JP2005033058A - 基板処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
処理室にガスを供給するバッファ室２３７に設けられたガス供給孔の開口面積を最適な値
にするには、様々な開口面積のガス供給孔を持つ反応管を準備し、それらを一つずつ処理
炉に装着してウエハの処理状況を検証する必要があり、ガス供給孔の開口面積の検証に多
くの費用と時間がかかる。また、反応管２０３やバッファ室２３７は、通常、石英等の高
価な材料で製造されるため、ガス供給孔の開口面積の検証にさらに多くの費用がかかると
いう問題もある。
【解決手段】
上記課題を解決するため、本発明は特許請求の範囲に記載のような構成とするものである
。即ち、基板を収容し処理する処理室と、前記処理室に開口したガス供給孔を通じて前記
処理室内に所望のガスを供給するガス供給手段とを有する基板処理装置であって、前記ガ
ス供給孔に開口調整部材を挿入し、前記ガス供給孔の開口面積を調整可能としたことを特
徴とする基板処理装置とするものである。

【選択図】図２

Description

本発明はウエハ等の基板に薄膜の生成、不純物の拡散、エッチング等の処理を行う基板
処理装置に関するものであり、特に基板処理を行う処理室にガスを供給する手段に係わる
。

基板処理装置、例えば半導体製造装置の処理室構造の一例を図５、図６に示す。図５は
縦断面構造を示し、図６は横断面構造を示している。

図５，図６において、２００はウエハ、２０１は処理室、２０２は処理炉、２０３は反応
管、２０７はヒータ、２１７はボートである。また、処理炉２０２には、処理室２０１内
に複数種類、ここでは２種類のガスを供給するためのガス供給手段が設けられる。前記ガ
ス供給手段は、供給管としての２本のガス供給管２３２ａ、２３２ｂと、流量制御手段で
ある第１のマスフローコントローラ２４１ａ、第２のマスフローコントローラ２４１ｂと
、開閉弁である第１のバルブ２４３ａ、第２のバルブ２４３ｂ、第３のバルブ２４３ｃと
、ガス溜め２４７などを有する。そして、第１のガス供給管２３２ａからは第１のマスフ
ローコントローラ２４１ａ及び第１のバルブ２４３ａを介し、更に処理室２０１内に形成
されたバッファ室２３７の第１のガス供給孔２４８ａを介して処理室２０１に反応ガスが
供給される。また、第２のガス供給管２３２ｂからは第２のマスフローコントローラ２４
１ｂ、第２のバルブ２４３ｂ、ガス溜め２４７、及び第３のバルブ２４３ｃを介し、更に
ガス供給部２４９の第３のガス供給孔２４８ｃを介して処理室２０１に反応ガスが供給さ
れている。

処理室２０１はガスを排気する排気管であるガス排気管２３１により第４のバルブ２４
３ｄを介して排気手段である真空ポンプ２４６に接続され、処理室２０１内の雰囲気は所
定の排気速度で真空排気できるようになっている。

処理室２０１内に載置されたウエハ２００は前記ヒータ２０７により所望の温度に維持
され、前記排気手段により処理室２０１内の圧力が調整された後、前記ガス供給手段から
供給されるガスによりウエハ２００に所望の処理が施されるようになっている。
特開２００２−２０３３９７号公報

上述のようなウエハ２００の処理において、ウエハ２００の処理状態は、処理室２０１
内の圧力、ウエハ２００や処理室２０１内の温度、ガス供給手段から供給されるガスの速
度や流量などの条件に依存し、ウエハ２００の処理状態を最適にするためには、これらの
条件を最適にする必要がある。

前記条件の内、温度はヒータ２０７の制御手段であるコントローラ１２１により制御で
き、また、ガスの流量は流量制御手段であるマスフローコントローラにより制御できる。
しかし、ウエハに供給されるガスの速度は、排気速度などの他の条件が一定の場合、ガス
の流量とガス供給孔の開口面積に関係する。即ち、ガスの速度をＶ、ガスの流量をＱ、ガ
ス供給孔の開口面積をＳとすると、Ｖ＝Ｑ／Ｓとなり、ガス供給孔の開口面積Ｓが小さく
なるにつれ、ガスの速度Ｖは大きくなる。

