(57)【要約】【課題】  開度可変弁への反応副生成物の付着を抑制して内部リークを抑制することができると共にダウンタイムを軽減することができる処理方法及び処理装置を提供する。【解決手段】  ガス供給系６及び真空排気系８が接続された処理容器２に被処理体ｗを収容して所定の温度、圧力及びガス雰囲気で成膜処理を行う処理方法において、前記真空排気系８に、開閉及び圧力制御が可能な開度可変弁２０を設けると共に、該開度可変弁２０よりも上流に不活性ガスを導入して圧力制御を行うバラスト制御部２１を設け、前記開度可変弁２０を全開状態とし、前記バラスト制御部２１により不活性ガスの導入流量を制御して成膜処理時の圧力制御を行う。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス供給系及び真空排気系が接続された処理容器に被処理体を収容して所定の温度、圧力及びガス雰囲気で成膜処理を行う処理方法において、前記真空排気系に、開閉及び圧力制御が可能な開度可変弁を設けると共に、該開度可変弁よりも上流に不活性ガスを導入して圧力制御を行うバラスト制御部を設け、前記開度可変弁を全開状態とし、前記バラスト制御部により不活性ガスの導入流量を制御して成膜処理時の圧力制御を行うことを特徴とする処理方法。
【請求項２】
ガス供給系及び真空排気系が接続された処理容器に被処理体を収容して所定の温度、圧力及びガス雰囲気で成膜処理を行う処理方法において、前記真空排気系に、開閉及び圧力制御が可能な開度可変弁を設けると共に、該開度可変弁よりも上流に不活性ガスを所定の流量で導入する不活性ガス導入部を設け、該不活性ガス導入部から所定の流量で不活性ガスを導入した状態で前記開度可変弁の開度を制御して成膜処理時の圧力制御を行うことを特徴とする処理方法。
【請求項３】
ガス供給系及び真空排気系が接続された処理容器に被処理体を収容して所定の温度、圧力及びガス雰囲気で成膜処理を行う処理方法において、前記真空排気系に、開閉及び圧力制御が可能な開度可変弁を設けると共に、該開度可変弁よりも上流に不活性ガスを所定の流量で導入する不活性ガス導入部を設け、開度可変弁よりも下流に不活性ガスを導入して圧力制御を行うバラスト制御部を設け、前記開度可変弁を所定の広い開度にすると共に不活性ガス導入部から所定の流量で不活性ガスを導入した状態で前記バラスト制御部により不活性ガスの導入流量を制御して成膜処理時の圧力制御を行うことを特徴とする処理方法。
【請求項４】
ガス供給系及び真空排気系が接続された処理容器に被処理体を収容して所定の温度、圧力及びガス雰囲気で成膜処理を行う処理装置において、前記真空排気系に、開閉及び圧力制御が可能な開度可変弁を設けると共に、該開度可変弁よりも上流に不活性ガスを導入して圧力制御を行うバラスト制御部を設け、前記開度可変弁を全開状態とし、前記バラスト制御部により不活性ガスの導入流量を制御して成膜処理時の圧力制御を行う制御装置を備えたことを特徴とする処理装置。
【請求項５】
ガス供給系及び真空排気系が接続された処理容器に被処理体を収容して所定の温度、圧力及びガス雰囲気で成膜処理を行う処理方法において、前記真空排気系に、開閉及び圧力制御が可能な開度可変弁を設けると共に、該開度可変弁よりも上流に不活性ガスを所定の流量で導入する不活性ガス導入部を設け、該不活性ガス導入部から所定の流量で不活性ガスを導入した状態で前記開度可変弁の開度を制御して成膜処理時の圧力制御を行う制御装置を備えたことを特徴とする処理装置。
【請求項６】
