WO2016052200A1 - 基板処理装置、半導体装置の製造方法及び記録媒体 - Google Patents

基板処理装置、半導体装置の製造方法及び記録媒体 Download PDF

Info

Publication number
WO2016052200A1
WO2016052200A1 PCT/JP2015/076285 JP2015076285W WO2016052200A1 WO 2016052200 A1 WO2016052200 A1 WO 2016052200A1 JP 2015076285 W JP2015076285 W JP 2015076285W WO 2016052200 A1 WO2016052200 A1 WO 2016052200A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
processing chamber
processing
exhaust system
exhaust
pump
Prior art date
Application number
PCT/JP2015/076285
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
泰彰 小前
孝志 野上
吉田　秀成
谷山　智志
小竹　繁
Original Assignee
株式会社日立国際電気
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社日立国際電気 filed Critical 株式会社日立国際電気
Priority to CN201580048932.6A priority Critical patent/CN107078052B/zh
Priority to JP2016551916A priority patent/JPWO2016052200A1/ja
Priority to KR1020177007252A priority patent/KR20170044684A/ko
Publication of WO2016052200A1 publication Critical patent/WO2016052200A1/ja
Priority to US15/459,772 priority patent/US20170183770A1/en

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/4412—Details relating to the exhausts, e.g. pumps, filters, scrubbers, particle traps
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45523—Pulsed gas flow or change of composition over time
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45557—Pulsed pressure or control pressure
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/52—Controlling or regulating the coating process
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D7/00—Control of flow
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
    • H01L21/02112—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
    • H01L21/02123—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon
    • H01L21/02164—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon the material being a silicon oxide, e.g. SiO2
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
    • H01L21/0226—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process
    • H01L21/02263—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase
    • H01L21/02271—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition

