(57)【要約】【課題】処理ガスの如何に関わらず膜厚の均一性を向上させる。【解決手段】ウエハＷを処理室７１で保持するサセプタ９８と、ウエハＷを加熱する加熱ユニット８７と、処理室７１へ第一処理ガスＧａと第二処理ガスＧｂを供給するガスヘッド１１０を備えた枚葉式ＣＶＤ装置７０において、ガスヘッド１１０は第一処理ガスＧａを単一の流量をもって処理室７１に供給する第一供給部１１１と、内側ゾーン１２４ａと外側ゾーン１２４ｂとに分割された第二供給部１２０とを備え、第二供給部は内外ゾーン毎に異なる流量に制御する内側ゾーン用流量制御弁１２９ａと外側ゾーン用流量制御弁１２９ｂとを有する。【効果】ジボランガスの内側ゾーンへの流量を外側ゾーンへの流量よりも小さくすることで、成膜レートが大きいことで中央部の膜厚が厚く形成される現象を相殺できるので、ウエハの膜厚分布を全体にわたって均一化できる。【選択図】      図４
2004335825.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の処理空間を形成する処理室と、前記基板を前記処理室で保持する基板保持部材と、前記基板を加熱する加熱手段と、前記処理室へ二種類の処理ガスを供給するガス供給手段とを備えている基板処理装置であって、
前記ガス供給手段は、第一処理ガスを単一の流量をもって前記処理室に供給する第一供給部と、複数のゾーンに分割された第二供給部と、第二処理ガスを前記第二供給部の前記複数のゾーン毎に異なる流量をもって供給する流量制御部とを備えていることを特徴とする基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスを使用して基板に所望の処理を施す基板処理装置に関し、特に、ガスを供給する技術に係り、例えば、半導体集積回路装置（以下、ＩＣという。）の製造方法において、ＩＣが作り込まれる半導体ウエハ（以下、ウエハという。）に酸化膜や金属膜を形成するＣＶＤ装置に利用して有効なものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＩＣの製造方法において、ウエハに酸化膜や金属膜を形成するのに、枚葉式コールドウオール形ＣＶＤ装置（以下、枚葉式ＣＶＤ装置という。）が使用される場合がある。
【０００３】
枚葉式ＣＶＤ装置は、被処理基板としてのウエハを収容する処理室と、この処理室においてウエハを一枚ずつ保持するサセプタと、サセプタに保持されたウエハを加熱する加熱ユニットと、サセプタに保持されたウエハに処理ガスを供給するガスヘッドと、処理室を排気する排気口とを備えているのが、一般的である。従来のこの種の枚葉式ＣＶＤ装置として、ガスヘッドが処理ガスをシャワー状に吹き出すように構成されているものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−２１２７２９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ガスヘッドが処理ガスをシャワー状に吹き出すように構成された枚葉式ＣＶＤ装置においては、処理ガスの反応特性によってはウエハにおける径方向の膜厚や膜組成の均一性の向上に限界があるために、成膜の中のドーピング濃度等を変更する場合には、その都度、ガスヘッドの構造を変更する必要があるという問題点がある。
【０００６】
本発明の目的は、処理ガスの如何に関わらず膜厚や膜組成の均一性を向上させることができる基板処理装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る基板処理装置は、基板の処理空間を形成する処理室と、前記基板を前記処理室で保持する基板保持部材と、前記基板を加熱する加熱手段と、前記処理室へ二種類の処理ガスを供給するガス供給手段とを備えている基板処理装置であって、
前記ガス供給手段は、第一処理ガスを単一の流量をもって前記処理室に供給する第一供給部と、複数のゾーンに分割された第二供給部と、第二処理ガスを前記第二供給部の前記複数のゾーン毎に異なる流量をもって供給する流量制御部とを備えていることを特徴とする。
【０００８】
前記した基板処理装置によれば、第二処理ガスのゾーン毎の流量を大小変更調整してそれぞれ供給することにより、例えば、基板の径方向の成膜レート（単位時間当たりの膜厚）を制御することができるので、基板の径方向の膜厚分布を均一化することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、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、図１および図２に示されているように、本発明に係る基板処理装置は、マルチチャンバ型ＣＶＤ装置（以下、ＣＶＤ装置という。）として構成されており、このＣＶＤ装置はＩＣの製造方法にあってウエハに電気的に活性な不純物原子を外部からしみ込ませる熱拡散工程に使用されるように構成されている。なお、本実施の形態に係るＣＶＤ装置においてはウエハ搬送用のキャリアとしては、ＦＯＵＰ（ｆｒｏｎｔ  ｏｐｅｎｉｎｇ  ｕｎｉｆｉｅｄ  ｐｏｄ  。以下、ポッドという。）が使用されている。以下の説明において、前後左右は図１を基準とする。すなわち、ウエハ移載室４０側が前側、その反対側すなわちウエハ移載室１０側が後側、搬入用予備室２０側が左側、搬出用予備室３０側が右側とする。
【００１１】
