(57)【要約】      （修正有）【課題】多重シール構造の内部微小リークを検出することができる基板処理装置の提供。【解決手段】基板処理装置は、基板を処理する処理容器４７と、処理容器４７を閉塞する蓋部４６と、蓋部４６に設けられ処理容器４７内にガスを供給する第１ガス流路７２が形成された第１マニホールド７１と、処理容器４７に設けられ第１ガス流路７２に接続される第２ガス流路７４が形成された第２マニホールド７３と、第１マニホールド７１と第２マニホールド７３との間に第１ガス流路７２と第２ガス流路７４との接続部を囲むように設けられてシールする内側シール部材７６および外側シール部材７８と、内側シール部材７６と外側シール部材７８との間に不活性ガスを導入するガス導入路８０と、内側シール部材７６と外側シール部材７８との間に導入された不活性ガスを排気するガス排出路８１と、ガス排出路８１における排気圧を測定する圧力計８４と、を有する。【選択図】図１
2010016086.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を処理する処理容器と、
前記処理容器を閉塞する蓋部と、
前記蓋部に設けられ、前記処理容器内にガスを供給する第１ガス流路が形成される第１マニホールドと、
前記処理容器に設けられ、前記第１ガス流路に接続される第２ガス流路が形成される第２マニホールドと、
前記第１マニホールドと前記第２マニホールドとの間に、前記第１ガス流路と第２ガス流路との接続部を囲むように多重に設けられ、前記第１マニホールドと前記第２マニホールドとの間を気密にシールする複数のシール部材と、
前記複数のシール部材間に不活性ガスを導入するガス導入部と、
前記複数のシール部材間に導入された不活性ガスを排気するガス排出部と、
前記ガス排出部側における排気圧を測定する圧力計と、
を有することを特徴とする基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板に薄膜を堆積する基板処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、基板に薄膜を堆積することを目的とした基板処理装置は、基板を処理する処理容器と、処理容器を閉塞する蓋部と、蓋部に設けられ処理容器内にガスを供給する第１ガス流路が形成される第１マニホールドと、処理容器に設けられ第１ガス流路に接続される第２ガス流路が形成される第２マニホールドと、第１マニホールドと第２マニホールドとの間に第１ガス流路と第２ガス流路との接続部を囲むように設けられ第１マニホールドと第２マニホールドとの間を気密にシールするシール部材と、を有していた。
【０００３】
このような基板処理装置において、クリーニングガスや原料の活性ガス（オゾン、リモートプラズマ等）を処理容器内に導入する場合、第１マニホールドと第２マニホールドとの間を気密にシールするシール部材には、フッ素ゴムからなるＯリングでは耐性が充分ではないために、パーフロロエラストマー系材料からなるＯリングが使用される。例えば、特許文献１参照。
【特許文献１】特開２００４−３２７６４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般に、パーフロロエラストマー系の材料はフッ素ゴムに比べ、硬質、線膨張係数大の傾向にある。そのため、取り付け直後や交換後等のように、ＯリングがＯリング溝に充分馴染んでいないところでは、ある程度の温度（７０〜１００℃程度）まで昇温してやらないと、充分なシール性が得られないことが分かっている。
また、半導体業界の安全規格であるＳＥＭＩ規格によれば、シール部材をシール溝に取り付けたり交換したりする保守作業は、作業者の安全性を確保するため、処理容器および蓋部の温度が６０℃以下になるように降温してから行う必要があるとされている。
そのため、保守作業後は、処理容器および蓋部を所定温度（例えば７０℃〜１００℃程度の温度）まで昇温させ、シール部材を熱により軟化させて処理容器および蓋部に密着させてから、処理容器内の減圧を開始する必要があった。
しかしながら、処理容器および蓋部の昇温には長時間を要するために、処理容器および蓋部の昇温完了を待ってから処理容器内の減圧を開始することとすると、基板処理装置の稼動停止時間（ダウンタイム）が長期化してしまう点が問題となる。
【０００５】
第１マニホールドと第２マニホールドとの間を気密にシールするシール部材を２重または多重に配置することにより、シール性能を向上させることが考えられる。
しかしながら、２重または多重Ｏリングにてシールされた構造は、最外周Ｏリングからの外部リークはヘリウム（Ｈｅ）リーク試験等で感知することができるが、Ｏリング間の微小内部リークは基板処理装置運用時の検知が難しく、微小内部リークのため、原料供給が不安定となり、ＬＯＴ間の膜厚・膜質の均一性のばらつき、パーティクル発生の要因となることが問題となる。
【０００６】
本発明の目的は、従来技術の問題点であった、ガス供給系の多重シール構造における内部微小リークを早期にかつ簡便に検出することができる基板処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記した課題を解決するための手段のうち代表的なものは、次の通りである。
基板を処理する処理容器と、
前記処理容器を閉塞する蓋部と、
前記蓋部に設けられ、前記処理容器内にガスを供給する第１ガス流路が形成される第１マニホールドと、
前記処理容器に設けられ、前記第１ガス流路に接続される第２ガス流路が形成される第２マニホールドと、
前記第１マニホールドと前記第２マニホールドとの間に、前記第１ガス流路と第２ガス流路との接続部を囲むように多重に設けられ、前記第１マニホールドと前記第２マニホールドとの間を気密にシールする複数のシール部材と、
前記複数のシール部材間に不活性ガスを導入するガス導入部と、
