JP2011023514A - 基板処理装置及び半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】反応容器内の温度をより早く調整できるようにする。
【解決手段】基板処理装置１は、ウェハ３０５を処理する反応容器３０９と、この反応容器３０９を囲繞するインナシェル５０と、インナシェル５０の内側に設けられた発熱体２０と、インナシェル５０内のガスを排気する排気ダクト８０と、インナシェル５０内において排気ダクト８０と反応容器３０９との間に設けられ、発熱体２０から発した熱線を反射する複数の反射体９２、９３と、複数の反射体９２、９３のうち少なくとも１つを移動し、複数の反射体９２、９３間の隙間９５を広げたり狭めたりする駆動装置１００と、を備える。
【選択図】図８

Description

本発明は、基板処理装置及び半導体装置の製造方法に関し、特に、反応容器内に収容された基板を発熱体により加熱した状態でその基板の処理を施す基板処理装置及び半導体装置の製造方法に関する。

図１３に従来の加熱装置を用いた処理炉５００の概略断面図を示す。加熱装置は、略円筒形状で上端が塞がれた金属製のケーシング５０１と、このケーシング５０１の内側に設けられた略円筒形状の断熱材５０２と、この断熱材５０２の内壁に設けられた発熱線５０３と、を有する。この加熱装置の内側に、均熱管５０４及び処理室を形成する反応管５０５が設けられ、この反応管５０５中でウェハ５０６に所望の熱処理が施される。

近年、メタル配線プロセス(Ｃｕアニールなど)で、プロセス温度の低温化(３００℃以下)と、さらなるスループット向上が求められている。よって、ウェハの昇降温時間の短縮が重要とされている。しかし、かかる要請に図１３に記載の如き加熱装置で応じると、現状のヒータは中高温領域で使用できるように大容量の断熱材を持っているため、昇降温特性が悪く、スループットの向上が困難であった。したがって、熱容量が少なく、高応答性の加熱装置が必要とされている。

また、特許文献１に係る基板処理装置では、発熱体に複数のピンを貫通させ、このピンから加熱空間に冷却ガスを送り込むことで、急激な冷却を可能としている。そして、冷却特性に着目することで、加熱装置の応答性を向上させている。

近年、ウェハ処理の微細化に伴い、ウェハの面内偏差（ウェハ面内における温度偏差や膜厚偏差等）をさらに少なくする必要がある。そこで、特許文献２では、処理室の上端部に反射鏡を設け、周部ヒータの輻射熱線をウェハの中央部に集光させることで、面内偏差を低減させている。
特許文献３に係る熱処理装置では、基板より上方に基板周縁部に設けたヒータからの放射熱を基板に向けて反射させる反射体を移動可能に設けている。
特許文献４に記載の熱処理装置では、基板と対向する位置に紫外線ランプを設置し、基板と該ランプとの間に反射体を移動又は反射面の角度を変更可能に複数設けて、基板上への紫外線を均一に照射している。
また、特許文献５に記載の熱処理装置では、最上段の基板の周縁部と基板の中心部の温度を測定可能な温度センサを設け、この温度センサの情報により異なる位置に複数の加熱手段を制御している。
特許文献６に記載の基板処理装置では、加熱空間内の発熱体からの熱線を反射する反射体を設け、この反射体の角度を調整することで、処理される基板の面内偏差を低減している。

ＷＯ２００７／０２３８５５ 特開２００５−３２８８３号公報 特開平７−３２１０５９号公報 特開２００６−１１４８４８号公報 特開２００４−１１９５１０号公報 特開２００９−３３１１６号公報

本発明の目的は、反応容器内の温度をより早く調整できるようにすることである。

以上の課題を解決するために、本発明の第一の態様によれば、基板を処理する反応容器と、この反応容器を囲繞する壁体と、前記壁体の内側に設けられた発熱体と、前記壁体内のガスを排気する排気部と、前記壁体内において前記排気部と前記反応容器との間に設けられ、前記発熱体から発せられる熱線を反射する複数の反射体と、前記反応容器内の温度を検出する温度検出器と、前記複数の反射体のうち少なくとも１つを移動させる駆動装置と、前記温度検出器の検出する温度に基づき、前記複数の反射体間の少なくとも１つの隙間を広狭するように前記駆動装置を制御する制御装置と、を備える基板処理装置が提供される。

本発明によれば、駆動装置により複数の反射体間の隙間が広がることによって、壁体内のガスが排気ダクトに排気されやすくなってガスの流量が増えるので、壁体内の冷却効率が向上する。

本発明の他の目的、構成及び効果については、以下の発明の実施の形態の項から明らかになるであろう。

本発明の第一実施形態における基板処理装置の概略を示す縦断面図である。 同実施形態における天井部近傍を示した横断面図である。 同実施形態において図１に示されたＡ部を拡大して示した縦断面図である。 同実施形態において図２に示されたＢ部を拡大して示した横断面図である。 同実施形態において図１に示されたＣ部を拡大して示した図である。 同実施形態において図１に示されたＤ部を拡大して示した縦断面図である。 同実施形態において天井部を示した縦端面図である。 同実施形態において図７に示されたVIII−VIIIに沿った面の矢視断面図である。 同実施形態において図７に示されたVIII−VIIIに沿った面の矢視断面図である。 本発明の第二実施形態における基板処理装置の上部を示した横断面図である。 同実施形態における基板処理装置の上部を示した横断面図である。 本発明の第三実施形態における基板処理装置の上部を示した縦断面図である。 従来の加熱装置を用いた処理炉の概略断面図である。 本発明の第四実施形態における基板処理装置のを示した概略図である。 同実施形態における基板処理装置の上部を示した縦断面図である。 同実施形態における基板処理装置の上部を示した横断面図である。 同実施形態における基板処理装置の上部を示した横断面図である。 本発明の第五実施形態における基板処理装置の上部を示した縦断面図である。 同実施形態における基板処理装置の上部を示した横断面図である。 同実施形態における基板処理装置の上部を示した横断面図である。

以下に、本発明を実施するための好ましい形態について図面を用いて説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。

〔第一の実施の形態〕
図１〜６に示すように、基板処理装置１は、大略、処理室３０８を形成する反応容器３０９と、この反応容器の外周に配置された加熱装置３と、主制御装置４とを備えている。

加熱装置３は、大略、天井部１０、円筒状の中間部１１、下部１２及び端子ケース１３を有し、中間部１１には発熱体２０が支持されている。天井部１０には下面と側面に開口するエルボ状のダクトエレメント８３が形成され、さらにその下部に反射装置９０を有している。中間部１１は、インナシェル５０、アウタシェル６０、化粧パネル７０及び発熱体２０等を有する。壁体であるインナシェル５０が加熱空間１８を囲繞し、発熱体２０がインナシェル５０の内面に支持されている。アウタシェル６０がインナシェル５０を絶縁状態で包囲し、アウタシェル６０の外周が化粧パネル７０によって包囲されている。イン
ナシェル５０とアウタシェル６０とは導電性の材料から構成されており、例えば、ステンレス材等の金属材から構成されている。

中間部１１の上部と吸気アタッチメント７ｘとの間には冷却ガス導入ダクト７ｙが取り付けられる。吸気アタッチメント７ｘの開口には開閉バルブ７ａとして例えばバタフライバルブが装着され、流路が開閉できるようになっている。吸気アタッチメント７ｘは冷却ガス供給ライン７に接続される。インナシェル５０及びアウタシェル６０の間に円筒状の冷却媒体流通通路としての気道１４が形成される。冷却ガス導入ダクト７ｙは環状に略均等に配置された複数のパイプ６１により気道１４と連通している。一方、ダクトエレメント８３には強制排気を行う排気ブロワ８ａを備えた強制排気ライン８が接続され、加熱装
置３の内部空間である加熱空間１８の強制排気が行われる。そして、冷却ガス供給ライン７から導入された空気若しくは不活性ガス等のガスは気道１４及び後述の複数の碍子孔から加熱空間１８に冷却ガスとして供給され、強制排気ライン８から排気される。

基板を処理する反応容器３０９はインナシェル５０内に配置され、インナシェル５０が反応容器３０９を囲繞する。反応容器３０９は、加熱空間１８内に順次同心に配置される均熱管３１５及び反応管３１０を備え、この反応管３１０内に処理室３０８が形成される。この処理室３０８にはボート３００が収納され、基板としてのウェハ３０５がボート３００によって水平多段に保持される。このボート３００は図示しないボートエレベータにより、処理室３０８内へ装入、引出し可能である。

