基板処理装置及び半導体装置の製造方法
【課題】処理室内を短時間で冷却することができる基板処理装置及び半導体装置の製造方法を提供する。
【解決手段】基板処理装置１０は、ウエハ１を処理する処理室１２と、処理室１２の外周側に設けられたヒータ３９と、ヒータ３９の外周側に設けられた内側壁３４と、内側壁３４との間に空間３６を形成して設けられる外側壁３５と、空間３６に設けられる冷却された水冷ジャケットと、内側壁３４及び外側壁３５の一方と接触する接触位置と、内側壁３４及び外側壁３５のいずれにも接触しない非接触位置との間で水冷ジャケットを移動させる移動機構６４と、移動機構６４を制御するコントローラとを有する。
【解決手段】基板処理装置１０は、ウエハ１を処理する処理室１２と、処理室１２の外周側に設けられたヒータ３９と、ヒータ３９の外周側に設けられた内側壁３４と、内側壁３４との間に空間３６を形成して設けられる外側壁３５と、空間３６に設けられる冷却された水冷ジャケットと、内側壁３４及び外側壁３５の一方と接触する接触位置と、内側壁３４及び外側壁３５のいずれにも接触しない非接触位置との間で水冷ジャケットを移動させる移動機構６４と、移動機構６４を制御するコントローラとを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板処理装置及び半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
基板を処理する処理室と、この処理室を加熱するヒータユニットとを備えている基板処理装置において、前記ヒータユニットは前記処理室の外側を取り囲むように敷設された発熱体と、この発熱体を取り囲むように敷設された第一反射体と、この第一反射体の外側を空間をとって取り囲むように敷設された第二反射体と、前記空間を排気する排気管と、前記空間にガスを供給する供給管とを備えている基板処理装置が知られている（特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３１１６４８号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の基板処理装置では、処理室内を冷却することに時間を要するとの問題点があった。
【０００５】
本発明の目的は、処理室内を短時間で冷却することができる基板処理装置及び半導体装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、基板を処理する処理室と、前記処理室の外周側に設けられ、前記処理室を加熱する発熱体と、前記発熱体の外周側に設けられる環状の内側壁と、前記内側壁の外周側との間に間隙を形成して設けられる環状の外側壁と、前記間隙に設けられる冷却された環状の冷却部材と、前記内側壁及び前記外側壁の少なくともいずれか一方と接触する接触位置と、前記内側壁及び前記外側壁のいずれにも接触しない非接触位置との間で前記冷却部材を移動させる移動機構と、少なくとも前記移動機構を制御する制御部と、を有する基板処理装置である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、処理室内を短時間で冷却することができる基板処理装置及び半導体装置の製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
次に、本発明の実施の形態を図面に即して説明する。
【０００９】
図１及び図２には、本発明の第１の実施形態に係る基板処理装置１０が示されている。基板処理装置１０は、バッチ式縦形ホットウオール形酸化・拡散装置として構成されている。
【００１０】
基板処理装置１０は、中心線が垂直になるように縦に配されて固定的に支持された縦形のプロセスチューブ１１を有する。プロセスチューブ１１は、石英（ＳｉＯ２）が用いられて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。
プロセスチューブ１１の円筒状の中空部によって、基板として用いられるウエハ１を処理する処理室１２が形成される。処理室１２では、複数のウエハ１が一括して処理される。また、プロセスチューブ１１の下端部に形成された開口部は炉口１３として用いられる。炉口１３を介して、処理室１２内にウエハ１が出し入れされる。
【００１１】
プロセスチューブ１１の外側には、均熱チューブ１４が、プロセスチューブ１１に被さるように設けられている。均熱チューブ１４は、例えば炭化シリコンで形成され、上端が閉塞し、下端が開口していて、プロセスチューブ１１よりも大径の円筒形状をしている。また、均熱チューブ１４には、上端閉塞壁には通気孔１４ａが開設されている。
【００１２】
プロセスチューブ１１と均熱チューブ１４との間には、通気路１５がドーナツ形状に形成されており、通気路１５には冷媒として用いられる、例えばクリーン空気が流通するようになっている。通気路１５内のクリーン空気は、通気孔１４ａから排出される。尚、通気孔１４ａは設けなくても良い。
【００１３】
また、基板処理装置１０は、筐体１６を有する。筐体１６は、プロセスチューブ１１、及び均熱チューブ１４を重力方向下方から支持する。
【００１４】
また、基板処理装置１０は、排気管１７を有する。排気管１７は、一端部が、プロセスチューブ１１の側壁の下端部に接続されている。排気管１７の他端部は、排気装置（図示せず）に接続されている。排気装置は、排気により、処理室１２を所定の圧力に保つために用いられている。
【００１５】
また、基板処理装置１０は、ガス導入管１８を有する。ガス導入管１８は、プロセスチューブ１１側壁の下端部の排気管１７とは別の位置に設けられている。
【００１６】
プロセスチューブ１１の下方には、シールキャップ２１が設けられている。シールキャップ２１は、円板形状で形成され、プロセスチューブ１１の中心線の延長線上を、ボートエレベータ（図示せず）によって昇降されるように設けられている。
【００１７】
シールキャップ２１の上方には、断熱キャップ２２が設けられている。断熱キャップ２２は、プロセスチューブ１１の炉口１３の近傍を断熱するために用いられていて、複数本の保持部材２３によって複数枚の断熱板２４を水平にかつ互いに中心を揃えた状態で整列して保持することができるようになっている。
【００１８】
断熱キャップ２２の上には、円板形状に形成されたサブヒータユニット２５が、断熱キャップ２２と同軸かつ水平に設置されている。サブヒータユニット２５の上には、ボート２６が垂直に立設されている。ボート２６は複数本の保持部材２７によって複数枚のウエハ１を水平にかつ互いに中心を揃えた状態で整列して保持するように構成されている。シールキャップ２１には、処理室１２内の温度を検知する温度検知器として用いられる温度センサ２８が上下方向に挿入されている。
【００１９】
均熱チューブ１４の外側には、ヒータユニット３０が均熱チューブ１４を全体的に囲うように設置されている。ヒータユニット３０は、筐体１６によって垂直に支持されている。また、ヒータユニット３０は、薄い鋼板等によって円筒形状に形成されたケース３１を有していて、ケース３１の内周面にはセラミックファイバー等の断熱材３２が薄く内張りされている。
【００２０】
断熱材３２は、その内側に、所謂魔法瓶構造の断熱槽３３が同心円に設置されている。断熱槽３３は、内側壁３４と外側壁３５とを有している。
内側壁３４は、後述する発熱体としてのヒータ３９の外周側に設けられる環状の内側壁として用いられていて、均熱チューブ１４の外径よりも大径の円筒形状を有している。外側壁３５は、内側壁３４と同軸状であって、内側壁３４の外周側との間に空間３６を形成して設けられる環状の外側壁として用いられていて、内側壁３４よりも大径の円筒形状を有している。内側壁３４により加熱空間４２０が形成されている。
【００２１】
また、内側壁３４及び外側壁３５は、金属やセラミック及び絶縁物等の耐熱性を有する材料で本体が形成され、本体の表面が電解研磨等により鏡面仕上げされている。好ましくは、内側壁３４及び外側壁３５の本体の表面には、酸化シリコン（ＳｉＯ２）、もしくは窒化シリコン（ＳｉＮ）、又は酸化シリコン（ＳｉＯ２）及び窒化シリコン（ＳｉＮ）の多重コーティング層から形成された反射コーティング膜が被着されていて、この反射コーティング膜により内側壁３４及び外側壁３５の反射率が高められると良い。
【００２２】
内側壁３４及び外側壁３５の材質は、後述するヒータ３９と同素材とすることが望ましい。これにより、内側壁３４及び外側壁３５の耐熱性、熱特性を熱源であるヒータ３９と同様にすることができる。また、内側壁３４をヒータ３９同素材とする場合、内側壁３４とヒータ３９との間の通電を防止するための絶縁材を用いて、内側壁３４とヒータ３９とを隔離することが望ましい。
【００２３】
空間３６は、内側壁３４の外周側と、外側壁３５の内周側との間に形成される隙間として用いられていて、内側壁３４と外側壁３５とが同心円に配置されることにより形成されている。
【００２４】
また、空間３６の上下流端部には、冷却媒体であり、例えば気体である空気（クリーン空気）、もしくは不活性ガスとしての窒素ガスを流通させるための供給管３７と排出管３８とがそれぞれ接続されている。
【００２５】
好ましくは、空間３６は気密空間とし、空気断熱部として用いると良い。空間３６の例えば上端部に、例えば蓋等により形成された開閉機構を設け、通常は蓋等を閉じて、空間３６を閉鎖空間とし、冷却がなされるときは、空間３６の内圧と外圧との差によって蓋等が開き、空間３６内が冷却されるようにすることが望ましい。これにより、冷却速度の向上が図れる。
蓋等の開閉機構は、駆動源からの駆動伝達を受けて開閉するようにしても良い。この場合、後述する移動機構６４と兼用し、移動機構６４を切り替えて用いるようにしても良いし、移動機構６４とは別の駆動源を用いても良い。
【００２６】
内側壁３４の内側には、処理室１２を加熱する発熱体として用いられるヒータ３９が設けられている。ヒータ３９は、例えば珪化モリブデン（ＭｏＳｉ２ ）で形成され、均熱チューブ１４の周囲を包囲するように同心円に設けられている。ヒータ３９は、珪化モリブデン（ＭｏＳｉ２ ）に替えて、金属発熱材、カーボンを用いても良い。
【００２７】
また、ヒータ３９は、垂直方向に複数のヒータ部に分割されている。ヒータ３９の分割された部分は、温度コントローラ（図示せず）と接続されていて、温度コントローラによって、互いに連携し、独立してシーケンス制御されるように構成されている。
【００２８】
また、ヒータ３９としては、断面形状が円形、又は楕円形である棒状のヒータや、平面にパターンを形成したヒータを用いても良い。また、ヒータ３９を密に配置して、ヒータの表面積を大きくすれば、大きくした表面積に応じて、ウエハ１を高速で加熱することができるようになる。また、放熱が他の部分よりも大きい上部及び下部に配置されたヒータ３９の密度を、他の部分に配置されたヒータ３９の密度よりも密にすれば、処理室１２を均一に加熱することができる。
【００２９】
断熱槽３３と均熱チューブ１４との間には冷却空気４１を流通させるための冷却空気通路４２が、均熱チューブ１４を全体的に包囲するように形成されている。
また、断熱槽３３の下端部には冷却空気４１を冷却空気通路４２に供給する給気管４３が接続されており、給気管４３に供給された冷却空気４１は冷却空気通路４２の全周に拡散するようになっている。
また、断熱槽３３の上端には断熱材等によって形成されたカバー４４が被せられており、カバー４４の中央部には排気口４５が開設され、排気口４５には排気路４６が接続されている。排気口４５に対向する位置にサブヒータユニット４７が設置されている。
【００３０】
空間３６内には、冷却部材としての水冷ジャケット６０が設けられている。水冷ジャケット６０は、例えば強制的に、冷却される環状の冷却部材として用いられていて、内側壁３４及び外側壁３５と同軸状であり、円筒形状で形成されている。
【００３１】
水冷ジャケット６０には、水冷ジャケット６０を水冷するために用いられる水冷装置６２と、水冷ジャケット６０を移動させるために用いられる移動機構６４とが装着されている。
移動機構６４は、水冷ジャケット６０を、内側壁３４及び外側壁３５の少なくともいずれか一方に接触する接触位置と、内側壁３４及び外側壁３５のいずれにも接触しない非接触位置との間で移動させる。図１及び図２には、水冷ジャケット６０が、内側壁３４及び外側壁３５と非接触位置にある状態が示されている。
【００３２】
水冷ジャケット６０が内側壁３４に接触すると、内側壁３４より水冷ジャケット６０の温度が低いため、水冷ジャケット６０へと熱が伝導し、内側壁３４が冷却される。また、水冷ジャケット６０が外側壁３５に接触すると、外側壁３５より水冷ジャケット６０の温度が低いため、水冷ジャケット６０へと熱が伝導し、外側壁３５が冷却される。
【００３３】
図３（ａ）には、水冷ジャケット６０の第１の例が示されている。
図３（ａ）に示されるように、水冷ジャケット６０の第１の例は、２つジャケット本体６６、６６を有する。ジャケット本体６６、６６は、それぞれ半円筒形で形成され、２つのジャケット本体６６、６６の両端部が互いに当接することで、円筒形状となる。また、ジャケット本体６６、６６には、先述の移動機構６４がそれぞれ接続されている。
好ましくは、水冷ジャケット６０が内側壁３４と接触した状態で、水冷ジャケット６０の両端部が互いに当接するように形成すると良い。このようにすると、外側壁３５にくらべ高温になりがちであり、基板の温度制御に直接影響を与えやすい内側壁３４をむらなく効率的に冷却することができる。
【００３４】
