JP5677563B2 - 基板処理装置、基板の製造方法及び半導体装置の製造方法 - Google Patents

基板処理装置、基板の製造方法及び半導体装置の製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、処理ガスを基板に供給して処理する基板処理装置、基板の製造方法及び半導体装置の製造方法に関する。
パワーデバイス用素子材料として、表面に炭化シリコン（ＳｉＣ）膜を成膜させた炭化シリコン（ＳｉＣ）基板等が注目を浴びている。ＳｉＣ膜は、基板を搬入した処理室内を誘導加熱等により１５００〜１８００℃に昇温し、シリコン（Ｓｉ）元素を含む処理ガスと、炭素（Ｃ）元素を含む処理ガスとを処理室内に供給することで形成できる。
ＳｉＣ膜を成膜する量産用の基板処理装置として市場に供されている装置の殆どは、加熱されたサセプタ上に数枚〜十数枚の基板を平面的に並べて同時に処理するいわゆる「パンケーキ型」や「プラネタリ型」の装置である。しかしながら、このような平面型の装置では、基板に供給する処理ガスの濃度分布の制御が困難であったり、基板の径が大きくなると生産コストが増大してしまったりという課題があった。これらの課題を解決するため、近年、複数枚の基板を縦方向に積層して同時に処理する縦型の基板処理装置が提案されている（例えば特開２０１１−００３８８５号公報参照）。
なお、ＳｉＣ膜を成膜する基板処理装置では、基板を１５００〜１８００℃に昇温するため、基板に供給する処理ガスも予め高温に加熱する必要がある。処理室内に供給する処理ガスを予め加熱する装置として、熱容量の大きな加熱板を内部に備えた予備加熱装置が知られている（例えば特開２０１０−２８３２７０号公報参照）。
しかしながら、従来の予備加熱装置は処理室の外部に設けられることが前提となっており、加熱したガスの処理室内への供給は、予備加熱装置と処理室との間を接続するガス供給管を用いて行う必要があった。このような構成では、ガス供給管の耐熱温度を超えて処理ガスを加熱することは困難であった。また、予備加熱装置と処理室とが離れて設置されるため、処理室内に到達する前に処理ガスの温度が低下してしまうことがあり、加熱され
たガスを基板に効率的に供給することは困難であった。
本発明の目的は、基板の収容領域に供給する処理ガスを効率的に加熱することが可能な基板処理装置、基板の製造方法及び半導体装置の製造方法を提供することにある。
本発明の一態様によれば、
基板を収容する処理室と、
前記処理室内で前記基板の収容領域を囲うように設けられる加熱部と、
前記加熱部の内側に設けられ、前記基板の収容領域に処理ガスを供給するガスノズルと、
前記加熱部の内側に設けられ、前記ガスノズルの上流側から前記ガスノズル内に複数の 孔を有するガス流路を通して処理ガスを供給するガス加熱機構と、を備え、
前記ガス加熱機構の前記ガス流路における流路断面積に対する流路周長の比率が、前記ガスノズルのガス流路における流路断面積に対する流路周長の比率よりも大きく構成されている基板処理装置が提供される。
また、前記複数の孔は千鳥状に配置されていることが好ましい。
また、前記ガス加熱機構は排気ガスの下流側に排気ガス流路を狭めるように設けられる ことが好ましい。
そして、前記ガス加熱機構のガス供給上流側に複数の孔を有するガス流路を有する第２ のガス加熱機構を備えることが好ましい。
本発明の他の態様によれば、
基板を処理室内に収容する工程と、
前記処理室内で前記基板の収容領域を囲うように設けられる加熱部による加熱を開始して前記基板を所定温度に昇温させる工程と、
前記加熱部の内側に設けられ、前記基板の収容領域に処理ガスを供給するガスノズルの上流側から前記ガスノズル内に複数の孔を有するガス流路を通して処理ガスを供給するガス加熱機構であって、前記ガス加熱機構の前記ガス流路における流路断面積に対する流路周長の比率が、前記ガスノズルのガス流路における流路断面積に対する流路周長の比率よりも大きく構成されているガス加熱機構から、前記ガスノズルを介して前記処理室内に加熱された処理ガスを供給して前記基板を処理する工程と、
処理後の前記基板を前記処理室内から搬出する工程と、を備える基板の製造方法が提供される。
本発明の更に他の態様によれば、
基板を処理室内に収容する工程と、
前記処理室内で前記基板の収容領域を囲うように設けられる加熱部による加熱を開始して前記基板を所定温度に昇温させる工程と、
前記加熱部の内側に設けられ、前記基板の収容領域に処理ガスを供給するガスノズルの上流側から前記ガスノズル内に複数の孔を有するガス流路を通して処理ガスを供給するガス加熱機構であって、前記ガス加熱機構の前記ガス流路における流路断面積に対する流路周長の比率が、前記ガスノズルのガス流路における流路断面積に対する流路周長の比率よりも大きく構成されているガス加熱機構から、前記ガスノズルを介して前記処理室内に加熱された処理ガスを供給して前記基板を処理する工程と、
処理後の前記基板を前記処理室内から搬出する工程と、を備える半導体装置の製造方法が提供される。
本発明の第１の実施形態に係る半導体製造装置の斜視図である。 本発明の第１の実施形態に係る処理炉の縦断面図である。 図２Ａの要部拡大図である。 本発明の第１の実施形態に係る処理炉の横断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る半導体製造装置のガス供給ユニットの構成図であり、セパレート方式で構成された場合を示している。 本発明の第１の実施形態に係る半導体製造装置のガス供給ユニットの構成図であり、プレミックス方式で構成された場合を示している。 本発明の第１の実施形態に係る半導体製造装置の制御構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態に係る半導体製造装置の処理炉及びその周辺の縦断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る第１のガス加熱機構及び第２のガス加熱機構の横断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る第１のガス加熱機構及び第２のガス加熱機構の縦断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る第１のガスノズル及び第２のガスノズルの横断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る第１のガス加熱機構及び第２のガス加熱機構の変形例の横断面図である。 ガス加熱機構が備えるガス流路の変形例を示す横断面図である。 ガス加熱機構が備えるガス流路の変形例を示す横断面図である。 ガス加熱機構が備えるガス流路の変形例を示す横断面図である。 ガス加熱機構が備えるガス流路の変形例を示す横断面図である。 ガス加熱機構が備えるガス流路の変形例を示す横断面図である。 本発明の第２の実施形態に係る処理炉の横断面図である。 本発明の第３の実施形態に係る処理炉の横断面図である。 本発明の第３の実施形態に係るガス加熱機構の横断面図である。 図１１ＡのＺＺ線縦断面図である。 本発明の第４の実施形態に係る第１のガス加熱機構及び第２のガス加熱機構の縦断面図である。 本発明の第４の実施形態に係る第１のガス加熱機構及び第２のガス加熱機構のＡＡ線横断面図である。 本発明の第４の実施形態に係る第１のガス加熱機構及び第２のガス加熱機構のＢＢ線横断面図である。 本発明の第４の実施形態に係る第１のガス加熱機構及び第２のガス加熱機構の配置を示す横断面図である。 本発明の実施例に係る処理室内及び各ウエハの温度分布の計算結果を示す図である。 比較例に係る処理室内及び各ウエハの温度分布の計算結果を示す図である。 本発明の実施例及び比較例に係るウエハ間の温度分布の計算結果を示すグラフ図である。
＜本発明の第１の実施形態＞
以下に、本発明の第１の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
（１）基板処理装置の構成
まず、本実施形態に係る基板処理装置としての半導体製造装置１０の構成について、図１〜図７を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る半導体製造装置１０の斜視図である。図２Ａは、本実施形態に係る処理炉４０の縦断面図であり、図２Ｂはその要部拡大図である。図３は、本実施形態に係る処理炉４０の横断面図である。図４Ａ、図４Ｂは、本実施形態に係る半導体製造装置１０のガス供給ユニット２００を説明する図であり、図４Ａはセパレート方式で構成された場合を、図４Ｂはプレミックス方式で構成された場合をそれぞれ示している。図５は、本実施形態に係る半導体製造装置１０の制御構成を示すブロック図である。図６は、本実施形態に係る半導体製造装置１０の処理炉４０及びその周辺の縦断面図である。図７Ａは、本実施形態に係るガス加熱機構６５，７５の横断面図を、図７Ｂはそれらの縦断面図を、図７Ｃはガスノズル６０，７０の横断面図をそれぞれ示している。図７Ｄは、本実施形態に係る第１のガス加熱機構及び第２のガス加熱機構の変形例の横断面図である。
なお、本実施形態に係る半導体製造装置１０は、縦方向に整列された複数枚の基板上にＳｉＣ膜をエピタキシャル成長させる装置、いわゆるバッチ式縦型ＳｉＣエピタキシャル成長装置として構成されている。バッチ式縦型ＳｉＣエピタキシャル成長装置として構成することで、一度に多くの基板を処理できるようになり、生産性を向上できる。
（全体構成）
半導体製造装置１０は、内部に処理炉４０などの主要部が設けられる筐体１２を備えている。筐体１２内への基板搬送容器（ウエハキャリア）としては、ポッド１６が用いられる。ポッド１６内には、ＳｉＣ等により構成された基板としてのウエハ１４が、例えば２５枚収納されるように構成されている。筐体１２の正面側には、ポッドステージ１８が配置されている。ポッド１６は、蓋が閉められた状態でポッドステージ１８上に載置されるように構成されている。
筐体１２内の正面であってポッドステージ１８に対向する位置には、ポッド搬送装置２０が配置されている。ポッド搬送装置２０の近傍には、ポッド収納棚２２、ポッドオープナ２４及び基板枚数検知器２６が配置されている。ポッド収納棚２２は、ポッドオープナ２４の上方に配置され、ポッド１６を複数個載置した状態で保持するように構成されている。基板枚数検知器２６は、ポッドオープナ２４に隣接して配置されている。ポッド搬送装置２０は、ポッドステージ１８とポッド収納棚２２とポッドオープナ２４との間でポッド１６を搬送するように構成されている。ポッドオープナ２４は、ポッド１６の蓋を開けるように構成されている。基板枚数検知器２６は、蓋を開けられたポッド１６内のウエハ１４の枚数を検知するように構成されている。
