(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
減圧下の処理室に被処理基板を載置して処理ガスを導入し、被処理基板を処理する基板処理装置において、
前記処理ガスや反応生成物を排気する排気配管に設けられた複数の配管の先端部にフランジが径外方向に突出するように設けられ、
前記複数の配管は、管部から前記先端部に向かって内径が次第に減少するテーパ部が形成されるとともに前記フランジ同士がそれらの間にＯリング、前記Ｏリングの外側に配置された外側センターリング及び前記Ｏリングの内側に配置された内側センターリングを挟んだ状態で接合され、
前記先端部の内径と前記内側センターリングの内径とが等しいことを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
前記接合された配管の互いの前記先端部の内径が等しいことを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項３】
被処理基板を減圧下の処理室にて処理するために、前記処理室に導入した処理ガスや反応生成物を排気する排気配管であって、
該排気配管に設けられた複数の配管の先端部にフランジが径外方向に突出するように設けられ、
前記複数の配管は、管部から前記先端部に向かって内径が次第に減少するテーパ部が形成されるとともに前記フランジ同士がそれらの間にＯリング、前記Ｏリングの外側に配置された外側センターリング及び前記Ｏリングの内側に配置された内側センターリングを挟んだ状態で接合され、
前記先端部の内径と前記内側センターリングの内径とが等しいことを特徴とする排気配管。
【請求項４】
減圧下の処理室に処理ガスを導入し、前記処理室にて被処理基板を処理し、複数の配管が接続された排気配管にて前記処理ガスや反応生成物を排気する被処理基板の処理方法であって、
前記複数の配管の先端部にフランジが径外方向に突出するように設けられ、
前記複数の配管は、管部から前記先端部に向かって内径が次第に減少するテーパ部が形成されるとともに前記フランジ同士がそれらの間にＯリング、前記Ｏリングの外側に配置された外側センターリング及び前記Ｏリングの内側に配置された内側センターリングを挟んだ状態で接合され、
前記先端部の内径と前記内側センターリングの内径とが等しいことを特徴とする被処理基板の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は基板処理装置に関し、特に、処理ガスを用いて半導体ウェーハを処理する基板処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１は従来の基板処理装置の配管の構造を示す概略縦断面図である。図１を参照して、配管のフランジ内部に段差がある従来の配管構造を説明する。
配管の管部１０の端部には配管を接合するためのフランジ１１が設けられている。ＩＳＯに定められた規格により、配管のフランジ１１の内径の寸法は管部１０の内径の寸法に比べて小さく、管部１０とフランジ１１とで段差が生じている構造となっている。
また、配管同士の接合部は、配管を接合するフランジ１１間に、配管の接合部を気密にするためのＯリング１２と、Ｏリングを固定するための内側センターリング１３および外側センターリング１４とを両側のフランジ１１で挟んだ構造となっている。
センターリング１３，１４の寸法もＩＳＯの規格に定められており、内側センターリング１３の内径はフランジ１１の内径よりも小さいために、配管内部においてフランジ１１とセンターリング１３とで段差が生じている構造となっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
図２は従来の配管接合部付近のシュミレーションによるガス流ベクトルを示した図である。シュミレーションの条件は以下の通りである。
配管径：５４．９ｍｍ
ガス流量：ＮＨ３（アンモニア）４．５ｓｌｍ
ＳｉＨ２Ｃｌ２（ジクロロシラン）１．４ｓｌｍ
ガス温度：１５０℃
【０００４】
図２より、配管接合部の管部１０とフランジ１１との間の段差と、フランジ１１と内側センターリング１３との間の段差とにより、配管内部にガスを導入した際、段差部でガス流速が小さくなっていることから、ガスが滞留していることが分かる。このガスの滞留により、配管内部に反応生成物の付着する可能性のあるガスを流した際、配管接合部の段差に反応生成物が付着し、配管内部を閉塞することが問題となっている。
配管の接合部内に反応生成物が付着していくプロセスを図７を参照して説明する。図７は配管の接合部に反応生成物が付着していく様子を示したものである。はじめに、ＳＴＥＰ−１で示すように配管接合部の段差にガスが滞留する。次に、ＳＴＥＰ−２に示すように配管接合部の段差によるガスの滞留箇所に反応生成物５０が付着し、ガスの滞留箇所が拡大する。最後に、ＳＴＥＰ−３に示すように反応生成物５０により配管内が閉塞する。
