(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
製品基板、モニタ基板及びダミー基板を収容する処理室と、
前記各基板を加熱する加熱ユニットと、
前記各基板の表面に所望の膜を形成するための少なくとも１つの原料ガスを前記処理室内に供給する原料供給系と、
を有し、
少なくとも１枚の前記モニタ基板を前記ダミー基板に隣り合わせた状態で製品基板、モニタ基板及びダミー基板を前記処理室内に収容し、前記原料ガスを供給して前記各基板の表面に所望の膜を形成し、前記所望の膜を所定回数形成するごとに、前記ダミー基板を前記処理室内に収容した状態で、前記原料ガスの気化温度より高い温度で前記ダミー基板を加熱してベーキングするように前記加熱ユニットを制御するよう構成される制御部と、
を有する基板処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の基板処理装置において、
前記制御部は、
前記所望の膜を形成する時は、前記原料ガスの気化温度より低い温度で前記各基板を加熱するように前記加熱ユニットを制御するよう構成される基板処理装置。
【請求項３】
製品基板、モニタ基板及びダミー基板を、少なくとも１枚の前記モニタ基板を前記ダミー基板に隣り合わせた状態で、所定の間隔をあけながら上下方向に積層した状態で収容する処理室と、
前記各基板を加熱する加熱ユニットと、
少なくとも前記加熱ユニットを制御する制御部と、
を有し、前記各基板の表面に所望の膜を形成する基板処理装置であって、
前記制御部は、
前記各基板への膜形成回数をカウントするカウンタと、
前記各基板への膜形成回数を記憶する記憶部と、
前記各基板への膜形成回数と所定の閾回数とを比較する比較部と、
前記各基板への膜形成回数が前記閾回数に達したときに、前記ダミー基板を処理室内に収容した状態で、原料ガスの気化温度より高い温度で前記ダミー基板を加熱して前記ダミー基板をベーキングする処理を実行するベーキング実行部と、
を備えることを特徴とする基板処理装置。
【請求項４】
製品基板、モニタ基板及びダミー基板を、所定の間隔をあけながら上下方向に積層した状態で収容する処理室と、
第１の原料ガスとしてハロゲン化物Ｓｉを前記処理室内に供給する第１の原料供給系と、
第２の原料ガスとしてＨ２Ｏを前記処理室内に供給する第２の原料供給系と、
分解温度が前記第２の原料ガスの気化温度以上である触媒を前記処理室内に供給する触媒供給系と、
前記各基板を加熱する加熱ユニットと、
少なくとも前記第１の原料供給系、前記第２の原料供給系、前記触媒供給系及び前記加熱ユニットを制御する制御部と、
を有し、
前記第１の原料ガス及び前記触媒と、前記第２の原料ガス及び前記触媒とを、交互に供給して前記各基板の表面に所望の膜を形成する基板処理装置であって、
前記製品基板、前記モニタ基板及び前記ダミー基板から構成される積層体中で、前記ダミー基板が前記積層体の上部と下部とに配置され、前記モニタ基板のうち少なくとも１枚が前記ダミー基板と隣り合う位置に配置され、
前記所望の膜を所定回数形成するごとに、前記ダミー基板を前記処理室内に収容した状態でベーキングし、
前記所望の膜を形成する時は、少なくとも前記第２の原料ガスの気化温度より低い温度で前記各基板を加熱し、前記ダミー基板をベーキングする時は、少なくとも前記第２の原料ガスの気化温度より高い温度で前記ダミー基板を加熱することを特徴とする基板処理装置。
【請求項５】
製品基板、モニタ基板、及びダミー基板を処理室内に収容し、少なくとも１枚の前記モニタ基板を前記ダミー基板に隣り合わせた状態で、前記各基板を加熱しつつ所望の原料ガスを前記処理室内に供給し、前記各基板の表面に所望の膜を形成する基板処理装置を使用して、少なくとも前記ダミー基板をベーキングする方法であって、
前記所望の膜を所定回数形成するごとに、前記ダミー基板を処理室内に収容した状態で、前記原料ガスの気化温度より高い温度で前記ダミー基板を加熱して前記ダミー基板をベーキングするベーキング工程を有するベーキング方法。
【請求項６】
製品基板、モニタ基板、及びダミー基板を処理室内に収容し、少なくとも１枚の前記モニタ基板を前記ダミー基板に隣り合わせた状態で、前記各基板を加熱しつつ所望の原料ガスを前記処理室内に供給し、前記各基板の表面に所望の膜を形成する基板処理装置を使用して、少なくとも前記ダミー基板をベーキングする方法であって、
前記所望の膜を所定回数形成するごとに、前記ダミー基板を処理室内に収容した状態で、前記原料ガスの気化温度より高い温度で前記ダミー基板を加熱して前記ダミー基板をベーキングするベーキング工程を有する半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は基板処理装置及びベーキング方法に関し、特に製品基板の処理状況をモニタ基板で監視しながら製品基板に対し所望の膜を形成する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の技術では、製品基板とモニタ基板とに加えて、ダミー基板も同時に処理室に収容され、製品基板と略同様の条件で処理の用に供される場合がある。基板処理装置が縦型であるときは通常、製品基板が上下方向の略中央部に配置され、これを挟み込むようにダミー基板が上下に配置される。モニタ基板は、製品基板とダミー基板との間の位置に配置され、モニタ基板のうち少なくとも１枚はダミー基板と隣り合う位置に配置される。そして実際に製品基板に所望の膜を形成する場合には、例えばハロゲン化物ＳｉやＨ２Ｏ等の原料ガスと触媒とを処理室に供給し、製品基板に所望の膜を形成する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、このような成膜処理を繰り返すとダミー基板にも膜が形成され、その膜厚がある一定の厚さに達した場合に、ダミー基板からＨ２Ｏが脱ガスしてそのＨ２Ｏが主に基板外縁部でハロゲン化物，触媒と混合状態となりＣＶＤ反応が起こるときがある。このとき、Ｈ２Ｏが脱ガスしたダミー基板と隣り合うモニタ基板では、外縁部に対し局所的に膜が形成され（断面を側面視するとちょうどすり鉢状を呈するように膜が形成され）、モニタ基板の同一面内において膜厚が不均一となり、モニタ基板の膜厚の面内均一性が低下する。モニタ基板の膜厚が不均一化すると、製品基板の処理状況を正確に監視することができなくなり、これを是正するためにはダミー基板の交換も頻繁に行う必要がある。
【０００４】
したがって、本発明の主な目的は、製品基板の処理状況を正確に監視することができ、ダミー基板の交換頻度も抑えることができる基板処理装置及びベーキング方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様によれば、
製品基板、モニタ基板及びダミー基板を処理室内に収容し、少なくとも１枚の前記モニタ基板を前記ダミー基板に隣り合わせた状態で、前記各基板を加熱しつつ前記各基板の表面に所望の膜を形成する基板処理装置であって、
前記所望の膜を所定回数形成するごとに、前記ダミー基板を前記処理室内に収容した状態で、少なくとも加熱条件を前記所望の膜を形成する時とは異なる条件として、前記ダミー基板をベーキングすることを特徴とする第１の基板処理装置が提供される。
【０００６】
好ましくは、第１の基板処理装置において、
前記各基板を加熱する加熱ユニットと、
前記各基板の表面に所望の膜を形成するための少なくとも１つの原料ガスを前記処理室内に供給する原料供給系と、
少なくとも前記加熱ユニット、前記原料供給系を制御する制御部と、
を有し、
前記制御部は、
前記所望の膜を形成する時は、前記原料ガスの気化温度より低い温度で前記各基板を加熱するように前記加熱ユニットを制御し、前記ダミー基板をベーキングする時は、前記原料ガスの気化温度より高い温度で前記ダミー基板を加熱するように前記加熱ユニットを制御する。
【０００７】
本発明の他の態様によれば、
製品基板、モニタ基板及びダミー基板を、所定の間隔をあけながら上下方向に積層した状態で収容する処理室と、
前記各基板を加熱する加熱ユニットと、
少なくとも前記加熱ユニットを制御する制御部と、
を有し、前記各基板の表面に所望の膜を形成する基板処理装置であって、
前記制御部は、
前記各基板への膜形成回数をカウントするカウンタと、
前記各基板への膜形成回数を記憶する記憶部と、
前記各基板への膜形成回数と所定の閾回数とを比較する比較部と、
前記各基板への膜形成回数が前記閾回数に達したときに、前記ダミー基板を処理室内に収容した状態でベーキングする処理を実行するベーキング実行部と、
