JP2014232816A - 基板処理装置、半導体装置の製造方法および基板処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】バッチ式の縦型基板処理装置内の酸素濃度および水分濃度などを低減し、ウエハがダメージを負うことを防ぐことで、半導体装置の信頼性を向上させる。
【解決手段】ロードロック室内のボートにウエハを搭載してロードロック室上の炉内にボートを上昇させる工程（ステップＳ１１）の前に、高温のボートによりロードロック室内を加熱し、ロードロック室内の壁面などに吸着している水分または残留ガスを脱離させて排気する工程（ステップＳ４）を設ける。また、炉内にボートを上昇させる工程（ステップＳ１１）の前に行うサイクルパージの前後のそれぞれに、ロードロック室内に不活性ガスを大流量でパージする工程（ステップＳ７およびＳ１０）を設ける。
【選択図】図５

Description

本発明は、半導体装置の製造技術に関し、特に、半導体ウエハまたはガラス基板などの基板を処理するための基板処理装置を用いて基板を処理する工程を有する、基板処理装置、半導体装置の製造方法および基板処理方法に適用して有効な技術に関するものである。

ＳｉＣ（炭化珪素）を主に含む半導体ウエハなどに対し、気相成長法による成膜工程、または熱処理工程を行うための装置として、上下方向に複数の半導体ウエハを搭載することが可能なボートを、円筒発熱体を含む処理室に入れて熱処理などを行うバッチ式の縦型処理装置が知られている。

特許文献１（特開２０１０−６７６８６号公報）には、半導体ウエハに対して熱処理などを行う工程において用いられるバッチ式縦型ホットウォール熱処理装置が記載されている。

特開２０１０−６７６８６号公報

上記処理室に接続され、例えばロードロック室などと呼ばれる筺体の内部には、ロボットアームなどにより半導体ウエハを出し入れする際に大気が侵入する。大気中には酸素および水分が含まれており、また、搬送される半導体ウエハの表面にも酸素や水分が付着している。これらの酸素および水分の存在は、半導体ウエハの表面を酸化させるなどして荒れさせる原因となる。上記縦型処理装置を構成するチャンバ内の酸素濃度および水分濃度が高いままの状態、または半導体ウエハの表面に酸素や水分が付着したままの状態で熱処理工程などを行うと、半導体ウエハの表面状態が劣化し、半導体装置の歩留まりが低下し、また、半導体装置の信頼性が低下する問題が生じる。

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実施の形態のうち、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。

本発明の一態様によれば、基板を保持する基板保持具と、前記基板保持具に保持された前記基板を処理する処理室と、前記基板保持具に前記基板を移載する移載室と、前記移載室より前記基板保持具を前記処理室内に搬出入する搬送手段と、前記処理室内を加熱する加熱部と、前記移載室内に不活性ガスを供給する供給部と、前記移載室内を排気する排気部と、前記加熱部、前記供給部および前記排気部を制御する制御部と、を有し、前記制御部は前記搬送手段を用いて、第１の温度に加熱された前記処理室内に前記基板保持具を搬入し、室温より高く前記第１の温度より低い第２の温度に加熱された前記基板保持具を前記処理室より搬出した後、前記移載室内の真空引きと、第１ガス流量の不活性ガス供給とを１サイクルとするサイクルパージを所定回数行い、前記第１ガス流量より大きい流量である第２ガス流量の不活性ガスを前記移載室内に供給するように前記加熱部、前記供給部および前記排気部を制御する基板処理装置が提供される。

本発明の他の態様によれば、基板を載置していない基板保持具を第１の温度に加熱された処理室内に搬入する搬入工程と、室温より高く前記第１の温度より低い第２の温度に加熱された前記基板保持具を前記処理室から移載室に搬出する搬出工程と、前記搬出工程の後、前記移載室内の真空引きと、前記移載室内への第１ガス流量の不活性ガス供給とを１サイクルとするサイクルパージを所定回数行うサイクルパージ工程と、前記サイクルパージ工程の後、前記第１ガス流量より多い流量の第２ガス流量の不活性ガスを前記移載室内に供給する不活性ガス供給工程と、を有する半導体装置の製造方法が提供される。

本発明のさらに他の態様によれば、基板を載置していない基板保持具を第１の温度に加熱された処理室内に搬入する搬入工程と、室温より高く前記第１の温度より低い第２の温度に加熱された前記基板保持具を前記処理室から移載室に搬出する搬出工程と、前記搬出工程の後、前記移載室内の真空引きと、前記移載室内への第１ガス流量の不活性ガス供給とを１サイクルとするサイクルパージを所定回数行うサイクルパージ工程と、前記サイクルパージ工程の後、前記第１ガス流量より多い流量の第２ガス流量の不活性ガスを前記移載室内に供給する不活性ガス供給工程と、を有する基板処理方法が提供される。

本願において開示される一実施の形態によれば、半導体装置の信頼性を向上させることができる。

本発明の実施の形態１で好適に用いられる基板処理装置を示す斜視図である。 本発明の実施の形態１で好適に用いられる基板処理装置を示す要部断面図である。 本発明の実施の形態１で好適に用いられる基板処理装置を示す要部断面図である。 本発明の実施の形態１で好適に用いられる基板処理装置を示す要部断面図である。 本発明の実施の形態１である半導体装置の製造工程を示すフローである。 本発明の実施の形態１で好適に用いられる基板処理装置を構成する制御部を示す概略図である。 従来例である半導体装置の製造工程を示すフローである。

以下、実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、以下の実施の形態では、特に必要なとき以外は同一または同様な部分の説明を原則として繰り返さない。

本実施の形態においては、基板処理装置の一例として、半導体装置の製造方法における処理工程を実施する半導体製造装置について説明する。以下の説明では、基板処理装置として基板を加熱等することで酸化処理、拡散処理、化学気相堆積（Chemical Vapor Deposition：ＣＶＤ）、またはエピタキシャル成長などを行なう縦型の装置（以下、単に処理装置という）を適用した場合について述べる。つまり、この処理装置は例えば縦型熱処理装置、または縦型気相成長装置などである。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。本実施の形態では、基板処理装置の一例であるＳｉＣエピタキシャル成長装置として、高さ方向、つまり縦方向にＳｉＣウエハを積層する、所謂バッチ式縦型ＳｉＣエピタキシャル成長装置について説明する。以下では、バッチ式縦型ＳｉＣエピタキシャル成長装置を単に基板処理装置と呼ぶ場合がある。基板処理装置では、バッチ式を採用することで、一度に処理できるＳｉＣウエハの数を増やしてスループットを向上させている。

図１は、本発明に係る基板処理装置の概要を示す斜視図である。まず、図１を用いて、本発明の一実施の形態における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）である半導体製造装置１０は、バッチ式縦型熱処理装置であり、種々の機能を備えた複数の装置を収容する筐体１２を有している。この半導体製造装置１０では、例えば、ＳｉＣなどで構成された基板としてのウエハ１４を収納する基板収容器として、ポッド（フープ）１６をウエハキャリアとして使用している。

筐体１２の正面側には、ポッドステージ１８が設けられ、当該ポッドステージ１８上にポッド１６が搬送されるようになっている。ポッド１６には、例えば、２５枚のウエハ１４が収納され、蓋１６ａが閉じられた密閉状態のもとで、ポッドステージ１８上にセットされる。

筐体１２の正面側で、かつポッドステージ１８の背面側には、当該ポッドステージ１８と対向するようにしてポッド搬送装置２０が設けられている。また、ポッド搬送装置２０の近傍でかつ背面側には、複数段（図示では３段）のポッド収納棚２２、ポッドオープナ２４および基板枚数検知器２６が設けられている。各ポッド収納棚２２は、ポッドオープナ２４および基板枚数検知器２６の上方側に設けられ、ポッド１６を複数個搭載（図示では５個）し、その状態を保持するよう構成されている。

