特許 6561148 基板処理装置、継手部および半導体装置の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6561148

(24)【登録日】2019年7月26日

(45)【発行日】2019年8月14日

(54)【発明の名称】基板処理装置、継手部および半導体装置の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/31 20060101AFI20190805BHJP

   H01L 21/324 20060101ALI20190805BHJP

   H01L 21/22 20060101ALI20190805BHJP

   C23C 16/455 20060101ALI20190805BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/31 B

   H01L21/324 R

   H01L21/22 511S

   C23C16/455

【請求項の数】12

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2017-566504(P2017-566504)

(86)(22)【出願日】2016年9月14日

(86)【国際出願番号】JP2016077143

(87)【国際公開番号】WO2017138183

(87)【国際公開日】20170817

【審査請求日】2018年7月31日

(31)【優先権主張番号】特願2016-21845(P2016-21845)

(32)【優先日】2016年2月8日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】318009126

【氏名又は名称】株式会社ＫＯＫＵＳＡＩ ＥＬＥＣＴＲＩＣ

(74)【代理人】

【識別番号】110000350

【氏名又は名称】ポレール特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】山口 天和

(72)【発明者】

【氏名】谷山 智志

(72)【発明者】

【氏名】佐々木 隆史

【審査官】 宇多川 勉

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−０９０４２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−１８７５９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−２３１９７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０４５２５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０３−０２５２３０（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 実開平０４−０７１８９８（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 国際公開第９０／０１２１２６（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／３１

Ｃ２３Ｃ １６／４５５

Ｈ０１Ｌ ２１／２２

Ｈ０１Ｌ ２１／３２４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

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。

【請求項2】

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。

【請求項3】

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。

【請求項4】

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。

【請求項5】

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。

【請求項6】

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。

【請求項7】

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。

【請求項8】

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。

【請求項9】

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。

【請求項10】

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。

【請求項11】

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。

【請求項12】

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。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、基板処理装置、継手部および半導体装置の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、フラッシュメモリ等の半導体装置（デバイス）は高集積化・微細化が進んでいる。デバイス製造工程の一工程として、基板上に膜を形成する処理が実施される場合があり、基板処理装置の処理室内に処理ガスを供給する前に、あらかじめ処理ガスを加熱することにより、処理ガスの熱分解を制御し、膜の均一性を向上させることが試みられている。

【0003】

通常、ガス供給管とガス導入ポートとの接続部分には接続部が介設されている（例えば特許文献１）。接続部の耐熱温度より高い温度に処理ガスを加熱した場合、接続部を劣化させることがあるため、処理ガスを接続部の耐熱温度より高い温度に加熱することができず、処理ガスの熱分解制御が困難なことがあった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１０−４５２５１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明の目的は、基板上に形成する膜の均一性を向上させることが可能な技術を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一態様によれば、
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。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、基板上に形成する膜の均一性を向上させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の一実施形態で好適に用いられる基板処理装置の概略構成を示す縦断面図である。

【図2】本発明の一実施形態にかかるポートと接続部の接続状態を示す縦断面図である。

【図3】本発明の一実施形態にかかるポートを示す縦断面図である。

【図4】本発明の一実施形態にかかる接続部を示す縦断面図である。

【図5】本発明の一実施形態にかかるナットを示す斜視図である。

【図6】本発明の別の実施形態にかかるポートを示す縦断面図である。

【図7】本発明におけるガス温度のシミュレーション結果を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

＜本発明の一実施形態＞
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。

【0010】

本実施形態において、基板処理装置は、半導体装置（デバイス）の製造方法における製造工程の一工程として熱処理等の基板処理工程を実施する処理装置２として構成されている。図１に示すように、処理装置２は、円筒形状の反応管１０と、反応管１０の外周に設置された加熱手段（加熱機構）としてのヒータ１２とを備える。反応管は、例えば石英やＳｉＣにより形成される。反応管１０の内部には、基板としてのウエハＷを処理する処理室１４が形成される。反応管１０には、温度検出器としての温度検出部１６が、反応管１０の内壁に沿って立設されている。

【0011】

反応管１０の下端開口部には、円筒形のマニホールド１８が、Ｏリング等のシール部材２０を介して連結され、反応管１０の下端を支持している。マニホールド１８は、例えばステンレス等の金属により形成される。マニホールドの側壁には、後述するガスポート（ガス導入部）が複数形成される。マニホールド１８の下端開口部は円盤状の蓋部２２によって開閉される。蓋部２２は、例えば金属により形成される。蓋部２２の上面にはＯリング等のシール部材２０が設置されており、これにより、反応管１０内と外気とが気密にシールされる。蓋部２２上には、中央に上下に亘って孔が形成された断熱部２４が載置される。断熱部２４は、例えば石英やＳｉＣ等の耐熱性材料からなる筒状の部材により形成される。