図１および図２に示されているように、ＣＶＤ装置は大気圧未満の圧力（負圧）に耐えるロードロックチャンバ構造に構成された第一のウエハ移載室（以下、負圧移載室という。）１０を備えており、負圧移載室１０の筐体（以下、負圧移載室筐体という。）１１は平面視が六角形で上下両端が閉塞した箱形状に形成されている。負圧移載室１０の中央部には負圧下でウエハＷを移載するウエハ移載装置（以下、負圧移載装置という。）１２が設置されており、負圧移載装置１２はスカラ形ロボット（ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  ｃｏｍｐｌｉａｎｃｅ  ａｓｓｅｍｂｌｙ  ｒｏｂｏｔ  ａｒｍ  ＳＣＡＲＡ）によって構成されており、負圧移載室筐体１１の底壁に設置されたエレベータ１３によって気密シールを維持しつつ昇降するように構成されている。負圧移載装置１２は上側に位置する第一のアーム（以下、上側アームという。）１４と、下側に位置する第二のアーム（以下、下側アームという。）１５とを備えており、上側アーム１４および下側アーム１５の先端部にはウエハＷを下から支持する二股のフォーク形状に形成された上側エンドエフェクタ１６および下側エンドエフェクタ１７がそれぞれ取り付けられている。
【００１２】
負圧移載室筐体１１の六枚の側壁のうち正面側に位置する二枚の側壁には、搬入用予備室（以下、搬入室という。）２０と搬出用予備室（以下、搬出室という。）３０とがそれぞれ隣接して連結されている。搬入室２０の筐体（以下、搬入室筐体という。）２１と搬出室３０の筐体（以下、搬出室筐体という。）３１とはそれぞれ平面視が大略四角形で上下両端が閉塞した箱形状に形成されているとともに、負圧に耐え得るロードロックチャンバ構造に構成されている。
【００１３】
互いに隣接した搬入室筐体２１の側壁および負圧移載室筐体１１の側壁には搬入口２２、２３がそれぞれ開設されており、負圧移載室１０側の搬入口２３には搬入口２２、２３を開閉するゲートバルブ２４が設置されている。互いに隣接した搬出室筐体３１の側壁および負圧移載室筐体１１の側壁には搬出口３２、３３がそれぞれ開設されており、負圧移載室１０側の搬出口３３には搬出口３２、３３を開閉するゲートバルブ３４が設置されている。搬入室２０には搬入室用仮置き台２５が設置され、搬出室３０には搬出室用仮置き台３５が設置されている。
【００１４】
搬入室２０および搬出室３０の前側には、大気圧以上の圧力（正圧）を維持可能な構造に構成された第二のウエハ移載室（以下、正圧移載室という。）４０が隣接して連結されており、正圧移載室４０の筐体（以下、正圧移載室筐体という。）４１は平面視が横長の長方形で上下両端が閉塞した箱形状に形成されている。正圧移載室４０には正圧下でウエハＷを移載する第二のウエハ移載装置（以下、正圧移載装置という。）４２が設置されており、正圧移載装置４２はスカラ形ロボットによって二枚のウエハを同時に搬送し得るように構成されている。正圧移載装置４２は正圧移載室４０に設置されたエレベータ４３によって昇降されるように構成されているとともに、リニアアクチュエータ４４によって左右方向に往復移動されるように構成されている。
【００１５】
互いに隣接した搬入室筐体２１の側壁および正圧移載室筐体４１の側壁には搬入口２６、２７がそれぞれ開設されており、正圧移載室４０側の搬入口２７には搬入口２６、２７を開閉するゲートバルブ２８が設置されている。互いに隣接した搬出室筐体３１の側壁および正圧移載室筐体４１の側壁には搬出口３６、３７がそれぞれ開設されており、正圧移載室４０側の搬出口３７には搬出口３６、３７を開閉するゲートバルブ３８が設置されている。図１に示されているように、正圧移載室４０の左側にはノッチ合わせ装置４５が設置されている。また、図２に示されているように、正圧移載室４０の上部にはクリーンエアを供給するクリーンユニット４６が設置されている。
【００１６】
図１および図２に示されているように、正圧移載室筐体４１の正面壁には三つのウエハ搬入搬出口４７、４８、４９が左右方向に並べられて開設されており、これらのウエハ搬入搬出口４７、４８、４９はウエハＷを正圧移載室４０に対して搬入搬出し得るように設定されている。これらのウエハ搬入搬出口４７、４８、４９にはポッドオープナ５０がそれぞれ設置されている。ポッドオープナ５０はポッドＰを載置する載置台５１と、載置台５１に載置されたポッドＰのキャップを着脱するキャップ着脱機構５２とを備えており、載置台５１に載置されたポッドＰのキャップをキャップ着脱機構５２によって着脱することにより、ポッドＰのウエハ出し入れ口を開閉するようになっている。ポッドオープナ５０の載置台５１に対してはポッドＰが、図示しない工程内搬送装置（ＲＧＶ）によって供給および排出されるようになっている。したがって、載置台５１によってキャリアステージとしてのポッドステージが構成されていることになる。
【００１７】
図１に示されているように、負圧移載室筐体１１の六枚の側壁のうち背面側に位置する二枚の側壁には、第一処理部としての第一ＣＶＤユニット６１と、第二処理部としての第二ＣＶＤユニット６２とがそれぞれ隣接して連結されている。第一ＣＶＤユニット６１および第二ＣＶＤユニット６２はいずれも枚葉式ＣＶＤ装置（枚葉式コールドウオール形ＣＶＤ装置）によってそれぞれ構成されている。また、負圧移載室筐体１１における六枚の側壁のうちの残りの互いに対向する二枚の側壁には、第三処理部としての第一クーリングユニット６３と、第四処理部としての第二クーリングユニット６４とがそれぞれ連結されており、第一クーリングユニット６３および第二クーリングユニット６４はいずれも処理済みのウエハＷを冷却するように構成されている。
【００１８】
