基板処理装置
【課題】
ＴＭＡの様に大気中に漏洩すると発火するガスで、水や炭酸ガス（ＣＯ2 ）等の様に酸素を含む物質では消火できない原料を用いた基板処理装置に於いて、安全に原料を保管できると共に発火時には速やかに消火を可能とする基板処理装置を提供する。
【解決手段】
酸素と混合することで発火又は爆発する原料を、基板が収納された処理室内に供給し、基板に所望の処理を行う基板処理装置であって、前記原料を収納する原料タンク３０を気密に収納する収納体３１と、該収納体に接続され、該収納体に常時不活性ガスを供給するガス供給手段３６と、前記収納体内での発火又は爆発を検知する検知手段４６，４７，４８，４９と、前記不活性ガスの供給量を制御する制御手段５２とを備え、該制御手段は、前記検知手段が発火又は爆発を検知した際に不活性ガスの供給量を増大させる。
ＴＭＡの様に大気中に漏洩すると発火するガスで、水や炭酸ガス（ＣＯ2 ）等の様に酸素を含む物質では消火できない原料を用いた基板処理装置に於いて、安全に原料を保管できると共に発火時には速やかに消火を可能とする基板処理装置を提供する。
【解決手段】
酸素と混合することで発火又は爆発する原料を、基板が収納された処理室内に供給し、基板に所望の処理を行う基板処理装置であって、前記原料を収納する原料タンク３０を気密に収納する収納体３１と、該収納体に接続され、該収納体に常時不活性ガスを供給するガス供給手段３６と、前記収納体内での発火又は爆発を検知する検知手段４６，４７，４８，４９と、前記不活性ガスの供給量を制御する制御手段５２とを備え、該制御手段は、前記検知手段が発火又は爆発を検知した際に不活性ガスの供給量を増大させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウェーハ等の基板に薄膜の生成、不純物の拡散、エッチング等の処理を行う基板処理装置、特に原料ガスとして酸素と混合することで発火又は爆発する危険性を有するガスが用いられる基板処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
基板処理装置に於ける処理では、基板処理の為の原料として多種多様のガスや液体が原料として用いられ、原料の中には有毒なもの、発火性、爆発性を有するものもある。
【０００３】
原料ガスが漏洩した場合の処理として、有毒ガスの場合は供給用のボンベ、或は供給用の配管を弁により密閉し、安全なガスにより希釈する等の処理がなされる。又、発火性を有するガスでは、水或は不燃ガス例えばＣＯ2 により消火、或は希釈して消火し、或は発火性を抑制し、爆発性のガスでは防爆仕様のキャビネット内に封入する等の処理がなされていた。
【０００４】
ところが、大気中に漏洩すると発火するガスで、水や炭酸ガス（ＣＯ2 ）等の様に酸素を含む物質では消火できないもの、例えばＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は斯かる実情に鑑み、ＴＭＡの様に大気中に漏洩すると発火するガスで、水や炭酸ガス（ＣＯ2 ）等の様に酸素を含む物質では消火できない原料を用いた基板処理装置に於いて、安全に原料を保管できると共に発火時には速やかに消火を可能とする基板処理装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、酸素と混合することで発火又は爆発する原料を、基板が収納された処理室内に供給し、基板に所望の処理を行う基板処理装置であって、前記原料を収納する原料タンクを気密に収納する収納体と、該収納体に接続され、該収納体に常時不活性ガスを供給するガス供給手段と、前記収納体内での発火又は爆発を検知する検知手段と、前記不活性ガスの供給量を制御する制御手段とを備え、該制御手段は、前記検知手段が発火又は爆発を検知した際に不活性ガスの供給量を増大させる基板処理装置に係るものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、酸素と混合することで発火又は爆発する原料を、基板が収納された処理室内に供給し、基板に所望の処理を行う基板処理装置であって、前記原料を収納する原料タンクを気密に収納する収納体と、該収納体に接続され、該収納体に常時不活性ガスを供給するガス供給手段と、前記収納体内での発火又は爆発を検知する検知手段と、前記不活性ガスの供給量を制御する制御手段とを備え、該制御手段は、前記検知手段が発火又は爆発を検知した際に不活性ガスの供給量を増大させるので、原料タンクは収納体に気密に収納され、収納体は不活性ガス雰囲気となっているので、原料タンクからガスが漏洩した場合でも発火する虞れがなく、又漏洩して発火、爆発した場合も増量した不活性ガスにより収納体内を充満するので、効果的な消火が行える等の優れた効果を発揮する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面を参照しつつ本発明を実施する為の最良の形態を説明する。
【０００９】
先ず、図１により本発明に係る基板処理装置の全体概略を説明する。
【００１０】
図１に示される様に、基板処理装置は、主に基板処理装置本体１と原料ガスを貯蔵し、前記基板処理装置本体１に原料ガスを供給する原料ガス貯蔵部２を具備している。
【００１１】
基板処理装置が収納される空間は、仕切壁３により外部搬送室４と装置収納室５とに仕切られ、前記外部搬送室４には図示しない外部搬送装置が設けられ、前記装置収納室５は前記外部搬送室４に比べて清浄度が高く維持されている。前記装置収納室５には前記基板処理装置本体１と前記原料ガス貯蔵部２とが収納され、前記基板処理装置本体１の前部、即ち後述するカセットステージ９が前記外部搬送室４に露出している。
【００１２】
図２により、前記基板処理装置本体１の概略を説明する。
【００１３】
筐体７内部の前面側には、図示しない外部搬送装置との間で基板収納容器としてのカセット８の授受を行うカセット授受手段としてのカセットステージ９が設けられ、該カセットステージ９の後側にはカセットエレベータ１１が横行可能に設けられ、該カセットエレベータ１１にはカセット搬送ロボット１２が昇降可能に設けられている。前記カセットエレベータ１１、前記カセット搬送ロボット１２はカセット搬送手段を構成する。又、前記カセットエレベータ１１の後側には、前記カセット８の載置手段としてのカセット棚１３が設けられると共に前記カセットステージ９の上方にも予備カセット棚１４が設けられている。該予備カセット棚１４の上方にはクリーンユニット１５が設けられ、該クリーンユニット１５はクリーンエアを前記筐体７の内部に流通させる様に構成されている。
【００１４】
該筐体７の後部上方には処理炉１６が設けられ、該処理炉１６の下方には昇降手段としてのボートエレベータ１７が設けられ、該ボートエレベータ１７は基板保持具としてのボート１８を昇降し、前記処理炉１６に装入、引出しする様になっており、前記ボート１８は被処理基板としてのウェーハ１９を水平姿勢で多段に保持する。
【００１５】
前記ボートエレベータ１７に取付けられた昇降アーム２１の先端部には蓋体としてのシールキャップ２２が取付けられ前記ボート１８を垂直に支持している。
【００１６】
前記ボートエレベータ１７と前記カセット棚１３との間には移載エレベータ２３が設けられ、該移載エレベータ２３には基板移載手段としてのウェーハ移載機２４が取付けられている。又、前記ボートエレベータ１７の横には、開閉機構を持ち前記処理炉１６の炉口を閉塞する遮蔽部材としての炉口シャッタ２５が設けられている。
【００１７】
前記ウェーハ１９が装填されたカセット８は、図示しない外部搬送装置から前記カセットステージ９に前記ウェーハ１９が垂直姿勢の状態で搬入され、該ウェーハ１９が水平姿勢となる様前記カセットステージ９で９０°回転される。更に、前記カセット８は、前記カセットエレベータ１１の昇降動作、横行動作及び前記カセット搬送ロボット１２の進退動作、回転動作の協働により前記カセットステージ９から前記カセット棚１３又は前記予備カセット棚１４に搬送される。
【００１８】
前記カセット棚１３には前記ウェーハ移載機２４の移載対象となるカセット８が収納される移載棚２６があり、移載対象のカセット８は前記カセットエレベータ１１、前記カセット搬送ロボット１２の協働により前記移載棚２６に移載される。
【００１９】
前記カセット８が前記移載棚２６に移載されると、前記ウェーハ移載機２４の進退動作、回転動作及び前記移載エレベータ２３の昇降動作の協働により前記移載棚２６から降下状態の前記ボート１８に前記ウェーハ１９を移載する。
【００２０】
