JP4936497B2

JP4936497B2 - 基板処理装置及び基板処理方法

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Publication number: JP4936497B2
Application number: JP2004003944A
Authority: JP
Inventors: 和幸奥田; 信人嶋; 忠司紺谷
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Priority date: 2004-01-09
Filing date: 2004-01-09
Publication date: 2012-05-23
Anticipated expiration: 2024-01-09
Also published as: JP2005197565A

Description

本発明は、半導体製造技術、特に、被処理基板を処理室に収容してヒータによって加熱
した状態で処理を施す熱処理技術に関し、例えば、半導体集積回路装置（半導体デバイス
）が作り込まれる半導体ウエハに酸化処理や拡散処理、イオン打ち込み後のキャリア活性
化や平坦化のためのリフローやアニール及び熱ＣＶＤ反応による成膜処理などに使用され
る基板処理装置に利用して有効なものに係わる。

基板処理装置、例えば半導体製造装置の処理室構造の一例を図４、図５に示す。

図４、図５に示すように、上端が閉塞され下端に開口を有する円筒状の例えば石英など
からなる反応管２０３と、前記反応管２０３の下端開口を蓋するシールキャップ２１９な
どから処理室２０１が形成される。処理室２０１内に、ウエハなどの基板２００を載置し
、前記基板を加熱するヒータ２０７（図示せず）により基板２００を所望の温度にした後
、図示しないガス供給管から処理ガスが前記処理室２０１内に供給されることで、基板２
００に所望の処理がなされるようになっている。

処理炉２０２を構成している反応管２０３の内壁とウエハ２００との間における円弧状
の空間には、反応管２０３の下部より上部の内壁にウエハ２００の積載方向に沿って、ガ
ス分散空間であるバッファ室２３７が設けられており、そのバッファ室２３７のウエハ２
００と隣接する壁の端部にはガスを供給する供給孔である第１のガス供給孔２４８ａが設
けられている。

そしてバッファ室２３７の第１のガス供給孔２４８ａが設けられた端部と反対側の端部
には、ノズル２３３が、やはり反応管２０３の下部より上部にわたりウエハ２００の積載
方向に沿って配設されている。そしてノズル２３３には複数のガスを供給する供給孔であ
る第２のガス供給孔２４８ｂが設けられている。

上述のような処理室２０１を有する基板処理装置を用いて、基板に成膜処理などを施し
た場合、反応管２０３の内壁など処理ガスが接触する部分にも副生成物として膜が成膜さ
れる。このような副生成物は、その膜厚の増加と共に剥がれてパーティクルとなり、基板
処理装置によって製作される半導体デバイスの性能に重大な影響を与える。従って、この
副生成物がパーティクルとなって剥がれる前に除去する必要がある。

処理ガスが接触する部分に付着した副生成物を除去する手法として、ウエットクリーニ
ングがある。ウエットクリーニングは、副生成物が付着した構成部品を基板処理装置から
取り外し、洗浄液で洗浄する手法である。洗浄液は、例えばフッ酸などを含む危険な液体
を使用する場合がある。

図４、図５に示すバッファ室２３７は反応管２０３に固定されているため、前記反応管
２０３を洗浄する場合は、前記バッファ室２３７も同時に洗浄することとなる。また、前
述のように、前記バッファ室２３７には、第１のガス供給孔２４８ａなどの穴が設けられ
ているため、洗浄時、これらの穴から洗浄液がバッファ室２３７内に侵入することとなる
。

しかしながら、前記バッファ室２３７は、比較的狭い空間であり、また前記穴も液体が
排出しやすいように設けられていないため、一旦、バッファ室２３７に液体が侵入すると
容易に排出できない。従って、反応管２０３の洗浄時、バッファ室２３７内に入った洗浄
液を純水に置換する時間が多くかかるという問題がある。また、バッファ室２３７内の洗
浄液は容易に排出されない（置換できない）ので、バッファ室２３７内に入った洗浄液が
残留し、反応管２０３を再度基板処理装置に組み立てる際などに作業員に触れる危険性も
ある。また、洗浄後、バッファ室２３７内には多くの純水が残留するので、これらの純水
を乾燥させる時間が多くかかる問題がある。さらに、洗浄液（薬液）が本来入るべきでな
い槽に入り、設備にダメージを与えるという問題もある。この様に、バッファ室２３７は
、液体を排出しやすい構造になっていないため、反応管２０３の洗浄時間が多くなり、装
置メンテナンス時間の増大、ひいては基板処理装置のスループットの低下を引き起こすと
いう問題がある。

