JP2012069845A - 基板処理装置および半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】Ｌ型ガスノズルを設置する際にガスノズルが破損するリスクを低減し、ガスノズルの設置が容易な基板処理装置を提供する。
【解決手段】基板処理装置を、複数の基板をＹ方向に積層して処理する反応容器と、反応容器の側壁をＹ方向と垂直なＸ方向に貫通して設けられるガス導入ポートと、Ｘ方向に延在するＸ部とＹ方向に延在するＹ部とを有し反応容器内からガス導入ポート内にＸ部がＸ方向に挿入されＸ部とＹ部を貫通する第１ガス流路が設けられる第１ガス流路部と、反応容器内で第１ガス流路部のＹ部に接続されＹ方向に貫通する第２ガス流路が設けられる第２ガス流路部と、反応容器の内壁からＸ方向に突出して設けられＹ方向の第３ガス流路を有し第２ガス流路部に接続される第３ガス流路部と、第３ガス流路部に支持されＹ方向の第４ガス流路が設けられるとともにガスを基板に対して供給するガス供給口が設けられた第４ガス流路部とから構成する。
【選択図】図３

Description

本発明は、シリコン基板等の基板処理技術に関し、例えば、半導体集積回路装置（以下、ＩＣという。）の製造装置や製造方法において、半導体集積回路が作り込まれる半導体基板（例えば、半導体ウエハ）に酸化膜、ポリシリコン膜、シリコン窒化膜等を堆積（デポジション）して成膜等の処理を行ううえで有効な基板処理技術に関する。

ＩＣの製造において、例えば、ウエハに酸化膜、ポリシリコン膜、シリコン窒化膜等のＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）膜をデポジションするため、バッチ式縦形ホットウオール形減圧ＣＶＤ装置（以下、ＣＶＤ装置という。）が、広く使用されている。従来のこの種のＣＶＤ装置においては、例えば、縦形に設置されたインナチューブおよびこのインナチューブを取り囲むアウタチューブからプロセスチューブを構成し、複数枚の基板をボートに搭載してインナチューブ内に搬入した状態で、ガスノズルからインナチューブ内に原料ガスを導入し、基板上にＣＶＤ膜を生成する等の所定の処理を行うものである。

図８に、従来のＣＶＤ装置における垂直部分断面図を示す。上記のＣＶＤ装置において、図８に示すように、石英製のガスノズル８１は、インナチューブ４０１に沿って垂直に延在し、ガスノズル８１の下端において水平方向に屈曲し、ガスノズル８１の水平部８１ａが、反応管受け８３ａに固定部材８２により固定される。金属製のマニホールド８３の側壁には、金属製のガス導入ポート３５が設けられており、ガスノズル８１の水平部８１ａは、ガス導入ポート３５を貫通して、管継手３６により、原料ガス供給管２２４に気密に接続され、固定される。

下記の特許文献１には、上述したガスノズルの取付け構造、すなわち、反応容器の側壁に設けられるガス導入ポートに対して、石英製のＬ型ガスノズルを挿入することでガスノズルをボート上の基板側方まで延在させる技術が開示されている。また、特許文献２には、インナチューブの内側にガスノズルを一体として設けることが開示されている。

特開２００９−２２４５０４号公報 特開２０１０−１５３４６７号公報

上述した従来技術の場合には、Ｌ型ガスノズルを設置する際に、基板側方部分の配置を考慮しつつ設置しなければならないため、設置が難しいという問題があった。また、石英製のガスノズルを金属製のガス導入ポートに固定するため、石英製のガスノズルが破損しやすいという問題があった。
本発明の目的は、Ｌ型ガスノズルを設置する際にガスノズルが破損するリスクを低減し、ガスノズルの設置が容易な基板処理装置や半導体装置の製造方法を提供することにある。

上記の課題を解決するための、本発明に係る基板処理装置の代表的な構成は、次のとおりである。すなわち、
複数の基板をＹ方向に積載して内部で処理する反応容器と、
該反応容器の側壁を前記Ｙ方向と垂直なＸ方向に貫通して設けられ、反応容器外部のガス供給管と接続されるガス導入ポートと、
前記Ｘ方向に延在するＸ部と前記Ｙ方向に延在するＹ部とを有し、前記反応容器内から前記ガス導入ポート内に前記Ｘ部が前記Ｘ方向に挿入され、前記Ｘ部とＹ部を貫通する第１ガス流路が設けられる第１ガス流路部と、
前記反応容器内で前記第１ガス流路部のＹ部に接続され、前記Ｙ方向に貫通する第２ガス流路が設けられる第２ガス流路部と、
前記反応容器の内壁から内向きに前記Ｘ方向に突出して設けられ、前記Ｙ方向に貫通する第３ガス流路を有し、前記第２ガス流路部に接続される第３ガス流路部と、
前記第３ガス流路部に支持され、前記Ｙ方向に貫通する第４ガス流路が設けられるとともに該第４ガス流路からのガスを前記基板に対して供給するガス供給口が設けられた第４ガス流路部と、を備える基板処理装置。

上記の構成により、反応容器内へガスを供給するガスノズルが、第１〜４ガス流路部に分かれているため、反応容器内におけるガスノズルの設置が容易となる。また、第３ガス流路部が反応容器に固定されているため、第１、２、４ガス流路部を容易に設置することができる。

