JP6561148B2 - 基板処理装置、継手部および半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Description
基板を処理する反応管内にガスを導入するよう構成されたガス導入部と、
前記ガスを前記反応管外で加熱する加熱部と、
前記ガス導入部と前記加熱部との間に設置される接続部と、を有し、
前記接続部は、
一端が前記ガス導入部と密閉部材を介して接続される外管と、
前記外管よりも小さい径に形成され、一端が前記加熱部と接続し、他端が少なくとも前記密閉部材が設置される位置まで延伸する内管と、で構成され、前記外管の他端は前記加熱部と前記密閉部材との間において前記内管に溶接されて閉塞される技術が提供される。
以下、図面を参照しながら、本発明の限定的でない例示の実施形態について説明する。全図面中、同一または対応する構成については、同一または対応する参照符号を付し、重複する説明を省略する。
図3に示すように、マニホールド18の側壁には、ノズル44の基部を挿入するための開口部(貫通穴)19が、ノズルと同数設けられている。マニホールド18の開口部19には、挿入されたノズル44の基部を保持するガス導入部(ポート)60が、マニホールド18の外側に突出するように中空の円筒形状に構成されている。ノズル44は、マニホールド18に設けられた開口部19にノズル44の基部が挿入されるとともに、ポート60によって保持される。なお、ノズル44とポート60とは密着されており、反応容器内は気密に保たれるように構成されている。
次に、図4、5を用いて接続部80について説明する。ポート60の上流側には、継手部としての接続部80が設置される。ポート60と予備加熱装置70とは、接続部80を介して接続される。予備加熱装置70は、処理ガスを反応管10外で予め所定の温度、例えば、Oリング63の耐熱温度より高い温度に加熱する加熱部として構成される。予備加熱装置70がガス供給管36に設置される場合は、接続部80はポート60とガス供給管36とを接続するように構成されても良い。接続部80は、内管81および外管82により構成される。ナット85を接続部80の構成に含めて考えても良い。内管81および外管82は、中空の円筒(円柱)形状に形成される。内管81の外径は、外管82の内径およびノズル44の外径よりも小さく構成されている。
ポート60に接続部80を接続する際、ポート60のねじ山61の内側に設けられた間隙62に、密閉部材としての0リング63と共に接続部80の段差部64の一部分を嵌め込む。続いて、ナット85をポート60側に押しながら回転させることによって、ポート側のねじ山61とナット85側のねじ山86が嵌合する。そして、ナット85の段差受部88によって段差部84が押されることにより、Oリング63が圧潰され、ポート60と接続部80とを気密に接続することが出来る。ポート60と接続部80とが接続された状態において、内管81の開放端89はOリング63よりも下流側、すなわち、ノズル44内(ポート60内)に位置することとなる。
複数枚のウエハWがボート26に装填(ウエハチャージ)されると、ボート26は、ボートエレベータ32によって処理室14内に搬入(ボートロード)され、反応管10の下部開口は蓋部22によって気密に閉塞(シール)された状態となる。
処理室14内が所定の圧力(真空度)となるように、真空ポンプ52によって真空排気(減圧排気)される。処理室14内の圧力は、圧力センサ48で測定され、この測定された圧力情報に基づきAPCバルブ50が、フィードバック制御される。また、処理室14内のウエハWが所定の温度となるように、ヒータ12によって加熱される。この際、処理室14が所定の温度分布となるように、温度検出部16が検出した温度情報に基づきヒータ12への通電具合がフィードバック制御される。また、回転機構30によるボート26およびウエハWの回転を開始する。
[原料ガス供給工程]
処理室14内の温度が予め設定された処理温度に安定すると、処理室14内のウエハWに対してDCSガスを供給する。DCSガスは、MFC38aにて所望の流量となるように制御され、ガス供給管36aおよびノズル44aを介して処理室14内に供給される。
次に、DCSガスの供給を停止し、真空ポンプ52により処理室14内を真空排気する。この時、不活性ガス供給部から不活性ガスとしてN2ガスを処理室14内に供給しても良い(不活性ガスパージ)。
次に、処理室14内のウエハWに対してO2ガスを供給する。処理室14内にO2ガスを供給する前に、予備加熱装置70をONとしておく。予備加熱装置70は、成膜処理の前後においては、OFFとするか、成膜温度よりも低い温度とする。O2ガスは、予備加熱装置70で高温に、例えば、800℃に加熱される。O2ガスは、MFC38bにて所望の流量となるように制御され、ガス供給管36b、予備加熱装置70、接続部80およびノズル44bを介して処理室14内に供給される。このような構成により、処理室14内に導入される前に、O2ガスを予め高い温度に加熱することができる。
次に、O2ガスの供給を停止し、真空ポンプ52により処理室14内を真空排気する。この時、不活性ガス供給部からN2ガスを処理室14内に供給しても良い(不活性ガスパージ)。