したがって、本発明の目的は、バッファ室２３７内の液体を容易に排出できるバッファ
室２３７を有する基板処理装置を提供することで、基板処理装置のメンテナンス時間の短
縮、ひいては基板処理装置のスループットの増加を図るものである。

上記課題を解決するために、本発明は特許請求の範囲に記載のような構成とするものである。すなわち、本発明は請求項１に記載のように、基板を収容し処理する空間を形成する反応管と、前記反応管内に処理ガスを供給するための複数のガス供給孔を有し、且つ、所望の空間を有したプラズマ生成領域を有するバッファ室を、前記反応管に一体的に設けた基板処理装置であって、前記基板処理装置の構成部品を取り外して洗浄液で洗浄するウエットクリーニングにより洗浄した際に前記バッファ室へ侵入した洗浄液をバッファ室外へ排出するために、前記バッファ室の下部に開口を設けたことを特徴とする基板処理装置とするものである。
更に、請求項２に記載のように、反応管に処理ガスを供給するための複数のガス供給孔を有し、且つ、所望の空間を有したプラズマ生成領域を有するバッファ室を、前記反応管に一体的に設けた基板処理装置における基板処理方法であって、基板を収容し処理する工程と、前記基板処理装置の構成部品を取り外して洗浄液で洗浄する工程と、前記洗浄した際に前記バッファ室へ侵入した洗浄液を前記バッファ室の下部の開口からバッファ室外へ排出する工程と、を含むことを特徴とする基板処理方法とするものである。
更に、請求項３に記載のように、基板を収容し処理する処理室を形成する反応管と、前記反応管内に処理ガスを供給するための複数のガス供給孔を有し、且つ、所望の空間を有した隔離室を、前記反応管に一体的に設けた基板処理装置であって、前記隔離室の下部に前記反応管を洗浄する際に用いられる洗浄液を前記処理室に排出するための開口を設け、前記開口は前記処理室に連通することを特徴とする基板処理装置とするものである。
更に、請求項４に記載のように、基板を収容し処理する空間を形成する反応管と、前記反応管内に処理ガスを供給するための複数のガス供給孔を有し、且つ、所望の空間を有した隔離室を、前記反応管に一体的に設けた基板処理装置における基板処理方法であって、基板を収容し処理する工程と、前記隔離室に有した複数のガス供給孔から反応管内に処理ガスを供給する工程と、前記隔離室の下部に前記基板を収容し処理する空間に連通された開口から前記反応管を洗浄する際に用いられる洗浄液を排出する工程とを含むことを特徴とする基板処理方法とするものである。

本発明によれば、基板を収容し処理する空間を形成する反応管と、前記反応管内に処理
ガスを供給するための複数のガス供給孔を有し、且つ、所望の空間を有した隔離室を、前
記反応管に一体的に設けた基板処理装置であって、前記隔離室の角部に前記反応管を洗浄
する際に用いられる洗浄液を排出するための開口を設けたことを特徴とする基板処理装置
としたので、前記隔離室に液体が侵入したとしても、前記開口から前記液体を速やかに排
出することができる。これにより、反応管の洗浄時間が短縮され、基板処理装置のメンテ
ナンス時間の短縮、ひいては基板処理装置のスループットの向上を図ることができる。

図２、図３において本発明が適用される基板処理装置の一例である半導体製造装置につ
いての概略を説明する。

筐体１０１内部の前面側には、図示しない外部搬送装置との間で基板収納容器としての
カセット１００の授受を行う保持具授受部材としてのカセットステージ１０５が設けられ
、該カセットステージ１０５の後側には昇降手段としてのカセットエレベータ１１５が設
けられ、該カセットエレベータ１１５には搬送手段としてのカセット移載機１１４が取り
つけられている。又、前記カセットエレベータ１１５の後側には、前記カセット１００の
載置手段としてのカセット棚１０９が設けられると共に前記カセットステージ１０５の上
方にも予備カセット棚１１０が設けられている。前記予備カセット棚１１０の上方にはク
リーンユニット１１８が設けられクリーンエアを前記筐体１０１の内部を流通させるよう
に構成されている。