前記複数のシール部材間に導入された不活性ガスを排気するガス排出部と、
前記ガス排出部側における排気圧を測定する圧力計と、
を有することを特徴とする基板処理装置。
【発明の効果】
【０００８】
前記手段によれば、ガス供給系の多重シール構造における内部微小リークを早期にかつ簡便に検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下に、本発明の一実施の形態を図面に即して説明する。
【００１０】
本実施の形態において、本発明に係る基板処理装置は、図１に示されているように、枚葉式の基板処理装置として構成されている。
図１に示されているように、本実施の形態に係る基板処理装置は、基板を処理する処理容器と、
前記処理容器を閉塞する蓋部と、
前記蓋部に設けられ、前記処理容器内にガスを供給する第１ガス流路が形成される第１マニホールドと、
前記処理容器に設けられ、前記第１ガス流路に接続される第２ガス流路が形成される第２マニホールドと、
前記第１マニホールドと前記第２マニホールドとの間に、前記第１ガス流路と第２ガス流路との接続部を囲むように多重に設けられ、前記第１マニホールドと前記第２マニホールドとの間を気密にシールする複数のシール部材と、
前記複数のシール部材間に不活性ガスを導入するガス導入部と、
前記複数のシール部材間に導入された不活性ガスを排気するガス排出部と、
前記ガス排出部側における排気圧を測定する圧力計と、を有する。
以下に、基板処理装置が有するこれらの各要素について、詳細に説明する。
【００１１】
処理容器４７は、上部に開口部を有し、横断面が円形である偏平な容器として構成されている。そして、蓋部４６は、処理容器４７の開口部を閉塞可能なように構成されている。処理容器４７および蓋部４６は反応容器４５を構成する。反応容器４５の内部、すなわち蓋部４６によって閉塞される処理容器４７の内部には、基板を処理する処理室１が構成される。処理容器４７および蓋部４６は、例えば、アルミニウム、ステンレスなどの金属で構成される。
【００１２】
処理容器４７の開口部付近には、本シール部材２０１を収容するための本シール溝２０１ａが、同じく処理容器４７の開口部を囲うように環状に設けられる。本シール溝２０１ａはアリ溝として構成されている。
なお、本実施形態においては、本シール溝２０１ａは処理容器４７側に設けることとしているが、他の実施形態としては、本シール溝２０１ａを蓋部４６側に設けることとしてもよい。
本シール部材２０１は、弾力性を備えたＯリングとして構成され、本シール溝２０１ａの内部に格納される。
本シール溝２０１ａに格納された本シール部材２０１は、処理容器４７の開口部表面から一部が突出するように構成されている。すなわち、本シール部材２０１の断面高さ（太さ）は、本シール溝２０１ａの深さよりも、大きくなるように構成されている。
このように構成されることにより、処理容器４７の開口部を蓋部４６により閉塞すると、本シール部材２０１が圧縮され、処理容器４７と蓋部４６との間を気密に封止することができる。
【００１３】
本シール部材２０１は、比較的に大きな線膨張係数を有する材料から構成される。すなわち、処理容器４７および蓋部４６の温度を７０℃〜１００℃程度の温度まで昇温すれば、本シール部材２０１は熱により膨張し、溝深さ方向の圧縮率が増加する材料により構成されている。
なお、前述の通り、本シール溝２０１ａはアリ溝として構成されているが、アリ溝の場合には熱膨張した本シール部材２０１が逃げることのできる容積が角型溝に比べて非常に少ないため、本シール部材２０１が線膨張係数の大きな材料により構成される場合には溝深さを深くすることで熱膨張時の逃げスペースと圧縮率とを確保する。
また、本シール部材２０１は、処理容器４７および蓋部４６の温度を７０℃〜１００℃程度の温度まで昇温すれば、本シール溝２０１ａに密着することが可能な程度に軟化する材料により構成されている。
また、本シール部材２０１は、オゾンやリモートプラズマなどの活性化ガスや、クリーニングガスに対する耐腐食性を備える材料により構成されている。
以上の条件を満たす本シール部材２０１の材料としては、例えばカルレッツ（登録商標）等のパーフロロエラストマー系の材料を挙げることができる。
【００１４】
本シール部材２０１を以上のように構成することにより、処理容器４７および蓋部４６の温度を７０℃〜１００℃程度の温度まで昇温すると、本シール部材２０１が熱により膨張するとともに軟化するため、処理容器４７と蓋部４６との間が本シール部材２０１によっても封止されることとなる。
【００１５】
処理室１は蓋部４６によって閉塞された処理容器４７の内部に構成される。処理室１は、基板２、例えば１枚のシリコン基板を処理するように構成されている。
処理室１の上面の中央部分にはガス導入部１３が、蓋部４６を鉛直方向に貫通するように設けられる。
処理室１の側面４０ｂを構成する処理容器４７の内側面には、下方側が階段状に一段突出した段差部４１が設けられている。この段差部４１上には、後述するコンダクタンスプレート２９が保持される。
処理室１の下部の側面４０ｂの一端には、基板２を搬入搬出する基板搬送口１０が、処理容器４７を水平方向に貫通するように設けられる。基板搬送口１０とは反対側の処理室１の側面４０ｂの一端には、後述する排気口５が処理容器４７を水平方向に貫通するように設けられる。基板搬送口１０および排気口５は段差部４１の下方に設けられる。
【００１６】
処理室１の底面４２の中央部分には、後述する支持具１６０を取り付けるための貫通孔５８が、処理容器４７を鉛直方向に貫通するように設けられる。
処理室１の底面４２には、底面４２よりさらに一段と低く形成された底面４２ａが設けられる。この一段と低く形成された底面４２ａには、例えば、石英やアルミナなどの材質で形成されたリフトピン台１５が、アルミ製ボルト１４によって固定される。
