Ｃに隣合うウエハ１、１間に跨がって冷却ガスを噴出するように設けられた噴出孔８３Ａ、８３Ｂ、８３Ｃとを備えている。
管部８２Ａ、８２Ｂ、８２Ｃはいずれもが、処理室３２の内周面に沿うように垂直にそれぞれ設けられている。そして、処理室３２とボート３０との間の限られた空間で、流路断面積を大きくするために、管部８２Ａ、８２Ｂ、８２Ｃは断面が長円形（小判形）の管形状に形成されている。
管部８２Ａ、８２Ｂ、８２Ｃの長さは大中小に相異されており、本実施の形態においては、大中小の順番に配置されている。
噴出孔８３Ａ、８３Ｂ、８３Ｃはいずれも上下方向に細長いスリット形状に形成されており、長さの相異する管部８２Ａ、８２Ｂ、８２Ｃの上端部にそれぞれ設けられている。また、噴出孔８３Ａ、８３Ｂ、８３Ｃは管部８２Ａ、８２Ｂ、８２Ｃにおける長円形の直線部分であって、処理室３２の内側を向いた主面に設けられている。
冷却ガス導入時に管部８２Ａ、８２Ｂ、８２Ｃそれぞれの内部の圧力が処理室３２の圧力よりも大きくすることにより、噴出孔の全長に渡っての圧力差が発生するのを防止するために、管部８２Ａ、８２Ｂ、８２Ｃにおける噴出孔８３Ａ、８３Ｂ、８３Ｃが形成された領域の断面積は、噴出孔８３Ａ、８３Ｂ、８３Ｃの開口面積よりも大きくなるように設定されている。
噴出孔８３Ａと噴出孔８３Ｂとの間、噴出孔８３Ｂと噴出孔８３Ｃとの間において、５ｍｍのオーバラップ部ＯＲ1 、ＯＲ2 がそれぞれ介設されている。
【００２８】
図４に示されているように、３本の冷却ガス供給ノズル８０Ａ、８０Ｂ、８０Ｃの導入部８１Ａ、８１Ｂ、８１Ｃには、３本の冷却ガス供給ライン８４Ａ、８４Ｂ、８４Ｃの一端がそれぞれ接続されており、３本の冷却ガス供給ライン８４Ａ、８４Ｂ、８４Ｃの他端には、処理室に不活性ガスを供給する不活性ガス供給部としての３台の窒素ガス供給装置８５Ａ、８５Ｂ、８５Ｃがそれぞれ接続されている。
各窒素ガス供給装置８５Ａ、８５Ｂ、８５Ｃは冷却ガスである不活性ガスとしての窒素ガスをそれぞれ供給するように構成されており、不活性ガス供給部の供給流量を制御する不活性ガス流量制御部としての流量調整コントローラ８６Ａ、８６Ｂ、８６Ｃによって制御されるように構成されている。
【００２９】
以下、前記構成に係るアニール装置によるＩＣの製造方法におけるアニール工程を、まず、第一実施の形態である常圧水素アニール工程の場合について、ボートローディングステップ以降を主体にして図７に示されたシーケンスフローに沿って説明する。
【００３０】
その前に、ボートローディングステップ前のスタンバイステップＳ１０（後述する）のうち、ウエハディスチャージングステップの後ステップとなるウエハをボートに装填するウエハチャージングステップを簡単に説明すると、次の通りである。
図１および図２に示されているように、ポッド２がポッドステージ１４に供給されると、ポッド搬入搬出口１２がフロントシャッタ１３によって開放され、ポッドステージ１４の上のポッド２はポッド搬送装置１８によって筐体１１の内部へポッド搬入搬出口１２から搬入される。
搬入されたポッド２は回転式ポッド棚１５の指定された棚板１７へポッド搬送装置１８によって自動的に搬送されて受け渡され、その棚板１７に一時的に保管される。
保管されたポッド２はポッド搬送装置１８によって一方のポッドオープナ２１に搬送されて載置台２２に移載される。
載置台２２に載置されたポッド２はその開口側端面がサブ筐体１９の正面におけるウエハ搬入搬出口２０の開口縁辺部に押し付けられるとともに、そのキャップがキャップ着脱機構２３によって取り外され、ウエハ出し入れ口を開放される。
ポッド２に収納された複数枚のウエハ１はウエハ移載装置２５によって掬い取られ、ウエハ搬入搬出口２０から移載室２４を通じて待機室２６へ搬入され、ボート３０に装填（チャージング）される。
ボート３０にウエハ１を受け渡したウエハ移載装置２５はポッド２に戻り、次のウエハ１をボート３０に装填する。
以上のウエハ移載装置２５の作動が繰り返されて、一方のポッドオープナ２１の載置台２２の上のポッド２の全てのウエハ１がボート３０に順次装填されて行く。