【0012】

処理室１４は、複数枚、例えば２５〜１５０枚のウエハＷを垂直に棚状に支持する基板保持具としてのボート２６を内部に収納する。ボート２６は、例えば石英やＳｉＣより形成される。ボート２６は、蓋部２２および断熱部２４の孔を貫通する回転軸２８により、断熱部２４の上方に支持される。蓋部２２の回転軸２８が貫通する部分には、例えば、磁性流体シールが設けられ、回転軸２８は蓋部２２の下方に設置された回転機構３０に接続される。これにより、回転軸２８は反応管１０の内部を気密にシールした状態で回転可能に構成される。蓋部２２は昇降機構としてのボートエレベータ３２により上下方向に駆動される。これにより、ボート２６および蓋部２２が一体的に昇降され、反応管１０に対してボート２６が搬入出される。

【0013】

処理装置２は、基板処理に使用されるガスを処理室１４内に供給するガス供給機構３４を備えている。ガス供給機構３４が供給するガスは、成膜される膜の種類に応じて換えられる。ここでは、ガス供給機構３４は、原料ガス供給部、反応ガス供給部および不活性ガス供給部を含む。

【0014】

原料ガス供給部は、ガス供給管３６ａを備え、ガス供給管３６ａには、上流方向から順に、流量制御器（流量制御部）であるマスフローコントローラ（ＭＦＣ）３８ａおよび開閉弁であるバルブ４０ａが設けられる。ガス供給管３６ａには、後述する予備加熱装置７０および接続部８０が設けられていても良い。ノズル４４ａは、反応管１０内に上下方向に沿って立設し、ボート２６に保持されるウエハＷに向かって開口する複数の供給孔が形成されている。ガス供給管３６ａから供給された原料ガスは、ノズル４４ａの供給孔を通してウエハＷに対して供給される。

【0015】

反応ガス供給部は、ガス供給管３６ｂを備え、ガス供給管３６ｂには、上流方向から順に、ＭＦＣ３８ｂ、バルブ４０ｂ、予備加熱装置７０が設けられる。ガス供給管３６ｂは、後述する接続部８０を介してノズル４４ｂに接続される。接続部８０をガス供給管３６ｂに含めて考えても良い。不活性ガス供給部からは、供給管３６ｃ、３６ｄ、ＭＦＣ３８ｃ、３８ｄ、バルブ４０ｃ、４０ｄおよびノズル４４ａ、４４ｂを介して、ウエハＷに対して不活性ガスが供給される。

【0016】

マニホールド１８には、排気管４６が取り付けられている。排気管４６には、処理室１４内の圧力を検出する圧力検出器（圧力検出部）としての圧力センサ４８および圧力調整器（圧力調整部）としてのＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）バルブ４０を介して、真空排気装置としての真空ポンプ５２が接続されている。このような構成により、処理室１４内の圧力を処理に応じた処理圧力とすることができる。

【0017】

回転機構３０、ボートエレベータ３２、ガス供給機構３４のＭＦＣ３８ａ〜３８ｄおよびバルブ４０ａ〜４０ｄ、ＡＰＣバルブ５０、予備加熱装置７０には、これらを制御するコントローラ１００が接続される。コントローラ１００は、例えば、ＣＰＵを備えたマイクロプロセッサ（コンピュータ）からなり、処理装置２の動作を制御するよう構成される。コントローラ１００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１０２が接続されている。

【0018】

コントローラ１００には記憶媒体としての記憶部１０４が接続されている。記憶部１０４には、処理装置１０の動作を制御する制御プログラムや、処理条件に応じて処理装置２の各構成部に処理を実行させるためのプログラム（レシピとも言う）が、読み出し可能に格納される。

【0019】

記憶部１０４は、コントローラ１００に内蔵された記憶装置（ハードディスクやフラッシュメモリ）であってもよいし、可搬性の外部記録装置（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）であってもよい。また、コンピュータへのプログラムの提供は、インターネットや専用回線等の通信手段を用いて行ってもよい。プログラムは、必要に応じて、入出力装置１０２からの指示等にて記憶部１０４から読み出され、読み出されたレシピに従った処理をコントローラ１００が実行することで、処理装置２は、コントローラ１００の制御のもと、所望の処理を実行する。

【0020】

続いて、本実施形態にかかる接続部８０の構成について、図２〜６を用いて説明する。以下、ノズル４４と称する場合は、ノズル４４ａのみを示す場合、ノズル４４ｂのみを示す場合、それらの両方を示す場合を含む。その他の構成についても同様である。

