(57)【要約】【課題】ボートの変形を抑制することができる基板処理装置を提供する。【解決手段】基板を鉛直方向に夫々が間隔を成すように積層して保持するボートと、前記ボートを収容し、該ボート上に保持された前記基板を処理する処理室と、前記処理室内に収容された前記基板を加熱する加熱部と、前記処理室内へ処理ガスを供給する処理ガス供給部と、前記処理室内からガスを排気する排気部とを備える基板処理装置において、前記ボートを、天板と底板と補強板と複数の上側支柱と複数の下側支柱とを有し、前記天板と前記補強板を前記上側支柱で連結し、前記補強板と前記底板を前記下側支柱で連結するように構成する。【選択図】図４
2012178390.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を鉛直方向に夫々が間隔を成すように積層して保持するボートと、
前記ボートを収容し、該ボート上に保持された前記基板を処理する処理室と、
前記処理室内に収容された前記基板を加熱する加熱部と、
前記処理室内へ処理ガスを供給する処理ガス供給部と、
前記処理室内からガスを排気する排気部とを備える基板処理装置であって、
前記ボートは、天板と底板と補強板と複数の上側支柱と複数の下側支柱とを有し、前記天板と前記補強板を前記上側支柱で連結し、前記補強板と前記底板を前記下側支柱で連結したものである基板処理装置。
【請求項２】
基板をそれぞれ搭載した複数枚の基板ホルダを鉛直方向に夫々が間隔を成すように積層して保持するボートと、
前記ボートを収容し、該ボート上の基板ホルダに搭載された基板を処理する処理室と、
前記処理室内に収容された基板を加熱する加熱部と、
前記処理室内へ処理ガスを供給する処理ガス供給部と、
前記処理室内からガスを排気する排気部とを備える基板処理装置であって、
前記ボートは、天板と、底板と、前記天板と底板を連結する複数の支柱と、前記天板と底板の間に設けられ前記複数の支柱同士を連結する補強板を有し、前記補強板の少なくとも一部が、前記基板ホルダの直径及び厚さと略同等である形状を有するものである基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウェハ等の基板を処理する基板処理装置に関し、特に、炭化珪素（ＳｉＣ）エピタキシャル膜を基板上に成膜する、縦型バッチ式の基板処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
炭化珪素（ＳｉＣ、シリコンカーバイド）は、珪素（Ｓｉ、シリコン）に比べエネルギーバンドギャップが大きいことや、絶縁耐圧が高いことから、特にパワーデバイス用素子材料として注目されている。一方でＳｉＣは、融点がＳｉに比べて高いこと、常圧下での液相を持たないこと、不純物拡散係数が小さいことなどから、Ｓｉに比べて基板やデバイスの作成が難しいことが知られている。
例えばＳｉＣエピタキシャル成膜装置は、Ｓｉのエピタキシャル成膜温度が９００℃〜１２００℃であるのに比べ、ＳｉＣのエピタキシャル成膜温度が１５００℃〜１８００℃程度と高いことから、成膜装置の構成部品の耐熱構造や分解抑制に技術的な工夫が必要である。またＳｉとＣの２元素の反応で成膜が進むため、膜厚や成膜組成均一性の確保、ドーピングレベルの制御技術にもシリコン系の成膜装置に無い工夫が必要となる。
【０００３】
量産用のＳｉＣエピタキシャル成長装置として市場に供されている装置としては、「パンケーキ型」や「プラネタリ型」と称される形態の装置が主流である。図６と図７に、「プラネタリ型」ＳｉＣエピタキシャル成長装置を示す。図６は、従来のＳｉＣエピタキシャル成膜装置を側面からみた垂直断面図を示す。図７は、図６におけるＡ−Ａ断面図である。図６に示すように、ＳｉＣウェハ９０３がウェハホルダ９０２に把持され、吊るすようにしてサセプタ９０１に支持されている。材料ガスは、供給ガス経路９０５を通って下方から上昇し、ＳｉＣウェハ９０３の下面を通過し、反応容器壁９１０の側面から、矢印９０６で示すように排気される。ＳｉＣウェハ９０２は、回転軸９０４ａの周りを自転しつつ、回転軸９０４ｂの周りを公転しながら、誘導コイル９０７により加熱処理される。
【０００４】
このように従来装置では、高周波等で成膜温度まで加熱したサセプタ上に、数枚〜十数枚程度のＳｉＣ基板を平面的に並べ、原料ガスやキャリアガスを供給する方法で成膜している。
これらの従来装置では、炭素（Ｃ）原料としてＣ３Ｈ８ （プロパン）やＣ２Ｈ４（エチレン）、Ｓｉ原料としてＳｉＨ４ （モノシラン）が多く採用されており、キャリアとしてはＨ２（水素）が使用される。気相中でのシリコン核形成の抑制や結晶の品質向上を狙って塩化水素（ＨＣｌ）を添加する場合や、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（ＳｉＣｌ４、四塩化珪素）などの原料を使う場合もある。
【０００５】
