(57)【要約】【課題】処理容器および蓋部の昇温完了を待つことなく処理容器内の減圧を開始することを可能とし、シール部材の取り付けや交換に際して基板処理装置の稼動停止時間を短縮する。【解決手段】  基板を処理する処理容器と、処理容器を閉塞する蓋部と、処理容器と蓋部との間に設けられ処理容器と蓋部との間を気密にシールする第１シール部材と、処理容器と蓋部との間であって第１シール部材よりも外側に設けられ処理容器と蓋部との間を気密にシールする第２シール部材と、を有し、前記第１シール部材と前記第２シール部材は材料が異なる。【選択図】図１
2008255386.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、
前記処理容器と前記蓋部との間に設けられ前記処理容器と前記蓋部との間を気密にシールする第１シール部材と、
前記処理容器と前記蓋部との間であって前記第１シール部材よりも外側に設けられ前記処理容器と前記蓋部との間を気密にシールする第２シール部材と、を有し、
前記第１シール部材と前記第２シール部材は材料が異なる
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、処理容器と蓋部との間を封止するシール部材と、を有していた。
【０００３】
前述のシール部材は、処理容器と蓋部との間に設けられるＯリングとして構成されていた。このシール部材は、処理容器内に導入される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確保するため、フッ素系ゴムではなく、例えば、パーフロロエラストマー系材料により構成されていた。
【０００４】
また、このシール部材は、処理容器または蓋部に環状に設けられるシール溝に収納されていた。そして、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、あるいは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た。
【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】
【０００５】
前述の通り、シール部材の取り付けや交換作業は、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った。
しかしながら、パーフロロエラストマー系材料は、６０℃以下の低温領域では硬質である。そのため、シール部材の取り付けや交換直後には、シール部材が、処理容器および蓋部に密着出来ず、十分なシール性を発揮することができない点が問題となっていた。
【０００６】
そのため、シール部材の取り付けや交換後は、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は熱容量が大きいため、その昇温には長時間を要する。従って、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っていた。
【０００７】
本発明は、処理容器および蓋部の昇温完了を待つことなく処理容器内の減圧を開始することが可能であり、シール部材の取り付けや交換に際して基板処理装置の稼動停止時間を短縮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】
【０００８】
本発明の第１の態様によれば、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、前記処理容器と前記蓋部との間に設けられ前記処理容器と前記蓋部との間を気密にシールする第１シール部材と、前記処理容器と前記蓋部との間であって前記第１シール部材よりも外側に設けられ前記処理容器と前記蓋部との間を気密にシールする第２シール部材と、を有し、前記第１シール部材と前記第２シール部材は材料が異なる基板処理装置が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、処理容器および蓋部の昇温完了を待つことなく処理容器内の減圧を開始することが可能であり、シール部材の取り付けや交換に際して基板処理装置の稼動停止時間を短縮することが可能な基板処理装置、および半導体装置の製造方法が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下に、本発明の実施の形態を図１、図３、および図４を用いて説明する。図１は、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。また、図３は、本発明の一実施形態にかかる本シール溝に収容された本シール部材、および予備シール溝に収容された予備シール部材の断面概略図であり、（ａ）は、処理容器を蓋部により閉塞する前の断面概略図を示し、（ｂ）は、処理容器を蓋部により閉塞した後の断面概略図を示す。また、図４は、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。
【００１１】
（１）基板処理装置の構成
基板処理装置は、基板２を処理する処理容器４７と、反応容器４５を閉塞する蓋部４６と、処理容器４７と蓋部４６との間に設けられ、処理容器４７および蓋部４６が昇温されることにより軟化して処理容器４７と蓋部４６との間を封止する第１シール部材としての本シール部材２０１と、処理容器４７と蓋部４６との間であって本シール部材２０１よりも外側に設けられ、本シール部材２０１が軟化するまで処理容器４７と蓋部４６との間を封止する第２シール部材としての予備シール部材２０２と、を有する。
さらに、基板処理装置は、基板を支持する支持具１６０と、処理容器４７内にガスを導入するガス導入部１３と、処理容器４７の内面を覆う保護カバー部１００と、支持具１６０の周囲に設けられ処理容器４７内に供給されたガスを排気する環状の排気ダクト３５と、基板処理時における排気ダクト３５の上面よりも下方に設けられ排気ダクト３５により排気されたガスを処理容器４７外に排気する排気口５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。
