JP2020084251A - 基板処理装置、基板処理システム及び基板処理方法 - Google Patents

基板処理装置、基板処理システム及び基板処理方法 Download PDF

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Abstract

【課題】処理容器内に載置した基板に原料ガスを供給して処理を行う基板処理装置において、装置のフットプリントを小さく、処理容器に原料ガスを安定して供給する技術を提供すること。【解決手段】基板に形成される膜の原料を含む原料ガスを前記基板に供給して基板処理を行う基板処理装置において、内部に基板が載置される処理容器と、前記原料を収容し、前記処理容器に向けて原料ガスを供給するための原料ガス供給源と、前記原料ガス供給源から受け入れた原料ガスを一時的に貯留するバッファタンクと、前記バッファタンクに貯留された原料ガスの処理容器への給断を行う給断バルブが配置されるバルブ配置部と、を備え、前記処理容器の上方に、前記バルブ配置部、バッファタンク及び原料ガス供給源が、下方側からこの順に設けられている。【選択図】図５

Description

本開示は、基板を処理する技術に関する。
半導体デバイスの製造工程においては、例えば処理容器内に基板を載置し、原料ガス供給源から基板に形成する膜の原料を含む原料ガスを供給して基板に処理を行う基板処理装置が知られている。
例えば特許文献１には、減圧雰囲気中にて、チャンバ（処理容器）内に載置した基板に原料ガスを供給して処理を行う減圧処理装置において、チャンバリッド（処理容器蓋部）の上方に、チャンバに供給される原料を収容する原料容器（原料ガス供給源）が配置されることが好ましいと記載されている。これにより原料容器とチャンバとの距離を短く構成できると共に専有面積を増加させることなく配管径を大きく構成できると記載されている。
特開２００４−２６５９１７号公報
本開示はこのような事情の下になされたものであり、処理容器内に載置した基板に原料ガスを供給して処理を行う基板処理装置において、装置のフットプリントを小さく、処理容器に原料ガスを安定して供給する技術を提供する。
本開示の真空処理装置は、基板に形成される膜の原料を含む原料ガスを前記基板に供給して基板処理を行う基板処理装置において、
内部に基板が載置される処理容器と、
前記原料を収容し、前記処理容器に向けて原料ガスを供給するための原料ガス供給源と、
前記原料ガス供給源から受け入れた原料ガスを一時的に貯留するバッファタンクと、
前記バッファタンクに貯留された原料ガスの処理容器への給断を行う給断バルブが配置されるバルブ配置部と、を備え、
前記処理容器の上方に、前記バルブ配置部、バッファタンク及び原料ガス供給源が、下方側からこの順に設けられた。
本開示によれば、処理容器内に載置した基板に原料ガスを供給して処理を行う基板処理装置において、装置のフットプリントを小さくし、処理容器に原料ガスを安定して供給することができる。
一実施の形態に係る真空処理システムを示す斜視図である。 前記真空処理システムを示す平面図である。 処理モジュールのガス供給系を示す系統図である。 前記処理モジュールの斜視図である。 前記処理モジュールの側面図である。 前記処理モジュールのメンテナンスの実施態様を示す説明図である。 処理モジュールの他の例を示す構成図である。
本実施の形態に係る基板処理装置を適用した真空処理システムについて説明する。図１、図２に示すように、この真空処理システムには、基板である半導体ウエハ（以下「ウエハ」という）Ｗの搬送容器であるキャリアＣを載置するため載置台９９を備えた３台の搬入出ポート９１が設けられ、当該搬入出ポート９１は、常圧搬送室９２に接続されている。
以後、搬入出ポート９１側を前方、常圧搬送室９２側を後方として説明する。なお図２中の符号９１Ａは、キャリアＣの蓋部と共に開放されるドアである。
常圧搬送室９２は、左右方向に伸びる矩形の常圧搬送室９２を備え、その内部はクリーンエアのダウンフローが形成された常圧雰囲気（空気の場合には大気雰囲気ということもできる）となっている。
