JP2009224440A

JP2009224440A - 基板処理装置および半導体装置の製造方法

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Publication number: JP2009224440A
Application number: JP2008065315A
Authority: JP
Inventors: Shigeo Nakada; 茂夫中田
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Priority date: 2008-03-14
Filing date: 2008-03-14
Publication date: 2009-10-01
Anticipated expiration: 2028-03-14
Also published as: JP5006821B2

Abstract

【課題】反応容器内の鉛直方向にある複数のウエハ相互間の熱処理均一性を向上させることができる基板処理装置及び半導体装置の製造方法を提供する。
【解決手段】各ガス導入部２３０には各ガス導入ポート１１を設け、各ガス導入ポート１１内にはエルボ管形状のガス導入ノズル１２の横部材を挿入し、縦部材はインナチューブ２０４の内壁に沿って延在させる。ガス導入ポート１１とガス導入ノズル１２とは継手部２０によって接続する。４個のガス導入ポート１１はガス導入ノズル１２の横部材の延在方向に対して筋違い方向で、隣り合う継手部２０の太さの一部が重なり合うように配置する。複数のガス導入ノズルを集中的に配置する。
【選択図】図２

Description

本発明は、基板処理装置および半導体装置の製造方法に関する。
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、ＩＣが作り込まれる半導体ウエハ（以下、ウエハという。）に処理を施すものに関する。

ＩＣの製造方法においてウエハに熱処理を施すのに、バッチ式縦型熱処理装置（以下、熱処理装置という。）が使用されている。
近年、ＩＣの微細化が進むことで、処理したウエハ面内の処理均一性、および、ウエハ相互間の処理均一性の管理基準が厳格になっている。
この厳格な管理基準に応える熱処理装置としては、ウエハを処理する処理室を画成した反応容器にガスを導入するガス導入部が複数設けられたものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６−１８６０４９号公報

ガス導入位置は極力同じ位置（平面断面上）とした方が、上下方向のウエハへの処理を同じ条件にて施すことができるので好ましい。しかし、ガス導入部のノズルを多数本設ける場合には、導入位置が異なってしまうために、上下方向での熱処理均一性すなわちウエハ相互間の熱処理均一性が低下してしまうという問題点がある。

本発明の目的は、反応容器内の鉛直方向でガス導入位置を極力同じ位置とすることで、鉛直方向にある複数のウエハ相互間の熱処理均一性を向上させることができる基板処理装置および半導体装置の製造方法を提供することにある。

