JP2011159803A

JP2011159803A - 基板処理装置

Info

Publication number: JP2011159803A
Application number: JP2010020261A
Authority: JP
Inventors: Yukinori Yuya; 幸則油谷
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Priority date: 2010-02-01
Filing date: 2010-02-01
Publication date: 2011-08-18

Abstract

【課題】処理室内へのガス流量を均等にすると共に、質量流量計の数を低減させる。
【解決手段】複数の基板を収容する処理室と、ガス供給源に接続されるガス供給管と、ガス供給管に接続され、ガス供給管からのガスを処理室内にそれぞれ供給する複数の分岐管と、分岐管にそれぞれ設けられる差圧生成部と、を備え、差圧生成部は、分岐管から処理室内に供給されるガスの流量が、複数の分岐管の間で均等になるように、差圧生成部より上流側の分岐管内と、差圧生成部より下流側の分岐管内と、の間にそれぞれ差圧を生じさせる。
【選択図】図６

Description

本発明は、基板処理装置に関する。

ＤＲＡＭ等の半導体装置の製造工程の一工程を実施する従来の基板処理装置は、複数の基板を収容する処理室と、ガス供給源に接続されるガス供給管と、前記ガス供給管に接続され、前記ガス供給管からのガスを前記処理室内にそれぞれ供給する複数の分岐管と、を備えていた。上記従来の基板処理装置は、ガス供給管からのガスの流量を調整する質量流量計（マスフローコントローラ）を分岐管のそれぞれに備えていた（特開２００８−１７２２０５）。

特開２００８−１７２２０５号公報

しかしながら、上記従来の基板処理装置では、分岐管の数だけ高価な質量流量計が必要となる。また、他のガス種を用いる場合、その分岐管の数だけ質量流量計が必要となる。

本発明は、処理室内へのガス流量を均等にすると共に、質量流量計の数を低減させる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。

本発明の態様によれば、複数の基板を収容する処理室と、ガス供給源に接続されるガス供給管と、前記ガス供給管に接続され、前記ガス供給管からのガスを前記処理室内にそれぞれ供給する複数の分岐管と、前記分岐管にそれぞれ設けられる差圧生成部と、を備え、前記差圧生成部は、前記分岐管から前記処理室内に供給される前記ガスの流量が、複数の前記分岐管の間で均等になるように、前記差圧生成部より上流側の前記分岐管内と、前記差圧生成部より下流側の前記分岐管内と、の間にそれぞれ差圧を生じさせる基板処理装置が提供される。

本発明に係る基板処理装置によれば、処理室内へのガス流量を均等にすると共に、質量流量計の数を低減させることができる。

本発明の第１の実施形態に係る基板処理装置の縦断面図である。本発明の第１の実施形態に係る基板処理装置の横断面図である。本発明の第１の実施形態に係る反応管の外観斜視図である。本発明の第１の実施形態に係る反応管の半形状を示す外観斜視図である。本発明の第１の実施形態に係る基板処理装置の要部拡大図である。本発明の第１の実施形態に係る処理ガス供給系の配管図である。本発明の第１の実施形態に係る不活性ガス供給系の配管図である。本発明の第１の実施形態に係るオリフィスの孔径に対するガス流量と差圧との関係を示すグラフである。

＜第１の実施形態＞
（１）基板処理装置の構成
以下に本発明の第１の実施形態について、図面を参照しながら説明する。

（処理炉）
図１は本発明の第１の実施の形態に係る基板処理装置の縦断面図である。図２は本発明の第１の実施形態に係る基板処理装置の横断面図である。

（反応管）
図１に示すように、基板処理装置は処理炉２０２を備えている。処理炉２０２は反応管２０３を有する。反応管２０３は、保持板としてのヒータベース２５１に支持されることで垂直に据え付けられている。反応管２０３は例えば石英（ＳｉＯ_２）又は炭化シリコン（ＳｉＣ）等の耐熱性材料からなる。反応管２０３は、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。反応管２０３の内部には処理室２０１が形成されている。反応管２０３は、ウエハ処理空間２０４において後述する基板保持具により水平姿勢で垂直方向に多段に整列されたウエハ２００を処理可能である。ここで、ウエハ処理空間２０４とは、処理室２０１内でウエハ２００を実際に処理可能な空間のことである。