この一方（上段または下段）のポッドオープナ２１におけるウエハ移載装置２５によるウエハのボート３０への装填作業中に、他方（下段または上段）のポッドオープナ２１には回転式ポッド棚１５から別のポッド２がポッド搬送装置１８によって搬送されて移載され、ポッドオープナ２１によるポッド２の開放作業が同時進行され、前述の一方のポッド２内のウエハ１をボート３０に装填した後に、他方のポッド２内のウエハ１をボート３０に装填する作業が行なわれる。
他方、予め設定されたボートアンローディング時の温度である５０℃に維持されていた処理室３２内の温度をウエハをディスチャージするのと並行して昇温する。
処理室３２内の温度が所定の処理温度である１５０℃に達すると、温度は略一定に維持される。
この際、加熱ランプ５２群や天井加熱ランプ５３群およびキャップ加熱ランプ５３Ａ群の加熱による処理室３２内の実際の上昇温度と、加熱ランプ５２群や天井加熱ランプ５３群およびキャップ加熱ランプ５３Ａ群のシーケンス制御の目標温度との誤差は、カスケード熱電対５６の計測結果に基づくフィードバック制御によって補正される。
【００３１】
以上のウエハチャージングステップにおいて、指定された枚数のウエハ１がボート３０に図３に示されているように装填されると、図７にＳ１で示されたボートローディングステップに移行し、ウエハ１を保持したボート３０はシールキャップ２９がボートエレベータ２７によって上昇されることにより、プロセスチューブ３１の処理室３２に搬入（ボートローディング）されて行く。
この際、ボートローディングステップＳ１においては、排気ポンプ４２が運転され、排気用コントローラＣ２の制御によって（以下、各バルブについて同じ。）、第五バルブＶ５および第六バルブＶ６が開かれる。これにより、処理室３２内の雰囲気は炉口３４ないし第二排気ライン４７から排気される。
なお、図７に示されているように、排気ポンプ４２は常時運転している。
また、ボートローディングステップＳ１においては、窒素ガス供給装置４０のバルブ（図示せず）がガス流量制御用コントローラＣ１の制御によって開かれることにより（図７の窒素ガス供給装置４０のグラフ参照）、パージガスとしての窒素ガスが窒素ガス供給装置４０から処理室３２内に、ガス供給ライン３８、ガス供給管３７およびガス供給ノズル７４を経由して供給される。
これにより、図７に示されているように、処理室３２内の圧力は常圧（略大気圧）に維持される。
ここで、常圧すなわち略大気圧とは、大気圧（１０１３ｈｐａ）〜［大気圧−１０００Ｐａ］程度をいう。
【００３２】
図５で参照されるように、上限に達すると、シールキャップ２９はマニホールド３３に押接することにより、プロセスチューブ３１の内部をシールした状態になる。
ボート３０はシールキャップ２９に支持された状態で、処理室３２に存置される。
図７にＳ２で示された真空排気・リークチェックステップにおいては、窒素ガス供給装置４０は窒素ガスの供給を停止し、第五バルブＶ５および第六バルブＶ６は閉じる。
また、第二バルブＶ２が開くことにより、第一排気ライン４１による排気より排気速度が遅いスロー排気ライン４３によるスロー排気が実施され、続いて、第一バルブＶ１が開くことにより、スロー排気ライン４３による排気より排気速度が速い第一排気ライン４１によるメイン排気が実施される。
これにより、図７に示されているように、処理室３２内の圧力は、例えば５Ｐａ程度の真空状態になる。
例えば５分間程度の所定の時間経過後に、リークチェックされる。
【００３３】
ここで、リークチェックとは密閉された空間内を真空に保ち、所定の時間経過後に、真空から圧力が上昇しないか確認する工程のことをいう。圧力が上昇していた場合には密閉空間を構成する構成品のいずれかにリークを生じさせる欠陥（亀裂やすき間等）が存在することとなる。
【００３４】
図７にＳ３で示された前パージステップにおいては、窒素ガス供給装置４０は窒素ガスの供給を再開し、第一バルブＶ１および第二バルブＶ２を閉じる。
その後、処理室３２内が大気圧復帰後に第五バルブＶ５および第六バルブＶ6 を再び開き、窒素ガスが第二排気ライン４７から排気される。
また、ボート３０がモータ３６によって回転される。
【００３５】
図７に示されているように、アニールステップＳ４、Ｓ５の開始とともに、流量制御用コントローラＣ１の制御によって水素ガス供給装置３９のバルブ（図示せず）が開かれることにより（図７の水素ガス供給装置３９のグラフ参照）、アニールガスとしての水素ガスが処理室３２内に、水素ガス供給装置３９からガス供給ライン３８、ガス供給管３７およびガス供給ノズル７４を経由して供給される。
