JP2009123950A

JP2009123950A - 基板処理装置

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Publication number: JP2009123950A
Application number: JP2007296866A
Authority: JP
Inventors: Taketoshi Sato; 武敏佐藤; Masayuki Kyoda; 昌幸経田
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Priority date: 2007-11-15
Filing date: 2007-11-15
Publication date: 2009-06-04

Abstract

【課題】隣接する基板間へのガスの供給を促進させるとともに、一括して処理することの出来る基板の枚数を増やす。
【解決手段】基板支持部材に支持される基板の周縁と処理室の内壁とに挟まれる空間に、基板の周方向に延在されるとともに、基板を積層する方向に亘って延在され、ガス供給部のガス供給口と対向する位置に複数の排気口を備えた隔離壁と、基板支持部材に支持される各基板の周縁と隔離壁との間に、基板の周方向に延在された整流板と、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は反応管の内部にガスを供給して複数の基板を処理する基板処理装置に関する。

従来、例えばＤＲＡＭなどの半導体装置の製造工程の一工程として、基板上に薄膜を形成する基板処理工程が実施されていた。かかる基板処理工程を実施する基板処理装置は、複数の基板を上下方向に亘って所定のピッチで積層した状態で支持する基板支持部材を収容する処理室と、処理室内にガスを供給するガス供給部と、処理室内を排気する排気部とを備えていた。そして、複数の基板を支持した基板支持部材を処理室内に搬入し、排気部により処理室内を排気しつつガス供給部から処理室内にガスを供給することにより、各基板の間にガスを通過させて基板上に薄膜を形成していた。

しかしながら、ガス供給部から処理室内に供給されたガスが、基板支持部材により支持された基板の周縁と処理室の内壁との間に流れてしまい、隣接する基板間に供給されずに排気部より排気されてしまう場合があった。そのため、ガスの消費効率が低下し、基板処理の速度が低下してしまう場合があった。

隣接する基板間へのガスの供給を促すため、ガス供給部と排気部とを基板を挟んで対向するように設けつつ、基板支持部材により支持された基板の周縁と反応管の内壁との間にリング状の整流板を設ける方法も考えられる。しかしながら、かかる方法では、基板支持部材へ基板を移載する移載手段と整流板とが干渉（接触）してしまう場合があった。かかる干渉を避けるために基板の積層ピッチを広く確保すると、一括して処理することの出来る基板の枚数が少なくなってしまう場合があった。

本発明は、隣接する基板間へのガスの供給を促進させるとともに、一括して処理することの出来る基板の枚数を増やすことが可能な基板処理装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様によれば、複数の基板を上下方向に亘って所定のピッチで積層した状態で支持する基板支持部材を収容する処理室と、前記基板を積層する方向に亘って前記処理室内に延在され、前記処理室内にガスを供給する複数のガス供給口を備えたガス供給部と、前記基板支持部材に支持される基板の周縁と前記処理室の内壁とに挟まれる空間に、前記基板の周方向に前記基板の中心に対して２７０度以上の中心角に亘って延在されるとともに、前記基板を積層する方向に亘って延在され、前記ガス供給部のガス供給口と対向する位置に複数の排気口を備えた隔離壁と、前記処理室の内壁と前記隔離壁との間に設けられ、前記基板が支持される空間とは隔離されたガス排気用バッファ空間と、前記ガス排気用バッファ空間を介して前記処理室内を排気する排気部と、前記基板支持部材に支持される各基板の周縁と前記隔離壁との間に、前記基板の周方向に前記基板の中心に対して３００度以上の中心角に亘ってそれぞれ延在された整流板と、を有し、前記隔離壁の備える排気口の穴径は、前記基板が支持される空間内の圧力よりも前記ガス排気用バッファ空間内の圧力が２０Ｐａ以上低くなり、各排気口からの前記ガス排気用バッファ空間への排気量が均等となるようにそれぞれ設定されている基板処理装置が提供される。

本発明にかかる基板処理装置によれば、隣接する基板間へのガスの供給を促進させると
ともに、一括して処理することの出来る基板の枚数を増やすことが可能となる。

上述したように、従来の基板処理装置では、ガス供給部から処理室内に供給されたガスが、基板支持部材により支持された基板の周縁と反応管の内壁との間に流れ、隣接する基板間に供給されずに排気部より排気されてしまう場合があった。そのため、ガスの消費効率が低下し、基板処理の速度が低下してしまう場合があった。従来の基板処理装置の構成を図１に示す。図１は、従来の基板処理装置の概略構成図であり、（ａ）は縦断面図を、（ｂ）は水平断面図をそれぞれ示している。

隣接する基板間へのガスの供給を促すため、基板支持部材により支持された基板の周縁と反応管の内壁との間にリング状の整流板を設ける方法も考えられる。かかる基板処理装置の構成を図２に示す。図２は、リング状の整流板を有する従来の基板処理装置の概略構成図であり、（ａ）は縦断面図を、（ｂ）は水平断面図をそれぞれ示している。しかしながら、かかる方法では基板支持部材へ基板を移載する移載手段と整流板とが干渉（接触）してしまう場合があった。

そこで発明者等は、隣接する基板間へのガスの供給を促進させる方法、および基板を移載する移載手段と整流板との干渉（接触）を抑制する方法について鋭意研究を行った。その結果、発明者等は、処理室内におけるコンダクタンスを局所的に調整することにより処理室内に差圧を発生させ、かかる差圧によりガス流を発生させ、隣接する基板間へのガスの供給を促進させることが可能であるとの知見を得た。具体的には、図３（ａ）に示すように、基板支持部材に支持される基板の周縁と処理室の内壁とに挟まれる空間に後述する隔離壁を設け、処理室内におけるコンダクタンスを局所的に調整することが有効であるとの知見を得た。また、発明者等は、図３（ｂ）に示すように、整流板を基板の周縁の全周に亘って設けることとせず、一部に切り欠き部を設けることにより、基板支持部材へ基板を移載する移載手段と整流板との干渉（接触）を抑制することが可能であるとの知見を得た。