（ヒータ）
処理炉２０２は、加熱装置としてのヒータ２０６を有する。ヒータ２０６は円筒形状に形成されている。ヒータ２０６は、反応管２０３の外周を覆うように設けられている。ヒータ２０６は、ヒータベース２５１に支持されることで垂直に据え付けられている。ヒータ２０６は、断熱体２６０と、後述するガス導入部２３０用の導入口２６１と、後述するガス排気部２３１用の導出口２６２と、を有する。断熱体２６０は、上部が閉じ下部が開口した筒状に形成されている。導入口２６１は、ガス導入部２３０を反応管２０３の側面からヒータ２０６の外側に水平に取り出せるよう形成されている。導出口２６２は、ガス排気部２３１を反応管２０３の側面からヒータ２０６の外側に水平に取り出せるよう形成されている。導入口２６１及び導出口２６２は、例えば、断熱体２６０の下端から上方に向かう溝形状の切欠部として形成されている。なお、反応管２０３の外側近傍には、温度検出器としての温度センサ（図示しない）が設置されている。ヒータ２０６及び温度センサには、後述するコントローラ２４０が接続されている。温度センサ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で、処理室２０１内の温度が所望の温度分布となるよう所望のタイミングにて制御される。

（回転機構，昇降機構）
反応管２０３の下方には、反応管２０３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の下部には、後述する基板保持具であるボート２１７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を回転させるように構成されている。なお、図１には示されていないが、昇降機構としてのボートエレベータによってボート２１７を処理室２０１内外に対し搬送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は、後述するコントローラ２４０に接続されている。

（ガス導入部・ガス排気部）
反応管２０３の側面には、反応管２０３内にガスを導入するガス導入部２３０と、反応管２０３内のガス雰囲気を排気するガス排気部２３１と、が設けられている。ガス導入部２３０及びガス排気部２３１は、図３に示すように扁平体形状に形成されている。ガス導入部２３０及びガス排気部２３１は、反応管２０３に一体接続、例えば溶着接続されてい
る。ガス導入部２３０及びガス排気部２３１は、反応管２０３と同材質の耐熱性材料からなる。ガス導入部２３０及びガス排気部２３１は、反応管２０３内に配置されるウエハ２００の中心を通る水平直線上に配置されている。

ガス導入部２３０は、導入部区画壁２２８によって、例えば５つに区画化されたガス導入区画部２３０ａ〜２３０ｅを有する。ガス導入区画部２３０ａ〜２３０ｅには、それぞれガスが流れるように構成されている。ガス導入区画部２３０ａ〜２３０ｅの下流端には、それぞれガス噴出口２１２が形成されている。また、ガス導入部２３０の上流側には、後述する処理ガス供給部及び不活性ガス供給部に接続される配管接続部（図示しない）が取り付けられている。配管接続部は、上流側に処理ガス供給部及び不活性ガス供給部が接続される２口の接続口を有すると共に、下流側に各ガス導入区画部２３０ａ〜２３０ｅに接続される１口の接続口を有する。なお、導入部区画壁２２８は、反応管２０３の内壁まで延設されている。この延設部分は、後述する処理区画部２２０の一部を構成している。

ガス排気部２３１は、排気部区画壁２２９によって、例えば５つに区画化されたガス排気区画部２３１ａ〜２３１ｅを有する。ガス排気部２３１は、各ガス排気区画部からウエハ処理空間２０４を排気するようになっている。また、ガス排出口２１３は、ガス排気区画部２３１ａ〜２３１ｅのそれぞれに形成されている。また、ガス排気部２３１の下流側には、後述するガス排気系に接続される配管接続部（図示しない）が取り付けられている。なお、排気部区画壁２２９は、反応管２０３の内壁まで延設されている。この延設部分は、後述する処理区画部２２０の一部を構成している。

（ボート）
基板保持具としてのボート２１７は、例えば石英又は炭化シリコン等の耐熱性材料からなる。ボート２１７は、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垂直方向に多段に保持するように構成されている。ボート２１７は、ウエハ２００の外周部を支持するよう複数本の支柱２１７ａと、複数本の支柱２１７ａ上部を固定保持する天板２１７ｂと、複数本の支柱２１７ａ下部を固定保持する底板２１７ｃと、を有する。なお、ボート２１７の下部には、断熱部２１６として、ウエハ２００と同形状の石英又は炭化シリコン等の耐熱性材料からなる断熱板が複数枚保持されている。断熱板は、ヒータ２０６からの熱が反応管２０３の下方に伝わり難くしている。

ボート２１７には、例えば５つに区画化するボート区画壁２２１が設けられている。各ボート区画壁２２１は、例えばボート２１７の底板２１７ｃ及び天板２１７ｂと同じ径をもつ円板状に形成されている。図５に示すように、各ボート区画壁２２１は、反応管２０３の内壁に向かうように、複数本の支柱２１７ａよりも径方向外方に突き出している。反応管２０３の内壁には、導入部区画壁２２８の延設部分、排気部区画壁２２９の延設部分、及びボート区画壁２２１と共に、反応管２０３内部を複数に区画化する反応管区画壁３０１が設けられている。ボート区画壁２２１、導入部区画壁２２８の延設部分、排気部区画壁２２９の延設部分、及び反応管区画壁３０１によりウエハ処理空間２０４は、例えば５つに区画化された処理区画部２２０ａ〜２２０ｅを有し、処理区画部２２０ａ〜２２０ｅ毎にガスが流れるようになっている。

