JP5529634B2 - 基板処理装置、半導体装置の製造方法及び基板の製造方法 - Google Patents

基板処理装置、半導体装置の製造方法及び基板の製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、基板処理装置、半導体装置の製造方法及び基板の製造方法に関する。
従来、炭化珪素（ＳｉＣ：シリコンカーバイド）等の成膜を行う基板処理装置は、複数枚の基板を板状サセプタに平面状に配置して１５００〜１８００℃に加熱し、成膜に用いる原料ガスを一箇所から反応室内に供給する。
特許文献１では、サセプタに対向する対向面への原料ガスに起因する堆積物の付着及び、原料ガス対流が発生することによるエピタキシャル成長の不安定化等の課題を解決するために、サセプタの基板を保持する面を下方に向くように配置した真空成膜装置及び薄膜形成方法が開示されている。
また、特許文献２の図５には、加熱装置（ヒータユニット２０）を備える基板処理装置のインナーチューブ２の外周面への副生成物の付着を抑制するために、窒素ガス３１をインナーチューブ２とアウターチューブ３との間の隙間５へ導入することが開示されている。
更に、特許文献２のように加熱装置を構成する部材の隙間にガスを供給する点を開示するものとして、特許文献３がある。具体的には、特許文献３の図１には、（１）内部に反応管を有するヒータケース２１と均熱管１７の間に、発熱線１１を円筒断熱材２３の内周面に有するヒータ１６を設け、冷却作用を促進させるべく、冷却用窒素をヒータケース２１と円筒断熱材２３との間隙である第３円筒空間２２に導入し、上部に形成されたガス吹出し口２５を通して円筒断熱材２３内部に流通させることが記載されている。
特開２００６−１９６８０７号公報 特開２００５−２０９６６８号公報 特開２００２−１６４２９８号公報
特許文献１に１６００℃に加熱とあるように、例えば１５００℃〜１８００℃という高温に加熱する必要がある場合は、反応管の内部に設けられた被誘導体を反応管の外部に設けられた誘導体で誘導加熱する方式が採用されうる。このように高温に加熱する必要がある基板処理装置において、反応管の劣化を防止するためには、反応管と被誘導体の間に断熱体を設ける必要があると本願発明者等は考えた。しかしながら、反応管と被誘導体の間に断熱体を設けると、処理室内に供給したガスが、断熱体と接触し、断熱体を劣化させてパーティクルを発生させる場合がある。これにより基板にパーティクルが付着し、基板処理の歩留まりが悪化して生産性が低下する恐れがある。
特許文献２は、反応管と被誘導体の間に断熱体を設けることについて開示されておらず、断熱体の劣化について考慮されていない。また、特許文献３の円筒断熱材２３は、反応ガスが供給される反応管の外部に設けられており、特許文献２と同様に、反応ガスによる円筒断熱材２３の劣化について考慮されていない。
本発明の一態様によれば、反応管と、該反応管の内部に設けられ基板を処理する処理室
と、前記反応管の内部に設けられ前記処理室を囲い前記基板を加熱する被誘導体と、前記反応管の内部に設けられ前記被誘導体を囲う断熱体と、前記反応管の外部に設けられ少なくとも前記被誘導体を誘導加熱する誘導体と、前記処理室内に第１ガスを供給する第１ガス供給部と、前記被誘導体と前記断熱体との間に設けられる第１間隙に第２ガスを供給する第２ガス供給部と、を備える基板処理装置が提供される。
本発明の他の態様によれば、反応管の外側に設けられた誘導体により前記反応管の内部に設けられ処理室を囲う被誘導体を誘導加熱しつつ、前記反応管の内部に設けられ前記被誘導体を囲う断熱体により前記被誘導体からのエネルギーを遮断し、前記処理室内を所定の温度に維持する工程と、第１ガス供給部から前記処理室内に第１ガスを供給しつつ、第２ガス供給部から前記被誘導体と前記断熱体との間に設けられる第１間隙に第２ガスを供給し、前記処理室内の基板を処理する工程と、を有する半導体装置の製造方法が提供される。
本発明のさらに他の態様によれば、反応管の外側に設けられた誘導体により前記反応管の内部に設けられ処理室を囲う被誘導体を誘導加熱しつつ、前記反応管の内部に設けられ前記被誘導体を囲う断熱体により前記被誘導体からのエネルギーを遮断し、前記処理室内を所定の温度に維持する工程と、第１ガス供給部から前記処理室内に第１ガスを供給しつつ、第２ガス供給部から前記被誘導体と前記断熱体との間に設けられる第１間隙に第２ガスを供給し、前記処理室内の基板を処理する工程と、を有する基板の製造方法が提供される。
本発明に係る基板処理装置、半導体装置の製造方法及び基板の製造方法によれば、基板処理の歩留まりを向上させて生産性を向上させることができる。
本発明の第１の実施形態に係る基板処理装置の斜透視図である。 本発明の第１の実施形態に係る処理炉の側面断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る処理炉が備えるガス供給系を例示する構成図である。 本発明の第１の実施形態に係る処理炉の上面断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る処理炉に設けられた各間隙の圧力差を示す説明図である。 本発明の第１の実施形態に係る基板処理装置の処理炉及び処理炉周辺の概略構成図である。 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例示するブロック図である。 本発明の第２の実施形態に係る処理炉に設けられた断熱体の流通孔を示す断面図である。 図８の流通孔にラビリンス構造を設けた様子を示す図であって、（ａ）はラビリンス構造の一例を示す断面図であり、（ｂ）はラビリンス構造の他の例を示す断面図である。 本発明の第３の実施形態に係る処理炉の側面断面図である。 本発明の第３の実施形態に係る処理炉が備えるガス供給系を例示する構成図である。 本発明の第３の実施形態に係る処理炉の上面断面図である。 本発明の第３の実施形態に係る半導体装置の製造方法におけるガス供給タイミング図である。
［第１の実施形態］
以下に、本発明の第１の実施形態について説明する。
（１）基板処理装置の構成
まず、本実施形態に係る基板処理装置１０の構成について、図面を参照しながら説明する。
＜全体構成＞
図１は、本実施形態に係る基板処理装置１０の斜視図である。図１に示すように、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などの主要部が設けられる筐体１２を備えている。筐体１２内への基板搬送容器（ウエハキャリア）としては、ポッド１６が用いられる。ポッド１６内には、例えばシリコン（Ｓｉ）又は炭化珪素（ＳｉＣ）等で構成された基板としてのウエハ１４が、例えば２５枚収納されるように構成されている。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１６は、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。
筐体１２内の正面側（図１の右側）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が設けられている。ポッド搬送装置２０の近傍には、ポッド載置棚２２、ポッドオープナ２４及びウエハ枚数検出器２６が設けられている。ポッド載置棚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。ウエハ枚数検出器２６は、ポッドオープナ２４に隣接して設けられる。ポッド搬送装置２０は、ポッドステージ１８とポッド載置棚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。ウエハ枚数検出器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。
筐体１２内には、ウエハ移載機２８、基板支持具としてのボート３０が設けられている。ウエハ移載機２８は、アーム（ツィーザ）３２を有し、図示しない駆動手段により、上下動作及び回転動作が可能な構造になっている。アーム３２は、例えば５枚のウエハ１４を同時に取り出すことができるように構成されている。アーム３２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、ウエハ１４が搬送されるように構成されている。
ボート３０は、例えば１５００℃〜１８００℃の温度に耐えうるカーボングラファイトや炭化珪素（ＳｉＣ）等の耐熱性材料からなり、複数枚のウエハ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縦方向に積み上げて保持するように構成されている。
筐体１２内の背面側上部には、処理炉４０が設けられている。処理炉４０内には、複数枚のウエハ１４を装填したボート３０が下方から搬入されるように構成されている。
＜処理炉の構成＞
次に、本発明の第１の実施形態に係る処理炉４０について、主に図２から図４を用いて説明する。図２は、本実施形態に係る処理炉４０の側面断面図である。図３は、本実施形態に係る処理炉４０が備えるガス供給系を例示する構成図である。図４は、本実施形態に係る処理炉４０の上面断面図である。
（反応容器）
図２に示すように、処理炉４０は反応管４２を備えている。反応管４２は、例えば石英
（ＳｉＯ２）またはＳｉＣ等の耐熱材料からなり、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内の筒中空部には、後述する被誘導体４８で囲われた処理室４３が形成されている。処理室４３は、例えばＳｉ又はＳｉＣ等で構成された基板としてのウエハ１４を、ボート３０によって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可能に構成されている。ボート３０の下部には、例えばグラファイトやＳｉＣ等の耐熱性材料で構成された円盤形状の断熱部材としてのボート断熱部３４が配置されている。ボート断熱部３４は、後述する被誘導体４８からの熱を処理炉４０の下方側に伝え難くするように構成されている。
反応管４２の下方には、支持部としてのマニホールド４６が反応管４２と同心円状に設けられている。マニホールド４６は例えばステンレス等からなり、上端及び下端が開口した円筒形状に形成され、ボート３０が搬入及び搬出できるようになっている。マニホールド４６は反応管４２を下方から支持するように設けられている。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（図示せず）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は垂直に据えつけられた状態になっている。主に、反応管４２とマニホールド４６とにより気密に密閉された反応容器が形成されている。
（加熱部）