前記筐体１０１の後部上方には、処理炉２０２が設けられ、該処理炉２０２の下方には
基板としてのウエハ２００を水平姿勢で多段に保持する基板保持手段としてのボート２１
７を該処理炉２０２に昇降させる昇降手段としてのボートエレベータ１２１が設けられ、
該ボートエレベータ１２１に取りつけられた昇降部材１２２の先端部には蓋体としてのシ
ールキャップ２１９が取りつけられ該ボート２１７を垂直に支持している。前記ボートエ
レベータ１２１と前記カセット棚１０９との間には昇降手段としての移載エレベータ１１
３が設けられ、該移載エレベータ１１３には搬送手段としてのウエハ移載機１１２が取り
つけられている。又、前記ボートエレベータ１２１の横には、開閉機構を持ち前記処理炉
２０２の下面を塞ぐ遮蔽部材としての炉口シャッタ１１６が設けられている。

前記ウエハ２００が装填された前記カセット１００は、図示しない外部搬送装置から前
記カセットステージ１０５に該ウエハ２００が上向き姿勢で搬入され、該ウエハ２００が
水平姿勢となるよう該カセットステージ１０５で９０°回転させられる。更に、前記カセ
ット１００は、前記カセットエレベータ１１５の昇降動作、横行動作及び前記カセット移
載機１１４の進退動作、回転動作の協働により前記カセットステージ１０５から前記カセ
ット棚１０９又は前記予備カセット棚１１０に搬送される。

前記カセット棚１０９には前記ウエハ移載機１１２の搬送対象となる前記カセット１０
０が収納される移載棚１２３があり、前記ウエハ２００が移載に供される該カセット１０
０は前記カセットエレベータ１１５、前記カセット移載機１１４により該移載棚１２３に
移載される。

前記カセット１００が前記移載棚１２３に移載されると、前記ウエハ移載機１１２の進
退動作、回転動作及び前記移載エレベータ１１３の昇降動作の協働により該移載棚１２３
から降下状態の前記ボート２１７に前記ウエハ２００を移載する。

前記ボート２１７に所定枚数の前記ウエハ２００が移載されると前記ボートエレベータ
１２１により該ボート２１７が前記処理炉２０２に挿入され、前記シールキャップ２１９
により前記処理炉２０２が気密に閉塞される。気密に閉塞された前記処理炉２０２内では
前記ウエハ２００が加熱されると共に処理ガスが該処理炉２０２内に供給され、前記ウエ
ハ２００に処理がなされる。

前記ウエハ２００への処理が完了すると、該ウエハ２００は上記した作動の逆の手順に
より、前記ボート２１７から前記移載棚１２３の前記カセット１００に移載され、該カセ
ット１００は前記カセット移載機１１４により該移載棚１２３から前記カセットステージ
１０５に移載され、図示しない外部搬送装置により前記筐体１０１の外部に搬出される。
尚、前記炉口シャッタ１１６は、前記ボート２１７が降下状態の際に前記処理炉２０２の
下面を塞ぎ、外気が該処理炉２０２内に巻き込まれるのを防止している。

前記カセット移載機１１４等の搬送動作は、搬送制御手段１２４により制御される。

次に、本発明の実施の形態にて行った、ウエハ等の基板へのプロセス処理例としてＣＶ
Ｄ法の中の１つであるＡＬＤ法を用いた成膜処理について、簡単に説明する。

ＡＬＤ法は、ある成膜条件（温度、時間等）の下で、成膜に用いる２種類（またはそれ
以上）の原料となるガスを１種類ずつ交互に基板上に供給し、１原子層単位で吸着させ、
表面反応を利用して成膜を行う手法である。