ポッド搬送装置２０は、ポッドステージ１８、各ポッド収納棚２２およびポッドオープナ２４間で、次々とポッド１６を搬送するようになっている。ポッドオープナ２４は、ポッド１６の蓋１６ａを開けるもので、基板枚数検知器２６は、ポッドオープナ２４に隣接して設けられ、蓋１６ａが開けられた状態のもとでポッド１６内のウエハ１４の枚数を検知するものである。

筐体１２はロードロック室１１０を有し、ロードロック室１１０の内部には、基板移載機２８、基板保持具としてのボート３０が設けられている。基板移載機２８は複数（例えば５本）のアーム（ツイーザ）３２を備え、各アーム３２は、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。

ロードロック室１１０の正面側の壁にはウエハ１４をロードロック室１１０に対して搬入搬出するためのウエハ搬入搬出口が一対、垂直方向に上下二段に並べられて開設されており、上下段のウエハ搬入搬出口には一対のポッドオープナ２４が設置されている。

各アーム３２は、ポッドオープナ２４により蓋１６ａが開けられたポッド１６内から５枚のウエハ１４を一度に取り出せるようになっている。そして、各アーム３２を正面側から背面側に反転移動させることで、ポッドオープナ２４の位置にあるポッド１６からボート３０に向けて、ウエハ１４を５枚ずつ搬送することができる。

ボート３０は、例えば、カーボングラファイトまたはＳｉＣなどの耐熱性材料で所定形状に形成され、複数枚のウエハ１４を水平姿勢で、かつ互いに中心を揃えた状態のもとで、縦方向に積層保持するよう構成されている。なお、ボート３０の下方側には、例えば、石英またはＳｉＣなど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３４（図２参照）が設けられ、後述する加熱体４８からの熱が、処理炉４０の下方側に伝達し難くなっている。

筐体１２内の背面側でかつ上方側には、処理炉４０が設けられている。処理炉４０の内部には、複数枚のウエハ１４を装填したボート３０が搬入され、これにより、複数積層したウエハ１４を一度に熱処理（バッチ処理）できるようになっている。

次に、図２および図３を用いて、処理炉４０およびその周辺の構成について説明する。図２および図３は、本実施の形態の基板処理装置の要部断面図である。ここではまず、図２に示すように、処理炉４０の下のロードロック室１１０内、つまりチャンバ内にボート３０を下ろした状態の装置と、図３に示すように処理炉４０の内側の処理室を構成する反応管４２内にボート３０を上昇させた状態の装置について説明する。

処理炉４０の下方側には、予備室としてのロードロック室１１０が設けられている。ロードロック室１１０はその内部の機密性を保つことができる構造を有しており、ボート３０は、ロードロック室１１０内の昇降台１１４に接続されている。

ボート３０および昇降台１１４は、処理炉４０およびロードロック室１１０の外側に設けられた昇降モータ１２２によって駆動されるボートエレベータ１１５により、垂直方向（上下方向）に昇降されるよう構成されている。これにより、ボート３０を処理炉４０とロードロック室１１０との間で昇降できるようになっている。なお、ここでは昇降台１１４の一部の側面と、昇降台１１４の一部を破断した図を示している。昇降台１１４、ボートエレベータ１１５および昇降モータ１２２はボート３０の搬送手段を構成している。

昇降台１１４を上昇させてボート３０を処理炉４０に搬入する際には、処理炉４０とロードロック室１１０との境界の炉口１４４を閉じているゲートバルブ２７を開いて、炉口１４４内にボート３０を通す。図２に示すように、ボート３０がロードロック室１１０内に下降している際には、ゲートバルブ２７により炉内１４４を塞ぐことで、処理炉４０内とロードロック室１１０内のそれぞれの雰囲気を隔離する。

処理炉４０の下方側には、当該処理炉４０の開口部分である炉口１４４を気密に閉塞するシールキャップ（炉口蓋体）１０２が設けられている。シールキャップ１０２は、例えば、ステンレスなどの金属材料により略円盤状に形成されている。図３に示すように、シールキャップ１０２の上面は、昇降台１１４がボートエレベータ１１５により上昇した際に、処理炉４０の下部のロードロック室１１０を構成する筺体の天板の底面と接することにより、炉口１４４を密閉する。このとき、シールキャップ１０２と上記天板の下部のマニホールド３６の底面との間には、両者間をシールするシール部材としてのＯリング（図示しない）が設けられ、これにより処理炉４０内を気密に保持できるようにしている。

これにより、ボート３０を配置した処理炉４０内の空間は、反応管４２、反応管４２およびロードロック室１１０の間に介在するマニホールド３６、ロードロック室１１０の天板、並びにシールキャップ１０２などにより密閉される。

シールキャップ１０２の下部には回転機構（図示しない）が設けられ、当該回転機構の回転軸１０６は、シールキャップ１０２を貫通してボート断熱部３４に連結されている。そして、図３に示すように、当該回転機構を回転駆動することにより、回転軸１０６を介して処理炉４０内でボート３０が回転し、これに伴いウエハ１４も回転するようになっている。当該回転機構は、例えば昇降台１１４内に設けられている。上記のように、ロードロック室１１０はウエハ１４をボート３０に搭載して処理炉４０内に移動させ、また、ウエハ１４をロードロック室１１０外のポッド１６（図１参照）に対して出し入れして、ウエハ１４を移動させる移載室である。

図２に示すように、上記回転機構および昇降モータ１２２には、制御装置５７を構成する駆動制御部６５（図６参照）が電気的に接続されている。駆動制御部６５は、上記回転機構および昇降モータ１２２を、所定の動作をするよう所定のタイミングにて制御するようになっている。ボートエレベータ１１５はモータ駆動の送りねじ軸装置および当該ねじ軸装置を覆うベローズなどによって構成されており、伸縮性を有する当該ベローズによりロードロック室１１０の気密性を保持することができる。なお、当該ベローズは、昇降台１１４の昇降量に対応し得る充分な伸縮量を備えている。

図３に示すように、駆動制御部６５により昇降モータ１２２を回転駆動させ、昇降台１１４およびボート３０を昇降させることで、ボート３０が処理炉４０の開口部である炉口１４４を通って処理炉４０内に搬入される。このとき、昇降台１１４上に設けたシールキャップ１０２が炉口１４４を密閉することで、ロードロック室１１０と処理炉４０とは、それぞれの内部の雰囲気が互いに隔離され、処理炉４０内でウエハ１４を熱処理できる状態となる。また、図２に示すように、昇降台１１４を下降させることで、シールキャップ１０２とともにボート３０が降下して、ウエハ１４を処理炉４０の外部に搬出できる状態となる。

ロードロック室１１０は、その内部にパージノズル２９を有している。パージノズル２９はロードロック室１１０の外のガス供給源３１にバルブ３３を介して配管により接続されている。パージノズル２９は、ガスの供給部であるガス供給源３１から、例えばＡｒ（アルゴン）ガスまたはＮ（窒素）ガスなどの不活性ガスをロードロック室１１０内に供給するために設けられたノズルである。

パージノズル２９は例えばロードロック室１１０内において上下方向に延在する円筒形のノズルであり、その側壁には上下方向に並ぶ複数の開口部が設けられている。パージノズル２９からロードロック室１１０内にパージガスを供給することにより、ロードロック室１１０の内側の表面に膜が形成されることを防ぐことができる。パージノズル２９とガス供給源３１との間にはバルブ３３が設けられている。

また、ロードロック室１１０には、ロードロック室１１０内の気体などを排気するための真空ポンプなどの真空排気装置２２１がバルブ２１５を介して接続されている。ここではロードロック室１１０の排気装置を一つのみ示しているが、排気装置は、粗引き用および高真空用などの複数種類がロードロック室１１０に接続されていても良い。

次に、図４を用いて処理炉の構造について説明する。図４は、処理炉の内部構造を示す断面図である。

処理炉４０には、開口部である複数のガス供給口を有する第１ガス供給ノズル６０および、第１ガス供給ノズル６０からの反応ガスを外部に排気する第１ガス排気口９０が設けられている。また、不活性ガスを供給する第２ガス供給口３６０および、当該不活性ガスを外部に排気する第２ガス排気口３９０が設けられている。

