JP6056673B2 - ガス処理装置 - Google Patents

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Description

本発明は、処理容器に気密に挿入されたインジェクターから当該処理容器内にガスを供給して被処理体の処理を行うガス処理装置に関する。
半導体ウエハなどの基板（以下「ウエハ」と言う）にシリコン酸化膜（ＳｉＯ2）などの薄膜を成膜する手法として、例えば特許文献１に記載の装置を用いたＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法が知られている。この装置では、真空容器（処理容器）内に設けられた回転テーブル上に５枚のウエハを周方向に並べると共に、この回転テーブルに対向するように複数のガスインジェクターを配置している。そして、この装置では、各々のガスインジェクターを真空容器に取り付けるにあたり、金属製のガス管を例えば蛇腹状に形成したいわゆるフレキシブル配管を当該真空容器の外側に配置している。
具体的には、ガスインジェクターの外径よりも一回り大きな貫通口を真空容器の側壁面に形成し、この貫通口内にガスインジェクターを例えば真空容器の内側から挿入する。また、貫通口の内壁面とガスインジェクターの外周面との間に、リング状のスリーブとＯ−リングとを真空容器の内部領域側からこの順番で並べると共に、同様にリング状の部材によりＯ−リングを真空容器の外側から内側に向かって押しつける。こうして貫通口の内壁面（詳しくは当該内壁面からガスインジェクターの外周面に向かって周方向に亘って伸び出す起立面）によってスリーブやＯ−リングの移動が規制されると、Ｏ−リングが押しつぶされて、貫通口の内壁面とガスインジェクターとの間が気密にシールされる。そして、前記貫通口の内部に位置するガスインジェクターの開口端に対向するように、前記フレキシブル配管の一端側を当該貫通口に気密に挿入することにより、真空容器の内部を気密に保ちながら、ガスインジェクターを介して当該真空容器内にガスを供給する構成が採られる。
ここで、真空容器内にガスを供給する構成について、以上説明した手法を用いると、フレキシブル配管の着脱時に当該フレキシブル配管を取り回すスペースの分だけ真空容器の外側に余分な作業領域を確保しておく必要があり、装置のフットプリントの増大に繋がってしまう。また、ガスインジェクターのＯ−リングは、真空容器そのもののシール部を兼ねている。即ち、ガスインジェクターを取り外すと、真空容器のシール部が大気開放されてしまう。そのため、例えばメンテナンスのためにガスインジェクターを取り外す時、当該メンテナンスに起因する真空リークのリスクが発生する。
既述の特許文献１には、このような課題については記載されていない。
特開２０１０−１３５５１０
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、処理容器内に気密に挿入されたガスインジェクターから当該処理容器内にガスを供給するにあたって、装置のフットプリントを抑えることのできるガス処理装置を提供することにある。
本発明は、気密な処理容器内の被処理体に対してガスを供給して処理を行うガス処理装置において、
前記処理容器の側壁部に形成され、当該処理容器の外側のガス供給管に気密に連通する貫通孔と、
前記貫通孔に前記処理容器の内側から挿入され、前記ガス供給管から送られるガスを前記処理容器内に供給するインジェクターと、
前記貫通孔内にて前記インジェクターの外周面に嵌合するスリーブと、
前記貫通孔内にて前記スリーブよりも前記処理容器の外方側に位置し、前記インジェクターの外周面に嵌合する環状のシール部材と、
前記シール部材よりも前記処理容器の外方側にて、前記貫通孔の壁面に沿って周方向に環状に形成され、前記シール部材と対向する係止面と、
前記処理容器の内部に設けられ、前記スリーブの前記シール部材側の端面により、前記シール部材を前記係止面に押圧して押し潰し、前記インジェクターの内部と外部とを気密にシールするために、前記スリーブを前記処理容器の外方側に押圧する押圧部と、を備えたことを特徴とする。
他の発明は、気密な処理容器内の被処理体に対してガスを供給して処理を行うガス処理装置において、
前記処理容器の壁部に形成され、当該処理容器の外側のガス供給管に気密に連通する貫通孔と、
前記貫通孔に前記処理容器の内側から挿入され、前記ガス供給管から送られるガスを前記処理容器内に供給するインジェクターと、
前記貫通孔内にて前記インジェクターの外周面に嵌合するスリーブと、
前記貫通孔内にて前記スリーブよりも前記処理容器の外方側に位置し、前記インジェクターの外周面に嵌合する環状のシール部材と、
前記シール部材よりも前記処理容器の外方側にて、前記貫通孔の壁面に沿って周方向に環状に形成され、前記シール部材と対向する係止面と、