本発明は、発明者等が得た上述の知見を元になされたものである。以下に、本発明の一実施形態について説明する。

（１）基板処理装置の構成
まず、図６を用いて、半導体装置の製造工程における基板処理工程を実施する基板処理装置１０１の構成例について説明する。図６は、本実施形態にかかる基板処理装置１０１の斜透視図である。

図６に示すように、本実施形態にかかる基板処理装置１０１は筐体１１１を備えている。シリコン等からなるウエハ（基板）２００を筐体１１１内外へ搬送するには、複数のウエハ２００を収納するウエハキャリア（基板収納容器）としてのカセット１１０が使用される。筐体１１１内側の前方には、カセットステージ（基板収納容器受渡し台）１１４が設けられている。カセット１１０は、図示しない工程内搬送装置によってカセットステージ１１４上に載置され、また、カセットステージ１１４上から筐体１１１外へ搬出されるように構成されている。

カセット１１０は、工程内搬送装置によって、カセット１１０内のウエハ２００が垂直姿勢となり、カセット１１０のウエハ出し入れ口が上方向を向くように、カセットステージ１１４上に載置される。カセットステージ１１４は、カセット１１０を筐体１１１の後方に向けて縦方向に９０°回転させ、カセット１１０内のウエハ２００を水平姿勢とさせ、カセット１１０のウエハ出し入れ口を筐体１１１内の後方を向かせることが可能なよう
に構成されている。

筐体１１１内の前後方向の略中央部には、カセット棚（基板収納容器載置棚）１０５が設置されている。カセット棚１０５は、複数段、複数列にて複数個のカセット１１０を保管するように構成されている。カセット棚１０５には、後述するウエハ移載機構１２５の搬送対象となるカセット１１０が収納される移載棚１２３が設けられている。また、カセットステージ１１４の上方には、予備カセット棚１０７が設けられ、予備的にカセット１１０を保管するように構成されている。

カセットステージ１１４とカセット棚１０５との間には、カセット搬送装置（基板収納容器搬送装置）１１８が設けられている。カセット搬送装置１１８は、カセット１１０を保持したまま昇降可能なカセットエレベータ（基板収納容器昇降機構）１１８ａと、カセット１１０を保持したまま水平移動可能な搬送機構としてのカセット搬送機構（基板収納容器搬送機構）１１８ｂと、を備えている。これらカセットエレベータ１１８ａとカセット搬送機構１１８ｂとの連続動作により、カセットステージ１１４、カセット棚１０５、予備カセット棚１０７、移載棚１２３の間で、カセット１１０を搬送するように構成されている。

カセット棚１０５の後方には、ウエハ移載機構（基板移載機構）１２５が設けられている。ウエハ移載機構１２５は、ウエハ２００を水平方向に回転ないし直動可能なウエハ移載装置（基板移載装置）１２５ａと、ウエハ移載装置１２５ａを昇降させるウエハ移載装置エレベータ（基板移載装置昇降機構）１２５ｂと、を備えている。なお、ウエハ移載装置１２５ａは、ウエハ２００を水平姿勢で保持するツイーザ（基板移載用治具）１２５ｃを備えている。これらウエハ移載装置１２５ａとウエハ移載装置エレベータ１２５ｂとの連続動作により、ウエハ２００を移載棚１２３上のカセット１１０内からピックアップして後述するボート（基板支持部材）２１７へ装填（チャージング）したり、ウエハ２００をボート２１７から脱装（ディスチャージング）して移載棚１２３上のカセット１１０内へ収納したりするように構成されている。

筐体１１１の後部上方には、処理炉２０２が設けられている。処理炉２０２の下端部には開口が設けられ、かかる開口は炉口シャッタ（炉口開閉機構）１４７により開閉されるように構成されている。なお、処理炉２０２の構成については後述する。

処理炉２０２の下方には、ボート２１７を昇降させて処理炉２０２内外へ搬入搬出させる昇降機構としてのボートエレベータ（基板支持部材昇降機構）１１５が設けられている。ボートエレベータ１１５の昇降台には、連結具としてのアーム１２８が設けられている。アーム１２８上には、ボート２１７を垂直に支持するとともに、ボートエレベータ１１５によりボート２１７が上昇したときに処理炉２０２の下端部を気密に閉塞する蓋体としてのシールキャップ２１９が水平姿勢で設けられている。

ボート２１７は複数本の保持部材を備えており、複数枚（例えば、５０枚〜１５０枚程度）のウエハ２００を、水平姿勢で、かつその中心を揃えた状態で垂直方向に整列させて多段に保持するように構成されている。ボート２１７の詳細な構成については後述する。

カセット棚１０５の上方には、供給ファンと防塵フィルタとを備えたクリーンユニット１３４ａが設けられている。クリーンユニット１３４ａは、清浄化した雰囲気であるクリーンエアを筐体１１１の内部に流通させるように構成されている。

また、ウエハ移載装置エレベータ１２５ｂおよびボートエレベータ１１５側と反対側である筐体１１１の左側端部には、クリーンエアを供給するよう供給フアンと防塵フィルタ
とを備えたクリーンユニット（図示せず）が設置されている。図示しない前記クリーンユニットから吹き出されたクリーンエアは、ウエハ移載装置１２５ａ、ボート２１７を流通した後に、図示しない排気装置に吸い込まれて、筐体１１１の外部に排気されるように構成されている。

