JP2016207719A

JP2016207719A - 縦型熱処理装置

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Publication number: JP2016207719A
Application number: JP2015084401A
Authority: JP
Inventors: 侑矢 ▲高▼村; Yuya Takamura
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2015-04-16
Filing date: 2015-04-16
Publication date: 2016-12-08
Anticipated expiration: 2035-04-16
Also published as: JP6447338B2

Abstract

【課題】基板保持具に棚状に基板を保持して、処理容器を囲む加熱部により基板を加熱すると共に当該基板に処理ガスを供給して成膜する縦型熱処理装置において、基板保持具の下方に設けられる断熱部材に成膜されることを防ぐこと。
【解決手段】基板保持具がその上に搭載され、前記基板保持具の搬入口を塞ぐために昇降自在な蓋体と、前記基板保持具の下方側にて前記蓋体の上に設けられた筒状の支柱と、前記支柱に沿って棚状に配列された複数の遮熱板と、からなる断熱部材と、前記処理ガスの供給時に互いに上下に隣接する遮熱板の間にパージガスを供給するために前記支柱の管壁に形成されたパージガス供給口と、を備えるように装置を構成する。このような構成により、クリーニング処理時にガスが供給されにくい、隣接する遮熱板間における成膜を抑えることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、基板保持具に棚状に基板を保持して、処理容器を囲む加熱部により基板を加熱すると共に当該基板に処理ガスを供給して成膜する縦型熱処理装置に関する。

一般に、半導体製品を製造するためには半導体ウエハ（以下、ウエハと記載する）に対して、ＡＬＤ(Atomic Layer Deposition)やＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition)などの成膜処理が行われる。この成膜処理は、複数枚のウエハを一度に処理するバッチ式の縦型熱処理装置で行われる場合がある。その場合、例えばウエハを縦型のウエハボートへ移載して、棚状に多段に保持させた後、当該ウエハボートを真空雰囲気が形成される処理容器内に下方側から搬入（ロード）して、ウエハボートの搬入口を蓋体により閉鎖する。然る後、処理容器内を加熱しながら当該処理容器内に処理ガスを供給して成膜処理を行う。

上記の処理容器内においては、搬入口及びその周囲の温度の上昇を防ぐために、蓋体とウエハボートの載置領域との間に断熱部材が配置される。この断熱部材は、互いに積層された複数の遮熱板と、各板を支持する支柱とにより構成される場合があり、特許文献１にはそのような構成の断熱部材について示されている。例えば繰り返し複数回、ボートの搬入出及び成膜処理が行われた後、ウエハが搭載されてないウエハボートが処理容器内に搬入されて、搬入口が閉鎖され、処理容器内が加熱されると共にクリーニングガスが供給されて、クリーニング処理が行われる。このクリーニング処理によって、ウエハボートの表面、処理容器の内壁面、及び断熱部材の表面に形成された膜がエッチングされて除去される。

ところで、互いに隣接する遮熱板同士の隙間は比較的小さいため、当該隙間には成膜処理用の処理ガスが供給され難いが、繰り返し成膜処理が行われることによってこの隙間にも成膜されるため、クリーニング処理については当該隙間に形成された膜についても除去できるように行われることが求められる。しかし、当該隙間には処理ガス同様、クリーニングガスも供給されにくい。それに対して遮熱板の端部や断熱部材の外側に向かう支柱の側面は、前記隙間に比べるとクリーニングガスに曝されやすい。つまり、上記の断熱部材にはその形状に起因して、クリーニングガスに比較的曝され難い箇所と、比較的曝されやすい箇所とが存在する。

また、上記の縦型熱処理装置にて例えばＳｉＮ（窒化シリコン）膜など単一の膜を成膜する場合、当該膜を選択的にエッチングして除去できるような条件でクリーニング処理を行うことができる。つまり、断熱部材への影響が抑えられるようにクリーニング処理を行うことができる。しかし、当該縦型熱処理装置では例えばＳｉＮ膜とＳｉＯ_２（酸化シリコン）膜との積層膜など、複数種類の膜を成膜する場合がある。上記のようにクリーニングガスが進入し難い断熱部材の遮熱板間においてもそれらの各種の膜を除去できるようにクリーニング処理の条件を設定すると、上記の断熱部材のクリーニングガスに曝されやすい箇所が比較的大きくエッチングされてしまうおそれがある。そのようにエッチングが起きる場合、長期的な視点で見ると、当該断熱部材の耐久性に問題が生じてしまう可能性が考えられる。

