JP5242984B2

JP5242984B2 - 基板処理装置、及び半導体装置の製造方法

Info

Publication number: JP5242984B2
Application number: JP2007266160A
Authority: JP
Inventors: 昭典田中; 明博佐藤; 周平西堂; 慎也森田; 茂夫中田; 智行松田
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Priority date: 2007-10-12
Filing date: 2007-10-12
Publication date: 2013-07-24
Anticipated expiration: 2027-10-12
Also published as: JP2009094426A

Description

本発明は基板を処理する基板処理装置、及び半導体装置の製造方法に関する。

半導体装置の製造工程の一工程として実施されるＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition
）等の基板処理工程においては、例えば、減圧ＣＶＤ装置等の基板処理装置が用いられている。

かかる基板処理装置は、基板を処理する反応容器と、反応容器内にガスを供給するガス供給体とを備えている。反応容器は、反応管としてのプロセスチューブと、プロセスチューブを支持するマニホールド（インレットアダプタとも呼ぶ）とを備えている。マニホールドには、反応容器内にガスを供給するガス供給ノズルが気密に取り付けられる。そして、反応容器外に突出したガス供給ノズルの上流側端部には、ガス供給体が接続される。基板を支持したボートを反応容器内へ搬入し、ガス供給体からガス供給ノズルを介して反応容器内へとガスを供給することによって、基板への処理が実施される。

上記において、反応管としてのプロセスチューブ、基板を支持するボート等は、基板の金属汚染を抑制するため石英等の非金属により構成されている。なお、基板の金属汚染を抑制するため、ガス供給ノズルを石英等により構成した基板処理装置が知られている（例えば特許文献１参照）。
実公昭６２−１２６８３３号

上記において、マニホールドは、機械的強度を確保するため、あるいは加工容易性を確保するため、例えばステンレス鋼（ＳＵＳ）やニッケル合金等の金属により構成されていた。しかしながら、マニホールドが金属により構成されている場合には基板が金属汚染される原因となり得る。一方、ガス供給ノズルとの気密性を確保しながらマニホールドの構成部品を石英等の非金属により構成すれば、部品が破損し易くなってしまう恐れがある。

そこで本発明は、基板の金属汚染を抑制するとともに、構成部品の破損を抑制することが可能な基板処理装置及び半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様は、ガス供給ノズルが挿入される開口部が設けられた反応容器と、該反応容器外にて前記ガス供給ノズルに接続され前記反応容器内にガスを供給するガス供給体と、該ガス供給体と前記反応容器との間に設けられ前記ガス供給ノズルを保持する継手部と、該継手部が前記開口部を気密に塞ぐように前記継手部を前記反応容器側に押し付ける押付け部と、を備える基板処理装置である。

本発明の第２の態様は、ガス供給ノズルが挿入される開口部が設けられた反応容器内に基板を搬入する工程と、前記ガス供給ノズルを保持する継手部を押付け部により前記反応容器の外周に押し付けて前記開口部を気密に塞いだ状態で、前記反応容器外にて前記ガス供給ノズルに接続されたガス供給体から前記反応容器内にガスを供給して基板を処理する工程と、前記反応容器内から基板を搬出する工程と、を有する半導体装置の製造方法である。

本発明にかかる基板処理装置及び半導体装置の製造方法によれば、基板の金属汚染を抑制するとともに、構成部品の破損を抑制することが出来る。

（１）基板処理装置の構成
まず、本発明の一実施形態にかかる基板処理装置の構成について、図６を用いて説明する。図６は、本実施形態にかかる基板処理装置が備える処理炉２０２の断面構成図である。

図６に示されているように、処理炉２０２は加熱機構としてのヒータ２０６を有する。ヒータ２０６は円筒形状であり、保持板としてのヒータベース２５１に支持されることにより垂直に据え付けられている。

ヒータ２０６の内側には、ヒータ２０６と同心円状に反応管としてのプロセスチューブ２０３が配設されている。プロセスチューブ２０３は、内部反応管としてのインナーチューブ２０４と、その外側に設けられた外部反応管としてのアウターチューブ２０５と、を有する。インナーチューブ２０４は、例えば石英（ＳｉＯ_２）または炭化珪素（ＳｉＣ）等の耐熱性材料からなり、上端および下端が開口した円筒形状に形成されている。インナーチューブ２０４の筒中空部には、処理室２０１が形成されている。処理室２０１内には、後述する基板保持具としてのボート２１７を収容可能に構成されている。ボート２１７は、シリコンやガラス等の基板２００を、水平姿勢で垂直方向に多段に整列した状態で収容可能に構成されている。アウターチューブ２０５は、例えば石英または炭化シリコン等の耐熱性材料からなり、内径がインナーチューブ２０４の外径よりも大きく、上端が閉塞し、下端が開口した円筒形状に形成されており、インナーチューブ２０４と同心円状に設けられている。

