JP2022186347A - Substrate processing apparatus and substrate processing method - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、基板処理装置及び基板処理方法に関する。 The present disclosure relates to a substrate processing apparatus and a substrate processing method.
半導体デバイスの製造工程においては、基板である半導体ウエハ(以下、ウエハと記載する)に対して各種の処理が行われる。特許文献1には基板処理装置として、ウエハの収納用の凹部が回転方向に複数設けられた回転テーブルと、原料ガス供給用のノズルと、反応ガス供給用のノズルと、を備えた成膜装置について記載されており、当該成膜装置にてALDが行われる。
2. Description of the Related Art In a manufacturing process of a semiconductor device, various kinds of processing are performed on a semiconductor wafer (hereinafter referred to as a wafer) which is a substrate.
本開示は、回転テーブルにおける凹部に基板を収納して処理するにあたり、処理の異常の発生を防止することができる技術を提供する。 The present disclosure provides a technology capable of preventing the occurrence of abnormalities in processing when substrates are stored in recesses of a rotary table and processed.
本開示の基板処理装置は、
処理容器内に設けられる回転テーブルと、
前記回転テーブルの上面に設けられ、当該回転テーブルの回転により公転するように基板を収納する凹部と、
前記回転テーブルの上方に設けられ、当該回転テーブルの回転方向の一部に処理ガスを供給して前記各基板を処理する処理ガス供給部と、
前記凹部内を排気するために上流端が当該凹部の側壁に開口し、下流端が前記回転テーブルの外周側面または上面に開口する前段排気路と、
前記処理容器に設けられ、前記前段排気路の下流端から前記処理ガスを排気するために排気機構に接続される後段排気路と、を備える。
The substrate processing apparatus of the present disclosure is
a rotary table provided in the processing container;
a concave portion provided on the upper surface of the rotary table for accommodating the substrate so as to revolve with the rotation of the rotary table;
a processing gas supply unit provided above the rotary table for supplying the processing gas to a portion of the rotary table in the rotation direction to process the substrates;
a pre-stage exhaust passage whose upstream end opens to the side wall of the recess and whose downstream end opens to the outer peripheral side surface or the upper surface of the rotary table for exhausting the interior of the recess;
a post-exhaust passage provided in the processing vessel and connected to an exhaust mechanism for exhausting the processing gas from a downstream end of the pre-exhaust passage.
本開示によれば、基板を回転テーブルにおける凹部に収納して処理するにあたり、処理の異常の発生を防止することができる。 Advantageous Effects of Invention According to the present disclosure, it is possible to prevent the occurrence of abnormalities in processing when a substrate is stored in a concave portion of a turntable and processed.
〔第1の実施形態〕
本開示の基板処理装置の第1の実施形態に係る成膜装置1について、図1の縦断側面図及び図2の横断平面図を参照しながら説明する。成膜装置1はALD(Atomic Layer Deposition)により、6つのウエハWに一括して成膜を行うことができるように構成されている。成膜装置1は、平面形状が概ね円形である真空容器(処理容器)11と、円形状の扁平な真空容器11と、真空容器11内に設けられた円板状の水平な回転テーブル2と、を備えている。真空容器11は、容器の天井部をなす天板12と、容器の底部18及び側壁19をなす容器本体13とにより構成されている。底部18の中央部は開口し、その開口は下方からカバー14により塞がれている。
[First Embodiment]
A
真空容器11内には、円板状で水平な回転テーブル2が設けられている。回転テーブル2の中心Pは平面視で真空容器11の中心と一致しており、回転テーブル2の外周側面は、真空容器11の側壁に近接している。回転テーブル2の下側の中心部は、カバー14に囲まれて設けられる回転機構15に接続されている。当該回転機構15によって、中心Pを回転中心として当該回転テーブル2は鉛直軸周りに回転する。
A disk-shaped horizontal rotary table 2 is provided in the vacuum vessel 11 . The center P of the rotary table 2 coincides with the center of the vacuum vessel 11 in plan view, and the outer peripheral side surface of the rotary table 2 is close to the side wall of the vacuum vessel 11 . A center portion of the lower side of the rotary table 2 is connected to a
