(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
気密な処理容器内に配置された基板に対して処理ガスを供給して処理を行う基板処理装置において、
前記処理容器の側壁部の内周面にその内端部が開口し、外側に向けて水平に伸びる、断面が円形の第１の孔部と、
前記側壁部内にて前記第１の孔部の外端部に処理ガスの供給路として連続して形成され、当該第１の孔部と同心でありかつ第１の孔部よりも口径の小さい、断面が円形の第２の孔部と、
前記第１の孔部に内端側からその基端側が嵌入され、前記第２の孔部を介して送られた処理ガスを基板に供給するためのガスノズルと、
前記ガスノズルの長さ方向に互いに間隔をおいて、当該ガスノズルの外周面と前記第１の孔部との間に介在し、当該ガスノズルの周方向に沿って環状に形成された複数のシール部材と、
前記第１の孔部の外端側に嵌入されると共に、前記ガスノズルの基端側に嵌合されて当該ガスノズルにより第２の孔部の開口縁部である環状の面に押圧される環状のスペーサーと、を備え、
前記ガスノズルの基端側と前記スペーサーとが互いに嵌合するガスノズル及びスペーサーの各周面は、軸方向に沿って傾斜し、
前記ガスノズルの基端側の外周面は、処理容器の外側に向かうにつれて縮径するように形成され、
前記スペーサーにおける内端側の内周面は、処理容器の内側に向かうにつれて拡径して前記ガスノズルの基端側の外周面が嵌合するように形成され、
前記ガスノズルは石英製であり、
前記スペーサーは金属製であり、
前記ガスノズルの外周面は、当該ガスノズルの基端よりも処理容器の内側に離れた位置にて前記スペーサーに嵌合し、当該ガスノズルの基端における外周の縁は、前記スペーサーの内周面から離れていることを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
気密な処理容器内に配置された基板に対して処理ガスを供給して処理を行う基板処理装置において、
前記処理容器の側壁部の内周面にその内端部が開口し、外側に向けて水平に伸びる、断面が円形の第１の孔部と、
前記側壁部内にて前記第１の孔部の外端部に処理ガスの供給路として連続して形成され、当該第１の孔部と同心でありかつ第１の孔部よりも口径の小さい、断面が円形の第２の孔部と、
前記第１の孔部に内端側からその基端側が嵌入され、前記第２の孔部を介して送られた処理ガスを基板に供給するためのガスノズルと、
前記ガスノズルの長さ方向に互いに間隔をおいて、当該ガスノズルの外周面と前記第１の孔部との間に介在し、当該ガスノズルの周方向に沿って環状に形成された複数のシール部材と、
前記第１の孔部の外端側に嵌入されると共に、前記ガスノズルの基端側に嵌合されて当該ガスノズルにより第２の孔部の開口縁部である環状の面に押圧される環状のスペーサーと、を備え、
前記ガスノズルは石英製であり、
前記スペーサーは金属製であり、
前記スペーサーには、処理容器の内側の端部から処理容器の外側に向かってスリットが形成されていることを特徴とする基板処理装置。
【請求項３】
気密な処理容器内に配置された基板に対して処理ガスを供給して処理を行う基板処理装置において、
前記処理容器の側壁部の内周面にその内端部が開口し、外側に向けて水平に伸びる、断面が円形の第１の孔部と、
前記側壁部内にて前記第１の孔部の外端部に処理ガスの供給路として連続して形成され、当該第１の孔部と同心でありかつ第１の孔部よりも口径の小さい、断面が円形の第２の孔部と、
前記第１の孔部に内端側からその基端側が嵌入され、前記第２の孔部を介して送られた処理ガスを基板に供給するためのガスノズルと、
前記ガスノズルの長さ方向に互いに間隔をおいて、当該ガスノズルの外周面と前記第１の孔部との間に介在し、当該ガスノズルの周方向に沿って環状に形成された複数のシール部材と、
前記第１の孔部の外端側に嵌入されると共に、前記ガスノズルの基端側に嵌合されて当該ガスノズルにより第２の孔部の開口縁部である環状の面に押圧される環状のスペーサーと、を備え、
前記ガスノズルは石英製であり、
前記スペーサーは金属製であり、
前記スペーサーは前記第１の孔部内にて径方向に０．０５ｍｍ〜０．２０ｍｍの遊びが形成されていることを特徴とする基板処理装置。
【請求項４】
前記処理容器内には、基板を載置して公転させるための回転テーブルが設けられ、
前記ガスノズルは、前記回転テーブルの回転により基板が通過する通過領域の上方に配置されると共に、長さ方向に沿って処理ガスを吐出するための吐出孔が形成され、
基板に対して行われる処理は、真空雰囲気内にて行われる成膜処理であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項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、処理容器内に配置された基板に対して処理ガスを供給して処理を行う基板処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウエハ（以下「ウエハ」という）などの基板にシリコン酸化膜などの薄膜を成膜する手法として、いわゆるＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）法を行う成膜装置が知られている。このＡＬＤ法を実施する装置として、真空容器内の回転テーブル上に配置した複数のウエハを回転テーブルにより公転させ、原料ガスが供給される領域と、原料ガスと反応する反応ガスが供給される領域と、を順番に通過させる構成が知られている。この装置では、原料ガスは回転テーブルの径方向に伸びると共にその長さ方向に沿ってガス吐出孔が形成されたガスノズルにより供給される。原料ガスを高い面内均一性をもってウエハに吸着させ、成膜処理の面内均一性を高めるために、ガスノズルを例えばウエハと平行に設置することが要求される。