Definitions

  • the present invention relates to a substrate processing apparatus, a semiconductor device manufacturing method, and a recording medium.
  • the volume in the processing chamber tends to increase.
  • the volume in the processing chamber increases, it takes more time than before to exhaust the residual gas in the processing chamber. This has the effect that the time required for film formation becomes longer than that of the conventional process.
  • Patent Document 1 discloses that three types of pumps having different exhaust characteristics are driven simultaneously to exhaust the processing chamber.
  • An object of the present invention is to provide a technique capable of efficiently exhausting a processing chamber.
  • a processing chamber for processing a substrate A processing gas supply system for supplying a processing gas into the processing chamber; A first exhaust system connected to a first pump and a second pump of a type different from the first pump and exhausting the processing chamber; A second exhaust system connected to the second pump and exhausting the processing chamber; When exhausting the processing gas supplied into the processing chamber from the processing chamber, the processing chamber is first exhausted from the second exhaust system, and after the pressure in the processing chamber reaches a predetermined pressure, A control configured to control the first exhaust system and the second exhaust system so as to switch the path from the second exhaust system to the first exhaust system and exhaust the processing chamber from the first exhaust system. And A technique is provided.
  • FIG. 1 It is a perspective view of the substrate processing apparatus in the embodiment of the present invention. It is a vertical sectional view of a processing furnace in an embodiment of the present invention. It is a horizontal sectional view of a processing furnace in an embodiment of the present invention. It is the schematic of the gas exhaust system in embodiment of this invention.
  • (A) is a figure which shows the change of the pressure in the process chamber in a prior art example
  • (b) is a figure which shows the change of the pressure in the process chamber in embodiment of this invention.
  • a substrate processing apparatus 10 includes a housing 101.
  • a pod 110 is used as a wafer carrier (substrate container) in order to transport the wafer 200, which is a substrate made of silicon or the like, into and out of the housing 101.
  • An I / O stage (pod transfer stand) 105 is installed on the front side in front of the housing 101.
  • the pod 110 is carried on and placed on the I / O stage 105 by an in-process transfer device (not shown) outside the casing 101, and is carried out of the casing 101 from the I / O stage 105.
  • It is configured as follows.
  • a pod shelf (substrate container placement shelf) 114 is installed at a substantially central portion in the front-rear direction in the housing 101.
  • the pod shelf 114 is configured to store a plurality of pods 110 in a plurality of rows and a plurality of rows.
  • a transfer shelf 123 is provided as a part of the pod shelf 114, and the transfer shelf 123 stores a pod 110 to be transferred by a wafer transfer mechanism 112 described later.
  • the transfer shelf 123 is provided with a pod opener (not shown) for opening and closing the lid of the pod.
  • a pod transfer device (substrate container transfer device) 115 is installed between the I / O stage 105 and the pod shelf 114. The pod transfer device 115 can transfer the pod 110 between the I / O stage 105, the pod shelf 114, and the transfer shelf 123.
  • a wafer transfer mechanism (substrate transfer mechanism) 112 is installed behind the transfer shelf 123.
  • the wafer transfer mechanism 112 includes a tweezer (substrate transfer holder) that holds the wafer 200 in a horizontal position.
  • the wafer transfer mechanism 112 picks up the wafer 200 from the pod 110 on the transfer shelf 123, and a boat (described later)
  • the substrate 200 can be loaded (charged), or the wafer 200 can be detached from the boat 217 (discharged) and stored in the pod 110 on the transfer shelf 123.
  • a processing furnace 202 is provided above the rear side of the casing 101.
  • a lower end portion of the processing furnace 202 is configured to be opened and closed by a furnace port shutter (furnace port opening / closing mechanism) 116.
  • the configuration of the processing furnace 202 will be described later.
  • a boat elevator (substrate holder lifting mechanism) 121 is installed as a drive mechanism for moving the boat 217 up and down and transporting the boat 217 into and out of the processing furnace 202.
  • the boat elevator 121 is provided with an arm 122 as a lifting platform.
  • a seal cap 219 is installed in a horizontal posture. The seal cap 219 functions as a lid that supports the boat 217 vertically and that hermetically closes the lower end of the processing furnace 202 when the boat 217 is raised by the boat elevator 121.
  • the boat 217 is provided with a plurality of wafer holding members (supports), and a plurality of (for example, about 25 to 200) wafers 200 in a horizontal posture and in the vertical direction with their centers aligned. It is configured to be held in multiple rows. The detailed configuration of the boat 217 will be described later.
  • the substrate processing apparatus 10 is controlled by a controller 280 described later.
  • the pod 110 is placed on the I / O stage 105 by an in-process transfer device (not shown).
  • the pod 110 on the I / O stage 105 is transferred to a designated position on the pod shelf 114 by the pod transfer device 115 and delivered.
  • the pod 110 is temporarily stored at a designated position on the pod shelf 114, and then transferred again from the pod shelf 114 to the transfer shelf 123 by the pod transfer device 115. Alternatively, it is directly conveyed from the I / O stage 105 to the transfer shelf 123.
  • the lid of the pod 110 is opened by the pod opener.
  • the wafer 200 in the pod 110 is picked up from the wafer loading / unloading port of the pod 110 by the wafer transfer device 112 and loaded (charged) into the boat 217.
  • the furnace port shutter 116 that has closed the lower end of the processing furnace 202 is opened, and the opening at the lower end of the processing furnace 202 is opened.
  • the seal cap 219 on which the boat 217 is placed is raised by the boat elevator 121, so that the boat 217 holding the processing target wafer 200 group is loaded into the processing furnace 202 (boat loading).
  • boat loading the lower end opening of the processing furnace 202 is closed by the seal cap 219, the inside of the processing furnace 202 is reduced to a predetermined pressure, and arbitrary processing is performed on the wafer 200. Such processing will be described later.
  • the wafer 200 and the pod 110 are discharged out of the casing 101 in the reverse procedure to the above-described procedure.
  • the processing furnace 202 includes an outer tube (outer tube) 221 serving as a vertical external reaction tube.
  • the outer tube 221 has a substantially cylindrical shape in which the upper end is closed and the lower end is opened, and is arranged vertically so that the opened lower end faces downward and the center line in the cylinder direction is vertical. And fixedly supported by the casing 101.
  • an inner tube (inner tube) 222 as an internal reaction tube is provided inside the outer tube 221.
  • the inner tube 222 and the outer tube 221 are both integrally formed into a substantially cylindrical shape by a material having high heat resistance such as quartz (SiO 2 ) or silicon carbide (SiC).
  • the inner tube 222 and the outer tube 221 constitute a process tube 203 as a reaction tube.
  • the inner tube 222 is formed in a substantially cylindrical shape with the upper end closed and the lower end opened.
  • a processing chamber 204 for accommodating and processing a plurality of wafers 200 held in a multi-stage in a horizontal posture by a boat 217 as a substrate holder is formed.
  • the lower end opening of the inner tube 222 constitutes a furnace port 205 for taking in and out the boat 217 holding the wafer 200 group.
  • the inner diameter of the inner tube 222 is set to be larger than the maximum outer diameter of the boat 217 that holds the wafer 200 group.
  • the inner diameter of the outer tube 221 is set to be larger than the outer diameter of the inner tube 222.
  • the outer tube 221 is formed in a substantially cylindrical shape with the upper end closed and the lower end opened, and is provided concentrically with the inner tube 222 so as to surround the outer side of the inner tube 222.
  • the lower ends of the inner tube 222 and the outer tube 221 are hermetically sealed by a manifold 206 whose horizontal cross section has a substantially circular ring shape.
  • the inner tube 222 and the outer tube 221 are detachably attached to the manifold 206 for maintenance and inspection work and cleaning work. As the manifold 206 is supported by the housing 101, the process tube 203 is installed vertically on the housing 101.
  • An exhaust pipe 207 a for exhausting the atmosphere in the processing chamber 204 is connected to a part of the side wall of the manifold 206.
  • An exhaust port 207 for exhausting the atmosphere in the processing chamber 204 is formed at a connection portion between the manifold 206 and the exhaust pipe 207a.
  • the exhaust pipe 207 a communicates with an exhaust path 209 including a gap formed between the inner tube 222 and the outer tube 221 through the exhaust port 207.
  • the horizontal sectional shape of the exhaust passage 209 is a circular ring shape having a substantially constant width.
  • the exhaust pipe 207a and the exhaust port 207 constitute a part of an exhaust system described later.
  • a first exhaust pipe 207b and a second exhaust pipe 207c are connected to the exhaust pipe 207a. That is, the exhaust pipe 207a is provided so as to branch into a first exhaust pipe 207b and a second exhaust pipe 207c.
  • the first exhaust pipe 207b is connected to the second exhaust pipe 207c on the downstream side. It can also be said that the first exhaust pipe 207b and the second exhaust pipe 207c merge at the downstream side and are unified.
  • a pressure sensor 211 for detecting the pressure in the processing chamber 204 is provided in the upstream portion of the exhaust pipe 207a.
  • the first exhaust pipe 207b is provided with a gate valve (gate valve) 301 as a first exhaust valve and a turbo molecular pump (TMP) 302 as an axial flow pump as a first pump. Yes.
  • the TMP 302 is installed at a position away from the processing chamber 204 by a predetermined distance (flow path distance, pipe length).
  • the second exhaust pipe 207c is provided with an APC valve 304 as a second exhaust valve and a dry pump (DP) 303 as a second pump in order from the upstream side.
  • DP dry pump
  • the DP 303 as the second pump can be said to be a different type of pump from the TMP 302 as the first pump.
  • FIG. 4 shows an example in which DP 303 is provided at the junction of first exhaust pipe 207b and second exhaust pipe 207c, but DP 303 is connected to first exhaust pipe 207b of second exhaust pipe 207c. It may be provided downstream of the merging portion (connecting portion).
  • the atmosphere in the processing chamber 204 is exhausted via the first exhaust pipe 207b, exhaust is performed using both the TMP 302 and DP303, and the second exhaust pipe 207c is used.
  • exhaust is performed using the DP 303 alone without using the TMP 302.
  • the first exhaust pipe 207b and the gate valve 301 constitute a first exhaust system.
  • the exhaust pipe 207a and the pressure sensor 211 may be included in the first exhaust system.
  • the first exhaust system is connected to the TMP 302 and the DP 303.
  • the second exhaust system is mainly configured by the second exhaust pipe 207 c and the APC valve 304.
  • the exhaust pipe 207a and the pressure sensor 211 may be included in the second exhaust system.
  • the second exhaust system is connected to the DP 303.
  • An exhaust system is mainly constituted by the first exhaust system and the second exhaust system. In this specification, when the term exhaust system is used, it may include only the first exhaust system, only the second exhaust system, or both.
  • the TMP 302 and the DP 303 are electrically connected to the control unit 280.
  • the control unit 280 is configured to control the TMP 302 and the DP 303 so that the TMP 302 and the DP 303 are driven or stopped at a desired timing.
  • the distance between the process tube 203 (processing chamber 204) and the TMP 302 is preferably within 1 m.
  • the pipe volume and the pipe surface area of the exhaust path (the exhaust pipe 207a and the first exhaust pipe 207b) from the process tube 203 to the TMP 302 increase.
  • the exhaust of that part becomes a burden, and the exhaust performance of the TMP 302 cannot be fully utilized.
  • the distance between the process tube 203 and the TMP 302 is optimally within 1 m. By installing the TMP 302 within 1 m, the TMP 302 is It can be driven effectively.
  • the TMP 302 may be installed between the process tube 203 and the housing 101, that is, in the substrate processing apparatus 10, in order to be disposed at a position relatively close to the process tube 203. Further, the TMP 302 is installed at a position closer to the process tube 203 than the DP 303. That is, the length of the exhaust path from the process tube 203 is shorter in the TMP 302 than in the DP 303.
  • a seal cap 219 that closes the lower end opening of the manifold 206 is brought into contact with the manifold 206 from the lower side in the vertical direction.
  • the seal cap 219 is formed in a disk shape having an outer diameter equal to or greater than the outer diameter of the outer tube 221, and the disk shape is maintained in a horizontal posture by the boat elevator 121 installed vertically outside the outer tube 221. It is configured to be lifted vertically in the state.
  • a boat 217 as a substrate holder for holding the wafer 200 is vertically supported.
  • the boat 217 includes a pair of upper and lower end plates and a plurality of, in this example, three wafer holding members (boat support columns) provided vertically between both end plates.
  • the end plate and the wafer holding member are made of a material having high heat resistance such as quartz (SiO 2 ) or silicon carbide (SiC).
  • Each wafer holding member is provided with a plurality of holding grooves carved in the horizontal direction at equal intervals in the longitudinal direction.
  • Each wafer holding member is provided such that the holding grooves face each other and the vertical positions (positions in the vertical direction) of the holding grooves of each wafer holding member coincide.
  • a boat support 210 is provided between the boat 217 and the seal cap 219.
  • the boat support 210 is made of a heat resistant material such as quartz (SiO 2 ) or silicon carbide (SiC).
  • quartz SiO 2
  • SiC silicon carbide
  • a boat rotation mechanism 267 that rotates the boat 217 is provided below the seal cap 219 (on the side opposite to the processing chamber 204).
  • the boat rotation shaft of the boat rotation mechanism 267 passes through the seal cap 219 and supports the boat 217 from below.
  • the wafer 200 can be rotated in the processing chamber 204 by rotating the boat rotation shaft.
  • the seal cap 219 is configured to be moved up and down in the vertical direction by the above-described boat elevator 121, thereby enabling the boat 217 to be transferred into and out of the processing chamber 204.
  • the boat rotation mechanism 267 and the boat elevator 121 are electrically connected to the control unit 280.
  • the control unit 280 is configured to control the boat rotation mechanism 267 and the boat elevator 121 to perform a desired operation at a desired timing.
  • a heater unit 208 as a heating mechanism that heats the inside of the process tube uniformly or with a predetermined temperature distribution is provided outside the outer tube 221 so as to surround the outer tube 221.
  • the heater unit 208 is vertically installed by being supported by the housing 101 of the substrate processing apparatus 10, and is configured by a resistance heater such as a carbon heater, for example.
  • a temperature sensor 290 (not shown) as a temperature detector is installed in the inner tube 222.
  • the heater unit 208 and the temperature sensor 290 are electrically connected to the control unit 280.
  • the control unit 280 is configured to control the energization amount to the heater unit 208 based on the temperature information detected by the temperature sensor 290 so that the temperature in the processing chamber 204 becomes a desired temperature distribution at a desired timing. Is done.
