JPWO2013141371A1 - 基板処理装置および基板処理方法 - Google Patents

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Abstract

縦型の反応管１２と、断熱材から形成され、反応管１２が収容される反応管収容室１６を内側に有する断熱壁１８と、断熱壁１８における反応管収容室１６の内壁に設けられたヒータ２０と、断熱壁１８における側壁の内部に上下方向に設けられた空気流通流路２２と、空気流通流路に上方向または下方向に空気を流通させるブロワ３０と、空気流通流路２２を外気と連通させる吸気弁２４、４２と、空気流通流路２２を設備排気系と連通させる排気弁４０、４４と、を備え、昇温工程と降温工程とで吸気弁２４、４２と排気弁４０、４４を切り換える基板処理装置である。

Description

本発明は、基板処理装置および基板処理方法に関し、特に、半導体ウェハ等の基板を処理するための基板処理装置および基板処理方法に関する。
図８（Ａ）および図８（Ｂ）に示すように、基板処理装置は、通常、円筒状の壁面を有する外被断熱層ａと、外被断熱層ａの内側に設けられた反応器ｃと、反応器ｃ内部に設けられ、半導体ウェハが積載されるボートｄと、反応器ｃ内部を加熱するために外被断熱層ａの内壁に設けられたヒータｂと、を有する。
この基板処理装置で半導体ウェハを熱処理する場合、室温の半導体ウェハをボートｄに積載して反応器ｃに装入し、ヒータｂによって所定の温度まで昇温して熱処理を行い、再び降温した後、ボートｄを下ろす動作を行う。
これらの一連の動作を行うのに必要な時間をレシピ時間というが、このレシピ時間が短いほど、基板処理装置の生産性が向上する。レシピ時間を短縮するためには、室温から目標温度に到達するとき、および目標温度から室温に降温するときの温度変化特性であるリカバリー特性が重要となる。リカバリー特性を改善するためにはヒータの放熱性を改善することが重要である。
ここで、図８（Ａ）は、外被断熱層ａの壁面が薄い基板処理装置を、図８（Ｂ）は、外被断熱層Ａの壁面が厚い基板処理装置を示す。外被断熱層ａの壁面の薄い基板処理装置Ａにおいては、図９において実線Ａで示すように、一旦目標温度よりも高い温度まで昇温するものの、短時間に温度が低下して目標温度に到達する。これに対して外被断熱層ａの壁面の厚い基板処理装置Ｂにおいては、図９において一点鎖線Ｂで示すように、温度が下がりにくいため、一旦目標温度よりも高い温度まで昇温すると、目標温度になかなか到達しない。
しかしながら、外被断熱層ａが薄く、放熱性のよい基板処理装置においては、外部断熱層ａの表面からの放熱を補うために消費電力が増大する。
従来は、温度リカバリー特性と消費電力とのバランスを考慮して外被断熱層ａの厚さを決めてヒータを設計する手法をとっていた。しかしながら、このような設計手法では、温度リカバリー特性と消費電力とのどちらかを犠牲にするか、またはどちらも程々の性能とするかしかなく、温度リカバリー特性と低消費電力とを高いレベルで達成することは不可能であった。
前記の問題を解決する試みとしては、たとえば、外被断熱層（１）を有するヒータ層（２）内に反応器（３）を収設し、この反応器（３）内にウェハ（４）を積載したウェハ積載冶具（５）を挿入し、ヒータ層（２）と反応器（３）との間に空気流路（６）を設け、この空気流路（６）にヒータ内熱排気ゲート（７）とラジエータ（８）とを通して排気する排気装置（９）を接続した縦型拡散・ＣＶＤ炉において、外被断熱層（１）とヒータ層（２）との間に中空空気断熱層（１０）を儲け、この中空空気断熱層（１０）の空気導出側に、ラジエータ（８）に連通する中空空気断熱層内熱排気ゲート（１２）を設けることが検討された（特許文献１）。
特開平５−０６７５７７号公報
しかしながら、特許文献１に記載の縦型拡散・ＣＶＤ炉においても、温度リカバリー特性と低消費電力とを高いレベルで達成することはできなかった。
本発明は、温度リカバリー特性と省消費電力とを従来よりも高いレベルで達成できる基板処理装置および基板処理方法の提供を目的とする。
請求項１に記載の発明は、基板が載置される縦型のボートが装入される縦型の反応器と、断熱材から形成され、前記反応器が収容される空間である反応器収容室を内側に有する断熱壁と、前記断熱壁における反応器収容室の内壁に設けられたヒータと、前記断熱壁における側壁の内部に上下方向に設けられた空気流通流路と、前記空気流通流路に上方向または下方向に空気を流通させる空気流通手段と、前記空気流通流路の入口側に設けられた第１の開閉弁と、前記空気流通流路の出口側に設けられた第２の開閉弁と、前記ヒータで前記基板を加熱して予め定められた目標温度まで昇温させる昇温工程においては、前記基板の温度が前記目標温度を超えたときは、第１の開閉弁および第２の開閉弁の何れも閉止した状態で前記空気流通手段によって前記空気流通流路において空気を循環させ、または前記第１の開閉弁および前記第２の開閉弁を開放し、前記空気流通手段によって前記空気流通流路において空気を流通させ、前記基板の温度が前記目標温度まで低下したときは、前記第１の開閉弁と前記第２の開閉弁とを閉止するとともに前記空気流通手段を停止し、前記基板を前記目標温度から冷却する降温工程においては、前記第１の開閉弁および前記第２の開閉弁を開放し、前記空気流通手段によって前記空気流通流路において空気を流通させる制御部と、を備えることを特徴とする。
昇温工程においてヒータで反応器を通して基板を加熱すると、基板の温度は目標温度を超えて上昇する。
しかしながら、前記基板処理装置においては、昇温工程において基板の温度が目標温度を超えると、第１の開閉弁および第２の開閉弁のいずれも閉止した状態で、空気流通手段で空気を空気流通流路に循環させるか、または第１の開閉弁および第２の開閉弁を開放して空気流通手段によって空気流通流路において空気を流通させる。したがって、空気流通流路に空気を循環または流通させない場合と比較して空気流通流路の壁面からの熱放射が増大するから、断熱壁の壁面厚さを大きく取った場合においても断熱壁は急速に冷却される。したがって、基板もまた、目標温度まで急速に冷却される。
一方、昇温工程において基板の温度が目標温度まで低下したときは、第１の開閉弁と第２の開閉弁とを閉止するとともに空気流通手段を停止するから、空気流通流路は、入口側および出口側のいずれにおいても外部との連通が断たれ、また、空気流通流路における空気の流通も停止する。