即ち、利用する化学反応は、例えばＳｉＮ（窒化珪素）膜形成の場合ＡＬＤ法ではＤＣ
Ｓ（ＳｉＨ_２Ｃｌ_２、ジクロルシラン）とＮＨ_３（アンモニア）を用いて３００〜６００
℃の低温で高品質の成膜が可能である。また、ガス供給は、複数種類の反応性ガスを１種
類ずつ交互に供給する。そして、膜厚制御は、反応性ガス供給のサイクル数で制御する。
（例えば、成膜速度が１Å／サイクルとすると、２０Åの膜を形成する場合、処理を２０
サイクル行う。）

以下に本発明の実施の形態を説明する。

図４は、本実施の形態にかかる縦型の基板処理炉の概略構成図であり、処理炉部分を縦
断面で示し、図５は本実施の形態にかかる縦型の基板処理炉の概略構成図であり、処理炉
部分を横断面で示す。加熱手段であるヒータ２０７の内側に、基板であるウエハ２００を
処理する反応容器として反応管２０３が設けられ、この反応管２０３の下端開口は蓋体で
あるシールキャップ２１９により気密部材であるＯリング２２０を介して気密に閉塞され
、少なくとも、このヒータ２０７、反応管２０３、及びシールキャップ２１９により処理
炉２０２を形成している。シールキャップ２１９には石英キャップ２１８を介して基板保
持手段であるボート２１７が立設され、前記石英キャップ２１８はボートを保持する保持
体となっている。そして、ボート２１７は処理炉２０２に挿入される。ボート２１７には
バッチ処理される複数のウエハ２００が水平姿勢で管軸方向に多段に積載される。前記ヒ
ータ２０７は処理炉２０２に挿入されたウエハ２００を所定の温度に加熱する。

そして、処理炉２０２へは複数種類、ここでは２種類のガスを供給する供給管としての
２本のガス供給管２３２ａ、２３２ｂが設けられる。ここでは第１のガス供給管２３２ａ
からは流量制御手段である第１のマスフローコントローラ２４１ａ及び開閉弁である第１
のバルブ２４３ａを介し、更に後述する処理炉２０２内に形成されたバッファ室２３７を
介して処理炉２０２に反応ガスが供給され、第２のガス供給管２３２ｂからは流量制御手
段である第２のマスフローコントローラ２４１ｂ、開閉弁である第２のバルブ２４３ｂ、
ガス溜め２４７、及び開閉弁である第３のバルブ２４３ｃを介し、更に後述するガス供給
部２４９を介して処理炉２０２に反応ガスが供給されている。

処理炉２０２はガスを排気する排気管であるガス排気管２３１により第４のバルブ２４
３ｄを介して排気手段である真空ポンプ２４６に接続され、真空排気されるようになって
いる。尚、この第４のバルブ２４３ｄは弁を開閉して処理炉２０２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になっている開閉弁である。

処理炉２０２を構成している反応管２０３の内壁とウエハ２００との間における円弧状
の空間には、反応管２０３の下部より上部の内壁にウエハ２００の積載方向に沿って、ガ
ス分散空間であるバッファ室２３７が設けられており、そのバッファ室２３７のウエハ２
００と隣接する壁の端部にはガスを供給する供給孔である第１のガス供給孔２４８ａが設
けられている。この第１のガス供給孔２４８ａは反応管２０３の中心へ向けて開口してい
る。この第１のガス供給孔２４８ａ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。

そしてバッファ室２３７の第１のガス供給孔２４８ａが設けられた端部と反対側の端部
には、ノズル２３３が、やはり反応管２０３の下部より上部にわたりウエハ２００の積載
方向に沿って配設されている。そしてノズル２３３には複数のガスを供給する供給孔であ
る第２のガス供給孔２４８ｂが設けられている。この第２のガス供給孔２４８ｂの開口面
積は、バッファ室２３７と処理炉２０２の差圧が小さい場合には、上流側から下流側まで
同一の開口面積で同一の開口ピッチとすると良いが、差圧が大きい場合には上流側から下
流側に向かって開口面積を大きくするか、開口ピッチを小さくすると良い。

本発明において、第２のガス供給孔２４８ｂの開口面積や開口ピッチを上流側から下流
にかけて調節することで、まず、第２の各ガス供給孔２４８ｂよりガスの流速の差はある
が、流量はほぼ同量であるガスを噴出させる。そしてこの各第２のガス供給孔２４８ｂか
ら噴出するガスをバッファ室２３７に噴出させて一旦導入し、前記ガスの流速差の均一化
を行うこととした。