また、排気用コントローラＣ２によって除害装置４８が運転を開始される。
この際、第一バルブＶ１および第二バルブＶ２は閉じ、第五バルブＶ５および第六バルブＶ６は開いているので、処理室３２内に供給された水素ガスは第二排気ライン４７を通って除害装置４８に流れて燃焼されることになる。
【００３６】
アニールステップＳ４、Ｓ５においては、処理室３２内の温度が所定の処理温度である１５０℃に略一定に維持されている。
ガス供給ノズル７４の噴出口７４ａから処理室３２内に供給された水素ガスは、処理室３２内をウエハ１に接触しながら流下して、第二排気ライン４７によって排気され、除害装置４８によって除害される。
水素用ガスが１５０℃に加熱されたウエハ１に接触することによる熱反応により、ウエハ１にはアニール処理が施される。
【００３７】
次に、図７に示された後パージステップＳ６、Ｓ７においては、水素ガス供給装置３９のバルブ（図示せず）が閉じ、流量制御用コントローラＣ１の制御によってダクト用バルブ６８が開かれて、ブロア６７による排気が排気ダクト６６を経由して冷却エア通路６１に対して実施されることにより、冷却エアが給気管６２から冷却エア通路６１に供給される。
この冷却エアの冷却エア通路６１での流通により、ヒータユニット５０の内部は全体的に冷却される。
これにより、処理室３２の温度は徐々に（例えば２℃／ｍｉｎ）冷却され降温されていく。
【００３８】
また、流量制御用コントローラＣ１の制御によって水素ガス供給装置３９のバルブ（図示せず）が閉じ、代わりに、窒素ガス供給装置４０は窒素ガスの供給を再開する（例えば３０リットル／ｍｉｎ）。
この際、第一バルブＶ１および第二バルブＶ２が閉じ、第五バルブＶ５および第六バルブＶ６が開いているので、第二排気ライン４７および処理室３２内に、万一、残留水素ガスがあったとしても窒素ガスにより希釈されて、排気されることになる。
【００３９】
図７に示されたように、後パージステップＳ６、Ｓ７においては、アニール処理が終了し、窒素ガス供給装置４０にて窒素ガスの供給を再開した後で所望の時間が経過した後に、第四バルブＶ４が排気用コントローラＣ２の制御によって開かれることにより、処理室３２内に残留した水素ガスの濃度が水素ガス濃度計４６によって測定される。
水素ガス濃度計４６が検出する水素ガスの濃度値が予め設定された濃度値以下（例えば水素濃度４％未満）になると、図７にＳ８で示された処理室内急冷ステップにおいて、排気用コントローラＣ２は第五バルブＶ５および第六バルブＶ６を閉じ、第七バルブＶ７を開く。
また、処理室内急冷ステップＳ８においては、窒素ガス供給装置４０は窒素ガスの供給を停止し、３台の窒素ガス供給装置８５Ａ、８５Ｂ、８５Ｃは冷却ガスとしての不活性ガスである窒素ガスの供給を実施する。
３台の窒素ガス供給装置８５Ａ、８５Ｂ、８５Ｃからの窒素ガスは、冷却ガス供給ライン８４Ａ、８４Ｂ、８４Ｃを経由して冷却ガス供給ノズル８０Ａ、８０Ｂ、８０Ｃに供給される。
【００４０】
図４、図５および図６に示されているように、各冷却ガス供給ノズル８０Ａ、８０Ｂ、８０Ｃにそれぞれ供給された窒素ガス９０は冷却ガス供給ノズル８０Ａ、８０Ｂ、８０Ｃの噴出孔８３Ａ、８３Ｂ、８３Ｃからそれぞれ噴出し（例えば、それぞれ１３０リットル／ｍｉｎ）、処理室３２にボート３０によって存置されたウエハ１群に均等に接触した後に、処理室３２の下端部における第三排気ライン４９によって処理室３２外へ排出する。
この際、３台の窒素ガス供給装置８５Ａ、８５Ｂ、８５Ｃからの窒素ガスはアニール後のウエハ１の温度よりも低い温度である常温（２５℃程度）であり、かつ、その流量はガス供給ノズル７４への窒素ガス供給装置４０からの窒素ガスの流量よりも大きいので、ウエハ１等はきわめて効果的かつ迅速に冷却される（例えば５℃／ｍｉｎ）。
【００４１】
以上のようにして、窒素ガス９０はウエハ１に直接的に接触して熱を奪い、かつ、ウエハ１群の全長にわたって均等に接触するので、ウエハ１群の温度は大きいレート（速度）をもって急速に降下するとともに、ウエハ１群の全長およびウエハ１の面内において均一に降下する。
【００４２】