このような断熱部材のエッチングが起きないようにクリーニング処理の条件を設定すると、上記の隣接する遮熱板間の隙間ではクリーニング処理後も膜が残留するおそれがある。そして、成膜処理が繰り返されることで累積される膜の膜厚が大きくなると、膜にクラックが生じ、当該膜の破片が飛散して、パーティクルとなってウエハに付着してしまうおそれがある。

特許文献１の装置については、このような断熱部材に成膜される問題について考慮されていない。また特許文献２については、断熱部材からパージガスを供給することについて記載されているが、当該断熱部材は既述のような遮熱板が積層された構成とはなっておらず、既述の隣接する遮熱板の間において成膜される問題に着眼されていない。

特開平７−１７６４９０特開平７−１２２５１２

本発明はこのような事情においてなされたものであり、その目的は、基板保持具に棚状に基板を保持して、処理容器を囲む加熱部により基板を加熱すると共に当該基板に処理ガスを供給して成膜する縦型熱処理装置において、基板保持具の下方に設けられる断熱部材に成膜されることを防ぐことである。

本発明の縦型熱処理装置は、基板保持具に棚状に基板を保持して、縦型の処理容器の下端の搬入口から搬入し、前記処理容器を囲む加熱部により基板を加熱すると共に当該基板に処理ガスを供給して成膜する縦型熱処理装置において、
前記基板保持具がその上に搭載され、前記搬入口を塞ぐために昇降自在な蓋体と、
前記基板保持具の下方側にて前記蓋体の上に設けられた筒状の支柱と、前記支柱に沿って棚状に配列された複数の遮熱板と、からなる断熱部材と、
前記処理ガスの供給時に互いに上下に隣接する前記遮熱板の間にパージガスを供給するために前記支柱の管壁に形成されたパージガス供給口と、
を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、断熱部材を構成する支柱が筒状に構成され、当該支柱の管壁に形成されたパージガス供給口から処理ガスの供給時に、互いに上下に隣接する遮熱板の間にパージガスが供給される。このような構成によって、遮熱板と遮熱板との間に流入した処理ガスを除去し、断熱部材における成膜を抑えることができる。

本発明の第１の実施形態に係る縦型熱処理装置の縦断側面図である。前記縦型熱処理装置に設けられる蓋体、ターンテーブル及び断熱部材の縦断側面図である。前記断熱部材の斜視図である。前記縦型熱処理装置に設けられる処理容器の内部のガスの流れを示す説明図である。前記断熱部材におけるガスの流れを示す説明図である。本発明の第２の実施形態に係る縦型熱処理装置の縦断側面図である。前記縦型熱処理装置に設けられる断熱部材の縦断側面図である。断熱部材の構成の説明図である。断熱部材を構成する支柱の他の構成例を示す横断平面図である。

（第１の実施形態）
本発明の第１の実施の形態に係る縦型熱処理装置１について、縦断側面図である図１を参照しながら説明する。縦型熱処理装置１は、ＣＶＤによりウエハＷにＳｉＮとＳｉＯ_２とからなる積層膜を形成する成膜装置である。図中１１は、例えば石英により縦型の円筒状に形成された処理容器であり、この処理容器１１内の上部側は、天井板１２により封止されている。また処理容器１１の下端側には、例えば円筒状に形成されたマニホールド１３が連結されている。マニホールド１３の下端は基板搬入出口１４として開口されており、例えば石英により構成された蓋体２により気密に閉じられるように構成されている。蓋体２は基板搬入出口１４を開閉できるように、ボートエレベータ１５により昇降自在に構成されている。なお図中２０は、蓋体２とマニホールド１３との間に介在するＯリングである。

蓋体２上には平面視円形のターンテーブル２１が設けられており、このターンテーブル２１の上には後述する断熱部材７が設けられている。断熱部材７上には基板保持具であるウエハボート３が搭載されている。ウエハボート３は、例えば３本の支柱３１（図１では２本のみ表示している）を備えており、円形の基板であるウエハＷの外縁部を支持して、複数枚例えば１２５枚のウエハＷを上下方向に棚状に保持できる。

