JP2012178491A - 基板処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】成膜精度に悪影響を及ぼさず、かつ高温に耐え得るウェーハの積層構造を有する基板処理装置を提供する。
【解決手段】ウェーハ１４を内周側で保持するホルダベース１１０と、ホルダベース１１０の外周側を保持するホルダ保持部ＨＳを有する各ボート柱３１ａ〜３１ｃとを備え、ホルダベース１１０の外径寸法をウェーハ１４の外径寸法よりも大きくし、かつホルダベース１１０をホルダ保持部ＨＳから取り外せるようにした。ホルダベース１１０と各ボート柱３１ａ〜３１ｃとを溶接等により固着しなくて済み、ホルダベース１１０および各ボート柱３１ａ〜３１ｃをＳｉＣ等で形成して、容易に高温に耐え得るウェーハの積層構造を実現できる。また、ホルダベース１１０によって、各ボート柱３１ａ〜３１ｃからウェーハ１４を離間させることができるので、成膜精度に悪影響を及ぼすのを抑制できる。
【選択図】図８

Description

本発明は、複数積層された基板を処理する基板処理装置および基板若しくは半導体デバイスの製造方法に係り、特に、炭化ケイ素（ＳｉＣ）エピタキシャル膜を基板上に成膜する基板処理装置に関するものである。

炭化ケイ素（ＳｉＣ）は、ケイ素（Ｓｉ）に比して、絶縁耐圧や熱伝導性が高いこと等から、特にパワーデバイス用素子材料として注目されている。その一方でＳｉＣは、不純物拡散係数が小さいこと等から、Ｓｉに比して結晶基板や半導体装置（半導体デバイス）の製造が難しいことが知られている。例えば、Ｓｉのエピタキシャル成膜温度が９００℃〜１２００℃程度であるのに対し、ＳｉＣのエピタキシャル成膜温度は１５００℃〜１８００℃程度となっており、装置の耐熱構造や材料の分解抑制等に技術的な工夫が必要となる。

複数の基板を効率的に処理し得るバッチ式の基板処理装置として、例えば、縦方向に複数の基板を積層するよう保持するボートを備えた、所謂バッチ式縦型基板処理装置が知られている。このバッチ式縦型基板処理装置は、複数の基板を積層するよう保持したボートを処理炉内に搬送し、その後、処理炉内を所定温度に昇温させつつ、処理炉内に設けたガスノズルから各基板に向けて反応ガスを供給する。これにより、各基板の成膜面が反応ガスに曝されて、各基板を一度に効率良く成膜処理することができる。

このような所謂バッチ式縦型基板処理装置としては、例えば、特許文献１および特許文献２に記載された技術が知られている。

特許文献１に記載された基板処理装置は、複数のウェーハ（基板）を積層して保持するボートを備え、当該ボートを形成する複数の支柱には、円環状の石英製のホルダプレートが水平姿勢となるよう多段に溶接されている。また、各ホルダプレートの径方向内側（内周側）にはそれぞれ合計３個の爪が溶接等により固着され、各爪はウェーハを水平姿勢で保持するようになっている。ホルダプレートの径方向外側には、反応ガス導入管（ガスノズル）が設けられ、当該反応ガス導入管から供給される反応ガスは、径方向外側から各支柱がある部分を通過して各ウェーハに到達する。各支柱は反応ガスに曝されるため、各支柱においても成膜される。つまり、各支柱は反応ガスを消費するので、各支柱周辺の反応ガスの成膜成分濃度は低下した状態となる。これに対し、特許文献１に記載された基板処理装置においては、各支柱と各ウェーハとの間の距離を遠ざけているので、各ウェーハの成膜面に略一定濃度の反応ガスを供給できるようにし、成膜精度に悪影響が出るのを抑えている。

特許文献２に記載された基板処理装置は、ボートを形成する複数の支柱にそれぞれ円柱状のウェハ支持部を溶接等により固着し、各ウェハ支持部によってウェハ（基板）を支持するようにしている。そして、上述のような各支柱による反応ガスの消費を考慮して、各支柱に対応する部分にそれぞれ切欠きを備えたリング状プレートを、各支柱に溶接等により固着している。これにより、各切欠き部分の各支柱および各切欠き部分以外のリング状プレートの部分が反応ガスを消費し、ひいては各ウェーハの成膜面に略一定濃度の反応ガスを供給することができ、成膜精度に悪影響が出るのを抑えている。

特開平１１−０４０５０９号公報 国際公開第２００５／０５３０１６号パンフレット

しかしながら、上述した特許文献１および特許文献２に記載された基板処理装置によれば、複数の部材、つまりホルダプレート，ウェハ支持部およびリング状プレートを、支柱（ボート柱）に溶接等により固着し、これにより石英製のボートを形成している。そのため、当該石英製のボートをそのまま１０００℃を超える高温下で使用すると溶解する等の問題が生じ得る。そこで、ＳｉＣのエピタキシャル成膜温度（１５００℃〜１８００℃程度）に対応し得る耐熱構造のボートを別途開発する必要があった。ＳｉＣ等の耐熱性に優れた材料を用いて、従前のような複数の部材を固着してなるボートを形成することも考えられるが、ＳｉＣ等の材料は耐熱性に優れる分、溶接等による固着が困難である。つまり、単純に耐熱性に優れた材料に切り替えて、従前のようなボートを形成することはできず、ボートに対するウェーハの積層構造を他の観点からも見直す必要が生じていた。

本発明の目的は、成膜精度に悪影響を及ぼさず、かつ高温に耐え得るウェーハの積層構造を有する基板処理装置を提供することにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。

すなわち、本発明に係る基板処理装置は、複数積層された基板を処理する反応容器と、前記反応容器内に設けられ、前記基板に反応ガスを供給するガスノズルと、前記基板を内周側で保持する複数のウェーハホルダと、前記ウェーハホルダの外周側を保持するホルダ保持部を有する複数のボート柱とを備え、前記ウェーハホルダの外径寸法を前記基板の外径寸法よりも大きくし、かつ前記ウェーハホルダを前記ホルダ保持部から取り外せるようにしている。

本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下の通りである。

すなわち、成膜精度に悪影響を及ぼさず、かつ高温に耐え得るウェーハの積層構造を得ることができる。

本発明に係る基板処理装置の概要を示す斜視図である。 処理炉の内部構造を示す断面図である。 処理炉周辺の構造を示す断面図である。 基板処理装置の制御系統を説明するブロック図である。 ボートの詳細構造を示す斜視図である。 ウェーハをウェーハホルダに保持させた状態を示す断面図である。 ウェーハおよびウェーハホルダを示す斜視図である。 ウェーハホルダにおける反応ガスの消費部分を説明する説明図である。 単純な円環形状のウェーハホルダ（比較例）を示す図７に対応した斜視図である。 図９の比較例に係るウェーハホルダを用いたウェーハの成膜状態を示す解析図である。 本発明に係るウェーハホルダを用いたウェーハの成膜状態を示す解析図である。 第２実施の形態に係るウェーハホルダを示す図７に対応した斜視図である。 図１２のウェーハホルダにおける反応ガスの消費部分を説明する説明図である。

［第１実施の形態］
以下、本発明の第１実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施の形態では、基板処理装置の一例であるＳｉＣエピタキシャル成長装置において、高さ方向（縦方向）にＳｉＣウェーハを積層する、所謂バッチ式縦型ＳｉＣエピタキシャル成長装置を挙げている。これにより、一度に処理できるＳｉＣウェーハの数を増やしてスループット（製造効率）を向上させている。

＜全体の構成＞
図１は本発明に係る基板処理装置の概要を示す斜視図であり、まず、図１を用いて、本発明の一実施の形態におけるＳｉＣエピタキシャル膜を成膜する基板処理装置、および、半導体デバイスの製造工程の一つであるＳｉＣエピタキシャル膜を成膜する基板の製造方法について説明する。

基板処理装置（成膜装置）としての半導体製造装置１０は、バッチ式縦型熱処理装置であり、種々の機能を備えた複数の装置を収容する筐体１２を有している。この半導体製造装置１０では、例えば、ＳｉＣ等で構成された基板としてのウェーハ１４を収納する基板収容器として、ポッド（フープ）１６をウェーハキャリアとして使用している。

