JP2019186531A - 基板処理装置及び基板処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板処理装置及び基板処理方法を提供すること。【解決手段】本発明は、基板処理装置及び基板処理方法に係り、更に詳しくは、基板の上に均一な薄膜を蒸着する基板処理装置及び基板処理方法に関する。本発明の実施形態に係る基板処理装置は、内部空間が形成される反応チューブと、複数枚の基板を多段に積載して内部空間に配置され、複数枚の基板がそれぞれ処理される複数の処理空間を仕切る基板ボートと、複数の処理空間に工程ガスを供給する工程ガス供給部と、工程ガスを各処理空間内において希釈する希釈ガスを供給する希釈ガス供給部とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、基板処理装置及び基板処理方法に関し、更に詳しくは、基板の上に均一な薄膜を蒸着する基板処理装置及び基板処理方法に関する。

一般に、基板処理装置としては、１枚の基板に対して基板処理工程を行える枚葉式（Ｓｉｎｇｌｅ Ｗａｆｅｒ Ｔｙｐｅ）の基板処理装置と、複数枚の基板に対して基板処理工程を一括して行えるバッチ式（Ｂａｔｃｈ Ｔｙｐｅ）の基板処理装置とが挙げられる。枚葉式の基板処理装置は、設備の構成が簡単であるというメリットがあるとはいえ、生産性に劣るため、量産可能なバッチ式の基板処理装置が広く用いられている。

従来のバッチ式の基板処理装置は、複数枚の基板を積載する基板ボートと、該ボートが収容されて基板処理工程が行われる反応チューブと、反応チューブの内部に工程ガスを供給するガス供給部と、反応チューブ内の残留ガスを排気する排気部とを備える。この種のバッチ式の基板処理装置を用いた基板処理工程は、次のようにして行われる。まず、複数枚の基板を反応チューブ内に搬入する。次に、排気ラインを介して反応チューブ内を排気しながら、ガス供給部を介して反応チューブ内に基板処理ガスを供給する。次に、ガス供給部の噴射ノズルを介して噴射された基板処理ガスが各基板の間を通過しながら基板の上に薄膜を成膜し、残留ガスが排気口を介して排気部に流入して排気される。

しかしながら、従来のバッチ式の基板処理装置においては、複数枚の基板を基板ボートに多段に積載して基板処理工程を行うことになる。そのため、複数枚の基板が処理される処理位置に違いが生じ、これらの複数枚の基板の処理位置の違いは、複数枚の基板にそれぞれ蒸着される薄膜の厚さの差異を生じさせるので、複数枚の基板に対してバッチ式により処理工程を行う場合に、均一な薄膜を得られないという不具合があった。

大韓民国登録特許第１０−１３９６６０２号公報

本発明は、基板ボートに積載される複数枚の基板にそれぞれ蒸着される薄膜の厚さを均一にできる基板処理装置及び基板処理方法に関する。

本発明の実施形態に係る基板処理装置は、内部空間が形成される反応チューブと、複数枚の基板を多段に積載して内部空間に配置され、複数枚の基板がそれぞれ処理される複数の処理空間を仕切る基板ボートと、複数の処理空間に工程ガスを供給する工程ガス供給部と、工程ガスを各処理空間内において希釈する希釈ガスを供給する希釈ガス供給部とを備える。

また、工程ガス供給部は、複数の処理空間にそれぞれ工程ガスを供給し、希釈ガス供給部は、複数の処理空間のうちの一部の処理空間に希釈ガスを供給してもよい。

複数の処理空間は、複数枚の基板の積載方向に沿って、上部処理空間、中部処理空間及び下部処理空間にそれぞれ仕切られ、希釈ガス供給部は、上部処理空間及び下部処理空間のうちの少なくとも一方の処理空間に希釈ガスを供給してもよい。

希釈ガス供給部は、上部処理空間に対応して上部希釈ガス供給孔が形成される上部希釈ガス供給部と、下部処理空間に対応して下部希釈ガス供給孔が形成される下部希釈ガス供給部とを備えていてもよい。

基板処理装置は、工程ガス供給部と対向するように配置され、複数枚の基板の積載方向に沿って上下に延設される排気ダクトと、排気ダクトの下段と連通する排気ポートとを更に備え、工程ガス供給部は、複数枚の基板の積載方向に沿って上下に延設され、工程ガスは、工程ガス供給部の下端から上端へと流動して複数の処理空間をそれぞれ経た後、排気ダクトの上端から下端へと流動して排気ポートを介して排気されてもよい。

基板ボートの上段部と下段部とにはそれぞれダミー（ｄｕｍｍｙ）基板が積載され、複数の処理空間は、基板ボートの上段部と下段部との間に設けられてもよい。

希釈ガス供給部は、工程ガスの供給方向に対して基板の上において互いに交差する方向に希釈ガスを供給してもよい。

基板処理装置は、希釈ガス供給部と連結され、希釈ガス供給部から供給される希釈ガスの供給量を調節する制御部を更に備え、制御部は、下部希釈ガス供給部から供給される希釈ガスの供給量が上部希釈ガス供給部から供給される希釈ガスの供給量よりも多くなるように調節してもよい。

基板処理装置は、反応チューブの外部に複数枚の基板の積載方向に沿って設けられ、複数の処理空間を加熱するヒータ部を更に備え、ヒータ部は、上部処理空間及び下部処理空間を中部処理空間よりも低い温度に加熱してもよい。

また、本発明の実施形態に係る基板処理方法は、多段に配置された複数の処理空間に複数枚の基板をそれぞれ位置させるステップと、複数の処理空間に工程ガスを供給して、複数枚の基板の上に薄膜を成膜するステップとを含み、薄膜を成膜するステップは、工程ガスを各処理空間内において希釈する希釈ガスを供給するステップとを含む。

薄膜を成膜するステップは、複数の処理空間に原料ガスを供給するステップと、複数の処理空間に残留する原料ガスをパージするステップと、複数の処理空間に反応ガスを供給するステップと、複数の処理空間に残留する反応ガスをパージするステップとを更に含み、希釈ガスを供給するステップは、少なくとも原料ガスを供給するステップと共に行われてもよい。

複数の処理空間は、複数枚の基板の積載方向に沿って、上部処理空間、中部処理空間及び下部処理空間にそれぞれ仕切られ、希釈ガスを供給するステップは、上部処理空間及び下部処理空間のうちの少なくとも一方の処理空間に希釈ガスを供給してもよい。

原料ガスをパージするステップ及び反応ガスをパージするステップにおいては、複数の処理空間を排気する間に、複数の処理空間へのパージガスの供給及び停止を複数回繰り返し行ってもよい。

希釈ガス及びパージガスは、それぞれ原料ガス及び反応ガスに対して化学的に安定しているガスを含み、希釈ガスを供給するステップは、希釈ガスをパージガスとは異なる経路で処理空間に供給してもよい。

反応ガスを供給するステップは、複数の処理空間に第１反応ガスと第２反応ガスとを同時に供給するステップと、複数の処理空間に第２反応ガスを単独で供給するステップとを含んでいてもよい。

本発明の実施形態に係る基板処理装置及び基板処理方法によれば、基板ボートにより仕切られる複数の処理空間に工程ガスと共に希釈ガスを供給して工程ガスの濃度を制御することができ、複数の処理空間のうちの一部の処理空間に希釈ガスを供給して処理空間別に工程ガスの濃度を調節することにより、積載される複数枚の基板に対して蒸着される薄膜の厚さをそれぞれ個別に制御することができる。

すなわち、縦型の反応チューブ内において複数の処理空間の上部及び下部に形成される余分の内部空間に滞留する工程ガスの存在にも拘わらず、各処理空間に積載される基板に蒸着される薄膜の厚さを均一にすることができ、工程ガス供給部の下端から流入する工程ガスが複数の処理空間を経て内部空間の下部に位置する排気ポートを介して排出されるような流れを有する場合であっても、上部処理空間と下部処理空間とで蒸着される薄膜の厚さを中部処理空間に蒸着される薄膜の厚さと等しくすることができる。これのみならず、基板ボートの上段部と下段部とに処理のための基板とは異なる種類の基板が積載される場合であっても、処理される基板にそれぞれ均一な薄膜を成膜して、生産される薄膜及び薄膜付き基板の品質を向上させることができる。

