基板処理装置
【課題】気化器、ガス供給管、フィルタ等の部材の適切な交換時期を判断することができる基板処理装置を提供する。
【解決手段】基板処理装置は、基板を処理する処理室２０１と、基板処理用の液体原料を気化させる気化器３２０と、液体原料の気化ガスを気化器３２０から処理室２０１に供給するガス供給管３００と、ガス供給管３００に設けられたフィルタ３４０と、一端部がガス供給管３００のフィルタ３４０より上流側に接続された連結管４００と、連結管４００の他端部に接続された圧力計４２０と、連結管４００に設けられたバルブ４１０と、連結管４００の他端部とバルブ４１０との間に接続され、連結管４００にガスを供給するガス供給管５００と、ガス供給管３００のフィルタ３４０より上流側に接続され、連結管４００に供給されるガスを排気する排気管６００と、を備える。
【解決手段】基板処理装置は、基板を処理する処理室２０１と、基板処理用の液体原料を気化させる気化器３２０と、液体原料の気化ガスを気化器３２０から処理室２０１に供給するガス供給管３００と、ガス供給管３００に設けられたフィルタ３４０と、一端部がガス供給管３００のフィルタ３４０より上流側に接続された連結管４００と、連結管４００の他端部に接続された圧力計４２０と、連結管４００に設けられたバルブ４１０と、連結管４００の他端部とバルブ４１０との間に接続され、連結管４００にガスを供給するガス供給管５００と、ガス供給管３００のフィルタ３４０より上流側に接続され、連結管４００に供給されるガスを排気する排気管６００と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は基板処理装置に関し、特に液体原料の気化ガスを用いて基板を処理する基板処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の基板処理装置においては、例えば、基板を処理する処理室と液体原料を気化させる気化器との間をガス供給管で連結し、気化器で気化した液体原料の気化ガスをガス供給管で処理室に供給している。このような構成において、気化器で気化能力が不足したり、液体原料が熱により変質したりすると、気化器の内部やガス供給管の内部で副生成物が発生する。当該副生成物は気化器の内部やガス供給管の内部で熱を奪うため、気化器の気化能力を更に低下させたり、気化器やガス供給管での長期的な滞在によって液体原料に対し変質を促したりする。その結果、副生成物はもとの副生成物を核にして次第に堆積量が拡大していき、処理室まで流出するとパーティクルとなる。そこで、ガス供給管にフィルタを設けて副生成物をそのフィルタで除去するような構成を採用している。
【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、フィルタで副生成物を除去するような構成を採用すると、副生成物がフィルタの隙間に付着し、液体原料の気化ガスの流量が次第に低下していく。液体原料の気化ガスの流量は、気化器への液体原料の流量を調整する流量調整装置（マスフローコントローラ等）でおこなわれるため、液体原料の気化ガスの流量が低下したとしても、流量調整装置ではなんらこれが検出されず、液体原料の気化ガスの正確な流量を検出することはできない。そのため、気化器、ガス供給管、フィルタ等の部材にどれくらいの副生成物が付着しているかを推測することができず、これら部材を交換するにしてもその適切な交換時期を判断することができない。
【０００４】
したがって、本発明の主な目的は、気化器、ガス供給管、フィルタ等の部材の適切な交換時期を判断することができる基板処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によれば、
基板を処理する処理室と、
基板処理用の液体原料を気化させる気化器と、
前記気化器と前記処理室とに接続され、前記液体原料の気化ガスを前記気化器から前記処理室に供給する第１のガス供給管と、
前記第１のガス供給管に設けられたフィルタと、
一端部が前記第１のガス供給管の前記フィルタより上流側に接続された連結管と、
前記連結管の他端部に接続された圧力計と、
前記連結管に設けられた開閉弁と、
前記連結管の他端部と前記開閉弁との間に接続され、前記連結管にガスを供給する第２のガス供給管と、
前記第１のガス供給管の前記フィルタより上流側に接続され、前記連結管に供給されるガスを排気する排気管と、
を備えることを特徴とする基板処理装置が提供される。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、連結管と圧力計とを備えるから、液体原料の気化ガスに代えて圧力測定用のガス（例えば不活性ガス）を気化器を介して第１のガス供給管に流通させれば、第１のガス供給管でのその圧力測定用のガスの圧力を測定することができ、気化器、ガス供給管、フィルタ等の部材への副生成物の付着量を推測することができる。すなわち、気化器、ガス供給管、フィルタ等の部材への副生成物の付着量が増えると、それを受けて圧力計の測定結果（圧力値）が増大するから、その圧力計の測定結果により、これら部材にどれくらいの副生成物が付着しているかを推測することができる。
【０００７】
また、第２のガス供給管と排気管とを備えるから、液体原料の気化ガスや圧力測定用のガスを第１のガス供給管に流通させているときに、連結管や開閉弁に副生成物が発生したり流入したりしたとしても、第２のガス供給管から排気管にパージ用のガスを流通させれば、連結管や開閉弁に存在するその副生成物を排除することができ、連結管や開閉弁を清浄に保つことができる。その結果、圧力計に流入する可能性のある圧力測定用のガスには副生成物は含まれず（仮に含まれても非常に少なく）、圧力計の測定結果の信頼性を高めることができ、気化器、ガス供給管、フィルタ等の部材にどれくらいの副生成物が付着しているかを正確に推測することができる。以上から、本発明によれば、気化器、ガス供給管、フィルタ等の部材の適切な交換時期を判断することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面を参照しながら本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。
本実施形態に係る基板処理装置は、半導体装置集積回路（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、基板に対し熱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。
【０００９】
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上に工場内搬送装置（図示略）によって搬入されたり、カセットステージ１１４上から搬出されるようになっている。
【００１０】
カセットステージ１１４は、工場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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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）するように構成されている。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
次に、基板処理装置１０１の主な動作について説明する。