処理室３２内の温度が所定のスタンバイ温度である５０℃になると、図７にＳ９で示されたボートアンローディングステップＳ９に際しては、図７に示されているように、ダクト用バルブ６８が閉じ、冷却エアの給気管６２から冷却エア通路６１への供給を停止する。
また、３台の窒素ガス供給装置８５Ａ、８５Ｂ、８５Ｃは冷却ガスとしての不活性ガスである窒素ガスの供給を停止し、窒素ガス供給装置４０は窒素ガスの供給を再開する。
また、第五バルブＶ５および第六バルブＶ６は開き、第七バルブＶ７が閉じられる。
このボートアンローディングステップＳ９においては、シールキャップ２９に支持されたボート３０がボートエレベータ２７によって降下されることにより、処理室３２から搬出（ボートアンローディング）される。
【００４３】
図７にＳ１０で示されたスタンバイステップにおいては、予め設定されたボートアンローディング時の温度である５０℃に維持されていた処理室３２内の温度をウエハをディスチャージするのと並行して処理室３２内の温度が所定の処理温度である１５０℃に達するまで昇温し、１５０℃に達すると温度は一定に維持される。
また、待機室２６に搬出されたボート３０の処理済みウエハ１は、ボート３０からウエハ移載装置２５によって脱装（ディスチャージング）され、ポッドオープナ２１において開放されているポッド２に挿入されて収納される。
所定枚数の処理済みのウエハ１が収納されると、ポッド２はポッドオープナ２１によってキャップを装着されて閉じられる。
続いて、処理済みのウエハ１が収納されたポッド２はポッドオープナ２１の載置台２２から回転式ポッド棚１５の指定された棚板１７にポッド搬送装置１８によって搬送されて一時的に保管される。
その後、処理済みのウエハ１を収納したポッド２は回転式ポッド棚１５からポッド搬入搬出口１２へポッド搬送装置１８により搬送され、ポッド搬入搬出口１２から筐体１１の外部に搬出されてポッドステージ１４の上に載置される。ポッドステージ１４の上に載置されたポッド２は次工程へ工程内搬送装置によって搬送される。
【００４４】
以降、前記作用が繰り返されることにより、アニール装置１０によってウエハ１に対する常圧水素アニール工程が実施されて行く。
【００４５】
次に、前記構成に係るアニール装置による運用方法の第二実施の形態である減圧水素アニール工程について、図８に示されたシーケンスフローに沿って説明する。
なお、減圧水素アニール工程を実施するアニール装置においては、第一バルブＶ１が弁体の開度が調整可能に構成されており、弁体の開度を調整することにより、処理室内の圧力を調整するよう構成されている点で、前記した常圧水素アニール工程を実施するアニール装置の構成とは異なっている。
【００４６】
図８にＳ１で示されたボートローディングステップにおいては、ウエハ１を保持したボート３０はシールキャップ２９がボートエレベータ２７によって上昇されることにより、プロセスチューブ３１の処理室３２に搬入（ボートローディング）されて行く。
この際、図８に示されているように、排気ポンプ４２が運転され、排気用コントローラＣ２の制御によって（以下、各バルブについて同じ。）、第五バルブＶ５および第六バルブＶ６が開かれる。これにより、処理室３２内の雰囲気は炉口３４ないし第二排気ライン４７から排気される。
なお、図８に示されているように、排気ポンプ４２は常時運転している。
また、ボートローディングステップＳ１においては、窒素ガス供給装置４０のバルブ（図示せず）がガス流量制御用コントローラＣ１の制御によって開かれることにより、パージガスとしての窒素ガスが窒素ガス供給装置４０から処理室３２内に、ガス供給ライン３８、ガス供給管３７およびガス供給ノズル７４を経由して供給される。
これにより、図８に示されているように、処理室３２内の圧力は常圧（略大気圧）に維持される。
【００４７】
図５で参照されるように、上限に達すると、シールキャップ２９はマニホールド３３に押接することにより、プロセスチューブ３１の内部をシールした状態になる。
ボート３０はシールキャップ２９に支持された状態で、処理室３２に存置される。
図８にＳ２で示された真空排気・リークチェックステップにおいては、窒素ガス供給装置４０は窒素ガスの供給を停止し、第五バルブＶ５および第六バルブＶ６は閉じる。
また、第二バルブＶ２が開くことにより、スロー排気ライン４３によるスロー排気が実施され、続いて、第一バルブＶ１が開くことにより、第一排気ライン４１によるメイン排気が実施される。
