JP2019145655A - 基板処理装置、半導体装置の製造方法、プログラム - Google Patents

基板処理装置、半導体装置の製造方法、プログラム Download PDF

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Abstract

【課題】処理室において、大気雰囲気の侵入を抑制可能な技術を提供する。【解決手段】基板を支持する基板支持部と、基板が処理される第一空間４０２を有する処理室４０１と、第一空間の雰囲気を排気する排気部と、第一空間にガスを供給するガス導入管４０８と、ガス導入管に連通される処理ガス搬送管４０９と、第一空間の外側の第二空間４１２ａにおいて、ガス導入管と処理ガス搬送管とが隣接する隣接部４１９を覆うように構成すると共に、ガス導入管と処理ガス搬送管とを固定する継手部４１５と、隣接部と第二空間との間に設けられた圧力調整部（Ｏリング４１７、４１８）とを有する。【選択図】図３

Description

本発明は、基板を処理する基板処理装置、半導体装置の製造方法、プログラムに関する。
基板を処理する基板処理装置は、処理室にて基板上に様々な膜を形成することが可能である。一部の膜は、酸素等の大気成分の影響を少なくする必要がある。そのため、基板処理装置では大気成分の影響を低減するよう努める必要がある。基板を処理する装置としては、例えば特許文献１に開示の装置が存在する。
特開２０１０-１９９１６０号公報
処理室において、大気雰囲気の侵入を抑制可能な技術を提供することを目的とする。
基板を支持する基板支持部と、前記基板が処理される第一空間を有する処理室と、前記第一空間の雰囲気を排気する排気部と、前記第一空間にガスを供給するガス導入管と、前記ガス導入管に連通される処理ガス搬送管と、前記第一空間の外側で、前記ガス導入管と前記処理ガス搬送管とが隣接する隣接部を覆うように構成すると共に、前記ガス導入管と前記処理ガス搬送管とを固定する継手部と、前記隣接部と前記第二空間との間に設けられた圧力調整部とを有する技術。
本技術によれば、処理室において、大気雰囲気の侵入を抑制可能となる。
第一の実施形態に係る基板処理装置を説明する説明図である。 第一の実施形態に係る基板処理装置が備える処理炉の説明図である。 第一の実施形態に係る継手部とその周辺を説明する説明図である。 比較例に係る基板処理装置を説明する説明図である。 第一の実施形態に係る基板処理装置のコントローラを説明する説明図である。 第二の実施形態にかかる継手部とその周辺を説明する説明図である。 第三の実施形態にかかる基板処理装置を説明する説明図である。
（第一の実施形態）
（基板処理装置の構成）
（装置全体）
図１は、本発明の一実施形態にかかる基板処理装置の構成例を示す斜透視図である。
基板処理装置１０は、内部に処理炉４００等の主要部が配置される筐体１２を備えている。筐体１２の正面側には、ＯＨＴ（Ｏｖｅｒｈｅａｄ Ｈｏｉｓｔ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ）ステージと呼ばれるポッドステージ１８が配置されている。ポッドステージ１８上には、ウエハ１４を収納する搬送容器としてのポッド１６が搬送されて載置される。ポッド１６は、その内部に例えば２５枚のウエハ１４が収納され、図示しない蓋が閉じられた状態でポッドステージ１８上に載置されるように構成されている。つまり、基板処理装置１０では、ポッド１６がウエハキャリアとして使用され、そのポッド１６が載置されるステージ部としてのポッドステージ１８を利用しつつ外部装置（例えばポッド搬送システム）とポッド１６の授受を行うようになっている。
筐体１２内の正面側であって、ポッドステージ１８に対向する位置には、ポッド１６を搬送する搬送容器移載ロボットとしてのポッド搬送装置２０が配置されている。ポッド搬送装置２０の近傍には、ポッド１６を格納可能な第一棚としての回転ポッド棚２２ａ、ポッド１６を格納可能な第二棚としての積層ポッド棚２２ｂおよびポッドオープナ２４がそれぞれ配置されている。
ポッド搬送装置２０は、ポッドステージ１８と回転ポッド棚２２ａと積層ポッド棚２２ｂとポッドオープナ２４との間でポッド１６を搬送するように構成されている。
回転ポッド棚２２ａは、ポッドオープナ２４の上方の領域である第一の棚領域に配置され、ポッド１６を複数個載置した状態で保持するように構成されている。回転ポッド棚２２ａは、複数段（例えば五段）の棚板を有して、モータ等の図示せぬ間欠回転駆動装置によって一方向にピッチ送り回転される、いわゆる回転棚によって構成することが考えられる。ただし、回転機能は必須ではない。