したがって、断熱壁を形成する断熱材だけでなく、空気流通流路内の空気も断熱材として機能するから、断熱壁に空気流通流路を設けない場合と比較してより高い断熱性能が達成される。
降温工程においては、第１の開閉弁および第２の開閉弁を開放するから、空気流通流路は外気および設備排気系と連通される。したがって、空気流通手段を作動させることにより、空気流通流路には低温の外気が導入され、さらに、空気流通流路を通過して設備排気系に排気されるから、断熱壁は急速に冷却される。
したがって、前記基板処理装置によれば、従来よりも優れた温度リカバリー特性が達成され、その上電力消費を抑えることができる。
請求項７に記載の発明は、基板が載置される基板保持具が装入される反応器と、断熱材から形成され、前記反応器が収容される空間である反応器収容室を内側に有する断熱壁と、前記断熱壁における反応器収容室内に設けられたヒータと、前記断熱壁における側壁の内部に設けられた空気流通流路と、前記空気流通流路に空気を流通させる空気流通機構と、前記空気流通流路を流通した空気を冷却する空気冷却部と、前記空気流通流路の入口側に設けられた第１の開閉弁と、前記空気流通流路の出口側に設けられた第２の開閉弁と、を備える基板処理装置を用いるとともに、前記基板を室温から予め定められた目標温度まで昇温する昇温工程と、前記目標温度において前記反応器内に所定の原料ガスを導入して前記基板を処理する反応工程と、前記基板を前記原料ガスと反応させた後、前記基板を前記目標温度から冷却する降温工程と、を有し、前記昇温工程においては、前記基板の温度が前記目標温度を越えたときは、第１の開閉弁および第２の開閉弁の何れも閉止した状態で前記空気流通機構によって前記空気流通流路において空気を循環させるか、または前記第１の開閉弁および前記第２の開閉弁を開放し、前記空気流通機構によって前記空気流通流路において空気を流通させ、前記基板の温度が前記目標温度まで下がったときは、前記第１の開閉弁および前記第２開閉弁を閉止するとともに、前記空気流通機構を停止し、前記降温工程においては、前記第１の開閉弁および前記第２の開閉弁を開放し、前記空気流通機構によって前記空気流通流路に空気を流通させる。
前記半導体装置の製造方法においても、昇温工程において基板の温度が目標温度を超えると、空気流通手段で空気を空気流通流路に流通させるから、空気が空気流通流路を流通しない場合と比較して空気流通流路の壁面からの熱放射が増大する。したがって、断熱壁の壁面厚さを大きく取った場合においても断熱壁は急速に冷却され、基板もまた、目標温度まで急速に冷却される。
一方、昇温工程において基板の温度が目標温度まで低下したときは、第１の開閉弁と前記第２の開閉弁とを閉止するとともに空気流通手段を停止するから、空気流通流路は、入口側および出口側のいずれにおいても外部との連通が断たれ、また、空気流通流路における空気の流通も停止する。
したがって、断熱壁を形成する断熱材だけでなく、空気流通流路内の空気も断熱材として機能する。
反応工程においては、第１の開閉弁と第２の開閉弁とを閉止するとともに空気流通手段を停止した状態で、基板を所定の反応ガスで処理する。
降温工程においては、第１の開閉弁と第２の開閉弁と開放した状態で空気流通手段によって空気流通流路に空気を流通させているから、第１の開閉弁を通って空気流通流路に導入された空気によって断熱壁が急速に冷却される。
このように、前記半導体装置の製造方法によれば、従来よりも優れた温度リカバリー特性が達成され、その上電力消費を抑えることができる。
請求項８に記載の発明は、基板が載置された基板保持具が反応器に挿入される工程と、前記断熱材から形成され、前記反応器が収容される空間を内側に有するとともに、内部に空気が流通または循環する空気流通流路と、前記空気流通流路内に空気を流通または循環させる空気流通機構と、前記空気流通流路の吸気側に設けられた第１の開閉弁と前記空気流通流路の排気側に設けられた第２の開閉弁を有する断熱壁と前記反応器との間に設けられたヒータによって前記反応器内を所定の温度まで昇温する工程と、少なくとも前記ヒータ、前記第１の開閉弁および前記第２の開閉弁を制御する制御部によって、前記昇温工程で前記反応器内が所定の温度を超えたときに前記第１の開閉弁と前記第２の開閉弁を閉じて前記空気流通流路内の空気を循環させるか、または、前記第１の開閉弁と前記第２の開閉弁を開いて前記空気流通流路内の空気を流通させるように制御して前記所定の温度まで前記反応器内を冷却する工程と、前記冷却工程後、前記制御部によって前記第１の開閉弁と、前記第２の開閉弁とを閉じるとともに、前記空気流通機構を停止するように制御し、前記空気流通流路内の空気を滞留させて前記反応器内の温度を維持して基板を処理する工程と、前記基板処理工程後、前記第１の開閉弁および前記第２の開閉弁を開放し、前記空気流通機構によって前記空気流通流路に空気を流通させる前記反応器内を前記所定の温度から降温する工程と、を備える。
前記基板処理方法においても、昇温工程において基板の温度が目標温度を超えると、空気流通手段で空気を空気流通流路に流通させるから、空気が空気流通流路を流通しない場合と比較して空気流通流路の壁面からの熱放射が増大する。したがって、断熱壁の壁面厚さを大きく取った場合においても断熱壁は急速に冷却され、基板もまた、目標温度まで急速に冷却される。
本発明によれば、温度リカバリー特性と低消費電力とを従来よりも高いレベルで達成できる基板処理装置および基板処理方法が提供される。
図１は、実施形態１に係る基板処理装置の全体的な構成を示す断面図である。 図２は、昇温工程において半導体ウェハを昇温しているとき、および半導体ウェハの温度が目標温度で安定したときの実施形態１の基板処理装置の動作を示す説明図である。 図３（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は、昇温工程における温度リカバリー時および降温工程における実施形態１の基板処理装置の動作を示す説明図である。 図４（Ａ）（Ｂ）は、実施形態１および２に係る基板処理装置における昇温工程、反応工程、および昇温工程における半導体ウェハの温度の時間変化、およびブロワの制御プロフィールを示す説明図である。 図５は、実施形態２に係る基板処理装置の全体的な構成を示す断面図である。 図６は、実施形態２の基板処理装置の変形例を示す概略断面図である。 図７（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は、昇温工程、反応工程、および降温工程における実施形態２の基板処理装置の動作を示す説明図である。 図８（Ａ）（Ｂ）は、従来の基板処理装置の一例について構成を示す概略断面図である。 図９は、図８に示す基板処理装置の温度リカバリー特性を示すグラフである。 図１０（Ａ）（Ｂ）は、実施形態３に係る基板処理装置の空気流通流路の一例を示した図である。 図１１（Ａ）（Ｂ）は、実施形態１〜３に使用される基板処理装置の一部を示した水平断面図である。 図１２（Ａ）は、実施形態１〜３に使用される基板処理装置の概略図である。図１２（Ｂ）は、図１２（Ａ）の一部拡大図である。