このように反応管２０３内は、ガス導入区画部２３０ａ〜２３０ｅ、処理区画部２２０ａ〜２２０ｅ、及びガス排気区画部２３１ａ〜２３１ｅによって５つに区画され、供給される処理ガス及び不活性ガスがサイドフローとなるように構成されている。

（ガス排気系）
ガス排気部２３１の配管接続部の下流側には、ガス排気管（図示しない）が接続されている。ガス排気管の下流側には、上流から順に圧力検知器としての圧力センサ（図示しな
い）、例えばＡＰＣ（ＡｕｔｏＰｒｅｓｓｕｒｅＣｏｎｔｏｒｏｌｌｅｒ）として構成された圧力調整装置２４２、真空ポンプ等の真空排気装置２４６が接続されている。主に、ガス排気部２３１、配管接続部、ガス排気管、圧力センサ、圧力調整装置２４２及び真空排気装置２４６により、本実施形態に係るガス排気系が構成されている。圧力センサ、圧力調整装置２４２及び真空排気装置２４６は、コントローラ２４０に接続されている。

（処理ガス供給系）
上述したようにガス導入部２３０の上流側には、処理ガス供給部及び不活性ガス供給部に接続される配管接続部（図示しない）が取り付けられ、この配管接続部の上流側に処理ガス供給部及び不活性ガス供給部が接続される２口の接続口を有している。この配管接続部の２口のうち、一方の接続口には、処理ガス供給部４００が接続される。図６に示すように、処理ガス供給部４００は、上流から順にボンベ等の処理ガス供給源（図示しない）と、この処理ガス供給源に接続される処理ガス供給管４０２と、処理ガス供給管４０２に接続され、処理ガス供給管４０２からの処理ガスをガス供給口４０３ａ〜４０３ｅから配管接続部及びガス導入部２３０を介して処理室２０１内に供給する複数の分岐管４０１ａ〜４０１ｅと、分岐管４０１ａ〜４０１ｅにそれぞれ設けられる差圧生成部としてのオリフィス４０７ａ〜４０７ｅと、が設けられている。オリフィス４０７ａ〜４０７ｅは、オリフィス４０７ａ〜４０７ｅより上流側の分岐管４０１ａ〜４０１ｅ内と、オリフィス４０７ａ〜４０７ｅより下流側の分岐管４０１ａ〜４０１ｅ内と、の間にそれぞれ差圧を生じさせるように形成されている。さらに、オリフィス４０７ａ〜４０７ｅは、生じさせる差圧を複数の分岐管４０１ａ〜４０１ｅの間で均等にするように形成されている。各オリフィス４０７ａ〜４０７ｅは、例えばガスケットにより形成されている。このガスケットには、例えばガスケットの中心に丸孔が形成されている。また、処理ガス供給管４０２の上流側には一次側バルブ４０４が設けられると共に、分岐管４０１ａ〜４０１ｅのオリフィス４０７ａ〜４０７ｅより下流側には二次側バルブ４０６ａ〜４０６ｅが設けられている。また、処理ガス供給管４０２には、質量流量計としてのマスフローコントローラ４０５が設けられている。マスフローコントローラ４０５は、処理ガスのガス種に応じて流体係数を切り替え可能に構成されている。

本実施形態では、オリフィス４０７ａ〜４０７ｅの上流側の分岐管４０１ａ〜４０１ｅの内径及び配管長（すなわち容積）と、オリフィス４０７ａ〜４０７ｅの下流側の分岐管４０１ａ〜４０１ｅの内径及び配管長（すなわち容積）と、が複数の分岐管４０１ａ〜４０１ｅの間で均等にしている。言い換えると、処理ガス供給管４０２の接続位置４０８から各オリフィス４０７ａ〜４０７ｅまでの内径及び配管長と、各オリフィス４０７ａ〜４０７ｅから各ガス供給口４０３ａ〜４０３ｅまでの内径及び配管長と、が複数の分岐管４０１ａ〜４０１ｅの間で均等にしている。また、各オリフィス４０７ａ〜４０７ｅの孔径を同一にしている。これにより、各オリフィス４０７ａ〜４０７ｅの下流端から各ガス供給口４０３ａ〜４０３ｅまでに流れる処理ガスのガス流量が均等となり、各ガス供給口４０３ａ〜４０３ｅから配管接続部を介してガス導入部２３０の各ガス導入区画部２３０ａ〜２３０ｅに均等に処理ガスを導入可能となる。

主に処理ガス供給源、処理ガス供給管４０２、一次側バルブ４０４、マスフローコントローラ４０５、分岐管４０１ａ〜４０１ｅ、オリフィス４０７ａ〜４０７ｅ、二次側バルブ４０６ａ〜４０６ｅ、ガス供給口４０３ａ〜４０３ｅ、配管接続部、及びガス導入部２３０が処理ガス供給系を構成している。なお、マスフローコントローラ４０５、一次側バルブ４０４，二次側バルブ４０６ａ〜４０６ｅは、コントローラ２４０に接続されている。