前記処理容器の内部に設けられ、前記スリーブの前記シール部材側の端面により、前記シール部材を前記係止面に押圧して押し潰し、前記インジェクターの内部と外部とを気密にシールするために、前記スリーブを前記処理容器の外方側に押圧する押圧部と、を備え、
前記スリーブにおける前記処理容器の内方側には被押圧面が形成され、
前記押圧部は、前記被押圧面よりも前記処理容器の内方側に固定された規制部と、前記被押圧面と前記規制部との間に圧入される押圧部材と、を備え、前記押圧部材が圧入された状態で固定されるように構成されていることを特徴とする。
他の発明の具体的態様について列挙する。
前記被押圧面と前記押圧部材とが接触する部位及び前記押圧部材と前記規制部とが接触する部位の少なくとも一方には、圧入動作中に互いに接触する案内部と被案内部とが形成され、
前記案内部は、前記被案内部が当該案内部に相対的に案内されることにより、前記押圧部材が前記スリーブを押圧するように傾斜している傾斜面を含んでいても良い。
前記案内部は、前記押圧部材を前記被押圧面と前記規制部との間に圧入した位置に維持するために、前記傾斜面に続いて前記押圧部材の操作方向に平行な面が形成されていても良い。
前記押圧部材が前記スリーブの伸びる方向と交差する方向に移動して、前記被押圧面と前記規制部との間に圧入されるように構成されていても良い。
前記押圧部材が前記スリーブの周方向に回動して、前記被押圧面と前記規制部との間に圧入されるように構成されていても良い。
前記押圧部材には、ねじ部材が挿入される孔部が形成され、前記ねじ部材を回すことにより前記押圧部材が前記被押圧面と前記規制部との間に圧入されるように構成されていても良い。
前記貫通孔は、前記処理容器の側壁部に形成されていても良い。
本発明は、シール部材を介して処理容器に気密に挿入されたインジェクターから当該処理容器内にガスを供給するにあたって、処理容器とインジェクターとの間を気密に接続するためにシール部材を締め付ける押圧部について、処理容器の内側に設けている。そのため、処理容器の外側には押圧部を配置せずに済むので、装置のフットプリントを抑えることができる。
本発明のガス処理装置の適用例である成膜装置を示す縦断面図である。 前記成膜装置を示す斜視図である。 前記成膜装置を示す横断平面図である。 前記成膜装置に設けられるノズルの取り付け構造を示す縦断面図である。 前記取り付け構造を示す斜視図である。 前記取り付け構造を示す分解斜視図である。 前記取り付け構造の縦断面を示す斜視図である。 前記取り付け構造を用いて真空容器にノズルを取り付ける様子を示す作用図である。 前記取り付け構造を用いて真空容器にノズルを取り付ける様子を示す作用図である。 前記取り付け構造を用いて真空容器にノズルを取り付ける様子を示す作用図である。 前記取り付け構造を用いて真空容器にノズルを取り付ける様子を示す作用図である。 従来の取り付け構造を示す縦断面図である。 本発明のガス処理装置の適用例である熱処理装置を示す縦断面図である。 前記熱処理装置におけるガスインジェクターの取り付け構造を示す縦断面図である。 前記取り付け構造の他の例を模式的に示す縦断面図である。 前記取り付け構造の更に他の例を模式的に示す縦断面図である。 前記取り付け構造の別の例を模式的に示す縦断面図である。 前記取り付け構造の更に別の例を模式的に示す縦断面図である。 前記取り付け構造の他の例を模式的に示す斜視図である。 前記取り付け構造の他の例を模式的に示す平面図である。
本発明の実施の形態に係るガス処理装置を成膜装置に適用した例について、図１〜図７を参照して説明する。この装置は、図１〜図３に示すように、平面形状が概ね円形である真空容器（処理容器）１と、当該真空容器１内にて鉛直軸周りに回転自在に構成された回転テーブル２と、を備えており、ガスインジェクターによって回転テーブル２上の被処理体であるウエハＷに対して処理ガスを供給して成膜処理を行うように構成されている。そして、この成膜装置は、後で詳述するように、ガスインジェクターの取り付けのための余分なスペースを真空容器１の外側に設けずに済むように、即ち省スペース性に優れたレイアウトを採るように構成されている。続いて、この成膜装置の具体的な構成について以下に説明する。
真空容器１の天板１１の中心部には、図１に示すように、後述の処理領域Ｐ１、Ｐ２を仕切るために、当該真空容器１内に分離ガス（Ｎ2ガス）を通流させる分離ガス供給管５１が接続されている。回転テーブル２の下側には、加熱部であるヒータユニット７が設けられており、当該回転テーブル２を介してウエハＷを成膜温度例えば３００℃〜６００℃の加熱温度に加熱するように構成されている。図１中７ａは、例えば石英などにより構成されたカバー部材であり、回転テーブル２の周囲を覆うように概略箱型に配置されると共に、後述の排気口６１、６２を避けるように、且つ天板１１の下面に沿うように形成されている。真空容器１の底面側には、ヒータユニット７が設けられた領域に対して窒素ガスを供給するための図示しないパージガス供給管が接続されている。図１中１ａは、真空容器１の側壁１２の上端面に配置されたＯ−リングなどのシール部材である。
