JP2015195350A - 縦型熱処理装置の運転方法、記憶媒体及び縦型熱処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】縦型の反応管内にて複数枚の基板に一括して成膜処理を行うにあたり、基板へのパーティクルの付着を抑制すること。
【解決手段】ウエハボート１１に積載された複数枚のウエハＷに対して反応管１２にて一括して窒化シリコン膜の成膜処理を行うにあたり、当該ウエハボート１１とは別の冷却用の治具３を設ける。そして、成膜処理が終了した後、ウエハボート１１に代えて冷却用の治具３を反応管１２内に搬入して、冷却用の治具３と反応管１２との温度差に基づいて、当該反応管１２の内壁面に付着した付着物２００を剥離させる。また、前記内壁面から剥離してパーティクル１０として反応管１２内を浮遊する付着物２００については、熱泳動によって冷却用の治具３に付着させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、縦型の反応管内にて複数枚の基板に一括して成膜処理を行う縦型熱処理装置の運転方法、この運転方法が記憶された記憶媒体及び縦型熱処理装置に関する。

半導体ウエハ（以下「ウエハ」と言う）などの基板に対して薄膜（例えば窒化シリコン（Ｓｉ−Ｎ）膜）を成膜する装置として、縦型の石英からなる反応管内で複数枚のウエハに対して一括して成膜を行うバッチ式の縦型熱処理装置が知られている。この装置を用いた具体的な成膜手法としては、例えばシリコンを含む原料ガスと、この原料ガスを窒化する反応ガス（例えばアンモニア（ＮＨ_３）ガス）とを交互に複数回供給する手法である、いわゆるＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法が採られる。窒化シリコン膜は、ウエハの表面だけでなく、各ガスを供給するためのガスインジェクタの外表面や、反応管の内壁面などにも成膜される。

ところで、インジェクタや反応管に成膜された窒化シリコン膜は、膜内部の応力が極めて大きく、また反応管を構成する石英とは熱膨張収縮率が大きく異なり、従って反応管の昇降温に伴って、ガスインジェクタや反応管の表面から脱離しやすい。そのため、このような窒化シリコン膜を成膜するプロセスを繰り返していると、ガスインジェクタや反応管の表面から脱離した窒化シリコン膜がパーティクルとしてウエハに付着して歩留まりの低下に繋がってしまう。

特許文献１には、窒化シリコン膜を成膜した後、反応容器の昇降温を行うことにより、ウエハにパーティクルが付着することを抑える技術について記載されている。しかしながら、この技術では、通常のプロセス時よりも過剰な電流が反応容器内を加熱するヒータに供給されるので、ヒータが劣化しやすく（ヒータの寿命が短く）なってしまう。また、特許文献１では、反応容器を冷却する時、当該反応容器の外側から０℃もの極めて温度の低い冷却ガスを吹き付けている。そのため、反応管内をその後プロセス時の温度に復旧させる時、当該反応管の内部の温度が安定化しにくい。

特許文献２には、２つのボートを用いる技術やボートをアンロードする時に反応室内を排気する技術が記載されており、また特許文献３には、ウエハのロード時あるいはアンロード時に、反応室内に大流量でガスをパージしてパーティクルを排出する技術について記載されている。しかしながら、これら特許文献２、３であっても、ウエハへのパーティクルの付着を十分に抑制できるとは言えない。

特許第４８４４２６１号 特開２００３−１００７３１ 国際公開２００５−５０７２５

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、縦型の反応管内にて複数枚の基板に一括して成膜処理を行うにあたり、基板へのパーティクルの付着を抑制できる技術を提供することにある。

本発明の縦型熱処理装置の運転方法は、
加熱機構に囲まれた縦型の反応管内を真空雰囲気にして、反応管内の基板に成膜用のガスを供給して成膜処理を行う縦型熱処理装置を運転する方法において、
複数の基板を棚状に保持した基板保持具を前記反応管内に搬入し、前記基板に対して成膜処理を行う工程と、
次いで前記反応管から前記基板保持具を搬出する工程と、
続いて、前記反応管内に冷却用の治具を搬入して前記反応管の内壁を冷却し、当該内壁に付着している薄膜を熱応力により剥がすと共に、当該薄膜を熱泳動により前記治具に捕集する工程と、を含むことを特徴とする。

本発明の記憶媒体は、
コンピュータ上で動作するコンピュータプログラムを格納した記憶媒体であって、
前記コンピュータプログラムは、既述の縦型熱処理装置の運転方法を実施するようにステップが組まれていることを特徴とする。
また、本発明の縦型熱処理装置は、
複数の基板を棚状に保持した基板保持具を、加熱機構に囲まれた縦型の反応管内に搬入し、基板に対して成膜用のガスを供給して成膜処理を行う縦型熱処理装置において、
前記反応管の内壁を冷却し、当該内壁に付着している薄膜を熱応力により剥がすと共に熱泳動により捕集するための冷却用の治具と、
前記反応管に対して前記基板保持具及び前記冷却用の治具を搬入出するための昇降機構と、を備えたことを特徴とする。

本発明は、縦型の反応管内にて複数枚の基板に対して一括して成膜処理を行うにあたり、これら基板を積載する基板保持具とは別に、パーティクルを反応管の内壁から剥がすための冷却用の治具を設けている。そして、成膜処理が終わった後、反応管内の設定温度を維持したまま、基板保持具と基板移載領域に置かれた冷却用の治具とを入れ替えている。そのため、反応管の内壁面が冷却用の治具により冷却されて降温し、この降温に伴って反応管の内壁面から剥離したパーティクルが熱泳動により当該冷却用の治具に吸着するので、その後未処理の基板に対して成膜処理を行うにあたり、当該基板へのパーティクルの付着を抑制できる。

本発明の縦型熱処理装置の一例を示す縦断面図である。 前記縦型熱処理装置を示す横断平面図である。 前記縦型熱処理装置の一例を示す縦断面図である。 前記縦型熱処理装置を示す横断平面図である。 前記縦型熱処理装置の一例を示す縦断面図である。 前記縦型熱処理装置を示す横断平面図である。 前記縦型熱処理装置にて行われる処理の一例を示すシーケンス図である。 前記縦型熱処理装置の作用を示す概略図である。 前記縦型熱処理装置の作用を示す概略図である。 前記縦型熱処理装置の作用を示す概略図である。 前記縦型熱処理装置の作用を示す概略図である。 前記縦型熱処理装置の作用を示す概略図である。 前記縦型熱処理装置の作用を示す概略図である。 冷却用の治具の他の例を示す斜視図である。 冷却用の治具が円筒形状である場合の回転テーブルの例を示す斜視図である。 図１４に示す冷却用の治具を反応管内に配置した状態を示す横断面図である。 図１４に示す冷却用の治具を反応管内に配置したときの様子を示す説明図である 冷却用の治具の更に他の例を示す斜視図である。 冷却用の治具の更にまた他の例を示す斜視図である。