すなわち、バッファ室２３７において、各第２のガス供給孔２４８ｂより噴出したガス
はバッファ室２３７で各ガスの粒子速度が緩和された後、第１のガス供給孔２４８ａより
処理炉２０２に噴出する。この間に、各第２のガス供給孔２４８ｂより噴出したガスは、
各第１のガス供給孔２４８ａより噴出する際には、均一な流量と流速とを有するガスとす
ることができた。

さらに、バッファ室２３７に、細長い構造を有する第１の電極である第１の棒状電極２
６９及び第２の電極である第２の棒状電極２７０が上部より下部にわたって電極を保護す
る保護管である電極保護管２７５に保護されて配設され、この第１の棒状電極２６９又は
第２の棒状電極２７０のいずれか一方は整合器２７２を介して高周波電源２７３に接続さ
れ、他方は基準電位であるアースに接続されている。この結果、第１の棒状電極２６９及
び第２の棒状電極２７０間のプラズマ生成領域２２４にプラズマが生成される。

この電極保護管２７５は、第１の棒状電極２６９及び第２の棒状電極２７０のそれぞれ
をバッファ室２３７の雰囲気と隔離した状態でバッファ室２３７に挿入できる構造となっ
ている。ここで、電極保護管２７５の内部は外気（大気）と同一雰囲気であると、電極保
護管２７５にそれぞれ挿入された第１の棒状電極２６９及び第２の棒状電極２７０はヒー
タ２０７の加熱で酸化されてしまう。そこで、電極保護管２７５の内部は窒素などの不活
性ガスを充填あるいはパージし、酸素濃度を充分低く抑えて第１の棒状電極２６９又は第
２の棒状電極２７０の酸化を防止するための不活性ガスパージ機構が設けられる。

さらに、第１のガス供給孔２４８ａの位置より、反応管２０３の内周を１２０°程度回
った内壁に、ガス供給部２４９が設けられている。このガス供給部２４９は、ＡＬＤ法に
よる成膜においてウエハ２００へ、複数種類のガスを１種類ずつ交互に供給する際に、バ
ッファ室２３７とガス供給種を分担する供給部である。

このガス供給部２４９もバッファ室２３７と同様にウエハと隣接する位置に同一ピッチ
でガスを供給する供給孔である第３のガス供給孔２４８ｃを有し、下部では第２のガス供
給管２３２ｂが接続されている。

第３のガス供給孔２４８ｃの開口面積はバッファ室２３７と処理炉２０２の差圧が小さ
い場合には、上流側から下流側まで同一の開口面積で同一の開口ピッチとすると良いが、
差圧が大きい場合には上流側から下流側に向かって開口面積を大きくするか開口ピッチを
小さくすると良い。

反応管２０３内の中央部には複数枚のウエハ２００を多段に同一間隔で載置するボート
２１７が設けられており、このボート２１７は図中省略のボートエレベータ機構により反
応管２０３に出入りできるようになっている。また処理の均一性を向上する為にボート２
１７を回転するための回転手段であるボート回転機構２６７が設けてあり、ボート回転機
構２６７を回転することにより、石英キャップ２１８に保持されたボート２１７を回転す
るようになっている。

制御手段であるコントローラ１２１は、第１、第２のマスフローコントローラ２４１ａ
、２４１ｂ、第１〜第４のバルブ２４３ａ、２４３ｂ、２４３ｃ、２４３ｄ、ヒータ２０
７、真空ポンプ２４６、ボート回転機構２６７、図中省略のボート昇降機構、高周波電源
２７３、整合器２７２に接続されており、第１、第２のマスフローコントローラ２４１ａ
、２４１ｂの流量調整、第１〜第３のバルブ２４３ａ、２４３ｂ、２４３ｃの開閉動作、
第４のバルブ２４３ｄの開閉及び圧力調整動作、ヒータ２０７温度調節、真空ポンプ２４
６の起動・停止、ボート回転機構２６７の回転速度調節、ボート昇降機構の昇降動作制御
、高周波電源２７３の電力供給制御、整合器２７２によるインピーダンス制御が行われる
。

