(57)【要約】【課題】処理室へ供給されるガスを充分に加熱することにより、ヘイズやスリップに起因する成膜不良を抑制することができる技術を提供する。【解決手段】本発明によれば、ガスノズルに比べて遥かに表面積の大きなガス導入空間２０５を設けているので、表面積の大きなガス導入空間２０５の内部で予めガスを充分に加熱することができる。このため、処理室２０３に導入されるガスを加熱することができ、この結果、処理室２０３の内部に配置されているウェハＷＦとの温度差を小さくすることができる。したがって、本発明によれば、処理室２０３に導入されるガスと、処理室２０３の内部に配置されているウェハＷＦとの温度差に起因するヘイズやスリップを抑制することができ、ウェハＷＦ上に形成される膜の品質を向上させることができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）基板を処理する処理室と、
（ｂ）前記処理室の外壁に設けられた複数の噴出孔と、
（ｃ）前記処理室を囲むように設けられたチューブと、
（ｄ）前記処理室と前記チューブで挟まれたガス導入空間と、を備え、
前記処理室の外壁と前記チューブは、一体的に形成されていることを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
（ａ）基板を処理する処理室と、
（ｂ）前記処理室を囲むように設けられたチューブと、
（ｃ）前記処理室と前記チューブで挟まれたガス導入空間と、を備える基板処理装置であって、
前記ガス導入空間は、複数の隔壁によって、第１分割空間と第２分割空間に区切られ、
前記基板処理装置は、さらに、
（ｄ）前記第１分割空間と前記処理室の内部とを連通する複数の第１噴出孔と、
（ｅ）前記第２分割空間と前記処理室の内部とを連通する複数の第２噴出孔と、を有することを特徴とする基板処理装置。
【請求項３】
（ａ）基板を処理する処理室と、
（ｂ）前記処理室の外壁に設けられた複数の噴出孔と、
（ｃ）前記処理室を囲むように設けられたチューブと、
（ｄ）前記処理室と前記チューブで挟まれたガス導入空間と、
（ｅ）前記ガス導入空間の内部に設けられた仕切り構造と、を備え、
前記仕切り構造は、
（ｅ１）前記ガス導入空間の底面領域から上面領域に向って延在し、かつ、前記上面領域との間に隙間を有するように配置された第１仕切り板と、
（ｅ２）前記ガス導入空間の前記上面領域から前記底面領域に向って延在し、かつ、前記底面領域との間に隙間を有するように配置された第２仕切り板と、を有し、
前記第１仕切り板と前記第２仕切り板が交互に配置されていることを特徴とする基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板処理装置に関し、特に、処理室内に原料ガスを供給して基板上に膜を成膜する基板処理装置に適用して有効な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
特公平０６−１６４９５号公報（特許文献１）には、シラン系ガスに塩化水素ガス（ＨＣｌ）あるいは塩素ガス（Ｃｌ２）を混合したガスと水素ガス（Ｈ２）とを基板近傍まで別々に分離して供給するホットウォール式のシリコン（Ｓｉ）気相エピタキシャル成長技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特公平０６−１６４９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ホットウォール式のＳｉ気相エピタキシャル成長技術では、特許文献１に記載されているように、９００℃〜１２００℃という高温に反応炉を保持した状態でガスを供給する必要がある。この場合、供給するガスを充分に加熱しないと、ヘイズやスリップが発生して成膜不良に至る。しかしながら、特許文献１には、供給するガスを充分に加熱する必要性には触れられていない。特に、基板上に膜厚の厚い膜を形成する場合は、供給するガスの流量が大きくなるため、基板処理装置の構造を工夫しないと、供給するガスを充分に加熱することができない場合がある。ここで、スリップとは、供給するガスの温度と基板の温度との温度差によって、基板に線状の傷が形成される現象であり、ヘイズとは、結晶の配向方向にばらつきが生じて、基板の表面が曇る現象である。
【０００５】
本発明の目的は、処理室へ供給されるガスを充分に加熱することにより、ヘイズやスリップに起因する成膜不良を抑制することができる技術を提供することにある。
【０００６】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
【０００８】
本発明における基板処理装置は、（ａ）基板を処理する処理室と、（ｂ）前記処理室の外壁に設けられた複数の噴出孔と、（ｃ）前記処理室を囲むように設けられたチューブと、（ｄ）前記処理室と前記チューブで挟まれたガス導入空間と、を備える。ここで、前記処理室の外壁と前記チューブは、一体的に形成されていることを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明における基板処理装置は、（ａ）基板を処理する処理室と、（ｂ）前記処理室を囲むように設けられたチューブと、（ｃ）前記処理室と前記チューブで挟まれたガス導入空間と、を備える。そして、前記ガス導入空間は、複数の隔壁によって、第１分割空間と第２分割空間に区切られている。さらに、（ｄ）前記第１分割空間と前記処理室の内部とを連通する複数の第１噴出孔と、（ｅ）前記第２分割空間と前記処理室の内部とを連通する複数の第２噴出孔と、を有することを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明における基板処理装置は、（ａ）基板を処理する処理室と、（ｂ）前記処理室の外壁に設けられた複数の噴出孔と、（ｃ）前記処理室を囲むように設けられたチューブと、（ｄ）前記処理室と前記チューブで挟まれたガス導入空間と、（ｅ）前記ガス導入空間の内部に設けられた仕切り構造と、を備える。このとき、前記仕切り構造は、（ｅ１）前記ガス導入空間の底面領域から上面領域に向って延在し、かつ、前記上面領域との間に隙間を有するように配置された第１仕切り板と、（ｅ２）前記ガス導入空間の前記上面領域から前記底面領域に向って延在し、かつ、前記底面領域との間に隙間を有するように配置された第２仕切り板と、を有する。そして、前記第１仕切り板と前記第２仕切り板が交互に配置されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。
【００１２】
処理室へ供給されるガスを充分に加熱することにより、ヘイズやスリップに起因する成膜不良を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態１における基板処理装置の概略構成を示す図である。
【図２】実施の形態１における処理炉の概略構成を示す図である。
【図３】処理室の内部に配置されているウェハ上にガスを供給する様子を示す図である。
【図４】実施の形態１における処理炉周辺の構成を示す図である。
【図５】実施の形態１における基板処理装置を制御するコントローラの構成を示すブロック図である。
【図６】実施の形態１における基板処理装置の処理シーケンスを示すタイミングチャート図である。
【図７】実施の形態２における処理炉の構成を示す図である。
【図８】実施の形態３における処理炉の構成を示す図である。
【図９】実施の形態４におけるインナーチューブよりも内側領域の構成を示す断面図である。
【図１０】変形例におけるインナーチューブよりも内側領域の構成を示す断面図である。
【図１１】変形例におけるインナーチューブよりも内側領域の構成を示す斜視図である。
【図１２】実施の形態５におけるインナーチューブの内側領域の構成を示す模式図である。
【図１３】処理室の外壁とインナーチューブで挟まれたガス導入空間を隔壁で分離した構造を示す図である。
【図１４】製造容易性を向上させた構造例を示す図である。
【図１５】実施の形態６における構造例を示す図である。
【図１６】変形例の構造を示す図である。
【図１７】変形例の構造を分解した状態を示しており、インナーチューブを溶接する前の状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。
【００１５】
また、以下の実施の形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でもよい。
【００１６】
さらに、以下の実施の形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。
【００１７】
同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうではないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。
【００１８】
また、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。なお、図面をわかりやすくするために平面図であってもハッチングを付す場合がある。
【００１９】
（実施の形態１）
＜本実施の形態における基板処理装置の概略構成＞
本発明を実施するための実施の形態において、基板処理装置は、一例として、基板の製造方法、半導体装置（ＩＣ等）の製造方法や太陽電池の製造方法に含まれる様々な処理工程を実施する半導体製造装置や太陽電池製造装置として構成されている。以下の説明では、例えば、半導体基板（半導体ウェハ）にエピタキシャル成長法による成膜処理、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法による成膜処理、あるいは、酸化処理や拡散処理などを行なう縦型の基板処理装置に本発明の技術的思想を適用した場合について述べる。特に、本実施の形態では、複数の基板を一度に処理するバッチ方式の基板処理装置を対象にして説明する。
【００２０】
まず、本実施の形態１における基板処理装置について、図面を参照しながら説明する。図１は、本実施の形態１における基板処理装置の概略構成を示す図である。図１に示すように、本実施の形態１における基板処理装置１０１は、シリコン等からなる複数のウェハ（半導体基板）ＷＦを収納したウェハキャリアとしてのカセット１１０を使用するように構成されており、筐体１１１を備えている。筐体１１１の正面壁１１１ａの下方にはメンテナンス可能なように設けられた開口部としての正面メンテナンス口１０３が開設され、この正面メンテナンス口１０３を開閉する正面メンテナンス扉１０４が筐体１１１の正面壁１１１ａに設けられている。
【００２１】
正面メンテナンス扉１０４には、カセット搬入搬出口（基板収容器搬入搬出口）１１２が筐体１１１の内外を連通するように開設されており、カセット搬入搬出口１１２はフロントシャッタ（基板収容器搬入搬出口開閉機構）１１３によって開閉されるようになっている。カセット搬入搬出口１１２の筐体１１１内側にはカセットステージ（基板収容器受渡し台）１１４が設置されている。カセット１１０は、カセットステージ１１４上に工程内搬送装置（図示せず）によって搬入され、かつ、カセットステージ１１４上から搬出されるようになっている。カセットステージ１１４は、工程内搬送装置によって、カセット１１０内のウェハＷＦが垂直姿勢となり、かつ、カセット１１０のウェハ出し入れ口が上方向を向くように載置されるように構成されている。