ジャケット本体６６、６６の外側壁３５（図１参照）と対向する面には、それぞれパイプ６８、６８が取り付けられている。パイプ６８は、ジャケット本体６６の長手方向に沿った長手方向部分６８ａと、互いに隣り合う長手方向部分６８ａを連結する連結部分６８ｂとを有している。パイプ６８、６８には、それぞれ一端部側に先述の水冷装置６２からの水の供給がなされ、他端部側から水冷装置６２へと水が戻される。
【００３５】
図３（ｂ）には、水冷ジャケット６０の第２の例が示されている。
先述の第１の例では、ジャケット本体６６、６６は、ぞれぞれ半円筒形を有していたのに対して、この第２の例では、さらに、ジャケット本体６６、６６は上下に分割され配置されている。また、この第２例では、パイプ６８は、ジャケット本体６６、６６の周方向に沿った周方向部分６８ｃと、互いに隣り合う周方向部６８ｃを連結する連結部６８ｄとを有している。
尚、第１の例、及び第２の例では、２つのジャケット本体６６、６６にそれぞれ取り付けられたパイプ６８、６８は、互いに連結されていないが、伸縮自在なフレキシブルチューブを用いて２つのパイプ６８、６８を連結し、冷却水を導通可能に構成しても良い。
【００３６】
また、第１の例、又は第２の例において、パイプ６８をジャケット本体６６に螺旋状に巻きつけるように装着しても良い。また、この実施形態では、内側壁３４、外側壁３５を冷却するために、水冷装置６２を用い、パイプ６８内を流す冷却用の媒体として水を用いているが、水以外の液体や気体を冷却用の媒体として、内側壁３４、外側壁３５を冷却しても良い。但し、冷却用の媒体としては、気体よりも液体を用いることが望ましい。液体を冷却用の媒体として用いれば、気体を用いる場合と比較して、高い冷却効率が得られる。
【００３７】
また、第１の例、及び第２の例では、ジャケット本体６６の外周側にパイプ６８を装着しているが、これに替えて、ジャケット本体６６の内周側にパイプ６８を装着しても良い。また、好ましくは、ジャケット本体６６の内周側と外周側との双方にパイプ６８を装着すると、よりいっそう高い冷却効果が得られる。
【００３８】
また、ジャケット本体６６の内周側、及び外周側の少なくともいずれか一方にパイプ６８を装着することに替えて、ジャケット本体６６内に、冷却水等の冷却媒体が流れる流路を形成しても良い。ジャケット本体６６内に流路を形成する場合、例えば、ジャケット本体６６を２層化（ブロック化）し、２つの層の間に流路を形成すれば良い。
パイプ６８を装着する場合、外側壁３５、又は内側壁３４に対して、パイプ６８だけが接触して、ジャケット本体６６は接触しない可能性が生じてしまう。これに対して、ジャケット本体６６内に冷却水の流れる流路を形成すれば、ジャケット本体６６と、外側壁３５、内側壁３４との接触面積を大きくすることができる。
【００３９】
図４及び図５には、移動機構６４が示されている。
移動機構６４は、ジャケット本体６６を移動させるための駆動源として用いられる空気シリンダ７０を有する。空気シリンダ７０は、外側壁３５に固定されたシリンダ本体７２と、シリンダ本体７２に装着され、シリンダ本体７２からの突出量が変わるように移動する移動片７４とを有する。また、移動機構６４は、ジャケット本体６６を移動可能に支持する支持機構７６を有する。支持機構７６は、外側壁３５に対して摺動することができるように取り付けられた摺動部材７８を有し、摺動部７８の端部が、ジャケット本体６６に接続されている。
【００４０】
以上のように構成された移動機構６４では、空気シリンダ７０を駆動させることで、摺動部材７８に支持された状態で、水冷ジャケット６０が、内側壁３４に接触する位置と、外側壁３５に接触する位置と、内側壁３４及び外側壁３５のいずれにも接触しない位置との間で移動する。
【００４１】
この実施形態では、空気シリンダ７０を用いて水冷ジャケット６０を移動させているが、空気シリンダ７０を用いることに替えて、例えば電動シリンダを用いて水冷ジャケット６０を移動させても良い。また、また、空気シリンダ７０を用いることに替えて、例えば、モータとボールねじ等を用いて水冷ジャケット６０を移動させても良い。この際、空気シリンダを用いる場合も、モータとボールねじとを用いる場合も、空気シリンダ７０を用いる場合と同様に、支持機構７６を設けることが望ましい。
【００４２】
また、この実施形態では、水冷ジャケット６０は、２つジャケット本体６６、６６を有しているが、ジャケット本体６６は３個以上であっても良い。
【００４３】
図６には、内側壁３４、外側壁３５、及びジャケット本体６６の形状の一例が説明されている。
ジャケット本体６６の内側の面６６１の曲率、すなわち、ジャケット本体６６の内側壁３４に対向する面の曲率は、内側壁３４の外側の面３４０の曲率、すなわち内側壁３４のジャケット本体６６と対向する面の曲率と同じとなっている。このため、ジャケット本体６６の内側の面６６１と、内側壁３４の外側の面３４０とは隙間なく接触可能である。
【００４４】
また、ジャケット本体６６の外側の面６６０の曲率、すなわち、ジャケット本体６６の外側壁３５に対向する面の曲率は、外側壁３５の内側の面３５１の曲率、すなわち外側壁３５のジャケット本体６６と対向する面の曲率と同じとなっている。このため、例えば、冷却水の流路をジャケット本体６６内に埋め込むように形成した場合、ジャケット本体６６の外側の面６６０と、外側壁３５の内側の面３５１とは隙間なく接触可能である。
【００４５】
図７には、内側壁３４、外側壁３５、及びジャケット本体６６の形状の第１の変形例が説明されている。
この変形例では、先述の例と同様に、ジャケット本体６６の内側の面６６１の曲率は、内側壁３４の外側の面３４０の曲率と同じとなっている。このため、ジャケット本体６６の内側の面６６１と、内側壁３４の外側の面３４０とは隙間なく接触可能である。
【００４６】
また、ジャケット本体６６の外側の面６６０の曲率は、ジャケット本体６６の内側の面６６１の曲率と同じである。このため、外側壁３５の内側の面３５１の曲率は、ジャケット本体６６の外側の面６６０の曲率よりも大きく、外側壁３５の内側の面３５１と、ジャケット本体６６の外側の面６６０との間には隙間が形成される。
そこで、この第１の変形例では、外側壁３５の内側の面３５１に、ジャケット本体６６の外側の面６６０と内側の曲率が同じプレート８０を設けて、さらに、このプレート８０と外側壁３５との間に熱伝導用の連結部材８０ａ、８０ａを設けて、ジャケット本体６６とプレート８０とが隙間なく接触し、熱伝導を促進することができるようにしている。
【００４７】
図８には、内側壁３４、外側壁３５、及びジャケット本体６６の形状の第２の変形例が説明されている。
この変形例では、先述の例と同様に、ジャケット本体６６の内側の面６６１の曲率は、内側壁３４の外側の面３４０の曲率と同じとなっている。このため、ジャケット本体６６の内側の面６６１と、内側壁３４の外側の面３４０とは隙間なく接触可能である。
【００４８】
また、ジャケット本体６６の外側の面６６０の曲率は、ジャケット本体６６の内側の面６６１の曲率と同じであり、さらに、外側壁３５の内側の面３５１の曲率もジャケット本体６６の内側の面６６１の曲率と同じとなるように変形されている。このため、ジャケット本体６６の外側の面６６０と外側壁３５の内側の面３５１とは、隙間なく接触可能である。
【００４９】
図９には、内側壁３４、外側壁３５、及びジャケット本体６６の形状の第３の変形例が説明されている。
この変形例では、先述の例と同様に、ジャケット本体６６の内側の面６６１の曲率は、内側壁３４の外側の面３４０の曲率と同じとなっている。このため、ジャケット本体６６の内側の面６６１と、内側壁３４の外側の面３４０とは隙間なく接触可能である。
【００５０】
また、ジャケット本体６６の外側の面６６０の曲率は、ジャケット本体６６の内側の面６６１の曲率と同じである。このため、外側壁３５の内側の面３５１の曲率は、ジャケット本体６６の外側の面６６０の曲率の曲率よりも大きく、外側壁３５の内側の面３５１と、ジャケット本体６６の外側の面６６０との間には隙間ｄが形成される。
そして、この第３の変形例では、隙間ｄに合せた均熱ブロック８２、８２が、例えば所定の間隔で外側壁３５の内側の面３５１に取り付けられている。
【００５１】
図１０には、外側壁３５の変形例が示されている。
この変形例では、ジャケット本体６６の外周側にパイプを装着しているタイプの水冷ジャケット６０に対応するべく、外側壁３５に凹部３５ａが形成されている。凹部３５ａには、水冷ジャケット６０が外側壁３５に接触するように移動した際に、ジャケット本体６６の外側壁３５の対向する面に取り付けられたパイプ６８が嵌りこむ。このため、水冷ジャケット６０のパイプ６８だけが外側壁３５に接するのではなく、水冷ジャケット６０が外側壁３５に接するようになる。
【００５２】
図１１には、基板処理装置１０が有するコントローラ１００が示されている。
コントローラ１００は、少なくとも移動機構６４を制御する制御部として用いられ、制御回路１０２を有し、制御回路１０２に温度センサ２８からの出力が入力され、制御回路１０２からの出力で、少なくとも水冷装置６２、移動機構６４、ヒータ３９、サブヒータユニット２５、及びサブヒータユニット４７が制御される。また、制御回路１０２には、操作手段として用いられる操作パネル１０４が取り付けられている。
【００５３】
以上のように構成された基板処理装置１０においては、処理室１２内におけるウエハ１の処理温度と、処理室内の温度を上昇させる昇温工程にあるか、処理室内の温度を処理温度に安定させて所定の範囲内に保ち、基板を処理する処理工程あるか、処理室内の温度を下降させる降温工程にあるかに応じて、コントローラ１００による制御がなされる。また、コントローラ１００による制御では、ヒータ３９が発する熱の温度に応じた波長の変化と、ウエハ１の熱特性とが考慮される。
【００５４】
図１２には、ヒータ３９が発する発熱温度と、ピーク波長と関係が示されている。図１２において、縦軸は波長（μｍ）を示し、横軸は温度（℃）を示している。
また、図１３には、シリコンで構成されるウエハ１の熱特性として、温度と、ウエハ１が熱を反射する反射率及び熱を放射する放射率との関係が示されている。図１３においては、縦軸は、ウエハ１が熱を放射する放射率と、ウエハ１が熱を反射する反射率とを示し、横軸は温度（℃）を示している。
【００５５】
図１２に示されるように、ヒータ３９等が発する熱の波長は、温度が５０℃以上２５０℃未満程度の低温領域においては、４μｍから６μｍ程度である。そして、温度が２５０℃以上５００℃未満の中温領域、及び温度が５００℃以上１０５０℃未満の高温領域では、波長は２．２μｍから４μｍ程度となっている。
【００５６】
図１３に示されるように、ウエハ１は、温度が５０℃以上２５０℃未満程度までの低温領域では、反射率が高く逆に放射率（吸収率）が低い。このため、この温度領域では、ウエハ１に熱は吸収されにくく、ウエハ１は加熱されにくい。一方、温度が２５０℃以上となると、ウエハ１が熱を吸収する割合が、温度上昇に応じて上昇することがわかる。
尚、ウエハ１が最も吸収しやすいピーク波長は、０．９μｍ程度である。また、プロセスチューブ１１は石英（ＳｉＯ２）で形成され、波長が４μｍ以上の熱を吸収するため、波長が４μｍ以上の熱ではウエハ１の温度が上昇しにくい。
【００５７】
以上のヒータ３９の発する熱線の波長と温度との関係、及びウエハ１の熱特性から、低温領域でウエハ１を効率よく加熱するためには、ヒータ３９自体の温度を上げて、発光波長を短くすることが有効であることがわかる。すなわち、ヒータ３９の周辺の温度と、ヒータ３９との温度とに温度差を設けて、ヒータ３９から発せられる熱の温度を２５０℃以上１０５０℃未満とすると、波長が２．２μｍから４μｍ程度となり、ウエハ１が熱を吸収しやすくなる。そして、ヒータ３９の周辺の温度と、ヒータ３９との温度差を設けるためには、内側壁３４を冷却することが有効である。一方、５００℃以上の温度領域では、内側壁３４を冷却しすぎると加熱空間４２０が冷却されすぎてしまう問題が生じやすくヒータへの電力、冷却媒体の消費量等、エネルギー効率が悪くなる。
【００５８】
コントローラ１００は、温度領域が２５℃以上２５０℃未満程度の低温領域であって、昇温工程にある場合か若しくは処理工程にある場合には、ヒータ３９の出力を上げるとともに、移動機構６４を制御して、水冷ジャケット６０を内側壁３４に接触させた状態とする。
すなわち、低温領域では、ヒータ３９が発する熱のピーク波長が４μｍから６μｍとウエハ１に吸収されにくい波長であり、しかも、石英（ＳｉＯ２）で構成されるプロセスチューブ１１に、波長が４μｍ以上の熱線が吸収されるため、ウエハ１の温度が上昇しにくい。
【００５９】
そこで、コントローラ１００は、ヒータ３９が発する熱のピーク波長を短くするように、ヒータ３９の出力を上げるとともに、内側壁３４が冷却されるように水冷ジャケット６０が内側壁３４に接触する状態とする。また、水冷ジャケット６０を内側壁３４に接触させた状態とすることで、温度のオーバーシュート（温度が目標温度よりも高くなってしまうこと）が生じにくくなり、制御性が向上するとともに、温度を安定させる安定時間が短縮される。また、処理室に処理ガスを供給して基板を処理する際にも、安定した温度で処理することが可能となり、膜厚均一性や膜質均一性が向上する。
【００６０】