反応管３１０内には反応ガス導入管５ｘ及び排気管６ｘが連通される。反応ガス導入管５ｘには流量制御器５ａが設けられ、排気管６ｘには圧力制御器６ａが設けられる。反応ガスが所定流量で導入されると共に前記反応管３１０内が所定圧力に維持される様に、排出口６ｙから内部ガスが排気され、排気管６ｘを通じて処理室外に排出される。

他の冷却ガス供給ライン５ｙは、均熱管３１５と反応管３１０との間に形成される均熱管内空間３１７に連通される。前記冷却ガス供給ライン５ｙには流量制御器５ｂが設けられる。また、吸気アタッチメント７ｘには開閉バルブ７ａが設けられる。強制排気ライン８には排気装置としての排気ブロワ８ａが設けられる。すなわち、均熱管内空間３１７と加熱空間１８の双方に対して冷却ガスを適宜導入・調整することが可能である。

発熱体２０は中間部１１の円筒の軸心方向に対し、所要のゾーンＺ１〜Ｚ５に複数段に区分けされ、ゾーン制御が可能となっている。各ゾーンには各ゾーンの加熱温度を検出する温度検出器が設けられている。なお、発熱体２０は各ゾーンそれぞれの成形パターンを同じにすることにより、発熱量を各ゾーンとも均一にする様にしてもよい。

基板処理装置１の各部は主制御装置４によって制御され、例えば、反応管３１０内で処理されるウェハ３０５の処理状態は、主制御装置４によって制御される。この主制御装置４は、温度モニタ部４ａ、加熱制御部（加熱制御装置）４ｂ、第一流量制御部４ｄ、圧力制御部４ｅ、第二流量制御部４ｆ、排気制御部４ｇ及び駆動制御部４ｈを備えている。駆動制御部４ｈは、前記ボートエレベータ及び駆動装置１００等を制御する。

温度モニタ部４ａは第一〜第三温度検出器ＴＣ１〜ＴＣ３の温度を検出する。ここで、第一温度検出器ＴＣ１は発熱体２０近傍で各ゾーンＺ１〜Ｚ５毎に設けられる。第二温度検出器ＴＣ２は反応管３１０内の周部における前記各ゾーンＺ１〜Ｚ５毎に設けられる。さらに、第三温度検出器ＴＣ３は反応管３１０より上方若しくは反応管３１０の上部中央を含む範囲に設けられている。

加熱制御部４ｂは、温度モニタ部４ａの検出結果に基づき各ゾーンＺ１〜Ｚ５の発熱体２０の発熱量を制御する。

第一流量制御部４ｄは流量制御器５ａを制御し、圧力制御部４ｅは圧力制御器６ａを制御し、反応ガスの導入と圧力を制御する。また、第二流量制御部４ｆは流量制御器５ｂを制御し、排気制御部４ｇは開閉バルブ７ａ及び排気ブロワ８ａを制御し、冷却ガスの導入と排出とを制御する。

図３に図１中のＡ部の拡大図を示す。発熱体（ヒータ素線）２０は、アルミナ等の絶縁素材としての吊り碍子３０によりインナシェル５０に固定されている。前記発熱体２０には急速加熱が可能である発熱材料、例えばＦｅ−Ａｌ−Ｃｒ合金が用いられ、発熱表面積が大きくなる様に、断面は平板形状等の形状が採用され、面状発熱体として構成されている。発熱体２０は上下に蛇行状の折返部２１、２２を有しており、中間部は上折返部２１と下折返部２２とをそれぞれ半ピッチずらして接続する素線部２３と、各素線部２３間に位置する隙間２４から構成されている。また、発熱体２０の上部は吊り碍子３０に保持される折曲部２０ａとして折り曲げ加工がなされている。インナシェル５０内面は鏡面仕上げされており、発熱体の素線部２３裏面から輻射される熱線を前記内面で反射させ、隙間２４から加熱空間１８に向かって放射する。

絶縁材料としての吊り碍子３０はアルミナ等の耐熱絶縁材料よりなる上碍子３１及び下碍子３２からなり、上金具３３と下金具３４で発熱体２０の上部における折曲部２０ａを挟んで、ピン３５で溶着固定されている。下金具３４は二カ所の折曲部においてボルト３６によりインナシェル５０に取り付けられる。

インナシェル５０には中央に貫通孔４０ａを有し気道１４内の冷却ガスをインナシェル５０内部に供給する複数の急冷パイプ４０がインナシェル５０の内壁から加熱空間１８側に向かって突出するように設けられている。急冷パイプ４０はアルミナ等の絶縁耐熱材料により形成されている。この急冷パイプ４０は、隙間２４において発熱体２０を貫通する貫通部４０ｄと、この貫通部４０ｄが発熱体２０を貫通する貫通方向Ｖに交差する方向にこの貫通部４０ｄよりも突出する突出部としての略円形の鍔４０ｂ、４０ｃにより発熱体２０の中腹の動きを制限する。すなわち、一対の鍔４０ｂ、４０ｃ間の貫通部４０ｄに溝を形成する。さらに発熱体２０の下端を下段の吊り碍子３０の上端位置に重なる位置に設け、発熱体２０の下端の急冷パイプ４０の突出方向に対する動きを制限する。

インナシェル５０の裏面には冷却媒体流通通路としての水冷管５９が設けられている。この水冷管５９は、インナシェル５０の外面に軸心方向に螺旋状に巻き付けられて溶着される。例えば給・排水経路５９ａ、５９ｂを介して冷却水等の冷却媒体を流すことによりインナシェル５０の温度上昇を防ぎ、ほぼ一定に保つ。

インナシェル５０の外側には複数の接続碍子５１を介して絶縁状態でアウタシェル６０が取り付けられる。接続碍子５１は絶縁性と耐熱性を有するアルミナ材で製作されているため、不測に発熱体２０とインナシェル５０とが接触し、インナシェル５０に電流が伝わる等により例えば短絡しても、接続碍子５１により電流がアウタシェル６０に伝わることはない。

接続碍子５１の内側はインナシェル５０に対し第一のボルト５２で固定される。一方、接続碍子５１の外側はアウタシェル６０に対し絶縁耐熱材料としての環状中空状のカラー５３を介して第二のボルト５４で固定される。カラー５３はアウタシェルの取付孔を貫通して設けられ、アウタシェル６０の肉厚よりも厚く形成され、第二のボルト５４の頭部下面と接続碍子５１外面との間にクリアランス（隙間）を設けている。インナシェル５０が熱膨張によって膨らんでも、その変形分をこのクリアランスにより吸収し、アウタシェル６０に熱応力が作用することを防ぎ、アウタシェル６０の変形を防止している。

アウタシェル６０のさらに外側には柱６２を介して最外殻である側壁外層としての化粧パネル７０が設けられている。この化粧パネル７０はフランジを有する柱６２を介してア
ウタシェル６０と例えば金属製のリベット６２ａにより固定アウタシェル６０の上部には円筒状の前記気道１４に連通する開口６１ａが設けられ、この開口６１ａにパイプ６１の一端が溶接される。パイプ６１は化粧パネル７０を貫通し、その他端が冷却ガス導入ダクト７ｙに連通している。なお、柱６２、化粧パネル７０は導電性を有する材料から構成されており、例えば、ステンレス材料等の金属材料から構成されている。このため、化粧パネル７０とアウタシェル６０とは柱６２を介して導電する状態で接続されている。なお、アウタシェル６０や化粧パネル７０に対する導電を上述の如く防ぐことで基板処理装置全
体への導電を防止し、作業時の感電等や基板処理装置内の電装品が破損することを防いでいる。

図３に示すように、インナシェル５０は上下に複数分割されている。分割された上側のシェルとこれに隣接する下側のシェルとの間には隙間５０ｓが設けられている。そして、インナシェル５０のうち上側のシェルである上側シェルに設けられた第一フランジ５０ｔと下側シェルの水冷管５９との間にセラミックファイバー等の断熱部材よりなる断熱ブランケット５０ａを介在させ、隙間５０ｓからの熱逃げを防ぎ、熱的に上下のシェルを分断している。

