JP2023143608A - 基板処理装置、および基板処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】処理容器内の排気ガスの流通を均等化して、基板処理の面内均一性を向上させることができる技術を提供する。
【解決手段】基板処理装置は、基板を内部空間に収容する処理容器と、前記内部空間において前記基板を載置するサセプタと、前記内部空間に処理ガスを供給するガス供給部と、前記処理ガスを含む排気ガスを前記内部空間から排気するガス排気部と、を備える。前記ガス排気部は、前記処理容器の前記内部空間に連通すると共に当該処理容器の内周面の周方向に沿って延在し前記排気ガスが流入する１以上の排気口と、１以上の前記排気口に連通して前記処理容器の壁の内部を延在する複数の排気通路と、を有する。
【選択図】図１

Description

本開示は、基板処理装置、および基板処理方法に関する。

基板処理装置は、基板処理の面内均一性を高めるために、処理容器の内部空間に供給された処理ガスを、基板の周囲に均等的に拡散するように流通させることが求められる。例えば、従来の基板処理装置は、基板を載置する載置台の周囲にバッフル板を設置して、処理ガスの流通方向を調整している。

また、特許文献１および２には、処理ガスまたは処理液を処理容器（混合チャンバ）に搬送する複数のマニホールドを備えた構成が開示されている。複数のマニホールドは、処理容器に対して概ね長さが等しくなるように形成されている。

特開２０１７－１５２６８４号公報 特開２０１７－１５２６８５号公報

本開示は、処理容器からの排気ガスの排気を均等化することにより、基板処理の面内均一性を向上させることができる技術を提供する。

本開示の一態様によれば、基板を内部空間に収容する処理容器と、前記内部空間において前記基板を載置するサセプタと、前記内部空間に処理ガスを供給するガス供給部と、前記処理ガスを含む排気ガスを前記内部空間から排気するガス排気部と、を備え、前記ガス排気部は、前記処理容器の前記内部空間に連通すると共に当該処理容器の内周面の周方向に沿って延在し前記排気ガスが流入する１以上の排気口と、１以上の前記排気口に連通して前記処理容器の壁の内部を延在する複数の排気通路と、を有する、基板処理装置が提供される。

一態様によれば、処理容器からの排気ガスの排気を均等化することにより、基板処理の面内均一性を向上させることができる。

一実施形態に係る基板処理装置の構成を概略的に示す縦断面図である。 容器本体の構成を概略的に示す斜視図である。 容器本体の排気口の形成位置における平面断面図である。 排気部の一部構造を拡大した側面断面図である。 変形例に係る容器本体の排気口の形成位置における平面断面図である。

以下、図面を参照して本開示を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。

図１は、一実施形態に係る基板処理装置１の構成を概略的に示す縦断面図である。図１に示すように、基板処理装置１は、原子層堆積法（Atomic Layer Deposition：ＡＬＤ）により基板Ｗの表面に膜を成膜する装置に構成されている。成膜処理がなされる基板Ｗとしては、シリコンウエハまたは化合物半導体ウエハ等の半導体基板等があげられる。また、基板Ｗに形成する膜も、特に限定されず、金属膜、酸化金属膜、窒化金属膜、シリコン膜、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜等のうちいずれであってもよい。以下では、成膜処理として、金属膜の一例であるタングステン膜を基板Ｗの表面に成膜する構成について代表的に説明する。

具体的には、基板処理装置１は、処理容器１０に設置または接続される構成として、サセプタ２０と、シャワーヘッド３０と、ガス供給部４０と、ガス排気部５０と、を備える。さらに、基板処理装置１は、各構成を制御して成膜処理を行う制御装置９０を有する。

処理容器１０は、円筒状の側壁１１ａおよび正円状の底壁１１ｂが連続するように形成された側面断面視で凹状の容器本体１１と、容器本体１１の上側開放部を覆う蓋体１２と、を含む。側壁１１ａの上端と蓋体１２の下面がシール部材１３を挟んで気密に固定されることで、処理容器１０の内部には、基板Ｗを収容する内部空間１０ｓが形成される。

処理容器１０（容器本体１１、蓋体１２）を構成する材料としては、低熱膨張材料を適用することが好ましい。低熱膨張材料としては、例えば、鉄、クロムおよびニッケル等を混合したステンレス鋼があげられる。このようにステンレス鋼を適用することで、処理容器１０は、アルミ合金等に比べて熱伝達率が低くなるものの耐熱性が高められて、基板処理時の変形を抑制できる。これにより、処理容器１０は、例えば、２５０°以上の高温環境における基板処理を良好に実施することが可能となる。なお、処理容器１０の低熱膨張材料は、ステンレス鋼に限定されず、耐熱性を有する種々の材料を適用してよく、例えば低熱膨張金属または低熱膨張合金（インバー、アンバー）、低熱膨張セラミックス（無機材料）等を採用してよい。

また、処理容器１０は、容器本体１１の側壁１１ａに、処理容器１０を加熱する円筒状の加熱体１４を備える。この加熱体１４には、処理容器１０に対して発熱材料を直接プラズマ溶射した溶射ヒータが適用されている。