【００１２】
（１−１）処理容器および蓋部
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。
【００１３】
処理容器４７の開口部付近には、後述する本シール部材２０１を収容するための第１溝としての本シール溝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。また、処理容器４７の開口部付近であって本シール溝２０１ａの外側には、後述する予備シール部材２０２を収容するための第２溝としての予備シール溝２０２ａが、本シール溝２０１ａを囲うように環状に設けられる。これら予備シール溝２０２ａおよび本シール溝２０１ａは、それぞれアリ溝として構成されている。
【００１４】
なお、本発明の一実施形態においては、予備シール溝２０２ａおよび本シール溝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、予備シール溝２０２ａおよび本シール溝２０１ａを蓋部４６側に設けることとしてもよい。また、予備シール溝２０２ａおよび本シール溝２０１ａのうち、いずれか一方を処理容器４７側に設けることとし、他方を蓋部４６側に設けることとしてもよい。
【００１５】
（１−２）本シール部材および予備シール部材
第１シール部材としての本シール部材２０１は、弾力性を備えたＯリングとして構成され、前述の本シール溝２０１ａの内部に格納される。また、第２シール部材としての予備シール部材２０２は、弾力性を備えたＯリングとして構成され、前述の予備シール溝２０２ａの内部に格納される。
【００１６】
図３（ａ）に示すように、本シール溝２０１ａに格納された本シール部材２０１、および予備シール溝２０２ａに格納された予備シール部材２０２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および予備シール部材２０２の断面高さ（太さ）は、本シール溝２０１ａおよび予備シール溝２０２ａの深さ２０１ｄ，２０２ｄよりも、それぞれ大きくなるように構成されている。具体的には、例えば直径３００ｍｍの基板２を処理する場合においては、ＡＳ規格で５６８−３８５〜３９０程度のＯリングが用いられ、これらＯリングの断面太さは５ｍｍ程度であるが、本シール溝２０１ａの深さ２０１ｄは４．７〜４．９ｍｍであり、予備シール溝２０２ａの深さ２０２ｄは３．８〜４．０ｍｍである。
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、予備シール部材２０２および本シール部材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出来る。
【００１７】
なお、上述のとおり、予備シール溝２０２ａの深さ２０２ｄ（３．８〜４．０ｍｍ）は、本シール溝２０１ａの深さ２０１ｄ（４．７〜４．９ｍｍ）よりも浅くなるように構成されている。すなわち、処理容器４７および蓋部４６の温度が６０℃以下の状態において、予備シール部材２０２が処理容器４７の開口部表面から突出する高さ２０２ｈは、本シール部材２０１が処理容器４７の開口部表面から突出する高さ２０１ｈよりも高くなるように構成されている。その結果、処理容器４７および蓋部４６の温度が６０℃以下の状態において、処理容器４７の開口部を蓋部４６により閉塞すると、予備シール部材２０２が、本シール部材２０１よりも先に蓋部４６に接触することとなる。
【００１８】
そして、図３（ｂ）に示すように、予備シール部材２０２の方が、本シール部材２０１よりも溝深さ方向（すなわちＯリング断面の高さ方向）に、より大きく圧縮されることとなる。例えば、本シール部材２０１の溝深さ方向の圧縮率が１０〜２０％程度であるのに対し、予備シール部材２０２の溝深さ方向の圧縮率は２０〜４０％程度となる。なお、ここでいう溝深さ方向の圧縮率とは、（圧縮前のＯリング断面高さ−圧縮後のＯリング断面高さ）／（圧縮前のＯリング断面高さ）×１００％により算定される数値であり、かかる数値が大きいほどシール部材が大きく圧縮され、シール部材がシール溝や蓋部に接触する面積も増加し、シール部材がシール溝や蓋部とより強く密着し、気密性が向上する。
【００１９】
なお、予備シール部材２０２は、処理容器４７および蓋部４６の温度が６０℃以下の低温領域であっても予備シール溝２０２ａに密着することができる程度に軟質な材料により構成されている。ＳＥＭＩ基準によれば、処理容器４７および蓋部４６の温度が６０℃以下であれば、作業員が安全に処理容器４７および蓋部４６に接触することが出来る。
上述の条件を満たす予備シール部材２０２の材料としては、例えばバイトン（登録商標）などのフッ素系ゴムを挙げることが出来る。
【００２０】
予備シール部材２０２を以上のように構成することにより、処理容器４７の開口部を蓋部４６により閉塞すると、処理容器４７および蓋部４６の温度が６０℃以下の状態においても、処理容器４７と蓋部４６との間が予備シール部材２０２によって封止されることとなる。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させることなく、処理容器４７内の減圧（真空排気）を開始することが可能となる。
【００２１】
一方、本シール部材２０１は、予備シール部材２０２よりも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が逃げることの出来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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
上述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出来る。
【００２５】