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

筐体１２の正面側で、かつポッドステージ１８の背面側には、当該ポッドステージ１８と対向するようにしてポッド搬送装置２０が設けられている。また、ポッド搬送装置２０の近傍でかつ背面側には、複数段（図示では３段）のポッド収納棚２２，ポッドオープナ２４および基板枚数検知器２６が設けられている。各ポッド収納棚２２は、ポッドオープナ２４および基板枚数検知器２６の上方側に設けられ、ポッド１６を複数個搭載（図示では５個）し、その状態を保持するよう構成されている。ポッド搬送装置２０は、ポッドステージ１８，各ポッド収納棚２２およびポッドオープナ２４間で、次々とポッド１６を搬送するようになっている。ポッドオープナ２４は、ポッド１６の蓋１６ａを開けるもので、基板枚数検知器２６は、ポッドオープナ２４に隣接して設けられ、蓋１６ａが開けられた状態のもとでポッド１６内のウェーハ１４の枚数を検知するものである。

筐体１２の内部には、その他に、基板移載機２８，基板保持具としてのボート３０が設けられている。基板移載機２８は、例えば、５本のアーム（ツイーザ）３２を備え、各アーム３２は、図示しない駆動手段により昇降可能かつ回転可能な構造となっており、ポッド１６から５枚のウェーハ１４を一度に取り出せるようになっている。そして、各アーム３２を正面側から背面側に反転移動させることで、ポッドオープナ２４の位置にあるポッド１６からボート３０に向けて、ウェーハ１４を５枚ずつ搬送することができる。

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

＜処理炉の構成＞
図２は処理炉の内部構造を示す断面図を、図３は処理炉周辺の構造を示す断面図を、図４は基板処理装置の制御系統を説明するブロック図を、図５はボートの詳細構造を示す斜視図を、図６はウェーハをウェーハホルダに保持させた状態を示す断面図を、図７はウェーハおよびウェーハホルダを示す斜視図を、図８はウェーハホルダにおける反応ガスの消費部分を説明する説明図をそれぞれ表している。次に、これらの図２〜図８を用いて、ＳｉＣエピタキシャル膜を成膜する半導体製造装置１０の処理炉４０について説明する。

処理炉４０は、円筒形状の反応室４４を形成する反応管４２を備えている。反応管４２は、石英またはＳｉＣ等の耐熱性材料からなり、上方側が閉塞され下方側が開口した有底筒状に形成されている。反応管４２内の反応室４４には、ボート３０が収納されるようになっている。ここで、ボート３０は、ウェーハホルダ１００（図６〜図８参照）に搭載されたウェーハ１４を、水平姿勢でかつ互いに中心を揃えて整列させ、縦方向に複数積層した状態で保持するようになっている。なお、ボート３０の下方側には、例えば、石英やＳｉＣ等の耐熱性材料により円柱形状に形成された断熱部材としてのボート断熱部３４が設けられ、加熱体４８からの熱が、処理炉４０の下方側に伝達し難くなっている。

反応管４２の開口側（図中下方側）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、ステンレス材料等からなり、上方側および下方側が開口した円筒形状に形成されている。マニホールド３６は反応管４２を支持し、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。これにより、反応管４２およびマニホールド３６の内部に充填された反応ガスが外部に漏洩するのを防止している。

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

処理炉４０は、加熱体４８と誘導コイル５０とを備えている。加熱体４８は反応室４４内に設けられ、上方側が閉塞されて下方側が開口された有底筒状に形成されている。これにより、加熱体４８内に供給される反応ガスを封止でき、かつ反応室４４の上方側への放熱を抑制できる。加熱体４８は、少なくとも複数積層されたウェーハ１４の積層領域を囲むように設けられ、磁場発生部として機能する誘導コイル５０により誘導加熱されるようになっている。

誘導コイル５０は、円筒形状の支持部材５１の内周側に螺旋状に固定され、当該誘導コイル５０は外部電源（図示せず）により通電される。そして、誘導コイル５０を通電することで当該誘導コイル５０は磁場を発生し、ひいては加熱体４８が誘導加熱される。このように加熱体４８を誘導加熱により発熱させることで、反応室４４内が加熱されるようになっている。

加熱体４８の近傍には、反応室４４内の温度を検出する温度検出体としての温度センサ（図示せず）が設けられており、当該温度センサおよび誘導コイル５０は、コントローラ１５２の温度制御部５２（図４参照）と電気的に接続されている。温度制御部５２は、温度センサにより検出された温度情報に基づいて、反応室４４内の温度が所望の温度分布となるよう、誘導コイル５０への通電具合を所定のタイミングで調節（制御）するようになっている。

反応管４２と加熱体４８との間には、例えば、誘導加熱され難いカーボンフェルト等で形成された断熱材５４が設けられている。断熱材５４は、側壁部５４ａと蓋部５４ｂとを備え、反応管４２および加熱体４８と同様に、上方側が閉塞され下方側が開口された有底筒状に形成されている。このように、断熱材５４を設けることで加熱体４８からの輻射熱の伝達を遮断し、反応管４２あるいは反応管４２の外部が加熱されるのを抑制している。なお、側壁部５４ａおよび蓋部５４ｂは、一体成形または別部材で構成することができる。

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

加熱体４８と各ウェーハ１４との間には、少なくともＳｉ（シリコン）原子含有ガス，Ｃｌ（塩素）原子含有ガス，Ｃ（炭素）原子含有ガスおよび還元ガスを供給する複数の第１ガス供給口６０を備えた第１ガス供給ノズル（ガスノズル）６１が設けられている。また、加熱体４８と各ウェーハ１４との間で、第１ガス供給ノズル６１の対向位置には、第１ガス供給ノズル６１から供給された反応ガスを外部に排気する第１ガス排気口６２が設けられている。さらに、反応管４２と断熱材５４の間には、第２ガス供給口６４を備えた第２ガス供給ノズル６５と、その対向位置には、第２ガス排気口６６が設けられている。以下、それぞれのノズルについて説明する。

第１ガス供給ノズル６１は、例えば、カーボングラファイト等で中空パイプ状に形成され、その先端側は加熱体４８の上方側に延在しており、第１ガス供給ノズル６１の各第１ガス供給口６０は各ウェーハ１４の側面に向けられている。第１ガス供給ノズル６１の基端側は、マニホールド３６を貫通しつつ、当該マニホールド３６に溶接等により固定されている。第１ガス供給ノズル６１は、少なくとも、Ｓｉ原子含有ガスとして例えばモノシラン（ＳｉＨ_４）ガス、Ｃｌ原子含有ガスとして例えば塩化水素（ＨＣｌ）ガス、Ｃ原子含有ガスとして例えばプロパン（Ｃ_３Ｈ_８）ガス、還元ガスとして例えば水素（Ｈ_２）ガスとをそれぞれ混合した状態とし、この反応ガスを各ウェーハ１４に向けて供給するようになっている。

第１ガス供給ノズル６１は、第１ガスライン６８に接続されている。第１ガスライン６８は、流量制御器（流量制御手段）としての各ＭＦＣ（マスフローコントローラ）７２ａ，７２ｂ，７２ｃ，７２ｄおよび各バルブ７４ａ，７４ｂ，７４ｃ，７４ｄを介して、第１ガス源７０ａ，第２ガス源７０ｂ，第３ガス源７０ｃ，第４ガス源７０ｄに接続されている。なお、各ガス源７０ａ〜７０ｄには、例えば、ＳｉＨ_４ガス，ＨＣｌガス，Ｃ_３Ｈ_８ガス，Ｈ_２ガスがそれぞれ充填されている。

この構成により、例えば、ＳｉＨ_４ガス，ＨＣｌガス，Ｃ_３Ｈ_８ガス，Ｈ_２ガスのそれぞれの供給流量，濃度，分圧等を制御することができる。各バルブ７４ａ〜７４ｄおよび各ＭＦＣ７２ａ〜７２ｄは、コントローラ１５２のガス流量制御部７８（図４参照）に電気的に接続されている。ガス流量制御部７８は、供給すべきそれぞれの反応ガスの流量を所定流量とするよう、所定のタイミングで制御するようになっている。ここで、ＳｉＨ_４ガス（成膜ガス），ＨＣｌガス（エッチングガス），Ｃ_３Ｈ_８ガス（成膜ガス），Ｈ_２ガス（還元ガス）をそれぞれ供給する各ガス源７０ａ〜７０ｄ，各バルブ７４ａ〜７４ｄ，各ＭＦＣ７２ａ〜７２ｄ，第１ガスライン６８，第１ガス供給ノズル６１および各第１ガス供給口６０によって、第１ガス供給系を構成している。

