JP2013201292A - 基板処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】処理室内の温度を処理温度まで上昇させるための昇温時間を、加熱用電源が供給する電力を増加させることなく短縮することができる技術を提供する。
【解決手段】基板処理装置は、制御部を有し、制御部は、以下のような制御をすることを特徴とする。制御部は、ウェハ１２を保持しているボート２０が処理室３４に搬入され、処理室３４に不活性ガスが供給されている状態で、処理室３４内の酸素濃度を測定するように制御する。次いで、制御部は、処理室３４内の圧力が大気圧よりも低い第１圧力に制御されている状態で、処理室３４内の温度が処理温度になるように、処理室３４内の温度を上昇させるように制御する。次いで、制御部は、処理室３４内の温度が処理温度に制御され、処理室３４内の圧力が第１圧力よりも高い第２圧力に制御されている状態で、ウェハ１２を熱処理するように制御する。
【選択図】図２

Description

本発明は、基板処理装置に関し、特に、基板を加熱しつつ処理するための基板処理装置に適用して有効な技術に関する。

ＳｉＣは、Ｓｉ（シリコン）に比べ、絶縁耐圧や熱伝導性が高いこと等から、特にパワーデバイス用素子材料として注目されている。その一方で、ＳｉＣは、不純物拡散係数が小さいこと等から、Ｓｉに比べ、単結晶基板や半導体装置（半導体デバイス）の製造が難しいことが知られている。例えば、Ｓｉ基板上にＳｉからなるエピタキシャル膜を成膜する温度（成膜温度）が９００〜１２００℃程度であるのに対し、ＳｉＣ基板上にＳｉＣからなるエピタキシャル膜を成膜する温度（成膜温度）は１５００〜１８００℃程度であり、成膜を行うための基板処理装置の耐熱構造等に技術的な工夫が必要となる。

例えば、ＳｉＣ基板上に、ＳｉＣからなるエピタキシャル膜（ＳｉＣエピタキシャル膜）を成膜するために、複数の基板を効率的に処理し得るバッチ式の基板処理装置として、複数の基板を垂直方向（縦方向）に積層した状態で保持するボートを備えた、いわゆるバッチ式縦型基板処理装置が知られている。

このようなバッチ式縦型基板処理装置を用いてＳｉＣエピタキシャル膜を成膜する工程では、複数のＳｉＣ基板を保持しているボートを処理炉内の処理室に搬入した後、例えば処理室の外側に設けられた誘導コイルに高周波電力を供給し、処理室の加熱体を誘導加熱することで、ボートに保持されているＳｉＣ基板を所定温度に加熱する。また、ＳｉＣ基板を加熱するとともに、処理室内に設けられたガス供給ノズルから各ＳｉＣ基板に向けて反応ガスを供給する。これにより、ボートに保持されている各ＳｉＣ基板が反応ガスに曝されることで、各ＳｉＣ基板上に一度に効率よくＳｉＣエピタキシャル膜を成膜することができる。

特開２００６−３５１５８２号公報（特許文献１）には、上記したバッチ式縦型基板処理装置による半導体装置の製造方法であって、基板を処理室に搬入し、処理室内で基板上に膜を形成し、膜形成後の基板を処理室から搬出する技術が記載されている。

特開２００６−３５１５８２号公報

ＳｉＣ基板を用いた半導体装置の製造工程では、あるバッチ式縦型基板処理装置を用いてＳｉＣ基板上にＳｉＣエピタキシャル膜を成膜した後、ＳｉＣエピタキシャル膜が成膜されたＳｉＣ基板を、別のバッチ式縦型基板処理装置（アニール処理用の基板処理装置）を用いてアニール処理することがある。アニール処理用の基板処理装置でも、複数のＳｉＣ基板を保持しているボートを処理炉内の処理室に搬入した後、処理室に不活性ガスを供給している状態で、処理室の外側に設けられた誘導コイルに高周波電力を供給し、処理室の加熱体を誘導加熱することで、ボートに保持されているＳｉＣ基板を所定温度に加熱する。これにより、各ＳｉＣ基板を一度に効率よくアニール処理することができる。

ＳｉＣエピタキシャル膜が形成されたＳｉＣ基板をアニール処理（熱処理）する時の処理室内の温度（処理温度）は、１６００〜２０００℃程度であり、１５００〜１８００℃程度であるＳｉＣエピタキシャル膜の成膜温度よりもさらに高い。また、ＳｉＣ基板を処理室に搬入する時の処理室内の温度（搬入温度）は、例えば５００〜８００℃程度であり、搬入温度と処理温度との温度差が大きい。その結果、ＳｉＣ基板を処理室に搬入した後、処理室内の温度を搬入温度から処理温度まで上昇させるための時間（昇温時間）が、長くなる。そこで、ＳｉＣエピタキシャル膜が成膜されたＳｉＣ基板をアニール処理するための基板処理装置では、昇温時間を短縮するために、処理室内の温度を上昇させる際に誘導コイルに供給される高周波電力を増加させる必要がある。

ところが、このようなアニール処理用の基板処理装置においては、誘導コイルに対し、加熱用電源である高周波電源が、その最大出力に近い高周波電力を供給するような運用が行われている。このような場合において、昇温時間を短縮するためには、高周波電源を、その最大出力がより大きなものに変更しなくてはならない。しかしながら、装置コストの制限または装置の設置面積の制限があるために、高周波電源を、その最大出力がより大きなものに変更することができず、結果として、昇温時間を短縮することができないという問題がある。

本発明の目的は、処理室内の温度を処理温度まで上昇させるための昇温時間を、加熱用電源により供給される電力を増加させることなく短縮することができる技術を提供することにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。

本発明における基板処理装置は、基板を処理するための処理室と、前記基板を保持し、前記処理室に対して搬入または搬出される保持部と、前記処理室内の圧力を制御する圧力制御部と、前記処理室に不活性ガスを供給する供給部と、前記処理室内の酸素濃度を測定する測定部と、前記処理室内の温度を制御する温度制御部とを有するものである。そして、本発明における基板処理装置は、前記圧力制御部、前記供給部、前記測定部および前記温度制御部の動作を制御する制御部を有するものである。ここで、前記制御部は、以下のような制御をすることを特徴とする。まず、前記制御部は、前記基板を保持している前記保持部が前記処理室に搬入され、前記処理室に、前記供給部により前記不活性ガスが供給されている状態で、前記処理室内の酸素濃度を前記測定部により測定するように制御する。次いで、前記制御部は、前記酸素濃度を測定した後、前記処理室内の圧力が、前記圧力制御部により、大気圧よりも低い第１圧力に制御されている状態で、前記処理室内の温度が第１温度になるように、前記温度制御部により前記処理室内の温度を上昇させるように制御する。次いで、前記制御部は、前記処理室内の温度が前記第１温度に制御され、前記処理室内の圧力が、前記圧力制御部により、前記第１圧力よりも高い第２圧力に制御されている状態で、前記基板を熱処理するように制御する。

本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。

処理室内の温度を処理温度まで上昇させるための昇温時間を、加熱用電源により供給される電力を増加させることなく短縮することができる。

実施の形態における基板処理装置の概略構成を示す斜視図である。 実施の形態における処理炉の概略構成を示す縦断面図である。 実施の形態における処理炉周辺の構成を示す図である。 実施の形態における基板処理装置を制御するコントローラの構成を示すブロック図である。 実施の形態の基板処理装置を使用した基板処理工程の一部を示すプロセスフロー図である。 実施の形態の基板処理工程における、処理室内の圧力、処理室内の温度および高周波電源により供給される高周波電力の時間変化を示すグラフである。 比較例の基板処理工程における、処理室内の圧力、処理室内の温度および高周波電源により供給される高周波電力の時間変化を示すグラフである。

以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。

また、以下の実施の形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でもよい。

さらに、以下の実施の形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことはいうまでもない。

同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうではないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。

また、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。なお、図面をわかりやすくするために平面図であってもハッチングを付す場合がある。

（実施の形態）
＜基板処理装置の概略構成＞
本発明を実施するための実施の形態において、基板処理装置は、一例として、半導体装置の製造方法に含まれる基板処理工程を実施する半導体製造装置、または、例えば半導体基板からなる基板の製造方法に含まれる基板処理工程を実施する基板製造装置として構成されている。以下の説明では、例えば、ＳｉＣからなる半導体基板としての基板（ウェハ）にアニール処理（熱処理）を行う縦型の基板処理装置に、本発明の技術的思想を適用した場合について述べる。特に、本発明を実施するための実施の形態では、複数の基板を一度に処理するバッチ方式の基板処理装置を対象にして説明する。