本発明の縦型熱処理装置に係る実施の形態の一例について、図１〜図６を参照して説明する。この装置は、図１に示すように、基板移載領域１に置かれた基板保持具であるウエハボート１１に複数枚のウエハＷを積載した後、当該基板移載領域１の上方側における処理領域２に設けられた縦型の反応管１２にウエハボート１１を搬入して、各ウエハＷに対して薄膜の成膜処理を行うように構成されている。そして、基板移載領域１におけるウエハボート１１に対して側方側に離間した位置には、後述するように、反応管１２の内壁面に付着した（成膜された）薄膜がパーティクル１０としてウエハＷに飛散することを抑制するために、当該パーティクル１０を捕集するための冷却用の治具（捕集用治具）３が設けられている。図１及び図２における３０は、縦型熱処理装置の外装体を構成する筐体であり、４０はこの筐体３０の外側にて複数枚のウエハＷを収納した搬送容器（ＦＯＵＰ）４１が置かれる載置台である。

反応管１２の内部構造や冷却用の治具３の具体的構成に先だって、初めに基板移載領域１における各部材の詳細について説明する。この基板移載領域１において反応管１２の下方位置には、図１及び図２に示すように、昇降機構５により昇降するボートエレベータ４が設けられている。ボートエレベータ４には、回転機構４９により鉛直軸周りに回転する回転軸４７が設けられ、回転軸４７の頂部には、ウエハボート１１あるいは冷却用の治具３が載置される回転テーブル４７ａが設けられている。またボートエレベータ４には、後述の反応管１２の下端開口部を塞ぐための蓋体２５が設けられ、この蓋体２５には、例えば回転軸４７を囲むように断熱部４８が設けられている。

図２に示すように、ボートエレベータ４に対して側方側に離間した位置には、ウエハボート１１及び冷却用の治具３を夫々一時的に載置するための載置部からなる待機領域（待機位置）１１ａ、３ａが互いに横並びに形成されている。この例では、ボートエレベータ４に隣接するようにウエハボート１１の待機領域１１ａが形成されており、冷却用の治具３の待機領域３ａは当該待機領域１１ａから見てボートエレベータ４とは反対側に形成されている。ボートエレベータ４、待機領域１１ａ、３ａは、図２に示すように、平面で見て円弧状をなすように並んでいる。図２中３０ａは、これら待機領域１１ａ、３ａ間に設けられた遮蔽板である。尚、待機領域１１ａ、３ａから見てボートエレベータ４とは反対側には、これら待機領域１１ａ、３ａに対してクリーンエアを通流させるためのフィルタやファンを備えた図示しない部材が配置されているが、ここでは説明を省略している。

そして、図２に示すように、平面で見た時にこれらボートエレベータ４、待機領域１１ａ、３ａを結ぶ想像上の円を描いた時、この円の概略中心位置には、ボートエレベータ４上の回転テーブル４７ａ、待機領域１１ａ、３ａに対してウエハボート１１や冷却用の治具３の受け渡しを行うための第１の搬送機構６が設けられている。この第１の搬送機構６は、昇降自在及びボートエレベータ４、待機領域１１ａ、３ａに対して進退自在に構成されている。

即ち、第１の搬送機構６に対して筐体３０の内壁面側に離間した位置には、図１及び図２に示すように、ウエハボート１１の長さ方向に沿って上下に伸びる昇降軸３１が設けられている。この昇降軸３１には、当該昇降軸３１から筐体３０の内部領域に向かって伸び出す概略板状の基部３２の一端側が昇降自在に取り付けられている。即ち、昇降軸３１には、当該昇降軸３１に沿って昇降自在に構成されたモータなどの駆動部を含む昇降部材３２ａが設けられており、基部３２の一端側は、この昇降部材３２ａに接続されている。

基部３２の他端側には、当該基部３２の長さ方向に沿うように形成された図示しないレールに沿って進退自在な概略箱型の進退部３３が取り付けられており、この進退部３３の上面側には、当該進退部３３に対して鉛直軸周りに回転自在に構成された板状の回転板３４が積層されている。この回転板３４には、水平方向に沿ってレール３４ａが形成されており、当該回転板３４の上面側には、このレール３４ａに沿って進退自在に構成されたアーム３５が設けられている。例えばボートエレベータ４上の回転テーブル４７ａは、ウエハボート１１や冷却用の治具３の底面よりも直径が小さい円形に形成されているため、アーム３５の先端部の二叉の分岐部位をウエハボート１１や冷却用の治具３における下方側に進入させることができる。そしてアーム３５を持ち上げることにより、ウエハボート１１や冷却用の治具３は搬送自在に支持される。そして、ウエハボート１１や冷却用の治具３を回転テーブル４７ａ、待機領域１１ａ、または３ａに載置する時は、ウエハボート１１や冷却用の治具３を支持したアーム３５を下降させ、次いで当該アーム３５を退避させる。

また、以上説明した第１の搬送機構６の上方側には、搬送容器４１とウエハボート１１との間においてウエハＷの受け渡しを行うための第２の搬送機構７が設けられており、この第２の搬送機構７は、既述の第１の搬送機構６と概略同様の態様を採っている。具体的には、第２の搬送機構７は、基部３２、進退部３３、回転板３４及びアーム３５を備えており、第１の搬送機構６と共通の昇降軸３１に沿って昇降するように構成されている。第２の搬送機構７には、複数枚例えば５枚のウエハＷを一括して搬送するために、アーム３５が５枚設けられている。尚、図１では、図示を簡略化するため、第２の搬送機構７におけるアーム３５の枚数について模式的に描画している。また、図２においては、第１の搬送機構６と第２の搬送機構７との配置位置が互いに重なり合うため、この第２の搬送機構７については描画を省略している。

