JP2006190793A - 基板処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】金属汚染物質が処理室に流入するのを防止する。
【解決手段】複数枚のウエハ１を一括処理する処理室３２を形成したプロセスチューブ３１と、処理室３２を排気する排気管３５と、処理室３２にオゾンガス８１を供給する第一ガス供給管４０と、処理室３２にＴＭＡガス８３を供給する第二ガス供給管５０と、オゾンガスおよびＴＭＡガスを処理室３２に吹き出すガス供給口３９を有するノズル３８とを備えたＡＬＤ装置において、第一ガス供給管４０に金属汚染物質をサンプリングするサンプリング室６４、６５、６６を接続する。第一ガス供給管を流れるガスをサンプリングすることにより、金属汚染物質を測定できるので、金属汚染物質の処理室への流入が発生するのを防止する処置を未然に講ずることができる。
【選択図】図８

Description

本発明は、基板処理装置に関し、特に、オゾン（Ｏ₃ ）のガス供給系に関する技術に係り、例えば、半導体集積回路装置（以下、ＩＣという。）の製造方法において、半導体素子を含む集積回路が作り込まれる半導体ウエハ（以下、ウエハという。）に酸化膜を形成したり、ウエハに原子層成膜（Atomic layer Deposition ）法によって成膜したり、ウエハの表面をクリーニング（エッチング）したりするのに利用して有効なものに関する。

オゾンは強い酸化力を持ち、ＩＣの製造方法においてウエハに極薄い酸化膜を形成したり、ウエハの表面をクリーニングしたりするのに使用することが要望されている。
オゾンは微青色の気体で沸点は１６１Ｋ、融点は８０Ｋであり、特に高温下では分解し易いため、保存することが難しく、使用する場所で製造する必要がある。
また、ＩＣの製造方法においては、処理ガスは重金属等の不純物を含まないことが必要不可欠であるため、高純度のオゾンが必要になる。
オゾンを工業的に大量に製造するには、無声放電によるオゾナイザが多く使用されている。

例えば、ウエハの表面に酸化膜をオゾンを使用して形成する酸化膜形成装置において、オゾナイザによって生成したオゾンガスを処理室へ供給する場合には、ステンレス鋼によって形成されたガス供給管を経由して供給することが、一般的に考えられる。
なお、オゾンを使用してウエハの表面に酸化膜を形成する基板処理装置を述べている例としては、特許文献１がある。
特開２００３−１８８１６３号公報

しかしながら、ステンレス鋼によって形成されたガス供給管を経由してオゾンガスが処理室へ供給される場合には、次のような理由のために、金属を含んだ粒子がオゾンガスと共に処理室へ供給されてしまうという問題点があることが、本発明者によって明らかにされた。

処理室へ供給される際に、オゾンガスは酸素と窒素（Ｎ₂ ）との混合ガスを放電して生成するために、次式の通り、酸素と窒素との化合物である酸化窒素（ＮＯｘ）が生成される。
Ｏ₂ ＋Ｎ₂ →Ｎ₂ Ｏ＋ＮＯｘ ・・・（１）
Ｎ₂ Ｏ＋Ｏ₂ →Ｏ₃ ＋Ｎ₂ ・・・（２）
式（１）の反応で生成された酸化窒素とオゾンを供給するガス供給管の内部に残留した水分（Ｈ₂ Ｏ）が反応し、硝酸（ＨＮＯ₃ ）が形成される。
この硝酸とステンレス鋼製のガス供給管の表面の鉄（Ｆｅ）やクロム（Ｃｒ）とが反応して、次式の通り、金属酸化物が生成される。
ＨＮＯ₃ ＋Ｆｅ→ＦｅＯまたはＦｅＯ₃ 、ＦｅＯ₄ ・・・（３）
ＨＮＯ₃ ＋Ｃｒ→ＣｒＯ₃ ・・・（４）
これらの金属酸化物がオゾンガスと共に処理室へ供給されると、これらの金属酸化物がウエハに吸着することにより、ウエハの表面に形成される半導体集積回路の電気特性を劣化させるために、金属酸化物の処理室への混入を防止する必要がある。

本発明の目的は、不純物の処理室の混入を防止することができる基板処理装置を提供することにある。

本発明に係る基板処理装置は、被処理基板を処理する処理室に処理ガスを供給するガス供給系に、前記処理ガスの不純物をサンプリングするためのサンプリング室が設けられていることを特徴とする。

前記した手段によれば、ガス供給系に流れる処理ガス中の不純物をサンプリングすることにより、不純物がガス供給系から処理室へ供給されてしまうのを防止する処置を講ずることができる。

