(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理基板が配置され、被処理基板に対するガス処理が行われるチャンバーと、前記チャンバー内に処理ガスを含むガスを供給するガス供給システムと、前記チャンバー内を真空状態に維持する真空ポンプとを具備するガス処理装置であって、
前記ガス供給システムは、
前記処理ガスを前記チャンバー内に供給するための処理ガス供給源と、
前記処理ガス供給源からの処理ガスを前記チャンバー内に導く処理ガスラインと、
バルブ、フィルター、マスフローコントローラが一体的に配列され、処理ガスラインの一部を有する集合バルブと
を具備し、
前記集合バルブは、ベースブロックの上に、前記バルブを収容するバルブブロック、フィルター、マスフローコントローラが継手ブロックで接続した状態で配列され、前記処理ガスラインは、前記集合バルブ内において、前記バルブブロック、前記フィルター、前記マスフローコントローラ、および前記継手ブロック内を貫通するように直線状に形成され、
前記バルブは、前記バルブブロック内に収容された弁体を有し、前記弁体が、前記処理ガスラインを直線状に貫通させる開状態と、前記処理ガスラインを直接遮断する閉状態とで切替可能であることを特徴とするガス処理装置。
【請求項２】
前記ガス供給システムは、前記処理ガスをキャリアさせるキャリアガスを供給するためのキャリアガス供給源と、前記キャリアガス供給源から前記チャンバーに至るキャリアガスラインとをさらに有し、
前記集合バルブは、最下流側にバルブを有し、前記処理ガスラインの前記最下流側のバルブから下流側に延びる部分が、前記キャリアガスラインに合流していることを特徴とする請求項１に記載のガス処理装置。
【請求項３】
前記ガス供給システムは、他のガスを前記チャンバー内に供給するための、前記処理ガスラインに隣接した他のガスラインをさらに有し、前記他のガスラインは、少なくともバルブを有する他の集合バルブを有し、前記集合バルブのバルブと、前記他の集合バルブのバルブとがガス通流可能に構成されていることを特徴とする請求項１に記載のガス処理装置。
【請求項４】
前記集合バルブの前記バルブと、前記他の集合バルブの前記バルブとの間が継手ブロックで接続されていることを特徴とする請求項３に記載のガス処理装置。
【請求項５】
所定の処理ガスをチャンバー内に導入してチャンバー内で被処理基板に所定のガス処理を施すガス処理装置におけるガス供給システムに設けられ、バルブ、フィルター、マスフローコントローラが一体的に配列され、前記チャンバー内に処理ガスを供給する処理ガスラインの一部を有する集合バルブであって、
ベースブロックの上に、前記バルブを収容するバルブブロック、フィルター、マスフローコントローラが継手ブロックで接続した状態で配列され、前記処理ガスラインは、前記バルブブロック、前記フィルター、前記マスフローコントローラ、および前記継手ブロック内を貫通するように直線状に形成され、
前記バルブは、前記バルブブロック内に収容された弁体を有し、前記弁体が、前記処理ガスラインを直線状に貫通させる開状態と、前記処理ガスラインを直接遮断する閉状態とで切替可能であることを特徴とする集合バルブ。
【請求項６】
前記バルブの前記弁体はガス流路を有し、弁体を回転させて、前記ガス流路を前記処理ガスラインに対応させることにより前記処理ガスラインを直線状に貫通させる開状態とし、前記ガス流路を前記処理ガスラインからずらすことにより前記処理ガスラインを直接遮断する閉状態とすることを特徴とする請求項５に記載の集合バルブ。
【請求項７】
前記バルブの前記弁体を降下させることにより、前記処理ガスラインを直接遮断する閉状態とし、弁体を上昇させることにより前記処理ガスラインを直線状に貫通させる開状態とすることを特徴とする請求項５に記載の集合バルブ。
【請求項８】
前記バルブの前記弁体は他のガスラインからつながるガス流路を有し、かつ前記他のラインからその中の前記処理ガスラインへガスを流す他のガス流路を有することを特徴とする請求項６に記載の集合バルブ。
【請求項９】
前記バルブブロック、前記フィルター、前記継手ブロックを貫通するように、前記処理ガスラインの他にキャリアガスラインが直線状に形成され、
前記バルブの前記弁体は前記処理ガスラインと前記キャリアガスラインとをつなぐことが可能なガス流路を有し、弁体を回転または昇降させて、ガス流路の切換を行うことを特徴とする請求項５に記載の集合バルブ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＣＶＤ成膜等のガス処理を行うガス処理装置およびそれに用いられる集合バルブに関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体製造工程においては、被処理体である半導体ウエハ（以下、単にウエハと記す）に配線パターンを形成するために、あるいは配線間のホールを埋め込むために、Ｗ（タングステン）、ＷＳｉ（タングステンシリサイド）、Ｔｉ（チタン）、ＴｉＮ（チタンナイトライド）、ＴｉＳｉ（チタンシリサイド）等の金属あるいは金属化合物を堆積させて薄膜を形成している。
【０００３】
これらの中で、ＷＳｉ膜には、処理ガスとして例えばＷＦ６（六フッ化タングステン）とＳｉＨ４（シラン）またはＳｉＨ２Ｃｌ２（ジクロルシラン）とが用いられる。
【０００４】
そして、ＷＳｉ膜を成膜する際には、上記処理ガスをキャリアガスによりキャリアさせてチャンバー内に導入し、チャンバー内のウエハを加熱することにより処理ガスを反応させる。この際に、初期段階においてＷＦ６の流量を厳密に制御して所望のニュークリエーション膜を形成することにより膜質の向上を図っており、このため、流量を厳密に制御することが可能なニュークリエーション膜用のＷＦ６ガスラインと通常のＷＦ６ガスラインとを設けている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらガスラインを切換えた際、従前のガスラインのバルブ下流側部分にはＷＦ６ガスが残存し、その残存量が多い場合には、この残存ガスがキャリアガスによって吸い出され、チャンバー内には制御外の処理ガスが供給されることとなり、形成された膜が所要の膜質とならない場合が生じる。