を備えることを特徴とする第２の基板処理装置が提供される。
【０００８】
本発明の他の態様によれば、
製品基板、モニタ基板及びダミー基板を、所定の間隔をあけながら上下方向に積層した状態で収容する処理室と、
第１の原料ガスとしてハロゲン化物Ｓｉを前記処理室内に供給する第１の原料供給系と、
第２の原料ガスとしてＨ２Ｏを前記処理室内に供給する第２の原料供給系と、
分解温度が前記第２の原料ガスの気化温度以上である触媒を前記処理室内に供給する触媒供給系と、
前記各基板を加熱する加熱ユニットと、
少なくとも前記第１の原料供給系、前記第２の原料供給系、前記触媒供給系及び前記加熱ユニットを制御する制御部と、
を有し、
前記第１の原料ガス及び前記触媒と、前記第２の原料ガス及び前記触媒とを、交互に供給して前記各基板の表面に所望の膜を形成する基板処理装置であって、
前記製品基板、前記モニタ基板及び前記ダミー基板から構成される積層体中で、前記ダミー基板が前記積層体の上部と下部とに配置され、前記モニタ基板のうち少なくとも１枚が前記ダミー基板と隣り合う位置に配置され、
前記所望の膜を所定回数形成するごとに、前記ダミー基板を前記処理室内に収容した状態でベーキングし、
前記所望の膜を形成する時は、少なくとも前記第２の原料ガスの気化温度より低い温度で前記各基板を加熱し、前記ダミー基板をベーキングする時は、少なくとも前記第２の原料ガスの気化温度より高い温度で前記ダミー基板を加熱することを特徴とする第３の基板処理装置が提供される。
【０００９】
本発明の他の態様によれば、
製品基板、モニタ基板、及びダミー基板を処理室内に収容し、少なくとも１枚の前記モニタ基板を前記ダミー基板に隣り合わせた状態で、前記各基板を加熱しつつ所望の原料ガスを前記処理室内に供給し、前記各基板の表面に所望の膜を形成する基板処理装置を使用して、少なくとも前記ダミー基板をベーキングする方法であって、
前記所望の膜を所定回数形成するごとに、前記ダミー基板を処理室内に収容した状態で、少なくとも加熱条件を前記所望の膜を形成する時とは異なる条件として、前記ダミー基板をベーキングするベーキング工程を有するベーキング方法が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の一態様に係る第１の基板処理装置によれば、各基板に対し所望の膜を所定回数形成するごとにダミーウエハをベーキングするため、ダミーウエハに累積的に形成された膜中からモニタウエハの膜厚に影響を及ぼす物質（例えばＨ２Ｏ）を蒸発させることができ、製品ウエハに膜を形成する際にダミーウエハから脱ガスされる当該物質の量を低減することができる。そのため、これに隣り合うモニタウエハで膜厚の面内均一性が低下するのが抑制され、製品ウエハの処理状況を正確に監視することができ、併せてダミーウエハの交換頻度も抑えることができる。
【００１１】
本発明の他の態様に係る第２の基板処理装置によれば、ベーキング実行部を有しており、ダミーウエハをベーキングすることが可能であるため、ダミーウエハに累積的に形成された膜中からモニタウエハの膜厚に影響を及ぼす物質（例えばＨ２Ｏ）を蒸発させることができ、製品ウエハに膜を形成する際にダミーウエハから脱ガスされる当該物質の量を低減することができる。そのため、これに隣り合うモニタウエハで膜厚の面内均一性が低下するのが抑制され、製品ウエハの膜厚等の処理状況を正確に監視することができ、併せてダミーウエハの交換頻度も抑えることができる。
【００１２】
本発明の他の態様に係る第３の基板処理装置によれば、各基板に対し所望の膜を所定回数形成するごとにダミーウエハをベーキングするため、ダミーウエハに累積的に形成された膜中からモニタウエハの膜厚に影響を及ぼす物質（例えばＨ２Ｏ）を蒸発させることができ、製品ウエハに膜を形成する際にダミーウエハから脱ガスされる当該物質の量を低減することができる。そのため、これに隣り合うモニタウエハで膜厚の面内均一性が低下するのが抑制され、製品ウエハの処理状況を正確に監視することができ、併せてダミーウエハの交換頻度も抑えることができる。
【００１３】
本発明の他の態様に係るベーキング方法によれば、各基板に対し所望の膜を所定回数形成するごとにダミーウエハをベーキングするため、ダミーウエハに累積的に形成された膜中からモニタウエハの膜厚に影響を及ぼす物質（例えばＨ２Ｏ）を蒸発させることができ、製品ウエハに膜を形成する際にダミーウエハから脱ガスされる当該物質の量を低減することができる。そのため、これに隣り合うモニタウエハで膜厚の面内均一性が低下するのが抑制され、製品ウエハの処理状況を正確に監視することができ、併せてダミーウエハの交換頻度も抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照しながら本発明の好ましい実施例について説明する。
本実施例に係る基板処理装置は、半導体装置（ＩＣ（Integrated Circuits））の製造に使用される半導体製造装置の一例として構成されているものである。
下記の説明では、基板処理装置の一例として、基板に対し成膜処理等をおこなう縦型の装置を使用した場合について述べる。
【００１５】
図１に示す通り、基板処理装置１０１では、基板の一例となるウエハ２００を収納したカセット１１０が使用されており、ウエハ２００はシリコン等の材料から構成されている。基板処理装置１０１は筐体１１１を備えており、筐体１１１の内部にはカセットステージ１１４が設置されている。カセット１１０はカセットステージ１１４上に工程内搬送装置（図示略）によって搬入されたり、カセットステージ１１４上から搬出されたりされる。
【００１６】
カセットステージ１１４は、工程内搬送装置によって、カセット１１０内のウエハ２００が垂直姿勢を保持しかつカセット１１０のウエハ出し入れ口が上方向を向くように載置される。カセットステージ１１４は、カセット１１０を筐体１１１の後方に右回り縦方向９０°回転し、カセット１１０内のウエハ２００が水平姿勢となり、カセット１１０のウエハ出し入れ口が筐体１１１の後方を向くように動作可能となるよう構成されている。
【００１７】
筐体１１１内の前後方向の略中央部にはカセット棚１０５が設置されており、カセット棚１０５は複数段複数列にて複数個のカセット１１０を保管するように構成されている。カセット棚１０５にはウエハ移載機構１２５の搬送対象となるカセット１１０が収納される移載棚１２３が設けられている。
【００１８】
カセットステージ１１４の上方には予備カセット棚１０７が設けられ、予備的にカセット１１０を保管するように構成されている。
【００１９】
カセットステージ１１４とカセット棚１０５との間には、カセット搬送装置１１８が設置されている。カセット搬送装置１１８は、カセット１１０を保持したまま昇降可能なカセットエレベータ１１８ａと、搬送機構としてのカセット搬送機構１１８ｂとで構成されている。カセット搬送装置１１８はカセットエレベータ１１８ａとカセット搬送機構１１８ｂとの連続動作により、カセットステージ１１４とカセット棚１０５と予備カセット棚１０７との間で、カセット１１０を搬送するように構成されている。
【００２０】
カセット棚１０５の後方には、ウエハ移載機構１２５が設置されている。ウエハ移載機構１２５は、ウエハ２００を水平方向に回転ないし直動可能なウエハ移載装置１２５ａと、ウエハ移載装置１２５ａを昇降させるためのウエハ移載装置エレベータ１２５ｂとで構成されている。ウエハ移載装置１２５ａにはウエハ２００をピックアップするためのツイーザ１２５ｃが設けられている。ウエハ移載装置１２５はウエハ移載装置１２５ａとウエハ移載装置エレベータ１２５ｂとの連続動作により、ツイーザ１２５ｃをウエハ２００の載置部として、ウエハ２００をボート２１７に対して装填（チャージング）したり、ボート２１７から脱装（ディスチャージング）したりするように構成されている。
【００２１】
筐体１１１の後部上方には、ウエハ２００を熱処理する処理炉２０２が設けられており、処理炉２０２の下端部が炉口シャッタ１４７により開閉されるように構成されている。
【００２２】
処理炉２０２の下方には処理炉２０２に対しボート２１７を昇降させるボートエレベータ１１５が設けられている。ボートエレベータ１１５の昇降台にはアーム１２８が連結されており、アーム１２８にはシールキャップ２１９が水平に据え付けられている。シールキャップ２１９はボート２１７を垂直に支持するとともに、処理炉２０２の下端部を閉塞可能なように構成されている。
【００２３】