また図２に示すように常圧搬送室９２内には、搬入出ポート９１上のキャリアＣに対して常圧雰囲気下でウエハＷの受け渡しを行う常圧搬送機構９４が設けられている。常圧搬送機構９４は、回転自在の関節アームとして構成されている。また、常圧搬送機構９４は、常圧搬送室９２の底部に常圧搬送室９２の長さ方向に設けられた図示しないガイドレールに沿って進退自在に構成されている。
常圧搬送室９２の後方側には、ゲートバルブ９３Ａを介して、２台のロードロックモジュール９３が左右に並べて設けられている。各ロードロックモジュール９３は、各々図示しないウエハＷの載置部を備えると共に、内部雰囲気が常圧雰囲気と真空雰囲気とで切り替え自在に構成されている。
ロードロックモジュール９３の後方側には、ゲートバルブ９３Ｂを介して、内部を真空雰囲気とした真空搬送室９０が接続されている。本例の真空搬送室９０は前後方向に伸びる概略矩形に構成され、前方側から見て真空搬送室９０の右側に処理モジュール１が４台前後方向に並べて設けられ、真空搬送室９０の左側に処理モジュール１が３台前後方向に並べて設けられている。処理モジュール１は、本実施の形態の基板処理装置に相当する。
また、図２に示すように真空搬送室９０内には、各処理モジュール１と、ロードロックモジュール９３との間で真空雰囲気下にてウエハＷの受け渡しを行う真空搬送機構９５が設けられている。真空搬送機構９５は、真空搬送室９０の底面に設けられた図示しないガイドレールに沿って前後方向に移動自在に設けられた関節アームによって構成されている。
続いて基板処理装置である処理モジュール１について説明する。本例の処理モジュール１は、処理容器１０を備え、処理容器１０内に載置されたウエハＷに原料ガスであるトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）ガスと、アンモニア（ＮＨ３）ガス及びシラン（ＳｉＨ４）ガスの混合ガスと、を交互に繰り返し供給してＡｌＮ膜を成膜する成膜装置として構成されている。図３は、処理モジュール１におけるガス供給系を示す系統図である。
図２に示すように処理容器１０は、ウエハＷを載置する載置台１１を備えている。載置台１１には、ウエハＷを加熱する図示しない加熱部が埋設されている。また処理容器１０の天井面にはシャワーヘッド１４が設けられ、載置台１１に載置されたウエハＷの対向面からウエハＷに各ガスを供給できるように構成されている。なおシャワーヘッド１４は、高周波電流が印加される上部電極として構成され、載置台１１内に埋設された下部電極との間で高周波電界を形成できるように構成されていてもよい。これにより処理容器１０内に供給されたＮＨ３ガスや後述するＮ２ガスといった処理容器１０に供給されるガスをプラズマ化できる。また処理容器１０には、排気管１２の一端が接続され、排気管１２の他端は真空排気部１３に接続されている。なお図３中のＶ１２は排気管１２を開閉する開閉バルブである。
処理モジュール１は、原料であるＴＭＡを収容し、処理容器１０に向けて原料ガスを供給するための原料ガス供給源であるＴＭＡ供給源４０を備えている。ＴＭＡは、常温常圧（２５℃、１気圧）で液体であり、例えば外部の主原料貯留部４２に貯留されたＴＭＡがＴＭＡ供給路４２０を介してＴＭＡ供給源４０に供給できるように構成されている。ＴＭＡ供給源４０の周囲は、例えばマントルヒータなどで構成された加熱部４１により覆われており、ＴＭＡ供給源４０に貯留されたＴＭＡを、ＴＭＡが気化する温度、例えば６０℃に加熱できるように構成されている。ＴＭＡ供給源４０の天井部には、気化したＴＭＡを送出する原料ガス供給路４００の一端が接続されている。
原料ガス供給路４００に設けられた符号４００Ｃは、流量調整部（ＭＦＣ）である。原料ガス供給路４００の他端側は、ＴＭＡガス供給源４０から受け入れたＴＭＡガスを一時的に貯留するバッファタンク５Ａを介して、後述のバルブ装置６内の給断バルブＶ１に接続されている。ＴＭＡ供給源４０、ＭＦＣ４００Ｃ、加熱部４１は、後述する原料ボックス４内に収納されている。なお原料ガス供給路４００は、図示しないテープヒータに覆われ、ＴＭＡガスが液化しない温度に加熱されている。
