JP2013067846A - 基板処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】少ない雰囲気ガスの量でチャンバー内の不純物を効率的に除去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１は、チャンバー４と、噴出口部５と、吸入口部６とを備えている。チャンバー４は、複数の側面２を有する側面部３を含む。噴出口部５は、チャンバー４に雰囲気ガス７を供給するためのものである。吸入口部６は、チャンバー４から雰囲気ガス７を排気するためのものである。噴出口部５と吸入口部６とは側面２に沿って配置されている。噴出口部５と吸入口部６との少なくとも一方は線形状であり、かつ側面２の周縁側に配置されている。
【選択図】図１

Description

本発明は基板処理装置に関するものである。

半導体製造プロセスにおいては、不純物（水分、酸素、パーティクルなど）が製造装置の内部に侵入すると、成膜されるエピタキシャル層に不純物が取り込まれることによりエピ特性が大きく劣化する。そのため、半導体プロセスにおいては、不純物が製造装置の内部へ侵入することを防止することが強く求められる。

特開２００３−２２４０７９号公報（特許文献１）には、気相成長装置の反応室へ侵入する水分量を低減させるために、反応室の前室である搬送室をテープヒータなどで加熱することによって、搬送室内の水分を除去する方法が開示されている。

また、不純物が製造装置の内部に侵入することを防止するために、たとえば気相成長装置などにはグローブボックスが併設されている場合が多い。

特開平５−１０４４８１号公報（特許文献２）には、チャンバーの側面の中央付近に雰囲気ガスの給気口と排気口を有するグローブボックスが記載されている。また、特開平９−１６８９９２号公報（特許文献３）には、チャンバーの底面の中央付近に雰囲気ガスの排気口を有するグローブボックスが記載されている。さらに、特開２００２−２８２７１２号公報（特許文献４）および特開平９−１６８９９３号公報（特許文献５）には、雰囲気ガスの給気側と排気側に雰囲気ガスが通過する板やスクリーンを配置して、雰囲気ガスを層流としてチャンバーの内部に均一に流すことができるブローブボックスが記載されている。

特開２００３−２２４０７９号公報 特開平５−１０４４８１号公報 特開平９−１６８９９２号公報 特開２００２−２８２７１２号公報 特開平９−１６８９９３号公報

しかしながら、特許文献２〜特許文献５に記載のグローブボックスは、雰囲気ガスをチャンバー内全体に流すために、雰囲気ガスの使用量が非常に多く高コストであった。特に、基板が大型化している昨今においては、グローブボックスも大型化する必要があり、雰囲気ガスの消費量は益々増大する傾向にある。

そこで、本発明の主な目的は、少ない雰囲気ガスの量で不純物を除去することができる基板処理装置を提供することである。

本発明に係る基板処理装置は、チャンバーと、噴出口部と、吸入口部とを備えている。チャンバーは、複数の側面を有する側面部を含む。噴出口部は、チャンバーに雰囲気ガスを供給するためのものである。吸入口部は、チャンバーから雰囲気ガスを排気するためのものである。噴出口部と吸入口部とは側面に沿って配置されている。噴出口部と吸入口部との少なくとも一方は線形状であり、かつ側面の周縁側に配置されている。

本発明に係る基板処理装置によれば、雰囲気ガスがチャンバーの側面に沿って流されることで、チャンバーの側壁に付着している不純物を除去することができるので、少ない雰囲気ガスの量でチャンバー内の不純物が効率的に除去される。

上記の基板処理装置において好ましくは、噴出口部と吸入口部とは、側面の周縁側であって互いに対向する位置に配置されている。

これにより、噴出口部から噴出された雰囲気ガスが側面全体に沿って流されるために、効率的にチャンバー内の不純物が除去される。

上記の基板処理装置において好ましくは、側面部は一辺を共有する第１の側面と第２の側面とを含む。噴出口部は一辺に沿って配置され、第１の側面に沿って雰囲気ガスを噴出する第１の噴出口と、第２の側面に沿って雰囲気ガスを噴出する第２の噴出口とを有する。