ボート２１７は複数の保持部材を備えており、複数枚（例えば５０〜１５０枚程度）のウエハ２００をその中心を揃えて垂直方向に整列させた状態で、それぞれ水平に保持するように構成されている。
【００２４】
カセット棚１０５の上方には、清浄化した雰囲気であるクリーンエアを供給するクリーンユニット１３４ａが設置されている。クリーンユニット１３４ａは供給ファン及び防塵フィルタで構成されており、クリーンエアを筐体１１１の内部に流通させるように構成されている。
【００２５】
筐体１１１の左側端部には、クリーンエアを供給するクリーンユニット１３４ｂが設置されている。クリーンユニット１３４ｂも供給ファン及び防塵フィルタで構成されており、クリーンエアをウエハ移載装置１２５ａやボート２１７等の近傍を流通させるように構成されている。当該クリーンエアは、ウエハ移載装置１２５ａやボート２１７等の近傍を流通した後に、筐体１１１の外部に排気されるようになっている。
【００２６】
続いて、基板処理装置１０１の主な動作について説明する。
【００２７】
工程内搬送装置（図示略）によってカセット１１０がカセットステージ１１４上に搬入されると、カセット１１０は、ウエハ２００がカセットステージ１１４の上で垂直姿勢を保持し、カセット１１０のウエハ出し入れ口が上方向を向くように載置される。その後、カセット１１０は、カセットステージ１１４によって、カセット１１０内のウエハ２００が水平姿勢となり、カセット１１０のウエハ出し入れ口が筐体１１１の後方を向くように、筐体１１１の後方に右周り縦方向９０°回転させられる。
【００２８】
その後、カセット１１０は、カセット棚１０５ないし予備カセット棚１０７の指定された棚位置へカセット搬送装置１１８によって自動的に搬送され受け渡され、一時的に保管された後、カセット棚１０５ないし予備カセット棚１０７からカセット搬送装置１１８によって移載棚１２３に移載されるか、もしくは直接移載棚１２３に搬送される。
【００２９】
カセット１１０が移載棚１２３に移載されると、ウエハ２００はカセット１１０からウエハ移載装置１２５ａのツイーザ１２５ｃによってウエハ出し入れ口を通じてピックアップされ、ボート２１７に装填（チャージング）される。ボート２１７にウエハ２００を受け渡したウエハ移載装置１２５ａはカセット１１０に戻り、後続のウエハ１１０をボート２１７に装填する。
【００３０】
予め指定された枚数のウエハ２００がボート２１７に装填されると、処理炉２０２の下端部を閉じていた炉口シャッタ１４７が開き、処理炉２０２の下端部が開放される。その後、ウエハ２００群を保持したボート２１７がボートエレベータ１１５の上昇動作により処理炉２０２内に搬入（ローディング）され、処理炉２０２の下部がシールキャップ２１９により閉塞される。
【００３１】
ローディング後は、処理炉２０２にてウエハ２００に対し任意の処理が実施される。その処理後は、上述の逆の手順で、ウエハ２００およびカセット１１０が筐体１１１の外部に搬出される。
【００３２】
図２及び図３に示す通り、処理炉２０２にはウエハ２００を加熱するためのヒータ２０７が設けられている。ヒータ２０７は上方が閉塞された円筒形状の断熱部材と複数本のヒータ素線とを備えており、断熱部材に対しヒータ素線が設けられたユニット構成を有している。ヒータ２０７の内側には、ウエハ２００を処理するための石英製の反応管２０３が設けられている。
【００３３】
反応管２０３の下端には、気密部材であるＯリング２２０を介してステンレス等で構成されたマニホールド２０９が設けられている。マニホールド２０９の下端開口は、Ｏリング２２０を介して蓋体としてのシールキャップ２１９により気密に閉塞されている。処理炉２０２では、少なくとも、反応管２０３、マニホールド２０９及びシールキャップ２１９により処理室２０１が形成されている。
【００３４】
シールキャップ２１９にはボート２１７を支持するボート支持台２１８が設けられている。図１に示す通り、ボート２１７はボート支持台２１８に固定された底板２１０とその上方に配置された天板２１１とを有しており、底板２１０と天板２１１との間に複数本の支柱２１２が架設された構成を有している。ボート２１７には複数枚のウエハ２００が保持されている。複数枚のウエハ２００は、互いに一定の間隔をあけながら水平姿勢を保持した状態でボート２１７の支柱２１２に支持されている。
【００３５】
本実施例において、ボート２１７に支持・保持される複数枚のウエハ２００は各機能（役割）に応じて下記の通りに分類されている。具体的には、図４に示す通り、複数枚のウエハ２００は製品ウエハ２００ａ，モニタウエハ２００ｂ〜２００ｅ，ダミーウエハ２００ｆ，２００ｇに分類されている。
【００３６】
製品ウエハ２００ａはボート２１７の略中央部に配置される所定枚数のウエハ２００であり、成膜処理後において製品として出荷対象となるウエハ２００である。
【００３７】
モニタウエハ２００ｂ，２００ｃは、製品ウエハ２００ａの上方に配置されたウエハ２００であり、製品ウエハ２００ａの処理状況（処理室２０１の上方部位でのパーティクルの発生状況や製品ウエハ２００ａの膜厚等）を監視するためのウエハ２００である。特にモニタウエハ２００ｂは、ダミーウエハ２００ｆの直下であってダミーウエハ２００ｆに隣り合う位置に配置されている。
【００３８】
モニタウエハ２００ｄ，ｅは、製品ウエハ２００ａの下方に配置されたウエハ２００であり、モニタウエハ２００ｂ，２００ｃと同様に、製品ウエハ２００ａの処理状況（処理室２０１の下方部位でのパーティクルの発生状況や製品ウエハ２００ａの膜厚等）を監視するためのウエハ２００である。特にモニタウエハ２００ｅは、ダミーウエハ２００ｇの直上であってダミーウエハ２００ｇに隣り合う位置に配置されている。
【００３９】
なお、本実施例では、製品ウエハ２００ａの上方と下方とにそれぞれ２枚ずつモニタウエハ２００ｂ〜２００ｅを配置しているが、モニタウエハ２００ｂ〜２００ｅの数は適宜変更可能である。
【００４０】
ダミーウエハ２００ｆは製品ウエハ２００ａ，モニタウエハ２００ｂ，２００ｃの上方に配置された所定枚数のウエハ２００であり、製品ウエハ２００ａに対しダミーとなるウエハ２００である。
【００４１】
ダミーウエハ２００ｇは製品ウエハ２００ａ，モニタウエハ２００ｄ，２００ｅの下方に配置された所定枚数のウエハ２００であり、ダミーウエハ２００ｆと同様に、製品ウエハ２００ａに対しダミーとなるウエハ２００である。
【００４２】
本実施例では、ダミーウエハ２００ｆ，２００ｇは、これに隣り合うモニタウエハ２００ｂ，２００ｅ面内や製品ウエハ２００ａ面内の温度の不均一性を低減したり、成膜処理しようとする製品ウエハ２００ａの間隔を調整したり（製品ウエハ２００ａのピッチをどの部位においても同一とする）する目的で使用される。
【００４３】
以上の処理炉２０２では、バッチ処理される複数枚のウエハ２００がボート２１７に対し多段に積層された状態において、ボート２１７がボート支持体２１８で支持されながら処理室２０１に挿入され、ヒータ２０７が処理室２０１に挿入されたウエハ２００を所定の温度に加熱するようになっている。
【００４４】
図２及び図３に示す通り、処理室２０１には、原料ガスを供給するための２本の原料ガス供給管３１０，３２０と、触媒を供給するための触媒供給管３３０とが接続されている。
【００４５】
原料ガス供給管３１０にはマスフローコントローラ３１２及びバルブ３１４が設けられている。原料ガス供給管３１０の先端部にはノズル４１０が連結されている。ノズル４１０は、処理室２０１を構成している反応管２０３の内壁とウエハ２００との間における円弧状の空間で、反応管２０３の内壁に沿った上下方向に延在している。ノズル４１０の側面には原料ガスを供給する多数のガス供給孔４１０ａが設けられている。ガス供給孔４１０ａは、下部から上部にわたってそれぞれ同一の開口面積を有し、更に同じ開口ピッチで設けられている。
【００４６】
更に原料ガス供給管３１０にはキャリアガスを供給するためのキャリアガス供給管５１０が接続されている。キャリアガス供給管５１０にはマスフローコントローラ５１２及びバルブ５１４が設けられている。
【００４７】
原料ガス供給管３２０にはマスフローコントローラ３２２及びバルブ３２４が設けられている。原料ガス供給管３２０の先端部にはノズル４２０が連結されている。ノズル４２０も、ノズル４１０と同様に、処理室２０１を構成している反応管２０３の内壁とウエハ２００との間における円弧状の空間で、反応管２０３の内壁に沿って上下方向に延在している。ノズル４２０の側面には、原料ガスを供給する多数のガス供給孔４２０ａが設けられている。ガス供給孔４２０ａも、ガス供給孔４１０ａと同様に、下部から上部にわたってそれぞれ同一の開口面積を有し、更に同じ開口ピッチで設けられている。