リフトピン台１５には、基板搬入搬出時に基板２を一時的に保持するリフトピン８が、３本ないし４本設けられる。リフトピン８は、後述するサセプタ６０に設けられた貫通孔６１内を貫通可能なように、鉛直方向に設けられる。リフトピン８は、基板２と直接触れるため、例えば、石英やアルミナなどの材質で形成することが望ましい。
【００１７】
支持具１６０は処理室１の底面４２の中央部分に、処理容器４７を鉛直方向に貫通するように設けられる。支持具１６０はサセプタ６０と支持軸５９とサセプタ台９と、ベローズ１２とを備える。
サセプタ６０は処理室１内に設けられる。サセプタ６０は円板状をしており、その上に基板２を略水平姿勢で保持するように構成されている。
サセプタ６０はコントローラ５０によって制御されるセラミックスヒータなどのヒータ（図示せず）を内蔵しており、基板２を所定温度に加熱することができる。サセプタ６０は、例えば、石英（ＳｉＯ2 ）、カーボン、セラミックス、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、酸化アルミニウム（Ａｌ2 Ｏ3 ）、または窒化アルミニウム（ＡｌＮ）などで構成される。
なお、サセプタ６０には、前述したリフトピン８を貫通させることが可能な貫通孔６１が、鉛直方向に複数設けられる。
支持軸５９は、処理室１の底面４２の中央部分に設けられた前述の貫通孔５８から、処理室１内に鉛直方向に挿入される。支持軸５９の上端部は、前述したサセプタ６０を下方から支持している。
【００１８】
サセプタ台９は、前述した支持軸５９をその下端側から支持し、処理室１外に設けた昇降機構（図示せず）に連結されている。昇降機構によりサセプタ台９を上下動させることにより、支持軸５９を介してサセプタ６０が昇降可能となっている。
サセプタ６０が下降して基板搬送可能位置（図１に示すサセプタ６０の位置よりも下方位置）にあるときは、前述したリフトピン８がサセプタ６０の上面から突出し、リフトピン８が基板２を支持する。
サセプタ６０が上昇して基板処理位置（図１の図示位置）にあるときは、リフトピン８はサセプタ６０の上面から埋没し、サセプタ６０が基板２を支持する。
ベローズ１２は、サセプタ台９と処理容器４７との間で支持軸５９を包囲することによって、処理室１内の真空を保持している。
【００１９】
ガス導入部１３は、処理室１の上面の中央部分に、蓋部４６を鉛直方向に貫通するように設けられる。ガス導入部１３は、シャワーヘッド１６と分散板１７とガス導入プレート２２とガス導入管２３と、を備える。
シャワーヘッド１６は蓋部４６の中央開口に嵌め込まれており、サセプタ６０の上方に設けられる。サセプタ６０と対向するシャワーヘッド１６の中央部には、多数の孔１６ｂを有するシャワープレート１６ａが設けられる。
分散板１７はシャワープレート１６ａの上に設けられ、多数の孔１７ａを有している。分散板１７とシャワープレート１６ａとの間には下部空間１７ｂが形成されており、下部空間１７ｂは分散板１７の多数の孔１７ａから導入されるガスを分散させる。
ガス導入プレート２２は分散板１７の上に設けられ、中央にガスを導入する開口２２ａを有している。ガス導入プレート２２と分散板１７との間には、前述した開口２２ａから導入されるガスを分散させる上部空間１７ｃが形成される。
ガス導入管２３はガス導入プレート２２の開口２２ａに鉛直に連結される。ガス導入管２３には側部開口３が開設されており、側部開口３には後述するガス供給配管の一端が接続されている。
なお、例えば、ＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法においては、ガス導入管２３には原料ガスと反応ガスとは交互に供給される。
【００２０】
ガス導入管２３からガス導入プレート２２の開口２２ａに導入されるガスは、上部空間１７ｃを経て分散板１７の多数の孔１７ａから下部空間１７ｂへと入り、さらにシャワーヘッド１６の多数の孔１６ｂを通過して、基板２上にシャワー状に均一に供給される。
原料ガスとしては、例えば、基板２上にルテニウム膜を堆積させる際には、有機液体原料であるＲｕ（ＥｔＣｐ）2 （ビスエチルシクロペンタジエニルルテニウム）が用いられる。また、例えば、基板２上にハフニウムシリケート（ＨｆＳｉＯ）膜を堆積させる際には、Ｈｆ−（ＭＭＰ）4 およびＳｉ−（ＭＭＰ）4 が用いられる。
また、反応ガスとしては、有機液体原料に対して反応性の高い酸素原子（Ｏ）を含有するガス、例えば、Ｏラジカルを含むガス、Ｈ2 Ｏガス、Ｏ3 ガス等が用いられる。
【００２１】
保護カバー部１００は、処理室１の内壁のうち、ガス導入時における支持具１６０よりも下方の部分を覆うように構成されている。
なお、処理室１の内壁のうち、ガス導入時における支持具１６０よりも下方の部分とは、基板処理位置よりも下方の部分をいい、図１においては、段差部４１よりも下であって、処理室１の下部の側面４０ｂ、および処理室１の底面４２をいう。
保護カバー部１００は、例えば、金属（ＳＵＳ、アルミ等）、石英（ＳｉＯ2 ）、アルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）等により構成することが好ましい。なお、金属材料を用いる場合には、原料ガスや反応ガスによる処理室１内の汚染を軽減するため、酸化皮膜または耐腐食性処理（例えばＮｉＦ処理等）を実施することが好ましい。
【００２２】
排気ダクト３５はコンダクタンスプレート２９とロワープレート７とから構成される。
コンダクタンスプレート２９は、処理室１内の基板処理位置の近傍であって、処理容器４７の内側面に設けられた段差部４１上に保持される。
コンダクタンスプレート２９は、内周部に基板２を収容する収容孔３４が設けられ、１枚のドーナツ状をした円板として構成される。