【００２２】
筐体１１１内の前後方向の略中央下部には、カセット棚（基板収容器載置棚）１０５が設置されており、カセット棚１０５は複数段および複数列で複数個のカセット１１０を保管し、カセット１１０内のウェハＷＦを出し入れすることが可能なように配置されている。このカセット棚１０５は、スライドステージ（水平移動機構）１０６上に横行可能なように設置されている。また、カセット棚１０５の上方にはバッファ棚（基板収容器保管棚）１０７が設置されており、このバッファ棚１０７にもカセット１１０が保管されるようになっている。
【００２３】
カセットステージ１１４とカセット棚１０５との間には、カセット搬送装置（基板収容器搬送装置）１１８が設置されている。カセット搬送装置１１８は、カセット１１０を保持したまま昇降することができるカセットエレベータ（基板収容器昇降機構）１１８ａと、搬送機構としてのカセット搬送機構（基板収容器搬送機構）１１８ｂから構成されている。このカセットエレベータ１１８ａとカセット搬送機構１１８ｂとの連続動作により、カセットステージ１１４、カセット棚１０５およびバッファ棚１０７との間で、カセット１１０を搬送することができるようになっている。
【００２４】
カセット棚１０５の後方には、ウェハ移載機構（基板移載機構）１２５が設置されており、ウェハ移載機構１２５は、ウェハＷＦを水平方向に回転ないし直動可能なウェハ移載装置（基板移載装置）１２５ａおよびウェハ移載装置１２５ａを昇降させるためのウェハ移載装置エレベータ（基板移載装置昇降機構）１２５ｂで構成されている。図１に模式的に示すように、ウェハ移載装置エレベータ１２５ｂは、筐体１１１の左側端部に設置されている。これら、ウェハ移載装置エレベータ１２５ｂおよびウェハ移載装置１２５ａの連続動作により、ウェハ移載装置１２５ａのツイーザ（基板保持体）１２５ｃをウェハＷＦの載置部として、ボート（基板保持体）ＢＴに対してウェハＷＦ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。
【００２５】
次に、図１に示すように、バッファ棚１０７の後方には、清浄化した雰囲気であるクリーンエアを基板処理装置１０１内へ供給するために、供給ファンおよび防塵フィルタで構成されたクリーンユニット１３４ａが設けられており、このクリーンユニット１３４ａは、クリーンエアを筐体１１１の内部に流通させるように構成されている。また、ウェハ移載装置エレベータ１２５ｂ側と反対側である右側端部には、クリーンエアを供給するように、供給ファンおよび防塵フィルタで構成されたクリーンユニット（図示せず）が設置されている。そして、このクリーンユニットから吹き出されたクリーンエアは、ウェハ移載装置１２５ａを流通した後に、図示しない排気装置に吸い込まれて、筐体１１１の外部へ排気されるようになっている。
【００２６】
ウェハ移載装置（基板移載装置）１２５ａの後側には、大気圧未満の圧力（以下、負圧という。）を維持することが可能な機密性能を有する耐圧筐体１４０が設置されている。この耐圧筐体１４０により、ボートＢＴを収容可能な容積を有するロードロック方式の待機室であるロードロック室（移載室）１４１が形成されている。
【００２７】
耐圧筐体１４０の正面壁１４０ａにはウェハ搬入搬出口（基板搬入搬出口）１４２が開設されており、ウェハ搬入搬出口１４２はゲートバルブ（基板搬入搬出口開閉機構）１４３によって開閉されるようになっている。耐圧筐体１４０の一対の側壁にはロードロック室１４１へ窒素ガス等の不活性ガスを給気するためのガス供給管１４４と、ロードロック室１４１を負圧に排気するためのガス排気管（図示せず）とがそれぞれ接続されている。
【００２８】
ロードロック室１４１上方には、処理炉（反応炉）２００が設けられている。処理炉２００の下端部は炉口シャッタ（炉口ゲートバルブ）（炉口開閉機構）１４７により開閉されるように構成されている。
【００２９】
図１に模式的に示すように、ロードロック室１４１には、ボートＢＴを昇降させるためのボートエレベータ（支持体保持体昇降機構）１１５が設置されている。ボートエレベータ１１５に連結された連結具としてのアーム（図示せず）には蓋体としてのシールキャップ２１９が水平に据え付けられており、シールキャップ２１９はボートＢＴを垂直に支持し、処理炉２００の下端部を閉塞可能なように構成されている。
【００３０】
ボートＢＴは複数本の支柱（保持部材）を備えており、複数枚（例えば、５０枚〜１００枚程度）のウェハＷＦ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ことができるように構成されている。基板処理装置１０１を構成する各部は、コントローラＣＬと電気的に接続されており、コントローラＣＬは、基板処理装置１０１を構成する各部の動作を制御するように構成されている。
【００３１】
本実施の形態１における基板処理装置１０１は上記のように概略構成されており、以下にその動作について説明する。なお、以下の説明において、基板処理装置１０１を構成する各部の動作は、コントローラＣＬにより制御される。
【００３２】
図１に示すように、カセット１１０がカセットステージ１１４に供給されるのに先立って、カセット搬入搬出口１１２がフロントシャッタ１１３によって開放される。その後、カセット１１０はカセット搬入搬出口１１２から搬入され、カセットステージ１１４上に載置される。このとき、カセットステージ１１４上に載置されるウェハＷＦは垂直姿勢になっており、かつ、カセット１１０のウェハ出し入れ口が上方向を向くように載置される。
【００３３】
次に、カセット１１０は、カセット搬送装置１１８によって、カセットステージ１１４から取り上げられるとともに、カセット１１０内のウェハＷＦが水平姿勢となり、かつ、カセット１１０のウェハ出し入れ口が筐体１１１の後方を向くように、筐体１１１の後方に右周り縦方向へ９０°回転させられる。続いて、カセット１１０は、カセット搬送装置１１８によって、カセット棚１０５あるいはバッファ棚１０７の指定された位置へ自動的に搬送される。そして、カセット１１０は、一時的に保管された後、カセット搬送装置１１８によってカセット棚１０５に移載されるか、あるいは、直接カセット棚１０５に搬送される。
【００３４】
その後、スライドステージ１０６はカセット棚１０５を水平移動させ、移載の対象となるカセット１１０をウェハ移載装置１２５ａに対峙するように位置決めする。
【００３５】
予め内部が大気圧状態とされていたロードロック室１４１のウェハ搬入搬出口１４２がゲートバルブ１４３の動作により開放されると、ウェハＷＦはカセット１１０からウェハ移載装置１２５ａのツイーザ１２５ｃによってウェハ出し入れ口を通じてピックアップされる。そして、ウェハ搬入搬出口１４２を通じてロードロック室１４１に搬入され、ボートＢＴへ移載されて装填（ウェハチャージング）される。ボートＢＴにウェハＷＦを受け渡したウェハ移載装置１２５ａはカセット１１０に戻り、次のウェハＷＦをボートＢＴに装填する。
【００３６】
予め指定された枚数のウェハＷＦがボートＢＴに装填されると、ウェハ搬入搬出口１４２がゲートバルブ１４３によって閉じられる。その後、処理炉２００の下端部が炉口シャッタ（炉口ゲートバルブ１４７）によって開放される。続いて、シールキャップ２１９がボートエレベータ１１５によって上昇し、シールキャップ２１９に支持されたボートＢＴが処理炉２００内へ搬入（ローディング）されて行く。
【００３７】
ローディング後は、処理炉２００においてウェハＷＦに任意の処理が実施される。ウェハＷＦの処理後、ボートエレベータ１１５によりボートＢＴが引き出される。さらに、ゲートバルブ１４３が開かれる。その後は、概ね上述した動作と逆の動作により、処理済みのウェハＷＦおよびカセット１１０が筐体１１１の外部へ払い出される。以上のようにして、本実施の形態１における基板処理装置１０１が動作する。
【００３８】
＜本実施の形態１における処理炉の構成＞
次に、本実施の形態１における処理炉の構成について、図面を参照しながら説明する。図２は、本実施の形態１における処理炉２００の概略構成を示す図である。図２において、本実施の形態１における処理炉２００は、有天円筒形状のアウターチューブ２０１を有しており、このアウターチューブ２０１は、例えば、石英などから構成されている。そして、アウターチューブ２０１の内部には、例えば、石英などから構成される外壁２０２で囲まれた処理室２０３が配置されている。この処理室２０３の内部には、ウェハＷＦを積層配置したボートＢＴが挿入され、この処理室２０３において、ボートＢＴに積層配置したウェハＷＦへの成膜処理が行なわれるようになっている。ボートＢＴはシールキャップ２１９上に配置され、このシールキャップ２１９によって処理室２０３が密閉されるように構成されている。なお、ボートＢＴの下部は断熱構造となっており、炉口への熱の伝達が抑制される構造となっている。
【００３９】
処理室２０３の外壁２０２とアウターチューブ２０１の間には、例えば、石英などの耐熱材料から構成されるインナーチューブ２０４が形成されており、このインナーチューブ２０４と処理室２０３の外壁２０２によって囲まれる同心円領域にガス導入空間２０５が形成される。つまり、本実施の形態１では、インナーチューブ２０４と処理室２０３の外壁２０２によって囲まれるようにガス導入空間２０５が設けられている点に特徴点がある。そして、インナーチューブ２０４とアウターチューブ２０１の間の空間に、例えば、カーボンからなる有天円筒形状の加熱体２０６が配置され、この加熱体２０６の外側に石英ウォール２０７が配置されている。
【００４０】
さらに、アウターチューブ２０１の側壁には、誘導コイル２１３が巻き付けられており、本実施の形態１における処理炉２００は、この誘導コイル２１３に高周波電流を印加することにより、加熱体２０６を加熱するための誘導加熱装置（図示せず）を有する。この誘導加熱装置は、誘導加熱部としての誘導コイル２１３と、その他の構成要素として壁体や冷却壁を有している。誘導コイル２１３は高周波電源（図示せず）に接続されており、この高周波電源により、誘導コイル２１３には高周波電流が流れるようになっている。つまり、本実施の形態１では、誘導コイル２１３に高周波電流を流すと、処理炉２００の内部に高周波電磁界が発生し、この高周波電磁界により被誘導体である加熱体２０６に渦電流が発生する。この加熱体２０６は、渦電流によって誘導加熱が起こり昇温され、その後、加熱体２０６からの輻射熱により、処理室２０３の内部が加熱され、結果的に、処理室２０３の内部に配置されているウェハＷＦが加熱されるように構成されている。このように、本実施の形態１では、誘導加熱方式によって加熱体２０６を加熱し、この加熱体２０６からの輻射熱によって処理室２０３の内部の温度を、例えば、１１００℃前後に加熱している。ここで、加熱体２０６の外側には、例えば、石英で作られた有天筒形状の石英ウォール２０７が形成されているが、この石英ウォール２０７は、加熱体２０６からの熱がアウターチューブ２０１側に伝わることを抑制する機能を有している。つまり、加熱体２０６からの輻射熱は石英ウォール２０７によって遮られ、輻射熱がアウターチューブ２０１側に伝わることが抑制され、この結果、アウターチューブ２０１の温度は、８００℃〜９００℃程度になる。