１．実施形態１
以下、図面を参照して本発明の基板処理装置の一例について詳細に説明する。＜構成＞ 図１に示すように、実施形態１の基板処理装置は、基板の一例である半導体ウェハＷが載置されたボートＢが装入される本発明の反応器の一例としての縦型円筒状の反応管１２と、反応管１２が内部に収容される均熱管１４と、均熱管１４を収容する反応器収容室の一例としての円筒状の反応管収容室１６が内側に形成されているとともに、反応管収容室１６の側壁面を成す側面断熱材１８Ａと反応管収容室１６の天井面を成す天井面断熱材１８Ｂとからなる断熱壁１８と、断熱壁１８における反応管収容室１６の内壁に設けられたヒータ２０と、側面断熱材１８Ａの内部に反応管収容室１６の内壁面と同心円状に上下方向に沿って形成された空気流通流路２２と、空気流通流路２２の上端において空気流通流路２２と連通するとともに、後述する空気循環流路２６の一部を形成する上側チャンバ３２と、空気流通流路２２の下端において空気流通流路２２と連通するとともに、後述する空気循環流路２６の一部を形成する下側チャンバ３４と、上側チャンバ３２と下側チャンバ３４とを連通する空気循環流路２６と、を有する。
下側チャンバ３４には、外気と連通する開閉弁である吸気弁２４が設けられている。
一方、空気循環流路２６上における上側チャンバ３２寄りには、空気冷却手段の一例としてのラジエータ２８が、下側チャンバ３４寄りには空気流通手段の一例としてのブロワ３０が介装されている。
空気循環流路２６における上側チャンバ３２とラジエータ２８との間には開閉弁３６が、ブロワ３０と下側チャンバ３４との間には開閉弁３８が設けられている。そして、ラジエータ２８とブロワ３０との間には、設備排気系に連通する開閉弁である排気弁４０および外気と連通する開閉弁である吸気弁４２が設けられている。さらに、ブロワ３０と開閉弁３８との間には設備排気系に連通する開閉弁である排気弁４４が、排気弁４４と吸気弁４２との間には開閉弁４６が設けられている。
基板処理装置１０において、吸気弁２４、４２、および開閉弁３８は本願発明の第１の開閉弁に、排気弁４０、４４、および開閉弁３６は第２の開閉弁に相当する。
基板処理装置１０には、さらに、反応管１２内に反応ガスを導入する反応ガス導入管路４８および反応管１２に導入された反応ガスを反応管１２外部に導出する反応ガス導出管路５０が設けられている。
基板処理装置１０には、更に、ヒータ２０、吸気弁２４、４２、開閉弁３６、３８、４６、排気弁４０、４４、ラジエータ２８、およびブロワ３０を制御する制御部７０が設けられている。
＜作用＞
以下、基板処理装置１０の作用について説明する。 昇温工程においては、半導体ウェハＷの昇温を開始してから反応管１２内部の温度、換言すれば半導体ウェハＷの温度が目標温度に達するまでは、図２に示すように、制御部７０は、吸気弁２４、開閉弁３６、開閉弁３８を閉止する。このとき、ラジエータ２８は停止した状態であってもよいが、立ち上がりを迅速にするという観点からは運転状態とすることが好ましい。一方、電力消費量削減の観点から、ブロワ３０を停止した状態とするのが好ましい。
これにより、空気流通流路２２は外気および設備排気系との連通が断たれるから、空気流通流路２２における空気の流通も停止する。
したがって、断熱壁１８を形成する断熱材だけでなく、空気流通流路２２内の空気も断熱材として機能するから、図４（Ａ）において時間領域(2)に示すように反応管１２内部の温度は急速に上昇する。
反応管１２内部の温度が目標温度を超えたら、図３（Ａ)に示すように、制御部７０は、吸気弁２４、は閉止した状態のまま、開閉弁３６および開閉弁３８を開放してブロワ３０を起動する。なお、排気弁４０、４４、および吸気弁４２も閉止した状態とする。
これにより、図３（Ａ）において矢印で示すように、空気は、下側チャンバ３４、空気流通流路２２、上側チャンバ３２、空気循環流路２６、および下側チャンバ３４の経路で循環するとともに、空気循環流路２６を通過する際にラジエータ２８で冷却される。したがって、断熱壁１８における側面断熱材１８Ａは、空気流通流路２２を流通する空気で急速に冷却されて温度が低下する。これにより、反応管収容室１６および反応管１２も急速に冷却されるから、図４（Ａ）において時間領域(4)に示すように反応管１２の内部温度、言い換えれば半導体ウェハＷの温度も急速に低下する。
ここで、空気流通流路２２の壁面からの放熱量は空気流通流路２２を通過する空気量によって変化する。代表例として、空気流通流路２２を流通する空気が層流であって、空気流通流路２２の壁面の温度が一様である場合を考えると、以下の熱伝達関係式： Ｎｕｘ＝０．３３２Ｒｅｘ１／２Ｐｒ１／３が成り立つ。ここで、ヌセルト数Ｎｕｘ、レイノルズ数Ｒｅｘ、プラントル数Ｐｒは、以下の式： Ｎｕｘ＝（ｈｘ・ｘ）／λ、 Ｒｅｘ＝ｕ・ｘ／ν、 Ｐｒ＝ν／ａ（ｈｘ：熱伝導率、ｘ：代表長さ、λ：熱伝導率、ｕ：温度、ν：動粘性係数、ａ：温度伝導率）で与えられる。
したがって、断熱壁１８の断熱性能を変化させるためには、空気流通流路２２を流通する空気の量を変化させればよく、そのためには、制御部７０において、ブロワ３０の回転数を制御するか、または開閉弁３６および３８の開度を制御すればよい。開閉弁３６および３８についてはダンパということもできる。このようにして断熱壁１８の断熱性能を段階的、または連続的に変化させることにより、温度リカバリー特性および電力消費量を最適化できる。
また、半導体ウェハＷの温度が目標温度に近づいたら、制御部７０は、ブロワ３０の回転数を徐々に下げることにより、アンダーシュートを少なくし、迅速に目標温度に到達させることが可能になる。
なお、制御部７０において、ブロワ３０の回転数または開閉弁３６、３８の開度の設定値は、シーケンス制御として予め定められた温度レシピに合わせて設定してもよく、また、反応管１２内分の温度をモニタしてＰＩＤ制御してもよい。
