半導体装置の製造方法、基板の製造方法及び基板処理装置
【課題】ＳｉＣエピタキシャル膜成膜は高温下で行われる為、十分な断熱構造を構築する課題があった。
【解決する手段】
基板を処理する反応室と、反応室内であって、少なくとも基板が載置された領域を囲うように形成され、一端が閉塞された筒形状の被加熱体と、反応室と被加熱体との間であって、被加熱体を囲うように形成され、被加熱体の閉塞された一端側の一端が閉塞された筒形状の断熱材と、反応室の外であって、少なくとも基板が載置された領域の周囲に設けられる誘導加熱部と、反応室内に少なくとも原料ガスを供給するガス供給系と、ガス供給系が少なくとも原料ガスを反応室内へ供給し、基板を処理するよう制御するコントローラと、を備える基板処理装置を提供することで上記課題を解決する。
【解決する手段】
基板を処理する反応室と、反応室内であって、少なくとも基板が載置された領域を囲うように形成され、一端が閉塞された筒形状の被加熱体と、反応室と被加熱体との間であって、被加熱体を囲うように形成され、被加熱体の閉塞された一端側の一端が閉塞された筒形状の断熱材と、反応室の外であって、少なくとも基板が載置された領域の周囲に設けられる誘導加熱部と、反応室内に少なくとも原料ガスを供給するガス供給系と、ガス供給系が少なくとも原料ガスを反応室内へ供給し、基板を処理するよう制御するコントローラと、を備える基板処理装置を提供することで上記課題を解決する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板を処理する工程を有する半導体装置の製造方法、基板の製造方法及び基板処理装置に関して、特に、炭化珪素（以下、ＳｉＣとする）エピタキシャル膜を基板上に成膜する工程を有する、半導体装置の製造方法、基板の製造方法及び基板処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＳｉＣは特に、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はシリコン（以下Ｓｉとする）に比べて結晶基板やデバイスの作製が難しいことが知られている。
【０００３】
従来のＳｉＣエピタキシャル膜を成膜する半導体製造装置は、複数枚の基板を板状サセプタに平面的に配置して、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して、基板上にＳｉＣエピタキシャル膜を成長させた。
【０００４】
特許文献１では、サセプタに対向する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ＳｉＣエピタキシャル成長の不安定化、これら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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１９６８０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の技術においては、いくつかの問題点がある。まず、多数枚の基板を処理する場合や、図１４に示すように基板の径を大きくする場合にサセプタを大きくする必要があり、反応室の床面積が増大すること、また原料ガスは一箇所から供給される構成となっているため、反応室中のガス濃度分布が均一でなく、ウエハに成膜される膜の厚さが不均一になること、更にＳｉＣエピタキシャル膜を成長する際に１５００℃〜１８００℃と高温で行われるため、ウエハ面内の温度制御が困難であること等が挙げられる。
【０００７】
本発明は上述の問題点を解決し、高温条件下で行われるＳｉＣエピタキシャル膜成長において複数枚の基板を均一に成膜することができる半導体製造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様によれば、基板を処理する反応室と、前記反応室内であって、少なくとも前記基板が載置された領域を囲うように形成され、一端が閉塞された筒形状の被加熱体と、前記反応室と前記被加熱体との間であって、前記被加熱体を囲うように形成され、前記被加熱体の閉塞された一端側の一端が閉塞された筒形状の断熱材と、前記反応室の外であって、少なくとも前記基板が載置された領域の周囲に設けられる誘導加熱部と、前記反応室内に少なくとも原料ガスを供給するガス供給系と、前記ガス供給系が少なくとも原料ガスを前記反応室内へ供給し、前記基板を処理するよう制御するコントローラと、を備える基板処理装置を提供する。
【０００９】
本発明の他の態様によれば、反応室内に設けられた一端が閉塞された筒形状の断熱材の内側に前記断熱材の閉塞された一端側の一端が閉塞された筒形状の被加熱体内へ基板を搬入する工程と、前記反応室の周囲に設けられた誘導加熱部により前記被加熱体を誘導加熱するとともに、前記断熱材により前記被加熱体の外への放熱を抑制し、前記被加熱体内に少なくとも原料ガスを供給して前記基板を処理する工程と、を有する半導体装置の製造方法を提供する。
【００１０】
更に本発明の他の態様によれば、反応室内に設けられ一端が閉塞された筒形状の断熱材の内側に前記断熱材の閉塞された一端側の一端が閉塞された筒形状の被加熱体内へ基板を搬入する工程と、前記反応室の周囲に設けられた誘導加熱部により前記被加熱体を誘導加熱するとともに、前記断熱材により前記被加熱体の外への放熱を抑制し、前記被加熱体内に少なくとも原料ガスを供給して前記基板を処理する工程と、を有する基板製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、多数枚の基板に均一な膜厚で成膜することができる半導体製造装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態が適用される半導体製造装置１０の斜視図を示す。
【図２】本発明の一実施形態が適用される半導体製造装置１０の側面断面図を示す。
【図３】本発明の一実施形態が適用される半導体製造装置１０を構成する各部の制御構成を示す。
【図４】本発明の一実施形態が適用される半導体製造装置１０における被加熱体４８と反応管４２の間に断熱材５４を設けない場合の反応炉４０内の温度分布を計算した結果を示す。
【図５】本発明の一実施形態が適用される半導体製造装置１０における被加熱体４８と反応管４２の間に断熱材５４を設ける場合の反応炉４０内の温度分布を計算した結果を示す。
【図６】本発明の一実施形態に適用される半導体製造装置１０の処理炉４０を示す上面断面図である。
【図７】本発明の一実施形態が適用される半導体製造装置１０の処理炉４０及びその周辺構造の概略図を示す。
【図８】本発明の第二実施形態が適用される半導体製造装置１０における断熱材５４の側面図を示す。
【図９】本発明の第二実施形態が適用される半導体製造装置１０における断熱材５４の上面図を示す。
【図１０】本発明の第二実施形態が適用される半導体製造装置１０における断熱材５４の反応炉４０内の温度分布を示す。
【図１１】本発明の第二実施形態が適用される半導体製造装置１０における断熱材５４の変形例の断熱材の形状を示す。
【図１２】本発明の第三実施形態が適用される半導体製造装置１０における断熱材５４の場合の反応炉４０内の温度分布を示す。
【図１３】本発明の第三実施形態が適用される半導体製造装置１０における断熱材５４の変形例の場合の反応炉４０内の温度分布を示す。
【図１４】パンケーキ型サセプタ構造と基板の位置関係を模式的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
[第１実施形態]
次に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の一実施形態に係るＳｉＣエピタキシャル膜を成膜する半導体製造装置１０の一例であり、斜視図にて示す。この基板処理装置としての半導体製造装置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。半導体製造装置１０には、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、ウエ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が搬送される。ポッド１６には、例えば２５枚のウエハ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内のウエハ１４の枚数を検知する。
【００１５】
筐体１２内には基板移載機２８、基板支持具としてのボート３０が配置されている。基板移載機２８は、アーム（ツィーザ）３２を有し、図示しない駆動手段により、上下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枚のウエハを取り出すことができ、このアーム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を搬送する。
【００１６】
ボート３０は例えばカーボングラファイトやＳｉＣ等の耐熱性材料で構成されており、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。なお、ボート３０の下部には例えばカーボングラファイトや石英や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が配置されており、後述する被加熱体４８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）。
【００１７】
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内に複数枚のウエハ１４を装填したボート３０が搬入され熱処理が行われる。
【００１８】
図２はＳｉＣエピタキシャル膜を成膜する半導体製造装置１０の処理炉４０の側面断面図を示す。なお図２においては少なくともＳｉ（シリコン）原子含有ガスと塩素（以下Ｃｌとする）原子含有ガスと炭素（以下Ｃとする）原子含有ガスと還元ガスとを供給する第１のガス供給口６８、及び第１の排気口９０を代表例としてそれぞれが１つずつ図示されている。また反応室を形成する反応管４２と断熱材５３との間に不活性ガスを供給する第２のガス供給口３６０、第２の排気口３９０が図示されている。
【００１９】
処理炉４０は、円筒形状の反応室４４を形成する反応管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の内側の筒中空部には、反応室４４が形成されており、Ｓｉ又はＳｉＣ等で構成された基板としてウエハ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。
【００２０】
反応管４２の下方には、この反応管４２と同心円状にマニホールドが配設されている。マニホールドはたと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ている。このマニホールドは反応管４２を支持するように設けられている。なお、このマニホールドと反応管４２との間にはシール部材としてＯリングが設けられている。このマニホールド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。この反応管４２とマニホールドにより反応容器が形成されている。
【００２１】
処理炉４０は、加熱される被加熱体４８及び磁場発生部として誘導加熱源である、たとえば誘導コイル５０を備える。被加熱体４８は処理室４４内に配設されており、該被加熱体は少なくとも基板であるウエハ１４の配列領域を囲むように設けられている。この被加熱体４８は反応管４２の外側に設けられた誘導コイル５０により発生される磁場によって加熱される構成となっている。被加熱体４８が発熱することにより、処理室４４内が加熱される。
【００２２】
被加熱体４８は、一端（即ち図示上側）が閉塞された筒形状となるように形成されている。これより供給されるガスを封止することができる。更に反応室４４上部からの放熱を抑制することができる。
【００２３】
更に好ましくは、誘導コイル５０は被加熱体４８の天井部よりも高い位置まで設けると良い。これは、被加熱体４８の側壁より天井部のほうが放熱しやすく、特に天井部の中央部が放熱しやすいためである。これにより、上述の問題を解決し、ウエハ１４を均一に加熱することができる。
【００２４】
被加熱体４８の近傍には、反応室４４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。誘導加熱源としての誘導コイル５０及び温度センサには、電気的に温度制御部５２が接続されており、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への通電具合を調節することにより反応室４４内の温度が所定の温度分布となるよう所定のタイミングにて制御するように構成されている（図３参照）。
【００２５】