【０００６】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、処理ガスラインからの処理ガスの供給を停止した際に、処理ガスラインからの処理ガス流出量を少なくすることができるガス処理装置およびそれに用いられる集合バルブを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を解決すべく検討を重ねた結果、処理ガスの供給を停止した際における処理ガスラインから流出する処理ガスの量は、キャリアガスラインと処理ガスラインとの合流点から処理ガスラインの開閉バルブまでの距離および処理ガスラインの径が小さいほど、すなわち処理ガスラインの開閉バルブから上記合流点までの部分の容積が小さいほど少ないことを見出した。また、このように処理ガスラインの開閉バルブから上記合流点までの部分の容積を小さくするためには、バルブ下流側のガス溜まりを小さくすることができる構造の集合バルブを用いることが有効であることを見出した。
【０００８】
本発明は、このような知見に基づいてなされたものであって、被処理基板が配置され、被処理基板に対するガス処理が行われるチャンバーと、前記チャンバー内に処理ガスを含むガスを供給するガス供給システムと、前記チャンバー内を真空状態に維持する真空ポンプとを具備するガス処理装置であって、
前記ガス供給システムは、
前記処理ガスを前記チャンバー内に供給するための処理ガス供給源と、
前記処理ガス供給源からの処理ガスを前記チャンバー内に導く処理ガスラインと、
バルブ、フィルター、マスフローコントローラが一体的に配列され、処理ガスラインの一部を有する集合バルブと
を具備し、
前記集合バルブは、ベースブロックの上に、前記バルブを収容するバルブブロック、フィルター、マスフローコントローラが継手ブロックで接続した状態で配列され、前記処理ガスラインは、前記集合バルブ内において、前記バルブブロック、前記フィルター、前記マスフローコントローラ、および前記継手ブロック内を貫通するように直線状に形成され、
前記バルブは、前記バルブブロック内に収容された弁体を有し、前記弁体が、前記処理ガスラインを直線状に貫通させる開状態と、前記処理ガスラインを直接遮断する閉状態とで切替可能であることを特徴とするガス処理装置を提供するものである。
【０００９】
上記ガス処理装置において、前記ガス供給システムは、前記処理ガスをキャリアさせるキャリアガスを供給するためのキャリアガス供給源と、前記キャリアガス供給源から前記チャンバーに至るキャリアガスラインとをさらに有し、前記集合バルブは、最下流側にバルブを有し、前記処理ガスラインの前記最下流側のバルブから下流側に延びる部分が、前記キャリアガスラインに合流している構成とすることができる。また、前記ガス供給システムは、他のガスを前記チャンバー内に供給するための、前記処理ガスラインに隣接した他のガスラインをさらに有し、前記他のガスラインは、少なくともバルブを有する他の集合バルブを有し、前記集合バルブのバルブと、前記他の集合バルブのバルブとがガス通流可能に構成されているようにすることができる。この場合に、前記集合バルブの前記バルブと、前記他の集合バルブの前記バルブとの間が継手ブロックで接続されている構成とすることができる。
【００１０】
また、本発明は、所定の処理ガスをチャンバー内に導入してチャンバー内で被処理基板に所定のガス処理を施すガス処理装置におけるガス供給システムに設けられ、バルブ、フィルター、マスフローコントローラが一体的に配列され、前記チャンバー内に処理ガスを供給する処理ガスラインの一部を有する集合バルブであって、
ベースブロックの上に、前記バルブを収容するバルブブロック、フィルター、マスフローコントローラが継手ブロックで接続した状態で配列され、前記処理ガスラインは、前記バルブブロック、前記フィルター、前記マスフローコントローラ、および前記継手ブロック内を貫通するように直線状に形成され、
前記バルブは、前記バルブブロック内に収容された弁体を有し、前記弁体が、前記処理ガスラインを直線状に貫通させる開状態と、前記処理ガスラインを直接遮断する閉状態とで切替可能であることを特徴とする集合バルブを提供するものである。
【００１２】
このような集合バルブは、前記バルブの前記弁体はガス流路を有し、弁体を回転させて、前記ガス流路を前記処理ガスラインに対応させることにより前記処理ガスラインを直線状に貫通させる開状態とし、前記ガス流路を前記処理ガスラインからずらすことにより前記処理ガスラインを直接遮断する閉状態とするように構成することができる。
【００１４】
また、上記集合バルブは、前記バルブの前記弁体を降下させることにより、前記処理ガスラインを直接遮断する閉状態とし、弁体を上昇させることにより前記処理ガスラインを直線状に貫通させる開状態とするように構成することができる。
【００１５】
さらにまた、上記集合バルブは、前記バルブの前記弁体は他のガスラインからつながるガス流路を有し、かつ前記他のラインからその中の前記処理ガスラインへガスを流す他のガス流路を有するように構成することができる。
【００１６】
