(57)【要約】【課題】炉口部を構成する部材の熱劣化を抑制することを可能とする。【解決手段】処理ガスの供給により複数の基板を処理する処理部と、前記処理部で前記複数の基板を水平に保持するボートと、前記ボートを下方から支持する熱交換体を有し、該熱交換体の外周にガス流通経路が形成されている熱交換部と、前記処理部から前記熱交換部の前記ガス流通経路を介して高温の前記処理ガスが排気される炉口部と、前記ガス流通経路を通って前記処理部に延在されるノズルであって、前記処理部に延在されるノズル上部に前記処理ガスを供給する供給部を有するノズルと、前記ガス流通経路を通るノズル下部と前記熱交換体との間に設けられ、前記ガス流通経路を狭めるためのガス流通経路制限部とを有し、前記ガス流通経路制限部と前記熱交換体との間隙は、前記ノズル上部から前記複数の基板までの距離より小さく設定されている。【選択図】図４
2012175020.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理ガスの供給により複数の基板を処理する処理部と、
前記処理部で前記複数の基板を水平に保持するボートと、
前記ボートを下方から支持する熱交換体を有し、該熱交換体の外周にガス流通経路が形成されている熱交換部と、
前記処理部から前記熱交換部の前記ガス流通経路を介して高温の前記処理ガスが排気される炉口部と、
前記ガス流通経路を通って前記処理部に延在されるノズルであって、前記処理部に延在されるノズル上部に前記処理ガスを供給する供給部を有するノズルと、
前記ガス流通経路を通るノズル下部と前記熱交換体との間に設けられ、前記ガス流通経路を狭めるためのガス流通経路制限部と
を有し、
前記ガス流通経路制限部と前記熱交換体との間隙は、前記ノズル上部から前記複数の基板までの距離より小さく設定されている基板処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の基板処理装置において、
前記複数の基板への処理ガスの流れを規制するために、前記複数の基板を挟むように設けられた一対の規制部と、
前記ノズルは複数のノズルであって、各ノズル下部に前記ガス流通経路制限部をそれぞれ有しており、前記一対の規制部のガス流入口となる弧状の隙間に弧状に並べられる複数のノズルと
を備え、
前記複数のノズル下部の各ガス流通経路制限部によって狭められる前記ガス流通経路の間隙を調整するために、前記複数のノズルの両端に並べられるノズルのうちいずれか一端のノズルのみ構造を異ならせている基板処理装置。
【請求項３】
請求項１に記載の基板処理装置において、
前記ガス流通経路制限部を前記炉口部方向に伝わる熱伝導を抑制するために、前記ガス流通経路制限部にスリットを設けた基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数の基板を鉛直方向に積層保持する基板保持部（サセプタ）と、そのサセプタを収容する処理室とを備え、処理室内に収容されたサセプタを誘導加熱して当該サセプタが保持する複数の基板を加熱するとともに、処理室内に処理ガスを供給することにより、処理室内の複数の基板に対する処理を行う縦型の基板処理装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。これは、基板を保持する基板保持部を下方側から下方断熱材によって支持し、また下方断熱材の水平方向側周縁に内側断熱材を設け、さらに基板保持部の上方に上方断熱材を設けることにより、処理室の全周を断熱材により覆うようにしたものである。これによれば、処理室の全周を断熱材により覆っているため、処理室の断熱効果（保熱効果）が高く、処理室の温度分布の均質化が図れる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−０９５９２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、縦型の基板処理装置の処理室は、反応管とマニホールドとを上下に重ねた反応容器内に形成される。処理室の上方側に位置する反応管は通常石英で構成され、処理室の下方側に位置するマニホールドは通常金属で構成される。このマニホールドやシールキャップ等からなる炉口部を構成する各部材の耐熱温度は、基板処理温度よりも低いことが多い。基板処理温度が高いと、処理室内の基板処理領域から炉口部への輻射は大きい。また、基板処理にはキャリアガスが必要となるため、これによる基板領域から炉口部への熱エネルギの輸送も大きい。したがって、基板処理装置の問題の一つとして、炉口部の温度上昇が挙げられる。炉口部を構成する各部材を保護するためには、炉口部の温度を各部材の耐熱温度以下に保つ必要がある。
【０００５】
ところが、上述した特許文献１では、断熱効果により炉口部への輻射を有効に防止することはできるものの、熱輸送については考慮されておらず、ガスは高温のまま炉口部に放出される可能性がある。このため、炉口部を構成する各部材の温度を耐熱温度以下に保持することができない場合があり、部材の熱劣化等が生じる可能性がある。
【０００６】
本発明の目的は、炉口部の温度上昇を抑えることが可能な基板処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様によれば、
処理ガスの供給により複数の基板を処理する処理部と、
前記処理部で前記複数の基板を水平に保持するボートと、
前記ボートを下方から支持する熱交換体を有し、該熱交換体の外周にガス流通経路が形成されている熱交換部と、
前記処理部から前記熱交換部の前記ガス流通経路を介して高温の前記処理ガスが排気される炉口部と、
前記ガス流通経路を通って前記処理部に延在されるノズルであって、前記処理部に延在
されるノズル上部に前記処理ガスを供給する供給部を有するノズルと、
前記ガス流通経路を通るノズル下部と前記熱交換体との間に設けられ、前記ガス流通経路を狭めるためのガス流通経路制限部と
を有し、
前記ガス流通経路制限部と前記熱交換体との間隙は、前記ノズル上部から前記複数の基板までの距離より小さく設定されている基板処理装置が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、炉口部の温度上昇を抑えることが可能な基板処理装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る基板処理装置の透視斜視図である。
【図２Ａ】本発明の第１の実施形態に係る処理炉の縦断面図である。
【図２Ｂ】本発明の第１の実施形態に係るノズル配列を示す平断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る基板処理装置を構成する各部の制御構成を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る処理炉の下部構造の構成例を示す縦断面図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る処理炉の下部構造の具体的な斜視縦断面図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係るノズルの説明図であり、（ａ）はノズルの縦断面、（ｂ）は処理室内に５本のノズルを有する場合におけるノズルの配置例を示す横断面図である。
【図７】本発明の第１の実施形態に係るスリットが設けられた場合の温度シミュレーション結果を示す図である。
【図８】本発明の第１の実施形態に係るスリットが設けられていない場合の温度シミュレーション結果を示す図である。
【図９】本発明の第２の実施形態に係る処理室内の構成を示す横断面図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係るノズルの概略構成を示す図であり、（ａ）は第１ノズルの斜視図、（ｂ）は第１ノズルの平面図、（ｃ）は第２ノズルの斜視図、（ｄ）は第２ノズルの平面図である。
【図１１】本発明の前駆的発明に係る各ノズルに第２のガス流通経路制限部が設けられていない場合における処理室内の構成を示す横断面図である。
【図１２】本発明の第１の実施形態に係る台形柱の第２のガス流通経路制限部のみを用いた場合におけるノズル配置例を示す図である。
【図１３】本発明の第２の実施形態に係るノズル配置例を示す図である。
【図１４】比較例に係るパンケーキ型の基板処理装置を示す縦断面図である。
【図１５】比較例に係るプラネタリ型の基板処理装置を示す説明図であり、（ａ）は縦断面図、（ｂ）はＡ−Ａ断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
＜本発明の第１の実施形態＞
（１）基板処理装置の構成
次に、本実施形態に係る基板処理装置を図面に基づいて説明する。
【００１１】
（装置全体）
図１は、本実施形態に係る基板処理装置１０の透視斜視図である。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等の主要部が配置される筐体１２を備えている。基板処理装置１０には、例えばＳｉＣ
で構成された基板としてのウエハを収納する基板収納器としてのフープ（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。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。ポッドステージ１８上には、ポッド１６が搬送されて載置される。ポッド１６内には、例えば２５枚のウエハが収納されるように構成されている。ポッド１６は、図示しない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。
【００１２】
筐体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がそれぞれ配置されている。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ている。ポッド搬送装置２０は、ポッドステージ１８とポッド棚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。基板枚数検知器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。
【００１３】
筐体１２内には、基板移載機２８、基板保持部としてのボート３０が配置されている。基板移載機２８は、例えば５枚のウエハを取り出すことができるアーム（ツィーザ）３２を有している。図示しない駆動手段によりアーム３２を上下回転動作させることにより、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間にてウエハを搬送させることが可能なように構成されている。
【００１４】
筐体１２内の背面側上部には処理炉４０が配置されている。処理炉４０内には、複数枚（例えば２５〜１００枚）のウエハを装填した上述のボート３０が、下方から搬入されるように構成されている。