（２）基板処理装置の動作
次に、本実施形態にかかる基板処理装置１０１の動作について説明する。

まず、カセット１１０が、図示しない工程内搬送装置によって、ウエハ２００が垂直姿勢となりカセット１１０のウエハ出し入れ口が上方向を向くように、カセットステージ１１４上に載置される。その後、カセット１１０は、カセットステージ１１４によって、筐体１１１の後方に向けて縦方向に９０°回転させられる。その結果、カセット１１０内のウエハ２００は水平姿勢となり、カセット１１０のウエハ出し入れ口は筐体１１１内の後方を向く。

次に、カセット１１０は、カセット搬送装置１１８によって、カセット棚１０５ないし予備カセット棚１０７の指定された棚位置へ自動的に搬送されて受け渡されて一時的に保管された後、カセット棚１０５ないし予備カセット棚１０７から移載棚１２３に移載されるか、もしくは直接移載棚１２３に搬送される。

カセット１１０が移載棚１２３に移載されると、ウエハ２００は、ウエハ移載装置１２５ａのツイーザ１２５ｃによって、ウエハ出し入れ口を通じてカセット１１０からピックアップされ、ウエハ移載装置１２５ａとウエハ移載装置エレベータ１２５ｂとの連続動作によって移載室１２４の後方にあるボート２１７に装填（チャージング）される。ボート２１７にウエハ２００を受け渡したウエハ移載機構１２５は、カセット１１０に戻り、次のウエハ２００をボート２１７に装填する。

予め指定された枚数のウエハ２００がボート２１７に装填されると、炉口シャッタ１４７によって閉じられていた処理炉２０２の下端部が、炉口シャッタ１４７によって開放される。続いて、シールキャップ２１９がボートエレベータ１１５によって上昇されることにより、ウエハ２００群を保持したボート２１７が処理炉２０２内へ搬入（ローディング）される。ローディング後は、処理炉２０２にてウエハ２００に任意の処理が実施される。かかる処理については後述する。処理後は、ウエハ２００およびカセット１１０は、上述の手順とは逆の手順で筐体１１１の外部へ払出される。

（３）処理炉の構成
次に、図７、図８を用いて、前述した基板処理装置１０１の有する処理炉２０２の構成について説明する。図７は、本実施形態にかかる基板処理装置１０１の有する処理炉２０２の縦断面図である。図８は、図７に示す処理炉２０２のＡ−Ａ’断面図である。

（処理室）
図７に示されているように、処理炉２０２は、反応管としてのプロセスチューブ２０３を有する。プロセスチューブ２０３は、例えば石英（ＳｉＯ_２）または炭化シリコン（ＳｉＣ）等の耐熱性材料からなり、上端が閉塞し下端が開口した円筒形状に形成されている。プロセスチューブ２０３の筒中空部には処理室２０１が形成されている。処理室２０１は、複数のウエハ２００を上下方向に亘って所定のピッチで積層した状態で支持したボート２１７を収容するように構成されている。

プロセスチューブ２０３の下方には、プロセスチューブ２０３と同心円状にマニホールド２０９が配設されている。マニホールド２０９は、例えばステンレス等からなり、上端
及び下端が開口した円筒形状に形成されている。マニホールド２０９は、プロセスチューブ２０３に係合しており、プロセスチューブ２０３を支持するように設けられている。なお、マニホールド２０９とプロセスチューブ２０３との間にはシール部材としてのＯリング２２０ａが設けられている。マニホールド２０９がヒータベースに支持されることにより、プロセスチューブ２０３は垂直に据え付けられた状態となっている。プロセスチューブ２０３とマニホールド２０９とにより反応容器が形成される。

なお、プロセスチューブ２０３の外側には、プロセスチューブ２０３と同心円状に、加熱手段（加熱機構）としてのヒータ２０７が設けられている。ヒータ２０７は円筒形状であり、保持板としてのヒータベース（図示せず）に支持されることにより垂直に据え付けられている。

（ボート）
マニホールド２０９の下方には、マニホールド２０９の下端開口を気密に閉塞可能な炉口蓋体としてのシールキャップ２１９が設けられている。シールキャップ２１９は、マニホールド２０９の下端に垂直方向下側から当接されるように構成されている。シールキャップ２１９は、例えばステンレス等の金属からなり、円盤状に形成されている。シールキャップ２１９の上面には、マニホールド２０９の下端と当接するシール部材としてＯリング２２０ｂが設けられる。シールキャップ２１９の処理室２０１と反対側には、後述する基板支持部材としてのボート２１７を回転させる回転機構２６７が設置されている。回転機構２６７の回転軸２５５は、シールキャップ２１９を貫通してボート２１７に接続されている。ボート２１７を回転させることでウエハ２００を回転させるように構成されている。シールキャップ２１９は、プロセスチューブ２０３の外部に垂直に設置された昇降機構としてのボートエレベータ１１５によって垂直方向に昇降されるように構成されている。シールキャップ２１９を昇降させることで、ボート２１７を処理室２０１に対して搬入・搬出することが可能なように構成されている。

基板支持部材としてのボート２１７は、例えば石英や炭化珪素等の耐熱性材料からなり、複数枚のウエハ２００を水平姿勢で、かつ、互いに中心を揃えた状態で整列させて多段に保持するように構成されている。なお、ボート２１７の下部には、例えば石英や炭化珪素等の耐熱性材料からなる断熱部材２１８が設けられており、ヒータ２０７からの熱がシールキャップ２１９側に伝わりにくくなるように構成されている。なお、断熱部材２１８は、石英や炭化珪素等の耐熱性材料からなる複数枚の断熱板と、これら断熱板を水平姿勢出た段に支持する断熱板ホルダとにより構成してもよい。

（ガス供給部）
マニホールド２０９には、第１ガス供給部としての第１ノズル２３３ａと、第２ガス供給部としての第２ノズル２３３ｂとが、処理室２０１内に連通するように接続されている。第１ノズル２３３ａ、第２ノズル２３３ｂには、それぞれ第１ガス供給管２３２ａ、第２ガス供給管２３２ｂが接続されている。