これにより、２つの側面に雰囲気ガスを流すための噴出口部を共有することができるために装置構成を簡略化することができる。

上記の基板処理装置において好ましくは、吸入口部は側面の周縁側であって側面の周縁を囲うように配置されている。噴出口部は側面の中央側に配置されている。

これにより、雰囲気ガスを側面の中央側から周縁側に流すことによって、側面全体に雰囲気ガスが流されて不純物が効率的に除去される。

上記の基板処理装置において好ましくは、噴出口部は、吸入口部と対向する側の側端部に互いに異なる方向に向けられた複数の噴出口を有している。

これにより、雰囲気ガスが複数の方向へ噴出されるために、効率良く側面全面に雰囲気ガスが流されてチャンバー内の不純物が除去される。

上記の基板処理装置において好ましくは、噴出口部は側面の周縁側であって側面の周縁を囲うように配置されている。吸入口部は側面の中央側に配置されている。

これにより、雰囲気ガスを側面の周縁側から中央側に流すことによって、側面全体に雰囲気ガスが流されて不純物が効率的に除去される。

上記の基板処理装置において好ましくは、吸入口部は、噴出口部と対向する側の側端部に互いに異なる方向に向けられた複数の吸入口を有している。

これにより、雰囲気ガスが複数の方向から吸入されるために、効率良く側面全面に雰囲気ガスが流されてチャンバー内の不純物が除去される。

上記の基板処理装置において好ましくは、噴出口部と吸入口部とは、チャンバーの全ての側面に沿って配置されている。

これにより、チャンバーの全ての側面全体に雰囲気ガスが流されるので、チャンバー内の不純物を効率的に取除くことができる。

本発明に係る基板処理装置によれば、雰囲気ガスがチャンバーの側面に沿って流されることで、少ない雰囲気ガスの量でチャンバー内の不純物を効率的に除去することができる。

実施の形態１に係る基板処理装置の概略斜視図である。 実施の形態１に係る基板処理装置の他の例の概略斜視図である。 実施の形態２に係る基板処理装置の概略斜視図である。 図３に示す基板処理装置の噴出口部の領域ＩＶの拡大図である。 図３に示す基板処理装置の吸入口部の領域Ｖの拡大図である。 実施の形態３に係る基板処理装置の一側面を示す正面模式図である。 図６の線分ＶＩＩ−ＶＩＩにおける断面模式図である。 実施の形態３に係る基板処理装置の他の例の一側面を示す正面模式図である。 図８の線分ＩＸ−ＩＸにおける断面模式図である。 比較例に係る基板処理装置の概略斜視図である。 比較例に係る基板処理装置の概略側面図である。 実施例に係る基板処理装置の概略斜視図である。 実施例に係る基板処理装置の概略側面図である。 チャンバー内の水分濃度と窒素流入時間との関係を示す図である。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照符号を付しその説明については繰り返さない。

（実施の形態１）
まず、実施の形態１の基板処理装置の構成について図１および図２を用いて説明する。図１に示すように、基板処理装置１は、チャンバー４と、噴出口部５と、吸入口部６とを主に有している。

チャンバー４は、内部に基板を収容するための容器である。チャンバー４は、複数の側面２を有する側面部３に囲まれて形成されている。噴出口部５は、雰囲気ガス７をチャンバー４の内部に導入するための入口である。噴出口部５は複数の噴出口９を有している。吸入口部６は、チャンバー４内の雰囲気ガス７を排気するための出口である。吸入口部６は、複数の吸入口１０を有している。チャンバー４には、内部に挿入される基板を外部から操作するためのグローブ用孔８が設けられていてもよい。

噴出口部５および吸入口部６は、チャンバー４の上側の側面２に沿って配置されている。具体的には、噴出口部５および吸入口部６は、上側の側面２に接して設けられていてもよいし、上側の側面２から少し離れた位置（たとえば上側の側面２から５ｍｍ程度離れた位置）に設けられていてもよい。本実施の形態において、噴出口部５は、図中右側の側面２の上端側と下端側にそれぞれ一列に設けられている。また、吸入口部６は、図中左側の側面２の上端側と下端側にそれぞれ一列に設けられている。この場合、雰囲気ガス７は、図中右側から左側に流される。雰囲気ガス７とは、たとえば窒素ガスやアルゴンガスなどである。

噴出口部５および吸入口部６は線形状であり、側面２の周縁側に配置されている。本実施の形態１では、噴出口部５および吸入口部６は双方とも線形状であり上側の側面２の周縁側に配置されているが、噴出口部５と吸入口部６との少なくとも一方が線形状であって上側の側面２の周縁側に配置されていればよい。

図２に示すように、噴出口部５がチャンバー４の上側の側面２の周縁に設けられており、吸入口部６がチャンバー４の下側の側面２の周縁に設けられていてもよい。噴出口部５は、チャンバー４の上側の側面２の４つの辺に沿って合計４つ設けられている。各々の噴出口部５は複数の噴出口９を有している。同様に、吸入口部６は、チャンバー４の下側の側面２の４つの辺に沿って合計４つ設けられている。各々の吸入口部６は複数の吸入口１０を有している。この場合、雰囲気ガス７は図２において上側から下側に向かってチャンバー４の側壁を構成する４つの側面２に沿って流される。