  • a source gas supply nozzle 223 that supplies a source gas, which is a processing gas, into the processing chamber 204 passes through the side wall of the manifold 206 and passes through the inner wall of the inner tube 222 (that is, the inner wall of the processing chamber 204). ) Along the vertical direction and along the stacking direction of the wafers 200.
  • a source gas supply nozzle there is one source gas supply nozzle, but a plurality of nozzles may be used.
  • a reaction gas supply nozzle 231 similarly to the source gas supply nozzle 223, a reaction gas supply nozzle 231 (see FIG.
  • a reaction gas which is a processing gas
  • a reaction gas which is a processing gas
  • a source gas supply pipe 224 as a source gas supply line is connected to the source gas supply nozzle 223.
  • a raw material gas supply source 240a for supplying a raw material gas such as dichlorosilane (SiH 2 Cl 2 , abbreviated as DCS) gas, an MFC (mass flow controller) as a flow control device 241a and an open / close valve 243a are provided.
  • the reaction gas supply nozzle 231 is connected to a reaction gas supply pipe 225 as a reaction gas supply line.
  • the reaction gas supply pipe 225 is provided with a reaction gas supply source 240b for supplying a reaction gas such as oxygen (O 2 ) gas, an MFC 241b, and an open / close valve 243b in order from the upstream.
  • O 2 oxygen
  • the MFCs 241a and 241b and the open / close valves 243a and 243b are electrically connected to the control unit 280.
  • the control unit 280 is configured so that the type of gas supplied into the processing chamber 204 becomes a desired gas type at a desired timing, and the flow rate of the supplied gas becomes a desired flow rate at a desired timing.
  • the MFCs 241a and 241b and the open / close valves 243a and 243b are configured to be controlled.
  • a plurality of jet outlets 223 a and 231 a are provided in the cylindrical portion of the source gas supply nozzle 223 and the reaction gas supply nozzle 231 in the processing chamber 204 so as to be arranged in the vertical direction.
  • the number of the ejection ports 223a and 231a is formed so as to match the number of the wafers 200 held in the boat 217.
  • the height positions of the ejection ports 223a and 231a are respectively set so as to face the space between the wafers 200 adjacent to each other vertically held by the boat 217.
  • the diameters of the ejection ports 223a and 231a may be set to different sizes in the vertical direction so that the amount of gas supplied to each wafer 200 is uniform.
  • the source gas supply system is configured by the source gas supply pipe 224, the MFC 241a, and the open / close valve 243a.
  • the source gas supply source 240a and the source gas supply nozzle 223 may be included in the source gas supply system.
  • a reaction gas supply system is mainly configured by the reaction gas supply pipe 225, the MFC 241b, and the open / close valve 243b.
  • the reaction gas supply source 240b and the reaction gas supply nozzle 231 may be included in the reaction gas supply system.
  • a processing gas supply system is configured by the source gas supply system and the reaction gas supply system. When the source gas is referred to as a first process gas, the source gas supply system can also be referred to as a first process gas supply system.
  • the reactive gas supply system can also be referred to as a second processing gas supply system.
  • processing gas when used, it may include only the first processing gas, only the second processing gas, or both.
  • the controller 280 as a control unit (control means) is configured as a computer including a CPU (Central Processing Unit) 321a, a RAM (Random Access Access Memory) 321b, a storage device 321c, and an I / O port 321d.
  • the RAM 321b, the storage device 321c, and the I / O port 321d are configured to exchange data with the CPU 321a via the internal bus 321e.
  • an input / output device 322 configured as a touch panel or the like is connected to the controller 280.
  • the storage device 321c includes, for example, a flash memory, an HDD (Hard Disk Drive), and the like.
  • a control program that controls the operation of the substrate processing apparatus, a process recipe that describes the procedure and conditions of the substrate processing described later, and the like are stored in a readable manner.
  • the process recipe is a combination of functions so that a predetermined result can be obtained by causing the controller 280 to execute each procedure in the substrate processing process described later, and functions as a program.
  • the process recipe, the control program, and the like are collectively referred to simply as a program.
  • program When the term “program” is used in this specification, it may include only a process recipe alone, only a control program alone, or both.
  • the RAM 321b is configured as a memory area (work area) in which programs, data, and the like read by the CPU 321a are temporarily stored.
  • the I / O port 321d is connected to the MFCs 241a and 241b, the on-off valves 243a and 243b, the gate valve 301, the pressure sensor 211, the APC valve 304, the heater 208, the temperature sensor 290 (not shown), the rotation mechanism 267, the boat elevator 121, and the like. Has been.
  • the CPU 321a is configured to read out and execute a control program from the storage device 321c, and to read out a process recipe from the storage device 321c in response to an operation command input from the input / output device 322 or the like.
  • the CPU 321a adjusts the flow rates of various gases by the MFCs 241a and 241b, the opening and closing operations of the opening and closing valves 243a and 243b, the opening and closing operations of the gate valve 301, and the APC valve 304 based on the pressure sensor 211, in accordance with the contents of the read process recipe.
  • the controller 280 is not limited to being configured as a dedicated computer, and may be configured as a general-purpose computer.
  • an external storage device storing the above-described program for example, magnetic tape, magnetic disk such as a flexible disk or hard disk, optical disk such as CD or DVD, magneto-optical disk such as MO, semiconductor memory such as USB memory or memory card
  • the controller 280 of this embodiment can be configured by preparing the H.323 and installing the program in a general-purpose computer using the external storage device 323.
  • the means for supplying the program to the computer is not limited to supplying the program via the external storage device 323.
  • the program may be supplied without using the external storage device 323 by using communication means such as the Internet or a dedicated line.
  • the storage device 321c and the external storage device 323 are configured as computer-readable recording media. Hereinafter, these are collectively referred to simply as a recording medium.
  • recording medium When the term “recording medium” is used in this specification, it may include only the storage device 321c alone, may include only the external storage device 323 alone, or may include both.
  • the substrate processing method according to the present invention will be described by taking the film forming step in the IC manufacturing method as an example.
  • the wafer charging step the wafer 200 is loaded into the boat 217. Specifically, a plurality of locations on the circumferential edge of the wafer 200 are inserted so as to engage with holding grooves of a plurality of wafer holding members, respectively, and a plurality of peripheral portions of the wafer 200 are engaged with the holding grooves. Thus, the wafer 200 is loaded and charged so as to support its own weight.
  • the plurality of wafers 200 are aligned and held in parallel, horizontally, and in multiple stages with their centers aligned.
  • the boat 217 holding the plurality of wafers 200 is carried into the processing chamber 204 in an atmospheric pressure state (boat loading). Specifically, the boat 217 loaded with the wafers 200 is lifted in the vertical direction by the boat elevator 121 and is carried into the processing chamber 204 in the inner tube 222, and as shown in FIG. It is kept in.
  • the processing gas (raw material gas, reaction gas) is introduced into the processing chamber 204 while the boat 217 is rotated. That is, by opening the valve 243a, a predetermined source gas is supplied to the source gas supply nozzle 223, and is introduced into the processing chamber 204 in the inner tube 222 from the plurality of jet ports 223a. In addition, by opening the valve 243b, a predetermined reaction gas is supplied to the reaction gas supply nozzle 231 and is introduced into the processing chamber 204 in the inner tube 222 from the plurality of ejection ports 231a.
  • a DCS gas as a raw material gas and a reaction gas for the wafer 200 in the processing chamber 204 are used.
  • O 2 gas are alternately supplied with O 2 gas. That is, the process of supplying a DCS gas as a source gas to the wafer 200 in the process chamber 204 and the process of supplying an O 2 gas as a reaction gas to the wafer 200 in the process chamber 204 are interposed between the process chambers. The process is alternately performed a predetermined number of times with a process of exhausting the gas in 204.
  • the source gas (DCS gas) supply step ⁇ the source gas exhaust step ⁇ the reaction gas (O 2 gas) supply step ⁇ the reaction gas exhaust step is set as one cycle, and this cycle is performed a predetermined number of times.
  • an inert gas such as N 2 gas may be supplied into the processing chamber 204 in the source gas exhaust process and the reactive gas exhaust process.
  • the source gas exhaust process and the reactive gas exhaust process may be collectively referred to simply as an exhaust process. Note that in this specification, when the term “exhaust process” is used, it may include only a source gas exhaust process, may include only a reactive gas exhaust process, or may include both.
  • processing conditions at this time are exemplified as follows. Wafer 10 temperature: 250-700 ° C. Processing chamber pressure: 1 to 4000 Pa DCS gas supply flow rate: 1 to 2000 sccm O 2 gas supply flow rate: 100 to 10000 sccm N 2 gas supply flow rate: 100 to 10000 sccm
  • a SiO film having a predetermined thickness is formed on the wafer 200.
  • the operation during the exhaust process will be described below.
  • the exhaust process is performed by a first exhaust process and a second exhaust process which will be described later.
  • the gate valve 301 is closed, the APC valve 304 is opened, the DP 303 as the second pump is driven, and the vacuum exhaust in the process chamber 204 is started from the second exhaust system.
  • Exhaust by the DP 303 is continued until the pressure in the processing chamber 204 reaches a predetermined pressure value (approximately 100 Pa to 10 Pa) (near vacuum), that is, close to the high vacuum range.
  • the pressure in the processing chamber is measured by the pressure sensor 211.
  • the TMP 302 is driven, the gate valve 301 is opened, and the APC valve 304 is closed at the same time, whereby the exhaust path is made from the second exhaust system to the first exhaust.
  • the system is switched to the system, and the processing chamber 204 is exhausted from the first exhaust system.
  • the DP 303 remains driven. Note that the TMP 302 may be driven before the pressure in the processing chamber 204 reaches a predetermined pressure value.
  • FIG. 5A shows a change in pressure in the processing chamber 204 in the conventional example.
  • the first processing gas is supplied into the processing chamber, and then exhausting is started. At this time, exhaust is performed only with DP303.
  • the exhaust speed of the DP 303 decreases as the pressure decreases, that is, as the interior of the processing chamber 204 is exhausted, and the exhaust efficiency decreases.
  • FIG. 5B shows a change in pressure in the processing chamber 204 in the present invention.
  • the supply time of the first processing gas is the same as that in FIG.
  • exhaust of the processing chamber 204 is started using the DP 303.
  • the pressure in the processing chamber 204 decreases and the exhaust efficiency drops from a certain pressure value and the pressure gradient becomes gradual, as in FIG. 5A, the pressure gradient becomes gentle, but reaches a predetermined pressure (for example, about 100 Pa to 10 Pa).
  • a predetermined pressure for example, about 100 Pa to 10 Pa.
  • the exhaust speed of DP is about 10,000 L / min, while the exhaust speed of TMP is about 120 L / min.
  • the exhaust speed of DP is about 2000 L / min, whereas the exhaust speed of TMP is about 60000 L / min.
  • TMP is superior in exhaust efficiency in the low pressure region as compared with DP, and therefore the exhaust time can be shortened by ⁇ T earlier in the case of FIG. 5B than in the case of FIG. 5A.
  • the exhaust time can be shortened by ⁇ T shown in FIG. 5A for one purge process as compared with the case where the exhaust is performed by DP 303 alone.
  • the TMP cannot be used for exhausting the film forming process.
  • the processing gas and by-products remaining in the processing chamber are removed to such an extent that the TMP is not adversely affected. That is, by exhausting to a predetermined pressure, it is possible to reduce the amount of processing gas and by-products remaining in the processing chamber to an amount that does not adversely affect TMP.
  • TMP can be used in the exhaust of the film forming process.
  • the above-described exhaust process may be applied in both the source gas exhaust process and the reactive gas exhaust process, or may be applied to only one of the source gas exhaust process and the reactive gas exhaust process. .
  • one or a plurality of effects described below can be obtained.
  • the exhaust time is shortened by switching between DP and TMP according to the pressure in the processing chamber, the throughput can be improved.
  • the present invention can also be applied to the case where the source gas and the reactive gas are supplied simultaneously.
  • the present invention can also be applied to a process including a step of supplying a source gas and a reactive gas into the processing chamber and a step of exhausting the source gas and the reactive gas from the processing chamber.
  • the source gas for example, monochlorosilane (SiH 3 Cl, abbreviated as MCS) gas, hexachlorodisilane (Si), in addition to the DCS gas.
  • MCS monochlorosilane
  • Si hexachlorodisilane
  • HCDS tetrachlorosilane
  • SiCl 4 silicon tetrachloride
  • TCS trichlorosilane
  • SiF 4 tetrafluorosilane
  • HFDS Hexafluorodisilane
  • TS trisilane
  • DS disilane
  • SiH 4 monosilane
  • MS monosilane
  • O 2 gas is used as the reaction gas.
  • the reaction gas in addition to O 2 gas, water vapor (H 2 O gas), nitrogen monoxide (NO) gas, Nitrous oxide (N 2 O) gas, nitrogen dioxide (NO 2 ) gas, carbon monoxide (CO) gas, carbon dioxide (CO 2 ) gas, ozone (O 3 ) gas, H 2 gas + O 2 gas, H 2
  • An oxygen-containing gas (oxidizing gas) such as gas + O 3 gas can be used.
  • the present invention describes a silicon nitride film (Si 3 N 4 film, hereinafter simply referred to as SiN film), a silicon oxynitride film (SiON). Film), silicon carbonitride film (SiCN film), silicon oxycarbonitride film (SiOCN film), silicon oxycarbide film (SiOC film), etc.
  • SiN film silicon nitride film
  • SiON silicon oxynitride film
  • SiCN film silicon carbonitride film
  • SiOCN film silicon oxycarbonitride film
  • SiOC film silicon oxycarbide film
  • the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention.
  • the processing target may be a photomask, a printed wiring board, a liquid crystal panel, a compact disk, a magnetic disk, or the like.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be suitably applied to a case where a thin film is formed using, for example, a single wafer processing apparatus that processes one or several substrates at a time.
  • a thin film is formed using a substrate processing apparatus having a hot wall type processing furnace has been described.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be suitably applied to a case where a thin film is formed using a substrate processing apparatus having a cold wall type processing furnace.
  • the processing procedure and processing conditions can be the same processing procedure and processing conditions as in the above-described embodiment, for example.
  • the processing chamber can be efficiently evacuated and the productivity can be improved.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