さらにまた、上記集合バルブは、前記バルブブロック、前記フィルター、前記継手ブロックを貫通するように、前記処理ガスラインの他にキャリアガスラインが直線状に形成され、前記バルブの前記弁体は前記処理ガスラインと前記キャリアガスラインとをつなぐことが可能なガス流路を有し、弁体を回転または昇降させて、ガス流路の切換を行うように構成することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について具体的に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るＣＶＤ装置を模式的に示す断面図であり、ＷＳｉ膜成膜用のものを示す。
【００２１】
図１に示すように、ＣＶＤ装置１は、例えばアルミニウム等により円筒状に形成されたチャンバー１１を有しており、その上に蓋体１２が設けられている。このチャンバー１１内には、チャンバー１１の底部から起立させた支持部材１３上に、保持部材１４を介してウエハＷを載置する載置台１５が設けられている。なお、この支持部材１３の径方向内側は、熱線を反射するように形成されており、載置台１５は、厚さ２ｍｍ程度の例えばカーボン素材、セラミックス等で形成されている。
【００２２】
この載置台１５の下方には、ウエハＷを載置台１５から持ち上げるためのリフトピン１６が例えば３本設けられており、このリフトピン１６は、保持部材１７を介して押し上げ棒１８に支持されていて、この押し上げ棒１８がアクチュエータ１９に連結している。これにより、アクチュエータ１９が押し上げ棒１８を昇降させると、押し上げ棒１８および保持部材１７を介してリフトピン１６が昇降し、ウエハＷが昇降するようになっている。このリフトピン１６は、熱線を透過する材料、例えば石英により形成されている。また、リフトピン１６に一体的に支持部材２０が設けられており、この支持部材２０にシールドリング２１が取り付けられている。このシールドリング２１は、後述するハロゲンランプ２６の熱線が上方に照射されることを防止するとともに、クリーニング時にクリーニングガスの流路を確保する機能を有している。載置台１５には、さらに、ウエハＷの加熱時にウエハＷの温度を計測するための熱電対２２が埋設されており、この熱電対２２の保持部材２３が支持部材１３に取付けられている。
【００２３】
載置台１５の真下のチャンバー底部には、石英等の熱線透過材料よりなる透過窓２４が気密に設けられており、その下方には、透過窓２４を囲むように箱状の加熱室２５が設けられている。この加熱室２５内には、例えば４個のハロゲンランプ２６が反射鏡をも兼ねる回転台２７に取付けられており、この回転台２７は、回転軸２８を介して加熱室２５の底部に設けられた回転モータ２９により回転されるようになっている。したがって、このハロゲンランプ２６から放出された熱線は、透過窓２４を透過して載置台１５の下面を照射してこれを加熱し得るようになっている。この加熱室２５の側壁には、この室内や透過窓２４を冷却するための冷却エアを導入する冷却エア導入口３０およびこのエアを排出するための冷却エア排出口３１が設けられている。
【００２４】
載置台１５の外周側には、多数の整流孔を有するリング状の整流板３２が、環状に形成した支持コラム３３の上端に設けられた水冷プレート３４に載置されている。この水冷プレート３４の内周側には、上方の処理ガスが下方に流れることを防止するためのリング状の石英製またはアルミニウム製のアタッチメント３５が設けられている。これら整流板３２、水冷プレート３４およびアタッチメント３５の下側には、成膜処理時、処理ガスと反応しない不活性ガス例えば窒素ガス等をバックサイドガスとして供給し、これにより、処理ガスが載置台１５の下側に回り込んで余分な成膜作用を及ぼすことを防止している。
【００２５】
また、チャンバー１１の底部の四隅には、排気口３６が設けられており、この排気口３６には、図示しない真空ポンプが接続されている。これにより、チャンバー１１内は、例えば１００Ｔｏｒｒ〜１０−６Ｔｏｒｒの真空度に維持し得るようになっている。
【００２６】
チャンバー１１の天井部には、処理ガス等を導入するためのシャワーヘッド４０が設けられている。このシャワーヘッド４０は、蓋体１２に嵌合して形成されたシャワーベース４１を有しており、このシャワーベース４１の上部中央には、処理ガス等を通過させるオリフィスプレート４２が設けられている。さらに、このオリフィスプレート４２の下方に、２段の拡散プレート４３，４４が設けられており、これら拡散プレート４３，４４の下方に、シャワープレート４５が設けられている。オリフィスプレート４２の上側にはガス導入部材４６が配置されており、このガス導入部材４６にはガス導入口４７が設けられている。このガス導入口４７にはチャンバー１１内へ処理ガス等を供給するガス供給システム５０が接続されている。
【００２７】
ガス供給システム５０は、図２に示すように、ＷＦ６ガスラインにパージガス（例えばＮ２ガス）を供給するパージガス供給源５１、ＷＦ６ガス供給源５２、クリーニングガス（例えばＣｌＦ３ガス）を供給するクリーニングガス供給源５３、ＷＦ６ガスをキャリアするためのキャリアガス（例えばＡｒガス）を供給するキャリアガス供給源５４、ＳｉＨ２Ｃｌ２ガス供給源５５、ＳｉＨ２Ｃｌ２ガスラインにパージガス（例えばＮ２ガス）を供給するパージガス供給源５６、ＳｉＨ２Ｃｌ２ガスをキャリアするためのキャリアガス（例えばＡｒガス）を供給するキャリアガス供給源５７を有しており、パージガス供給源５１にはパージガスライン５８が、ＷＦ６ガス供給源５２にはＷＦ６ガスライン５９が、クリーニングガス供給源５３にはクリーニングガスライン６１が、キャリアガス供給源５４にはキャリアガスライン６２が、ＳｉＨ２Ｃｌ２ガス供給源５５にはＳｉＨ２Ｃｌ２ガスライン６３が、パージガス供給源５６にはパージガスライン６４が、キャリアガス供給源５７にはキャリアガスライン６５がそれぞれ接続されている。ＷＦ６ガスライン５９には分岐ライン５９ａが接続されている。また、キャリアガスライン６５には分岐ライン６５ａが接続されている。
【００２８】