【０００３】
特許文献１には、ガスノズルの取り付け構造として次の技術が記載されている。真空容器である処理容器の側壁部に形成された貫通孔に処理容器の外側からスリーブを嵌入すると共に、ガスノズルの基端側を処理容器の内側（処理空間側）から貫通孔内に挿入してスリーブの内周面に嵌合している。そしてガスノズルの基端側の外周面と、スリーブの内周面との間において軸方向に間隔をおいてシール部材（いわゆるＯリング）を介在させて気密を維持するように構成し、貫通孔に連通するガス供給路からガスノズルに処理ガスを供給するようにしている。
【０００４】
しかしながら成膜装置の運転時間が長くなると、シール部材が軟化し、ガスノズルの先端が初期の高さ位置よりも低くなって、微視的に見るとガスノズルが垂れる懸念があり、このためメンテナンス頻度を低く抑えることが困難になるおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−１００９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明はこのような事情の下になされたものであり、その目的は、気密な処理容器の側壁部に片持ちで支持されたガスノズルから処理ガスを基板に供給するにあたって、ガスノズルの姿勢を長期に亘って維持できる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の基板処理装置は、気密な処理容器内に配置された基板に対して処理ガスを供給して処理を行う基板処理装置において、
前記処理容器の側壁部の内周面にその内端部が開口し、外側に向けて水平に伸びる、断面が円形の第１の孔部と、
前記側壁部内にて前記第１の孔部の外端部に処理ガスの供給路として連続して形成され、当該第１の孔部と同心でありかつ第１の孔部よりも口径の小さい、断面が円形の第２の孔部と、
前記第１の孔部に内端側からその基端側が嵌入され、前記第２の孔部を介して送られた処理ガスを基板に供給するためのガスノズルと、
前記ガスノズルの長さ方向に互いに間隔をおいて、当該ガスノズルの外周面と前記第１の孔部との間に介在し、当該ガスノズルの周方向に沿って環状に形成された複数のシール部材と、
前記第１の孔部の外端側に嵌入されると共に、前記ガスノズルの基端側に嵌合されて当該ガスノズルにより第２の孔部の開口縁部である環状の面に押圧される環状のスペーサーと、を備え、
前記ガスノズルの基端側と前記スペーサーとが互いに嵌合するガスノズル及びスペーサーの各周面は、軸方向に沿って傾斜し、
前記ガスノズルの基端側の外周面は、処理容器の外側に向かうにつれて縮径するように形成され、
前記スペーサーにおける内端側の内周面は、処理容器の内側に向かうにつれて拡径して前記ガスノズルの基端側の外周面が嵌合するように形成され、
前記ガスノズルは石英製であり、
前記スペーサーは金属製であり、
前記ガスノズルの外周面は、当該ガスノズルの基端よりも処理容器の内側に離れた位置にて前記スペーサーに嵌合し、当該ガスノズルの基端における外周の縁は、前記スペーサーの内周面から離れていることを特徴とする。
本発明の他の基板処理装置は、気密な処理容器内に配置された基板に対して処理ガスを供給して処理を行う基板処理装置において、
前記処理容器の側壁部の内周面にその内端部が開口し、外側に向けて水平に伸びる、断面が円形の第１の孔部と、
前記側壁部内にて前記第１の孔部の外端部に処理ガスの供給路として連続して形成され、当該第１の孔部と同心でありかつ第１の孔部よりも口径の小さい、断面が円形の第２の孔部と、
前記第１の孔部に内端側からその基端側が嵌入され、前記第２の孔部を介して送られた処理ガスを基板に供給するためのガスノズルと、
前記ガスノズルの長さ方向に互いに間隔をおいて、当該ガスノズルの外周面と前記第１の孔部との間に介在し、当該ガスノズルの周方向に沿って環状に形成された複数のシール部材と、
前記第１の孔部の外端側に嵌入されると共に、前記ガスノズルの基端側に嵌合されて当該ガスノズルにより第２の孔部の開口縁部である環状の面に押圧される環状のスペーサーと、を備え、
前記ガスノズルは石英製であり、
前記スペーサーは金属製であり、
前記スペーサーには、処理容器の内側の端部から処理容器の外側に向かってスリットが形成されていることを特徴とする。
本発明のさらに他の基板処理装置は、気密な処理容器内に配置された基板に対して処理ガスを供給して処理を行う基板処理装置において、
前記処理容器の側壁部の内周面にその内端部が開口し、外側に向けて水平に伸びる、断面が円形の第１の孔部と、
前記側壁部内にて前記第１の孔部の外端部に処理ガスの供給路として連続して形成され、当該第１の孔部と同心でありかつ第１の孔部よりも口径の小さい、断面が円形の第２の孔部と、
前記第１の孔部に内端側からその基端側が嵌入され、前記第２の孔部を介して送られた処理ガスを基板に供給するためのガスノズルと、
前記ガスノズルの長さ方向に互いに間隔をおいて、当該ガスノズルの外周面と前記第１の孔部との間に介在し、当該ガスノズルの周方向に沿って環状に形成された複数のシール部材と、