基板処理装置１とは、たとえばグローブボックスのことであるがこれに限られない。基板処理装置１とは、たとえば基板を一時収納するためのチャンバー（たとえば搬送室やロードロック室）を有する化学気相成長装置、物理気相成長装置、分子線エピタキシャル装置、蒸着装置なども含まれる。

次に、実施の形態１の基板処理装置１の作用効果について説明する。
本実施の形態１の基板処理装置１は、チャンバー４の側面２に沿って噴出口部５と吸入口部６とが配置されている。そのため、雰囲気ガス７が側面２に沿って流される。チャンバー４内に含まれる不純物の一つである水分は、チャンバー４の側面に多く付着している。雰囲気ガス７を側面２に局所的かつ集中的に流すことにより、チャンバー４全体に雰囲気ガス７を流すときよりも少ない雰囲気ガス７の量で、チャンバー４内の不純物の濃度を、チャンバー４全体に雰囲気ガスを流したときと同程度の濃度にまで低減することができる。

（実施の形態２）
次に、実施の形態２の基板処理装置１の構成について図３〜図５を用いて説明する。図３に示すように、噴出口部５および吸入口部６が、ある側面２の対向する辺に沿ってそれぞれ設けられている。言い換えれば、噴出口部５および吸入口部６のそれぞれは、２つの側面２が共有する辺に沿って設けられている。具体的に説明すると、チャンバー４のある一つの側面２である第１の側面１２の下端側に噴出口部５が配置され、上端側に吸入口部６が配置される。また、噴出口部５は第１の側面１２の右端部に設けられ、吸入口部６は第１の側面１２の左端部に設けられている。いずれの場合も、雰囲気ガス７は、噴出口部５から噴出され第１の側面１２の表面に沿って流れ、吸入口部６に吸入されてチャンバー４の外部に排気される。

噴出口部５と吸入口部６とは、たとえば筒状をしている。雰囲気ガス７は、たとえば筒状の噴出口部５の端部に設けられた開口部から噴出口部５の内部へ導入可能である。また、雰囲気ガス７は、たとえば筒状の吸入口部６の端部に設けられた開口部から吸入口部６の外部へ排気可能である。本実施の形態２においては、雰囲気ガス７はＩＮの部分から噴出口部５へ導入され、ＯＵＴの部分から吸入口部６より排気される。

図４に示すように、噴出口部５は円筒形状をしており、円筒の側面部に第１の噴出口１４と第２の噴出口１５を有していてもよい。第１の噴出口１４は、一辺１１を共有する第１の側面１２と第２の側面１３の内の、第１の側面１２の表面に沿って雰囲気ガス７を噴出するように設けられている。たとえば、第１の噴出口１４は、第１の側面１２と平行な方向に向けて設けられている。もしくは、第１の噴出口１４は、第１の側面１２に雰囲気ガス７を吹き付けることができるように、第１の側面と平行な平面からある所定の角度だけ第１の側面１２の方向へ傾いた方向に向けられていてもよい。

第２の噴出口１５は、一辺１１を共有する第１の側面１２と第２の側面１３の内の、第２の側面１３の表面に沿って雰囲気ガス７を噴出するように設けられている。たとえば、第２の噴出口１５は、第２の側面１３と平行な方向に向けて設けられている。もしくは、第２の噴出口１５は、第２の側面１３に雰囲気ガス７を吹き付けることができるように、第２の側面１３と平行な平面からある所定の角度だけ第２の側面１３の方向へ傾いた方向に向けられていてもよい。本実施の形態２では、第１の噴出口１４は第２の噴出口１５と９０度ずれた方向を向いている。そして、噴出口部５の全体において上記第１の噴出口１４と第２の噴出口１５とが形成されていてもよい。

図５に示すように、吸入口部６は円筒形状をしており、円筒の側面部に第１の吸入口１６と第２の吸入口１７を有していてもよい。第１の吸入口１６は、一辺２０を共有する第１の側面２１と第２の側面２２の内の、第１の側面２１の表面に沿って噴出された雰囲気ガス７を吸入するように設けられている。たとえば、第１の吸入口１６は、第１の側面２１と平行な方向に向けて設けられている。同様に、第２の吸入口１７は、一辺２０を共有する第１の側面２１と第２の側面２２の内の、第２の側面２２の表面に沿って噴出された雰囲気ガス７を吸入するように設けられている。本実施の形態２では、第１の吸入口１６は第２の吸入口１７と９０度ずれた方向を向いている。そして、吸入口部６の全体において上記第１の吸入口１６と第２の吸入口１７とが形成されていてもよい。

