(57)【要約】    【課題】  処理ガスに可燃性ガスを使用した場合で、処理炉を強制冷却する場合に、リークした可燃性ガスによる燃焼、爆発が起ることを防止する。    【解決手段】  基板を収容し処理する処理室７を形成する反応容器６と、該反応容器の外周側に設けられ、前記反応容器内を加熱する加熱装置３と、前記反応容器内に可燃性ガスを供給するガス供給手段６１，６５，６６と、前記加熱装置の加熱する温度を検出する温度検出手段と、前記加熱装置及び前記ガス供給手段を、少なくとも前記温度検出手段の検出する検出温度に基づき制御する制御手段７２とを備え、該制御手段は、前記検出温度が前記可燃性ガスの発火温度よりも低い温度である予め設定された設定温度以下である時に前記可燃性ガスが供給可能な様に前記ガス供給手段を制御する。    【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を収容し処理する処理室を形成する反応容器と、該反応容器の外周側に設けられ、前記反応容器内を加熱する加熱装置と、前記反応容器内に可燃性ガスを供給するガス供給手段と、前記加熱装置の加熱する温度を検出する温度検出手段と、前記加熱装置及び前記ガス供給手段を、少なくとも前記温度検出手段の検出する検出温度に基づき制御する制御手段とを備え、該制御手段は、前記検出温度が前記可燃性ガスの発火温度よりも低い温度である予め設定された設定温度以下の時に前記可燃性ガスが供給可能な様に前記ガス供給手段を制御することを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
基板を収容し処理する処理室を形成する反応容器と、該反応容器の外周側に設けられ、前記反応容器内を加熱する加熱装置と、前記反応容器内に可燃性ガスを供給するガス供給手段と、前記加熱装置の加熱する温度を検出する温度検出手段と、前記加熱装置及び前記ガス供給手段を、少なくとも前記温度検出手段の検出する検出温度に基づき制御する制御手段とを備える基板処理装置を用いる基板の処理方法であって、前記制御手段が、前記検出温度が前記可燃性ガスの発火温度よりも低い温度である予め設定された設定温度以下の時に前記ガス供給手段から前記可燃性ガスを供給する様に制御する工程と、該可燃性ガスの供給により前記反応容器内で前記基板を処理する工程とを有することを特徴とする基板の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコンウェーハ等の基板に酸化膜の生成、不純物の拡散、アニール処理等の処理を行い半導体装置を製造する基板処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
基板に半導体集積回路が作成され半導体装置が製造される１工程に、可燃性のガスを使用して処理する工程、例えば処理ガスとして水素ガスを使用する水素アニール処理がある。
【０００３】
以下、水素アニール処理が行われる基板処理装置について説明する。図３は、基板処理装置に用いられる、処理炉１の一例を示している。
【０００４】
ヒータベース２に円筒状の加熱装置３が立設され、又該加熱装置３の内部に同心に均熱管４が立設されている。前記ヒータベース２には炉口フランジ５が前記均熱管４と同心に設けられ、前記炉口フランジ５の上端に反応管６が前記均熱管４と同心に立設されている。前記反応管６、前記炉口フランジ５によって画成される空間は処理室７となっている。
【０００５】
前記炉口フランジ５から気密に挿通された温度検出器８は前記反応管６の壁面に沿って上方に延出している。前記温度検出器８は保護管と内部に挿入された熱電対により構成され、前記反応管６内部の温度を検出する様になっている。
【０００６】
前記炉口フランジ５の下端は、炉口部９を形成し、該炉口部９は炉口蓋であるシールキャップ１１によって気密に閉塞可能であり、該シールキャップ１１は図示しない昇降機構（ボートエレベータ）によって昇降可能である。前記シールキャップ１１にはボート１２が載置され、該ボート１２には処理される基板（以下ウェーハ）１３が水平姿勢で保持され、前記ボート１２はボートエレベータによって前記処理室７に装脱される様になっている。
