特許 6789171 基板処理装置、処理ガスノズル内のパーティクルコーティング方法及び基板処理方法

(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】6789171

(24)【登録日】2020年11月5日

(45)【発行日】2020年11月25日

(54)【発明の名称】基板処理装置、処理ガスノズル内のパーティクルコーティング方法及び基板処理方法

(51)【国際特許分類】

   C23C 16/44 20060101AFI20201116BHJP

   C23C 16/455 20060101ALI20201116BHJP

   H01L 21/31 20060101ALN20201116BHJP

【ＦＩ】

   C23C16/44 J

   C23C16/455

   !H01L21/31 B

【請求項の数】21

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2017-84748(P2017-84748)

(22)【出願日】2017年4月21日

(65)【公開番号】特開2018-178236(P2018-178236A)

(43)【公開日】2018年11月15日

【審査請求日】2019年12月20日

(73)【特許権者】

【識別番号】000219967

【氏名又は名称】東京エレクトロン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】石井 勝利

【審査官】 神▲崎▼ 賢一

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−１０３５６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−１００２６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−３１７７０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−２３８６４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−１８１５６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００８／００６６６７７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１２／０２８８６２５（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ２３Ｃ １６／４４

Ｃ２３Ｃ １６／４５５

Ｈ０１Ｌ ２１／３１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板を収容して処理可能な処理容器と、
該処理容器内に互いに反応して反応生成物を生成可能な複数の処理ガスを供給可能な複数の石英ガスノズルと、
前記処理容器内を排気可能な排気手段と、
前記複数の石英ガスノズルのうち１本を前記排気手段に接続可能なバイパス配管と、
前記排気手段に接続された石英ガスノズル内を前記排気手段により排気した状態で前記石英ガスノズル内にＳｉＯ_２コーティング膜を成膜可能なシリコン含有ガス及び酸化ガスの少なくとも一方を前記処理容器内に供給可能なコーティング用ガスノズルと、を有する基板処理装置。

【請求項2】

前記排気手段に接続された前記石英ガスノズルが成膜用シリコン含有ガスを前記処理ガスとして供給する場合には、前記コーティング用ガスノズルは前記シリコン含有ガスを供給する請求項１に記載の基板処理装置。

【請求項3】

前記排気手段に接続された前記石英ガスノズルが成膜用酸化ガスを前記処理ガスとして供給する場合には、前記コーティング用ガスノズルは前記酸化ガスを供給する請求項１に記載の基板処理装置。

【請求項4】

前記排気手段に接続された前記石英ガスノズルが成膜用シリコン含有ガス又は成膜用酸化ガス以外のガスを前記処理ガスとして供給する場合には、前記コーティング用ガスノズルは前記シリコン含有ガス及び前記酸化ガスを供給する請求項１に記載の基板処理装置。

【請求項5】

前記コーティング用ガスノズルは前記シリコン含有ガス及び前記酸化ガスを交互に供給し、ＡＬＤ成膜により前記ＳｉＯ_２コーティング膜を成膜する請求項４に記載の基板処理装置。

【請求項6】

制御手段を更に有し、
前記シリコン含有ガスと前記酸化ガスの供給切り替えは、前記制御手段により行われる請求項５に記載の基板処理装置。

【請求項7】

前記コーティング用ガスノズルは、前記シリコン含有ガスを前記処理容器内に供給する第１のコーティング用ガスノズルと、前記酸化ガスを前記処理容器内に供給する第２のコーティング用ガスノズルとを含む請求項４乃至６のいずれか一項に記載の基板処理装置。

【請求項8】

前記バイパス配管には、前記複数の石英ガスノズルの各々が切り替え接続可能であり、前記複数の石英ガスノズルを順次切り替えてコーティングすることが可能である請求項１乃至７のいずれか一項に記載の基板処理装置。

【請求項9】

前記バイパス配管が前記複数の石英ガスノズルに対応して複数設けられ、前記複数の石英ガスノズルの同時コーティングが可能である請求項１乃至７のいずれか一項に記載の基板処理装置。

【請求項10】

前記複数の石英ガスノズルの各々は、第１のバルブを有する処理ガス供給配管を介して処理ガス供給源に接続されており、
前記バイパス配管は、第２のバルブを有するとともに、前記第１のバルブよりも前記処理容器側の所定位置で前記処理ガス供給配管から分岐して前記排気手段と接続されており、
前記第１のバルブを閉とし、前記第２のバルブを開とすることにより前記排気手段に接続された前記石英ガスノズル内を前記排気手段が排気する請求項１乃至８のいずれか一項に記載の基板処理装置。

【請求項11】

前記処理容器と前記排気手段とは排気管を介して接続され、
前記バイパス配管は、前記排気管に接続されている請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の基板処理装置。

【請求項12】

前記排気管には第３のバルブが設けられており、
前記排気手段が前記石英ガスノズルの内部を排気するときには、前記第３のバルブを閉にする請求項１１に記載の基板処理装置。

