(57)【要約】【課題】  バイパス配管の下流側に専用の真空ポンプを設けることなく、バイパス配管からガス排気系へと排気された処理ガスの処理室内への逆拡散を抑制する。【解決手段】  基板を収容する処理室と、基板を処理する処理ガスを処理ガス源から処理室内へ供給するガス供給系と、処理室内の雰囲気を排気するガス排気系と、ガス排気系に直列に設けられた少なくとも２つの真空ポンプと、ガス供給系とガス排気系とを処理室を介さずに接続するバイパス配管と、を含み、真空ポンプの内、ガス排気系を流れるガスの最上流側に位置する真空ポンプはメカニカルブースタポンプであって、バイパス配管は、メカニカルブースタポンプとその下流に位置する真空ポンプとの間の位置に接続される。【選択図】  図２
2010067788.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を収容する処理室と、
前記基板を処理する処理ガスを処理ガス源から前記処理室内へ供給するガス供給系と、
前記処理室内の雰囲気を排気するガス排気系と、
前記ガス排気系に直列に設けられた少なくとも２つの真空ポンプと、
前記ガス供給系と前記ガス排気系とを前記処理室を介さずに接続するバイパス配管と、を含み、
前記真空ポンプの内、前記ガス排気系を流れるガスの最上流側に位置する真空ポンプはメカニカルブースタポンプであって、前記バイパス配管は、前記メカニカルブースタポンプとその下流に位置する真空ポンプとの間の位置に接続される基板処理装置。
【請求項２】
前記ガス排気系の前記バイパス配管との接続部よりもガスの下流側の真空ポンプは、ドライポンプである請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項３】
前記ガス排気系の前記バイパス配管との接続部よりもガスの下流側の真空ポンプは、メカニカルブースタポンプである請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項４】
前記ガス排気系の前記バイパス配管との接続部よりもガス下流側の真空ポンプは、上流側から順にメカニカルブースタポンプとドライポンプである請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項５】
前記処理ガス源が複数設けられ、前記バイパス配管は前記処理ガス源に対応する数を有し、それぞれの前記バイパス配管が前記メカニカルブースタポンプとその下流に位置する真空ポンプとの間の位置に接続される請求項１に記載の基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板を処理する基板処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エピタキシャルシリコン膜（Ｅｐｉ−Ｓｉ膜）やエピタキシャルシリコンゲルマニウム膜（Ｅｐｉ−ＳｉＧｅ膜）等の膜は、基板を収容した処理室内に処理ガス（プロセスガス）を供給することにより成長させることができる。なお、エピタキシャル膜の成長に際しては、処理室内への処理ガスの供給流量を安定させることが必要となる場合がある。かかる場合、処理室内に処理ガスを供給する前に、ガス供給系に設けられたバイパス配管から処理ガスを排気することにより、ガス供給系からの処理ガスの供給流量を安定させていた。
【０００３】
従来の基板処理装置においては、バイパス配管の下流側は、処理室内を排気するガス排気系に設けられた真空ポンプの上流側に接続されていた。ガス排気系の真空ポンプは、例えば上流から順に設けられたメカニカルブースタポンプとドライポンプとから構成されており、例えば３万ｓｌｍでの排気が可能なように構成されていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、処理ガスをバイパス配管から排気させると、バイパス配管からガス排気系へと流れた処理ガスが、処理室内へと瞬間的に逆拡散（逆流）してしまう場合があった。その結果、ガス排気系内に残留していた異物等が処理ガスと共に処理室内に侵入してしまい、基板処理の品質低下や歩留り悪化を招いてしまう場合があった。処理室内への逆拡散を回避するには、バイパス配管の下流側をガス排気系に接続せず、バイパス配管の下流側に専用の真空ポンプを設ける構成も考えられる。しかしながら、かかる場合には基板処理装置の構成が複雑化してしまい、基板処理装置のコストや設置スペース（フットプリント）が増大してしまう場合があった。
【０００５】
そこで本発明は、バイパス配管の下流側に専用の真空ポンプを設けることなく、バイパス配管からガス排気系へと排気された処理ガスの処理室内への逆拡散を抑制することが可能な基板処理装置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】
【０００６】
本発明の一態様によれば、基板を収容する処理室と、前記基板を処理する処理ガスを処理ガス源から前記処理室内へ供給するガス供給系と、前記処理室内の雰囲気を排気するガス排気系と、前記ガス排気系に直列に設けられた少なくとも２つの真空ポンプと、前記ガス供給系と前記ガス排気系とを前記処理室を介さずに接続するバイパス配管と、を含み、前記真空ポンプの内、前記ガス排気系を流れるガスの最上流側に位置する真空ポンプはメカニカルブースタポンプであって、前記バイパス配管は、前記メカニカルブースタポンプとその下流に位置する真空ポンプとの間の位置に接続される基板処理装置が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明にかかる基板処理装置によれば、バイパス配管の下流側に専用の真空ポンプを設けることなく、バイパス配管からガス排気系へと排気された処理ガスの処理室内への逆拡散を抑制することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
上述したように、Ｅｐｉ−Ｓｉ膜やＥｐｉ−ＳｉＧｅ膜は、基板を収容した処理室内に処理ガスを供給することにより成長させることができる。エピタキシャル膜を成長させる際には、Ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜等の多結晶膜を成長させるときに比べて、処理ガスの供給流量について高い安定性が求められる場合がある。
【０００９】
例えば、シリコン基板上にＥｐｉ−ＳｉＧｅ膜を成長させるには、処理室内に例えばＳｉＨ４ガスやＳｉ２Ｈ６ガス等のシラン系ガス、ＧｅＨ４ガス等のゲルマン系ガス、あるいはＣｌ２ガス等の塩素系ガスを順次あるいは同時に供給するが、ＳｉとＧｅの比率を正確に制御するには処理室２０１内に供給する各種ガスの流量を安定させる必要がある。また、Ｅｐｉ−ＳｉＧｅ膜に所定量のホウ素（Ｂ）元素をドープするには、処理室内に例えばＨ２ガスで希釈したＢ２Ｈ６ガスをさらに供給するが、Ｂのドープ量を正確に制御するには処理室内に供給する各種ガスの流量を同様に安定させる必要がある。また、Ｅｐｉ−Ｓｉ膜を成長させるには、処理室内にＳｉＨ４ガスやＳｉ２Ｈ６ガス等のシラン系ガスを供給した後、処理室２０１内にＣｌ２ガスを短時間（例えば３０秒）供給する工程を繰り返すが、かかる方法においても処理室内へのＣｌ２ガスの供給流量を安定させる必要がある。
【００１０】