【００２１】
工場内搬送装置（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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
ローディング後は、処理炉２０２にてウエハ２００に対し任意の熱処理が実施される。その熱処理後は、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。
【００２６】
図２に示す通り、処理炉２０２には加熱装置であるヒータ２０７が設けられている。ヒータ２０７の内側には、基板の一例であるウエハ２００を収容可能な反応管２０３が設けられている。反応管２０３の下方には、例えばステンレス等よりなるマニホールド２０９が設けられている。マニホールド２０９はヒータベース２５１に固定されている。反応管２０３の下部およびマニホールド２０９の上部には、それぞれ環状のフランジが形成されている。反応管２０３とマニホールド２０９との各フランジ間にはＯリング２２０が設けられており、反応管２０３とマニホールド２０９との間が気密にシールされている。マニホールド２０９の下部は、Ｏリング２２０を介して蓋体であるシールキャップ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によりウエハ２００を処理する処理室２０１が形成されている。
【００２７】
シールキャップ２１９には、ボート支持台２１８を介して基板保持部材であるボート２１７が立設されている。ボート支持台２１８はボート２１７を保持する保持体となっている。ボート２１７はボート支持台２１８に支持された状態で反応管２０３のほぼ中央部に配置されている。ボート２１７にはバッチ処理される複数のウエハ２００が水平姿勢を保持しながら図２中上下方向に多段に積載されている。処理室２０１に収容されたウエハ２００はヒータ２０７により所定の温度に加熱されるようになっている。
【００２８】
ボート２１７はボートエレベータ１１５（図１参照）により図２中上下方向に昇降自在となっており、反応管２０３に出入り（昇降）することができるようになっている。ボート２１７の下方には処理の均一性を向上する為にボート２１７を回転させるためのボート回転機構２６７が設けられており、ボート回転機構２６７により、ボート支持台２１８に保持されたボート２１７を回転させることができるようになっている。
【００２９】
処理室２０１には、２種類のガスを供給する２本のガス供給管２３２ａ，３００が接続されている。ガス供給管２３２ａ，３００は、マニホールド２０９の下部を貫通しており、図３に示す通り、処理室２０１内で互いに連結して１本のノズル２３３に接続されている。ノズル２３３は、処理室２０１内において反応管２０３の内壁に沿って延在している。図４に示す通り、ノズル２３３には複数のガス供給孔２４８ｂが形成されている。
【００３０】
図２に示す通り、ガス供給管２３２ａには、ガス用のマスフローコントローラ２４１ａ及びバルブ２４３ａが設けられている。ガス供給管２３２ａには原料ガスを流入させるようになっており、その原料ガスはマスフローコントローラ２４１ａに流量調整されながらガス供給管２３２ａとノズル２３３とを流通し、ガス供給孔２４８ｂから処理室２０１に供給されるようになっている。
【００３１】
ガス供給管２３２ａのバルブ２４３ａより下流側にはガス供給管２３２ｄが接続されている。ガス供給管２３２ｄにはバルブ２５４が設けられている。
【００３２】
ガス供給管３００には液体用のマフフローコントローラ３１０、液体原料を気化させる気化器３２０、バルブ３３０及びフィルタ３４０が設けられている。ガス供給管３００には液体原料を流入させるようになっており、その液体原料はマスフローコントローラ３１０で流量調整されながら気化器３２０に至り、気化器３２０で気化される。その気化ガス（原料ガス）はフィルタ３４０を通過しながらガス供給管３００とノズル２３３とを流通し、ガス供給孔２４８ｂから処理室２０１に供給されるようになっている。
【００３３】
ガス供給管３００の気化器３２０からマニホールド２０９までの領域にはヒータ２８１が設けられており、ガス供給管３００は最適な温度（例えば５０〜６０℃程度）に保温されるようになっている。気化器３２０にはガス供給管３５０が接続されている。ガス供給管３５０にはガス用のマスフローコントローラ３５５及びバルブ３６０が設けられている。
【００３４】
ガス供給管３００の気化器３２０とバルブ３３０との間には連結管４００の一端部が接続されており、連結管４００の他端部が圧力計４２０に接続されている。連結管４００はガス供給管３００と圧力計４２０とを連結している。圧力計４２０はガス供給管３００のガスの圧力を測定する装置である。連結管４００の中途部にはバルブ４１０が設けられている。連結管４００のバルブ４１０と圧力計４２０との間にはガス供給管５００が接続されている。ガス供給管５００にはガス用のマスフローコントローラ５０５及びバルブ５１０が設けられている。
【００３５】
更に、ガス供給管３００の気化器３２０とバルブ３３０との間にはガス排気管６００が接続されている。ガス排気管６００にはバルブ６１０が設けられている。連結管４００とガス排気管６００とはガス供給管３００に対し交差するように配置されている。連結管４００とガス排気管６００とはその交差部においてほぼ同一直線上に配置されており、連結管４００からガス排気管６００に向けてガスが円滑に流通するようになっている。
【００３６】
なお、バルブ３３０とバルブ６１０との開閉は互いに反対に切り替わるようになっている。すなわち、バルブ３３０が開状態から閉状態（又は閉状態から開状態）に切り替わると、バルブ６１０はその逆の閉状態から開状態（又は開状態から閉状態）となる。
【００３７】
処理室２０１にはガスを排気するガス排気管２３１の一端部が接続されている。ガス排気管２３１の他端部は真空ポンプ２４６に接続されており、処理室２０１の内部を真空排気することができるようになっている。ガス排気管２３１にはバルブ２４３ｄが設けられている。バルブ２４３ｄは、弁を開閉して処理室２０１の真空排気・真空排気停止ができるとともに、弁開度を調節して圧力調整可能になっている開閉弁である。ガス排気管２３１のバルブ２４３ｄより上流側にはガス排気管６００が接続されている。
【００３８】
以上のマスフローコントローラ２４１ａ，３１０，３５５，５０５、バルブ２４３ａ，２５４，３３０，３６０，４１０，５１０，６１０、バルブ２４３ｄ、ヒータ２０７，２８１、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、制御部であるコントローラ２８０に接続されている。
【００３９】
コントローラ２８０は、マスフローコントローラ２４１ａ，３１０，３５５，５０５の流量調整、バルブ２４３ａ，２５４，３３０，３６０，４１０，５１０，６１０の開閉動作、バルブ２４３ｄの開閉及び圧力調整動作、ヒータ２０７，２８１の温度調節、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の昇降動作等を制御するようになっている。
【００４０】
また、コントローラ２８０にはディスプレイ２８５が設けられているとともに、圧力計４２０が接続されている。コントローラ２８０は圧力計４２０の測定結果を受けてガス供給管３００のガスの圧力を認識し、その認識した結果をディスプレイ２８５に表示することができるようになっている。