続いて、ウエハボート１１や冷却用の治具３及び反応管１２の内部の部材について詳述する。ウエハボート１１は、石英によって構成されており、図１に示すように、多数枚例えば１５０枚のウエハＷを棚状に積載するように形成されている。ウエハボート１１におけるウエハＷの積載領域よりも上方側及び下方側には、夫々天板４５及び底板４６が当該ウエハボート１１の一部として形成されている。既述の第１の搬送機構６は、この底板４６を下方側から支持することによってウエハボート１１を搬送するように構成されている。反応管１２内にウエハボート１１を気密に搬入した時、当該ウエハボート１１に積載される複数枚のウエハＷ（製品用ウエハ）のうち最下段のウエハＷの高さ位置は、反応管１２の下端位置よりもこの反応管１２の高さ寸法の３０％分だけ上方の位置となっている。

冷却用の治具３は、図１に示すように、この例では石英により構成された中空の円筒体となっている。前記円筒体の肉厚寸法ｋは、ウエハＷを積載したウエハボート１１よりも冷却用の治具３の熱容量が大きくなるように、例えば５ｍｍ〜５０ｍｍとなっている。また、平面で見た時の前記円筒体の直径寸法は、冷却用の治具３を反応管１２内に搬入した時、当該冷却用の治具３の外面と反応管１２の内面とができるだけ近接するように、ウエハＷの直径寸法やウエハボート１１の直径寸法よりも大きくなるように形成されており、具体的には３２０ｍｍ〜３６０ｍｍとなっている。

次いで、反応管１２の内部構造について説明する。反応管１２は、石英により構成されており、図３に示すように、下面側が開口する概略円筒形状をなしている。従って、ウエハボート１１や冷却用の治具３は、反応管１２に対して下方側から気密に搬入される。図３及び図４は、反応管１２内にウエハボート１１を配置した状態を示しており、反応管１２とウエハボート１１との間の離間寸法ｄ１は、反応管１２の長さ方向に亘って１０ｍｍ〜３５ｍｍとなっている。一方、図５及び図６は、ウエハボート１１に代えて冷却用の治具３を反応管１２内に配置した状態を示しており、反応管１２と冷却用の治具３との間の離間寸法ｄ２は、反応管１２の長さ方向に亘って５ｍｍ〜３０ｍｍとなっている。従って、この例では、反応管１２の長さ方向に亘って、前記離間距離ｄ２が前記離間距離ｄ１よりも小さくなっている。これら離間距離ｄ２、ｄ１の関係については、反応管１２の長さ寸法の７０％以上に亘ってｄ２＜ｄ１となるように設定されていることが好ましい。

図３及び図５に示すように、反応管１２の外側には、当該反応管１２を囲むように円筒型の加熱炉本体１４が設けられており、加熱炉本体１４の内壁面には、周方向に亘って加熱機構であるヒータ１３が配置されている。図３及び図５における１６はベースプレートであり、また１８は反応管１２を下方側から支持するマニホールドである。

図４及び図６に示すように、平面で見た時における反応管１２の一端側（手前側）の部位は、当該反応管１２の長さ方向に亘って外側に向かって膨らんでプラズマ発生領域１２ｃをなしている。このプラズマ発生領域１２ｃには、ウエハボート１１の長さ方向に沿って伸びる処理ガス供給部（ガスインジェクタ）であるアンモニアガスノズル５１ａが収納されている。このアンモニアガスノズル５１ａの下端部は、当該プラズマ発生領域１２ｃを構成する反応管１２の内壁面を気密に貫通して、アンモニアガスの供給源５５ａに接続されている。このアンモニアガスノズル５１ａにおける前記供給源５５ａ側の端部は、図３及び図５に示すように、途中部位にて分岐して、窒素（Ｎ_２）ガスなどのパージガスの供給源５５ｃに接続されている。

プラズマ発生領域１２ｃの外側（反応管１２の外側）には、図４及び図６に示すように、アンモニアガスノズル５１ａから供給されるアンモニアガスをプラズマ化するために、当該プラズマ発生領域１２ｃを左右から挟むように、一対のプラズマ発生用電極６１、６１が設けられている。プラズマ発生用電極６１、６１の各々は、ウエハボート１１の長さ方向に亘って伸びるように形成されると共に、プラズマ発生領域１２ｃに近接する位置に配置されている。プラズマ発生用電極６１には、スイッチ部６２及び整合器６３を介して、周波数及び出力電力が夫々例えば１３．５６ＭＨｚ及び１ｋＷの高周波電源６４が接続されている。

そして、図４及び図６に示すように、ウエハボート１１に近接する位置におけるプラズマ発生領域１２ｃから見て右側には、シリコンを含む原料ガスこの例ではＤＣＳ（ジクロロシラン）ガスを供給するための原料ガスノズル５１ｂが配置されている。原料ガスノズル５１ｂの下端部は、反応管１２の内壁面を気密に貫通して、原料ガスの供給源５５ｂに接続されている。図３などにおける５２はガス吐出口であり、各ウエハＷの載置位置毎に形成されている。

また、反応管１２の内壁面におけるこれらガスノズル５１ａ、５１ｂの貫通位置の近傍位置には、図３及び図５に示すように、フッ化水素（ＨＦ）ガスやフッ素（Ｆ_２）ガスなどのクリーニングガスの供給源５５ｄから伸びるクリーニングガスノズル５１ｃが気密に挿入されている。このクリーニングガスノズル５１ｃの先端部は、ウエハボート１１の下方位置にて開口している。図３及び図５における５３はバルブ、５４は流量調整部である。尚、図４及び図６ではクリーニングガスノズル５１ｃの記載を省略している。

以上説明した各ガスノズル５１ａ〜５１ｃに対向するように、反応管１２内には上下方向に伸びるロッド５０が配置されており、このロッド５０の側面側には、反応管１２内の温度を測定するための図示しない温度検出部（熱電対の端部）が取り付けられている。温度検出部は、ロッド５０の長さ方向に沿って複数箇所に形成されている。

反応管１２においてプラズマ発生領域１２ｃから見て側方側に離間した位置には、図４及び図６に示すように、先端部がフランジ状に伸び出すと共に石英により構成された排気ポート２１が形成されている。この排気ポート２１から伸びる排気路２２には、バラフライバルブなどの圧力調整部２３を介して真空排気機構である真空ポンプ２４が接続されている。尚、図３及び図５では、図示の便宜上、排気ポート２１をプラズマ発生領域１２ｃに対向する位置に描画している。

この縦型熱処理装置には、図１に示すように、装置全体の動作のコントロールを行うためのコンピュータからなる制御部１００が設けられており、この制御部１００のメモリ内には後述の成膜処理を行うためのプログラムが格納されている。このプログラムは、ハードディスク、コンパクトディスク、光磁気ディスク、メモリカード、フレキシブルディスクなどの記憶媒体である記憶部１０１から制御部１００内にインストールされる。