筐体１２内には、基板移載機２８、基板保持体としてのボート３０が配置されている。基板移載機２８は、アーム（ツイーザ）３２を有し、図示しない駆動手段により昇降可能且つ回転可能な構造となっている。アーム３２は、例えば５枚のウエハ１４を同時に取り出すことができるように構成されている。アーム３２を動かすことにより、ポッドオープナ２４の位置に置かれたポッド１６及びボート３０間にて、ウエハ１４が搬送されるように構成されている。
基板保持体としてのボート３０は、例えばカーボングラファイトやＳｉＣ等の耐熱材料で構成されている。ボート３０は、複数枚のウエハ１４を水平姿勢で、且つ互いに中心を揃えた状態で整列させて縦方向に積上げ、保持するように構成されている。なお、ボート３０の下部には、例えば石英やＳｉＣ等の耐熱材料で構成された中空筒状の断熱部としてのボート断熱部３４が配置されている。ボート断熱部３４は、ボート３０を下方から支持し、後述する被誘導体４８からの熱を処理炉４０の下方側へ伝え難くするように構成されている（図２Ａ参照）。
筐体１２内の背面側上部には処理炉４０が配置されている。処理炉４０内に複数枚のウエハ１４を装填したボート３０が搬入され、熱処理が行われるように構成されている。
（処理炉の構成）
次に、半導体製造装置１０が備える処理炉４０の構成について、図２Ａ〜図４Ｂを用いて説明する。
図２Ａに示すように、処理炉４０は、石英又はＳｉＣ等の耐熱材料で構成され、上端が閉塞し、下端が開口した円筒形状に形成された反応管４２を備えている。反応管４２の筒中空部には、処理室としての反応室４４が形成されている。反応室４４内には、ＳｉＣ等からなる基板としてのウエハ１４を保持した上述のボート３０が収納されるように構成されている。なお、ウエハ１４は、成膜面が下面になるようにボート３０に保持される。このときウエハ１４は、図２Ｂに示すように、円環状の下部ウエハホルダ１５ｂによって下方から保持され、円板状の上部ウエハホルダ１５ａによって上面（成膜面とは反対の面）が覆われた状態でボート３０に保持するとよい。これにより、ウエハ１４上面へのパーティクルの付着や成膜を抑制することができる。また、下部ウエハホルダ１５ｂの高さ分、ボート柱の支持溝から成膜面を離すことができ、成膜処理に対するボート柱の影響を小さくすることができる。
反応管４２の下方には、反応管４２と同心円状にマニホールド３６が配設されている。
マニホールド３６は、例えばステンレス等からなり、上端及び下端が開口した円筒形状に形成されている。マニホールド３６は、反応管４２を下方から支持するように設けられている。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（図示せず）が設けられている。マニホールド３６が図示しない保持体に支持されることにより、反応管４２は垂直に据付けられた状態になっている。反応管４２とマニホールド３６とにより、反応容器が形成される。
処理炉４０は、誘導加熱により加熱される被加熱体としての被誘導体４８と、誘導加熱部（磁場発生部）としての誘導コイル５０と、を備えている。被誘導体４８は、例えばカーボン等の導電性耐熱材料で構成されており、反応室４４内に収容されたボート３０を囲うように、すなわちウエハ１４の収容領域を囲うように設けられている。被誘導体４８は、上端が閉塞し下端が開口した円筒形状に形成されている。誘導コイル５０は、絶縁耐熱材料により構成されたコイル支持体５０ａにより支持され、反応管４２の外周を囲うように設けられている。誘導コイル５０には、交流電源５００から、例えば１０〜１００ｋＨｚ、１０〜２００ｋＷの交流電力が供給されるように構成されている。誘導コイル５０に交流電流を流すことで発生する交流磁場により、被誘導体４８に誘導電流（渦電流）が流れ、ジュール熱により被誘導体４８が発熱するように構成されている。被誘導体４８が発熱することで、被誘導体４８から発せられる輻射熱により、ボート３０に保持されたウエハ１４や反応室４４内が、所定の成膜温度、例えば１５００℃〜１８００℃の温度に加熱されるように構成されている。なお、熱ダメージを防ぐため、処理炉４０下方の構成部材の温度は、例えば２００℃以下の温度に維持することが好ましい。
被誘導体４８の近傍には、反応室４４内の温度を検出する温度検出体として、温度センサ５１０が設けられている。交流電源５００及び温度センサ５１０は、後述する温度制御部５２（図５参照）に電気的に接続されている。温度制御部５２は、温度センサ５１０により検出された温度情報に基づき交流電源５００から誘導コイル５０への通電具合を調節することで、反応室４４内の温度が所望の温度分布となるよう制御する。
主に、被誘導体４８、誘導コイル５０、交流電源５００、温度センサ５１０により、本実施形態に係る加熱部が構成されている。
なお、反応管４２と被誘導体４８との間には、例えば誘電されにくいカーボンフェルト等で構成された断熱体５４が設けられている。断熱体５４は、上端が閉塞し下端が開口した円筒形状に形成されている。断熱体５４を設けることにより、被誘導体４８の熱が反応管４２や反応管４２の外側へ伝達するのを抑制することができる。
また、誘導コイル５０の外側には、反応室４４内の熱が外側に伝達するのを抑制する例えば水冷構造の外側断熱壁５５が、反応室４４を囲むように設けられている。更に、外側断熱壁５５の外側には、誘導コイル５０により発生させた磁場が外側に漏れるのを防止する磁気シール５８が設けられている。
処理炉４０には、第１のガス供給口６０ａを有する第１のガスノズル６０、第２のガス供給口７０ａを有する第２のガスノズル７０等が配設されている。
第１のガスノズル６０は、被誘導体４８の内側であって、ウエハ１４の収容領域と被誘導体４８との間に鉛直方向に配設されている。第１のガスノズル６０は、例えばカーボングラファイト等の耐熱材料により構成されている。第１のガスノズル６０には、少なくとも１つの第１のガス供給口６０ａが設けられている。第１のガス供給口６０ａは、反応室４４の下部から上部にわたってウエハ１４毎に複数設けられていてもよい。第１のガスノズル６０の上流端は、第１のガス加熱機構６５の下流端に接続されている。第１のガス加熱機構６５の上流側には、第１のガス供給管２２２の下流端が接続されている。第１のガス供給管２２２はマニホールド３６を貫通するように設けられている。第１のガス供給管２２２の上流端には、ガス供給ユニット２００が接続されている。
第２のガスノズル７０は、被誘導体４８の内側であって、ウエハ１４の収容領域と被誘導体４８との間に鉛直方向に配設されている。第２のガスノズル７０は、例えばカーボングラファイト等の耐熱材料により構成されている。第２のガスノズル７０には、少なくとも１つの第２のガス供給口７０ａが設けられている。第２のガス供給口７０ａは、反応室４４の下部から上部にわたってウエハ１４毎に複数設けられていてもよい。第２のガスノズル７０の上流端は、第２のガス加熱機構７５の下流端に接続されている。第２のガス加熱機構７５の上流側には、第２のガス供給管２６０の下流端が接続されている。第２のガス供給管２６０はマニホールド３６を貫通するように設けられている。第２のガス供給管２６０の上流端には、ガス供給ユニット２００が接続されている。
被誘導体４８の外側であって、断熱体５４と反応管４２との間には、第３のガス供給管２４０が鉛直方向に配設されている。第３のガス供給管２４０の下流端には、第３のガス供給口３６０が設けられている。第３のガス供給管２４０はマニホールド３６を貫通するように設けられている。第３のガス供給管２４０の上流端には、ガス供給ユニット２００が接続されている。
第１のガス加熱機構６５内には、第１のガス供給管２２２から供給される処理ガスを加熱して第１のガスノズル６０内に供給するガス流路が形成されている。同様に、第２のガス加熱機構７５内には、第２のガス供給管２６０から供給される処理ガスを加熱して第２のガスノズル７０内に供給するガス流路が形成されている。第１のガス加熱機構６５、第２のガス加熱機構７５、ガス供給ユニット２００の構成については後述する。
なお、第１のガスノズル６０及び第２のガスノズル７０は、それぞれ１本ずつ設けてもよいが、複数本ずつ設けてもよい。このとき、第１のガスノズル６０及び第２のガスノズル７０は交互に配置することが好ましい。例えば、第２のガスノズル７０を３本設け、第１のガスノズル６０を２本設ける場合には、図３に例示するように、第２のガスノズル７０によって第１のガスノズル６０が挟まれるように交互に配置することが好ましい。このように配置することで、第１のガスノズル６０及び第２のガスノズル７０から異なる種類の処理ガスを供給した場合に、反応室４４内での処理ガスの混合を促進させることができる。また、例えば第２のガスノズル７０を奇数本とし、第１のガスノズル６０を偶数本とし、これらを交互に配置することで、中央に配置された第２のガスノズル７０から左右対称に処理ガスを供給することができ、基板処理のウエハ面内均一性を向上させることができる。なお、第１のガスノズル６０及び第２のガスノズル７０から供給されるガス種については、後述する。
また、図３に示すように、第１のガスノズル６０及び第２のガスノズル７０と後述する第１の排気口９０との間であって、ウエハ１４と被誘導体４８との間には、係る空間を埋めるように、鉛直方向に延在し断面が円弧状の構造物３００を設けることが好ましい。なお、構造物３００は、ウエハ１４を挟んで対向するように対象に設けることが好ましい。このように構成することで、第１のガスノズル６０及び第２のガスノズル７０から供給されるガスが、被誘導体４８の内壁に沿って流れてしまい、ウエハ１４を迂回してしまうのを防止することができる。構造物３００としては、耐熱性の確保及びパーティクルの発生を抑制するため、カーボングラファイトやＳｉＣ等の断熱材料で構成することが好ましい。