また、特に、バッファ室２３７内でプラズマなどの活性種を生成し、この活性種をウエ
ハに供給するような装置の場合、活性種の寿命を考慮したガスの流量、ガスの速度を設定
する必要があり、この点からも、ガス供給孔の開口面積を最適にする必要がある。

しかしながら、ガス供給孔を有するバッファ室２３７、ガス供給部２４９、ノズル２３
３は、反応管２０３に形成されているため、ガス供給孔の開口面積を最適な値にするため
には、様々な開口面積のガス供給孔を有する反応管を準備し、それらを一つずつ処理炉に
装着してウエハの処理状況を検証する必要があり、ガス供給孔の開口面積の検証に多くの
費用と時間がかかる。また、反応管２０３やバッファ室２３７、ガス供給部２４９は、通
常、石英等の高価な材料で製造されるため、ガス供給孔の開口面積の検証にさらに多くの
費用がかかるという問題もある。

上記課題を解決するために、本発明は特許請求の範囲に記載のような構成とするものであ
る。すなわち、本発明は請求項１に記載のように、基板を収容し処理する処理室と、前記
処理室に開口したガス供給孔を通じて前記処理室内に所望のガスを供給するガス供給手段
とを有する基板処理装置であって、前記ガス供給孔に開口調整部材を挿入し、前記ガス供
給孔の開口面積を調整可能としたことを特徴とする基板処理装置とするものである。

本発明によれば、
基板を収容し処理する処理室と、前記処理室に開口したガス供給孔を通じて前記処理室内
に所望のガスを供給するガス供給手段とを有する基板処理装置であって、前記ガス供給孔
に開口調整部材を挿入し、前記ガス供給孔の開口面積を調整可能としたので、ガス供給孔
の開口面積の検証をする場合でも、多くの反応管を用意する必要がなく低コストである。
また、開口調整部材をガス供給孔に挿入するだけでガス供給孔の開口面積を変えられるの
で、反応管を処理炉から取り外す必要がなくなり、ガス供給孔の開口面積の検証を容易に
かつ短時間で行うことができる。

図４において本発明が適用される基板処理装置の一例である半導体製造装置についての
概略を説明する。

筐体１０１内部の前面側には、図示しない外部搬送装置との間で基板収納容器としての
カセット１００の授受を行う保持具授受部材としてのカセットステージ１０５が設けられ
、該カセットステージ１０５の後側には昇降手段としてのカセットエレベータ１１５が設
けられ、該カセットエレベータ１１５には搬送手段としてのカセット移載機１１４が取り
つけられている。前記カセットエレベータ１１５の後側には、前記カセット１００の載置
手段としてのカセット棚１０９が設けられ、該カセット棚１０９はスライドステージ１２
２上に横行可能に設けられている。又、前記カセット棚の上方には前記カセット１００の
載置手段としてのバッファカセット棚１１０が設けられている。更に、前記バッファカセ
ット棚１１０の後側にはクリーンユニット１１８が設けられ、クリーンエアを前記筐体１
０１の内部を流通させるように構成されている。

前記筐体１０１の後部上方には、処理炉２０２が設けられる。この処理炉２０２内には
、ウエハ２００に所定の処理を行う処理室２０１が形成されている。該処理炉２０２の下
側には、半円筒形状の気密室としてのロードロック室１０２が仕切弁としてのゲートバル
ブ２４４により連接され、該ロードロック室１０２の前面には前記カセット棚１０９と対
向する位置に仕切手段としてのロードロックドア１２３が設けられている。前記ロードロ
ック室１０２内には、基板としてのウエハ２００を水平姿勢で多段に保持する基板保持手
段としてのボート２１７を、前記処理室２０１に昇降させる昇降手段としてのボートエレ
ベータ１２１が内設され、該ボートエレベータ１２１には蓋体としてのシールキャップ２
１９が取りつけられ該ボート２１７を垂直に支持している。前記ロードロック室１０２と
前記カセット棚１０９との間には図示しない昇降手段としての移載エレベータが設けられ
、該移載エレベータには搬送手段としてのウエハ移載機１１２が取りつけられている。