【００４１】
誘導加熱装置の近傍には、処理室２０３内の温度を検出する温度検出体としての放射温度計（図示せず）が、例えば、４箇所に設置されている。この放射温度計は、少なくとも一つ設置されていればよいが、複数個の放射温度計を設置することで温度制御性を向上させることができる。
【００４２】
誘導加熱装置および放射温度計には、電気的に温度制御部が接続されており、放射温度計により検出された温度情報に基づいて、誘導コイル２１３への通電状態を調節することができるようになっている。そして、温度制御部によって、処理室２０３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されるようになっている。
【００４３】
続いて、ガス導入空間２０５は、ガスを供給するガス供給部２１１と連通しており、このガス供給部２１１から供給されるガスは、まず、ガス導入空間２０５に導入されるようになっている。さらに、処理室２０３の外壁２０２には、複数の噴出孔（ガス噴出孔）２０８が形成されており、ガス導入空間２０５に導入されたガスが、これらの複数の噴出孔２０８によって、処理室２０３の内部へ導入されるようになっている。複数の噴出孔２０８のそれぞれの径は、例えば、φ０．５ｍｍ〜φ５ｍｍ程度となっている。
【００４４】
そして、処理室２０３に導入されたガスは、ボートＢＴに搭載されたウェハＷＦ上に供給され、これによって、ウェハＷＦに成膜処理が施されるとともに、ウェハＷＦ上に供給されたガスの一部は、処理室２０３と連通するように設けられているガス排気部２１２から排出されるように構成されている。
【００４５】
ガス供給部２１１は、ガスを流す上流側にバルブ（図示せず）とガス流量制御装置としてのマスフローコントローラ（ＭＦＣ）（図示せず）を介してガス供給源に接続されている。このマスフローコントローラおよびバルブには、ガス流量制御部が電気的に接続されており、このガス流量制御部によって、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なっている。
【００４６】
ガス排気部２１２の下流側には、圧力検出器としての圧力センサ（図示せず）および圧力調整器としてのＡＰＣバルブ（図示せず）を介して真空ポンプ等の真空排気装置（図示せず）が接続されている。圧力センサおよびＡＰＣバルブには、圧力制御部が電気的に接続されており、圧力制御部は、圧力センサにより検出された圧力に基づいてＡＰＣバルブの開度を調節することにより、処理室２０３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構成されている。
【００４７】
さらに、本実施の形態１では、ガスノズル２０９が処理室２０３の内部に配置されており、このガスノズル２０９からもガスが処理室２０３の内部に供給される。具体的に、ガスノズル２０９には、複数の噴出孔２１０が形成されており、ガスノズル２０９を流れてきたガスが、これらの噴出孔２１０から処理室２０３の内部に供給されるようになっている。このように、本実施の形態１では、ガス導入空間２０５から複数の噴出孔２０８を介して処理室２０３の内部へガスを供給する第１経路と、ガスノズル２０９から複数の噴出孔２１０を介して処理室２０３の内部へガスを供給する第２経路とが存在する。
【００４８】
図３は、処理室２０３の内部に配置されているウェハＷＦ上にガスを供給する様子を示す図である。図３に示すように、インナーチューブ２０４の内部に処理室２０３が配置されており、この処理室２０３の外壁とインナーチューブ２０４で囲まれた空間がガス導入空間２０５となっている。このガス導入空間２０５に導入されたガスは、処理室２０３の外壁２０２に設けられている複数の噴出孔２０８から処理室２０３の内部に配置されているウェハＷＦ上に供給される（第１経路）。また、図３に示すように、処理室２０３の内部には、ガスノズル２０９が設けられており、このガスノズル２０９を通ってきたガスは、ガスノズル２０９に設けられている噴出孔２１０から処理室２０３の内部へ供給される（第２経路）。そして、第１経路から導入されたガスと、第２経路から導入されたガスが処理室２０３の内部で混合されて、ウェハＷＦ上に供給される。この結果、ウェハＷＦの表面に膜が成膜される。
【００４９】
＜本実施の形態１における特徴＞
本実施の形態１における処理炉２００は上記のように構成されており、以下に、その特徴点について説明する。本実施の形態１における第１特徴点は、図２に示すように、処理室２０３の外壁２０２とインナーチューブ２０４の間にガス導入空間２０５を設けている点にある。これにより、ガス供給部２１１から供給されるガスは、まず、処理室２０３の内部に導入される前に先立って、ガス導入空間２０５内に導入され、このガス導入空間２０５を通過することにより加熱される。つまり、ガス導入空間２０５は、誘導コイル２１３を使用した誘導加熱により加熱された加熱体２０６からの輻射熱によって加熱されているため、この加熱されたガス導入空間２０５を通過するガスは加熱されるのである。
【００５０】
そして、本実施の形態１では、ガス導入空間２０５で予備加熱されたガスを処理室２０３の内部へ導入することができるので、ガスとウェハＷＦとの温度差に起因したヘイズやスリップの発生を抑制することができ、このヘイズやスリップに基づくウェハＷＦ上への成膜不良を抑制することができる。具体的に、本実施の形態１における処理炉２００においては、まず、ガスは、ガス供給部２１１から、インナーチューブ２０４と処理室２０３の外壁２０２で挟まれたガス導入空間２０５に導入される。このとき、ガス導入空間２０５は、誘導コイル２１３に高周波電流を流すことによる誘導加熱によって加熱された加熱体２０６からの輻射熱によって加熱される。そして、この加熱されたガス導入空間２０５をガスが通過することから、ガスは、ガス導入空間２０５で直接加熱される。その後、ガス導入空間２０５で加熱されたガスは、処理室２０３の外壁２０２に設けられた複数の噴出孔２０８から処理室２０３の内部へ導入される。したがって、本実施の形態１において、処理室２０３の内部に導入されるガスは、予め加熱されているので、ガスとウェハＷＦとの温度差に起因したヘイズやスリップの発生を抑制することができ、このヘイズやスリップに基づくウェハＷＦ上への成膜不良を抑制することができるのである。
【００５１】
特に、本実施の形態１において、ガス導入空間２０５は、処理室２０３の外壁２０２とインナーチューブ２０４の間に挟まれており、ガスノズルの内部空間よりも大幅に広いガス導入空間２０５をガスが通過するので、ガスの加熱効率を向上させることができる。つまり、本実施の形態１におけるガス導入空間２０５の表面積は、ガスノズルの表面積よりも遥かに大きいので、ガス導入空間２０５におけるガスの加熱量は、ガスノズルにおけるガスの加熱量に比べて遥かに大きくなる。このことは、本実施の形態１のように、加熱されたガス導入空間２０５にガスを導入して、ガスを加熱した後、加熱したガスを処理室２０３の内部を導入する構成によれば、表面積の小さなガスノズルによってガスを処理室２０３の内部へ導入する構成に比べて、ガスを充分に加熱できることを意味している。これにより、本実施の形態１の第１特徴点によれば、ガスとウェハＷＦとの温度差に起因したヘイズやスリップの発生を抑制することができ、このヘイズやスリップに基づくウェハＷＦ上への成膜不良を抑制することができるのである。
【００５２】
例えば、約１１００℃に加熱された処理室２０３内にφ２０ｍｍ〜φ４０ｍｍ程度のガスノズルを配置し、このガスノズルに数百リットル／ｍｉｎのガスを処理室２０３の内部に常温で導入する場合を考えると、ガスは、約１１００℃程度まで上昇することはなく、数百度を低い温度でウェハＷＦ上に到達することになる。この場合、ガスノズルからの低温のガス噴射がヘイズやスリップの原因となるため、ウェハＷＦ上への成膜不良が顕在化してしまう。これに対し、本実施の形態１における第１特徴点によれば、ガスノズルに比べて遥かに表面積の大きなガス導入空間２０５を設けているので、表面積の大きなガス導入空間２０５の内部で予めガスを充分に加熱することができる。このため、処理室２０３に導入されるガスの温度を約１１００℃程度まで加熱することができ、この結果、処理室２０３の内部に配置されているウェハＷＦとの温度差を小さくすることができる。したがって、本実施の形態１における第１特徴点によれば、処理室２０３に導入されるガスと、処理室２０３の内部に配置されているウェハＷＦとの温度差に起因するヘイズやスリップを抑制することができ、ウェハＷＦ上に形成される膜の品質を向上させることができる。
【００５３】
次に、本実施の形態１における第２特徴点は、ガス導入空間２０５から複数の噴出孔２０８を介して処理室２０３の内部へガスを供給する第１経路とは別に、処理室２０３の内部にガスノズル２０９を設け、このガスノズル２０９から複数の噴出孔２１０を介して処理室２０３の内部へガスを供給する第２経路をさらに有している点である。すなわち、本実施の形態１は、２系統の異なるガス供給経路が存在する点に特徴がある。
【００５４】
例えば、ウェハＷＦ上にシリコン（Ｓｉ）からなる膜をエピタキシャル成長させる場合には、原料ガスとして、ＳｉＨ２Ｃｌ２（ジクロロシラン）、ＳｉＨＣｌ３（トリクロロシラン）、ＳｉＣｌ４（四塩化ケイ素）等が使用され、キャリアガス（希釈ガス）として、水素ガス（Ｈ２）が使用される。この水素ガス（Ｈ２）は、原料ガスを流すためのキャリアガスとして機能するとともに、水素（Ｈ２）ガスは、水素還元によってシリコン含有原料ガスの分解を促進する還元ガスとしても機能する。
【００５５】
ここで、本実施の形態１では、例えば、第１経路によって供給するガスを水素（Ｈ２）ガスとし、第２経路によって供給するガスをＳｉＣｌ４（四塩化ケイ素）と水素（Ｈ２）ガスとの混合ガス（ＳｉＣｌ４／水素ガス）とすることができる。例えば、第１経路から供給される水素（Ｈ２）ガスの流量は、ウェハ枚数×（３〜３０Ｌ（リットル）／ｍｉｎ）である。また、第２経路から供給されるＳｉＣｌ４／水素ガスに含まれるＳｉＣｌ４（四塩化ケイ素）の濃度は、３０％〜５０％であり、ＳｉＣｌ４／水素ガスの流量は、ウェハ枚数×（３〜３０Ｌ（リットル）／ｍｉｎ）である。このようにして、第１経路から供給される水素（Ｈ２）ガスと、第２経路から供給されるＳｉＣｌ４／水素ガスを処理室２０３の内部で混合（ミキシング）することにより、成膜に適した２％〜１０％程度のＳｉＣｌ４／水素ガスをウェハＷＦ上に供給する。この結果、ウェハＷＦ上にシリコン（Ｓｉ）からなる膜をエピタキシャル成長させることができる。
【００５６】
