JP5117856B2 - 基板処理装置、冷却ガス供給ノズルおよび半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、基板処理装置に関し、例えば、半導体集積回路装置（以下、ＩＣという。）の製造方法に使用されるアニール装置や拡散装置、酸化装置およびＣＶＤ装置等の熱処理装置（furnace ）に利用して有効なものに関する。
ＩＣの製造方法において、半導体素子を含む集積回路が作り込まれる半導体ウエハ（以下、ウエハという。）に窒化シリコン（Ｓｉ3 Ｎ4 ）や酸化シリコンおよびポリシリコン等のＣＶＤ膜を形成する成膜工程には、バッチ式縦形ホットウオール形減圧ＣＶＤ装置が広く使用されている。
バッチ式縦形ホットウオール形減圧ＣＶＤ装置（以下、ＣＶＤ装置という。）は、プロセスチューブが縦形に設置されており、プロセスチューブは処理室を形成するインナチューブとインナチューブを取り囲むアウタチューブとから構成されている。
プロセスチューブ外には処理室を加熱するヒータユニットが敷設されている。また、プロセスチューブを支持するマニホールドには、処理室内に処理ガスとしての成膜ガスを供給するガス供給管と、処理室を真空排気する排気管とがそれぞれ接続されている。
プロセスチューブの下側には待機室が形成されており、待機室にはシールキャップを介してボートを昇降させるボートエレベータが設置されている。シールキャップはボートエレベータによって昇降されてプロセスチューブの下端開口を開閉するように構成されている。ボートは複数枚のウエハを中心を揃えて垂直方向に整列させた状態でそれぞれ水平に保持するように構成されており、シールキャップの上に垂直に設置されている。
そして、複数枚のウエハがボートによって垂直方向に整列されて保持された状態で、プロセスチューブの下端開口から処理室に搬入（ボートローディング）され、シールキャップによって炉口が閉塞された状態で、処理室に成膜ガスがガス供給管から供給されるとともに、ヒータユニットによって処理室が加熱されることにより、ＣＶＤ膜がウエハの上に堆積される。（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−１１０５５６号公報
バッチ式縦形ホットウオール形減圧ＣＶＤ装置（以下、ＣＶＤ装置という。）は、プロセスチューブが縦形に設置されており、プロセスチューブは処理室を形成するインナチューブとインナチューブを取り囲むアウタチューブとから構成されている。
プロセスチューブ外には処理室を加熱するヒータユニットが敷設されている。また、プロセスチューブを支持するマニホールドには、処理室内に処理ガスとしての成膜ガスを供給するガス供給管と、処理室を真空排気する排気管とがそれぞれ接続されている。
プロセスチューブの下側には待機室が形成されており、待機室にはシールキャップを介してボートを昇降させるボートエレベータが設置されている。シールキャップはボートエレベータによって昇降されてプロセスチューブの下端開口を開閉するように構成されている。ボートは複数枚のウエハを中心を揃えて垂直方向に整列させた状態でそれぞれ水平に保持するように構成されており、シールキャップの上に垂直に設置されている。
そして、複数枚のウエハがボートによって垂直方向に整列されて保持された状態で、プロセスチューブの下端開口から処理室に搬入（ボートローディング）され、シールキャップによって炉口が閉塞された状態で、処理室に成膜ガスがガス供給管から供給されるとともに、ヒータユニットによって処理室が加熱されることにより、ＣＶＤ膜がウエハの上に堆積される。（例えば、特許文献１参照）。
一般に、ＣＶＤ装置等の熱処理装置においては、熱処理後に処理室が窒素ガスパージされて所定の温度まで降温された後に、ボートが処理室から搬出（ボートアンローディング）される。
これは、処理温度のままでボートアンローディングすると、ウエハ相互間の温度偏差やウエハ面内の温度偏差が大きくなってＩＣの特性に悪影響が及ぶという現象を防止するためである。
そして、従来のこの種の熱処理装置においては、噴出口がボートよりも下方に位置されたガス供給管がマニホールドに固定されており、このガス供給管によって窒素ガスが処理室へ供給されるようになっている。
これは、処理温度のままでボートアンローディングすると、ウエハ相互間の温度偏差やウエハ面内の温度偏差が大きくなってＩＣの特性に悪影響が及ぶという現象を防止するためである。
そして、従来のこの種の熱処理装置においては、噴出口がボートよりも下方に位置されたガス供給管がマニホールドに固定されており、このガス供給管によって窒素ガスが処理室へ供給されるようになっている。
しかしながら、従来のこの種の熱処理装置においては、噴出口がボートよりも下方に位置されたガス供給管によって窒素ガスが処理室に供給されるために、ウエハ群の降温が不均一になるという問題点がある。
すなわち、ガス供給管は処理室のボートの下方の一箇所に噴出口が位置するように配置されているために、窒素ガスはウエハ群に対して均一の流れをもって接触することはできない。つまり、窒素ガスの流れが不均一になるために、ウエハ群は領域やウエハ面内において不均一に冷却される状況になり、窒素ガスの流速の大きい領域のウエハやウエハ面内だけが冷却されてしまう。
すなわち、ガス供給管は処理室のボートの下方の一箇所に噴出口が位置するように配置されているために、窒素ガスはウエハ群に対して均一の流れをもって接触することはできない。つまり、窒素ガスの流れが不均一になるために、ウエハ群は領域やウエハ面内において不均一に冷却される状況になり、窒素ガスの流速の大きい領域のウエハやウエハ面内だけが冷却されてしまう。
本発明の目的は、降温速度を向上させることができるとともに、基板間および基板面内の温度偏差を防止することができる基板処理装置を提供することにある。
前記課題を解決するための手段は、次の通りである。
複数枚の基板を保持したボートを収容して複数枚の基板を処理する処理室と、
前記処理室周りに設置されて前記基板を加熱するヒータユニットと、
前記処理室内に収容された前記ボートに保持されている前記基板の主面に対して垂直方向に延びる管部に、前記複数枚の基板の少なくとも２枚に跨がって冷却ガスを噴出する噴出孔が形成されている冷却ガス供給ノズルと、を備えており、
前記冷却ガス供給ノズルは、前記噴出孔が形成された領域の前記管部の断面積が前記噴出孔の総開口面積よりも大きくなるように、形成されていることを特徴とする基板処理装置。
複数枚の基板を保持したボートを収容して複数枚の基板を処理する処理室と、
前記処理室周りに設置されて前記基板を加熱するヒータユニットと、
前記処理室内に収容された前記ボートに保持されている前記基板の主面に対して垂直方向に延びる管部に、前記複数枚の基板の少なくとも２枚に跨がって冷却ガスを噴出する噴出孔が形成されている冷却ガス供給ノズルと、を備えており、
前記冷却ガス供給ノズルは、前記噴出孔が形成された領域の前記管部の断面積が前記噴出孔の総開口面積よりも大きくなるように、形成されていることを特徴とする基板処理装置。
前記した手段によれば、冷却ガス供給ノズルから冷却ガスを噴き出すことにより、処理済みの基板を急速かつ均一に降温させることができる。
前記した手段においては、冷却ガス供給ノズルにおける噴出孔が形成された領域の管部の断面積が噴出孔の総開口面積よりも大きくなるように設定されているので、噴出孔から吹き出される際の冷却ガスの圧力差が発生するのを防止することができる。
前記した手段においては、冷却ガス供給ノズルにおける噴出孔が形成された領域の管部の断面積が噴出孔の総開口面積よりも大きくなるように設定されているので、噴出孔から吹き出される際の冷却ガスの圧力差が発生するのを防止することができる。
１…ウエハ（基板）、２…ポッド、１０…アニール装置（基板処理装置）、１１…筐体、１２…ポッド搬入搬出口、１３…フロントシャッタ、１４…ポッドステージ、１５…回転式ポッド棚、１６…支柱、１７…棚板、１８…ポッド搬送装置、１９…サブ筐体、２０…ウエハ搬入搬出口、２１…ポッドオープナ、２２…載置台、２３…キャップ着脱機構、２４…移載室、２５…ウエハ移載装置、２６…待機室、２７…ボートエレベータ、２８…アーム、２９…シールキャップ、３０…ボート（基板保持体）、３１…プロセスチューブ、３２…処理室、３５…炉口、３６…マニホールド、３７…排気口、３８…排気管、３９…排気装置、４０…圧力センサ、４１…圧力コントローラ、４３…ガス供給装置、４４…ガス流量コントローラ、４５…回転軸、４６…駆動コントローラ、４７…モータ、４８…断熱キャップ部、５０…ヒータユニット、５１…断熱槽、５２…加熱ランプ（加熱手段）、５３…天井加熱ランプ、５３Ａ…キャップ加熱ランプ、５４…加熱ランプ駆動装置、５５…温度コントローラ、５６…カスケード熱電対、５７…リフレクタ、５８…冷却水配管、５９…天井リフレクタ、６０…冷却水配管、６１…冷却エア通路、６２…給気管、６３…排気口、６４…バッファ部、６５…サブ排気口、７０…ガス供給管（ガス供給ポート）、７１…ガス供給ライン、７２…窒素ガス供給装置、７３…流量調整コントローラ、７４…ガス供給ノズル、７４ａ…噴出口、８０Ａ、８０Ｂ、８０Ｃ…冷却ガス供給ノズル、８１Ａ、８１Ｂ、８１Ｃ…導入部、８２Ａ、８２Ｂ、８２Ｃ…管部、８３Ａ、８３Ｂ、８３Ｃ…噴出孔、８４Ａ、８４Ｂ、８４Ｃ…冷却ガス供給ライン、８５Ａ、８５Ｂ、８５Ｃ…窒素ガス供給装置、８６Ａ、８６Ｂ、８６Ｃ…流量調整コントローラ、９０…窒素ガス（冷却ガス）。
以下、本発明の一実施の形態を図面に即して説明する。
本実施の形態において、図１、図２および図３に示されているように、本発明に係る基板処理装置は、ＩＣの製造方法におけるアニール工程を実施するアニール装置（バッチ式縦形ホットウオール形アニール装置）１０として構成されている。
なお、このアニール装置においては、ウエハ１を搬送するウエハキャリアとしては、ＦＯＵＰ（front opening unified pod 。以下、ポッドという。）２が使用されている。
なお、このアニール装置においては、ウエハ１を搬送するウエハキャリアとしては、ＦＯＵＰ（front opening unified pod 。以下、ポッドという。）２が使用されている。
図１〜図３に示されているように、アニール装置１０は型鋼や鋼板等によって直方体の箱形状に構築された筐体１１を備えている。筐体１１の正面壁にはポッド搬入搬出口１２が筐体１１の内外を連通するように開設されており、ポッド搬入搬出口１２はフロントシャッタ１３によって開閉されるようになっている。
ポッド搬入搬出口１２の手前にはポッドステージ１４が設置されており、ポッドステージ１４はポッド２を載置されて位置合わせを実行するように構成されている。
ポッド２はポッドステージ１４の上に工程内搬送装置（図示せず）によって搬入され、かつまた、ポッドステージ１４の上から搬出されるようになっている。
ポッド搬入搬出口１２の手前にはポッドステージ１４が設置されており、ポッドステージ１４はポッド２を載置されて位置合わせを実行するように構成されている。
ポッド２はポッドステージ１４の上に工程内搬送装置（図示せず）によって搬入され、かつまた、ポッドステージ１４の上から搬出されるようになっている。
筐体１１内の前後方向の略中央部における上部には、回転式ポッド棚１５が設置されており、回転式ポッド棚１５は複数個のポッド２を保管するように構成されている。
すなわち、回転式ポッド棚１５は垂直に立設されて水平面内で間欠回転される支柱１６と、支柱１６に上中下段の各位置において放射状に支持された複数枚の棚板１７とを備えており、複数枚の棚板１７はポッド２を複数個宛それぞれ載置した状態で保持するように構成されている。
筐体１１内におけるポッドステージ１４と回転式ポッド棚１５との間には、ポッド搬送装置１８が設置されており、ポッド搬送装置１８はポッドステージ１４と回転式ポッド棚１５との間および回転式ポッド棚１５とポッドオープナ２１との間で、ポッド２を搬送するように構成されている。