被加熱体４８と反応管４２の間には、例えば誘導されにくいカーボンフェルト等で構成された断熱材５３が設けられ、この断熱材５３を設けることにより、被加熱体４８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。
【００２６】
図２に示されるように、断熱材５３は筒形状の側壁部５４と、断熱材５３の一端（即ち図示上側）を閉塞する蓋部５５とで構成されている。これにより、側壁部５４と蓋部５５とで断熱材５３の内側に中空部を設けることができ、その内側に被加熱体４８を設ける反応炉構成をつくることができる。また、誘導コイル５０が被加熱体４８を誘導加熱させて、被加熱体４８の内部に載置される基板としてのウエハ１４に所定の処理を行う際に発生する被加熱体４８からのふく射熱の影響を断熱材５３により遮断することができる。また、側壁部５４と蓋部５５とを別の部材で構成する。これにより、断熱材５３が蓋部５５と側壁部５４とで分割することが出来るので、製作が容易になることやそれに伴い、製作コストの低減が可能になる。また、メンテナンス作業（例えば、部品交換作業等）をするときに作業が行いやすくなり、装置を運用する際のランニングコストを低減することができる。
【００２７】
本実施形態において、断熱材５３の態様は、被加熱体４８における閉塞された一端の向きに閉塞された筒形状となることが可能である限りにおいて、特に限定されず各種の態様を有してよい。例えば、断熱材５３は、円筒状の側壁部と側壁部の一端に設けられた蓋部とを一体形成し、上部が閉塞した形状であっても良い。
【００２８】
また、好ましくは、断熱材５３の蓋部５５の厚さは、蓋部５５の周縁部よりも蓋部５５の中央部の方が厚いように形成されてもよい。これにより、被加熱体４８の上部に設けられている閉塞部の中央部からの熱逃げを低減することができ、被加熱体４８の上部の周縁部より中央部がより加熱されやすくなるので、ウェハ１４の載置されている領域における温度の制御性を向上することができる。また、被加熱体４８の上端部からのふく射熱の影響を低減することができるので、断熱材５３の外に設けられる反応管が、ふく射熱の影響によって劣化することを抑制する。
【００２９】
更に好ましくは、誘導コイル５０は断熱材５３の蓋部５５よりも高い位置まで設けると良い。これにより、ウエハ１４を均一に加熱することができる。また、断熱材５３の内側に設けられる被加熱体４８の全体を囲い、被加熱体４８の閉塞部を十分に加熱させることができるので、ウェハ１４の載置される領域の温度制御性を向上することができる。
【００３０】
好ましくは、反応管４２の周囲に設けられる誘導コイル５０の間隔に粗密を設けることが良い。これにより、誘導電流の密度を制御することができ、ウェハ１４の載置領域の温度の制御性を向上することができるので、ウェハ１４の載置領域の温度の均一性を向上することができる。
【００３１】
更に好ましくは、誘導コイル５０の間隔が密に構成された領域において、断熱材５３の側壁部５４を厚く形成することが良い。これにより、誘導コイル５０の間隔が密に構成される領域の被加熱体４８から外へのふく射熱の影響を低減することができ、断熱材５３の外側に設けられている反応管４２が局所的に劣化されることを抑制することができる。
【００３２】
また、好ましくは、本実施形態では、ウェハ１４が載置される領域にかかる熱エネルギより、断熱材５３の蓋部５５又は下側の開放部にかかる熱エネルギを大きくするように構成されてもよい。例えば、コイル５０の間隔は、ウェハ１４の載置される領域における間隔より、断熱材５３の蓋部５５または下側の開放部における間隔の方が密に配設されるように構成されてもよい。これにより、誘導加熱部である誘導コイル５０が断熱材５３の内側に設けられる被加熱体４８全体を囲い、被加熱体４８の閉塞部を十分に加熱させることができ、配置されている誘導コイル５０の間隔を制御することで、ウェハ１４が載置される領域の上下端における温度分布の不均一を低減させることができ、ウェハ１４の載置される領域の温度制御性を向上する。
【００３３】
更に好ましくは、本実施形態では、断熱材５３の蓋部５５にかかる熱エネルギより、断熱材５３の下側の開放部にかかる熱エネルギの方が大きくするように構成されてもよい。例えば、断熱材５３の蓋部５５における間隔より、断熱材５３の下側の開放部における間隔の方が密になるように設けてもよい。これにより、誘導加熱部である誘導コイル５０が断熱材５３の内側に設けられる被加熱体４８全体を囲い、被加熱体４８の閉塞部を十分に加熱させることができ、配置されている誘導コイル５０の間隔を制御することで、ウェハ１４が載置される領域の上下端における温度分布の不均一を低減させることができ、ウェハ１４の載置される領域の温度制御性を向上する。
【００３４】
ここで、図４に被加熱体４８と反応管４２の間に断熱材５３を設けない場合の反応室内の温度分布を計算した結果を、図５に被加熱体４８と反応管４２の間に断熱材５３を設ける場合の反応室内の温度分布を計算した結果を、それぞれ示す。図４及び図５はそれぞれ図の上部は反応室４４の断面図の一部を表示し、図中の線は反応室４４内の温度分布を示している。また図の下部に各箇所の温度とウエハ１４中心からの距離の関係を示し、横軸がウエハ１４中心からの距離であり、縦軸は各箇所の温度を示している。
【００３５】
図４の場合、つまり断熱材５３を設けない場合は、ウエハ１４が所定の温度（例えば１６００℃）であると、被加熱体４８の熱が反応管４２、又は反応管４２の外側へ熱が伝達し、反応管４２における温度は、１３２０℃になる。この状態では、例えば、反応管４２として例えば石英を用いた場合、石英が劣化してしまう。
【００３６】
次に図５の場合、つまり反応管４２と被加熱体４８の間に断熱材５３を設ける場合は、ウエハ１４が所定の温度（例えば１６００℃）であっても、断熱材５３が被加熱体４８からの熱を吸収することにより、反応管４２に達する温度は４５７℃とすることができる。これにより反応管４２、又は、反応管４２の外側へ熱が伝達することを抑制し、反応管４２として例えば石英を用いても反応管４２が劣化することを抑制することができる。
【００３７】
また、誘導コイル５０の外側には、反応室４４内の熱が外側に伝達するのを抑制するための、例えば水冷構造である外側断熱壁が反応室４４を囲むように設けられている。更に、外側断熱壁の外側には、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５８が設けられている。（図２参照）
図２及び図６に示すように被加熱体４８とウエハ１４との間に設置され、少なくともＳｉ（シリコン）原子含有ガスとＣｌ（塩素）原子含有ガスとＣ（炭素）原子含有ガスと還元ガスを供給する第１のガス供給口６８と第１の排気口９０、反応管４２と断熱材５３の間に１つの第２のガス供給口３６０、第２の排気口３９０が配置されている。それぞれについて詳細に説明をする。
【００３８】
少なくともＳｉ（シリコン）原子含有ガスとして例えばモノシラン（以下ＳｉＨ4とする）ガス、Ｃｌ（塩素）原子含有ガスとして例えば塩化水素（以下ＨＣｌとする）ガスとＣ（炭素）原子含有ガスとして例えばプロパン（以下Ｃ３Ｈ８とする）ガス、還元ガスとして例えば水素（以下Ｈ２とする）ガスとを供給する第１のガス供給口６８は、例えばカーボングラファイトで構成され、被加熱体４８内側に設けられており、マニホールドを貫通するようにマニホールドに取り付けられている。
【００３９】
ガス供給口６８は、第１のガスライン２２２に接続されている。この第１のガスライン２２２は、例えばＳｉＨ４ガス、ＨＣｌガス、Ｃ３Ｈ８ガス、Ｈ２ガスそれぞれに対して流量制御器（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。）２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃ、２１１ｄ及びバルブ２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃ、２１２ｄを介して例えばＳｉＨ４ガス源２１０ａ、ＨＣｌガス源２１０ｂ、Ｃ３Ｈ８ガス源２１０ｃ、Ｈ２ガス源２１０ｄに接続されている。
【００４０】
この構成により、例えばＳｉＨ４ガス、ＨＣｌガス、Ｃ３Ｈ８ガス、Ｈ２ガスそれぞれの供給流量、濃度、分圧を反応室４４内において制御することができる。バルブ２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃ、２１２ｄ、ＭＦＣ２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃ、２１１ｄは、ガス流量制御部７８によって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流量となるよう、所定のタイミングにて制御するようにされ（図３参照）、例えばＳｉＨ４ガス、ＨＣｌガス、Ｃ３Ｈ８ガス、Ｈ２ガスそれぞれのガス源２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃ、２１０ｄ、バルブ２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃ、２１２ｄ、ＭＦＣ２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃ、２１１ｄ、ガスライン２２２、第１のガス供給口６８によりガス供給系として、第１のガス供給系を構成される。
【００４１】
なお、上述はガス供給口６８より少なくともＳｉ（シリコン）原子含有ガスとＣｌ（塩素）原子含有ガスとＣ（炭素）原子含有ガスと還元ガスとを供給したが、これに限らず、それぞれに対応したガス供給口を設けても良く、また、これらのガスは組み合わせて供給できるようにガス供給口を設けても良い。
【００４２】
なお、Ｃｌ（塩素）原子含有ガスとしてＨＣｌガスを例示したがＣｌ２ガス（塩素ガス）を用いても良い。
【００４３】
なお、上述では、Ｓｉ（シリコン）原子含有ガスとＣｌ（塩素）原子含有ガスを供給したが、Ｓｉ（シリコン）原子とＣｌ（塩素）原子を含むガス、例えば、テトラクロロシラン（以下、ＳｉＣｌ４とする）ガス、トリクロロシラン（以下、ＳｉＨＣｌ３とする）ガス、ジクロロシラン（以下ＳｉＨ２Ｃｌ２）ガスを供給しても良い。
【００４４】
なお、Ｃ（炭素）原子含有ガスとしてＣ３Ｈ８ガスを例示したが、エチレン（以下Ｃ２Ｈ４とする）ガス、アセチレン（以下、Ｃ２Ｈ２とする）ガスを用いても良い。
【００４５】
なお、ガス供給口６８から、更にドーパントガスも供給しても良いし、ドーパントガスを供給するためのガス供給口を設けて、ドーパントガスを供給しても良い。
【００４６】
また、第１の排気口９０は、第１の供給口６８の位置に対して対向面に位置するように配置され、マニホールドには、第１の排気口９０に接続されたガス排気管２３０が貫通するように設けられている。ガス排気管２３０の下流側には図示しない圧力検出器として圧力センサ及び圧力調整器としてのＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ、以下ＡＰＣとする）バルブ２１４を介して真空ポンプ等の真空排気装置２２０が接続されている。圧力センサ及びＡＰＣバルブ２１４には、圧力制御部９８が電気的に接続されており、この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２１４の開度を調整することにより被加熱体４８内側の圧力が所定の圧力になるよう、所定のタイミングにて制御するように構成されている（図３参照）。
【００４７】
このように、第１のガス供給口６８から少なくともＳｉ（シリコン）原子含有ガスとＣｌ（塩素）原子含有ガスとＣ（炭素）原子含有ガスと還元ガスとを供給し、供給されたガスはＳｉ又はＳｉＣで構成されたウエハ１４に対し平行に流れ、第１の排気口９０に向かって流れるため、ウエハ１４全体が効率的にかつ均一にガスに晒される。
【００４８】
なお、好ましくは、図６に示すように、反応室内であって、被加熱体４８とウエハ１４との間には第１のガス供給口６８と第１の排気口９０との間には、構造物４００を設けると良い。例えば、対向する位置にそれぞれ構造物４００を設ける。構造物４００として、好ましくは断熱材、又はカーボングラファイト材等で構成され、耐熱やパーティクル発生を抑制することができる。これにより、第１のガス供給口６８より供給されるガスはウエハ１４全体に効率的にかつ均一に晒され、ウエハ１４上に成膜されるＳｉＣエピタキシャル膜の膜厚均一性は向上する。
【００４９】
第２のガス供給口３６０は反応管４２と断熱材５３との間に配置されており、マニホールドを貫通するように取り付けられている。更に第２の排気口３９０が、反応管４２と断熱材５３との間に配置され、第２のガス供給口３６０に対して対向面に位置するように配置され、マニホールドには第２の排気口３９０に接続されたガス排気管２３０が貫通するように設けられている。この第２のガス供給口３６０は不活性ガスとして例えばアルゴン（以下、Ａｒとする）ガスが供給され、ＳｉＣエピタキシャル膜成長に寄与するガスとして、例えばＳｉ（シリコン）原子含有ガス又はＣ（炭素）原子含有ガス又はCｌ（塩素）原子含有ガス又はそれらの混合ガスが反応管４２と断熱材５３との間に侵入するのを防ぎ、反応管４２の内壁又は断熱材５３の外壁に不要な生成物が付着するのを防止することができる。