以下に、２系統の異なるガス供給経路を設ける理由について説明する。例えば、処理室２０３にガスを導入するのに先立ち、ガスを予め充分に加熱する観点からは、本実施の形態１における第１特徴点で説明したように、表面積の大きなガス導入空間２０５を設け、このガス導入空間２０５にガスを導入して加熱した後、加熱したガスを処理室２０３の内部へ供給すればよいと考えられる。ところが、ガス導入空間２０５から複数の噴出孔２０８を介して処理室２０３の内部へガスを供給する第１経路だけを設ける場合、ガス導入空間２０５内でガスが加熱されるため、このガス導入空間２０５内で成膜条件が整ってしまい、ガス導入空間２０５においても不所望な膜が形成されてしまうおそれがある。この場合、処理室２０３内におけるウェハＷＦ上への成膜に寄与するガスの消費効率が悪化するとともに、ガス導入空間で成膜された膜の膜剥がれによる異物（パーティクル）の発生などが問題となるおそれが高くなる。つまり、上述した第１経路だけを設ける場合、第１経路から、ＳｉＨ２Ｃｌ２（ジクロロシラン）、ＳｉＨＣｌ３（トリクロロシラン）、ＳｉＣｌ４（四塩化ケイ素）等からなる原料ガスと、水素ガス（Ｈ２）からなるキャリアガスを一緒に導入する必要があり、かつ、成膜に適した２％〜１０％程度のＳｉＣｌ４／水素ガスとして、第１経路から導入する必要がある。このため、ガス導入空間２０５内においても、ＳｉＣｌ４／水素ガスの濃度が成膜に適した２％〜１０％程度になっているため、ガス導入空間２０５内での加熱によって膜が成膜されてしまうのである。
【００５７】
そこで、本実施の形態１では、ガス導入空間２０５から複数の噴出孔２０８を介して処理室２０３の内部へガスを供給する第１経路とは別に、処理室２０３の内部にガスノズル２０９を設け、このガスノズル２０９から複数の噴出孔２１０を介して処理室２０３の内部へガスを供給する第２経路も設けている。このとき、第１経路によって供給するガスを水素（Ｈ２）ガスとし、第２経路によって供給するガスを３０％〜５０％程度のＳｉＣｌ４（四塩化ケイ素）と水素（Ｈ２）ガスとの混合ガス（ＳｉＣｌ４／水素ガス）とする。これにより、ガス導入空間２０５からは、キャリアガス（希釈ガス）である水素（Ｈ２）ガスだけが供給されるので、ガス導入空間２０５内での不所望な成膜がなくなる。一方、ガスノズル２０９からは、成膜条件よりも高い濃度のＳｉＣｌ４／水素ガスが供給されるため、ガスノズル２０９内での不所望な膜の形成が抑制される。そして、処理室２０３の内部では、ガス導入空間２０５から導入された水素（Ｈ２）ガスと、ガスノズル２０９から導入された成膜条件よりも高い濃度のＳｉＣｌ４／水素ガスとが混合（ミキシング）され、成膜条件に適した２％〜１０％程度のＳｉＣｌ４／水素ガスとなる。この成膜条件に適した２％〜１０％程度のＳｉＣｌ４／水素ガスが処理室２０３の内部に配置されているウェハＷＦ上に供給されることにより、ウェハＷＦ上に、例えば、シリコン（Ｓｉ）からなる膜をエピタキシャル成長させることができる。
【００５８】
このように、ガス導入空間２０５から複数の噴出孔２０８を介して処理室２０３の内部へガスを供給する第１経路だけを設ける場合には、この第１経路から成膜条件に適した原料ガスおよびキャリアガス（希釈ガス）の混合ガスを流す必要があり、この結果、ガス導入空間２０５の内部に不所望な膜が形成されてしまい、ガス導入空間２０５内における膜剥がれによる異物（パーティクル）の発生が問題として顕在化するおそれがある。これに対し、本実施の形態１では、ガス導入空間２０５から複数の噴出孔２０８を介して処理室２０３の内部へガスを供給する第１経路とは別に、処理室２０３の内部にガスノズル２０９を設け、このガスノズル２０９から複数の噴出孔２１０を介して処理室２０３の内部へガスを供給する第２経路も設けている。これにより、ガス導入空間２０５における不所望な膜の生成が抑制され、不所望な膜の膜剥がれに起因する異物（パーティクル）の発生を抑制することができるのである。
【００５９】
ここで、本実施の形態１では、ガス導入空間２０５から複数の噴出孔２０８を介して処理室２０３の内部へガスを供給する第１経路から水素（Ｈ２）ガスを供給し、ガスノズル２０９から複数の噴出孔２１０を介して処理室２０３の内部へガスを供給する第２経路から３０％〜５０％程度のＳｉＣｌ４／水素ガスを供給するように構成している。これは、ガス導入空間２０５の表面積の方がガスノズル２０９の表面積よりも遥かに大きいため、ガス導入空間２０５を流れるガスの方が効率良く加熱されることに基づいている。つまり、一般的に、原料ガスであるＳｉＣｌ４の流量よりも、キャリアガスである水素（Ｈ２）ガスの流量のほうが多いことから、流量の多い水素（Ｈ２）ガスを充分に加熱するため、加熱量の大きなガス導入空間２０５に流量の多い水素（Ｈ２）ガスを流しているものである。これにより、ガス導入空間２０５から導入された流量の多い水素（Ｈ２）ガスと、ガスノズル２０９から導入された流量の少ないＳｉＣｌ４／水素ガスとを処理室２０３の内部で混合した際、混合したガスの温度を高い温度に維持することができる。この結果、本実施の形態１によれば、処理室２０３に導入されるガスと、処理室２０３の内部に配置されているウェハＷＦとの温度差に起因するヘイズやスリップを抑制することができ、ウェハＷＦ上に形成される膜の品質を向上させることができる。
【００６０】
さらに、例えば、第１経路からＳｉＣｌ４／水素ガスを供給する場合、このＳｉＣｌ４／水素ガスにおけるＳｉＣｌ４の濃度は、成膜条件よりも高い濃度になっているとはいえ、ガス導入空間２０５で充分に加熱されることになる。このため、水素（Ｈ２）ガスによるＳｉＣｌ４の還元反応が起こって、ガス導入空間２０５の内部に不所望な膜が形成されるおそれがある。これに対し、本実施の形態１では、第１経路から水素（Ｈ２）ガスだけを供給しているので、ガス導入空間２０５での膜の成膜を防止することができる利点がある。
【００６１】
続いて、本実施の形態１における第３特徴点は、図２に示すように、ガス導入空間２０５を規定する処理室２０３の外壁２０２とインナーチューブ２０４が一体的に構成されている点である。これにより、処理室２０３の外壁２０２およびインナーチューブ２０４の損傷を抑制することができる。以下に、具体的に説明する。
【００６２】
例えば、背景技術で挙げた特許文献１（特公平０６−１６４９５号公報）には、特許文献１の図１に示すように、外管（本願発明のインナーチューブ２０４に相当する）と内管（本願発明の外壁２０２に相当する）とが別部品として構成する例が記載されている。このとき、内管と外管で挟まれた空間（本願発明のガス導入空間２０５に相当する）にガスが導入されるため、この空間の圧力は大きくなる。一方、内管の内側は、一般的に減圧される。このことから、内管の内側の圧力よりも内管と外管で挟まれた空間の圧力が高いことから、内管には内側に向かう力が働くことになる。一方、外管の外側の圧力よりも、内管と外管で挟まれた空間の圧力が高くなることから、外管には、外側に向う力が働くことになる。このように内管と外管とを別部品で構成する場合、内管と外管に独立別個に異なる方向の力が働くことになり、これらの力が緩和されないため、長期間使用すると、内管や外管の損傷が起こる可能性がある。
【００６３】
これに対し、本実施の形態１では、ガス導入空間２０５を規定する処理室２０３の外壁２０２とインナーチューブ２０４が一体的に形成されている。この場合も、ガス導入空間２０５の圧力が高くなるため、インナーチューブ２０４には外側に向う力が働き、かつ、処理室２０３の外壁２０２には内側に向う力が働く。ただし、本実施の形態１では、インナーチューブ２０４と、処理室２０３の外壁２０２が一体的に形成されているため、例えば、インナーチューブ２０４に着目すると、一体的に形成されている処理室２０３の外壁２０２からインナーチューブ２０４には内側に向う力が働くことになり、この結果、インナーチューブ２０４には、外側に向う力と内側に向う力が働くことになる。したがって、インナーチューブ２０４に加わる外側に向う力が内側に向う力によって緩和される。同様に、処理室２０３の外壁２０２に着目すると、一体的に形成されているインナーチューブ２０４から処理室２０３の外壁２０２には外側に向う力が働くことになり、この結果、処理室２０３の外壁２０２には、内側に向う力と外側に向う力が働くことになる。したがって、処理室２０３の外壁２０２に加わる内側に向う力が外側に向う力によって緩和される。このようにして、本実施の形態１によれば、インナーチューブ２０４と、処理室２０３の外壁２０２とを一体的に形成することにより、インナーチューブ２０４や、処理室２０３の外壁２０２の損傷を抑制することができる。
【００６４】
＜本実施の形態１における処理炉周辺の構成＞
次に、本実施の形態１における処理炉周辺の構成について、図面を参照しながら説明する。図４は、本実施の形態１における処理炉周辺の構成を示す図である。図４において、処理炉２００の下方には、処理炉２００の下端開口部を気密封止するための炉口蓋体としてシールキャップ２１９が設けられている。このシールキャップ２１９は、例えば、ステンレスなどの金属から構成されており、円盤状の形状をしている。シールキャップ２１９の上面には、処理炉２００の下端と当接するシール材としてのＯリング（図示せず）が設けられている。シールキャップ２１９には、回転機構３０１が設けられており、この回転機構３０１の回転軸３０２はシールキャップ２１９を貫通してボートＢＴに接続されている。これにより、回転機構３０１は、回転軸３０２を介してボートＢＴを回転させることで、ボートＢＴに搭載されているウェハ（半導体基板）ＷＦを回転するようになっている。
【００６５】
また、シールキャップ２１９は、処理炉２００の外側に設けられた昇降機構によって垂直方向に昇降されるように構成されており、これによって、シールキャップ２１９上に搭載されたボートＢＴを処理炉２００に対して搬入あるいは搬出することができるようになっている。上述した回転機構３０１および昇降機構を動作させる昇降モータ３０３は、後述する駆動制御部と電気的に接続されており、駆動制御部は、回転機構３０１や昇降モータ３０３が所定動作をするように制御する。
【００６６】
次に、予備室としてのロードロック室１４１の外面に下基板３０４が設けられている。この下基板３０４には、昇降台３０５とスライド自在になっているガイドシャフト３０６および昇降台３０５と螺合するボール螺子３０７が設けられている。そして、下基板３０４に立設したガイドシャフト３０６およびボール螺子３０７の上端には、上基板３０８が設けられている。ボール螺子３０７は、上基板３０８に設けられた昇降モータ３０３によって回転され、ボール螺子３０７が回転することにより、昇降台３０５が昇降するようになっている。
【００６７】
昇降台３０５には中空の昇降シャフト３０９が垂設され、昇降台３０５と昇降シャフト３０９の連結部は気密となっており、この昇降シャフト３０９は昇降台３０５とともに昇降するように構成されている。昇降シャフト３０９は、ロードロック室１４１の天板３１０を遊貫し、昇降シャフト３０９が貫通する天板３１０の貫通孔は、昇降シャフト３０９が天板３１０と接触することがないように充分な隙間が形成されている。
【００６８】
ロードロック室１４１と昇降台３０５との間には、昇降シャフト３０９の周囲を覆うように伸縮性を有する中空伸縮体としてベローズ３１１が設けられており、このベローズ３１１によりロードロック室１４１が気密に保たれるようになっている。このとき、ベローズ３１１は、昇降台３０５の昇降量に対応できる充分な伸縮量を有し、ベローズ３１１の内径は、昇降シャフト３０９の外径に比べて充分に大きく、伸縮の際にベローズ３１１と昇降シャフト３０９が接触することがないように構成されている。
【００６９】
昇降シャフト３０９の下端には、昇降基板３１２が水平に固着され、この昇降基板３１２の下面にはＯリングなどのシール部材を介して駆動部カバー３１３が気密に取り付けられている。昇降基板３１２と駆動部カバー３１３により駆動部収納ケース３１４が構成され、この構成により、駆動部収納ケース３１４の内部は、ロードロック室１４１内の雰囲気と隔離される。