次に、上述実施の形態の作用である、縦型熱処理装置の運転方法について説明する。初めにこの方法の概略について説明すると、縦型熱処理装置では、図７の上段に示すように、多数枚のウエハＷに対するバッチ処理（薄膜の成膜工程）を複数回繰り返すにあたって、一のバッチ処理と当該一のバッチ処理に続く他のバッチ処理との間に、反応管１２の内壁からパーティクル１０の原因となる付着物２００を除去している。

続いて、縦型熱処理装置にて行われる具体的な処理について説明する。先ず、反応管１２内には多数枚のウエハＷを積載したウエハボート１１が既に気密に搬入されていて、各ウエハＷに対する薄膜（窒化シリコン膜）の成膜処理が既に開始されているものとする。成膜処理を開始した時刻を「ｔ０」とすると、既述の各ヒータ１３は、時刻ｔ０では成膜温度である設定温度Ｔ０（５５０℃）に設定されている。従って、図７の下段に示すように、反応管１２内の実際の温度（検出温度）についても、この設定温度Ｔ０と同じか、あるいは設定温度Ｔ０とほぼ同じ温度となっている。冷却用の治具３は、待機領域３ａに載置されている。

その後、時刻ｔ１にて、各ウエハＷへの成膜処理が終了したものとすると、反応管１２内における各ウエハＷの表面には、窒化シリコン膜が成膜される。この窒化シリコン膜は、後述するように、原料ガスや反応ガスを反応管１２内に供給して成膜されるため、ウエハＷの表面だけでなく、反応管１２の内壁など、反応管１２内にてガスが触れる部位にも付着物２００として形成されている。この反応管１２内にて行われる成膜処理の詳細については、後で説明する。

成膜処理が完了した時刻ｔ１にて反応管１２内にパージガスを供給して大気雰囲気に戻した後、ウエハボート１１を下降させると、当該反応管１２の内部雰囲気は下方側の常温雰囲気と接触するので、既述の成膜温度から僅かに降温していく。そして、ウエハボート１１を基板移載領域１の床面まで下降させた後（ｔ２）、図８に示すように、第１の搬送機構６により待機領域１１ａに当該ウエハボート１１を移動させると共に、冷却用の治具３を載置台４に移載する（ウエハボート１１と冷却用の治具３とを入れ替える）。

時刻ｔ３にて待機領域１１ａに移載されたウエハボート１１や処理済みのウエハＷは、冷却（クーリング）が行われる。即ち、基板移載領域１は常温雰囲気に設定されているので、この常温雰囲気に置かれたウエハボート１１やウエハＷは、自然冷却されていく。あるいは、窒素ガスをウエハボート１１やウエハＷに強制的に吹き付けることにより冷却されていく。尚、ウエハボート１１や処理済みのウエハＷは、実際には反応管１２から取り出される時刻ｔ１以降にて冷却されるが、ここでは説明の都合上待機領域１１ａに置かれた時刻ｔ３から冷却が開始されるものと説明している。
また、図７及び図９に示すように、時刻ｔ３にて冷却用の治具３の上昇を開始する。この時の冷却用の治具３の上昇速度は、３００ｍｍ／分〜１８００ｍｍ／分もの高速度であり、この例では６００ｍｍ／分である。

ここで、冷却用の治具３は、ウエハＷに対して成膜処理が行われている間、常温雰囲気である基板移載領域１に置かれており、従って反応管１２の内部よりも温度が低い。そのため、このような冷たい冷却用の治具３の先端部が反応管１２の下端側内壁面に対向する位置まで上昇すると、当該下端側内壁面は、図７の下段に示すように、冷却用の治具３によって冷やされて温度Ｔ１（例えば３５０℃）まで降温する。一方、冷却用の治具３については、反応管１２によって加熱されていくが、既述のように当該冷却用の治具３を反応管１２内に高速で進入させている。従って、反応管１２内に冷却用の治具３を搬入し終えるまでは、反応管１２の前記下端側内壁面には、当該下端側内壁面よりも冷たい冷却用の治具３の外周面が対向し続けると言える。

そして、反応管１２の内壁面には既述のように付着物２００が付着しており、この付着物２００は背景の項目で説明したように、内部における応力が強く、また反応管１２を構成する石英と比べて熱膨張収縮率が大きい。そのため、反応管１２の下方位置における内壁面では、付着物２００が当該内壁面から剥離して、パーティクル１０として反応管１２を浮遊しようとする。

しかしながら、図１０に示すように、パーティクル１０から見て一方側には高温の反応管１２が位置しており、他方側（反応管１２の反対側）には低温の冷却用の治具３が位置しているので、パーティクル１０は、熱泳動により冷却用の治具３に引き寄せられていく。即ち、図１１に示すように、パーティクル１０などの微小粒子を介して高温の部材と低温の部材が互いに対向している時、高温の部材側では雰囲気中の気体分子が激しく運動する一方、低温の部材側では気体分子の運動はそれ程激しくない。

そのため、気体分子が雰囲気中にて運動するにあたってパーティクル１０に衝突すると、前記高温側の気体分子からパーティクル１０が受ける運動エネルギーは、前記低温側の気体分子から受ける運動エネルギーよりも大きい。従って、このような温度勾配が形成されている雰囲気では、パーティクル１０は、熱泳動によって前記低温側の部材（冷却用の治具３）に引き寄せられる。そして、パーティクル１０が冷却用の治具３に一度付着すると、このパーティクル１０は、例えば静電気力により冷却用の治具３から離脱しにくくなる。従って、例えば各ガスノズル５１ａ〜５１ｃの外周面に付着物２００が付着していたとしても、反応管１２の内壁面における付着物２００と同様に冷却用の治具３により除去（捕集）される。

こうして反応管１２内に時刻ｔ４にて冷却用の治具３の搬入を完了した（反応管１２内を気密に塞いだ）後、図１２に示すように、反応管１２内の雰囲気を置換する。雰囲気の置換については、反応管１２内を真空引きして引き切りの状態にした後、当該反応管１２を引き切りの状態にしたまま、反応管１２内にパージガスを間欠的に供給し、こうして真空引きとパージガスの供給とを複数回繰り返すいわゆるサイクルパージが行われる。反応管１２内の雰囲気を置換することにより、反応管１２の内壁面にそれ程強く吸着していない（剥離しつつある）パーティクル１０は、あるいは冷却用の治具３に捕集されずに反応管１２内を浮遊するパーティクル１０は、排気ポート２１に向かって排出されていく。反応管１２内では、時刻ｔ０以後に亘って反応管１２内が設定温度Ｔ０となるようにヒータ１３に通電していることから、図７の下段に示すように、反応管１２内の温度が例えば成膜温度に向かって上昇する。