【００１５】
（処理炉）
次に、上述した処理炉４０について図２を用いて説明する。図２は、本実施形態に係る処理炉４０の縦断面図である。処理炉４０は、反応管４２と炉口部４７とを備える。反応管４２内には処理部としての基板処理領域４３、熱交換部としての熱交換領域４５が形成されている。また、図２に示すガス供給部としてのノズル６０においては、カーボン系原料を供給するノズル６２、Ｓｉ系原料を供給するノズル６１の２つが代表例として図示されている。なお、炉口部４７とは、マニホールド４６、シールキャップ１０２等をいう。
【００１６】
処理炉４０は、円筒形状の反応管４２を備える。反応管４２は、石英（ＳｉＯ２）又は炭化珪素（ＳｉＣ）等の耐熱材料で構成され、上端が閉じ下端が開口した円筒形状に形成されている。反応管４２の内側の筒中空部には、反応炉としての処理室４４が形成されている。処理室４４は、ボート３０によって水平姿勢に保持されたウエハ１４が鉛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。なお、反応管４２は、単管構造でもよく、インナーチューブとアウターチューブとからなる二重管構造でもよい。
【００１７】
ボート３０は、処理室４４内のウエハ１４が熱処理される基板処理領域４３で、複数枚のウエハ１４を鉛直方向にそれぞれが間隔を成して保持するように構成されている。なお、本実施形態では、ウエハ１４は、ウエハホルダ１５に保持されるように構成されている。図２では、便宜上、ウエハホルダ１５とウエハ１４とをひとまとめに描いてある。ボート３０は、複数枚のウエハホルダ１５を棚状に保持するように構成されている。ボート３０は、例えば表面をＳｉＣコーティングしたカーボングラファイトや、炭化珪素（ＳｉＣ）等の耐熱性（１５００〜１８００℃）材料で構成される。ボート３０は、夫々がウエハ１４を保持している複数枚のウエハホルダ１５を水平に、かつ互いの中心を揃えた状態で
整列させて縦方向（鉛直方向）に多段に保持するように構成されている。
【００１８】
反応管４２の下方には、この反応管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、ステンレス等の金属で構成され、上端及び下端が開口した円筒形状に形成されている。マニホールド４６は、上端側のフランジで反応管４２を下方から支持するように設けられている。なお、マニホールド４６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４６が図示しない保持体に支持されることにより、反応管４２は垂直に据え付けられた状態となっている。主に、反応管４２とマニホールド４６とにより反応容器が形成される。この反応容器内に既述した処理室４４が形成される。
【００１９】
処理炉４０は、基板加熱部として、被誘導体としての被加熱体４８、及び、交番磁束発生部としての誘導コイル５０を備える。被加熱体４８は、処理室４４内に配設されている。被加熱体４８は、ボート３０の上部、ボート３０の外周、及びボート３０の下部を包むように、円筒形状に形成されている。この円筒状の被加熱体４８は、例えば、表面をＳｉＣコーティングしたカーボングラファイトからなる。被加熱体４８は、反応管４２の外側に設けられた誘導コイル５０により発生される交番磁場によって誘導電流（渦電流）が流れて発熱するように構成されている。被加熱体４８が発熱することにより、処理室４４内が輻射熱で加熱され、処理室４４内のウエハ１４が処理温度に加熱される。誘導コイル５０は、支持体としてのコイル支持柱５０ａによって支持される。コイル支持柱５０ａは、絶縁体、例えばアルミナに代表されるセラミック材からなる。なお、誘導コイル５０は、処理室４４内の基板処理領域４３に対応する処理室４４外に配置される。これにより、誘導コイル５０が交番磁場を発生させると、処理室４４内の基板処理領域４３が主に加熱される一方で、熱交換領域４５にある被加熱体４８では渦電流が発生せず、被加熱体が加熱されないように構成されている。ここで、熱交換領域４５とは、基板処理領域４３の下方に位置して、基板処理領域４３からの輻射の遮断及び処理後の高温状態のガスとの熱交換を促進させる領域である。
【００２０】
被加熱体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（図３参照）が接続されている。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し、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。
【００２１】
被加熱体４８と反応管４２との間には、この被加熱体４８から輻射される輻射熱により反応管４２の温度が上昇するのを防いだり、あるいはこの反応管４２の外側へ輻射熱が伝達したりするのを抑制する断熱材、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。内側断熱壁５４は、被加熱体４８の上部及び外周を包むように設けられ、ボート３０の上部、ボート３０、及びボート３０の下部からの熱が外に逃げないように断熱するようになっている。また、誘導コイル５０の外側には、処理室４４内の熱が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、処理室４４を囲むようにして設けられている。外側断熱壁５６は、例えば、水冷板５６ａと水冷パイプ５６ｂとから構成され、反応管４２を冷却するようになっている。さらに、外側断熱壁５６の外側には、誘導コイル５０により発生された交番磁界が外側に漏れるのを防止したり、外部への熱の漏洩を防止したりする筐体カバー５８が設けられている。
【００２２】
（ガス供給系）
次に、ガス供給系について説明する。マニホールド４６には、処理室４４内に処理ガス（例えば、シリコン（Ｓｉ）系原料ガス、カーボン（Ｃ）系原料ガス）等を供給するノズル６１，６２が貫通するようにして設けられている。ノズル６１，６２は、基板処理領域
４３及び熱交換領域４５にわたり鉛直方向に起立してそれぞれ設けられ、処理ガス等の各種ガスを基板処理領域４３のウエハ１４に対し供給するよう構成されている。ノズル６１，６２は、主に基板処理領域４３に配置され、処理室４４内に処理ガス等を供給するノズル上部６１ａ，６２ａと、主に熱交換領域４５に配置され、ノズル上部６１ａ，６２ａの上流端のそれぞれと接続されたノズル下部６１ｂ，６２ｂと、ノズル下部６１ｂ，６２ｂの上流端とそれぞれ接続され、ノズル下部６１ｂ，６２ｂを下方から支持するインレット部６１ｄ，６２ｄと、を備えている。ノズル上部６１ａ，６２ａには、ボート３０に支持されたウエハ毎に処理ガス等を噴出するための噴出孔が設けられている。なお、噴出孔は、数枚のウエハ単位で設けるようにすることもできる。
【００２３】
マニホールド４６を貫通したノズル６１，６２の上流端には、処理ガス等を供給するガス供給管６６，６９の下流端がそれぞれ接続されている。ガス供給管６６は、上流側が分岐管６８，６７に分岐している。一方の分岐管６８の上流端には、例えば図示しないカーボン源と接続されている。分岐管６８には、上流側から順にガス流量制御装置としてのＭＦＣ（Ｍａｓｓ  Ｆｌｏｗ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）７７、バルブ７３が接続されている。他方の分岐管６７の上流端には、例えば図示しないキャリアガス供給源と接続されている。分岐管６７には、上流側から順にガス流量制御装置としてのＭＦＣ７６、バルブ７２が接続されている。ノズル６２を介して処理室４４内に供給されるカーボン源、キャリアガスは、ＭＦＣ７７，７６により流量制御される。
【００２４】
ガス供給管６９は、上流側が分岐管７１，７０に分岐している。一方の分岐管７１の上流端には、例えば図示しないシリコン源と接続されている。分岐管７１には、上流側から順にガス流量制御装置としてのＭＦＣ７９、バルブ７５が接続されている。他方の分岐管７０の上流端には、例えば図示しないキャリアガス供給源と接続されている。分岐管７０には、上流側から順にガス流量制御装置としてのＭＦＣ７８、バルブ７４が接続されている。ノズル６１を介して処理室４４内に供給されるシリコン源、キャリアガスは、ＭＦＣ７９，７８により流量制御される。
【００２５】
バルブ７２〜７５及びＭＦＣ７６〜７９は、ガス流量制御部８０（図５参照）と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されるように構成されている。
【００２６】
ここで、図２Ｂを用いて、代表例のノズル６１、６２を含むＳｉＣ膜堆積を抑制するためのガス供給を行う５つのノズル６１〜６５について具体的に説明する。なお、ガス供給方式は、Ｓｉ原子含有ガスとＣ原子含有ガスとを分離して異なるガス供給ノズルから供給するセパレート方式として説明する。セパレート方式とすると、ガス供給ノズル内でＳｉ原子含有ガスとＣ原子含有ガスとが混合されないため、ガス供給ノズル内のＳｉＣ堆積膜を抑制することができる。まず、ガス供給ノズルの配置について説明する。図２Ｂは処理室４４を上部から見た断面図であり、理解を容易にするため必要な部材のみを記載している。Ｓｉ原子含有ガスを供給する第１のガス供給ノズル６１、６３とＣ原子含有ガスを供給する第２のガス供給ノズル６２、６４、６５とが交互に配置される。このように交互に配置することにより、Ｓｉ原子含有ガスとＣ原子含有ガスの混合を促進することができる。また、第１のガス供給ノズル及び第２のガス供給ノズルは、奇数本とすることが望ましい。奇数本とすると、中心の第２のガス供稔ノズル６２を中心に処理ガス供給を左右対称とすることができ、ウエハ１４内の均一性を高めることができる。
【００２７】
また、Ｃ原子含有ガスを供給する第２のガス供給ノズル６２を中央、及び第２のガス供給ノズル６４、６５を両端に配置し、Ｓｉ原子含有ガスを供給する第１のガス供給ノズル６１、６３を第２のガス供給ノズルの間に配置しているが、Ｓｉ原子含有ガスを供給する第１のガス供給ノズル６１を中央、及び、第１のガス供給ノズル６３、６５（便宜上第２
のガス供給ノズル６５を第１のガス供給ノズルとする）を両端に配置し、Ｓｉ原子含有ガスを供給する第２のガス供給ノズル６２、６４を第１のガス供給ノズルの間に配置するようにしてもよい。なお、Ｃ原子含有ガスを供給する第２のガス供給ノズル６２を中央、及び、第２のガス供給ノズル６４、６５を両端に配置し、Ｓｉ原子含有ガスを供給する第１のガス供給ノズル６１、６３を第２のガス供給ノズルの間に配置することが望ましい。このように配置することにより、Ｃ原子含有ガスと共にキャリアガスとして大量に供給する（場の主流となる）Ｈ２の流量比（中央／両端）を調整することでウエハ上のガス流れをコントロールすることができ、面内膜厚の制御が容易となる。
【００２８】