前記した課題を解決するための手段のうち代表的なものは、次の通りである。
（１）基板を処理する反応容器と、
該反応容器に設けられた複数のガス導入ポートと、
該複数のガス導入ポート内にそれぞれ挿通されるともに、前記反応容器の内壁に沿って延在し前記反応容器内にガスを導入する複数のガス導入ノズルと、
前記複数のガス導入ポートと前記複数のガス導入ノズルとをそれぞれ接続し、少なくとも該ガス導入ポートより外径の大きい複数の継手部とを備え、
前記複数のガス導入ポートは前記ガス導入ノズルの延在方向に対して少なくとも筋違い方向であって、該延在方向に前記継手部のそれぞれの一部が重なり合うように配置されている基板処理装置。
（２）反応容器内に基板を搬入する工程と、
該反応容器に設けられた複数のガス導入ポートと、
前記反応容器に延在し前記反応容器内にガスを導入する複数のガス導入ノズルと、
前記複数のガス導入ポートと前記複数のガス導入ノズルとをそれぞれ接続し、少なくとも該ガス導入ノズルより外径の大きい複数の継手部とを有し、前記複数のガス導入ノズルの延在方向に対して少なくとも筋違い方向であって、該延在方向に前記継手部のそれぞれの一部が重なり合うように配置されている前記複数のガス導入ポート内に挿通された前記複数のガス導入ノズルから前記反応容器内へガスを供給しつつ前記基板を処理する工程と、
前記反応容器から前記基板を搬出する工程とを有する半導体装置の製造方法。
（３）基板を処理する処理室を画成した反応容器と、
該反応容器に設けられた複数のガス導入ポートと、
該複数のガス導入ポート内にそれぞれ挿通されるともに、前記反応容器の内壁に沿って延在し前記反応容器内にガスを導入するガス導入ノズルと、
前記複数のガス導入ポートと前記複数のガス導入ノズルとを接続し、少なくとも該ガス導入ポートより外径の大きい継手部とを備え、
前記複数のガス導入ポートは、前記ガス導入ノズルの延在方向に対して少なくとも筋違い方向であって、前記継手部の一部が前記延在方向にそれぞれ重なり合うように配置されている基板処理装置。
（４）基板を処理する処理室を画成した筒状の反応容器と、
該反応容器に設けられた複数のガス導入部とを備え、
前記複数のガス導入部は前記反応容器の軸心方向に対して少なくとも筋違い方向であって、前記ガス導入部の一部が前記軸心方向にそれぞれ重なり合うように配置されている基板処理装置。
（５）複数の基板を積層し処理する処理室を画成する反応容器と、
該反応容器に設けられる複数のガス導入部とを備え、
前記複数のガス導入部は、前記処理室にある前記基板積層方向に対して少なくとも筋違い方向であって、前記複数のガス導入部の一部が前記基板積層方向にそれぞれ重なり合うように配置されている基板処理装置。
（６）筒状の反応容器が画成した処理室に基板を搬入する工程と、
前記反応容器の軸心方向に対して少なくとも筋違い方向であって、一部が前記軸心方向にそれぞれ重なり合うように配置されている複数のガス導入部からガスを供給しつつ前記基板を処理する工程と、
前記処理室から基板を搬出する工程とを有する半導体装置の製造方法。
（７）前記反応容器内のガスを排気するガス排気部と、前記反応容器内に温度検出器をさらに備え、少なくとも前記ガス排気部は前記温度検出器よりも前記ガス導入ノズル近傍に配置されている前記（１）の基板処理装置。
（８）基板を処理する反応容器と、
該反応容器に設けられた複数のガス導入ポート部と、
該複数のガス導入ポート部内にそれぞれ挿通されるとともに、前記反応容器の内壁に沿って延在し前記反応容器内にガスを導入する複数のガス導入ノズルとを備え、
前記複数のガス導入ポート部は前記ガス導入ノズルの延在方向に対して少なくとも筋違い方向であって、該延在方向に前記ガス導入ポート部のそれぞれの一部が重なり合うように配置されている基板処理装置。
（９）反応容器内に基板を搬入する工程と、
該反応容器に設けられた複数のガス導入ポートと、
前記反応容器に延在し前記反応容器内にガスを導入する複数のガス導入ノズルと、
前記複数のガス導入ポートと前記複数のガス導入ノズルとをそれぞれ接続し、少なくとも該ガス導入ノズルより外径の大きい複数の継手部とを有し、前記複数のガス導入ノズルの延在方向に対して少なくとも筋違い方向であって、該延在方向に前記継手部のそれぞれの一部が重なり合うように配置されている前記複数のガス導入ポート内に挿通された前記複数のガス導入ノズルから前記反応容器内へガスを供給しつつ前記基板を処理する工程と、
前記反応容器から前記基板を搬出する工程と、
を有する基板の処理方法。
（１０）さらに、前記複数のガス導入ポートは、それぞれ平行に設けられているとともに、前記反応容器の周方向に筋違い方向であって、前記継手部の一部が前記周方向にそれぞれ重なり合うように配置されている（１）の基板処理装置。

前記した手段によれば、処理室内の上下方向でガス導入位置を極力同じ位置とすることで、上下方向にある複数のウエハ相互間の処理均一性を向上させることができる。

以下、本発明の一実施の形態を図面に即して説明する。

図１は本発明の第一実施形態で好適に用いられる基板処理装置の処理炉２０２の概略構成図であり、縦断面図として示されている。

図１に示されているように、処理炉２０２は加熱機構としてのヒータ２０６を有する。ヒータ２０６は円筒形状であり、保持板としてのヒータベース２５１に支持されることにより垂直に据え付けられている。

