JP2012175076A - 基板処理装置、基板の製造方法、及び、半導体デバイスの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ＳｉＣエピタキシャル成長装置に代表される誘導加熱により基板処理装置において、装置の高さを高くせずに基板載置領域の均熱長を確保する。
【解決手段】基板を処理する処理室と、処理室内に収容され、複数枚の基板を鉛直方向にそれぞれが間隔を成すように保持するボートと、処理室内で基板の収容領域を囲うように設けられ、筒状の側壁を有する被誘導体と、被誘導体を誘導加熱する誘導コイルと、を具備し、被誘導体の筒状の側壁の上端側及び下端側の厚さは、筒状の側壁の中央部の厚さより薄い。また、誘導コイルの上端側及び下端側は、中央部と比較して密に構成される。
【選択図】図６

Description

本発明は、基板を処理する基板処理装置、半導体デバイスの製造方法及び基板の製造方法、特に炭化ケイ素（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基板処理装置、半導体デバイスの製造方法及び基板製造方法に関するものである。

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。

一方で、ＳｉＣを用いてデバイスを作製する場合は、ＳｉＣ基板の上にＳｉＣエピタキシャル膜を形成したウェーハを用いる。このＳｉＣ基板上にＳｉＣエピタキシャル膜を形成するＳｉＣエピタキシャル成長装置の一例として特許文献１がある。

特許文献１には、１５００度から１８００度程度まで反応室を加熱するため誘導加熱を用いることが記載されており、磁気コイルから発生される磁場によって発熱するサセプタにより反応室が形成されることが記載される。

特開２０１１−３８８５号公報

特許文献１に記載されるような高さ方向に複数のウェーハを配置し、一括してウェーハの処理を行う場合は、反応室内のボート（若しくは、ウェーハ）が載置される基板載置領域における高さ方向の熱の均一性を確保することが重要となる。しかしながら、その構造上、反応室の上部、及び、下部では、熱逃げが発生してしまい、反応室の上部、及び、下部では、その温度が低下してしまう。これを解決するためには、例えば、磁気コイルの上端及び下端を延ばし、基板載置領域に対して加熱領域を大きくすることで基板載置領域の均熱を確保することが考えられる。しかしながら、この方法では基板処理装置を高くなってしまい、設置の問題や、コストの増加等が生じてしまう。

本発明の一態様によれば、基板を処理する処理室と、処理室内に収容され、複数枚の基板を鉛直方向にそれぞれが間隔を成すように保持するボートと、処理室内で基板の収容領域を囲うように設けられ、筒状の側壁を有する被誘導体と、被誘導体を誘導加熱する誘導コイルと、を具備し、被誘導体の筒状の側壁の上端側及び下端側の厚さは、筒状の側壁の中央部の厚さより薄い基板処理装置が提供される。

また、本発明の他の一態様によれば、基板を処理する処理室と、処理室内に収容され、複数枚の基板を鉛直方向にそれぞれが間隔を成すように保持するボートと、処理室内で基板の収容領域を囲うように設けられ、筒状の側壁を有する被誘導体と、被誘導体を誘導加熱する誘導コイルと、を具備し、誘導コイルの上端側及び下端側は、誘導コイルの中央部より密に構成される基板処理装置が提供される。

また、本発明の他の一態様によれば、複数の基板をボートに保持した状態で反応室内に搬入するボートローディング工程と、反応室を囲うように設けられた被誘導体を誘導コイルに電流を流すことにより加熱すると共に、反応室内に成膜ガスを供給し、所定の膜を形成する成膜工程と、成膜工程において成膜された複数の基板を反応室から搬出するボートアンローディング工程と、を有し、成膜工程において、被誘導体の上端側及び下端側の発熱量が中央部の発熱量より大きい基板の製造方法又は半導体デバイスの製造方法が提供される。

基板載置領域における均熱長を確保することができる。

本発明が適用される半導体製造装置の斜視図である。 本発明が適用される処理炉の側面断面図である。 本発明が適用される処理炉の平面断面図である。 本発明が適用される半導体製造装置のガス供給ユニットを説明する図である。 本発明が適用される半導体製造装置の制御構成を示すブロック図である。 本発明を説明するために簡略化した図２に示される処理炉の側面断面図である。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態を説明する。以下の実施形態では、基板処理装置の一例であるＳｉＣエピタキシャル成長装置における、高さ方向にＳｉＣウェーハを並べる、所謂バッチ式縦型ＳｉＣエピタキシャル成長装置で説明する。なお、バッチ式縦型ＳｉＣエピタキシャル成長装置とすることで、一度に処理できるＳｉＣウェーハの数が多くなりスループットが向上する。

＜全体構成＞
先ず、図１に於いて、本発明の第１の実施形態に於けるＳｉＣエピタキシャル膜を成膜する基板処理装置、および、半導体デバイスの製造工程の一つであるＳｉＣエピタキシャル膜を成膜する基板の製造方法について説明する。

基板処理装置（成膜装置）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。前記半導体製造装置１０には、例えばＳｉＣ等で構成された基板としてのウェーハ１４（図２参照）を収納する基板収容器として、フープ（以下、ポッドと称す）１６がウェーハキャリアとして使用される。前記筐体１２の正面側には、ポッドステージ１８が配置されており、該ポッドステージ１８にポッド１６が搬送される。ポッド１６には、例えば２５枚のウェーハ１４が収納され、蓋が閉じられた状態で前記ポッドステージ１８にセットされる。