【請求項13】

前記処理容器は、縦長の略円筒形の形状を有し、
前記石英ガスノズルは、前記処理容器の内周面に沿って縦に延びるように設けられ、
前記基板は、複数の基板を縦方向に間隔を有して水平な状態で積載可能な基板保持具に載置され、
前記処理容器の外部にはヒーターが更に設けられ、前記基板に熱処理を行う請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の基板処理装置。

【請求項14】

処理容器内に設けられ、該処理容器内に処理ガスを供給する石英ガスノズルを、バイパス配管を介して排気手段に接続する工程と、
該排気手段により、前記バイパス配管を介して前記石英ガスノズル内を排気する工程と、
前記石英ガスノズル内の排気を継続しながら前記処理容器内にシリコン含有ガス及び酸化ガスを供給し、前記石英ガスノズルの内部に前記シリコン含有ガスと前記酸化ガスの反応生成物であるＳｉＯ_２コーティング膜を成膜する工程と、を有する処理ガスノズル内のパーティクルコーティング方法。

【請求項15】

前記シリコン含有ガスと前記酸化ガスは交互に供給され、ＡＬＤ成膜により前記ＳｉＯ_２コーティング膜を成膜する請求項１４に記載の処理ガスノズル内のパーティクルコーティング方法。

【請求項16】

前記処理容器内には、互いに反応して反応生成物を生成可能な複数の処理ガスを供給する複数の石英ガスノズルが設けられ、
前記複数の石英ガスノズルからコーティング対象として前記石英ガスノズルを選択する工程と、
選択した前記石英ガスノズルを前記バイパス配管に接続する工程を更に有する請求項１４又は１５に記載の処理ガスノズル内のパーティクルコーティング方法。

【請求項17】

前記複数の石英ガスノズルを選択する工程と、前記選択した前記石英ガスノズルを前記バイパス配管に接続する工程は、前記複数の石英ガスノズルの総てについて、順次行われる請求項１６に記載の処理ガスノズル内のパーティクルコーティング方法。

【請求項18】

前記処理容器内には、互いに反応して反応生成物を生成可能な複数の処理ガスを供給する複数の石英ガスノズルが設けられ、
前記バイパス配管は、前記複数の石英ガスノズルに対応して複数設けられ、
前記ＳｉＯ_２コーティング膜を成膜する工程は、前記複数の石英ガスノズルについて同時に行われる請求項１４又は１５に記載の処理ガスノズル内のパーティクルコーティング方法。

【請求項19】

前記処理容器内にはコーティング用ガスノズルが設けられ、前記シリコン含有ガス及び前記酸化ガスの少なくとも一方は前記コーティング用ガスノズルから供給される請求項１６乃至１８のいずれか一項に記載の処理ガスノズル内のパーティクルコーティング方法。

【請求項20】

前記シリコン含有ガスはアミノシランガスであり、前記酸化ガスはオゾンガスである請求項１６乃至１９のいずれか一項に記載の処理ガスノズル内のパーティクルコーティング方法。

【請求項21】

請求項１６乃至２０のいずれか一項に記載の処理ガスノズル内のパーティクルコーティング方法により石英ガスノズル内のパーティクルをＳｉＯ_２コーティング膜でコーティングする工程と、
前記排気手段の接続を前記バイパス配管から前記処理容器に切り替え、前記処理容器内を排気する工程と、
基板を前記処理容器内に搬入する工程と、
前記処理容器内に互いに反応して反応生成物を生成可能な複数の処理ガスを供給し、前記基板の表面に成膜処理を行う工程と、
成膜処理がなされた前記基板を前記処理容器から搬出する工程と、を有する成膜方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、基板処理装置、処理ガスノズル内のパーティクルコーティング方法及び基板処理方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、基板に所定の処理を施すための反応管と、反応管内に反応ガスを供給する複数のノズルと、複数のノズルとは別に設けられ、反応管内にクリーニングガスを供給するクリーニング用ノズルとを有し、ノズルの内部をクリーニングする場合には、クリーニングするノズルを順次選択し、選択したノズルにクリーニングガスを供給し、選択していないノズルに不活性ガスを供給し、さらに、選択したノズルにクリーニングガスを供給した後にそのノズルに不活性ガスを供給し、反応管の内部をクリーニングする場合には、少なくともクリーニング用ノズルより反応管内にクリーニングガスを供給し、クリーニングの終了したノズルに不活性ガスを供給するようにしたクリーニング方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

【0003】

かかるクリーニング方法では、ノズル内部にクリーニングガスを供給してノズル内部をクリーニングするとともに、反応管のクリーニングの際には、クリーニングの終了したノズルに不活性ガスを供給し、ノズルの内壁のオーバーエッチングを防止している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第５１９４０３６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、上述の特許文献１に記載の構成では、クリーニングガスを用いてノズル内部をクリーニングするため、成膜由来、つまり膜の剥がれ等のパーティクルを防止することができるが、石英からなるノズルのガラス表面の脆弱化により剥がれ落ちたパーティクル、つまり石英由来のパーティクルを除去できないという問題があった。即ち、例えば、成膜用シリコン含有ガスを供給するノズルから１種類のシリコン含有ガスのみを供給している場合でも、反応管内に分散している他のガスがノズルの吐出孔から混入し、成膜用シリコン含有ガスとの反応により反応生成物が生成され、ノズル内部にも成膜されてしまう場合がある。