積層ポッド棚２２ｂは、ポッドステージ１８の下方の領域である第二の棚領域に配置され、ポッド１６を複数個載置した状態で保持するように構成されている。積層ポッド棚２２ｂは、複数段（例えば三段）の棚板を有して、それぞれの棚板上にポッド１６が載置される、いわゆる積層棚によって構成することが考えられる。なお、積層ポッド棚２２ｂにおける複数段の棚板のうち、少なくとも一つ（例えば、最下段）の棚板は、筐体１２の正面側から手作業にてポッド１６を載置し得るように構成されていてもよい。
ポッドオープナ２４は、ポッド１６の蓋を開けるように構成されている。なお、ポッドオープナ２４に対しては、蓋を開けられたポッド１６内のウエハ１４の枚数を検知する基板枚数検知器が隣接配置されていてもよい。
ポッドオープナ２４よりも筐体１２内の背面側には、当該筐体１２内において一つの部屋として区画される、搬送領域としての移載室５０が形成されている。
移載室５０内には、基板移載機２８と、基板支持体としての基板支持部３０と、が配置されている。基板支持部３０はボートとも呼ぶ。基板移載機２８は、例えば５枚のウエハ１４を取り出すことができるアーム（ツィーザ）３２を有している。図示しない駆動手段によりアーム３２を上下回転動作させることにより、ポッドオープナ２４の位置に置かれたポッド１６と基板支持部３０との間にて、ウエハ１４を搬送させることが可能なように構成されている。
基板支持部３０は、複数枚（例えば、５０枚〜１７５枚程度）のウエハ１４を、水平姿勢で、かつ、その中心を揃えた状態で、鉛直方向に所定間隔を空けて整列積層させて、縦方向に多段支持するように構成されている。ウエハ１４を支持した基板支持部３０は、図示せぬ昇降機構としてのボートエレベータによって、昇降させることが可能なように構成されている。
筐体１２内の背面側上部、すなわち移載室５０の上方側には、処理炉４００が配置されている。処理炉４００内には、複数枚のウエハ１４を装填した上述の基板支持部３０が、下方から搬入されるように構成されている。
（処理炉）
続いて、上述した処理炉４００について、図２、図３を用いて説明する。
図２は、本発明の一実施形態にかかる基板処理装置に用いられる処理炉の構成例を示す縦断面図である。図３は本発明の一実施形態にかかるガス導入管、処理ガス搬送管、それらの周辺の部分拡大図である。
処理炉４００は、反応管で構成される反応管４０１を備えている。反応管４０１は、例えば石英（ＳｉＯ２）や炭化珪素（ＳｉＣ）等の耐熱性を有する非金属材料から構成され、上端部が閉塞され、下端部が開放された円筒形状となっている。図３に記載のように、下端部は後述するＯリング４１４を介して、マニホールド４０５によって支持される。反応管４０１とマニホールド４０５の内側に構成される空間を処理空間４０２と呼ぶ。また、反応管４０１とマニホールド４０５とをまとめて処理室と呼ぶ。処理空間４０２は第一空間とも呼ぶ。
マニホールド４０５には炉口が形成される。炉口は、基板支持部３０が処理空間４０２に挿入される際に通過する入出口である。マニホールド、炉口等をまとめて炉口部とも呼ぶ。
処理空間４０２には、基板支持部３０によって水平姿勢に支持されたウエハ１４が鉛直方向に多段に整列した状態で収容されるように構成されている。処理空間４０２に収容される基板支持部３０は、回転機構４０３によって回転軸４０４を回転させることで、処理空間４０２内の気密を保持したまま、複数のウエハ１４を搭載した状態で回転可能に構成されている。
反応管４０１の下方には、この反応管４０１と同心円状にマニホールド４０５が配設される。マニホールド４０５は、例えばステンレス鋼等の金属材料から構成され、上端部および下端部が開放された円筒形状となっている。このマニホールド４０５により、反応管４０１は、下端部側から縦向きに支持される。つまり、処理空間４０２を形成する反応管４０１がマニホールド４０５を介して鉛直方向に立脚されて、処理炉４００が構成されることになる。
炉口は、図示せぬボートエレベータが上昇した際に、シールキャップ４０６により気密に封止されるように構成されている。マニホールド４０５の下端部とシールキャップ４０６との間には、処理空間４０２内を気密に封止するＯリング等の封止部材４０７が設けられている。
また、マニホールド４０５には、処理空間４０２内に処理ガスやパージガス等を導入するためのガス導入管４０８と、処理空間４０２内のガスを排気するための排気部４１０とが、それぞれ接続されている。排気部４１０は排気管４１０ａとＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）４１０ｂを有する。
ガス導入管４０８はノズルである。ガス導入管４０８の下流側には複数のガス供給孔が設けられ、ガス導入管４０８の管内は反応管４０１に連通するよう構成される。処理ガス等は、ガス供給孔から処理空間４０２に供給される。
ガス導入管４０８はたとえば二本設けられる。この場合、一本は原料ガスを供給する第一ガス導入管４０８ａであり、他方の管は原料ガスと反応する反応ガスを供給する第二供給管４０８ｂである。なお、ここでは二本の供給管について説明したが、それに限るものではなく、プロセスの種類によっては３本以上であってもよい。
