JP2001035797A - 基板処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】基板処理装置に於いて、パーティクル等の汚染
源の発生を軽減し又はクリーニングガスによる腐食を防
止して反応管の寿命を長くする。 【解決手段】少なくとも基板処理状態で反応管１内部を
上下の空間に区画する反応空間分割プレート２７を有
し、上下に区画された一方の空間を成膜領域２８とし、
他方の空間を非成膜領域２９とし、前記成膜領域に処理
ガスを流通し、非成膜領域に非処理ガスを流通し、少な
くとも非成膜領域の排気側に排気抵抗を規制する規制部
を設け、処理ガスが非成膜領域に回込むのを抑制する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ウェーハ、ガラス
基板等の被処理基板に成膜等の処理を施す基板処理装
置、特に枚葉式の基板処理装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】熱ＣＶＤ法によりウェーハに成膜処理、
酸化拡散処理、化合物処理等の熱処理を行い、又前記ウ
ェーハに金属膜、金属シリサイド膜、酸化膜、窒化膜等
の薄膜を形成する方法として枚葉式ＣＶＤ法がある。該
枚葉式ＣＶＤ法はウェーハを１枚又は複数枚ずつ処理す
るが、膜厚の均一性や自然酸化膜の形成抑制に優れてい
るのが特徴となっている。

【０００３】従来の枚葉式ＣＶＤ装置を図４に於いて説
明する。

【０００４】扁平な反応管１の内部は反応空間４となっ
ており、前記反応管の一端には給気フランジ２を介して
ゲートバルブ２１が設けられ、他端には排気フランジ３
が取付けられると共に端板５により閉塞されている。前
記反応管１の上側及び下側に加熱用ランプ８が紙面に対
して垂直に多数設けられ、該加熱用ランプ８の外側には
反射板９が設けられている。

【０００５】前記反応管１の内部中央に基板載置台を兼
ねるサセプタ１０が取付けられている。該サセプタ１０
は円板状であり、該サセプタ１０にピン貫通孔１１が４
箇所穿設されている。前記サセプタ１０は中心に於いて
回転軸１２により支持され、該回転軸１２は前記反応管
１の底面を気密に貫通して図示しない回転機構により回
転可能になっていると共に昇降機構により昇降可能とな
っている。

【０００６】前記反応管１の底面にリフトピン１３が４
本立設され、該各リフトピン１３は前記各ピン貫通孔１
１に対し遊貫可能に位置している。

【０００７】前記サセプタ１０の周囲に均熱板１５が環
状に配置され、該均熱板１５は前記サセプタ１０と同じ
高さに且つ前記反応空間４の略中間の高さに位置してい
る。

【０００８】前記給気フランジ２の上部一端側にガス導
入口１７が設けられ、前記排気フランジ３の下部に排気
口１８が設けられている。該排気口１８及び前記ガス導
入口１７は夫々前記反応管１と略同等の幅で設けられて
いる。

【０００９】前記給気フランジ２は搬送口２０を形成
し、該搬送口２０は前記ゲートバルブ２１により開閉さ
れる。

【００１０】前記反応管１の内部は前記加熱用ランプ８
により加熱され、前記排気口１８から排気されながら、
前記ガス導入口１７から処理ガスとして成膜ガスが供給
され、該成膜ガスは前記反応空間４内全域を流通する。

【００１１】ウェーハ２３は前記サセプタ１０上に載置
され、該サセプタ１０が回転されると共に前記均熱板１
５の補助効果により、前記ウェーハ２３表面に均一な成
膜処理が成される。

【００１２】次いで、前記ガス導入口１７から前記成膜
ガスの供給が停止され、前記反応空間４が真空引、或は
不活性ガスによりガスパージが行われる。前記サセプタ
１０の回転が停止すると共に該サセプタ１０が下降す
る。前記各ピン貫通孔１１に前記各リフトピン１３が夫
々貫通し、該各リフトピン１３により前記ウェーハ２３
が突上げられて支持され、該ウェーハ２３と前記サセプ
タ１０との間に間隙が形成される。

【００１３】前記ゲートバルブ２１が開かれ、前記搬送
口２０から図示しないツイーザが前記反応管１内に進入
され、前記ツイーザは前記ウェーハ２３と前記サセプタ
１０の間隙に挿入され、前記ツイーザにより前記ウェー
ハ２３がすくい上げられ、該ウェーハ２３は前記ツイー
ザにより前記搬送口２０外に搬出される。

【００１４】引続いて、未処理のウェーハが前記ツイー
ザにより前記反応管１内に搬入され、前記ウェーハが前
記サセプタ１０上に載置され、上述の成膜処理が繰返し
行われる。