本実施の形態において、第一ＣＶＤユニット６１および第二ＣＶＤユニット６２に使用された枚葉式ＣＶＤ装置７０は、図３および図４に示されているように構成されている。枚葉式ＣＶＤ装置７０は基板としてのウエハＷを処理する処理室７１を形成したチャンバ７２を備えており、チャンバ７２は下側カップ７３と上側カップ７４とボトムキャップ７５とが組み合わされて、上下端面がいずれも閉塞した円筒形状に形成されている。チャンバ７２の下側カップ７３の円筒壁の中間部にはゲートバルブ７７によって開閉されるウエハ搬入搬出口７６が水平方向に横長に開設されており、ウエハ搬入搬出口７６はウエハＷを処理室７１に負圧移載装置１２によって搬入搬出し得るように形成されている。すなわち、図１に示されているように、ウエハＷは負圧移載装置１２のエンドエフェクタ１６によって下から機械的に支持された状態で、ウエハ搬入搬出口７６を搬送されて処理室７１に対して搬入搬出されるようになっている。下側カップ７３のウエハ搬入搬出口７６と対向する壁面には、真空ポンプ等からなる真空排気装置（図示せず）に流体的に接続された排気口７８が処理室７１に連通するように開設されており、排気口７８は真空排気装置によって所定の真空度に排気されるようになっている。上側カップ７４の上端部には排気口７８に連通する排気バッファ空間７９が環状に形成されており、排気バッファ空間７９の上には円形リング形状に形成されたカバープレート８０が被せられている。カバープレート８０の内周縁辺部はウエハＷの外周縁辺部を被覆するように構成されている。
【００１９】
図３に示されているように、チャンバ７２は複数本の支柱８１によって水平に支持されている。これらの支柱８１には各昇降ブロック８２がそれぞれ昇降自在に嵌合されており、これら昇降ブロック８２間にはエアシリンダ装置等が使用された昇降駆動装置（図示せず）によって昇降される昇降台８３が架設されている。昇降台８３の上にはサセプタ回転装置８４が設置されており、サセプタ回転装置８４とチャンバ７２との間にはベローズ８５が内側空間を気密封止するように介設されている。サセプタ回転装置８４にはブラシレスＤＣモータが使用されており、出力軸（モータ軸）が中空軸に形成されて後記する回転軸９４を回転駆動するように構成されている。
【００２０】
チャンバ７２のボトムキャップ７５の中心には円形の挿通孔７５ａが開設されており、挿通孔７５ａには円筒形状に形成された支持軸８６が処理室７１に下方から同心円に挿通されている。支持軸８６は昇降台８３に支持されて昇降されるようになっている。支持軸８６の上端には加熱ユニット８７が同心に配されて水平に固定されており、加熱ユニット８７は支持軸８６によって昇降されるようになっている。加熱ユニット８７は円形の平板形状に形成された支持板８８を備えており、支持板８８の中央部には円筒形状の支持軸８６の上端開口が固定されている。支持板８８の上面には支柱を兼ねる電極８９が複数本、複数箇所に配置されて垂直に立脚されており、これら電極８９の上端間には円板形状に形成されたヒータ９０が架橋されて固定されている。各電極８９にはヒータ９０に電力を供給するための電力供給配線９１がそれぞれ接続されている。加熱ユニット８７におけるヒータ９０の下側には反射板９２が水平に配されて支持板８８に立脚された支柱９３によって支持されている。反射板９２はチタンからなる薄膜が鏡面仕上げされ、ヒータ９０が照射した熱線を垂直方向上向きに効果的に反射するように構成されている。
【００２１】
ボトムキャップ７５の挿通孔７５ａの支持軸８６の外側には、支持軸８６よりも大径の円筒形状に形成された回転軸９４が同心円に配置されて処理室７１に下方から挿通されており、回転軸９４は昇降台８３の上に据え付けられたサセプタ回転装置８４によって回転駆動されるようになっている。回転軸９４はサセプタ回転装置８４を介して昇降台８３によって支持されることにより、支持軸８６と共に昇降するようになっている。回転軸９４の上端には回転ドラム９５が同心に配されて水平に固定されており、回転ドラム９５は回転軸９４によって回転されるようになっている。すなわち、回転ドラム９５はドーナツ形の平板に形成された回転板９６と、円筒形状に形成された回転筒９７とを備えており、回転板９６の内周縁辺部が円筒形状の回転軸９４の上端開口に固定されて、回転板９６の上面の外周縁辺部に回転筒９７が同心円に固定されている。回転ドラム９５の回転筒９７の上端にはサセプタ９８が回転筒９７の上端開口を閉塞するように被せられている。サセプタ９８は炭化シリコンや窒化アルミニウム等の耐熱性を有する材料が使用されて、外径がウエハＷの外径よりも大きい円板形状に形成されている。サセプタ９８の周辺寄りの同一半径の円形線上には三個の挿通孔９９が周方向に等間隔に配置されて垂直方向に開設されており、各挿通孔９９の内径は後記する突上ピンを挿通し得るように設定されている。
【００２２】
回転ドラム９５にはウエハＷをサセプタ９８の上から突き上げるためのウエハ昇降装置１００が設置されている。ウエハ昇降装置１００は円形リング形状に形成された昇降リング１０１を備えており、昇降リング１０１は回転ドラム９５の回転板９６の上に支持軸８６と同心円に配置されている。昇降リング（以下、回転側リングという。）１０１の下面には複数本（本実施の形態においては三本とする。）の突き上げピン（以下、回転側ピンという。）１０２が、周方向に等間隔に配置されて垂下されており、各回転側ピン１０２は回転板９６に回転軸９４と同心円の線上に配置されて、垂直方向に開設された各ガイド孔１０３にそれぞれ摺動自在に嵌入されている。各回転側ピン１０２の長さは回転側リング１０１を水平に突き上げ得るように互いに等しく設定されているとともに、ウエハＷのサセプタ９８の上からの突き上げ量に対応するように設定されている。各回転側ピン１０２の下端は処理室７１の底面すなわちボトムキャップ７５の上面に離着座自在に対向されている。