【0006】

かかる膜の剥がれもパーティクルの要因となるが、膜の膨張収縮の繰り返しによりノズル内部に応力が加わり、ノズルを構成する石英ガラスの表面が脆弱化し、これにより発生する石英片もパーティクルの要因となる。クリーニングガスでは、膜由来のパーティクルは除去できるが、石英由来のパーティクルを抑制することができない。

【0007】

そこで、本発明は、石英由来のパーティクルも含めてノズル内のパーティクルを効果的に抑制できる基板処理装置、処理ガスノズル内のパーティクルコーティング方法及び基板処理方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る基板処理装置は、基板を収容して処理可能な処理容器と、
該処理容器内に互いに反応して反応生成物を生成可能な複数の処理ガスを供給可能な複数の石英ガスノズルと、
前記処理容器内を排気可能な排気手段と、
前記複数の石英ガスノズルのうち１本を前記排気手段に接続可能なバイパス配管と、
前記排気手段に接続された石英ガスノズル内を前記排気手段により排気した状態で前記石英ガスノズル内にＳｉＯ_２コーティング膜を成膜可能なシリコン含有ガス及び酸化ガスの少なくとも一方を前記処理容器内に供給可能なコーティング用ガスノズルと、を有する。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、基板処理装置に処理ガスを供給する石英ガスノズル内部のパーティクルを効果的に抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の実施形態に係る基板処理装置の一例を示した図である。

【図2】本発明の実施形態に係る基板処理装置の一例を示した図である。

【図3】処理ガスノズル内部への成膜量を膜の種類毎に示した図である。

【図4】縦型熱処理装置を用いた本実施形態に係る処理ガスノズル内のパーティクルコーティング方法及び基板処理方法を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態の説明を行う。

【0012】

図１は、本発明の実施形態に係る基板処理装置の一例を示した図である。図１に示す通り、本実施形態に係る基板処理装置は、反応管１０と、インナーチューブ１１と、ヒーター２０と、マニホールド３０と、処理ガスノズル４０と、処理ガス供給配管５０と、バイパス配管５２と、バルブ６０〜６７と、処理ガス供給源７０と、シリコン含有ガス供給源７１と、酸化ガス供給源７２と、排気管８０、８２と、分岐排気管８１と、自動圧力制御バルブ９０と、真空ポンプ１００と、圧力計１１０、１１１と、除害装置１２０と、テーブル１３０と、載置台１３１と、蓋体１４０と、昇降機構１５０と、コーティング用ガスノズル１６０と、コーティング用ガス供給配管１７０〜１７２と、ウエハボート１８０と、断熱材１９０と、筐体２００と、制御部２１０と、を有する。また、処理ガスノズル４０は吐出孔４１を有し、蓋体１４０はフランジ部１４１を有する。駆動機構１５０は、アーム１５１と回転軸１５２とを有する。また、ウエハボート１８０には、複数のウエハＷが載置される。

【0013】

図１に示す基板処理装置は、ウエハボート１８０上に複数枚のウエハＷを縦方向に所定間隔を空けた状態で積載し、処理ガスノズル４０から反応管１０、正確にはインナーチューブ１１内に処理ガスを供給しながらヒーター２０で加熱してウエハに成膜処理を行う縦型熱処理装置として構成されている。本実施形態に係る基板処理装置は、処理ガスノズルを用いて基板処理を行う基板処理装置であれば、種々の基板処理装置に適用可能であるが、本実施形態においては、基板処理装置を縦型熱処理装置として構成した例を挙げて説明する。

【0014】

反応管１０及びインナーチューブ１１は、ウエハボート１８０に載置されたウエハＷを収容し、ウエハＷに加熱処理を施すための処理容器である。反応管１０及びインナーチューブ１１は、略円筒形状を有し、ウエハボート１８０に鉛直方向に積載された数十枚〜１００枚のウエハＷを一度にバッチ処理可能な高さを有する。なお、反応管１０及びインナーチューブ１１は、種々の材料から構成されてよいが、例えば、石英から構成されてもよい。また、図１には示されていないが、インナーチューブ１１の天井は開放されているか、インナーチューブ１１の側面の排気管８０側にスリットが形成されており、真空ポンプ１００によりインナーチューブ１１内が排気可能に構成されている。

【0015】

反応管１０は、下端、つまり底面が開口しており、ウエハＷを載置したウエハボート１８０の搬入及び搬出は、下端の開口から行う構成となっている。

【0016】

ヒーター２０は、反応管１０の周囲に設けられ、外側からインナーチューブ１１内に載置されたウエハＷを加熱処理するための加熱手段である。

【0017】

マニホールド３０は、反応管１０の内部に設けられた処理ガスノズル４０に処理ガスを供給する処理ガス供給配管５０を接続する箇所である。即ち、マニホールド３０は、外部から処理ガス供給配管５０が接続可能であるとともに、接続された処理ガス供給配管５０が反応管１０の内部に設けられた処理ガスノズル４０と連通可能になるように構成されている。また、マニホールド３０は、フランジに類似した外周側に張り出した形状を有する。