【００１５】前記ウェーハに成膜処理されると同時に前
記反応管１の内壁面にも副生成物が堆積し、堆積した膜
はやがて剥離してパーティクルとなりウェーハ２３の汚
染源になるので、定期的に或は所定時間毎に前記反応管
１内をガス洗浄する。

【００１６】前記サセプタ１０上に前記ウェーハ２３が
載置されない状態で、前記ゲートバルブ２１が閉じら
れ、前記排気口１８から排気しながら、前記ガス導入口
１７から処理ガスとしてクリーニングガスが供給され
る。

【００１７】該クリーニングガスにより前記反応管１の
内壁面に堆積している膜が分解除去される。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】前記ガス導入口１７か
ら供給される成膜ガスは前記反応管１内の全空間を流通
する為、該反応管１の全内壁面に膜が生成されてしま
い、該副生成物がパーティクル等の汚染源となり、前記
ウェーハ２３が汚染される原因となる。

【００１９】又、前記クリーニングガスも前記反応管１
内の全空間を流通する為、該反応空間４全域が腐食さ
れ、光の透過率が減少し、前記反応管１の寿命が短くな
っていた。

【００２０】特に、前記サセプタ１０直下の回転軸１２
等の回転機構及び昇降機構の可動部に副生成物が成膜さ
れると前記パーティクルが発生し易く、又装置の故障の
原因となる。更に、前記サセプタ１０直下部は前記クリ
ーニングガスの腐食を受け易く、装置が故障し易く、装
置寿命も短かくなっていた。

【００２１】本発明は斯かる実情に鑑み、反応管内の成
膜に必要な領域のみに成膜ガス又はクリーニングガスを
流し、他の領域に前記各ガスの回込みを防止して、パー
ティクル等の汚染源の発生を軽減すると共に前記クリー
ニングガスによる腐食を防止して反応管の寿命を長くす
るものである。

【００２２】

【課題を解決するための手段】本発明は、少なくとも基
板処理状態で反応管内部を上下の空間に区画する反応空
間分割プレートを有し、上下に区画された一方の空間を
成膜領域とし、他方の空間を非成膜領域とし、前記成膜
領域に処理ガスを流通し、非成膜領域に非処理ガスを流
通し、少なくとも非成膜領域の排気側に排気抵抗を規制
する規制部を設けた基板処理装置に係り、又前記成膜領
域、非成膜領域は同一の排気口に連通し、前記規制部は
非成膜領域の排気口連通部に設けられ、該連通部の面積
を狭める整流板である基板処理装置に係り、又前記整流
板は、前記反応空間分割プレートの下流端部が非成膜領
域側に折曲げられたものである基板処理装置に係るもの
であり、又前記非成膜領域は搬送領域を形成し、該搬送
領域にのみ連通する搬送口を介して前記搬送領域に基板
が搬入搬出される基板処理装置に係り、更に又成膜領域
は区画された上部空間であり、搬送領域は下部空間であ
り、前記反応空間分割プレートと同一面となる基板載置
台が昇降可能に設けられ、反応空間底面には前記基板載
置台降下時に該基板載置台を貫通可能な基板リフトピン
が設けられ、前記基板載置台を貫通した基板リフトピン
に対して基板の搬入搬出が行われる基板処理装置に係る
ものである。

【００２３】反応管の反応空間が反応空間分割プレート
により上下に区画されているので、成膜ガスは前記反応
空間分割プレートの一方の側の成膜領域を流れ、サセプ
タ上のウェーハは成膜処理される。非成膜ガスは前記反
応空間分割プレートの他方の側の非成膜領域を流れる
が、該非成膜領域の下流側流路は整流板により狭めら
れ、非成膜ガス圧は成膜ガス圧よりも高く設定される。
この為、前記成膜ガスが前記非成膜領域内に浸入するこ
となく、該非成膜領域内に副生成物が付着堆積するのが
防止され、パーティクルの発生が抑制されると共に前記
サセプタ機構部が保護される。

【００２４】又、ガス導入口からクリーニングガスを供
給する場合は、該クリーニングガスは前記成膜領域のみ
を流れ、該成膜領域が洗浄される。前記クリーニングガ
スは前記非成膜領域に浸入しないので、該非成膜領域は
前記クリーニングガスにより腐食されることが防止さ
れ、前記サセプタ機構部が保護される。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ本発明の
実施の形態を説明する。