【００４１】
次に、ＡＬＤ法による成膜例として、半導体デバイスの製造工程の一つである、ＴＭＡ（Ａｌ（ＣＨ３）３、トリメチルアルミニウム）及びＯ３（オゾン）ガスを用いてＡｌ２Ｏ３（酸化アルミニウム）膜を成膜する場合を説明する。
【００４２】
ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法の中の１つであるＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）法は、ある成膜条件（温度、時間等）の下で、成膜に用いる２種類（またはそれ以上）の原料ガスを１種類ずつ交互に基板上に供給し、１原子層単位で吸着させ、表面反応を利用して成膜を行う手法である。
【００４３】
即ち、例えばＡｌ２Ｏ３膜を形成する場合には、ＡＬＤ法を用いて、ＴＭＡとＯ３とを交互に供給することにより２５０〜４５０℃の低温で高品質の成膜が可能である。このように、ＡＬＤ法では、複数種類の原料ガスを１種類ずつ交互に供給することによって成膜を行う。そして、膜厚制御は、原料ガス供給のサイクル数で制御する。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、成膜処理を２０サイクル行う。
【００４４】
まず、成膜しようとするウエハ２００をボート２１７に装填し、処理室２０１に搬入する。搬入後、次の４つのステップを順次実行する。
【００４５】
（ステップ１）
ガス供給管２３２ａにＯ３ガスを流入させかつ真空ポンプ２４６を作動させた状態において（以後、真空ポンプ２４６は作動させ続ける。）、バルブ２４３ａ，２４３ｄを開ける。
【００４６】
すると、Ｏ３ガスがマスフローコントローラ２４３ａにより流量調整されながらガス供給管２３２ａとノズル２３３とを流通し、ガス供給孔２４８ｂから処理室２０１に供給され、その後ガス排気管２３１から排気される。
【００４７】
ステップ１では、バルブ２４３ｄやマスフローコントローラ２４１ａ、ヒータ２０７等を適正に調節して、処理室２０１内圧力を１０〜１００Ｐａの最適な範囲の値に維持し、Ｏ３ガスの供給流量を１〜１０ｓｌｍの範囲の値とし、Ｏ３ガスをウエハ２００に晒す時間を２〜１２０秒間とし、ウエハ２００の温度を２５０〜４５０℃の範囲の値とする。
【００４８】
ステップ１では、バルブ２５４，３６０，３３０を開けてＮ２（窒素）やＡｒ（アルゴン）等の不活性ガスをガス供給管２３２ｄやガス供給管３５０，３００から処理室２０１に供給してもよい。特に、バルブ３６０，３３０を開けて不活性ガスをガス供給管３５０，３００から供給すれば、ガス供給管３００にＯ３ガスが回り込むのを防止することができる。
【００４９】
以上のステップ１では、Ｏ３ガスが処理室２０１に供給され、Ｏ３がウエハ２００上の下地膜などの表面部分と表面反応（化学吸着）するようになっている。
【００５０】
（ステップ２）
ステップ２では、バルブ２４３ａを閉めてＯ３ガスの供給を停止する。また、ガス排気管２３１のバルブ２４３ｄは開いたままとし真空ポンプ２４６により、処理室２０１を２０Ｐａ以下に排気し、処理室２０１に残留しているＯ３ガスを処理室２０１から排除する。
【００５１】
ステップ２では、バルブ２５４，３６０，３３０を開けてＮ２（窒素）やＡｒ（アルゴン）等の不活性ガスをガス供給管２３２ｄやガス供給管３５０，３００から処理室２０１に供給してもよく、この場合処理室２０１に残留しているＯ３ガスを排除する効果が更に高まる。
【００５２】
（ステップ３）
ステップ３では、常温で液体のＴＭＡをガス供給管３００に流入させかつＮ２（窒素）やＡｒ（アルゴン）等の不活性ガスをガス供給管３５０に流入させた状態において、バルブ３６０，３３０，２４３ｄを開ける。
【００５３】
すると、液体のＴＭＡがマスフローコントローラ３１０に流量調整されながら気化器３２０に至り、気化器３２０で気化されるとともに、不活性ガスがマスフローコントローラ３５５に流量調整されながら気化器３２０に至る。その後、ＴＭＡの気化ガス（ＴＭＡガス）が不活性ガスと混合された状態でフィルタ３４０を通過しながらガス供給管３００とノズル２３３とを流通し、ガス供給孔２４８ｂから処理室２０１に供給され、その後ガス排気管２３１から排気される。
【００５４】
ステップ３では、バルブ２４３ｄやマスフローコントローラ３１０、ヒータ２０７等を適正に調整して、処理室２０１内の圧力を１０〜９００Ｐａの最適な範囲の値に維持し、ＴＭＡガスの供給時間を１〜４秒とし、ウエハ２００の温度をＯ３ガスの供給時と同じく、２５０〜４５０℃の範囲の所望の温度とする。
【００５５】
ステップ３では、バルブ２５４を開けてＮ２（窒素）やＡｒ（アルゴン）等の不活性ガスをガス供給管２３２ｄから処理室２０１に供給してもよく、この場合ガス供給管２３２ａにＴＭＡガスが回り込むのを防止することができる。
【００５６】
以上のステップ３では、ＴＭＡガスが処理室２０１に供給され、そのＴＭＡがすでにウエハ２００の表面に吸着しているＯ３と反応して、ウエハ２００上にＡｌ２Ｏ３膜が形成される。
【００５７】
（ステップ４）
ステップ４では、液体のＴＭＡのガス供給管３００への流入を停止するとともにバルブ３６０，３３０を閉じて、ＴＭＡガスの処理室２０１への供給を停止する。また、ガス排気管２３１のバルブ２４３ｄは開いたままとし真空ポンプ２４６により、処理室２０１を真空排気し、処理室２０１に残留しているＴＭＡガスであって成膜に寄与した後のガスを処理室２０１から排除する。
【００５８】
バルブ２５４，３６０，３３０を開けてＮ２（窒素）やＡｒ（アルゴン）等の不活性ガスをガス供給管２３２ｄやガス供給管３５０，３００から処理室２０１に供給してもよく、この場合処理室２０１に残留しているＴＭＡガスであって成膜に寄与した後のガスを処理室２０１から排除する効果が高まる。
【００５９】
以上のステップ１〜４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、ウエハ２００上に所定膜厚のＡｌ２Ｏ３膜を形成することができる。
【００６０】
そしてＡｌ２Ｏ３膜の成膜が終了したら、ガス供給管３５０にＮ２（窒素）やＡｒ（アルゴン）等の不活性ガスを流入させた状態で、バルブ３６０，３３０，２５４ｄを開け、不活性ガスのみをガス供給管３５０，３００に流通させ、最終的に処理室２０１から排気する。当該不活性ガスの供給量は、例えば０．５〜５．０ＳＬＭ程度とする。
【００６１】
この状態において、バルブ４１０を開けて（バルブ５１０は閉じておく。）、ガス供給管３００の不活性ガスの圧力を圧力計４２０で測定する。圧力計４２０の測定結果はコントローラ２８０に送信され、コントローラ２８０はその測定結果が初期圧力値より大きいか否かを判断する。「初期圧力値」とは、ＴＭＡガスを処理室２０１に供給する前に（Ａｌ２Ｏ３膜を成膜する前に）不活性ガスのみをガス供給管３００，３５０に流通させ、そのときの不活性ガスの圧力を圧力計４２０で測定した結果に基づく値である。当該初期圧力値は誤差範囲内の一定幅を有した値であり、その値そのものや誤差範囲の幅は適宜変更可能である。本実施形態では、コントローラ２８０に対し当該初期圧力値を上記成膜処理前に記憶させている。
【００６２】
その結果、コントローラ２８０が「圧力計４２０の測定結果は初期圧力値と同等である」と判断したら、コントローラ２８０は、ガス供給管３００を流通するＴＭＡガスの流量は低下していないと認識し、その旨をディスプレイ２８５に表示する。
