JP2012099723A

JP2012099723A - 基板処理装置

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Publication number: JP2012099723A
Application number: JP2010247565A
Authority: JP
Inventors: Tomoyuki Yamada; 朋之山田; Masayo Nakajima; 誠世中嶋
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Priority date: 2010-11-04
Filing date: 2010-11-04
Publication date: 2012-05-24

Abstract

【課題】流体圧作動弁の動作遅延や動作不良を防ぎ、応答速度を均一化させ、基板処理の品質を向上させる。
【解決手段】基板を処理する処理室内への処理ガスの供給を制御するガス供給ユニットを備える基板処理装置であって、ガス供給ユニットは、上流側が処理ガスの供給源に接続され、下流側が処理室内へ連通するガス導入配管に接続されるガス供給流路と、ガス供給流路上に設けられ、流体配管を介した流体の供給により開閉が制御される流体圧作動弁と、制御信号を受信する信号受信部及び流体配管内に流体を供給する流体出力部を有し、信号受信部が受信した制御信号に基づいて流体配管を介した流体圧作動弁への流体の供給を制御する電磁弁と、少なくともガス供給流路及び流体圧作動弁の外部を気密に囲う気密筐体と、を備え、電磁弁は気密筐体に直接固定されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、処理ガスを供給して基板を処理する基板処理装置に関する。

ＤＲＡＭ等の半導体装置やＬＣＤパネル等の製造工程の一工程として、基板が収容された処理室内へ処理ガスを供給し、基板上に成膜を形成したり、基板表面をエッチングしたりする基板処理工程が実施されている。処理室内への処理ガスの供給は、基板処理装置が備えるガス供給ユニットにより制御される。ガス供給ユニットは、処理ガスの流路であるガス供給流路と、ガス供給流路上に設けられた開閉弁と、ガス供給流路及び開閉弁の外部を囲う筐体と、を備えている（例えば特許文献１参照）。

特開平１１−２０４４４９号公報

基板処理の内容によっては、処理ガスとして、可燃性ガスや支燃性ガスが用いられることがある。筐体内に処理ガスが漏洩した際の安全を確保するため、上述の開閉弁として、流体配管を介した流体の供給により開閉動作が非電気的に制御される流体圧作動弁が用いられている。流体配管を介した流体圧作動弁への流体の供給は電磁弁によって行われている。なお、電磁弁は、筐体内部との電気的絶縁を確保するため、筐体の外部、すなわち所定距離離れた位置に設けられていた。

しかしながら、上述の構成では、電磁弁と流体圧作動弁とを結ぶ流体配管が長くなり、流体圧作動弁の動作に遅延を生じさせ、処理ガスの供給開始や停止のタイミングが遅れ、基板への処理ガスの供給量が変動するなど基板処理の品質を低下させてしまう場合があった。また、上述の構成では、流体配管の途中（筐体を構成する壁をまたぐ部分）に設けられたパネルユニオン等の継ぎ手部分から流体が漏洩し易く、流体圧作動弁の動作不良を生じさせることがあった。また、電磁弁を設置する場所によっては、電磁弁と流体圧作動弁とを結ぶ流体配管の長さが変動する場合があり、流体圧作動弁の応答速度が不均一となって、基板処理の品質を低下させてしまう場合があった。

本発明は、流体圧作動弁の動作遅延や動作不良を防ぎ、応答速度を均一化させ、基板処理の品質を向上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。

本発明の一態様によれば、基板を処理する処理室内への処理ガスの供給を制御するガス供給ユニットを備える基板処理装置であって、前記ガス供給ユニットは、上流側が処理ガスの供給源に接続され、下流側が前記処理室内へ連通するガス導入配管に接続されるガス供給流路と、前記ガス供給流路上に設けられ、流体配管を介した流体の供給により開閉が制御される流体圧作動弁と、制御信号を受信する信号受信部及び前記流体配管内に流体を供給する流体出力部を有し、前記信号受信部が受信した制御信号に基づいて前記流体配管を介した前記流体圧作動弁への流体の供給を制御する電磁弁と、少なくとも前記ガス供給流路及び前記流体圧作動弁の外部を気密に囲う気密筐体と、を備え、前記電磁弁は前記気密筐体に直接固定されてい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、流体圧作動弁の動作遅延や動作不良を防ぎ、応答速度を均一化させ、基板処理の品質を向上させることが可能となる。

本発明の一実施形態に係るガス供給ユニット及びその周辺の概略構成図である。従来のガス供給ユニットの斜透視図である。本発明の一実施形態に係るガス供給ユニットの斜透視図である。本発明の一実施形態に係るガス供給ユニットの部分断面拡大図である。本発明の一実施形態に係る電磁弁の斜視図であり、（ａ）は流体出力部側を、（ｂ）は信号受信部側をそれぞれ示している。（ａ）は、本発明の一実施形態にて好適に用いられる基板処理装置の処理炉の縦断面図であり、（ｂ）は、図６（ａ）に示す処理炉のＡ−Ａ断面図である。