ボートエレベータ１５による蓋体２の昇降によって、ウエハボート３は、当該ウエハボート３が処理容器１１内にロード（搬入）され、蓋体２により処理容器１１の基板搬入出口１４が塞がれる処理位置と、処理容器１１の下方側の搬出位置との間で昇降自在に構成される。前記搬出位置とは、図示しない移載機構によりウエハボート３に対してウエハＷが移載される位置である。

処理容器１１の側壁には、当該処理容器１１内の雰囲気を真空排気するために、上下に細長い排気口１６が形成されている。この排気口１６には、これを覆うようにして例えば石英よりなる断面コ字状に形成された排気カバー部材１７が取り付けられている。排気カバー部材１７は、例えば処理容器１１の側壁に沿って上下に伸びて、処理容器１１の上方側を覆うように構成されており、例えば当該排気カバー部材１７の天井側にはガス出口１８が形成されている。このガス出口１８には、真空ポンプ及び排気流量を調整するための調整部などにより構成された排気機構１９が接続されている。図中１０は加熱部をなすヒーターであり、処理容器１１の外周を囲むように設けられており、処理容器１１内を加熱する。

上記のマニホールド１３の側壁には、ガス供給路４１の一端（下流端）が挿入されており、このガス供給路４１の一端には、例えば石英管からなるガスノズル４２が接続されている。処理ガス供給部であるガスノズル４２は処理容器１１の側壁に沿って伸び、排気口１６に対向するように設けられている。図中４３はガス供給口であり、ウエハボート３に保持された各ウエハＷに側方からガスを供給できるように、ガスノズル４２の長さ方向に沿って多数開口されている。

ガス供給路４１の他端側（上流側）は例えば４つに分岐して分岐路４４Ａ〜４４Ｄを形成し、分岐路４４Ａ〜４４Ｄの上流端は、窒素（Ｎ_２）ガスの供給源４５Ａ、アンモニア（ＮＨ_３）ガスの供給源４５Ｂ、ジクロロシラン（ＤＣＳ：ＳｉＨ_２Ｃｌ_２）ガスの供給源４５Ｃ、二酸化窒素（ＮＯ_２）ガスの供給源４５Ｄに夫々接続されている。ＮＨ_３ガス、ＤＣＳガス及びＮＯ_２ガスは、成膜を行うための処理ガスであり、Ｎ_２ガスは各部をパージするためのパージガスである。分岐路４４Ａ〜４４Ｄの上流側にはマスフローコントローラＭＦＣ１〜ＭＦＣ４が夫々介設され、分岐路４４Ａ〜４４Ｄの下流側にはバルブＶ１〜Ｖ４が夫々介設されている。

また、マニホールド１３の側壁には、クリーニングガス供給部であるガス供給路４６の一端（下流端）が挿入されており、ガス供給路４６の上流端は例えば２つに分岐して分岐路４７Ａ、４７Ｂを形成し、分岐路４７Ａ、４７Ｂの上流端は、フッ素（Ｆ_２）ガスの供給源４８Ａ、フッ化水素（ＨＦ）ガスの供給源４８Ｂに夫々接続されている。ＨＦガス及びＦ_２ガスの混合ガスが、背景技術の項目で説明したクリーニングガスとして用いられる。分岐路４７Ａ、４７Ｂの上流側にはマスフローコントローラＭＦＣ５、ＭＦＣ６が夫々介設され、分岐路４７Ａ、４７Ｂの下流側にはバルブＶ５、Ｖ６が夫々介設されている。

上記の蓋体２及びターンテーブル２１について、縦断側面図である図２も参照しながら、さらに詳しく説明する。蓋体２の中心部には、当該蓋体２を垂直に貫通する貫通孔が形成されており、当該貫通孔内には軸部材をなす回転筒５１の上端部が下方側から垂直に挿入され、ターンテーブル２１の裏面中央部に接続されている。回転筒５１の下端部は外方側へ折り返され、平面視リング状の凹部５３を形成している。蓋体２の下面にはプレート５４が取り付けられている。当該プレート５４は貫通孔を備えており、上記の回転筒５１は、このプレート５４の貫通孔を貫通して設けられている。