【０００７】
前記炉口フランジ５にはガス供給管１４が連通し、該ガス供給管１４より処理ガスが前記処理室７に供給され、又前記炉口フランジ５には排気管１５が連通され、該排気管１５より前記処理室７が排気される様になっている。
【０００８】
前記均熱管４と前記反応管６との間の円筒状の内側円筒空間１６には窒素ガス等、水素の燃焼を抑制するガスが導入される様になっており、前記反応管６と前記均熱管４とがなす外側円筒空間１７の上部には排気ダクト１８が連通され、下部には吸気口１９が連通されている。前記排気ダクト１８には開閉弁２１、排気冷却器２２、冷却手段としてのブロア２３が設けられ、前記排気ダクト１８、前記開閉弁２１、前記排気冷却器２２、前記ブロア２３は急速冷却機構２４を構成する。
【０００９】
前記ボート１２が降下した状態で、該ボート１２に未処理ウェーハが装填され、ボートエレベータ（図示せず）により前記ボート１２が上昇され、前記処理室７に装入される。ウェーハ１３を保持した前記ボート１２が前記処理室７に装入された状態で、前記加熱装置３によりウェーハ１３が処理温度に加熱され、前記ガス供給管１４より処理ガス、例えば水素ガスが導入され、前記処理室７が処理圧に維持される様前記排気管１５より排気され、ウェーハ１３に水素アニール処理がなされる。
【００１０】
水素アニール処理中、水素ガスが漏出した際の防爆対策として前記内側円筒空間１６には窒素ガス等の不活性ガスがガスパージされている。
【００１１】
基板処理が終了すると、前記ボート１２が装入された状態でウェーハ１３が所要温度になる迄、冷却される。この場合、冷却時間を短縮する為、前記開閉弁２１を開放して前記ブロア２３より前記外側円筒空間１７の雰囲気ガスを強制排気し、前記吸気口１９から外気を吸引して前記加熱装置３を冷却し、冷却時間の短縮を図っている。
【００１２】
上記した様に、処理ガスが水素ガス等可燃性ガスである場合、前記内側円筒空間１６に不活性ガスを充満させ、万一漏洩しても燃焼、爆発等が生じない様にしている。
【００１３】
然し乍ら、処理後は前記急速冷却機構２４により前記外側円筒空間１７を強制排気しており、該外側円筒空間１７には外気が流入する。この為、処理中に前記外側円筒空間１７に水素ガスがリークしていた場合等では、流入した外気とリークしたガスとで反応して、燃焼、爆発する可能性がある。
【００１４】
処理ガスとして、水素ガスを使用した基板処理装置としては特許文献１に示されるものがある。
【００１５】
【特許文献１】特開２００６−２６１３６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明は斯かる実情に鑑み、処理ガスに可燃性ガスを使用した場合に、リークした可燃性ガスによる燃焼、爆発が起ることを防止するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明は、基板を収容し処理する処理室を形成する反応容器と、該反応容器の外周側に設けられ、前記反応容器内を加熱する加熱装置と、前記反応容器内に可燃性ガスを供給するガス供給手段と、前記加熱装置の加熱する温度を検出する温度検出手段と、前記加熱装置及び前記ガス供給手段を、少なくとも前記温度検出手段の検出する検出温度に基づき制御する制御手段とを備え、該制御手段は、前記検出温度が前記可燃性ガスの発火温度よりも低い温度である予め設定された設定温度以下の時に前記可燃性ガスが供給可能な様に前記ガス供給手段を制御する基板処理装置に係るものである。
【００１８】
