JP2023113477A - Substrate processing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、基板処理装置に関する。 The present invention relates to a substrate processing apparatus.
複数の基板に対して、例えばエッチング処理や成膜処理等の基板処理を一括で行う、バッチ式の基板処理装置が知られている。かかる基板処理装置は、例えば、複数の基板を上下方向に間隔を空けて基板保持具によって保持し、基板保持具の側方に配置された吐出ノズルから複数の基板に向けてガスを吐出することで、ガスに応じた基板処理を行う。吐出ノズルから吐出されるガスは、基板保持具を挟んで吐出ノズルとは反対側に配置された排気ノズルから排気される。 2. Description of the Related Art Batch-type substrate processing apparatuses are known that collectively perform substrate processing such as etching processing and film forming processing on a plurality of substrates. In such a substrate processing apparatus, for example, a plurality of substrates are held at intervals in the vertical direction by a substrate holder, and gas is discharged toward the plurality of substrates from discharge nozzles arranged on the side of the substrate holder. , the substrate is processed according to the gas. Gas ejected from the ejection nozzle is exhausted from an exhaust nozzle arranged on the opposite side of the substrate holder from the ejection nozzle.
ところで、吐出ノズルから複数の基板に向けてガスを吐出する基板処理装置では、基板処理の面内均一性が損なわれるという問題がある。すなわち、吐出ノズルから複数の基板に向けてガスを吐出する場合、各基板の吐出ノズルと対向する外周部近傍においては、各基板の中心部と比べてガスの流速が増大する。このように、各基板の面内においてガスの流速が不均一となることで、基板処理の面内均一性が低下するおそれがある。 By the way, in a substrate processing apparatus that discharges gas from a discharge nozzle toward a plurality of substrates, there is a problem that in-plane uniformity of substrate processing is impaired. That is, when the gas is discharged from the discharge nozzle toward a plurality of substrates, the flow velocity of the gas increases in the vicinity of the outer peripheral portion facing the discharge nozzle of each substrate compared to the central portion of each substrate. In this way, the non-uniform flow velocity of the gas within the surface of each substrate may reduce the in-plane uniformity of the substrate processing.
開示の技術は、上記に鑑みてなされたものであって、基板処理の面内均一性を向上させることができる基板処理装置を提供することを目的とする。 The disclosed technique has been made in view of the above, and an object thereof is to provide a substrate processing apparatus capable of improving in-plane uniformity of substrate processing.
本願の開示する基板処理装置は、一つの態様において、基板保持具と、吐出ノズルと、排気ノズルとを有する。基板保持具は、複数の基板を上下方向に間隔を空けて保持する。吐出ノズルは、基板保持具の側方に配置され、基板保持具に保持された複数の基板に向かう方向とは異なる方向にガスを吐出する。排気ノズルは、基板保持具を挟んで吐出ノズルとは反対側に配置され、吐出ノズルから吐出されるガスを排気する。 A substrate processing apparatus disclosed in the present application, in one aspect, has a substrate holder, an ejection nozzle, and an exhaust nozzle. The substrate holder holds a plurality of substrates at intervals in the vertical direction. The discharge nozzle is arranged on the side of the substrate holder and discharges gas in a direction different from the direction toward the plurality of substrates held by the substrate holder. The exhaust nozzle is arranged on the side opposite to the ejection nozzle with the substrate holder interposed therebetween, and exhausts the gas ejected from the ejection nozzle.
本願の開示する基板処理装置の一つの態様によれば、基板処理の面内均一性を向上させることができる、という効果を奏する。 According to one aspect of the substrate processing apparatus disclosed in the present application, it is possible to improve the in-plane uniformity of substrate processing.
以下に、本願の開示する基板処理装置の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態により開示技術が限定されるものではない。また、各実施形態は、処理内容を矛盾させない範囲で適宜組み合わせることが可能である。また、以下の各実施形態において同一の部位には同一の符号を付し、重複する説明は省略される。 An embodiment of a substrate processing apparatus disclosed in the present application will be described in detail below with reference to the drawings. Note that the disclosed technology is not limited by this embodiment. Further, each embodiment can be appropriately combined within a range that does not contradict the processing contents. Also, in each of the following embodiments, the same parts are denoted by the same reference numerals, and overlapping descriptions are omitted.