＜本発明の一実施形態＞
以下に、本発明の一実施形態について説明する。

（１）基板処理装置の構成
図６（ａ）は、本実施形態にて好適に用いられる基板処理装置の処理炉２０２の縦断面図である。図６（ｂ）は、図６（ａ）に示す処理炉２０２のＡ−Ａ’断面図である。

図１に示されているように、処理炉２０２は、反応管としてのプロセスチューブ２０３を備えている。プロセスチューブ２０３は、例えば石英（ＳｉＯ_２）または炭化シリコン（ＳｉＣ）等の耐熱性材料からなり、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。プロセスチューブ２０３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整列させた状態で収容可能に構成されている。

プロセスチューブ２０３の外側には、プロセスチューブ２０３と同心円状に加熱手段（加熱機構）としてのヒータ２０７が設けられている。ヒータ２０７は円筒形状であり、保持板としてのヒータベース（図示せず）に支持されることにより垂直に据え付けられている。

プロセスチューブ２０３の下方には、プロセスチューブ２０３と同心円状にマニホールド２０９が配設されている。マニホールド２０９は、例えばステンレス等からなり、上端及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、プロセスチューブ２０３に係合しており、プロセスチューブ２０３を支持するように設けられている。なお、マニホールド２０９とプロセスチューブ２０３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。主にプロセスチューブ２０３とマニホールド２０９とにより処理容器（反応容器）が形成される。

マニホールド２０９には、第１ガス導入部としての第１ノズル２３３ａ、第２ガス導入部としての第２ノズル２３３ｂ、第３ガス導入部としての第３ノズル２３３ｃが、マニホールド２０９の側壁を貫通するように設けられている。第１ノズル２３３ａ、第２ノズル２３３ｂ、第３ノズル２３３ｃの下流側は、処理室２０１を構成しているプロセスチューブ２０３の内壁とウエハ２００との間における円弧状の空間に、プロセスチューブ２０３の内壁の下部より上部に沿って、また、ウエハ２００の積載方向に沿ってそれぞれ配設さ
れている。第１ノズル２３３ａ、第２ノズル２３３ｂ、第３ノズル２３３ｃの側面には、ガスを供給する供給孔であるガス供給孔２４８ａ、２４８ｂ、２４８ｃがそれぞれ設けられている。ガス供給孔２４８ａ、２４８ｂ、２４８ｃ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、更に同じ開口ピッチで設けられている。

第１ノズル２３３ａ、第２ノズル２３３ｂ、第３ノズル２３３ｃの上流端には、第１ガス供給管２３２ａ、第２ガス供給管２３２ｂ、第３ガス供給管２３２ｃの下流端がそれぞれ接続されている。第１ガス供給管２３２ａ、第２ガス供給管２３２ｂ、第３ガス供給管２３２ｃの上流端には、図１に示すガス供給ユニット１００の第１ガス供給流路１０１ａ、第２ガス供給流路１０１ｂ、第３ガス供給流路１０１ｃの下流端がそれぞれ接続されている。このように、処理室２０１内には、複数種類、ここでは３種類の処理ガスを供給するガス供給路として、３本のガス供給管が設けられている。主に、第１ノズル２３３ａ、第２ノズル２３３ｂ、第３ノズル２３３ｃ、第１ガス供給管２３２ａ、第２ガス供給管２３２ｂ、第３ガス供給管２３２ｃ及びガス供給ユニット１００により、ガス供給系が構成される。なお、ガス供給ユニット１００の構成については後述する。

マニホールド２０９には、処理室２０１内の雰囲気を排気するガス排気管２３１が設けられている。ガス排気管２３１には、上流側から順に、圧力検出器としての圧力センサ２４５、圧力調整器（圧力調整部）としてのＡＰＣ（ＡｕｔｏＰｒｅｓｓｕｒｅＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）バルブ２４２、真空排気装置としての真空ポンプ２４６が設けられている。なお、ＡＰＣバルブ２４２は、弁を開閉して処理室２０１内の真空排気・真空排気停止ができ、更に弁開度を調節して圧力調整可能なように構成されている開閉弁である。真空ポンプ２４６を作動させつつ、圧力センサ２４５により検出された圧力情報に基づいてＡＰＣバルブ２４２の弁の開度を調節することにより、処理室２０１内の圧力が所定の圧力（真空度）となるよう真空排気し得るように構成されている。主に、ガス排気管２３１、圧力センサ２４５、ＡＰＣバルブ２４２、真空ポンプ２４６により排気系が構成される。

