JP2011035191A - 基板処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トラップを起因とするパーティクルの逆拡散を防止する。
【解決手段】処理室２０１内を排気する排気装置２４０のガス排気管２３１に設けられた真空ポンプ２４６とトラップ２５０間に第一バルブ２５１を設け、トラップ２５０の二次側に第二バルブ２５２を設け、第一バルブ２５１の一次側とガス排気管２３１を接続するバイパス管２４２に第三バルブ２５３と第四バルブ２５４を設ける。成膜時には第一バルブ２５１と第二バルブ２５２を開き、第三バルブ２５３と第四バルブ２５４を閉じ、真空ポンプ２４６によって処理室２０１から排気されたガスの反応副生成物をトラップ２５０によってトラップする。クリーニング時には第一バルブ２５１と第二バルブ２５２を閉じ、第三バルブ２５３と第四バルブ２５４を開き、真空ポンプ２４６によって処理室２０１から排気されたクリーニングガスをトラップ２５０を迂回して流す。
【選択図】図５

Description

本発明は、基板処理装置に関する。
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、半導体素子を含む半導体集積回路を作り込む半導体ウエハ（以下、ウエハという。）に絶縁膜や金属膜や半導体膜を堆積（デポジション）するのに利用して有効なものに関する。

ＩＣの製造方法においてウエハに成膜する基板処理装置においては、大気状態となるポンプ後段の配管にトラップを設け、ポンプの二次側の配管が反応副生成物によって閉塞されてしまうのを防止する対策が講じられている。
他方、このような基板処理装置においては、成膜をある回数繰り返すことにより処理室内面に堆積した膜が、膜応力によって剥離してパーティクルの原因になるので、堆積膜の膜厚がある程度に達すると、ＮＦ3 等のクリーニングガスを使用することにより処理室内面の堆積膜を除去する対策を講じている。例えば、特許文献１参照。

特許第４１２７５８６号公報

しかしながら、前述した基板処理装置においては、トラップによって除去された反応副生成物がクリーニングガスを流すことによって剥離され、最悪の場合には、剥離物が処理室内に逆拡散してしまうという懸念がある。

本発明の目的は、パーティクルの逆拡散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。

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。
基板を処理する処理室と、
前記処理室内の雰囲気を排気する排気装置と、を有し、
前記排気装置は、第一排気管と、該第一排気管に設けられた真空ポンプと、該真空ポンプの二次側に設けられたトラップと、前記真空ポンプと前記トラップとの間に設けられた第一バルブと、前記真空ポンプの二次側に設けられた第二バルブと、前記第一バルブの一次側と前記第一排気管を接続する第二排気管と、該第二排気管に設けられた第三バルブおよび第四バルブと、を有する基板処理装置。

この基板処理装置によれば、パーティクルの逆拡散を防止することができる。

本発明の一実施形態である基板処理装置を示す一部省略斜視図である。 処理炉を示す縦断面図である。 同じく横断面図である。 本発明の一実施形態に係る排気装置の成膜時を示す回路図である。 そのクリーニング時を示す回路図である。

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〜図５は本発明の第一実施形態を示している。
本実施形態において、本発明に係る基板処理装置は、ＩＣの製造方法における成膜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ウエハに酸化、拡散処理やＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition ) 処理等を行う縦型の装置（以下、処理装置という）を適用した場合について説明する。

図１に示されているように、本実施形態に係る処理装置１０１は筐体１１１を備えている。筐体１１１の正面壁１１１ａの下方には正面メンテナンス口１０３が開設されており、正面メンテナンス口１０３はメンテナンス可能なように設けられた開口部として構成されている。正面メンテナンス口１０３には正面メンテナンス口１０３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。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。シリコン等からなるウエハ２００を収納したウエハキャリアとしてのカセット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、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、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、工程内搬送装置によって載置される。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とで構成されている。ウエハ移載装置エレベータ１２５ｂは、筐体１１１の右側端部に設置されている。ウエハ移載装置エレベータ１２５ｂおよびウエハ移載装置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）および脱装 （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）１１５が設けられ、ボートエレベータ１１５の昇降台に連結された連結具としてのアーム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。

図１に示されているように、カセット棚１０５の上方には、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、図１に想像線で示されているように、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に供給ファンおよ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。

ここで、以上の構成に係る処理装置の動作について説明する。
図１に示されているように、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１１５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およびカセット１１０は筐体１１１の外部へ払出される。

以下、処理炉２０２について説明する。
図２および図３に示されているように、処理炉２０２は加熱手段であるヒータ２０７を備えている。ヒータ２０７の内側には反応容器として反応管２０３が設けられており、反応管２０３は基板であるウエハ２００を処理する処理室２０１を形成する。
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。ヒータ２０７、反応管２０３およびシールキャップ２１９は処理室２０１を形成している。
シールキャップ２１９には基板保持手段であるボート２１７が石英キャップ２１８を介して立設されており、石英キャップ２１８はボートを保持する保持体となっている。ボート２１７は処理室２０１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。