以下、本発明の一実施の形態を図面に即して説明する。

本実施の形態において、本発明に係る基板処理装置は、ウエハ等の基板へのプラズマ処理例としてのプラズマＣＶＤ法の一つである原子層成膜（Atomic Layer Deposition 。以下、ＡＬＤという。）法を実施するＡＬＤ装置として構成されている。
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種類ずつ順次に基板上に供給し、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方法、である。
例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ₂ Ｏ₃ ）膜を形成する場合のＡＬＤ法においては、トリメチルアルミニウム［Ａｌ（ＣＨ₃ ）₃ 。以下、ＴＭＡという。］ガスと、オゾンガスとを交互に供給することによって、２５０〜４５０℃の低温下において、高品質の成膜が可能である。
そして、ＡＬＤ法においては、複数種類の反応性ガスを１種類ずつ交互に供給することによって成膜を行う。また、膜厚の制御は、反応性ガス供給のサイクル数によって実行することができる。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には、複数種類のガスの供給は２０サイクル実行される。

図１に示されているように、本実施の形態に係るＡＬＤ装置１０は筐体１１を備えており、筐体１１の前面にはカセット授受ユニット１２が設備されている。カセット授受ユニット１２はウエハ１のキャリアであるカセット２を二台載置することができるカセットステージ１３を備えており、カセットステージ１３は９０度回転することにより、カセット２を水平姿勢にさせるように構成されている。カセットステージ１３の下方にはウエハ姿勢整合装置１４が二組設備されている。
そして、外部搬送装置（図示せず）によって搬送されて来たカセット２がカセットステージ１３に垂直姿勢（カセット２に収納されたウエハ１が垂直になる状態）で載置されると、ウエハ姿勢整合装置１４がカセット２に収納されたウエハ１のノッチやオリエンテーションフラットが同一になるようにウエハ１の姿勢を整合する。

筐体１１の内部にはカセット授受ユニット１２に対向してカセット棚１５が設備されており、カセット授受ユニット１２の上方には予備カセット棚１６が設備されている。
カセット授受ユニット１２とカセット棚１５との間には、カセット移載装置１７が設備されている。カセット移載装置１７は前後方向に進退可能なロボットアーム１８を備えており、ロボットアーム１８は横行および昇降可能に構成されている。ロボットアーム１８は進退、昇降および横行の協働によって、カセットステージ１３の上の水平姿勢となったカセット２をカセット棚１５または予備カセット棚１６へ搬送して移載するように構成されている。

カセット棚１５の後方には複数枚のウエハ１を一括して移載することができるウエハ移載装置１９が回転および昇降可能に設備されている。ウエハ移載装置１９は進退可能なウエハ保持部２０を備えており、ウエハ保持部２０には複数枚のウエハ保持プレート２１が水平に取り付けられている。なお、ウエハ移載装置１９はウエハ１を一枚ずつ移載するように構成される場合もある。
ウエハ移載装置１９の後方には、複数枚のウエハ１を保持したボート２５を昇降させるボートエレベータ２２が設備されており、ボートエレベータ２２のアーム２３にはボート２５がシールキャップ２４を介して水平に設置されている。

図２に示されているように、シールキャップ２４は後術するマニホールド３３の内径よりも大径の外径を有する円盤形状に形成されている。シールキャップ２４はマニホールド３３の下端面にシールリング２４ａを挟んで当接することにより、マニホールド３３の下端開口を閉塞するようになっている。シールキャップ２４の中心線上にはボート２５が断熱キャップ部２６を介して垂直に立脚されて支持されている。
シールキャップ２４の中心線上には回転軸２７が挿通されており、回転軸２７はシールキャップ２４と共に昇降し、かつ、回転駆動装置２８によって回転されるように構成されている。回転軸２７の上端には支持板２９が水平に固定されており、支持板２９の上にはボート２５が断熱キャップ部２６を介して垂直に立脚されて支持されている。

ボート２５は上下で一対の端板２５ａ、２５ｂと、両端板２５ａと２５ｂとの間に架設されて垂直に配設された複数本（本実施の形態では三本）の保持部材２５ｃとを備えている。各保持部材２５ｃには多数条の保持溝２５ｄが長手方向に等間隔に配されて、同一平面内で互いに対向して開口するように没設されている。
そして、ウエハ１の外周縁辺が各保持部材２５ｃの多数条の保持溝２５ｄ間にそれぞれ挿入されることにより、複数枚のウエハ１がボート２５に水平にかつ互いに中心を揃えられた状態で整列されて保持されるようになっている。