処理室である処理炉４０は反応容器である反応管４２を備えている。反応管４２は、石英またはＳｉＣなどの耐熱性材料よりなり、上方側が閉塞され下方側が開口した有底筒状に形成されている。反応管４２の開口側（下方側）には、反応管４２と同心円の筒状の反応容器であるマニホールド３６が配設されている。マニホールド３６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円筒形状に形成されている。マニホールド３６は反応管４２を支持している。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（図示しない）が設けられている。これにより、反応管４２およびマニホールド３６の内部に充填された反応ガスが外部に漏洩するのを防止している。

マニホールド３６は、その下方側に設けられた保持体（図示しない）に支持されており、これにより反応管４２は、地面（図示しない）に対して垂直に据え付けられた状態となっている。ここでは、反応管４２およびマニホールド３６により、反応容器が構成されている。

処理炉４０は加熱体４８を備えている。加熱体４８は、上方側が閉塞され下方側が開口された有底筒状に形成されている。加熱体４８は反応管４２の内部に設けられ、加熱体４８の内部には反応室４４が形成されている。反応室４４内には、ＳｉＣなどで構成されたウエハ１４を保持したボート３０が収納されるようになっている。なお、図４では、ボート３０を回転させるための回転機構１０４がボート３０の下部に示されている。

処理炉４０は、磁場発生部として機能する誘導コイル５０を備えている。誘導コイル５０は、円筒形状の支持部材５１の内周側に螺旋状に固定され、当該誘導コイル５０は外部電源（図示しない）により通電されるようになっている。誘導コイル５０を通電することにより当該誘導コイル５０は磁場を発生し、カーボングラファイトなどからなる加熱体４８が誘導加熱される。このように加熱体４８を誘導加熱により発熱させることで、反応室４４内が加熱されるようになっている。つまり、誘導コイル５０および加熱体４８は、反応管４２の内部を加熱するための加熱部を構成している。加熱体４８は、その表面が例えばＳｉＣによりコーティングされている。

加熱体４８の近傍には、反応室４４内の温度を検出する温度検出体としての温度センサ（図示しない）が設けられており、当該温度センサおよび誘導コイル５０は、制御部の温度制御部６２（図６参照）と電気的に接続されている。温度制御部６２は、温度センサにより検出された温度情報に基づいて、反応室４４内の温度が所望の温度分布となるよう、誘導コイル５０への通電具合を所定のタイミングで調節（制御）するようになっている。

反応管４２と加熱体４８との間には、例えば、誘導加熱され難いカーボンフェルトなどで形成された断熱材５４が設けられている。断熱材５４は、反応管４２および加熱体４８と同様に、上方側が閉塞され下方側が開口された有底筒状に形成されている。このように、断熱材５４を設けることで、加熱体４８の熱が反応管４２または反応管４２の外部に伝達されることを抑制している。

また、誘導コイル５０の外周側には、反応室４４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５５が設けられている。外側断熱壁５５は円筒形状に形成され、反応室４４および支持部材５１を包囲するよう配置されている。さらに、外側断熱壁５５の外周側には、誘導コイル５０を通電することで発生する磁場が、外部に漏洩するのを防止するための磁気シール５８が設けられている。磁気シール５８においても、上方側が閉塞され下方側が開口された有底筒状に形成されている。

加熱体４８の内周側とウエハ１４の外周側との間には、複数のガス供給口を有する第１ガス供給ノズル６０が設けられている。第１ガス供給ノズル６０はウエハ１４の周方向に沿って所定間隔を持って設けられ、第１ガス供給ノズル６０の側面に設けられた複数のガス供給口は、ウエハ１４に向けられて開口している。また、第１ガス排気口９０は、加熱体４８の内周側とウエハ１４の外周側との間に開口している。さらに、反応管４２の内周側と断熱材５４の外周側との間には、第２ガス供給口３６０および第２ガス排気口３９０が設けられている。

ここで、第１ガス供給ノズル６０は、図４に示すように少なくとも１本設ければ良いが、例えば２本の第１ガス供給ノズル６０を設けるようにしても良い。なお、ここでは図示していないが、第１ガス供給ノズル６０とは異なるガスを反応室４４内に供給するガス供給ノズルを、第１ガス供給ノズル６０とは別に一本または複数本配置しても良い。当該ガス供給ノズルは、第１ガス供給ノズル６０と同様の構造を有しているものとする。

図４に示すように、第１ガス供給ノズル６０は、例えば、カーボングラファイトなどの耐熱材料にて中空パイプ状に形成されている。第１ガス供給ノズル６０は、反応室４４内において、反応室４４の長手方向、つまり各ウエハ１４の積層方向である上下方向に延びるよう設けられている。

管状の第１ガス供給ノズル６０には、ウエハ１４に向けて反応ガスを供給するためのガス供給口が、第１ガス供給ノズル６０の長手方向に並んで複数設けられている。各ガス供給口はそれぞれ等間隔で設けられているため、複数のウエハ１４のそれぞれに対して反応ガスを均一に供給することができる。

図４に示すように、ボート３０の下方側には、第１ガス排気口９０が設けられ、マニホールド３６には、第１ガス排気口９０に接続されたガス排気管２３０が貫通して固定されている。ガス排気管２３０の下流側には、圧力検出器としての圧力センサ（図示しない）が設けられ、さらには圧力調整器としてのバルブ２１４を介して真空ポンプなどの真空排気装置２２０が接続されている。上記圧力センサおよびバルブ２１４には、制御部の圧力制御部６４（図６参照）が電気的に接続されている。当該圧力制御部は、圧力センサにより検出された圧力に基づき、所定のタイミングでバルブ２１４の開度を調節（制御）し、ひいては処理炉４０内の圧力を所定の圧力とするように調整するようになっている。

ここでは、平面視において、第１ガス供給ノズル６０のガス供給口と第１ガス排気口９０とを、ボート３０を挟んで対向するように配置することで、第１ガス供給ノズル６０から供給された反応ガスを、ウエハ１４の側方から水平方向に流してウエハ１４の成膜面に満遍なく行き渡らせた後、第１ガス排気口９０から排気することを可能としている。これにより、ウエハ１４の成膜面全体を効果的かつ均一となるよう反応ガスに曝して成膜精度を向上させている。

第２ガス供給口３６０は、円筒形の反応室４４の中心軸に対して第１ガス供給ノズル６０側において、反応管４２と断熱材５４との間に配置されており、反応室４４の外において、ガス供給ユニット２００に接続されている。第２ガス供給口３６０は、マニホールド３６を貫通して当該マニホールド３６に固定された第２ガスライン２４０の一端側に設けられ、第２ガスライン２４０の他端側はガス供給ユニット２００に接続されている。また、第２ガス排気口３９０は、第１ガス排気口９０側において、反応管４２と断熱材５４との間、つまり断熱材５４を挟む第２ガス供給口３６０との対向箇所に配置されており、当該第２ガス排気口３９０は、ガス排気管２３０に接続されている。

第２ガス供給口３６０には、例えば不活性ガスとして、希ガスのＡｒガスがガス供給ユニット２００から供給され、ＳｉＣエピタキシャル膜の成長に寄与する反応ガスが、反応管４２と断熱材５４との間に進入することを防止している。これにより、反応管４２の内壁や断熱材５４の外壁に不要な生成物が付着せず、装置のメンテナンス周期を延ばすことができる。なお、反応管４２と断熱材５４との間に供給された不活性ガス（Ａｒガスなど）は、第２ガス排気口３９０、ガス排気管２３０およびバルブ２１４を介して、真空排気装置２２０から外部に排気される。

ガス供給ユニット２００は、ウエハ１４の処理工程において反応室４４内および反応管４２内に所定のガスを供給する装置である。反応室４４内には、第１ガスライン２２２を介して第１ガス供給ノズル６０からＳｉ原子含有ガスおよびＣ（炭素）原子含有ガスを含む混合ガスを供給する。なお、図示していないノズルであって、第１ガス供給ノズル６０と同様にガス供給ユニット２００に接続されたガス供給ノズルを設ける場合は、当該ガス供給ノズルから反応室４４内にＣ（炭素）原子含有ガスを供給し、第１ガス供給ノズル６０から反応室４４内にＳｉ原子含有ガスを供給することが考えられる。