第１ガス供給管２３２ａには、上流方向から順に、液体流量制御器（流量制御手段）である液体マスフローコントローラ２４１ａ、気化器２４０、及び開閉弁である第１バルブ２４３ａが設けられている。また、第１ガス供給管２３２ａの第１バルブ２４３ａよりも下流側には、不活性ガスを供給する第１不活性ガス供給管２３４ａが接続されている。この第１不活性ガス供給管２３４ａには、上流方向から順に、流量制御器（流量制御手段）である第３マスフローコントローラ２４１ｃ、及び開閉弁である第３バルブ２４３ｃが設けられている。また、第１ガス供給管２３２ａの下流側端部には、上述の第１ノズル２３３ａが設けられている。

第１ガス供給部としての第１ノズル２３３ａは、ウエハ２００を積層する方向に亘って処理室２０１内に延在されている。すなわち、第１ノズル２３３ａは、処理室２０１を構成しているプロセスチューブ２０３の内壁とウエハ２００との間における円弧状の空間に、プロセスチューブ２０３の内壁の下部より上部に沿って延在されている。

第１ノズル２３３ａの側面には、プロセスチューブ２０３内にガスを供給する複数の第１ガス供給口２４８ａが設けられている。なお、第１ガス供給口２４８ａは、ボート２１７に支持される複数のウエハ２００毎にそれぞれ設けられていてもよい。また、第１ガス供給口２４８ａは、ボート２１７に支持される隣接するウエハ２００間の隙間に対応する高さ位置にそれぞれ設けられていてもよい。なお、第１ガス供給口２４８ａの穴径は、各第１ガス供給口２４８ａからの処理室２０１内への排気量が均等となるようにそれぞれ設定されていてもよい。

第１ガス供給管２３２ａの上流側からは、液体原料としてのＴＥＭＡＨ（Ｈｆ［ＮＣＨ_３Ｃ_２Ｈ_５］_４、テトラキスメチルエチルアミノハフニウム）が供給される。液体原料としてのＴＥＭＡＨは、液体マスフローコントローラ２４１ａを介して気化器２４０に供給されて気化される。気化器２４０にて生成されたＴＥＭＡＨガスは、第１バルブ２４３ａ、第１ノズル２３３ａを介して処理室２０１内に供給される。このとき同時に、第１不活性ガス供給管２３４ａからは、不活性ガスが、第３マスフローコントローラ２４１ｃ、第３バルブ２４３ｃを介して第１ガス供給管２３２ａ内に供給されるようにしてもよい。

第２ガス供給管２３２ｂには、上流方向から順に、流量制御器（流量制御手段）である第２マスフローコントローラ２４１ｂ、及び開閉弁である第２バルブ２４３ｂが設けられている。また、第２ガス供給管２３２ｂの第２バルブ２４３ｂよりも下流側には、不活性ガスを供給する第２不活性ガス供給管２３４ｂが接続されている。この第２不活性ガス供給管２３４ｂには、上流方向から順に、流量制御器（流量制御手段）である第４マスフローコントローラ２４１ｄ、及び開閉弁である第４バルブ２４３ｄが設けられている。また、第２ガス供給管２３２ｂの下流側端部には、上述の第２ノズル２３３ｂが設けられている。

第２ガス供給部としての第２ノズル２３３ｂは、ウエハ２００を積層する方向に亘って処理室２０１内に延在されている。すなわち、第２ノズル２３３ｂは、処理室２０１を構成しているプロセスチューブ２０３の内壁とウエハ２００との間における円弧状の空間に、プロセスチューブ２０３の内壁の下部より上部に沿って延在されている。

第２ノズル２３３ｂの側面には、プロセスチューブ２０３内にガスを供給する複数の第２ガス供給口２４８ｂが設けられている。なお、第２ガス供給口２４８ｂは、ボート２１７に支持される複数のウエハ２００毎にそれぞれ設けられていてもよい。また、第２ガス供給口２４８ｂは、ボート２１７に支持される隣接するウエハ２００間の隙間に対応する高さ位置にそれぞれ設けられていてもよい。なお、第２ガス供給口２４８ｂの穴径は、各第２ガス供給口２４８ｂからの処理室２０１内への排気量が均等となるようにそれぞれ設定されていてもよい。

また、第２ガス供給管２３２ｂからは、酸化剤としてのＯ_３（オゾン）ガスが、第２マスフローコントローラ２４１ｂ、第２バルブ２４３ｂ、第２ノズル２３３ｂを介して処理室２０１に供給される。このとき同時に、第２不活性ガス供給管２３４ｂからは、不活性ガスが、第４マスフローコントローラ２４１ｄ、第４バルブ２４３ｄを介して第２ガス供給管２３２ｂ内に供給されるようにしてもよい。

（隔離壁）
ボート２１７に支持されるウエハ２００の周縁とプロセスチューブ２０３の内壁とに挟まれる空間には、例えば石英（ＳｉＯ_２）や炭化珪素（ＳｉＣ）等からなる隔離壁２０４が設けられている。プロセスチューブ２０３の内壁と隔離壁２０４との間にはガス排気用バッファ空間２０５が形成されている。ガス排気用バッファ空間２０５は、隔離壁２０４によって、処理室２０１内におけるウエハ２００が支持される空間とは隔離されている。