前記筐体１２内の正面であって、前記ポッドステージ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。又、該ポッド搬送装置２０の近傍にはポッド収納棚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。前記ポッド収納棚２２は前記ポッドオープナ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様に構成されている。前記基板枚数検知器２６は、前記ポッドオープナ２４に隣接して配置され、前記ポッド搬送装置２０は前記ポッドステージ１８と前記ポッド収納棚２２と前記ポッドオープナ２４との間でポッド１６を搬送する。前記ポッドオープナ２４はポッド１６の蓋を開けるものであり、前記基板枚数検知器２６は蓋を開けられたポッド１６内のウェーハ１４の枚数を検知する様になっている。

前記筐体１２内には、基板移載機２８、基板保持具としてのボート３０が配置されている。前記基板移載機２８は、アーム（ツイーザ）３２を有し、図示しない駆動手段により昇降可能且つ回転可能な構造となっている。前記アーム３２は、例えば５枚のウェーハ１４を取出すことができ、前記アーム３２を動かすことにより、前記ポッドオープナ２４の位置に置かれたポッド１６及びボート３０間にてウェーハ１４を搬送する。

前記ボート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、複数枚のウェーハ１４を水平姿勢で、且つ互いに中心を揃えた状態で整列させて縦方向に積上げ、保持する様に構成されている。尚、前記ボート３０の下部には、例えば石英やＳｉＣ等の耐熱性材料で構成された中空筒状の断熱部材としてボート断熱部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様に構成されている（図２参照）。

前記筐体１２内の背面側上部には前記処理炉４０が配置されている。該処理炉４０内に複数枚のウェーハ１４を装填した前記ボート３０が搬入され、熱処理が行われる。

＜処理炉構成＞
次に、図２、図３、図４に於いて、ＳｉＣエピタキシャル膜を成膜する前記半導体製造装置１０の前記処理炉４０について説明する。処理炉４０には、第１のガス供給口６８を有する第１のガス供給ノズル６０、第２のガス供給口７２を有する第２のガス供給ノズル７０、及び第１のガス排気口９０が設けられる。又、不活性ガスを供給する第３のガス供給口３６０、第２のガス排気口３９０が図示されている。

処理炉４０は、石英又はＳｉＣ等の耐熱性材料からなり、上端が閉塞し下端が開口した円筒形状に形成された反応管４２を備えている。反応管４２の下方には、反応管４２と同心円状にマニホールド３６が配設されている。該マニホールド３６は、例えばステンレス等からなり、上端及び下端が開口した円筒形状に形成されている。該マニホールド３６は、反応管４２を支持する様に設けられている。尚、マニホールド３６と反応管４２との間には、シール部材としてのＯリング（図示せず）が設けられている。マニホールド３６が図示しない保持体に支持されることにより、反応管４２は垂直に据付けられた状態になっている。該反応管４２とマニホールド３６により、反応容器が形成されている。

処理炉４０は、上端が閉塞し下端が開口した円筒形状に形成された被誘導体４８及び磁場発生部としての誘導コイル５０を具備している。被誘導体４８の筒中空部には、反応室４４が形成れており、ＳｉＣ等で構成された基板としてのウェーハ１４を保持したボート３０を収納可能に構成されている。これらの被誘導体４８と誘導コイル５０にて加熱部が構成される。なお、加熱部については後で詳述する。

また、図２の右枠内に示されるように、ウェーハ１４は、円環状の下部ウェーハホルダ１５に保持され、上面を円板状の上部ウェーハホルダ１５ａで覆われた状態でボート３０に保持されるとよい。これにより、ウェーハ上部から落下しているパーティクルからウェーハ１４を守ることができると共に、成膜面（ウェーハ１４の下面）に対して裏面側の成膜を抑制することができる。また、ウェーハホルダ１５の分ボート柱から成膜面を離すことができ、ボート柱の影響を小さくすることができる。ボート３０は、水平姿勢で、且つ、互いに中心を揃えた状態で縦方向に整列するようにウェーハホルダ１５に保持されたウェーハ１４を保持するよう構成されている。被誘導体４８は、該反応管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様になっており、被誘導体４８が発熱することにより、反応室４４内が加熱される様になっている。

被誘導体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。誘導コイル５０及び温度センサは、温度制御部５２と電気的に接続されており、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への通電具合が調節されることで、反応室４４内の温度が所望の温度分布となる様所定のタイミングにて制御される様構成されている（図５参照）。

尚、好ましくは、反応室４４内に於いて前記第１及び第２のガス供給ノズル６０，７０と第１のガス排気口９０との間であって、前記被加熱体４８とウェーハ１４との間には、被加熱体４８とウェーハ１４との間の空間を埋める様、鉛直方向に延在し断面が円弧状の構造物３００を反応室４４内に設けるのがよい。例えば、図３に示す様に、対向する位置にそれぞれ構造物３００を設けることで、第１及び第２のガス供給ノズル６０，７０から供給されるガスが、被誘導体４８の内壁に沿ってウェーハ１４を迂回するのを防止することができる。構造物３００としては、好ましくはカーボングラファイト等で構成すると、耐熱及びパーティクルの発生を抑制することができる。