図６に示すように、中間部１１の下部では、インナシェル５０の外側に張り出した第二フランジ５０ｘとアウタシェル６０の内側に張り出した第三フランジ６０ｘとの間に断熱及び絶縁部材としての断熱ブランケット５０ｙを介在させてある。これにより、インナシェル５０とアウタシェル６０との間は絶縁されると共に断熱ブランケット５０ｙにより気密状態が保たれる。また、第三フランジ６０ｘと底蓋７２ａとの間に断熱部材としての断熱ブランケット６０ｙを設け、インナシェル５０内部空間の気密を保っている。中間部１１と天井部１０との間にも同趣旨の構造が採用され、絶縁状態と気密状態が保たれる。最
下段の発熱体２０の下部は発熱体２０の中腹の動きを制限する急冷パイプ４０とは別に設けられた急冷パイプ４２により支持されている。

近年、メタル配線プロセス(Ｃｕアニールなど)で、プロセス温度の低温化(３００℃以下)と、さらなるスループット向上が求められている。よって、ウェハの昇降温時間の短縮が重要とされている。昇温時間を短縮すべく、反応容器３０９の上に反射装置９０が設けられ、発熱体２０から発した熱線がその反射装置９０の反射面で反射されるようになっている。一方、降温時間を短縮すべく、冷却ガス供給ライン７から導入された空気、不活性ガスその他の冷却ガスが加熱空間１８に供給され、加熱空間１８内のガスが反射装置９０の上方の排気ダクト８０を通って排気される。ところが、加熱空間１８の上方に反射装置９０が位置しているので、排出されるガスに圧損が生じ、ガスの流量が低下してしまう。そうすると、降温時間の短縮を図ることができなかったが、この基板処理装置１及び加熱装置３が以下のように設けられていることで、降温時間の短縮が図られている。

図７及び図８を用いて、天井部１０及び反射装置９０について説明する。図７は、反応容器３０９の上部及び天井部１０を示した縦断面図であって、図１における上部を拡大して示したものである。図８は、図７に示されたVIII−VIIIに沿った面の矢視断面図である。

天井部１０は排気ダクト８０及びフレーム１１０を有する。
フレーム１１０は化粧パネル７０の上端に蓋をするようにして化粧パネル７０の上端に取り付けられている。排気ダクト８０はフレーム１１０の内側に設けられている。排気ダクト８０がインナシェル５０の上部開口を上から覆うようにして設けられ、排気ダクト８０がインナシェル５０内の加熱空間１８に通じている。排気ダクト８０が、インナシェル５０内の加熱空間１８内のガスを排気するものである。

排気ダクト８０について具体的に説明する。排気ダクト８０は、天板８１、合流ダクトエレメント８２及びダクトエレメント８３を有する。天板８１の縁部分は、下部１２の構造と同様に、フランジ５０ｘ、６０ｘ及び断熱ブランケット（断熱クッション）５０ｙ、６０ｙを介してインナシェル５０の上部及びアウタシェル６０の上部に組み付けられている。このようなフランジ５０ｘ、６０ｘ及び断熱ブランケット（断熱クッション）５０ｙ、６０ｙとの組合せによって、天板８１とインナシェル５０との間の絶縁性・気密性が確
保されるとともに、インナシェル５０の膨張収縮が吸収される。

天板８１には、４つの開口８４が形成されている。これら開口８４は天板８１を上下に貫通している。上から見て、これら開口８４は周方向に配列されており、好ましくは周方向に沿って等間隔に配列されている。

合流ダクトエレメント８２が天板８１の上に取り付けられている。上から見て、合流ダクトエレメント８２が十字状に形成されて、合流ダクトエレメント８２内の４つの流路８５が合流ダクトエレメント８２の中央部から径方向外側に延びている。開口８４が流路８５の突端部に位置し、開口８４が合流ダクトエレメント８２内に連通している。また、合流ダクトエレメント８２の上面であってその中央部には、開口８６が形成されている。

ダクトエレメント８３が合流ダクトエレメント８２の上に取り付けられている。ダクトエレメント８３は、合流ダクトエレメント８２の上面中央部からフレーム１１０の側面にかけて配管されている。ダクトエレメント８３の一端部下面が開口しており、その一端部が開口８６によって合流ダクトエレメント８２内に連通している。ダクトエレメント８３の他端部側面がフレーム１１０の側面において開口しており、その開口が排気口８７となっている。

天井部１０の下部には発熱体２０から輻射される熱線（光）を反射する反射装置９０が設けられている。この反射装置９０は４組の反射体対９１を有する。反射体対９１は、板状の反射体（リフレクタ）９２、９３からなる。図８に示すように、上から見て、反射体９２、９３は扇形を呈している。なお、これら反射体９２、９３が同一形状であることが好ましい。また、上から見て、反射体９２、９３が扇形ではなく、二等辺三角形を呈していてもよい。

一方、図７に示すように、天板８１の中央部には、支持棒９４が立てた状態に設けられている。この支持棒９４の上端部が排気ダクト８０内においてダクトエレメント８３に連結されている。支持棒９４が天板８１を貫通して、天板８１から下に垂下している。支持棒９４の下端に円板状のフランジ９８が固定されている。フランジ９８には複数の軸９６が設けられており、これら軸９６が上下方向に延びている。図８に示すように、上から見て、これら軸９６が周方向に環状に配列されており、好ましくは周方向に沿って等間隔に配列されている。

反射体９２の扇頂部分が軸９６に連結され、反射体９２が軸９６を中心に回転可能に設けられている。また、上から見て、反射体９２の円弧部が径方向外側になるよう、反射体９２が軸９６から径方向外側へ延びている。同様に、反射体９３の扇頂部分が軸９６に連結され、反射体９２が軸９６を中心に回転可能に設けられている。ここで、一の軸９６につき一の反射体９２又は一の反射体９３が連結されている。

図８に示すように、上から見て、反射体９２と反射体９３が交互になって、これら反射体９２、９３が周方向に配列されている。そして、隣り合う反射体９２、９３が一組の反射体対９１として組まれて、一組の反射体対９１では、反射体９３が反射体９２の時計回り側に配置されている。また、隣り合う反射体対９１、９１の間の上に開口８４が配置されている。つまり、開口８４は、隣り合う反射体対９１、９１のうち一方の反射体対９１の反射体９２と他方の反射体対９１の反射体９３との間の上に配置されている。

反射体９２の縁部分が２本の連結棒１０２の下端に連結され、反射体９２が連結棒１０２によって吊り下げられている。同様に、反射体９３の縁部分が２本の連結棒１０３の下端に連結され、反射体９３が連結棒１０３によって吊り下げられている。ここで、反射体９２の上下方向の位置と反射体９３の上下方向の位置が、僅かながらずれている。反射体９２、９３が吊り下げられた状態においては、これら反射体９２、９３が排気ダクト８０と反応容器３０９の上端との間に配置されている。

反射体９２、９３は側面視で略円弧状の形状をなし、図７及び８に示す如く、ウェハ３０５の中心部から周縁部を越える大きさで湾曲している。すなわち、反射体９２、９３は加熱空間１８の中心部から加熱空間１８の周縁部近傍までを覆うように設けられる。好ましくは、図７及び８に示す如く、ウェハ３０５の中心部から周縁部を越える大きさで天井壁体側に凸となるように湾曲しているとよい。これにより、反射体９２の扇頂部と円弧部との間のほぼ全面で熱線の反射に利用することができ、熱線の反射効果を増大させ、熱線の集光状態を向上させることが可能となる。しかも、熱線の反射効果によって、天井部１０の断熱効果をも向上させることができる。なお、好ましくは、反射体９２、９３をウェハ３０５の中心部から発熱体２０が保持される円周位置に直交する鉛直方向位置まで延在されるとよい。このように構成することにより、反射面が増大し、より一層反射効果を増大させ、熱線の集光状態を向上させ、しかも天井部１０の断熱効果をも向上させることができる。

連結棒１０２、１０３が天板８１及びフレーム１１０の上面を貫通している。フレーム１１０の上方において、連結棒１０２の上端がアーム１０４の先端に連結され、連結棒１０３の上端がアーム１０５の先端に連結されている。アーム１０４、１０５は径方向に延び、アーム１０４、１０５の基端部が駆動装置１００に連結されている。

図８に示すように、連結棒１０２が天板８１を貫通している箇所においては、ガイド穴１０６が形成されている。ガイド穴１０６は、軸９６を中心とした円弧状を呈している。連結棒１０２は、このガイド穴１０６に挿入されている。連結棒１０２がフレーム１１０の上面を貫通する箇所にも、同様のガイド穴が形成されている。そのため、連結棒１０２がガイド穴１０６に沿って周方向に移動することによって、反射体９２が軸９６を中心にして回転するようになっている。