一方、Ｓｉ原子含有ガスとＣ原子含有ガスとを同じガス供給ノズルから供給することも可能である（「プリミックス方式」と呼ぶ）。この場合、Ｓｉ原子含有ガスの還元ガス（本実施形態では、Ｈ２）をＳｉ原子含有ガスと分離して異なるガス供給ノズルから供給することで、Ｓｉ原子含有ガスの反応への寄与を小さくすることができる。なお、プリミックス方式を用いる場合は、第１のガス供給ノズル６１、６３にＳｉ原子含有ガス、Ｃ原子含有ガス、及び塩素含有ガスを供給し、第２のガス供給ノズル６２、６４、６５には、還元ガスである水素ガスを供給するほうがよい。このようにすることにより、キャリアガスとして大量に供給する（場の主流となる）Ｈ２の流量比（中央／両端）を調整することでウエハ上のガス流れをコントロールすることができ、面内膜厚の制御が容易となる。
【００２９】
この処理炉４０の構成において、ノズル６１〜６５から処理室４４内に導入されるガスは、図示しないガス供給源から、対応するガス供給管を通して供給され、ＭＦＣでその流量が調節された後、バルブを介して、処理室４４内に導入され、ノズル６０の噴出孔からウエハ１４間に噴出される。なお、処理室４４内に供給される処理ガス等は上記のものに限定されることはなく、目的に応じて適宜変更することができる。
【００３０】
（ガス排気系）
炉口部４７を構成するマニホールド４６の側壁に設けられたガス排気口９０ａには、処理室４４内を排気するガス排気管８２の上流端が接続されている。ガス排気管８２には、上流側から順に図示しない圧力検出器としての圧力センサ（図示せず）、圧力調整器としてのＡＰＣ（Ａｕｔｏ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）バルブ８４、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３参照）が電気的に接続されている。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の開度を所望のタイミングにて調節するように構成されている。これにより、処理室４４内の圧力は所望の圧力に設定される。
【００３１】
ノズル６１，６２から噴出された処理ガス等は、ガス排気口９０ａに向かって流れる際、水平姿勢で縦方向に多段に保持されたウエハ間を流れ、ガスがウエハに対し平行に流れ、ウエハ全体が効率的にかつ均一にガスに晒される。
【００３２】
（処理炉の底部構造）
処理炉４０の底部には、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からなり、円板状に形成されている。シールキャップ１０２の上面には、マニホールド４６の下端と当接するシール部材としてのＯリング（図示せず）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、保温筒３４、熱交換体３５を介してボート３０に接続されている。回転機構１０４は、回転されることにより、ボート３０に保持されたウエハ１４を回転させることができるよう構成されている。シールキャップ１０２は、処理炉４０の外側に設けられた図示しない昇降機構によって垂直方向（矢印方向）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及び昇降機構（図示せず）には、駆動制御部１０８（図３参照）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。
【００３３】
（制御系）
図３は、本実施形態に係る基板処理装置１０の制御部としてのコントローラ１５２の構成を示す図である。コントローラ１５２は、温度制御部５２、ガス流量制御部８０、圧力制御部９８、駆動制御部１０８及び主制御部１５０を備えている。主制御部１５０は、例えば、操作部及び入出力部を構成し、基板処理装置１０全体を制御する。温度制御部５２、ガス流量制御部８０、圧力制御部９８及び駆動制御部１０８は、主制御部１５０に電気的に接続されている。温度制御部５２は、誘導コイル５０、図示しない温度センサ等と接続されており、温度センサによる温度情報の取得、並びに温度情報に基づいた誘導コイル５０への通電量の制御等を行うように構成されている。ガス流量制御部８０は、バルブ７２〜７５、ＭＦＣ７６〜７９と接続されており、バルブ７２〜７５の開閉動作、ＭＦＣ７６〜７９による流量制御動作等を行うように構成されている。圧力制御部９８は、ＡＰＣバルブ８４、図示しない圧力センサ等と接続されており、圧力センサによる圧力情報の取得、並びに圧力情報に基づいたＡＰＣバルブ８４の開度調整の制御等を行うように構成されている。駆動制御部１０８は、回転機構１０４、図示しない昇降機構等と接続されており、処理室４４内へのボート３０の搬入・搬出動作、回転機構１０４を介してのボート３０の回転動作等を制御するように構成されている。
【００３４】
（２）基板処理工程（ＳｉＣエピタキシャル層を形成する方法）
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ウエハ等の基板上に、例えばＳｉＣエピタキシャル層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、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。
【００３５】
（ウエハ搬入工程）
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。そして、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上に移載する。さらに、ポッド搬送装置２０により、ポッド棚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。その後、ポッドオープナ２４によりポッド１６の蓋を開き、ポッド１６に収容されているウエハ１４の枚数を基板枚数検知器２６により検知する。
【００３６】
次いで、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。これにより、ボート３０は、複数枚のウエハ１４を鉛直方向にそれぞれが間隔を成すように保持する。一括処理するウエハ１４の枚数としては、例えば２５枚〜１００枚である。これにより、量産性を高めることができる。
【００３７】
複数枚のウエハ１４をボート３０が装填すると、昇降機構の昇降動作（図２Ａ中の矢印参照）により、複数枚のウエハ１４を保持したボート３０を処理室４４内へ搬入（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。
【００３８】
（圧力調整工程及び昇温工程）
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によって真空排気する。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管８２に対応するＡＰＣバルブ８４がフィードバック制御される。
【００３９】
また、被加熱体４８の外側から誘導コイル５０により被加熱体４８を誘導加熱する。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や処理室４４内を、例えば１５００℃〜１８００℃の温度範囲に加熱する。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誘導コイル５０への通電具合をフィードバック制御する。
【００４０】
続いて、回転機構１０４により、ボート３０を回転させ、これに伴いウエハ１４も回転させる。ウエハ１４の回転は、後述するウエハ１４の搬出まで継続して実施する。
【００４１】
（ガス供給工程及び処理工程）
続いて、図２Ａにおいて、ガス供給源（図示せず）から代表例として示される第１のガス供給ノズル６１にＳｉ原子含有ガスを、第２のガス供給ノズル６２にＣ原子含有ガスをそれぞれ供給する。所望の流量となるように、第１のガス供給ノズル６１、第２のガス供給ノズル６２に対応するＭＦＣ７６〜７９の開度を調節した後、バルブ７２〜７５を開き、ＭＦＣ７６〜７９により流量制御を行いながら、それぞれの処理ガス等をガス供給管６６〜７１を介して第１のガス供給ノズル６１、第２のガス供給ノズル６２に供給する。第１のガス供給ノズル６１、第２のガス供給ノズル６２は、ノズル上部６１ａ，６２ａの噴出孔から処理ガス等を処理室４４内の基板処理領域４３へ供給する。第１のガス供給ノズル６１、第２のガス供給６２から供給された処理ガス等は、ウエハ１４上に供給される。ウエハ１４上を通過した後、熱交換領域４５のガス流通経路１７０を流通し、その後、ガス排気管８２から排気される。
【００４２】
実際には、図２Ｂに示すように、ウエハ１４上に、第１のガス供給ノズル６１、６３からＳｉ原子含有ガスが、第２のガス供給ノズル６２、６４、６５からＣ原子含有ガスがそれぞれ供給される。このガス供給工程では、Ｓｉ原子含有ガスを供給する第１のガス供給ノズル６１、６３とＣ原子含有ガスを供給する第２のガス供給ノズル６２、６４、６５とが交互に配置されていることにより、Ｓｉ原子含有ガスとＣ原子含有ガスの混合が促進される。また、第１のガス供給ノズル及び第２のガス供給ノズルが、奇数本とされているので、処理工程では、中心の第２のガス供給ノズル６２を中心に処理ガス供給を左右対称とすることができ、ウエハ１４内の均一性が高まる。
【００４３】
基板処理領域４３の処理ガス等は、ウエハ１４上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エピタキシャル層を成長させる。また、熱交換領域４５の高温状態の処理ガス等は、ガス流通経路１７０を通過する際に熱交換体３５と接触し、熱交換により冷却される。冷却された処理ガス等が炉口部４７に放出されるので、炉口部４７の温度上昇が抑制される。さらに、熱交換された熱は熱交換体３５の断熱機能によって炉口部４７方向への輻射を遮断される。炉口部４７方向への輻射が遮断されるので、炉口部４７の温度上昇が抑制される。
【００４４】
（降温工程及び大気圧復帰工程）
予め設定されたエピタキシャル成長時間が経過したら、誘導コイル５０への交流電力の供給を停止する。そして、被加熱体４８、ボート３０及びウエハ１４の温度を所定の温度（例えば６００℃程度）にまで降温させる。
【００４５】
また、予め設定された時間が経過したら、バルブ７２〜７５を閉じて処理室４４内へのガス供給を停止するとともに、図示しない不活性ガス供給源から処理室４４内への不活性ガスの供給を開始する。これにより、処理室４４内を不活性ガスで置換するとともに、処理室４４内の圧力を常圧に復帰させる。
【００４６】
（ウエハ搬出工程）
その後、昇降機構によりシールキャップ１０２を下降させて、マニホールド４６の下端を開口させるとともに、処理済のウエハ１４を保持したボート３０を、マニホールド４６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（例えば室温程度）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に載置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上又はポッドステージ１８上に搬送する。このようにして、本実施形態にかかる基板処理装置１０による基板処理工程の一連の処理動作が完了する。
