ノズル取付方法
【課題】ノズルを縦型反応管に適正に取り付ける方法を提供する。
【解決手段】マニホールド２０９にノズル２０を取り付けるに際して、保持治具１０をノズル２０の上下両端部に取り付け、ノズル２０の水平部をマニホールド２０９の取付口２１０に処理室２０１側から挿入し、上下の保持治具１０の前端面を処理室２０１の内周面に当接させることでノズル２０と処理室２０１の内周面とのクリアランスおよび平行を自動的に保持する。ノズル２０を保持治具１０で位置決めした状態で、ノズル２０の水平部を取付口２１０に設置された継手２１１に固定し、その後、上下の保持治具１０をノズル２０９から取り外す。
【解決手段】マニホールド２０９にノズル２０を取り付けるに際して、保持治具１０をノズル２０の上下両端部に取り付け、ノズル２０の水平部をマニホールド２０９の取付口２１０に処理室２０１側から挿入し、上下の保持治具１０の前端面を処理室２０１の内周面に当接させることでノズル２０と処理室２０１の内周面とのクリアランスおよび平行を自動的に保持する。ノズル２０を保持治具１０で位置決めした状態で、ノズル２０の水平部を取付口２１０に設置された継手２１１に固定し、その後、上下の保持治具１０をノズル２０９から取り外す。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ノズル取付方法に関する。
詳しくは、基板処理装置のノズル取付方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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）に成膜するのに使用される基板処理装置として、例えば、特許文献１に示されたものがある。
従来のこの種の基板処理装置においては、ウエハを積載したボートをボートエレベータによって処理室に搬入した後に、ガス供給管からノズルを介して処理室内にガスが供給されるように、構成されている。
【０００３】
ノズルは、例えば石英が使用されて垂直部と水平部とがＬ形状に接合されて形成されており、石英製ノズルの水平部の端部がステンレス鋼等の金属からなるマニホールドに挿通され、マニホールドに溶接されたステンレス鋼等の金属からなる継手に挿通部周辺が溶接等によって固定されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１４２２３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の基板処理装置においては、ノズルの水平部がマニホールドに挿通されて継手によって固定されていることにより、ノズルと反応管との隙間が狭すぎてお互いが接触してノズルや反応管が破損したり、逆に、ノズルと反応管との隙間が広すぎてノズルとボートまたはウエハとが接触してノズルやボートやウエハが破損したりするという問題点がある。また、ノズル、反応管、ボートおよびウエハが破損に至らずとも、ノズルの取付具合に依存する成膜安定性が一定にならない場合がある。
一般に、ノズルと反応管との間にスペーサを挟む込むことにより、ノズルと反応管との隙間（クリアランス）を確保しながら、ノズルの固定が実施されている。
しかしながら、基板処理装置の狭い筐体内での一人作業では、ノズルを安定して取り付けることは困難である。
【０００６】
本発明の目的は、ノズルを反応管に適正に取り付けることができるノズル取付方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様によれば、次の方法が提供される。
基板を収容して処理する反応管と、前記反応管を支持するマニホールドと、前記反応管内で複数枚の基板を多段に支持する支持具と、前記マニホールドに取り付けられるとともに、その一部が前記反応管と前記支持具との間に配置され、前記反応管内にガスを供給するノズルと、を有する基板処理装置に対して、前記ノズルを取り付ける方法であって、
前記反応管内に前記ノズルを配置するステップと、
前記反応管と前記ノズルとのクリアランスを保持するクリアランス保持治具を、前記ノズルに取り付けるステップと、
前記クリアランス保持治具を取り付けた前記ノズルを前記マニホールドに固定するステップと、
前記ノズルを前記マニホールドに固定した後に、前記ノズルから前記クリアランス保持治具を取り外すステップと、を有しており、
前記クリアランス保持治具は前記ノズルの側面を両サイドから挟み込む一対のアームを有しており、前記一対のアームのそれぞれの先端部は前記反応管の内面と接触するように構成され、前記一対のアームのそれぞれの側面には、内面が前記ノズルの側面形状に沿って接触する保持部が設けられている、
ことを特徴とするノズル取付方法。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ノズルを反応管に適正に取り付けることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態で好適に用いられる基板処理装置の縦型処理炉の概略構成図であり、処理炉部分を縦断面で示す図である。
【図２】本実施形態で好適に用いられる基板処理装置の縦型処理炉の概略構成図であり、処理炉部分を図１のＡ−Ａ’線断面図で示す図である。
【図３】本実施形態における成膜フローを示す図である。
【図４】本実施形態の成膜シーケンスにおけるガス供給のタイミングを示す図であり、ＨＣＤガスを供給した後にＨＣＤガスの供給を停止し、その後、Ｏ２ガスとＨ２ガスとを供給する例を示している。
【図５】本実施形態で好適に用いられるクリアランス保持治具を示しており、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図、（ｄ）は背面図、（ｅ）は（ｂ）のｅ−ｅ線に沿う断面図、（ｆ）は保持状態を示す平面図である。
【図６】本実施形態にかかるノズル取付方法のクリアランス保持治具取付ステップおよびノズル挿入ステップを示しており、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線に沿う平面断面図である。
【図７】（ａ）はノズル固定ステップを示しており、図６VII −VII 線に沿う断面図に相当する側面断面図であり、（ｂ）はクリアランス保持治具取り外しステップを示す側面断面図である。
【図８】他の実施形態にかかるノズル取付方法のクリアランス保持治具取付ステップおよびノズル挿入ステップを示しており、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線に沿う平面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施形態を図面に即して説明する。
【００１１】
図１は、本発明の一実施形態にて好適に用いられる基板処理装置の縦型処理炉の概略構成図であり、処理炉２０２部分を縦断面図で示している。
また、図２は、図１に示す処理炉のＡ−Ａ’断面図である。
なお、本発明は本実施形態にかかる基板処理装置に限らず、枚葉式、Ｈｏｔ Ｗａｌｌ型、Ｃｏｌｄ Ｗａｌｌ型の処理炉を有する基板処理装置にも好適に適用できる。
【００１２】
図１に示されているように、処理炉２０２は加熱手段（加熱機構）としてのヒータ２０７を有する。ヒータ２０７は円筒形状であり、保持板としてのヒータベース（図示せず）に支持されることにより垂直に据え付けられている。
【００１３】
ヒータ２０７の内側には、ヒータ２０７と同心円状に反応管としてのプロセスチューブ２０３が配設されている。プロセスチューブ２０３は、例えば石英（ＳｉＯ２）または炭化シリコン（ＳｉＣ）等の耐熱性材料からなり、上端が閉塞し下端が開口した円筒形状に形成されている。プロセスチューブ２０３の筒中空部には処理室２０１が形成されており、基板としてのウエハ２００を後述するボート２１７によって水平姿勢で垂直方向に多段に整列した状態で収容可能に構成されている。
【００１４】
プロセスチューブ２０３の下方には、プロセスチューブ２０３と同心円状にマニホールド２０９が配設されている。マニホールド２０９は、例えばステンレス等からなり、上端及び下端が開口した円筒形状に形成されている。マニホールド２０９は、プロセスチューブ２０３に係合しており、プロセスチューブ２０３を支持するように設けられている。なお、マニホールド２０９とプロセスチューブ２０３との間にはシール部材としてのＯリング２２０ａが設けられている。マニホールド２０９がヒータベースに支持されることにより、プロセスチューブ２０３は垂直に据え付けられた状態となっている。プロセスチューブ２０３とマニホールド２０９とにより反応容器（処理容器）が形成される。
【００１５】
マニホールド２０９には、第１ガス導入部としての第１ノズル２３３ａと、第２ガス導入部としての第２ノズル２３３ｂと、第３ガス導入部としての第３ノズル２３３ｃとが、マニホールド２０９の側壁を貫通するように設けられており、第１ノズル２３３ａ、第２ノズル２３３ｂ、第３ノズル２３３ｃには、それぞれ第１ガス供給管２３２ａ、第２ガス供給管２３２ｂ、第３ガス供給管２３２ｃが接続されている。このように、処理室２０１内へは複数種類、ここでは３種類の処理ガスを供給するガス供給路として、３本のガス供給管が設けられている。
【００１６】
第１ガス供給管２３２ａには、上流方向から順に、流量制御器（流量制御手段）であるマスフローコントローラ２４１ａ、及び開閉弁であるバルブ２４３ａが設けられている。また、第１ガス供給管２３２ａのバルブ２４３ａよりも下流側には、不活性ガスを供給する第１不活性ガス供給管２３４ａが接続されている。この第１不活性ガス供給管２３４ａには、上流方向から順に、流量制御器（流量制御手段）であるマスフローコントローラ２４１ｃ、及び開閉弁であるバルブ２４３ｃが設けられている。また、第１ガス供給管２３２ａの先端部には、上述の第１ノズル２３３ａが接続されている。第１ノズル２３３ａは、処理室２０１を構成しているプロセスチューブ２０３の内壁とウエハ２００との間における円弧状の空間に、プロセスチューブ２０３の内壁の下部より上部に沿って、ウエハ２００の積載方向上方に向かって立ち上がるように設けられている。第１ノズル２３３ａの側面にはガスを供給する供給孔であるガス供給孔２４８ａが設けられている。このガス供給孔２４８ａ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。主に、第１ガス供給管２３２ａ、マスフローコントローラ２４１ａ、バルブ２４３ａ、第１ノズル２３３ａにより第１ガス供給系が構成される。また主に、第１不活性ガス供給管２３４ａ、マスフローコントローラ２４１ｃ、バルブ２４３ｃにより、第１不活性ガス供給系が構成される。
【００１７】
第２ガス供給管２３２ｂには、上流方向から順に、流量制御器（流量制御手段）であるマスフローコントローラ２４１ｂ、及び開閉弁であるバルブ２４３ｂが設けられている。また、第２ガス供給管２３２ｂのバルブ２４３ｂよりも下流側には、不活性ガスを供給する第２不活性ガス供給管２３４ｂが接続されている。この第２不活性ガス供給管２３４ｂには、上流方向から順に、流量制御器（流量制御手段）であるマスフローコントローラ２４１ｄ、及び開閉弁であるバルブ２４３ｄが設けられている。また、第２ガス供給管２３２ｂの先端部には、上述の第２ノズル２３３ｂが接続されている。第２ノズル２３３ｂは、処理室２０１を構成しているプロセスチューブ２０３の内壁とウエハ２００との間における円弧状の空間に、プロセスチューブ２０３の内壁の下部より上部に沿って、ウエハ２００の積載方向上方に向かって立ち上がるように設けられている。第２ノズル２３３ｂの側面にはガスを供給する供給孔であるガス供給孔２４８ｂが設けられている。このガス供給孔２４８ｂ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。主に、第２ガス供給管２３２ｂ、マスフローコントローラ２４１ｂ、バルブ２４３ｂ、第２ノズル２３３ｂにより第２ガス供給系が構成される。また主に、第２不活性ガス供給管２３４ｂ、マスフローコントローラ２４１ｄ、バルブ２４３ｄにより第２不活性ガス供給系が構成される。