例えば、加熱体１４は、容器本体１１の外周面から径方向外側に向かって順に、絶縁層１４ａ、配線層１４ｂ、絶縁層１４ｃを積層した積層構造に形成される。絶縁層１４ａ、１４ｃには、溶射によって容器本体１１にコーティング可能な適宜のセラミックス材料が適用される。配線層１４ｂは、例えば、セラミックス材料と高密着可能かつ電気伝導性が高いタングステン等の金属材料を用いて、適宜の配線経路にパターニングしたものである。なお、配線層１４ｂの金属材料は、特に限定されず、銅、アルミニウム、ニッケル等を適用できる。配線層１４ｂの配線経路に導通する配線は、加熱体１４の外部に設けられた加熱用電力源（不図示）に接続されており、加熱体１４は、加熱用電力源からの電力供給に基づいて容器本体１１全体を加熱する。

なお、基板処理装置１は、処理容器１０の高温環境を持続するため、処理容器１０の外部にアウタ容器１７（図１の２点鎖線参照）を設置した構成でもよい。すなわち、基板処理装置１は、処理容器１０とアウタ容器１７の間に空間を生じさせることで、断熱性を高めることができる。これにより、処理容器１０から外側への放熱が抑制されて、加熱体１４による加熱量（電力量）が低減される。なお、アウタ容器１７の底面に処理容器１０の支持部としてボール状部材１８を配置することで、処理容器１０とアウタ容器１７の間隔があき、断熱性をさらに高めることができる。

さらに、基板処理装置１は、処理容器１０の側部（側壁１１ａ、加熱体１４）の所定位置に、基板Ｗを搬入出するための搬入出口１５と、搬入出口１５を開閉するゲートバルブ１６と、を備える。

一方、サセプタ２０は、ニッケル等により構成され、各処理容器１０内で支持部材２３により支持されている。サセプタ２０は、基板Ｗに対応した平面形状（正円状）に形成されており、基板Ｗを水平に支持する載置面２０ａを上面に有する。また、サセプタ２０は、載置面２０ａに載置した基板Ｗを加熱するためのヒータ２１をサセプタ２０内に有する。ヒータ２１は、図示しないヒータ用電力源から給電されて発熱する。

サセプタ２０を支持する支持部材２３は、サセプタ２０の底面中央から処理容器１０の底壁１１ｂに形成された孔部を貫通して処理容器１０の下方に延び、その下端が上下移動機構２４に接続されている。サセプタ２０は、支持部材２３を介して上下移動機構２４により昇降する。具体的には、上下移動機構２４は、基板Ｗを成膜処理する処理位置と、処理位置の下方で基板Ｗの搬送を可能とする搬送位置との間でサセプタ２０を変位させる。サセプタ２０が処理位置に上昇した際に、処理容器１０の内部空間１０ｓにおいてシャワーヘッド３０とサセプタ２０との間には、基板処理のための処理空間ＰＳが形成される。また、処理容器１０よりも鉛直方向下側には、サセプタ２０の昇降動作にともなって伸縮するベローズ２５と、ベローズ２５の下端を閉じる鍔部２６と、が設けられている。

さらに、処理容器１０は、基板昇降部２７を底壁１１ｂに備える。基板昇降部２７は、昇降板２７ａと、昇降板２７ａから上方に突出する複数（例えば、３本）の支持ピン２７ｂと、昇降板２７ａを昇降させるピン上下移動機構２７ｃと、を含む。基板昇降部２７は、処理容器１０への基板Ｗの搬入時に、搬送装置（不図示）により搬送された基板Ｗに対して、各支持ピン２７ｂを上昇することで基板Ｗを受け取り、その後に各支持ピン２７ｂを下降することで、搬送位置のサセプタ２０に基板Ｗを載置する。逆に、基板昇降部２７は、処理容器１０からの基板Ｗの搬出時に、各支持ピン２７ｂを上昇することで搬送位置のサセプタ２０から基板Ｗを浮上させて、進入した搬送装置に基板Ｗを受け渡す。

シャワーヘッド３０は、例えば、ステンレス鋼により形成され、蓋体１２の下面に取り付けられることで、サセプタ２０の載置面２０ａに対向するように配置される。このシャワーヘッド３０は、基部３１と、シャワープレート３２と、を有する。

基部３１は、略円筒状に形成され、鉛直方向下側の中央にガス拡散空間３３となる凹部３４を有する。また、シャワーヘッド３０は、蓋体１２の上部に設けられた複数（２つ）の供給ポート３５と、蓋体１２および基部３１の間で供給ポート３５の流路とガス拡散空間３３を連通するガス流路３６と、を備える。

シャワープレート３２は、基部３１の鉛直方向下側において凹部３４を覆うように取り付けられる。基部３１とシャワープレート３２とによりガス拡散空間３３が形成される。シャワープレート３２は、ガス拡散空間３３からガスを吐出する複数のガス吐出孔３２ａを有する。

ガス供給部４０は、シャワーヘッド３０に処理ガスを供給する。ガス供給部４０は、複数種類の処理ガスを供給するガス供給システム４１と、ガス供給システム４１から供給ポート３５に接続される複数（２つ）の供給経路４２と、を有する。ガス供給システム４１は、タングステン膜を成膜する場合に、タングステン含有ガスである塩化タングステンガス（ＷＣｌ_６ガス）、還元ガスであるＨ_２ガス、パージガスやキャリアガスであるＮ_２ガス等を供給する。例えば、ガス供給システム４１は、２つの供給経路４２の一方からＷＣｌ_６ガスおよびＮ_２ガスを同時に供給して、処理空間ＰＳにＷＣｌ_６ガスを導いて基板Ｗの表面に吸着させる。次いで、ガス供給システム４１は、２つの供給経路４２の他方からＨ_２ガスおよびＮ_２ガスを供給して、処理空間ＰＳにＨ_２ガスを導いて基板Ｗの表面に吸着したＷＣｌ_６ガスを還元する。