【００６３】
逆に、コントローラ２８０が「圧力計４２０の測定結果は初期圧力値より大きい」と判断したら、コントローラ２８０は、ガス供給管３００を流通するＴＭＡガスの流量は低下していると認識し、その旨をディスプレイ２８５に表示する。
【００６４】
すなわち、気化器３２０、ガス供給管３００、バルブ３３０、フィルタ３４０等の部材に副生成物が付着してその付着量が増大する（これら部材で副生成物による詰まりが発生する）と、不活性ガスはこれら部材を通過しにくくなり、ガス供給管３００の不活性ガスの圧力が増大する。その結果、圧力計４２０の測定値（圧力値）が増加し、コントローラ２８０がその結果を受けてＴＭＡガスの流量は低下していると認識する。
【００６５】
圧力計４２０による不活性ガスの圧力測定が終了したら、パージ用のガスをガス供給管５００に流入させた状態で、バルブ３３０を閉じかつバルブ５１０，６１０を開け（バルブ４１０，２４３ｄは開けたままとしておく。）、パージ用のガスをガス供給管５００からガス排気管６００に流通させ、連結管４００やバルブ４１０をパージする。「パージ用のガス」としては、例えば窒素（Ｎ２），アルゴン（Ａｒ），ヘリウム（Ｈｅ）等の不活性ガスを使用する。パージ用のガスの供給量は、圧力測定用に使用した不活性ガスの供給量よりも多くし、例えば２〜５ｓｌｍ程度とする。
【００６６】
なお、パージ用のガスで連結管４００やバルブ４１０をパージするのは、副生成物が連結管４００やバルブ４１０に付着している場合に、その副生成物がＡｌ２Ｏ３膜の成膜処理中にこれら部材から剥離してパーティクルとなり、フィルタ３４０の隙間に付着してＴＭＡガスの流量の低下を招く可能性があるからであり、当該パージ処理によりこれを未然に防止している。
【００６７】
パージ用のガスによる連結管４００やバルブ４１０のパージが終了したら、上記で説明したＡｌ２Ｏ３膜の成膜処理を再度実行する。そして当該成膜処理を実行するごとに、圧力計４２０による不活性ガスの圧力測定と、パージ用のガスによる連結管４００やバルブ４１０のパージとをおこなう。
【００６８】
以上の本実施形態では、Ａｌ２Ｏ３膜の成膜後において、不活性ガスをガス供給管３５０，３００に流通させ、その不活性ガスの圧力を圧力計４２０で測定し、それに基づく内容がコントローラ２８０のディスプレイ２８５に表示されるから、ユーザは気化器３２０、ガス供給管３００、バルブ３３０、フィルタ３４０等の部材にどれくらいの副生成物が付着しているかを把握することができる。
【００６９】
そして圧力計４２０での不活性ガスの圧力測定後においては、パージ用のガスをガス供給管５００からガス排気管６００に流通させ、連結管４００やバルブ４１０をパージするから、ＴＭＡガスや圧力測定用の不活性ガスをガス供給管３００に流通させているときに、連結管４００やバルブ４１０に副生成物が発生したり流入したりしたとしても、その副生成物を排除することができ、連結管４００やバルブ４１０を清浄に保つことができる。
【００７０】
その結果、圧力計４２０に流入する可能性のある不活性ガスには副生成物は含まれず（仮に含まれても非常に少なく）、圧力計４２０の測定結果の信頼性を高めることができ、気化器３２０、ガス供給管３００、バルブ３３０、フィルタ３４０等の部材にどれくらいの副生成物が付着しているかを正確に把握することができる。以上から、気化器３２０、ガス供給管３００、バルブ３３０、フィルタ３４０等の部材の適切な交換時期を判断することができる。
【００７１】
更に、本実施形態では、Ａｌ２Ｏ３膜の成膜後において、気化器３２０等の部材への副生成物の付着量を把握してから、その次のＡｌ２Ｏ３膜の成膜をおこなうため、ＴＭＡガスの供給量が低下した状態でＡｌ２Ｏ３膜の成膜がおこなわれるのを未然に防止することができる。すなわち、気化器３２０等の部材への副生成物の付着量を把握せずに、その次のＡｌ２Ｏ３膜の成膜をおこなえば、ＴＭＡガスの供給量が低下した状態でＡｌ２Ｏ３膜の成膜がおこなわれる可能性があり、この場合にはその膜の膜厚が不均一となり（その成膜処理に供したウエハ２００が不良品となり）、ロスコストの増大につながる。これに対し、本実施形態では、Ａｌ２Ｏ３膜の成膜ごとに気化器３２０等の部材への副生成物の付着量を把握するから、気化器３２０等を適切な時期に交換することができ、上記ロスコストの増大を未然に防止することができる。
【００７２】
また、上記実施形態の比較例として、バルブ４１０を設けずに、ＴＭＡガスを処理室２０１に供給している期間中にそのＴＭＡガスの圧力を圧力計４２０で測定し、気化器３２０等の部材への副生成物の付着量を把握するという構成を想定することができるが、このような構成では、ＴＭＡガスが直接的に圧力計４２０に流入して副生成物が圧力計４２０に付着し、圧力計４２０の信頼性が損なわれる。これに対し、本実施形態では、連結管４００にバルブ４１０を設けてＴＭＡガスの供給中はバルブ４１０を閉じているため、ＴＭＡガスが圧力計４２０に流入することは考え難く、圧力計４２０の信頼性を高く維持することができる。
【００７３】
なお、上記実施形態では、ＴＭＡ及びＯ３ガスを用いてＡｌ２Ｏ３膜を成膜する場合の例を説明したが、これ以外の他の膜種を成膜する場合（例えば、液体原料としてＴＭＡに代えてＴＥＭＡＨ（テトラキスエチルメチルアミノハフニウム）を使用すれば、ウエハ２００上にＨｆＯ２膜を形成することができる。）にも、上記実施形態は好ましく対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の好ましい実施形態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形態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方向に切断した縦断面である。
【図３】本発明の好ましい実施形態で使用される縦型の処理炉の概略構成図であり、特に処理炉部分を横方向に切断した横断面である。
【図４】（Ａ）本発明の好ましい実施形態で使用されるノズルを説明するための概略図であり、（Ｂ）図４（Ａ）中Ａ部分の拡大図である。
【符号の説明】
【００７５】
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
２０１ 処理室
２０２ 処理炉
２０３ 反応管
２０７，２８１ ヒータ
２０９ マニホールド
２１７ ボート
２１８ ボート支持台
２１９ シールキャップ
２２０ Ｏリング
２３１，６００ ガス排気管
２３２ａ，２３２ｄ ガス供給管
２３３ ノズル
２４１ａ （ガス用）マスフローコントローラ
２４３ａ，２４３ｄ バルブ
２４６ 真空ポンプ
２４８ｂ ガス供給孔
２５１ ヒータベース
２６７ ボート回転機構
２８０ コントローラ
２８５ ディスプレイ
３００，３５０，５００ ガス供給管
３１０ （液体用）マスフローコントローラ
３２０ 気化器
３３０，３６０，４１０，５１０，６１０ バルブ
３４０ フィルタ
４００ 連結管
【技術分野】
【０００１】