前記ボート１８に所定枚数のウェーハ１９が移載されると前記ボートエレベータ１７により前記ボート１８が前記処理炉１６に装入され、前記シールキャップ２２により前記処理炉１６が気密に閉塞される。該処理炉１６内では前記ウェーハ１９が加熱されると共に原料ガスが前記処理炉１６内に供給され、前記ウェーハ１９に処理がなされる。
【００２１】
該ウェーハ１９への処理が完了すると、該ウェーハ１９は上記した作動の逆の手順により、前記ボート１８から前記移載棚２６のカセット８に移載され、該カセット８は前記カセットエレベータ１１、前記カセット搬送ロボット１２により前記移載棚２６から前記カセットステージ９に移載され、図示しない外部搬送装置により前記筐体７の外部に搬出される。尚、前記炉口シャッタ２５は、前記ボート１８が降下状態の際に前記処理炉１６の炉口を塞ぎ、外気が該処理炉１６内に浸入するのを防止している。
【００２２】
前記カセットエレベータ１１、前記カセット搬送ロボット１２、移載エレベータ２３、ウェーハ移載機２４等の搬送動作は、搬送制御手段２７により制御される。
【００２３】
次に、図３により前記原料ガス貯蔵部２について説明する。
【００２４】
該原料ガス貯蔵部２は前記基板処理装置本体１に近接して設置される。
【００２５】
前記原料ガス貯蔵部２の原料タンク収納体である筐体３１は気密構造となっており、該筐体３１内部には受台３２が設けられ、該受台３２に原料タンク３０が設置される。該原料タンク３０は、圧縮原料ガス或は液化した原料ガスを貯蔵し、前記受台３２は盆状の凹形状をしており、該受台３２の内部所要位置には漏液検知器３３が設けられている。
【００２６】
前記原料タンク３０には原料ガス配給管３４が接続され、該原料ガス配給管３４は前記基板処理装置本体１のガス給排部３５に接続され、前記原料ガス配給管３４には開閉弁４０が設けられている。
【００２７】
前記筐体３１の内部には消火ガス供給手段である消火ガス供給ライン３６が設けられ、該消火ガス供給ライン３６の消火ガス供給管３７は前記筐体３１内部の所要位置に開口している。又、該筐体３１は排気ライン３８を介して図示しない排気装置に接続され、前記排気ライン３８には排気流量を調整する為の流量調整弁、例えばダンパ３９が設けられている。
【００２８】
前記消火ガス供給ライン３６はレギュレータ（圧力調整器）４１を介して前記筐体３１外部の消火ガス源（図示せず）に連通している。該消火ガス源は、原料ガスと反応しないガス、例えば窒素ガス等の不活性ガスを供給する。
【００２９】
前記消火ガス供給管３７にはガス流量計４２、主開閉弁４３が設けられ、又前記ガス流量計４２の上流側、前記主開閉弁４３の下流側に連通するバイパス管４４設けられ、該バイパス管４４には副開閉弁４５が設けられている。
【００３０】
前記筐体３１内部の適宜な位置、例えば該筐体３１の天井面にガス漏洩検知器４６、赤外線センサ４７、煙検知器４８、温度センサ４９、圧力計５１が設けられている。前記漏液検知器３３及び前記ガス漏洩検知器４６、赤外線センサ４７、煙検知器４８、温度センサ４９、圧力計５１の検知結果はそれぞれ原料ガス貯蔵制御部５２に送出され、該原料ガス貯蔵制御部５２は検知結果を基に前記レギュレータ４１、前記ガス流量計４２の制御、或は前記主開閉弁４３、前記副開閉弁４５の開閉を制御する。
【００３１】
尚、前記消火ガス供給ライン３６は前記消火ガス供給管３７が前記筐体３１に開口していればよく、前記ガス流量計４２、前記主開閉弁４３、前記バイパス管４４、前記副開閉弁４５等は前記筐体３１の外部に設けてもよい。又、前記漏液検知器３３及び前記ガス漏洩検知器４６、赤外線センサ４７、煙検知器４８、温度センサ４９等の発火、爆発検知手段としては、検知するガスの種類に応じて適宜選択され、少なくとも１つが設けられていればよい。
【００３２】
定常状態では、前記主開閉弁４３が開とされ、前記消火ガス供給ライン３６から不活性ガスが常時供給され、供給量は前記レギュレータ４１と前記ガス流量計４２によって供給量が調整され、又前記ダンパ３９の排気量の調整によって前記筐体３１の内部の圧力が調整され、前記圧力計５１によって検出される圧力がゲージ圧で１ｋＰａ以下、即ち負圧となる様に調整される。
【００３３】
従って、前記筐体３１の内部は原料ガスが非反応状態の減圧雰囲気とされ、原料ガスが漏洩した場合にも発火、爆発が抑制される様にし、又減圧雰囲気とすることで漏洩したガスが前記筐体３１の外部に漏れない様になっている。
【００３４】
原料ガスが漏出し、発火、爆発した場合は、前記ガス漏洩検知器４６がガス漏れを検知し、前記赤外線センサ４７が炎から発せられる赤外線を検知し、前記煙検知器４８が発火時の煙を検知し、前記温度センサ４９は発火による温度上昇を検知し、発火、爆発が起ったことを検知し、検知結果は前記原料ガス貯蔵制御部５２に送出される。該原料ガス貯蔵制御部５２は、前記ガス漏洩検知器４６、前記赤外線センサ４７、前記煙検知器４８、前記温度センサ４９の内少なくとも１つから検知信号が送出された場合、発火、爆発が起ったと判断してブザーを鳴らし、警告灯を点灯する等して発火、爆発の発生を告知すると共に前記副開閉弁４５、前記ダンパ３９を全開にして大量の不活性ガスを供給して消火する。
【００３５】
前記筐体３１は密閉構造であり、該筐体３１内を大量の不活性ガスで充満することで、迅速な消火が可能であると共に該筐体３１外部に延焼することが防止される。
【００３６】
次に、本発明の対象となる原料ガス、例えばＴＭＡを用いてＡｌ2 Ｏ3 膜をＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により成膜する基板処理装置について説明する。
【００３７】
この様なＡｌ2 Ｏ3 膜を成膜する基板処理装置としては、複数枚の基板を多層に保持して成膜処理する縦型バッチ式装置が提案されている。
【００３８】
図４は、基板処理装置の縦型基板処理炉５５の概略縦断面図であり、図５は該縦型基板処理炉５５の概略縦断面図であり、図６は該縦型基板処理炉５５の概略横断面図であり、図７は該縦型基板処理炉５５の合流タイプのガス供給ノズルの説明図であり、図７（Ａ）は概略図、図７（Ｂ）は図７（Ａ）のＡ部の部分拡大図であり、図８は分離タイプのガス供給ノズルの説明図であり、図８（Ａ）は概略図であり、図８（Ｂ）は図８（Ａ）のＢ部の部分拡大図である。
【００３９】
加熱手段であるヒータ５６の内側に、被処理基板であるウェーハ１９を処理する反応容器として反応管５７が設けられ、該反応管５７の下端には、例えばステンレス等よりなるマニホールド５８が同心に、又シール部材５９例えばＯリングを介して気密に設けられている。前記マニホールド５８の下端開口は蓋体であるシールキャップ２２により例えばＯリング６１を介して気密に閉塞される様になっており、前記ヒータ５６、前記反応管５７、前記マニホールド５８、前記シールキャップ２２等により前記縦型基盤処理炉５５が形成され、前記反応管５７、前記マニホールド５８、前記シールキャップ２２により処理室６２が画成される。前記反応管５７は前記マニホールド５８を介してヒータベース６３に支持される。
【００４０】
前記シールキャップ２２には石英キャップ６４を介して基板保持具であるボート１８が立設され、前記石英キャップ６４は前記ボート１８の保持体となっている。該ボート１８にはバッチ処理される複数のウェーハ１９が水平姿勢で軸心方向に多段に保持される。前記ヒータ５６は前記反応管５７に装入されたウェーハ１９を所定の温度に加熱する。
【００４１】
前記反応管５７へは複数種類、ここでは３種類のガスを供給する３本のガス供給管６５，６６，６７が設けられている。該ガス供給管６５，６６，６７は、前記マニホールド５８の下部を気密に貫通して設けられており、前記ガス供給管６５と前記ガス供給管６６とは前記反応管５７内で一本の多孔ノズル６８に合流し、二本の前記ガス供給管６５，６６と多孔ノズル６８で、後述する合流タイプガス供給ノズル６９を形成している。前記ガス供給管６７は独立して別の多孔ノズル７１に連通し、一本の前記ガス供給管６７と多孔ノズル７１で、後述する分離タイプガス供給ノズル７２を形成している。前記反応管５７内には、前記合流タイプガス供給ノズル６９と、分離タイプガス供給ノズル７２の２本のガス供給ノズルが設けられている。
【００４２】
前記合流タイプガス供給ノズル６９は、前記反応管５７内で前記ガス供給管６６から供給されるＴＭＡの分解温度以上の領域にその上部が延在している。又、前記ガス供給管６６の、前記反応管５７内で前記ガス供給管６５と合流している部分は、ＴＭＡの分解温度未満の領域であり、前記ウェーハ１９及び該ウェーハ１９付近の温度よりも低い温度の領域である。
【００４３】