また処理モジュール１は、処理容器１０に反応ガスであるＮＨ３及びシランＳｉＨ４を供給するためのＮＨ３ガス供給源３１と、ＳｉＨ４ガス供給源３２とを備えている。ＮＨ３ガス供給源３１には、反応ガス供給路３００の一端が接続され、他端側はＭＦＣ３００Ｃ、及びバッファタンク５Ｂを介して後述のバルブ装置６内の給断バルブＶ４に接続されている。
またＳｉＨ４ガス供給源３２には、ＳｉＨ４ガス供給路３０１の一端が接続され、ＳｉＨ４ガス供給路３０１の他端側は、ＭＦＣ３０１Ｃを介して反応ガス供給路３００に合流している。ＮＨ３ガス供給源３１と、ＳｉＨ４ガス供給源３２と、は、後述のプロセスガスボックス３に配置されている。
さらに処理モジュール１は、処理容器１０に処理容器１０内の雰囲気を置換するための置換ガスを供給する置換ガス供給源２１、２２、及びカウンターガスを供給するカウンターガス供給源２３、２４を備えている。カウンターガスは、原料ガスや反応ガスの供給停止時に配管内へ他のガスが進入することを防ぐ役割を果たす。この例では、置換ガス及びカウンターガスは、不活性ガスである窒素（Ｎ２）ガスを用いている。置換ガス供給源２１、２２には、夫々置換ガス供給路２０１、２０２の一端が接続され、置換ガス供給路２０１、２０２の他端側はフラッシュパージ用のバッファタンク５１を介して後述のバルブ装置６内の給断バルブＶ５に接続されている。
カウンターガス供給源２３、２４には、夫々カウンターガス供給路２０３、２０４の一端が接続され、カウンターガス供給路２０３、２０４の他端側は後述のバルブ装置６内の給断バルブＶ３、Ｖ６に接続されている。置換ガス供給路２０１、２０２及びカウンターガス供給路２０３、２０４には、夫々ＭＦＣ２０１Ｃ〜２０４Ｃが設けられている。置換ガス供給源２１、２２、カウンターガス供給源２３、２４、ＭＦＣ２０１Ｃ〜２０４Ｃは、後述の不活性ガスボックス２に配置されている。
なおこの例では、不活性ガスボックス２内に置換ガス供給源２１、２２、カウンターガス供給源２３、２４を設けているが、不活性ガスボックス２にＭＦＣ２０１Ｃ〜２０４Ｃが設けられ、外部から不活性ガスボックス２に置換ガス及びカウンターガスが送られる構成でも良い。そのような構成の場合には、ＭＦＣ２０１Ｃ〜２０４Ｃに置換ガス、カウンターガスを供給する配管が置換ガス供給源、カウンターガス供給源に相当する。
バルブ装置６には、ＴＭＡガス、ＮＨ３ガス及びＳｉＨ４ガスの混合ガス、置換ガス、カウンターガスの各ガスの処理容器１０への給断を行う給断バルブＶ１〜Ｖ６が集合配置されている。バルブ装置６には、バルブ装置６からシャワーヘッド１４にＴＭＡガスを供給するための原料ガス供給管１５Ａと、ＮＨ３ガス及びＳｉＨ４ガスの混合した反応ガスを供給する反応ガス供給管１５Ｂと、が接続されている。この例では、バルブ装置６は、給断バルブＶ１〜Ｖ６が配置されるバルブ配置部に相当する。
続いて処理モジュール１における各部位の配置について図４の斜視図、図５の側面図を参照して説明する。処理モジュール１は、棚状に構成された支持部材９により各部が支持されたタワー状に構成されている。なお図４、図５では、記載が煩雑になることを避けるためにＴＭＡガスが通流される配管部１５、４００を除き、他の配管の記載を省略している。
タワー状に構成される処理モジュール１の中段あたりには、真空搬送室９０にゲートバルブ１０Ａを介して接続される処理容器１０が配置されている。既述のように処理モジュール１は、真空搬送室９０の左右側面に夫々複数台設けられる。この観点で真空搬送室９０は、上面側から見て互いに対向する側面を備え、前記複数の処理容器１０は、各側面に沿って複数台ずつ並べて設置されていると言える。なお真空搬送室９０は下方が底面に設けられた図示しない支持部に支持され、処理容器１０と同じ高さに固定されている。
また処理容器１０の側面における、真空搬送室９０に接続された面とは反対側の面には、排気管１２の一端が接続されている。そして処理容器１０のシャワーヘッド１４の上面には、原料ガス供給管１５Ａ及び反応ガス供給管１５Ｂを含む配管部１５が接続され、配管部１５に接続されるバルブ装置６が、処理容器１０の上方に配置されている。
さらにバルブ装置６の上方には、バッファタンク５Ａ、５Ｂを備えたバッファタンク部５が配置されている。