隔離壁２０４は、第１ノズル２３３ａの第１ガス供給口２４８ａ、及び第２ノズル２３３ｂの第２ガス供給口２４８ｂに対向する位置に複数の排気口２０４ａを有している。各排気口２０４ａの穴径は、後述する排気部２３１ａによって処理室２０１内の雰囲気を排気する際に、処理室２０１内におけるウエハ２００が支持される空間内の圧力よりも、ガス排気用バッファ空間２０５内の圧力が２０Ｐａ以上低くなるようにそれぞれ設定されている。また、各排気口２０４ａの穴径は、各排気口２０４ａからガス排気用バッファ空間２０５への排気量がそれぞれ均等になるように設定されている。なお、排気口２０４ａは、ボート２１７に支持される複数のウエハ２００毎にそれぞれ設けられている。また、排気口２０４ａは、ボート２１７に支持される隣接するウエハ２００間の隙間に対応する高さ位置にそれぞれ設けられている。また、第１ガス供給口２４８ａ及び第２ガス供給口２４８ｂの高さ位置と、第１ガス供給口２４８ａ及び第２ガス供給口２４８ｂに対応する排気口２０４ａの高さ位置とは略同一である。

なお、隔離壁２０４は、ウエハ２００の周方向にウエハ２００の中心に対して２７０度以上の中心角に亘って延在されるとともに、ウエハ２００を積層する方向に亘って延在されている。したがって、隔離壁２０４の水平方向の両端部は、第１ノズル２３３ａ及び第２ノズル２３３ｂをウエハ２００の周方向に沿って両側から挟むように構成されている。隔離壁２０４をウエハ２００の中心に対して２７０度以上の中心角に亘って延在することにより、ガス排気用バッファ空間２０５の容積が大きくなり、処理室２０１内におけるウエハ２００が支持される空間内のコンダクタンスよりも、ガス排気用バッファ空間２０５内のコンダクタンスが高くなる。そして、後述する排気部２３１ａから処理室２０１内を排気する際に、処理室２０１内に差圧を生じさせ、隣接するウエハ２００間の隙間を流れるガス流を処理室２０１内に発生させるように構成されている。なお、ガス排気用バッファ空間２０５の容積を増減させることにより、かかるガス流の強度を調整することが可能なように構成されている。

（排気部）
マニホールド２０９の側壁には、ガス排気用バッファ空間２０５を介して処理室２０１内の雰囲気を排気するガス排気管２３１が接続されている。マニホールド２０９とガス排気管２３１との接続部分は、開口である排気部２３１ａを構成している。ガス排気管２３１のマニホールド２０９との接続側と反対側である下流側には、圧力検出器としての圧力センサ２４５及び圧力調整器としてのＡＰＣ（ＡｕｔｏＰｒｅｓｓｕｒｅＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）バルブ２４２を介して、真空排気装置としての真空ポンプ２４６が接続されている。なお、ＡＰＣバルブ２４２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なように構成されている開閉弁である。真空ポンプ２４６を作動させつつ、ＡＰＣバルブ２４２の弁の開度を調節することにより、処理室２０１内の圧力が所定の圧力（真空度）となるよう真空排気し得るように構成されている。

（整流板）
ボート２１７に支持される各ウエハ２００の周縁と隔離壁２０４との間には、ウエハ２００の周方向に亘り整流板２１７ａがそれぞれ延在されている。整流板２１７ａは、第１ガス供給口２４８ａ及び第２ガス供給口２４８ｂから処理室２０１内へと供給されたガスが、積層されたウエハ２００の隙間に流れ込まずに、ウエハ２００の周縁と隔離壁２０４
との間に流れ込んでしまうことを抑制するように構成されている。なお、整流板２１７ａの周縁と隔離壁２０４との間の距離は、ボート２１７に支持される隣接するウエハ２００間の距離以下になるように構成されていることが好ましい。

また、整流板２１７ａは、ウエハ２００の周方向に、ウエハ２００の中心に対して３００度以上の中心角に亘ってそれぞれ延在されている。すなわち、整流板２１７ａには、ウエハ２００の中心に対して６０度未満の中心角に亘り切り欠き部が設けられている。切り欠き部が設けられることにより、ボート２１７に対してウエハ２００を装填、あるいは脱装する際に、ウエハ移載機構１２５のツイーザ１２５ｃを上下させても、ツイーザ１２５ｃと整流板２１７ａとが干渉（接触）することを抑制されるように構成されている。なお、切り欠き部の大きさは、ウエハ２００の周縁と隔離壁２０４との間に流れ込んでしまうことを抑制するよう、例えば６０度未満の中心角とすることが好ましい。

（コントローラ）
制御部（制御手段）であるコントローラ２８０は、液体マスフローコントローラ２４１ａ、第２〜第４マスフローコントローラ２４１ｂ、２４１ｃ、２４１ｄ、第１〜第４バルブ２４３ａ、２４３ｂ、２４３ｃ、２４３ｄ、ＡＰＣバルブ２４２、ヒータ２０７、真空ポンプ２４６、回転機構２６７、ボートエレベータ１１５等に接続されている。コントローラ２８０により、液体マスフローコントローラ２４１ａ、第２〜第４マスフローコントローラ２４１ｂ、２４１ｃ、２４１ｄの流量調整、第１〜第４バルブ２４３ａ、２４３ｂ、２４３ｃ、２４３ｄの開閉動作、ＡＰＣバルブ２４２の開閉及び圧力調整動作、ヒータ２０７の温度調整、真空ポンプ２４６の起動・停止、回転機構２６７の回転速度調節、ボートエレベータ１１５の昇降動作等の制御が行われる。

（４）基板処理工程
次に、上述の基板処理装置１０１により実施される半導体装置（デバイス）の製造工程の一工程として、ＴＥＭＡＨガス及びＯ_３ガスを用いてＡＬＤ法によりＨｆＯ_２膜を成膜する例を基に説明する。下記の説明において、基板処理装置１０１を構成する各部の動作は、コントローラ２８０によって制御される。