【００５０】
反応管４２と断熱材５３との間に供給された不活性ガスは、第２の排気口３９０よりガス排気管２３０の下流側には図示しない圧力検出器として圧力センサ及び圧力調整器としてのＡＰＣバルブ２１４を介して真空ポンプ等の真空排気装置２２０から排気される。圧力センサ及びＡＰＣバルブ２１４には、圧力制御部が電気的に接続されており、この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２１４の開度を調整することにより反応管４２と断熱材５３との間の空間の圧力が所定の圧力になるよう、所定のタイミングにて制御するように構成されている（図３参照）。
【００５１】
なお、不活性ガスとしてＡｒガスを例示したが、これに限らず、ヘリウム（以下Ｈｅとする）ガス、ネオン（以下Ｎｅとする）ガス、クリプトン（以下Ｋｒとする）、キセノン（以下Ｘｅとする）等の希ガスより少なくとも１つのガス、又は上述の希ガスより少なくとも１つのガスとの組み合わせされたガスを供給しても良い。
【００５２】
次に処理炉４０周辺の構成について説明する。
【００５３】
図７は処理炉４０及びその周辺構造の概略図を示す。処理炉４０の下方には、この処理炉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１０２が設けられている。シールキャップ１０２は例えばステンレス等の金属よりなり、円盤状に形成されている。シールキャップ１０２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リングが設けられている。シールキャップ１０２には回転機構２１８が設けられている。回転機構２１８の回転軸１０６はシールキャップ１０２を貫通してボート３０に接続されており、このボート３０を回転させることで、ウエハ１４を回転させるように構成されている。シールキャップ１０２は処理炉４０の外側に向けられた昇降機構として後述する昇降モータ１２２によって垂直方向に昇降されるように構成されており、これにより、ボート３０を処理炉４０に対し搬入搬出することが可能となっている。回転機構２１８及び昇降モータ１２２には、駆動制御部１０８が電気的に接続されており、所定の動作をするよう所定のタイミングにて制御するよう構成されている（図３参照）。
【００５４】
予備室としてロードロック室１１０の外面に下基板１１２が設けられている。下基板１１２には昇降台１１４と嵌合するガイドシャフト１１６及びこの昇降台１１４と螺合するボール螺子１１８が設けられている。下基板１１２に立設したガイドシャフト１１６及びボール螺子１１８の上端に上基板１２０が設けられている。ボール螺子１１８は上基板１２０に設けられた昇降モータ１２２により回転される。ボール螺子１１８が回転す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。
【００５５】
昇降台１１４には中空の昇降シャフト１２４が垂設され、昇降台１１４と昇降シャフト１２４の連結部は気密となっている。昇降シャフト１２４は昇降台１１４と共に昇降するようになっている。昇降シャフト１２４はロードロック室１１０の天板１２６を遊貫する。昇降シャフト１２４が貫通する天板１２６の貫通穴はこの昇降シャフト１２４に対して接触することがないよう十分な余裕がある。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ベローズ１２８がロードロック室１１０を気密に保つために設けられている。ベローズ１２８は昇降台１１４の昇降量に対応できる十分な伸縮量を有し、このベローズ１２８の内径は昇降シャフト１２４の外形に比べ十分に大きく、ベローズ１２８の伸縮により接触することがないように構成されている。
【００５６】
昇降シャフト１２４の下端には昇降基板１３０が水平に固着されている。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が気密に取り付けられる。昇降基板１３０と駆動部カバー１３２とで駆動部収納ケース１３４が構成されている。この構成により駆動部収納ケース１３４内部はロードロック室１１０内の雰囲気と隔離される。
【００５７】
また、駆動部収納ケース１３４の内部にはボート３０の回転機構２１８が設けられ、この回転機構２１８の周辺は冷却機構１３６により冷却される。
【００５８】
電力ケーブル１３８は昇降シャフト１２４の上端からこの昇降シャフト１２４の中空部を通り回転機構２１８に導かれて接続されている。また、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。冷却水配管１４２は昇降シャフト１２４の上端からこの昇降シャフト１２４の中空部を通り冷却流路１４０に導かれて接続されている。
【００５９】
昇降モータ１２２が駆動されボール螺子１１８が回転することで、昇降台１１４及び昇降シャフト１２４を介して駆動部収納ケース１３４を昇降させる。
【００６０】
駆動部収納ケース１３４が上昇することにより、昇降基板１３０に気密に設けられているシールキャップ１０２が処理炉４０の開口部である炉口１４４を閉塞し、ウエハ処理が可能な状態となる。駆動部収納ケース１３４が下降することにより、シールキャップ１０２と共にボート３０が降下され、ウエハ１４を外部に搬出できる状態となる。
【００６１】
図３は炭化珪素エピタキシャル膜を成膜する半導体製造装置１０を構成する各部の制御構成を示す。温度制御部５２、ガス流量制御部７８、圧力制御部９８、駆動制御部１０８は、操作部及び入出力部を構成し、半導体製造装置１０全体を制御する主制御部１５０に電気的に接続されている。これら、温度制御部５２、ガス流量制御部７８、圧力制御部９８、駆動制御部１０８は、コントローラ１５２として構成されている。
【００６２】
次に、上述したように構成された半導体製造装置１０を用いて、半導体デバイスの製造工程の一工程として、例えばＳｉＣ等で構成されたウエハなどの基板上に、ＳｉＣエピタキシャル膜を形成する方法について説明する。なお、以下の説明において、半導体製造装置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。
【００６３】
まず、ポッドステージ１８に複数枚のウエハ１４を収容したポッド１６がセットされると、ポッド搬送装置２０によりポッド１６をポッドステージ１８からポッド棚２０へ搬送し、このポッド棚２２にストックする。次に、ポッド搬送装置２０により、ポッド棚２２にストックされたポッド１６をポッドオープナ２４に搬送してセットし、このポッドオープナ２４によりポッド１６の蓋を開き、基板枚数検知器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。
【００６４】
次に、基板移載機２８により、ポッドオープナ２４の位置にあるポッド１６からウエハ１４を取り出し、ボート３０に移載する。
【００６５】
複数枚のウエハ１４がボート３０に装填されると、複数枚のウエハ１４を保持したボート３０は、昇降モータ１２２による昇降台１１４及び昇降シャフト１２４の昇降動作により反応室４４内に搬入（ボートローディング）される。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の下端をシールした状態となる。
【００６６】
被加熱体４８内側が所定の圧力（真空度）となるように真空排気装置２２０によって真空排気される。この際、被加熱体４８内側の圧力は、圧力センサで測定され、この測定された圧力に基づき第１の排気口９０及第２の排気口３９０に連通するＡＰＣバルブ２１４がフィードバック制御される。また、ウエハ１４及び被加熱体４８内側が所定の温度となるように誘導加熱源としての誘導コイル５０により加熱され、被加熱体４８、基板であるウエハ１４が加熱される。この際、被加熱体４８内側が所定の温度分布となるように温度センサが検出した温度情報に基づき誘導コイル５０への通電具合がフィードバック制御される。続いて、回転機構２１８により、ボート３０が回転されることでウエハ１４が周方向に回転される。
【００６７】
続いて、ＳｉＣエピタキシャル成長反応に寄与するＳｉ（シリコン）原子含有ガス及びＣｌ（塩素）原子含有ガス、Ｃ（炭素）原子含有ガス及び還元ガスであるＨ２ガスはそれぞれ、ガス源２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃ、２１０ｄから供給され、被加熱体４８内側に少なくとも１つ設けられる第１のガス供給口６８より被加熱体４８内側に噴出され、ＳｉＣエピタキシャル成長反応が行われる。
【００６８】
このとき、Ｓｉ（シリコン）原子含有ガス及びＣｌ（塩素）原子含有ガス及び、Ｃ（炭素）原子含有ガス及び還元ガスであるＨ２ガスは、所定の流量となるように対応するＭＦＣ２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃ、２１１ｄの開度が調整された後、バルブ２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃ、２１２ｄが開かれ、それぞれのガスがガス供給管２２２を流通して、第１のガス供給口６８から被加熱体４８内側に供給される。
【００６９】
第１のガス供給口より供給されたガスは、反応室４４内の被加熱体４８内側を通り、第１の排気口９０からガス排気管２３０を通り排気される。供給されたガスは、被加熱体４８内側を通過する際にウエハ１４と接触しウエハ１４の表面上にＳｉＣエピタキシャル膜成長がなされる。
【００７０】
またガス供給源２１０ｅより不活性ガスである例えばＡｒガスは所定の流量となるように、対応するＭＦＣ２１１ｅの開度が調整された後、バルブ２１２ｅが開かれ、ガス供給管２４０を流通して、第２のガス供給口３６０から反応管４２と断熱材５３との間に形成される空間に供給される。第２のガス供給口３６０から供給された不活性ガスであるＡｒガスは、処理室４４内の断熱材５３と反応管４２との間に形成される空間を通過し、第２の排気口３９０から排気される。
【００７１】
ＳｉＣエピタキシャル膜成長は、予め設定された時間が経過すると、上述のガスの供給を停止し、図示しない不活性ガス供給源から不活性ガスが供給され、被加熱体４８内側が不活性ガスで置換されると共に、処理室４４内の圧力が常圧に復帰される。
【００７２】
その後、昇降モータ１２２によりシールキャップ１０２が下降されて、マニホールドの下端が開口されると共に、処理済ウエハ１４がボート３０に保持された状態でマニホールドの下端から反応管４２の外部に搬出（ボートアンローディング）し、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。次に、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ると、基板移載機２８により、ボート３０からウエハ１４を取り出し、ポッドオープナ２４に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をポッド棚２２、またはポッドステージ１８に搬送する。このようにして半導体製造装置１０の一連の作用が完了する。
【００７３】
本実施形態によれば、以下に示す効果のうち少なくとも１つ以上の効果を奏する。
【００７４】
（１）断熱材５３を設けることにより、被加熱体４８の熱が反応管４２、又は反応管４２の外側へ伝達するのを抑制することができる。
【００７５】
（２）また被加熱体４８からの放熱量が断熱材５３により抑制することができるので、誘導コイル５０の出力を大きく低減することができる。
【００７６】
（３）更に、反応室４４内の温度が安定しやすくできる。
【００７７】
（４）上記の効果により、反応室４４内での一度の処理にて多数枚の基板に対してＳｉＣエピタキシャル膜成長を行うことができる。
【００７８】
[第２実施形態]
次に第２実施形態について説明する。
【００７９】
第１実施形態では、反応管４２と被加熱体４８との間に断熱材５３を設けて、被加熱体４２から反応管４２、又は反応管４２より外側への熱の伝達を抑制したが、第２実施例では、図８及び図９に示すように複数の円筒形の断熱材５３（説明の便宜上、図８において、複数の断熱材５３の側壁部５４ａ-ｄのみを図示している）を複数層に設け、それぞれの断熱材間に所定の空間を設けた。
【００８０】
断熱材に用いられる材質として一般的に考えられるのは、熱伝導率の低い材質であり、本発明ではカーボンフェルトを選択し使用した。断熱性能を向上するために断熱材５３の厚さを厚く設けることで、断熱材５３での熱伝導による熱の移動を抑制し、被加熱体４８から反応管４２に対しての熱伝達する量を小さくすることができる。
【００８１】