上記のように、反応室４４内に供給するガスは別々のノズルから供給するセパレート方式を用いても良い。セパレート方式を用いれば、Ｓｉ原子含有ガスとＣ原子含有ガスとを異なるガス供給ノズルから供給することにより、ガス供給ノズル内においてＳｉＣ膜が成膜されることを防ぐことができる。これに対し、共通のガス供給ノズルから反応ガスを供給するプレミックス方式では、Ｓｉ原子含有ガスとＣ原子含有ガスとを第１ガスライン２２２内で予め混合しておくことができる。よって、上述したセパレート方式に比して反応ガスの混合効率を高めることができ、ひいては成膜時間の短縮などを図ることが可能となる。

上記Ｓｉ原子含有ガスとしては、例えば成膜ガスであるＳｉＨ_４ガスが用いられる。また、上記Ｃ原子含有ガスとしては、例えばエッチングガスであるＨＣｌガスが用いられる。また、ガス供給ユニット２００からは、反応室４４内にＣ原子含有ガスとしてＣ_３Ｈ_８ガスが供給され、還元ガスとして例えばＨ_２ガスが供給される。また、ガス供給ユニット２００からは、反応管４２内に不活性ガスが供給される。

第１ガス供給ノズル６０からは、塩素原子含有ガスとしてＨＣｌガスを供給するようにしている。これにより、Ｓｉ原子含有ガスが熱により分解され、第１ガス供給ノズル６０内に堆積し得る状態となったとしても、ＨＣｌガスによりエッチングモードとなり、その結果、第１ガス供給ノズル６０内でのＳｉ膜の成膜（堆積）を抑制できる。なお、ＨＣｌガスには堆積してしまったＳｉ膜をエッチングする効果もあるため、第１ガス供給ノズル６０のガス供給口が閉塞するのを効果的に抑制することもできる。なお、上述においては、ＳｉＣエピタキシャル膜を成膜する際に使用する塩素原子含有ガス、つまりエッチングガスとしてＨＣｌガスを使用しているが、これに限らず、Ｃｌガス（塩素ガス）などを使用しても良い。

また、上述においては、ＳｉＣエピタキシャル膜を成膜する際に、Ｓｉ（シリコン）原子含有ガスとＣｌ（塩素）原子含有ガスとを別々に供給しているが、これに限らず、Ｓｉ原子とＣｌ原子とを含むガス、例えば、ＳｉＣｌ_４（テトラクロロシラン）ガス、ＳｉＨＣｌ_３（トリクロロシラン）ガス、ＳｉＨ_２Ｃｌ_２（ジクロロシラン）ガスなどを供給しても良い。これらのＳｉ原子とＣｌ原子とを含むガスは、Ｓｉ原子含有ガス、または、Ｓｉ原子含有ガスおよびＣｌ原子含有ガスの混合ガスであるとも言える。特に、ＳｉＣｌ_４ガスは、熱分解される温度が比較的高温であるため、第１ガス供給ノズル６０内でのＳｉ原子の消費を抑制するという観点から優れている。

さらに、上述においては、Ｃ（炭素）原子含有ガスとして、Ｃ_３Ｈ_８ガスを使用しているが、これに限らず、Ｃ_２Ｈ_４（エチレン）ガス、Ｃ_２Ｈ_２（アセチレン）ガスなどを使用しても良い。

また、上述においては、還元ガスとして、Ｈ_２ガスを使用しているが、これに限らず、他のＨ（水素）原子含有ガスを使用しても良い。さらに、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）ガスなどの希ガスのうちの少なくとも１つを使用しても良く、これらの希ガスを任意に組み合わせた混合ガスを使用しても良い。

なお、反応室４４内およびロードロック室１１０内の圧力は圧力計により計測することが可能である。また、第１ガスライン２２２、第２ガスライン２４０およびパージノズル２９などのガス供給ラインのガスの流量は、流量計により計測することが可能である。

図２〜図４に示す処理炉４０に関する加熱手段、上記ガス供給ライン、バルブ３３、２１５、２１４、真空排気装置２２０および２２１などの制御は、図２、図３および図６に示す制御装置５７によって行われ、流量計からの各流量情報および圧力計からの圧力情報などは、制御装置５７を介して表示装置６８によって表示される。図６は、本実施の形態の基板処理装置を構成する制御部を示す概略図である。

ＳｉＣエピタキシャル膜を成膜する基板処理装置を構成する各部の制御構成について説明すると、図６に示すように、温度制御部６２、ガス流量制御部６３、圧力制御部６４および駆動制御部６５は、操作部および入出力部を構成し、基板処理装置全体を制御する主制御部６６に電気的に接続されている。また、温度制御部６２、ガス流量制御部６３、圧力制御部６４、駆動制御部６５および主制御部６６は、制御装置５７を構成している。

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などで構成されるウエハ１４などの基板上に、例えば、ＳｉＣエピタキシャル膜を成膜する基板の製造方法（処理方法）について説明する。なお、ここでは例としてエピタキシャル膜の成膜工程について説明するが、装置内に供給するガスの種類および基板処理工程での加熱温度などを調整し、または反応室４４内に成膜ガスを供給しないようにするなどして、半導体製造装置１０を酸化処理、拡散処理またはＣＶＤ法による成膜などに用いることが可能である。

ここでは、図５に示す本実施の形態の半導体装置の製造工程を示すフローに沿って説明をする。図５に示すように、まずはステップＳ１〜Ｓ５の前処理を行った後、１番目のロットの複数のウエハ、つまり１バッチ目のウエハを処理する。その後、２番目以降の複数のウエハ、つまり２バッチ目以降のウエハを、１バッチ目のウエハと同様に処理する。

まず、バッチ処理を行う前の前処理を以下のように行う。すなわち、まず、図３に示すボート３０にウエハ１４を設置しない状態で、ゲートバルブ２７（図２参照）を開け、昇降モータ１２２の回転駆動による昇降台１１４の昇降動作により、ボート３０を反応室４４（図４参照）内に搬入する（図５のステップＳ１）。つまりボートローディングする。ボート３０が反応室４４内に完全に搬入されると、シールキャップ１０２は反応室４４をシールした状態となり、これにより反応室４４の気密が保持される。図３ではボート３０にウエハ１４が設置されているが、ここではまだウエハ１４はボート３０に搭載されていないものとする。

次に、誘導コイル５０に高周波電力を印加する。ここでは、誘導コイル５０に例えば１０〜１００ｋＨｚ、１０〜２００ｋＷの電力を印加する。これにより、被加熱体である加熱体４８に渦電流を発生させ、ジュール熱により加熱された加熱体４８の内側の輻射熱により反応室４４内を十分に加熱する（図５のステップＳ２）。ここでは、例えば反応室４４内の温度およびボート３０を８００℃程度に加熱する。

次に、反応室４４の内側およびボート３０が十分に加熱された状態で、昇降モータ１２２の回転駆動による昇降台１１４の昇降動作により、ボート３０をロードロック室１１０内に下降させ、ゲートバルブ２７（図２参照）を閉じる（図５のステップＳ３）。

高温のボート３０をロードロック室１１０内に下降させることで、ボート３０の熱によりロードロック室１１０の内側の壁面を加熱する。このとき、ロードロック室１１０の内側の壁面に付着していた酸素などの残留ガスおよび水分は、ボート３０の熱により加熱されることで、ベーキング効果によりロードロック室１１０の内側の壁面から脱離する。その後、真空排気装置２２１を用いてロードロック室１１０内の気体を排気することで、上記ベーキング効果により脱離した酸素などの残留ガスおよび水分をロードロック室１１０の外に排気する（図５のステップＳ４）。