反応管１２内部の温度が目標温度を超えた場合には、図３（Ａ）に示すように空気流通流路２２および空気循環流路２６を空気が循環する循環状態とする代わりに、図３（Ｂ）に示すように、吸気弁２４、開閉弁３６、開閉弁３８、開閉弁４６、および排気弁４４を開放してもよい。このとき、開閉弁３８、排気弁４０、吸気弁４２は閉止したままとする。これにより、図３（Ｂ）において矢印で示すように、空気循環流路２６内の空気がブロワ３０によって排気弁４４から設備排気系に排出されるから、外気が吸気弁２４から下側チャンバ３４に流入し、空気流通流路２２を下方から上方に向かって流通して上側チャンバ３２に流入する。
また、図３（Ｂ）に示す排出状態とする代わりに、図３（Ｃ）に示すように、開閉弁３６、開閉弁３８、排気弁４０、吸気弁４２を開放してもよい。この場合は、吸気弁２４、開閉弁４６、および吸気弁４２は閉止したままとする。これにより、図３（Ｃ）において矢印で示すように、ブロワ３０によって吸気弁４２から外気が吸入されて下側チャンバ３４に押し出され、空気流通流路２２を上方に向かって流通して上側チャンバ３２に至り、ラジエータ２８を通って排気弁４４から設備排気系に排出される。
図３（Ａ）に示す循環状態は、ただ単に空気流通流路２２および空気循環流路２６において空気を流通させているだけであって外部には排出しないから、工場設備側に負担を掛けず、省エネルギーである。一方、図３（Ｂ）に示す排出状態および図３（Ｃ）に示す押し出し状態においては、排気温度が低い場合はラジエータ２８を停止し、または省略することができる。
半導体ウェハＷの温度が目標温度まで低下したら、制御部７０は、ブロワ３０を停止させるとともに、図２に示すように、再び、吸気弁２４、開閉弁３６、開閉弁３８、排気弁４０、吸気弁４２、および排気弁４４を全て閉止した状態とする。
これにより、空気流通流路２２は外気および設備排気系との連通が断たれるから、空気流通流路２２における空気の流通も停止する。
したがって、断熱壁１８を形成する断熱材だけでなく、空気流通流路２２内の空気も断熱材として機能するから、図４（Ａ）の時間領域(3)に示すように、半導体ウェハＷの温度は目標温度で安定する。この状態において、反応工程に移行し、原料ガス導入管路４８から反応管１２に原料ガスを導入して半導体ウェハＷと反応させる。
半導体ウェハＷを原料ガスと所定時間反応させたら、降温工程に移行する。降温工程においては、制御部７０は、吸気弁２４、開閉弁３６、開閉弁３８、排気弁４０、吸気弁４２、排気弁４４、および開閉弁４６を切り換え、基板処理装置１０を図３（Ｂ）に示す排出状態または図３（Ｃ）に示す押し出し状態とするとともに、図４（Ｂ）に示すようにブロワ３０を全力運転する。これにより、図４（Ａ）において時間領域(4)に示すように半導体ウェハＷの温度は急速に低下する。
半導体ウェハＷの温度が室温まで低下したら、制御部７０は、ブロワ３０を徐々に停止させるとともに、吸気弁２４、開閉弁３６、開閉弁３８、排気弁４０、吸気弁４２、および排気弁４４を全て閉止した図２の状態とする。
基板処理装置１０においては、昇温工程において半導体ウェハＷの温度が目標温度を超えたら、吸気弁２４、開閉弁３６、開閉弁３８、排気弁４０、吸気弁４２、排気弁４４、および開閉弁４６を切り換えて、図３（Ａ）に示すように空気流通流路２２と空気循環流路２６との間で空気を循環させつつ、ラジエータ２８で冷却するか、または、図３（Ｂ）および図３（Ｃ）に示すように、外気を導入してこの外気を空気流通流路２２に流通させて設備排気系に排気する。したがって、半導体ウェハＷの温度は短時間で目標温度まで低下する。そして、半導体ウェハＷの温度が目標温度まで低下したら、図２に示すように吸気弁２４、開閉弁３６、開閉弁３８、排気弁４０、吸気弁４２、および排気弁４４を全て閉止し、空気流通流路２２と外気および設備排気系との連通を遮断する。したがって、基板処理装置１０は温度リカバリー特性に優れ、また省電力でもある。このことは、図４（Ａ）において太線で示す半導体ウェハＷの温度の実測値は、同図において細線で示す目標値とよく一致することからも明らかである。
また、図３（Ａ）〜（Ｃ）に示す状態とした場合において、ブロワ３０の回転速度または開閉弁３６、３８の開度を制御することにより、空気流通流路２２内の空気の流通量を制御することができるから、温度リカバリーの状態に応じて側面断熱材１８Ａの断熱性を制御できる。
更に、側面断熱材１８Ａにおいて空気流通流路２２の断面積および壁面面積を増大させれば、空気流通流路２２を空気が流通することによる側面断熱材１８Ａの断熱性への影響を大きくすることができる。逆に、空気流通流路２２の断面積および壁面面積を減少させれば、空気流通流路２２を空気が流通することによる側面断熱材１８Ａの断熱性への影響は小さくなるが、空気流通流路２２において空気の流通を停止したときの側面断熱材１８Ａの断熱性能がより向上する。したがって、用途に応じて基板処理装置１を最適設計することが容易になる。
２．実施形態２
以下、図面を参照して本発明の基板処理装置の他の例について詳細に説明する。図５以下において図１〜図４と同一の符号は、特に断りがない限り、これらの符号が図１〜図４において示すのと同一の構成要素を示す。＜構成＞ 図５に示すように、実施形態２に係る基板処理装置１１０においては、側面断熱材１８Ａの内壁面と均熱管１４との間の空間を急冷流路５２として使用するとともに、急冷流路５２と空気流通流路２２とを連通する連通流路５４が側面断熱材１８Ａの壁面における空気流通流路２２と急冷流路５２との間の部分、およびヒータ２０を貫通している。
天井面断熱材１８Ｂには急冷排気流路５６が設けられている。急冷排気流路５６は反応管収容室１６の天井面に開口し、急冷流路５２に連通する。急冷排気流路５６は、断熱壁１８の外側において排気流路５８に連通する。排気流路５８は、急冷流路５２から排出された空気を設備排気系に排気するための流路である。 排気流路５８にはラジエータ２８とブロワ３０とが介装されている。
図５および図６（Ｂ）に示すように、基板処理装置１１０においては、上側チャンバ３２に吸気弁２４が設けられ、下側チャンバ３４にリカバリー流路６０が接続されている。リカバリー流路６０はラジエータ２８の手前で排気流路５８に連通している。 但し、図６（Ａ）に示すように、吸気弁２４を下側チャンバ３４に設け、リカバリー流路６０を上側チャンバ３２に接続してもよい。
図５、図６（Ａ)、および図６（Ｂ）に示すように、排気流路５８における急冷排気流路５６とラジエータ２８との間の部分に急冷排気弁６２が設けられ、リカバリー流路６０における排気流路５８との合流点近傍にリカバリー弁６４が設けられている。吸気弁２４およびリカバリー弁６４は、夫々本発明の第１の開閉弁および第２の開閉弁に相当する。