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。また、本シール部材２０１は予備シール部材２０２の内側に設けられているため、処理容器４７内に導入した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が予備シール部材２０２に接触せず、予備シール部材２０２の劣化を抑制することが可能となる。
【００２６】
また、以上のとおり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、処理容器４７と蓋部４６との間が本シール部材２０１と予備シール部材２０２によって二重に封止されることとなる。そのため、処理容器４７と蓋部４６との間にリークが生じる危険性が更に低減される。
【００２７】
なお、本発明の一実施形態においては、予備シール部材２０２を本シール部材２０１よりも先に蓋部４６に接触させるため、予備シール溝２０２ａの深さ２０２ｄを、本シール溝２０１ａの深さ２０１ｄよりも浅く構成しているが、本発明は必ずしもかかる構成に限定されない。例えば、予備シール溝２０２ａの深さ２０２ｄを、本シール溝２０１ａの深さ２０１ｄを同程度とし、予備シール部材２０２の断面直径を、本シール部材２０１の断面直径よりも溝深さ方向に長く構成することとしてもよい。
【００２８】
（１−３）処理室
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。この処理室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。
【００２９】
処理室１の上面の中央部分には、後述するガス導入部１３が、蓋部４６を鉛直方向に貫通するように設けられる。
【００３０】
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。
【００３１】
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。また、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。
【００３２】
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。
【００３３】
また、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。
【００３４】
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。
【００３５】
（１−４）支持具
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。
【００３６】
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。なお、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出来る。また、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（Ａｌ２Ｏ３）、又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。
【００３７】
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。
【００３８】
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を支持するように構成される。また、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を支持するように構成される。
【００３９】
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。
【００４０】
（１−５）ガス導入部
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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、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下部空間１７ｂが形成される。
【００４３】
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。
【００４４】
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は、上方から供給されるガスと、側方から供給されるガスと、を合流する合流配管として構成されている。ガス導入管２３の側部開口３からは、原料ガスが供給される。また、ガス導入管２３の上方開口４からは、反応ガスが供給される。なお、例えば、ＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法においては、原料ガスと反応ガスとは交互に供給されるようになっている。
【００４５】
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。
【００４６】
上記において、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上にハー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。
【００４７】
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、Ｈ２Ｏガス、Ｏ３ガス等が用いられる。
【００４８】
（１−６）保護カバー部
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（Ａｌ２Ｏ３）等により構成されることが好ましい。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、酸化皮膜又は耐腐食性処理（例えばＮｉＦ処理等）を実施することが好ましい。
【００４９】
（１−７）排気ダクト
