JP2006302946A

JP2006302946A - 基板処理システム

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Publication number: JP2006302946A
Application number: JP2005118404A
Authority: JP
Inventors: Takashi Nakagawa; 崇中川; Kazuyuki Toyoda; 一行豊田
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Priority date: 2005-04-15
Filing date: 2005-04-15
Publication date: 2006-11-02
Anticipated expiration: 2025-04-15
Also published as: JP4717495B2

Abstract

【課題】処理室内の雰囲気を排気する排気系の一部に設けられ、複数の排気配管がマニホールドにそれぞれ接続される配管集合部の内部で、反応生成物の付着による閉塞を抑制または防止することができる基板処理システムを提供する。
【解決手段】処理室内の雰囲気を排気する排気系の一部に設けられ、複数の排気配管２０、２２がマニホールド１１にそれぞれ接続される集合部３０３において、複数の排気配管２０、２２のそれぞれは、マニホールド１１の内壁面１４、１５をそれぞれ越えて延在した状態で、マニホールド１１にそれぞれ接続されている。
【選択図】図４

Description

本発明は、基板処理システムに関し、特に、半導体装置を製造する際に好適に使用されるＡＬＤ（ＡｔｏｍｉｃＬａｙｅｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法を用いた基板処理装置を備える基板処理システムに関する。

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ＤＣＳ（ＳｉＨ_２Ｃｌ_２、ジクロルシラン）とＮＨ_３（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。）。

ＡＬＤ法を用いた基板処理装置を備える基板処理システムにおいては、基板処理装置の排ガス除外装置の処理能力不足のために、真空ポンプ下流の排気配管を２本に分岐し、１台の基板処理装置に２台の排ガス除外装置を接続することがある。

図１は、そのような１本の配管を２本の配管に分岐する配管集合部の従来例を説明するための概略断面図である。

配管集合部１０３では、マニホールド１１に、ガスを導入するためのインレット配管１０と、ガスを排気する為の２本のアウトレット配管１２が接続されている。インレット配管１０およびアウトレット配管１２は、それらの配管の端部１８、１９はマニホールド１１の内壁面１４、１５と同じ面内で、マニホールド１１にそれぞれ接続されており、マニホールド１１の内部までは配管が伸びていない構造となっている。

図２は、従来の配管集合部１０３の内部のガスの流れを示したものである。
図２を参照すれば、マニホールド１１内部にガスを導入した際、配管集合部１０３のインレット配管１０とマニホールド１１との接合部１３と、アウトレット配管１２とマニホールド１１との接合部２０近傍でアウトレット配管１２の内側部分とにガスが滞留していることが分かる。このガスの滞留により、マニホールド１１に反応生成物の付着する可能性のあるガスを流した際、配管接合部１３、２０の段差に反応生成物が付着し、閉塞することが問題となっている。

図３は従来の配管集合部１０３に反応生成物１６、１７が付着していく様子を示したものである。
はじめに、ＳＴＥＰ−１で示すように配管接合部１３、２０の段差にガスが滞留する。次に、ＳＴＥＰ−２に示すように配管接合部１３、２０の段差によるガスの滞留箇所に反応生成物１６、１７がそれぞれ付着し、ガスの滞留箇所が拡大する。最後に、ＳＴＥＰ−３に示すように反応生成物１６により配管が閉塞する。このように、特に、インレット配管１０とマニホールド１１との接合部１３では、反応生成物１６が内側に成長していくので、配管が閉塞し、特に問題となる。

従って、本発明の主な目的は、処理室内の雰囲気を排気する排気系の一部に設けられ、複数の排気配管がマニホールドにそれぞれ接続される配管集合部の内部で反応生成物の付着による閉塞を抑制または防止することができる基板処理システムを提供することにある。

本発明によれば、
基板を収容する処理室と、
前記処理室内の基板を加熱する加熱手段と、
前記処理室内に所望の処理ガスを供給するガス供給系と、
前記処理室内の雰囲気を排気する排気系と、
前記排気系の一部に設けられた、複数の排気配管がマニホールドにそれぞれ接続される集合部と、を備え、
前記集合部において、前記複数の排気配管のそれぞれは、前記マニホールドの内壁面を越えて延在した状態で、前記マニホールドに接続されていることを特徴とする基板処理システムが提供される。