回転テーブル2の上面(表面)には、回転方向(=回転テーブル2の周方向)に沿ってウエハWを各々収納するための6つの円形の凹部21が等間隔に形成されており、回転テーブル2の中心から各々等距離に配置されている。このように配置されることで回転テーブル2の回転時には、凹部21は中心Pの周りを公転する。凹部21の径は、ウエハWの径よりも若干大きい。そして各凹部21の底面上には円形の台座22が設けられており、当該台座22の上面にウエハWが水平に載置される。台座22の上面の径はウエハWの径よりも若干大きく、台座22に載置されたウエハWの周縁部と凹部21との底面の間に隙間が形成される。この隙間の形成により、回転テーブル2への載置時にウエハWが反り、ウエハWの周縁部が凹部21に対して摺動してしまうことが防止されるようにしている。
On the upper surface (surface) of the
真空容器11の側壁19には、開閉自在なウエハWの搬送口(不図示)が形成されている。真空容器11の底部18の下方には昇降機構16が設けられており、3本の昇降ピン17(図1では2本のみ表示)を昇降させる。真空容器11の底部18、凹部21の底部、台座22に縦方向に形成された貫通孔を介して昇降ピン17の上端は、台座22の上方位置と回転テーブル2の下方位置との間を昇降し、搬送口を介して真空容器11内に進入した搬送機構との間でウエハWを受け渡す。凹部21の底部の貫通孔、台座22の貫通孔については22A、2Aとして図1中に示している。
A
回転テーブル2上には、夫々回転テーブル2の外周から中心へ向かって伸びる棒状の第1の処理ガスノズル31、分離ガスノズル32、第2の処理ガスノズル33及び分離ガスノズル34が、この順で時計回りに配設されている。これらのガスノズル31~34は下方に吐出孔35を備え、回転テーブル2の径に沿って夫々ガスを吐出する。第1の処理ガス供給部である第1の処理ガスノズル31は、第1の処理ガスとして膜の原料となる原料ガスを、第2の処理ガス供給部である第2の処理ガスノズル33は第2の処理ガスとして原料ガスと反応する反応ガスを夫々吐出する。分離ガスノズル32、34はN2(窒素)ガスを吐出する。図中31Aは、第1の処理ガスノズル31に接続される第1の処理ガスの供給源、図中33Aは第2の処理ガスノズル33に接続される第2の処理ガスの供給源、図中32Aは、分離ガスノズル32、34に接続されるN2ガスの供給源である。
On the rotary table 2, rod-shaped first
真空容器11の天板12は、下方の回転テーブル2へ向けて突出するように形成された平面視扇状の突状部41、42を備えている。これら突状部41、42は、回転テーブル2の中心側から外周側へ向かうにつれて広がるように形成されており、突状部41、42は回転テーブル2の周方向に間隔を空けて配置されている。上記の分離ガスノズル32、34は、突状部41、42の下面に夫々埋設されており、平面視、当該突状部41、42を当該周方向に等分するように配置されている。
The
突状部41、42の下方領域については、分離ガスノズル32、34からN2ガスが供給される分離領域D1、D2とする。回転テーブル2の回転方向において、分離領域D1、D2間における2つの領域のうち、第1の処理ガスノズル31が設けられる領域を第1の処理領域R1、第2の処理ガスノズル33が設けられる領域を第2の処理領域R2とする。従ってこれら第1の処理領域R1、第2の処理領域R2は回転テーブル2上の回転方向における一部の領域である。分離領域D1、D2は、回転テーブル2の回転方向において第1の処理領域R1の雰囲気(第1の処理ガス雰囲気)と、第2の処理領域R2の雰囲気(第2の処理ガス雰囲気)とを、分離ガスである上記のN2ガスにより分離する。
Regions below the
また、天板12の中央部上には下方の回転テーブル2の中心部上に向う垂直流路43が形成され、ガス供給源32AよりN2ガスが供給される。そして、このN2ガスは、天板12の中央部下方に円環状に突出した環状突出部44と回転テーブル2の中心部との間の隙間(中心部流路49とする)を介して、回転テーブル2の径方向外側に流れる。このN2ガスは、回転テーブル2の中心部上での処理ガス同士の混合を防ぐパージガスである。環状突出部44の下面は、上記の分離領域D1、D2を形成する突状部41、42の下面に連続するように形成されている。
A
また、カバー14内に囲まれる空間にパージガスとしてN2ガスを供給するための下部側ガス供給管45の下流端が接続され、下部側ガス供給管45の上流端は、ガス供給源32Aに接続される。このパージガスは当該カバー14内から回転テーブル2の下方に供給され、回転テーブル2の上面から下面への処理ガスの回り込みを防止する。また、真空容器11の底部には回転テーブル2の回転方向に沿った環状空間46が設けられており、当該環状空間46にはヒーター47が配置されている。ヒーター47により、回転テーブル2上のウエハWが所望の温度になるように加熱される。
The downstream end of a lower
続いて、成膜装置1における排気用のガス流路の構成について説明するために、回転テーブル2及び真空容器11の側壁19の横断平面図である図3も参照して説明する。この流路の概略を述べると、回転テーブル2内には凹部21の側壁から回転テーブル2の外周側面へ向かってガスを排気する流路が形成され、さらに当該ガスは、その外周面から真空容器11の側壁に形成される流路を介して排気される。この真空容器11の側壁の流路は、第1の処理ガス、第2の処理ガスを独立して排気する、即ちこれらのガスが互いに混合されずに排気されるように構成されている。
Next, in order to describe the configuration of the exhaust gas flow path in the
以下、具体的な流路の構成について説明する。各凹部21の側壁のうちの回転テーブル2の周端側の部位において、当該回転テーブル2の中心Pから見て左側、右側に吸引口51A、51Bが夫々開口している。この吸引口51A、51Bから回転テーブル2の周端へ引き出されるように、流路52A、52Bが形成されている。従って、吸引口51A、51Bは流路52A、52Bの上流端をなす。流路52A、52Bは互いに区画されており、その下流側は回転テーブル2の外周側面へ向うほど、互いに離れるように形成されている。なお、流路52A、52Bのうち、平面視で時計回りに回転する回転テーブル2の回転方向下流側の流路を52Aとして図中に示している。
A specific configuration of the flow path will be described below.
流路52Aの下流端、流路52Bの下流端は、回転テーブル2の外周側面において開口部53A、開口部53Bとして夫々開口している。流路52A、52Bは扁平な形状であり、吸引口51A、51B及び開口部53A、53Bは横方向に伸びるスリット状に形成されている。また、回転テーブル2の中心Pと凹部21の中心とを結ぶ直線に対して、流路52A、52Bは互いに対称な形状をなすように形成されている。このように中心Pから見て、右側、左側に夫々設けられる流路52A、52Bは前段排気路をなしており、開口部53A、53Bは、その前段排気路の下流端をなす。
A downstream end of the
真空容器11の側壁19には、回転テーブル2の回転方向に沿って平面視、円弧状に形成されると共に当該側壁19を下方へと伸びる流路61A、61Bが各々形成されている。流路61Aの下側の円弧の一部は下方へと引き出されて真空容器11の底部に開口する排気口62Aを形成しており、当該排気口62Aには排気機構63Aが接続されている。流路61Bの下側の円弧の一部は下方へと引き出されて真空容器11の底部に開口する排気口62Bをなし、当該排気口62Bには排気機構63Bが接続されている。排気機構63A、63Bは、例えばバルブや真空ポンプを各々含む。