　課題　処理室内の排気を効率的に行うことが可能な技術を提供する。　解決手段　基板処理装置は、基板を処理する処理室と、処理室内へ処理ガスを供給する処理ガス供給系と、第１ポンプと、第１ポンプとは異なる種類の第２ポンプとに接続され処理室内を排気する第１排気系と、第２ポンプに接続され処理室内を排気する第２排気系と、処理室内へ供給された処理ガスを処理室内から排気する際、先行して第２排気系より処理室内を排気し、処理室内の圧力が所定の圧力に到達した後、排気経路を第２排気系から第１排気系に切り替え、第１排気系より処理室内を排気するように、第１排気系および第２排気系を制御するよう構成される制御部と、を有する。

Description

基板処理装置、半導体装置の製造方法及び記録媒体
  本発明は、基板処理装置、半導体装置の製造方法及び記録媒体に関する。
  半導体装置（デバイス）の微細化およびウェハ大口径化に伴い、処理室内の容積を増大させる傾向がある。処理室内の容積が増大すると、処理室内の残留ガスを排気するのに従来よりも時間がかかってしまう。これにより、成膜に要する時間が従来のプロセスに比べて長くなるという影響がある。
  下記の特許文献１には、排気特性の異なるポンプを３種類同時に駆動して処理室内の排気を行うことが開示されている。
特開平９－１８４４８２号公報
　処理室内の排気が非効率であると、排気に時間がかかってしまい、生産性に悪影響を及ぼすことがある。
　本発明の目的は、処理室内の排気を効率的に行うことが可能な技術を提供することにある。
　本発明の一態様によれば
　基板を処理する処理室と、
　前記処理室内へ処理ガスを供給する処理ガス供給系と、
　第１ポンプと、前記第１ポンプとは異なる種類の第２ポンプとに接続され前記処理室内を排気する第１排気系と、
　前記第２ポンプに接続され前記処理室内を排気する第２排気系と、
　前記処理室内へ供給された前記処理ガスを前記処理室内から排気する際、先行して前記第２排気系より前記処理室内を排気し、前記処理室内の圧力が所定の圧力に到達した後、排気経路を前記第２排気系から前記第１排気系に切り替え、前記第１排気系より前記処理室内を排気するように、前記第１排気系および前記第２排気系を制御するよう構成される制御部と、
　を有する技術が提供される。
　本発明によれば、処理室内の排気を効率的に行うことが可能な技術を提供することができる。
本発明の実施形態における基板処理装置の斜透視図である。 本発明の実施形態における処理炉の垂直断面図である。 本発明の実施形態における処理炉の水平断面図である。 本発明の実施形態におけるガス排気系の概略図である。 （ａ）は、従来例における処理室内の圧力の変化を示す図であり、（ｂ）は、本発明の実施形態における処理室内の圧力の変化を示す図である。 本発明の実施形態で好適に用いられる基板処理装置のコントローラの概略構成図であり、コントローラの制御系をブロック図で示す図である。
　本発明を実施するための形態において、半導体装置（ＩＣ）の製造工程の１工程としての基板処理工程を実施する基板処理装置の構成例について、図１を用いて説明する。
　図１に示すように、本発明の一実施の形態に係る基板処理装置１０は、筐体１０１を備える。シリコン等からなる基板であるウェハ２００を筐体１０１内外へ搬送するために、ウェハキャリア（基板収容器）としてポッド１１０が使用される。
　筐体１０１の正面前方側にはＩ／Ｏステージ（ポッド受渡し台）１０５が設置されている。ポッド１１０は、筐体１０１外の工程内搬送装置（図示せず）によって、Ｉ／Ｏステージ１０５上に搬入、載置され、また、Ｉ／Ｏステージ１０５上から筐体１０１外へ搬出されるように構成されている。
　筐体１０１内の前後方向における略中央部には、ポッド棚（基板収容器載置棚）１１４が設置されている。ポッド棚１１４は、複数段、複数列にて複数個のポッド１１０を保管するように構成されている。ポッド棚１１４の一部として、移載棚１２３が設けられ、移載棚１２３には、後述するウェハ移載機構１１２の搬送対象となるポッド１１０が収納される。なお、移載棚１２３には、ポッドの蓋を開閉するポッドオープナ（図示せず）が設けられている。
　Ｉ／Ｏステージ１０５とポッド棚１１４との間には、ポッド搬送装置（基板収容器搬送装置）１１５が設置されている。ポッド搬送装置１１５は、Ｉ／Ｏステージ１０５、ポッド棚１１４、移載棚１２３の間で、ポッド１１０を搬送することができる。
　移載棚１２３の後方には、ウェハ移載機構（基板移載機構）１１２が設置されている。ウェハ移載機構１１２は、ウェハ２００を水平姿勢で保持するツイーザ（基板移載用保持具）を備えており、ウェハ２００を移載棚１２３上のポッド１１０内からピックアップして、後述するボート（基板保持具）２１７へ装填（チャージング）したり、ウェハ２００をボート２１７から脱装（ディスチャージング）して、移載棚１２３上のポッド１１０内へ収納したりすることができる。
　筐体１０１の後側上方には、処理炉２０２が設けられている。処理炉２０２の下端部は、炉口シャッタ（炉口開閉機構）１１６により開閉可能なように構成されている。処理炉２０２の構成については後述する。
　処理炉２０２の下方には、ボート２１７を昇降させて処理炉２０２内外へ搬送する駆動機構としてのボートエレベータ（基板保持具昇降機構）１２１が設置されている。ボートエレベータ１２１には、昇降台としてのアーム１２２が設置されている。アーム１２２上には、シールキャップ２１９が水平姿勢で設置されている。シールキャップ２１９は、ボート２１７を垂直に支持するとともに、ボートエレベータ１２１によりボート２１７が上昇したときに、処理炉２０２の下端部を気密に閉塞する蓋体として機能するものである。
　ボート２１７は、複数本のウェハ保持部材（支柱）を備えており、複数枚（例えば、２５枚～２００枚程度）のウェハ２００を水平姿勢で、かつ、その中心を揃えた状態で垂直方向に多段に整列させて保持するように構成されている。ボート２１７の詳細な構成については後述する。
　次に、本発明に係る基板処理装置１０の動作概要について、図１を用いて説明する。なお、基板処理装置１０は、後述するコントローラ２８０により制御されるものである。まず、ポッド１１０が、図示しない工程内搬送装置によって、Ｉ／Ｏステージ１０５上に載置される。Ｉ／Ｏステージ１０５上のポッド１１０はポッド搬送装置１１５によって、ポッド棚１１４の指定された位置へ搬送されて受け渡される。ポッド１１０はポッド棚１１４の指定された位置で一時的に保管された後、再びポッド搬送装置１１５によって、ポッド棚１１４から移載棚１２３に搬送される。あるいは、直接、Ｉ／Ｏステージ１０５から移載棚１２３に搬送される。
  ポッド１１０が移載棚１２３に搬送されると、ポッドオープナによりポッド１１０の蓋が開かれる。ポッド１１０内のウェハ２００は、ウェハ移載装置１１２によって、ポッド１１０のウェハ出し入れ口からピックアップされ、ボート２１７に装填（チャージング）される。
  予め指定された枚数のウェハ２００がボート２１７に装填されると、処理炉２０２の下端部を閉じていた炉口シャッタ１１６が開放動作され、処理炉２０２の下端部の開口が開放される。続いて、ボート２１７を載置したシールキャップ２１９がボートエレベータ１２１によって上昇されることにより、処理対象のウェハ２００群を保持したボート２１７が、処理炉２０２内へ搬入（ボートローディング）される。ボートローディング後は、シールキャップ２１９により処理炉２０２の下端部開口が閉じられ、処理炉２０２内が所定の圧力に減圧され、ウェハ２００に任意の処理が実施される。かかる処理については後述する。
  処理後は、ウェハ２００およびポッド１１０は、上述の手順とは逆の手順で、筐体１０１の外部へ払い出される。
　次に、本実施形態に係る処理炉２０２の構成について、図２、図３を用いて説明する。
　処理炉２０２は、その内側に、縦形の外部反応管としてのアウタチューブ（外管）２２１を備えている。アウタチューブ２２１は、上端が閉塞され下端が開口された略円筒形状をしており、開口された下端が下方を向くように、かつ、筒方向の中心線が垂直になるように縦向きに配置され、筐体１０１によって固定的に支持されている。アウタチューブ２２１の内側には、内部反応管としてのインナチューブ（内管）２２２が設けられている。インナチューブ２２２およびアウタチューブ２２１はいずれも、本例では、石英（ＳｉＯ２）や炭化シリコン（ＳｉＣ）等の耐熱性の高い材料によって、それぞれ略円筒形状に一体成形されている。インナチューブ２２２およびアウタチューブ２２１により、反応管としてのプロセスチューブ２０３が構成される。
　インナチューブ２２２は、上端が閉塞し下端が開口した略円筒形状に形成されている。インナチューブ２２２内には、基板保持具としてのボート２１７によって水平姿勢で多段に保持された複数枚のウェハ２００を収容して処理する処理室２０４が形成される。インナチューブ２２２の下端開口は、ウェハ２００群を保持したボート２１７を出し入れするための炉口２０５を構成している。したがって、インナチューブ２２２の内径は、ウェハ２００群を保持するボート２１７の最大外径よりも大きくなるように設定されている。
　アウタチューブ２２１の内径は、インナチューブ２２２の外径よりも大きくなるように設定されている。アウタチューブ２２１は、上端が閉塞し下端が開口した略円筒形状に形成されており、インナチューブ２２２の外側を取り囲むようにインナチューブ２２２と同心円状に設けられている。
　インナチューブ２２２とアウタチューブ２２１の下端部は、それぞれ、その水平断面が略円形リング形状であるマニホールド２０６によって気密に封止されている。インナチューブ２２２およびアウタチューブ２２１は、その保守点検作業や清掃作業のために、マニホールド２０６に着脱自在に取り付けられている。マニホールド２０６が筐体１０１に支持されることにより、プロセスチューブ２０３は、筐体１０１に垂直に据え付けられた状態になっている。
　マニホールド２０６の側壁の一部には、処理室２０４内の雰囲気を排気する排気管２０７ａが接続されている。マニホールド２０６と排気管２０７ａとの接続部には、処理室２０４内の雰囲気を排気する排気口２０７が形成されている。排気管２０７ａは、排気口２０７を介して、インナチューブ２２２とアウタチューブ２２１との間に形成された隙間からなる排気路２０９に連通している。この排気路２０９の水平断面形状は、略一定幅の円形リング形状となっている。排気管２０７ａと排気口２０７は、後述する排気系の一部を構成する。
　次に、排気系の構成について、図４を用いて説明する。
　図４に示すように、排気管２０７ａには、第１排気管２０７ｂと、第２排気管２０７ｃと、が接続されている。すなわち、排気管２０７ａは、第１排気管２０７ｂと、第２排気管２０７ｃと、に分岐するように設けられている。第１排気管２０７ｂは、その下流側において、第２排気管２０７ｃに接続されている。第１排気管２０７ｂと第２排気管２０７ｃとは、その下流側において合流し、一本化しているということもできる。
　排気管２０７ａの上流部分には、処理室２０４内の圧力を検出するための圧力センサ２１１が設けられている。第１排気管２０７ｂには上流側から順に、第１排気バルブとしてのゲートバルブ（仕切弁）３０１と、第１ポンプとしての軸流ポンプであるターボ分子ポンプ（ＴＭＰ）３０２と、が設けられている。ＴＭＰ３０２は、処理室２０４から所定の距離（流路距離、配管長）離れた位置に設置される。第２排気管２０７ｃには上流側から順に、第２排気バルブとしてのＡＰＣバルブ３０４と、第２ポンプとしてのドライポンプ（ＤＰ）３０３と、が設けられている。第２ポンプとしてのＤＰ３０３は、第１ポンプとしてのＴＭＰ３０２とは異なる種類のポンプということができる。なお、図４では、第１排気管２０７ｂと第２排気管２０７ｃとの合流部にＤＰ３０３が設けられている例を示しているが、ＤＰ３０３は、第２排気管２０７ｃの第１排気管２０７ｂとの合流部（接続部）よりも下流側に設けられていてもよい。いずれにしても、この構成により、第１排気管２０７ｂを介して処理室２０４内の雰囲気を排気する際は、ＴＭＰ３０２およびＤＰ３０３の両方を用いて排気を行うこととなり、第２排気管２０７ｃを介して処理室２０４内の雰囲気を排気する際は、ＴＭＰ３０２を用いることなくＤＰ３０３を単独で用いて排気を行うこととなる。
　主に、第１排気管２０７ｂ、ゲートバルブ３０１により第１排気系が構成される。排気管２０７ａ、圧力センサ２１１を第１排気系に含めて考えてもよい。第１排気系は、ＴＭＰ３０２とＤＰ３０３とに接続されることとなる。また主に、第２排気管２０７ｃ、ＡＰＣバルブ３０４により第２排気系が構成される。排気管２０７ａ、圧力センサ２１１を第２排気系に含めて考えてもよい。第２排気系は、ＤＰ３０３に接続されることとなる。主に、第１排気系と第２排気系とにより排気系が構成される。なお、本明細書において、排気系という言葉を用いた場合は、第１排気系のみを含む場合、第２排気系のみを含む場合、もしくはその両方を含む場合がある。