図２〜図４に示されているように、ＡＬＤ装置１０は石英（ＳｉＯ₂ ）が用いられて一体的に形成されたプロセスチューブ３１を備えている。プロセスチューブ３１は一端が開口し他端が閉塞した円筒形状に形成されており、プロセスチューブ３１は中心線が垂直になるように縦に配されて固定的に支持されている。
プロセスチューブ３１の筒中空部は複数枚のウエハ１を収容して処理する処理室３２を形成している。プロセスチューブ３１はステンレス鋼等によって上下両端が開口した円筒形状に形成されたマニホールド３３の上にシールリング３３Ａを挟設されて載置されており、マニホールド３３が筐体１１に据え付けられることにより、筐体１１に水平に支持されている。マニホールド３３およびプロセスチューブ３１の内径は、取り扱うウエハ１の最大外径（例えば、３００ｍｍ以上）よりも大きくなるように設定されている。
プロセスチューブ３１の外部にはプロセスチューブ３１の周囲を包囲するヒータユニット３４が同心円に設備されており、ヒータユニット３４は処理室３２を全体にわたって均一または所定の温度分布に加熱するように構成されている。ヒータユニット３４はＡＬＤ装置１０の筐体１１の上に垂直に据え付けられている。

マニホールド３３の側壁の一部には、処理室３２を真空引きする排気管３５の一端が接続されている。図３に示されているように、排気管３５の他端は可変流量制御弁３７を介して真空ポンプ３６に接続されている。
なお、可変流量制御弁３７は、弁体を開閉することによって処理室３２の真空排気および真空排気停止を実行するように、かつ、弁体の開度を調節して排気量を調整することによって処理室３２の圧力を制御するように、構成されている。

図２および図３に示されているように、マニホールド３３の側壁における排気管３５と略１８０度反対側の位置にはノズル３８が垂直に敷設されている。ノズル３８には複数個のガス供給口３９が垂直方向に等間隔に配置されて、それぞれ径方向内向きに開設されている。ノズル３８の下端には第一ガス供給管４０の一端が接続されており、第一ガス供給管４０はマニホールド３３の側壁を貫通して外部に突き出されている。ノズル３８は第一ガス供給管４０に支持されることにより、垂直に立脚されている。

図３に示されているように、第一ガス供給管４０の他端はＡＬＤ法における所定のガス種を供給する第一ガス供給源としてのオゾナイザ４１に接続されている。オゾナイザ４１の上流側には、オゾンガスの原料ガスである酸素ガスをオゾナイザ４１に供給する酸素ガス供給源４２が接続されている。第一ガス供給管４０の途中には可変流量制御弁４３と開閉弁４４とが、オゾナイザ４１の側から順に介設されている。
また、第一ガス供給管４０の開閉弁４４の下流側には、他端が不活性ガス供給源４５に接続された第一不活性ガス供給管４６の一端が接続されており、第一不活性ガス供給管４６の途中には開閉弁４７が介設されている。

図３に示されているように、マニホールド３３の側壁における第一ガス供給管４０に近接した部位には、第二ガス供給管５０がマニホールド３３の側壁を径方向に貫通して敷設されている。第二ガス供給管５０の内側端は第一ガス供給管４０に合流するように接続されており、ノズル３８に連通している。
ここで、ノズル３８の上部は第二ガス供給管５０から供給される後述するＴＭＡガスの分解温度以上の領域に延在しているが、第二ガス供給管５０が処理室３２内で第一ガス供給管４０と合流している箇所は、ＴＭＡの分解温度未満の領域であり、ウエハ１およびウエハ１付近の温度よりも低い温度の領域になっている。すなわち、第二ガス供給管５０はノズル３８に下端部において接続されている。

第二ガス供給管５０の他端は、ＡＬＤ法における所定のガス種を供給する第二ガス供給源としてのＴＭＡ容器５１に開閉弁５２を介して接続されている。第二ガス供給管５０にはヒータ５３が敷設されており、ヒータ５３は第二ガス供給管５０を５０〜６０℃に保つように構成されている。ＴＭＡ容器５１には窒素ガスやその他の不活性ガス等のキャリアガスを供給するキャリアガス供給源５４が、可変流量制御弁５５および開閉弁５６を介して接続されている。
第二ガス供給管５０の下流側の開閉弁５２の下流側には、他端が不活性ガス供給源４５に接続された第二不活性ガス供給管５７の一端が接続されており、第二不活性ガス供給管５７の途中には開閉弁５８が介設されている。