流路61A、61Bの夫々の高さ方向の一部が、回転テーブル2側へ引き出されるように形成され、真空容器11の側壁19の内周面において側壁吸引口64A、64Bとして開口している。従って、側壁吸引口64A、64Bは回転テーブル2の回転方向に沿って形成されたスリット状に形成されている。そして、側壁吸引口64A、64Bは、上記した回転テーブルの開口部53A、53Bと対向する高さに形成されている。側壁吸引口64Aは第1の側壁吸引口であり、側壁吸引口64Bは第2の側壁吸引口である。上記の排気機構63A、63Bにより、当該側壁吸引口64A、64Bを夫々介して真空容器11内が排気されることで、当該真空容器11内が、所望の圧力の真空雰囲気とされる。
A portion of each of the
以降は側壁吸引口64A及び流路61Aをまとめて排気路65Aとして記載し、側壁吸引口64B及び流路61Bをまとめて排気路65Bとして記載する。排気路65A、65Bは後段側排気路であり、排気路65Aは第1の後段側排気路に相当し、排気路65Bは第2の後段側排気路に相当する。排気路65A、65Bは互いに独立した(区画された)流路であり、真空容器11の周方向において、これら排気路65A、65Bを区画するために、区画部材である仕切り壁66A、66Bが設けられている。より詳しくは、仕切り壁66Aは、回転テーブル2の中心Pと分離領域D2の周方向の中心とを結ぶ直線の延長線上に設けられ、仕切り壁66Bは、中心Pと分離領域D1の周方向の中心とを結ぶ直線の延長線上に設けられている。
Hereinafter, the side
上記のように仕切り壁66A、66Bにより区画されることで、排気路65A、65Bの長さ方向の一端、他端は、分離領域D1における周方向の中心部付近、分離領域D2における周方向の中心部付近に各々位置する。より詳しく述べると、排気路65Aは第1の処理領域R1と、分離領域D1、D2の各々における第1の処理領域R1寄りの位置と、に臨む。そして、排気路65Bは第2の処理領域R2と、分離領域D1、D2の各々における第2の処理領域R2寄りの位置と、に臨む。従って、排気路65Aを構成する側壁吸引口64Aは、第1の処理領域R1及び第2の処理領域R2のうち第1の処理領域R1のみに開口し、第1の処理ガス及び第2の処理ガスのうち第1の処理ガスを選択的に排気可能に構成されている。排気路65Bを構成する側壁吸引口64Bは、第1の処理領域R1及び第2の処理領域R2のうち第2の処理領域R2のみに開口し、第1の処理ガス及び第2の処理ガスのうち第2の処理ガスを選択的に排気可能に構成されている。
By being partitioned by the
以上のような構成であるため、仕切り壁66A、66Bは、真空容器11の側壁19に回転テーブル2の回転方向に沿って形成された環状の排気路を、その回転方向に分割する区画部材である。以下、仕切り壁66Aと、回転テーブル2の凹部21に接続される流路52A、52Bとの間の幅の関係を示すために、平面図である図4を参照して説明する。ただし、本例では仕切り壁66A、66Bは互いに同様に構成されている。そのため以下の説明は、仕切り壁66Bと、流路52A、52Bとの間の幅の関係を説明したものでもある。なお、ここでいう幅は平面視で回転テーブル2の径方向に直交する長さである。仕切り壁66Aの幅L1は、上記の回転テーブル2の流路52A、52Bの下流端である開口部53A、53Bの各々の幅L2よりも小さい。また同じ凹部21に接続される開口部53Aと開口部53Bとの間の幅(間隔)L3よりも仕切り壁66A、66Bの幅L2は小さい。各幅をこのような関係とすることの利点については後述する。
Due to the configuration as described above, the
ところで上記したように、凹部21の側壁に設けた吸引口51A、51Bからガスが排気される構成とした理由について説明する。回転テーブル2の回転により、ウエハWを収納した凹部21は第1の処理領域R1、分離領域D1、第2の処理領域R2、分離領域D2を順番に繰り返し通過することになるが、仮に凹部21に吸引口51A、51Bが設けられておらず、凹部21が直接排気されない場合を考える。
Now, the reason why the gas is exhausted from the
成膜装置1では、第1の処理領域R1で第1の処理ガスが凹部21に供給される。分離領域D1を通過する際に凹部21内の第1の処理ガスは殆ど除去されるが、ウエハWの周端部と凹部21の角部とがなす比較的狭い隙間においては残留したままで、当該凹部21が第2の処理領域R2に移動することが考えられる。同様に、第2の処理領域R2で供給される第2の処理ガスが、分離領域D2で除去されきらずに凹部21内に残留したまま、当該凹部21が第1の処理領域R1へ移動することも考えられる。これらの場合には、第1の処理ガス及び第2の処理ガスのうち、凹部21内に残留した一方のガスと新たに凹部21に供給された他方のガスとが反応し、その結果としてウエハWの周端部に不要な成膜がなされる。それが原因となり、ウエハWの膜厚の面内均一性を十分に高くすることができないおそれが有る。
In the
また成膜装置1においては、ウエハWだけでなく回転テーブル2においても第1の処理ガス及び第2の処理ガスが供給されることで成膜がなされる。従って、凹部21内にも成膜がなされるが、その凹部21内に形成された膜が、成膜処理時に回転テーブル2及びウエハWが各々熱膨張することでウエハWに対して摺動し、その摺動により砕けてパーティクルとなって凹部21内に滞留してしまうおそれが有る。そして昇降ピン17がウエハWを上昇させて凹部21から取り出す際にこのパーティクルを巻き上げてしまい、当該パーティクルがウエハWの表面に付着してしまうおそれが有る。その他には、成膜処理中にウエハWの裏面側の圧力が表面側の圧力よりも高くなる状態が発生し、ウエハWが凹部21から脱離してしまう不具合が発生することが考えられる。
In the
それらの各不具合の発生を防止するために凹部21内が排気され、滞留した処理ガス、発生したパーティクルが各々除去されると共に、ウエハWの下面側の圧力が低減される構成とすることが考えられる。その排気を行うにあたり、凹部21の底部に貫通孔を形成し、当該貫通孔を介して凹部21内のガスが回転テーブル2の下方を介して排気される構成としたとする。
In order to prevent these problems from occurring, it is conceivable to employ a configuration in which the interior of the
しかしそのように構成した場合、第1の処理領域R1に位置する凹部21の貫通孔、第2の処理領域R2に位置する凹部21の貫通孔から夫々第1の処理ガス、第2の処理ガスが回転テーブル2の下方に流れて互いに反応してパーティクルを生じ、それがウエハWに付着してしまうおそれが有る。また、回転テーブル2の下方領域はヒーター47に比較的近いため温度が高い。そのため第1の処理ガスが熱分解し、その分解生成物が真空容器11の底部18に成膜されることが考えられる。そうなると、その分解生成物の膜からパーティクルが生じたり、本来は成膜がなされない領域に成膜がなされることでメンテナンスの手間が増えたりすることが考えられる。
However, when configured in such a manner, the first processing gas and the second processing gas are respectively supplied from the through-hole of the