ヒータ２０６の内側には、ヒータ２０６と同心円状に反応管としてのプロセスチューブ２０３が配設されている。プロセスチューブ２０３は内部反応管としてのインナチューブ２０４と、その外側に設けられた外部反応管としてのアウタチューブ２０５とから構成されている。
インナチューブ２０４は、例えば石英（ＳｉＯ₂ ）または炭化シリコン（ＳｉＣ）等の耐熱性材料からなり、上端および下端が開口した円筒形状に形成されている。インナチューブ２０４の筒中空部には処理室２０１が形成されており、基板としてのウエハ２００を後述するボート２１７によって水平姿勢で垂直方向に多段に積層した状態で収容可能に構成されている。
アウタチューブ２０５は、例えば石英または炭化シリコン等の耐熱性材料からなり、内径がインナチューブ２０４の外径よりも大きく上端が閉塞し下端が開口した円筒形状に形成されており、インナチューブ２０４と同心円状に設けられている。

アウタチューブ２０５の下方にはマニホールド２０９が、アウタチューブ２０５と同心円状に配設されている。マニホールド２０９は、例えばステンレス等が使用されて、上端およ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、インナチューブ２０４とアウタチューブ２０５に係合しており、これらを支持するように設けられている。
なお、マニホールド２０９とアウタチューブ２０５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２５１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により反応容器が形成される。

マニホールド２０９にはガス導入部２３０が処理室２０１内に連通するように設置されており、ガス導入部２３０にはガス供給管２３２が接続されている。ガス供給管２３２のガス導入部２３０との接続側と反対側である上流側には、ガス流量制御器としてのＭＦＣ（マスフローコントローラ）２４１を介して図示しない処理ガス供給源や不活性ガス供給源が接続されている。
ＭＦＣ２４１には、ガス流量制御部２３５が電気的に接続されている。ガス流量制御部２３５は供給するガスの流量が所望の量となるように所望のタイミングにてＭＦＣ２４１を制御する。

マニホールド２０９には処理室２０１内の雰囲気を排気する排気管２３１が設けられている。排気管２３１はインナチューブ２０４とアウタチューブ２０５との隙間によって形成される筒状空間２５０の下端部に配置されており、筒状空間２５０に連通している。
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、真空ポンプ等の排気装置２４６が圧力検出器としての圧力センサ２４５および圧力調整装置２４２を介して接続されており、これらにより、処理室２０１内の圧力は所定の圧力（真空度）となるよう排気される。
圧力調整装置２４２および圧力センサ２４５には、圧力制御部２３６が電気的に接続されている。圧力制御部２３６は圧力センサ２４５により検出された圧力に基づいて、圧力調整装置２４２により処理室２０１内の圧力が所望の圧力となるように所望のタイミングにて制御する。

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なっている。
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のＯリング２２０ｂが設けられる。
シールキャップ２１９の処理室２０１と反対側にはボートを回転させる回転機構２５４が設置されている。回転機構２５４の回転軸２５５はシールキャップ２１９を貫通して、後述するボート２１７に接続されている。回転軸２５５はボート２１７を回転させることでウエハ２００を回転させる。
シールキャップ２１９はプロセスチューブ２０３の外部に垂直に設備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。これによりボート２１７を処理室２０１に対し搬入搬出することが可能となっている。
回転機構２５４及びボートエレベータ１１５には駆動制御部２３７が電気的に接続されており、駆動制御部２３７はこれらが所望の動作をするように所望のタイミングにてこれらを制御する。