ここで、そもそも温度のオーバーシュートが生じる原因は、処理室１２を形成するプロセスチューブが一定の熱容量を有するため、このプロセスチューブからの放熱により、温度変化にブレーキが効かないことがある。その対策として、フィードバック制御であるＰＩＤ制御の積分動作を固定的にパターン化し設定しても、オーバーシュートを抑制し難かった。これに対して、この実施形態に係る基板処理装置１０では、水冷ジャケット６０を移動させることで、冷却の状態を迅速かつ細やかな調整することができ、温度のオーバーシュートを抑制することができる。
【００６１】
また、コントローラ１００は、温度領域が２５℃以上２５０℃未満の低温領域であって、降温工程にある場合には、処理室１２内の温度の降下に要する時間である降温時間を短縮するために、水冷ジャケット６０を内側壁３４に接触した状態とする。
【００６２】
また、コントローラ１００は、温度領域が２５０℃以上５００℃未満の中温領域であって、昇温工程にある場合には、熱のピーク波長をさらに短くするために、ヒータ３９の出力を上げるとともに、内側壁３４が冷却されるように水冷ジャケット６０を内側壁３４に接触させた状態とする。また、水冷ジャケット６０を内側壁３４に接触させた状態とすることで、温度のオーバーシュートが生じにくくなり、制御性が向上する。
ここで、フィードバック制御であるＰＩＤ制御のみでは防止することが難しいオーバーシュートを生じにくくすることができる理由は、水冷ジャケット６０を移動させることで、冷却の状態を迅速かつ細やかな調整することができるためである。
【００６３】
また、コントローラ１００は、温度領域が２５０℃以上５００℃未満の中温領域であって、処理工程にある場合には、温度上昇に伴ったヒータユニット３０外部への放熱量の増大を抑制すべく、水冷ジャケット６０を内側壁３４及び外側壁３５のいずれにも接触しない状態とし、内側壁３４の冷却を停止させる。これにより、ヒータ３９で消費される電力が少なくなり、エネルギー効率が向上する。また、例えば、クリーンルーム等の基板処理装置１０が設置された場所の温度上昇を抑制することができ、該場所を冷却するためのエネルギー消費を抑制することができる。
【００６４】
尚、温度領域が中温領域であって、処理工程にある場合には、水冷ジャケット６０を内側壁３４及び外側壁３５のいずれにも接触しない状態とすることに替えて、水冷ジャケット６０を外側壁３５に接触させるようにしても良い。これにより、さらにヒータユニット３０外部への放熱量が減るため、ヒータ３９で消費される電力が少なくなり、エネルギー効率が向上する。また、例えば、クリーンルーム等の基板処理装置１０が設置された場所の温度上昇をさらに抑制することができ、該場所を冷却するためのエネルギ消費を抑制することができる
【００６５】
また、コントローラ１００は、温度領域が２５０℃以上５００℃未満の中温領域であって、降温工程にある場合には、処理室１２の温度を短時間で降下させるために、水冷ジャケット６０を内側壁３４に接触した状態とする。
【００６６】
また、コントローラ１００は、温度領域が５００℃以上１０５０℃未満の高温領域であって、昇温工程にある場合には、ヒータ３９の出力を確保するとともに、処理室１２内の温度を高温に保つため、水冷ジャケット６０を内側壁３４及び外側壁３５のいずれにも接触しない状態とする。これにより、ヒータ３９で消費される電力が少なくなり、エネルギー効率が向上する。また、例えば、クリーンルーム等の基板処理装置１０が設置された場所の温度上昇を抑制することができ、該場所を冷却するためのエネルギー消費を抑制することができる。
尚、水冷ジャケット６０を内側壁３４及び外側壁３５のいずれにも接触しない状態とすることに替えて、水冷ジャケット６０を外側壁３５に接触させるようにしても良い。これにより、さらにヒータユニット３０外部への放熱量が減るため、ヒータ３９で消費される電力が少なくなり、エネルギー効率が向上する。また、例えば、クリーンルーム等の基板処理装置１０が設置された場所の温度上昇を抑制することができ、該場所を冷却するためのエネルギー消費を抑制することができる。
【００６７】
また、コントローラ１００は、温度領域が５００℃以上１０５０℃未満の高温領域であって、処理工程にある場合には、移動機構６４を制御して、水冷ジャケット６０を外側壁３５に接触させる状態とする。水冷ジャケット６０を外側壁３５に接触させることで、基板処理装置１０外部へ放出される熱の量を抑制することができ、例えば、クリーンルーム等の基板処理装置１０が設置された場所の温度上昇を抑制することができ、該場所を冷却するためのエネルギー消費を抑制することができる。
【００６８】
また、コントローラ１００は、温度領域が５００℃以上１０５０℃未満の高温領域であって、降温工程にある場合には、処理室１２の温度を短時間で降下させるために、水冷ジャケット６０を内側壁３４に接触した状態とする。
【００６９】
尚、高温領域の上限は、例えばＯリング等の耐熱温度の低い部材の劣化を抑制するために、本実施形態のような拡散炉では１０５０℃程度に、ＣＶＤ炉では８５０℃程度に定められるが、耐熱温度の低い部材の熱劣化の問題が解消する場合、１０５０℃以上の温度としても良い。
【００７０】
次に、基板処理装置１０を用いた、例えばＩＣ等の半導体装置の製造方法について説明する。
【００７１】
基板処理装置１０でなされる半導体装置の製造方法は、処理室１２を加熱するヒータ３９の外周側に設けられる環状の内側壁３４と、内側壁３４の外周側に、内側壁３４との間に隙間を形成して設けられる環状の外側壁３５との間の隙間に設けられる環状の水冷ジャケット６０を、内側壁３４及び外側壁３５の少なくともいずれか一方と接触する接触位置と、内側壁３４及び外側壁３５のいずれにも接触しない非接触位置との間で移動させる移動機構６４によって、内側壁３４に接触する接触位置に移動させる工程と、処理室１２でウエハ１を処理する工程とを有する。
【００７２】
以下、基板処理装置１０でなされる半導体装置の製造方法を、工程毎に、より具体的に説明する。尚、以下で説明する各工程は、コントローラ１００によって、基板処理装置１０の各部が制御されることによって実現される。
【００７３】
半導体装置を製造するにあたっては、まず、複数枚のウエハ１を整列した状態で保持したボート２６が、シールキャップ２１の上に複数枚のウエハ１が鉛直方向に並んだ状態となるように置かれる。次に、ボート２６が、ボートエレベータ（不図示）によって上方に持ち上げられるようにして、プロセスチューブ１１の炉口１３から処理室１２に搬入（ボートローディング）され、シールキャップ２１に支持されたままの状態で処理室１２にセットされる。
【００７４】
次に、処理室１２が所定の圧力となるように排気管１７によって排気され、所定の温度となるようににヒータ３９によって昇温される。
【００７５】
次に、処理室１２の圧力および温度が所定の値に達して安定すると、ガス導入管１８を介して、処理ガスが、処理室１２に例えば所定の流量で導入され、ウエハ１に所望の処理がなされる。
【００７６】
次に、所定の処理時間が経過した後であって、例えば、処理ガスの導入が停止された後に、窒素ガス等のパージガスが処理室１２にガス導入管１８から導入されるとともに、処理室１２内が排気管１７を用いて排気される。また、プロセスチューブ１１と均熱チューブ１４との間の通気路１５、均熱チューブ１４と断熱槽３３との間の冷却エア通路４２及び断熱槽３３の空間３６に、冷却エア４１がそれぞれ供給されて流通されることにより、処理室１２が冷却される。
【００７７】
次に、処理室１２の温度が所定の温度までに下降すると、ボート２６は、シールキャップ２１に支持された状態のままボートエレベータ（不図示）によって、下方に移動するようにして、処理室１２の炉口１３から搬出（ボートアンローディング）される。以降、これらの工程がが繰り返されることにより、基板処理装置１０によってウエハ１に対する所望の処理が実施される。
【００７８】
以上で説明をした各工程中における、少なくとも処理室１２が昇温される工程から処理室１２が冷却される工程までにおいて、水冷ジャケット６０は、処理室１２内の温度に応じて、所定の位置に配置されるように移動する。以下、処理室１２内の温度領域が２５℃以上２５０℃未満である場合を例として、水冷ジャケット６０の動作（移動）を説明する。
【００７９】
水冷ジャケット６０は、ヒータ３９の出力が上げられる工程であり、処理室１２が昇温される工程（昇温工程）か若しくは処理室１２内の温度を安定させて所定の範囲内に保ち、ウエハ１を処理する工程（処理工程）にある場合は、内側壁３４に接触した状態にある。処理室１２内の温度が、２５℃以上２５０℃未満の温度領域では、ヒータ３９が発する熱のピーク波長が４μｍから６μｍとウエハ１に吸収されにくい波長であり、しかも、石英（ＳｉＯ２）で構成されるプロセスチューブ１１に、波長が４μｍ以上の熱線が吸収されるため、ウエハ１の温度が上昇しにくい。そこで、ヒータ３９が発する熱のピーク波長を短くするために、水冷ジャケット６０は、内側壁３４が冷却されるように内側壁３４に接触した状態とされる。
【００８０】
また、水冷ジャケット６０は、処理室１２を冷却する工程においても、水冷ジャケット６０は、内側壁３４に接触した状態にある。これにより、処理室１２内の温度の降下に要する時間である降温時間が短縮される。
【００８１】
図１４には、本発明の第２実施形態に用いられる処理室１２が模式的に示されている。
先述の第１の実施形態に係る基板処理装置１０は、バッチ式、縦形で、複数のウエハ１を処理するように構成されていた。これに対して、この第２の実施形態に係る基板処理装置１０は、処理室１２内で１枚のウエハ１を処理するように構成されている。
すなわち、この第２の実施形態に係る基板処理装置１０では、処理室１２内に設けられたサセプタ８４に１枚のウエハ１が載置され、このウエハ１がガス導入管１８から処理室１２内に導入されたガスによって処理される。
【００８２】
また、先述の第１の実施形態に係る基板処理装置１０では、ヒータ３９、内側壁３４、水冷ジャケット６０、及び外側壁３５は、円筒形状をしていた。これに対して、この第２の実施形態では、ヒータ３９、内側壁３４、水冷ジャケット６０、及び外側壁３５は、ウエハ１と同一形状である円板形状をしている。
また、先述の第１の実施形態に係る基板処理装置１０では、ヒータ３９、内側壁３４、水冷ジャケット６０、及び外側壁３５は、同軸状に内側から外側に向かって配置されていた。これに対して、この第２の実施形態に係る基板処理装置１０では、ヒータ３９、内側壁３４、水冷ジャケット６０、及び外側壁３５は、縦方向に配置されている。すなわち、処理室１２の上方と下方とに、ヒータ３９、内側壁３４、水冷ジャケット６０、及び外側壁３５が、それぞれ処理室１２から近い順に配置されている。
【００８３】
また、先述の第１の実施形態に係る基板処理装置１０では、移動機構６４は、水冷ジャケット６０を、円筒形状をなす水冷ジャケット６０の半径方向に移動させた。これに対して、この第２の実施形態に係る基板処理装置１０では、水冷ジャケット６０を上下方向に移動させる。
すなわち、移動機構６４は、水冷ジャケット６０を上下動させることで、外側壁３５に接触する位置と、内側壁３４に接触する位置と、外側壁３５及び内側壁３４のいずれにも接触しない位置の間で移動させる。尚、図１４には、水冷ジャケット６０が、外側壁３５及び内側壁３４のいずれにも接触しない位置に配置された状態が示されている。
【００８４】
尚、以上で説明した以外の第２の実施形態に係る基板処理装置１０の構成及び制御は、先述の第１の実施形態に係る基板処理装置１０と同じである。
【００８５】
以上のように構成された第１の実施形態に係る基板処理装置１０、及び第２の実施形態に係る基板処理装置１０によれば、膜質、膜厚均一性に優れたウエハ１の処理が可能である。
【００８６】
すなわち、熱伝達の種類として、伝導、伝達（対流）、輻射の三作用があるが、例えば、５０℃から２５０℃程度までの低温領域で、ウエハ１を処理する際には、ＰＩＤ制御を用いて制御を行うと、特に熱輻射による加熱効率が悪いとの弊害を解消するため、高速に昇温すべく、ヒータ３９等の発熱体により多くのパワーを印加するように制御がなされる。
この場合、処理室１２を形成するプロセスチューブが一定の熱容量を有するため、このプロセスチューブからの放熱により、温度変化にブレーキが効かないことがあり、昇温工程から安定化工程に移行する際に、温度のオーバーシュートが生じてしまう。ここで、温度のオーバーシュートを回避するために、設定値と実測値のと偏差から制御量を算出するフィードバック制御であるＰＩＤ制御で、ヒータ３９等による過大な加熱を行わないようにする調整しようとすると、例えば、温度を２００℃まで上昇させて、安定するまでに長い時間を必要としてしまう。
【００８７】
また、たとえ、過大な加熱の原因となるＰＩＤ演算における積分動作を事前に実行した温度特性結果から最適値を求め、パターン化して設定することで所望の特性が得られる制御方式を用いたとしても、出力値が完全にゼロになってしまう区間が生じてしまい、温度制御できない状態が生じてしまう虞がある。このため、従来の技術においては、ウエハ１の熱履歴を良好に制御することが難しく、ウエハ１の膜質・膜厚均一性が悪くなってしまうことがあるとの問題があった。
これに対して、第１の実施形態に係る基板処理装置１０、及び第２の実施形態に係る基板処理装置１０によれば、処理温度、加熱温度に応じたフレキシブルな対応が可能であり、かつ温動履歴の迅速かつ細やかな調整が可能であり、膜質、膜厚均一性に優れたウエハ１の処理が可能である。
【００８８】