以上に述べた不具合を防ぐために成膜装置1においては、凹部21の側壁に吸引口51A、51Bを設け、回転テーブル2の外周から真空容器11の側壁19へ向うように排気が行われるようにしている。そして真空容器11から排気されるまでに第1の処理ガス、第2の処理ガスが互いに混合されてパーティクルの発生を防止するために、既述したように第1の処理ガス、第2の処理ガスは夫々排気路65A、65Bに夫々個別に排気されるようにしている。
In order to prevent the problems described above, the
ところで図1に示すように成膜装置1には、装置の各部の動作のコントロールを行うためのコンピュータからなる制御部10が設けられている。この制御部10はプログラムを備えている。そして当該プログラムにより、昇降機構16による昇降ピン17の昇降、回転機構15による回転テーブル2の回転数、ガス供給源31A、32A、33Aから装置の各部へのガスの給断などの各動作が制御されるように、装置の各部に制御信号が送信される。このプログラムは、ハードディスク、コンパクトディスク、メモリカード、DVDなどの記憶媒体に格納された状態で、コンピュータにインストールされる。
By the way, as shown in FIG. 1, the
続いて、成膜装置1の動作について図5、図6の装置の縦断側面図及び図7~図12の装置の概略横断平面図を参照して説明する。本例では、第1の処理ガスとしてはBTBAS(ビスターシャルブチルアミノシラン)ガス、第2の処理ガスとしてはO3ガスが用いられ、ウエハWにSiO2膜が成膜されるものとする。図7では、回転テーブル2上に供給される各ガスの流れを矢印で示している。なお、6つの凹部21に収納されるウエハWについては互いに同様に処理されるので、以下の説明では6つの凹部21のうちの1つを21Aとして、当該凹部21A内のウエハWの様子と当該凹部21Aに接続される流路52A、52Bの様子とを中心に説明する。図8~図12では凹部21Aに接続される流路52A、52Bにおけるガス流れのみ矢印で示し、他の凹部21に接続される流路52A、52Bにおけるガス流れの表示は省略している。
Next, the operation of the
また、図5、図6では回転テーブル2の径方向におけるガスの流れを示しており、回転テーブル2上に供給される処理ガスを実線の矢印で、回転テーブル2の下方に供給されるパージガスの流れを点線の矢印で夫々示している。この図5、図6では代表して、第1の処理領域R1におけるガス流れを示しているが、第2の処理領域R2における回転テーブル2の径方向のガス流れも第1の処理領域R1と同様である。また、分離領域D1、D2においては回転テーブル2上を処理ガスの代わりに分離ガスとしてN2ガスが流れることを除いて、径方向のガス流れは処理領域R1、R2の径方向のガス流れと同様である。なお図5は図2のA-A′矢視断面であり、凹部21の周縁に沿った断面を示している。図6は図2のB-B′矢視断面であり、凹部21の直径に沿った断面を示している。
5 and 6 show the gas flow in the radial direction of the
先ず、ヒーター47により回転テーブル2が加熱された状態で、当該回転テーブル2の間欠的な回転と昇降ピン17の昇降との協働により、凹部21に順次ウエハWが載置され、当該ウエハWが所望の温度に加熱される。その一方で排気機構63A、63Bにより排気路65A、65Bから真空容器11内が排気されて、所望の圧力の真空雰囲気となる。そして分離ガスノズル32、34、中心部流路49、下部側ガス供給管45の各々からN2ガスが供給される。
First, in a state where the
分離ガスノズル32、34から供給されたN2ガスは分離ガスとして、分離領域D1、D2を周方向に広がった後に回転テーブル2の外周へ流れる。この外周へと向かう分離ガスについて、その一部は回転テーブル2の上面に沿って流れることで当該外周へと向かい、他の一部は凹部21内に進入して当該凹部21に接続される流路52A、52Bを通流することで当該外周へ向かう。そして外周へ向かった分離ガスは、排気路65A、65Bに流入して除去される。排気路65A、65Bは既述のように配置されているために、各分離領域D1、D2の周方向において、第1の処理領域R1寄りに流れた分離ガスは排気路65Aから排気され、第2の処理領域R2寄りに流れた分離ガスは排気路65Bから除去される。一方、中心部流路49から回転テーブル2の中心部上に供給されたN2ガス、下部側ガス供給管45から回転テーブル2の下方の中心部に供給されたN2ガスは各々パージガスとして、回転テーブル2の外周へ流れ、排気路65A、65Bに流入して除去される。なお、回転テーブル2上に供給されたパージガスは分離ガスと同様に、その一部は流路52A、52Bを流通して排気路65A、65Bへと向かう。
The N 2 gas supplied from the
例えば凹部21A全体が図8に示すように分離領域D2に位置しており、凹部21Aに接続される流路52Aの下流端である開口部53A、流路52Bの下流端である開口部53Bは、排気路65B、65Aに夫々面した状態となっているとする。その状態から回転テーブル2が回転を開始して凹部21Aが公転すると共に、第1の処理ガスノズル31、第2の処理ガスノズル33から夫々回転テーブル2上にBTBASガス、O3ガスが供給される。これらBTBASガス及びO3ガスについては既述した分離ガスと同様、その一部は回転テーブル2の上面に沿って回転テーブル2の外周へ流れて排気され、他の一部は凹部21に流入し、流路52A、52Bを介して排気される。上記したようにBTBASガスについては排気路65Aへ、O3ガスについては排気路65Bへ夫々流れて排気される。
For example, the
回転テーブル2の回転によって凹部21Aの回転方向下流側が第1の処理領域R1に進入し、開口部53A、53Bの両方が排気路65Aに面した状態となる。そして凹部21Aの回転方向の下流側にBTBASガスが供給され、当該BTBASガスは流路52Aに流入し、排気路65Aから排気される(図9)。さらに回転テーブル2が回転して、凹部21A全体が第1の処理領域R1に位置し、ウエハWの表面全体にBTBASガスが吸着する。そして凹部21Aに流入した余剰のBTBASガスについては、流路52A、52Bから排気路65Aへ流入する(図10)。なお図5、図6は、この状態における凹部21Aの周囲のガス流れを示している。
As the rotary table 2 rotates, the downstream side of the
回転テーブル2が回転を続けて凹部21Aの回転方向下流側が分離領域D1に進入し、凹部21Aに流入した分離ガスが流路52Aから排気路65Aへ流れて排気される(図11)。そして、さらに回転テーブル2が回転して凹部21A全体が分離領域D1に位置すると共に、開口部53Aが排気路65Bに面した状態となる(図12)。その状態において凹部21Aに流入した分離ガスは、流路52A、52Bを夫々介して排気路65A、65Bに向けて流れる。この分離ガスの流れにより、第1の処理領域R1にて凹部21Aに供給されたBTBASガスについてはパージされ、凹部21A内のガスが、BTBASガスから分離ガスに置換される。
As the rotary table 2 continues to rotate, the downstream side of the
続いて、凹部21Aの回転方向下流側が第2の処理領域R2に進入し、開口部53A、53Bの両方が排気路65Bに面した状態となる。そして凹部21Aの回転方向の下流側にO3ガスが供給され、当該O3ガスは流路52Aに流入し、排気路65Bから排気される(図13)。さらに回転テーブル2が回転して、凹部21A全体が第2の処理領域R2に位置し、ウエハWの表面全体にO3ガスが供給され、吸着されたBTBASガスと反応して、SiO2層が形成される。そして、凹部21Aに流入した余剰のO3ガスについては、流路52A、52Bから排気路65Bへ流入する(図14)。