基板保持具としてのボート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積層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の下部には断熱部材としての断熱板２１６が水平姿勢で多段に複数枚配置されており、断熱板２１６は、例えば石英や炭化珪素等の耐熱性材料が使用されて円板形状に形成されている。断熱板２１６はヒータ２０６からの熱がマニホールド２０９側に伝わり難くさせる。

プロセスチューブ２０３内には、温度検出器としての温度センサ２６３が設置されている。ヒータ２０６と温度センサ２６３には、温度制御部２３８が電気的に接続されている。温度制御部２３８は温度センサ２６３により検出された温度情報に基づきヒータ２０６への通電具合を調整することにより、処理室２０１内の温度が所望の温度分布となるように所望のタイミングにて制御する。

ガス流量制御部２３５、圧力制御部２３６、駆動制御部２３７、温度制御部２３８は、操作部、入出力部をも構成し、基板処理装置全体を制御する主制御部２３９に電気的に接続されている。
これら、ガス流量制御部２３５、圧力制御部２３６、駆動制御部２３７、温度制御部２３８、主制御部２３９は、コントローラ２４０として構成されている。

次に、以上の構成に係る処理炉２０２を用いて、半導体デバイス（ＩＣ）の製造工程の一工程としてＣＶＤ法によりウエハ２００上に薄膜を形成する方法について説明する。
なお、以下の説明において、基板処理装置を構成する各部の動作はコントローラ２４０により制御される。

複数枚のウエハ２００がボート２１７に装填（ウエハチャージ）されると、図１に示されているように、複数枚のウエハ２００を保持したボート２１７は、ボートエレベータ１１５によって持ち上げられて処理室２０１に搬入（ボートローディング）される。
この状態で、シールキャップ２１９はＯリング２２０ｂを介してマニホールド２０９の下端をシールした状態となる。

処理室２０１内が所望の圧力（真空度）となるように排気装置２４６によって排気される。この際、処理室２０１内の圧力は、圧力センサ２４５で測定され、この測定された圧力に基づき圧力調節器２４２が、フィードバック制御される。
また、処理室２０１内が所望の温度となるようにヒータ２０６によって加熱される。この際、処理室２０１内が所望の温度分布となるように温度センサ２６３が検出した温度情報に基づきヒータ２０６への通電具合がフィードバック制御される。
続いて、回転機構２５４により、ボート２１７が回転されることで、ウエハ２００が回転される。

次いで、処理ガス供給源から供給され、ＭＦＣ２４１にて所望の流量となるように制御されたガスは、ガス供給管２３２を流通してガス導入部２３０から処理室２０１内に導入される。導入されたガスは処理室２０１内を上昇し、インナチューブ２０４の上端開口から筒状空間２５０に流出して排気管２３１から排気される。
ガスは処理室２０１内を通過する際にウエハ２００の表面と接触し、この際に熱ＣＶＤ反応によってウエハ２００の表面上に薄膜が堆積（デポジション）される。

予め設定された処理時間が経過すると、不活性ガス供給源から不活性ガスが供給され、処理室２０１内が不活性ガスに置換されるとともに、処理室２０１内の圧力が常圧に復帰される。

その後、シールキャップ２１９がボートエレベータ１１５により下降されて、マニホールド２０９の下端が開口されるとともに、処理済ウエハ２００がボート２１７に保持された状態でマニホールド２０９の下端からプロセスチューブ２０３の外部に搬出（ボートアンローディング）される。
その後、処理済ウエハ２００はボート２１７によって取り出される（ウエハディスチャージ）。

以下、本実施の形態に係るガス導入部を図２以降について説明する。

図２に示されているように、本実施の形態においては、４個のガス導入部２３０が反応容器のマニホールド２０９に一箇所に集中的に設けられている。これらガス導入部２３０は、温度センサ２６３に対して周方向に７０〜１８０度離間した位置に配置されている。４個のガス導入部２３０の配置場所は温度センサ２６３に対して７０〜１２０度離間させることが好ましい。
排気管２３１は温度センサ２６３よりもガス導入部２３０の配置場所の近傍に配置されている。