これら従来のＳｉＣエピタキシャル成膜装置には以下のような問題があった。図６に示すような反応室構造では、平面的に配置されたウェハに対し、シリコン成膜材料ガスとカーボン成膜材料が、中心部に設置されたガス供給部から供給され、排気は周辺部から行われるのが一般的であり、ガス供給口から排気口にかけてガスの濃度分布は大きく変化する。これに伴う膜厚の不均一性を、ウェハおよびサセプタを成膜時に回転させて回避することも一般的に行われているが、ガス供給方向からガス排気口方向（半径方向）に２枚以上並べると前述のガス濃度差の問題により処理ウェハ間に膜厚差が発生するため、一度に処理できる実用的なウェハ枚数が制限されるという問題がある。
また、一度に処理できる基板枚数を増やすにはサセプタの直径を大きくすれば良いが、サセプタの直径を大きくすると装置サイズが大きくなりコストが増大するという問題がある。この問題はウェハ径が大きくなるほど、より深刻となる。
【０００６】
一方で、シリコンの成膜装置で用いられている縦型成膜装置は、ウェハ１枚相当のフットプリントにて一度に複数（例えば２５〜１００枚）のウェハを縦方向に積み上げて一括して処理できる構造を持つことから大量生産に非常に有利である。
この縦型成膜装置をＳｉＣ成膜に適用する場合、例えば、カーボングラファイトからなるボートにＳｉＣウェハを積載し成膜する。このとき、ボートに付着するＳｉＣ膜による膜応力歪みや熱膨張差により徐々にボートの変形が発生し、ＳｉＣウェハを積載不能にする程度まで変形する可能性がある。
【０００７】
下記の特許文献１には、縦型炉において１０００℃を越える比較的高温で処理を行う際に、石英製ボートの変形を防止するため、ボートの支柱を中間部において中間連結板により連結する技術が開示されている。しかし、特許文献１の技術は、１５００℃以上の高温処理に対応するものではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平７−２７３０５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、基板をボートに搭載して高温熱処理を行う基板処理装置、例えば縦型バッチ式ＳｉＣエピタキシャル製造装置等の基板処理装置において、ボートへの成膜等による変形を抑制することのできるボートを備えた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】
【００１０】
前記課題を解決するための本発明に係る基板処理装置の代表的な構成は、次のとおりである。すなわち、
基板を鉛直方向に夫々が間隔を成すように積層して保持するボートと、
前記ボートを収容し、該ボート上に保持された前記基板を処理する処理室と、
前記処理室内に収容された前記基板を加熱する加熱部と、
前記処理室内へ処理ガスを供給する処理ガス供給部と、
前記処理室内からガスを排気する排気部とを備える基板処理装置であって、
前記ボートは、天板と底板と補強板と複数の上側支柱と複数の下側支柱とを有し、前記天板と前記補強板を前記上側支柱で連結し、前記補強板と前記底板を前記下側支柱で連結したものである基板処理装置。
【発明の効果】
【００１１】
このように構成すると、ボートの変形を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態における基板処理装置の斜視図を示す。
【図２】本発明の実施形態における処理炉を側面からみた垂直断面図を示す。
【図３】本発明の第１実施例におけるボートの斜視図を示す。
【図４】本発明の第１実施例におけるボートの模式図を示す。
【図５】本発明の第２実施例におけるボートの模式図を示す。
【図６】従来のＳｉＣエピタキシャル成膜装置を側面からみた垂直断面図を示す。
【図７】図６におけるＡ−Ａ断面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、炭化珪素成膜装置の一例であって、本発明の実施形態におけるＳｉＣエピタキシャル膜を成膜する基板処理装置であり、斜視図にて示す。この基板処理装置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筐体１２を有する。基板処理装置１０では、例えば、Ｓｉ又はＳｉＣ等で構成された基板としてのウェハ１４を収納する基板収納器としてフープ（以下、ポッドという）１６が、ウェハキャリアとして使用される。この筐体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、装置１０の外部から搬送される。ポッド１６には、例えば２５枚のウェハ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。
【００１４】