反応管４２と被誘導体４８との間には、例えば誘電されにくいカーボンフェルト等で構成された断熱材５４が設けられ、該断熱材５４を設けることにより、被誘導体４８の熱が反応管４２或は該反応管４２の外側へ伝達するのを抑制することができる。

又、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為の、例えば水冷構造である外側断熱壁５５が反応室４４を囲む様に設けられている。更に、外側断熱壁５５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に示す様に、被誘導体４８とウェーハ１４との間には、少なくとも１つの第１のガス供給口６８が設けられた第１のガス供給ノズル６０が設置される。又、被誘導体４８とウェーハ１４との間の第１のガス供給ノズル６０とは異なる箇所には、少なくとも１つの第２のガス供給口７２が設けられた第２のガス供給ノズル７０が設けられる。また、第１のガス排気口９０も同様に被加熱体４８とウェーハ１４との間に配置される。又、反応管４２と断熱材５４との間に、第３のガス供給口３６０及び第２のガス排気口３９０が配置されている。なお、第１のガス供給ノズル６０及び第２のガス供給ノズル７０から供給されるガス種については、後述する。

第１のガス供給口６８及び第１のガス供給ノズル６０は、例えばカーボングラファイトで構成され、反応室４４内に設けられる。又、第１のガス供給ノズル６０は、マニホールド３６を貫通する様に該マニホールド３６に取付けられている。該第１のガス供給ノズル６０は、第１のガスライン２２２を介してガス供給ユニット２００に接続される。

前記第２のガス供給口７２は、例えばカーボングラファイトで構成され、反応室４４内に設けられる。また、第２のガス供給ノズル７０は、マニホールド３６を貫通する様に、該マニホールド３６に取付けられている。また、第２のガス供給ノズル７０は、第２のガスライン２６０を介してガス供給ユニット２００に接続されている。

又、第１のガス供給ノズル６０及び第２のガス供給ノズル７０に於いて、基板の配列領域に第１のガス供給口６８及び第２のガス供給口７２が１つ設けられていてもよく、ウェーハ１４の所定枚数毎に設けられていてもよい。

＜排気系＞
図２に示す様に、第１のガス排気口９０が、ボート３０より下部に設けられ、マニホールド３６には、第１のガス排気口９０に接続されたガス排気管２３０が貫通する様に設けられている。該ガス排気管２３０の下流側には、図示しない圧力検出器としての圧力センサ及び、圧力調整器としてのＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）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、該圧力制御部９８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の開度を調整し、処理炉４０内の圧力が所定の圧力となる様所定のタイミングにて制御する様に構成されている（図５参照）。

上記した様に、第１のガス供給口６８及び第２のガス供給口７２から供給されたガスはＳｉ又はＳｉＣで構成されたウェーハ１４に対し平行に流れ、第１のガス排気口９０より排気されるので、ウェーハ１４全体が効率的且つ均一にガスに晒される。

また、ボート３０の下には、反応室からの輻射熱によりマニホールド３６等が加熱されないようにボート断熱部３４Ａが設けられる。また、本実施形態では、反応室にて加熱された成膜ガスが高温のままマニホールド３６等に到達しないように、成膜ガスと熱交換を行い、成膜ガスの温度を下げるための熱交換部が設けられている。具体的には、ボート断熱部３４Ａを中空筒状とし、その側面に沿って成膜ガスが排気されるようにしている。また、当該ボート断熱部３４Ａを囲むように、第１熱交換部３４Ｂ、及び、ガス供給ノズル６０（７０）の下部に設けられた第２熱交換部が設けられる。これらの第１熱交換部３４Ｂ及び第２熱交換部３４Ｃは、ボート断熱部３４Ａと間隙を有するように配置され、また、排気される成膜ガスの流路を反応室内における成膜ガスの流路より狭くしている。これにより、成膜ガスは、狭い流路を介して排気されるので、より熱交換の効率が良くなる。

又、図３に示す様に、第３のガス供給口３６０は反応管４２と断熱材５４との間に配置され、マニホールド３６を貫通する様に取付けられている。更に、第２のガス排気口３９０が、反応管４２と断熱材５４との間であり、第３のガス供給口３６０に対して対向する様に配置され、第２のガス排気口３９０はガス排気管２３０に接続されている。第３のガス供給口３６０は、マニホールド３６を貫通する第３のガスライン２４０に形成され、第３のガスラインは、ガス供給ユニット２００に接続される。また、図４に示されるように、第３のガスラインは、バルブ２１２ｆ、ＭＦＣ２１１ｆを介してガス供給源２１０ｆと接続されている。該ガス供給源２１０ｆからは不活性ガスとして、例えば希ガスのＡｒ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が反応管４２と断熱材５４との間に進入するのを防ぎ、反応管４２の内壁又は断熱材５４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。

又、反応管４２と断熱材５４との間に供給された不活性ガスは、第２のガス排気口３９０よりガス排気管２３０の下流側にあるＡＰＣバルブ２１４を介して真空排気装置２２０から排気される。