また、プレート５４の貫通孔の周縁部は、上記の凹部５３内に進入するように下方へ延伸されて固定筒５５を形成している。固定筒５５の外側面と凹部５３の側面との隙間にはベアリング５６が設けられており、ベアリング５６の下方には当該隙間をシールするシール部材５７が設けられている。また、プレート５４の下方には、固定筒５５及び回転筒５１を囲うように上方が開口したカップ体５８が設けられ、カップ体５８の上端部は、プレート５４の周縁部に接続されている。

回転筒５１の下端部内には垂直なガス供給管６１の一端が下方から進入するように設けられており、ガス供給管６１の他端はカップ体５８を貫通し、バルブＶ７、ＭＦＣ７をこの順に介して、分岐路４４ＡにおけるＮ_２ガス供給源４５ＡとＭＦＣ１との間に接続されている（図１参照）。そして、ガス供給管６１の外側面と回転筒５１の内側面との隙間には、ベアリング６２が設けられている。また、ベアリング６２の下方には当該隙間をシールするためのシール部材６３が設けられている。このベアリング６２と上記のベアリング５６とにより、回転筒５１が蓋体２に対して回転自在に支持される。また、シール部材５７、６３としては回転筒５１の回転を妨げないように、例えば磁性流体により構成される。

また、上記の蓋体２の貫通孔の内周面及び固定筒５５の内周面と、回転筒５１の外周面との隙間を６０とすると、固定筒５５の凹部５３の上方側には、ガス供給管６４の一端が隙間６０に開口するように接続されている。ガス供給管６４の他端は、カップ体５８を貫通し、バルブＶ８、ＭＦＣ８をこの順に介して、分岐路４１ＡにおけるＮ２ガス供給源４５ＡとＭＦＣ１との間に接続されている（図１参照）。このような構成により、ガス供給管６４からＮ２ガスが隙間６０に供給され、当該Ｎ２ガスは隙間６０から処理容器１１内へと流れる。このようにＮ２ガスの流れが形成されることで、隙間６０に成膜用の各処理ガスが流入して成膜されてしまうことが防がれる。なお、各バルブＶはガスの給断を、各流量調整部ＭＦはガス供給量の調整を夫々行う。

カップ体５８の外部には、駆動機構であるモータ６５が蓋体２に対して固定されて設けられている。カップ体５８に設けられた開口部５９を介してモータ６５と回転筒５１とはベルト６６で接続されており、モータ６５の回転により回転筒５１が軸周りに回転する。それによって回転筒５１に接続されたターンテーブル２１が周方向に回転し、断熱部材７上のウエハボート３も回転する。そのようにウエハボート３が回転することで、ウエハＷが周方向に回転する。

ターンテーブル２１上には例えば石英により構成される断熱部材７が設けられている。この断熱部材７は、図１中３２として表示するウエハボート３の底板よりも下方に位置し、処理容器１１内におけるウエハボート３の底板３２よりも上の雰囲気と基板搬入出口１４の雰囲気とを断熱する。斜視図である図３も参照しながら、当該断熱部材７について説明すると、断熱部材７は、６本の垂直な支柱７１と６枚の水平な遮熱板７２とにより構成されている。各支柱７１は、当該ターンテーブル２１の周方向に沿って配置されており、その下端部はターンテーブル２１の上面に設けられた凹部２４に差し込まれている。遮熱板７２は円形状に構成され、上下に間隔をおいて互いに重なるように設けられている。つまり、遮熱板７２は、支柱７１に沿って棚状に配列されている。

支柱７１は、各遮熱板７２の周縁部を支持しており、例えば支柱７１に貫通されて支持されている。上記のウエハボート３の底板３２の下面には、支柱７１に対応する位置に円柱状の支持脚３３が設けられており、支柱７１の上端面に形成された凸部と支持脚３３の下端面に形成された凹部とが係合することで、ウエハボート３が断熱部材７の上に支持される。なお、図３では上記の支柱７１の凸部の表示は省略している。図２に示す上下に互いに隣接する遮熱板７２と遮熱板７２との間隔Ｈ１は、例えば７ｍｍ〜２５ｍｍであり、この例では１２ｍｍである。