（不活性ガス供給系）
配管接続部の２口のうち、他方の接続口には、不活性ガス供給部４１０が接続される。図７に示すように、不活性ガス供給部４１０は、上流から順にボンベ等の不活性ガス供給源（図示しない）と、この不活性ガス供給源に接続される不活性ガス供給管４１２と、不活性ガス供給管４１２に接続され、不活性ガス供給管４１２からの不活性ガスをガス供給口４１３ａ〜４１３ｅから配管接続部及びガス導入部２３０を介して処理室２０１内に供給する複数の分岐管４１１ａ〜４１１ｅと、分岐管４１１ａ〜４１１ｅにそれぞれ設けられるオリフィス４１７ａ〜４１７ｅと、が設けられている。オリフィス４１７ａ〜４１７ｅは、オリフィス４１７ａ〜４１７ｅより上流側の分岐管４１１ａ〜４１１ｅ内と、オリフィス４１７ａ〜４１７ｅより下流側の分岐管４１１ａ〜４１１ｅ内と、の間にそれぞれ差圧を生じさせるように形成されている。さらに、オリフィス４１７ａ〜４１７ｅは、生じさせる差圧を複数の分岐管４１１ａ〜４１１ｅの間で均等にするように形成されている。各オリフィス４１７ａ〜４１７ｅは、上述した処理ガス供給系のオリフィス４０７ａ〜４０７ｅと同様に形成されている。また、不活性ガス供給管４１２の上流側には一次側バルブ４１４が設けられると共に、分岐管４１１ａ〜４１１ｅのオリフィス４１７ａ〜４１７ｅより下流側には二次側バルブ４１６ａ〜４１６ｅが設けられている。また、不活性ガス供給管４１２には、マスフローコントローラ４１５が設けられている。

本実施形態では、オリフィス４１７ａ〜４１７ｅの上流側の分岐管４１１ａ〜４１１ｅの内径及び配管長（すなわち容積）と、オリフィス４１７ａ〜４１７ｅの下流側の分岐管４１１ａ〜４１１ｅの内径及び配管長（すなわち容積）と、が複数の分岐管４１１ａ〜４１１ｅの間で均等にしている。また、各オリフィス４１７ａ〜４１７ｅの孔径を同一にしている。これにより、各オリフィス４１７ａ〜４１７ｅの下流端から各ガス供給口４１３ａ〜４１３ｅまでに流れる不活性ガスのガス流量が均等となり、各ガス供給口４１３ａ〜４１３ｅから配管接続部を介してガス導入部２３０の各ガス導入区画部２３０ａ〜２３０ｅに均等に不活性ガスを導入可能となる。

主に不活性ガス供給源、不活性ガス供給管４１２、一次側バルブ４１４、マスフローコントローラ４１５、分岐管４１１ａ〜４１１ｅ、オリフィス４１７ａ〜４１７ｅ、二次側バルブ４１６ａ〜４１６ｅ、ガス供給口４１３ａ〜４１３ｅ、配管接続部、及びガス導入部２３０が不活性ガス供給系を構成している。なお、マスフローコントローラ４１５、一次側バルブ４１４，二次側バルブ４１６ａ〜４１６ｅは、コントローラ２４１に接続されている。

（制御部）
制御部としてのコントローラ２４０は、マスフローコントローラ４０５，４１５、一次側バルブ４０４，４１４、二次側バルブ４０６ａ，４０６ｂ，４０６ｃ，４０６ｄ，４０６ｅ，４１６ａ，４１６ｂ，４１６ｃ，４１６ｄ，４１６ｅ、圧力調整装置２４２、真空排気装置２４６、ヒータ２０６、回転機構２５４、ボートエレベータ（図示しない）を制御するように構成されている。なお、本実施形態では、コントローラ２４０は、処理室２０１内への処理ガスの供給を開始するとき、二次側バルブ４０６ａ〜４０６ｅを開いた後、一次側バルブ４０４を開くよう制御すると共に、処理室２０１内への処理ガスの供給を停止するとき、一次側バルブ４０４を閉じた後、二次側バルブ４０６ａ〜４０６ｅを閉じるよう制御するように構成されている。一方、コントローラ２４０は、処理室２０１内への不活性ガスの供給を開始するとき、二次側バルブ４１６ａ〜４１６ｅを開いた後、一次側バルブ４１４を開くよう制御すると共に、処理室２０１内への不活性ガスの供給を停止するとき、一次側バルブ４１４を閉じた後、二次側バルブ４１６ａ〜４１６ｅを閉じるよう制御するように構成されている。

（２）基板処理工程
次に、上記構成に係る処理炉２０２を用いて、半導体デバイスの製造工程の一工程とし
て、例えばウエハ２００上に形成された窒化アルミニウム薄膜を酸素含有ガスにて酸化処理する基板処理工程について説明する。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。