コンダクタンスプレート２９の外周部には、所定間隔を開けて周方向に配列された複数の排出口２６が設けられる。排出口２６は、コンダクタンスプレート２９の外周部がコンダクタンスプレート２９の内側部を支えることができるよう、不連続に形成される。
【００２３】
ロワープレート７は、リング状の凹部３７と、凹部３７の内側上部に一体的に設けられたフランジ部３７ａと、から構成される。
凹部３７は、サセプタ６０の外周部と、処理室の側面４０ｂとの隙間３８を塞ぐように設けられる。凹部３７の底部の後述する排気口５側に、ガスを凹部３７から排気口５へ流通させるためのプレート排気口２８を有するよう構成される。
フランジ部３７ａは、サセプタ６０の上部外周縁上に係止する係止部として機能する。フランジ部３７ａが、サセプタ６０の上部外周縁上に係止することにより、ロワープレート７が、サセプタ６０とともに昇降するようになっている。
【００２４】
サセプタ６０が上昇してロワープレート７が基板処理位置に運ばれたとき、基板処理位置に保持されているコンダクタンスプレート２９が、ロワープレート７の凹部３７を塞ぎ、ロワープレート７の凹部３７内をガス流路領域Ａとする排気ダクト３５が形成される。  このとき、排気ダクト３５と基板２とサセプタ６０とによって、処理室１内が、排気ダクト３５よりも上方の処理室上部１ａと、排気ダクト３５よりも下方の処理室下部１ｂと、に仕切られる。
【００２５】
コンダクタンスプレート２９およびロワープレート７は、排気ダクト３５の内壁に堆積する反応生成物をエッチングする場合を考慮し、高温保持が可能な材料で構成することが好ましい。例えば、耐高温高負荷用石英は、反応容器４５を構成するアルミニウムよりも高温に強く、また、耐高温高負荷用石英の輻射率εは０．８程度であってアルミニウムの輻射率ε０．０５〜０．２程度よりも高いため、高温（２００〜５００℃程度）を保持し易く、コンダクタンスプレート２９およびロワープレート７の材料として好適である。
【００２６】
なお、排気ダクト３５をコンダクタンスプレート２９とロワープレート７とに分離可能に構成しているのは、次の理由による。
ロワープレート７を外周に設けたサセプタ６０を、処理室１内で昇降可能なようにするには、処理室１の側面４０ｂを覆う保護カバー部１００の内壁面と、ロワープレート７側面とが干渉しないように隙間３８を確保する必要がある。
しかし、この場合には、基板処理時に処理室上部１ａに供給されたガスの一部が、排気ダクト３５を構成するロワープレート７の凹部３７に排出されず、隙間３８を通って処理室下部１ｂに回り込むおそれがある。
このような問題に対し、ロワープレート７を昇降可能に設け、コンダクタンスプレート２９を基板処理位置に保持するように構成すれば、サセプタ６０と一緒にロワープレート７が基板処理位置に搬送されたときに、前述の隙間３８を、基板処理位置に保持したコンダクタンスプレート２９によって塞ぐことができる。すなわち、排気ダクト３５を、コンダクタンスプレート２９とロワープレート７とに分離可能に構成することで、サセプタ６０の昇降を許容する隙間３８を確保しつつ、基板処理時には隙間３８を塞ぎ、ガスの一部の処理室下部１ｂへの回り込みを抑制することができる。
【００２７】
排気口５は、前述の基板搬送口１０とは反対側の処理室１の側面４０ｂの一端に、処理容器４７を水平方向に貫通するように設けられる。排気口５は、図示しない真空ポンプに接続されており、排気ダクト３５のプレート排気口２８から排気されたガスを、処理室１外に排気するよう構成されている。
なお、処理室１内は、必要に応じて圧力制御手段（図示せず）によって所定の圧力に制御できるようになっている。
【００２８】
ここで、基板処理時におけるガスの流れについて説明する。
ガス導入部１３から供給されるガスは、分散板１７、シャワープレート１６ａで分散されて、処理室上部１ａ内に導入される。
導入されたガスは、基板処理位置にあるサセプタ６０上に載置された基板２上を、基板２の径方向外側に向かって放射状に流れる。
基板２に接触した後の余剰なガスは、サセプタ６０の外周に設けられた排気ダクト３５上（すなわちコンダクタンスプレート２９上）を、径方向外側に向かって放射状に流れ、排気ダクト３５上に設けられた排出口２６から環状のガス流路領域Ａ内に排出される。
排出されたガスは、ガス流路領域Ａ内をサセプタ周方向に流れ、排気ダクト３５に設けられたプレート排気口２８から排気口５へと排気される。
以上の通り、排気ダクト３５により、処理室下部１ｂ内への、すなわちサセプタ６０の裏面や処理室１の底面４２側へのガスの回り込みが抑制される。
また、本実施形態においては、ガスの流路が、蓋部４６の内壁面と処理容器４７の上部内壁面との間に形成される処理室上部１ａと、サセプタ６０およびコンダクタンスプレート２９の上面と、排気ダクト３５のガス流路領域Ａと、に限定されている。したがって、基板処理時のガス流路容積は、処理室１全体の容積よりも少なく構成されている。
【００２９】
図１に示されているように、本実施の形態においては、蓋部４６には第１マニホールド７１が設けられており、第１マニホールド７１には処理容器４７内にガスを供給する第１ガス流路７２が形成されている。処理容器４７には第２マニホールド７３が設けられており、第２マニホールド７３には第１ガス流路７２に接続される第２ガス流路７４が形成されている。第１マニホールド７１と第２マニホールド７３とは第１ガス流路７２と第２ガス流路７４とが接続するように合わせられている。
第１ガス流路７２の第２ガス流路７４と反対側には、一端が側部開口３に接続されたガス供給配管７５の他端が接続されている。
第１マニホールド７１および第２マニホールド７３は、金属製であり、Ａｌ、ＳＵＳ、ハステロイ（登録商標）等が用いられる。第１ガス流路７２、第２ガス流路７４およびガス供給配管７５の流路表面には、電解研磨等の処理が施されており、余分なガスが吸着し難い構造をしている。
【００３０】