回転テーブル２は、例えば石英などにより構成されており、中心部にて概略円筒形状のコア部２１に固定されている。この回転テーブル２は、コア部２１の下面に接続された回転軸２２によって、鉛直軸周りこの例では時計周りに回転自在に構成されている。図１中２３は回転軸２２を鉛直軸周りに回転させる駆動部（回転機構）であり、２０は回転軸２２及び駆動部２３を収納するケース体である。このケース体２０には、図示しないパージガス供給管が接続されており、回転軸２２が配置された領域に対して窒素ガスなどの不活性ガスがパージされるように構成されている。
回転テーブル２の表面部には、図２〜図３に示すように、直径寸法が例えば３００ｍｍのウエハＷを載置するための基板載置領域をなす凹部２４が当該回転テーブル２の回転方向（周方向）に沿って複数箇所例えば５箇所に形成されている。凹部２４の通過領域と各々対向する位置には、各々例えば石英からなる４本のノズル（ガスインジェクター）３１、３２、４１、４２が真空容器１の周方向に互いに間隔をおいて放射状に配置されている。これらノズル３１、３２、４１、４２は、例えば真空容器１の外周壁から中心部に向かってウエハＷに対向して水平且つ直線的に伸びるように各々取り付けられている。この例では、後述の搬送口１５から見て時計周り（回転テーブル２の回転方向）に第２の処理ガスノズル３２、分離ガスノズル４１、第１の処理ガスノズル３１及び分離ガスノズル４２がこの順番で配列されている。これらガスノズル３１、３２、４１、４２の例えば下面側には、図示しないガス吐出孔が回転テーブル２の半径方向に沿って複数箇所に各々形成されている。
ここで、各々のガスノズル３１、３２、４１、４２を真空容器１に取り付けるための構成及び取り付け方法について、第１の処理ガスノズル３１を代表して詳述する。即ち、ノズル３１の基端側（真空容器１の側壁１２側）には、図１〜図３に示すように、当該側壁１２を貫通するように、ガス供給ポート７０が当該真空容器１の外側から気密に取り付けられている。具体的には、ガス供給ポート７０は、回転テーブル２の半径方向に沿って伸びる概略角筒形状となるように形成されており、この角筒状部分が真空容器１の壁部の一部をなしている。そして、真空容器１の外側におけるガス供給ポート７０の端部は、図４及び図５に示すように、水平方向にフランジ状に伸び出してフランジ部７０ａをなしている。
真空容器１の外壁面には、ガス供給ポート７０が挿入される部位を囲むように、Ｏ−リングなどのシール部材７１が設けられており、フランジ部７０ａがボルト７２を介して当該外壁面に固定されることにより、ガス供給ポート７０が真空容器１に気密に取り付けられている。図４などにおける７３は、ガス供給ポート７０を介して真空容器１内に処理ガスを供給するためのガス供給路であり、フランジ部７０ａの背面側から下方に向かって垂直に伸び出している。
ガス供給ポート７０における真空容器１の内部領域側の面には、図６及び図７に示すように、ノズル３１の基端側が挿入される挿入口（貫通孔）７４が形成されており、当該挿入口７４の内周面とノズル３１の外周面との間には、図４にも示すように、例えばＯ−リングなどからなるシール部材７５が当該ノズル３１の外周面に嵌合するように配置されている。そして、挿入口７４の内周面における前記フランジ部７０ａ側の部位は、ノズル３１の内径寸法よりも小さくなるように縮径して、当該ノズル３１の外周面に沿ってシール部材７５に対向する環状の対向面（係止面）をなしている。図６中７０ｂは、後述のボルト９４を固定するためのねじ穴である。尚、図４及び図７は、ノズル３１（ガス供給ポート７０）の長さ方向にて真空容器１を縦方向に切断した様子を示している。
シール部材７５よりも回転テーブル２側には、当該シール部材７５をフランジ部７０ａ側（前記対向面側）に押し付ける（締め付ける）ためのリング状のスリーブ７６がノズル３１の外周面に嵌合するように配置されている。そして、前記シール部材７５がスリーブ７６により締め付けられて鉛直方向に伸びると、ノズル３１は、これらシール部材７５及びスリーブ７６の内部に収納された状態にて、当該シール部材７５を介して挿入口７４の内周面（前記対向面）に対して気密に接触するように構成されている。
この例では、シール部材７５及びスリーブ７６からなる構成は、左右２箇所に横並びに互いに隣接して配置されている。これら２つのスリーブ７６のうちフランジ部７０ａのスリーブ７６及び回転テーブル２側のスリーブ７６に夫々「外側」及び「内側」を付すと、内側スリーブ７６は、当該回転テーブル２側におけるノズル３１寄りの部位が周方向に亘って真空容器１の内部領域側に突出している。そして、前記突出した部位に対して内側スリーブ７６の外周面側に離間した位置における当該内側スリーブ７６の回転テーブル２側の面を「摺動面７６ａ」と呼ぶものとする。この摺動面７６ａは、ガス供給ポート７０における回転テーブル２側の端面よりも当該回転テーブル２側に離間した位置に形成されると共に、鉛直面に並行となっている。この摺動面７６ａは、後述の締め付け部材８１によって押圧される被押圧面をなしている。