なお、上述においては、第１ガス供給ノズル６１の各第１ガス供給口６０から、少なくとも、Ｓｉ原子含有ガス，Ｃｌ原子含有ガス，Ｃ原子含有ガスおよび還元ガスを供給するようにしたが、これに限らず、それぞれの反応ガスに対応させて個別にガス供給ノズルを設けても良い。この場合、各反応ガスは反応室４４内で混合されることになる。また、例えば２つのガス供給ノズルを設けて、上記４種類の反応ガスのうちの２種類を任意の組み合わせで混合させておき、各ウェーハ１４に向けて供給するようにしても良い。

また、上述においては、Ｃｌ原子含有ガスとしてＨＣｌガスを用いた場合を例示したが、これに限らず、塩素（Ｃｌ_２）ガス等を用いても良い。

さらに、上述においては、Ｓｉ原子含有ガスとＣｌ原子含有ガスとを第１ガスライン６８内で混合しておき、この混合した反応ガスを各第１ガス供給口６０からウェーハ１４に供給するようにしたが、これに限らず、Ｓｉ原子とＣｌ原子とを含有するガスである、例えばテトラクロロシラン（ＳｉＣｌ_４）ガス，トリクロロシラン（ＳｉＨＣｌ_３）ガス，ジクロロシラン（ＳｉＨ_２Ｃｌ_２）ガス等を供給するようにしても良い。

また、上述においては、Ｃ原子含有ガスとしてＣ_３Ｈ_８ガスを用いた場合を例示したが、これに限らず、エチレン（Ｃ_２Ｈ_４）ガス，アセチレン（Ｃ_２Ｈ_２）ガス等を用いても良い。

さらには、第１ガス供給ノズル６１内でドーパントガスを混合させておき、各第１ガス供給口６０からドーパントガスを含有する反応ガスを供給するようにしても良い。また、当該ドーパントガスを供給するための専用のガス供給ノズルを別途設け、当該ガス供給ノズルからドーパントガスを反応室４４内に供給するようにしても良い。

加熱体４８と各ウェーハ１４との間で第１ガス供給ノズル６１と対向する第１ガス排気口６２には、マニホールド３６を貫通して当該マニホールド３６に溶接等により固定されたガス排気管７６が接続されている。これにより、反応室４４内に供給された反応ガスは、第１ガス排気口６２およびガス排気管７６を介して、半導体製造装置１０の外部に排出される。

このように、各第１ガス供給口６０から反応室４４内に、少なくとも、Ｓｉ原子含有ガス，Ｃｌ原子含有ガス，Ｃ原子含有ガスおよび還元ガスを供給するようにし、各第１ガス供給口６０から供給された反応ガスを、ボート３０に積層された各ウェーハ１４に対して側面方向から平行に流し、その後、反応ガスは第１ガス排気口６２に向かう。これにより、各ウェーハ１４の成膜面全体を、効率的かつ均一に反応ガスに曝すことができる。

ここで、好ましくは、反応室４４の内部における加熱体４８と各ウェーハ１４との間で、かつ第１ガス供給ノズル６１と第１ガス排気口６２との間に、反応ガスの流れ方向を各ウェーハ１４に向けるための構造物（図示せず）を設けると良い。この構造物の材料としては、好ましくは断熱材またはカーボングラファイト等を用いることで、耐熱性の向上やパーティクル発生の抑制を図ることができる。これにより、各第１ガス供給口６０から供給される反応ガスを、より各ウェーハ１４の成膜面全体に行き渡るようにすることができ、各ウェーハ１４を効率的かつ均一に反応ガスに曝すことができる。ひいては各ウェーハ１４上に成膜されるＳｉＣエピタキシャル膜の膜厚均一性（成膜精度）を向上させることができる。

反応管４２と断熱材５４との間に配置された第２ガス供給ノズル６５の基端側は、マニホールド３６を貫通して当該マニホールド３６に溶接等により固定されている。第２ガス供給ノズル６５は、第２ガスライン６９に接続され、当該第２ガスライン６９は、ＭＦＣ７２ｅおよびバルブ７４ｅを介して、第５ガス源７０ｅに接続されている。なお、第５ガス源７０ｅには、例えば不活性ガスとして、希ガスのＡｒ（アルゴン）ガスが充填されている。これにより、ＳｉＣエピタキシャル膜の成長に寄与する反応ガスが、反応管４２と断熱材５４との間に進入するのを防止し、反応管４２の内壁や断熱材５４の外壁に不要な生成物が付着するのを抑制できる。なお、バルブ７４ｅおよびＭＦＣ７２ｅにおいても、コントローラ１５２のガス流量制御部７８（図４参照）に電気的に接続されている。

反応管４２と断熱材５４との間で、第２ガス供給ノズル６５との対向部位には、第２ガス排気口６６が設けられている。第２ガス排気口６６においても、第１ガス排気口６２と同様にガス排気管７６に接続されている。ガス排気管７６の下流側には、圧力検出器としての圧力センサ（図示せず）および圧力調整器としてのＡＰＣ（Auto Pressure Controller）バルブ７９を介して、真空ポンプ等の真空排気装置８０が接続されている。

圧力センサおよびＡＰＣバルブ７９には、コントローラ１５２の圧力制御部９８（図４参照）が電気的に接続されている。圧力制御部９８は、圧力センサにより検出された圧力に基づき、所定のタイミングでＡＰＣバルブ７９の開度を調節（制御）するようになっている。これにより、反応管４２と断熱材５４との間に供給されたＡｒガスを、第２ガス排気口６６，ガス排気管７６およびＡＰＣバルブ７９を介して真空排気装置８０から外部に所定量排気することで、処理炉４０内の圧力が所定圧力に調整される。

ここで、Ａｒガス（不活性ガス）を供給する第５ガス源７０ｅ，バルブ７４ｅ，ＭＦＣ７２ｅ，第２ガスライン６９，第２ガス供給ノズル６５および第２ガス供給口６４によって、第２ガス供給系を構成している。また、不活性ガスとして、Ａｒガスを供給するようにした場合を例示したが、これに限らず、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の少なくとも１つのガス、または上述の希ガスのうちの少なくとも１つのガスとＡｒガスとを組み合わせたガスを供給するようにしても良い。

＜処理炉の周辺の構成＞
図３に示すように、処理炉４０の下方側には、当該処理炉４０の開口部分である炉口１４４を気密に閉塞するシールキャップ（炉口蓋体）１０２が設けられている。シールキャップ１０２は、例えば、ステンレス等の金属材料により略円盤状に形成されている。シールキャップ１０２と処理炉４０の天板１２６との間には、両者間をシールするシール部材としてのＯリング（図示せず）が設けられ、これにより処理炉４０内を気密に保持できるようにしている。

シールキャップ１０２には回転機構１０４が設けられ、当該回転機構１０４の回転軸１０６は、シールキャップ１０２を貫通してボート断熱部３４に連結されている。そして、回転機構１０４を回転駆動することにより、回転軸１０６およびボート断熱部３４を介して処理炉４０内でボート３０が回転し、これに伴いウェーハ１４も回転するようになっている。

シールキャップ１０２は、処理炉４０の外側に設けられた昇降モータ（昇降機構）Ｍによって垂直方向（上下方向）に昇降されるよう構成され、これによりボート３０を処理炉４０に対して搬入搬出できるようになっている。回転機構１０４および昇降モータＭには、コントローラ１５２の駆動制御部１０８（図４参照）が電気的に接続されている。駆動制御部１０８は、回転機構１０４および昇降モータＭを、所定の動作をするよう所定のタイミングにて制御するようになっている。

処理炉４０の下方側には、予備室としてのロードロック室ＬＲが設けられ、当該ロードロック室ＬＲの外側には下基板ＬＰが設けられている。下基板ＬＰには、昇降台１１４を摺動自在に支持するガイドシャフト１１６の基端部が固定され、また、昇降台１１４と螺合するボール螺子１１８の基端部が回転自在に支持されている。また、ガイドシャフト１１６の先端部およびボール螺子１１８の先端部には、上基板ＵＰが装着されている。ボール螺子１１８は上基板ＵＰに搭載された昇降モータＭにより回転駆動され、昇降台１１４はボール螺子１１８の回転駆動により昇降するようになっている。

昇降台１１４には、中空パイプ状の昇降シャフト１２４が垂下するよう固定され、昇降台１１４と昇降シャフト１２４との連結部分は気密となっている。これにより、昇降シャフト１２４は、昇降台１１４とともに昇降するようになっている。昇降シャフト１２４は、ロードロック室ＬＲの上方側の天板１２６に設けられた貫通孔１２６ａを、所定の隙間を持って貫通している。つまり、昇降シャフト１２４が昇降する際に、当該昇降シャフト１２４は天板１２６に接触することが無い。