前記第１の孔部の外端側に嵌入されると共に、前記ガスノズルの基端側に嵌合されて当該ガスノズルにより第２の孔部の開口縁部である環状の面に押圧される環状のスペーサーと、を備え、
前記ガスノズルは石英製であり、
前記スペーサーは金属製であり、
前記スペーサーは前記第１の孔部内にて径方向に０．０５ｍｍ〜０．２０ｍｍの遊びが形成されていることを特徴とする。
なお、「処理容器の側壁部」とは、処理容器本体の壁部分に限らず、壁部分の外側に一体的に結合しているスリーブ形成部材なども含む。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、気密な処理容器の側壁部に片持ちで支持されたガスノズルから処理ガスを基板に供給するにあたって、処理容器の側壁部内にてガスノズルの基端部と環状のスペーサーとを嵌合させた状態で、ガスノズルをスペーサーを介して処理容器の側壁部内における孔部の段差面に押しつけている。従って、ガスノズルの基端部が環状のスペーサーにより上側に持ちあがりにくくなっているので、即ちガスノズルの先端部が下がりにくくなっているので、長期使用によりシール部材が軟化してもガスノズルの姿勢が崩れにくい（ガスノズルが垂れにくい）。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の基板処理装置の一実施形態である成膜装置を示す縦断面図である。
【図２】前記成膜装置を示す横断平面図である。
【図３】前記成膜装置を構成する真空容器の内部を示す斜視図である。
【図４】前記真空容器の側壁であるガス供給ポートの縦断側面図である。
【図５】前記ガス供給ポートの斜視図である。
【図６】前記ガス供給ポートの分解斜視図である。
【図７】前記ガス供給ポートの縦断斜視図である。
【図８】前記ガス供給ポートを構成するスペーサーの縦断側面図である。
【図９】ガスノズルを前記ガス供給ポートに取り付ける様子を示す作用図である。
【図１０】ガスノズルを前記ガス供給ポートに取り付ける様子を示す作用図である。
【図１１】ガスノズルを前記ガス供給ポートに取り付ける様子を示す作用図である。
【図１２】ガスノズルを前記ガス供給ポートに取り付ける様子を示す作用図である。
【図１３】他のスペーサーの縦断側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の基板処理装置の一実施の形態である成膜装置１について、図１〜図３を参照して説明する。図１、図２は夫々成膜装置１の縦断側面図、横断平面図であり、図３は成膜装置１を構成する真空容器（処理容器）１１の内部を示す斜視図である。この成膜装置１は、気密な真空容器１１内にて鉛直軸周りに回転自在に構成された回転テーブル２を備えており、ガスノズルによって、当該回転テーブル２に載置されたウエハＷに対して処理ガスを供給して、ＡＬＤによる成膜処理を行う。
【００１１】
上記の真空容器１１は平面形状が概ね円形に構成され、天板１２と容器本体１３とを備えている。容器本体１３を構成する側壁部、底板を夫々１３Ａ、１３Ｂとする。図１中１１Ａは、天板１２と側壁部１３Ａとの間をシールするシール部材である。図２、図３中１０は、側壁部１３Ａに開口したウエハＷの搬送口であり、Ｇは搬送口１０を開閉するゲートバルブである。図２中１４は搬送機構であり、搬送口１０を介して真空容器１１の内部と外部との間でウエハＷを搬送する。
【００１２】
図１に示すように、真空容器１１の底板１３Ｂには、真空容器１１の周方向に沿って環状の凹部１５が形成され、当該凹部１５内には加熱部であるヒータユニット１６が設けられており、成膜処理中に回転テーブル２を介してウエハＷを例えば３００℃〜６００℃に加熱するように構成されている。また、図１中１７は、凹部１５を塞ぐカバー部材である。
【００１３】
図１中２１は回転テーブル２の中心を支持する軸部である。図１中２２は回転機構であり、軸部２１を介して回転テーブル２を鉛直軸周りに、例えば時計回りの方向に回転させる。図１中２３は、軸部２１及び回転機構２２を収納するケース体であり、成膜処理中において当該ケース体２３の内部へは、図示しないガス供給管によりＮ２（窒素）ガスがパージガスとして供給される。
【００１４】
図２、図３に示すように、回転テーブル２の表面側（一面側）には、当該回転テーブル２の周方向（回転方向）に沿って５つの円形の凹部２４が、互いに間隔をおいて形成されており、各凹部２４にウエハＷが収納される。真空容器１１の底板１３には搬送口１０に臨む位置の凹部２４と、搬送機構１４との間でウエハＷを受け渡すための昇降ピンが設けられており、凹部２４の底部にはこの昇降ピンが通過する貫通孔が設けられているが、当該昇降ピン及び貫通孔の図示は省略している。
【００１５】
回転テーブル２の回転によって上記の凹部２４は公転し、そのように公転する凹部２４の通過領域の上方には、石英からなる４本の細長のガスノズル（ガスインジェクタ）３１、３２、３３、３４が、真空容器１１の周方向に互いに間隔をおくと共に、真空容器１１の外周壁から中心部に向かってウエハＷに対向して水平且つ直線的に伸びるように設けられている。これらガスノズル３１〜３４については、ウエハＷの搬送口１０から見て、時計周りにガスノズル３２、３３、３１、３４の順で設けられている。ガスノズル３１〜３４は、先端側（真空容器１１の中心部側）が塞がれた円筒状に形成されており、各ガスノズル３１〜３４の下面側には、ガス吐出孔３５が当該ガスノズル３１〜３４の長さ方向に沿って多数開口している。ガスノズル３１の吐出孔３５のみ、図１に示している。