加熱ユニット８７の支持板８８には複数本（本実施の形態においては三本とする。）のガイド孔１０４が周方向に等間隔に配置されて垂直方向に開設されており、各ガイド孔１０４には各突上ピン１０５がそれぞれ摺動自在に嵌入されている。各突上ピン１０５の下端は回転側リング１０１の上面に適度のエアギャップを置いて対向されており、各突上ピン１０５は回転ドラム９５の回転時において回転側リング１０１に干渉しないようになっている。突上ピン１０５の上端部は反射板９２やヒータ９０を挿通してサセプタ９８の挿通孔９９に対向されており、各突上ピン１０５の長さはウエハＷを水平に突き上げ得るように互いに等しく設定されているとともに、支持板８８に着座した状態において、その上端がサセプタ９８の下面に適度のエアギャップを置いて対向するように設定されている。つまり、突上ピン１０５は回転ドラム９５の回転時にサセプタ９８に干渉しないようになっている。
【００２３】
サセプタ９８の下面における中心と中間部と周辺部とに対応する位置には、温度測定手段としてのセンタ用放射温度計１０６Ａとミドル用放射温度計１０６Ｂとアウタ用放射温度計１０６Ｃがそれぞれ対向して配置されている。これら放射温度計１０６Ａ、１０６Ｂ、１０６Ｃはいずれも、サセプタ９８からの熱線を入射させて感温部（図示せず）に導く導波棒を備えている。例えば、導波棒は細長い丸棒形状に形成された石英ロッドや光ファイバが使用されて構成されている。センタ用放射温度計１０６Ａは直線形状に形成されているが、ミドル用放射温度計１０６Ｂとアウタ用放射温度計１０６Ｃとは上端部がクランク形状にそれぞれ屈曲されている。センタ用放射温度計１０６Ａ、ミドル用放射温度計１０６Ｂおよびアウタ用放射温度計１０６Ｃは電極８９や電力供給配線９１および突上ピン等と干渉しないようにそれぞれ配置されている。センタ用放射温度計１０６Ａ、ミドル用放射温度計１０６Ｂおよびアウタ用放射温度計１０６Ｃの垂直部は支持軸８６の中空部を内周面に沿って垂直方向下向きに敷設されており、支持軸８６の下端において支持軸８６の下端開口を気密封止するシールキャップを挿通して外部にそれぞれ引き出されている。図示しないが、センタ用放射温度計１０６Ａ、ミドル用放射温度計１０６Ｂおよびアウタ用放射温度計１０６Ｃの導波棒における支持軸８６の中空部からの引出端は、これらセンタ用放射温度計１０６Ａ、ミドル用放射温度計１０６Ｂおよびアウタ用放射温度計１０６Ｃの感温部にそれぞれ対向されており、センタ用放射温度計１０６Ａ、ミドル用放射温度計１０６Ｂおよびアウタ用放射温度計１０６Ｃは各感温部の測定温度をコントローラ（図示せず）にそれぞれ送信するようになっている。ちなみに、ヒータ９０の電力供給配線９１も支持軸８６の中空部内を通して外部のコントローラに接続されており、電源がコントローラによってシーケンス制御およびフィードバック制御されるようになっている。
【００２４】
図４に示されているように、チャンバ７２の上側カップ７４にはガス供給手段としてのガスヘッド１１０が一体的に組み込まれている。ガスヘッド１１０は第一処理ガスを単一の流量をもって処理室７１に供給する第一供給部１１１と、二つのゾーンに分割されて第二処理ガスを二つのゾーンのそれぞれに互いに異なる流量をもって供給する第二供給部１２０とを備えている。第一供給部１１１は上側カップ７４と下側カップ７３との合わせ面に挟持された円板形状の第一ガス吹出プレート（以下、第一プレートという。）１１２を備えており、第一プレート１１２はカバープレート８０から間隔をとって水平に配置されて固定されている。第一プレート１１２には複数個のガス吹出口（以下、第一吹出口という。）１１３が全面にわたって均一に配置されて上下の空間を流通させるように開設されている。第二供給部１２０は第一プレート１１２の上にスペーサ１２１を介して所定の間隔を設定されて上側カップ７４に固定された円板形状の第二ガス吹出プレート（以下、第二プレートという。）１２２を備えており、第二プレート１２２には複数個のガス吹出口（以下、第二吹出口という。）１２３が全面にわたって均一に配置されて上下の空間を流通させるように開設されている。第一プレート１１２の上面と第二プレート１２２の下面とスペーサ１２１の内側面とが画成する内側空間は、第一ガス溜め１１４を形成しており、第二プレート１２２の中心には第一ガス導入管１１５の下流側端部が第一ガス溜め１１４に連通するように挿入されている。第一ガス溜め１１４は第一ガス導入管１１５に導入された処理ガスを全体的に均等に拡散させて、各吹出口１１３から均等にシャワー状に吹き出させるようになっている。第一ガス導入管１１５には第一ガス供給管１１６の下流側端が接続されており、第一ガス供給管１１６の上流側端は第一処理ガスの供給源１１７が接続されている。第一ガス供給管１１６の途中には止め弁１１８および流量制御部としての流量制御弁（マスフローコントローラ）１１９が介設されている。
【００２５】