処理ガスの供給流量を安定させるには、処理室内への処理ガスの供給を開始する前に、ガス供給系に設けられたバイパス配管から処理ガスを排気してやることが有効である。バイパス配管から処理ガスを排気することにより、ガス供給系からの処理ガスの供給流量が供給開始直後に一時的に過大になってしまうオーバーシュート（ｏｖｅｒ  ｓｈｏｏｔ）現象等を収束させることができる。オーバーシュート収束後に処理室内への処理ガスの供給を開始することにより、処理室内への処理ガスの供給流量を安定させることができる。
【００１１】
しかしながら、発明者等の鋭意研究によれば、従来の基板処理装置の構成では、処理ガスをバイパス配管から排気させようとすると、バイパス配管からガス排気系へ流れた処理ガスが、ガス排気系の下流側に流れずに処理室内へと瞬間的に逆拡散（逆流）してしまう場合があることが判明した。発明者等は、処理ガスの逆拡散を抑制する方法について鋭意研究を行った結果、バイパス配管の下流側の接続先を工夫することにより、上述の課題を解決可能であるとの知見を得た。
【００１２】
＜本発明の一実施形態＞
以下に、上述の知見を基になされた本発明の一実施形態について説明する。
【００１３】
（１）基板処理装置の構成
まず、本発明の一実施形態にかかる基板処理装置の構成について、図１を参照しながら説明する。
【００１４】
図１に示すように、本実施形態にかかる基板処理装置１０１は、筐体１１１を有している。筐体１１１の内部の前面側（図１の右側）には、カセットステージ１１４が設けられている。カセットステージ１１４は、図示しない外部搬送装置との間で、基板収納容器としてのカセット（ポッド）１１０の授受を行うように構成されている。また、カセットステージ１１４の後側には、カセット１１０を昇降移動させる昇降手段としてのカセットエレベータ１１８が設けられている。カセットエレベータ１１８には、カセット１１０を水平移動させる搬送手段としてのカセット移載機１１８ｂが設けられている。さらに、カセットエレベータ１１８の後側には、カセット１１０の載置手段としてのカセット棚１１８ａが設けられている。カセット棚１１８ａには、移載棚１２３が設けられている。移載棚１２３には、処理対象の基板や処理後の基板を収容したカセット１１０が一時的に載置されている。また、カセットステージ１１４の上方には、カセット１１０の載置手段としての予備カセット棚１０７が設けられている。そして、予備カセット棚１０７の上方には、
クリーンエアを筐体１１１の内部に流通させるクリーンユニット１３４ａが設けられている。
【００１５】
筐体１１１の後部（図１の左側）の上方には、下端部が開放した円筒形状の処理炉２０２が垂直に設けられている。処理炉２０２の詳細な構成については後述する。
【００１６】
処理炉２０２の下方には、昇降手段としてのボートエレベータ１１５が設けられている。ボートエレベータ１１５の下端部には、昇降基板２５２が設けられている。昇降基板２５２上には、基板保持手段としてのボート１３０が、蓋体としてのシールキャップ２１９を介して垂直に取り付けられている。ボートエレベータ１１５及びボート１３０の構成については後述する。ボートエレベータ１１５が上昇すると、処理炉２０２の内部にボート１３０が搬入されると共に、処理炉２０２の下端部がシールキャップ２１９により気密に封止されるように構成されている。また、処理炉２０２の下端部の横には、閉塞手段としての炉口シャッタ１４７が設けられている。炉口シャッタ１４７は、ボートエレベータ１１５が下降している間、処理炉２０２の下端部を気密に閉塞するように構成されている。
【００１７】
処理炉２０２とカセット棚１１８ａとの間には、ウエハ２００を昇降移動させる昇降手段としての移載エレベータ１２５ｂが設けられている。移載エレベータ１２５ｂには、ウエハ２００を水平移動させる搬送手段としてのウエハ移載機１１２が取り付けられている。
【００１８】
（２）基板処理装置の動作
続いて、本実施形態にかかる基板処理装置の動作について、図１を参照しながら説明する。
【００１９】
まず、ウエハ２００が装填されたカセット１１０が、図示しない外部搬送装置により搬送されて、カセットステージ１１４上に載置される。この際、ウエハ２００が縦向きの姿勢になるように載置される。その後、カセットステージ１１４が９０°回転することにより、ウエハ２００の表面は基板処理装置の上方（すなわち図１の上方）を向き、ウエハ２００は水平姿勢となる。
【００２０】
その後、カセットエレベータ１１８の昇降動作および水平動作と、カセット移載機１１８ｂの進退動作および回転動作との協調動作により、カセット１１０が、カセットステージ１１４上からカセット棚１１８ａ上または予備カセット棚１０７上へと搬送される。その後、ウエハ２００の移載に供されるカセット１１０が、カセットエレベータ１１８およびカセット移載機１１８ｂの協調動作により、移載棚１２３上へと移載される。
【００２１】
その後、ウエハ移載機１１２の進退動作および回転動作と、移載エレベータ１２５ｂの昇降動作との協調動作により、移載棚１２３上のカセット１１０内に装填されていたウエハ２００が、下降状態のボート１３０内に移載（装填）される。
【００２２】
その後、ボートエレベータ１１５が上昇することにより、処理炉２０２の内部にボート１３０が搬入されると共に、シールキャップ２１９により処理炉２０２の内部が気密に封止される。そして、気密に閉塞され減圧された処理炉２０２内でウエハ２００が加熱され、処理炉２０２内に処理ガスが供給されることにより、ウエハ２００の表面に所定の処理がなされる。かかる処理の詳細については後述する。
【００２３】
ウエハ２００への処理が完了すると、上述の手順とは逆の手順により、処理後のウエハ２００が、ボート１３０内から移載棚１２３上のカセット１１０内へと移載される。そして、処理後のウエハ２００を格納したカセット１１０が、カセット移載機１１８ｂにより
、移載棚１２３上からカセットステージ１１４上へと移載され、図示しない外部搬送装置により筐体１１１の外部へと搬送される。なお、ボートエレベータ１１５が下降した後は、炉口シャッタ１４７が処理炉２０２の下端部を気密に閉塞して、処理炉２０２内へ外気が侵入することを防止している。
【００２４】
（３）処理炉の構成
続いて、本実施形態にかかる基板処理装置が備える処理炉２０２及びその周辺の構成について、図２〜図４を参照しながら説明する。図２は、本発明の一実施形態にかかる基板処理装置が備える処理炉の概略構成図である。図３は、本発明の一実施形態にかかる基板処理装置が備えるガス供給系、バイパス配管、ガス排気系の概略構成図である。図４は、図３に示すバイパス配管、ガス排気系の他の構成例を示す概略構成図である。
【００２５】
（処理室）
図２に示すように、本実施形態にかかる処理炉２０２は、反応管としてのアウターチューブ２０５を有している。アウターチューブ２０５は、石英（ＳｉＯ２）または炭化シリコン（ＳｉＣ）等の耐熱材料からなり、上端が閉塞し下端が開口した円筒形状に形成されている。アウターチューブ２０５の内側の筒中空部には、減圧下で基板としてのウエハ２００を処理する処理室２０１が形成されている。処理室２０１は、基板としてのウエハ２００を、後述するボート１３０によって水平姿勢で垂直方向に多段に整列した状態で収容可能に構成されている。なお、本発明は、処理室２０１内に複数枚のウエハ２００が収容される場合に限定されず、処理室２０１内に１枚のウエハ２００が収容される場合であっても好適に適用可能である。
【００２６】