まず、本実施の形態における基板処理装置について、図面を参照しながら説明する。図１は、実施の形態における基板処理装置の概略構成を示す斜視図である。

半導体製造装置としての基板処理装置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１１を有する。基板処理装置１０には、例えばＳｉＣ基板からなるウェハ１２（後述する図２参照）を収納する基板収容器（ウェハキャリア）として、フープ（以下、ポッドと称す）１３が使用される。筐体１１の正面側には、ポッドステージ１４が配置されており、ポッドステージ１４にポッド１３が搬送される。ポッド１３には、例えば２５枚のウェハ１２が収納され、蓋が閉じられた状態でポッドステージ１４にセットされる。

筐体１１内の正面であって、ポッドステージ１４に対向する位置には、ポッド搬送装置１５が配置されている。また、ポッド搬送装置１５の近傍にはポッド収納棚１６、ポッドオープナ１７および基板枚数検知器１８が配置されている。ポッド収納棚１６は、ポッドオープナ１７の上方に配置されており、ポッド１３が複数個載置された状態で、ポッド１３を保持するように構成されている。基板枚数検知器１８は、ポッドオープナ１７に隣接して配置されており、ポッド搬送装置１５は、ポッドステージ１４とポッド収納棚１６とポッドオープナ１７との間でポッド１３を搬送する。ポッドオープナ１７は、ポッド１３の蓋を開けるものであり、基板枚数検知器１８は、蓋を開けられたポッド１３内のウェハ１２の枚数を検知するようになっている。

筐体１１内には、基板移載機１９、基板保持具としてのボート２０が配置されている。基板移載機１９は、アーム（ツイーザ）２１を有し、図示しない駆動手段により昇降可能かつ回転可能な構造となっている。アーム２１は、例えば５枚のウェハ１２を取出すことができ、ポッドオープナ１７の位置に置かれたポッド１３とボート２０との間でウェハ１２を搬送する。

ボート２０は、例えばカーボングラファイト等の耐熱性材料で構成されており、複数枚のウェハ１２を水平姿勢で、かつ互いに中心を揃えた状態で整列させて縦方向に積上げ、保持するように構成されている（後述する図２参照）。

筐体１１内の背面側上部には処理炉（反応炉）３０が配置されている。処理炉３０内には、複数枚のウェハ１２（後述する図２参照）を保持しているボート２０が搬入され、熱処理が行われる。

基板処理装置１０を構成する各部は、コントローラ８０（後述する図２参照）と電気的に接続されており、コントローラ８０は、基板処理装置１０を構成する各部の動作を制御するように構成されている。

＜処理炉の構成＞
次に、本実施の形態における処理炉の構成について、図面を参照しながら説明する。図２は、実施の形態における処理炉の概略構成を示す縦断面図である。

図２に示すように、本実施の形態における処理炉３０は、最も外側に筐体３１を有しており、この筐体３１の内部に反応管３２が配置されている。反応管３２は、例えば、石英などから構成されている。

反応管３２の開口側（図２下方側）には、マニホールド３３が設けられている。このマニホールド３３は、例えば、ステンレス材料などからなり、上方側および下方側が開口した形状に形成されている。マニホールド３３は、反応管３２を支持し、マニホールド３３と反応管３２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。これにより、反応管３２、およびマニホールド３３の内部に供給されたガスが外部に漏洩するのを防止している。マニホールド３３は、その下方側に設けられた保持体（図示せず）に支持されており、これにより反応管３２は、地面（図示せず）に対して垂直に据え付けられた状態となっている。ここで、反応管３２およびマニホールド３３により、処理室（反応室）３４が形成されている。

処理室３４の内部には、ウェハ１２を保持しているボート２０が搬入され、処理室３４において、ボート２０に保持されているウェハ１２へのアニール処理が行われるようになっている。すなわち、処理室３４は、ボート２０に保持されているウェハ１２を処理するためのものである。ボート２０はシールキャップ２３上に配置され、このシールキャップ２３によって処理室３４が密閉されるように構成されている。また、図３を用いて後述するように、シールキャップ２３には、回転機構６１が設けられており、この回転機構６１の回転軸６２はシールキャップ２３を貫通してボート２０に接続されている。

ボート２０は、ウェハ１２またはウェハホルダ（図示せず）に搭載されたウェハ１２を、各々のウェハの主面が水平になるように、かつ、各々のウェハの中心が平面視で一致するように、垂直方向（縦方向）に積層した状態で保持するようになっている。すなわち、ボート２０は、ウェハ１２を保持する保持部として機能する。なお、ボート２０の下方側には、例えば、積層グラファイト板等の耐熱性材料により円柱形状に形成された断熱部材としてのボート断熱部２２が設けられ、後述する加熱体３５からの熱が、処理室３４の下方側に伝達しにくくなっている。

処理室３４の内部には、加熱体（被誘導体）３５が形成されている。加熱体３５は、上方側が閉塞されて下方側が開口された円筒形状に形成されている。これにより、加熱体３５内に供給されるガスを封止でき、かつ処理室３４の上方側への放熱を抑制できる。加熱体３５は、例えば、カーボングラファイトから形成されており、ボート２０を囲むように設けられている。

また、反応管３２の外側には、例えばアルミナなどのセラミック材からなり、円筒形状を有する支持部材３６が設けられており、支持部材３６の内周側には、誘導コイル３７が巻かれている。誘導コイル３７は高周波電源３８に接続されており、この高周波電源３８が誘導コイル３７に例えば１０〜２００ｋＷの高周波電力を例えば１０〜１００ｋＨｚの周波数で供給することにより、誘導コイル３７に高周波電流が流れる。

誘導コイル３７に高周波電流が流れると、処理炉３０の内部に高周波電磁界が発生し、発生した高周波電磁界により被誘導体である加熱体３５に渦電流が流れる。加熱体３５に渦電流が流れることでジュール熱が発生し、発生したジュール熱により、加熱体３５が加熱（誘導加熱）されて昇温される。その結果、昇温された加熱体３５からの輻射熱により、処理室３４が加熱され、処理室３４に搬入されているボート２０、および、ボート２０に保持されているウェハ１２が加熱される。すなわち、ボート２０が処理室３４に搬入されている状態で、ボート２０に保持されているウェハ１２は、加熱部として機能する誘導コイル３７および加熱体３５により周囲から加熱される。

例えば加熱体３５と反応管３２との間など、加熱体３５の近傍には、例えば熱電対からなり、処理室３４内の温度を検出する温度センサ３９が設けられている。

高周波電源３８および温度センサ３９には、コントローラ８０（図２参照）の温度制御部８２（後述する図４参照）が電気的に接続されている。温度制御部８２は、温度センサ３９により測定された温度の測定値に基づいて、高周波電源３８により誘導コイル３７へ供給される高周波電力を制御することで、処理室３４内の温度を制御する。

反応管３２と加熱体３５との間には、たとえば、誘導加熱されにくいカーボンフェルトなどで形成された断熱材４２が設けられている。断熱材４２は、反応管３２および加熱体３５と同様に、上方側が閉塞され下方側が開口された円筒形状に形成されている。断熱材４２は、例えば１５００〜２０００℃程度に加熱された加熱体３５からの熱が、例えば反応管３２など、断熱材４２の外側に配置された部材に熱伝達されることを抑制するためのものである。このように、断熱材４２を設けることで、加熱体３５が例えば１５００〜２０００℃程度に加熱されている場合に、反応管３２の温度を例えば１０００℃程度以下に下げることができる。なお、断熱材４２の周囲には、断熱材４２を支持するための断熱材ケーシング４２ａが、例えば、石英で形成されている。

誘導コイル３７の外周側には、処理室３４内の熱が外部に伝達されるのを抑制するために、例えば水冷構造の外側断熱壁４３が設けられている。外側断熱壁４３は円筒形状に形成され、処理室３４および支持部材３６を包囲するよう配置されている。さらに、外側断熱壁４３の外周側には、誘導コイル３７へ通電することで発生する高周波電磁界が、外部に漏洩するのを防止するための磁気シール４４が設けられている。磁気シール４４においても、上方側が閉塞され下方側が開口された円筒形状に形成されている。図２に示す例では、筐体３１が磁気シール４４を兼ねた構造としている。