【００４８】
更に原料ガス供給管３２０にはキャリアガスを供給するためのキャリアガス供給管５２０が連結されている。キャリアガス供給管５２０にはマスフローコントローラ５２２及びバルブ５２４が設けられている。
【００４９】
触媒供給管３３０にはマスフローコントローラ３３２及びバルブ３３４が設けられている。触媒供給管３３０の先端部にはノズル４３０が連結されている。ノズル４３０も、ノズル４１０と同様に、処理室２０１を構成している反応管２０３の内壁とウエハ２００との間における円弧状の空間で、反応管２０３の内壁に沿って上下方向に延在している。ノズル４３０の側面には、触媒を供給する多数の触媒供給孔４３０ａが設けられている。触媒供給孔４３０ａも、ガス供給孔４１０ａと同様に、下部から上部にわたってそれぞれ同一の開口面積を有し、更に同じ開口ピッチで設けられている。
【００５０】
更に触媒供給管３３０にはキャリアガスを供給するためのキャリアガス供給管５３０が連結されている。キャリアガス供給管５３０にはマスフローコントローラ５３２及びバルブ５３４が設けられている。
【００５１】
上記構成に係る一例として、原料ガス供給管３１０には原料ガスの一例としてハロゲン化物Ｓｉ（ヘキサクロロジシラン（Ｓｉ２Ｃｌ６）やトリクロロシラン（ＳｉＣｌ４）等）が導入される。原料ガス供給管３２０には原料ガスの一例としてＨ２ＯやＨ２Ｏ２等が導入される。触媒供給管３３０には触媒の一例としてピリジン（Ｃ５Ｈ５Ｎ）やピリミジン、キノリン等が導入される。触媒の分解温度（触媒が原料ガスを分解する温度）は、原料ガス供給管３１０，３２０に導入される少なくとも一方の原料ガスの気化温度よりも高い。例えば、原料ガスとしてＨ２Ｏを使用する場合には、触媒はその分解温度がＨ２Ｏの気化温度（約１００℃）より高い。
【００５２】
処理室２０１にはバルブ２４３ｅを介して処理室２０１内を排気するための排気管２３１が接続されている。排気管２３１には真空ポンプ２４６が接続されており、真空ポンプ２４６の作動で処理室２０１内を真空排気することができるようになっている。バルブ２４３ｅは開閉動作により処理室２０１の真空排気の起動とその停止とをすることができるのに加えて、その弁開度が調節可能であって処理室２０１の内部の圧力調整をも可能とする開閉弁である。
【００５３】
反応管２０３内の中央部にはボート２１７が設けられている。ボート２１７は、ボートエレベータ１１５により反応管２０３に対し昇降（出入り）することができるようになっている。ボート２１７を支持するボート支持台２１８の下端部には、処理の均一性を向上するためにボート２１７を回転させるボート回転機構２６７が設けられている。ボート回転機構２６７を駆動させることにより、ボート支持台２１８に支持されたボート２１７を回転させることができるようになっている。
【００５４】
以上のマスフローコントローラ３１２，３２２，３３２，５１２，５２２，５３２、バルブ３１４，３２４，３３４，５１４，５２４，５３４、バルブ２４３ｅ、ヒータ２０７、真空ポンプ２４６、ボート回転機構２６７、ボートエレベータ１１５等の各部材はコントローラ２８０に接続されている。コントローラ２８０は、基板処理装置１０１の全体の動作を制御する制御部の一例である。
【００５５】
本実施例では、図５に示す通り、コントローラ２８０は主には成膜実行部２８５、ベーキング実行部２９０、カウンタ２９２、記憶部２９４、比較部２９６等で構成されており、これらが互いにバスにより接続された構成を有している。
【００５６】
後述の成膜処理では成膜実行部２８５が、ベーキング処理ではベーキング実行部２９０が各処理プログラムを実行し、マスフローコントローラ３１２，３２２，３３２，５１２，５２２，５３２の流量調整、バルブ３１４，３２４，３３４，５１４，５２４，５３４の開閉動作、バルブ２４３ｅの開閉及び圧力調整動作、ヒータ２０７の温度調整、真空ポンプ２４６の起動・停止、ボート回転機構２６７の回転速度調節、ボートエレベータ１１５の昇降動作等をそれぞれ制御するようになっている。
【００５７】
この場合に、成膜実行部２８５が実行する成膜処理回数はカウンタ２９２によりカウントされ、そのカウントされた成膜処理回数が記憶部２９４により記憶される。記憶された成膜処理回数は比較部２９６により所定の閾回数と比較され、成膜処理回数が閾回数に達したときに、その旨が比較部２９６からベーキング実行部２９０に送信され、ベーキング実行部２９０がベーキング処理を実行するような構成となっている（後述参照）。
【００５８】
次に、ＡＬＤ法を用いた成膜処理例であって半導体装置（半導体デバイス）の製造工程の一つであるＳｉＯ２膜を形成する例と、その後に実行するベーキング処理の例とについてそれぞれ説明する。
【００５９】
ＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）法とは、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法の一つであり、ある成膜条件（温度、時間等）の下で、成膜に用いる少なくとも２種類の原料となる原料ガスを１種類ずつ交互に基板上に供給し、１原子単位で基板上に吸着させ、表面反応を利用して成膜を行う手法である。このとき、膜厚の制御は、原料ガスを供給するサイクル数で行う（例えば、成膜速度が１Å／サイクルとすると、２０Åの膜を形成する場合、２０サイクル行う）。
【００６０】
本実施例では、原料ガスとしてハロゲン化物Ｓｉ，Ｈ２Ｏを、触媒としてピリジンを、キャリアガスとしてＮ２を、それぞれ用いた場合について説明する。
【００６１】
始めに、「成膜処理」について説明する。
【００６２】
成膜処理では、コントローラ２４０の成膜実行部２８５が処理プログラムを実行し、基板処理装置１０１を下記の通りに制御する。すなわち、ヒータ２０７を制御して処理室２０１内を原料ガス（主にＨ２Ｏ）の気化温度より低い温度であって、例えば７５℃に保持する。その後、複数枚のウエハ２００をボート２１７に装填し、ボート２１７を処理室２０１に搬入する。その後、ボート２１７をボート駆動機構２６７により回転させ、ウエハ２００を回転させる。その後、真空ポンプ２４６を作動させるとともにバルブ２４３ｅを開いて処理室２０１内を真空引きし、ウエハ２００の温度が７５℃に達して温度等が安定したら、処理室２０１内の温度を７５℃に保持した状態で後述する４つのステップを順次実行する。
【００６３】
（ステップ１）
原料ガス供給管３１０にハロゲン化物Ｓｉを、原料ガス供給管３２０にＨ２Ｏを、触媒供給管３３０に触媒を、キャリアガス供給管５１０，５２０，５３０にＮ２を導入（流入）させた状態で、バルブ３１４，３３４，５１４，５２４，５３４を開く。
【００６４】
その結果、ハロゲン化物Ｓｉが、Ｎ２と混合されながら原料ガス供給管３１０を流通してノズル４１０に流出し、ガス供給孔４１０ａから処理室２０１に供給される。同時に、触媒も、Ｎ２と混合されながら触媒供給管３３０を流通してノズル４３０に流出し、触媒供給孔４３０ａから処理室２０１に供給される。さらに、Ｎ２がキャリアガス供給管５２０を流通してノズル４２０に流出し、ガス供給孔４２０ａから処理室２０１に供給される。処理室２０１に供給されたハロゲン化物Ｓｉ，触媒はウエハ２００の表面上を通過して排気管２３１から排気される。
【００６５】
ステップ１では、バルブ３１４，３３４を制御して、ハロゲン化物Ｓｉ，触媒を供給する時間を最適な時間（例えば１０秒）とする。同時に、バルブ２４３ｅを適正に調整して処理室２０１内の圧力を一定範囲内の最適な値（例えば３Ｔｏｒｒ）とする。以上のステップ１では、図６中１段目に示す通り、ハロゲン化物Ｓｉ，触媒を処理室２０１内に供給することで、Ｓｉがウエハ２００上に吸着する。
【００６６】
（ステップ２）
バルブ３１４，３３４を閉じてハロゲン化物Ｓｉ，触媒の供給を停止させるとともに、Ｎ２をキャリアガス供給管５１０，５２０，５３０から処理室２０１に供給し続け、処理室２０１内をＮ２でパージする。パージ時間は例えば１５秒とする。その結果、図６中２段目に示す通り、処理室２０１内に残留したハロゲン化物Ｓｉ，触媒が処理室２０１内から排除される。
【００６７】
（ステップ３）