【００１８】
第３ガス供給管２３２ｃには、上流方向から順に、流量制御器（流量制御手段）であるマスフローコントローラ２４１ｅ、及び開閉弁であるバルブ２４３ｅが設けられている。また、第３ガス供給管２３２ｃのバルブ２４３ｅよりも下流側には、不活性ガスを供給する第３不活性ガス供給管２３４ｃが接続されている。この第３不活性ガス供給管２３４ｃには、上流方向から順に、流量制御器（流量制御手段）であるマスフローコントローラ２４１ｆ、及び開閉弁であるバルブ２４３ｆが設けられている。また、第３ガス供給管２３２ｃの先端部には、上述の第３ノズル２３３ｃが接続されている。第３ノズル２３３ｃは、処理室２０１を構成しているプロセスチューブ２０３の内壁とウエハ２００との間における円弧状の空間に、プロセスチューブ２０３の内壁の下部より上部に沿って、ウエハ２００の積載方向上方に向かって立ち上がるように設けられている。第３ノズル２３３ｃの側面にはガスを供給する供給孔であるガス供給孔２４８ｃが設けられている。このガス供給孔２４８ｃ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。主に、第３ガス供給管２３２ｃ、マスフローコントローラ２４１ｅ、バルブ２４３ｅ、第３ノズル２３３ｃにより第３ガス供給系が構成される。また主に、第３不活性ガス供給管２３４ｃ、マスフローコントローラ２４１ｆ、バルブ２４３ｆにより第３不活性ガス供給系が構成される。
【００１９】
第１ガス供給管２３２ａからは、酸素を含むガス（酸素含有ガス）として、例えば酸素（Ｏ２）ガスが、マスフローコントローラ２４１ａ、バルブ２４３ａ、第１ノズル２３３ａを介して処理室２０１内に供給される。すなわち、第１ガス供給系は酸素含有ガス供給系として構成される。このとき同時に、第１不活性ガス供給管２３４ａから、不活性ガスが、マスフローコントローラ２４１ｃ、バルブ２４３ｃを介して第１ガス供給管２３２ａ内に供給されるようにしてもよい。
【００２０】
また、第２ガス供給管２３２ｂからは、水素を含むガス（水素含有ガス）として、例えば水素（Ｈ２）ガスが、マスフローコントローラ２４１ｂ、バルブ２４３ｂ、第２ノズル２３３ｂを介して処理室２０１内に供給される。すなわち、第２ガス供給系は水素含有ガス供給系として構成される。このとき同時に、第２不活性ガス供給管２３４ｂから、不活性ガスが、マスフローコントローラ２４１ｄ、バルブ２４３ｄを介して第２ガス供給管２３２ｂ内に供給されるようにしてもよい。
【００２１】
また、第３ガス供給管２３２ｃからは、原料ガス、すなわち、シリコンを含む原料ガス（シリコン含有ガス）として、例えばヘキサクロロジシラン（Ｓｉ２Ｃｌ６、略称：ＨＣＤ）ガスが、マスフローコントローラ２４１ｅ、バルブ２４３ｅ、第３ノズル２３３ｃを介して処理室２０１内に供給される。すなわち、第３ガス供給系は原料ガス供給系（シリコン含有ガス供給系）として構成される。このとき同時に、第３不活性ガス供給管２３４ｃから、不活性ガスが、マスフローコントローラ２４１ｆ、バルブ２４３ｆを介して第３ガス供給管２３２ｃ内に供給されるようにしてもよい。
【００２２】
なお、第１ガス供給系と第２ガス供給系とにより反応ガス供給系が構成され、第３ガス供給系により原料ガス供給系が構成される。
【００２３】
なお、本実施形態では、Ｏ２ガス、Ｈ２ガス、ＨＣＤガスを、それぞれ別々のノズルから処理室２０１内に供給するようにしているが、例えば、Ｈ２ガスとＨＣＤガスとを同じノズルから処理室２０１内に供給するようにしてもよい。また、Ｏ２ガスとＨ２ガスとを同じノズルから処理室２０１内に供給するようにしてもよい。このように、複数種類のガスでノズルを共用とすれば、ノズルの本数を減らすことができ、装置コストを低減することができ、またメンテナンスも容易となる等のメリットがある。また、Ｏ２ガスとＨ２ガスとを同じノズルから処理室２０１内に供給することで、酸化力向上効果および酸化力均一化効果を高めることも可能となる。
なお、後述する成膜温度帯では、ＨＣＤガスとＨ２ガスとは反応しないが、ＨＣＤガスとＯ２ガスとは反応することが考えられるので、ＨＣＤガスとＯ２ガスとは別々のノズルから処理室２０１内に供給した方がよい。
【００２４】
マニホールド２０９には、処理室２０１内の雰囲気を排気する排気管２３１が設けられている。排気管２３１には、圧力検出器としての圧力センサ２４５及び圧力調整器（圧力調整部）としてのＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）バルブ２４２を介して、真空排気装置としての真空ポンプ２４６が接続されている。なお、ＡＰＣバルブ２４２は、弁を開閉して処理室２０１内の真空排気・真空排気停止ができ、更に弁開度を調節して圧力調整可能なように構成されている開閉弁である。真空ポンプ２４６を作動させつつ、圧力センサ２４５により検出された圧力に基づいてＡＰＣバルブ２４２の弁の開度を調節することにより、処理室２０１内の圧力が所定の圧力（真空度）となるよう真空排気し得るように構成されている。主に、排気管２３１、圧力センサ２４５、ＡＰＣバルブ２４２、真空ポンプ２４６により排気系が構成される。
【００２５】
マニホールド２０９の下方には、マニホールド２０９の下端開口を気密に閉塞可能な炉口蓋体としてのシールキャップ２１９が設けられている。シールキャップ２１９は、マニホールド２０９の下端に垂直方向下側から当接されるように構成されている。シールキャップ２１９は、例えばステンレス等の金属からなり、円盤状に形成されている。シールキャップ２１９の上面には、マニホールド２０９の下端と当接するシール部材としてＯリング２２０ｂが設けられている。シールキャップ２１９の処理室２０１と反対側には、後述する基板保持具としてのボート２１７を回転させる回転機構２６７が設置されている。回転機構２６７の回転軸２５５は、シールキャップ２１９を貫通してボート２１７に接続されている。回転機構２６７は、ボート２１７を回転させることでウエハ２００を回転させるように構成されている。シールキャップ２１９は、プロセスチューブ２０３の外部に垂直に設置された昇降機構としてのボートエレベータ１１５によって垂直方向に昇降されるように構成されている。ボートエレベータ１１５は、シールキャップ２１９を昇降させることで、ボート２１７を処理室２０１内に対して搬入・搬出することが可能なように構成されている。
【００２６】
基板保持具としてのボート２１７は、例えば石英や炭化珪素等の耐熱性材料からなり、複数枚のウエハ２００を水平姿勢で、かつ、互いに中心を揃えた状態で整列させて多段に保持するように構成されている。なお、ボート２１７の下部には、例えば石英や炭化珪素等の耐熱性材料からなる断熱部材２１８が設けられており、ヒータ２０７からの熱がシールキャップ２１９側に伝わりにくくなるように構成されている。なお、断熱部材２１８は、石英や炭化珪素等の耐熱性材料からなる複数枚の断熱板と、これら断熱板を水平姿勢で多段に支持する断熱板ホルダとにより構成してもよい。プロセスチューブ２０３内には、温度検出器としての温度センサ２６３が設置されており、温度センサ２６３により検出された温度情報に基づきヒータ２０７への通電具合を調整することにより、処理室２０１内の温度が所望の温度分布となるように構成されている。温度センサ２６３は、第１ノズル２３３ａ、第２ノズル２３３ｂ及び第３ノズル２３３ｃと同様に、プロセスチューブ２０３の内壁に沿って設けられている。
【００２７】
制御部（制御手段）であるコントローラ２８０は、マスフローコントローラ２４１ａ、２４１ｂ、２４１ｃ、２４１ｄ、２４１ｅ、２４１ｆ、バルブ２４３ａ、２４３ｂ、２４３ｃ、２４３ｄ、２４３ｅ、２４３ｆ、圧力センサ２４５、ＡＰＣバルブ２４２、ヒータ２０７、温度センサ２６３、真空ポンプ２４６、回転機構２６７、ボートエレベータ１１５等に接続されている。コントローラ２８０により、マスフローコントローラ２４１ａ、２４１ｂ、２４１ｃ、２４１ｄ、２４１ｅ、２４１ｆによるガス流量調整、バルブ２４３ａ、２４３ｂ、２４３ｃ、２４３ｄ、２４３ｅ、２４３ｆの開閉動作、ＡＰＣバルブ２４２の開閉及び圧力センサ２４５に基づく圧力調整動作、温度センサ２６３に基づくヒータ２０７の温度調整、真空ポンプ２４６の起動・停止、回転機構２６７の回転速度調節、ボートエレベータ１１５によるボート２１７の昇降動作等の制御が行われる。
【００２８】
次に、上述の基板処理装置の処理炉を用いて、半導体装置（デバイス）の製造工程の一工程として、基板上に絶縁膜としての酸化膜を成膜する方法の例について説明する。
なお、以下の説明において、基板処理装置を構成する各部の動作はコントローラ２８０により制御される。
【００２９】
図３に、本実施形態における成膜フロー図を、図４に本実施形態の成膜シーケンスにおけるガス供給のタイミング図を示す。
本実施形態の成膜シーケンスでは、基板を収容した処理容器内に、所定元素としてのシリコンを含む原料ガス（ＨＣＤガス）を供給することで、基板上に所定元素含有層としてのシリコン含有層を形成する工程と、処理容器内に原料ガスとは異なる反応ガスとして、酸素含有ガス（Ｏ２ガス）と水素含有ガス（Ｈ２ガス）とを供給することで、シリコン含有層をシリコン酸化層に変化させる（改質する）工程と、を交互に繰り返すことで、基板上に所定膜厚のシリコン酸化膜を形成する。
【００３０】
基板上にシリコン含有層を形成する工程は、ＣＶＤ反応が生じる条件下で行う。このとき基板上に１原子層未満から数原子層程度のシリコン含有層としてのシリコン層を形成する。シリコン含有層は原料ガスの吸着層であってもよい。ここで、シリコン層とは、シリコンにより構成される連続的な層の他、不連続な層や、これらが重なってできるシリコン薄膜をも含む総称である。なお、シリコンにより構成される連続的な層をシリコン薄膜という場合もある。また、原料ガスの吸着層とは、原料ガスのガス分子の連続的な化学吸着層の他、不連続な化学吸着層をも含む。なお、１原子層未満の層とは不連続に形成される原子層のことを意味している。原料ガスが自己分解する条件下では、基板上にシリコンが堆積することでシリコン層が形成される。原料ガスが自己分解しない条件下では、基板上に原料ガスが吸着することで原料ガスの吸着層が形成される。なお、基板上に原料ガスの吸着層を形成するよりも、基板上にシリコン層を形成する方が、成膜レートを高くすることができ好ましい。
【００３１】
また、シリコン含有層をシリコン酸化層に変化させる工程では、反応ガスを熱で活性化させて供給することで、シリコン含有層を酸化してシリコン酸化層に変化させる。このとき、大気圧未満の圧力雰囲気下にある処理容器内で反応ガスとしての酸素含有ガスと水素含有ガスとを反応させて酸素を含む酸化種を生成し、この酸化種によりシリコン含有層を酸化してシリコン酸化層に変化させる。この酸化処理によれば、酸素含有ガスを単独で供給する場合に比べ、酸化力を大幅に向上させることができる。すなわち、減圧雰囲気下において酸素含有ガスに水素含有ガスを添加することで、酸素含有ガス単独供給の場合に比べ大幅な酸化力向上効果が得られる。シリコン含有層を酸化層に改質する工程はノンプラズマの減圧雰囲気下で行われる。