処理室２０１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。
第一ガス供給管２３２ａからは反応ガスが、流量制御手段である第一マスフローコントローラ２４１ａおよび開閉弁である第一バルブ２４３ａを介し、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に供給される。
第二ガス供給管２３２ｂからは反応ガスが、流量制御手段である第二マスフローコントローラ２４１ｂ、開閉弁である第二バルブ２４３ｂ、ガス溜め２４７および開閉弁である第三バルブ２４３ｃを介し、ガス供給部２４９を介して処理室２０１に供給される。

処理室２０１は排気装置である真空ポンプ２４６に、ガスを排気する排気管であるガス排気管２３１により第四バルブ２４３ｄを介して接続され、真空排気されるようになっている。第四バルブ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、さらに、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。

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、ガス分散空間であるバッファ室２３７が反応管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設けられており、バッファ室２３７のウエハ２００と隣接する壁の端部にはガスを供給する供給孔である第一ガス供給孔２４８ａが設けられている。第一ガス供給孔２４８ａは反応管２０３の中心へ向けて開口している。第一ガス供給孔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、かつ、同じ開口ピッチで設けられている。

バッファ室２３７の第一ガス供給孔２４８ａが設けられた端部と反対側の端部には、ノズル２３３が反応管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。ノズル２３３にはガスを供給する供給孔である第二ガス供給孔２４８ｂが複数個設けられている。第二ガス供給孔２４８ｂ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よいが、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よい。

本実施形態においては、第二ガス供給孔２４８ｂの開口面積を上流側から下流側にかけて徐々に大きくしている。このように構成することにより、各第二ガス供給孔２４８ｂからのガスの流速差はあるが、略同流量のガスをバッファ室２３７に噴出させている。
そして、バッファ室２３７内において、各第二ガス供給孔２４８ｂより噴出したガスの粒子速度差が緩和された後、第一ガス供給孔２４８ａより処理室２０１に噴出させている。よって、各第二ガス供給孔２４８ｂより噴出したガスは、各第一ガス供給孔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第一電極である第一棒状電極２６９および第二電極である第二棒状電極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、第一棒状電極２６９または第二棒状電極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、第一棒状電極２６９および第二棒状電極２７０間のプラズマ生成領域２２４にプラズマが生成される。

電極保護管２７５は、第一棒状電極２６９および第二棒状電極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。電極保護管２７５の内部が外気（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第一棒状電極２６９および第二棒状電極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の内部は窒素等の不活性ガスを充填またはパージし、酸素濃度を充分低く抑えて第一棒状電極２６９または第二棒状電極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、第一ガス供給孔２４８ａの位置より、反応管２０３の内周を１２０°程度回った内壁には、ガス供給部２４９が設けられている。ガス供給部２４９は、ＡＬＤ（Atomic Layer Deposition ）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。

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第三ガス供給孔２４８ｃを有しており、下部には第二ガス供給管２３２ｂが接続されている。

第三ガス供給孔２４８ｃの開口面積は、ガス供給部２４９内と処理室２０１と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よいが、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よい。
本実施形態においては、第三ガス供給孔２４８ｃの開口面積を上流側から下流側にかけて徐々に大きくしている。

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が設けられており、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２８０は、第一、第二マスフローコントローラ２４１ａ、２４１ｂ、第一〜第四バルブ２４３ａ、２４３ｂ、２４３ｃ、２４３ｄ、ヒータ２０７、真空ポンプ２４６、ボート回転機構２６７、図中省略のボート昇降機構、高周波電源２７３、整合器２７２に接続されており、第一、第二マスフローコントローラ２４１ａ、２４１ｂの流量調整、第一〜第三バルブ２４３ａ、２４３ｂ、２４３ｃの開閉動作、第四バルブ２４３ｄの開閉および圧力調整動作、ヒータ２０７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、ボート昇降機構の昇降動作制御、高周波電源２７３の電力供給制御、整合器２７２によるインピーダンス制御が行われる。

次に、ＡＬＤ法による成膜例について、ＩＣの製造工程の一つであるジクロルシラン（ＳｉＨ2 Ｃｌ2 、以下、ＤＣＳという）およびアンモニア（ＮＨ3 ）ガスを用いて窒化シリコン（ＳｉＮ）膜を成膜する例で説明する。

ＣＶＤ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。
利用する化学反応は、例えばＳｉＮ膜形成の場合ＡＬＤ法では、ＤＣＳとＮＨ3 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。
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には、処理を２０サイクル行う。