また、第１の実施形態に係る基板処理装置１０、及び第２の実施形態に係る基板処理装置１０は、内側壁３４及び外側壁３５とは別部材として水冷ジャケット６０を設け、水冷ジャケット６０を、内側壁３４及び外側壁３５のいずれかと接触する状態とし、非接触の状態とするように移動させる移動機構６４を有している。このため、例えばパイプ６８に流れる冷却水によって、予め強制的に冷却された水冷ジャケット６０を、内側壁３４及び外側壁３５のいずれかと接触する状態とした際には、固体同士の熱伝導作用により速やかに、内側壁３４及び外側壁３５のいずれかに蓄積された熱を奪うことができる。
一方、例えば、６００℃等、高い温度でウエハ１を処理する場合、処理室１２内の温度が十分に高ければ、水冷ジャケット６０を、内側壁３４及び外側壁３５と非接触状態とすることで、水冷ジャケット６０によって、内側壁３４及び外側壁３５が熱を奪われることなく、高温に保たれた処理室１２内でのウエハ１の処理が可能となる。
【００８９】
ここで、第１の実施形態に係る基板処理装置１０において、水冷ジャケット６０を、内側壁３４及び外側壁３５のいずれにも接触しない位置、内側壁３４に接触する位置、及び外側壁３５に接触する位置で移動させることに替えて、水冷ジャケット６０に替えて設けられた断熱材を上下に移動させたり、該断熱材を処理室１２の外周側で回転させたりしても、第１の実施形態と同様の効果を奏するようにも思われる。
【００９０】
しかしながら、断熱材を上下に移動させたり、断熱材を処理室１２の外周側で回転させたりしても、断熱材自体が大きな熱容量を有しているため、断熱材に蓄積される熱を効率よく奪うことができず、結果的に処理室１２内の温度を下げる時間が長くかかってしまう。このため、例えば、所定の処理温度から、例えばウエハ１を処理室１２から搬出する温度まで下げる場合等に、降温時の降温速度（温度降下レート）を、第１の実施形態に係る基板処理装置１０と同程度に、大きくすることは困難である。
【００９１】
本発明は、特許請求の範囲に記載した事項を特徴とするが、さらに次に付記した事項も含まれる。
【００９２】
〔付記１〕
基板を処理する処理室と、
前記処理室の外周側に設けられ、前記処理室を加熱する発熱体と、
前記発熱体の外周側に設けられる環状の内側壁と、
前記内側壁の外周側との間に間隙を形成して設けられる環状の外側壁と、
前記間隙に設けられる冷却された環状の冷却部材と、
前記内側壁及び前記外側壁の少なくともいずれか一方と接触する接触位置と、前記内側壁及び前記外側壁のいずれにも接触しない非接触位置との間で前記冷却部材を移動させる移動機構と、
少なくとも前記移動機構を制御する制御部と、
を有する基板処理装置。
【００９３】
〔付記２〕
前記冷却部材は、前記内側壁に対向する面の曲率が、前記内側壁の前記冷却部材に対向する面の曲率と等しい付記１記載の基板処理装置。
【００９４】
〔付記３〕
前記冷却部材は、前記外側壁に対向する面の曲率が、前記外側壁の前記冷却部材に対向する面の曲率と等しい付記１又は２記載の基板処理装置。
【００９５】
〔付記４〕
基板を処理する処理室と、
前記処理室の外側に設けられ、前記処理室を加熱する発熱体と、
前記発熱体の外側に設けられる内側壁と、
前記内側壁の外側との間に間隙を形成して設けられる外側壁と、
前記間隙に設けられる冷却された冷却部材と、
前記内側壁と接触する接触位置と、前記外側壁と接触する接触位置との間で前記冷却部材を移動させる移動機構と、
少なくとも前記移動機構を制御する制御部と、
を有する基板処理装置。
【００９６】
〔付記５〕
処理室を加熱する発熱体の外周側に設けられる環状の内側壁と、前記内側壁の外周側に設けられる環状の外側壁との間の隙間に設けられる環状の冷却部材を、前記内側壁及び前記外側壁の少なくともいずれか一方と接触する接触位置と、前記内側壁及び前記外側壁のいずれにも接触しない非接触位置との間で移動させる移動機構によって、前記内側壁に接触する接触位置に移動させる工程と、前記処理室で基板を処理する工程と、を有する半導体装置の製造方法。
【００９７】
〔付記６〕
前記制御部は、前記処理室内の温度、及び該温度の変化の少なくともいずれか一方に応じて、前記移動機構を制御する付記１乃至４いずれか記載の基板処理装置。
【００９８】
〔付記７〕
前記制御部は、前記処理室内での基板の処理温度が、２５℃以上２５０℃未満で設定されている際に、前記冷却部材を前記内側壁に接触させるように前記移動機構を制御する付記１乃至４いずれか記載の基板処理装置。
【００９９】
〔付記８〕
前記制御部は、前記処理室内での基板の処理温度が、２５℃以上２５０℃未満で設定されている際に、前記処理室内の温度を上昇させる工程、前記処理室内の温度を上昇させた温度に安定させる工程、前記処理室内で基板を処理する工程、及び前記処理室内の温度を降下させる工程のいずれの工程中でも、前記冷却部材が前記内側壁に接触するように、前記移動機構を制御する付記７記載の基板処理装置。
【０１００】
〔付記９〕
前記制御部は、前記処理室内での基板の処理温度が２５℃以上５００℃未満で設定されている際に、少なくとも前記処理室内の温度を上昇させる工程中は、前記冷却部材が前記内側壁に接触するように前記移動機構を制御する付記１乃至４いずれか記載の基板処理装置。
【０１０１】
〔付記１０〕
前記制御部は、前記処理室内での基板の処理温度が５００℃以上１０５０℃以下で設定される際に、少なくとも前記処理室内で基板を処理する工程中は、前記冷却部材が前記外側壁に接触するように前記移動機構を制御する付記１乃至４いずれか記載の基板処理装置。
【０１０２】
〔付記１１〕
前記移動機構は、前記冷却部材を、前記内側壁の前記冷却部材に対向する面に垂直な方向に移動させる付記１乃至４いずれか記載の基板処理装置。
【０１０３】
〔付記１２〕
少なくとも前記内側壁は、前記発熱体と同材質で構成される付記１乃至４いずれか記載の基板処理装置。
【０１０４】
〔付記１３〕
前記制御部は、前記処理室内での基板の処理温度が、予め定められた所定温度以上の場合は、前記冷却部材を前記外側壁に接触させ、前記処理室内での処理温度が前記所定温度よりも低い場合は、前記冷却部材を前記内側壁に接触させるように前記移動機構を制御して基板を処理する付記１乃至４いずれか記載の基板処理装置。
【０１０５】
〔付記１４〕
前記制御部は、前記処理室内での基板の処理温度が、予め範囲が定められた複数の温度領域のいずれの範囲内にあるかに応じて、前記冷却部材が、前記内側壁及び前記外側壁のいずれにも接触しない位置、前記内側壁に接触する位置、及び前記外側壁に接触する位置のいずれかに配置されるように前記移動機構を制御する付記１乃至４いずれか記載の基板処理装置。
【０１０６】
〔付記１５〕
前記制御部は、前記処理室内の温度の変動状態と、前記処理室内における基板の処理温度が予め範囲が定められた複数の温度領域のいずれの範囲内にあるかとに応じて、前記冷却部材が前記内側壁及び前記外側壁のいずれにも接触しない位置、前記内側壁に接触する位置、及び前記外側壁に接触する位置のいずれかに配置されるように前記移動機構を制御する付記１乃至４いずれか記載の基板処理装置。
【０１０７】
〔付記１６〕
前記制御部は、前記処理室内の温度変動状態が、前記処理室内の温度が降下する温度降下工程中には、前記冷却部材を前記内側壁に接触するように前記移動機構を制御する付記１乃至４いずれか記載の基板処理装置。
【０１０８】
〔付記１７〕
基板を処理する処理室と、
前記処理室の外周側に設けられ、前記処理室を加熱する発熱体と、
前記発熱体の外周側に設けられる環状の内側壁と、
前記内側壁の外周側との間に間隙を形成して設けられる環状の外側壁と、
前記間隙に設けられる冷却された環状の冷却部材と、
前記内側壁及び前記外側壁の少なくともいずれか一方と接触する接触位置と、前記内側壁及び前記外側壁のいずれにも接触しない非接触位置との間で前記冷却部材を移動させる移動機構と、
を有する加熱装置。
【０１０９】
〔付記１８〕
前記冷却部材は、前記内側壁に対向する面の曲率が、前記内側壁の前記冷却部材に対向する面の曲率と等しい付記１７記載の加熱装置。
【０１１０】
〔付記１９〕
前記冷却部材は、前記外側壁に対向する面の曲率が、前記外側壁の前記冷却部材に対向する面の曲率と等しい付記１７又は１８記載の加熱装置。
【０１１１】
〔付記２０〕
基板を処理する処理室と、
前記処理室の外側に設けられ、前記処理室を加熱する発熱体と、
前記発熱体の外側に設けられる内側壁と、
前記内側壁の外側との間に間隙を形成して設けられる外側壁と、
前記間隙に設けられる冷却された冷却部材と、
前記内側壁と接触する接触位置と、前記外側壁と接触する接触位置との間で前記冷却部材を移動させる移動機構と、
を有する加熱装置。
【０１１２】
〔付記２１〕
処理室を加熱する発熱体の外側に設けられる内側壁と、前記内側壁の外側に設けられる外側壁との間の隙間に設けられる冷却部材を、移動機構によって前記内側壁に接触させて、前記処理室内で基板を処理する半導体装置の製造方法。
【産業上の利用可能性】
【０１１３】
以上述べたように、本発明は、例えばウエハ等の基板を処理する基板処理装置と、半導体装置の製造方法とに適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１４】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る基板処理装置を示す概略横断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る基板処理装置の一部を拡大して示す断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る基板処理装置が有する水冷ジャケットを示し、図３（ａ）は、水冷ジャケットの第１の例を示す斜視図であり、図３（ｂ）は、水冷ジャケットの第２の例を示す斜視図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る基板処理装置が有する移動機構を示す断面図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る基板処理装置が有する移動機構を拡大して示し、図５（ａ）は図４における点線Ａで囲まれた部分を拡大して示す断面図であり、図５（ｂ）は図４におけるＢ−Ｂ線断面を示す断面図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る基板処理装置が有する内側壁、外側壁、及びジャケット本体の形状の一例を示す断面図である。
【図７】本発明の第１の実施形態に係る基板処理装置が有する内側壁、外側壁、及びジャケット本体の形状の第１の変形例を示す断面図である。
【図８】本発明の第１の実施形態に係る基板処理装置が有する内側壁、外側壁、及びジャケット本体の形状の第２の変形例を示す断面図である。
【図９】本発明の第１の実施形態に係る基板処理装置が有する内側壁、外側壁、及びジャケット本体の形状の第３の変形例を示す断面図である。
【図１０】本発明の第１の実施形態に係る基板処理装置が有する外側壁の変形例を示し、図１０（ａ）は断面図であり、図１０（ｂ）は図１０（ａ）のＣ−Ｃ線側から見た図である。
【図１１】本発明の第１の実施形態に係る基板処理装置が有するコントローラを示すブロック図である。
【図１２】本発明の第１の実施形態に係る基板処理装置が有するヒータが発する発熱温度と、ピーク波長と関係とを示すグラフである。
【図１３】本発明の第１の実施形態に係る基板処理装置で処理されるウエハの熱特性を示すグラフである。
【図１４】本発明の第２の実施形態に係る基板処理装置を示す模式図である。
【符号の説明】
【０１１５】
１ ウエハ
１０ 基板処理装置
１２ 処理室
２８ 温度センサ
３４ 内側壁
３５ 外側壁
３６ 空間
３９ ヒータ
６０ 水冷ジャケット
６２ 水冷装置
６４ 移動機構
６６ ジャケット本体
６８ パイプ
７６ 支持機構
１００ コントローラ
１０２ 制御回路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板処理装置及び半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
基板を処理する処理室と、この処理室を加熱するヒータユニットとを備えている基板処理装置において、前記ヒータユニットは前記処理室の外側を取り囲むように敷設された発熱体と、この発熱体を取り囲むように敷設された第一反射体と、この第一反射体の外側を空間をとって取り囲むように敷設された第二反射体と、前記空間を排気する排気管と、前記空間にガスを供給する供給管とを備えている基板処理装置が知られている（特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３１１６４８号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の基板処理装置では、処理室内を冷却することに時間を要するとの問題点があった。
【０００５】
本発明の目的は、処理室内を短時間で冷却することができる基板処理装置及び半導体装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、基板を処理する処理室と、前記処理室の外周側に設けられ、前記処理室を加熱する発熱体と、前記発熱体の外周側に設けられる環状の内側壁と、前記内側壁の外周側との間に間隙を形成して設けられる環状の外側壁と、前記間隙に設けられる冷却された環状の冷却部材と、前記内側壁及び前記外側壁の少なくともいずれか一方と接触する接触位置と、前記内側壁及び前記外側壁のいずれにも接触しない非接触位置との間で前記冷却部材を移動させる移動機構と、少なくとも前記移動機構を制御する制御部と、を有する基板処理装置である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、処理室内を短時間で冷却することができる基板処理装置及び半導体装置の製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