なお、反応ガスとしては、酸素含有ガスを単独で用いることもできる。
【００３２】
以下、これを具体的に説明する。なお、本実施形態では、シリコンを含む原料ガスとしてＨＣＤガスを、反応ガスとしての酸素含有ガス、水素含有ガスとしてＯ２ガス、Ｈ２ガスをそれぞれ用い、図３の成膜フロー、図４の成膜シーケンスにより、基板上に絶縁膜としてシリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）を形成する例について説明する。
【００３３】
複数枚のウエハ２００がボート２１７に装填（ウエハチャージ）されると、図１に示されているように、複数枚のウエハ２００を保持したボート２１７は、ボートエレベータ１１５によって持ち上げられて処理室２０１内に搬入（ボートロード）される。この状態で、シールキャップ２１９はＯリング２２０ｂを介してマニホールド２０９の下端をシールした状態となる。
【００３４】
処理室２０１内が所望の圧力（真空度）となるように真空ポンプ２４６によって真空排気される。この際、処理室２０１内の圧力は圧力センサ２４５で測定され、この測定された圧力に基づきＡＰＣバルブ２４２がフィードバック制御される（圧力調整）。また、処理室２０１内が所望の温度となるようにヒータ２０７によって加熱される。この際、処理室２０１内が所望の温度分布となるように温度センサ２６３が検出した温度情報に基づきヒータ２０７への通電具合がフィードバック制御される（温度調整）。続いて、回転機構２６７によりボート２１７が回転されることでウエハ２００が回転される。その後、後述する４つのステップを順次実行する。
【００３５】
［ステップ１］
第３ガス供給管２３２ｃのバルブ２４３ｅ、第３不活性ガス供給管２３４ｃのバルブ２４３ｆを開き、第３ガス供給管２３２ｃにＨＣＤガス、第３不活性ガス供給管２３４ｃに不活性ガス（例えばＮ２ガス）を流す。不活性ガスは、第３不活性ガス供給管２３４ｃから流れ、マスフローコントローラ２４１ｆにより流量調整される。ＨＣＤガスは、第３ガス供給管２３２ｃから流れ、マスフローコントローラ２４１ｅにより流量調整される。流量調整されたＨＣＤガスと、流量調整された不活性ガスは、第３ガス供給管２３２ｃ内で混合されて、第３ノズル２３３ｃのガス供給孔２４８ｃから、加熱された減圧状態の処理室２０１内に供給され排気管２３１から排気される（ＨＣＤ供給）。
【００３６】
このとき、ＡＰＣバルブ２４２を適正に調整して、処理室２０１内の圧力を、大気圧未満、例えば１０〜１０００Ｐａの範囲内の圧力に維持する。マスフローコントローラ２４１ｅで制御するＨＣＤガスの供給流量は、例えば１〜１０００ｓｃｃｍの範囲内の流量とする。ＨＣＤガスにウエハ２００を晒す時間は、例えば１〜１２０秒間の範囲内の時間とする。ヒータ２０７の温度は、処理室２０１内でＣＶＤ反応が生じるような温度となるように設定する。すなわち、ウエハ２００の温度が、例えば３５０〜８５０℃、好ましくは４００〜７００℃の範囲内の温度となるようにヒータ２０７の温度を設定する。
【００３７】
なお、ウエハ２００の温度が３５０℃未満となると、ウエハ２００上にＨＣＤが吸着しにくくなるし、ＨＣＤが分解しにくくなる。また、ウエハ２００の温度が４００℃未満となると、成膜レートが実用レベルを下回る。また、ウエハ２００の温度が７００℃、特に８５０℃を超えると、ＣＶＤ反応が強くなり、均一性が悪化しやすくなる。よって、ウエハ２００の温度は３５０〜８５０℃、好ましくは４００〜７００℃とするのがよい。
【００３８】
上述の条件にてＨＣＤガスを処理室２０１内に供給することで、ウエハ２００（表面の下地膜）上に１原子層未満から数原子層のシリコン含有層としてのシリコン層（Ｓｉ層）が形成される。シリコン含有層はＨＣＤガスの化学吸着層であってもよい。なお、ＨＣＤガスが自己分解する条件下では、ウエハ２００上にシリコンが堆積することでシリコン層が形成される。ＨＣＤガスが自己分解しない条件下では、ウエハ２００上にＨＣＤガスが化学吸着することでＨＣＤガスの化学吸着層が形成される。ウエハ２００上に形成されるシリコン含有層の厚さが数原子層を超えると、後述するステップ３での酸化の作用がシリコン含有層の全体に届かなくなる。また、ウエハ２００上に形成可能なシリコン含有層の最小値は１原子層未満である。よって、シリコン含有層の厚さは１原子層未満から数原子層とするのが好ましい。
【００３９】
シリコンを含む原料としては、ＨＣＤの他、ＴＣＳ（テトラクロロシラン、ＳｉＣｌ４）、ＤＣＳ（ジクロロシラン、ＳｉＨ２Ｃｌ２）、ＳｉＨ４（モノシラン ）等の無機原料だけでなく、アミノシラン系の４ＤＭＡＳ（テトラキスジメチルアミノシラン、Ｓｉ［Ｎ（ＣＨ３）２］４）、３ＤＭＡＳ（トリスジメチルアミノシラン、Ｓｉ［Ｎ（ＣＨ３）２］３Ｈ）、２ＤＥＡＳ（ビスジエチルアミノシラン、Ｓｉ［Ｎ（Ｃ２Ｈ５）２］２Ｈ２）、ＢＴＢＡＳ（ビスターシャリーブチルアミノシラン、ＳｉＨ２［ＮＨ（Ｃ４Ｈ９）］２）などの有機原料を用いてもよい。
【００４０】
不活性ガスとしては、Ｎ２ガスの他、Ａｒ、Ｈｅ、Ｎｅ、Ｘｅ等の希ガスを用いてもよい。なお、不活性ガスとして窒素（Ｎ）を含まないガスであるＡｒやＨｅ等の希ガスを使用することで、形成されるシリコン酸化膜の膜中Ｎ不純物濃度を低減できる。よって、不活性ガスとしては、Ａｒ、Ｈｅ等の希ガスを用いるのが好ましい。後述するステップ２、３、４においても同様なことが言える。
【００４１】
［ステップ２］
ウエハ２００上にシリコン含有層が形成された後、第３ガス供給管２３２ｃのバルブ２４３ｅを閉じ、ＨＣＤガスの供給を停止する。このとき、排気管２３１のＡＰＣバルブ２４２は開いたままとし、真空ポンプ２４６により処理室２０１内を真空排気し、残留したＨＣＤガスを処理室２０１内から排除する。このとき、不活性ガスを処理室２０１内へ供給すると、残留したＨＣＤガスを排除する効果が更に高まる（残留ガス除去）。このときのヒータ２０７の温度は、ウエハ２００の温度がＨＣＤガスの供給時と同じく３５０〜８５０℃、好ましくは４００〜７００℃の範囲内の温度となるように設定する。
【００４２】
［ステップ３］
処理室２０１内の残留ガスを除去した後、第１ガス供給管２３２ａのバルブ２４３ａ、第１不活性ガス供給管２３４ａのバルブ２４３ｃを開き、第１ガス供給管２３２ａにＯ２ガス、第１不活性ガス供給管２３４ａに不活性ガスを流す。不活性ガスは、第１不活性ガス供給管２３４ａから流れ、マスフローコントローラ２４１ｃにより流量調整される。Ｏ２ガスは第１ガス供給管２３２ａから流れ、マスフローコントローラ２４１ａにより流量調整される。流量調整されたＯ２ガスは、流量調整された不活性ガスと第１ガス供給管２３２ａ内で混合されて、第１ノズル２３３ａのガス供給孔２４８ａから、加熱された減圧状態の処理室２０１内に供給され排気管２３１から排気される。
このとき同時に、第２ガス供給管２３２ｂのバルブ２４３ｂ、第２不活性ガス供給管２３４ｂのバルブ２４３ｄを開き、第２ガス供給管２３２ｂにＨ２ガス、第２不活性ガス供給管２３４ｂに不活性ガスを流す。不活性ガスは、第２不活性ガス供給管２３４ｂから流れ、マスフローコントローラ２４１ｄにより流量調整される。Ｈ２ガスは第２ガス供給管２３２ｂから流れ、マスフローコントローラ２４１ｂにより流量調整される。流量調整されたＨ２ガスは、流量調整された不活性ガスと第２ガス供給管２３２ｂ内で混合されて、第２ノズル２３３ｂのガス供給孔２４８ｂから、加熱された減圧状態の処理室２０１内に供給され排気管２３１から排気される（Ｏ２及びＨ２供給）。なお、Ｏ２ガス及びＨ２ガスはプラズマによって活性化することなく処理室２０１内に供給する。
【００４３】
このとき、ＡＰＣバルブ２４２を適正に調整して、処理室２０１内の圧力を、大気圧未満、例えば１〜１０００Ｐａの範囲内の圧力に維持する。マスフローコントローラ２４１ａで制御するＯ２ガスの供給流量は、例えば１ｓｃｃｍ〜２００００ｓｃｃｍ（２０ｓｌｍ）の範囲内の流量とする。マスフローコントローラ２４１ｂで制御するＨ２ガスの供給流量は、例えば１ｓｃｃｍ〜２００００ｓｃｃｍ（２０ｓｌｍ）の範囲内の流量とする。なお、Ｏ２ガス及びＨ２ガスにウエハ２００を晒す時間は、例えば１〜１２０秒間の範囲内の時間とする。ヒータ２０７の温度は、ウエハ２００の温度が、例えば３５０〜１０００℃の範囲内の温度となるように設定する。なお、この範囲内の温度であれば減圧雰囲気下でのＯ２ガスへのＨ２ガス添加による酸化力向上の効果が得られることを確認した。また、ウエハ２００の温度が低すぎると酸化力向上の効果が得られないことも確認した。ただしスループットを考慮すると、ウエハ２００の温度が、酸化力向上の効果が得られる温度であってステップ１のＨＣＤガスの供給時と同一の温度となるように、すなわちステップ１とステップ３とで処理室２０１内の温度を同一の温度に保持するようにヒータ２０７の温度を設定するのが好ましい。この場合、ステップ１とステップ３とでウエハ２００の温度、すなわち処理室２０１内の温度が３５０〜８５０℃、好ましくは４００〜７００℃の範囲内の一定の温度となるようにヒータ２０７の温度を設定する。さらには、ステップ１〜ステップ４（後述）にかけて処理室２０１内の温度を同一の温度に保持するようにヒータ２０７の温度を設定するのがより好ましい。この場合、ステップ１〜ステップ４（後述）にかけて処理室２０１内の温度が３５０〜８５０℃、好ましくは４００〜７００℃の範囲内の一定の温度となるようにヒータ２０７の温度を設定する。なお、減圧雰囲気下でのＯ２ガスへのＨ２ガス添加による酸化力向上の効果を得るには、処理室２０１内の温度を３５０℃以上とする必要があるが、処理室２０１内の温度は４００℃以上とするのが好ましく、さらには４５０℃以上とするのが好ましい。処理室２０１内の温度を４００℃以上とすれば、４００℃以上の温度で行うＯ３酸化処理による酸化力を超える酸化力を得ることができ、処理室２０１内の温度を４５０℃以上とすれば、４５０℃以上の温度で行うＯ２プラズマ酸化処理による酸化力を超える酸化力を得ることができる。
【００４４】
上述の条件にてＯ２ガス及びＨ２ガスを処理室２０１内に供給することで、Ｏ２ガス及びＨ２ガスは加熱された減圧雰囲気下においてノンプラズマで活性化されて反応し、それにより原子状酸素（Ｏ）等の酸素を含む酸化種が生成される。そして、主にこの酸化種により、ステップ１でウエハ２００上に形成されたシリコン含有層に対して酸化処理が行われる。そして、この酸化処理により、シリコン含有層はシリコン酸化層（ＳｉＯ２層、以下、単にＳｉＯ層ともいう。）へと変化させられる。
【００４５】
酸素含有ガスとしては、酸素（Ｏ２ ）ガスの他、オゾン（Ｏ３）ガス等を用いてもよい。なお、上述の温度帯において、一酸化窒素（ＮＯ）ガスや亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）ガスへの水素含有ガス添加効果を試してみたところ、ＮＯガス単独供給やＮ２Ｏガス単独供給に比べて酸化力向上の効果が得られないことを確認した。すなわち、酸素含有ガスとしては窒素非含有の酸素含有ガス（窒素を含まず酸素を含むガス）を用いるのが好ましい。水素含有ガスとしては、水素（Ｈ２）ガスの他、重水素（Ｄ２）ガス等を用いてもよい。なお、アンモニア（ＮＨ３）ガスやメタン（ＣＨ４）ガス等を用いると、窒素（Ｎ）不純物や炭素（Ｃ）不純物の膜中への混入が考えられる。すなわち、水素含有ガスとしては、他元素非含有の水素含有ガス（他元素を含まず水素または重水素を含むガス）を用いるのが好ましい。すなわち、酸素含有ガスとしては、Ｏ２ガスおよびＯ３ガスよりなる群から選択される少なくとも一つのガスを用いることができ、水素含有ガスとしては、Ｈ２ガスおよびＤ２ガスよりなる群から選択される少なくとも一つのガスを用いることができる。