ガス導入管４０８は上流側で処理ガス搬送管４０９に接続される。処理ガス搬送管４０９はガス源等からガス導入管４０８までガスを搬送するものである。第一ガス導入管４０８ａには第一処理ガス搬送管４０９ａが接続され、第二ガス導入管４０８ｂには第二処理ガス搬送管４０９ｂが接続される。ガス導入管４０８と処理ガス搬送管４０９の接続については後述する。
処理ガス搬送管４０９には不活性ガス搬送管４１３が接続される。不活性ガス搬送管４１３は、処理ガス搬送管４０９に不活性ガスを供給する。不活性ガスは、例えば窒素（Ｎ２）ガスであり処理ガスのキャリアガスとして、もしくは反応管４０１、ガス導入管４０８、処理ガス搬送管４０９のパージガスとして作用する。
第一処理ガス搬送管４０９ａには第一不活性ガス搬送管４１３ａが接続され、第二処理ガス搬送管４０９ｂには第二不活性ガス搬送管４１３ｂが接続される。
処理ガス搬送管４０９には、処理ガスの供給量を制御するマスフローコントローラ４３１、バルブ４３２が設けられる。第一処理ガス搬送管４０９ａにはマスフローコントローラ４３１ａ、バルブ４３２ａが設けられる。第二処理ガス搬送管４０９ｂにはマスフローコントローラ４３１ｂ、バルブ４３２ｂが設けられる。マスフローコントローラ４３１、バルブ４３２をまとめて処理ガス供給制御部と呼ぶ。
不活性ガス搬送管４１３には、不活性ガスの供給量を制御するマスフローコントローラ４３３、バルブ４３４が設けられる。第一不活性ガス導入管４１３ａには、マスフローコントローラ４３３ａ、バルブ４３４ａが設けられる。第二不活性ガス導入管４１３ｂには、マスフローコントローラ４３３ｂ、バルブ４３４ｂが設けられる。マスフローコントローラ４３３、バルブ４３４をまとめて不活性ガス供給制御部と呼ぶ。
処理ガス供給制御部と不活性ガス供給部とをまとめてガス供給制御部と呼ぶ。
反応管４０１の外周には、反応管４０１と同心円状に加熱手段（加熱機構）としてのヒータ４１１が配されている。ヒータ４１１は、処理空間４０２内が全体にわたって均一または所定の温度分布となるように、処理空間４０２内の雰囲気を加熱するように構成されている。
マニホールド４０５の外周には、炉口ボックス４１２が設けられる。
続いて、図３を用いて、炉口ボックス４１２、ガス導入管４０８、処理ガス搬送管４０９との関係性について説明する。図３は本発明の一実施形態にかかるガス導入管４０８、処理ガス搬送管４０９、それら周辺の部分拡大図である。
ガス導入管４０８は、マニホールド４０５の側壁を水平姿勢で貫通しガス導入管の水平部を構成している。ガス導入管４０８とマニホールド４０５側壁との間にはＯリング４１６が設けられており、処理空間４０２内の気密が確保されるように構成されている。ここでは、マニホールド４０５のフランジ４０５ａとガス導入管４０８の間にＯリング４１６が設けられる。
ガス導入管４０８の上流側はマニホールド４０５の側壁外側に突出しており、処理ガス搬送管４０９の下流端に設けられた継手部４１５と気密に勘合している。ガス導入管４０８の下流端は、反応管４０１内にて垂直上方に向けて屈曲している。
反応管４０１、ガス導入管４０８の外周にはヒータ４１１が設けられている。ヒータ４１１はヒータベース４１３によって支持されている。ガス導入管４０８はヒータ４１１によって加熱されるので、例えば石英（ＳｉＯ２）や炭化珪素（ＳｉＣ）等の耐熱性を有する非金属材料で構成される。
また、ガス導入管４０８の屈曲部の下方には、マニホールド４０５内壁に設けられた台座４２１と、台座４２１に設けられたネジ孔を鉛直方向に貫通する傾き調整ネジ４２２と、を備えたノズル傾き調整機構が設けられている。傾き調整ネジ４２２の高さを調整してその上端をガス導入管４０８の屈曲部に下方から当接させることで、ガス導入管４０８の傾き（ガス導入管４０８のガス供給孔とウエハ１４との距離）を調整可能なように構成されている。
マニホールド４０５側壁の外周であって、ヒータ４１１の下方には、炉口ボックス４１２が設けられる。炉口ボックス４１２は、主にヒータベース４１３、マニホールド４０５を囲む壁である炉口ボックス壁４２３、マニホールド４０５とで構成される。炉口ボックス４１２には排気口４２４が設けられる。炉口ボックス４１２内に構成される空間４１２ａは第二空間とも呼ぶ。
炉口ボックス４１２は、炉口部で発生するガス漏れを局所的に捕獲して排気口４２４を介して装置外に排出するものである。なお、炉口ボックス４１２は雰囲気を排気できればよく、反応管４０１のように真空レベルにしたり、雰囲気をパージしたりすることもない。したがって、炉口ボックスは大気雰囲気である。