ボート断熱部３４（ウエハ１４の収容領域の下方）の側方であって、第１のガス供給口６０ａや第２のガス供給口７０ａと対向するマニホールド３６の側壁には、第１の排気口９０が開設されている。また、断熱体５４と反応管４２との間であって、第３のガス供給口３６０と対向するマニホールド３６の構成壁には、第２の排気口３９０が開設されている。第１の排気口９０及び第２の排気口３９０には、排気管２３０の分岐した上流端がそれぞれ接続されている。排気管２３０には、上流側から順に、圧力検出器としての圧力センサ５２０、圧力調整器としてのＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）バルブ２１４、真空排気装置としての真空ポンプ２２０が設けられている。圧力センサ５２０、ＡＰＣバルブ２１４、及び真空ポンプ２２０は、後述する圧力制御部９８（図５参照）に電気的に接続されている。圧力制御部９８は、圧力センサ５２０で測定された圧力情報に基づきＡＰＣバルブ２１４の開度をフィードバック制御することで、反応室４４内の圧力が所定のタイミングで所定の圧力となるよう制御する。
第１の排気口９０を上述のように設けることで、第１のガス供給口６０ａ及び第２のガス供給口７０ａから反応室４４内に供給されたガスは、ウエハ１４表面に対して平行に流れた後、反応室４４内（被誘導体４８の内側）を下方に向かい、第１のガス加熱機構６５、第２のガス加熱機構７５、ボート断熱部３４が設けられる領域を介して流れ、第１の排気口９０から排気される。この際、ウエハ１４全体が効率的且つ均一にガスに晒される。
なお、後述するように、第１のガス加熱機構６５、第２のガス加熱機構７５は、高温の排気ガス（加熱された処理ガス）によって晒されることで加熱される。
また、第２の排気口３９０を上述のように設けることで、第３のガス供給口３６０から反応室４４内に供給されたガスは、パージガスとして作用し、反応管４２と断熱体５４との間を流れ、第２の排気口３９０から排気される。これにより、反応管４２と断熱体５４との間への処理ガスの侵入が抑制され、これらの表面に不要な生成物等が付着するのを防止できる。
（ガス供給ユニットの構成）
次に、上述のガス供給ユニット２００の構成について、図４Ａ、４Ｂを用いて説明する。
図４Ａ、４Ｂは、本実施形態に係るガス供給ユニット２００の構成図であり、図４Ａはシリコン含有ガスと炭素含有ガスとを異なるガスノズルから供給するセパレート方式で構成された場合を、図４Ｂはシリコン含有ガスと炭素含有ガスとを同じガスノズルから供給するプレミックス方式で構成された場合をそれぞれ示している。
まず、セパレート方式で構成されたガス供給ユニット２００について、図４Ａを用いて説明する。
ガス供給ユニット２００は、第１のユニット内配管２２２ａ、第２のユニット内配管２６０ａ、第３のユニット内配管２４０ａを備えている。第１のユニット内配管２２２ａ、第２のユニット内配管２６０ａ、第３のユニット内配管２４０ａの下流端は、第１のガス供給管２２２、第２のガス供給管２６０、第３のガス供給管２４０の上流端にそれぞれ接続されている。
第１のユニット内配管２２２ａの上流側は３本に分岐している。第１のユニット内配管２２２ａの分岐した各上流端は、バルブ２１２ａ，２１２ｂ，２１２ｃ、流量制御器（流量制御手段）としてのマスフローコントローラ（以下ＭＦＣとする）２１１ａ，２１１ｂ，２１１ｃを介して、シリコン（Ｓｉ）含有ガスとしての例えばシラン（ＳｉＨ４）ガスを供給するＳｉＨ４ガス供給源２１０ａ、塩素（Ｃｌ）含有ガス（エッチングガス）とし
ての塩化水素（ＨＣｌ）ガスを供給するＨＣｌガス供給源２１０ｂ、キャリアガス或いはパージガスとしての不活性ガスである例えばアルゴン（Ａｒ）ガスを供給するＡｒガス供給源２１０ｃにそれぞれ接続されている。
第２のユニット内配管２６０ａの上流端は２本に分岐している。第２のユニット内配管２６０ａの分岐した各上流端は、バルブ２１２ｄ，２１２ｅ、流量制御器（流量制御手段）としてのマスフローコントローラ（以下ＭＦＣとする）２１１ｄ，２１１ｅを介して、炭素（Ｃ）含有ガスとしての例えばプロパン（Ｃ３Ｈ８）ガスを供給するＣ３Ｈ８ガス供給源２１０ｄ、水素（Ｈ）含有ガス（還元ガス）としての例えば水素（Ｈ２）ガスを供給するＨ２ガス供給源２１０ｅにそれぞれ接続されている。
第３のユニット内配管２４０ａの上流端は、バルブ２１２ｆ、流量制御器（流量制御手段）としてのマスフローコントローラ（以下ＭＦＣとする）２１１ｆを介して、パージガスとしての不活性ガスである例えばアルゴン（Ａｒ）ガスを供給するＡｒガス供給源２１０ｆに接続されている。
バルブ２１２ａ，２１２ｂ，２１２ｃ，２１２ｄ，２１２ｆは、電磁弁ユニット（図示せず）を介して後述するガス流量制御部７８（図５参照））に電気的に接続され、ＭＦＣ２１１ａ，２１１ｂ，２１１ｃ，２１１ｄ，２１１ｅ，２１１ｆは、後述するガス流量制御部７８（図５参照））に電気的に接続されている。ガス流量制御部７８は、反応室４４内に供給するＳｉＨ４ガス、Ｃ３Ｈ８ガス、ＨＣｌガス、Ｈ２ガス、Ａｒガスの供給流量、濃度、分圧、供給タイミングを所定のタイミングにて制御する。
セパレート方式では、シリコン含有ガス（ＳｉＨ４ガス）と炭素含有ガス（Ｃ３Ｈ８ガス）とを異なるガスノズルから供給することにより、第１のガスノズル６０内や第２のガスノズル７０内でのＳｉＣ膜の堆積を抑制することができる。すなわち、第１のガスノズル６０内や第２のガスノズル７０内ではＳｉＨ４ガスとＣ３Ｈ８ガスとが混合しないため、これらの内壁へのＳｉＣ膜の堆積を抑制することができる。なお、ＳｉＨ４ガス及びＣ３Ｈ８ガスの濃度や流速を調整したい場合は、それぞれ適切な流量のキャリアガス（Ａｒガス、Ｈ２ガス）を供給すればよい。
また、還元ガスとしてのＨ２ガスを第２のガスノズル７０を介して供給することで、第１のガスノズル６０内におけるＳｉ膜の堆積を抑制でき、ＳｉＨ４ガスを効率的に使用できる。すなわち、Ｃ３Ｈ８ガスとＨ２ガスとを第２のガスノズル７０から供給し、ＳｉＨ４ガスを第１のガスノズル６０から供給することで、第１のガスノズル６０内にＨ２ガスが存在しないようにできる。これにより、第１のガスノズル６０内におけるＳｉＨ４ガスの分解を抑制でき、Ｓｉ膜の堆積を抑制できる。なお、この場合、Ｈ２ガスはＣ３Ｈ８ガスのキャリアガスとしても作用する。ＳｉＨ４ガスのキャリアとしては、アルゴン（Ａｒ）のような不活性ガス（特に希ガス）を用いることにより、第１のガスノズル６０内におけるＳｉ膜の堆積を抑制することが可能となる。
塩素含有ガスとしてのＨＣｌガスを第１のガスノズル６０内に供給することで、第１のガスノズル６０内へのＳｉ膜の堆積を抑制できる。すなわち、第１のガスノズル６０内にてＳｉＨ４ガスが熱分解し、第１のガスノズル６０内にＳｉ膜が堆積可能な状態となったとしても、ＨＣｌガスに含まれる塩素成分により係る堆積を回避できるようになる。また、塩素含有ガスには堆積したＳｉ膜等をエッチングする効果もあるため、第１のガス供給
口６０ａの閉塞等をより効果的に抑制することが可能となる。
主に、第１のユニット内配管２２２ａ、第２のユニット内配管２６０ａ、第３のユニット内配管２４０ａ、バルブ２１２ａ，２１２ｂ，２１２ｃ，２１２ｄ，２１２ｆ、ＭＦＣ２１１ａ，２１１ｂ，２１１ｃ，２１１ｄ，２１１ｅ，２１１ｆ、ＳｉＨ４ガス供給源２１０ａ、ＨＣｌガス供給源２１０ｂ、Ａｒガス供給源２１０ｃ、Ｃ３Ｈ８ガス供給源２１０ｄ、Ｈ２ガス供給源２１０ｅ、Ａｒガス供給源２１０ｆにより、本実施形態に係るガス供給ユニット２００が構成される。
また、主に、第１のユニット内配管２２２ａ、バルブ２１２ａ、ＭＦＣ２１１ａ、ＳｉＨ４ガス供給源２１０ａ、第１のガス供給管２２２、第１のガス加熱機構６５、第１のガスノズル６０により、シリコン含有ガス供給系としての第１のガス供給系が構成される。なお、バルブ２１２ｂ，２１２ｃ、ＭＦＣ２１１ｂ，２１１ｃ、ＨＣｌガス供給源２１０ｂ、Ａｒガス供給源２１０ｃを第１のガス供給系に含めて考えてもよい。
また、主に、第２のユニット内配管２６０ａ、バルブ２１２ｄ、ＭＦＣ２１１ｄ、Ｃ３Ｈ８ガス供給源２１０ｄ、第２のガス供給管２６０、第２のガス加熱機構７５、第２のガスノズル７０により、炭素含有ガス供給系としての第２のガス供給系が構成される。なお、バルブ２１２ｅ、ＭＦＣ２１１ｅ、Ｈ２ガス供給源２１０ｅを第２のガス供給系に含めて考えてもよい。
また、主に、第３のユニット内配管２４０ａ、バルブ２１２ｆ、ＭＦＣ２１１ｆ、Ａｒガス供給源２１０ｆ、第３のガス供給管２４０により、パージガス（不活性ガス）供給系としての第３のガス供給系が構成される。
次に、プレミックス方式で構成されたガス供給ユニット２００について、図４Ｂを用いて説明する。
本方式がセパレート方式と異なる点は、炭素含有ガスとしてのＣ３Ｈ８ガスを供給するＣ３Ｈ８ガス供給源２１０ｄを、第２のユニット内配管２６０ａの上流端ではなく、第１のユニット内配管２２２ａの上流端に接続している点である。すなわち、プレミックス方式では、Ｃ３Ｈ８ガス供給源２１０ｄは、ＭＦＣ２１１ｄ、バルブ２１２ｄを介して第１のユニット内配管２２２ａの上流端に接続されている。また、プレミックス方式では、第１のユニット内配管２２２ａ、バルブ２１２ｄ、ＭＦＣ２１１ｄ、Ｃ３Ｈ８ガス供給源２１０ｄ、第１のガス供給管２２２、第１のガス加熱機構６５、第１のガスノズル６０により、炭素含有ガス供給系としての第２のガス供給系が構成される。
プレミックス方式では、ＳｉＨ４ガスとＣ３Ｈ８ガスとを、第１のユニット内配管２２２ａ、第１のガス供給管２２２、第１のガス加熱機構６５内で予め混合させることができるため、セパレート方式に比べてガスの混合をより確実に行うことができる。
なお、還元ガスであるＨ２ガスを供給するＨ２ガス供給源２１０ｅは、ＭＦＣ２１１ｅ、バルブ２１２ｅを介して第２のガス供給管２６０の上流端に接続することが望ましい。これにより、第１のガスノズル６０内において、還元ガスとしてのＨ２ガスに対するエッチングガスとしてのＨＣｌガスの流量比（Ｃｌ／Ｈ）を大きくすることができる。その結果、ＨＣｌガスに含まれる塩素成分によるエッチング効果を大きくでき、ＳｉＨ４ガスとＣ３Ｈ８ガスとの反応を抑えることが可能となる。従って、プレミックス方式であっても、第１のガスノズル６０内におけるＳｉＣ膜の堆積をある程度抑制することが可能である。
（処理炉の周辺構成）
次に、処理炉４０及びその周辺の構成について、図６を用いて説明する。
図６に示すように、処理炉４０の下方には、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を構成する側壁の外面には、ボートエレベータ１１５が設けられている。ボートエレベータ１１５は、下基板１１２、ガイドシャフト１１６、ボール螺子１１８、上基板１２０、昇降モータ１２２、昇降基板１３０、及びベローズ１２８を備えている。下基板１１２は、ロードロック室１１０を構成する側壁の外面に水平姿勢で固定されている。下基板１１２には、昇降台１１４と嵌合するガイドシャフト１１６、及び昇降台１１４と螺合するボール螺子１１８がそれぞれ鉛直姿勢で設けられている。ガイドシャフト１１６及びボール螺子１１８の上端には、上基板１２０が水平姿勢で固定されている。ボール螺子１１８は、上基板１２０に設けられた昇降モータ１２２により回転させられるように構成されている。ガイドシャフト１１６は、昇降台１１４の上下動を許容しつつ水平方向の回転を抑制するように構成されている。ボール螺子１１８を回転させることにより、昇降台１１４が昇降するように構成されている。