すなわち、回転式ポッド棚１５は垂直に立設されて水平面内で間欠回転される支柱１６と、支柱１６に上中下段の各位置において放射状に支持された複数枚の棚板１７とを備えており、複数枚の棚板１７はポッド２を複数個宛それぞれ載置した状態で保持するように構成されている。
筐体１１内におけるポッドステージ１４と回転式ポッド棚１５との間には、ポッド搬送装置１８が設置されており、ポッド搬送装置１８はポッドステージ１４と回転式ポッド棚１５との間および回転式ポッド棚１５とポッドオープナ２１との間で、ポッド２を搬送するように構成されている。
筐体１１内の前後方向の略中央部における下部には、サブ筐体１９が後端にわたって構築されている。
サブ筐体１９の正面壁にはウエハ１をサブ筐体１９内に対して搬入搬出するためのウエハ搬入搬出口２０が一対、垂直方向に上下２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２０、２０には一対のポッドオープナ２１、２１がそれぞれ設置されている。
ポッドオープナ２１はポッド２を載置する載置台２２と、ポッド２のキャップを着脱するキャップ着脱機構２３とを備えている。ポッドオープナ２１は載置台２２に載置されたポッド２のキャップをキャップ着脱機構２３によって着脱することにより、ポッド２のウエハ出し入れ口を開閉するように構成されている。
ポッドオープナ２１の載置台２２に対してはポッド２がポッド搬送装置１８によって搬入および搬出されるようになっている。
サブ筐体１９の正面壁にはウエハ１をサブ筐体１９内に対して搬入搬出するためのウエハ搬入搬出口２０が一対、垂直方向に上下２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２０、２０には一対のポッドオープナ２１、２１がそれぞれ設置されている。
ポッドオープナ２１はポッド２を載置する載置台２２と、ポッド２のキャップを着脱するキャップ着脱機構２３とを備えている。ポッドオープナ２１は載置台２２に載置されたポッド２のキャップをキャップ着脱機構２３によって着脱することにより、ポッド２のウエハ出し入れ口を開閉するように構成されている。
ポッドオープナ２１の載置台２２に対してはポッド２がポッド搬送装置１８によって搬入および搬出されるようになっている。
サブ筐体１９内の前側領域には移載室２４が形成されており、移載室２４にはウエハ移載装置２５が設置されている。ウエハ移載装置２５はボート３０に対してウエハ１を装填（チャージング）および脱装（ディスチャージング）するように構成されている。
サブ筐体１９内の後側領域には、ボートを収容して待機させる待機室２６が形成されている。
待機室２６にはボートを昇降させるボートエレベータ２７が設置されている。ボートエレベータ２７はモータ駆動の送りねじ軸装置やベローズ等によって構成されている。
ボートエレベータ２７の昇降台に連結されたアーム２８にはシールキャップ２９が水平に据え付けられており、シールキャップ２９はボート３０を垂直に支持するように構成されている。
ボート３０は複数本の保持部材を備えており、複数枚（例えば、５０枚程度〜１５０枚程度）のウエハ１をその中心を揃えて垂直方向に整列させた状態で、それぞれ水平に保持するように構成されている。
サブ筐体１９内の後側領域には、ボートを収容して待機させる待機室２６が形成されている。
待機室２６にはボートを昇降させるボートエレベータ２７が設置されている。ボートエレベータ２７はモータ駆動の送りねじ軸装置やベローズ等によって構成されている。
ボートエレベータ２７の昇降台に連結されたアーム２８にはシールキャップ２９が水平に据え付けられており、シールキャップ２９はボート３０を垂直に支持するように構成されている。
ボート３０は複数本の保持部材を備えており、複数枚（例えば、５０枚程度〜１５０枚程度）のウエハ１をその中心を揃えて垂直方向に整列させた状態で、それぞれ水平に保持するように構成されている。
図３に示されているように、アニール装置１０は中心線が垂直になるように縦に配されて支持された縦形のプロセスチューブ３１を備えている。
プロセスチューブ３１は後記する加熱ランプの熱線（赤外線や遠赤外線等）を透過する材料の一例である石英（ＳｉＯ2 ）が使用されて、上端が閉塞し下端が開口した円筒形状に一体成形されている。
プロセスチューブ３１の筒中空部は、ボート３０によって長く整列した状態に保持された複数枚のウエハが搬入される処理室３２を形成している。プロセスチューブ３１の内径は取り扱うウエハの最大外径（例えば、直径３００ｍｍ）よりも大きくなるように設定されている。
プロセスチューブ３１は後記する加熱ランプの熱線（赤外線や遠赤外線等）を透過する材料の一例である石英（ＳｉＯ2 ）が使用されて、上端が閉塞し下端が開口した円筒形状に一体成形されている。
プロセスチューブ３１の筒中空部は、ボート３０によって長く整列した状態に保持された複数枚のウエハが搬入される処理室３２を形成している。プロセスチューブ３１の内径は取り扱うウエハの最大外径（例えば、直径３００ｍｍ）よりも大きくなるように設定されている。
プロセスチューブ３１の下端は略円筒形状に構築されたマニホールド３６に支持されており、マニホールド３６の下端開口は炉口３５を構成している。マニホールド３６はプロセスチューブ３１の交換等のために、プロセスチューブ３１にそれぞれ着脱自在に取り付けられている。マニホールド３６がサブ筐体１９に支持されることにより、プロセスチューブ３１は垂直に据え付けられた状態になっている。
図３に示されているように、マニホールド３６には排気口３７が開設されており、排気口３７には処理室３２を排気する排気管３８の一端部が接続されている。排気管３８の他端部は圧力コントローラ４１によって制御される排気装置３９が圧力センサ４０を介して接続されている。
圧力コントローラ４１は圧力センサ４０からの測定結果に基づいて排気装置３９をフィードバック制御するように構成されている。
圧力コントローラ４１は圧力センサ４０からの測定結果に基づいて排気装置３９をフィードバック制御するように構成されている。
マニホールド３６の下端面には、炉口３５を閉塞するシールキャップ２９が垂直方向下側から当接するようになっており、シールキャップ２９はマニホールド３６の外径と略等しい円盤形状に形成されている。
シールキャップ２９の中心線上には、回転軸４５が挿通されて回転自在に支承されており、回転軸４５は駆動コントローラ４６によって制御されるモータ４７によって回転駆動されるように構成されている。
なお、駆動コントローラ４６はボートエレベータ２７のモータ２７ａも制御するように構成されている。
回転軸４５の上端にはボート３０が垂直に立脚されて支持されており、シールキャップ２９とボート３０との間には断熱キャップ部４８が配置されている。ボート３０はその下端が炉口３５の位置から適当な距離だけ離間するようにシールキャップ２９の上面から持ち上げられた状態で回転軸４５に支持されており、断熱キャップ部４８はそのボート３０の下端とシールキャップ２９との間を埋めるように構成されている。
なお、駆動コントローラ４６はボートエレベータ２７のモータ２７ａも制御するように構成されている。
回転軸４５の上端にはボート３０が垂直に立脚されて支持されており、シールキャップ２９とボート３０との間には断熱キャップ部４８が配置されている。ボート３０はその下端が炉口３５の位置から適当な距離だけ離間するようにシールキャップ２９の上面から持ち上げられた状態で回転軸４５に支持されており、断熱キャップ部４８はそのボート３０の下端とシールキャップ２９との間を埋めるように構成されている。
プロセスチューブ３１の外側にはヒータユニット５０が設置されている。
ヒータユニット５０はプロセスチューブ３１を全体的に被覆する熱容量の小さい断熱槽５１を備えており、断熱槽５１はサブ筐体１９に垂直に支持されている。断熱槽５１の内側には加熱手段としてのＬ管形ハロゲンランプ（以下、加熱ランプという。）５２が複数本、周方向に等間隔に配置されて同心円に設備されている。加熱ランプ５２群は長さが異なる複数規格のものが組み合わされて同心円上に配置されており、熱の逃げ易いプロセスチューブ３１の上部および下部の発熱量が増加するように構成されている。
各加熱ランプ５２の端子５２ａはプロセスチューブ３１の上部および下部にそれぞれ配置されており、端子５２ａの介在による発熱量の低下が回避されている。加熱ランプ５２はカーボンやタングステン等のフィラメントをＬ字形状の石英管によって被覆し、石英管内が不活性ガスまたは真空雰囲気に封止されて構成されている。
また、加熱ランプ５２は熱エネルギーのピーク波長が１．０μｍ〜２．０μｍ程度の熱線を照射するように構成されており、プロセスチューブ３１を殆ど加熱することなく、ウエハ１を輻射によって加熱することができるように設定されている。
ヒータユニット５０はプロセスチューブ３１を全体的に被覆する熱容量の小さい断熱槽５１を備えており、断熱槽５１はサブ筐体１９に垂直に支持されている。断熱槽５１の内側には加熱手段としてのＬ管形ハロゲンランプ（以下、加熱ランプという。）５２が複数本、周方向に等間隔に配置されて同心円に設備されている。加熱ランプ５２群は長さが異なる複数規格のものが組み合わされて同心円上に配置されており、熱の逃げ易いプロセスチューブ３１の上部および下部の発熱量が増加するように構成されている。
各加熱ランプ５２の端子５２ａはプロセスチューブ３１の上部および下部にそれぞれ配置されており、端子５２ａの介在による発熱量の低下が回避されている。加熱ランプ５２はカーボンやタングステン等のフィラメントをＬ字形状の石英管によって被覆し、石英管内が不活性ガスまたは真空雰囲気に封止されて構成されている。
また、加熱ランプ５２は熱エネルギーのピーク波長が１．０μｍ〜２．０μｍ程度の熱線を照射するように構成されており、プロセスチューブ３１を殆ど加熱することなく、ウエハ１を輻射によって加熱することができるように設定されている。
図３に示されているように、断熱槽５１の天井面の下側における中央部にはＬ管形ハロゲンランプ（以下、天井加熱ランプという。）５３が複数本、互いに平行で両端を揃えられて敷設されている。天井加熱ランプ５３群はボート３０に保持されたウエハ１群をプロセスチューブ３１の上方から加熱するように構成されている。
天井加熱ランプ５３はカーボンやタングステン等のフィラメントをＬ字形状の石英管によって被覆し、石英管内が不活性ガスまたは真空雰囲気に封止されて構成されている。
また、天井加熱ランプ５３は熱エネルギーのピーク波長が１．０μｍ〜２．０μｍ程度の熱線を照射するように構成されており、プロセスチューブ３１を殆ど加熱することなく、ウエハ１を輻射によって加熱することができるように設定されている。
なお、ボート３０と断熱キャップ部４８との間にはキャップ加熱ランプ５３Ａ群が、ウエハ１群をプロセスチューブ３１の下方から加熱するように構成されている。
天井加熱ランプ５３はカーボンやタングステン等のフィラメントをＬ字形状の石英管によって被覆し、石英管内が不活性ガスまたは真空雰囲気に封止されて構成されている。
また、天井加熱ランプ５３は熱エネルギーのピーク波長が１．０μｍ〜２．０μｍ程度の熱線を照射するように構成されており、プロセスチューブ３１を殆ど加熱することなく、ウエハ１を輻射によって加熱することができるように設定されている。
なお、ボート３０と断熱キャップ部４８との間にはキャップ加熱ランプ５３Ａ群が、ウエハ１群をプロセスチューブ３１の下方から加熱するように構成されている。
図３に示されているように、加熱ランプ５２群や天井加熱ランプ５３群およびキャップ加熱ランプ５３Ａ群は、加熱ランプ駆動装置５４に接続されており、加熱ランプ駆動装置５４は温度コントローラ５５によって制御されるように構成されている。