【００１６】
ガスノズル３１は、Ｓｉ（シリコン）を含む第１の処理ガスを吐出し、ガスノズル３２は、第２の処理ガスとしてＯ3ガスを吐出する。ガスノズル３１、３２の下方領域は、夫々第１の処理ガスをウエハＷに吸着させるための第１の処理領域Ｐ１及びウエハＷに吸着した第１の処理ガスの成分と第２の処理ガスとを反応させるための第２の処理領域Ｐ２を形成する。ガスノズル３３、３４は、これら処理領域Ｐ１、Ｐ２を分離するための後述の分離領域Ｄに、分離ガスとしてＮ２ガスを吐出する。
【００１７】
上記のガスノズル３１〜３４に夫々ガスを供給するために、各ガスノズルの基端部を囲うスリーブをなすガス供給ポート４が、ガスノズルごとに設けられており、ガスノズル３１〜３４は、各ガス供給ポート４に対して着脱自在に構成されている。以下、代表してガスノズル３１が取り付けられるガス供給ポート４について、図４の縦断側面図、図５の斜視図、図６の分解斜視図、図７の縦断斜視図を参照しながら説明する。ガス供給ポート４は、例えばＳＵＳ（ステンレス鋼）などの金属により構成されており、真空容器１１の側壁部１３Ａを貫通するように、真空容器１１の外側から気密に取り付けられている。
【００１８】
このガス供給ポート４は、回転テーブル２の半径方向に沿って伸びる概略角筒形状に形成されており、真空容器１１の側壁部１３Ａの一部を構成している。真空容器１１の外側におけるガス供給ポート４の端部はフランジ部４１を形成し、ボルト４１Ａ（図５のみに表示）を介して真空容器１１の外壁面に固定される。図中４２はＯリングであり、フランジ部４１と真空容器１１の外壁面との隙間をシールする。
【００１９】
ガス供給ポート４には、真空容器１１の内側（回転テーブル２側）から真空容器１１の外側に向けて、水平方向に伸びる貫通口４３が穿孔されている。この貫通口４３は、ガスノズル３１の基端側が真空容器１１の内側から嵌入される嵌入口である。また、ガス供給ポート４には、真空容器１１の外側からガス供給管４４の下流端が、この貫通口４３内にガスを供給できるように接続されている。ガス供給管４４の上流端は、図示しない第１の処理ガスの供給源に接続されている。
【００２０】
以降、貫通口４３及び貫通口４３内に配置される各部材について、真空容器１１の外方側の端部を外端部、真空容器１１の内方側の端部を内端部として説明する場合がある。貫通口４３は、互いに口径が異なると共に連続して形成された孔部４５、４６、４７により構成されており、孔部４５が貫通口４３の内端部、孔部４７が貫通口４３の外端部を夫々形成し、孔部４５、４７間に孔部４６が設けられている。これら各孔部４５〜４７について、孔の形成方向に向かう垂直断面は夫々円形であり、孔部４５〜４７は互いに同心に形成されている。
【００２１】
開口径の大きさについては孔部４５＞孔部４６＞孔部４７であり、孔部４５と孔部４６との間及び孔部４６と孔部４７との間には、段が形成されている。孔部４５と孔部４６との間の段をなすと共に、孔部４６の内端側の開口縁部を形成し、貫通口４３の内端側へ向かう円環状面を４６Ａとする。また、孔部４６と孔部４７との間の段をなすと共に、孔部４７の内端側の開口縁部を形成し、貫通口４３の内端側へ向かう円環状面を４７Ａとする。なお、孔部４５、４６は第１の孔部であり、孔部４７は第２の孔部である。
【００２２】
ここで、ガスノズル３１の基端側の構成について説明しておくと、当該基端側の外周面はガスノズル３１の軸方向に沿って傾斜する傾斜面３１Ａを形成しており、当該ガスノズル３１の基端に向かうにつれてガスノズル３１の外径は縮径されている。ガスノズル３１においてこの傾斜面３１Ａが形成された部位よりも先端側の外周面と、孔部４５の内周面と、の間に介在するように、例えば弾性体からなるシール部材５１Ａ、５１Ｂが、当該ガスノズル３１の周に沿った円環状に設けられる。これらのシール部材５１Ａ、５１ＢはいわゆるＯリングであり、ガスノズル３１の長さ方向に間隔をおいて設けられている。
【００２３】
さらに孔部４５内において、シール部材５１Ａ、５１Ｂ間にはスリーブ５２Ａが、シール部材５１Ａ、５１Ｂよりも内端側にはスリーブ５２Ｂが夫々配置されている。スリーブ５２Ａ、５２Ｂはガスノズル３１を囲む円筒状に形成され、ガスノズル３１の長さ方向に移動自在に構成されている。また、スリーブ５２Ａ、５２Ｂ及びシール部材５１Ａ、５１Ｂは、貫通口４３の開口方向に見て、上記の円環状面４６Ａに重なるように設けられている。
【００２４】
後述の締め付け部材７１によって、スリーブ５２Ａ、５２Ｂの孔部４５内における位置は規制されており、スリーブ５２Ａ、５２Ｂはシール部材５１Ａ、５１Ｂが有する復元力に抗するように当該シール部材５１Ａ、５１Ｂを円環状面４６Ａに向けて押し潰している。押し潰されたシール部材５１Ａ、５１Ｂは、ガスノズル３１の外周面と孔部４５の内周面とに密着すると共に、ガスノズル３１の基端部を締め付けている。それによって、ガスノズル３１はガス供給ポート４に片持ちで支持されると共に、孔部４５が孔部４６に対して気密にシールされ、上記のガス供給管４４から供給された第１の処理ガスを、孔部４７、４６を介してガスノズル３１内に導入することができる。
【００２５】