昇降台１１４には、中空の昇降シャフト１２４が垂直姿勢で固定されている。昇降台１１４と昇降シャフト１２４との連結部は、気密に構成されている。昇降シャフト１２４は、昇降台１１４と共に昇降するように構成されている。昇降シャフト１２４の下方側端部は、ロードロック室１１０を構成する天板１２６を貫通している。ロードロック室１１０の天板１２６に設けられる貫通穴の内径は、昇降シャフト１２４と天板１２６とが接触することのないように、昇降シャフト１２４の外径よりも大きく構成されている。ロードロック室１１０と昇降台１１４との間には、昇降シャフト１２４の周囲を覆うように、伸縮性を有する中空伸縮体としてのベローズ１２８が設けられている。昇降台１１４とベローズ１２８との連結部、及び天板１２６とベローズ１２８との連結部はそれぞれ気密に構成されており、ロードロック室１１０内の気密が保持されるように構成されている。ベローズ１２８は、昇降台１１４の昇降量に対応できる充分な伸縮量を有している。ベローズ１２８の内径は、昇降シャフト１２４とベローズ１２８とが接触することのないように、昇降シャフト１２４の外径よりも充分に大きく構成されている。
ロードロック室１１０内に突出した昇降シャフト１２４の下端には、昇降基板１３０が水平姿勢で固定されている。昇降シャフト１２４と昇降基板１３０との連結部は、気密に構成されている。昇降基板１３０の上面には、Ｏリング等のシール部材を介してシールキャップ２１９が気密に取付けられている。シールキャップ２１９は、例えばステンレス等の金属よりなり、円盤状に形成されている。昇降モータ１２２を駆動してボール螺子１１８を回転させ、昇降台１１４、昇降シャフト１２４、昇降基板１３０、及びシールキャップ２１９を上昇させることにより、反応室４４内にボート３０が搬入（ボートロード）されると共に、処理炉４０の開口部（炉口）がシールキャップ２１９により閉塞されるよう構成されている。また、昇降モータ１２２を駆動してボール螺子１１８を回転させ、昇降台１１４、昇降シャフト１２４、昇降基板１３０、及びシールキャップ２１９を下降させることにより、反応室４４内からボート３０が搬出（ボートアンロード）されるよう構成されている。昇降モータ１２２には、駆動制御部１０８が電気的に接続されている。駆動制御部１０８は、ボートエレベータ１１５が所望のタイミングにて所望の動作をするよう制御する。
昇降基板１３０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１３２が気密に取付けられている。昇降基板１３０と駆動部カバー１３２とにより駆動部収納ケース１４０が構成されている。駆動部収納ケース１４０の内部は、ロードロック室１１０内の雰囲気と隔離されている。駆動部収納ケース１４０の内部には、回転機構１０４が設けられている。回転機構１０４には電力供給ケーブル１３８が接続されている。電力供給ケーブル１３８は、昇降シャフト１２４の上端から昇降シャフト１２４内を通って回転機構１０４まで導かれており、回転機構１０４に電力を供給するように構成されている。回転機構１０４が備える回転軸１０６の上端部は、シールキャップ２１９を貫通して、基板保持具としてのボート３０を下方から支持するように構成されている。回転機構１０４を作動させることにより、ボート３０に保持されたウエハ１４を反応室４４内で回転させることが可能なように構成されている。回転機構１０４には、駆動制御部１０８が電気的に接続されている。駆動制御部１０８は、回転機構１０４が所望のタイミングにて所望の動作をするよう制御する。
また、駆動部収納ケース１４０の内部であって回転機構１０４の周囲には、冷却機構１３６が設けられている。冷却機構１３６及びシールキャップ２１９には冷却流路１４０ａが形成されている。冷却流路１４０ａには冷却水を供給する冷却水配管１４２が接続されている。冷却水配管１４２は、昇降シャフト１２４の上端から昇降シャフト１２４内を通って冷却流路１４０ａまで導かれ、冷却流路１４０ａにそれぞれ冷却水を供給するように構成されている。
（制御部）
次に、半導体製造装置１０を制御するコントローラ１５２の構成について、図５を用いて説明する。
図５は、半導体製造装置１０を構成する各部の動作を制御する制御部としてのコントローラ１５２のブロック構成図である。コントローラ１５２は、主制御部１５０と、主制御部１５０に電気的に接続された温度制御部５２、ガス流量制御部７８、圧力制御部９８、駆動制御部１０８とを備えている。また、主制御部１５０は、操作部及び入出力部を更に備えている。
温度制御部５２は、温度センサ５１０により検出された温度情報に基づき交流電源５００から誘導コイル５０への通電具合を調節することで、反応室４４内の温度が所望の温度分布となるよう制御する。また、ガス流量制御部７８は、反応室４４内に供給されるＳｉＨ４ガス、ＨＣｌガス、Ｃ３Ｈ８ガス、Ｈ２ガス、Ａｒガスの流量が、それぞれ所定のタイミングで所定の流量となるよう、ＭＦＣ２１１ａ，２１１ｂ，２１１ｃ，２１１ｄ，２１１ｅ，２１１ｆを制御し、電磁弁ユニットを介してバルブ２１２ａ，２１２ｂ，２１２ｃ，２１２ｄ，２１２ｆを制御する。また、圧力制御部９８は、圧力センサ５２０で測定された圧力情報に基づきＡＰＣバルブ２１４の開度をフィードバック制御することで、反応室４４内の圧力が所定のタイミングで所定の圧力となるよう制御する。駆動制御部１０８は、ボートエレベータ１１５、回転機構１０４等が所望のタイミングにて所望の動作をするよう制御する。
（２）基板処理工程
次に、上述した半導体製造装置１０を用い、半導体装置の製造工程の一工程として、ＳｉＣ等で構成される基板としてのウエハ１４上に例えばＳｉＣ膜を形成する基板処理工程について説明する。なお、以下の説明において、半導体製造装置１０を構成する各部の動作はコントローラ１５２により制御される。
まず、複数枚のウエハ１４を収容したポッド１６をポッドステージ１８に載置する。そして、ポッド搬送装置２０により、ポッドステージ１８上からポッド収納棚２２上にポッド１６を移載する。そして、ポッド搬送装置２０により、ポッド収納棚２２上に載置されたポッド１６をポッドオープナ２４に搬送する。そして、ポッドオープナ２４により、ポッド１６の蓋を開き、基板枚数検知器２６によりポッド１６に収容されているウエハ１４の枚数を検知する。
次に、基板移載機２８により、ポッドオープナ２４の位置にあるポッド１６からウエハ１４を取出し、ボート３０に移載する。
複数枚のウエハ１４がボート３０に装填されると、複数枚のウエハ１４を保持したボート３０を、昇降モータ１２２による昇降台１１４及び昇降シャフト１２４の昇降動作により上昇させ、反応室４４内に搬入（ボートロード）する。搬入が完了すると、シールキャップ１０２はＯリング（図示せず）を介してマニホールド３６の下端をシールした状態となる。
ボート３０搬入後、回転機構１０４によるボート３０及びウエハ１４の周方向の回転を開始させる。そして、反応室４４内が所定の圧力（真空度）となるように、真空ポンプ２２０によって真空排気させる。この時、反応室４４内の圧力は、圧力センサ５２０によって測定され、測定された圧力情報に基づき排気管２３０に設けられたＡＰＣバルブ２１４の開度がフィードバック制御される。また、交流電源５００から誘導コイル５０に例えば１０〜１００ｋＨｚ、１０〜２００ｋＷの交流電力を供給し、被誘導体４８に交流磁場を加えて被誘導体４８に誘導電流を流して被誘導体４８を発熱させる。そして、被誘導体４８から発せられる輻射熱により、ボート３０に保持されたウエハ１４や反応室４４内を例えば１５００℃〜１８００℃の温度範囲に昇温させる。この際、反応室４４内が所定の温度分布となるように、温度センサが検出した温度情報に基づき交流電源５００から誘導コイル５０への通電具合をフィードバック制御する。なお、後述するように、被誘導体４８内に設けられた第１のガス加熱機構６５、第２のガス加熱機構７５は、被誘導体４８からの輻射熱によって加熱される。
続いて、シリコン含有ガスとしてのＳｉＨ４ガス、塩素含有ガスとしてのＨＣｌガス、炭素含有ガスとしてのＣ３Ｈ８ガス、水素含有ガスとしてのＨ２ガスの反応室４４内への供給を開始する。
すなわち、バルブ２１２ａ，２１２ｂを開き、ＭＦＣ２１１ａ，２１１ｂにより流量制御されたＳｉＨ４ガス及びＨＣｌガスを、第１のガス供給管２２２、第１のガス加熱機構６５を介して第１のガスノズル６０内へ供給する。第１のガスノズル６０内に供給されたＳｉＨ４ガス及びＨＣｌガスは、第１のガス供給口６０ａから反応室４４内（ウエハ１４の収容領域）に供給される。また、このとき、バルブ２１２ｃを開き、ＭＦＣ２１１ｃに
より流量制御されたＡｒガスを、第１のガス供給管２２２、第１のガス加熱機構６５を介して第１のガスノズル６０内へ供給してもよい。ＡｒガスはＳｉＨ４ガスのキャリアガスとして作用する。ＳｉＣエピタキシャル成長では、特に大量のキャリアガスが必要となる場合がある。なお、後述するように、第１のガスノズル６０内へ供給されるＳｉＨ４ガス、ＨＣｌガス等は、加熱された第１のガス加熱機構６５を通過することで加熱される。
また、このときバルブ２１２ｅ，２１２ｄを開き、ＭＦＣ２１１ｅ，２１１ｄにより流量制御されたＣ３Ｈ８ガス及びＨ２ガスを、第２のガス供給管２６０、第２のガス加熱機構７５を介して第２のガスノズル７０内へ供給する。第２のガスノズル７０内に供給されたＣ３Ｈ８ガス及びＨ２ガスは、第２のガス供給口７０ａから反応室４４内（ウエハ１４の収容領域）に供給される。このとき、Ｈ２ガスはＣ３Ｈ８ガスのキャリアガスとして作用する。なお、後述するように、第２のガスノズル７０内へ供給されるＣ３Ｈ８ガス及びＨ２ガスは、加熱された第２のガス加熱機構７５を通過することで加熱される。
反応室４４内（ウエハ１４の収容領域）に供給された処理ガス（ＳｉＨ４ガス、ＨＣｌガス、Ｃ３Ｈ８ガス、Ｈ２ガス等）は、被誘導体４８の内側をウエハ１４に対して平行に流れた後、被誘導体４８の下方に向かい、第１のガス加熱機構６５、第２のガス加熱機構７５、ボート断熱部３４が設けられる領域を介して流れ、第１の排気口９０から排気される。そして、ウエハ１４全体が効率的かつ均一に処理ガスに晒され、ウエハ１４の表面にＳｉＣ膜がエピタキシャル成長される。なお、後述するように、第１のガス加熱機構６５、第２のガス加熱機構７５は、高温の排気ガス（加熱された処理ガス）によって晒される