図３に示されているように、オゾンガス供給系としての第一ガス供給管４０の可変流量制御弁４３と開閉弁４４との間には、主サンプリング管６０の上流側端が接続されており、主サンプリング管６０の下流側端は真空ポンプ３６に接続されている。
主サンプリング管６０には第一副サンプリング管６１と第二副サンプリング管６２と第三副サンプリング管６３とが、第一ガス供給管４０とそれぞれ並列に介設されている。第一副サンプリング管６１には第一サンプリング室６４が、第二副サンプリング管６２には第二サンプリング室６５が、第三副サンプリング管６３には第三サンプリング室６６がそれぞれ介設されている。
第一副サンプリング管６１における第一サンプリング室６４の上流側には第一上流側開閉弁６７が、第二副サンプリング管６２における第二サンプリング室６５の上流側には第二上流側開閉弁６８が、第三副サンプリング管６３における第三サンプリング室６６の上流側には第三上流側開閉弁６９がそれぞれ介設されている。
第一副サンプリング管６１における第一サンプリング室６４の下流側には第一下流側開閉弁７１が、第二副サンプリング管６２における第二サンプリング室６５の下流側には第二下流側開閉弁７２が、第三副サンプリング管６３における第三サンプリング室６６の下流側には第三下流側開閉弁７３がそれぞれ介設されている。

第一サンプリング室６４、第二サンプリング室６５および第三サンプリング室６６には、互いに異なる吸着材がそれぞれ設置されている。これらの吸着材は第一ガス供給管４０を流れるガス中のうちそれぞれ指定された不純物を吸着するように設定されている。
例えば、第一サンプリング室６４には硝酸を希釈した硝酸水が設置されており、第一副サンプリング管６１によってサンプリングしたガスを硝酸水中にバブリングすることにより、不純物を吸着するように構成されている。
第二サンプリング室６５には活性炭が設置されており、第二副サンプリング管６２によってサンプリングしたガスを活性炭中に通すことにより、不純物を吸着するように構成されている。
第三サンプリング室６６にはポーラス（多孔質）状のセラミックの粒が設置されており、第三副サンプリング管６３によってサンプリングしたガスをセラミック粒中に通すことにより、不純物を吸着するように構成されている。

ＡＬＤ装置１０はパネルコンピュータやパーソナルコンピュータ等によって構築されたコントローラ８０を備えている。便宜上、一部の図示は省略するが、図３に示されているように、コントローラ８０は、真空ポンプ３６、可変流量制御弁３７、４３、５５、開閉弁４４、４７、５２、５６、５８、６７、６８、６９、７１、７２、７３等に接続され、これらを制御するように構成されている。

次に、以上の構成に係るＡＬＤ装置１０を使用したＩＣの製造方法における成膜工程を説明する。
まず、基板処理装置としての全体の流れを説明する。
図２に示されているように、ＡＬＤ装置１０の被処理基板としてのウエハ１は複数枚がボート２５にウエハ移載装置１９によって装填（チャージング）される。
複数枚のウエハ１が装填されたボート２５は、シールキャップ２４および回転軸２７と共にボートエレベータ２２によって上昇されて、プロセスチューブ３１の処理室３２に搬入（ボートローディング）される。

図４に示されているように、ウエハ１群を保持したボート２５が処理室３２に搬入されて、処理室３２がシールキャップ２４によってシールされると、処理室３２は排気管３５に接続された真空ポンプ３６によって所定の圧力以下に排気され、ヒータユニット３４への供給電力が上昇されることにより、処理室３２の温度が所定の温度に上昇される。
ホットウオール式の炉構造であることにより、処理室３２の温度は全体にわたって均一に維持された状態になり、その結果、ボート２５に保持されたウエハ１群の温度分布は全長にわたって均一になるとともに、各ウエハ１の面内の温度分布も均一かつ同一になる。

処理室３２の温度が予め設定された値に達して安定した後に、後述するＡＬＤ法による成膜作業が実施される。

所定の成膜作業が完了すると、シールキャップ２４がボートエレベータ２２によって下降されることにより炉口が開口されるとともに、ボート２５に保持された状態でウエハ１群が炉口から処理室３２の外部に搬出（ボートアンローディング）される。
処理室３２の外部に搬出されたウエハ１群は、ボート２５からウエハ移載装置１９によってディスチャージングされる（搬出される）。
以降、前記した作動が繰り返されることにより、複数枚のウエハ１が一括してバッチ処理される。