第二プレート１２２の上面と上側カップ７４の天井面と側面とが画成する内側空間は、第二ガス溜め１２４を形成している。第二プレート１２２の上面には円形のリング形状に形成された隔壁１３０が同心円に配されて突設されており、図５に示されているように、第二ガス溜め１２４は隔壁１３０によって内側ゾーン１２４ａと外側ゾーン１２４ｂとに二分割されている。上側カップ７４の天井壁における内側ゾーン１２４ａに対応する位置には内側ゾーン用ガス導入管１２５ａの下流側端部が内側ゾーン１２４ａに連通するように挿入されており、上側カップ７４の天井壁における外側ゾーン１２４ｂに対応する位置には外側ゾーン用ガス導入管１２５ｂの下流側端部が外側ゾーン１２４ｂに連通するように挿入されている。第二ガス溜め１２４の内側ゾーン１２４ａは内側ゾーン用ガス導入管１２５ａから導入された処理ガスを全体的に均等に拡散させて各吹出口１２３から第一ガス溜め１１４へシャワー状に吹き出させるようになっており、第二ガス溜め１２４の外側ゾーン１２４ｂは外側ゾーン用ガス導入管１２５ｂから導入された処理ガスを第一ガス溜め１１４へ全体的に均等に拡散させて各吹出口１２３からシャワー状に吹き出させるようになっている。内側ゾーン用ガス導入管１２５ａには第二ガス供給管１２６の内側ゾーン用分岐管１２６ａの下流側端が接続されており、外側ゾーン用ガス導入管１２５ｂには第二ガス供給管１２６の外側ゾーン用分岐管１２６ｂの下流側端が接続されている。第二ガス供給管１２６の上流側端は第二処理ガスの供給源１２７が接続されており、第二ガス供給管１２６の途中には止め弁１２８が介設されている。内側ゾーン用分岐管１２６ａの途中には流量制御部としての内側ゾーン用流量制御弁１２９ａが介設されており、外側ゾーン用分岐管１２６ｂの途中には流量制御部としての外側ゾーン用流量制御弁１２９ｂが介設されている。つまり、内側ゾーン用流量制御弁１２９ａと外側ゾーン用流量制御弁１２９ｂとは、第二処理ガスを内側ゾーン１２４ａと外側ゾーン１２４ｂとに異なる流量をもって供給させる制御部を構成している。
【００２６】
以下、前記構成に係るＣＶＤ装置を使用したＩＣの製造方法における成膜工程を説明する。
【００２７】
これから成膜すべきウエハＷは二十五枚がポッドＰに収納された状態で、成膜工程を実施するＣＶＤ装置へ工程内搬送装置によって搬送されて来る。図１および図２に示されているように、搬送されて来たポッドＰは搬入室２０におけるポッドオープナ５０の載置台５１の上に工程内搬送装置から受け渡されて載置される。ポッドＰのキャップがキャップ着脱機構５２によって取り外され、ポッドＰのウエハ出し入れ口が開放される。ポッドＰがポッドオープナ５０によって開放されると、正圧移載室４０に設置された正圧移載装置４２はウエハ搬入搬出口４７を通してポッドＰからウエハＷを一枚ずつピックアップし、搬入室２０に搬入口２６、２７を通して搬入（ウエハローディング）し、ウエハＷを搬入室用仮置き台２５に移載して行く。この移載作業中には、負圧移載室１０側の搬入口２２、２３はゲートバルブ２４によって閉じられており、負圧移載室１０の負圧は維持されている。ウエハＷの搬入室用仮置き台２５への移載が完了すると、正圧移載室４０側の搬入口２６、２７がゲートバルブ２８によって閉じられ、搬入室２０が排気装置（図示せず）によって負圧に排気される。搬入室２０が予め設定された圧力値に減圧されると、負圧移載室１０側の搬入口２２、２３がゲートバルブ２４によって開かれる。次に、負圧移載室１０の負圧移載装置１２は搬入口２２、２３を通して搬入室用仮置き台２５からウエハＷを一枚ずつピックアップして負圧移載室１０に搬入する。例えば、負圧移載装置１２はウエハＷを第一ＣＶＤユニット６１のウエハ搬入搬出口６５に搬送して、ウエハ搬入搬出口６５から第一ＣＶＤユニット６１である枚葉式ＣＶＤ装置７０の処理室７１へ搬入（ウエハローディング）する。なお、ウエハの第一ＣＶＤユニット６１への搬入に際しては、搬入室２０および負圧移載室１０が真空排気されることによって内部の酸素や水分が予め除去されているため、外部の酸素や水分がウエハの第一ＣＶＤユニット６１への搬入に伴って第一ＣＶＤユニット６１の処理室に侵入することは確実に防止される。
【００２８】
ここで、枚葉式ＣＶＤ装置７０の作用を説明する。
【００２９】
ウエハＷの搬出時に回転ドラム９５および加熱ユニット８７が回転軸９４および支持軸８６によって下限位置に下降されると、ウエハ昇降装置１００の回転側ピン１０２の下端が処理室７１の底面すなわちボトムキャップ７５の上面に突合するため、回転側リング１０１が回転ドラム９５および加熱ユニット８７に対して相対的に上昇する。上昇した回転側リング１０１は突上ピン１０５を持ち上げるため、三本の突上ピン１０５はサセプタ９８の挿通孔９９を下方から挿通してウエハＷをサセプタ９８の上面から浮き上がらせる。ウエハ昇降装置１００がウエハＷをサセプタ９８の上面から浮き上がらせた状態になると、ウエハＷの下方空間すなわちウエハＷの下面とサセプタ９８の上面との間に挿入スペースが形成された状態になるため、負圧移載装置１２のエンドエフェクタ１６がウエハ搬入搬出口７６からウエハＷの挿入スペースに挿入される。ウエハＷの下方に挿入されたエンドエフェクタ１６は上昇することによりウエハＷを移載して受け取る。ウエハＷを受け取ったエンドエフェクタ１６はウエハ搬入搬出口７６を後退してウエハＷを処理室７１から搬出する。次いで、負圧移載装置１２は次回に成膜処理するウエハＷをエンドエフェクタ１６によって受け取って、ウエハ搬入搬出口７６から処理室７１に搬入する。エンドエフェクタ１６はウエハＷをサセプタ９８の上方においてウエハＷの中心がサセプタ９８の中心と一致する位置に搬送する。ウエハＷを所定の位置に搬送すると、エンドエフェクタ１６は若干下降することによってウエハＷを三本の突上ピン１０５の上に移載する。ウエハＷをウエハ昇降装置１００に受け渡したエンドエフェクタ１６は、ウエハ搬入搬出口７６から処理室７１の外へ退出する。エンドエフェクタ１６が処理室７１から退出すると、ウエハ搬入搬出口７６はゲートバルブ７７によって閉じられる。
【００３０】