又本発明は、基板を収容し処理する処理室を形成する反応容器と、該反応容器の外周側に設けられ、前記反応容器内を加熱する加熱装置と、前記反応容器内に可燃性ガスを供給するガス供給手段と、前記加熱装置の加熱する温度を検出する温度検出手段と、前記加熱装置及び前記ガス供給手段を、少なくとも前記温度検出手段の検出する検出温度に基づき制御する制御手段とを備える基板処理装置を用いる基板の処理方法であって、前記制御手段が、前記検出温度が前記可燃性ガスの発火温度よりも低い温度である予め設定された設定温度以下の時に前記ガス供給手段から前記可燃性ガスを供給する様に制御する工程と、該可燃性ガスの供給により前記反応容器内で前記基板を処理する工程とを有する基板の処理方法に係るものである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、基板を収容し処理する処理室を形成する反応容器と、該反応容器の外周側に設けられ、前記反応容器内を加熱する加熱装置と、前記反応容器内に可燃性ガスを供給するガス供給手段と、前記加熱装置の加熱する温度を検出する温度検出手段と、前記加熱装置及び前記ガス供給手段を、少なくとも前記温度検出手段の検出する検出温度に基づき制御する制御手段とを備え、該制御手段は、前記検出温度が前記可燃性ガスの発火温度よりも低い温度である予め設定された設定温度以下の時に前記可燃性ガスが供給可能な様に前記ガス供給手段を制御するので、可燃性ガスによる爆発が防止でき安全性が向上する。
【００２０】
又本発明によれば、基板を収容し処理する処理室を形成する反応容器と、該反応容器の外周側に設けられ、前記反応容器内を加熱する加熱装置と、前記反応容器内に可燃性ガスを供給するガス供給手段と、前記加熱装置の加熱する温度を検出する温度検出手段と、前記加熱装置及び前記ガス供給手段を、少なくとも前記温度検出手段の検出する検出温度に基づき制御する制御手段とを備える基板処理装置を用いる基板の処理方法であって、前記制御手段が、前記検出温度が前記可燃性ガスの発火温度よりも低い温度である予め設定された設定温度以下の時に前記ガス供給手段から前記可燃性ガスを供給する様に制御する工程と、該可燃性ガスの供給により前記反応容器内で前記基板を処理する工程とを有するので、可燃性ガスによる爆発が防止でき安全性が向上するという優れた効果を発揮する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面を参照しつつ本発明を実施する為の最良の形態を説明する。
【００２２】
図１に於いて、本発明が実施される基板処理装置の一例を説明する。
【００２３】
図１中、図３中で示したものと同等のものには同符号を付してある。
【００２４】
又、処理炉１は図３で説明したものと同様であるので、説明を省略する。
【００２５】
炉口フランジ５に接続されたガス供給管１４には第１ガス供給ライン６１、第２ガス供給ライン６２が接続されている。前記第１ガス供給ライン６１は処理ガス供給源、例えば水素ガス供給源（図示せず）に接続され、前記第１ガス供給ライン６１には第８開閉弁６５、第５流量調整器６６が設けられ、該第５流量調整器６６により所定流量に調整された処理ガスが前記ガス供給管１４を経て処理室７に供給される様になっている。
【００２６】
前記第２ガス供給ライン６２は不活性ガス供給源、例えば窒素ガス供給源（図示せず）に接続され、前記第２ガス供給ライン６２には第９開閉弁６７、第６流量調整器６８が設けられ、前記第２ガス供給ライン６２より前記ガス供給管１４を経て、前記処理室７内をガスパージする際に不活性ガスが供給される。
【００２７】
均熱管４と反応管６との間の空間である内側円筒空間１６には第３ガス供給ライン６３が連通され、該第３ガス供給ライン６３は前記窒素ガス供給源（図示せず）に接続されている。又、該第３ガス供給ライン６３には、第１０開閉弁６９、第７流量調整器７０が設けられ、前記内側円筒空間１６を不活性ガス雰囲気とする為、前記第３ガス供給ライン６３より所定流量で不活性ガスが供給される。
【００２８】
前記炉口フランジ５に連通された排気管１５は、排気ポンプ２６等を含む排気装置２７に接続されており、前記排気管１５には前記炉口フランジ５から下流側に向って圧力センサ２８、圧力スイッチ２９、流量制御弁３１が設けられている。