炉口ボックス４１２内には継手部４１５が内包されている。継手部４１５は図示のように、ガス導入管４０８の上流端と処理ガス搬送管４０９の下流端とを覆うように設けられている。継手部４１５は金属で構成され、各管が連通するように固定する。継手部４１５は主に上方部と下方部の二つの部品で構成される。固定する際は上方部と下方部で各管を挟み込むと共に、ねじ等を用いて上方部と下方部とを固定する。
尚、図３においては、説明の便宜上、一組のガス導入管４０８と処理ガス搬送管４０９を記載しているが、ガス導入管４０８ａと処理ガス搬送管４０９ａ、ガス導入管４０８ｂと処理ガス搬送管４０９ｂの組み合わせそれぞれで図示の構成とする。それに限るものではなく、いずれか一方の組み合わせのみ図示のような構成としてもよい。
続いて継手部４１５とその周辺の構造について説明する。
ガス導入管４０８はマニホールド４０５のＯリング４１６を介してフランジ４０５ａに固定される。ガス導入管４０８の上流端には処理ガス搬送管４０９の下流端が隣接される。処理ガス搬送管４０９は、搬送するガスに対する耐腐食性等を考慮して材質が選択される。例えば金属等で構成される。
ガス導入管４０８と処理ガス搬送管４０９は隙間を介して隣接される。ここではその隙間を有する空間を隣接部４１９と呼ぶ。ガス導入管４０８は前述のように石英や炭化ケイ素等で構成されるが、高温に晒されるため部材が膨張してしまう。そこで遊び部分となる隣接部４１９を設けて、熱による膨張を吸収するよう構成している。なお、隣接部４１９は、第一の処理ガス搬送管４０９ａと第一のガス導入管４０８ａとの間では隣接部４１９ａと呼び、第二の処理ガス搬送管４０９ｂと第二のガス導入管４０８ｂとの間では隣接部４１９ｂと呼ぶ。
処理ガス搬送管４０９は金属で構成されるため、同じく金属製の継手部４１５を接触させた状態で固定可能である。一方、ガス導入管４０８は石英等の非金属部材であるため、継手部４１５はＯリング４１７を介して固定する。Ｏリング４１７は、非金属部材であるガス導入管４０８を傷つけにくく更には固定が容易なゴム等の弾性体で構成される。
継手部４１５はフランジ４１５ａを有する。フランジ４１５ａ内にガス導入管４０８を挿入することで、ガス導入管４０８、処理ガス搬送管４０９の中心軸がずれないよう、位置合わせをしている。
ここで、図４を用いて比較例について説明する。図４の構成は、後述する図３に記載のＯリング４１８、圧力調整空間４２０が存在しない。
前述のように、継手部４１５は大気雰囲気の炉口ボックス４１２中の空間４１２ａに存在するため、大気成分に晒される。例えば酸素成分に晒される。一方、処理空間４０２は後述する基板処理工程で真空レベルまで減圧される。すなわち、空間４１２ａと処理空間４０２の圧力差が大きくなる。このような状況の中、本発明者は、基板を処理する際に、大気成分がＯリングを透過し、隣接部４１９に侵入してしまうことを発見した。
鋭意研究の結果、発明者は大気成分の透過性は圧力差と比例することを見出した。ここでは、基板処理中は処理空間の圧力を真空レベルまで低下させる必要があり、そうすると処理空間４０２と連通する隣接部４１９も自ずと圧力が低下される。そのため、空間４１２ａと隣接部４１９との間の圧力差が大きくなり、空間４１２ａの大気成分がＯリング４１７を透過して処理空間４０２に侵入する。具体的には、大気成分中の酸素成分がＯリング４７１を透過して隣接部４１９に侵入する。侵入した大気成分は処理ガスに混入される恐れがある。
処理ガスに酸素成分が混入すると、継手部４１５の周辺やガス導入管４０９の内部でガスが反応してしまうという問題がある。例えば、ガス導入管４０９や隣接部４１９に酸素成分と反応する処理ガスが存在する場合、それらが反応して反応物が生成されてしまう。また、継手部４１５においては、生成された反応物が隣接部４１９等において拡散し、パーティクルの原因となる。また、ガス導入管４０９や隣接部４１９で反応物が生成され堆積されるため、高頻度にクリーニングする必要がある。
また、第二の比較例として、Ｏリング４１７を大気成分が透過しにくい材質、たとえば金属にすることが考えられる。金属製の場合、石英等の非金属性材質であるガス導入管４０８を支持しにくかったり、あるいはガス導入管４０８が膨張した場合に、その膨張を吸収できなかったりする。更には、金属製Ｏリングを設ける場合、特別な工具を使用する必要があり、それは作業スペースを確保する必要がある。このような据え付けの観点から考えも、金属製Ｏリングの使用は望ましくない。
そこで、これら問題の少なくとも一つ、あるいはそれらの組み合わせに対応すべく、図３のようにＯリング４１８、圧力調整空間４２０を設けている。以下、Ｏリング４１８、圧力調整空間４２０の詳細について説明する。
Ｏリング４１８は、Ｏリング４１７を介して、空間４１２ａと隣接部４１９の間に設けられる。本実施形態においては、Ｏリング４１８はフランジ４１５ａとガス導入管４０８との間に設けられる。このような位置に配することで、圧力調整空間４２０を構成すると共に、圧力調整空間４２０と空間４１２ａとを隔離する。