ことで加熱される。
また、このときバルブ２１２ｆを開き、ＭＦＣ２１１ｆにより流量制御されたＡｒガスを、第３のガス供給口３６０から反応室４４内に供給する。反応室４４内に供給されたＡｒガスは、パージガスとして作用し、反応管４２と断熱体５４との間を流れ、第２の排気口３９０から排気される。これにより、反応管４２と断熱体５４との間への処理ガスの侵入が抑制され、これらの表面に不要な生成物等が付着するのを防止できる。
予め設定された時間が経過し、所定の膜厚のＳｉＣ膜がエピタキシャル成長したら、バルブ２１２ａ，２１２ｂ，２１２ｅ，２１２ｄを閉じ、ＳｉＨ４ガス、ＨＣｌガス、Ｃ３Ｈ８ガス、Ｈ２ガスの反応室４４内への供給を停止する。また、誘導コイル５０への電力供給を停止する。そして、バルブ２１２ｃを開く（或いは開いたままとする）ことにより、被誘導体４８の内側にＡｒガスを供給し、被誘導体４８の内側をＡｒガスで置換すると共に、ＡＰＣバルブ２１４の開度を調整して反応室４４内の圧力を常圧に復帰させる。また、バルブ２１２ｆは開いたままとする。
その後、ボート３０に支持された全てのウエハ１４の温度が所定の搬出温度（例えば５００℃以下）まで降下したら、昇降モータ１２２によりシールキャップ２１９を下降させて、マニホールド３６の下端を開口させ、処理済のウエハ１４を保持したボート３０をマニホールド３６の下端から反応管４２の外部に搬出（ボートアンロード）する。そして、ボート３０に支持された全てのウエハ１４の温度が搬送温度（例えば９０℃以下）に降下するまで、ボート３０を所定位置で待機させる。待機させたボート３０のウエハ１４が所定の搬送温度まで冷却されたら、基板移載機２８により、ボート３０からウエハ１４を取り出し、ポッドオープナ２４にセットされている空のポッド１６に搬送して収容する。その後、ポッド搬送装置２０により、ウエハ１４が収容されたポッド１６をポッド収納棚２２またはポッドステージ１８に搬送する。このようにして本実施形態に係る基板処理工程が完了する。
（３）ガス加熱機構について
上述したように、ＳｉＣ膜を成膜する基板処理装置では、ウエハ１４を１５００〜１８００℃に昇温するため、ウエハ１４に供給する処理ガス（ＳｉＨ４ガス、ＨＣｌガス、Ｃ３Ｈ８ガス、Ｈ２ガス等）も予め高温に加熱する必要がある。この加熱が不十分だと、処理ガスの温度が低いままウエハ１４に供給されてしまい、ウエハ１４間の温度均一性等が悪化してしまうことがある。
処理室内に供給する処理ガスを予め加熱する装置として、熱容量の大きな加熱板を内部に備えた予備加熱装置が知られている。しかしながら、このような予備加熱装置は処理室の外部に設けられることが前提となっており、加熱したガスの処理室内への供給は、予備加熱装置と処理室との間を接続するガス供給管を用いて行う必要があった。このような構成では、ガス供給管の耐熱温度を超えて処理ガスを加熱することは困難であった。また、予備加熱装置と処理室とが離れて設置されるため、処理室内に到達する前に処理ガスの温度が低下してしまうことがあり、加熱されたガスを基板に効率的に供給することは困難であった。
そこで本実施形態では、加熱部を構成する被誘導体４８の内側に、第１のガスノズル６０の上流側から第１のガスノズル６０内に処理ガス（ＳｉＨ４ガス、ＨＣｌガス、Ａｒガス）を供給する第１のガス加熱機構６５と、第２のガスノズル７０の上流側から第２のガスノズル７０内に処理ガス（Ｃ３Ｈ８ガス、Ｈ２ガス）を供給する第２のガス加熱機構７５とを設けることで、上述の課題を解決するようにしている。以下に、第１のガス加熱機構６５及び第２のガス加熱機構７５の構成及び作用について、図２及び図７を用いて説明する。
（ガス加熱機構の配置について）
図２に示すように、第１のガス加熱機構６５及び第２のガス加熱機構７５は、加熱部を構成する被誘導体４８の内側に設けられている。そして、加熱部を構成する被誘導体４８の下端は、第１のガス加熱機構６５及び第２のガス加熱機構７５の上端よりそれぞれ低く構成されている。すなわち、第１のガス加熱機構６５及び第２のガス加熱機構７５の側部は、被誘導体４８によって囲われるように構成されている。これにより、ウエハ１４を加熱するために被誘導体４８を誘導加熱すると、被誘導体４８から発せられる輻射熱によって、第１のガス加熱機構６５及び第２のガス加熱機構７５までもが効率的に加熱されることになる。
また、第１のガス加熱機構６５及び第２のガス加熱機構７５は、高温の排気ガス（処理ガス）に晒される位置に配置されている。第１のガスノズル６０内及び第２のガスノズル７０から反応室４４内に供給された処理ガスは、高温に加熱された被誘導体４８の内側を流れることで、また、高温に加熱されたウエハ１４に接触することで高温に加熱される。加熱された処理ガスは、被誘導体４８の下方に向かい、第１のガス加熱機構６５、第２の
ガス加熱機構７５、ボート断熱部３４が設けられる領域を介して流れ、第１の排気口９０から排気される。このとき、第１のガス加熱機構６５及び第２のガス加熱機構７５は高温の排気ガス（処理ガス）に晒され、効率的に加熱されることになる。
このように、本実施形態では、第１のガス加熱機構６５及び第２のガス加熱機構７５を、高温に加熱される位置、すなわち被誘導体４８の内側であって高温の排気ガスに晒される位置に配置している。これにより、ウエハ１４の収容領域に供給する処理ガスを効率よく加熱（予備加熱）することが可能となる。すなわち、第１のガス加熱機構６５及び第２のガス加熱機構７５を加熱することで、第１のガスノズル６０内及び第２のガスノズル７０内に供給される処理ガス（第１のガス加熱機構６５及び第２のガス加熱機構７５を通過する処理ガス）を十分に加熱（予備加熱）することができ、ウエハ１４の収容領域に、高温の処理ガスを供給することが可能となる。
また、本実施形態では、第１のガス加熱機構６５及び第２のガス加熱機構７５が高温の排気ガスと熱交換を行うことにより、排気ガスの温度を効果的に下げることができる。これにより、処理炉４０下方の構成部材の温度を例えば２００℃以下の温度に維持することができ、これらの構成部材に加わる熱ダメージ（処理ガスが高温のまま流れることによるダメージ）を低減させることができる。
また、本実施形態では、第１のガス加熱機構６５及び第２のガス加熱機構７５によって処理ガスを効率よく加熱できるので、誘導コイル５０に供給する電力を低減することが可能となる。
また、本実施形態では、専用の予備加熱装置を処理炉４０の外部に設けなくてもよい。そのため、ガス供給管の耐熱温度の制限を受けることなく処理ガスを加熱することが可能となる。また、第１のガス加熱機構６５及び第２のガス加熱機構７５は反応室４４内（すなわちウエハ１４の近接）に設けられるため、加熱された処理ガスをウエハ１４に効率よく供給することができる。
（ガス加熱機構の流路構成について）
なお、上述の構成において、ウエハ１４の収容領域に供給する処理ガスを効率的に加熱するには、ガス加熱機構と処理ガスとの熱交換（伝熱）を促進させることが重要である。しかしながら、ガス加熱機構のガス流路を例えば図７Ｃに横断面図を示すガスノズルと同様に構成した場合、ガス流路の外周部（ガス流路の内壁近傍）では処理ガスが加熱されるものの、中心部では処理ガスの加熱が不十分となってしまう場合がある。
そこで、本実施形態では、第１のガス加熱機構６５及び第２のガス加熱機構７５のガス流路における流路断面積に対する流路周長の比率を大きくすることで、処理ガスを効率的に加熱するようにしている。以下に、ガス加熱機構の流路構成について、図７Ａ〜７Ｄを用いて説明する。なお、第１のガス加熱機構６５及び第２のガス加熱機構７５の構成は同じであるため、第１のガス加熱機構６５を例に挙げて説明する。
図７Ａ及び図７Ｂに示すように、第１のガス加熱機構６５は例えば円柱状に構成された柱状部材として構成されている。第１のガス加熱機構６５には、複数の孔（貫通孔）６５ａからなるガス流路がそれぞれ設けられている。複数の孔６５ａからなるガス流路は、第１のガス供給管２２２内及び第１のガスノズル６０内にそれぞれ連通している。なお、第１のガス加熱機構６５の外径は、第１のガスノズル６０の外径よりそれぞれ大きく構成されている。
上述のように構成すると、複数の孔６５ａの面積の合計が第１のガス加熱機構６５のガス流路の流路断面積（Ａ）となり、複数の孔６５ａの円周長の合計が第１のガス加熱機構６５のガス流路の流路周長（Ｓ）となる。なお、第１のガスノズル６０は単純な円筒状に構成されているため、その中空部分の断面積が第１のガスノズル６０のガス流路の流路断面積（Ａ’）となり、その内周長が第１のガスノズル６０のガス流路の流路周長（Ｓ’）となる。ここで、径の小さな孔６５ａを複数設けてガス流路とすることで、第１のガス加熱機構６５のガス流路の合計流路周長（Ｓ）は、第１のガスノズル６０のガス流路の流路周長（Ｓ’）よりも大きくなる。また、第１のガス加熱機構６５に流れるガスの流速と、第１のガスノズル６０に流れるガスの流速と、を合わせるべく、第１のガス加熱機構６５のガス流路の合計流路断面積（Ａ）と、第１のガスノズル６０のガス流路の流路断面積（Ａ’）と、を同じにすれば、第１のガス加熱機構６５のガス流路（複数の孔６５ａ）における流路断面積（Ａ）に対する流路周長（Ｓ）の比率（Ｓ／Ａ）は、第１のガスノズル６０のガス流路における流路断面積（Ａ’）に対する流路周長（Ｓ’）の比率（Ｓ’／Ａ’）よりも大きくなる。
その結果、第１のガス加熱機構６５のガス流路内を通る処理ガスが、加熱されたガス流路（複数の６５ａ）の内壁に効率よく接触するようになる。そして、第１のガス加熱機構６５と処理ガスとの熱交換が促され、処理ガスがより効率的に加熱されるようなる。
以下に、ガス流路の内壁から処理ガスが供給される熱量について述べる。
例えば、ガス流路内壁の温度がＴｗ［Ｋ］，処理ガスの温度がＴｆ［Ｋ］、ガス流路の内径がｄ［ｍ］、ガス流路の長さがＩ［ｍ］、熱伝達率がｈ［Ｗ／ｍ２Ｋ］であるとき、ガス流路内壁から処理ガスに供給される熱量Ｑ［Ｗ］は、以下の通りとなる。
また、熱伝達率ｈ、ヌッセルト数Ｎｕ、レイノズル数Ｒｅはそれぞれ以下の通りである。なお、以下の各式において、λは処理ガスの熱伝導率［Ｗ／ｍＫ］を、Ｐｒはプラントル数を、ｕは処理ガスの流速［ｍ／ｓｅｃ］を、νは動粘性係数［ｍ２／Ｓ］を示している。


ここで物性値（λ、ν、Ｐｒ）は一定と仮定し、上式を順次代入すると以下のようになる。


従って、処理ガスがガス流路内壁から供給される熱量Ｑ［Ｗ］は以下となる。