プロセスチューブ３１の内側にはカスケード熱電対５６が垂直方向に敷設されており、カスケード熱電対５６は計測結果を温度コントローラ５５に送信するようになっている。温度コントローラ５５はカスケード熱電対５６からの計測温度に基づいて加熱ランプ駆動装置５４をフィードバック制御するように構成されている。
すなわち、温度コントローラ５５は加熱ランプ駆動装置５４の目標温度とカスケード熱電対５６の計測温度との誤差を求めて、誤差がある場合には誤差を解消させるフィードバック制御を実行するようになっている。
さらに、温度コントローラ５５は加熱ランプ５２群をゾーン制御するように構成されている。
ここで、ゾーン制御とは、加熱ランプを上下に複数の範囲毎に分割して配置し、それぞれのゾーン（範囲）にカスケード熱電対の計測点を配置し、それぞれのゾーン毎にカスケード熱電対の計測する温度に基づくフィードバック制御を独立ないし相関させて制御する方法、である。
プロセスチューブ３１の内側にはカスケード熱電対５６が垂直方向に敷設されており、カスケード熱電対５６は計測結果を温度コントローラ５５に送信するようになっている。温度コントローラ５５はカスケード熱電対５６からの計測温度に基づいて加熱ランプ駆動装置５４をフィードバック制御するように構成されている。
すなわち、温度コントローラ５５は加熱ランプ駆動装置５４の目標温度とカスケード熱電対５６の計測温度との誤差を求めて、誤差がある場合には誤差を解消させるフィードバック制御を実行するようになっている。
さらに、温度コントローラ５５は加熱ランプ５２群をゾーン制御するように構成されている。
ここで、ゾーン制御とは、加熱ランプを上下に複数の範囲毎に分割して配置し、それぞれのゾーン（範囲）にカスケード熱電対の計測点を配置し、それぞれのゾーン毎にカスケード熱電対の計測する温度に基づくフィードバック制御を独立ないし相関させて制御する方法、である。
図３および図４に示されているように、加熱ランプ５２群の外側には円筒形状に形成されたリフレクタ（反射板）５７が、プロセスチューブ３１と同心円に設置されており、リフレクタ５７は加熱ランプ５２群からの熱線をプロセスチューブ３１の方向に全て反射させるように構成されている。リフレクタ５７はステンレス鋼板に石英をコーティングして形成された材料のように耐酸化性、耐熱性および耐熱衝撃性に優れた材料によって構成されている。
リフレクタ５７の外周面には冷却水が流通する冷却水配管５８が螺旋状に敷設されている。冷却水配管５８はリフレクタ５７をリフレクタ表面の石英コーティングの耐熱温度である３００℃以下に冷却するように設定されている。
リフレクタ５７は３００℃を超えると、酸化等によって劣化し易くなるが、リフレクタ５７を３００℃以下に冷却することにより、リフレクタ５７の耐久性を向上させることができるとともに、リフレクタ５７の劣化に伴うパーティクルの発生を抑制することができる。また、断熱槽５１の内部の温度を低下させる際に、リフレクタ５７を冷却することにより、冷却効果を向上させることができる。
さらに、冷却水配管５８はリフレクタ５７の冷却領域を上中下段のゾーンに分けてそれぞれ制御し得るように構成されている。冷却水配管５８をゾーン制御することにより、プロセスチューブ３１の温度を降下させる際に、プロセスチューブ３１のゾーンに対応して冷却することができる。例えば、ウエハ群が置かれたゾーンは熱容量がウエハ群の分だけ大きくなることにより、ウエハ群が置かれないゾーンに比べて冷却し難くなるために、冷却水配管５８のウエハ群に対応するゾーンを優先的に冷却するようにゾーン制御することができる。
また、ヒータのゾーンと冷却水配管のゾーンとを同様に配置し、ヒータのゾーンの制御に合わせて冷却水配管のゾーンの制御をするように構成することができる。これにより、より一層昇温降温の制御性やスピード（レート）が向上する。
リフレクタ５７の外周面には冷却水が流通する冷却水配管５８が螺旋状に敷設されている。冷却水配管５８はリフレクタ５７をリフレクタ表面の石英コーティングの耐熱温度である３００℃以下に冷却するように設定されている。
リフレクタ５７は３００℃を超えると、酸化等によって劣化し易くなるが、リフレクタ５７を３００℃以下に冷却することにより、リフレクタ５７の耐久性を向上させることができるとともに、リフレクタ５７の劣化に伴うパーティクルの発生を抑制することができる。また、断熱槽５１の内部の温度を低下させる際に、リフレクタ５７を冷却することにより、冷却効果を向上させることができる。
さらに、冷却水配管５８はリフレクタ５７の冷却領域を上中下段のゾーンに分けてそれぞれ制御し得るように構成されている。冷却水配管５８をゾーン制御することにより、プロセスチューブ３１の温度を降下させる際に、プロセスチューブ３１のゾーンに対応して冷却することができる。例えば、ウエハ群が置かれたゾーンは熱容量がウエハ群の分だけ大きくなることにより、ウエハ群が置かれないゾーンに比べて冷却し難くなるために、冷却水配管５８のウエハ群に対応するゾーンを優先的に冷却するようにゾーン制御することができる。
また、ヒータのゾーンと冷却水配管のゾーンとを同様に配置し、ヒータのゾーンの制御に合わせて冷却水配管のゾーンの制御をするように構成することができる。これにより、より一層昇温降温の制御性やスピード（レート）が向上する。
図３に示されているように、断熱槽５１の天井面には円板形状に形成された天井リフレクタ５９がプロセスチューブ３１と同心円に設置されており、天井リフレクタ５９は天井加熱ランプ５３群からの熱線をプロセスチューブ３１の方向に全て反射させるように構成されている。天井リフレクタ５９も耐酸化性や耐熱性および耐熱衝撃性に優れた材料によって構成されている。
天井リフレクタ５９の上面には冷却水配管６０が蛇行状に敷設されており、冷却水配管６０は天井リフレクタ５９を３００℃以下に冷却するように設定されている。
天井リフレクタ５９は３００℃を超えると、酸化等によって劣化し易くなるが、天井リフレクタ５９を３００℃以下に冷却することにより、天井リフレクタ５９の耐久性を向上させることができるとともに、天井リフレクタ５９の劣化に伴うパーティクルの発生を抑制することができる。また、断熱槽５１の内部の温度を低下させる際に、天井リフレクタ５９を冷却することにより、冷却効果を向上させることができる。
天井リフレクタ５９の上面には冷却水配管６０が蛇行状に敷設されており、冷却水配管６０は天井リフレクタ５９を３００℃以下に冷却するように設定されている。
天井リフレクタ５９は３００℃を超えると、酸化等によって劣化し易くなるが、天井リフレクタ５９を３００℃以下に冷却することにより、天井リフレクタ５９の耐久性を向上させることができるとともに、天井リフレクタ５９の劣化に伴うパーティクルの発生を抑制することができる。また、断熱槽５１の内部の温度を低下させる際に、天井リフレクタ５９を冷却することにより、冷却効果を向上させることができる。
図３および図４に示されているように、断熱槽５１とプロセスチューブ３１との間には冷却ガスとしての冷却エアを流通させる冷却エア通路６１が、プロセスチューブ３１を全体的に包囲するように形成されている。断熱槽５１の下端部には冷却エアを冷却エア通路６１に供給する給気管６２が接続されており、給気管６２に供給された冷却エアは冷却エア通路６１の全周に拡散するようになっている。
断熱槽５１の天井壁における中央部には、冷却エアを冷却エア通路６１から排出する排気口６３が開設されており、排気口６３には排気装置に接続された排気ダクト（図示せず）が接続されている。断熱槽５１の天井壁における排気口６３の下側には排気口６３と連通するバッファ部６４が大きく形成されており、バッファ部６４の底面における周辺部にはサブ排気口６５が複数、バッファ部６４と冷却エア通路６１とを連絡するように開設されている。
これらサブ排気口６５により、冷却エア通路６１を効率よく排気することができるようになっている。また、サブ排気口６５を断熱槽５１の天井壁の周辺部に配置することにより、天井加熱ランプ５３を断熱槽５１の天井面の中央部に敷設することができるとともに、天井加熱ランプ５３を排気流路から退避させて排気流による応力や化学反応を防止することにより、天井加熱ランプ５３の劣化を抑制することができる。
これらサブ排気口６５により、冷却エア通路６１を効率よく排気することができるようになっている。また、サブ排気口６５を断熱槽５１の天井壁の周辺部に配置することにより、天井加熱ランプ５３を断熱槽５１の天井面の中央部に敷設することができるとともに、天井加熱ランプ５３を排気流路から退避させて排気流による応力や化学反応を防止することにより、天井加熱ランプ５３の劣化を抑制することができる。
図３に示されているように、マニホールド３６における排気口３７の真上の位置には、処理室３２にガスを供給する供給ポートとしてのガス供給管７０が半径方向かつ水平に挿通されている。ガス供給管７０の外側端にはガス供給ライン７１の一端が接続されており、ガス供給ライン７１の他端には窒素ガス供給装置７２が接続されている。窒素ガス供給装置７２は窒素ガスを供給するように構成されており、窒素ガスの供給や供給の停止および供給流量等を流量調整コントローラ７３によって制御されるように構成されている。
また、ガス供給ライン７１にはアニール用ガス供給装置４３が接続されている。アニール用ガス供給装置４３は水素ガス等のアニール用ガスを供給するように構成されており、アニール用ガスの供給や供給の停止および供給流量等をガス流量コントローラ４４によって制御されるように構成されている。
ガス供給管７０の内側端には、例えば、石英からなるＬ形形状のノズル（以下、ガス供給ノズルという。）７４の一端が、下端部に屈曲成形された連結部をガス供給管７０に嵌入されて連結されており、ガス供給ノズル７４は処理室３２の内周面に沿うように垂直に敷設されている。
ガス供給ノズル７４の上端に形成された噴出口７４ａは、処理室３２内に収容されたボート３０におけるウエハ１の保持領域よりも高い位置であるボート３０の天板よりも高い位置に配置されているとともに、処理室３２の天井壁の下面に向けてガスを流すように構成されている。
また、ガス供給ライン７１にはアニール用ガス供給装置４３が接続されている。アニール用ガス供給装置４３は水素ガス等のアニール用ガスを供給するように構成されており、アニール用ガスの供給や供給の停止および供給流量等をガス流量コントローラ４４によって制御されるように構成されている。
ガス供給管７０の内側端には、例えば、石英からなるＬ形形状のノズル（以下、ガス供給ノズルという。）７４の一端が、下端部に屈曲成形された連結部をガス供給管７０に嵌入されて連結されており、ガス供給ノズル７４は処理室３２の内周面に沿うように垂直に敷設されている。
ガス供給ノズル７４の上端に形成された噴出口７４ａは、処理室３２内に収容されたボート３０におけるウエハ１の保持領域よりも高い位置であるボート３０の天板よりも高い位置に配置されているとともに、処理室３２の天井壁の下面に向けてガスを流すように構成されている。
図４および図６に示されているように、マニホールド３６におけるガス供給ノズル７４とボート３０を挟んで対向する位置には、ウエハに冷却ガスを横から供給する３本の冷却ガス供給ノズル（以下、横からの冷却ガス供給ノズルということがある。）８０Ａ、８０Ｂ、８０Ｃが同一円形線上に並べられて設置されている。
なお、横からの冷却ガス供給ノズル８０Ａ、８０Ｂ、８０Ｃは処理室３２側から交換可能に設置されている。また、横からの冷却ガス供給ノズル８０Ａ、８０Ｂ、８０Ｃは、例えば、石英によって形成されている。
横からの冷却ガス供給ノズル８０Ａ、８０Ｂ、８０Ｃは、処理室３２の下方から冷却ガスを導入する導入部８１Ａ、８１Ｂ、８１Ｃと、処理室３２内に収容されたボート３０に保持されているウエハ１の主面に対して垂直（直角）方向に延びる管部８２Ａ、８２Ｂ、８２Ｃと、管部８２Ａ、８２Ｂ、８２Ｃに隣合うウエハ１、１間に跨がって冷却ガスを噴出するように開設された噴出孔８３Ａ、８３Ｂ、８３Ｃとを備えている。