(第1実施形態)
[基板処理装置の構成]
図1は、第1実施形態に係る基板処理装置100の構成の一例を示す図である。図1に示すように、基板処理装置100は、例えば半導体ウエハ等の複数の基板Wに対して、例えばエッチング処理や成膜処理等の基板処理を一括で行うことができるバッチ式の基板処理装置として構成される。
(First embodiment)
[Configuration of substrate processing apparatus]
FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of a
基板処理装置100は、加熱炉110を備える。加熱炉110は、カバー部材111と、ヒータ112とを備える。カバー部材111は、天井部を備える筒状の部材である。ヒータ112は、カバー部材111の内周面に設けられる。
The
加熱炉110内には、例えば石英からなる処理容器120が配置される。そして、上記ヒータ112は、処理容器120の外側を囲むように設けられる。
A
処理容器120の内部には、ウエハボート(基板保持具の一例)130が配置される。ウエハボート130は、例えば石英で形成される。ウエハボート130は、複数の基板Wを上下方向に間隔を空けて保持する。ウエハボート130は、不図示の昇降機構により昇降することにより、処理容器120への搬入搬出が可能となっている。また、ウエハボート130は、不図示の回転機構により処理容器120内において回転することが可能となっている。
A wafer boat (an example of a substrate holder) 130 is arranged inside the
ウエハボート130の側方には、吐出ノズル140が配置される。吐出ノズル140は、例えば石英で形成され、カバー部材111の底部を貫通し、処理容器120内を処理容器120の内壁面に沿って上方向に延伸している。吐出ノズル140は、側面の複数の基板Wとは対向しない位置に、上下方向に間隔を空けて並んで配置された複数の吐出口141を有する。複数の吐出口141の径は、同一である。吐出口141どうしの間隔は、例えばウエハボート130に保持される複数の基板Wの間隔と同じになるように設定される。各吐出口141の上下方向における高さ位置は、例えば各吐出口141が上下方向に隣り合う基板Wどうしの中間に位置するように設定される。吐出ノズル140は、ウエハボート130に保持される複数の基板Wに向かう方向とは異なる方向に複数の吐出口141からガスを吐出する。
A
ウエハボート130を挟んで吐出ノズル140と反対側には、排気ノズル150が配置される。排気ノズル150は、例えば石英で形成され、カバー部材111の底部を貫通し、処理容器120内を処理容器120の内壁面に沿って上方向に延伸している。排気ノズル150は、側面の複数の基板Wと対向する位置に、上下方向に間隔を空けて並んで配置された複数の排気口151を有する。排気ノズル150は、吐出ノズル140から吐出されるガスを排気する。
An
仮に吐出ノズル140が複数の基板Wに向けてガスを吐出する場合、各基板Wの吐出ノズル140と対向する外周部近傍においては、各基板Wの中心部と比べてガスの流速が増大し、各基板Wの面内においてガスの流速が不均一となる。これにより、基板処理の面内均一性が低下するおそれがある。
If the
これに対し、吐出ノズル140は、複数の基板Wに向かう方向とは異なる方向にガスを吐出することで、各基板Wの吐出ノズル140と対向する外周部近傍におけるガスの流速が局所的に増大してしまうことを抑制することができる。したがって、第1実施形態に係る基板処理装置100によれば、例えば吐出ノズル140から複数の基板Wに向けてガスを吐出する基板処理装置と比べて、各基板Wの面内におけるガスの流速の不均一を抑制することができる。結果として、第1実施形態に係る基板処理装置100によれば、基板処理の面内均一性を向上させることができる。
On the other hand, the
吐出ノズル140には、例えば、エッチングガスや成膜原料ガス等のガスを吐出ノズル140へ導入するガス供給機構160が接続される。ガス供給機構160は、ガス供給源161と、ガス供給源161からガスを吐出ノズル140へ導くガス配管162とを備える。ガス配管162には、流量制御器163及び開閉弁164が設けられる。
A
また、排気ノズル150には、排気管171が接続されており、排気管171には、圧力調整弁172を介して排気装置173が接続される。排気装置173により、排気ノズル150及び排気管171を介して処理容器120内のガスが排気される。
An
[吐出ノズル及び排気ノズルの構造]