ガス供給系及び真空排気系が接続された処理容器に被処理体を収容して所定の温度、圧力及びガス雰囲気で成膜処理を行う処理方法において、前記真空排気系に、開閉及び圧力制御が可能な開度可変弁を設けると共に、該開度可変弁よりも上流に不活性ガスを所定の流量で導入する不活性ガス導入部を設け、開度可変弁よりも下流に不活性ガスを導入して圧力制御を行うバラスト制御部を設け、前記開度可変弁を所定の広い開度にすると共に不活性ガス導入部から所定の流量で不活性ガスを導入した状態で前記バラスト制御部により不活性ガスの導入流量を制御して成膜処理時の圧力制御を行うことを特徴とする処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、処理方法及び処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造においては、被処理体例えば半導体ウエハに例えば酸化、拡散、ＣＶＤ、アニール等の各種の処理を施すために、処理装置が用いられている。
【０００３】
この処理装置としては、ガス供給系及び真空排気系が接続された処理容器に被処理体例えば半導体ウエハを収容して所定の温度、圧力及びガス雰囲気で成膜処理等の所定の処理を行う処理装置において、前記真空排気系に、開閉及び圧力制御が可能な開度可変弁を設けると共に、該開度可変弁よりも下流に不活性ガスを導入して圧力制御を行うバラスト制御部を設け、前記開度可変弁を全開状態とし、前記バラスト制御部により不活性ガスの導入流量を制御して成膜処理時の圧力制御を行うようにした処理装置が知られている（特開２００３−２１８０９８号公報参照）。
【０００４】
この処理装置によれば、成膜処理時に開度可変弁の開度を全開状態にすることで開度可変弁への反応副生成物の付着をある程度抑制することが可能であり、これにより、装置のメンテナンス周期を伸ばして反応副生成物の除去に伴う装置ダウンタイムをある程度軽減することが可能となる。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２１８０９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前記処理装置においては、成膜処理時に圧力可変弁を全開とすることで反応副生成物の付着を軽減することができるが、例えばＴＥＯＳプロセス等の成膜処理を行った場合、その累積膜厚が２．０μ程度になると、開度可変弁の弁体と弁座の隙間にもガラス状等の硬い物質例えばＳｉＯ２等の反応副生成物が付着して全閉が困難となり、内部リークが発生する問題がある。開度可変弁の内部リークが発生すると、処理容器内の圧力を真空状態から常圧に復帰することが困難になると共に、ガス供給系と真空ポンプを直結するプロセスベントラインのＮ２パージが不完全になる。
【０００７】
従って、前記処理装置においては、ＴＥＯＳプロセスのメンテナンス周期である累積膜厚４μまで持たないため、反応副生成物を除去するメンテナンスを頻繁に行う必要があり、装置のダウンタイムの増大を余儀なくされる。なお、前記処理装置において、開度可変弁への反応副生成物の付着を抑制するには、開度可変弁よりも上流にトラップを設ける必要がある。
【０００８】
本発明は、前記事情を考慮してなされたもので、開度可変弁への反応副生成物の付着を抑制して内部リークを抑制することができると共にダウンタイムを軽減することができる処理方法及び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】
【０００９】
本発明のうち、請求項１に係る発明は、ガス供給系及び真空排気系が接続された処理容器に被処理体を収容して所定の温度、圧力及びガス雰囲気で成膜処理を行う処理方法において、前記真空排気系に、開閉及び圧力制御が可能な開度可変弁を設けると共に、該開度可変弁よりも上流に不活性ガスを導入して圧力制御を行うバラスト制御部を設け、前記開度可変弁を全開状態とし、前記バラスト制御部により不活性ガスの導入流量を制御して成膜処理時の圧力制御を行うことを特徴とする。
【００１０】