ガス供給ポート７０における回転テーブル２側の端面には、挿入口７４の開口端を左右両側（回転テーブル２の回転方向上流側及び下流側）から挟み込むように、当該回転テーブル２側に突出する突出部７７、７７が各々設けられている。これら突出部７７、７７における挿入口７４側の面には、図６にも示すように、互いに対向するように伸び出す円筒状のピン７８、７８が規制部として各々形成されている。各々のピン７８、７８は、互いに平行になるように、且つ水平方向を向くように形成されており、後述の傾斜面８２ｂにより案内される被案内部をなしている。突出部７７、７７の上面には、後述の固定部材（ねじ部材）８１ｂ、８１ｂが挿入されるねじ穴７９が各々形成されている。
ここで、挿入口７４よりも回転テーブル２側には、概略板状の締め付け部材８１が押圧部材として設けられており、この締め付け部材８１は、ノズル３１が配置される下端側の部位が概略円状に開口していて、後述の固定部材８１ｂ、８１ｂを回す（締め付けるあるいは緩める）ことにより、上下方向に沿って移動自在に配置されている。締め付け部材８１の背面側（ガス供給ポート７０側）の面は、シール部材７５を押圧する押圧面として形成されており、鉛直方向に伸びるように、即ち摺動面７６ａと並行になるように配置されている。これら締め付け部材８１及びピン７８により、押圧部が構成されている。尚、図６では、締め付け部材８１をガス供給ポート７０よりも上方側に離間させて描画している。
ノズル３１から見て左右両側における締め付け部材８１の下面部には、下方側に伸び出す腕部８２、８２が各々形成されている。各腕部８２、８２における回転テーブル２側の面には、摺動面７６ａに沿って鉛直方向（締め付け部材８１の操作方向）に伸びる鉛直面８２ａと、ノズル３１の伸びる方向に対して交差する方向に沿って形成された傾斜面８２ｂとが上側から下側に向かってこの順番で配置されている。傾斜面８２ｂは、ピン７８の外周面に沿って締め付け部材８１を案内するための案内面として形成されており、前記鉛直面８２ａの下端位置から当該締め付け部材８１の背面側に向かって伸び出している。即ち、傾斜面８２ｂは、例えば真空容器１の側壁に沿って垂直に伸びる垂直面について、当該垂直面における上端側が回転テーブル２側に倒れるように傾斜させた構成を採っている。傾斜面８２ｂの下方側における腕部８２の回転テーブル２側の面には、ピン７８の外周面に係止する凹部８３が待避部材として各々形成されている。また、締め付け部材８１における左右両側の上面には、既述の固定部材８１ｂ、８１ｂを取り付け穴７９、７９に取り付けるために当該固定部材８１ｂ、８１ｂが遊嵌される開口部８１ａ、８１ａが形成されている。この締め付け部材８１によってノズル３１とガス供給ポート７０とを気密に接触させる手法について、以下に説明する。
即ち、図８に示すように、挿入口７４の内部にシール部材７５及びスリーブ７６からなる組を２組配置すると共に、これらシール部材７５やスリーブ７６の内部にノズル３１を挿入すると、内側スリーブ７６における回転テーブル２側の部位（摺動面７６ａ）は、真空容器１の側壁１２よりも当該回転テーブル２側に突出する。この内側スリーブ７６の突出寸法は、例えばシール部材７５、７５がスリーブ７６によって押しつぶされる寸法（例えば１〜２ｍｍ）に対応するように設定されている。そして、締め付け部材８１における傾斜面８２ｂと凹部８３との間の部位がピン７８と内側スリーブ７６との間に位置するように、締め付け部材８１の位置を設定する（図８参照）。この時、ノズル３１は、ガス供給ポート７０に対して気密に接触していない。
次いで、図９に示すように、締め付け部材８１を下降させると、傾斜面８２ｂがピン７８の外周面に接触し、続いて締め付け部材８１は、当該ピン７８によって下方への移動が規制されながら、摺動面７６ａに沿って下降すると共にガス供給ポート７０に向かって移動する。即ち、締め付け部材８１は、ピン７８とスリーブ７６との間に圧入されていく。従って、ピン７８は、傾斜面８２ｂに乗り上げるように移動する。そのため、スリーブ７６がシール部材７５側に押しつけられるので、当該シール部材７５は、ノズル３１の長さ方向において圧縮されて、当該長さ方向に直交する方向に膨張する。
こうして図１０に示すように、締め付け部材８１が更に下降してピン７８が鉛直面８２ａに乗り上げると、例えば挿入口７４の開口端がなす面に対して摺動面７６ａが重なり合い、シール部材７５を介してノズル３１とガス供給ポート７０とが気密に接触する。また、摺動面７６ａと並行な鉛直面８２ａにピン７８が接触しているため、締め付け部材８１は、上下方向に移動しにくくなり、いわば当該締め付け部材８１の移動がロックされる。