また、連結棒１０３が天板８１を貫通している箇所においては、円弧状のガイド穴１０７が形成され、連結棒１０３がフレーム１１０の上面を貫通する箇所にも、同様のガイド穴が形成されている。そのため、連結棒１０３がガイド穴１０７に沿って周方向に移動することによって、反射体９３が軸９６を中心にして回転するようになっている。

図８に示すように、連結棒１０２がガイド穴１０６の反時計回り側端部に位置し、連結棒１０３がガイド穴１０７の時計回り側端部に位置している場合には、複数の反射体９２、９３が隙間９５を隔てて環状に配列されている。上述の如く、反射体９２、９３が三扇形状又は二等辺三角形状に形成されているので、複数の反射体９２、９３を容易に環状に配列することができる。図８に示す状態にあっては、反射体対９１の反射体９２と反射体９３との間の隙間９５の上には、開口８４が位置していない。一方、隣り合う反射体対９１、９１のうち一方の反射体対９１の反射体９２と他方の反射体対９１の反射体９３との
間の隙間９５の上には、開口８４が位置している。

図９に示すように、連結棒１０２がガイド穴１０６の時計回り側端部に位置し、連結棒１０３がガイド穴１０７の反時計回り側端部に位置している場合には、反射体対９１については反射体９２と反射体９３が部分的に重なっている。そうすると、上から見て、反射体対９１の反射体９２と反射体９３との間の隙間が無い。一方、隣り合う反射体対９１、９１のうち一方の反射体対９１の反射体９２と他方の反射体対９１の反射体９３との間の隙間９５が図８の場合よりも広くなっている。

好ましくは、複数の反射体９２、９３を同一形状で形成し、図８の状態において複数の反射体９２、９３を実質的に円周方向に均等配置するとよい。これにより、隙間９５により、加熱空間１８からの排気の流れを円周方向で均等に分けることができ、円周方向でのウェハ面内での温度差を減少させることが可能となる。
また、好ましくは、図８に示す状態において何れの隙間９５も等幅であることにより、一層均等に排気の流れを円周方向で分けることができ、ウェハ面内の温度差を減少させることが可能となる。
また、好ましくは、図９に示す状態において広がった何れの隙間９５も等幅であることにより、一層均等に排気の流れを円周方向で分けることができ、ウェハ面内の温度差を減少させることが可能となる。

加熱空間１８内の雰囲気は、先の隙間９５又は反射体９２、９３の周縁を経て、ヒータの周辺に等配されている４つの第一の開口８４から吸気される。そして、ヒータの中心軸線上にある第二の開口８６で纏められた後、排気口８７から加熱装置３の外部に排出される。なお、好ましくは、図８の状態の隙間９５の幅は、第一の開口８４における開口面の直径より小さく、すなわち隙間９５の方が狭小とするとよい。これにより、第一の開口８４は、図８に示すように、上述の複数の隙間９５の一部に対向して設けられている箇所であっても、隙間９５からの排気量を抑制することができ、加熱空間１８からの排気の流れを円周方向で均等に分けることができる。

図７に示すように、駆動装置１００は、フレーム１１０の上の中央部に取り付けられている。この駆動装置１００は、モータといった動力源及びギア列といった伝動機構等を有する。駆動装置１００は、回転装置である。つまり、駆動装置１００は、軸９６を中心にしてアーム１０４、連結棒１０２及び反射体９２をガイド穴１０６に沿って回転させる。また、駆動装置１００は、軸９６を中心にしてアーム１０５、連結棒１０２及び反射体９３をガイド穴１０７に沿って回転させる。ここで、駆動装置１００は、一組の反射体対９１のうち反射体９２と反射体９３を同時に回転するものでもよいし、別々に回転させるものでもよい。特に、駆動装置１００が一組の反射体対９１のうち反射体９２と反射体９３を同時に回転する場合、駆動装置１００は反射体９２の回転向きと反射体９３の回転向きを反対にするよう構成されていることが好ましい。

図１に示すように、駆動装置１００が駆動制御部４ｈによって制御される。

図１に示すように、反応容器３０９には、ＳｉＣや石英材からなる均熱管３１５、ＳｉＣや石英材からなる反応容器としての反応管３１０が設置される。この反応管３１０内に基板保持具としてのボート３００に載置された基板としてのウェハ３０５が配置される。

反応管３１０内の周縁部には先の第二温度検出器ＴＣ２としての温度センサ３３０が設置され、温度検出体としての熱電対の接点が前記各ゾーンＺ１〜Ｚ５毎に設置される。また、反応管３１０内には、先端がＬ型に曲げられた先の第三温度検出器ＴＣ３としてのＬ型温度センサ３２０が設置される。Ｌ型温度センサ３２０は、反応管３１０内のボート３００より上方でＬ型に屈曲されている。Ｌ型温度センサ３２０は、ウェハ(ボート天板)の中心に位置する部分に温度検出体としての熱電対接点３２１が配置され、周縁に位置する部分に温度検出体としての熱電対接点３２２が設けられ、ウェハ(ボート天板)の中心部と周縁部の温度を検出することができる。

温度センサ３３０により検知された温度に基づき、加熱制御部４ｂが発熱体出力を各ゾーン毎に制御する。また、Ｌ型温度センサ３２０によって検知された中心部と周縁部の温度データは、温度モニタ部４ａに送信される。

次に、上記基板処理装置１の動作及びこの基板処理装置１を用いた半導体装置の製造方法について説明する。
まず、駆動制御部４ｈによって駆動装置１００が作動すると、駆動装置１００によって反射体９２が上から見て反時計回りに回転し、駆動装置１００によって反射体９３が上から見て時計回りに回転する。そうすると、隣り合う反射体対９１、９１のうち一方の反射体対９１の反射体９２と他方の反射体対９１の反射体９３との間の隙間９５が狭くなっていく。そして、連結棒１０２がガイド穴１０６の反時計回り側端部に至り、連結棒１０３がガイド穴１０７の時計回り側端部に至ると、駆動制御部４ｈによって駆動装置１００が停止される。この時、反射体対９１の反射体９２と反射体９３との重なりが解消され、反射体９２と反射体９３との間に隙間９５が形成される（図８参照）。なお、図８に示すように反射体対９１の反射体９２と反射体９３が予め重なっていない場合には、この動作は行われない。

次に、ウェハ３０５が装填された前記ボート３００がボートエレベータにより前記反応管３１０に装入され、発熱体２０の発熱により反応管３１０等が所定温度迄急速加熱される。発熱体２０により前記ウェハ３０５を所定温度に加熱した状態で前記反応ガス導入管５ｘより反応ガスが導入され、前記排気管６ｘを介して排気ガスが排出され、前記ウェハ３０５に所要の熱処理がなされる。この際、流量制御器５ｂが第二流量制御部４ｆによって制御され、反応ガス導入管５ｘを流れる反応ガスの流量が流量制御器５ｂによって調整される。また、圧力制御器６ａが圧力制御部４ｅによって制御され、反応管３１０内の圧力が圧力制御器６ａによって調整される。

通常、前記ボート３００の装入前は所要の温度、例えば５５０℃に保温しておき、このボート３００が装入された後はウェハ処理温度、例えば８５０℃迄昇温保持される。尚、装入前の温度、処理温度は基板処理装置での処理内容に応じて適切な温度が選択される。

前記発熱体２０の各段の発熱体２０は温度モニタ部４ａによって独立したゾーン毎に測定され、発熱体２０により温度制御される。各ゾーンの発熱体２０は連続した１つの発熱体であるので、この発熱体２０に異常があった場合、例えば断線があった場合も直ちに発見でき、各段の発熱体の劣化状態も容易に把握することができる。

