(57)【要約】【課題】高速に処理ガスの供給・遮断を行うことができる基板処理装置を提供する。【解決手段】第１の分散板２６には、原料供給ポイント７６が配置された第１のバッファ室５０、多数の小孔７２が形成された第２のバッファ室５６ａ，５６ｂ及び多数の小孔７４が形成された第３のバッファ室６０が形成される。第１のバッファ室５０に入った原料ガスは、ブロックポイント８０ａ，８０ｂ、８２ａ，８２ｂ、８４ａ，８４ｂに導入されるパージガスにより、供給先が第２のバッファ室５６ａ，５６ｂ又は第３のバッファ室６０へ切り替えられる。【選択図】          図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を処理する処理室と、この処理室に処理ガスを供給する処理ガス供給ラインと、前記処理室にパージガスを供給するパージガス供給ラインと、前記処理ガス供給ライン及び前記パージガス供給ラインと前記処理室との間に設けられ、前記処理室へ供給されるガスを分散させる分散板とを有し、前記パージガス供給ラインからのパージガスの供給により、前記処理ガス供給ラインを介して前記処理室の基板へ供給される処理ガスの供給、遮断を制御するブロックポイントを前記分散板に設けた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、ＣＶＤ装置等、基板を処理する基板処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図４において、従来の基板処理装置の一例として、一般的なＣＶＤ装置１００が示されている。
ＣＶＤ装置１００は、基板に成膜を行うための原料ガス供給ラインと膜中不純物を除去して改質するための改質ガス供給ラインとを有する。また、ＣＶＤ装置１００は、装置本体１０２、蓋体１０４、第１の分散板１０６及び第２の分散板１０８を有する。装置本体１０２には、処理室１１０と、この処理室１１０に連通する基板投入口１１２及び排気口１１４とが形成されている。また、処理室１１０には、内部にヒータを有する基板支持台１１６が配置されており、この基板支持台１１６に基板１１８が支持される。蓋体１０４と第１の分散板１０６との間には、第１のバッファ室１２０が形成され、第１の分散板１０６と第２の分散板１０８との間には、第２のバッファ室１２２が形成されており、第１のバッファ室１２０と第２のバッファ室１２２とは、第１の分散板１０６に形成された多数の小孔１２４を介して連通され、第２のバッファ室１２２と処理室１１０とは、第２の分散板１０８に形成された多数の小孔１２６を介して連通されている。そして、第１のバッファ室１２０には、原料ガス供給ラインを構成する原料ガス供給管１２８と改質ガス供給ラインを構成する改質ガス供給管１３０が接続され、それぞれのガス導入管１２８，１３０には、パージガス供給ラインを構成するパージガス供給管１３２ａ，１３２ｂが接続されており、これら管１２８，１３０，１３２ａ，１３２ｂにはバルブ１３４ａ〜１３４ｄが設けられている。
【０００３】次に上記従来のＣＶＤ装置１００を用いて基板を処理する工程の概略を説明する。
（１）まず基板１１８は、基板投入口１１２を通じて処理室１１０に導入される。
（２）次に基板１１８は、ヒータを有する基板支持台１１６の上に載置される。
（３）基板１１８が基板支持台１１６に載置された状態で、基板１１８は、基板支持台１１６のヒータにより所定温度まで加熱、昇温される。
（４）次に原料ガス供給管１２８のバルブ１３４ａを開けると、原料ガスが第１のバッファ室１２０、第１の分散板１０６の小孔１２４、第２のバッファ室１２２及び第２の分散板１０８の小孔１２６を順次通過して処理室１１０に導入され、基板１１８表面の成膜がなされる。
（５）成膜処理後、バルブ１３４ａを閉じ、原料ガスの供給を止める。
（６）次にパージガス供給管１３２ａのバルブ１３４ｃを開け、パージガスを処理室１１０に導入し、原料ガスの置換処理を行う。
（７）置換処置後、バルブ１３４ｃを閉じ、パージガスの供給を止める。