また、複数の処理空間のうち上部処理空間に希釈ガスを供給する上部希釈ガス供給部と、下部処理空間に希釈ガスを供給する下部希釈ガス供給部とをそれぞれ別々に配置して、上部処理空間と下部処理空間とに供給される工程ガスの濃度をそれぞれ個別に調節することができ、工程ガスの供給方向と希釈ガスの供給方向とを基板の上において交差させて、それぞれの基板の上に供給される工程ガスを希釈ガスと効率良く混合することができる。

これらに加えて、原子層蒸着（ＡＬＤ：Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）工程に伴う薄膜の蒸着に際し、工程ガスと共に希釈ガスを供給するに当たって、異種の反応ガスを供給する工程を、第１反応ガスと第２反応ガスとを混合して供給するステップと、第２反応ガスを独立して供給するステップとをこの順に行う。これにより、第１反応ガスから薄膜に含有される元素の含有量を有効に制御することができ、原料ガス又は反応ガスのパージステップにおいて複数の処理空間を排気する間に、複数の処理空間へのパージガスの供給及び停止を複数回繰り返し行って、これら複数の処理空間を速やかに減圧させることができる。その結果、各処理空間に残留する原料ガスを安定的なガスに有効に且つ十分に置き換えることができる。

本発明の一実施形態に係る基板処理装置を概略的に示す断面図。 基板ボートに積載される複数枚の基板の位置に応じて蒸着される薄膜の厚さを示すグラフ。 本発明の一実施形態に係る工程ガス供給部及び希釈ガス供給部を示す部分正面図。 本発明の一実施形態に係る希釈ガスの供給方向を示す断面図。 本発明の一実施形態に係る希釈ガスの供給量に応じて基板に蒸着される薄膜の相対厚さを示すグラフ。 本発明の一実施形態に係る基板処理方法のガスの供給順序を示すタイムチャート図。

以下、添付図面に基づいて本発明の一実施形態について詳しく説明する。しかしながら、本発明は以下に開示される実施形態に何ら限定されるものではなく、異なる様々な形態に具体化され、単にこれらの実施形態は本発明の開示を完全たるものにし、通常の知識を有する者に本発明の範囲を完全に知らせるために提供されるものである。図中における同一の参照符号は、同一の構成要素を指し示す。

図１は本発明の一実施形態に係る基板処理装置を概略的に示す断面図であり、図２は基板ボートに積載される複数枚の基板の位置に応じて蒸着される薄膜の厚さを示す図である。また、図３は本発明の一実施形態に係る工程ガス供給部及び希釈ガス供給部の様子を示す正面図であり、図４（ａ）、（ｂ）は本発明の一実施形態に係る希釈ガスの供給方向を示す断面図である。図５（ａ）、（ｂ）は本発明の一実施形態に係る希釈ガスの供給量に応じて基板に蒸着される薄膜の相対厚さを示す図である。

図１から図５を参照すると、本発明の一実施形態に係る基板処理装置１００は、内部空間が形成される反応チューブ１２０と、複数枚の基板１０を多段に積載して内部空間に配置され、複数枚の基板１０がそれぞれ処理される複数の処理空間を仕切る基板ボート１３０と、複数の処理空間に工程ガスを供給する工程ガス供給部１４１と、工程ガスを希釈する希釈ガスを供給する希釈ガス供給部１４５とを備える。

反応チューブ１２０の外部には外部チューブ１１０が設けられてもよく、外部チューブ１１０は、基板１０の処理工程が行われる反応チューブ１２０が収容可能な収容空間を有し、外部チューブ１１０の下部は開放されていてもよい。

反応チューブ１２０は、外部チューブ１１０の収容空間に、外部チューブ１１０の内側面から離間して配置されてもよく、その内部に基板ボート１３０が搬入（ｌｏａｄｉｎｇ）される内部空間を有してもよい。反応チューブ１２０は、円筒状に形成されてもよく、上部が閉鎖された状態で下部が開放されてもよい。従って、基板１０の処理工程が行われる反応チューブ１２０の内部空間に搬入されるために、基板ボート１３０が昇降する場合に、反応チューブ１２０の下部の開口部を介して基板ボート１３０が反応チューブ１２０の収容空間に搬入（ｌｏａｄｉｎｇ）されたり、搬出（ｕｎｌｏａｄｉｎｇ）されたりしてもよい。反応チューブ１２０の下部は、フランジ部１２５と連結されて支持されてもよい。反応チューブ１２０の構造と形状とはこれに何等限定されるものではなく、種々の構造と形状とを有するように形成可能である。

一方、反応チューブ１２０は、セラミック、クォーツ（Ｑｕａｒｔｚ）、又はメタルにセラミックをコーティングした材料であってもよい。反応チューブ１２０の内部空間の一方の側には、工程ガス供給部１４１及び希釈ガス供給部１４５が配置され、一方の側と対向する他方の側には、排気ダクト１５０の排気口が配設されてもよい。従って、反応チューブ１２０内の残留ガスは、排気口を介して外部に排気可能である。

基板ボート１３０は、バッチ式（ｂａｔｃｈ ｔｙｐｅ）により基板１０の処理工程が実行されるために、複数枚の基板１０が多段に上下方向に積載されてもよい。基板ボート１３０は、基板１０の処理に際して反応チューブ１２０の内部空間に位置し、複数枚の基板１０がそれぞれ処理される複数の処理空間を仕切る。すなわち、基板ボート１３０には、複数枚の基板１０が多段に上下方向に積載され、基板ボート１３０に積載された複数枚の基板１０により複数の処理空間が仕切られる。ここで、処理空間とは、基板１０の処理工程がそれぞれ個別に行われる空間のことをいい、複数の処理空間には、工程ガス供給部１４１に形成される複数の工程ガス供給孔から、工程ガスがそれぞれ供給される。

例えば、基板ボート１３０は、基板１０が嵌合して積載可能なように複数本のロッド（ｒｏｄ）１３１に、スロット（ｓｌｏｔ）が多段に形成されてもよい。また、基板ボート１３０は、基板１０の上側又は下側にアイソレーションプレート（Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ Ｐｌａｔｅ）（図示せず）がそれぞれ配置されて、基板１０ごとにそれぞれ個別の処理空間を有するように構成されてもよい。ここで、アイソレーションプレート（図示せず）は、それぞれの基板１０が処理される複数の処理空間を独立に仕切ってもよい。このとき、基板１０は、アイソレーションプレート（図示せず）の上に形成された支持突起（図示せず）に支持されて積載されてもよく、複数本のロッド１３１に形成されたスロット、又は支持ティップ（図示せず）等の構成要素に嵌合したり、支持されて積載されたりしてもよい。基板ボート１３０がアイソレーションプレート（図示せず）を備える場合には、基板ボート１３０の各段（又は各層）に基板１０の処理空間が独立に形成されるので、処理空間の間に干渉が起こることを防ぐことができる。

一方、基板ボート１３０は、基板１０の処理の際に、基板１０の積載方向を回転軸として回転してもよい。また、ロッド１３１、アイソレーションプレート（図示せず）等、及び基板ボート１３０の素材としては、セラミック、クォーツ、又は合成クォーツ等が使用可能である。しかしながら、基板ボート１３０の構造と、形状及び素材とはこれに何等限定されるものではなく、種々に変更可能である。

ペデスタル（ｐｅｄｅｓｔａｌ）１６０は、基板ボート１３０の下段部と連結されて基板ボート１３０を支持してもよく、基板ボート１３０と共に昇降してもよく、基板１０の処理に際して反応チューブ１２０の内部空間の下段部に収容されてもよい。ペデスタル１６０は、互いに離間して多段に配置される複数枚の熱遮断板１６１を備えていてもよい。複数枚の熱遮断板１６１は、複数本の支持棒１６２と連結されて多段に配置されてもよく、また、互いに離間していてもよい。更に、複数枚の熱遮断板１６１は、上下方向の伝熱を防ぐためのじゃま板（ｂａｆｆｌｅ ｐｌａｔｅ）により構成されてもよい。また、熱遮断板１６１は、伝熱性が低い材料（例えば不透明な石英）により形成されてもよい。例えば、熱遮断板１６１は、円形状であってもよい。また、熱遮断板１６１は、複数本の支持棒１６２に上下方向に間隔を隔てて固定されてもよい。ペデスタル１６０は、複数枚の熱遮断板１６１を用いて、反応チューブ１２０の内部空間のうち基板ボート１３０が収容される処理領域からの伝熱を遮断してもよい。