【００２９】
又前記排気管１５には、前記圧力スイッチ２９の下流側に第１開閉弁３２、逆止弁３３を介して分岐排気管３４が接続されている。該分岐排気管３４と前記流量制御弁３１との間にはガス濃度検出ライン３５が接続されており、該ガス濃度検出ライン３５は、水素濃度検出ライン３６、更に酸素濃度検出ライン３７に分岐している。
【００３０】
前記水素濃度検出ライン３６には、前記排気管１５から下流に向って第２開閉弁３８、第１流量調整器３９、水素濃度検出器４１が設けられ、更に該水素濃度検出器４１と前記第１流量調整器３９との間には空気供給源（図示せず）に接続された水素希釈ライン４２が接続され、該水素希釈ライン４２には第３開閉弁４３、第２流量調整器４４が設けられている。
【００３１】
前記酸素濃度検出ライン３７には前記排気管１５から下流に向って第４開閉弁４５、酸素濃度検出器４６が設けられ、前記酸素濃度検出ライン３７の前記第４開閉弁４５と前記酸素濃度検出器４６との間には不活性ガス供給源、例えば窒素ガス供給源に接続された酸素希釈ライン４７が合流し、該酸素希釈ライン４７には第３流量調整器４８、第５開閉弁４９が設けられている。
【００３２】
前記排気管１５の前記流量制御弁３１の上流側と下流側にバイパスライン５１が接続され、該バイパスライン５１には第６開閉弁５２が設けられている。前記排気管１５の前記排気ポンプ２６の下流側には排ガス希釈ライン５４が接続され、該排ガス希釈ライン５４は図示しない不活性ガス供給源、例えば窒素ガス供給源（図示せず）に接続されている。又、前記排ガス希釈ライン５４には第４流量調整器５６、第７開閉弁５５が設けられている。
【００３３】
前記流量制御弁３１、開閉弁２１、前記第１開閉弁３２、前記第２開閉弁３８、前記第３開閉弁４３、前記第４開閉弁４５、前記第５開閉弁４９、前記第６開閉弁５２、前記第７開閉弁５５、前記第８開閉弁６５、前記第９開閉弁６７、前記第１０開閉弁６９等の開閉弁は制御装置７２によって開閉が制御され、前記第１流量調整器３９、前記第２流量調整器４４、前記第３流量調整器４８、前記第４流量調整器５６、前記第５流量調整器６６、前記第６流量調整器６８、前記第７流量調整器７０等の流量調整器は、前記制御装置７２によって流量が制御される様になっている。
【００３４】
又、前記処理室７の温度は、温度検出器８（図３参照）によって検出され、検出結果は前記制御装置７２に入力され、該制御装置７２は前記温度検出器８からの検出結果に関連付けて、前記流量制御弁３１、前記開閉弁２１，３２，３８，４３，４５，４９，５２，５５，６５，６７，６９の開閉動作、加熱装置３の加熱制御、急速冷却機構２４の冷却動作等を制御する様になっている。
【００３５】
又、前記水素濃度検出器４１は前記排気管１５を介して前記処理室７の水素濃度を検出し、検出結果を前記制御装置７２に送信し、該制御装置７２は検出された水素濃度に関連付けて、前記流量制御弁３１、前記開閉弁３２，３８，４３，４５，４９，５２，５５，６５，６７，６９の開閉動作、前記加熱装置３の加熱制御、前記急速冷却機構２４の冷却動作等を制御する様になっている。
【００３６】
上記基板処理装置に於いて、基板処理の１つである減圧水素アニール処理を行う場合を、図１、図３を参照して説明する。
【００３７】
ボート１２に未処理ウェーハ１３が所定枚数装填され、図示しないボートエレベータによって前記処理室７に前記ボート１２が装入される。
【００３８】
前記開閉弁２１、前記第９開閉弁６７、前記第２開閉弁３８、前記第４開閉弁４５、前記第１開閉弁３２、前記第６開閉弁５２が閉とされ、前記流量制御弁３１、前記第７開閉弁５５、前記第１０開閉弁６９が開とされる。
【００３９】
前記排気ポンプ２６が駆動され、前記処理室７が減圧状態とされる。ここで、減圧状態とは高度な真空状態ではなく、減圧時の圧力が大気圧より低い状態を意味し、減圧の状態は水素アニール処理の状態により決定される。