処理炉４０は、誘導加熱により加熱される被誘導体４８及び磁場を発生させて誘導加熱を行なう誘導体としての誘導コイル５０を備えている。被誘導体４８は、例えばグラファイト等からなり、処理室４３を囲うように設けられている。被誘導体４８は例えば図示しない金具等の連結部材によりマニホールド４６に据え付けられており、被誘導体４８の下端がマニホールド４６によって支持された状態となっている。このとき、被誘導体４８の下端の一部とマニホールド４６の上端の一部との間に隙間が生じる場合があるほか、被誘導体４８は必ずしも処理室４３内を密閉に閉塞するようには構成されておらず、後述するように、処理室４３内に供給した処理ガスが内側断熱材５４側へと進入する場合がある。誘導コイル５０は、反応管４２の外部に、反応管４２の外周を囲うように設けられている。誘導コイル５０には、図示しない交流電源から、例えば１０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚ、１０ｋＷ〜２００ｋＷの交流電力が供給されるように構成されている。誘導コイル５０に交流電流を流すことで、被誘導体４８に交流磁場が印加されて誘導電流が流れ、被誘導体４８が発熱するように構成されている。被誘導体４８が発熱することで、被誘導体４８から発せられる輻射等のエネルギーにより、ボート３０に保持されたウエハ１４や処理室４３内が例えば１５００℃〜１８００℃の温度に加熱されるように構成されている。
被誘導体４８の温度は、例えば誘導コイル５０の外側に設置された温度検出体としての放射温度計１１により検出される。誘導コイル５０及び放射温度計１１には、後述する制御部としてのコントローラ１５２が備える温度制御部５３が電気的に接続されている（図７参照）。温度制御部５３は、放射温度計１１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することにより、処理室４３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。
被誘導体４８と反応管４２との間には、例えば被誘導体４８からの輻射等のエネルギー、特に赤外線等が外側へ伝達するのを抑制する断熱体としての内側断熱材５４が設けられている。内側断熱材５４は例えばフェルト状カーボン又は炭化タンタル（ＴａＣ）等の耐食材料によりコーティングされたフェルト状カーボン等で構成されている。内側断熱材５４は、例えば図示しない金具等の連結部材によりマニホールド４６に据え付けられ、内側断熱材５４の下端がマニホールド４６によって支持された状態となっている。内側断熱材５４を設けることにより、被誘導体４８からのエネルギーが反応管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、処理室４３内を所定の温度に維持すること
ができる。また、誘導コイル５０の外側には反応管４２を囲むようにして、例えば水冷構造体である外側断熱材５６が設けられている。外側断熱材５６は反応管４２内のエネルギーが外側に伝達するのを抑制するように構成されている。さらに外側断熱材５６の外側には、誘導コイル５０により発生した磁場が外側に漏れるのを防止する磁場シール５８が設けられている。図２及び図４に示すように、被誘導体４８と内側断熱材５４との間には第１間隙４４が設けられ、内側断熱材５４と反応管４２との間には第２間隙４５が設けられている。また、本実施形態では、内側断熱材５４は、内側断熱材５４の下端の一部とマニホールド４６の上端の一部との間に隙間ができるように、図示しない連結部材で保持されており、後述するように第２間隙４５に供給された不活性ガスが内側断熱材５４とマニホールド４６との間の隙間を介して第１間隙４４に進入できるようになっている。
主に、被誘導体４８、誘導コイル５０、図示しない交流電源、放射温度計１１及び内側断熱材５４により、本実施形態に係る加熱部が構成されている。
（第１ガス供給部、第２ガス供給部）
マニホールド４６の側壁には、複数のガス供給ノズルが設けられている。具体的には、原料ガスとしてのＳｉ（シリコン）原子含有ガスを供給するＳｉ原子含有ガス供給ノズル２６０と、原料ガスとしてのＣ（炭素）原子含有ガスを供給するＣ（炭素）原子含有ガス供給ノズル２７０と、ドーパントガスを供給するドーパントガス供給ノズル２８０と、複数本のノズルから構成されパージガスとしての不活性ガスを供給するガスノズルとしての不活性ガス供給ノズル２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃと、が設けられている。なお、Ｓｉ原子含有ガスとしては例えばトリクロロシラン（ＳｉＨＣｌ３）ガスを、Ｃ原子含有ガスとしては例えばプロパン（Ｃ３Ｈ８）ガスを、それぞれ用いることができる。また、Ｓｉ原子含有ガス及びＣ原子含有ガスにはキャリアガスとしてのＨ（水素）原子含有ガスが混合されており、Ｈ原子含有ガスとしては例えば水素（Ｈ２）ガスを用いることができる。さらに、ドーパントガスとしては例えばｎ型ドープ層を形成する窒素（Ｎ２）ガス、不活性ガスとしては例えば窒素（Ｎ２）ガス、をそれぞれ用いることができる。
第１ガスは主に、Ｓｉ原子含有ガス、Ｃ原子含有ガス、Ｈ原子含有ガス、ドーパントガス等、処理室４３内のウエハ１４を処理する処理ガスを指し、第２ガスは主に、第１間隙４４等をパージする不活性ガスを指す。
Ｓｉ原子含有ガス供給ノズル２６０、Ｃ原子含有ガス供給ノズル２７０、ドーパントガス供給ノズル２８０及び不活性ガス供給ノズル２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃは、例えばカーボングラファイト等の耐熱材料を用いてＬ字型に構成されている。Ｓｉ原子含有ガス供給ノズル２６０、Ｃ原子含有ガス供給ノズル２７０、ドーパントガス供給ノズル２８０及び不活性ガス供給ノズル２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃの上流側はそれぞれマニホールド４６の側壁を水平に貫通している。
Ｓｉ原子含有ガス供給ノズル２６０、Ｃ原子含有ガス供給ノズル２７０の下流側は、処理室４３内に配設されている。つまりＳｉ原子含有ガス供給ノズル２６０の下流側、Ｃ原子含有ガス供給ノズル２７０の下流側は、被誘導体４８の内壁に沿って立ち上がり、ボート３０の上端付近まで延在するように配設されている。Ｓｉ原子含有ガス供給ノズル２６０、Ｃ原子含有ガス供給ノズル２７０の側部には、積層されたウエハ１４間にガスを供給するＳｉ原子含有ガス供給口２６８、Ｃ原子含有ガス供給口２７８が複数開設されている。
ドーパントガス供給ノズル２８０の下流側は、処理室４３内に配設されている。つまりドーパントガス供給ノズル２８０の下流側は、ボート３０の基部側面に沿って立ち上がり、処理室４３内のボート３０の下部構造付近まで延在するように配設されている。ドーパ
ントガス供給ノズル２８０の下流端には、ドーパントガス供給口２８８が開設されている。
不活性ガス供給ノズル２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃの下流側は、反応管４２と内側断熱材５４との間に設けられる第２間隙４５に配設されている。つまり不活性ガス供給ノズル２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃの下流側は、反応管４２の内壁に沿って立ち上がり、内側断熱材５４の上端よりも高い位置まで延在するように配設されている。図４に示すように、不活性ガス供給ノズル２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃは内側断熱材５４を挟んで、後述する第２排気口２３０ａ、２３０ｂ、２３０ｃと対向する位置に配設されている。不活性ガス供給ノズル２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃは、反応管４２の内周方向に均等に配置されている。すなわち、不活性ガス供給ノズル２２０ａと不活性ガス供給ノズル２２０ｂとの距離、不活性ガス供給ノズル２２０ｂと不活性ガス供給ノズル２２０ｃとの距離が互いに等しくなるよう構成されている。不活性ガス供給ノズル２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃの下流端には、不活性ガス供給口２２８ａ、２２８ｂ、２２８ｃが、内側断熱材５４の上端よりも高い位置に開設されている。
Ｓｉ原子含有ガス供給ノズル２６０の上流端には、Ｓｉ原子含有ガス供給管２６２ａの下流端が接続されている。図３に示すように、Ｓｉ原子含有ガス供給管２６２ａには上流側から順に、ＳｉＨＣｌ３ガス供給源２６５ａ、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（ＭＦＣ）２６６ａ、バルブ２６４ａが設けられている。Ｓｉ原子含有ガス供給管２６２ａのバルブ２６４ａより下流側には、Ｈ原子含有ガス供給管２６２ｂの下流端が接続されている。Ｈ原子含有ガス供給管２６２ｂには上流側から順に、Ｈ２ガス供給源２６５ｂ、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（ＭＦＣ）２６６ｂ、バルブ２６４ｂが設けられている。
Ｃ原子含有ガス供給ノズル２７０の上流端には、Ｃ原子含有ガス供給管２７２ａの下流端が接続されている。図３に示すように、Ｃ原子含有ガス供給管２７２ａには上流側から順に、Ｃ３Ｈ８ガス供給源２７５ａ、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（ＭＦＣ）２７６ａ、バルブ２７４ａが設けられている。Ｃ原子含有ガス供給管２７２ａのバルブ２７４ａより下流側には、Ｈ原子含有ガス供給管２７２ｂの下流端が接続されている。Ｈ原子含有ガス供給管２７２ｂには上流側から順に、Ｈ２ガス供給源２７５ｂ、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（ＭＦＣ）２７６ｂ、バルブ２７４ｂが設けられている。
ドーパントガス供給ノズル２８０の上流端には、ドーパントガス供給管２８２の下流端が接続されている。図３に示すように、ドーパントガス供給管２８２には上流側から順に、Ｎ２ガス供給源２８５、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（ＭＦＣ）２８６、バルブ２８４が設けられている。
不活性ガス供給ノズル２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃの上流端には、不活性ガス供給管２２２の下流端がそれぞれ分岐して接続されている。図３に示すように、不活性ガス供給管２２２には上流側から順に、Ｎ２ガス供給源２２５、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（ＭＦＣ）２２６、バルブ２２４が設けられている。
バルブ２２４、２６４ａ、２６４ｂ、２７４ａ、２７４ｂ、２８４、ＭＦＣ２２６、２６６ａ、２６６ｂ、２７６ａ、２７６ｂ、２８６には、後述するコントローラ１５２が備えるガス流量制御部７３が電気的に接続されている（図７参照）。ガス流量制御部７３は、処理室４３内に供給されるＳｉ原子含有ガス、Ｃ原子含有ガス、Ｈ原子含有ガス、ドーパントガス及び後述するように第１間隙４４等に供給される不活性ガスの流量が、それぞれ所定のタイミングで所定の流量となるよう、バルブ２２４、２６４ａ、２６４ｂ、２７
４ａ、２７４ｂ、２８４及びＭＦＣ２２６、２６６ａ、２６６ｂ、２７６ａ、２７６ｂ、２８６を制御するように構成されている。