これにより、図８に示されているように、処理室３２内の圧力は例えば５Ｐａ程度の真空状態になる。
例えば５分間程度の所定の時間経過後に、リークチェックされる。
【００４８】
図８にＳ３で示された前パージステップにおいては、窒素ガス供給装置４０は窒素ガスの供給を再開し、第五バルブＶ５および第六バルブＶ６は閉じた状態を維持し、第一バルブＶ１は処理室３２内の圧力が所望の減圧状態となるよう弁体の開度を調整し、第二バルブＶ２は開いた状態を維持する。
これにより、図８に示されているように、処理室３２内の圧力は減圧と常圧との間の微減圧状態に調整される。
【００４９】
他方、図８にＳ４で示された昇温ステップが開始するまでは、処理室３２内の温度は予め設定されたスタンバイ温度である５０℃に維持されており、前パージステップＳ３の終了した後に、昇温ステップＳ４が開始される。
処理室３２内の温度が所定の処理温度である１５０℃に達すると、温度は略一定に維持される。
また、ボート３０がモータ３６によって回転される。
【００５０】
図８に示されているように、昇温ステップＳ４の開始とともに、流量制御用コントローラＣ１の制御によって水素ガス供給装置３９のバルブ（図示せず）が開かれることにより、アニールガスとしての水素ガスが処理室３２内に、水素ガス供給装置３９からガス供給ライン３８、ガス供給管３７およびガス供給ノズル７４を経由して供給される。
なお、本実施の形態の場合においては、除害装置４８は停止のままである。
この際、第一バルブＶ１および第二バルブＶ２が開いた状態を維持し、第五バルブＶ５および第六バルブＶ６が閉じているので、処理室３２内に供給された水素ガスは第一排気ライン４１を通って排気ポンプ４２によって排気されることになる。
さらに、第三バルブＶ３が開くことにより、希釈ガスとしての窒素ガスが窒素ガス供給装置４５から第一排気ライン４１の排気ポンプ４２の吐き出し側に供給される。
この窒素ガスの供給により、第一排気ライン４１の排気ポンプ４２の吐き出し口から吐き出される残留水素ガスが希釈されるために、第一排気ライン４１からの排気による水素ガスの爆発等の障害の発生は防止することができる。
【００５１】
図８にＳ５で示されたアニールステップにおいては、処理室３２内の温度が所定の処理温度である１５０℃に略一定に維持されている。
ガス供給ノズル７４の噴出口７４ａから処理室３２内に供給された水素ガスは、処理室３２内をウエハ１に接触しながら流下して、第一排気ライン４１を通じて排気ポンプ４２によって排気される。
水素用ガスが１５０℃に加熱されたウエハ１に接触することによる熱反応により、ウエハ１にはアニール処理が施される。
【００５２】
次に、図８にＳ６で示された真空排気ステップにおいては、水素ガス供給装置３９は水素ガスの供給を停止する。
この真空排気ステップＳ６により、図８に示されているように、処理室３２内の圧力は真空状態になり、処理室３２内およびメイン排気ライン９１、第一排気ライン４１に残留していた水素ガスが除去される。
【００５３】
また、図８に示されているように、ダクト用バルブ６８が開かれて、ブロア６７による排気が排気ダクト６６を経由して冷却エア通路６１に対して実施されることにより、冷却エアが給気管６２から冷却エア通路６１に供給される。
この冷却エアの冷却エア通路６１での流通により、ヒータユニット５０の内部は全体的に冷却される。この真空排気ステップＳ６により処理室３２の温度は、徐々に（例えば２℃／ｍｉｎ）冷却され降温されていく。
【００５４】
図８にＳ７で示された後パージステップにおいては、窒素ガス供給装置４０は窒素ガスの供給を再開し、第一バルブＶ１、第二バルブＶ２および第三バルブＶ３は閉じる。
その後、処理室３２内が大気圧復帰後に第五バルブＶ５および第六バルブＶ６を再び開き、第二排気ライン４７から排気される。
この際、第一バルブＶ１および第二バルブＶ２が閉じ、第五バルブＶ５および第六バルブＶ６が開いているので、第二排気ライン４７および処理室３２内に、万一、残留水素ガスがあったとしても窒素ガスにより希釈されて第二排気ライン４７を通って排気されることになる。
この後、処理室３２内の圧力は、常圧に維持される。
【００５５】