ＣＶＤ（ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法の一つであるＡＬＤ（ＡｔｏｍｉｃＬａｙｅｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法は、ある成膜条件（温度、時間等）の下で、成膜に用いる少なくとも２種類の原料となる反応性ガスを１種類ずつ交互に基板上に供給し、１原子単位で基板上に吸着させ、表面反応を利用して成膜を行う手法である。このとき、膜厚の制御は、反応性ガスを供給するサイクル数で行う（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、２０サイクル行う）。

例えばＡＬＤ法によりＨｆＯ_２膜を形成する場合、ＴＥＭＡＨ（Ｈｆ［ＮＣＨ_３Ｃ_２Ｈ_５］_４、テトラキスメチルエチルアミノハフニウム）ガスとＯ_３（オゾン）ガスとを用いて、１８０〜２５０℃の低温で高品質の成膜が可能である。

まず、上述したようにウエハ２００をボート２１７に装填し、処理室２０１に搬入する。ボート２１７を処理室２０１に搬入後、図５に示す４つのステップ（ステップ１〜４）を順次実行する。なお、図５は、本発明の一実施形態にかかる基板処理装置のバルブの開閉状態を示す図表である。

（ステップ１）
第１ガス供給管２３２ａの第１バルブ２４３ａ、第１不活性ガス供給管２３４ａの第３バルブ２４３ｃ、およびガス排気管２３１のＡＰＣバルブ２４２を共に開けて、処理室２０１内を排気しつつ、第１ガス供給管２３２ａ内に液体原料としてのＴＥＭＡＨを、第１
不活性ガス供給管２３４ａ内に不活性ガス（Ｎ_２）をそれぞれ流す。不活性ガスは、第３マスフローコントローラ２４１ｃにより流量調整されつつ、第１不活性ガス供給管２３４ａを流れる。液体原料としてのＴＥＭＡＨは、液体マスフローコントローラ２４１ａにより流量調整されつつ、気化器２４０に供給されて気化される。気化器２４０により気化されて生成されたＴＥＭＡＨガスは、第１不活性ガス供給管２３４ａからの不活性ガスと混合し、第１ノズル２３３ａの第１ガス供給口２４８ａから処理室２０１内に供給されつつ、ガス排気管２３１から排気される。この時、ＡＰＣバルブ２４２を適正に調整して処理室２０１内の圧力を２０〜２００Ｐａの範囲であって、例えば５０Ｐａに維持する。液体マスフローコントローラ２４１ａで制御するＴＥＭＡＨの供給量は０．０１〜０．１ｇ／ｍｉｎである。ＴＥＭＡＨガスにウエハ２００を晒す時間は３０〜１８０秒間である。このときヒータ２０７温度はウエハ２００の温度が１８０〜２５０℃の範囲であって、例えば２５０℃になるよう設定する。ＴＥＭＡＨを処理室２０１内に供給することで、ウエハ２００上の下地膜などの表面部分と表面反応（化学吸着）する。

（ステップ２）
第１ガス供給管２３２ａの第１バルブ２４３ａを閉め、処理室２０１内へのＴＥＭＡＨガスの供給を停止する。このときガス排気管２３１のＡＰＣバルブ２４２は開いたままとし、真空ポンプ２４６により処理室２０１内を２０Ｐａ以下となるまで排気し、残留するＴＥＭＡＨガスを処理室２０１内から排除する。このときＮ_２等の不活性ガスを処理室２０１内へ供給すると、残留ＴＥＭＡＨガスを処理室２０１内排除する効果が更に高まる。

（ステップ３）
第２ガス供給管２３２ｂの第２バルブ２４３ｂ、第２不活性ガス供給管２３４ｂの第４バルブ２４３ｄを共に開けて、処理室２０１内を排気しつつ、第２ガス供給管２３２ｂ内にＯ_３ガスを、第２不活性ガス供給管２３４ｂ内に不活性ガス（Ｎ_２）をそれぞれ流す。不活性ガスは、第４マスフローコントローラ２４１ｄにより流量調整されつつ、第２不活性ガス供給管２３４ｂを流れる。Ｏ_３ガスは、第３マスフローコントローラにより流量調整されつつ、第２ガス供給管２３２ｂを流れ、第２不活性ガス供給管２３４ｂからの不活性ガスと混合し、第２ノズル２３３ｂの第２ガス供給口２４８ｂから処理室２０１内に供給されつつ、ガス排気管２３１から排気される。この時、ＡＰＣバルブ２４２を適正に調整して処理室２０１内の圧力を２０〜２００Ｐａの範囲であって、例えば５０Ｐａに維持する。Ｏ_３ガスにウエハ２００を晒す時間は１０〜１２０秒間である。このときのウエハ２００の温度が、ステップ１のＴＥＭＡＨガスの供給時と同じく１８０〜２５０℃の範囲であって、例えば２５０℃となるようヒータ２０７を設定する。Ｏ_３ガスを供給することで、ウエハ２００の表面に化学吸着しているＴＥＭＡＨガスとＯ_３ガスとが表面反応して、ウエハ２００上にＨｆＯ_２膜が成膜される。

（ステップ４）
その後、第２ガス供給管２３２ｂの第２バルブ２４３ｂ、及び第２不活性ガス供給管２３４ｂの第４バルブ２４３ｄを閉じ、真空ポンプ２４６により処理室２０１内を真空排気し、残留するＯ_３ガスや反応生成物を処理室２０１内から排除する。このとき、Ｎ_２等の不活性ガスを処理室２０１内に供給すると、残留するＯ_３ガス等を処理室２０１内から排除する効果が更に高まる。

そして、上述したステップ１〜４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２００上に所定の膜厚のＨｆＯ_２膜を成膜する。その後、処理後のウエハ２００を保持したボート２１７を処理室２０１内から搬出して基板処理工程を終了する。