アウターチューブ２０５の下方には、アウターチューブ２０５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は上端およ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、インナーチューブ２０４とアウターチューブ２０５とにそれぞれ係合されており、これらをそれぞれ支持するように設けられている。なお、マニホールド２０９とアウターチューブ２０５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２５１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。プロセスチューブ２０３とマニホールド２０９により反応容器が形成される。

なお、反応容器には、ガス供給ノズルが挿入される開口部（貫通穴）が少なくとも１つ設けられている。具体的には、マニホールド２０９の側壁に開口部２０９ａが設けられており、開口部２０９ａには、筒状のガス供給ノズル２３０が、反応容器の内外を連通するようにそれぞれ気密に接続されている。マニホールド２０９の側壁におけるガス供給ノズル２３０の導入部の断面構成は、従来の基板処理装置と本実施形態にかかる基板処理装置とで異なるため、図１〜図５を用いて後述する。

マニホールド２０９に保持されるガス供給ノズル２３０は、図６に示すように下流側端部が垂直に立ち上がったＬ字型タイプの他、図示していないストレートタイプ等がある。ガス供給ノズル２３０は石英等の耐熱性を有する非金属材料により構成されている。なお、ガス供給ノズル２３０の上流側端部は、反応容器外に突出しており、反応容器内にガスを供給するガス供給体としてのガス供給管２３２に接続されている。なお、ガス供給管２３２の上流側、すなわち、ガス供給管２３２におけるガス供給ノズル２３０との接続側と反対側には、ガス流量制御器としてのマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２４１を介して
、図示しない処理ガス供給源や不活性ガス供給源が接続されている。ＭＦＣ２４１には、ガス流量制御部２３５が電気的に接続されている。ＭＦＣ２４１は、処理室２０１内に供給するガスの流量が所望の量となるよう所望のタイミングにて制御するように構成されている。

また、マニホールド２０９の側壁には、処理室２０１内の雰囲気を排気する排気系２３１が設けられている。排気系２３１は、インナーチューブ２０４とアウターチューブ２０５との隙間によって形成される筒状空間２５０の下端部に配置されており、筒状空間２５０内に連通している。排気系２３１の下流側、すなわち排気系２３１のマニホールド２０９との接続側とは反対側には、圧力検出器としての圧力センサ２４５およびメインバルブ２４２を介して、真空ポンプ等の真空排気装置２４６が接続されている。メインバルブ２４２は、処理室２０１と真空排気装置２４６との間を遮断する機能を有すると共に、処理室２０１内の圧力が所定の圧力（真空度）となるように開度を自在に変更することが出来るように構成されている。メインバルブ２４２および圧力センサ２４５には、圧力制御部２３６が電気的に接続されている。圧力制御部２３６は、処理室２０１内の圧力が所望のタイミングにて所望の圧力となるように、圧力センサ２４５により検出された処理室２０１内や排気系２３１内の圧力に基づいて、メインバルブ２４２の開度をフィードバック制御するように構成されている。なお、排気系２３１のメインバルブ２４２の上流側には、過加圧防止処理を行うための過加圧防止ライン２３３が接続されている。過加圧防止ライン２３３には、過加圧防止バルブ２３４が挿入されている。処理室２０１内の圧力が過加圧になって、その過加圧が圧力センサ２４５により検出されると、圧力制御部２３６が過加圧防止バルブ２３４を開いて処理室２０１内の過加圧状態を開放させる。

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なっている。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のＯリング２２０ｂが設けられる。シールキャップ２１９における処理室２０１と反対側には、ボート２１７を回転させる回転機構２５４が設置されている。回転機構２５４の回転軸２５５は、反応容器内の気密を保持したままシールキャップ２１９を貫通して、後述するボート２１７に接続されている。回転機構２５４によりボート２１７を回転させることで、基板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の外部に垂直に設備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。これによりボート２１７を処理室２０１に対し搬入搬出することが可能となっている。回転機構２５４及びボートエレベータ１１５には、駆動制御部２３７が電気的に接続されている。駆動制御部２３７は、回転機構２５４及びボートエレベータ１１５が所望のタイミングで所望の動作をするように、回転機構２５４及びボートエレベータ１１５を制御するように構成されている。

ボート２１７は、例えば石英（ＳｉＯ_２）や炭化珪素（ＳｉＣ）等の耐熱性材料からなり、複数枚の基板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。なお、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円板形状をした断熱部材としての断熱板２１６が、水平姿勢で多段に複数枚配置されている。断熱板２１６は、ヒータ２０６からの熱をマニホールド２０９側に伝えにくくするように構成されている。