まず、成膜しようとするウエハ２００をボート２１７に装填し、処理室２０１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ＮＨ3 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、第一ガス供給管２３２ａに設けた第一バルブ２４３ａおよびガス排気管２３１に設けた第四バルブ２４３ｄを共に開けて、第一ガス供給管２３２ａから第一マスフローコントローラ２４１ａにより流量調整されたＮＨ3 ガスを、ノズル２３３の第二ガス供給孔２４８ｂからバッファ室２３７へ噴出し、第一棒状電極２６９および第二棒状電極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、ＮＨ3 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。
ＮＨ3 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、第四バルブ２４３ｄを適正に調整して、処理室２０１内圧力を１０〜１００Ｐａの範囲内の所定の圧力、例えば５０Ｐａに維持する。
第一マスフローコントローラ２４１ａで制御するＮＨ3 の供給流量は、１〜１０ｓｌｍの範囲内の所定の流量、例えば５ｓｌｍで供給される。
ＮＨ3 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温度はウエハが３００〜６００℃の範囲内の所定の温度、例えば３００℃になるよう設定してある。
ＮＨ3 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ＮＨ3 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、第二ガス供給管２３２ｂの上流側の第二バルブ２４３ｂを開け、下流側の第三バルブ２４３ｃを閉めて、ＤＣＳも流すようにする。これにより、第二、第三バルブ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ＮＨ3 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、ＮＨ3 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ＮＨ3 はウエハ２００上の下地膜と表面反応（化学吸着）する。

（ステップ２）
ステップ２では、第一ガス供給管２３２ａの第一バルブ２４３ａを閉めて、ＮＨ3 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第二バルブ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の第四バルブ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ＮＨ3 を処理室２０１から排除する。また、この時にはＮ2 等の不活性ガスを処理室２０１に供給すると、残留ＮＨ3 を排除する効果がさらに高まる。
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^-3ｍ³ ／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容積１００ｌ（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の第四バルブ２４３ｄを閉じて排気を止める。第二ガス供給管２３２ｂの下流側の第三バルブ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の第四バルブ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ＮＨ3 の供給時と同じく、３００〜６００℃の範囲内の所定の温度で維持される。
ＤＣＳの供給により、ウエハ２００の表面に化学吸着したＮＨ3 とＤＣＳとが表面反応（化学吸着）して、ウエハ２００上にＳｉＮ膜が成膜される。
成膜後、第三バルブ２４３ｃを閉じ、第四バルブ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。この時には、Ｎ2 等の不活性ガスを処理室２０１に供給すると、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さらに高まる。
また、第二バルブ２４３ｂを開いてガス溜め２４７へのＤＣＳの供給を開始する。

以上のステップ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。

ＡＬＤ装置では、ガスはウエハ２００の表面部分に化学吸着する。このガスの吸着量は、ガスの圧力およ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、本実施の形態では、第四バルブ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、本実施の形態では、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ＮＨ3 ガスをプラズマ励起することにより活性種として供給し、かつ、処理室２０１を排気しているので、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ＮＨ3 ガスを除去してから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ＮＨ3 とのみ有効に反応させることができる。

以下、本発明の特徴点である排気装置を図４以降について説明する。
なお、図２においては、排気装置の一部の図示は省略されている。

図４に示されているように、処理室２０１内の雰囲気を排気する排気装置２４０は、第一排気管としてのガス排気管２３１に設けられた真空ポンプ２４６を備えている。真空ポンプ２４６は、ブースタポンプ２４６ａとメインポンプ２４６ｂとを備えており、これらが上流側から順に直列に配置されている。真空ポンプ２４６の大気状態となる二次側には、真空ポンプ２４６の二次側の配管が反応副生成物によって閉塞されてしまうのを防止するトラップ２５０が設けられている。トラップ２５０の二次側は、トラップ２５０を通過したガスを安全に廃棄するための除外装置２６０に接続されている。
真空ポンプ２４６とトラップ２５０との間には第一バルブ２５１が介設されており、トラップ２５０の二次側には第二バルブ２５２が介設されている。第一バルブ２５１の一次側と第二バルブ２５２の二次側とをトラップ２５０を迂回するように接続した第二排気管（以下、バイパス管という）２４２には、第三バルブ２５３および第四バルブ２５４がそれぞれ介設されている。
第一バルブ２５１、第二バルブ２５２、第三バルブ２５３および第四バルブ２５４は、コントローラ２８０によって制御される。

なお、図４において、ガス排気管２３１には第四バルブ２４３ｄを迂回するスロー排気管２３１ａが接続されており、スロー排気管２３１ａにはスロー排気バルブ２４３ｅが介設されている。
また、ガス排気管２３１のスロー排気管２３１ａの下流側には、窒素ガス供給管２４４が接続されており、窒素ガス供給管２４４には開閉バルブ２４４ａと流量制御弁２４４ｂとが介設されている。