ゲートバルブ７７が閉じられると、図３に示されているように、処理室７１に対して回転ドラム９５および加熱ユニット８７が回転軸９４および支持軸８６によって上昇される。回転ドラム９５の上昇の初期において、回転側ピン１０２が処理室７１の底面すなわちボトムキャップ７５の上面に突合して突上ピン１０５が回転側リング１０１の上に載った状態になっているので、三本の突上ピン１０５に支持されたウエハＷは回転ドラム９５の上昇に伴って回転ドラム９５に対して相対的に徐々に下降する。所定のストローク下降すると、突上ピン１０５はサセプタ９８の挿通孔９９の下方に引き込まれた状態になるため、ウエハＷはサセプタ９８の上に移載された状態になる。サセプタ９８に載置されたウエハＷはコントローラのシーケンス制御によるヒータ９０によって目標温度に加熱されるとともに、サセプタ９８の温度が放射温度計１０６Ａ、１０６Ｂ、１０６Ｃによって測定されて、この放射温度計の測定結果に従ってヒータ９０の加熱量がコントローラによってフィードバック制御される。
【００３１】
回転ドラム９５および加熱ユニット８７が処理室７１を回転軸９４および支持軸８６によって上昇され、ウエハＷがサセプタ９８に移載された後に、ウエハＷの上面が第一プレート１１２の下面に近接すると、回転ドラム９５の上昇は停止される。また、排気口７８が真空排気装置によって排気される。続いて、回転ドラム９５が回転軸９４によって回転される。このとき、回転側ピン１０２は処理室７１の底面から離座し、突上ピン１０５は回転側リング１０１から離座しているため、回転ドラム９５の回転がウエハ昇降装置１００に妨げられることはなく、しかも、加熱ユニット８７は停止状態を維持することができる。すなわち、ウエハ昇降装置１００においては、回転側リング１０１が回転ドラム９５と共に回転し、突上ピン１０５が加熱ユニット８７と共に停止した状態になっている。
【００３２】
排気口７８の排気量および回転ドラム９５の回転作動が安定した時点で、第一供給部１１１の止め弁１１８と第二供給部１２０の止め弁１２８とがそれぞれ開かれ、第一処理ガスＧａと第二処理ガスＧｂとが第一ガス導入管１１５と内側ゾーン用ガス導入管１２５ａおよび外側ゾーン用ガス導入管１２５ｂにそれぞれ導入される。第一ガス溜め１１４には排気口７８の排気力が複数の第一吹出口１１３を介して均等に作用しているために、第一ガス導入管１１５の第一処理ガスＧａは第一ガス溜め１１４に流入した後に第一ガス溜め１１４において径方向外向きに放射状に拡散する。第二ガス溜め１２４には排気口７８の排気力が第一ガス溜め１１４および複数の第二吹出口１２３を介して均等に作用しているために、内側ゾーン用ガス導入管１２５ａの第二処理ガスＧｂは第二ガス溜め１２４の内側ゾーン１２４ａへ流入した後に内側ゾーン１２４ａにおいて均等に拡散し、各吹出口１２３から第一ガス溜め１１４へシャワー状に吹き出す。同様に、外側ゾーン用ガス導入管１２５ｂの第二処理ガスＧｂも第二ガス溜め１２４の外側ゾーン１２４ｂへ流入した後に外側ゾーン１２４ｂにおいて均等に拡散し、第一ガス溜め１１４へシャワー状に吹き出す。そして、内側ゾーン１２４ａから第一ガス溜め１１４へシャワー状に吹き出した第二処理ガスＧｂおよび外側ゾーン１２４ｂから第一ガス溜め１１４へシャワー状に吹き出した第二処理ガスＧｂは、第一ガス導入管１１５から第一ガス溜め１１４へ流入して拡散した第一処理ガスＧａとそれぞれ混合し、第一プレート１１２の複数の第一吹出口１１３からウエハＷに向かってシャワー状に吹き出す。
【００３３】
第一吹出口１１３群からシャワー状に吹き出した第一処理ガスＧａおよび第二処理ガスＧｂは、サセプタ９８の上のウエハＷに接触した後に排気口７８に吸い込まれて排気されて行く。この際、回転ドラム９５に支持されたサセプタ９８上のウエハＷは回転しているために、第一吹出口１１３群からシャワー状に吹き出した第一処理ガスＧａおよび第二処理ガスＧｂはウエハＷの全面にわたって均等に接触する状態になる。第一処理ガスＧａおよび第二処理ガスＧｂがウエハＷの全面にわたって均等に接触するため、ウエハＷに第一処理ガスＧａおよび第二処理ガスＧｂによって形成されるＣＶＤ膜の膜厚分布や膜質分布はウエハＷの全面にわたって均一になる。
【００３４】
ＣＶＤ膜がウエハＷの全面にわたって均一に形成されて所定の処理時間が経過すると、回転ドラム９５および加熱ユニット８７は回転軸９４および支持軸８６によって搬入搬出位置に下降される。下降の途中において、ウエハ昇降装置１００の回転側ピン１０２が処理室７１の底面に突合し、突上ピン１０５が回転側リング１０１に突合するため、前述した作動により、ウエハ昇降装置１００はウエハＷをサセプタ９８の上面から浮き上げる。以降、前述した作業が繰り返されることにより、ウエハＷにＣＶＤ膜が枚葉式ＣＶＤ装置７０によって枚葉処理されて行く。
【００３５】
ところで、例えば、拡散係数が大きいボロン（Ｂ）をウエハに拡散させるＣＶＤ膜の形成工程においては、成膜レートがドーピング量によって変動するために、ウエハの中央部の膜厚が厚くなり、ウエハの周辺部の膜厚が薄くなるという現象が起こる。すなわち、ジボラン（Ｂ２  Ｈ６  ）ガスをウエハの全面にガスヘッドからシャワー状に均一に吹き出す従来の場合においては、ウエハに成膜されるＣＶＤ膜の膜厚は中央部において厚く、周辺部において薄く形成されてしまう。このＣＶＤ膜の膜厚分布の均一性の悪化を防止するために、本実施の形態においては、第二処理ガスＧｂとしてのジボランガスの内側ゾーン１２４ａへの流量を外側ゾーン１２４ｂへの流量よりも小さくすることにより、ウエハに形成されるＣＶＤ膜の膜厚分布を全体にわたって均一になるように制御する。
【００３６】
