JP2009224588A

JP2009224588A - 基板処理装置

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Publication number: JP2009224588A
Application number: JP2008067926A
Authority: JP
Inventors: Eisuke Nishitani; 英輔西谷; Taketoshi Sato; 武敏佐藤
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Priority date: 2008-03-17
Filing date: 2008-03-17
Publication date: 2009-10-01

Abstract

【課題】成膜のシーケンスを中断することなく継続できる基板処理装置を提供する。
【解決手段】基板を処理する処理室と、第１原料ガス供給管と、第１原料ガスと反応する第２原料ガスを供給する第２原料ガス供給管と、処理室を排気する排気ポンプと、排気ポンプの後段に接続された複数系統の排気管と、複数系統の排気管を切り換えて少なくとも一系統の排気管から排気させる切換弁２４３ｆ，２４３ｇと、排気ポンプの背圧を検出する圧力検出器と、切り換え作動するコントローラとを備え、コントローラは、圧力検出器２６８の圧力検出値が所定の基準値以下のときは、予め、選択された一つの排気系統の排気管を排気ポンプに接続させ、圧力検出器の検知圧力が所定基準値を超えたときは、他の排気系統のうち、少なくとも一つの排気系統の排気管を排気ポンプに接続させるように、切換弁２４３ｆ，２４３ｇを切り換え作動する。
【選択図】図４

Description

本発明は基板処理装置に関するものであり、特に、第１原料ガスと第２原料ガスを交互に処理室に供給することによって成膜する基板処理装置に関するものである。

この種、従来の基板処理装置には、基板を処理する処理室と、処理室に第１原料ガスを供給する第１原料ガス供給管と、第１原料ガスと反応する第２原料ガスを処理室に供給する第２原料ガス供給管と、基板処理室を排気する排気ポンプ（真空ポンプ等）とが設けられており、排気ポンプの後段には排気管が一系統、接続されている。
このような基板処理装置においては概ね次の手順にしたがって成膜が実施される。

まず、排気ポンプによって処理室を排気し、成膜に適した所定の圧力に減圧する（第１の排気工程）。なお、この第１の排気工程では、処理室にパージガス、例えば、不活性ガスを供給するとよい。

次に、ヒータの加熱によって処理室内を成膜に適した温度に昇温する（昇温工程）。
処理室が成膜に適した温度に昇温されると、ヒータの温度制御、排気ポンプの排気量の制御により処理室の温度、圧力を一定に保持しながら第１原料ガスを第１原料ガス供給管から処理室に所定時間供給することで基板（ウエハ）の成膜面に第１原料ガスを吸着させる（第１の成膜工程）。

第１の成膜工程を終了すると第１原料ガスの供給を停止し、処理室に残留した第１原料ガスを排気ポンプによって排気する（第２の排気工程）。なお、第２の排気工程の場合も処理室にパージガスを供給し、処理室内雰囲気を、不活性ガス雰囲気に置換するとよい。

第２の排気工程を終了すると、次に、第２原料ガスを第２原料ガス供給管から処理室に所定時間供給して、基板に吸着された第１原料と、第２原料ガスの第２原料との反応により、基板の表面に第１原料と第２原料とが反応した成膜を形成する（第２の成膜工程）。

このような成膜は原子層単位の成膜が可能なため、圧膜を形成する場合は前記した手順で成膜が繰り返される。以下、このような成膜法をＡＬＤ法（ＡｔｏｍｉｃＬａｙｅｒ
Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）と呼ぶ。

ＡＬＤ法では、第１原料ガスと第２原料ガスとが排気管から交互に排出され、排気ポンプまでは第１原料と第２原料との混合が発生し難いので、排気ポンプの下流側ではこれらの反応による副生成物が発生し難いと考えられていた。
しかし、排気ポンプより後段の排気管の長さが長いと、排気ポンプより後段の排気管内で第１原料ガスと第２原料ガスとの混合が発生し、副生成物が生成される確率が高まるという懸念がある。副生成物生成によって排気管が閉塞されるとＡＬＤ成膜のシーケンスの中断を余儀なくされ、製品の品質が低下することがある。