アウターチューブ２０５の外側には、アウターチューブ２０５と同心円状に、加熱機構としてのヒータ２０６が設けられている。ヒータ２０６は円筒形状であり、ヒータ素線とその周囲に設けられた断熱部材とにより構成され、図示しない保持体に支持されることにより垂直に据え付けられている。なお、ヒータ２０６の近傍には、処理室２０１内の温度を検出する温度検出体としての温度センサ（図示せず）が設けられている。ヒータ２０６及び温度センサには、温度制御部３０２が電気的に接続されている。温度制御部３０２は、温度センサにより検出された温度情報に基づきヒータ２０６への通電具合を調節し、処理室２０１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制御する。
【００２７】
アウターチューブ２０５の下方には、アウターチューブ２０５と同心円状に、マニホールド２０９が配設されている。マニホールド２０９は、例えば、ステンレス等からなり、上端及び下端が開口した円筒形状に形成されている。このマニホールド２０９は、アウターチューブ２０５を支持するように設けられている。なお、マニホールド２０９とアウターチューブ２０５との間には、シール部材としてのＯリングが設けられている。また、マニホールド２０９の下方には、予備室としてのロードロック室１４０が設けられている。ロードロック室１４０の天板２５１とマニホールド２０９との間には、シール部材としてのＯリングが設けられている。このマニホールド２０９が天板２５１により支持されることにより、アウターチューブ２０５は垂直に据え付けられた状態となっている。このアウターチューブ２０５とマニホールド２０９とにより反応容器が形成される。なお、天板２５１には、処理炉２０２の開口部である炉口２６１が設けられている。
【００２８】
（ガス供給系）
図２に示すように、マニホールド２０９の側壁には、ウエハ２００を処理する第１処理ガスを処理室２０１内へ供給する第１ガス供給系としての第１ガス供給管１５０と、ウエハ２００を処理する第２処理ガスを処理室２０１内へ供給する第２ガス供給系としての第２ガス供給管１６０と、ウエハ２００を処理する第３処理ガスを処理室２０１内へ供給する第３ガス供給系としての第３ガス供給管１７０とが合流するように一本化して接続され
ている。第１ガス供給管１５０、第２ガス供給管１６０、第３ガス供給管１７０が合流するように一本化した下流側には、処理室２０１内に処理ガスを供給するガス供給ノズル２２０が接続されている。ガス供給ノズル２２０は、処理室の内壁に沿うように鉛直方向に配設されている。ガス供給ノズルには、積層されたウエハ２００間の空間に処理ガスを供給するように、図示しないガス供給孔がそれぞれ設けられている。また、ガス供給ノズルは、かかる形態に限定されず、高さの異なる複数の支流ノズルに下流側が分岐されていてもよく、かかる場合、各支流ノズルには上述のガス供給孔を設けられず、各支流ノズルの下流端部から上方へ向けて処理ガスが供給されることとしてもよい。
【００２９】
第１ガス供給管１５０には、上流から順に、第１処理ガスを供給する第１処理ガス供給源１５３、流量制御手段としてのマスフローコントローラ（ＭＦＣ）１５２、バルブ１５１が直列に設けられている。第２ガス供給管１６０には、上流から順に、第２処理ガスを供給する第２処理ガス供給源１６３、流量制御手段としてのマスフローコントローラ（ＭＦＣ）１６２、バルブ１６１が直列に設けられている。第３ガス供給管１７０には、上流から順に、第３処理ガスを供給する第３処理ガス供給源１７３、流量制御手段としてのマスフローコントローラ（ＭＦＣ）１７２、バルブ１７１が直列に設けられている。第１処理ガス供給源１５３は、第１処理ガスとして例えば可燃性ガスであるＳｉＨ４ガスやＳｉ２Ｈ６ガス等のシラン系ガスやＧｅＨ４ガス等のゲルマン系ガスを供給するように構成され、第２処理ガス供給源１６３は第２処理ガスとして例えば支燃性ガスであるＣｌ２ガスを供給するように構成され、第３処理ガス供給源１７３は第３処理ガスとして例えばＨ２ガスを供給するように構成されている。
【００３０】
なお、本発明にかかるガス供給系は、合流するように１本化されてマニホールド２０９の側面に接続される上述の場合に限らず、第１ガス供給管１５０、第２ガス供給管１６０、第３ガス供給管１７０がそれぞれ個別にマニホールド２０９の側面に接続されていてもよい。かかる場合には、第１ガス供給管１５０、第２ガス供給管１６０、第３ガス供給管１７０のそれぞれの下流側にガス供給ノズルが接続されることとなる。なお、ガス供給系の数は、上述のように３つである場合に限らず、基板処理の内容に応じて、４つ以上であってもよく、２つ以下であってもよい。
【００３１】
（ガス排気系）
図２に示すように、マニホールド２０９の側壁には、処理室２０１内の雰囲気を排気するガス排気系としてのガス排気管２３１が接続されている。ガス排気管２３１には、少なくとも２つの真空ポンプが直列に設けられている。ガス排気管２３１を流れるガスの最上流側に位置する真空ポンプは、メカニカルブースタポンプであるように構成されている。
【００３２】
具体的には図３に示すように、ガス排気管２３１には、ＡＰＣバルブ２３２、真空ポンプとしての第１メカニカルブースタポンプ（ルーツポンプ）２３３、第２メカニカルブースタポンプ２３４、ドライポンプ２３５が、上流から順に直列に設けられている。
【００３３】
第１メカニカルブースタポンプ２３３及び第２メカニカルブースタポンプ２３４は、例えば、ケーシング内にある２個のマユ型ロータが、その軸端の駆動ギアにより互いに反対方向に同期回転するように構成されている。ケーシングの一端に設けられた吸気口からケーシング内部へと吸引されたガスは、２つのロータとケーシングとの間の空間に閉じ込められつつロータの回転により移動させられ、ケーシングの他端に設けられた排気口から排出されるように構成されている。ロータ同士およびロータとケーシングとの間は、わずかな隙間（例えば０．１ｍｍ〜０．３ｍｍ）を保って回転するように構成されており、ケーシング内には、潤滑油を必要としないように構成されている。したがってオイルフリーな真空排気が可能なように構成されている。
【００３４】
ドライポンプ２３５は、処理室２０１内の汚染の原因となるポンプ油を使わない構成であれば、ルーツ型、クロー型、スクリュー型、ターボ型、スクロール型等のさまざまな方式による機械式真空ポンプ、あるいはソープションポンプ等の物理化学的な方式による真空ポンプを用いることが可能である。
【００３５】
ガス排気管２３１に、第１メカニカルブースタポンプ２３３、第２メカニカルブースタポンプ２３４、ドライポンプ２３５を直列に設けることにより、例えば６万ｓｌｍの排気速度が実現されるように構成されている。なお、全体の排気速度は、主に第１メカニカルブースタポンプ２３３の排気性能により定まる。すなわち、第１メカニカルブースタポンプ２３３の排気速度が全体の排気速度を定める律速となり、主に第１メカニカルブースタポンプ２３３の排気性能により処理室２０１内の圧力が決定されるように構成されている。
【００３６】
ガス排気管２３１には、ＡＰＣバルブ２３２の上流側と下流側（第１メカニカルブースタポンプ２３３とＡＰＣバルブ２３２との間）とを結ぶように、スロー排気管２３６が設けられている。スロー排気管２３６には開閉バルブ２３７が設けられている。また、ＡＰＣバルブ２３２の上流側におけるガス排気管２３１内には、図示しないが、処理室２０１内の圧力を検知する圧力検知手段としての圧力センサが設けられている。なお、圧力センサは、ガス排気管２３１内に限らず処理室２０１内に設けられていてもよい。圧力センサ及びＡＰＣバルブ２３２には、圧力制御部３０４が電気的に接続されている。圧力制御部３０４は、圧力センサにより検出された圧力に基づいてＡＰＣバルブ２３２の開度を調節し、処理室２０１内の圧力が所望のタイミングにて所望の圧力となるように制御するよう構成されている。