本発明の実施形態における基板処理装置の斜透視図である 本発明の第１実施形態における処理炉の垂直断面図である。 本発明の第１実施形態における処理炉の垂直部分断面図である。 本発明の実施形態における第１ガス流路部の詳細図である。 本発明の実施形態における第２ガス流路部の詳細図である。 本発明の第２実施形態における処理炉の垂直断面図である。 本発明の第２実施形態における処理炉の垂直部分断面図である。 従来例における処理炉の垂直部分断面図である。

本発明を実施するための形態において、半導体装置（ＩＣ等）の製造工程の１工程としての基板処理工程を実施する基板処理装置の構成例について、図１を用いて説明する。なお、以下の説明では、基板処理装置として、シリコン窒化膜や酸化膜等を生成するＣＶＤ処理を行う縦型の基板処理装置について述べる。
図１は、本発明の第１、第２の各実施形態における基板処理装置の斜透視図である。図１に示すように、本発明の各実施形態に係る基板処理装置１０は、筐体１０１を備え、シリコン等からなる基板であるウェハ２００を筐体１０１内外へ搬送するために、ウェハキャリア（基板収容器）としてカセット１１０が使用される。

筐体１０１の正面前方側にはカセットステージ（基板収容器受渡し台）１０５が設置されている。カセット１１０は、筐体１０１外の工程内搬送装置（図示せず）によって、カセットステージ１０５上に搬入、載置され、また、カセットステージ１０５上から筐体１０１外へ搬出されるように構成されている。
筐体１０１内の前後方向における略中央部には、カセット棚（基板収容器載置棚）１１４が設置されている。カセット棚１１４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１１４の一部として、移載棚１２３が設けられ、移載棚１２３には、後述するウェハ移載機構１１２の搬送対象となるカセット１１０が収納される。
カセットステージ１０５とカセット棚１１４との間には、カセット搬送装置（基板収容器搬送装置）１１５が設置されている。カセット搬送装置１１５は、カセットステージ１０５、カセット棚１１４、移載棚１２３の間で、カセット１１０を搬送することができる。

カセット棚１１４の後方には、ウェハ移載機構（基板移載機構）１１２が設置されている。ウェハ移載機構１１２は、ウェハ２００を水平姿勢で保持するツイーザ（基板移載用保持具）を備えており、ウェハ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（基板保持具）２１７へ装填（チャージング）したり、ウェハ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ことができる。

筐体１０１の後側上方には、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）１１６により開閉可能なように構成されている。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内外へ搬送する機構としてのボートエレベータ（基板保持具昇降機構）１２１が設置されている。ボートエレベータ１２１には、昇降台としてのアーム１２２が設置されている。アーム１２２上には、シールキャップ２１９が水平姿勢で設置されている。シールキャップ２１９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１２１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機能するものである。
ボート２１７は、複数本のウェハ保持部材（支柱）を備えており、複数枚（例えば、５０枚〜１５０枚程度）のウェハ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、多段に積層して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。

（基板処理装置の動作概要）
次に、本発明に係る基板処理装置１０の動作概要について、図１を用いて説明する。なお、基板処理装置１０は、後述するコントローラ２８０により制御されるものである。まず、カセット１１０が、図示しない工程内搬送装置によって、カセットステージ１０５上に載置される。
カセットステージ１０５上のカセット１１０は、カセット搬送装置１１５によって、カセット棚１１４の指定された位置へ自動的に搬送されて受け渡され、一時的に保管された後、再びカセット搬送装置１１５によって、前記カセット棚１１４の保管位置から移載棚１２３に搬送される。あるいは、カセットステージ１０５上のカセット１１０は、カセット搬送装置１１５によって、直接、移載棚１２３に搬送される。

カセット１１０が移載棚１２３に搬送されると、ウェハ２００は、ウェハ移載装置１１２によって、カセット１１０のウェハ出し入れ口からピックアップされ、ボート２１７に装填（チャージング）される。ボート２１７にウェハ２００を受け渡したウェハ移載装置１１２は、カセット１１０側に戻り、次のウェハ２００をカセット１１０からピックアップしてボート２１７に装填する。

予め指定された枚数のウェハ２００がボート２１７に装填されると、処理炉２０２の下端部を閉じていた炉口シャッタ１１６が開放動作され、処理炉２０２の下端部の開口が開放される。続いて、ボート２１７を載置したシールキャップ２１９がボートエレベータ１２１によって上昇されることにより、処理対象のウェハ２００群を保持したボート２１７が、処理炉２０２内へ搬入（ボートローディング）される。ボートローディング後は、シールキャップ２１９により処理炉２０２の下端部開口が閉じられ、処理炉２０２にてウェハ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、ウェハ２００およびカセット１１０は、上述の手順とは逆の手順で、筐体１０１の外部へ払い出される。すなわち、ボート２１７を載置したシールキャップ２１９がボートエレベータ１２１によって下降され、ボート２１７上のウェハ２００がウェハ移載機構１１２によってピックアップされて、移載棚１２３上のカセット１１０へ受け渡される。移載棚１２３上のカセット１１０は、カセット搬送装置１１５によって、カセット棚１１４に一時的に保管された後、カセットステージ１０５に搬送されるか、あるいは、カセット搬送装置１１５によって、直接、カセットステージ１０５に搬送される。カセットステージ１０５上のカセット１１０は、工程内搬送装置により、筐体１０１の外部へ払い出される。