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が着脱可能に設けられている。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構成されている。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Ｏリング２２０ｂが設けられている。シールキャップ２１９の処理室２０１と反対側には、後述する基板保持具としてのボート２１７を回転させる回転機構２６７が設置されている。回転機構２６７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。回転機構２６７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。シールキャップ２１９は、プロセスチューブ２０３の外部に垂直に設置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ように構成されている。ボートエレベータ１１５は、シールキャップ２１９を昇降させることで、ボート２１７を処理室２０１内に対して搬入・搬出することが可能なように構成されている。すなわち、ボートエレベータ１１５は、ウエハ搬送部（基板搬送部）として構成される。

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整列させて多段に保持するように構成されている。ボート２１７の下部には、例えば石英や炭化珪素等の耐熱性材料からなる断熱部材２１８が設けられており、ヒータ２０７からの熱がシールキャップ２１９側に伝わりにくくなるように構成されている。なお、断熱部材２１８は、石英や炭化珪素等の耐熱性材料からなる複数枚の断熱板と、これら断熱板を水平姿勢で多段に
支持する断熱板ホルダと、により構成してもよい。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（図６（ｂ）参照）が設置されている。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２０７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構成されている。温度センサ２６３は、第１ノズル２３３ａ、第２ノズル２３３ｂ、第３ノズル２３３ｃと同様に、プロセスチューブ２０３の内壁に沿って設けられている。

制御部（制御手段）であるコントローラ２８０は、圧力センサ２４５、ＡＰＣバルブ２４２、ヒータ２０７、温度センサ２６３、真空ポンプ２４６、回転機構２６７、ボートエレベータ１１５、シャッタ駆動装置及びガス供給ユニット１００等に接続されている。コントローラ２８０により、ＡＰＣバルブ２４２の開閉及び圧力センサ２４５に基づく圧力調整動作、温度センサ２６３に基づくヒータ２０７の温度調整、真空ポンプ２４６の起動・停止、回転機構２６７の回転速度調節、ボートエレベータ１１５によるボート２１７の昇降動作、シャッタ駆動装置によるシャッタ３００の開閉動作及びガス供給ユニット１００による処理ガスの供給動作等の制御が行われる。

（２）ガス供給ユニットの構成
続いて、ガス供給ユニット１００の構成について、図１、図３〜図５を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係るガス供給ユニット１００及びその周辺の概略構成図であり、図３は、本実施形態に係るガス供給ユニット１００の斜透視図であり、図４は、本実施形態に係るガス供給ユニット１００の部分断面拡大図であり、図５は、電磁弁１８０の斜視図であり、（ａ）は流体出力部１８０ａ側を、（ｂ）は信号受信部１８０ｂ側をそれぞれ示している。

図１に示すように、ガス供給ユニット１００は、例えば金属等からなり、内部を気密に封止することが可能に構成された気密筐体１９０を備えている。気密筐体１９０の内部は、図示しない排気部によって排気されたり、図示しないガス供給部によって不活性ガスや大気が供給されて換気されたり可能なように構成されている。

気密筐体１９０の内部には、例えば配管として構成された第１ガス供給流路１０１ａ、第２ガス供給流路１０１ｂ、第３ガス供給流路１０１ｃが配設されている。第１ガス供給流路１０１ａ、第２ガス供給流路１０１ｂ、第３ガス供給流路１０１ｃの上流端は、例えば、処理ガスの供給源であるＳｉＨ_４ガス供給源３００ａ，ＧｅＨ_４ガス供給源３００ｂ，Ｈｅガス供給源３００ｃにそれぞれ接続されている。第１ガス供給流路１０１ａ、第２ガス供給流路１０１ｂ、第３ガス供給流路１０１ｃの下流端は、上述した第１ガス供給管２３２ａ、第２ガス供給管２３２ｂ、第３ガス供給管２３２ｃの上流端にそれぞれ接続されている。

第１ガス供給流路１０１ａには、上流側から順に、ガス遮断用のハンドバルブ１１１ａ、圧力計１１０ａ、エアオペレーションバルブ１０９ａ、流量制御器としてのマスフローコントローラ１０５ａ、エアオペレーションバルブ１０２ａが設けられている。また、第２ガス供給流路１０１ｂには、上流側から順に、ガス遮断用のハンドバルブ１１１ｂ、圧力計１１０ｂ、エアオペレーションバルブ１０９ｂ、流量制御器としてのマスフローコントローラ１０５ｂ、エアオペレーションバルブ１０２ｂが設けられている。また、第３ガス供給流路１０１ｃには、上流側から順に、ガス遮断用のハンドバルブ１１１ｃ、圧力計１１０ｃ、エアオペレーションバルブ１０９ｃ、流量制御器としてのマスフローコントローラ１０５ｃ、エアオペレーションバルブ１０２ｃが設けられている。