パージガスライン５８には２つの集合バルブ６６ａ，６６ｂが設けられ、ＷＦ６ガスライン５９には集合バルブ６７が設けられ、ＷＦ６ガスライン５９から分岐する分岐ライン５９ａには集合バルブ６８が設けられ、クリーニングガスライン６１には集合バルブ６９が設けられ、キャリアガスライン６２には集合バルブ７０が設けられ、ＳｉＨ２Ｃｌ２ガスライン６３には集合バルブ７１が設けられ、パージガスライン６４には２つの集合バルブ７２ａ，７２ｂが設けられ、キャリアガスライン６５には集合バルブ７３が設けられ、キャリアガスライン６５から分岐する分岐ライン６５ａには集合バルブ７４が設けられている。
【００２９】
各集合バルブは複数のバルブ等が一体的に構成されたものである。そして、各集合バルブ同士も一体的に構成され、省スペース構造となっている。
【００３０】
パージガスライン５８に設けられた集合バルブ６６ａは、上流側から順に、逆止バルブ７５、開閉バルブ７６、および分岐部を有する分岐ブロック７７が配列されており、集合バルブ６６ｂは、上流側から順に、開閉バルブ７８、分岐部を有する分岐ブロック７９、および開閉バルブ８０が配列されている。逆止バルブ７５および開閉バルブ７６の間、開閉バルブ７６と分岐ブロック７７との間、開閉バルブ７８と分岐ブロック７９との間、分岐ブロック７９と開閉バルブ８０との間にはそれぞれ継手ブロックＴが設けられている。
【００３１】
また、ＷＦ６ガスライン５９に設けられた集合バルブ６７は、上流側から順に、開閉バルブ８１、三方バルブ８２、フィルター８３、マスフローコントローラ８４、三方バルブ８５、開閉バルブ８６が配列されている。三方バルブ８２とフィルター８３との間、フィルター８３とマスフローコントローラ８４との間、マスフローコントローラ８４と三方バルブ８５との間にはそれぞれ継手ブロックＴが設けられている。
【００３２】
分岐ライン５９ａに設けられた集合バルブ６８は、上流側から順に、開閉バルブ８７、三方バルブ８８、フィルター８９、マスフローコントローラ９０、三方バルブ９１，開閉バルブ９２が配列されている。三方バルブ８８とフィルター８９との間、フィルター８９とマスフローコントローラ９０との間、マスフローコントローラ９０と三方バルブ９１との間にはそれぞれ継手ブロックＴが設けられている。
【００３３】
クリーニングガスライン６１に設けられた集合バルブ６９は、上流側から順に、開閉バルブ９３、三方バルブ９４、フィルター９５、マスフローコントローラ９６、三方バルブ９７、開閉バルブ９８が配列されている。三方バルブ９４とフィルター９５との間、フィルター９５とマスフローコントローラ９６との間、マスフローコントローラ９６と三方バルブ９７との間にはそれぞれ継手ブロックＴが設けられている。
【００３４】
キャリアガスライン６２に設けられた集合バルブ７０は、上流側から順に、開閉バルブ９９、フィルター１００、マスフローコントローラ１０１、開閉バルブ１０２が配列されている。開閉バルブ９９とフィルター１００との間、フィルター１００とマスフローコントローラ１０１との間、マスフローコントローラ１０１と開閉バルブ１０２との間にはそれぞれ継手ブロックＴが設けられている。
【００３５】
ＳｉＨ２Ｃｌ２ガスライン６３に設けられた集合バルブ７１は、上流側から順に、開閉バルブ１０３、三方バルブ１０４、フィルター１０５、マスフローコントローラ１０６、三方バルブ１０７、開閉バルブ１０８が配列されている。三方バルブ１０４とフィルター１０５との間、フィルター１０５とマスフローコントローラ１０６との間、マスフローコントローラ１０６と三方バルブ１０７との間にはそれぞれ継手ブロックＴが設けられている。
【００３６】
パージガスライン６４に設けられた集合バルブ７２ａは、上流側から順に、逆止バルブ１０９、開閉バルブ１１０、および分岐部を有する分岐ブロック１１１が配列されており、集合バルブ７２ｂは、上流側から順に、開閉バルブ１１２、分岐部を有する分岐ブロック１１３、および開閉バルブ１１４が配列されている。逆止バルブ１０９および開閉バルブ１１０の間、開閉バルブ１１０と分岐ブロック１１１との間、開閉ブロック１１２と分岐ブロック１１３との間、分岐ブロック１１３と開閉バルブ１１４との間にはそれぞれ継手ブロックＴが設けられている。
【００３７】
キャリアガスライン６５に設けられた集合バルブ７３は、上流側から順に、開閉バルブ１１５、フィルター１１６、マスフローコントローラ１１７、開閉バルブ１１８が配列されている。開閉バルブ１１５とフィルター１１６との間、フィルター１１６とマスフローコントローラ１１７との間、マスフローコントローラ１１７と開閉バルブ１１８との間にはそれぞれ継手ブロックＴが設けられている。
【００３８】
キャリアガスライン６５から分岐した分岐ライン６５ａは、上流側から順に、開閉バルブ１１９、フィルター１２０、マスフローコントローラ１２１、開閉バルブ１２２が配列されている。開閉バルブ１１９とフィルター１２０との間、フィルター１２０とマスフローコントローラ１２１との間、マスフローコントローラ１２１と開閉バルブ１２２との間にはそれぞれ継手ブロックＴが設けられている。
【００３９】
さらに、集合バルブ６６ａの分岐ブロック７７と集合バルブ６７の三方バルブ８２との間、集合バルブ６７の三方バルブ８２と集合バルブ６８の三方バルブ８８との間、集合バルブ６８の三方バルブ８８と集合バルブ６９の三方バルブ９４との間、集合バルブ７１の三方バルブ１０４と集合バルブ７２ａの分岐ブロック１１１との間、集合バルブ６６ｂの分岐ブロック７９と集合バルブ６７の三方バルブ８５との間、集合バルブ６７の三方バルブ８５と集合バルブ６８の三方バルブ９１との間、集合バルブ６８の三方バルブ９１と集合バルブ６９の三方バルブ９７との間、集合バルブ７１の三方バルブ１０７と集合バルブ７２ｂの分岐ブロック１１３との間にもそれぞれ継手ブロックＴが設けられている。なお、図２中、ＣＶは逆止バルブ、Ｖ１は開閉バルブ、Ｖ２は三方バルブ、Ｆはフィルター、ＭＦＣはマスフローコントローラを示す。