次に、本発明の実施の形態を図面に即して説明する。
【０００９】
図１及び図２には、本発明の第１の実施形態に係る基板処理装置１０が示されている。基板処理装置１０は、バッチ式縦形ホットウオール形酸化・拡散装置として構成されている。
【００１０】
基板処理装置１０は、中心線が垂直になるように縦に配されて固定的に支持された縦形のプロセスチューブ１１を有する。プロセスチューブ１１は、石英（ＳｉＯ２）が用いられて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。
プロセスチューブ１１の円筒状の中空部によって、基板として用いられるウエハ１を処理する処理室１２が形成される。処理室１２では、複数のウエハ１が一括して処理される。また、プロセスチューブ１１の下端部に形成された開口部は炉口１３として用いられる。炉口１３を介して、処理室１２内にウエハ１が出し入れされる。
【００１１】
プロセスチューブ１１の外側には、均熱チューブ１４が、プロセスチューブ１１に被さるように設けられている。均熱チューブ１４は、例えば炭化シリコンで形成され、上端が閉塞し、下端が開口していて、プロセスチューブ１１よりも大径の円筒形状をしている。また、均熱チューブ１４には、上端閉塞壁には通気孔１４ａが開設されている。
【００１２】
プロセスチューブ１１と均熱チューブ１４との間には、通気路１５がドーナツ形状に形成されており、通気路１５には冷媒として用いられる、例えばクリーン空気が流通するようになっている。通気路１５内のクリーン空気は、通気孔１４ａから排出される。尚、通気孔１４ａは設けなくても良い。
【００１３】
また、基板処理装置１０は、筐体１６を有する。筐体１６は、プロセスチューブ１１、及び均熱チューブ１４を重力方向下方から支持する。
【００１４】
また、基板処理装置１０は、排気管１７を有する。排気管１７は、一端部が、プロセスチューブ１１の側壁の下端部に接続されている。排気管１７の他端部は、排気装置（図示せず）に接続されている。排気装置は、排気により、処理室１２を所定の圧力に保つために用いられている。
【００１５】
また、基板処理装置１０は、ガス導入管１８を有する。ガス導入管１８は、プロセスチューブ１１側壁の下端部の排気管１７とは別の位置に設けられている。
【００１６】
プロセスチューブ１１の下方には、シールキャップ２１が設けられている。シールキャップ２１は、円板形状で形成され、プロセスチューブ１１の中心線の延長線上を、ボートエレベータ（図示せず）によって昇降されるように設けられている。
【００１７】
シールキャップ２１の上方には、断熱キャップ２２が設けられている。断熱キャップ２２は、プロセスチューブ１１の炉口１３の近傍を断熱するために用いられていて、複数本の保持部材２３によって複数枚の断熱板２４を水平にかつ互いに中心を揃えた状態で整列して保持することができるようになっている。
【００１８】
断熱キャップ２２の上には、円板形状に形成されたサブヒータユニット２５が、断熱キャップ２２と同軸かつ水平に設置されている。サブヒータユニット２５の上には、ボート２６が垂直に立設されている。ボート２６は複数本の保持部材２７によって複数枚のウエハ１を水平にかつ互いに中心を揃えた状態で整列して保持するように構成されている。シールキャップ２１には、処理室１２内の温度を検知する温度検知器として用いられる温度センサ２８が上下方向に挿入されている。
【００１９】
均熱チューブ１４の外側には、ヒータユニット３０が均熱チューブ１４を全体的に囲うように設置されている。ヒータユニット３０は、筐体１６によって垂直に支持されている。また、ヒータユニット３０は、薄い鋼板等によって円筒形状に形成されたケース３１を有していて、ケース３１の内周面にはセラミックファイバー等の断熱材３２が薄く内張りされている。
【００２０】
断熱材３２は、その内側に、所謂魔法瓶構造の断熱槽３３が同心円に設置されている。断熱槽３３は、内側壁３４と外側壁３５とを有している。
内側壁３４は、後述する発熱体としてのヒータ３９の外周側に設けられる環状の内側壁として用いられていて、均熱チューブ１４の外径よりも大径の円筒形状を有している。外側壁３５は、内側壁３４と同軸状であって、内側壁３４の外周側との間に空間３６を形成して設けられる環状の外側壁として用いられていて、内側壁３４よりも大径の円筒形状を有している。内側壁３４により加熱空間４２０が形成されている。
【００２１】
また、内側壁３４及び外側壁３５は、金属やセラミック及び絶縁物等の耐熱性を有する材料で本体が形成され、本体の表面が電解研磨等により鏡面仕上げされている。好ましくは、内側壁３４及び外側壁３５の本体の表面には、酸化シリコン（ＳｉＯ２）、もしくは窒化シリコン（ＳｉＮ）、又は酸化シリコン（ＳｉＯ２）及び窒化シリコン（ＳｉＮ）の多重コーティング層から形成された反射コーティング膜が被着されていて、この反射コーティング膜により内側壁３４及び外側壁３５の反射率が高められると良い。
【００２２】
内側壁３４及び外側壁３５の材質は、後述するヒータ３９と同素材とすることが望ましい。これにより、内側壁３４及び外側壁３５の耐熱性、熱特性を熱源であるヒータ３９と同様にすることができる。また、内側壁３４をヒータ３９同素材とする場合、内側壁３４とヒータ３９との間の通電を防止するための絶縁材を用いて、内側壁３４とヒータ３９とを隔離することが望ましい。
【００２３】
空間３６は、内側壁３４の外周側と、外側壁３５の内周側との間に形成される隙間として用いられていて、内側壁３４と外側壁３５とが同心円に配置されることにより形成されている。
【００２４】
また、空間３６の上下流端部には、冷却媒体であり、例えば気体である空気（クリーン空気）、もしくは不活性ガスとしての窒素ガスを流通させるための供給管３７と排出管３８とがそれぞれ接続されている。
【００２５】
好ましくは、空間３６は気密空間とし、空気断熱部として用いると良い。空間３６の例えば上端部に、例えば蓋等により形成された開閉機構を設け、通常は蓋等を閉じて、空間３６を閉鎖空間とし、冷却がなされるときは、空間３６の内圧と外圧との差によって蓋等が開き、空間３６内が冷却されるようにすることが望ましい。これにより、冷却速度の向上が図れる。
蓋等の開閉機構は、駆動源からの駆動伝達を受けて開閉するようにしても良い。この場合、後述する移動機構６４と兼用し、移動機構６４を切り替えて用いるようにしても良いし、移動機構６４とは別の駆動源を用いても良い。
【００２６】
内側壁３４の内側には、処理室１２を加熱する発熱体として用いられるヒータ３９が設けられている。ヒータ３９は、例えば珪化モリブデン（ＭｏＳｉ２ ）で形成され、均熱チューブ１４の周囲を包囲するように同心円に設けられている。ヒータ３９は、珪化モリブデン（ＭｏＳｉ２ ）に替えて、金属発熱材、カーボンを用いても良い。
【００２７】
また、ヒータ３９は、垂直方向に複数のヒータ部に分割されている。ヒータ３９の分割された部分は、温度コントローラ（図示せず）と接続されていて、温度コントローラによって、互いに連携し、独立してシーケンス制御されるように構成されている。
【００２８】
また、ヒータ３９としては、断面形状が円形、又は楕円形である棒状のヒータや、平面にパターンを形成したヒータを用いても良い。また、ヒータ３９を密に配置して、ヒータの表面積を大きくすれば、大きくした表面積に応じて、ウエハ１を高速で加熱することができるようになる。また、放熱が他の部分よりも大きい上部及び下部に配置されたヒータ３９の密度を、他の部分に配置されたヒータ３９の密度よりも密にすれば、処理室１２を均一に加熱することができる。
【００２９】
断熱槽３３と均熱チューブ１４との間には冷却空気４１を流通させるための冷却空気通路４２が、均熱チューブ１４を全体的に包囲するように形成されている。
また、断熱槽３３の下端部には冷却空気４１を冷却空気通路４２に供給する給気管４３が接続されており、給気管４３に供給された冷却空気４１は冷却空気通路４２の全周に拡散するようになっている。
また、断熱槽３３の上端には断熱材等によって形成されたカバー４４が被せられており、カバー４４の中央部には排気口４５が開設され、排気口４５には排気路４６が接続されている。排気口４５に対向する位置にサブヒータユニット４７が設置されている。
【００３０】
空間３６内には、冷却部材としての水冷ジャケット６０が設けられている。水冷ジャケット６０は、例えば強制的に、冷却される環状の冷却部材として用いられていて、内側壁３４及び外側壁３５と同軸状であり、円筒形状で形成されている。
【００３１】
水冷ジャケット６０には、水冷ジャケット６０を水冷するために用いられる水冷装置６２と、水冷ジャケット６０を移動させるために用いられる移動機構６４とが装着されている。
移動機構６４は、水冷ジャケット６０を、内側壁３４及び外側壁３５の少なくともいずれか一方に接触する接触位置と、内側壁３４及び外側壁３５のいずれにも接触しない非接触位置との間で移動させる。図１及び図２には、水冷ジャケット６０が、内側壁３４及び外側壁３５と非接触位置にある状態が示されている。
【００３２】
水冷ジャケット６０が内側壁３４に接触すると、内側壁３４より水冷ジャケット６０の温度が低いため、水冷ジャケット６０へと熱が伝導し、内側壁３４が冷却される。また、水冷ジャケット６０が外側壁３５に接触すると、外側壁３５より水冷ジャケット６０の温度が低いため、水冷ジャケット６０へと熱が伝導し、外側壁３５が冷却される。
【００３３】
図３（ａ）には、水冷ジャケット６０の第１の例が示されている。
図３（ａ）に示されるように、水冷ジャケット６０の第１の例は、２つジャケット本体６６、６６を有する。ジャケット本体６６、６６は、それぞれ半円筒形で形成され、２つのジャケット本体６６、６６の両端部が互いに当接することで、円筒形状となる。また、ジャケット本体６６、６６には、先述の移動機構６４がそれぞれ接続されている。
好ましくは、水冷ジャケット６０が内側壁３４と接触した状態で、水冷ジャケット６０の両端部が互いに当接するように形成すると良い。このようにすると、外側壁３５にくらべ高温になりがちであり、基板の温度制御に直接影響を与えやすい内側壁３４をむらなく効率的に冷却することができる。
【００３４】
ジャケット本体６６、６６の外側壁３５（図１参照）と対向する面には、それぞれパイプ６８、６８が取り付けられている。パイプ６８は、ジャケット本体６６の長手方向に沿った長手方向部分６８ａと、互いに隣り合う長手方向部分６８ａを連結する連結部分６８ｂとを有している。パイプ６８、６８には、それぞれ一端部側に先述の水冷装置６２からの水の供給がなされ、他端部側から水冷装置６２へと水が戻される。
【００３５】
図３（ｂ）には、水冷ジャケット６０の第２の例が示されている。
先述の第１の例では、ジャケット本体６６、６６は、ぞれぞれ半円筒形を有していたのに対して、この第２の例では、さらに、ジャケット本体６６、６６は上下に分割され配置されている。また、この第２例では、パイプ６８は、ジャケット本体６６、６６の周方向に沿った周方向部分６８ｃと、互いに隣り合う周方向部６８ｃを連結する連結部６８ｄとを有している。
尚、第１の例、及び第２の例では、２つのジャケット本体６６、６６にそれぞれ取り付けられたパイプ６８、６８は、互いに連結されていないが、伸縮自在なフレキシブルチューブを用いて２つのパイプ６８、６８を連結し、冷却水を導通可能に構成しても良い。
【００３６】
また、第１の例、又は第２の例において、パイプ６８をジャケット本体６６に螺旋状に巻きつけるように装着しても良い。また、この実施形態では、内側壁３４、外側壁３５を冷却するために、水冷装置６２を用い、パイプ６８内を流す冷却用の媒体として水を用いているが、水以外の液体や気体を冷却用の媒体として、内側壁３４、外側壁３５を冷却しても良い。但し、冷却用の媒体としては、気体よりも液体を用いることが望ましい。液体を冷却用の媒体として用いれば、気体を用いる場合と比較して、高い冷却効率が得られる。
【００３７】
また、第１の例、及び第２の例では、ジャケット本体６６の外周側にパイプ６８を装着しているが、これに替えて、ジャケット本体６６の内周側にパイプ６８を装着しても良い。また、好ましくは、ジャケット本体６６の内周側と外周側との双方にパイプ６８を装着すると、よりいっそう高い冷却効果が得られる。
【００３８】
また、ジャケット本体６６の内周側、及び外周側の少なくともいずれか一方にパイプ６８を装着することに替えて、ジャケット本体６６内に、冷却水等の冷却媒体が流れる流路を形成しても良い。ジャケット本体６６内に流路を形成する場合、例えば、ジャケット本体６６を２層化（ブロック化）し、２つの層の間に流路を形成すれば良い。
パイプ６８を装着する場合、外側壁３５、又は内側壁３４に対して、パイプ６８だけが接触して、ジャケット本体６６は接触しない可能性が生じてしまう。これに対して、ジャケット本体６６内に冷却水の流れる流路を形成すれば、ジャケット本体６６と、外側壁３５、内側壁３４との接触面積を大きくすることができる。
【００３９】
図４及び図５には、移動機構６４が示されている。