基板処理装置１１０は、ヒータ２０、吸気弁２４、リカバリー弁６４、ラジエータ２８、およびブロワ３０を制御する制御部７１を備えている。
以上の点を除いて基板処理装置１１０は実施形態１の基板処理装置１０と同様の構成を有している。
＜作用＞
以下、基板処理装置１１０の作用について説明する。 昇温工程においては、半導体ウェハＷの昇温を開始してから反応管１２内部の温度、換言すれば半導体ウェハＷの温度が目標温度に達するまでは、制御部７１は、図７（Ｂ）に示すように、吸気弁２４、急冷排気弁６２、およびリカバリー弁６４を全て閉止する。このとき、ラジエータ２８は停止した状態であってもよいが、立ち上がりを迅速にするという観点からは運転状態とすることが好ましい。一方、電力消費量削減の観点から、ブロワ３０を停止した状態とするのが好ましい。なお、図７（Ａ）〜（Ｃ)に示す態様は、図６（Ａ）に示す吸気弁２４が下側チャンバ３４に設けられた態様の基板処理装置１１０である。
これにより、空気流通流路２２および急冷流路５２は外気および設備排気系との連通が断たれるから、空気流通流路２２および急冷流路５２における空気の流通も停止する。
したがって、断熱壁１８を形成する断熱材だけでなく、空気流通流路２２および急冷流路５２内の空気も断熱材として機能するから、図４（Ａ）において時間領域(2)に示すように反応管１２内部の温度は急速に上昇する。
反応管１２内部の温度が目標温度を超えたら、制御部７１は、図７（Ａ)に示すように、急冷排気弁６２は閉止したまま、吸気弁２４とリカバリー弁６４とを開放してブロワ３０を起動する。
これにより、図７（Ａ）において矢印で示すように、空気は、吸気弁２４から下側チャンバ３４に導入され、下側チャンバ３４、空気流通流路２２、上側チャンバ３２、リカバリー流路６０、排気流路５８をこの順に通過し、ラジエータ２８において冷却された後に設備排気系に排出される。したがって、断熱壁１８における側面断熱材１８Ａは、空気流通流路２２を流通する空気で急速に冷却されて温度が低下するから、図４（Ａ）において時間領域(3)に示すように反応管１２の内部温度、言い換えれば半導体ウェハＷの温度も急速に低下する。
半導体ウェハＷの温度が目標温度まで低下したら、制御部７１は、ブロワ３０を停止させるとともに、吸気弁２４およびリカバリー弁６４を閉止して図７（Ｂ)の状態に戻す。これにより、空気流通流路２２およびは外気および設備排気系との連通が断たれるから、空気流通流路２２における空気の流通も停止する。
これにより、空気流通流路２２および急冷流路５２は外気および設備排気系との連通が断たれるから、空気流通流路２２および急冷流路５２における空気の流通も停止する。
したがって、断熱壁１８を形成する断熱材だけでなく、空気流通流路２２および急冷流路５２内の空気も断熱材として機能するから、図４（Ａ）の時間領域(3)に示すように、半導体ウェハＷの温度は目標温度で安定する。この状態において反応工程に移行し、原料ガス導入管路４８から反応管１２に原料ガスを導入して半導体ウェハＷと反応させる。
半導体ウェハＷを所定時間原料ガスと反応させたら、降温工程に移行する。降温工程においては、制御部７１は、図７（Ｃ)に示すように吸気弁２４、急冷排気弁６２、およびリカバリー弁６４を全て開放して、図４（Ｂ）に示すようにブロワ３０を全力運転する。これにより、図７（Ｃ）において矢印で示すように、吸気弁２４から下側チャンバ３４に導入され、下側チャンバ３４、空気流通流路２２、上側チャンバ３２、リカバリー流路６０、排気流路５８をこの順に通過する。一方、下側チャンバ３４から空気流通流路２２に導入された外気の一部は、連通流路５４を通って急冷流路５２に流入し、急冷排気流路５６を通って排気流路５８におけるラジエータ２８の手前でリカバリー流路６０を通過した外気と合流する。合流した外気は、ラジエータ２８およびブロワ３０を通過して設備排気系に排気される。これにより、図４（Ａ）において時間領域(4)に示すように半導体ウェハＷの温度は急速に低下する。
基板処理装置１１０には、空気流通流路２２に加えて、急冷流路５２、急冷排気流路５６、および連通流路５４を設けた構成とされている。したがって、降温工程においてリカバリー弁６４に加えて急冷排気弁６２を開放することにより、吸気弁２４から流入した外気は、側面断熱材１８Ａ内部の空気流通流路２２内を流通するだけでなく、均熱管１４に沿って流通する。したがって、実施形態１の基板処理装置１０が有する特長に加えて、降温工程において更に急速に反応管１２内の温度、即ち半導体ウェハＷの温度を下げることができるという特徴を有する。
３．実施形態３
次に第３の実施形態について図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）を用いて説明する。第１の実施形態である図２との相違点は、図２では側面断熱材１８Ａ内部に空気流通流路２２を設けているが、図１０（Ａ）および図１０（Ｂ）が示す第３の実施形態においては、側面断熱材１８Ａ内部だけでなく、天井面断熱材１８Ｂにも空気流通流路１０２Ｂを設ける点で相違する。なお、図１０において図１〜図３と同一の符号は、特に断りがない限り、これらの符号が図１〜図３において示すのと同一の構成要素を示す。
図１０（Ａ）（Ｂ）は、実施形態３に係る基板処理装置の空気流通流路の一例を示した図である。図１０（Ａ）は、側面断熱材１８Ａに設けた空気流通流路１０２Ａと天井面断熱材１８Ｂに設けた空気流通流路１０２Ｂとが連通され、断熱壁１８上部より空気循環流路２６へ空気が排出されることを示した図である。なお本実施例に限らず、以降、側面断熱材１８Ａに設けた空気流通流路１０２Ａと天井面断熱材１８Ｂに設けた空気流通流路１０２Ｂとを総称する場合は、空気流通流路１０２と記載する。
図１０（Ａ）に記載のように構成することによって、空気流通流路１０２は上面が解放された円筒形状となり、反応管収容室の上部断熱壁を均一に冷却することが可能となるとともに、新たに追加する部品も少ないため、コストを抑えつつ温度応答性を向上させることが可能となる。
図１０（Ａ）と同様に、図１０（Ｂ）は、天井面断熱材１８Ｂに設けた空気流通流路１０２Ｂに流通させる空気を側面断熱材１８Ａに設けた空気流通流路１０２Ａに流通させる空気とは異なる吸気口から吸気し、空気循環路２６へ排出する段階で合流させて排気することを示した図である。