次に、ＡＬＤ法による成膜作業を、ＴＭＡガスとオゾンガスとを用いて酸化アルミニウム膜を形成する場合について説明する。
ＴＭＡガスとオゾンガスとを用いて酸化アルミニウム膜を形成する場合には、次の第一ステップ、第二ステップおよび第三ステップが順に実施される。

第一ステップにおいては、オゾンガスが流される。
すなわち、図５に示されているように、第一ガス供給管４０に設けた開閉弁４４および排気管３５に設けた可変流量制御弁３７が共に開けられる。酸素ガスがオゾナイザ４１に酸素ガス供給源４２から供給されると、オゾナイザ４１から可変流量制御弁４３によって流量調整されたオゾンガス８１が、第一ガス供給管４０を経由してノズル３８へ供給され、ノズル３８のガス供給口３９から処理室３２へ噴出する。
オゾンガス８１を処理室３２に供給し排気するときは、可変流量制御弁３７を適正に調整することにより、処理室３２の圧力を１０〜１０００Ｐａの範囲の所定の圧力に設定する。
また、可変流量制御弁４３によって制御されるオゾンガス８１の供給流量は、１０００〜１００００ｓｃｃｍである。
オゾンガス８１にウエハ１を晒す時間は、２〜１２０秒間である。
このときのヒータユニット３４の制御温度は、ウエハの温度が２５０〜４５０℃になるように設定されている。

同時に、第二ガス供給管５０の途中につながっている第二不活性ガス供給管５７の開閉弁５８が開けられて、不活性ガス８２が流される。この不活性ガス８２によって、ＴＭＡガス８３を流すための第二ガス供給管５０側にオゾンガスが回り込むことを防ぐことができる。

このときに、処理室３２に流れているガスはオゾンガス８１および不活性ガス８２であり、処理室３２内にはＴＭＡガス８３は存在しない。したがって、オゾンガス８１は気相反応を起こすことはなく、ウエハ１の上の下地膜と表面反応する。

第二ステップにおいては、第一ガス供給管４０の開閉弁４４が図６に示されているように閉められて、オゾンガス８１の供給が停止される。
そして、図６に示されているように、排気管３５の可変流量制御弁３７は開いたままにして、処理室３２を真空ポンプ３６によって２０Ｐａ以下に排気することにより、残留したオゾンガス８１を処理室３２から排除する。
この際に、図６に示されているように、第一不活性ガス供給管４６の開閉弁４７および第二不活性ガス供給管５７の開閉弁５８をそれぞれ開くことにより、不活性ガス８２を処理室３２に供給すると、残留したオゾンガス８１を処理室３２からより一層効果的に排除することができる。

第三ステップにおいては、ＴＭＡガス８３が流される。
ＴＭＡは常温で液体であり、処理室３２に供給するには、加熱して気化させてから供給する方法、キャリアガスをＴＭＡ容器５１の中に通し、気化している分をそのキャリアガスと共に処理室へと供給する方法等があるが、ここでは、一例として後者のケースで説明する。
図７に示されているように、キャリアガス供給源５４に接続された開閉弁５６と、第二ガス供給管５０の開閉弁５２と、排気管３５の可変流量制御弁３７とがそれぞれ開けられるとともに、キャリアガス供給源５４に接続された可変流量制御弁５５によって流量調節されることにより、キャリアガス８４がＴＭＡ容器５１に供給される。
キャリアガス８４はＴＭＡ容器５１の中を通り、ＴＭＡガス８３を生成する。ＴＭＡガス８３とキャリアガス８４との混合ガスとなって、第二ガス供給管５０を経由してノズル３８に供給され、ノズル３８のガス供給口３９から処理室３２に流入し、ウエハ１にＴＭＡガス８３を供給した後に、排気管３５から排気される。
ＴＭＡガス８３を流すときは、排気管３５の可変流量制御弁３７が適正に調整されることにより、処理室３２内の圧力が、１０〜９００Ｐａに維持される。
また、キャリアガス供給源５４に接続された可変流量制御弁５５によって制御されるキャリアガス８４の供給流量は、１００００ｓｃｃｍ以下である。
ＴＭＡガス８３を供給するための時間は、１〜４秒に設定する。その後、さらに吸着させるため上昇した圧力雰囲気中に晒す時間を０〜４秒に設定してもよい。
このときのウエハ１の温度はオゾンガス８１の供給時と同じく、２５０〜４５０℃である。
ＴＭＡガス８３の供給により、下地膜上のオゾンとＴＭＡとが表面反応して、ウエハ１の上に酸化アルミニウム膜が成膜される。