処理が完了すると、駆動制御部４ｈによって駆動装置１００が作動する。駆動装置１００によって反射体９２が上から見て時計回りに回転し、駆動装置１００によって反射体９３が上から見て反時計回りに回転する。そうすると、隣り合う反射体対９１、９１のうち一方の反射体対９１の反射体９２と他方の反射体対９１の反射体９３との間の隙間９５が広がっていく。そして、連結棒１０２がガイド穴１０６の時計回り側端部に至り、連結棒１０３がガイド穴１０７の反時計回り側端部に至ると、駆動制御部４ｈによって駆動装置１００が停止される。この時、隣り合う反射体対９１、９１のうち一方の反射体対９１の
反射体９２と他方の反射体対９１の反射体９３との間の隙間９５が広くなっている（図９参照）。また、反射体９２、９３が停止した際に、広がった隙間９５は何れも等幅である。なお、駆動装置１００によって反射体９２と反射体９３のどちらか一方が回転されるものとしてもよい。また、駆動装置１００によって反射体９２と反射体９３が同時に回転されるものとしてもよい。また、反射体９２と反射体９３のうちどちらか一方が先に回転し、他方が後に回転するものとしてもよい。また、連結棒１０２がガイド穴１０６の時計回り側端部に至る前に、反射体９２が停止するものとしてもよい。また、連結棒１０３がガイド穴１０７の反時計回り側端部に至る前に、反射体９３が停止するものとしてもよい。

その後、ウェハ出炉温度、例えば５５０℃迄急速冷却される。このウェハ３０５処理後の冷却は、排気制御部４ｇ又は第一流量制御部４ｄによって前記流量制御器５ａ及びエアバルブ７ａが開かれ、空気或は窒素ガス等不活性ガスが冷却ガスとして前記冷却ガス供給ライン５ｙ、７より供給される。前記冷却ガス供給ラインから供給された冷却ガスは急冷パイプ４０の貫通孔４０ａを通じて加熱空間１８に流入し、発熱体２０を外面、内面の両側から急速に冷却する。加熱空間１８内の排気は、排気ブロワ８ａが排気制御部４ｇによって駆動されることによってなされる。

このような急冷パイプ４０を用いた構成では、ヒータの冷却速度、延いてはウェハの冷却速度を向上させることができ、ウェハ処理のスループットを向上させることができる。また、急冷パイプ４０は発熱体押さえと冷却ガス供給管とを兼ねているため、別途ヒータ冷却用のガス管を設ける必要がなく、それ故、ヒータ内壁における発熱体面積を向上させることができる。さらに、急冷パイプ４０の貫通孔４０ａの開口部は発熱体２０よりも内側にて開口しているので、冷却ガスにより発熱体２０が局所的に冷却されることを防止する。その結果、発熱体２０の局所的な変形、捩れ、亀裂を抑制し、延いては、発熱体２０の断線、反応管３１０との接触を防止できる。

円筒状の気道１４に導入される冷却ガスは、容積の大きな冷却ガス導入ダクト７ｙを経て分散されることで、気道１４に均一に冷却ガスが流入し、冷却むらの発生が防止される。その後、冷却ガスは、複数のパイプ６１、気道１４、複数の急冷パイプ４０を介して加熱空間１８に吹き込まれ、加熱空間１８を上昇してダクトエレメント８３より排気される。ここで、隣り合う反射体対９１、９１のうち一方の反射体対９１の反射体９２と他方の反射体対９１の反射体９３との間の隙間９５が広くなっているから、圧損が小さく、冷却ガスの排気流量が高くなる。特に、広がった隙間９５が開口８４の上にあるから、冷却ガスの排気流量が高くなる。そのため、加熱空間１８等が急速に冷却される。

インナシェル５０内面は加熱空間１８を上昇する冷却ガスにより冷却され、均熱管３１５及び反応管３１０は加熱空間１８及び均熱管内空間３１７を上昇する冷却ガスにより急速に冷却される。これらにより反応管３１０内のウェハ３０５は急速冷却される。発熱体２０にＦｅ−Ｃｒ−Ａｌやカーボン、ＳｉＣ等の発熱体を採用することで、急速加熱、高温加熱が可能となり、更に冷却ガスによる加熱装置３の冷却により急速冷却が可能となっている。

冷却ガスが加熱空間１８に導入されている際に、駆動装置１００が反射体９２、９３を移動させて、隣り合う反射体対９１、９１のうち一方の反射体対９１の反射体９２と他方の反射体対９１の反射体９３との間の隙間９５が広がったり狭まったりしてもよい。これにより、加熱空間１８から排気ダクト８０を通って排気される排ガスの流量が増減する。

冷却が完了すると、駆動制御部４ｈによって駆動装置１００が作動し、連結棒１０２がガイド穴１０６の反時計回り側端部に至るまで反射体９２が反時計回りに回転し、連結棒１０３がガイド穴１０７の時計回り側端部に至るまで反射体９３が時計回りに回転する。

その後、ボートエレベータによりボート３００が降下され、このボート３００から処理済のウェハ３０５が払出される。尚、減圧処理の場合は、反応室を大気圧迄復帰させた後、ボート３００が降下される。

本発明は上記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の改変が可能である。

図８に示すような状態の場合、反射体９２の上下方向の位置と反射体９３の上下方向の位置が揃っていてもよい。この場合、駆動装置１００によって反射体９２、９３が回転される前に、上下動装置によって反射体９２、９３の両方又は一方が上下動されることによって、反射体９２の上下方向の位置と反射体９３の上下方向の位置がずれるようにする。

また、駆動装置１００によって全ての反射体９２、９３が回転するようになっているが、これらのうち少なくとも１つが駆動装置１００によって回転するものとしてもよい。
また、駆動装置１００によって反射体９２、９３間の間隔を広狭させるタイミングは、例えば、ウェハへの面内温度均一性があまり必要でない熱処理を行う場合、前記反応管３１０内での前記ウェハ３０５への熱処理中であってもよい。

また、反射体対９１の組数も４組に限るものではなく、１組でもよいし、２〜３組でもよいし、５組以上であってもよい。反射体対９１の組数に応じて、反射体９２、９３の扇頂部の角度を適宜変更する。

また、反射体９２、９３の形状は種々の改変が可能である。
また、反射体９２、９３を回転させる機構も種々の改変が可能である。例えば、軸９６にモータを連結し、反射体９２、９３を回転させてもよい。

反射装置９０及び排気ダクト８０は、筒状に配置された発熱体２０の筒状端部に配置すれば良く、加熱装置３の上部のみならず下部に設けてもよい。但し、反射装置９０及び排気ダクト８０が加熱装置３の下部に設けられている場合には、ボートが下から上に反応管３１０内に装入されることになる。

反応容器３０９は、均熱管３１５及び反応管３１０の双方を備えるように説明したが、均熱管を備えずに反応管３１０のみであってもよい。その他、反応容器３０９は、２重管のみならず、１管や３重管以上の管数に構成されていてもよい。

上記熱処理は酸化処理や拡散処理及び拡散だけでなくイオン打ち込み後のキャリア活性化や平坦化のためのリフローおよびアニール処理等に限らず、成膜処理等の熱処理であってもよい。基板はウェハ３０５に限らず、ホトマスクやプリント配線基板、液晶パネル、光ディスクおよび磁気ディスク等であってもよい。バッチ式熱処理装置および枚葉式熱処理装置に限らず、ヒータユニットを備えた半導体製造装置全般に適用することができる。上記インナシェル５０及び反射体９２、９３の鏡面仕上げ部は、ステンレス鋼の研磨により鏡面とする他、金、白金等の貴金属によるメッキを施しても構わない。

〔第二の実施の形態〕
次に、本発明の第二の実施形態について説明する。第一の実施形態の各部と対応する部分には、同一の符号を付す。以下、第一の実施形態と第二の実施形態が相違する部分について主に説明し、同一の部分については説明を省略する。

図１０は、基板処理装置１を示した横断面図である。図１０は、第一実施形態における図８に対応する図面である。
図１０に示すように、第二実施形態においては、４組の反射体対９１に加えて、２枚の板状の反射体９７が排気ダクト８０と反応容器３０９との間に配置されている。これら反射体９７は支持棒９４を挟んで相対する位置に配置されている。そして、支持棒９４を挟んで相対する位置に配置された２つの開口８４のうち一方の開口８４の下に一方の反射体９７が配置され、他方の開口８４の下に反射体９７が配置されている。

上から見て、反射体９７は扇形状又は二等辺三角形状に形成されている。なお、反射体９７は反射体９２、９３と同一形状であることが好ましい。

反射体９７の扇頂部が軸９６に連結されている。一方、反射体９７の縁部分が２本の連結棒１０８の下端に連結され、連結棒１０８の上端が天板８１に連結され、反射体９７が連結棒１０８によって吊り下げられている。連結棒１０８は天板８１に固定されている。そのため、反射体９７は、反射体９２、９３と異なり、回転しない。

図１０に示すように、連結棒１０２がガイド穴１０６の周方向中央部に位置し、連結棒１０３がガイド穴１０７の周方向中央部に位置している場合には、複数の反射体９２、９３、９７が隙間９５を隔てて環状に配列されている。図１０の状態において複数の反射体９２、９３、９７が実質的に周方向に沿って等間隔に配列されているとよい。

