JP6285305B2 - 半導体製造装置及び半導体の製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、基板を加熱して基板に所定の処理を行う半導体製造装置及び半導体の製造方法に関する。
従来より、処理容器と、処理容器内に設けられ、基板を載置する基板載置部と、反応容器内の基板を加熱する加熱部と、処理容器内に処理ガスを供給するガス供給部と、を備える半導体製造装置がある。基板載置部には、基板載置部を回転させる回転軸が設けられており、基板載置部を回転させることで、処理容器内の基板が回転されるように構成されている。回転軸は、処理容器に設けられた貫通孔を挿通するように設けられている（例えば特許文献１参照）。また、回転軸と貫通孔との間には、処理ガスが供給される処理容器内の気密を維持するために、シール部材としての磁気シールやベローズ等が設けられている。
特開２０１４−１０３３６４号公報
しかしながら、処理容器内で基板上にＧａＮ膜等の薄膜を成膜する処理が行われる場合、加熱部により、処理容器内が高温に加熱されるとともに、処理容器内にアンモニア（ＮＨ３）ガス等の腐食性のガスが供給されることがある。腐食性のガスが上述の磁気シールやベローズ等のシール部材に付着すると、シール部材が腐食することがある。このため、処理容器内で行われる基板の処理によっては、磁気シールやベローズ等のシール部材を設けることができないことがある。従って、回転軸と貫通孔との間の隙間から、処理容器内に不純物を含む大気が侵入してしまうことがある。その結果、基板上に膜を成膜している際、膜中に不純物が取り込まれてしまうことがある。つまり、基板上に成膜される膜の膜質を低下させてしまうことがある。
本発明の目的は、基板上に成膜される薄膜の膜質を向上させる技術を提供することにある。
本発明の一態様によれば、基板の搬入口及び搬出口が設けられた第１の容器と、前記搬入口に接続され、前記第１の容器内に搬入する基板を外部から搬入可能に構成されるとともに、前記第１の容器及び大気とそれぞれ遮断可能に構成された基板搬入室と、前記搬出口に接続され、前記第１の容器内から搬出した基板を外部に搬出可能に構成されるとともに、前記第１の容器及び大気とそれぞれ遮断可能に構成された基板搬出室と、前記第１の容器内に設けられ、基板を加熱して所定の処理を行う第２の容器と、前記第２の容器内に収容された前記基板を加熱する加熱部と、前記搬入口から前記搬出口に至るように前記第１の容器内に設けられた搬送経路に沿って複数の前記基板を一列に並べて搬送するとともに、前記第２の容器内外に順番に前記基板を搬入出する基板搬送機構と、を備え、前記基板搬送機構を駆動させる駆動部は、前記基板搬送機構と分離可能に形成されており、前記基板搬入室及び前記基板搬出室内にそれぞれ設置されている半導体製造装置が提供される。
本発明の他の態様によれば、基板の搬入口及び搬出口が設けられ、大気と遮断可能に構成された第１の容器内に、前記搬入口から前記搬出口に至るように設けられた搬送経路に沿って、前記第１の容器内に設けられた基板搬送機構により、複数の前記基板を一列に並べて搬送するとともに、第２の容器内外に順番に前記基板を搬入出する基板搬送工程と、前記第２の容器内に収容された前記基板を加熱部により加熱して所定の処理を行う処理工程と、前記第２の容器内から搬出された処理済の前記基板を少なくとも前記第１の容器内から搬出可能な所定の温度にまで降温させることが可能な長さに構成された前記第２の容器と前記搬出口との間の前記搬送経路上で、処理済の前記基板を所定の温度にまで降温させる降温工程と、を有し、前記第１の容器内で、前記一の基板の前記処理工程と、他の処理済の前記基板の前記降温工程と、を同時並行的に行う半導体の製造方法が提供される。
本発明によれば、基板上に成膜される膜の膜質を向上させることができる。
本発明の一実施形態にかかる半導体製造装置の縦断面概略図である。 本発明の一実施形態にかかる半導体製造装置内を搬送される基板載置部材の概略断面図である。 本発明の一実施形態にかかる半導体製造装置のプッシュ・プル機構を備える基板搬送機構の概略図を示し、（ａ）は、第２の容器内で基板に所定の処理が行われている様子を示す概略図であり、（ｂ）及び（ｃ）は基板搬送機構により基板が搬送される様子を示す概略図である。 本発明の一実施形態にかかる半導体製造装置のウォーキングビーム機構を備える基板搬送機構の概略図を示し、（ａ）は第２の容器内で基板に所定の処理が行われている様子を示す概略図であり、（ｂ）〜（ｅ）は基板搬送機構により基板が搬送される様子を示す概略図である。 本発明の一実施形態にかかる半導体製造装置の送りねじ機構を備える基板搬送機構の概略図を示し、（ａ）は第２の容器内で基板に所定の処理が行われている様子を示す概略図であり、（ｂ）〜（ｅ）は基板搬送機構により基板が搬送される様子を示す概略図である。 本発明の一実施形態にかかる半導体の製造工程を示すフロー図である。 本発明の一実施形態にかかる半導体の製造工程を行う際の、半導体製造装置の動作を示すフロー図である。 本発明の一実施形態にかかる半導体製造装置が備える加熱部のシーケンスを示す図である。 本発明の他の実施形態にかかる半導体製造装置の縦断面概略図であり、（ａ）〜（ｃ）は、第２の容器が備える上側容器が上昇される様子を示すが概略図である。 本発明の他の実施形態にかかる半導体製造装置の縦断面概略図である。 本発明の他の実施形態にかかる半導体製造装置の横断面概略図である。 従来の半導体製造装置を示す概略図であり、（ａ）は成膜処理時の半導体製造装置の縦断面概略図であり、（ｂ）は成膜処理時の半導体製造装置の上面概略図であり、（ｃ）は基板搬送時の半導体製造装置の縦断面概略図であり、（ｄ）は基板搬送時の半導体製造装置の上面概略図である。 従来の半導体製造装置が備える加熱部のシーケンスを示す図である。
以下に、本発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。
（１）半導体製造装置の構成
本発明の一実施形態にかかる半導体製造装置の構成について、主に図１を用いて説明する。図１は、本実施形態にかかる半導体製造装置１の縦断面概略図である。なお、以下では、基板を加熱して行う所定の処理として、基板上に窒化ガリウム（ＧａＮ）膜を形成する成膜処理が行われる場合を例に説明する。
図１に示すように、半導体製造装置１は、円筒状の気密容器である第１の容器２を備えている。第１の容器２は、例えば石英（ＳｉＯ２）又は炭化シリコン（ＳｉＣ）等の耐熱性材料から構成されている。第１の容器２には、基板（ウエハ）３の搬入口４及び搬出口５が設けられている。搬入口４及び搬出口５はそれぞれ、例えば第１の容器２の側壁に設けられている。
搬入口４、搬出口５にはそれぞれ、仕切弁としてのゲートバルブ６，７が設けられている。ゲートバルブ６，７には、後述の制御部４５が電気的に接続されている。制御部４５は、ゲートバルブ６，７への供給電力を制御することで、ゲートバルブ６，７の開閉が所定のタイミングで行われるように構成されている。例えば、制御部４５は、ゲートバルブ６，７への供給電力を制御することで、ゲートバルブ６，７が同時に開けられ、また同時に閉められるように構成されているとよい。
搬入口４には、基板搬入室１８が接続されている。つまり、第１の容器２の外側には、搬入口４を挟んで基板搬入室１８が設けられている。基板搬入室１８はゲートバルブ６を介して第１の容器２と遮断可能に構成されている。つまり、基板搬入室１８は、ゲートバルブ６が開けられることで搬入口４を介して、第１の容器２と連通可能に設けられている。また、基板搬入室１８は、基板搬入室１８の外部（つまり半導体装置１の外部）から、基板３を搬入可能に形成されている。基板搬入室１８は、大気と遮断可能に構成されている。基板搬入室１８は、内部を第１の容器２と同程度の圧力（例えば真空状態などの大気未満の圧力）に減圧可能に形成されている。