そこで、本発明は前記基板処理装置において、成膜のシーケンスを中断することなく継続することができる基板処理装置を提供することにある。

本発明の好ましい態様は、基板を処理する処理室と、処理室に第１原料ガスを供給する第１原料ガス供給管と、処理室に第１原料ガスと反応する第２原料ガスを供給する第２原料ガス供給管と、処理室を排気する排気ポンプと、排気ポンプの後段に接続された複数系統の排気管と、複数系統の排気管を切り換えて少なくとも一系統の排気管から排気させる切換弁と、排気ポンプの背圧を検出する圧力検出器と、圧力検出器の圧力検出値と予め定められた所定の基準値とに基づいて切換弁を切り換え作動するコントローラとを備え、コントローラは、圧力検出器の圧力検出値が所定の基準値以下のときは、予め、選択された一つの排気系統の排気管を排気ポンプに接続させ、圧力検出器の検知圧力が所定基準値を超えたときは、他の排気系統のうち、少なくとも一つの排気系統の排気管を排気ポンプに接続させるように、切換弁を切り換え作動するように構成された基板処理装置を提供するものである。

本発明によれば、基板処理を実行するシーケンスを中断なく継続することができるので、成膜品質の低下を防止することができるという、優れた効果が発揮される。

以下、添付図面を参照して本発明を実施するための最良の形態を説明する。
まず、本実施の形態に係る基板処理装置とその処理炉について説明する。
＜基板処理装置＞
本実施の形態において、基板処理装置は、一例として、半導体装置（ＩＣ）の製造方法における処理工程を実施する半導体製造装置として構成されている。なお、以下の説明では、基板処理装置として基板に酸化、拡散処理やＣＶＤ処理などを行う縦型の装置（以下、単に処理装置という）を適用した場合について述べる。

参照する図面において、図１は、本発明に適用される処理装置１０１を示す概略構成図であり、斜透視図として表されている。
図示されるように、シリコン等からなるウエハ（基板）２００を収納したウエハキャリアとしてのカセット１１０が使用されている本発明の処理装置１０１は、筐体１１１を備えている。筐体１１１の正面壁１１１ａの下方にはメンテナンス可能なように設けられた開口部としての正面メンテナンス口（図示せず）が開設され、この正面メンテナンス口を開閉する正面メンテナンス扉１０４が建て付けられている。正面メンテナンス扉１０４には、カセット搬入搬出口（基板収容器搬入搬出口）１１２が筐体１１１内外を連通するように開設されており、カセット搬入搬出口１１２はフロントシャッタ（基板収容器搬入搬出口開閉機構）１１３によって開閉されるようになっている。カセット搬入搬出口１１２の筐体１１１内側にはカセットステージ（基板収容器受渡し台）１１４が設置されている。カセット１１０はカセットステージ１１４上に工程内搬送装置（図示せず）によって搬入され、かつまた、カセットステージ１１４上から搬出されるようになっている。
カセットステージ１１４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載置される。カセットステージ１１４は、カセット１１０を筐体後方に右回り縦方向９０°回転し、カセット１１０内のウエハ２００が水平姿勢となり、カセット１１０のウエハ出し入れ口が筐体後方を向くように動作可能となるよう構成されている。

筐体１１１内の前後方向の略中央部には、カセット棚（基板収容器載置棚）１０５が設置されており、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（基板収容器搬送装置）１１８が設置されている。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（基板収容器昇降機構）１１８ａと搬送機構としてのカセット搬送機構（基板収容器搬送機構）１１８ｂとで構成されており、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との間で、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が設置されており、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を昇降させるためのウエハ移載装置エレベータ（基板移載装置昇降機構）１２５ｂとを備えて構成されている。ウエハ移載装置エレベータ１２５ｂは、耐圧製の筐体１１１の右側端部に設置されている。これら、ウエハ移載装置エレベータ１２５ｂ及びウエハ移載装置１２５ａの連続動作により、ウエハ移載装置１２５ａのツイーザ（基板保持体）１２５ｃをウエハ２００の載置部として、ボート（基板保持具）２１７に対してウエハ２００を装填（チャージング）及び脱装（ディスチャージング）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。
処理炉２０２の下方にはボート２１７を処理炉２０２に昇降させる昇降機構としてのボートエレベータ（基板保持具昇降機構（図示せず））が設けられ、ボートエレベータの昇降台に連結された連結具としての昇降アーム１２８には蓋体としてのシールキャップ２１９が水平に据え付けられており、シールキャップ２１９はボート２１７を垂直に支持し、処理炉２０２の下端部を閉塞可能なように構成されている。
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をその中心を揃えて垂直方向に整列させた状態で、それぞれ水平に保持するように構成されている。