また、ペデスタル１６０は、上下方向に延設され、互いに離間して配置される複数本の支持棒１６２と、該複数本の支持棒１６２の上端及び下端をそれぞれ固定する上板１６３及び下板１６４と、複数枚の熱遮断板１６１の側面（又はペデスタル１６０の側面）を取り囲む側面カバー１６５とを更に備えていてもよい。複数本の支持棒１６２は、上下方向に延設されてもよく、水平方向に互いに離間して配置されてもよく、複数枚の熱遮断板１６１を支持してもよい。例えば、複数本の支持棒１６２は、４本であってもよく、上下方向に複数のスロットが形成されて、該複数のスロットに複数枚の熱遮断板１６１がそれぞれ嵌合して支持されてもよい。

上板１６３は、複数本の支持棒１６２の上端を固定してもよく、基板ボート１３０と連結されてもよい。例えば、基板ボート１３０が上板１６３の上に置かれて支持（又は固定）されてもよい。下板１６４は、複数本の支持棒１６２の下端を固定してもよく、シャフト１９１と連結（又は接続）されてもよい。例えば、下板１６４と連結されたシャフト１９１の回転によりペデスタル１６０が回転しながら基板ボート１３０を回転させてもよい。ここで、複数本の支持棒１６２と、上板１６３及び下板１６４とがペデスタル１６０のフレーム（枠組）を構成してもよい。

側面カバー１６５は、複数枚の熱遮断板１６１の側面（又はペデスタル１６０の側面）を取り囲むように形成されてもよく、上板１６３及び下板１６４の少なくとも一方と連結されて固定されてもよい。側面カバー１６５は、複数枚の熱遮断板１６１の間の空間に残留ガス等のガスが流動することを遮断することにより、断熱を通じて対流による伝熱を防ぐことができるだけでなく、残留ガスによるペデスタル１６０の内部の汚染を防ぐことができる。なお、側面カバー１６５が基板ボート１３０の周縁部（又は周り）よりも突出する場合には、反応チューブ１２０の内部に供給される工程ガスが基板１０の上に達して反応できずに下部（反応チューブ１２０の側壁とペデスタル１６０の側面との間）に抜け出ることを抑えることができる。

ペデスタル１６０は、複数枚の熱遮断板１６１を用いて輻射による伝熱だけではなく、伝導による伝熱を遮断することができ、側面カバー１６５を用いて対流による伝熱をも遮断することができる。従って、基板ボート１３０により仕切られる複数の処理空間からの伝熱（又は熱の流出）が、ペデスタル１６０によって遮断されるので、複数枚の基板１０に対して安定的に且つ均一に基板１０の処理が行われる。

工程ガス供給部１４１は、反応チューブ１２０の内部空間の一方の側に配置されてもよく、また、反応チューブ１２０の内部に工程ガスを供給してもよい。ここで、工程ガス供給部１４１は、基板ボート１３０により仕切られる複数の処理空間ごとに工程ガスを供給し、供給された工程ガスは、複数の処理空間をそれぞれ経て排気ポート１７０に排気される構造を有する。ここで、工程ガスは、原料ガス、反応ガス及びパージガスを含んでいてもよい。このために、ガス供給部は、複数枚の基板１０の積載方向に沿って上下に延びる原料ガス供給部１４２及び反応ガス供給部１４３、１４４を備えていてもよい。原料ガス供給部１４２及び反応ガス供給部１４３、１４４は、反応チューブ１２０の内部空間の一方の側に形成されるノズル収容空間に配置され、これにより、反応チューブ１２０の内部空間の体積を最小化させて基板１０を処理するための工程ガスの使用量を最小化させるだけではなく、工程ガスを基板ボート１３０に積載された基板１０の上の処理空間に集中させる。

更に、工程ガス供給部１４１は、パージガスを供給するための別途のパージガス供給部を備えていてもよい。また、本発明の一実施形態に係る基板処理装置１００においては、パージガスは、原料ガス供給部１４２又は反応ガス供給部１４３、１４４を介して供給されてもよい。すなわち、パージガスは、原料ガス供給部１４２又は反応ガス供給部１４３、１４４に原料ガス又は反応ガスが供給されない場合に、原料ガス供給部１４２又は反応ガス供給部１４３、１４４によって、それぞれの処理空間に供給されてもよい。工程ガスは、原料ガス供給部１４２及び反応ガス供給部１４３、１４４にそれぞれ形成された原料ガス供給孔１４２Ｈ及び反応ガス供給孔１４３Ｈ、１４４Ｈを介してそれぞれの処理空間に供給されてもよい。また、これらの原料ガス供給孔１４２Ｈ及び反応ガス供給孔１４３Ｈ、１４４Ｈは、それぞれが複数の処理空間に向くように、原料ガス供給部１４２の延在方向に沿って複数形成されて、複数の処理空間の全てに工程ガスが供給されるように形成されてもよい。

より詳しくは、原料ガス供給部１４２及び反応ガス供給部１４３、１４４は、水平部と垂直部とを有する側面「Ｌ」字状のノズルにより形成されてもよい。ここで、水平部は、反応チューブ１２０の側壁を貫通して設けられてもよい。また、垂直部は、反応チューブ１２０の内部空間において基板ボート１３０に積載される基板１０の積載方向に沿って上下に延設されてもよい。なお、原料ガス供給部１４２及び反応ガス供給部１４３、１４４は、基板１０の外周に沿って所定の距離だけ離間して設けられてもよい。

原料ガス供給部１４２及び反応ガス供給部１４３、１４４の各垂直部の側面には複数の処理空間にそれぞれ対応するように各処理空間（又は基板１０）と対向して、原料ガス供給孔１４２Ｈ及び反応ガス供給孔１４３Ｈ、１４４Ｈが上部から下部にかけての全ての領域に設けられる。例えば、基板ボート１３０が６５枚の基板１０を積載する場合、処理空間は、基板ボート１３０によって６５個に仕切られる。また、原料ガス供給部１４２及び反応ガス供給部の各垂直部側面には、原料ガス供給孔１４２Ｈ及び反応ガス供給孔１４３Ｈ、１４４Ｈがそれぞれの処理空間に向かって６５個ずつ形成されてもよい。

ここで、原料ガス供給孔１４２Ｈ及び反応ガス供給孔１４３Ｈ、１４４Ｈは、それぞれが複数枚の基板１０のそれぞれの中心部に向かって原料ガス及び反応ガスを噴射するように形成されてもよい。また、原料ガス供給孔１４２Ｈ及び反応ガス供給孔１４３Ｈ、１４４Ｈは、それぞれが同じ開口面積を有し、等間隔に設けられてもよい。このような構成により、各基板１０の中心部への原料ガス及び反応ガスの供給が促され、各基板１０の上に供給される原料ガス及び反応ガスの流量及び流速を均一にでき、後述する希釈ガス供給部１４５から供給される希釈ガスの流量を容易に制御することが可能となる。

希釈ガス供給部１４５は、工程ガス供給部１４１とは別途に設けられ、工程ガスを各処理空間内において希釈して、工程ガスの濃度を下げる希釈ガスを供給する。

従来の基板処理装置の場合は、縦型の反応チューブ１２０内において、基板ボート１３０により仕切られる複数の処理空間の上部及び下部には余分の内部空間があり、このような余分の内部空間には工程ガスが滞留し易い。このため、上部に位置する処理空間に積載される基板１０は、中央部に位置する処理空間に積載される基板１０と比べて多量の工程ガスと接することになる。