一方、図１１に示すように、連結棒１０２がガイド穴１０６の時計回り側端部に位置し、連結棒１０３がガイド穴１０７の反時計回り側端部に位置している場合には、反射体対９１については反射体９２と反射体９３が部分的に重なっている。また、隣り合う反射体対９１、９１のうち一方の反射体対９１の反射体９２と他方の反射体対９１の反射体９３との間の隙間９５が図１０の場合よりも広くなっている。また、反射体９２と反射体９７との間の隙間９５も図１０の場合よりも広くなっており、反射体９３と反射体９７との間の隙間９５も図１０の場合よりも広くなっている。なお、広がった隙間９５の上に開口８
４が配置されている。

連結棒１０２がガイド穴１０６の反時計回り側端部に位置し、連結棒１０３がガイド穴１０７の時計回り側端部に位置している場合には、反射体対９１の反射体９２と反射体９３の間の隙間９５が図１０の場合よりも広くなり、隣り合う反射体対９１、９１のうち一方の反射体対９１の反射体９２と他方の反射体対９１の反射体９３が部分的に重なる。また、反射体９７の両側にある反射体９２、９３がその反射体９７に部分的に重なり、そのように重なるために、反射体９２と反射体９３と反射体９７の上下方向の位置が僅かながらずれている。

第二実施形態における基板処理装置１の動作は第一実施形態における基板処理装置１の動作とほぼ同様である。すなわち、ウェハ３０５の処理中には、反射体９２、９３が図１０に示すような位置にあるので、隙間９５が狭くなっている。そのため、ウェハ３０５を
効率よく加熱することができる。一方、ウェハ３０５の処理後は、反射体９２、９３が駆動装置１００によって回転され、反射体９２、９３が図１１に示すような位置にある。この状態において、冷却ガスが導入される。隙間９５が広くなっているから、冷却ガスの排気流量が高くなり、加熱空間１８等が急速に冷却される。

〔第三の実施の形態〕
次に、本発明の第三の実施形態について説明する。第一の実施形態の各部と対応する部分には、同一の符号を付す。以下、第一の実施形態と第三の実施形態が相違する部分について主に説明し、同一の部分については説明を省略する。

図１２は、基板処理装置１の上部を示した縦断面図である。図１２は、第一実施形態における図８に対応する図面である。

第一実施形態においては、反射体９２、９３が水平面に沿って回転可能に設けられていたのに対し、第三実施形態においては、反射体９２、９３がフランジ９８との連結部を中心にして上下に起伏可能に設けられている。

また、第一実施形態においては、アーム１０４、１０５が駆動装置１００に連結され、反射体９２、９３が駆動装置１００によって回転される。それに対して、第三実施形態においては、アーム１０４が駆動装置１００Ａに連結され、アーム１０５が駆動装置１００Ｂに連結されている。駆動装置１００Ａは駆動制御部４ｈからの信号に基づき連結棒１０２及び反射体９２を上下に移動させる。駆動装置１００Ｂは駆動制御部４ｈからの信号に基づき連結棒１０２及び反射体９３を上下に移動させる。なお、連結棒１０２、１０３のどちらか一方が天板８１に固定され、反射体９２、９３のどちらか一方が上下動せずに、他方が上下動するものとしてもよい。

反射体９２、９３の周方向における位置が第一実施形態における図８に示すような状態と同様であり、反射体９２、９３が隙間９５を隔てて環状に配列されている。好ましくは、複数の反射体９２、９３が実質的に円周方向に均等配置され、何れの隙間９５も等幅である。

なお、第二の実施形態の場合と同様に、上下に起伏可能に設けられた反射体９２、９３に加えて、固定された反射体９７が排気ダクト８０と反応容器３０９との間に設けられてもよい。この場合、反射体９２、９３、９７の周方向における位置が第二実施形態における図１０に示すような状態と同様であり、反射体９２、９３、９７が隙間９５を隔てて環状に配列されている。好ましくは、複数の反射体９２、９３、９７が実質的に円周方向に均等配置され、何れの隙間９５も等幅である。

第三の実施形態における基板処理装置１の動作について説明する。
まず、駆動制御部４ｈによって駆動装置１００Ａ、１００Ｂが作動すると、駆動装置１００Ａによって反射体９２が上下動するとともに、駆動装置１００Ｂによって反射体９３が上下動する。そして、反射体９２の上下方向の位置と反射体９３の上下方向の位置が揃ったら、駆動制御部４ｈによって駆動装置１００Ａ、１００Ｂが停止される。なお、反射体９２、９３に加えて反射体９７が設けられている場合には、反射体９２、９３の上下方向の位置と反射体９７の上下方向の位置が揃ったら、駆動制御部４ｈによって駆動装置１００Ａ、１００Ｂが停止される。

次に、ウェハ３０５が装填された前記ボート３００がボートエレベータにより上昇することで、ボート３００及びそれに装填されたウェハ３０５が反応管３１０内に装入される。次に、発熱体２０の発熱により反応管３１０等が所定温度迄急速加熱される。ウェハ３０５が所定温度に加熱された状態で反応ガス導入管５ｘより反応ガスが導入され、前記排気管６ｘを介して排気ガスが排出され、ウェハ３０５に所要の熱処理がなされる。

処理が完了すると、駆動制御部４ｈによって駆動装置１００Ａ、Ｂが作動すると、駆動装置１００Ａによって反射体９２が上下動するとともに、駆動装置１００Ｂによって反射体９３が上下動する。これにより、反射体９２と反射体９３との間の隙間９５が増える。そして、反射体９２の上下方向の位置と反射体９３の上下方向の位置がずれたら、駆動制御部４ｈによって駆動装置１００Ａ、１００Ｂが停止される。なお、反射体９２、９３のどちらか一方が上又は下に移動することによって、反射体９２の上下方向の位置と反射体９３の上下方向の位置がずれ、反射体９２と反射体９３との間の隙間９５が増えるものとしてもよい。

その後、排気制御部４ｇ又は第一流量制御部４ｄによって前記流量制御器５ａ及びエアバルブ７ａが開かれ、排気ブロワ８ａが排気制御部４ｇによって駆動されることによってなされる。そうすると、空気或は窒素ガス等不活性ガスが冷却ガスとして冷却ガス供給ラ
イン５ｙ、７より供給され、加熱空間１８内のガスが排気ブロワ８ａによって排気口８７から排気される。これにより、加熱空間１８等が冷却される。ここで、反射体９２と反射体９３との間の隙間９５が上下に広がっているから、圧損が小さく、冷却ガスの排気流量が高くなる。特に、広がった隙間９５が開口８４の上にあるから、冷却ガスの排気流量が高くなる。そのため、加熱空間１８等が急速に冷却される。なお、排気ブロワ８ａが排気制御部４ｇによって制御されることによって、加熱空間１８から排気ダクト８０に流れる冷却ガスの流量が増量されるとよい。

冷却が完了すると、駆動制御部４ｈによって駆動装置１００Ａ、１００Ｂが作動し、反射体９２の上下方向の位置と反射体９３の上下方向の位置が揃うまで、反射体９２、９３が上下動する。

その後、ボートエレベータによりボート３００が降下され、このボート３００から処理済のウェハ３０５が払出される。尚、減圧処理の場合は、反応室を大気圧迄復帰させた後、ボート３００が降下される。

なお、上記第１〜第３実施形態において、全ての反射体９２、９３に対し、個別に駆動装置を設けてもよい。これにより、全ての反射体９２、９３を個別に動作することが可能となる。全ての反射体９２、９３に対し個別に設けられた駆動装置は、制御装置としての駆動制御部４ｈによって制御される。

〔第四の実施の形態〕
次に、本発明の第四の実施形態について説明する。第一の実施形態の各部と対応する部分には、同一の符号を付す。以下、第一の実施形態と第四の実施形態が相違する部分について主に説明し、同一の部分については説明を省略する。

図１４は、本実施形態に用いられる処理室３０８の横断面図及び主制御装置４の概略図である。図１５は、本実施形態に用いられる基板処理装置の上部を示した縦断面図である。

第四実施形態においては、図１４に示すように、反応管３１０内の周縁部に、温度検出器としてのカスケード温度センサ４０２が複数（例えば８本）設置されている。好ましくは、複数のカスケード温度センサ４０２は、ウェハ３０５（ボート３００）の円周方向において等間隔に配置されている。このような配置とすることにより、ウェハ３０５の周縁部の温度を均一に測定することができる。また、カスケード温度センサ４０２は、検出した温度データをカスケード温度モニタ部４ｉへ出力する構成となっている。