カセット棚１０５の上方には、清浄化した雰囲気であるクリーンエアを供給するよう供給ファン及び防塵フィルタで構成されたクリーンユニット１３４ａが設けられておりクリーンエア１３３を前記筐体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及びボートエレベータ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及び防塵フィルタで構成されたクリーンユニット１３４ｂが設置されており、クリーンユニット１３４ｂ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なっている。

次に、本発明の処理装置１０１の動作について説明する。
カセット１１０がカセットステージ１１４に供給されるに先立って、カセット搬入搬出口１１２がフロントシャッタ１１３によって開放される。その後、カセット１１０はカセット搬入搬出口１１２から搬入され、カセットステージ１１４の上にウエハ２００が垂直姿勢であって、カセット１１０のウエハ出し入れ口が上方向を向くように載置される。その後、カセット１１０は、カセットステージ１１４によって、カセット１１０内のウエハ２００が水平姿勢となり、カセット１１０のウエハ出し入れ口が筐体後方を向けるように、筐体後方に右周り縦方向９０°回転させられる。
次に、カセット１１０は、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カセット搬送装置１１８によって自動的に搬送されて受け渡され、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からカセット搬送装置１１８によって移載棚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はカセット１１０からウエハ移載装置１２５ａのツイーザ１２５ｃによってウエハ出し入れ口を通じてピックアップされ、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装置１２５ａ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、ウエハ２００群を保持したボート２１７はシールキャップ２１９がボートエレベータの昇降アーム１２８によって上昇されることにより、処理炉２０２内へ搬入（ローディング）されて行く。

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。
処理後は、上述の逆の手順で、ウエハ２００及びカセット１１０は筐体１１１の外部へ払い出される。
＜処理炉＞
図２は本実施の形態で好適に用いられる縦型の基板処理炉の概略構成図であり、処理炉２０２部分を縦断面で示す。図３は本実施の形態で好適に用いられる縦型の基板処理炉の概略構成図であり、処理炉２０２部分を示す図２のＡ−Ａ線断面図である。

図２及び図３に示されるように、基板であるウエハ２００を処理する反応容器としての反応管２０３が加熱装置（加熱手段）であるヒータ２０７の内側に、設けられる。
反応管２０３の下端には、ステンレス等の耐食、耐熱金属から形成されたマニホールド２０９が気密部材であるＯリング２２０を気密に接続されている。マニホールド２０９の下端部には、蓋体であるシールキャップ２１９がＯリング２２０を介して気密に接合される。シールキャップ２１９がＯリング２２０を介して気密に接合されると、少なくとも、反応管２０３、マニホールド２０９及びシールキャップ２１９により処理室２０１が形成される。シールキャップ２１９にはボート支持台２１８を介して基板保持部材（基板保持手段）であるボート２１７が立設され、ボート支持台２１８はボート２１７を保持する保持体となっている。ボート２１７はボート支持台２１８に保持された状態で処理室２０１に挿入される。このボート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。ヒータ２０７は処理室２０１に挿入されたウエハ２００を所定の温度に加熱する。

複数種類、ここでは２種類の処理ガスを供給する供給経路としての２本のガス供給管（第１のガス供給管２３２ａ，第２のガス供給管２３２ｂ）が処理室２０１に連通させて設けられている。第１原料ガス供給管である第１のガス供給管２３２ａには上流側から下流側に向かって順に流量制御装置（流量制御手段）である液体マスフローコントローラ２４０、気化器２４２、及び開閉弁である第１のバルブ２４３ａを介してキャリアガスを供給する第１のキャリアガス供給管２３４ａが合流される。このキャリアガス供給管２３４ａには上流側から下流側に向かって順に流量制御装置（流量制御手段）である第２のマスフローコントローラ２４１ｂ、及び開閉弁である第３のバルブ２４３ｃが設けられる。また、第１のガス供給管２３２ａの先端部には、処理室２０１を構成している反応管２０３の内壁とウエハ２００との間の円弧状の空間に、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、第１のノズル２３３ａが設けられ、第１のノズル２３３ａの側面にはガスを供給する供給孔である第１のガス供給孔２４８ａが設けられる。この第１のガス供給孔２４８ａ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、さらに同じ開口ピッチで設けられている。