　ＴＭＰ３０２およびＤＰ３０３は、制御部２８０に電気的に接続されている。制御部２８０は、所望のタイミングにてＴＭＰ３０２やＤＰ３０３が駆動または停止するように、ＴＭＰ３０２およびＤＰ３０３を制御するよう構成される。
　プロセスチューブ２０３（処理室２０４）とＴＭＰ３０２との距離は、好ましくは、１ｍ以内とするのが良い。プロセスチューブ２０３とＴＭＰ３０２との距離が１ｍを超えると、プロセスチューブ２０３からＴＭＰ３０２までの排気経路（排気管２０７ａおよび第１排気管２０７ｂ）の配管容積および配管表面積が増加するため、処理室２０４内だけでなく当該部分の排気が負担となり、ＴＭＰ３０２の排気性能を十分に活かすことができない。ゲートｈ３０１の設置スペースと第１排気系の排気配管長を考慮すると、プロセスチューブ２０３とＴＭＰ３０２との距離は１ｍ以内とするのが最適寸法であり、この１ｍ以内にＴＭＰ３０２を設置することによりＴＭＰ３０２を効果的に駆動させることができる。ＴＭＰ３０２は、比較的プロセスチューブ２０３に近い位置に配置するために、プロセスチューブ２０３と筐体１０１との間、すなわち、基板処理装置１０内に設置されても良い。また、ＴＭＰ３０２はＤＰ３０３よりもプロセスチューブ２０３に近い位置に設置されている。すなわち、プロセスチューブ２０３からの排気経路の長さはＴＭＰ３０２の方がＤＰ３０３よりも短くなっている。
  マニホールド２０６には、マニホールド２０６の下端開口を閉塞するシールキャップ２１９が、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はアウタチューブ２２１の外径と同等以上の外径を有する円盤形状に形成されており、アウタチューブ２２１の外部に垂直に設備されたボートエレベータ１２１によって、円盤形状を水平姿勢に保った状態で垂直方向に昇降されるように構成されている。
　シールキャップ２１９上には、ウェハ２００を保持する基板保持具としてのボート２１７が垂直に支持されるようになっている。ボート２１７は、上下で一対の端板と、両端板間に渡って垂直に設けられた複数本、本例では３本のウェハ保持部材（ボート支柱）とを備えている。端板及びウェハ保持部材は、例えば、石英（ＳｉＯ２）や炭化珪素（ＳｉＣ）等の耐熱性の高い材料で構成される。
　各ウェハ保持部材には、水平方向に刻まれた多数条の保持溝が、長手方向にわたって等間隔に設けられている。各ウェハ保持部材は、保持溝が互いに対向し、各ウェハ保持部材の保持溝の垂直位置（垂直方向の位置）が一致するように設けられている。ウェハ２００の周縁が、複数本のウェハ保持部材における同一の段の保持溝内に、それぞれ挿入されることにより、複数枚のウェハ２００は、水平姿勢、かつ、互いにウェハの中心を揃えた状態で多段に保持されるように構成されている。
　また、ボート２１７とシールキャップ２１９との間には、ボート支持台２１０が設けられている。ボート支持台２１０は、例えば、石英（ＳｉＯ２）や炭化珪素（ＳｉＣ）等の耐熱性材料で構成されている。ボート支持台２１０によって、後述するヒータユニット２０８からの熱が、マニホールド２０６側に伝わるのを抑止する。
　シールキャップ２１９の下側（処理室２０４と反対側）には、ボート２１７を回転させるボート回転機構２６７が設けられている。ボート回転機構２６７のボート回転軸は、シールキャップ２１９を貫通してボート２１７を下方から支持している。ボート回転軸を回転させることにより、処理室２０４内にてウェハ２００を回転させることが可能となる。
　シールキャップ２１９は、上述のボートエレベータ１２１によって垂直方向に昇降されるように構成されており、これにより、ボート２１７を処理室２０４内外に搬送することが可能となっている。
　ボート回転機構２６７及びボートエレベータ１２１は、制御部２８０に電気的に接続されている。制御部２８０は、ボート回転機構２６７及びボートエレベータ１２１が所望のタイミングにて所望の動作をするように制御するよう構成される。
　アウタチューブ２２１の外部には、プロセスチューブ内を全体にわたって均一または所定の温度分布に加熱する加熱機構としてのヒータユニット２０８が、アウタチューブ２２１を包囲するように設けられている。ヒータユニット２０８は、基板処理装置１０の筐体１０１に支持されることにより垂直に据え付けられた状態になっており、例えば、カーボンヒータ等の抵抗加熱ヒータにより構成されている。
　インナチューブ２２２内には、温度検出器としての図示しない温度センサ２９０が設置されている。ヒータユニット２０８と温度センサ２９０は、制御部２８０に電気的に接続されている。
　制御部２８０は、処理室２０４内の温度が所望のタイミングにて所望の温度分布となるように、温度センサ２９０により検出された温度情報に基づいてヒータユニット２０８への通電量を制御するよう構成される。
　処理ガス供給系について、図２を用いて説明する。図２に示すように、処理室２０４内に処理ガスである原料ガスを供給する原料ガス供給ノズル２２３が、マニホールド２０６の側壁を貫通して、インナチューブ２２２の内壁（すなわち、処理室２０４の内壁）に沿うように垂直方向に、また、ウェハ２００の積載方向に延在するように設けられている。図２の例では、原料ガス供給ノズルは１本だが、複数用いることもできる。
　また、処理室２０４内に処理ガスである反応ガスを供給する反応ガス供給ノズル２３１（図３参照）が、原料ガス供給ノズル２２３と同様に、マニホールド２０６の側壁を貫通して、インナチューブ２２２の内壁（すなわち、処理室２０４の内壁）に沿うように垂直方向に、また、ウェハ２００の積載方向に延在するように設けられている。
  図２に示すように、原料ガス供給ノズル２２３には、原料ガス供給ラインとしての原料ガス供給管２２４が接続されている。原料ガス供給管２２４には、上流から順に、例えば、ジクロロシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２、略称：ＤＣＳ）ガス等の原料ガスを供給する原料ガス供給源２４０ａ、流量制御装置としてのＭＦＣ（マスフローコントローラ）２４１ａ、及び開閉バルブ２４３ａがそれぞれ設けられている。
  また、反応ガス供給ノズル２３１には、反応ガス供給ラインとしての反応ガス供給管２２５が接続されている。反応ガス供給管２２５には、上流から順に、例えば、酸素（Ｏ２）ガス等の反応ガスを供給する反応ガス供給源２４０ｂ、ＭＦＣ２４１ｂ、及び開閉バルブ２４３ｂがそれぞれ設けられている。
　ＭＦＣ２４１ａ、２４１ｂ、及び開閉バルブ２４３ａ、２４３ｂは、制御部２８０に電気的に接続されている。制御部２８０は、処理室２０４内に供給するガスの種類が所望のタイミングにて所望のガス種となるように、また、供給するガスの流量が所望のタイミングにて所望の流量となるように、ＭＦＣ２４１ａ、２４１ｂ及び開閉バルブ２４３ａ、２４３ｂを制御するよう構成される。
　図２や図３に示すように、処理室２０４内における原料ガス供給ノズル２２３、反応ガス供給ノズル２３１の筒部には、複数個の噴出口２２３ａ、２３１ａが垂直方向に配列するように設けられている。噴出口２２３ａや２３１ａの個数は、例えば、ボート２１７に保持されたウェハ２００の枚数と一致するように形成されている。各噴出口２２３ａ、２３１ａの高さ位置は、例えば、ボート２１７に保持された上下に隣り合うウェハ２００間の空間に対向するようにそれぞれ設定されている。なお、各噴出口２２３ａ、２３１ａの口径は、各ウェハ２００へのガスの供給量が均一になるように、それぞれ上下方向で異なる大きさに設定されていてもよい。
  原料ガス供給ノズル２２３、反応ガス供給ノズル２３１から処理室２０４内に供給されたガスは、インナチューブ２２２の上側開放端から排気路２０９内へ流れた後、排気口２０７を介して排気管２０７ａ内に流れ、処理炉２０２外へ排出される。
　主に、原料ガス供給管２２４、ＭＦＣ２４１ａ、開閉バルブ２４３ａにより、原料ガス供給系が構成される。原料ガス供給源２４０ａ、原料ガス供給ノズル２２３を原料ガス供給系に含めて考えてもよい。また、主に、反応ガス供給管２２５、ＭＦＣ２４１ｂ、開閉バルブ２４３ｂにより、反応ガス供給系が構成される。反応ガス供給源２４０ｂ、反応ガス供給ノズル２３１を反応ガス供給系に含めて考えてもよい。また、原料ガス供給系、反応ガス供給系により処理ガス供給系が構成される。原料ガスを第１処理ガスと称する場合、原料ガス供給系を第１処理ガス供給系と称することもできる。また、反応ガスを第２処理ガスと称する場合、反応ガス供給系を第２処理ガス供給系と称することもできる。なお、本明細書において、処理ガスという言葉を用いた場合は、第１処理ガスのみを含む場合、第２処理ガスのみを含む場合、もしくはその両方を含む場合がある。
　図６に示すように、制御部（制御手段）であるコントローラ２８０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）３２１ａ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）３２１ｂ、記憶装置３２１ｃ、Ｉ／Ｏポート３２１ｄを備えたコンピュータとして構成されている。ＲＡＭ３２１ｂ、記憶装置３２１ｃ、Ｉ／Ｏポート３２１ｄは、内部バス３２１ｅを介して、ＣＰＵ３２１ａ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２８０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３２２が接続されている。
　記憶装置３２１ｃ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３２１ｃ内には、基板処理装置の動作を制御する制御プログラムや、後述する基板処理の手順や条件等が記載されたプロセスレシピ等が、読み出し可能に格納されている。プロセスレシピは、後述する基板処理工程における各手順をコントローラ２８０に実行させ、所定の結果を得ることが出来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。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。ＲＡＭ３２１ｂは、ＣＰＵ３２１ａによって読み出されたプログラムや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。
　Ｉ／Ｏポート３２１ｄは、上述のＭＦＣ２４１ａ、２４１ｂ、開閉バルブ２４３ａ、２４３ｂ、ゲートバルブ３０１、圧力センサ２１１、ＡＰＣバルブ３０４、ヒータ２０８、図示しない温度センサ２９０、回転機構２６７、ボートエレベータ１２１等に接続されている。
　ＣＰＵ３２１ａは、記憶装置３２１ｃから制御プログラムを読み出して実行すると共に、入出力装置３２２からの操作コマンドの入力等に応じて記憶装置３２１ｃからプロセスレシピを読み出すように構成されている。ＣＰＵ３２１ａは、読み出したプロセスレシピの内容に沿うように、ＭＦＣ２４１ａ、２４１ｂによる各種ガスの流量調整動作、開閉バルブ２４３ａ、２４３ｂの開閉動作、ゲートバルブ３０１の開閉動作および圧力センサ２１１に基づくＡＰＣバルブ３０４による圧力調整動作、ＴＭＰ３０２、ＤＰ３０３の駆動および停止、温度センサに基づくヒータ２０８の温度調整動作、回転機構２６７によるボート２１７の回転および回転速度調節動作、ボートエレベータ１２１によるボート２１７の昇降動作等を制御するように構成されている。
　コントローラ２８０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）３２３を用意し、この外部記憶装置３２３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、本実施形態のコントローラ２８０を構成することができる。但し、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３２３を介して供給する場合に限らない。例えば、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３２３を介さずにプログラムを供給するようにしてもよい。記憶装置３２１ｃや外部記憶装置３２３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。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３２１ｃ単体のみを含む場合、外部記憶装置３２３単体のみを含む場合、または、その両方を含む場合がある。