（８）改質ガス供給管１３０のバルブ１３４ｂを開けると、原料ガスと同様に第１のバッファ室１２０、第１の分散板１０６の小孔１２４、第２のバッファ室１２２及び第２の分散板１０８の小孔１２６を順次通過して処理室１１０に改質ガスが導入され、基板１１８表面の膜中に存在する不純物が除去される。
（９）膜の改質処理後、バルブ１３４ｂを閉じ、改質ガスの供給を止める。
（１０）次にパージガス供給管１３２ｂのバルブ１３４ｄを開け、パージガスを処理室１１０に導入し、改質ガスの置換処理を行う。
（１１）置換処置後、バルブ１３４ｄを閉じ、パージガスの供給を止める。
（１２）その後、基板１１８は処理室１１０から基板投入口１１２を介して取り出される。
（１３）なお、（４）〜（７）の成膜中、及び（８）〜（１１）の改質処理中においては、処理室１１０に導入されたガスは排気口１１４より排出される。
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】上記従来例においては、（４）〜（１１）の工程を繰り返す場合、特に高スループットを得るため高速に繰り返す場合には、バルブ１３４ａ〜１３４ｄの開閉動作を頻繁に行わなければならない。また、特にＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：原子層堆積）のように、連続的に微小流量で処理ガスを供給する場合もバルブの開閉動作を頻繁に行わなければならない。また、原料供給ラインを保温するため配管加熱を行う場合には、同時に高温対応のバルブを用いなければならないが、このようなバルブは、一般的に保証動作回数が一般のバルブに比べて少ない。したがって、高速動作で運用する場合、短期間でバルブを交換する等、メンテナンスを多く要する。
なお、ＡＬＤ法において、バルブの開閉動作を行うことなく、不活性ガスを用いて反応ガスの供給・遮断を制御するものは、例えば特開２００２−４０５４号公報に示されているが、この従来技術においては、導管の途中で気相バリアを形成するようにしており、装置が大型化してしまう。
【０００５】本発明の目的は、上述した従来の欠点を解消し、高速に処理ガスの供給・遮断を行うことができる基板処理装置を提供することにあり、また、特にＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：原子層堆積）のように、連続的に微小流量で処理ガスを供給するのに適する基板処理装置を提供することにある。また、基板処理装置を小型化することができるようにする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】上記の課題を解決するため、本発明の特徴とするところは、基板を処理する処理室と、この処理室に処理ガスを供給する処理ガス供給ラインと、前記処理室にパージガスを供給するパージガス供給ラインと、前記処理ガス供給ライン及び前記パージガス供給ラインと前記処理室との間に設けられ、前記処理室へ供給されるガスを分散させる分散板とを有し、前記パージガス供給ラインからのパージガスの供給により、前記処理ガス供給ラインを介して前記処理室の基板へ供給される処理ガスの供給、遮断を制御するブロックポイントを前記分散板に設けた基板処理装置にある。
【０００７】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１において、基板処理装置１０は、例えば枚葉式熱ＣＶＤ装置からなり、装置本体１２内に処理室１４が形成されている。この処理室１４には、ヒータを有する基板支持台（サセプタ）１６が昇降自在に設けられている。この基板支持台１６の上部には、基板１８が載置されるようになっている。また、装置本体１２には、処理室１４と連通する基板投入口２０と、同じく処理室１４と連通する排気口２２とが形成されている。