第２原料ガス供給管である第２のガス供給管２３２ｂには上流側から下流側に向かって順に流量制御装置（流量制御手段）である第１のマスフローコントローラ２４１ａ、開閉弁である第２のバルブ２４３ｂを介してキャリアガスを供給する第２のキャリアガス供給管２３４ｂに合流される。このキャリアガス供給管２３４ｂには上流側から下流側に向かって順に流量制御装置（流量制御手段）である第３のマスフローコントローラ２４１ｃ、及び開閉弁である第４のバルブ２４３ｄが設けられている。また、第２のガス供給管２３２ｂの先端部には、処理室２０１を構成している反応管２０３の内壁とウエハ２００との間の円弧状の空間に、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、第２のノズル２３３ｂが設けられ、第２のノズル２３３ｂの側面には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、さらに同じ開口ピッチで設けられている。

例えば、第１のガス供給管２３２ａから供給される原料（第１原料）が液体の場合、第１のガス供給管２３２ａからは、液体マスフローコントローラ２４０、気化器２４２、及び第１のバルブ２４３ａを介し、第１のキャリアガス供給管２３４と合流し、さらに第１のノズル２３３ａを介して処理室２０１内に反応ガス（第１原料ガス）が供給される。例えば第１のガス供給管２３２ａから供給される第１原料が気体の場合には、液体マスフローコントローラ２４０を気体用のマスフローコントローラに交換し、気化器２４２は不要となる。また、第２のガス供給管２３２ｂからは第１のマスフローコントローラ２４１ａ、第２のバルブ２４３ｂを介し、第２のキャリアガス供給管２３４ｂと合流し、さらに第２のノズル２３３ｂを介して処理室２０１に反応ガス（第２原料ガス）が供給される。

また、処理室２０１は、ガスを排気する排気管であるガス排気管２３１及び第５のバルブ２４３ｅを介して排気ポンプである真空ポンプ２４６に接続され、真空排気されるようになっている。なお、この第５のバルブ２４３ｅ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、さらに弁開度を調節して圧力調整可能となっている開閉弁である。

反応管２０３内の中央部には、複数枚のウエハ２００を同一間隔で多段に載置するボート２１７が設けられており、このボート２１７は、前記したようにボートエレベータにより昇降されるシールキャップ２１９により反応管２０３に挿抜自在に挿入される。また、処理の均一性を向上するため、ボート２１７を回転するボート回転機構２６７が設けられている。ボート回転機構２６７を駆動すると、ボート支持台２１８に支持されたボート２１７が回転される。

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２４０、第１〜第３のマスフローコントローラ２４１ａ、２４１ｂ、２４１ｃ、第１〜第５のバルブ２４３ａ、２４３ｂ、２４３ｃ、２４３ｄ、２４３ｅ、ヒータ２０７、真空ポンプ２４６、ボート回転機構２６７、図示しないボート昇降機構、後述する切換弁２４３ｆ，２４３ｇに接続されており、液体マスフローコントローラ２４０、及び第１〜第３のマスフローコントローラ２４１ａ、２４１ｂ、２４１ｃの流量調整、第１〜第４のバルブ２４３ａ、２４３ｂ、２４３ｃ、２４３ｄの開閉動作、第５のバルブ２４３ｅ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、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、切換弁２４３ｆ，２４３ｇの切り換え制御が行われる。

次に、ＡＬＤ法を用いた成膜処理例について、半導体デバイスの製造工程の一つである、ＴＥＭＡＨ（第１原料）及びＯ_３（第２原料）を用いてＨｆＯ_２膜を成膜する例を基に説明する。

ＣＶＤ（ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法の一つであるＡＬＤ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（ウエハ２００）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）。

ＡＬＤ法では、例えば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）とＯ_３（オゾン）を用いて１８０〜３００℃の低温で高品質の成膜を形成する。