第１マニホールド７１の第２マニホールド７３との合わせ面には、内側シール部材７６を収容した内側シール溝７７と、外側シール部材７８を収容した外側シール溝７９とが第１ガス流路７２を中心にして同心円に形成されている。内側シール部材７６および外側シール部材７８は、第１ガス流路７２と第２ガス流路７４との接続部を囲むように多重に設けられて第１マニホールド７１と第２マニホールド７３との間を気密にシールする複数のシール部材を構成している。
内側シール部材７６および外側シール部材７８にはＯリングがそれぞれ使用されており、内側シール溝７７および外側シール溝７９はアリ溝にそれぞれ形成されている。
【００３１】
第２マニホールド７３にはガス導入路８０が開設されている。ガス導入路８０の一端は第１マニホールド７１と第２マニホールド７３との合わせ面において内側シール部材７６と外側シール部材７８との間に開口しており、ガス導入路８０の他端には不活性ガス供給装置（図示せず）が接続されている。ガス導入路８０は複数のシール部材間に不活性ガスを導入するガス導入部を構成している。
第２マニホールド７３にはガス排出路８１がガス導入路８０と異なる位置に開設されている。ガス排出路８１の一端は第１マニホールド７１と第２マニホールド７３との合わせ面において内側シール部材７６と外側シール部材７８との間に開口しており、ガス排出路８１の他端には排気配管８２を介してポンプ８３が接続されている。ガス排出路８１は複数のシール部材間に導入された不活性ガスを排気するガス排出部を構成している。
排気配管８２にはガス排出部における排気圧を測定する圧力計８４がポンプ８３の上流側に接続されており、圧力計８４はコントローラ５０に測定結果を送信する。
【００３２】
一般に、メンテナンス毎にシール部材が取り外されるシール溝には、アリ溝が採用されることが多い。アリ溝の場合には、熱膨張によるシール部材が逃げることのできるボリュームが角型溝に比べ非常に少ない。このため、線膨張係数がフッ素ゴムに比べて約２倍程度あるパーフロロエラストマー系ゴムの場合には、溝深さを深くすることにより、ゴムの逃げボリュームおよび適正な圧縮率を確保することができる。
本実施形態においては、内側シール部材７６および外側シール部材７８がメンテナンス毎に取り外される内側シール溝７７および外側シール溝７９を、アリ溝によりそれぞれ形成している。
なお、本実施形態においては、内側シール溝７７および外側シール溝７９は、第１マニホールド７１側に設けることとしているが、第２マニホールド７３側に設けることとしてもよい。また、内側シール溝７７および外側シール溝７９のうち、いずれか一方を第１マニホールド７１側に設けることとし、他方を第２マニホールド７３側に設けることとしてもよい。
【００３３】
パーフロロエラストマー系ゴムは、フッ素系ゴムに比べ耐熱性および耐薬品性に優れているので、基板に薄膜を堆積させる基板処理装置にも広く採用されている。
本実施形態においては、少なくとも内側シール部材７６の材料としてパーフロロエラストマー系ゴムを用いる。通常、外側シール部材７８として用いられるＯリングの太さ（径）は、内側シール部材７６として用いられるＯリングの太さ（径）以上の太さとされる。
パーフロロエラストマー系ゴムは硬質であり、室温では容易に変形はしないため、ある程度の加熱（７０〜１００℃）が行われるまでは、外側シール部材７８がシールにおいては有用となる。
他方、処理室１および周辺機器（第１マニホールド７１および第２マニホールド７３を含む）は、使用する液体および固体原料の蒸気圧によって加熱温度帯が変化するが、通常は１００〜１７０℃の温度帯に維持される場合が多い。
基板処理装置のメンテナンス終了後においては、処理室１および周辺機器等の温度は２〜３時間後に、７０〜１００℃に達する。特に、処理室１および第１マニホールド７１および第２マニホールド７３は熱容量が大きいので、昇温に時間を要する。
したがって、第１ガス流路７２と第２ガス流路７４との接続部を取り囲むシール部材が単一である場合、例えば、内側シール部材７６だけである場合には、温度がある程度昇温するまで処理室１の減圧工程に移行し得ないという問題点がある。
【００３４】
そこで、本実施形態においては、シール部材を内側シール部材７６と外側シール部材７８とからなる２重シール構造にて構成することにより、メンテナンス終了と同時に減圧工程に移行することができるものとし、ダウンタイムの大幅短縮を可能としている。
本実施形態においては、第１マニホールド７１と第２マニホールド７３との合わせ面において内側シール部材７６と外側シール部材７８と間の領域には、ガス導入路８０およびガス排出路８１が設けられている。ガス導入路８０からは窒素（Ｎ2 ）またはアルゴン（Ａｒ）のような不活性ガスが導入される。
ここで導入する不活性ガスとしては、ガス導入部１３から導入するキャリアガスまたは／および希釈ガスと同じガスを使用することが、コストおよび圧力上昇の定量的判定の観点から望ましい。ガス導入量は例えば１０〜２０００ｓｃｃｍ程度とする。
内側シール部材７６と外側シール部材７８との間にガス導入路８０から導入されたガスは、内側シール部材７６と外側シール部材７８との間の領域における第１マニホールド７１と第２マニホールド７３との合わせ面間の空間を通過し、ガス排出路８１から排気される。
ガス排出路８１内の圧力は、排気配管８２に接続された圧力計８４によって常時監視されている。圧力計８４は測定結果をコントローラ５０にリアルタイムで報告する。コントローラ５０は圧力計８４の測定結果を異常と判断した場合には、アラームを発生する。
内側シール部材７６と外側シール部材７８との間の圧力の変動をアラーム情報としてコントローラ５０に上げるために、ガス排出路８１は、処理室１内を排気する排気ラインとは別の排気ライン（排気配管８２）にて接続されたポンプ８３を用いて排気するように構成することが望ましい。
【００３５】