また、複数の処理空間に供給されて残留する工程ガスは、反応チューブ１２０の内部空間の下部において、該内部空間と連通して設けられる排気ポート１７０に排気される構造を有している。このため、複数の処理空間のうち上部に位置する処理空間には工程ガスが滞留する期間が長くなって、この上部に位置する処理空間に積載される基板１０に蒸着される薄膜の厚さが増えてしまう。これのみならず、上述したように、原料ガス供給部１４２及び反応ガス供給部１４３、１４４は、複数枚の基板１０の積載方向に沿って上下に延設されており、原料ガス供給部１４２及び反応ガス供給部１４３、１４４には、基板１０の積載方向に沿って原料ガス供給孔１４２Ｈ及び反応ガス供給孔１４３Ｈ、１４４Ｈが設けられる。この場合に、原料ガス及び反応ガスは、原料ガス供給部１４２及び反応ガス供給部１４３、１４４の下端から供給されるため、複数の処理空間のうち下部に位置する処理空間には、原料ガス供給孔１４２Ｈ及び反応ガス供給孔１４３Ｈ、１４４Ｈから噴射される原料ガス及び反応ガスの供給量が増えてしまう。その結果、下部に位置する処理空間に積載される基板１０もまた蒸着される薄膜の厚さが増えてしまう。

このように、複数の処理空間にそれぞれ積載される複数枚の基板には、それぞれの位置の相違に伴う工程変数が生じる。図２に破線で示すように、複数の処理空間のうち上部に位置する処理空間と下部に位置する処理空間とに積載される基板１０には、中央部に位置する処理空間に積載される基板１０と比べて相対的に薄膜が厚く蒸着されてしまう。

これ以外にも、基板ボート１３０の上段部と下段部とは、均一な温度分布を保ち難くなる。すなわち、処理対象の基板１０とは異なる種類の基板、例えばパターン形成の有無、及び形成度合いが異なるダミー（ｄｕｍｍｙ）基板が配置される場合がある。これらのダミー基板の間に配置される処理基板１０は、ダミー基板とは異なる性質を有するため、工程ガスの消費量に差異が生じる。例えば、パターン等により処理基板がダミー基板と比べて相対的に大きい表面積を有する場合に、処理基板１０は、相対的に多くの量の工程ガスを費やしてしまう。従って、実質的な基板１０の処理工程が行われる処理基板１０が積載される複数の処理空間は、基板ボート１３０の上段部と下段部との間のいずれかの位置に設けられ、上部に位置する処理空間と下部に位置する処理空間とには、中央部に位置する処理空間と比べて多くの量の工程ガスが残留してしまう。これにより、上部に位置する処理空間及び下部に位置する処理空間に配置されるそれぞれの基板１０には、中央部に位置する処理空間と比べて、薄膜が相対的に厚く蒸着される結果、処理が行われる複数枚の基板１０に均一な厚さの薄膜を成膜し難いという不都合があった。

従って、本発明の一実施形態に係る基板処理装置１００は、工程ガスを供給する工程ガス供給部１４１とは別に、工程ガスを希釈する希釈ガスを供給する希釈ガス供給部１４５を備え ることにより、複数の処理空間にそれぞれ積載される基板１０に蒸着される薄膜の厚さを均一に制御することができる。すなわち、本発明の一実施形態に係る基板処理装置１００は、工程ガス供給部１４１が複数の処理空間にそれぞれ工程ガスを供給し、希釈ガス供給部１４５が複数の処理空間のうちの一部の処理空間に希釈ガスを供給する。これにより、希釈ガスが供給される処理空間に積載された基板１０の上に供給される工程ガスの濃度が低下する。このため、基板１０の上に成膜される薄膜の厚さが減少して、複数の処理空間にそれぞれ積載される基板１０に蒸着される薄膜の厚さを均一に制御することができる。

ここで、複数の処理空間は、基板ボート１３０に積載される複数枚の基板１０の積載方向に沿って、上部処理空間、中部処理空間及び下部処理空間にそれぞれ仕切られてもよい。すなわち、上部処理空間とは、複数枚の基板１０の積載方向を沿う複数の処理空間のうち上段に位置する処理空間から下側に向かって順次に配列された所定の数の処理空間のことをいい、下部処理空間とは、複数枚の基板１０の積載方向に沿う複数の処理空間のうち下段に位置する処理空間から上側に向かって順次に配列された所定の数の処理空間のことをいう。なお、中部処理空間とは、上部処理空間と下部処理空間との間に配置される所定の数の処理空間のことをいう。

ここで、上部処理空間、中部処理空間及び下部処理空間に積載される基板１０にそれぞれ蒸着される薄膜の厚さを均一に制御するために、中部処理空間に供給される工程ガスの濃度を上げる方法も考えられる。しかしながら、この場合、上部処理空間に積載される基板１０に蒸着される薄膜の厚さと、下部処理空間に積載される基板１０に蒸着される薄膜の厚さとをそれぞれ別々に制御し難いという不具合が生じる。従って、本発明の一実施形態に係る希釈ガス供給部１４５は、上部処理空間及び下部処理空間のうちの少なくとも一方の処理空間に希釈ガスを供給して、上部処理空間と下部処理空間とにそれぞれ蒸着される薄膜の厚さを別々に制御することができる。

上部処理空間と下部処理空間とに工程ガスを希釈する希釈ガスを別々に供給するために、希釈ガス供給部１４５は、上部処理空間に対応して上部希釈ガス供給孔１４６Ｈが形成される上部希釈ガス供給部１４６と、下部処理空間に対応して下部希釈ガス供給孔１４７Ｈが形成される下部希釈ガス供給部１４７とを備えていてもよい。

上部希釈ガス供給部１４６及び下部希釈ガス供給部１４７は、原料ガス供給部１４２及び反応ガス供給部１４３、１４４と同様に、水平部と垂直部とを有する側面「Ｌ」字状のノズルにより形成されてもよい。ここで、上部希釈ガス供給部１４６及び下部希釈ガス供給部１４７の各垂直部の側面には、それぞれ上部希釈ガス供給孔１４６Ｈ及び下部希釈ガス供給孔１４７Ｈが形成される。ここで、上部希釈ガス供給部１４６は、上部処理空間に対応する部位にのみ上部希釈ガス供給孔１４６Ｈが形成され、下部希釈ガス供給部１４７は、下部処理空間に対応する部位にのみ下部希釈ガス供給孔１４７Ｈが形成される。ここで、上部希釈ガス供給孔１４６Ｈ及び下部希釈ガス供給孔１４７Ｈは、上述したように、処理空間が６５個に仕切られる場合は、例えば、１０個〜１５個の範囲内において形成されてもよい。

上部希釈ガス供給部１４６及び下部希釈ガス供給部１４７の垂直部は、基板１０の積載方向に沿って同じ長さを有するように延びてもよい。ここで、上部希釈ガス供給部１４６は、複数の処理空間にそれぞれ積載される複数枚の基板１０のうち上部処理空間に配置される基板１０に向かって希釈ガスを供給して、上部処理空間に供給される工程ガスを希釈する。一方、下部希釈ガス供給部１４７は、複数の処理空間にそれぞれ積載される複数枚の基板１０のうち下部処理空間に配置される基板１０に向かって希釈ガスを供給して、下部処理空間に供給される工程ガスを希釈する。ここで、上部希釈ガス供給部１４６は、中部処理空間及び下部処理空間に対応する区間には上部希釈ガス供給孔１４６Ｈが形成されず、下部希釈ガス供給ノズルは、上部処理空間及び中部処理空間に対応する区間には下部希釈ガス供給孔１４７Ｈが形成されない。

ここで、上部希釈ガス供給部１４６と下部希釈ガス供給部１４７とは、工程ガス供給部１４１を間に挟んで両側にそれぞれ配置されてもよい。すなわち、工程ガス供給部１４１は、原料ガス供給部１４２と反応ガス供給部１４３、１４４とを備え、上部希釈ガス供給部１４６は、反応チューブ１２０の内部空間において基板１０の外周に沿って工程ガス供給部１４１の一方の側に配置され、下部希釈ガス供給部１４７は、反応チューブ１２０の内部空間において基板１０の外周に沿って工程ガス供給部１４１の一方の側とは反対の側である他方の側に配置されてもよい。このように、上部希釈ガス供給部１４６と下部希釈ガス供給部１４７とは、工程ガス供給部１４１を間に挟んで両側にそれぞれ配置する場合に、基板ボート１３０により仕切られる複数の処理空間がそれぞれ完全に独立に形成されない場合であっても、上部希釈ガス供給部１４６から供給される希釈ガスの流動と、下部希釈ガス供給部１４７から供給される希釈ガスの流動とが互いに影響を受けることを極力抑えることが可能となる。図３には、工程ガス供給部１４１が原料ガス供給部１４２、第１反応ガス供給部１４３及び第２反応ガス供給部１４４を備え、工程ガス供給部１４１の両側に上部希釈ガス供給部１４６及び下部希釈ガス供給部１４７が配置される構造が例示されている。原料ガス供給部１４２及び反応ガス供給部１４３、１４４の数及び配置構造は、必要に応じて種々に変更可能であるということはいうまでもない。