ここでは、第１のガス供給管６５からは、流量制御手段である第１のマスフローコントローラ７３及び開閉弁である第１のバルブ７４を介し、前記合流タイプガス供給ノズル６９を通して、前記反応管５７に反応ガス（Ｏ3 ）が供給され、第２のガス供給管６６からは、流量制御手段である第２のマスフローコントローラ７５、開閉弁である第２のバルブ７６、ＴＭＡ容器３０、及び開閉弁である第３のバルブ７７、前記合流タイプガス供給ノズル６９を介して前記反応管５７に反応ガス（ＴＭＡ）が供給される。前記ＴＭＡ容器３０から前記マニホールド５８迄の前記ガス供給管６６には、ヒータ７８が設けられ、前記ガス供給管６６を５０〜６０℃に保っている。
【００４４】
第３のガス供給管６７からは、流量制御手段である第３のマスフローコントローラ７９、開閉弁である第５のバルブ８１、ＴＥＭＡＨ容器８２、及び開閉弁である第６のバルブ９１を介し、前記分離タイプガス供給ノズル７２を通して、前記反応管５７に反応ガス（テトラキス（Ｎ−エチル−Ｎ−メチルアミノ）ハフニウム：ＴＥＭＡＨ）が供給される。前記ＴＥＭＡＨ容器８２から前記マニホールド５８迄の前記ガス供給管６７には、ヒータ８３が設けられ、前記ガス供給管６７を１３０℃に保っている。
【００４５】
前記ガス供給管６６には、窒素ガス等の不活性ガスを供給する不活性ガスライン８４が開閉バルブ８５を介して前記第３のバルブ７７の下流側に接続されている。又、前記ガス供給管６５には、不活性ガスライン８６が開閉バルブ８７を介して前記第１のバルブ７４の下流側に接続されている。前記ガス供給管６７には、窒素ガス等の不活性ガスを供給する不活性ガスライン８８が開閉バルブ８９を介して前記第６のバルブ９１の下流側に接続されている。
【００４６】
前記反応管５７はガス排気管９２により第４のバルブ９３を介して排気手段である真空ポンプ９４に接続され、真空排気される様になっている。尚、該第４のバルブ９３は弁を開閉して前記反応管５７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になっている圧力調整弁である。
【００４７】
前記合流タイプガス供給ノズル６９と前記分離タイプガス供給ノズル７２が、前記反応管５７の下部より上部に亘り前記ウェーハ１９の保持方向に沿って延出している。前記合流タイプガス供給ノズル６９の多孔ノズル６８には複数のガスを供給する供給孔であるガス供給孔９５が設けられており、前記分離タイプガス供給ノズル７２の多孔ノズル７１にも同じくガスを供給する供給孔であるガス供給孔９６が設けられている。
【００４８】
前記反応管５７内の中央部には所定数枚のウェーハ１９を保持するボート１８が前記石英キャップ６４を介してボートエレベータ１７（図２参照）により支持され、該ボート１８は前記ボートエレベータ１７により反応管５７に装入、引出しされる様になっている。又、処理の均一性を向上する為に前記ボート１８を回転する為の回転手段であるボート回転機構９７が前記昇降アーム２１に設けられ、前記ボート回転機構９７により前記ボート１８が回転される様になっている。
【００４９】
制御手段であるコントローラ９８は、前記第１、第２、第３のマスフローコントローラ７３，７５，７９、第１〜第６のバルブ７４，７６，７７，９３，８１，９１、開閉バルブ８５，８７，８９、ヒータ５６、真空ポンプ９４、ボート回転機構９７、ボートエレベータ１７に接続されており、前記第１、第２、第３のマスフローコントローラ７３，７５，７９の流量調整、前記第１、第２、第３のバルブ７４，７６，７７、第５、第６のバルブ８１，９１、開閉バルブ８５，８７，８９の開閉動作、前記第４のバルブ９３の開閉及び圧力調整動作、前記ヒータ５６の温度調節、前記真空ポンプ９４の起動・停止、前記ボート回転機構９７の回転速度調節、前記ボートエレベータ１７の昇降動作制御が行われる。
【００５０】
次に、ＴＭＡ及びＯ3 ガスを用いてＡｌ2 Ｏ3 膜を成膜する場合とＴＥＭＡＨ及びＯ3 ガスを用いてＨｆＯ2 膜を成膜する場合とを説明する。
【００５１】
先ずＡｌ2 Ｏ3 膜を成膜する手順を説明する。
【００５２】
成膜しようとするウェーハ１９を前記ボート１８に装填し、前記反応管５７に装入する。装入後、次の３つのステップを順次実行する。
【００５３】
［ステップ１］
ステップ１では、Ｏ3 ガスを流す。先ず前記第１のバルブ７４、及び前記第４のバルブ９３を共に開けて、前記ガス供給管６５から前記第１のマスフローコントローラ７３により流量調整されたＯ3 ガスを前記合流タイプガス供給ノズル６９のガス供給孔９５から前記反応管５７に供給しつつ前記ガス排気管９２から排気する。Ｏ3 ガスを流す時は、前記第４のバルブ９３を適正に調節して前記反応管５７内圧力を１０〜１００Ｐａとする。前記第１のマスフローコントローラ７３で制御するＯ3 ガスの供給流量は１０００〜１００００ｓｃｃｍである。Ｏ3 ガスに前記ウェーハ１９を晒す時間は２〜１２０秒間である。この時の前記ヒータ５６温度は前記ウェーハ１９の温度が７７〜４５０℃になる様設定してある。
【００５４】
同時に、前記ガス供給管６６の途中につながっている前記不活性ガスライン８４及び前記ガス供給管６７の途中につながっている前記不活性ガスライン８８から、前記開閉バルブ８５、８９を開けて不活性ガスを流すと、ＴＭＡ側及びＴＥＭＡＨ側にＯ3 ガスが回込むことを防ぐことができる。
【００５５】
この時、前記反応管５７内に流しているガスは、Ｏ3 とＮ2 、Ａｒ等の不活性ガスのみであり、ＴＭＡ及びＴＥＭＡＨは存在しない。従って、Ｏ3 は気相反応を起こすことはなく、前記ウェーハ１９上の下地膜と表面反応する。
【００５６】
［ステップ２］
ステップ２では、前記第１のバルブ７４を閉めて、Ｏ3 ガスの供給を止める。又、前記第４のバルブ９３は開いたままにし前記真空ポンプ９４により、前記反応管５７を２０Ｐａ以下に排気し、残留Ｏ3 ガスを該反応管５７から排除する。又、この時には、Ｎ2 等の不活性ガスを前記ガス供給管６５及び前記ガス供給管６６、前記ガス供給管６７からそれぞれ前記反応管５７に供給すると、残留Ｏ3 ガスを排除する効果が更に高まる。
【００５７】
［ステップ３］
ステップ３では、ＴＭＡガスを流す。ＴＭＡは常温で液体であり、前記反応管５７に供給するには、加熱して気化させてから供給する方法、キャリアガスと呼ばれる窒素や希ガスなどの不活性ガスを前記ＴＭＡ容器３０の中に通し、気化している分をそのキャリアガスと共に前記反応管５７へと供給する方法等があるが、例として後者のケースで説明する。
【００５８】
前記第２のバルブ７６、前記第３のバルブ７７、及び前記第４のバルブ９３を共に開けて、前記ガス供給管６６から第２のマスフローコントローラ７５により流量調節されたキャリアガスが前記ＴＭＡ容器３０の中を通り、ＴＭＡとキャリアガスの混合ガスとして、前記合流タイプガス供給ノズル６９のガス供給孔９５から前記反応管５７に供給しつつ前記ガス排気管９２から排気する。
【００５９】
ＴＭＡガスを流す時は、前記第４のバルブ９３を適正に調整して前記反応管５７内圧力を１０〜９００Ｐａとする。前記第２のマスフローコントローラ７５で制御するキャリアガスの供給流量は１００００ｓｃｃｍ以下である。ＴＭＡガスを供給する為の時間は１〜４秒に設定する。その後更に前記ウェーハ１９に吸着させる為上昇した圧力雰囲気中に晒す時間を０〜４秒に設定しても良い。この時の前記ウェーハ１９温度はＯ3 ガスの供給時と同じく、７７〜４５０℃である。ＴＭＡガスの供給により、下地膜上のＯ3 とＴＭＡとが表面反応して、前記ウェーハ１９上にＡｌ2 Ｏ3 膜が成膜される。
【００６０】
同時に、前記不活性ガスライン８６、及び前記不活性ガスライン８８から、前記開閉バルブ８７，８９を開けて不活性ガスを流すと、Ｏ3 側及びＴＥＭＡＨ側にＴＭＡガスが回込むことを防ぐことができる。
【００６１】
成膜後、前記第３のバルブ７７を閉じ、前記第４のバルブ９３を開けて前記反応管５７を真空排気し、残留するＴＭＡの成膜に寄与した後の残留ガスを排気する。又、この時にはＮ2 等の不活性ガスを、前記不活性ガスライン８６，８４，８８から前記ガス供給管６５及び前記ガス供給管６６及び、前記ガス供給管６７を介してそれぞれ前記反応管５７に供給すると、更にＴＭＡの成膜に寄与した後の残留ガスの排除効果が高まる。
【００６２】
上記ステップ１〜３を１サイクルとし、このサイクルを複数回繰返すことにより前記ウェーハ１９上に所定膜厚のＡｌ2 Ｏ3 膜を成膜する。
【００６３】
［ステップ２］で前記反応管５７内を排気してＯ3 ガスを除去してからＴＭＡガスを流すので、両者は前記ウェーハ１９に向かう途中で反応しない。供給されたＴＭＡガスは、該ウェーハ１９に吸着しているＯ3 とのみ有効に反応させることができる。
【００６４】
次にＨｆＯ2 膜を成膜する手順を説明する。
【００６５】
［ステップ４］