ここで、吐出ノズル140及び排気ノズル150の構造について図2を参照してさらに説明する。図2は、吐出ノズル140及び排気ノズル150の模式平面図である。図2には、ウエハボート130に保持された複数の基板Wが吐出ノズル140及び排気ノズル150と併せて示されている。上述したように、吐出ノズル140は、ウエハボート130の側方に配置され、排気ノズル150は、ウエハボート130を挟んで吐出ノズル140とは反対側に配置される。
[Structure of Discharge Nozzle and Exhaust Nozzle]
Here, the structure of the
吐出ノズル140の側面の複数の基板Wとは対向しない位置には、複数の吐出口141(図1参照)が上下方向に間隔を空けて並んで配置される。具体的には、例えば図2に示すように、吐出口141は、吐出ノズル140の側面のうち、吐出ノズル140の中心軸から基板Wの中心軸へ向かう方向D1に対する角度θ1が90°以上270°以下である方向に対応する位置に配置される。本実施形態においては、吐出口141は、吐出ノズル140の側面のうち、角度θ1が180°である方向(すなわち、吐出ノズル140の中心軸から基板Wの中心軸へ向かう方向D1とは反対の方向)に対応する位置に配置される。
A plurality of ejection ports 141 (see FIG. 1) are arranged side by side at intervals in the vertical direction at positions not facing the plurality of substrates W on the side surface of the
吐出ノズル140の側面の複数の基板Wとは対向しない位置に複数の吐出口141を配置することで、複数の基板Wに向かう方向とは異なる方向に複数の吐出口141から効率的にガスを吐出することができる。
By arranging the plurality of
排気ノズル150の側面の複数の基板Wと対向する位置には、複数の排気口151(図1参照)が上下方向に間隔を空けて並んで配置される。具体的には、例えば図2に示すように、排気口151は、排気ノズル150の側面のうち、排気ノズル150の中心軸から基板Wの中心軸へ向かう方向D2に対する角度θ2が-90以上90°以下である方向に対応する位置に配置される。本実施形態においては、排気口151は、排気ノズル150の側面のうち、角度θ2が0°である方向(すなわち、排気ノズル150の中心軸から基板Wの中心軸へ向かう方向D2)に対応する位置に配置される。
A plurality of exhaust ports 151 (see FIG. 1) are arranged side by side at intervals in the vertical direction at positions facing the plurality of substrates W on the side surface of the
排気ノズル150の側面の複数の基板Wと対向する位置に複数の排気口151を配置することで、複数の吐出口141から吐出され且つ基板W間の空間を通過したガスを複数の排気口151から効率的に排気することができる。
By arranging the plurality of
複数の排気口151は、図1及び図2に示すように、複数の吐出口141とは1対1に対応し且つ径が同一である。このようにすることで、複数の基板Wに向かう方向とは異なる方向に複数の吐出口141から効率的にガスを吐出するとともに、複数の吐出口141から吐出され且つ基板W間の空間を通過したガスを複数の排気口151から効率的に排気することができる。
As shown in FIGS. 1 and 2, the plurality of
[シミュレーション結果]
次に、図3を参照して、第1実施形態に係る基板処理装置100におけるガスの流速分布のシミュレーション結果について説明する。図3は、第1実施形態に係る基板処理装置100におけるガスの流速分布のシミュレーション結果の一例を示す図である。図3の横軸は、基板Wの中心位置を基準とした径方向の位置[mm]を示している。図3の縦軸は、上下方向に隣り合う基板Wどうしの中間位置を通過し且つ基板Wの表面に平行な平面におけるガスの流速[m/s]を示している。すなわち、図3は、基板Wの中心位置を「0」として、基板Wの「-150mm」の位置から「+150mm」の位置までのガスの流速の分布を示すものである。基板Wの「+150mm」の位置は、基板Wの吐出ノズル140と対向する外周部の位置であり、基板Wの「-150mm」の位置は、基板Wの排気ノズル150と対向する外周部の位置である。
[simulation result]
Next, with reference to FIG. 3, a simulation result of gas flow velocity distribution in the
また、図3において、実施例1は、第1実施形態に係る基板処理装置100についてシミュレーションした場合である。比較例1は、複数の基板Wに向けてガスを吐出する吐出ノズルを設けた基板処理装置についてシミュレーションした場合である。