更に、上部希釈ガス供給孔１４６Ｈと下部希釈ガス供給孔１４７Ｈとは、希釈ガスの供給方向が、工程ガス供給孔、すなわち、原料ガス供給孔１４２Ｈ又は反応ガス供給孔１４３Ｈ、１４４Ｈから供給される工程ガスの供給方向と基板１０の上において互いに交差するように、上部希釈ガス供給部１４６と下部希釈ガス供給部１４７とにそれぞれ形成されてもよい。すなわち、希釈ガス供給部１４５は、工程ガスの供給方向に対して基板１０の上において互いに交差する方向に希釈ガスを供給して、基板１０に薄膜を蒸着するための工程ガスを基板１０上において希釈して提供してもよい。また、上述したように、基板ボート１３０は、基板１０の中心部を軸として回転自在に設けられる。このとき、図３に示すように、原料ガスと反応ガスとを複数の処理空間に積載される基板１０の中心部Ｃをそれぞれ向くように供給し、希釈ガスを基板１０の中心部Ｃを向くように供給して、工程ガスの供給方向と希釈ガスの供給方向とが基板１０上において交差するように構成してもよい。ここで、図４（ａ）は、上部希釈ガス供給部１４６から供給される希釈ガスと、原料ガス供給部１４２から供給される原料ガスとが上部処理空間に積載される基板１０の中心部Ｃにおいて交差する様子を示す図である。これに対し、図４（ｂ）は、下部希釈ガス供給部１４７から供給される希釈ガスと、原料ガス供給部１４２から供給される原料ガスとが下部処理空間に積載される基板１０の中心部Ｃにおいて交差する様子を示す図である。

ここで、上部処理空間と下部処理空間とにおいて、希釈ガスの供給量に応じた薄膜の厚さの減少率は、図５に示すように、差異があってもよい。すなわち、図５は、基板ボート１３０に６５枚の基板１０を積載して、該６５枚の基板１０に対してそれぞれ形成される複数の処理空間を下端から＃１，＃２，…，＃６５の処理空間とし、下部希釈ガス供給ノズルから＃１〜＃１１の処理空間に希釈ガスを供給し、下部希釈ガス供給ノズルから＃５２〜＃６５の処理空間に希釈ガスを供給したときに、希釈ガスの供給量に応じて基板１０に蒸着される薄膜のそれぞれの相対厚さを示す図である。ここで、原料ガスとしては、ヘキサクロロジシラン（ＨＣＤＳ：Ｓｉ_２Ｃｌ_６）ガスを用い、第１反応ガスとしてはアンモニア（ＮＨ_３）ガスを用い、第２反応ガスとしては酸素（Ｏ_２）ガスを用いる。このとき、原料ガスと反応ガスとは、それぞれ４Ｌ／ｍｉｎと５Ｌ／ｍｉｎの流量で供給する。なお、薄膜の相対厚さとは、希釈ガスを供給しなかった場合に蒸着される薄膜の厚さに対する、希釈ガスを供給した場合に蒸着される薄膜の厚さ比のことをいう。たとえ希釈ガスの供給位置にやや違いはあるとはいえ、図４に示すように、上部処理空間において蒸着される薄膜は、希釈ガスの供給量が増えるにつれて厚さの減少率が格段に大きくなったのに対し、下部処理空間において蒸着される薄膜は、希釈ガスの供給量が増えるにつれて相対的に低い厚さ減少率を有する。これは、反応チューブ１２０の内部空間の下部、すなわち、排気ダクト１５０の下段に排気ポート１７０が位置することに起因しており、下部処理空間に供給される希釈ガスは、上部処理空間に供給される希釈ガスよりも速やかに排気ポート１７０に排気されるためであると推察される。従って、本発明の一実施形態に係る基板処理装置１００は、希釈ガス供給部１４５と連結され、希釈ガス供給部１４５から供給される希釈ガスの供給量を調節する制御部（図示せず）を更に備える。この制御部は、下部希釈ガス供給部１４７から供給される希釈ガスの供給量が、上部希釈ガス供給部１４６から供給される希釈ガスの供給量よりも多くなるように調節することができる。ここで、制御部は、各ガスの供給量を調節する弁を備えていてもよく、これにより、希釈ガスの供給に伴い、相対的に低い厚さ減少率を有する下部処理空間に対して、上部処理空間と同様に蒸着される薄膜の厚さを制御して、図２に実線で示すように、複数枚の基板に対して均一な厚さの薄膜を蒸着することが可能となる。

排気ダクト１５０は、工程ガス供給部１４１及び希釈ガス供給部１４５が設けられる反応チューブ１２０の一方の側に対向する反応チューブ１２０の他方の側に、上下方向に延設されてもよい。また、排気ダクト１５０は、反応チューブ１２０の側壁に穿設された排気口と連通する内部流路を形成してもよい。また、排気ダクト１５０は、反応チューブ１２０と外部チューブ１１０との間の離間空間に工程ガス供給部１４１及び希釈ガス供給部１４５と対向して配置されてもよい。排気ダクト１５０は、反応チューブ１２０の他方の側に位置してもよく、反応チューブ１２０の側壁（例えば外壁）に設けられてもよく、反応チューブ１２０と外部チューブ１１０との間の離隔空間に配置されてもよい。このとき、排気ダクト１５０は、工程ガス供給部１４１及び希釈ガス供給部１４５と対向して（又は対称的に）配置してもよい。これにより、基板１０の上に層流（Ｌａｍｉｎａｒ Ｆｌｏｗ）を形成することができる。

また、排気ダクト１５０は、上下方向に延設され、その内部に反応チューブ１２０の内部から流入した残留ガスが移動する内部流路が形成されてもよい。この内部流路は、反応チューブ１２０の側壁に穿設された排気口と連通されてもよい。ここで、排気口は、一つの開口又は複数の開口により構成されてもよい。排気口の形状としては、一つ以上の円形状、スリット（Ｓｌｉｔ）状、又は長孔状が挙げられる。

例えば、排気ダクト１５０は、内部空間（すなわち内部流路）を有する四角筒状に形成されてもよい。このようにすると、排気口を介して複数の処理空間から流入する残留ガスが排気ダクト１５０の内部流路に沿って下側に移動することができる。ここで、排気ダクト１５０の下段部は、排気ポート１７０と連通（又は連結）されてもよい。すなわち、排気ポート１７０は、反応チューブ１２０の内部空間の下部において内部空間と連通して設けられる。これにより、排気ダクト１５０は、残留ガスが反応チューブ１２０と外部チューブ１１０との間の離隔空間に拡散されることを防ぎながら、排気ポート１７０に円滑に吸い込まれる（又は排気される）ように残留ガスを導く（又はガイドする）ことができる。

更に、本発明の一実施形態に係る基板処理装置１００は、反応チューブ１２０の外部に複数枚の基板の積載方向、すなわち、上下方向に沿って設けられ、複数の処理空間を加熱するヒータ部１８０を更に備えていてもよい。ここで、ヒータ部１８０は、ペデスタル１６０の収容領域の外側にまで延びてもよい。ヒータ部１８０は、反応チューブ１２０の外部に上下方向に延設されて反応チューブ１２０を加熱してもよい。ヒータ部１８０は、また、反応チューブ１２０又は外部チューブ１１０の側面及び上部を取り囲むように配置されてもよい。ここで、ヒータ部１８０は、反応チューブ１２０又は外部チューブ１１０に熱エネルギーを与えて、反応チューブ１２０の収容空間及び外部チューブ１１０の内部空間の少なくとも一方を加熱する役割を果たしてもよい。これにより、反応チューブ１２０の収容空間の温度を基板１０の処理に適した温度に調節することができる。