加熱体３５と各ウェハ１２との間には、複数のガス供給口４５ａを備えたガス供給ノズル（ガスノズル）４５が設けられている。

ガス供給ノズル４５は、例えば、カーボングラファイト等で中空パイプ状に形成され、その先端側は加熱体３５の上方側まで延在しており、各ガス供給口４５ａは各ウェハ１２の側面に向けられている。ガス供給ノズル４５の基端側は、例えば、石英等により中空パイプ状に形成された基端部４５ｂに接続されている。基端部４５ｂは、マニホールド３３を貫通しつつ、当該マニホールド３３に溶接等により固定されている。

ガス供給ノズル４５は、不活性ガスを供給するようになっている。

不活性ガスとして、例えばアルゴン（Ａｒ）ガスを用いることができる。以下では、不活性ガスとして、Ａｒガスを供給する例について説明する。しかし、不活性ガスとしては、Ａｒガスに限定されず、例えば窒素（Ｎ_２）ガス、ネオン（Ｎｅ）ガス、クリプトン（Ｋｒ）ガス、キセノン（Ｘｅ）ガスなど各種の不活性ガスを用いることができる。また、アニール処理の目的によっては、不活性ガスに、酸素（Ｏ_２ガス）、水素（Ｈ_２ガス）など他の各種のガスを混合したものを用いることもできる。

ガス供給ノズル４５は、基端部４５ｂを介してガスライン４７に接続されている。ガスライン４７は、流量制御器（流量制御部）としてのＭＦＣ（Mass Flow Controller）４９およびバルブ５０を介して、処理室３４にガスを供給する供給部としてのガス源５１に接続されている。ガス源５１には、例えば、Ａｒガスが充填されている。

ＭＦＣ４９およびバルブ５０は、コントローラ８０（図２参照）のガス流量制御部８３（後述する図４参照）に電気的に接続されている。ガス流量制御部８３は、ＭＦＣ４９およびバルブ５０を制御することで、ガス供給ノズル４５から供給される不活性ガスの流量を、所定の流量に制御することができる。

処理室３４内の雰囲気を排気するために、マニホールド３３には、ガス排気口５２が設けられている。ガス排気口５２は、ガス排気管５３に接続されている。ガス排気管５３の下流側には、圧力調整器としてのＡＰＣ（Auto Pressure Controller）バルブ５４を介して、真空ポンプ等の真空排気装置５５が接続されている。ガス排気管５３のＡＰＣバルブ５４よりも上流側の部分には、処理室３４内の圧力を測定するための圧力センサ５６が設けられている。

圧力センサ５６およびＡＰＣバルブ５４には、コントローラ８０（図２参照）の圧力制御部８４（後述する図４参照）が電気的に接続されている。圧力制御部８４は、圧力センサ５６により測定された圧力の測定値に基づいて、ＡＰＣバルブ５４の開度を制御し、処理室３４内のガスを、ガス排気口５２、ガス排気管５３およびＡＰＣバルブ５４を介して真空排気装置５５から外部に所定量排気することで、処理室３４内の圧力を制御する。

また、処理室３４内、または、図示しないものの、ガス排気管５３のＡＰＣバルブ５４よりも上流側の部分には、処理室３４内の酸素濃度を測定するための酸素濃度センサ５７が設けられている。酸素濃度センサ５７には、コントローラ８０（図２参照）の測定部８５（後述する図４参照）が電気的に接続されている。測定部８５は、酸素濃度センサ５７により、処理室３４内の酸素濃度を測定し、酸素濃度の測定値が、予め決定された上限値よりも小さいか否かを判定することで、処理室３４内のリークの有無を判断する。

＜処理炉周辺の構成＞
次に、本実施の形態における処理炉周辺の構成について、図面を参照しながら説明する。図３は、実施の形態における処理炉周辺の構成を示す図である。

処理炉３０の下方には、予備室としてのロードロック室２４が設けられている。また、処理室３４にボート２０が搬入された状態では、処理炉３０の下部には、処理炉３０の下端開口を気密に閉塞するための炉口蓋体としてシールキャップ２３が設けられている。

シールキャップ２３は、例えばステンレス等の金属製であり、円盤状に形成されている。シールキャップ２３の上面には、処理炉３０の下端と当接するシール材としてのＯリング（図示せず）が設けられている。シールキャップ２３には回転機構６１が設けられており、この回転機構６１の回転軸６２は、シールキャップ２３を貫通してボート２０に接続されている。これにより、処理炉３０は、回転軸６２を介してボート２０を回転させることで、ウェハ１２を回転させるように構成されている。

シールキャップ２３は、処理炉３０の外側に昇降機構として設けられた、後述する昇降モータ６３により、垂直方向に昇降されるように構成されており、これによりボート２０を処理炉３０に対して搬入または搬出することが可能となっている。回転機構６１および昇降モータ６３には、後述する駆動制御部８６が電気的に接続されており、駆動制御部８６は、回転機構６１および昇降モータ６３が所定動作をするように制御する。

予備室としてのロードロック室２４の外面には、下基板６４が設けられている。この下基板６４には、昇降台６５とスライド自在になっているガイドシャフト６６および昇降台６５と螺合するボール螺子６７が設けられている。また、下基板６４に設けられたガイドシャフト６６およびボール螺子６７の上端には、上基板６８が設けられている。ボール螺子６７は、上基板６８に設けられた昇降モータ６３によって回転され、ボール螺子６７が回転することにより、昇降台６５が昇降するようになっている。

昇降台６５には中空の昇降シャフト６９が設けられ、昇降台６５と昇降シャフト６９の連結部は気密となっており、この昇降シャフト６９は昇降台６５とともに昇降するようになっている。昇降シャフト６９は、ロードロック室２４の天板７０を貫通しており、昇降シャフト６９が貫通する天板７０の貫通孔は、昇降シャフト６９が天板７０と接触することがないように、充分な隙間が形成されている。

ロードロック室２４と昇降台６５との間には、昇降シャフト６９の周囲を覆うように伸縮性を有する中空伸縮体としてベローズ７１が設けられており、このベローズ７１によりロードロック室２４が気密に保たれるようになっている。ベローズ７１は、昇降台６５の昇降量に対応できる充分な伸縮量を有しており、ベローズ７１の内径は昇降シャフト６９の外径に比べて充分に大きく、伸縮の際にベローズ７１と昇降シャフト６９が接触することがないように構成されている。

昇降シャフト６９の下端には、昇降基板７２が水平に固着され、この昇降基板７２の下面にはＯリング等のシール部材を介して駆動部カバー７３が気密に取付けられている。昇降基板７２と駆動部カバー７３により駆動部収納ケース７４が構成されており、この構成により、駆動部収納ケース７４の内部は、ロードロック室２４内の雰囲気と隔離される。

駆動部収納ケース７４の内部には、ボート２０の回転機構６１が設けられ、この回転機構６１の周辺は、冷却機構７５によって冷却されるようになっている。回転機構６１には、回転機構６１に電力を供給するための電力ケーブル７６が、昇降シャフト６９の上端から中空部を通り、回転機構６１に導かれて接続されている。また、冷却機構７５およびシールキャップ２３には、それぞれ冷却水流路７７が形成されている。さらに、冷却水配管７８が昇降シャフト６９の上端から中空部を通り、冷却水流路７７に導かれて接続されている。

処理炉周辺が上記したように構成されている場合において、昇降モータ６３が駆動され、ボール螺子６７が回転することで、昇降台６５および昇降シャフト６９を介して駆動部収納ケース７４が昇降する。そして、駆動部収納ケース７４が上昇することにより、昇降基板７２に気密に設けられているシールキャップ２３が処理炉３０の開口部である炉口７９を閉塞し、ウェハ処理が可能な状態となる。また、駆動部収納ケース７４が下降することにより、シールキャップ２３とともにボート２０が下降し、ウェハ１２を外部に搬出できる状態となる。

＜制御部の構成＞
続いて、本実施の形態における基板処理装置のコントローラの構成について、図面を参照しながら説明する。図４は、実施の形態における基板処理装置を制御するコントローラの構成を示すブロック図である。