しかし、一方で誘導コイル５０により被加熱体４８を加熱する誘導加熱をする場合、断熱材５３が厚いことで反応室４４内の温度の制御が困難になる。例えば、ＳｉＣエピタキシャル膜の成膜が終了後に反応室４４内の温度を降温する際に、誘導コイルの出力を切っても炉内の温度をなかなか下げることができないことが考えられる。これによりウエハ１４を所定の温度まで冷却できずウエハ１４を搬出するまでに、時間を要することになる。又は、断熱材５３自体が電磁誘導され発熱してしまうことも考えられる。
【００８２】
これらを解決するためには、電気抵抗の高い材料を選択し断熱材５３の厚さを薄く設けることが望ましいが、これは上述の断熱性能に関する内容と相反する。
【００８３】
そこで、第二実施形態として、図８及び図９に示すように、高温に耐えうる材料で構成された断熱材の厚さを薄くし円筒形の断熱材５３を複数層に設けた。
【００８４】
図１０に示すように、複数層に側壁部５４ａ-ｄを設けることで、高温状態の反応室４４内の熱を反応管４２、又は、反応管４２の外側へ熱の伝達を効果的に抑制することができる。
【００８５】
例えば、熱源である被加熱体４８における温度をＴ１、側壁部５４ｄにおける温度をＴ２とすると、ふく射による熱源の被加熱体４８から側壁部５４ｄに移動する熱量Ｑ１は
【００８６】
【数１】
となる(Ａは表面積、εは放射率、σはステファン＝ボルツマン定数とする)。
【００８７】
同様に、側壁部５４ｃにおける温度をＴ３、側壁部５４ｂにおける温度をＴ４、・・・、内側からｎ番目の側壁部５４ｎにおける温度をＴｎとするとき、それぞれの断熱材の間を移動する熱量は、
【００８８】
【数２】
と表すことができる(ｎは整数、Ｔ∞は雰囲気温度とする)。
【００８９】
ここで、Ｑ１〜Ｑｎまでをすべて足し合わせると、
【００９０】
【数３】
ところで、Ｑ１＝Ｑ２＝Ｑ３＝・・・＝Ｑｎであるから、これをＱとおくと、
【００９１】
【数４】
となる。
【００９２】
すなわち、断熱材ｎ枚で熱源を覆うと、熱源からふく射により外部へ放出される熱量Ｑは、断熱材を１枚設けた場合と比較すると１／Ｎ倍に小さくなる。これは断熱材の熱伝導率や厚さに依らない。また断熱材の放射率は低い方が望ましいが、そうでなくても枚数を多くすれば断熱性能はコントロールできる。また、断熱材が誘導されるのを防止するために可能な限り薄くすることもできる。すなわち、この方法を用いるメリットは、断熱材の材料を選択する際に、耐熱性以外の物性値を考慮する必要性が軽減され、選択の幅が広がることになる。また、複数の断熱材の間の空間に外部から炉内温度より低いガスを供給するように構成すれば、炉内を所定の温度まで下げる時間を短くすることが可能となる。
【００９３】
なお、上述の第二実施形態では、図９及び図１０に示すように４つの円筒形の断熱材を用いて複数層構造を設けたが、これに限らず、３以上にしても良い。
【００９４】
また断熱材５３の形状は円筒状でなくてもよく、例えば、円筒は２以上に分割させた形状を組み合わせて断熱材の複数層構造を設けても良い。
【００９５】
好ましくは、組み合わす際にできる隙間からの光を遮る為に、図１１に示すように隙間ができる位置を周方向にずらしても良く、９０°ずつ角度をずらして設けることが望ましい。
【００９６】
これにより、断熱材に誘導電流が通電することを抑制し断熱材自体が発熱されにくくなるので断熱効果を向上することができる。また、炉内温度を下げる時間を短くするために炉内温度より低い温度のガスを供給する場合、組み合わせ時にできた隙間から冷却用のガスが断熱材の間の空間に流入するので、温度を下げるために供給するガスの供給口を少なくすることができる。また、図２における第２のガス供給口から供給される不活性ガスを冷却用のガスとして使用できる。
【００９７】
本実施形態によれば、第１実施形態で説明した効果に加えて、以下に示す効果のうち少なくとも１つ以上の効果を奏する。
【００９８】
（１）断熱材５３を所定の空間を設けて設置することにより、被加熱体４８から反応管４２、又は反応管４２の外側への熱伝達の形態をふく射とし、複数層構造によってこれを抑制することができる。
【００９９】
（２）断熱材の厚さを薄く設けることができ、必要な断熱領域を低減することができるとともに、誘導加熱によって断熱材自体が加熱されることを抑制できる。
【０１００】
（３）断熱材の間の空間に冷却用のガスを供給することにより、炉内の温度を速く下げることが可能となる。
【０１０１】
[第３実施形態]
次に第３実施形態について説明する。
【０１０２】
第１実施形態では、反応管４２と被加熱体４８との間に断熱材５３を設けて、被加熱体４８から反応管４２又は反応管４２より外側への熱の伝達を抑制したが、図１２ａに示すように、反応室４４の下端が開口し、上端が閉口している場合、第１実施形態で用いた断熱材では、加熱される被加熱体４８に対して温度分布を生じ、そのため、図１２ｂに示すように、加熱されるウエハ１４に対しても垂直上下方向に温度分布が生じてしまう。
【０１０３】
第３実施例では、側壁部５４の一部分の厚さが他の部分の厚さと異ならせた断熱材５３を用いている。例えば側壁部５４の垂直上下方向に対して、厚さに傾斜をかけた側壁部５４を設け、図１２ｃに示す。図１２ｃに示すように側壁部５４の厚さをそれぞれ上段がｄ１（ｍｍ、ミリメートル、以下ｍｍとする）、中段をｄ（ｍｍ）、下段をｄ２（ｍｍ）とした時に、その厚さをｄ１＜ｄ＜ｄ２として、全体として傾斜を設けた。
【０１０４】
これにより、加熱されるウエハ１４の垂直上下方向の温度分布を解消することができ、誘導加熱源である誘導コイル５０の出力分布を低減できる。更に誘導コイル５０の寿命を長期化することができる。
【０１０５】
なお、上述の第３実施形態の形態に限らず、例えば側壁部５４の上部の厚さを厚くし、下部を薄くした傾斜を設けても良い。
【０１０６】
また、側壁部５４の厚さが中段の厚さに対して上段は薄く、下段が厚い断熱材について例示したが、これに限らず、例えば図１３ａのような反応室４４の場合、図１３ｂに示すようにウエハ１４の温度分布になる。このとき、図１３ｃに示すように上段及び下段の厚さを厚くした断熱材を用いることで、加熱されるウエハ１４の垂直上下方向の温度分布を解消することができる。
【０１０７】
更に好ましくは、本実施形態において、側壁部５４の態様は、全体として傾斜を設けているが、加熱されるウエハ１４の垂直上下方向の温度分布を解消することが可能である限りにおいて、特に限定されず各種の態様を有してよい。例えば、側壁部５４の一部には、外壁よりも外側又は内壁よりも内側に突出させて段差部を形成してもよい。これにより、処理されるウェハ１４の載置される領域の温度制御性を向上させ、断熱材５３の下側の開放側からの熱逃げを小さくすることができる断熱材５３の形態を、部材の成型しやすく、製作するコストを小さくして提供することができる。
【０１０８】
本実施形態によれば、第１及び第２実施形態で説明した効果に加えて、以下に示す効果のうち少なくとも１つ以上の効果を奏する。
【０１０９】
（１）側壁部５４に厚さの傾斜を設けることで、ウエハ１４の垂直上下方向の温度分布を解消することができる。
【０１１０】
（２）また、側壁部５４により、ウエハ１４の温度分布を解消することにより、誘導加熱による温度制御を、容易にすることができる。
【０１１１】
（３）また、誘導コイル５０の出力分布を解消でき、誘導コイル５０の寿命を長期化することができる。
【０１１２】
なお、本発明はＳｉＣエピタキシャル膜成長に関して説明したが、その他のエピタキシャル膜及びＣＶＤ膜に関しても適用することができる。
【０１１３】
［付記］
以下に、本実施形態に係る好ましい態様を付記する。
【０１１４】
［付記１］
基板を処理する反応室と、反応室内であって、少なくとも基板が載置された領域を囲うように形成され、一端が閉塞された筒形状の被加熱体と、反応室と被加熱体との間であって、被加熱体を囲うように形成され、被加熱体の閉塞された一端側の一端が閉塞された筒形状の断熱材と、反応室の外であって、少なくとも基板が載置された領域の周囲に設けられる誘導加熱部と、反応室内に少なくとも原料ガスを供給する第１ガス供給系と、ガス供給系が少なくとも原料ガスを反応室内へ供給し、基板を処理するよう制御するコントローラと、を備える基板処理装置。
【０１１５】
[付記２]
反応室内に設けられた一端が閉塞された筒形状の断熱材の内側に断熱材の閉塞された一端の向きに閉塞された筒形状の被加熱体内へ基板を搬入する工程と、反応室の周囲に設けられた誘導加熱部により被加熱体を誘導加熱するとともに、断熱材により被加熱体の外への放熱を抑制し、被加熱体内に少なくとも原料ガスを供給して基板を処理する工程と、を有する半導体装置の製造方法。
【０１１６】
[付記３]
反応室内に設けられ一端が閉塞された筒形状の断熱材の内側に断熱材の閉塞された一端の向きに閉塞された筒形状の被加熱体内へ基板を搬入する工程と、反応室の周囲に設けられた誘導加熱部により被加熱体を誘導加熱するとともに、断熱材により被加熱体の外への放熱を抑制し、被加熱体内に少なくとも原料ガスを供給して基板を処理する工程と、を有する基板製造方法。
【産業上の利用可能性】
【０１１７】
本発明に係る半導体装置の製造方法、基板の製造方法及び基板処理装置は、基板を処理する工程、特にＳｉＣエピタキシャル膜を基板上に成膜する工程を有する半導体装置の製造方法、基板の製造方法及び基板処理装置に利用可能である。
【符号の説明】
【０１１８】
１０ 半導体製造装置
１２ 筐体
１４ ウエハ
１６ ポッド
３０ ボート
４０ 処理炉
４２ 反応管
４４ 処理室
４８ 被加熱体
５０ 磁気コイル
５３ 断熱部
５４ 側壁部
５５ 蓋部
６８ 第１のガス供給口
９０ 第１の排気口
１５０ 主制御部
１５２ コントローラ
３６０ 第２のガス供給口
３９０ 第２の排気口
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板を処理する工程を有する半導体装置の製造方法、基板の製造方法及び基板処理装置に関して、特に、炭化珪素（以下、ＳｉＣとする）エピタキシャル膜を基板上に成膜する工程を有する、半導体装置の製造方法、基板の製造方法及び基板処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＳｉＣは特に、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はシリコン（以下Ｓｉとする）に比べて結晶基板やデバイスの作製が難しいことが知られている。
【０００３】
従来のＳｉＣエピタキシャル膜を成膜する半導体製造装置は、複数枚の基板を板状サセプタに平面的に配置して、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して、基板上にＳｉＣエピタキシャル膜を成長させた。
【０００４】
特許文献１では、サセプタに対向する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ＳｉＣエピタキシャル成長の不安定化、これら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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１９６８０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の技術においては、いくつかの問題点がある。まず、多数枚の基板を処理する場合や、図１４に示すように基板の径を大きくする場合にサセプタを大きくする必要があり、反応室の床面積が増大すること、また原料ガスは一箇所から供給される構成となっているため、反応室中のガス濃度分布が均一でなく、ウエハに成膜される膜の厚さが不均一になること、更にＳｉＣエピタキシャル膜を成長する際に１５００℃〜１８００℃と高温で行われるため、ウエハ面内の温度制御が困難であること等が挙げられる。
【０００７】
本発明は上述の問題点を解決し、高温条件下で行われるＳｉＣエピタキシャル膜成長において複数枚の基板を均一に成膜することができる半導体製造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様によれば、基板を処理する反応室と、前記反応室内であって、少なくとも前記基板が載置された領域を囲うように形成され、一端が閉塞された筒形状の被加熱体と、前記反応室と前記被加熱体との間であって、前記被加熱体を囲うように形成され、前記被加熱体の閉塞された一端側の一端が閉塞された筒形状の断熱材と、前記反応室の外であって、少なくとも前記基板が載置された領域の周囲に設けられる誘導加熱部と、前記反応室内に少なくとも原料ガスを供給するガス供給系と、前記ガス供給系が少なくとも原料ガスを前記反応室内へ供給し、前記基板を処理するよう制御するコントローラと、を備える基板処理装置を提供する。
【０００９】
本発明の他の態様によれば、反応室内に設けられた一端が閉塞された筒形状の断熱材の内側に前記断熱材の閉塞された一端側の一端が閉塞された筒形状の被加熱体内へ基板を搬入する工程と、前記反応室の周囲に設けられた誘導加熱部により前記被加熱体を誘導加熱するとともに、前記断熱材により前記被加熱体の外への放熱を抑制し、前記被加熱体内に少なくとも原料ガスを供給して前記基板を処理する工程と、を有する半導体装置の製造方法を提供する。