【０００８】装置本体１２の上方には、後述する第１の分散板２６と第２の分散板２８とを挟んで蓋体２４が設けられている。この蓋体２４には、原料ガス供給ライン３０の一部を構成する原料ガス供給管３２と、改質ガス供給ライン３４ａ，３４ｂの一部を構成する改質ガス供給管３６ａ，３６ｂと、パージガス供給ライン３８ａ〜３８ｆ（図１においては、２つのパージガス供給ライン３８ａ，３８ｂのみが示されている。）の一部を構成するパージガス供給管４０ａ〜４０ｆ（図１においては、２つのパージガス供給管４０ａ，４０ｂのみが示されている。）が接続されている。原料ガス供給ライン３０は、図示しない原料ガス供給部から処理室１４に至る通路であり、改質ガス供給ライン３４ａ，３４ｂは、図示しない改質ガス供給部から処理室１４に至る通路であり、パージガス供給ライン３８ａ〜３８ｆは、図示しないパージガス供給部から処理室１４に至る通路である。改質ガス供給ライン３４ａ，３４ｂ及びパージガス供給ライン３８ａ〜３８ｆには、それぞれ改質ガス用開閉バルブ４２ａ，４２ｂ及びパージガス用開閉バルブ４４ａ〜４４ｆ（図１においては、２つのパージガス用開閉バルブ４４ａ，４４ｂのみが示されている。）が設けられ、これらのバルブが例えばコンピュータからなる制御装置４６により開閉制御されるようになっている。
【０００９】なお、後述するように、この実施形態においては、原料ガスは連続的に処理室１４に供給されるので、原料ガス供給ライン３０には、開閉バルブを設ける必要がない。
【００１０】図２において、第１の分散板２６の詳細が示されている。
第１の分散板２６は、円板状に形成され、上面と下面とに加工が施されている。第１の分散板２６の上面中心付近には、円筒状の第１の隔壁部４８が形成されている。この第１の隔壁部４８の上端が蓋体２４に気密的に当接し、第１の隔壁部４８に囲まれて第１のバッファ室５０が形成される。また、第１の分散板２６の上面には、第１の隔壁部４８と同心円状に第２の隔壁部５２が第１の隔壁部４８の外側に形成されている。また、第１の分散板２６の上面には、第１の隔壁部４８と第２の隔壁部５２とを例えば直線状に接続する第３の隔壁部５４ａ，５４ｂが図２の上下方向に形成されている。第２の隔壁部５２と第３の隔壁部５４ａ，５４ｂとの上端は、第１の隔壁部４８と同様に、蓋体２４に気密的に当接しており、第１の隔壁部４８、第２の隔壁部５２及び第３の隔壁部５４ａ，５４ｂに囲まれて第２のバッファ室５６ａ，５６ｂが図２の左右に形成される。さらに、第１の分散板２６の外周には、周壁部５８が形成されている。この周壁部５８の上端は、同様に蓋体２４に気密的に当接しており、周壁部５８と第２の隔壁部５２とに囲まれて第３のバッファ室６０が形成される。
【００１１】第１のバッファ室５０と第２のバッファ室５６ａ，５６ｂとは、第１の隔壁部４８に形成された第１の連通部６２ａ，６２ｂを介して連通している。また、第１のバッファ室５０と第３のバッファ室６０とは、第３の隔壁部５４ａ，５４ｂに形成された第２の連通部６４ａ，６４ｂを介して連通している。
【００１２】第１の分散板２６の下面には、第２の隔壁部５２とほぼ同じ位置に円筒状の第４の隔壁部６６が下方へ突出するように形成されている。この第４の隔壁部６６及び周壁部５８の下端は、第２の分散板２８に気密的に当接し、第４の隔壁部６６に囲まれた第４のバッファ室６８と、第４の隔壁部６６及び周壁部５８に囲まれた第５のバッファ室７０とが形成される。第２のバッファ室５６ａ，５６ｂと第４のバッファ室６８とは、第１の分散板２６に形成された多数の第１の小孔７２により連通され、第３のバッファ室６０と第５のバッファ室７０とは、第１の分散板２６に形成された多数の第２の小孔７４により連通されている。
【００１３】原料ガス供給管３２の出口である原料ガス供給ポイント７６は、第１のバッファ室５０の中心に配置されている。改質ガス供給管３４ａ，３４ｂの出口である改質ガス供給ポイント７８ａ，７８ｂは、第１の連通部６２ａ，６２ｂの出口付近に配置され、第２のバッファ室５６ａ，５６ｂに接続されている。第１のパージガス供給管４０ａ，４０ｂの出口である第１のブロックポイント８０ａ，８０ｂは、第１の連通部６２ａ，６２ｂの入口に配置されている。第２のパージガス供給管４０ｃ，４０ｄの出口である第２のブロックポイント８２ａ，８２ｂは、第２の連通部６４ａ，６４ｂの入口に形成されている。第３のパージガス供給管４０ｅ，４０ｆの出口である第３のブロックポイント８４ａ，８４ｂは、第２の連通部６４ａ，６４ｂの出口に形成されている。