圧力調整空間４２０は、主にガス導入管４０８の外壁、フランジ４１５ａ、Ｏリング４１７、Ｏリング４１８で囲まれる空間である。
ここでは圧力調整空間４２０、第一のシール部材であるＯリング４１７、第二のシール部材であるＯリング４１８をまとめて圧力調整部と呼ぶ。
圧力調整空間４２０は隣接部４１９や処理空間４０２と隔離されるため、後述する基板処理工程における処理空間４０２における圧力調整の影響が少ない。したがって、圧力調整空間４２０は炉口ボックス４１２の空間４１２ａと同程度の圧力を維持できる。
圧力調整空間４２０と空間４１２ａとが同程度の圧力なので、空間４１２ａから圧力調整空間４２０に向かう大気成分の流れが抑制される。圧力調整空間４２０の空間に酸素成分が流れないので、隣接部４１９への大気成分の侵入が抑制される。
なお、処理ガス搬送管４０９、ガス導入管４０８、継手部４１５、圧力調整部をまとめてガス供給系と呼ぶ。処理ガス搬送管４０９ａ、ガス導入管４０８ａ、継手部４１５ａ、それに関連する圧力調整部を有するガス供給系を第一ガス供給系と呼ぶ。処理ガス搬送管４０９ｂ、ガス導入管４０８ｂ、継手部４１５ｂ、それに関連する圧力調整部を有するガス供給系を第二ガス供給系と呼ぶ。
また、圧力調整部は、少なくとも大気成分と反応するガスが搬送されるガス供給系に設けられればよい。例えば、第一ガス供給系で大気成分と反応するガスが搬送され、第二ガス供給系で大気成分と反応しないガスが搬送される場合、少なくとも第一ガス供給系に圧力調整部を設ける。
（コントローラ）
次に、上述した各部の動作を制御するコントローラ２６０について、図５を用いて説明する。コントローラ２６０は、基板処理装置１０の全体の動作を制御するためのものである。例えばガス供給制御部や排気部がコントローラ２６０によって制御される。
図５は、本発明の一実施形態に係る基板処理装置が有するコントローラの構成例を模式的に示すブロック図である。
コントローラ２６０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）２６０ａ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）２６０ｂ、記憶装置２６０ｃ、Ｉ／Ｏポート２６０ｄを備えたコンピュータとして構成されている。ＲＡＭ２６０ｂ、記憶装置２６０ｃ、Ｉ／Ｏポート２６０ｄは、内部バス２６０ｅを介して、ＣＰＵ２６０ａとデータ交換可能なように構成されている。コントローラ２６０には、例えばタッチパネル等として構成された入出力装置２６１や、外部記憶装置２６２が接続可能に構成されている。入出力装置２６１からは、コントローラ２６０に対して情報入力を行い得る。また、入出力装置２６１は、コントローラ２６０の制御に従って情報の表示出力を行うようになっている。さらに、コントローラ２６０には、受信部２８５を通じてネットワーク２６３が接続可能に構成されている。このことは、コントローラ２６０がネットワーク２６３上に存在するホストコンピュータ等の上位装置２９０とも接続可能であることを意味する。
記憶装置２６０ｃは、例えばフラッシュメモリ、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）等で構成されている。記憶装置２６０ｃ内には、基板処理装置１０の動作を制御する制御プログラムや、基板処理の手順や条件等が記載されたプロセスレシピ、ウエハ１４への処理に用いるプロセスレシピを設定するまでの過程で生じる演算データや処理データ等が、読み出し可能に格納されている。なお、プロセスレシピは、基板処理工程における各手順をコントローラ２６０に実行させ、所定の結果を得ることができるように組み合わされたものであり、プログラムとして機能する。以下、このプロセスレシピや制御プログラム等を総称して、単にプログラムともいう。なお、本明細書においてプログラムという言葉を用いた場合は、プロセスレシピ単体のみを含む場合、制御プログラム単体のみを含む場合、または、その両方を含む場合がある。また、ＲＡＭ２６０ｂは、ＣＰＵ２６０ａによって読み出されたプログラム、演算データ、処理データ等が一時的に保持されるメモリ領域（ワークエリア）として構成されている。
演算部としてのＣＰＵ２６０ａは、記憶装置２６０ｃからの制御プログラムを読み出して実行するとともに、入出力装置２６１からの操作コマンドの入力等に応じて記憶装置２６０ｃからプロセスレシピを読み出すように構成されている。また、受信部２８５から入力された設定値と、記憶装置２６０ｃに記憶されたプロセスレシピや制御データとを比較・演算して、演算データを算出可能に構成されている。また、演算データから対応する処理データ（プロセスレシピ）の決定処理等を実行可能に構成されている。そして、ＣＰＵ２６０ａは、読み出されたプロセスレシピの内容に沿うように、基板処理装置１０における各部に対する動作制御を行うように構成されている。