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、後述する３つのステップを順次実行する。

（ステップ１）
第１のガス供給管２３２ａにＴＥＭＡＨ、第１のキャリアガス供給管２３４ａにキャリアガス（Ｎ_２）を流す。第１のガス供給管２３２ａの第１のバルブ２４３ａ、第１のキャリアガス供給管２３４ａの第３のバルブ２４３ｃ、及びガス排気管２３１の第５のバルブ２４３ｅを共に開ける。キャリアガスは、第１のキャリアガス供給管２３４ａから流れ、第２のマスフローコントローラ２４１ｂにより流量が調整される。ＴＥＭＡＨは、第１のガス供給管２３２ａから流れ、液体マスフローコントローラ２４０により流量が調整された後、気化器２４２により気化される。そして、流量調整されたキャリアガスと混合し、第１のノズル２３３ａの第１のガス供給孔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。このとき、第５のバルブ２４３ｅを適正に調整して処理室２０１内の圧力を１０〜３００Ｐａの範囲であって、例えば１３０Ｐａに維持する。液体マスフローコントローラ２４０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１８０〜３００℃の範囲であって、例えば２５０℃になるよう設定してある。
ＴＥＭＡＨガスを処理室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のガス供給管２３２ａの第１のバルブ２４３ａを閉め、ＴＥＭＡＨガスの供給を停止する。このときガス排気管２３１の第５のバルブ２４３ｅ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内へ供給しパージすると、さらに残留ＴＥＭＡＨガスを排除する効果が高まる。

（ステップ３）
第２のガス供給管２３２ｂに第２原料ガスとしてＯ_３、第２のキャリアガス供給管２３４ｂにキャリアガス（Ｎ_２）を流す。第２のガス供給管２３２ｂの第２のバルブ２４３ｂ、第２のキャリアガス供給管２３４ｂの第４のバルブ２４３ｄを共に開ける。キャリアガスは、第２のキャリアガス供給管２３４ｂから流れ、第３のマスフローコントローラ２４１ｂにより流量調整される。Ｏ_３は第２のガス供給管２３２ｂから流れ、第３のマスフローコントローラ２４３ｂにより流量調整される。この後、流量調整されたキャリアガスに混合され、第２のノズル２３３ｂの第２のガス供給孔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。このとき、第５のバルブ２４３ｅを適正に調整して処理室２０１内の圧力を１０〜３００Ｐａの範囲であって、例えば１３０Ｐａに維
持する。Ｏ_３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１８０〜３００℃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の供給により、ウエハ２００の表面に化学吸着した第１原料であるＴＥＭＡＨと第２原料であるＯ_３とが表面反応して、ウエハ２００上にＨｆＯ２膜が成膜される。
成膜後、第２のガス供給管２３２ｂの第２のバルブ２４３ｂ及び、第２のキャリアガス供給管２３４ｂの第４のバルブ２４３ｄを閉じ、真空ポンプ２４６の排気によって処理室２０１内を真空排気し、残留するＯ_３の余剰分を排除する。このとき、Ｎ_２等の不活性ガスを反応管２０３内に供給してパージすると、さらに残留するＯ_３の余剰分を処理室２０１から排除する効果が高まる。

また、上述したステップ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２００上に所定の膜厚のＨｆＯ_２膜を成膜することができる。

ところで、このようなＡＬＤ法に基づいて成膜する処理装置１０１においては、従来、真空ポンプ２４６の後段の管長が長いと、第１原料ガス（例えば、ＴＥＭＡＨガス）と第２原料ガス（例えば、Ｏ_３）との混合が発生し、副生成物が生成されることがある。また、副生成物の成長が進行すると、真空ポンプ２４６の後段で管路閉塞が発生し、前記ステップ１〜３のＡＬＤ成膜のシーケンスの中断を余儀なくされることがある。

そこで、図２、図４に示されるように、通常排気用の排気管（以下、常用排気管という）２３１ａが真空ポンプ２４６の吐出口に接続されると共に、異常時排気用の排気管（以下、異常時用排気管という）２３１ｂが常用排気管２３１ａを介して真空ポンプ２４６の吐出口に接続され、常用排気管２３１ａの途中、異常時用排気管２３１ｂの途中にそれぞれ切換弁２４３ｆ、切換弁２４３ｇが介設される。常用排気管２３１ａには、真空ポンプ２４６の背圧、すなわち、真空ポンプ２４６に作用する常用排気管２３１ａ内の圧力を検知するために、圧力検出計（圧力検出器）２６８が取り付けられ、各切換弁２４３ｆ，２４３ｇが前記コントローラ２８０に接続される。