また、ヒータ部１８０は、ペデスタル１６０の収容領域の外側にまで延びてもよい。すなわち、ヒータ部１８０の少なくとも一部がペデスタル１６０の収容領域の外側に配設されてもよい。非加熱領域（又はヒータ部１８０が配設されない領域）に近い加熱領域（又はヒータ部１８０が配設される領域）は、たとえヒータ部１８０により加熱されたとしても、伝熱（又は熱の移動）による熱平衡（又は熱交換）により熱が奪われてしまい、他の加熱領域よりも温度が低くなる。すなわち、ヒータ部１８０の周縁部に対応する加熱領域は、ヒータ部１８０の中央部に対応する加熱領域よりも温度が低くなる。

しかしながら、本発明の一実施形態においては、ヒータ部１８０をペデスタル１６０の収容領域の外側にまで延在させて、ヒータ部１８０の周縁部に対応する加熱領域をペデスタル１６０の収容領域に配置することにより、実質的な基板１０の処理工程が行われる処理空間に、ヒータ部１８０の中央部に対応する加熱領域のみを配置することができる。これにより、複数の処理空間をより有効に加熱することが可能となる。

ここで、ヒータ部１８０は、上部処理空間及び下部処理空間を中部処理空間よりも低い温度に加熱してもよい。すなわち、上述したように、上部処理空間及び下部処理空間に積載される基板１０は、中部処理空間に積載される基板１０と比べて、蒸着される薄膜の厚さが増えてしまうという問題があるため、本発明の一実施形態に係る基板処理装置１００においては、上部処理空間及び下部処理空間に積載される基板１０に蒸着される薄膜の厚さを減らすために、希釈ガス供給部１４５を介した希釈ガスの供給だけではなく、ヒータ部１８０を介して複数の処理空間の加熱の度合いをそれぞれ個別に制御して、各処理空間に積載される基板１０に蒸着される薄膜の厚さを均一にすることができる。

また、本発明の一実施形態に係る基板処理装置１００は、互いに連通する上チャンバ１９０ａ及び下チャンバ１９０ｂを有するチャンバ１９０と、ペデスタル１６０の下板１６４と連結されるシャフト１９１と、シャフト１９１の下端と連結されてシャフト１９１を上下に移動させる昇降駆動部１９２と、シャフト１９１の下端と連結されてシャフト１９１を回転させる回転駆動部１９３と、シャフト１９１の上端と連結されて基板ボート１３０と共に昇降する支持板１９４と、反応チューブ１２０又は外部チューブ１１０と支持板１９４との間に配設される封止部材１９４ａと、支持板１９４とシャフト１９１との間に配設される軸受け部材１９４ｂと、基板１０がチャンバ１９０内に搬入される嵌合口１９５とを更に備えていてもよい。

チャンバ１９０は、四角筒状又は円筒状に形成されてもよく、その内部に外部チューブ１１０及び内部の反応チューブ１２０が配置されてもよく、互いに連通する上チャンバ１９０ａ及び下チャンバ１９０ｂを有してもよい。

シャフト１９１は、ペデスタル１６０の下板１６４と連結されてもよく、これにより、ペデスタル１６０及び基板ボート１３０の少なくとも一方を支持する役割を果たしてもよい。また、昇降駆動部１９２は、シャフト１９１の下端と連結されてシャフト１９１を上下に移動させてもよく、これを用いて基板ボート１３０を昇降させてもよい。ここで、回転駆動部１９３は、基板ボート１３０を回転させるようにシャフト１９１の下端と連結されてもよく、これにより、シャフト１９１を回転させてシャフト１９１を中心軸として基板ボート１３０を回転させてもよい。

支持板１９４は、シャフト１９１の上端と連結されて基板ボート１３０と共に昇降してもよく、基板ボート１３０が反応チューブ１２０の収容空間に収容される際に、反応チューブ１２０の収容空間及び外部チューブ１１０の内部空間の少なくとも一方を外部から密閉させる役割を果たしてもよい。なお、封止部材１９４ａは、支持板１９４と反応チューブ１２０との間、及び支持板１９４と外部チューブ１１０との間の少なくとも一方に配設されてもよく、反応チューブ１２０及び外部チューブ１１０の少なくとも一方の内部空間を密閉してもよい。

軸受け部材１９４ｂは、支持板１９４とシャフト１９１との間に配設されてもよく、これにより、シャフト１９１が軸受け部材１９４ｂにより支持された状態で回転してもよい。

嵌合口１９５は、チャンバ１９０の一方の側（例えば、下チャンバ１９０ｂの一方の側）に配設されてもよく、これにより、基板１０が搬送チャンバ２００から嵌合口１９５を介してチャンバ１９０内に搬入（ｌｏａｄｉｎｇ）されてもよい。チャンバ１９０の嵌合口１９５に対応する搬送チャンバ２００の一方の側には流入口２１０が形成されてもよく、流入口２１０と嵌合口１９５との間にはゲート弁２５０が配設されてもよい。これにより、搬送チャンバ２００の内部及びチャンバ１９０の内部はゲート弁２５０により隔離可能であり、流入口２１０及び嵌合口１９５は、ゲート弁２５０により開閉可能である。

以下、本発明の一実施形態に係る基板処理方法について説明する。本発明の一実施形態に係る基板処理方法について説明するに当たって、上述した基板処理装置１００と重複する内容についての説明は省略する。

図６は本発明の一実施形態に係る基板処理方法のガスの供給順序を示す図である。

図６を参照すると、本発明の一実施形態に係る基板処理方法は、多段に配置された複数の処理空間に複数枚の基板１０をそれぞれ配置するステップと、複数の処理空間に工程ガスを供給して、複数枚の基板１０の上に薄膜を成膜するステップとを含み、薄膜を成膜するステップは、工程ガスを各処理空間内において希釈する希釈ガスを供給するステップを含む。

まず、多段に配置された複数の処理空間に複数枚の基板１０をそれぞれ配置するステップは、基板ボート１３０に複数枚の基板１０を積載し、複数枚の基板１０が積載された基板ボート１３０を反応チューブ１２０の内部空間に配置する。これにより、基板ボート１３０は、反応チューブ１２０の内部空間に位置し、複数の処理空間が仕切られる。ここで、処理空間は、各基板１０に対する処理工程がそれぞれ個別に行われる空間を意味するということは、上述した通りである。

薄膜を成膜するステップにおいては、複数の処理空間にそれぞれ工程ガスを供給して、複数枚の基板１０の上に薄膜をそれぞれ成膜する。薄膜を成膜するステップは、これに何等制限されるものではなく、原子層蒸着（ＡＬＤ：Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）工程により行われてもよい。この場合、薄膜を成膜するステップは、複数の処理空間に原料ガスを供給するステップと、複数の処理空間に残留する原料ガスをパージするステップと、複数の処理空間に反応ガスを供給するステップと、複数の処理空間に残留する反応ガスをパージするステップとを含んでいてもよい。

ここでは、原料ガスとして、クロロシラン系ガス、例えばヘキサクロロジシラン（ＨＣＤＳ：Ｓｉ_２Ｃｌ_６）ガスを用い、第１反応ガス及び第２反応ガスとして、アンモニア（ＮＨ_３）ガス及び酸素（Ｏ_２）ガスを用いる場合を例に採って説明する。

複数の処理空間に原料ガスを供給するステップにおいては、原料ガス供給部１４２を介して複数の処理空間にそれぞれ原料ガスを供給する。このとき、原料ガス供給部１４２の両側に配置される第１反応ガス供給部１４３及び第２反応ガス供給部１４４からは、必要に応じて、原料ガスの供給の最中に窒素（Ｎ_２）ガス等の、化学的に安定しているガスが供給されてもよい。ここで、化学的に安定しているガスは、単原子又は分子の状態で反応性が非常に低いガスを意味し、不活性ガスを含んでいてもよい。