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が設置されている。ヒータ２０６と温度センサ２６３には、温度制御部２３８が電気的に接続されている。温度制御部２３８は、温度センサ２６３により検出された温度情報に基づき、処理室２
０１内の温度が所望のタイミングで所望の温度分布となるように、ヒータ２０６への通電具合を制御するように構成されている。

ガス流量制御部２３５、圧力制御部２３６、駆動制御部２３７、温度制御部２３８は、操作部、入出力部をも構成し、基板処理装置全体を制御する主制御部２３９に電気的に接続されている。これら、ガス流量制御部２３５、圧力制御部２３６、駆動制御部２３７、温度制御部２３８、主制御部２３９は、コントローラ２４０として構成されている。

（２）従来のガス供給ノズル導入部の構成
続いて、ガス供給ノズル２３０の導入部の構成について説明する。なお、上述したように、かかる構成は従来の基板処理装置と本実施形態にかかる基板処理装置とで異なる。以下、本実施形態にかかる構成の説明に先立ち、従来の構成について図１、２を用いて説明する。

まず、ステンレス鋼やニッケル合金等の金属により構成された従来のマニホールド２０９におけるガス供給ノズル２３０の導入部の断面構成について、図１を用いて説明する。

上述したように、マニホールド２０９は、上端および下端が開口した円筒形状に形成されている。そして、マニホールド２０９の上端部は、Ｏリング２２０ａを介してアウターチューブ２０５の下端部を支持している。マニホールド２０９の内壁の上端部には、金属製のシール部材２０４ａ，２０４ｂが順に係止されている。シール部材２０４ａ、２０４ｂは、インナーチューブ２０４の下端部を支持している。また、マニホールド２０９の下端部は、２組のＯリング２２０ｂを介してシールキャップ２１９上に当接されている。なお、マニホールド２０９の内側におけるシールキャップ２１９上は、石英からなるプレート２１９ａによって覆われている。

マニホールド２０９の側壁には、ガス供給ノズル２３０を挿入するための開口部（貫通穴）２０９ａが、少なくとも１つ設けられている。マニホールド２０９の外壁側には、開口部２０９ａに挿入されるガス供給ノズル２３０を保持する筒状の継手部２０９ｅが、開口部２０９ａ及びガス供給ノズル２３０の外周を気密に塞ぐようにそれぞれ溶接されている。継手部２０９ｅとしては、マニホールド２０９と同材質で形成されたＯリング式真空継手（例えばＳｗａｇｅｌｏｋ社製のウルトラトール継手等）が用いられてきた。なお、継手部２０９ｅの上流側端部は、マニホールド２０９の外壁から突出している。

ガス供給ノズル２３０は、マニホールド２０９の開口部２０９ａに挿入されるとともに、上述の継手部２０９ｅによって保持される。マニホールド２０９の開口部に挿入されるガス供給ノズル２３０の角度等は、反応容器内に設けられた金属製のノズル調整部材２３０ａによって調整されるように構成されている。なお、ガス供給ノズル２３０と継手部２０９ｅとの間は密着しており、反応容器内は気密に保たれるように構成されている。

また、上述したように、ガス供給ノズル２３０の上流側端部は、ガス供給管２３２に気密に接続されている。

上述の従来構成においては、マニホールド２０９、シール部材２０４ａ，２０４ｂ、ノズル調整部材２３０ａがいずれもステンレス鋼（ＳＵＳ）やニッケル合金等の金属により構成されている。そのため、反応容器内で基板を処理する際に、これらの金属部品が基板の金属汚染の原因となり得るという課題があった。

続いて、石英により構成された従来のマニホールド２０９におけるガス供給ノズル２３０の導入部の断面構成について、図２を用いて説明する。

上述したように、マニホールド２０９は、上端および下端が開口した円筒形状として形成されている。なお、図２には図示していないが、マニホールド２０９の上端部は、Ｏリング２２０ａを介してアウターチューブ２０５の下端部を支持しているとともに、インナーチューブ２０４の下端部を支持している。また、マニホールド２０９の下端部は、シールキャップ２１９上に当接されている。また、マニホールド２０９は、緩衝性を有するシート部材からなるクッション３０９ｂを介して、金属製のインレットアダプタサポート３０９ａにより、下方から支持されている。

マニホールド２０９の側壁には、ガス供給ノズル２３０を挿入するための開口部（貫通穴）２０９ａが、少なくとも１つ設けられている。マニホールド２０９の外周側には、開口部２０９ａに挿入されるガス供給ノズル２３０の外周を囲う石英からなるパイプ２０９ｂが、開口部２０９ａ及びガス供給ノズル２３０の外周を気密に塞ぐように、マニホールド２０９と一体成形されている。なお、パイプ２０９ｂの上流側端部はマニホールド２０９の外壁から突出している。そして、マニホールド２０９と一体成形されたパイプ２０９ｂの上流側端部には、金属製の継手部３０３が、Ｏリング３０５を介して気密に接続されている。具体的には、パイプ２０９ｂの先端部はスリーブ２０９ｃとナット２０９ｄとを有しており、ナット２０９ｄを継手部３０３の外周部に固定することにより、パイプ２０９ｂと継手部３０３とが接続されるように構成されている。