請求項２に係る発明は、ガス供給系及び真空排気系が接続された処理容器に被処理体を収容して所定の温度、圧力及びガス雰囲気で成膜処理を行う処理方法において、前記真空排気系に、開閉及び圧力制御が可能な開度可変弁を設けると共に、該開度可変弁よりも上流に不活性ガスを所定の流量で導入する不活性ガス導入部を設け、該不活性ガス導入部から所定の流量で不活性ガスを導入した状態で前記開度可変弁の開度を制御して成膜処理時の圧力制御を行うことを特徴とする。
【００１１】
請求項３に係る発明は、ガス供給系及び真空排気系が接続された処理容器に被処理体を収容して所定の温度、圧力及びガス雰囲気で成膜処理を行う処理方法において、前記真空排気系に、開閉及び圧力制御が可能な開度可変弁を設けると共に、該開度可変弁よりも上流に不活性ガスを所定の流量で導入する不活性ガス導入部を設け、開度可変弁よりも下流に不活性ガスを導入して圧力制御を行うバラスト制御部を設け、前記開度可変弁を所定の広い開度にすると共に不活性ガス導入部から所定の流量で不活性ガスを導入した状態で前記バラスト制御部により不活性ガスの導入流量を制御して成膜処理時の圧力制御を行うことを特徴とする。
【００１２】
請求項４に係る発明は、ガス供給系及び真空排気系が接続された処理容器に被処理体を収容して所定の温度、圧力及びガス雰囲気で成膜処理を行う処理装置において、前記真空排気系に、開閉及び圧力制御が可能な開度可変弁を設けると共に、該開度可変弁よりも上流に不活性ガスを導入して圧力制御を行うバラスト制御部を設け、前記開度可変弁を全開状態とし、前記バラスト制御部により不活性ガスの導入流量を制御して成膜処理時の圧力制御を行う制御装置を備えたことを特徴とする。
【００１３】
請求項５に係る発明は、ガス供給系及び真空排気系が接続された処理容器に被処理体を収容して所定の温度、圧力及びガス雰囲気で成膜処理を行う処理方法において、前記真空排気系に、開閉及び圧力制御が可能な開度可変弁を設けると共に、該開度可変弁よりも上流に不活性ガスを所定の流量で導入する不活性ガス導入部を設け、該不活性ガス導入部から所定の流量で不活性ガスを導入した状態で前記開度可変弁の開度を制御して成膜処理時の圧力制御を行う制御装置を備えたことを特徴とする。
【００１４】
請求項６に係る発明は、ガス供給系及び真空排気系が接続された処理容器に被処理体を収容して所定の温度、圧力及びガス雰囲気で成膜処理を行う処理方法において、前記真空排気系に、開閉及び圧力制御が可能な開度可変弁を設けると共に、該開度可変弁よりも上流に不活性ガスを所定の流量で導入する不活性ガス導入部を設け、開度可変弁よりも下流に不活性ガスを導入して圧力制御を行うバラスト制御部を設け、前記開度可変弁を所定の広い開度にすると共に不活性ガス導入部から所定の流量で不活性ガスを導入した状態で前記バラスト制御部により不活性ガスの導入流量を制御して成膜処理時の圧力制御を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、成膜処理時に真空排気系の開度可変弁の上流側から不活性ガスを導入することにより、開度可変弁の開度を広げ、開度可変弁を通るガスの流速を高め、プロセスガスを希釈し、開度可変弁への反応副生成物の付着を抑制することができる。これにより、開度可変弁の内部リークを抑制することができると共に、開度可変弁のメンテナンス周期が延長され、反応副生成物の除去を行うためのダウンタイムを軽減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を基に詳述する。図１は本発明の第１実施形態である処理装置を示す図、図２は同処理装置に用いられている熱処理炉の一例を示す縦断面図、図３は開度可変弁の構造を示す断面図である。
【００１７】
これらの図において、１は処理装置として例示した縦型熱処理装置で、被処理体例えば半導体ウエハｗを収容して所定の処理例えばＣＶＤ処理を施すため熱処理炉を構成する処理容器例えば石英製の反応管２を備えている。反応管２は、図示例では内管２ａと外管２ｂの二重管構造とされている。また、反応管２の下部には、反応管２内にプロセスガスやパージ用の不活性ガス（例えばＮ２）を導入するガス導入管部（ガス導入ポート）３と、反応管２内を排気する排気管部（排気ポート）４とを有する環状のマニホールド５が気密に接続されている。