次にＡＬＤ法による成膜例について、ＤＣＳ及びＮＨ_３ガスを用いてＳｉＮ膜を成膜す
る例で説明する。

まず成膜しようとするウエハ２００をボート２１７に装填し、処理炉２０２に搬入する
。搬入後、次の３つのステップを順次実行する。

［ステップ１］
ステップ１では、プラズマ励起の必要なＮＨ_３ガスと、プラズマ励起の必要のないＤＣ
Ｓガスとを併行して流す。まず第１のガス供給管２３２ａに設けた第１のバルブ２４３ａ
、及びガス排気管２３１に設けた第４のバルブ２４３ｄを共に開けて、第１のガス供給管
２３２ａから第１のマスフローコントローラ２４３ａにより流量調整されたＮＨ_３ガスを
ノズル２３３の第２のガス供給孔２４８ｂからバッファ室２３７へ噴出し、第１の棒状電
極２６９及び第２の棒状電極２７０間に高周波電源２７３から整合器２７２を介して高周
波電力を印加してＮＨ_３をプラズマ：励起し、活性種として処理炉２０２に供給しつつガ
ス排気管２３１から排気する。ＮＨ_３ガスをプラズマ励起することにより活性種として流
すときは、第４のバルブ２４３ｄを適正に調整して処理炉２０２内圧力を１０〜１００Ｐ
ａとする。第１のマスフローコントローラ２４１ａで制御するＮＨ_３の供給流量は１００
０〜１００００ｓｃｃｍである。ＮＨ_３をプラズマ励起することにより得られた活性種に
ウエハ２００を晒す時間は２〜１２０秒間である。このときのヒータ２０７温度はウエハ
が３００〜６００℃になるよう設定してある。ＮＨ_３は反応温度が高いため、上記ウエハ
温度では反応しないので、プラズマ励起することにより活性種としてから流すようにして
おり、このためウエハ温度は設定した低い温度範囲のままで行える。

このＮＨ_３をプラズマ励起することにより活性種として供給しているとき、第２のガス
供給管２３２ｂの上流側の第２のバルブ２４３ｂを開け、下流側の第３のバルブ２４３ｃ
を閉めて、ＤＣＳも流すようにする。これにより第２、第３のバルブ２４３ｂ、２４３ｃ
間に設けたガス溜め２４７にＤＣＳを溜める。このとき、処理炉２０２内に流しているガ
スはＮＨ_３をプラズマ励起することにより得られた活性種であり、ＤＣＳは存在しない。
したがって、ＮＨ_３は気相反応を起こすことはなく、プラズマにより励起され活性種とな
ったＮＨ_３はウエハ２００上の下地膜と表面反応する。

［ステップ２］
ステップ２では、第１のガス供給管２３２ａの第１のバルブ２４３ａを閉めて、ＮＨ_３
の供給を止めるが、引続きガス溜め２４７へ供給を継続する。ガス溜め２４７に所定圧、
所定量のＤＣＳが溜まったら上流側の第２のバルブ２４３ｂも閉めて、ガス溜め２４７に
ＤＣＳを閉じ込めておく。また、ガス排気管２３１の第４のバルブ２４３ｄは開いたまま
にし真空ポンプ２４６により、処理炉２０２を２０Ｐａ以下に排気し、残留ＮＨ_３を処理
炉２０２から排除する。また、この時にはＮ_２等の不活性ガスを処理炉２０２に供給する
と、更に残留ＮＨ_３を排除する効果が高まる。ガス溜め２４７内には、圧力が２００００
Ｐａ以上になるようにＤＣＳを溜める。また、ガス溜め２４７と処理炉２０２との間のコ
ンダクタンスが１．５×１０^−３ｍ^３／ｓ以上になるように装置を構成する。また、反応
管２０３容積とこれに対する必要なガス溜め２４７の容積との比として考えると、反応管
２０３容積１００ｌ（リットル）の場合においては、１００〜３００ｃｃであることが好
ましく、容積比としてはガス溜め２４７は反応室容積の１／１０００〜３／１０００倍と
することが好ましい。