基板搬入室１８内には、基板搬入機構１９が設けられている。基板搬入機構１９は、基板搬入室１８と第１の容器２との間で、基板３（例えば後述の基板載置部材１１に載置された基板３）を搬送可能に構成されているとともに、後述の基板搬送機構２２を駆動させる駆動部としても機能する。基板搬入機構１９は、第１の容器２内に設けられた後述の基板搬送機構２２と分離可能に構成されている。つまり、基板搬入機構１９は、ゲートバルブ６が開けられたときのみ、後述の基板搬送機構２２と接続されるように構成されている。基板搬入機構１９は、ゲートバルブ６が閉じられているとき、基板搬入室１８内に収容されている。また、基板搬入機構１９は、基板搬入室１８の外部と基板搬入室１８との間で、基板３を搬送可能に構成されているとよい。基板搬入機構１９には、後述の制御部４５が電気的に接続されている。制御部４５は、基板搬入機構１９への供給電力を制御することで、基板搬入機構１９による第１の容器２内への基板３の搬入、基板搬送機構２２の駆動が所定のタイミングで行われるように構成されている。
搬出口５には、基板搬出室２０が接続されている。つまり、第１の容器２の外側には、搬出口５を挟んで基板搬出室２０が設けられている。基板搬出室２０は、ゲートバルブ７を介して第１の容器２と遮断可能に設けられている。基板搬出室２０は、ゲートバルブ７が開けられることで搬出口５を介して、基板搬出室２０が第１の容器２と連通可能に設けられている。また、基板搬出室２０は、第１の容器２内から搬出された基板３を基板搬出室２０の外部（つまり半導体製造装置１の外部）へ搬出可能に形成されている。基板搬出室２０は、大気と遮断可能に構成されている。基板搬出室２０は、内部を第１の容器２と同程度の圧力（例えば真空状態などの大気未満の圧力）に減圧可能に形成されている。
基板搬出室２０内には、基板搬出機構２１が設けられている。基板搬出機構２１は、第１の容器２と基板搬出室２０との間で、基板３（例えば後述の基板載置部材１１に載置された基板３）を搬送可能に構成されているとともに、後述の基板搬送機構２２を駆動させる駆動部としても機能する。基板搬出機構２１は、第１の容器２内に設けられた後述の基板搬送機構２２と分離可能に構成されている。つまり、基板搬出機構２１は、ゲートバルブ７が開けられたときのみ、後述の基板搬送機構２２と接続されるように構成されている。基板搬出機構２１は、ゲートバルブ７が閉じられているとき、基板搬出室１９内に収容されている。また、基板搬出機構２１は、基板搬出室２０と基板搬出室２０の外部との間で、基板３を搬送可能に構成されているとよい。基板搬出機構２１には、後述の制御部４５が電気的に接続されている。制御部４５は、基板搬出機構２１への供給電力を制御することで、基板搬出機構２１による第１の容器２内からの基板３の搬出、基板搬送機構２２の駆動が所定のタイミングで行われるように構成されている。
第１の容器２内には、基板３を加熱して所定の処理を行う第２の容器８が設けられている。例えば、第２の容器８では、後述するヒータ１７により第２の容器８内に収容された基板３が加熱されて、基板３上にＧａＮ膜を形成する成膜処理が行われる。第２の容器８は、下端に開口が設けられた上側容器９と、上側容器９に設けられた開口を閉塞可能に形成された下側容器１０とを備えている。上側容器９及び下側容器１０はそれぞれ、例えば石英、カーボン、炭化ケイ素（ＳｉＣ）で形成されている。
下側容器１０は、例えば基板３を載置する基板載置部材１１として機能させることができる。基板３は、基板載置部材１１上に載置された状態で、少なくとも第１の容器２内に設けられた後述の搬送経路上を搬送されるとよい。例えば図２に示すように、基板載置部材１１の基板３の載置位置には、円形状の凹部１３が設けられている。凹部１３は、その直径が基板３の直径よりもわずかに大きくなるように形成されているとよい。凹部１３内に基板３を載置することにより、基板３の位置決めを容易に行うことができるとともに、基板載置部材１１の搬送に伴い発生する基板３の位置ズレを防止できる。なお、基板載置部材１１は１枚の基板３を載置する場合に限らず、複数枚の基板３を載置するように形成されていてもよい。この場合、基板載置部材１１は、複数枚の基板３を同一面上に、かつ同一円周上に並べて載置するように形成されているとよい。ここで、同一面上とは、完全な同一面に限られるものではなく、基板載置部材１１を上面から見たときに、複数枚の基板３が互いに重ならないように並べられていればよい。
図１に示すように、第１の容器２の外側には、第２の容器８内に収容された基板３を所定の温度（例えば８００℃〜９００℃）に加熱する加熱部としてのヒータ１７が設けられている。ヒータ１７は、例えば円筒形状に形成されている。ヒータ１７は、第１の容器２の壁面を囲うように設けられている。具体的には、ヒータ１７は、第１の容器２の外側であって、第２の容器８の外側を囲うように設けられている。ヒータ１７には、後述の制御部４５が電気的に接続されている。制御部４５は、ヒータ１７への供給電力を制御することで、第２の容器８内に収容された基板３が所定の温度となるように構成されている。
第１の容器２内には、搬入口４から搬出口５に至るように基板３の搬送経路が設けられている。搬送経路は、複数（例えば５枚）の基板３を一列に並べることができるように設けられている。搬送経路は、例えば直線状に設けられている。搬送経路は、例えば第１の容器２内での基板３の搬送方向と第２の容器８内での原料ガスの流れ方向とが平行（同じ方向）となるように設けられているとよい。
第２の容器８と搬出口５との間の搬送経路は、第２の容器８内での所定の処理が終了し、第２の容器８内から搬出された処理済の基板３を搬送経路上で所定の温度（例えば第１の容器２内から搬出可能な温度）にまで降温させることができるように構成されているとよい。つまり、第２の容器８と搬出口５との間の搬送経路は、第２の容器８内から搬出された処理済の基板３が、第２の容器８から搬出口５に至るまでの搬送経路上を搬送される間に、搬送経路上で放熱されて所定の温度にまで降温されるように構成されているとよい。
第２の容器８と搬出口５との間の搬送経路の長さは、基板３の搬送速度と、基板３の降温速度と、所望とする基板３の降温量とにより決定される。なお、搬送速度とは、第２の容器８と搬出口５との間の搬送経路上を基板３が搬送される速度である。搬送速度は、主に、第２の容器８内で行われる所定の処理の処理時間により決定される。降温速度とは、第２の容器８と搬出口５との間の搬送経路上で降温される基板３の降温速度である。降温速度は、主に、ヒータ１７の配設位置、ヒータ１７の加熱温度、第１の容器２の伝熱速度等により決定される。所定の降温量とは、第２の容器８内から搬出された直後の処理済の基板３の温度と、少なくとも第１の容器２から搬出可能な基板３の所定の温度との差である。
第１の容器２内における第２の容器８と搬出口５との間の搬送経路上は、処理済の基板３の表面を保護する保護ガス雰囲気下にあるとよい。保護ガスとしては例えばアンモニア（ＮＨ３）ガス等の水素含有ガスを用いることができる。
搬入口４と第２の容器８との間の搬送経路は、第２の容器８内に収容される未処理の基板３の温度を所定の温度まで昇温させることができる長さに構成されているとよい。つまり、搬入口４と第２の容器８との間の搬送経路が、未処理の基板３の予備加熱を行うことができる長さに構成されているとよい。具体的には、搬入口４と第２の容器８との間の搬送経路は、未処理の基板３が第２の容器８内に収容された後すぐに、第２の容器８内で所定の処理を開始することができる温度（処理温度）付近にまで基板３を昇温させることができる長さに構成されているとよい。例えば、搬入口４と第２の容器８との間の搬送経路は、第２の容器８内に搬入される未処理の基板３の温度を処理温度±２００℃、、好ましくは処理温度±１００℃、さらに好ましくは処理温度±５０℃の範囲内まで昇温させることができる長さに構成されているとよい。
また、第１の容器２内の搬入口４と第２の容器８との間の搬送経路上は、未処理の基板３の表面を保護することができる保護ガス雰囲気下にあるとよい。保護ガスとしては例えばアンモニア（ＮＨ３）ガス等の水素含有ガスを用いるとよい。