なお、コントローラ２６０は、専用のコンピュータとして構成されている場合に限らず、汎用のコンピュータとして構成されていてもよい。例えば、上述のプログラムを格納した外部記憶装置（例えば、磁気テープ、フレキシブルディスクやハードディスク等の磁気ディスク、ＣＤやＤＶＤ等の光ディスク、ＭＯ等の光磁気ディスク、ＵＳＢメモリやメモリカード等の半導体メモリ）２６２を用意し、かかる外部記憶装置２６２を用いて汎用のコンピュータにプログラムをインストールすること等により、本実施形態に係るコントローラ２６０を構成することができる。ただし、コンピュータにプログラムを供給するための手段は、外部記憶装置２６２を介して供給する場合に限らない。例えば、ネットワーク２６３（インターネットや専用回線）等の通信手段を用い、外部記憶装置２６２を介さずにプログラムを供給するようにしてもよい。なお、記憶装置２６０ｃや外部記憶装置２６２は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体として構成される。以下、これらを総称して、単に記録媒体ともいう。なお、本明細書において、記録媒体という言葉を用いた場合は、記憶装置２６０ｃ単体のみを含む場合、外部記憶装置２６２単体のみを含む場合、または、それらの両方を含む場合がある。
（基板処理工程）
続いて、本発明の一実施形態に係る基板処理工程について説明する。なお、本実施形態に係る基板処理工程は、例えばＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法を用いてウエハ１４の表面に膜を形成する方法であり、半導体装置の製造工程の一工程として実施される。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２６０により制御される。
（基板搬入工程Ｓ１０）
基板搬入工程Ｓ１０を説明する。まず、複数枚のウエハ１４を基板支持部３０に装填（ウエハチャージ）する。そして、複数枚のウエハ１４を支持した基板支持部３０を、図示せぬボートエレベータによって持ち上げて処理空間４０２内に搬入（ボートローディング）する。この状態で、シールキャップ４０６はＯリング４０７を介してマニホールド４０５の下端をシールした状態となる。
（減圧及び昇温工程Ｓ２０）
続いて、減圧及び昇圧工程Ｓ２０を説明する。処理空間４０２内が所望の圧力（真空度）となるように、処理空間４０２内の雰囲気を排気部４１０から排気する。この際、処理空間４０２内の圧力を測定して、この測定された圧力に基づき、排気部４１０に設けられたＡＰＣバルブ４１０ｂの開度をフィードバック制御する。また、処理空間４０２内が所望の温度となるように、ヒータ４１１によって加熱する。この際、処理空間４０２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４１１への通電具合をフィードバック制御する。そして、回転機構４０３により基板支持部３０を回転させ、ウエハ１４を回転させる。
（成膜工程Ｓ３０）
続いて、成膜工程Ｓ３０を説明する。成膜工程では、ウエハ１４上にガスを供給して、所望の膜を形成する。
本実施形態においては、第一ガス導入管４０８ａから供給される第一の処理ガスとしてヘキサクロロジシラン（Ｓｉ２Ｃｌ６。ＨＣＤＳとも呼ぶ。）を用い、第二ガス導入管４０８ｂから供給される第二の処理ガスとしてアンモニア（ＮＨ３）ガスを用いた例を説明する。
第一処理ガス搬送管４０９ａ、隣接部４１９ａ、第一ガス導入管４０８ａを介して、処理空間４０２にＨＣＤＳガスを供給する。更には、第二処理ガス搬送管４０９ｂ、隣接部４１９ｂ、第二ガス導入管４０８ｂを介して、処理空間４０２にＮＨ３ガスを供給する。
処理空間４０２に供給されたＨＣＤＳガスとＮＨ３ガスは互いに反応し、ウエハ１４上にシリコン窒化膜を形成する。
第一の処理ガスとして酸素と反応するガスを用いたとしても、酸素成分が空間４１２ａから隣接部４１９ａに侵入しないので、第一処理ガス搬送管４０９ａ、隣接部４１９ａ、第一ガス導入管４０８ａにてシリコン酸化膜が生成されることがない。
更には、酸素成分が隣接部４１９ｂに侵入しないので、第二ガス導入管４０８ｂから処理空間４０２に酸素成分が侵入することがない。
（昇圧工程Ｓ４０）
続いて、昇圧工程Ｓ４０を説明する。成膜工程Ｓ３０が終了したら、ＡＰＣバルブ４１０ｂの開度を小さくし、処理空間４０２内の圧力が大気圧になるまで処理空間４０２内にパージガスを供給する。パージガスは、例えばＮ２ガスであり、不活性ガス搬送管４１３ａ、４１３を介して処理空間に供給される。
（基板搬出工程Ｓ５０）
続いて基板搬出工程Ｓ５０を説明する。ここでは、基板搬入工程Ｓ１０と逆の手順により、成膜済のウエハ１４を処理空間４０２内から搬出する。
