JP6151829B2

JP6151829B2 - 基板処理装置

Info

Publication number: JP6151829B2
Application number: JP2016129195A
Authority: JP
Inventors: チュンジンヒョン; ソンテチェ; ビョンギュソン; ヨンキキム; キョンフンキム; チャンドルキム; ヤンシクシン; ジェウキム
Original assignee: ユ−ジーンテクノロジーカンパニー．リミテッド
Priority date: 2015-09-11
Filing date: 2016-06-29
Publication date: 2017-06-21
Anticipated expiration: 2036-06-29
Also published as: JP2017055104A; US20170073813A1; CN106521620A; TW201711090A; TWI645455B; CN106521620B; KR20170031437A; US10337103B2; KR101760316B1

Description

本発明は、基板処理装置に係り、さらに詳しくは、ガスの流れを制御して基板の上に薄膜を均一に成膜することのできる基板処理装置に関する。

一般に、基板処理装置は、１枚の基板に対して基板処理工程を行う枚葉式（ＳｉｎｇｌｅＷａｆｅｒＴｙｐｅ）と、複数枚の基板に対して基板処理工程を同時に行うバッチ式（ＢａｔｃｈＴｙｐｅ）と、に大別される。枚葉式は、設備の構成が簡単であるというメリットがあるが、生産性が低いという問題があるため、量産可能なバッチ式が多用されている。

バッチ式の基板処理装置は、水平状態で多段に積み重ねられた基板を収納して処理する処理室と、処理室内に処理ガスを供給する処理ガス供給ノズルと、処理室内を排気する排気ラインと、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、以下のように行われる。まず、複数枚の基板を処理室内に搬入する。次いで、排気ラインを介して処理室内を排気しながら処理ガス供給ノズルを介して処理室内に処理ガスを供給する。次いで、処理ガス供給ノズルから噴射された処理ガスが各基板の間を通過しながら排気口を介して排気ラインに流入し、基板の上には薄膜が成膜される。

しかしながら、従来の基板処理装置は、処理ガスの流れを制御することができないため、基板の外縁部及び中心部に形成される薄膜の膜厚が均一にならないという問題が発生する虞がある。このため、薄膜の品質が低下し、しかも、不良が生じることが懸念される。

大韓民国公開特許第２０１５−００４５０１２号公報

本発明は、上記従来技術に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、基板の上に薄膜を均一に成膜することのできる基板処理装置を提供することにある。

本発明の目的は、基板処理工程の効率を向上させることのできる基板処理装置を提供することにある。

上記目的を達成するためになされた本発明の一態様による基板処理装置は、内部に空間が形成されるチューブと、前記チューブの内部において複数枚の基板を上下方向に積載し、前記複数枚の基板がそれぞれ処理される処理空間を仕切る複数のアイソレーションプレートを有する基板支持部と、前記複数枚の基板に処理ガスを供給するガス供給部と、前記ガス供給部と向かい合うように配置され、前記チューブの内部のガスを排気する排気部と、を備え、前記アイソレーションプレートに複数の貫通孔が形成されており、前記貫通孔は、前記ガス供給部から前記排気部へと移動するガスの移動方向と交差する方向に延設され、前記複数の貫通孔は、前記ガスの移動方向に沿って一列に配置される。

好ましくは、前記複数のアイソレーションプレートは、上下方向に互いに離れて配置され、前記複数枚の基板は、前記アイソレーションプレートから離れて複数のアイソレーションプレートの間に積載される。

また、好ましくは、前記ガス供給部は、前記チューブの一方の側に前記処理空間にそれぞれ対応して異なる高さに設けられる複数の噴射ノズルを備え、前記排気部は、前記チューブの他方の側に前記噴射ノズルに対応して上下方向に設けられる複数の排気口を備える。

さらに、好ましくは、前記噴射ノズルは、少なくとも一部が前記チューブを貫通する。

さらにまた、好ましくは、前記アイソレーションプレートの中心部を基準として、前記ガス供給部の近くに配置された貫通孔の有効面積の和と、前記ガス供給部から遠くに配置された貫通孔の有効面積の和とが異なる。