ガス排気部５０は、処理容器１０の内部空間１０ｓに供給された未反応の処理ガス、および処理ガスの反応により生成された反応生成物等を排気ガスとして排気する。特に、本実施形態に係るガス排気部５０は、基板Ｗの周方向の全周から排気ガスを均等的に排気可能な構成としている。

具体的には、ガス排気部５０は、処理容器１０（容器本体１１）の側壁１１ａから径方向内側に突出する内側凸部５１を有し、この内側凸部５１の内周面に沿って連続する排気口５２を備える。ガス排気部５０は、この排気口５２を通して内部空間１０ｓの排気ガスを排気する。

内側凸部５１は、容器本体１１の軸方向（鉛直方向）においてシャワープレート３２の近傍かつ下方に位置し、側壁１１ａと一体成形されている。この内側凸部５１は、側壁１１ａの周方向全周にわたって周回する環状に形成されており、軸方向に沿って所定の厚みを持っている。内側凸部５１の内周面は、シャワープレート３２の下方の処理空間ＰＳを臨んでいる。

ここで、サセプタ２０は、載置面２０ａの側方に、載置面２０ａよりも低い段差面２０ｂを備え、段差面２０ｂの外縁が内側凸部５１の内周面よりも径方向外側に位置している。サセプタ２０の段差面２０ｂは、基板Ｗを処理位置に上昇させた際に、隙間を介して内側凸部５１の下面の近傍位置に配置される。処理位置に移動した載置面２０ａは、内側凸部５１の下面よりも上方に位置することで、排気口５２に対して基板Ｗを対向させる。

図２は、容器本体１１の構成を概略的に示す斜視図である。ガス排気部５０の排気口５２は、内側凸部５１の内周面の全周にわたって延在する環状に形成され、内側凸部５１の厚みよりも狭い幅を有している。この排気口５２は、サセプタ２０が処理位置に上昇した際に、処理空間ＰＳを臨むと共に基板Ｗの外縁の近くに位置する。そのため、排気口５２は、処理空間ＰＳの排気ガスを周方向全周かつ水平方向に吸引できる。また、排気口５２は、内側凸部５１と側壁１１ａとにわたって溝状に形成されたバッファ空間５３に連通している。

バッファ空間５３は、内側凸部５１の内周面から径方向外側（水平方向）に向かって切り欠かれている。バッファ空間５３は、内側凸部５１内において環状に延在する溝空間５３ｇと、当該溝空間５３ｇに連通し、搬入出口１５から周方向に位相が９０°ずれた２箇所において溝空間５３ｇよりも深くなる奥行空間５３ｄと、を有する。２つの奥行空間５３ｄは、平面断面視で略２等辺三角形状に形成され、頂角に向かって排気口５２に対する深さが徐々に深くなっている（図３も参照）。これにより、奥行空間５３ｄは、内側凸部５１から側壁１１ａにわたって溝空間５３ｇと平滑に連続するように形成されている。

２つの奥行空間５３ｄは、容器本体１１の軸心を挟んだ対称位置に設けられると共に、互いに対称形状に形成されている。各奥行空間５３ｄの頂角の近傍位置には、排気口５２から排出する排気ガスを軸方向に向かわせる排気通路５５がそれぞれ連通している。各奥行空間５３ｄの頂角は、各排気通路５５の正円状に合った丸角（Ｒ状）に形成されている。また、各奥行空間５３ｄを構成する等辺は、溝空間５３ｇの円に外接する接線を呈している。

各排気通路５５は、容器本体１１を構成する壁（側壁１１ａ、底壁１１ｂ）内を延在することで、排気ガスを壁内に沿って誘導する。詳細には、各排気通路５５は、容器本体１１の側壁１１ａ内を延在する側部通路５５ａと、側部通路５５ａの下端部に連通し容器本体１１の底壁１１ｂ内を延在する底部通路５５ｂと、を含む。

２つの側部通路５５ａは、鉛直方向（容器本体１１の軸方向）に沿って直線状に延在している。各側部通路５５ａは、容器本体１１の周方向に１８０°離れた位置にそれぞれ配置されている。

２つの底部通路５５ｂは、底壁１１ｂ内で側部通路５５ａに対してＲ状に屈曲して連結しており、側壁１１ａとの連結箇所から底壁１１ｂの外周面寄りを周方向に沿って円弧状に延在している。各底部通路５５ｂは、底壁１１ｂ内で相互に近接するように延在し、各側部通路５５ａから周方向に９０°位相がずれた位置に形成された合流空間５６に連通している。

以上のように側部通路５５ａと底部通路５５ｂとで構成された２つの排気通路５５は、合流空間５６を挟んで対称位置かつ対称形状をなしている。つまり、２つの排気通路５５の延在長さや屈曲部の位置や数、形状が同じであり、また通路毎の形状（直径、曲率、流路断面積等）も同じに設定されている。

合流空間５６は、例えば、搬入出口１５の下方の底壁１１ｂに位置し、底壁１１ｂ内から容器本体１１の外部に短く延在する円柱状の空間に形成されている。合流空間５６は、処理容器１０の底壁１１ｂの下面に設けられた排出ポート５７（排出管）の管路５７ａに連通している。排出ポート５７には、処理容器１０の外部において、排気する処理ガスを流通させる排出経路６０（図１参照）が接続されている。