上記の孔部４６には、例えばＳＵＳなどの金属により構成された円環状のスペーサー６が嵌入されており、孔部４６と同心に配設されている。以降、スペーサー６の詳細な縦断側面を示した図８も参照しながら説明する。スペーサー６の外端部は、当該スペーサー６の中心軸側へ向けて突出する突出部６１を形成し、上記の円環状面４７Ａに接して設けられている。突出部６１よりも内端側の部位の内周面は、スペーサー６の軸方向に並行な並行面６２を構成している。そして、スペーサー６の内端部の内周面は、当該スペーサー６の軸方向に沿って傾斜する傾斜面６３として構成されており、この内端部においてスペーサー６の開口部は、当該内端に向かうにつれて拡径されている。傾斜面６３は、並行面６２に連続して形成されている。
【００２６】
この傾斜面６３と、既述のガスノズル３１の傾斜面３１Ａにおいて当該ガスノズル３１の基端よりもガスノズル３１の先端側に離れた領域とが、互いに嵌合し、ガスノズル３１の基端は突出部６１よりも内端側に位置する。ところで、上記のようにスリーブ５２Ａ、５２Ｂによってシール部材５１Ａ、５１Ｂは円環状面４６Ａに向かって押し付けられるため、シール部材５１Ａ、５１Ｂに密着するガスノズル３１は孔部４６内を外端へと向かう力を受けるので、当該ガスノズル３１の基端部は、嵌合したスペーサー６を介して円環状面４７Ａに押し付けられる。つまり、スペーサー６はガスノズル３１の基端部により、円環状面４７Ａに押圧されている。このスペーサー６は、そのようにガスノズル３１に嵌合された状態で当該ガスノズル３１に円環状面４７Ａに押圧されることで、孔部４６内におけるガスノズル３１の基端部の高さ位置の変位を抑える、即ち、重力によるガスノズル３１の先端部の垂れ下がりを抑える役割を有する。
【００２７】
ところで、このスペーサー６は上記のように金属製であるため比較的固い。上記のようにガスノズル３１の基端から離れた位置と嵌合するように、スペーサー６が形成されているのは、ガスノズル３１を取り付けるため当該にガスノズル３１の基端部を真空容器１１内から貫通口４３に差し込んだときに、ガスノズル３１の基端の角部が、そのように比較的固いスペーサー６に衝突して欠けることを防ぐことを目的としている。
【００２８】
そして、このスペーサー６には、内端から外端側に向かって軸方向に沿って伸びるスリット６４が２本形成されており、各スリット６４はスペーサー６の周方向に互いに離れて形成されている（図６参照）。当該スリット６４は、例えば装置のメンテナンスを行う際に、ガスノズル３１とスペーサー６との嵌合を容易に解除し、ガスノズル３１を当該スペーサー６から破損することなく取り外すために設けられている。
【００２９】
さらに詳しく説明すると、ガス供給ポート４へのガスノズル３１の取り付けは、例えば常温雰囲気で行われるが、取り付け後の成膜処理時にはヒータユニット１６によって真空容器１１内が加熱され、スペーサー６の温度がガスノズル３１の取り付け時の温度よりも上昇する。この温度上昇によって、スペーサー６が熱膨張する。上記のようにガス供給ポート４に取り付けられたガスノズル３１の基端部はスペーサー６と嵌合した状態で円環状面４７Ａへ向けて押圧されているため、ガスノズル３１の基端部が、熱膨張したスペーサー６内を奥深くに移動してしまう場合が有り、その場合、成膜処理終了後に例えば常温雰囲気下でガスノズル３１を取り外す際も、ガスノズル３１の基端部がスペーサー６内の奥深くに位置したままとなる。そのような状態であっても、上記のスリット６４が設けられていることで、作業者がガスノズル３１をスペーサー６から引き抜いて取り外す際には、当該スペーサー６が撓むことができるため、ガスノズル３１を破損させることなく、容易に取り外しを行うことができる。
【００３０】
また、このスリット６４は、ガスノズル３１をガス供給ポート４に取り付けるためにスペーサー６とガスノズル３１とを嵌合させる際に、当該スペーサー６が撓むことを可能にする役割も有する。スペーサー６が撓むことで、ガスノズル３１に過剰な力が加わり、破損することを防ぐことができる。
【００３１】
また、常温及び常圧の雰囲気において、スペーサー６は、当該スペーサー６が設けられる孔部４６の径方向に０．０５ｍｍ〜０．２０ｍｍの遊びを有するように形成されている。つまり、図８に示すように孔部４６の直径をｄ１、スペーサー６の外径をｄ２とすると、ｄ１−ｄ２＝０．０５ｍｍ〜０．２０ｍｍである。このように遊びが設けられているのは、成膜処理時にスペーサー６が加熱されて熱膨張したときに、ガスノズル６１に嵌合したスペーサー６の内端部が当該スペーサー６の外周方向へ広がるように撓むことを可能にすることでガスノズル３１に与える圧力を抑え、当該ガスノズル３１の破損を防ぐためである。
【００３２】
図４〜図７に戻って説明を続ける。ガス供給ポート４における真空容器１１の内側（回転テーブル２側）に向かう端面には、上記の貫通口４３の開口端を左右から挟み込むように、当該真空容器１１の内側へ突出する２つの突出部４８が設けられている。各突出部４８からは、ガス供給ポート４の左右の中心に向かうようにピン４９が突出している。そして、２つの突出部４８に挟まれる領域には、表面が真空容器１１の内側に向かう垂直な概ね板状の締め付け部材７１が設けられており、ピン４９に対して後方側（真空容器１１の外方側）の領域を上下にスライド移動できるように構成されている。
【００３３】