さらにまた、好ましくは、前記複数の貫通孔の面積の和が、前記アイソレーションプレートの総面積に比べて５〜５０％である。

本発明の実施形態によれば、各基板が処理される処理空間を仕切るアイソレーションプレートに複数の貫通孔が形成される。これにより、各処理空間に供給された処理ガスのうちの一部がアイソレーションプレートの貫通孔を介して他の基板の処理空間に供給される。すなわち、貫通孔の位置を調節すると、基板上の所望の部分に処理ガスを集中させることができる。このため、薄膜の膜厚が薄い領域と対応する部分に貫通孔を形成すれば、薄膜の膜厚が薄い領域に処理ガスが集中して基板上の薄膜の膜厚が全体的に均一になる。したがって、薄膜の品質が向上し、不良率が下がる。

また、基板の周縁及び下側を通過して基板処理工程に実際に供されない処理ガスを貫通孔を介して基板の上面に供給して基板処理工程に供されるように誘導することができる。したがって、無駄使いされる処理ガスの量を減らして基板処理工程の効率を向上させることができる。

本発明の実施形態による基板処理装置の構造を示す図である。本発明の実施形態による基板処理装置の構造を示す図である。本発明の実施形態によるアイソレーションプレートの構造を示す図である。本発明の実施形態によるチューブ内の処理ガスの流れを示す図である。本発明の他の実施形態によるアイソレーションプレートを示す図である。本発明のさらに他の実施形態によるアイソレーションプレートを示す図である。

以下、添付図面に基づき、本発明の実施形態について詳細に説明する。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、異なる様々な形態として実現され、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。一方、本発明の実施形態を説明するために図面は誇張されているおり、図中、同じ符号は同じ構成要素を示す。

図１は、本発明の実施形態による基板処理装置の構造を示す図であり、図２は、本発明の実施形態による基板処理装置の構造を示す図であり、図３は、本発明の実施形態によるアイソレーションプレートの構造を示す図である。また、図４は、本発明の実施形態によるチューブ内の処理ガスの流れを示す図であり、図５は、本発明の他の実施形態によるアイソレーションプレートを示す図であり、図６は、本発明のさらに他の実施形態によるアイソレーションプレートを示す図である。

図１及び図２を参照すると、本発明の実施形態による基板処理装置１００は、内部に空間が形成されるチューブ１１１と、前記チューブ１１１の内部において複数枚の基板Ｓを上下方向に積載する基板支持部１７０と、前記複数枚の基板Ｓに処理ガスを供給するガス供給部１３０と、前記ガス供給部１３０と向かい合うように配置され、前記チューブ１１１の内部のガスを排気する排気部１４０と、を備える。また、基板処理装置１００は、内部空間を有するチャンバ１２０と、前記チャンバ１２０の内部空間に配設され、前記チューブ１１１の外側に配置され、前記チューブ１１１を取り囲む外部チューブ１１２と、前記チューブ１１１の内部を加熱する加熱部１５０と、前記基板支持部１７０を上下に移動させたり回転させたりする駆動部１６０と、を備える。

このとき、本発明の実施形態による基板処理装置１００は、基板Ｓの上にエピタキシャル層を形成するエピタキシャル装置である。基板Ｓに選択的なエピタキシャル成長（ＳｅｌｅｃｔｉｖｅＥｐｉｔａｘｉａｌＧｒｏｗｔｈ：ＳＥＧ）工程を行う場合、全ての処理空間に処理ガスが供給される。処理ガスは、原料ガス、エッチングガス、ドーパントガス及びキャリアガスのうちの少なくともいずれか一種を含み、基板Ｓ上の薄膜の膜厚を制御するために様々な比率でガスが混合れて供給される。このようなガスは分子量が異なるため、比率に応じて処理ガスの流動が異なる。このため、選択的なエピタキシャル成長に際しては、処理ガスの流れが基板Ｓ上の薄膜の膜厚及び組成を決定する重要な要因になる。したがって、本発明の実施形態によるアイソレーションプレート１７０を用いて、処理ガスの流れを調節することができる。