Subsequently, the downstream side of the
そして、回転テーブル2が回転を続けて凹部21Aの回転方向下流側が分離領域D2に進入し、凹部21Aに流入した分離ガスが流路52Aから排気路65Bへ流れて排気される(図15)。そして、さらに回転テーブル2が回転して凹部21A全体が分離領域D2に位置すると共に、開口部53Aが排気路65Aに面した状態となる。つまり、図8で示した状態に戻る。この状態において、凹部21Aに流入した分離ガスは、流路52A、52Bを夫々介して排気路65B、65Aに向けて流れる。この分離ガスの流れにより、第2の処理領域R2にて凹部21Aに供給されたO3ガスについてはパージされ、凹部21A内のガスは、O3ガスから分離ガスに置換される。
Then, as the rotary table 2 continues to rotate, the downstream side of the
以降も回転テーブル2の回転が続けられ、凹部21Aは第1の処理領域R1、分離領域D1、第2の処理領域R2、分離領域D2をこの順に繰り返し通過する。それによって、凹部21A内のウエハWにはSiO2層が堆積し、SiO2膜となる。凹部21A以外の他の凹部21内のウエハWについても、公転が開始される位置の違いを除いて凹部21A内のウエハWと同様に処理を受け、SiO2膜が形成される。各ウエハWのSiO2膜の膜厚が所望の大きさとなると、各ガスの供給が停止し、回転テーブル2の間欠的な回転と昇降ピン17の昇降とにより、ウエハWが凹部21から搬出される。
The rotation of the
上記のように成膜装置1については、回転テーブル2上に形成された凹部21内にウエハWを収納し、当該凹部21を第1の処理領域R1、第2の処理領域R2を繰り返し通過させてALDによる成膜を行う。その際に、凹部21の側壁に開口する流路52A、52Bを介して、真空容器11の側壁に形成される排気路65A、65Bより、当該凹部21内が排気される。そのように凹部21内が排気されることで、上記した凹部21内の処理ガスの残留に起因するウエハWの周端部への成膜、ウエハWと凹部21との摺動により発生したパーティクルの当該ウエハWへの付着、ウエハWの凹部21からの脱離が抑制される。そして凹部21内は当該凹部21の側壁に開口する吸引口51A、51Bから排気される。そのため凹部21の底部から回転テーブル2の下方に排気する場合に比べて、回転テーブル2の下方における第1の処理ガスと第2の処理ガスとの反応によるパーティクルの発生や、第1の処理ガスの熱分解による成膜及びその熱分解により生じた膜からのパーティクルの発生が防止される。
As described above, in the
また、凹部21が排気されることで、当該凹部21の深さについては比較的大きくても第1の処理ガス及び第2の処理ガスの残留が防止されることになる。ウエハWが回転テーブル2に載置直後に熱によって比較的大きな反りが生じ、その後に時間が経過することでその反りが緩和される場合が有る。反りによって凹部21からウエハWが突出していると、回転テーブル2の回転中に曝される気流により、ウエハWが凹部21内から脱離してしまうおそれが有るので、そのように反りが緩和するまで処理を開始するタイミングを遅らせることになる。しかし、凹部21の深さを比較的大きくすることで、反りが比較的大きくても凹部21内にウエハWが収まるので、速やかに成膜装置1による処理を開始することができる。従って凹部21を排気する成膜装置1によれば、ウエハWの処理効率が高められるという利点も有る。
Further, by evacuating the
また、上記のように回転テーブル2の凹部21の側壁から排気を行うにあたり、真空容器11の側壁19において、仕切り壁66A、66Bによって互いに区画された排気路65A、65Bが形成される。排気路65Aは第1の処理領域R1及び第2の処理領域R2のうち、第1の処理領域R1のみに面しており、排気路65Bは第1の処理領域R1及び第2の処理領域R2のうち第2の処理領域R2のみに面している。そして凹部21に接続される流路52A、52Bを介して、第1の処理ガスは第1の処理領域R1から排気路65Aに、第2の処理ガスは第2の処理領域R2から排気路65Bに夫々排気される構成となっている。従って、第1の処理ガス、第2の処理ガスは互いに接することなく排気されるので、これらの処理ガスの混合によるパーティクルの発生及び当該パーティクルのウエハWへの付着がより確実に抑制される。
Further, when exhausting from the side wall of the
ところで回転テーブル2において凹部21に接続される流路として流路52A、52Bのうちの一方のみを設けてもよい。そのように1つのみ流路52(52Aまたは52B)を設けるにあたり、図4で述べたように流路52の下流端の開口部53(53Aまたは53B)の幅L2は、仕切り壁66(66Aまたは66B)の幅L1よりも大きい。従って回転テーブル2の回転中に、開口部53が仕切り壁66に重なるタイミングであっても、開口部53は仕切り壁66に塞がれず、当該開口部53を介して排気路65Aまたは65Bから排気を行うことができる。即ち、回転テーブル2の回転中に、常時凹部21内が排気されることで、凹部21における排気圧の変動及び流路52から凹部21へのガスの逆流が防止される。従って、ウエハWの面内における処理ガスの分布の偏りや凹部21内の処理ガスの残留が抑制されるので、ウエハWの面内における膜厚分布の均一性がより高まると共に、ウエハWへのパーティクルの付着がより確実に抑制される。
By the way, only one of the
なお、上記の成膜装置1では凹部21に接続される流路について複数(52A、52Bの2つ)設けている。このように複数の流路を設けることで凹部21内のガスの置換が、より速やかに行われるため好ましい。また、上記したように流路52Aと流路52Bとの間の幅L3>仕切り壁66A、66Bの幅L1である。従って、回転テーブル2の回転中に、回転テーブル2の中心Pから見て排気口62Aと62Bとの間と、仕切り壁66Aあるいは66Bが並んだときには、排気口62A、62Bの両方から排気される。即ち、回転テーブル2の中心Pから見て、排気口62A、62Bが仕切り壁66A、66Bに重なる期間は短く抑えられ、凹部21内が効率良く排気される。
In addition, in the
〔第2の実施形態〕
続いて第2の実施形態に係る成膜装置7について、成膜装置1との差異点を中心に説明する。この成膜装置7については凹部21内のガスの排気経路について成膜装置1とは異なっている。その概略を述べると、凹部21の側壁に接続される流路の下流端は、回転テーブルの上面に開口しており、凹部21内のガスは真空容器11の天板12に設けられる排気路を介して真空容器11の外部へと排気される。
[Second embodiment]
Next, a
図16は成膜装置7の縦断斜視図である。また、この成膜装置7に設けられる回転テーブルを20とすると、図17は回転テーブル20及び真空容器11における天板12の縦断側面図であり、図18は回転テーブル20の平面図である。そして図19は、天板12の横断平面図である。回転テーブル20は回転テーブル2と同様に凹部21を備えており、各凹部21には流路52A、52Bが接続されている。流路52A、52Bの下流側は上方へ向うように屈曲され、各々の下流端である開口部53A、53Bは、回転テーブル20の上面に開口している。この第2の実施形態では、当該開口部53A、53Bを周端側開口部53A、53Bと記載する。これらの周端側開口部53A、53Bは、各々回転テーブル20の周に沿って伸びるスリットとして形成されており、回転テーブル20の中心Pから等距離に位置している。