その後、時刻ｔ５にて反応管１２内の雰囲気の置換を完了した後、反応管１２内の雰囲気をパージガスにより大気雰囲気に戻して、冷却用の治具３を下降させる。反応管１２の内部では、図７の下段に示すように、下端開口部が開口されることから、成膜温度から僅かに下降していく。こうして冷却用の治具３の搬出が完了する時刻ｔ６に至るまでの間に、図１２に示すように、ウエハボート１１や処理済みのウエハＷの冷却は既に終了しており、第２の搬送機構７を用いてウエハＷの入れ替えが行われている。即ち、ウエハボート１１における処理済みのウエハＷを空の搬送容器４１に戻すと共に、別の搬送容器４１から未処理のウエハＷを当該ウエハボート１１に移載する。言い換えると、図７に示すように、ウエハボート１１や処理済みのウエハＷの冷却及びウエハＷの交換が完了する時刻ｔ６までに、反応管１２の下端側内壁面から発生するパーティクル１０の捕集及び反応管１２内の雰囲気の置換を終了している。

続いて、ボートエレベータ４における冷却用の治具３について、未処理のウエハＷを積載したウエハボート１１と入れ替える。そして、図７及び図１３に示すように、時刻ｔ７にてウエハボート１１の上昇を開始する。ウエハボート１１の上昇速度は、既述の冷却用の治具３の上昇速度よりも遅い速度であり、具体的には２００ｍｍ／分〜５００ｍｍ／分この例では３００ｍｍ／分である。このウエハボート１１は、既述のように常温雰囲気の基板移載領域１に置かれていたので、反応管１２の内部よりも温度が低くなっている。従って、ウエハボート１１が反応管１２内に進入するにつれて、反応管１２の内壁面（特に反応管１２の下端側内壁面）が降温しようとする。

しかしながら、既に詳述したように、冷却用の治具３の上昇速度よりもウエハボート１１の上昇速度が遅いため、ウエハボート１１が上昇する間に、ヒータ１３によって当該ウエハボート１１が速やかに加熱される。また、ウエハボート１１は、冷却用の治具３よりも熱容量が小さいので、ヒータ１３によって加熱されると速やかに昇温する。更に、平面で見た時のウエハボート１１と反応管１２との間の離間寸法ｄ１は、冷却用の治具３と反応管１２との間の離間寸法ｄ２よりも大きい。そのため、反応管１２は、ウエハボート１１の温度の影響を受けにくい。

従って、ウエハボート１１を反応管１２内に搬入した時に当該反応管１２の下端側内壁面が降温して到達する温度Ｔ２は、図７の下段に示すように、既述の冷却用の治具３を搬入した時に降温して到達する温度Ｔ１よりも高くなる。具体的には、温度Ｔ２は、例えば４００℃となる。そのため、反応管１２の下端側内壁面に付着物２００が依然として付着したとしていても、当該付着物２００は、冷却用の治具３によって降温した時よりも大きな熱応力を受けないので、前記下端側内壁面に付着したままとなる。即ち、付着物２００は、既述のように反応管１２の内壁面との熱膨張収縮率が大きく異なるので、当該内壁面に付着したまま昇降温が行われると、この内壁面に対して熱応力が発生して、伸長あるいは縮退しようとする。そして、付着物２００が反応管１２の内壁面に付着していようとする付着力よりもこの熱応力が大きくなると、付着物２００が剥離して（破壊されて）パーティクル１０となる。

従って、前記付着力と前記熱応力とが拮抗するレベルよりも小さい熱応力が付着物２００に加わっても、当該付着物２００は反応管１２の内壁面から脱離しないか、あるいは脱離しにくいと言える。言い換えると、ウエハボート１１を反応管１２内に搬入した時、ウエハボート１１によって反応管１２の下端側内壁面が冷やされてパーティクル１０が発生しようとするが、このパーティクル１０は、先の冷却用の治具３の搬入工程によって既に捕集されている。そのため、ウエハＷへのパーティクル１０の付着が抑制される。こうして時刻ｔ８にてウエハボート１１が反応管１２内に気密に収納されると、ウエハＷへの成膜処理が開始される。尚、以上の図８、図９、図１２及び図１３では、反応管１２などを簡略化して描画しており、また付着物２００について、反応管１２の内壁面以外の部位の描画を省略している。

続いて、反応管１２内において各ウエハＷに対して行われる成膜処理の一例について説明する。既述の窒化シリコン膜は、この例では互いに反応する複数種類（２種類）のガスを交互にウエハＷに供給する手法である、いわゆるＡＬＤ法を用いて成膜されている。具体的には、複数枚の未処理のウエハＷを積載したウエハボート１１を反応管１２内に気密に搬入した後、当該反応管１２内の真空引きを行う。次いで、反応管１２内が成膜処理を行う時の処理圧力となるように圧力調整部２３（バタフライバルブの開度）を設定すると共に、当該反応管１２内にＤＣＳ（ジクロロシラン）ガスを供給する。このＤＣＳガスが各ウエハＷに接触すると、当該ＤＣＳガス中の成分がウエハＷの表面に吸着して吸着層が形成される。既述のように、この吸着層は、ウエハＷの表面だけでなく、反応管１２の内壁面などにも形成される。

次いで、ＤＣＳガスの供給を停止して反応管１２内を真空引きした後、パージガスを反応管１２内に供給して、反応管１２内の雰囲気を置換する。このような反応管１２内の雰囲気の置換を１回以上行った後、パージガスの供給を停止して反応管１２内を処理圧力に設定すると共に、プラズマ発生用電極６１に高周波電力を供給する。そして、アンモニアガスノズル５１ａからプラズマ発生領域１２ｃにアンモニアガスを供給する。アンモニアガスは、プラズマ発生用電極６１に供給される高周波電力によってプラズマ化して、各ウエハＷに向かって通流する。このアンモニアガスのプラズマが各ウエハＷの表面に接触すると、ウエハＷの表面や反応管１２の内壁面に形成された吸着層と反応して、窒化シリコンからなる反応層が形成される。