すなわち、第二処理ガスＧｂとしてのジボランガスが第二供給部１２０に供給されるに際して、内側ゾーン用流量制御弁１２９ａが制御する流量を外側ゾーン用流量制御弁１２９ｂが制御する流量よりも小さく調整することによって、内側ゾーン用ガス導入管１２５ａへ導入させるジボランガスの流量を外側ゾーン用ガス導入管１２５ｂへ導入させるジボランガスの流量よりも小さくする。この流量制御により、内側ゾーン１２４ａを経由して第一プレート１１２の複数の第一吹出口１１３からウエハＷに向かってシャワー状に吹き出すジボランガスの流量は、外側ゾーン１２４ｂを経由して第一プレート１１２の複数の第一吹出口１１３からウエハＷに向かってシャワー状に吹き出すジボランガスの流量よりも小さくなるので、成膜レートが大きいことによって中央部の膜厚が厚く形成される現象を相殺することができ、その結果、ウエハＷに形成されるＣＶＤ膜の膜厚分布は全体にわたって均一に形成されることになる。なお、第一処理ガスＧａとしては、シラン（ＳｉＨ４  ）ガスが使用される。
【００３７】
本実施の形態においては、小さい流量をもって内側ゾーン１２４ａに供給されたジボランガスと、大きい流量をもって外側ゾーン１２４ｂに供給されたジボランガスとは、第一ガス溜め１１４に流入してから第一プレート１１２の複数の第一吹出口１１３からウエハＷに向かってシャワー状に吹き出すために、内側ゾーン１２４ａと外側ゾーン１２４ｂとの間の相違を緩和することができる。すなわち、内側ゾーン１２４ａからのジボランガスの流量と外側ゾーン１２４ｂからのジボランガスの流量との境目における差は段階的でなく無段階的（傾斜）なものになる。したがって、ウエハＷに形成されるＣＶＤ膜の膜厚分布の均一性はより一層良好になる。
【００３８】
以上のようにして第一ＣＶＤユニット６１において所定の成膜処理が終了すると、成膜済みのウエハＷは第一ＣＶＤユニット６１から負圧移載装置１２によってピックアップされて、負圧に維持されている負圧移載室１０に第一ＣＶＤユニット６１のウエハ搬入搬出口６５から搬出（ウエハアンローディング）される。処理済みのウエハＷを第一ＣＶＤユニット６１から負圧移載室１０に搬出すると、負圧移載装置１２はウエハＷを第一クーリングユニット６３の処理室（冷却室）へウエハ搬入搬出口６７を通して搬入するとともに、処理室の基板載置台に移載する。成膜済みのウエハは第一クーリングユニット６３において冷却される。なお、第一ＣＶＤユニット６１による成膜済みのウエハＷについての第一ＣＶＤユニット６１から第一クーリングユニット６３への移替え作業は、いずれも負圧に維持された第一ＣＶＤユニット６１、第一クーリングユニット６３および負圧移載室１０において実施されるため、第一ＣＶＤユニット６１から第一クーリングユニット６３へのウエハＷの移替え作業に際して、ウエハＷの成膜の表面に自然酸化膜が生成されたり、異物等が付着したりするのは防止されることになる。
【００３９】
第一クーリングユニット６３において予め設定された冷却時間が経過すると、冷却済みのウエハＷは負圧移載装置１２によって第一クーリングユニット６３からピックアップされ、負圧移載室１０の搬出口３３へ搬送され、搬出室３０に搬出口３３を通して搬出されて搬出室用仮置き台３５に移載される。搬出室３０のロードロックが解除された後に、正圧移載室４０の搬出室３０に対応したウエハ搬入搬出口４８がポッドオープナ５０によって開かれるとともに、載置台５１に載置された空のポッドＰのキャップがポッドオープナ５０によって開かれる。続いて、正圧移載室４０の正圧移載装置４２は搬出口３７を通して搬出室用仮置き台３５からウエハＷをピックアップして正圧移載室４０に搬出し、正圧移載室４０のウエハ搬入搬出口４８を通してポッドＰに収納（チャージング）して行く。処理済みの二十五枚のウエハＷのポッドＰへの収納が完了すると、ポッドＰのキャップがポッドオープナ５０のキャップ着脱機構５２によってウエハ出し入れ口に装着され、ポッドＰが閉じられる。閉じられたポッドＰは載置台５１の上から次の工程へ工程内搬送装置によって搬送されて行く。以上の作動が繰り返されることにより、ウエハが一枚ずつ順次に処理されて行く。以上の作動は第一ＣＶＤユニット６１および第一クーリングユニット６３が使用される場合を例にして説明したが、第二ＣＶＤユニット６２および第二クーリングユニット６４が使用される場合についても同様の作動が実施される。
【００４０】
前記実施の形態によれば、次の効果が得られる。
【００４１】
１）  第二処理ガスとしてのジボランガスの内側ゾーンへの流量を外側ゾーンへの流量よりも小さくすることにより、成膜レートが大きいことによって中央部の膜厚が厚く形成される現象を相殺することができるので、ウエハにおける膜厚分布を全体にわたって均一化することができる。
【００４２】
２）  小さい流量をもって内側ゾーンに供給させたジボランガスと、大きい流量をもって外側ゾーンに供給させたジボランガスとを第一ガス溜めに流入させた後に、第一プレートの複数の第一吹出口からウエハに向かってシャワー状に吹きださせることにより、内側ゾーンと外側ゾーンとの間の相違を緩和することができるので、ウエハに形成されるＣＶＤ膜の膜厚分布の均一性をより一層向上させることができる。
【００４３】
３）  内側ゾーンの第二処理ガスと外側ゾーンの第二処理ガスとを事前に混合させずに、異なる流量をもってウエハに向かってシャワー状に直接的に吹き出させるためには、吹出口の狭いピッチ（通例、２ｍｍ程度）をより一層狭く設定する必要があり、プレートの面積からして実現が困難である。しかし、内側ゾーンの第二処理ガスと外側ゾーンの第二処理ガスとを事前に混合させることにより、吹出口を第一プレートと第二プレートに分散することができるので、吹出口のピッチを大きく設定しても異なる流量をもってウエハに向かってシャワー状に吹き出させることができる。
【００４４】