バルブ５１４，５２４，５３４を開いたままで、バルブ３２４，３３４を開く。その結果、Ｈ２Ｏが、Ｎ２と混合されながら原料ガス供給管３２０を流通してノズル４２０に流出し、ガス供給孔４２０ａから処理室２０１に供給される。同時に、触媒も、Ｎ２と混合されながら触媒供給管３３０を流通してノズル４３０に流出し、触媒供給孔４３０ａから処理室２０１に供給される。さらに、Ｎ２がキャリアガス供給管５１０を流通してノズル４１０に流出し、ガス供給孔４１０ａから処理室２０１に供給される。処理室２０１に供給されたＨ２Ｏ，触媒はウエハ２００の表面上を通過して排気管２３１から排気される。
【００６８】
ステップ３では、バルブ３２４，３３４を制御して、Ｈ２Ｏ，触媒を供給する時間を最適な時間（例えば２０秒）とする。同時に、バルブ２４３ｅを適正に調整して処理室２０１内の圧力を一定範囲内の最適な値（例えば７Ｔｏｒｒ）とする。以上のステップ３では、図６中３段目に示す通り、Ｈ２Ｏ，触媒を処理室２０１内に供給することで、ＳｉＯ２膜がウエハ２００上に形成される。
【００６９】
なお、ステップ３で供給する原料ガス（Ｈ２Ｏに相当する原料）として必要とされる特性は、その分子中に電気陰性度の高い原子を含んでおり、電気的に偏りを持つことである。その理由は、触媒の電気陰性度が高いため、原料ガスの活性化エネルギーを下げ反応を促進するからである。したがって、ステップ３で供給する原料ガスとしては、ＯＨ結合を有するＨ２ＯやＨ２Ｏ２等が適切であり、Ｏ２やＯ３のような無極性分子は不適切である。
【００７０】
（ステップ４）
バルブ３２４，３３４を閉じてＨ２Ｏ，触媒の供給を停止させるとともに、Ｎ２をキャリアガス供給管５１０，５２０，５３０から処理室２０１に供給し続け、処理室２０１内をＮ２でパージする。パージ時間は例えば１５秒とする。その結果、図６中４段目に示す通り、処理室２０１内に残留したＨ２Ｏ，触媒が処理室２０１内から排除される。
【００７１】
以降、ステップ１〜４を１サイクルとしてこのサイクルを複数回繰り返し、ウエハ２００上に所定膜厚のＳｉＯ２膜を形成する。この場合、各サイクル中で、上記の通りに、ハロゲン化物Ｓｉ，触媒とＨ２Ｏ，触媒とがそれぞれ処理室２０１内で混合しないように成膜することに留意する。
【００７２】
その後、処理室２０１内を真空引きして処理室２０１内に残留するハロゲン化物Ｓｉ，Ｈ２Ｏ，触媒を排気し、バルブ２４３ｅを制御して処理室２０１内を大気圧とし、ボート２１７を処理室２０１から搬出する。これにより１回の成膜処理（バッチ処理）が終了する。そして、処理済の製品ウエハ２００ａとモニタウエハ２００ｂ〜２００ｅとを、新規の製品ウエハ２００ａとモニタウエハ２００ｂ〜２００ｅとに取り替えて、２回目の上記成膜処理に移行する。
【００７３】
ここで、例えば製品ウエハ２００ａに形成するＳｉＯ２膜の膜厚を５００Åとすれば、モニタウエハ２００ｂ〜２００ｅやダミーウエハ２００ｆ，２００ｇにも５００ÅのＳｉＯ２膜が堆積する。製品ウエハ２００ａやモニタウエハ２００ｂ〜２００ｅは１回の成膜処理で１回のみ使用される。
【００７４】
しかし、ダミーウエハ２００ｆ，２００ｇは複数回の成膜処理を通じて繰り返し使用されるので、成膜処理を重ねるごとに堆積膜厚が厚くなっていく。繰り返し成膜処理を続けると、モニタウエハ２００ｂ〜２００ｅのなかでも特に、ダミーウエハ２００ｆ，２００ｇに隣り合うモニタウエハ２００ｂ，２００ｅにおいて、同一表面上で膜厚が不均一となり、面内均一性が低減し始める。
【００７５】
注目すべきは、モニタウエハ２００ｂ〜２００ｅのなかでもＨ２Ｏの影響を受けて膜厚の面内均一性が低減するのは、ダミーウエハ２００ｆ，２００ｇに隣り合うモニタウエハ２００ｂ，２００ｅであるということである。
これを検証するため、次の実験を行ってデータを取得した。
【００７６】
実験ではまず、図７に示す通り、６枚のモニタウエハをボートの上部，中央部，下部にそれぞれ２枚ずつ配置し（実線部参照）、その間にダミーウエハを所定枚数ずつ配置した（点線部参照）。
【００７７】
上部の２枚のモニタウエハを「Ｔｏｐ（６），Ｔｏｐ（５）」と、中央部の２枚のモニタウエハを「Ｃｎｔ（４），Ｃｎｔ（３）」と、下部の２枚のモニタウエハを「Ｂｏｔ（２），Ｂｏｔ（１）」とした。そして、Ｔｏｐ（５），Ｃｎｔ（３），Ｂｏｔ（１）の各モニタウエハに隣り合うダミーウエハを、１枚ずつ清浄なウエハ（膜が形成されていないウエハ）に入れ替えた。これにより、Ｔｏｐ（６），Ｃｎｔ（４），Ｂｏｔ（２）の各モニタウエハをそれぞれダミーウエハに隣り合うウエハとし、Ｔｏｐ（５），Ｃｎｔ（３），Ｂｏｔ（１）の各モニタウエハをそれぞれ、清浄なウエハに隣り合うウエハとした（表１参照）。
【００７８】
この状態において成膜処理を行い、各モニタウエハの膜厚の面内均一性（膜厚分布）を調べた。その結果を図８に示す。図８の各区画中、グレースケールの右側において膜厚が厚いことを示し、左側において膜厚が薄いことを示す。また図８の各区画中、約１Å単位で黒線を記載しており、当該黒線が少ないほど面内均一性に優れ、当該黒線が多いほど面内均一性に劣っていることを示す。
【００７９】
図８に示す通り、どのモニタウエハにおいても、中心部に向かうほど膜厚が薄く、外縁部に向かうほど膜厚が厚くなることがわかる。特に、ダミーウエハに隣り合うＴｏｐ（６），Ｃｎｔ（４），Ｂｏｔ（２）の各モニタウエハにおいて、その傾向が顕著であることがわかる。
【００８０】
また各モニタウエハの面内で、最も膜厚の厚い箇所の値をｍａｘ（Å）と、薄い箇所の値をｍｉｎ（Å）と、各モニタウエハの平均膜厚をＭｅａｎ（Å）とすると、面内均一性Ｕｎｉｆ（％）は式（１）で得られる。
Ｕｎｉｆ＝（ｍａｘ−ｍｉｎ）／Ｍｅａｎ×１００  …  （１）
式（１）を用いて各モニタウエハの面内均一性を計算した結果を表１に示す。
【００８１】
【表１】
0005246843.tif 000002
【００８２】
表１から、ダミーウエハに隣り合うＴｏｐ（６），Ｃｎｔ（４），Ｂｏｔ（２）の面内均一性Ｕｎｉｆは７．３２〜７．９３％であるのに対して、清浄なウエハに隣り合うＴｏｐ（５），Ｃｎｔ（３），Ｂｏｔ（１）の各モニタウエハの面内均一性Ｕｎｉｆは上部，中央部，下部のどの位置においても３％以下（±１．５％以内）であることがわかる。
【００８３】
これらの結果より、ダミーウエハの累積膜中から出ガスするＨ２Ｏの影響を受けるのは、ダミーウエハと隣り合うモニタウエハのみであって、本実施例ではモニタウエハ２００ｂ，２００ｅに相当することがわかる。
【００８４】
次に、ダミーウエハ２００ｆ，２００ｇとこれに隣り合うモニタウエハ２００ｂ，２００ｅとの関係について検討する。
【００８５】
図９は、ダミーウエハ２００ｆ，２００ｇの累積膜厚とモニタウエハ２００ｂ，２００ｅの面内均一性との関係を概略的に示す図面である。図７中、横軸がダミーウエハ２００ｆ，２００ｇの累積膜厚を表し、縦軸がモニタウエハ２００ｂ，２００ｅの面内均一性を表している。
【００８６】
図９に示す通り、ダミーウエハ２００ｆ，２００ｇの累積膜厚が２０００Åに達したあたりから、モニタウエハ２００ｂ，２００ｅの膜厚の面内均一性が低下していくことがわかる。モニタウエハ２００ｂ，２００ｃの膜厚の面内均一性が低下していくのは、モニタウエハ２００ｂ，２００ｃの周辺部（側縁部）で膜厚が厚くなり、断面視した場合に全体としてすり鉢状を呈する傾向を有するからである（後述，図１１参照）。
【００８７】
ダミーウエハ２００ｆ，２００ｇの累積膜厚が厚くなることで、その膜からの放出物質が成膜に影響を与えると考えられ、この考えには２通りの考え方がある。本実施例では、原料ガスとしてハロゲン化物ＳｉとＨ２Ｏとを用いているため、放出物質としてはハロゲン物質（Ｃｌ），Ｈ２Ｏが想定される。
【００８８】
放出物質が例えばハロゲン物質であれば、ステップ３のＨ２Ｏ，触媒の供給時においてＣＶＤ反応が起こり、モニタウエハ２００ｂ，２００ｅの膜厚の面内均一性が低下する。逆に、放出物質がＨ２Ｏであれば、ステップ１のハロゲン化物Ｓｉ，触媒の供給時においてＣＶＤ反応が起こり、モニタウエハ２００ｂ，２００ｅの膜厚の面内均一性が低下する。
【００８９】
この放出物質を特定するために、累積膜厚が２０００Åのダミーウエハ２００ｆ，２００ｇに対し、ＴＤＳ（昇温脱波離法）分析を行った。その結果を図１０に示す。
【００９０】
ＴＤＳ分析結果から、ダミーウエハ２００ｆ，２００ｇの膜から多く放出される物質として、質量（分子量）１８のＨ２Ｏ、質量１７のＯＨ、質量１６のＯが検出され、これらは水の放出に起因していると考えられる。また。質量３５のＣｌはほとんど検出されず、ハロゲン物質はほとんど放出されていないと考えられる。
【００９１】