図１に戻り、排出経路６０は、その途中位置において処理ガスを吸引する吸引機構６１を備えると共に、下流端部に排気ガスを処理する廃棄部６２を備える。吸引機構６１は、例えば、処理容器１０内の圧力を調整するための圧力制御（ＡＰＣ）バルブ、処理ガスを吸引するターボ分子ポンプ、真空ポンプ等を適宜組み合わせて構成される。吸引機構６１は、基板処理装置１の制御装置９０の制御下に動作して、各処理容器１０内の処理ガスを導くための陰圧を付与する。これにより、各処理容器１０内の処理ガスは、排気口５２、バッファ空間５３、各排気通路５５、合流空間５６、管路５７ａを通って、排出経路６０に流出し、排出経路６０を介して廃棄部６２に排出される。

基板処理装置１の制御装置９０は、プロセッサ９１、メモリ９２、図示しない入出力インタフェースおよび電子回路等を有する。プロセッサ９１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、複数のディスクリート半導体からなる回路等のうち１つまたは複数を組み合わせたものである。メモリ９２は、揮発性メモリ、不揮発性メモリ（例えば、コンパクトディスク、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、ハードディスク、フラッシュメモリ等）を適宜組み合わせたものである。

本実施形態に係る基板処理装置１は、基本的には以上のように構成されるものであり、以下その作用効果について説明する。

まず、上記のガス排気部５０を有する容器本体１１の製造について説明する。容器本体１１の製造では、基材であるステンレス鋼を用いて、周知の方法（切断、切削、曲げ、溶接等）によって、側壁１１ａ、底壁１１ｂおよび内側凸部５１を有し、孔を備えない本体形状に加工する。この本体形状の加工後に、切削用のドリルや円板によって、バッファ空間５３、各排気通路５５、合流空間５６等を形成していく。例えば、内側凸部５１の内周面に切削用の円板を当てて内周面からの深さを調整しつつ、内周面を回すことで、排気口５２およびバッファ空間５３を形成する。さらに、側部通路５５ａおよび合流空間５６の形成では、底壁１１ｂ側から側壁１１ａに向かって切削用のドリルを進入させることで、穴を形成する。また、底部通路５５ｂの形成では、側部通路５５ａを通りつつ側壁１１ａ側から底壁１１ｂに向ってドリルを進入させることで、穴を形成する。そして、排気ガスの流通に寄与しない穴（ドリルの進入の初期位置）に対しては、ステンレス鋼と同じ材料で作った図示しない閉塞部材およびシールで閉じることにより、排気ガスの漏れをなくす。なお、排気口５２、バッファ空間５３、各排気通路５５および合流空間５６を有する容器本体１１の形状は、３Ｄプリンタを用いて製造してもよい。

さらに、処理容器１０の製造では、加工後の容器本体１１の外周面に加熱体１４を形成する。加熱体１４の形成は、上記したように、まず溶射により絶縁層１４ａを形成する。そして、形成された絶縁層１４ａに対して溶射により配線層１４ｂを形成（積層）する。最後に、形成された配線層１４ｂに対して溶射により絶縁層１４ｃを形成する。以上の製造方法によって、加熱体１４を外周面に備えた容器本体１１を精度よく製造することができる。

次に、本実施形態に係る基板処理装置１の基板処理について説明する。図１に示すように、基板処理装置１は、まずゲートバルブ１６を開いて搬送装置により基板Ｗを処理容器１０内に搬送し、下側から突出した各支持ピン２７ｂに基板Ｗを受け渡す。その後、基板処理装置１は、搬送装置を処理容器１０内から退避させてゲートバルブ１６を閉じると共に、各支持ピン２７ｂを下降させることで、搬送位置のサセプタ２０の載置面２０ａに基板Ｗを載置する。基板処理装置１の制御装置９０は、基板Ｗの配置後に、サセプタ２０のヒータ２１により基板Ｗを加熱すると共に、加熱体１４により処理容器１０全体を加熱する。これにより、処理容器１０内は、基板処理に必要な温度（例えば、４５０℃～６５０℃）に昇温する。

また、制御装置９０は、サセプタ２０を処理位置まで上昇させることで、基板Ｗをシャワープレート３２および内側凸部５１に近接させる。サセプタ２０の上昇後に、制御装置９０は、吸引機構６１のポンプを動作させて処理容器１０内の吸引を行い、吸引機構６１の圧力制御バルブにより処理容器１０内を所定の圧力に調整する。

そして、制御装置９０は、ガス供給システム４１を制御して、ガス供給システム４１から処理容器１０内にＮ_２ガスおよびＷＣｌ_６ガスを供給し、基板Ｗの表面にＷＣｌ_６ガスを吸着させる。さらに、制御装置９０は、ガス供給システム４１を制御して、ガス供給システム４１から処理容器１０内にＨ_２ガスおよびＮ_２ガスを供給し、基板Ｗの表面に吸着したＷＣｌ_６ガスを還元する。制御装置９０は、このＷＣｌ_６ガスを吸着と、ＷＣｌ_６ガスを還元とを複数（例えば、５０～１０００サイクル）繰り返すことにより、所望の膜厚のタングステン膜を成膜する。

図３は、容器本体１１の排気口５２の形成位置における平面断面図である。図４は、ガス排気部５０の一部構造を拡大した側面断面図である。図３および図４に示すように、ガス排気部５０は、上記の成膜処理時において、吸引機構６１による排気ガスの吸引動作に基づき、内部空間１０ｓ内の排気ガスを継続的に排気する。