ロードロック室ＬＲと昇降台１１４との間には、昇降シャフト１２４の周囲を覆うよう伸縮性を有するベローズ（中空伸縮体）１２８が設けられ、当該ベローズ１２８によりロードロック室ＬＲは気密に保持されている。なお、ベローズ１２８は、昇降台１１４の昇降量に対応し得る充分な伸縮量を備え、ベローズ１２８の内径は昇降シャフト１２４の外径に比べて充分に大きくなっている。これにより、ベローズ１２８は、その伸縮時において、昇降シャフト１２４と接触すること無くスムーズに伸縮することができる。

昇降シャフト１２４の下方側には、昇降基板１３０が水平に固定され、当該昇降基板１３０の下方側には、Ｏリング等のシール部材（図示せず）を介して駆動部カバー１３２が気密に取り付けられている。昇降基板１３０および駆動部カバー１３２は、駆動部収納ケース１３４を構成しており、これにより、駆動部収納ケース１３４内の雰囲気とロードロック室ＬＲ内の雰囲気とを隔離している。

駆動部収納ケース１３４の内部には、ボート３０を回転駆動する回転機構１０４が設けられ、当該回転機構１０４の周辺は、水冷構造の冷却機構１３５により冷却されるようになっている。

回転機構１０４には電力ケーブル１３８が電気的に接続されており、当該電力ケーブル１３８は、昇降シャフト１２４の上方側から中空部を通って、回転機構１０４に導かれている。また、冷却機構１３５およびシールキャップ１０２には、冷却水流路１４０がそれぞれ形成されており、これらの冷却水流路１４０には、それぞれ冷却水配管１４２が接続されている。各冷却水配管１４２は、昇降シャフト１２４の上方側から中空部を通って、各冷却水流路１４０に導かれている。

コントローラ１５２の駆動制御部１０８により昇降モータＭを回転駆動させることで、ボール螺子１１８が回転し、これにより昇降台１１４および昇降シャフト１２４が昇降し、ひいては駆動部収納ケース１３４が昇降する。そして、駆動部収納ケース１３４を上昇させることで、昇降基板１３０に気密に設けたシールキャップ１０２が処理炉４０の開口部である炉口１４４を密閉し、これによりウェーハ１４を熱処理できる状態となる。また、駆動部収納ケース１３４を下降させることで、シールキャップ１０２とともにボート３０が降下して、ウェーハ１４を処理炉４０の外部に搬出できる状態となる。

図４に示すように、ＳｉＣエピタキシャル膜を成膜する半導体製造装置１０を制御するコントローラ１５２は、温度制御部５２，ガス流量制御部７８，圧力制御部９８および駆動制御部１０８を備えている。これらの温度制御部５２，ガス流量制御部７８，圧力制御部９８および駆動制御部１０８は、操作部および入出力部を構成し、半導体製造装置１０の全体を制御する主制御部１５０に電気的に接続されている。

＜ウェーハの積層構造＞
図５に示すように、ボート３０は、円盤状に形成された上板３０ａと、円環状に形成された下板３０ｂと、上板３０ａと下板３０ｂとの間に設けられ、両者を水平状態で支持する支柱としての第１ボート柱３１ａ，第２ボート柱３１ｂおよび第３ボート柱３１ｃとを備えている。上板３０ａ，下板３０ｂおよび各ボート柱３１ａ〜３１ｃは、何れもＳｉＣ等の耐熱材料により形成され、これらは互いに嵌め込みやネジ止め等の接続手段により一体に組み付けられている。

各ボート柱３１ａ〜３１ｃは、何れも同じ形状に形成され、ボート３０を組み立てた状態のもとで、各ボート柱３１ａ〜３１ｃが対向する側には、切り欠きよりなる複数のホルダ保持部ＨＳが設けられている。各ホルダ保持部ＨＳは、ウェーハ１４を搭載したウェーハホルダ１００（図６参照）の外周側を取り外し可能に保持するもので、各ボート柱３１ａ〜３１ｃの長手方向に沿って所定間隔で、例えば３０段設けられている。つまり、ボート３０は、３０枚のウェーハ１４を、それぞれウェーハホルダ１００を介して水平状態でかつ互いに中心を揃えた状態のもとで、縦方向に積層保持するよう構成されている。

第１ボート柱３１ａおよび第２ボート柱３１ｂは、上板３０ａおよび下板３０ｂの周方向に沿って９０度間隔となるよう配置されている。また、第２ボート柱３１ｂおよび第３ボート柱３１ｃは、上板３０ａおよび下板３０ｂの周方向に沿って１８０度間隔となるよう配置されている。つまり、第１ボート柱３１ａと第２ボート柱３１ｂとの間隔は、第２ボート柱３１ｂと第３ボート柱３１ｃとの間隔よりも狭くなっている。なお、第１ボート柱３１ａおよび第３ボート柱３１ｃは、第１ボート柱３１ａおよび第２ボート柱３１ｂの関係と同様に、上板３０ａおよび下板３０ｂの周方向に沿って９０度間隔となっている。各ボート柱３１ａ〜３１ｃの間隔のうちの最も広く開口した開口部分、つまり第２ボート柱３１ｂと第３ボート柱３１ｃとの間の開口部分は、ウェーハ１４を保持したウェーハホルダ１００を移載するための開口部（搬入搬出部）となっている。

ウェーハ１４を搭載するウェーハホルダ１００は、図６〜図８に示すように円盤状に形成され、当該ウェーハホルダ１００は、円環状のホルダベース１１０と円盤状のホルダカバー１２０とを備えている。ここで、ホルダベース１１０およびホルダカバー１２０においても、何れもＳｉＣ等の耐熱材料によりそれぞれ形成されている。なお、ホルダベース１１０は本発明におけるウェーハホルダを、ホルダカバー１２０は本発明における蓋部材をそれぞれ構成している。このように、ホルダカバー１２０によりウェーハ１４の上面１４ｂを覆う構成とすることにより、ウェーハ１４の上方側から落下してくるパーティクル（微細ゴミ）からウェーハ１４を保護することができる。

ウェーハホルダ１００を構成するホルダベース１１０の外径寸法は、ウェーハ１４の外形寸法よりも大きい外径寸法に設定されている。ホルダベース１１０の中央部分には、ホルダベース１１０を軸方向に貫通する貫通穴１１０ａが設けられ、当該貫通穴１１０ａの内周縁には環状段差部１１１が形成されている。この環状段差部１１１は、ウェーハ１４を保持するようになっている。

このように、ホルダベース１１０の環状段差部１１１にウェーハ１４を保持させることで、ホルダベース１１０の中央部分にウェーハ１４を精度良く位置決め（搭載）することができ、さらには図６に示すように、各ボート柱３１ａ〜３１ｃとウェーハ１４とを遠ざけることができる。また、ウェーハ１４を環状段差部１１１に保持させることで、ウェーハ１４の成膜面となる下面１４ａを反応室４４内の雰囲気に曝すことができる。

ホルダベース１１０は、本体部１１２と薄肉部１１３とを備えており、薄肉部１１３は、ホルダベース１１０の他の部分、つまり本体部１１２よりも薄肉に形成されている。これらの本体部１１２および薄肉部１１３は、それぞれホルダベース１１０の径方向に沿って対向配置されている。ウェーハホルダ１００をボート３０に移載した状態のもとで、本体部１１２の各ボート柱３１ａ〜３１ｃに対応する部分には、本体部１１２の厚み方向、つまりウェーハホルダ１００の軸方向に沿うよう貫通した第１連通穴１１２ａ，第２連通穴１１２ｂ，第３連通穴１１２ｃがそれぞれ設けられている。

各連通穴１１２ａ〜１１２ｃは、何れも同じ形状に形成され、ホルダベース１１０の周方向に沿う長穴形状に形成されている。各連通穴１１２ａ〜１１２ｃのホルダベース１１０の周方向に沿う長さ寸法は、各ボート柱３１ａ〜３１ｃの幅寸法よりも大きく設定され、一方、各連通穴１１２ａ〜１１２ｃのホルダベース１１０の径方向に沿う長さ寸法（幅寸法）は、少なくともホルダベース１１０の最低限の強度を確保し得る大きい寸法に設定されている。つまり、本体部１１２の径方向に沿う各ボート柱３１ａ〜３１ｃに対応する部分の幅寸法は、少なくともホルダベース１１０の最低限の強度を確保し得る小さい寸法（幅狭）に設定されている。