【００７０】
駆動部収納ケース３１４の内部には、ボートＢＴの回転機構３０１が設けられており、この回転機構３０１の周辺は、冷却機構３１５によって冷却されるようになっている。
【００７１】
続いて、電力ケーブル３１６は、昇降シャフト３０９の上端から中空部を通り、回転機構３０１に導かれて接続されている。また、冷却機構３１５およびシールキャップ２１９には、冷却水流路３１７が形成されている。さらに、冷却水配管３１８が昇降シャフト３０９の上端から中空部を通り、冷却水流路３１７に導かれて接続されている。
【００７２】
このように構成されている処理炉周辺構造において、昇降モータ３０３が駆動されて、ボール螺子３０７が回転することにより、昇降台３０５および昇降シャフト３０９を介して駆動部収納ケース３１４を昇降させる。そして、例えば、駆動部収納ケース３１４が上昇することにより、昇降基板３１２に気密に設けられているシールキャップ２１９が処理炉２００の開口部である炉口３１９を閉塞し、ボートＢＴに搭載されたウェハＷＦの成膜処理が可能な状態となる。一方、例えば、駆動部収納ケース３１４が下降することにより、シールキャップ２１９とともにボートＢＴが下降し、ボートＢＴに搭載されているウェハＷＦを外部に搬出できる状態となる。
【００７３】
＜本実施の形態１における基板処理装置の制御部の構成＞
続いて、本実施の形態１における基板処理装置１０１の制御部の構成について、図面を参照しながら説明する。図５は、本実施の形態１における基板処理装置１０１を制御するコントローラＣＬの構成を示すブロック図である。図５において、本実施の形態１におけるコントローラＣＬは、主制御部４０１、温度制御部４０２、ガス流量制御部４０３、圧力制御部４０４、および、駆動制御部４０５を有している。そして、主制御部４０１は、温度制御部４０２、ガス流量制御部４０３、圧力制御部４０４、および、駆動制御部４０５と電気的に接続されており、主制御部４０１は、温度制御部４０２、ガス流量制御部４０３、圧力制御部４０４、および、駆動制御部４０５を制御するように構成されている。
【００７４】
温度制御部４０２は、例えば、図２に示す誘導コイル２１３や図示しない温度センサと電気的に接続されている。そして、温度制御部４０２は、温度センサによって検出された温度情報に基づき、誘導コイル２１３への通電具合を調節することで、処理室２０３内の温度が所望の温度分布となるように制御するように構成されている。
【００７５】
ガス流量制御部４０３は、例えば、図２に示すガス供給部２１１に接続されるバルブおよびマスフローコントローラと電気的に接続されており、ガス流量制御部４０３は、それぞれ供給するガスの流量が所定の流量となるようにバルブおよびマスフローコントローラを制御するように構成されている。
【００７６】
圧力制御部４０４は、例えば、図示しない圧力センサおよびＡＰＣバルブと電気的に接続されている。そして、この圧力制御部４０４は、圧力センサによって検出された圧力に基づいて、ＡＰＣバルブの開閉度を調節し、処理室２０３内の圧力が所定圧力となるように制御するように構成されている。
【００７７】
駆動制御部４０５は、例えば、図５に示す回転機構３０１および昇降機構を動作させる昇降モータ３０３と電気的に接続されており、この駆動制御部４０５は、回転機構３０１や昇降モータ３０３が所定動作をするように制御している。
【００７８】
以上のようにして、本実施の形態１における基板処理装置がコントローラＣＬによって制御される。以下では、このコントローラＣＬによる制御のもと、本実施の形態１における基板処理装置によって、半導体基板上にシリコン（Ｓｉ）などの半導体膜を成膜する方法について説明する。
【００７９】
＜本実施の形態１における基板処理装置を使用した半導体装置の製造方法＞
本実施の形態１における基板処理装置１０１は上記のように構成されており、以下に、この基板処理装置１０１を使用した基板の処理工程について、図面を参照しながら説明する。具体的に、本実施の形態１では、基板の処理工程の一工程として、ウェハＷＦなどの基板上に、エピタキシャル成長法を使用してシリコン（Ｓｉ）などの半導体膜を形成する方法について説明する。
【００８０】
なお、本実施の形態１では、半導体装置の製造方法を例に挙げて説明するが、本実施の形態１で開示される基板の処理方法は、半導体装置の製造方法に限定されるものではない。例えば、第１導電型（例えばｎ型）の半導体基板であるウェハＷＦなどの基板上に第１導電型とは反対導電型の第２導電型（例えばｐ型）のシリコン（Ｓｉ）などの半導体膜をエピタキシャル成長法で形成してｐｎ接合を形成する太陽電池の製造方法にも適用することもできる。
【００８１】
図６は、本実施の形態１における基板処理装置１０１の処理シーケンスを示すタイミングチャート図を表しており、図６の破線は処理室２０３内の温度（℃）を示し、図６の実線は処理室２０３内の圧力（Ｔｏｒｒ）を示している。なお、以下の説明において、基板処理装置１０１を構成する各部の動作は、コントローラＣＬにより制御される。
【００８２】
まず、図２に示す処理室２０３内にボートＢＴを搬入する前段階として、処理室２０３はスタンバイ状態となっている（図６のスタンバイ工程）。スタンバイ状態とは、ボートＢＴが処理室２０３の真下にあるロードロック室１４１に配置され、複数枚のウェハＷＦをボートＢＴに装填した状態を指している。
【００８３】
次に、複数枚のウェハＷＦがボートＢＴに装填されると、スタンバイ工程に続いて、昇降モータ３０３の上昇方向への回転駆動（正転駆動）により昇降台３０５および昇降シャフト３０９が上昇動作する。これにより、図２に示すようにボートＢＴは上昇して処理室２０９内に搬入（ボートローディング）される（図６のボートロード工程）。その後、シールキャップ２１９はＯリングを介して天板３１０をシールした状態となる。このとき、処理室２０３内の内部圧力は、例えば、７６０Ｔｏｒｒ（＝７６０×１３３．３Ｐａ）となっている。ここで、ボートロード工程は、本実施の形態１における「基板を処理室内に搬送する工程」を構成している。
【００８４】
ボートロード工程に続いて、処理室２０３内に不活性ガスとして、例えば、Ｎ２（窒素）ガスが供給され、処理炉２００内の処理室２０３を不活性ガスに置換する（図６のパージ１工程）。なお、不活性ガスは、ガス供給部２１１に接続される不活性ガス供給源（図示せず）から処理室２０３の内部へ供給される。
【００８５】
パージ１工程に続いて、処理室２０３内を不活性ガスで満たし、かつ、所望の圧力となるように真空排気装置によって排気（真空引き）し、処理室２０３内を減圧する（図６の真空排気１工程）。
【００８６】
真空排気１工程に続いて、処理室２０３内の圧力を圧力センサで測定し、測定した圧力に基づきＡＰＣバルブ（圧力調節器）の開度がフィードバック制御される（図６の圧力制御工程）。このとき、ガス供給部２１１に接続された不活性ガス供給源（図示せず）からは、不活性ガスとして、例えばＮ２ガスが、処理室２０３の内部へ供給される。この圧力制御工程によって、処理室２０３内の圧力は、１６０００Ｐａ〜９３３１０Ｐａの範囲から選択される処理圧力のうち、一定の処理圧力に調整される。例えば、２００Ｔｏｒｒ〜７００Ｔｏｒｒ（２００×１３３．３Ｐａ〜７００×１３３．３Ｐａ）となる。なお、処理室２０３内の圧力制御は、この圧力制御工程以降、図６に示す真空排気２工程まで一定の処理圧力を維持するように制御する。
【００８７】
そして、ブロア（図示せず）を動作させることで、誘導加熱装置とアウターチューブ２０４との間でガス若しくはエアを流通させ、アウターチューブ２０４の側壁などを冷却する。ラジエータおよび冷却壁には、冷却媒体として冷却水が流通し、壁体を介して誘導加熱装置内が冷却される。また、処理室２０３内の温度を所望の温度とするように誘導加熱装置を構成する誘導コイル２１３には高周波電流が印加され、加熱体２０６に誘導電流（渦電流）を生じさせる。
【００８８】
具体的には、誘導加熱装置により処理炉２００内の少なくとも、加熱体２０６を誘導加熱し、加熱体２０６からの輻射熱によって、処理室２０３内のボートＢＴに保持された各ウェハＷＦを加熱する（図６の昇温工程）。つまり、誘導加熱装置を構成する誘導コイル２１３に高周波電流を流すと、処理炉２００内に高周波電磁界が発生し、この高周波電磁界により被誘導体である加熱体２０６に渦電流が発生する。そして、加熱体２０６は、渦電流によって誘導加熱が起こって昇温され、その後、加熱体２０６からの輻射熱により、処理室２０３内に配置されているウェハＷＦが加熱される。ここでの昇温工程は、本実施の形態１における「基板を処理する工程」を構成している。
【００８９】
加熱体２０６を誘導加熱する際、温度制御部４０２は、処理炉２００（処理室２０３）内が所望の温度分布となるように各放射温度計により検出した温度情報を監視し、この温度情報に基づいて誘導加熱装置を構成する誘導コイル２１３への通電具合をフィードバック制御するようにしている。処理炉２００内を昇温することにより、処理室２０３内のボートＢＴに配置されているウェハＷＦの温度も上昇する。例えば、原料ガスとしてＳｉＨＣｌ３（トリクロロシラン）、キャリアガスとして水素ガス（Ｈ２）を用いる場合には、加熱体２０６の温度が１１５０℃以上となるように誘導加熱する。さらに、各ウェハＷＦは、７００℃〜１２００℃の範囲から選択される処理温度のうち、一定の温度で加熱される。
【００９０】
昇温工程に続いて、回転機構３０１を回転駆動してボートＢＴを回転させ、各ウェハＷＦを処理炉２００内で回転させる。その後、各ウェハＷＦの温度が安定したところで、ガス供給部２１１から加熱されているガス導入空間２０５へ水素（Ｈ２）ガス（キャリアガス）が導入される。そして、ガス導入空間２０５に導入された水素（Ｈ２）ガスは、加熱されたガス導入空間２０５によって加熱された後、処理室２０３の外壁２０２に設けられている複数の噴出孔２０８から処理室２０３の内部へ供給される。一方、ガスノズル２０９からは、原料ガスとキャリアガスの混合ガスであり、かつ、成膜条件よりも高い濃度のＳｉＣｌ４／水素ガスを供給する。これにより、ガス導入空間２０５からは、キャリアガス（希釈ガス）である水素（Ｈ２）ガスだけが供給されるので、ガス導入空間２０５内での不所望な成膜がなくなる。一方、ガスノズル２０９からは、成膜条件よりも高い濃度のＳｉＣｌ４／水素ガスが供給されるため、ガスノズル２０９内での不所望な膜の形成が抑制される。そして、処理室２０３の内部では、ガス導入空間２０５から導入された水素（Ｈ２）ガスと、ガスノズル２０９から導入された成膜条件よりも高い濃度のＳｉＣｌ４／水素ガスとが混合（ミキシング）され、成膜条件に適した２％〜１０％程度のＳｉＣｌ４／水素ガスとなる。この成膜条件に適した２％〜１０％程度のＳｉＣｌ４／水素ガスが処理室２０３の内部に配置されているウェハＷＦ上に供給されることにより、ウェハＷＦ上に、例えば、シリコン（Ｓｉ）からなる膜をエピタキシャル成長させることができる。
【００９１】