以下、基板処理装置における一連の動作を説明する。図示しない外部搬送装置から搬送
された前記カセット１００は、前記カセットステージ１０５に載置され、該カセットステ
ージ１０５で該カセット１００の姿勢を９０°変換され、更に、前記カセットエレベータ
１１５の昇降動作、横行動作及び、前記カセット移載機１１４の進退動作の協働により前
記カセット棚１０９又は、前記バッファカセット棚１１０に搬送される。

前記ウエハ移載機１１２により前記カセット棚１０９から前記ボート２１７へ前記ウエ
ハ２００が移載される。前記ウエハ２００を移載する準備として、前記ボート２１７が前
記ボートエレベータ１２１により降下され、前記ゲートバルブ２４４により前記処理室２
２０１が閉塞され、更に前記ロードロック室１０２の内部に前記パージノズル２３４から
窒素ガス等のパージガスが導入される。前記ロードロック室１０２が大気圧に復圧された
後、前記ロードロックドア１２３が開かれる。

前記水平スライド機構１２２は前記カセット棚１０９を水平移動させ、移載の対象とな
る前記カセット１００を前記ウェハ移載機１１２に対峙する様に位置決めする。前記ウェ
ハ移載機は昇降動作、回転動作の協働により前記ウェハ２００を前記カセット１００より
前記ボート２１７へと移載する。前記ウェハ２００の移載はいくつかの前記カセット１０
０に対して行われ、前記ボート２１７へ所定枚数ウェハの移載が完了した後、前記ロード
ロックドア１２３が閉じられ、前記ロードロック室１０２が真空引きされる。

真空引きが完了後に前記ガスパージノズル２３４よりガスが導入され、前記ロードロッ
ク室１０２内部が大気圧に復圧されると前記ゲートバルブ２４４が開かれ、前記ボートエ
レベータ１２１により前記ボート２１７が前記処理室２０１内に挿入され、該ゲートバル
ブ２４４が閉じられる。尚、真空引き完了後に前記ロードロック１０２内部を大気圧に復
圧させず大気圧未満の状態で前記ボート２１７を前記処理室２０１内に挿入しても良い。
前記処理室２０１内で前記ウェハ２００に所定の処理が為された後、前記ゲートバルブ２
４４が開かれ、前記ボートエレベータ１２１により前記ボート２１７が引き出され更に、
前記ロードロック室１０２内部を大気圧に復圧させた後に前記ロードロックドア１２３が
開かれる。

処理後の前記ウェハ２００は上記した作動の逆の手順により前記ボート２１７から前記
カセット棚１０９を経て前記カセットステージ１０５に移載され、図示しない外部搬送装
置により搬出される。

前記カセット移載機１１４等の搬送動作は、搬送制御手段１２４により制御される。

次に、本発明が適用される基板処理装置の処理炉にて行われる処理の一例として、ＣＶ
Ｄ法の中の１つであるＡＬＤ法を用いたウエハ等の基板への成膜処理について、簡単に説
明する。

ＡＬＤ法は、ある成膜条件（温度、時間等）の下で、成膜に用いる２種類（またはそれ
以上）の原料となるガスを１種類ずつ交互に基板上に供給し、１原子層単位で吸着させ、
表面反応を利用して成膜を行う手法である。

即ち、利用する化学反応は、例えばＳｉＮ（窒化珪素）膜形成の場合ＡＬＤ法ではＤＣ
Ｓ（ＳｉＨ２Ｃｌ２、ジクロルシラン）とＮＨ３（アンモニア）を用いて３００〜６００
℃の低温で高品質の成膜が可能である。また、ガス供給は、複数種類の反応性ガスを１種
類ずつ交互に供給する。そして、膜厚制御は、反応性ガス供給のサイクル数で制御する。
（例えば、成膜速度が１Å／サイクルとすると、２０Åの膜を形成する場合、処理を２０
サイクル行う。）