【００１０】
更に本発明の他の態様によれば、反応室内に設けられ一端が閉塞された筒形状の断熱材の内側に前記断熱材の閉塞された一端側の一端が閉塞された筒形状の被加熱体内へ基板を搬入する工程と、前記反応室の周囲に設けられた誘導加熱部により前記被加熱体を誘導加熱するとともに、前記断熱材により前記被加熱体の外への放熱を抑制し、前記被加熱体内に少なくとも原料ガスを供給して前記基板を処理する工程と、を有する基板製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、多数枚の基板に均一な膜厚で成膜することができる半導体製造装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態が適用される半導体製造装置１０の斜視図を示す。
【図２】本発明の一実施形態が適用される半導体製造装置１０の側面断面図を示す。
【図３】本発明の一実施形態が適用される半導体製造装置１０を構成する各部の制御構成を示す。
【図４】本発明の一実施形態が適用される半導体製造装置１０における被加熱体４８と反応管４２の間に断熱材５４を設けない場合の反応炉４０内の温度分布を計算した結果を示す。
【図５】本発明の一実施形態が適用される半導体製造装置１０における被加熱体４８と反応管４２の間に断熱材５４を設ける場合の反応炉４０内の温度分布を計算した結果を示す。
【図６】本発明の一実施形態に適用される半導体製造装置１０の処理炉４０を示す上面断面図である。
【図７】本発明の一実施形態が適用される半導体製造装置１０の処理炉４０及びその周辺構造の概略図を示す。
【図８】本発明の第二実施形態が適用される半導体製造装置１０における断熱材５４の側面図を示す。
【図９】本発明の第二実施形態が適用される半導体製造装置１０における断熱材５４の上面図を示す。
【図１０】本発明の第二実施形態が適用される半導体製造装置１０における断熱材５４の反応炉４０内の温度分布を示す。
【図１１】本発明の第二実施形態が適用される半導体製造装置１０における断熱材５４の変形例の断熱材の形状を示す。
【図１２】本発明の第三実施形態が適用される半導体製造装置１０における断熱材５４の場合の反応炉４０内の温度分布を示す。
【図１３】本発明の第三実施形態が適用される半導体製造装置１０における断熱材５４の変形例の場合の反応炉４０内の温度分布を示す。
【図１４】パンケーキ型サセプタ構造と基板の位置関係を模式的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
[第１実施形態]
次に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の一実施形態に係るＳｉＣエピタキシャル膜を成膜する半導体製造装置１０の一例であり、斜視図にて示す。この基板処理装置としての半導体製造装置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。半導体製造装置１０には、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、ウエ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が搬送される。ポッド１６には、例えば２５枚のウエハ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内のウエハ１４の枚数を検知する。
【００１５】
筐体１２内には基板移載機２８、基板支持具としてのボート３０が配置されている。基板移載機２８は、アーム（ツィーザ）３２を有し、図示しない駆動手段により、上下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枚のウエハを取り出すことができ、このアーム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を搬送する。
【００１６】
ボート３０は例えばカーボングラファイトやＳｉＣ等の耐熱性材料で構成されており、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。なお、ボート３０の下部には例えばカーボングラファイトや石英や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が配置されており、後述する被加熱体４８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）。
【００１７】
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内に複数枚のウエハ１４を装填したボート３０が搬入され熱処理が行われる。
【００１８】
図２はＳｉＣエピタキシャル膜を成膜する半導体製造装置１０の処理炉４０の側面断面図を示す。なお図２においては少なくともＳｉ（シリコン）原子含有ガスと塩素（以下Ｃｌとする）原子含有ガスと炭素（以下Ｃとする）原子含有ガスと還元ガスとを供給する第１のガス供給口６８、及び第１の排気口９０を代表例としてそれぞれが１つずつ図示されている。また反応室を形成する反応管４２と断熱材５３との間に不活性ガスを供給する第２のガス供給口３６０、第２の排気口３９０が図示されている。
【００１９】
処理炉４０は、円筒形状の反応室４４を形成する反応管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の内側の筒中空部には、反応室４４が形成されており、Ｓｉ又はＳｉＣ等で構成された基板としてウエハ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。
【００２０】
反応管４２の下方には、この反応管４２と同心円状にマニホールドが配設されている。マニホールドはたと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ている。このマニホールドは反応管４２を支持するように設けられている。なお、このマニホールドと反応管４２との間にはシール部材としてＯリングが設けられている。このマニホールド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。この反応管４２とマニホールドにより反応容器が形成されている。
【００２１】
処理炉４０は、加熱される被加熱体４８及び磁場発生部として誘導加熱源である、たとえば誘導コイル５０を備える。被加熱体４８は処理室４４内に配設されており、該被加熱体は少なくとも基板であるウエハ１４の配列領域を囲むように設けられている。この被加熱体４８は反応管４２の外側に設けられた誘導コイル５０により発生される磁場によって加熱される構成となっている。被加熱体４８が発熱することにより、処理室４４内が加熱される。
【００２２】
被加熱体４８は、一端（即ち図示上側）が閉塞された筒形状となるように形成されている。これより供給されるガスを封止することができる。更に反応室４４上部からの放熱を抑制することができる。
【００２３】
更に好ましくは、誘導コイル５０は被加熱体４８の天井部よりも高い位置まで設けると良い。これは、被加熱体４８の側壁より天井部のほうが放熱しやすく、特に天井部の中央部が放熱しやすいためである。これにより、上述の問題を解決し、ウエハ１４を均一に加熱することができる。
【００２４】
被加熱体４８の近傍には、反応室４４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。誘導加熱源としての誘導コイル５０及び温度センサには、電気的に温度制御部５２が接続されており、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への通電具合を調節することにより反応室４４内の温度が所定の温度分布となるよう所定のタイミングにて制御するように構成されている（図３参照）。
【００２５】
被加熱体４８と反応管４２の間には、例えば誘導されにくいカーボンフェルト等で構成された断熱材５３が設けられ、この断熱材５３を設けることにより、被加熱体４８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。
【００２６】
図２に示されるように、断熱材５３は筒形状の側壁部５４と、断熱材５３の一端（即ち図示上側）を閉塞する蓋部５５とで構成されている。これにより、側壁部５４と蓋部５５とで断熱材５３の内側に中空部を設けることができ、その内側に被加熱体４８を設ける反応炉構成をつくることができる。また、誘導コイル５０が被加熱体４８を誘導加熱させて、被加熱体４８の内部に載置される基板としてのウエハ１４に所定の処理を行う際に発生する被加熱体４８からのふく射熱の影響を断熱材５３により遮断することができる。また、側壁部５４と蓋部５５とを別の部材で構成する。これにより、断熱材５３が蓋部５５と側壁部５４とで分割することが出来るので、製作が容易になることやそれに伴い、製作コストの低減が可能になる。また、メンテナンス作業（例えば、部品交換作業等）をするときに作業が行いやすくなり、装置を運用する際のランニングコストを低減することができる。
【００２７】
本実施形態において、断熱材５３の態様は、被加熱体４８における閉塞された一端の向きに閉塞された筒形状となることが可能である限りにおいて、特に限定されず各種の態様を有してよい。例えば、断熱材５３は、円筒状の側壁部と側壁部の一端に設けられた蓋部とを一体形成し、上部が閉塞した形状であっても良い。
【００２８】
また、好ましくは、断熱材５３の蓋部５５の厚さは、蓋部５５の周縁部よりも蓋部５５の中央部の方が厚いように形成されてもよい。これにより、被加熱体４８の上部に設けられている閉塞部の中央部からの熱逃げを低減することができ、被加熱体４８の上部の周縁部より中央部がより加熱されやすくなるので、ウェハ１４の載置されている領域における温度の制御性を向上することができる。また、被加熱体４８の上端部からのふく射熱の影響を低減することができるので、断熱材５３の外に設けられる反応管が、ふく射熱の影響によって劣化することを抑制する。
【００２９】
更に好ましくは、誘導コイル５０は断熱材５３の蓋部５５よりも高い位置まで設けると良い。これにより、ウエハ１４を均一に加熱することができる。また、断熱材５３の内側に設けられる被加熱体４８の全体を囲い、被加熱体４８の閉塞部を十分に加熱させることができるので、ウェハ１４の載置される領域の温度制御性を向上することができる。
【００３０】
好ましくは、反応管４２の周囲に設けられる誘導コイル５０の間隔に粗密を設けることが良い。これにより、誘導電流の密度を制御することができ、ウェハ１４の載置領域の温度の制御性を向上することができるので、ウェハ１４の載置領域の温度の均一性を向上することができる。
【００３１】
更に好ましくは、誘導コイル５０の間隔が密に構成された領域において、断熱材５３の側壁部５４を厚く形成することが良い。これにより、誘導コイル５０の間隔が密に構成される領域の被加熱体４８から外へのふく射熱の影響を低減することができ、断熱材５３の外側に設けられている反応管４２が局所的に劣化されることを抑制することができる。
【００３２】
また、好ましくは、本実施形態では、ウェハ１４が載置される領域にかかる熱エネルギより、断熱材５３の蓋部５５又は下側の開放部にかかる熱エネルギを大きくするように構成されてもよい。例えば、コイル５０の間隔は、ウェハ１４の載置される領域における間隔より、断熱材５３の蓋部５５または下側の開放部における間隔の方が密に配設されるように構成されてもよい。これにより、誘導加熱部である誘導コイル５０が断熱材５３の内側に設けられる被加熱体４８全体を囲い、被加熱体４８の閉塞部を十分に加熱させることができ、配置されている誘導コイル５０の間隔を制御することで、ウェハ１４が載置される領域の上下端における温度分布の不均一を低減させることができ、ウェハ１４の載置される領域の温度制御性を向上する。
【００３３】
更に好ましくは、本実施形態では、断熱材５３の蓋部５５にかかる熱エネルギより、断熱材５３の下側の開放部にかかる熱エネルギの方が大きくするように構成されてもよい。例えば、断熱材５３の蓋部５５における間隔より、断熱材５３の下側の開放部における間隔の方が密になるように設けてもよい。これにより、誘導加熱部である誘導コイル５０が断熱材５３の内側に設けられる被加熱体４８全体を囲い、被加熱体４８の閉塞部を十分に加熱させることができ、配置されている誘導コイル５０の間隔を制御することで、ウェハ１４が載置される領域の上下端における温度分布の不均一を低減させることができ、ウェハ１４の載置される領域の温度制御性を向上する。
【００３４】
ここで、図４に被加熱体４８と反応管４２の間に断熱材５３を設けない場合の反応室内の温度分布を計算した結果を、図５に被加熱体４８と反応管４２の間に断熱材５３を設ける場合の反応室内の温度分布を計算した結果を、それぞれ示す。図４及び図５はそれぞれ図の上部は反応室４４の断面図の一部を表示し、図中の線は反応室４４内の温度分布を示している。また図の下部に各箇所の温度とウエハ１４中心からの距離の関係を示し、横軸がウエハ１４中心からの距離であり、縦軸は各箇所の温度を示している。