本体部１１２の周方向に沿う第１連通穴１１２ａ（第１ボート柱３１ａ）と第２連通穴１１２ｂ（第２ボート柱３１ｂ）との間、および第１連通穴１１２ａ（第１ボート柱３１ａ）と第３連通穴１１２ｃ（第３ボート柱３１ｃ）との間には、本体部１１２の径方向に沿う幅寸法を小さくする一対の切り欠き部１１２ｄが形成されている。各切り欠き部１１２ｄはそれぞれ同じ形状に形成されている。各切り欠き部１１２ｄの本体部１１２の周方向に沿う長さ寸法は、その両端側が各連通穴１１２ａ〜１１２ｃに臨む位置にまで延びる長さ寸法に設定されている。ここで、各連通穴１１２ａ〜１１２ｃおよび各切り欠き部１１２ｄは、いずれも各ボート柱３１ａ〜３１ｃによる反応ガスの消費を考慮して設けられるものであり、これらの機能については後述する。

薄肉部１１３は、第２ボート柱３１ｂと第３ボート柱３１ｃとの間に配置され、ホルダベース１１０におけるウェーハ１４の下面１４ａ側とは反対側の上面１４ｂ側を、例えば切削する（切削加工）ことにより形成されている。薄肉部１１３は、本体部１１２のように連通穴や切り欠き部を備えていない。また、薄肉部１１３の厚み寸法は、本体部１１２の厚み寸法の略半分の厚み寸法に設定されている。本実施の形態においては、例えば本体部１１２の厚み寸法を４ｍｍに設定し、薄肉部１１３の厚み寸法を２ｍｍに設定している。なお、ウェーハ１４の厚み寸法は、例えば１ｍｍに設定されている。

ここで、薄肉部１１３を設けることで、ホルダベース１１０の中心を挟む本体部１１２側と薄肉部１１３側とで、当該ホルダベース１１０の重量バランスを良くしている。つまり、本体部１１２に設けた各連通穴１１２ａ〜１１２ｃおよび各切り欠き部１１２ｄを設けたことによる本体部１１２の軽量化に対応し、その反対側を薄肉部１１３として両者を略同じ重量としている。これにより、ウェーハ１４を搭載したウェーハホルダ１００が、搬送中に傾斜したりボート３０上でがたついたりするのを防止する。

ホルダカバー１２０は、大径本体部１２１と小径嵌合部１２２とを備えており、小径嵌合部１２２は、ホルダベース１１０の環状段差部１１１に入り込んで装着されるようになっている。これにより、ホルダベース１１０に対するホルダカバー１２０のがたつきを抑制している。小径嵌合部１２２は、環状段差部１１１との間でウェーハ１４を挟み、ウェーハ１４の成膜面である下面１４ａとは反対側の上面（非成膜面）１４ｂと接触している。このように、ホルダカバー１２０を、上面１４ｂと接触するよう構成することで、反応ガス（成膜ガス）が上面１４ｂに入り込まず、上面１４ｂが成膜されないようにできる。

図８はウェーハホルダ１００のホルダカバー１２０を省略し、上方側から見た図であり、ウェーハ１４にはハッチングを施している。ウェーハ１４を搭載したウェーハホルダ１００は、回転機構１０４（図２，３参照）の回転駆動に伴うボート３０の回転により、反応室４４内で破線矢印Ｒ方向に回転するようになっている。図８においては、ウェーハホルダ１００を形成するホルダベース１１０による反応ガスの消費を説明するために、ウェーハホルダ１００の径方向外側から当該ウェーハホルダ１００の中心Ｏまで延びる第１仮想長方形ＶＲ１，第２仮想長方形ＶＲ２および第３仮想長方形ＶＲ３（図中二点鎖線）を記載している。ここで、各仮想長方形ＶＲ１〜ＶＲ３の短手方向に沿う幅寸法は、各ボート柱３１ａ〜３１ｃの幅寸法（直径寸法）となっている。

第１仮想長方形ＶＲ１は、第１ボート柱３１ａに対応する部分に設けられ、当該第１仮想長方形ＶＲ１の部分におけるウェーハホルダ１００（ホルダベース１１０）の表面積は、合計でＳ１（図中網掛部分）に設定されている。このホルダベース１１０（本体部１１２）における表面積Ｓ１は、第１連通穴１１２ａの大きさに依存し、小さい値に設定されている。

ここで、図８においては、第１ボート柱３１ａに対応する部分にのみ第１仮想長方形ＶＲ１を記載しているが、第２ボート柱３１ｂおよび第３ボート柱３１ｃに対応する部分にも第１仮想長方形ＶＲ１と同じ仮想長方形を記載できる。つまり、第２ボート柱３１ｂおよび第３ボート柱３１ｃに対応する部分の仮想長方形（図示せず）におけるホルダベース１１０の表面積についても、上述と同様に合計でＳ１に設定されている。

第２仮想長方形ＶＲ２は、ウェーハホルダ１００の中心Ｏを中心として、第１仮想長方形ＶＲ１を図中左側へ４５度傾けた位置、つまり第１ボート柱３１ａと第２ボート柱３１ｂとの間の中間位置まで回転させた位置に設けられている。第２仮想長方形ＶＲ２の部分におけるホルダベース１１０の表面積は、第１仮想長方形ＶＲ１の部分の表面積Ｓ１よりも大きい表面積Ｓ２（図中網掛部分）に設定、つまり第１仮想長方形ＶＲ１の部分の表面積Ｓ１は、第２仮想長方形ＶＲ２の部分の表面積Ｓ２よりも小さくなっている（Ｓ１＜Ｓ２）。第２仮想長方形ＶＲ２の部分における本体部１１２には、切り欠き部１１２ｄを設けているが、当該切り欠き部１１２ｄのウェーハホルダ１００の径方向に沿う幅寸法よりも、第１仮想長方形ＶＲ１の部分に対応して設けた第１連通穴１１２ａのウェーハホルダ１００の径方向に沿う幅寸法の方が大きいため、表面積Ｓ２＞表面積Ｓ１となる。

ここで、図８においては、第１ボート柱３１ａと第２ボート柱３１ｂとの間にのみ第２仮想長方形ＶＲ２を記載しているが、第１ボート柱３１ａと第３ボート柱３１ｃとの間にも第２仮想長方形ＶＲ２と同じ仮想長方形を記載できる。つまり、第１ボート柱３１ａと第３ボート柱３１ｃとの間の中間位置における仮想長方形（図示せず）においても、そのホルダベース１１０の表面積は上述と同様にＳ２に設定される。

第３仮想長方形ＶＲ３は、ウェーハホルダ１００の中心Ｏを中心として、第１仮想長方形ＶＲ１を図中左右側のいずれか一方に１８０度傾けた位置、つまり第２ボート柱３１ｂと第３ボート柱３１ｃとの間で、中心Ｏを挟む第１ボート柱３１ａの反対側にある薄肉部１１３の中間位置まで回転させた位置に設けられている。第３仮想長方形ＶＲ３の部分におけるホルダベース１１０の表面積は、第２仮想長方形ＶＲ２の部分の表面積Ｓ２よりも大きい表面積Ｓ３（図中網掛部分）に設定、つまり第２仮想長方形ＶＲ２の部分の表面積Ｓ２は、切り欠き部１１２ｄを設けた分、第３仮想長方形ＶＲ３の部分の表面積Ｓ３よりも小さくなっている（Ｓ２＜Ｓ３）。

このように、各ボート柱３１ａ〜３１ｃに対応する部分のホルダベース１１０の表面積をＳ１とし、第１ボート柱３１ａと第２ボート柱３１ｂとの間および第１ボート柱３１ａと第３ボート柱３１ｃとの間のホルダベース１１０の表面積をＳ２とし、第２ボート柱３１ｂと第３ボート柱３１ｃとの間のホルダベース１１０の表面積をＳ３とし、これらの大小関係をＳ１＜Ｓ２＜Ｓ３としている。これにより、図中矢印に示すように、第１ガス供給ノズル６１の各第１ガス供給口６０から供給される反応ガスは、各ボート柱３１ａ〜３１ｃに対応する部分では、各ボート柱３１ａ〜３１ｃおよび表面積Ｓ１の部分（消費位置Ａ）で消費される。また、第１ボート柱３１ａと第２ボート柱３１ｂとの間および第１ボート柱３１ａと第３ボート柱３１ｃとの間では、反応ガスは表面積Ｓ２の部分（消費位置Ｂ）で消費される。さらに、第２ボート柱３１ｂと第３ボート柱３１ｃとの間では、反応ガスは表面積Ｓ３の部分（消費位置Ｃ）で消費される。