【００４７】
（３）炉口部に対する断熱構造
次に、本実施形態に係る基板処理装置１０における特徴的な構成である、処理炉４０の炉口部４７に対する断熱構造について概要を説明する。
【００４８】
上述したように、処理炉４０の処理室４４内には、ウエハ１４が熱処理される基板処理領域４３が形成される。基板処理領域４３は、ウエハ１４上でＳｉＣエピタキシャル成長を行わせる基板処理を実施する際、例えば１５００〜１８００℃の高温に保たれる。基板処理領域４３の下方には、炉口部４７が存在している。
【００４９】
ところで、ウエハ１４上でＳｉＣエピタキシャル成長を行わせる際、基板処理領域４３からの大きな輻射熱により、炉口部４７の温度が上昇してしまう。また、一般に、ＳｉＣのエピタキシャル成長を行わせるためには、シリコン含有ガスや炭素含有ガスとともに、これらのガスをウエハ１４に供給させる大量のキャリアガス（例えばＨ２ガス）を必要とする。そのため、キャリアガスによって基板処理領域４３から炉口部４７へ大きな熱エネルギが輸送されることは前述した通りである。
【００５０】
その一方で、炉口部４７で真空シールとして用いられるＯリングの耐熱温度は、例えば３００℃程度である。また、回転機構１０４の回転軸１０６の軸受部分でシール材として用いられる磁性流体の耐熱温度は、例えば１００℃程度である。そのため、Ｏリングや磁性流体を保護するためには、何らかの方策で、炉口部４７におけるそれぞれの温度を、耐熱温度以下に保つ必要がある。
【００５１】
そこで、本実施形態では、図２Ａに示すように、炉口部４７を耐熱温度以下に保つべく、基板処理領域４３と炉口部４７との間に熱交換領域４５を設けることとした。
【００５２】
熱交換領域４５には、基板処理領域４３から炉口部４７への熱輸送を抑えるための構造物（以下、単に「熱交換構造物」ともいう。）の一つとして、熱交換系が配設されている。熱交換系は、基板処理領域４３からの輻射を遮断すると同時に、基板処理領域４３から炉口部４７へ流通する処理後の高温状態の処理ガス等と積極的に熱交換を行うように構成されている。これにより、基板処理領域４３からの処理ガス等は、炉口部４７に到達するまでに十分に冷却されるように構成されている。
【００５３】
また、熱交換系の下方側の炉口部には、熱交換構造物の他の一つとして、断熱系を配設している。断熱系は、主に回転機構１０４の磁性流体への熱輸送を抑えるように構成されている。これにより、基板処理領域４３からの熱が、炉口部４７、特に磁性流体を用いた回転軸１０６の軸受部分に対して極力伝わらないようにすることができる。すなわち、炉口部４７内の回転軸１０６が露出された状態にしておくと、輻射による上方からの熱のみならず、高温の処理ガス等に曝されることによって、温度が上昇してしまうおそれがあるが、熱交換領域４５に断熱系を設けることによって、回転軸１０６のシール材として用い
ている磁性流体を耐熱温度（例えば１００℃程度）以下に保つことが可能になる。
【００５４】
また、熱交換領域４５には、基板処理領域４３から炉口部４７へ到るガス流通経路１７０を狭めて処理後の高温状態の処理ガス等と積極的に熱交換を行う熱交換系を設けている。これにより、基板処理領域４３からの処理ガス等は、炉口部４７に到達するまでに十分に冷却される。この場合、ガス流通経路１７０のノズル配置部には、ノズル６０と干渉するため、非ノズル配置部のようにガス流通経路１７０を狭める熱交換系を設けることは困難である。そこで、本実施形態では、ノズル配置部にガス流通経路１７０を狭めるための別な熱交換系を設けている。ノズル配置部においてもガス流通経路１７０が狭まるようにしたことで、高温の処理ガスを冷却して炉口部４７を構成する部材の熱劣化等を抑制することが可能となる。
【００５５】
また、本実施の形態では、ガス流通経路１７０の間隙よりも、ノズル６０から複数のウエハ１４までの距離を大きくすることによりガス供給空間を広くして、複数種のガスを効率よく混合することができるようにしている。これにより、基板面間／面内の均一性を向上させることが可能となる。また、ノズル６０から複数のウエハ１４までの距離よりも、ガス流通経路１７０の間隙を小さくすることにより、処理後の高温状態のガスを、狭くなったガス流通経路１７０に流している。これにより、熱交換が促進され炉口部４７の温度を低くすることが可能となる。
【００５６】
以下、これらの熱交換構造物について順に説明する。図４は、本実施形態に係る処理炉の下部構造の構成例を示す縦断面図である。図５は、本実施形態に係る処理炉の下部構造の具体的な縦断面図である。なお、図４においては、ノズルの代表例としてノズル６０が図示されているが、例えばノズル６１やノズル６２の場合にも適用され、さらには、複数本のノズルが配置されている場合にも適用される。
【００５７】
（熱交換系）
熱交換系は、筒状の熱交換体３５と、第１のガス流通経路制限部３６と、第２のガス流通経路制限部６０ｃと、を有する。熱交換系は、第１のガス流通経路制限部３６、第２のガス流通経路制限部６０ｃが、筒状の熱交換体３５の外周を取り囲むように配置されて構成されている。熱交換体３５と、第１のガス流通経路制限部３６及び第２のガス流通経路制限部６０ｃとは所定の間隙を有するように配置されている。かかる間隙により、基板処理領域４３から炉口部４７に向かって高温状態の処理ガスが流通する筒状のガス流通経路１７０が構成されている。熱交換系を構成する熱交換体３５、第１のガス流通経路制限部３６、第２のガス流通経路制限部６０ｃは、エピタキシャル成長を実施する１５００〜１８００℃の高温に耐え得る部材（例えば、カーボン）でそれぞれ構成されている。
【００５８】
（熱交換体）
ボート３０の下部の熱交換領域４５には熱交換体３５が配置されている。熱交換体３５は、ボート３０を下方側から支持し、基板処理領域４３から炉口部４７に向けてガス流通経路１７０内を流れる処理後の高温状態の処理ガス等と熱交換するように構成されている。熱交換体３５は、図５に示すように、処理ガス等が流れる方向に沿って上下に延びる中空筒状の中空筒３５１と、中空筒３５１の内部空間を複数の空間に区画する区画壁３５２と、を有する。中空筒３５１は、ウエハ１４の形状に対応して、例えば水平方向の断面形状が円環状の筒状（すなわち円筒状）に形成されている。区画壁３５２は、複数の円板状部材が水平姿勢で多段に配置され、これにより、中空筒３５１内に複数の区画された内部空間が構成されている。中空筒３５１及びそれぞれの区画壁３５２には、空間にある雰囲気を前記空間外へ逃がす貫通孔３５３が形成されている。
【００５９】
熱交換体３５は、ガス流通経路１７０内を流通する処理ガス等と熱交換体３５を構成す
る部材との間で熱交換を行うように構成されている。これにより、高温状態のガスは、熱交換領域４５下方の炉口部４７へ到達するまでに冷却されるようになっている。また、熱交換体３５内に区画壁３５２を設けることで、熱交換体３５は、基板処理領域４３から炉口部４７への輻射による熱伝達を抑制するように構成されている。
【００６０】
（第１のガス流通経路制限部）
熱交換体３５の外周には、図４に示すようにノズル下部６０ｂの配置空間を除く熱交換体３５の外周を覆うように第１のガス流通経路制限部３６が配置されている。上記配置空間は、ノズル下部６０ｂによって占有されている空間であり、第１のガス流通経路制限部３６を配置できない空間である。第１ガス流通経路制限部３６は、この配置空間を除く熱交換体３５の外周を覆うように配置されるので、図２Ｂに示すように、平面視で逆Ｃ字の形状をしている。
【００６１】
図４に示すように、第１のガス流通経路制限部３６は、熱交換体３５と所定の間隙ｔ１７０を置いて対向して配置されている。第１のガス流通経路制限部３６は、熱交換体３５との第１のガス流通経路１７０ｂの間隔を狭め、第１のガス流通経路１７０ｂを流れるガス流量を制限して、第１のガス流通経路１７０ｂを流れる高温状態の処理ガス等と熱交換を促進するように構成されている。
【００６２】
第１のガス流通経路制限部３６は、図５に示すように、処理ガス等が流れる方向に沿って上下に延びる中空筒３６１と、中空筒３６１の内部空間を複数の空間に区画する区画壁３６２とを有する。区画壁３６２は、複数の円弧状部材が水平姿勢で多段に配置され、これにより、中空筒３６１内に複数の区画された内部空間が構成されている。区画壁３６２には、空間にある雰囲気を前記空間外へ逃がす貫通孔３６３が形成されている。
【００６３】
熱交換体３５は、第１のガス流通経路１７０ｂ内を流通する処理ガス等と熱交換体３５を構成する部材との間で熱交換を行うように構成されている。これにより、高温状態のガスは、熱交換領域４５下方の炉口部４７へ到達するまでに冷却されるようになっている。第１ガス流通経路制限部３６内に区画壁３６２を設けることで、第１ガス流通経路制限部３６は、基板処理領域４３から炉口部４７への輻射による熱伝達を抑制するように構成されている。
【００６４】
図４に示すように、第１のガス流通経路制限部３６の水平方向の厚さｔ３６は、第１のガス流通経路１７０ｂの所定の間隙ｔ１７０よりも大きく構成されている（ｔ３６＞ｔ１７０）。これにより、第１のガス流通経路制限部３６の内部空間の容積が、ガス流通経路１７０の容積よりも大きくなるように構成されるため、第１のガス流通経路制限部３６による処理ガス等との熱交換がより促進される。
【００６５】
なお、熱交換体３５、第１ガス流通経路制限部３６は、例えば、中実柱状に形成することも出来るが、断熱効果の点から上述したような中空筒状に形成することが好ましい。また、熱交換体３５および第１ガス流通経路制限部３６が中空筒状で形成される場合、中空筒３５１，３６１は処理ガス等が流入しないような構造が好ましい。また、中空筒３５１，３６１は、中空筒３５１，３６１内部が一つの空間をなすように、区画壁を設けないようにすることもできるが、輻射熱をより多く遮断する点から、鉛直方向に複数の区画された空間を成すように、上述したように中空筒３５１，３６１内に複数の区画壁３５２，３６２が設けられていることが好ましい。この場合、区画壁３５２，３６２を中空筒３５１，３６１と一体的に形成して、熱交換体３５、第１のガス流通経路制限部３６を構成することも可能である。
【００６６】
（第２のガス流通経路制限部）
ノズル６０のノズル下部６０ｂには、図４に示すように、第２のガス流通経路制限部６０ｃが設けられている。第２のガス流通経路制限部６０ｃは、熱交換体３５の外周部から除かれたノズル下部６０ｂの配置空間を埋めるように設けられている。第２のガス流通経路制限部６０ｃは、ノズル下部６０ｂと熱交換体３５との間に設けられている。第２のガス流通経路制限部６０ｃは、熱交換体３５との第２のガス流通経路１７０ａの間隔を狭め、第２ガス流通経路１７０ａを流れるガス流量を制限して、第２ガス流通経路１７０ａを流れる高温状態の処理ガス等と熱交換を促進するように構成されている。