本発明は基板処理装置に関し、特に液体原料の気化ガスを用いて基板を処理する基板処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の基板処理装置においては、例えば、基板を処理する処理室と液体原料を気化させる気化器との間をガス供給管で連結し、気化器で気化した液体原料の気化ガスをガス供給管で処理室に供給している。このような構成において、気化器で気化能力が不足したり、液体原料が熱により変質したりすると、気化器の内部やガス供給管の内部で副生成物が発生する。当該副生成物は気化器の内部やガス供給管の内部で熱を奪うため、気化器の気化能力を更に低下させたり、気化器やガス供給管での長期的な滞在によって液体原料に対し変質を促したりする。その結果、副生成物はもとの副生成物を核にして次第に堆積量が拡大していき、処理室まで流出するとパーティクルとなる。そこで、ガス供給管にフィルタを設けて副生成物をそのフィルタで除去するような構成を採用している。
【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、フィルタで副生成物を除去するような構成を採用すると、副生成物がフィルタの隙間に付着し、液体原料の気化ガスの流量が次第に低下していく。液体原料の気化ガスの流量は、気化器への液体原料の流量を調整する流量調整装置（マスフローコントローラ等）でおこなわれるため、液体原料の気化ガスの流量が低下したとしても、流量調整装置ではなんらこれが検出されず、液体原料の気化ガスの正確な流量を検出することはできない。そのため、気化器、ガス供給管、フィルタ等の部材にどれくらいの副生成物が付着しているかを推測することができず、これら部材を交換するにしてもその適切な交換時期を判断することができない。
【０００４】
したがって、本発明の主な目的は、気化器、ガス供給管、フィルタ等の部材の適切な交換時期を判断することができる基板処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によれば、
基板を処理する処理室と、
基板処理用の液体原料を気化させる気化器と、
前記気化器と前記処理室とに接続され、前記液体原料の気化ガスを前記気化器から前記処理室に供給する第１のガス供給管と、
前記第１のガス供給管に設けられたフィルタと、
一端部が前記第１のガス供給管の前記フィルタより上流側に接続された連結管と、
前記連結管の他端部に接続された圧力計と、
前記連結管に設けられた開閉弁と、
前記連結管の他端部と前記開閉弁との間に接続され、前記連結管にガスを供給する第２のガス供給管と、
前記第１のガス供給管の前記フィルタより上流側に接続され、前記連結管に供給されるガスを排気する排気管と、
を備えることを特徴とする基板処理装置が提供される。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、連結管と圧力計とを備えるから、液体原料の気化ガスに代えて圧力測定用のガス（例えば不活性ガス）を気化器を介して第１のガス供給管に流通させれば、第１のガス供給管でのその圧力測定用のガスの圧力を測定することができ、気化器、ガス供給管、フィルタ等の部材への副生成物の付着量を推測することができる。すなわち、気化器、ガス供給管、フィルタ等の部材への副生成物の付着量が増えると、それを受けて圧力計の測定結果（圧力値）が増大するから、その圧力計の測定結果により、これら部材にどれくらいの副生成物が付着しているかを推測することができる。
【０００７】
また、第２のガス供給管と排気管とを備えるから、液体原料の気化ガスや圧力測定用のガスを第１のガス供給管に流通させているときに、連結管や開閉弁に副生成物が発生したり流入したりしたとしても、第２のガス供給管から排気管にパージ用のガスを流通させれば、連結管や開閉弁に存在するその副生成物を排除することができ、連結管や開閉弁を清浄に保つことができる。その結果、圧力計に流入する可能性のある圧力測定用のガスには副生成物は含まれず（仮に含まれても非常に少なく）、圧力計の測定結果の信頼性を高めることができ、気化器、ガス供給管、フィルタ等の部材にどれくらいの副生成物が付着しているかを正確に推測することができる。以上から、本発明によれば、気化器、ガス供給管、フィルタ等の部材の適切な交換時期を判断することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面を参照しながら本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。
本実施形態に係る基板処理装置は、半導体装置集積回路（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、基板に対し熱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。
【０００９】
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上に工場内搬送装置（図示略）によって搬入されたり、カセットステージ１１４上から搬出されるようになっている。
【００１０】
カセットステージ１１４は、工場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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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）するように構成されている。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
次に、基板処理装置１０１の主な動作について説明する。
【００２１】
工場内搬送装置（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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
ローディング後は、処理炉２０２にてウエハ２００に対し任意の熱処理が実施される。その熱処理後は、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。
【００２６】
図２に示す通り、処理炉２０２には加熱装置であるヒータ２０７が設けられている。ヒータ２０７の内側には、基板の一例であるウエハ２００を収容可能な反応管２０３が設けられている。反応管２０３の下方には、例えばステンレス等よりなるマニホールド２０９が設けられている。マニホールド２０９はヒータベース２５１に固定されている。反応管２０３の下部およびマニホールド２０９の上部には、それぞれ環状のフランジが形成されている。反応管２０３とマニホールド２０９との各フランジ間にはＯリング２２０が設けられており、反応管２０３とマニホールド２０９との間が気密にシールされている。マニホールド２０９の下部は、Ｏリング２２０を介して蓋体であるシールキャップ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によりウエハ２００を処理する処理室２０１が形成されている。
【００２７】
シールキャップ２１９には、ボート支持台２１８を介して基板保持部材であるボート２１７が立設されている。ボート支持台２１８はボート２１７を保持する保持体となっている。ボート２１７はボート支持台２１８に支持された状態で反応管２０３のほぼ中央部に配置されている。ボート２１７にはバッチ処理される複数のウエハ２００が水平姿勢を保持しながら図２中上下方向に多段に積載されている。処理室２０１に収容されたウエハ２００はヒータ２０７により所定の温度に加熱されるようになっている。
【００２８】