【００４６】
［ステップ４］
シリコン含有層をシリコン酸化層へと変化させた後、第１ガス供給管２３２ａのバルブ２４３ａを閉じ、Ｏ２ガスの供給を停止する。また、第２ガス供給管２３２ｂのバルブ２４３ｂを閉じ、Ｈ２ガスの供給を停止する。このとき、排気管２３１のＡＰＣバルブ２４２は開いたままとし、真空ポンプ２４６により処理室２０１内を真空排気し、残留したＯ２ガスやＨ２ガスを処理室２０１内から排除する。このとき、不活性ガスを処理室２０１内へ供給すると、残留したＯ２ガスやＨ２ガスを排除する効果が更に高まる（残留ガス除去）。このときのヒータ２０７の温度は、ウエハ２００の温度がＯ２ガス及びＨ２ガスの供給時と同じく３５０〜８５０℃、好ましくは４００〜７００℃の範囲内の温度となるような温度に設定する。
【００４７】
上述したステップ１〜４を１サイクルとして、このサイクルを複数回繰り返すことにより、ウエハ２００上に所定膜厚のシリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜、以下、単にＳｉＯ膜ともいう）を成膜することができる。
【００４８】
所定膜厚のシリコン酸化膜を成膜すると、不活性ガスが処理室２０１内へ供給され排気されることで処理室２０１内が不活性ガスでパージされる（パージ）。その後、処理室２０１内の雰囲気が不活性ガスに置換され、処理室２０１内の圧力が常圧に復帰される（大気圧復帰）。
【００４９】
その後、ボートエレベータ１１５によりシールキャップ２１９が下降されて、マニホールド２０９の下端が開口されるとともに、処理済のウエハ２００がボート２１７に保持された状態でマニホールド２０９の下端からプロセスチューブ２０３の外部に搬出（ボートアンロード）される。その後、処理済みのウエハ２００はボート２１７より取り出される（ウエハディスチャージ）。
【００５０】
以下、本実施形態にかかる基板処理装置のノズル取付方法を、図５〜図７を参照しつつ説明する。
【００５１】
本実施形態にかかるノズル取付方法においては、図５に示されたクリアランス保持治具（以下、保持治具という）１０が使用される。保持治具１０は第１ノズル２３３ａ、第２ノズル２３３ｂ、第３ノズル２３３ｃにそれぞれ使用されるが、その構成および作用は原理的に同様であるので、便宜上、ノズル２０に使用されるものとして説明する。
【００５２】
図５に示されているように、保持治具１０は洗濯挟み構造に構成されている。すなわち、保持治具１０はノズル２０の側面を両サイドから挟み込む一対のアーム１１、１１を有しており、一対のアーム１１、１１は中間部を回動自在に枢支するピン１２によって開閉自在に連結されている。一対のアーム１１、１１の一端部（以下、後端部とする）間にはスプリング１４が介設されており、スプリング１４は後端部を開く（離間させる）方向に常時付勢している。一対のアーム１１、１１の後端部外側面には滑り止め１３、１３がそれぞれ縦（ピン１２と平行方向）溝形状に形成されている。
一対のアーム１１、１１の前端面は、反応管としてのプロセスチューブ２０３の内面とそれぞれ接触するように形成されている。一対のアーム１１、１１の前端部の対向する両方の側面には、内面がノズル２０の側面形状に沿って接触する保持部１５、１５がそれぞれ没設されている。すなわち、両保持部１５、１５は円形のノズル２０の円周面に一致する円弧形凹曲面形状にそれぞれ形成されている。
【００５３】
マニホールド２０９にノズル２０を取り付けるに際しては、図６に示されているように、保持治具１０がノズル２０の上下両端部にそれぞれ取り付けられ、ノズル２０の水平部がマニホールド２０９の取付口２１０に処理室２０１側から挿入される。ノズル２０が取付口２１０に挿入されると、上下の保持治具１０、１０の前端面が処理室２０１の内周面にそれぞれ当接するので、ノズル２０と処理室２０１の内周面とのクリアランスおよび平行が自動的に調整されて保持される。
保持治具１０をノズル２０に取り付けるに際しては、図６（ａ）の上端部に示されているように、一対のアーム１１、１１の後端部がスプリング１４の弾発力に抗して閉じられて前端部が開かれた状態で、ノズル２０がその前端部間に相対的に挿入される。続いて、両側の保持部１５、１５がノズル２０の外周面にそれぞれ対向されてから、保持治具１０がスプリング１４の弾発力よって閉じられる。保持治具１０が閉じられると、両側の保持部１５、１５がノズル２０の円周面に当接してノズル２０を挟んだ状態になるので、保持治具１０はノズル２０に相対的に保持された状態になる。
【００５４】
図７（ａ）（ｂ）に示されているように、ノズル２０が保持治具１０によって位置決めされた状態で、ノズル２０の水平部は、取付口２１０に設置された継手２１１に固定される。この固定により、ノズル２０は処理室２０１の内周面とのクリアランスおよび平行を上下の保持治具１０、１０によって保持された状態で、マニホールド２０９に固定的に取り付けられる。
【００５５】
図７（ｂ）に示されているように、ノズル２０がマニホールド２０９に固定された後に、上下の保持治具１０、１０がノズル２０９からそれぞれ取り外される。ノズル２０はマニホールド２０９に固定されているので、上下の保持治具１０、１０が取り外されても、処理室２０１の内周面とのクリアランスおよび平行を維持した状態になっている。
【００５６】
本実施形態によれば、次の効果が得られる。
【００５７】
（１）洗濯挟み構造の保持治具をノズルの上下端部にそれぞれ取り付けて、ノズルの水平部をマニホールドの取付口に挿入して固定することにより、ノズルと処理室内周面とのクリアランスを保持し、かつ、ノズルを処理室内周面と平行にマニホールドに固定することができるので、プロセスチューブに適正に取り付けることができる。
【００５８】
（２）ノズルをプロセスチューブに適正に取り付けることができるので、ノズルのプロセスチューブやボートやウエハとの干渉を防止することができ、ノズルやプロセスチューブやボートやウエハの破損を防止することができる。
【００５９】
（３）ノズルをプロセスチューブに適正に取り付けることができるので、ノズルの取付具合に依存する成膜安定性を一定に維持することができる。
【００６０】
（４）保持治具をノズルに取り付けることにより、ノズルと処理室内周面とのクリアランスを自己制御的に保持することができるので、狭い空間内の一人作業でもノズルをプロセスチューブに適正に取り付けることができる。
【００６１】
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で種々に変更が可能であることはいうまでもない。
【００６２】
例えば、真円形筒形状ノズル２０の取付方法への適用に限定されるものではなく、長円形（小判形）筒形状ノズル２０Ａの取付方法（図８参照）や、楕円形筒形状ノズルの取付方法（図示せず）に適用することができる。
長円形（小判形）筒形状ノズル２０Ａおよび楕円形筒形状ノズルに使用される場合には、図８に示されているように、保持治具１０Ａの一対のアーム１１Ａ、１１Ａの間隔が広く設定される。
【００６３】
一対のアームを強制的に閉じるスプリングとしては、圧縮コイルスプリングを使用するに限らず、例えば、トーションスプリングを使用してもよい。
【００６４】
保持治具はノズルをマニホールドの取付口に挿入した後で、かつ、継手に固定する前に、ノズルに取り付けてもよい。
【００６５】
以下、本発明の好ましい態様について付記する。
本発明の一態様によれば、次の方法が提供される。
基板を収容して処理する反応管と、前記反応管を支持するマニホールドと、前記反応管内で複数枚の基板を多段に支持する支持具と、前記マニホールドに取り付けられるとともに、その一部が前記反応管と前記支持具との間に配置され、前記反応管内にガスを供給するノズルと、を有する基板処理装置に対して、前記ノズルを取り付ける方法であって、
前記反応管内に前記ノズルを配置するステップと、
前記反応管と前記ノズルとのクリアランスを保持するクリアランス保持治具を、前記ノズルに取り付けるステップと、
前記クリアランス保持治具を取り付けた前記ノズルを前記マニホールドに固定するステップと、
前記ノズルを前記マニホールドに固定した後に、前記ノズルから前記クリアランス保持治具を取り外すステップと、を有しており、
前記クリアランス保持治具は前記ノズルの側面を両サイドから挟み込む一対のアームを有しており、前記一対のアームのそれぞれの先端部は前記反応管の内面と接触するように構成され、前記一対のアームのそれぞれの側面には、内面が前記ノズルの側面形状に沿って接触する保持部が設けられている、
ことを特徴とするノズル取付方法。
基板を収容して処理する反応管と、前記反応管を支持するマニホールドと、前記反応管内で複数枚の基板を多段に支持する支持具と、前記マニホールドに取り付けられると共にその一部が前記反応管と前記支持具との間に配置され、前記反応管内にガスを供給するノズルと、を有する基板処理装置に対して、前記ノズルを取り付ける方法であって、
前記反応管内にノズルを配置する工程と、
前記ノズルに、前記反応管と前記ノズルとのクリアランスを保持するクリアランス保持治具を取り付ける工程と、
その状態で前記ノズルを前記マニホールドに固定する工程と、
前記ノズルを前記マニホールドに固定した後、前記ノズルから前記クリアランス保持治具を取り外す工程と、を有しており、
前記クリアランス保持治具は、前記ノズルの側面を両サイドから挟み込む一対のアーム部を有しており、前記各アーム部の先端部は前記反応管の内壁と接触するように構成され、前記各アーム部の側面には、前記ノズルの側面形状に沿って凹部が設けられ、該凹部は、その内壁が前記ノズルの側面と接触するように構成されることを特徴とするノズル取り付け方法。
好ましくは、前記ノズルの断面形状が真円形である。
また好ましくは、前記ノズルの断面形状が真円形ではない。
また好ましくは、前記ノズルの断面形状がひしゃげた円形である。
また好ましくは、前記ノズルの断面形状が長円形（小判形）である。
また好ましくは、前記ノズルの断面形状が楕円形である。
【符号の説明】
【００６６】
１０、１０Ａ 保持治具（クリアランス保持治具）
１１、１１Ａ アーム
１２ ピン
１３ 滑り止め
１４ スプリング
１５ 保持部
２０ 真円形筒形状ノズル（ノズル）
２０Ａ 長円形（小判形）筒形状ノズル（ノズル）
２００ ウエハ（基板）
２０１ 処理室
２０３ プロセスチューブ（反応管）
２０９ マニホールド
２１０ 取付口
２１１ 継手
２３３ａ 第１ノズル
２３３ｂ 第２ノズル
２３３ｃ 第３ノズル
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ノズル取付方法に関する。
詳しくは、基板処理装置のノズル取付方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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）に成膜するのに使用される基板処理装置として、例えば、特許文献１に示されたものがある。
従来のこの種の基板処理装置においては、ウエハを積載したボートをボートエレベータによって処理室に搬入した後に、ガス供給管からノズルを介して処理室内にガスが供給されるように、構成されている。
【０００３】