第１ガス供給流路１０１ａのエアオペレーションバルブ１０９ａとマスフローコントローラ１０５ａとの間には、第１パージガス管１０６ａの下流端が接続されている。また、
第２ガス供給流路１０１ｂのエアオペレーションバルブ１０９ｂとマスフローコントローラ１０５ｂとの間には、第２パージガス管１０６ｂの下流端が接続されている。第１パージガス管１０６ａの上流端及び第２パージガス管１０６ｂの上流側は合流し、第３ガス供給流路１０１ｃのエアオペレーションバルブ１０９ｃとマスフローコントローラ１０５ｃとの間に接続されている。第１パージガス管１０６ａには、上流側から順に、逆止弁１０８ａ、エアオペレーションバルブ１０７ａが設けられている。また、第２パージガス管１０６ｂには、上流側から順に、逆止弁１０８ｂ、エアオペレーションバルブ１０７ｂが設けられている。

第１ガス供給流路１０１ａのマスフローコントローラ１０５ａとエアオペレーションバルブ１０２ａとの間には、第１ベント管１０３ａの上流端が接続されている。第１ベント管１０３ａの下流端は、上述したガス排気管２３１のＡＰＣバルブ２４２と真空ポンプ２４６との間に接続されている。第１ベント管１０３ａには、エアオペレーションバルブ１０４ａが設けられている。また、第２ガス供給流路１０１ｂのマスフローコントローラ１０５ｂとエアオペレーションバルブ１０２ｂとの間には、第２ベント管１０３ｂの上流端が接続されている。第２ベント管１０３ｂの下流端は、上述したガス排気管２３１のＡＰＣバルブ２４２と真空ポンプ２４６との間に接続されている。第２ベント管１０３ｂには、エアオペレーションバルブ１０４ｂが設けられている。

上述のエアオペレーションバルブ１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ，１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃ，１０７ａ，１０７ｂ，１０７ｃ，１０９ａ，１０９ｂ，１０９ｃ（以下、これらを総称して単にエアオペレーションバルブとも呼ぶ）は、それぞれ、流体（本実施形態では例えば大気）の供給により開閉動作が非電気的に制御される流体圧作動弁として構成されている。各エアオペレーションバルブには、それぞれ、大気の供給流路である流体配管１２０の下流端が接続されている。流体配管１２０の上流端は、それぞれ、電磁弁１８０に接続されている。

電磁弁１８０は、気密筐体１９０に直接接続されている。具体的には、電磁弁１８０は、図４に示すように電磁弁１８０の信号受信部１８０ｂが気密筐体１９０の外側を向き、流体出力部１８０ａが気密筐体１９０の内側を向くように、気密筐体１９０に開設された貫通穴に直接固定されている。なお、電磁弁１８０と気密筐体１９０との間には、気密筐体１９０内の気密を確保するゴムパッキン或いは金属パッキンなどのシール部材１８２が設けられている。シール部材１８２をゴムパッキンとすることで、気密筐体１９０内部と電磁弁１８０とを電気的に隔離することができる。電磁弁１８０の信号受信部１８０ｂは、信号線を介してコントローラ２８０と電気的に接続されている。また、電磁弁１８０の流体出力部１８０ａは、流体配管１２０を介して各エアオペレーションバルブとそれぞれ接続されている。電磁弁１８０は、コントローラ２８０からの制御信号（電気信号）を受信して、流体出力部１８０ａから流体配管１２０内への大気の供給を開始したり遮断したりすることで、各エアオペレーションバルブの開閉動作を制御するように構成されている。

このように、電磁弁１８０を気密筐体１９０に直接設けることで、電磁弁１８０を気密筐体１９０の外部に設ける場合に比べ、流体配管１２０の長さを短くすることができる。これにより、各エアオペレーションバルブの動作の応答性を高めることができる。そして、処理ガスの供給開始や停止のタイミングに遅れが生じることを回避でき、ウエハ２００への処理ガスの供給量を均一化させ、基板処理の品質を向上させることができる。

また、電磁弁１８０を気密筐体１９０に直接設けることで、流体出力部１８０ａと各エアオペレーションバルブとの間（気密筐体１９０を構成する壁をまたぐ部分）に継ぎ手を設けることなく、流体出力部１８０ａと各エアオペレーションバルブとを流体配管１２０
により直結することができる。その結果、エアオペレーションバルブを動作させる流体が漏洩し難くなり、エアオペレーションバルブの動作不良が生じ難くなる。

また、電磁弁１８０を気密筐体１９０に直接設けることで、電磁弁１８０とエアオペレーションバルブとの距離を、基板処理装置の設置場所などによらず常に一定の距離とすることができる。つまり、電磁弁１８０とエアオペレーションバルブとを接続する流体配管１２０の長さを、基板処理装置の設置場所などによらず常に一定の長さとすることができる。その結果、エアオペレーションバルブの応答速度を均一化させることができ（基板処理装置の機差等を少なくさせ）、基板処理の品質を向上させることができる。