＜各ガス供給系に供給されるガスの詳細＞
次に、図４を用いて、第１のガス供給系及び第２のガス供給系について説明する。図４に示されるように、該第１のガスライン２２２は、ＳｉＨ４ガス、ＨＣｌガス、不活性ガス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、及び、バルブ２１２ａ，２１２ｂ，２１２ｃを介して、例えばＳｉＨ４ガス供給源２１０ａ、ＨＣｌガス供給源２１０ｂ、不活性ガス供給源２１０ｃに接続されている。

上記構成により、ＳｉＨ４ガス、ＨＣｌガス、不活性ガスのそれぞれの供給流量、濃度、分圧、供給タイミングを反応室４４内に於いて制御することができる。バルブ２１２ａ，２１２ｂ，２１２ｃ、ＭＦＣ２１１ａ，２１１ｂ，２１１ｃは、ガス流量制御部７８に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様に、所定のタイミングにて制御される様になっている（図５参照）。尚、ＳｉＨ４ガス、ＨＣｌガス、不活性ガスのそれぞれのガス供給源２１０ａ，２１０ｂ、２１０ｃ、バルブ２１２ａ，２１２ｂ、２１２ｃ、ＭＦＣ２１１ａ，２１１ｂ，２１１ｃ、第１のガスライン２２２、第１のガス供給ノズル６０及び該第１のガス供給ノズル６０に少なくとも１つ設けられる第１のガス供給口６８により、ガス供給系として第１のガス供給系が構成される。

また、第２のガスライン２６０は、Ｃ（炭素）原子含有ガスとして、例えばＣ３Ｈ８ガスに対して流量制御手段としてのＭＦＣ２１１ｄ及びバルブ２１２ｄを介してＣ３Ｈ８ガス供給源２１０ｄに接続され、還元ガスとして、例えばＨ２ガスに対して流量制御手段としてのＭＦＣ２１１ｅ及びバルブ２１２ｅを介してＨ２ガス供給源２１０ｅに接続されている。

上記構成により、Ｃ３Ｈ８ガス、Ｈ２ガスの供給流量、濃度、分圧を反応室４４内に於いて制御することができる。バルブ２１２ｄ，２１２ｅ、ＭＦＣ２１１ｄ，２１１ｅは、ガス流量制御部７８に電気的に接続されており、供給するガス流量が所定の流量となる様、所定のタイミングにて制御される様になっている（図５参照）。尚、Ｃ３Ｈ８ガス、Ｈ２ガスのガス供給源２１０ｄ，２１０ｅ、バルブ２１２ｄ，２１２ｅ、ＭＦＣ２１１ｄ，２１１ｅ、第２のガスライン２６０、第２のガス供給ノズル７０、第２のガス供給口７２により、ガス供給系として第２のガス供給系が構成される。

このように、Ｓｉ原子含有ガスとＣ原子含有ガスを異なるガス供給ノズルから供給することにより、ガス供給ノズル内では、ＳｉＣ膜が堆積しないようにすることができる。また、還元ガスである水素ガスは、ノズル内のＳｉ原子含有ガスの分解を抑制するためＣ原子含有ガスを供給する第２のガス供給ノズル７０を介して供給している。この場合、還元ガスをＣ原子含有ガスのキャリアガスとして用いることが可能となる。なお、Ｓｉ原子含有ガスのキャリアとしては、アルゴン（Ａｒ）のような不活性ガス（特に希ガス）を用いることにより、Ｓｉ膜の堆積を抑制することが可能となる。更に、第１のガス供給ノズル６０には、ＨＣｌのような塩素原子含有ガスを供給している。このようにすると、Ｓｉ原子含有ガスが熱により分解し、第１のガス供給ノズル内に堆積可能な状態となったとしても、塩素によりエッチングモードとすることが可能となり、第１のガス供給ノズル内へのＳｉ膜の堆積をより抑制することが可能になる。また、塩素原子含有ガスには、堆積した膜をエッチングする効果もあり、第１のガス供給口６８の閉塞を抑制することが可能となる。

なお、ＳｉＣエピタキシャル膜を形成する際に流すＣｌ（塩素）原子含有ガスとしてＨＣｌガスを例示したが、塩素ガスを用いてもよい。

又、上述ではＳｉＣエピタキシャル膜を形成する際に、Ｓｉ（シリコン）原子含有ガスとＣｌ（塩素）原子含有ガスとを供給したが、Ｓｉ原子とＣｌ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）ガス、ジクロロシラン（以下ＳｉＨ２Ｃｌ２）ガスを供給してもよい。また、言うまでもないが、これらのＳｉ原子及びＣｌ原子を含むガスは、Ｓｉ原子含有ガスでも有り、又は、Ｓｉ原子含有ガス及びＣｌ原子含有ガスの混合ガスともいえる。特に、ＳｉＣｌ４は、熱分解される温度が比較的高いため、ノズル内のＳｉ消費抑制の観点から望ましい。

又、上述では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）ガスを用いてもよい。

また、還元ガスとしてＨ２ガスを例示したが、これに限らず他のＨ（水素）原子含有ガスを用いても良い。更には、キャリアガスとしては、Ａｒ（アルゴン）ガス、Ｈｅ（ヘリウム）ガス、Ｎｅ（ネオン）ガス、Ｋｒ（クリプトン）ガス、Ｘｅ（キセノン）ガス等の希ガスのうち少なくとも１つを用いてもよいし、上記したガスを組合わせた混合ガスを用いてもよい。