【００２６】図１に於いて本発明の実施の形態を説明す
る。

【００２７】尚、図１中、図４中と同等のものには同符
号を付してある。

【００２８】反応管１は反応空間４を画成し、前記反応
管１の一端には給気フランジ２を介してゲートバルブ２
１が設けられ、他端には排気フランジ３が取付けられる
と共に端板５が気密に取付けられている。前記反応管１
の上側及び下側に加熱用ランプ８が多数取付けられてい
る。該加熱用ランプ８の外側には反射板９が設けられて
いる。

【００２９】前記反応空間４の中央部にサセプタ１０が
水平に取付けられており、該サセプタ１０にはウェーハ
２３が載置される。前記サセプタ１０にピン貫通孔１１
が４箇所穿設されている。前記サセプタ１０は中心に於
いて回転軸１２により支持され、該回転軸１２は前記反
応管１の底面の挿通孔２５を遊貫し、前記回転軸１２は
昇降可能となっている。又該回転軸１２は図示しない駆
動部により回転駆動される様になっており、前記挿通孔
２５には図示しない非成膜ガス供給口からＮ2ガス（不
活性ガス）、Ｈ2 ガス等の非成膜ガスが供給される様に
なっている。

【００３０】前記反応管１の底面にリフトピン１３が４
本立設され、該各リフトピン１３は前記挿通孔２５の周
縁に位置し、前記各リフトピン１３は前記各ピン貫通孔
１１と同心となる様に位置している。

【００３１】前記給気フランジ２には搬送口２０が設け
られている。該搬送口２０は前記反応管１の端面開口の
下部を占め、前記搬送口２０の高さは前記反応空間４の
高さの約半分であり、前記搬送口２０の幅は前記ウェー
ハ２３の搬入出が可能な幅である。

【００３２】前記反応空間４内に反応空間分割プレート
２７が水平に取付けられている。該反応空間分割プレー
ト２７は前記サセプタ１０の成膜位置と同じ高さに設置
され、前記反応空間分割プレート２７により前記反応空
間４は上下に区画され、前記反応空間４の上部は成膜領
域２８となり、前記反応空間４の下部は非成膜領域で且
つ搬送領域２９となっている。前記反応空間分割プレー
ト２７の中央部にサセプタ用孔３０が穿設されており、
該サセプタ用孔３０の直径は前記サセプタ１０の直径よ
りも若干大きく、前記サセプタ用孔３０に前記サセプタ
１０が遊嵌されている。前記反応空間分割プレート２７
は均熱板としても機能する。

【００３３】該反応空間分割プレート２７の前記搬送口
２０側の端部は該搬送口２０の上部側板３２に固着さ
れ、又前記反応空間分割プレート２７の他端下流側は所
要の幅で下方に直角に折曲げられており、該折曲げ部が
整流板３３となっている。

【００３４】前記反応管１の前記搬送口２０側上部にガ
ス導入口１７が設けられ、該ガス導入口１７から成膜ガ
ス又はクリーニングガスが供給される様になっており、
前記給気フランジ２の下部に非成膜ガス導入口３４が設
けられ、該非成膜ガス導入口３４から非成膜ガスが供給
される様になっている。該非成膜ガスの供給圧力は前記
成膜ガス又はクリーニングガスの供給圧力よりも僅かに
高くなる様設定されている。

【００３５】又、前記排気フランジ３の下部には共通排
気口３５が設けられている。該共通排気口３５、前記ガ
ス導入口１７及び前記非成膜ガス導入口３４は夫々前記
反応管１の端部開口幅と略同等の幅で設けられている。

【００３６】前記共通排気口３５の上方に前記整流板３
３の下端が位置しており、該整流板３３の下端が前記共
通排気口３５の幅方向中央部よりも上流側に寄せて配置
され、該共通排気口３５の前記成膜領域２８に連通する
排気口面積と前記した搬送領域に連通する排気口面積と
では、前記成膜領域に連通する排気口面積の方が大き
く、搬送領域の非成膜ガスは前記共通排気口３５から排
出する際に絞られ流路抵抗が生じる様になっている。従
って、前記成膜領域２８に流れる成膜ガス又はクリーニ
ングガスの方が前記搬送領域２９に流れる非成膜ガスよ
りも排気され易くなっている。

【００３７】以下、作用について説明する。

【００３８】反応管１の内部は加熱用ランプ８により上
面及び下面から加熱され、共通排気口３５から排気され
つつ、ガス導入口１７から成膜ガスが供給され、該成膜
ガスは成膜領域２８内を流通し、反応空間分割プレート
２７の下流側の整流板３３に案内されて共通排気口３５
から排出される。

【００３９】前記反応管１の非成膜ガス導入口３４及び
前記挿通口２５からＮ2 ガス、Ｈ2ガス等の非成膜ガス
が供給され、該非成膜ガスは搬送領域２９内を流通し、
前記整流板３３に案内されて前記共通排気口３５より排
気される。