（第１実施形態）
（処理炉の構成）
次に、第１実施形態における処理炉２０２の構成について、図２を用いて説明する。図２は、本発明の第１実施形態における処理炉の垂直断面図である。本実施形態の例においては、処理炉２０２は、バッチ式縦形ホットウオール形減圧ＣＶＤ用の処理炉として構成されている。

（プロセスチューブ）
処理炉２０２は、その内側に、縦形のアウタチューブ（外管）２２１を備えている。アウタチューブ２２１は、上端が閉塞され下端が開口された略円筒形状をしており、開口された下端が下方を向くように、かつ、筒方向の中心線が垂直になるように縦向きに配置されている。アウタチューブ２２１の内側には、インナチューブ（内管）２２２が設けられている。インナチューブ２２２およびアウタチューブ２２１はいずれも、本例では、石英（ＳｉＯ_２）や炭化シリコン（ＳｉＣ）等の耐熱性の高い材料によって、それぞれ略円筒形状に一体成形されており、両者でプロセスチューブを構成している。

インナチューブ２２２は、上端と下端が開口した略円筒形状に形成されている。インナチューブ２２２内には、基板保持具としてのボート２１７によって水平姿勢で多段に積載された複数枚のウェハ２００を収容して処理する処理室２０４が形成される。インナチューブ２２２の内径は、ウェハ２００群を保持するボート２１７の最大外径よりも大きくなるように設定されている。インナチューブ２２２には、ウェハ２００へ処理ガスを供給するためのガスノズル部２２２ａが、インナチューブ２２２の一部として一体に形成されている。ガスノズル部２２２ａは、略円筒形状のインナチューブ２２２の円周の一部に、円弧状に形成される。ガスノズル部２２２ａの詳細は後述する。
なお、インナチューブ２２２の上端は、閉塞されていてもよく、例えば上端角部が湾曲したドーム型に形成されてもよい。

アウタチューブ２２１は、インナチューブ２２２より大きく、かつ、インナチューブ２２２と略相似形状であり、上端が閉塞し下端が開口した略円筒形状に形成されており、インナチューブ２２２の外側を取り囲むように同心円状に被せられている。アウタチューブ２２１の上端は、上端角部が湾曲したドーム型に形成されている。

インナチューブ２２２とアウタチューブ２２１の下端部は、それぞれ、その水平断面が略円形リング形状であるマニホールド２０６によって気密に封止されている。マニホールド２０６は、金属製であり、本例ではステンレス（ＳＵＳ）である。インナチューブ２２２およびアウタチューブ２２１は、その保守点検作業や清掃作業のために、マニホールド２０６に着脱自在に取り付けられている。マニホールド２０６の側壁内側には、反応管受け２０６ａが、マニホールド２０６内壁から内向きに水平方向に突出するように設けられている。インナチューブ２２２は、反応管受け２０６ａに支持されている。マニホールド２０６が筐体１０１に支持されることにより、プロセスチューブは、筐体１０１に垂直に据え付けられた状態になっている。マニホールド２０６の下端開口は、ウェハ２００群を保持したボート２１７を出し入れするための炉口２０５を構成している。アウタチューブ２２１とマニホールド２０６とから、反応容器が構成される。

（基板保持具）
マニホールド２０６には、マニホールド２０６の下端開口を閉塞するシールキャップ２１９が、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はアウタチューブ２２１の外径と同等以上の外径を有する円盤形状に形成されており、アウタチューブ２２１の外部に垂直に設備されたボートエレベータ１２１によって、前記円盤形状を水平姿勢に保った状態で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上には、ウェハ２００を保持する基板保持具としてのボート２１７が垂直に支持されるようになっている。ボート２１７は、上下で一対の端板と、両端板間に渡って垂直に設けられた複数本、本例では３本のウエハ保持部材（ボート支柱）とを備えている。端板及びウエハ保持部材は、例えば、石英（ＳｉＯ_２）や炭化珪素（ＳｉＣ）等の耐熱性の高い材料から構成される。

各ウエハ保持部材には、水平方向に刻まれた多数条の保持溝が、長手方向にわたって等間隔に設けられている。各ウエハ保持部材は、保持溝が互いに対向し、各ウエハ保持部材の保持溝の垂直位置（垂直方向の位置）が一致するように設けられている。ウェハ２００の周縁が、複数本のウエハ保持部材における同一の段の保持溝内に、それぞれ挿入されることにより、複数枚のウェハ２００は、水平姿勢、かつ互いにウエハの中心を揃えた状態で多段に積載されて保持されるように構成されている。

また、ボート２１７とシールキャップ２１９との間には、保温筒２１０が設けられている。保温筒２１０は、例えば、石英（ＳｉＯ_２）や炭化珪素（ＳｉＣ）等の耐熱性材料から構成されている。保温筒２１０によって、後述するヒータユニット２０８からの熱が、マニホールド２０６側に伝わるのを抑止する。

シールキャップ２１９の下側（処理室２０４と反対側）には、ボート２１７を回転させるボート回転機構２６７が設けられている。ボート回転機構２６７のボート回転軸は、シールキャップ２１９を貫通してボート２１７を下方から支持している。ボート回転軸を回転させることにより、処理室２０４内にてウェハ２００を回転させることが可能となる。シールキャップ２１９は、上述のボートエレベータ１２１によって垂直方向に昇降されるように構成されており、これにより、ボート２１７を処理室２０４内外に搬送することが可能となっている。
ボート回転機構２６７及びボートエレベータ１２１は、制御部２８０に電気的に接続されている。制御部２８０は、ボート回転機構２６７及びボートエレベータ１２１が所望のタイミングにて所望の動作をするように制御する。