主に、Ｓｉ原子含有ガス供給ノズル２６０、Ｓｉ原子含有ガス供給口２６８、Ｓｉ原子含有ガス供給管２６２ａ、Ｈ原子含有ガス供給管２６２ｂ、Ｃ原子含有ガス供給ノズル２７０、Ｃ原子含有ガス供給口２７８、Ｃ原子含有ガス供給管２７２ａ、Ｈ原子含有ガス供給管２７２ｂ、ドーパントガス供給ノズル２８０、ドーパントガス供給口２８８、ドーパントガス供給管２８２、バルブ２２４、２６４ａ、２６４ｂ、２７４ａ、２７４ｂ、２８４、ＭＦＣ２２６、２６６ａ、２６６ｂ、２７６ａ、２７６ｂ、２８６、ＳｉＨＣｌ３ガス供給源２６５ａ、Ｈ２ガス供給源２６５ｂ、Ｃ３Ｈ８ガス供給源２７５ａ、Ｈ２ガス供給源２７５ｂ及びＮ２ガス供給源２８５により、本実施形態に係る第１ガス供給部が構成されている。
また主に、不活性ガス供給ノズル２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃ、不活性ガス供給口２２８ａ、２２８ｂ、２２８ｃ、不活性ガス供給管２２２、バルブ２２４、ＭＦＣ２２６及びＮ２ガス供給源２２５により、本実施形態に係る第２ガス供給部が構成されている。
（排気部）
処理室４３を挟んで、第２間隙４５に配設される不活性ガス供給ノズル２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃと対向する側には、マニホールド４６の側壁に処理室４３内の雰囲気を排気する排気口９８が設けられている。排気口９８には排気管９２の上流端が接続されている。排気管９２には上流側から順に、図示しない圧力センサ、圧力調整装置としてのＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）バルブ９４、真空ポンプ９６が設けられている。図示しない圧力センサ、ＡＰＣバルブ９４及び真空ポンプ９６には、後述するコントローラ１５２が備える圧力制御部９３が電気的に接続されている（図７参照）。圧力制御部９３は、処理室４３内の圧力が所定のタイミングで所定の圧力となるよう、ＡＰＣバルブ９４の開度を制御するように構成されている。処理室４３内に供給された処理ガスは、主にマニホールド４６に設けられた開口部２９０を通って、排気口９８から排気される。
内側断熱材５４と反応管４２とで仕切られた空間に位置するマニホールド４６の上端部には、第２間隙４５とマニホールド４６内の空間との間を反応管４２の管軸に対して排気口９８の半径方向と同方向に連通させる連通孔としての第２排気口２３０ａ、２３０ｂ、２３０ｃが設けられ、第２間隙４５及び第１間隙４４に供給された不活性ガスは、主に第２排気口２３０ａ、２３０ｂ、２３０ｃを通って、処理ガスと共通の排気口９８から排気される。複数の開口から構成される第２排気口２３０ａ、２３０ｂ、２３０ｃは、例えば図４に示すように、内側断熱材５４を挟んで不活性ガス供給ノズル２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃと対向する位置に配設されている。第２排気口２３０ａ、２３０ｂ、２３０ｃは、反応管４２の内周方向に均等に配置されている。すなわち、第２排気口２３０ａと第２排気口２３０ｂとの距離、第２排気口２３０ｂと第２排気口２３０ｃとの距離が互いに等しくなるよう構成されている。また、第２排気口２３０ａ、２３０ｂ、２３０ｃの総断面積、すなわち各排気口の開口面積を合計した総開口面積は、マニホールド４６の開口部２９０の反応管４２の軸心と直交する方向の断面積より小さくなるよう構成されている。
主に、第２排気口２３０ａ、２３０ｂ、２３０ｃ、排気口９８、排気管９２、図示しない圧力センサ、ＡＰＣバルブ９４及び真空ポンプ９６により、本実施形態に係る排気部が構成されている。
なお、上述のように不活性ガス供給ノズル２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃと、第２排気口２３０ａ、２３０ｂ、２３０ｃとが、内側断熱材５４を挟んで互いに対向する位置に設
けられており、不活性ガス供給ノズル２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃの備える不活性ガス供給口２２８ａ、２２８ｂ、２２８ｃが内側断熱材５４の上端よりも高い位置に設けられているので、不活性ガスは第２間隙４５の第２排気口２３０ａ、２３０ｂ、２３０ｃから可能な限り遠い位置に供給され、第２間隙４５に拡散しながらほぼ最長の経路を通り、第２排気口２３０ａ、２３０ｂ、２３０ｃから排気口９８へと排気される。これにより、不活性ガスの第２間隙４５での滞在時間を長くすることができる。
また、第２排気口２３０ａ、２３０ｂ、２３０ｃの総開口面積がマニホールド４６の開口部２９０の断面積より小さくなるよう形成されているので、処理ガスと比較して不活性ガスの排気速度が制限される。このようにガスのコンダクタンスが小さく抑えられているので、これによっても不活性ガスの第２間隙４５での滞在時間を長くすることができる。
上記のような構成により不活性ガスの滞在時間を長くしているので、不活性ガスが第２間隙４５のほぼ全域に行き渡り、第２間隙４５を不活性ガスでパージすることができる。また、第２間隙４５に供給された不活性ガスを、例えば金具等で支持される内側断熱材５４の下端とマニホールド４６の上端との隙間等から、被誘導体４８と内側断熱材５４との間に設けられる第１間隙４４にも拡散させることができる。これにより、処理室４３内に供給した処理ガスが第１間隙４４や第２間隙４５に進入するのを抑制することができる。
また、ウエハ１４を処理中の処理室４３内の圧力より第１間隙４４や第２間隙４５の圧力を高く維持するようにコントローラ１５２が備える圧力制御部９３によって不活性ガスの供給量を調整すると、処理室４３内に供給した処理ガスが第１間隙４４や第２間隙４５に進入するのを更に抑制することができる。特に、上述のように第２排気口２３０ａ、２３０ｂ、２３０ｃの総開口面積がマニホールド４６の開口部２９０の断面積より小さくなるように形成することで、不活性ガスの滞在時間を処理ガスに対して長くすることができ、コントローラ１５２が備える圧力制御部９３によって第２間隙４５の圧力を所定値に維持しやすく、第２間隙４５の圧力に応じて第１間隙４４の圧力もある程度まで高めることができる。
また、第１間隙４４や第２間隙４５に供給された不活性ガスは、主に第２排気口２３０ａ、２３０ｂ、２３０ｃから排気されるので、例えば内側断熱材５４から発生したパーティクルが第１間隙４４や第２間隙４５に存在する場合であっても、不活性ガスとともにパーティクルを排出することができる。
（処理炉の周辺構成）
図６は、本発明の第１の実施形態に係る処理炉４０及びその周辺構成の概略図である。図６に示すように、処理炉４０の下方には、予備室としてのロードロック室１１０が設けられている。ロードロック室１１０を構成する側壁の外面には、ボートエレベータ１１５が設けられている。ボートエレベータ１１５は、下基板１１２、ガイドシャフト１１６、ボール螺子１１８、上基板１２０、昇降モータ１２２、昇降基板１３０及びベローズ１２８を備えている。下基板１１２は、ロードロック室１１０を構成する側壁の外面に水平姿勢で固定されている。下基板１１２には、昇降台１１４と嵌合するガイドシャフト１１６及び昇降台１１４と螺合するボール螺子１１８がそれぞれ鉛直姿勢で設けられている。ガイドシャフト１１６及びボール螺子１１８の上端には、上基板１２０が水平姿勢で固定されている。ボール螺子１１８は、上基板１２０に設けられた昇降モータ１２２により回転させられるように構成されている。ガイドシャフト１１６は、昇降台１１４の上下動を許容しつつ水平方向の回転を抑制するように構成されている。ボール螺子１１８を回転させることにより、昇降台１１４が昇降するように構成されている。
昇降台１１４には、中空の昇降シャフト１２４が垂直姿勢で固定されている。昇降台１
１４と昇降シャフト１２４との連結部は、気密に構成されている。昇降シャフト１２４は、昇降台１１４と共に昇降するように構成されている。昇降シャフト１２４の下方側端部は、ロードロック室１１０を構成する天板１２６を貫通している。ロードロック室１１０の天板１２６に設けられる貫通穴の内径は、昇降シャフト１２４と天板１２６とが接触することのない様に、昇降シャフト１２４の外径よりも大きく構成されている。ロードロック室１１０と昇降台１１４との間には、昇降シャフト１２４の周囲を覆うように、伸縮性を有する中空伸縮体としてのベローズ１２８が設けられている。昇降台１１４とベローズ１２８との連結部及び天板１２６とベローズ１２８との連結部はそれぞれ気密に構成されており、ロードロック室１１０内の気密が保持されるように構成されている。ベローズ１２８は、昇降台１１４の昇降量に対応できる充分な伸縮量を有している。ベローズ１２８の内径は、昇降シャフト１２４とベローズ１２８とが接触することのないように、昇降シャフト１２４の外径よりも充分に大きく構成されている。
ロードロック室１１０内に突出した昇降シャフト１２４の下端には、昇降基板１３０が水平姿勢で固定されている。昇降シャフト１２４と昇降基板１３０との連結部は、気密に構成されている。昇降基板１３０の上面には、Ｏリング等のシール部材を介してシールキャップ１０２が気密に取付けられている。シールキャップ１０２は、例えばステンレス等の金属よりなり、円盤状に形成されている。昇降モータ１２２を駆動してボール螺子１１８を回転させ、昇降台１１４、昇降シャフト１２４、昇降基板１３０及びシールキャップ１０２を上昇させることにより、処理炉４０内にボート３０が搬入（ボートローディング）されると共に、処理炉４０の開口部（炉口）１４４がＯリングを介してシールキャップ１０２により閉塞されるよう構成されている。また、昇降モータ１２２を駆動してボール螺子１１８を回転させ、昇降台１１４、昇降シャフト１２４、昇降基板１３０及びシールキャップ１０２を下降させることにより、処理炉４０内からボート３０が搬出（ボートアンローディング）されるよう構成されている。昇降モータ１２２には、後述する制御部としてのコントローラ１５２が備える駆動制御部１０３が電気的に接続されている（図７参照）。駆動制御部１０３は、ボートエレベータ１１５が所望のタイミングにて所望の動作をするよう制御する。
昇降基板１３０の下面には、Ｏリング等のシール部材を介して駆動部カバー１３２が気密に取付けられている。昇降基板１３０と駆動部カバー１３２とにより駆動部収納ケース１３４が構成されている。駆動部収納ケース１３４の内部は、ロードロック室１１０内の雰囲気と隔離されている。駆動部収納ケース１３４の内部には、回転機構１０４が設けられている。回転機構１０４には電力供給ケーブル１３８が接続されている。電力供給ケーブル１３８は、昇降シャフト１２４の上端から昇降シャフト１２４内を通って回転機構１０４まで導かれており、回転機構１０４に電力を供給するように構成されている。回転機構１０４が備える回転軸１０６の上端部は、シールキャップ１０２を貫通して、基板保持具としてのボート３０を下方から支持するように構成されている。回転機構１０４を作動させることにより、ボート３０に保持されたウエハ１４を処理炉４０内で回転させることが可能なように構成されている。回転機構１０４には、駆動制御部１０３が電気的に接続されている。駆動制御部１０３は、回転機構１０４が所望のタイミングにて所望の動作をするよう制御する。
また、駆動部収納ケース１３４の内部であって回転機構１０４の周囲には、冷却機構１３６が設けられている。冷却機構１３６及びシールキャップ１０２には冷却流路１４０が形成されている。冷却流路１４０には冷却水を供給する冷却水配管１４２が接続されている。冷却水配管１４２は、昇降シャフト１２４の上端から昇降シャフト１２４内を通って冷却流路１４０まで導かれ、冷却流路１４０にそれぞれ冷却水を供給するように構成されている。