【００１８】
前記ガス導入管部３にはガス供給系６の配管７が接続され、前記排気管部４には反応管２内を減圧制御可能な真空ポンプ１５や開度可変弁２０等を有する後述の真空排気系８の配管（排気管）９が接続されている。前記マニホールド５は、図示しないベースプレートに取付けられている。また、前記反応管２の周囲には、反応管２内を所定の温度例えば３００〜１２００℃程度に加熱制御可能な円筒状のヒータ１６が設けられている。
【００１９】
前記反応管２の下端のマニホールド５は、熱処理炉の炉口１０を形成しており、熱処理炉の下方には炉口１０を開閉する蓋体１１が昇降機構１２により昇降可能に設けられている。前記蓋体１１は、マニホールド５の開口端に当接して炉口１０を密閉するようになっている。
【００２０】
この蓋体１１上には、多数例えば２５〜１５０枚程度のウエハｗを水平状態で上下方向に間隔をおいて多段に保持する保持具である例えば石英製のボート１３が炉口断熱手段である保温筒１４を介して載置されている。前記ボート１３は、昇降機構１２による蓋体１１の上昇により反応管２内にロード（搬入）され、蓋体１１の下降により反応管２内から下方のローディングエリアにアンロード（搬出）されるようになっている。
【００２１】
前記真空排気系８の配管９には、開閉及び圧力制御が可能な開度可変弁（コンビネーションバルブともいう）２０が設けられていると共に、該開度可変弁２０よりも上流側に不活性ガス例えば窒素ガスＮ２を導入して圧力制御を行うバラスト制御部２１が設けられている。
【００２２】
前記開度可変弁２０は、図３に示すように、下端部に入口２４を且つ側部に出口２５を有するアングル弁形状の弁室２６を備えており、この弁室２６内には前記入口２４の奥部で径方向外方に拡大された平面状の弁座２７が形成されていると共にこの弁座２７に着座及び離反移動調節可能に弁体２８が設けられている。前記弁室２６及び弁体２８は、共に耐熱性及び耐食性を有する材料例えばステンレス鋼により形成され、弁体２８の弁座２７に着脱する部分には封止手段として例えばフッ素系ゴムからなるＯリング２９が設けられている。
【００２３】
前記弁体２８の上端中央部には弁棒３０が垂直に設けられ、弁室２６の頂部には弁室２６の上端部を貫通した前記弁棒３０を介して弁体２８を弁座２７に着座及び離反移動調節する駆動手段として例えばパルスモータ及びねじ送り機構等からなる弁体駆動部３１が設けられている。また、弁体２８の上端部と弁室２６内の上端部との間には弁棒３０の周囲を覆って弁体２８の移動を許容しつつ弁棒３０の環通部を封止する手段としてステンレス鋼製の伸縮可能なベローズ３２が溶接により介設されている。
【００２４】
前記弁体２８は円形に形成されると共に下方に段階的に縮径して形成されており、この弁体２８の形状に対応して弁座２７の入口２４側の段階的に縮径して形成されている。この弁体２８の上端最大径部３３の下面が弁座２７の上面部と対向するように形成され、その部分に前記Ｏリング２９が設けられている。なお、前記弁体２８の縮径部は、上端最大径部３３の下部に複数段、例えば上段３４、中段３５及び下段３６の３段に形成されている。
【００２５】
前記弁体２８及び弁座２７の縮径部には弁体２８の移動方向と直交する方向で対向する周壁部２８ａ，２７ａが形成され、これら対の周壁部２８ａ，２７ａが弁体２８の開弁移動方向（上方向）に段階的に径を大きくして形成されている。また、前記周壁部２８ａ，２７ａとの間には微調節用隙間３７が設けられ、この微調節用隙間３７の各段３４，３５，３６における弁体２８の移動方向の寸法すなわち各段３４，３５，３６の高さｈ１，ｈ２，ｈ３とした場合、大径側である上段３４の寸法の方が小径側である下段３６の寸法よりも大きくなるようにｈ１＞ｈ２＞ｈ３に形成されている。また、前記微調節用隙間３７の各段３４，３５，３６における大きさをｓ１，ｓ２，ｓ３とした場合、上段３４の大きさの方が下段３６の大きさよりも大きくなるようにｓ１＞ｓ２＞ｓ３に形成されている。