（ヒータユニット）
アウタチューブ２２１の外部には、プロセスチューブ１内を全体にわたって均一または所定の温度分布に加熱する加熱機構としてのヒータユニット２０８が、アウタチューブ２２１を包囲するように設けられている。ヒータユニット２０８は、基板処理装置１０の筐体１０１に支持されることにより垂直に据え付けられた状態になっており、例えば、カーボンヒータ等の抵抗加熱ヒータにより構成されている。
インナチューブ２２２内には、温度検出器としての図示しない温度センサが設置されている。ヒータユニット２０８と温度センサは、制御部２８０に電気的に接続されている。制御部２８０は、処理室２０４内の温度が所望のタイミングにて所望の温度分布となるように、前記温度センサにより検出された温度情報に基づいてヒータユニット２０８への通電量を制御する。

（ガス供給系）
ガス供給系について、図２〜図５を用いて説明する。
まず、処理炉２０２の外部のガス供給系について、図２を用いて説明する。図２に示すように、処理室２０４内に処理ガスを供給する第１ガス流路部４１が、マニホールド２０６の側壁を貫通して設けられている。第１ガス流路部４１には、処理ガス供給ラインとしての処理ガス供給管２２４が接続されている。処理ガス供給管２２４には、上流から順に、処理ガスを供給する処理ガス供給源２４０、流量制御装置としてのＭＦＣ（マスフローコントローラ）２４１、及び開閉バルブ２４３が設けられている。処理ガス供給ライン、処理ガス供給源２４０、ＭＦＣ２４１、開閉バルブ２４３から、ガス供給部が構成される。
なお、処理ガス供給管２２４に、不活性ガス供給ラインを接続し、処理ガスを不活性ガスで希釈して供給するようにしてもよい。不活性ガスとしては、Ａｒ（アルゴン）、Ｈｅ（ヘリウム）、Ｎｅ（ネオン）、Ｈ_２（水素）、Ｎ_２（窒素）等を用いることができる。

ＭＦＣ２４１及び開閉バルブ２４３は、制御部２８０に電気的に接続されている。制御部２８０は、処理室２０４内に供給するガスの種類が所望のタイミングにて所望のガス種となるよう、また、供給するガスの流量が所望のタイミングにて所望の流量となるよう、ＭＦＣ２４１及び開閉バルブ２４３を制御する。

次に、処理炉２０２の内部のガス供給系について、図３〜図５を用いて説明する。図３は、本発明の第１実施形態における処理炉の垂直部分断面図である。図４は、本発明の実施形態における第１ガス流路部の詳細図であり、図４（ａ）は平面図であり、図４（ｂ）は側面図であり、図４（ｃ）は斜視図である。図５は、本発明の実施形態における第２ガス流路部の詳細図であり、図５（ａ）は平面図であり、図５（ｂ）は側面図であり、図５（ｃ）は斜視図である。

図３に示すように、マニホールド２０６の側壁を水平方向に貫通して、金属製（本例ではＳＵＳ）のガス導入ポート３５が、マニホールド２０６の側壁に固定して設けられている。ガス導入ポート３５内には、マニホールド２０６の内側から、金属製の第１ガス流路部４１（本例ではＳＵＳ）の水平部４１ｃが水平方向に挿入され、管継手３６により、ガス導入ポート３５に固定される。第１ガス流路部４１の水平部４１ｃと、処理ガス供給管２２４は、管継手３６により気密に接続される。

図４に示すように、第１ガス流路部４１は、水平方向に延在する水平部４１ｃと、垂直方向に延在する垂直部４１ｂとを有し、断面が略Ｌ字形状であり、水平部４１ｃと垂直部４１ｂを貫通する第１ガス流路４１ｆを有している。垂直部４１ｂの上部は、水平方向と平行な平面部４１ａを有している。平面部４１ａには、第２ガス流路部５１を介して、第３ガス流路部としての反応管受け２０６ａと結合するための貫通穴４１ｄが４隅に設けられている。また、平面部４１ａの中央には、平面視が長円形の凹部４１ｅが設けられている。

図５に示すように、金属製（本例ではＳＵＳ）の第２ガス流路部５１は、水平方向と平行な平面部５１ａと平面視が長円形の凸部５１ｂとを有し、第２ガス流路５１ｃが、平面部５１ａと凸部５１ｂを垂直方向に貫通して設けられている。平面部５１ａには、第１ガス流路部４１および反応管受け２０６ａ（第３ガス流路部）と結合するための貫通穴５１ｄが４隅に設けられている。
なお、凹部４１ｅ、凸部５１ｂは、平面視が円形となるように構成してもよいが、好ましくは長円形とすることで、流路面積を第１ガス流路４１ｆよりも大きくすることができ、凹部４１ｅ、凸部５１ｂ内の圧力を、第１ガス流路４１ｆよりも低圧化することができる。これにより、平面部４１ａと平面部５１ａとの間から、内部の処理ガスが外部へリークするのを抑制することができる。
また、単に凹部４１ｅ、凸部５１ｂの平面視を円形とし、その円形の面積を大きく構成すると、マニホールド２０６の直径を大きくしなければならないという問題を生じさせてしまうが、長円形とすることにより、このような問題を生じさせることがない。好ましくは、凹部４１ｅ、凸部５１ｂの流路面積が、第１ガス流路４１ｆの流路面積の２倍以上となるように構成するとよい。