（コントローラ）
図７は、本実施形態に係る基板処理装置１０を構成する各部の制御構成を例示するブロック図である。図７に示すように、基板処理装置１０は、基板処理装置１０の各部の動作を制御する制御部としてのコントローラ１５２を備えている。コントローラ１５２は、主制御部１５０と、主制御部１５０に電気的に接続された温度制御部５３、ガス流量制御部７３、圧力制御部９３、駆動制御部１０３とを備えている。主制御部１５０は、図示しない操作部及び入出力部を備えている。
（２）基板処理工程
次に、上述のように構成された基板処理装置１０を用いて、例えばＳｉやＳｉＣ等で構成される基板としてのウエハ１４上に、例えばＳｉＣ膜をエピタキシャル成長させる方法について説明する。当該基板処理工程は、半導体装置の製造工程の一工程として実施される。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。
（ウエハ搬入工程）
まず、ポッドステージ１８上に複数枚のウエハ１４を収容したポッド１６を載置する。ポッド搬送装置２０によりポッド１６をポッドステージ１８上からポッド載置棚２２上に移載する。ポッド搬送装置２０により、ポッド載置棚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。ポッドオープナ２４により、ポッド１６の蓋を開き、ウエハ枚数検出器２６によりポッド１６に収容されているウエハ１４の枚数を検知する。次に、ウエハ移載機２８により、ポッド１６からウエハ１４を取り出し、ボート３０に移載する。
複数枚のウエハ１４をボート３０に装填（ウエハチャージ）した後、複数枚のウエハ１４を保持したボート３０を、昇降モータ１２２による昇降台１１４及び昇降シャフト１２４の昇降動作により処理室４３内に搬入（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。なお、ボート３０を処理室４３内に搬入する際には、図示しない不活性ガス供給源から被誘導体４８の内側に不活性ガスを供給し、処理室４３内が酸素雰囲気に晒されるのを防ぐことが好ましい。
（減圧工程及び昇温工程）
続いて不活性ガスの処理室４３内への供給を止め、処理室４３内を真空ポンプ９６により排気する。また、図示しない交流電源から誘導コイル５０に、例えば１０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚ、１０ｋＷ〜２００ｋＷの交流電力を供給し、被誘導体４８に交流磁場を掛けて誘導電流を流し、被誘導体４８を発熱させる。そして、被誘導体４８から発せられるエネルギー（輻射熱）により、ボート３０に保持されたウエハ１４や処理室４３内を例えば１５００℃〜１８００℃の温度範囲に加熱する。この際、処理室４３内が所定の温度分布となるように、放射温度計１１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。続いて、回転機構１０４により、ボート３０及びウエハ１４を回転させる。
（不活性ガス供給工程）
次にバルブ２２４を開き、ＭＦＣ２２６により流量制御された第２ガスとしての不活性ガス、具体的にはＮ２ガスを、不活性ガス供給ノズル２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃの不活性ガス供給口２２８ａ、２２８ｂ、２２８ｃから第２間隙４５へと供給開始する。第２間隙４５に供給されたＮ２ガスは、第２間隙４５内に拡散するほか、一部が、内側断熱材５４とマニホールド４６との隙間等を通じて第１間隙４４へと拡散していく。そして、不活性ガス供給口２２８ａ、２２８ｂ、２２８ｃから第２排気口２３０ａ、２３０ｂ、２３
０ｃまでのほぼ最長の経路を通り、真空ポンプ９６へと繋がる排気口９８から排気される。またこのとき、第２排気口２３０ａ、２３０ｂ、２３０ｃの総開口面積はマニホールド４６の開口部２９０の断面積より小さくなるよう形成されているので、不活性ガスの排気速度が制限された状態となっている。
これにより、Ｎ２ガスを第１間隙４４のほぼ全域に行き渡らせて第１間隙４４をパージすることができ、Ｎ２ガスの供給量をコントローラ１５２により調整することで、予め、第２間隙４５の圧力を所定値、例えば後述するようにウエハ１４を処理中の処理室４３内の圧力より高く保持しておくことができる。また、第２間隙４５に供給されたＮ２ガスが第１間隙４４にも間接的に供給されることで、第１間隙４４の圧力もある程度まで高めることが可能であり、例えばウエハ１４を処理中の処理室４３内の圧力より、予め高く保持しておくことができる。さらにこのとき、第１間隙４４や第２間隙４５に供給された不活性ガスは、主に第２排気口２３０ａ、２３０ｂ、２３０ｃから排気されるので、例えば内側断熱材５４から発生したパーティクルが第１間隙４４等に存在する場合であっても、予めＮ２ガスとともにパーティクルも排出することができる。
なお、Ｎ２ガスの第１間隙４４、第２間隙４５への供給は、後述するウエハ１４の処理が終了するまで、つまり処理室４３内へ処理ガスを供給している間、継続すると良い。これにより、ウエハ１４の処理継続中、第１間隙４４、第２間隙４５の圧力保持効果、パーティクル排出効果が継続する。
（処理ガス供給工程）
続いてバルブ２６４ａ、２６４ｂを開き、ＭＦＣ２６６ａ、２６６ｂにより流量制御されたＳｉ原子含有ガスとしてのＳｉＨＣｌ３ガスとＨ原子含有ガスとしてのＨ２ガスとの混合ガスを、Ｓｉ原子含有ガス供給ノズル２６０のＳｉ原子含有ガス供給口２６８から処理室４３内へと供給開始する。また、このときバルブ２７４ａ、２７４ｂを開き、ＭＦＣ２７６ａ、２７６ｂにより流量制御されたＣ原子含有ガスとしてのＣ３Ｈ８ガスとＨ原子含有ガスとしてのＨ２ガスとの混合ガスを、Ｃ原子含有ガス供給ノズル２７０のＣ原子含有ガス供給口２７８から処理室４３内へと供給開始する。さらに、このときバルブ２８４を開き、ＭＦＣ２８６により流量制御されたドーパントガスとしてのＮ２ガスを、ドーパントガス供給ノズル２８０のドーパントガス供給口２８８から処理室４３内へと供給開始する。処理室４３内に供給された第１ガスとしてのＳｉＨ４ガス、Ｃ３Ｈ８ガス、Ｈ２ガス及びＮ２ガスは、処理室４３内、つまり被誘導体４８の内側を通り、ウエハ１４に対して平行に流れ、排気管９２から排気される。そして、ウエハ１４全体が効率的にかつ均一に処理ガスに晒され、ウエハ１４の表面にＳｉＣ膜がエピタキシャル成長される。このとき、処理室４３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排気管９２を介して真空ポンプ９６に接続されるＡＰＣバルブ９４がフィードバック制御され、処理室４３内が所定の圧力（真空度）となるよう制御される。
またこのとき、第１ガスとしての処理ガスの供給流量及び第２ガスとしての不活性ガスの供給流量をコントローラ１５２により制御することにより、反応管４２の内部の圧力は、処理室４３内の圧力、第１間隙４４の圧力、第２間隙４５の圧力、の順に高くなるよう維持されている。図５は、ウエハ１４を処理中の反応管４２の内部の圧力差を示す説明図である。図５に示すように、ウエハ１４を処理中の反応管４２の内部の圧力は、第２間隙４５の圧力Ｐ４５が最も高く、処理室４３内の圧力Ｐ４３が最も低くなるよう調整されている。それに応じて第１間隙４４の圧力Ｐ４４は、第２間隙４５の圧力Ｐ４５より低く、処理室４３内の圧力Ｐ４３より高くなっている。例えば合計供給量が１５０ＳＬＭとなるよう処理ガスを処理室４３内に供給し、処理室４３内の圧力Ｐ４３を１００Ｔｏｒｒに保持したとき、不活性ガス供給ノズル２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃから５ＳＬＭのＮ２ガスを供給すると、第２間隙４５の圧力Ｐ４５及び第１間隙４４の圧力Ｐ４４を、それぞれ
１１０Ｔｏｒｒ及び１０５Ｔｏｒｒとすることができる。これにより、処理室４３内に供給した処理ガスが第１間隙４４や第２間隙４５に進入するのを抑制することができる。
このように、ウエハ１４の処理中に継続して不活性ガスを第２間隙４５及び第１間隙４４へと供給することによって、処理室４３内に供給した処理ガスが、第２間隙４５や第１間隙４４へと進入していくのを抑制することができる。これにより、例えば内側断熱材５４とＨ２ガス等の処理ガスとの接触による内側断熱材５４の劣化が抑えられ、パーティクルが発生するのを抑制することができる。また、例えば反応管４２の内壁や内側断熱材５４の外壁に不要な生成物が付着するのを抑制することができる。反応管４２の内壁に生成物が付着すると、例えば誘導コイル５０の外側に設けられた放射温度計１１による被誘導体４８の温度検出が妨げられる場合がある。本実施形態によれば、反応管４２の内壁等への生成物付着を抑えることができ、被誘導体４８の温度を精度よく検出することが可能となり、基板処理の歩留まりを向上させることができる。
なお一例まで、本実施形態におけるウエハ１４の処理条件を以下に示す。以下のそれぞれの処理条件を、それぞれの範囲内の所定値で一定に維持することで、ウエハ１４にＳｉＣ膜がエピタキシャル成長される。
（ａ）処理室４３内
温度：１５００℃〜１８００℃
圧力Ｐ４３：１０Ｔｏｒｒ〜２００Ｔｏｒｒ（１３３３Ｐａ〜２６６６６Ｐａ）
第１ガス供給量：
ＳｉＨＣｌ３ガス供給流量：０．１ＳＬＭ〜１．０ＳＬＭ
Ｃ３Ｈ８ガス供給流量：０．１ＳＬＭ〜１．０ＳＬＭ
Ｈ２ガス供給流量（合計）：１００ＳＬＭ〜２００ＳＬＭ
Ｎ２ガス供給流量：０．００１ＳＬＭ〜０．０１ＳＬＭ
（ｂ）第１間隙４４
圧力Ｐ４４：１５Ｔｏｒｒ〜２０５Ｔｏｒｒ
（ｃ）第２間隙４５
圧力Ｐ４５：２０Ｔｏｒｒ〜２１０Ｔｏｒｒ
第２ガス供給量：
Ｎ２ガス供給量：５ＳＬＭ〜１０ＳＬＭ
（降温工程及び常圧復帰工程）
所定の時間が経過し、所望の膜厚のＳｉＣ膜がエピタキシャル成長されたら、バルブ２６４ａ、２６４ｂ、２７４ａ、２７４ｂ、２８４を閉めてＳｉＨ４ガス、Ｃ３Ｈ８ガス、Ｎ２ガス及びＨ２ガスの処理室４３内への供給を停止する。また、誘導コイル５０への交流電力の供給を停止し、被誘導体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）にまで降下させる。そして温度を降下させる間、図示しない不活性ガス供給源から被誘導体４８の内側に不活性ガスを供給し、被誘導体４８の内側を不活性ガスで置換すると共に、処理室４３内の圧力を常圧に復帰させる。その後、バルブ２２４を閉めてＮ２ガスの第２間隙４５及び第１間隙４４への供給を停止する。このように、処理室４３内を不活性ガスで置換している間、第２間隙４５及び第１間隙４４への不活性ガスの供給を続けるように制御すると、処理室４３内の処理ガスの第１間隙４４、第２間隙４５への進入を抑制することが可能となり、内側断熱材５４の劣化を抑制することが可能となる。
（ウエハ搬出工程）