【００２６】
前記微調節用隙間３７における真空圧力のコンダクタンスは、隙間３７の横断面積に反比例し、隙間３７の距離寸法に比例する関係に有る。また、前記弁体２８を閉弁位置から徐々に開弁して行く場合、圧力は先ず横断面積の一番小さい下段３６の隙間３７により支配され、次いで中段３５の隙間３７、上段３４の隙間３７という順で移って行く。従って、前述の微調節用隙間３７が形成されていることにより、低真空（弱減圧）制御を比較的広い範囲１００Ｔｏｒｒ〜大気圧の範囲で実施することが可能となる。なお、本実施例では低真空制御の制御範囲を更に大きく広げるために隙間３７の大きさがｓ１＞ｓ２＞ｓ３のように形成されているが、隙間３７の横断面積は径に比例して増大するため、隙間３７の大きさは一定であってもよい。
【００２７】
また、弁体２８と弁座２７の間の横断面積が前記上段３４の微調節用隙間３７の横断面積を超える弁体２８の位置から最大開度位置（全開位置）までの移動範囲で中真空（中減圧）から高真空（強減圧）の圧力制御が行われ、最大開度では真空ポンプ１５の能力にもよるが例えば１×１０−３Ｔｏｒｒ程度まで減圧することが可能となる。
【００２８】
前記バラスト制御部２１は、真空排気系８の配管９の側部に接続された不活性ガス供給管２２と、この不活性ガス供給管２２に設けられた流量制御器（Mass  Flow  Controller）２３とから主に構成されている。流量制御器２３は流量センサ及び流量制御弁を具備しており（図示省略）、バラスト制御をしないときは流量制御弁が全閉状態に閉弁されるように構成されている。
【００２９】
そして、反応管２内の圧力制御すなわち真空排気系８の圧力制御を行うために、真空排気系８の配管９には炉内の圧力すなわち配管９内の排気圧力を検知する圧力センサＡが設けられ、処理装置１は、予め設定された処理プログラムに基き、その設定圧力と圧力センサＡによる検出圧力とを比較しながら処理に応じて開度可変弁２０と、バラスト制御部２１の流量制御器２３とをシーケンス制御により各々制御可能なコントローラ（制御装置）３８を備えている。
【００３０】
反応管２内の初期真空引き、置換及び低真空処理の圧力制御を前記開度可変弁２０により行い、圧力変動部への常温で反応副生成物の付着を伴う成膜処理例えばＴＥＯＳプロセスの圧力制御を行う場合、前記開度可変弁２０を全開状態とし前記バラスト制御部２１により行うことを選択可能とされている。成膜処理を行う場合、コントローラ３８は、開度可変弁２０を全開状態とし、バラスト制御部２１により不活性ガスの導入流量を調節して成膜処理時の圧力制御を行うように設定されている。なお、前記圧力センサＡは、反応管２内の圧力を直接検知するように設けられていてもよい。
【００３１】
反応管２内を通さずにガス供給系６の配管７内のプロセスガスを直接捨てるべく配管７内をＮ２パージ可能とするために、ガス供給系６の配管７と真空排気系８の配管４の開度可変弁２０よりも下流部分とを直結するようにプロセスベントライン（以下、ベントラインという）４０が接続されている。ガス供給系６の配管７とベントライン４０にはラインを切替えるための弁４１，４２が設けられている。また、ベントライン４０にはベントライン４０の圧力を検出するための圧力センサＢが設けられており、開度可変弁２０及び弁４２を全閉にした状態で圧力センサＢでベントライン４０の圧力を測定すると、開度可変弁２０が内部リークを起こしていない場合には測定値が低く、内部リークを起こしている場合には測定値が高くなるため、開度可変弁２０が内部リークを起こしているか否かを容易に検出できるようになっている。