【０００５】
本発明の主な目的は、配管接合部に反応生成物が付着するのを抑制または防止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】
【０００６】
本発明によれば、
減圧下の処理室に被処理基板を載置して処理ガスを導入し、被処理基板を処理する基板処理装置において、
前記処理ガスや反応生成物を排気する排気配管に設けられた複数の配管の先端部にフランジが径外方向に突出するように設けられ、
前記複数の配管は、管部から前記先端部に向かって内径が次第に減少するテーパ部が形成されるとともに前記フランジ同士がそれらの間にＯリング、前記Ｏリングの外側に配置された外側センターリング及び前記Ｏリングの内側に配置された内側センターリングを挟んだ状態で接合され、
前記先端部の内径と前記内側センターリングの内径とが等しいことを特徴とする基板処理装置が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、配管接合部に反応生成物が付着するのを抑制または防止できる基板処理装置が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
次に、本発明の好ましい実施例を説明する。
【実施例１】
【０００９】
本実施例では、減圧下の処理室に被処理基板を載置して処理ガスを導入し、被処理基板を処理する基板処理装置において、処理ガスや反応生成物を排気する排気配管の接続フランジの段差部に付着・成長するのを抑制するために、配管内部の接合部の段差を反応生成物の付着による閉塞を防ぐことのできるテーパ付き排気配管形状とし、反応生成物の成長による配管の閉塞を抑制することにより排気配管のメンテナンス周期を延ばすことが可能な基板処理装置を提供する。
【００１０】
図３は、本発明の実施例１の縦型ＣＶＤ（Chmical  Vapor  Deposition）装置の配管の構造を示す概略縦断面図である。
配管の管部１０の端部には配管を接合するためのフランジ１１が設けられている。配管同士の接合部は、配管を接合するフランジ１１間に、配管の接合部を気密にするためのＯリング１２と、Ｏリングを固定するための内側センターリング１３および外側センターリング１４とを両側のフランジ１１で挟んだ構造となっている。
配管の管部１０からフランジ１１にかけて円錐状に直径を次第に減少させてテーパ状とすることで、段差の無い構造としている。また、配管のフランジ１１の内径は内側センターリング１３の内径を同じとし、段差の無い構造となっている。
【００１１】
表１に、本実施例の例として、図３の配管径ｃとテーパーの高さｂとを異ならせた３つのタイプの寸法を示した。テーパ部の長さａは同じであるが、配管径ｃが大きくなるに合わせてテーパーの高さも高くなっている。
【表１】
0004617089.tif 000002
【００１２】
図４は、本実施例１の縦型ＣＶＤ装置の配管のガス流ベクトルを示した図である。配管の接合部での段差によるガス流速の小さい領域が小さくなっていることから、ガスが滞留する領域が減少したことが分かる。
【００１３】
図５は、本実施例１の縦型ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）装置の反応管の構造を示す概略縦断面図であり、図５Ｂは概略縦断面図であり、図５Ｂは図５ＡのＡＡ線矢視図である。図６は、本実施例１の基板処理装置のバッチ式縦型ＣＶＤ装置を示した概略斜視図である。
【００１４】
複数枚の被処理基板である直径２００ｍｍの半導体ウェーハ２を石英製反応管１内に多段に載置して処理する場合を例として説明する。
ウェーハ２が収納されたカセット３２は、装置前面に設置されたＩ／Ｏステージ３３で装置外部との間で授受を行う。
Ｉ／Ｏステージ３３の内側にはカセットローダがあり、Ｉ／Ｏステージ３３上のカセット３２をカセット棚３４に搬送できるようになっている。
カセット棚３４の内側にはウェーハ２をボート３７に搬送するためのウェーハ移載機３８があり、カセット棚３４のカセット３２と石英製ボート３７との間でウェーハ２の搬送を行うようになっている。
【００１５】
ボート３７はボートエレベータ３６の昇降機構により、反応管１内部に装填され、ボート３７下部のボートエレベータ３６に付属する台座を兼ねたシールフランジ４０によって反応管１は気密に保持される。このように気密に保たれる反応管１内がウェーハ２を処理する処理室となる。なお、ボート３７は、ボート台２１上に載置され、回転軸１９により回転される。
【００１６】
反応管１は、排気ポート４からポンプ４１まで接続された配管（ポンプ系）４３を通り、内部の気体を排気できるようになっている。
ポンプ４１から排気されたガスは、配管（排ガス除外装置系）４４によって排ガス除外装置４２に導かれ処理される。
配管（ポンプ系）４３および配管（排ガス除外装置系）４４には配管の接続部４５がある。
反応管１にはガス導入口８によって種々のガスを供給できるようになっている。