FIG. 16 is a longitudinal perspective view of the
また、凹部21の側壁における回転テーブル20の中心P寄りの部位に、当該中心Pから見て左右に吸引口が開口している。これらの吸引口から中心Pに各々向う流路55A、55Bが形成されており、当該流路55A、55Bの下流側は上方へ向けて屈曲されている。そして流路55A、55Bの下流端は夫々中心側開口部56A、56Bとして、回転テーブル20の上面に開口している。当該中心側開口部56A、56Bは、各々回転テーブル2の周に沿って伸びるスリットとして形成されており、回転テーブル2の中心Pから等距離に位置している。以上に述べた回転テーブル20に形成される流路52A、52B、55A、55Bは、前段側流路に相当する。図18においては6つの凹部21のうちの1つに接続された各流路におけるガスの流れを鎖線の矢印で示している。流路52A、52Bが前段周端側排気路であり、その下流端をなす周端側開口部53A、53Bが第1の開口部である。また、流路55A、55Bが前段中心側排気路であり、その下流端をなす中心側開口部56A、56Bが第2の開口部である
In addition, suction ports are opened on the left and right sides of the center P of the rotary table 20 in the side walls of the
天板12の下面の周端部には周端側天井吸引口71A、71Bが開口し、天板12の下面の中心部には中心側天井吸引口72A、72Bが開口している。周端側天井吸引口71A、71Bは、各々回転テーブル20の周方向に沿ったスリット状に形成されており、互いに区画されると共に、当該回転テーブル20の周端側開口部53A、53Bに対向する。また、周端側天井吸引口71A、71Bの一端、他端は、分離領域D1の周方向の中心部、分離領域D2の周方向の中心部に夫々位置している。以上のような構成であるため、円環状の吸引口が2つに分割されることで周端側天井吸引口71A、71Bが形成されているとも言える。中心側天井吸引口72A、72Bは、各々回転テーブル20の周方向に沿ったスリット状に形成されており、互いに区画されると共に、当該回転テーブル20の中心側開口部56A、56Bに対向する。また、中心側天井吸引口72A、72Bの一端、他端は、分離領域D1の周方向の中心、分離領域D2の周方向の中心に夫々位置している。以上のような構成であるため、円環状の吸引口が2つに分割されることで中心側天井吸引口72A、72Bが形成されているとも言える。
Peripheral edge side
以上のように天板12には各吸引口が形成されるので、周端側天井吸引口71A及び中心側天井吸引口72Aは、第1の処理領域R1及び第2の処理領域R2のうち、第1の処理領域R1のみに開口する。そして周端側天井吸引口71B及び中心側天井吸引口72Bは、第1の処理領域R1及び第2の処理領域R2のうち第2の処理領域R2のみに開口する。
Since each suction port is formed in the
また、天板12には、当該天板12を径方向に伸びると共に互いに区画された接続路73A、73Bが各々複数形成されている。なお、接続路73A、73Bは天板12に埋設されており、従って天板12の下面には開口していない。接続路73Aは周端側天井吸引口71Aと中心側天井吸引口72Aとを接続し、接続路73Bは周端側天井吸引口71Bと中心側天井吸引口72Bとを互いに接続する。この成膜装置7においては、排気機構63Aに接続される排気口62A及び排気機構63Bに接続される排気口62Bが、天板12に各々設けられており、排気口62Aは平面視で周端側天井吸引口71Aの長さ方向の一部に重なり、排気口62Bは平面視で周端側天井吸引口71Bの長さ方向の一部に重なる。このように回転テーブル2及び天板12に流路が形成されているため、第1の処理ガス、第2の処理ガスについては、排気口62A、62Bによって夫々独立して排気される。
A plurality of connecting
図17では第1の処理領域R1におけるガスの流れを示している。第1の処理ガスについては実線で示し、回転テーブル20の中心部上に供給されたパージガスの流れ及び回転テーブル20の下方側に供給されたパージガスの流れについては点線で示している。上記したように凹部21内に供給された第1の処理ガスについては、回転テーブル20の周端側開口部53A及び53Bから周端側天井吸引口71Aに排気されると共に、回転テーブル20の中心側開口部56A及び56Bから、中心側天井吸引口72Aに吸引される。中心側天井吸引口72Aに吸引された第1の処理ガスについては、接続路73Aを介して周端側天井吸引口71Aに流れる。
FIG. 17 shows the gas flow in the first processing region R1. The first process gas is indicated by a solid line, and the flow of purge gas supplied above the center portion of the
また回転テーブル2の下方に供給されたパージガスは、当該回転テーブル20の外周側面を介して上面に回り込み、周端側天井吸引口71Aに吸引される。回転テーブル2の中心部上に供給されたパージガスは中心側天井吸引口72Aにより吸引され、第1の処理ガスと同様、接続路73Aを介して周端側天井吸引口71Aに流れる。このように周端側天井吸引口71Aに流れた各ガスは、排気口62Aから除去される。
Further, the purge gas supplied to the lower part of the rotary table 2 flows around the upper surface of the rotary table 20 via the outer peripheral side surface, and is sucked into the peripheral edge side
なお、第2の処理領域R2に供給される第2の処理ガスについては、第1の処理領域R1に開口する周端側天井吸引口71A及び中心側天井吸引口72Aの代わりに、第2の処理領域R2に開口する周端側天井吸引口71B及び中心側天井吸引口72Bに流れて排気される。そのような差違を除いて、第2の処理領域R2のガス流れは、第1の処理領域R1のガス流れと同様である。分離領域D1、D2のガス流れについては、分離ガスが当該分離領域D1、D2に開口する周端側天井吸引口71A、71B、中心側天井吸引口72A、72Bに排気されることを除いて、既述した第1の処理領域R1のガス流れと同様である。
As for the second processing gas supplied to the second processing region R2, instead of the peripheral edge side