ノズルは、例えば石英が使用されて垂直部と水平部とがＬ形状に接合されて形成されており、石英製ノズルの水平部の端部がステンレス鋼等の金属からなるマニホールドに挿通され、マニホールドに溶接されたステンレス鋼等の金属からなる継手に挿通部周辺が溶接等によって固定されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１４２２３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の基板処理装置においては、ノズルの水平部がマニホールドに挿通されて継手によって固定されていることにより、ノズルと反応管との隙間が狭すぎてお互いが接触してノズルや反応管が破損したり、逆に、ノズルと反応管との隙間が広すぎてノズルとボートまたはウエハとが接触してノズルやボートやウエハが破損したりするという問題点がある。また、ノズル、反応管、ボートおよびウエハが破損に至らずとも、ノズルの取付具合に依存する成膜安定性が一定にならない場合がある。
一般に、ノズルと反応管との間にスペーサを挟む込むことにより、ノズルと反応管との隙間（クリアランス）を確保しながら、ノズルの固定が実施されている。
しかしながら、基板処理装置の狭い筐体内での一人作業では、ノズルを安定して取り付けることは困難である。
【０００６】
本発明の目的は、ノズルを反応管に適正に取り付けることができるノズル取付方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様によれば、次の方法が提供される。
基板を収容して処理する反応管と、前記反応管を支持するマニホールドと、前記反応管内で複数枚の基板を多段に支持する支持具と、前記マニホールドに取り付けられるとともに、その一部が前記反応管と前記支持具との間に配置され、前記反応管内にガスを供給するノズルと、を有する基板処理装置に対して、前記ノズルを取り付ける方法であって、
前記反応管内に前記ノズルを配置するステップと、
前記反応管と前記ノズルとのクリアランスを保持するクリアランス保持治具を、前記ノズルに取り付けるステップと、
前記クリアランス保持治具を取り付けた前記ノズルを前記マニホールドに固定するステップと、
前記ノズルを前記マニホールドに固定した後に、前記ノズルから前記クリアランス保持治具を取り外すステップと、を有しており、
前記クリアランス保持治具は前記ノズルの側面を両サイドから挟み込む一対のアームを有しており、前記一対のアームのそれぞれの先端部は前記反応管の内面と接触するように構成され、前記一対のアームのそれぞれの側面には、内面が前記ノズルの側面形状に沿って接触する保持部が設けられている、
ことを特徴とするノズル取付方法。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ノズルを反応管に適正に取り付けることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態で好適に用いられる基板処理装置の縦型処理炉の概略構成図であり、処理炉部分を縦断面で示す図である。
【図２】本実施形態で好適に用いられる基板処理装置の縦型処理炉の概略構成図であり、処理炉部分を図１のＡ−Ａ’線断面図で示す図である。
【図３】本実施形態における成膜フローを示す図である。
【図４】本実施形態の成膜シーケンスにおけるガス供給のタイミングを示す図であり、ＨＣＤガスを供給した後にＨＣＤガスの供給を停止し、その後、Ｏ２ガスとＨ２ガスとを供給する例を示している。
【図５】本実施形態で好適に用いられるクリアランス保持治具を示しており、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図、（ｄ）は背面図、（ｅ）は（ｂ）のｅ−ｅ線に沿う断面図、（ｆ）は保持状態を示す平面図である。
【図６】本実施形態にかかるノズル取付方法のクリアランス保持治具取付ステップおよびノズル挿入ステップを示しており、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線に沿う平面断面図である。
【図７】（ａ）はノズル固定ステップを示しており、図６VII −VII 線に沿う断面図に相当する側面断面図であり、（ｂ）はクリアランス保持治具取り外しステップを示す側面断面図である。
【図８】他の実施形態にかかるノズル取付方法のクリアランス保持治具取付ステップおよびノズル挿入ステップを示しており、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線に沿う平面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施形態を図面に即して説明する。
【００１１】
図１は、本発明の一実施形態にて好適に用いられる基板処理装置の縦型処理炉の概略構成図であり、処理炉２０２部分を縦断面図で示している。
また、図２は、図１に示す処理炉のＡ−Ａ’断面図である。
なお、本発明は本実施形態にかかる基板処理装置に限らず、枚葉式、Ｈｏｔ Ｗａｌｌ型、Ｃｏｌｄ Ｗａｌｌ型の処理炉を有する基板処理装置にも好適に適用できる。
【００１２】
図１に示されているように、処理炉２０２は加熱手段（加熱機構）としてのヒータ２０７を有する。ヒータ２０７は円筒形状であり、保持板としてのヒータベース（図示せず）に支持されることにより垂直に据え付けられている。
【００１３】
ヒータ２０７の内側には、ヒータ２０７と同心円状に反応管としてのプロセスチューブ２０３が配設されている。プロセスチューブ２０３は、例えば石英（ＳｉＯ２）または炭化シリコン（ＳｉＣ）等の耐熱性材料からなり、上端が閉塞し下端が開口した円筒形状に形成されている。プロセスチューブ２０３の筒中空部には処理室２０１が形成されており、基板としてのウエハ２００を後述するボート２１７によって水平姿勢で垂直方向に多段に整列した状態で収容可能に構成されている。
【００１４】
プロセスチューブ２０３の下方には、プロセスチューブ２０３と同心円状にマニホールド２０９が配設されている。マニホールド２０９は、例えばステンレス等からなり、上端及び下端が開口した円筒形状に形成されている。マニホールド２０９は、プロセスチューブ２０３に係合しており、プロセスチューブ２０３を支持するように設けられている。なお、マニホールド２０９とプロセスチューブ２０３との間にはシール部材としてのＯリング２２０ａが設けられている。マニホールド２０９がヒータベースに支持されることにより、プロセスチューブ２０３は垂直に据え付けられた状態となっている。プロセスチューブ２０３とマニホールド２０９とにより反応容器（処理容器）が形成される。
【００１５】
マニホールド２０９には、第１ガス導入部としての第１ノズル２３３ａと、第２ガス導入部としての第２ノズル２３３ｂと、第３ガス導入部としての第３ノズル２３３ｃとが、マニホールド２０９の側壁を貫通するように設けられており、第１ノズル２３３ａ、第２ノズル２３３ｂ、第３ノズル２３３ｃには、それぞれ第１ガス供給管２３２ａ、第２ガス供給管２３２ｂ、第３ガス供給管２３２ｃが接続されている。このように、処理室２０１内へは複数種類、ここでは３種類の処理ガスを供給するガス供給路として、３本のガス供給管が設けられている。
【００１６】
第１ガス供給管２３２ａには、上流方向から順に、流量制御器（流量制御手段）であるマスフローコントローラ２４１ａ、及び開閉弁であるバルブ２４３ａが設けられている。また、第１ガス供給管２３２ａのバルブ２４３ａよりも下流側には、不活性ガスを供給する第１不活性ガス供給管２３４ａが接続されている。この第１不活性ガス供給管２３４ａには、上流方向から順に、流量制御器（流量制御手段）であるマスフローコントローラ２４１ｃ、及び開閉弁であるバルブ２４３ｃが設けられている。また、第１ガス供給管２３２ａの先端部には、上述の第１ノズル２３３ａが接続されている。第１ノズル２３３ａは、処理室２０１を構成しているプロセスチューブ２０３の内壁とウエハ２００との間における円弧状の空間に、プロセスチューブ２０３の内壁の下部より上部に沿って、ウエハ２００の積載方向上方に向かって立ち上がるように設けられている。第１ノズル２３３ａの側面にはガスを供給する供給孔であるガス供給孔２４８ａが設けられている。このガス供給孔２４８ａ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。主に、第１ガス供給管２３２ａ、マスフローコントローラ２４１ａ、バルブ２４３ａ、第１ノズル２３３ａにより第１ガス供給系が構成される。また主に、第１不活性ガス供給管２３４ａ、マスフローコントローラ２４１ｃ、バルブ２４３ｃにより、第１不活性ガス供給系が構成される。
【００１７】
第２ガス供給管２３２ｂには、上流方向から順に、流量制御器（流量制御手段）であるマスフローコントローラ２４１ｂ、及び開閉弁であるバルブ２４３ｂが設けられている。また、第２ガス供給管２３２ｂのバルブ２４３ｂよりも下流側には、不活性ガスを供給する第２不活性ガス供給管２３４ｂが接続されている。この第２不活性ガス供給管２３４ｂには、上流方向から順に、流量制御器（流量制御手段）であるマスフローコントローラ２４１ｄ、及び開閉弁であるバルブ２４３ｄが設けられている。また、第２ガス供給管２３２ｂの先端部には、上述の第２ノズル２３３ｂが接続されている。第２ノズル２３３ｂは、処理室２０１を構成しているプロセスチューブ２０３の内壁とウエハ２００との間における円弧状の空間に、プロセスチューブ２０３の内壁の下部より上部に沿って、ウエハ２００の積載方向上方に向かって立ち上がるように設けられている。第２ノズル２３３ｂの側面にはガスを供給する供給孔であるガス供給孔２４８ｂが設けられている。このガス供給孔２４８ｂ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。主に、第２ガス供給管２３２ｂ、マスフローコントローラ２４１ｂ、バルブ２４３ｂ、第２ノズル２３３ｂにより第２ガス供給系が構成される。また主に、第２不活性ガス供給管２３４ｂ、マスフローコントローラ２４１ｄ、バルブ２４３ｄにより第２不活性ガス供給系が構成される。
【００１８】
第３ガス供給管２３２ｃには、上流方向から順に、流量制御器（流量制御手段）であるマスフローコントローラ２４１ｅ、及び開閉弁であるバルブ２４３ｅが設けられている。また、第３ガス供給管２３２ｃのバルブ２４３ｅよりも下流側には、不活性ガスを供給する第３不活性ガス供給管２３４ｃが接続されている。この第３不活性ガス供給管２３４ｃには、上流方向から順に、流量制御器（流量制御手段）であるマスフローコントローラ２４１ｆ、及び開閉弁であるバルブ２４３ｆが設けられている。また、第３ガス供給管２３２ｃの先端部には、上述の第３ノズル２３３ｃが接続されている。第３ノズル２３３ｃは、処理室２０１を構成しているプロセスチューブ２０３の内壁とウエハ２００との間における円弧状の空間に、プロセスチューブ２０３の内壁の下部より上部に沿って、ウエハ２００の積載方向上方に向かって立ち上がるように設けられている。第３ノズル２３３ｃの側面にはガスを供給する供給孔であるガス供給孔２４８ｃが設けられている。このガス供給孔２４８ｃ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。主に、第３ガス供給管２３２ｃ、マスフローコントローラ２４１ｅ、バルブ２４３ｅ、第３ノズル２３３ｃにより第３ガス供給系が構成される。また主に、第３不活性ガス供給管２３４ｃ、マスフローコントローラ２４１ｆ、バルブ２４３ｆにより第３不活性ガス供給系が構成される。
【００１９】
第１ガス供給管２３２ａからは、酸素を含むガス（酸素含有ガス）として、例えば酸素（Ｏ２）ガスが、マスフローコントローラ２４１ａ、バルブ２４３ａ、第１ノズル２３３ａを介して処理室２０１内に供給される。すなわち、第１ガス供給系は酸素含有ガス供給系として構成される。このとき同時に、第１不活性ガス供給管２３４ａから、不活性ガスが、マスフローコントローラ２４１ｃ、バルブ２４３ｃを介して第１ガス供給管２３２ａ内に供給されるようにしてもよい。