その後、昇降モータ１２２によりシールキャップ１０２を下降させて、処理炉４０の炉口１４４を開口させ、処理済のウエハ１４を保持したボート３０を炉口１４４から処理炉４０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が所定温度まで冷却されたら、ウエハ移載機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にセット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をポッド載置棚２２、またはポッドステージ１８上に搬送する。このようにして、処理後のウエハ１４を格納したポッド１６が筐体１２の外部へと搬出される。
（３）本実施形態にかかる効果
本実施形態によれば、以下に示す１つまたはそれ以上の効果を奏する。
（ａ）本実施形態によれば、処理室４３内に処理ガス等の第１ガスを供給する第１ガス供給部と、第１間隙４４に不活性ガス等の第２ガスを供給する第２ガス供給部と、を備える。また第２ガス供給部は、第２間隙４５にも不活性ガスを供給するように構成されている。これにより、処理室４３内に供給した処理ガスの第１間隙４４や第２間隙４５への進入が抑制される。
処理ガスが第１間隙４４等に進入し、内側断熱材５４に処理ガス、特にＨ２ガス等のＨ原子含有ガスが接触すると、例えば水素侵食（高温・高圧のＨ２ガスに接する金属材料にＨ２が侵入して金属材料の機械的性質が劣化する現象）等が起こり、例えば内側断熱材５４を劣化させてパーティクルを発生させる場合がある。内側断熱材５４は上述のように、例えばフェルト状カーボン等の繊維材で構成されており、繊維材内部の隙間にＨ２ガスが侵入しやすい。本実施形態のようにＨ２ガス等の処理ガスが第１間隙４４等へ進入していくのを抑制することで、内側断熱材５４の劣化が抑制されてパーティクルの発生が抑えられ、例えばウエハ１４へのパーティクル付着を低減させることができる。これにより、基板処理の歩留まりが向上し、生産性を向上させることができる。なお、例えば繊維材の表面に炭化タンタル（ＴａＣ）等の耐食材料をコーティングすることにより、内側断熱材５４の劣化をある程度、抑制することも可能であるが、本実施形態のようにＨ２ガスが内側断熱材５４に接触すること自体を抑制することで、より確実に内側断熱材５４の劣化を抑えることができる。
また、処理ガスの第１間隙４４や第２間隙４５への進入が抑制されることで、反応管４２の内壁に不要な生成物が付着するのを抑制することができる。これにより、例えば誘導コイル５０の外側に設けた放射温度計１１によって被誘導体４８の温度を精度よく検出し、基板処理の歩留まりを向上させて高い生産性を得ることができる。
（ｂ）また本実施形態によれば、反応管４２、被誘導体４８及び断熱体としての内側断熱材５４の下端をそれぞれ支持する支持部としてのマニホールド４６は、処理室４３を挟んで不活性ガス供給ノズル２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃと対向する位置に処理室４３内を排気する排気口９８を有する。そして、第２間隙４５に設置される不活性ガス供給ノズル２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃは、内側断熱材５４の上端よりも高い位置まで延在され、不活性ガス供給口２２８ａ、２２８ｂ、２２８ｃは内側断熱材５４の上端よりも高い位置に設けられる。さらに、マニホールド４６は、被誘導体４８と反応管４２との間に、被誘導体４８と反応管４２との間に設けられる間隙と、マニホールド４６内の空間と、の間を連通させる第２排気口２３０ａ、２３０ｂ、２３０ｃと、を有し、第２排気口２３０ａ、２３０ｂ、２３０ｃの開口面積は、マニホールド４６の開口部２９０の反応管４２の軸心と直交する方向の断面積より小さくなるよう構成されている。これにより、不活性ガスの第２間隙４５での滞在時間を長くすることができる。
上記のような構成により不活性ガスの滞在時間を長くしているので、第２間隙４５及び第１間隙４４のほぼ全域に不活性ガスを行き渡らせることができ、また、第１間隙４４や
第２間隙４５の圧力を容易に高めることができる。これにより、いっそう効果的に処理ガスの進入を抑制することができる。
（ｃ）また本実施形態によれば、処理室４３内の圧力Ｐ４３よりも第１間隙４４の圧力Ｐ４４が高くなるように、少なくとも第１ガス供給部及び第２ガス供給部を制御する制御部としてのコントローラ１５２を備える。そしてコントローラ１５２はまた、処理室４３内の圧力Ｐ４３及び第１間隙４４の圧力Ｐ４４よりも第２間隙４５の圧力Ｐ４５が高くなるように、少なくとも第１ガス供給部及び第２ガス供給部を制御する。これにより、反応管４２の内部の圧力制御がより確実なものとなり、より効果的に処理ガスの進入を抑制することができる。
（ｄ）また本実施形態によれば、第１間隙４４及び第２間隙４５に供給された不活性ガスは、主に第２排気口２３０ａ、２３０ｂ、２３０ｃから排気される。これにより、例えば内側断熱材５４から発生したパーティクルが第１間隙４４等に存在する場合であっても、不活性ガスとともにパーティクルを排出することができる。
（ｅ）また本実施形態によれば、第１間隙４４に不活性ガスを供給した後、処理室４３内に処理ガスを供給するように、少なくとも第１ガス供給部及び第２ガス供給部を制御するコントローラ１５２を備える。これにより、処理室４３内への処理ガスの供給に先駆けて第１間隙４４及び第２間隙４５の圧力を所定圧力に高めておくことができ、より効果的に処理ガスの進入を抑制することができる。
（ｆ）また本実施形態によれば、上記構成のコントローラ１５２を備えるので、ウエハ１４の処理に先駆けて第１間隙４４及び第２間隙４５のパーティクルを排出することができ、例えばウエハ１４にパーティクルが付着するのをより効果的に抑制することができる。
［本発明の第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態にかかる基板処理装置について、図８及び図９を用いて説明する。本実施形態に係る基板処理装置においては、内側断熱材５４に複数の流通孔５４ａ、５４ｂが設けられている点が、上述の実施形態とは異なる。それ以外の構成は上述の実施形態と同様であるので、同様の構成についての詳細な説明は、上述の基板処理装置１０と同様の機能を有する構成要件に同一の符号を付して省略する。
図８は、本実施形態に係る処理炉４０に設けられた内側断熱材５４の流通孔５４ａ、５４ｂを示す断面図である。図８に示すように、内側断熱材５４の上端面には流通孔５４ａが設けられている。流通孔５４aは、例えば内側断熱材５４の上端面中央にひとつだけ設
けられていてもよい。また複数設けられた流通孔５４ａが、例えば内側断熱材５４の上端面全体に均等又は不均等に点在していてもよい。内側断熱材５４の側面には流通孔５４ｂが設けられている。流通孔５４ｂは、例えば内側断熱材５４の側面の任意の箇所にひとつだけ設けられていてもよい。また複数設けられた流通孔５４ｂが、例えば内側断熱材５４の側面全体に均等又は不均等に点在していてもよい。また内側断熱材５４を例えば反応管４２の軸心と直交する方向に複数に分割されたドーナツ型の部材から構成し、これらドーナツ型の部材を金具等の連結部材により互いに連結して内側断熱材５４とすることも可能である。この場合、各ドーナツ型部材の連結部に内側断熱材５４の外周を巡る溝状の隙間を生じさせて流通孔５４ｂとすることができる。
係る流通孔５４ａ、５４ｂにより、第２間隙４５に配設される不活性ガス供給ノズル２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃから供給される不活性ガスを、第１間隙４４と第２間隙４５との間で流通させることができる。図８には一例として、第２間隙４５に供給された不活性ガスが流通する様子を矢印で示してある。不活性ガス供給口２２８ａ、２２８ｂ、２２
８ｃから供給された不活性ガスは、例えばその一部が内側断熱材５４の上端面に設けられる流通孔５４ａを通って第１間隙４４へと進入していく。第１間隙４４の上部から進入した不活性ガスは、反応管４２の下方に設けられた排気口９８へ向かって第１間隙４５を下方へと流れていき、一部が内側断熱材５４の側面に設けられる流通孔５４ｂを通って、再び第２間隙４５へと進入していく。このように、流通孔５４ａと流通孔５４ｂとがそれぞれ不活性ガスを吸入・排出する役割を果たすので、第１間隙４４へと進入した不活性ガスが滞留し難くなり、第１間隙４４と第２間隙４５との間で不活性ガスを流通させることができる。なお、本実施形態では、流通孔５４ａ、５４ｂを介して第２間隙４５に供給された不活性ガスが第１間隙４４に進入するため、マニホールド４６と内側断熱材５４との間に隙間がない場合にも適用できる。
また、このような流通孔５４ａ、５４ｂにはラビリンス構造を設けることが好ましい。図９は、流通孔５４ｂにラビリンス構造を設けた様子を示す図であって、（ａ）はラビリンス構造の一例を示す断面図であり、（ｂ）はラビリンス構造の他の例を示す断面図である。図９（ａ）の例では、内側断熱材５４の外壁に設けられた流通孔５４ｂが、クランク状に屈曲して被誘導体４６側へと抜けている。図９（ｂ）の例では、内側断熱材５４の外壁に設けられたひとつの流通孔５４ｂがクランク状に屈曲し、さらに二つに分岐して被誘導体４８側へと抜けている。このように流通孔５４ｂの流通路にラビリンス構造、つまり屈曲部を設けることによって、図９中、矢印で示す、被誘導体４８からの輻射等のエネルギー、特に赤外線等が、流通孔５４ｂを通って外側へ漏洩するのを抑制することができる。これにより、反応管４２等へのエネルギーによるダメージを低減することが可能となる。
本実施形態においても、第１の実施形態と同様の効果を奏する。
（ａ）また本実施形態によれば、内側断熱材５４には、第１間隙４４と第２間隙４５とを流通させる流通孔５４ａ、５４ｂが設けられている。これにより、不活性ガスはより素早く第１間隙４４へと拡散し、上述の実施形態よりも速く第１間隙４４の圧力を高めることができる。そして、第１間隙４４の圧力Ｐ４４を、上述の実施形態よりもさらに高く保持することが可能である。よって、処理室４３内に供給した処理ガス等の第１間隙４４への進入をより確実に抑制することができる。
例えば上述の実施形態で例示した条件と同様、合計供給量が１５０ＳＬＭとなるよう処理ガスを処理室４３内に供給し、処理室４３内の圧力Ｐ４３を１００Ｔｏｒｒに保持したとき、不活性ガス供給ノズル２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃから５ＳＬＭのＮ２ガスを供給すると、第２間隙４５の圧力Ｐ４５及び第１間隙４４の圧力Ｐ４４を、それぞれ１１０Ｔｏｒｒ及び１１０Ｔｏｒｒとすることができる。
（ｂ）また本実施形態によれば、流通孔５４ａ、５４ｂの流通路に、被誘導体４８からのエネルギーが第２間隙４５へ漏洩するのを抑制する屈曲部が設けられている。これにより、反応管４２等が被誘導体４８からの輻射等のエネルギーによりダメージを受けるのを抑制することができる。
（ｃ）また本実施形態によれば、内側断熱材５４は、反応管４２の軸心と直交する方向に複数に分割されて形成されている。これにより、分割された各ドーナツ型部材の連結部を流通孔５４ｂとすることができる。
［本発明の第３の実施形態］
次に、本発明の第３の実施形態にかかる基板処理装置について、図１０から図１３を用いて説明する。本実施形態に係る基板処理装置においては主に、第２間隙４５に配設され