図４において、本実施の形態におけるコントローラ８０は、主制御部（制御部）８１、温度制御部８２、ガス流量制御部８３、圧力制御部８４、測定部８５および駆動制御部８６を有している。主制御部（制御部）８１は、温度制御部８２、ガス流量制御部８３、圧力制御部８４、測定部８５および駆動制御部８６と電気的に接続されており、主制御部（制御部）８１は、温度制御部８２、ガス流量制御部８３、圧力制御部８４、測定部８５および駆動制御部８６を制御するように構成されている。

温度制御部８２は、例えば、図２に示す高周波電源３８および温度センサ３９と電気的に接続されている。そして、温度制御部８２は、温度センサ３９によって測定された温度の測定値に基づいて、高周波電源３８が誘導コイル３７へ供給する高周波電力を制御することで、処理室３４内の温度を所定の温度に制御するように構成されている。

ガス流量制御部８３は、例えば、図２に示すＭＦＣ４９およびバルブ５０と電気的に接続されている。そして、ガス流量制御部８３は、ＭＦＣ４９の流量設定値およびバルブ５０の開閉状態を制御することで、ガス源５１から供給される不活性ガスの流量を所定の流量に制御するように構成されている。

圧力制御部８４は、例えば、図２に示すＡＰＣバルブ５４および圧力センサ５６と電気的に接続されている。そして、圧力制御部８４は、圧力センサ５６によって測定された圧力の測定値に基づいて、ＡＰＣバルブ５４の開度を制御することで、処理室３４内の圧力を所定の圧力に制御するように構成されている。

測定部８５は、例えば図２に示す酸素濃度センサ５７と電気的に接続されている。そして、測定部８５は、酸素濃度センサ５７により処理室３４内の酸素濃度を測定し、酸素濃度の測定値が、予め決定された上限値よりも小さいか否かを判定する。

駆動制御部８６は、例えば、図３に示す回転機構６１および昇降モータ６３と電気的に接続されている。そして、駆動制御部８６は、回転機構６１および昇降モータ６３が所定の動作をするように制御可能に構成されている。

以上のようにして、本実施の形態における基板処理装置１０がコントローラ８０の主制御部（制御部）８１によって制御される。

＜基板処理工程＞
続いて、この基板処理装置１０を使用した基板処理工程について、図面を参照しながら説明する。

図５は、実施の形態の基板処理装置を使用した基板処理工程の一部を示すプロセスフロー図である。図６は、実施の形態の基板処理工程における、処理室内の圧力、処理室内の温度および高周波電源により供給される高周波電力の時間変化を示すグラフである。図６において、横軸は時間の経過を表しており、縦軸は、処理室内の圧力、処理室内の温度および高周波電力を表している。また、図６では、処理室内の圧力、処理室内の温度および高周波電力を示すグラフの上方に、一連の基板処理工程のうち対応する工程を示している。なお、以下の説明において、基板処理装置を構成する各部の動作は、コントローラ８０の主制御部（制御部）８１（図４参照）により制御される。

まず、あらかじめ、アニール処理するためのウェハ１２を準備する（準備工程、図５のステップＳ１１）。

このステップＳ１１（準備工程）では、例えば、本実施の形態のアニール処理用の基板処理装置に代え、成膜処理用の基板処理装置を用いる。成膜処理用の基板処理装置のうちガスの供給に関係する部分以外の部分については、本実施の形態のアニール処理用の基板処理装置と同様にすることができる。一方、成膜処理用の基板処理装置は、例えばＡｒガスなどの不活性ガスに加え、Ｓｉ原子含有ガスとして例えばモノシラン（ＳｉＨ_４）ガス、Ｃｌ原子含有ガスとして例えば塩化水素（ＨＣｌ）ガス、Ｃ原子含有ガスとして例えばプロパン（Ｃ_３Ｈ_８）ガス、還元ガスとして例えば水素（Ｈ_２）ガスを供給可能である。

このような成膜処理用の基板処理装置において、例えばＳｉＣ基板からなるウェハをボートに移載して保持し、ウェハを保持しているボートを処理室に搬入する。次いで、処理室内の温度を、ウェハにＳｉＣエピタキシャル膜を成膜する温度（成膜温度）まで上昇させる。次いで、処理室内に、ＳｉＣエピタキシャル膜の成膜に寄与するＳｉ原子含有ガス（ＳｉＨ_４ガス）、Ｃｌ原子含有ガス（ＨＣｌガス）、Ｃ原子含有ガス（Ｃ_３Ｈ_８ガス）および還元ガス（Ｈ_２ガス）を供給することで、ウェハ上に、ＳｉＣエピタキシャル膜を成膜する。その後、処理室内の温度を下降させ、処理室に不活性ガスを供給して処理室内の圧力を大気圧にし、ボートを処理室から搬出する。そして、搬出されたボートからウェハを取り出すことにより、ＳｉＣエピタキシャル膜が形成されたＳｉＣ基板からなるウェハ１２を準備する。なお、Ｓｉ原子含有ガスとＣｌ原子含有ガスとして、ＳｉＨ_４ガスとＨＣｌガスの代わりに、ＳｉＣｌ_４ガスを供給してもよい。

次に、準備されたウェハ１２を、アニール処理用の基板処理装置に搬送する。そして、搬送されたウェハ１２をボート２０に移載して保持する（保持工程、図５のステップＳ１２）。

このステップＳ１２（保持工程）では、まず、ポッドステージ１４に複数枚のウェハ１２を収納したポッド１３がセットされると、ポッド搬送装置１５によりポッド１３をポッドステージ１４からポッド収納棚１６へ搬送し、ストックする（図１参照）。次に、ポッド搬送装置１５により、ポッド収納棚１６にストックされたポッド１３をポッドオープナ１７に搬送してセットし、このポッドオープナ１７によりポッド１３の蓋を開き、基板枚数検知器１８により、ポッド１３に収納されているウェハ１２の枚数を検知する（図１参照）。そして、基板移載機１９により、ポッドオープナ１７の位置にあるポッド１３からウェハ１２を取出し、ボート２０に移載する（図１参照）。これにより、ウェハ１２がボート２０に装填され、ボート２０によりウェハ１２が保持される。

次に、ウェハ１２を保持しているボート２０を処理室３４に搬入（ロード）する（搬入工程、図５および図６のステップＳ１３）。

このステップＳ１３（搬入工程）では、ウェハ１２を保持しているボート２０は、昇降モータ６３による昇降台６５および昇降シャフト６９の昇降動作により処理室３４に搬入（ボートローディング）される（図３参照）。このとき、シールキャップ２３は、Ｏリング（図示せず）を介してマニホールド３３の下端をシールしている。また、処理室３４に搬入されたボート２０は、回転機構６１により、回転軸６２を介して所定の回転速度で回転される。

図６に示すように、ステップＳ１３（搬入工程）における処理室３４内の温度、すなわち、ボート２０を処理室３４に搬入する時の処理室３４内の温度は、例えば５００〜８００℃程度の温度（搬入温度）Ｔ１（図６参照）になるように制御される。この搬入温度Ｔ１は、後述するステップＳ１６（後述する熱処理工程）における処理室３４内の温度、すなわち、ウェハ１２をアニール処理（熱処理）する時の処理室３４内の温度（後述する処理温度Ｔ２）よりも低い。また、処理室３４内の温度は、温度センサ３９により測定され、測定された温度の測定値に基づいて、温度制御部８２により、高周波電源３８が誘導コイル３７に供給する高周波電力が制御される。高周波電源３８が誘導コイル３７に高周波電力を供給することにより処理室３４内を加熱する動作の詳細については、後述するステップＳ１５（昇温工程）において説明する。

また、図６に示すように、ステップＳ１３（搬入工程）における処理室３４内の圧力は、大気圧Ｐａｔｍである。

次に、処理室３４にリークが発生していないことを確認（リーク確認）し、処理室３４内の酸素（Ｏ_２）ガスの濃度を確認（酸素濃度確認）する（リーク確認工程となる酸素濃度確認工程、図５および図６のステップＳ１４）。