次に、ガス供給ユニット１００によるガス供給制御について説明する。

ハンドバルブ１１１ａを開いた状態で、電磁弁１８０からの大気供給を開始或いは停止してエアオペレーションバルブ１０９ａ，１０２ａを開くことで、マスフローコントローラ１０５ａにより流量調整しつつ、第１ガス供給流路１０１ａ、第１ガス供給管２３２ａ、第１ノズル２３３ａを介した処理室２０１内へのＳｉＨ_４ガスの供給を開始できる。同様に、ハンドバルブ１１１ｂを開いた状態で、電磁弁１８０からの大気供給を開始或いは停止してエアオペレーションバルブ１０９ｂ，１０２ｂを開くことで、マスフローコントローラ１０５ｂにより流量調整しつつ、第２ガス供給流路１０１ｂ、第２ガス供給管２３２ｂ、第２ノズル２３３ｂを介した処理室２０１内へのＧｅＨ_４ガスの供給を開始できる。また同様に、ハンドバルブ１１１ｃを開いた状態で、電磁弁１８０からの大気供給を開始或いは停止してエアオペレーションバルブ１０９ｃ，１０２ｃを開くことで、マスフローコントローラ１０５ｃにより流量調整しつつ、第３ガス供給流路１０１ｃ、第３ガス供給管２３２ｃ、第３ノズル２３３ｃを介した処理室２０１内へのＨｅガスの供給を開始できる。

また、ハンドバルブ１１１ｃを開いた状態で、電磁弁１８０からの大気供給を開始或いは停止してエアオペレーションバルブ１０９ａを閉じ、エアオペレーションバルブ１０９ｃ，１０６ａ，１０２ａを開くことで、第１パージガス管１０６ａを介して、第１ガス供給流路１０１ａ（エアオペレーションバルブ１０９ａの下流側）内、第１ガス供給管２３２ａ内、第１ノズル２３３ａ内及び処理室２０１内にＨｅガスを供給してこれらをパージすることができる。同様に、ハンドバルブ１１１ｃを開いた状態で、電磁弁１８０からの大気供給を開始或いは停止してエアオペレーションバルブ１０９ｂを閉じ、エアオペレーションバルブ１０９ｃ，１０６ｂ，１０２ｂを開くことで、第２パージガス管１０６ｂを介して、第２ガス供給流路１０１ｂ（エアオペレーションバルブ１０９ｂの下流側）内、第２ガス供給管２３２ｂ内、第２ノズル２３３ｂ内及び処理室２０１内にＨｅガスを供給してこれらをパージすることができる。

また、ハンドバルブ１１１ａを開いた状態で、電磁弁１８０からの大気供給を開始或いは停止してエアオペレーションバルブ１０２ａを閉じ、エアオペレーションバルブ１０９ａ，１０４ａを開くことで、ＳｉＨ_４ガス供給源３００ａからのＳｉＨ_４ガスの供給を継続したまま、ＳｉＨ_４ガスを処理室２０１内に供給することなくバイパスさせ、第１ベント管１０３ａを介してガス排気管２３１から排出することが可能となる。同様に、ハンドバルブ１１１ｂを開いた状態で、電磁弁１８０からの大気供給を開始或いは停止してエアオペレーションバルブ１０２ｂを閉じ、エアオペレーションバルブ１０９ｂ，１０４ｂを開くことで、ＧｅＨ_４ガス供給源３００ｂからのＧｅＨ_４ガスの供給を継続したまま、ＧｅＨ_４ガスを処理室２０１内に供給することなくバイパスさせ、第２ベント管１０３ｂを介してガス排気管２３１から排出することが可能となる。

（３）基板処理工程
次に、上述の基板処理装置の処理炉２０２を用いて、半導体装置（デバイス）の製造工程の一工程として、基板としてのウエハ２００上に多結晶シリコンゲルマニウム（Ｐｏｌｙ−ＳｉＧｅ）膜を成膜する工程例について説明する。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２８０により制御される。

なお、本実施形態では、一例として、処理ガスとしてシリコンを含む原料ガスであるＳｉＨ_４ガスを、処理ガスとしてゲルマニウム含有ガスであるＧｅＨ_４ガスを、処理ガスとして希釈ガスあるいはパージガスであるＨｅガスを加熱された処理室２０１内に供給し、ＣＶＤ（ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法によりウエハ２００上にＰｏｌｙ−ＳｉＧｅを形成する。

（基板搬入工程）
まず、複数枚のウエハ２００をボート２１７に装填（ウエハチャージ）する。そして、図１に示すように、複数枚のウエハ２００を保持したボート２１７を、ボートエレベータ１１５によって持ち上げて処理室２０１内に搬入（ボートロード）する。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。