第１の容器２内には、第１の容器２内に設けられた搬送経路に沿って複数の基板３を一列に並べて搬送するとともに、第２の容器８内外に順番に基板３を搬入出する基板搬送機構２２が設けられている。
基板搬送機構２２は、ゲートバルブ６，７が開かれ、基板搬入機構１９、基板搬出機構２１が接続されることで、基板３の搬送動作を行うように構成されている。つまり、基板搬送機構２２は、ゲートバルブ６，７がそれぞれ開かれている場合にのみ、第１の容器２内で基板３を搬送経路に沿って搬送可能に構成されている。例えば、基板搬送機構２２は、基板搬入機構１９から基板３を受取ることで第１の容器２内に基板３を搬入すると同時に、基板搬出機構２１に基板３を受渡すことで第１の容器２内から基板３を搬出するように構成されている。
基板搬送機構２２は、例えばプッシュ・プル機構、ウォーキングビーム機構又は送りねじ機構のいずれかを備えて構成されているとよい。この他、基板搬送機構２２は、例えば、プル・プッシュ機構や、ベルトコンベアを備えて構成されていてもよい。
図３に、プッシュ・プル機構を備える基板搬送機構２２の概略図を示す。図３に示すように、基板搬送機構２２がプッシュ・プル機構を備える場合、基板搬送機構２２は、第１の容器２内の基板３の搬送経路に沿って形成された基板搬送台２４を備えて構成されているとよい。基板搬送台２４は、例えば石英等により構成されているとよい。このような基板搬送機構２２では、図３（ａ）〜図３（ｃ）に示すように、ゲートバルブ６，７がそれぞれ開けられ、基板搬入室１８及び基板搬出室２０がそれぞれ第１の容器２と連通されると、基板搬入機構１９により、基板３（基板３が載置された基板載置部材１１）が基板搬送台２４上にスライドされるように搬入されて載置される。これと同時に、基板搬送台２４上に載置されていた基板３が前方（下流側）へ押し出されて、基板３が搬送経路に沿って搬送される。そして、最下流の基板３が基板搬出機構２１により、第１の容器２内から基板搬出室２０へと搬出される。
図４に、ウォーキングビーム機構を備える基板搬送機構２２の概略図を示す。図４（ａ）に示すように、基板搬送機構２２がウォーキングビーム機構を備える場合、基板搬送機構２２は、固定ビーム（固定スキッド）２５と移動ビーム（移動スキッド）２６とを備えて構成されているとよい。固定ビーム２５及び移動ビーム２６はそれぞれ、第１の容器２内の基板３の搬送経路に沿って設けられている。移動ビーム２６は、昇降可能及び前後進可能に構成されている。すなわち、移動ビーム２６は、矩形運動又は円運動が行われるように構成されている。移動ビーム２６は、固定ビーム２５の上端面よりも下側に収容されているとよい。また、固定ビーム２５及び移動ビーム２６はそれぞれ、例えば石英等により構成されているとよい。
図４（ａ）〜（ｅ）に示すように、このような基板搬送機構２２では、移動ビーム２６が、例えば上昇、前進、下降及び後進の一連の動作を繰り返すことで、基板３の搬送が行われる。すなわち、まず、図４（ａ）に示すように、第２の容器８内で基板３に所定の処理が行われる。所定の処理が終了したら、第２の容器８内から基板３が搬出される。図４（ｂ）に示すように、ゲートバルブ６，７が開けられて、基板搬入室１８及び基板搬出室２０がそれぞれ第１の容器２と連通される。そして、基板搬入機構１９及び基板搬出機構２１がそれぞれ、基板搬送機構２２が備える移動ビーム２６と接続される。その後、移動ビーム２６が上昇される。次に、図４（ｃ）及び（ｄ）に示すように、移動ビーム２６が前進された後、下降されて、基板３（基板３が載置された基板載置部材１１）が固定ビーム２５上に載置される。そして、図４（ｅ）に示すように、基板搬入機構１９が基板搬入室１８へと退避されると同時に移動ビーム２６が後進される。
また、図５に送りねじ機構を備える基板搬送機構２２の概略図を示す。図５（ａ）に示すように、基板搬送機構２２が送りねじ機構を備える場合、基板搬送機構２２は、送りねじ（ボールねじ）２７とナット（図示せず）とを備えて構成されている。送りねじ２７とナットとは互いに螺合されている。
この場合、基板搬入機構１９又は基板搬出機構２１の少なくともいずれかが、補助送りねじ２８を備えて構成されているとよい。補助送りねじ２８は、一端部が送りねじ２７と接続可能に構成されている。補助送りねじ２８は、基板搬入室１８及び基板搬出室２０がそれぞれ第１の容器２と連通された際、第１の容器２内に設けられた送りねじ２７と接続されるように構成されている。送りねじ２７は、接続された補助送りねじ２８が回転されることで回転されるように構成されている。
図５（ａ）〜（ｅ）に示すように、このような基板搬送機構２２では、送りねじ２７が回転されることで、基板３の搬送が行われる。すなわち、まず、図５（ａ）に示すように、第２の容器８内で基板３に所定の処理が行われる。所定の処理が終了したら、第２の容器８内から基板３が搬出される。次に、図５（ｂ）に示すように、ゲートバルブ６，７が開けられ、基板搬入室１８及び基板搬出室２０がそれぞれ第１の容器２と連通される。そして、補助送りねじ２８と送りねじ２７とが接続される。そして、図５（ｃ）〜（ｄ）に示すように、送りねじ２７が所定の方向に回転されて、基板３が直線方向（水平方向）に移動されて、基板３が搬送経路に沿って搬送される。そして図５（ｅ）に示すように、基板搬送機構２２による基板３の搬送が終了したら、基板搬入機構１９及び基板搬出機構２１を基板搬入室１８及び基板搬出室２０へとそれぞれ退避させた後、ゲートバルブ６，７が閉じられる。
図１に示すように、基板搬送機構２２は、第２の容器８内外に順番に基板３を搬入出するように、昇降機構２３を備えて構成されているとよい。昇降機構２３は、例えば第２の容器８を構成する下側容器１０としての基板載置部材１１を昇降させるように構成されている。昇降機構２３は、例えば第１の容器２内の底側中央であって第１の容器２内の第２の容器８と対向する位置に設けられている。昇降機構２３は、基板載置部材１１を下方から支持するとともに、基板載置部材１１を上昇させることで上側容器９の開口を閉塞し、基板載置部材１１を下降させることで上側容器９の開口を開放するように構成されている。なお、基板載置部材１１が昇降部１４と非昇降部１５とを備えている場合、昇降機構２３は、基板載置部材１１の昇降部１４のみを昇降させるように構成されている。これにより、基板載置部材１１上に載置された基板３の第２の容器８内外への搬入出を行うことができる。昇降機構２３には、後述する制御部４５が電気的に接続されている。制御部４５は、基板載置部材１１が所定のタイミングで所定の高さ位置となるように、昇降機構２３への供給電力を制御するように構成されている。
第２の容器８には、第２の容器８内に収容された基板３に原料ガスを供給する原料ガス供給ノズル２９が設けられている。原料ガス供給ノズル２９の上流端には、原料ガスを供給する原料ガス供給管の下流端が接続されている。すなわち、原料ガス供給ノズル２９の上流端には、Ｖ族原料ガス供給管３０、III族原料ガス供給管３１、及びクリーニングガス供給管３２の下流端がそれぞれ接続されている。Ｖ族原料ガス供給管３０、III族原料ガス供給管３１及びクリーニングガス供給管３２はそれぞれ、第１の容器２の側壁を貫通するように設けられている。Ｖ族原料ガス供給管３０、III族原料ガス供給管３１、及びクリーニングガス供給管３２はそれぞれ、例えば石英等により構成されている。
Ｖ族原料ガス供給管３０には、上流側から順に、Ｖ族原料ガス供給源３３、第２の容器８内に収容される基板３へのＶ族原料ガスの供給・停止を行う開閉弁としてのバルブ３４が設けられている。Ｖ族原料ガス供給管３０からは、Ｖ族原料ガスとして例えばアンモニア（ＮＨ３）ガスが、原料ガス供給ノズル２９を介して第２の容器８内に収容された基板３に供給される。
なお、Ｖ族原料ガス供給管３０は、Ｖ族原料ガスの供給と併行して、キャリアガスとしての例えば水素（Ｈ２）ガス、窒素（Ｎ２）ガス、あるいはこれらの混合ガス等が供給できるように構成されていてもよい。