管部８２Ａ、８２Ｂ、８２Ｃはいずれもが、処理室３２の内周面に沿うように垂直（鉛直）にそれぞれ敷設されている。そして、処理室３２とボート３０との間の限られた空間で、流路断面積を大きくするために、管部８２Ａ、８２Ｂ、８２Ｃは断面が長円形（小判形）の管形状に形成されている。
なお、好ましくは、図４に示されているように、管部８２Ａ、８２Ｂ、８２Ｃは長円形（小判形）の管形状をも同一半径の円弧上にウエハ１の中心に向かって冷却ガスを供給するように配置すると、より一層限られた空間を有効に使用することができるとともに、ウエハを効率良く冷却することができる。
管部８２Ａ、８２Ｂ、８２Ｃの長さは大中小に相異されており、本実施の形態においては、大中小の順番に配置されている。
噴出孔８３Ａ、８３Ｂ、８３Ｃはいずれも上下方向に細長いスリット形状に形成されており、長さの相異する管部８２Ａ、８２Ｂ、８２Ｃの上端部にそれぞれ開設されている。また、噴出孔８３Ａ、８３Ｂ、８３Ｃは管部８２Ａ、８２Ｂ、８２Ｃにおける長円形の直線部分であって、処理室３２の内側を向いた主面に開設されている。
冷却ガス導入時に管部８２Ａ、８２Ｂ、８２Ｃそれぞれの内部の圧力が処理室３２の圧力より大きくなることで、噴出孔の全長に渡っての圧力差が発生するのを防止するために、管部８２Ａ、８２Ｂ、８２Ｃにおける噴出孔８３Ａ、８３Ｂ、８３Ｃが形成された領域の断面積は、噴出孔８３Ａ、８３Ｂ、８３Ｃの開口面積よりも大きくなるように設定されている。
換言すれば、管部の流路断面積を噴出孔の流路断面積よりも大きく設定することにより、管部の流路抵抗を噴出孔の流路抵抗よりも小さくしており、かつ、冷却ガス導入時に管部の内部圧力が処理室３２の圧力より大きくなるようにしている。
さらに、管部８２Ａ、８２Ｂ、８２Ｃにおける噴出孔８３Ａ、８３Ｂ、８３Ｃが形成された領域の断面積は、導入部８１Ａ、８１Ｂ、８１Ｃの断面積よりも大きくなるように設定されている。これにより、マニホールド３６を上下方向に大きくするようなことをすることもなく、管部の断面積を確保することができる。
例えば、マニホールド３６を上下方向に大きくすると、プロセスチューブ３１の上下方向のサイズを小さくすることとなり、一度に処理するウエハの枚数を少なくせざるを得ないことになる。
反対に、プロセスチューブ３１の上下方向のサイズはそのままにすると、ヒータユニット５０の上下方向のサイズを大きくしたりせざるを得ないこととなるが、これらを防ぐことができる。
さらに、導入部である管部８２Ａ、８２Ｂ、８２Ｃの断面の形状は円形とすることにより、断面円形であるガス導入ポートとの接続が容易となる。
ところで、噴出孔の上端と下端とにおいては摩擦（流路抵抗）が大きいために、流速が低下する。
そこで、噴出孔８３Ａと噴出孔８３Ｂとの間、噴出孔８３Ｂと噴出孔８３Ｃとの間において、５ｍｍのオーバラップ部ＯＲ1 、ＯＲ2 がそれぞれ介設されている。
図６について具体的に説明すると、噴出孔８３Ａの下端を噴出孔８３Ｂの上端より５ｍｍだけ下方に位置させることによりオーバラップ部ＯＲ1 を形成しており、噴出孔８３Ｂの下端を噴出孔８３Ｃの上端より５ｍｍだけ下方に位置させることによりオーバラップ部ＯＲ2 を形成している。
なお、横からの冷却ガス供給ノズル８０Ａ、８０Ｂ、８０Ｃは処理室３２側から交換可能に設置されている。また、横からの冷却ガス供給ノズル８０Ａ、８０Ｂ、８０Ｃは、例えば、石英によって形成されている。
横からの冷却ガス供給ノズル８０Ａ、８０Ｂ、８０Ｃは、処理室３２の下方から冷却ガスを導入する導入部８１Ａ、８１Ｂ、８１Ｃと、処理室３２内に収容されたボート３０に保持されているウエハ１の主面に対して垂直（直角）方向に延びる管部８２Ａ、８２Ｂ、８２Ｃと、管部８２Ａ、８２Ｂ、８２Ｃに隣合うウエハ１、１間に跨がって冷却ガスを噴出するように開設された噴出孔８３Ａ、８３Ｂ、８３Ｃとを備えている。
管部８２Ａ、８２Ｂ、８２Ｃはいずれもが、処理室３２の内周面に沿うように垂直（鉛直）にそれぞれ敷設されている。そして、処理室３２とボート３０との間の限られた空間で、流路断面積を大きくするために、管部８２Ａ、８２Ｂ、８２Ｃは断面が長円形（小判形）の管形状に形成されている。
なお、好ましくは、図４に示されているように、管部８２Ａ、８２Ｂ、８２Ｃは長円形（小判形）の管形状をも同一半径の円弧上にウエハ１の中心に向かって冷却ガスを供給するように配置すると、より一層限られた空間を有効に使用することができるとともに、ウエハを効率良く冷却することができる。
管部８２Ａ、８２Ｂ、８２Ｃの長さは大中小に相異されており、本実施の形態においては、大中小の順番に配置されている。
噴出孔８３Ａ、８３Ｂ、８３Ｃはいずれも上下方向に細長いスリット形状に形成されており、長さの相異する管部８２Ａ、８２Ｂ、８２Ｃの上端部にそれぞれ開設されている。また、噴出孔８３Ａ、８３Ｂ、８３Ｃは管部８２Ａ、８２Ｂ、８２Ｃにおける長円形の直線部分であって、処理室３２の内側を向いた主面に開設されている。
冷却ガス導入時に管部８２Ａ、８２Ｂ、８２Ｃそれぞれの内部の圧力が処理室３２の圧力より大きくなることで、噴出孔の全長に渡っての圧力差が発生するのを防止するために、管部８２Ａ、８２Ｂ、８２Ｃにおける噴出孔８３Ａ、８３Ｂ、８３Ｃが形成された領域の断面積は、噴出孔８３Ａ、８３Ｂ、８３Ｃの開口面積よりも大きくなるように設定されている。
換言すれば、管部の流路断面積を噴出孔の流路断面積よりも大きく設定することにより、管部の流路抵抗を噴出孔の流路抵抗よりも小さくしており、かつ、冷却ガス導入時に管部の内部圧力が処理室３２の圧力より大きくなるようにしている。
さらに、管部８２Ａ、８２Ｂ、８２Ｃにおける噴出孔８３Ａ、８３Ｂ、８３Ｃが形成された領域の断面積は、導入部８１Ａ、８１Ｂ、８１Ｃの断面積よりも大きくなるように設定されている。これにより、マニホールド３６を上下方向に大きくするようなことをすることもなく、管部の断面積を確保することができる。
例えば、マニホールド３６を上下方向に大きくすると、プロセスチューブ３１の上下方向のサイズを小さくすることとなり、一度に処理するウエハの枚数を少なくせざるを得ないことになる。
反対に、プロセスチューブ３１の上下方向のサイズはそのままにすると、ヒータユニット５０の上下方向のサイズを大きくしたりせざるを得ないこととなるが、これらを防ぐことができる。
さらに、導入部である管部８２Ａ、８２Ｂ、８２Ｃの断面の形状は円形とすることにより、断面円形であるガス導入ポートとの接続が容易となる。
ところで、噴出孔の上端と下端とにおいては摩擦（流路抵抗）が大きいために、流速が低下する。
そこで、噴出孔８３Ａと噴出孔８３Ｂとの間、噴出孔８３Ｂと噴出孔８３Ｃとの間において、５ｍｍのオーバラップ部ＯＲ1 、ＯＲ2 がそれぞれ介設されている。
図６について具体的に説明すると、噴出孔８３Ａの下端を噴出孔８３Ｂの上端より５ｍｍだけ下方に位置させることによりオーバラップ部ＯＲ1 を形成しており、噴出孔８３Ｂの下端を噴出孔８３Ｃの上端より５ｍｍだけ下方に位置させることによりオーバラップ部ＯＲ2 を形成している。
図４に示されているように、３本の冷却ガス供給ノズル８０Ａ、８０Ｂ、８０Ｃの導入部８１Ａ、８１Ｂ、８１Ｃには、３本の冷却ガス供給ライン８４Ａ、８４Ｂ、８４Ｃの一端がそれぞれ接続されており、３本の冷却ガス供給ライン８４Ａ、８４Ｂ、８４Ｃの他端には３台の窒素ガス供給装置８５Ａ、８５Ｂ、８５Ｃがそれぞれ接続されている。各窒素ガス供給装置８５Ａ、８５Ｂ、８５Ｃは冷却ガスとしての窒素ガスをそれぞれ供給するように構成されており、窒素ガスの供給や供給の停止および供給流量等を一対の流量調整コントローラ８６Ａ、８６Ｂ、８６Ｃによって制御されるように構成されている。
次に、前記構成に係るアニール装置によるＩＣの製造方法におけるアニール工程を説明する。
図１および図２に示されているように、ポッド２がポッドステージ１４に供給されると、ポッド搬入搬出口１２がフロントシャッタ１３によって開放され、ポッドステージ１４の上のポッド２はポッド搬送装置１８によって筐体１１の内部へポッド搬入搬出口１２から搬入される。
搬入されたポッド２は回転式ポッド棚１５の指定された棚板１７へポッド搬送装置１８によって自動的に搬送されて受け渡され、その棚板１７に一時的に保管される。
保管されたポッド２はポッド搬送装置１８によって一方のポッドオープナ２１に搬送されて載置台２２に移載される。この際、ポッドオープナ２１のウエハ搬入搬出口２０はキャップ着脱機構２３によって閉じられており、移載室２４には窒素ガスが流通されることによって充満されている。例えば、移載室２４の酸素濃度は２０ｐｐｍ以下と、筐体１１の内部（大気雰囲気）の酸素濃度よりも遙に低く設定されている。
図１および図２に示されているように、ポッド２がポッドステージ１４に供給されると、ポッド搬入搬出口１２がフロントシャッタ１３によって開放され、ポッドステージ１４の上のポッド２はポッド搬送装置１８によって筐体１１の内部へポッド搬入搬出口１２から搬入される。
搬入されたポッド２は回転式ポッド棚１５の指定された棚板１７へポッド搬送装置１８によって自動的に搬送されて受け渡され、その棚板１７に一時的に保管される。
保管されたポッド２はポッド搬送装置１８によって一方のポッドオープナ２１に搬送されて載置台２２に移載される。この際、ポッドオープナ２１のウエハ搬入搬出口２０はキャップ着脱機構２３によって閉じられており、移載室２４には窒素ガスが流通されることによって充満されている。例えば、移載室２４の酸素濃度は２０ｐｐｍ以下と、筐体１１の内部（大気雰囲気）の酸素濃度よりも遙に低く設定されている。
載置台２２に載置されたポッド２はその開口側端面がサブ筐体１９の正面におけるウエハ搬入搬出口２０の開口縁辺部に押し付けられるとともに、そのキャップがキャップ着脱機構２３によって取り外され、ウエハ出し入れ口が開放される。
ポッド２に収納された複数枚のウエハ１はウエハ移載装置２５によって掬い取られ、ウエハ搬入搬出口２０から移載室２４を通じて待機室２６へ搬入され、ボート３０に装填（チャージング）される。ボート３０にウエハ１を受け渡したウエハ移載装置２５はポッド２に戻り、次のウエハ１をボート３０に装填する。
ポッド２に収納された複数枚のウエハ１はウエハ移載装置２５によって掬い取られ、ウエハ搬入搬出口２０から移載室２４を通じて待機室２６へ搬入され、ボート３０に装填（チャージング）される。ボート３０にウエハ１を受け渡したウエハ移載装置２５はポッド２に戻り、次のウエハ１をボート３０に装填する。
以降、以上のウエハ移載装置２５の作動が繰り返されることにより、一方のポッドオープナ２１の載置台２２の上のポッド２の全てのウエハ１がボート３０に順次装填されて行く。
この一方（上段または下段）のポッドオープナ２１におけるウエハ移載装置２５によるウエハのボート３０への装填作業中に、他方（下段または上段）のポッドオープナ２１には回転式ポッド棚１５から別のポッド２がポッド搬送装置１８によって搬送されて移載され、ポッドオープナ２１によるポッド２の開放作業が同時進行される。
このように他方のポッドオープナ２１において開放作業が同時進行されていると、一方のポッドオープナ２１におけるウエハ１のボート３０への装填作業の終了と同時に、他方のポッドオープナ２１にセットされたポッド２についてのウエハ移載装置２５によるウエハのボート３０への装填作業を開始することができる。すなわち、ウエハ移載装置２５はポッド２の入替え作業についての待ち時間を浪費することなく、ウエハのボート３０への装填作業を連続して実施することができるので、アニール装置１０のスループットを高めることができる。