【００６７】
第２のガス流通経路制限部６０ｃは、ノズル下部６０ｂと別体に設けられるようにしても、あるいは一体的に設けられるようにしてもよい。第２のガス流通経路制限部６０ｃがノズル下部６０ｂと一体的に設けられようにする場合には、ノズル下部６０ｂの外周に第２のガス流通経路制限部６０ｃを装着するようにしてもよい。例えば、第２ガス流通経路制限部６０ｃに挿入穴を設けて、この挿入穴に、ノズル下部６０ｂを挿入することにより装着するようにする。または、ノズル下部６０ｂの外形を拡大するようにして、ノズル下部６０ｂに第２のガス流通経路制限部６０ｃを一体に有するようにしてもよい。
【００６８】
第２ガス流通経路制限部６０ｃは、図５に示すように、ノズル下部６０ｂそのものを第２のガス流通経路制限部６０ｃとしている。この第２ガス流通経路制限部６０ｃは、処理ガス等が流れる方向に沿って上下に延びる中実体６０１ｃと、上部ノズルと連通するノズル下部穴６０２ｃと、を有する。中実体６０１ｃは、配置空間の形状に対応して、例えば水平方向の断面形状が角形に形成されている。ノズル下部穴６０２ｃは、中実体６０１ｃを貫通するように設けられている。中実体６０１ｃには、基板処理領域４３から炉口部４７への熱伝導による熱伝達を抑制するスリットが形成されている。
【００６９】
第２のガス流通経路制限部６０ｃは、ノズル下部と一体的に設けるか別体に設けるかにかかわらず、第２のガス流通経路制限部６０ｃと熱交換体３５との間におけるガス流通経路１７０ａの間隙Ｂが、第１のガス流通経路制限部３６と熱交換体３５との間におけるガス流通経路１７０ｂの間隙ｔ１７０と略同等（Ｂ≒ｔ１７０）となるように配置する。このように第２のガス流通経路制限部６０ｃを配置することにより、第１のガス流通経路制限部３６及び第２のガス流通経路制限部６０ｃによって、熱交換体３５の外周に間隙が一様に狭められた円筒状のガス流通経路に形成される。したがって、基板処理領域４３からの処理ガス等は、熱交換体３５との熱交換が一層促進され、炉口部４７に到達するまでに十分に冷却される。
【００７０】
（基板及び熱交換部のノズルとの間隙）
また、本実施の形態において、第２のガス流通経路制限部６０ｃから熱交換体３５までの第２ガス流通経路１７０ａの間隙Ｂが、基板処理領域４３に配置され噴出孔を有するノズル上部６０ａからウエハ１４までのガス供給空間４９の距離（間隙）Ａより小さく設定されるよう構成されている。これにより、熱交換領域４５においては、ガスの流路が狭くなるため、熱交換領域４５における熱交換が一層促進され、炉口部４７の温度上昇が抑えられる。また、基板処理領域４３においては、ノズル上部６０ａとウエハ１４との間隙が大きくなり、ガス供給空間４９が広げられるため、複数のノズル６０から供給される複数種類の処理ガス等を効率よく混合させることができる。したがって、ウエハ１４面内、ウエハ１４面間における基板処理の均一性が向上される。
【００７１】
（断熱系）
図５に示すように、断熱系は、保温筒３４と、断熱リング３７と、を有する。保温筒３４及び断熱リング３７は、いずれも、熱交換体３５より熱伝導率の小さい材料によって構成される。かかる材料としては、例えば熱交換体３５がグラファイト（Ｃ）や炭化珪素（ＳｉＣ）等の耐熱性材料であれば、これよりも熱伝導率の小さい石英を用いればよい。基
板処理領域４３から１５００〜１８００℃といった高温のキャリアガスが流れてくる場合であっても、熱交換体３５での熱交換によってガスの温度が十分低くなっているので、保温筒３４及び断熱リング３７については、石英等の断熱性能に優れた材料を用いることが可能である。
【００７２】
保温筒３４は、熱交換体３５の下方に配置されている。保温筒３４は、上下方向に積層された複数の板状部材３４１と、複数の板状部材３４１を支持する柱状部材３４２と、を有して構成される。このような構成により、保温筒３４は、複数の板状部材３４１によって熱輻射を多段に反射させて、熱エネルギを処理室４４の内部に保つようにすることで、耐熱性が低い炉口部４７（特に磁性流体を用いた回転軸１０６）を効率的に輻射から守るようになっている。
【００７３】
断熱リング３７は、保温筒３４の側方を囲うように、シールキャップ１０２の上面から熱交換体３５の側に向けて突設されている。そして、断熱リング３７の水平方向の直径は、熱交換体３５の水平方向における直径以下となっている。つまり、断熱リング３７の直径は、熱交換体３５の外周の直径と同じか、又はかかる直径よりも小さく形成されている。このような構成により、断熱リング３７は、熱交換体３５の外周側壁に沿って流れてきたガスが、断熱リング３７の内周側、すなわち回転軸１０６が配された側へ行かないようにし、回転軸１０６の近傍の温度上昇を効率的に抑制するようになっている。
【００７４】
（第２のガス流通経路制限部の具体例）
図５においてノズル下部６１ｂの具体的な斜視縦断面図が示されているが、ここでは、図６を用いて、さらにノズル下部６１ｂの全体構造、及び配置図を説明する。図６は、第２ガス流通経路制限部を具体的に実施するための一実施の形態のノズルの説明図であって、図６（ａ）は複数ノズルの共通の縦断面図、図６（ｂ）は複数ノズルの配置例を示す。
【００７５】
ノズル６０は、グライファイトからなる５本のノズル６１〜６５から構成されている。図６（ａ）に示すように、各ノズル６０のノズル上部６０ａには複数の噴出孔６０ｐが設けられている。ノズル下部６０ｂには第２のガス流通経路制限部６０ｃが設けられる。ノズル下部６０ｂの下端には石英からなるガス導入用のインレット部６０ｄが設けられている。第２ガス流通経路制限部６０ｃは、ノズル下部６０ｂの断面外形を角形状とした角形ノズル６０ｃ（６１ｃ〜６５ｃ）としてノズル下部６０ｂと一体に構成されている。角形ノズル６１ｃ〜６５ｃは、図６（ｂ）に示すように、角柱で構成され、その角柱の長さ方向にノズル穴が形成されている。ノズル上部６０ａは断面外形を円形とした丸形ノズルで形成されている。この丸形ノズルからなるノズル上部６０ａと、角形ノズル６０ｃからなるノズル下部６０ｂとは、ノズル穴の中心軸Ｎが一致するように、例えば取付け具によって一体的に連結されている。
【００７６】
なお、熱交換のみを考慮すれば、ノズル６０と熱交換体３５との間の第２のガス流通経路１７０ａに、第２ガス流通経路制限部６０ｃをノズル６０と別体に設けることも考えられる。しかし、第２ガス流通経路制限部６０ｃを別体に設ける場合、ノズル６０を設置する前、又はノズル６０を設置した後に、あらためて第２ガス流通経路制限部６０ｃを設置する必要があり、一体的に設ける場合に比してメンテナンス性が落ちる。したがって、上述したように、第２ガス流通経路制限部６０ｃはノズル６０と一体に設けるのが好ましい。
【００７７】
５本のノズルはノズル配置空間に弧状に配置される。図６（ｂ）に示すように、これらのノズル下部６０ｂとしての角形ノズル６１ｃ〜６５ｃは、熱交換体３５の外周の一部であって、平面視で逆Ｃ字形をしている第１ガス流通経路制限部３６のギャップに形成される弧状の配置空間に、弧状に近接配置される。弧状に近接配置された複数の角形ノズル６
１ｃ〜６５ｃは、図示例では、同一形状をしており、平面視で略台形をしている。略台形をした複数本の角形ノズルで弧状の配置空間を埋めるため、これらの角形ノズル６１ｃ〜６５ｃは、略台形の平行な上辺と下辺のうち、下辺よりも短い上辺が熱交換体３５側に、上辺より長い下辺が被加熱体４８側に向くよう配置する。略台形の４つの側面のうち、上辺を持つ側面が熱交換体３５と対向する所定面６０ｍ（６１ｍ〜６５ｍ）となる。
【００７８】
弧状に近接配置される複数の略台形ノズルを作製するには、概念的に言えば、逆Ｃ字形をしている第１ガス流通路制限部３６と同等な内径と外形とを有して、略台形の高さ分の側壁厚さをもつ円筒から、複数台分の弧状長さを有する弧状片を切り出す。切り出した弧状片を縦方向に等分割して複数の略台形柱を得る。そして、略台形柱の中にガスの通る縦穴を形成する。
【００７９】
図６（ａ）に示すように、ノズル下部６０ｂの下端に、ノズル６０にガスを導入するための筒形のインレット部６０ｄが挿入されて、ノズル６０がインレット部６０ｄに対して取り外し可能に接続されている。このインレット部６０ｄはマニホールド４６に取り付けられている（図４、図５参照）。ノズル６０が取り外し可能に設けられていることによって、ノズル毎に第２ガス流通経路１７０ａの間隙調整が可能となり、熱交換が一層促進され炉口部４７の温度を低くすることが可能となる。したがって、炉口部材の一層の長寿命化を達成することができる。特に、各ノズル６０に第２ガス流通経路制限部６０ｃが一体的に設けられていると、ノズル６０の取り外しを行うことで第２ガス流通経路制限部６０ｃも取り外し可能となり、メンテナンス性が向上する。
【００８０】
また、インレット部６０ｄは、例えばＬ字形に曲げられていて、マニホールドに取り付けられる水平部と、鉛直方向に立ち上がってノズル下部６０ｂと接続される立上がり部とを有する。インレット部６０ｄの立ち上がり部の中心軸Ｉは、ノズル６０の中心軸Ｎと一致させて配置するようにしてもよいが、実施の形態によっては、偏芯させる場合もある。
【００８１】
図６（ａ）は、そのように偏芯させている場合を示す。すなわち、ノズル６０のノズル下部６０ｂに接続されるインレット部６０ｄの立ち上がり部の中心軸Ｉは、ノズル６０の中心軸Ｎよりも反応管の径方向内方（熱交換体３５側）にずれている。なお、図示例では、ノズル下部６０ｂとノズル上部６０ａとの中心軸Ｎが一致している場合を示しているが、ノズル下部６０ｂとノズル上部６０ａとの中心軸Ｎが一致していない場合には、ウエハと対向するノズル上部６０ａの中心軸に対して、インレット部６０ｄの立ち上がり部の中心軸Ｉが径方向内方にずれていればよい。
【００８２】
図４に示すように、インレット部６０ｄを偏芯させて取り付けることによって、ノズル上部６０ａからウエハ１４までのガス供給空間４９の間隙Ａを増やすことができる。したがって、ノズル上部６０ａの噴出孔をウエハ１４から遠ざけることができ、各ノズル６０の噴出孔から搬出される複数種のガスをガス供給空間４９内で効率よく混合することができる。また、インレット部６０ｄのずれ分だけインレット部６０ｄを径方向内方へ押し込めることができる。それに伴ってマニホールド４６の径を小さくすることができ、小さくなった分だけ、反応管４２の下部領域にスペースＳを設けることができる。このスペースＳには、例えば、放射温度計などを配置することができる。
【００８３】
図６において、第２ガス流通経路制限部６０ｃとしての角形ノズル６０ｃの熱交換体３５と対向する所定面６０ｍは全面を平面で構成しても良いが、実施の形態によっては所定面にスリットを設けても良い。図６（ａ）に示す角形ノズル６０ｃはこのようなスリット６０ｓを設けた場合を示す。すなわち、各ノズル６０のそれぞれに設けられた角形ノズル６０ｃの所定面６０ｍには、角形ノズル６０ｃを炉口部方向に伝わる熱伝導を軽減するためのスリット６０ｓが設けられている。スリット６０ｓは、角形ノズル６０ｃのノズル穴