また、図３に示すように１つの側面２に対して、対向する噴出口部５および吸入口部６との組を２組配置してもよいが、１つの側面２に対して噴出口部５および吸入口部６を１組だけ配置するようにしてもよい。

次に、実施の形態２の基板処理装置１の作用効果について説明する。
本実施の形態２の基板処理装置１は、噴出口部５と吸入口部６とがある側面２の互いに対向する辺側に配置されている。そのため、側面２全体に沿って雰囲気ガス７が流されるために、少ない量の雰囲気ガスで効率的にチャンバー４内の不純物を除去することができる。また、噴出口部５は、第１の側面１２に沿って雰囲気ガス７を噴出する第１の噴出口１４と第２の側面１３に沿って雰囲気ガス７を噴出する第２の噴出口１５とを有するために、１つの噴出口部５で２つの側面２に対して雰囲気ガス７を流すことできるので、基板処理装置１の構成が簡略化できる。

（実施の形態３）
次に、実施の形態３の基板処理装置１の構成について図６〜図９を用いて説明する。

図６に示すように、吸入口部６は、側面２の周縁側１８であって側面２の周縁を囲うように配置されている。言い換えれば、吸入口部６は、側面２の４つの辺に沿って側面２の周縁に沿うように配置されている配管である。吸入口部６は、たとえば円筒状であって、円筒の軸線方向に複数の吸入口１０が設けられている。吸入口部６は、側面２に接して設けられていてもよいし、側面２から所定の距離だけ離れた位置（たとえば側面から５ｍｍ程度離れた位置）に設けられていてもよい。

噴出口部５は、側面２の中央側１９に配置されている。噴出口部５は、たとえば図７に示すように、側面２を貫通するように設けられた円筒状の形状をしている。たとえば円筒の先端はキャップのようなもので封止されており、キャップと側面２との間であって、円筒の噴出口部５の側端部２３に噴出口９を有している。噴出口部５は、吸入口部６と対向する側の側端部２３に互いに異なる方向に向けられた複数の噴出口９を有している。好ましくは、複数の噴出口９は、円筒状の噴出口部５の周方向に沿って設けられている。

また本実施の形態３の他の構成を図８および図９に示す。
図８に示すように、噴出口部５は、側面２の周縁側１８であって側面２の周縁を囲うように配置されている。言い換えれば、噴出口部５は、側面２の４つの辺に沿って側面の周縁に沿うように配置されている配管である。噴出口部５は、たとえば円筒状であって、円筒の軸線方向に複数の噴出口９が設けられている。噴出口部５は、側面２に接して設けられていてもよいし、側面２から所定の距離だけ離れた位置（たとえば側面から５ｍｍ程度離れた位置）に設けられていてもよい。

一方、吸入口部６は、側面２の中央側１９に配置されている。吸入口部６は、たとえば図９に示すように、側面２を貫通するように設けられた円筒状の形状をしている。たとえば円筒の先端はキャップのようなもので封止されており、キャップと側面２の間であって、円筒状の吸入口部６の側端部２４に吸入口１０を有していてもよい。吸入口部６は、噴出口部５と対向する側の側端部２４に互いに異なる方向に向けられた複数の吸入口１０を有している。好ましくは、複数の吸入口１０は、円筒状の吸入口部６の周方向に沿って設けられている。

次に、実施の形態３の基板処理装置１の作用効果について説明する。
本実施の形態３の基板処理装置１は、噴出口部５および吸入口部６の一方が側面２の周縁側１８であって側面２の周縁を囲うように設けられ、噴出口部５および吸入口部６の他方が側面２の中央側１９に配置されている。そのため、雰囲気ガス７は、周縁側１８から中央側１９または中央側１９から周縁側１８に向かって側面２全体に流されるために、少ない雰囲気ガス７の量で効率的にチャンバー４内の不純物が除去される。また、中央側１９の噴出口部５または吸入口部６は、周縁側１８の吸入口部６または噴出口部５と対向する側の側端部２３，２４に互いに異なる方向に向けられた複数の噴出口９または吸入口１０を有している。そのため、雰囲気ガス７が効率的に側面２に沿って流されてチャンバー４内の不純物を効率的に除去することができる。