【００１４】図３において、第２の分散板２８の詳細が示されている。
第２の分散板２８は、第１の分散板２６よりも径が大きい円板から構成されている。この第２の分散板２８には、第４のバッファ室６８に対向して多数の第３の小孔８６が形成され、この第３の小孔８６を介して第４のバッファ室６８と処理室１４とが連通する。また、第２の分散板２８には、第５のバッファ室７０に対向して多数の第４の小孔８８が形成され、この第４の小孔８８を介して第５のバッファ室７０と処理室１４とが連通する。
【００１５】次に上記の実施形態の作用について説明する。
まず基板１８は、基板投入口２０を通じて処理室１４に導入される。
【００１６】次に基板１８は、ヒータを有する基板支持台１６の上に載置される。
【００１７】基板１８が基板支持台１６に載置された状態で、基板１８は、基板支持台１６のヒータにより所定温度まで加熱、昇温される。
【００１８】次に原料ガス供給管３２を通じて原料ガス供給ポイント７６から原料ガスを供給する。原料ガスは、例えば１ｓｌｍの流量で供給される。ここでは、制御装置４６により改質ガス用バルブ４２ａ，４２ｂは閉じられ、パージガス用バルブ４４ａ，４４ｂは閉じられ、パージガス用バルブ４４ｃ，４４ｄ，４４ｅ，４４ｆが開かれる。したがって、パージガスは、第１のブロックポイント８０ａ，８０ｂには導入されず、第２のブロックポイント８２ａ，８２ｂ及び第３のブロックポイント８４ａ，８４ｂに導入される。パージガスは、大流量、例えば０．５ｓｌｍの流量で供給される。このため、第１のバッファ室５０に入った原料ガスは、大部分が第２の連通部６４ａ，６４ｂの手前（入口部分）で第２のブロックポイント８２ａ，８２ｂに入ったパージガスにより遮られ、第１の連通部６２ａ，６２ｂを介して第２のバッファ室５６ａ，５６ｂに導かれる。第３のブロックポイント８４ａ，８４ｂのパージガスは、原料ガスの第２の連通部６４ａ，６４ｂへの流出をより低下させる。
【００１９】第２のバッファ室５６ａ，５６ｂに導かれた原料ガスは、多数の第１の小孔７２を通過して第４のバッファ室６８へ導かれる。
【００２０】さらに、第４のバッファ室６８に導かれた原料ガスは、第２の分散板２８に形成された多数の第３の小孔８６を通過して基板１８上で処理室１４へ導かれ、この処理室１４に導かれた原料ガスにより基板１８上に成膜がなされる。
【００２１】このような成膜中においては、第２のブロックポイント８２ａ，８２ｂ及び第３のブロックポイント８４ａ，８４ｂに導かれたパージガスは、第３のバッファ室６０へ導かれ、多数の第３の小孔７４を通過して第５のバッファ室７０へ導かれ、第２の分散板２８に形成された多数の第４の小孔８８を通過し、基板１８の外側で処理室１４へ導かれ、排気口２２から排出される。
【００２２】次に改質処理について説明すると、この場合にも、原料ガスは、例えば１ｓｌｍの流量で原料ガス供給ポイント７６からそのまま供給される。一方、制御装置４６により改質ガス用バルブ４２ａ，４２ｂは開かれ、パージガス用バルブ４４ａ，４４ｂは開かれ、パージガス用バルブ４４ｃ，４４ｄ，４４ｅ，４４ｆが閉じられる。したがって、例えば流量０．５ｓｌｍの改質ガス（例えばプラズマで活性化された酸素ガス等）は、改質ガス供給ポイント７８ａ，７８ｂに導入される。また、パージガスは、第２のブロックポイント８２ａ，８２ｂ及び第３のブロックポイント８４ａ，８４ｂには導入されず、第１のブロックポイント８０ａ，８０ｂに導入される。パージガスは、大流量、例えば０．５ｓｌｍの流量で供給される。このため、第１のバッファ室５０に入った原料ガスは、大部分が第１の連通部６２ａ，６２ｂの手前（入口部分）で第１のブロックポイント８０ａ，８０ｂに入ったパージガスにより遮られ、第２の連通部６４ａ，６４ｂを介して第３のバッファ室６０に導かれる。