図５は前記コントローラ２８０の排気系統の切り換えシーケンスを示す。
コントローラ２８０はこの切り換えシーケンスを実行するように構成される。なお、前記基準値は、予め、メモリ、ハードディスク等の固定記憶装置に格納されている。
すなわち、コントローラ２８０は、副生成物によって常用排気管２３１ａが閉塞されたときの圧力（以下、基準値（基準背圧）という）を参照してこの基準値と圧力検出計２６８の圧力検出値とを比較して圧力検出計２６８の圧力検出値が前記基準値以下のときは、常用排気管２３１ａが副生成物によって閉塞されておらず、ＡＬＤ成膜のシーケンスを停止する必要がないものと判定するように構成され、このときに、圧力検出計２６８の圧力検出値が前記基準値以下のときは、常用排気管２３１ａの切換弁２４３ｆを開、異常時用排気管２３１ｂの切換弁２４３ｇを閉に切り換えて常用排気管２３１ａのみを真空ポンプ２４６に接続させて常用排気管２３１ａのみからの排気を継続させるように構成される。
また、コントローラ２８０は、圧力検出計２６８の圧力検出値が前記基準値を超えたときは、常用排気管２３１ａが副生成物によって閉塞されたものと判定して常用排気管２３１ａの切換弁２４３ｆを閉、異常時用排気管２３１ｂの切換弁２４３ｇを閉に切り換えて異常時用排気管２３１ｂのみを真空ポンプ２４６に接続させるように構成される。
これにより、正常、異常のいずれの場合においてもＡＬＤ成膜のシーケンスが中断なく継続され、品質の良好な成膜が実行される。常用排気管２３１ａ、異常用排気管２３１ｂから排気されたガス、すなわち、第１原料ガスであるＴＥＭＡＨガスやＯ_３との反応ガスは、常用排気管２３１ａの下流、異常時用排気管２３１ｂの下流に設けられたトラップ２６９に捕捉される。

ＡＬＤ成膜のシーケンスの終了後は、メンテナンス前の常用排気管２３１ａを、メンテナンス済みの常用排気管２３１ａと交換し、次のＡＬＤ成膜のシーケンスに備える。
常用排気管２３１ａが閉塞される度にメンテナンス済みの常用排気管２３１ａと交換すると、次のＡＬＤ成膜のシーケンスにおいてもシーケンスを停止させる必要がない。また、異常時用排気管２３１ｂも定期的にメンテナンスされる。

なお、本実施の形態では、切換弁２４３ｆ，２４３ｇの開閉により常用排気管２３１ａの閉塞時に、常用排気管２３１ａから異常時用排気管２３１ｂに切り換えるという説明をしたが、管路を切り換える一つの切換弁（四方弁）を用いて常用排気管２３１ａと異常時用排気管２３１ｂとを切り替えるようにしてもよい。

また、前記基準値は、常用排気管２３１ａが副生成物によって閉塞されたときの圧力としたが、基準値を、ＡＬＤ成膜のシーケンスにおいて、シーケンスを継続すると成膜の品質が低下する虞のある圧力に定め、この基準値と真空ポンプ２４６の背圧の圧力検出値との比較に基づいて切換弁２４３ｆ，２４３ｇの開閉を切り換えるようにしてもよい。

さらに、異常時用排気管２３１ｂを複数系統、すなわち、２以上、設けた場合は、各異常時用排気管２３１ｂに切換弁２４３ｇを設け、常用排気管２３１ａの閉塞の発生時に、選択された２以上の異常時用排気管２３１ｂから排気させるようにこれら切換弁２４３ｇを切換作動させるようにしてもよい。このようにすると、１本あたりの異常時用排気管２３１ｂ単位時間当たりの排気流量が減少するので、異常時用排気管２３１ｂのメンテナンス周期を延ばすことができる。

ところで、常用排気管２３１ａ内、異常時用排気管２３１ｂ内で第１原料ガスと第２原料ガスとの混合が発生する確率は、それぞれ真空ポンプ２４６から切換弁２４３ｆ，２４３ｇまでの距離が長くなればなるほど大きくなり、混合の確率が大きくなるほど、常用排気管２３１ａが副生成物によって閉塞される確率が大きくなる。このため、常用排気管２３１ａ、異常時用排気管２３１ｂの長さをできるだけ短くするとよい。