ボート２１７はボートエレベータ１１５（図１参照）により図２中上下方向に昇降自在となっており、反応管２０３に出入り（昇降）することができるようになっている。ボート２１７の下方には処理の均一性を向上する為にボート２１７を回転させるためのボート回転機構２６７が設けられており、ボート回転機構２６７により、ボート支持台２１８に保持されたボート２１７を回転させることができるようになっている。
【００２９】
処理室２０１には、２種類のガスを供給する２本のガス供給管２３２ａ，３００が接続されている。ガス供給管２３２ａ，３００は、マニホールド２０９の下部を貫通しており、図３に示す通り、処理室２０１内で互いに連結して１本のノズル２３３に接続されている。ノズル２３３は、処理室２０１内において反応管２０３の内壁に沿って延在している。図４に示す通り、ノズル２３３には複数のガス供給孔２４８ｂが形成されている。
【００３０】
図２に示す通り、ガス供給管２３２ａには、ガス用のマスフローコントローラ２４１ａ及びバルブ２４３ａが設けられている。ガス供給管２３２ａには原料ガスを流入させるようになっており、その原料ガスはマスフローコントローラ２４１ａに流量調整されながらガス供給管２３２ａとノズル２３３とを流通し、ガス供給孔２４８ｂから処理室２０１に供給されるようになっている。
【００３１】
ガス供給管２３２ａのバルブ２４３ａより下流側にはガス供給管２３２ｄが接続されている。ガス供給管２３２ｄにはバルブ２５４が設けられている。
【００３２】
ガス供給管３００には液体用のマフフローコントローラ３１０、液体原料を気化させる気化器３２０、バルブ３３０及びフィルタ３４０が設けられている。ガス供給管３００には液体原料を流入させるようになっており、その液体原料はマスフローコントローラ３１０で流量調整されながら気化器３２０に至り、気化器３２０で気化される。その気化ガス（原料ガス）はフィルタ３４０を通過しながらガス供給管３００とノズル２３３とを流通し、ガス供給孔２４８ｂから処理室２０１に供給されるようになっている。
【００３３】
ガス供給管３００の気化器３２０からマニホールド２０９までの領域にはヒータ２８１が設けられており、ガス供給管３００は最適な温度（例えば５０〜６０℃程度）に保温されるようになっている。気化器３２０にはガス供給管３５０が接続されている。ガス供給管３５０にはガス用のマスフローコントローラ３５５及びバルブ３６０が設けられている。
【００３４】
ガス供給管３００の気化器３２０とバルブ３３０との間には連結管４００の一端部が接続されており、連結管４００の他端部が圧力計４２０に接続されている。連結管４００はガス供給管３００と圧力計４２０とを連結している。圧力計４２０はガス供給管３００のガスの圧力を測定する装置である。連結管４００の中途部にはバルブ４１０が設けられている。連結管４００のバルブ４１０と圧力計４２０との間にはガス供給管５００が接続されている。ガス供給管５００にはガス用のマスフローコントローラ５０５及びバルブ５１０が設けられている。
【００３５】
更に、ガス供給管３００の気化器３２０とバルブ３３０との間にはガス排気管６００が接続されている。ガス排気管６００にはバルブ６１０が設けられている。連結管４００とガス排気管６００とはガス供給管３００に対し交差するように配置されている。連結管４００とガス排気管６００とはその交差部においてほぼ同一直線上に配置されており、連結管４００からガス排気管６００に向けてガスが円滑に流通するようになっている。
【００３６】
なお、バルブ３３０とバルブ６１０との開閉は互いに反対に切り替わるようになっている。すなわち、バルブ３３０が開状態から閉状態（又は閉状態から開状態）に切り替わると、バルブ６１０はその逆の閉状態から開状態（又は開状態から閉状態）となる。
【００３７】
処理室２０１にはガスを排気するガス排気管２３１の一端部が接続されている。ガス排気管２３１の他端部は真空ポンプ２４６に接続されており、処理室２０１の内部を真空排気することができるようになっている。ガス排気管２３１にはバルブ２４３ｄが設けられている。バルブ２４３ｄは、弁を開閉して処理室２０１の真空排気・真空排気停止ができるとともに、弁開度を調節して圧力調整可能になっている開閉弁である。ガス排気管２３１のバルブ２４３ｄより上流側にはガス排気管６００が接続されている。
【００３８】
以上のマスフローコントローラ２４１ａ，３１０，３５５，５０５、バルブ２４３ａ，２５４，３３０，３６０，４１０，５１０，６１０、バルブ２４３ｄ、ヒータ２０７，２８１、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、制御部であるコントローラ２８０に接続されている。
【００３９】
コントローラ２８０は、マスフローコントローラ２４１ａ，３１０，３５５，５０５の流量調整、バルブ２４３ａ，２５４，３３０，３６０，４１０，５１０，６１０の開閉動作、バルブ２４３ｄの開閉及び圧力調整動作、ヒータ２０７，２８１の温度調節、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の昇降動作等を制御するようになっている。
【００４０】
また、コントローラ２８０にはディスプレイ２８５が設けられているとともに、圧力計４２０が接続されている。コントローラ２８０は圧力計４２０の測定結果を受けてガス供給管３００のガスの圧力を認識し、その認識した結果をディスプレイ２８５に表示することができるようになっている。
【００４１】
次に、ＡＬＤ法による成膜例として、半導体デバイスの製造工程の一つである、ＴＭＡ（Ａｌ（ＣＨ３）３、トリメチルアルミニウム）及びＯ３（オゾン）ガスを用いてＡｌ２Ｏ３（酸化アルミニウム）膜を成膜する場合を説明する。
【００４２】
ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法の中の１つであるＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）法は、ある成膜条件（温度、時間等）の下で、成膜に用いる２種類（またはそれ以上）の原料ガスを１種類ずつ交互に基板上に供給し、１原子層単位で吸着させ、表面反応を利用して成膜を行う手法である。
【００４３】
即ち、例えばＡｌ２Ｏ３膜を形成する場合には、ＡＬＤ法を用いて、ＴＭＡとＯ３とを交互に供給することにより２５０〜４５０℃の低温で高品質の成膜が可能である。このように、ＡＬＤ法では、複数種類の原料ガスを１種類ずつ交互に供給することによって成膜を行う。そして、膜厚制御は、原料ガス供給のサイクル数で制御する。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、成膜処理を２０サイクル行う。
【００４４】
まず、成膜しようとするウエハ２００をボート２１７に装填し、処理室２０１に搬入する。搬入後、次の４つのステップを順次実行する。
【００４５】
（ステップ１）
ガス供給管２３２ａにＯ３ガスを流入させかつ真空ポンプ２４６を作動させた状態において（以後、真空ポンプ２４６は作動させ続ける。）、バルブ２４３ａ，２４３ｄを開ける。
【００４６】
すると、Ｏ３ガスがマスフローコントローラ２４３ａにより流量調整されながらガス供給管２３２ａとノズル２３３とを流通し、ガス供給孔２４８ｂから処理室２０１に供給され、その後ガス排気管２３１から排気される。
【００４７】