　次に、本発明に係る基板処理方法を、ＩＣの製造方法における成膜工程を例にして説明する。まず、ウェハチャージングステップにおいて、ウェハ２００はボート２１７に装填される。具体的には、ウェハ２００の円周縁の複数箇所が、複数のウェハ保持部材の保持溝にそれぞれ係合するように挿入され、該ウェハ２００の複数箇所の周縁部が各保持溝に係合されて、ウェハ２００の自重が支えられるように装填（チャージング）されて保持される。複数枚のウェハ２００は、ボート２１７におけるチャージング状態において、その中心を揃えられて互いに平行かつ水平、多段に整列保持されている。
　次に、ボートローディングステップにおいて、複数枚のウェハ２００を保持したボート２１７は、大気圧状態の処理室２０４に搬入（ボートローディング）される。具体的には、ウェハ２００を装填されたボート２１７は、ボートエレベータ１２１により垂直方向に上昇され、インナチューブ２２２内の処理室２０４に搬入され、図２に示されているように、処理室２０４に存置される。
　次に、成膜ステップにおいて、ボート２１７が回転されつつ、処理ガス（原料ガス、反応ガス）が処理室２０４に導入される。すなわち、バルブ２４３ａが開かれることで、所定の原料ガスが、原料ガス供給ノズル２２３に供給され、複数個の噴出口２２３ａからインナチューブ２２２内の処理室２０４に導入される。また、バルブ２４３ｂが開かれることで、所定の反応ガスが、反応ガス供給ノズル２３１に供給され、複数個の噴出口２３１ａからインナチューブ２２２内の処理室２０４に導入される。
　例えば、ウェハ２００上にシリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜、以下、単にＳｉＯ膜とも称する）を形成する場合においては、処理室２０４内のウェハ２００に対して原料ガスとしてのＤＣＳガスと、反応ガスとしてのＯ２ガスとの交互供給を行う。すなわち、処理室２０４内のウェハ２００に対して原料ガスとしてＤＣＳガスを供給する工程と、処理室２０４内のウェハ２００に対して反応ガスとしてＯ２ガスを供給する工程とを、間に処理室２０４内のガスを排気する工程を挟んで、交互に所定回数行う。より具体的には、原料ガス（ＤＣＳガス）供給工程→原料ガス排気工程→反応ガス（Ｏ２ガス）供給工程→反応ガス排気工程を１サイクルとしてこのサイクルを所定回数行う。なお、原料ガス排気工程および反応ガス排気工程では、処理室２０４内にＮ２ガス等の不活性ガスを供給するようにしてもよい。以下、原料ガス排気工程と反応ガス排気工程とを総称して、単に排気工程と称する場合もある。なお、本明細書において、排気工程という言葉を用いた場合は、原料ガス排気工程のみを含む場合、反応ガス排気工程のみを含む場合、もしくはその両方を含む場合がある。
　このときの処理条件としては、以下が例示される。
　ウェハ１０の温度：２５０～７００℃
　処理室内圧力：１～４０００Ｐａ
　ＤＣＳガス供給流量：１～２０００ｓｃｃｍ
　Ｏ２ガス供給流量：１００～１００００ｓｃｃｍ
　Ｎ２ガス供給流量：１００～１００００ｓｃｃｍ
　上述の処理手順、処理条件にてウェハ２００に対して処理を行うことで、ウェハ２００上に所定膜厚のＳｉＯ膜が形成される。
　以下、排気工程の際の動作を説明する。排気工程は後述する第１排気工程と第２排気工程とによって行われる。
　第１排気工程
　処理室２０４内の排気開始時は、ゲートバルブ３０１を閉じ、ＡＰＣバルブ３０４を開き、第２ポンプであるＤＰ３０３を駆動させ、第２排気系より処理室２０４内の真空排気を開始する。ＤＰ３０３による排気は、処理室２０４内の圧力が、所定（１００Ｐａ～１０Ｐａ程度）の圧力値（真空近傍状態）に達した時、即ち高真空域に近くなるまで継続される。処理室内の圧力は圧力センサ２１１で計測される。
　第２排気工程
　処理室２０４内の圧力が所定の圧力値に達すると、ＴＭＰ３０２を駆動させ、ゲートバルブ３０１を開くと同時にＡＰＣバルブ３０４を閉じることにより、排気経路を第２排気系から第１排気系へ切り替えて、第１排気系より処理室２０４内の排気を行う。この時、ＤＰ３０３は駆動させたままである。なお、処理室２０４内の圧力が所定の圧力値に達する前に、ＴＭＰ３０２を駆動させるようにしてもよい。
　図５（ａ）、図５（ｂ）を用いて、ＤＰ３０３だけを使用し、単一の排気経路にて処理室２０４内を排気した場合（従来例）と、ＤＰ３０３とＴＭＰ３０２を使用し、処理室２０４内が所定の圧力になった際に排気経路を切り替えて処理室２０４内を排気した場合（本発明）を比較する。
　図５（ａ）は、従来例における処理室２０４内の圧力の変化を示している。第１処理ガスを処理室内に供給し、続いて排気を開始する。この際、ＤＰ３０３だけで排気を行う。図５（ａ）に示す通り、ＤＰ３０３の排気速度は低圧になるにつれて、すなわち、処理室２０４内を排気するにつれて遅くなり、排気効率が落ちていく。特に、ある圧力値から圧力勾配が緩やかになるが、この圧力値は約１０００Ｐａである。
　図５（ｂ）は、本発明における処理室２０４内の圧力の変化を示している。第１処理ガスの供給時間は図５（ａ）と同じである。まず、ＤＰ３０３を用いて処理室２０４内の排気を開始する。処理室２０４内の圧力が低下していき、図５（ａ）と同様に、ある圧力値から排気効率が落ち、圧力勾配が緩やかになるが、所定の圧力（例えば、１００Ｐａ～１０Ｐａ程度）まで排気を行ったところで、第２排気系から第１排気系へと排気経路を切り替えて排気を行う。すなわち、所定の圧力までＤＰ３０３で処理室２０４内の排気を行った後は、ＴＭＰ３０２を用いて処理室２０４内の排気を行う。
　処理室内の圧力が約１００Ｐａの時、ＤＰの排気速度は約１００００Ｌ／ｍｉｎであるのに対し、ＴＭＰの排気速度は約１２０Ｌ／ｍｉｎである。また、処理室内の圧力が約１Ｐａの時、ＤＰの排気速度は約２０００Ｌ／ｍｉｎであるのに対し、ＴＭＰの排気速度は約６００００Ｌ／ｍｉｎである。このように、ＴＭＰは、ＤＰに比べて低圧領域での排気効率に優れるため、図５（ａ）の場合より図５（ｂ）の場合の方がΔＴだけ早く排気時間の短縮が図れる。而して、ＤＰ３０３単独で排気した場合に比べ、パージ処理１回について、図５（ａ）中で示したΔＴだけ排気時間の短縮が可能となる。
　一般にＴＭＰはＴＭＰ内の羽翼に副生成物や膜が付着すると、性能が落ちたり、故障したりしてしまうため、従来は成膜工程の排気にＴＭＰを用いることはできなかった。しかし、本発明においては、第１排気工程において、処理室内に残留する処理ガスや副生成物がＴＭＰに悪影響を及ぼさない程度にまで除去されている。すなわち、所定の圧力まで排気を行うことにより、処理室内に残留する処理ガスや副生成物の量をＴＭＰに悪影響を及ぼさない量まで低減することが可能となる。これにより、本発明ではＴＭＰを成膜工程の排気において使用することが可能となる。
　上述の排気工程は、原料ガス排気工程および反応ガス排気工程の両方の排気工程において適用しても良いし、原料ガス排気工程または反応ガス排気工程のうち一方の排気工程にのみ適用しても良い。
　以上説明した実施形態によれば、以下に示す１つ又は複数の効果が得られる。
　（１）処理室内圧力に応じて第２排気系と第１排気系とを切り替えることで、処理室内を効率的に排気させる事が可能となり、全ての圧力域に於いて排気速度を大きくし、且つ、充分な最終到達圧力（真空度）を得ることができる。
　（２）処理室内に残留している成膜ガスや反応副生成物の量を、ＴＭＰに影響を及ぼさない量にしてからＴＭＰを駆動して排気を行う事で、成膜工程でありながらＴＭＰを故障させることなく使用することができる。
　（３）処理室内圧力に応じてＤＰとＴＭＰを切り替えることで、排気時間が短縮されるため、スループットが向上させることができる。
  （４）処理室内を十分に排気させることができるため、処理室内のクリーン度を向上させることができる。
　上述の実施形態では、成膜ステップにおいて、原料ガスと反応ガスとを交互に供給する場合について説明したが、原料ガスと反応ガスとを同時に供給した場合においても本発明は適用できる。例えば、処理室内に原料ガスと反応ガスとを供給する工程と、原料ガスと反応ガスとを処理室内から排気する工程とを有するようなプロセスにおいても適用可能である。
　また上述の実施の形態では、原料ガスとしてＤＣＳガスを用いる例について説明したが、原料ガスとしては、ＤＣＳガスの他、例えば、モノクロロシラン（ＳｉＨ３Ｃｌ、略称：ＭＣＳ）ガス、ヘキサクロロジシラン（Ｓｉ２Ｃｌ６、略称：ＨＣＤＳ）ガス、テトラクロロシランすなわちシリコンテトラクロライド（ＳｉＣｌ４、略称：ＳＴＣ）ガス、トリクロロシラン（ＳｉＨＣｌ３、略称：ＴＣＳ）ガス、テトラフルオロシラン（ＳｉＦ４、略称：ＴＦＳ）ガス、ヘキサフルオロジシラン（Ｓｉ２Ｆ６、略称：ＨＦＤＳ）ガス、トリシラン（Ｓｉ３Ｈ８、略称：ＴＳ）ガス、ジシラン（Ｓｉ２Ｈ６、略称：ＤＳ）ガス、モノシラン（ＳｉＨ４、略称：ＭＳ）ガス等の無機原料ガスや、テトラキスジメチルアミノシラン（Ｓｉ［Ｎ（ＣＨ３）２］４、略称：４ＤＭＡＳ）ガス、トリスジメチルアミノシラン（Ｓｉ［Ｎ（ＣＨ３）２］３Ｈ、略称：３ＤＭＡＳ）ガス、ビスジエチルアミノシラン（Ｓｉ［Ｎ（Ｃ２Ｈ５）２］２Ｈ２、略称：ＢＤＥＡＳ）ガス、ビスターシャリーブチルアミノシラン（ＳｉＨ２［ＮＨ（Ｃ４Ｈ９）］２、略称：ＢＴＢＡＳ）ガス等の有機原料ガスを用いることができる。
　また、上述の実施の形態では、反応ガスとしてＯ２ガスを用いる例について説明したが、反応ガスとしては、Ｏ２ガスの他、水蒸気（Ｈ２Ｏガス）、一酸化窒素（ＮＯ）ガス、亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）ガス、二酸化窒素（ＮＯ２）ガス、一酸化炭素（ＣＯ）ガス、二酸化炭素（ＣＯ２）ガス、オゾン（Ｏ３）ガス、Ｈ２ガス＋Ｏ２ガス、Ｈ２ガス＋Ｏ３ガス等の酸素含有ガス（酸化ガス）を用いることができる。
　なお、反応ガスとしてＨ２Ｏガスを用いる場合や、成膜の過程でＨ２Ｏガスが発生するような場合は、Ｈ２Ｏガスは排気されにくいため、処理室内の排気に時間を要し、成膜に要する時間が長くなってしまう。少なくとも、反応ガスとしてＨ２Ｏガスを用いた後の排気工程やＨ２Ｏガスが発生する工程の後に上述の排気工程を適用すれば、排気に要する時間の大幅な短縮を図ることが可能となり、本発明により得られる効果が特に顕著となる。
　また、上述の実施の形態では、シリコン酸化膜を形成する例について説明したが、本発明は、シリコン窒化膜（Ｓｉ３Ｎ４膜、以下、単にＳｉＮ膜とも称する）、シリコン酸窒化膜（ＳｉＯＮ膜）、シリコン炭窒化膜（ＳｉＣＮ膜）、シリコン酸炭窒化膜（ＳｉＯＣＮ膜）、シリコン酸炭化膜（ＳｉＯＣ膜）等のＣＶＤ膜の成膜全般に適用することができ、さらに、酸化工程や拡散工程やアニール工程等の半導体装置の製造工程における減圧排気工程を有する基板処理工程全般に適用することができる。
　なお、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々に変更が可能であることはいうまでもない。
　前記実施の形態では処理がウェハに施される場合について説明したが、処理対象はホトマスクやプリント配線基板、液晶パネル、コンパクトディスクあるいは磁気ディスク等であってもよい。
　また、上述の実施の形態では、一度に複数枚の基板を処理するバッチ式の基板処理装置を用いて薄膜を形成する例について説明した。本発明は上述の実施の形態に限定されず、例えば、一度に１枚または数枚の基板を処理する枚葉式の基板処理装置を用いて薄膜を形成する場合にも、好適に適用できる。また、上述の実施の形態では、ホットウォール型の処理炉を有する基板処理装置を用いて薄膜を形成する例について説明した。本発明は上述の実施の形態に限定されず、コールドウォール型の処理炉を有する基板処理装置を用いて薄膜を形成する場合にも、好適に適用できる。これらの場合においても、処理手順、処理条件は、例えば上述の実施形態と同様な処理手順、処理条件とすることができる。
　なお、この出願は、２０１４年９月３０日に出願された日本出願特願２０１４－２００８８３を基礎として優先権の利益を主張するものであり、その開示のすべてを引用によってここに取り込む。
　本発明にかかる基板処理装置、半導体装置の製造方法および記録媒体によれば、処理室内の排気を効率的に行うことができ、生産性を向上させることができる。
ウェハ・・・２００
処理室・・・２０４
排気管・・・２０７ａ
第１排気管・・・２０７ｂ
第２排気管・・・２０７ｃ
コントローラ・・・２８０
ゲートバルブ・・・３０１
ターボ分子ポンプ・・・３０２
ドライポンプ・・・３０３
ＡＰＣバルブ・・・３０４