Further, in FIG. 3, Example 1 is a case of simulating the
図3に示すように、比較例1では、吐出ノズル140と対向する外周部近傍である基板Wの「+100mm」の位置付近が最も流速が高く、「-100mm」の位置に向かってガスの流速が徐々に減少する、テーパ状の分布となっている。これに対し、実施例1では、基板Wの中心位置から外周部まで流速がほぼ均一な分布となっている。すなわち、実施例1では、複数の基板Wに向かう方向とは異なる方向にガスを吐出する吐出ノズル140を用いることで、ガスの流速について、テーパ状の分布を基板Wの中心位置から外周部まで流速がほぼ均一な分布に近づけることができる。つまり、実施例1では、基板Wの面内におけるガスの流速の不均一を抑制することができる。結果として、第1実施形態に係る基板処理装置100によれば、基板処理の面内均一性を向上させることができる。
As shown in FIG. 3, in Comparative Example 1, the flow velocity is the highest near the position of "+100 mm" of the substrate W, which is near the outer peripheral portion facing the
(第2実施形態)
次に、第2実施形態に係る基板処理装置の構成について図4を参照して説明する。図4は、第2実施形態に係る基板処理装置の構成の一例を示す図である。
(Second embodiment)
Next, the configuration of the substrate processing apparatus according to the second embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a diagram showing an example of the configuration of a substrate processing apparatus according to the second embodiment.
図4に示すように、第2実施形態に係る基板処理装置100Aのウエハボート130の側方には、吐出ノズル140Aが配置される。吐出ノズル140Aは、側面の複数の基板Wとは対向しない位置に、上下方向に間隔を空けて並んで配置された複数の吐出口141Aを有する。複数の吐出口141Aの径は、上下方向における高さ位置が高いほど大きくなっている。
As shown in FIG. 4, a
このように、複数の吐出口141Aの径を上下方向における高さ位置が高いほど大きくすることで、複数の吐出口141Aの高さ位置の相違に因るガスの吐出圧の差を低減することができる。したがって、複数の基板Wの面間におけるガスの流速の不均一を抑制することができることから、基板処理の面間均一性を向上させることができる。
In this way, by increasing the diameter of the plurality of
また、ウエハボート130を挟んで吐出ノズル140Aと反対側には、排気ノズル150Aが配置される。排気ノズル150Aは、側面の複数の基板Wと対向する位置に、上下方向に間隔を空けて並んで配置された複数の排気口151Aを有する。複数の排気口151Aの径は、上下方向における高さ位置が高いほど大きくなっている。
An
このように、複数の排気口151Aの径を上下方向における高さ位置が高いほど大きくすることで、複数の排気口151Aの高さ位置の相違に因るガスの排気圧の差を低減することができる。したがって、複数の基板Wの面間におけるガスの流速の不均一を抑制することができることから、基板処理の面間均一性を向上させることができる。
In this way, by increasing the diameter of the plurality of
(第3実施形態)
次に、第3実施形態に係る基板処理装置の構成について図5を参照して説明する。図5は、第3実施形態に係る基板処理装置の構成の一例を示す図である。
(Third embodiment)
Next, the configuration of the substrate processing apparatus according to the third embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a diagram showing an example of the configuration of a substrate processing apparatus according to the third embodiment.