【００４０】サセプタ１０上にはウェーハ２３が載置さ
れ、前記サセプタ１０は図示しない駆動機構により回転
されるので、前記ウェーハ２３表面は均一に成膜処理さ
れる。

【００４１】斯かる成膜処理の間、前記非成膜ガス導入
口３４、前記挿通口２５からの前記非成膜ガスの供給圧
力は前記成膜ガスの供給圧力よりも僅かに高いので、前
記サセプタ１０と前記反応空間分割プレート２７の境界
部の隙間から前記成膜ガスが前記搬送領域２９に流入す
るのが防止される。又前記成膜領域２８から排出される
成膜ガスが前記整流板３３の下端を回込んで前記搬送領
域２９内に流入するのが防止される。而して、前記成膜
ガスは上層の前記成膜領域２８のみを流れ、下層の前記
搬送領域２９に流入しないので、該搬送領域２９の壁面
に膜が形成されることはない。

【００４２】従って、パーティクル等の原因物質である
反応副生成物の成膜面積が大幅に減少し、前記ウェーハ
２３の成膜品質を向上することができる。前記成膜ガス
は前記搬送領域２９に流入しないので、前記サセプタ１
０の直下にある回転軸１２、回転機構及び昇降機構に副
生成物が付着せず、保守も容易になり、故障も少なくな
る。

【００４３】前記ウェーハ２３への成膜処理が終了した
後、前記ガス導入口１７から成膜ガスが供給されるのが
停止され、前記反応空間４が真空引され或は不活性ガス
によりガスパージされる。

【００４４】次いで、前記サセプタ１０の回転が停止さ
れると共に、該サセプタ１０は下降し、該サセプタ１０
の前記各ピン貫通孔１１を前記各リフトピン１３が貫通
し、該各リフトピン１３により前記ウェーハ２３が下か
ら突上げられ、該ウェーハ２３は前記各リフトピン１３
により４箇所で支持される。

【００４５】前記ゲートバルブ２１が開かれ、前記搬送
口２０から図示しないツイーザが前記搬送領域２９内に
進入し、前記ツイーザは前記ウェーハ２３と前記サセプ
タ１０の間隙に挿入され、前記ツイーザにより前記ウェ
ーハ２３がすくい上げられ、該ウェーハ２３は前記ツイ
ーザにより前記搬送口２０外に搬出される。

【００４６】再び、未処理のウェーハ２３が前記ツイー
ザにより前記搬送口２０から前記搬送領域２９内に搬送
され、前記ウェーハ２３は前記リフトピン１３上に載置
され、前記ツイーザは前記搬送口２０外に退出し、前記
ゲートバルブ２１が閉じられると共に、前記サセプタ１
０が上昇し、該サセプタ１０上に前記ウェーハ２３が載
置される。該サセプタ１０は前記サセプタ用孔３０に嵌
合し、該サセプタ１０により前記成膜領域２８と前記搬
送領域２９とが再び仕切られ、上述の反応操作により成
膜処理が行われる。

【００４７】次に、前記成膜領域２８をクリーニングす
る場合について説明する。

【００４８】前記ゲートバルブ２１が閉じられ、前記サ
セプタ１０が前記反応空間分割プレート２７のサセプタ
用孔３０に嵌合された状態に於いて、前記共通排気口３
５から排気しつつ、前記非成膜ガス導入口３４、挿通口
２５から前記非成膜ガスが供給されると共に、前記ガス
導入口１７からクリーニングガスが供給され、前記成膜
領域２８内は前記クリーニングガスが流通する。前記成
膜領域２８内壁面の副生成物は前記クリーニングガスに
より除去され、該クリーニングガスは汚染物質と共に前
記整流板３３に案内されて前記共通排気口３５より排出
される。

【００４９】前記非成膜ガス導入口３４、前記挿通口２
５から供給された該非成膜ガスは前記搬送領域２９内を
流通し、前記整流板３３に案内されて共通排気口３５よ
り排出される。

【００５０】前記クリーニングの間、前記非成膜ガス導
入口３４からの前記非成膜ガスの供給圧力は前記クリー
ニングガスの供給圧力よりも僅かに高いので、前記サセ
プタ１０と前記反応空間分割プレート２７との境界部の
隙間から前記クリーニングガスが前記搬送領域２９に流
入するのが防止される。又前記成膜領域２８から排出さ
れるクリーニングガスが前記整流板３３の下端を回込ん
で前記搬送領域２９内に流入するのが防止される。而し
て、前記クリーニングガスは上層の前記成膜領域２８の
みを流れ、前記クリーニングガスは下層の前記搬送領域
２９に流入しないので、該搬送領域２９の壁面や前記挿
通孔２５及び前記回転軸１２が腐食されることがなく、
前記成膜領域２８のみがクリーニングされる。