る不活性ガス供給ノズル２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃに加えて第１間隙４４にも不活性ガス供給ノズルを有する点、処理室４３内に不活性ガスを供給するラインを有する点が上述の実施形態とは異なる。それ以外の構成は上述の実施形態と同様であるので、同様の構成についての詳細な説明は、上述の基板処理装置１０と同様の機能を有する構成要件に同一の符号を付して省略する。
（１）処理炉の構成
図１０は、本実施形態に係る処理炉４０の側面断面図である。図１０に示すように、被誘導体４８と内側断熱材５４との間に設けられる第１間隙４４には、複数本のノズルから構成されパージガスとしての不活性ガスを供給する第２のガスノズルとしての不活性ガス供給ノズル２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｃが設けられている。不活性ガス供給ノズル２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｃは、例えばカーボングラファイト等の耐熱材料を用いてＬ字型に構成されている。不活性ガス供給ノズル２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｃの上流側はそれぞれマニホールド４６の側壁を水平に貫通している。不活性ガス供給ノズル２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｃの下流側は、内側断熱材５４の内壁に沿って立ち上がり、被誘導体４８の上端よりも高い位置まで延在するように配設されている。
なお、本実施形態では、不活性ガス供給ノズル２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｃを設け、後述のように不活性ガスを直接、第１間隙４４に供給するようにしたため、マニホールド４６と内側断熱材５４との間に隙間がない場合にも適用できる。図１０には、係る隙間を有さない場合について示した。
図１２に示すように、不活性ガス供給ノズル２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｃは被誘導体４８を挟んで、後述する第１排気口２５０ａ、２５０ｂ、２５０ｃと対向する位置に配設されている。不活性ガス供給ノズル２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｃは、内側断熱材５４の内周方向に均等に配置されている。すなわち不活性ガス供給ノズル２４０ａと不活性ガス供給ノズル２４０ｂとの距離、不活性ガス供給ノズル２４０ｂと不活性ガス供給ノズル２４０ｃとの距離が互いに等しくなるよう構成されている。不活性ガス供給ノズル２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｃの下流端には、不活性ガス供給口２４８ａ、２４８ｂ、２４８ｃが、被誘導体４８の上端よりも高い位置に開設されている。
不活性ガス供給ノズル２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｃの上流端には、不活性ガス供給管２４２の下流端がそれぞれ分岐して接続されている。図１１に示すように、不活性ガス供給管２４２には上流側から順に、Ｎ２ガス供給源２４５、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（ＭＦＣ）２４６、バルブ２４４が設けられている。
また、Ｓｉ原子含有ガス供給ノズル２６０の上流端に接続されるＳｉ原子含有ガス供給管２６２ａの上流側には、不活性ガス供給管２６２ｃの下流端が接続されている。不活性ガス供給管２６２ｃには上流側から順に、Ｎ２ガス供給源２６５ｃ、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（ＭＦＣ）２６６ｃ、バルブ２６４ｃが設けられている。
さらに、Ｃ原子含有ガス供給ノズル２７０の上流端に接続されるＣ原子含有ガス供給管２７２ａの上流側には、不活性ガス供給管２７２ｃの下流端が接続されている。不活性ガス供給管２７２ｃには上流側から順に、Ｎ２ガス供給源２７５ｃ、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（ＭＦＣ）２７６ｃ、バルブ２７４ｃが設けられている。
バルブ２４４、２６４ｃ、２７４ｃ、ＭＦＣ２４６、２６６ｃ、２７６ｃには、図７に示すコントローラ１５２が備えるガス流量制御部７３が電気的に接続されている。ガス流
量制御部７３は、第１間隙４４及び処理室４３内に供給される不活性ガスの流量が所定のタイミングで所定の流量となるよう、バルブ２４４、２６４ｃ、２７４ｃ及びＭＦＣ２４６、２６６ｃ、２７６ｃを制御するように構成されている。
上述の実施形態の構成を含め、主に、不活性ガス供給ノズル２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃ、２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｃ、不活性ガス供給口２２８ａ、２２８ｂ、２２８ｃ、２４８ａ２４８ｂ、２４８ｃ、不活性ガス供給管２２２、２４２、バルブ２２４、２４４、ＭＦＣ２２６、２４６及びＮ２ガス供給源２２５、２４５により、本実施形態に係る第２ガス供給部が構成されている。
反応管４２の管軸に対して排気口９８の半径方向と同方向の、内側断熱材５４と被誘導体４８とで仕切られたマニホールド４６の上端部には、第１間隙４４とマニホールド４６内の空間との間を連通させる連通孔としての第１排気口２５０ａ、２５０ｂ、２５０ｃが設けられている。複数の開口から構成される第１排気口２５０ａ、２５０ｂ、２５０ｃは、例えば図１２に示すように、被誘導体４８を挟んで不活性ガス供給ノズル２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｃと対向する位置に配設されている。第１排気口２５０ａ、２５０ｂ、２５０ｃは、内側断熱材５４の内周方向に均等に配置されている。すなわち、第１排気口２５０ａと第１排気口２５０ｂとの距離、第１排気口２５０ｂと第１排気口２５０ｃとの距離が互いに等しくなるよう構成されている。また、第１排気口２５０ａ、２５０ｂ、２５０ｃの総断面積、すなわち各排気口の開口面積を合計した総開口面積は、マニホールド４６の開口部２９０の反応管４２の軸心と直交する方向の断面積より小さくなるよう構成されている。さらに、第１排気口２５０ａ、２５０ｂ、２５０ｃの総開口面積は、第２間隙４５に設けられる第２排気口２３０ａ、２３０ｂ、２３０ｃの総開口面積よりも大きくなるよう構成されている。
上述の実施形態の構成を含め、主に、第２排気口２３０ａ、２３０ｂ、２３０ｃ、第１排気口２５０ａ、２５０ｂ、２５０ｃ、排気口９８、排気管９２、図示しない圧力センサ、ＡＰＣバルブ９４及び真空ポンプ９６により、本実施形態に係る排気部が構成されている。
なお上述のように、不活性ガス供給ノズル２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｃと、第１排気口２５０ａ、２５０ｂ、２５０ｃとが、被誘導体４８を挟んで互いに対向する位置に設けられており、不活性ガス供給ノズル２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｃの備える不活性ガス供給口２４８ａ、２４８ｂ、２４８ｃが被誘導体４８の上端よりも高い位置に設けられているので、不活性ガスはほぼ最長の経路を通って排気される。また、第１排気口２５０ａ、２５０ｂ、２５０ｃの総開口面積を調整してガスコンダクタンスが小さく抑えられているので、処理ガスと比較して不活性ガスの排気速度が制限される。これにより、不活性ガスの第１間隙４４での滞在時間を長くすることができ、不活性ガスが第１間隙４４のほぼ全域に行き渡り、第１間隙４４を不活性ガスでパージすることができる。また、不活性ガスの供給量を調整することにより、第１間隙４４の圧力を所定値に維持しやすい。また、第１間隙４４に供給された不活性ガスは主に第１排気口２５０ａ、２５０ｂ、２５０ｃから排気されるので、不活性ガスとともに第１間隙４４のパーティクルを排出することができる。
さらに、第１間隙４４が有する第１排気口２５０ａ、２５０ｂ、２５０ｃの総開口面積は、マニホールド４６の開口部２９０の断面積より小さく、第２間隙４５が有する第２排気口２３０ａ、２３０ｂ、２３０ｃの総開口面積より大きくなるよう構成されている。したがって、例えば第１間隙４４の圧力Ｐ４４を、処理室４３内の圧力Ｐ４３より高く、第２間隙４５の圧力Ｐ４５より低く保つことがさらに容易となる。このとき第１間隙４４には、独立のガス供給系、つまり、不活性ガス供給ノズル２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｃ、
不活性ガス供給口２４８ａ、２４８ｂ、２４８ｃ、不活性ガス供給管２４２、バルブ２４４、ＭＦＣ２４６及びＮ２ガス供給源２４５によりＮ２ガスが供給されるため、第１間隙４４の圧力Ｐ４４をより正確に制御することができる。なお本実施形態によれば、不活性ガス供給ノズル２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃ、２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｃからそれぞれ第１間隙４４及び第２間隙４５に供給するＮ２ガスの流量を制御することにより、第１間隙４４の圧力Ｐ４４を、第２間隙４５の圧力Ｐ４５より高めることも可能である。
（２）基板処理工程
次に、本実施形態に係る基板処理装置を用いてウエハ１４にＳｉＣ膜のエピタキシャル成長等を行う場合について説明する。
図１３は、本実施形態に係る基板処理工程におけるガス供給タイミング図である。図１３に示すガス供給タイミングは、先述のコントローラ１５２により制御される。図１３に示すように、ウエハ１４を処理室４３内へ搬入し、減圧工程及び昇温工程を経た後、まずはバルブ２２４を開き、ＭＦＣ２２６により流量制御された第２ガスとしての不活性ガス、具体的にはＮ２ガスを、不活性ガス供給ノズル２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃの不活性ガス供給口２２８ａ、２２８ｂ、２２８ｃから第２間隙４５へと供給開始する。続いて、バルブ２４４を開き、ＭＦＣ２４６により流量制御された第２ガスとしての不活性ガス、具体的にはＮ２ガスを、不活性ガス供給ノズル２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｃの不活性ガス供給口２４８ａ、２４８ｂ、２４８ｃから第１間隙４４へと供給開始する。
次に、バルブ２６４ｃを開き、ＭＦＣ２６６ｃにより流量制御された不活性ガスとしてのＮ２ガスを、Ｓｉ原子含有ガス供給ノズル２６０のＳｉ原子含有ガス供給口２６８から処理室４３内に供給する。また、バルブ２７４ｃを開き、ＭＦＣ２７６ｃにより流量制御された不活性ガスとしてのＮ２ガスを、Ｃ原子含有ガス供給ノズル２７０のＣ原子含有ガス供給口２７８から処理室４３内に供給する。