本発明の一実施形態に係る基板処理方法は、薄膜を成膜するステップが希釈ガスを供給するステップを含み、ここで、希釈ガスを供給するステップにおいては、工程ガスとは別の経路で希釈ガスを供給するものの、工程ガスの供給ステップと希釈ガスの供給ステップとが同時に行われる。ここで、薄膜を成膜するステップが、原料ガスを供給するステップと、原料ガスをパージするステップと、反応ガスを供給するステップと、反応ガスをパージするステップとを含む場合に、希釈ガスを供給するステップは、少なくとも原料ガスを供給するステップと同時に行われてもよい。これは、処理空間内に積載される基板１０に蒸着される薄膜の厚さは、主として原料ガスの供給により決定されるためであり、希釈ガスを供給するステップは、原料ガスを最小限で供給するステップと同時に行われてもよい。しかし、希釈ガスを供給するステップは、原料ガスを供給するステップの他に、原料ガスをパージするステップと、反応ガスを供給するステップと、反応ガスをパージするステップのうちの少なくとも一つのステップと同時に行われてもよい。この場合、上部処理空間及び下部処理空間のうちの少なくとも一方の処理空間の反応ガスの濃度を下げたり、パージ効率を向上させたりして、蒸着される薄膜の厚さを更に効率良く制御することが可能となる。ここで、希釈ガスとしては、原料ガス又は原料ガス及び反応ガスとの反応が起こらない、化学的に安定しているガスを使用可能であり、化学的に安定しているガスは、窒素（Ｎ_２）ガスを含んでいてもよい。このように、希釈ガスとして窒素（Ｎ_２）ガスを用いる場合に、原料ガス及び反応ガスと反応しないようにすることができる。これだけでなく、窒素（Ｎ）がドープされた酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）薄膜を蒸着するに当たっては、蒸着すべき薄膜に含まれる元素を希釈ガスとして用いることとなる。その結果、希釈ガスが、原料ガス又は反応ガスと微量に反応したり、基板１０の上に吸着されたりする場合であっても、薄膜を構成する元素以外の不純物が薄膜に含まれることを防ぐことが可能となる。

ここで、複数の処理空間は、基板ボート１３０に積載される複数枚の基板１０の積載方向に沿って、上部処理空間、中部処理空間及び下部処理空間にそれぞれ仕切られてもよく、この場合、希釈ガスを供給するステップにおいては、上部処理空間及び下部処理空間のうちの少なくとも一方の処理空間に希釈ガスを供給して、上部処理空間と下部処理空間とに蒸着される薄膜の厚さをそれぞれ個別に制御することができるということは、上述した通りである。

複数の処理空間に残留する原料ガスをパージするステップにおいては、原料ガス供給部１４２を介した原料ガスの供給を中断し、原料ガス供給部１４２と、第１反応ガス供給部１４３及び第２反応ガス供給部１４４とからパージガスを供給して、複数の処理空間に残留する原料ガスをパージする。すなわち、パージガスは、原料ガス供給部１４２と、第１反応ガス供給部１４３及び第２反応ガス供給部１４４とから供給され、上部希釈ガス供給部１４６及び下部希釈ガス供給部１４７のうちの少なくとも一方から供給される希釈ガスとは異なる供給経路を有する。従って、希釈ガスは、パージガスとは異なる経路で上部処理空間又は下部処理空間に供給される。これにより、工程ガスは、原料ガス、反応ガス又はパージガスの供給の有無とは関係なく、独立して希釈することが可能となる。

ここで、原料ガスをパージするステップにおいては、複数の処理空間を排気する間に、複数の処理空間へのパージガスの供給及び停止を複数回繰り返し行ってもよい。すなわち、原料ガスをパージするステップは、反応チューブ１２０の内部空間を真空状態で形成するために、排気しながら複数の処理空間にパージガス、例えば窒素（Ｎ_２）ガス等の、化学的に安定しているガスの供給と停止とを交互に繰り返し行うことにより行われる。このように、原料ガスをパージするステップを複数の処理空間を排気する間に、複数の処理空間へのパージガスの供給及び停止を複数回繰り返し行うことにより、複数の処理空間は速やかに減圧が可能となり、複数の処理空間に残留する原料ガスは、化学的に安定しているガスに十分に置き換えることができる。

複数の処理空間に反応ガスを供給するステップにおいては、反応ガス供給部からのパージガスの供給を中断し、反応ガス供給部を介して複数の処理空間にそれぞれ反応ガスを供給する。ここで、反応ガス供給部は、第１反応ガス供給部１４３及び第２反応ガス供給部１４４を備えていてもよい。この場合、複数の処理空間に反応ガスを供給するステップは、第１反応ガスを供給するステップと、残留する第１反応ガスをパージするステップと、第２反応ガスを供給するステップとを含んでいてもよい。本発明の一実施形態に係る基板処理方法における反応ガスを供給するステップは、複数の処理空間で互いに反応する第１反応ガス及び第２反応ガスを同時に供給するステップと、複数の処理空間に第２反応ガスを単独で供給するステップとを含んでいてもよい。上述したように、第１反応ガスとして、アンモニア（ＮＨ_３）ガスを用いる場合は、アンモニア（ＮＨ_３）ガスに含まれる窒素元素（Ｎ）は高い反応性を有するため、第１反応ガスを単独で供給する場合に、薄膜に含有される窒素元素（Ｎ）の含有量が不要に高くなってしまう。従って、アンモニア（ＮＨ_３）ガスを含む第１反応ガスを、酸素（Ｏ_２）ガスを含む第２反応ガスと同時に供給して、薄膜に含有される窒素元素（Ｎ）の含有量を制御することができる。また、上述したように、窒素元素（Ｎ）は高い反応性を有するため、アンモニア（ＮＨ_３）ガスを含む第１反応ガスを、酸素（Ｏ_２）ガスを含む第２反応ガスと同時に供給する場合であっても、薄膜には、高濃度の窒素元素（Ｎ）が含有される。従って、第１反応ガスと第２反応ガスとを同時に供給するステップの後に、第２反応ガスを単独で供給することにより、薄膜に含有される酸素元素（Ｏ）の含量を増やすことにより、薄膜の厚さの散布性を向上させて、基板上において均一な厚さの薄膜を蒸着することができる。ここでは、いうまでもなく、第１反応ガスと第２反応ガスとを同時に供給するステップと、第２反応ガスを単独で供給するステップとの間には、同時に供給された第１反応ガスと第２反応ガスをパージするステップが含まれていてもよい。この場合に、第１反応ガスと第２反応ガスとをパージするステップは、複数の処理空間を排気する間に、複数の処理空間へのパージガスの供給及び停止を複数回繰り返し行うことにより行われてもよいということは、上述した通りである。

複数の処理空間に残留する反応ガスをパージするステップにおいては、反応ガス供給部１４３、１４４を介した反応ガスの供給を中断し、原料ガス供給部１４２と、第１反応ガス供給部１４３及び第２反応ガス供給部１４４からパージガスを供給して、複数の処理空間に残留する原料ガスをパージする。ここで、反応ガスをパージするステップは、複数の処理空間を排気する間に、複数の処理空間へのパージガスの供給及び停止を複数回繰り返し行うことにより行われてもよいということは、上述した通りである。上記の原料ガスを供給するステップと、原料ガスをパージするステップと、反応ガスを供給するステップと、反応ガスをパージするステップとは、これらを１サイクル（ｃｙｃｌｅ）として、このサイクルを複数回繰り返し行うことにより、複数の処理空間にそれぞれ積載された基板１０の上に窒素（Ｎ）がドープされた酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）薄膜を蒸着することが可能となる。

このように、本発明の一実施形態に係る基板処理装置１００及び基板処理方法によれば、基板ボート１３０により仕切られる複数の処理空間に工程ガスと共に希釈ガスを供給して、工程ガスの濃度を制御することができ、複数の処理空間のうちの一部の処理空間に希釈ガスを供給して、処理空間ごとに工程ガスの濃度を調節することにより、積載される複数枚の基板１０に対して蒸着される薄膜の厚さをそれぞれ個別に制御することができる。