この際、容器本体１１（内側凸部５１）の内周面に形成された環状の排気口５２は、基板Ｗの周方向全周から基板Ｗの径方向外側に向かうように排気ガスを導くことができる。具体的には、内部空間１０ｓの排気ガスは、排気口５２からバッファ空間５３に流入すると、バッファ空間５３内で２つの奥行空間５３ｄの排気通路５５に向かう。ただし、各奥行空間５３ｄ付近は、排気ガスが集まることにより排気ガスの流通性（流通し易さ）が弱まる一方で、各奥行空間５３ｄから離れた溝空間５３ｇは、排気ガスが薄れることで排気ガスの流通性が強まる。結果的に、ガス排気部５０は、各奥行空間５３ｄの形成箇所付近に位置する排気口５２に大きな陰圧をかけるわけではなく、排気口５２の全体にわたって均等的な陰圧をかけることが可能となる。すなわち、ガス排気部５０は、基板Ｗ付近に存在する排気ガスを、当該基板Ｗの外縁の全周において放射状に引き込むことができる。

また、２つの奥行空間５３ｄは、互いに中心軸を挟んだ対称位置かつ対称形状に形成されていることで、バッファ空間５３内で分かれて流れる排気ガスのコンダクタンスを等しくすることができる。そのため、バッファ空間５３において、排気ガスは、スムーズに分流してそれぞれの奥行空間５３ｄの排気通路５５に向かうことになる。特に、排気口５２およびバッファ空間５３は、基板Ｗの同じ高さ位置にあることで、基板Ｗから水平方向に向けて排気ガスを直ちに吸引することができ、処理空間ＰＳでの対流や乱流を抑制して、基板処理における面内均一性をより高めることができる。

そして、排気ガスは、各奥行空間５３ｄの頂角付近に移動すると、各排気通路５５に流入する。この排気ガスは、各排気通路５５の側部通路５５ａおよび底部通路５５ｂを通って合流空間５６に至る。２つの排気通路５５も、上記したように、対称形状に形成されていることで、排気ガスのコンダクタンスを等しくしている。したがって、各排気通路５５は、同量の排気ガスを合流空間５６に安定して導くことができる。

また、各側部通路５５ａの側方には加熱体１４が隣接しており、側部通路５５ａを流通する排気ガスは、加熱体１４によって加熱される。このため、排気ガスが低温化することによってデポとなることが抑制される。よって、ガス排気部５０は、各排気通路５５の内周面に対するデポの付着を効果的に抑制でき、各排気通路５５のコンダクタンスの低下や詰まり等を低減することが可能となる。

なお、処理容器１０の外周面に配置された加熱体１４は、処理容器１０の任意の部位について高出力の加熱、若しくは低出力の加熱を調整できるように、複数のゾーンに分けて選択的および独立的に加熱する構成としてもよい。加熱体１４の複数のゾーンは、図４に示すように、処理容器１０の軸方向（鉛直方向）に沿って分割される。複数のゾーンの一例としては、シャワープレート３２の隣接位置に配置されるゾーン１４ｚ１、排気口５２に対応する位置に配置されるゾーン１４ｚ２、側部通路５５ａに対応する位置に配置されるゾーン１４ｚ３とすることがあげられる。

例えば、処理容器１０は、基板処理時に、基板Ｗの外周部近傍を排気口５２の近くに配置している。この場合、基板Ｗの外周部は、ガスの通過量が多くなり、基板Ｗの中心部に比べて熱が逃げ易くなる。処理容器１０内においてサセプタ２０の温度が低い場合には、基板Ｗの面内の温度勾配が大きくなり、また外周部の温度が大きく低下する可能性がある。そこで、基板Ｗの外周部近傍における加熱体１４のゾーン１４ｚ２について、他のゾーン１４ｚ３に比べて加熱量を高めることで、基板Ｗの外周部における熱の逃げをカバーして、面内均一性を改善することができる。さらに、ゾーン１４ｚ１も、加熱量を調整することで、シャワープレート３２の外周部等を効果的に高めることができる。

また、処理容器１０は、連続した（一体成形された）側壁１１ａおよび底壁１１ｂ内に排気通路５５および合流空間５６を備えることで、排気ガスの漏出を防止しつつ、排気ガスのコンダクタンスを高めて排気ガスをスムーズに流すことができる。また、容器本体１１は、複数の部材を用いることによる装置の大型化や組立の複雑化等を抑制することができる。

基板処理の後、基板処理装置１は、ガス供給システム４１による処理ガスの供給を停止すると共に、吸引機構６１の動作を一時的に停止する。そして、基板処理装置１は、処理容器１０内への基板Ｗの搬入時とは逆の手順で、処理容器１０から基板Ｗを搬出する。これにより、処理容器１０に収容した基板Ｗの成膜処理が終了して、処理容器１０には、次の基板Ｗが搬入される。

なお、本開示に係る基板処理装置１は、以上の実施形態に限定されず、種々の変形例をとり得る。以下、変形例に係る容器本体１１Ａについて、図５を参照して詳述していく。図５は、変形例に係る容器本体１１Ａの排気口５２Ａの形成位置における平面断面図である。

変形例に係る基板処理装置１の容器本体１１Ａは、２つの排気通路５５と同数の排気口５２Ａを内周面に備える点で、上記の実施形態に係る容器本体１１と異なる。具体的には、２つの排気口５２Ａは、容器本体１１Ａの側壁１１ａから突出する内側凸部５１の内周面において、相互に対称位置かつ対称形状に形成されている。