［ステップ３］
ステップ３では、処理炉２０２の排気が終わったらガス排気管２３１の第４のバルブ２
４３ｄを閉じて排気を止める。第２のガス供給管２３２ｂの下流側の第３のバルブ２４３
ｃを開く。これによりガス溜め２４７に溜められたＤＣＳが処理炉２０２に一気に供給さ
れる。このときガス排気管２３１の第４のバルブ２４３ｄが閉じられているので、処理炉
２０２内の圧力は急激に上昇して約９３１Ｐａ（７Ｔｏｒｒ）まで昇圧される。ＤＣＳを
供給するための時間は２〜４秒設定し、その後上昇した圧力雰囲気中に晒す時間を２〜４
秒に設定し、合計６秒とした。このときのウエハ温度はＮＨ_３の供給時と同じく、３００
〜６００℃である。ＤＣＳの供給により、下地膜上のＮＨ_３とＤＣＳとが表面反応して、
ウエハ２００上にＳｉＮ膜が成膜される。成膜後、第３のバルブ２４３ｃを閉じ、第４の
バルブ２４３ｄを開けて処理炉２０２を真空排気し、残留するＤＣＳの成膜に寄与した後
のガスを排除する。また、この時にはＮ_２等の不活性ガスを処理炉２０２に供給すると、
更に残留するＤＣＳの成膜に寄与した後のガスを処理炉２０２から排除する効果が高まる
。また第２のバルブ２４３ｂを開いてガス溜め２４７へのＤＣＳの供給を開始する。

上記ステップ１〜３を１サイクルとし、このサイクルを複数回繰り返すことによりウエ
ハ上に所定膜厚のＳｉＮ膜を成膜する。

ＡＬＤ装置では、ガスは下地膜表面に吸着する。このガスの吸着量は、ガスの圧力、及
びガスの暴露時間に比例する。よって、希望する一定量のガスを、短時間で吸着させるた
めには、ガスの圧力を短時間で大きくする必要がある。この点で、本実施の形態では、第
４のバルブ２４３ｄを閉めたうえで、ガス溜め２４７内に溜めたＤＣＳを瞬間的に供給し
ているので、処理炉２０２内のＤＣＳの圧力を急激に上げることができ、希望する一定量
のガスを瞬間的に吸着させることができる。

また、本実施の形態では、ガス溜め２４７にＤＣＳを溜めている間に、ＡＬＤ法で必要
なステップであるＮＨ_３ガスをプラズマ励起することにより活性種として供給、及び処理
炉２０２の排気をしているので、ＤＣＳを溜めるための特別なステップを必要としない。
また、処理炉２０２内を排気してＮＨ_３ガスを除去しているからＤＣＳを流すので、両者
はウエハ２００に向かう途中で反応しない。供給されたＤＣＳは、ウエハ２００に吸着し
ているＮＨ_３とのみ有効に反応させることができる。

次に本発明が適用される隔離室について図１をも使用してさらに詳細に説明する。
尚、図１において、図４、５と同様のものには同一符号を付し、詳細な説明を省略する
。

図１は、本発明における隔離室の一例としてバッファ室２３７を例に説明する。図４、
５にも示されるように、バッファ室２３７は、反応管２０３の内壁に沿って略四角柱の壁
面に囲まれた空間として形成されている。また、前記バッファ室２３７を形成する壁面に
は、前記バッファ室２３７内の雰囲気を処理室２０１内に供給するためのガス供給孔２４
８ａが複数個設けられているので、バッファ室２３７は処理室２０１と完全に隔離された
状態ではなく、バッファ室２３７内の空間と処理室２０１内の空間が一部連通した略隔離
の状態となっている。また、処理室２０１内に供給された処理ガスの流路を最適にし、基
板２００に供給される処理ガスの流量・流速が最適になるようにした結果、前記ガス供給
孔２４８ａは、略四角柱に形成されたバッファ室２３７の上下端から所定の距離を経た場
所から上下中央方向に設けられる。従って、この構成では、前記バッファ室２３７内に溜
まった液体は、前記ガス供給孔２４８ａから排出するしかなく、バッファ室２３７の下部
（底部）に溜まった液体は容易に排出できない。