【００３７】
なお、本発明は、図３のように第１メカニカルブースタポンプ２３３、第２メカニカルブースタポンプ２３４、ドライポンプ２３５の３つの真空ポンプが設けられる場合に限定されない。すなわち、図４のように、第１メカニカルブースタポンプ２３３とドライポンプ２３５との２つの真空ポンプのみが設けられる場合（第２メカニカルブースタポンプ２３４が設けられていない場合）であっても好適に適用可能である。
【００３８】
（バイパス配管）
図３に示すように、本実施形態にかかる基板処理装置１０１は、第１ガス供給管１５０とガス排気管２３１とを処理室２０１を介さずに接続する第１バイパス配管１５５と、第２ガス供給管１６０とガス排気管２３１とを処理室２０１を介さずに接続する第２バイパス配管１６５と、第３ガス供給管１７０とガス排気管２３１とを処理室２０１を介さずに接続する第３バイパス配管１７５と、を備えている。
【００３９】
第１バイパス配管１５５の上流側は、第１ガス供給管１５０のバルブ１５１とマスフローコントローラ１５２との間に接続されており、第２バイパス配管１６５の上流側は、第２ガス供給管１６０のバルブ１６１とマスフローコントローラ１６２との間に接続されており、第３バイパス配管１７５の上流側は、第３ガス供給管１７０のバルブ１７１とマスフローコントローラ１７２との間に接続されている。また、第１バイパス配管１５５、第２バイパス配管１６５、第３バイパス配管１７５の下流側は、ガス排気管２３１の第１メカニカルブースタポンプ２３３と、その下流に位置する真空ポンプ（図３の形態で有れば第２メカニカルブースタポンプ２３４、図４の形態で有ればドライポンプ２３５）と、の間に接続されている。第１バイパス配管１５５、第２バイパス配管１６５、第３バイパス配管１７５の下流側の構成が、本実施形態にかかる基板処理装置の特徴の一つである。
【００４０】
第１バイパス配管１５５、第２バイパス配管１６５、第３バイパス配管１７５には、それぞれバルブ１５６，１６６，１７６が設けられている。なお、第１バイパス配管１５５
、第２バイパス配管１６５、第３バイパス配管１７５を流れるガスの流量は、それぞれ例えば１ｓｌｍ程度である。
【００４１】
なお、本実施形態においては、バイパス配管は全ての処理ガス源に対応する本数（つまり３本）が設けられることとしているが、本発明はかかる形態に限定されない。すなわち、一部の処理ガス源にのみ設けられることとしても本発明は適用可能である。例えば、第１ガス供給管１５０及び第２ガス供給管１６０の両方あるいはいずれか一方にバイパス配管が設けられ、その他のガス供給管にはバイパス配管が設けられなくてもよい。
【００４２】
（ボートエレベータ）
ロードロック室１４０を構成する側壁の外面には、ボートエレベータ１１５が設けられている。ボートエレベータ１１５は、下基板２４５、ガイドシャフト２６４、ボール螺子２４４、上基板２４７、昇降モータ２４８、昇降基板２５２、及びベローズ２６５を備えている。下基板２４５は、ロードロック室１４０を構成する側壁の外面に水平姿勢で固定されている。下基板２４５には、昇降台２４９と嵌合するガイドシャフト２６４、及び昇降台２４９と螺合するボール螺子２４４がそれぞれ鉛直姿勢で設けられている。ガイドシャフト２６４及びボール螺子２４４の上端には、上基板２４７が水平姿勢で固定されている。ボール螺子２４４は、上基板２４７に設けられた昇降モータ２４８により回転させられるように構成されている。また、ガイドシャフト２６４は、昇降台２４９の上下動を許容しつつ水平方向の回転を抑制するように構成されている。そして、ボール螺子２４４を回転させることにより、昇降台２４９が昇降するように構成されている。
【００４３】
昇降台２４９には、中空の昇降シャフト２５０が垂直姿勢で固定されている。昇降台２４９と昇降シャフト２５０との連結部は、気密に構成されている。昇降シャフト２５０は、昇降台２４９と共に昇降するように構成されている。昇降シャフト２５０の下方側端部は、ロードロック室１４０を構成する天板２５１を貫通している。天板２５１に設けられる貫通穴の内径は、昇降シャフト２５０と天板２５１とが接触することのない様に、昇降シャフト２５０の外径よりも大きく構成されている。ロードロック室１４０と昇降台２４９との間には、昇降シャフト２５０の周囲を覆うように、伸縮性を有する中空伸縮体としてのベローズ２６５が設けられている。昇降台２４９とベローズ２６５との連結部、及び天板２５１とベローズ２６５との連結部はそれぞれ気密に構成されており、ロードロック室１４０内の気密が保持されるように構成されている。ベローズ２６５は、昇降台２４９の昇降量に対応できる充分な伸縮量を有している。ベローズ２６５の内径は、昇降シャフト２５０とベローズ２６５とが接触することのない様に、昇降シャフト２５０の外径よりも充分に大きく構成されている。
【００４４】
ロードロック室１４０内に突出した昇降シャフト２５０の下端には、昇降基板２５２が水平姿勢で固定されている。昇降シャフト２５０と昇降基板２５２との連結部は、気密に構成されている。昇降基板２５２の上面には、Ｏリング等のシール部材を介してシールキャップ２１９が気密に取付けられている。シールキャップ２１９は、例えばステンレス等の金属よりなり、円盤状に形成されている。昇降モータ２４８を駆動してボール螺子２４４を回転させ、昇降台２４９、昇降シャフト２５０、昇降基板２５２、及びシールキャップ２１９を上昇させることにより、処理炉２０２内にボート１３０が搬入（ボートローディング）されると共に、処理炉２０２の開口部である炉口２６１がシールキャップ２１９により閉塞されるよう構成されている。また、昇降モータ２４８を駆動してボール螺子２４４を回転させ、昇降台２４９、昇降シャフト２５０、昇降基板２５２、及びシールキャップ２１９を下降させることにより、処理室２０１内からボート１３０が搬出（ボートアンローディング）されるよう構成されている。昇降モータ２４８には、駆動制御部３０５が電気的に接続されている。駆動制御部３０５は、ボートエレベータ１１５が所望のタイミングにて所望の動作をするよう制御する。
【００４５】
昇降基板２５２の下面には、Ｏリング等のシール部材を介して駆動部カバー２５３が気密に取付けられている。昇降基板２５２と駆動部カバー２５３とにより駆動部収納ケース２５６が構成されている。駆動部収納ケース２５６の内部は、ロードロック室１４０内の雰囲気と隔離されている。駆動部収納ケース２５６の内部には、回転機構２５４が設けられている。回転機構２５４には電力供給ケーブル２５８が接続されている。電力供給ケーブル２５８は、昇降シャフト２５０の上端から昇降シャフト２５０内を通って回転機構２５４まで導かれており、回転機構２５４に電力を供給するように構成されている。回転機構２５４が備える回転軸２５５の上端部は、シールキャップ２１９を貫通して、基板保持具としてのボート１３０を下方から支持するように構成されている。回転機構２５４を作動させることにより、ボート１３０に保持されたウエハ２００を処理室２０１内で回転させることが可能なように構成されている。回転機構２５４には、駆動制御部３０５が電気的に接続されている。駆動制御部３０５は、回転機構２５４が所望のタイミングにて所望の動作をするよう制御する。
【００４６】