例えば、圧力計８４としてダイアフラムゲージを採用した場合には、通常精度は読み値±０．５％程度であることが想定されるため、±１．０〜３．０％程度を、シール部リークアラーム情報として、コントローラ５０に上げて、作業者に警告を発するように構成することにより、早期の内部リーク判定を行うことができ、内部リーク起因によるＬＯＴ不良前にメンテナンス要否の判定を行うことが可能となる。
【００３６】
以上の２重シール構造においては、内側シール部材７６からの内部リークが無い場合は、外側シール部材７８は接ガスすることはない。
そこで、本実施形態においては、外側シール部材７８にはコスト面でメリットのあるフッ素系ゴムを使用するものとした。
第１ガス流路７２および第２ガス流路７４を流れるガスが内側シール部材７６と外側シール部材７８との間にリークすると、当該リークは圧力計８４によってリアルタイムで検知されてコントローラ５０に報告され、コントローラ５０はアラームを発生する。
したがって、圧力計８４のガス漏れ検知から作業者が基板処理装置運用停止するまでの数時間〜１日程度の暴露量に耐え得ると判断されるガスであれば、外側シール部材７８にはフッ素系ゴムを適用することができる。
【００３７】
内側シール部材７６および外側シール部材７８に適用するＯリングとしては、次のような例がある。
シールすべき流路（第１ガス流路７２と第２ガス流路７４）の想定される口径が、直径６．３５ｍｍである場合には、内側シール部材７６には直径１０ｍｍ程度の「Ｐ−１０」規格のＯリングが適用され、外側シール部材７８には直径４０ｍｍ程度の「Ｐ−４０」規格のＯリングが適用される。
外側シール部材７８に用いられるＯリングは、太さ（径）５．３３ｍｍ±０．１２ｍｍ程度であり、内側シール部材７６に用いられるＯリングは、太さ（径）１．９〜５．３３ｍｍ程度のものが主に使用される。
但し、本発明はこの例示の規格だけに限定されるものではない。
【００３８】
以上、述べたように、本発明の一実施形態に係る基板処理装置が構成される。
次に、半導体装置を製造する工程の一工程としての基板処理方法について、図２を用いて説明する。
図２は、本発明の一実施形態にかかる基板処理方法を示すフロー図である。
なお、ここでは、シール部材の取り付け作業後にシリコン基板上にＡＬＤ法によりルテニウム膜やハフニウムシリケート膜を堆積させる場合を例にとって説明する。
【００３９】
まず、処理容器４７および蓋部４６の温度を６０℃以下に降下させた後に、蓋部４６および第１マニホールド７１を開ける。そして、本シール部材２０１を本シール溝２０１ａに、内側シール部材７６を内側シール溝７７に、外側シール部材７８を外側シール溝７９にそれぞれ格納する。
次いで、蓋部４６および第１マニホールド７１を閉めて、処理容器４７と蓋部４６との間を本シール部材２０１によって封止し、第１マニホールド７１と第２マニホールド７３との間を内側シール部材７６および外側シール部材７８によってシールする（Ｓ１）。
処理容器４７内の真空排気を開始するとともに、処理容器４７および蓋部４６の昇温を開始する。処理容器４７内の真空排気は、処理容器４７および蓋部４６の昇温完了を待たずに行う。
【００４０】
引き続き、処理容器４７および蓋部４６の温度を７０℃〜１００℃程度の温度まで昇温させ、パーフロロエラストマー系材料からなる本シール部材２０１および内側シール部材７６を熱により膨張させるとともに軟化させ、処理容器４７と蓋部４６との合わせ面間および第１マニホールド７１と第２マニホールド７３との合わせ面間を本シール部材２０１および内側シール部材７６によってそれぞれ封止する。
２重シール部の内部リークの有無を圧力計８４によるガス排出路８１の圧力測定によって確認する（Ｓ２）。すなわち、第１ガス流路７２および第２ガス流路７４から内側シール部材７６を介して、内側シール部材７６と外側シール部材７８との間に漏れるガスをチェックする。
【００４１】
リークがないことを確認した後に、図示しない昇降機構によりサセプタ６０を搬入搬出位置に下降させる。
続いて、１枚のシリコン基板２を、基板搬送口１０を介して処理室１内に搬入し、リフトピン８上に移載して保持する（Ｓ３）。
【００４２】
次いで、図示しない昇降機構によりサセプタ６０を所定の基板処理位置まで上昇させる。その結果、シリコン基板２は、リフトピン８からサセプタ６０上に自動的に載置される（Ｓ４）。なお、図１はこの状態を示している。
なお、サセプタ６０を基板処理位置まで上昇させると、小容積の処理室上部１ａが形成される。また、ロワープレート７の凹部３７の開口上部が、基板処理位置に保持してあるコンダクタンスプレート２９によって覆われ、排気ダクト３５が形成される。排気ダクト３５の内部にはガス流路領域Ａが形成される。このガス流路領域Ａは排気路となる。
【００４３】
次いで、サセプタ６０に内蔵されたヒータにより、シリコン基板２を一定時間加熱する。処理室１内の圧力は、図示しない圧力制御手段により制御する。
シリコン基板２が所定の温度に加熱され、処理室１内の圧力が安定した後、成膜を開始する。
成膜は次の４つの工程から成り、４つの工程を１サイクルとして、所望の厚さの膜が堆積するまで複数回サイクルを繰り返す。
【００４４】
工程１では、原料ガスを、第２ガス流路７４から供給し、第１ガス流路７２およびガス供給配管７５を経由して、ガス導入管２３の側部開口３から分散板１７とシャワープレート１６ａとを通過させて、処理室１内にシャワー状に導入する（Ｓ５）。その結果、原料ガスは、シリコン基板２上に供給されて、その表面に吸着する。
なお、余剰ガスはコンダクタンスプレート２９の上面に設けた排出口２６から、ロワープレート７の凹部３７内を流れ、プレート排気口２８より排気され、排気口５から処理室１外に排気される。
【００４５】