【００４０】
パージガスライン５８に通流されたパージガスは、分岐ブロック７７から分岐し、それぞれ三方バルブ８２、８８、および９４を介して、または、分岐ブロック７９から分岐し、それぞれ三方バルブ８５、９１、９７を介して、ＷＦ６ガスライン５９、分岐ライン５９ａ、およびクリーニングガスライン６１へ通流可能となっている。また、パージガスライン６４に通流されたパージガスは、分岐ブロック１１１から分岐し、三方バルブ１０４を介して、または、分岐ブロック１１３から分岐し、三方バルブ１０７を介して、ＳｉＨ２Ｃｌ２ガスライン６３へ通流可能となっている。
【００４１】
ＷＦ６ガスライン５９および分岐ライン５９ａは、集合バルブの下流部分でキャリアガスライン６２に合流するようになっている。また、ＳｉＨ２Ｃｌ２ガスライン６３は、集合バルブの下流部分でキャリアガスライン６５に合流するようになっている。そして、これらキャリアガスライン６２，６５、およびクリーニングガスライン６１がチャンバー１１のガス導入口４７に接続されている。
【００４２】
次に、各ガスラインに設けられた集合バルブのうちＷＦ６ガスライン５９に設けられた集合バルブ６７を例にとってその構造について説明する。なお、集合バルブ６８，６９，７０，７１，７３，７４についても、多少の違いはあるが、ほぼ同様である。図３は、集合バルブ６７を示す断面図である。この集合バルブ６７は、上述したように、ＷＦ６ガスライン５９の上流側から、開閉バルブ８１、三方バルブ８２、フィルター８３、マスフローコントローラ８４、三方バルブ８５、開閉バルブ８６が一体的に配列されて構成されており、これらはベースブロック１３０の上に取り付けられている。開閉バルブ８１の弁体１３３および三方バルブ８２の弁体１３４は共通のブロック１３１に収容され、また、三方バルブ８５の弁体１３５および開閉バルブ８６の弁体１３６は共通のブロック１３２に収容されている。ＷＦ６ガスライン５９は、これらブロック１３１およびブロック１３２を貫通して延びている。開閉バルブ８１の弁体１３３、三方バルブ８２の弁体１３４、三方バルブ８５の弁体１３５および開閉バルブ８６の弁体１３６は、それぞれアクチュエーター１３８，１３９，１４０，１４１により回転されてバルブ動作が行われるようになっている。この際に、各バルブの弁体１３３，１３４，１３５，１３６はガスライン５９に直接作用するようになっている。
【００４３】
すなわち、開閉バルブ８１の弁体１３３には、図４に示すように、ガスライン５９に対応する位置に貫通孔１３３ａが形成されており、図４の（ａ）に示すように貫通孔１３３ａがガスライン５９に連続するようにされることによりバルブ８１が開状態となり、弁体１３３を回転させることにより図４の（ｂ）に示すように貫通孔１３３ａがガスライン５９から外れた位置にされることによりバルブ８１が閉状態となる。開閉バルブ８６も同様に構成される。
【００４４】
また、三方バルブ８２の弁体１３４には、図５に示すように、ガスライン５９に対応する位置に貫通孔１３４ａが形成されているとともに、パージガスライン５８からのパージガスを導入可能な円周溝１３４ｂがその上部の外周に沿って形成され、この円周溝１３４ｂから下方にガスライン５９の位置まで延びる垂直溝１３４ｃが形成されている。そして、図５の（ａ）に示すように貫通孔１３４ａがガスライン５９に連続するようにされることにより、ガスライン５９がつながるとともにパージガスの流路は閉じられた状態となる。この状態から弁体１３４を回転させることにより図５の（ｂ）に示すように貫通孔１３４ａがガスライン５９から外れた位置にされるとともに、垂直溝１３４ｃがガスライン５９につながると、ガスライン５９が閉じられた状態となるとともにパージガスは円周溝１３４ｂおよび垂直溝１３４ｃを経てガスライン５９に流れるようになる。三方バルブ８５も同様に構成される。
【００４５】
上述したように、三方バルブ８２とフィルター８３との間、フィルター８３とマスフローコントローラ８４との間、マスフローコントローラ８４と三方バルブ８５との間にはそれぞれ継手ブロックＴが設けられている。図３に示すように、継手ブロックＴはボルトＢにより三方バルブ８２およびフィルター８３等を接続するようになっている。
【００４６】
また、図６に示すように隣接する集合バルブ６７および６８間での三方バルブ８２および８５の接続も同様な構造の継手ブロックＴにより、ボルトを用いて行われる。隣接する集合バルブの他の接続部分も同様に継手ブロックＴにより行われる。
【００４７】
このような継手ブロックＴは、図７の（ａ）の側面図および（ｂ）の斜視図に示すように、その両方の接続面において、それぞれ２つのコーナー部分にボルトを挿入するための切欠部１７１を有しており、それら切欠部１７１からボルト挿入孔１７２が水平に貫通孔として形成されている。また、ガスライン５９を構成するガス通流孔１７３が水平に貫通孔として形成されている。
【００４８】
本実施形態においては、いずれの集合バルブも上述したように弁体がガスラインに直接作用するようになっていることから構造がシンプルであり、その要素同士、例えばバルブとフィルターとを接続する際に、ガスラインを構成するガス通流孔を有するだけの簡易な構造の継手ブロックＴを介在させるだけでよく、要素同士の接続を極めて容易に行うことができる。
【００４９】
なお、開閉バルブについては、図８に示すように、アクチュエーター１３８’で弁体１３３’を降下させることにより、ガスライン５９の弁体作用部上流側から垂直上方に延びた部分の上部開口部１４５ａと、ガスライン５９の弁体作用部下流側から垂直上方に延びた部分の上部開口部１４５ｂとを弁体１３３’により直接閉じるようにすることもできる。
【００５０】