その後、アンモニアガスの供給及びプラズマ発生用電極６１への給電を停止して、反応管１２内を置換した後、当該反応管１２内を処理圧力に設定する。こうして反応管１２内の置換しながらＤＣＳガス及びアンモニアガスのプラズマを交互に反応管１２内に供給する成膜サイクルを複数回繰り返すことにより、反応層が複数層に亘って積層されて窒化シリコン膜からなる薄膜が形成される。

上述の実施の形態によれば、ウエハボート１１に積載された複数枚のウエハＷに対して反応管１２にて一括して窒化シリコン膜の成膜処理を行うにあたり、当該ウエハボート１１とは別の冷却用の治具３を設けている。そして、成膜処理が終了した後、ウエハボート１１に代えて冷却用の治具３を反応管１２内に搬入して、冷却用の治具３と反応管１２との温度差に基づいて、当該反応管１２の内壁面に付着した付着物２００を剥離させている。また、前記内壁面から剥離してパーティクル１０として反応管１２内を浮遊する付着物２００については、熱泳動によって冷却用の治具３に付着させている。そのため、付着物２００を捕集した後に行われる後続の成膜処理において、ウエハボート１１を反応管１２内に搬入すると、ウエハボート１１と反応管１２との温度差に基づいて、反応管１２内の付着物２００が剥離しようとするが、冷却用の治具３により既に付着物２００が剥離されていることから、ウエハＷへのパーティクル１０の付着を抑制できる。

そして、冷却用の治具３を反応管１２内に搬入した時に当該反応管１２の下端側内壁面が降温する温度Ｔ２について、ウエハボート１１を反応管１２内に搬入した時に前記下端側内壁面が降温する温度Ｔ３よりも低くなるようにしている。具体的には、冷却用の治具３をウエハボート１１よりも熱容量が多くなるように、且つ冷却用の治具３と反応管１２の内壁面との離間寸法ｄ２をウエハボート１１と反応管１２の内壁面との離間寸法ｄ１よりも狭めている。更に、冷却用の治具３を反応管１２内に上昇させる速度について、ウエハボート１１を反応管１２内に上昇させる速度よりも速くしている。

従って、冷却用の治具３により反応管１２の内壁面の付着物２００を剥離させた後、当該内壁面に付着物２００が依然として残っていたとしても、その後ウエハボート１１を反応管１２内に搬入した時、この付着物２００は、冷却用の治具３によって受けた熱応力よりも大きな熱応力を受けない。そのため、ウエハボート１１によって反応管１２の内壁面における付着物２００に加わる熱応力よりも大きな熱応力を当該付着物２００に予め与えているので、パーティクル１０によるウエハＷの汚染を抑制できる。

そして、冷却用の治具３を用いて反応管１２の内壁面における付着物２００をいわば冷却するにあたって、反応管１２の全体ではなく、反応管１２の内側から付着物２００だけあるいは付着物２００が付着した反応管１２の近傍位置だけを冷却している。また、反応管１２内の設定温度については各処理を行っている間に亘って一様に温度Ｔ０に設定している。そのため、付着物２００を剥離させた後、成膜処理を行う温度Ｔ０に反応管１２内を昇温するにあたり、速やかに後続の処理を開始できる。即ち、本発明では、付着物２００を反応管１２の内壁から剥離させるにあたって、必要最小限の部位だけを冷却している。一方、既述の背景の項目における特許文献１では、反応容器の外側から当該反応容器の全体を冷却しているため、その後反応容器内の温度を成膜温度に戻すためにはある程度の待機時間を設ける必要があり、スループットの低下に繋がってしまう。

更に、ウエハＷに対するバッチ処理を行う度に冷却用の治具３による付着物２００の剥離処理（パーティクル１０の捕集処理）を行っているので、各バッチ処理に亘って安定してパーティクル１０の発生を抑制できる。また、処理済みの高温のウエハＷの冷却及び処理済みのウエハＷと未処理のウエハＷとの入れ替えを行っている間に、既述の冷却用の治具３による付着物２００の剥離処理を行っており、いわば通常の成膜サイクルと並行してパーティクル１０を捕集している。そのため、パーティクル１０の発生を抑制するにあたって、例えば成膜処理を一度停止してパーティクル１０を除去した後、成膜処理を再開する場合と比べて、スループットの低下を抑えることができる。

以上説明した例では、冷却用の治具３を反応管１２内に気密に収納した後、サイクルパージ（反応管１２内の真空排気及びパージガスの供給）を行ったが、このようなサイクルパージを行わなくても良い。具体的には、反応管１２内に冷却用の治具３を気密に搬入した後、直ぐに当該冷却用の治具３を取り出しても良い。更に、既に詳述したように、冷却用の治具３により捕集されるパーティクル１０は、反応管１２内の上部側の側壁と比べて、下部側の側壁に付着した付着物２００から発生する量が多い。従って、冷却用の治具３を反応管１２内に搬入する時、当該冷却用の治具３の上端面が反応管１２の下端位置と同じ高さレベルか、あるいは前記上端面が前記下端位置よりも僅かに上方側に位置するレベルまで冷却用の治具３を上昇させて、次いで冷却用の治具３を下降させるようにしても良い。このようにサイクルパージを行わない場合には、付着物２００を除去する工程を速やかに完了させることができる。

この「僅かに上方側に位置するレベル」とは、反応管１２の下端位置よりも当該反応管１２の高さ寸法の３０％分だけ上方の位置であることが好ましい。即ち、既述のように、反応管１２の高さ方向において、最下段のウエハＷは反応管１２の下端位置から見て当該反応管１２の高さ寸法の３０％分だけ上方に位置している。従って、ウエハボート１１に積載されるいずれのウエハＷについてもパーティクル１０の付着を抑制するためには、この最下段のウエハＷと同じ高さレベルよりも下方側に付着する付着物２００を予め除去しておくことが好ましい。

冷却用の治具３を反応管１２内に搬入した時に当該反応管１２の下端側内壁面が到達する温度Ｔ２と、ウエハボート１１を反応管１２内に搬入した時に前記下端側内壁面が到達する温度Ｔ３との関係については、既述の例では、Ｔ２＜Ｔ３となる例について説明した。このような温度関係となるように冷却用の治具３の熱容量や外形寸法、あるいはウエハボート１１及び冷却用の治具３の上昇速度を設定することによって既に説明した効果が得られるが、Ｔ２＝Ｔ３であっても良い。即ち、ウエハボート１１を反応管１２内に搬入した時にパーティクル１０として発生する付着物２００を冷却用の治具３により剥離できる程度にしておけば良い。更に、例えば反応管１２の内壁に付着した付着物２００の量がそれ程多くない場合など、温度Ｔ２、Ｔ３について、Ｔ２＞Ｔ３となるようにしても良い。