【0021】

（ガス導入部）
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。

【0022】

ポート６０の一端（処理室１４側、下流側の端部）は、マニホールド１８に設けられた開口部１９の外周を気密に塞ぐように構成されている。ポート６０の他端（上流側の端部）の外周面には、固定部としてのねじ山６１が設けられている。ポート６０の他端であるねじ山６１部分の内周面の径は、ポート６０の両端の中間部分の内周面の径よりも大きく形成されている。すなわち、ポート６０の他端は内径が一回り大きくなるように形成されている。これにより、ポート６０のねじ山６１とノズル４４との間には、間隙部６２が設けられる。この間隙部６２には、密閉部材（シール部材）としてのＯリング６３が設けられ、更に、後述する接続部８０の外管８２の端部が嵌め込まれることにより、ポート６０と外管８２とがＯリング６３を介して接続され、係合するように構成されている。

【0023】

（接続部）
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。

【0024】

内管８１の外側には、外管８２が設けられる。外管８２は一端（上流側、予備加熱装置７０側の端部）が閉塞し、他端（下流側、ポート６０側の端部）が開口した形状であり、外管８２の一端の閉塞部分である接続壁８３は内管８１の外面と溶接されている。言い換えれば、内管８１は、外管８２を貫通するように構成され、外管８２と内管８１とは一体に形成される。また、内管８１の全長は外管８０の全長よりも長く形成されている。接続部８０は、外管８２と内管８１との二重管構造を有する。

【0025】

外管８２の両端の中間部分の内径は、ノズル４４の内径と同じ径に形成される。外管８２の他端は後述するナット８５と干渉する段差部８４が設けられている。また、外管８２の他端の外周および内周の径は一端の外周および内周の径よりも大きく形成されている。言い換えれば、外管８２の他端の内周の径はノズル４４の外周の径以上に形成されている。内管８１の下流側（ポート６０側）の端部である開放端８９は、外管８２の他端よりもさらに下流側へ延伸するよう形成される。言い換えれば、内管８１はポート６０内、すなわち、ノズル４４内まで延伸するよう形成される。

【0026】

固定部材としてのナット８５は、図５に示すように、外管８２の外径より若干大きな径を有する開口部８７を有しており、外管８２の周りで回転可能に取り付けられている。

【0027】

次に、ポート６０と接続部８０との接続について図２を用いて説明する。
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。

【0028】

従来の構成においては内管８１を備えないため、加熱されたガスが高温のままＯリング設置部分周辺に直接接触してしまう。これにより、Ｏリング設置部分が、Ｏリングの耐熱温度より高い高温に加熱され、Ｏリングが劣化してしまうことがあった。そのため、Ｏリングの耐熱温度より高い温度、例えば、一般的なOリングの耐熱温度である１００〜３５０℃より高い温度にガスを加熱することが困難であった。本実施形態によれば、図７に示すように、内管８１内を高温のガスが流れても、Ｏリング周辺は内管８１内の温度に比較して約半分以下の温度に維持されていることが分かる。すなわち、Ｏリングの設置位置を二重管構造とし、高温のガスの直接接触を抑制することにより、Ｏリングが耐熱温度より高い温度に加熱されることを防ぐことができる。なお、内管８１の長さは、少なくともＯリングが設置されている位置よりもポート側（下流側）へ延伸するような長さに構成することが好ましい。少なくともＯリングが設置される位置を二重管構造とすることにより、高温のガスによるＯリングの加熱を抑制できる。また、内管８１は、開口部１９まで延伸されていても良い。内管８１を開口部１９まで延伸することにより、高温のガスが反応管１０内に供給される前に冷却されてしまうことを抑制できる。

【0029】

接続部８０は、高温のガスに対して耐熱性があり、金属汚染が発生しにくい金属材料で形成される。例えば、接続部８０はアルミニウムが添加された金属で形成される。このような材料を用いることにより、接続部８０の内壁面、すなわち、ガスが流れるガス流路にアルミナ皮膜が形成される。このアルミナ皮膜が保護膜の役割を果たすことによって、接続部８０が含有する金属を起因とした金属汚染を抑制することができる。アルミナ皮膜は、例えば、上述のような金属材料を焼成することにより形成することができる。また、アルミナ皮膜は、少なくとも高温のガスが流れ、金属材料で形成されるガス流路の壁面に形成されることが好ましい。例えば、予備加熱装置７０内のガス流路も高温のガスが流れることから、予備加熱装置７０を接続部８０と同一の材料で形成しても良い。また例えば、予備加熱装置７０と接続部８０を一体に形成しても良い。このような構成により、予備加熱装置７０と接続部８０との材質の違いにより、加熱されたガスが冷却されてしまうこと（放熱）を抑制できるとともに、金属汚染もさらに低減させることができる。