図３に示すように、インナチューブ２２２を支持する金属製（本例ではＳＵＳ）の反応管受け２０６ａが、マニホールド２０６の内壁から内向きに水平方向に突出して設けられている。第３ガス流路部としての反応管受け２０６ａには、垂直方向に貫通する第３ガス流路２０６ｂが設けられる。反応管受け２０６ａには、平面部５１ａに設けられた貫通穴５１ｄに対向する位置に、４ヶ所、メネジ穴２０６ｃが設けられている。第３ガス流路２０６ｂ内に、第２ガス流路部５１の凸部５１ｂが挿入されて、第２ガス流路５１ｃと第３ガス流路２０６ｂが接続される。
第１ガス流路部４１の平面部４１ａの上面と、第２ガス流路部５１の平面部５１ａの下面とを合わせ、貫通穴４１ｄから貫通穴５１ｄへボルトを通して、後述する反応管受け２０６ａに設けたメネジ穴２０６ｃにボルト締めすることで、第１ガス流路部４１と第２ガス流路部５１と第３ガス流路部とが結合され、第１ガス流路４１ｆと第２ガス流路５１ｃと第３ガス流路２０６ｂとが接続される。

図３に示すように、インナチューブ２２２の側壁内部には、第４ガス流路部としてのガスノズル部２２２ａが、インナチューブ２２２の一部として一体に形成されている。反応管受け２０６ａの第３ガス流路２０６ｂと、ガスノズル部２２２ａに設けられ垂直方向に貫通する第４ガス流路２２２ｃが合致する構造となっており、第３ガス流路２０６ｂと第４ガス流路２２２ｃが接続される。

図２に示すように、第４ガス流路２２２ｃは、インナチューブ２２２の内壁（すなわち、処理室２０４の内壁）に沿うように垂直方向に、また、ウェハ２００の積層方向に延在するように設けられている。
第４ガス流路２２２ｃには、複数個のガス供給口２２２ｂが垂直方向に配列するように設けられている。ガス供給口２２２ｂの個数は、例えば、ボート２１７に保持されたウェハ２００の枚数と一致するように形成されている。各ガス供給口２２２ｂの高さ位置は、例えば、ボート２１７に保持された上下で隣合うウェハ２００間の空間に対向するようにそれぞれ設定されている。
第４ガス流路２２２ｃから処理室２０４内に供給されたガスは、インナチューブ２２２の上側開放端から排気路２０９内へ流れた後、排気口２０７ａを介して排気管２０７内に流れ、処理炉２０２外へ排出される。

以上説明したような構造であるので、メンテナンス等において、第１ガス流路部４１を取り外しするときは、管継手３６を緩め、第１ガス流路部４１と第２ガス流路部５１と反応管受け２０６ａを結合するボルトを外して、第１ガス流路部４１をガス導入ポート３５から引き抜けばよい。また、第１ガス流路部４１を取付けするときは、第１ガス流路部４１をガス導入ポート３５に挿入し、ボルトにより第１ガス流路部４１と第２ガス流路部５１と反応管受け２０６ａを結合し、管継手３６を締めればよい。

（排気ライン）
図２に示すように、マニホールド２０６の側壁の一部には、処理室２０４内の雰囲気を排気する排気ラインとしての排気管２０７が接続されている。マニホールド２０６と排気管２０７との接続部には、処理室２０４内の雰囲気を排気する排気口２０７ａが形成されている。排気管２０７内は、排気口２０７ａを介して、インナチューブ２２２とアウタチューブ２２１との間に形成された隙間からなる排気路２０９内に連通している。この排気路２０９の水平断面形状は、略一定幅の円形リング形状となっている。

排気管２０７には、上流から順に、圧力センサ（不図示）、圧力調整器としてのＡＰＣ（Auto Pressure Controller）バルブ２５５、真空排気装置としての真空ポンプ２４６が設けられている。真空ポンプ２４６は、処理室２０４内の圧力が所定の圧力（真空度）となるよう真空排気しうるように構成されている。排気管２０７、ＡＰＣバルブ２５５、真空ポンプ２４６等から、排気ラインが構成される。

ＡＰＣバルブ２５５および圧力センサは、制御部２８０に電気的に接続されている。制御部２８０は、処理室２０４内の圧力が所望のタイミングにて所望の圧力となるように、圧力センサにより検出された圧力値に基づいてＡＰＣバルブ２５５の開度を制御するように構成されている。

（コントローラ）
前記制御部２８０は、図示しない操作部や入出力部を備え、基板処理装置１０の各構成部と電気的に接続されており、基板処理装置１０の各構成部を制御する。前記制御部２８０は、成膜プロセスの制御シーケンスを時間軸で示したレシピに基づく温度制御や圧力制御、流量制御および機械駆動制御を指令する。また、制御部２８０は、ハードウェア構成として、ＣＰＵ（中央演算ユニット）と該ＣＰＵを動作させるプログラムが格納されるメモリとを備えるものである。

（第２実施形態）
第２実施形態が第１実施形態と異なる点は、処理炉２０２の構成において、第４ガス流路部として、インナチューブ２２２にガスノズル部２２２ａを設けるのではなく、インナチューブ２２２と別にガスノズル２２３を設けたことである。その他の点は、第１実施形態と同じであるので、説明を省略する。
第２実施形態における処理炉２０２の構成について、図６と図７を用いて説明する。図６は、本発明の第２実施形態における基板処理装置の処理炉の垂直断面図である。図７は、本発明の第２実施形態における処理炉の垂直部分断面図である