（圧力・温度調整工程）
処理室２０１内が所望の圧力（真空度）となるように、真空ポンプ２４６によって真空排気する。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ＡＰＣバルブ２４２の弁の開度をフィードバック制御する（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２０７によって加熱する。この際、処理室２０１内が所望の温度分布、具体的には処理室２０１内でＣＶＤ反応が生じるような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２０７への通電具合をフィードバック制御する（温度調整）。続いて、回転機構２６７によりボート２１７、すなわちウエハ２００の回転を開始する。圧力調整、温度調整、ウエハ２００の回転は、少なくとも後述する成膜工程の終了まで継続する。

（成膜工程）
続いて、処理室２０１内にＳｉＨ_４ガス、ＧｅＨ_４ガス及びＨｅガスを同時に供給する。具体的には、ハンドバルブ１１１ａを開いた状態で、電磁弁１８０からの大気供給を開始或いは停止してエアオペレーションバルブ１０９ａ，１０２ａを開くことで、マスフローコントローラ１０５ａにより流量調整しつつ、処理室２０１内へのＳｉＨ_４ガスの供給を開始する。同時に、ハンドバルブ１１１ｂを開いた状態で、電磁弁１８０からの大気供給を開始或いは停止してエアオペレーションバルブ１０９ｂ，１０２ｂを開くことで、マスフローコントローラ１０５ｂにより流量調整しつつ、処理室２０１内へのＧｅＨ_４ガスの供給を開始する。また同時に、ハンドバルブ１１１ｃを開いた状態で、電磁弁１８０からの大気供給を開始或いは停止してエアオペレーションバルブ１０９ｃ，１０２ｃを開くことで、マスフローコントローラ１０５ｃにより流量調整しつつ、処理室２０１内へのＨｅガスの供給を開始する。

処理室２０１内に供給されたＳｉＨ_４ガス及びＧｅＨ_４ガスは、Ｈｅガスにより希釈及び拡散されつつ、処理室２０１内を通過する際に加熱されたウエハ２００の表面と接触する。その結果、ウエハ２００上にＰｏｌｙ−ＳｉＧｅ膜が堆積（デポジション）する。所定時間経過してＰｏｌｙ−ＳｉＧｅ膜が所定の膜厚となったら、エアオペレーションバルブ１０９ａ，１０２ａ，１０９ｂ，１０２ｂをそれぞれ閉じ、処理室２０１内へのＳｉＨ_４ガス及びＧｅＨ_４ガスの供給を停止する。なお、エアオペレーションバルブ１０９ａ，１０９ｂを開けたまま、エアオペレーションバルブ１０２ａ，１０２ｂを閉じるとともに、エアオペレーションバルブ１０４ａ，１０４ｂを開き、ＳｉＨ_４ガス及びＧｅＨ_４ガス
を第１ベント管１０３ａ、第２ベント管１０３ｂを介して排出してもよい。

（パージ工程）
処理室２０１内へのＳｉＨ_４ガス及びＧｅＨ_４ガスの供給を停止した後は、エアオペレーションバルブ１０９ｃ，１０２ｃは開いたままとし、処理室２０１内へのＨｅガスの供給を継続して行う。これにより、処理室２０１内をＨｅガスによりパージし、処理室２０１内に残留している残留ガスや反応生成物を除去する。なおこの際、エアオペレーションバルブ１０７ａ，１０２ａ，１０７ｂ，１０２ｂを更に開くことにより、第１ガス供給流路１０１ａ（エアオペレーションバルブ１０９ａの下流側）内、第１ガス供給管２３２ａ内、第１ノズル２３３ａ内、第２ガス供給流路１０１ｂ（エアオペレーションバルブ１０９ｂの下流側）内、第２ガス供給管２３２ｂ内、第２ノズル２３３ｂ内を併せてパージしてもよい。

（大気圧復帰工程、基板搬出工程）
パージが完了したら、ヒータ２０７への電力供給を停止して処理室２０１内を降温させると共に、ＡＰＣバルブ２４２の開度を調整して処理室２０１内の圧力を大気圧に復帰させる。そして、上述した基板搬入工程に示した手順とは逆の手順によりボート２１７を処理室２０１内から搬出（ボートアンロード）し、所定膜厚のＰｏｌｙ−ＳｉＧｅ膜が成膜されたウエハ２００をボート２１７から脱装（ウエハディスチャージ）して、本実施形態に係る基板処理工程を終了する。

（４）本実施形態に係る効果
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、電磁弁１８０を気密筐体１９０に直接設けることで、電磁弁１８０を気密筐体１９０の外部に設ける場合に比べ、流体配管１２０の長さを短くすることができる。これにより、各エアオペレーションバルブの動作の応答性を高めることができる。そして、処理ガスの供給開始や停止のタイミングに遅れが生じることを回避でき、ウエハ２００への処理ガスの供給量を均一化させ、基板処理の品質を向上させることができる。