各支柱７１の内部には、当該支柱７１の長さ方向に沿ってＮ_２ガスの流路７３が形成されている。従って支柱７１は筒状であり、Ｎ_２のガスの供給管として構成されている。そして、支柱７１の側壁（管壁）には流路７３に連通するガス供給口７４が、上下に隣接する遮熱板７２の間において遮熱板７２の中心部に向かうように開口している。上記のターンテーブル２１には、その上流端が回転筒５１の筒内に開口し、且つその下流端が凹部２４の底面に開口すると共に支柱７１の流路７３に連通するＮ_２ガスの流路６７が形成されており、上記のガス供給管６１から回転筒５１内に供給されたＮ_２ガスは、当該流路６７、７３を介してガス供給口７４から吐出される。

また、上記の縦型熱処理装置１は、例えばコンピュータにより構成される制御部１００を備えている（図１参照）。前記制御部１００は、ボートエレベータ１５による蓋体２の昇降、ヒーター１０の温度、流量調整部ＭＦＣによるガスの供給量、バルブＶの開閉によるガスの給断、排気機構１９による排気量、モータ６５によるターンテーブル２１の回転などを制御するように構成されている。より具体的には、制御部１００は、処理容器１１内で行われる後述する一連の処理のステップを実行するためのプログラムを備え、当該プログラムの命令を読み出して縦型熱処理装置１の各部に制御信号を出力する。なお、このプログラムは、例えばハードディスク、フレキシブルディスク、コンパクトディスク、マグネットオプティカルディスク（ＭＯ）、メモリーカード等の記憶媒体に格納された状態で制御部１００に格納される。

続いて、縦型熱処理装置１にて実施される成膜処理について説明する。先ず、多数枚のウエハＷをウエハボート３に棚状に載置し、処理容器１１内にその下方より搬入（ロード）して、蓋体２で基板搬入出口１４を閉じ、処理容器１１を密閉する。そして処理容器１１内が排気機構１９によって所定の圧力の真空雰囲気となるように真空引きされると共に、ヒーター１０により処理容器１１内が所定の温度に加熱される。

そして、モータ６５によりターンテーブル２１が回転し、ガスノズル４２から成膜用の処理ガスとしてＤＣＳガス及びＮＨ_３ガスの供給が開始されると共に、隙間６０及び支柱７１のガス供給口７４からのＮ_２ガスの供給が開始される。図４では、このときの処理容器１１内の各ガスの流れを実線の矢印で模式的に示している。ターンテーブル２１の回転によって、図中点線の矢印で示すように回転するウエハＷの表面にＤＣＳガスとＮＨ_３ガスとが供給され、ウエハＷの熱により、これらのガスが互いに反応してＳｉＮが生成し、当該ＳｉＮがウエハＷに堆積する。即ち、ＣＶＤによりＳｉＮ膜がウエハＷ表面に形成される。

図５は互いに隣接する遮熱板７２、７２間を示しており、処理ガスを点線の矢印で、支柱７１から吐出されるＮ_２ガス（パージガス）を実線の矢印で夫々示している。遮熱板７２、７２間において支柱７１が配置された領域の内側の領域（図中７５として表示）に流入した処理ガスは、上記のＮ_２ガスにより遮熱板７２の中心へ向けてパージされる。その結果として、当該内側領域７５に向かう支柱７１の側面及び内側領域７５に面する遮熱板７２の表面で各ガスが反応してＳｉＮ膜が形成されることが防がれる。パージされた処理ガスは、隣接する遮熱板７２間のコンダクタンスが大きい空間から遮熱板７２の外側の処理室内へと流れ、その後、排気口１６へと流れて処理容器１１内から除去される。

ＤＣＳガス及びＮＨ_３ガスが所定の時間吐出されると、これらのガスの吐出が停止する。また隙間６０及び支柱７１のガス供給口７４からのＮ_２ガスの吐出も停止する。然る後、ガスノズル４２からＮ_２ガスが吐出され、処理容器１１内に残留する処理ガスがパージされる。ガスノズル４２からＮ_２ガスが所定の時間吐出されると、当該Ｎ２ガスの吐出が停止する。そして、ガスノズル４２から処理ガスであるＤＣＳガス及びＮＯ_２ガスの供給が開始されると共に、隙間６０及び支柱７１のガス供給口７４からＮ_２ガスの供給が再開される。