また、第四実施形態においては、第一実施形態で設けられていた４組の反射体対９１に替わり、反射体４０４が複数（例えば８枚、図１６参照）設けられている。それぞれの反射体４０４は、上下方向の位置が、僅かながらにずれている。

反射体４０４と連結する連結棒４０６が天板８１及びフレーム１１０の上面を貫通している。フレーム１１０の上方において、連結棒４０６の上端がアーム４０８の先端に連結されている。アーム４０８は径方向に延び、このアーム４０８の基端部が駆動装置４１０に連結されている。
駆動装置４１０は、それぞれの反射体４０４に別々に設けられており、この反射体４０４を個別に移動することができる構成となっている。駆動装置４１０は、それぞれ後述する駆動制御部４ｊによって制御される。

第四実施形態において、基板処理装置１の各部を制御する主制御装置４は、温度モニタ部４ａ、加熱制御部（加熱制御装置）４ｂ、第一流量制御部４ｄ、圧力制御部４ｅ、第二流量制御部４ｆ、排気制御部４ｇ及びカスケード温度モニタ部４ｉを有し、併せて、駆動制御部４ｈの替わりに、駆動制御部４ｊを備える。駆動制御部４ｊは、カスケード温度モニタ部４ｉが検出する温度に基づき、駆動部４１０を制御する。

駆動制御部４ｊの構成について説明する。
駆動制御部４ｊは、減算器６２０と、ＰＩＤ演算器６２２及び操作量指示器６２４とから構成される。

減算器６２０には、上位コントローラ６３０から設定温度としての温度目標値Ｓが入力される。また、減算器６２０には、温度目標値Ｓに加え、カスケード温度センサ４０２によって検出された検出温度Ａが入力される。そして、減算器６２０は、温度目標値Ｓから検出温度Ａを減算した偏差Ｄを出力する。

偏差Ｄは、ＰＩＤ演算器６２２に入力される。ＰＩＤ演算器６２２は、入力された偏差Ｄに基づいてＰＩＤ演算を行い、操作量Ｘを算出し、これを出力する。
出力された操作量Ｘは、駆動装置４１０に入力される。駆動装置４１０は、入力された操作量Ｘに基づいて反射体４０４を回転させ、開口８４上方の隙間９５を広狭する。

カスケード温度センサ４０２によって計測された検出温度Ａは、常時又は所定時間間隔で減算器６２０へ入力される。駆動制御部４ｊは、この検出温度Ａと温度目標値Ｓとの偏差Ｄが０となるように、反射体４０４の回転の制御を続ける。

なお、ＰＩＤ演算器６２２を用いて操作量Ｘを駆動装置４１０に入力することに替えて、上位コントローラ６３０から操作量指示器６２４に操作量設定値Ｔを入力し、この操作量設定値Ｔに基づいて、操作量指示器６２４が操作量Ｘを駆動装置４１０に入力するようにしてもよい。

図１６は、第四実施形態における基板処理装置１の上部の横断面図を示す。
図１６に示すように、連結棒４０６が天板８１を貫通している箇所においては、ガイド穴４１２が形成されている。ガイド穴４１２は、軸９６を中心とした円弧状を呈している。連結棒４０６は、このガイド穴４１２に挿入されている。連結棒４０６がフレーム１１０の上面を貫通する箇所にも、同様のガイド穴が形成されている。駆動装置４１０は、軸９６を中心にしてアーム４０８、連結棒４０６及び反射体４０４をガイド穴４１２に沿って回転させる。

また、連結棒４０６がガイド穴４１２の中心部に位置している場合に、複数の反射体４０４が隙間９５を隔てて環状に配列される。つまり、それぞれの反射体４０４が、時計周り及び反時計回りに移動する構成となっている。

上記構成により、第四実施形態は、周縁部に設けられた複数のカスケード温度センサ４０２のうちいずれかで設定温度との差が検出された場合、その温度を修正するように、対応する反射体４０４を駆動し、対応箇所の排気量を調整する構成となっている。

例えば、図１７に示すように、反応管３１０内の一方（図１７において左側）のカスケード温度センサ４０２が、設定温度よりも高い温度を検出した場合、温度が高い側（図１７において左側）に位置する反射体４０４間の隙間９５を広げる。このため、温度が高い側（図１７において左側）の排気量が大きくなり、温度が下がる。このようにして、反応管３１０内を部分的に温度調整することができる。

あるいは、複数のカスケード温度センサ４０２で計測された温度に基づいて、反応管３１０内の周縁部の温度差を検出し、この温度差を減少させるように反射体４０４を回転させ排気量を調整することで、反応管３１０内の温度を均一にすることもできる。

第四の実施形態における基板処理装置１の動作について説明する。
まず、駆動制御部４ｊにより反射体４０４にそれぞれ個別に設けられた駆動装置４１０が作動すると、この駆動装置４１０によって反射体４０４が回転し、隙間９５を狭めた状態となる。なお、それぞれの反射体４０４が予め重なっていない場合には、この動作は行われない。

次に、ウェハ３０５が装填された前記ボート３００がボートエレベータにより上昇することで、ボート３００及びそれに装填されたウェハ３０５が反応管３１０内に装入される。続いて、空気等の冷却ガスが冷却ガス供給ライン５ｙ、７より加熱空間１８内に供給されるとともに、発熱体２０が発熱され、反応管３１０等が所定温度まで急速に加熱される。冷却ガスは、冷却ガス排気装置６０４によって、流量が一定となるように制御されている。そして、ウェハ３０５が所定温度に加熱された状態で反応ガス導入管５ｘより反応ガスが導入され、前記排気管６ｘを介して排気ガスが排出され、ウェハ３０５に所要の熱処理がなされる。

また、処理前もしくは処理中に処理室３０８内のカスケード温度センサ４０２により設定温度との温度差が検出されると、この温度差を減少させるように反射体４０４を回転させる。このようにして、処理室３０８内の温度を調整する。

ウェハ３０５の処理後は、反射体４０４がそれぞれ個別に設けられた駆動装置４１０によって回転され、開口８４の下方で隙間９５が広がった状態となる。この状態において、冷却ガスが導入される。開口８４に対する隙間９５を広げることで、冷却ガスの排気流量が増加されるため、加熱空間１８等が急速に冷却される。

〔第五の実施の形態〕
次に、本発明の第五の実施形態について説明する。第一の実施形態の各部と対応する部分には、同一の符号を付す。以下、第一の実施形態と第五の実施形態が相違する部分について主に説明し、同一の部分については説明を省略する。
なお、第五実施形態は、第四実施形態における反射体４０４及びその周辺構造を変更したものである。

第四実施形態においては、反射体４０４が設けられていたのに対し、第五実施形態においては、それぞれの開口８４を覆うように、この開口８４の上方に排気量調整部としての排気ダンパ４５４が、中心方向へ水平移動可能に設けられている。

第五実施形態においては、排気ダンパ４５４と連結する連結棒４０６が天板８１及びフレーム１１０の上面を貫通している。フレーム１１０の上方において、連結棒４０６の上端がアーム４０８の先端に連結されている。アーム４０８は径方向に延び、このアーム４０８の基端部が駆動装置４１０に連結されている。第五実施形態では、駆動装置４１０は、アーム４０８を径方向に伸縮するように構成されている。また、駆動装置４１０は、それぞれの排気ダンパ４５４に別々に設けられており、この排気ダンパ４５４を個別に移動することができる構成となっている。駆動装置４１０はそれぞれ、駆動制御部４ｊによって制御される。

図１８に示すように、連結棒４０６が天板８１を貫通している箇所においては、ガイド穴４６２が形成されている。ガイド穴４６２は、径方向に延びる形状となっている。連結棒４５６は、このガイド穴４６２に挿入されている。連結棒４５６がフレーム１１０の上面を貫通する箇所にも、同様のガイド穴が形成されている。

このため、駆動装置４１０がアーム４０８を伸縮させることで、連結棒４０６がガイド穴４６２に沿って移動し、この連結棒４０６に従って排気ダンパ４５４が移動する。その結果、開口８４が開閉される構成となっている（図１８、図１９参照）。開口８４の開口面積を変更することで、排気されるガスの流量を制御することができる。