III族原料ガス供給管３１には、ガリウム（Ｇａ）融液が貯留されるＧａタンク３５が設けられている。Ｇａタンク３５は、第１の容器２内に設けられているとよい。Ｇａタンク３５は、例えば石英等で形成されているとよい。III族原料ガス供給管３１のＧａタンク３５よりも上流側には、上流側から順に、反応ガス供給源３７、Ｇａタンク３５内への反応ガスの供給・停止を行う開閉弁としてのバルブ３６が設けられている。III族原料ガス供給管３１からは、まず、反応ガスとして例えば塩化水素（ＨＣｌ）ガスがＧａタンク３５内に供給される。反応ガスがＧａタンク３５内に供給されることで、Ｇａタンク３５内でＧａ融液と反応ガスとが反応してIII族原料ガスである塩化ガリウム（ＧａＣｌ）ガスが生成される。そして、Ｇａタンク３５内で生成されたＧａＣｌガスが、III族原料ガス供給管３１から、原料ガス供給ノズル２９を介して第２の容器８内の基板３に供給される。
なお、III族原料ガス供給管３１は、III族原料ガスと併行して、キャリアガスとしての例えばＨ２ガス、Ｎ２ガス、あるいはこれらの混合ガス等が供給されるように構成されていてもよい。
クリーニングガス供給管３２には、上流側から順に、クリーニングガス供給源３８、第２の容器８内へのクリーニングガスの供給・停止を行う開閉弁としてのバルブ３９が設けられている。クリーニングガス供給管３２からは、クリーニングガスとして塩酸（ＨＣｌ）ガスや塩素（Ｃｌ２）ガス等のＧａＮ膜をエッチングできるガスが、原料ガス供給ノズル２９を介して第２の容器８内に供給される。
主に、原料ガス供給ノズル２９、Ｖ族原料ガス供給管３０、III族原料ガス供給管３１、クリーニングガス供給管３２により、本実施形態にかかる原料ガス供給部が構成される。なお、Ｖ族原料ガス供給管３０、III族原料ガス供給管３１及びクリーニングガス供給管３２にそれぞれ設けられるバルブ３４，３６，３９や、Ｖ族原料ガス供給源３３、反応ガス供給源３７、クリーニングガス供給源３８、Ｇａタンク３５等を、原料ガス供給部に含めて考えてもよい。
第２の容器８には、主に第２の容器８内の雰囲気を排気する排気管４０の上流端が接続されている。排気管４０は、第１の容器２の側壁を貫通するように設けられている。排気管４０には、上流側から順に、圧力調整装置としての例えばＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｏｒｏｌｌｅｒ）バルブ４１、真空排気装置としての例えば真空ポンプ４２が設けられている。真空ポンプ４２により第２の容器８内が真空排気されることで、第２の容器８内及び第１の容器２内を所定の圧力（例えば真空状態などの大気未満の圧力）に調整することができる。主に排気管４０により、本実施形態にかかる排気部が構成される。なお、ＡＰＣバルブ４１や真空ポンプ４２等を排気部に含めて考えてもよい。
第１の容器２内には、例えばIII族原料ガス等の反応性ガスの搬送経路への流出を抑制する隔壁板４３が設けられていてもよい。隔壁板４３は、第１の容器２内の搬送経路と原料ガス供給ノズル２９との間の空間に設けられるとよい。
第１の容器２の側壁には、第１の容器２の側壁等を冷却する冷却部４４が設けられているとよい。冷却部４４は、例えば、水や空気等の冷却媒体が通過する冷却媒体流路等を備えて構成されているとよい。これにより、ヒータ１７の加熱温度が所定温度に維持されている場合であっても、半導体製造装置１を構成する構成部材が、ヒータ１７の熱により損傷されてしまうことを抑制できる。具体的には、搬入口４及び搬出口５の近くに配設される構成部材が熱により損傷されてしまうことを抑制できる。例えば、基板搬入室１８内に設けられた基板搬入機構１９、基板搬出室２０内に設けられた基板搬出機構２１、ゲートバルブ６，７等が熱により損傷されてしまうことを抑制できる。
ゲートバルブ６，７、ヒータ１７、基板搬入機構１９、基板搬出機構２１、基板搬送機構２２、バルブ３４，３６，３９、ＡＰＣバルブ４１、真空ポンプ４２等には、制御部４５が接続されている。制御部４５により、ゲートバルブ６，７の開閉動作、ヒータ１７の温度調整動作、基板搬入機構１９の基板搬入動作、基板搬出機構２１の基板搬出動作、基板搬送機構２２の基板搬送動作、バルブ３４，３６，３９の開閉動作、ＡＰＣバルブ４１の開度調整動作、真空ポンプ４２の起動・停止等の制御が行われる。
（２）半導体の製造方法
続いて、本実施形態にかかる半導体の製造工程の一工程として、上述の半導体製造装置１により実施される基板処理工程について、主に図６を用いて説明する。図６は、本実施形態に係る一の基板３の基板処理工程を示すフロー図である。ここでは、第２の容器８内で、基板３上に例えば窒化ガリウム（ＧａＮ）膜を形成する例について説明する。なお、以下の説明において、半導体製造装置１を構成する各部の動作は、制御部４５により制御される。
（温度・圧力調整工程（Ｓ１０））
図６に示すように、まず、基板３の表面を所定の温度（例えば８００℃〜１１００℃）に加熱できるように、加熱部としてのヒータ１７に電力を供給する。このとき、ヒータ１７の加熱温度は、制御部４５によりヒータ１７への供給電力を制御することによって調整される。ヒータ１７への電力の供給は、後述の加熱部降温・大気圧復帰工程（Ｓ１００）まで継続する。
また、第１の容器２内が所定の圧力（例えば真空状態などの大気未満の圧力）となるように、ＡＰＣバルブ４１の開度を制御して真空ポンプ４２によって第２の容器８を介して第１の容器２内を真空排気する。すなわち、第２の容器８を構成する上側容器９の下端に形成された開口を開放した状態で、真空ポンプ４２によって第２の容器８内を真空排気することで、上側容器９の下端に形成された開口を介して第１の容器２内を真空排気する。
（第１の容器内への基板搬入工程（Ｓ２０））
第１の容器２内が所定の圧力となり、ヒータ１７の加熱温度が所定の温度となったら、第１の容器２内と同程度の圧力に調整した基板搬入室１８と第１の容器２との間のゲートバルブ６を開き、基板搬入室１８と第１の容器２とを連通させる。次に、基板搬入機構１９を用いて、第１の容器２内に基板３を搬入する。すなわち、基板搬入機構１９を用いて、第１の容器２内に設けられた搬入口４から搬出口５に至るまでの搬送経路上に沿って基板３を搬送する基板搬送機構２２上に、例えば基板３を載置した基板載置部材１１を載置する。第１の容器２内に基板３を搬入したら、基板搬入機構１９を第１の容器２外へ退避させ、基板搬入室１８と第１の容器２との間のゲートバルブ６を閉じる。
なお、基板３を第１の容器２内に搬入する際には、排気部により第１の容器２内を排気しつつ、Ｖ族原料ガス供給管３０から、第１の容器２内に保護ガスとしての水素含有ガス（例えばＮＨ３ガス）を供給するとよい。すなわち、第２の容器８が備える上側容器９に設けられた開口を開放した状態でＡＰＣバルブ４１を開けて、第２の容器８内を介して第１の容器２内を排気しつつ、Ｖ族原料ガス供給管３０のバルブ３４を開けて第２の容器８内を介して第１の容器２内にＮＨ３ガスを供給するとよい。これにより、搬入口４と第２の容器８との間の基板３の搬送経路上をＮＨ３ガス雰囲気下にできる。従って、未処理の基板３が搬入口４と第２の容器８との間の搬送経路上を通過する際、例えば基板３の表面上に付着したパーティクルを除去する等の前処理を行ったり、基板３上へのパーティクルの付着を抑制できる。なお、第２の容器８内へのＮＨ３ガスの供給は、少なくとも後述の加熱部降温・大気圧復帰工程（Ｓ１００）まで継続する。
（予備加熱工程（Ｓ３０））
続いて、搬入口４と第２の容器８との間の搬送経路上で、搬入口４から第１の容器２内に搬入し、第２の容器８内に収容する未処理の基板３の予備加熱を行う。すなわち、第２の容器８内に収容した後すぐに所定の処理を行うことが可能な所定の温度にまで昇温させることが可能な長さに構成された搬入口４と第２の容器８との間の搬送経路上で、所定の温度にまで昇温させる。
（第２の容器内への基板搬入工程（Ｓ４０））