図５に示すステップＳ２の加熱工程においてボート３０を、第１の温度である８００℃に加熱することとした理由は、反応室４４（図４参照）の待機温度が８００℃であり、当該待機温度と同じ温度でボート３０を加熱した方が、半導体装置の製造工程のスループットが良好となるためである。また、ロードロック室１１０内の壁面の水分は、水分が蒸発する温度、例えば１００℃以上に加熱できれば脱離させることが可能である。このため、ボート３０の温度が例えば１００℃より十分高ければ、ボート３０の温度が８００℃より温度が多少下がっていても、ボート３０をロードロック室１１０内に配置することで、ロードロック室１１０内の水分の脱離が可能である。

なお、ボート３０の温度がロードロック室１１０内において１００℃より低くなっていたとしても、常温、つまり室温よりも高ければ、その熱によりベーキング効果が得られ、残留ガスなどを脱離することが可能である。つまり、ロードロック室１１０に下ろしたボート３０の温度である第２の温度は、第１の温度である８００℃よりも低くなっていることが考えられ、当該第２の温度は１００℃以上であることが好ましいが、室温より高ければロードロック室１１０内の残留ガスなどを脱離する効果が得られる。

ロードロック室１１０の内部は、高温のボート３０が配置されることにより加熱される。このとき、ボート３０の温度である第２の温度よりロードロック室１１０内の温度である第３の温度が高くなることはないため、移載室であるロードロック室１１０内の上記第３の温度は、室温より高く、上記第２の温度より低い温度となる。第３の温度が室温より高ければ、ロードロック室１１０内の残留ガスなどを脱離する効果が得られるが、ロードロック室１１０内の水分をより効率良く脱離させるためには、上記第３の温度が、水分が蒸発する温度であれば良く、例えば１００℃以上となることが望ましい。

次に、図１に示すように、ポッドステージ１８に複数枚のウエハ１４を収納したポッド１６をセットする。すると、ポッド搬送装置２０が動作して、ポッド１６がポッドステージ１８からポッド収納棚２２へ搬送されてストックされる。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、当該ポッドオープナ２４によりポッド１６の蓋１６ａが開かれて、基板枚数検知器２６によりポッド１６に収納されているウエハ１４の枚数を検知する。

その後、基板移載機２８の動作により、ポッドオープナ２４の位置にあるポッド１６からウエハ１４を取出し、ボート３０に移載する（図５のステップＳ５）。

次に、１番目のロットの複数のウエハ、つまり１バッチ目のウエハを処理する。すなわち、図２に示すように、まず排気部である真空排気装置２２１を用いてロードロック室１１０内の気体を排気することで真空引きを行う（図５のステップＳ６）。このとき、ロードロック室１１０とポッド１６間でウエハ１４を出し入れする箇所の隔壁ドアは密閉し、またゲートバルブ２７を閉じて、ロードロック室１１０とその外部とを隔絶した状態で上記真空引きを行う。

次に、ゲートバルブ２７を閉じた状態で、ガス供給源３１からパージノズル２９を介して、例えばＡｒ（アルゴン）ガスまたはＮ（窒素）ガスなどの不活性ガスを比較的大きな流量でロードロック室１１０内に放出する（図５のステップＳ７）。この第１の大流量ガスパージでは、例えば、流量１８０Ｌ／ｍｉｎで１０分間、ガスの放出を行う。ガスパージの流量は、流量計により測定することが可能である。これにより、ロードロック室１１０内の気圧を例えば常圧、つまり大気圧と同等もしくは微陽圧にする。ここでいう気圧とは、例えばロードロック室１１０内に存在するガスの量などにより決まる内部圧力をいう。

ガス供給源３１からパージノズル２９を介して供給するガスの流量の制御は、ロードロック室１１０の圧力を測定する圧力計から入力された圧力情報に応じて制御装置５７によって行われる。

次に、ロードロック室１１０内を真空引きする工程（図５のステップＳ８）と、ロードロック室１１０内に不活性ガスを充満させる工程（図５のステップＳ９）とを１セットとする工程を複数回行うサイクルパージを行う。つまり、このサイクルパージでは、ロードロック室１１０内を真空引きする工程と、ロードロック室１１０内に不活性ガスを充満させる工程とを交互に繰り返し所定の回数行う。

図５に示すステップＳ８では、真空排気装置２２１を用い、例えば３０秒間、ロードロック室１１０内の気体をロードロック室１１０の外に排気する。この時、不活性ガスを小流量、例えば、０．５Ｌ／ｍｉｎでロードロック室１１０内に放出しながら排気を行っても良い。

また、図５に示すステップＳ９では、ガス供給源３１からパージノズル２９を介して、例えばＡｒ（アルゴン）ガスなどの不活性ガスを比較的小さな流量で、例えば、３Ｌ／ｍｉｎで３０秒間、ロードロック室１１０内に放出し、ロードロック室１１０内に当該不活性ガスを充満させる。このとき、ゲートバルブ２７は閉じており、ロードロック室１１０内の気圧は常圧以下の減圧状態とする。

つまり、サイクルパージにおいて行うガスの充満工程（図５のステップＳ９）でパージノズル２９から放出する不活性ガスの流量は、ステップＳ７において行った大流量のガスパージの流量よりも小さい。このため、不活性ガスの放出後のロードロック室１１０内の気圧は、ステップＳ９のガス充満工程の直後よりも、ステップＳ７の大流量ガスパージの直後の方が高い。

上記サイクルパージでは、ステップＳ８の真空引き工程およびステップＳ９のガス充満工程を１サイクルとする工程を所定の回数（例えば１０回）行う。これにより、ロードロック室１１０内の内壁などに残る水分およびガスなどを排気する。

上記サイクルパージを行った後、ガス供給源３１からパージノズル２９を介して、例えばアルゴン（Ａｒ）ガスを比較的大きな流量でロードロック室１１０内に放出する（図５のステップＳ１０）。この第２の大流量ガスパージでは、例えば、流量１８０Ｌ／ｍｉｎで５分間、ガスの放出を行う。これにより、ロードロック室１１０内の気圧を常圧よりも高くする。図５に示すステップＳ１０の大流量ガスパージを行うことにより、ロードロック室１１０内の水分濃度および酸素濃度を低減することができる。

次に、図３に示すように、複数枚のウエハ１４がボート３０に装填されて積層された状態で、ゲートバルブ２７（図２参照）を開け、各ウエハ１４を保持したボート３０を、昇降モータ１２２の回転駆動による昇降台１１４の昇降動作により、反応室４４（図４参照）内に搬入、つまりボートローディングする（図５のステップＳ１１）。ボート３０が反応室４４内に完全に搬入されると、シールキャップ１０２は反応室４４をシールした状態となり、これにより反応室４４の気密が保持される。

図４に示すように、ボート３０を反応室４４に搬入した後、反応室４４の内部圧力が所定の圧力（真空度）となるよう真空排気装置２２０が駆動され、反応室４４が真空排気（真空引き）される。この時、反応室４４の内部圧力は、圧力計によって測定され、測定された圧力に基づいて第１ガス排気口９０および第２ガス排気口３９０に連通するバルブ２１４がフィードバック制御される。

ゲートバルブ２７を開く際には、ロードロック室１１０の圧力を計測する圧力計からのロードロック室１１０内の圧力情報を制御装置５７に入力し、測定したロードロック室１１０内の圧力値と、予め設定した所定の圧力値または反応室４４内の圧力値とを比較し、これらの間で圧力差をできるだけ小さくするように圧力制御をする。ロードロック室１１０内の圧力制御は、パージノズル２９の流量を制御装置５７で制御するなどして行う。

その後、ウエハ１４の温度の内部温度を所定の温度とするよう、誘導コイル５０が通電され、これにより加熱体４８が加熱される。これにより、反応室４４内およびウエハ１４を加熱する熱処理を行う（図５のステップＳ１２）。ここではまず、密閉した反応室４４内に不活性ガス（例えばＡｒガス）を導入し、圧力調整弁（図示しない）を介して接続されたポンプにより反応室４４内の空間を所望の圧力とする。