しかし、本発明においては図１に示すように、バッファ室２３７を構成する壁面の少な
くとも上端、又は下端の一方の角部に開口１０を設けるので、前記バッファ室２３７内に
侵入した液体を容易にバッファ室２３７外に排出できる。前述のように、前記ガス供給孔
２４８ａは、基板２００に供給される処理ガスの流速・流量が最適になるように構成され
ているため、バッファ室２３７の角部に設けた開口１０の大きさは、この最適な流量・流
速を壊さない大きさ（即ち、プロセスガスの流れに与える影響を最小限にする大きさ）で
、且つ、液体が容易に通過する大きさにする必要がある。例えば、本発明の実施例におい
ては、例えば、前記ガス供給孔２４８ａの大きさが３ｍｍ×６．５ｍｍで、３３個のガス
供給孔２４８ａが設けられたバッファ室の場合、開口１０の大きさを４ｍｍ×４ｍｍとし
て、開口１０をバッファ室の上下端に２つずつ設ければ、ガス供給孔２４８ａから流出す
る処理ガスの流量低下を約５％に抑えることができ、プロセスガスの流れに与える影響を
最小限にしつつ、前記バッファ室内の液体を容易に排出できる構成となる。

本発明が適用される隔離室としてのバッファ室を示す概略図本発明の基板処理装置を示す斜示図。本発明の基板処理装置を示す断面図。本発明の実施の形態にかかる縦型の基板処理炉の概略構成図であり、処理炉部分を縦断面で示した図。本発明の実施の形態にかかる縦型の基板処理炉の概略構成図であり、処理炉部分を横断面で示した図。

符号の説明

１０開口
２００ウエハ
２０１処理室
２０３反応管
２０７ヒータ
２１７ボート
２１９シールキャップ
２３２ａ第１のガス供給管
２３２ｂ第２のガス供給管
２３７バッファ室
２４６真空ポンプ
２４８ａ第１のガス供給孔
２４８ｂ第２のガス供給孔
２４８ｃ第３のガス供給孔
２４９ガス供給部

Claims

基板を収容し処理する空間を形成する反応管と、
前記反応管内に処理ガスを供給するための複数のガス供給孔を有し、且つ、所望の空間を有したプラズマ生成領域を有するバッファ室を、前記反応管に一体的に設けた基板処理装置であって、
前記基板処理装置の構成部品を取り外して洗浄液で洗浄するウエットクリーニングにより洗浄した際に、前記バッファ室へ侵入した洗浄液をバッファ室外へ排出するために、前記バッファ室の下部に開口を設け、前記開口は前記ガス供給孔の総面積の５％の面積であることを特徴とする基板処理装置。
反応管に処理ガスを供給するための複数のガス供給孔を有し、且つ、所望の空間を有したプラズマ生成領域を有するバッファ室を、前記反応管に一体的に設けた基板処理装置における基板処理方法であって、
基板を収容し処理する工程と、
前記基板処理装置の構成部品を取り外して洗浄液で洗浄する工程と、
前記洗浄した際に、前記バッファ室へ侵入した洗浄液を前記バッファ室の下部の前記ガス供給孔の総面積の５％の面積である開口からバッファ室外へ排出する工程と、
を含むことを特徴とする基板処理方法。
基板を収容し処理する処理室を形成する反応管と、
前記反応管内に処理ガスを供給するための複数のガス供給孔を有し、且つ、所望の空間を有した隔離室を、前記反応管に一体的に設けた基板処理装置であって、
前記隔離室の下部に前記反応管を洗浄する際に用いられる洗浄液を前記処理室に排出するための開口を設け、
前記開口は前記ガス供給孔の総面積の５％の面積であり、かつ、前記処理室に連通することを特徴とする基板処理装置。
基板を収容し処理する空間を形成する反応管と、
前記反応管内に処理ガスを供給するための複数のガス供給孔を有し、且つ、所望の空間を有した隔離室を、前記反応管に一体的に設けた基板処理装置における基板処理方法であって、
基板を収容し処理する工程と、
前記隔離室に有した複数のガス供給孔から反応管内に処理ガスを供給する工程と、
前記隔離室の下部に前記基板を収容し処理する空間に連通された前記ガス供給孔の総面積の５％の面積である開口から前記反応管を洗浄する際に用いられる洗浄液を排出する工程と
を含むことを特徴とする基板処理方法。