以上説明した冷却用の治具３としては、例えばウエハＷに成膜処理を行うためのウエハボート１１と同じ構成の別のウエハボート１１を用いても良い。この場合には、パーティクル１０を捕集するためのウエハボート１１については、成膜処理用のウエハボート１１よりも熱容量を大きくするために、例えばウエハＷよりも厚み寸法の大きな石英からなるダミーウエハを積載しても良い。

また、既述の例では、ＤＣＳガスとアンモニアガスのプラズマとを交互に供給する手法を採ったが、これらＤＣＳガスとアンモニアガスとを反応管１２内に同時に供給する手法である、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により窒化シリコン膜を成膜しても良い。更に、ウエハＷに成膜する薄膜としては、窒化シリコン膜に代えて、窒化シリコン膜にホウ素（Ｂ）や酸素（Ｏ）あるいは炭素（Ｃ）をドープした多成分系の薄膜であっても良いし、酸化シリコン（Ｓｉ−Ｏ）膜などの他の化合物や、金属酸化物であるｈｉｇｈ−ｋ材料からなる薄膜であっても良い。酸化シリコン膜を成膜する時に使用する各ガスについて一例を挙げると、原料ガスとしてはシリコンを含む有機系のガスが使用され、当該原料ガスと反応する反応ガスとしては酸素ガスやオゾン（Ｏ_３）ガスが用いられる。ｈｉｇｈ−ｋ材料としては、酸化ハフニウム（Ｈｆ−Ｏ）、酸化アルミニウム（Ａｌ−Ｏ）、酸化ジルコニウム（Ｚｒ−Ｏ）、酸化ストロンチウム（Ｓｒ−Ｏ）、酸化チタン（Ｔｉ−Ｏ）などが挙げられる。そしてｈｉｇｈ−ｋ材料を成膜する時には、金属元素及び有機物を含む原料ガスと酸化ガスとが用いられる。

更に、複数枚のウエハＷに対するバッチ処理を繰り返す中で、バッチ処理を行う度に冷却用の治具３による付着物２００の剥離処理を行ったが、バッチ処理を複数回行った後で当該剥離処理を行っても良い。また、パーティクル１０を捕集した冷却用の治具３については、既述のバッチ処理を多数回に亘って行った後、ウエハボート１１のクリーニングを行う時に、このウエハボート１１と同様にクリーニングを行っても良い。具体的には、パーティクル１０が付着した冷却用の治具３を反応管１２内に気密に収納する。次いで、反応管１２内を加熱しながら当該反応管１２内にクリーニングガスを供給すると、パーティクル１０がエッチングされて排気ポート２１に向かって排出される。

次に、冷却用の治具３の他の例について記載する。冷却用の治具３は、先の実施形態のように中空体でなくとも、上下の面が開口している筒状体あるいは上下の面の一方が開口している筒状体であってもよい。
また冷却用の治具３は、反応管１２の内周面に対向する外周面に複数の突出部を設ける構成を採用してもよい。図１４はこのような構造の冷却用の治具３の一例を示しており、この例の冷却用の治具３は円筒体３００の外周面に、円筒体３００の軸方向に（上下方向に）各々伸びると共に横断面が概ね四辺形である複数の角形の突出部３０１が周方向に間隔をおいて形成されている。

突出部３０１において反応管１２の内周面に対向する面から円筒体３００の中心軸までの距離はウエハボート１１の半径よりも大きい。従って冷却用の治具３を反応管１２に搬入した時における突出部３０１と反応管１２との距離は、ウエハボート１１と反応管１２との距離よりも小さい。図１４に示す冷却用の治具３における各部の寸法の一例を示すと、円筒体３００の高さは２００〜１０００ｍｍ、突出部３０１の高さｈは１０〜１００ｍｍ、突出部３０１の幅ｄは２〜２０ｍｍ、突出部３０１の配列ピッチ（互いに隣接する突出部３０１の幅方向中心部同士の間隔）ｐは５〜２０ｍｍである。なお、図１４の突出部３０１に関しては、図示の便宜上、既述の寸法とは整合していない。
このような円筒体３００を備えた冷却用の治具３を保持する回転テーブル４７ａは、例えば図１５に示すように、円筒体３００と同じ外径の円板について互いに対向する周縁部位を切り欠いた形状とされる。点線は切り欠かなかった場合における円板の輪郭を示している。円板において切り欠いた部位は、冷却用の治具３を搬送する搬送アーム３５が進入する領域となる。

図１６は、図１４に示す冷却用の治具３が反応管１２内に搬入された状態を示す横断面図であるが、冷却用の治具３と反応管１２との距離や突出部３０１の各寸法などについては便宜上の大きさであって、実際の寸法に沿って描いたものではなく、説明のための図である。また図１７は、冷却用の治具３が反応管１２内に搬入された状態において、一部を拡大して示す図である。冷却用の治具３が突出部３０１を備えていることにより、反応管１２に付着している付着物２００を横方向に見ると、冷却用の治具３との距離が異なることにより温度変化が生じる。即ち付着物２００において、突出部３０１に対向している部位の温度は、突出部３０１に対向していない部位の温度よりも低い。このため矢印で示すように温度の高い部位から低い部位に向かう応力が働くことから、膜剥がれがより一層促進される。

このように突出部３０１を備えた冷却用の治具３を用いることは有効であるが、類似の構成として図１８及び図１９に示す冷却用の治具３を挙げることができる。図１８に示す冷却用の治具３は、円筒体３００の外周面にドーム状、例えば半球状の突出部３０２を複数上下方向に配列し、これら突出部３０２の列を円筒体３００の周方向に配列したものである。また図１９に示す冷却用の治具３は、図１８に示すドーム状の突出部３０２を円錐型の突出部３０３に置き換えたものである。更に図示していないが、突出部３０２を角型のブロック状の突出部に置き換えた冷却用の治具３であってもよい。
図１８及び図１９に示す各突出部３０２（３０３）の寸法については、例えば高さが１０〜１００ｍｍ、円筒体３００側の（根元側）の直径が２〜２０ｍｍ、配列ピッチが５〜２０ｍｍである。なお突出部が角型のブロック状である場合には、高さ及び配列ピッチの一例は同様であるが、幅が例えば２〜２０ｍｍとされる。
また冷却用の治具３の突出部の形態としては、既述の例に限られず、例えば円筒体３００の周方向にリング状に形成された突出部を上下方向に間隔を置いて複数段設けれる構造であってもよい。なお、円筒体３００の外周面に複数の凹部を設けて凹凸を形成する場合においても、凹部を基準にすれば当該外周面は突出部に相当することから、円筒体３００に突出部を設けるという意味に含まれる。