また、駆動部収納ケース２５６の内部であって回転機構２５４の周囲には、冷却機構２５７が設けられている。冷却機構２５７及びシールキャップ２１９には冷却流路２５９が形成されている。冷却流路２５９には冷却水を供給する冷却水配管２６０が接続されている。冷却水配管２６０は、昇降シャフト２５０の上端から昇降シャフト２５０内を通って冷却流路２５９まで導かれ、冷却流路２５９にそれぞれ冷却水を供給するように構成されている。
【００４７】
（ボート）
基板保持具としてのボート１３０は、例えば石英（ＳｉＯ２）や炭化珪素（ＳｉＣ）等の耐熱性材料からなり、複数枚のウエハ２００を水平姿勢でかつ互いに中心を揃えた状態で整列させて多段に保持するように構成されている。なお、ボート１３０の下部には、例えば石英や炭化珪素等の耐熱性材料からなる円板形状をした断熱部材としての断熱板２１６が、水平姿勢で多段に複数枚配置されている。断熱板２１６は、ヒータ２０６からの熱をマニホールド２０９側に伝えにくくするように機能する。
【００４８】
（コントローラ）
また、本実施形態にかかる基板処理装置は、制御手段としてのコントローラ３００を有している。コントローラ３００は、ＣＰＵ、メモリ、ＨＤＤなどの記憶装置、操作部、入出力部を備えた主制御部３０１を備えている。主制御部３０１は、上述の温度制御部３０２、ガス流量制御部３０３、圧力制御部３０４、駆動制御部３０５、ボートエレベータ１１５の昇降モータ２４８、及び回転機構２５４に電気的に接続されており、基板処理装置全体を制御するように構成されている。
【００４９】
（４）基板処理工程
以下に、本実施形態にかかる半導体装置の製造工程の一工程として、ウエハ２００上にエピタキシャルシリコン膜（Ｅｐｉ−Ｓｉ膜）をサイクル成長させる基板処理工程について、図９を参照しながら説明する。図９は、本発明の一実施形態にかかる基板処理工程のフロー図である。なお、基板処理装置１０１を構成する各部の動作は、コントローラ３００により制御される。なお、第１処理ガス供給源１５３、第２処理ガス供給源１６３、及び第３処理ガス供給源１７３には、第１処理ガスとしての可燃性ガスであるＳｉＨ４ガス、第２処理ガスとしての支燃性ガスであるＣｌ２ガス、及び第３処理ガスとしてのＨ２ガスがそれぞれ封入されていることとする。また、処理対象のウエハ２００の表面のすくなくとも一部には、シリコンが露出しているものとする。
【００５０】
（基板搬入工程（Ｓ１０））
まず、ウエハ移載機１１２により、降下状態のボート１３０に複数枚の処理対象のウエハ２００を装填する。所定枚数のウエハ２００の装填が完了したら、昇降モータ２４８を駆動して、所定枚数のウエハ２００を保持したボート１３０を処理室２０１内に搬入（ボートローディング）すると共に、処理炉２０２の開口部である炉口２６１をシールキャップ２１９により閉塞する。
【００５１】
（減圧・昇温工程（Ｓ２０））
次に、処理室２０１内が所望の圧力（真空度）となるように、第１メカニカルブースタポンプ２３３、第２メカニカルブースタポンプ２３４、ドライポンプ２３５により処理室２０１内を真空排気する。この際、バルブ１５１，１５６，１６１，１６６，１７１，１７６は閉めておく。
【００５２】
そして、処理室２０１内の圧力を圧力センサにより測定し、この測定した圧力に基づきＡＰＣバルブ２３２をフィードバック制御する。本実施形態においては、処理室２０１内は例えば４０Ｐａ以下に減圧される。また、第１メカニカルブースタポンプ２３３と第２メカニカルブースタポンプ２３４との間のガス排気管２３１内は、例えば１００Ｐａ程度に減圧される。なお、第１バイパス配管１５５のバルブ１５６の下流側、第２バイパス配管１６５のバルブ１６６の下流側、第３バイパス配管１７５のバルブ１７６の下流側も、第１メカニカルブースタポンプ２３３と第２メカニカルブースタポンプ２３４との間のガス排気管２３１内と連通していることから、同様に例えば１００Ｐａ程度に減圧される。
【００５３】
なお、ガス排気管２３１に設けられた第１メカニカルブースタポンプ２３３、第２メカニカルブースタポンプ２３４、ドライポンプ２３５は、いずれもポンプ油を用いない構成であることから、処理室２０１内、ガス排気管２３１、第１バイパス配管１５５内、第２バイパス配管１６５内、第３バイパス配管１７５内はクリーン（オールフリー）に保たれる。
【００５４】
また、処理室２０１内が所望の温度分布となるように、ヒータ２０６により処理室２０１内を加熱する。この際、温度センサにより温度を検出し、検出した温度情報に基づきヒータ２０６への通電具合をフィードバック制御する。続いて、回転機構２５４により、ボート１３０及びウエハ２００を回転させる。
【００５５】
（ＳｉＨ４ガス供給工程（Ｓ３０））
次に、第１処理ガスとしてのＳｉＨ４ガスを、第１処理ガス供給源１５３（第１ガス供給管１５０）より処理室２０１内へと供給する。具体的には、バルブ１５６を閉めたままバルブ１５１を開け、マスフローコントローラ１５２により流量制御しながら、処理室２０１内へのＳｉＨ４ガスの供給を開始する。処理室２０１内に供給されたＳｉＨ４ガスは、ウエハ２００表面と接触した後、ガス排気管２３１から処理室２０１外へと排気される。ＳｉＨ４ガスの供給を所定時間継続した後、バルブ１５１を閉め、処理室２０１内へのＳｉＨ４ガスの供給を停止する。
【００５６】
なお、ＳｉＨ４ガス供給工程（Ｓ３０）においては、バルブ１７６を閉めたままバルブ１７１を開け、マスフローコントローラ１７２により流量制御しながら、ＳｉＨ４ガスと同時にＨ２ガスを処理室２０１内へ供給することが好ましい。これにより、薄膜成長させる下地の表面等に存在する酸素（Ｏ）元素を還元させ、Ｅｐｉ−Ｓｉ膜中の酸素濃度を低下させることができる。
【００５７】
（Ｃｌ２ガスバイパス排出工程（Ｓ３１））
ＳｉＨ４ガス供給工程（Ｓ３０）の実施が完了するまで、Ｃｌ２ガスバイパス排出工程（Ｓ３１）を並行して実施し、第２処理ガス供給源１６３（第２ガス供給管１６０）から
のＣｌ２ガスの流量を安定させておく。Ｃｌ２ガスバイパス排出工程（Ｓ３１）では、第２バイパス配管１６５にＣｌ２ガスを流してガス排気管２３１に排気しておく。すなわち、バルブ１６１を閉めたままバルブ１６６を開け、Ｃｌ２ガスを処理室２０１内に供給することなく第２バイパス配管１６５からガス排気管２３１へと排気することにより、第２処理ガス供給源１６３（第２ガス供給管１６０）からのＣｌ２ガスの供給流量が供給開始直後に一時的に過大になってしまうオーバーシュート現象を収束させておく。
【００５８】
なお、上述したように、第１メカニカルブースタポンプ２３３と第２メカニカルブースタポンプ２３４との間のガス排気管２３１内は例えば１００Ｐａ程度に減圧され、処理室２０１内の圧力は例えば４０Ｐａ以下に減圧されている。すなわち、Ｃｌ２ガスが排出されるガス排気管２３１内の圧力の方が、処理室２０１内の圧力の方よりも高いことになる。このような圧力状態であっても、本実施形態では、第２バイパス配管１６５の下流側は第１メカニカルブースタポンプ２３３と第２メカニカルブースタポンプ２３４との間に接続されているため、処理室２０１内へＣｌ２ガスが逆拡散（逆流）してしまうことが抑制される。すなわち、ガス排気管２３１の第２バイパス配管１６５との接続箇所の上流側には、第１メカニカルブースタポンプ２３３が設けられているため、第２バイパス配管１６５からガス排気管２３１へと排気されたＣｌ２ガスが、ガス排気管２３１の下流側へ流れずに上流側（処理室２０１側）へと逆拡散（逆流）してしまうことが抑制される。
【００５９】
（Ｃｌ２ガス供給工程（Ｓ４０））