＜加熱部の詳細＞
次に、加熱部について図６を用いて詳細に説明する。図６は、図２に示す処理炉４０の内、説明をわかりやすくするために必要な部材を取り出した図である。

本実施形態では、まず、ボート３０（若しくは、複数のウェーハ１４）が載置される基板載置領域を囲むように設置された筒状の被誘導体４８の側壁の厚さを上端部と下端部で薄くし、中央の領域（Ａの範囲）では、上端部又は下端部と比較して厚くしている。誘導加熱方式では、誘導コイル５０からの磁場により被誘導体４８に誘導電流が流れることにより発生するジュール熱で加熱が行われる。ここで、被誘導体４８を薄くすると被誘導体の抵抗値が高くなるため、発生するジュール熱も大きくなる。一方、被誘導体４８を厚くすると被誘導体の抵抗値が低くなるため発生するジュール熱は小さくなる。従って、図６に示すように被誘導体４８の上端部及び下端部を薄くすることで、上端部及び下端部では、発熱が大きくなり、熱逃げによる温度の低下を補填することが可能となる。その結果、基板載置領域における均熱を確保することが可能となる。また、中央部に対して上端部、下端部の発熱量を大きくしない場合と比較すると、加熱領域を小さくできるため装置全体の高さを低くすることが可能となる。

また、基板載置領域は、被誘導体４８を同じ厚さとし、基板載置領域より上部の被誘導体を薄くしてもよい。これにより、被誘導体をすべて同じ厚さとする場合と比較して、熱バッファ層として基板載置領域より上方に設けなければならない量を少なくでき、装置全体の高さを低くすることができる。更には、被誘導体４８の側壁を薄くする上端側の領域（Ｂ）は、ボート３０が載置される基板載置領域の上端部を含むように構成するとよい。即ち、被誘導体４８の側壁の上端側の薄い領域（Ｂ）の下端は、ボート３０の上端より低くするとよい。このように、被誘導体４８の側壁を薄くする上端側の領域（Ｂ）をボート３０が載置される基板載置領域まで含むように構成し、上部への熱逃げ分を補填するようにすることで、装置の高さをより低くすることが可能となる。また、被誘導体４８の下端側も同様の理由から、その側壁を薄くする領域（Ｃ）が基板載置領域を含むように構成すると良い。即ち、被誘導体４８の側壁の下端側の薄い領域（Ｃ）の上端は、ボート３０の下端より高くすると良い。

また、図６に示されるように、被誘導体４８の側壁の薄い部分と厚い部分の境界部は、徐々に薄くなるような構造とすることが望ましい。徐々に薄くなる構造とせずに段差を有するように構成すると、段差の角部に熱による応力が集中し、被誘導体の寿命が短くなってしまう。

次に、誘導コイル５０について説明する。誘導加熱方式においては、誘導コイル５０が密に構成される領域は、誘導磁場が多く生成されるため被誘導体４８におけるジュール熱の生成も大きくなる。そこで、本実施形態では、被誘導体の側壁の厚さを上端部及び下端部と中央部で異ならせるのに加えて、誘導コイル５０の上端部及び下端部において、誘導コイル５０を比較的密（領域Ｅ及び領域Ｆ）に構成し、誘導コイル５０の中央部では比較的粗（領域Ｄ）に構成している。これにより、被誘導体４８の側壁の厚薄による温度制御に加えて誘導コイル５０の粗密により基板載置領域の温度の均一性を確保することができる。また、被誘導体４８と同様に、誘導コイル５０を密に構成する領域（Ｅ）の下端をボート３０の上端より低くすることにより、より加熱領域を小さくすることができ、装置の高さを更に低くすることができる。また、誘導コイル５０を密に構成する領域（Ｆ）の上端をボート３０の下端より高くすることにより、より加熱領域を小さくすることができ、装置の高さを更に低くすることができる。

なお、本実施形態では、被誘導体４８の側壁の厚さが変わる位置と、誘導コイル５０の粗密が変わる位置とがずらして構成している。より具体的には、誘導コイル５０が粗に構成されている領域（Ｄ）において、被誘導体４８の側壁が厚い部分と薄い部分を有するように構成している。このように構成することで、上部から”被誘導体：薄、誘導コイル：密、発熱量：大”⇒”被誘導体：薄、誘導コイル：粗、発熱量：中”⇒”被誘導体：厚、誘導コイル：粗、発熱量：小”というように構成されるため段階的に被誘導体の発熱量を調整できるようになる。なお、本実施形態では、誘導コイル５０が粗となっている領域において、被誘導体４８が厚い部分と薄い部分とを有することにしているが、その逆に、誘導コイル５０が密となっている領域において、被誘導体４８が厚い部分と薄い部分とを有するように構成しても良い。

また、誘導コイル５０が密に構成される領域は、上端の領域（Ｅ）より下端の領域（Ｆ)のほうが長く構成されている。これにより、上端側と比較して加熱量を大きくすることができ、被誘導体４８及び断熱材５４により囲われている上端側に対し、ボート断熱部３４Ａや第１熱交換部３４Ｂ、第２熱交換部３４Ｃ等の排気経路が設けられており熱逃げが大きい下端側の熱の補填を確実にできるようになる。