図６に示すように、第４ガス流路部としてのガスノズル２２３が、インナチューブ２２２の内壁（すなわち、処理室２０４の内壁）に沿うように垂直方向に、また、ウェハ２００の積層方向に延在するように設けられている。
図７に示すように、ガスノズル２２３の下端は、第３ガス流路部である反応管受け２０６ａで支持されている。ガスノズル２２３を垂直方向に貫通する第４ガス流路２２３ｃは、反応管受け２０６ａの第３ガス流路２０６ｂと合致する構造となっており、第３ガス流路２０６ｂと第４ガス流路２２３ｃが接続される。

図６に示すように、ガスノズル２２３には、複数個のガス供給口２２３ａが垂直方向に配列するように設けられている。ガス供給口２２３ａの個数は、例えば、ボート２１７に保持されたウェハ２００の枚数と一致するように形成されている。各ガス供給口２２３ａの高さ位置は、例えば、ボート２１７に保持された上下で隣合うウェハ２００間の空間に対向するようにそれぞれ設定されている。
ガスノズル２２３から処理室２０４内に供給されたガスは、インナチューブ２２２の上側開放端から排気路２０９内へ流れた後、排気口２０７ａを介して排気管２０７内に流れ、処理炉２０２外へ排出される。

（第１、第２実施形態に係る基板処理方法）
次に、第１、第２実施形態に係る基板処理方法を、ＩＣの製造方法における成膜工程を例にして説明する。まず、ウエハチャージングステップにおいて、ウェハ２００はボート２１７に装填される。具体的には、ウェハ２００の円周縁の複数箇所が、複数のウエハ保持部材の保持溝にそれぞれ係合するように挿入され、該ウェハ２００の複数箇所の周縁部が各保持溝に係合されて、ウェハ２００の自重が支えられるように装填（チャージング）されて保持される。複数枚のウェハ２００は、ボート２１７におけるチャージング状態において、その中心を揃えられて互いに平行かつ水平、多段に積層され、整列されている。

次に、ボートローディングステップにおいて、複数枚のウェハ２００を積層、保持したボート２１７は、処理室２０４に搬入（ボートローディング）される。具体的には、ウェハ２００を装填されたボート２１７は、ボートエレベータ１２１により垂直方向に上昇され、インナチューブ２２２内の処理室２０４に搬入され、図２に示されているように、処理室２０４に存置される。この状態において、シールキャップ２１９は処理室２０４の下端をシールした状態になる。
続いて、減圧ステップにおいて、排気口２０７ａを介して真空ポンプ２４６により、プロセスチューブ１の内部が所定の真空度（例えば、２００Ｐａ）に減圧されるとともに、昇温ステップにおいて、ヒータユニット２０８により、プロセスチューブ１の内部が所定の温度（例えば、４００℃）に昇温される。

次に、成膜ステップにおいて、ボート２１７が回転されつつ、所定の原料ガスが、第１実施形態のインナチューブ２２２のガスノズル部２２２ａの開口部２２２ｂから、あるいは、第２実施形態のガスノズル２２３の開口部２２３ａから、インナチューブ２２２内の処理室２０４に導入される。

処理室２０４に導入された原料ガスは、インナチューブ２２２の上端の開口部から、インナチューブ２２２とアウタチューブ２２１の間の排気路２０９に流出して、マニホールド２０６に開設された排気口２０７ａから排気される。
このようにして、ウェハ２００の表面に接触しながら上下で隣合うウェハ２００と１０との間の空間を平行に流れて行く原料ガスのＣＶＤ反応によって、ウェハ２００の表面には、例えばシリコン窒化膜が堆積する。

以上のようにして所望のＣＶＤ膜が堆積された後に、原料ガスの供給が停止され、不活性ガスにより、処理室２０４内が大気圧に復帰された後に、ボートアンローディングステップにおいて、シールキャップ２１９が下降されることによって処理室２０４の下端が開口され、ボート２１７に保持された状態で処理済みのウェハ２００群が処理室２０４から外部に搬出（ボートアンローディング）される。

以上説明した実施形態によれば、次の（１）〜（４）の効果のうち、少なくとも１つの効果を奏す。
（１）反応容器内へガスを供給するガスノズルが、第１〜４ガス流路部に分かれているため、反応容器内におけるガスノズルの設置が容易となる。
（２）第３ガス流路部が反応容器に固定されているため、第１、２、４ガス流路部を容易に設置することができる。
（３）第１〜３ガス流路部が金属製であるので、取付け時や取外し時や運用時等に、破損するおそれが減少する。
（４）第１〜４ガス流路部の取付け不具合による処理ガスリークのおそれが減少する。

なお、第３ガス流路２０６ｂは、凸部５１ｂの外形と第３ガス流路２０６ｂの内形が実質的に同一となり、ほとんどガス流路として構成していなかったとしても、第２ガス流路５１ｃから第４ガス流路２２２ｃに処理ガスが供給される過程で、一部の処理ガスが第３ガス流路２０６ｂに触れる場合も含む。
なお、本発明は前記各実施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。
前記実施形態では処理がウエハに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あるいは磁気ディスク等であってもよい。
また、前記実施形態ではバッチ式縦形ホットウオール形装置に適用した場合について説明したが、それに限定されるものではなく、バッチ式横形ホットウオール形装置等の基板処理装置に適用することができる。