ステップ４では、Ａｌ2 Ｏ3 膜の成膜と同じくＯ3 ガスを流す。先ず前記第１のバルブ７４、前記第４のバルブ９３を共に開けて、前記ガス供給管６５から第１のマスフローコントローラ７３により流量調整されたＯ3 ガスを前記合流タイプガス供給ノズル６９のガス供給孔９５から前記反応管５７に供給しつつ前記ガス排気管９２から排気する。
【００６６】
Ｏ3 ガスを流す時は、前記第４のバルブ９３を適正に調節して前記反応管５７内圧力を１０〜１００Ｐａとする。前記第１のマスフローコントローラ７３で制御するＯ3 ガスの供給流量は１０００〜１００００ｓｃｃｍである。Ｏ3 ガスに前記ウェーハ１９を晒す時間は２〜１２０秒間である。この時のヒータ５６温度は前記ウェーハ１９の温度が７７〜４５０℃になる様設定してある。
【００６７】
同時に、前記不活性ガスライン８８及び、前記不活性ガスライン８４から、前記開閉バルブ８９，８５を開けて不活性ガスを流すと、ＴＥＭＡＨ側及びＴＭＡ側にＯ3 ガスが回込むことを防ぐことができる。
【００６８】
この時、前記反応管５７内に流しているガスは、Ｏ3 とＮ2 、Ａｒ等の不活性ガスのみであり、ＴＥＭＡＨ及びＴＭＡは存在しない。従って、Ｏ3 は気相反応を起こすことはなく、前記ウェーハ１９上の下地膜と表面反応する。
【００６９】
［ステップ５］
ステップ５では、前記第１のバルブ７４を閉めて、Ｏ3 ガスの供給を止める。又、前記第４のバルブ９３は開いたままにし前記真空ポンプ９４により、前記反応管５７を２０Ｐａ以下に排気し、残留Ｏ3 ガスを前記反応管５７から排除する。又、この時には、Ｎ2 等の不活性ガスを、不活性ガスライン８６，８４，８８から前記ガス供給管６５及び前記ガス供給管６６、前記ガス供給管６７を介してそれぞれ前記反応管５７に供給すると、残留Ｏ3 ガスを排除する効果が更に高まる。
【００７０】
［ステップ６］
ステップ６では、ＴＥＭＡＨガスを流す。ＴＥＭＡＨはＴＭＡと同じく常温で液体である為、前記反応管５７に供給するには加熱して気化させてから供給する方法や、キャリアガスと共に前記反応管５７へと供給する方法がある。
【００７１】
図９ではＴＭＡと同じくキャリアガスと呼ばれる窒素や希ガス等の不活性ガスを前記ＴＥＭＡＨ容器８２の中に通し、気化している分をそのキャリアガスと共に前記反応管５７へと供給する構成が示されているが、図９に示される気化器ユニット１００を用いてＴＥＭＡＨの供給方法を説明する。例として該気化器ユニット１００を用い、ＴＥＭＡＨを加熱して気化させ、キャリアガスと共に前記反応管５７へと供給する方法で説明する。
【００７２】
先ず、キャリアガス供給管１０１に設けられたバルブ１０２、バルブ１０３を開け、マスフローコントローラ１０４により流量調整をする。
【００７３】
次に、ＴＥＭＡＨ供給管１０５に設けられたバルブ１０６、バルブ１０７、バルブ１０８を開け、液体流量計１０９と前記気化器ユニット１００内にあるコントロールバルブ１１１により流量を調整する。次に前記反応管５７へ導入する時にバルブ１１２を閉め、前記バルブ１０３を開けて、ＴＥＭＡＨガスとキャリアガスの混合ガスを前記分離タイプガス供給ノズル７２より供給する。
【００７４】
ＴＥＭＡＨガスを流す時は、前記マスフローコントローラ１０４を適正に調整し、更に前記液体流量計１０９と前記気化器ユニット１００内にあるコントロールバルブ１１１により流量を調整し、前記反応管５７内圧を１０〜１００Ｐａとする。前記マスフローコントローラ１０４、液体流量計１０９の供給量はそれぞれ、１００〜１０００ｓｃｃｍ、０．０１〜０．２ｇ／ｍｉｎである。ＴＥＭＡＨガスを供給する為の時間は、１〜６００秒に設定しても良い。この時の前記ウェーハ１９温度はＯ3 ガスの供給時と同じく、１５０〜７８℃である。ＴＥＭＡＨガスの供給により、下地膜上のＯ3 とＴＥＭＡＨとが表面反応して、前記ウェーハ１９上にＨｆＯ2 膜が成膜される。
【００７５】
同時に、前記不活性ガスライン８６及び、前記不活性ガスライン８４から、前記開閉バルブ８７，８５を開けて不活性ガスを流すと、Ｏ3 側及びＴＭＡ側にＴＥＭＡＨガスが回込むことを防ぐことができる。
【００７６】
成膜後、前記バルブ９１を閉じ、前記第４のバルブ９３を開けて前記反応管５７を真空排気し、残留するＴＥＭＡＨの成膜に寄与した後の残留ガスを排気する。又、Ｎ2 等の不活性ガスを、不活性ガスライン８６，８４，８８から前記ガス供給管６５及び前記ガス供給管６６、前記ガス供給管６７からそれぞれ前記反応管５７に供給すると、更にＴＥＭＡＨの成膜に寄与した後の残留ガスを前記反応管５７から排除する効果が高まる。
【００７７】
上記ステップ４〜６を１サイクルとし、このサイクルを複数回繰り返すことにより前記ウェーハ１９上に所定膜厚のＨｆＯ2 膜が成膜される。
【００７８】
［ステップ５］で前記反応管５７内を排気してＯ3 ガスを除去してからＴＥＭＡＨガスを流すので、両者は前記ウェーハ１９に向かう途中で反応しない。供給されたＴＥＭＡＨは、該ウェーハ１９に吸着しているＯ3 とのみ有効に反応させることができる。
【００７９】
上述の様に、Ａｌ2 Ｏ3 膜の成膜の時は、前記ガス供給管６５及び前記ガス供給管６６を前記反応管５７内で合流させることにより、ＴＭＡとＯ3 を前記合流タイプガス供給ノズル６９内でも交互に吸着、反応させて堆積膜をＡｌ2 Ｏ3 とすることができ、ＴＭＡとＯ3 を別々のノズルで供給する場合にＴＭＡノズル内で異物発生源になる可能性があるＡｌ膜が生成するという問題をなくすことができる。Ａｌ2 Ｏ3 膜は、Ａｌ膜よりも密着性が良く、剥がれ難いので、異物発生源になり難い。
【００８０】
又、ＨｆＯ2 膜の成膜の時は、前記ガス供給管６５及びガス供給管６６が前記反応管５７内で合流し一本の前記多孔ノズル６８に連通した形である合流タイプガス供給ノズル６９からＯ3 ガスを供給し、前記ガス供給管６７が単独で一本の前記多孔ノズル７１に連通している分離タイプガス供給ノズル７２からＴＥＭＡＨガスを供給することにより、ＴＥＭＡＨガスの供給時に合流タイプガス供給ノズルを使用した場合に必要となる逆流や入込みを防ぐ為の不活性ガスパージが回避でき、ＴＥＭＡＨガスの供給で合流タイプガスノズルを用いた場合問題となる、パージによるノズル内の圧力上昇を無くすことができる。又その圧力上昇に伴うＴＥＭＡＨの再液化によるパーティクル発生も防止可能となった。
【００８１】
尚、本実施の形態では、Ａｌ2 Ｏ3 膜とＨｆＯ2 膜を同一処理室内で成膜する場合であったが、ＨｆＯ2 膜のみを成膜することを目的にした処理室では、ＴＥＭＡＨガスを供給する分離タイプガス供給ノズルとＯ3 ガスを供給する分離タイプガス供給ノズルの２本による構成で成膜することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明の実施の形態を示す全体説明図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る基板処理装置を示す斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態の要部を示す概略説明図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る基板処理装置の縦型基板処理炉の概略縦断面図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る基板処理装置の縦型基板処理炉の概略縦断面図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る基板処理装置の縦型基板処理炉の概略横断面図である。
【図７】該縦型基板処理炉の合流タイプのガス供給ノズルの説明図であり、図７（Ａ）は概略図、図７（Ｂ）は図７（Ａ）のＡ部の部分拡大図である。
【図８】前記縦型基板処理炉の分離タイプのガス供給ノズルの説明図であり、図８（Ａ）は概略図であり、図８（Ｂ）は図８（Ａ）のＢ部の部分拡大図である。
【図９】本発明の実施の形態に係る縦型基板処理炉へのＴＥＭＡＨガスの供給方法を示す説明図である。
【符号の説明】
【００８３】
１ 基板処理装置本体
２ 原料ガス貯蔵部
３０ 原料タンク
３１ 筐体
３２ 受台
３３ 漏液検知器
３６ 消火ガス供給ライン
３７ 消火ガス供給管
３９ ダンパ
４２ ガス流量計
４３ 主開閉弁
４５ 副開閉弁
４６ ガス漏洩検知器
４７ 赤外線センサ
４８ 煙検知器
４９ 温度センサ
５１ 圧力計
５２ 原料ガス貯蔵制御部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウェーハ等の基板に薄膜の生成、不純物の拡散、エッチング等の処理を行う基板処理装置、特に原料ガスとして酸素と混合することで発火又は爆発する危険性を有するガスが用いられる基板処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