本発明によれば、処理室内の雰囲気を排気する排気系の一部に設けられ、複数の排気配管がマニホールドにそれぞれ接続される配管集合部の内部で反応生成物の付着による閉塞を抑制または防止することができる基板処理システムが提供される。

次に、本発明の好ましい実施例を説明する。

本発明の好ましい実施例では、減圧下の処理室に被処理基板を載置して処理ガスを導入し、被処理基板を処理する基板処理装置を備える基板処理システムにおいて、反応生成物が処理ガスや反応生成物を排気する排気配管の配管集合部に付着・成長するのを抑制するために、排気配管集合部で、複数の排気配管を、それらが接続されるマニホールドの内部にまで排気配管を延在させた形状としている。

このようにすれば、配管集合部の内部で反応生成物の付着による閉塞を抑制または防止することができ、反応生成物の成長による配管の閉塞を抑制または防止することにより排気配管のメンテナンス周期を延ばすことが可能な基板処理システムを提供することができる。

次に、図面を参照して、本発明の好ましい実施例をより詳細に説明する。
図４は、本発明の好ましい実施例に係る基板処理システムに使用される配管集合部の構造を説明するための概略断面図であり、図５は、本発明の好ましい実施例に係る基板処理システムに使用される配管集合部のガス流ベクトルを示した概略断面図であり、図６は、本発明の好ましい実施例に係る基板処理システムに使用される配管集合部内の反応生成物堆積プロセスを説明するための概略断面図である。

図４を参照すれば、本実施例の配管集合部３０３では、マニホールド１１に、ガスを導入するためのインレット配管２０と、ガスを排気する為の２本のアウトレット配管２２が接続されている。インレット配管２０およびアウトレット配管２２はそれらの配管の端部２４、２５はマニホールド１１の内壁面１４、１５をそれぞれ越えて内側まで延在した状態で、マニホールド１１にそれぞれ接続されている。

図５を参照すれば、インレット配管２０およびアウトレット配管２２とマニホールドの接合部２３、２６近傍ではガスの滞留は発生しておらず副生成物が堆積しにくいことが分かる。

図６は本実施例の配管集合部３０３に反応生成物が付着していく様子を示したものである。

はじめに、ＳＴＥＰ−１で示すように、インレット配管２０の配管端部２４の段差にガスが滞留する。次に、ＳＴＥＰ−２に示すようにインレット配管２０の配管端部２４の段差によるガスの滞留箇所に反応生成物２６が付着し、ガスの滞留箇所が拡大する。しかしながら、本実施例では、反応生成物２６は、インレット配管２０の外側に成長するので、ＳＴＥＰ−３に示すように、反応生成物２６が配管を塞ぐことはない。

図７は、本発明の好ましい実施例に係る基板処理システムを説明するための概略斜視図であり、図８、図９は、それぞれ本発明の好ましい実施例に係る基板処理システムに使用される基板処理装置の縦型の基板処理炉を説明するための概略縦断面図および概略横断面図である。

まず、図７を参照して、複数枚の被処理基板である直径３００ｍｍのウェーハ２００を石英製反応管２０３内に多段に載置して処理する縦型ＡＬＤ装置を備える基板処理システムについて説明する。

ウェーハ２００が収納されたカセット３２は、装置前面に設置されたＩ／Ｏステージ３３で装置外部との間で授受が行なわれる。

Ｉ／Ｏステージ３３の内側にはカセットローダ３５があり、Ｉ／Ｏステージ３３上のカセット３２をカセット棚３４に搬送できるようになっている。

カセット棚３４の内側にはウェーハ２００をボート２１７に搬送するためのウェーハ移載機３８があり、カセット棚３４のカセット３２と石英製ボート２１７との間でウェーハ２００の搬送を行うようになっている。

ボート２１７はボートエレベータ３６の昇降機構により、反応管２０３内部に装填され、ボート２１７下部のボートエレベータ３６に付属する台座を兼ねたシールフランジ４０によって反応管２０３は気密に保持される。

反応管２０３は、排気ポート２３１（図８、図９参照）から真空ポンプ２４６まで接続されたポンプ系排気配管３０１を介して、内部の気体を排気できるようになっている。

また、真空ポンプ２４６から排気されたガスは、排ガス除外装置系排気配管３０２によって排ガス除外装置３０４に導かれ処理される。

排ガス除外装置系排気配管３０２には配管集合部３０３が設けられている。配管集合部３０３は、図４を参照して説明した構造となっている。

ＡＬＤ法を用いた基板処理装置を備える基板処理システムにおいては、基板処理装置の排ガス除外装置３０４の処理能力不足のために、本実施例では、真空ポンプ２４６下流の排気配管を２本に分岐し、１台の基板処理装置に２台の排ガス除外装置３０４を接続している。