本発明は、少なくとも以下のような側面から捉えることができる。
本発明の第１の側面は、
複数の基板をＹ方向に積載して内部で処理する反応容器と、
該反応容器の側壁を前記Ｙ方向と垂直なＸ方向に貫通して設けられ、反応容器外部のガス供給管と接続されるガス導入ポートと、
前記Ｘ方向に延在するＸ部と前記Ｙ方向に延在するＹ部とを有し、前記反応容器内から前記ガス導入ポート内に前記Ｘ部が前記Ｘ方向に挿入され、前記Ｘ部とＹ部を貫通する第１ガス流路が設けられる第１ガス流路部と、
前記反応容器内で前記第１ガス流路部のＹ部に接続され、前記Ｙ方向に貫通する第２ガス流路が設けられる第２ガス流路部と、
前記反応容器の内壁から内向きに前記Ｘ方向に突出して設けられ、前記Ｙ方向に貫通する第３ガス流路を有し、前記第２ガス流路部に接続される第３ガス流路部と、
前記第３ガス流路部に支持され、前記Ｙ方向に貫通する第４ガス流路が設けられるとともに該第４ガス流路からのガスを前記基板に対して供給するガス供給口が設けられた第４ガス流路部と、を備える基板処理装置。
このように構成すると、反応容器内へガスを供給するガスノズルが、第１〜４ガス流路部に分かれているため、反応容器内におけるガスノズルの設置が容易となる。また、第３ガス流路部が反応容器に固定されているため、第１、２、４ガス流路部を容易に設置することができる。
なお、Ｘ方向とＹ方向は、例えば図２や図６に示すように、それぞれ、水平方向と垂直方向とすることもできるが、これに限られず、任意の方向とすることができる。

本発明の第２の側面は、前記第１の側面の基板処理装置であって、
前記第４ガス流路部がインナチューブで構成される基板処理装置。
このように構成すると、第４ガス流路部の設置が容易となる。

本発明の第３の側面は、前記第１の側面又は第２の側面の基板処理装置であって、
前記第１〜３流路部が金属材で形成されている基板処理装置。
このように構成すると、第１〜３流路部を破損するリスクが低減される。

本発明の第４の側面は、前記第１の側面ないし第３の側面の基板処理装置であって、
前記ガス導入ポートと前記第１ガス流路部とが同じ金属材で形成されている基板処理装置。
このように構成すると、熱膨張率等を同等とすることができ、相対的な位置ずれが起こりにくくなり、ガスリークを抑制することができる。

本発明の第５の側面は、前記第１の側面ないし第４の側面の基板処理装置であって、
前記第１ガス流路部のＹ部と前記第２ガス流路部は、それぞれ前記Ｘ方向と平行な面を有し、前記第１ガス流路部のＹ部の上面と前記第２ガス流路部の下面が接続される基板処理装置。
このように構成すると、第１ガス流路部と第２ガス流路部の接続が容易となる。

本発明の第６の側面は、
Ｙ方向に積載した複数の基板を反応容器内に搬送する工程と、
該反応容器の側壁を前記Ｙ方向と垂直なＸ方向に貫通して設けられ、反応容器外部のガス供給管と接続されるガス導入ポートと、
前記Ｘ方向に延在するＸ部と前記Ｙ方向に延在するＹ部とを有し、前記反応容器内から前記ガス導入ポート内に前記Ｘ部が前記Ｘ方向に挿入され、前記Ｘ部とＹ部を貫通する第１ガス流路が設けられる第１ガス流路部と、
前記反応容器内で前記第１ガス流路部のＹ部に接続され、前記Ｙ方向に貫通する第２ガス流路が設けられる第２ガス流路部と、
前記反応容器の内壁から内向きに前記Ｘ方向に突出して設けられ、前記Ｙ方向に貫通する第３ガス流路を有し、前記第２ガス流路部に接続される第３ガス流路部と、
前記第３ガス流路部に支持され、前記Ｙ方向に貫通する第４ガス流路が設けられるとともに該第４ガス流路からのガスを前記基板に対して供給するガス供給口が設けられた第４ガス流路部とを備え、
前記ガス導入ポートから導入されたガスが、前記第１ガス流路部内の第１ガス流路、前記第２ガス流路部内の第２ガス流路、前記第３ガス流路部内の第３ガス流路、前記第４ガス流路部内の第４ガス流路を順に通過して、前記第４ガス流路部に設けられたガス供給口から前記基板に対してガスを供給し、前記基板を処理する工程と、
を有する半導体装置の製造方法。
このように構成すると、反応容器内へガスを供給するガスノズルが、第１〜４ガス流路部に分かれているため、反応容器内におけるガスノズルの設置が容易となる。また、第３ガス流路部が反応容器に固定されているため、第１、２、４ガス流路部を容易に設置することができる。
なお、上述した半導体装置の製造方法は、基板処理方法、被処理基板の製造方法、太陽電池の製造方法等にも適用できる。