このステップＳ１４（リーク確認工程となる酸素濃度確認工程）では、まず、例えばバルブ５０を閉じ、ＡＰＣバルブ５４を開いた状態で、処理室３４内の圧力が、大気圧Ｐａｔｍから、例えば０〜１０００Ｐａ程度であって大気圧Ｐａｔｍよりも低い圧力Ｐｖａｃまで減少（減圧）するように、真空排気装置５５により処理室３４を真空排気する。このとき、処理室３４内の圧力は、圧力センサ５６によって測定され、測定された圧力の測定値に基づいて、圧力制御部８４により、ＡＰＣバルブ５４の開度が制御される。

処理室３４内が大気圧Ｐａｔｍから所定の圧力Ｐｖａｃまで減少（減圧）した後、ＭＦＣ４９およびバルブ５０を制御することにより、ガス源５１から処理室３４に不活性ガス（Ａｒガス）を供給する。具体的には、ＭＦＣ４９およびバルブ５０を制御するとともに、ＡＰＣバルブ５４を制御することにより、不活性ガス（Ａｒガス）は、ガスライン４７を介してガス供給ノズル４５に流通し、ガス供給口４５ａより処理室３４に供給される。処理室３４に供給された不活性ガス（Ａｒガス）は、加熱体３５の内側を通り、ガス排気口５２からガス排気管５３を通って排気される。このようにして、処理室３４内の圧力を、圧力Ｐｖａｃから大気圧Ｐａｔｍと略等しい圧力まで増加（増圧、復圧）させる。そして、処理室３４内の圧力が大気圧Ｐａｔｍと略等しい圧力まで増加（増圧、復圧）した状態で、処理室３４にリークが発生していないことを確認（リーク確認）し、処理室３４内の酸素ガスの濃度を確認（酸素濃度確認）する。

リーク確認は、例えば、以下のように行うことができる。例えば、バルブ５０およびＡＰＣバルブ５４を閉じ、処理室３４の内部を封じた状態で、圧力センサ５６により処理室３４内の圧力を測定し、測定された圧力の測定値の時間経過に伴う変化量が、例えば予め決定された上限値よりも小さいか否かを判定する。そして、圧力の測定値の変化量が、予め決定された上限値よりも小さいと判定されたときに、処理室３４においてリークが発生していないことを確認したものとする。

酸素濃度確認は、例えば、以下のように行うことができる。例えば、バルブ５０およびＡＰＣバルブ５４を閉じ、処理室３４の内部を封じた状態で、酸素濃度センサ５７により酸素濃度を測定し、測定された酸素濃度の測定値が、予め決定された上限値よりも小さいか否かを判定する。そして、酸素濃度の測定値が、予め決定された上限値よりも小さいと判定されたときに、酸素濃度を確認したものとする。

また、時間を短縮したい場合には、酸素濃度確認をもって、リーク確認とすることができる。すなわち、酸素濃度確認を行うことで、処理室３４においてリークが発生していないことを確認することができる。

なお、前述したように、不活性ガスとしては、Ａｒガスに限定されず、例えばＮ_２ガス、Ｎｅガス、Ｋｒガス、Ｘｅガスなど各種の不活性ガスを用いることができる。また、アニール処理の目的によっては、不活性ガスに、Ｏ_２ガス、Ｈ_２ガスなど他の各種のガスを混合したものを用いることもできる。（以下の工程においても同様）。

また、アニール処理の目的によっては、リーク確認および酸素濃度確認のいずれか一方のみを行い、他方を行わないようにすることもできる。

さらに、リーク確認および酸素濃度確認を行う際の処理室３４内の圧力は、圧力Ｐｖａｃよりも高い圧力であればよく、大気圧Ｐａｔｍと略等しい圧力に限定されない。

次に、処理室３４内の温度を、ボート２０を処理室３４に搬入する時の温度（搬入温度）Ｔ１から、ウェハ１２をアニール処理（熱処理）する時の温度まで上昇（昇温）させる（昇温工程、図５および図６のステップＳ１５）。

このステップＳ１５（昇温工程）では、まず、例えばバルブ５０を閉じ、ＡＰＣバルブ５４を開いた状態で、処理室３４内の圧力が、例えば０〜１０００Ｐａ程度であって大気圧Ｐａｔｍよりも低い圧力（第１圧力）Ｐ１になるように、真空排気装置５５により処理室３４を真空排気する。このとき、処理室３４内の圧力は、圧力センサ５６によって測定され、測定された圧力の測定値に基づいて、圧力制御部８４により、ＡＰＣバルブ５４の開度が制御される。

なお、図６では、第１圧力Ｐ１が圧力Ｐｖａｃと等しい例を示している。

また、ステップＳ１５（昇温工程）を開始する前に、処理室３４内の圧力が第１圧力Ｐ１になるように、真空排気を開始してもよい。例えば、ステップＳ１４（リーク確認工程となる酸素濃度確認工程）において、リーク確認および酸素濃度確認が終了した後、処理室３４内の圧力が第１圧力Ｐ１になるように、真空排気を開始してもよい。図６では、ステップＳ１４（リーク確認工程となる酸素濃度確認工程）において、処理室３４内の圧力が第１圧力Ｐ１になるように、真空排気を開始する例を示している。

次に、処理室３４内の圧力が第１圧力Ｐ１に制御されている状態で、処理室３４内の温度を、前述した搬入温度Ｔ１から、後述するステップＳ１６（熱処理工程）においてウェハ１２をアニール処理（熱処理）する時の温度（処理温度）Ｔ２（図６参照）まで、上昇（昇温）させる。処理温度Ｔ２は、例えば１５００〜２０００℃程度である。

冷却水配管７８に冷却水を流通させるなど冷却機構７５を動作させた状態で、処理炉３０内の少なくとも加熱体３５を誘導加熱し、加熱体３５からの輻射熱によって、処理室３４内のボート２０に保持されている各ウェハ１２を加熱する。具体的には、高周波電源３８が誘導コイル３７に高周波電力を供給することで、誘導コイル３７に高周波電流が流れ、流れる高周波電流により処理炉３０内に高周波電磁界が発生し、発生した高周波電磁界により被誘導体である加熱体３５に渦電流が発生する。加熱体３５に渦電流が流れることでジュール熱が発生し、発生したジュール熱により、加熱体３５が加熱（誘導加熱）されて昇温される。その結果、昇温された加熱体３５からの輻射熱により、処理室３４の内部が加熱され、処理室３４に搬入されているボート２０に保持されているウェハ１２が加熱される。すなわち、高周波電源３８が誘導コイル３７に高周波電力を供給することで、ボート２０に保持されているウェハ１２が加熱される。

なお、ステップＳ１５（昇温工程）においても、処理室３４内の温度は、温度センサ３９により測定され、測定された温度の測定値に基づいて、温度制御部８２が、高周波電源３８により誘導コイル３７へ供給される高周波電力を制御することで、処理室３４内の温度が制御される。

本実施の形態では、ステップＳ１５（昇温工程）における処理室３４内の圧力（第１圧力）Ｐ１は、後述するステップＳ１６（熱処理工程）における処理室３４内の圧力（第２圧力）Ｐ２よりも低い。これにより、第１圧力Ｐ１を第２圧力Ｐ２と等しくした場合に比べ、処理室３４内の空間に供給されているガスを介して処理室３４の内部から外部へ単位時間に熱伝達される熱量を減少させることができる。その結果、処理室３４の断熱性能を向上させることができ、ステップＳ１５（昇温工程）において、処理室３４内の温度を搬入温度Ｔ１から処理温度Ｔ２まで上昇させるための昇温時間を短縮することができる。

また、第１圧力Ｐ１が、大気圧Ｐａｔｍよりも、前述したステップＳ１４（リーク確認工程となる酸素濃度確認工程）における圧力Ｐｖａｃに近いことが好ましく、圧力Ｐｖａｃに略等しいことがより好ましい。このように、第１圧力Ｐ１を減少（減圧）させることで、処理室３４の断熱性能をさらに向上させることができ、ステップＳ１５（昇温工程）における昇温時間をさらに短縮することができる。