その後、反応室４４の内部温度が所定の温度分布（例えば均一温度分布）となるよう、温度センサが検出した温度情報に基づいて誘導コイル５０への通電具合をフィードバック制御する。ここでは、反応室４４の外周部に設けられた誘導コイル５０に、例えば１０〜１００ｋＨｚ、１０〜２００ｋＷの高周波電力を印加し、被加熱体である加熱体４８に渦電流を発生させ、ジュール熱により加熱された加熱体４８の内側の輻射熱によりウエハ１４を所望の処理温度に加熱する。このとき、回転機構１０４によりボート３０が回転駆動されることで、各ウエハ１４が反応室４４の内部で回転する。

上記熱処理工程では、エピタキシャル成長法によりウエハ１４の表面にＳｉＣエピタキシャル膜を成膜するため、当該成膜に寄与するＳｉ原子含有ガス（成膜ガス）、Ｃ原子含有ガスおよびＣｌ原子含有ガス（エッチングガス）を、ガス供給ユニット２００から供給する。すると、第１ガス供給ノズル６０のガス供給口から、反応室４４内の各ウエハ１４に向けて反応ガスが噴射される。

上記Ｓｉ原子含有ガスとしては、例えばＳｉＣ_４、ＳｉＨ_４、ＴＣＳ（トリクロロシラン、ＳｉＨＣｌ_３）またはＤＣＳ（ジクロロシラン、ＳｉＨ_２Ｃｌ_２）などを用いることができる。上記Ｃ原子含有ガスとしては、例えばＣ_３Ｈ_８、Ｃ_２Ｈ_４などを用いることができる。この場合、成膜工程中の上記熱処理における処理温度は例えば１５００〜１８００℃である。

各反応ガスは、ガスノズル内を通過する時点、または噴射直後に混合され、反応室４４内を通過する際に、ＳｉＣなどで構成される各ウエハ１４と接触する。また、ガス供給ユニット２００から不活性ガスとしてＡｒガス（希ガス）が所定の流量となるよう調整され、第２ガスライン２４０および第２ガス供給口３６０を介して、断熱材５４と反応管４２との間に供給される。第２ガス供給口３６０から供給されたＡｒガスは、断熱材５４と反応管４２との間を流れて、第２ガス排気口３９０から排気される。

上記圧力調整弁により反応室４４内の圧力を制御し、また反応室４４内の温度を上記の温度に高めた状態で、上記の各反応ガスを噴射することにより、各ウエハ１４の表面上にＳｉＣエピタキシャル膜が成膜される。上記の工程により、エピタキシャル成長処理を行うことができる。

このようにして、各ウエハ１４を反応ガスに曝して、予め設定された時間が経過すると、各反応ガスの供給制御が停止され、成膜工程が完了する。なお、エピタキシャル成長法またはＣＶＤ法などを用いた成膜は行わず、ウエハ１４を加熱することで酸化処理または拡散処理をする場合は、上記熱処理工程において反応室４４内に供給するガスの種類を変更し、または反応ガスを供給しないことが考えられる。

上記工程では主にエピタキシャル成長法によりエピタキシャル膜をウエハ１４上に形成する場合について説明したが、半導体製造装置１０（図１参照）を成膜装置ではなく熱処理装置として用いる場合の工程は、次の通りに行う。つまり、反応室４４内に例えばＡｒガスなどの不活性ガスを充満させ、不活性ガスの雰囲気中のウエハ１４を上記熱処理と同様の方法で１６００〜２０００℃に加熱し、その状態を所定の時間維持することで、ウエハ１４に対する熱処理を行う。

上記の成膜処理または熱処理の後、不活性ガス供給源（図示しない）から不活性ガスが供給され、反応室４４内の加熱体４８の内側の空間が不活性ガスで置換される。これにより、反応室４４の内部圧力が常圧に復帰される。

反応室４４内が常圧に復帰した後、昇降モータ１２２の回転駆動によりシールキャップ１０２が下降し、処理炉４０の炉口１４４が開口される。これに伴い、熱処理済み（成膜処理済み）の各ウエハ１４が、ボート３０に保持された状態でマニホールド３６の下方側から反応管４２の外部に搬出される（図５のステップＳ１３）。つまりボートアンローディングされる。

続いてゲートバルブ２７（図２参照）を閉じた後、各ウエハ１４が所定の温度にまで冷却されると、図１に示す基板移載機２８の動作により、各ウエハ１４がボート３０から取り出され、ポッドオープナ２４にセットされている空のポッド１６に搬送されて収納される。その後、ポッド搬送装置２０の動作により、各ウエハ１４を収納したポッド１６が、ポッド収納棚２２またはポッドステージ１８に搬送される。このようにして、半導体製造装置１０の一連の動作が完了する。続いて、次のポッド１６内のウエハ１４を、図５に示すステップＳ５と同様にしてボート３０に搭載する。

つまり、ここでは、上記の基板処理工程が完了した１番目のロットの複数のウエハ１４を、アーム３２を用いてボートから取り出してロードロック室１１０外に搬出した後、ロードロック室１１０内に、アーム３２を用いて次の２番目のロットの複数のウエハ１４をボート３０に搭載する（図５のステップＳ１４）。

次に、ロードロック室１１０とポッド１６間でウエハ１４を出し入れする箇所の隔壁ドアは密閉した状態で待機し、図５のステップＳ１２の上記熱処理により高温となっているボート３０の輻射熱により、ロードロック室１１０内を加熱する。これによるベーキング効果により、ロードロック室１１０の内側の壁面の付着していた水分および残留ガスが脱離する。ここで、上述した図５に示すステップＳ４の排気工程と同様に、当該ベーキング効果により脱離した水分および酸素ガスなどを、真空排気装置２２１を用いてロードロック室１１０内から排気する（図５のステップＳ１５）。

この後は、上述した図５のステップＳ６〜Ｓ１５の工程を行うことで、２番目のロットのウエハ１４、つまり２バッチ目のウエハ１４を処理する。つまり、図２に示すように、ロードロック室１１０内のボート３０にウエハ１４を搭載状態で真空引きを行った後、第１の大流量ガスパージを行い、続いてサイクルパージを１０回行う。その後、第２の大流量ガスパージを行った後、図３に示すようにボート３０を反応室４４内に上昇させて、熱処理または成膜処理を行う。その後、ボート３０をロードロック室１１０内に下降させ、処理を行ったウエハ１４をロードロック室１１０から搬出し、続いて次のロットのウエハ１４をボート３０に搭載した後、ベーキング効果により脱離した残留ガスなどをロードロック室１１０外に排気する。これにより、２番目のロットの複数のウエハ１４の処理が完了する。

以降のロットの基板処理は上記した１番目または２番目のロットの処置工程と同様に、上述した図５のステップＳ６〜Ｓ１５の工程を繰り返し行うことで、各ロットのウエハ１４を順次処理することが可能である。

以下では、本実施の形態の半導体装置の製造方法および基板処理方法の効果について、図７に示すような従来例との比較によって説明する。従来例の半導体装置の製造工程は、図１〜図４を用いて上述した本実施の形態の半導体製造装置と同様の処理装置を用いてウエハに対する処理工程（例えば熱処理または成膜処理）を行うものである。

従来例ではバッチ処理を行う前に、前処理として図２に示すボート３０を熱処理（図５のステップＳ１〜Ｓ３）せず、また、高熱のボート３０をロードロック室１１０内に下降させることによるベーキング効果を利用して、ロードロック室１１０内の壁面から脱離したガスなどを排気する工程（図５のステップＳ４）を行なっていない。

また、従来例ではサイクルパージの前後に大流量のガスパージ（図５のステップＳ７、Ｓ１０）を行なっていない。また、従来例では、ロードロック室１１０内の空間およびボート３０が高温の状態で、２番目のロットのウエハ１４を搭載した後にロードロック室１１０を密閉し、ロードロック室１１０内にベーキング効果により脱離された残留ガスを排気する工程（図５のステップＳ１５）を行っていない。