【0018】

処理ガスノズル４０は、反応管１０、正確にはインナーチューブ１１の内部に処理ガスを供給するためのガス供給手段である。処理ガスノズル４０は、石英で構成され、石英ガスノズル４０と呼んでもよい。処理ガスノズル４０は、マニホールド３０からインナーチューブ１１内に挿入され、インナーチューブ１１の内周面に沿って縦に延び、内側を向いて設けられた複数の吐出孔４１からウエハＷに処理ガスを供給可能に構成されている。なお、処理ガスは、基板処理装置が成膜処理を行う場合には、成膜に必要なガスが供給され、他の処理を行う場合には、各々の用途に応じた処理ガスが供給される。

【0019】

処理ガスノズル４０は、図１においては、紙面の都合上１本しか示されていないが、複数の処理ガスノズル４０が備えられてよい。基板処理装置で行う基板処理が成膜処理である場合には、互いに反応して反応生成物を生成する複数種類の処理ガスが供給される場合が多い。成膜用の処理ガスの場合、シリコン含有ガス、有機金属含有ガス等の原料ガスと、これらの原料ガスを酸化する酸化ガス、又は原料ガスを窒化する窒化ガスとの組み合わせで用いられる場合が多い。酸化ガスとしては、例えば、オゾン、酸素、水等が用いられ、窒化ガスとしては、アンモニアが用いられる場合が多い。その他、ウエハＷのパージを行うためのパージガス供給用の処理ガスノズル４０を設けてもよい。パージガスとしては、窒素ガスに代表される不活性ガスの他、Ａｒ、Ｈｅ等の希ガスも用いられる。なお、処理ガスノズル４０が複数本設けられる場合には、略円筒形の反応管１０の周方向に沿って複数の処理ガスノズル４０を配列するように設けてもよい。

【0020】

処理ガス供給配管５０の反応管１０に接続されない他端は処理ガス供給源７０に接続され、処理ガス供給源７０からガス供給配管５０を介して処理ガスノズル４０に処理ガスを供給可能な構成となっている。

【0021】

処理ガス供給配管５０の分岐点５１からバイパス配管５２が分岐し、バイパス配管５２は排気管８２に接続され、排気管８２を介して真空ポンプ１００に接続されている。バイパス配管５２は、処理ガスノズル４０内のパーティクルを除去する際に用いられる配管である。

【0022】

処理ガス供給配管５０には、バルブ６０、６１が設けられ、バイパス配管５２にはバルブ６２、６３が設けられている。バルブ６０は、処理ガス供給源７０と処理ガスノズル４０との接続を遮断する際に用いられるバルブである。本実施形態においては、バルブ６０は必須ではなく、必要に応じて設けるようにもしてよい。バルブ６１は、バイパス配管５２と処理ガス供給源７０との接続を遮断するためのバルブであり、処理ガスノズル４０内のパーティクル除去を行うときに閉にされ、それ以外のときには開にされる。

【0023】

バルブ６２は、バイパス配管５２と処理ガス供給配管５０との接続と遮断を切り替えるためのバルブである。バルブ６３は、バイパス配管５２と排気管８２との接続と遮断を切り替えるためのバルブである。バルブ６３は、本実施形態においては必須ではなく、必要に応じて設けるようにしてもよい。

【0024】

なお、バブル６０〜６３の動作の詳細は後述する。

【0025】

処理ガス供給源７０は、処理ガスノズル４０に処理ガスを供給するためのガス貯留源である。処理ガス供給源７０は、用途に応じて種々の処理ガスを処理ガスノズル４０に供給することができるが、例えば、成膜処理を行う場合の原料ガスを処理ガスノズル４０に供給してもよい。

【0026】

排気管８０、８２は、反応管１０の内部を排気するための管路であり、真空ポンプ１００等の排気手段に接続され、反応管１０内を排気可能に構成される。また、排気管８０、８２の途中経路には、圧力を自動調整する自動圧力制御バルブ９０が設けられる。

【0027】

排気管８２には、自動圧力制御バルブ９０と真空ポンプ１００との間において、バイパス配管６３が接続される。これにより、真空ポンプ１００を用いて、排気管８２及びバイパス配管５２を介して処理ガスノズル４０内の排気が可能となる。

【0028】

真空ポンプ１００は、反応管１０内を真空排気するための排気手段であり、例えば、ドライポンプが使用される。なお、真空ポンプ１００は、反応管１０内を排気できれば、ドライポンプに限らず、種々の排気手段を用いてよい。

【0029】

なお、バイパス配管５２には圧力計１１０が設けられ、圧力の測定が可能となっている。

【0030】

分岐排気管８１は、排気管８０の圧力を測定したり、反応管１０の圧力を大気圧にするために圧力自動制御バルブ９０を閉にしているときに、圧力を上げ過ぎて低下させたりする場合等に用いる配管である。排気管８０の圧力を測定する場合には、バルブ６４を開にして圧力計１１１で圧力を測定する。一方、蓋体１４０を下降させる際、反応管１０の圧力を大気圧にするが、反応管１０の内圧が大気圧よりも高くなった場合には、バルブ６５を開放して圧力を低下させることができる。