反応管１及びその内部は、反応管１を覆うように設置された筒状ヒータ３９によって所定の温度に加熱できる構造となっている。
【００１７】
次に本装置の動作を説明する。
まず、Ｉ／Ｏステージ３３にウェーハ２が収納されたカセット３２をセットする。
次に、Ｉ／Ｏステージ３３にセットされたカセット３２はカセットローダによって順次カセット棚３４に運ばれる。
本実施例のカセット３２には２５枚のウェーハ２が収納されている。
ウェーハ移載機３８はカセット棚３４からウェーハ２を搬出し、石英ボート３７に搬送する。石英ボート３７には例えば１００枚のウェーハ２が装填できるため、上記ウェーハ移載機３８による搬送動作が何度か繰り返される。
【００１８】
石英ボート３７へのウェーハ２の搬送が終了したら、ボートエレベータ３６によりボート３７は上昇して反応管１のなかに挿入され、ボート３７下部のシールランプ４０によって反応管１内部は気密に保持される。
反応管１のガスは排気ポート４から図示しないポンプで排気し所定の圧力に到達したら反応管１内部に一定流量のＣＶＤ用の反応性ガスを供給し、図示しない圧力調整機構によって反応管１内を一定の圧力の保つ。このとき反応管１及び内部のウェーハ２はヒータ３９によって一定の温度に保持されている。
反応管１の温度を７５０℃とし、ＳｉＨ２Ｃｌ２（ジクロロシラン）とＮＨ３（アンモニア）を供給して１Torrの圧力に保持するとウェーハ２上にＳｉＮｘ（窒化膜）を形成することができる。
【００１９】
本実施例では、図３に示すように、配管の管部１０からフランジ１１にかけて円錐状に直径を次第に減少させてテーパ状として段差の無い構造とし、また、配管のフランジ１１の内径は内側センターリング１３の内径を同じとし段差の無い構造としているので、配管の接合部４５に反応生成物が付着するのを抑制または防止できる。
【００２０】
なお、図８に示すような、フランジ１１とセンターリング１３の内径を管部１０の内径と同じにした配管構造とすることも考えられるが、この図８の構造に比べ、本実施例の図３の構造とすることにより、ＩＳＯの規格品から改造する点数が図８の構造ではフランジ１１とセンターリング１３の２点となるのに比べ、図３の構造ではフランジ１１のみの改造でよく、コストが低減できるという利点がある。
【００２１】
上記のように、本実施例では、反応炉から排ガス除外装置までの配管内で反応生成物の付着による排気配管の閉塞を抑制できることにより、配管内の閉塞による排気速度の変化が抑制され、被処理基板の処理を安定にすることが可能になる。
また、反応生成物の付着による排気配管の閉塞しなくなり、ポンプと除外装置の負担が低減されメンテナンス周期を長くすることが可能である。
さらに、反応生成物の付着による排気配管閉塞がなくなり、ポンプの排気速度を一定に保つことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】従来の基板処理装置の配管の構造を示す概略縦断面図である。
【図２】従来の基板処理装置の配管のガス流ベクトルを示した図である。
【図３】本発明の実施例１の縦型ＣＶＤ（Chmical  Vapor  Deposition）装置の配管の構造を示す概略縦断面図である。
【図４】本発明の実施例１の縦型ＣＶＤ装置の配管のガス流ベクトルを示した図である。
【図５】本発明の実施例１の縦型ＣＶＤ装置の反応管の構造を示す概略縦断面図であり、図５Ｂは概略縦断面図であり、図５Ｂは図５ＡのＡＡ線矢視図である。
【図６】本発明の実施例１の基板処理装置の縦型ＣＶＤ装置を示した概略斜視図である。
【図７】配管内の閉塞プロセスを示した図である。
【図８】本発明者が案出した本発明と関連する配管構造を示す概略縦断面図である。
【符号の説明】
【００２３】
１…反応管
２…被処理基板（ウェーハ）
４…排気ポート
８…ガス導入口
１０…管部
１１…フランジ
１２…Ｏリング
１３…内側センターリング
１４…外側センターリング
１９…回転軸
２１…ボート台
３２…カセット
３３…Ｉ／Ｏステージ
３４…カセット棚
３６…ボートエレベータ
３７…ボート
３８…ウェーハ移載機
３９…ヒータ
４０…シールフランジ
４１…ポンプ
４２…排ガス除外装置
４３…配管（ポンプ系）
４４…配管（排ガス除外装置系）
４５…接合部
５０…反応生成物
【図１】
0004617089.tif 000003
【図３】
0004617089.tif 000004
【図５】
0004617089.tif 000005
【図６】
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【図７】
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【図８】
0004617089.tif 000008
【図２】
0004617089.tif 000009
【図４】
0004617089.tif 000010