ここで、各消費位置Ａ〜Ｃにおける反応ガスの消費量は、何れの部分においても略同じ消費量となるようバランスされている。例えば、消費位置Ｃではホルダベース１１０の表面積Ｓ３の部分で消費量２０％となり、消費位置Ａでは各ボート柱３１ａ〜３１ｃで消費量１８％、ホルダベース１１０の表面積Ｓ１の部分で消費量２％となる。消費位置Ｂでは、消費位置Ｃに比して各ボート柱３１ａ〜３１ｃに近接しており、これにより各ボート柱３１ａ〜３１ｃでの消費（消費量５％）が影響する。このため、消費位置Ｂでは、切り欠き部１１２ｄを設けて反応ガスの消費量を微調整（消費量１５％となるよう調整）している。

このように各消費位置Ａ〜Ｃにおいて反応ガスの消費量をバランス、つまり各消費位置Ａ〜Ｃの全て部分において、上述の例示のようにウェーハ１４に到達するまでの反応ガスの消費量を略２０％とすることができ、ひいてはウェーハ１４に到達するまでの反応ガスの濃度を略均一化できるようにしている。即ち、本実施の形態における各連通穴１１２ａ〜１１２ｃの大きさや、切り欠き部１１２ｄの大きさは、上述したような反応ガスの消費量を考慮に入れて設定されると良い。

＜ＳｉＣエピタキシャル膜の成膜方法＞
次に、上述した半導体製造装置１０を用い、半導体デバイスの製造工程の一工程として、ＳｉＣ等で構成されるウェーハ１４等の基板上に、例えば、ＳｉＣエピタキシャル膜を成膜する基板の製造方法（処理方法）について説明する。なお、以下の説明における半導体製造装置１０を構成する各部分の動作は、コントローラ１５２によって制御される。

図１に示すように、まず、ポッドステージ１８に、複数枚のウェーハ１４（ウェーハホルダ１００）を収納したポッド１６をセットする。すると、ポッド搬送装置２０が動作して、ポッド１６がポッドステージ１８からポッド収納棚２２へ搬送されてストックされる。次に、ポッド搬送装置２０により、ポッド収納棚２２にストックされたポッド１６をポッドオープナ２４に搬送してセットし、当該ポッドオープナ２４によりポッド１６の蓋１６ａが開かれて、基板枚数検知器２６によりポッド１６に収納されているウェーハ１４の枚数を検知する。

その後、基板移載機２８の動作により、ポッドオープナ２４の位置にあるポッド１６からウェーハ１４を搭載したウェーハホルダ１００を取り出し、ボート３０に移載する。

複数枚のウェーハ１４をボート３０に積層すると、各ウェーハ１４を保持したボート３０は、昇降モータＭの回転駆動による昇降台１１４および昇降シャフト１２４の昇降動作により反応室４４内に搬入、つまりボートローディングされる。ボート３０が反応室４４内に完全に搬入されると、シールキャップ１０２は反応室４４をシールした状態となり、これにより反応室４４の気密が保持される。ここまでの一連の工程、つまりボート３０に複数積層された各ウェーハ１４を反応管４２内に搬入し、シールキャップ１０２により密閉するまでの工程（ボートローディング工程）が、基板搬送工程を構成している。

ボート３０を反応室４４に搬入した後、反応室４４の内部圧力が所定の圧力（真空度）となるよう真空排気装置８０が駆動され、反応室４４が真空排気（真空引き）される。この時、反応室４４の内部圧力は、圧力センサによって測定され、測定された圧力に基づいて第１ガス排気口６２および第２ガス排気口６６に連通するＡＰＣバルブ７９がフィードバック制御される。

また、ウェーハ１４の温度および反応室４４の内部温度を所定の温度とするよう、誘導コイル５０が通電され、これにより加熱体４８が加熱される。この時、反応室４４の内部温度が所定の温度分布（例えば均一温度分布）となるよう、温度センサが検出した温度情報に基づいて誘導コイル５０への通電具合をフィードバック制御する。続いて、回転機構１０４によりボート３０が回転駆動されて、これにより各ウェーハ１４も反応室４４の内部で回転される（図８の破線矢印Ｒ参照）。

その後、ＭＦＣ７２ａ〜７２ｄおよびバルブ７４ａ〜７４ｄを制御し、これにより、ＳｉＣエピタキシャル膜の成膜に寄与するＳｉ原子含有ガス（成膜ガス），Ｃｌ原子含有ガス（エッチングガス），Ｃ原子含有ガス（成膜ガス）およびＨ_２ガス（還元ガス）を、各ガス源７０ａ〜７０ｄから供給する。すると、これらのガスは第１ガスライン６８内で混合されて、その後、反応ガスとして第１ガスライン６８を介して第１ガス供給ノズル６１の各第１ガス供給口６０から、反応室４４内の各ウェーハ１４および各ウェーハホルダ１００に向けて反応ガスが噴射される。

各第１ガス供給口６０から噴射された反応ガスは、反応室４４内を横切る際に、各ボート柱３１ａ〜３１ｃ，各ウェーハ１４および各ウェーハホルダ１００に接触する。これにより、各ウェーハ１４における下面１４ａ（図６参照）の表面上等に、ＳｉＣエピタキシャル膜が成膜されていく。その後、反応室４４内の加熱体４８の内周側等を流れて、第１ガス排気口６２からガス排気管７６を介して外部に排気される。

また、ＭＦＣ７２ｅおよびバルブ７４ｅが制御され、第５ガス源７０ｅからの不活性ガスとしてのＡｒガス（希ガス）が所定の流量となるよう調整される。そして、第２ガスライン６９，第２ガス供給ノズル６５および第２ガス供給口６４を介して反応管４２と断熱材５４との間に供給される。第２ガス供給口６４から供給されたＡｒガスは、反応管４２と断熱材５４との間を流れて、第２ガス排気口６６から外部に排気される。その後、上述のように反応ガスを各ウェーハ１４等に曝して、予め設定された時間が経過すると、各反応ガスの供給制御が停止される。ここまでの一連の工程、つまり反応ガスの供給により、各ウェーハ１４における下面１４ａの表面上等にＳｉＣエピタキシャル膜を成膜する工程が、基板処理工程を構成している。

次いで、図示しない不活性ガス供給源から不活性ガスが供給され、反応室４４内の加熱体４８の内側の空間が不活性ガスで置換され、さらに反応室４４の内部圧力が常圧に復帰される。

反応室４４内が常圧に復帰した後、昇降モータＭの回転駆動によりシールキャップ１０２が下降し、処理炉４０の炉口１４４が開口される。これに伴い、熱処理済み（成膜処理済み）の各ウェーハ１４が、ボート３０に保持された状態でマニホールド３６の下方側から反応管４２の外部に搬出、つまりボートアンローディングされる。ボート３０に保持された各ウェーハ１４は、冷えるまでロードロック室ＬＲの内部で待機状態となる。

その後、各ウェーハ１４が所定の温度にまで冷却されると、基板移載機２８の動作により、各ウェーハ１４を搭載した各ウェーハホルダ１００がボート３０から取り出され、ポッドオープナ２４にセットされている空のポッド１６に搬送されて収納される。その後、ポッド搬送装置２０の動作により、各ウェーハ１４を収納したポッド１６が、ポッド収納棚２２またはポッドステージ１８に搬送される。このようにして、半導体製造装置１０の一連の動作が完了する。

＜成膜状態の比較＞
次に、ウェーハホルダ１００を用いた場合のＳｉＣエピタキシャル膜の成膜状態（本発明）と、図９に示す単純な円環形状のウェーハホルダＷＨを用いた場合のＳｉＣエピタキシャル膜の成膜状態（比較例）との比較結果について、図面を用いて詳細に説明する。

図９は単純な円環形状のウェーハホルダ（比較例）を示す図７に対応した斜視図を、図１０は図９の比較例に係るウェーハホルダを用いたウェーハの成膜状態を示す解析図を、図１１は本発明に係るウェーハホルダを用いたウェーハの成膜状態を示す解析図をそれぞれ表している。