第２処理ガス供給源１６３（第２ガス供給管１６０）からのＣｌ２ガスの流量が安定したら、第２ガス供給管１６０より処理室２０１内へとＣｌ２ガスを供給する。具体的には、バルブ１６６を閉め、バルブ１６１を開け、マスフローコントローラ１６２により流量制御しながら、処理室２０１内へのＣｌ２ガスの供給を開始する。処理室２０１内に供給されたＣｌ２ガスは、ウエハ２００表面と接触した後、ガス排気管２３１から処理室２０１外へと排気される。
【００６０】
なお、Ｃｌ２ガスバイパス排出工程（Ｓ３１）における第２ガス供給管１６０からのＣｌ２ガスの供給先（第２バイパス配管１６５内）は例えば１００Ｐａ程度に減圧されており、Ｃｌ２ガス供給工程（Ｓ４０）における第２ガス供給管１６０からのＣｌ２ガスの供給先（処理室２０１内）は例えば４０Ｐａ以下に減圧されている。すなわち、Ｃｌ２ガスバイパス排出工程（Ｓ３１）とＣｌ２ガス供給工程（Ｓ４０）とでは、Ｃｌ２ガスの供給先に若干の圧力差が存在することとなる。しかしながら、この程度の圧力差は、基板処理の品質や歩留まりにほとんど影響しない。つまり、バイパス排出工程（Ｓ３１）からＣｌ２ガス供給工程（Ｓ４０）へと切り替えたとしても、第２ガス供給管１６０からのＣｌ２ガスの供給流量の乱れは少なく、基板処理の品質や歩留まりにほとんど影響しない。
【００６１】
なお、Ｃｌ２ガス供給工程（Ｓ４０）においては、バルブ１７６を閉めたままバルブ１７１を開け、マスフローコントローラ１７２により流量制御しながら、Ｃｌ２ガスと同時にＨ２ガスを処理室２０１内へ供給することが好ましい。これにより、薄膜成長させる下地の表面等に存在する酸素（Ｏ）元素を還元させ、Ｅｐｉ−Ｓｉ膜中の酸素濃度を低下させることができる。
【００６２】
このように、ＳｉＨ４ガス供給工程（Ｓ３０）とＣｌ２ガス供給工程（Ｓ４０）とを実施してウエハ２００の表面にＳｉＨ４ガスとＣｌ２ガスとを供給することにより、ウエハ２００上のシリコン露出面上にＥｐｉ−Ｓｉ膜を選択的に成長させることができる。
【００６３】
（Ｃｌ２ガスバイパス排出工程（Ｓ５１））
Ｃｌ２ガス供給工程（Ｓ４０）を所定時間（例えば３０秒）実施したら、バルブ１６１を閉め、バルブ１６６を開け、Ｃｌ２ガスを処理室２０１内に供給することなく第２バイ
パス配管１６５からガス排気管２３１へと排気する。かかる場合においても、第２バイパス配管１６５の下流側は、第１メカニカルブースタポンプ２３３と第２メカニカルブースタポンプ２３４との間に接続されているため、処理室２０１内へＣｌ２ガスが逆拡散（逆流）してしまうことが抑制される。
【００６４】
なお、Ｃｌ２ガスバイパス排出工程（Ｓ５１）においては、バルブ１６６を閉めたままバルブ１６１を閉めることとし、第２バイパス配管１６５へＣｌ２ガスを流すことなくＣｌ２ガスの処理室２０１内への供給を停止してもよい。かかる場合であっても、後工程でＣｌ２ガスバイパス排出工程（Ｓ３１）を再び実施することにより、処理室２０１内へ供給するＣｌ２ガスの供給流量を安定させることができる。
【００６５】
（Ｈ２ガス供給工程（Ｓ５０））
Ｃｌ２ガスバイパス排出工程（Ｓ５１）と並行して、Ｈ２ガス供給工程（Ｓ５０）を実施する。すなわち、具体的には、バルブ１７６を閉め、バルブ１７１を開け、マスフローコントローラ１６２により流量制御しながら、処理室２０１内へのＨ２ガスの供給を開始する。これによりウエハ２００やＥｐｉ−Ｓｉ膜の表面に存在する酸素（Ｏ）元素を還元させ、Ｅｐｉ−Ｓｉ膜中の酸素濃度を低下させることができる。Ｈ２ガスの供給を所定時間継続した後、バルブ１７６を閉め、処理室２０１内へのＨ２ガスの供給を停止する。
【００６６】
（繰り返し工程）
以下、ＳｉＨ４ガス供給工程（Ｓ３０）〜Ｈ２ガスバイパス排出工程（Ｓ５１）を１サイクルとして、このサイクルを繰り返すことにより、ウエハ２００上のシリコン露出面上に所望の厚さのＥｐｉ−Ｓｉ膜を選択的に成長させる。なお、本発明は上述の実施形態に限定されず、ＳｉＨ４ガス供給工程（Ｓ３０）、Ｃｌ２ガス供給工程（Ｓ４０）、Ｈ２ガス供給工程（Ｓ５０）を同時に行うこととしてもよい。かかる場合であっても、Ｃｌ２ガス供給工程（Ｓ４０）の実施前後には、Ｃｌ２ガスバイパス排出工程（Ｓ３１）とＣｌ２ガスバイパス排出工程（Ｓ５１）とをそれぞれ実施する。また、Ｈ２ガス供給工程（Ｓ５０）は必ずしも実施しなくてもよく、ＳｉＨ４ガス供給工程（Ｓ３０）〜Ｈ２ガスバイパス排出工程（Ｓ５１）を１サイクルとして、このサイクルを繰り返すこととしてもよい。
【００６７】
（処理ガス排気工程（Ｓ６０））
所望の厚さのＥｐｉ−Ｓｉ膜を成長させてウエハ２００を処理した後、ガス排気管２３１を介して処理室２０１内に残留している処理ガスを排気する。この際、バルブ１５１，１６１，１７１は閉めたままとする。なお、図示しない不活性ガス供給ラインからＮ２ガス等の不活性ガスを処理室２０１内に供給することにより、処理室２０１内からの処理ガスの排気を促すことができる。処理室２０１内から処理ガスを排気した後、処理室２０１内に不活性ガスを供給しつつＡＰＣバルブ２３２の開度を調整させ、処理室２０１内の圧力を大気圧にまで復帰させる。続いて、回転機構２５４の動作を停止させる。なお、ＡＰＣバルブ２３２を閉める場合には、開閉バルブ２３７を開けて、スロー排気管２３６により処理室２０１内を低速で排気することとしてもよい。
【００６８】
（基板搬出工程（Ｓ７０））
その後、昇降モータ２４８を作動させてシールキャップ２１９を下降させ、処理炉２０２の開口部である炉口２６１を開口させると共に、成膜済のウエハ２００を保持したボート１３０を処理室２０１外へと搬出（ボートアンローディング）する。その後、ウエハ移載機１１２により、処理済のウエハ２００をボート１３０より取り出し（ウエハディスチャージ）て、本実施形態にかかる基板処理工程を完了する。
【００６９】
なお、ウエハ２００を処理する際の処理条件としては、例えば、Ｅｐｉ−Ｓｉ膜の成膜において、処理温度４００℃〜７００℃、処理圧力１Ｐａ〜２００Ｐａが例示される。ま
た、ＳｉＨ４ガス供給工程（Ｓ３０）においては、ＳｉＨ４ガスの供給流量：１００ｓｃｃｍ、Ｈ２ガスの供給流量：１ｓｌｍが例示され、Ｃｌ２ガス供給工程（Ｓ４０）においては、Ｃｌ２ガスの供給流量：５０ｓｃｃｍ、Ｈ２ガスの供給流量：１ｓｌｍが例示される。
【００７０】
（５）効果
本実施形態によれば、以下に示す（ａ）〜（ｅ）のうち１つまたは複数の効果を奏する。
【００７１】
（ａ）本実施形態によれば、ＳｉＨ４ガス供給工程（Ｓ３０）と並行してＣｌ２ガスバイパス排出工程（Ｓ３１）を実施する。Ｃｌ２ガスバイパス排出工程（Ｓ３１）では、バルブ１６１を閉めたままバルブ１６６を開け、Ｃｌ２ガスを処理室２０１内に供給することなく第２バイパス配管１６５からガス排気管２３１へと排気することにより、第２処理ガス供給源１６３（第２ガス供給管１６０）からのＣｌ２ガスの供給流量が供給開始直後に一時的に過大になってしまうオーバーシュート現象を収束させておく。これにより、Ｃｌ２ガスバイパス排出工程（Ｓ３１）の後に実施するＣｌ２ガス供給工程（Ｓ４０）において、処理室２０１内に供給するＣｌ２ガスの供給流量を安定させることができ、基板処理の品質を向上させ、歩留りを改善させることができる。
【００７２】