【００２０】
また、第２ガス供給管２３２ｂからは、水素を含むガス（水素含有ガス）として、例えば水素（Ｈ２）ガスが、マスフローコントローラ２４１ｂ、バルブ２４３ｂ、第２ノズル２３３ｂを介して処理室２０１内に供給される。すなわち、第２ガス供給系は水素含有ガス供給系として構成される。このとき同時に、第２不活性ガス供給管２３４ｂから、不活性ガスが、マスフローコントローラ２４１ｄ、バルブ２４３ｄを介して第２ガス供給管２３２ｂ内に供給されるようにしてもよい。
【００２１】
また、第３ガス供給管２３２ｃからは、原料ガス、すなわち、シリコンを含む原料ガス（シリコン含有ガス）として、例えばヘキサクロロジシラン（Ｓｉ２Ｃｌ６、略称：ＨＣＤ）ガスが、マスフローコントローラ２４１ｅ、バルブ２４３ｅ、第３ノズル２３３ｃを介して処理室２０１内に供給される。すなわち、第３ガス供給系は原料ガス供給系（シリコン含有ガス供給系）として構成される。このとき同時に、第３不活性ガス供給管２３４ｃから、不活性ガスが、マスフローコントローラ２４１ｆ、バルブ２４３ｆを介して第３ガス供給管２３２ｃ内に供給されるようにしてもよい。
【００２２】
なお、第１ガス供給系と第２ガス供給系とにより反応ガス供給系が構成され、第３ガス供給系により原料ガス供給系が構成される。
【００２３】
なお、本実施形態では、Ｏ２ガス、Ｈ２ガス、ＨＣＤガスを、それぞれ別々のノズルから処理室２０１内に供給するようにしているが、例えば、Ｈ２ガスとＨＣＤガスとを同じノズルから処理室２０１内に供給するようにしてもよい。また、Ｏ２ガスとＨ２ガスとを同じノズルから処理室２０１内に供給するようにしてもよい。このように、複数種類のガスでノズルを共用とすれば、ノズルの本数を減らすことができ、装置コストを低減することができ、またメンテナンスも容易となる等のメリットがある。また、Ｏ２ガスとＨ２ガスとを同じノズルから処理室２０１内に供給することで、酸化力向上効果および酸化力均一化効果を高めることも可能となる。
なお、後述する成膜温度帯では、ＨＣＤガスとＨ２ガスとは反応しないが、ＨＣＤガスとＯ２ガスとは反応することが考えられるので、ＨＣＤガスとＯ２ガスとは別々のノズルから処理室２０１内に供給した方がよい。
【００２４】
マニホールド２０９には、処理室２０１内の雰囲気を排気する排気管２３１が設けられている。排気管２３１には、圧力検出器としての圧力センサ２４５及び圧力調整器（圧力調整部）としてのＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）バルブ２４２を介して、真空排気装置としての真空ポンプ２４６が接続されている。なお、ＡＰＣバルブ２４２は、弁を開閉して処理室２０１内の真空排気・真空排気停止ができ、更に弁開度を調節して圧力調整可能なように構成されている開閉弁である。真空ポンプ２４６を作動させつつ、圧力センサ２４５により検出された圧力に基づいてＡＰＣバルブ２４２の弁の開度を調節することにより、処理室２０１内の圧力が所定の圧力（真空度）となるよう真空排気し得るように構成されている。主に、排気管２３１、圧力センサ２４５、ＡＰＣバルブ２４２、真空ポンプ２４６により排気系が構成される。
【００２５】
マニホールド２０９の下方には、マニホールド２０９の下端開口を気密に閉塞可能な炉口蓋体としてのシールキャップ２１９が設けられている。シールキャップ２１９は、マニホールド２０９の下端に垂直方向下側から当接されるように構成されている。シールキャップ２１９は、例えばステンレス等の金属からなり、円盤状に形成されている。シールキャップ２１９の上面には、マニホールド２０９の下端と当接するシール部材としてＯリング２２０ｂが設けられている。シールキャップ２１９の処理室２０１と反対側には、後述する基板保持具としてのボート２１７を回転させる回転機構２６７が設置されている。回転機構２６７の回転軸２５５は、シールキャップ２１９を貫通してボート２１７に接続されている。回転機構２６７は、ボート２１７を回転させることでウエハ２００を回転させるように構成されている。シールキャップ２１９は、プロセスチューブ２０３の外部に垂直に設置された昇降機構としてのボートエレベータ１１５によって垂直方向に昇降されるように構成されている。ボートエレベータ１１５は、シールキャップ２１９を昇降させることで、ボート２１７を処理室２０１内に対して搬入・搬出することが可能なように構成されている。
【００２６】
基板保持具としてのボート２１７は、例えば石英や炭化珪素等の耐熱性材料からなり、複数枚のウエハ２００を水平姿勢で、かつ、互いに中心を揃えた状態で整列させて多段に保持するように構成されている。なお、ボート２１７の下部には、例えば石英や炭化珪素等の耐熱性材料からなる断熱部材２１８が設けられており、ヒータ２０７からの熱がシールキャップ２１９側に伝わりにくくなるように構成されている。なお、断熱部材２１８は、石英や炭化珪素等の耐熱性材料からなる複数枚の断熱板と、これら断熱板を水平姿勢で多段に支持する断熱板ホルダとにより構成してもよい。プロセスチューブ２０３内には、温度検出器としての温度センサ２６３が設置されており、温度センサ２６３により検出された温度情報に基づきヒータ２０７への通電具合を調整することにより、処理室２０１内の温度が所望の温度分布となるように構成されている。温度センサ２６３は、第１ノズル２３３ａ、第２ノズル２３３ｂ及び第３ノズル２３３ｃと同様に、プロセスチューブ２０３の内壁に沿って設けられている。
【００２７】
制御部（制御手段）であるコントローラ２８０は、マスフローコントローラ２４１ａ、２４１ｂ、２４１ｃ、２４１ｄ、２４１ｅ、２４１ｆ、バルブ２４３ａ、２４３ｂ、２４３ｃ、２４３ｄ、２４３ｅ、２４３ｆ、圧力センサ２４５、ＡＰＣバルブ２４２、ヒータ２０７、温度センサ２６３、真空ポンプ２４６、回転機構２６７、ボートエレベータ１１５等に接続されている。コントローラ２８０により、マスフローコントローラ２４１ａ、２４１ｂ、２４１ｃ、２４１ｄ、２４１ｅ、２４１ｆによるガス流量調整、バルブ２４３ａ、２４３ｂ、２４３ｃ、２４３ｄ、２４３ｅ、２４３ｆの開閉動作、ＡＰＣバルブ２４２の開閉及び圧力センサ２４５に基づく圧力調整動作、温度センサ２６３に基づくヒータ２０７の温度調整、真空ポンプ２４６の起動・停止、回転機構２６７の回転速度調節、ボートエレベータ１１５によるボート２１７の昇降動作等の制御が行われる。
【００２８】
次に、上述の基板処理装置の処理炉を用いて、半導体装置（デバイス）の製造工程の一工程として、基板上に絶縁膜としての酸化膜を成膜する方法の例について説明する。
なお、以下の説明において、基板処理装置を構成する各部の動作はコントローラ２８０により制御される。
【００２９】
図３に、本実施形態における成膜フロー図を、図４に本実施形態の成膜シーケンスにおけるガス供給のタイミング図を示す。
本実施形態の成膜シーケンスでは、基板を収容した処理容器内に、所定元素としてのシリコンを含む原料ガス（ＨＣＤガス）を供給することで、基板上に所定元素含有層としてのシリコン含有層を形成する工程と、処理容器内に原料ガスとは異なる反応ガスとして、酸素含有ガス（Ｏ２ガス）と水素含有ガス（Ｈ２ガス）とを供給することで、シリコン含有層をシリコン酸化層に変化させる（改質する）工程と、を交互に繰り返すことで、基板上に所定膜厚のシリコン酸化膜を形成する。
【００３０】
基板上にシリコン含有層を形成する工程は、ＣＶＤ反応が生じる条件下で行う。このとき基板上に１原子層未満から数原子層程度のシリコン含有層としてのシリコン層を形成する。シリコン含有層は原料ガスの吸着層であってもよい。ここで、シリコン層とは、シリコンにより構成される連続的な層の他、不連続な層や、これらが重なってできるシリコン薄膜をも含む総称である。なお、シリコンにより構成される連続的な層をシリコン薄膜という場合もある。また、原料ガスの吸着層とは、原料ガスのガス分子の連続的な化学吸着層の他、不連続な化学吸着層をも含む。なお、１原子層未満の層とは不連続に形成される原子層のことを意味している。原料ガスが自己分解する条件下では、基板上にシリコンが堆積することでシリコン層が形成される。原料ガスが自己分解しない条件下では、基板上に原料ガスが吸着することで原料ガスの吸着層が形成される。なお、基板上に原料ガスの吸着層を形成するよりも、基板上にシリコン層を形成する方が、成膜レートを高くすることができ好ましい。
【００３１】
また、シリコン含有層をシリコン酸化層に変化させる工程では、反応ガスを熱で活性化させて供給することで、シリコン含有層を酸化してシリコン酸化層に変化させる。このとき、大気圧未満の圧力雰囲気下にある処理容器内で反応ガスとしての酸素含有ガスと水素含有ガスとを反応させて酸素を含む酸化種を生成し、この酸化種によりシリコン含有層を酸化してシリコン酸化層に変化させる。この酸化処理によれば、酸素含有ガスを単独で供給する場合に比べ、酸化力を大幅に向上させることができる。すなわち、減圧雰囲気下において酸素含有ガスに水素含有ガスを添加することで、酸素含有ガス単独供給の場合に比べ大幅な酸化力向上効果が得られる。シリコン含有層を酸化層に改質する工程はノンプラズマの減圧雰囲気下で行われる。
なお、反応ガスとしては、酸素含有ガスを単独で用いることもできる。
【００３２】
以下、これを具体的に説明する。なお、本実施形態では、シリコンを含む原料ガスとしてＨＣＤガスを、反応ガスとしての酸素含有ガス、水素含有ガスとしてＯ２ガス、Ｈ２ガスをそれぞれ用い、図３の成膜フロー、図４の成膜シーケンスにより、基板上に絶縁膜としてシリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）を形成する例について説明する。
【００３３】
複数枚のウエハ２００がボート２１７に装填（ウエハチャージ）されると、図１に示されているように、複数枚のウエハ２００を保持したボート２１７は、ボートエレベータ１１５によって持ち上げられて処理室２０１内に搬入（ボートロード）される。この状態で、シールキャップ２１９はＯリング２２０ｂを介してマニホールド２０９の下端をシールした状態となる。
【００３４】
処理室２０１内が所望の圧力（真空度）となるように真空ポンプ２４６によって真空排気される。この際、処理室２０１内の圧力は圧力センサ２４５で測定され、この測定された圧力に基づきＡＰＣバルブ２４２がフィードバック制御される（圧力調整）。また、処理室２０１内が所望の温度となるようにヒータ２０７によって加熱される。この際、処理室２０１内が所望の温度分布となるように温度センサ２６３が検出した温度情報に基づきヒータ２０７への通電具合がフィードバック制御される（温度調整）。続いて、回転機構２６７によりボート２１７が回転されることでウエハ２００が回転される。その後、後述する４つのステップを順次実行する。
【００３５】
［ステップ１］
第３ガス供給管２３２ｃのバルブ２４３ｅ、第３不活性ガス供給管２３４ｃのバルブ２４３ｆを開き、第３ガス供給管２３２ｃにＨＣＤガス、第３不活性ガス供給管２３４ｃに不活性ガス（例えばＮ２ガス）を流す。不活性ガスは、第３不活性ガス供給管２３４ｃから流れ、マスフローコントローラ２４１ｆにより流量調整される。ＨＣＤガスは、第３ガス供給管２３２ｃから流れ、マスフローコントローラ２４１ｅにより流量調整される。流量調整されたＨＣＤガスと、流量調整された不活性ガスは、第３ガス供給管２３２ｃ内で混合されて、第３ノズル２３３ｃのガス供給孔２４８ｃから、加熱された減圧状態の処理室２０１内に供給され排気管２３１から排気される（ＨＣＤ供給）。