【0030】

以上の様な構成によって、処理装置２内に予備加熱装置７０によって高温に加熱された処理ガスを供給することが可能となり、所望のガスの分解制御を行うことができ、膜の均一性を向上させることができる。加熱されたガスは内管部分を流れるため、外管のＯリング周辺に高温のガスが直接接触することがない。また、内管８１を出た後に、Ｏリング周辺に回り込んでくる処理ガスは、Ｏリングの耐熱温度以下となっている。これにより、Ｏリングの耐熱温度より高い温度にガスを加熱しても、Ｏリングの劣化を抑制することができ、Ｏリングの破損や劣化を防ぐことができる。

【0031】

なお、図６に示すように、ポート６０のねじ山６３及び間隙６２の近傍に環状の冷却流路６４を設け、内部に冷却水を流すことにより、Ｏリング６３周辺を冷却することができるため、Ｏリング６３の破損のおそれを更に低下させることが可能となる。このような構成により、処理ガスをより高温に加熱することができる。環状の冷却流路６４は、ポート６０に埋め込むような構成に限らず、接続部８０の外周に水冷管を巻きつけるような構成としても良い。

【0032】

次に、上述の処理装置２を用いて、基板上に膜を形成する処理（成膜処理）について説明する。ここでは、ウエハＷに対して、原料ガスとしてＤＣＳ（ＳｉＨ₂ Ｃｌ₂ ：ジクロロシラン）ガスと、反応ガスとしてＯ₂ （酸素）ガスとを供給することで、ウエハＷ上にシリコン酸化（ＳｉＯ）膜を形成する例について説明する。なお、以下の説明において、処理装置２を構成する各部の動作はコントローラ１００により制御される。

【0033】

（ウエハチャージおよびボートロード）
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。

【0034】

（圧力調整および温度調整）
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。

【0035】

（成膜処理）
［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。

【0036】

［原料ガス排気工程］
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Ｎ_２ガスを処理室１４内に供給しても良い（不活性ガスパージ）。

【0037】

［反応ガス供給工程］
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。

【0038】

［反応ガス排気工程］
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Ｎ_２ガスを処理室１４内に供給しても良い（不活性ガスパージ）。

【0039】

上述した４つの工程を行うサイクルを所定回数（１回以上）行うことにより、ウエハＷ上に、所定組成および所定膜厚のＳｉＯ膜を形成することができる。

【0040】

（ボートアンロードおよびウエハディスチャージ）
所定膜厚の膜を形成した後、不活性ガス供給部からＮ_２ガスが供給され、処理室１４内がＮ_２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）。

【0041】

ウエハＷにＳｉＯ膜を形成する際の処理条件としては、例えば、下記が例示される。
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。

【0042】

＜本実施形態にかかる効果＞
本実施形態によれば、以下に示す１つ又は複数の効果が得られる。
（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。

【0043】

以上、本発明の実施形態を具体的に説明した。しかしながら、本発明は上述の実施形態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変更可能である。

【0044】

例えば、ガス供給管に接続部を含めてもよい。言い換えれば、ガス供給管の端部（ガス導入ポートとの接続側）を接続部と同様の構成にしても良い。また、ガス供給管の端部に接続部を溶接して固着しても良い。このような構成とすることにより、接続部を介することがないため、構成を簡略化することができる。

【0045】

また例えば、予備加熱装置内に処理ガスを通して処理ガスを加熱する例を挙げたが、ガス供給管に外部ヒータ、例えばテープヒータを設置してガス供給管内を通過する処理ガスを加熱するようにしても良い。また、反応ガスを加熱する場合を例に挙げたが、原料ガスを加熱する場合についても本発明を適用できる。

【0046】

また例えば、密閉部材として０リング６３を用いる例を挙げたが、Ｏリングの代わりに金属製のガスケットを用いても良い。また例えば、接続部８０の端部をフランジ形状とし、ねじで固定する構成としても良い。これらの場合においても、上述の実施形態と同様に、接続部分の温度をそれぞれの密閉部材の耐熱温度以下の温度に維持することができる。

【0047】

上述の実施形態では、ウエハＷ上に膜を堆積させる例について説明したが、本発明は、このような態様に限定されない。例えば、ウエハＷやウエハＷ上に形成された膜等に対して、酸化処理、拡散処理、アニール処理、エッチング処理等の処理において、処理ガスを加熱して使用する場合にも、好適に適用可能である。また、上述の実施形態では、縦型装置を用いる例について説明したが、枚葉装置にも好適に適用可能である。

【0048】

なお、上述した各実施形態以外にも、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で、種々様々に変形して実施可能なことは勿論である。

【0049】

この出願は、２０１６年２月８日に出願された日本出願特願２０１６−０２１８４５を基礎として優先権の利益を主張するものであり、その開示の全てを引用によってここに取り込む。

【符号の説明】

【0050】

２ 処理装置
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

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】