また、ガス供給ノズル６０（７０）の下部に設けられた第２熱交換部３４Ｃは、誘導コイル５０の下端側の領域（Ｆ）に含まれるように構成される。これにより、第２熱交換部３４Ｃを成膜ガスの加熱領域としても使用することが可能となり、成膜ガスの温度上昇を助けることができる。

＜制御部＞
次に、図５に於いて、ＳｉＣ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について説明する。

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。又、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。

＜ＳｉＣ膜の形成方法＞
次に、上述した半導体製造装置１０を用い、半導体デバイスの製造工程の一工程として、ＳｉＣ等で構成されるウェーハ１４等の基板上に、例えばＳｉＣ膜を形成する基板の製造方法について説明する。尚、以下の説明に於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。

先ず、ポッドステージ１８に複数枚のウェーハ１４を収納したポッド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からポッド収納棚２２へ搬送し、ストックする。次に、ポッド搬送装置２０により、ポッド収納棚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、該ポッドオープナ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に収納されているウェーハ１４の枚数を検知する。

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からウェーハ１４を取出し、ボート３０に移載する。

複数枚のウェーハ１４がボート３０に装填されると、ウェーハ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。この状態では、シールキャップ１０２はＯリング（図示せず）を介してマニホールド３６の下端をシールした状態となる。

ボート３０搬入後、反応室４４内が所定の圧力（真空度）となる様に、真空排気装置２２０によって真空排気される。この時、反応室４４内の圧力は、圧力センサ（図示せず）によって測定され、測定された圧力に基づき第１のガス排気口９０及び第２のガス排気口３９０に連通するＡＰＣバルブ２１４がフィードバック制御される。又、ウェーハ１４及び反応室４４内が所定の温度となる様前記被誘導体４８が加熱される。この時、反応室４４内が所定の温度分布となる様、温度センサ（図示せず）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。また、被誘導体の発熱量は、上端側及び下端側が中央部と比較して高くなるように加熱される。これにより、反応室内の均熱が確保される。続いて、回転機構１０４により、ボート３０が回転されることで、ウェーハ１４が周方向に回転される。

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）原子含有ガスは、それぞれガス供給源２１０ａ，２１０ｂから供給され、前記第１のガス供給口６８より前記反応室４４内に噴出される。又、Ｃ（炭素）原子含有ガス及び還元ガスであるＨ２ガスが、所定の流量となる様に対応する前記ＭＦＣ２１１ｄ，２１１ｅの開度が調整された後、バルブ２１２ｄ，２１２ｅが開かれ、それぞれのガスが第２のガスライン２６０に流通し、第２のガス供給ノズル７０に流通して第２のガス供給口７２より反応室４４内に導入される。

第１のガス供給口６８及び第２のガス供給口７２より供給されたガスは、反応室４４内の被誘導体４８の内側を通り、第１のガス排気口９０からガス排気管２３０を通って排気される。第１のガス供給口６８及び第２のガス供給口７２より供給されたガスは、反応室４４内を通過する際に、ＳｉＣ等で構成されるウェーハ１４と接触し、ウェーハ１４表面上にＳｉＣエピタキシャル膜成長がなされる。

又、ガス供給源２１０ｆより、不活性ガスとしての希ガスであるＡｒガスが所定の流量となる様に対応するＭＦＣ２１１ｆの開度が調整された後、バルブ２１２ｆが開かれ、第３のガスライン２４０に流通し、第３のガス供給口３６０から反応室４４内に供給される。第３のガス供給口３６０から供給された不活性ガスとしての希ガスであるＡｒガスは、反応室４４内の断熱材５４と反応管４２との間を通過し、第２のガス排気口３９０から排気される。

次に、予め設定された時間が経過すると、上述したガスの供給が停止され、図示しない不活性ガス供給源より不活性ガスが供給され、反応室４４内の被加熱体４８の内側の空間が不活性ガスで置換されると共に、反応室４４内の圧力が常圧に復帰される。

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、マニホールド３６の下端が開口されると共に、処理済みのウェーハ１４がボート３０に保持された状態でマニホールド３６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）され、ボート３０に保持されたウェーハ１４が冷える迄、ボート３０を所定位置にて待機させる。待機させた該ボート３０のウェーハ１４が所定温度迄冷却されると、基板移載機２８により、ボート３０からウェーハ１４を取出し、ポッドオープナ２４にセットされている空のポッド１６に搬送して収納する。その後、ポッド搬送装置２０によりウェーハ１４が収納されたポッド１６をポッド収納棚２２、又は前記ポッドステージ１８に搬送する。この様にして、半導体製造装置１０の一連の作動が完了する。

以上、本実施形態を図面を用いて説明してきたが、本発明の趣旨を逸脱しない限り、様々な変更が可能である。例えば、本実施形態では、被誘導体４８の厚薄と誘導コイル５０の粗密を組合せて使用しているが、必要に応じてどちらか一方のみの構成としても良い。また、被誘導体４８の厚い部分を薄い部分に対して外側に突き出す形で形成しているが、これに限らず、被誘導体４８の厚い部分を内側に突き出す形で形成しても良い。更に、被誘導体４８の厚薄、及び、誘導コイル５０の粗密を２段階で記載したが、３段階以上に変化させても良い。