基板搬送機構２２により、基板載置部材１１に載置された基板３を第２の容器８と対向する位置まで搬送したら、基板搬送機構２２が備える昇降機構２３により下側容器１０としての基板載置部材１１を所定の位置まで上昇させて、第２の容器８を構成する上側容器９の開口を閉塞する。これにより、基板載置部材１１上に載置した基板３が第２の容器８内に搬入されて、第２の容器８内に収容される。
（成膜工程（Ｓ５０））
第２の容器８内に収容した基板３が所定の温度に達したら、排気管４０から排気しつつ、III族原料ガス供給管３１から原料ガス供給ノズル２９を介して第２の容器８内へのIII族原料ガスの供給を開始する。すなわち、III族原料ガス供給管３１に設けられたバルブ３６を開け、反応ガス供給源３７からＧａタンク３５内にＨＣｌガスの供給を開始し、ＧａＣｌガスの生成を開始する。そして、Ｇａタンク３５内で生成したＧａＣｌガスを、原料ガス供給ノズル２９を介して第２の容器８内に供給する。このとき、第２の容器８内へのＧａＣｌガスの供給と併行して、Ｖ族原料ガス供給管３０からＶ族原料ガスとしてＮＨ３ガスを原料ガス供給ノズル２９を介して第２の容器８内に供給している。そして、第２の容器８内でIII族原料ガスであるＧａＣｌガスと、Ｖ族原料ガスであるＮＨ３ガスとを反応させて、基板３上に所定の厚さのＧａＮ膜を成長させて形成する。所定の処理時間が経過し、ＧａＮ膜の厚さが所定の厚さに達したら、第２の容器８内へのＧａＣｌガスの供給を停止する。すなわち、III族原料ガス供給管３１に設けられたバルブ３６を閉じ、Ｇａタンク３５内へのＨＣｌガスの供給を停止する。なお、Ｖ族原料ガス供給管３０から第２の容器８内へのＮＨ３ガスの供給は継続したままとする。また、ヒータ１７による第２の容器８内に収容した基板３の加熱は継続したままとする。
（パージ工程（Ｓ６０））
成膜工程（Ｓ５０）が終了したら、III族原料ガスであるＧａＣｌガスを第２の容器８内から排出する。このとき、Ｖ族原料ガス供給管３０に設けられたバルブ３４を開けたままとし、第２の容器８内へのＮＨ３ガスの供給を継続しつつ、排気部による第２の容器８内の排気を継続することで、第２の容器８内からのＧａＣｌガスの排出を促すことができる。これにより、例えば基板搬送機構２２が備える昇降機構２３等の可動部に反応生成物が付着し、基板搬送機構２２の動作不良が生じることを抑制できる。
（第２の容器内からの基板搬出工程（Ｓ７０））
パージ工程が終了したら、基板搬送機構２２が備える昇降機構２３により、下側容器１０（すなわち基板載置部材１１）を所定の位置まで下降させ、上側容器９の開口を開放する。これにより、下側容器１０としての基板載置部材１１上に載置した基板３を第２の容器８外に搬出する。
（降温工程（Ｓ８０））
続いて、第２の容器８内から搬出した処理済の基板３を、少なくとも第１の容器２内から搬出可能な所定の温度にまで降温させることが可能な長さに構成された第２の容器８と搬出口５との間の搬送経路上で、処理済の基板３の温度を所定の温度にまで降温させる。すなわち、第２の容器８と搬出口５との間の搬送経路上で、処理済の基板３の放熱を行い、処理済の基板３の温度を所定の温度にまで降温させる。
（第１の容器内からの基板搬出工程（Ｓ９０））
処理済の基板３の温度が所定の温度にまで降温したら、第１の容器２と基板搬出室２０との間のゲートバルブ７を開き、第１の容器２と、第１の容器２内と同程度の圧力に調整した基板搬出室２０とを連通させる。次に、基板搬出機構２１を用いて、第１の容器２内から基板３を搬出する。すなわち、基板搬出機構２１を用いて、基板搬送機構２２によって搬出口５まで搬送した基板３を、基板載置部材１１上に載置した状態で第１の容器２内から搬出する。第１の容器２内から基板３を搬出したら、基板搬出機構２１を第１の容器２外へ退避させ、第１の容器２と基板搬出室２０との間のゲートバルブ７を閉じて第１の容器２内を大気から遮断する。すなわち、第１の容器２内を気密に閉塞する。以上の一連の工程により、一枚の基板３の基板処理工程が終了する。
（加熱部降温・大気圧復帰工程（Ｓ１００））
所定枚数の基板３の処理が終了したら、ヒータ１７への電力の供給を停止して、ヒータ１７を降温させる。また、ＡＰＣバルブの開度を調整して、第１の容器２内の圧力を大気圧に復帰させる。これにより、本実施形態に係る基板処理工程を終了する。
次に、上述の基板処理工程を行う際の、半導体製造装置１の動作について、図７を用いて説明する。図７は、上述の基板処理工程を行う際の、半導体製造装置１の動作を示すフロー図である。図７に示すように、基板３に所定の処理を行う際、半導体製造装置１では、まず、上述の温度・圧力調整工程（Ｓ１０）を行う。第１の容器２内が所定の圧力となり、ヒータ１７の加熱温度が所定の温度となったら、基板の搬送工程（Ｓ１１０）を行う。すなわち、第１の容器２内への基板搬入工程（Ｓ２０）と、第１の容器２内からの基板搬出工程（Ｓ９０）と、第１の容器２内の搬送経路上で一列に並べられた複数の基板３をそれぞれ下流側の所定位置へ搬送する基板３の搬送と、を同時並行的に行う。基板の搬送工程（Ｓ１１０）が終了したら、基板の処理工程（Ｓ１２０）を行う。すなわち、上述の予備加熱工程（Ｓ３０）と、成膜工程（Ｓ５０）と、降温工程（Ｓ８０）とを同時並行的に行う。具体的には、第２の容器８内で一の基板３の成膜工程（Ｓ５０）を行っている間、搬入口４と第２の容器８との間の搬送経路上では、他の未処理の基板３の予備加熱工程（Ｓ３０）を行い、さらに第２の容器８と搬出口５との間の搬送経路上では、さらに他の処理済の基板３の降温工程（Ｓ８０）を行う。第２の容器８内での一の基板３の成膜工程（Ｓ５０）が終了したら、上述のパージ工程（Ｓ６０）を行う。パージ工程（Ｓ６０）が終了したら、上述の第２の容器内からの基板搬出工程（Ｓ７０）を行う。第２の容器内からの基板搬出工程（Ｓ７０）が終了したら、再度、上述の基板の搬送工程（Ｓ１１０）を行う。なお、第２の容器内からの基板搬出工程（Ｓ７０）を基板の搬送工程（Ｓ１１０）に含めて考えても良い。基板処理工程を行う間、半導体製造装置１は、このような動作を所定回数繰り返す。上述の動作を所定回数繰り返したら、上述の加熱部降温・大気圧復帰工程（Ｓ１００）を行い、ヒータ１７を降温させるとともに、第１の容器２内を大気圧に復帰させて、所定の動作を終了する。
このように、半導体製造装置１では、ヒータ１７の昇温は最初に処理を行う基板３の第１の容器２内への基板搬入工程（Ｓ２０）を行う前に行い、ヒータ１７の降温は最後に処理を行う基板３の第２の容器８内からの基板搬出工程（Ｓ７０）が終了した後に行っている。すなわち、ヒータ１７の加熱温度を第２の容器８内に収容された基板３を所定の温度に加熱できる温度に維持した状態で、すなわちヒータ１７の加熱温度を降温させることなく、処理済の基板３を所定の温度にまで降温させて第１の容器２内から搬出できる。従って、生産性を向上させることができる。
（３）本実施形態に係る効果
本実施形態によれば、以下に示す１つまたは複数の効果を奏する。
（ａ）基板搬送機構２２を駆動させる駆動部としての基板搬入機構１９及び基板搬出機構２１をそれぞれ、基板搬送機構２２と分離可能に形成することで、第２の容器８内で基板３の処理が行われている際に、基板搬入機構１９及び基板搬出機構２１を第１の容器２外（つまり基板搬入室１８、基板搬出室２０）へそれぞれ退避させて、ゲートバルブ６，７を閉じることができる。つまり、第１の容器２内に基板搬入機構１９及び基板搬出機構２１を設けなくても、基板搬送機構２２を駆動させて、基板３を搬送することができる。その結果、第１の容器２に設けられる貫通孔の数を少なくできる。例えば、基板搬入機構１９及び基板搬出機構２１を設けるための貫通孔を設ける必要がなくなる。これにより、第１の容器２内の気密性を向上させることができる。その結果、第２の容器８内で所定の処理を行っている間に、第１の容器２内に不純物等が流入することを抑制できる。これにより、第２の容器８内に不純物が流入することを抑制できる。従って、基板３上に成膜される薄膜の膜質を向上させることができる。