そこで、常用排気管２３１ａの真空ポンプ２４６の吐出口から切換弁２４３ｆまでの長さを検討すると、常用排気管２３１ａの設置状況にもよるが、排気管内径を７５ｍｍとし、処理室２０１から常用排気管２３１ａに流すパージ用の不活性ガス、例えば、パージ用窒素ガスの流量を５０Ｌ／ｍｉｎとして真空ポンプ２４６の吐出口から切換弁２４３ｆまでに滞留しているガスを約３ｓｅｃ以内に不活性ガスに置換するには、真空ポンプ２４６の吐出口から切換弁２４３ｆまでの常用排気管２３１ａの長さを５０ｃｍ以下とする必要がある。これは、異常時用排気管２３１ｂの場合も同じになる。
一方、真空ポンプ２４６にできるだけ近づけようとしても切換弁２４３ｆの大きさ、型式から取り付けに限界があり、取り付けに必要な長さが３０〜５０ｃｍとなる。

従って、常用排気管２３１ａの真空ポンプ２４６の吐出口から切換弁２４３ｆまでの長さ、及び、異常時用排気管２３１ｂの真空ポンプ２４６の吐出口から切換弁２４３ｇまでの長さを５０ｃｍ以下、好ましくは、３０〜５０ｃｍとするとよい。
常用排気管２３１ａの真空ポンプ２４６の吐出口から切換弁２４３ｆまでの長さ、及び、異常時用排気管２３１ｂの真空ポンプ２４６の吐出口から切換弁２４３ｇまでの長さをそれぞれ５０ｃｍ以下、好ましくは、３０〜５０ｃｍとすると、滞留や混合に起因した副生成物の生成や成長が抑制されるので、常用排気管２３１ａ及び異常時用排気管２３１ｂのメンテナンス周期を大幅に短縮することができる。

以下、本発明の実施の形態に係る好ましい態様を付記する。
本発明の好ましい態様では、基板を処理する処理室と、処理室に第１原料ガスを供給す
る第１原料ガス供給管と、処理室に第１原料ガスと反応する第２原料ガスを供給する第２原料ガス供給管と、処理室を排気する排気ポンプと、排気ポンプの後段に接続された複数系統の排気管と、複数系統の排気管を切り換えて少なくとも一系統の排気管から排気させる切換弁と、排気ポンプの背圧を検出する圧力検出器と、圧力検出器の圧力検出値と予め定められた所定の基準値とに基づいて切換弁を切り換え作動するコントローラとを備え、コントローラは、圧力検出器の圧力検出値が所定の基準値以下のときは、予め、選択された一つの排気系統の排気管を排気ポンプに接続させ、圧力検出器の検知圧力が所定基準値を超えたときは、他の排気系統のうち、少なくとも一つの排気系統の排気管を排気ポンプに接続させるように、切換弁を切り換え作動するように構成された基板処理装置を提供する。
この場合、真空ポンプ２４６の吐出口から切換弁２４３ｆまでの管長は、５０ｃｍ以下、好ましくは、３０〜５０ｃｍとされる。

本発明の実施形態に係る基板処理装置を示す概略構成図である。本発明の実施形態に係る反応炉を示す縦断面図である。図２のＡ−Ａ線拡大断面図である。本発明の実施形態に係る排気系の要部詳細図であるコントローラの排気系の切り換えシーケンスを示す図である。

符号の説明

２００ウエハ
２０１処理室
２３１ａ常用排気管
２３１ｂ異常時用排気管
２３２ａ第１のガス供給管（第１原料ガス供給管）
２３２ｂ第２のガス供給管（第２原料ガス供給管）
２４３ｆ切換弁
２４３ｇ切換弁
２４６真空ポンプ（排気ポンプ）
２６８圧力検出計（圧力検出器）
２８０コントローラ

Claims

基板を処理する処理室と、該処理室に第１原料ガスを供給する第１原料ガス供給管と、前記処理室に第１原料ガスと反応する第２原料ガスを供給する第２原料ガス供給管と、前記処理室を排気する排気ポンプと、該排気ポンプの後段に接続された複数系統の排気管と、前記複数系統の排気管を切り換えて少なくとも一系統の排気管から排気させる切換弁と、前記排気ポンプの背圧を検出する圧力検出器と、前記圧力検出器の圧力検出値と予め定められた所定の基準値とに基づいて前記切換弁を切り換え作動するコントローラとを備え、
前記コントローラは、前記圧力検出器の圧力検出値が所定の基準値以下のときは、予め、選択された一つの排気系統の排気管を前記排気ポンプに接続させ、前記圧力検出器の検知圧力が所定基準値を超えたときは、他の排気系統のうち、少なくとも一つの排気系統の排気管を前記排気ポンプに接続させるように、前記切換弁を切り換え作動するように構成された基板処理装置。