（搬入工程）
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、ボートエレベータによって持ち上げられて処理室２０１内に搬入（ボートロード）される。この状態で、シールキャップ２１９は反応管２０３の下端をシールした状態となる。また、搬入（ボートロード）により、ウエハ処理空間２０４の各所定位置（処理区画部２０２ａ〜２０２ｅ）にウエハ２００が配置される。

（圧力、温度安定化工程）
処理室２０１内が所望の圧力（真空度）となるようにガス排気部２３１を介して真空排気装置２４６によって処理室２０１内の雰囲気が真空排気される。この際、処理室２０１内の圧力は圧力センサで測定され、この測定された圧力に基づき圧力調整装置２４２がフィードバック制御される（圧力調整）。また、処理室２０１内が所望の温度となるように、ヒータ２０６によって処理室２０１内が加熱される。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（温度調整）。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。なお、これら圧力調整、温度調整、及びウエハ回転は、次の酸化処理工程が終了するまで継続される。

（酸化処理工程）
次いで、処理室２０１内に処理ガスとして酸素含有ガス、例えば酸素ガス（Ｏ_２ガス）の供給を開始することにより、酸化処理が開始される。各分岐管４０１ａ〜４０１ｅの二次側バルブ４０６ａ〜４０６ｅを開いた後、処理ガス供給管４０２の一次側バルブ４０４を開いて処理ガス供給源からのＯ_２ガスの供給を開始する。これにより、各オリフィス４０７ａ〜４０７ｅから各二次側バルブ４０６ａ〜４０６ｅまでの配管内を先に真空排気することができるので、複数の分岐管４０１ａ〜４０１ｅでガスの総量を均等にすることができる。そして、処理ガス供給源からのＯ_２ガスは、一次側バルブ４０４を介してマスフローコントローラ４０５により総量を調整されて各分岐管４０１ａ〜４０１ｅ内へ流れる。このとき、マスフローコントローラ４０５は、マスフローコントローラ４０５の上流側と下流側との差圧に応じた開度に基づき内部のバルブがＯ_２ガスを流す。

そして、各分岐管４０１ａ〜４０１ｅ内へ流れたＯ_２ガスは、マスフローコントローラ４０５から各オリフィス４０７ａ〜４０７ｅまでに溜まり、マスフローコントローラ４０５から各オリフィス４０７ａ〜４０７ｅまでのガス圧が上がる。これにより、各オリフィス４０７ａ〜４０７ｅの上流側と下流側とで差圧が生じる。この差圧により、各オリフィス４０７ａ〜４０７ｅに流れるＯ_２ガスの流量が決定される。

ここで、オリフィス４０７ａ〜４０７ｅの上流側の分岐管４０１ａ〜４０１ｅ（処理ガス供給管４０２の接続位置４０８から各オリフィス４０７ａ〜４０７ｅまで）の内径及び配管長と、オリフィス４０７ａ〜４０７ｅの下流側の分岐管４０１ａ〜４０１ｅ（各オリフィス４０７ａ〜４０７ｅから各ガス供給口４０３ａ〜４０３ｅまで）の内径及び配管長と、が複数の分岐管４０１ａ〜４０１ｅの間で均等である。また、各オリフィス４０７ａ〜４０７ｅの孔径が同一である。これにより、各オリフィス４０７ａ〜４０７ｅの下流端から各ガス供給口４０３ａ〜４０３ｅまでに流れるＯ_２ガスのガス流量が均等となり、各ガス供給口４０３ａ〜４０３ｅから配管接続部を介してガス導入部２３０の各ガス導入区画部２３０ａ〜２３０ｅに均等にＯ_２ガスが供給され、ガス導入部２３０のガス噴出口２
１２から処理室２０１内に均等に供給される。

供給されたＯ_２ガスは処理室２０１内の処理区画部２２０ａ〜２２０ｅを水平方向に流れ、ガス排気部２３１のガス排気区画部２３１ａ〜２３１ｈから配管接続部を介して真空排気装置２４６によって排気される。Ｏ_２ガスが処理室２０１内の処理区画部２２０ａ〜２２０ｅを流れる際、回転中のウエハ２００上に形成された窒化アルミニウム薄膜と接触する。これにより、窒化アルミニウム薄膜が酸化されて薄膜表面の改質が行われる。