Ｗ ウエハ
１ 基板移載領域
２ 処理領域
３ 冷却用の治具
５ ボートエレベータ
１０ パーティクル
１１ ウエハボート
１２ 反応管
５１ａ〜５１ｄ ガスノズル
２１ 排気口
２００ 付着物
３００ 円筒体
３０１〜３０３ 突出部

Claims (20)

1. 加熱機構に囲まれた縦型の反応管内を真空雰囲気にして、反応管内の基板に成膜用のガスを供給して成膜処理を行う縦型熱処理装置を運転する方法において、
   複数の基板を棚状に保持した基板保持具を前記反応管内に搬入し、前記基板に対して成膜処理を行う工程と、
   次いで前記反応管から前記基板保持具を搬出する工程と、
   続いて、前記反応管内に冷却用の治具を搬入して前記反応管の内壁を冷却し、当該内壁に付着している薄膜を熱応力により剥がすと共に、当該薄膜を熱泳動により前記治具に捕集する工程と、を含むことを特徴とする縦型熱処理装置の運転方法。
2. 前記冷却用の治具が反応管内に位置しているときにパージガスを反応管内に供給すると共に反応管内を真空排気する工程を行うことを特徴とする請求項１に記載の縦型熱処理装置の運転方法。
3. 前記反応管内に冷却用の治具が反応管内に位置している間に、前記基板保持具に保持されている処理済みの基板を処理前の基板と交換する工程を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の縦型熱処理装置の運転方法。
4. 前記冷却用の治具は、筒状体であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一つに記載の縦型熱処理装置の運転方法。
5. 基板を保持した前記基板保持具を反応容器内に搬入終了した時点における反応容器の縦方向における下端部内壁の温度をＴ１、冷却用治具が反応容器内に搬入終了した時点における前記下端部内壁の温度をＴ２とすると、Ｔ２＜Ｔ１であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一つに記載の縦型熱処理装置の運転方法。
6. 前記冷却用の治具は、少なくとも高さ方向の寸法の３０％以上の高さ領域において、反応管の内周壁との間の距離が基板保持具における対応する高さ領域における反応容器の内周壁との間の距離よりも小さくなるように構成されていることを特徴とする請求項５に記載の縦型熱処理装置の運転方法。
7. 前記冷却用の治具は、前記基板保持具よりも熱容量が大きくなるように構成されていることを特徴とする請求項５に記載の縦型熱処理装置の運転方法。
8. 前記反応管内に前記冷却用の治具を搬入する時の速度は、前記反応管内に前記基板保持具を搬入する時の速度よりも速いことを特徴とする請求項５に記載の縦型熱処理装置の運転方法。
9. 前記冷却用の治具は、反応容器の内周面に対向する外周面に複数の突出部が形成されていることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか一つに記載の縦型熱処理装置の運転方法。
10. 前記冷却用の治具は筒状部分を有し、前記複数の突出部は当該筒状部分の周方向に沿って間隔をおいて形成されていることを特徴とする請求項９に記載の縦型熱処理装置の運転方法。
11. コンピュータ上で動作するコンピュータプログラムを格納した記憶媒体であって、
    前記コンピュータプログラムは、請求項１ないし１０のいずれか一つに記載の縦型熱処理装置の運転方法を実施するようにステップが組まれていることを特徴とする記憶媒体。
12. 複数の基板を棚状に保持した基板保持具を、加熱機構に囲まれた縦型の反応管内に搬入し、基板に対して成膜用のガスを供給して成膜処理を行う縦型熱処理装置において、
    前記反応管の内壁を冷却し、当該内壁に付着している薄膜を熱応力により剥がすと共に熱泳動により捕集するための冷却用の治具と、
    前記反応管に対して前記基板保持具及び前記冷却用の治具を搬入出するための昇降機構と、を備えたことを特徴とする縦型熱処理装置。
13. 前記反応管内を真空排気するための真空排気機構と、
    前記反応管内にパージガスを供給するためのパージガス供給部と、
    成膜処理後の基板が前記反応管から搬出された後、前記昇降機構により前記反応管内に冷却用の治具を搬入するステップと、前記冷却用の治具が反応管内に位置しているときにパージガスを反応管内に供給すると共に反応管内を真空排気するステップと、を実行するように制御信号を出力する制御部と、を備えたことを特徴とする請求項１２に記載の縦型熱処理装置。
14. 前記冷却用の治具は、筒状体であることを特徴とする請求項１２または１３に記載の縦型熱処理装置。
15. 基板を保持した前記基板保持具を反応容器内に搬入終了した時点における反応容器の縦方向における下端部内壁の温度をＴ１、冷却用治具が反応容器内に搬入終了した時点における前記下端部内壁の温度をＴ２とすると、Ｔ２＜Ｔ１であることを特徴とする請求項１２ないし１４のいずれか一つに記載の縦型熱処理装置。
16. 前記冷却用の治具は、少なくとも高さ方向の寸法の３０％以上の高さ領域において、反応管の内周壁との間の距離が基板保持具における対応する高さ領域における反応容器の内周壁との間の距離よりも小さくなるように構成されていることを特徴とする請求項１５に記載の縦型熱処理装置。
17. 前記冷却用の治具は、前記基板保持具よりも熱容量が大きくなるように構成されていることを特徴とする請求項１５に記載の縦型熱処理装置。
18. 前記反応管内に前記冷却用の治具を搬入する時の速度は、前記反応管内に前記基板保持具を搬入する時の速度よりも速いことを特徴とする請求項１５に記載の縦型熱処理装置。
19. 前記冷却用の治具は、反応容器の内周面に対向する外周面に複数の突出部が形成されていることを特徴とする請求項１２ないし１８のいずれか一つに記載の縦型熱処理装置。
20. 前記冷却用の治具は筒状部分を有し、前記複数の突出部は当該筒状部分の周方向に沿って間隔をおいて形成されていることを特徴とする請求項１９に記載の縦型熱処理装置。

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