図１０（Ｂ）のように構成することによって、空気流通流路１０２を有する断熱壁１８を簡易な構造とすることが可能となり、さらに空気流通流路１０２に流通させる外気の吸気口を複数有することになるため、冷却性能を向上させることが可能となる。
図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）のように天井面断熱材１８Ｂに空気流通流路１０２Ｂを設けることによって、断熱壁の側面だけでなく、天井面も冷却することが可能となり、放熱量が多くなるため、温度応答性が向上することとなる。
以上、本発明の実施の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なく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変更や組み合わせが可能であり、その効果についても変更、組み合わせに応じて得ることが可能である。
例えば、上述の実施形態では、基板保持具として使用する例えば石英や炭化ケイ素等の耐熱性材料からなるボートの下部に石英や炭化シリコン等の耐熱性材料からなる断熱部材を設けるようにして断熱性を高くするようにしても良いし、空気流通流路を形成する断熱壁について、空気流通流路の外側に位置する断熱壁の断熱材を厚くすることで断熱性を高くし、低消費電力性能を向上させても良い。また、空気流通流路とヒータ間に位置する断熱壁の断熱材を薄くすることによって、放熱量を多くし、温度応答性を向上させるように構成しても良い。さらに、空気流通流路内を流通する媒体は、好適には空気を用いることでランニングコストを低減できるが、空気に限らず、不活性ガス等のガスを用いても良い。さらに、吸気側と排気側に設けた開閉弁は、開閉弁に限らず、制御部によって制御される開閉機構を有していれば良い。
また、上述の実施形態１〜３では、空気流通流路２２、または空気流通流路１０２を反応管収容室に沿うように円筒形状設けられても良いし、連続しない放射形状に設けられても良い。この構成に関する詳細な説明について、図１１（Ａ）と図１１（Ｂ）を用いて以下に説明する。なお、図１１において図１〜図３、図１０と同一の符号は、特に断りがない限り、これらの符号が図１〜図３、図１０において示すのと同一の構成要素を示す。
図１１（Ａ）（Ｂ）は、実施形態１〜３に使用される基板処理装置の一部を示した水平断面図である。図１１（Ａ）は、実施形態１〜３に使用される基板処理装置に対して空気流通流路を円筒形状に設けた場合の水平断面図であり、図１１（Ｂ）は実施形態１〜３に使用される基板処理装置に対して空気流通流路を放射状に設けた場合の水平断面図である。図１１（Ａ）では、基板処理装置おける空気流通流路２２または空気流通流路１０２は、反応管収容室の内壁面と同心円状に上下方向に沿って円筒形状に設けられており、このように構成することで空気を循環または流通させることが可能となるが、図１１（Ｂ）に記載されるように、連続した円筒形状ではなく同一円周上に分割されて配置された放射形状の空気流通流路２２または空気流通流路１０２とすることで、空気流通流路２２または空気流通流路１０２内での流量を均等に循環または流通させることが可能となり、断熱壁全体をより均等に冷却することが可能となる。ここで、図１１（Ｂ）に記載されている空気流通流路は８本の流通流路として記載されているが、この流通流路の本数に限らずプロセス条件に応じて適宜変更して良い。また、図１１（Ｂ）における吸気の方法としては、吸気側チャンバを連結して各空気流通流路に流通させても良いし、それぞれの空気流通流路に空気循環流路を設けて空気の循環、流通をそれぞれ独立して行うことが可能となるように構成しても良い。
さらに、上述の実施形態１〜３では、吸気側のチャンバと空気流通流路との接続部にバッファエリアを設けるようにしても良い。この構成に関する詳細な説明について図１２（Ａ）及び図１２（Ｂ）を用いて以下に説明する。なお、図１２において図１〜図３、図１０と同一の符号は、特に断りがない限り、これらの符号が図１〜図３、図１０において示すのと同一の構成要素を示す。
図１２は、実施形態１〜３に使用される基板処理装置の概略断面図とその一部拡大図である。図１２（Ａ）は実施形態１〜３に使用される基板処理装置の概略図であり、図１２（Ｂ）は、図１２（Ａ）で示した範囲Ａの拡大図である。図１２（Ｂ）に記載するように、吸気側の下部チャンバ３４と空気流通流路２２または空気流通流路１０２との間にバッファエリア１２０を設け、このバッファエリア１２０と空気流通流路２２または空気流通流路１０２とを接続する接続部１２１の流路断面積を、空気流通流路２２または空気流通流路１０２よりも小さくなるように構成することによって流通または循環する空気量を均一にすることができる。ここで、図１２（Ｂ）では吸気側のチャンバとして下部チャンバ３４を用いて説明したが、これに限定されるものではなく、吸気口が上部チャンバ側にある場合には、上述した構成と上下を逆にした構成で上部チャンバ３２を用いて、上部チャンバ３２と空気流通流路２２または空気流通流路１０２との間に設けるバッファエリアも空気流通流路の上方側に設けるように構成しても良い。
＜本発明の好ましい態様＞ 以下に、本発明の好ましい態様について付記する。
（付記１）
基板が載置された基板保持具が装入される反応器と、断熱材から形成され、前記反応器が収容される空間である反応器収容室を内側に有する断熱壁と、 前記断熱壁における反応器収容室内に設けられたヒータと、前記断熱壁における側壁の内部に設けられた空気流通流路と、前記空気流通流路に空気を流通させる空気流通機構と、前記空気流通流路の入口側に設けられた第１の開閉弁と、前記空気流通流路の出口側に設けられた第２の開閉弁と、前記ヒータで前記基板を加熱して予め定められた目標温度まで昇温させる昇温工程において、前記基板の温度が前記目標温度を超えると、第１の開閉弁および第２の開閉弁の何れも閉止した状態で前記空気流通機構によって前記空気流通流路内の空気を循環させ、または前記第１の開閉弁および前記第２の開閉弁を開放し、前記空気流通機構によって前記空気流通流路において空気を流通させ、前記基板の温度が前記目標温度まで低下すると、前記第１の開閉弁と前記第２の開閉弁とを閉止するとともに前記空気流通機構を停止し、前記基板を前記目標温度から冷却する降温工程において、前記第１の開閉弁および前記第２の開閉弁を開放し、前記空気流通機構によって前記空気流通流路において空気を流通させる制御部と、を備える基板処理装置。
（付記２）
前記空気流通流路は、前記断熱壁の側壁内に前記反応管と同心円状に上下に沿って円筒形状に設けられる（付記１）に記載の基板処理装置。