以上説明した締め付け部材８１の下降動作は、固定部材８１ｂ、８１ｂを締め付けることによって行われる。従って、固定部材８１ｂ、８１ｂによって突出部７７と締め付け部材８１とを互いに固定することにより、締め付け部材８１は、ピン７８が鉛直面８２ａに乗り上げていることに加えて、鉛直方向への移動が更に妨げられる（ロックの度合いが高まる）。
その後、例えばノズル３１を取り外す時、ノズル３１に締め付け部材８１が干渉しないように待避させる時には、図１１に示すように、ピン７８と凹部８３とを互いに係止させる。以上説明した第１の処理ガスノズル３１と同様に、他のノズル３２、４１、４２についても締め付け部材８１により真空容器１に取り付けるように構成されている。
続いて、成膜装置の他の構成の説明に戻ると、内側スリーブ７６よりも回転テーブル２側には、当該回転テーブル２に対するノズル３１の傾斜角度を調整するための傾斜角度調整部材９１が配置されている。即ち、この傾斜角度調整部材９１は、ノズル３１を囲むように配置された本体部分９２と、当該本体部分９２の外側に設けられた枠部材９３とにより構成されている。本体部分９２は、ボルト９４によって既述のガス供給ポート７０のねじ穴７０ｂに固定されるように形成されている。一方、枠部材９３は、ボルト９６により、本体部分９２に対する高さ位置が調整自在に構成されている。そして、枠部材９３には、ノズル３１の下面側を支持する支持面９５が形成されており、従って枠部材９３を本体部分９２に対して昇降させることにより、ノズル３１の傾斜角度を調整できるように構成されている。具体的には、本体部分９２に対して枠部材９３を上昇させると、ノズル３１の先端側が上昇し、一方本体部分９２に対して枠部材９３を下降させると、ノズル３１の先端側が下降する。この傾斜角度調整部材９１についても、ノズル３２、４１、４２に夫々個別に設けられている。尚、傾斜角度調整部材９１については、図５及び図６以外では描画を省略している。
以上説明した第１の処理ガスノズル３１は、Ｓｉ（シリコン）を含む第１の処理ガスの供給源に接続されている。第２の処理ガスノズル３２は、第２の処理ガス例えばオゾン（Ｏ3）ガスの供給源に接続されている。処理ガスノズル３１、３２の下方領域は、夫々第１の処理ガスをウエハＷに吸着させるための第１の処理領域Ｐ１及びウエハＷに吸着した第１の処理ガスの成分と第２の処理ガスとを反応させるための第２の処理領域Ｐ２となる。
分離ガスノズル４１、４２は、各々第１の処理領域Ｐ１と第２の処理領域Ｐ２とを分離する分離領域Ｄを形成するためのものであり、分離ガスである窒素ガスの供給源に各々接続されている。分離領域Ｄにおける真空容器１の天板１１には、各処理ガス同士の混合を阻止するために、凸状部４の下面である低い天井面が配置されている。即ち、天板１１の下面側には、平面で見た時に概略扇形状となるように形成された凸状部４が配置されており、分離ガスノズル４１、４２はこの凸状部４の内部に夫々収納されている。
回転テーブル２の外周側における真空容器１の底面部には、既述の図１に示すように、第１の処理領域Ｐ１及び第２の処理領域Ｐ２に夫々対応するように排気口６１、６２が形成されている。第１の排気口６１は、第１の処理領域Ｐ１と、この第１の処理領域Ｐ１の回転テーブル２の回転方向下流側に位置する分離領域Ｄとの間に設けられている。第２の排気口６２は、第２の処理領域Ｐ２と、この第２の処理領域Ｐ２の回転テーブル２の回転方向下流側に位置する分離領域Ｄとの間に設けられている。これら第１の排気口６１及び第２の排気口６２から夫々伸びる排気管６３には、図１に示すように、各々バタフライバルブなどの圧力調整部６５を介して、排気機構である例えば真空ポンプ６４に接続されている。
真空容器１の側壁には、図２及び図３に示すように、外部の搬送アーム１００と回転テーブル２との間においてウエハＷの受け渡しを行うための搬送口１５が形成されており、この搬送口１５はゲートバルブＧにより気密に開閉自在に構成されている。また、この搬送口１５を臨む位置における回転テーブル２の下方側には、回転テーブル２の貫通口を介してウエハＷを裏面側から持ち上げるための昇降ピン（いずれも図示せず）が設けられている。
また、この成膜装置には、図１に示すように、装置全体の動作のコントロールを行うためのコンピュータからなる制御部２００が設けられており、この制御部２００のメモリ内には後述の成膜処理を行うためのプログラムが格納されている。このプログラムは、装置の動作を実行するようにステップ群が組まれており、ハードディスク、コンパクトディスク、光磁気ディスク、メモリカード、フレキシブルディスクなどの記憶媒体である記憶部２０１から制御部２００内にインストールされる。
次に、上述実施の形態の作用について簡単に説明する。先ず、以上説明したように、真空容器１に対して各ノズル３１、３２、４１、４２を夫々取り付けると共に、これらノズル３１、３２、４１、４２の傾斜角度を調整する。そして、ゲートバルブＧを開放して、回転テーブル２を間欠的に回転させながら、搬送アーム１００により搬送口１５を介して回転テーブル２上に例えば５枚のウエハＷを順番に載置する。次いで、ゲートバルブＧを閉じ、真空ポンプ６４により真空容器１内を引き切りの状態にすると共に、回転テーブル２を例えば時計周りに回転させる。そして、ヒータユニット７によりウエハＷを加熱する。