すなわち、縦型の反応チューブ１２０内において、複数の処理空間の上部及び下部に形成される余分の内部空間に滞留する工程ガスの存在にも拘わらず、各処理空間に積載される基板１０に蒸着される薄膜の厚さを均一にすることができる。さらに、工程ガス供給部１４１の下端から流入する工程ガスが複数の処理空間を経て内部空間の下部に位置する排気ポート１７０を介して排出されるような流れを有する場合であっても、上部処理空間と下部処理空間とに蒸着される薄膜の厚さを、中部処理空間に蒸着される薄膜の厚さに等しくできる。これのみならず、基板ボート１３０の上段部と下段部とに処理対象の基板１０とは異なる基板が積載される場合であっても、処理対象の基板１０にそれぞれ均一な薄膜が成膜され、生産される薄膜及び薄膜付き基板１０の品質を向上させることができる。

また、複数の処理空間のうち、上部処理空間に希釈ガスを供給する上部希釈ガス供給部１４６と、下部処理空間に希釈ガスを供給する下部希釈ガス供給部１４７とをそれぞれ別々に配置して、上部処理空間と下部処理空間とに供給される工程ガスの濃度をそれぞれ個別に調節することができる。その上、工程ガスの供給方向と希釈ガスの供給方向とを基板１０上において交差させて、それぞれの基板１０の上に供給される工程ガスを希釈ガスと効率良く混合することができる。

これのみならず、原子層蒸着（ＡＬＤ：Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）工程に伴う薄膜の蒸着に際して、異種の反応ガスを供給するに当たって、第１反応ガスと第２反応ガスとを混合して供給するステップと、第２反応ガスを独立して供給するステップとをこの順に行って、第１反応ガスから薄膜に含有される元素の含量を有効に制御することができる。この際、原料ガス又は反応ガスのパージステップにおいて、複数の処理空間を排気する間に、複数の処理空間へのパージガスの供給及び停止を複数回繰り返し行って、複数の処理空間を速やかに減圧し、各処理空間に残留する原料ガスを化学的に安定しているガスに有効に且つ十分に置き換えることができる。

以上、本発明の好適な実施形態について特定の用語を用いて説明し且つ図示したが、これらの用語は、単に本発明を明確に説明するためのものに過ぎず、本発明の実施形態及び記述された用語は、次の特許請求範囲の技術的な思想及び範囲から逸脱することなく、種々の変更及び変化が加えられ得るということは自明である。このようにして変形された実施形態は、本発明の思想及び範囲から個別的に理解されてはならず、本発明の特許請求範囲内に属するものと見なすべきである。

１０：基板
１００：基板処理装置
１１０：外部チューブ
１２０：反応チューブ
１２５：フランジ部
１３０：基板ボート
１３１：ロッド
１４１：工程ガス供給部
１４２：原料ガス供給部
１４３：第１反応ガス供給部
１４４：第２反応ガス供給部
１４５：希釈ガス供給部
１４６：上部希釈ガス供給部
１４７：下部希釈ガス供給部
１５０：排気ダクト
１６０：ペデスタル
１６１：熱遮断板
１６２：支持棒
１６３：上板
１６４：下板
１６５：側面カバー
１７０：排気ポート
１８０：ヒータ部
１９０：チャンバ
１９０ａ： 上チャンバ
１９０ｂ：下チャンバ
１９１：シャフト
１９２：昇降駆動部
１９３：回転駆動部
１９４：支持板
１９４ａ：封止部材
１９４ｂ：軸受け部材
１９５：嵌合口
２００：搬送チャンバ
２１０：流入口
２５０：ゲート弁

Claims (15)

1. 内部空間が形成される反応チューブと、
   複数枚の基板を多段に積載して前記内部空間に配置され、前記複数枚の基板がそれぞれ処理される複数の処理空間を仕切る基板ボートと、
   前記複数の処理空間に工程ガスを供給する工程ガス供給部と、
   前記工程ガスを前記各処理空間内において希釈する希釈ガスを供給する希釈ガス供給部と、
   を備える基板処理装置。
2. 前記工程ガス供給部は、前記複数の処理空間にそれぞれ工程ガスを供給し、
   前記希釈ガス供給部は、前記複数の処理空間のうちの一部の処理空間に希釈ガスを供給する請求項１に記載の基板処理装置。
3. 前記複数の処理空間は、前記複数枚の基板の積載方向に沿って、上部処理空間、中部処理空間及び下部処理空間にそれぞれ仕切られ、
   前記希釈ガス供給部は、
   前記上部処理空間及び下部処理空間のうちの少なくとも一方の処理空間に前記希釈ガスを供給する請求項１に記載の基板処理装置。
4. 前記希釈ガス供給部は、
   前記上部処理空間に対応して上部希釈ガス供給孔が形成される上部希釈ガス供給部と、
   前記下部処理空間に対応して下部希釈ガス供給孔が形成される下部希釈ガス供給部と、
   を備える請求項３に記載の基板処理装置。
5. 前記工程ガス供給部と対向するように配置され、前記複数枚の基板の積載方向に沿って上下に延設される排気ダクトと、
   前記排気ダクトの下段と連通する排気ポートと、
   を更に備え、
   前記工程ガス供給部は、前記複数枚の基板の積載方向に沿って上下に延設され、
   前記工程ガスは、前記工程ガス供給部の下端から上端へと流動して前記複数の処理空間をそれぞれ経た後、前記排気ダクトの上端から下端へと流動して前記排気ポートを介して排気される請求項１に記載の基板処理装置。
6. 前記基板ボートの上段部と下段部とにはそれぞれダミー基板が積載され、
   前記複数の処理空間は、前記基板ボートの上段部と下段部との間に設けられる請求項１に記載の基板処理装置。
7. 前記希釈ガス供給部は、前記工程ガスの供給方向に対して基板の上において互いに交差する方向に前記希釈ガスを供給する請求項１に記載の基板処理装置。
8. 前記希釈ガス供給部と連結され、前記希釈ガス供給部から供給される希釈ガスの供給量を調節する制御部を更に備え、
   前記制御部は、前記下部希釈ガス供給部から供給される希釈ガスの供給量が前記上部希釈ガス供給部から供給される希釈ガスの供給量よりも多くなるように調節する請求項４に記載の基板処理装置。
9. 前記反応チューブの外部に前記複数枚の基板の積載方向に沿って設けられ、前記複数の処理空間を加熱するヒータ部を更に備え、
   前記ヒータ部は、前記上部処理空間及び下部処理空間を前記中部処理空間よりも低い温度に加熱する請求項３に記載の基板処理装置。
10. 多段に配置された複数の処理空間に複数枚の基板をそれぞれ配置するステップと、
    前記複数の処理空間に工程ガスを供給して、前記複数枚の基板の上に薄膜を成膜するステップと、
    を含み、
    前記薄膜を成膜するステップは、
    前記工程ガスを前記各処理空間内において希釈する希釈ガスを供給するステップを含む基板処理方法。
11. 前記薄膜を成膜するステップは、
    前記複数の処理空間に原料ガスを供給するステップと、
    前記複数の処理空間に残留する原料ガスをパージするステップと、
    前記複数の処理空間に反応ガスを供給するステップと、
    前記複数の処理空間に残留する反応ガスをパージするステップと、
    を更に含み、
    前記希釈ガスを供給するステップは、少なくとも前記原料ガスを供給するステップと共に行われる請求項１０に記載の基板処理方法。
12. 前記複数の処理空間は、前記複数枚の基板の積載方向に沿って、上部処理空間、中部処理空間及び下部処理空間にそれぞれ仕切られ、
    前記希釈ガスを供給するステップは、
    前記上部処理空間及び下部処理空間のうちの少なくとも一方の処理空間に前記希釈ガスを供給する請求項１０に記載の基板処理方法。
13. 前記原料ガスをパージするステップ及び前記反応ガスをパージするステップにおいて、
    前記複数の処理空間を排気する間に、前記複数の処理空間へのパージガスの供給及び停止を複数回繰り返し行う請求項１１に記載の基板処理方法。
14. 前記希釈ガス及びパージガスは、それぞれ前記原料ガス及び反応ガスに対して化学的に安定しているガスを含み、
    前記希釈ガスを供給するステップは、
    前記希釈ガスを前記パージガスとは異なる経路で処理空間に供給する請求項１３に記載の基板処理方法。
15. 前記反応ガスを供給するステップは、
    前記複数の処理空間に第１反応ガスと第２反応ガスとを同時に供給するステップと、
    前記複数の処理空間に第２反応ガスを単独で供給するステップと、
    を含む請求項１１に記載の基板処理方法。