以上、本実施形態によれば、以下記載する効果のうち少なくなくとも一つ効果を有する。
（１）筒状の被誘導体４８の側壁の上端側の厚さ及び下端側の厚さを中央部の厚さと比較して薄く構成したことにより、反応室の上端側及び下端側にて生じる熱逃げによる温度低下を補填することができ、基板載置領域における均熱を確保できる。また、反応室の上端側、及び、下端側での発熱量を大きくしているため均熱を確保するために必要な加熱領域を小さくすることができ、装置全体の高さを低くすることができる。

（２）上記（１）において、被誘導体４８の側壁の厚さを薄くする領域（Ｂ）の下端をボート３０の上端より低くすることにより、より加熱領域を小さくすることができ、装置の高さを更に低くすることができる。また、被誘導体４８の側壁の厚さを薄くする領域（Ｃ）の上端をボート３０の下端より高くすることにより、より加熱領域を小さくすることができ、装置の高さを更に低くすることができる。

（３）上記（１）又は（２）において、被誘導体４８の厚い部分から薄い部分に向かって徐々に薄くなるように構成することにより、熱応力による被誘導体４８の破損を抑制することができる。

（４）誘導コイル５０を上端側及び下端側を中央部と比較して密に構成することにより、反応室の上端側及び下端側にて生じる熱逃げによる温度低下を補填することができ、基板載置領域における均熱を確保できる。また、反応室の上端側、及び、下端側での発熱量を大きくしているため均熱を確保するために必要な加熱領域を小さくすることができ、装置全体の高さを低くすることができる。

（５）上記（４）において、誘導コイル５０を密に構成する領域（Ｅ）の下端をボート３０の上端より低くすることにより、より加熱領域を小さくすることができ、装置の高さを更に低くすることができる。また、誘導コイル５０を密に構成する領域（Ｆ）の上端をボート３０の下端より高くすることにより、より加熱領域を小さくすることができ、装置の高さを更に低くすることができる。

（６）上記（４）又は（５）において、誘導コイル５０が密に構成される上端側の領域（Ｅ）より誘導コイル５０が密に構成される下端側の領域（Ｆ）のほうが大きくなるように構成することにより、より基板載置領域の均熱を確保することができる。

（７）上記（４）乃至（６）のいずれか一つにおいて、ガス供給ノズル６０（７０）の下部に設けられた第２熱交換部３４Ｃの上端を誘導コイル５０が密に構成される領域（Ｆ）に含まれるように構成することにより、成膜ガスを効率よく加熱することができる。

（８）被誘導体４８の厚薄が変化する位置と誘導コイル５０の粗密が変化する位置とをずらして構成することにより、より細かく温度の調整を行うことができる。

以上、実施形態においては、ＳｉＣエピタキシャル成長装置を用いて説明してきたが、本発明はそれに限らず、誘導加熱方式を用いる基板処理装置、特に誘導加熱方式を用いるバッチ式縦型基板処理装置全般に用いることができる。

以下、本実施形態に含まれる発明の主な態様を以下に付記する。
（付記１）
基板を処理する処理室と、
前記処理室内に収容され、複数枚の基板を鉛直方向にそれぞれが間隔を成すように保持するボートと、
前記処理室内で前記基板の収容領域を囲うように設けられ、筒状の側壁を有する被誘導体と、
前記被誘導体を誘導加熱する誘導コイルと、を具備し、
前記被誘導体の前記筒状の側壁の上端側及び下端側の厚さは、前記筒状の側壁の中央部の厚さより薄い基板処理装置。

（付記２）付記１において、前記筒状の側壁の上端側の薄い領域の下端は、前記ボートの上端より低い基板処理装置。

（付記３）付記１又は２において、前記筒状の側壁の下端側の薄い領域の上端は、前記ボートの下端より高い基板処理装置。

（付記４）付記１乃至３のいずれか一つにおいて、前記筒状の側壁の薄い部分と前記筒状の側壁の厚い部分との境界は、前記厚い部分から前記薄い部分に向けて徐々に薄くなる基板処理装置。

（付記５）付記１乃至４のいずれか一つにおいて、前記誘導コイルの上端側及び下端側は、前記誘導コイルの中央部より密に構成される基板処理装置。

（付記６）付記５において、前記誘導コイルの上端側の密に構成された領域の下端は、前記ボートの上端より低い基板処理装置。

（付記７）付記５又は６において、前記誘導コイルの下端側の密に構成された領域の上端は、前記ボートの下端より高い基板処理装置。

（付記８）付記５乃至７のいずれか一つにおいて、前記誘導コイルの下端側の密に構成された領域は、前記誘導コイルの上端側の密に構成された領域より大きい基板処理装置。

（付記９）付記５乃至８のいずれか一つにおいて、前記処理室内に設けられ、前記基板に成膜ガスを供給するガス供給ノズルと、前記ガス供給ノズルの下部に設けられた熱交換部とを更に具備し、前記熱交換部の上端は、前記ガス供給ノズルの前記前記誘導コイルの下端側の密に構成された領域に含まれる基板処理装置。