【００４０】
前記第８開閉弁６５が開とされ、前記第５流量調整器６６で流量調整されながら、水素ガスが前記処理室７に供給される。反応後の残存ガスは前記排気管１５を介して前記排気ポンプ２６により吸引排気される。前記排気管１５の圧力は前記圧力センサ２８によって検出され、又前記流量制御弁３１の開閉度の調整により、前記処理室７の圧力がコントロールされる。
【００４１】
ここで、減圧水素アニール処理時の前記処理室７の圧力は、基板上に形成された配線の電気的特性の向上、下地との密着性向上を図る為に、１〜７５０Ｔｏｒｒの範囲が好ましく、更には５０Ｔｏｒｒ程度がより好ましい。又、前記排ガス希釈ライン５４からは窒素ガスが導入され、前記排気ポンプ２６から排出される排気ガスを希釈し、排出される排気ガスの水素ガス濃度を低下させる。
【００４２】
又、前記処理室７が前記加熱装置３によって加熱され、処理室が所定の処理温度となる様に前記制御装置７２によって制御される。処理温度は、例えばＣｕ膜をアニール処理する場合は、１００℃〜２５０℃内の所定の温度であり、メタル膜を熱処理する場合は、２００℃〜４５０℃の範囲内の所定の温度とされる。
【００４３】
水素ガスの自然爆発条件は水素ガス濃度４％〜７５％である。前記排気ポンプ２６から排気されるガス中の水素ガス濃度が４％以下となる様に、前記排ガス希釈ライン５４は前記第４流量調整器５６により窒素ガス供給量を調整しつつ排気ガスを希釈する。
【００４４】
ところで、減圧水素アニール処理中、即ち水素ガスを前記処理室７に流す際には、事前に前記反応管６から水素ガスが漏出した場合を考慮して、防爆処理がなされる。即ち前記第３ガス供給ライン６３から不活性ガス（本実施の形態の場合は窒素ガス）が前記第７流量調整器７０によって流量調整されて、前記内側円筒空間１６、外側円筒空間１７に供給され、前記内側円筒空間１６、前記外側円筒空間１７が不活性ガスパージされる。尚、前記均熱管４には通孔（図示せず）が穿設されており、前記内側円筒空間１６と前記外側円筒空間１７とは連通状態となっている。
【００４５】
尚、排気ダクト１８は前記開閉弁２１によって閉塞されており、前記内側円筒空間１６、前記外側円筒空間１７は不活性ガスが充填されることで不活性ガス雰囲気となる。
【００４６】
又、前記外側円筒空間１７内に酸素濃度検出器（図示せず）を設け、基板処理開始前、基板処理中の前記外側円筒空間１７の酸素濃度を検出する様にし、水素ガスが前記外側円筒空間１７に漏出した場合にも安全である様に、酸素濃度が規定値、即ち水素ガスが爆発する濃度以下に管理される。
【００４７】
規定する酸素濃度としては、水素は酸素分圧が５ｖｏｌ％以下であれば、如何なる状態であっても爆発しないので、規定する酸素濃度は５ｖｏｌ％以下、好ましくは安全を考慮して１ｖｏｌ％以下に規定する。
【００４８】
尚、酸素濃度が規定値以下にならない場合は、前記第１ガス供給ライン６１からの水素ガスの導入が開始されないか、或は停止され、又前記第３ガス供給ライン６３から供給される不活性ガスの流量が増大される。更に、酸素濃度が規定以下でないことが操作盤等に表示される等の警告がなされる。
【００４９】
減圧水素アニール処理が完了すると、前記第８開閉弁６５が閉とされ、水素ガスの導入が停止され、前記第９開閉弁６７が開とされて、前記第２ガス供給ライン６２より前記処理室７に不活性ガス（本実施の形態では窒素ガス）が供給され、前記排気ポンプ２６により前記処理室７が排気され、該処理室７が不活性ガスに置換される。
【００５０】
尚、前記排気管１５内が大気圧以上になった場合、前記圧力スイッチ２９が作動して前記第１開閉弁３２が開放され、前記反応管６内及び前記排気管１５内が大気圧未満になり、過加圧状態が解消される。
【００５１】
尚、減圧水素アニール処理が完了した時点で前記第２開閉弁３８が開とされ、前記処理室７内のガスが前記第１流量調整器３９で流量調整されて前記水素濃度検出器４１に導かれ、水素濃度が測定され、測定結果は前記制御装置７２に送出される。測定後は前記水素希釈ライン４２により不活性ガス、空気等の希釈ガスが供給され、希釈された状態で排気される。