以下に本発明の実施の形態を説明する。

図５は、本実施の形態にかかる縦型の基板処理炉の概略構成図であり、処理炉部分を縦
断面で示し、図６は本実施の形態にかかる縦型の基板処理炉の概略構成図であり、処理炉
部分を横断面で示す。加熱手段であるヒータ２０７の内側に、基板であるウエハ２００を
処理する反応容器として反応管２０３が設けられ、この反応管２０３の下端開口は蓋体で
あるシールキャップ２１９により気密部材であるＯリング２２０を介して気密に閉塞され
、処理室２０１を形成している。また、少なくとも、このヒータ２０７、反応管２０３、
及びシールキャップ２１９により処理炉２０２を形成している。シールキャップ２１９に
は石英キャップ２１８を介して基板保持手段であるボート２１７が立設され、前記石英キ
ャップ２１８はボートを保持する保持体となっている。そして、ボート２１７は処理室２
０１に挿入される。ボート２１７にはバッチ処理される複数のウエハ２００が水平姿勢で
管軸方向に多段に積載される。前記ヒータ２０７は処理室２０１に挿入されたウエハ２０
０を所定の温度に加熱する。

また、処理炉２０２には、処理室２０１内に複数種類、ここでは２種類のガスを供給す
るためのガス供給手段が設けられる。前記ガス供給手段は、供給管としての２本のガス供
給管２３２ａ、２３２ｂと、流量制御手段である第１のマスフローコントローラ２４１ａ
、第２のマスフローコントローラ２４１ｂと、開閉弁である第１のバルブ２４３ａ、第２
のバルブ２４３ｂ、第３のバルブ２４３ｃと、ガス溜め２４７などを有する。そして、第
１のガス供給管２３２ａからは第１のマスフローコントローラ２４１ａ及び第１のバルブ
２４３ａを介し、更に後述する処理室２０１内に形成されたバッファ室２３７を介して処
理室２０１に反応ガスが供給され、第２のガス供給管２３２ｂからは第２のマスフローコ
ントローラ２４１ｂ、第２のバルブ２４３ｂ、ガス溜め２４７、及び第３のバルブ２４３
ｃを介し、更に後述するガス供給部２４９を介して処理室２０１に反応ガスが供給されて
いる。

処理室２０１はガスを排気する排気管であるガス排気管２３１により第４のバルブ２４
３ｄを介して排気手段である真空ポンプ２４６に接続され、真空排気されるようになって
いる。尚、この第４のバルブ２４３ｄは弁を開閉して処理室２０１の真空排気・真空排気
停止ができ、更に弁開度を調節して圧力調整可能になっている開閉弁である。

反応管２０３の内壁とウエハ２００との間における円弧状の空間には、反応管２０３の
下部より上部の内壁にウエハ２００の積載方向に沿って、ガス分散空間であるバッファ室
２３７が設けられており、そのバッファ室２３７のウエハ２００と隣接する壁の端部には
ガスを供給する供給孔である第１のガス供給孔２４８ａが設けられている。この第１のガ
ス供給孔２４８ａは反応管２０３の中心へ向けて開口している。この第１のガス供給孔２
４８ａは、下部から上部にわたってそれぞれ同一の開口面積を有し、更に同じ開口ピッチ
で設けられている。

そしてバッファ室２３７の第１のガス供給孔２４８ａが設けられた端部と反対側の端部
には、ノズル２３３が、やはり反応管２０３の下部より上部にわたりウエハ２００の積載
方向に沿って配設されている。そしてノズル２３３には複数のガスを供給する供給孔であ
る第２のガス供給孔２４８ｂが設けられている。この第２のガス供給孔２４８ｂの開口面
積は、バッファ室２３７と処理室２０１の差圧が小さい場合には、上流側から下流側まで
同一の開口面積で同一の開口ピッチとすると良いが、差圧が大きい場合には上流側から下
流側に向かって開口面積を大きくするか、開口ピッチを小さくすると良い。