図5に示すように、第3実施形態に係る基板処理装置100Bのウエハボート130を挟んで吐出ノズル140と反対側には、排気ノズル150Bが配置される。排気ノズル150Bは、側面の複数の基板Wと対向しない位置に、上下方向に間隔を空けて並んで配置された複数の排気口151Bを有する。具体的には、排気口151Bは、排気ノズル150Bの側面のうち、排気ノズル150Bの中心軸から基板Wの中心軸へ向かう方向D2(図2参照)に対する角度θ2が90°以上270°以下である方向に対応する位置に配置される。本実施形態においては、排気口151Bは、排気ノズル150Bの側面のうち、角度θ2が180°である方向(すなわち、排気ノズル150Bの中心軸から基板Wの中心軸へ向かう方向D2とは反対の方向)に対応する位置に配置される。
As shown in FIG. 5, an
排気ノズル150Bの側面の複数の基板Wと対向する位置に複数の排気口151Bを配置することで、各基板Wの排気ノズル150Bと対向する外周部近傍におけるガスの流速が局所的に増大してしまうことを抑制することができる。これにより、各基板Wの面内におけるガスの流速の不均一をより抑制することができる。
By arranging the plurality of exhaust ports 151B at positions facing the plurality of substrates W on the side surface of the
以上のように、実施形態に係る基板処理装置(例えば、基板処理装置100、100A、100B)は、基板保持具(例えば、ウエハボート130)と、吐出ノズル(例えば、吐出ノズル140、140A)と、排気ノズル(例えば、排気ノズル150、150A、150B)とを有する。基板保持具は、複数の基板(例えば、基板W)を上下方向に間隔を空けて保持する。吐出ノズルは、基板保持具の側方に配置され、基板保持具に保持された複数の基板に向かう方向とは異なる方向にガスを吐出する。排気ノズルは、基板保持具を挟んで吐出ノズルとは反対側に配置され、吐出ノズルから吐出されるガスを排気する。これにより、実施形態に係る基板処理装置によれば、基板処理の面内均一性を向上させることができる。
As described above, the substrate processing apparatuses (eg,
また、吐出ノズルは、側面の複数の基板とは対向しない位置に、上下方向に間隔を空けて並んで配置された複数の吐出口(例えば、吐出口141、141A)を有してもよい。吐出ノズルは、基板保持具に保持された複数の基板に向かう方向とは異なる方向に複数の吐出口からガスを吐出してもよい。これにより、実施形態に係る基板処理装置によれば、複数の基板に向かう方向とは異なる方向に複数の吐出口から効率的にガスを吐出することができる。
Further, the ejection nozzle may have a plurality of ejection openings (for example,
また、複数の吐出口(例えば、吐出口141A)は、上下方向における高さ位置が高いほど径が大きくなってもよい。これにより、実施形態に係る基板処理装置によれば、複数の基板の面間におけるガスの流速の不均一を抑制することができることから、基板処理の面間均一性を向上させることができる。
Moreover, the diameter of the plurality of ejection ports (for example, the
また、排気ノズルは、側面の複数の基板と対向する位置に、上下方向に間隔を空けて並んで配置された複数の排気口(例えば、排気口151、151A)を有してもよい。排気ノズルは、複数の吐出口から吐出されるガスを複数の排気口から排気してもよい。これにより、実施形態に係る基板処理装置によれば、複数の吐出口から吐出され且つ基板間の空間を通過したガスを複数の排気口から効率的に排気することができる。
Further, the exhaust nozzle may have a plurality of exhaust ports (for example,
また、排気ノズルは、側面の複数の基板とは対向しない位置に、上下方向に間隔を空けて並んで配置された複数の排気口(例えば、排気口151B)を有してもよい。排気ノズルは、複数の吐出口から吐出されるガスを複数の排気口から排気してもよい。これにより、実施形態に係る基板処理装置によれば、各基板の面内におけるガスの流速の不均一をより抑制することができる。 In addition, the exhaust nozzle may have a plurality of exhaust ports (for example, exhaust port 151B) arranged side by side at intervals in the vertical direction at positions not facing the plurality of substrates on the side surface. The exhaust nozzle may exhaust the gas discharged from the plurality of discharge ports from the plurality of discharge ports. Thereby, according to the substrate processing apparatus according to the embodiment, it is possible to further suppress non-uniformity in the flow velocity of the gas within the surface of each substrate.
また、複数の排気口は、上下方向における高さ位置が高いほど径が大きくなってもよい。これにより、実施形態に係る基板処理装置によれば、複数の基板の面間におけるガスの流速の不均一を抑制することができることから、基板処理の面間均一性を向上させることができる。 Further, the diameters of the plurality of exhaust ports may increase as the height position in the vertical direction increases. Thus, according to the substrate processing apparatus according to the embodiment, it is possible to suppress non-uniformity in gas flow velocity between the surfaces of a plurality of substrates, thereby improving the inter-surface uniformity of substrate processing.