【００３２】
次に以上の構成からなる処理装置の作用ないし処理方法について述べる。図１の第１実施形態において、先ず、反応管２内にガス導入管部３から不活性ガス例えばＮ２を導入すると共に排気管部４から真空排気系８を介して反応管２内を排気することにより反応管２内を窒素ガスで置換した後、蓋体１１を開けてウエハｗを搭載した熱処理用ボート１３を保温筒１４と共に反応管２内に搬入する。
【００３３】
次いで、ガス導入管部３のガス供給系６の弁を遮断した状態で、真空排気系８を介して反応管２内を排気及び真空引きして真空置換を行う。この時、パーティクルの巻上げを防止するために、先ず開度可変弁２０の弁体２８を閉弁位置から少し開けて微調整用隙間３７を介したスローバキュームを例えば１０Ｔｏｒｒ程度になるまで行った後、次いで弁体２８を全開させて反応管内をベース圧力例えば１×１０−３Ｔｏｒｒ程度まで真空引きする。
【００３４】
真空置換を終えたなら、ガス供給系６から処理ガスを反応管２内に導入して所定の処理例えばウエハの成膜処理を開始する。この時の処理が圧力変動部に常温で硬い物質例えば二酸化珪素（ＳｉＯ２）等からなる反応副生成物の付着を伴うＴＥＯＳプロセス等の成膜処理である場合には、前記開度可変弁２０の弁体２８を全開状態（開度１００％）にし、開度可変弁よりも上流の前記バラスト制御部２１により真空排気系８の配管９内にＮ２ガスを導入し、その導入量を制御することにより反応管２内の圧力が所定の処理圧力例えば０〜１Ｔｏｒｒ程度になるように圧力制御を行う。
【００３５】
前記ＴＥＯＳプロセスは、処理ガスの原料としてＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン；Ｓｉ（Ｃ２Ｈ５Ｏ）４）を用いて、ウエハ上に、主に層間絶縁膜を形成するプロセスである。このプロセス条件の一例を示すと、処理温度が６８０℃、処理圧力が５３．２Ｐａ（０．４Ｔｏｒｒ）、処理ガスとしてＴＥＯＳが８５ｓｃｃｍである。なお、ＴＥＯＳは、常温では液体の状態で、１６６℃以上でガス化する性質がある。
【００３６】
前記成膜処理が終了したなら、反応管２内の真空置換及び窒素ガスによる置換を行い、引き続き次工程の処理を連続的に行ってもよく、処理を終了する場合は、真空置換及び窒素ガスによる置換後、反応管内を常圧に戻し、蓋体１１を下方へ開けながら反応管２内から熱処理用ボート１３を搬出すればよい。
【００３７】
このような処理装置ないし処理方法によれば、成膜処理時に真空排気系８の開度可変弁２０の上流側から不活性ガスを導入するため、開度可変弁２０の開度を広げることができ、開度可変弁２０を通るガスの流速を高めることができ、開度可変弁２０を通るプロセスガスの濃度を希釈することができ、もって、開度可変弁２０への反応副生成物の付着を抑制することができる。これにより、開度可変弁２０の内部リークを抑制することができると共に、開度可変弁２０のメンテナンス周期が延長され、反応副生成物の除去を行うためのダウンタイムを軽減することができる。また、開度可変弁２０の内部リーク（すなわち反応副生成物の付着）を抑制ないし防止することができるため、真空排気系８にトラップを設ける必要がなく、構造の簡素化及びコストダウンが図れる。
【００３８】
前記開度可変弁２０が内部リークを生じているかどうかはベントライン４０の弁４２及び開度可変弁２０を全閉にした状態でベントライン４０の圧力を圧力センサＢで測定することにより容易に検出ないし確認することができる。従来の処理装置では図８に示すように、累積膜厚の増大に伴って圧力センサＢの圧力（検出圧力）が上昇しており、例えば、累積膜厚が２．０μで圧力センサＢの圧力が０．１５Ｔｏｒｒを超えており、開度可変弁２０の内部リークが進んでいることが分かる。このため、従来の処理装置ないし処理方法では、開度開閉弁２０に付着した反応副生成物を除去するメンテナンスを頻繁に行わなければならないか、或いは反応副生成物を捕獲するトラップを設ける必要があった。