（ｂ）本実施形態によれば、電磁弁１８０を気密筐体１９０に直接設けることで、流体出力部１８０ａと各エアオペレーションバルブとの間（気密筐体１９０を構成する壁をまたぐ部分）に継ぎ手を設けることなく、流体出力部１８０ａと各エアオペレーションバルブとを流体配管１２０により直結することができる。その結果、エアオペレーションバルブを動作させる流体が漏洩し難くなり、エアオペレーションバルブの動作不良が生じ難くなる。

（ｃ）本実施形態によれば、電磁弁１８０を気密筐体１９０に直接設けることで、電磁弁１８０とエアオペレーションバルブとの距離を、基板処理装置の設置場所などによらず常に一定の距離とすることができる。つまり、電磁弁１８０とエアオペレーションバルブとを接続する流体配管１２０の長さを、基板処理装置の設置場所などによらず常に一定の長さとすることができる。その結果、エアオペレーションバルブの応答速度を均一化させることができ（基板処理装置の機差等を少なくさせ）、基板処理の品質を向上させることができる。

（ｄ）本実施形態にかかるエアオペレーションバルブは、それぞれ、流体（本実施形態では例えば大気）の供給により開閉動作が非電気的に制御される流体圧作動弁として構成されている。このように、非電気的に開閉動作が制御される弁を用いることで、仮に処理ガスとして用いた可燃性ガスや支燃性ガスが気密筐体１９０内に漏洩してしまった場合であ
っても、爆発や火災を容易に回避することが可能となり、安全性を高めることができる。

（ｅ）本実施形態によれば、電磁弁１８０と気密筐体１９０との間に、気密筐体１９０内の気密を確保するゴムパッキン或いは金属パッキンなどのシール部材１８２が設けられている。これにより、仮に処理ガスとして用いた可燃性ガス、支燃性ガス、有毒ガス等が気密筐体１９０外に漏洩してしまうことを回避できる。また、シール部材１８２をゴムパッキンとすることで、気密筐体１９０内部と電磁弁１８０との電気的絶縁を確保することができ、爆発や火災をさらに容易に回避することが可能となり、より安全性を高めることができる。

（ｆ）本実施形態によれば、電磁弁１８０を気密筐体１９０に直接設けることで、ガス供給ユニット１００のサイズを小型化することができる。また、ガス供給ユニット１００周辺の配線、配管を簡素化できる。これにより、基板処理装置の設置場所の省スペース化を図ることが出来る。

以下、参考までに、従来のガス供給ユニット１００’の構成について図２を用いて説明する。図２に示すように、従来のガス供給ユニット１００’では、電磁弁１８０’が気密筐体１９０’の外部に設けられていた。そのため、流体配管１２０’の長さが長くなり、エアオペレーションバルブ１０２ａ’，１０２ｂ’，１０２ｃ’の動作に遅延を生じさせ、処理ガスの供給開始や停止のタイミングが遅れ、基板への処理ガスの供給量が変動するなど基板処理の品質を低下させてしまう場合があった。また、流体配管１２０’の途中（気密筐体１９０’を構成する壁をまたぐ部分）に設けられたパネルユニオン等の継ぎ手１８１’部分から流体が漏洩し易く、エアオペレーションバルブ１０２ａ’，１０２ｂ’，１０２ｃ’の動作不良を生じさせることがあった。また、電磁弁１８０’を設置する場所によっては、電磁弁１８０’とエアオペレーションバルブ１０２ａ’，１０２ｂ’，１０２ｃ’とを結ぶ流体配管１２０’の長さが変動する場合があり、エアオペレーションバルブ１０２ａ’，１０２ｂ’，１０２ｃ’の応答速度が不均一となって、基板処理の品質を低下させてしまう場合があった。これに対し、本実施形態によれば、電磁弁１８０を気密筐体１９０に直接設けているため、これらの課題を効果的に解決することが出来る。

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

例えば、上述の実施形態では、処理ガスとしてＳｉＨ_４ガス、ＧｅＨ_４ガス及びＨｅガスを用い、ウエハ２００上にＰｏｌｙ−ＳｉＧｅ膜を形成する場合について説明したが、本発明は係る形態に限定されない。すなわち、ウエハ２００上に異なる種類の薄膜を形成したり、異なる種類の処理ガスを用いたりする場合であっても本発明は好適に適用可能である。また、ウエハ２００上に薄膜を形成する場合に限らず、ウエハ２００の表面やウエハ２００上に形成された薄膜を酸化、窒化又は炭化させたり、これらをエッチングしたりする場合にも本発明は好適に適用可能である。

また例えば、上述の実施形態では、処理室２０１内に３種類の処理ガスを供給する構成について説明したが、処理ガスの種類は３種類に限らず、２種類以下であっても４種類以上であってもよい。

また例えば、上述の実施形態にかかるエアオペレーションバルブは、例えば大気の供給により開閉動作が制御される流体圧作動弁として構成されていたが、本発明は係る形態に限定されない。すなわち、大気以外の気体や液体等の他の流体の供給により開閉動作が制御される流体圧作動弁として構成されていてもよい。