【００５２】
又、前記第４開閉弁４５が開とされ、前記処理室７内のガスが前記酸素濃度検出器４６に導かれ、酸素濃度が測定され、測定結果は前記制御装置７２に送出される。測定後は前記第５開閉弁４９を開き、前記酸素希釈ライン４７により不活性ガス、空気等の希釈ガスが供給され、希釈された状態で排気される。酸素濃度が後述する様に規定以下であるならば、前記第４開閉弁４５及び前記第５開閉弁４９を閉じる。
【００５３】
前記温度検出器８により前記処理室７の温度が測定され、測定結果は前記制御装置７２に送出される。
【００５４】
該制御装置７２は、通常の作動としては、減圧水素アニール処理が完了すると、前記急速冷却機構２４を駆動し、前記開閉弁２１を開にし、冷却空気を吸引し、前記排気ダクト１８より排気することで、処理炉１内部（加熱装置３、均熱管４、反応管６）を冷却する。
【００５５】
前記急速冷却機構２４が駆動されることで、前記内側円筒空間１６内、前記外側円筒空間１７内に大量の冷却空気が供給され、前記内側円筒空間１６内、前記外側円筒空間１７内の雰囲気ガスは、前記排気ダクト１８より排気される。前記加熱装置３、前記均熱管４、前記反応管６が所定温度（例えば５０℃〜２００℃）に降下維持される。尚、処理の態様によっては温度降下されず、処理温度に維持される場合もある。前記排気ダクト１８から排気されたガスは、排気冷却器２２により冷却され、ブロア２３より放出される。
【００５６】
前記処理炉１内部が所定温度迄冷却されると、前記ボート１２が降下される。前記炉口フランジ５の下端炉口が炉口シャッタ（図示せず）により閉じられ、処理済のウェーハ１３が払出される。
【００５７】
前記制御装置７２は、前記処理室７から水素がリークしている場合を考慮し、前記水素濃度検出器４１が検出した水素濃度、前記温度検出器８が検出した前記処理室７の温度によっては、前記急速冷却機構２４の駆動を抑制する。
【００５８】
上記した様に基板処理中は、前記内側円筒空間１６、前記外側円筒空間１７は不活性ガス雰囲気となっているが、前記急速冷却機構２４により急速冷却を実行すると、大量の空気が前記内側円筒空間１６、前記外側円筒空間１７に流入し、水素がリークしていた場合、加熱装置３のヒータ素線が着火源となり、又急激な流体の移動によりヒータ内壁、均熱管の外壁との摩擦が着火源となり爆発する虞れも生じる。
【００５９】
ここで、水素ガスの爆発範囲は、一般に空気中に於いて、４％〜７５％、酸素中に於いて４．６５％〜９３．９％、又発火点については空気中で５２７℃、酸素中に於いて４５０℃とされている。
【００６０】
従って、前記制御装置７２は、安全を考慮し、前記水素濃度検出器４１からの濃度検出結果が、１％以下である場合に、又前記温度検出器８による温度検出結果が４００℃以下の場合に前記急速冷却機構２４を駆動可能となる様に水素濃度インタロック設定値又は、温度インタロック設定値を設定しておく。予め設定された水素濃度インタロック設定値又は温度インタロック設定値以下であれば、前記処理炉１の内部を急速冷却する。
【００６１】
一方、前記水素濃度検出器４１からの濃度検出結果が１％を越える場合、即ち、予め設定された水素濃度インタロック設定値を超える場合、又前記温度検出器８による温度検出結果が４００℃を越える場合即ち、予め設定された温度インタロック設定値を超える場合は、前記制御装置７２は前記急速冷却機構２４を禁止し、駆動不可能となる。その後、前記処理室７の水素濃度が１％以下（前記処理室７の水素濃度が水素濃度インタロック設定値以下）又は、前記温度検出器８による温度検出結果が４００℃以下（前記温度インタロック設定値以下）となる様な制御を行う。
【００６２】
例えば、前記第２ガス供給ライン６２からの不活性ガスの流量を増大させる様に、前記第９開閉弁６７、前記第６流量調整器６８を制御する。又、前記温度検出器８の検出温度が４００°以下となる迄、前記急速冷却機構２４の駆動を待機させる。