図３および図４に示されているように、４個のガス導入部２３０は４個のガス導入ポート１１を有する。４個のガス導入ポート１１内には反応容器内にガスを導入するガス導入ノズル１２がそれぞれ１本宛挿通されている。
ガス導入ノズル１２はＬ字形状（エルボ管形状）に形成されており、Ｌ字形状の縦部材（延在部ともいう。）がインナチューブ２０４の内壁に沿って延在するように配置されている。
なお、ガス導入ノズル１２のＬ字形状の横部材（挿通部ともいう。）がガス導入ポート１１内に挿通されている。
４本のガス導入ノズル１２、１２、１２、１２の縦部材の長さ、すなわち、高さはそれぞれ異なっている。
ガス導入ポート１１とガス導入ノズル１２とは継手部２０によって接続されている。継手部２０の外径はガス導入ポート１１の外径よりも大きい。
継手部２０はステンレス鋼からなるナットと、この内部の密閉部材（図示せず）とにより、ガス導入管２３２とガス導入ポート１１とガス導入ノズル１２とを接続するように設けられている。継手部２０で連結されることにより、ガス導入管２３２から導入されたガスが、ガス導入ノズル１２内を通り、反応容器内に導入可能となる。
なお、継手部２０とガス導入ポート１１とでガス導入ポート部が形成される。
また、少なくとも継手部２０とガス導入ポート１１とガス導入ノズル１２とでガス導入部２３０が形成される。

４個のガス導入ポート１１、１１、１１、１１はガス導入ノズル１２の横部材の延在方向に対して筋違い方向であって、延在方向に継手部２０のそれぞれの一部が重なり合うように配置されている。すなわち、４個のガス導入ポート１１、１１、１１、１１は互いに斜め方向ないし斜交い方向にずらされて配置され、隣り合う継手部２０、２０の太さの一部がオーバラップするように配置されている。
本実施の形態のように、ガス導入ノズル１２がＬ字形状の場合には反応容器内壁に沿って立ち上がる縦部材があるために、４個のガス導入ポート１１、１１、１１、１１を上下にずらすだけであると、４本のガス導入ノズル１２、１２、１２、１２の縦部材同士が接触してしまう。
本実施の形態においては、４個のガス導入ポート１１、１１、１１、１１がガス導入ノズル１２の横部材の延在方向に対して筋違い方向（斜め方向ないし斜交い方向）に配置されていることにより、４本のガス導入ノズル１２、１２、１２、１２の縦部材同士が接触してしまうのを防止することができる。このとき、少なくとも隣接するガス導入ポート１１、１１にガス導入ノズル１２、１２の挿通部が挿通された状態で、延在部同士が接触しない位置に配置する。
しかも、図４に示されているように、４個の継手部２０、２０、２０、２０のそれぞれの一部分が平面視においてオーバラップしていることにより、４本のガス導入ノズル１２、１２、１２、１２の縦部材同士間のピッチＰを小さく抑制することができる。
なお、本実施形態では図４に示すように継手部２０のみならず、ガス導入ポート１１、１１の太さの一部もオーバラップするように配置されているが、前述のように継手部２０の少なくとも一部分が平面視においてオーバラップしていればよい。より好ましくは、ガス導入ポート１１、１１の一部分も平面視においてオーバラップするように配置することにより、より一層ガス導入ノズルの縦部材同士間のピッチＰを小さく抑制することができる。