さらにまたバッファタンク部５の上方には、原料ボックス４、不活性ガスボックス２、プロセスガスボックス３及び電気設備８が配置されている。従って、原料ガスの供給系統に着目すると、処理容器１０の上方に、バルブ配置部であるバルブ装置６、バッファタンク５Ａ及びＴＭＡ供給源４０が、下方側からこの順に設けられていると言える。
処理容器１０やバッファタンク部５の上方側に配置された原料ボックス４、不活性ガスボックス２、プロセスガスボックス３及び電気設備８は、棚状の支持部材９に支持され、図４、図５に示すように、側方から見て２組ずつ上下２段にまとめて配置されている。
図４、図５において、処理容器１０から見て真空搬送室９０が設けられている方向を内側、その反対の方向を外側と呼ぶと、１段目の内側に原料ボックス４、外側に不活性ガスボックス２、２段目の内側に電気設備８、外側にプロセスガスボックス３が各々配置されている。上記構成において、不活性ガスボックス２とプロセスガスボックス３とは、本例のガスボックスを構成している。
原料ボックス４には、真空搬送室９０側からＴＭＡ供給源４０にアクセスするためのアクセス面が設けられている。アクセス面には、例えば開閉可能な原料ボックス４の開閉扉（不図示）が配置される。
また真空搬送室９０から見て原料ボックス４の向こう側（外側）に設けられた不活性ガスボックス２には、置換ガス供給源２１、２２、カウンターガス供給源２３、２４、ＭＦＣ２０１〜２０４などが収納されている。なお、置換ガス供給源２１、２２、カウンターガス供給源２３、２４を不活性ガスボックス２内に設けず、設備側の不活性ガス供給源からＭＦＣ２０１〜２０４に配管を接続し、不活性ガスを供給する構成としてもよい。さらに図５中に破線で示してあるように、真空搬送室９０側から見て不活性ガスボックス２の側方には、図３に示した置換ガスを一時的に貯留するためのバッファタンク５１が設けられている。
また２段目の外側（真空搬送室９０とは反対側）に設けられたプロセスガスボックス３には、プロセスガスの供給源やＭＦＣなどが収納される。一方、２段目の内側（真空搬送室９０側）に設けられた電気設備８は、例えば処理モジュール１を駆動する電力を供給するための機器が設置されている。
真空処理システムは、図２に示すように真空処理システム内におけるウエハＷの搬送、処理モジュール１における成膜処理のプロセスなどを制御する制御部１００を備えている。制御部１００は例えば図示しないＣＰＵと記憶部とを備えたコンピュータからなる。この記憶部には処理モジュール１における給断バルブＶ１〜Ｖ６の開閉による各ガスの給断を含む成膜処理のレシピや、当該真空処理システムにおいて、常圧搬送機構９４及び真空搬送機構９５によるウエハＷの搬送行うためのステップ（命令）群が組まれたプログラムが記録されている。このプログラムは、例えばハードディスク、コンパクトディスク、マグネットオプティカルディスク、メモリカードなどの記憶媒体に格納され、そこからコンピュータにインストールされる。
続いて上述の実施の形態の作用について説明する。ウエハＷを収容したキャリアＣが搬入出ポート９１上に載置されると、当該キャリアＣ内のウエハＷが、常圧搬送機構９４によって取り出され→ロードロック室９３→真空搬送室９０の経路で搬送される。さらにウエハＷは、真空搬送機構９５により各処理モジュール１の処理容器１０に搬送される。
処理モジュール１においては、先ず給断バルブＶ１〜Ｖ６が閉じられた状態で、真空搬送機構９５によりウエハＷが処理容器１０内に搬送されて、載置台１１に載置される。真空搬送機構９５が処理容器１０内から退避した後、ゲートバルブ１３が閉じられる。さらに載置台１１の加熱部によりウエハＷが例えば４５０℃に加熱される。また真空排気部１３により処理容器１０内の圧力が調整される。
そして給断バルブＶ３、Ｖ６が開かれ、キャリアガス供給源２３、２４から夫々原料ガス供給管１５Ａ、反応ガス供給管１５Ｂにキャリアガス（Ｎ２ガス）が供給される。その一方で、ＴＭＡ供給源４１を加熱し、バッファタンク５Ａに、ＴＭＡガスを貯留する。またＮＨ３ガス供給源３１及びＳｉＨ４ガス供給源３２から供給されるＮＨ３ガス及びＳｉＨ４ガスがバッファタンク５Ｂに貯留される。然る後、給断バルブＶ１が開かれ、バッファタンク５Ａに貯留されたＴＭＡガスが、シャワーヘッド１４を介して処理容器１０内に供給される。これにより処理容器１０内に供給されたＴＭＡガスがウエハＷに吸着する。