（付記３）
前記空気流通流路は、前記断熱壁の側壁内に前記反応管と同一円周上に放射状に設けられる（付記１）に記載の基板処理装置。
（付記４）
前記空気流通流路の上端と下端に連通されるとともに、前記空気流通流路との連通部分にチャンバを備えた前記空気流通流路内の空気の循環を行う空気循環流路を有する（付記１）に記載の基板処理装置。
（付記５）
前記基板処理装置は、前記空気流通流路を循環する空気を冷却する空気冷却部を有し、前記制御部は、前記基板を前記目標温度から冷却する降温工程において、前記空気冷却部を介するように空気を流通させるように制御する（付記１）に記載の基板処理装置。
（付記６）
前記断熱壁と前記反応器の間に設けられた均熱管と、前記断熱壁と前記均熱管との間の空間に設けられた急冷流路と、前記反応収容室を一部開口して設けられ、前記急冷流路と連通する急冷排気流路と、有する（付記１）に記載の基板処理装置。
（付記７）
基板が載置される基板保持具が装入される反応器と、断熱材から形成され、前記反応器が収容される空間である反応器収容室を内側に有する断熱壁と、前記断熱壁における反応器収容室内に設けられたヒータと、前記断熱壁における側壁の内部に設けられた空気流通流路と、前記空気流通流路に空気を流通させる空気流通機構と、前記空気流通流路を流通した空気を冷却する空気冷却部と、前記空気流通流路の入口側に設けられた第１の開閉弁と、前記空気流通流路の出口側に設けられた第２の開閉弁と、を備える基板処理装置を用いるとともに、前記基板を室温から予め定められた目標温度まで昇温する昇温工程と、前記目標温度において前記反応器内に所定の原料ガスを導入して前記基板を処理する反応工程と、前記基板を前記原料ガスと反応させた後、前記基板を前記目標温度から冷却する降温工程と、を有し、前記昇温工程においては、前記基板の温度が前記目標温度を越えたときは、第１の開閉弁および第２の開閉弁の何れも閉止した状態で前記空気流通機構によって前記空気流通流路において空気を循環させるか、または前記第１の開閉弁および前記第２の開閉弁を開放し、前記空気流通機構によって前記空気流通流路において空気を流通させ、前記基板の温度が前記目標温度まで下がったときは、前記第１の開閉弁および前記第２開閉弁を閉止するとともに、前記空気流通機構を停止し、前記降温工程においては、前記第１の開閉弁および前記第２の開閉弁を開放し、前記空気流通機構によって前記空気流通流路に空気を流通させる半導体装置の製造方法。
（付記８）
基板が載置される基板保持具が装入される反応器と、断熱材から形成され、前記反応器が収容される空間である反応器収容室を内側に有する断熱壁と、前記断熱壁における反応器収容室内に設けられたヒータと、前記断熱壁における側壁の内部に設けられた空気流通流路と、前記空気流通流路に空気を流通させる空気流通機構と、前記空気流通流路を流通した空気を冷却する空気冷却部と、前記空気流通流路の入口側に設けられた第１の開閉弁と、前記空気流通流路の出口側に設けられた第２の開閉弁と、を備える基板処理装置を用いるとともに、前記基板を室温から予め定められた目標温度まで昇温する昇温工程と、前記目標温度において前記反応器内に所定の原料ガスを導入して前記基板を処理する反応工程と、前記基板を前記原料ガスと反応させた後、前記基板を前記目標温度から冷却する降温工程と、を有し、前記昇温工程においては、前記基板の温度が前記目標温度を越えたときは、第１の開閉弁および第２の開閉弁の何れも閉止した状態で前記空気流通機構によって前記空気流通流路において空気を循環させるか、または前記第１の開閉弁および前記第２の開閉弁を開放し、前記空気流通機構によって前記空気流通流路において空気を流通させ、前記基板の温度が前記目標温度まで下がったときは、前記第１の開閉弁および前記第２開閉弁を閉止するとともに、前記空気流通機構を停止し、前記降温工程においては、前記第１の開閉弁および前記第２の開閉弁を開放し、前記空気流通機構によって前記空気流通流路に空気を流通させる基板処理方法。
（付記９）
基板が載置された基板保持具が反応器に挿入される工程と、前記断熱材から形成され、前記反応器が収容される空間を内側に有するとともに、内部に空気が流通または循環する空気流通流路と、前記空気流通流路内に空気を流通または循環させる空気流通機構と、前記空気流通流路の吸気側に設けられた第１の開閉弁と前記空気流通流路の排気側に設けられた第２の開閉弁を有する断熱壁と前記反応器との間に設けられたヒータによって前記反応器内を所定の温度まで昇温する工程と、少なくとも前記ヒータ、前記第１の開閉弁および前記第２の開閉弁を制御する制御部によって、前記昇温工程で前記反応器内が所定の温度を超えたときに前記第１の開閉弁と前記第２の開閉弁を閉じて前記空気流通流路内の空気を循環させるか、または、前記第１の開閉弁と前記第２の開閉弁を開いて前記空気流通流路内の空気を流通させるように制御して前記所定の温度まで前記反応器内を冷却する工程と、前記冷却工程後、前記制御部によって前記第１の開閉弁と、前記第２の開閉弁とを閉じるとともに、前記空気流通機構を停止するように制御し、前記空気流通流路内の空気を滞留させて前記反応器内の温度を維持して基板を処理する工程と、前記基板処理工程後、前記第１の開閉弁および前記第２の開閉弁を開放し、前記空気流通機構によって前記空気流通流路に空気を流通させる前記反応器内を前記所定の温度から降温する工程と、を備える半導体装置の製造方法。
（付記１０）
基板が載置された基板保持具が反応器に挿入される工程と、前記断熱材から形成され、前記反応器が収容される空間を内側に有するとともに、内部に空気が流通または循環する空気流通流路と、前記空気流通流路内に空気を流通または循環させる空気流通機構と、前記空気流通流路の吸気側に設けられた第１の開閉弁と前記空気流通流路の排気側に設けられた第２の開閉弁を有する断熱壁と前記反応器との間に設けられたヒータによって前記反応器内を所定の温度まで昇温する工程と、少なくとも前記ヒータ、前記第１の開閉弁および前記第２の開閉弁を制御する制御部によって、前記昇温工程で前記反応器内が所定の温度を超えたときに前記第１の開閉弁と前記第２の開閉弁を閉じて前記空気流通流路内の空気を循環させるか、または、前記第１の開閉弁と前記第２の開閉弁を開いて前記空気流通流路内の空気を流通させるように制御して前記所定の温度まで前記反応器内を冷却する工程と、前記冷却工程後、前記制御部によって前記第１の開閉弁と、前記第２の開閉弁とを閉じるとともに、前記空気流通機構を停止するように制御し、前記空気流通流路内の空気を滞留させて前記反応器内の温度を維持して基板を処理する工程と、前記基板処理工程後、前記第１の開閉弁および前記第２の開閉弁を開放し、前記空気流通機構によって前記空気流通流路に空気を流通させる前記反応器内を前記所定の温度から降温する工程と、を備える基板処理方法。