ガス供給ノズル２３０は、マニホールド２０９の開口部２０９ａに挿入されるとともに、上述の継手部３０３によって保持される。なお、ガス供給ノズル２３０と継手部３０３との間は密着しており、反応容器内は気密に保たれるように構成されている。

また、上述したように、ガス供給ノズル２３０の上流側端部は、Ｏリング３１９を介してガス供給管２３２に気密に接続されている。具体的には、ガス供給管２３２の下流側端部はスリーブ２３２ａとナット２３２ｂとを有しており、ナット２３２ｂを継手部３０３の外周部に固定することにより、ガス供給管２３２とガス供給ノズル２３０とが接続されるように構成されている。

上述の従来構成においては、例えば、石英製のマニホールド２０９の外周から突出した石英製のパイプ２０９ｂが破損が発生しやすいという課題があった。そして、パイプ２０９ｂを破損した場合には、反応容器からマニホールド２０９を取り外して交換する必要があるため、装置のダウンタイムも大きくなる。また、マニホールド２０９の形状が複雑であるため、製造コストが嵩むという課題があった。

（３）本実施形態のガス供給ノズル導入部の構成
続いて、本実施形態にかかるガス供給ノズル２３０の導入部の構成について、図３〜５を用いて説明する。なお、本構成にかかるマニホールド２０９は、石英（ＳｉＯ_２）や炭化珪素（ＳｉＣ）等の耐熱性を有する非金属により構成されている。

マニホールド２０９は、上端および下端が開口した円筒形状として形成されている。なお、図３には図示していないが、マニホールド２０９の上端部は、Ｏリング２２０ａを介してアウターチューブ２０５の下端部を支持するとともに、インナーチューブ２０４の下端部を支持している。また、マニホールド２０９の下端部は、シールキャップ２１９上に当接されるように構成されている。また、マニホールド２０９は、緩衝性を有するシート部材である１０９ｂを介して、ステンレス鋼（ＳＵＳ）やニッケル合金等の金属からなるインレットアダプタサポート１０９ａにより下方から支持されている。

マニホールド２０９の側壁には、ガス供給ノズル２３０を挿入するための開口部（貫通
穴）２０９ａが、少なくとも１つ設けられている。そして、マニホールド２０９の開口部２０９ａには、ガス供給ノズル２３０を保持する金属製の継手部１０３が、マニホールド２０９の外側からＯリング１０５を介して当接されるように構成されている。

継手部１０３は、押付け部としてのスプリング１０７によりマニホールド２０９の外周側に押付けられ、マニホールド２０９に設けられた開口部２０９ａの外周を気密に塞ぐように構成されている。

具体的には、継手部１０３の外周に、マニホールド２０９側が高く構成された段差１０３ａ、あるいは突起が設けられている。そして、押付け部としてのスプリング１０７が、マニホールド２０９とは反対側（ガス供給管２３２側）から継手部１０３の外周を囲うように配置され、その端部が上述の段差１０３ａあるいは突起に係止されている。スプリング１０７の外周（スプリング１０７におけるマニホールド２０９とは反対側の端部）は、支持材としてのネジ１０６により支持されている。支持材としてのネジ１０６は、例えばインレットアダプタサポート１０９ａにより支持されて、マニホールド２０９側あるいはガス供給管２３２側に水平移動が可能なように構成されている。そして、ネジ１０６をマニホールド２０９側に移動させ、スプリング１０７の反発力を継手部１０３に伝えることにより、継手部１０３をマニホールド２０９の外側に押付けることが可能なように構成されている。つまり、ネジ１０６は、マニホールド２０９とは反対側（ガス供給管２３２側）で、スプリング１０７の反力を支持するように構成されている。

このように、スプリング１０７の反発力を用いて継手部１０３をマニホールド２０９の外周側に押付けることで、マニホールド２０９の厚さや継手部１０３の長さ等の加工精度に誤差があったとしても、スプリング１０７が変形することによってマニホールド２０９に所定以上の力が加わることを防止することが出来る。また、反応容器内の真空引きや反応容器内の加熱によりマニホールド２０９の位置が変位しても、スプリング１０７が変形することによってマニホールド２０９に所定以上の力が加わることを防止することが出来るとともに、継手部１０３と開口部２０９ａとの軸心がずれることを抑制できる。なお、継手部１０３の外周には、ネジ１０６の脱落を防止するための止め輪１１２を設けることが好ましい。