ダミーウエハ２００ｆ，２００ｇから水（主にはＨ２Ｏ）が放出されることで、モニタウエハ２００ｂ，２００ｅの膜厚の面内均一性が低下していくイメージモデルを図１１に示し、図１１を参照しながらこのモデルについて順を追って説明する（図１１では、代表的に、ダミーウエハ２００ｆのうち最も下に配置されたダミーウエハ２００ｆと、これに隣り合うモニタウエハ２００ｂとをモデル対象としている。）。
【００９２】
まず、Ｈ２Ｏ，触媒の供給後のステップ４のＮ２パージにおいて、Ｈ２Ｏ，触媒が排気されるが、このとき、同時にダミーウエハ２００ｆの累積膜からもＨ２Ｏが脱ガスする。正確には、ダミーウエハ２００ｆ及び反応管２０３内壁の両方に堆積した累積膜中からＨ２Ｏが脱ガスするが、累積膜の面積は圧倒的にダミーウエハ２００ｆのほうが大きいため、ダミーウエハ２００ｆの累積膜による影響のほうがより寄与すると考えられる。
【００９３】
そしてその脱ガスはダミーウエハ２００ｆとモニタウエハ２００ｂとの間に存在するよりも、多くはウエハ２００と反応管２０３内壁との隙間に存在する。その理由は、装置の設計上、ウエハ２００間の隙間（例えば６．３ｍｍ程度）に対し、ウエハ２００と反応管２０３との隙間（例えば３０ｍｍ程度）が圧倒的に広いからである（図１１中１段目参照）。
【００９４】
次に、ステップ１においてハロゲン化物Ｓｉ，触媒を供給するわけであるが、このとき、ダミーウエハ２００ｆの累積膜から放出されたＨ２Ｏも存在するため、ハロゲン物質，Ｈ２Ｏ，触媒が互いに混合した状態となる（図１１中２段目参照）。そしてこの混合状態は、モニタウエハ２００ｂの周辺部（側縁部）で発生する。当該混合状態は成膜レートが早く、モニタウエハ２００ｂの側縁部で急速に膜が堆積し、モニタウエハ２００ｂを側面から断面視すると、側縁部で膜厚が厚いすり鉢状を呈する（図１１中３段目参照）。
【００９５】
以上から、例えば、ダミーウエハ２００ｆ，２００ｇの累積膜厚を管理し、その膜厚が２０００Åを超える前に、ダミーウエハ２００ｆ，２００ｇの交換を実施することが考えられる。この場合、ダミーウエハ２００ｆ，２００ｇは最大で１２５枚程度必要であり、かつ、累積膜厚が２０００Åに達するごとにダミーウエハ２００ｆ，２００ｇを交換することとすると、頻繁に交換する必要がある（交換頻度が高い）。標準成膜（１回の成膜処理における膜厚）を４００Åとすれば、ダミーウエハ２００ｆ，２００ｇの交換は５Ｒｕｎごと（５回の成膜処理を行うごと）に必要であり、その頻度はおよそ２日ごとである。
【００９６】
そこで、本実施例では、ダミーウエハ２００ｆ，２００ｇの交換頻度を抑えつつ、これに隣り合うモニタウエハ２００ｂ，２００ｅの膜厚の面内均一性を向上させるため、次のような動作が行われる。
【００９７】
すなわち、成膜処理を繰り返すたびに、カウンタ２９２によりその成膜処理回数（成膜実行部２８５が実行する成膜処理の実行回数）がカウントされ、そのカウントされた成膜処理回数が記憶部２９４により記憶される。記憶された成膜処理回数は比較部２９６により所定の閾回数と比較される。
【００９８】
「閾回数」は比較部２９６において予め設定されており、本実施例ではダミーウエハ２００ｆ，２００ｇの累積膜厚のうち未ベーキングの膜厚（ベーキングされていない累積膜厚）が２０００Åに達する回数と設定されている。例えば、１回の成膜処理で４００Åの膜厚の累積膜が形成されるとしたら、成膜処理回数が５回に達したら閾回数に達したものとされる。
【００９９】
そして成膜処理回数が閾回数に達した場合であって、ダミーウエハ２００上に２０００Å程度のＳｉＯ２膜が形成されたと推定されたときに、比較部２９６からその旨がベーキング実行部２９０に送信され、ベーキング実行部２９０がベーキング処理を実行する。
【０１００】
ベーキング処理では、コントローラ２４０のベーキング実行部２９０が処理プログラムを実行し、基板処理装置１０１を下記の通りに制御する。すなわち、バルブ２４３ｅを制御して処理室２０１内を大気圧とした状態で、ダミーウエハ２００ｆ，２００ｇを装填したままボート２１７を処理室２０１内に搬入し、その後ダミーウエハ２００ｆ，２００ｇをベーキング（加熱）する。ベーキングするのは、ダミーウエハ２００ｆ，２００ｇ上の累積膜から出ガスするＨ２Ｏを低減するためである。
【０１０１】
ベーキング処理では、少なくとも加熱条件（加熱温度等）を成膜処理時とは異なる条件とする。具体的には、ヒータ２０７を制御してベーキング温度を成膜処理時とは異なる温度であってＨ２Ｏの気化温度より高い温度（１００〜８００℃）とし、好ましくは２００℃とする。
【０１０２】
また加熱条件に加えて、ベーキング圧力も成膜処理時とは異なる条件としてもよく、具体的には、バルブ２４３ｅを制御してベーキング圧力を０．５〜７６０Ｔｏｒｒとし、好ましくは０．５Ｔｏｒｒとする。更に好ましくは、ベーキング圧力は成膜処理時の圧力との関係において表２のような関係とする。
ただし、Ｈ２Ｏを蒸発させ易いという理由から、ベーキング圧力はより低いほうがよい。
【０１０３】
【表２】
0005246843.tif 000003
【０１０４】
ベーキング時間は３０分〜１２時間とする。実際にはベーキング処理を２時間実行すれば十分な成果が得られるため、ベーキング時間は２時間が好適である。
【０１０５】
ベーキング処理後は、ベーキング処理済のダミーウエハ２００ｆ，２００ｇをそのまま用いて、新規の製品ウエハ２００ａ，モニタウエハ２００ｂ〜２００ｅとともに上記成膜処理に供することができる。
【０１０６】
なお、ベーキング処理を実行すると、ダミーウエハ２００ｆ，２００ｇの累積膜中に含まれるＨ２Ｏが蒸発するため、次に累積膜中にＨ２Ｏが蓄積されるまで（ダミーウエハ２００ｆ，２００ｇの累積膜厚が〜２０００Åに達するまで）は、ベーキング処理は不要である。２０００Å以下の膜厚においてもＨ２Ｏは放出されていると想定されるが、累積膜（堆積膜）の体積増加によりＨ２Ｏの放出量が２０００Å以上で増大するため、２０００Å以上の累積膜厚になると、モニタウエハ２００ｂ，２００ｅの膜厚の面内均一性に影響してくるものと考えられる（図９参照）。
【０１０７】
また、本実施例では、ベーキング処理したダミーウエハ２００ｆ，２００ｇは累積膜厚（ベーキング処理後の膜厚を含む総膜厚）が４０，０００Å程度に到達するまで使用し続けることができる。更にベーキング処理を実行した後のダミーウエハ２００ｆ，２００ｇは、クリーニングを行わずに再度成膜処理に使用することができる。
【０１０８】
以上を踏まえて、参考のために、一定条件下（ベーキング温度：２００℃，ベーキング時間：２時間）で（真空）ベーキング処理を実行した後のダミーウエハ２００ｆ，２００ｇに対して実施したＴＤＳ分析結果を図１２に示す（図１２では、比較のため、ベーキング処理不実施のデータも併せて記載している。）。
【０１０９】
図１２に示す通り、ダミーウエハ２００ｆ，２００ｇを２００℃でベーキングすることで、累積膜から放出されるＨ２Ｏを低減できることが判明した。
【０１１０】
続いて、ダミーウエハ２００ｆ，２００ｇの累積膜厚が２０００Åに達したところで、ダミーウエハ２００ｆ，２００ｇに対しベーキング処理を施し、その後同じダミーウエハ２００ｆ，２００ｇを用いて成膜を行った結果を図１３に示す。
【０１１１】
図１３の結果から、ダミーウエハ２００ｆ，２００ｇに対しベーキング処理を実施することにより、ダミーウエハ２００ｆ，２００ｇを交換することなく、モニタウエハ２００ｂ，２００ｅの膜厚の面内均一性を±１．５％程度に維持できた。なお、図１３の結果を得るにあたっては、成膜処理中の温度が７５℃であるため、成膜処理からベーキング処理までの昇温工程と、ベーキング処理から成膜処理までの降温工程とにおいてそれほど時間がかからない温度として、ベーキング温度は２００℃とした。もちろん、２００℃より高温でも同じ効果を得られるが、昇温工程，降温工程に時間を要する。
【０１１２】
以上、本発明の好ましい実施例によれば、所定回数のバッチ処理による成膜処理を施すごとに（すなわち、ダミーウエハ２００ｆ，２００ｇに２０００Å程度の累積膜が形成されるごとに）、ダミーウエハ２００ｆ，２００ｇをベーキングするから、ダミーウエハ２００ｆ，２００ｇに累積的に形成された膜中からＨ２Ｏを蒸発させることができ、成膜処理の際にダミーウエハ２００ｆ，２００ｇから脱ガスするＨ２Ｏの量を低減することができる。
【０１１３】
そのため、これに隣り合うモニタウエハ２００ｂ，２００ｅで膜厚の面内均一性が低下するのが抑制され、製品ウエハ２００ａの処理状況を正確に監視することができ、併せてダミーウエハ２００ｆ，２００ｇの交換頻度も抑えることができる。また、本実施例に係るダミーウエハ２００ｆ，２００ｇのベーキング処理は、成膜処理と同じ処理炉２０２を用いて実施することが可能であり、ベーキング専用の炉を準備する必要もない。