チャンバ１２０は、四角筒状又は円筒状を呈する。チャンバ１２０は、上部胴体１２１及び下部胴体１２２を備え、上部胴体１２１の下部及び下部胴体１２２の上部はつながっている。下部胴体１２２の側面には、基板Ｓが出入りする出入り口１２２ａが配設される。このため、基板Ｓが出入り口１２２ａを介してチャンバ１２０の内部に搬入される。また、下部胴体１２２内に積載された基板Ｓは、上側に移動して上部チャンバ１２０内において処理される。このため、下部胴体１２２の内部は、基板Ｓが積載される積載空間を形成し、上部胴体１２１の内部は、基板Ｓの工程空間を形成する。しかしながら、チャンバ１２０の構造及び形状はこれに何ら限定されるものではなく、種々に変形可能である。

外部チューブ１１２は円筒状に形成され、上部が開放された下部胴体１２２の上側又は上部胴体１２１の内部に配置される。外部チューブ１１２の内部にはチューブ１１１が収容される空間が形成され、下部が開放される。このとき、外部チューブ１１２の内壁及びチューブ１１１の外壁は互いに離れて外部チューブ１１２とチューブ１１１との間に空間が形成される。しかしながら、外部チューブ１１２の構造及び形状はこれに何ら限定されるものではなく、種々に変形可能である。

チューブ１１１は円筒状に形成され、外部チューブ１１２の内部に配置される。チューブ１１１の内部には、基板Ｓが収容される空間が形成され、下部が開放される。このため、チューブ１１１の内部が下部胴体１２２の内部と連通され、基板Ｓがチューブ１１１と下部胴体１２２との間を移動する。しかしながら、チューブ１１１の構造及び形状はこれに何ら限定されるものではなく、種々に変形可能である。

加熱部１５０は、外部チューブ１１２の外側に配置されるヒータである。例えば、加熱部１５０は、上部胴体１２１の内壁に嵌設されて外部チューブ１１２の側面及び上部を取り囲むように配置される。このため、加熱部１５０が熱エネルギーを発生させると、熱エネルギーが外部チューブ１１２を通ってチューブ１１１の内部の温度を上昇させる。したがって、加熱部１５０を制御してチューブ１１１の内部の温度が基板Ｓが処理され易い温度になるように調節することができる。しかしながら、加熱部１５０の配設位置はこれに何ら限定されるものではなく、変更可能である。

ガス供給部１３０は、チューブ１１１の内部の基板Ｓに処理ガスを噴射する複数の噴射ノズル１３１及び噴射ノズル１３１に接続されて処理ガスを供給する供給ライン１３２を備える。

噴射ノズル１３１は、少なくとも一部がチューブ１１１の一方の側、例えば、チューブ１１１の内壁を貫通して嵌設され、異なる高さに配置される。すなわち、噴射ノズル１３１は、アイソレーションプレート１７５により仕切られ、各基板が処理される処理空間にそれぞれ対応して配置される。このため、各処理空間に供給される処理ガスの量をそれぞれ別々に制御することができる。

供給ライン１３２はパイプ状に形成されて、一方の端が噴射ノズル１３１に接続され、他方の端が処理ガス供給源（図示せず）に接続される。このため、処理ガス供給源から供給される処理ガスが供給ライン１３２を介して噴射ノズル１３１に供給される。例えば、供給ライン１３２は複数配設されて各噴射ノズル１３１に接続されてもよく、１本のラインが複数に分岐されて各噴射ノズル１３１に接続されてもよい。なお、供給ライン１３２には一つ又は複数の制御弁が配設されて、これにより噴射ノズル１３１に供給される処理ガスの量が制御される。