【００３５】
図４の場合、つまり断熱材５３を設けない場合は、ウエハ１４が所定の温度（例えば１６００℃）であると、被加熱体４８の熱が反応管４２、又は反応管４２の外側へ熱が伝達し、反応管４２における温度は、１３２０℃になる。この状態では、例えば、反応管４２として例えば石英を用いた場合、石英が劣化してしまう。
【００３６】
次に図５の場合、つまり反応管４２と被加熱体４８の間に断熱材５３を設ける場合は、ウエハ１４が所定の温度（例えば１６００℃）であっても、断熱材５３が被加熱体４８からの熱を吸収することにより、反応管４２に達する温度は４５７℃とすることができる。これにより反応管４２、又は、反応管４２の外側へ熱が伝達することを抑制し、反応管４２として例えば石英を用いても反応管４２が劣化することを抑制することができる。
【００３７】
また、誘導コイル５０の外側には、反応室４４内の熱が外側に伝達するのを抑制するための、例えば水冷構造である外側断熱壁が反応室４４を囲むように設けられている。更に、外側断熱壁の外側には、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５８が設けられている。（図２参照）
図２及び図６に示すように被加熱体４８とウエハ１４との間に設置され、少なくともＳｉ（シリコン）原子含有ガスとＣｌ（塩素）原子含有ガスとＣ（炭素）原子含有ガスと還元ガスを供給する第１のガス供給口６８と第１の排気口９０、反応管４２と断熱材５３の間に１つの第２のガス供給口３６０、第２の排気口３９０が配置されている。それぞれについて詳細に説明をする。
【００３８】
少なくともＳｉ（シリコン）原子含有ガスとして例えばモノシラン（以下ＳｉＨ4とする）ガス、Ｃｌ（塩素）原子含有ガスとして例えば塩化水素（以下ＨＣｌとする）ガスとＣ（炭素）原子含有ガスとして例えばプロパン（以下Ｃ３Ｈ８とする）ガス、還元ガスとして例えば水素（以下Ｈ２とする）ガスとを供給する第１のガス供給口６８は、例えばカーボングラファイトで構成され、被加熱体４８内側に設けられており、マニホールドを貫通するようにマニホールドに取り付けられている。
【００３９】
ガス供給口６８は、第１のガスライン２２２に接続されている。この第１のガスライン２２２は、例えばＳｉＨ４ガス、ＨＣｌガス、Ｃ３Ｈ８ガス、Ｈ２ガスそれぞれに対して流量制御器（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。）２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃ、２１１ｄ及びバルブ２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃ、２１２ｄを介して例えばＳｉＨ４ガス源２１０ａ、ＨＣｌガス源２１０ｂ、Ｃ３Ｈ８ガス源２１０ｃ、Ｈ２ガス源２１０ｄに接続されている。
【００４０】
この構成により、例えばＳｉＨ４ガス、ＨＣｌガス、Ｃ３Ｈ８ガス、Ｈ２ガスそれぞれの供給流量、濃度、分圧を反応室４４内において制御することができる。バルブ２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃ、２１２ｄ、ＭＦＣ２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃ、２１１ｄは、ガス流量制御部７８によって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流量となるよう、所定のタイミングにて制御するようにされ（図３参照）、例えばＳｉＨ４ガス、ＨＣｌガス、Ｃ３Ｈ８ガス、Ｈ２ガスそれぞれのガス源２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃ、２１０ｄ、バルブ２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃ、２１２ｄ、ＭＦＣ２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃ、２１１ｄ、ガスライン２２２、第１のガス供給口６８によりガス供給系として、第１のガス供給系を構成される。
【００４１】
なお、上述はガス供給口６８より少なくともＳｉ（シリコン）原子含有ガスとＣｌ（塩素）原子含有ガスとＣ（炭素）原子含有ガスと還元ガスとを供給したが、これに限らず、それぞれに対応したガス供給口を設けても良く、また、これらのガスは組み合わせて供給できるようにガス供給口を設けても良い。
【００４２】
なお、Ｃｌ（塩素）原子含有ガスとしてＨＣｌガスを例示したがＣｌ２ガス（塩素ガス）を用いても良い。
【００４３】
なお、上述では、Ｓｉ（シリコン）原子含有ガスとＣｌ（塩素）原子含有ガスを供給したが、Ｓｉ（シリコン）原子とＣｌ（塩素）原子を含むガス、例えば、テトラクロロシラン（以下、ＳｉＣｌ４とする）ガス、トリクロロシラン（以下、ＳｉＨＣｌ３とする）ガス、ジクロロシラン（以下ＳｉＨ２Ｃｌ２）ガスを供給しても良い。
【００４４】
なお、Ｃ（炭素）原子含有ガスとしてＣ３Ｈ８ガスを例示したが、エチレン（以下Ｃ２Ｈ４とする）ガス、アセチレン（以下、Ｃ２Ｈ２とする）ガスを用いても良い。
【００４５】
なお、ガス供給口６８から、更にドーパントガスも供給しても良いし、ドーパントガスを供給するためのガス供給口を設けて、ドーパントガスを供給しても良い。
【００４６】
また、第１の排気口９０は、第１の供給口６８の位置に対して対向面に位置するように配置され、マニホールドには、第１の排気口９０に接続されたガス排気管２３０が貫通するように設けられている。ガス排気管２３０の下流側には図示しない圧力検出器として圧力センサ及び圧力調整器としてのＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ、以下ＡＰＣとする）バルブ２１４を介して真空ポンプ等の真空排気装置２２０が接続されている。圧力センサ及びＡＰＣバルブ２１４には、圧力制御部９８が電気的に接続されており、この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２１４の開度を調整することにより被加熱体４８内側の圧力が所定の圧力になるよう、所定のタイミングにて制御するように構成されている（図３参照）。
【００４７】
このように、第１のガス供給口６８から少なくともＳｉ（シリコン）原子含有ガスとＣｌ（塩素）原子含有ガスとＣ（炭素）原子含有ガスと還元ガスとを供給し、供給されたガスはＳｉ又はＳｉＣで構成されたウエハ１４に対し平行に流れ、第１の排気口９０に向かって流れるため、ウエハ１４全体が効率的にかつ均一にガスに晒される。
【００４８】
なお、好ましくは、図６に示すように、反応室内であって、被加熱体４８とウエハ１４との間には第１のガス供給口６８と第１の排気口９０との間には、構造物４００を設けると良い。例えば、対向する位置にそれぞれ構造物４００を設ける。構造物４００として、好ましくは断熱材、又はカーボングラファイト材等で構成され、耐熱やパーティクル発生を抑制することができる。これにより、第１のガス供給口６８より供給されるガスはウエハ１４全体に効率的にかつ均一に晒され、ウエハ１４上に成膜されるＳｉＣエピタキシャル膜の膜厚均一性は向上する。
【００４９】
第２のガス供給口３６０は反応管４２と断熱材５３との間に配置されており、マニホールドを貫通するように取り付けられている。更に第２の排気口３９０が、反応管４２と断熱材５３との間に配置され、第２のガス供給口３６０に対して対向面に位置するように配置され、マニホールドには第２の排気口３９０に接続されたガス排気管２３０が貫通するように設けられている。この第２のガス供給口３６０は不活性ガスとして例えばアルゴン（以下、Ａｒとする）ガスが供給され、ＳｉＣエピタキシャル膜成長に寄与するガスとして、例えばＳｉ（シリコン）原子含有ガス又はＣ（炭素）原子含有ガス又はCｌ（塩素）原子含有ガス又はそれらの混合ガスが反応管４２と断熱材５３との間に侵入するのを防ぎ、反応管４２の内壁又は断熱材５３の外壁に不要な生成物が付着するのを防止することができる。
【００５０】
反応管４２と断熱材５３との間に供給された不活性ガスは、第２の排気口３９０よりガス排気管２３０の下流側には図示しない圧力検出器として圧力センサ及び圧力調整器としてのＡＰＣバルブ２１４を介して真空ポンプ等の真空排気装置２２０から排気される。圧力センサ及びＡＰＣバルブ２１４には、圧力制御部が電気的に接続されており、この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２１４の開度を調整することにより反応管４２と断熱材５３との間の空間の圧力が所定の圧力になるよう、所定のタイミングにて制御するように構成されている（図３参照）。
【００５１】
なお、不活性ガスとしてＡｒガスを例示したが、これに限らず、ヘリウム（以下Ｈｅとする）ガス、ネオン（以下Ｎｅとする）ガス、クリプトン（以下Ｋｒとする）、キセノン（以下Ｘｅとする）等の希ガスより少なくとも１つのガス、又は上述の希ガスより少なくとも１つのガスとの組み合わせされたガスを供給しても良い。
【００５２】
次に処理炉４０周辺の構成について説明する。
【００５３】
図７は処理炉４０及びその周辺構造の概略図を示す。処理炉４０の下方には、この処理炉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１０２が設けられている。シールキャップ１０２は例えばステンレス等の金属よりなり、円盤状に形成されている。シールキャップ１０２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リングが設けられている。シールキャップ１０２には回転機構２１８が設けられている。回転機構２１８の回転軸１０６はシールキャップ１０２を貫通してボート３０に接続されており、このボート３０を回転させることで、ウエハ１４を回転させるように構成されている。シールキャップ１０２は処理炉４０の外側に向けられた昇降機構として後述する昇降モータ１２２によって垂直方向に昇降されるように構成されており、これにより、ボート３０を処理炉４０に対し搬入搬出することが可能となっている。回転機構２１８及び昇降モータ１２２には、駆動制御部１０８が電気的に接続されており、所定の動作をするよう所定のタイミングにて制御するよう構成されている（図３参照）。
【００５４】
予備室としてロードロック室１１０の外面に下基板１１２が設けられている。下基板１１２には昇降台１１４と嵌合するガイドシャフト１１６及びこの昇降台１１４と螺合するボール螺子１１８が設けられている。下基板１１２に立設したガイドシャフト１１６及びボール螺子１１８の上端に上基板１２０が設けられている。ボール螺子１１８は上基板１２０に設けられた昇降モータ１２２により回転される。ボール螺子１１８が回転す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。
【００５５】
昇降台１１４には中空の昇降シャフト１２４が垂設され、昇降台１１４と昇降シャフト１２４の連結部は気密となっている。昇降シャフト１２４は昇降台１１４と共に昇降するようになっている。昇降シャフト１２４はロードロック室１１０の天板１２６を遊貫する。昇降シャフト１２４が貫通する天板１２６の貫通穴はこの昇降シャフト１２４に対して接触することがないよう十分な余裕がある。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ベローズ１２８がロードロック室１１０を気密に保つために設けられている。ベローズ１２８は昇降台１１４の昇降量に対応できる十分な伸縮量を有し、このベローズ１２８の内径は昇降シャフト１２４の外形に比べ十分に大きく、ベローズ１２８の伸縮により接触することがないように構成されている。
【００５６】
昇降シャフト１２４の下端には昇降基板１３０が水平に固着されている。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が気密に取り付けられる。昇降基板１３０と駆動部カバー１３２とで駆動部収納ケース１３４が構成されている。この構成により駆動部収納ケース１３４内部はロードロック室１１０内の雰囲気と隔離される。
【００５７】
また、駆動部収納ケース１３４の内部にはボート３０の回転機構２１８が設けられ、この回転機構２１８の周辺は冷却機構１３６により冷却される。
【００５８】
電力ケーブル１３８は昇降シャフト１２４の上端からこの昇降シャフト１２４の中空部を通り回転機構２１８に導かれて接続されている。また、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。冷却水配管１４２は昇降シャフト１２４の上端からこの昇降シャフト１２４の中空部を通り冷却流路１４０に導かれて接続されている。
【００５９】