処理室２０３の内部に供給された原料ガスおよびキャリアガスは、各ウェハＷＦ間を通過して各ウェハＷＦの表面上に行き渡った後、ガス排気部２１２に到達して排気される。このとき、キャリアガスは、予めガス導入空間２０５を通過する際に予備加熱されているため、加熱されているウェハＷＦと、原料ガスとキャリアガスとの混合ガスとの温度差を小さくすることができる。この結果、本実施の形態１によれば、原料ガス（キャリアガスを含む）とウェハＷＦとの温度差に起因したヘイズやスリップの発生を抑制することができる。この結果、本実施の形態１によれば、ヘイズやスリップに基づくウェハＷＦ上への成膜不良を抑制することができる。さらには、原料ガスおよびキャリアガスによるウェハＷＦの温度低下も抑制することができるため、温度低下に起因するウェハＷＦ上への成膜速度の低下も効果的に抑制することができる。以上のようにして、各ウェハＷＦの表面上で原料ガスの分解に基づくエピタシャル成長により、各ウェハＷＦの表面上にシリコン（Ｓｉ）などの半導体膜を形成することができる（図６の成膜工程）。
【００９２】
成膜工程後、予め設定された時間が経過すると、誘導加熱装置を構成する誘導コイル２１３への高周波電流の印加を停止させる等して、処理室２０３内の温度を低下させる（図６の降温工程）。そして、処理室２０３内の圧力を所望の圧力とするため、真空排気装置を作動させて、処理室２０３内の雰囲気をガス排気部２１２から外部へ排気（真空引き）しつつ、処理室２０３の内部圧力を減圧する（図６の真空排気２工程）。続いて、不活性ガス供給源（図示せず）から不活性ガスとして、例えば、Ｎ２ガスを処理室２０３内に供給して処理室２０３内を不活性ガスに置換し、処理室２０３内の圧力を常圧に復帰させる（図６のパージ２工程）。
【００９３】
パージ２工程に続いて、昇降モータ３０３を下降方向に回転駆動（逆転駆動）させることにより、シールキャップ２１９を下降させる。すると、マニホールドの下端側が開口されるとともに、処理済の各ウェハＷＦがボートＢＴに保持された状態で、マニホールドの下端側から処理炉２００の外部、つまり、ロードロック室１４１に向けて搬出（ボートアンローディング）される（図６のボートアンロード工程）。そして、処理済の各ウェハＷＦをボートＢＴから取り出せる状態となる（ウェハディスチャージ）。その後、本実施の形態１における基板処理装置１０１はスタンバイ状態に復帰する。以上のようにして、各ウェハＷＦの表面上に半導体膜を形成することができる。
【００９４】
＜本実施の形態１における効果＞
以上のようにして、本実施の形態１における技術的思想によれば、少なくとも、以下に記載する複数の効果のうち、１つ以上の効果を奏する。
【００９５】
（１）本実施の形態１によれば、ガスノズルに比べて遥かに表面積の大きなガス導入空間２０５を設けているので、表面積の大きなガス導入空間２０５の内部で予めガスを充分に加熱することができる。このため、処理室２０３に導入されるガスの温度を約１１００℃程度まで加熱することができ、この結果、処理室２０３の内部に配置されているウェハＷＦとの温度差を小さくすることができる。したがって、本実施の形態１によれば、処理室２０３に導入されるガスと、処理室２０３の内部に配置されているウェハＷＦとの温度差に起因するヘイズやスリップを抑制することができ、ウェハＷＦ上に形成される膜の品質を向上させることができる。
【００９６】
（２）さらには、本実施の形態１によれば、原料ガスおよびキャリアガスによるウェハＷＦの温度低下も抑制することができるため、温度低下に起因するウェハＷＦ上への成膜速度の低下も効果的に抑制することができる。
【００９７】
（３）本実施の形態１によれば、ガス導入空間２０５から複数の噴出孔２０８を介して処理室２０３の内部へガスを供給する第１経路とは別に、処理室２０３の内部にガスノズル２０９を設け、このガスノズル２０９から複数の噴出孔２１０を介して処理室２０３の内部へガスを供給する第２経路も設けている。具体的に、本実施の形態１では、上述した第１経路から水素（Ｈ２）ガスを供給し、上述した第２経路から３０％〜５０％程度のＳｉＣｌ４／水素ガスを供給するように構成している。これにより、ガス導入空間２０５における不所望な膜の生成が抑制され、不所望な膜の膜剥がれに起因する異物（パーティクル）の発生を抑制することができる。
【００９８】
（４）本実施の形態１によれば、流量の多い水素（Ｈ２）ガスを充分に加熱するため、加熱量の大きなガス導入空間２０５に流量の多い水素（Ｈ２）ガスを流している。これにより、ガス導入空間２０５から導入された流量の多い水素（Ｈ２）ガスと、ガスノズル２０９から導入された流量の少ないＳｉＣｌ４／水素ガスとを処理室２０３の内部で混合した際、混合したガスの温度を高い温度に維持することができる。
【００９９】
（５）本実施の形態１によれば、インナーチューブ２０４と、処理室２０３の外壁２０２とを一体的に形成することにより、インナーチューブ２０４や、処理室２０３の外壁２０２の損傷を抑制することができる。
【０１００】
（実施の形態２）
前記実施の形態１では、処理室２０３の外壁２０２を囲むようにインナーチューブ２０４を設ける例について説明したが、本実施の形態２では、処理室２０３の外壁２０２の全体ではなく一部を囲むようにインナーチューブ２０４を設ける例について説明する。
【０１０１】
図７は、本実施の形態２における処理炉２００の構成を示す図である。図７に示す本実施の形態２における処理炉２００の構成は、図２に示す前記実施の形態１における処理炉２００の構成とほぼ同様の構成をしているため、主に、相違点を中心に説明する。
【０１０２】
＜本実施の形態２における特徴＞
本実施の形態２における特徴は、図７に示すように、処理室２０３の外壁２０２の全体ではなく一部を囲むようにインナーチューブ２０４が設けられている点である。具体的に、処理室２０３の外壁２０２には、複数の噴出孔２０８が設けられているが、本実施の形態２では、これらの複数の噴出孔２０８が設けられている外壁２０２の側面にインナーチューブ２０４が設けられている点に特徴がある。すなわち、インナーチューブ２０４の終端部が、複数の噴出孔２０８のうち、一番上部に配置されている噴出孔２０８の上部近傍に設けられている。言い換えれば、処理室２０３の上面部は、インナーチューブ２０４で囲まれていないようになっているということもできる。このようにインナーチューブ２０４を設けることにより、以下に示す利点が得られる。
【０１０３】
例えば、図２に示す前記実施の形態１で説明した処理炉２００において、処理室２０３の上面部は、インナーチューブ２０４で囲まれた構造をしていた。ここで、処理室２０３の外壁２０２とインナーチューブ２０４で挟まれるようにガス導入空間２０５が設けられている。そして、このガス導入空間２０５には、例えば、水素（Ｈ２）ガスなどからなるキャリアガスが導入される。導入される水素（Ｈ２）ガスは、軽いため、ガス導入空間２０５のうち、処理室２０３の天井（上面部）とインナーチューブ２０４の上面で囲まれた領域に溜まりやすい。ところが、図２に示す前記実施の形態１の構造では、処理室２０３の天井（上面部）に噴出孔２０８が設けられていないため、処理室２０３の天井（上面部）とインナーチューブ２０４の上面で囲まれた領域に溜まったキャリアガスは、流れることなく、この領域に停留する可能性が高くなる。つまり、図２に示す前記実施の形態１の構造では、処理室２０３の天井（上面部）とインナーチューブ２０４の上面で囲まれた領域において、キャリアガスのスムーズな流れが起こりにくく、ガス溜まりが形成されてしまう。すると、ガス導入空間２０５に導入したキャリアガスを効率よく処理室２０３の内部へ流すことができなくなるおそれが高まる。
【０１０４】
これに対し、図７に示す本実施の形態２の構造に着目すると、処理室２０３の上面部が、インナーチューブ２０４で囲まれておらず、インナーチューブ２０４の終端部が、複数の噴出孔２０８のうち、一番上部に配置されている噴出孔２０８の上部近傍で終端している。このことは、処理室２０３の天井（上面部）までガス導入空間２０５が設けられていないことを意味している。このため、キャリアガスとして、軽い水素（Ｈ２）ガスを使用する場合であっても、一番上部に配置されている噴出孔２０８の上部近傍に設けられているインナーチューブ２０４の終端部よりも上方にはキャリアガスが到達することはなく、ガス溜まりの発生を抑制することができる。つまり、本実施の形態２では、ガス溜まりを発生させることなく、効率良く噴出孔２０８から処理室２０３の内部へキャリアガスを供給することができる。
【０１０５】
さらに、処理室２０３の天井（上面部）は熱放出の大きな領域である。このため、例えば、処理室２０３の天井（上面部）を囲むようにインナーチューブ２０４を設ける場合（２重管構造）、インナーチューブ２０４の上方に設けられている加熱体２０６からの輻射熱が処理室２０３の上面部に届きにくくなり、熱放出の大きな処理室２０３の天井（上面部）を効率良く加熱することができなくなるおそれがある。これに対し、本実施の形態２では、処理室２０３の上面部が、インナーチューブ２０４で囲まれていない構造となっているため、熱放出の大きな処理室２０３の天井（上面部）を加熱体２０６からの輻射熱で効率良く加熱することができる。
【０１０６】
（実施の形態３）
本実施の形態３では、前記実施の形態２と同様に、処理室２０３の外壁２０２の全体ではなく一部を囲むようにインナーチューブ２０４を設けるとともに、さらに、インナーチューブ２０４が設けられていない処理室２０３の上面部に、インナーチューブ２０４とは別部材からなるキャップ部２１４を設ける例について説明する。
【０１０７】
図８は、本実施の形態３における処理炉２００の構成を示す図である。図８に示す本実施の形態３における処理炉２００の構成は、図２に示す前記実施の形態１における処理炉２００の構成とほぼ同様の構成をしているため、主に、相違点を中心に説明する。
【０１０８】
＜本実施の形態３における特徴＞
本実施の形態３では、前記実施の形態２と同様に、複数の噴出孔２０８が設けられている外壁２０２の側面にインナーチューブ２０４が設けられており、このインナーチューブ２０４の終端部が、複数の噴出孔２０８のうち、一番上部に配置されている噴出孔２０８の上部近傍に設けられている。これにより、本実施の形態３においても、前記実施の形態２と同様に、ガス溜まりを発生させることなく、効率良く噴出孔２０８から処理室２０３の内部へキャリアガスを供給することができる。
【０１０９】
ここで、本実施の形態３では、前記実施の形態２と相違して、処理室２０３の天井（上面部）にキャップ部２１４が設けられている。このキャップ部２１４は、インナーチューブ２０４とは別部品で構成されており、処理室２０３の天井（上面部）を囲むように形成されている。このようなキャップ部２１４を設ける利点について、以下に説明する。
【０１１０】
図７に示す前記実施の形態２の処理炉２００のように、処理室２０３の天井（上面部）を２重管構造としないことにより、熱放出の大きな処理室２０３の上部領域を効率的に加熱することができる。ところが、このような構成では、加熱効率が良くなることから、かえって、処理室２０３の上部領域を加熱しすぎる可能性がある。そこで、本実施の形態３では、処理室２０３の天井（上面部）を囲むようにキャップ部２１４を設けて２重管構造としているのである。これにより、処理室２０３の上部領域を加熱しすぎることを抑制することができる。そして、このキャップ部２１４をインナーチューブ２０４と別部品で構成することにより、本実施の形態３によれば、ガス溜まりを発生させることなく、効率良く噴出孔２０８から処理室２０３の内部へキャリアガスを供給することができるとともに、処理室２０３の上部領域の加熱具合を調整することができるのである。