この処理容器１０内のウエハＷへのＴＭＡガスの供給に並行して、置換ガスをバッファタンク５１に貯留しておく。その後給断バルブＶ１が閉じられると共に給断バルブＶ２、Ｖ５が開かれる。これにより処理容器１０内へのＴＭＡガスの供給が停止すると共に、バッファタンク５１に各々貯留された置換ガスが処理容器１０内に吐出される。この結果ウエハＷに吸着したが反応せずに残るＴＭＡガスなど、処理容器１０内に残るＴＭＡガスが除去される。
続いて、給断バルブＶ２、Ｖ５が閉じられると共に給断バルブＶ４が開かれる。それにより、原料ガス供給管１５Ａ、反応ガス供給管１５Ｂへの置換ガスの供給が停止すると共に、バッファタンク５Ｂに貯留されたＮＨ３ガスと、ＳｉＨ４ガスと、が処理容器１０内に供給される。結果、ウエハＷの面内において均一性高く吸着されたＴＭＡガスの窒化反応が進行し、反応生成物としてＡｌＮの薄層が形成される。
この後同様にバッファタンク５１に貯留された置換ガスを処理容器１０内に供給して、処理容器１０内の雰囲気を置換する。このようにウエハＷにＴＭＡガス、置換ガス、ＮＨ３ガスとＳｉＨ４ガスとの混合ガス、置換ガス、の順番で供給するサイクルを一つのサイクルとすると、このサイクルが繰り返し行われ、ＡｌＮの薄層がウエハＷの表面に堆積し、ＡｌＮ膜が成膜される。そして、所定の回数のサイクルが実行されると、処理容器１０内への搬入時とは逆の手順でウエハＷが処理容器１０から搬出される。
ここでＴＭＡ供給源４０を処理容器１０よりも下方に配置する場合を考えると、比較的比重の大きなＴＭＡガスを上昇させて供給することになり、重力に抗して供給するための圧力エネルギーが必要になる。さらには、処理容器１０の下方側から、その側方を通ってシャワーヘッド１４が配置されている処理容器１０の上面側まで、原料ガスを供給するための原料ガス供給路４００を引き回す必要があるため、原料ガス供給路４００の圧力損失が大きくなる。このため、処理容器１０への原料ガスの供給が不安定になったり、圧力損失を減らすべく、より太い配管を配置する必要が生じ、配管の配置スペースが増大するなどの問題がある。
さらには、原料ガス供給路４００内を通流する間に、原料ガスの温度が低下して再液化してしまわないように、長い原料ガス供給路４００を保温・加熱する機構が必要になると、機器コストの上昇要因ともなる。
本開示に係る処理モジュール１においては、バッファタンク５Ａ、給断バルブＶ１の順に下降して処理容器１０に供給される。そのためＴＭＡガスが重力に逆らって供給されることがほとんどなく、圧力損失が小さくなり処理容器１０への供給が安定する。なお図５に示す例では、原料ガス供給路４００はＴＭＡ供給源４０の上面に接続され、ＴＭＡガスを一旦、上向きに抜き出した後、下方側へと流下させるように引き回されている。しかしながら、既述のように処理容器１０の下方側にＴＭＡ供給源４０を配置する場合に比べれば、ＴＭＡガスを上向きに流れる距離は、ごく短い範囲に限定することができる。
また、処理モジュール１の操作性の観点に着目すると、真空処理システムを使用しているうちに、例えばガスの供給源などのメンテナンスを行う必要がある。中でもＴＭＡガスなどの原料ガスは、その供給流量の精度が十分に高い必要がある。そのため原料ボックス４は、他の不活性ガスボックス２、プロセスガスボックス３及び電気設備８などに比べてメンテナンスの高い精度が求められ、メンテナンスの頻度が高くなる場合がある。
この点、本例の処理モジュール１においては、処理容器１０より上方側に原料ボックス４を配置しているところ、処理容器１０より下方側に配置する場合に比べると高所での作業が必要となる。さらに当該原料ボックス４を真空搬送室９０とは反対側（既述の「外側」）に設ける場合には、脚立などの足場を設置してメンテナンスを行う必要が生じる。