【００３６】
このとき、ＡＰＣバルブ２４２を適正に調整して、処理室２０１内の圧力を、大気圧未満、例えば１０〜１０００Ｐａの範囲内の圧力に維持する。マスフローコントローラ２４１ｅで制御するＨＣＤガスの供給流量は、例えば１〜１０００ｓｃｃｍの範囲内の流量とする。ＨＣＤガスにウエハ２００を晒す時間は、例えば１〜１２０秒間の範囲内の時間とする。ヒータ２０７の温度は、処理室２０１内でＣＶＤ反応が生じるような温度となるように設定する。すなわち、ウエハ２００の温度が、例えば３５０〜８５０℃、好ましくは４００〜７００℃の範囲内の温度となるようにヒータ２０７の温度を設定する。
【００３７】
なお、ウエハ２００の温度が３５０℃未満となると、ウエハ２００上にＨＣＤが吸着しにくくなるし、ＨＣＤが分解しにくくなる。また、ウエハ２００の温度が４００℃未満となると、成膜レートが実用レベルを下回る。また、ウエハ２００の温度が７００℃、特に８５０℃を超えると、ＣＶＤ反応が強くなり、均一性が悪化しやすくなる。よって、ウエハ２００の温度は３５０〜８５０℃、好ましくは４００〜７００℃とするのがよい。
【００３８】
上述の条件にてＨＣＤガスを処理室２０１内に供給することで、ウエハ２００（表面の下地膜）上に１原子層未満から数原子層のシリコン含有層としてのシリコン層（Ｓｉ層）が形成される。シリコン含有層はＨＣＤガスの化学吸着層であってもよい。なお、ＨＣＤガスが自己分解する条件下では、ウエハ２００上にシリコンが堆積することでシリコン層が形成される。ＨＣＤガスが自己分解しない条件下では、ウエハ２００上にＨＣＤガスが化学吸着することでＨＣＤガスの化学吸着層が形成される。ウエハ２００上に形成されるシリコン含有層の厚さが数原子層を超えると、後述するステップ３での酸化の作用がシリコン含有層の全体に届かなくなる。また、ウエハ２００上に形成可能なシリコン含有層の最小値は１原子層未満である。よって、シリコン含有層の厚さは１原子層未満から数原子層とするのが好ましい。
【００３９】
シリコンを含む原料としては、ＨＣＤの他、ＴＣＳ（テトラクロロシラン、ＳｉＣｌ４）、ＤＣＳ（ジクロロシラン、ＳｉＨ２Ｃｌ２）、ＳｉＨ４（モノシラン ）等の無機原料だけでなく、アミノシラン系の４ＤＭＡＳ（テトラキスジメチルアミノシラン、Ｓｉ［Ｎ（ＣＨ３）２］４）、３ＤＭＡＳ（トリスジメチルアミノシラン、Ｓｉ［Ｎ（ＣＨ３）２］３Ｈ）、２ＤＥＡＳ（ビスジエチルアミノシラン、Ｓｉ［Ｎ（Ｃ２Ｈ５）２］２Ｈ２）、ＢＴＢＡＳ（ビスターシャリーブチルアミノシラン、ＳｉＨ２［ＮＨ（Ｃ４Ｈ９）］２）などの有機原料を用いてもよい。
【００４０】
不活性ガスとしては、Ｎ２ガスの他、Ａｒ、Ｈｅ、Ｎｅ、Ｘｅ等の希ガスを用いてもよい。なお、不活性ガスとして窒素（Ｎ）を含まないガスであるＡｒやＨｅ等の希ガスを使用することで、形成されるシリコン酸化膜の膜中Ｎ不純物濃度を低減できる。よって、不活性ガスとしては、Ａｒ、Ｈｅ等の希ガスを用いるのが好ましい。後述するステップ２、３、４においても同様なことが言える。
【００４１】
［ステップ２］
ウエハ２００上にシリコン含有層が形成された後、第３ガス供給管２３２ｃのバルブ２４３ｅを閉じ、ＨＣＤガスの供給を停止する。このとき、排気管２３１のＡＰＣバルブ２４２は開いたままとし、真空ポンプ２４６により処理室２０１内を真空排気し、残留したＨＣＤガスを処理室２０１内から排除する。このとき、不活性ガスを処理室２０１内へ供給すると、残留したＨＣＤガスを排除する効果が更に高まる（残留ガス除去）。このときのヒータ２０７の温度は、ウエハ２００の温度がＨＣＤガスの供給時と同じく３５０〜８５０℃、好ましくは４００〜７００℃の範囲内の温度となるように設定する。
【００４２】
［ステップ３］
処理室２０１内の残留ガスを除去した後、第１ガス供給管２３２ａのバルブ２４３ａ、第１不活性ガス供給管２３４ａのバルブ２４３ｃを開き、第１ガス供給管２３２ａにＯ２ガス、第１不活性ガス供給管２３４ａに不活性ガスを流す。不活性ガスは、第１不活性ガス供給管２３４ａから流れ、マスフローコントローラ２４１ｃにより流量調整される。Ｏ２ガスは第１ガス供給管２３２ａから流れ、マスフローコントローラ２４１ａにより流量調整される。流量調整されたＯ２ガスは、流量調整された不活性ガスと第１ガス供給管２３２ａ内で混合されて、第１ノズル２３３ａのガス供給孔２４８ａから、加熱された減圧状態の処理室２０１内に供給され排気管２３１から排気される。
このとき同時に、第２ガス供給管２３２ｂのバルブ２４３ｂ、第２不活性ガス供給管２３４ｂのバルブ２４３ｄを開き、第２ガス供給管２３２ｂにＨ２ガス、第２不活性ガス供給管２３４ｂに不活性ガスを流す。不活性ガスは、第２不活性ガス供給管２３４ｂから流れ、マスフローコントローラ２４１ｄにより流量調整される。Ｈ２ガスは第２ガス供給管２３２ｂから流れ、マスフローコントローラ２４１ｂにより流量調整される。流量調整されたＨ２ガスは、流量調整された不活性ガスと第２ガス供給管２３２ｂ内で混合されて、第２ノズル２３３ｂのガス供給孔２４８ｂから、加熱された減圧状態の処理室２０１内に供給され排気管２３１から排気される（Ｏ２及びＨ２供給）。なお、Ｏ２ガス及びＨ２ガスはプラズマによって活性化することなく処理室２０１内に供給する。
【００４３】
このとき、ＡＰＣバルブ２４２を適正に調整して、処理室２０１内の圧力を、大気圧未満、例えば１〜１０００Ｐａの範囲内の圧力に維持する。マスフローコントローラ２４１ａで制御するＯ２ガスの供給流量は、例えば１ｓｃｃｍ〜２００００ｓｃｃｍ（２０ｓｌｍ）の範囲内の流量とする。マスフローコントローラ２４１ｂで制御するＨ２ガスの供給流量は、例えば１ｓｃｃｍ〜２００００ｓｃｃｍ（２０ｓｌｍ）の範囲内の流量とする。なお、Ｏ２ガス及びＨ２ガスにウエハ２００を晒す時間は、例えば１〜１２０秒間の範囲内の時間とする。ヒータ２０７の温度は、ウエハ２００の温度が、例えば３５０〜１０００℃の範囲内の温度となるように設定する。なお、この範囲内の温度であれば減圧雰囲気下でのＯ２ガスへのＨ２ガス添加による酸化力向上の効果が得られることを確認した。また、ウエハ２００の温度が低すぎると酸化力向上の効果が得られないことも確認した。ただしスループットを考慮すると、ウエハ２００の温度が、酸化力向上の効果が得られる温度であってステップ１のＨＣＤガスの供給時と同一の温度となるように、すなわちステップ１とステップ３とで処理室２０１内の温度を同一の温度に保持するようにヒータ２０７の温度を設定するのが好ましい。この場合、ステップ１とステップ３とでウエハ２００の温度、すなわち処理室２０１内の温度が３５０〜８５０℃、好ましくは４００〜７００℃の範囲内の一定の温度となるようにヒータ２０７の温度を設定する。さらには、ステップ１〜ステップ４（後述）にかけて処理室２０１内の温度を同一の温度に保持するようにヒータ２０７の温度を設定するのがより好ましい。この場合、ステップ１〜ステップ４（後述）にかけて処理室２０１内の温度が３５０〜８５０℃、好ましくは４００〜７００℃の範囲内の一定の温度となるようにヒータ２０７の温度を設定する。なお、減圧雰囲気下でのＯ２ガスへのＨ２ガス添加による酸化力向上の効果を得るには、処理室２０１内の温度を３５０℃以上とする必要があるが、処理室２０１内の温度は４００℃以上とするのが好ましく、さらには４５０℃以上とするのが好ましい。処理室２０１内の温度を４００℃以上とすれば、４００℃以上の温度で行うＯ３酸化処理による酸化力を超える酸化力を得ることができ、処理室２０１内の温度を４５０℃以上とすれば、４５０℃以上の温度で行うＯ２プラズマ酸化処理による酸化力を超える酸化力を得ることができる。
【００４４】
上述の条件にてＯ２ガス及びＨ２ガスを処理室２０１内に供給することで、Ｏ２ガス及びＨ２ガスは加熱された減圧雰囲気下においてノンプラズマで活性化されて反応し、それにより原子状酸素（Ｏ）等の酸素を含む酸化種が生成される。そして、主にこの酸化種により、ステップ１でウエハ２００上に形成されたシリコン含有層に対して酸化処理が行われる。そして、この酸化処理により、シリコン含有層はシリコン酸化層（ＳｉＯ２層、以下、単にＳｉＯ層ともいう。）へと変化させられる。
【００４５】
酸素含有ガスとしては、酸素（Ｏ２ ）ガスの他、オゾン（Ｏ３）ガス等を用いてもよい。なお、上述の温度帯において、一酸化窒素（ＮＯ）ガスや亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）ガスへの水素含有ガス添加効果を試してみたところ、ＮＯガス単独供給やＮ２Ｏガス単独供給に比べて酸化力向上の効果が得られないことを確認した。すなわち、酸素含有ガスとしては窒素非含有の酸素含有ガス（窒素を含まず酸素を含むガス）を用いるのが好ましい。水素含有ガスとしては、水素（Ｈ２）ガスの他、重水素（Ｄ２）ガス等を用いてもよい。なお、アンモニア（ＮＨ３）ガスやメタン（ＣＨ４）ガス等を用いると、窒素（Ｎ）不純物や炭素（Ｃ）不純物の膜中への混入が考えられる。すなわち、水素含有ガスとしては、他元素非含有の水素含有ガス（他元素を含まず水素または重水素を含むガス）を用いるのが好ましい。すなわち、酸素含有ガスとしては、Ｏ２ガスおよびＯ３ガスよりなる群から選択される少なくとも一つのガスを用いることができ、水素含有ガスとしては、Ｈ２ガスおよびＤ２ガスよりなる群から選択される少なくとも一つのガスを用いることができる。
【００４６】
［ステップ４］
シリコン含有層をシリコン酸化層へと変化させた後、第１ガス供給管２３２ａのバルブ２４３ａを閉じ、Ｏ２ガスの供給を停止する。また、第２ガス供給管２３２ｂのバルブ２４３ｂを閉じ、Ｈ２ガスの供給を停止する。このとき、排気管２３１のＡＰＣバルブ２４２は開いたままとし、真空ポンプ２４６により処理室２０１内を真空排気し、残留したＯ２ガスやＨ２ガスを処理室２０１内から排除する。このとき、不活性ガスを処理室２０１内へ供給すると、残留したＯ２ガスやＨ２ガスを排除する効果が更に高まる（残留ガス除去）。このときのヒータ２０７の温度は、ウエハ２００の温度がＯ２ガス及びＨ２ガスの供給時と同じく３５０〜８５０℃、好ましくは４００〜７００℃の範囲内の温度となるような温度に設定する。
【００４７】
上述したステップ１〜４を１サイクルとして、このサイクルを複数回繰り返すことにより、ウエハ２００上に所定膜厚のシリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜、以下、単にＳｉＯ膜ともいう）を成膜することができる。
【００４８】
所定膜厚のシリコン酸化膜を成膜すると、不活性ガスが処理室２０１内へ供給され排気されることで処理室２０１内が不活性ガスでパージされる（パージ）。その後、処理室２０１内の雰囲気が不活性ガスに置換され、処理室２０１内の圧力が常圧に復帰される（大気圧復帰）。
【００４９】
その後、ボートエレベータ１１５によりシールキャップ２１９が下降されて、マニホールド２０９の下端が開口されるとともに、処理済のウエハ２００がボート２１７に保持された状態でマニホールド２０９の下端からプロセスチューブ２０３の外部に搬出（ボートアンロード）される。その後、処理済みのウエハ２００はボート２１７より取り出される（ウエハディスチャージ）。
【００５０】
以下、本実施形態にかかる基板処理装置のノズル取付方法を、図５〜図７を参照しつつ説明する。
【００５１】
本実施形態にかかるノズル取付方法においては、図５に示されたクリアランス保持治具（以下、保持治具という）１０が使用される。保持治具１０は第１ノズル２３３ａ、第２ノズル２３３ｂ、第３ノズル２３３ｃにそれぞれ使用されるが、その構成および作用は原理的に同様であるので、便宜上、ノズル２０に使用されるものとして説明する。