上記のような本実施の形態および従来例の処理装置（特に熱処理装置）ではロードロック室１１０内の酸素濃度および水分濃度の管理が重要となるところ、従来例の半導体装置の製造方法を用いた場合、ロードロック室１１０内の残留水分および残留ガスなどを十分に排除できず、高温の炉内などにおいてウエハの表面が荒れる問題がある。ロードロック室１１０内の残留水分および残留ガスなどは、ロードロック室１１０、ボート３０またはウエハ１４などに吸着され、ボート３０の上昇と共に反応室４４（図４参照）内に運び込まれる。このため、熱処理工程中の高温の炉内、またはボート３０の上昇中に、例えばＳｉＣからなるウエハ１４と上記残留水分および残留ガス中の酸素などとが反応し、ウエハ１４の表面を酸化させるなどしてウエハ１４の表面が荒れる。

このとき、ウエハの表面荒れを防止する目的で、熱処理（図７のステップＳ１２）前にウエハ１４の表面をカーボンキャップにより覆ったとしても、カーボンキャップと上記残留水分および残留ガス中の酸素などとが反応してカーボンキャップがダメージを受け、本来のカーボンキャップの機能を損ない、ウエハ１４の表面を十分に保護できない虞がある。

上記の問題が生じることを防ぐためには、ロードロック室１１０内の水分濃度および酸素濃度を十分に低減し、また、ウエハ表面に付着している水分や酸素を十分に除去してからボート３０を炉内に上昇させる必要がある。

そこで、本実施の形態では、前処理においてウエハ１４をボート３０に装填する前に、ボート３０を炉内で加熱させてからロードロック室１１０内に下降させ、ボート３０の熱によるベーキング効果によりロードロック室１１０内の壁面などから脱離した水分および酸素などを排気する工程（図５のステップＳ１〜Ｓ４）を設けている。また、同様に、１バッチ目の熱処理（図５のステップＳ１２）を行った後、ボート３０が高温の状態でウエハ１４の交換（図５のステップＳ１４）を行い、続いて、高温のボート３０のベーキング効果によりロードロック室１１０内の壁面などから脱離した水分および酸素などを排気する工程（図５のステップＳ１５）を設けている。

これにより、本実施の形態では、ロードロック室１１０内の水分および残留ガス（例えば酸素）を効率的に排気した後にボート３０を炉内に上昇（図５のステップＳ１１）させることができる。したがって、ロードロック室１１０内の水分濃度および酸素濃度を低減した状態で、処理炉４０へのボート３０の上昇、およびウエハ１４の熱処理工程を行うことができるため、ウエハ１４が水分および酸素などによりダメージを受けることを防ぐことができる。また、本実施の形態では、従来例と同様の処理装置を用いており、ロードロック室１１０に加熱機構を追加し、または高価なポンプおよび付帯設備などを設置することなく上記効果を得ることができる。このため、半導体装置の製造コストが上昇することを防ぎつつ、半導体装置の製造工程における歩留まりを向上し、また、半導体装置の信頼性を向上させることができる。

また、本実施の形態では、ロードロック室１１０内の水分濃度および酸素濃度を低減し、さらに、ウエハ表面に付着している水分および酸素を除去することを目的としてサイクルパージの前に大流量のガスパージを行い（図５のステップＳ７）、また、サイクルパージの後にも大流量のガスパージ（図５のステップＳ１０）を行なっている。なお、ここでは、図５に示すステップＳ５の搬送工程によりロードロック室１１０内およびウエハ表面に付着した水分および酸素などを極力除去し、また、図５に示すステップＳ７の大流量ガスパージによりロードロック室１１０内の圧力が過度に高まることを防ぐため、図５に示すステップＳ７の大流量ガスパージを行う前に、真空引きの工程（図５のステップＳ６）を行なっている。

図５に示すステップＳ７の第１の大流量ガスパージをサイクルパージ前に行うことで、ロードロック室１１０内の水分濃度および酸素濃度を低減し、ウエハ表面に付着した水分や酸素の付着量を低減した状態でサイクルパージを行い、より効率的に酸素および水分を装置内から排気することを可能としている。

また、図５に示すステップＳ１０の第２の大流量ガスパージをサイクルパージ後に行うことで、ロードロック室１１０内の水分濃度および酸素濃度を低減し、ボート３０の上昇時（図５のステップＳ１１）および熱処理時（図５のステップＳ１２）において、酸素および水分がウエハ１４と反応し、ウエハ１４の表面がダメージを負うことを防いでいる。

このように、２回の大流量ガスパージを、熱処理の前の、サイクルパージの前後の時点で行うことにより、ウエハ表面に付着している水分や酸素を除去し、さらに、ロードロック室１１０内の水分濃度および酸素濃度を低減することができる。本実施の形態の具体的な効果を調べるため、本発明者らは実験を行い、本実施の形態および従来例のボート３０の上昇工程の直前におけるロードロック室１１０内の水分濃度および酸素濃度を測定した。

本実施の形態では、従来例に比べてロードロック室１１０内の水分濃度の値を３分の１程度に低減することができ、また酸素濃度の値を３分の２程度に低減することができる。

すなわち、従来例のように、熱処理前にサイクルパージのみを行う場合よりも、サイクルパージの前後に大流量のガスパージを行う工程を加えた方が、より効率的にロードロック室１１０内の水分濃度および酸素濃度を低減することができる。

ここで、図５を用いて説明した本実施の形態の構成は、単にサイクルパージの回数を例えば１、２回増やすものとは、製造工程の構成も効果も異なる。サイクルパージを構成するガスの供給工程（図５のステップＳ９）は、不活性ガスの流量を抑えてロードロック室１１０内の圧力を大気圧以下とするものである。これに対し、図５に示すステップＳ７、Ｓ１０のそれぞれにおける大流量ガスパージにおける第３ガス流量および第２ガス流量は、上記したサイクルパージでのガス供給工程（図５のステップＳ９）における第１ガス流量よりも大きい。

このため、ステップＳ７、Ｓ１０の大流量ガスパージを行うことで、ロードロック室１１０内の圧力は大気圧と同等または微陽圧となる。ここでは、ステップＳ７のガスパージでのガスの流量を第３ガス流量とし、ステップＳ１０のガスパージでのガスの流量を第２ガス流量とし、サイクルパージにおける１サイクルの工程で行うガス供給工程でのガスの流量を第１ガス流量とする。

このため、単にサイクルパージにおいて行う真空引きおよびガス充満の工程（図５のステップＳ８、Ｓ９）の回数を増やすよりも、効率よくロードロック室１１０内の水分濃度および酸素濃度を低減することができる。これにより、ウエハ表面に付着した水分や酸素を除去し、ロードロック室１１０内および処理炉４０内の水分濃度および酸素濃度を低減した状態で、ロードロック室１１０へのボート３０の上昇、およびウエハ１４の熱処理工程を行うことができるため、ウエハ１４が水分および酸素などによりダメージを受けることを防ぐことができる。

なお、図５に示すステップＳ７、Ｓ１０の大流量ガスパージを行わず、これらに代えてロードロック室１１０内のガスを真空排気する工程を行うことで、水分濃度などを低減することが考えられるが、単に真空排気を行うよりも、不活性ガスを大流量パージする方がより効果的に水分濃度および酸素濃度を低減することができる。

また、本実施の形態では、サイクルパージの前後のそれぞれのタイミングで上記大流量ガスパージを行うことを記載したが、これに限らず、例えばサイクルパージの前のみ、またはサイクルパージの後のみ大流量ガスパージを行なっても、効果的にロードロック室１１０内の水分濃度および酸素濃度を低減することができる。また、サイクルパージにおいて真空排気およびガス充満を１サイクルとする工程を行う回数は１０回に限らず、適宜変更することが可能である。

また、本実施の形態では、バッチ処理を行う前の前処理において、基板を載置していない基板保持具をボートロードした後に反応室の加熱を行うが、反応室を加熱し例えば８００℃にスタンバイさせた状態の後にボートロードをしても良いし、また、反応室を昇温している途中の段階でボートロードしても良い。

また、本実施の形態では、従来例と同様の処理装置を用いており、ロードロック室１１０に壁面を加熱する加熱機構を追加し、または高価なポンプおよび付帯設備などを設置することなく、大流量ガスパージ工程を加えることで上記効果を得ることができる。