図６中７２はガスノズル３１を収めるために締め付け部材７１の左右の中央部に、下端から上方へ向かって形成された切り欠きであり、締め付け部材７１の裏面の当該切り欠き６２の周縁部が、上記のスリーブ５２Ａ、５２Ｂを円環状面４６Ａに押し付ける。図中７３は、締め付け部材７１をガス供給ポート４に取り付けると共に、当該ガス供給ポート４に対する上下方向の位置決めをするためのねじ部材であり、ねじ部材７３により取り付けられた締め付け部材７１は、前後方向（真空容器１１の内外方向）に若干移動可能である。
【００３４】
締め付け部材７１の裏面（後面）は垂直な平坦面として構成されている。締め付け部材７１の表面側（前面側）において、切り欠き７２が形成された領域の左右には各々垂直面７４Ａが形成されている。この垂直面７４Ａの下方側には、当該下方に向かうに従って後方側へ向かう傾斜面７４Ｂが、垂直面７４Ａに連続するように形成されており、傾斜面７４Ｂの下方には垂直面７４Ｃが傾斜面７４Ｂに連続するように形成されている。従って、垂直面７４Ａが形成された部位は、垂直面７４Ｃが形成された部位に比べて厚肉となっている。締め付け部材７１の上下移動によって、上記のガス供給ポート４のピン４９は、各面７４Ａ〜７４Ｃ上を移動し、ピン４９と各面７４Ａ〜７４Ｃとによって、締め付け部材７１の前後の位置が規制される。
【００３５】
また、垂直面７４Ｃを形成する部位から下方側へと伸び出すように椀部７５が設けられ、当該椀部７５の表面には凹部７５Ａが形成されている。この凹部７５Ａは、ガスノズル３１のガス供給ポート４への着脱を行う際に、ピン４９と係合させておくことで締め付け部材７１の位置を固定し、作業を妨げないようにするためのものである。
【００３６】
上記のようにシール部材５１Ａ、５１Ｂを押し潰してガスノズル３１をガス供給ポート４に支持する際には、ピン４９の高さに垂直面７４Ａが位置する。押し潰されたシール部材５１Ａ、５１Ｂの復元力により、スリーブ５２Ａ、５２Ｂ及び締め付け部材７１は前方側（真空容器１１の内方側）へと押圧されるが、ピン４９が垂直面７４Ａに当接することで、これらスリーブ５２Ａ、５２Ｂ及び締め付け部材７１の前方側への移動が阻止され、シール部材５１Ａ、５１Ｂを押し潰した状態が維持される。
【００３７】
以上、代表してガスノズル３１が取り付けられるガス供給ポート４を説明したが、他のガスノズル３２〜３４が取り付けられるガス供給ポート４も、接続されるガス供給源が、各ガスノズル３２〜３４から吐出されるガスを供給する供給源であることを除いて、ガスノズル３１が取り付けられるガス供給ポート４と同様に構成されている。
【００３８】
成膜装置１の他の構成の説明に戻ると、既述の各ガス供給ポート４の前方側には、回転テーブル２に対するガスノズル３１〜３４の傾斜角度を調整するための傾斜角度調整部材７６が配置されている。代表して、ガスノズル３１に対応して設けられた傾斜角度調整部材７６について図５、図６を用いて説明すると、当該傾斜角度調整部材７６は、ガスノズル３１を囲む本体部分７７と、当該本体部分７７の外側に設けられる枠部材７８と、により構成されている。図中７７Ａは本体部分７７をガス供給ポート４に固定するねじ部材である。枠部材７８は、ガスノズル３１の下面を支持する台座７９を備え、ねじ部材７８Ａにより本体部分７７に対する高さ位置の調整が自在に構成されている。この傾斜角度調整部材７６については、図５及び図６以外では描画を省略している。
【００３９】
続いて、図１〜図３に戻って説明を続ける。真空容器１１の天板１２の下面側には、平面視扇状に下方に突出した突状部２５、２６が形成されており、上記のガスノズル３３、３４は突状部２５、２６の下面に夫々めり込み、扇を周方向に２分割するように設けられている。突状部２５、２６の下方側は、処理領域Ｐ１の雰囲気と処理領域Ｐ２の雰囲気とを、ガスノズル３３、３４からの分離ガスであるＮ２ガスによって回転テーブル２の回転方向に分離する分離領域Ｄとして構成されている。さらに、真空容器の天板１２の中央部は平面視円形の下方に突出する突出部２７を構成し、突出部２７の下面は突状部２５、２６の下面と連続している。従って、突出部２７及び突状部２５、２６の下面は他の領域の天井面よりも低い天井面を形成している。図１中２８は突出部２７の下方の中心部領域ＣにパージガスとしてＮ２ガスを供給するガス供給管であり、回転テーブル２の中心部上にて第１の処理ガスと第２の処理ガスとが混合されることを防ぐために設けられている。
【００４０】
図２、図３に示すように、回転テーブル２の外周側における真空容器１１の底板１３Ｂには、第１の処理領域Ｐ１及び第２の処理領域Ｐ２に夫々対応する排気口３６、３７が形成されている。排気口３６は、第１の処理領域Ｐ１と、この第１の処理領域Ｐ１の回転テーブル２の回転方向下流側に位置する分離領域Ｄとの間に設けられている。排気口３７は、第２の処理領域Ｐ２と、この第２の処理領域Ｐ２の回転テーブル２の回転方向下流側に位置する分離領域Ｄとの間に設けられている。これら排気口３６、３７は、排気量を調整するための圧力調整部３８を介して、排気機構である真空ポンプ３９に接続されている（図１参照）。
【００４１】
また、この成膜装置には、装置全体の動作のコントロールを行うためのコンピュータからなる制御部１００が設けられており、この制御部１００には後述の成膜処理を行うためのプログラムが格納されている。このプログラムは、装置の動作を実行するようにステップ群が組まれており、ハードディスク、コンパクトディスク、光磁気ディスク、メモリカード、フレキシブルディスクなどの記憶媒体から制御部１００内にインストールされる。
【００４２】