図８に示されたように、後パージステップＳ７においては、第五バルブＶ５および第六バルブＶ６が開き、所望の時間経過した後に、第四バルブＶ４が排気用コントローラＣ２の制御によって開かれることにより、処理室３２内に残留した水素ガスの濃度が水素ガス濃度計４６によって測定される。
水素ガス濃度計４６が検出する水素ガスの濃度値が予め設定された濃度値以下になると、図８にＳ８で示された処理室内急冷ステップにおいて、排気用コントローラＣ２は第五バルブＶ５および第六バルブＶ６を閉じ、第七バルブＶ７を開く。
また、処理室内急冷ステップＳ８においては、窒素ガス供給装置４０は窒素ガスの供給を停止し、３台の窒素ガス供給装置８５Ａ、８５Ｂ、８５Ｃは冷却ガスとしての不活性ガスである窒素ガスの供給を実施する。
３台の窒素ガス供給装置８５Ａ、８５Ｂ、８５Ｃからの窒素ガスは、冷却ガス供給ライン８４Ａ、８４Ｂ、８４Ｃを経由して冷却ガス供給ノズル８０Ａ、８０Ｂ、８０Ｃに供給される。
この際、３台の窒素ガス供給装置８５Ａ、８５Ｂ、８５Ｃからの窒素ガスはアニール後のウエハ１の温度よりも低い常温であり、かつ、その流量はガス供給ノズル７４への窒素ガス供給装置４０からの窒素ガスの流量よりも大きいので、ウエハ１等はきわめて効果的かつ迅速に冷却される（例えば５℃／ｍｉｎ）。
【００５６】
以上のようにして、窒素ガス９０はウエハ１に直接的に接触して熱を奪い、かつ、ウエハ１群の全長にわたって均等に接触するので、ウエハ１群の温度は大きいレート（速度）をもって急速に降下するとともに、ウエハ１群の全長およびウエハ１の面内において均一に降下する。
【００５７】
処理室３２内の温度が所定のスタンバイ温度になると、図８にＳ９で示されたボートアンローディングステップに際しては、図８に示されているように、ダクト用バルブ６８が閉じ、冷却エアの給気管６２から冷却エア通路６１への供給を停止する。
３台の窒素ガス供給装置８５Ａ、８５Ｂ、８５Ｃは冷却ガスとしての不活性ガスである窒素ガスの供給を停止し、窒素ガス供給装置４０は窒素ガスの供給を再開する。
また、第五バルブＶ５および第六バルブＶ６は開き、第七バルブＶ７が閉じられる。
ボートアンローディングステップＳ９においては、シールキャップ２９に支持されたボート３０がボートエレベータ２７によって降下されることにより、処理室３２から搬出（ボートアンローディング）される。
【００５８】
図８にＳ１０で示されたスタンバイステップにおいては、ボートアンローディングステップＳ９の状態が維持される。
スタンバイステップＳ１０の運用方法は、処理室内の温度を５０℃のままとし、処理温度である１５０℃に昇温させる工程は、Ｓ４の昇温ステップとすることを除き、第一実施の形態の場合と同様である。
【００５９】
以降、前記作用が繰り返されることにより、アニール装置１０によってウエハ１に対する減圧水素アニール工程が実施されて行く。
【００６０】
前記実施の形態によれば、次の効果が得られる。
【００６１】
1)  アニール処理後に、冷却ガスとしての窒素ガスを上下方向に細長いスリット形状の噴出孔を有する冷却ガス供給ノズル８０Ａ、８０Ｂ、８０Ｃによってウエハ群に吹き付けることにより、ウエハ群を直接かつ全長にわたって均等に冷却することができるので、ウエハ群の降温速度を高めることができるとともに、ウエハ相互間およびウエハの面内温度の均一性を高めることができる。
【００６２】
2)  また、処理室内の真空置換工程（真空排気ステップ）において、処理室内が真空状態である際に急激に大量のガスを処理室内に導入すると、ウエハのびびり等が発生し問題となるが、後パージステップを設け、その後に大量のガスを処理室内に導入するようにしているので、ウエハのびびり等の問題を抑止することができる。
【００６３】
3)  冷却ガス供給ノズル８０Ａ、８０Ｂ、８０Ｃによってウエハ群におけるウエハ相互間の温度差およびウエハ面内の温度差の発生を防止することにより、ＩＣの特性に及ぼす悪影響を回避することができ、また、ウエハ群の温度を充分に降温させることができるので、熱を帯びたウエハが酸素を多く含んだ雰囲気に晒されることによる自然酸化膜の生成を防止することができ、また、膜質を向上させることができる。
特に、銅（Ｃｕ）配線等のパターンが形成されているウエハ群を処理室内で水素ガスや見做し水素ガスを含んだ状態でアニール処理した後に、処理室内でウエハを強制的に冷却することができるので、銅結晶の欠陥（ＶＯＩＤ）を減少させることができる。