ＤＣＳガス及びＮＯ_２ガスが回転するウエハＷ表面に供給されて、ＣＶＤによってＳｉＯ_２膜が形成される。このＳｉＯ_２膜の形成時には、上記のＳｉＮ膜の形成時と同様、既述の断熱部材７の内側領域７５に流入した処理ガスは、Ｎ_２ガスによって当該内側領域７５からパージされ、排気口１６から排気される。従って、当該内側領域７５に向かう支柱７１の側面及び遮熱板７２の表面にＳｉＯ_２膜が形成されることが防がれる。

ＤＣＳガス及びＮＯ２ガスが所定の時間吐出されると、これらのガスの吐出が停止する。また隙間６０及び支柱７１のガス供給口７４からのＮ_２ガスの吐出も停止する。そして、処理容器１１内の真空度が低下すると共にヒーター１０の出力が低下し、ターンテーブル２１の回転が停止すると、蓋体２が下降して、ウエハボート３が処理容器１１から搬出されて、成膜処理が終了する。なお、この成膜処理は一例であり、ＳｉＯ２膜の上側にＳｉＮ膜が形成されてもよいし、ＳｉＯ２膜及びＳｉＮ膜を交互に繰り返し成膜するようにしてもよい。そのように成膜する場合においても、上記のように各処理ガスの供給時に支柱７１からパージガスが供給され、断熱部材７への成膜が抑えられる。

続いて、処理容器１１内のクリーニング処理について説明する。上記の成膜処理が例えば所定の回数繰り返し行われた後、ウエハＷが搭載されてない状態でウエハボート３が成膜処理時と同様に処理容器１１に搬入され、蓋体２により基板搬入出口１４が閉鎖され、所定の排気量で処理容器１１内が排気されて、真空雰囲気が形成される。また、ヒーター１０により処理容器１１内が加熱されると共に、ターンテーブル２１が回転する。

然る後、ガス供給路４６にＦ_２ガス及びＨＦガスが供給されて混合され、クリーニングガスとして処理容器１１内に吐出される。また、このクリーニングガスの吐出開始と共に、成膜処理時と同様に、隙間６０及び支柱７１のガス供給口７４からのＮ２ガスの吐出が開始される。このＮ_２ガスの吐出は、隙間６０及び支柱７１内にクリーニングガスが流入して、蓋体２や支柱７１がエッチングされることを防ぐために行われる。

処理容器１１内に吐出されたクリーニングガスが処理容器１１内の各部に行き渡り、ＳｉＯ_２膜及びＳｉＮ膜を除去する。ところで、断熱部材７においては、既述のように内側領域７５に向かってガス供給口７４が形成されているため、成膜処理中、内側領域７５に面していない各部、具体的には遮熱板７２の周縁部及び支柱７１の内側領域７５に向かう側とは反対側の側面についてはＳｉＮ膜及びＳｉＯ２膜が形成されることになる。しかしこの内側領域７５に面していない各部は内側領域７５に面する各部に比べて入り組んだ位置に無いため、クリーニングガスに接触しやすい。従って、このクリーニング処理で内側領域７５に面していない各部のＳｉＮ膜及びＳｉＯ２膜が除去される。

また、既述の成膜処理において支柱７１及び遮熱板７２について内側領域７５に面する各部に僅かに成膜がなされたとしても、このクリーニング処理時においてクリーニングガスが内側領域７５に供給されて膜が除去されるように、当該クリーニング処理時における支柱７１からのＮ_２ガスの吐出量が制御される。具体的に、クリーニング処理時にガス供給源４５Ａから各支柱７１へ供給するＮ_２ガスの流量は、成膜処理時にガス供給源４５Ａから各支柱７１へ供給するＮ_２ガスの流量よりも少なくなるように制御される。

クリーニングガスが所定の時間供給されると、クリーニングガスの供給が停止すると共に、隙間６０からのＮ_２ガスの供給及び支柱７１のガス供給口７４からのＮ_２ガスの供給も停止する。そして、処理容器１１内の圧力が上昇すると共にヒーター１０の出力が低下し、ターンテーブル２１の回転が停止すると、蓋体２が下降してウエハボート３が処理容器１１から搬出されて、成膜処理が終了する。