次に、以上の構成に係るガス導入部の作用を説明する。

ガス供給管２３２からガス導入部２３０の４個のガス導入ポート１１、１１、１１、１１に供給された処理ガスは、４本のガス導入ノズル１２、１２、１２、１２から反応容器内である処理室２０１内にそれぞれ導入される。導入されたガスは処理室２０１内を上昇し、インナチューブ２０４の上端開口から筒状空間２５０に流出して排気管２３１から排気される。
ガスは処理室２０１内を通過する際にウエハ２００の表面と接触し、この際に熱ＣＶＤ反応によってウエハ２００の表面上に薄膜が堆積（デポジション）される。
この際、４本のガス導入ノズル１２、１２、１２、１２の縦部材の高さがそれぞれ異なっており、しかも、それぞれのガス導入ノズル１２、１２、１２、１２は近接して設けられているため、ガス導入ノズル１２、１２、１２、１２の噴出口から噴出される処理ガスの供給位置を近接して設けることができる。それゆえ、ボート２１７のウエハ積層方向における膜厚均一性すなわちウエハ相互間の処理均一性を高めることができる。

さらに、ウエハ処理を均一にするためには、処理時におけるウエハ温度が重要であり、温度検出器をウエハにできるだけ近づけて正確なウエハ温度を測定し制御を行うために、石英（ＳｉＯ₂）等で封じた温度検出器を反応容器内に設置する必要がある。
ガス導入部を複数設ける構造と、温度検出器をウエハにできるだけ近接させる構造とを同時に採用した場合には、複数のガス導入部と温度検出器とが処理室内に存在する状態になり、特に、ガス導入部を多数設けた場合には、設置スペースの関係から、ガス導入部と温度検出器とが近接する状態になるために、処理室に導入したガスが温度検出器に対して外乱になり、温度制御を不安定にするという問題点を生じる。
ガス導入部２３０は温度センサ２６３に対して周方向に７０〜１８０度離間した位置に配置されているので、ガス導入ノズル１２から流出した処理ガスが温度センサ２６３に対して外乱になり、温度制御を不安定にするという問題点を生じることはない。

前記実施の形態によれば、次の効果のうち少なくとも１つ以上の効果が得られる。

1) 複数のガス導入ポートをガス導入ノズルの延在方向に対して筋違い方向であって、該延在方向に継手部のそれぞれの一部が重なり合うように配置して、複数のガス導入ノズルを集中的に配置することにより、ガス導入ノズルを温度センサから離間させて配置することができるので、ガス導入ノズルから流出したガスの温度センサに対する外乱を抑制することができ、その結果、安定した温度制御を確保することができる。

2) 複数のガス導入ポートをガス導入ノズルの延在方向に対して筋違い方向であって、該延在方向に継手部のそれぞれの一部が重なり合うように配置することにより、複数のガス導入ノズルを集中的に配置することができるので、ウエハ面内・ウエハ相互間熱処理均一性例えばウエハ面内膜厚均一性およびウエハ相互間膜厚均一性を向上させることができる。

3) ガス導入ポート、ガス導入ノズルおよび継手部を備えた複数のガス導入部を一箇所に集約することにより、処理炉の背面からのメンテナンス作業性を向上させることができるので、メンテナンスの作業時間を短縮することができる。また、反応容器の破損等のリスクを低減することができる。

4) 背面メンテナンス扉が配置された処理炉の背面側にガス導入部と排気管とを集中的に配置することにより、処理炉の背面からのメンテナンス作業性をより一層向上させることができる。

図５は第二実施形態に係る継手部を示している。
第二実施形態が第一実施形態と異なる点は、継手部と反応管の形態である。
本実施形態では、マニホールド２０９は有さず、プロセスチューブ２０３がインナーチューブ２０４を有さない一重管形状であって、このプロセスチューブ２０３が第一実施形態マニホールド２０９の下端まで延在している。
さらに、図５に示されているように、ガス導入ポート１１はプロセスチューブ２０３の側壁に管形状に形成されて径方向外向きに突設されており、ガス導入ポート１１の管内にはガス導入ノズル１２の横部材がマニホールド２０９の内側から挿通されている。
継手部２０はステンレス鋼からなる二段円筒形状のカップリング２１を備えており、カップリング２１はガス導入ノズル１２の突出端部からガス導入ポート１１に被せられている。
カップリング２１のガス導入ポート１１側端部には、ステンレス鋼からなる第一ナット２２が螺着されており、カップリング２１と第一ナット２２との間には第一密閉部材２３が第一スペーサ２４を介して挟み込まれている。
カップリング２１のガス導入ノズル１２側端部には、ステンレス鋼からなる第二ナット２５が螺着されており、カップリング２１と第二ナット２５との間には第二密閉部材２６が第二スペーサ２７を介して挟み込まれている。
したがって、ガス導入ノズル１２はガス導入ポート１１に継手部２０によってシールを維持されつつ熱膨張を許容された状態で片持ち支持されている。