本発明の第７の側面は、
複数の基板を垂直方向に積層して内部で処理する反応容器と、
該反応容器の側壁を水平方向に貫通して設けられ、反応容器外部のガス供給管と接続されるガス導入ポートと、
水平方向に延在する水平部と垂直方向に延在する垂直部とを有し、前記反応容器内から前記ガス導入ポート内に前記水平部が水平方向に挿入され、前記水平部と垂直部を貫通する第１ガス流路が設けられる第１ガス流路部と、
前記反応容器内で前記第１ガス流路部の垂直部に接続され、垂直方向に貫通する第２ガス流路が設けられる第２ガス流路部と、
前記反応容器の内壁から内向きに水平方向に突出して設けられ、垂直方向に貫通する第３ガス流路を有し、前記第２ガス流路部に接続される第３ガス流路部と、
前記第３ガス流路部に支持され、垂直方向に貫通する第４ガス流路が設けられるとともに該第４ガス流路からのガスを前記基板に対して供給するガス供給口が設けられた第４ガス流路部と、を備える基板処理装置。
このようにすると、反応容器内へガスを供給するガスノズルが、第１〜４ガス流路部に分かれているため、反応容器内におけるガスノズルの設置が容易となる。また、第３ガス流路部が反応容器に固定されているため、第１、２、４ガス流路部を容易に設置することができる。

１０・基板処理装置、３５・ガス導入ポート、３６・管継手、３７・支持部材、４１・第１ガス流路部、４１ａ・平面部、４１ｂ・垂直部（Ｙ部）、４１ｃ・水平部（Ｘ部）、４１ｄ・貫通穴、４１ｅ・凹部、４１ｆ・第１ガス流路、４３・ボルト、５１・第２ガス流路部、５１ａ・平面部、５１ｂ・凸部、５１ｃ・第２ガス流路、５１ｄ・貫通穴、１００・カセット、１０１・筐体、１０５・カセットステージ、１１２・ウエハ移載機構、１１４・カセット棚、１１５・カセット搬送装置、１１６・炉口シャッタ、１２１・ボートエレベータ、１２３・移載棚、２００・ウエハ（基板）、２０２・処理炉、２０４・処理室、２０５・炉口、２０６・マニホールド、２０６ａ・反応管受け（第３ガス流路部）、２０６ｂ・第３ガス流路、２０６ｃ・メネジ穴、２０８・ヒータユニット、２０９・排気路、２１０・保温筒、２１７・ボート、２１９・シールキャップ、２２１・アウタチューブ、２２２・インナチューブ、２２２ａ・ガスノズル部（第４ガス流路部）、２２２ｂ・ガス供給口、２２２ｃ・第４ガス流路、２２３・ガスノズル（第４ガス流路部）、２２３ａ・ガス供給口、２２３ｃ・第４ガス流路、２２４・処理ガス供給管、２０７・ガス排気管、２０７ａ・排気口、２４０・処理ガス供給源、２４１・ＭＦＣ、２４３・開閉バルブ、２４６・真空ポンプ、２５５・ＡＰＣバルブ、２６７・ボート回転機構、２８０・コントローラ。

Claims (2)

1. 複数の基板をＹ方向に積載して内部で処理する反応容器と、
   該反応容器の側壁を前記Ｙ方向と垂直なＸ方向に貫通して設けられ、反応容器外部のガス供給管と接続されるガス導入ポートと、
   前記Ｘ方向に延在するＸ部と前記Ｙ方向に延在するＹ部とを有し、前記反応容器内から前記ガス導入ポート内に前記Ｘ部が前記Ｘ方向に挿入され、前記Ｘ部とＹ部を貫通する第１ガス流路が設けられる第１ガス流路部と、
   前記反応容器内で前記第１ガス流路部のＹ部に接続され、前記Ｙ方向に貫通する第２ガス流路が設けられる第２ガス流路部と、
   前記反応容器の内壁から内向きに前記Ｘ方向に突出して設けられ、前記Ｙ方向に貫通する第３ガス流路を有し、前記第２ガス流路部に接続される第３ガス流路部と、
   前記第３ガス流路部に支持され、前記Ｙ方向に貫通する第４ガス流路が設けられるとともに該第４ガス流路からのガスを前記基板に対して供給するガス供給口が設けられた第４ガス流路部と、を備える基板処理装置。
2. Ｙ方向に積載した複数の基板を反応容器内に搬送する工程と、
   該反応容器の側壁を前記Ｙ方向と垂直なＸ方向に貫通して設けられ、反応容器外部のガス供給管と接続されるガス導入ポートと、
   前記Ｘ方向に延在するＸ部と前記Ｙ方向に延在するＹ部とを有し、前記反応容器内から前記ガス導入ポート内に前記Ｘ部が前記Ｘ方向に挿入され、前記Ｘ部とＹ部を貫通する第１ガス流路が設けられる第１ガス流路部と、
   前記反応容器内で前記第１ガス流路部のＹ部に接続され、前記Ｙ方向に貫通する第２ガス流路が設けられる第２ガス流路部と、
   前記反応容器の内壁から内向きに前記Ｘ方向に突出して設けられ、前記Ｙ方向に貫通する第３ガス流路を有し、前記第２ガス流路部に接続される第３ガス流路部と、
   前記第３ガス流路部に支持され、前記Ｙ方向に貫通する第４ガス流路が設けられるとともに該第４ガス流路からのガスを前記基板に対して供給するガス供給口が設けられた第４ガス流路部とを備え、
   前記ガス導入ポートから導入されたガスが、前記第１ガス流路部内の第１ガス流路、前記第２ガス流路部内の第２ガス流路、前記第３ガス流路部内の第３ガス流路、前記第４ガス流路部内の第４ガス流路を順に通過して、前記第４ガス流路部に設けられたガス供給口から前記基板に対してガスを供給し、前記基板を処理する工程と、
   を有する半導体装置の製造方法。

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