また、図９に示すように、ガスライン５９の途中にガスラインから下方に延びる凹所１４６を形成し、アクチュエーター１３８''で弁体１３３''を降下させることにより、弁体１３３''の先端部を凹所１４６に嵌合させて、ガスライン５９を直接閉じるようにすることもできる。
【００５１】
以上のように構成されるＣＶＤ装置１により、ウエハＷの表面にＷＳｉ膜を成膜する際には、まず、チャンバー１１の側壁に設けられた図示しないゲートバルブを開いて搬送アームによりチャンバー１１内にウエハＷを搬入し、リフトピン１６を押し上げることによりウエハＷをリフトピン１６側に受け渡し、押し上げ棒１８を降下させることによりリフトピン１６を押し下げて、ウエハＷを載置台１５上に載置する。
【００５２】
次いで、排気口３６から内部雰囲気を吸引排気することによりチャンバー１１内を所定の真空度例えば１３．３〜１０６４０Ｐａ（０．１〜８０Ｔｏｒｒ）の範囲内の値に設定し、後述するようにしてガス供給システム５０からシャワーヘッド４０を介してチャンバー１１内に処理ガスであるＷＦ６ガスおよびＳｉＨ２Ｃｌ２ガスを導入し、これと同時に加熱室２５内のハロゲンランプ２６を回転させながら点灯し、ハロゲンランプ２６からの熱線を載置台１５に照射する。これにより、所定の反応が生じてウエハＷ上にＷＳｉ膜が成膜される。
【００５３】
次に、ガス供給システム５０による処理ガスの供給について詳細に説明する。
上述したように、ガス供給システム５０から処理ガスを供給する際には、キャリアガス供給源５４からキャリアガスライン６２にキャリアガス、例えばＡｒガスを流しつつ、まずＷＦ６ガス供給源５２から集合バルブ６８の高精度のマスフローコントローラ９０で厳密に流量を制御しつつ、ニュークリエーションのためのＷＦ６ガスをＷＦ６ガスライン５９から分岐する分岐ライン５９ａに流すとともに、キャリアガス供給源５７からキャリアガスライン６５にキャリアガス、例えばＡｒガスを流しつつ、ＳｉＨ２Ｃｌ２ガス供給源５５からもう一方の処理ガスであるＳｉＨ２Ｃｌ２ガスをＳｉＨ２Ｃｌ２ガスライン６３に流す。分岐ライン５９ａからのＷＦ６ガスはキャリアガスライン６２に合流してキャリアガスにキャリアされ、ＳｉＨ２Ｃｌ２ガスライン６３からのＳｉＨ２Ｃｌ２ガスはキャリアガスライン６５に合流してキャリアガスにキャリアされ、いずれもシャワーヘッド４０を介してチャンバー１１内に供給される。
【００５４】
所定時間経過後、分岐ライン５９ａの集合バルブ６８の各バルブが閉じられ、分岐ライン５９ａへのＷＦ６ガスの供給が停止され、代わりにＷＦ６ガスライン５９の集合バルブ６７の各バルブが開かれ、ニュークリエーション時よりも多い流量のＷＦ６ガスがＷＦ６ガスライン５９からキャリアガスライン６２に合流する。
【００５５】
このようにして成膜用のガスをチャンバー１１内に供給して成膜処理が終了した後、パージガス源５１，５６から、パージガスとしてのＮ２ガスを、ＷＦ６ガスライン５９、分岐ライン５９ａ、ＳｉＨ２Ｃｌ２ガスライン６３に流してこれらのガスをパージし、次いで、クリーニングガス供給源５３からクリーニングガスライン６１を通ってクリーニングガスとしてのＣｌＦ３をチャンバー１１内に供給してクリーニングを行い、その後、パージガス供給源５１からクリーニングガスライン６１にパージガスを供給してクリーニングガスをパージし、次の処理に備える。
【００５６】
このような成膜処理において、前述のようにＷＦ６ガスをニュークリエーション用の分岐ライン５９ａからＷＦ６ガスライン５９に切り換える際に、分岐ライン５９ａの集合バルブ６８の下流側部分にはＷＦ６ガスが残存し、この残存ガスがキャリアガスによって吸い出されるが、この吸い出される量は、キャリアガスライン６２と分岐ライン５９ａとの合流点から分岐ライン５９ａの最下流のバルブ（集合バルブ６８のバルブ９２）までの距離および処理ガスラインである分岐ライン５９ａの径が小さいほど、すなわち処理ガスラインである分岐ライン５９ａの最下流のバルブ９２開閉バルブから上記合流点までの部分の容積が小さいほど少ない。したがって、キャリアガスライン６２と処理ガスラインである分岐ライン５９ａとの合流点から分岐ライン５９ａのバルブまでの距離および処理ガスラインの径を、できるだけ短くおよび細くし、バルブを閉じた際に処理ガスラインに残留する処理ガス量が、成膜に影響を及ぼさない所定値以下になるように設定する。
【００５７】
以下、このような結論に至ったシミュレーション結果について説明する。
図１０に示すような、処理ガスラインとキャリアガスラインとの合流部分の構造を用いてシミュレーションを行った。処理ガスライン２００のバルブ２０２下流側の長さを１０ｃｍおよび２０ｃｍに設定し、処理ガスライン２００およびキャリアガスライン２０１の管径をφ６ｍｍおよびφ１２ｍｍに設定した。処理ガスはバルブ２０２により供給を遮断し、処理ガスライン２００のバルブ２０２下流側の部分に処理ガスが残存しているものとした。図１０の構造において、処理ガスライン側のバルブ８３を閉じ、キャリアガスのみを流した場合に、処理ガスラインのバルブ直下部分（図中点Ｂ）および２つのラインの合流点（図中点Ａ）における一定時間経過後の処理ガス残存濃度を、キャリアガス流量を０．００５，０．０５、０．２５，０．５Ｌ／ｍｉｎとして、シミュレーションにより求めた。なお、シミュレーションには汎用解析プログラムであるＦＬＵＥＮＴを用いた。
【００５８】
その際に用いた解析チャートの例を図１１，１２に示す。図１１は処理ガスライン２００のバルブ２０２から合流点までの長さ（以下ライン長という）を変化させたものであり、（ａ）はライン長が１０ｃｍの場合、（ｂ）は２０ｃｍの場合である。また、図１２は処理ガスライン２００の管径を変化させたものであり、（ａ）は管径がφ６ｍｍの場合、（ｂ）は管径がφ１２ｍｍの場合である。実際のチャートはガス濃度が色彩で示されており、濃度分布が明確に把握することができるようになっている。