次に、ウェハ１２をアニール処理（熱処理）する（熱処理工程、図５および図６のステップＳ１６）。

このステップＳ１６（熱処理工程）では、処理室３４内の温度が処理温度Ｔ２まで上昇した後、ＭＦＣ４９およびバルブ５０を制御することにより、ガス源５１から不活性ガス（Ａｒガス）を供給する。具体的には、ＭＦＣ４９およびバルブ５０を制御するとともに、ＡＰＣバルブ５４を制御することにより、不活性ガス（Ａｒガス）は、ガスライン４７を介してガス供給ノズル４５に流通し、ガス供給口４５ａより処理室３４に供給される。処理室３４に供給された不活性ガス（Ａｒガス）は、加熱体３５の内側を通り、ガス排気口５２からガス排気管５３を通って排気される。このようにして、処理室３４内の圧力を、ステップＳ１５（昇温工程）における処理室３４内の圧力（第１圧力）Ｐ１よりも高く、かつ、大気圧Ｐａｔｍよりも低い圧力、例えば１００〜１０００００Ｐａ程度の圧力（第２圧力）Ｐ２に制御する。また、処理室３４内の圧力は、圧力センサ５６によって測定され、測定された圧力の測定値に基づいて、ＡＰＣバルブ５４の開度が制御される。

このように、処理室３４内の圧力が第２圧力Ｐ２に制御され、処理室３４内の温度が処理温度Ｔ２に制御されている状態で、ウェハ１２をアニール処理（熱処理）する。

なお、ステップＳ１５（昇温工程）において、処理室３４内の温度が処理温度Ｔ２に到達する前に、処理室３４内の圧力を第２圧力Ｐ２に制御し始めてもよい。図６では、ステップＳ１５（昇温工程）において、処理室３４内の温度が処理温度Ｔ２に到達する前に、処理室３４内の圧力を第２圧力Ｐ２に制御し始める例を示している。

次に、処理室３４内の温度を、ウェハ１２をアニール処理（熱処理）した時の温度（処理温度）Ｔ２から、ボート２０を処理室３４から搬出する時の温度まで、下降（降温）させる（降温工程、図５および図６のステップＳ１７）。すなわち、ボート２０およびボート２０に保持されているウェハ１２を処理室３４から搬出できるように、ボート２０およびボート２０に保持されているウェハ１２を冷却する。

このステップＳ１７（降温工程）では、例えば誘導コイル３７への高周波電力の供給を停止するか、または、減少させることで、処理室３４内の温度を、前述した処理温度Ｔ２から、後述するステップＳ１８（搬出工程）における、ボート２０を処理室３４から搬出する時の温度（搬出温度）まで、下降（降温）させる。本実施の形態では、ボート２０を処理室３４から搬出する時の処理室３４内の温度（搬出温度）は、ボート２０を処理室３４に搬入する時の処理室３４内の温度（搬入温度）Ｔ１に等しいものとする。

また、ステップＳ１７（降温工程）では、ＭＦＣ４９およびバルブ５０を制御することにより、ガス源５１から不活性ガス（Ａｒガス）を供給する。具体的には、ＭＦＣ４９およびバルブ５０を制御するとともに、ＡＰＣバルブ５４を制御することにより、不活性ガス（Ａｒガス）は、ガスライン４７を介してガス供給ノズル４５に流通し、ガス供給口４５ａより処理室３４に供給される。

処理室３４に供給された不活性ガス（Ａｒガス）は、加熱体３５の内側を通り、ガス排気口５２からガス排気管５３を通って排気される。したがって、ＭＦＣ４９、バルブ５０およびＡＰＣバルブ５４を制御することにより、処理室３４内の圧力を、大気圧Ｐａｔｍと略等しい圧力に制御することができる。前述したように、処理室３４内の圧力は、圧力センサ５６によって測定され、測定された圧力の測定値に基づいて、ＡＰＣバルブ５４の開度が制御される。

このようにして、処理室３４内の圧力が大気圧Ｐａｔｍと略等しい圧力に制御されている状態で、処理室３４内の温度を下降（降温）させる。

なお、ステップＳ１７（降温工程）でも、処理室３４内の温度は、温度センサ３９により測定され、測定された温度の測定値に基づいて、温度制御部８２により、高周波電源３８が誘導コイル３７へ供給する高周波電力が制御される。

次に、ウェハ１２を保持しているボート２０を処理室３４から搬出（アンロード）する（搬出工程、図５および図６のステップＳ１８）。

このステップＳ１８（搬出工程）では、昇降モータ６３によりシールキャップ２３を下降させる。このとき、マニホールド３３の下端が開くとともに、処理済みのウェハ１２がボート２０に保持されている状態で、ボート２０がマニホールド３３の下端から処理室３４の外部に搬出（ボートアンローディング）される。そして、ボート２０に保持されているウェハ１２が冷却されるまで、ボート２０を所定位置にて待機させる。待機させたボート２０のウェハ１２が所定温度まで冷却されると、基板移載機１９により、ボート２０からウェハ１２を取出し、ポッドオープナ１７にセットされている空のポッド１３に搬送して収納する。その後、ポッド搬送装置１５によりウェハ１２が収納されたポッド１３をポッド収納棚１６、またはポッドステージ１４に搬送する。このようにして、基板処理装置１０の一連の作動が完了する。

＜昇温工程における昇温時間について＞
続いて、比較例の基板処理工程を、図面を参照しながら説明する。比較例では、昇温工程における処理室内の圧力が、熱処理工程における処理室内の圧力と等しい。

図７は、比較例の基板処理工程における、処理室内の圧力、処理室内の温度および高周波電源により供給される高周波電力の時間変化を示すグラフである。図７において、横軸は時間の経過を表しており、縦軸は、処理室内の圧力、処理室内の温度および高周波電力を表している。また、図７では、処理室内の圧力、処理室内の温度および高周波電力を示すグラフの上方に、一連の基板処理工程のうち対応する工程を示している。

比較例においても、まず、あらかじめ、アニール処理するためのウェハを準備し（準備工程）、準備されたウェハをボートに移載して保持し（保持工程）、ウェハを保持しているボートを処理室に搬入した後（搬入工程）、処理室にリークが発生していないことを確認し（リーク確認工程）、処理室内の酸素ガスの濃度を確認する（酸素濃度確認工程）。比較例の準備工程、保持工程、搬入工程、リーク確認工程および酸素濃度確認工程の各々は、実施の形態の準備工程（図５のステップＳ１１）、保持工程（図５のステップＳ１２）、搬入工程（図５のステップＳ１３）、リーク確認工程（図５のステップＳ１４）および酸素濃度確認工程（図５のステップＳ１４）の各々と同様にすることができる。また、比較例の搬入工程における処理室内の温度は、実施の形態の搬入工程（図５のステップＳ１３）における搬入温度Ｔ１になるように制御される（図７参照）。

次に、処理室内の温度を、搬入温度Ｔ１から処理温度Ｔ２まで上昇（昇温）させる（昇温工程）。

しかし、比較例の昇温工程における処理室内の圧力は、実施の形態の昇温工程（図５のステップＳ１５）における処理室内の圧力と異なる。

比較例の昇温工程では、まず、処理室内の圧力が、後述する熱処理工程における処理室内の圧力と等しい圧力Ｐ２になるように、処理室内の圧力を制御する。そして、処理室内の圧力が圧力Ｐ２に制御されている状態で、処理室内の温度を、搬入温度Ｔ１から処理温度Ｔ２まで、上昇（昇温）させる。

次に、ウェハをアニール処理（熱処理）する（熱処理工程）。

比較例の熱処理工程でも、実施の形態の熱処理工程（図５のステップＳ１６）と同様に、処理室内の温度が処理温度Ｔ２まで上昇した後、処理室内の圧力が圧力Ｐ２に制御され、処理室内の温度が処理温度Ｔ２に制御されている状態で、ウェハをアニール処理（熱処理）する。

その後、処理室内の温度を、搬入温度Ｔ１と等しい搬出温度まで下降（降温）させ（降温工程）、ウェハを保持しているボートを処理室から搬出する（搬出工程）。比較例の降温工程および搬出工程の各々は、実施の形態の降温工程（図５のステップＳ１７）および搬出工程（図５のステップＳ１８）の各々と同様にすることができる。

比較例では、昇温工程における処理室内の圧力は、熱処理工程における処理室内の圧力Ｐ２と等しい。圧力Ｐ２は、前述したように、例えば１００〜１０００００Ｐａ程度の圧力である。また、圧力Ｐ２は、リーク確認工程となる酸素濃度確認工程における圧力Ｐｖａｃよりも、大気圧Ｐａｔｍに近い場合がある。このような場合、処理室内の空間に供給されているガスを介して処理室の内部から外部へ単位時間に熱伝達される熱量が大きく、処理室の断熱性能が低下する。処理室の断熱性能が低下した場合であって、高周波電源が供給する高周波電力が等しいときは、処理室内の温度を搬入温度Ｔ１から処理温度Ｔ２まで上昇（昇温）させるための時間（昇温時間）が長くなるという問題がある。したがって、昇温時間を短縮させるためには、高周波電源から誘導コイルに供給される高周波電力を増加させる必要がある。