ガス供給ノズル２３０は、マニホールド２０９に設けられた開口部に挿入されるとともに、上述の継手部１０３によって保持される。なお、なお、ガス供給ノズル２３０と継手部１０３との間は密着しており、反応容器内は気密に保たれるように構成されている。

また、上述したように、ガス供給ノズル２３０の上流側端部は、Ｏリング１１９を介してガス供給管２３２に気密に接続されている。具体的には、ガス供給管２３２の下流側端部はスリーブ２３２ａとナット２３２ｂとを有しており、ナット２３２ｂを継手部３０３の外周部に固定することにより、ガス供給管２３２とガス供給ノズル２３０とが気密に接続されるよう構成されている。

上記においては、押付け部としてのスプリング１０７を、継手部１０３に対してガス供給管２３２側に設置していたが、本発明は上述の実施形態は上述の構成に限定されない。例えば、スプリング１０７を継手部１０３に対してマニホールド２０９側に設置し、スプリング１０７の収縮力によって継手部１０３をマニホールド２０９の外周側に押付けてもよい。また、スプリング１０７の端部を継手部１０３の外周に設けた段差や突起に係止していたが、スプリング１０７の端部を継手部１０３の外周に溶接することとしてもよい。また、押付け部としては、コイルバネに限らず、例えば板バネなどの他の弾性体を用いてもよい。

なお、図４に示すように、継手部１０３とマニホールド２０９との間に設けられるＯリング１０５の取り付けは、例えば、継手部１０３の先端面（マニホールド２０９に対向する面）にリング状のＯリング取付溝を設け、このＯリング取付溝にＯリング１０５を嵌め込むことによって行うことが好ましい。そして、Ｏリング１０５の脱落を抑制するため、Ｏリング取付溝の内側（継手部１０３の外周側）をテーパ加工することが好ましい。

また、図４に示すように、継手部１０３の先端面であってＯリング１０５の外側には、Ｏリング１０５の外周を囲うように、リング状の緩衝部材としてのクッションリング１０４を設けることが好ましい。継手部１０３がマニホールド２０９側に押し付けられてＯリング１０５が潰れたときに、金属製の継手部１０３が石英製のマニホールド２０９に直接接触することを回避するためである。クッションリング１０４の取り付けは、例えば、継手部１０３の先端面であってＯリング取付溝の外側にリング状のクッションリング取付溝を設け、このクッションリング取付溝にクッションリング１０４を嵌め込むことによって行うことが出来る。この際、クッションリング１０４の脱落を防ぐため、クッションリング１０４の内側（内壁）、及びクッションリング取付溝の内側（継手部１０３の外周側）を、図４に示すようにテーパ加工することが好ましい。なお、クッションリング１０４は、例えば、テフロン（登録商標）等の耐熱性の高い樹脂を好適に用いることが好ましい。

また、図４に示すように、クッションリング１０４を設ける際には、マニホールド２０９の外周側に、開口部（貫通穴）２０９ａと同心円状の座繰り加工を行って座繰り部２０９ｆを設けることが好ましい。座繰り部２０９ｆの内径とクッションリング１０４の外径とを一致させることにより、これらの相対的な位置合わせ（例えば軸心合わせ等）を容易に行うことが可能になるからである。これにより、ガス供給ノズル２３０の取り付け角度や位置を正確に行うことが可能となり、ガス供給ノズル２３０とマニホールド２０９とが接触して破損することを回避することが可能となる。

また、図５に示すように、継手部１０３には、継手部１０３の回転を抑制する抑制部としてのピン１１１が設けられていることが好ましい。具体的には、抑制部としてのピン１１１を、継手部１０３の下側から突出するように設けるとともに、継手部１０３と対向するインレットアダプタサポート１０９ａに、ピン１１１に対応するガイド溝１０９ｃを設けることが好ましい。これにより、ネジ１０６を回転させたときに、ピン１１１がガイド溝１０９ｃの内壁に干渉して、継手部１０３が回転してしまうことを抑制することが可能となり、Ｏリング１０５の磨耗やガス供給ノズル２３０の破損等を回避することが可能になる。

（４）基板処理工程
続いて、本実施形態にかかる基板処理装置により実施される基板処理工程について説明する。

まず、プロセスチューブ２０３内から搬出されているボート２１７に、複数枚の基板２００を装填（ウェハチャージ）する。これにより、ボート２１７に、薄膜が形成されるべき複数枚、例えば１００枚、直径３００ｍｍの基板２００が収容される。基板の装填が終了すると、複数枚の基板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、図６に示すように、処理室２０１内に搬入（ボートローディング）する（反応容器内に基板を搬入する工程）。この状態で、マニホールド２０９の下端は、Ｏリング２２０ｂを介してシールキャップ２１９によりシールされた状態となる。