本発明において、第２のガス供給孔２４８ｂの開口面積や開口ピッチを上流側から下流
にかけて調節することで、まず、第２の各ガス供給孔２４８ｂよりガスの流速の差はある
が、流量はほぼ同量であるガスを噴出させる。そしてこの各第２のガス供給孔２４８ｂか
ら噴出するガスをバッファ室２３７に噴出させて一旦導入し、前記ガスの流速差の均一化
を行う。

すなわち、バッファ室２３７において、各第２のガス供給孔２４８ｂより噴出したガス
はバッファ室２３７で各ガスの粒子速度が緩和された後、第１のガス供給孔２４８ａより
処理室２０１に噴出する。この間に、各第２のガス供給孔２４８ｂより噴出したガスは、
各第１のガス供給孔２４８ａより噴出する際には、均一な流量と流速とを有するガスとな
る。

さらに、バッファ室２３７に、細長い構造を有する第１の電極である第１の棒状電極２
６９及び第２の電極である第２の棒状電極２７０が上部より下部にわたって電極を保護す
る保護管である電極保護管２７５に保護されて配設され、この第１の棒状電極２６９又は
第２の棒状電極２７０のいずれか一方は整合器２７２を介して高周波電源２７３に接続さ
れ、他方は基準電位であるアースに接続されている。この結果、第１の棒状電極２６９及
び第２の棒状電極２７０間のプラズマ生成領域２２４にプラズマが生成される。

この電極保護管２７５は、第１の棒状電極２６９及び第２の棒状電極２７０のそれぞれ
をバッファ室２３７の雰囲気と隔離した状態でバッファ室２３７に挿入できる構造となっ
ている。ここで、電極保護管２７５の内部は外気（大気）と同一雰囲気であると、電極保
護管２７５にそれぞれ挿入された第１の棒状電極２６９及び第２の棒状電極２７０はヒー
タ２０７の加熱で酸化されてしまう。そこで、電極保護管２７５の内部は窒素などの不活
性ガスを充填あるいはパージし、酸素濃度を充分低く抑えて第１の棒状電極２６９又は第
２の棒状電極２７０の酸化を防止するための不活性ガスパージ機構が設けられる。

さらに、第１のガス供給孔２４８ａの位置より、反応管２０３の内周を１２０°程度回
った内壁に、ガス供給部２４９が設けられている。このガス供給部２４９は、ＡＬＤ法に
よる成膜においてウエハ２００へ、複数種類のガスを１種類ずつ交互に供給する際に、バ
ッファ室２３７とガス供給種を分担する供給部である。

このガス供給部２４９もバッファ室２３７と同様にウエハと隣接する位置に同一ピッチ
でガスを供給する供給孔である第３のガス供給孔２４８ｃを有し、下部では第２のガス供
給管２３２ｂが接続されている。

第３のガス供給孔２４８ｃの開口面積はバッファ室２３７と処理室２０１の差圧が小さ
い場合には、上流側から下流側まで同一の開口面積で同一の開口ピッチとすると良いが、
差圧が大きい場合には上流側から下流側に向かって開口面積を大きくするか開口ピッチを
小さくすると良い。

処理室２０１内の中央部には複数枚のウエハ２００を多段に同一間隔で載置するボート
２１７が設けられており、このボート２１７は図中省略のボートエレベータ機構により処
理室２０１に出入りできるようになっている。また処理の均一性を向上する為にボート２
１７を回転するための回転手段であるボート回転機構２６７が設けてあり、ボート回転機
構２６７を回転することにより、石英キャップ２１８に保持されたボート２１７を回転す
るようになっている。

制御手段であるコントローラ１２１は、第１、第２のマスフローコントローラ２４１ａ
、２４１ｂ、第１〜第４のバルブ２４３ａ、２４３ｂ、２４３ｃ、２４３ｄ、ヒータ２０
７、真空ポンプ２４６、ボート回転機構２６７、図中省略のボート昇降機構、高周波電源
２７３、整合器２７２に接続されており、第１、第２のマスフローコントローラ２４１ａ
、２４１ｂの流量調整、第１〜第３のバルブ２４３ａ、２４３ｂ、２４３ｃの開閉動作、
第４のバルブ２４３ｄの開閉及び圧力調整動作、ヒータ２０７温度調節、真空ポンプ２４
６の起動・停止、ボート回転機構２６７の回転速度調節、ボート昇降機構の昇降動作制御
、高周波電源２７３の電力供給制御、整合器２７２によるインピーダンス制御が行われる
。