【００５２】
図５に示されているように、保持治具１０は洗濯挟み構造に構成されている。すなわち、保持治具１０はノズル２０の側面を両サイドから挟み込む一対のアーム１１、１１を有しており、一対のアーム１１、１１は中間部を回動自在に枢支するピン１２によって開閉自在に連結されている。一対のアーム１１、１１の一端部（以下、後端部とする）間にはスプリング１４が介設されており、スプリング１４は後端部を開く（離間させる）方向に常時付勢している。一対のアーム１１、１１の後端部外側面には滑り止め１３、１３がそれぞれ縦（ピン１２と平行方向）溝形状に形成されている。
一対のアーム１１、１１の前端面は、反応管としてのプロセスチューブ２０３の内面とそれぞれ接触するように形成されている。一対のアーム１１、１１の前端部の対向する両方の側面には、内面がノズル２０の側面形状に沿って接触する保持部１５、１５がそれぞれ没設されている。すなわち、両保持部１５、１５は円形のノズル２０の円周面に一致する円弧形凹曲面形状にそれぞれ形成されている。
【００５３】
マニホールド２０９にノズル２０を取り付けるに際しては、図６に示されているように、保持治具１０がノズル２０の上下両端部にそれぞれ取り付けられ、ノズル２０の水平部がマニホールド２０９の取付口２１０に処理室２０１側から挿入される。ノズル２０が取付口２１０に挿入されると、上下の保持治具１０、１０の前端面が処理室２０１の内周面にそれぞれ当接するので、ノズル２０と処理室２０１の内周面とのクリアランスおよび平行が自動的に調整されて保持される。
保持治具１０をノズル２０に取り付けるに際しては、図６（ａ）の上端部に示されているように、一対のアーム１１、１１の後端部がスプリング１４の弾発力に抗して閉じられて前端部が開かれた状態で、ノズル２０がその前端部間に相対的に挿入される。続いて、両側の保持部１５、１５がノズル２０の外周面にそれぞれ対向されてから、保持治具１０がスプリング１４の弾発力よって閉じられる。保持治具１０が閉じられると、両側の保持部１５、１５がノズル２０の円周面に当接してノズル２０を挟んだ状態になるので、保持治具１０はノズル２０に相対的に保持された状態になる。
【００５４】
図７（ａ）（ｂ）に示されているように、ノズル２０が保持治具１０によって位置決めされた状態で、ノズル２０の水平部は、取付口２１０に設置された継手２１１に固定される。この固定により、ノズル２０は処理室２０１の内周面とのクリアランスおよび平行を上下の保持治具１０、１０によって保持された状態で、マニホールド２０９に固定的に取り付けられる。
【００５５】
図７（ｂ）に示されているように、ノズル２０がマニホールド２０９に固定された後に、上下の保持治具１０、１０がノズル２０９からそれぞれ取り外される。ノズル２０はマニホールド２０９に固定されているので、上下の保持治具１０、１０が取り外されても、処理室２０１の内周面とのクリアランスおよび平行を維持した状態になっている。
【００５６】
本実施形態によれば、次の効果が得られる。
【００５７】
（１）洗濯挟み構造の保持治具をノズルの上下端部にそれぞれ取り付けて、ノズルの水平部をマニホールドの取付口に挿入して固定することにより、ノズルと処理室内周面とのクリアランスを保持し、かつ、ノズルを処理室内周面と平行にマニホールドに固定することができるので、プロセスチューブに適正に取り付けることができる。
【００５８】
（２）ノズルをプロセスチューブに適正に取り付けることができるので、ノズルのプロセスチューブやボートやウエハとの干渉を防止することができ、ノズルやプロセスチューブやボートやウエハの破損を防止することができる。
【００５９】
（３）ノズルをプロセスチューブに適正に取り付けることができるので、ノズルの取付具合に依存する成膜安定性を一定に維持することができる。
【００６０】
（４）保持治具をノズルに取り付けることにより、ノズルと処理室内周面とのクリアランスを自己制御的に保持することができるので、狭い空間内の一人作業でもノズルをプロセスチューブに適正に取り付けることができる。
【００６１】
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で種々に変更が可能であることはいうまでもない。
【００６２】
例えば、真円形筒形状ノズル２０の取付方法への適用に限定されるものではなく、長円形（小判形）筒形状ノズル２０Ａの取付方法（図８参照）や、楕円形筒形状ノズルの取付方法（図示せず）に適用することができる。
長円形（小判形）筒形状ノズル２０Ａおよび楕円形筒形状ノズルに使用される場合には、図８に示されているように、保持治具１０Ａの一対のアーム１１Ａ、１１Ａの間隔が広く設定される。
【００６３】
一対のアームを強制的に閉じるスプリングとしては、圧縮コイルスプリングを使用するに限らず、例えば、トーションスプリングを使用してもよい。
【００６４】
保持治具はノズルをマニホールドの取付口に挿入した後で、かつ、継手に固定する前に、ノズルに取り付けてもよい。
【００６５】
以下、本発明の好ましい態様について付記する。
本発明の一態様によれば、次の方法が提供される。
基板を収容して処理する反応管と、前記反応管を支持するマニホールドと、前記反応管内で複数枚の基板を多段に支持する支持具と、前記マニホールドに取り付けられるとともに、その一部が前記反応管と前記支持具との間に配置され、前記反応管内にガスを供給するノズルと、を有する基板処理装置に対して、前記ノズルを取り付ける方法であって、
前記反応管内に前記ノズルを配置するステップと、
前記反応管と前記ノズルとのクリアランスを保持するクリアランス保持治具を、前記ノズルに取り付けるステップと、
前記クリアランス保持治具を取り付けた前記ノズルを前記マニホールドに固定するステップと、
前記ノズルを前記マニホールドに固定した後に、前記ノズルから前記クリアランス保持治具を取り外すステップと、を有しており、
前記クリアランス保持治具は前記ノズルの側面を両サイドから挟み込む一対のアームを有しており、前記一対のアームのそれぞれの先端部は前記反応管の内面と接触するように構成され、前記一対のアームのそれぞれの側面には、内面が前記ノズルの側面形状に沿って接触する保持部が設けられている、
ことを特徴とするノズル取付方法。
基板を収容して処理する反応管と、前記反応管を支持するマニホールドと、前記反応管内で複数枚の基板を多段に支持する支持具と、前記マニホールドに取り付けられると共にその一部が前記反応管と前記支持具との間に配置され、前記反応管内にガスを供給するノズルと、を有する基板処理装置に対して、前記ノズルを取り付ける方法であって、
前記反応管内にノズルを配置する工程と、
前記ノズルに、前記反応管と前記ノズルとのクリアランスを保持するクリアランス保持治具を取り付ける工程と、
その状態で前記ノズルを前記マニホールドに固定する工程と、
前記ノズルを前記マニホールドに固定した後、前記ノズルから前記クリアランス保持治具を取り外す工程と、を有しており、
前記クリアランス保持治具は、前記ノズルの側面を両サイドから挟み込む一対のアーム部を有しており、前記各アーム部の先端部は前記反応管の内壁と接触するように構成され、前記各アーム部の側面には、前記ノズルの側面形状に沿って凹部が設けられ、該凹部は、その内壁が前記ノズルの側面と接触するように構成されることを特徴とするノズル取り付け方法。
好ましくは、前記ノズルの断面形状が真円形である。
また好ましくは、前記ノズルの断面形状が真円形ではない。
また好ましくは、前記ノズルの断面形状がひしゃげた円形である。
また好ましくは、前記ノズルの断面形状が長円形（小判形）である。
また好ましくは、前記ノズルの断面形状が楕円形である。
【符号の説明】
【００６６】
１０、１０Ａ 保持治具（クリアランス保持治具）
１１、１１Ａ アーム
１２ ピン
１３ 滑り止め
１４ スプリング
１５ 保持部
２０ 真円形筒形状ノズル（ノズル）
２０Ａ 長円形（小判形）筒形状ノズル（ノズル）
２００ ウエハ（基板）
２０１ 処理室
２０３ プロセスチューブ（反応管）
２０９ マニホールド
２１０ 取付口
２１１ 継手
２３３ａ 第１ノズル
２３３ｂ 第２ノズル
２３３ｃ 第３ノズル
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を収容して処理する反応管と、前記反応管を支持するマニホールドと、前記反応管内で複数枚の基板を多段に支持する支持具と、前記マニホールドに取り付けられるとともに、その一部が前記反応管と前記支持具との間に配置され、前記反応管内にガスを供給するノズルと、を有する基板処理装置に対して、前記ノズルを取り付ける方法であって、
前記反応管内に前記ノズルを配置するステップと、
前記反応管と前記ノズルとのクリアランスを保持するクリアランス保持治具を、前記ノズルに取り付けるステップと、
前記クリアランス保持治具を取り付けた前記ノズルを前記マニホールドに固定するステップと、
前記ノズルを前記マニホールドに固定した後に、前記ノズルから前記クリアランス保持治具を取り外すステップと、を有しており、
前記クリアランス保持治具は前記ノズルの側面を両サイドから挟み込む一対のアームを有しており、前記一対のアームのそれぞれの先端部は前記反応管の内面と接触するように構成され、前記一対のアームのそれぞれの側面には、内面が前記ノズルの側面形状に沿って接触する保持部が設けられている、
ことを特徴とするノズル取付方法。
【請求項１】
基板を収容して処理する反応管と、前記反応管を支持するマニホールドと、前記反応管内で複数枚の基板を多段に支持する支持具と、前記マニホールドに取り付けられるとともに、その一部が前記反応管と前記支持具との間に配置され、前記反応管内にガスを供給するノズルと、を有する基板処理装置に対して、前記ノズルを取り付ける方法であって、
前記反応管内に前記ノズルを配置するステップと、
前記反応管と前記ノズルとのクリアランスを保持するクリアランス保持治具を、前記ノズルに取り付けるステップと、
前記クリアランス保持治具を取り付けた前記ノズルを前記マニホールドに固定するステップと、
前記ノズルを前記マニホールドに固定した後に、前記ノズルから前記クリアランス保持治具を取り外すステップと、を有しており、
前記クリアランス保持治具は前記ノズルの側面を両サイドから挟み込む一対のアームを有しており、前記一対のアームのそれぞれの先端部は前記反応管の内面と接触するように構成され、前記一対のアームのそれぞれの側面には、内面が前記ノズルの側面形状に沿って接触する保持部が設けられている、
ことを特徴とするノズル取付方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−１５１３８６（Ｐ２０１２−１５１３８６Ａ）
【公開日】平成２４年８月９日（２０１２．８．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１０５０９（Ｐ２０１１−１０５０９）
【出願日】平成２３年１月２１日（２０１１．１．２１）
【出願人】（０００００１１２２）株式会社日立国際電気 (5,007)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月９日（２０１２．８．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月２１日（２０１１．１．２１）
【出願人】（０００００１１２２）株式会社日立国際電気 (5,007)
【Ｆターム（参考）】
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