このため、半導体装置の製造コストが上昇することを防ぎつつ、半導体装置の製造工程における歩留まりを向上し、また、半導体装置の信頼性を向上させることができる。また、図５のステップＳ１〜Ｓ４およびＳ１５と、ステップＳ６、Ｓ７およびＳ１０とを併せて行うことにより、ボート３０を上昇させて熱処理を行う工程（図５のステップＳ１１、Ｓ１２）の前に、ロードロック室１１０内および処理炉４０内の水分濃度および酸素濃度を、より効率的に低減することができる。

以上、本発明者らによってなされた発明を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。

その他、実施の形態に記載された内容の一部を以下に記載する。

（付記１）
基板を処理する処理室と、
前記基板を基板保持具に移載する移載室と、
前記移載室内に不活性ガスを供給する供給部と、
前記移載室内を排気する排気部と、
前記供給部および前記排気部を制御する制御部と、
を有し、
前記制御部は前記移載室内の真空引きと、前記移載室内への第１ガス流量の不活性ガス供給とを１サイクルとするサイクルパージを所定回数行った後、
前記第１ガス流量より大きい流量である第２ガス流量の不活性ガスを前記移載室内に供給するように前記供給部および前記排気部を制御する基板処理装置。

（付記２）
付記１記載の基板処理装置において、
前記移載室より前記基板保持具を前記処理室内に搬出入する搬送手段と、
前記処理室を加熱する加熱部と、
をさらに有し
前記制御部は前記搬送手段と前記加熱部とをさらに制御し、前記制御部は基板を載置していない前記基板保持具を前記処理室内に搬入し、前記処理室内を第１の温度に加熱した後、前記基板保持具を搬出する。

（付記３）
付記２記載の基板処理装置において、
前記処理室内から搬出された前記基板保持具の温度は、室温より高く前記第１の温度より低い第２の温度である。

（付記４）
付記２記載の基板処理装置において、
前記処理室は前記基板保持具を搬入する前に前記第１の温度に保たれている。

（付記５）
付記１記載の基板処理装置において、
前記サイクルパージの前に、前記第１ガス流量より大きい流量である第３ガス流量の不活性ガスを前記移載室内に供給するように前記供給部および前記排気部を制御する。

（付記６）
付記５記載の基板処理装置において、
前記第３ガス流量の不活性ガスを供給する前に、前記移載室内を真空引きする。

（付記７）
付記５記載の基板処理装置において、
前記第２ガス流量および前記第３ガス流量は大流量である。

（付記８）
付記１記載の基板処理装置において、
前記サイクルパージにおける前記第１ガス流量の不活性ガス供給時の前記移載室内の圧力は大気圧未満である。

（付記９）
付記５記載の基板処理装置において、
前記第３ガス流量の不活性ガス供給時間よりも前記第２ガス流量の不活性ガス供給時間の方が短い。

（付記１０）
基板を載置していない基板保持具を移載室から第１の温度に加熱された処理室内に搬入する搬入工程と、
前記基板保持具を室温より高く前記第１の温度より低い第２の温度に加熱する加熱工程と、
前記基板保持具を前記処理室から搬出する搬出工程と、
を有する、半導体装置の製造方法。

（付記１１）
付記１０記載の半導体装置の製造方法であって、
前記搬出工程の後に、前記移載室内の真空引きと、前記移載室内への第１ガス流量の不活性ガス供給とを１サイクルとするサイクルパージを所定回数行うサイクルパージ工程をさらに有する。

（付記１２）
付記１１記載の半導体装置の製造方法であって、
前記サイクルパージ工程の後に前記第１ガス流量より多い第２ガス流量の不活性ガスを前記移載室内に供給する工程をさらに有する。

（付記１３）
付記１１に記載の半導体装置の製造方法であって、
前記サイクルパージ工程の前に、前記移載室内を排気する排気工程と、
前記排気工程の後に、前記第１ガス流量より多い第３ガス流量の不活性ガスを前記移載室内に供給する工程をさらに有する。

（付記１４）
基板を載置していない基板保持具を移載室から第１の温度に加熱された処理室内に搬入する搬入工程と、
前記基板保持具を室温より高く前記第１の温度より低い第２の温度に加熱する加熱工程と、
前記基板保持具を前記処理室から搬出する搬出工程と、
を有する、基板処理方法。

１０ 半導体製造装置（基板処理装置）
１２ 筐体
１４ ウエハ（基板）
１６ ポッド
１６ａ 蓋
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
２７ ゲートバルブ
２８ 基板移載機
２９ パージノズル
３０ ボート
３１ ガス供給源
３２ アーム
３３ バルブ
３４ ボート断熱部
３６ マニホールド（反応容器）
４０ 処理炉
４２ 反応管（反応容器）
４４ 反応室
４８ 加熱体
５０ 誘導コイル
５１ 支持部材
５４ 断熱材
５５ 外側断熱壁
５７ 制御装置
５８ 磁気シール
６０ 第１ガス供給ノズル
６２ 温度制御部
６３ ガス流量制御部
６４ 圧力制御部
６５ 駆動制御部
６６ 主制御部
６８ 表示装置
９０ 第１ガス排気口
１０２ シールキャップ
１０４ 回転機構
１０６ 回転軸
１１０ ロードロック室
１１４ 昇降台
１１５ ボートエレベータ
１２２ 昇降モータ
１４４ 炉口
２００ ガス供給ユニット
２１４、２１５ バルブ
２２０、２２１ 真空排気装置
２２２ 第１ガスライン
２３０ ガス排気管
２４０ 第２ガスライン
３６０ 第２ガス供給口
３９０ 第２ガス排気口

Claims (3)

1. 基板を保持する基板保持具と、
   前記基板保持具に保持された前記基板を処理する処理室と、
   前記基板保持具に前記基板を移載する移載室と、
   前記移載室より前記基板保持具を前記処理室内に搬出入する搬送手段と、
   前記処理室内を加熱する加熱部と、
   前記移載室内に不活性ガスを供給する供給部と、
   前記移載室内を排気する排気部と、
   前記加熱部、前記供給部および前記排気部を制御する制御部と、
   を有し、
   前記制御部は前記搬送手段を用いて、第１の温度に加熱された前記処理室内に前記基板保持具を搬入し、
   室温より高く前記第１の温度より低い第２の温度に加熱された前記基板保持具を前記処理室より搬出した後、
   前記移載室内の真空引きと、第１ガス流量の不活性ガス供給とを１サイクルとするサイクルパージを所定回数行い、前記第１ガス流量より大きい流量である第２ガス流量の不活性ガスを前記移載室内に供給するように前記加熱部、前記供給部および前記排気部を制御する、基板処理装置。
2. 基板を載置していない基板保持具を第１の温度に加熱された処理室内に搬入する搬入工程と、
   室温より高く前記第１の温度より低い第２の温度に加熱された前記基板保持具を前記処理室から移載室に搬出する搬出工程と、
   前記搬出工程の後、前記移載室内の真空引きと、前記移載室内への第１ガス流量の不活性ガス供給とを１サイクルとするサイクルパージを所定回数行うサイクルパージ工程と、
   前記サイクルパージ工程の後、前記第１ガス流量より多い流量の第２ガス流量の不活性ガスを前記移載室内に供給する不活性ガス供給工程と、
   を有する、半導体装置の製造方法。
3. 基板を載置していない基板保持具を第１の温度に加熱された処理室内に搬入する搬入工程と、
   室温より高く前記第１の温度より低い第２の温度に加熱された前記基板保持具を前記処理室から移載室に搬出する搬出工程と、
   前記搬出工程の後、前記移載室内の真空引きと、前記移載室内への第１ガス流量の不活性ガス供給とを１サイクルとするサイクルパージを所定回数行うサイクルパージ工程と、
   前記サイクルパージ工程の後、前記第１ガス流量より多い流量の第２ガス流量の不活性ガスを前記移載室内に供給する不活性ガス供給工程と、
   を有する、基板処理方法。

Images