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。また、このポッド搬送装置２０の近傍には、ポッド収容棚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。ポッド収容棚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とポッド収容棚２２とポッドオープナ２４との間でポッド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は蓋を開けられたポッド１６内のウェハ１４の枚数を検知する。
【００１５】
筐体１２内には基板移載機２８、基板保持体としてのボート３０が配置されている。基板移載機２８は、アーム（ツィーザ）２９を有し、図示しない駆動手段により、上下方向、水平方向の進退動作および回転動作が可能な構造になっている。アーム２９は例えば５枚のウェハを取り出すことができ、このアーム２９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間にてウェハ１４を搬送する。
【００１６】
ボート３０は、耐熱性材料である、ＳｉＣコーティングされたカーボングラファイトで構成されており、複数枚のウェハ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、それぞれが間隔をなすように鉛直方向（縦方向）に積層して保持するように構成されている。なお、ボート３０は、ウェハ１４をウェハホルダに保持し、該ウェハ１４を保持したウェハホルダを、水平姿勢でかつ互いに中心を揃えた状態で整列させて、それぞれが間隔をなすように鉛直方向に積層して保持するように構成してもよい。
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筒形状の断熱部材としてのボート断熱部４７が配置されており、後述する加熱体４５からの熱が処理炉４０の下方側に伝わりにくくなるように構成されている（図２参照）。ボート３０の構造については後述する。
筐体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内に複数枚のウェハ１４を装填したボート３０が搬入され熱処理が行われる。
【００１７】
図２は、本発明の実施形態におけるＳｉＣエピタキシャル膜を成膜する基板処理装置１０の処理炉４０の側面断面図を示す。図２に示すように、処理炉４０は、反応管４２を備える。反応管４２は、石英または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。反応管４２の内側の筒中空部には、円筒形状の反応室４３が形成されている。
反応管４２の内側には、上端が閉塞し下端が開口した円筒形状の断熱材４４が配置され、断熱材４４の内側には、上端が閉塞し下端が開口した円筒形状の加熱体４５が配置され、加熱体４５の内側の筒中空部には、円筒形状の処理室４６が形成されている。断熱材４４、加熱体４５の詳細については後述する。
【００１８】
反応管４２の外側には、石英製で上端が閉塞し下端が開口した円筒形状のライナーチューブ４１が、ヒータベース５７の上に配置されている。ライナーチューブ４１の外側には、上端と下端が開口した円筒形状の、誘導コイル５０を支持するコイル支持体５１が、ヒータベース５７の上に配置されている。コイル支持体５１は、絶縁物であるアルミナ等のセラミックで構成される。
コイル支持体５１の外側には、上端と下端が開口した円筒形状の水冷板５３が、ヒータベース５７の上に配置されている。水冷板５３の外側には、上端が閉塞し下端が開口した円筒形状の筐体カバー５４が、ヒータベース５７の上に配置されている。
ヒータベース５７の下方には、ヒータベース５７の下部とインレットアダプタ９１の下部とを密閉するように接続するスカベンジャ５９が、配置されている。ライナーチューブ４１、スカベンジャ５９は、キャリアガスとして用いる水素ガスの漏洩による爆発を防止するためもので、詳細については後述する。また、誘導コイル５０、水冷板５３、筐体カバー５４の詳細についても後述する。
【００１９】
処理室４６内には、Ｓｉ又はＳｉＣ等で構成されたウェハ１４を、ボート３０に、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している。また、処理室４６内には、第１のガス供給ノズル６１、第２のガス供給ノズル６２、及び排気ノズル７１が設けられている。こうして、処理室４６内において、第１のガス供給ノズル６１や第２のガス供給ノズル６２から処理ガスが供給され、排気ノズル７１から排気される状態で、ウェハ１４が処理される。第１のガス供給ノズル６１、第２のガス供給ノズル６２、及び排気ノズル７１の詳細については後述する。
【００２０】
反応管４２の下方には、この反応管４２と同心円状にインレットアダプタ９１が配設されている。インレットアダプタ９１は、たと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。このインレットアダプタ９１は反応管４２を支持するように設けられている。なお、このインレットアダプタ９１と反応管４２との間にはシール部材としてＯリング（不図示）が設けられている。このインレットアダプタ９１が保持体（不図示）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。この反応管４２とインレットアダプタ９１により反応容器が形成されている。