なお、図６，図８において横軸は成膜回数を示し、実線は累積膜厚の変化を示し、点線は圧力センサＢの圧力の変化を示している。図８では累積膜厚が２μ程度で反応副生成物を除去するメンテナンスが頻繁に行われていることが分かる。これに対して、本実施形態の処理装置によれば、図６に示すように成膜処理の回数を重ねて累積膜厚が増大しても、圧力センサＢの圧力が上昇せず、例えば累積膜厚が３．５μで圧力センサの圧力が０．０１Ｔｏｒｒ程度であり、開度可変弁の内部リークが抑制ないし防止されていることが分かる。
【００３９】
一方、前記開度可変弁２０によれば、弁体２８が弁座２７に着座した状態（閉弁時）、弁体２８が弁座２７から離反した状態（開弁時）、弁体２８が微調節用隙間３７のストローク内で移動する状態（スローバキューム時及び低真空制御時）、及び弁体２８が微調節用隙間３７のストローク外で移動する状態（中真空ないし高真空制御時）の各状態が得られるため、一つの弁で真空排気系８の開閉だけでなく、高真空処理、スローバキューム及び低真空制御などの広範囲な圧力領域での制御を行うことができる。前記開度可変弁２０は、初期真空引きにおいて排気レート０．１〜２０Ｔｏｒｒ／秒の連続的可変制御が可能であるため、最適化を行うことによりパーティクル等の巻き上げを防止しつつ、最短時間を実現することが可能で、ＴＡＴの短縮が図れる。また、反応管２内の置換（パージ）においては、従来の主弁の全開でのＮ２パージではなく、前記開度可変弁２０のワイドレンジの圧力制御により圧力の昇降（例えば１０２Ｔｏｒｒ⇔１０−３Ｔｏｒｒ）を繰り返して反応管２内をパージすることができるため、真空置換を短時間で行うことができ、ＴＡＴの更なる短縮が図れる。
【００４０】
また、前記開度可変弁２０により例えば反応管２内を数百Ｔｏｒｒ程度の低真空（弱減圧）に減圧制御した状態でガス供給系６からクリーニングガスを反応管２内に導入して反応管２の内部を洗浄処理する等の低真空処理を行うことが可能であり、開度可変弁２０とバラスト制御部２１の組み合わせによりガス種や処理圧力の異なる復数種類の処理を行うことが可能であり、しかも、これら複数種類の処理を連続して行うことも可能である。
【００４１】
図４は本発明の第２実施形態である処理装置を示す図である。本実施形態において、図１の実施形態と同一部分は同一符号を付して説明を省略し、異なる部分について説明を加える。本実施形態の処理装置１においては、真空排気系８の配管９に、開度可変弁２０を設けると共に、該開度可変弁２０よりも上流に不活性ガスを所定（一定すなわち固定）の流量で導入する不活性ガス導入部４３を設け、該不活性ガス導入部４３から所定の流量で不活性ガスを導入した状態で前記開度可変弁２０の開度を制御して成膜処理時の圧力制御を行うようになっている。
【００４２】
不活性ガス導入部４３は、真空排気系８の配管９の側部に接続された不活性ガス供給管２２と、この不活性ガス供給管２２に設けられた流量制御器（ＭＦＣ）２３とから主に構成されているが、不活性ガス導入流量は固定であり、流量の可変制御は行わない。例えば０．４Ｔｏｒｒの成膜プロセスを行う場合、不活性ガス導入部４３からＮ２ガスを毎分４〜５リットル程度で導入し、開度可変弁２０の開度を調節することにより炉内（反応管２内）の圧力を制御する。この場合、開度可変弁２０の開度は、広め例えば８０％程度であることが好ましい。不活性ガス導入部４３の流量制御器２３は流量センサ及び流量制御弁を具備しており（図示省略）、不活性ガス導入をしないときは流量制御弁が全閉状態に閉弁されるように構成されている。
【００４３】