（ｂ）本実施形態は、第２の容器８内で、基板３を高温に加熱するとともに、原料ガスとして腐食性のガスを用いる処理が行われる場合に特に有効である。つまり、磁気シールやベローズ等のシール部材を用いることができない場合に、特に有効である。
（ｃ）第１の容器２内に設けられた第２の容器８内で基板３に対して所定の処理を行うことで、第２の容器８を構成する上側容器９と下側容器１０とを密着させるだけで、原料ガス供給ノズル２９から原料ガスが供給される第２の容器８内を気密にできる。つまり、磁気シールやベローズ等のシール部材を用いることなく、第２の容器８内を気密にできる。これにより、基板３に所定の処理を行っている際に、第２の容器８内に不純物が流入することを抑制できる。その結果、基板上に成膜される薄膜の膜質をより向上させることができる。
（ｄ）第２の容器８と搬出口５との間の搬送経路が、第２の容器８内から搬出された処理済の基板３を、少なくとも第１の容器２内から搬出可能な所定の温度にまで降温させることが可能な長さに構成されていることで、ヒータ１７の加熱温度を降温させることなく、処理済の基板３を降温させることができる。つまり、ヒータ１７の加熱温度を所定の温度（例えば基板３を処理温度に加熱できる温度）に維持した状態で、処理済の基板３を降温させることができる。これにより、第２の容器８内で一の基板３の処理が終了した後、次の基板３の処理が開始されるまでの間に、ヒータ１７の加熱温度を昇降温させる必要がなくなる。従って、第２の容器８内で一の基板３の処理が終了した後、次の基板３の処理が開始されるまでの時間を短縮できる。その結果、薄膜が形成された基板３の生産性を向上させることができる。
例えば、ヒータ１７のシーケンスを、図８に示すようなシーケンスとすることができる。なお、図８に示す搬送の時間とは、第２の容器８内での一の基板３の処理が終了した後、第２の容器８内で次の基板３の処理が開始されるまでの時間である。図８に示すように、本実施形態では、ヒータ１７の加熱温度の昇温は最初だけであり、ヒータ１７の加熱温度の降温は最後だけである。つまり、ヒータ１７の加熱温度は、第２の容器内外への基板３の搬入出を行っている間も、基板３を所定の温度（例えば成膜温度）に加熱できる温度に維持されている。
（ｅ）処理済の基板３を、第２の容器８と搬出口５との間の搬送経路上で、第１の容器２内から搬出可能な温度にまで降温させることで、基板搬出機構２１により第１の容器２内から処理済の基板３を搬出する際に基板搬出機構２１が基板３が有する熱により加熱されて損傷することを抑制できる。従って、基板搬出機構２１の搬送精度が低下することを抑制できる。
（ｆ）第２の容器８と搬出口５との間の搬送経路の長さを長くすることで、第１の容器２内の第２の容器８と搬出口５との間の搬送経路上の雰囲気の温度が、搬出口５に近付くほど徐々に低くなる。つまり、第１の容器２内の第２の容器８と搬出口５との間の搬送経路上の雰囲気は、第２の容器８付近が最も高く、搬出口５付近が最も低い温度分布になる。その結果、第２の容器８と搬出口５との間の搬送経路上を搬送される基板３の温度が搬出口５に向かうにしたがって徐々に低くなるように、基板３の温度を降温させることができる。つまり、基板３が急冷されることを抑制できる。これにより、基板３を降温させている際に、基板３が割れてしまう（破損する）ことを抑制できる。
（ｇ）第１の容器２内に設けられた第２の容器８内で、基板３に対して所定の処理を行うことで、第１の容器２内をＧａＣｌガス等の反応性ガス雰囲気下にすることなく、基板３に対して所定の処理を行うことができる。その結果、第２の容器８内で一の基板３に所定の処理を行う処理工程と、第１の容器２内の第２の容器８と搬出口５との間の搬送経路上で処理済の基板３を降温させる降温工程と、を同時並行的に行うことができる。これにより、生産性をより向上させることができる。
（ｈ）第２の容器８内で基板３を加熱し、基板３に対して所定の処理を行うことで、第２の容器８内で生成された反応生成物が基板搬送機構２２に付着することを抑制できる。その結果、基板搬送機構２２に動作不良が発生することを抑制できる。
（ｉ）搬入口４と第２の容器８との間の搬送経路を、第２の容器８内に搬入される未処理の基板３を所定の温度にまで昇温させることができる長さに構成することで、第２の容器８内に収容された基板３の温度が所定の処理温度に達するまでの時間を短縮できる。従って、第２の容器８内で一の基板３の処理が終了した後、次の基板３の処理を開始するまでの時間を短縮できる。その結果、生産性をより向上させることができる。
（ｊ）搬入口４と第２の容器８との間の搬送経路を長くすることで、基板搬入室１８と第２の容器８との間の距離を長くできる。その結果、基板搬入室１８とヒータ１７との間の距離を長くできる。また、第２の容器８と搬出口５との間の搬送経路の長さを長くすることで、基板搬出室２０と第２の容器８との間の距離を長くできる。その結果、基板搬出室２０とヒータ１７との間の距離を長くできる。これにより、基板搬入室１８内の基板搬入機構１９、基板搬出室２０内の基板搬送機構２１がそれぞれ、ヒータ１７から発せられる熱により加熱されて損傷することを抑制できる。その結果、基板搬入機構１９、基板搬送機構２１の搬送精度が低下することをより抑制できる。
（ｋ）第１の容器２内における第２の容器８と搬出口５との間の搬送経路上を、保護ガス雰囲気下にすることで、例えば処理済みの基板３の表面に成膜された薄膜が改質されてしまったり、成膜した薄膜上に不純物が付着してしまうことを抑制できる。その結果、基板３の表面に成膜された薄膜の膜質の低下をより抑制できる。
（ｌ）第１の容器２内の搬入口４と第２の容器８との間の搬送経路上を、保護ガス雰囲気下にすることで、第１の容器２内の搬入口４と第２の容器８との間の搬送経路上の未処理の基板３の表面が窒化され、基板３の表面にパーティクルが付着することを抑制できる。また、基板３の表面に付着したパーティクルを除去する前処理を行うこともできる。その結果、基板３の表面に成膜された薄膜の膜質の低下をより抑制できる。
（ｍ）基板搬送機構２２が、プッシュ・プル機構、ウォーキングビーム機構又は送りねじ機構の少なくともいずれかを備えて構成されることで、基板搬送機構２２による基板３の搬送動作を単純にできる。つまり、第１の容器２内外への基板３の搬入出動作及び第１の容器２内での基板３の搬送動作を簡単な動作にできる。その結果、第１の容器２内での基板３の搬送経路の長さが長くなっても、基板３の搬送精度が低下することをより抑制できる。
（ｎ）第１の容器２内に隔壁板４３を設けることで、第２の容器８内で所定の処理が行われている際、例えばＧａＣｌガス等が第２の容器８内から漏れ出してしまった場合であっても、漏れ出したＧａＣｌガスが第１の容器２内の搬送経路に流出することを抑制できる。その結果、搬送経路上に存在する処理済の基板３が漏れ出たＧａＣｌガスに接触し、基板３上に成膜された薄膜が改質されてしまうことを抑制できる。これにより、基板３上に薄膜の膜質が低下してしまうことを抑制できる。また、基板３上に成膜された薄膜の膜質が基板３毎に異なってしまうことを抑制できる。
ここで、参考までに、従来の半導体製造装置１００について説明する。図１２に、従来の枚葉式の半導体製造装置１００の概略図を示す。図１２に示すように、半導体製造装置１００は、基板１０１を収容して基板１０１に所定の処理を行う処理容器１０２と、処理容器１０２内に設けられ、基板１０１を載置する基板載置部１０４と、を備えて構成されている。半導体装置１００では、原料ガス供給部１０５から、処理容器１０２内に原料ガスが供給されて、基板１０１の処理が行われる。基板載置部１０４は、基板載置部１０４を昇降させたり、回転させる軸を備えている。基板載置部１０４の軸は、処理容器１０２の底板に設けられた貫通孔を貫通するように設けられている。このため、原料ガスが供給される処理容器１０２内を気密にするために、軸と貫通孔との間に、磁気シールやベローズ等のシール部材を設ける必要がある。