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。
【００５０】
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を収容する穴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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。なお、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。
【００５３】
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。
【００５４】
なお、上記のとおり、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、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出来る。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出来る。
【００５５】
（１−８）排気口
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
そして、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。
そして、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。
そして、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。
【００５８】
また、本発明の一実施形態による基板処理装置では、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。従って、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。
【００５９】
以上、述べたように、本発明の一実施形態にかかる基板処理装置が構成される。
【００６０】
（２）基板処理方法
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５を用いて説明する。図５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。
【００６１】
（２−１）蓋部の閉塞、および予備シール部材による封止
まず、処理容器４７および蓋部４６の温度を６０℃以下に降下させる。そして、蓋部４６を開け、予備シール部材２０２および本シール部材２０１を、予備シール溝２０２ａおよび本シール溝２０１ａの内部にそれぞれ格納させる。
そして、蓋部４６を閉めて、処理容器４７と蓋部４６との間を予備シール部材２０２によって封止する。そして、処理容器４７内の真空排気を開始する（Ｓ１）とともに、処理容器４７および蓋部４６の昇温を開始する。なお、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。
【００６２】
（２−２）本シール部材による封止
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、本シール部材２０１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との間を本シール部材２０１によって封止する（Ｓ２）。
【００６３】
（２−３）基板の搬入工程
次いで、サセプタ６０を搬入搬出位置に下降させる。そして、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）。
【００６４】
（２−４）基板の支持工程
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、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。
【００６５】
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。
【００６６】
（２−５）基板処理工程
次いで、サセプタ６０に内蔵されたヒータを加熱して、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、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。
【００６７】
工程１では、原料ガスを、ガス導入部１３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。
【００６８】
工程２では、パージガスとしてのＡｒガスを、ガス導入部１３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。
【００６９】
工程３では、反応ガスを、ガス導入部１３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。
【００７０】
工程４では、パージガスとしてのＡｒガスを、ガス導入部１３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。
【００７１】
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。
【００７２】
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１０〜５０
０Ｐａ、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。
【００７３】
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。
【００７４】
（２−６）基板の搬出工程
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）。