Claims (13)

  1. 　基板を処理する処理室と、
    　前記処理室内へ処理ガスを供給する処理ガス供給系と、
    　第１ポンプと、前記第１ポンプとは異なる種類の第２ポンプとに接続され、前記処理室内を排気する第１排気系と、
    　前記第２ポンプに接続され、前記処理室内を排気する第２排気系と、
    　前記処理室内へ供給された前記処理ガスを前記処理室内から排気する際、先行して前記第２排気系より前記処理室内を排気し、前記処理室内の圧力が所定の圧力に到達した後、排気経路を前記第２排気系から前記第１排気系に切り替え、前記第１排気系より前記処理室内を排気するように、前記第１排気系および前記第２排気系を制御するよう構成される制御部と、
    　を有する基板処理装置。
  2. 　前記第１ポンプの方が、前記第２ポンプよりも、低圧領域での排気効率が高い請求項１に記載の基板処理装置。
  3. 　前記第１ポンプは、軸流ポンプであり、前記第２ポンプはドライポンプである請求項２に記載の基板処理装置。
  4. 　前記第１ポンプは、前記処理室から所定距離離れた位置に設置されている請求項３に記載の基板処理装置。
  5. 　前記所定距離が１ｍ以下である請求項４記載の基板処理装置。
  6. 　前記第１ポンプが前記基板処理装置の筐体内に設置されている請求項５に記載の基板処理装置。
  7. 　前記第１排気系はゲートバルブを含み、前記第２排気系はＡＰＣバルブを含む請求項１に記載の基板処理装置。
  8. 　前記第１ポンプのほうが、前記第２ポンプよりも、前記処理室に近い位置に設置されている請求項４に記載の基板処理装置。
  9. 　前記所定の圧力は１０～１００Ｐａである請求項１に記載の基板処理装置。
  10. 　前記制御部は、前記処理ガスの排気開始時は前記ＡＰＣバルブを開とすると共に、前記ゲートバルブを閉とし、前記処理室内の圧力が前記所定の圧力に到達すると前記ＡＰＣバルブを閉とすると共に、前記ゲートバルブを開とするように、前記ＡＰＣバルブおよび前記ゲートバルブを制御するよう構成される請求項７に記載の基板処理装置。
  11. 　前記制御部は、前記処理室内へ前記処理ガスとして第１処理ガスと第２処理ガスとを順次供給し、前記第１処理ガスを供給した後、前記第２処理ガスを供給する前に、先行して前記第２排気系より前記処理室内を排気し、前記処理室内の圧力が所定の圧力に到達した後、排気経路を前記第２排気系から前記第１排気系に切り替え、前記第１排気系より前記処理室内を排気するように、前記処理ガス供給系、前記第１排気系および前記第２排気系を制御するよう構成される請求項１０に記載の基板処理装置。
  12. 　基板が収納された処理室内へ処理ガスを供給する工程と、
    　前記処理室内から前記処理ガスを排気する工程と、を有し、
    　前記処理ガスを排気する工程では、先行して第１ポンプとは異なる種類の第２ポンプに接続された第２排気系より前記処理室内を排気し、前記処理室内の圧力が所定の圧力に到達した後、前記第２排気系から前記第１ポンプと前記第２ポンプとに接続された第１排気系に排気経路を切り替え、前記第１排気系より前記処理室内を排気する半導体装置の製造方法。
  13. 　基板が収納された処理室内へ処理ガスを供給する手順と、
    　先行して第１ポンプとは異なる種類の第２ポンプに接続された第２排気系より前記処理室内を排気し、前記処理室内の圧力が所定の圧力に到達した後、排気経路を前記第２排気系から前記第１ポンプと前記第２ポンプとに接続された第１排気系に切り替え、前記第１排気系より前記処理室内を排気する手順と、をコンピュータに実行させるプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
PCT/JP2015/076285 2014-09-30 2015-09-16 基板処理装置、半導体装置の製造方法及び記録媒体 WO2016052200A1 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201580048932.6A CN107078052B (zh) 2014-09-30 2015-09-16 衬底处理装置、半导体器件的制造方法及记录介质
JP2016551916A JPWO2016052200A1 (ja) 2014-09-30 2015-09-16 基板処理装置、半導体装置の製造方法及び記録媒体
KR1020177007252A KR20170044684A (ko) 2014-09-30 2015-09-16 기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 기록 매체
US15/459,772 US20170183770A1 (en) 2014-09-30 2017-03-15 Substrate processing apparatus