【００５１】従って、前記成膜領域２８の必要最小限の
範囲のみがクリーニングされ、特に前記回転軸１２の回
転機構及び昇降機構のクリーニングガスによる腐食が防
止されるので、前記反応管１及び機構部分の寿命が長く
なる。

【００５２】尚、本発明の基板処理装置は、上述の実施
の形態に於ける整流板３３に限定されるものではなく、
図２に示す様に反応空間分割プレート２７の下流側下面
に整流板３６を垂直に設け、該整流板３６の下端により
前記搬送領域２９の下流側流路を狭めて、前記成膜領域
２８から前記共通排気口３５に流れる成膜ガス又はクリ
ーニングガスが前記搬送領域２９に流入するのを抑制し
てもよい。又、図３に示す様に前記共通排気口３５近傍
の前記反応管１底面に整流板３７を立設し、該整流板３
７と前記反応空間分割プレート２７の下流側端部との間
隙を狭めることにより、前記成膜領域２８から前記共通
排気口３５に流れる成膜ガス又はクリーニングガスが前
記搬送領域２９に流入するのを抑制してもよい。又、前
記整流板３７で搬送領域２９の下流端を閉鎖し、前記整
流板３７に排気口を突設してもよい。更に、前記整流板
３３を前記反応空間分割プレート２７又は前記反応管１
と一体に形成する場合に限らず、別体として整流板３３
を独立して設け、前記搬送領域２９下流側の流路を狭め
てもよいことは勿論である。

【００５３】

【発明の効果】以上述べた如く本発明によれば、反応管
の反応空間が反応空間分割プレートにより上下に分割さ
れ、処理ガスは成膜領域を流れ、非成膜ガスは非成膜領
域を流れるので非成膜領域での反応副生成物の付着堆積
が防止され、又非成膜ガス圧は成膜ガス圧よりも高くな
るので、前記成膜ガスが前記非成膜領域内に浸入しない
為、該非成膜領域内での反応副生成物の付着堆積が防止
され、パーティクルの発生が抑制されてウェーハの品質
が向上すると共に前記サセプタの機構部が保護されて装
置寿命が長くなる。

【００５４】又、ガス導入口からクリーニングガスが供
給される場合、該クリーニングガスは前記成膜領域のみ
を流れ、該成膜領域が前記クリーニングガスにより洗浄
される。前記クリーニングガスは前記非成膜領域に浸入
しないので、該非成膜領域は前記クリーニングガスによ
り腐食されることが防止され、前記サセプタの機構部が
保護され、又反応管の寿命が長くなる等種々の優れた効
果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示す断面図である。

【図２】該実施の形態に於ける整流板の他の形態を示す
断面図である。

【図３】該実施の形態に於ける整流板の更に他の形態を
示す断面図である。

【図４】従来の枚葉式ＣＶＤ装置の一例を示す断面図で
ある。

【符号の説明】

１ 反応管 ４ 反応空間 ８ 加熱用ランプ １０ サセプタ １７ ガス導入口 ２０ 搬送口 ２３ ウェーハ ２７ 反応空間分割プレート ２８ 成膜領域 ２９ 搬送領域 ３３ 整流板 ３４ 非成膜ガス導入口 ３５ 共通排気口 ３６ 整流板 ３７ 整流板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4K030 CA06 CA12 EA06 EA11 KA08 KA12 KA24 5F045 AA03 AF07 BB15 DP04 DP28 EB02 EB06 EC03 EE20 EF20 EG02 EK12 EM02 EM09 EM10

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも基板処理状態で反応管内部を
   上下の空間に区画する反応空間分割プレートを有し、上
   下に区画された一方の空間を成膜領域とし、他方の空間
   を非成膜領域とし、前記成膜領域に処理ガスを流通し、
   非成膜領域に非処理ガスを流通し、少なくとも非成膜領
   域の排気側に排気抵抗を規制する規制部を設けたことを
   特徴とする基板処理装置。
2. 【請求項２】 前記成膜領域、非成膜領域は同一の排気
   口に連通し、前記規制部は非成膜領域の排気口連通部に
   設けられ、該連通部の面積を狭める整流板である請求項
   １の基板処理装置。
3. 【請求項３】 前記整流板は、前記反応空間分割プレー
   トの下流端部が非成膜領域側に折曲げられたものである
   請求項２の基板処理装置。