各排気口５２Ａは、内側凸部５１の内周面の略半周（略１８０°）にわたって延在する円弧状を呈している。例えば、内側凸部５１の周方向において、各排気口５２Ａは、１７５°以上１８０°未満の範囲に形成される。各排気口５２Ａの周方向両端部同士の間には、当該排気口５２Ａ同士を区画する隔壁５４がそれぞれ設けられている。各隔壁５４の形成範囲は、各排気口５２Ａの形成範囲に対して充分に狭く設定される。一例として、内側凸部５１の内周面において、各排気口５２Ａの形成範囲の合計は３５／３６以上に設定される一方で、各隔壁５４の形成範囲の合計は１／３６以下に設定されるとよい。

各排気口５２Ａは、内側凸部５１と側壁１１ａとに切り欠かれたバッファ空間５３Ａにそれぞれ連通している。各バッファ空間５３Ａは、それぞれ連通する排気口５２Ａの周方向全周にわたって連続する溝状に形成されている。排気口５２Ａの周方向両端部付近に連なる各バッファ空間５３Ａ（溝空間５３ｇ）は、周方向外側に向かって排気口５２Ａに対する深さが徐々に浅くなるように形成されている。各排気口５２Ａの周方向中間部に連なる各バッファ空間５３Ａには、２等辺三角形状の奥行空間５３ｄが形成されている。各奥行空間５３ｄは、頂角に向かって排気口５２Ａに対する深さが徐々に深くなっており、この頂角付近に排気通路５５が各々連通している。なお、容器本体１１Ａの排気通路５５は、上記した容器本体１１の排気通路５５と同じ構成となっている。

以上のように形成されたガス排気部５０は、排気ガスの排気において、２つの排気口５２Ａに予め分けた状態で２つのバッファ空間５３Ａの各々に排気ガスを流入させる。すなわち、一方の排気口５２Ａは、当該一方のバッファ空間５３Ａおよび排気通路５５の吸引作用に基づき、一方の略１８０°の排気ガスが流入する。他方の排気口５２Ａは、当該他方のバッファ空間５３Ａおよび排気通路５５の吸引作用に基づき、他方の略１８０°の排気ガスが流入する。一方のバッファ空間５３Ａのコンダクタンスと、他方のバッファ空間５３Ａのコンダクタンスとは同じであるため、排気ガスも同じように流通するようになる。

特に、バッファ空間５３Ａ内の各奥行空間５３ｄ付近は、排気ガスが集まることにより排気ガスの流通性（流通し易さ）が弱まる一方で、各奥行空間５３ｄから離れた溝空間５３ｇは、排気ガスが薄れることで排気ガスの流通性が強まる。したがって、各排気口５２Ａも、やはり、周方向全周にわたって均等的な陰圧をかけることが可能となる。そのため、ガス排気部５０は、２つの排気口５２Ａを有する構成でも、排気ガスを均等的に排気することができる。

要するに、基板処理装置１は、排気通路５５を複数備えていれば、排気口５２の数、バッファ空間５３の数については特に限定されない。もちろん、排気通路５５は、３以上設けられてもよい。排気口５２の数およびバッファ空間５３の数は、複数の排気通路５５と同数に設定されて各排気通路５５に連通する構成でもよく、複数の排気通路５５よりも少なく設定されて１つの排気通路５５に複数の排気口５２および複数のバッファ空間５３が連通する構成でもよい。

また、基板処理装置１は、他の変形例として、複数の排気通路５５について処理容器１０内の合流空間５６で合流する構成とせずに、処理容器１０の外部において合流する構成としてもよい。この場合、複数の排気通路５５の各々に連通する管を接続し、この管を合流箇所まで同形状に形成するとよい。これにより、排気ガスにかけるコンダクタンスをやはり同一にすることができ、処理容器１０内で排気ガスを均等的に拡散させることができる。

以上の実施形態で説明した本開示の技術的思想および効果について以下に記載する。

本開示の第１の態様は、基板Ｗを内部空間１０ｓに収容する処理容器１０と、内部空間１０ｓにおいて基板Ｗを載置するサセプタ２０と、内部空間１０ｓに処理ガスを供給するガス供給部４０と、処理ガスを含む排気ガスを内部空間１０ｓから排気するガス排気部５０と、を備え、ガス排気部５０は、処理容器１０の内部空間１０ｓに連通すると共に当該処理容器１０の内周面の周方向に沿って延在し排気ガスが流入する１以上の排気口５２、５２Ａと、１以上の排気口５２、５２Ａに連通して処理容器１０の壁の内部を延在する複数の排気通路５５と、を有する。

上記によれば、基板処理装置１は、１以上の排気口５２、５２Ａに連通する複数の排気通路５５を備えることで、処理容器１０内の排気ガスの流通を均等化して、基板処理の面内均一性を向上させることができる。すなわち、基板処理装置１は、処理容器１０の壁に設けられた複数の排気通路５５の各々から処理容器１０の内周面を延在する１以上の排気口５２、５２Ａに対して均等的に陰圧をかけることが可能となる。その結果、処理容器１０の内部空間１０ｓの排気ガスを、排気口５２、５２Ａに向かって均等的に拡散させて、基板Ｗに対する処理ガスの供給を安定化させることができる。

また、処理容器１０の少なくとも複数の排気通路５５が形成されている部分は、一体成形されている。これにより、基板処理装置１は、複数の排気通路５５を流れる排気ガスに対して、部材が異なることによるコンダクタンスの低下をなくして、排気ガスをスムーズに流すことができる。