基板処理装置に於ける処理では、基板処理の為の原料として多種多様のガスや液体が原料として用いられ、原料の中には有毒なもの、発火性、爆発性を有するものもある。
【０００３】
原料ガスが漏洩した場合の処理として、有毒ガスの場合は供給用のボンベ、或は供給用の配管を弁により密閉し、安全なガスにより希釈する等の処理がなされる。又、発火性を有するガスでは、水或は不燃ガス例えばＣＯ2 により消火、或は希釈して消火し、或は発火性を抑制し、爆発性のガスでは防爆仕様のキャビネット内に封入する等の処理がなされていた。
【０００４】
ところが、大気中に漏洩すると発火するガスで、水や炭酸ガス（ＣＯ2 ）等の様に酸素を含む物質では消火できないもの、例えばＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は斯かる実情に鑑み、ＴＭＡの様に大気中に漏洩すると発火するガスで、水や炭酸ガス（ＣＯ2 ）等の様に酸素を含む物質では消火できない原料を用いた基板処理装置に於いて、安全に原料を保管できると共に発火時には速やかに消火を可能とする基板処理装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、酸素と混合することで発火又は爆発する原料を、基板が収納された処理室内に供給し、基板に所望の処理を行う基板処理装置であって、前記原料を収納する原料タンクを気密に収納する収納体と、該収納体に接続され、該収納体に常時不活性ガスを供給するガス供給手段と、前記収納体内での発火又は爆発を検知する検知手段と、前記不活性ガスの供給量を制御する制御手段とを備え、該制御手段は、前記検知手段が発火又は爆発を検知した際に不活性ガスの供給量を増大させる基板処理装置に係るものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、酸素と混合することで発火又は爆発する原料を、基板が収納された処理室内に供給し、基板に所望の処理を行う基板処理装置であって、前記原料を収納する原料タンクを気密に収納する収納体と、該収納体に接続され、該収納体に常時不活性ガスを供給するガス供給手段と、前記収納体内での発火又は爆発を検知する検知手段と、前記不活性ガスの供給量を制御する制御手段とを備え、該制御手段は、前記検知手段が発火又は爆発を検知した際に不活性ガスの供給量を増大させるので、原料タンクは収納体に気密に収納され、収納体は不活性ガス雰囲気となっているので、原料タンクからガスが漏洩した場合でも発火する虞れがなく、又漏洩して発火、爆発した場合も増量した不活性ガスにより収納体内を充満するので、効果的な消火が行える等の優れた効果を発揮する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面を参照しつつ本発明を実施する為の最良の形態を説明する。
【０００９】
先ず、図１により本発明に係る基板処理装置の全体概略を説明する。
【００１０】
図１に示される様に、基板処理装置は、主に基板処理装置本体１と原料ガスを貯蔵し、前記基板処理装置本体１に原料ガスを供給する原料ガス貯蔵部２を具備している。
【００１１】
基板処理装置が収納される空間は、仕切壁３により外部搬送室４と装置収納室５とに仕切られ、前記外部搬送室４には図示しない外部搬送装置が設けられ、前記装置収納室５は前記外部搬送室４に比べて清浄度が高く維持されている。前記装置収納室５には前記基板処理装置本体１と前記原料ガス貯蔵部２とが収納され、前記基板処理装置本体１の前部、即ち後述するカセットステージ９が前記外部搬送室４に露出している。
【００１２】
図２により、前記基板処理装置本体１の概略を説明する。
【００１３】
筐体７内部の前面側には、図示しない外部搬送装置との間で基板収納容器としてのカセット８の授受を行うカセット授受手段としてのカセットステージ９が設けられ、該カセットステージ９の後側にはカセットエレベータ１１が横行可能に設けられ、該カセットエレベータ１１にはカセット搬送ロボット１２が昇降可能に設けられている。前記カセットエレベータ１１、前記カセット搬送ロボット１２はカセット搬送手段を構成する。又、前記カセットエレベータ１１の後側には、前記カセット８の載置手段としてのカセット棚１３が設けられると共に前記カセットステージ９の上方にも予備カセット棚１４が設けられている。該予備カセット棚１４の上方にはクリーンユニット１５が設けられ、該クリーンユニット１５はクリーンエアを前記筐体７の内部に流通させる様に構成されている。
【００１４】
該筐体７の後部上方には処理炉１６が設けられ、該処理炉１６の下方には昇降手段としてのボートエレベータ１７が設けられ、該ボートエレベータ１７は基板保持具としてのボート１８を昇降し、前記処理炉１６に装入、引出しする様になっており、前記ボート１８は被処理基板としてのウェーハ１９を水平姿勢で多段に保持する。
【００１５】
前記ボートエレベータ１７に取付けられた昇降アーム２１の先端部には蓋体としてのシールキャップ２２が取付けられ前記ボート１８を垂直に支持している。
【００１６】
前記ボートエレベータ１７と前記カセット棚１３との間には移載エレベータ２３が設けられ、該移載エレベータ２３には基板移載手段としてのウェーハ移載機２４が取付けられている。又、前記ボートエレベータ１７の横には、開閉機構を持ち前記処理炉１６の炉口を閉塞する遮蔽部材としての炉口シャッタ２５が設けられている。
【００１７】
前記ウェーハ１９が装填されたカセット８は、図示しない外部搬送装置から前記カセットステージ９に前記ウェーハ１９が垂直姿勢の状態で搬入され、該ウェーハ１９が水平姿勢となる様前記カセットステージ９で９０°回転される。更に、前記カセット８は、前記カセットエレベータ１１の昇降動作、横行動作及び前記カセット搬送ロボット１２の進退動作、回転動作の協働により前記カセットステージ９から前記カセット棚１３又は前記予備カセット棚１４に搬送される。
【００１８】
前記カセット棚１３には前記ウェーハ移載機２４の移載対象となるカセット８が収納される移載棚２６があり、移載対象のカセット８は前記カセットエレベータ１１、前記カセット搬送ロボット１２の協働により前記移載棚２６に移載される。
【００１９】
前記カセット８が前記移載棚２６に移載されると、前記ウェーハ移載機２４の進退動作、回転動作及び前記移載エレベータ２３の昇降動作の協働により前記移載棚２６から降下状態の前記ボート１８に前記ウェーハ１９を移載する。
【００２０】
前記ボート１８に所定枚数のウェーハ１９が移載されると前記ボートエレベータ１７により前記ボート１８が前記処理炉１６に装入され、前記シールキャップ２２により前記処理炉１６が気密に閉塞される。該処理炉１６内では前記ウェーハ１９が加熱されると共に原料ガスが前記処理炉１６内に供給され、前記ウェーハ１９に処理がなされる。
【００２１】
該ウェーハ１９への処理が完了すると、該ウェーハ１９は上記した作動の逆の手順により、前記ボート１８から前記移載棚２６のカセット８に移載され、該カセット８は前記カセットエレベータ１１、前記カセット搬送ロボット１２により前記移載棚２６から前記カセットステージ９に移載され、図示しない外部搬送装置により前記筐体７の外部に搬出される。尚、前記炉口シャッタ２５は、前記ボート１８が降下状態の際に前記処理炉１６の炉口を塞ぎ、外気が該処理炉１６内に浸入するのを防止している。
【００２２】
前記カセットエレベータ１１、前記カセット搬送ロボット１２、移載エレベータ２３、ウェーハ移載機２４等の搬送動作は、搬送制御手段２７により制御される。
【００２３】
次に、図３により前記原料ガス貯蔵部２について説明する。
【００２４】
該原料ガス貯蔵部２は前記基板処理装置本体１に近接して設置される。
【００２５】
前記原料ガス貯蔵部２の原料タンク収納体である筐体３１は気密構造となっており、該筐体３１内部には受台３２が設けられ、該受台３２に原料タンク３０が設置される。該原料タンク３０は、圧縮原料ガス或は液化した原料ガスを貯蔵し、前記受台３２は盆状の凹形状をしており、該受台３２の内部所要位置には漏液検知器３３が設けられている。
【００２６】
前記原料タンク３０には原料ガス配給管３４が接続され、該原料ガス配給管３４は前記基板処理装置本体１のガス給排部３５に接続され、前記原料ガス配給管３４には開閉弁４０が設けられている。
【００２７】
前記筐体３１の内部には消火ガス供給手段である消火ガス供給ライン３６が設けられ、該消火ガス供給ライン３６の消火ガス供給管３７は前記筐体３１内部の所要位置に開口している。又、該筐体３１は排気ライン３８を介して図示しない排気装置に接続され、前記排気ライン３８には排気流量を調整する為の流量調整弁、例えばダンパ３９が設けられている。