【００５９】
このシミュレーション結果をまとめたものが図１３〜図１６である。図１３、図１４はキャリアガス流量を変化させた際の処理ガス残存量をライン長１０ｃｍと２０ｃｍとで対比して示すものであり、図１３は点Ａにおける処理ガス残存濃度を示し、図１４は点Ｂにおける処理ガス残存濃度を示す。また、図１５、図１６はキャリアガス流量を変化させた際の処理ガス残存濃度を管径φ６ｍｍとφ１２ｍｍとで対比して示すものであり、図１５は点Ａにおける処理ガス残存濃度を示し、図１６は点Ｂにおける処理ガス残存濃度を示す。
【００６０】
図１３および図１４から、キャリアガスの流量にかかわらず、ライン長が長くなるとそれに比例して処理ガス残存量が多くなることがわかる。
【００６１】
一方、図１５および図１６から、キャリアガスの流量にかかわらず、管径の大きいほうが処理ガスの残存濃度が高いことがわかる。また、管径がφ６ｍｍの場合には処理ガスの残存濃度のキャリアガス流量依存性が少なく、特にキャリアガスが０．１Ｌ／ｍｉｎ以上ではキャリアガス流量依存性はほとんどないが、管径がφ１２ｍｍではキャリアガスが少ない部分で処理ガスの残存濃度のキャリアガス流量依存性が高いことがわかる。
【００６２】
以上のことから、（１）ライン長を短くするほど処理ガスラインのバルブを閉じた後の処理ガス残存濃度を低く保つことができること、（２）管径を細くするほど、処理ガスライン中の処理ガス残存濃度を低く保つことができること、（３）管径がφ６ｍｍ以下になるとキャリアガス０．１Ｌ／ｍｉｎ以上で流量依存性がなく、したがってキャリアガスの流量を最適化することが可能となることを導くことができる。
【００６３】
上記（１）および（２）から、処理ガスラインの処理ガス残存濃度は、キャリアガスラインと処理ガスラインとの合流点から処理ガスラインのバルブまでの距離および処理ガスラインの径が小さいほど、すなわち処理ガスラインのバルブから上記合流点までの部分の容積が小さいほど少なくすることができるといえる。
処理ガスラインからキャリアガスに吸い出されて流出する処理ガス流出量は、処理ガスラインの処理ガス残存濃度が高い場合、すなわち処理ガス残存量が多い場合ほど多くなるから、上記結果からキャリアガスラインと処理ガスラインとの合流点から処理ガスラインのバルブまでの距離および処理ガスラインの径を、短くおよび細くするほど処理ガスの流出量を少なくすることができることが導かれる。したがって、処理ガスラインを、バルブを閉じた際に処理ガスラインから流出する処理ガス量が処理に対して問題にならない所定値以下になるまで短くおよび細く設定すればよいことが導かれる。また、上記（３）から処理ガス流出量のキャリアガス依存性をなくするためには処理ガスラインの管径をφ６ｍｍ以下とすればよいことがわかる。
【００６４】
また、上述のように処理ガスラインから流出する処理ガスの量を少なくするためには、処理ガスラインの開閉バルブから上記合流点までの部分の容積を小さくする必要があるが、そのために上述のように、処理ガスラインに、複数のバルブが集合した集合バルブを設け、その集合バルブを、各バルブの弁体が処理ガスラインに直接作用するように構成する。
【００６５】
従来用いられている集合バルブは、バルブ本体の中までガス配管が延びており、その中でバルブのＯＮ／ＯＦＦを行うため、集合バルブ内での配管長さが長いものとなり、バルブからキャリアガスラインと処理ガスラインとの合流点までの距離も長くなってしまい、結果として処理ガスラインの開閉バルブから上記合流点までの部分の容積が大きくなってしまう。これに対し、上述のように各バルブの弁体が処理ガスラインに直接作用するように集合バルブを構成すれば、バルブからキャリアガスラインと処理ガスラインとの合流点までの距離を極力短くして、処理ガスラインの開閉バルブから上記合流点までの部分の容積を小さくすることができる。
【００６６】
なお、上記ガス供給システム５０においては、パージガスを処理ガスラインに流すためにガスの切換を行う必要があるが、上記集合バルブを用いてパージガスおよび処理ガスの２ラインの開閉および切換を行うこともできる。その際に集合バルブに組み込まれたバルブの例を図１７および図１８に基づいて説明する。
【００６７】
図１７に示すバルブ１５０は、弁体１５１がアクチュエーター１５４により回転可能に構成されており、ブロック１３１’にはガスライン１５２および１５３の２ラインが形成されている。弁体１５１には、ガスライン１５２に対応する位置に貫通孔１５１ａが形成されており、ガスライン１５３に対応する位置に貫通孔１５１ｂが形成されている。また、弁体１５１の表面には、ガスライン１５２からガスライン１５３にガスを流すことが可能な溝１５１ｃが形成されている。
そして、ガスライン１５２をパージガスとして使用し、ガスライン１５３を処理ガスラインとして使用する場合には、図１７の（ａ）の状態では、貫通孔１５１ａおよび１５１ｂがそれぞれガスライン１５２および１５３に対応する位置にあり、パージガスがガスライン１５２を流れ、処理ガスがガスライン１５３を流れるが、図１７の（ｂ）に示すように、溝１５１ｃをガスライン１５２とガスライン１５３とをつなぐ位置にすると、パージガスをガスライン１５３に流すことができる。弁体をこれらの中間位置にすることにより両方のガスの供給を停止することもできる。また、ガスライン１５３からガスライン１５２にガスを流す必要がある場合には、弁体１５１をさらに回転させて溝１５１ｃが逆につながるようにすればよい。
【００６８】