インレットアダプタ９１は、断熱材４４と加熱体４５を支えている。
【００２１】
インレットアダプタ９１の下方には、処理炉４０の下端開口を機密に閉塞するための炉口蓋体としてシールキャップ９２が設けられている。シールキャップ９２は、例えばステンレス等の金属で構成され、円盤状に形成されている。シールキャップ９２の上面には、処理炉４０の下端と当接するシール材としてのＯリング（不図示）が設けられている。シールキャップ９２には回転機構９２が設けられている。回転機構９２の回転軸は、シールキャップ９２を貫通してボート３０に接続されており、処理中において、このボート３０を回転させることで、ウェハ１４を回転させるように構成されている。
【００２２】
次に、ウェハ１４を加熱する加熱部の構成について説明する。加熱部は、主に、加熱体４５と誘導コイル５０から構成される。
処理炉４０は、ウェハ１４を加熱するための加熱体４５、及び磁場発生部としての誘導コイル５０を備える。加熱体４５は、反応室４３内に配設されている。この加熱体４５は、反応管４２の外側に設けられた誘導コイル５０により発生される磁場によって、加熱される構成となっている。誘導コイル５０は、反応管４２の周囲を巻き回すように設けられる。加熱体４５が発熱することにより、反応室４３内が加熱される。加熱体４５は、誘導コイル５０により発生する誘導電流により誘導加熱されやすく、且つ、耐熱性に優れた材料、例えば、ＳｉＣコーティングされたカーボングラファイト等の材料で構成され、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。
加熱体４５の近傍には、処理室４６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、制御部１００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誘導コイル５０への通電量を調節することにより、処理室４６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。
【００２３】
加熱体４５と反応管４２の間には、断熱材４４が設けられ、この断熱材４４を設けることにより、加熱体４５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。断熱材４４は、例えば誘導されにくいカーボンフェルト（炭素繊維）等で構成され、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。
また、誘導コイル５０の外側には、反応室４３内の熱が外側に伝達するのを抑制するための、例えば水冷パイプ５２を有する水冷構造である水冷板５３が、反応室４３を囲むように設けられている。水冷板５３は、誘導コイル５０から発生される誘導電流により誘導加熱されにくい材料、例えば、銅（Ｃｕ）等の材料から構成され、上端及び下端が開口した円筒形状に形成されている。更に、水冷板５３の外側には、誘導コイル５０により発生された磁場が外側に漏れるのを防止する磁気シールド機能を持つ筐体カバー５４が設けられている。好ましくは、筐体カバー５４は、誘導コイルから発生される誘導電流により誘導加熱されにくい材料、例えば、銅（Ｃｕ）もしくはアルミニウム（Ａｌ）等の材料から構成され、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。
【００２４】
次に、処理ガス供給部について説明する。処理ガス供給部は、次に述べる第１のガス供給系と第２のガス供給系から構成される。
図２に示すように、加熱体４５とウェハ１４との間の処理室４６内に処理ガスを供給する、第１のガス供給ノズル６１と第２のガス供給ノズル６２が設けられている。第１のガス供給ノズル６１の上部には、上向きに設けられた第１のガス供給孔６１ａが配置され、第２のガス供給ノズル６２の上部ノズル６２ｂには、水平方向に設けられた第２のガス供給孔６２ａが配置されている。第１のガス供給ノズル６１は、少なくともシリコンを含有するシリコン系原料ガス、本例ではテトラクロルシラン（ＳｉＣｌ４、四塩化珪素）と、キャリアガスである水素ガスとを供給するものである。第２のガス供給ノズル６２は、少なくとも炭素を含有する炭素系原料ガス、本例ではＣ３Ｈ８ （プロパン）ガスと、キャリアガスである水素ガスとを供給するものである。
なお、シリコン系原料ガスとしてＳｉＨ４やＴＣＳやＤＣＳ、炭素系原料ガスとしてＣ２Ｈ４等を用いることもできる。
【００２５】
第１のガス供給ノズル６１は、図２に示すように、ノズル先端の高さ位置がボート断熱部４７と加熱体４５の間の位置にあり、ボート３０付近に比べて低温領域に配置されているので、加工しやすい石英で構成され、インレットアダプタ９１を貫通するようにインレットアダプタ９１に取り付けられている。