【０１１１】
ここで、キャップ部２１４は、インナーチューブ２０４と別部品から構成されているが、例えば、キャップ部２１４の構成材料をインナーチューブ２０４の構成材料と別材料で構成することができる。つまり、キャップ部２１４の構成材料を適宜選択することにより、キャップ部２１４の熱伝導率を調整することができ、この結果、処理室２０３の上部領域の加熱具合を調整することができる。また、処理室２０３の上部領域の加熱具合を調整する観点からは、キャップ部２１４と、処理室２０３の天井（上面部）で挟まれた空間に熱伝導率を調整するための調整ガスを充填することも可能である。さらには、キャップ部２１４と処理室２０３の天井（上面部）とにより挟まれる距離を、処理室２０３の外壁２０２とインナーチューブ２０４で挟まれる距離（ガス導入空間２０５の幅）と相違させることもできる。例えば、キャップ部２１４と処理室２０３の天井（上面部）とにより挟まれる距離が、処理室２０３の外壁２０２とインナーチューブ２０４で挟まれる距離（ガス導入空間２０５の幅）と等しくすると、処理室２０３の上部領域の加熱状態が加熱しすぎる状態になる場合には、キャップ部２１４と処理室２０３の天井（上面部）とにより挟まれる距離を、ガス導入空間２０５の幅よりも大きく構成することができる。一方、キャップ部２１４と処理室２０３の天井（上面部）とにより挟まれる距離が、処理室２０３の外壁２０２とインナーチューブ２０４で挟まれる距離（ガス導入空間２０５の幅）と等しくすると、処理室２０３の上部領域の熱放出が大きくなる場合には、キャップ部２１４と処理室２０３の天井（上面部）とにより挟まれる距離を、ガス導入空間２０５の幅よりも小さく構成することができる。以上のようにして、本実施の形態３によれば、処理室２０３の内部の温度分布のばらつきを抑制して、処理室２０３の内部温度を均一にすることができる。この結果、処理室２０３に積層配置されている複数枚のウェハ上に形成される膜の品質や膜厚の均一性を向上させることができる。
【０１１２】
（実施の形態４）
前記実施の形態１では、ガス導入空間２０５からキャリアガスである水素（Ｈ２）ガスを処理室２０３の内部に供給するとともに、ガスノズル２０９から原料ガスとキャリアガスの混合ガスであるＳｉＣｌ４／水素ガスを供給する例について説明した。本実施の形態４では、ガスノズル２０９を使用せずに、ガス導入空間２０５を複数の分割空間に分離し、それぞれの分割空間に異なる種類のガスを導入する例について説明する。
【０１１３】
＜本実施の形態４における特徴＞
図９は、本実施の形態４におけるインナーチューブ２０４よりも内側領域の構成を示す断面図である。図９に示すように、本実施の形態４では、円筒形状のインナーチューブ２０４の内側領域に処理室２０３が設けられており、この処理室２０３の外壁２０２とインナーチューブ２０４の間にガス導入空間が形成されている。このガス導入空間は、例えば、２つの隔壁２１５によって、分割空間２０５ａと分割空間２０５ｂに分割されている。そして、処理室２０３の外壁２０２には、分割空間２０５ａと連通する複数の噴出孔２０８ａが設けられているとともに、分割空間２０５ｂと連通する複数の噴出孔２０８ｂが設けられている。また、処理室２０３の内部にはウェハＷＦが配置されている。
【０１１４】
このように構成されている本実施の形態４における基板処理装置の利点について説明する。例えば、前記実施の形態１では、図３に示すように、ガス導入空間２０５からキャリアガスである水素（Ｈ２）ガスを処理室２０３の内部に供給するとともに、ガスノズル２０９から原料ガスとキャリアガスの混合ガスであるＳｉＣｌ４／水素ガスを供給していた。この場合、ガス導入空間２０５の表面積はかなり大きいため、このガス導入空間２０５を水素（Ｈ２）ガスが通過する際、この水素（Ｈ２）ガスは、効率良く充分に加熱され、加熱された水素（Ｈ２）ガスが処理室２０３の内部へ供給される。一方、ガスノズル２０９からは、ＳｉＣｌ４／水素ガスが供給されるが、ガスノズル２０９の表面積はガス導入空間２０５の表面積に比べて遥かに小さいため、ＳｉＣｌ４／水素ガスを充分に加熱されないおそれがある。したがって、処理室２０３の内部で、ガス導入空間２０５から導入される水素（Ｈ２）ガスと、ガスノズル２０９から導入されるＳｉＣｌ４／水素ガスを混合した場合、混合したガスの温度が低下するおそれが考えられる。
【０１１５】
これに対し、本実施の形態４では、例えば、図９に示すように、ガス導入空間を分割空間２０５ａと分割空間２０５ｂに分割し、分割空間２０５ａにキャリアガスである水素（Ｈ２）ガスを導入し、かつ、分割空間２０５ｂにＳｉＣｌ４／水素ガスを導入するように構成している。このことから、本実施の形態４によれば、水素（Ｈ２）ガスとＳｉＣｌ４／水素ガスが、ともに、処理室２０３の外壁２０２とインナーチューブ２０４で挟まれたガス導入空間を通過することになる。分割空間２０５ａおよび分割空間２０５ｂは、ガス導入空間を分割した領域であるが、その表面積は、ガスノズル２０９に比べて充分に大きい。したがって、本実施の形態４によれば、水素（Ｈ２）ガスは、分割空間２０５ａを通過する際に充分に加熱されるとともに、ＳｉＣｌ４／水素ガスは、分割空間２０５ｂを通過する際に充分に加熱される。この結果、水素（Ｈ２）ガスおよびＳｉＣｌ４／水素ガスを充分に加熱することができる。このため、処理室２０３の内部で、分割空間２０５ａから導入される水素（Ｈ２）ガスと、分割空間２０５ｂから導入されるＳｉＣｌ４／水素ガスを混合した場合、混合したガスの温度低下を抑制することができる。したがって、本実施の形態４によれば、さらに、導入されるガスと、処理室２０３の内部に配置されているウェハＷＦとの温度差を小さくすることができる。このことから、本実施の形態４によれば、処理室２０３に導入されるガスと、処理室２０３の内部に配置されているウェハＷＦとの温度差に起因するヘイズやスリップを抑制することができ、ウェハＷＦ上に形成される膜の品質を向上させることができる。
【０１１６】
＜変形例＞
次に、本実施の形態４における変形例について説明する。図１０は、本変形例におけるインナーチューブ２０４よりも内側領域の構成を示す断面図である。図１０は、図９とほぼ同様の構成をしており、異なる点は、ガス導入空間を分割する隔壁２１５が３つあり、ガス導入空間が分割空間２０５ａ、分割空間２０５ｂおよび分割空間２０５ｃの３つの空間に分離されている点である。この場合も前記実施の形態４と同様に、それぞれの分割空間２０５ａ〜２０５ｃにガスを導入して充分に加熱した後、処理室２０３の内部へガスを供給することができる。例えば、分割空間２０５ａと分割空間２０５ｃに水素（Ｈ２）ガスし、分割空間２０５ｂにＳｉＣｌ４／水素ガスを導入することができる。この場合、分割空間２０５ａに導入された水素（Ｈ２）ガスは、噴出孔２０８ａから処理室２０３の内部へ供給され、分割空間２０５ｃに導入された水素（Ｈ２）ガスは、噴出孔２０８ｃから処理室２０３の内部へ供給される。同様に、分割空間２０５ｂに導入されたＳｉＣｌ４／水素ガスは、噴出孔２０８ｂから処理室２０３の内部へ供給される。
【０１１７】
図１１は、本変形例におけるインナーチューブ２０４よりも内側領域の構成を示す斜視図である。図１１に示すように、インナーチューブ２０４と、処理室２０３の外壁２０２で挟まれたガス導入空間は、３つの隔壁２１５によって、分割空間２０５ａ、分割空間２０５ｂおよび分割空間２０５ｃに分割されている。そして、処理室２０３の外壁２０２には、分割空間２０５ａと連通する複数の噴出孔２０８ａが縦方向に沿って１列に配置されている。同様に、処理室２０３の外壁２０２には、分割空間２０５ｂと連通する複数の噴出孔２０８ｂが縦方向に沿って２列に配置され、さらに、分割空間２０５ｃと連通する複数の噴出孔２０８ｃが縦方向に沿って１列に配置されている。このように構成されている本変形例においても、前記実施の形態４と同様の効果を得ることができる。
【０１１８】
なお、前記実施の形態４では、例えば、図９に示すように、分割空間２０５ａの表面積と分割空間２０５ｂの表面積が異なるように隔壁２１５を設けている。これは、以下に示す理由による。すなわち、前記実施の形態４では、水素（Ｈ２）ガスとＳｉＣｌ４／水素ガスとを分離して分割空間２０５ａと分割空間２０５ｂに導入しているが、水素（Ｈ２）ガスの流量と、ＳｉＣｌ４／水素ガスの流量は異なっている。したがって、例えば、表面積の大きな分割空間２０５ａに流量の多い水素（Ｈ２）ガスを流すとともに、表面積の小さな分割空間２０５ｂに流量の少ないＳｉＣｌ４／水素ガスを流すことができる。このように流量の大小に合わせて、表面積の異なる分割空間２０５ａ、２０５ｂを使用することにより、流量の大小に合わせて加熱量を調整することができ、この結果、水素（Ｈ２）ガスおよびＳｉＣｌ４／水素ガスの両方を均一な温度に加熱することができるのである。
【０１１９】
（実施の形態５）
本実施の形態５では、ガス導入空間２０５の内部に仕切り板を追加することにより、仕切り板を設けない場合に比べて、ガス流路を長くする例について説明する。図１２は、本実施の形態５におけるインナーチューブ２０４の内側領域の構成を示す模式図である。図１２において、処理室の外壁２０２を囲むようにインナーチューブ２０４が設けられており、この外壁２０２とインナーチューブ２０４で挟まれた空間がガス導入空間２０５となっている。このガス導入空間２０５は、まず、ガス導入空間２０５の底面領域から上面領域に達する隔壁２１５によって、２つの分割空間に分離されている。そして、２つの分割空間の一方にガス供給部２１１ａが接続されており、他方にガス供給部２１１ｂが接続されている。例えば、ガス供給部２１１ａからは、水素（Ｈ２）ガスが供給され、ガス供給部２１１ｂからは、ＳｉＣｌ４／水素ガスが供給されるようになっている。
【０１２０】
そして、例えば、隔壁２１５によって図１２の左側に分割されている分割空間に着目すると、図１２に示すように、この分割空間には、仕切り構造が形成されている。具体的に、この仕切り構造は、ガス導入空間２０５の底面領域から上面領域に向って延在し、かつ、上面領域との間に隙間を有するように配置された第１仕切り板２１６と、ガス導入空間２０５の上面領域から底面領域に向って延在し、かつ、底面領域との間に隙間を有するように配置された第２仕切り板２１７とを有している。そして、第１仕切り板２１６と第２仕切り板２１７が交互に配置されているものである。これにより、ガス供給部２１１ａから供給されたガスは、矢印で示すガス流路に沿って流れることになる。つまり、第１仕切り板２１６と第２仕切り板２１７によって、仕切り構造を設けない場合に比べて、ガス流路が長くなる。この結果、ガス導入空間２０５に導入されたガスが、ガス導入空間２０５に留まる時間が長くなり、これによって、ガスの加熱効率を向上させることができる。
【０１２１】
なお、本実施の形態５では、隔壁２１５によってガス導入空間２０５を２つの分割空間に分割する構成を前提に説明したが、本実施の形態５における技術的思想は、これに限らず、例えば、ガス導入空間２０５に隔壁２１５を設けずに、ガス導入空間２０５を複数の分割空間に分離しない場合の構成（前記実施の形態１〜３の構成）にも適用することができる。
【０１２２】
（実施の形態６）