【０１１４】
以上、本発明の好ましい実施例を説明したが、本発明の好ましい実施の形態によれば、
製品基板、モニタ基板及びダミー基板を処理室内に収容し、少なくとも１枚の前記モニタ基板を前記ダミー基板に隣り合わせた状態で、前記各基板を加熱しつつ前記各基板の表面に所望の膜を形成する基板処理装置であって、
前記所望の膜を所定回数形成するごとに、前記ダミー基板を前記処理室内に収容した状態で、少なくとも加熱条件を前記所望の膜を形成する時とは異なる条件として、前記ダミー基板をベーキングする第１の基板処理装置が提供される。
【０１１５】
好ましくは、第１の基板処理装置において、
前記各基板を加熱する加熱ユニットと、
前記各基板の表面に所望の膜を形成するための少なくとも１つの原料ガスを前記処理室内に供給する原料供給系と、
少なくとも前記加熱ユニット、前記原料供給系を制御する制御部と、
を有し、
前記制御部は、
前記所望の膜を形成する時は、前記原料ガスの気化温度より低い温度で前記各基板を加熱するように前記加熱ユニットを制御し、前記ダミー基板をベーキングする時は、前記原料ガスの気化温度より高い温度で前記ダミー基板を加熱するように前記加熱ユニットを制御する第２の基板処理装置が提供される。
【０１１６】
前記「少なくとも１つの原料ガス」には、ダミー基板に所望の膜が形成され続けたときに、そのダミー基板から放出される反応性ガスであって、当該ダミー基板に隣り合うモニタ基板の特性（膜厚等）に影響を及ぼすような反応性ガスが含まれる。この場合、前記制御部は、特に、所望の膜を形成する時は、その反応性ガスの気化温度より低い温度で前記各基板を加熱するように前記加熱ユニットを制御し、前記ダミー基板をベーキングする時は、その反応性ガスの気化温度より高い温度で前記ダミー基板を加熱するように前記加熱ユニットを制御する。
【０１１７】
好ましくは、第２の基板処理装置において、
触媒を前記処理室内に供給する触媒供給系を備え、
制御部が、前記原料ガスを供給する時に同時に前記触媒を供給するように前記原料供給系及び前記触媒供給系を制御し、
前記触媒の分解温度が、前記原料ガスの気化温度より高い第３の基板処理装置が提供される。
【０１１８】
好ましくは、第３の基板処理装置において、
前記触媒はピリジン、ピリミジン、キノリンのいずれかである第４の基板処理装置が提供される。
【０１１９】
好ましくは、第２〜第４の基板処理装置において、
前記原料供給系が、
第１の原料ガスとしてハロゲン化物Ｓｉを前記処理室内に供給する第１の原料供給系と、
第２の原料ガスとしてＨ２ＯもしくはＨ２Ｏ２のいずれかを前記処理室内に供給する第２の原料供給系とを備える第５の基板処理装置が提供される。
【０１２０】
好ましくは、第２〜第５のいずれか１つの基板処理装置において、
前記制御部は、
前記ダミー基板をベーキングする時には前記ダミー基板の温度が２００℃となるように前記加熱ユニットを制御する第６の基板処理装置が提供される。
【０１２１】
好ましくは、第２〜第６のいずれか１つの基板処理装置において、
前記処理室内の圧力を調整する圧力調整装置を備え、
前記制御部は、
前記ダミー基板をベーキングする時の圧力が前記所望の膜を形成する時よりも低い圧力である０．５〜３Ｔｏｒｒとなるように前記圧力調整装置を制御する第７の基板処理装置が提供される。
【０１２２】
好ましくは、第１〜第７のいずれか１つの基板処理装置において、
前記所定回数とは、前記ダミー基板の累積膜厚のうち未ベーキングである累積膜厚が２０００Åに達する回数である第８の基板処理装置が提供される。
【０１２３】
本発明の他の好ましい実施の形態によれば、
製品基板、モニタ基板及びダミー基板を、所定の間隔をあけながら上下方向に積層した状態で収容する処理室と、
前記各基板を加熱する加熱ユニットと、
少なくとも前記加熱ユニットを制御する制御部と、
を有し、前記各基板の表面に所望の膜を形成する基板処理装置であって、
前記制御部は、
前記各基板への膜形成回数をカウントするカウンタと、
前記各基板への膜形成回数を記憶する記憶部と、
前記各基板への膜形成回数と所定の閾回数とを比較する比較部と、
前記各基板への膜形成回数が前記閾回数に達したときに、前記ダミー基板を処理室内に収容した状態でベーキングする処理を実行するベーキング実行部と、
を備える第９の基板処理装置が提供される。
【０１２４】
好ましくは、第９の基板処理装置において、
前記各基板の表面に所望の膜を形成するための少なくとも１つの原料ガスを前記処理室内に供給する原料供給系を有し、
前記制御部は、
前記所望の膜を形成する時は、前記原料ガスの気化温度より低い温度で前記各基板を加熱するように前記加熱ユニットを制御し、前記ダミー基板をベーキングする時は、前記原料ガスの気化温度より高い温度で前記ダミー基板を加熱するように前記加熱ユニットを制御する第１０の基板処理装置が提供される。
【０１２５】
前記「少なくとも１つの原料ガス」には、ダミー基板に所望の膜が形成され続けたときに、そのダミー基板から放出される反応性ガスであって、当該ダミー基板に隣り合うモニタ基板の特性（膜厚等）に影響を及ぼすような反応性ガスが含まれる。この場合、前記制御部は、特に、所望の膜を形成する時は、その反応性ガスの気化温度より低い温度で前記各基板を加熱するように前記加熱ユニットを制御し、前記ダミー基板をベーキングする時は、その反応性ガスの気化温度より高い温度で前記ダミー基板を加熱するように前記加熱ユニットを制御する。
【０１２６】
好ましくは、第１０の基板処理装置において、
触媒を前記処理室内に供給する触媒供給系を備え、
制御部が、前記原料ガスを供給する時に同時に前記触媒を供給するように前記原料供給系及び前記触媒供給系を制御し、
前記触媒の分解温度が、前記原料ガスの気化温度より高い第１１の基板処理装置が提供される。
【０１２７】
好ましくは、第１１の基板処理装置において、
前記触媒はピリジン、ピリミジン、キノリンのいずれかである第１２の基板処理装置が提供される。
【０１２８】
好ましくは、第１０〜第１２のいずれか１つの基板処理装置において、
前記原料供給系が、
第１の原料ガスとしてハロゲン化物Ｓｉを前記処理室内に供給する第１の原料供給系と、
第２の原料ガスとしてＨ２ＯもしくはＨ２Ｏ２のいずれかを前記処理室内に供給する第２の原料供給系とを備える第１３の基板処理装置が提供される。
【０１２９】
好ましくは、第９〜第１３のいずれか１つの基板処理装置において、
前記制御部は、
前記ダミー基板をベーキングする時には前記ダミー基板の温度が２００℃となるように前記加熱ユニットを制御する第１４の基板処理装置が提供される。
【０１３０】
好ましくは、第９〜第１４のいずれか１つの基板処理装置において、
前記処理室内の圧力を調整する圧力調整装置を備え、
前記制御部は、
前記ダミー基板をベーキングする時の圧力が前記所望の膜を形成する時よりも低い圧力である０．５〜３Ｔｏｒｒとなるように前記圧力調整装置を制御する第１５の基板処理装置が提供される。
【０１３１】
好ましくは、第９〜第１５のいずれか１つの基板処理装置において、
前記閾回数とは、前記ダミー基板の累積膜厚のうち未ベーキングである累積膜厚が２０００Åに達する回数である第１６の基板処理装置が提供される。
【０１３２】
好ましくは、第１〜第１６のいずれか１つの基板処理装置において、
少なくとも１枚の前記モニタ基板が前記ダミー基板に隣り合う位置に配置されている第１７の基板処理装置が提供される。
【０１３３】
好ましくは、第１〜第１７のいずれか１つ基板処理装置において、
前記各基板は前記処理室内で上下方向に積層された状態で配置され、
前記製品基板、前記モニタ基板及び前記ダミー基板から構成される積層体中で、前記ダミー基板が前記積層体の上部と下部とに配置され、少なくとも１枚の前記ダミー基板が前記モニタ基板に隣り合う位置に配置されている第１８の基板処理装置が提供される。
【０１３４】
本発明の他の好ましい実施の形態によれば、
製品基板、モニタ基板及びダミー基板を、所定の間隔をあけながら上下方向に積層した状態で収容する処理室と、
第１の原料ガスとしてハロゲン化物Ｓｉを前記処理室内に供給する第１の原料供給系と、
第２の原料ガスとしてＨ２Ｏを前記処理室内に供給する第２の原料供給系と、
分解温度が前記第２の原料ガスの気化温度以上である触媒を前記処理室内に供給する触媒供給系と、
前記各基板を加熱する加熱ユニットと、
少なくとも前記第１の原料供給系、前記第２の原料供給系、前記触媒供給系及び前記加熱ユニットを制御する制御部と、