第１のガス供給ノズル６１は、第１のガス供給管１６１に接続されている。この第１のガス供給管１６１は、本例では、バルブ８３ａ及び流量制御器（流量制御手段）としてのマスフローコントローラ（以下、ＭＦＣとする。）８２ａを介して、シリコン系原料ガス源８１ａに接続されている。また、この第１のガス供給管１６１は、バルブ８３ｂ及びＭＦＣ８２ｂを介して、水素ガス源８１ｂに接続されている。
この構成により、処理室４６内に供給されるシリコン系原料ガス、水素ガスの供給流量、濃度、分圧を制御することができる。ＭＦＣ８２ａ、８２ｂ、バルブ８３ａ、８３ｂは、制御部１００に電気的に接続されており、それぞれ供給するガスの流量が、所定のタイミングにて所定流量となるよう制御される。本例では、テトラクロルシラン（ＳｉＣｌ４、四塩化珪素）ガス源８１ａ、水素ガス源８１ｂ、ＭＦＣ８２ａ、８２ｂ、バルブ８３ａ、８３ｂ、第１のガス供給管１６１、第１のガス供給ノズル６１、第１のガス供給孔６１ａにより、第１のガス供給系が構成される。
【００２６】
第２のガス供給ノズル６２は、図２に示すように、上部の６２ｂと下部の６２ｃとから構成される。上部のガス供給ノズル６２ｂは、例えばカーボングラファイトで構成され、高温に耐えうるようになっている。下部のガス供給ノズル６２ｃは、その先端の高さ位置がボート断熱部４７と加熱体４５の間の位置にあり、ボート３０付近に比べて低温領域に配置されているので、加工しやすい石英で構成され、インレットアダプタ９１を貫通するようにインレットアダプタ９１に取り付けられている。
【００２７】
第２のガス供給ノズル６２は、第２のガス供給管１６２に接続されている。この第２のガス供給管１６２は、本例では、バルブ８３ｃ及びＭＦＣ８２ｃを介してプロパン（Ｃ３Ｈ８）ガス源８１ｃに接続され、また、バルブ８３ｄ及びＭＦＣ８２ｄを介して水素（Ｈ２）ガス源８１ｄに接続されている。
この構成により、処理室４６内に供給されるプロパン（Ｃ３Ｈ８）ガス、水素（Ｈ２）ガスの供給流量、濃度、分圧を制御することができる。ＭＦＣ８２ｃ、８２ｄ、バルブ８３ｃ、８３ｄは制御部１００に電気的に接続されており、供給するガスの流量が、所定のタイミングにて所定の流量となるよう制御される。本例では、プロパン（Ｃ３Ｈ８）ガス源８１ｃ、水素（Ｈ２）ガス源８１ｄ、ＭＦＣ８２ｃ、８２ｄ、バルブ８３ｃ、８３ｄ、第２のガス供給管１６２、第２のガス供給ノズル６２、第２のガス供給孔６２ａにより、第２のガス供給系が構成される。
【００２８】
なお、図２に示すように、第２のガス供給孔６２ａは、ボート３０に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された複数枚のウェハ１４に対し、ウェハ１４の1枚毎にガスを供給するように設けることが好ましい。これにより、ウェハ１４それぞれの膜厚面内均一性を制御しやすくなる。
しかし、これに限らず、第２のガス供給孔６２ａは、それぞれ、縦方向に積層されたウェハ１４の配列領域（基板の配列領域）に少なくとも１つ設けるようにしてもよい。
【００２９】
次に、処理室４６内のガスを排気する排気部について説明する。排気部は、主に、次に述べる排気ノズル７１、排気管７２、ＡＰＣバルブ７３、真空ポンプ７４から構成される。
図２に示すように、処理室４６内において、排気ノズル７１が、ガス供給ノズル６２の位置に対して対向面に位置するよう、かつ垂直方向に延びるように配置され、下方で水平方向に屈曲して、インレットアダプタ９１を貫通するように設けられている。排気ノズル７１の、ボート３０に対面する側には、ウェハ１４に１対１で対応するように、排気ノズル孔７１ａが設けられている。
排気ノズル７１には、排気管７２が接続されている。排気管７２の下流側には圧力検出器として圧力センサ（不図示）及び圧力調整器としてのＡＰＣ（Auto  Pressure  Controller）バルブ７３を介して真空ポンプ７４が接続されている。圧力センサ及びＡＰＣバルブ７３には、制御部１００が電気的に接続されており、この制御部１００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７３の開度を調整することにより処理室４６内の圧力が、所定のタイミングにて所定の圧力になるよう制御するように構成されている。
【００３０】
次に、キャリアガスとして用いる水素ガスの漏洩による爆発を防止するための構造について説明する。
図２に示すように、反応管４２とライナーチューブ４１との間の空間と、スカベンジャ５９内の空間とは、その内部の雰囲気が流通可能な状態である。スカベンジャ５９内の空間は、後述の排気ダクト７６を除き密閉状態となるよう、スカベンジャ５９外の空間、つまり処理炉４０の外の空間と隔離されている。
反応管４２とライナーチューブ４１との間の空間には、不活性ガス供給ノズル６３が配置されており、図示しない不活性ガス供給源から、図示しないＭＦＣとバルブを介して、適量の不活性ガス、例えば窒素ガスが、反応管４２とライナーチューブ４１との間の空間内へ供給される。