第五の実施形態における基板処理装置１の動作について説明する。
第五実施形態における基板処理装置１の動作は、第四実施形態における基板処理装置１の動作とほぼ同様である。すなわち、ウェハ３０５の処理中には、排気ダンパ４５４が開口８４を塞ぎ、この開口８４が閉じた状態となっている。そのため、ウェハ３０５を効率よく加熱することができる。処理前もしくは処理中に、処理室３０８内のカスケード温度センサ４０２により設定温度との温度差が検出されると、この温度差を減少させるように排気ダンパ４５４を移動させる。このようにして、処理室３０８内の温度を調整する。一方、ウェハ３０５の処理後は、排気ダンパ４５４がそれぞれ個別に設けられた駆動装置４１０によって開口８４を開くように移動する。この状態において、冷却ガスが導入される。開口８４を開くことで、冷却ガスの排気流量が増加されるため、加熱空間１８等が急速に冷却される。
なお、本実施形態においては、排気ダンパ４５４を排気調整部としたが、第一乃至四実施形態においては、反射体が排気調整部として機能することになる。

〔本発明の好ましい態様〕
以上に本発明を実施するための形態を説明した。
従って、本発明の好ましい第一の態様によれば、基板処理装置は、基板を処理する反応容器と、この反応容器を囲繞する壁体と、前記壁体の内側に設けられた発熱体と、前記壁体内のガスを排気する排気口と、前記壁体内において前記排気口と前記反応容器との間に設けられ、前記発熱体から発せられる熱線を反射する複数の反射体と、前記反応容器内の温度を検出する温度検出器と、前記複数の反射体のうち少なくとも１つを移動させる駆動装置と、前記温度検出器の検出する温度に基づき、前記複数の反射体間の少なくとも１つの隙間を広狭するように前記駆動装置を制御する制御装置と、を備える。

前記第一の態様において、前記排気部は前記壁体内に通じる開口を有し、前記開口が前記壁体の周方向に沿って等間隔に配列されている。
前記第一の態様において、前記複数の反射体が前記壁体の周方向に沿って等間隔に配列されている。
前記第一の態様において、前記駆動装置が前記複数の反射体の少なくとも１つを移動して前記複数の反射体間の隙間を広狭させることによって、前記排気口から排気されるガスの流量が増減する。

また、本発明の好ましい第二の態様によれば、半導体装置の製造方法は、壁体によって囲繞された反応容器を前記壁体の内側に設けられた発熱体により加熱している状態で、温度検出器が検出する前記反応容器内の温度に基づき、前記壁体内において排気口と前記反応容器との間に設けられた複数の反射体のうち少なくとも１つを移動することで前記複数の反射体間の隙間を広げて、前記排気口から排気しつつ、前記複数の反射体が前記発熱体から発した熱線を反射して、前記反応容器内の基板を処理する。

また、本発明の第三の態様によれば、基板処理装置は、基板を処理する反応容器と、この反応容器を囲繞する壁体と、前記反応容器の内側の周方向に複数設けられ、前記反応容器内の温度を検出する温度検出器と、前記壁体に複数設けられた開口を介して前記壁体内のガスを排気する排気部と、前記複数の開口にそれぞれ設けられ、前記複数の開口を介して排気されるガスの流量を調整する排気量調整部と、前記温度検出器の検出する温度に基づき、所定の設定温度となるように前記排気量調整部を制御する制御装置と、を備える。

前記第三の態様において、前記開口が前記壁体の周方向に沿って等間隔に配列されている。
前記第三の態様において、前記排気量調整部が前記開口の開口面積を変化させることによって、前記排気部から排気されるガスの流量が増減する。

また、本発明の好ましい第四の態様によれば、基板処理装置は、基板を処理する反応容器と、この反応容器を囲繞する壁体と、前記壁体の内側に設けられた発熱体と、前記壁体内のガスを排気する排気ダクトと、前記壁体内において前記排気ダクトと前記反応容器との間に設けられ、前記発熱体から発した熱線を反射する複数の反射体と、前記複数の反射体のうち少なくとも１つを移動し、前記複数の反射体間の隙間を広狭させる駆動装置と、を備える。

前記第四の態様において、前記排気ダクトが前記壁体内に通じる複数の開口を有し、前記開口が前記壁体の周方向に沿って等間隔に配列されている。
前記第四の態様において、前記複数の反射体が前記壁体の周方向に沿って等間隔に配列されている。
前記第四の態様において、前記駆動装置が前記複数の反射体の少なくとも１つを移動して前記複数の反射体間の隙間を広狭させることによって、前記排気ダクトから排気されるガスの流量が増減する。

また、本発明の好ましい第五の態様によれば、加熱装置は、加熱空間を囲繞する壁体と、前記壁体の内側に設けられた発熱体と、前記壁体内のガスを排気する排気ダクトと、前記壁体内において前記排気ダクトと前記反応容器との間に設けられ、前記発熱体から発した熱線を反射する複数の反射体と、前記複数の反射体のうち少なくとも１つを移動し、前記複数の反射体間の隙間を広狭させる駆動装置と、を備える。

前記第五の態様において、前記排気ダクトが前記壁体内に通じる複数の開口を有し、前記開口が前記壁体の周方向に沿って等間隔に配列されている。
前記第五の態様において、前記複数の反射体が前記壁体の周方向に沿って等間隔に配列されている。
前記第五の態様において、前記駆動装置が前記複数の反射体の少なくとも１つを移動して前記複数の反射体間の隙間を広狭させることによって、前記排気ダクトから排気されるガスの流量が増減する。

また、本発明の好ましい第六の態様によれば、半導体装置の製造方法は、壁体によって囲繞された反応容器を前記壁体の内側に設けられた発熱体により加熱しつつ、前記壁体内において排気ダクトと前記反応容器との間に設けられた複数の反射体によって前記発熱体から発した熱線を反射して、前記反応容器内の基板を処理する基板処理工程と、前記複数の反射体のうち少なくとも１つを移動して、前記複数の反射体間の隙間を広げ、前記壁体内のガスを前記排気ダクトで排気する工程と、を含む。

４ 主制御装置
２０ 発熱体
５０ インナシェル
８０ 排気ダクト
８４ 開口
８７ 排気口
９０ 反射装置
９１ 反射体対
９２ 反射体
９３ 反射体
９５ 隙間
１００ 駆動装置
１００Ａ 駆動装置
１００Ｂ 駆動装置
３００ ボート
３０５ ウェハ
３０８ 処理室
３０９ 反応容器
３１０ 反応管
３１５ 均熱管
３１７ 均熱管内空間
４０２ カスケード温度センサ
４０４ 反射体
４１０ 駆動装置
４５４ 排気ダンパ

Claims (3)

1. 基板を処理する反応容器と、
   この反応容器を囲繞する壁体と、
   前記壁体の内側に設けられた発熱体と、
   前記壁体内のガスを排気する排気部と、
   前記壁体内において前記排気部と前記反応容器との間に設けられ、前記発熱体から発せられる熱線を反射する複数の反射体と、
   前記反応容器内の温度を検出する温度検出器と、
   前記複数の反射体のうち少なくとも１つを移動させる駆動装置と、
   前記温度検出器の検出する温度に基づき、前記複数の反射体間の少なくとも１つの隙間を広狭するように前記駆動装置を制御する制御装置と、
   を備える基板処理装置。
2. 壁体によって囲繞された反応容器を前記壁体の内側に設けられた発熱体により加熱している状態で、温度検出器が検出する前記反応容器内の温度に基づき、前記壁体内において排気口と前記反応容器との間に設けられた複数の反射体のうち少なくとも１つを移動することで前記複数の反射体間の隙間を広げて、前記排気口から排気しつつ、前記複数の反射体が前記発熱体から発した熱線を反射して、前記反応容器内の基板を処理する、
   半導体装置の製造方法。
3. 基板を処理する反応容器と、
   この反応容器を囲繞する壁体と、
   前記反応容器の内側の周方向に複数設けられ、前記反応容器内の温度を検出する温度検出器と、
   前記壁体に複数設けられた開口を介して前記壁体内のガスを排気する排気部と、
   前記複数の開口にそれぞれ設けられ、前記複数の開口を介して排気されるガスの流量を調整する排気量調整部と、
   前記温度検出器の検出する温度に基づき、所定の設定温度となるように前記排気量調整部を制御する制御装置と、
   を備える基板処理装置。

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