の中心軸方向に等間隔に複数本設けられる（図１０参照）。スリット６０ｓの向きは中心軸と交差する方向に設けられる。スリット６０ｓの深さは、熱伝導軽減効果を上げるために、機械的強度が許す範囲で、ノズル下部６０ｂのノズル穴の近傍まで達するように設けられていることが好ましい。このように角形ノズル６０ｃにスリット６０ｓが設けられていることにより、熱伝導を軽減し、炉口部を熱ダメージから守ることができる。
【００８４】
また、複数本のノズル６１〜６５間の位置は相互に保持されることが好ましい。図６（ｂ）にノズル間が相互に保持される形態を示す。すなわち、複数本のノズル６１〜６５のそれぞれに設けられた第２ガス流通経路制限部６１ｃ〜６５ｃのスリット６０ｓに、複数本のノズル６０の相対位置を保持する弧状部材６０ｔが共通にはめ込まれている。弧状部材６０ｔは例えば円弧状の板で構成することができる。円弧状板は、熱伝導の軽減効果が阻害されないように、できるだけスリット６０ｓの奥に押し込まれるようにはめ込む。また、円弧状板は、各ノズルの同じ高さ位置にある少なくとも１つにスリット間にはめ込まれればよい。このように、スリット１０ｓに弧状部材６０ｔをはめ込むことで、複数のノズル６１〜６５間の相互の傾きを抑えることができる。
【００８５】
（シミュレーション結果）
ここで、第２のガス流通経路制限部６０ｃにスリット６０ｓが設けられた場合と、スリット６０ｓが設けられていない場合とにおける処理室内の温度シミュレーション結果を示す。図７は、スリット６０ｓが設けられた場合の温度シミュレーション結果を示す図である。図８は、スリットが設けられていない場合の温度シミュレーション結果を示す図である。ＳｉＣのエピタキシャル成長温度は１５００℃〜１８００℃であるため、これらのシミュレーションでは、基板処理領域４３の温度を１６００℃とし、処理炉外の温度を室温としている。なお、等温線は、便宜上、１５００℃から表示している。
【００８６】
図７、図８を比較すると、第２のガス流通経路制限部６０ｃにスリット６０ｓを設けた場合における基板処理領域４３からの処理ガス等は、炉口部４７のシールキャップ１０２に到達するまでに、スリット６０ｓを設けない場合よりも数度低くなっていることがわかる。これによれば、スリット６０ｓにおいて、基板処理領域４３から炉口部４７への熱伝導が低減されていることが分かる。また、スリット６０ｓ付近では、第２のガス流通経路制限部６０ｃの温度変化が大きくなっている。これによれば、スリット６０ｓにおいて、ガス流通経路１７０ａを流通する高温状態の処理ガス等と第２のガス流通経路制限部６０ｃとの熱交換が促進されたことで処理ガス等の温度が低下していることが分かる。このように、スリット６０ｓを設けて第２のガス流通経路制限部６０ｃの炉口部４７に到達するまでの温度が低下することにより、炉口部４７内の温度も低下している。例えば、回転軸１０６の温度は、スリット６０ｓを設けることにより、スリットを設けないときの３０７℃から３００℃まで低下していた。また、シールキャップ１０２とマニホールド４６との接合部付近の温度は、Ｏリングの耐熱温度である３００℃以下となっていた。さらに、回転軸１０６の軸受部分に用いられる磁性流体の温度は耐熱温度以下の１００℃以下となっていた。
【００８７】
（４）第１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。
【００８８】
（ａ）本実施形態によれば、ノズル下部６０ｂの配置領域を埋めるように第２のガス流通経路制限部６０ｃが設けられ、熱交換体３５の外周の全周にわたってガス流通経路１７０の間隙がほぼ均一になるように構成されている。この構成によれば、ノズル下部６０ｂ付近におけるガス流通経路１７０の流路の間隙を狭め、ガス流通経路１７０を流通する高温状態の処理ガス等との熱交換を促進させることができる。これにより、炉口部４７の温度上昇を抑えることができる。したがって、炉口部４７を構成する各部材の熱劣化等を抑え
ることができ、これらの部材の長寿命化を達成させることができる。
【００８９】
（ｂ）また、第２のガス流通経路制限部６０ｃから熱交換体３５までのガス流通経路１７０の間隙Ｂが、基板処理領域４３に配置されるノズル上部６０ａからウエハ１４までのガス供給空間４９の間隙Ａより小さく設定されている。この構成によれば、熱交換領域４５では、ガス流通経路１７０の間隙を狭め、ガス流通経路１７０を流通するガス流量が制限されるので、処理後の高温状態の処理ガス等との熱交換を促進させることができる。これにより、炉口部４７の温度上昇を抑えることができる。したがって、炉口部４７を構成する各部材の熱劣化等を抑えることができ、これらの部材の長寿命化を達成させることができる。また、基板処理領域４３では、ノズル上部６０ａとウエハ１４との間のガス供給空間４９の間隙Ａが広げられるので、ウエハ１４に対して均一に処理ガス等を供給することができる。これにより、ウエハ１４に供給される処理ガス等の供給むらを抑え、ウエハ１４面間及び面内の基板処理の均一性を向上させることができる。また、複数のノズルから複数種類の処理ガス等を供給する場合には、ウエハ１４へ処理ガス等を供給する前に、ガス供給空間４９において処理ガス等の混合を十分に行うことができ、この場合にもウエハ１４面間及び面内の基板処理の均一性を向上させることができる。
【００９０】
（ｃ）また、第１のガス流通経路制限部３６の水平方向の厚さｔ３６は、ガス流通経路１７０の水平方向の間隙ｔ１７０よりも大きく構成されている。この構成によれば、第１のガス流通経路制限部３６の内部空間の容積を、ガス流通経路１７０の容積よりも大きくすることができるので、第１のガス流通経路制限部３６において高温状態の処理ガス等との熱交換をより促進させることができる。これにより、炉口部４７の温度上昇をより抑えることができる。したがって、炉口部４７を構成する各部材の熱劣化等をより抑えることができ、これらの部材の長寿命化を達成させることができる。
【００９１】
（ｄ）また、第２のガス流通経路制限部６０ｃは、取り外し可能なノズル下部６０ｂと一体に装着された構成となっている。この構成によれば、ノズル６０を交換する際に、第２のガス流通経路制限部６０ｃも同時に取り外すことができるので、第２のガス流通経路制限部６０ｃの交換に要する時間を短縮することができ、メンテナンス性を向上させることができる。
【００９２】
（ｅ）また、インレット部６０ｄは、垂直部の中心軸がノズル上部６０ａの中心軸よりも熱交換体３５側にずれる（偏芯する）ように配置されている。この構成によれば、ノズル上部６０ａの噴射孔６０ｐをウエハ１４から遠ざけて、ノズル上部６０ａとウエハ１４との間に形成されるガス供給空間４９が広げられるため、複数のノズルから供給される複数種類の処理ガス等を効率よく混合させることができる。したがって、ウエハ１４に対する処理ガス等の供給むらが抑えられ、ウエハ１４面内及び面間における基板処理の均一性を向上させることができる。また、マニホールド４６のフランジの径を小さくすることができるため、反応管４２の下側の領域（マニホールド４６の外側領域）を広げることができる。
【００９３】
（ｆ）また、第２のガス流通経路制限部としての角形ノズル６０ｃの所定面６０ｍには、スリット６０ｓが形成されている。この構成によれば、スリット６０ｓにより熱伝導が遮られるので、角形ノズル６０ｃを炉口部４７方向に伝わる熱伝導を軽減させることができる。これにより、基板処理領域４３側の高温の熱が、炉口部４７側へ伝わりにくくすることができ、炉口部４７の温度上昇を抑えることができる。
【００９４】
（ｇ）また、複数のノズル６０に設けられたスリット６０ｓに、ノズル６０間の相対位置を保持する弧状部材６０ｔが共通にはめ込まれている。この構成によれば、ノズル６０間における相互の傾きが抑えられるため、ノズル６０の相対位置を保持させることができる
。また、弧状部材６０ｔを設けることによりノズル６０の振動を抑制し、処理ガス等のガス供給方向を安定させることができる。
【００９５】
＜本発明の第２の実施の形態＞
（概要）
ここでは、基板処理装置１０が、さらに複数の基板への処理ガスの流れを規制するために複数の基板を挟むように設けられた一対の規制部と、ノズルは複数のノズルであって、各ノズル下部にガス流通経路制限部をそれぞれ有しており、一対の規制部のガス流入口となる弧状の隙間に弧状に並べられる複数のノズルとを備える。そして、複数のノズル下部の各ガス流通経路制限部によって狭められるガス流通経路の間隙を調整するために、前記複数のノズルの両端に並べられるノズルのうちいずれか一端のノズルのみ構造を異ならせるようにした実施の形態について説明する。一対の規制部の隙間にガス流通経路制限部を設ける場合、いずれか一端のノズルの構造のみを異ならせることで、熱交換部の外周に形成されるガス流通経路の間隙を均等化するためのノズル配列が容易になる。
【００９６】
いずれか一端のノズルの構造のみを異ならせる例としては、ノズル上部を円形ノズルで構成しノズル下部を角形ノズルで構成したノズル（図１０参照）において、さらに角形ノズルを略台形ノズル（図１０（ａ）、（ｂ）参照）、と矩形ノズル（図１０（ｃ）、（ｄ）参照）とから構成する。このうち矩形ノズルで構成したものを、いずれか一端のノズルとするものがある（図９参照）。
【００９７】
このような第２の実施の形態の規制部及びノズル構造を図９及び図１０を用いて説明する。図９は、図５のＶＩＩ−ＶＩＩ線を通る水平面で処理炉を切断した全横断面図に対応する図である。図１０は構造の異なる２種類のノズルを示す説明図であり、（ａ）は略台形ノズルを備えたノズルの斜視図、（ｂ）は同平面図、（ｃ）は矩形ノズルを備えたノズルの斜視図、（ｄ）は同平面図を示す。ノズルの符号には２００番台を付してある。なお、図１０においては、図９に示す４本の略台形ノズルを備えたノズル２６１、２６２、２６３、２６５のうち、ノズル２６１が代表例として図示されている。略台形ノズルを第１ノズル、また矩形ノズルを第２ノズルということもある。
【００９８】
（規制部）
基板処理領域では、一対の規制部８５が、ウエハ１４の周端面の一部を挟むようにウエハ１４中心に対して対称に設けられている。一対の規制部８５のガス流入口となる弧状の隙間はガス供給部側に開き、ガス流出口となる円弧状の隙間は排気口側に開いている。規制部８５は例えば薄板状の一対の規制板材から構成される。一対の規制部８５は、ボート３０の外周例えば両側面に、積層された複数のウエハ１４の周端面を水平方向から挟むように対向して設けられる。規制部８５は、その円弧状部が、ボート側面を、少なくとも１８０°より小さい挟角（ウエハ中心から規制部の両端を水平方向に見たときの開き角度）、図示例では略９０°前後の挟角をもって覆っている。規制部８５は熱交換部３５の頂部近傍からボート３０の頂部近傍まで鉛直方向に円弧状に延在している。一対の規制部８５は、例えば熱交換体３５の上に載置される。規制部８５は、耐熱部材、例えばカーボンからなる。
【００９９】