このように他方のポッドオープナ２１において開放作業が同時進行されていると、一方のポッドオープナ２１におけるウエハ１のボート３０への装填作業の終了と同時に、他方のポッドオープナ２１にセットされたポッド２についてのウエハ移載装置２５によるウエハのボート３０への装填作業を開始することができる。すなわち、ウエハ移載装置２５はポッド２の入替え作業についての待ち時間を浪費することなく、ウエハのボート３０への装填作業を連続して実施することができるので、アニール装置１０のスループットを高めることができる。
図３に示されているように、予め指定された枚数のウエハ１がボート３０に装填されると、ウエハ１群を保持したボート３０はシールキャップ２９がボートエレベータ２７によって上昇されることにより、プロセスチューブ３１の処理室３２に搬入（ボートローディング）されて行く。
図５で参照されるように、上限に達すると、シールキャップ２９はマニホールド３６に押接することにより、プロセスチューブ３１の内部をシールした状態になる。ボート３０はシールキャップ２９に支持されたままの状態で、処理室３２に存置される。
図５で参照されるように、上限に達すると、シールキャップ２９はマニホールド３６に押接することにより、プロセスチューブ３１の内部をシールした状態になる。ボート３０はシールキャップ２９に支持されたままの状態で、処理室３２に存置される。
続いて、不活性ガスが窒素ガス供給装置７２によってガス供給ノズル７４から導入されつつ、プロセスチューブ３１の内部が排気口３７によって排気されるとともに、加熱ランプ５２群および天井加熱ランプ５３群によって温度コントローラ５５のシーケンス制御の目標温度に加熱される。
加熱ランプ５２群や天井加熱ランプ５３群およびキャップ加熱ランプ５３Ａ群の加熱によるプロセスチューブ３１の内部の実際の上昇温度と、加熱ランプ５２群や天井加熱ランプ５３群およびキャップ加熱ランプ５３Ａ群のシーケンス制御の目標温度との誤差は、カスケード熱電対５６の計測結果に基づくフィードバック制御によって補正される。
また、ボート３０がモータ４７によって回転される。
加熱ランプ５２群や天井加熱ランプ５３群およびキャップ加熱ランプ５３Ａ群の加熱によるプロセスチューブ３１の内部の実際の上昇温度と、加熱ランプ５２群や天井加熱ランプ５３群およびキャップ加熱ランプ５３Ａ群のシーケンス制御の目標温度との誤差は、カスケード熱電対５６の計測結果に基づくフィードバック制御によって補正される。
また、ボート３０がモータ４７によって回転される。
プロセスチューブ３１の内圧や温度およびボート３０の回転が全体的に一定の安定した状態になると、プロセスチューブ３１の処理室３２にはアニール用ガスが、ガス供給装置４３によってガス供給ノズル７４から導入される。ガス供給ノズル７４によって導入されたアニール用ガスは、プロセスチューブ３１の処理室３２内を流通して排気口３７によって排気される。
処理室３２を流通する際に、アニール用ガスが所定の処理温度に加熱されたウエハ１に接触することによる熱反応により、ウエハ１にはアニール処理が施される。
この熱処理が施される場合の処理条件の一例は、次の通りである。
処理温度は１００〜４００℃の間で選択される所定の温度、例えば、２００℃で、少なくとも処理中は一定に維持される。
アニール時に使用されるガスとしては、次のうちから選択される一つが使用される。
（１）窒素（Ｎ2 ）ガスのみ
（２）窒素ガスと水素（Ｈ2 ）ガスとの混合ガス
（３）水素ガスのみ
（４）窒素ガスと重水素ガスとの混合ガス
（５）重水素ガスのみ
（６）アルゴン（Ａｒ）ガスのみ
また、処理圧力は、１３Ｐａ〜１０１０００Ｐａの間で選択される所定の圧力、例えば、１０００００Ｐａで、少なくとも処理中は一定に維持される。
処理室３２を流通する際に、アニール用ガスが所定の処理温度に加熱されたウエハ１に接触することによる熱反応により、ウエハ１にはアニール処理が施される。
この熱処理が施される場合の処理条件の一例は、次の通りである。
処理温度は１００〜４００℃の間で選択される所定の温度、例えば、２００℃で、少なくとも処理中は一定に維持される。
アニール時に使用されるガスとしては、次のうちから選択される一つが使用される。
（１）窒素（Ｎ2 ）ガスのみ
（２）窒素ガスと水素（Ｈ2 ）ガスとの混合ガス
（３）水素ガスのみ
（４）窒素ガスと重水素ガスとの混合ガス
（５）重水素ガスのみ
（６）アルゴン（Ａｒ）ガスのみ
また、処理圧力は、１３Ｐａ〜１０１０００Ｐａの間で選択される所定の圧力、例えば、１０００００Ｐａで、少なくとも処理中は一定に維持される。
ところで、プロセスチューブ３１およびヒータユニット５０の温度は処理温度以上に維持する必要がないばかりでなく、処理温度未満に下げることがかえって好ましいので、アニールステップにおいては、冷却エアが給気管６２から供給されて、サブ排気口６５、バッファ部６４および排気口６３から排気されることにより、冷却エア通路６１に流通される。
この際、断熱槽５１は熱容量が通例に比べて小さく設定されているので、急速に冷却することができる。
このように冷却エア通路６１における冷却エアの流通によってプロセスチューブ３１およびヒータユニット５０を強制的に冷却することにより、例えば、窒素ガスによるアニール処理であれば、ローディングおよびアンローディング時の処理室内の温度である５０℃程度にプロセスチューブ３１の温度を維持することができる。
なお、冷却エア通路６１は処理室３２から隔離されているので、冷媒ガスとして冷却エアを使用することができる。
但し、冷却効果をより一層高めるためや、エア内の不純物による高温下での腐食を防止するためには、窒素ガス等の不活性ガスを冷媒ガスとして使用してもよい。
この際、断熱槽５１は熱容量が通例に比べて小さく設定されているので、急速に冷却することができる。
このように冷却エア通路６１における冷却エアの流通によってプロセスチューブ３１およびヒータユニット５０を強制的に冷却することにより、例えば、窒素ガスによるアニール処理であれば、ローディングおよびアンローディング時の処理室内の温度である５０℃程度にプロセスチューブ３１の温度を維持することができる。
なお、冷却エア通路６１は処理室３２から隔離されているので、冷媒ガスとして冷却エアを使用することができる。
但し、冷却効果をより一層高めるためや、エア内の不純物による高温下での腐食を防止するためには、窒素ガス等の不活性ガスを冷媒ガスとして使用してもよい。
所定の処理時間が経過すると、処理ガスの導入が停止された後に、図４、図５および図６に示されているように、冷却ガスとしての窒素ガス９０がガス供給ノズル７４および横からの冷却ガス供給ノズル８０Ａ、８０Ｂ、８０Ｃにそれぞれ供給される。この際の窒素ガス９０の供給流量は、各流量調整コントローラ７３、８６Ａ、８６Ｂ、８６Ｃによってそれぞれ最適値に制御される。
ガス供給ノズル７４と横からの冷却ガス供給ノズル８０Ａ、８０Ｂ、８０Ｃとにそれぞれ供給された窒素ガス９０は、ガス供給ノズル７４の噴出口７４ａと横からの冷却ガス供給ノズル８０Ａ、８０Ｂ、８０Ｃの噴出孔８３Ａ、８３Ｂ、８３Ｃとからそれぞれ噴出し、処理室３２にボート３０によって存置されたウエハ１群に均等に接触し、処理室３２の下端部における排気口３７によって吸引されて排気される。
ガス供給ノズル７４と横からの冷却ガス供給ノズル８０Ａ、８０Ｂ、８０Ｃとにそれぞれ供給された窒素ガス９０は、ガス供給ノズル７４の噴出口７４ａと横からの冷却ガス供給ノズル８０Ａ、８０Ｂ、８０Ｃの噴出孔８３Ａ、８３Ｂ、８３Ｃとからそれぞれ噴出し、処理室３２にボート３０によって存置されたウエハ１群に均等に接触し、処理室３２の下端部における排気口３７によって吸引されて排気される。
図５および図６に示されているように、ガス供給管７０からガス供給ノズル７４に供給された窒素ガス９０は、ガス供給ノズル７４の上端の噴出口７４ａから処理室３２の天井面に向かって噴出する。処理室３２の天井面に直接吹き付けられた窒素ガス９０は、プロセスチューブ３１の天井壁をきわめて効果的に冷却する。
ところで、ガス供給ノズル７４の噴出口７４ａがボート３０の上側端板よりも低い位置に配置されていると、上方向への流れがウエハ１をばたつかせる現象（びびり現象。ウエハがボートの上で微振動を起こす現象。）が発生する。
ウエハ１がばたつくと、ウエハ１のボート３０に対する位置ずれによるウエハ１の移載ミスや、ウエハ１とボート３０との摩擦によるウエハ裏面のスクラッチおよびパーティクルの発生が起こる可能性がある。
しかし、本実施の形態においては、ガス供給ノズル７４の噴出口７４ａはボート３０の上側端板よりも高い位置に配置されているとともに、窒素ガス９０を処理室３２の天井面に向かって噴出するように設定されていることにより、ガス供給ノズル７４の噴出口７４ａから噴出した窒素ガス９０は処理室３２の天井面に衝突した後に層流となって拡散するので、ウエハ１をばたつかせることはない。
ここで、ガス供給ノズル７４の噴出口７４ａから噴出する窒素ガス９０の噴出速度が速すぎる場合には、噴出口７４ａから噴出して天井面に勢いよく衝突した窒素ガス９０の流れが拡散せずに偏った流れになり、この偏った流れがボート３０の上部に保持されたウエハ１、１間を流れる場合がある。
このように、窒素ガス９０がボート３０の上部に保持されたウエハ１、１間を層流として流れることは、最も冷却され難いボート３０の上部に保持されたウエハ１群に対する冷却効率を高める効果が得られると、期待される。
しかし、ガス供給ノズル７４の噴出口７４ａから噴出する窒素ガス９０の噴出速度が過度に速すぎる場合には、ボート３０の上部に保持されたウエハ１群におけるウエハ１をばたつかせる原因になるので、注意が必要である。
なお、この際の窒素ガス９０の供給流量は、流量調整コントローラ７３によって１００〜２００リットル毎分に制御される。
本実施の形態においては、ガス供給ノズル７４は横からの冷却ガス供給ノズル８０Ａ、８０Ｂ、８０Ｃと対向する位置に配設されており、ガス供給ノズル７４の噴出口７４ａから噴出して天井面に衝突する窒素ガス９０の流速を適度に抑制することができるために、窒素ガス９０の流速が速いことに起因するボート３０の上部に保持されたウエハ１群におけるウエハ１のばたつきの発生は防止することができる。
ちなみに、処理室３２の天井面に衝突する窒素ガス９０の流速や角度を最適値に設定するために、ガス供給ノズル７４の上端部は斜めにカットする場合もある。
ところで、ガス供給ノズル７４の噴出口７４ａがボート３０の上側端板よりも低い位置に配置されていると、上方向への流れがウエハ１をばたつかせる現象（びびり現象。ウエハがボートの上で微振動を起こす現象。）が発生する。
ウエハ１がばたつくと、ウエハ１のボート３０に対する位置ずれによるウエハ１の移載ミスや、ウエハ１とボート３０との摩擦によるウエハ裏面のスクラッチおよびパーティクルの発生が起こる可能性がある。
しかし、本実施の形態においては、ガス供給ノズル７４の噴出口７４ａはボート３０の上側端板よりも高い位置に配置されているとともに、窒素ガス９０を処理室３２の天井面に向かって噴出するように設定されていることにより、ガス供給ノズル７４の噴出口７４ａから噴出した窒素ガス９０は処理室３２の天井面に衝突した後に層流となって拡散するので、ウエハ１をばたつかせることはない。
ここで、ガス供給ノズル７４の噴出口７４ａから噴出する窒素ガス９０の噴出速度が速すぎる場合には、噴出口７４ａから噴出して天井面に勢いよく衝突した窒素ガス９０の流れが拡散せずに偏った流れになり、この偏った流れがボート３０の上部に保持されたウエハ１、１間を流れる場合がある。
このように、窒素ガス９０がボート３０の上部に保持されたウエハ１、１間を層流として流れることは、最も冷却され難いボート３０の上部に保持されたウエハ１群に対する冷却効率を高める効果が得られると、期待される。
しかし、ガス供給ノズル７４の噴出口７４ａから噴出する窒素ガス９０の噴出速度が過度に速すぎる場合には、ボート３０の上部に保持されたウエハ１群におけるウエハ１をばたつかせる原因になるので、注意が必要である。