同時に、第一ガス供給管４０の途中に接続された第一不活性ガス供給管４６の開閉弁４７を開けて、不活性ガス８２を流すと、オゾンガス８１を供給するための第一ガス供給管４０の側にＴＭＡガス８３が回り込むことを防ぐことができる。

成膜後、図６で参照されるように、第二ガス供給管５０の開閉弁５２を閉じ、排気管３５の可変流量制御弁３７を開けて処理室３２を真空排気し、残留するＴＭＡガス８３の成膜に寄与した後のガスを排除する。
この際にも、第一不活性ガス供給管４６の開閉弁４７および第二不活性ガス供給管５７の開閉弁５８をそれぞれ開くことにより、不活性ガス８２を処理室３２に供給すると、残留したＴＭＡガス８３を処理室３２からより一層効果的に排除することができる。

以上の第一ステップ〜第三ステップを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１の上に所定膜厚の酸化アルミニウム膜を成膜する。

処理室３２内を排気してオゾンガス８１を除去してからＴＭＡガス８３を流すので、両者はウエハ１に向かう途中で反応しない。供給されたＴＭＡガス８３は、ウエハ１に吸着しているオゾンとのみ有効に反応させることができる。

また、オゾンガス８１を供給する第一ガス供給管４０およびＴＭＡガス８３を供給する第二ガス供給管５０を処理室３２内で合流させることにより、オゾンガス８１とＴＭＡガス８３とをノズル３８内においても交互に吸着させて反応させ、酸化アルミニウム膜を体積させることができるので、オゾンガス８１とＴＭＡガス８３とを別々のノズルで供給する場合にＴＭＡガスノズル内で異物発生源になる可能性があるアルミニウム（Ａｌ）膜が生成するという問題をなくすることができる。酸化アルミニウム膜は、アルミニウム膜よりも密着性が良好で剥がれ難いので、異物の発生源になり難い。

ところで、以上のＡＬＤ装置１０を使用したＡＬＤ法においては、ＡＬＤ装置１０の立ち上げ直後や第一ガス供給管４０の交換直後等に、不純物としての金属の粒子がオゾンガスのガス供給系である第一ガス供給管４０から処理室３２に流入してしまうために、金属汚染が発生するという問題点があることが本発明者によって明らかにされた。
例えば、第一ガス供給管４０に使用される新規のステンレス鋼管は、パーティクルの発生や水分の吸着を抑制するために、通例では、その内面が電界研磨等によって表面処理されている。この表面処理が施されると、ステンレス鋼管が使用された第一ガス供給管４０の内面のクロムの濃度が高まる。この状態で、酸化窒素を含むオゾンガスが第一ガス供給管４０に流されると、酸化窒素とステンレス鋼管製の第一ガス供給管４０内に残留した水分とが反応することにより、硝酸が形成され、これがクロムと反応して酸化クロムが形成される。

そこで、本実施の形態に係るＡＬＤ装置１０においては、オゾンガスのガス供給系である第一ガス供給管４０に、金属汚染の原因になる不純物としての金属粒子（以下、金属汚染物質という。）をサンプリングするサンプリング室を設けることにより、金属汚染物質の処理室３２への流入が発生するのを防止する対策を講ずるように構成している。

例えば、第一ガス供給管４０が交換された直後において、図８に示されているように、第一ガス供給管４０の開閉弁４４が閉じられる。
次いで、酸素ガスが酸素ガス供給源４２からオゾナイザ４１へ可変流量制御弁４３によって流量を調整されながら供給されて、オゾンガス８１が第一ガス供給管４０に供給される。
同時に、主サンプリング管６０に接続された真空ポンプ３６が運転されるとともに、第一副サンプリング管６１における第一上流側開閉弁６７および第一下流側開閉弁７１が開かれる。これにより、第一副サンプリング管６１における第一サンプリング室６４には、第一ガス供給管４０を流れるオゾンガス８１と共に金属汚染物質がサンプリングされる。サンプリングされた金属汚染物質のうち指定された物質（例えば、酸化鉄）が、第一サンプリング室６４の吸着材（例えば、硝酸水）に吸着する。
所定の第一サンプリング時間が経過すると、第一副サンプリング管６１における第一上流側開閉弁６７および第一下流側開閉弁７１が閉じられる。
次いで、第二副サンプリング管６２における第二上流側開閉弁６８および第二下流側開閉弁７２が開かれる。これにより、第二副サンプリング管６２における第二サンプリング室６５には、第一ガス供給管４０を流れるオゾンガス８１と共に金属汚染物質がサンプリングされる。サンプリングされた金属汚染物質のうち指定された物質（例えば、酸化クロム）が、第二サンプリング室６５の吸着材（例えば、活性炭）に吸着する。
所定の第二サンプリング時間が経過すると、第二副サンプリング管６２における第二上流側開閉弁６８および第二下流側開閉弁７２が閉じられる。
次いで、第三副サンプリング管６３における第三上流側開閉弁６９および第三下流側開閉弁７３が開かれる。これにより、第三副サンプリング管６３における第三サンプリング室６６には、第一ガス供給管４０を流れるオゾンガス８１と共に金属汚染物質がサンプリングされる。サンプリングされた金属汚染物質のうち指定された物質（例えば、酸化窒素）が、第三サンプリング室６６の吸着材（例えば、セラミック粒）に吸着する。
所定の第三サンプリング時間が経過すると、第三副サンプリング管６３における第三上流側開閉弁６９および第三下流側開閉弁７３が閉じられる。