この成膜装置7においても、第1の処理ガス、第2の処理ガスが互いに混合されずに凹部21の側壁から排気口62A、62Bへ向けて排気されることで、成膜装置1と同様の効果を奏する。また、この成膜装置7では、凹部21内の雰囲気を回転テーブル2の周端部側、中心部側の両方から排気できるように流路52(52A及び52B)と流路55(55A及び55B)とを設けている。このような構成により、凹部21内のガスの置換効率が高くなり、上記した凹部21に処理ガスが残留することによるウエハWの端部への成膜をより確実に抑制することができる。ただし、流路52、55のうちの一方のみを設けて、当該流路を介して凹部21が排気される構成としてもよい。その場合、天板12の吸引口については周端側天井吸引口71A、71B、中心側天井吸引口72A、72Bのうち、その流路に対応して上方に位置するもののみを設けるようにすればよい。
In the
第1及び第2の実施形態において、第1の処理ガス及び第2の処理ガスについては、ガス供給部である第1の処理ガスノズル31及び第2の処理ガスノズル33により吐出されるものとして示したが、そのような構成には限られない。例えばその下面が回転テーブル2、20に対向するように構成されたシャワーヘッドをガス供給部として第1の処理領域R1、第2の処理領域R2に夫々設けて、各シャワーヘッドからガスを吐出して処理を行ってもよい。また、第1の処理ガス、第2の処理ガスとしてはALDにより成膜を行う各種のガスを用いることができ、既述した例には限られない。従って、ウエハWに形成する膜としてもSiO2膜としては限られない。例えば、第1の処理ガスとしてはシリコンを含有するガスを用い、第2の処理ガスとしては窒素を含有するガスを用いて、窒化シリコン膜をウエハWに形成してもよい。
In the first and second embodiments, the first processing gas and the second processing gas are shown as being discharged by the first
なお、基板処理装置を成膜装置として構成した例を示したが、そのような成膜装置として構成することには限られない。処理ガスをプラズマ化して当該プラズマによってウエハWに形成されている膜を改質したり、エッチングを行ったりする装置に本技術を適用してもよい。ただし第1の処理ガス、第2の処理ガスにより成膜を行う成膜装置に本技術を適用することで、上記したようにこれらの処理ガスの不要な混合を防止することができるので有利である。また上記の例では、凹部21内の台座22にウエハWが載置される構成であるが、凹部21の底面上にウエハWが直接載置される構成であってもよい。
Although an example in which the substrate processing apparatus is configured as a film formation apparatus has been shown, the configuration is not limited to such a film formation apparatus. The present technology may be applied to an apparatus that transforms a processing gas into plasma and modifies or etches a film formed on a wafer W by the plasma. However, by applying the present technology to a film forming apparatus that forms films using a first processing gas and a second processing gas, it is possible to prevent unnecessary mixing of these processing gases as described above, which is advantageous. be. In the above example, the wafer W is placed on the
なお、今回開示された実施形態は、全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。上記の実施形態は、添付の特許請求の範囲及びその趣旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更あるいは組み合わせがなされてもよい。 In addition, the embodiment disclosed this time should be considered as an example and not restrictive in all respects. The above embodiments may be omitted, substituted, changed or combined in various ways without departing from the scope and spirit of the appended claims.
R1 第1の処理領域
W ウエハ
1 成膜装置
11 真空容器
2 回転テーブル
21 凹部
31、33 処理ガスノズル
52A、52B 流路
63A、63B 排気機構
65A、65B 排気路
R1 First processing
Claims (9)
前記回転テーブルの上面に設けられ、当該回転テーブルの回転により公転するように基板を収納する凹部と、
前記回転テーブルの上方に設けられ、当該回転テーブルの回転方向における一部の領域に処理ガスを供給して前記各基板を処理する処理ガス供給部と、
前記凹部内を排気するために上流端が当該凹部の側壁に開口し、下流端が前記回転テーブルの外周側面または上面に開口する前段排気路と、
前記処理容器に設けられ、前記前段排気路の下流端から前記処理ガスを排気するために排気機構に接続される後段排気路と、を備える基板処理装置。 a rotary table provided in the processing container;
a concave portion provided on the upper surface of the rotary table for accommodating the substrate so as to revolve with the rotation of the rotary table;
a processing gas supply unit provided above the turntable for processing the substrates by supplying a processing gas to a partial area in the rotation direction of the turntable;
a pre-stage exhaust passage whose upstream end opens to the side wall of the recess and whose downstream end opens to the outer peripheral side surface or the upper surface of the rotary table for exhausting the interior of the recess;
a post-stage exhaust path provided in the processing container and connected to an exhaust mechanism for exhausting the processing gas from a downstream end of the pre-stage exhaust path.