スカベンジャ５９内の空間には、排気ダクト７６の一端が開口しており、排気ダクト７６は、ヒータベース５７と筐体カバー５４を貫通し、排気ダクト７６の他端は、処理炉４０の外へ開口している。また、該排気ダクト７６の他端付近には、ガス検知器７７が接続されており、排気ダクト７６内の水素ガスや酸素ガスを検知できるようになっている。
【００３１】
したがって、不活性ガス供給ノズル６３から、反応管４２とライナーチューブ４１との間の空間へ窒素ガスを供給すると、ライナーチューブ４１上部より下部のスカベンジャ５９側に大気が押し出され、さらに排気ダクト７６から処理炉４０の外へ大気が押し出され、スカベンジャ５９内が徐々に窒素ガス雰囲気化されていく。
上述の構造により、処理ガス供給ノズル６１、６２や排気ノズル７１が設けられたインレットアダプタ９１から、水素ガスが漏洩したとしても、大気混合による爆発を未然防止することが可能となり、また、水素ガス漏洩も検知できるようになっている。
【００３２】
（第１実施例）
次に、第１実施例のボートについて、図３と図４を用いて説明する。図３は、第１実施例におけるボートの斜視図であり、図４は、第１実施例におけるボートの模式図であり、図４（a）はボートを側面からみた垂直断面図、図４（ｂ）は３本の支柱と補強板の配置を示す上面図である。
図３に示すように、第１実施例のボート３０は、ボート最上部の天板３１、ボート最下部の底板３２、ボートの強度を補強する補強板３３、天板３１と補強板３３を連結する３本の上側支柱３４ａ〜３６ａ、底板３２と補強板３３を連結する３本の下側支柱３４ｂ〜３６ｂを備える。上側支柱３４ａ〜３６ａ、下側支柱３４ｂ〜３６ｂには、それぞれ、ウェハ１４を搭載した基板ホルダとしてのウェハホルダの周縁部を支持する段差部（溝）３９が複数設けられている。
【００３３】
本例では、天板３１と底板３２と補強板３３は、いずれも上面視が円形であり、天板３１の直径は約１８０ｍｍ、厚さは約１０ｍｍ、底板３２の直径は約１８０ｍｍ、厚さは約１５ｍｍ、補強板３３の直径は約１８０ｍｍ、中心部の厚さは約４ｍｍ、周辺部の厚さは約２ｍｍである。ここで中心部とは、補強板３３の中心から半径が約８０ｍｍの範囲、つまり直径が約１６０ｍｍの範囲である。また、上側支柱３４ａ〜３６ａ、下側支柱３４ｂ〜３６ｂの直径は約１４ｍｍ、長さは約３００ｍｍである。
なお、補強板３３は、後述する螺子３８を貫通させる貫通穴を３つ有する。
【００３４】
図４に示すように、天板３１と上側支柱３４ａは、螺子３７により連結され、補強板３３と上側支柱３４ａは、螺子３８により連結されている。また、底板３２と下側支柱３４ｂは、螺子３７により連結され、補強板３３と下側支柱３４ｂは、螺子３８により連結されている。天板３１と上側支柱３５ａや３６ａ、補強板３３と上側支柱３５ａや３６ａ、補強板３３と下側支柱３５ｂや３６ｂ、底板３２と下側支柱３５ｂや３６ｂとの連結も同様である。螺子３８には、両端に螺子山が形成されている。
連結手順は、例えば、まず、下側支柱３４ｂに螺子３８を回して取付け、該螺子３８に補強板３３の貫通穴を挿入後、上側支柱３４ａを該螺子３８に回して取付ける。次に、天板３１を上側支柱３４ａに螺子３７で連結し、底板３２を下側支柱３４ｂに螺子３７で連結する。上側支柱３５ａや３６ａ、下側支柱３５ｂや３６ｂの連結についても同様である。
天板３１、底板３２、補強板３３、上側支柱３４ａ〜３６ａ、下側支柱３４ｂ〜３６ｂ、螺子３７と螺子３８、ウェハホルダの材質は、ＳｉＣコーティングされたカーボングラファイトである。
【００３５】
第１実施例によれば、ボートの天板と底板の間に、複数の支柱同士を結合する補強板を設けたので、該ボートを、１５００℃以上の高温で熱処理する熱処理装置、例えばＳｉＣエピタキシャル成膜装置に用いる場合、ＳｉＣ成膜によるボートの変形を抑制できる。
また、第１実施例では、ボート支柱を上下方向に分割しているので、ボート全体の長さよりも支柱の長さを短く、約１／２以下にすることができ、さらに、ＳｉＣ成膜によるボートの変形を抑制できる。
また、第１実施例では、ウェハホルダの直径は約１６０ｍｍ、厚さは約４ｍｍである。補強板３３は、上述のように、中心部の直径が約１６０ｍｍ、厚さは約４ｍｍであり、補強板３３の外形はウェハホルダの外形に相似している。すなわち、補強板３３の少なくとも一部が、ウェハホルダの直径及び厚さと略同等である形状を有する。したがって、第１実施例のボート３０を用いると、ウェハホルダの周囲を流れる処理ガスの流れと、補強板３３の周囲を流れる処理ガスの流れを、同様の状態に近づけることができ、補強板３３によって補強板３３周囲のガス流れに悪影響が出ることを抑制できる。
【００３６】
（第２実施例）
次に、第２実施例のボートについて、図５を用いて説明する。図５は、第２実施例におけるボートの模式図である。図５（a）はボートを側面からみた垂直断面図、図５（ｂ）は３本の支柱と補強板の配置を示す上面図である。図５において、図４と同符号のものは、図４と同じものである。