４）  ガスヘッドとウエハとの間隔を広く設定することにより、吹出口のピッチは大きく設定することができる。しかし、ガスヘッドとウエハとの間隔を広く設定すると、ウエハに形成される膜質や膜厚均一性が悪化し、処理ガスの消費量も増加してしまう。つまり、内側ゾーンの第二処理ガスと外側ゾーンの第二処理ガスとを事前に混合させることにより、ガスヘッドとウエハとの間隔を狭く設定することができるので、吹出口のピッチを大きく設定しつつ、ウエハに形成される膜質や膜厚均一性の悪化や処理ガスの消費量の増加を防止することができる。
【００４５】
５）  第二ガス溜めの処理ガスを第一ガス溜めに吹き出して第一処理ガスと混合させる構造に構成することにより、クリーニングガスを第二ガス溜めに供給することによって第一ガス溜めと第二ガス溜めとを同時にクリーニングすることができるので、メンテナンスを簡単化することができる。
【００４６】
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において、種々に変更が可能であることはいうまでもない。
【００４７】
例えば、第二処理ガスはジボランガスに限らず、燐（Ｐ）等の他のドーピングガスであってもよい。
【００４８】
第一処理ガスはシランガスに限らず、他のガスであってもよい。
【００４９】
被処理基板はウエハに限らず、ＬＣＤ装置の製造工程におけるガラス基板や液晶パネル等の基板であってもよい。
【００５０】
本発明は、枚葉式コールドウオール形ＣＶＤ装置に限らず、その他のＣＶＤ装置やドライエッチング装置等の基板処理装置全般に適用することができる。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、第二処理ガスのゾーン毎の流量を大小変更調整してそれぞれ供給することにより、例えば、基板の径方向の成膜レートを制御することができるので、基板の径方向の膜厚分布を均一化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】マルチチャンバ型ＣＶＤ装置を示す平面断面図である。
【図２】その側面断面図である。
【図３】本発明の一実施の形態である枚葉式ＣＶＤ装置を示す正面断面図である。
【図４】その主要部を示す断面図である。
【図５】ガスヘッドを示す一部切断平面図である。
【符号の説明】
Ｗ…ウエハ（基板）、Ｐ…ポッド（基板キャリア）、１０…負圧移載室（基板移載室）、１１…負圧移載室筐体、１２…負圧移載装置（ウエハ移載装置）、１３…エレベータ、１４…上側アーム、１５…下側アーム、１６、１７…エンドエフェクタ、２０…搬入室（搬入用予備室）、２１…搬入室筐体、２２、２３…搬入口、２４…ゲートバルブ、２５…搬入室用仮置き台、２６、２７…搬入口、２８…ゲートバルブ、３０…搬出室（搬出用予備室）、３１…搬出室筐体、３２、３３…搬出口、３４…ゲートバルブ、３５…搬出室用仮置き台、３６、３７…搬出口、３８…ゲートバルブ、４０…正圧移載室（ウエハ移載室）、４１…正圧移載室筐体、４２…正圧移載装置（ウエハ移載装置）、４３…エレベータ、４４…リニアアクチュエータ、４５…ノッチ合わせ装置、４６…クリーンユニット、４７、４８、４９…ウエハ搬入搬出口、５０…ポッドオープナ、５１…載置台、５２…キャップ着脱機構、６１…第一ＣＶＤユニット（第一処理部）、６２…第二ＣＶＤユニット（第二処理部）、６３…第一クーリングユニット（第三処理部）、６４…第二クーリングユニット（第四処理部）、６５、６６、６７、６８…ウエハ搬入搬出口、７０…枚葉式ＣＶＤ装置（基板処理装置）、７１…処理室、７２…チャンバ、７３…下側カップ、７４…上側カップ、７５…ボトムキャップ、７６…ウエハ搬入搬出口、７７…ゲートバルブ、７８…排気口、７９…バッファ空間、８０…カバープレート、８１…支柱、８２…昇降ブロック、８３…昇降台、８４…サセプタ回転装置、８５…ベローズ、８６…支持軸、８７…加熱ユニット、８８…支持板、８９…電極、９０…ヒータ、９１…電力供給配線、９２…反射板、９３…支柱、９４…回転軸、９５…回転ドラム、９６…回転板、９７…回転筒、９８…サセプタ、９９…挿通孔、１００…ウエハ昇降装置、１０１…回転側リング（昇降リング）、１０２…回転側ピン（突上ピン）、１０３…ガイド孔、１０４…ガイド孔、１０５…突上ピン、１０６Ａ、１０６Ｂ、１０６Ｃ…放射温度計（温度測定手段）、１１０…ガスヘッド、１１１…第一供給部、１１２…第一ガス吹出プレート（第一プレート）、１１３…ガス吹出口（第一吹出口）、１１４…第一ガス溜め、１１５…第一ガス導入管、１１６…第一ガス供給管、１１７…第一ガス供給源、１１８…止め弁、１１９…流量制御弁（流量制御部）、１２０…第二供給部、１２１…スペーサ、１２２…第二ガス吹出プレート（第二プレート）、１２３…ガス吹出口（第二吹出口）、１２４…第二ガス溜め、１２４ａ…内側ゾーン、１２４ｂ…外側ゾーン、１２５ａ…内側ゾーン用ガス導入管、１２５ｂ…外側ゾーン用ガス導入管、１２６…第二ガス供給管、１２６ａ…内側ゾーン用分岐管、１２６ｂ…外側ゾーン用分岐管、１２７…第二ガス供給源、１２８…止め弁、１２９ａ…内側ゾーン用流量制御弁（流量制御部）、１２９ｂ…外側ゾーン用流量制御弁（流量制御部）、１３０…隔壁。
【図１】
2004335825.tif 000003
【図２】
2004335825.tif 000004
【図３】
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【図４】
2004335825.tif 000006
【図５】
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