ステップ１では、バルブ２４３ｄやマスフローコントローラ２４１ａ、ヒータ２０７等を適正に調節して、処理室２０１内圧力を１０〜１００Ｐａの最適な範囲の値に維持し、Ｏ３ガスの供給流量を１〜１０ｓｌｍの範囲の値とし、Ｏ３ガスをウエハ２００に晒す時間を２〜１２０秒間とし、ウエハ２００の温度を２５０〜４５０℃の範囲の値とする。
【００４８】
ステップ１では、バルブ２５４，３６０，３３０を開けてＮ２（窒素）やＡｒ（アルゴン）等の不活性ガスをガス供給管２３２ｄやガス供給管３５０，３００から処理室２０１に供給してもよい。特に、バルブ３６０，３３０を開けて不活性ガスをガス供給管３５０，３００から供給すれば、ガス供給管３００にＯ３ガスが回り込むのを防止することができる。
【００４９】
以上のステップ１では、Ｏ３ガスが処理室２０１に供給され、Ｏ３がウエハ２００上の下地膜などの表面部分と表面反応（化学吸着）するようになっている。
【００５０】
（ステップ２）
ステップ２では、バルブ２４３ａを閉めてＯ３ガスの供給を停止する。また、ガス排気管２３１のバルブ２４３ｄは開いたままとし真空ポンプ２４６により、処理室２０１を２０Ｐａ以下に排気し、処理室２０１に残留しているＯ３ガスを処理室２０１から排除する。
【００５１】
ステップ２では、バルブ２５４，３６０，３３０を開けてＮ２（窒素）やＡｒ（アルゴン）等の不活性ガスをガス供給管２３２ｄやガス供給管３５０，３００から処理室２０１に供給してもよく、この場合処理室２０１に残留しているＯ３ガスを排除する効果が更に高まる。
【００５２】
（ステップ３）
ステップ３では、常温で液体のＴＭＡをガス供給管３００に流入させかつＮ２（窒素）やＡｒ（アルゴン）等の不活性ガスをガス供給管３５０に流入させた状態において、バルブ３６０，３３０，２４３ｄを開ける。
【００５３】
すると、液体のＴＭＡがマスフローコントローラ３１０に流量調整されながら気化器３２０に至り、気化器３２０で気化されるとともに、不活性ガスがマスフローコントローラ３５５に流量調整されながら気化器３２０に至る。その後、ＴＭＡの気化ガス（ＴＭＡガス）が不活性ガスと混合された状態でフィルタ３４０を通過しながらガス供給管３００とノズル２３３とを流通し、ガス供給孔２４８ｂから処理室２０１に供給され、その後ガス排気管２３１から排気される。
【００５４】
ステップ３では、バルブ２４３ｄやマスフローコントローラ３１０、ヒータ２０７等を適正に調整して、処理室２０１内の圧力を１０〜９００Ｐａの最適な範囲の値に維持し、ＴＭＡガスの供給時間を１〜４秒とし、ウエハ２００の温度をＯ３ガスの供給時と同じく、２５０〜４５０℃の範囲の所望の温度とする。
【００５５】
ステップ３では、バルブ２５４を開けてＮ２（窒素）やＡｒ（アルゴン）等の不活性ガスをガス供給管２３２ｄから処理室２０１に供給してもよく、この場合ガス供給管２３２ａにＴＭＡガスが回り込むのを防止することができる。
【００５６】
以上のステップ３では、ＴＭＡガスが処理室２０１に供給され、そのＴＭＡがすでにウエハ２００の表面に吸着しているＯ３と反応して、ウエハ２００上にＡｌ２Ｏ３膜が形成される。
【００５７】
（ステップ４）
ステップ４では、液体のＴＭＡのガス供給管３００への流入を停止するとともにバルブ３６０，３３０を閉じて、ＴＭＡガスの処理室２０１への供給を停止する。また、ガス排気管２３１のバルブ２４３ｄは開いたままとし真空ポンプ２４６により、処理室２０１を真空排気し、処理室２０１に残留しているＴＭＡガスであって成膜に寄与した後のガスを処理室２０１から排除する。
【００５８】
バルブ２５４，３６０，３３０を開けてＮ２（窒素）やＡｒ（アルゴン）等の不活性ガスをガス供給管２３２ｄやガス供給管３５０，３００から処理室２０１に供給してもよく、この場合処理室２０１に残留しているＴＭＡガスであって成膜に寄与した後のガスを処理室２０１から排除する効果が高まる。
【００５９】
以上のステップ１〜４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、ウエハ２００上に所定膜厚のＡｌ２Ｏ３膜を形成することができる。
【００６０】
そしてＡｌ２Ｏ３膜の成膜が終了したら、ガス供給管３５０にＮ２（窒素）やＡｒ（アルゴン）等の不活性ガスを流入させた状態で、バルブ３６０，３３０，２５４ｄを開け、不活性ガスのみをガス供給管３５０，３００に流通させ、最終的に処理室２０１から排気する。当該不活性ガスの供給量は、例えば０．５〜５．０ＳＬＭ程度とする。
【００６１】
この状態において、バルブ４１０を開けて（バルブ５１０は閉じておく。）、ガス供給管３００の不活性ガスの圧力を圧力計４２０で測定する。圧力計４２０の測定結果はコントローラ２８０に送信され、コントローラ２８０はその測定結果が初期圧力値より大きいか否かを判断する。「初期圧力値」とは、ＴＭＡガスを処理室２０１に供給する前に（Ａｌ２Ｏ３膜を成膜する前に）不活性ガスのみをガス供給管３００，３５０に流通させ、そのときの不活性ガスの圧力を圧力計４２０で測定した結果に基づく値である。当該初期圧力値は誤差範囲内の一定幅を有した値であり、その値そのものや誤差範囲の幅は適宜変更可能である。本実施形態では、コントローラ２８０に対し当該初期圧力値を上記成膜処理前に記憶させている。
【００６２】
その結果、コントローラ２８０が「圧力計４２０の測定結果は初期圧力値と同等である」と判断したら、コントローラ２８０は、ガス供給管３００を流通するＴＭＡガスの流量は低下していないと認識し、その旨をディスプレイ２８５に表示する。
【００６３】
逆に、コントローラ２８０が「圧力計４２０の測定結果は初期圧力値より大きい」と判断したら、コントローラ２８０は、ガス供給管３００を流通するＴＭＡガスの流量は低下していると認識し、その旨をディスプレイ２８５に表示する。
【００６４】
すなわち、気化器３２０、ガス供給管３００、バルブ３３０、フィルタ３４０等の部材に副生成物が付着してその付着量が増大する（これら部材で副生成物による詰まりが発生する）と、不活性ガスはこれら部材を通過しにくくなり、ガス供給管３００の不活性ガスの圧力が増大する。その結果、圧力計４２０の測定値（圧力値）が増加し、コントローラ２８０がその結果を受けてＴＭＡガスの流量は低下していると認識する。
【００６５】
圧力計４２０による不活性ガスの圧力測定が終了したら、パージ用のガスをガス供給管５００に流入させた状態で、バルブ３３０を閉じかつバルブ５１０，６１０を開け（バルブ４１０，２４３ｄは開けたままとしておく。）、パージ用のガスをガス供給管５００からガス排気管６００に流通させ、連結管４００やバルブ４１０をパージする。「パージ用のガス」としては、例えば窒素（Ｎ２），アルゴン（Ａｒ），ヘリウム（Ｈｅ）等の不活性ガスを使用する。パージ用のガスの供給量は、圧力測定用に使用した不活性ガスの供給量よりも多くし、例えば２〜５ｓｌｍ程度とする。
【００６６】
なお、パージ用のガスで連結管４００やバルブ４１０をパージするのは、副生成物が連結管４００やバルブ４１０に付着している場合に、その副生成物がＡｌ２Ｏ３膜の成膜処理中にこれら部材から剥離してパーティクルとなり、フィルタ３４０の隙間に付着してＴＭＡガスの流量の低下を招く可能性があるからであり、当該パージ処理によりこれを未然に防止している。
【００６７】
パージ用のガスによる連結管４００やバルブ４１０のパージが終了したら、上記で説明したＡｌ２Ｏ３膜の成膜処理を再度実行する。そして当該成膜処理を実行するごとに、圧力計４２０による不活性ガスの圧力測定と、パージ用のガスによる連結管４００やバルブ４１０のパージとをおこなう。
【００６８】