【0031】

除害装置１２０は、真空ポンプ１００の下流側に設けられ、有害物質を無害物質に変える処理を行う装置である。

【0032】

テーブル１３０は、ウエハボート１８０を載置する載置台１３１を支持するための支持テーブルである。

【0033】

載置台１３１は、テーブル１３０上に設けられ、テーブル１３０とともにウエハボート１８０を載置支持するための支持台である。なお、テーブル１３０及び載置台１３１も、例えば、石英で構成されてもよい。

【0034】

蓋体１４０は、反応管１０の下端の開口を密閉可能な蓋部材である。蓋体１４０の上部にはシール材１４２を上面に有するフランジ部１４１が設けられ、反応管１０の開口を密閉可能な構成となっている。フランジ部１４１は、例えば石英から構成されてもよい。図１には示されていないが、シール材１４２が反応管１０の外周側の底面の一部と接触し、密閉した状態で蓋体１４０を閉めることができる構成となっている。

【0035】

昇降機構１５０は、蓋体１４０を昇降させるための機構であり、アーム１５１及び回転軸１５２を有する。回転軸１５２は、昇降機構１５０に支持されたアーム１５１の先端に取り付けられており、蓋体１４０を貫通し、先端にテーブル１３０が固定されている。これにより、蓋体１４０を固定したまま回転させない一方、回転軸１５２でウエハボート１８０を回転させながら基板処理を行うことができる。昇降機構１５０は、ウエハボート１８０及び蓋体１４０等を一体的に昇降できるとともに、テーブル１３０、載置台１３１及びウエハボート１８０のみ回転可能に構成されている。なお、テーブル１３０を蓋体１４０側へ固定して設け、ウエハボート１８０を回転させることなくウエハＷの処理を行うようにしてもよい。

【0036】

よって、蓋体１４０は、ウエハＷが載置されたウエハボート１８０を支持した状態で昇降可能に構成されており、ウエハボート１８０を支持した状態で反応管１０の下端の開口を密閉可能に構成されている。よって、ウエハボート１８０の反応管１０への搬入及び反応管１０からの搬出は、蓋体１４０の上方にウエハボート１８０が支持された状態で蓋体１４０を昇降させることにより行う。

【0037】

コーティング用ガスノズル１６０は、成膜処理を行う前に、処理ガスノズル４０の内壁をＳｉＯ_２膜でコーティングすべく、シリコン含有ガス及び酸化ガスの少なくとも一方を反応管１０内に供給するためのノズルである。処理ガスノズル４０は石英で形成されているため、同じ材料であるＳｉＯ_２でコーティングすることにより、処理ガスノズル４０を劣化させること無く、処理ガスノズル４０内のパーティクルを固定することが可能である。即ち、処理ガスノズル４０の内壁にパーティクルが存在していても、その上からＳｉＯ_２コーティング膜を被せるように形成することにより、パーティクルを移動させず、固定した状態で成膜処理を行うことができる。

【0038】

コーティング用ガス供給配管１７０〜１７２は、コーティング用ガスであるシリコン含有ガス及び酸化ガスをコーティング用ガスノズル１６０に供給するための配管である。コーティング用ガス供給配管１７１は、シリコン含有ガス供給源７１に接続されたシリコン含有ガス供給用の配管である。コーティング用ガス供給配管１７１には、バルブ６６が設けられている。

【0039】

一方、コーティング用ガス供給配管１７２は、酸化ガス供給源７２に接続された酸化ガス供給用の配管である。コーティング用ガス供給配管１７２には、バルブ６７が設けられている。

【0040】

また、コーティング用ガス供給配管１７０は、コーティング用ガス供給配管１７１とコーティング用ガス供給配管１７２の合流配管であり、ＡＬＤ（Atomic Layer Deposition、原子層堆積法）成膜を行う場合には、シリコン含有ガスと酸化ガスが交互に供給されるため、コーティング用ガス供給配管１７０からは、常にシリコン含有ガス又は酸化ガスのいずれか一方が供給される。

【0041】

なお、コーティング用ガスノズル１６０及びバルブ６６、６７の切り替え動作の詳細については後述する。

【0042】

ウエハボート１８０は、上述のように、複数のウエハＷを縦方向において所定間隔を有して、各々を水平に保持可能な基板保持具である。ウエハボート１８０も、例えば石英で構成されてもよい。

【0043】

断熱材１９０は、ヒーター２０の熱が外部に漏れないようにするための手段である。反応管１０及びヒーター２０を覆うように設けられる。

【0044】

筐体２００は、縦型熱処理装置全体を覆うハウジング手段である。筐体２００の内部に断熱材１９０が充填され、外部に放出される熱を抑制する。

【0045】

制御部２１０は、縦型熱処理装置全体を制御する手段である。制御部２１０は、バルブ６０〜６７の開閉の切り替え及び真空ポンプ１００の運転も制御する。制御部２１０は、種々の演算処理手段から構成されてよいが、例えば、ＣＰＵ（中央処理装置、Central Processing Unit）及びＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等のメモリを有し、プログラムにより動作するマイクロコンピュータから構成されてもよいし、特性の用途向けに複数機能の回路を１つにまとめた集積回路であるＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等から構成されてもよい。制御部２１０は、演算処理機能を有し、熱処理装置全体を制御することができれば、種々の手段から構成されてよい。