そこで本実施の形態に係る真空処理システムにおいては、原料ボックス４を真空搬送室９０に対向する位置（既述の「内側」）に設けている。この配置を採用することにより図６に示すように原料ガスボックス４のメンテナンスを行うにあたっては、作業者１０１は真空搬送室９０上に乗って作業を行うことができる。これにより交換等のメンテナンスの頻度が高く手間のかかる原料ボックス４のメンテナンスを行うにあたって、脚立１０２などを設置する必要がない。また固定して設置され、十分な強度を有する真空搬送室９０上に乗って作業をすることができるため、脚立１０２などに比べて安定した状態でメンテナンスを行うことができる。更に、複数の処理モジュールの原料ガスボックス４のメンテナンスを行うにあたっては、原料ガスボックス４は内側に設けられているため、外側に設けられている場合に比べ作業動線を短くできる。その結果、メンテナンス時間を短縮することができ、装置稼働率向上に繋げることができる。
上述の処理モジュール１によれば、原料であるＴＭＡを気化させて処理容器１０に供給して処理を行うにあたって、処理容器１０の上方に、バルブ装置６と、バッファタンク部５と、ＴＭＡ供給源４０とを、下方側からこの順に設けている。そのためバルブ装置６と、バッファタンク部５と、ＴＭＡ供給源４０を処理容器１０の上方領域に配置できるため装置のフットプリントを小さくすることができる。さらにＴＭＡガスを上方から下方に向かって重力により下降させて供給することができるため、ＴＭＡガスの圧損が少なくなり、処理容器１０にＴＭＡガスを安定して供給することができる。またＴＭＡ供給源４０から処理容器１０までの距離が短くなり、ＴＭＡガスが冷えにくくなると共に、原料ガス供給路４００にテープヒータなどの加熱機構を設ける場合であっても、その設置範囲を短くすることができる。
またＴＭＡ供給源４０を備えた原料ボックス４を処理容器１０の上方における真空搬送室９０側に設けることで、作業者１０１は真空搬送室９０の上方に乗って原料ボックス４内のメンテナンスを行うことができる。そのためメンテナンスの手間が大きい原料ボックス４のメンテナンスの際に脚立１０２などを準備する必要もなく安定した足場でメンテナンスを行うことができる。
また原料ガス供給源には、例えばＷＣｌ５、ＷＣｌ６などの固体原料が収容され、固体原料を気化させて得た原料ガスが処理容器１０に供給されても良い。さらにＴｉＣｌ４等の液体原料を用いるにあたって、原料ガス供給源に貯留された原料を加熱して気化させてもよく、液体原料に例えばＮ２ガスを吹き込むことで気化させる構成でも良い。
また原料ガス供給源から処理容器１０までの配管が長くなると圧力損失が大きくなると共に原料ガスが冷えやすくなる。その場合、処理容器１０の原料ガスが導入される高さ位置と、原料ガス供給源に収容された前記固体原料または液体原料の表面の高さ位置と、の高低差は、６００ｍｍ〜１２００ｍｍの範囲内であることが好ましい。
原料ガス供給源に気体状態の原料ガスが収容され、当該原料ガスは前記原料ガス供給源にて加熱された後、処理容器に供給されてもよい。例えばＷＦ６は、気体状態の原料であるが、原料ガスを加熱して処理容器１０に供給する場合がある。このようなガスを適用するにあたっては、原料ガス供給源に原料ガスの加熱機構などを設ける必要がある。このように加熱機構を設けると、装置のメンテナンスに手間がかかる。そのためこのような原料ガス供給源を原料ボックス４に設けても効果を得ることができる。
また、従来の真空処理システムには、平面形状が多角形の真空搬送室９の各辺に、処理モジュール１を接続する方式の物がある。この場合、各処理モジュール１の横には、処理容器１０にガスを供給するガス供給系などを設けるスペースが空いている場合がある。
一方で、図２を用いて説明したように、真空搬送室９の互いに対向する側面に、各々、隙間を詰めて複数の処理モジュール１を配置する場合には、上述のガス供給系を設けるスペースの確保が問題となる。この点、真空搬送室９０から見て処理モジュール１よりも外側に原料供給系などを設ける場合には、真空処理システムの小型化を実現することができない。一方、既述のように、処理容器１０の下方側にガス供給系を設ける問題点は、既に説明した通りである。
この点、本開示に係る構成の処理モジュール１は処理容器１０の上方側にガス供給系を設けている。この結果、図２に示すように真空搬送室９０の側壁面に沿って左右に複数の処理モジュール１を並べた場合にも、ガス供給系などを設けるスペースの拡大による装置の大型化を避けることができる。