図５に示すように、第２実施例のボート３０は、天板３１、底板３２、補強板１３３、天板３１と底板３２を連結する３本の支柱１３４〜１３６を備える。支柱１３４〜１３６には、それぞれ、ウェハ１４を搭載したウェハホルダの周縁部を支持する段差部（溝）１３９が複数設けられている。補強板１３３は、支柱１３４〜１３６の中央部付近の段差部１３９に挿入され、水平方向の螺子１３８により、支柱１３４〜１３６に固定される。
【００３７】
本例では、補強板１３３は上面視が円形であり、補強板１３３の直径は約１６０ｍｍ、厚さは約４ｍｍである。また、支柱１３４〜１３６の直径は約１４ｍｍ、長さは約６００ｍｍである。天板３１、底板３２の形状、大きさは、第１実施例と同様である。
補強板１３３、支柱１３４〜１３６、螺子１３８の材質は、カーボングラファイトである。
【００３８】
第２実施例によれば、ボートの天板と底板の間に、複数の支柱同士を結合する補強板を設けたので、該ボートを、１５００℃以上の高温で熱処理する熱処理装置、例えばＳｉＣエピタキシャル成膜装置に用いる場合、ＳｉＣ成膜によるボートの変形を抑制できる。
また、第２実施例においても、ウェハホルダの直径は約１６０ｍｍ、厚さは約４ｍｍである。補強板１３３は、上述のように、直径が約１６０ｍｍ、厚さは約４ｍｍであり、補強板１３３の外形はウェハホルダの外形に相似している。すなわち、補強板１３３の少なくとも一部が、ウェハホルダの直径及び厚さと略同等である形状を有する。したがって、第２実施例のボート３０を用いると、ウェハホルダの周囲を流れる処理ガスの流れと、補強板１３３の周囲を流れる処理ガスの流れを、同様の状態に近づけることができ、補強板１３３によって補強板１３３周囲のガス流れに悪影響が出ることを抑制できる。
【００３９】
以上の第１実施例又は第２実施例のボートを用いた構成において、基板処理装置１０は、制御部１００により制御されて次のように動作する。すなわち、炭化ケイ素（ＳｉＣ）等から構成される複数枚のウェハ１４が、ボート３０上に、水平姿勢でかつ互いに中心を揃えた状態で整列されて縦方向に積み上げて保持される。このとき、ウェハ１４をそれぞれウェハホルダで保持し、ウェハ１４を保持したウェハホルダを、ボート３０上に、水平姿勢でかつ互いに中心を揃えた状態で整列されて縦方向に積み上げて保持するようにしてもよい。
その後、ウェハ１４を搭載したボート３０が処理室４７内へ挿入され、処理室４７が密閉されると、処理室４７内へ不活性ガス（例えばＡｒなど）を導入しながら、ＡＰＣバルブ７３を介して接続された真空ポンプ７４により処理室４７内を所望の圧力にする。次に、誘導コイル５０に高周波電力（例えば１０〜１００ｋＨｚ、１０〜２００ｋＷ）を印加することにより加熱体４５を加熱し、処理室４７内のウェハ１４、ウェハホルダ、ボート３０が例えば１５００〜１８００℃である所定温度に加熱される。
その後、ウェハ面内の膜厚均一性を確保するためボート３０を回転させるとともに、シリコン系原料ガス（例えばＳｉＣｌ４）と炭素系原料ガス（例えばＣ３Ｈ８）を含む処理ガスが、キャリアガスである水素ガスとともに処理室４７内へ導入され、処理室４７内を所望の圧力に制御することにより、ウェハ１４表面上に、炭化ケイ素エピタキシャル成長を行うことができる。
このとき、本実施形態のボートを用いることにより、ボートの変形を抑制することができる。
【００４０】
なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々に変更が可能であることはいうまでもない。
例えば、前記実施形態においては、１枚の補強板を３本のボート支柱の上下方向中央部に螺子により固定して設ける場合について説明したが、これに限られるものではなく、補強板を複数枚用いることもでき、また、ボート支柱の上下方向中央部以外の場所に設けることもでき、また、ボート支柱の数を３本以外、例えば４本とすることもでき、また、補強板を接着剤等により固定することも可能である。
また、前記第１実施例や第２実施例は、基板ホルダに搭載された基板をボートに保持する場合であったが、基板ホルダを用いず、基板を直接ボートに保持するようにしてもよい。
また、前記実施形態においては、ウェハに処理が施される場合について説明したが、処理対象は、その他の基板、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。
【００４１】
本明細書の記載事項には、少なくとも次の発明が含まれる。すなわち、
第１の発明は、
基板を鉛直方向に夫々が間隔を成すように積層して保持するボートと、
前記ボートを収容し、該ボート上に保持された前記基板を処理する処理室と、
前記処理室内に収容された前記基板を加熱する加熱部と、
前記処理室内へ処理ガスを供給する処理ガス供給部と、
前記処理室内からガスを排気する排気部とを備える基板処理装置であって、