反応管２０３には、ガス供給系３１０のガス供給管２３２ａ、２３２ｂによって処理ガスを供給できるようになっている。

反応管２０３及びその内部は反応管２０３の外側に設置されたヒータ２０７によって所定の温度に加熱できる構造となっている。

本発明の好ましい実施例では、処理炉２０２から排ガス除外装置３０４までの排気配管３０２内で反応生成物の付着による排気配管３０２の閉塞を抑制または防止できることにより、排気配管３０２内の閉塞による排気速度の変化が抑制され、被処理基板であるウエハ２００の処理を安定にすることが可能になる。

また、反応生成物の付着による排気配管３０２の閉塞が抑制または防止されるので、真空ポンプ２４６と排ガス除外装置３０４の負担が軽減されメンテナンス周期を長くすることが可能となる。

さらに、反応生成物の付着による排気配管３０２の閉塞が抑制または防止されるので、、真空ポンプ２４６の排気速度を一定に保つことが可能となる。

次に本基板処理システムの動作を説明する。

Ｉ／Ｏステージ３３にウェーハ２００が収納されたカセット３２をセットする。Ｉ／Ｏステージ３３にセットされたカセット３２はカセットローダ３５によって順次カセット棚３４に運ばれる。

本実施例のカセット３２には２５枚のウェーハ２００が収納されている。ウェーハ移載機３８はカセット棚３４のカセット３２からウェーハ２００を搬出し、石英ボート２１７に搬送する。石英ボート２１７には例えば１００枚のウェーハ２００が装填できるため、上記ウェーハ移載機３８による搬送動作が何度か繰り返される。

石英ボート２１７へのウェーハの搬送が終了したら、ボートエレベータ３６によりボート２１７は上昇して反応管２０３内に挿入され、ボート２１７下部のシールフランジ４０によって反応管２０３内部は気密に保持される。

反応管２０３内を真空ポンプ２４６で排気し所定の圧力に到達したら反応管２０３内部に一定流量の処理ガスを供給し、圧力調整機構（図８のバルブ２４３ｄ参照）によって反応管２０３内を一定の圧力に保つ。このとき反応管２０３およびその内部のウエハ２００はヒータ２０７によって一定の温度に保持されている。

次に、図８、図９を参照して、本実施例に係る基板処理システムの縦型の基板処理炉を説明する。

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石英製の反応管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ている。反応管２０３およびヒータ２０７の外側には断熱部材２０８が設けられている。断熱部材２０８はヒータ２０７の上方端を覆うように設けられている。少なくとも、ヒータ２０７、断熱部材２０８、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。また、反応管２０３、シールキャップ２１９および後述する反応管２０３内に形成されたバッファ室２３７により処理室２０１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、石英キャップ２１８はボート２１７を保持する保持体となっている。そして、ボート２１７は処理炉２０２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垂直方向に積載される。ヒータ２０７は処理炉２０２に挿入されたウエハ２００を所定の温度に加熱する。

そして、処理炉２０２へは複数種類、ここでは２種類のガスを供給する供給管としての２本のガス供給管２３２ａ、２３２ｂが設けられる。ここではガス供給管２３２ａからは流量制御手段であるマスフローコントローラ２４１ａ及び開閉弁であるバルブ２４３ａを介し、更に後述する反応管２０３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、ガス供給管２３２ｂからは流量制御手段であるマスフローコントローラ２４１ｂ、開閉弁であるバルブ２４３ｂ、ガス溜め２４７、及び開閉弁であるバルブ２４３ｃ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る。

ガス供給管２３２ａ、マスフローコントローラ２４１ａおよびバルブ２４３ａならびにガス供給管２３２ｂ、マスフローコントローラ２４１ｂ、バルブ２４３ｂ、２４３ｃおよびガス溜め２４７によりガス供給系３１０を構成している。

２本のガス供給管２３２ａ、２３２ｂには、反応副生成物であるＮＨ_４Ｃｌの付着を防ぐために、１２０℃程度まで加熱できる配管ヒータ（図示せず。）を装着している。

処理室２０１は、排気ポート２３１を介してガスを排気する排気管であるポンプ系排気配管３０１によりバルブ２４３ｄ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。