工程２では、パージガスとしてのＡｒガスを、第２ガス流路７４から供給し、第１ガス流路７２およびガス供給配管７５を経由して、ガス導入管２３の側部開口３から、分散板１７とシャワープレート１６ａとを通過させて、処理室１内にシャワー状に導入する（Ｓ６）。その結果、ガス導入部１３や処理室１内に残留している原料ガスは、Ａｒガスによりパージされ、コンダクタンスプレート２９の上面に設けた排出口２６から、ロワープレート７の凹部３７内を流れ、プレート排気口２８より排気され、排気口５から処理室１外に排気される。
【００４６】
工程３では、反応ガスを、第２ガス流路７４から供給し、第１ガス流路７２およびガス供給配管７５を経由して、ガス導入管２３の上方開口４から分散板１７とシャワープレート１６ａとを通過させて、処理室１内にシャワー状に導入する（Ｓ７）。その結果、反応ガスは、シリコン基板２上に供給されて、シリコン基板２上に吸着している原料ガスと表面反応することにより薄膜を形成する。
なお、余剰ガスはコンダクタンスプレート２９の上面に設けた排出口２６から、ロワープレート７の凹部３７内を流れ、プレート排気口２８より排気され、排気口５から処理室１外に排気される。
【００４７】
工程４では、パージガスとしてのＡｒガスを、第２ガス流路７４から供給し、第１ガス流路７２およびガス供給配管７５を経由して、ガス導入管２３の上方開口４から、分散板１７とシャワープレート１６ａとを通過させて、処理室１内にシャワー状に導入する（Ｓ８）。その結果、ガス導入部１３や処理室１内に残留している反応ガスは、Ａｒによりパージされ、コンダクタンスプレート２９の表面に設けた排出口２６から、ロワープレート７の凹部３７内を流れ、プレート排気口２８より排気され、排気口５から処理室１外に排気される。
【００４８】
前述した４つの工程を１サイクルとして、所望の厚さの薄膜が堆積するまでこのサイクルを複数回繰り返す。工程１〜４に要する時間は、スループット向上のために、各工程で１秒以下が望ましい。
【００４９】
なお、シリコン基板２上にルテニウム（Ｒｕ）薄膜を堆積させる際には、例えば原料ガスとしてＲｕ（ＥｔＣｐ）2 ガスを用い、反応ガスとして活性化させた酸素ガスを用いる。その際の処理条件としては、例えば、処理温度２００〜５００℃、処理圧力１０〜５００Ｐａ、キャリアガスを含む原料ガスのガス供給流量１０〜１０００ｓｃｃｍ、反応ガスのガス供給流量１０〜１０００ｓｃｃｍ、Ａｒガスのガス供給流量５００〜３０００ｓｃｃｍが例示される。
【００５０】
また、シリコン基板２上にハフニウムシリケート（ＨｆＳｉＯ）薄膜を堆積させる際には、例えば、原料ガスとしてＨｆ−（ＭＭＰ）4 ガスとＳｉ−（ＭＭＰ）4 ガスとを用い、反応ガスとしてＯ3 ガスを用いる。その際の処理条件としては、例えば、処理温度２００〜５００℃、処理圧力１０〜５００Ｐａ、キャリアガスを含む原料ガスのガス供給流量５００〜３０００ｓｃｃｍ、反応ガスのガス供給流量１０〜１０００ｓｃｃｍ、Ａｒガスのガス供給流量５００〜３０００ｓｃｃｍが例示される。
【００５１】
成膜終了後、サセプタ６０を搬入搬出位置まで降下させる。
そして、処理後のシリコン基板２を、図示しない搬送ロボットにより、基板搬送口１０を経由して図示しない搬送室へと搬出する（Ｓ９）。
【００５２】
なお、各工程における基板温度および処理室内圧力は、コントローラ５０および圧力制御手段によりそれぞれ制御される。
【００５３】
前記実施の形態によれば、次の効果が得られる。
【００５４】
（１）第１マニホールドの第１ガス流路と第２マニホールドの第２ガス流路との接続部を内側シール部材と外側シール部材とからなる２重シール構造によってシールすることにより、原料ガスおよび反応ガスが第１マニホールドの第１ガス流路と第２マニホールドの第２ガス流路との接続部からリークするのを確実に防止することができるので、基板処理装置の効率および安全性を向上させることができる。
【００５５】
（２）第１マニホールドの第１ガス流路と第２マニホールドの第２ガス流路との接続部を内側シール部材と外側シール部材とからなる２重シール構造によってシールすることにより、メンテナンス終了と同時に減圧工程に移行可能とすることができるので、メンテナンス時のダウンタイムを大幅に短縮することができる。
【００５６】
（３）内側シール部材と外側シール部材との間の圧力を圧力計によって常時監視することにより、内側シール部材と外側シール部材との間のガス漏れを早期にかつ簡便に検知し、迅速に警報することができるので、警報遅れによる弊害を防止することができる。
【００５７】
（４）判断の難しいメンテナンス終了後の内側シール部材のシール性判定を早急に実現することにより、基板処理装置運用開始の判断および運用時においての内部リーク判断が定量的に行うことが可能になるため、メンテナンス終了後のダウンタイムを短縮することができ、早期の内部リーク判定により、ＬＯＴ不良前にメンテナンス要否の判定を行うことができる。
【００５８】
（５）外側シール部材にフッ素系ゴムを使用することにより、２重シール構造に構成することによるコストの増加を抑制することができる。
【００５９】
図３は本発明の第２実施形態の主要部を示す断面図である。
本実施形態が前記実施形態と異なる点は、第１マニホールド７１および第２マニホールド７３には３系統の第１ガス流路および第２ガス流路が設けられており、３系統の第１ガス流路および第２ガス流路のそれぞれに内側シール部材７６および外側シール部材７８が設けられている点、３系統の内側シール部材７６と外側シール部材７８との間にガス導入路８０およびガス排出路８１がそれぞれ接続されている点、である。
本実施形態においては、例えば、第１系統の第１ガス流路７２Ａと第２ガス流路７４Ａに酸化剤を供給し、第２系統の第１ガス流路７２Ｂと第２ガス流路７４Ｂに第１ガス種の原料ガスを供給し、第３系統の第１ガス流路７２Ｃと第２ガス流路７４Ｃに第２ガス種の原料ガスを供給することができる。
このように運用することにより、酸化剤と他原料との接触可能性を極めて低下させることができるので、基板処理装置の処理精度をより一層向上させることができる。