続いて、ガスノズル３１のガス供給ポート４への取り付け作業の手順について、図９〜図１２を参照しながら順に説明する。作業者はガス供給ポート４のピン４９を、締め付け部材７１の椀部７５の凹部７５Ａに係合させて締め付け部材７１の位置を固定しておき、ガスノズル３１の基端部を真空容器１１の内側から貫通口４３に差し込む。そして当該ガスノズル３１の基端部が、貫通口４３を構成する孔部４５に配置されたシール部材５１Ａ、５１Ｂ及びスリーブ５２Ａ、５２Ｂ内を通過し（図９）、当該基端部の傾斜面３１Ａが貫通口４３を構成する孔部４６に配置されたスペーサー６の傾斜面６３に当接し、傾斜面３１Ａと傾斜面６３とが嵌合するまで、ガスノズル３１を貫通口４３の外端側へ向けて押し込む（図１０）。
【００４３】
その後、作業者は上記の締め付け部材７１の凹部７５Ａとガス供給ポート４のピン４９との係合を解除し、ピン４９が締め付け部材７１の垂直面７４Ｃの正面に位置した状態とする。この状態ではシール部材５１Ａ、５１Ｂの押し潰しが行われておらず、スリーブ５２Ｂの内端部が貫通口４３よりも前方側に突出した状態となっている。然る後、作業者は締め付け部材７１を下降させる。それによって、ピン４９に締め付け部材７１の傾斜面７４Ｂが乗り上がると共に、当該ピン４９により位置が規制されることで締め付け部材７１は後方へと移動し、スリーブ５２Ａ、５２Ｂが貫通口４３内の円環状面４６Ａに向けて押されると共に、当該スリーブ５２Ａ、５２Ｂによってシール部材５１Ａ、５１Ｂが、円環状面４６Ａに向けて押圧される（図１１）。
【００４４】
そのように押圧されることでシール部材５１Ａ、５１Ｂが押し潰されて、ガスノズル３１の長さ方向と直交する方向に膨張し、孔部４５の内周面とガスノズル３１の外周面とに密着して、ガスノズル３１がガス供給ポート４に支持される。さらに締め付け部材７１が下降して後方へと移動し、スリーブ５２Ａ、５２Ｂによってシール部材５１Ａ、５１Ｂが円環状面４６Ａへ向けて押され、当該シール部材５１Ａ、５１Ｂに密着したガスノズル３１は貫通口４３の後端側へ向けて押される。それによって、ガスノズル３１の基端部は嵌合したスペーサー６を介して貫通口４３内の円環状面４７Ａに向けて押圧され、当該基端部の移動が抑制された状態となる。ピン４９が垂直面７４Ａに乗り上げたら締め付け部材７１の下降を停止し、ガスノズル３１のガス供給ポート４への取り付け作業が終了する（図１２）。
【００４５】
他のガスノズル３２〜３４もガスノズル３１と同様にガス供給ポート４に取り付けられる。なお、ガスノズル３１をガス供給ポート４から取り外す際は、この取り付け作業と逆の手順の作業を行う。
【００４６】
次に、成膜装置１による成膜処理について説明する。先ず、ヒータユニット１６によって回転テーブル２を加熱しておき、ゲートバルブＧを開放して、回転テーブル２を間欠的な回転と、当該回転の停止時の昇降ピンの昇降動作とにより、搬送機構１４によって真空容器１１内に搬送されたウエハＷが、順次凹部２４内に載置され、所定の成膜温度に加熱される。すべての凹部２４内にウエハＷが載置されると、ゲートバルブＧが閉鎖され、真空ポンプ３９により真空容器１１内が引き切りの状態とされる。続いて、ガスノズル３１、３２からの処理領域Ｐ１、Ｐ２への処理ガスの吐出と、ガスノズル３３、３４からの分離領域Ｄへの分離ガスの吐出と、ガス供給管２８から中心部領域Ｃへのパージガスの吐出と、が行われ、真空容器１１内が所定の圧力に調整される。
【００４７】
第１の処理領域Ｐ１では、ウエハＷの表面に第１の処理ガスの成分が吸着して吸着層が生成する。一方、第２の処理領域Ｐ２では、この吸着層と第２の処理ガスとの反応が起こり、反応生成物（シリコン酸化物）が形成される。こうして回転テーブル２の回転を続けることにより、吸着層の吸着及び当該吸着層の反応がこの順番で多数回繰り返し行われて、反応生成物が積層されてシリコン酸化膜が形成される。
【００４８】
この成膜処理中、ガスノズル３３、３４からの分離ガス及びガス供給管２８からのパージガスによって、第１の処理ガスと第２の処理ガスとが互いに混合しないように各ガスが排気される。また、図示しないガス供給管により回転テーブル２の下方側にパージガスを供給しているため、回転テーブル２の下方側に拡散しようとするガスは、当該パージガスにより排気口３６、３７側へと押し戻される。
【００４９】
上記の成膜装置１によれば、気密な真空容器１１の側壁部１３Ａを構成するガス供給ポート４に片持ちで支持されたガスノズル３１、３２から処理ガスを回転テーブル２に載置されたウエハＷに供給するにあたって、ガス供給ポート４内にてガスノズル３１、３２の基端部と環状のスペーサー６とを嵌合させた状態で、ガスノズル３１、３２の基端部を、スペーサー６を介してガス供給ポート４内における貫通口４３内の段差面をなす円環状面４７Ａに押しつけている。従って、ガスノズル３１、３２の基端部は、スペーサー６により上側に持ち上がりにくくなっている。つまり、回転テーブル２上に位置するガスノズル３１、３２の先端部が下がりにくい。従って、ガスノズル３１、３２とガス供給ポート４とに密着し、ガスノズル３１を支持しているシール部材５１Ａ、５１Ｂが長期使用されることによって軟化しても、ガスノズル３１、３２の先端部が垂れにくい。その結果として、ウエハＷの面内各部とガスノズル３１、３２との間の高さが設計値から外れることによってウエハＷの面内各部で膜厚が設計値からずれてしまうことを防ぐことができる。また、複数の成膜装置１を用いてウエハＷに成膜処理を行う場合、異なる成膜装置１で処理されたウエハＷ間における膜厚のばらつきを抑えることができる。