【００２３】第３のバッファ室６０に導かれた原料ガスは、多数の第３の小孔７４を通過して第５のバッファ室７０へ導かれ、第２の分散板２８に形成された多数の第４の小孔８８を通過し、基板１８の外側で処理室１４へ導かれ、排気口２２から排出される。
【００２４】一方、改質ガス供給ポイント７８ａ，７８ｂに導入された改質ガスは、第１のブロックポイント８０ａ，８０ｂに入ったパージガスにより第１のバッファ室５０側への移動が遮られ、第２のバッファ室５６ａ，５６ｂへ導かれる。第２のバッファ室５６ａ，５６ｂに導かれた改質ガスは、多数の第１の小孔７２を通過して第４のバッファ室６８に導かれる。第４のバッファ室６８に導かれた原料ガスは、第２の分散板２８に形成された多数の第３の小孔８６を通過して基板１８上で処理室１４へ導かれ、この処理室１４に導かれた改質ガスにより基板１８における不純物除去がなされる。
【００２５】以上述べた成膜処理と改質処理とが間にパージガスを用いたガス置換処理を挟んで交互に複数回連続的に行われる。
【００２６】このように、本実施形態によれば、原料ガスの基板への供給・遮断の切替えをバルブを用いることなく行うことができ、原料ガスを連続的に供給することができるので、ＡＬＤのような短サイクルでの微小流量の連続的原料供給をも可能なものとする。
【００２７】なお、上記実施形態においては、パージガス供給ラインのブロックポイントを分散板に設けたが、本発明はこれに限定されず、パージガス供給ラインの途中に設ければよいものである。
【００２８】以上のように、本発明は、特許請求の範囲に記載した事項を特徴とするが、さらに次のような実施形態が含まれる。
（１）基板を処理する処理室と、この処理室に第１の処理ガス（原料ガス）を供給する第１の処理ガス供給ラインと、前記処理室に第２の処理ガス（改質ガス）を供給する第２の処理ガス供給ラインと、前記処理室にパージガスを供給し、このパージガスの供給により、前記第１の処理ガス供給ラインを介して前記処理室の基板へ供給される第１の処理ガス、及び前記第２の処理ガス供給ラインを介して前記処理室の基板へ供給される第２の処理ガスの供給、遮断を制御するブロックポイントを有するパージガス供給ラインと、を有することを特徴とする基板処理装置。
（２）基板を処理する処理室と、第１の処理ガスを前記処理室へ供給する第１の処理ガス供給ラインと、第２の処理ガスを前記処理室へ供給する第２の処理ガス供給ラインと、パージガスを前記処理室へ供給するパージガス供給ラインと、ガスを分散させる分散板とを有する基板処理装置において、前記分散板には、第１のバッファ室と、この第１のバッファ室と連通部を介して連通し、ガスを処理室側に通過させる多数の小孔を有する第２のバッファ室とが設けられ、前記第１の処理ガス供給ライン、第２の処理ガス供給ラインの供給ポイントが前記第１のバッファ室、第２のバッファ室に配置され、前記パージガス供給ラインのブロックポイントが前記連通部に配置されたことを特徴とする基板処理装置。
（３）（２）記載の基板処理装置において、分散板には、さらに第１のバッファ室と連通し、ガスを処理室側へ通過させる多数の小孔を有する第３のバッファ室が設けられ、第１のバッファ室と第３のバッファ室とを連通する連通部に前記パージガス供給ラインのブロックポイントが配置されたことを特徴とする基板処理装置。
（４）（２）記載の基板処理装置において、前記第１のバッファ室は、分散板の中心部に設けられたことを特徴とする基板処理装置。
（５）（２）記載の基板処理装置において、前記第２のバッファ室は、第１のバッファ室の外側に設けられたことを特徴とする基板処理装置。
（６）（３）記載の基板処理装置において、前記第３のバッファ室は、分散板の外周部に設けれたことを特徴とする基板処理装置。