【００６３】
而して、前記処理室７から水素がリークしている場合でも、安全に前記急速冷却機構２４による急速冷却を実行することができる。
【００６４】
上記実施の形態では、処理炉１は図３に示される様に、均熱管４、反応管６を有する２重管構造であったが、図２に示す第２の実施の形態の様に、１重管構造、即ち反応管６のみで処理室７が構成され、均熱管４を具備しない処理炉１にも実施可能である。
【００６５】
特に低温（１００〜４５０℃）領域で水素アニール処理を行う為には、温度制御性を向上させる必要があり、その為には、前記処理室７周辺の熱容量を極力少なくする必要がある。前記均熱管４は相当の熱容量を有している為、該均熱管４を無くすことで前記処理室７周辺の熱容量の低減が可能となる。又、更に温度制御性を向上させる為には、温度制御するにあたっても、前記加熱装置３（ヒータ素線）の周辺の温度を強制的に冷却することにより、ヒータ素線の温度と前記処理室７内の温度とに温度差を意図的に設けて、ヒータ素線からの放熱量を増やす。一方、前記反応管６を加熱装置により加熱をし始める前から冷却し、該反応管６の熱容量を見かけ上無くす様にすることで温度制御性、昇降温特性を向上させ、スループットを向上させることができる。
【００６６】
尚、図２中、図３中で示したものと同等のものには同符号を付してある。
【００６７】
図２で示される処理炉１では、前記反応管６と加熱装置３との間に外側円筒空間１７が形成される。水素アニール処理に先立って、前記加熱装置３による前記処理室７内への加熱が成される前から前記急速急冷機構２４を駆動させ、水素アニール処理中、処理後の降温中も引続いて前記急速急冷機構２４を駆動し続ける様にすることで、温度制御性、昇降温特性を向上させ、スループットを向上させる。
【００６８】
その為特に、基板処理中、前記反応管６から水素ガスがリークした場合、リークする空間は前記外側円筒空間１７であり、該外側円筒空間１７には前記加熱装置３のヒータ素線７５が露出しているので、水素ガスが直接接触し爆発し易い状況となっている。第２の実施の形態に於いては、急速冷却機構２４が駆動可能な設定条件として、安全を考慮し、温度検出器８による温度検出結果が４００℃以下であるという条件が設けられる。
【００６９】
又、第２の実施の形態では、好ましくは、基板処理中、該外側円筒空間１７には第３ガス供給ライン６３より第１０開閉弁６９、第７流量調整器７０を経て流量調整された不活性ガスが供給され、前記外側円筒空間１７は不活性ガス雰囲気とし、前記外側円筒空間１７に酸素濃度検出器７６を設け、該酸素濃度検出器７６により酸素濃度を検出して前記外側円筒空間１７の酸素濃度を管理する。第２の実施の形態の場合、不活性ガスが大量に消費されてしまうという欠点はあるものの安全性は向上する。
【００７０】
具体的には、上記した様に、水素は酸素分圧が５ｖｏｌ％以下であれば、如何なる状態であっても爆発しないので、規定する酸素濃度は５ｖｏｌ％以下、好ましくは安全を考慮して１ｖｏｌ％以下に規定する。
【００７１】
検出した酸素濃度が規定値以下にならない場合は、第１ガス供給ライン６１からの水素ガスの導入が開始されないか、或は停止され、又前記第３ガス供給ライン６３から供給される不活性ガスの流量が増大される（図１参照）。
【００７２】
又、Ｃｕに対する水素アニール処理では、処理温度が１００℃〜４００℃と低い。従って、低温水素アニール処理では、処理炉１で温度の一番高くなる部分、即ち前記ヒータ素線７５の温度を検出する温度検出器７７を設け、該温度検出器７７が検出する温度が５２７℃以下、安全を考慮して４００℃以下でなければ、水素を供給しないという制限を設ける。
【００７３】
更に、ヒータ断線検知器（図示せず）を併用して前記ヒータ素線７５断線時のスパークを予報すれば、仮に前記反応管６から水素ガスがリークしたとしても、爆発の危険性が抑制できる。
【００７４】