移動機構６４は、ジャケット本体６６を移動させるための駆動源として用いられる空気シリンダ７０を有する。空気シリンダ７０は、外側壁３５に固定されたシリンダ本体７２と、シリンダ本体７２に装着され、シリンダ本体７２からの突出量が変わるように移動する移動片７４とを有する。また、移動機構６４は、ジャケット本体６６を移動可能に支持する支持機構７６を有する。支持機構７６は、外側壁３５に対して摺動することができるように取り付けられた摺動部材７８を有し、摺動部７８の端部が、ジャケット本体６６に接続されている。
【００４０】
以上のように構成された移動機構６４では、空気シリンダ７０を駆動させることで、摺動部材７８に支持された状態で、水冷ジャケット６０が、内側壁３４に接触する位置と、外側壁３５に接触する位置と、内側壁３４及び外側壁３５のいずれにも接触しない位置との間で移動する。
【００４１】
この実施形態では、空気シリンダ７０を用いて水冷ジャケット６０を移動させているが、空気シリンダ７０を用いることに替えて、例えば電動シリンダを用いて水冷ジャケット６０を移動させても良い。また、また、空気シリンダ７０を用いることに替えて、例えば、モータとボールねじ等を用いて水冷ジャケット６０を移動させても良い。この際、空気シリンダを用いる場合も、モータとボールねじとを用いる場合も、空気シリンダ７０を用いる場合と同様に、支持機構７６を設けることが望ましい。
【００４２】
また、この実施形態では、水冷ジャケット６０は、２つジャケット本体６６、６６を有しているが、ジャケット本体６６は３個以上であっても良い。
【００４３】
図６には、内側壁３４、外側壁３５、及びジャケット本体６６の形状の一例が説明されている。
ジャケット本体６６の内側の面６６１の曲率、すなわち、ジャケット本体６６の内側壁３４に対向する面の曲率は、内側壁３４の外側の面３４０の曲率、すなわち内側壁３４のジャケット本体６６と対向する面の曲率と同じとなっている。このため、ジャケット本体６６の内側の面６６１と、内側壁３４の外側の面３４０とは隙間なく接触可能である。
【００４４】
また、ジャケット本体６６の外側の面６６０の曲率、すなわち、ジャケット本体６６の外側壁３５に対向する面の曲率は、外側壁３５の内側の面３５１の曲率、すなわち外側壁３５のジャケット本体６６と対向する面の曲率と同じとなっている。このため、例えば、冷却水の流路をジャケット本体６６内に埋め込むように形成した場合、ジャケット本体６６の外側の面６６０と、外側壁３５の内側の面３５１とは隙間なく接触可能である。
【００４５】
図７には、内側壁３４、外側壁３５、及びジャケット本体６６の形状の第１の変形例が説明されている。
この変形例では、先述の例と同様に、ジャケット本体６６の内側の面６６１の曲率は、内側壁３４の外側の面３４０の曲率と同じとなっている。このため、ジャケット本体６６の内側の面６６１と、内側壁３４の外側の面３４０とは隙間なく接触可能である。
【００４６】
また、ジャケット本体６６の外側の面６６０の曲率は、ジャケット本体６６の内側の面６６１の曲率と同じである。このため、外側壁３５の内側の面３５１の曲率は、ジャケット本体６６の外側の面６６０の曲率よりも大きく、外側壁３５の内側の面３５１と、ジャケット本体６６の外側の面６６０との間には隙間が形成される。
そこで、この第１の変形例では、外側壁３５の内側の面３５１に、ジャケット本体６６の外側の面６６０と内側の曲率が同じプレート８０を設けて、さらに、このプレート８０と外側壁３５との間に熱伝導用の連結部材８０ａ、８０ａを設けて、ジャケット本体６６とプレート８０とが隙間なく接触し、熱伝導を促進することができるようにしている。
【００４７】
図８には、内側壁３４、外側壁３５、及びジャケット本体６６の形状の第２の変形例が説明されている。
この変形例では、先述の例と同様に、ジャケット本体６６の内側の面６６１の曲率は、内側壁３４の外側の面３４０の曲率と同じとなっている。このため、ジャケット本体６６の内側の面６６１と、内側壁３４の外側の面３４０とは隙間なく接触可能である。
【００４８】
また、ジャケット本体６６の外側の面６６０の曲率は、ジャケット本体６６の内側の面６６１の曲率と同じであり、さらに、外側壁３５の内側の面３５１の曲率もジャケット本体６６の内側の面６６１の曲率と同じとなるように変形されている。このため、ジャケット本体６６の外側の面６６０と外側壁３５の内側の面３５１とは、隙間なく接触可能である。
【００４９】
図９には、内側壁３４、外側壁３５、及びジャケット本体６６の形状の第３の変形例が説明されている。
この変形例では、先述の例と同様に、ジャケット本体６６の内側の面６６１の曲率は、内側壁３４の外側の面３４０の曲率と同じとなっている。このため、ジャケット本体６６の内側の面６６１と、内側壁３４の外側の面３４０とは隙間なく接触可能である。
【００５０】
また、ジャケット本体６６の外側の面６６０の曲率は、ジャケット本体６６の内側の面６６１の曲率と同じである。このため、外側壁３５の内側の面３５１の曲率は、ジャケット本体６６の外側の面６６０の曲率の曲率よりも大きく、外側壁３５の内側の面３５１と、ジャケット本体６６の外側の面６６０との間には隙間ｄが形成される。
そして、この第３の変形例では、隙間ｄに合せた均熱ブロック８２、８２が、例えば所定の間隔で外側壁３５の内側の面３５１に取り付けられている。
【００５１】
図１０には、外側壁３５の変形例が示されている。
この変形例では、ジャケット本体６６の外周側にパイプを装着しているタイプの水冷ジャケット６０に対応するべく、外側壁３５に凹部３５ａが形成されている。凹部３５ａには、水冷ジャケット６０が外側壁３５に接触するように移動した際に、ジャケット本体６６の外側壁３５の対向する面に取り付けられたパイプ６８が嵌りこむ。このため、水冷ジャケット６０のパイプ６８だけが外側壁３５に接するのではなく、水冷ジャケット６０が外側壁３５に接するようになる。
【００５２】
図１１には、基板処理装置１０が有するコントローラ１００が示されている。
コントローラ１００は、少なくとも移動機構６４を制御する制御部として用いられ、制御回路１０２を有し、制御回路１０２に温度センサ２８からの出力が入力され、制御回路１０２からの出力で、少なくとも水冷装置６２、移動機構６４、ヒータ３９、サブヒータユニット２５、及びサブヒータユニット４７が制御される。また、制御回路１０２には、操作手段として用いられる操作パネル１０４が取り付けられている。
【００５３】
以上のように構成された基板処理装置１０においては、処理室１２内におけるウエハ１の処理温度と、処理室内の温度を上昇させる昇温工程にあるか、処理室内の温度を処理温度に安定させて所定の範囲内に保ち、基板を処理する処理工程あるか、処理室内の温度を下降させる降温工程にあるかに応じて、コントローラ１００による制御がなされる。また、コントローラ１００による制御では、ヒータ３９が発する熱の温度に応じた波長の変化と、ウエハ１の熱特性とが考慮される。
【００５４】
図１２には、ヒータ３９が発する発熱温度と、ピーク波長と関係が示されている。図１２において、縦軸は波長（μｍ）を示し、横軸は温度（℃）を示している。
また、図１３には、シリコンで構成されるウエハ１の熱特性として、温度と、ウエハ１が熱を反射する反射率及び熱を放射する放射率との関係が示されている。図１３においては、縦軸は、ウエハ１が熱を放射する放射率と、ウエハ１が熱を反射する反射率とを示し、横軸は温度（℃）を示している。
【００５５】
図１２に示されるように、ヒータ３９等が発する熱の波長は、温度が５０℃以上２５０℃未満程度の低温領域においては、４μｍから６μｍ程度である。そして、温度が２５０℃以上５００℃未満の中温領域、及び温度が５００℃以上１０５０℃未満の高温領域では、波長は２．２μｍから４μｍ程度となっている。
【００５６】
図１３に示されるように、ウエハ１は、温度が５０℃以上２５０℃未満程度までの低温領域では、反射率が高く逆に放射率（吸収率）が低い。このため、この温度領域では、ウエハ１に熱は吸収されにくく、ウエハ１は加熱されにくい。一方、温度が２５０℃以上となると、ウエハ１が熱を吸収する割合が、温度上昇に応じて上昇することがわかる。
尚、ウエハ１が最も吸収しやすいピーク波長は、０．９μｍ程度である。また、プロセスチューブ１１は石英（ＳｉＯ２）で形成され、波長が４μｍ以上の熱を吸収するため、波長が４μｍ以上の熱ではウエハ１の温度が上昇しにくい。
【００５７】
以上のヒータ３９の発する熱線の波長と温度との関係、及びウエハ１の熱特性から、低温領域でウエハ１を効率よく加熱するためには、ヒータ３９自体の温度を上げて、発光波長を短くすることが有効であることがわかる。すなわち、ヒータ３９の周辺の温度と、ヒータ３９との温度とに温度差を設けて、ヒータ３９から発せられる熱の温度を２５０℃以上１０５０℃未満とすると、波長が２．２μｍから４μｍ程度となり、ウエハ１が熱を吸収しやすくなる。そして、ヒータ３９の周辺の温度と、ヒータ３９との温度差を設けるためには、内側壁３４を冷却することが有効である。一方、５００℃以上の温度領域では、内側壁３４を冷却しすぎると加熱空間４２０が冷却されすぎてしまう問題が生じやすくヒータへの電力、冷却媒体の消費量等、エネルギー効率が悪くなる。
【００５８】
コントローラ１００は、温度領域が２５℃以上２５０℃未満程度の低温領域であって、昇温工程にある場合か若しくは処理工程にある場合には、ヒータ３９の出力を上げるとともに、移動機構６４を制御して、水冷ジャケット６０を内側壁３４に接触させた状態とする。
すなわち、低温領域では、ヒータ３９が発する熱のピーク波長が４μｍから６μｍとウエハ１に吸収されにくい波長であり、しかも、石英（ＳｉＯ２）で構成されるプロセスチューブ１１に、波長が４μｍ以上の熱線が吸収されるため、ウエハ１の温度が上昇しにくい。
【００５９】
そこで、コントローラ１００は、ヒータ３９が発する熱のピーク波長を短くするように、ヒータ３９の出力を上げるとともに、内側壁３４が冷却されるように水冷ジャケット６０が内側壁３４に接触する状態とする。また、水冷ジャケット６０を内側壁３４に接触させた状態とすることで、温度のオーバーシュート（温度が目標温度よりも高くなってしまうこと）が生じにくくなり、制御性が向上するとともに、温度を安定させる安定時間が短縮される。また、処理室に処理ガスを供給して基板を処理する際にも、安定した温度で処理することが可能となり、膜厚均一性や膜質均一性が向上する。
【００６０】
ここで、そもそも温度のオーバーシュートが生じる原因は、処理室１２を形成するプロセスチューブが一定の熱容量を有するため、このプロセスチューブからの放熱により、温度変化にブレーキが効かないことがある。その対策として、フィードバック制御であるＰＩＤ制御の積分動作を固定的にパターン化し設定しても、オーバーシュートを抑制し難かった。これに対して、この実施形態に係る基板処理装置１０では、水冷ジャケット６０を移動させることで、冷却の状態を迅速かつ細やかな調整することができ、温度のオーバーシュートを抑制することができる。
【００６１】
また、コントローラ１００は、温度領域が２５℃以上２５０℃未満の低温領域であって、降温工程にある場合には、処理室１２内の温度の降下に要する時間である降温時間を短縮するために、水冷ジャケット６０を内側壁３４に接触した状態とする。
【００６２】
また、コントローラ１００は、温度領域が２５０℃以上５００℃未満の中温領域であって、昇温工程にある場合には、熱のピーク波長をさらに短くするために、ヒータ３９の出力を上げるとともに、内側壁３４が冷却されるように水冷ジャケット６０を内側壁３４に接触させた状態とする。また、水冷ジャケット６０を内側壁３４に接触させた状態とすることで、温度のオーバーシュートが生じにくくなり、制御性が向上する。
ここで、フィードバック制御であるＰＩＤ制御のみでは防止することが難しいオーバーシュートを生じにくくすることができる理由は、水冷ジャケット６０を移動させることで、冷却の状態を迅速かつ細やかな調整することができるためである。
【００６３】
また、コントローラ１００は、温度領域が２５０℃以上５００℃未満の中温領域であって、処理工程にある場合には、温度上昇に伴ったヒータユニット３０外部への放熱量の増大を抑制すべく、水冷ジャケット６０を内側壁３４及び外側壁３５のいずれにも接触しない状態とし、内側壁３４の冷却を停止させる。これにより、ヒータ３９で消費される電力が少なくなり、エネルギー効率が向上する。また、例えば、クリーンルーム等の基板処理装置１０が設置された場所の温度上昇を抑制することができ、該場所を冷却するためのエネルギー消費を抑制することができる。
【００６４】
尚、温度領域が中温領域であって、処理工程にある場合には、水冷ジャケット６０を内側壁３４及び外側壁３５のいずれにも接触しない状態とすることに替えて、水冷ジャケット６０を外側壁３５に接触させるようにしても良い。これにより、さらにヒータユニット３０外部への放熱量が減るため、ヒータ３９で消費される電力が少なくなり、エネルギー効率が向上する。また、例えば、クリーンルーム等の基板処理装置１０が設置された場所の温度上昇をさらに抑制することができ、該場所を冷却するためのエネルギ消費を抑制することができる
【００６５】
また、コントローラ１００は、温度領域が２５０℃以上５００℃未満の中温領域であって、降温工程にある場合には、処理室１２の温度を短時間で降下させるために、水冷ジャケット６０を内側壁３４に接触した状態とする。
【００６６】
また、コントローラ１００は、温度領域が５００℃以上１０５０℃未満の高温領域であって、昇温工程にある場合には、ヒータ３９の出力を確保するとともに、処理室１２内の温度を高温に保つため、水冷ジャケット６０を内側壁３４及び外側壁３５のいずれにも接触しない状態とする。これにより、ヒータ３９で消費される電力が少なくなり、エネルギー効率が向上する。また、例えば、クリーンルーム等の基板処理装置１０が設置された場所の温度上昇を抑制することができ、該場所を冷却するためのエネルギー消費を抑制することができる。