また例えば、上述の実施形態にかかるガス供給ユニット１００は、電磁弁１８０を１つ有していたが、本発明は係る形態に限定されず、２つ以上有していてもよい。この場合、複数の電磁弁１８０を気密筐体１９０の１つの面に集中して設けてもよいし、２つ以上の面に分散して設けてもよい。なお、電磁弁１８０を設ける位置は、例えば、エアオペレーションバルブとの距離が最も近くなる位置、すなわち、流体配管１２０の長さがそれぞれ最短となる位置にするとよい。

＜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。

本発明の一態様によれば、
基板を処理する処理室内への処理ガスの供給を制御するガス供給ユニットを備える基板処理装置であって、
前記ガス供給ユニットは、
上流側が処理ガスの供給源に接続され、下流側が前記処理室内へ連通するガス導入配管に接続されるガス供給流路と、
前記ガス供給流路上に設けられ、流体配管を介した流体の供給により開閉が制御される流体圧作動弁と、
制御信号を受信する信号受信部、及び前記流体配管内に流体を供給する流体出力部を有し、前記信号受信部が受信した制御信号に基づいて前記流体配管を介した前記流体圧作動弁への流体の供給を制御する電磁弁と、
少なくとも前記ガス供給流路及び前記流体圧作動弁の外部を気密に囲う気密筐体と、を備え、
前記電磁弁は前記気密筐体に直接固定されている基板処理装置が提供される。

好ましくは、
前記電磁弁は、前記信号受信部が前記気密筐体の外側を向き、前記流体出力部が前記気密筐体の内側を向くように、前記気密筐体に開設された貫通穴に直接固定されている。

また好ましくは、
前記電磁弁と前記気密筐体との間に、前記気密筐体内の気密を確保するシール部材が設けられている。

本発明の他の態様によれば、
基板を処理する処理室内への処理ガスの供給を制御するガス供給ユニットであって、
上流側が処理ガスの供給源に接続され、下流側が前記処理室内へ連通するガス導入配管に接続されるガス供給流路と、
前記ガス供給流路上に設けられ、流体配管を介した流体の供給により開閉が制御される流体圧作動弁と、
制御信号を受信する信号受信部、及び前記流体配管内に流体を供給する流体出力部を有し、前記信号受信部が受信した制御信号に基づいて前記流体配管を介した前記流体圧作動弁への流体の供給を制御する電磁弁と、
少なくとも前記ガス供給流路及び前記流体圧作動弁の外部を気密に囲う気密筐体と、を備え、
前記電磁弁は前記気密筐体に直接固定されているガス供給ユニットが提供される。

１００ガス供給ユニット
１０１ａ第１ガス供給流路（ガス供給流路）
１０１ｂ第２ガス供給流路（ガス供給流路）
１０１ｃ第３ガス供給流路（ガス供給流路）
１０２ａ〜１０２ｃエアオペレーションバルブ（流体圧作動弁）
１０４ａ〜１０４ｃエアオペレーションバルブ（流体圧作動弁）
１０７ａ〜１０７ｃエアオペレーションバルブ（流体圧作動弁）
１０９ａ〜１０９ｃエアオペレーションバルブ（流体圧作動弁）
１８０電磁弁
１８０ａ流体出力部
１８０ｂ信号受信部
１９０気密筐体
２００ウエハ（基板）
２０１処理室
３００ａＳｉＨ_４ガス供給源（処理ガスの供給源）
３００ｂＧｅＨ_４ガス供給源（処理ガスの供給源）
３００ｃＨｅガス供給源（処理ガスの供給源）

Claims

基板を処理する処理室内への処理ガスの供給を制御するガス供給ユニットを備える基板処理装置であって、
前記ガス供給ユニットは、
上流側が処理ガスの供給源に接続され、下流側が前記処理室内へ連通するガス導入配管に接続されるガス供給流路と、
前記ガス供給流路上に設けられ、流体配管を介した流体の供給により開閉が制御される流体圧作動弁と、
制御信号を受信する信号受信部及び前記流体配管内に流体を供給する流体出力部を有し、前記信号受信部が受信した制御信号に基づいて前記流体配管を介した前記流体圧作動弁への流体の供給を制御する電磁弁と、
少なくとも前記ガス供給流路及び前記流体圧作動弁の外部を気密に囲う気密筐体と、を備え、
前記電磁弁は前記気密筐体に直接固定されている
ことを特徴とする基板処理装置。
前記電磁弁は、前記信号受信部が前記気密筐体の外側に向き、前記流体出力部が前記気密筐体の内側に向くように、前記気密筐体に開設された貫通穴に直接固定されている
ことを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
前記電磁弁と前記気密筐体との間に、前記気密筐体内の気密を確保するシール部材が設けられている
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の基板処理装置。