続いて、処理ガスノズル３１、３２から夫々処理ガスを吐出すると共に、分離ガスノズル４１、４２から分離ガス（窒素ガス）を所定の流量で吐出する。そして、圧力調整部６５により真空容器１内を予め設定した処理圧力に調整する。第１の処理領域Ｐ１では、ウエハＷの表面に第１の処理ガスの成分が吸着して吸着層が生成する。一方、第２の処理領域Ｐ２では、この吸着層と第２の処理ガスとの反応が起こり、反応生成物（シリコン酸化物）が形成される。こうして回転テーブル２の回転を続けることにより、吸着層の吸着及び当該吸着層の反応がこの順番で多数回に亘って行われて、反応生成物が多層に亘って積層されて薄膜が形成される。
以上の一連のプロセスを行っている間、第１の処理領域Ｐ１と第２の処理領域Ｐ２との間に窒素ガスを分離ガスとして供給しているので、第１の処理ガスと第２の処理ガスとが互いに混合しないように各ガスが排気される。また、回転テーブル２の下方側にパージガスを供給しているため、回転テーブル２の下方側に拡散しようとするガスは、前記パージガスにより排気口６１、６２側へと押し戻される。
その後、各ノズル３１、３２、４１、４２を例えばメンテナンスのために取り外す時、既述の図１１で説明したように、締め付け部材８１を上昇させて、各シール部材７５やスリーブ７６などを取り外す。この時、図１１から分かるように、ガス供給ポート７０については取り外す必要がない。そのため、ガス供給路７３の取り回しスペースを真空容器１の外側に設けておく必要がない。
上述の実施の形態によれば、シール部材７５によりノズル３１を真空容器１に気密に取り付けるにあたり、当該シール部材７５を締め付ける締め付け部材８１について、真空容器１の内部に配置している。そして、この締め付け部材８１によりシール部材７５を締め付ける時、当該締め付け部材８１が移動する方向について、ノズル３１の伸びる方向に対して交差（直交）する方向となるように設定している。そのため、各ノズル３１、３２、４１、４２や他の部材が配置されていて余分なスペースを確保しにくい真空容器１の内部であっても、締め付け部材８１を移動自在に収納できる。従って、真空容器１の外部にはガス供給路７３の取り回しスペースを設けずに済むので、装置のフットプリントを抑えて当該装置の省スペース化を図ることができる。また、メンテナンスのためにノズル３１、３２、４１、４２を取り外す時であっても、ガス供給ポート７０を着脱する必要がない。そのため、ガス供給路７３の内部に付着した付着物の舞上がりを抑えることができるので、パーティクルの発生を抑制できる。また、前記メンテナンスを行う時、シール部材７５については大気開放せずに済むので、当該メンテナンスに起因する真空リークの発生を低減できる。
以上説明した成膜装置では、各ノズル３１、３２、４１、４２は、平面で見た時に放射状に配置されている。従って、本発明の手法を採らない場合には、装置よりも一回り大きなスペース（ガス供給路７３の取り回しスペース）を当該装置の外側に概略リング状に配置しておく必要がある。一方、本発明をこの成膜装置に適用することにより、前記一回り大きなスペースの分だけフットプリントの節約に繋がることから、大きな効果が得られる。
ここで、ノズル３１を真空容器１に気密に取り付ける従来の構成について、図１２を参照して簡単に説明する。ガス供給ポート７０における回転テーブル２側の部位は、シール部材７５の対向面をなすように縮径している。ガス供給路７３は、ガス供給ポート７０に対して着脱自在に構成され、外側スリーブ７６によってノズル３１の周囲のシール部材７５を締め付けるように配置されている。
従って、以上説明したように、ノズル３１の着脱時には真空容器１の外側にガス供給路７３の取り回しスペースが必要になり、従ってガス供給路７３はフレキシブルな例えば蛇腹管として構成されるので、前記取り回しの度に当該ガス供給路７３の内部に付着した付着物が舞い上がるおそれがある。
また、図１２では、ノズル３１の周囲のシール部材７５は、ノズル３１と真空容器１との間を気密にシールする役割に加えて、真空容器１全体をシールする機能を持っている。即ち、ノズル３１を交換する時、ノズル３１及びガス供給路７３を取り外すと、シール部材７５は、大気開放される。従って、メンテナンスを行う時に当該シール部材７５に付着物が付着したまま装置を組み立てると、このシール部材７５を介して真空シールがリークしてしまうおそれがある。一方、本発明の構成では、ノズル３１の周囲のシール部材７５は、真空容器１全体をシールする役割を担っておらず、従ってメンテナンスを行うときにノズル３１を交換しても、真空容器１の真空シールがリークするおそれはない。