また、複数の排気通路５５は、処理容器１０の周方向に沿って等間隔に離間した位置に配置されている。これにより、基板処理装置１は、処理ガスをより均等的に拡散することができる。

また、複数の排気通路５５は、排気口５２、５２Ａに連通し処理容器１０の側壁１１ａの内部を延在する側部通路５５ａと、側部通路５５ａに連通して処理容器１０の底壁１１ｂの内部を延在する底部通路５５ｂと、を有し、複数の側部通路５５ａは、互いに同じ形状に形成されると共に、複数の底部通路５５ｂは、互いに同じ形状に形成される。これにより、基板処理装置１は、複数の排気通路５５において同じコンダクタンスを排気ガスにかけることになり、複数の排気通路５５を流通する排気ガスを等しくすることが可能となる。

また、１以上の排気口５２、５２Ａと、複数の排気通路５５との間には、バッファ空間５３が設けられており、バッファ空間５３は、複数の排気通路５５の各々に向かって連続する奥行空間５３ｄを有し、複数の奥行空間５３ｄは、互いに同じ形状に形成されている。これにより、基板処理装置１は、複数の奥行空間５３ｄにおいても同じコンダクタンスを排気ガスにかけることができる。

また、奥行空間５３ｄは、排気通路５５が連通する位置を基点として等角度および等辺に形成されている。これにより、基板処理装置１は、バッファ空間５３に流入した排気ガスを奥行空間５３ｄにスムーズに導いて奥行空間５３ｄに集まり易くすることができる。結果的に、奥行空間５３ｄ付近の排気ガスの流通性が弱まり、奥行空間５３ｄから離れた箇所の排気ガスの流通性が高まるため、排気口５２、５２Ａの周方向全周において略同じ陰圧を付与することが可能となる。

また、処理容器１０の壁の外周面には、処理容器１０を加熱する加熱体１４が設けられている。これにより、基板処理装置１は、排気通路５５を流通する排気ガスを加熱体１４により加熱することができ、排気通路５５でのデポの発生を抑制できる。

また、処理容器１０は、低熱膨張材料により形成され、加熱体１４は、処理容器１０の壁の表面に溶射を行うことにより形成される溶射ヒータである。これにより、基板処理装置１は、処理容器１０の目的の表面全体に加熱体１４を簡単に設けることができ、ステンレス鋼により熱伝達率が低い処理容器１０でも高温化を促すことが可能となる。

また、加熱体１４は、処理容器１０の軸方向に沿って複数のゾーン１４ｚ１、１４ｚ２、１４ｚ３に分割され、複数のゾーン１４ｚ１、１４ｚ２、１４ｚ３毎に加熱量を調整可能である。これにより、基板処理装置１は、処理容器１０内の温度分布に応じて処理容器１０を適切に加熱することができる。

また、複数のゾーン１４ｚ１、１４ｚ２、１４ｚ３のうち少なくとも１つは、１以上の排気口５２、５２Ａと水平方向に隣接する位置に配置され、他のゾーンの加熱量よりも高い加熱量に調整される。これにより、基板処理装置１は、温度が低下し易い排気口５２、５２Ａ付近の温度を高めて、この付近に配置される基板Ｗの外周部の温度低下を抑制することが可能となる。

また、処理容器１０は、サセプタ２０に載置された基板Ｗに向かって突出する内側凸部５１を有し、排気口５２、５２Ａは、内側凸部５１の内周面に設けられる。これにより、基板処理装置１は、基板Ｗの外縁の近傍位置に排気口５２、５２Ａを配置することができ、基板Ｗに供給された処理ガスを直ちに排気できる。

また、排気口５２は、処理容器１０の内周面の全周にわたって延在する環状に形成されており、複数の排気通路５５は、処理容器１０の中心を挟んだ対称位置に設けられている。これにより、基板処理装置１は、環状の排気口５２の全体から排気ガスを吸引することができ、基板処理をより安定して行うことができる。

また、１以上の排気口５２Ａは、複数の排気通路５５と同じ数だけ設けられて、複数の排気通路５５の各々に連通しており、複数の排気口５２Ａ同士の間には、排気口５２Ａの延在長さよりも短い隔壁５４が設けられている。これにより、基板処理装置１は、複数の排気口５２Ａを有する場合でも、処理容器１０の周方向の全周から複数の排気口５２Ａを介して排気ガスを吸引することができる。

また、処理容器１０は、アウタ容器１７に収容され、アウタ容器１７の底面と処理容器１０の間には、処理容器１０をアウタ容器１７から間隙を開けて支持する支持部（ボール状部材１８）が配置される。これにより、基板処理装置１は、処理容器１０の断熱性を一層高めることができる。

また、本開示の第２の態様は、基板Ｗを処理する基板処理方法であって、処理容器１０の内部空間１０ｓに配置されたサセプタ２０に基板Ｗを載置する工程と、ガス供給部４０により内部空間１０ｓに処理ガスを供給し、かつガス排気部５０により処理ガスを含む排気ガスを内部空間１０ｓから排気する工程と、を備え、排気ガスを排気する工程では、処理容器１０の内部空間１０ｓに連通すると共に当該処理容器１０の内周面の周方向に沿って延在する１以上の排気口５２、５２Ａに排気ガスを流入させた後に、１以上の排気口５２、５２Ａに連通して処理容器１０の壁の内部を延在する複数の排気通路５５を介して排気ガスを流通させる。この場合でも、基板処理方法は、処理容器１０内の排気ガスの流通を均等化して、基板処理の面内均一性を向上させることができる。