ここで、

は流量を表し、

である。
以上より、ガス流路内壁から処理ガスに供給される熱量Ｑ［Ｗ］と、加熱すべき処理ガスの流量と、の比は以下となる。なお、以下の式において、Ｓはガス流路の流路周長［ｍ］を、Ａはガス流路の流路断面積［ｍ２］を示している。かかる結果から、ある一定流量の処理ガスを効果的に加熱するには、処理ガスの流速を下げるか、ガス流路の内径を小さくする（すなわち伝熱表面積と流路断面積との比を大きくする）ことが有効であることが分かる。
本実施形態では、図７Ａ及び図７Ｂに例示するように、径の小さな孔６５ａ，７５ａをできるだけ多く配置し、流路断面積（Ａ）に対する流路周長（Ｓ）の比率（Ｓ／Ａ）の大きなガス流路を形成するようにしている。これにより、上述の要件を満たすことができ、処理ガスをより効率的に加熱できるようになる。
なお、本実施の形態では、第１のガス加熱機構６５及び第２のガス加熱機構７５の熱容量は十分大きく、温度Ｔｆ［Ｋ］の処理ガスがガス流路内を流れても、ガス流路内壁の温度を一定のＴｗ［Ｋ］に保つことができると見做せる。
なお、本実施形態においては、第１のガス加熱機構６５の外径を、第１のガスノズル６０の外径より大きく構成している。同様に、第２のガス加熱機構７５の外径を、第２のガスノズル７０の外径より大きく構成している。これにより、第１のガス加熱機構６５及び第２のガス加熱機構７５の内部に、より多くの孔６５ａ，７５ａを配置することができる。その結果、ガス流路の流路断面積（Ａ）に対する流路周長（Ｓ）の比率を更に大きくでき、処理ガスの加熱を更に効率的に行えるようになる。また、孔６５ａ，７５ａを例えば、図７Ｄに示すように、千鳥状に配置することで、より多くの孔６５ａ，７５ａを配置することができるようになる。なお、ガスの流速の観点から見れば、第１のガス加熱機構６５のガス流路の合計流路断面積（Ａ）と、第１のガスノズル６０のガス流路の流路断面積（Ａ’）と、を同じにすることが望ましいが、物理的な配置上、難しい場合がある。その場合であっても、流路断面積（Ａ）に対する流路周長（Ｓ）の比率（Ｓ／Ａ）を、第１のガス加熱機構６５において大きくすれば、本発明の効果を得ることができる。
＜本発明の第２の実施形態＞
本実施形態では、ボート断熱部の構成が第１の実施形態と異なる。図９は、本実施形態に係る処理炉４０の横断面図である。
図９に示すように、本実施形態に係るボート断熱部は、中空円筒状の柱状断熱部３４Ａと、柱状断熱部３４Ａの外周を囲う環状断熱部３４Ｂとを備えている。柱状断熱部３４Ａは、第１の実施形態のボート断熱部と同様に中空筒状に構成され、ボート３０を下方から支持している。また、環状断熱部３４Ｂは、第１のガス加熱機構６５及び第２のガス加熱機構７５が設けられた領域を除き、柱状断熱部３４Ａを周方向及び高さ方向に亘りそれぞれ広範囲に囲うように、横断面がＣ型の中空円筒状に構成されている。柱状断熱部３４Ａと環状断熱部３４Ｂとの間には、幅の狭い排気ガス（処理ガス）の流路が環状に形成されている。なお、柱状断熱部３４Ａ及び環状断熱部３４Ｂは、例えば石英やＳｉＣ等の耐熱材料で構成されている。
本実施形態によれば、高温の排気ガス（処理ガス）の下流側の流路を第１の実施形態よりも狭めることができる。これにより、第１のガス加熱機構６５、第２のガス加熱機構７５、ボート断熱部（柱状断熱部３４Ａ、環状断熱部３４Ｂ）に、高温の排気ガスをより確実に接触（衝突）させることができる。また、柱状断熱部３４Ａと環状断熱部３４Ｂとの間の排気ガスの流路を、第１のガス加熱機構６５及び第２のガス加熱機構７５周辺の排気ガスの流路よりも狭めることで、第１のガス加熱機構６５及び第２のガス加熱機構７５周囲への排気ガスの供給を促す（集中させる）ことができる。その結果、第１のガス加熱機構６５及び第２のガス加熱機構７５と、高温の排気ガスとの熱交換を促すことができ、第１のガス加熱機構６５及び第２のガス加熱機構７５を更に効率的に加熱することができる。また、高温の排気ガスを効率よく冷却させることができ、処理炉４０下方の構成部材に加わる熱ダメージを低減できる。
＜本発明の第３の実施形態＞
本実施形態では、ガス加熱機構の構成が第２の実施形態と異なる。図１０は、本実施形態に係る処理炉４０の横断面図である。図１１Ａは、本実施形態に係るガス加熱機構の横断面図を、図１１ＢはそのＺＺ線縦断面図を示している。
図１０に示すように、本実施形態に係る第１のガス加熱機構６５及び第２のガス加熱機構７５は、環状断熱部３４Ｂが設けられていない弧状の間隙に弧状に配列されている。図１１Ａに示すように、第１のガス加熱機構６５及び第２のガス加熱機構７５は、例えば横断面が台形形状に構成された柱状部材として構成されている。なお、第１のガスノズル６０及び第２のガスノズル７０の中心線（図中Ｘ）は、第１のガス加熱機構６５及び第２のガス加熱機構７５の中心線（図中Ｙ）よりも、ウエハ１４から離れた位置に設けられている。すなわち、第１のガス加熱機構６５及び第２のガス加熱機構７５は、ウエハ１４（柱状断熱部３４Ａ）に近接して設けられているのに対し、第１のガスノズル６０及び第２のガスノズル７０は、ウエハ１４から所定距離だけ離れた位置に設けられている。
本実施形態によれば、特に第１のガス加熱機構６５及び第２のガス加熱機構７５の周辺において、高温の排気ガス（処理ガス）の下流側の流路を第２の実施形態よりも更に狭めることができる。これにより、第１のガス加熱機構６５、第２のガス加熱機構７５、ボート断熱部（柱状断熱部３４Ａ、環状断熱部３４Ｂ）に、高温の排気ガスを確実に接触（衝突）させることができる。そして、第１のガス加熱機構６５及び第２のガス加熱機構７５と、高温の排気ガスとの熱交換を促すことができ、第１のガス加熱機構６５及び第２のガス加熱機構７５を更に効率的に加熱させることができる。また、高温の排気ガスを効率よく冷却させることができ、処理炉４０下方の構成部材に加わる熱ダメージを低減できる。
また本実施形態によれば、第１のガスノズル６０及び第２のガスノズル７０の中心線を、第１のガス加熱機構６５及び第２のガス加熱機構７５の中心線よりもウエハ１４から離した位置に設けている。すなわち、第１のガスノズル６０及び第２のガスノズル７０をウエハ１４側から所定距離だけ離した位置に設けている。これにより、ウエハ１４に供給される処理ガスの混合を促すことが可能となる。
また、本実施形態によれば、第１の実施形態や第２の実施形態と比較して、第１のガス加熱機構６５及び第２のガス加熱機構をウエハ１４の方向に延ばした構造となっているため、より多くの孔６５ａ，７５ａを形成することができ、加熱効率を向上させることができる。
また、孔６５ａ，７５ａを千鳥状に配置することで、より多くの孔６５ａ，７５ａを配置することができるようになる。
＜本発明の第４の実施形態＞
本実施形態では、ガス加熱機構の構成が第１〜３の実施形態と異なる。図１２Ａは、本実施形態に係る第１のガス加熱機構及び第２のガス加熱機構の縦断面図である。図１２Ｂは、そのＡＡ線横断面図である。図１２Ｃは、そのＢＢ線横断面図である。図１２Ｄは、本発明の第４の実施形態に係る第１のガス加熱機構及び第２のガス加熱機構の配置を示す横断面図である。
図１２Ａに示すように、第１のガス加熱機構６５及び第２のガス加熱機構７５は、第１のガス加熱機構本体６５ｂ及び第２のガス加熱機構本体７５ｂとガス加熱機構継手６５ｃ及び第２のガス加熱機構継手７５ｃとをそれぞれ備えている。第１のガス加熱機構本体６５ｂ及び第２のガス加熱機構本体７５ｂの下部側（上流側）には、ガス加熱機構継手６５ｃ及び第２のガス加熱機構継手７５ｃがそれぞれ接続され、第１のガス加熱機構本体６５ｂ及び第２のガス加熱機構本体７５ｂの上部側（下流側）には、第１のガスノズル６０及び第２のガスノズル７０がそれぞれ接続されている。ガス加熱機構継手６５ｃ及び第２のガス加熱機構継手７５ｃの下部側（上流側）には、第１のガス供給管２２２（図２Ａ参照）及び第２のガス供給管２６０（図２Ａ参照）がそれぞれ接続されている。
図１２Ｂに示すように、第１のガス加熱機構本体６５ｂ及び第２のガス加熱機構本体７５ｂは、例えば横断面が略矩形状に構成された柱状部材として構成されている。図１２Ｄに示すように、第１のガス加熱機構６５及び第２のガス加熱機構７５は、交互に配置される。第１のガス加熱機構６５及び第２のガス加熱機構７５が、１本ずつの場合は、隣接して、または所定の間隔を開けて配置される。
本実施形態の第１のガス加熱機構６５及び第２のガス加熱機構７５は、第１の実施形態の第１のガス加熱機構６５及び第２のガス加熱機構７５と同じ箇所に配置されている。従って、第１のガス加熱機構６５及び第２のガス加熱機構７５は、被誘導体４８から発せられる輻射熱および高温の排気ガス（処理ガス）によって加熱され、その結果、第１のガス加熱機構６５及び第２のガス加熱機構７５によって、ウエハ１４の収容領域に供給する処理ガスを効率よく予備加熱することが可能となる。
第１のガス加熱機構本体６５ｂ及び第２のガス加熱機構本体７５ｂには、複数の孔（貫通孔）６５ａからなるガス流路及び複数の孔（貫通孔）７５ａからなるガス流路がそれぞれ設けられている。複数の孔６５ａからなるガス流路及び複数の孔７５ａからなるガス流路は、第１のガスノズル６０内及び第２のガスノズル７０内にそれぞれ連通している。
複数の孔６５ａの断面積の合計が第１のガス加熱機構本体６５ｂのガス流路の流路断面積（Ａ１）となり、複数の孔６５ａの円周長の合計が第１のガス加熱機構本体６５ｂのガス流路の流路周長（Ｓ１）となる。また、複数の孔７５ａの断面積の合計が第２のガス加熱機構本体７５ｂのガス流路の流路断面積（Ａ２）となり、複数の孔７５ａの円周長の合計が第２のガス加熱機構本体７５ｂのガス流路の流路周長（Ｓ２）となる。第１のガス加熱機構本体６５ｂのガス流路（複数の孔６５ａ）における流路断面積（Ａ１）に対する流路周長（Ｓ１）の比率（Ｓ１／Ａ１）は、第１のガスノズル６０のガス流路における流路断面積（Ａ１’）に対する流路周長（Ｓ１’）の比率（Ｓ１’／Ａ１’）よりも大きく、第２のガス加熱機構本体７５ｂのガス流路（複数の孔７５ａ）における流路断面積（Ａ２）に対する流路周長（Ｓ２）の比率（Ｓ２／Ａ２）は、第２のガスノズル７０のガス流路における流路断面積（Ａ２’）に対する流路周長（Ｓ２’）の比率（Ｓ２’／Ａ２’）よりも大きい。その結果、第１の実施形態の場合と同様に、第１のガス加熱機構本体６５ｂ及び第２のガス加熱機構本体７５ｂと処理ガスとの熱交換がそれぞれ促され、処理ガスが効率的に加熱される。