上述したように構成された一対の規制部８５は、５本のノズル２６１〜２６５から噴出される処理ガスの水平方向および鉛直方向の流れを水平方向、鉛直方向に制御する。水平方向の制御では効率的にウエハ面内にガスを供給し、鉛直方向の制御ではウエハ面間に均一に処理ガスを供給してウエハ面間のエピタキシャル層の均一性を改善する。
【０１００】
（ノズル構造）
複数本のノズル２６１〜２６５は、噴出孔を有するノズル上部が一対の規制部８５の間
に形成された円弧状の配置空間に円弧状に配置される。また、第２ガス流通経路制限部２６１ｃ〜２６５ｃを有するノズル下部が、逆Ｃ字の形をした第１ガス流通経路制限部３６の円弧状のギャップ間に配置される。
【０１０１】
図９に示すように、ノズル２６１〜２６５は、噴射孔を有するノズル上部が円形ノズルで構成され、第２のガス流通経路制限部を有するノズル下部が、横断面外形を角形状とした複数の角形ノズルで構成される。ノズル下部を構成する角形ノズルは、この角形ノズルの所定面を熱交換体３５の外周部に向けて円弧状に近接配置されるよう、熱交換体３５の外周に弧状に配列される。なお、ノズル相互を密着配置ではなく近接配置するのは、熱膨張によりノズル同士が接触してノズルが破損しないようにするためである。一端から他端に円弧状に近接配置された複数の角形ノズルのうち、一端から他端の一つ手前までの角形ノズルは、上辺より下辺が長い同一形の略台形ノズル２６１ｃ、２６２ｃ、２６３ｃ、２６５ｃをなし、他端に配置された角形ノズルは前記略台形ノズルとは異形の矩形ノズル２６４ｃをなしている。略台形ノズル２６１ｃ、２６２ｃ、２６３ｃ、２６５ｃにあっては、熱交換体３５の外周部に向けられる所定面を台形の上辺に対応する上辺対応面とし、矩形ノズル２６４ｃにあっては矩形の短辺に対応する短辺対応面としている。
【０１０２】
上述した略台形ノズル２６１ｃは、図６（ｂ）に示す台形ノズルと形状が似ているが、下辺対応面側の２つのコーナのうち１つのコーナが直角をなしている点で異なる。図１０（ｂ）に示すように、この略台形ノズル２６１ｃは、下辺対応面３６１ｄと一側面３６１ｂとのなす角度が直角である。この一側面３６１ｂは、略台形ノズル２６１ｃに接続されたノズル上部２６１ａの噴射孔２６１ｐの噴射方向と平行になっている。熱交換体３５と対向する上辺対応面３６１ａは、下辺対応面３６１ｄに対して平行ではなく、面間が閉じる方向にやや傾斜しており、一側面３６１ｂと上辺対応面３６１ａとのなす角度は、他側面３６１ｃと下辺対応面３６１ｄとのなす角度と同様に鋭角である。上辺対応面３６１ａと他側面３６１ｃとのなす角度は鈍角である。
【０１０３】
これに対して矩形ノズル２６４ｃは、図１０（ｄ）に示すように、下辺対応面３６４ｄと一側面３６４ｂとのなす角度は直角である。この一側面３６４ｂは、矩形ノズル２６４ｃに接続されたノズル上部２６４ａの噴射孔２６４ｐの噴射方向と平行になっている。熱交換体３５と対向する上辺対応面３６４ａは、下辺対応面３６４ｄに対して平行である。一側面３６４ｂと上辺対応面３６４ａとのなす角度は、他側面３６４ｃと下辺対応面３６４ｄとのなす角度と同様に直角である。上辺対応面３６４ａと他側面３６４ｃとのなす角度も直角である。角形ノズルの各面はいずれもフラット面で形成されている。このように角形ノズルの各側面をいずれもフラットで形成するのは、加工しにくく複雑な形状を製作するのが困難であるカーボン材を使用する場合でも、容易に製作することが出来るからである。
【０１０４】
ところで、ウエハに供給される処理ガスの流れを均一化するためには、一対の規制部８５をウエハ中心に対して対称な形とするだけではなく、一対の規制部８５の間に設けられる複数本のノズル２６１〜２６５も、均等に配列する必要がある。そのためには、熱交換領域において、熱交換体３５と第１及び第２のガス流通経路制限部との間であって、熱交換体３５の外周部に形成される円筒状のガス流通経路１７０の間隙を均等化する必要がある。ノズル下部の配置空間に、第２のガス流通経路制限部を角形ノズルとして設ける場合、上述した第２の実施の形態のように、一端から他端に位置する複数の角形ノズルのうち、他端に位置する角形ノズルの断面形状のみを変更することで隙間を均等化することができる。このように、他端に位置する角形ノズルの断面形状のみを変更することで隙間を均等化することができることを、次に説明する。
【０１０５】
（ノズル断面形状の説明）
図４において、ウエハ面間、面内の処理の均一性を向上させるためには、基板処理領域４３において、ノズル上部６１ａ〜６５ａからウエハ１４までのガス供給空間４９の間隙を広くとってガスの混合を十分に行えるようにする必要がある。ところが、ガス供給空間４９の間隙を広くとると、ノズル６１〜６５は鉛直方向に起立して設けられているから、熱交換領域４５においては、ノズル上部６１ａ〜６５ａの間隙はそのままノズル下部６１ｂ〜６５ｂに反映される。このため、ノズル下部６１ｂ〜６５ｂと熱交換体３５との間隙が広くなってしまう。ノズル下部６１ｂ〜６５ｂと熱交換体３５との間隙が広くなると、その間隙から大量の熱が移送されるため加熱ガスと熱交換体３５との熱交換の促進が図れない。
【０１０６】
例えば、図１１に示すように、円筒状のノズル２６１〜２６５を複数本、熱交換体３５の外周に沿って円弧状に配置する場合には、ノズル相互を近接配置する場合であっても、ノズル下部と熱交換体３５との間隙がノズル本数に応じて大きくなるため、ガス流通経路１７０ａの断面積が増大し、高温の処理ガスと熱交換体３５との熱交換の促進が図れなくなる。
【０１０７】
そこで、本実施の形態では、ノズル下部と熱交換体との間に第２ガス流通経路制限部を設けて、熱交換体との間に形成される第２ガス流通経路１７０ａの間隙を狭めてガス流通経路を流れるガス流量を制限するようにしている。
【０１０８】
第２ガス流通経路制限部を装着する場合、ノズル下部に装着される第２ガス流通経路制限部の断面形状に加えて、ノズル上部に設けられる噴出孔のウエハに対する位置決めが重要となる。全てのノズルは、それらの噴出孔がウエハの所定位置を向くように、例えばウエハ中心を向くように、処理炉に容易に設置できることが要請される。
【０１０９】
そこで、まず、円弧状に近接配置する第２ガス流通経路制限部の形状として、もっとも容易に思いつく形状としては、台形ノズルが考えられる。図６（ｂ）に示す第２ガス流通経路制限部がこれに相当する。複数本の第２ガス流通経路制限部が、全て同じ台形をしていると、熱交換部と第２ガス流通経路制限部との間に形成されるガス流通経路の間隙の均等性は確保できる。この場合、複数の台形ノズルを弧状に設置する際、噴出孔の位置決めが難しく、容易に設置することが困難である。なぜならば、両側面が平行な矩形ノズルを横一列に設置する場合のように、隣同士の矩形ノズルを、それらの側面間が平行になるように配列すれば良いので配置は容易となる。しかし、台形ノズルの場合、下辺に対応する側面（下辺対応面）、上辺に対応する側面（上辺対応面）を除く、両側面が開いているため、これらを弧状に配列するには、隣同士の台形ノズルの側面において、径方向外方の各ポイントの間隙を互いに等しく設定しなければならないからである。
【０１１０】
つぎに、前述した台形ノズルと形状が似ているが、下辺対応面側の２つのコーナのうち１つのコーナが直角をなしている略台形ノズルが考えられる。すなわち、複数の第２流通経路制限部を全て、図１０（ａ）、（ｂ）に示す略台形ノズルで構成する場合である。これによれば、図１２に示すように、略台形ノズル２６１〜２６５を一端から他端に向かって円弧状に近接配置する場合、まず、１番目の略台形ノズル２６５ｃをその一側面が当該略台形ノズル２６５ｃのガス噴出方向と平行になるよう配置する。次に２番目の略台形ノズル２６３ｃをその一側面が一端に配置した略台形ノズル２６５ｃの他側面と平行になるよう配置する。同様にして他の略台形ノズル２６２ｃ、２６１ｃを配置していき、最後の略台形ノズル２６４ｃをその一側面が一つ手前に配置した略台形ノズル２６１ｃの他側面と平行になるように配置する。すると、一端の略台形ノズル２６５ｃのみをガス噴射方向と平行になるよう位置決めすれば、残りの略台形ノズル２６３ｃ、２６２ｃ、２６１ｃ、２６４ｃはその一側面を先行して配置した略台形ノズルの他側面と平行に配置するだけで、ガス噴射方向と平行になるように位置決めできる。したがって、この形状の略角形ノズ
ルを用いれば、ノズル上部の噴射孔のウエハに対する位置決めが容易にできる。
【０１１１】
特に、逆Ｃ字の形状をした第２流通経路制限部の端面を、その端面面と平行な方向が、これと隣接して配置される略台形ノズルの一側面と平行になるように位置決めすれば、１番目の略台形ノズルも、周辺断熱筒３６ａの端面と平行に配置するだけで、当該１番目の略台形ノズルも、ガス噴射方向と平行に配置することができる。
【０１１２】
しかしながら、複数の第２流通経路制限部を全て同一形状の略台形ノズルで構成した場合、図１２に示すように、他端に配列される略台形ノズル２６４ｃの他側面と、第２流通経路制限部の他端面との間に、断面くさび型のガス流通経路１７０ｃが形成されることになる。このくさび型のガス流通経路１７０ｃの形成は、円筒状空間の間隙を周方向で不均等とするため好ましくない。
【０１１３】
そこで、上述した第２の実施の形態のように、一端から他端の一つ手前に位置する第２ガス流通経路制限部を全て同じ形状で統一し、他端に位置する第２ガス流通経路制限部の形状のみを変更することで、図１３に示すように熱交換体３５の外周に隙間が均等な円筒状のガス流通経路を形成できる。
（第２実施の形態の効果）
【０１１４】
本実施形態によれば、上述の第１の実施形態に加え以下に示す１又は複数の効果を奏する。
【０１１５】
（１）本実施形態では、ウエハ１４上を流れるガスの流れを規制する一対の規制部８５を設けている。この構成によれば、処理ガス等の水平方向および鉛直方向の流れが制御され、ウエハ１４上へのガス流を均一化させることができる。またこれにより、ウエハ１４面間、ウエハ１４面内における基板処理の均一性を向上させることができる。
【０１１６】
（２）また、本実施形態では、第２のガス流通経路制限部としての略台形ノズル２６５ｃ，２６３ｃ，２６２ｃ，２６１ｃと、矩形ノズル２６４ｃとが、ノズル配置空間に順次配置され、ノズル配置空間が密に埋めれられている。この構成によれば、ガス流通経路１７０の間隙が全周にわたって均一化され、ガス流量が全周にわたって均一化される。これにより、規制部８５による処理ガス等の水平方向および鉛直方向の流れの制御を効率的に実施することができる。
【０１１７】
（３）また、第２のガス流通経路制限部としての略台形ノズル２６１ｃ〜２６５ｃの上辺対応面３６１ａ〜３６５ａは、一側面３６１ｂ〜３６５ｂ、及び他側面３６１ｃ〜３６５ｃよりも水平方向の幅が小さくなるようにそれぞれ構成されている。この構成によれば、上辺対応面３６１ａ〜３６５ａ内におけるガス流通経路１７０の間隙のばらつきが抑えられる。したがって、ガス流通経路１７０の間隙が全周にわたって均一化され、ガス流量が全周にわたって均一化される。
【０１１８】