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014-200883 2014-09-30
JP2014200883 2014-09-30

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US15/459,772 Continuation US20170183770A1 (en) 2014-09-30 2017-03-15 Substrate processing apparatus

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2016052200A1 true WO2016052200A1 (ja) 2016-04-07

Family

ID=55630242

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2015/076285 WO2016052200A1 (ja) 2014-09-30 2015-09-16 基板処理装置、半導体装置の製造方法及び記録媒体

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20170183770A1 (ja)
JP (1) JPWO2016052200A1 (ja)
KR (1) KR20170044684A (ja)
CN (1) CN107078052B (ja)
WO (1) WO2016052200A1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018107182A (ja) * 2016-12-22 2018-07-05 東京エレクトロン株式会社 基板処理装置および基板処理方法、ならびに基板処理システム
US11846025B2 (en) 2019-08-06 2023-12-19 Kokusai Electric Corporation Substrate processing apparatus capable of adjusting inner pressure of process chamber thereof and method therefor

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102469918B1 (ko) * 2018-03-27 2022-11-23 (주)테크윙 처리 챔버 및 이를 포함하는 핸들러
JP7129309B2 (ja) * 2018-10-16 2022-09-01 東京エレクトロン株式会社 基板処理装置、基板処理方法、及び記憶媒体
US11703229B2 (en) * 2018-12-05 2023-07-18 Yi-Ming Hung Temperature adjustment apparatus for high temperature oven
TWI764068B (zh) * 2019-01-11 2022-05-11 日商國際電氣股份有限公司 半導體裝置之製造方法、基板處理方法、基板處理裝置及程式
CN113937028A (zh) * 2020-06-29 2022-01-14 长鑫存储技术有限公司 半导体设备和半导体设备的除氧方法
JP7357660B2 (ja) * 2021-07-09 2023-10-06 株式会社Kokusai Electric 基板処理装置、半導体装置の製造方法およびプログラム

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0874737A (ja) * 1994-07-01 1996-03-19 Tokyo Electron Ltd 処理装置の真空排気システム
JPH08181117A (ja) * 1994-12-26 1996-07-12 Sumitomo Metal Ind Ltd プラズマ処理装置の減圧方法
JP2002151497A (ja) * 2000-08-31 2002-05-24 Matsushita Electric Ind Co Ltd Ｃｖｄ膜の形成方法
JP2010199461A (ja) * 2009-02-27 2010-09-09 Hitachi High-Technologies Corp プラズマ処理装置
JP2011066288A (ja) * 2009-09-18 2011-03-31 Tokyo Electron Ltd 処理開始可否判定方法及び記憶媒体

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2973141B2 (ja) * 1991-05-28 1999-11-08 東京エレクトロン株式会社 真空装置及びその制御方法
KR100252213B1 (ko) * 1997-04-22 2000-05-01 윤종용 반도체소자제조장치및그제조방법
JP4849626B2 (ja) * 2007-01-16 2012-01-11 東京エレクトロン株式会社 パーティクルモニタシステム及び基板処理装置
JP2008218663A (ja) * 2007-03-02 2008-09-18 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 真空処理装置の運転方法および真空処理装置
JP4961381B2 (ja) * 2008-04-14 2012-06-27 株式会社日立国際電気 基板処理装置、基板処理方法及び半導体装置の製造方法
JP2013124659A (ja) * 2011-12-16 2013-06-24 Azbil Corp 真空排気装置
US9530641B2 (en) * 2012-11-26 2016-12-27 Hitachi Kokusai Electric Inc. Method for manufacturing semiconductor device, substrate processing apparatus, and recording medium

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0874737A (ja) * 1994-07-01 1996-03-19 Tokyo Electron Ltd 処理装置の真空排気システム
JPH08181117A (ja) * 1994-12-26 1996-07-12 Sumitomo Metal Ind Ltd プラズマ処理装置の減圧方法
JP2002151497A (ja) * 2000-08-31 2002-05-24 Matsushita Electric Ind Co Ltd Ｃｖｄ膜の形成方法
JP2010199461A (ja) * 2009-02-27 2010-09-09 Hitachi High-Technologies Corp プラズマ処理装置
JP2011066288A (ja) * 2009-09-18 2011-03-31 Tokyo Electron Ltd 処理開始可否判定方法及び記憶媒体

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018107182A (ja) * 2016-12-22 2018-07-05 東京エレクトロン株式会社 基板処理装置および基板処理方法、ならびに基板処理システム
US11846025B2 (en) 2019-08-06 2023-12-19 Kokusai Electric Corporation Substrate processing apparatus capable of adjusting inner pressure of process chamber thereof and method therefor

Also Published As

Publication number Publication date
CN107078052B (zh) 2021-04-23
KR20170044684A (ko) 2017-04-25
US20170183770A1 (en) 2017-06-29
JPWO2016052200A1 (ja) 2017-08-17
CN107078052A (zh) 2017-08-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2016052200A1 (ja) 基板処理装置、半導体装置の製造方法及び記録媒体
US11456190B2 (en) Substrate processing apparatus and method of manufacturing semiconductor device
US11203488B2 (en) Substrate processing apparatus, method of manufacturing semiconductor device and non-transitory computer-readable recording medium
US12116666B2 (en) Substrate processing apparatus and method of manufacturing semiconductor device
US10388512B2 (en) Method of manufacturing semiconductor device, substrate processing apparatus, and recording medium
JP6505851B2 (ja) 基板処理装置および半導体装置の製造方法
US11591694B2 (en) Method of manufacturing semiconductor device, method of processing substrate, substrate processing apparatus, and recording medium
JP2012216696A (ja) 基板処理装置及び半導体装置の製造方法
JP7429747B2 (ja) 基板処理装置、半導体装置の製造方法及びプログラム
JP2011249407A (ja) 基板処理装置
JP6475135B2 (ja) 半導体装置の製造方法、ガス供給方法及び基板処理装置並びに基板保持具
JPWO2014157071A1 (ja) 基板処理装置、半導体装置の製造方法及び基板処理方法
JP2018101687A (ja) 半導体装置の製造方法、基板処理装置、およびプログラム
JP2006351582A (ja) 半導体装置の製造方法及び基板処理装置
TW202234546A (zh) 半導體裝置的製造方法、基板處理裝置、程式及基板處理方法
JP2019125805A (ja) 基板処理装置、半導体装置の製造方法および記録媒体
JP2019110340A (ja) 基板処理装置、半導体装置の製造方法および記録媒体
US11823946B2 (en) Method of manufacturing semiconductor device, substrate processing apparatus and non-transitory computer-readable recording medium
JP7440480B2 (ja) 基板処理装置、半導体装置の製造方法、およびプログラム
JP2011222656A (ja) 基板処理装置
JP6625256B2 (ja) 基板処理装置、半導体装置の製造方法および記録媒体

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 15845880

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20177007252

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

Ref document number: 2016551916

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 15845880

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1