次に、以上の構成に係る排気装置２４０の作用を説明する。

前述したＡＬＤ法による成膜ステップにおいては、図４に示されているように、第一バルブ２５１および第二バルブ２５２が開かれ、第三バルブ２５３および第四バルブ２５４が閉じられることにより、真空ポンプ２４６によって処理室２０１から排気されたガスは、反応副生成物をトラップ２５０によってトラップされる。したがって、真空ポンプ２４６の二次側の配管が反応副生成物によって閉塞されてしまうのを防止することができる。

処理室２０１がクリーニングガスによってエッチングされるクリーニングステップにおいては、図５に示されているように、第一バルブ２５１および第二バルブ２５２が閉じられ、第三バルブ２５３および第四バルブ２５４が開かれることにより、真空ポンプ２４６によって処理室２０１から排気されたクリーニングガスは、トラップ２５０を迂回して除外装置２６０に流される。
これにより、トラップ２５０がクリーニングガスによってエッチングされることはないので、トラップ２５０にトラップされた反応副生成物が剥離され、剥離物が処理室２０１内に逆拡散してしまうという事態は、回避することができる。

前記実施の形態によれば、次の効果が得られる。

1) 成膜ステップにおいては、第一バルブ２５１および第二バルブ２５２を開き、第三バルブ２５３および第四バルブ２５４を閉じることにより、真空ポンプ２４６によって処理室２０１から排気されたガスの反応副生成物をトラップ２５０によってトラップすることができるので、真空ポンプ２４６の二次側の配管が反応副生成物によって閉塞されてしまうのを防止することができる。

2) クリーニングステップにおいては、第一バルブ２５１および第二バルブ２５２を閉じ、第三バルブ２５３および第四バルブ２５４を開くことにより、真空ポンプ２４６によって処理室２０１から排気されたクリーニングガスをトラップ２５０を迂回して流すことができるので、トラップ２５０にトラップされた反応副生成物が剥離され、剥離物が処理室２０１内に逆拡散してしまうという事態が発生するのを防止することができる。

3) 真空ポンプの二次側が反応副生成物によって閉塞されるのを防止することにより、メンテナンス作業の頻度を低減することができるので、基板処理装置の稼働率を向上させることができる。

4) 処理室内へのトラップからの剥離物の逆拡散を防止することにより、逆拡散によるスループットの低下を防止することができるので、基板処理装置の品質および信頼性を向上させることができる。

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。

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。

成膜する膜種はＳｉＮ膜に限らず、他の絶縁膜や金属膜および半導体膜等々であってもよい。
また、処理は成膜に限らず、酸化や拡散、アニール等々であってもよい。

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。

本発明の好ましい態様を付記する。
（１）基板を処理する処理室と、
前記処理室内の雰囲気を排気する排気装置と、を有し、
前記排気装置は、第一排気管と、該第一排気管に設けられた真空ポンプと、該真空ポンプの二次側に設けられたトラップと、前記真空ポンプと前記トラップとの間に設けられた第一バルブと、前記真空ポンプの二次側に設けられた第二バルブと、前記第一バルブの一次側と前記第一排気管とを接続する第二排気管と、該第二排気管に設けられた第三バルブおよび第四バルブと、を有する基板処理装置。
（２）成膜ステップにおいては、前記第一バルブおよび前記第二バルブを開き、前記第三バルブおよび前記第四バルブを閉じることにより、前記真空ポンプによって前記処理室から排気されたガスの反応副生成物を前記トラップによってトラップし、
クリーニングステップにおいては、前記第一バルブおよび前記第二バルブを閉じ、前記第三バルブおよび前記第四バルブを開くことにより、前記真空ポンプによって前記処理室から排気されたクリーニングガスを前記トラップを迂回して流す、
ことを特徴とする（１）に記載の基板処理装置。

２０１ 処理室
２３１ ガス排気管（第一排気管）
２４０ 排気装置
２４２ バイパス管（第二排気管）
２４６ 真空ポンプ
２５０ トラップ
２５１ 第一バルブ
２５２ 第二バルブ
２５３ 第三バルブ
２５４ 第四バルブ

Claims (1)

1. 基板を処理する処理室と、
   前記処理室内の雰囲気を排気する排気装置と、を有し、
   前記排気装置は、第一排気管と、該第一排気管に設けられた真空ポンプと、該真空ポンプの二次側に設けられたトラップと、前記真空ポンプと前記トラップとの間に設けられた第一バルブと、前記真空ポンプの二次側に設けられた第二バルブと、前記第一バルブの一次側と前記第一排気管とを接続する第二排気管と、該第二排気管に設けられた第三バルブおよび第四バルブと、を有する基板処理装置。
   

Images