（第二の実施形態）
続いて第二の実施形態を、図６を用いて説明する。第二の実施形態は、第一の実施形態と比べてＯリングの配置場所、圧力調整空間を構成する周辺構造が異なる。他の構成は同様であるため説明を省略する。
ここでは、図３のフランジ４１５ａに相当する構造がフランジ４１５ｂである。ガス導入管４０８はＯリング４２５で支持される。Ｏリング４２５は、フランジ４０５ａ、継手部４１５の本体部分である本体部４１５ｃとの間で挟まれ固定される。更には、Ｏリング４２５の一部がガス導入管４０８の外壁と接触するよう構成される。Ｏリング４２５とガス導入管４０８が接触されることで、ガス導入管４０８が固定される。
フランジ４１５ｂはフランジ４０５ａを覆うように配される。フランジ４１５ｂとフランジ４０５ａとの間には、圧力調整空間４２６を構成するＯリング４２７が設けられる。
圧力調整空間４２６は、主に継手部４１５、フランジ４０５ａ、Ｏリング４２５、Ｏリング４２７によって構成される。圧力調整空間４２６の圧力は、第一の実施形態と同様に、炉口ボックス４１２の空間４１２ａと同程度となる。したがって、空間４１２ａ中に存在する大気成分が隣接部４１９に侵入することなく、更にはＯリング４２５経由で反応空間４０２に侵入することもない。このようにして、隣接部４１９に加え、より確実に反応室４０２に酸素の侵入を防ぐことができる。
なお、本実施形態においては、圧力調整空間４２６、第一のシール部材であるＯリング４２５、第二のシール部材であるＯリング４２７をまとめて圧力調整部と呼ぶ。
（第三の実施形態）
続いて、図７を用いて第三の実施形態を説明する。図７は一枚ずつウエハを処理する枚葉装置型の基板処理装置５００である。図７において、第一の実施形態と同番号は同様の構成であるため説明を省略する。図７（ａ）は枚葉装置５００の説明図であり、図７（ｂ）は図７（ａ）の点線部分を拡大した説明図である。なお、本装置においてもコントローラを有するが、第一の実施形態のコントローラ２６０と同様の構成であるため、説明を省略する。
基板処理装置５００は、ウエハ１４を処理する処理室５０１を有する。ウエハ１４は処理室５０１内に構成される処理空間５０２で処理される。処理室５０１内には、ウエハ１４を支持する基板支持部５０３が配される。基板支持部５０３はヒータ５０４を有し、ウエハ１４はヒータ５０４によって加熱される。ここでは、処理空間５０２を第一空間と呼ぶ。
処理室５０１の下方には、排気部４１０が接続される。排気部４１０は、処理空間５０２を所定の圧力に維持するためのＡＰＣ４１０ｂを有する。ＡＰＣ４１０ｂは、基板処理工程において真空レベルまで減圧する。
処理室５０１の側面には、基板搬入出口５０５が設けられる。基板搬入出口５０５はゲートバルブ５０６と隣接する。基板搬入工程、基板搬出工程においてゲートバルブ５０６が解放され、ウエハ１４は基板搬入出口５０５を介して搬入/搬出される。
処理室５０１の天井である天井５０７にはガス導入管４０８が接続される。図７（ｂ）に記載のように、天井５０７には貫通孔５０７ａが設けられ、その周囲にはフランジ５０７ｂが設けられる。ガス導入管４０８は貫通孔５０７ａに挿入される。ガス導入管４０８はＯリング４１６を介してフランジ５０７ｂで支持され、処理室５０１が気密になるよう構成される。
ガス導入管４０８は、隣接部４１９を介して処理ガス搬送管４０９に隣接する。処理ガス搬送管４０９は、第一の実施例と同様、不活性ガス導入管４１３、マスフローコントローラ４３１、バルブ４３２等、プロセスの種類に応じて様々な構成が接続される。
隣接部４１９、処理ガス搬送管４０９、ガス導入管４０８を覆うように継手部４１５が設けられる。ガス導入管４０８はＯリング４１７、Ｏリング４１８を介して継手部４１５に支持される。また、圧力調整空間４２０は、主にガス導入管４０８の外壁、フランジ４１５ａ、Ｏリング４１７、Ｏリング４１８で構成される。
継手部４１５はガス供給系ボックス５０８内に配される。ガス供給系ボックス５０８は処理室５０１の上方に設けられる。ガス供給系ボックス５０８は、ガスを供給する供給系の構成をまとめて収納するものであり、ガス供給系ボックス５０８の空間５０８ａは大気雰囲気と連通している。ガス供給系ボックス５０８はガス供給系の各構成を収納できればよく、処理室５０１のように真空レベルにしたり、雰囲気をパージしたりすることもない。したがって、空間５０８ａは大気雰囲気である。なお、空間５０８ａは、本実施形態における第二空間である。
ここでは圧力調整空間４２０、第一のシール部材であるＯリング４１７、第二のシール部材であるＯリング４１８をまとめて圧力調整部と呼ぶ。
圧力調整空間４２０と空間５０８ａとを同程度の圧力とすることで、ガス供給系ボックス５０８の雰囲気が圧力調整空間４２０に侵入することを抑制する。圧力調整空間４２０の空間に酸素成分等の大気雰囲気が侵入しないので、大気成分が隣接部４１９に侵入を抑制する。