また、処理ガス供給源は、複数のガスタンク（図示せず）を備える。すなわち、処理ガスとしては、原料ガス、エッチングガス、ドーパントガス及びキャリアガスのうちの少なくともいずれか一種が使用可能であるので、各ガスを別途に貯留するタンクを備える。しかしながら、供給ライン１３２及び処理ガス供給源の構造及び形状はこれに何ら限定されるものではなく、種々に変更可能である。

排気部１４０は、チューブ１１１の内部のガスを吸い込む複数の排気口１４１及び排気口１４１に接続されて排気口１４１に吸い込まれたガスをチューブ１１１の外部に排気する排気ライン１４２を備える。

排気口１４１は、噴射ノズル１３１と向かい合うチューブ１１１の他方の側、例えば、チューブ１１１の内壁を貫通して設けられ、異なる高さに配置される。すなわち、複数の排気口１４１は、各噴射ノズル１３１に対応して上下方向に配置される。このため、噴射ノズル１３１から供給される処理ガスが処理空間を通って向こう側に配設される排気口１４１に向かって流れる。したがって、処理ガス及び基板Ｓの表面が反応するのに十分な時間が確保される。このとき、基板処理工程に際して発生された未反応ガス及び反応副産物は、排気口１４１を介して吸い込まれて排出される。

排気ライン１４２はパイプ状に形成されて、一方の端が排気口１４１に接続され、他方の端が吸込器（図示せず）に接続される。このため、吸込器から提供される吸込み力によりチューブ１１１の内部のガスが排気口１４１に吸い込まれ、排気ライン１４２に沿ってチューブ１１１の外部に排出される。例えば、排気ライン１４２は複数配設されて各排気口１４１に接続されてもよく、１本のラインが複数に分岐されて各排気口１４１に接続されてもよい。或いは、排気ライン１４２が一つのダクト状に形成されて複数の排気口１４１と接続されてもよい。しかしながら、排気ライン１４２の構造及び形状はこれに何ら限定されるものではなく、種々に変形可能である。

一方、噴射ノズル１３１は、外部チューブ１１２の内側に配置される。このため、チューブ１１１の内部空間がチューブ１１１の内壁及び外部チューブ１１２の内壁により２重に密閉されてチューブ１１１内のガスが外部に流出されたり、外部の異物がチューブ１１１内に流入したりすることが有効に遮断される。なお、チューブ１１１に供給ライン１３２や排気ライン１４２が配設されないため、チューブ１１１の内部の空間効率性が向上する。

駆動部１６０は、基板支持部１７０を上下に移動させる上下駆動器及び基板支持部１７０を回転させる回転駆動器を備える。

上下駆動器はシリンダであり、基板支持部１７０の下部と接続されて基板支持部１７０を上下に移動させる役割を果たす。このため、基板Ｓを積載した基板支持部１７０がチューブ１１１と下部チャンバ１２０との間を上下に移動する。すなわち、上下駆動器が基板支持部１７０を下側に移動させると、下部胴体１２２の出入り口１２２ａを介して基板Ｓが基板支持部１７０に載置され、全ての基板Ｓが基板支持部１７０に載置されると、上下駆動器が基板支持部１７０を上側のチューブ１１１内に移動させて基板Ｓに対する処理工程を行う。

回転駆動器はモータであり、基板支持部１７０の下部と接続されて基板支持部１７０を回転させる役割を果たす。回転駆動器を用いて基板支持部１７０を回転させると、基板支持部１７０に積載された基板Ｓを通過して移動する処理ガスが混合されながら基板Ｓの上部に均一に分布される。このため、基板Ｓに蒸着される膜の品質が向上する。しかしながら、駆動部１６０が基板支持部１７０を上下に移動させたり回転させたりする方法はこれに何ら限定されるものではなく、種々の方法が採用可能である。

基板支持部１７０は、基板Ｓを支持する基板ホルダ１７１と、チューブ１１１の内部を密閉させる遮断プレート１７２と、基板ホルダ１７１を支持するシャフト１７３と、複数枚の基板が処理される処理空間を仕切り、基板Ｓから離れて複数枚の基板同士の間にそれぞれ配置される複数のアイソレーションプレート１７５と、を備える。