次にＡＬＤ法による成膜例について、ＤＣＳ及びＮＨ３ガスを用いてＳｉＮ膜を成膜す
る例で説明する。

まず成膜しようとするウエハ２００をボート２１７に装填し、処理室２０１に搬入する
。搬入後、次の３つのステップを順次実行する。

［ステップ１］
ステップ１では、プラズマ励起の必要なＮＨ３ガスと、プラズマ励起の必要のないＤＣ
Ｓガスとを併行して流す。まず第１のガス供給管２３２ａに設けた第１のバルブ２４３ａ
、及びガス排気管２３１に設けた第４のバルブ２４３ｄを共に開けて、第１のガス供給管
２３２ａから第１のマスフローコントローラ２４３ａにより流量調整されたＮＨ３ガスを
ノズル２３３の第２のガス供給孔２４８ｂからバッファ室２３７へ噴出し、第１の棒状電
極２６９及び第２の棒状電極２７０間に高周波電源２７３から整合器２７２を介して高周
波電力を印加してＮＨ３をプラズマ：励起し、活性種として処理室２０１に供給しつつガ
ス排気管２３１から排気する。ＮＨ３ガスをプラズマ励起することにより活性種として流
すときは、第４のバルブ２４３ｄを適正に調整して処理室２０１内圧力を１０〜１００Ｐ
ａとする。第１のマスフローコントローラ２４１ａで制御するＮＨ３の供給流量は１００
０〜１００００ｓｃｃｍである。ＮＨ３をプラズマ励起することにより得られた活性種に
ウエハ２００を晒す時間は２〜１２０秒間である。このときのヒータ２０７温度はウエハ
が３００〜６００℃になるよう設定してある。ＮＨ３は反応温度が高いため、上記ウエハ
温度では反応しないので、プラズマ励起することにより活性種としてから流すようにして
おり、このためウエハ温度は設定した低い温度範囲のままで行える。

このＮＨ３をプラズマ励起することにより活性種として供給しているとき、第２のガス
供給管２３２ｂの上流側の第２のバルブ２４３ｂを開け、下流側の第３のバルブ２４３ｃ
を閉めて、ＤＣＳも流すようにする。これにより第２、第３のバルブ２４３ｂ、２４３ｃ
間に設けたガス溜め２４７にＤＣＳを溜める。このとき、処理室２０１内に流しているガ
スはＮＨ３をプラズマ励起することにより得られた活性種であり、ＤＣＳは存在しない。
したがって、ＮＨ３は気相反応を起こすことはなく、プラズマにより励起され活性種とな
ったＮＨ３はウエハ２００上の下地膜と表面反応する。

［ステップ２］
ステップ２では、第１のガス供給管２３２ａの第１のバルブ２４３ａを閉めて、ＮＨ３
の供給を止めるが、引続きガス溜め２４７へ供給を継続する。ガス溜め２４７に所定圧、
所定量のＤＣＳが溜まったら上流側の第２のバルブ２４３ｂも閉めて、ガス溜め２４７に
ＤＣＳを閉じ込めておく。また、ガス排気管２３１の第４のバルブ２４３ｄは開いたまま
にし真空ポンプ２４６により、処理室２０１を２０Ｐａ以下に排気し、残留ＮＨ３を処理
室２０１から排除する。また、この時にはＮ２等の不活性ガスを処理室２０１に供給する
と、更に残留ＮＨ３を排除する効果が高まる。ガス溜め２４７内には、圧力が２．０×１
０４Ｐａ以上になるようにＤＣＳを溜める。また、ガス溜め２４７と処理室２０１との間
のコンダクタンスが１．５×１０−３ｍ３／ｓ以上になるように装置を構成する。また、
反応管２０３容積とこれに対する必要なガス溜め２４７の容積との比として考えると、反
応管２０３容積１００ｌ（リットル）の場合においては、１００〜３００ｃｃであること
が好ましく、容積比としてはガス溜め２４７は反応室容積の１／１０００〜３／１０００
倍とすることが好ましい。