【0046】

縦型熱処理装置は、図１で示した構成の他、ＦＯＵＰ（Front Opener Unified Pod）等のウエハカセットからウエハボート１８０にウエハＷを移載するウエハ移載機構等を備えるが、それらの要素は、本実施形態に係る基板処理装置の特徴部分との関連性は薄いため、本実施形態においては、その図示及び説明は省略する。

【0047】

次に、本発明の実施形態に係る処理ガスノズル内のパーティクルコーティング方法及び基板処理方法の原理について説明する。

【0048】

図２は、本発明の実施形態に係る処理ガスノズル内のパーティクルコーティング方法及び基板処理方法の原理について説明するための図である。

【0049】

図２（ａ）は、パーティクルＰ１が付着した処理ガスノズル４０の内壁の状態を示した図である。パーティクルＰ１の種類は特に問わないが、石英起因の石英片であると仮定する。

【0050】

図２（ｂ）は、本実施形態に係る処理ガスノズル内のパーティクルコーティング方法を実施した状態を示した図である。パーティクルＰ１の上を含む処理ガスノズル４０の内壁の全面を覆うようにＳｉＯ_２コーティング膜２２０が形成される。これにより、パーティクルＰ１が固定され、処理ガスノズル４０から噴き出してウエハＷ上に散布されることを防止することができる。ＳｉＯ_２は、石英を構成する化合物でもあるため、処理ガスノズル４０の内面を補強したような状態となり、処理ガスノズル４０に悪影響を全く及ぼさない。この点、異物からなる膜をコーティングする場合とは大きく異なる。

【0051】

図２（ｃ）は、成膜処理を実施した状態を示した図である。成膜処理においては、処理ガスノズル４０からは成膜処理に用いられる１種類の処理ガスを供給するが、インナーチューブ１１内に拡散している他の処理ガスが処理ガスノズル４０内に混入し、ＳｉＯ_２コーティング膜２２０上に成膜用の膜２３０がある程度堆積してしまう。パーティクルＰ１は、成膜処理時にも処理ガスノズル４０内に固定され、ウエハＷ上に散布されることを防止することができる。なお、成膜処理で形成される膜２３０の種類は問わず、ＳｉＯ_２コーティング膜２２０と同じくシリコン酸化膜であってもよいし、有機金属元素を含むｈｉｇｈ−ｋ膜であってもよい。また、酸化膜に限らず、窒化膜であってもよい。このように、本実施形態に係る処理ガスノズル内のパーティクルコーティング方法は、種々のプロセスに適用することができる。また、石英起因のパーティクルＰ１が発生し易いのは成膜処理であるが、総ての種類のパーティクルＰ１に有効であるので、成膜処理に限らず、他の基板処理にも適用可能である。

【0052】

図２（ｄ）は、ドライクリーニングを行った状態を示した図である。成膜処理後は、必要に応じてドライクリーニングを行うことにより、成膜された膜２３０を除去することができる。ドライクリーニングは、成膜毎に行ってもよいし、膜２３０の累積膜厚が所定厚さ（μｍ）に到達したときに実施するようにしてもよい。その際の累積膜厚は、処理ガスノズル４０内で測定しなくてもよく、インナーチューブ１１内のいずれかの箇所で行えば十分である。

【0053】

ドライクリーニングは、成膜処理に用いる膜２３０の除去を目的としているので、ＳｉＯ_２コーティング膜２２０は除去されずに残る。

【0054】

なお、ドライクリーニング後に新たなパーティクルＰ２が発生する可能性があるが、新たなパーティクルＰ２はＳｉＯ_２コーティング膜２２０上に載ることになる。

【0055】

図２（ｅ）は、２回目の処理ガスノズル内のパーティクルコーティング方法を実施した状態を示した図である。これにより、新たなパーティクルＰ２上にもＳｉＯ_２コーティング膜２２１が形成され、パーティクルＰ１、Ｐ２が処理ガスノズル４０の内壁上に固定される。

【0056】

図２（ｆ）は、２回目の成膜処理を実施した状態を示した図である。ＳｉＯ_２コーティング膜２２１上に膜２３１が成膜されるが、パーティクルＰ１、Ｐ２は処理ガスノズル４０内に固定されて留まり、成膜処理に悪影響を及ぼすことは無い。

【0057】

このように、本実施形態に係る処理ガスノズル内のパーティクルコーティング方法及び基板処理方法によれば、石英起因のパーティクルを含めて処理ガスノズル４０内のパーティクルを固定することができ、基板処理時のパーティクルＰ１、Ｐ２のウエハＷ上への散布を防止することができる。