ガス加熱機構継手６５ｃ及び第２のガス加熱機構継手７５ｃには、複数の孔（貫通孔）６５ｄからなるガス流路及び複数の孔（貫通孔）７５ｄからなるガス流路がそれぞれ設けられている。複数の孔６５ｄからなるガス流路及び複数の孔７５ｄからなるガス流路は、第１のガス供給管２２２（図２Ａ参照）内及び第２のガス供給管２６０（図２Ａ参照）内にそれぞれ連通している。
第１のガス加熱継手６５ｃのガス流路（複数の孔６５ｄ）における流路断面積（Ａ３）に対する流路周長（Ｓ３）の比率（Ｓ３／Ａ３）は、第１のガスノズル６０のガス流路における流路断面積（Ａ１’）に対する流路周長（Ｓ１’）の比率（Ｓ１’／Ａ１’）よりも大きく、第２のガス加熱継手７５ｃのガス流路（複数の孔７５ｄ）における流路断面積（Ａ４）に対する流路周長（Ｓ４）の比率（Ｓ４／Ａ４）は、第２のガスノズル７０のガス流路における流路断面積（Ａ２’）に対する流路周長（Ｓ２’）の比率（Ｓ２’／Ａ２’）よりも大きい。その結果、第１のガス加熱機構本体６５ｂ及び第２のガス加熱機構本体７５ｂと同様に、ガス加熱機構継手６５ｃ及び第２のガス加熱機構継手７５ｃと処理ガスとの熱交換がそれぞれ促され、処理ガスが効率的に加熱される。
さらに、第１のガス加熱継手６５ｃのガス流路（複数の孔６５ｄ）における流路断面積（Ａ３）及び第２のガス加熱継手７５ｃのガス流路（複数の孔７５ｄ）における流路断面積（Ａ４）は、第１のガス加熱機構本体６５ｂのガス流路（複数の孔６５ａ）における流路断面積（Ａ１）及び第２のガス加熱機構本体７５ｂのガス流路（複数の孔７５ａ）における流路断面積（Ａ２）とは異なる。従って、第１のガス加熱継手６５ｃのガス流路（複数の孔６５ｄ）の数及び第２のガス加熱継手７５ｃのガス流路（複数の孔７５ｄ）の数は、第１のガス加熱機構本体６５ｂのガス流路（複数の孔６５ａ）の数及び第２のガス加熱機構本体７５ｂのガス流路（複数の孔７５ａ）の数と異なる。その結果、第１のガス加熱継手６５ｃからの処理ガスの流れが第１のガス加熱継手６５ｃと第１のガス加熱機構本体６５ｂとの間の空間６５ｅで一旦断ち切られ、第２のガス加熱継手７５ｃからの処理ガスの流れが第２のガス加熱継手７５ｃと第２のガス加熱機構本体７５ｂとの間の空間７５ｅで一旦断ち切られるので、第１のガス加熱継手６５ｃのガス流路（複数の孔６５ｄ）から第１のガス加熱機構本体６５ｂのガス流路（複数の孔６５ａ）内に処理ガスが円滑に流れなくなり、第２のガス加熱継手７５ｃのガス流路（複数の孔７５ｄ）から第２のガス加熱機構本体７５ｂのガス流路（複数の孔７５ａ）内に処理ガスが円滑に流れなくなる。その結果、本実施形態の第１のガス加熱機構６５及び第２のガス加熱機構７５での予備加熱効率を、第１の実施形態の第１のガス加熱機構６５及び第２のガス加熱機構７５での予備加熱効率よりも、向上させることができる。
＜本発明の他の実施形態＞
以上、本発明の実施形態を具体的に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
例えば、第１のガス加熱機構６５内及び第２のガス加熱機構７５内に設けるガス流路は、複数の孔（貫通孔）６５ａ，７５ａからなる場合に限定されない。すなわち、ガス加熱機構内に設けられたガス流路における流路断面積（Ａ）に対する流路周長（Ｓ）の比率（Ｓ／Ａ）が、ガスノズル内に設けられたガス流路における流路断面積（Ａ’）に対する流路周長（Ｓ’）の比率（Ｓ’／Ａ’）よりも大きければ、任意の構成とすることができる。例えば、図８Ａに示すように中空環状のガス流路として構成してもよく、図８Ｂに示すように同心円状に複数の配置された中空環状の間隙からなるガス流路として構成してもよく、図８Ｃや図８Ｅに示すようにガス流路の内壁（内周側或いは外周側）に凹凸構造を形成してもよく、図８Ｄに示すように複数のスリット状の孔からなるガス流路として構成してもよく、また、これらを任意に組み合わせてもよい。
また、第１のガス加熱機構６５と第１のガスノズル６０とは、上述の実施形態のように別部材として構成してもよい。同様に、第２のガス加熱機構７５と第２のガスノズル７０とは、別部材として構成してもよい。このように構成することで、第１のガス加熱機構６５、第２のガス加熱機構７５、第１のガスノズル６０、第２のガスノズル７０の製造が容易となる。また、材料として、例えば、カーボングラファイトやＳｉＣ等の加工しにくい耐熱材料を用いることができるようになる。
また、第１のガス加熱機構６５と第１のガスノズル６０とは一体的に構成してもよい。同様に、第２のガス加熱機構７５と第２のガスノズル７０とは一体的に構成してもよい。このように構成することで、処理炉４０からの着脱が容易となり、メンテナンス性を向上させることできる。
また、シリコン含有ガスとしてシラン（ＳｉＨ４）ガスを例示したが、ジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）ガス、トリシラン（Ｓｉ３Ｈ８）ガス等の他のシリコン含有ガスを用いてもよい。
また、塩素含有ガスとして塩化水素（ＨＣｌ）ガスを例示したが、例えば塩素（Ｃｌ２）ガス等の他の塩素含有ガスを用いてもよい。
また、シリコン含有ガスと塩素含有ガスとを流す際には、シリコン含有ガスとして、シリコン（Ｓｉ）原子と塩素（Ｃｌ）原子との両方を含むガス、例えばテトラクロロシラン（ＳｉＣｌ４）ガス、トリクロロシラン（ＳｉＨＣｌ３）ガス、ジクロロシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２）ガス等を供給してもよい。Ｓｉ原子とＣｌ原子との両方を含むこれらのガスは、シリコン含有ガスでもあり、シリコン含有ガスと塩素含有ガスとの混合ガスでもある。特に、ＳｉＣｌ４は熱分解される温度が比較的高いため、第１のガスノズル６０内でのＳｉ堆積を抑制する観点から好適に用いることができる。
また、炭素含有ガスとしてＣ３Ｈ８ガスを例示したが、エチレン（Ｃ２Ｈ４）ガス、アセチレン（Ｃ２Ｈ２）ガス等の他の炭素含有ガスを用いてもよい。
また、還元ガスとしてＨ２ガスを例示したが、これに限らず他の水素含有ガスを用いても良い。更には、キャリアガスとして、アルゴン（Ａｒ）ガス、ヘリウム（Ｈｅ）ガス、ネオン（Ｎｅ）ガス、クリプトン（Ｋｒ）ガス、キセノン（Ｘｅ）ガス等の希ガスのうち少なくとも１つを用いてもよいし、上記したガスを組み合わせた混合ガスを用いてもよい。
また、上述の実施形態では、処理ガスを予め加熱するのが好ましいＳｉＣエピタキシャル成長装置に本発明を適用した場合について説明したが、本発明は係る形態に限定されない。すなわち、処理ガスを予め加熱する処理であれば、成膜、エッチング、酸化、窒化等の他の処理を行う基板処理装置、基板の製造方法及び半導体装置の製造方法についても好適に適用可能である。
以下に、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
実施例では、上述の第１の実施形態と同様に構成された基板処理装置を用い、ガス加熱機構６５、７５により予備加熱した処理ガスをガスノズル６０、７０を介して複数枚のウエハ１４に供給した場合の、処理室内及び各ウエハ１４の温度分布を計算した。また、比較例では、ガス加熱機構６５、７５を用いない場合の、同様の温度分布の計算を行った。なお、処理ガスを供給する前の処理室内の温度（ウエハ温度）は、それぞれ１６００℃になるように設定した。
図１３は、実施例に係る処理室内及び各ウエハの温度分布の計算結果を示す図であり、図１４は、比較例に係る処理室内及び各ウエハの温度分布を示す図である。図１５は、実施例及び比較例に係るウエハ間の温度分布の計算結果を示すグラフ図である。図１５の横軸はウエハの支持位置（高さ）を、縦軸はウエハの温度を示している。
図１３、図１５の「加熱機構あり」に示すように、ガス加熱機構を用いた場合（実施例）、処理室内及びウエハの温度低下を抑制でき、温度均一性を向上できることが分かる。これは、ウエハに供給する処理ガスを、ガス加熱機構により十分に加熱できているためと考えられる。また、図１４、図１５の「加熱機構なし」に示すように、ガス加熱機構を用いない場合（比較例）、処理室内及びウエハの温度が局所的に低下し、温度均一性が劣化してしまっていることが分かる。これは、ガスノズル内での処理ガスの加熱が不十分であり、温度が低いまま処理室内に供給されてしまうためと考えられる。特に、ガスノズルの上流側（ウエハ領域の下半分）では加熱時間が不足しやすく（ガスノズル内における滞留時間が短く）、温度の低下が顕著であることが分かる。
＜本発明の好ましい形態＞
以下に、本発明の好ましい形態について付記する。
本発明の一態様によれば、
基板を収容する処理室と、
前記処理室内で前記基板の収容領域を囲うように設けられる加熱部と、
前記加熱部の内側に設けられ、前記基板の収容領域に処理ガスを供給するガスノズルと、
前記加熱部の内側に設けられ、前記ガスノズルの上流側から前記ガスノズル内に処理ガスを供給するガス加熱機構と、を備え、
前記ガス加熱機構のガス流路における流路断面積に対する流路周長の比率が、前記ガスノズルのガス流路における流路断面積に対する流路周長の比率よりも大きく構成されている基板処理装置が提供される。
好ましくは、
前記ガス加熱機構の前記ガス流路は複数の孔を備えている。
また好ましくは
前記複数の孔は千鳥状に配置されている。
また好ましくは、
前記ガス加熱機構の外径は、前記ガスノズルの外径より大きく構成されている。
また好ましくは、
前記ガス加熱機構における前記処理室の直径方向の外径は、前記ガスノズルにおける前記処理室の直径方向の外径より大きく構成されている。
また好ましくは、
前記加熱部の下端は、前記ガス加熱機構の上端より低く構成されている。
また好ましくは、
前記ガスノズルから前記基板の収容領域に供給された処理ガスは、前記ガス加熱機構が設けられる領域を介して排気されるように構成されている。
また好ましくは、
前記ガス加熱機構は排気ガスの下流側に排気ガス流路を狭めるように設けられる。
また好ましくは、
前記ガス加熱機構は、前記処理ガスの前記基板の収容領域の下流側に、前記処理ガスの流路を狭めるように設けられる。
また好ましくは、
前記処理室内に収容され、複数枚の基板を鉛直方向にそれぞれが間隔を成すように保持する基板保持体と、
前記処理室内で前記基板保持体を下方側から支持する筒状の断熱部と、を更に備え、
前記ガス加熱機構は、前記断熱部との間に間隙を形成するように設けられ、
前記処理室内から排気される処理ガスは、前記間隙を介して排気されるように構成されている。
また好ましくは、
前記ガスノズルの中心線は、前記ガス加熱機構の中心線よりも前記基板から離れた位置に配置されている。
また好ましくは、
前記ガスノズルと前記ガス加熱機構とは別部材として構成されている。