ところが、アニール処理用の基板処理装置においては、誘導コイルに対し、加熱用電源である高周波電源が、その最大出力に近い高周波電力を供給するような運用が行われている。このような場合において、高周波電源を、その最大出力がより大きなものに変更することをせずに、高周波電源が誘導コイルに供給する高周波電力を増加させることは困難である。そのため、処理室の断熱性能を向上させ、昇温時間を短縮するためには、高周波電源を、その最大出力がより大きなものに変更する必要がある。

しかしながら、高周波電源を変更した場合、装置価格を上昇させるおそれがあり、装置の設置面積を増加させるおそれがある。さらに、高周波電源を、その最大出力がより大きなものに変更した場合、一般的には、高周波電源の最小出力もより大きくなるため、例えば搬入温度Ｔ１よりも低い温度領域など、比較的低温側の温度領域における温度制御が困難になる。

したがって、上記した装置コストの制限、装置の設置面積の制限または温度制御の困難性の問題があるために、高周波電源を、その最大出力がより大きなものに変更することができず、結果として、昇温時間を短縮することができない。

＜本実施の形態の主要な特徴と効果＞
一方、本実施の形態では、昇温工程（図５および図６のステップＳ１５）における処理室内の圧力Ｐ１が、熱処理工程（図５および図６のステップＳ１６）における処理室内の圧力Ｐ２よりも低い。圧力Ｐ１は、例えば０〜１０００Ｐａ程度の圧力であり、大気圧Ｐａｔｍよりも、リーク確認工程となる酸素濃度確認工程（図５および図６のステップＳ１４）における圧力Ｐｖａｃに近い。そのため、処理室内の空間に供給されているガスを介して処理室の内部から外部へ単位時間に熱伝達される熱量を減少させることができる。その結果、処理室の断熱性能を向上させることができ、高周波電源から誘導コイルに供給される高周波電力を増加させなくても、昇温時間を短縮することができ、単位時間当たりのウェハの処理枚数（スループット）を向上させることができる。

したがって、高周波電源を、その最大出力がより大きなものに変更する必要がないため、装置価格を上昇させるおそれがなく、装置の設置面積を増加させるおそれがない。さらに、高周波電源を、その最大出力がより大きなものに変更した場合に、例えば搬入温度Ｔ１よりも低い温度領域など、比較的低温側の温度領域における温度制御が困難になるという問題が発生することを防止できる。

以上、本発明者によってなされた発明をその実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

前記実施の形態では、高周波誘導加熱方式によって加熱体を加熱する基板処理装置を例に挙げて説明したが、本発明の技術的思想は、これに限らず、例えば、抵抗加熱方式の基板処理装置や、ランプ加熱方式の基板処理装置などの他の加熱方式の基板処理装置にも幅広く適用することができる。

また、前記実施の形態では、ＳｉＣエピタキシャル膜が形成されたウェハをアニール処理する基板処理装置を例に挙げて説明したが、本発明の技術的思想は、これに限らず、ウェハにＳｉＣエピタキシャル膜その他各種の膜を高温で成膜する基板処理装置にも幅広く適用することができる。さらに、本発明の技術的思想は、ＳｉＣエピタキシャル膜が形成されたウェハ以外の各種のウェハを高温で処理する基板処理装置にも幅広く適用することができる。

最後に本発明の好ましい主な態様を以下に付記する。

〔付記１〕
基板を処理するための処理室と、
前記基板を保持し、前記処理室に対して搬入または搬出される保持部と、
前記処理室内の圧力を制御する圧力制御部と、
前記処理室内の温度を制御する温度制御部と、
前記圧力制御部および前記温度制御部の動作を制御する制御部と、
を有し、
前記制御部は、
前記基板を保持している前記保持部が前記処理室に搬入され、前記処理室内の圧力が、前記圧力制御部により、大気圧よりも低い第１圧力に制御されている状態で、前記処理室内の温度が第１温度になるように、前記温度制御部により前記処理室内の温度を上昇させ、
前記処理室内の温度が前記第１温度に制御され、前記処理室内の圧力が、前記圧力制御部により、前記第１圧力よりも高い第２圧力に制御されている状態で、前記基板を熱処理するように制御することを特徴とする基板処理装置。

〔付記２〕
基板を処理するための処理室と、
前記基板を保持し、前記処理室に対して搬入または搬出される保持部と、
前記処理室内の圧力を制御する圧力制御部と、
前記処理室に不活性ガスを供給する供給部と、
前記処理室内の圧力を測定する圧力センサと、
前記処理室内の温度を制御する温度制御部と、
前記圧力制御部、前記供給部、前記圧力センサおよび前記温度制御部の動作を制御する制御部と、
を有し、
前記制御部は、
前記基板を保持している前記保持部が前記処理室に搬入されている状態で、前記圧力制御部により前記処理室内の圧力を大気圧から減少させ、
前記処理室内の圧力が減少した前記処理室に、前記供給部により前記不活性ガスを供給することで、前記処理室内の圧力を増加させ、
前記処理室内の圧力が増加した前記処理室内の圧力を、前記圧力センサにより測定し、
前記圧力を測定した後、前記処理室内の圧力が、前記圧力制御部により、大気圧よりも低い第１圧力に制御されている状態で、前記処理室内の温度が第１温度になるように、前記温度制御部により前記処理室内の温度を上昇させ、
前記処理室内の温度が前記第１温度に制御され、前記処理室内の圧力が、前記圧力制御部により、前記第１圧力よりも高い第２圧力に制御されている状態で、前記基板を熱処理するように制御することを特徴とする基板処理装置。

〔付記３〕
（ａ）保持部により基板を保持する工程、
（ｂ）前記（ａ）工程の後、前記基板を保持している前記保持部を、前記基板を処理するための処理室に搬入する工程、
（ｃ）前記（ｂ）工程の後、前記処理室内の圧力が大気圧よりも低い第１圧力に制御されている状態で、前記処理室内の温度が第１温度になるように、前記処理室内の温度を上昇させる工程、
（ｄ）前記（ｃ）工程の後、前記処理室内の温度が前記第１温度に制御され、前記処理室内の圧力が前記第１圧力よりも高い第２圧力に制御されている状態で、前記基板を熱処理する工程、
を有する基板処理方法。

〔付記４〕
（ａ）保持部により基板を保持する工程、
（ｂ）前記（ａ）工程の後、前記基板を保持している前記保持部を、前記基板を処理するための処理室に搬入する工程、
（ｃ）前記（ｂ）工程の後、前記処理室に不活性ガスを供給する工程、
（ｄ）前記（ｃ）工程の後、前記処理室内の酸素濃度を測定する工程、
（ｅ）前記（ｄ）工程の後、前記処理室内の圧力が大気圧よりも低い第１圧力に制御されている状態で、前記処理室内の温度が第１温度になるように、前記処理室内の温度を上昇させる工程、
（ｆ）前記（ｅ）工程の後、前記処理室内の温度が前記第１温度に制御され、前記処理室内の圧力が前記第１圧力よりも高い第２圧力に制御されている状態で、前記基板を熱処理する工程、
を有する基板処理方法。

〔付記５〕
（ａ）保持部により基板を保持する工程、
（ｂ）前記（ａ）工程の後、前記基板を保持している前記保持部を、前記基板を処理するための処理室に搬入する工程、
（ｃ）前記（ｂ）工程の後、前記処理室内の圧力を大気圧から減少させる工程、
（ｄ）前記（ｃ）工程の後、前記処理室に不活性ガスを供給することで、前記処理室内の圧力を増加させる工程、
（ｅ）前記（ｄ）工程の後、前記処理室内の圧力を測定する工程、
（ｆ）前記（ｅ）工程の後、前記処理室内の圧力が大気圧よりも低い第１圧力に制御されている状態で、前記処理室内の温度が第１温度になるように、前記処理室内の温度を上昇させる工程、
（ｇ）前記（ｆ）工程の後、前記処理室内の温度が前記第１温度に制御され、前記処理室内の圧力が前記第１圧力よりも高い第２圧力に制御されている状態で、前記基板を熱処理する工程、
を有する基板処理方法。