所定のサンプリング作業が完了すると、オゾンガス８１の第一ガス供給管４０への供給が停止される。

その後に、第一サンプリング室６４、第二サンプリング室６５および第三サンプリング室６６にそれぞれ設置された吸着材が取り出され、各吸着材にそれぞれ吸着した金属汚染物質が、例えば、ＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma）質量分析法によって測定される。
ＩＣＰ質量分析法は、ＩＣＰ放電室に液体試料を粉霧し、放電によって生じた試料中の測定対象物質（金属汚染物質）を質量分析器によって測定する定量分析法、である。
例えば、第一サンプリング室６４から取り出した硝酸水の場合には、硝酸水をＩＣＰ放電室に粉霧し、硝酸水中の測定対象物（例えば、酸化鉄）の量を質量分析器によって測定する。
第二サンプリング室６５から取り出した活性炭の場合には、活性炭を硝酸等の酸によって溶かし、その液体をＩＣＰ放電室に粉霧し、その液体中の測定対象物（例えば、酸化クロム）の量を質量分析器によって測定する。
第三サンプリング室６６ら取り出したセラミック粒の場合には、セラミック粒を硝酸等の酸によって溶かし、その液体をＩＣＰ放電室に粉霧し、その液体中の測定対象物（例えば、酸化窒素）の量を質量分析器によって測定する。

ＡＬＤ装置のオペレータは、各測定値を実験や過去の測定値等に基づいて設定された基準値と照合することにより、第一ガス供給管４０にオゾンガス８１と共に金属汚染物質が流れていると判定される場合には、金属汚染物質が処理室３２に流入してしまう事態が発生するのを防止する処置を講ずる。
例えば、オゾンガス８１を第一ガス供給管４０に主サンプリング管６０を経由して流し続けることにより、ステンレス鋼管製の第一ガス供給管４０の内面のクロムの量をオゾンによって減少させるとともに、第一ガス供給管４０の内面の表面に酸化被膜を形成させて、酸化クロムの形成量を減少させる。

所定の処置を講じた後に、前述したサンプリング作業が確認のために実施される。そして、金属汚染物質の測定値が問題のないレベルになったところで、ＡＬＤ装置１０によるＩＣの製造方法が実施される。

前記実施の形態によれば、次の効果が得られる。

1) オゾンガスのガス供給系である第一ガス供給管にオゾンガスに対する不純物としての金属汚染物質をサンプリングするサンプリング室を並列に接続することにより、金属汚染物質を測定することができるので、金属汚染物質の処理室への流入が発生するのを防止する処置を未然に講ずることができる。

2) 金属汚染物質の処理室への流入が発生するのを回避することにより、ＡＬＤ装置によるＡＬＤ法ひいてはＩＣの製造方法の歩留りを向上させることができるとともに、ＩＣの品質および信頼性を向上させることができる。

3) ガス供給系で発生する金属汚染物質（不純物）の種類およびそれらの量は処理条件によって異なるが、複数のサンプリング室を設備することにより、複数種類の処理条件のそれぞれに各サンプリング室によって対応することができる。

4) また、サンプリング室が一つの場合には一つのサンプリング後のサンプリング材（試料）を取り出して、新たなサンプリング材（吸着材）を装填するのに時間が浪費されてしまうが、複数のサンプリング室を設備することにより、連続してサンプリングすることができるので、全体としてのサンプリング作業時間を短縮することができる。

5) サンプリング材として硝酸水等の液体を使用することにより、水溶性の金属汚染物質（不純物）をサンプリングすることができるので、サンプリングした金属汚染物質（試料）に対する測定の精度を高めることができる。