所定時間経過後、所望膜厚まで窒化アルミニウム薄膜表面の改質が行われたら、Ｏ_２ガスの供給を停止して酸化処理を終了する。このとき、処理ガス供給管４０２の一次側バルブ４０４を閉じた後、各分岐管４０１ａ〜４０１ｅの二次側バルブ４０６ａ〜４０６ｅを閉じて処理室２０１内へのＯ_２ガスの供給を停止する。これにより、各分岐管４０１ａ〜４０１ｅ内の残留Ｏ_２ガスを排出でき、一次側バルブ４０４から二次側バルブ４０６ａ〜４０６ｅまでの配管内を真空雰囲気で密閉することができる。従って、次の工程でＯ_２ガスを流し始める際、マスフローコントローラ４０５から各オリフィス４０７ａ〜４０７ｅに溜まるＯ_２ガスの総量が各分岐管４０１ａ〜４０１ｅで均等であるので、マスフローコントローラ４０５を閉じた後の最終的なＯ_２ガスの総量が各分岐管４０１ａ〜４０１ｅで均等となる。また、残留Ｏ_２ガスによるマスフローコントローラ４０５やオリフィス４０７ａ〜４０７ｅの汚染や腐食を低減させることができる。

（常圧復帰工程）
そして、真空排気を所定時間継続し、未反応ガスや中間生成物等を処理室２０１内から排出した後、上述した処理ガスの供給と同様に処理室２０１内に不活性ガスの供給を開始することにより、処理室２０１内をパージして処理室２０１内のガス雰囲気を不活性ガスに置換する。各分岐管４１１ａ〜４１１ｅの二次側バルブ４１６ａ〜４１６ｅを開いた後、不活性ガス供給管４１２の一次側バルブ４１４を開いて不活性ガス供給源からのガス供給を開始する。不活性ガス供給源からの不活性ガスは、一次側バルブ４１４を介してマスフローコントローラ４１５により総量を調整されて各分岐管４１１ａ〜４１１ｅ内へ流れる。

そして、各分岐管４１１ａ〜４１１ｅ内へ流れた不活性ガスは、マスフローコントローラ４１５から各オリフィス４１７ａ〜４１７ｅまでに溜まり、マスフローコントローラ４１５から各オリフィス４１７ａ〜４１７ｅまでのガス圧が上がる。そして、各オリフィス４１７ａ〜４１７ｅの上流側と下流側とで差圧が生じ、この差圧により各オリフィス４１７ａ〜４１７ｅ内を不活性ガスが流れる。そして、各オリフィス４１７ａ〜４１７ｅの下流端から各分岐管４１１ａ〜４１１ｅ内を不活性ガスが流れる。不活性ガスは、各ガス供給口４１３ａ〜４１３ｅから配管接続部を介してガス導入部２３０の各ガス導入区画部２３０ａ〜２３０ｅに均等に導入され、ガス導入部２３０のガス噴出口２１２から処理室２０１内に均等に供給される。

供給された不活性ガスは処理室２０１内の処理区画部２２０ａ〜２２０ｅを水平方向に流れ、ガス排気部２３１のガス排気区画部２３１ａ〜２３１ｈから配管接続部を介して排気系により排気される。パージが完了したら、圧力調整装置２４２内のバルブの開度を調節して処理室２０１内の圧力を常圧に復帰させる。

（搬出工程）
所定時間経過後、不活性ガス供給管４１２の一次側バルブ４１４を閉じた後、各分岐管４１１ａ〜４１１ｅの二次側バルブ４１６ａ〜４１６ｅを閉じて処理室２０１内への不活性ガスの供給を停止する。その後、ボートエレベータによりシールキャップ２１９が下降されて、反応管２０３の下端が開口されると共に、処理済のウエハ２００がボート２１７
に保持された状態で反応管２０３の下端から外部に搬出（ボートアンロード）される。その後、処理済みのウエハ２００はボート２１７より取り出される（ウエハディスチャージ）。

（３）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つまたは複数の効果を奏する。

（ａ）本実施形態によれば、上流側の分岐管４０１ａ〜４０１ｅ内と、下流側の分岐管４０１ａ〜４０１ｅ内と、の間にそれぞれ差圧を生じさせるオリフィス４０７ａ〜４０７ｅを分岐管４０１ａ〜４０１ｅに設けている。オリフィス４０７ａ〜４０７ｅの上流側の分岐管４０１ａ〜４０１ｅ（処理ガス供給管４０２の接続位置４０８から各オリフィス４０７ａ〜４０７ｅまで）の内径及び配管長と、オリフィス４０７ａ〜４０７ｅの下流側の分岐管４０１ａ〜４０１ｅ（各オリフィス４０７ａ〜４０７ｅから各ガス供給口４０３ａ〜４０３ｅまで）の内径及び配管長と、が複数の分岐管４０１ａ〜４０１ｅの間で均等にしている。また、各オリフィス４０７ａ〜４０７ｅの孔径を同一にしている。その結果、各オリフィス４０７ａ〜４０７ｅの下流端から各ガス供給口４０３ａ〜４０３ｅまでに流れる処理ガスのガス流量が均等となり、処理室２０１内に供給される処理ガスの流量を均等にすることができる。これにより、マスフローコントローラの数を低減させることができる。その結果、コストがかかることなく設置面積も少なくてすみ、ガス流量の流量制御や、メンテナンスが少なくてすむ。従って、流量制御性やメンテナンス性が良好で小型化でき安価となる。