〔付記６〕
（ａ）保持部により基板を保持する工程、
（ｂ）前記（ａ）工程の後、前記基板を保持している前記保持部を、前記基板を処理するための処理室に搬入する工程、
（ｃ）前記（ｂ）工程の後、前記処理室内の圧力が大気圧よりも低い第１圧力に制御されている状態で、前記処理室内の温度が第１温度になるように、前記処理室内の温度を上昇させる工程、
（ｄ）前記（ｃ）工程の後、前記処理室内の温度が前記第１温度に制御され、前記処理室内の圧力が前記第１圧力よりも高い第２圧力に制御されている状態で、前記基板を熱処理する工程、
を有する半導体装置の製造方法。

〔付記７〕
（ａ）保持部により基板を保持する工程、
（ｂ）前記（ａ）工程の後、前記基板を保持している前記保持部を、前記基板を処理するための処理室に搬入する工程、
（ｃ）前記（ｂ）工程の後、前記処理室に不活性ガスを供給する工程、
（ｄ）前記（ｃ）工程の後、前記処理室内の酸素濃度を測定する工程、
（ｅ）前記（ｄ）工程の後、前記処理室内の圧力が大気圧よりも低い第１圧力に制御されている状態で、前記処理室内の温度が第１温度になるように、前記処理室内の温度を上昇させる工程、
（ｆ）前記（ｅ）工程の後、前記処理室内の温度が前記第１温度に制御され、前記処理室内の圧力が前記第１圧力よりも高い第２圧力に制御されている状態で、前記基板を熱処理する工程、
を有する半導体装置の製造方法。

〔付記８〕
（ａ）保持部により基板を保持する工程、
（ｂ）前記（ａ）工程の後、前記基板を保持している前記保持部を、前記基板を処理するための処理室に搬入する工程、
（ｃ）前記（ｂ）工程の後、前記処理室内の圧力を大気圧から減少させる工程、
（ｄ）前記（ｃ）工程の後、前記処理室に不活性ガスを供給することで、前記処理室内の圧力を増加させる工程、
（ｅ）前記（ｄ）工程の後、前記処理室内の圧力を測定する工程、
（ｆ）前記（ｅ）工程の後、前記処理室内の圧力が大気圧よりも低い第１圧力に制御されている状態で、前記処理室内の温度が第１温度になるように、前記処理室内の温度を上昇させる工程、
（ｇ）前記（ｆ）工程の後、前記処理室内の温度が前記第１温度に制御され、前記処理室内の圧力が前記第１圧力よりも高い第２圧力に制御されている状態で、前記基板を熱処理する工程、
を有する半導体装置の製造方法。

〔付記９〕
（ａ）保持部により基板を保持する工程、
（ｂ）前記（ａ）工程の後、前記基板を保持している前記保持部を、前記基板を処理するための処理室に搬入する工程、
（ｃ）前記（ｂ）工程の後、前記処理室内の圧力が大気圧よりも低い第１圧力に制御されている状態で、前記処理室内の温度が第１温度になるように、前記処理室内の温度を上昇させる工程、
（ｄ）前記（ｃ）工程の後、前記処理室内の温度が前記第１温度に制御され、前記処理室内の圧力が前記第１圧力よりも高い第２圧力に制御されている状態で、前記基板を熱処理する工程、
を有する基板の製造方法。

〔付記１０〕
（ａ）保持部により基板を保持する工程、
（ｂ）前記（ａ）工程の後、前記基板を保持している前記保持部を、前記基板を処理するための処理室に搬入する工程、
（ｃ）前記（ｂ）工程の後、前記処理室に不活性ガスを供給する工程、
（ｄ）前記（ｃ）工程の後、前記処理室内の酸素濃度を測定する工程、
（ｅ）前記（ｄ）工程の後、前記処理室内の圧力が大気圧よりも低い第１圧力に制御されている状態で、前記処理室内の温度が第１温度になるように、前記処理室内の温度を上昇させる工程、
（ｆ）前記（ｅ）工程の後、前記処理室内の温度が前記第１温度に制御され、前記処理室内の圧力が前記第１圧力よりも高い第２圧力に制御されている状態で、前記基板を熱処理する工程、
を有する基板の製造方法。

〔付記１１〕
（ａ）保持部により基板を保持する工程、
（ｂ）前記（ａ）工程の後、前記基板を保持している前記保持部を、前記基板を処理するための処理室に搬入する工程、
（ｃ）前記（ｂ）工程の後、前記処理室内の圧力を大気圧から減少させる工程、
（ｄ）前記（ｃ）工程の後、前記処理室に不活性ガスを供給することで、前記処理室内の圧力を増加させる工程、
（ｅ）前記（ｄ）工程の後、前記処理室内の圧力を測定する工程、
（ｆ）前記（ｅ）工程の後、前記処理室内の圧力が大気圧よりも低い第１圧力に制御されている状態で、前記処理室内の温度が第１温度になるように、前記処理室内の温度を上昇させる工程、
（ｇ）前記（ｆ）工程の後、前記処理室内の温度が前記第１温度に制御され、前記処理室内の圧力が前記第１圧力よりも高い第２圧力に制御されている状態で、前記基板を熱処理する工程、
を有する基板の製造方法。

本発明は、半導体装置を製造する製造業に幅広く利用することができる。

１０…基板処理装置、１１…筐体、１２…ウェハ、１３…フープ（ポッド）、１４…ポッドステージ、１５…ポッド搬送装置、１６…ポッド収納棚、１７…ポッドオープナ、１８…基板枚数検知器、１９…基板移載機、２０…ボート、２１…アーム（ツイーザ）、２２…ボート断熱部、２３…シールキャップ、２４…ロードロック室、３０…処理炉（反応炉）、３１…筐体、３２…反応管、３３…マニホールド、３４…処理室（反応室）、３５…加熱体（被誘導体）、３６…支持部材、３７…誘導コイル、３８…高周波電源、３９…温度センサ、４２…断熱材、４２ａ…断熱材ケーシング、４３…外側断熱壁、４４…磁気シール、４５…ガス供給ノズル、４５ａ…ガス供給口、４５ｂ…基端部、４７…ガスライン、４９…ＭＦＣ、５０…バルブ、５１…ガス源、５２…ガス排気口、５３…ガス排気管、５４…ＡＰＣバルブ、５５…真空排気装置、５６…圧力センサ、５７…酸素濃度センサ、６１…回転機構、６２…回転軸、６３…昇降モータ、６４…下基板、６５…昇降台、６６…ガイドシャフト、６７…ボール螺子、６８…上基板、６９…昇降シャフト、７０…天板、７１…ベローズ、７２…昇降基板、７３…駆動部カバー、７４…駆動部収納ケース、７５…冷却機構、７６…電力ケーブル、７７…冷却水流路、７８…冷却水配管、７９…炉口、８０…コントローラ、８１…主制御部、８２…温度制御部、８３…ガス流量制御部、８４…圧力制御部、８５…測定部、８６…駆動制御部

Claims (1)

1. 基板を処理するための処理室と、
   前記基板を保持し、前記処理室に対して搬入または搬出される保持部と、
   前記処理室内の圧力を制御する圧力制御部と、
   前記処理室に不活性ガスを供給する供給部と、
   前記処理室内の酸素濃度を測定する測定部と、
   前記処理室内の温度を制御する温度制御部と、
   前記圧力制御部、前記供給部、前記測定部および前記温度制御部の動作を制御する制御部と、
   を有し、
   前記制御部は、
   前記基板を保持している前記保持部が前記処理室に搬入され、前記処理室に、前記供給部により前記不活性ガスが供給されている状態で、前記処理室内の酸素濃度を前記測定部により測定し、
   前記酸素濃度を測定した後、前記処理室内の圧力が、前記圧力制御部により、大気圧よりも低い第１圧力に制御されている状態で、前記処理室内の温度が第１温度になるように、前記温度制御部により前記処理室内の温度を上昇させ、
   前記処理室内の温度が前記第１温度に制御され、前記処理室内の圧力が、前記圧力制御部により、前記第１圧力よりも高い第２圧力に制御されている状態で、前記基板を熱処理するように制御することを特徴とする基板処理装置。

Images