また好ましくは、
前記ガスノズルと前記ガス加熱機構とは一体的に構成されている。
また好ましくは、
前記ガス加熱機構のガス供給上流側に、複数の孔を有するガス流路を備える第２のガス加熱機構をさらに備える。
また、好ましくは、
前記第２のガス加熱機構の前記ガス流路の流路断面積は、前記ガス加熱機構の前記ガス流路の流路断面積と異なる。
また、好ましくは、
前記第２のガス加熱機構の前記ガス流路の前記複数の孔の数は、前記ガス加熱機構の前記ガス流路の前記複数の孔の数と異なる。
本発明の他の態様によれば、
基板を処理室内に収容する工程と、
前記処理室内で前記基板の収容領域を囲うように設けられる加熱部による加熱を開始して前記基板を所定温度に昇温させる工程と、
前記加熱部の内側に設けられ、前記基板の収容領域に処理ガスを供給するガスノズルの上流側から前記ガスノズル内に処理ガスを供給するガス加熱機構であって、前記ガス加熱機構のガス流路における流路断面積に対する流路周長の比率が、前記ガスノズルのガス流路における流路断面積に対する流路周長の比率よりも大きく構成されているガス加熱機構から、前記ガスノズルを介して前記処理室内に加熱された処理ガスを供給して前記基板を処理する工程と、
処理後の前記基板を前記処理室内から搬出する工程と、を備える基板の製造方法が提供される。
本発明の更に他の態様によれば、
基板を処理室内に収容する工程と、
前記処理室内で前記基板の収容領域を囲うように設けられる加熱部による加熱を開始して前記基板を所定温度に昇温させる工程と、
前記加熱部の内側に設けられ、前記基板の収容領域に処理ガスを供給するガスノズルの上流側から前記ガスノズル内に処理ガスを供給するガス加熱機構であって、前記ガス加熱機構のガス流路における流路断面積に対する流路周長の比率が、前記ガスノズルのガス流路における流路断面積に対する流路周長の比率よりも大きく構成されているガス加熱機構から、前記ガスノズルを介して前記処理室内に加熱された処理ガスを供給して前記基板を処理する工程と、
処理後の前記基板を前記処理室内から搬出する工程と、を備える半導体装置の製造方法が提供される。
日本出願２０１１−０３８８１３の開示はその全体が、本国際出願で指定した指定国、又は選択国の国内法令の許す限り、参照により本明細書に取り込まれる。
本明細書に記載された全ての文献、特許出願、および技術規格は、本国際出願で指定した指定国、又は選択国の国内法令の許す限り、個々の文献、特許出願、および技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。
種々の典型的な実施の形態を示しかつ説明してきたが、本発明はそれらの実施の形態に限定されない。従って、本発明の範囲は、次の請求の範囲によってのみ限定されるものである。

Claims (12)

  1. 基板を収容する処理室と、
    前記処理室内で前記基板の収容領域を囲うように設けられる加熱部と、
    前記加熱部の内側に設けられ、前記基板の収容領域に処理ガスを供給するガスノズルと、
    前記加熱部の内側に設けられ、前記ガスノズルの上流側から前記ガスノズル内に複数の 孔を有するガス流路を通して処理ガスを供給するガス加熱機構と、を備え、
    前記ガス加熱機構の前記ガス流路における流路断面積に対する流路周長の比率が、前記ガスノズルのガス流路における流路断面積に対する流路周長の比率よりも大きく構成されている基板処理装置。
  2. 前記複数の孔は千鳥状に配置されている請求項１記載の基板処理装置。
  3. 基板を収容する処理室と、
    前記処理室内で前記基板の収容領域を囲うように設けられる加熱部と、
    前記加熱部の内側に設けられ、前記基板の収容領域に処理ガスを供給するガスノズルと 、
    前記加熱部の内側に設けられ、前記ガスノズルの上流側から前記ガスノズル内に処理ガ スを供給し、排気ガスの下流側に排気ガス流路を狭めるように設けられるガス加熱機構と 、を備え、
    前記ガス加熱機構のガス流路における流路断面積に対する流路周長の比率が、前記ガス ノズルのガス流路における流路断面積に対する流路周長の比率よりも大きく構成されてい る基板処理装置。
  4. 基板を収容する処理室と、
    前記処理室内で前記基板の収容領域を囲うように設けられる加熱部と、
    前記加熱部の内側に設けられ、前記基板の収容領域に処理ガスを供給するガスノズルと 、
    前記加熱部の内側に設けられ、前記ガスノズルの上流側から前記ガスノズル内に処理ガ スを供給するガス加熱機構と、
    前記ガス加熱機構のガス供給上流側に、複数の孔を有するガス流路を有する第２のガス 加熱機構と、を備え、
    前記ガス加熱機構のガス流路における流路断面積に対する流路周長の比率が、前記ガス ノズルのガス流路における流路断面積に対する流路周長の比率よりも大きく構成される基板処理装置。
  5. 基板を処理室内に収容する工程と、
    前記処理室内で前記基板の収容領域を囲うように設けられる加熱部による加熱を開始し て前記基板を所定温度に昇温させる工程と、
    前記加熱部の内側に設けられ、前記基板の収容領域に処理ガスを供給するガスノズルの 上流側から前記ガスノズル内に複数の孔を有するガス流路を通して処理ガスを供給するガ ス加熱機構であって、前記ガス加熱機構の前記ガス流路における流路断面積に対する流路 周長の比率が、前記ガスノズルのガス流路における流路断面積に対する流路周長の比率よ りも大きく構成されているガス加熱機構から、前記ガスノズルを介して前記処理室内に加 熱された処理ガスを供給して前記基板を処理する工程と、
    処理後の前記基板を前記処理室内から搬出する工程と、
    を備える基板の製造方法。
  6. 前記複数の孔は千鳥状に配置されている請求項５記載の基板の製造方法。
  7. 基板を処理室内に収容する工程と、
    前記処理室内で前記基板の収容領域を囲うように設けられる加熱部による加熱を開始し て前記基板を所定温度に昇温させる工程と、
    前記加熱部の内側に設けられ、前記基板の収容領域に処理ガスを供給するガスノズルの 上流側から前記ガスノズル内に処理ガスを供給し、排気ガスの下流側に排気ガス流路を狭 めるように設けられるガス加熱機構であって、前記ガス加熱機構のガス流路における流路 断面積に対する流路周長の比率が、前記ガスノズルのガス流路における流路断面積に対す る流路周長の比率よりも大きく構成されているガス加熱機構から、前記ガスノズルを介し て前記処理室内に加熱された処理ガスを供給して前記基板を処理する工程と、
    処理後の前記基板を前記処理室内から搬出する工程と、
    を備える基板の製造方法。
  8. 基板を処理室内に収容する工程と、
    前記処理室内で前記基板の収容領域を囲うように設けられる加熱部による加熱を開始し て前記基板を所定温度に昇温させる工程と、
    前記加熱部の内側に設けられ、前記基板の収容領域に処理ガスを供給するガスノズルの 上流側から前記ガスノズル内に処理ガスを供給するガス加熱機構であって、前記ガス加熱 機構のガス流路における流路断面積に対する流路周長の比率が、前記ガスノズルのガス流 路における流路断面積に対する流路周長の比率よりも大きく構成されているガス加熱機構 へ、前記ガス加熱機構のガス供給上流側に設けられる複数の孔を有するガス流路を備える 第２のガス加熱機構から処理ガスを供給し、前記ガス加熱機構から前記ガスノズルを介し て前記処理室内に加熱された処理ガスを供給して前記基板を処理する工程と、
    処理後の前記基板を前記処理室内から搬出する工程と、
    を備える基板の製造方法。
  9. 基板を処理室内に収容する工程と、
    前記処理室内で前記基板の収容領域を囲うように設けられる加熱部による加熱を開始し て前記基板を所定温度に昇温させる工程と、
    前記加熱部の内側に設けられ、前記基板の収容領域に処理ガスを供給するガスノズルの 上流側から前記ガスノズル内に複数の孔を有するガス流路を通して処理ガスを供給するガ ス加熱機構であって、前記ガス加熱機構の前記ガス流路における流路断面積に対する流路 周長の比率が、前記ガスノズルのガス流路における流路断面積に対する流路周長の比率よ りも大きく構成されているガス加熱機構から、前記ガスノズルを介して前記処理室内に加 熱された処理ガスを供給して前記基板を処理する工程と、
    処理後の前記基板を前記処理室内から搬出する工程と、
    を備える半導体装置の製造方法。
  10. 前記複数の孔は千鳥状に配置されている請求項９記載の半導体装置の製造方法。
  11. 基板を処理室内に収容する工程と、
    前記処理室内で前記基板の収容領域を囲うように設けられる加熱部による加熱を開始し て前記基板を所定温度に昇温させる工程と、
    前記加熱部の内側に設けられ、前記基板の収容領域に処理ガスを供給するガスノズルの 上流側から前記ガスノズル内に処理ガスを供給し、排気ガスの下流側に排気ガス流路を狭 めるように設けられるガス加熱機構であって、前記ガス加熱機構のガス流路における流路 断面積に対する流路周長の比率が、前記ガスノズルのガス流路における流路断面積に対す る流路周長の比率よりも大きく構成されているガス加熱機構から、前記ガスノズルを介し て前記処理室内に加熱された処理ガスを供給して前記基板を処理する工程と、
    処理後の前記基板を前記処理室内から搬出する工程と、
    を備える半導体装置の製造方法。
  12. 基板を処理室内に収容する工程と、
    前記処理室内で前記基板の収容領域を囲うように設けられる加熱部による加熱を開始し て前記基板を所定温度に昇温させる工程と、
    前記加熱部の内側に設けられ、前記基板の収容領域に処理ガスを供給するガスノズルの 上流側から前記ガスノズル内に処理ガスを供給するガス加熱機構であって、前記ガス加熱 機構のガス流路における流路断面積に対する流路周長の比率が、前記ガスノズルのガス流 路における流路断面積に対する流路周長の比率よりも大きく構成されているガス加熱機構 へ、前記ガス加熱機構のガス供給上流側に設けられる複数の孔を有するガス流路を備える 第２のガス加熱機構から処理ガスを供給し、前記ガス加熱機構から前記ガスノズルを介し て前記処理室内に加熱された処理ガスを供給して前記基板を処理する工程と、
    処理後の前記基板を前記処理室内から搬出する工程と、
    を備える半導体装置の製造方法。
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