（５）本実施形態にかかる効果
本実施形態によれば、以下に示す１つあるいは複数の効果を奏する。

本実施形態によれば、ボート２１７に支持されるウエハ２００の周縁とプロセスチューブ２０３の内壁とに挟まれる空間には、隔離壁２０４が設けられている。そして、処理室２０１内の排気は、処理室２０１の内壁と隔離壁２０４との間に設けられたガス排気用バッファ空間２０５を介して、排気部２３１ａにより行われる。その結果、処理室２０１内に差圧を生じさせ、隣接するウエハ２００間の隙間を流れるガス流を処理室２０１内に発生させることが出来る。具体的には、隔離壁２０４に設けられた各排気口２０４ａの穴径は、後述する排気部２３１ａによって処理室２０１内の雰囲気を排気する際に、処理室２０１内におけるウエハ２００が支持される空間内の圧力よりも、ガス排気用バッファ空間２０５内の圧力が２０Ｐａ以上低くなるようにそれぞれ設定されている。これにより、処理室２０１内に、隣接するウエハ２００間の隙間を流れるガス流を発生させることができる。そして、隣接するウエハ２００間へのガスの供給を促進させ、ガスの消費効率及び基板処理の速度を向上させることが可能となる。

また、本実施形態によれば、隔離壁２０４は、ウエハ２００の周方向にウエハ２００の中心に対して２７０度以上の中心角に亘って延在されるとともに、ウエハ２００を積層する方向に亘って延在されている。これにより、ガス排気用バッファ空間２０５の容積を増やし、ガス排気用バッファ空間２０５におけるコンダクタンスを増加させることが可能となる。その結果、ウエハ２００が支持される空間内とガス排気用バッファ空間２０５内との圧力差を増やし、隣接するウエハ２００間の隙間を流れるガス流をさらに強め、隣接するウエハ２００間へのガスの供給をさらに促進させることが可能となる。

なお、本実施形態において、第１ガス供給口２４８ａ及び第２ガス供給口２４８ｂを、ボート２１７に支持される複数のウエハ２００毎にそれぞれ設けた場合、また、第１ガス供給口２４８ａ及び第２ガス供給口２４８ｂを、ボート２１７に支持される隣接するウエハ２００間の隙間に対応する高さ位置にそれぞれ設けた場合には、隣接するウエハ２００間へのガスの供給をさらに促進させ、ガスの消費効率及び基板処理の速度をさらに向上させることが可能となる。

また、本実施形態において、排気口２０４ａを、ボート２１７に支持される複数のウエハ２００毎にそれぞれ設けた場合、また、排気口２０４ａを、ボート２１７に支持される隣接するウエハ２００間の隙間に対応する高さ位置にそれぞれ設けた場合、また、第１ガス供給口２４８ａ及び第２ガス供給口２４８ｂの高さ位置と、第１ガス供給口２４８ａ及び第２ガス供給口２４８ｂに対応する排気口２０４ａの高さ位置とを略同一とした場合には、隣接するウエハ２００間へのガスの供給をさらに促進させ、ガスの消費効率及び基板処理の速度をさらに向上させることが可能となる。

また、本実施形態によれば、ボート２１７に支持される各ウエハ２００の周縁と隔離壁２０４との間には、ウエハ２００の周方向に亘り整流板２１７ａがそれぞれ延在されている。これにより、第１ガス供給口２４８ａ及び第２ガス供給口２４８ｂから処理室２０１内へと供給されたガスが、積層されたウエハ２００の隙間に流れ込まずに、ウエハ２００の周縁と隔離壁２０４との間に流れ込んでしまうことを抑制できる。すなわち、隣接するウエハ２００間へのガスの供給を促進させ、ガスの消費効率及び基板処理の速度を向上させることが可能となる。

なお、本実施形態において、整流板２１７ａの周縁と隔離壁２０４との間の距離を、ボート２１７に支持される隣接するウエハ２００間の距離以下とした場合には、隣接するウエハ２００間へのガスの供給をさらに促進させ、ガスの消費効率及び基板処理の速度をさらに向上させることが可能となる。

また、本実施形態によれば、整流板２１７ａは、ウエハ２００の周方向に、ウエハ２００の中心に対して３００度以上の中心角に亘ってそれぞれ延在されている。すなわち、整流板２１７ａには、ウエハ２００の中心に対して６０度未満の中心角に亘って切り欠き部が設けられている。これにより、ボート２１７に対してウエハ２００を装填あるいは脱装する際に、ウエハ移載機構１２５のツイーザ１２５ｃと整流板２１７ａとが干渉（接触）することを抑制できる。その結果、ウエハ２００の積層ピッチを狭くすることが可能となり、一括して処理することの出来るウエハ２００の枚数を増やすことが可能となる。

また、本実施形態によれば、第１ガス供給口２４８ａの穴径は、各第１ガス供給口２４８ａからの処理室２０１内へのガスの供給量が均等となるようにそれぞれ設定されている。また、同様に、第２ガス供給口２４８ｂの穴径は、各第２ガス供給口２４８ｂからの処理室２０１内へのガスの供給量が均等となるようにそれぞれ設定されている。また、排気口２０４ａの穴径は、各排気口２０４ａからガス排気用バッファ空間２０５へのガスの排気量がそれぞれ均等になるように設定されている。これにより、各ウエハ２００へのガスの供給量をより均一化させることが可能となり、ウエハ２００間における基板処理の均一性を向上させることが可能となる。

また、本実施形態によれば、隔離壁２０４を処理室２０１内に設けている。そのため、外圧によりプロセスチューブ２０３が破損されてしまうことを抑制することが可能となる。

＜本発明の他の実施形態＞
本実施形態にかかる基板処理装置は、処理室２０１内における第１ノズル２３３ａ、及び第２ノズル２３３ｂの下方に、第２の排気部を有している点が、上述の実施形態とは異なる。本実施形態にかかる基板処理装置の概略構成図を図４に示す。本実施形態にかかる基板処理工程においては、上述のステップ２、ステップ４において、排気部２３１ａから処理室２０１内を排気すると同時に、第２の排気部からも処理室２０１内を排気する。