ここで、ガス供給系のバリエーションについて述べると、プロセスガスボックス３に処理容器１０内のクリーニングを行うためのクリーニングガスや、燃焼ガス、支燃ガスなどの供給源を配置してもよい。また図７に示すように不活性ガスボックス２に、原料ガス供給源４０Ａに、原料ガスと共に処理容器２０に供給されるキャリアガスであるＮ２ガスを供給するキャリアガス供給源２５を配置してもよい。本例では原料ガス供給源４０Ａにキャリアガス供給源２５からキャリアガスを供給するキャリアガス供給路４０１が接続されている。また原料ガス供給路４０３には、オフセットガス供給源２６からオフセットガスであるＮ２ガスが供給されるオフセットガス供給路４０２が接続されている。キャリアガス流路４０１及びオフセットガス流路４０２には、夫々ＭＦＣ４０１Ａ、４０２Ａが設けられている。なお原料ガス供給路４０３に設けられた符号４０３Ａは、マスフローメータ（ＭＦＭ）である。
この例では、原料ガス供給源４０Ａにおける原料の残量が減少すると、キャリアガスの単位流量あたりの原料ガスのピックアップ量が減少し原料ガスの濃度が減少する。そのため、原料ガスのピックアップ量に合わせてＭＦＣ４０１Ａの流量を調整して、キャリアガスの流量を調整することで原料ガスの供給量が調整できるように構成されている。またキャリアガスの流量に合わせてＭＦＣ４０２Ａを調整し、オフセットガスの流量を調整して、バッファタンク５Ａに供給されるガスの総流量を一定にするように構成されている。
このような処理モジュール１においては、原料の残量に合わせてキャリアガスの流量を調整するため、キャリアガスの流量が１０ｃｃ程度に減少することがある。キャリアガスの供給源から原料ガス供給源４０Ａまでのキャリアガス供給管４０１の長さが長いと、キャリアガスを原料ガス供給源４０Ａに供給するまでの時間が長くなる。またキャリアガスの給断や流量調整を行った時に実際に原料ガス供給源４０Ａに流れ込むキャリアガスの流量が変更されるまでの応答時間が長くなる。このときキャリアガスの流量が少ないと、キャリアガスの流量の誤差の割合が大きくなる。
従って本開示の処理モジュール１のようにキャリアガスボックス２と、ソースボックス３とを隣接し設けることで、キャリアガス供給管４０１を短くすることができる。この結果、キャリアガスの流量等の調整時における原料ガス供給源４０Ａにおけるキャリアガスの流量の応答性が良くなる。これによりキャリアガスの流量が少ない場合にも、キャリアガスの流量の誤差が少なくなる。
以上に説明した実施の形態においては、ＡＬＤである真空処理を実施する処理モジュール１において処理容器１０の上方側に原料ガス供給源（本例ではＴＭＡ供給源４０）を設けた例を説明した。但し、当該構成を適用可能な真空処理はＡＬＤに限定されるものではなく、原料ガスの連続供給を行うＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）であってもよい。この場合には、原料ガス供給源と処理容器１０との間のバッファタンク５Ａ、５Ｂの設置を省略してもよい。
以上に検討したように、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその主旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。
例えば、プロセスガスの供給源をプロセスガスボックス内に設置する構成を開示したが、これらの供給源を工場等の設備側のものを利用する構成としてもよい。この場合、設備側の供給源とプロセスガスボックス内に設置されたＭＦＣとを配管で接続する構成となる。
１ 処理モジュール
４ 原料ボックス
５ バッファタンク部
６ バルブ装置
１０ 処理容器
４０ 原料ガス供給源
Ｖ１〜Ｖ６ 給断バルブ
Ｗ ウエハ

Claims (10)

  1. 基板に形成される膜の原料を含む原料ガスを前記基板に供給して基板処理を行う基板処理装置において、
    内部に基板が載置される処理容器と、
    前記原料を収容し、前記処理容器に向けて原料ガスを供給するための原料ガス供給源と、
    前記原料ガス供給源から受け入れた原料ガスを一時的に貯留するバッファタンクと、