【００５０】
続いて、他のスペーサーの構成例について、スペーサー６との差異点を中心に説明する。図１３には他のスペーサーとして、スペーサー６０の縦断側面を示している。このスペーサー６０は、例えばポリテトラフルオロエチレンなどの樹脂により構成されている。また、スペーサー６０は内周面の形状について、スペーサー６と異なっている。スペーサー６０の外端部の内周面は、スペーサー６０の軸方向に並行な並行面６５として構成されている。そして、この並行面６５の内端側からスペーサー６０の内端に亘って、軸方向に沿って傾斜した傾斜面６６が形成されており、この傾斜面６６により、スペーサー６０の内端に向かうに従って当該スペーサー６０の開口部が拡径されている。
【００５１】
ガスノズル３１の傾斜面３１Ａにおいて、ガスノズル３１の基端から当該基端に対してガスノズルの先端側に離れた位置に亘る領域と、上記のスペーサー６０の傾斜面６６とが嵌合する。上記のようにスペーサー６０は樹脂製であり、比較的柔らかいため、ガスノズル３１をガス供給ポート４に取り付ける際にガスノズル３１の基端がスペーサー６０に当接しても当該ガスノズル３１が破損しにくいので、そのようにスペーサー６０はガスノズル３１の基端とも嵌合するように構成されている。また、スペーサー６０にはスリット６４が設けられていない。これは、樹脂が金属に比べて可撓性が高いため、ガスノズル３１をスペーサー６０から取り外す際に容易に取り外しを行うことができるためである。
【００５２】
このように樹脂製のスペーサー６０は、金属製のスペーサー６よりも形状の自由度が高いという利点がある。ただし、真空容器１１内にスペーサー６０を構成する例えばフッ素などが飛散してウエハＷの膜に混入することを確実に防ぐという観点からは、上記の金属製のスペーサー６を使用することが好ましい。
【００５３】
ところで上記の装置１は、ガスノズル３１から処理ガスとしてプラズマ形成用のガスが吐出され、真空容器１１の天板１２設けられた高周波電力が供給されるアンテナから放射される磁界によってプラズマ形成用のガスがプラズマ化されて、当該プラズマによってウエハＷの表面に形成された膜が改質される改質装置として構成されてもよい。つまり、本発明は成膜装置に適用されることに限られない。また、上記の分離領域Ｄを設けず、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）によって成膜を行う装置として構成してもよい。また、ガスノズルの材質としては石英に限られず、他のセラミックスであってもよいし、例えばアルミニウムやＳｉＣ（炭化ケイ素）などであってもよい。
【００５４】
（評価試験）
以下、本発明に関連して行われた評価試験について説明する。上記の成膜装置１のガス供給ポート４にスペーサー６を用いてガスノズル３１〜３４を取り付けた。既述の構成例との差異点として、ガスノズル３２は３本用意し、夫々異なるガス供給ポート４に取り付けた。つまりこの評価試験では計７本のガスノズルをガス供給ポート４に取り付けた。そして、各ガスノズルの先端の回転テーブル２からの高さ（Ｈ１とする）を測定した。
【００５５】
各ガスノズル３１〜３４の取り付け後は、５５日間そのように取り付けた状態のままとし、この５５日の間に真空容器１１内の温度を２７６℃から２８８℃へ上昇させ、然る後２８８℃から２７６℃へ低下させる処理を２０回行った。また、この５５日の間に一度、真空容器１１内の温度は室温に戻された。取り付けから５５日経過後、各ガスノズルの先端の回転テーブル２からの高さ（Ｈ２とする）を測定し、各ガスノズルについて高さＨ１と高さＨ２とを比較した。比較した結果、各ガスノズルにおける高さＨ１と高さＨ２との差は０．２ｍｍ以内であり、実用上問題の無い変化量であった。従って、本発明の効果が確認された。また、高さＨ２の測定後に各ガスノズルをスペーサー６から脱着する際には、この脱着を容易に行うことができた。これは上記のスリット６４の効果であると考えられる。
【符号の説明】
【００５６】
Ｗ            ウエハ
１            成膜装置
１３Ａ        側壁部
２            回転テーブル
３１          ガスノズル
３１Ａ        傾斜面
４            ガス供給ポート
４３          貫通孔
４５、４６、４７          孔部
４６Ａ、４７Ａ        円環状面
５１Ａ、５１Ｂ    シール部材    
５２Ａ、５２Ｂ    スリーブ
６、６０          スペーサー
６３              傾斜面
６４              スリット
【図１】
0006504017.tif 000002
【図２】
0006504017.tif 000003
【図３】
0006504017.tif 000004
【図４】
0006504017.tif 000005
【図５】
0006504017.tif 000006
【図６】
0006504017.tif 000007
【図７】
0006504017.tif 000008
【図８】
0006504017.tif 000009
【図９】
0006504017.tif 000010
【図１０】
0006504017.tif 000011
【図１１】
0006504017.tif 000012
【図１２】
0006504017.tif 000013
【図１３】
0006504017.tif 000014