真空ポンプ２４６と排ガス除外装置３０４との間には、排ガス除外装置系排気配管３０２が設けられている。排ガス除外装置系排気配管３０２には配管集合部３０３が設けられている。配管集合部３０３は、図４を参照して説明した構造となっている。配管集合部３０３により、真空ポンプ２４６下流の排気配管３０２を２本に分岐し、１台の基板処理装置に２台の排ガス除外装置３０４を接続している。

処理室２０１を構成している反応管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が設けられている。バッファ室２３７のウエハ２００と隣接する内側の壁の端部近傍にはガスを供給する供給孔であるガス供給孔２４８ａが設けられている。このガス供給孔２４８ａは反応管２０３の中心へ向けて開口している。このガス供給孔２４８ａは、ウエハ２００の積載方向に沿って下部から上部に所定の長さ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のガス供給孔２４８ａが設けられた端部と反対側の端部近傍には、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にはガスを供給する供給孔であるガス供給孔２４８ｂが複数設けられている。複数のガス供給孔２４８ｂは、ガス供給孔２４８ａの場合と同じ所定の長さにわたってウエハ２００の積載方向に沿って配設されている。そして、複数のガス供給孔２４８ｂと複数のガス供給孔２４８ａとをそれぞれ1対1で対応させて配置している。

また、ガス供給孔２４８ｂの開口面積は、バッファ室２３７と処理炉２０２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。

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、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、ガスの流速差の均一化を行うことができる。

すなわち、バッファ室２３７において、各ガス供給孔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、ガス供給孔２４８ａより処理室２０１に噴出する。この間に、各ガス供給孔２４８ｂより噴出したガスは、各ガス供給孔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することができる。

さらに、バッファ室２３７に、細長い構造を有する棒状電極２６９及び棒状電極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、この棒状電極２６９又は棒状電極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、棒状電極２６９及び棒状電極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、棒状電極２６９及び棒状電極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棒状電極２６９及び棒状電極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棒状電極２６９又は棒状電極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、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ガス供給孔２４８ｃを有し、下部ではガス供給管２３２ｂが接続されている。

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。

反応管２０３内の中央部には複数枚のウエハ２００を多段に同一間隔で鉛直方向に載置するボート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反応管２０３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ためにボート２１７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３２１は、マスフローコントローラ２４１ａ、２４１ｂ、バルブ２４３ａ、２４３ｂ、２４３ｃ、２４３ｄ、ヒータ２０７、真空ポンプ２４６、ボート回転機構２６７、ボートエレベータ１２１、高周波電源２７３、整合器２７２、排ガス除外装置３０４に接続されており、マスフローコントローラ２４１ａ、２４１ｂの流量調整、バルブ２４３ａ、２４３ｂ、２４３ｃの開閉動作、バルブ２４３ｄの開閉及び圧力調整動作、レギュレータ３０２の開閉及び圧力調整動作、ヒータ２０７の温度調節、真空ポンプ２４６の起動・停止、ボート回転機構２６７の回転速度調節、ボートエレベータ１２１の昇降動作制御、高周波電極２７３の電力供給制御、整合器２７２によるインピーダンス制御、排ガス除外装置３０４による排ガス処理が行なわれる。