既述の例では、ノズル３１、３２、４１、４２を備えたセミバッチ式の成膜装置に本発明を適用したが、例えば１５０枚程度の多数枚のウエハＷに対して一括して熱処理を行うバッチ式の熱処理装置に適用しても良い。具体的には、図１３に示すように、この熱処理装置は、多数枚のウエハＷを棚状に積載するウエハボート１１０と、このウエハボート１１０を収納する反応管（処理容器）１１２とを備えている。反応管１１２は、外管１１３及び内管１１４を備えたいわゆる２重管として構成されており、内管１１４の内部に向かって下方側から伸び出すガスインジェクター１１５を備えている。図１３中１１６はヒータ、１１７は排気口である。
このようなバッチ式の熱処理装置においても、反応管１１２（内管１１４）におけるガスインジェクター１１５の取り付け部である当該反応管１１２の側壁部には、図１４に示すよう、既述のピン７８や締め付け部材８１を備えたガス供給ポート７０が配置されている。この装置では、真空雰囲気において、あるいは大気雰囲気において、処理ガスを各ウエハＷに供給しながら熱処理が行われる。このようなバッチ式の装置においても、既述の例と同様の作用及び効果が得られる。尚、図１３及び図１４では、以上の例と同じ部位については同じ符号を付して説明を省略している。
また、以上説明した締め付け部材８１の他の例について、以下に列挙する。図１５は、鉛直面８２ａを形成せずに、傾斜面８２ｂだけを締め付け部材８１に設けた例を示している。即ち、既述のように、締め付け部材８１は、固定部材８１ｂによって突出部７７に固定される。従って、締め付け部材８１の昇降をロックする機構として、鉛直面８２ａを設けずに、固定部材８１ｂだけで構成しても良い。そのため、鉛直面８２ａを締め付け部材８１に形成する場合には、固定部材８１ｂを設けなくても良い。
図１６は、鉛直面８２ａ及び傾斜面８２ｂを突出部７７側に設けると共に、ピン７８を締め付け部材８１側に設けた例を示している。凹部８３、傾斜面８２ｂ及び鉛直面８２ａは、上方側から下方側に向かってこの順番で配置されている。また、ピン７８は、締め付け部材８１の上下両端部から中央部側に寄った位置に配置されており、この例では下端部に近接する位置に形成されている。
この例においても、傾斜面８２ｂに沿ってピン７８が下方側に移動すると、締め付け部材８１が下降しながらガス供給ポート７０側に移動すると共に、鉛直面８２ａでは当該締め付け部材８１の下降がロックされる。また、凹部８３においてピン７８が係止されて締め付け部材８１が待避位置に待避される。
図１７は、ノズル３１の伸びる方向に対して、締め付け部材８１が移動する方向を交差させた例を示している。即ち、真空容器１の内壁面は、上方側から下方側に向かって回転テーブル２側から離間するように、鉛直面に対して傾斜するように形成されている。また、内側スリーブ７６の摺動面７６ａについても、前記内壁面に沿うように形成されている。
このような構成では、締め付け部材８１は、摺動面７６ａに沿って下降して、既述のようにノズル３１とガス供給ポート７０との間を気密に接続する。
また、図１８は、傾斜面８２ｂについて、平面状に形成することに代えて、曲面状に形成した例を示している。即ち、傾斜面８２ｂは、例えば回転テーブル２の外縁における接線に沿って伸びる軸を中心とする円筒の外周面に沿うように形成されている。
更にまた、以上の各例では、ノズル３１を真空容器１に対して気密に接触させるにあたり、締め付け部材８１を上方側から下方側に移動させたが、以上の各例の構成を上下逆に配置して、下方側から上方側に移動させるようにしても良い。あるいは、当該各例の構成を回転テーブル２の半径方向に伸びる軸の周りに９０°回転させて、当該軸に沿って締め付け部材８１を左右方向に移動させても良い。
また、傾斜面８２ｂとしては、直線状に配置することに代えて、円弧状に形成しても良い。具体的には、図１９及び図２０に示すように、締め付け部材８１は、概略円板状に形成されており、この締め付け部材８１における回転テーブル２側の表面に、当該締め付け部材８１の外縁に沿って鉛直面８２ａ及び傾斜面８２ｂが形成されている。鉛直面８２ａは、締め付け部材８１の操作方向（円周方向）と並行となるように形成されている。そして、締め付け部材８１の外縁部には、この締め付け部材８１を水平方向軸周りに回転させるための取っ手部１２０が形成されており、この取っ手部１２０には、既述の固定部材８１ｂが挿入される開口部８１ａが設けられている。即ち、初めに傾斜面８２ｂにおける下端位置がピン７８に接触するように、締め付け部材８１を位置させる。次いで、締め付け部材８１を例えば水平方向軸周りに例えば時計周りに回転（回動）させると、傾斜面８２ｂをピン７８が上って行くと共に、締め付け部材８１がシール部材７５側に押しつけられていく。その後、ピン７８が鉛直面８２ａに到達すると、ノズル３１と真空容器１とが気密に接触する。尚、図１９及び図２０では、既述の各例と同じ構成については同じ符号を付して説明を省略している。