【００６０】
図４は本発明の第３実施形態の主要部を示す断面図である。
本実施形態が前記実施形態と異なる点は、第１マニホールド７１および第２マニホールド７３には３系統の第１ガス流路および第２ガス流路が設けられており、内側シール部材７６は３系統の第１ガス流路および第２ガス流路のそれぞれに設けられているが、外側シール部材７８は１本が３系統の第１ガス流路および第２ガス流路の外側に設けられている点、ガス導入路８０およびガス排出路８１は外側シール部材７８の内側にそれぞれ設けられている点、である。
本実施形態においても、例えば、第１系統の第１ガス流路７２Ａと第２ガス流路７４Ａに酸化剤を供給し、第２系統の第１ガス流路７２Ｂと第２ガス流路７４Ｂに第１ガス種の原料ガスを供給し、第３系統の第１ガス流路７２Ｃと第２ガス流路７４Ｃに第２ガス種の原料ガスを供給することができる。
このように運用することにより、酸化剤と他原料との接触可能性を極めて低下させることができるので、基板処理装置の処理精度をより一層向上させることができる。
図３の第２実施形態においては、第１マニホールド７１または／および第２マニホールド７３における３系統の第１ガス流路と第２ガス流路との接続部毎に、内側シール溝および外側シール溝を加工する必要があるので、第１マニホールド７１および第２マニホールド７３には加工難易度の低い材料選定および流路スペース確保が必要になる。
これに対して、第３実施形態においては、外側シール部材７８は３系統の第１ガス流路と第２ガス流路については１重シール構造となっているため、ガス導入路８０およびガス排出路８１は、第１マニホールド７１および第２マニホールド７３に１箇所だけ設置すれば済む。
このため、第３実施形態によれば、流路スペースを確保することができ、しかも、ガス導入路８０およびガス排出路８１の運用が容易になる。
【００６１】
なお、本発明は前記実施の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に変更が可能であることはいうまでもない。
【００６２】
例えば、シール部材は２重に配置するに限らず、３重以上に配置してもよい。
【００６３】
本発明で用いるガスは、前述したガスに限らず、用途に応じてさまざまな種類から適宜選択可能である。
例えば、原料ガスとしては、Ｒｕ、Ｈｆ、Ｓｉを含むガスに限らず、Ａｌ、Ｔｉ、Ｓｒ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｓｎ、Ｂａ、Ｌａ、Ｔａ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｗ、Ｐｂ、Ｂｉなどを含むガスを用いることができる。
反応ガスとしてはＯラジカル、Ｈ2 Ｏガス、Ｏ3 ガスの他に、ＮＯ、Ｎ2 Ｏ、Ｈ2 Ｏ2 、Ｎ2 、ＮＨ3 、Ｎ2 Ｈ6 、またはこれらを活性化手段により活性化させることにより生成したこれらのラジカル種、イオン種を含むガスを用いることができる。
【００６４】
前記実施形態においては、本発明をＡＬＤ法による成膜に適用した場合について説明したが、本発明はこの他に、原料ガスと反応ガスとを交互、もしくは同時に供給するＭＯＣＶＤ法による成膜にも適用できる。
【００６５】
なお、好ましい実施の形態を付記する。
（１）基板を処理する処理容器と、
前記処理容器を閉塞する蓋部と、
前記蓋部に設けられ、前記処理容器内にガスを供給する第１ガス流路が形成される第１マニホールドと、
前記処理容器に設けられ、前記第１ガス流路に接続される第２ガス流路が形成される第２マニホールドと、
前記第１マニホールドと前記第２マニホールドとの間に、前記第１ガス流路と第２ガス流路との接続部を囲むように多重に設けられ、前記第１マニホールドと前記第２マニホールドとの間を気密にシールする複数のシール部材と、
前記複数のシール部材間に不活性ガスを導入するガス導入部と、
前記複数のシール部材間に導入された不活性ガスを排気するガス排出部と、
前記ガス排出部側における排気圧を測定する圧力計と、
を有することを特徴とする基板処理装置。
（２）前記（１）において、前記圧力計で測定された排気圧に基づき前記シール部材間からのリークの有無を判定する制御部をさらに有することを特徴とする基板処理装置。
（３）前記（２）において、前記制御部は、前記シール部材間からのリークが有ると判定された場合には、警告を発する警告発生部を有することを特徴とする基板処理装置。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の一実施形態にかかる基板処理装置の断面概略図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかる基板を処理する方法を示すフロー図である。
【図３】本発明の第２実施形態の主要部を示す断面図である。
【図４】本発明の第３実施形態の主要部を示す断面図である。
【符号の説明】
【００６７】
１  処理室
２  基板
４６  蓋部
４７  処理容器
５０  コントローラ（制御部）
７１  第１マニホールド
７２  第１ガス流路
７３  第２マニホールド
７４  第２ガス流路
７５  ガス供給配管
７６  内側シール部材（第１シール部材）
７７  内側シール溝
７８  外側シール部材（第２シール部材）
７９  外側シール溝
８０  ガス導入路（ガス導入部）
８１  ガス排出路（ガス排出部）
８２  排気配管
８３  ポンプ
８４  圧力計。
【図１】
2010016086.tif 000003
【図２】
2010016086.tif 000004
【図３】
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【図４】
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