【００２８】
前記消火ガス供給ライン３６はレギュレータ（圧力調整器）４１を介して前記筐体３１外部の消火ガス源（図示せず）に連通している。該消火ガス源は、原料ガスと反応しないガス、例えば窒素ガス等の不活性ガスを供給する。
【００２９】
前記消火ガス供給管３７にはガス流量計４２、主開閉弁４３が設けられ、又前記ガス流量計４２の上流側、前記主開閉弁４３の下流側に連通するバイパス管４４設けられ、該バイパス管４４には副開閉弁４５が設けられている。
【００３０】
前記筐体３１内部の適宜な位置、例えば該筐体３１の天井面にガス漏洩検知器４６、赤外線センサ４７、煙検知器４８、温度センサ４９、圧力計５１が設けられている。前記漏液検知器３３及び前記ガス漏洩検知器４６、赤外線センサ４７、煙検知器４８、温度センサ４９、圧力計５１の検知結果はそれぞれ原料ガス貯蔵制御部５２に送出され、該原料ガス貯蔵制御部５２は検知結果を基に前記レギュレータ４１、前記ガス流量計４２の制御、或は前記主開閉弁４３、前記副開閉弁４５の開閉を制御する。
【００３１】
尚、前記消火ガス供給ライン３６は前記消火ガス供給管３７が前記筐体３１に開口していればよく、前記ガス流量計４２、前記主開閉弁４３、前記バイパス管４４、前記副開閉弁４５等は前記筐体３１の外部に設けてもよい。又、前記漏液検知器３３及び前記ガス漏洩検知器４６、赤外線センサ４７、煙検知器４８、温度センサ４９等の発火、爆発検知手段としては、検知するガスの種類に応じて適宜選択され、少なくとも１つが設けられていればよい。
【００３２】
定常状態では、前記主開閉弁４３が開とされ、前記消火ガス供給ライン３６から不活性ガスが常時供給され、供給量は前記レギュレータ４１と前記ガス流量計４２によって供給量が調整され、又前記ダンパ３９の排気量の調整によって前記筐体３１の内部の圧力が調整され、前記圧力計５１によって検出される圧力がゲージ圧で１ｋＰａ以下、即ち負圧となる様に調整される。
【００３３】
従って、前記筐体３１の内部は原料ガスが非反応状態の減圧雰囲気とされ、原料ガスが漏洩した場合にも発火、爆発が抑制される様にし、又減圧雰囲気とすることで漏洩したガスが前記筐体３１の外部に漏れない様になっている。
【００３４】
原料ガスが漏出し、発火、爆発した場合は、前記ガス漏洩検知器４６がガス漏れを検知し、前記赤外線センサ４７が炎から発せられる赤外線を検知し、前記煙検知器４８が発火時の煙を検知し、前記温度センサ４９は発火による温度上昇を検知し、発火、爆発が起ったことを検知し、検知結果は前記原料ガス貯蔵制御部５２に送出される。該原料ガス貯蔵制御部５２は、前記ガス漏洩検知器４６、前記赤外線センサ４７、前記煙検知器４８、前記温度センサ４９の内少なくとも１つから検知信号が送出された場合、発火、爆発が起ったと判断してブザーを鳴らし、警告灯を点灯する等して発火、爆発の発生を告知すると共に前記副開閉弁４５、前記ダンパ３９を全開にして大量の不活性ガスを供給して消火する。
【００３５】
前記筐体３１は密閉構造であり、該筐体３１内を大量の不活性ガスで充満することで、迅速な消火が可能であると共に該筐体３１外部に延焼することが防止される。
【００３６】
次に、本発明の対象となる原料ガス、例えばＴＭＡを用いてＡｌ2 Ｏ3 膜をＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により成膜する基板処理装置について説明する。
【００３７】
この様なＡｌ2 Ｏ3 膜を成膜する基板処理装置としては、複数枚の基板を多層に保持して成膜処理する縦型バッチ式装置が提案されている。
【００３８】
図４は、基板処理装置の縦型基板処理炉５５の概略縦断面図であり、図５は該縦型基板処理炉５５の概略縦断面図であり、図６は該縦型基板処理炉５５の概略横断面図であり、図７は該縦型基板処理炉５５の合流タイプのガス供給ノズルの説明図であり、図７（Ａ）は概略図、図７（Ｂ）は図７（Ａ）のＡ部の部分拡大図であり、図８は分離タイプのガス供給ノズルの説明図であり、図８（Ａ）は概略図であり、図８（Ｂ）は図８（Ａ）のＢ部の部分拡大図である。
【００３９】
加熱手段であるヒータ５６の内側に、被処理基板であるウェーハ１９を処理する反応容器として反応管５７が設けられ、該反応管５７の下端には、例えばステンレス等よりなるマニホールド５８が同心に、又シール部材５９例えばＯリングを介して気密に設けられている。前記マニホールド５８の下端開口は蓋体であるシールキャップ２２により例えばＯリング６１を介して気密に閉塞される様になっており、前記ヒータ５６、前記反応管５７、前記マニホールド５８、前記シールキャップ２２等により前記縦型基盤処理炉５５が形成され、前記反応管５７、前記マニホールド５８、前記シールキャップ２２により処理室６２が画成される。前記反応管５７は前記マニホールド５８を介してヒータベース６３に支持される。
【００４０】
前記シールキャップ２２には石英キャップ６４を介して基板保持具であるボート１８が立設され、前記石英キャップ６４は前記ボート１８の保持体となっている。該ボート１８にはバッチ処理される複数のウェーハ１９が水平姿勢で軸心方向に多段に保持される。前記ヒータ５６は前記反応管５７に装入されたウェーハ１９を所定の温度に加熱する。
【００４１】
前記反応管５７へは複数種類、ここでは３種類のガスを供給する３本のガス供給管６５，６６，６７が設けられている。該ガス供給管６５，６６，６７は、前記マニホールド５８の下部を気密に貫通して設けられており、前記ガス供給管６５と前記ガス供給管６６とは前記反応管５７内で一本の多孔ノズル６８に合流し、二本の前記ガス供給管６５，６６と多孔ノズル６８で、後述する合流タイプガス供給ノズル６９を形成している。前記ガス供給管６７は独立して別の多孔ノズル７１に連通し、一本の前記ガス供給管６７と多孔ノズル７１で、後述する分離タイプガス供給ノズル７２を形成している。前記反応管５７内には、前記合流タイプガス供給ノズル６９と、分離タイプガス供給ノズル７２の２本のガス供給ノズルが設けられている。
【００４２】
前記合流タイプガス供給ノズル６９は、前記反応管５７内で前記ガス供給管６６から供給されるＴＭＡの分解温度以上の領域にその上部が延在している。又、前記ガス供給管６６の、前記反応管５７内で前記ガス供給管６５と合流している部分は、ＴＭＡの分解温度未満の領域であり、前記ウェーハ１９及び該ウェーハ１９付近の温度よりも低い温度の領域である。
【００４３】
ここでは、第１のガス供給管６５からは、流量制御手段である第１のマスフローコントローラ７３及び開閉弁である第１のバルブ７４を介し、前記合流タイプガス供給ノズル６９を通して、前記反応管５７に反応ガス（Ｏ3 ）が供給され、第２のガス供給管６６からは、流量制御手段である第２のマスフローコントローラ７５、開閉弁である第２のバルブ７６、ＴＭＡ容器３０、及び開閉弁である第３のバルブ７７、前記合流タイプガス供給ノズル６９を介して前記反応管５７に反応ガス（ＴＭＡ）が供給される。前記ＴＭＡ容器３０から前記マニホールド５８迄の前記ガス供給管６６には、ヒータ７８が設けられ、前記ガス供給管６６を５０〜６０℃に保っている。
【００４４】
第３のガス供給管６７からは、流量制御手段である第３のマスフローコントローラ７９、開閉弁である第５のバルブ８１、ＴＥＭＡＨ容器８２、及び開閉弁である第６のバルブ９１を介し、前記分離タイプガス供給ノズル７２を通して、前記反応管５７に反応ガス（テトラキス（Ｎ−エチル−Ｎ−メチルアミノ）ハフニウム：ＴＥＭＡＨ）が供給される。前記ＴＥＭＡＨ容器８２から前記マニホールド５８迄の前記ガス供給管６７には、ヒータ８３が設けられ、前記ガス供給管６７を１３０℃に保っている。
【００４５】
前記ガス供給管６６には、窒素ガス等の不活性ガスを供給する不活性ガスライン８４が開閉バルブ８５を介して前記第３のバルブ７７の下流側に接続されている。又、前記ガス供給管６５には、不活性ガスライン８６が開閉バルブ８７を介して前記第１のバルブ７４の下流側に接続されている。前記ガス供給管６７には、窒素ガス等の不活性ガスを供給する不活性ガスライン８８が開閉バルブ８９を介して前記第６のバルブ９１の下流側に接続されている。
【００４６】
前記反応管５７はガス排気管９２により第４のバルブ９３を介して排気手段である真空ポンプ９４に接続され、真空排気される様になっている。尚、該第４のバルブ９３は弁を開閉して前記反応管５７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になっている圧力調整弁である。
【００４７】