【００６４】
4)  アニール処理後およびボートアンローディング時にウエハ群を充分に降温させることにより、ボートアンローディング後の降温待機時間を省略ないしは短縮することができるので、アニール装置のスループットを向上させることができる。
【００６５】
5)  さらに、ボートローディング時には、予め処理室内の温度を処理温度まで昇げておき、ボートローディング後に昇温ステップを設けずにアニール処理するようにすれば、アニール処理前ではボートの上方に配置されているウエハとボートの下方に配置されているウエハとでボートの上方から処理室内へ搬入される際に熱せられる総熱量に差が生じても、処理ガス雰囲気下でないので、ウエハに悪影響を及ぼすことなくスループットを向上させることができる。
【００６６】
6)  アニール処理後に処理室内外の温度差が大きい状態でボートアンローディングすると、ボートの下方から引き出されるので、ボートの下方に配置されているウエハから冷やされ、ボートの上方に配置されているウエハは下方に比べて遅く引き出されるので、ボートの上方と下方のウエハとでは熱せられた総熱量に差が生じてしまう。
前記した実施の形態によればアニール処理後にボート上のウエハ群を急冷することにより、この総熱量差がＩＣの特性に及ぼす悪影響を抑制することができる。
【００６７】
7)  常圧水素アニール工程および減圧水素アニール工程のいずれであっても、水素ガスを適切に除害処理することができるとともに、処理室内に多量の冷却ガスを供給することができるので、ウエハの降温速度を向上させることができる。
【００６８】
8)  除害装置に大量のガスを流せるようにしたり、排気ポンプの処理容量を向上させたりすると、設備費用が高くなったり設置スペースを余計に設ける等のデッドスペースが必要となるが、前記した実施の形態によれば、これらを必要としない。
【００６９】
9)  ウエハに対し直接噴射して接触させる冷却ガスの流量が多い場合（例えば４００リットル／ｍｉｎ）には、処理室内に充満されていた水素ガスが急激に排気されることになり、１００％に近い水素濃度状態で排気ラインに排気されるために、水素ガス濃度計で監視し希釈ガスで４％以下に下げようとしても、排気ラインで希釈混合するのには時間的にも希釈量的にも限界があり、爆発条件の水素濃度４〜７０％で流れてしまう危険が伴う。また、排気ポンプより下流側（排出口側）での希釈ガスの流量を多くすると、排気ライン内で４％未満にすることも可能であるが、その場合には処理室からの水素ガスが排気ポンプより下流側（排出口側）での希釈ガスの供給ラインより上流側では流れにくくなり、詰まった状態となることにより、過加圧状態となるために、排気管の継手部からのリークやプロセスチューブの割れ等の被害のリスクが生じてしまう。
前記した実施の形態によれば、処理室内の水素濃度が爆発下限界より低い４％未満となったことを水素ガス濃度計にて検知確認された後に、多量の冷却ガスをウエハに対し直接噴射し接触させるので、これらの弊害の発生を防止することができる。
【００７０】
なお、本発明は前記実施の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に変更が可能であることはいうまでもない。
【００７１】
例えば、冷却ガスとしては、窒素ガスを使用するに限らず、他の不活性ガスを使用してもよい。
【００７２】
冷却ガス供給ノズルは３本を配設するに限らず、１本もしくは２本または４本以上配設してもよい。
また、冷却ガスとしての窒素ガスの噴出エリアは、上中下三つに設定するに限らず、一つもしくは二つまたは四つ以上に設定してもよい。
【００７３】
窒素ガス供給源はガス供給ノズルや冷却ガス供給ノズルとの間において、兼用するように構成してもよい。
【００７４】
急冷ステップＳ８では、冷却ガス供給ノズル８０Ａ、８０Ｂ、８０Ｃから冷却ガスを供給するのに加えて、ガス供給ノズル７４からも冷却ガス（不活性ガス）を供給するようにしてもよい。
【００７５】
加熱手段としては、加熱ランプを使用するに限らず、誘導加熱ヒータ、珪化モリブデンやＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ合金等の金属発熱体を使用してもよい。
【００７６】