第二実施形態においては、第一実施形態の少なくとも１つ以上の効果に加えて、以下のような少なくとも１つ以上の効果を奏する。

１）本実施の形態においては、４個のガス導入ポート１１、１１、１１、１１がガス導入ノズル１２の横部材の延在方向に対して筋違い方向（斜め方向ないし斜交い方向）に配置されているので、継手部２０の外径が比較的に大きくなった場合であっても、複数のガス導入ポート１１に複数のガス導入ノズル１２を、適正かつ迅速に接続することができる。

２）また、ガス導入ノズル１２の周方向の配置が大きくずれてしまうと、ガス導入ノズルから酸化ガス成膜ガスや、ドーピングガスを流す場合には、上下方向で異なるガス流条件になるため、ウエハ間の膜厚均一性が低下するし、ガス導入ノズルから冷却ガスやアニール用ガスを流す場合にも上下方向で異なるガス流条件になるため、ウエハ間の処理均一性が低下する。しかし、４本のガス導入ノズル１２、１２、１２、１２の縦部材同士間のピッチＰを小さくして配置することができるので、当該低下を抑制することができる。

図６は第三実施形態に係る導入部を示している。
第三実施形態が第一実施形態および第二実施形態と異なる点は、さらに、複数のガス導入ポートの配置を、反応容器の周方向に筋違い方向（斜め方向、斜交い方向）とし、互いのガス導入ポートの鉛直方向の位置、すなわち、ガス導入ノズルの延在方向のピッチ（距離）を小さくしている点である。
図６に示されているように、第三実施形態では、反応容器に設置される複数のガス導入ポートが反応容器の周方向に筋違い方向（斜め方向、斜交い方向）であって、該周方向にガス導入ポートそれぞれの一部もしくは継手それぞれの一部が重なり合うように配置されているか、または、ガス導入ポートそれぞれの一部および継手それぞれの一部が重なり合うように配置されている。

このように配置されることにより、第三実施形態においては、第一実施形態および第二実施形態の少なくとも１つ以上の効果に加えて、以下の効果のうち少なくとも一つ以上の効果を奏する。

１）ガス導入ポートを鉛直方向に複数設置すると、反応容器の鉛直方向のサイズを増大させ、また、ボート等基板を反応容器内で保持する基板保持具のサイズを増大させ、これに伴って、基板保持具を搬入出する予備室のサイズも増大させることになり、相乗的に装置高さが増大させるという問題がある。しかし、反応容器に設置される複数のガス導入ポートが反応容器の周方向に筋違い方向であって、該周方向にガス導入ポートそれぞれの一部もしくは継手それぞれの一部が重なり合うように配置されているか、または、ガス導入ポートそれぞれの一部および継手それぞれの一部が重なり合うように配置されていることにより、この問題を抑制することができる。

２）反応容器の鉛直方向のサイズを増大させずに限られた空間でガス導入ポートを複数設置すると、反応容器内を加熱する加熱装置からの熱により、ガス導入ポートが熱劣化し易くなるという問題がある。しかし、反応容器に設置される複数のガス導入ポートが反応容器の周方向に筋違い方向であって、該周方向にガス導入ポートそれぞれの一部もしくは継手それぞれの一部が重なり合うように配置されてか、または、ガス導入ポートそれぞれの一部および継手それぞれの一部が重なり合うように配置されていることにより、この問題を抑制することができる。