この縦型熱処理装置１によれば、成膜処理時において処理ガスの供給に並行して、断熱部材７を構成する支柱７１から遮熱板７２、７２間にパージガスを供給する。これによって、当該遮熱板７２、７２間における成膜を抑えることができる。従って、この遮熱板７２、７２間における膜を除去するために、上記の内側領域７５に面していない各部のエッチング量が大きくなるような条件でクリーニング処理を行う必要が無いので、断熱部材７の長寿命化を図ることができる。また、内側領域７５に面する各部においてクリーニング処理後の膜残りが抑えられるので、残留した膜からパーティクルが発生してウエハＷに付着することを抑えることができる。

さらに、この縦型熱処理装置１によれば、モータ６５、回転筒５１及びターンテーブル２１により構成される回転部によって、上記のように支柱７１からパージガスを吐出している状態で、ウエハボート３を回転させることができる。ウエハボート３が回転することによって、ウエハの表面には均一性高く処理ガスを供給することができるため、ウエハＷの面内における各膜の膜厚の均一性を高くすることができる。

（第２の実施形態）
続いて、第２の実施形態に係る縦型熱処理装置８について、図６の縦断側面図を参照しながら、縦型熱処理装置１との差異点を中心に説明する。この縦型熱処理装置８は、蓋体２の代わりに蓋体８１を備えている。厚板である蓋体８１は、ボートエレベータ１５に接続された基部８２と、例えば石英により構成された本体部８３と、により構成されている。基部８２及び本体部８３は板状に形成されている。基部８２の上部に形成された凹部８４に本体部８３が埋設され、基部８２及び本体部８３は互いに嵌合されている。

図７の縦断側面図も参照しながら説明する。上記のＯリング２０及び断熱部材７の各支柱７１は本体部８３上に設けられている。また、この第２の実施形態では断熱部材７の遮熱板７２は、中央部が開口した円形のリング板として構成されており、本体部８３上には、当該遮熱板７２の中央部を貫くように垂直な支持軸２２が設けられている。図６中２３はウエハボート３を保持するステージであり、支持軸２２の上端により構成されている。本体部８３には、６つの貫通孔８５（図７では３つのみ表示している）が当該本体部８３の厚さ方向に穿孔されており、支柱７１に重なる位置に夫々配置されている。本体部８３の上面、下面にて夫々貫通孔８５の周縁は盛り上がり、リング状の凸部８６、８７を形成している。凸部８６の外周側面は、支柱７１の流路７３を形成する側周面に嵌合している。

また、上記の基部８２の凹部８４の底面には、凸部８７に対応する各位置に孔が設けられており、凸部８７の外周側面と当該孔の側周面とが互いに嵌合する。凹部８４のこれらの各孔は、Ｎ２ガスの流路８９の下流端を構成しており、当該流路８９の上流側は互いに合流し、合流した流路８９の上流端は基部８２の側面に開口している。そして、流路８９の上流端は、図６に示すようにガス供給路９１を介して、分岐路４４ＡにおけるＮ_２ガス供給源４５ＡとＭＦＣ１との間に接続され、ガス供給路９１には例えば上流側に向けてバルブＶ９、ＭＦＣ９がこの順で介設されている。便宜上、ＭＦＣ９は蓋体８１に近接するように図７で示しているが、実際にはヒーター１０や蓋体２からの熱影響を受けない位置に設置されている。

上記のような構成により、Ｎ２ガス供給源４５Ａから流路８９及び貫通孔８５を介して支柱７１の流路７３にＮ２ガスを供給し、ガス供給口７４から当該Ｎ_２ガスを吐出することができる。そして、この縦型熱処理装置８では、ターンテーブル２１及びモータ６５が設けられていないため、成膜処理中及びクリーニング処理中に断熱部材７及びウエハボート３が回転されないことを除き、縦型熱処理装置１と略同様に成膜処理及びクリーニング処理が行われる。従って、成膜処理時及びクリーニング処理時においては縦型熱処理装置１と同様に、支柱７１からＮ２ガスが吐出される。