（７）（３）記載の基板処理装置において、分散板は、中心に第１のバッファ室が、この第１のバッファ室の外側に第２のバッファ室が、この第２のバッファ室の外側に第３のバッファ室がそれぞれ形成されてなることを特徴とする基板処理装置。
（８）基板を処理室内に搬入する工程と、処理室内にガスを供給して基板を処理する工程と、処理後の基板を処理室から搬出する工程と、を有する半導体装置の製造方法にあって、基板を処理する工程において、分散板に供給されるパージガスにより分散板において制御して、処理室の基板への処理ガスの供給、遮断を行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
（９）基板を処理室内に搬入する工程と、処理室内にガスを供給して基板を処理する工程と、処理後の基板を処理室から搬出する工程と、を有する半導体装置の製造方法であって、前記基板を処理する工程において、分散板に供給されるパージガスにより分散板において制御して、処置室へ第１の処理ガスを供給する工程と、処理室へパージガスを供給する工程と、処理室へ第２の処理ガスを供給する工程と、処理室へパージガスを供給する工程と、を１回または複数回行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
（１０）処理室に処理ガスを供給する処理ガス供給ラインと、前記処理室にパージガスを供給するパージガス供給ラインと、前記処理ガス供給ライン及び前記パージガス供給ラインと前記処理室との間に設けられ、前記処理室へ供給されるガスを分散させる分散板とを有し、前記パージガス供給ラインからのパージガスの供給により、前記処理ガス供給ラインを介して前記処理室の基板へ供給される処理ガスの供給、遮断を制御するブロックポイントを前記分散板に設けたことを特徴とする処理ガス供給機構。
（１１）（１０）の処理ガス供給機構を有することを特徴とする化学反応装置。
【００２９】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、パージガスの供給により処理ガスの供給、遮断を制御するようにしたので、高速に処理ガスの供給・遮断を行うことができる。しかも分散板において、処理ガスの供給・遮断を制御するようにしたので、装置を小型化することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る基板処理装置を示す断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る基板処理装置に用いた第１の分散板を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る基板処理装置に用いた第２の分散板を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。
【図４】従来の基板処理装置を示す断面図である。
１０    基板処理装置
１４    処理室
１８    基板
２６    第１の分散板
２８    第２の分散板
３０    原料ガス供給ライン
３４ａ，３４ｂ    改質ガス供給ライン
３８ａ，３８ｂ    パージガス供給ライン
５０    第１のバッファ室
５６ａ，５６ｂ    第２のバッファ室
６０    第３のバッファ室
６２ａ，６２ｂ    第１の連通部
６４ａ，６４ｂ    第２の連通部
６８    第４のバッファ室
７０    第５のバッファ室
７２    第１の小孔
７４    第２の小孔
７６    原料ガス供給ポイント
７８ａ，７８ｂ    改質ガス供給ポイント
８０ａ，８０ｂ    第１のブロックポイント
８２ａ，８２ｂ    第２のブロックポイント
８４ａ，８４ｂ    第３のブロックポイント
８６    第３の小孔
８８    第４の小孔
【図１】
2005048208.tif 000003
【図２】
2005048208.tif 000004
【図３】
2005048208.tif 000005
【図４】
2005048208.tif 000006