前記合流タイプガス供給ノズル６９と前記分離タイプガス供給ノズル７２が、前記反応管５７の下部より上部に亘り前記ウェーハ１９の保持方向に沿って延出している。前記合流タイプガス供給ノズル６９の多孔ノズル６８には複数のガスを供給する供給孔であるガス供給孔９５が設けられており、前記分離タイプガス供給ノズル７２の多孔ノズル７１にも同じくガスを供給する供給孔であるガス供給孔９６が設けられている。
【００４８】
前記反応管５７内の中央部には所定数枚のウェーハ１９を保持するボート１８が前記石英キャップ６４を介してボートエレベータ１７（図２参照）により支持され、該ボート１８は前記ボートエレベータ１７により反応管５７に装入、引出しされる様になっている。又、処理の均一性を向上する為に前記ボート１８を回転する為の回転手段であるボート回転機構９７が前記昇降アーム２１に設けられ、前記ボート回転機構９７により前記ボート１８が回転される様になっている。
【００４９】
制御手段であるコントローラ９８は、前記第１、第２、第３のマスフローコントローラ７３，７５，７９、第１〜第６のバルブ７４，７６，７７，９３，８１，９１、開閉バルブ８５，８７，８９、ヒータ５６、真空ポンプ９４、ボート回転機構９７、ボートエレベータ１７に接続されており、前記第１、第２、第３のマスフローコントローラ７３，７５，７９の流量調整、前記第１、第２、第３のバルブ７４，７６，７７、第５、第６のバルブ８１，９１、開閉バルブ８５，８７，８９の開閉動作、前記第４のバルブ９３の開閉及び圧力調整動作、前記ヒータ５６の温度調節、前記真空ポンプ９４の起動・停止、前記ボート回転機構９７の回転速度調節、前記ボートエレベータ１７の昇降動作制御が行われる。
【００５０】
次に、ＴＭＡ及びＯ3 ガスを用いてＡｌ2 Ｏ3 膜を成膜する場合とＴＥＭＡＨ及びＯ3 ガスを用いてＨｆＯ2 膜を成膜する場合とを説明する。
【００５１】
先ずＡｌ2 Ｏ3 膜を成膜する手順を説明する。
【００５２】
成膜しようとするウェーハ１９を前記ボート１８に装填し、前記反応管５７に装入する。装入後、次の３つのステップを順次実行する。
【００５３】
［ステップ１］
ステップ１では、Ｏ3 ガスを流す。先ず前記第１のバルブ７４、及び前記第４のバルブ９３を共に開けて、前記ガス供給管６５から前記第１のマスフローコントローラ７３により流量調整されたＯ3 ガスを前記合流タイプガス供給ノズル６９のガス供給孔９５から前記反応管５７に供給しつつ前記ガス排気管９２から排気する。Ｏ3 ガスを流す時は、前記第４のバルブ９３を適正に調節して前記反応管５７内圧力を１０〜１００Ｐａとする。前記第１のマスフローコントローラ７３で制御するＯ3 ガスの供給流量は１０００〜１００００ｓｃｃｍである。Ｏ3 ガスに前記ウェーハ１９を晒す時間は２〜１２０秒間である。この時の前記ヒータ５６温度は前記ウェーハ１９の温度が７７〜４５０℃になる様設定してある。
【００５４】
同時に、前記ガス供給管６６の途中につながっている前記不活性ガスライン８４及び前記ガス供給管６７の途中につながっている前記不活性ガスライン８８から、前記開閉バルブ８５、８９を開けて不活性ガスを流すと、ＴＭＡ側及びＴＥＭＡＨ側にＯ3 ガスが回込むことを防ぐことができる。
【００５５】
この時、前記反応管５７内に流しているガスは、Ｏ3 とＮ2 、Ａｒ等の不活性ガスのみであり、ＴＭＡ及びＴＥＭＡＨは存在しない。従って、Ｏ3 は気相反応を起こすことはなく、前記ウェーハ１９上の下地膜と表面反応する。
【００５６】
［ステップ２］
ステップ２では、前記第１のバルブ７４を閉めて、Ｏ3 ガスの供給を止める。又、前記第４のバルブ９３は開いたままにし前記真空ポンプ９４により、前記反応管５７を２０Ｐａ以下に排気し、残留Ｏ3 ガスを該反応管５７から排除する。又、この時には、Ｎ2 等の不活性ガスを前記ガス供給管６５及び前記ガス供給管６６、前記ガス供給管６７からそれぞれ前記反応管５７に供給すると、残留Ｏ3 ガスを排除する効果が更に高まる。
【００５７】
［ステップ３］
ステップ３では、ＴＭＡガスを流す。ＴＭＡは常温で液体であり、前記反応管５７に供給するには、加熱して気化させてから供給する方法、キャリアガスと呼ばれる窒素や希ガスなどの不活性ガスを前記ＴＭＡ容器３０の中に通し、気化している分をそのキャリアガスと共に前記反応管５７へと供給する方法等があるが、例として後者のケースで説明する。
【００５８】
前記第２のバルブ７６、前記第３のバルブ７７、及び前記第４のバルブ９３を共に開けて、前記ガス供給管６６から第２のマスフローコントローラ７５により流量調節されたキャリアガスが前記ＴＭＡ容器３０の中を通り、ＴＭＡとキャリアガスの混合ガスとして、前記合流タイプガス供給ノズル６９のガス供給孔９５から前記反応管５７に供給しつつ前記ガス排気管９２から排気する。
【００５９】
ＴＭＡガスを流す時は、前記第４のバルブ９３を適正に調整して前記反応管５７内圧力を１０〜９００Ｐａとする。前記第２のマスフローコントローラ７５で制御するキャリアガスの供給流量は１００００ｓｃｃｍ以下である。ＴＭＡガスを供給する為の時間は１〜４秒に設定する。その後更に前記ウェーハ１９に吸着させる為上昇した圧力雰囲気中に晒す時間を０〜４秒に設定しても良い。この時の前記ウェーハ１９温度はＯ3 ガスの供給時と同じく、７７〜４５０℃である。ＴＭＡガスの供給により、下地膜上のＯ3 とＴＭＡとが表面反応して、前記ウェーハ１９上にＡｌ2 Ｏ3 膜が成膜される。
【００６０】
同時に、前記不活性ガスライン８６、及び前記不活性ガスライン８８から、前記開閉バルブ８７，８９を開けて不活性ガスを流すと、Ｏ3 側及びＴＥＭＡＨ側にＴＭＡガスが回込むことを防ぐことができる。
【００６１】
成膜後、前記第３のバルブ７７を閉じ、前記第４のバルブ９３を開けて前記反応管５７を真空排気し、残留するＴＭＡの成膜に寄与した後の残留ガスを排気する。又、この時にはＮ2 等の不活性ガスを、前記不活性ガスライン８６，８４，８８から前記ガス供給管６５及び前記ガス供給管６６及び、前記ガス供給管６７を介してそれぞれ前記反応管５７に供給すると、更にＴＭＡの成膜に寄与した後の残留ガスの排除効果が高まる。
【００６２】
上記ステップ１〜３を１サイクルとし、このサイクルを複数回繰返すことにより前記ウェーハ１９上に所定膜厚のＡｌ2 Ｏ3 膜を成膜する。
【００６３】
［ステップ２］で前記反応管５７内を排気してＯ3 ガスを除去してからＴＭＡガスを流すので、両者は前記ウェーハ１９に向かう途中で反応しない。供給されたＴＭＡガスは、該ウェーハ１９に吸着しているＯ3 とのみ有効に反応させることができる。
【００６４】
次にＨｆＯ2 膜を成膜する手順を説明する。
【００６５】
［ステップ４］
ステップ４では、Ａｌ2 Ｏ3 膜の成膜と同じくＯ3 ガスを流す。先ず前記第１のバルブ７４、前記第４のバルブ９３を共に開けて、前記ガス供給管６５から第１のマスフローコントローラ７３により流量調整されたＯ3 ガスを前記合流タイプガス供給ノズル６９のガス供給孔９５から前記反応管５７に供給しつつ前記ガス排気管９２から排気する。
【００６６】
Ｏ3 ガスを流す時は、前記第４のバルブ９３を適正に調節して前記反応管５７内圧力を１０〜１００Ｐａとする。前記第１のマスフローコントローラ７３で制御するＯ3 ガスの供給流量は１０００〜１００００ｓｃｃｍである。Ｏ3 ガスに前記ウェーハ１９を晒す時間は２〜１２０秒間である。この時のヒータ５６温度は前記ウェーハ１９の温度が７７〜４５０℃になる様設定してある。
【００６７】
同時に、前記不活性ガスライン８８及び、前記不活性ガスライン８４から、前記開閉バルブ８９，８５を開けて不活性ガスを流すと、ＴＥＭＡＨ側及びＴＭＡ側にＯ3 ガスが回込むことを防ぐことができる。
【００６８】
この時、前記反応管５７内に流しているガスは、Ｏ3 とＮ2 、Ａｒ等の不活性ガスのみであり、ＴＥＭＡＨ及びＴＭＡは存在しない。従って、Ｏ3 は気相反応を起こすことはなく、前記ウェーハ１９上の下地膜と表面反応する。
【００６９】
［ステップ５］
ステップ５では、前記第１のバルブ７４を閉めて、Ｏ3 ガスの供給を止める。又、前記第４のバルブ９３は開いたままにし前記真空ポンプ９４により、前記反応管５７を２０Ｐａ以下に排気し、残留Ｏ3 ガスを前記反応管５７から排除する。又、この時には、Ｎ2 等の不活性ガスを、不活性ガスライン８６，８４，８８から前記ガス供給管６５及び前記ガス供給管６６、前記ガス供給管６７を介してそれぞれ前記反応管５７に供給すると、残留Ｏ3 ガスを排除する効果が更に高まる。
【００７０】
［ステップ６］
ステップ６では、ＴＥＭＡＨガスを流す。ＴＥＭＡＨはＴＭＡと同じく常温で液体である為、前記反応管５７に供給するには加熱して気化させてから供給する方法や、キャリアガスと共に前記反応管５７へと供給する方法がある。