（付記１０）付記５乃至９のいずれか一つにおいて、前記被誘導体の筒状の側壁の厚さが変化する位置と前記誘導コイルの粗密が変化する位置は、異なる位置である基板処理装置。

（付記１１）
基板を処理する処理室と、
前記処理室内に収容され、複数枚の基板を鉛直方向にそれぞれが間隔を成すように保持するボートと、
前記処理室内で前記基板の収容領域を囲うように設けられ、筒状の側壁を有する被誘導体と、
前記被誘導体を誘導加熱する誘導コイルと、を具備し、
前記誘導コイルの上端側及び下端側は、前記誘導コイルの中央部より密に構成される基板処理装置。

（付記１２）付記１１において、前記誘導コイルの上端側の密に構成された領域の下端は、前記ボートの上端より低い基板処理装置。

（付記１３）付記１１又は１２において、前記誘導コイルの下端側の密に構成された領域の上端は、前記ボートの下端より高い基板処理装置。

（付記１４）付記１１乃至１３のいずれか一つにおいて、前記誘導コイルの下端側の密に構成された領域は、前記誘導コイルの上端側の密に構成された領域より大きい基板処理装置。

（付記１５）付記１１乃至１４のいずれか一つにおいて、前記処理室内に設けられ、前記基板に成膜ガスを供給するガス供給ノズルと、前記ガス供給ノズルの下部に設けられた熱交換部とを更に具備し、前記熱交換部の上端は、前記ガス供給ノズルの前記前記誘導コイルの下端側の密に構成された領域に含まれる基板処理装置。

（付記１６）
複数の基板をボートに保持した状態で反応室内に搬入するボートローディング工程と、
前記反応室を囲うように設けられた被誘導体を誘導コイルに電流を流すことにより加熱すると共に、前記反応室内に成膜ガスを供給し、所定の膜を形成する成膜工程と、
前記成膜工程において成膜された前記複数の基板を前記反応室から搬出するボートアンローディング工程と、を有し、
前記成膜工程において、前記被誘導体の上端側及び下端側の発熱量が中央部の発熱量より大きい基板の製造方法又は半導体デバイスの製造方法。

１０：半導体製造装置、１２：筐体、１４：ウェーハ、１５：ウェーハホルダ、１５ａ：上部ウェーハホルダ、１５ｂ：下部ウェーハホルダ、１６：ポッド、１８：ポッドステージ、２０：ポッド搬送装置、２２：ポッド収納棚、２４：ポッドオープナ、２６：基板枚数検知器、２８：基板移載機、３０：ボート、３２：アーム、３４Ａ：ボート断熱部、３４Ｂ：第１熱交換部、３４Ｃ：第２熱交換部、３６：マニホールド、４０：処理炉、４２：反応管、４４：反応室、４８：被誘導体、５０：誘導コイル、５２：温度制御部、５４：断熱材、５５：外側断熱壁、５８：磁気シール、６０：第１のガス供給ノズル、６８：第１のガス供給口、７０：第２のガス供給ノズル、７２：第２のガス供給口７２、７８：ガス流量制御部、９０：第１のガス排気口、９８：圧力制御部、１５０：主制御部、１５２：コントローラ、２００：ガス供給ユニット、２１０：ガス供給源、２１１：ＭＦＣ、２１２：バルブ、２１４：ＡＰＣバルブ、２２２：第１のガスライン、２３０：ガス排気管、２６０：第２のガスライン、３００：構造物、３６０：第３のガス供給口、３９０：第２のガス排気口。

Claims (5)

1. 基板を処理する処理室と、
   前記処理室内に収容され、複数枚の基板を鉛直方向にそれぞれが間隔を成すように保持するボートと、
   前記処理室内で前記基板の収容領域を囲うように設けられ、筒状の側壁を有する被誘導体と、
   前記被誘導体を誘導加熱する誘導コイルと、を具備し、
   前記被誘導体の前記筒状の側壁の上端側及び下端側の厚さは、前記筒状の側壁の中央部の厚さより薄い基板処理装置。
2. 請求項１において、前記誘導コイルの上端側及び下端側は、前記誘導コイルの中央部より密に構成される基板処理装置。
3. 請求項２において、
   前記被誘導体の筒状の側壁の厚さが変化する位置と前記誘導コイルの粗密が変化する位置は、異なる位置である基板処理装置。
4. 基板を処理する処理室と、
   前記処理室内に収容され、複数枚の基板を鉛直方向にそれぞれが間隔を成すように保持するボートと、
   前記処理室内で前記基板の収容領域を囲うように設けられ、筒状の側壁を有する被誘導体と、
   前記被誘導体を誘導加熱する誘導コイルと、を具備し、
   前記誘導コイルの上端側及び下端側は、前記誘導コイルの中央部より密に構成される基板処理装置。
5. 複数の基板をボートに保持した状態で反応室内に搬入するボートローディング工程と、
   前記反応室を囲うように設けられた被誘導体を誘導コイルに電流を流すことにより加熱すると共に、前記反応室内に成膜ガスを供給し、所定の膜を形成する成膜工程と、
   前記成膜工程において成膜された前記複数の基板を前記反応室から搬出するボートアンローディング工程と、を有し、
   前記成膜工程において、前記被誘導体の上端側及び下端側の発熱量が中央部の発熱量より大きい基板の製造方法。