（ｂ）本実施形態によれば、第２バイパス配管１６５の下流側は、第１メカニカルブースタポンプ２３３と第２メカニカルブースタポンプ２３４との間に接続されている。このため、処理室２０１内へＣｌ２ガスが逆拡散（逆流）してしまうことを抑制できる。例えば、Ｃｌ２ガスバイパス排出工程（Ｓ３１）やＣｌ２ガスバイパス排出工程（Ｓ５１）においては、第１メカニカルブースタポンプ２３３と第２メカニカルブースタポンプ２３４との間のガス排気管２３１内は例えば１００Ｐａ程度に減圧され、処理室２０１内の圧力は例えば４０Ｐａ以下に減圧されている。すなわち、Ｃｌ２ガスが排出されるガス排気管２３１内の圧力の方が、処理室２０１内の圧力の方よりも高いことになる。このような圧力状態であっても、本実施形態では、ガス排気管２３１の第２バイパス配管１６５との接続箇所の上流側に第１メカニカルブースタポンプ２３３が設けられているため、第２バイパス配管１６５からガス排気管２３１へと排気されたＣｌ２ガスが、ガス排気管２３１の下流側へ流れずに上流側（処理室２０１側）へと逆拡散（逆流）してしまうことを抑制できる。その結果、ガス排気管２３１内に残留していた異物等がＣｌ２ガスと共に処理室２０１内に侵入してしまうことが抑制され、基板処理の品質を向上させ、歩留りを改善させることができる。
【００７３】
参考までに、従来の基板処理装置が備えるガス供給系、バイパス配管、ガス排気系の概略構成を図５及び図６に示す。図５に示す従来の基板処理装置では、ガス排気管２３１に第１メカニカルブースタポンプ２３３、第２メカニカルブースタポンプ２３４、ドライポンプ２３５の３つの真空ポンプが直列に設けられており、図６に示す従来の基板処理装置では、ガス排気管２３１に第１メカニカルブースタポンプ２３３、ドライポンプ２３５の２つの真空ポンプが直列に設けられている。いずれの場合においても、第１バイパス配管１５５、第２バイパス配管１６５、第３バイパス配管１７５の下流側は、ガス排気管２３１の第１メカニカルブースタポンプ２３３の上流側に接続されている。発明者等の鋭意研究によれば、かかる構成では、Ｃｌ２ガスを第２バイパス配管１６５から排気させようとすると、ガス排気管２３１へと排気されたＣｌ２ガスが処理室２０１内へ逆拡散（逆流）してしまう場合がある。すなわち、従来の基板処理装置では、ガス排気管２３１の第２バイパス配管１６５との接続箇所の上流側には本実施形態のように真空ポンプ（第１メカニカルブースタポンプ２３３）が設けられていないため、Ｃｌ２ガスが排出されるガス排気管２３１内の圧力の方が処理室２０１内の圧力の方よりも高い（あるいは同程度である）と、ガス排気管２３１へと排気されたＣｌ２ガスが処理室２０１内へ逆拡散（逆流）して
しまう場合がある。
【００７４】
（ｃ）本実施形態によれば、第１バイパス配管１５５、第２バイパス配管１６５、第３バイパス配管１７５の下流側を、ガス排気管２３１の第１メカニカルブースタポンプ２３３と、その下流に位置する真空ポンプ（図３の形態で有れば第２メカニカルブースタポンプ２３４、図４の形態で有ればドライポンプ２３５）と、の間に接続することとにより、Ｃｌ２ガスの処理室２０１内への逆拡散（逆流）を抑制できる。すなわち、第１バイパス配管１５５、第２バイパス配管１６５、第３バイパス配管１７５の下流側に専用の真空ポンプを新たに設ける必要がない。そのため、基板処理装置１０１の構成を単純化させることができ、基板処理装置１０１のコストや設置スペース（フットプリント）の増大を抑制することができる。
【００７５】
参考までに、バイパス配管に専用ポンプを設けた従来の基板処理装置が備えるガス供給系、バイパス配管、ガス排気系の概略構成を図７及び図８に示す。図７に示す従来の基板処理装置では、ガス排気管２３１に第１メカニカルブースタポンプ２３３、第２メカニカルブースタポンプ２３４、ドライポンプ２３５の３つの真空ポンプが直列に設けられており、図８に示す従来の基板処理装置では、ガス排気管２３１に第１メカニカルブースタポンプ２３３、ドライポンプ２３５の２つの真空ポンプが直列に設けられている。いずれの場合においても、第１バイパス配管１５５、第２バイパス配管１６５、第３バイパス配管１７５はガス排気管２３１に接続されておらず、また、第１バイパス配管１５５、第２バイパス配管１６５、第３バイパス配管１７５の下流側には専用ポンプ２３８が新たに設けられている。発明者等の鋭意検討によれば、かかる構成では、基板処理装置１０１の構成が複雑化し、基板処理装置１０１のコストや設置スペース（フットプリント）が増大してしまう場合がある。
【００７６】
（ｄ）本実施形態によれば、ガス排気管２３１に設けられた第１メカニカルブースタポンプ２３３、第２メカニカルブースタポンプ２３４、ドライポンプ２３５は、いずれもポンプ油を用いない構成であることから、処理室２０１内、ガス排気管２３１内、第１バイパス配管１５５内、第２バイパス配管１６５内、第３バイパス配管１７５内をクリーンに保つ（オールフリーに保つ）ことが可能となる。
【００７７】
（ｅ）本実施形態によれば、ガス排気管２３１には、真空ポンプとして、ターボ分子ポンプ（ＴＭＰ）ではなく、メカニカルブースタポンプ（ＭＢＰ）とドライポンプ（ＤＰ）とを設けることとしている。ターボ分子ポンプとは、機械式真空ポンプの一種であり、金属製のタービン翼を持った回転体であるロータを高速回転させ、ガス分子を弾き飛ばす（ガス分子を押しやり圧縮する）ことにより排気するポンプである。ターボ分子ポンプでは大気圧まで圧縮することは困難であるため、ターボ分子ポンプの後に他の粗引きポンプを下流側に接続して使用する必要がある。発明者等の鋭意検討によれば、１度に多数枚の基板を処理するバッチ式基板処理（バッチ式エピタキシャル膜成長）においては、処理室２０１内に大流量の処理ガスを供給する必要があるため、有効作動領域が狭く大流量の処理ガスを排気することが困難なターボ分子ポンプよりも、有効作動領域が広く大流量の処理ガスを排気することが容易なメカニカルブースタポンプとドライポンプとの組み合わせの方が好適であるものと考えられる。また、ガス排気管２３１とのメタルシールやボルト締めによる固定が必要なターボ分子ポンプ（ＴＭＰ）よりも、メカニカルブースタポンプやドライポンプの方が容易に設置できるものと考えられる。一般的には、ターボ分子ポンプは、メカニカルブースタポンプと比較して有効作動領域が狭い場合が多いため、仮にガス排気管２３１にターボ分子ポンプ（ＴＭＰ）を設ける場合には、ガス排気管２３１の最上流側（処理室２０１に最も近い位置）に設けることで、ターボ分子ポンプ（ＴＭＰ）の排気効率を最適化させ、処理室２０１内への処理ガスの逆拡散（逆流）を抑制するようにしなければならない。
【００７８】
＜本発明の他の実施形態＞
上述の実施形態において、バルブ１５１とバルブ１５６、バルブ１６１とバルブ１６６、バルブ１７１とバルブ１７６は、それぞれインターロックとして構成してもよい。例えば、バルブ１５１とバルブ１５６のうちいずれかの一方のバルブを閉める場合には、他方のバルブを自動的に開放するように構成し、バルブ１５１とバルブ１５６のうちいずれか一方のバルブを開ける場合には、他方のバルブを自動的に閉めるように構成してもよい。かかる開閉動作はコントローラ３００により自動的に制御される。このように構成することにより、バルブの開閉操作の誤りによる処理ガスの供給流量の乱れを抑制でき、基板処理の品質を向上させ、歩留りを改善させることができる。
【００７９】
上述の実施形態では、Ｃｌ２ガスの供給流量を安定させるようにＣｌ２ガスについてのみ第２バイパス配管１６５を用いて排気する例について説明したが、本発明はかかる構成に限定されない。すなわち、ＳｉＨ４ガスについても、Ｃｌ２ガスの場合と同様に、第１バイパス配管１５５を用いて供給流量を安定させてもよい。また、Ｈ２ガスについても、Ｃｌ２ガスの場合と同様に、第３バイパス配管１７５を用いて供給流量を安定させてもよい。
【００８０】