なお、本実施形態では、各オリフィス４０７ａ〜４０７ｅの孔径と同一にしている。図８に示すように、オリフィスの孔径に対してオリフィス内を流れるガスのガス流量は、オリフィスが生じさせる差圧に比例する関係となっている。これにより、φ０．１〜０．７のいずれかの孔径のオリフィスを用いても、差圧と流量との相関は直線的である。従って、差圧を調整することで、所望のガス流量を得ることができる。

（ｂ）本実施形態によれば、処理室２０１内への処理ガスの供給を開始するとき、二次側バルブ４０６ａ〜４０６ｅを開いた後、一次側バルブ４０４を開くようにしている。これにより、各オリフィス４０７ａ〜４０７ｅから各二次側バルブ４０６ａ〜４０６ｅまでの配管径及び配管長さが異なっても、各オリフィス４０７ａ〜４０７ｅから各二次側バルブ４０６ａ〜４０６ｅまでの配管内を先に真空排気することができるので、複数の分岐管４０１ａ〜４０１ｅでガスの総量を均等にすることができる。

（ｃ）本実施形態によれば、処理室２０１内への処理ガスの供給を停止するとき、一次側バルブ４０４を閉じた後、二次側バルブ４０６ａ〜４０６ｅを閉じるようにしている。これにより、各オリフィス４０７ａ〜４０７ｅから各二次側バルブ４０６ａ〜４０６ｅまでの配管径及び配管長さが異なっても、各分岐管４０１ａ〜４０１ｅ内の残留ガスを排出でき、一次側バルブ４０４から二次側バルブ４０６ａ〜４０６ｅまでの配管内を真空雰囲気で密閉することができる。従って、次の工程で処理ガスを流し始める際、マスフローコントローラ４０５から各オリフィス４０７ａ〜４０７ｅに溜まるガス総量が各分岐管４０１ａ〜４０１ｅで均等であるので、マスフローコントローラ４０５を閉じた後の最終的なガス総量が各分岐管４０１ａ〜４０１ｅで均等となる。また、一次側バルブ４０４から二次側バルブ４０６ａ〜４０６ｅまでの配管内を真空雰囲気で密閉することができるので、残留ガスによるマスフローコントローラ４０５やオリフィス４０７ａ〜４０７ｅの汚染や腐食を低減させることができる。

（ｄ）本実施形態によれば、オリフィス４０７ａ〜４０７ｅは、二次側バルブ４０６ａ〜４０６ｅの上流側に設けられている。これにより、二次側バルブ４０６ａ〜４０６ｅが
処理室２０１内での基板処理の影響を低減することで、処理室２０１内での基板処理による副生成物の付着等によりオリフィス４０７ａ〜４０７ｅが詰まり易くなることを低減することができる。

（ｅ）本実施形態によれば、処理ガス供給管４０２にマスフローコントローラ４０５が設けられている。これにより、処理ガス供給源から所定のガス流量の処理ガスを各分岐管４０１ａ〜４０１ｅへ安定して供給することができる。

＜第２の実施形態＞
第１の実施の形態と異なる点は、複数の分岐管で配管内径及び配管長が均等でなく、オリフィスの孔径が同一でない点である。それ以外の構成は、第１の実施形態と同様である。なお、第２の実施形態では処理ガス供給系についてのみ記載する。

第２の実施形態に係る処理ガス供給部は、オリフィス４０７ａ〜４０７ｅの上流側の分岐管４０１ａ〜４０１ｅの内径及び配管長（すなわち容積）と、オリフィス４０７ａ〜４０７ｅの下流側の分岐管４０１ａ〜４０１ｅの内径及び配管長（すなわち容積）と、が複数の分岐管４０１ａ〜４０１ｅの間で均等でないように形成されている。言い換えると、処理ガス供給部は、処理ガス供給管４０２の接続位置４０８から各オリフィス４０７ａ〜４０７ｅまでの内径及び配管長と、各オリフィス４０７ａ〜４０７ｅから各ガス供給口４０３ａ〜４０３ｅまでの内径及び配管長と、が複数の分岐管４０１ａ〜４０１ｅの間で均等でないように形成されている。また、オリフィス４０７ａ〜４０７ｅの孔径が同一でなく、それぞれ異なっている。