本実施の形態６では、ガス導入空間２０５を隔壁２１５で複数の分割空間２０５ａ、２０５ｂに分割し、それぞれの分割空間２０５ａと分割空間２０５ｂに異なる種類のガスを導入する構造を前提とし、この構造の製造容易性を高める技術的思想について説明する。
【０１２３】
図１３は、処理室２０３の外壁２０２とインナーチューブ２０４で挟まれたガス導入空間２０５を隔壁２１５で分離した構造を示す図である。図１３において、ガス導入空間２０５は、分割空間２０５ａと分割空間２０５ｂに分割されている。そして、分割空間２０５ａは、ガス供給部２１１ａと接続されており、ガス供給部２１１ａから供給されたガス（例えば、水素（Ｈ２）ガス）は、分割空間２０５ａで加熱されながら通過して、処理室２０３の外壁２０２に設けられた噴出孔２０８ａから処理室２０３の内部へ供給される。同様に、分割空間２０５ｂは、ガス供給部２１１ｂと接続されており、ガス供給部２１１ｂから供給されたガス（例えば、ＳｉＣｌ４／水素ガス）は、分割空間２０５ｂで加熱されながら通過して、処理室２０３の外壁２０２に設けられた噴出孔２０８ｂから処理室２０３の内部へ供給される。そして、分割空間２０５ａあるいは分割空間２０５ｂから供給されたそれぞれのガスは、処理室２０３の内部で混合（ミキシング）されて、ウェハＷＦ上に供給される。このような図１３に示す構造は、製作上困難であるため、通常は、図１４に示す構造が使用される。
【０１２４】
図１４は、製造容易性を向上させた構造例を示す図である。図１４において、分割空間２０５ａと分割空間２０５ｂは、それぞれ、別部品であるインナーチューブ２０４ａとインナーチューブ２０４ｂによって区画されている。この場合、インナーチューブ２０４ａやインナーチューブ２０４ｂと、処理室２０３の外壁２０２とは、例えば、溶接によって接続される。このとき、図１４に示す構造では、製作上、インナーチューブ２０４ａの端部とインナーチューブ２０４ｂの端部との間の距離を、例えば、２０ｍｍ以上とする必要があり、噴出孔２０８ａと噴出孔２０８ｂとの間の距離が離れることになる。この場合、噴出孔２０８ａから処理室２０３の内部へ導入されるガス（例えば、水素（Ｈ２）ガス）と、噴出孔２０８ｂから処理室２０３の内部へ導入されるガス（例えば、ＳｉＣｌ４／水素ガス）が混合しにくくなる。この結果、ウェハＷＦ上に成膜に適した条件の混合ガスが供給されにくくなり、膜の品質不良を引き起こすおそれがある。
【０１２５】
そこで、本実施の形態６では、ガス導入空間２０５を複数の分割空間２０５ａ、２０５ｂに分割し、それぞれの分割空間２０５ａと分割空間２０５ｂに異なる種類のガスを導入する構造において、噴出孔２０８ａおよび噴出孔２０８ｂの位置をできるだけ近づけることができる工夫を施している。以下に、この工夫を施した本実施の形態６における技術的思想について図面を参照しながら説明する。
【０１２６】
＜本実施の形態６における特徴＞
図１５は、本実施の形態６における構造例を示す図である。図１５において、本実施の形態６における構造は、まず、円筒形状のインナーチューブ２０４の内側領域に処理室２０３が設けられており、この処理室２０３の内部にウェハＷＦが配置されている。そして、処理室２０３の外壁２０２と溶接で接続された円筒部２２０が、処理室２０３とインナーチューブ２０４で挟まれた分割空間２０５ａに配置されている。これにより、分割空間２０５ａと分割空間２０５ｂが円筒部２２０によって分離されることになる。この構造では、円筒部２２０が処理室２０３の外壁２０２に溶接で接続することができるので、製造容易性を向上させることができる。そして、本実施の形態６では、円筒部２２０の端部を挟んで、分割空間２０５ｂ内に噴出孔２０８ｂが設けられ、分割空間２０５ａに噴出孔２０８ａが設けられている。これにより、噴出孔２０８ａと噴出孔２０８ｂとの間の距離を、例えば、図１４の半分の１０ｍｍ程度まで縮めることができる。この結果、本実施の形態６によれば、噴出孔２０８ａから処理室２０３の内部へ導入されるガス（例えば、水素（Ｈ２）ガス）と、噴出孔２０８ｂから処理室２０３の内部へ導入されるガス（例えば、ＳｉＣｌ４／水素ガス）とが混合しやすくなり、この結果、ウェハＷＦ上に成膜に適した条件の混合ガスが供給されることになる。これにより、本実施の形態６によれば、ウェハＷＦ上に形成される膜の品質向上を図ることができる。以上のことから、本実施の形態６によれば、製造容易性と、ウェハＷＦ上に形成される膜の品質向上を両立させることができる。
【０１２７】
＜変形例＞
続いて、本実施の形態６の変形例について説明する。図１６は、本変形例の構造を示す図である。図１６において、処理室２０３の外壁２０２とインナーチューブ２０４との間に挟まれるように分割空間２０５ａが形成されており、この分割空間２０５ａと分離するように、３つの円筒部２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃが所定間隔で外壁２０２に溶接されている。そして、円筒部２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃの内部が分割空間２０５ｂとなっており、円筒部２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃの内部のそれぞれと、処理室２０３の内部とを連通する噴出孔２２１ａ、２２１ｂ、２２１ｃが形成されている。そして、円筒部２２０ａと円筒部２２０ｂの間と、円筒部２２０ｂと円筒部２２０ｃの間とに、分割空間２０５ａと処理室２０３の内部を連通する噴出孔２０８ａが形成されている。このように構成されている本変形例においても、噴出孔２０８ａと、噴出孔２２１ａ〜２２１ｃのそれぞれとの間の距離を縮めることができる。この結果、本変形例によれば、噴出孔２０８ａから処理室２０３の内部へ導入されるガス（例えば、水素（Ｈ２）ガス）と、噴出孔２２１ａ〜２２１ｃから処理室２０３の内部へ導入されるガス（例えば、ＳｉＣｌ４／水素ガス）とが混合しやすくなり、この結果、ウェハＷＦ上に成膜に適した条件の混合ガスが供給されることになる。これにより、本実施の形態６によれば、ウェハＷＦ上に形成される膜の品質向上を図ることができる。特に、本変形例では、水素（Ｈ２）ガスを噴射する噴出孔２０８ａと、ＳｉＣｌ４／水素ガスを噴射する噴出孔（噴出孔２２１ａ〜２２１ｃ）が交互に配置されているので、ガス同士の混合が起こりやすく、これによって、ウェハＷＦ上に形成される膜の品質向上を図ることができる。以上のことから、本変形例よっても、製造容易性と、ウェハＷＦ上に形成される膜の品質向上を両立させることができる。
【０１２８】
図１７は、本変形例の構造を分解した状態を示しており、インナーチューブ２０４を溶接する前の状態である。図１７に示すように、フランジの付いた処理室の外壁２０２に噴出孔２０８ａを設け、その後、円筒部２２０ａ〜２２０ｃが一体形成された部品を溶接によって外壁２０２に接合する。そして、インナーチューブ２０４と処理室の外壁２０２のフランジを溶接することにより、本変形例の構造を製造することができる。このように本変形例においても溶接によって製造することができるので、製造容易性を向上させることができる。
【０１２９】
以上、本発明者によってなされた発明をその実施の形態に基づき具体的に説明したが、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変更可能であることは言うまでもない。
【０１３０】
前記実施の形態では、高周波誘導加熱方式によって加熱体を加熱する基板処理装置を例に挙げて説明したが、本発明の技術的思想は、これに限らず、例えば、抵抗加熱方式の基板処理装置や、ランプ加熱方式の基板処理装置などの他の加熱方式の基板処理装置にも幅広く適用することができる。
【０１３１】
また、前記実施の形態では、バッチ式の基板処理装置を例にして説明したが、本発明の技術的思想は、これに限らず、例えば、枚葉式の基板処理装置にも適用することができる。
【０１３２】
さらに、前記実施の形態では、シリコン（Ｓｉ）膜を形成する例について説明したが、シリコン膜に限定されず、様々な種類の膜を形成する基板処理装置に幅広く適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１３３】
本発明は、半導体装置や太陽電池を製造する製造業に幅広く利用することができる。
【符号の説明】
【０１３４】
１０１  基板処理装置
１０３  正面メンテナンス口
１０４  正面メンテナンス扉
１０５  カセット棚
１０６  スライドステージ
１０７  バッファ棚
１１０  カセット
１１１  筐体
１１１ａ  正面壁
１１２  カセット搬入搬出口
１１３  フロントシャッタ
１１４  カセットステージ
１１５  ボートエレベータ
１１８  カセット搬送装置
１１８ａ  カセットエレベータ
１１８ｂ  カセット搬送機構
１２５  ウェハ移載機構
１２５ａ  ウェハ移載装置
１２５ｂ  ウェハ移載装置エレベータ
１２５ｃ  ツイーザ
１３４ａ  クリーンユニット
１４０  耐圧筐体
１４０ａ  正面壁
１４１  ロードロック室
１４２  ウェハ搬入搬出口
１４３  ゲートバルブ
１４４  ガス供給管
１４７  炉口シャッタ
２００  処理炉
２０１  アウターチューブ
２０２  外壁
２０３  処理室
２０４  インナーチューブ
２０４ａ  インナーチューブ
２０４ｂ  インナーチューブ
２０５  ガス導入空間
２０５ａ  分割空間
２０５ｂ  分割空間
２０６  加熱体
２０７  石英ウォール
２０８  噴出孔
２０８ａ  噴出孔
２０８ｂ  噴出孔
２０９  ガスノズル
２１０  噴出孔
２１１  ガス供給部
２１１ａ  ガス供給部
２１１ｂ  ガス供給部
２１２  ガス排気部
２１３  誘導コイル
２１４  キャップ部
２１５  隔壁
２１６  第１仕切り板
２１７  第２仕切り板
２１９  シールキャップ
２２０  円筒部
２２０ａ  円筒部
２２０ｂ  円筒部
２２０ｃ  円筒部
２２１ａ  噴出孔
２２１ｂ  噴出孔
２２１ｃ  噴出孔
３０１  回転機構
３０２  回転軸
３０３  昇降モータ
３０４  下基板
３０５  昇降台
３０６  ガイドシャフト
３０７  ボール螺子
３０８  上基板
３０９  昇降シャフト
３１０  天板
３１１  ベローズ
３１２  昇降基板
３１３  駆動部カバー
３１４  駆動部収納ケース
３１５  冷却機構
３１６  電力ケーブル
３１７  冷却水流路
３１８  冷却水配管
３１９  炉口
４０１  主制御部
４０２  温度制御部
４０３  ガス流量制御部
４０４  圧力制御部
４０５  駆動制御部
ＢＴ  ボート
ＣＬ  コントローラ
ＷＦ  ウェハ
【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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【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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【図１６】
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【図１７】
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