前記回転テーブルの前記回転方向における第1の処理領域に第1の処理ガスを供給する第1の処理ガス供給部と、
前記回転方向において第1の処理領域から離れた第2の処理領域に第2の処理ガスを供給する第2の処理ガス供給部と、
前記第1の処理領域の雰囲気と前記第2の処理領域の雰囲気とを分離するために、前記回転方向における第1の処理領域と第2の処理領域との間の分離領域に互いの雰囲気を分離するための分離ガスを供給する分離ガス供給部と、が設けられる請求項1記載の基板処理装置。 The processing gas supply unit
a first processing gas supply unit that supplies a first processing gas to a first processing region in the rotation direction of the rotary table;
a second processing gas supply unit that supplies a second processing gas to a second processing region remote from the first processing region in the direction of rotation;
In order to separate the atmosphere of the first processing region and the atmosphere of the second processing region, atmospheres are separated from each other in a separation region between the first processing region and the second processing region in the rotation direction. 2. The substrate processing apparatus according to claim 1, further comprising a separation gas supply unit for supplying a separation gas for separation.
前記後段排気路は、前記処理容器の側壁に設けられると共に、前記回転テーブルの回転方向に沿って設けられる側壁吸引口を備える請求項2記載の基板処理装置。 the downstream side of the pre-stage exhaust passage is open to the outer peripheral side surface of the rotary table;
3. The substrate processing apparatus according to claim 2, wherein said post-stage exhaust path is provided on a side wall of said processing container and includes a side wall suction port provided along the rotation direction of said turntable.
前記第1の後段排気路、前記第2の後段排気路は、前記側壁吸引口として第1の側壁吸引口、第2の側壁吸引口を夫々備え、
前記第1の処理ガス及び前記第2の処理ガスのうち第1の処理ガスを選択的に前記第1の後段排気路にて排気するために、前記第1の側壁吸引口は前記第1の処理領域及び前記第2の処理領域のうち前記第1の処理領域のみに開口し、
前記第1の処理ガス及び前記第2の処理ガスのうち第2の処理ガスを選択的に前記第2の後段排気路にて排気するために、前記第2の側壁吸引口は前記第1の処理領域及び前記第2の処理領域のうち前記第2の処理領域のみに開口し、
前記区画部材は前記回転テーブルの回転中心から見て前記各分離領域の延長方向に位置する請求項3記載の基板処理装置。 In a plan view, the post-exhaust passage is formed by dividing an annular flow passage along the rotation direction in the side wall of the processing container by a dividing member in the rotation direction. Equipped with a post-stage exhaust path of
the first post-stage exhaust path and the second post-stage exhaust path are provided with a first side wall suction port and a second side wall suction port, respectively, as the side wall suction port;
In order to selectively exhaust the first processing gas out of the first processing gas and the second processing gas through the first post-exhaust passage, the first side wall suction port is provided in the first processing gas. opening only in the first processing region of the processing region and the second processing region;
In order to selectively exhaust the second processing gas out of the first processing gas and the second processing gas through the second post-exhaust passage, the second side wall suction port is provided in the first processing gas. opening only in the second processing region of the processing region and the second processing region;
4. The substrate processing apparatus according to claim 3, wherein said partitioning member is positioned in an extending direction of said separation areas when viewed from the center of rotation of said rotary table.
前記前段側排気路の下流端は、前記天井吸引口に対向する請求項2記載の基板処理装置。 The post-stage exhaust path includes a ceiling suction port provided in the ceiling of the processing container,
3. The substrate processing apparatus according to claim 2, wherein a downstream end of said front-stage exhaust path faces said ceiling suction port.
前記前段中心側排気路の下流端、前記前段周端側排気路の下流端は、
前記回転テーブルの中心側、周端側に夫々第1の開口部、第2の開口部として開口し、
前記天井部の前記後段側排気路は、前記天井吸引口として互いに区画される第1の天井吸引口、第2の天井吸引口を夫々備え、
前記第1の天井吸引口は、前記第1の処理ガス及び前記第2の処理ガスのうち第1の処理ガスを選択的に排気するために前記第1の処理領域のみに開口し、
前記第2の天井吸引口は、前記第1の処理ガス及び前記第2の処理ガスのうち第2の処理ガスを選択的に排気するために前記第2の処理領域のみに開口する請求項7記載の基板処理装置。 the front-stage-side exhaust path includes a front-stage center-side exhaust path and a front-stage peripheral-end-side exhaust path provided respectively on the center side and the peripheral end side of the rotary table with respect to the recess;
The downstream end of the front-stage center-side exhaust passage and the downstream end of the front-stage peripheral-end-side exhaust passage are
A first opening and a second opening are formed on the center side and the peripheral end side of the rotary table, respectively;
the rear-stage exhaust path of the ceiling portion includes a first ceiling suction port and a second ceiling suction port that are partitioned from each other as the ceiling suction port,
the first ceiling suction port is open only to the first processing area for selectively exhausting a first processing gas out of the first processing gas and the second processing gas;
8. The second ceiling suction port opens only to the second processing area for selectively exhausting the second processing gas out of the first processing gas and the second processing gas. A substrate processing apparatus as described.
前記回転テーブルの上面に設けられる凹部に基板を収納し、前記回転テーブルの回転により当該基板を公転させる工程と、
前記回転テーブルの上方に設けられる処理ガス供給部により、当該回転テーブルの回転方向における一部の領域に処理ガスを供給して前記各基板を処理する工程と、
上流端が前記凹部の側壁に開口し、下流端が前記回転テーブルの外周側面または上面に開口する前段排気路により当該凹部内を排気する工程と、
前記処理容器に設けられる後段排気路を排気機構により排気し、前段排気路の下流端から前記処理ガスを排気する工程と、
を備える基板処理方法。 a step of rotating a rotary table provided in the processing vessel;
a step of storing a substrate in a recess provided on the upper surface of the rotary table and revolving the substrate by rotating the rotary table;
a step of supplying a processing gas to a partial region in the rotation direction of the turntable from a processing gas supply unit provided above the turntable to process each of the substrates;
a step of exhausting the interior of the recess through a pre-stage exhaust passage whose upstream end opens to the side wall of the recess and whose downstream end opens to the outer peripheral side surface or the upper surface of the rotary table;
a step of exhausting a post-stage exhaust passage provided in the processing container by an exhaust mechanism to exhaust the processing gas from a downstream end of the pre-stage exhaust passage;
A substrate processing method comprising:
Priority Applications (1)
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JP2021094514A JP2022186347A (en) | 2021-06-04 | 2021-06-04 | Substrate processing apparatus and substrate processing method |
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Legal Events
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