昇降モータ１２２が駆動されボール螺子１１８が回転することで、昇降台１１４及び昇降シャフト１２４を介して駆動部収納ケース１３４を昇降させる。
【００６０】
駆動部収納ケース１３４が上昇することにより、昇降基板１３０に気密に設けられているシールキャップ１０２が処理炉４０の開口部である炉口１４４を閉塞し、ウエハ処理が可能な状態となる。駆動部収納ケース１３４が下降することにより、シールキャップ１０２と共にボート３０が降下され、ウエハ１４を外部に搬出できる状態となる。
【００６１】
図３は炭化珪素エピタキシャル膜を成膜する半導体製造装置１０を構成する各部の制御構成を示す。温度制御部５２、ガス流量制御部７８、圧力制御部９８、駆動制御部１０８は、操作部及び入出力部を構成し、半導体製造装置１０全体を制御する主制御部１５０に電気的に接続されている。これら、温度制御部５２、ガス流量制御部７８、圧力制御部９８、駆動制御部１０８は、コントローラ１５２として構成されている。
【００６２】
次に、上述したように構成された半導体製造装置１０を用いて、半導体デバイスの製造工程の一工程として、例えばＳｉＣ等で構成されたウエハなどの基板上に、ＳｉＣエピタキシャル膜を形成する方法について説明する。なお、以下の説明において、半導体製造装置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。
【００６３】
まず、ポッドステージ１８に複数枚のウエハ１４を収容したポッド１６がセットされると、ポッド搬送装置２０によりポッド１６をポッドステージ１８からポッド棚２０へ搬送し、このポッド棚２２にストックする。次に、ポッド搬送装置２０により、ポッド棚２２にストックされたポッド１６をポッドオープナ２４に搬送してセットし、このポッドオープナ２４によりポッド１６の蓋を開き、基板枚数検知器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。
【００６４】
次に、基板移載機２８により、ポッドオープナ２４の位置にあるポッド１６からウエハ１４を取り出し、ボート３０に移載する。
【００６５】
複数枚のウエハ１４がボート３０に装填されると、複数枚のウエハ１４を保持したボート３０は、昇降モータ１２２による昇降台１１４及び昇降シャフト１２４の昇降動作により反応室４４内に搬入（ボートローディング）される。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の下端をシールした状態となる。
【００６６】
被加熱体４８内側が所定の圧力（真空度）となるように真空排気装置２２０によって真空排気される。この際、被加熱体４８内側の圧力は、圧力センサで測定され、この測定された圧力に基づき第１の排気口９０及第２の排気口３９０に連通するＡＰＣバルブ２１４がフィードバック制御される。また、ウエハ１４及び被加熱体４８内側が所定の温度となるように誘導加熱源としての誘導コイル５０により加熱され、被加熱体４８、基板であるウエハ１４が加熱される。この際、被加熱体４８内側が所定の温度分布となるように温度センサが検出した温度情報に基づき誘導コイル５０への通電具合がフィードバック制御される。続いて、回転機構２１８により、ボート３０が回転されることでウエハ１４が周方向に回転される。
【００６７】
続いて、ＳｉＣエピタキシャル成長反応に寄与するＳｉ（シリコン）原子含有ガス及びＣｌ（塩素）原子含有ガス、Ｃ（炭素）原子含有ガス及び還元ガスであるＨ２ガスはそれぞれ、ガス源２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃ、２１０ｄから供給され、被加熱体４８内側に少なくとも１つ設けられる第１のガス供給口６８より被加熱体４８内側に噴出され、ＳｉＣエピタキシャル成長反応が行われる。
【００６８】
このとき、Ｓｉ（シリコン）原子含有ガス及びＣｌ（塩素）原子含有ガス及び、Ｃ（炭素）原子含有ガス及び還元ガスであるＨ２ガスは、所定の流量となるように対応するＭＦＣ２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃ、２１１ｄの開度が調整された後、バルブ２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃ、２１２ｄが開かれ、それぞれのガスがガス供給管２２２を流通して、第１のガス供給口６８から被加熱体４８内側に供給される。
【００６９】
第１のガス供給口より供給されたガスは、反応室４４内の被加熱体４８内側を通り、第１の排気口９０からガス排気管２３０を通り排気される。供給されたガスは、被加熱体４８内側を通過する際にウエハ１４と接触しウエハ１４の表面上にＳｉＣエピタキシャル膜成長がなされる。
【００７０】
またガス供給源２１０ｅより不活性ガスである例えばＡｒガスは所定の流量となるように、対応するＭＦＣ２１１ｅの開度が調整された後、バルブ２１２ｅが開かれ、ガス供給管２４０を流通して、第２のガス供給口３６０から反応管４２と断熱材５３との間に形成される空間に供給される。第２のガス供給口３６０から供給された不活性ガスであるＡｒガスは、処理室４４内の断熱材５３と反応管４２との間に形成される空間を通過し、第２の排気口３９０から排気される。
【００７１】
ＳｉＣエピタキシャル膜成長は、予め設定された時間が経過すると、上述のガスの供給を停止し、図示しない不活性ガス供給源から不活性ガスが供給され、被加熱体４８内側が不活性ガスで置換されると共に、処理室４４内の圧力が常圧に復帰される。
【００７２】
その後、昇降モータ１２２によりシールキャップ１０２が下降されて、マニホールドの下端が開口されると共に、処理済ウエハ１４がボート３０に保持された状態でマニホールドの下端から反応管４２の外部に搬出（ボートアンローディング）し、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。次に、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ると、基板移載機２８により、ボート３０からウエハ１４を取り出し、ポッドオープナ２４に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をポッド棚２２、またはポッドステージ１８に搬送する。このようにして半導体製造装置１０の一連の作用が完了する。
【００７３】
本実施形態によれば、以下に示す効果のうち少なくとも１つ以上の効果を奏する。
【００７４】
（１）断熱材５３を設けることにより、被加熱体４８の熱が反応管４２、又は反応管４２の外側へ伝達するのを抑制することができる。
【００７５】
（２）また被加熱体４８からの放熱量が断熱材５３により抑制することができるので、誘導コイル５０の出力を大きく低減することができる。
【００７６】
（３）更に、反応室４４内の温度が安定しやすくできる。
【００７７】
（４）上記の効果により、反応室４４内での一度の処理にて多数枚の基板に対してＳｉＣエピタキシャル膜成長を行うことができる。
【００７８】
[第２実施形態]
次に第２実施形態について説明する。
【００７９】
第１実施形態では、反応管４２と被加熱体４８との間に断熱材５３を設けて、被加熱体４２から反応管４２、又は反応管４２より外側への熱の伝達を抑制したが、第２実施例では、図８及び図９に示すように複数の円筒形の断熱材５３（説明の便宜上、図８において、複数の断熱材５３の側壁部５４ａ-ｄのみを図示している）を複数層に設け、それぞれの断熱材間に所定の空間を設けた。
【００８０】
断熱材に用いられる材質として一般的に考えられるのは、熱伝導率の低い材質であり、本発明ではカーボンフェルトを選択し使用した。断熱性能を向上するために断熱材５３の厚さを厚く設けることで、断熱材５３での熱伝導による熱の移動を抑制し、被加熱体４８から反応管４２に対しての熱伝達する量を小さくすることができる。
【００８１】
しかし、一方で誘導コイル５０により被加熱体４８を加熱する誘導加熱をする場合、断熱材５３が厚いことで反応室４４内の温度の制御が困難になる。例えば、ＳｉＣエピタキシャル膜の成膜が終了後に反応室４４内の温度を降温する際に、誘導コイルの出力を切っても炉内の温度をなかなか下げることができないことが考えられる。これによりウエハ１４を所定の温度まで冷却できずウエハ１４を搬出するまでに、時間を要することになる。又は、断熱材５３自体が電磁誘導され発熱してしまうことも考えられる。
【００８２】
これらを解決するためには、電気抵抗の高い材料を選択し断熱材５３の厚さを薄く設けることが望ましいが、これは上述の断熱性能に関する内容と相反する。
【００８３】
そこで、第二実施形態として、図８及び図９に示すように、高温に耐えうる材料で構成された断熱材の厚さを薄くし円筒形の断熱材５３を複数層に設けた。
【００８４】
図１０に示すように、複数層に側壁部５４ａ-ｄを設けることで、高温状態の反応室４４内の熱を反応管４２、又は、反応管４２の外側へ熱の伝達を効果的に抑制することができる。
【００８５】
例えば、熱源である被加熱体４８における温度をＴ１、側壁部５４ｄにおける温度をＴ２とすると、ふく射による熱源の被加熱体４８から側壁部５４ｄに移動する熱量Ｑ１は
【００８６】
【数１】
となる(Ａは表面積、εは放射率、σはステファン＝ボルツマン定数とする)。
【００８７】
同様に、側壁部５４ｃにおける温度をＴ３、側壁部５４ｂにおける温度をＴ４、・・・、内側からｎ番目の側壁部５４ｎにおける温度をＴｎとするとき、それぞれの断熱材の間を移動する熱量は、
【００８８】
【数２】
と表すことができる(ｎは整数、Ｔ∞は雰囲気温度とする)。
【００８９】
ここで、Ｑ１〜Ｑｎまでをすべて足し合わせると、
【００９０】
【数３】
ところで、Ｑ１＝Ｑ２＝Ｑ３＝・・・＝Ｑｎであるから、これをＱとおくと、
【００９１】
【数４】
となる。
【００９２】
すなわち、断熱材ｎ枚で熱源を覆うと、熱源からふく射により外部へ放出される熱量Ｑは、断熱材を１枚設けた場合と比較すると１／Ｎ倍に小さくなる。これは断熱材の熱伝導率や厚さに依らない。また断熱材の放射率は低い方が望ましいが、そうでなくても枚数を多くすれば断熱性能はコントロールできる。また、断熱材が誘導されるのを防止するために可能な限り薄くすることもできる。すなわち、この方法を用いるメリットは、断熱材の材料を選択する際に、耐熱性以外の物性値を考慮する必要性が軽減され、選択の幅が広がることになる。また、複数の断熱材の間の空間に外部から炉内温度より低いガスを供給するように構成すれば、炉内を所定の温度まで下げる時間を短くすることが可能となる。
【００９３】
なお、上述の第二実施形態では、図９及び図１０に示すように４つの円筒形の断熱材を用いて複数層構造を設けたが、これに限らず、３以上にしても良い。
【００９４】
また断熱材５３の形状は円筒状でなくてもよく、例えば、円筒は２以上に分割させた形状を組み合わせて断熱材の複数層構造を設けても良い。
【００９５】
好ましくは、組み合わす際にできる隙間からの光を遮る為に、図１１に示すように隙間ができる位置を周方向にずらしても良く、９０°ずつ角度をずらして設けることが望ましい。
【００９６】
これにより、断熱材に誘導電流が通電することを抑制し断熱材自体が発熱されにくくなるので断熱効果を向上することができる。また、炉内温度を下げる時間を短くするために炉内温度より低い温度のガスを供給する場合、組み合わせ時にできた隙間から冷却用のガスが断熱材の間の空間に流入するので、温度を下げるために供給するガスの供給口を少なくすることができる。また、図２における第２のガス供給口から供給される不活性ガスを冷却用のガスとして使用できる。
【００９７】
本実施形態によれば、第１実施形態で説明した効果に加えて、以下に示す効果のうち少なくとも１つ以上の効果を奏する。
【００９８】
（１）断熱材５３を所定の空間を設けて設置することにより、被加熱体４８から反応管４２、又は反応管４２の外側への熱伝達の形態をふく射とし、複数層構造によってこれを抑制することができる。
【００９９】
（２）断熱材の厚さを薄く設けることができ、必要な断熱領域を低減することができるとともに、誘導加熱によって断熱材自体が加熱されることを抑制できる。
【０１００】
（３）断熱材の間の空間に冷却用のガスを供給することにより、炉内の温度を速く下げることが可能となる。
【０１０１】
[第３実施形態]
次に第３実施形態について説明する。
【０１０２】
第１実施形態では、反応管４２と被加熱体４８との間に断熱材５３を設けて、被加熱体４８から反応管４２又は反応管４２より外側への熱の伝達を抑制したが、図１２ａに示すように、反応室４４の下端が開口し、上端が閉口している場合、第１実施形態で用いた断熱材では、加熱される被加熱体４８に対して温度分布を生じ、そのため、図１２ｂに示すように、加熱されるウエハ１４に対しても垂直上下方向に温度分布が生じてしまう。
【０１０３】
第３実施例では、側壁部５４の一部分の厚さが他の部分の厚さと異ならせた断熱材５３を用いている。例えば側壁部５４の垂直上下方向に対して、厚さに傾斜をかけた側壁部５４を設け、図１２ｃに示す。図１２ｃに示すように側壁部５４の厚さをそれぞれ上段がｄ１（ｍｍ、ミリメートル、以下ｍｍとする）、中段をｄ（ｍｍ）、下段をｄ２（ｍｍ）とした時に、その厚さをｄ１＜ｄ＜ｄ２として、全体として傾斜を設けた。