反応容器内に基板を搬入する工程が終了すると、処理室２０１内が所望の圧力（真空度）となるように真空排気装置２４６によって真空排気する。これにより、処理室２０１内の雰囲気を排気系２３１を介して排出する。この際、処理室２０１内の圧力を、圧力セン
サ２４５で測定する。この測定した圧力に基づいて、メインバルブ２４２の開度をフィードバック制御する。また、処理室２０１内が所望の温度となるようにヒータ２０６によって処理室２０１内を加熱する。そして、ヒータ２０６への通電具合は、温度センサ２６３が検出した温度情報に基づき、処理室２０１内が所望の温度分布となるようにフィードバック制御する。続いて、回転機構２５４によりボート２１７を回転させることで、基板２００を回転させる。

次いで、反応容器内に処理ガスを供給して、基板上への成膜処理を実行する。すなわち、図示しない処理ガス供給源から供給され、ＭＦＣ２４１にて所望の流量となるように制御されたガスをガス供給体としてのガス供給管２３２から供給して、ガス供給ノズル２３０を介して処理室２０１内へと導入する。導入されたガスは、処理室２０１内を上昇し、インナーチューブ２０４の上端開口から筒状空間２５０内に流出して、排気系２３１から排気される。処理ガスは、処理室２０１内を通過する際に基板２００の表面と接触し、この際に熱ＣＶＤ反応によって基板２００の表面上に薄膜が堆積（デポジション）される。

成膜処理が終了したら、アフタパージ処理を実行する。すなわち、ガス供給管２３２からガス供給ノズル２３０を介して処理室２０１内に不活性ガスを供給する。また、このとき、真空排気装置２４６によって真空排気処理を実行する。その結果、処理室２０１内の雰囲気が不活性ガスにより浄化される。

アフタパージ処理が終了したら、大気戻し処理を実行する。すなわち、真空排気処理を停止して、不活性ガスの供給処理だけを実行する。その結果、処理室２０１内の圧力が常圧に復帰する。

なお、少なくとも上述の成膜処理、アフタパージ処理、及び大気戻し処理は、ガス供給ノズル２３０を保持する継手部１０３を、押付け部としてのスプリング１０７により反応容器の外周に押し付けて、開口部２０３ａを気密に塞いだ状態で実行する。すなわち、少なくとも処理室２０１内にガスを供給する間は、支持材としてのネジ１０６をマニホールド２０９側に移動させ、継手部１０３をマニホールド２０９の外周に押付けて、開口部２０３ａの周囲を継手部１０３により気密に塞いでおく。

大気戻し処理が終了したら、ボートアンロード処理を実行する。すなわち、ボートエレベータ１１５によりシールキャップ２１９を下降させ、マニホールド２０９の下端を開口させるとともに、成膜処理の済んだ基板２００を、ボート２１７に保持させた状態でマニホールド２０９の下端からプロセスチューブ２０３の外部に搬出（ボートアンローディング）する（基板を処理室より搬出する工程）。その後、成膜処理の済んだ基板２００を、ボート２１７より回収して（ウェハディスチャージ）、１バッチ目の処理を終了する。以下、同様に、２バッチ目以降も処理対象の基板２００に対して上述の処理を実行する。

（５）本実施形態にかかる効果
本実施形態によれば、以下に示す１つ又は複数の効果を奏する。

本実施形態にかかる成膜処理、アフタパージ処理、及び大気戻し処理は、ガス供給ノズル２３０を保持する継手部１０３を、押付け部としてのスプリング１０７により反応容器の外周に押し付けて、開口部２０３ａを気密に塞いだ状態で実行する。従って、反応容器内の気密を維持したまま、これらの処理を実施することが出来る。

また、マニホールド２０９が石英等の非金属により構成されているため、反応容器内の金属の露出面が少ない。そのため、成膜処理などの基板処理を行う際に、基板が金属汚染される可能性を低減させることが可能となる。

また、石英製のマニホールド２０９の外周からは、マニホールド２０９と一体成形された石英製のパイプ２０９ｂが突出していない。そのため、部品の破損が発生しにくい。

また、石英製のマニホールド２０９の形状を単純化させることが可能となり、基板処理装置の製造コストを低減させることが出来る。

また、スプリング１０７の反発力により継手部１０３をマニホールド２０９の外周側に押付けることで、マニホールド２０９の厚さや継手部１０３の長さの寸法に誤差があったとしても、スプリング１０７が変形することによってマニホールド２０９等に対し所定以上の力が加わることを防止することが出来る。そのため、マニホールド２０９の破損を防ぐことが出来るとともに、マニホールド２０９や継手部１０３の加工精度を下げることが可能となり、基板処理装置の製造コストを低減させることが出来る。