前記ボートは、天板と底板と補強板と複数の上側支柱と複数の下側支柱とを有し、前記天板と前記補強板を前記上側支柱で連結し、前記補強板と前記底板を前記下側支柱で連結したものである基板処理装置。
このように構成すると、ボートの変形を抑制することができる。
【００４２】
第２の発明は、第１の発明における基板処理装置であって、
前記ボートは、前記補強板と前記上側支柱、及び前記補強板と前記下側支柱を、両端に螺子山が形成された１本の螺子により連結したものである基板処理装置。
このように構成すると、上側支柱と補強板と下側支柱とを、容易に連結し固定できる。
【００４３】
第３の発明は、第１の発明又は第２の発明における基板処理装置であって、
前記加熱部は、前記基板を１５００℃以上に加熱するものであり、
前記ボートは、カーボングラファイトで構成されている基板処理装置。
このように構成すると、ボートの変形を抑制しつつ、１５００℃以上の熱処理を行うことができる。
【００４４】
第４の発明は、第１の発明ないし第３の発明における基板処理装置であって、
前記ボートは、基板を保持した基板ホルダを搭載するものである基板処理装置。
【００４５】
第５の発明は、
基板をそれぞれ搭載した複数枚の基板ホルダを鉛直方向に夫々が間隔を成すように積層して保持するボートと、
前記ボートを収容し、該ボート上の基板ホルダに搭載された基板を処理する処理室と、
前記処理室内に収容された基板を加熱する加熱部と、
前記処理室内へ処理ガスを供給する処理ガス供給部と、
前記処理室内からガスを排気する排気部とを備える基板処理装置であって、
前記ボートは、天板と、底板と、前記天板と底板を連結する複数の支柱と、前記天板と底板の間に設けられ前記複数の支柱同士を連結する補強板を有し、前記補強板の少なくとも一部が、前記基板ホルダの直径及び厚さと略同等である形状を有するものである基板処理装置。
このように構成すると、ボートの変形を抑制しつつ、補強板によって補強板周囲のガス流れに悪影響が出ることを抑制できる。
【００４６】
第６の発明は、第５の発明における基板処理装置であって、
前記基板ホルダの処理ガス流れに対する影響と、前記補強板の処理ガス流れに対する影響とが略同等である基板処理装置。
このように構成すると、ボートの変形を抑制しつつ、補強板によって補強板周囲のガス流れに悪影響が出ることを抑制できる。
【００４７】
第７の発明は、
基板を鉛直方向に夫々が間隔を成すように積層して保持するボートであって、
天板と底板と補強板と複数の上側支柱と複数の下側支柱とを有し、前記天板と前記補強板を前記上側支柱で連結し、前記補強板と前記底板を前記下側支柱で連結したボート。
このように構成すると、ボートの変形を抑制することができる。
【００４８】
第８の発明は、
天板と底板と補強板と複数の上側支柱と複数の下側支柱とを有し、前記天板と前記補強板を前記上側支柱で連結し、前記補強板と前記底板を前記下側支柱で連結したボートの製造方法であって、
前記下側支柱（又は前記上側支柱）に第１の螺子を取付けるステップと、
前記下側支柱（又は前記上側支柱）に取付けた第１の螺子に前記補強板を挿入後、前記上側支柱（又は前記下側支柱）を前記第１の螺子に取付けるステップと、
前記天板を前記上側支柱に第２の螺子で連結するステップと、
前記底板を前記下側支柱に第３の螺子で連結するステップと、を備えるボートの製造方法。
【符号の説明】
【００４９】
１０…基板処理装置、１２…筐体、１４…ウエハ、１６…ポッド、１８…ポッドステージ、２２…ポッド収容棚、２４…ポッドオープナ、２８…基板移載機、３０…ボート、３１…天板、３２…底板、３３…補強板、３４〜３６…支柱、３４ａ〜３６ａ…上側支柱、３４ｂ〜３６ｂ…下側支柱、３７…螺子、３８…螺子、３９…段差部、４０…処理炉、４１…ライナーチューブ、４２…反応管、４３…反応室、４４…断熱材、４５…加熱体、４６…処理室、４７…ボート断熱部、５０…誘導コイル、５１…コイル支持体、５２…水冷パイプ、５３…水冷板、５４…筐体カバー、５５…支持棒、５７…ヒータベース、５９…スカベンジャ、６１…第１の処理ガス供給ノズル、６１ａ…第１の処理ガス供給孔、６２…第２の処理ガス供給ノズル、６２ａ…第２の処理ガス供給孔、６２ｂ…上部ノズル、６２ｃ…下部ノズル、６３…不活性ガス供給ノズル、７１…排気ノズル、７１ａ…排気ノズル孔、７２…排気管、７３…ＡＰＣバルブ、７４…真空ポンプ、７６…排気ダクト、７７…ガス検知器、８１ａ…シリコン含有ガス供給源、８１ｂ…水素ガス供給源、８１ｃ…炭素含有ガス供給源、８１ｄ…水素ガス供給源、８２ａ〜ｄ…ＭＦＣ、８３ａ〜ｄ…バルブ、９１…インレットアダプタ、９２…シールキャップ、９３…ボート回転機構、１００…制御部、１３３…補強板、１３４〜１３６…支柱、１３８…螺子、１３９…段差部、１６１…第１の処理ガス供給管、１６２…第２の処理ガス供給管。
【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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