【０１０４】
これにより、加熱されるウエハ１４の垂直上下方向の温度分布を解消することができ、誘導加熱源である誘導コイル５０の出力分布を低減できる。更に誘導コイル５０の寿命を長期化することができる。
【０１０５】
なお、上述の第３実施形態の形態に限らず、例えば側壁部５４の上部の厚さを厚くし、下部を薄くした傾斜を設けても良い。
【０１０６】
また、側壁部５４の厚さが中段の厚さに対して上段は薄く、下段が厚い断熱材について例示したが、これに限らず、例えば図１３ａのような反応室４４の場合、図１３ｂに示すようにウエハ１４の温度分布になる。このとき、図１３ｃに示すように上段及び下段の厚さを厚くした断熱材を用いることで、加熱されるウエハ１４の垂直上下方向の温度分布を解消することができる。
【０１０７】
更に好ましくは、本実施形態において、側壁部５４の態様は、全体として傾斜を設けているが、加熱されるウエハ１４の垂直上下方向の温度分布を解消することが可能である限りにおいて、特に限定されず各種の態様を有してよい。例えば、側壁部５４の一部には、外壁よりも外側又は内壁よりも内側に突出させて段差部を形成してもよい。これにより、処理されるウェハ１４の載置される領域の温度制御性を向上させ、断熱材５３の下側の開放側からの熱逃げを小さくすることができる断熱材５３の形態を、部材の成型しやすく、製作するコストを小さくして提供することができる。
【０１０８】
本実施形態によれば、第１及び第２実施形態で説明した効果に加えて、以下に示す効果のうち少なくとも１つ以上の効果を奏する。
【０１０９】
（１）側壁部５４に厚さの傾斜を設けることで、ウエハ１４の垂直上下方向の温度分布を解消することができる。
【０１１０】
（２）また、側壁部５４により、ウエハ１４の温度分布を解消することにより、誘導加熱による温度制御を、容易にすることができる。
【０１１１】
（３）また、誘導コイル５０の出力分布を解消でき、誘導コイル５０の寿命を長期化することができる。
【０１１２】
なお、本発明はＳｉＣエピタキシャル膜成長に関して説明したが、その他のエピタキシャル膜及びＣＶＤ膜に関しても適用することができる。
【０１１３】
［付記］
以下に、本実施形態に係る好ましい態様を付記する。
【０１１４】
［付記１］
基板を処理する反応室と、反応室内であって、少なくとも基板が載置された領域を囲うように形成され、一端が閉塞された筒形状の被加熱体と、反応室と被加熱体との間であって、被加熱体を囲うように形成され、被加熱体の閉塞された一端側の一端が閉塞された筒形状の断熱材と、反応室の外であって、少なくとも基板が載置された領域の周囲に設けられる誘導加熱部と、反応室内に少なくとも原料ガスを供給する第１ガス供給系と、ガス供給系が少なくとも原料ガスを反応室内へ供給し、基板を処理するよう制御するコントローラと、を備える基板処理装置。
【０１１５】
[付記２]
反応室内に設けられた一端が閉塞された筒形状の断熱材の内側に断熱材の閉塞された一端の向きに閉塞された筒形状の被加熱体内へ基板を搬入する工程と、反応室の周囲に設けられた誘導加熱部により被加熱体を誘導加熱するとともに、断熱材により被加熱体の外への放熱を抑制し、被加熱体内に少なくとも原料ガスを供給して基板を処理する工程と、を有する半導体装置の製造方法。
【０１１６】
[付記３]
反応室内に設けられ一端が閉塞された筒形状の断熱材の内側に断熱材の閉塞された一端の向きに閉塞された筒形状の被加熱体内へ基板を搬入する工程と、反応室の周囲に設けられた誘導加熱部により被加熱体を誘導加熱するとともに、断熱材により被加熱体の外への放熱を抑制し、被加熱体内に少なくとも原料ガスを供給して基板を処理する工程と、を有する基板製造方法。
【産業上の利用可能性】
【０１１７】
本発明に係る半導体装置の製造方法、基板の製造方法及び基板処理装置は、基板を処理する工程、特にＳｉＣエピタキシャル膜を基板上に成膜する工程を有する半導体装置の製造方法、基板の製造方法及び基板処理装置に利用可能である。
【符号の説明】
【０１１８】
１０ 半導体製造装置
１２ 筐体
１４ ウエハ
１６ ポッド
３０ ボート
４０ 処理炉
４２ 反応管
４４ 処理室
４８ 被加熱体
５０ 磁気コイル
５３ 断熱部
５４ 側壁部
５５ 蓋部
６８ 第１のガス供給口
９０ 第１の排気口
１５０ 主制御部
１５２ コントローラ
３６０ 第２のガス供給口
３９０ 第２の排気口
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を処理する反応室と、
前記反応室内であって、少なくとも前記基板が載置された領域を囲うように形成され、一端が閉塞された筒形状の被加熱体と、
前記反応室と前記被加熱体との間であって、前記被加熱体を囲うように形成され、前記被加熱体の閉塞された一端側の一端が閉塞された筒形状の断熱材と、
前記反応室の外であって、少なくとも前記基板が載置された領域の周囲に設けられる誘導加熱部と、
前記反応室内に少なくとも原料ガスを供給する第１ガス供給系と、
前記ガス供給系が少なくとも原料ガスを前記反応室内へ供給し、前記基板を処理するよう制御するコントローラと、
を備える基板処理装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記断熱材は、筒形状の側壁部と前記側壁部の一端側を閉塞する蓋部とで構成され、
前記側壁部と前記蓋部とは、異なる部材で構成される基板処理装置。
【請求項３】
請求項１において、
前記断熱材は、筒形状の側壁部と前記側壁部の一端側を閉塞する蓋部とで構成され、
前記側壁部の厚さは、前記基板が載置された領域より、前記蓋部が設けられる前記側壁部の下端側、または、前記側壁部の上端側のほうが厚い基板処理装置。
【請求項４】
請求項１において、
前記断熱材は、筒形状の側壁部と前記側壁部の一端側を閉塞する蓋部とで構成され、
前記蓋部の厚さは、前記蓋部の周縁部よりも前記蓋部の中央部の方が厚い基板処理装置。
【請求項５】
請求項１において、
前記断熱材は、筒形状の側壁部と前記側壁部の一端側を閉塞する蓋部とで構成され、
前記誘導加熱部は、前記基板が載置された領域から少なくとも前記蓋部まで延在する基板処理装置。
【請求項６】
請求項１において、
前記断熱材は、筒形状の側壁部と前記側壁部の一端側を閉塞する蓋部とで構成され、
前記誘導加熱部は、前記基板が載置された領域より、前記蓋部が設けられた前記側壁部の一端側、または、前記側壁部の他端側のほうが誘導電流密度の大きい基板処理装置。
【請求項７】
請求項１において、
前記断熱材は、筒形状の側壁部と前記側壁部の一端側を閉塞する蓋部とで構成され、
前記誘導加熱部は、前記蓋部が設けられる前記側壁部の一端側より、前記側壁部の他端側のほうが誘導電流密度の大きい基板処理装置。
【請求項８】
請求項１において、
前記断熱材は、複数の断熱部材で構成され、
前記複数の断熱部材の夫々の間には、空間が設けられる基板処理装置。
【請求項９】
請求項８において、
前記複数の断熱部材の夫々の間の空間にガスを供給する第２ガス供給系を更に備える基板処理装置。
【請求項１０】
請求項８において、
前記複数の断熱部材の夫々は、複数の部材により前記被加熱体を囲うように構成され、
前記複数の部材の夫々の間には、隙間がある基板処理装置。
【請求項１１】
反応室内に設けられた一端が閉塞された筒形状の断熱材の内側に前記断熱材の閉塞された一端側の一端が閉塞された筒形状の被加熱体内へ基板を搬入する工程と、
前記反応室の周囲に設けられた誘導加熱部により前記被加熱体を誘導加熱するとともに、前記断熱材により前記被加熱体の外への放熱を抑制し、前記被加熱体内に少なくとも原料ガスを供給して前記基板を処理する工程と、
を有する半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
反応室内に設けられ一端が閉塞された筒形状の断熱材の内側に前記断熱材の閉塞された一端側の一端が閉塞された筒形状の被加熱体内へ基板を搬入する工程と、
前記反応室の周囲に設けられた誘導加熱部により前記被加熱体を誘導加熱するとともに、前記断熱材により前記被加熱体の外への放熱を抑制し、前記被加熱体内に少なくとも原料ガスを供給して前記基板を処理する工程と、
を有する基板製造方法。
【請求項１】
基板を処理する反応室と、
前記反応室内であって、少なくとも前記基板が載置された領域を囲うように形成され、一端が閉塞された筒形状の被加熱体と、
前記反応室と前記被加熱体との間であって、前記被加熱体を囲うように形成され、前記被加熱体の閉塞された一端側の一端が閉塞された筒形状の断熱材と、
前記反応室の外であって、少なくとも前記基板が載置された領域の周囲に設けられる誘導加熱部と、
前記反応室内に少なくとも原料ガスを供給する第１ガス供給系と、
前記ガス供給系が少なくとも原料ガスを前記反応室内へ供給し、前記基板を処理するよう制御するコントローラと、
を備える基板処理装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記断熱材は、筒形状の側壁部と前記側壁部の一端側を閉塞する蓋部とで構成され、
前記側壁部と前記蓋部とは、異なる部材で構成される基板処理装置。
【請求項３】
請求項１において、
前記断熱材は、筒形状の側壁部と前記側壁部の一端側を閉塞する蓋部とで構成され、
前記側壁部の厚さは、前記基板が載置された領域より、前記蓋部が設けられる前記側壁部の下端側、または、前記側壁部の上端側のほうが厚い基板処理装置。
【請求項４】
請求項１において、
前記断熱材は、筒形状の側壁部と前記側壁部の一端側を閉塞する蓋部とで構成され、
前記蓋部の厚さは、前記蓋部の周縁部よりも前記蓋部の中央部の方が厚い基板処理装置。
【請求項５】
請求項１において、
前記断熱材は、筒形状の側壁部と前記側壁部の一端側を閉塞する蓋部とで構成され、
前記誘導加熱部は、前記基板が載置された領域から少なくとも前記蓋部まで延在する基板処理装置。
【請求項６】
請求項１において、
前記断熱材は、筒形状の側壁部と前記側壁部の一端側を閉塞する蓋部とで構成され、
前記誘導加熱部は、前記基板が載置された領域より、前記蓋部が設けられた前記側壁部の一端側、または、前記側壁部の他端側のほうが誘導電流密度の大きい基板処理装置。
【請求項７】
請求項１において、
前記断熱材は、筒形状の側壁部と前記側壁部の一端側を閉塞する蓋部とで構成され、
前記誘導加熱部は、前記蓋部が設けられる前記側壁部の一端側より、前記側壁部の他端側のほうが誘導電流密度の大きい基板処理装置。
【請求項８】
請求項１において、
前記断熱材は、複数の断熱部材で構成され、
前記複数の断熱部材の夫々の間には、空間が設けられる基板処理装置。
【請求項９】
請求項８において、
前記複数の断熱部材の夫々の間の空間にガスを供給する第２ガス供給系を更に備える基板処理装置。
【請求項１０】
請求項８において、
前記複数の断熱部材の夫々は、複数の部材により前記被加熱体を囲うように構成され、
前記複数の部材の夫々の間には、隙間がある基板処理装置。
【請求項１１】
反応室内に設けられた一端が閉塞された筒形状の断熱材の内側に前記断熱材の閉塞された一端側の一端が閉塞された筒形状の被加熱体内へ基板を搬入する工程と、
前記反応室の周囲に設けられた誘導加熱部により前記被加熱体を誘導加熱するとともに、前記断熱材により前記被加熱体の外への放熱を抑制し、前記被加熱体内に少なくとも原料ガスを供給して前記基板を処理する工程と、
を有する半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
反応室内に設けられ一端が閉塞された筒形状の断熱材の内側に前記断熱材の閉塞された一端側の一端が閉塞された筒形状の被加熱体内へ基板を搬入する工程と、
前記反応室の周囲に設けられた誘導加熱部により前記被加熱体を誘導加熱するとともに、前記断熱材により前記被加熱体の外への放熱を抑制し、前記被加熱体内に少なくとも原料ガスを供給して前記基板を処理する工程と、
を有する基板製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１１−２９５９７（Ｐ２０１１−２９５９７Ａ）
【公開日】平成２３年２月１０日（２０１１．２．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１０１９５５（Ｐ２０１０−１０１９５５）
【出願日】平成２２年４月２７日（２０１０．４．２７）
【出願人】（０００００１１２２）株式会社日立国際電気 (5,007)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年２月１０日（２０１１．２．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月２７日（２０１０．４．２７）
【出願人】（０００００１１２２）株式会社日立国際電気 (5,007)
【Ｆターム（参考）】
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