尚、水冷ジャケット６０を内側壁３４及び外側壁３５のいずれにも接触しない状態とすることに替えて、水冷ジャケット６０を外側壁３５に接触させるようにしても良い。これにより、さらにヒータユニット３０外部への放熱量が減るため、ヒータ３９で消費される電力が少なくなり、エネルギー効率が向上する。また、例えば、クリーンルーム等の基板処理装置１０が設置された場所の温度上昇を抑制することができ、該場所を冷却するためのエネルギー消費を抑制することができる。
【００６７】
また、コントローラ１００は、温度領域が５００℃以上１０５０℃未満の高温領域であって、処理工程にある場合には、移動機構６４を制御して、水冷ジャケット６０を外側壁３５に接触させる状態とする。水冷ジャケット６０を外側壁３５に接触させることで、基板処理装置１０外部へ放出される熱の量を抑制することができ、例えば、クリーンルーム等の基板処理装置１０が設置された場所の温度上昇を抑制することができ、該場所を冷却するためのエネルギー消費を抑制することができる。
【００６８】
また、コントローラ１００は、温度領域が５００℃以上１０５０℃未満の高温領域であって、降温工程にある場合には、処理室１２の温度を短時間で降下させるために、水冷ジャケット６０を内側壁３４に接触した状態とする。
【００６９】
尚、高温領域の上限は、例えばＯリング等の耐熱温度の低い部材の劣化を抑制するために、本実施形態のような拡散炉では１０５０℃程度に、ＣＶＤ炉では８５０℃程度に定められるが、耐熱温度の低い部材の熱劣化の問題が解消する場合、１０５０℃以上の温度としても良い。
【００７０】
次に、基板処理装置１０を用いた、例えばＩＣ等の半導体装置の製造方法について説明する。
【００７１】
基板処理装置１０でなされる半導体装置の製造方法は、処理室１２を加熱するヒータ３９の外周側に設けられる環状の内側壁３４と、内側壁３４の外周側に、内側壁３４との間に隙間を形成して設けられる環状の外側壁３５との間の隙間に設けられる環状の水冷ジャケット６０を、内側壁３４及び外側壁３５の少なくともいずれか一方と接触する接触位置と、内側壁３４及び外側壁３５のいずれにも接触しない非接触位置との間で移動させる移動機構６４によって、内側壁３４に接触する接触位置に移動させる工程と、処理室１２でウエハ１を処理する工程とを有する。
【００７２】
以下、基板処理装置１０でなされる半導体装置の製造方法を、工程毎に、より具体的に説明する。尚、以下で説明する各工程は、コントローラ１００によって、基板処理装置１０の各部が制御されることによって実現される。
【００７３】
半導体装置を製造するにあたっては、まず、複数枚のウエハ１を整列した状態で保持したボート２６が、シールキャップ２１の上に複数枚のウエハ１が鉛直方向に並んだ状態となるように置かれる。次に、ボート２６が、ボートエレベータ（不図示）によって上方に持ち上げられるようにして、プロセスチューブ１１の炉口１３から処理室１２に搬入（ボートローディング）され、シールキャップ２１に支持されたままの状態で処理室１２にセットされる。
【００７４】
次に、処理室１２が所定の圧力となるように排気管１７によって排気され、所定の温度となるようににヒータ３９によって昇温される。
【００７５】
次に、処理室１２の圧力および温度が所定の値に達して安定すると、ガス導入管１８を介して、処理ガスが、処理室１２に例えば所定の流量で導入され、ウエハ１に所望の処理がなされる。
【００７６】
次に、所定の処理時間が経過した後であって、例えば、処理ガスの導入が停止された後に、窒素ガス等のパージガスが処理室１２にガス導入管１８から導入されるとともに、処理室１２内が排気管１７を用いて排気される。また、プロセスチューブ１１と均熱チューブ１４との間の通気路１５、均熱チューブ１４と断熱槽３３との間の冷却エア通路４２及び断熱槽３３の空間３６に、冷却エア４１がそれぞれ供給されて流通されることにより、処理室１２が冷却される。
【００７７】
次に、処理室１２の温度が所定の温度までに下降すると、ボート２６は、シールキャップ２１に支持された状態のままボートエレベータ（不図示）によって、下方に移動するようにして、処理室１２の炉口１３から搬出（ボートアンローディング）される。以降、これらの工程がが繰り返されることにより、基板処理装置１０によってウエハ１に対する所望の処理が実施される。
【００７８】
以上で説明をした各工程中における、少なくとも処理室１２が昇温される工程から処理室１２が冷却される工程までにおいて、水冷ジャケット６０は、処理室１２内の温度に応じて、所定の位置に配置されるように移動する。以下、処理室１２内の温度領域が２５℃以上２５０℃未満である場合を例として、水冷ジャケット６０の動作（移動）を説明する。
【００７９】
水冷ジャケット６０は、ヒータ３９の出力が上げられる工程であり、処理室１２が昇温される工程（昇温工程）か若しくは処理室１２内の温度を安定させて所定の範囲内に保ち、ウエハ１を処理する工程（処理工程）にある場合は、内側壁３４に接触した状態にある。処理室１２内の温度が、２５℃以上２５０℃未満の温度領域では、ヒータ３９が発する熱のピーク波長が４μｍから６μｍとウエハ１に吸収されにくい波長であり、しかも、石英（ＳｉＯ２）で構成されるプロセスチューブ１１に、波長が４μｍ以上の熱線が吸収されるため、ウエハ１の温度が上昇しにくい。そこで、ヒータ３９が発する熱のピーク波長を短くするために、水冷ジャケット６０は、内側壁３４が冷却されるように内側壁３４に接触した状態とされる。
【００８０】
また、水冷ジャケット６０は、処理室１２を冷却する工程においても、水冷ジャケット６０は、内側壁３４に接触した状態にある。これにより、処理室１２内の温度の降下に要する時間である降温時間が短縮される。
【００８１】
図１４には、本発明の第２実施形態に用いられる処理室１２が模式的に示されている。
先述の第１の実施形態に係る基板処理装置１０は、バッチ式、縦形で、複数のウエハ１を処理するように構成されていた。これに対して、この第２の実施形態に係る基板処理装置１０は、処理室１２内で１枚のウエハ１を処理するように構成されている。
すなわち、この第２の実施形態に係る基板処理装置１０では、処理室１２内に設けられたサセプタ８４に１枚のウエハ１が載置され、このウエハ１がガス導入管１８から処理室１２内に導入されたガスによって処理される。
【００８２】
また、先述の第１の実施形態に係る基板処理装置１０では、ヒータ３９、内側壁３４、水冷ジャケット６０、及び外側壁３５は、円筒形状をしていた。これに対して、この第２の実施形態では、ヒータ３９、内側壁３４、水冷ジャケット６０、及び外側壁３５は、ウエハ１と同一形状である円板形状をしている。
また、先述の第１の実施形態に係る基板処理装置１０では、ヒータ３９、内側壁３４、水冷ジャケット６０、及び外側壁３５は、同軸状に内側から外側に向かって配置されていた。これに対して、この第２の実施形態に係る基板処理装置１０では、ヒータ３９、内側壁３４、水冷ジャケット６０、及び外側壁３５は、縦方向に配置されている。すなわち、処理室１２の上方と下方とに、ヒータ３９、内側壁３４、水冷ジャケット６０、及び外側壁３５が、それぞれ処理室１２から近い順に配置されている。
【００８３】
また、先述の第１の実施形態に係る基板処理装置１０では、移動機構６４は、水冷ジャケット６０を、円筒形状をなす水冷ジャケット６０の半径方向に移動させた。これに対して、この第２の実施形態に係る基板処理装置１０では、水冷ジャケット６０を上下方向に移動させる。
すなわち、移動機構６４は、水冷ジャケット６０を上下動させることで、外側壁３５に接触する位置と、内側壁３４に接触する位置と、外側壁３５及び内側壁３４のいずれにも接触しない位置の間で移動させる。尚、図１４には、水冷ジャケット６０が、外側壁３５及び内側壁３４のいずれにも接触しない位置に配置された状態が示されている。
【００８４】
尚、以上で説明した以外の第２の実施形態に係る基板処理装置１０の構成及び制御は、先述の第１の実施形態に係る基板処理装置１０と同じである。
【００８５】
以上のように構成された第１の実施形態に係る基板処理装置１０、及び第２の実施形態に係る基板処理装置１０によれば、膜質、膜厚均一性に優れたウエハ１の処理が可能である。
【００８６】
すなわち、熱伝達の種類として、伝導、伝達（対流）、輻射の三作用があるが、例えば、５０℃から２５０℃程度までの低温領域で、ウエハ１を処理する際には、ＰＩＤ制御を用いて制御を行うと、特に熱輻射による加熱効率が悪いとの弊害を解消するため、高速に昇温すべく、ヒータ３９等の発熱体により多くのパワーを印加するように制御がなされる。
この場合、処理室１２を形成するプロセスチューブが一定の熱容量を有するため、このプロセスチューブからの放熱により、温度変化にブレーキが効かないことがあり、昇温工程から安定化工程に移行する際に、温度のオーバーシュートが生じてしまう。ここで、温度のオーバーシュートを回避するために、設定値と実測値のと偏差から制御量を算出するフィードバック制御であるＰＩＤ制御で、ヒータ３９等による過大な加熱を行わないようにする調整しようとすると、例えば、温度を２００℃まで上昇させて、安定するまでに長い時間を必要としてしまう。
【００８７】
また、たとえ、過大な加熱の原因となるＰＩＤ演算における積分動作を事前に実行した温度特性結果から最適値を求め、パターン化して設定することで所望の特性が得られる制御方式を用いたとしても、出力値が完全にゼロになってしまう区間が生じてしまい、温度制御できない状態が生じてしまう虞がある。このため、従来の技術においては、ウエハ１の熱履歴を良好に制御することが難しく、ウエハ１の膜質・膜厚均一性が悪くなってしまうことがあるとの問題があった。
これに対して、第１の実施形態に係る基板処理装置１０、及び第２の実施形態に係る基板処理装置１０によれば、処理温度、加熱温度に応じたフレキシブルな対応が可能であり、かつ温動履歴の迅速かつ細やかな調整が可能であり、膜質、膜厚均一性に優れたウエハ１の処理が可能である。
【００８８】
また、第１の実施形態に係る基板処理装置１０、及び第２の実施形態に係る基板処理装置１０は、内側壁３４及び外側壁３５とは別部材として水冷ジャケット６０を設け、水冷ジャケット６０を、内側壁３４及び外側壁３５のいずれかと接触する状態とし、非接触の状態とするように移動させる移動機構６４を有している。このため、例えばパイプ６８に流れる冷却水によって、予め強制的に冷却された水冷ジャケット６０を、内側壁３４及び外側壁３５のいずれかと接触する状態とした際には、固体同士の熱伝導作用により速やかに、内側壁３４及び外側壁３５のいずれかに蓄積された熱を奪うことができる。
一方、例えば、６００℃等、高い温度でウエハ１を処理する場合、処理室１２内の温度が十分に高ければ、水冷ジャケット６０を、内側壁３４及び外側壁３５と非接触状態とすることで、水冷ジャケット６０によって、内側壁３４及び外側壁３５が熱を奪われることなく、高温に保たれた処理室１２内でのウエハ１の処理が可能となる。
【００８９】
ここで、第１の実施形態に係る基板処理装置１０において、水冷ジャケット６０を、内側壁３４及び外側壁３５のいずれにも接触しない位置、内側壁３４に接触する位置、及び外側壁３５に接触する位置で移動させることに替えて、水冷ジャケット６０に替えて設けられた断熱材を上下に移動させたり、該断熱材を処理室１２の外周側で回転させたりしても、第１の実施形態と同様の効果を奏するようにも思われる。
【００９０】
しかしながら、断熱材を上下に移動させたり、断熱材を処理室１２の外周側で回転させたりしても、断熱材自体が大きな熱容量を有しているため、断熱材に蓄積される熱を効率よく奪うことができず、結果的に処理室１２内の温度を下げる時間が長くかかってしまう。このため、例えば、所定の処理温度から、例えばウエハ１を処理室１２から搬出する温度まで下げる場合等に、降温時の降温速度（温度降下レート）を、第１の実施形態に係る基板処理装置１０と同程度に、大きくすることは困難である。
【００９１】
本発明は、特許請求の範囲に記載した事項を特徴とするが、さらに次に付記した事項も含まれる。
【００９２】
〔付記１〕
基板を処理する処理室と、
前記処理室の外周側に設けられ、前記処理室を加熱する発熱体と、
前記発熱体の外周側に設けられる環状の内側壁と、
前記内側壁の外周側との間に間隙を形成して設けられる環状の外側壁と、
前記間隙に設けられる冷却された環状の冷却部材と、
前記内側壁及び前記外側壁の少なくともいずれか一方と接触する接触位置と、前記内側壁及び前記外側壁のいずれにも接触しない非接触位置との間で前記冷却部材を移動させる移動機構と、
少なくとも前記移動機構を制御する制御部と、
を有する基板処理装置。
【００９３】
〔付記２〕
前記冷却部材は、前記内側壁に対向する面の曲率が、前記内側壁の前記冷却部材に対向する面の曲率と等しい付記１記載の基板処理装置。
【００９４】
〔付記３〕
前記冷却部材は、前記外側壁に対向する面の曲率が、前記外側壁の前記冷却部材に対向する面の曲率と等しい付記１又は２記載の基板処理装置。
【００９５】
〔付記４〕
基板を処理する処理室と、
前記処理室の外側に設けられ、前記処理室を加熱する発熱体と、
前記発熱体の外側に設けられる内側壁と、
前記内側壁の外側との間に間隙を形成して設けられる外側壁と、
前記間隙に設けられる冷却された冷却部材と、