    前記バッファタンクに貯留された原料ガスの処理容器への給断を行う給断バルブが配置されるバルブ配置部と、を備え、
    前記処理容器の上方に、前記バルブ配置部、バッファタンク及び原料ガス供給源が、下方側からこの順に設けられた、基板処理装置。
  2. 前記原料ガス供給源には、固体原料または液体原料が収容され、前記固体原料または液体原料を気化させて得た原料ガスが前記処理容器に供給される、請求項１に記載の基板処理装置。
  3. 前記原料ガス供給源には気体状態の原料ガスが収容され、当該原料ガスは前記原料ガス供給源にて加熱された後、前記処理容器に供給される、請求項１に記載の基板処理装置。
  4. 前記処理容器に原料ガスが導入される高さ位置と、前記原料ガス供給源に収容された前記固体原料または液体原料の表面の高さ位置と、の高低差は、６００ｍｍ〜１２００ｍｍの範囲内である、請求項１または２に記載の基板処理装置。
  5. 前記基板処理は、真空雰囲気にて基板に対し、前記原料ガスと、原料ガスと反応して反応生成物を生成する反応ガスと、を交互に繰り返し供給して反応生成物の膜を成膜する処理であって、
    前記処理容器の上方に設けられ、当該処理容器に向けて前記反応ガスを供給するための反応ガス供給源と、
    前記処理容器の上方に設けられ、当該処理容器に向けて、前記反応ガスまたは原料ガスと置換される置換ガスを供給するための置換ガス供給源と、を備え、
    前記バルブ配置部には、前記反応ガス供給源から供給される反応ガスの給断を行う給断バルブ、及び前記置換ガス供給源から供給される置換ガスの給断を行う給断バルブが配置された、請求項１ないし４のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  6. 前記基板の搬送容器が搬入出される搬入出ポートと、
    前記搬入出ポート上の搬送容器に対して常圧雰囲気下で基板の受け渡しを行う常圧搬送機構が配置された常圧搬送室と、
    側面側から、前記処理容器が複数接続されると共に、常圧雰囲気と真空雰囲気とを切り替えるロードロックモジュールを介して前記常圧搬送室に接続され、前記処理容器及びロードロックモジュールとの間で真空雰囲気下にて基板の受け渡しを行う真空搬送機構が配置された真空搬送室と、
    前記複数の処理容器の上方に各々設けられ、前記反応ガス供給源を含む、前記処理容器に供給されるガスの供給源が配置されたガスボックスと、を備え、
    前記ガスボックスには、真空搬送室側から前記原料ガス供給源にアクセスするためのアクセス面が設けられた、請求項１ないし５のいずれか一つに記載の基板処理装置を備えた基板処理システム。
  7. 前記ガスボックスには、前記原料ガス供給源に、原料ガスと共に処理容器に供給されるキャリアガスを供給するキャリアガス供給源が配置された請求項６に記載の基板処理システム。
  8. 前記基板処理は、真空雰囲気にて基板に対し、前記原料ガスと、原料ガスと反応して反応生成物を生成する反応ガスと、を交互に繰り返し供給して反応生成物の膜を成膜する処理であって、前記ガスボックスには、前記処理容器に向けて、前記反応ガスまたは原料ガスと置換される置換ガスを供給するための置換ガス供給源が配置された、請求項６または７に記載の基板処理システム。
  9. 前記真空搬送室は、上面側から見て互いに対向する側面を備え、前記複数の処理容器は、各側面に沿って複数台ずつ並べて設置された、請求項６ないし８のいずれか一つに記載の基板処理システム。
  10. 基板に膜の原料を含む原料ガスを供給して基板処理を行う基板処理方法において、
    処理容器内に基板を載置する工程と、
    前記原料ガス供給源からバッファタンクに原料ガスを受け入れて一時的に貯留する工程と、
    給断バルブを用い、前記バッファタンクに貯留された原料ガスを前記処理容器に供給する工程と、を含み、
    前記処理容器の上方に、前記給断バルブが配置されたバルブ配置部、バッファタンク及び原料ガス供給源が、下方側からこの順に設けられた、基板処理方法。
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