【0058】

図３は、処理ガスノズルの内部の下部への成膜量をシリコン含有膜の種類毎に示した図である。成膜時における処理ガスノズル４０の下部は、成膜が行われる処理ガスノズル４０の上部よりも低い温度となっており、成膜し難い状態となっている。しかしながら、図３に示される通り、成膜領域外の比較的温度が低い処理ガスノズル４０の下部であっても、ＳｉＯ_２膜の成膜量は、他の種類のシリコン含有膜（ポリシリコン膜、ＳｉＮ膜）よりも著しく多い。本実施形態に係る処理ガスノズル内のパーティクルコーティング方法では、このような低温でも成膜が可能なＳｉＯ_２膜の性質を利用し、成膜時のように反応管１０内を高温にすること無く、低温で処理ガスノズル４０の内部にＳｉＯ_２コーティング膜を形成している。

【0059】

次に、図１で説明した本実施形態に係る基板処理装置、即ち縦型熱処理装置を用いて、本実施形態に係る処理ガスノズル内のパーティクルコーティング方法及び基板処理方法を実施するための動作について説明する。

【0060】

図４は、縦型熱処理装置を用いた本実施形態に係る処理ガスノズル内のパーティクルコーティング方法及び基板処理方法を説明するための図である。図４においては、構成要素は図１と同様であるので、同一の構成要素に同一の参照符号を付してその説明を省略する。

【0061】

本実施形態に係る処理ガスノズル内のパーティクルコーティング方法は、上述のように、成膜処理を行う前に実施される。よって、ウエハＷを反応管１０内に搬入しない状態で、かつ蓋体１４０は密閉した状態で行う。

【0062】

本実施形態に係る処理ガスノズル内のパーティクル除去方法では、まず、バルブ６１を閉に切り替えるとともに、バルブ６２を開に切り替える。また、バイパス配管５２にバルブ６３が設けられ、これが閉となっていた場合には、開に切り替える。つまり、処理ガスノズル４０と処理ガス供給源７０との接続経路をバルブ６１で遮断するとともに、バルブ６２及びバルブ６３を開にし、処理ガスノズル４０と真空ポンプ１００との接続経路を、バイパス配管５２を介して形成する。これにより、真空ポンプ１００で処理ガスノズル４０の内部を真空排気することが可能となる。なお、バルブ６０は、成膜時も開であるので、そのまま開の状態が維持される。よって、バルブ６０は存在しなくてもよい。

【0063】

また、自動圧力制御バルブ９０を開から閉に切り替え、排気管８０からの排気は停止させ、処理ガスノズル４０からのみ排気が行われる状態とする。

【0064】

次いで、コーティング用ガスノズル１６０から、シリコン含有ガス及び酸化ガスの少なくとも一方を供給する。シリコン含有ガスは、シリコン元素を含有する種々のガスを用いてよいが、例えば、モノシランガスやジシランガス等のシランガスを用いるようにしてもよい。また、酸化ガスも、オゾンガス、酸素ガス、水等の用途に応じたガスを選択することができる。

【0065】

ここで、コーティング対象となる処理ガスノズル４０が原料ガスを供給するノズルであり、他の処理ガスノズル４０の中に酸化ガスを供給するノズルが存在する場合には、酸化ガスを他の処理ガスノズル４０から供給し、コーティング用ガスノズル１６０からはシリコン含有ガスを供給すればよい。これにより、反応管１０（正確にはインナーチューブ１１）内に供給されたシリコン含有ガス及び酸化ガスは、処理ガスノズル４０内に吸引され、処理ガスノズル４０の内壁にＳｉＯ_２コーティング膜２２０を形成する。

【0066】

一方、コーティング対象となる処理ガスノズル４０が酸化ガスを供給するノズルであり、他の処理ガスノズル４０にシリコン含有ガスを供給するノズルが存在する場合には、そのノズルからシリコン含有ガスを供給し、コーティング用ガスノズル１６０からは、酸化ガスを供給すればよい。この場合にも、処理ガスノズル４０の内壁にＳｉＯ_２コーティング膜２２０を形成することができる。

【0067】

また、複数本の処理ガスノズル４０の中に、シリコン含有ガスを供給するノズルも酸化ガスを供給するノズルも含まれていない場合には、コーティング用ガスノズル１６０からシリコン含有ガス及び酸化ガスの双方を供給すればよい。ＡＬＤ成膜では、異なる種類のガスの供給を交互に行うため、１本のコーティング用ガスノズル１６０から交互にシリコン含有ガスと酸化ガスを供給するようにすれば、ＡＬＤ成膜によりコーティング対象の処理ガスノズル４０の内壁にＳｉＯ_２コーティング膜２２０を形成することができる。更に、シリコン含有ガス供給用のコーティング用ガスノズル１６０と酸化ガス供給用のコーティング用ガスノズル１６０とを別個に設け、ＡＬＤ成膜を行ってもよい。

【0068】

コーティング対象とする処理ガスノズル４０は、順次切り替え可能であり、バイパス配管５２に順次接続可能な構成とすればよい。即ち、コーティング対象とする処理ガスノズル４０をバイパス配管５２に接続してコーティングを行う、という作業を順次実施すればよい。バルブ等の切り替えにより、バイパス配管５２への接続切替は容易に行うことができる。