以上の本実施形態では、Ａｌ２Ｏ３膜の成膜後において、不活性ガスをガス供給管３５０，３００に流通させ、その不活性ガスの圧力を圧力計４２０で測定し、それに基づく内容がコントローラ２８０のディスプレイ２８５に表示されるから、ユーザは気化器３２０、ガス供給管３００、バルブ３３０、フィルタ３４０等の部材にどれくらいの副生成物が付着しているかを把握することができる。
【００６９】
そして圧力計４２０での不活性ガスの圧力測定後においては、パージ用のガスをガス供給管５００からガス排気管６００に流通させ、連結管４００やバルブ４１０をパージするから、ＴＭＡガスや圧力測定用の不活性ガスをガス供給管３００に流通させているときに、連結管４００やバルブ４１０に副生成物が発生したり流入したりしたとしても、その副生成物を排除することができ、連結管４００やバルブ４１０を清浄に保つことができる。
【００７０】
その結果、圧力計４２０に流入する可能性のある不活性ガスには副生成物は含まれず（仮に含まれても非常に少なく）、圧力計４２０の測定結果の信頼性を高めることができ、気化器３２０、ガス供給管３００、バルブ３３０、フィルタ３４０等の部材にどれくらいの副生成物が付着しているかを正確に把握することができる。以上から、気化器３２０、ガス供給管３００、バルブ３３０、フィルタ３４０等の部材の適切な交換時期を判断することができる。
【００７１】
更に、本実施形態では、Ａｌ２Ｏ３膜の成膜後において、気化器３２０等の部材への副生成物の付着量を把握してから、その次のＡｌ２Ｏ３膜の成膜をおこなうため、ＴＭＡガスの供給量が低下した状態でＡｌ２Ｏ３膜の成膜がおこなわれるのを未然に防止することができる。すなわち、気化器３２０等の部材への副生成物の付着量を把握せずに、その次のＡｌ２Ｏ３膜の成膜をおこなえば、ＴＭＡガスの供給量が低下した状態でＡｌ２Ｏ３膜の成膜がおこなわれる可能性があり、この場合にはその膜の膜厚が不均一となり（その成膜処理に供したウエハ２００が不良品となり）、ロスコストの増大につながる。これに対し、本実施形態では、Ａｌ２Ｏ３膜の成膜ごとに気化器３２０等の部材への副生成物の付着量を把握するから、気化器３２０等を適切な時期に交換することができ、上記ロスコストの増大を未然に防止することができる。
【００７２】
また、上記実施形態の比較例として、バルブ４１０を設けずに、ＴＭＡガスを処理室２０１に供給している期間中にそのＴＭＡガスの圧力を圧力計４２０で測定し、気化器３２０等の部材への副生成物の付着量を把握するという構成を想定することができるが、このような構成では、ＴＭＡガスが直接的に圧力計４２０に流入して副生成物が圧力計４２０に付着し、圧力計４２０の信頼性が損なわれる。これに対し、本実施形態では、連結管４００にバルブ４１０を設けてＴＭＡガスの供給中はバルブ４１０を閉じているため、ＴＭＡガスが圧力計４２０に流入することは考え難く、圧力計４２０の信頼性を高く維持することができる。
【００７３】
なお、上記実施形態では、ＴＭＡ及びＯ３ガスを用いてＡｌ２Ｏ３膜を成膜する場合の例を説明したが、これ以外の他の膜種を成膜する場合（例えば、液体原料としてＴＭＡに代えてＴＥＭＡＨ（テトラキスエチルメチルアミノハフニウム）を使用すれば、ウエハ２００上にＨｆＯ２膜を形成することができる。）にも、上記実施形態は好ましく対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の好ましい実施形態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形態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方向に切断した縦断面である。
【図３】本発明の好ましい実施形態で使用される縦型の処理炉の概略構成図であり、特に処理炉部分を横方向に切断した横断面である。
【図４】（Ａ）本発明の好ましい実施形態で使用されるノズルを説明するための概略図であり、（Ｂ）図４（Ａ）中Ａ部分の拡大図である。
【符号の説明】
【００７５】
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
２０１ 処理室
２０２ 処理炉
２０３ 反応管
２０７，２８１ ヒータ
２０９ マニホールド
２１７ ボート
２１８ ボート支持台
２１９ シールキャップ
２２０ Ｏリング
２３１，６００ ガス排気管
２３２ａ，２３２ｄ ガス供給管
２３３ ノズル
２４１ａ （ガス用）マスフローコントローラ
２４３ａ，２４３ｄ バルブ
２４６ 真空ポンプ
２４８ｂ ガス供給孔
２５１ ヒータベース
２６７ ボート回転機構
２８０ コントローラ
２８５ ディスプレイ
３００，３５０，５００ ガス供給管
３１０ （液体用）マスフローコントローラ
３２０ 気化器
３３０，３６０，４１０，５１０，６１０ バルブ
３４０ フィルタ
４００ 連結管
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を処理する処理室と、
基板処理用の液体原料を気化させる気化器と、
前記気化器と前記処理室とに接続され、前記液体原料の気化ガスを前記気化器から前記処理室に供給する第１のガス供給管と、
前記第１のガス供給管に設けられたフィルタと、
一端部が前記第１のガス供給管の前記フィルタより上流側に接続された連結管と、
前記連結管の他端部に接続された圧力計と、
前記連結管に設けられた開閉弁と、
前記連結管の他端部と前記開閉弁との間に接続され、前記連結管にガスを供給する第２のガス供給管と、
前記第１のガス供給管の前記フィルタより上流側に接続され、前記連結管に供給されるガスを排気する排気管と、
を備えることを特徴とする基板処理装置。
【請求項１】
基板を処理する処理室と、
基板処理用の液体原料を気化させる気化器と、
前記気化器と前記処理室とに接続され、前記液体原料の気化ガスを前記気化器から前記処理室に供給する第１のガス供給管と、
前記第１のガス供給管に設けられたフィルタと、
一端部が前記第１のガス供給管の前記フィルタより上流側に接続された連結管と、
前記連結管の他端部に接続された圧力計と、
前記連結管に設けられた開閉弁と、
前記連結管の他端部と前記開閉弁との間に接続され、前記連結管にガスを供給する第２のガス供給管と、
前記第１のガス供給管の前記フィルタより上流側に接続され、前記連結管に供給されるガスを排気する排気管と、
を備えることを特徴とする基板処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００８−２５５４２３（Ｐ２００８−２５５４２３Ａ）
【公開日】平成２０年１０月２３日（２００８．１０．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−９９３００（Ｐ２００７−９９３００）
【出願日】平成１９年４月５日（２００７．４．５）
【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２０年１０月２３日（２００８．１０．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年４月５日（２００７．４．５）
【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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