なお、この際の窒素ガス９０の供給流量は、流量調整コントローラ７３によって１００〜２００リットル毎分に制御される。
本実施の形態においては、ガス供給ノズル７４は横からの冷却ガス供給ノズル８０Ａ、８０Ｂ、８０Ｃと対向する位置に配設されており、ガス供給ノズル７４の噴出口７４ａから噴出して天井面に衝突する窒素ガス９０の流速を適度に抑制することができるために、窒素ガス９０の流速が速いことに起因するボート３０の上部に保持されたウエハ１群におけるウエハ１のばたつきの発生は防止することができる。
ちなみに、処理室３２の天井面に衝突する窒素ガス９０の流速や角度を最適値に設定するために、ガス供給ノズル７４の上端部は斜めにカットする場合もある。
ところで、窒素ガス９０のガス供給ノズル７４からの噴出によってウエハ面間の温度偏差を小さくすることができるが、窒素ガス９０のガス供給ノズル７４からの噴出だけでは、ウエハ１の周辺部ばかりが冷却されることにより、ウエハ面内の温度偏差が大きくなる。
そこで、本実施の形態においては、横からの冷却ガス供給ノズル８０Ａ、８０Ｂ、８０Ｃをボート３０の側方に配置することにより、窒素ガス９０をウエハ１の側方から上下で隣り合うウエハ１、１間に均一に流すことにしている。
すなわち、図４、図５および図６に示されているように、横からの冷却ガス供給ノズル８０Ａ、８０Ｂ、８０Ｃにそれぞれ供給された窒素ガス９０は、これらの噴出孔８３Ａ、８３Ｂ、８３Ｃから処理室３２にそれぞれ水平に噴出することにより、ウエハ１の側方から上下で隣り合うウエハ１、１間にそれぞれ均一に流れる。
このとき、横からの冷却ガス供給ノズル８０Ａ、８０Ｂ、８０Ｃはガス供給ノズル７４と対向する位置にそれぞれ配設されているので、前述したように、窒素ガス９０の流速が速いことに起因するボート３０の上部に保持されたウエハ１群におけるウエハ１のばたつきの発生は防止することができる。
横からの冷却ガス供給ノズル８０Ａ、８０Ｂ、８０Ｃは、管部における上下方向に細長いスリット形状に形成されている噴出孔が形成された断面積が噴出孔の開口面積よりも大きくなるように設定されているため、ノズル内の窒素ガス９０を導入部より導入する際には、冷却ガス供給ノズルの管部内の圧力を処理室３２内の圧力より大きくすることができ、噴出孔８３Ａ、８３Ｂ、８３Ｃから水平方向に略均一な流速を保つことができる。
そこで、本実施の形態においては、横からの冷却ガス供給ノズル８０Ａ、８０Ｂ、８０Ｃをボート３０の側方に配置することにより、窒素ガス９０をウエハ１の側方から上下で隣り合うウエハ１、１間に均一に流すことにしている。
すなわち、図４、図５および図６に示されているように、横からの冷却ガス供給ノズル８０Ａ、８０Ｂ、８０Ｃにそれぞれ供給された窒素ガス９０は、これらの噴出孔８３Ａ、８３Ｂ、８３Ｃから処理室３２にそれぞれ水平に噴出することにより、ウエハ１の側方から上下で隣り合うウエハ１、１間にそれぞれ均一に流れる。
このとき、横からの冷却ガス供給ノズル８０Ａ、８０Ｂ、８０Ｃはガス供給ノズル７４と対向する位置にそれぞれ配設されているので、前述したように、窒素ガス９０の流速が速いことに起因するボート３０の上部に保持されたウエハ１群におけるウエハ１のばたつきの発生は防止することができる。
横からの冷却ガス供給ノズル８０Ａ、８０Ｂ、８０Ｃは、管部における上下方向に細長いスリット形状に形成されている噴出孔が形成された断面積が噴出孔の開口面積よりも大きくなるように設定されているため、ノズル内の窒素ガス９０を導入部より導入する際には、冷却ガス供給ノズルの管部内の圧力を処理室３２内の圧力より大きくすることができ、噴出孔８３Ａ、８３Ｂ、８３Ｃから水平方向に略均一な流速を保つことができる。
また、横からの冷却ガス供給ノズル８０Ａ、８０Ｂ、８０Ｃの各噴出孔８３Ａ、８３Ｂ、８３Ｃは上下方向に細長いスリット形状にそれぞれ形成されているので、それぞれの噴出孔８３Ａ、８３Ｂ、８３Ｃから噴出された冷却ガスが少なくとも２枚以上のウエハ群を同時に同条件で冷却することができるとともに、窒素ガス９０の流量や処理室３２内の圧力について広範囲に対応することができる。
例えば、横からの冷却ガス供給ノズル８０Ａ、８０Ｂ、８０Ｃの各噴出孔８３Ａ、８３Ｂ、８３Ｃを、これらから処理室３２にそれぞれ噴出する窒素ガス９０の流速を遅くなるように、設定することにより、窒素ガス９０をウエハ１群にゆっくりと接触させることができるので、ウエハ１の熱を効率良く奪うことができる。
このとき、長い冷却ガス供給ノズル８０Ａの噴出孔８３Ａはボート３０のウエハ保持領域の上部に対向するように開設されているので、窒素ガス９０はボート３０のウエハ保持領域の上部に噴出する状態になる。
中間長さの冷却ガス供給ノズル８０Ｂの噴出孔８３Ｂはボート３０のウエハ保持領域の中央部に対向するように開設されているので、窒素ガス９０はボート３０のウエハ保持領域の中央部に噴出する状態になる。
短い冷却ガス供給ノズル８０Ｃの噴出孔８３Ｃはボート３０のウエハ保持領域の下部に対向するように開設されているので、窒素ガス９０はボート３０のウエハ保持領域の下部に噴出する状態になる。
したがって、横からの冷却ガス供給ノズル８０Ａ、８０Ｂ、８０Ｃの各噴出孔８３Ａ、８３Ｂ、８３Ｃから噴出する窒素ガス９０の流速を均等に設定することにより、窒素ガス９０をウエハ１群を全長にわたって均等に冷却することができる。
なお、この際の窒素ガス９０の供給流量は、各流量調整コントローラ８６Ａ、８６Ｂ、８６Ｃによってそれぞれ５０〜１００リットル毎分にて制御される。
好ましくは、ガス供給ノズル７４の流量を１５０リットル毎分とし、横からの冷却ガス供給ノズル８０Ａ、８０Ｂ、８０Ｃの流量をそれぞれ７５リットル毎分とするとよい。
また、好ましくは、ガス供給ノズル７４と横からの冷却ガス供給ノズル８０Ａ、８０Ｂ、８０Ｃの総和との流量比を、１対１、と設定するとよい。
例えば、横からの冷却ガス供給ノズル８０Ａ、８０Ｂ、８０Ｃの各噴出孔８３Ａ、８３Ｂ、８３Ｃを、これらから処理室３２にそれぞれ噴出する窒素ガス９０の流速を遅くなるように、設定することにより、窒素ガス９０をウエハ１群にゆっくりと接触させることができるので、ウエハ１の熱を効率良く奪うことができる。
このとき、長い冷却ガス供給ノズル８０Ａの噴出孔８３Ａはボート３０のウエハ保持領域の上部に対向するように開設されているので、窒素ガス９０はボート３０のウエハ保持領域の上部に噴出する状態になる。
中間長さの冷却ガス供給ノズル８０Ｂの噴出孔８３Ｂはボート３０のウエハ保持領域の中央部に対向するように開設されているので、窒素ガス９０はボート３０のウエハ保持領域の中央部に噴出する状態になる。
短い冷却ガス供給ノズル８０Ｃの噴出孔８３Ｃはボート３０のウエハ保持領域の下部に対向するように開設されているので、窒素ガス９０はボート３０のウエハ保持領域の下部に噴出する状態になる。
したがって、横からの冷却ガス供給ノズル８０Ａ、８０Ｂ、８０Ｃの各噴出孔８３Ａ、８３Ｂ、８３Ｃから噴出する窒素ガス９０の流速を均等に設定することにより、窒素ガス９０をウエハ１群を全長にわたって均等に冷却することができる。
なお、この際の窒素ガス９０の供給流量は、各流量調整コントローラ８６Ａ、８６Ｂ、８６Ｃによってそれぞれ５０〜１００リットル毎分にて制御される。
好ましくは、ガス供給ノズル７４の流量を１５０リットル毎分とし、横からの冷却ガス供給ノズル８０Ａ、８０Ｂ、８０Ｃの流量をそれぞれ７５リットル毎分とするとよい。
また、好ましくは、ガス供給ノズル７４と横からの冷却ガス供給ノズル８０Ａ、８０Ｂ、８０Ｃの総和との流量比を、１対１、と設定するとよい。
ところで、横からの冷却ガス供給ノズル８０Ａ、８０Ｂ、８０Ｃの噴出孔８３Ａ、８３Ｂ、８３Ｃの上端と下端とにおいては、摩擦が大きいために流速が低下する。
しかし、本実施の形態においては、長い冷却ガス供給ノズル８０Ａの噴出孔８３Ａと中間長さの冷却ガス供給ノズル８０Ｂの噴出孔８３Ｂとの間にオーバラップ部ＯＲ1 、および、中間長さの冷却ガス供給ノズル８０Ｂと短い冷却ガス供給ノズル８０Ｃの噴出孔８３Ｃとの間にオーバラップ部ＯＲ2 がそれぞれ介設されていることにより、低下した流速を補うことができるので、噴出孔８３Ａと８３Ｂとの境目および噴出孔８３Ｂと８３Ｃとの境目の流速を均等に維持することができる。
しかし、本実施の形態においては、長い冷却ガス供給ノズル８０Ａの噴出孔８３Ａと中間長さの冷却ガス供給ノズル８０Ｂの噴出孔８３Ｂとの間にオーバラップ部ＯＲ1 、および、中間長さの冷却ガス供給ノズル８０Ｂと短い冷却ガス供給ノズル８０Ｃの噴出孔８３Ｃとの間にオーバラップ部ＯＲ2 がそれぞれ介設されていることにより、低下した流速を補うことができるので、噴出孔８３Ａと８３Ｂとの境目および噴出孔８３Ｂと８３Ｃとの境目の流速を均等に維持することができる。
なお、窒素ガス９０のウエハ１群への吹き付けに際して、ボート３０をモータ４７によって回転させると、ウエハ１の面内の温度差をより一層低減させることができる。
すなわち、窒素ガス９０をウエハ１に浴びせながらウエハ１をボート３０ごと回転させることにより、窒素ガス９０をウエハ１の全周にわたって均等に接触させることができるために、ウエハ１の面内の温度差を低減させることができる。
すなわち、窒素ガス９０をウエハ１に浴びせながらウエハ１をボート３０ごと回転させることにより、窒素ガス９０をウエハ１の全周にわたって均等に接触させることができるために、ウエハ１の面内の温度差を低減させることができる。
以上のようにして、窒素ガス９０はウエハ１に直接的に接触して熱を奪い、かつ、ウエハ１群の全長にわたって均等に接触するので、ウエハ１群の温度は大きいレート（速度）をもって急速に下降するとともに、ウエハ１群の全長およびウエハ１の面内において均一に下降する。
ウエハ１群が窒素ガス９０によって強制的に冷却された後に、シールキャップ２９に支持されたボート３０はボートエレベータ２７によって下降されることにより、処理室３２から搬出（ボートアンローディング）される。
このボートアンローディングに際しても、窒素ガス９０が横からの冷却ガス供給ノズル８０Ａ、８０Ｂ、８０Ｃの噴出孔８３Ａ、８３Ｂ、８３Ｃによってウエハ１群に吹き付けられることにより、ウエハ１群の温度が大きいレート（速度）をもって急速に下降されるとともに、ウエハ１群の全長およびウエハ１の面内において均一に下降される。
このボート３０の下降に際して、ボート３０に保持されたウエハ１群列の上下において温度差が発生するのを防止するために、ボート３０のウエハ保持領域の上部に対向するように開設された長い冷却ガス供給ノズル８０Ａの噴出孔８３Ａからの窒素ガス９０の噴出流量と、中間長さの冷却ガス供給ノズル８０Ｂの噴出孔８３Ｂからの窒素ガス９０の噴出流量と、ボート３０のウエハ保持領域の下部に対向するように開設された短い冷却ガス供給ノズル８０Ｃの噴出孔８３Ｃからの窒素ガス９０の噴出流量とを適宜に制御することにより、窒素ガス９０による冷却速度をボート３０の上下方向においてゾーン制御する。
このボートアンローディングに際しても、窒素ガス９０が横からの冷却ガス供給ノズル８０Ａ、８０Ｂ、８０Ｃの噴出孔８３Ａ、８３Ｂ、８３Ｃによってウエハ１群に吹き付けられることにより、ウエハ１群の温度が大きいレート（速度）をもって急速に下降されるとともに、ウエハ１群の全長およびウエハ１の面内において均一に下降される。
このボート３０の下降に際して、ボート３０に保持されたウエハ１群列の上下において温度差が発生するのを防止するために、ボート３０のウエハ保持領域の上部に対向するように開設された長い冷却ガス供給ノズル８０Ａの噴出孔８３Ａからの窒素ガス９０の噴出流量と、中間長さの冷却ガス供給ノズル８０Ｂの噴出孔８３Ｂからの窒素ガス９０の噴出流量と、ボート３０のウエハ保持領域の下部に対向するように開設された短い冷却ガス供給ノズル８０Ｃの噴出孔８３Ｃからの窒素ガス９０の噴出流量とを適宜に制御することにより、窒素ガス９０による冷却速度をボート３０の上下方向においてゾーン制御する。