本実施形態によれば、上述のステップ２、ステップ４において、第１ノズル２３３ａ、及び第２ノズル２３３ｂの周辺に残留しているガスを、ウエハ２００が支持される空間（コンダクタンスの低い空間）を介さずに、第２の排気部により直接排気することが可能となる。これにより、処理室２０１内における残留ガスの排気効率を向上させ、処理室２０１内のパージを短時間で完了させ、基板処理の速度をさらに向上させることが可能となる。

＜本発明の好ましい態様＞
以下に、本発明の好ましい態様について付記する。

本発明の一態様によれば、複数の基板を上下方向に亘って所定のピッチで積層した状態で支持する基板支持部材を収容する処理室と、前記基板を積層する方向に亘って前記処理室内に延在され、前記処理室内にガスを供給する複数のガス供給口を備えたガス供給部と、前記基板支持部材に支持される基板の周縁と前記処理室の内壁とに挟まれる空間に、前記基板の周方向に前記基板の中心に対して２７０度以上の中心角に亘って延在されるとともに、前記基板を積層する方向に亘って延在され、前記ガス供給部のガス供給口と対向する位置に複数の排気口を備えた隔離壁と、前記処理室の内壁と前記隔離壁との間に設けられ、前記基板が支持される空間とは隔離されたガス排気用バッファ空間と、前記ガス排気用バッファ空間を介して前記処理室内を排気する排気部と、前記基板支持部材に支持される各基板の周縁と前記隔離壁との間に、前記基板の周方向に前記基板の中心に対して３００度以上の中心角に亘ってそれぞれ延在された整流板と、を有し、前記隔離壁の備える排
気口の穴径は、前記基板が支持される空間内の圧力よりも前記ガス排気用バッファ空間内の圧力が２０Ｐａ以上低くなり、各排気口からの前記ガス排気用バッファ空間への排気量が均等となるようにそれぞれ設定されている基板処理装置が提供される。

好ましくは、前記ガス供給口は、前記基板支持部材に支持される複数の基板毎にそれぞれ設けられている。また、好ましくは、前記排気口は、前記ガス供給口に対応して、前記基板支持部材に支持される複数の基板毎にそれぞれ設けられている。

また、好ましくは、前記ガス供給口は、前記基板支持部材に支持される隣接する基板間の隙間に対応する高さ位置にそれぞれ設けられている。また、好ましくは、前記排気口は、前記基板支持部材に支持される隣接する基板間の隙間に対応する高さ位置にそれぞれ設けられている。また、好ましくは、前記ガス供給口の高さ位置と、該ガス供給口に対応する前記排気口の高さ位置とは略同一である。

また、好ましくは、前記整流板の周縁と前記隔離壁との間の距離は、前記基板支持部材に支持される隣接する前記基板間の距離以下である。

従来の基板処理装置の概略構成図であり、（ａ）は縦断面図を、（ｂ）は水平断面図をそれぞれ示している。リング状の整流板を有する従来の基板処理装置の概略構成図であり、（ａ）は縦断面図を、（ｂ）は水平断面図をそれぞれ示している。本発明の一実施形態にかかる基板処理装置の概略構成図であり、（ａ）は縦断面図を、（ｂ）は水平断面図をそれぞれ示している。本発明の他の実施形態にかかる基板処理装置の概略構成図であり、（ａ）は縦断面図を、（ｂ）は水平断面図をそれぞれ示している。本発明の一実施形態にかかる基板処理装置のバルブの開閉状態を示す図表である。本発明の一実施形態にかかる基板処理装置の斜透視図である。本発明の一実施形態にかかる基板処理装置の有する処理炉の縦断面図である。図７に示す処理炉のＡ−Ａ’断面図である。

符号の説明

１０１基板処理装置
２００ウエハ（基板）
２０１処理室
２０４隔離壁
２０４ａ排気口
２０５ガス排気用バッファ空間
２０６ウエハが支持される空間
２１７ボート（基板支持部材）
２１７ａ整流板
２３１ガス排気管
２３１ａ排気部
２３３ａ第１ノズル（ガス供給部）
２３３ｂ第２ノズル（ガス供給部）
２４８ａ第１ガス供給口
２４８ｂ第２ガス供給口
２８０コントローラ

Claims

複数の基板を上下方向に亘って所定のピッチで積層した状態で支持する基板支持部材を収容する処理室と、
前記基板を積層する方向に亘って前記処理室内に延在され、前記処理室内にガスを供給する複数のガス供給口を備えたガス供給部と、
前記基板支持部材に支持される基板の周縁と前記処理室の内壁とに挟まれる空間に、前記基板の周方向に前記基板の中心に対して２７０度以上の中心角に亘って延在されるとともに、前記基板を積層する方向に亘って延在され、前記ガス供給部のガス供給口と対向する位置に複数の排気口を備えた隔離壁と、
前記処理室の内壁と前記隔離壁との間に設けられ、前記基板が支持される空間とは隔離されたガス排気用バッファ空間と、
前記ガス排気用バッファ空間を介して前記処理室内を排気する排気部と、
前記基板支持部材に支持される各基板の周縁と前記隔離壁との間に、前記基板の周方向に前記基板の中心に対して３００度以上の中心角に亘ってそれぞれ延在された整流板と、を有し、
前記隔離壁の備える排気口の穴径は、前記基板が支持される空間内の圧力よりも前記ガス排気用バッファ空間内の圧力が２０Ｐａ以上低くなり、各排気口からの前記ガス排気用バッファ空間への排気量が均等となるようにそれぞれ設定されている
ことを特徴とする基板処理装置。