6) サンプリング材として活性炭やセラミック粒等の固体を使用することにより、非水溶性の金属汚染物質（不純物）をサンプリングすることができるので、サンプリングした金属汚染物質（試料）に対する測定の精度を高めることができる。

なお、本発明は前記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に変更が可能であることはいうまでもない。

例えば、サンプリング作業は順次に実施するに限らず、同時に実施してもよい。

サンプリング室は三室設置するに限らず、一室または二室または四室以上設置してもよい。

前記実施の形態では、ＴＭＡガスとオゾンガスとを交互に供給して酸化アルミニウム膜を低温下で適正かつ精密に形成する場合について説明したが、ＡＬＤ装置はこれに限らず、酸化ハフニウム（ＨｆＯ₂ ）膜の生成にも適用することができる。
この場合には、気化させたテトラキス（Ｎ−エチル−Ｎ−メチルアミノ）ハフニウム（常温で液体）のハフニウム原料ガスと、オゾンガスとを交互に流すことにより、酸化ハフニウム膜の成膜が実施される。

また、前記実施の形態ではＡＬＤ装置について説明したが、本発明はこれに限らず、他のＣＶＤ装置、酸化膜形成装置、拡散装置およびアニール装置等の基板処理装置全般に適用することができる。

前記実施の形態ではウエハに処理が施される場合について説明したが、処理対象はホトマスクやプリント配線基板、液晶パネル、コンパクトディスクおよび磁気ディスク等であってもよい。

本発明の実施の形態であるＡＬＤ装置を示す一部省略斜視図である。 その主要部を示す正面断面図である。 図２のIII-III 線に沿う回路図付き一部省略平面断面図である。 図３のIV−IV線に沿う成膜処理時を示す正面断面図である。 ＡＬＤ法の第一ステップを示す回路図付き一部省略平面断面図である。 ＡＬＤ法の第二ステップを示す回路図付き一部省略平面断面図である。 ＡＬＤ法の第三ステップを示す回路図付き一部省略平面断面図である。 サンプリング作業を示す回路図付き一部省略平面断面図である。

符号の説明

１…ウエハ（被処理基板）、２…カセット、１０…ＡＬＤ装置（バッチ式縦形ホットウオール形リモートプラズマ処理装置）、１１…筐体、１２…カセット授受ユニット、１３…カセットステージ、１４…ウエハ姿勢整合装置、１５…カセット棚、１６…予備カセット棚、１７…カセット移載装置、１８…ロボットアーム、１９…ウエハ移載装置、２０…ウエハ保持部、２１…ウエハ保持プレート、２２…ボートエレベータ、２３…アーム、２４…シールキャップ、２４ａ…シールリング、２５…ボート、２５ａ、２５ｂ…端板、２５ｃ…保持部材、２５ｄ…保持溝、２６…断熱キャップ部、２７…回転軸、２８…回転駆動装置、２９…支持板、３１…プロセスチューブ、３２…処理室、３３…マニホールド、３３Ａ…シールリング、３４…ヒータユニット、３５…排気管、３６…真空ポンプ、３７…可変流量制御弁、３８…ノズル、３９…ガス供給口、４０…第一ガス供給管、４１…オゾナイザ（オゾンガス供給源）、４２…酸素ガス供給源、４３…可変流量制御弁、４４…開閉弁、４５…不活性ガス供給源、４６…第一不活性ガス供給管、４７…開閉弁、５０…第二ガス供給管、５１…ＴＭＡ容器（ＴＭＡガス供給源）、５２…開閉弁、５３…ヒータ、５４…キャリアガス供給源、５５…可変流量制御弁、５６…開閉弁、５７…第二不活性ガス供給管、５８…開閉弁、６０…主サンプリング管、６１…第一副サンプリング管、６２…第二副サンプリング管、６３…第三副サンプリング管、６４…第一サンプリング室、６５…第二サンプリング室、６６…第三サンプリング室、６７…第一上流側開閉弁、６８…第二上流側開閉弁、６９…第三上流側開閉弁、７１…第一下流側開閉弁、７２…第二下流側開閉弁、７３…第三下流側開閉弁、８０…コントローラ、８１…オゾンガス（処理ガス）、８２…不活性ガス、８３…ＴＭＡガス、８４…キャリアガス。

Claims (1)

1. 被処理基板を処理する処理室に処理ガスを供給するガス供給系に、前記処理ガスの不純物をサンプリングするためのサンプリング室が設けられていることを特徴とする基板処理装置。

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