本実施形態の処理装置ないし処理方法によれば、前記実施形態の処理装置ないし処理方法と同様の効果が得られる。すなわち、図７に示すように成膜処理の回数を重ねて累積膜厚が増大しても、圧力センサＢの圧力が上昇せず、例えば累積膜厚が３．６μになっても、圧力センサＢの圧力が０．０４Ｔｏｒｒ程度で変わらず、開度可変弁２０の内部リークが抑制ないし防止されていることが確認できる。前記第１実施形態に係る現状の処理装置では開度可変弁が全開状態であるため圧力制御の範囲が最大で１Ｔｏｒｒまでと限界があるのに対し、第２実施形態に係る処理装置では、開度可変弁の開度を８０％程度まで絞ることができるため、圧力制御の範囲が最大で３Ｔｏｒｒ程度から常圧近くまで高くすることが可能となる。
【００４４】
図５は本発明の第３実施形態である処理装置を示す図である。本実施形態において、図１の実施形態と同一部分は同一符号を付して説明を省略し、異なる部分について説明を加える。本実施形態の処理装置１においては、真空排気系８の配管９には、開閉及び圧力制御が可能な開度可変弁２０を設けると共に、該開度可変弁２０よりも上流に不活性ガスを所定の流量で導入する不活性ガス導入部４３を設け、開度可変弁２０よりも下流に不活性ガスを導入して圧力制御を行うバラスト制御部４４を設け、前記開度可変弁２０を所定の広い開度にすると共に不活性ガス導入部４３から所定の流量で不活性ガスを導入した状態で前記バラスト制御部４４により不活性ガスの導入流量を制御して成膜処理時の圧力制御を行うようになっている。
【００４５】
本実施形態の処理装置ないし処理方法によれば、前記実施形態の処理装置ないし処理方法と同様の効果が得られる。特に、開度可変弁２０の内部リークを更に抑制ないし防止することが可能となる。この場合、開度可変弁２０の開度は全開状態（１００％）にすると、圧力制御の範囲が最大で１Ｔｏｒｒまでと限られてしまうので、広め例えば５０〜９０％程度であることが好ましい。開度可変弁２０においては、弁体２８の開閉ストロークが３ｃｍであり、開度が弁座２７から弁体２８までの距離に比例するため、弁座２７から弁体２８までの距離が３ｃｍであるとき開度が１００％であり、１．５ｃｍであるとき開度が５０％である。
【００４６】
以上、本発明の実施の形態を図面により詳述してきたが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲での種々の設計変更等が可能である。例えば、処理装置としては、縦型に限定されず、横型であってもよく、また、多数枚の被処理体を一度に処理するバッチ式に限定されず、被処理体を一枚ずつ処理する枚葉式であってもよい。被処理体としては、半導体ウエハ以外に、例えばＬＣＤ基板等であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の第１実施形態である処理装置を示す図である。
【図２】同処理装置に用いられている熱処理炉の一例を示す縦断面図である。
【図３】開度可変弁の構造を示す断面図である。
【図４】本発明の第２実施形態である処理装置を示す図である。
【図５】本発明の第３実施形態である処理装置を示す図である。
【図６】第１実施形態の処理装置における成膜回数と累積膜厚及び圧力センサＢの圧力との関係を示すグラフである。
【図７】第２実施形態の処理装置における成膜回数と累積膜厚及び圧力センサＢの圧力との関係を示すグラフである。
【図８】従来の処理装置における成膜回数と累積膜厚及び圧力センサＢの圧力との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４８】
ｗ  半導体ウエハ（被処理体）
１  処理装置
２  反応管（処理容器）
６  ガス供給系
８  真空排気系
２０  開度可変弁
２１  バラスト制御部
３８  コントローラ（制御装置）
４３  不活性ガス導入部
４４  バラスト制御部
【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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