【００７５】
なお、各工程における基板温度、処理室内圧力は、それぞれ、コントローラ５０、圧力制御手段により制御される。
【００７６】
（３）本発明の一実施形態における効果
本発明の一実施形態によれば、処理容器４７の開口部を蓋部４６により閉塞すると、処理容器４７および蓋部４６の温度が６０℃以下の状態においても、処理容器４７と蓋部４６との間を予備シール部材２０２によって封止することが可能となる。すなわち、本発明の一実施形態によれば、材料の異なる複数のシール部材を組み合わせることにより、処理容器４７および蓋部４６の温度を昇温させることなく、処理容器４７内の減圧（真空排気）を開始することが可能となる。処理容器４７および蓋部４６を７０℃〜１００℃程度の温度となるように昇温するには２〜３時間を要するが、かかる昇温の完了を待たずに処理容器４７内の減圧（真空排気）を開始できるため、基板処理装置の稼動停止時間を短縮することが可能となり、生産性を向上させることが可能となる。
【００７７】
また、本発明の一実施形態によれば、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し、処理容器４７と蓋部４６との間が本シール部材２０１により封止される。また、本シール部材２０１は耐腐食性を備えているとともに、予備シール部材２０２よりも内側に設けられている。そのため、処理容器４７内に導入した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が予備シール部材２０２に接触しない。
その結果、本シール部材２０１および予備シール部材２０２の劣化を抑制することが可能となり、本シール部材２０１および予備シール部材２０２の交換頻度を減少させることが可能となり、基板処理装置の稼動停止回数を減らすことが可能となる。
【００７８】
また、以上のとおり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ことにより、処理容器４７と蓋部４６との間を本シール部材２０１と予備シール部材２０２によって二重に封止することが出来る。そのため、処理容器４７と蓋部４６との間にリークが生じる危険性を更に低減することが可能となる。
【００７９】
なお、参考までに、従来の基板処理装置の構成と課題を以下に示す。
【００８０】
図２に示すとおり、従来の基板処理装置は、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、処理容器４７と蓋部４６との間を封止するシール部材２００
と、を有していた。本願発明と異なる点は、シール部材２００は１重構成のみとされ、また、耐腐食性を確保するため、フッ素系ゴムではなく、パーフロロエラストマー系材料により構成されている点にある。
【００８１】
シール部材２００の取り付けや交換に際しては、処理容器４７および蓋部４６の温度を６０℃以下に降温させる必要があるが、従来の基板処理装置においては、シール部材２００の取り付けや交換直後に、シール部材２００が処理容器４７や蓋部４６に密着しておらず、十分なシール性を発揮することができない点が課題であった。
また、処理容器４７内を減圧するには、処理容器４７および蓋部４６を７０℃〜１００℃程度の温度になるよう昇温してやる必要があるが、処理容器４７および蓋部４６は熱容量が大きく昇温には長時間を要する。具体的には、処理容器４７および蓋部４６を７０℃〜１００℃程度の温度になるように昇温するには２〜３時間を要していた。従って、基板処理装置の稼動停止時間が長期化してしまう点が課題であった。
【００８２】
＜本発明の他の実施形態＞
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出来る。また、反応ガスとしてはＯラジカル、Ｈ２Ｏガス、Ｏ３ガスの他に、ＮＯ、Ｎ２Ｏ、Ｈ２Ｏ２、Ｎ２、ＮＨ３、Ｎ２Ｈ６、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出来る。
【００８３】
また、上記では、本発明の一実施形態として、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。
【００８４】
＜本発明の好ましい態様＞
本発明の第１の態様によれば、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、前記処理容器と前記蓋部との間に設けられ前記処理容器と前記蓋部との間を気密にシールする第１シール部材と、前記処理容器と前記蓋部との間であって前記第１シール部材よりも外側に設けられ前記処理容器と前記蓋部との間を気密にシールする第２シール部材と、を有し、前記第１シール部材と前記第２シール部材は材料（材質）が異なる基板処理装置が提供される。
【００８５】
本発明の第１の態様において、好ましくは、前記第２シール部材および前記第１シール部材は、前記処理容器と前記蓋部との間に設けられたＯリングとして構成される。また、好ましくは、前記第１シール部材は耐腐食性を有するように構成される。また、好ましくは、前記第１シール部材はパーフロロエラストマー系の材料からなり、前記第２シール部材はフッ素系ゴムの材料からなるように構成される。また、好ましくは、前記第１シール部材の線膨張係数は、前記第２シール部材の線膨張係数よりも大きく構成される。
【００８６】
本発明の第１の態様において、好ましくは、前記第１シール部材は耐腐食性Ｏリングからなる。また、好ましくは、前記第１シール部材はフッ素ゴム系の材料からなる。
【００８７】
また、好ましくは、第１の態様において、前記処理容器または前記蓋部には、前記第１シール部材を収容する第１溝と、前記第２シール部材を収容する第２溝とが設けられ、前記第２溝の方が前記第１溝よりも浅く構成されている。
【００８８】
また好ましくは、第１の態様において、前記処理容器または前記蓋部には、前記第１シ