［ステップ３］
ステップ３では、処理室２０１の排気が終わったらガス排気管２３１の第４のバルブ２
４３ｄを閉じて排気を止める。第２のガス供給管２３２ｂの下流側の第３のバルブ２４３
ｃを開く。これによりガス溜め２４７に溜められたＤＣＳが処理室２０１に一気に供給さ
れる。このときガス排気管２３１の第４のバルブ２４３ｄが閉じられているので、処理室
２０１内の圧力は急激に上昇して約９３１Ｐａ（７Ｔｏｒｒ）まで昇圧される。ＤＣＳを
供給するための時間は２〜４秒設定し、その後上昇した圧力雰囲気中に晒す時間を２〜４
秒に設定し、合計６秒とした。このときのウエハ温度はＮＨ３の供給時と同じく、３００
〜６００℃である。ＤＣＳの供給により、下地膜上のＮＨ３とＤＣＳとが表面反応して、
ウエハ２００上にＳｉＮ膜が成膜される。成膜後、第３のバルブ２４３ｃを閉じ、第４の
バルブ２４３ｄを開けて処理室２０１を真空排気し、残留するＤＣＳの成膜に寄与した後
のガスを排除する。また、この時にはＮ２等の不活性ガスを処理室２０１に供給すると、
更に残留するＤＣＳの成膜に寄与した後のガスを処理室２０１から排除する効果が高まる
。また第２のバルブ２４３ｂを開いてガス溜め２４７へのＤＣＳの供給を開始する。

上記ステップ１〜３を１サイクルとし、このサイクルを複数回繰り返すことによりウエ
ハ上に所定膜厚のＳｉＮ膜を成膜する。

ＡＬＤ装置では、ガスは下地膜表面に吸着する。このガスの吸着量は、ガスの圧力、及
びガスの暴露時間に比例する。よって、希望する一定量のガスを、短時間で吸着させるた
めには、ガスの圧力を短時間で大きくする必要がある。この点で、本実施の形態では、第
４のバルブ２４３ｄを閉めたうえで、ガス溜め２４７内に溜めたＤＣＳを瞬間的に供給し
ているので、処理室２０１内のＤＣＳの圧力を急激に上げることができ、希望する一定量
のガスを瞬間的に吸着させることができる。

また、本実施の形態では、ガス溜め２４７にＤＣＳを溜めている間に、ＡＬＤ法で必要
なステップであるＮＨ３ガスをプラズマ励起することにより活性種として供給、及び処理
室２０１の排気をしているので、ＤＣＳを溜めるための特別なステップを必要としない。
また、処理室２０１内を排気してＮＨ３ガスを除去しているからＤＣＳを流すので、両者
はウエハ２００に向かう途中で反応しない。供給されたＤＣＳは、ウエハ２００に吸着し
ているＮＨ３とのみ有効に反応させることができる。

次に、図１、図２、図３を用いて、バッファ室２３７を例にガス供給孔２４８ａの開口
面積の変更手段を説明する。尚、ノズル２３３に設けられた第２のガス供給孔２４８ｂ、
ガス供給部２４９に設けられたガス供給孔２４８ｃの開口面積を変更する場合も同様であ
るので説明を省略する。また、図１、２、３において、図４、５、６、と同様のものは同
符号を付け、説明を省略する。