なお、以上の説明においては、第二空間（例えば炉口ボックス４１２の空間４１２ａやガス供給系ボックス５０８の空間５０８ａ）と圧力調整空間４２０（もしくは圧力調整空間４２６）とを同圧にすると説明したが、第二空間の雰囲気が圧力調整空間に移動しない程度の圧力であればよく、必ずしも同圧である必要はない。
なお、以上の説明においては、第二空間を例えば炉口ボックス４１２やス供給系ボックス５０８で構成する例を示したが、継手部が格納された大気雰囲気を構成する容器であればよく、例えば筐体１２の空間であってもよい。圧力調整空間４２０を設けることで、圧力調整空間４２０の外部の第二空間から、隣接部４１９内へのガスの侵入を抑制できる。
１４ ウエハ
４０１ 処理室
４０８ ガス導入管
４０９ 処理ガス搬送管
４１２ 炉口ボックス
４１５ 継手部
４１７ Ｏリング
４１８ Ｏリング
４１９ 隣接部
４２０ 圧力調整空間

Claims (9)

  1. 基板を支持する基板支持部と、
    前記基板が処理される第一空間を有する処理室と、
    前記第一空間の雰囲気を排気する排気部と、
    前記第一空間にガスを供給するガス導入管と、前記ガス導入管に連通される処理ガス搬送管と、前記第一空間の外側の第二空間において、前記ガス導入管と前記処理ガス搬送管とが隣接する隣接部を覆うように構成すると共に、前記ガス導入管と前記処理ガス搬送管とを固定する継手部と、前記隣接部と前記第二空間との間に設けられた圧力調整部とを有するガス供給系と
    を備えた基板処理装置。
  2. 前記継手部が配される空間は第二空間であって、前記基板を処理する際の圧力は、前記第二空間と前記圧力調整部とは同圧となるよう構成される請求項１に記載の基板処理装置。
  3. 前記ガス供給系は大気成分と反応するガスを搬送する第一ガス供給系を有し、前記圧力調整部は、少なくとも第一ガス供給系に設けられる請求項１または請求項２に記載の基板処理装置。
  4. 前記圧力調整部は、第一のシール部材と、第二のシール部材と、前記第一のシール部材と前記第二のシール部材との間に構成された圧力調整空間とを有すると共に、前記ガス導入管または前記ガス搬送管のいずれかと、前記継手との間に設けられるよう構成される請求項１から請求項３のうち、いずれか一項に記載の基板処理装置。
  5. 前記ガス導入管は石英で構成され、前記第一のシール部材は弾性体で構成され、前記ガス導入管は前記第一のシール部材で支持されるよう構成される請求項４に記載の基板処理装置。
  6. 前記第一のシール部材は、前記第一空間と前記圧力調整部との間に設けられるよう構成される請求項４または請求項５に記載の基板処理装置。
  7. 基板を支持する基板支持部と、
    前記基板支持部が内包された状態で基板を処理する反応管と、
    前記反応管を支持するマニホールドと、
    前記基板支持部が通過する炉口を有する炉口部と、
    前記処理室にて基板を処理する際、シール部材を介して前記炉口を塞ぐシールキャップと、
    前記反応管と前記マニホールドで構成される第一空間の雰囲気を排気可能な排気部と、
    前記炉口部の外側に設けられ、前記処理空間と隔離された第二空間を構成する炉口ボックス部と、前記処理空間にガスを供給するガス導入管と、前記第一空間の外側で、前記ガス導入管と前記処理ガス搬送管とが隣接する隣接部を覆うように構成すると共に、前記ガス導入管と前記処理ガス搬送管とを固定する継手部と、前記隣接部と前記第二空間との間に設けられた圧力調整部とを有するガス供給系と
    を備えた基板処理装置。
  8. 基板を支持する基板支持部を、第一空間を有する処理室に搬入する工程と、
    処理ガス搬送管と、前記第一空間にガスを供給するガス導入管と、前記第一空間の外側の第二空間において、前記ガス導入管と前記処理ガス搬送管とが隣接する隣接部を覆うように構成すると共に、前記ガス導入管と前記処理ガス搬送管とを固定する継手部と、前記隣接部と前記第二空間との間に設けられた圧力調整部とを有するガス供給系から前記第一空間にガスを供給する工程と、
    を有する半導体装置の製造方法。
  9. 基板を支持する基板支持部を、第一空間を有する処理室に搬入する手順と、
    処理ガス搬送管と、前記第一空間にガスを供給するガス導入管と、前記第一空間の外側の第二空間において、前記ガス導入管と前記処理ガス搬送管とが隣接する隣接部を覆うように構成すると共に、前記ガス導入管と前記処理ガス搬送管とを固定する継手部と、前記隣接部と前記第二空間との間に設けられた圧力調整部とを有するガス供給系から前記第一空間にガスを供給する手順と、
    をコンピュータによって基板処理装置に実行させるプログラム。
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