以上述べた各例では、締め付け部材８１を真空容器１の内部に設けたが、この締め付け部材８１を真空容器１の外側に配置して、当該外側にてノズル３１の取り付けを行っても良い。この場合であっても、既述の従来例（図１２）と比べて、ガス供給路７３の取り回しスペースが小さくて済む。
また、ピン７８について、締め付け部材８１におけるスリーブ７６側の面と、スリーブ７６における回転テーブル２側の面と、のいずれか一方の面に設けても良い。この場合には、傾斜面８２ｂや鉛直面８２ａについては、これら締め付け部材８１におけるスリーブ７６側の面と、スリーブ７６における回転テーブル２側の面と、の他方の面に形成しても良い。
Ｗ ウエハ
１ 真空容器
３１、３２、４１、４２ ガスノズル
７５ シール部材
７８ ピン
８１ 締め付け部材
８２ａ 鉛直面
８２ｂ 傾斜面
８３ 凹部

Claims (8)

  1. 気密な処理容器内の被処理体に対してガスを供給して処理を行うガス処理装置において、
    前記処理容器の側壁部に形成され、当該処理容器の外側のガス供給管に気密に連通する貫通孔と、
    前記貫通孔に前記処理容器の内側から挿入され、前記ガス供給管から送られるガスを前記処理容器内に供給するインジェクターと、
    前記貫通孔内にて前記インジェクターの外周面に嵌合するスリーブと、
    前記貫通孔内にて前記スリーブよりも前記処理容器の外方側に位置し、前記インジェクターの外周面に嵌合する環状のシール部材と、
    前記シール部材よりも前記処理容器の外方側にて、前記貫通孔の壁面に沿って周方向に環状に形成され、前記シール部材と対向する係止面と、
    前記処理容器の内部に設けられ、前記スリーブの前記シール部材側の端面により、前記シール部材を前記係止面に押圧して押し潰し、前記インジェクターの内部と外部とを気密にシールするために、前記スリーブを前記処理容器の外方側に押圧する押圧部と、を備えたことを特徴とするガス処理装置。
  2. 気密な処理容器内の被処理体に対してガスを供給して処理を行うガス処理装置において、
    前記処理容器の壁部に形成され、当該処理容器の外側のガス供給管に気密に連通する貫通孔と、
    前記貫通孔に前記処理容器の内側から挿入され、前記ガス供給管から送られるガスを前記処理容器内に供給するインジェクターと、
    前記貫通孔内にて前記インジェクターの外周面に嵌合するスリーブと、
    前記貫通孔内にて前記スリーブよりも前記処理容器の外方側に位置し、前記インジェクターの外周面に嵌合する環状のシール部材と、
    前記シール部材よりも前記処理容器の外方側にて、前記貫通孔の壁面に沿って周方向に環状に形成され、前記シール部材と対向する係止面と、
    前記処理容器の内部に設けられ、前記スリーブの前記シール部材側の端面により、前記シール部材を前記係止面に押圧して押し潰し、前記インジェクターの内部と外部とを気密にシールするために、前記スリーブを前記処理容器の外方側に押圧する押圧部と、を備え、
    前記スリーブにおける前記処理容器の内方側には被押圧面が形成され、
    前記押圧部は、前記被押圧面よりも前記処理容器の内方側に固定された規制部と、前記被押圧面と前記規制部との間に圧入される押圧部材と、を備え、前記押圧部材が圧入された状態で固定されるように構成されていることを特徴とするガス処理装置。
  3. 前記被押圧面と前記押圧部材とが接触する部位及び前記押圧部材と前記規制部とが接触する部位の少なくとも一方には、圧入動作中に互いに接触する案内部と被案内部とが形成され、
    前記案内部は、前記被案内部が当該案内部に相対的に案内されることにより、前記押圧部材が前記スリーブを押圧するように傾斜している傾斜面を含むことを特徴とする請求項２に記載のガス処理装置。
  4. 前記案内部は、前記押圧部材を前記被押圧面と前記規制部との間に圧入した位置に維持するために、前記傾斜面に続いて前記押圧部材の操作方向に平行な面が形成されていることを特徴とする請求項３に記載のガス処理装置。
  5. 前記押圧部材が前記スリーブの伸びる方向と交差する方向に移動して、前記被押圧面と前記規制部との間に圧入されるように構成されていることを特徴とする請求項２ないし４のいずれか１つに記載のガス処理装置。
  6. 前記押圧部材が前記スリーブの周方向に回動して、前記被押圧面と前記規制部との間に圧入されるように構成されていることを特徴とする請求項２ないし４のいずれか１つに記載のガス処理装置。
  7. 前記押圧部材には、ねじ部材が挿入される孔部が形成され、前記ねじ部材を回すことにより前記押圧部材が前記被押圧面と前記規制部との間に圧入されるように構成されていることを特徴とする請求項２ないし６のいずれか１つに記載のガス処理装置。
  8. 前記貫通孔は、前記処理容器の側壁部に形成されていることを特徴とする請求項２ないし７のいずれか１つに記載のガス処理装置。
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