（４）また、第２のガス流通経路制限部としての略台形ノズル２６１ｃ〜２６５ｃの一側面３６１ｂ〜３６５ｂは、ノズル２６１〜２６５のガス供給方向と平行に形成されている。そして、第１のガス流通経路制限部３６、ノズル２６１〜２６５の第２のガス流通経路制限部としての略台形ノズル２６１ｃ〜２６５ｃは、互いに対向する面がほぼ平行となるようにそれぞれ配置されている。この構成によれば、容易にノズル２６１〜２６５の位置決めがされ、ガス供給方向をウエハ１４の中心に向けることができる。また、ノズル２６１〜２６５の設置や交換等に要する時間を短縮し、メンテナンス性を向上させることができる。
【０１１９】
（比較例）
ここで、上述の実施形態に係る基板処理装置１０の比較例として、ＳｉＣエピタキシャル成長を実施させる基板処理装置の比較例として、平面的に複数のウエハを配置して基板処理を実施する基板処理装置について以下説明する。図１４は、比較例に係るパンケーキ型の基板処理装置８００を示す縦断面図である。図１５は、比較例に係るプラネタリ型の基板処理装置９００の（ａ）縦断面図、（ｂ）Ａ−Ａ断面図である。
【０１２０】
基板処理装置８００では、図１４に示すように、処理室８４４内のサセプタ８４８上に複数のウエハ８１４が配置されるように構成されている。サセプタ８４８は、サセプタ８４８下方に設けられた誘導コイル８５０からの交番磁場により発熱し、ウエハ８１４を加熱するように構成されている。サセプタ８４８、ウエハ８１４は、図示しない回転機構によりそれぞれが回転されるように構成されている。サセプタ８４８の中心部付近に開口したガス供給部（ノズル）８６０は、基板処理に係る処理ガス等を処理室８４４内に供給するように構成されている。処理室８４４内の雰囲気は、サセプタ８４８の下方の処理室８４４の周辺部に設けられたガス排気口８９０ａを介して、バルブ８９２により圧力調整しつつガス排気管８９１から排気されるように構成されている。すなわち、処理室８４４内に供給された処理ガス等は、サセプタ８４８の中心部から周縁部に拡がって供給された後排気される。
【０１２１】
このような構成を有する基板処理装置８００では、基板処理を実施する際に、サセプタ８４８の中心部から周縁部に向かって処理ガス等の濃度が大きく低下してしまうという問題があった。また、例えば、サセプタ８４８の径方向に沿って複数のウエハ８１４を配置して基板処理を実施すると、内周側と外周側とで膜のウエハ４１８面内均一性が損なわれてしまうため、同時に処理できるウエハ８１４の枚数が制限されていた。また、多くの枚数のウエハ８１４を同時に処理するためには、サセプタ８４８の直径を大きくすればよいが、そうすると、装置サイズが大きくなりコストが増大するという問題があった。このような問題は、特にウエハ８１４径が大きくなるにつれて問題となっていた。
【０１２２】
一方、図１５に示すプラネタリ型の基板処理装置９００においても、ウエハ９１４はサセプタ９４８に保持されるよう構成されている。処理ガス等は、サセプタ９４８の中心部付近に開口したガス供給部（ノズル）９６０から供給される。処理ガス等は、ガス流通領域９８０を介してサセプタ９４８の周縁部へ供給された後、排気される。サセプタ９４８は、誘導コイル９５０により発生する交番磁場により加熱されるように構成されている。サセプタ９４８は、ガス供給部９６０を軸に回転されるように構成されている。また、サセプタ９４８に保持されたウエハ９１４は、形成される膜のウエハ９１４面内均一性が低下しないよう、それぞれのウエハ９１４を回転させながら基板処理が実施されるように構成されている。プラネタリ型の基板処理装置９００においても、パンケーキ型の基板処理装置８００と同様の課題を有している。
【０１２３】
これに対して、上述の実施形態に係る基板処理装置１０は、ボート３０に積層された多数（例えば２５〜１００枚）のウエハ１４に対して同時に基板処理を実施しているため、パンケーキ型の基板処理装置８００、プラネタリ型の基板処理装置９００よりも処理能力が向上されている。また、ウエハ１４を積層させることにより、装置サイズ（設置面積）の増大が抑えられている。また、処理ガス等は、ウエハ１４の周辺から供給される構成されており、形成される膜のウエハ１４面内均一性を向上させている。さらに、上述の実施形態に係る基板処理装置１０では、基板処理領域４３の熱が炉口部４７に伝わりにくくなるよう構成されている。
【０１２４】
＜本発明の好ましい態様＞
以下に本発明の望ましい態様について付記する。
【０１２５】
［付記１］
本発明の一態様によれば、
処理ガスの供給により複数の基板を処理する処理部と、
前記処理部で前記複数の基板を水平に保持するボートと、
前記ボートを下方から支持する熱交換体を有し、該熱交換体の外周にガス流通経路が形成されている熱交換部と、
前記処理部から前記熱交換部の前記ガス流通経路を介して高温の前記処理ガスが排気される炉口部と、
前記ガス流通経路を通って前記処理部に延在されるノズルであって、前記処理部に延在されるノズル上部に前記処理ガスを供給する供給部を有するノズルと、
前記ガス流通経路を通るノズル下部と前記熱交換体との間に設けられ、前記ガス流通経路を狭めるためのガス流通経路制限部と
を有し、
前記ガス流通経路制限部と前記熱交換体との間隙は、前記ノズル上部から前記複数の基板までの距離より小さく設定されている基板処理装置が提供される。
【０１２６】
［付記２］
好ましくは、
前記複数の基板への処理ガスの流れを規制するために、前記複数の基板を挟むように設けられた一対の規制部と、
前記ノズルは複数のノズルであって、各ノズル下部に前記ガス流通経路制限部をそれぞれ有しており、前記一対の規制部のガス流入口となる弧状の隙間に弧状に並べられる複数のノズルと
を備え、
前記複数のノズル下部の各ガス流通経路制限部によって狭められる前記ガス流通経路の間隙を調整するために、前記複数のノズルの両端に位置するノズルのうちいずれか一端のノズルのみ構造を異ならせている。
【０１２７】
［付記３］
好ましくは、
前記ガス流通経路制限部を前記炉口部方向に伝わる熱伝導を抑制するために、前記ガス流通経路制限部にスリットを設けてある。
【０１２８】
［付記４］
本発明の他の態様によれば、
基板処理領域を内部に有する反応管と、該反応管の下部に有する炉口部とを備えた反応炉と、
前記基板処理領域で複数の基板を水平に保持する基板保持部と、
前記反応管に設けられ、前記基板保持部を下方から支持するとともに、前記基板処理領域から前記炉口部に向かう高温の処理ガスを熱交換する筒状の熱交換部と、
前記筒状熱交換部と前記反応管との間の空間に形成される筒状のガス流通経路と、
前記炉口部に設けられ、前記基板処理領域から前記筒状ガス流通経路を通って前記炉口部に到達する処理ガスを前記炉口部から外部に排気する排気部と、
前記炉口部から前記反応管内に挿入されるノズルであって、そのノズル下部が前記筒状ガス流通経路の一側を通り、そのノズル上部が前記基板処理領域に配置されて前記基板保持部に保持された前記複数の基板に前記処理ガスを供給するノズルと、
前記ノズル下部が通る前記筒状のガス流通経路の一部を除く他部の間隙を狭めて、該他部を流れる前記処理ガスの流量を制限する第１のガス流通経路制限部と、
前記ノズル下部が通る前記筒状ガス流通経路の一部の間隙を狭めて、該一部を流れる処
理ガスの流量を制限する第２のガス流通経路制限部と、
を備え、
前記第２のガス流通経路制限部から前記熱交換部までの筒状ガス流通経路の一部の間隙を、前記基板処理領域に配置されるノズル上部から前記基板までのガス供給空間の間隙より小さく設定した基板処理装置が提供される。
【０１２９】
［付記５］
好ましくは、
前記ノズルは取り外し可能に複数設けられ、ノズル毎にガス流通経路制限部が設けられている。
【０１３０】
［付記６］
また好ましくは、
前記基板処理領域では、
前記各ノズル上部から前記各基板上を流れるガスの流れを規制する一対の規制部が基板の周辺部を挟むように前記基板中心に対して対称に設けられ、
前記ノズルは、前記一対の規制部の間に複数本設けられ、
前記熱交換領域では、
前記ノズルの本数に対応して前記第２のガス流通経路制限部は複数設けられ、
前記複数の第２のガス流通経路制限部は、前記ノズル下部の横断面外形を角形状とした複数の角形ノズルで構成され、
前記複数の角形ノズルが該角形ノズルの所定面を前記熱交換部の外周部に向けて弧状に近接配置されるよう、前記複数の角形ノズルは前記熱交換部の外周に弧状に配列され、
前記弧状に近接配置された前記複数の角形ノズルのうち、他端に配置された角形ノズルを除く全ての角形ノズルが下辺よりも長辺が長い同一形の略台形ノズルをなし、他端に配置された角形ノズルが前記略台形ノズルとは異形の矩形ノズルをなし、
前記台形ノズルにあっては前記所定面を台形の上辺に対応する上辺対応面とし、前記矩形ノズルにあっては矩形の短辺に対応する短辺対応面とする。
【０１３１】
［付記７］
また好ましくは、
前記複数のノズルのそれぞれに設けられた第２のガス流通経路制限部には、該ガス流通経路制限部を前記炉口部方向に伝わる熱伝導を軽減するためのスリットが設けられている。
【０１３２】
［付記８］
また好ましくは、
前記複数のノズルのそれぞれに設けられたガス流通経路制限部のスリットに、前記複数のノズルの相対位置を保持する弧状部材が共通にはめ込まれている。
【０１３３】
［付記９］
また好ましくは、
噴出孔を有するノズル上部の中心軸に対して、ノズル下部の下端に接続されるインレット部の中心軸が反応炉の径方向内方にずれている。
【符号の説明】
【０１３４】
１０    基板処理装置
１４    ウエハ（基板）
３０    ボート（基板保持部）
３５    熱交換体
３６    第１のガス流通経路制限部
４０    処理炉
４３    基板処理領域（処理部）
４４    処理室
４５    熱交換領域（熱交換部）
４７    炉口部
６０  （６１〜６５）  ノズル
６０ａ（６１ａ〜６５ａ）  ノズル上部
６０ｂ（６１ｂ〜６５ｂ）  ノズル下部
６０ｃ（６１ｃ〜６５ｃ）  第２のガス流通経路制限部
６０ｄ、１６０ｄ  インレット部
６０ｍ  上辺対応面（所定面）
６０ｐ  噴射孔
６０ｓ  スリット
６０ｔ  弧状部材
２６１ｃ、２６２ｃ、２６３ｃ、２６５ｃ  略台形ノズル
２６４ｃ  矩形ノズル
１７０（１７０ａ、１７０ｂ）  ガス流通経路
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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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１３】
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【図１４】
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【図１５】
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