ところで、縦型熱処理装置８の断熱部材７は平面で見ると、例えば図８に示すように遮熱板７２の直径に沿って２つに分割されている。そして、上記の支柱７１は、蓋体８１の本体部８３に対して着脱自在に構成されている。このような構成によって断熱部材７の交換及びメンテナンスが容易に行える。また、本体部８３も基部８２に対して着脱自在に構成され、交換及びメンテナンスを容易に行うことができる。縦型熱処理装置１の断熱部材７についても、例えば図８に示すように分割されており、ターンテーブル２１に対して着脱自在に構成される。ターンテーブル２１に対して着脱自在とするために、図２で説明した支柱７１が差し込まれる凹部２４の側周面と当該支柱７１の外周側面とが互いに嵌合するように構成してもよいし、図７で説明した凸部８６をターンテーブル２１に設けてもよい。なお、遮熱板７２の枚数及び支柱７１の本数については、既述の例には限られない。

また、各実施形態において、支柱７１からのガスの供給方向については上記の例に限られない。図９に示す例では支柱７１の周方向に間隔をおいてガス供給口７４が３つ形成されており、内側領域７５に向けて、より広い範囲にＮ_２ガスを供給することができる。このように広範囲にＮ_２ガスが供給されることで、ガスバリアが形成され、処理ガスが内側領域７５に流入され難くなり、当該内側領域７５における膜の形成と、当該膜からのパーティクルの発生とをより確実に防ぐことができる。

上記の例ではＣＶＤを行う縦型熱処理装置について説明したが、本発明はそのように成膜を行う装置に適用することには限られず、ＡＬＤにより成膜を行う装置に適用されてもよい。また、縦型熱処理装置によってウエハＷに形成される膜についてもＳｉＮ及びＳｉＯ２により構成されることに限られないし、異なる種類の膜が積層される積層膜であることに限られず、単一の種類の膜であってもよい。

Ｗウエハ
１縦型熱処理装置
１１処理容器
１９排気機構
２、８１蓋体
３ウエハボート
４２ガスノズル
６５モータ
７断熱部材
７１支柱
７２遮熱板
７４ガス供給口

Claims

基板保持具に棚状に基板を保持して、縦型の処理容器の下端の搬入口から搬入し、前記処理容器を囲む加熱部により基板を加熱すると共に当該基板に処理ガスを供給して成膜する縦型熱処理装置において、
前記基板保持具がその上に搭載され、前記搬入口を塞ぐために昇降自在な蓋体と、
前記基板保持具の下方側にて前記蓋体の上に設けられた筒状の支柱と、前記支柱に沿って棚状に配列された複数の遮熱板と、からなる断熱部材と、
前記処理ガスの供給時に互いに上下に隣接する前記遮熱板の間にパージガスを供給するために前記支柱の管壁に形成されたパージガス供給口と、
を備えたことを特徴とする縦型熱処理装置。
前記支柱は、前記遮熱板の周縁部を支持するように複数設けられ、前記各パージガス吐出口は当該遮熱板の中心部に向かって開口していることを特徴とする請求項１記載の縦型熱処理装置。
前記パージガス及び前記処理ガスの供給中に、当該基板保持具を回転させる回転部が設けられることを特徴とする請求項１または２記載の縦型熱処理装置。
前記回転部は、
前記蓋体上に設けられ、前記支柱を載置するためのテーブルと、
前記テーブルから前記蓋体を貫通して前記処理容器の外側へ向けて延びる軸部材と、
前記処理容器の外側に設けられ、前記軸部材を回転させる駆動機構と、
を備え、
前記テーブル及び前記軸部材には、前記処理容器の外部から前記パージガス供給口にパージガスを導入するための流路が設けられていることを特徴とする請求項３記載の縦型熱処理装置。
前記軸部材と前記蓋体との隙間にパージガスを供給するパージガス供給部が設けられることを特徴とする請求項４記載の縦型熱処理装置。
前記基板への処理ガスの供給が停止しているときに、前記処理容器内をクリーニングするためのクリーニングガスを当該処理容器内に供給するクリーニングガス供給部と、
前記基板への前記処理ガスの供給に並行して前記パージガス供給口から前記パージガスを第１の流量で供給するステップと、前記クリーニングガス供給部からのクリーニングガスの供給に並行して前記パージガス供給口から前記パージガスを前記第１の流量よりも小さい第２の流量で供給するステップと、が行われるように制御信号を出力する制御部と、
が設けられることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の縦型熱処理装置。