以上の操作により、ウエハ１４の処理を始める前に第２間隙４５及び第１間隙４４の圧力を所定値、例えばウエハ１４を処理中の処理室４３内の圧力より高い圧力に調整しておくことができ、処理ガスが第１間隙４４等へ進入するのを抑制することができる。また、第１間隙４４等に内側断熱材５４等から発生したパーティクルが存在しても、ウエハ１４の処理を開始する前に、第１間隙４４等に供給した不活性ガスと一緒に排出することができ、例えばウエハ１４にパーティクルが付着するのを抑制することができる。
また、不活性ガスを処理室４３内に供給することで、処理室４３内にパーティクルが存在する場合であっても、ウエハ１４の処理開始前にパーティクルを排除でき、例えばウエハ１４の処理中、ウエハ１４にパーティクルが付着するのを抑制することができる。
次に、バルブ２６４ｃ、２７４ｃを閉めてＮ２ガスの処理室４３内への供給を停止する。処理室４３内を真空ポンプ９６により排気して減圧したら、上述の実施形態と同様、第１ガスとしての処理ガスを処理室４３内に供給し、ＳｉＣ膜のエピタキシャル成長を行う。このとき上述の実施形態と同様、ウエハ１４を処理中の反応管４２の内部の圧力を、例えば処理室４３内の圧力Ｐ４３、第１間隙４４の圧力Ｐ４４、第２間隙４５の圧力Ｐ４５、の順に高くなるよう調整する。このとき、第１間隙４４が有する第１排気口２５０ａ、２５０ｂ、２５０ｃの総開口面積は、マニホールド４６の開口部２９０の断面積より小さく、第２間隙４５が有する第２排気口２３０ａ、２３０ｂ、２３０ｃの総開口面積より大きくなるよう構成されているので、第１間隙４４の圧力Ｐ４４を処理室４３内の圧力Ｐ４３より高く、第２間隙４５の圧力Ｐ４５より低く保つことが容易である。また、第１間隙４４には独立のガス供給系によりＮ２ガスが供給されるため、第１間隙４４の圧力Ｐ４４をより正確に制御することができる。例えば上述の実施形態で例示した条件と同様、合計
供給量が１５０ＳＬＭとなるよう処理ガスを処理室４３内に供給し、処理室４３内の圧力Ｐ４３を１００Ｔｏｒｒに保持したとき、不活性ガス供給ノズル２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃから２．５ＳＬＭのＮ２ガスを供給し、不活性ガス供給ノズル２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｃから２．５ＳＬＭのＮ２ガスを供給すると、第２間隙４５の圧力Ｐ４５及び第１間隙４４の圧力Ｐ４４を、それぞれ１１０Ｔｏｒｒ及び１０５Ｔｏｒｒとすることができる。これにより、処理室４３内に供給された処理ガスが第１間隙４４等へと進入するのをさらに確実に抑制することができる。
所定の時間が経過し、所望の膜厚のＳｉＣ膜がエピタキシャル成長されたら、処理ガスの処理室４３内への供給を停止する。その後、バルブ２６４ｃを開き、ＭＦＣ２６６ｃにより流量制御された不活性ガスとしてのＮ２ガスを、Ｓｉ原子含有ガス供給ノズル２６０のＳｉ原子含有ガス供給口２６８から処理室４３内に供給する。また、バルブ２７４ｃを開き、ＭＦＣ２７６ｃにより流量制御された不活性ガスとしてのＮ２ガスを、Ｃ原子含有ガス供給ノズル２７０のＣ原子含有ガス供給口２７８から処理室４３内に供給する。そして所定時間が経過した後、バルブ２６４ｃ、２７４ｃを閉めてＮ２ガスの処理室４３内への供給を停止する。その後、バルブ２４４を閉めてＮ２ガスの第１間隙４４への供給を停止する。更にその後、バルブ２２４を閉めてＮ２ガスの第２間隙４５への供給を停止する。
以上の操作により、ウエハ１４の処理終了後、処理室４３内に残留する処理ガスを不活性ガスにより置換することができる。また、第１間隙４４、第２間隙４５、と、処理室４３に近い側から順次、不活性ガスの供給を停止していくことで、処理ガスが第１間隙４４や第２間隙４５へと進入するのを抑制することができる。
（３）本実施形態にかかる効果
本実施形態においても、上述の実施形態と同様の効果を奏する。
また本実施形態によれば、第２ガス供給部は、被誘導体４８と内側断熱材５４との間に設けられる第１間隙４４に第２ガスを供給する不活性ガス供給ノズル２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｃをさらに備える。これにより、より確実に第１間隙４４の圧力Ｐ４４を制御することができ、第１間隙４４への処理ガスの進入を抑制することができる。
［本発明の他の実施形態］
上述の実施形態では、不活性ガス供給ノズル２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃや、不活性ガス供給ノズル２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｃを、それぞれ３本使用する場合について説明したが、不活性ガス供給ノズルの本数はこれに限定されるものではなく、３本より少なくても多くてもよく、また１本のみでもよい。更に、複数の不活性ガス供給ノズルが上述のように独立して配設される場合のみならず、１本の上流端から、第１間隙４４や第２間隙４５に配設される下流側のみが複数本に分岐した不活性ガス供給ノズルであってもよい。
また、不活性ガス供給ノズル２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃと、不活性ガス供給ノズル２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｃとは、それぞれ別個に不活性ガス供給管２２２、２４２、バルブ２２４、２４４、ＭＦＣ２２６、２４６、Ｎ２ガス供給源２２５、２４５を有するものとしたが、不活性ガス供給管、バルブ、ＭＦＣ、Ｎ２ガス供給源はひと組のものを共有するようにしてもよい。
また、Ｓｉ原子含有ガス供給ノズル２６０と、Ｃ原子含有ガス供給ノズル２７０とは、それぞれ別個に不活性ガス供給管２６２ｃ、２７２ｃ、バルブ２６４ｃ、２７４ｃ、ＭＦ
Ｃ２６６ｃ、２７６ｃ、Ｎ２ガス供給源２６５ｃ、２７５ｃを有するものとしたが、不活性ガス供給管、バルブ、ＭＦＣ、Ｎ２ガス供給源はひと組のものを共有するようにしてもよい。
上述の実施形態では、第１排気口２５０ａ、２５０ｂ、２５０ｃや、第２排気口２３０ａ、２３０ｂ、２３０ｃを、それぞれ３個ずつ有する場合について説明したが、第１排気口、第２排気口の数はこれに限定されるものではなく、３個より少なくても多くてもよく、また１個のみでもよい。
また、第１排気口２５０ａ、２５０ｂ、２５０ｃ及び第２排気口２３０ａ、２３０ｂ、２３０ｃを、第１間隙４４及び第２間隙４５とマニホールド４６内の空間とが連通するように設けているが、第１間隙４４及び第２間隙４５と処理中にウエハ１４が載置される基板載置領域の下方の領域とを連通させ、第１間隙４４及び第２間隙４５に供給された不活性ガスを基板載置領域の下方の領域を介し、処理ガスと共に排気口９８から排気しても良い。この手法は、被誘導体４８や内側断熱材５４の一部に連通孔を設けることで実現できる。なお、第１及び第２の実施形態と比較して処理ガスがより内側断熱材５４側に侵入し易い経路ができるが、ガスの流れが第２間隙４５、第１間隙４４から処理室４３内に向かうことによって、また、望ましくは第２間隙４５、第１間隙４４の圧力を処理室４３内より高くすることによって、処理ガスの第１間隙４４、第２間隙４５への進入を防止できる。
ここで、処理室４３内において、処理中にウエハ１４が載置される基板載置領域の下方の領域は、処理ガスが排気される排気領域と考えることができる。また、マニホールド４６内の空間も処理ガスが排気される排気領域と考えることができる。従って、本発明については、第１排気口２５０ａ、２５０ｂ、２５０ｃ及び第２排気口２３０ａ、２３０ｂ、２３０ｃを、第１間隙４４及び第２間隙４５と排気領域とを連通させるように構成し、当該排気領域を介して、処理ガス及び不活性ガスを排気するものであると考えることもできる。
上述の実施形態では、処理室４３内への処理ガスの供給に先駆けて第１間隙４４又は第２間隙に不活性ガスを供給し、処理室４３内への処理ガスの供給停止後に不活性ガスの供給を停止する場合について説明したが、少なくとも処理室４３内へ処理ガスが供給されている間、不活性ガスが供給されていればよい。したがって、不活性ガス供給のタイミングは、処理室４３内への処理ガスの供給・停止のタイミングと同時でもよい。
また上述の実施形態では、第２間隙４５への不活性ガスの供給を第１間隙４４への供給に先駆けて行うものとしたが、逆であってもよく、第１間隙４４及び第２間隙４５への供給が同時であってもよい。第１間隙４４及び第２間隙４５への不活性ガスの供給停止のタイミングについても、第２間隙４５への不活性ガスの供給停止と第１間隙４４への供給停止の順序は逆であってもよく、同時であってもよい。
上述の実施形態では、パージガスとして不活性ガスを、より具体的にはＮ２ガスを供給する場合について説明したが、パージガスとして使用可能なガスはこれに限られるものではない。例えばヘリウム（Ｈｅ）ガス、ネオン（Ｎｅ）ガス、アルゴン（Ａｒ）ガス、クリプトン（Ｋｒ）ガス、キセノン（Ｘｅ）ガス等の希ガスや、その他、化学的に不活性なガスを用いることが可能である。また不活性ガス以外にも、アンモニア（ＮＨ３）ガス等の処理ガスや、塩化水素（ＨＣｌ）ガス等のエッチングガスを用いることもできる。パージガスとして処理ガスを用いる場合には、例えばウエハ１４の処理に先駆けて反応管４２の内壁等にコーティングを施し、反応管４２等のダメージを抑えパーティクルを低減させることができる。パージガスとしてエッチングガスを用いる場合には、例えばウエハ１４
の処理に先駆けて反応管４２等に付着した生成物をエッチング除去することができる。
また上述の実施形態では、Ｓｉ原子含有ガスとしてＳｉＨＣｌ３ガスを用いたが、Ｓｉ原子含有ガスとしては、テトラクロロシラン（ＳｉＣｌ４）、ジクロロシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２）等のシリコン塩化物やシリコン水素塩化物を用いることができるほか、モノシラン（ＳｉＨ４）、ジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）、トリシラン（Ｓｉ３Ｈ３）等のシリコン水素化物と、ＨＣｌ、Ｃｌ２等のハロゲン系ガスと、を組み合わせて使用することが可能である。
また上述の実施形態では、Ｃ原子含有ガスとしてＣ３Ｈ８ガスを用いたが、Ｃ原子含有ガスとしては、エチレン（Ｃ２Ｈ４）やアセチレン（Ｃ２Ｈ２）等も用いることができる。
また上述の実施形態では、キャリアガスとしてＨ原子含有ガスを、より具体的にはＨ２ガスを使用する場合について説明したが、キャリアガスとしてはこれ以外にも、Ｎ２ガスや、Ｈｅガス、Ｎｅガス、Ａｒガス、Ｋｒガス、Ｘｅガス等の希ガスを用いることが可能である。その場合、還元ガスとしてのＨ原子含有ガスを別途、添加する。
また上述の実施形態では、ドーパントガスとしてｎ型ドープ層を形成するＮ２ガスを供給する場合について説明したが、ｐ型ドープ層を形成する場合、ドーパントガスとしてはトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、ジボラン（Ｂ２Ｈ６）、三塩化ホウ素（ＢＣｌ３）等を使用することができる。
上述の実施形態では、内側断熱材５４をフェルト状カーボンを主要構成とする例えば繊維材としたが、内側断熱材５４の材質・形態は、これに限られるものではない。処理室４３内の温度をそれほど高くする必要がない場合等には、例えば石英（ＳｉＯ２）等の部材を用いることもできる。