半導体製造装置１００では、処理容器１０２内を例えば室温程度にした状態で、仕切弁としてのゲートバルブ１０６を開けて基板待機室１０７と処理容器１０２とを連通させ、基板搬入出機構１０８により、基板１０１を処理容器１０２内へ搬入して基板載置部１０４上に載置する工程（例えば図１２（ａ））と、基板搬入出機構１０８を基板待機室１０７に退避させた後、ゲートバルブ１０６を閉じて処理容器１０２内を気密にする工程と、基板載置部１０４を上昇させることで、基板１０１を処理容器１０２内の所定の処理位置に配置する工程（例えば図１２（ｂ））と、加熱部１０３により基板載置部１０４上に載置した基板１０１を所定の温度に加熱した後、原料ガス供給部１０５から基板１０１に原料ガスを供給して、基板１０１に所定の処理（例えば成膜処理）を行う工程と、所定の処理が終了したら、基板載置部１０４を下降させることで、基板１０１を処理容器１０２内の所定位置まで下降させる工程（例えば図１２（ｃ））と、基板搬入出機構１０８により処理容器１０２内から搬出可能な温度（例えば室温程度）にまで、基板１０１を冷却する工程と、ゲートバルブ１０６を開けて基板搬入出機構１０８により、処理容器１０２内から基板待機室１０７へ基板１０１を搬出する工程（図１２（ｄ））と、を有している。
図１３に、半導体製造装置１００が備える加熱部１０３のシーケンスを示す。図１３に示すように、半導体製造装置１００では、加熱部１０３により、処理容器１０２内で基板１０１を加熱して所定の処理を行った後、基板１０１及び処理容器１０２内を所定の温度まで降温させるために、加熱部１０３の加熱温度を降温させている。例えば加熱部１０３への電力の供給を停止している。そして、処理容器１０２内で次の基板１０１に所定の処理を行う際、加熱部１０３の加熱温度を再び昇温させている。このため、半導体製造装置１００では、加熱部１０３の昇降温に時間がかかるため、一の基板１０１の処理が終了した後、次の基板１０１の処理が開始されるまでに、数１０分〜数時間かかることがある。その結果、生産性が低下してしまうことがある。
また、加熱部１０３の加熱温度を維持して処理容器１０２内を高温に維持した状態で、基板搬入出機構１０８により、処理容器１０２内外への基板１０１の搬入出を行うと、基板１０１上に成膜された薄膜が改質されて、薄膜の膜質が低下してしまうことがある。
また、処理容器１０２内を高温に維持した状態で処理容器１０２内外への基板１０１の搬入出を行う際に、基板１０１上に成膜された薄膜の改質を抑制するため、原料ガス供給部１０５から処理容器１０２内に原料ガスを供給し続けることが考えられる。例えば、薄膜としてＧａＮ膜が基板１０１上に成膜された場合、ＧａＮ膜の改質を防止するためには、原料ガス供給部１０５から処理容器１０２内にＧａＣｌガス、ＮＨ３ガスを供給し続ける必要がある。ＧａＣｌガスやＮＨ３ガスは腐食性のガスであるため、このようなガスが基板搬入出機構１０８に付着すると、基板搬入出機構１０８が腐食してしまうことがある。
また、処理容器１０２内を高温に維持した状態で、基板搬入出機構１０８により処理容器１０２内外への基板１０１の搬入出を行うと、基板搬入出機構１０８が熱により加熱されて損傷してしまうことがある。
これに対し、本実施形態によれば、第１の容器２内に、第２の容器８を設け、第２の容器８内で基板３の処理を行うとともに、基板搬送機構を駆動させる駆動部としての基板搬入機構１９及び基板搬出機構２１はそれぞれ、基板搬送機構２２と分離可能に形成されている。その結果、シール部材を用いることなく、原料ガスが供給されることとなる第２の容器８内を気密にできる。また、第２の容器８と搬出口５との間の搬送経路を、第２の容器８内から搬出された処理済の基板３を、少なくとも第１の容器２内から搬出可能な所定の温度にまで降温させることができる長さに構成している。その結果、ヒータ１７の加熱温度を所定の温度（例えば処理温度）に維持した状態で、基板搬入機構１９、基板搬出機構２１により基板搬送機構２２を可動させた場合であっても、基板搬入機構１９、基板搬出機構２１が損傷することを抑制できる。
（本発明の他の実施形態）
以上、本発明の一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適宜変更可能である。
上述の実施形態では、第２の容器８内に収容した基板３が所定の温度に達したら、排気管４０から排気しつつ、原料ガスの供給を開始したが、これに限定されない。つまり、第２の容器８内に収容した基板３が所定の温度に達した後に、排気管４０からの排気を開始したが、これに限定されない。例えば、第２の容器８内に収容した基板３が所定の温度に達するように加熱しつつ、排気管４０から排気を開始してもよい。
上述の実施形態では、下側容器１０としての基板載置部材１１が昇降機構２３により昇降されて第２の容器８内外への基板３の搬入出を行う場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、図９に示すように、第２の容器８が備える上側容器９を昇降させることで、第２の容器８内外への基板３の搬入出を行うように構成されていてもよい。これによっても、少なくとも上記（ａ）〜（ｃ）の効果を得ることができる。
具体的には、第１の容器２内には、上側容器９を昇降させる上側容器昇降機構４６が設けられていてもよい。上側容器昇降機構４６は、上側容器９の下端が下側容器１０（基板載置部１１）と接するまで上側容器９を下降させることで上側容器９の開口を閉塞し、上側容器９を上昇させることで上側容器９の開口を開放するように構成されているとよい。上側容器昇降機構４６は、ゲートバルブ６，７の開閉動作と連動して上側容器９の昇降動作が行われるように構成されているとよい。
例えば、上側容器昇降機構４６は、棒状部材４７と、上側容器９に設けられ、棒状部材４７を取付ける取付部４８と、ゲートバルブ６，７にそれぞれ設けられ、棒状部材４７の両端部を係止させる係止部４９と、により構成されているとよい。棒状部材４７は、ゲートバルブ６，７にそれぞれ設けられた係止部４９間に架け渡し可能に構成されているとよい。棒状部材４７は、石英等により構成されているとよい。取付部４８は、例えば上側容器９の天板の外壁に設けられているとよい。例えば、取付部４８には、貫通孔が形成されているとよい。棒状部材４７を貫通孔に貫通させることで、棒状部材４７が上側容器９に取付けられている。これにより、ゲートバルブ６，７が上昇することで、棒状部材４７の両端部が係止部４９に係止される（図９（ｂ））。そして、さらにゲートバルブ６，７が上昇することで、棒状部材４７及び上側容器９が上昇し、上側容器９の下端の開口を開放させることができる（図９（ｃ））。なお、上側容器９の下降動作は、上述の上昇動作とは逆の動作により行われる。つまり、ゲートバルブ６，７を下降させることで、棒状部材４７及び上側容器９が下降して、上側容器９の下端の開口を閉塞することができる。
また、例えば図１０（ａ）〜（ｃ）に示すように、上側容器昇降機構４６は、棒状部材４７と、基板搬入室１８内に設けられる昇降機構４９と、基板搬出室２０内に設けられる昇降機構５０と、を備えて構成されていてもよい。昇降機構４９及び昇降機構５０にはそれぞれ、制御部４５が接続されている。制御部４５は、昇降機構４９及び昇降機構５０がそれぞれ、所定のタイミングで棒状部材４７が所定の高さ位置となるように、昇降機構４９及び昇降機構５０への供給電力を制御するように構成されている。そして、図１０（ａ）〜（ｃ）に示すように、上側容器９の昇降動作が行われる。まず、ゲートバルブ６，７が上昇されて、基板搬入室１８と基板搬出室２０とが連通される。そして、基板搬入室１８内に設けられた昇降機構４９と基板搬出室２０内に設けられた昇降機構５０とが第１の容器内に侵入して棒状部材４６の両端部をそれぞれ支持する（図１０（ｂ））。そして、昇降機構４９及び昇降機構５０がそれぞれ上昇されることで、棒状部材４６が上昇し、これに伴って、上側容器９が上昇する（図１０（ｃ））。なお、上側容器９の下降は、上側容器９の上昇動作とは逆の手順で行われる。これによっても、少なくとも上記（ａ）〜（ｃ）の効果を得ることができる。