図９に示すように、比較例に係るウェーハホルダＷＨは、上述の第１実施の形態に比してホルダベースＨＢの形状のみが異なっている。ホルダベースＨＢは、その肉厚が全周で均一となって凹凸の無い単純な円環形状に形成され、各ボート柱３１ａ〜３１ｃに対応する連通穴や、各ボート柱３１ａ〜３１ｃ間に対応する切り欠き部を備えていない。つまり、比較例のウェーハホルダＷＨは、各ボート柱３１ａ〜３１ｃからウェーハ１４を離間させるのみで、ある程度の成膜精度を確保するようにしている。なお、図９において、ホルダベースＨＢの形状以外については、上述の第１実施の形態と同じ構成であるため同一の記号を付している。

図１０に示すように、ホルダベースＨＢによれば、ウェーハ１４における第２ボート柱３１ｂと第３ボート柱３１ｃとの間、つまり各ボート柱３１ｂ，３１ｃによる悪影響を受け難い部分については、意図する膜厚のＳｉＣエピタキシャル膜が部分的に成膜されている（図中濃色部分）。ところが、ウェーハ１４のそれ以外の部分については、各ボート柱３１ａ〜３１ｃやホルダベースＨＢが反応ガスを消費することから、ＳｉＣエピタキシャル膜が薄くなっている（図中淡色部分）。さらに、図中濃色部分と図中淡色部分との境界線の間隔は詰まっており急勾配となっている。これは、ウェーハ１４における成膜面の凹凸の差が大きいことを意味し、後の半導体デバイス等における製品誤差を招く原因となる。

これに対し、第１実施の形態におけるホルダベース１１０によれば、各ボート柱３１ｂ，３１ｃによる悪影響を受け難い部分以外の部分における反応ガスの消費量を調整（コントロール）しているので、図１１に示すように、ウェーハ１４における成膜面の大部分を、意図する膜厚にすることができる（図中濃色部分を増やすことができる）。また、比較例とは異なり、図中濃色部分と図中淡色部分との境界線の間隔が広がり、緩勾配となっている。これは、ウェーハ１４における成膜面の凹凸の差が小さいことを意味し、後の半導体デバイス等における製品誤差を小さくすることができる。

＜第１実施の形態の代表的効果＞
以上、第１実施の形態で説明した技術的思想によれば、少なくとも、以下に記載する複数の効果のうち、１つ以上の効果を奏する。

（１）第１実施の形態によれば、ウェーハ１４を内周側で保持するウェーハホルダ１００（ホルダベース１１０）と、ホルダベース１１０の外周側を保持するホルダ保持部ＨＳを有する各ボート柱３１ａ〜３１ｃとを備え、ホルダベース１１０の外径寸法をウェーハ１４の外径寸法よりも大きくし、かつホルダベース１１０をホルダ保持部ＨＳから取り外せるようにしたので、ホルダベース１１０と各ボート柱３１ａ〜３１ｃとを溶接等により固着しなくて済む。したがって、ホルダベース１１０および各ボート柱３１ａ〜３１ｃをＳｉＣ等で形成することができ、容易に高温に耐え得るウェーハの積層構造を実現できる。また、ホルダベース１１０によって、各ボート柱３１ａ〜３１ｃからウェーハ１４を離間させることができるので、成膜精度に悪影響を及ぼすのを抑制できる。

（２）第１実施の形態によれば、第１ボート柱３１ａの幅寸法で、ホルダベース１１０の中心Ｏまで延ばした第１仮想長方形ＶＲ１におけるホルダベース１１０の表面積Ｓ１を、第１仮想長方形ＶＲ１をホルダベース１１０の中心Ｏを中心として、各ボート柱３１ａ〜３１ｃのうちの第１，第２ボート柱３１ａ，３１ｂの中間位置まで回転させた第２仮想長方形ＶＲ２におけるホルダベース１１０の表面積Ｓ２よりも小さくした。これにより、ホルダベース１１０を、第１ボート柱３１ａによる反応ガスの消費を考慮した形状とすることができ、ウェーハ１４に到達する反応ガスの濃度をその全周において略均一化できる。よって、成膜精度をより向上させることが可能となる。

（３）第１実施の形態によれば、第１，第２ボート柱３１ａ，３１ｂの間隔を第２，第３ボート柱３１ｂ，３１ｃの間隔よりも狭くし、第２仮想長方形ＶＲ２は第１，第２ボート柱３１ａ，３１ｂの中間位置に位置し、第２仮想長方形ＶＲ２におけるホルダベース１１０の表面積Ｓ２を、第１仮想長方形ＶＲ１をホルダベース１１０の中心Ｏを中心として、第２，第３ボート柱３１ｂ，３１ｃの中間位置まで回転させた第３仮想長方形ＶＲ３におけるホルダベース１１０の表面積Ｓ３よりも小さくした。これにより、間隔が狭い側の第１，第２ボート柱３１ａ，３１ｂによる反応ガスの消費を考慮することができる。よって、ウェーハ１４に到達する反応ガスの濃度をその全周においてさらに均一化することができ、成膜精度をさらに向上させることが可能となる。

（４）第１実施の形態で説明した半導体製造装置１０を、半導体装置の製造方法における基板の処理工程において用いることにより、半導体装置の製造方法において、上述した複数の効果のうち、１つ以上の効果を奏する。

（５）第１実施の形態で説明した半導体製造装置１０を、ＳｉＣエピタキシャル膜を形成する基板の製造方法における基板の処理工程において用いることにより、ＳｉＣエピタキシャル膜を形成する基板の製造方法において、上述した複数の効果のうち、１つ以上の効果を奏する。

［第２実施の形態］
次に、本発明の第２実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、上述した第１実施の形態と同じ部分については同一の記号を付し、その詳細な説明を省略する。

図１２は第２実施の形態に係るウェーハホルダを示す図７に対応した斜視図を、図１３は図１２のウェーハホルダにおける反応ガスの消費部分を説明する説明図をそれぞれ表している。

第２実施の形態においては、上述の第１実施の形態に比してウェーハホルダ２００を形成するホルダベース２１０の形状のみが異なっている。つまり、第１実施の形態ではホルダベース１１０に一対の切り欠き部１１２ｄ（図７参照）を設け、その外周側を非円形としたのに対し、第２実施の形態ではホルダベース２１０に各切り欠き部１１２ｄを設けず、その外周側を円形としている。ホルダベース２１０は、各切り欠き部１１２ｄに換えて一対の抜き穴２１１を備えており、各抜き穴２１１は各切り欠き部１１２ｄと同じ機能を有している。各抜き穴２１１は、第１ボート柱３１ａと第２ボート柱３１ｂとの間、および第１ボート柱３１ａと第３ボート柱３１ｃとの間にそれぞれ設けられ、ウェーハホルダ２００の軸方向に沿うようホルダベース２１０の本体部２１２を貫通して設けられている。

各抜き穴２１１（第２実施の形態）は、各切り欠き部１１２ｄ（第１実施の形態）に比して径方向内側に配置されるため、ホルダベース２１０の第２仮想長方形ＶＲ２の部分の表面積Ｓ２０（図１３参照）と、図８に示す表面積Ｓ２とを略同じ表面積とするために、各抜き穴２１１の径方向に沿う幅寸法を、各切り欠き部１１２ｄの径方向に沿う幅寸法よりも大きくしている。これにより、ホルダベース２１０の本体部２１２側の重量は、図８に示すホルダベース１１０の本体部１１２側の重量よりも軽くなっている。したがって、ホルダベース２１０の中心Ｏを挟む本体部２１２側の重量と薄肉部２１３側の重量とをバランスさせるために、薄肉部２１３には円弧穴２１３ａを設けている。円弧穴２１３ａは、ウェーハホルダ２００の軸方向に沿うようホルダベース２１０の薄肉部２１３を貫通して設けられている。

ここで、ホルダベース２１０の第３仮想長方形ＶＲ３の部分の表面積Ｓ３０は、図８に示す表面積Ｓ３よりも若干小さくなっているため、これに合わせて、第１，第２仮想長方形ＶＲ１，ＶＲ２の部分の表面積Ｓ１０，Ｓ２０も、図８に示す表面積Ｓ１，Ｓ２よりも若干小さく設定されている。これにより、第１実施の形態と同様、各ウェーハ１４に到達する反応ガスの濃度をその全周において略均一化させている。なお、第２実施の形態のウェーハホルダ２００によるウェーハ１４の膜厚状態は、図１１に示すように、第１実施の形態と略同じ結果となる。