図１８に示すバルブ１６０は、弁体１６１がアクチュエーター１６４により昇降可能に構成されており、ブロック１３１''にはガスライン１６２および１６３の２ラインが形成されている。弁体１６１には、ガスライン１６２に対応可能な位置に貫通孔１６１ａが形成されており、ガスライン１６３に対応可能な位置に貫通孔１６１ｂが形成されている。また、弁体１６１の表面には、ガスライン１６２からガスライン１６３にガスを流すことが可能な溝１６１ｃが形成されている。そして、ガスライン１６２をパージガスとして使用し、ガスライン１６３を処理ガスラインとして使用する場合には、図１８の（ａ）の状態では、貫通孔１６１ａおよび１６１ｂがそれぞれガスライン１６２および１６３に対応する位置にあり、パージガスがガスライン１６２を流れ、処理ガスが処理ガスライン１６３を流れるが、図１８の（ｂ）に示すように、溝１６１ｃをガスライン１６２とガスライン１６３とをつなぐ位置にすると、パージガスを処理ガスライン１６３に流すことができる。弁体をこれらの中間位置にすることにより両方のガスの供給を停止することもできる。また、ガスライン１６３からガスライン１６２にガスを流す必要がある場合には、高さの違う位置にガスライン１６３からガスライン１６２に向かう溝をさらに形成すればよい。
【００６９】
なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく種々変形可能である。例えば、上記実施形態では本発明をＷＳｉのＣＶＤ成膜に規定したが、これに限らず、他の材料、例えばＷ、Ｔｉ、ＴｉＮ等のＣＶＤ成膜に適用することができるし、また、ＣＶＤ以外の他のガス処理にも適用することができる。また、被処理基板はウエハに限られるものではなく、他の基板であってもよい。さらに、キャリアガスとしてはＡｒガスを例示したが、これに限らず他の不活性ガスであってもよいし、ＮＨ３、Ｎ２Ｏ、ＮＯ等の無機ガスや、気化または蒸発した有機溶媒等の有機系ガスのように、処理ガスの一部として機能するものであってもよい。
【００７０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、処理ガスラインから流出する処理ガスの量は、キャリアガスラインと処理ガスラインとの合流点から処理ガスラインの開閉バルブまでの距離および処理ガスラインの径が小さいほど、すなわち処理ガスラインの開閉バルブから上記合流点までの部分の容積が小さいほど少なくすることができるという結果に基づき、キャリアガスラインと処理ガスラインとの合流点から処理ガスラインの開閉バルブまでの距離および処理ガスラインの径を、前記開閉バルブを閉じた際に処理ガスラインから流出する処理ガスが所定値以下になるように短くかつ細く設定するので、処理ガスラインからの処理ガスの供給を停止した際に、処理ガスラインからの処理ガス流出量を確実に少なくすることができる。また、処理ガスラインに、複数のバルブが集合した集合バルブを設け、その集合バルブを、各バルブの弁体が処理ガスラインに直接作用するように構成することにより、処理ガスラインからの処理ガス流出量を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るＣＶＤ装置を模式的に示す断面図。
【図２】図１のＣＶＤ装置に用いたガス供給システムを示す概略構成図。
【図３】ガス供給システムに用いた集合バルブの構造を示す断面図。
【図４】上記集合バルブに適用されている開閉バルブの構造および動作を説明するための断面図。
【図５】上記集合バルブに適用されている三方バルブの構造および動作を説明するための断面図。
【図６】隣接する集合バルブ間での三方バルブを継手ブロックにより接続した状態を説明するための断面図。
【図７】継手ブロックの構造を説明するための側面図および斜視図。
【図８】上記集合バルブに適用されている開閉バルブの他の例を示す断面図。
【図９】上記集合バルブに適用されている開閉バルブのさらに他の例を示す断面図。
【図１０】本発明を導いたシミュレーションの条件を示す模式図。
【図１１】シミュレーション結果を示すチャート。
【図１２】シミュレーション結果を示すチャート。
【図１３】シミュレーション結果に基づいて、キャリアガス流量を変化させた際の点Ａにおける処理ガス残存濃度をライン長１０ｃｍと２０ｃｍとで対比して示すグラフ。
【図１４】シミュレーション結果に基づいて、キャリアガス流量を変化させた際の点Ｂにおける処理ガス残存濃度をライン長１０ｃｍと２０ｃｍとで対比して示すグラフ。
【図１５】シミュレーション結果に基づいて、キャリアガス流量を変化させた際の点Ａにおける処理ガス残存濃度を管径φ６ｍｍとφ１２ｍｍとで対比して示すグラフ。
【図１６】シミュレーション結果に基づいて、キャリアガス流量を変化させた際の点Ｂにおける処理ガス残存濃度を管径φ６ｍｍとφ１２ｍｍとで対比して示すグラフ。
【図１７】２ラインの開閉および切換を行うことができる集合バルブに組み込まれたバルブの構造および動作を説明するための断面図。
【図１８】２ラインの開閉および切換を行うことができる集合バルブに組み込まれたバルブの他の例の構造および動作を説明するための断面図。
【符号の説明】
１１；チャンバー
１５；載置台
４０；シャワーヘッド
５０；ガス供給システム
５９；ＷＦ６ガスライン（処理ガスライン）
５９ａ；分岐ライン（処理ガスライン）
６２，６５；キャリアガスライン
６６ａ，６６ｂ，６７，６８，６９，７０，７１，７２ａ，７２ｂ，７３，７４；集合バルブ
１３３，１３３’，１３３''，１３４，１５１，１６１；弁体
Ｔ；継手ブロック
Ｗ；半導体ウエハ
【図１】
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【図２】
0004570748.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
0004570748.tif 000017
【図１７】
0004570748.tif 000018
【図１８】
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