【００７１】
図９ではＴＭＡと同じくキャリアガスと呼ばれる窒素や希ガス等の不活性ガスを前記ＴＥＭＡＨ容器８２の中に通し、気化している分をそのキャリアガスと共に前記反応管５７へと供給する構成が示されているが、図９に示される気化器ユニット１００を用いてＴＥＭＡＨの供給方法を説明する。例として該気化器ユニット１００を用い、ＴＥＭＡＨを加熱して気化させ、キャリアガスと共に前記反応管５７へと供給する方法で説明する。
【００７２】
先ず、キャリアガス供給管１０１に設けられたバルブ１０２、バルブ１０３を開け、マスフローコントローラ１０４により流量調整をする。
【００７３】
次に、ＴＥＭＡＨ供給管１０５に設けられたバルブ１０６、バルブ１０７、バルブ１０８を開け、液体流量計１０９と前記気化器ユニット１００内にあるコントロールバルブ１１１により流量を調整する。次に前記反応管５７へ導入する時にバルブ１１２を閉め、前記バルブ１０３を開けて、ＴＥＭＡＨガスとキャリアガスの混合ガスを前記分離タイプガス供給ノズル７２より供給する。
【００７４】
ＴＥＭＡＨガスを流す時は、前記マスフローコントローラ１０４を適正に調整し、更に前記液体流量計１０９と前記気化器ユニット１００内にあるコントロールバルブ１１１により流量を調整し、前記反応管５７内圧を１０〜１００Ｐａとする。前記マスフローコントローラ１０４、液体流量計１０９の供給量はそれぞれ、１００〜１０００ｓｃｃｍ、０．０１〜０．２ｇ／ｍｉｎである。ＴＥＭＡＨガスを供給する為の時間は、１〜６００秒に設定しても良い。この時の前記ウェーハ１９温度はＯ3 ガスの供給時と同じく、１５０〜７８℃である。ＴＥＭＡＨガスの供給により、下地膜上のＯ3 とＴＥＭＡＨとが表面反応して、前記ウェーハ１９上にＨｆＯ2 膜が成膜される。
【００７５】
同時に、前記不活性ガスライン８６及び、前記不活性ガスライン８４から、前記開閉バルブ８７，８５を開けて不活性ガスを流すと、Ｏ3 側及びＴＭＡ側にＴＥＭＡＨガスが回込むことを防ぐことができる。
【００７６】
成膜後、前記バルブ９１を閉じ、前記第４のバルブ９３を開けて前記反応管５７を真空排気し、残留するＴＥＭＡＨの成膜に寄与した後の残留ガスを排気する。又、Ｎ2 等の不活性ガスを、不活性ガスライン８６，８４，８８から前記ガス供給管６５及び前記ガス供給管６６、前記ガス供給管６７からそれぞれ前記反応管５７に供給すると、更にＴＥＭＡＨの成膜に寄与した後の残留ガスを前記反応管５７から排除する効果が高まる。
【００７７】
上記ステップ４〜６を１サイクルとし、このサイクルを複数回繰り返すことにより前記ウェーハ１９上に所定膜厚のＨｆＯ2 膜が成膜される。
【００７８】
［ステップ５］で前記反応管５７内を排気してＯ3 ガスを除去してからＴＥＭＡＨガスを流すので、両者は前記ウェーハ１９に向かう途中で反応しない。供給されたＴＥＭＡＨは、該ウェーハ１９に吸着しているＯ3 とのみ有効に反応させることができる。
【００７９】
上述の様に、Ａｌ2 Ｏ3 膜の成膜の時は、前記ガス供給管６５及び前記ガス供給管６６を前記反応管５７内で合流させることにより、ＴＭＡとＯ3 を前記合流タイプガス供給ノズル６９内でも交互に吸着、反応させて堆積膜をＡｌ2 Ｏ3 とすることができ、ＴＭＡとＯ3 を別々のノズルで供給する場合にＴＭＡノズル内で異物発生源になる可能性があるＡｌ膜が生成するという問題をなくすことができる。Ａｌ2 Ｏ3 膜は、Ａｌ膜よりも密着性が良く、剥がれ難いので、異物発生源になり難い。
【００８０】
又、ＨｆＯ2 膜の成膜の時は、前記ガス供給管６５及びガス供給管６６が前記反応管５７内で合流し一本の前記多孔ノズル６８に連通した形である合流タイプガス供給ノズル６９からＯ3 ガスを供給し、前記ガス供給管６７が単独で一本の前記多孔ノズル７１に連通している分離タイプガス供給ノズル７２からＴＥＭＡＨガスを供給することにより、ＴＥＭＡＨガスの供給時に合流タイプガス供給ノズルを使用した場合に必要となる逆流や入込みを防ぐ為の不活性ガスパージが回避でき、ＴＥＭＡＨガスの供給で合流タイプガスノズルを用いた場合問題となる、パージによるノズル内の圧力上昇を無くすことができる。又その圧力上昇に伴うＴＥＭＡＨの再液化によるパーティクル発生も防止可能となった。
【００８１】
尚、本実施の形態では、Ａｌ2 Ｏ3 膜とＨｆＯ2 膜を同一処理室内で成膜する場合であったが、ＨｆＯ2 膜のみを成膜することを目的にした処理室では、ＴＥＭＡＨガスを供給する分離タイプガス供給ノズルとＯ3 ガスを供給する分離タイプガス供給ノズルの２本による構成で成膜することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明の実施の形態を示す全体説明図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る基板処理装置を示す斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態の要部を示す概略説明図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る基板処理装置の縦型基板処理炉の概略縦断面図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る基板処理装置の縦型基板処理炉の概略縦断面図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る基板処理装置の縦型基板処理炉の概略横断面図である。
【図７】該縦型基板処理炉の合流タイプのガス供給ノズルの説明図であり、図７（Ａ）は概略図、図７（Ｂ）は図７（Ａ）のＡ部の部分拡大図である。
【図８】前記縦型基板処理炉の分離タイプのガス供給ノズルの説明図であり、図８（Ａ）は概略図であり、図８（Ｂ）は図８（Ａ）のＢ部の部分拡大図である。
【図９】本発明の実施の形態に係る縦型基板処理炉へのＴＥＭＡＨガスの供給方法を示す説明図である。
【符号の説明】
【００８３】
１ 基板処理装置本体
２ 原料ガス貯蔵部
３０ 原料タンク
３１ 筐体
３２ 受台
３３ 漏液検知器
３６ 消火ガス供給ライン
３７ 消火ガス供給管
３９ ダンパ
４２ ガス流量計
４３ 主開閉弁
４５ 副開閉弁
４６ ガス漏洩検知器
４７ 赤外線センサ
４８ 煙検知器
４９ 温度センサ
５１ 圧力計
５２ 原料ガス貯蔵制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸素と混合することで発火又は爆発する原料を、基板が収納された処理室内に供給し、基板に所望の処理を行う基板処理装置であって、前記原料を収納する原料タンクを気密に収納する収納体と、該収納体に接続され、該収納体に常時不活性ガスを供給するガス供給手段と、前記収納体内での発火又は爆発を検知する検知手段と、前記不活性ガスの供給量を制御する制御手段とを備え、該制御手段は、前記検知手段が発火又は爆発を検知した際に不活性ガスの供給量を増大させることを特徴とする基板処理装置。
【請求項１】
酸素と混合することで発火又は爆発する原料を、基板が収納された処理室内に供給し、基板に所望の処理を行う基板処理装置であって、前記原料を収納する原料タンクを気密に収納する収納体と、該収納体に接続され、該収納体に常時不活性ガスを供給するガス供給手段と、前記収納体内での発火又は爆発を検知する検知手段と、前記不活性ガスの供給量を制御する制御手段とを備え、該制御手段は、前記検知手段が発火又は爆発を検知した際に不活性ガスの供給量を増大させることを特徴とする基板処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００６−１５６６５０（Ｐ２００６−１５６６５０Ａ）
【公開日】平成１８年６月１５日（２００６．６．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３４４１３３（Ｐ２００４−３４４１３３）
【出願日】平成１６年１１月２９日（２００４．１１．２９）
【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１８年６月１５日（２００６．６．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１１月２９日（２００４．１１．２９）
【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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