待機室２６に搬出されたボート３０の処理済みウエハ１は、ボート３０からウエハ移載装置２５によって脱装（ディスチャージング）され、ポッドオープナ２１において開放されているポッド２に挿入されて収納される。
処理済みウエハ１のボート３０からの脱装作業の際も、ボート３０がバッチ処理したウエハ１の枚数は１台の空のポッド２に収納するウエハ１の枚数よりも何倍も多いために、複数台のポッド２が上下のポッドオープナ２１、２１に交互にポッド搬送装置１８によって繰り返し供給されることになる。
この場合にも、一方（上段または下段）のポッドオープナ２１へのウエハ移載作業中に、他方（下段または上段）のポッドオープナ２１への空のポッド２への搬送や準備作業が同時進行されることにより、ウエハ移載装置２５はポッド２の入替え作業についての待ち時間を浪費することなく脱装作業を連続して実施することができるために、アニール装置１０のスループットを高めることができる。
処理済みウエハ１のボート３０からの脱装作業の際も、ボート３０がバッチ処理したウエハ１の枚数は１台の空のポッド２に収納するウエハ１の枚数よりも何倍も多いために、複数台のポッド２が上下のポッドオープナ２１、２１に交互にポッド搬送装置１８によって繰り返し供給されることになる。
この場合にも、一方（上段または下段）のポッドオープナ２１へのウエハ移載作業中に、他方（下段または上段）のポッドオープナ２１への空のポッド２への搬送や準備作業が同時進行されることにより、ウエハ移載装置２５はポッド２の入替え作業についての待ち時間を浪費することなく脱装作業を連続して実施することができるために、アニール装置１０のスループットを高めることができる。
所定枚数の処理済みのウエハ１が収納されると、ポッド２はポッドオープナ２１によってキャップを装着されて閉じられる。
続いて、処理済みのウエハ１が収納されたポッド２はポッドオープナ２１の載置台２２から回転式ポッド棚１５の指定された棚板１７にポッド搬送装置１８によって搬送されて一時的に保管される。
続いて、処理済みのウエハ１が収納されたポッド２はポッドオープナ２１の載置台２２から回転式ポッド棚１５の指定された棚板１７にポッド搬送装置１８によって搬送されて一時的に保管される。
その後、処理済みのウエハ１を収納したポッド２は回転式ポッド棚１５からポッド搬入搬出口１２へポッド搬送装置１８により搬送され、ポッド搬入搬出口１２から筐体１１の外部に搬出されてポッドステージ１４の上に載置される。ポッドステージ１４の上に載置されたポッド２は次工程へ工程内搬送装置によって搬送される。
なお、新旧のポッド２についてのポッドステージ１４への搬入搬出作業およびポッドステージ１４と回転式ポッド棚１５との間の入替え作業は、処理室３２におけるボート３０の搬入搬出作業やアニール処理の間に同時に進行されるため、アニール装置１０の全体としての作業時間が延長されるのを防止することができる。
なお、新旧のポッド２についてのポッドステージ１４への搬入搬出作業およびポッドステージ１４と回転式ポッド棚１５との間の入替え作業は、処理室３２におけるボート３０の搬入搬出作業やアニール処理の間に同時に進行されるため、アニール装置１０の全体としての作業時間が延長されるのを防止することができる。
以降、前記作用が繰り返されることにより、アニール装置１０によってウエハ１に対するアニール処理が実施されて行く。
前記実施の形態によれば、次の効果が得られる。
1) 熱処理後に、冷却ガスとしての窒素ガスをガス供給ノズルおよび／または横からの冷却ガス供給ノズルとによってウエハ群に吹き付けることにより、ウエハ群を直接かつ全長にわたって均等に冷却することができるので、ウエハ群の降温速度を高めることができるとともに、ウエハ相互間およびウエハの面内温度の均一性を高めることができる。
2) ウエハ群におけるウエハ相互間の温度差およびウエハ面内の温度差の発生を防止することにより、ＩＣの特性に及ぼす悪影響を回避することができ、また、ウエハ群の温度を充分に降温させることができるので、熱を帯びたウエハが酸素を多く含んだ雰囲気に晒されることによる自然酸化膜の生成を防止することができ、また、膜質を向上させることができる。
特に、銅（Ｃｕ）配線等のパターンが形成されているウエハ群を処理室内で水素ガスや水素ガスを含んだ状態でアニール処理した後に、処理室内でウエハを強制的に冷却することができるので、銅結晶の欠陥（ＶＯＩＤ）を減少させることができる。
特に、銅（Ｃｕ）配線等のパターンが形成されているウエハ群を処理室内で水素ガスや水素ガスを含んだ状態でアニール処理した後に、処理室内でウエハを強制的に冷却することができるので、銅結晶の欠陥（ＶＯＩＤ）を減少させることができる。
3) 熱処理後およびボートアンローディング時にウエハ群を充分に降温させることにより、ボートアンローディング後の降温待機時間を省略ないしは短縮することができるので、アニール装置のスループットを向上させることができる。
また、熱処理後に処理室内外の温度差が大きい状態でボートアンローディングすると、ボートの下方から引き出されるので、ボートの下方のウエハから冷やされ、ボートの上方のウエハは下方にくらべて比較的遅く引き出されるので、ボートの上方と下方のウエハとでは熱せられた総熱量に差が生じてしまい、この総熱量差がＩＣの特性に悪影響を及ぼすのを抑制することができる。
また、熱処理後に処理室内外の温度差が大きい状態でボートアンローディングすると、ボートの下方から引き出されるので、ボートの下方のウエハから冷やされ、ボートの上方のウエハは下方にくらべて比較的遅く引き出されるので、ボートの上方と下方のウエハとでは熱せられた総熱量に差が生じてしまい、この総熱量差がＩＣの特性に悪影響を及ぼすのを抑制することができる。
4) ガス供給ノズルの上端の噴出口から窒素ガスを処理室の天井面に向かって噴出させることにより、窒素ガスを処理室の天井面に直接吹き付けることができるので、プロセスチューブの天井壁をきわめて効果的に冷却することができる。
5) ガス供給ノズルの噴出口をボートの上側端板よりも高い位置に配置して窒素ガスを処理室の天井面に向かって噴出するように設定することにより、ガス供給ノズルの噴出口から噴出した窒素ガスを処理室の天井面に衝突した後に層流として拡散させることができるので、窒素ガスがウエハをばたつかせる現象が発生するのを防止することができる。
6) 横からの冷却ガス供給ノズルをガス供給ノズルと対向する位置に配設することにより、ガス供給ノズルの噴出口から噴出して天井面に衝突する窒素ガスの流速を適度に抑制することができるので、窒素ガスの流速が速いことに起因するボートの上部に保持されたウエハ群におけるウエハのばたつきの発生を防止することができる。
7) 横からの冷却ガス供給ノズルを複数本設けることにより、窒素ガスの噴出エリアを垂直方向に複数設定することができるので、処理室のウエハ群を全長にわたって均等に冷却することができ、また、ボートアンローディングに際して、窒素ガスによる冷却速度をゾーン制御することができる。
8) 横からの冷却ガス供給ノズルの管部を処理室の内周面に沿うように垂直に敷設するとともに、断面が長円形（小判形）の管形状に形成することにより、処理室とボートとの間の限られた空間で、管部の流路断面積を大きくすることができる。
9) 横からの冷却ガス供給ノズルの管部における噴出孔が形成された領域の断面積を噴出孔の開口面積よりも大きくなるように設定することにより、冷却ガス供給ノズル管部内部の圧力を処理室の圧力よりも大きくすることができ、また、噴出孔の全長に渡っての圧力差が発生するのを防止することができるので、冷却ガスの流速を噴出孔の全長にわたって均等化することができる。
10) さらに、冷却ガス供給ノズルの管部における噴出孔が形成された領域の断面積を導入部の断面積よりも大きくなるように設定することにより、冷却ガス供給ノズル管部内部の圧力を処理室の圧力よりも大きくすることができ、また、噴出孔の全長にわたっての圧力差が発生するのを防止することができるので、冷却ガスの流速を全長にわたって均等化することができる。
11) 隣合う冷却ガス供給ノズルの噴出孔が上下に隣合うように配置される際に、オーバラップ部を介設することにより、噴出孔の上下端で低下した流速を補うことができるので、上下に隣合う噴出孔のそれぞれの上下端に配置されているウエハをも噴出孔の上下端に配置されていないウエハと同等に冷却することができる。
なお、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に変更が可能であることはいうまでもない。
例えば、横からの冷却ガス供給ノズルは３本を配設するに限らず、１本もしくは２本または４本以上配設してもよい。
また、冷却ガスとしての窒素ガスの噴出エリアは、上中下三つに設定するに限らず、一つもしくは二つまたは四つ以上に設定してもよい。
また、冷却ガスとしての窒素ガスの噴出エリアは、上中下三つに設定するに限らず、一つもしくは二つまたは四つ以上に設定してもよい。
横からの冷却ガス供給ノズルの噴出孔は、同一幅のスリット形状に形成するに限らず、上下方向で幅が増減するスリット形状に形成してもよいし、円形や角形の複数個の貫通孔によって構成してもよい。
特に、スリット形状を上方向に次第に幅が増大する形状に形成させるとよい。これは、横からの冷却ガス供給ノズル内でもヒータの加熱ゾーンに存置するように配置されるため、横からの冷却ガス供給ノズル内であっても、冷却ガスはヒータの加熱の影響等を受けて熱せられることとなり、冷却ガスがスリットから噴出される高さが高ければ高い程、ヒータによる加熱の影響を受ける時間が長くなり、噴出孔（スリット）から噴出される冷却ガスの温度は、上方向に流れるのに従って次第に高くなってしまうこととなる。そのため、上方向に流れるのに従い処理室内に供給する冷却ガスの流量を多くすることにより、上下方向にある複数のウエハに対する冷却ガスによる冷却効果を均一とすることができる。
特に、スリット形状を上方向に次第に幅が増大する形状に形成させるとよい。これは、横からの冷却ガス供給ノズル内でもヒータの加熱ゾーンに存置するように配置されるため、横からの冷却ガス供給ノズル内であっても、冷却ガスはヒータの加熱の影響等を受けて熱せられることとなり、冷却ガスがスリットから噴出される高さが高ければ高い程、ヒータによる加熱の影響を受ける時間が長くなり、噴出孔（スリット）から噴出される冷却ガスの温度は、上方向に流れるのに従って次第に高くなってしまうこととなる。そのため、上方向に流れるのに従い処理室内に供給する冷却ガスの流量を多くすることにより、上下方向にある複数のウエハに対する冷却ガスによる冷却効果を均一とすることができる。
窒素ガス供給源はガス供給ノズルや横からの冷却ガス供給ノズルとの間において、兼用するように構成してもよい。
加熱手段としては、熱エネルギーのピーク波長が１．０μｍのハロゲンランプを使用するに限らず、熱線（赤外線や遠赤外線等）の波長（例えば、０．５〜３．５μｍ）を照射する他の加熱ランプ（例えば、カーボンランプ）を使用してもよいし、誘導加熱ヒータ、珪化モリブデンやＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ合金等の金属発熱体を使用してもよい。
前記実施の形態においては、アニール装置について説明したが、酸化・拡散装置やＣＶＤ装置等の基板処理装置全般に適用することができる。
被処理基板はウエハに限らず、ホトマスクやプリント配線基板、液晶パネル、コンパクトディスクおよび磁気ディスク等であってもよい。
本願の課題を解決するための手段のうち代表的なものは、次の通りである。
（１）複数枚の基板を保持したボートを収容して複数枚の基板を処理する処理室と、
前記処理室周りに設置されて前記基板を加熱するヒータユニットと、