上記１重管の処理炉１では、前記均熱管４が省略されることで、熱容量が小さくなり、昇温降温特性が向上し、安全性を維持しつつ基板処理のスループットが向上する。
【００７５】
尚、上記に説明した実施の形態では、前記急速急冷機構２４を設けた場合について説明した。しかし、これに限らず、該急速急冷機構２４を設けた場合に比べて、有効性が劣るものの該急速急冷機構２４を設けない場合にも適用可能である。又減圧下での水素アニール処理に限らず常圧下（７５０〜７６０Ｔｏｒｒ）での水素アニール処理にも適用可能である。常圧下での水素アニール処理の場合、更に、反応管から外部へのリークの可能性が高まる為、本発明を適用することの有効性が高まる。
【００７６】
（付記）
又、本発明は以下の実施の態様を含む。
【００７７】
（付記１）前記基板処理装置は更に前記反応容器と前記加熱装置との間に形成される間隙と該間隙に冷却ガスを流通させることにより前記加熱装置及び前記反応容器を冷却する冷却手段とを備え、前記制御手段は、更に、前記検出温度が前記設定温度以下である時に前記間隙に前記冷却ガスを流通可能な様に前記冷却手段を制御する請求項１の基板処理装置。
【００７８】
（付記２）前記基板処理装置は更に前記反応容器と前記加熱装置との間に形成される間隙と該間隙に冷却ガスを流通させることにより前記加熱装置及び前記反応容器を冷却する冷却手段とを備え、前記制御手段が、前記検出温度が前記設定温度以下である時に前記冷却手段が、前記間隙に前記冷却ガスを流通させる様に前記冷却手段を制御する工程とを更に有する請求項２の基板の処理方法。
【００７９】
（付記３）前記可燃性ガスは、水素ガスである請求項１の基板処理装置。
【００８０】
（付記４）前記可燃性ガスは、水素ガスである請求項２の基板の処理方法。
【００８１】
（付記５）前記設定温度は、５２７℃未満である請求項１の基板処理装置。
【００８２】
（付記６）前記設定温度は、５２７℃未満である請求項２の基板の処理方法。
【００８３】
（付記７）前記設定温度は、４００℃以下である請求項１の基板処理装置。
【００８４】
（付記８）前記設定温度は、４００℃以下である請求項２の基板の処理方法。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明の実施の形態を示すガス給排系の系統図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態に使用される処理炉の概略断面図である。
【図３】基板処理装置に用いられる処理炉の一例を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００８６】
１              処理炉
３              加熱装置
４              均熱管
６              反応管
７              処理室
８              温度検出器
１２            ボート
１３            ウェーハ
１４            ガス供給管
１５            排気管
１６            内側円筒空間
１７            外側円筒空間
１８            排気ダクト
２４            急速冷却機構
３６            水素濃度検出ライン
３７            酸素濃度検出ライン
４１            水素濃度検出器
４６            酸素濃度検出器
６１            第１ガス供給ライン
６２            第２ガス供給ライン
６３            第３ガス供給ライン
７２            制御装置
７６            酸素濃度検出器
７７            温度検出器
【図１】
2009129925.tif 000003
【図２】
2009129925.tif 000004
【図３】
2009129925.tif 000005