また、反応容器内の真空引きや反応容器内の加熱によりマニホールド２０９の位置や厚さが変位しても、スプリング１０７が変形することによってマニホールド２０９等に所定以上の力が加わることを防止することが出来る。そのため、マニホールド２０９の破損を防ぐことが出来る。さらには、継手部１０３と開口部２０９ａとの軸心がずれることを抑制することが可能となり、ガス供給ノズル２３０を安定して保持することが出来るとともに、マニホールド２０９とガス供給ノズル２３０とが接触してこれらが破損することを回避することが出来る。

また、継手部１０３には、継手部１０３の回転を抑制する抑制部としてのピン１１１が設けられているとともに、継手部１０３の下側に対向するインレットアダプタサポート１０９ａに、ピン１１１に対応するガイド溝１０９ｃが設けられている。そのため、ネジ１０６を回転させたときに、継手部１０３が回転してしまうことを抑制することが出来る。その結果、Ｏリング１０５の磨耗を抑制することができ、ガス供給ノズル２３０の破損等を抑制することが出来る。

また、継手部１０３とマニホールド２０９との間に設けられるＯリング１０５の取り付けは、例えば、継手部１０３の先端面（マニホールド２０９に対向する面）にリング状のＯリング取付溝を設け、このＯリング取付溝にＯリング１０５を嵌め込むことによって行われている。さらには、Ｏリング取付溝の内側（継手部１０３の外周側）がテーパ加工されている。そのため、基板処理装置の組み立てやメンテナンスを行う際に、Ｏリング１０５が脱落することを抑制できる。

また、継手部１０３の先端面であってＯリング１０５の外側には、Ｏリング１０５の外周を囲うように、リング状の緩衝部材としてのクッションリング１０４を設けられている。そのため、継手部１０３がマニホールド２０９側に押し付けられてＯリング１０５が潰れたときに、金属製の継手部１０３が石英製のマニホールド２０９に直接接触することを抑制し、金属部品と接触することによるマニホールド２０９の破損を抑制することが可能になる。

また、クッションリング１０４は、継手部１０３の先端面であってＯリング取付溝の外側に設けられたクッションリング取付溝に嵌め込まれている。そして、クッションリング１０４の内側、及びクッションリング取付溝の内側（継手部１０３の外周側）はテーパ加工されている。そのため、基板処理装置の組み立てやメンテナンスを行う際に、クッションリング１０４の脱落を抑制することが出来る。

また、マニホールド２０９の外周側に、開口部（貫通穴）２０９ａと同心円状に座繰り
部２０９ｆが設けられているとともに、座繰り部２０９ｆの内径とクッションリング１０４の外径とが一致している。そのため、基板処理装置の組み立てやメンテナンスを行う際に、開口部２０９ａと継手部１０３との相対的な位置合わせ（例えば軸心合わせ等）を容易に行うことが可能となる。これにより、ガス供給ノズル２３０の取り付け角度や位置を正確に行うことが可能となり、ガス供給ノズル２３０とマニホールド２０９とが接触して破損することを回避することが可能となる。

＜他の実施態様＞
以下に、本発明の好ましい態様について付記する。

本発明の第１の態様によれば、ガス供給ノズルが挿入される開口部が設けられた反応容器と、該反応容器外にて前記ガス供給ノズルに接続され前記反応容器内にガスを供給するガス供給体と、該ガス供給体と前記反応容器との間に設けられ前記ガス供給ノズルを保持する継手部と、該継手部が前記開口部を気密に塞ぐように前記継手部を前記反応容器側に押し付ける押付け部と、を備える基板処理装置が提供される。

本発明の第２の態様によれば、ガス供給ノズルが挿入される開口部が設けられた反応容器内に基板を搬入する工程と、前記ガス供給ノズルを保持する継手部を押付け部により前記反応容器の外周に押し付けて前記開口部を気密に塞いだ状態で、前記反応容器外にて前記ガス供給ノズルに接続されたガス供給体から前記反応容器内にガスを供給して基板を処理する工程と、前記反応容器内から基板を搬出する工程と、を有する半導体装置の製造方法が提供される。

本発明の第３の態様によれば、反応容器と、該反応容器内にガスを供給するよう接続されるガス供給体と、該ガス供給体と前記反応容器との間に設けられ、少なくとも前記ガス供給体と前記反応容器とを連通させるガス供給ノズルを保持する継手部と、該継手部を前記反応容器側に反発力により押付ける押付け部と、を備える基板処理装置が提供される。

本発明の第４の態様によれば、反応容器内に基板を搬入する工程と、ガス供給体と前記反応容器との間に設けられ、少なくとも前記ガス供給体と前記反応容器とを連通させるガス供給ノズルを保持する継手部を押付け部により前記反応容器側に押付けた状態で、前記ガス供給体から前記ガス供給ノズルを経由し前記反応容器内にガスを供給する工程と、前記反応容器内で基板を処理する工程と、前記反応容器内から基板を搬出する工程と、を有する半導体装置の製造方法が提供される。