ール部材を収容する第１溝と、前記第２シール部材を収容する第２溝とが設けられ、前記第１溝と前記第２溝は、前記処理容器を蓋部で閉塞した状態において、前記第２シール部材の断面の直径に対する圧縮率の方が、前記第１シール部材の断面の直径に対する圧縮率よりも大きくなるように構成されている。さらに好ましくは、前記第１溝は、前記処理容器を蓋部で閉塞した状態において、前記第１シール部材の断面の直径に対する圧縮率が１０〜２０％程度となるように構成され、前記第２溝は、前記処理容器を蓋部で閉塞した状態において、前記第２シール部材の断面の直径に対する圧縮率が２０〜４０％程度となるように構成されている。
【００８９】
また好ましくは、第１の態様において、前記処理容器または前記蓋部には、前記第１シール部材を収容する第１溝と、前記第２シール部材を収容する第２溝とが設けられ、前記第１溝と前記第２溝は、前記処理容器を蓋部で閉塞する際に、前記第２シール部材の方が第１シール部材よりも先に接触するように構成されている。
【００９０】
また、本発明の第２の態様によれば、第１シール部材と、その外側に設けられ前記第１シール部材とは材料が異なる第２シール部材と、を介して蓋部により気密に閉塞した処理容器内に基板を搬入する工程と、前記処理容器内で基板を処理する工程と、処理後の基板を前記処理容器内から搬出する工程と、を有する半導体装置の製造方法が提供される。
【００９１】
また、本発明の第３の態様によれば、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、前記処理容器と前記蓋部との間に設けられ、前記処理容器および前記蓋部が昇温されることにより軟化して前記処理容器と前記蓋部との間を封止する本シール部材と、前記処理容器と前記蓋部との間であって前記本シール部材よりも外側に設けられ、少なくとも前記本シール部材が前記処理容器と前記蓋部との間を封止する前から前記処理容器と前記蓋部との間を封止する予備シール部材と、を有する基板処理装置が提供される。
【００９２】
本発明の第３の態様において、好ましくは、前記予備シール部材は、少なくとも前記本シール部材が軟化する前から前記処理容器と前記蓋部との間を封止する。さらに好ましくは、前記予備シール部材は、前記処理容器および前記蓋部の昇温を開始する前から前記処理容器と前記蓋部との間を封止する。さらに好ましくは、前記予備シール部材は、前記本シール部材が前記処理容器と前記蓋部との間を封止した後も前記処理容器と前記蓋部との間を封止する。
【００９３】
また、好ましくは、前記予備シール部材および前記本シール部材は、前記処理容器と前記蓋部との間に設けられたＯリングとして構成される。また、好ましくは、前記本シール部材は耐腐食性を有するように構成される。また、好ましくは、前記本シール部材はパーフロロエラストマー系の材料からなり、前記予備シール部材はフッ素系ゴムの材料からなるように構成される。また、好ましくは、前記本シール部材の線膨張係数は、前記予備シール部材の線膨張係数よりも大きく構成される。
【００９４】
また、好ましくは、前記処理容器または前記蓋部には、前記本シール部材を収容する本シール溝と、前記予備シール部材を収容する予備シール溝と、が設けられ、前記処理容器および前記蓋部を昇温する前に前記処理容器を前記蓋部により閉塞すると、前記予備シール溝に収容された前記予備シール部材の方が、前記本シール溝に収容された前記本シール部材よりも先に前記蓋部に接触するように構成される。
【００９５】
また、好ましくは、前記処理容器または前記蓋部には、前記本シール部材を収容する本シール溝と、前記予備シール部材を収容する予備シール溝と、が設けられ、前記処理容器および前記蓋部を昇温する前に前記処理容器を前記蓋部により閉塞すると、前記予備シール溝に収容された前記予備シール部材の方が、前記本シール溝に収容された前記本シール
部材よりも溝深さ方向に大きく圧縮されるように構成される。
【００９６】
また、好ましくは、前記処理容器および前記蓋部を昇温する前に前記処理容器を前記蓋部により閉塞すると、前記予備シール溝に収容された前記予備シール部材の溝深さ方向の圧縮率は２０〜４０％程度となり、前記本シール溝に収容された前記本シール部材の溝深さ方向の圧縮率は１０〜２０％程度となるように構成される。
【００９７】
本発明の第４の態様によれば、基板を処理する処理容器を蓋部により閉塞する工程と、前記処理容器および前記蓋部を昇温して、前記処理容器と前記蓋部との間に設けられた本シール部材を軟化させて前記処理容器と前記蓋部との間を封止する工程と、前記本シール部材が軟化する前から、前記処理容器と前記蓋部との間であって前記本シール部材よりも外側に設けられた予備シール部材により前記処理容器と前記蓋部との間を封止する工程と、前記処理容器内に基板を搬入する工程と、前記処理容器内にガスを導入して前記基板を処理する工程と、処理後の前記基板を前記処理容器内より搬出する工程と、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】
【００９８】
【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】従来の基板処理装置の断面概略図である。
【図３】本発明の一実施形態にかかる本シール溝に収容された本シール部材、および予備シール溝に収容された予備シール部材の断面概略図であり、（ａ）は、処理容器を蓋部により閉塞する前の断面概略図を示し、（ｂ）は、処理容器を蓋部により閉塞した後の断面概略図を示す。
【図４】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。
【符号の説明】
【００９９】
１        処理室
２        基板
４７      処理容器
４６      蓋部
２０１    本シール部材（第１シール部材）
２０１ａ  本シール溝
２０２    予備シール部材（第２シール部材）
２０２ａ  予備シール溝
【図１】
2008255386.tif 000003
【図２】
2008255386.tif 000004
【図３】
2008255386.tif 000005
【図４】
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