を有し、
前記第１の原料ガス及び前記触媒と、前記第２の原料ガス及び前記触媒とを、交互に供給して前記各基板の表面に所望の膜を形成する基板処理装置であって、
前記製品基板、前記モニタ基板及び前記ダミー基板から構成される積層体中で、前記ダミー基板が前記積層体の上部と下部とに配置され、前記モニタ基板のうち少なくとも１枚が前記ダミー基板と隣り合う位置に配置され、
前記所望の膜を所定回数形成するごとに、前記ダミー基板を前記処理室内に収容した状態でベーキングし、
前記所望の膜を形成する時は、少なくとも前記第２の原料ガスの気化温度より低い温度で前記各基板を加熱し、前記ダミー基板をベーキングする時は、少なくとも前記第２の原料ガスの気化温度より高い温度で前記ダミー基板を加熱する第１９の基板処理装置が提供される。
【０１３５】
好ましくは、第１９の基板処理装置において、
前記触媒はピリジン、ピリミジン、キノリンのうちのいずれかである第２０の基板処理装置が提供される。
【０１３６】
好ましくは、第１９〜第２０のいずれか１つの基板処理装置において、
前記制御部は、
前記ダミー基板をベーキングする時には前記ダミー基板の温度が２００℃となるように前記加熱ユニットを制御する第２１の基板処理装置が提供される。
【０１３７】
好ましくは、第１９〜第２１のいずれか１つの基板処理装置において、
前記処理室内の圧力を調整する圧力調整装置を有し、
前記制御部は、
前記ダミー基板をベーキングする時の圧力が前記所望の膜を形成する時よりも低い圧力である０．５〜３Ｔｏｒｒとなるように前記圧力調整装置を制御する第２２の基板処理装置が提供される。
【０１３８】
本発明の他の好ましい実施の形態によれば、
製品基板、モニタ基板、及びダミー基板を処理室内に収容し、少なくとも１枚の前記モニタ基板を前記ダミー基板に隣り合わせた状態で、前記各基板を加熱しつつ所望の原料ガスを前記処理室内に供給し、前記各基板の表面に所望の膜を形成する基板処理装置を使用して、少なくとも前記ダミー基板をベーキングする方法であって、
前記所望の膜を所定回数形成するごとに、前記ダミー基板を処理室内に収容した状態で、少なくとも加熱条件を前記所望の膜を形成する時とは異なる条件として、前記ダミー基板をベーキングするベーキング工程を有する第１のベーキング方法が提供される。
【０１３９】
好ましくは、第１のベーキング方法において、
前記ベーキング工程では、前記原料ガスの気化温度より高い分解温度を有する触媒を、前記原料ガスと同時に前記処理室内に供給する第２のベーキング方法が提供される。
【０１４０】
好ましくは、第２のベーキング方法において、
前記触媒はピリジン、ピリミジン、キノリンのうちのいずれかである第３のベーキング方法が提供される。
【０１４１】
好ましくは、第１〜第３のいずれか１つのベーキング方法において、
前記原料ガスを少なくとも第１の原料ガスと第２の原料ガスとで構成し、
前記第１の原料ガスとしてハロゲン化物Ｓｉを用い、
前記第２の原料ガスとしてＨ２ＯもしくはＨ２Ｏ２のいずれかを用いる第４のベーキング方法が提供される。
【０１４２】
好ましくは、第１〜第４のいずれか１つのベーキング方法において、
前記所定回数とは、前記ダミー基板の累積膜厚のうち未ベーキングである累積膜厚が２０００Åに達する回数である第５のベーキング方法が提供される。
【０１４３】
好ましくは、第１〜第５のいずれか１つのベーキング方法において、
前記ベーキング工程では、少なくとも前記ダミー基板を２００℃に加熱する第６のベーキング方法が提供される。
【０１４４】
好ましくは、第１〜第６のいずれか１つのベーキング方法において、
前記ベーキング工程は、前記所望の膜を形成する時よりも低い圧力である０．５〜３Ｔｏｒｒで行う第７のベーキング方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０１４５】
【図１】本発明の好ましい実施例に係る基板処理装置の概略的な構成を示す斜透視図である。
【図２】本発明の好ましい実施例で使用される縦型の処理炉とそれに付随する部材との概略構成図であり、特に処理炉部分を縦断面で示している。
【図３】図２のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】本発明の好ましい実施例において、基板として使用されるウエハの分類を概略的に説明するための図面である。
【図５】本発明の好ましい実施例において、制御部として使用されるコントローラの概略構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の好ましい実施例において、基板として使用されるウエハに膜が形成される様子を概略的に示す模式図である。
【図７】本発明の好ましい実施例において、モニタ基板として実験に使用したモニタウエハのボート上の位置を概略的に示す図面である。
【図８】本発明の好ましい実施例において、モニタ基板として実験に使用した各モニタウエハの膜厚分布を概略的に示す図面である。
【図９】本発明の好ましい実施例において、ダミー基板として使用されるダミーウエハの累積膜厚と、モニタ基板として使用されるモニタウエハの膜厚の面内均一性との関係を概略的に示す図面である。
【図１０】本発明の好ましい実施例において、ダミー基板として使用されるダミーウエハ（累積膜厚２０００Å）に対しＴＤＳ分析を実施した結果を概略的に示す図面である。
【図１１】本発明の好ましい実施例において、ダミー基板として使用されるダミーウエハから水が放出された際に、モニタ基板として使用されるモニタウエハの膜厚の面内均一性が低下していく様子を概略的に示すモデル図である。
【図１２】本発明の好ましい実施例において、一定条件下（ベーキング温度２００℃，ベーキング時間２時間）でベーキング処理を実行した後のダミーウエハに対しＴＤＳ分析を実施した結果を概略的に示す図面である。
【図１３】本発明の好ましい実施例において、ベーキング処理を実行した後における、ダミー基板として使用されるダミーウエハの累積膜厚と、モニタ基板として使用されるモニタウエハの膜厚の面内均一性との関係を概略的に示す図面である。
【符号の説明】
【０１４６】
１０１  基板処理装置
１０５  カセット棚
１０７  予備カセット棚
１１０  カセット
１１１  筐体
１１４  カセットステージ
１１５  ボートエレベータ
１１８  カセット搬送装置
１１８ａ  カセットエレベータ
１１８ｂ  カセット搬送機構
１２３  移載棚
１２５  ウエハ移載機構
１２５ａ  ウエハ移載装置
１２５ｂ  ウエハ移載装置エレベータ
１２５ｃ  ツイーザ
１２８  アーム
１３４ａ，１３４ｂ  クリーンユニット
１４７  炉口シャッタ
２００  ウエハ
２００ａ  製品ウエハ
２００ｂ〜２００ｅ  モニタウエハ
２００ｆ，２００ｇ  ダミーウエハ
２０１  処理室
２０２  処理炉
２０３  反応管
２０７  ヒータ
２０９  マニホールド
２１０  底板
２１１  天板
２１２  支柱
２１７  ボート
２１８  ボート支持台
２１９  シールキャップ
２２０  Ｏリング
２３１  排気管
２４３ｅ  バルブ
２４６  真空ポンプ
２６７  ボート回転機構
２８０  コントローラ
２８５  成膜実行部
２９０  ベーキング実行部
２９２  カウンタ
２９４  記憶部
２９６  比較部
３１０，３２０  原料ガス供給管
３３０  触媒供給管
３１２，３２２，３３２  マスフローコントローラ
３１４，３２４，３３４  バルブ
４１０，４２０，４３０  ノズル
４１０ａ，４２０ａ  ガス供給孔
４３０ａ  触媒供給孔
５１０，５２０，５３０  キャリアガス供給管
５１２，５２２，５３２  マスフローコントローラ
５１４，５２４，５３４  バルブ
【図１】
0005246843.tif 000004
【図２】
0005246843.tif 000005
【図３】
0005246843.tif 000006
【図４】
0005246843.tif 000007
【図５】
0005246843.tif 000008
【図６】
0005246843.tif 000009
【図７】
0005246843.tif 000010
【図９】
0005246843.tif 000011
【図１０】
0005246843.tif 000012
【図１１】
0005246843.tif 000013
【図１２】
0005246843.tif 000014
【図１３】
0005246843.tif 000015
【図８】
0005246843.tif 000016