なお、第三実施形態は、第一実施形態や第二実施形態には適用させずに、第三実施形態単独の形態であってもよい。すなわち、複数のガス導入ポートがガス導入ノズルの延在方向に対して少なくとも筋違い方向であって、該延在方向に前記ガス導入ポート部のそれぞれの一部が重なり合うように配置されずに、複数のガス導入ポートの配置を、反応容器の周方向に筋違い方向（斜め方向、斜交い方向）とし、互いのガス導入ポートの鉛直方向の位置、すなわち、ガス導入ノズルの延在方向のピッチ（距離）を小さくしているのみの形態であってもよい。

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、複数のガス導入ノズルはＬ字形状（エルボ管形状）に形成するに限らず、それぞれ径方向に直線形状（直管形状）に形成してもよい。
複数のガス導入ノズルを直管形状に形成した場合には、平面断面上のガス導入位置がずれるが、複数のガス導入ノズルを支持する複数のガス導入ポートをガス導入ノズルの延在方向に対して筋違い方向に配置することにより、平面断面上のガス導入位置がずれる量を小さく抑制することができるので、ウエハ相互間の処理均一性が低下するのを防止することができる。

継手部の形状は、断面円形形状でなくてもよく、例えば、断面多角形状としてもよい。

複数のガス導入ポート、ガス導入ノズルおよび継手部を備えたガス導入部は一箇所だけに設けるに限らず、少数箇所に分散してもよい。

反応容器はアウタチューブとインナチューブとの二重管構造に構成するに限らず、単一の反応管構造に構成してもよい。

ガス導入ポートはマニホールドに配設するに限らず、反応管に配設してもよい。

本発明は、熱処理装置、ＣＶＤ装置、酸化膜形成装置、拡散装置、アニール装置等々の基板処理装置全般に適用することができる。

本発明は、ＩＣの製造方法に限らず、その他の半導体装置の製造方法全般に適用することができる。

本発明の第一実施形態である基板処理装置の処理炉を示す縦断面図である。第一実施形態である基板処理装置の処理炉を示す平面断面図である。第一実施形態に係るガス導入部の設置部分を示す斜視図である。第一実施形態に係るその平面断面図である。第二実施形態に係る継手部を示す縦断面図である。第三実施形態に係るガス導入部の縦断面図である。

符号の説明

２００ウエハ（基板）
２０１処理室
２０９マニホールド（反応容器の一部）
２３０ガス導入部
２６３温度センサ（温度検出器）
１１ガス導入ポート
１２ガス導入ノズル
２０継手部

Claims

基板を処理する反応容器と、
該反応容器に設けられた複数のガス導入ポートと、
該複数のガス導入ポート内にそれぞれ挿通されるともに、前記反応容器の内壁に沿って延在し前記反応容器内にガスを導入する複数のガス導入ノズルと、
前記複数のガス導入ポートと前記複数のガス導入ノズルとをそれぞれ接続し、少なくとも該ガス導入ポートより外径の大きい複数の継手部とを備え、
前記複数のガス導入ポートは前記ガス導入ノズルの延在方向に対して少なくとも筋違い方向であって、該延在方向に前記継手部のそれぞれの一部が重なり合うように配置されている基板処理装置。
反応容器内に基板を搬入する工程と、
該反応容器に設けられた複数のガス導入ポートと、
前記反応容器に延在し前記反応容器内にガスを導入する複数のガス導入ノズルと、
前記複数のガス導入ポートと前記複数のガス導入ノズルとをそれぞれ接続し、少なくとも該ガス導入ノズルより外径の大きい複数の継手部とを有し、前記複数のガス導入ノズルの延在方向に対して少なくとも筋違い方向であって、該延在方向に前記継手部のそれぞれの一部が重なり合うように配置されている前記複数のガス導入ポート内に挿通された前記複数のガス導入ノズルから前記反応容器内へガスを供給しつつ前記基板を処理する工程と、
前記反応容器から前記基板を搬出する工程とを有する半導体装置の製造方法。