前記第一の実施の形態において後パージステップＳ６、Ｓ７を前記第二の実施の形態と同様に、真空排気ステップＳ６、後パージステップＳ７として処理室内を希釈するようにしてもよいし、同様に、前記第二の実施の形態において真空排気ステップＳ６と後パージステップＳ７を前記第一の実施の形態と同様に後パージステップＳ６、Ｓ７としてもよい。
【００７７】
前記第一の実施の形態において処理室内の温度を昇温させるタイミングをスタンバイステップＳ１０としたが、アニールステップＳ４を昇温ステップＳ４とし、スタンバイステップＳ１０では処理室内の温度を昇温させずに昇温ステップＳ４にて処理室内の温度を昇温させるようにしてもよい。
【００７８】
また、前記第二の実施の形態において処理室内の温度を昇温させるタイミングを昇温ステップＳ４としたが、前記第一の実施の形態と同様に昇温ステップＳ４では昇温させずにスタンバイステップＳ１０にて処理室内の温度を昇温させるようにしてもよい。
【００７９】
前記実施の形態においては、アニール装置について説明したが、酸化・拡散装置やＣＶＤ装置等の基板処理装置全般に適用することができる。
【００８０】
被処理基板はウエハに限らず、ホトマスクやプリント配線基板、液晶パネル、コンパクトディスクおよび磁気ディスク等であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の一実施の形態であるアニール装置を示す一部省略斜視図である。
【図２】その側面断面図である。
【図３】その背面断面図である。
【図４】冷却ステップを示す主要部の平面断面図である。
【図５】同じく一部省略背面断面図である。
【図６】同じく一部省略斜視図である。
【図７】本発明に係るアニール装置の運用方法の第一実施の形態である常圧水素アニール工程の主なシーケンスを示すタイムチャートである。
【図８】同じく第二実施の形態である減圧水素アニール工程の主なシーケンスを示すタイムチャートである。
【符号の説明】
【００８２】
１…ウエハ（基板）、２…ポッド、１０…アニール装置（基板処理装置）、１１…筐体、１２…ポッド搬入搬出口、１３…フロントシャッタ、１４…ポッドステージ、１５…回転式ポッド棚、１６…支柱、１７…棚板、１８…ポッド搬送装置、１９…サブ筐体、２０…ウエハ搬入搬出口、２１…ポッドオープナ、２２…載置台、２３…キャップ着脱機構、２４…移載室、２５…ウエハ移載装置、２６…待機室、２７…ボートエレベータ、２８…アーム、２９…シールキャップ、３０…ボート（基板保持体）、３０Ａ…断熱キャップ部、３１…プロセスチューブ、３２…処理室、３３…マニホールド、３４…炉口、３５…回転軸、３６…モータ、３７…ガス供給管（ガス供給ポート）、３８…ガス供給ライン、３９…水素ガス供給装置（処理ガス供給部）、４０…窒素ガス供給装置、４１…第一排気ライン、４２…排気ポンプ、４３…スロー排気ライン、４４…窒素ガス供給ライン、４５…窒素ガス供給装置、４６…水素ガス濃度計（処理ガス濃度検出部）、４７…第二排気ライン、４８…除害装置（処理ガス除去装置）、４９…第三排気ライン、Ｃ１…ガス流量制御用コントローラ、Ｃ２…排気用コントローラ（不活性ガス流量制御部）、Ｖ１〜Ｖ７…バルブ、５０…ヒータユニット、５１…断熱槽、５２…加熱ランプ（加熱手段）、５３…天井加熱ランプ、５３Ａ…キャップ加熱ランプ、５４…加熱ランプ駆動装置、５５…温度コントローラ、５６…カスケード熱電対、５７…リフレクタ、５８…冷却水配管、５９…天井リフレクタ、６０…冷却水配管、６１…冷却エア通路、６２…給気管、６３…排気口、６４…バッファ部、６５…サブ排気口、６６…排気ダクト、６７…ブロワ、６８…ダクト用バルブ、６９…ラジエタ、７４…ガス供給ノズル、７４ａ…噴出口、８０Ａ、８０Ｂ、８０Ｃ…冷却ガス供給ノズル、８１Ａ、８１Ｂ、８１Ｃ…導入部、８２Ａ、８２Ｂ、８２Ｃ…管部、８３Ａ、８３Ｂ、８３Ｃ…噴出孔、８４Ａ、８４Ｂ、８４Ｃ…冷却ガス供給ライン、８５Ａ、８５Ｂ、８５Ｃ…窒素ガス供給装置、８６Ａ、８６Ｂ、８６Ｃ…流量調整コントローラ、９０…窒素ガス（不活性ガス）、９１…メイン排気ライン。
【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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