次に実施例について説明する。
実施例として、図１２および図１３に示すような基板処理装置１を作成した。チャンバー４の高さ（ｈ）、幅（ｗ）、長さ（ｌ）を、それぞれ２３０ｍｍ、３５０ｍｍ、３６０ｍｍとした。チャンバー４はステンレスで作成した。チャンバー４の一つの側面２の周縁を囲うように噴出口部５を作成した。噴出口部５には、図１３に示すように１５ｍｍ間隔（ｄ）で複数の噴出口９を設けた。対向する側面２には側面２の周縁を囲うように吸入口部６を作成した。吸入口部６には複数の吸入口１０を設けた。吸入口１０は噴出口９と対向する位置に設けた。噴出口９および吸入口１０の直径（内径）は、ともに６．４ｍｍである。

比較例として、図１０および図１１に示すような基板処理装置１を作成した。チャンバー４の形状および材質は、実施例と同じとした。チャンバー４の一つの側面２の中央付近に円筒状の噴出口部５を設け、対向する側面２の中央付近に円筒状の吸入口部６を設けた。噴出口部５の直径（内径）は９．６ｍｍである。吸入口部６の直径（内径）は２７．５ｍｍである。

実施例および比較例の基板処理装置１に、外部から３．６ＳＬＭ（毎分３．６リットル）の純化窒素（水分濃度が１ｐｐｍ未満の窒素）を、２５℃、大気圧の条件で供給しながらチャンバー４内の水分濃度の時間変化を計測した。水分濃度の測定は、チャンバー内部の側面部に配置された静電容量式の露点計を用いて行った。なお、水分濃度の測定は、赤外光の吸収度から水分濃度を計測する微量水分計を用いて行うことも可能である。

チャンバー４内の水分濃度と窒素を導入してからの経過時間との関係を表１および図１４に示す。ここで経過時間とは、容器中がすべて大気となっている条件で、純化窒素を流通開始した時刻から経過した時間である。

表１および図１４に示すように、チャンバー４に窒素ガスを導入してから１００分経過後は、実施例のチャンバー４の水分濃度は比較例のチャンバー４の水分濃度よりも低いことが示された。言い換えれば、実施例の基板処理装置１は比較例の基板処理装置１と比べて、同じ水分濃度に到達するまでの時間が短いことが示された。すなわち、実施例の基板処理装置１は、比較例の基板処理装置１よりも少ない窒素ガスの量で同等の水分濃度を達成できることが示された。

今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明は、基板処理装置に好適に利用することができる。

１ 基板処理装置、２ 側面、３ 側面部、４ チャンバー、５ 噴出口部、６ 吸入口部、７ 雰囲気ガス、８ グローブ用孔、９ 噴出口、１０ 吸入口、１１ 一辺、１２ 第１の側面、１３ 第２の側面、１４ 第１の噴出口、１５ 第２の噴出口、１６ 第１の吸入口、１７ 第２の吸入口、１８ 周縁側、１９ 中央側、２０ 一辺、２１ 第１の側面、２２ 第２の側面、２３，２４ 側端部。

Claims (8)

1. 複数の側面を有する側面部を含むチャンバーと、
   前記チャンバーに雰囲気ガスを供給するための噴出口部と、
   前記チャンバーから前記雰囲気ガスを排気するための吸入口部とを備え、
   前記噴出口部と前記吸入口部とは前記側面に沿って配置されており、
   前記噴出口部と前記吸入口部との少なくとも一方は線形状であり、かつ前記側面の周縁側に配置されている、基板処理装置。
2. 前記噴出口部と前記吸入口部とは、前記側面の前記周縁側であって互いに対向する位置に配置されている、請求項１に記載の基板処理装置。
3. 前記側面部は一辺を共有する第１の側面と第２の側面とを含み、
   前記噴出口部は前記一辺に沿って配置され、前記第１の側面に沿って前記雰囲気ガスを噴出する第１の噴出口と、前記第２の側面に沿って前記雰囲気ガスを噴出する第２の噴出口とを有する、請求項２に記載の基板処理装置。
4. 前記吸入口部は前記側面の前記周縁側であって前記側面の周縁を囲うように配置されており、
   前記噴出口部は前記側面の中央側に配置されている、請求項１に記載の基板処理装置。
5. 前記噴出口部は、前記吸入口部と対向する側の側端部に互いに異なる方向に向けられた複数の噴出口を有している、請求項４に記載の基板処理装置。
6. 前記噴出口部は前記側面の前記周縁側であって前記側面の周縁を囲うように配置されており、
   前記吸入口部は前記側面の中央側に配置されている、請求項１に記載の基板処理装置。
7. 前記吸入口部は、前記噴出口部と対向する側の側端部に互いに異なる方向に向けられた複数の吸入口を有している、請求項６に記載の基板処理装置。
8. 前記噴出口部と前記吸入口部とは、前記チャンバーの全ての前記側面に沿って配置されている、請求項１〜７のいずれかに記載の基板処理装置。

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