本発明は、温度リカバリー特性と低消費電力とを従来よりも高いレベルで達成できる基板処理装置、基板処理方法及び半導体装置の製造方法に利用することができる。
１０ 基板処理装置
１２ 反応管
１４ 均熱管
１６ 反応管収容室
１８ 断熱壁
１８Ａ 側面断熱材
１８Ｂ 天井面断熱材
２０ ヒータ
２２ 空気流通流路
２４ 吸気弁
２６ 空気循環流路
２８ ラジエータ
３０ ブロワ
３２ 上側チャンバ
３４ 下側チャンバ
３６ 開閉弁
３８ 開閉弁
４０ 排気弁
４２ 吸気弁
４４ 排気弁
４６ 開閉弁
５２ 急冷流路
５４ 連通流路
５６ 急冷排気流路
５８ 排気流路
６０ リカバリー流路
６２ 急冷排気弁
６４ リカバリー弁
７０ 制御部
７１ 制御部
１１０ 基板処理装置層

Claims (8)

  1. 基板が載置された基板保持具が装入される反応器と、断熱材から形成され、前記反応器が収容される空間である反応器収容室を内側に有する断熱壁と、前記断熱壁における反応器収容室内に設けられたヒータと、前記断熱壁における側壁の内部に設けられた空気流通流路と、前記空気流通流路に空気を流通させる空気流通機構と、前記空気流通流路の入口側に設けられた第１の開閉弁と、前記空気流通流路の出口側に設けられた第２の開閉弁と、前記ヒータで前記基板を加熱して予め定められた目標温度まで昇温させる昇温工程において、前記基板の温度が前記目標温度を超えると、第１の開閉弁および第２の開閉弁の何れも閉止した状態で前記空気流通機構によって前記空気流通流路内の空気を循環させ、または前記第１の開閉弁および前記第２の開閉弁を開放し、前記空気流通機構によって前記空気流通流路において空気を流通させ、前記基板の温度が前記目標温度まで低下すると、前記第１の開閉弁と前記第２の開閉弁とを閉止するとともに前記空気流通機構を停止し、前記基板を前記目標温度から冷却する降温工程において、前記第１の開閉弁および前記第２の開閉弁を開放し、前記空気流通機構によって前記空気流通流路において空気を流通させる制御部と、を備える基板処理装置。
  2. 前記空気流通流路は、前記断熱壁の側壁内に前記反応管と同心円状に上下に沿って円筒形状に設けられる請求項１に記載の基板処理装置。
  3. 前記空気流通流路は、前記断熱壁の側壁内に前記反応管と同一円周上に放射状に設けられる請求項１に記載の基板処理装置。
  4. 前記空気流通流路の上端と下端に連通されるとともに、前記空気流通流路との連通部分にチャンバを備えた前記空気流通流路内の空気の循環を行う空気循環流路を有する請求項１に記載の基板処理装置。
  5. 前記基板処理装置は、前記空気流通流路を循環する空気を冷却する空気冷却部を有し、前記制御部は、前記基板を前記目標温度から冷却する降温工程において、前記空気冷却部を介するように空気を流通させるように制御する請求項１に記載の基板処理装置。
  6. 前記断熱壁と前記反応器の間に設けられた均熱管と、前記断熱壁と前記均熱管との間の空間に設けられた急冷流路と、前記反応収容室を一部開口して設けられ、前記急冷流路と連通する急冷排気流路と、有する請求項１に記載の基板処理装置。
  7. 基板が載置される基板保持具が装入される反応器と、断熱材から形成され、前記反応器が収容される空間である反応器収容室を内側に有する断熱壁と、前記断熱壁における反応器収容室内に設けられたヒータと、前記断熱壁における側壁の内部に設けられた空気流通流路と、前記空気流通流路に空気を流通させる空気流通機構と、前記空気流通流路を流通した空気を冷却する空気冷却部と、前記空気流通流路の入口側に設けられた第１の開閉弁と、前記空気流通流路の出口側に設けられた第２の開閉弁と、を備える基板処理装置を用いるとともに、前記基板を室温から予め定められた目標温度まで昇温する昇温工程と、前記目標温度において前記反応器内に所定の原料ガスを導入して前記基板を処理する反応工程と、前記基板を前記原料ガスと反応させた後、前記基板を前記目標温度から冷却する降温工程と、を有し、前記昇温工程においては、前記基板の温度が前記目標温度を越えたときは、第１の開閉弁および第２の開閉弁の何れも閉止した状態で前記空気流通機構によって前記空気流通流路において空気を循環させるか、または前記第１の開閉弁および前記第２の開閉弁を開放し、前記空気流通機構によって前記空気流通流路において空気を流通させ、前記基板の温度が前記目標温度まで下がったときは、前記第１の開閉弁および前記第２開閉弁を閉止するとともに、前記空気流通機構を停止し、前記降温工程においては、前記第１の開閉弁および前記第２の開閉弁を開放し、前記空気流通機構によって前記空気流通流路に空気を流通させる半導体装置の製造方法。
  8. 基板が載置された基板保持具が反応器に挿入される工程と、前記断熱材から形成され、前記反応器が収容される空間を内側に有するとともに、内部に空気が流通または循環する空気流通流路と、前記空気流通流路内に空気を流通または循環させる空気流通機構と、前記空気流通流路の吸気側に設けられた第１の開閉弁と前記空気流通流路の排気側に設けられた第２の開閉弁を有する断熱壁と前記反応器との間に設けられたヒータによって前記反応器内を所定の温度まで昇温する工程と、少なくとも前記ヒータ、前記第１の開閉弁および前記第２の開閉弁を制御する制御部によって、前記昇温工程で前記反応器内が所定の温度を超えたときに前記第１の開閉弁と前記第２の開閉弁を閉じて前記空気流通流路内の空気を循環させるか、または、前記第１の開閉弁と前記第２の開閉弁を開いて前記空気流通流路内の空気を流通させるように制御して前記所定の温度まで前記反応器内を冷却する工程と、前記冷却工程後、前記制御部によって前記第１の開閉弁と、前記第２の開閉弁とを閉じるとともに、前記空気流通機構を停止するように制御し、前記空気流通流路内の空気を滞留させて前記反応器内の温度を維持して基板を処理する工程と、前記基板処理工程後、前記第１の開閉弁および前記第２の開閉弁を開放し、前記空気流通機構によって前記空気流通流路に空気を流通させる前記反応器内を前記所定の温度から降温する工程と、を備える基板処理方法。
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