前記内側壁と接触する接触位置と、前記外側壁と接触する接触位置との間で前記冷却部材を移動させる移動機構と、
少なくとも前記移動機構を制御する制御部と、
を有する基板処理装置。
【００９６】
〔付記５〕
処理室を加熱する発熱体の外周側に設けられる環状の内側壁と、前記内側壁の外周側に設けられる環状の外側壁との間の隙間に設けられる環状の冷却部材を、前記内側壁及び前記外側壁の少なくともいずれか一方と接触する接触位置と、前記内側壁及び前記外側壁のいずれにも接触しない非接触位置との間で移動させる移動機構によって、前記内側壁に接触する接触位置に移動させる工程と、前記処理室で基板を処理する工程と、を有する半導体装置の製造方法。
【００９７】
〔付記６〕
前記制御部は、前記処理室内の温度、及び該温度の変化の少なくともいずれか一方に応じて、前記移動機構を制御する付記１乃至４いずれか記載の基板処理装置。
【００９８】
〔付記７〕
前記制御部は、前記処理室内での基板の処理温度が、２５℃以上２５０℃未満で設定されている際に、前記冷却部材を前記内側壁に接触させるように前記移動機構を制御する付記１乃至４いずれか記載の基板処理装置。
【００９９】
〔付記８〕
前記制御部は、前記処理室内での基板の処理温度が、２５℃以上２５０℃未満で設定されている際に、前記処理室内の温度を上昇させる工程、前記処理室内の温度を上昇させた温度に安定させる工程、前記処理室内で基板を処理する工程、及び前記処理室内の温度を降下させる工程のいずれの工程中でも、前記冷却部材が前記内側壁に接触するように、前記移動機構を制御する付記７記載の基板処理装置。
【０１００】
〔付記９〕
前記制御部は、前記処理室内での基板の処理温度が２５℃以上５００℃未満で設定されている際に、少なくとも前記処理室内の温度を上昇させる工程中は、前記冷却部材が前記内側壁に接触するように前記移動機構を制御する付記１乃至４いずれか記載の基板処理装置。
【０１０１】
〔付記１０〕
前記制御部は、前記処理室内での基板の処理温度が５００℃以上１０５０℃以下で設定される際に、少なくとも前記処理室内で基板を処理する工程中は、前記冷却部材が前記外側壁に接触するように前記移動機構を制御する付記１乃至４いずれか記載の基板処理装置。
【０１０２】
〔付記１１〕
前記移動機構は、前記冷却部材を、前記内側壁の前記冷却部材に対向する面に垂直な方向に移動させる付記１乃至４いずれか記載の基板処理装置。
【０１０３】
〔付記１２〕
少なくとも前記内側壁は、前記発熱体と同材質で構成される付記１乃至４いずれか記載の基板処理装置。
【０１０４】
〔付記１３〕
前記制御部は、前記処理室内での基板の処理温度が、予め定められた所定温度以上の場合は、前記冷却部材を前記外側壁に接触させ、前記処理室内での処理温度が前記所定温度よりも低い場合は、前記冷却部材を前記内側壁に接触させるように前記移動機構を制御して基板を処理する付記１乃至４いずれか記載の基板処理装置。
【０１０５】
〔付記１４〕
前記制御部は、前記処理室内での基板の処理温度が、予め範囲が定められた複数の温度領域のいずれの範囲内にあるかに応じて、前記冷却部材が、前記内側壁及び前記外側壁のいずれにも接触しない位置、前記内側壁に接触する位置、及び前記外側壁に接触する位置のいずれかに配置されるように前記移動機構を制御する付記１乃至４いずれか記載の基板処理装置。
【０１０６】
〔付記１５〕
前記制御部は、前記処理室内の温度の変動状態と、前記処理室内における基板の処理温度が予め範囲が定められた複数の温度領域のいずれの範囲内にあるかとに応じて、前記冷却部材が前記内側壁及び前記外側壁のいずれにも接触しない位置、前記内側壁に接触する位置、及び前記外側壁に接触する位置のいずれかに配置されるように前記移動機構を制御する付記１乃至４いずれか記載の基板処理装置。
【０１０７】
〔付記１６〕
前記制御部は、前記処理室内の温度変動状態が、前記処理室内の温度が降下する温度降下工程中には、前記冷却部材を前記内側壁に接触するように前記移動機構を制御する付記１乃至４いずれか記載の基板処理装置。
【０１０８】
〔付記１７〕
基板を処理する処理室と、
前記処理室の外周側に設けられ、前記処理室を加熱する発熱体と、
前記発熱体の外周側に設けられる環状の内側壁と、
前記内側壁の外周側との間に間隙を形成して設けられる環状の外側壁と、
前記間隙に設けられる冷却された環状の冷却部材と、
前記内側壁及び前記外側壁の少なくともいずれか一方と接触する接触位置と、前記内側壁及び前記外側壁のいずれにも接触しない非接触位置との間で前記冷却部材を移動させる移動機構と、
を有する加熱装置。
【０１０９】
〔付記１８〕
前記冷却部材は、前記内側壁に対向する面の曲率が、前記内側壁の前記冷却部材に対向する面の曲率と等しい付記１７記載の加熱装置。
【０１１０】
〔付記１９〕
前記冷却部材は、前記外側壁に対向する面の曲率が、前記外側壁の前記冷却部材に対向する面の曲率と等しい付記１７又は１８記載の加熱装置。
【０１１１】
〔付記２０〕
基板を処理する処理室と、
前記処理室の外側に設けられ、前記処理室を加熱する発熱体と、
前記発熱体の外側に設けられる内側壁と、
前記内側壁の外側との間に間隙を形成して設けられる外側壁と、
前記間隙に設けられる冷却された冷却部材と、
前記内側壁と接触する接触位置と、前記外側壁と接触する接触位置との間で前記冷却部材を移動させる移動機構と、
を有する加熱装置。
【０１１２】
〔付記２１〕
処理室を加熱する発熱体の外側に設けられる内側壁と、前記内側壁の外側に設けられる外側壁との間の隙間に設けられる冷却部材を、移動機構によって前記内側壁に接触させて、前記処理室内で基板を処理する半導体装置の製造方法。
【産業上の利用可能性】
【０１１３】
以上述べたように、本発明は、例えばウエハ等の基板を処理する基板処理装置と、半導体装置の製造方法とに適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１４】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る基板処理装置を示す概略横断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る基板処理装置の一部を拡大して示す断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る基板処理装置が有する水冷ジャケットを示し、図３（ａ）は、水冷ジャケットの第１の例を示す斜視図であり、図３（ｂ）は、水冷ジャケットの第２の例を示す斜視図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る基板処理装置が有する移動機構を示す断面図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る基板処理装置が有する移動機構を拡大して示し、図５（ａ）は図４における点線Ａで囲まれた部分を拡大して示す断面図であり、図５（ｂ）は図４におけるＢ−Ｂ線断面を示す断面図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る基板処理装置が有する内側壁、外側壁、及びジャケット本体の形状の一例を示す断面図である。
【図７】本発明の第１の実施形態に係る基板処理装置が有する内側壁、外側壁、及びジャケット本体の形状の第１の変形例を示す断面図である。
【図８】本発明の第１の実施形態に係る基板処理装置が有する内側壁、外側壁、及びジャケット本体の形状の第２の変形例を示す断面図である。
【図９】本発明の第１の実施形態に係る基板処理装置が有する内側壁、外側壁、及びジャケット本体の形状の第３の変形例を示す断面図である。
【図１０】本発明の第１の実施形態に係る基板処理装置が有する外側壁の変形例を示し、図１０（ａ）は断面図であり、図１０（ｂ）は図１０（ａ）のＣ−Ｃ線側から見た図である。
【図１１】本発明の第１の実施形態に係る基板処理装置が有するコントローラを示すブロック図である。
【図１２】本発明の第１の実施形態に係る基板処理装置が有するヒータが発する発熱温度と、ピーク波長と関係とを示すグラフである。
【図１３】本発明の第１の実施形態に係る基板処理装置で処理されるウエハの熱特性を示すグラフである。
【図１４】本発明の第２の実施形態に係る基板処理装置を示す模式図である。
【符号の説明】
【０１１５】
１ ウエハ
１０ 基板処理装置
１２ 処理室
２８ 温度センサ
３４ 内側壁
３５ 外側壁
３６ 空間
３９ ヒータ
６０ 水冷ジャケット
６２ 水冷装置
６４ 移動機構
６６ ジャケット本体
６８ パイプ
７６ 支持機構
１００ コントローラ
１０２ 制御回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を処理する処理室と、
前記処理室の外周側に設けられ、前記処理室を加熱する発熱体と、
前記発熱体の外周側に設けられる環状の内側壁と、
前記内側壁の外周側との間に間隙を形成して設けられる環状の外側壁と、
前記間隙に設けられる冷却された環状の冷却部材と、
前記内側壁及び前記外側壁の少なくともいずれか一方と接触する接触位置と、前記内側壁及び前記外側壁のいずれにも接触しない非接触位置との間で前記冷却部材を移動させる移動機構と、
少なくとも前記移動機構を制御する制御部と、
を有する基板処理装置。
【請求項２】
前記冷却部材は、前記内側壁に対向する面の曲率が、前記内側壁の前記冷却部材に対向する面の曲率と等しい請求項１記載の基板処理装置。
【請求項３】
前記冷却部材は、前記外側壁に対向する面の曲率が、前記外側壁の前記冷却部材に対向する面の曲率と等しい請求項１又は２記載の基板処理装置。
【請求項４】
基板を処理する処理室と、
前記処理室の外側に設けられ、前記処理室を加熱する発熱体と、
前記発熱体の外側に設けられる内側壁と、
前記内側壁の外側との間に間隙を形成して設けられる外側壁と、
前記間隙に設けられ、強制的に冷却された冷却部材と、
前記内側壁と接触する位置と、前記外側壁と接触する位置との間で前記冷却部材を移動させる移動機構と、
少なくとも前記移動機構を制御する制御部と、
を有する基板処理装置。
【請求項５】
処理室を加熱する発熱体の外周側に設けられる環状の内側壁と、前記内側壁の外周側に設けられる環状の外側壁との間の隙間に設けられる環状の冷却部材を、前記内側壁及び前記外側壁の少なくともいずれか一方と接触する接触位置と、前記内側壁及び前記外側壁のいずれにも接触しない非接触位置との間で移動させる移動機構によって、前記内側壁に接触する接触位置に移動させる工程と、
前記処理室で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１】
基板を処理する処理室と、
前記処理室の外周側に設けられ、前記処理室を加熱する発熱体と、
前記発熱体の外周側に設けられる環状の内側壁と、
前記内側壁の外周側との間に間隙を形成して設けられる環状の外側壁と、
前記間隙に設けられる冷却された環状の冷却部材と、
前記内側壁及び前記外側壁の少なくともいずれか一方と接触する接触位置と、前記内側壁及び前記外側壁のいずれにも接触しない非接触位置との間で前記冷却部材を移動させる移動機構と、
少なくとも前記移動機構を制御する制御部と、
を有する基板処理装置。
【請求項２】
前記冷却部材は、前記内側壁に対向する面の曲率が、前記内側壁の前記冷却部材に対向する面の曲率と等しい請求項１記載の基板処理装置。
【請求項３】
前記冷却部材は、前記外側壁に対向する面の曲率が、前記外側壁の前記冷却部材に対向する面の曲率と等しい請求項１又は２記載の基板処理装置。
【請求項４】
基板を処理する処理室と、
前記処理室の外側に設けられ、前記処理室を加熱する発熱体と、
前記発熱体の外側に設けられる内側壁と、
前記内側壁の外側との間に間隙を形成して設けられる外側壁と、
前記間隙に設けられ、強制的に冷却された冷却部材と、
前記内側壁と接触する位置と、前記外側壁と接触する位置との間で前記冷却部材を移動させる移動機構と、
少なくとも前記移動機構を制御する制御部と、
を有する基板処理装置。
【請求項５】
処理室を加熱する発熱体の外周側に設けられる環状の内側壁と、前記内側壁の外周側に設けられる環状の外側壁との間の隙間に設けられる環状の冷却部材を、前記内側壁及び前記外側壁の少なくともいずれか一方と接触する接触位置と、前記内側壁及び前記外側壁のいずれにも接触しない非接触位置との間で移動させる移動機構によって、前記内側壁に接触する接触位置に移動させる工程と、
前記処理室で基板を処理する工程と、
を有する半導体装置の製造方法。
【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２０１０−４０９５２（Ｐ２０１０−４０９５２Ａ）
【公開日】平成２２年２月１８日（２０１０．２．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２０４９６８（Ｐ２００８−２０４９６８）
【出願日】平成２０年８月８日（２００８．８．８）
【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２２年２月１８日（２０１０．２．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年８月８日（２００８．８．８）
【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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