また、複数の排気口は、複数の吐出口とは1対1に対応し且つ径が同一であってもよい。これにより、実施形態に係る基板処理装置によれば、複数の基板に向かう方向とは異なる方向に複数の吐出口から効率的にガスを吐出するとともに、複数の吐出口から吐出され且つ基板間の空間を通過したガスを複数の排気口から効率的に排気することができる。 Also, the plurality of exhaust ports may correspond to the plurality of ejection ports one-to-one and may have the same diameter. As a result, according to the substrate processing apparatus according to the embodiment, the gas is efficiently discharged from the plurality of discharge ports in a direction different from the direction toward the plurality of substrates, and the gas is discharged from the plurality of discharge ports and between the substrates. Gas that has passed through the space can be efficiently exhausted from the plurality of exhaust ports.
100,100A,100B 基板処理装置
130 ウエハボート
140,140A 吐出ノズル
141,141A 吐出口
150,150A,150B 排気ノズル
151,151A,151B 排気口
100, 100A, 100B
Claims (7)
前記基板保持具の側方に配置され、前記基板保持具に保持された前記複数の基板に向かう方向とは異なる方向にガスを吐出する吐出ノズルと、
前記基板保持具を挟んで前記吐出ノズルとは反対側に配置され、前記吐出ノズルから吐出される前記ガスを排気する排気ノズルと
を有することを特徴とする基板処理装置。 a substrate holder that holds a plurality of substrates at intervals in the vertical direction;
a discharge nozzle disposed on the side of the substrate holder for discharging gas in a direction different from the direction toward the plurality of substrates held by the substrate holder;
and an exhaust nozzle arranged opposite to the ejection nozzle with the substrate holder interposed therebetween for exhausting the gas ejected from the ejection nozzle.
側面の前記複数の基板とは対向しない位置に、上下方向に間隔を空けて並んで配置された複数の吐出口を有し、前記基板保持具に保持された前記複数の基板に向かう方向とは異なる方向に前記複数の吐出口からガスを吐出する
ことを特徴とする請求項1に記載の基板処理装置。 The ejection nozzle is
The direction toward the plurality of substrates held by the substrate holder, which has a plurality of ejection ports arranged side by side at intervals in the vertical direction at positions not opposed to the plurality of substrates on the side surface 2. The substrate processing apparatus according to claim 1, wherein the gas is discharged from the plurality of discharge ports in different directions.
上下方向における高さ位置が高いほど径が大きくなる
ことを特徴とする請求項2に記載の基板処理装置。 The plurality of ejection ports are
The substrate processing apparatus according to claim 2, wherein the diameter increases as the height position in the vertical direction increases.
側面の前記複数の基板と対向する位置に、上下方向に間隔を空けて並んで配置された複数の排気口を有し、前記複数の吐出口から吐出される前記ガスを前記複数の排気口から排気する
ことを特徴とする請求項2に記載の基板処理装置。 The exhaust nozzle is
a plurality of exhaust ports arranged side by side at intervals in the vertical direction at positions facing the plurality of substrates on the side surface; 3. The substrate processing apparatus according to claim 2, wherein the substrate is exhausted.
側面の前記複数の基板とは対向しない位置に、上下方向に間隔を空けて並んで配置された複数の排気口を有し、前記複数の吐出口から吐出される前記ガスを前記複数の排気口から排気する
ことを特徴とする請求項2に記載の基板処理装置。 The exhaust nozzle is
a plurality of exhaust ports arranged side by side at intervals in the vertical direction at positions not facing the plurality of substrates on the side surface; 3. The substrate processing apparatus according to claim 2, wherein the air is exhausted from.
上下方向における高さ位置が高いほど径が大きくなる
ことを特徴とする請求項4又は5に記載の基板処理装置。 The plurality of exhaust ports are
The substrate processing apparatus according to claim 4 or 5, wherein the diameter increases as the height position in the vertical direction increases.
前記複数の吐出口とは1対1に対応し且つ径が同一である
ことを特徴とする請求項4~6のいずれか一つに記載の基板処理装置。 The plurality of exhaust ports are
The substrate processing apparatus according to any one of claims 4 to 6, wherein the plurality of outlets correspond one-to-one and have the same diameter.
Priority Applications (1)
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