なお、配管内径及び配管長が異なると配管内を流れるガスの圧力損失が異なる。この圧力損失は、配管内径に反比例し、配管長に比例する。このため、オリフィス４０７ａ〜４０７ｅの上流側の分岐管４０１ａ〜４０１ｅ（処理ガス供給管４０２の接続位置４０８から各オリフィス４０７ａ〜４０７ｅまで）の内径及び配管長と、オリフィス４０７ａ〜４０７ｅの下流側の分岐管４０１ａ〜４０１ｅ（各オリフィス４０７ａ〜４０７ｅから各ガス供給口４０３ａ〜４０３ｅまで）の内径及び配管長と、とに応じてオリフィス４０７ａ〜４０７ｅの孔径を異ならしている。これにより、各オリフィス４０７ａ〜４０７ｅの下流端から各ガス供給口４０３ａ〜４０３ｅまで流れる処理ガスが、均等のガス流量となる。そして、均等のガス流量の処理ガスが各ガス供給口４０３ａ〜４０３ｅからガス導入部２３０の各ガス導入区画部２３０ａ〜２３０ｅに均等に導入され、ガス導入部２３０のガス噴出口２１２から処理ガスが処理室２０１内に均等に供給可能である。

本実施形態によれば、配管内径及び配管長が複数の分岐管４０１ａ〜４０１ｅで均等でなく、オリフィス４０７ａ〜４０７ｅの孔径が同一でない場合においても、第１の実施の形態と同様な効果を得ることができる。

＜本発明の他の実施形態＞
なお、上述の実施形態においては、ガス導入部２３０、ガス排気部２３１、反応管２０３及びボート２１７に区画壁を設けて構成しているが、本発明はこれに限定されない。ガス導入部２３０及びガス排気部２３１にのみ区画壁を設けて構成してもよいし、ガス導入部２３０、ガス排気部２３１、反応管２０３、及びボート２１７に区画壁を設けることなく構成してもよい。

また、上述の実施形態においては、ガス導入部２３０、ガス排気部２３１を反応管２０３に一体接続して構成しているが、本発明はこれに限定されない。ガス導入部２３０、ガス排気部２３１を、例えば導入ノズルのように形成してもよい。

また、上述の実施形態においては、ウエハ２００上に形成された窒化アルミニウム薄膜を酸化処理する基板処理装置に適用しているが、本発明はこれに限定されず、窒化処理、炭化処理、成膜処理であるＣＶＤ（ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、ＡＬＤ（ＡｔｏｍｉｃＬａｙｅｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法やＰＶＤ（ＰｈｙｓｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、拡散、アニール等の基板処理を実施する基板処理装置にも好適に適用可能である。

また、本発明は、本実施形態にかかる半導体製造装置等のウエハ基板を処理する基板処理装置に限らず、プリント配線基板、液晶パネル、磁気ディスクやコンパクトディスク等の基板を処理する基板処理装置にも好適に適用できる。

以上、本発明の実施の形態を具体的に説明したが、本発明は上述の実施形態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変更可能である。

＜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。

複数の基板を収容する処理室と、
ガス供給源に接続されるガス供給管と、
前記ガス供給管に接続され、前記ガス供給管からのガスを前記処理室内にそれぞれ供給する複数の分岐管と、
前記分岐管にそれぞれ設けられる差圧生成部と、を備え、
前記差圧生成部は、
前記分岐管から前記処理室内に供給される前記ガスの流量が、複数の前記分岐管の間で均等になるように、前記差圧生成部より上流側の前記分岐管内と、前記差圧生成部より下流側の前記分岐管内と、の間にそれぞれ差圧を生じさせる
基板処理装置が提供される。

好ましくは、
前記差圧生成部より上流側の前記分岐管の内径及び配管長（すなわち容積）と、前記差圧生成部より下流側の前記分岐管の内径及び配管長（すなわち容積）と、が複数の前記分岐管の間で均等である場合、前記差圧生成部が生じさせる前記差圧を複数の前記分岐管の間で均等にする。

より好ましくは、
前記ガス供給管の上流側には一次側バルブが設けられると共に、前記分岐管の前記差圧生成部より下流側には二次側バルブが設けられ、
前記処理室内へのガス供給を開始するとき、前記二次側バルブを開いた後、前記一次側バルブを開く制御部と、を備える。

より好ましくは、
前記制御部は、
前記処理室内へのガス供給を停止するとき、前記一次側バルブを閉じた後、前記二次側バルブを閉じる。

より好ましくは、前記ガス供給管には、質量流量計が設けられている。

２００ウエハ（基板）
２０１処理室
４０１ａ〜４０１ｅ分岐管
４０２処理ガス供給管（ガス供給管）
４０７ａ〜４０７ｅオリフィス（差圧生成部）
４１２不活性ガス供給管（ガス供給管）

Claims

複数の基板を収容する処理室と、
ガス供給源に接続されるガス供給管と、
前記ガス供給管に接続され、前記ガス供給管からのガスを前記処理室内にそれぞれ供給する複数の分岐管と、
前記分岐管にそれぞれ設けられる差圧生成部と、を備え、
前記差圧生成部は、
前記分岐管から前記処理室内に供給される前記ガスの流量が、複数の前記分岐管の間で均等になるように、前記差圧生成部より上流側の前記分岐管内と、前記差圧生成部より下流側の前記分岐管内と、の間にそれぞれ差圧を生じさせる
ことを特徴とする基板処理装置。