上述の実施形態では、第１の容器２内を搬送される基板３の搬送方向と、第２の容器８内を流れる原料ガスの流れ方向とが同じ方向である場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば図１１に示すように、第１の容器２内を搬送される基板３の搬送方向が第２の容器８内を流れる原料ガスの流れ方向と水平方向で直交するように、第１の容器２内に搬送経路が設けられていてもよい。また、例えば、第１の容器２内を搬送される基板３の搬送方向が、第２の容器８内を流れる原料ガスの流れ方向と垂直方向で直交するように、第１の容器２内に搬送経路が設けられていてもよい。すなわち、例えば図１において、基板３が第１の容器２内の天井側から底側に向かって搬送されるように第１の容器２内に搬送経路が設けらていてもよい。これらによっても、上述の実施形態と同様の効果を得ることができる。
上述の実施形態では、第２の容器８内で基板３を加熱してＧａＮ膜を成膜する処理を行う場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。この他、例えば、第２の容器８内で、下側容器１０としての基板載置部材１１に付着したＧａＮ膜等を除去するクリーニング処理を行ってもよい。すなわち、まず、第１の容器２内に、基板３を載置していない基板載置部材１１を搬入し、基板３を載置していない基板載置部材１１を例えば昇降機構２３により上昇させて、上側容器９の開口を閉塞する。そして、排気管４０から排気しつつ、クリーニングガス供給管３２から原料ガス供給ノズル２９を介して第２の容器８内へのクリーニングガスの供給を開始する。すなわち、第２の容器８が備える上側容器９に設けられた開口を開放した状態でＡＰＣバルブ４１を開けて、第２の容器８内を介して第１の容器２内を排気しつつ、クリーニングガス供給管３２に設けられたバルブ３９を開け、クリーニングガス供給源３８からクリーニングガスの供給を開始する。そして所定時間が経過し、基板載置部材１１のクリーニングが終了したら、バルブ３９を閉めて第２の容器８内へのクリーニングガスの供給を停止する。
上述の実施形態では、基板３を加熱して行う所定の処理として、窒化ガリウム（ＧａＮ）膜を成膜する処理について説明したが、これに限定されるものではない。この他、基板３に種々の膜を成膜する処理等についても、同様に適用できる。
１ 半導体製造装置
２ 第１の容器
３ 基板
４ 搬入口
５ 搬出口
８ 第２の容器
１７ ヒータ（加熱部）
２２ 基板搬送機構

Claims (10)

  1. 基板の搬入口及び搬出口が設けられた第１の容器と、
    前記搬入口に接続され、前記第１の容器内に搬入する基板を外部から搬入可能に構成されるとともに、前記第１の容器及び大気とそれぞれ遮断可能に構成された基板搬入室と、
    前記搬出口に接続され、前記第１の容器内から搬出した基板を外部に搬出可能に構成されるとともに、前記第１の容器及び大気とそれぞれ遮断可能に構成された基板搬出室と、
    前記第１の容器内に設けられ、基板を加熱して所定の処理を行う第２の容器と、
    前記第１の容器の外側に設けられ、前記第２の容器内に収容された前記基板を加熱する加熱部と、
    前記第１の容器内に設けられ、前記搬入口から前記搬出口に至るように前記第１の容器内に設けられた搬送経路に沿って複数の前記基板を一列に並べて搬送するとともに、前記第２の容器内外に順番に前記基板を搬入出し、前記加熱部で前記第１の容器内が加熱されることによって少なくとも一部が加熱される基板搬送機構と、を備え、
    前記基板搬送機構を駆動させる駆動部は、前記基板搬送機構と分離可能に形成されており、前記基板搬入室及び前記基板搬出室内にそれぞれ設置されている
    ことを特徴とする半導体製造装置。
  2. 前記基板搬入室および前記基板搬出室はそれぞれゲートバルブを介して前記第１の容器と遮断可能に構成されており、
    前記ゲートバルブが開けられ、前記基板搬入室と前記第１の容器とが連通し、前記基板搬出室と前記第１の容器とが連通した場合にのみ、前記基板搬入室内および前記基板搬出室内にそれぞれ設置された前記駆動部が前記基板搬送機構と接続されて前記基板搬送機構が駆動される
    ことを特徴とする請求項１に記載の半導体製造装置。
  3. 前記第２の容器と前記搬出口との間の前記搬送経路は、前記第２の容器内から搬出された処理済の前記基板を、少なくとも前記第１の容器内から搬出可能な所定の温度にまで降温させることができる長さに構成されている
    ことを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体製造装置。
  4. 前記加熱部は、前記第２の容器内外に前記基板を搬入出する間も所定の加熱温度を維持する
    ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の半導体製造装置。
  5. 前記搬入口と前記第２の容器との間の前記搬送経路は、前記第２の容器内に搬入される基板を、所定の温度にまで昇温させることができる長さに構成されている
    ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の半導体製造装置。
  6. 前記第２の容器には、前記第２の容器内に収容された前記基板に原料ガスを供給する原料ガス供給部が設けられており、
    前記第２の容器内では、前記基板を加熱して成膜処理が行われる
    ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の半導体製造装置。
  7. 前記第２の容器と前記搬出口との間の前記搬送経路上は、処理済の前記基板の表面を保護することができる保護ガス雰囲気下にある
    ことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の半導体製造装置。
  8. 前記搬入口と前記第２の容器との間の前記搬送経路上は、未処理の前記基板の表面を保護することができる保護ガス雰囲気下にある
    ことを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の半導体製造装置。
  9. 基板の搬入口及び搬出口が設けられた第１の容器内に、前記搬入口から前記搬出口に至るように設けられた搬送経路に沿って、前記第１の容器内に設けられるとともに前記第１の容器の外側に設けられた加熱部で前記第１の容器内が加熱されることによって少なくとも一部が加熱される基板搬送機構により、複数の前記基板を一列に並べて搬送するとともに、第２の容器内外に順番に前記基板を搬入出する基板搬送工程と、
    前記第２の容器内に収容された前記基板を、前記第１の容器の外側に設けられた加熱部により加熱して所定の処理を行う処理工程と、
    前記第２の容器内から搬出された処理済の前記基板を少なくとも前記第１の容器内から搬出可能な所定の温度にまで降温させることが可能な長さに構成された前記第２の容器と前記搬出口との間の前記搬送経路上で、処理済の前記基板を所定の温度にまで降温させる降温工程と、を有し、
    前記第１の容器内で、一の前記基板の前記処理工程と、他の処理済の前記基板の前記降温工程と、を同時並行的に行う
    ことを特徴とする半導体の製造方法。
  10. 前記第１の容器内に搬入され、前記第２の容器内に収容される未処理の前記基板を、前記第２の容器内に収容した後できるだけ早く、所定の加熱処理を行うことが可能な所定の温度にまで昇温させることが可能な長さに構成された前記搬入口と前記第２の容器との間の前記搬送経路上で、未処理の前記基板の温度を所定の温度にまで昇温させる予備加熱工程を有し、
    前記第１の容器内で、一の前記基板の前記処理工程と、他の処理済の前記基板の前記降温工程と、さらに他の未処理の前記基板の前記予備加熱工程と、を同時並行的に行う
    ことを特徴とする請求項９に記載の半導体の製造方法。
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