所定膜厚の膜を形成した後、不活性ガス供給部からN2ガスが供給され、処理室14内がN2ガスに置換されると共に、処理室14の圧力が常圧に復帰される。その後、ボートエレベータ32により蓋部22が降下されて、ボート26が反応管10から搬出(ボートアンロード)される。その後、処理済ウエハWはボート26より取出される(ウエハディスチャージ)。
処理温度(ウエハ温度):300℃〜1000℃、
処理圧力(処理室内圧力)1Pa〜4000Pa、
DCSガス:100sccm〜10000sccm、
O2ガス:100sccm〜10000sccm、
N2ガス:100sccm〜10000sccm、
それぞれの処理条件を、それぞれの範囲内の値に設定することで、成膜処理を適正に進行させることが可能となる。
本実施形態によれば、以下に示す1つ又は複数の効果が得られる。
(1)処理ガスをOリングの耐熱温度より高い温度の高温に加熱することができるため、処理ガスの分解を促進させたり、反応性を向上させたりすることが可能となる。これにより、成膜の品質を向上させることができ、デバイスの歩留まりを向上させることが可能となる。
(2)Oリング設置部分を、内管と外管との二重管構造とすることにより、内管内を流れる処理ガスの熱がOリング周辺に伝播することを抑制することができる。これにより、Oリングを耐熱温度以下に維持することができるため、Oリングの劣化を抑制することができ、装置稼働率を向上させることができる。
(3)内管をガスノズル内まで延出させることにより、接続部内での処理ガスの冷却(放熱)を抑制することができるため、高温を保ったまま処理ガスを処理室内に供給させることができ、膜の面間均一性および面内均一性を向上させることができる。
10 反応管
36 ガス供給管
60 ポート
63 Oリング
64 冷却路
70 予備加熱装置
80 接続部
81 内管
82 外管
85 ナット
89 解放端
Claims (12)
- 基板を処理する反応管内にガスを導入するよう構成されたガス導入部と、
前記ガスを前記反応管外で加熱する加熱部と、
前記ガス導入部と前記加熱部との間に設置される接続部と、を有し、
前記接続部は、
一端が前記ガス導入部と密閉部材を介して接続される外管と、
前記外管よりも小さい径に形成され、一端が前記加熱部と接続し、他端が少なくとも前記密閉部材が設置される位置まで延伸する内管と、で構成され、前記外管の他端は前記加熱部と前記密閉部材との間において前記内管に溶接されて閉塞される基板処理装置。 - 前記ガス導入部は、前記反応管内に延びるノズルの基部を挿入されて、前記ノズルを保持し、
前記外管は前記一端の側において、内径が、前記ノズルの外径以上に形成された段差部を有し、
前記密閉部材は、前記段差部の先端と、前記ノズルの外周とに当接する請求項1に記載の基板処理装置。 - 前記内管の他端は前記ノズル内まで延伸するよう構成される請求項2に記載の基板処理装置。
- 前記外管の内径は、前記ノズルの内径と略等しく形成される請求項3に記載の基板処理装置。
- 前記加熱部は、前記密閉部材の耐熱温度よりも高い温度に前記ガスを加熱する請求項1に記載の基板処理装置。
- 前記接続部は前記加熱部と一体に形成される請求項3乃至5のいずれかに記載の基板処理装置。
- 前記外管の外径より大きな径の開口部を有し、前記外管の周りで回転可能に取り付けられるナットを更に備え、
前記ガス導入部は、上流側の端部において、外周面に前記ナットと係合するねじ山を有し、内周面の径は、前記ガス導入部の中間部分の内周面の径よりも大きく形成されて、前記ガス導入部と前記ノズルとの間に隙間を生じさせ、前記隙間に前記密閉部材が配置されるとともに、前記外管の前記段差部が嵌め込まれる請求項6に記載の基板処理装置。 - 前記ガスは、前記加熱部内および前記内管内に形成された流路を流れ、前記流路の壁面は、アルミナ皮膜が形成される請求項1に記載の基板処理装置。
- 前記接続部と前記加熱部とはAlを含む同じ金属材料で形成され、前記金属材料を焼成することにより、前記加熱部内および前記内管内に形成されるガス流路の壁面にアルミナ皮膜を形成する請求項3乃至6のいずれかに記載の基板処理装置。
- 前記密閉部材を冷却する環状の冷却部材を備える請求項3乃至5のいずれかに記載の基板処理装置。
- 基板を処理する反応管内にガスを導入するよう構成されたガス導入部と前記ガスを前記反応管外で加熱する加熱部との間に設置される継手部であって、
一端が前記ガス導入部と密閉部材を介して接続される外管と、
前記外管よりも小さい径に形成され、一端が前記加熱部と接続し、他端が少なくとも前記密閉部材が設置される位置まで延伸する内管と、で構成され、
前記外管の他端は前記加熱部と前記密閉部材との間において前記内管に溶接されて閉塞される継手部。 - 反応管内に基板を搬入する工程と、
前記反応管外に設置された加熱部によって加熱されたガスを、ガス導入部を介して前記反応管内に供給し、前記基板を処理する工程と、を有し、
前記加熱部と前記ガス導入部とは、一端が前記ガス導入部と密閉部材を介して接続される外管と、前記外管よりも小さい径に形成され、一端が前記加熱部と接続し、他端が少なくとも前記密閉部材が設置される位置まで延伸する内管と、で構成され、前記外管の他端は前記加熱部と前記密閉部材との間において前記内管に溶接されて閉塞される接続部を介して接続され、前記ガスは、前記密閉部材の耐熱温度よりも高い温度に加熱される半導体装置の製造方法。
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