前記処理室内に収容された前記ボートに保持されている前記基板の主面に対して鉛直方向に延びる管部に、前記複数枚の基板の少なくとも２枚に跨がって冷却ガスを噴出する噴出孔が形成されている冷却ガス供給ノズルと、を備えており、
前記管部における前記噴出孔が形成された領域の断面積が、前記噴出孔の総開口面積よりも大きくなるように設定されていることを特徴とする基板処理装置。
（２）複数枚の基板を保持したボートを収容して複数枚の基板を処理する処理室と、
前記処理室周りに設置されて前記基板を加熱するヒータユニットと、
前記処理室に冷却ガスを供給する冷却ガス供給ノズルと、を備えており、
前記冷却ガス供給ノズルは、前記処理室の下方から前記冷却ガスを導入する導入部と、前記処理室内に収容された前記ボートに保持されている前記基板の主面に対して鉛直方向に延びる管部と、この管部に前記複数枚の基板の少なくとも２枚に跨がって冷却ガスを噴出するように形成された噴出孔と、を備えており、
前記管部における前記噴出孔が形成された領域の断面積が、前記導入部の断面積よりも大きくなるように設定されていることを特徴とする基板処理装置。
（１）複数枚の基板を保持したボートを収容して複数枚の基板を処理する処理室と、
前記処理室周りに設置されて前記基板を加熱するヒータユニットと、
前記処理室内に収容された前記ボートに保持されている前記基板の主面に対して鉛直方向に延びる管部に、前記複数枚の基板の少なくとも２枚に跨がって冷却ガスを噴出する噴出孔が形成されている冷却ガス供給ノズルと、を備えており、
前記管部における前記噴出孔が形成された領域の断面積が、前記噴出孔の総開口面積よりも大きくなるように設定されていることを特徴とする基板処理装置。
（２）複数枚の基板を保持したボートを収容して複数枚の基板を処理する処理室と、
前記処理室周りに設置されて前記基板を加熱するヒータユニットと、
前記処理室に冷却ガスを供給する冷却ガス供給ノズルと、を備えており、
前記冷却ガス供給ノズルは、前記処理室の下方から前記冷却ガスを導入する導入部と、前記処理室内に収容された前記ボートに保持されている前記基板の主面に対して鉛直方向に延びる管部と、この管部に前記複数枚の基板の少なくとも２枚に跨がって冷却ガスを噴出するように形成された噴出孔と、を備えており、
前記管部における前記噴出孔が形成された領域の断面積が、前記導入部の断面積よりも大きくなるように設定されていることを特徴とする基板処理装置。
前記（１）および（２）によれば、冷却ガス供給ノズルから冷却ガスを噴き出すことにより、処理済みの基板を急速かつ均一に降温させることができる。
前記（１）においては、冷却ガス供給ノズルの管部における噴出孔が形成された領域の断面積が噴出孔の開口面積よりも大きくなるように設定されているので、噴出孔から吹き出される際の冷却ガスの圧力差が発生するのを防止することができる。
前記（２）においては、冷却ガス供給ノズルの管部における噴出孔が形成された領域の断面積が導入部の断面積よりも大きくなるように設定されているので、冷却ガスの流速を遅くしつつ、噴出孔から吹き出される際の冷却ガスの圧力差が発生するのを防止することができる。
前記（１）においては、冷却ガス供給ノズルの管部における噴出孔が形成された領域の断面積が噴出孔の開口面積よりも大きくなるように設定されているので、噴出孔から吹き出される際の冷却ガスの圧力差が発生するのを防止することができる。
前記（２）においては、冷却ガス供給ノズルの管部における噴出孔が形成された領域の断面積が導入部の断面積よりも大きくなるように設定されているので、冷却ガスの流速を遅くしつつ、噴出孔から吹き出される際の冷却ガスの圧力差が発生するのを防止することができる。
Claims (20)
- 複数枚の基板を保持したボートを収容して複数枚の基板を処理する処理室と、
該処理室周りに設置されて前記基板を加熱するヒータユニットと、
前記処理室内に収容された前記ボートに保持されている前記基板の主面に対して垂直方向に延びる管部に、前記複数枚の基板の２枚以上に跨がって冷却ガスを噴出する噴出孔が前記基板の主面に対して垂直方向に細長いスリット形状に形成されている冷却ガス供給ノズルと、を備えており、
前記冷却ガス供給ノズルは複数設けられており、少なくとも、第一の冷却ガス供給ノズルと該第一の冷却ガス供給ノズルに隣接し設けられた第二の冷却ガス供給ノズルとのそれぞれの噴出孔が上下に隣合うように配置されるとともに、前記第一の冷却ガス供給ノズルの前記噴出孔の上端と、前記第二の冷却ガス供給ノズルの前記噴出孔の下端とがオーバラップするように、それぞれ形成されている基板処理装置。 - 前記冷却ガス供給ノズルの前記噴出孔が形成された領域の前記管部の断面形状が、長円形の管形状に形成されている請求項１の基板処理装置。
- 前記冷却ガス供給ノズルは、前記管部が鉛直方向に延びるように形成されているとともに、前記噴出孔が鉛直方向に細長いスリット形状に形成されている請求項１の基板処理装置。
- 前記噴出孔は、前記管部の断面長円形の直線部分をなす主面であって、 かつ、前記処理室の内側を向いた主面に開設されている請求項２の基板処理装置。
- 前記冷却ガス供給ノズルは、前記噴出孔が形成された領域の前記管部の断面積が前記噴出孔の総開口面積よりも大きくなるように、形成されている請求項１の基板処理装置。
- 前記第一の冷却ガス供給ノズルは前記第二の冷却ガス供給ノズルよりも鉛直方向の長さが短く、前記第一の冷却ガス供給ノズルの噴出孔の上端が前記第二の冷却ガス供給ノズルの噴出孔の下端にオーバラップするように、形成されている請求項１の基板処理装置。
- 前記冷却ガス供給ノズルの導入部には、 冷却ガス供給ラインの一端が接続されており、該冷却ガス供給ラインの他端には、 流量調整コントローラで冷却ガスの供給流量を制御される窒素ガス供給装置が接続されており、前記流量調整コントローラが５０リットル毎分から１００リットル毎分にて流量制御する請求項１の基板処理装置。
- 前記処理室の下端から前記処理室の内周面を沿うように鉛直に設けられ前記ボートの天板よりも高い位置に噴出口が配置され、 前記処理室の天井壁の下面に向けてガスを流すように構成されたガス供給ノズルをさらに備えている請求項１の基板処理装置。
- 複数枚の基板を保持したボートを収容して複数枚の基板を処理する処理室と、
該処理室周りに設置されて前記基板を加熱するヒータユニットと、
前記処理室内に収容された前記ボートに保持されている前記基板の主面に対して垂直方向に延びる管部に、前記複数枚の基板の少なくとも２枚に跨がって冷却ガスを噴出する噴出孔が形成されている冷却ガス供給ノズルと、を備えており、
前記冷却ガス供給ノズルは複数設けられており、少なくとも、第一の冷却ガス供給ノズルと該第一の冷却ガス供給ノズルに隣接し設けられた第二の冷却ガス供給ノズルとは、該第一の冷却ガス供給ノズルの前記噴出孔の上端と、該第二の冷却ガス供給ノズルの前記噴出孔の下端とがオーバラップするように、それぞれ形成されており、
前記処理室の下端から前記処理室の内周面を沿うように鉛直に設けられ前記ボートの天板よりも高い位置に噴出口が配置され、 前記処理室の天井壁の下面に向けてガスを流すように構成されたガス供給ノズルをさらに備えており、
前記冷却ガス供給ノズルは前記ガス供給ノズルと前記ボートを挟んで対向する位置に配置されている基板処理装置。 - 前記冷却ガス供給ノズルは複数設けられており、
該複数の冷却ガス供給ノズルのそれぞれの導入部にそれぞれ接続される冷却ガス供給ラインと、
該冷却ガス供給ラインに接続される第一の窒素ガス供給装置と、
前記ガス供給ノズルの連結部に接続されるガス供給ラインと、
前記ガス供給ラインに接続される第二の窒素ガス供給装置と、
前記第一の窒素ガス供給装置の冷却ガスの供給流量および第二の窒素ガス供給装置の冷却ガスの供給流量をそれぞれ制御する流量調整コントローラとをさらに備えており、
前記流量調整コントローラは前記複数の冷却ガス供給ノズルの前記噴出孔から噴き出される単位時間当たりの冷却ガス供給流量の総和流量と、前記ガス供給ノズルの噴出口から噴出される単位時間当たりのガス供給流量との流量比を１対１と設定し制御する請求項８の基板処理装置。 - 前記ボートを回転させる回転軸と、前記回転軸を回転駆動するモータとをさらに備えている請求項１の基板処理装置。
- 複数枚の基板を保持したボートを収容して複数枚の基板を処理する処理室と、該処理室周りに設置されて前記基板を加熱するヒータユニットとを備える基板処理装置に用いられる複数本の冷却ガス供給ノズルであって、
前記処理室内に収容された前記ボートに保持された前記基板の主面に対して垂直方向に延びる管部に前記複数枚の基板の２枚以上に跨がって冷却ガスを噴出するよう噴出孔が前記基板の主面に対して垂直方向に細長いスリット形状に形成されている冷却ガス供給ノズルであり、
少なくとも、第一の冷却ガス供給ノズルと該第一の冷却ガス供給ノズルに隣接し設けられた第二の冷却ガス供給ノズルとのそれぞれの噴出孔が上下に隣合うように配置されるとともに、前記第一の冷却ガス供給ノズルの前記噴出孔の上端と、前記第二の冷却ガス供給ノズルの前記噴出孔の下端とがオーバラップするように、それぞれ形成されている冷却ガス供給ノズル。 - 前記噴出孔が形成された領域の前記管部の断面が、長円形の管形状に形成されている請求項１２の冷却ガス供給ノズル。
- 前記管部が鉛直方向に延びるように形成されているとともに、前記噴出孔が鉛直方向に細長いスリット形状に形成されている請求項１２の冷却ガス供給ノズル。
- 前記噴出孔は、前記管部の断面長円形の直線部分をなす主面であって、 かつ、処理室の内側を向いた主面に開設されている請求項１２の冷却ガス供給ノズル。
- 請求項８に記載の基板処理装置を用いて処理する半導体装置の製造方法であって、
前記複数枚の基板を保持した前記ボートを処理室に収容するステップと、
前記ヒータユニットで前記複数枚の基板を加熱し、 該複数枚の基板を処理するステップと、
前記ガス供給ノズルおよび前記冷却ガス供給ノズルの噴出孔から冷却ガスを噴出し前記複数枚の基板を冷却するステップと、
前記複数枚の基板を保持した前記ボートを処理室から搬出するステップと、
を有する半導体装置の製造方法。 - 該複数枚の基板を処理するステップは、 前記基板をアニール処理するステップである請求項１６の半導体装置の製造方法。
- 複数枚の基板を保持したボートを処理室に収容するステップと、
該処理室周りに設置されたヒータユニットで前記複数枚の基板を加熱し、 複数枚の基板を処理するステップと、
前記処理室内に収容された前記ボートに保持された前記基板の主面に対して垂直方向に延びる管部に前記複数枚の基板の２枚以上に跨って冷却ガスを噴出するよう噴出孔が前記基板の主面に対して垂直方向に細長いスリット形状に形成されている冷却ガス供給ノズルが複数設けられており、少なくとも、第一の冷却ガス供給ノズルと該第一の冷却ガス供給ノズルに隣接し設けられた第二の冷却ガス供給ノズルとのそれぞれの噴出孔が上下に隣合うように配置されるとともに、前記第一の冷却ガス供給ノズルの前記噴出孔の上端と、前記第二の冷却ガス供給ノズルの前記噴出孔の下端とがオーバラップするようにそれぞれ形成されたそれぞれの噴出孔から冷却ガスを噴出し、前記複数枚の基板を冷却するステップと、
前記複数枚の基板を保持した前記ボートを処理室から搬出するステップと、
を有する半導体装置の製造方法。 - 該複数枚の基板を処理するステップは、前記基板をアニール処理するステップである請求項１８の半導体装置の製造方法。
- 前記複数枚の基板を冷却する際は、さらに、前記処理室の下端から前記処理室の内周面を装用に鉛直に設けられ前記ボートの天板よりも高い位置に噴出口が配置されたガス供給ノズルであって、前記冷却ガス供給ノズルと前記ボートを挟んで対向する位置に配置されているガス供給ノズルから、前記処理室の天井壁の下面に向けてガスを流す請求項１８の半導体装置の製造方法。
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