【0069】

また、１本のバイパス配管５２に複数本の処理ガスノズル４０を同時に接続可能な構成としてもよい。これにより、複数本の処理ガスノズル４０のコーティングを一度に行うことができ、コーティング時間を短縮することができる。ここで、バイパス配管５２に接続する複数本の処理ガスノズル４０は、総ての処理ガスノズル４０であってもよいし、全体の中の一部、例えば、１２本の処理ガスノズルが存在するときに、そのうちの３本を同時にバイパス配管５２に接続する、という接続方法であってもよい。いずれの場合であっても、コーティング時間を短縮することができる。

【0070】

また、バイパス配管５２を複数の処理ガスノズル４０に１対１に対応させて複数本設け、総ての処理ガスノズル４０内に同時にＳｉＯ_２コーティング膜２２０の形成を行ってもよい。この場合、バイパス配管５２の本数は多くなるが、同時に総ての処理ガスノズル４０内にＳｉＯ_２コーティング膜２２０を形成することが可能なため、コーティング時間を大幅に短縮できる。

【0071】

また、複数の処理ガスノズル４０に１対１ではなく、半分、１／３の本数のバイパス配管５２を設け、２回又は３回のコーティングで総ての処理ガスノズル４０の内部にＳｉＯ_２コーティング膜２２０を形成することも可能である。

【0072】

このように、バイパス配管５２への処理ガスノズル４０の接続構成及びバイパス配管５２の本数は、用途に応じて種々の構成とすることが可能である。

【0073】

このようにしてＳｉＯ_２コーティング膜２２０の形成を行った後は、バイパス配管５２のバルブ６２、６３を閉にしてバイパス配管５２の接続を遮断する。

【0074】

この後、成膜処理を行う場合には、蓋体１４０を下降させる。そして、載置台１３１上に複数枚のウエハＷを保持したウエハボート１８０を設置し、蓋体１４０を上昇させて反応管１０内に搬入し、蓋体１４０を閉じて反応管１０を密閉する。

【0075】

次いで、自動圧力制御バルブ９０を開にし、反応管１０の内部の排気を開始する。

【0076】

反応管１０内が所定の圧力に到達したら、バルブ６１を開にし、処理ガスノズル４０から処理ガスを供給し、成膜処理を行う。図２（ｃ）で説明したように、パーティクルＰ１は処理ガスノズル４０内の内壁に固定されて留まるので、ウエハＷ上の成膜に悪影響を及ぼすことを防止することができる。

【0077】

なお、成膜処理においては、インナーチューブ内にパージガス供給ノズルを適宜設置し、パージガスをインナーチューブ１１内に適宜供給する工程を入れてもよい。特に、ＡＬＤ成膜を行う場合には、供給する処理ガスの種類が変化する際、間にパージガスを供給する場合が多い。パージガスは、窒素ガスの他、Ａｒ、Ｈｅ等の希ガスを用いることができる。

【0078】

成膜処理が終了したら、蓋体６０を下降させてウエハボート１８０を搬出するが、その後、必要に応じて、ウエハＷの無い状態で蓋体６０を密閉してドライクリーニングを行うようにしてもよい。

【0079】

ドライクリーニングは、例えば、ＨＦ等のフッ素含有ガス、または、フッ素ガスと水素を用いて行ってもよい。ドライクリーニングは、専用のガスノズルを反応管１０内に設け、そのガスノズルからＨＦ等のフッ素含有ガスをクリーニングガスとして供給することにより行ってもよい。これにより、処理ガスノズル４０の内壁に付着した膜２３０を除去することができる。

【0080】

なお、ドライクリーニングの頻度は、成膜毎でもよいし、所定の膜厚到達時でもよい。

【0081】

その後は、再びコーティング、成膜を繰り返すことにより、パーティクルを抑制した成膜処理を行うことができる。

【0082】

なお、コーティング工程は、成膜処理毎に行うことが好ましいが、必要に応じて、数回の成膜処理毎に１回行うようにしてもよい。用途に応じて、そのような調整は適宜行うことができる。

【0083】

また、バルブ６０〜６７、自動圧力制御バルブ９０の開閉、真空ポンプ１００の動作の制御は、制御部２１０で行うようにしてよい。

【0084】

本実施形態に係る基板処理装置、処理ガスノズル内のパーティクルコーティング方法及び基板処理方法によれば、石英製の処理ガスノズル４０内部を同一化合物のＳｉＯ_２コーティングすることにより、処理ガスノズル４０に何ら影響を与えることなくパーティクルＰ１、Ｐ２を処理ガスノズル４０内に固定し、高品質の基板処理を行うことができる。

【0085】

以上、本発明の好ましい実施形態について詳説したが、本発明は、上述した実施形態に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施形態に種々の変形及び置換を加えることができる。

【符号の説明】

【0086】

１０ 反応管
１１ インナーチューブ
２０ ヒーター
３０ マニホールド
４０ 処理ガスノズル
４１ 吐出孔
５０ 処理ガス供給配管
６０〜６７ バルブ
７０ 処理ガス供給源
７１ シリコン含有ガス供給源
７２ 酸化ガス供給源
８０ 排気管
８１ 分岐排気管
９０ 自動制御バルブ
１００ 真空ポンプ
１６０ コーティング用ガスノズル
１７０〜１７１ コーティング用ガス供給配管
１８０ ウエハボート
２１０ 制御部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】