上述の実施形態では、基板処理装置１０が縦型熱処理装置として構成されている場合について説明したが、本発明は係る形態に限定されない。例えば、横型熱処理装置、枚葉型熱処理装置など、減圧下でウエハ等を処理する処理室を備える基板処理装置にも本発明は好適に適用可能である。
以上、本発明の実施の形態を具体的に説明したが、本発明は上述の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変更可能である。
＜本発明の好ましい態様＞
以下に、本発明の好ましい態様について付記する。
本発明の第１の態様は、
反応管と、
該反応管の内部に設けられ基板を処理する処理室と、
前記反応管の内部に設けられ前記処理室を囲い前記基板を加熱する被誘導体と、
前記反応管の内部に設けられ前記被誘導体を囲う断熱体と、
前記反応管の外部に設けられ少なくとも前記被誘導体を誘導加熱する誘導体と、
前記処理室内に第１ガスを供給する第１ガス供給部と、
前記被誘導体と前記断熱体との間に設けられる第１間隙に第２ガスを供給する第２ガス供給部と、を備える
基板処理装置である。
本発明の第２の態様は、
前記第１ガスが、前記基板を処理する処理ガスである
第１の態様に記載の基板処理装置である。
本発明の第３の態様は、
前記第２ガスが、少なくとも前記第１間隙をパージする不活性ガスである
第１の態様に記載の基板処理装置である。
本発明の第４の態様は、
前記第２ガス供給部は、前記反応管と前記断熱体との間の第２間隙にも前記第２ガスを供給するように構成されている
第１の態様に記載の基板処理装置である。
本発明の第５の態様は、
前記第２ガス供給部は、前記第２間隙に設置されるガスノズルを少なくとも有し、該ガスノズルに設けられたガス供給口から前記第２ガスを供給するよう構成されている
第１の態様に記載の基板処理装置である。
本発明の第６の態様は、
前記ガスノズルは、前記断熱体の上端よりも高い位置まで延在されており、
前記ガス供給口は、前記断熱体の上端よりも高い位置に設けられている
第５の態様に記載の基板処理装置である。
本発明の第７の態様は、
前記ガスノズルは、複数本設けられ、前記反応管の内周方向に均等に配置されている
第５の態様に記載の基板処理装置である。
本発明の第８の態様は、
前記反応管、前記被誘導体及び前記断熱体を支持し、前記処理室内を排気する排気口を有する支持部と、
前記第１間隙と前記第１ガスを排気するための排気領域とを連通させて、前記第２ガスを前記排気領域に流す連通孔とをさらに有する
第１の態様に記載の基板処理装置である。
本発明の第９の態様は、
前記連通孔は、前記被誘導体と前記反応管との間に位置する前記支持部の上面に、前記第１間隙と前記支持部内の空間とを連通させるように設けられる
第８の態様に記載の基板処理装置である。
本発明の第１０の態様は、
前記処理室内の圧力よりも前記第１間隙の圧力が高くなるように、少なくとも前記第１ガス供給部及び前記第２ガス供給部を制御する制御部を備える
第１の態様に記載の基板処理装置である。
本発明の第１１の態様は、
前記処理室内の圧力及び前記第１間隙の圧力よりも前記第２間隙の圧力が高くなるように、少なくとも前記第１ガス供給部及び前記第２ガス供給部を制御する制御部を備える
第４の態様に記載の基板処理装置である。
本発明の第１２の態様は、
前記断熱体には、前記第１間隙と前記第２間隙とを流通させる流通孔が設けられている第４の態様に記載の基板処理装置である。
本発明の第１３の態様は、
前記流通孔の流通路に、前記被誘導体からのエネルギーが前記第２間隙へ漏洩するのを抑制する屈曲部が設けられている
第１２の態様に記載の基板処理装置である。
本発明の第１４の態様は、
前記断熱体が、繊維材で形成されている
第１の態様に記載の基板処理装置である。
本発明の第１５の態様は、
前記断熱体が、炭素材又は炭素含有材で形成されており、
前記第１ガス供給部は、前記第１ガスとして、水素ガス又は水素含有ガスを少なくとも供給する
第１の態様に記載の基板処理装置である。
本発明の第１６の態様は、
前記断熱体が、耐食材料により表面がコーティングされた炭素繊維材で形成されている第１の態様に記載の基板処理装置である。
本発明の第１７の態様は、
前記断熱体は、前記反応管の軸心と直交する方向に複数に分割されて形成されている
第１６の態様に記載の基板処理装置である。
本発明の第１８の態様は、
前記第２ガスが、窒素ガス又は希ガスである
第３の態様に記載の基板処理装置である。
本発明の第１９の態様は、
前記第２ガス供給部は、前記被誘導体と前記断熱体との間に設けられる第１間隙に前記第２ガスを供給する第２のガスノズルをさらに備える
第１の態様に記載の基板処理装置である。
本発明の第２０の態様は、
反応管の外側に設けられた誘導体により前記反応管の内部に設けられ処理室を囲う被誘導体を誘導加熱しつつ、前記反応管の内部に設けられ前記被誘導体を囲う断熱体により前記被誘導体からのエネルギーを遮断し、前記処理室内を所定の温度に維持する工程と、
第１ガス供給部から前記処理室内に第１ガスを供給しつつ、第２ガス供給部から前記被誘導体と前記断熱体との間に設けられる第１間隙に第２ガスを供給し、前記処理室内の基板を処理する工程と、を有する
半導体装置の製造方法である。
本発明の第２１の態様は、
反応管の外側に設けられた誘導体により前記反応管の内部に設けられ処理室を囲う被誘導体を誘導加熱しつつ、前記反応管の内部に設けられ前記被誘導体を囲う断熱体により前記被誘導体からのエネルギーを遮断し、前記処理室内を所定の温度に維持する工程と、
第１ガス供給部から前記処理室内に第１ガスを供給しつつ、第２ガス供給部から前記被誘導体と前記断熱体との間に設けられる第１間隙に第２ガスを供給し、前記処理室内の基
板を処理する工程と、を有する
基板の製造方法である。
本発明の第２２の態様は、
反応管の外側に設けられた誘導体により前記反応管の内部に設けられ処理室を囲う被誘導体を誘導加熱しつつ、前記反応管の内部に設けられ前記被誘導体を囲う断熱体により前記被誘導体からのエネルギーを遮断し、前記処理室内を所定の温度に維持する工程と、
第１ガス供給部から前記処理室内に第１ガスを供給しつつ、第２ガス供給部から前記被誘導体と前記断熱体との間に設けられる第１間隙に第２ガスを供給し、前記処理室内の基板を処理する工程と、を有する
基板の処理方法である。
本発明の第２３の態様は、
前記反応管、前記被誘導体及び前記断熱体の下端をそれぞれ支持する支持部を備え、
前記支持部は、
前記処理室を挟んで前記ガスノズルと対向する位置に前記処理室内を排気する排気口を有し、
前記ガスノズルは、
前記断熱体の上端よりも高い位置まで延在され、
前記ガス供給口は前記断熱体の上端よりも高い位置に設けられる
第５の態様に記載の基板処理装置である。
本発明の第２４の態様は、
前記反応管、前記被誘導体及び前記断熱体をそれぞれ支持し、前記処理室内を排気する排気口を有する支持部と、
前記第１間隙と前記第１ガスを排気するための排気領域とを連通させて、前記第２ガスを前記排気領域に流す連通孔とをさらに備え、
前記連通孔の開口面積は、
前記第１ガスを前記排気口へ排気する経路となる前記支持部の開口部の前記反応管の軸心と直交する方向の断面積より小さい
第１の態様に記載の基板処理装置である。
本発明の第２５の態様は、
前記第２ガス供給部は、前記第１間隙に設置される第２のガスノズルを有し、前記第２のガスノズルに設けられた第２ガス供給口から前記第２ガスを供給するよう構成されている
第１の態様に記載の基板処理装置である。
本発明の第２６の態様は、
前記第１間隙に前記第２ガスを供給した後、前記処理室内に前記第１ガスを供給するように、少なくとも前記第１ガス供給部及び前記第２ガス供給部を制御する制御部を備える第１の態様に記載の基板処理装置である。
１０ 基板処理装置
１４ ウエハ（基板）
３０ ボート
４２ 反応管
４３ 処理室
４４ 第１間隙
４５ 第２間隙
４６ マニホールド（支持部）
４８ 被誘導体
５０ 誘導コイル（誘導体）
５４ 内側断熱材（断熱体）
９８ 排気口
１５２ コントローラ
２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃ 不活性ガス供給ノズル
２３０ａ、２３０ｂ、２３０ｃ 第２排気口
２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｃ 不活性ガス供給ノズル
２５０ａ、２５０ｂ、２５０ｃ 第１排気口
２６０ Ｓｉ原子含有ガス供給ノズル
２７０ Ｃ原子含有ガス供給ノズル
２９０ 開口部

Claims (5)

  1. 反応管と、
    該反応管の内部に設けられ基板を処理する処理室と、
    前記反応管の内部に設けられ前記処理室を囲い前記基板を加熱する被誘導体と、
    前記反応管の内部に設けられ前記被誘導体を囲う断熱体と、
    前記反応管の外部に設けられ少なくとも前記被誘導体を誘導加熱する誘導体と、
    前記処理室内に第１ガスを供給する第１ガス供給部と、
    前記被誘導体と前記断熱体との間に設けられる第１間隙に第２ガスとして不活性ガスを供給する第２ガス供給部と、
    前記処理室内の圧力よりも前記第１間隙の圧力が高くなるように、少なくとも前記第１ガス供給部及び前記第２ガス供給部を制御する制御部と、を備える
    ことを特徴とする基板処理装置。
  2. 前記第２ガス供給部は、前記反応管と前記断熱体との間の第２間隙にも前記第２ガスを供給するように構成されている
    ことを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
  3. 前記反応管、前記被誘導体及び前記断熱体を支持し、前記処理室内を排気する排気口を有する支持部と、
    前記第１間隙と前記第１ガスを排気するための排気領域とを連通させて、前記第２ガスを前記排気領域に流す連通孔とをさらに有する
    ことを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
  4. 反応管の外側に設けられた誘導体により前記反応管の内部に設けられ処理室を囲う被誘導体を誘導加熱しつつ、前記反応管の内部に設けられ前記被誘導体を囲う断熱体により前記被誘導体からのエネルギーを遮断し、前記処理室内を所定の温度に維持する工程と、
    第１ガス供給部から前記処理室内に第１ガスを供給しつつ、第２ガス供給部から前記被誘導体と前記断熱体との間に設けられる第１間隙に第２ガスとして不活性ガスを供給し、前記処理室内の基板を処理する工程と、を有する
    ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  5. 反応管の外側に設けられた誘導体により前記反応管の内部に設けられ処理室を囲う被誘導体を誘導加熱しつつ、前記反応管の内部に設けられ前記被誘導体を囲う断熱体により前記被誘導体からのエネルギーを遮断し、前記処理室内を所定の温度に維持する工程と、
    第１ガス供給部から前記処理室内に第１ガスを供給しつつ、第２ガス供給部から前記被誘導体と前記断熱体との間に設けられる第１間隙に第２ガスとして不活性ガスを供給し、前記処理室内の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製造方法。
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