次にＡＬＤ法による成膜例について、ＤＣＳ及びＮＨ_３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、処理炉２０２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ＮＨ_３ガスと、プラズマ励起の必要のないＤＣＳガスとを併行して流す。まずガス供給管２３２ａに設けたバルブ２４３ａ、及びガス排気管２３１に設けたバルブ２４３ｄを共に開けて、ガス供給管２３２ａからマスフローコントローラ２４３ａにより流量調整されたＮＨ_３ガスをノズル２３３のガス供給孔２４８ｂからバッファ室２３７へ噴出し、棒状電極２６９及び棒状電極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ＮＨ_３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。ＮＨ_３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、バルブ２４３ｄを適正に調整して処理室２０１内圧力を１０〜１００Ｐａとする。マスフローコントローラ２４１ａで制御するＮＨ_３の供給流量は１０００〜１００００ｓｃｃｍである。ＮＨ_３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の温度はウエハが５００〜６００℃になるよう設定してある。ＮＨ_３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ＮＨ_３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、ガス供給管２３２ｂの上流側のバルブ２４３ｂを開け、下流側のバルブ２４３ｃを閉めて、ＤＣＳも流すようにする。これによりバルブ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ＮＨ_３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、ＮＨ_３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ＮＨ_３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、ガス供給管２３２ａのバルブ２４３ａを閉めて、ＮＨ_３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ＮＨ_３を処理室２０１から排除する。また、この時にはＮ_２等の不活性ガスを処理室２０１に供給すると、更に残留ＮＨ_３を排除する効果が高まる。ガス溜め２４７内には、圧力が２００００Ｐａ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^−３ｍ^３／ｓ以上になるように装置を構成する。また、反応管２０３の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の容積１００１（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のバルブ２４３ｃを閉じて排気を止める。ガス供給管２３２ｂの下流側のバルブ２４３ｃ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ＮＨ_３の供給時と同じく、５００〜６００℃である。ＤＣＳの供給により、下地膜上のＮＨ_３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、バルブ２４３ｃを閉じ、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Ｎ_２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。

なお、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、本実施例では、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、本実施例では、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ＮＨ_３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ＮＨ_３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ＮＨ_３とのみ有効に反応させることができる。

従来の配管集合部の構造を説明するための概略断面図である。従来の配管集合部のガスの流れを説明するための概略断面図である。従来の配管集合部内の反応生成物堆積プロセスを説明するための概略断面図である本発明の好ましい実施例に係る基板処理システムに使用される配管集合部の構造を説明するための概略断面図である。本発明の好ましい実施例に係る基板処理システムに使用される配管集合部のガス流ベクトルを示した概略断面図である。本発明の好ましい実施例に係る基板処理システムに使用される配管集合部内の反応生成物堆積プロセスを説明するための概略断面図である。本発明の好ましい実施例に係る基板処理システムを説明するための概略斜視図である。本発明の好ましい実施例に係る基板処理システムに使用される基板処理装置の縦型の基板処理炉を説明するための概略縦断面図である。本発明の好ましい実施例に係る基板処理システムに使用される基板処理装置の縦型の基板処理炉を説明するための概略横断面図である。

符号の説明

１０…インレット配管
１１…マニホールド
１２…アウトレット配管
１３…配管接合部
１４、１５…内壁面
１６、１７…反応生成物
１８、１９…配管端部
２０…配管接合部
２３…配管接合部
２４、２５…配管端部
２６…反応生成物
３２…カセット
３３…Ｉ／Ｏステージ
３４…カセット棚
３５…カセットローダ
３６…ボートエレベータ
３８…ウエハ移載機
４０…シールフランジ
１０３…配管集合部
２００…ウエハ
２０１…処理室
２０２…処理炉
２０３…反応管
２０７…ヒータ
２０８…断熱部材
２１７…ボート
２１８…石英キャップ
２１９…シールキャップ
２２０…Ｏリング
２２４…プラズマ生成領域
２３１…ガス排気管
２３２ａ…ガス供給管
２３２ｂ…ガス供給管
２３３…ノズル
２３７…バッファ室
２４１ａ…マスフローコントローラ
２４１ｂ…マスフローコントローラ
２４３ａ…バルブ
２４３ｂ…バルブ
２４３ｃ…バルブ
２４３ｄ…バルブ
２４６…真空ポンプ
２４７…ガス溜め
２４８ａ…ガス供給孔
２４８ｂ…ガス供給孔
２４８ｃ…ガス供給孔
２４９…ガス供給部
２６７…ボート回転機構
２６９…棒状電極
２７０…棒状電極
２７２…整合器
２７３…高周波電源
２７５…電極保護管
３０１…ポンプ系排気配管
３０２…排ガス除外装置系排気配管
３０３…配管集合部
３０４…排ガス除外装置
３１０…ガス供給系
３２１…コントローラ

Claims

基板を収容する処理室と、
前記処理室内の基板を加熱する加熱手段と、
前記処理室内に所望の処理ガスを供給するガス供給系と、
前記処理室内の雰囲気を排気する排気系と、
前記排気系の一部に設けられた、複数の排気配管がマニホールドにそれぞれ接続される集合部と、を備え、
前記集合部において、前記複数の排気配管のそれぞれは、前記マニホールドの内壁面を越えて延在した状態で、前記マニホールドに接続されていることを特徴とする基板処理システム。