本発明の第５の態様によれば、反応管と、該反応管を支持するマニホールドと、該マニホールドに継手部を介して接続され、該反応容器内にガスを供給するガス供給体と、該継手部外周に設けられ、該継手部を前記マニホールド側に反発力あるいは収縮力により押付ける押付け部と、該押付け部の外周に設けられ、該押付け部を支持し、前記マニホールド側とは反対側で前記押付け部の反力を支持する支持材と、を備える基板処理装置が提供される。

本発明の第６の態様によれば、前記マニホールドは非金属材により構成される第５の態様に記載の基板処理装置が提供される。

本発明の第７の態様によれば、前記継手部は、前記反応管内にガスを供給するガス供給ノズルを保持し、少なくとも前記押付け部の反発力あるいは収縮力により、前記マニホールドと前記継手部との間を真空シール可能なように設けられている第５又は６の態様に記載の基板処理装置が提供される。

本発明の第８の態様によれば、前記継手部は、金属材により構成されており、前記マニホールドとは非接触となるように前記マニホールドと前記継手部との間に設けられるＯリングの外側に緩衝部材を介在させている第６の態様に記載の基板処理装置が提供される。

本発明の第９の態様によれば、前記緩衝部材は樹脂によりリング状に形成されており、該リング外径と前記マニホールドに設けられた座繰り部内径とで軸心合わせが可能な第８の態様に記載の基板処理装置が提供される。

本発明の第１０の態様によれば、前記継手部は、該継手部の回転を抑制する抑制部を備える第７の態様に記載の基板処理装置が提供される。

本発明の第１１の態様によれば、前記押付け部には、スプリング材が設けられている第１，３，５のいずれかの態様に記載の基板処理装置が提供される。

本発明の第１２の態様によれば、前記スプリング材は、圧縮バネもしくは板バネである第１１の態様に記載の基板処理装置が提供される。

本発明の第１３の態様によれば、前記継手部にＯリング取付溝が形成されており、該取付溝の内側がテーパ加工されている第８の態様に記載の基板処理装置が提供される。

本発明の第１４の態様によれば、前記緩衝部材の内側と前記継手部の外側とがそれぞれテーパ加工されており、該テーパ部を用いて前記緩衝部材を前記継手部に嵌め込むように形成されている第９の態様に記載の基板処理装置が提供される。

従来の金属製のマニホールドにおけるガス供給ノズル導入部の断面構成図である。従来の石英製のマニホールドによるガス供給ノズル導入部の断面構成図である。本発明の一実施形態にかかるマニホールドによるガス供給ノズル導入部の断面構成図である。本発明の一実施形態にかかる継手部と反応容器との接続構造を例示する断面構成図である。本発明の一実施形態にかかる継手部の回転を抑止する構造を例示ずる断面構成図である。本発明の一実施形態にかかる基板処理装置の処理炉の断面構成図である。

符号の説明

１０３継手部
１０６ネジ（支持材）
１０７スプリング（押付け部）
１０９ａインレットアダプタサポート
１０９ｃガイド溝
１１１ピン（抑制部）
２００基板
２０３プロセスチューブ（反応管）
２０３ａ開口部
２０９マニホールド
２０９ａ開口部
２０９ｆ座繰り部
２３０ガス供給ノズル
２３２ガス供給管（ガス供給体）

Claims

ガス供給ノズルが挿入される開口部が設けられ非金属で構成された反応容器と、
該反応容器外にて前記ガス供給ノズルに接続され前記反応容器内にガスを供給するガス供給体と、
該ガス供給体と前記反応容器との間に設けられ前記ガス供給ノズルを保持する継手部と、
該継手部が前記開口部を気密に塞ぐように前記継手部を前記反応容器側に押し付ける弾性体で構成された押付け部と、
前記押付け部の端部に設けられ、水平移動することによって前記押付け部からの反発力を支持する支持部と、
を備える基板処理装置。
ガス供給ノズルが挿入される開口部が設けられ非金属で構成された反応容器内に基板を搬入する工程と、
弾性体で構成された押付け部が、前記押付け部の端部に設けられ、前記押付け部からの反発力を支持する支持部が水平移動することによって前記ガス供給ノズルを保持する継手部を前記反応容器の外周に押し付けて前記開口部を気密に塞いだ状態で、前記反応容器外にて前記ガス供給ノズルに接続されたガス供給体から前記反応容器内にガスを供給して基板を処理する工程と、
前記反応容器内から基板を搬出する工程と、
を有する半導体装置の製造方法。
前記反応容器と前記継手部とが非接触となるよう前記反応容器と前記継手部との間に緩衝部と、を備える請求項１に記載の基板処理装置。