図１は、図５に示されるバッファ室２３７のガス供給孔２４８ａの拡大図である。また
、図２は、図１において、紙面横の方向から見た図である。図１、図２において、１はガ
ス供給孔２４８ａの開口面積を変えるための開口調整部材を示しており、通常、反応管と
同じ材質、例えば、石英で構成されている。図３に示すように開口調整部材１は略「コ」
の字の形状をしており、図２中の点線４に示すように横向きでガス供給孔２４８ａに挿入
し、矢印５の方向に９０度回転することで、前記開口調整部材１をガス供給孔２４８ａに
装着する。この様に、開口調整部材１は、ガス供給孔２４８ａを跨ぐように装着されるた
め、ガスが高速でガス供給孔２４８ａを通過しても開口調整部材１は外れることはない。
また、開口調整部材１の大きさを変えたり、開口調整部材１をガス供給孔に複数個装着す
ることで、ガス供給孔２４８ａの開口面積の大きさを容易に、かつ低コストで変更するこ
とができる。また、図２に示すように、ガス供給孔毎に、例えば、ガスの上流側と下流側
で、装着する開口調整部材１の数、形状を変化させることで、ガスの上流側と下流側でガ
スの速度、流量を容易に変化させることができる。

以上のように本発明によれば、ガス供給孔に開口調整部材を挿入し、前記ガス供給孔の
開口面積を変えるようにしたので、処理室に供給するガスの速度、流量を最適にするため
、ガス供給孔の開口面積を検証する場合でも、多くの反応管を用意する必要がなく低コス
トで行うことができる。また、開口調整部材をガス供給孔に挿入するだけでガス供給孔の
開口面積を変えられるので、反応管を処理炉から取り外す必要がなくなり、ガス供給孔の
開口面積の検証を容易にかつ短時間で行うことができる。

本発明はウエハ等の基板に薄膜の生成、不純物の拡散、エッチング等の処理を行う基
板処理装置に関するものであり、特に基板処理を行う処理室にガスを供給する手段に係わ
るものである。本発明によれば、基板を収容し処理する処理室に開口したガス供給孔の開
口面積を、開口調整部材を用いることで容易に変化させることができるので、ガス供給孔
の開口面積の検証をする場合、多くの反応管を用意する必要がなく低コストである。また
、開口調整部材をガス供給孔に挿入するだけでガス供給孔の開口面積を変えられるので、
反応管を処理炉から取り外す必要がなくなり、ガス供給孔の開口面積の検証を容易にかつ
短時間で行うことができる。

本発明が適用されるバッファ室のガス供給孔の拡大図（縦断面図） 本発明が適用されるバッファ室のガス供給孔の拡大図 本発明における開口調整部材を示す概略斜視図 本発明の基板処理装置を示す概略斜示図 本発明の実施の形態にかかる縦型の基板処理炉の概略図（縦断面） 本発明の実施の形態にかかる縦型の基板処理炉の概略図（横断面）

符号の説明

１ 開口調整部材
１００ カセット
１０２ ロードロック室
１０９ カセット棚
１１０ バッファカセット棚
１１２ ウエハ移載機
１１４ カセット移載機
１１５ カセットエレベータ
１２１ ボートエレベータ
１２３ ロードロックドア
１２４ 搬送制御手段
２００ ウエハ
２０１ 処理室
２０２ 処理炉
２０３ 反応管
２０７ ヒータ
２１７ ボート
２３１ ガス排気管
２３２ａ 第１のガス供給管
２３２ｂ 第２のガス供給管
２３３ ノズル
２３７ バッファ室
２４１ａ 第１のマスフローコントローラ
２４１ｂ 第２のマスフローコントローラ
２４３ａ 第１のバルブ
２４３ｂ 第２のバルブ
２４３ｃ 第３のバルブ
２４３ｄ 第４のバルブ
２４７ ガス溜め
２４８ａ 第１のガス供給孔
２４８ｂ 第２のガス供給孔
２４８ｃ 第３のガス供給孔
２４９ ガス供給部

Claims (1)

1. 基板を収容し処理する処理室と、
   前記処理室に開口したガス供給孔を通じて前記処理室内に所望のガスを供給するガス供給
   手段とを有する基板処理装置であって、
   前記ガス供給孔に開口調整部材を挿入し、前記ガス供給孔の開口面積を調整可能としたこ
   とを特徴とする基板処理装置。
   

Images