今回開示された実施形態に係る基板処理装置１は、すべての点において例示であって制限的なものではない。実施形態は、添付の請求の範囲およびその主旨を逸脱することなく、様々な形態で変形および改良が可能である。上記複数の実施形態に記載された事項は、矛盾しない範囲で他の構成も取り得ることができ、また、矛盾しない範囲で組み合わせることができる。

本開示の基板処理装置１は、Atomic Layer Deposition(ALD)装置、Capacitively Coupled Plasma(CCP)、Inductively Coupled Plasma(ICP)、Radial Line Slot Antenna(RLSA)、Electron Cyclotron Resonance Plasma(ECR)、Helicon Wave Plasma(HWP)のいずれのタイプの装置でも適用可能である。

１ 基板処理装置
１０ 処理容器
１０ｓ 内部空間
２０ サセプタ
４０ ガス供給部
５０ ガス排気部
５２、５２Ａ 排気口
５５ 排気通路
Ｗ 基板

Claims (15)

1. 基板を内部空間に収容する処理容器と、
   前記内部空間において前記基板を載置するサセプタと、
   前記内部空間に処理ガスを供給するガス供給部と、
   前記処理ガスを含む排気ガスを前記内部空間から排気するガス排気部と、を備え、
   前記ガス排気部は、前記処理容器の前記内部空間に連通すると共に当該処理容器の内周面の周方向に沿って延在し前記排気ガスが流入する１以上の排気口と、１以上の前記排気口に連通して前記処理容器の壁の内部を延在する複数の排気通路と、を有する、
   基板処理装置。
2. 前記処理容器の少なくとも複数の前記排気通路が形成されている部分は、一体成形されている、
   請求項１に記載の基板処理装置。
3. 複数の前記排気通路は、前記処理容器の周方向に沿って等間隔に離間した位置に配置されている、
   請求項１記載の基板処理装置。
4. 複数の前記排気通路は、前記排気口に連通し前記処理容器の側壁の内部を延在する側部通路と、前記側部通路に連通して前記処理容器の底壁の内部を延在する底部通路と、を有し、
   複数の前記側部通路は、互いに同じ形状に形成されると共に、複数の前記底部通路は、互いに同じ形状に形成される、
   請求項１乃至３のいずれか１項に記載の基板処理装置。
5. １以上の前記排気口と、複数の前記排気通路との間には、バッファ空間が設けられており、
   前記バッファ空間は、複数の前記排気通路の各々に向かって連続する奥行空間を有し、
   複数の奥行空間は、互いに同じ形状に形成されている、
   請求項１乃至３のいずれか１項に記載の基板処理装置。
6. 前記奥行空間は、前記排気通路が連通する位置を基点として等角度および等辺に形成されている、
   請求項５に記載の基板処理装置。
7. 前記処理容器の壁の外周面には、前記処理容器を加熱する加熱体が設けられている、
   請求項１乃至３のいずれか１項に記載の基板処理装置。
8. 前記処理容器は、低熱膨張材料により形成され、
   前記加熱体は、前記処理容器の壁の表面に溶射を行うことにより形成される溶射ヒータである、
   請求項７に記載の基板処理装置。
9. 前記加熱体は、前記処理容器の軸方向に沿って複数のゾーンに分割され、複数の前記ゾーン毎に加熱量を調整可能である、
   請求項７に記載の基板処理装置。
10. 複数の前記ゾーンのうち少なくとも１つは、１以上の前記排気口と水平方向に隣接する位置に配置され、他のゾーンの加熱量よりも高い加熱量に調整される、
    請求項９に記載の基板処理装置。
11. 前記処理容器は、前記サセプタに載置された前記基板に向かって突出する内側凸部を有し、
    前記排気口は、前記内側凸部の内周面に設けられる、
    請求項１乃至３のいずれか１項に記載の基板処理装置。
12. 前記排気口は、前記処理容器の内周面の全周にわたって延在する環状に形成されており、
    複数の前記排気通路は、前記処理容器の中心を挟んだ対称位置に設けられている、
    請求項１乃至３のいずれか１項に記載の基板処理装置。
13. １以上の前記排気口は、複数の前記排気通路と同じ数だけ設けられて、複数の前記排気通路の各々に連通しており、
    複数の前記排気口同士の間には、前記排気口の延在長さよりも短い隔壁が設けられている、
    請求項１乃至３のいずれか１項に記載の基板処理装置。
14. 前記処理容器は、アウタ容器に収容され、
    前記アウタ容器の底面と前記処理容器の間には、前記処理容器を前記アウタ容器から間隙をあけて支持する支持部が配置される、
    請求項１乃至３のいずれか１項に記載の基板処理装置。
15. 基板を処理する基板処理方法であって、
    処理容器の内部空間に配置されたサセプタに前記基板を載置する工程と、
    ガス供給部により前記内部空間に処理ガスを供給し、かつガス排気部により前記処理ガスを含む排気ガスを前記内部空間から排気する工程と、を備え、
    前記排気ガスを排気する工程では、前記処理容器の前記内部空間に連通すると共に当該処理容器の内周面の周方向に沿って延在する１以上の排気口に前記排気ガスを流入させた後に、１以上の前記排気口に連通して前記処理容器の壁の内部を延在する複数の排気通路を介して前記排気ガスを流通させる、
    基板処理方法。

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