＜第２実施の形態の代表的効果＞
以上、第２実施の形態で説明した技術的思想においても、上述した第１実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。これに加え、第２実施の形態においては、第１ボート柱３１ａと第２ボート柱３１ｂとの間および第１ボート柱３１ａと第３ボート柱３１ｃとの間に、ウェーハホルダ２００（ホルダベース２１０）の軸方向に沿う各抜き穴２１１を設けたので、ホルダベース２１０の外周側を円形にできる。したがって、第１ガス供給ノズル６１の第１ガス供給口６０から供給される反応ガスの流れ方向が乱れるのを抑制して、各ウェーハ１４への反応ガスの供給をより安定化させることができる。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上述した各実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。例えば、上記各実施の形態においては、ＳｉＣエピタキシャル膜を成膜する成膜装置（基板処理装置）を例示して説明したが、本発明はこれに限らず、他の形式の基板処理装置にも本発明における技術的思想を適用することができる。

本発明は少なくとも以下の実施の形態を含む。

〔付記１〕
複数積層された基板を処理する反応容器と、
前記反応容器内に設けられ、前記基板に反応ガスを供給するガスノズルと、
前記基板を内周側で保持する複数のウェーハホルダと、
前記ウェーハホルダの外周側を保持するホルダ保持部を有する複数のボート柱とを備え、
前記ウェーハホルダの外径寸法を前記基板の外径寸法よりも大きくし、かつ前記ウェーハホルダを前記ホルダ保持部から取り外せるようにしたことを特徴とする基板処理装置。

〔付記２〕
前記ボート柱の幅寸法で、前記ウェーハホルダの中心まで延ばした第１仮想長方形における前記ウェーハホルダの表面積を、前記第１仮想長方形を前記ウェーハホルダの中心を中心として、前記複数のボート柱のうちの２つの前記ボート柱の中間位置まで回転させた第２仮想長方形における前記ウェーハホルダの表面積よりも小さくしたことを特徴とする付記１記載の基板処理装置。

〔付記３〕
前記複数のボート柱を第１，第２，第３ボート柱から形成し、前記第１，第２ボート柱の間隔を前記第２，第３ボート柱の間隔よりも狭くし、前記第２仮想長方形は前記第１，第２ボート柱の中間位置に位置し、前記第２仮想長方形における前記ウェーハホルダの表面積を、前記第１仮想長方形を前記ウェーハホルダの中心を中心として、前記第２，第３ボート柱の中間位置まで回転させた第３仮想長方形における前記ウェーハホルダの表面積よりも小さくしたことを特徴とする付記２記載の基板処理装置。

〔付記４〕
前記ウェーハホルダの外周側で前記第１ボート柱と前記第２ボート柱との間に、前記ウェーハホルダの径方向に沿う切り欠き部を設けたことを特徴とする付記３記載の基板処理装置。

〔付記５〕
前記ウェーハホルダの外周側を円形とし、前記第１ボート柱と前記第２ボート柱との間に、前記ウェーハホルダの軸方向に沿う抜き穴を設けたことを特徴とする付記３記載の基板処理装置。

〔付記６〕
前記ウェーハホルダの前記第２ボート柱と前記第３ボート柱との間の厚み寸法を、前記ウェーハホルダの他の部分の厚み寸法よりも薄くしたことを特徴とする付記２記載の基板処理装置。

〔付記７〕
前記ウェーハホルダの厚みを薄くした薄肉部を、前記ウェーハホルダの前記基板の成膜面側とは反対側を切削することで形成したことを特徴とする付記６記載の基板処理装置。

〔付記８〕
前記ウェーハホルダの内周側に、前記ウェーハホルダの軸方向に貫通する貫通穴を設け、前記ウェーハホルダに装着され、前記基板の成膜面側とは反対側を覆う蓋部材を設けたことを特徴とする付記１ないし７のいずれか１つに記載の基板処理装置。

〔付記９〕
前記ウェーハホルダの前記第１仮想長方形に対応する部分には、前記ウェーハホルダの軸方向に沿う連通穴を設けたことを特徴とする付記８記載の基板処理装置。

本発明は、半導体装置（半導体デバイス）やＳｉＣエピタキシャル膜を形成する基板などを製造する製造業等に幅広く利用することができる。

１０…半導体製造装置（基板処理装置）、１２…筐体、１４…ウェーハ（基板）、１４ａ…下面、１４ｂ…上面、１６…ポッド、１６ａ…蓋、１８…ポッドステージ、２０…ポッド搬送装置、２２…ポッド収納棚、２４…ポッドオープナ、２６…基板枚数検知器、２８…基板移載機、３０…ボート、３０ａ…上板、３０ｂ…下板、３１ａ…第１ボート柱、３１ｂ…第２ボート柱、３１ｃ…第３ボート柱、３２…アーム、３４…ボート断熱部、３６…マニホールド、４０…処理炉、４２…反応管、４４…反応室、４８…加熱体、５０…誘導コイル、５１…支持部材、５２…温度制御部、５４…断熱材、５４ａ…側壁部、５４ｂ…蓋部、５５…外側断熱壁、５８…磁気シール、６０…第１ガス供給口、６１…第１ガス供給ノズル、６２…第１ガス排気口、６４…第２ガス供給口、６５…第２ガス供給ノズル、６６…第２ガス排気口、６８…第１ガスライン、６９…第２ガスライン、７０ａ…第１ガス源、７０ｂ…第２ガス源、７０ｃ…第３ガス源、７０ｄ…第４ガス源、７０ｅ…第５ガス源、７２ａ〜７２ｅ…ＭＦＣ、７４ａ〜７４ｅ…バルブ、７６…ガス排気管、７８…ガス流量制御部、７９…ＡＰＣバルブ、８０…真空排気装置、９８…圧力制御部、１００…ウェーハホルダ、１０２…シールキャップ、１０４…回転機構、１０６…回転軸、１０８…駆動制御部、１１０…ホルダベース（ウェーハホルダ）、１１０ａ…貫通穴、１１１…環状段差部、１１２…本体部、１１２ａ…第１連通穴、１１２ｂ…第２連通穴、１１２ｃ…第３連通穴、１１２ｄ…切り欠き部、１１３…薄肉部、１１４…昇降台、１１６…ガイドシャフト、１１８…ボール螺子、１２０…ホルダカバー（蓋部材）、１２１…大径本体部、１２２…小径嵌合部、１２４…昇降シャフト、１２６…天板、１２６ａ…貫通孔、１２８…ベローズ、１３０…昇降基板、１３２…駆動部カバー、１３４…駆動部収納ケース、１３５…冷却機構、１３８…電力ケーブル、１４０…冷却水流路、１４２…冷却水配管、１４４…炉口、１５０…主制御部、１５２…コントローラ、２００…ウェーハホルダ、２１０…ホルダベース（ウェーハホルダ）、２１１…抜き穴、２１２…本体部、２１３…薄肉部、２１３ａ…円弧穴、Ｍ…昇降モータ、ＬＲ…ロードロック室、ＵＰ…上基板、ＬＰ…下基板、ＷＨ…ウェーハホルダ、ＨＢ…ホルダベース、ＨＳ…ホルダ保持部、ＶＲ１…第１仮想長方形、ＶＲ２…第２仮想長方形、ＶＲ３…第３仮想長方形

Claims (3)

1. 複数積層された基板を処理する反応容器と、
   前記反応容器内に設けられ、前記基板に反応ガスを供給するガスノズルと、
   前記基板を内周側で保持する複数のウェーハホルダと、
   前記ウェーハホルダの外周側を保持するホルダ保持部を有する複数のボート柱とを備え、
   前記ウェーハホルダの外径寸法を前記基板の外径寸法よりも大きくし、かつ前記ウェーハホルダを前記ホルダ保持部から取り外せるようにしたことを特徴とする基板処理装置。
2. 前記ボート柱の幅寸法で、前記ウェーハホルダの中心まで延ばした第１仮想長方形における前記ウェーハホルダの表面積を、前記第１仮想長方形を前記ウェーハホルダの中心を中心として、前記複数のボート柱のうちの２つの前記ボート柱の中間位置まで回転させた第２仮想長方形における前記ウェーハホルダの表面積よりも小さくしたことを特徴とする請求項１記載の基板処理装置。
3. 前記複数のボート柱を第１，第２，第３ボート柱から形成し、前記第１，第２ボート柱の間隔を前記第２，第３ボート柱の間隔よりも狭くし、前記第２仮想長方形は前記第１，第２ボート柱の中間位置に位置し、前記第２仮想長方形における前記ウェーハホルダの表面積を、前記第１仮想長方形を前記ウェーハホルダの中心を中心として、前記第２，第３ボート柱の中間位置まで回転させた第３仮想長方形における前記ウェーハホルダの表面積よりも小さくしたことを特徴とする請求項２記載の基板処理装置。

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