上述の実施形態では、処理室２０１内にＳｉＨ４ガス、Ｃｌ２ガス、Ｈ２ガスを供給してＥｐｉ−Ｓｉ膜を成長させる場合について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されない。すなわち、第１処理ガス供給源１５３にＳｉ２Ｈ６ガス等のＳｉＨ４ガス以外のシラン系ガスが封入されており、処理室２０１内にかかるＳｉ２Ｈ６ガス等のシラン系ガス、Ｃｌ２ガス、Ｈ２ガスを順次あるいは同時に供給することによりＥｐｉ−Ｓｉ膜を成長させる場合にも、本発明は好適に適用可能である。
【００８１】
また、第１処理ガス供給源１５３、第２処理ガス供給源１６３、及び第３処理ガス供給源１７３に、ＳｉＨ４ガスやＳｉ２Ｈ６ガス等のシラン系ガス、ＧｅＨ４ガス等のゲルマン系ガス、及びＣｌ２ガスがそれぞれ封入されており、処理室２０１内にこれら各種ガスを順次あるいは同時に供給することによりＥｐｉ−ＳｉＧｅ膜を成長させる場合にも、本発明は好適に適用可能である。このとき、第１バイパス配管１５５、第２バイパス配管１６５、第３バイパス配管１７５を用い上述の実施形態と同様にＳｉとＧｅの比率を調整して各種ガスの流量を安定させることが可能であるとともに、各種ガスの処理室２０１内への逆拡散（逆流）を抑制することが可能である。又、Ｂドープを行う場合も、Ｂ含有ガスを供給する前にバイパス配管を用い、上述の実施形態と同様にＢ含有ガスの流量を安定させることが可能である。
【００８２】
＜本発明の好ましい態様＞
以下に、本発明の好ましい態様を付記する。
【００８３】
本発明の第１の態様によれば、
基板を収容する処理室と、
前記基板を処理する処理ガスを処理ガス源から前記処理室内へ供給するガス供給系と、
前記処理室内の雰囲気を排気するガス排気系と、
前記ガス排気系に直列に設けられた少なくとも２つの真空ポンプと、
前記ガス供給系と前記ガス排気系とを前記処理室を介さずに接続するバイパス配管と、を含み、
前記真空ポンプの内、前記ガス排気系を流れるガスの最上流側に位置する真空ポンプはメカニカルブースタポンプであって、前記バイパス配管は、前記メカニカルブースタポンプとその下流に位置する真空ポンプとの間の位置に接続される基板処理装置が提供される。
【００８４】
本発明の第２の態様によれば、
前記ガス排気系の前記バイパス配管との接続部よりもガスの下流側の真空ポンプは、ドライポンプである第１の態様に記載の基板処理装置が提供される。
【００８５】
本発明の第３の態様によれば、
前記ガス排気系の前記バイパス配管との接続部よりもガスの下流側の真空ポンプは、メカニカルブースタポンプである第１の態様に記載の基板処理装置が提供される。
【００８６】
本発明の第４の態様によれば、
前記ガス排気系の前記バイパス配管との接続部よりもガス下流側の真空ポンプは、上流側から順にメカニカルブースタポンプとドライポンプである第１の態様に記載の基板処理装置が提供される。
【００８７】
本発明の第５の態様によれば、
前記処理ガス源が複数設けられ、前記バイパス配管は前記処理ガス源に対応する数を有し、それぞれの前記バイパス配管が前記メカニカルブースタポンプとその下流に位置する真空ポンプとの間の位置に接続される第１の態様に記載の基板処理装置が提供される。
【００８８】
本発明の第６の態様によれば、
前記処理室は複数の基板を収容する請求項１に記載の基板処理装置が提供される。
【００８９】
本発明の第７の態様によれば、
基板を処理するガスを供給するガス供給系と、
基板を処理する処理室と、
前記供給系より供給されたガスを排気するガス排気系と、
前記ガス供給系と前記ガス排気系を直接接続するバイパス配管と、を含み、
前記ガス排気系にメカニカルブースタポンプとドライポンプを設け、前記バイパス配管は前記メカニカルブースタポンプと前記ドライポンプとの間に接続される基板処理装置が提供される。
【００９０】
本発明の第８の態様によれば、
基板を処理するガスを供給するガス供給系と、
基板を処理する処理室と、
前記供給系より供給されたガスを排気するガス排気系と、
前記ガス供給系と前記ガス排気系を直接接続するバイパス配管と、を含み、
前記ガス排気系にターボ分子ポンプを含まない３つの真空ポンプを設け、前記バイパス配管はガスの最上流側に位置する真空ポンプと他の真空ポンプとの間に接続される基板処理装置が提供される。
【００９１】
本発明の第９の態様によれば、
前記３つのポンプは、２つのメカニカルブースタポンプと１つのドライポンプであって、前記最上流側の真空ポンプはメカニカルブースタポンプである第８の態様に記載の基板処理装置が提供される。
【００９２】
本発明の第１０の態様によれば、
基板を収容する処理室と、前記基板を処理する処理ガスを処理ガス源から前記処理室内へ供給するガス供給系と、前記処理室内の雰囲気を排気するガス排気系と、前記ガス排気系に直列に設けられた少なくとも２つの真空ポンプと、前記ガス供給系と前記ガス排気系とを前記処理室を介さずに接続するバイパス配管と、を含み、前記真空ポンプの内、前記
ガス排気系を流れるガスの最上流側に位置する真空ポンプはメカニカルブースタポンプであって、前記バイパス配管は、前記メカニカルブースタポンプとその下流に位置する真空ポンプとの間の位置に接続される基板処理装置により実施され、
前記基板を処理する前に前記処理ガス源からの前記処理ガスの流量を安定させるよう前記バイパス配管に前記処理ガスを流して前記ガス排気系に排気する工程と、
前記処理室内に前記処理ガス源から前記処理ガスを供給して前記基板を処理する工程と、
前記基板を処理した後、前記ガス排気系を介して前記処理室内の前記処理ガスを排気する工程と、
を有する半導体装置の製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】本発明の一実施形態にかかる基板処理装置の概略構成図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかる基板処理装置が備える処理炉の概略構成図である。
【図３】本発明の一実施形態にかかる基板処理装置が備えるガス供給系、バイパス配管、ガス排気系の概略構成図である。
【図４】図３に示すバイパス配管、ガス排気系の他の構成例を示す概略構成図である。
【図５】従来の基板処理装置が備えるガス供給系、バイパス配管、ガス排気系の概略構成図である。
【図６】図５に示すバイパス配管、ガス排気系の他の構成例を示す概略構成図である。
【図７】バイパス配管に専用ポンプを設けた従来の基板処理装置が備えるガス供給系、バイパス配管、ガス排気系の概略構成図である。
【図８】図７に示すバイパス配管、ガス排気の他の構成例を示す概略構成図である。
【図９】本発明の一実施形態にかかる基板処理工程のフロー図である。
【符号の説明】
【００９４】
１０１  基板処理装置
１５０  第１ガス供給管（ガス供給系）
１５３  第１処理ガス供給源
１５５  第１バイパス配管
１６０  第２ガス供給管（ガス供給系）
１６３  第２処理ガス供給源
１６５  第２バイパス配管
１７０  第３ガス供給管（ガス供給系）
１７３  第３処理ガス供給源
１７５  第３バイパス配管
２００  ウエハ（基板）
２０１  処理室
２０２  処理炉
２３１  ガス排気管（排気系）
２３３  第１メカニカルブースタポンプ（真空ポンプ）
２３４  第２メカニカルブースタポンプ（真空ポンプ）
２３５  ドライポンプ（真空ポンプ）
３００  コントローラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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