基板ホルダ１７１は、複数枚の基板Ｓが上下方向に積載されるように形成される。基板ホルダ１７１は、上下方向に延設される複数の支持バー１７１ｂ及び前記支持バー１７１ｂと接続されて支持バー１７１ｂを支持する上部プレートを備え、支持バー１７１ｂには、基板Ｓを容易に支持するための支持ティップ１７１ｃが基板Ｓの中心に向かって突設される。

上部プレート１７１ａは円板状に形成され、基板Ｓの直径よりも大きな直径を有する。支持バー１７１ｂは３本配設され、上部プレート１７１ａの周縁に沿って互いに離れて上部プレートの外縁部の下部に接続される。支持ティップ１７１ｃは複数配設され、支持バー１７１ｂの延長方向に沿って一列に隔設される。このため、基板ホルダ１７１には、上下方向に基板Ｓが積載される複数の層が形成され、一つの層又は処理空間に１枚の基板Ｓが積載される。しかしながら、基板ホルダ１７１の構造及び形状はこれに何ら限定されるものではなく、種々に変形可能である。

また、噴射ノズル１３１と、基板Ｓ及び排気口１４１は、互いに同一線の上に配設される。このため、基板Ｓが支持ティップ１７１ｃにより下面が浮き上がっている状態を維持するため、噴射ノズル１３１から噴射された処理ガスが基板Ｓを通って排気口１４１に吸い込まれながら層流を形成する。すなわち、処理ガスが基板Ｓの側面と接触した後に、基板Ｓの上面及び下面に沿って移動しながら排気口１４１に流入する。したがって、処理ガスが基板Ｓと平行に流れるので、基板Ｓの上面に均一に供給される。

遮断プレート１７２は円板状に形成され、基板ホルダ１７１の直径よりも大きな直径を有する。遮断プレート１７２は、基板ホルダ１７１の下部に接続される。このため、基板ホルダ１７１が下部胴体１２２からチューブ１１１内に移動する場合、遮断プレート１７２も基板ホルダ１７１とともに上側に移動してチューブ１１１の開放された下部を閉塞する。このため、基板Ｓに対する処理工程が行われる場合、チューブ１１１の内部が下部胴体１２２から密閉され、チューブ１１１内の工程ガスが下部胴体１２２に流入したり、下部胴体１２２内の異物がチューブ１１１内に流入したりすることが防がれる。しかしながら、遮断プレート１７２の構造及び形状はこれに何ら限定されるものではなく、種々に変形可能である。

シャフト１７３は、上下方向に延びるバー状に形成される。シャフト１７３の上端は遮断プレート１７２に接続され、下端は駆動部１６０の上下駆動器および回転駆動器と接続される。このため、基板ホルダ１７１は、シャフト１７３の上下方向の中心軸を基準として回転駆動器により回転され、シャフト１７３に沿って上下駆動器により上下に移動する。

アイソレーションプレート１７５は円板状に形成され、上下方向に互いに離れて複数配置される。また、複数のアイソレーションプレート１７５は、基板Ｓ又は支持ティップ１７１ｃから離れて配置される。すなわち、アイソレーションプレート１７５の周縁が支持バー１７１ｂにはめ込まれて支持ティップ１７１ｃ同士の間に配置される。このため、アイソレーションプレート１７５は、各基板Ｓが処理される空間を仕切り、複数枚の基板は、アイソレーションプレート１７５から離れてアイソレーションプレート１７５同士の間に積載される。したがって、噴射ノズル１３１から処理ガスが噴射されると、処理ガスが基板Ｓの上側及び下側を通過して排気口１４１に吸い込まれる。

図３及び図４を参照すると、アイソレーションプレート１７５に複数の貫通孔１７５ａが形成される。例えば、貫通孔１７５ａは円形状に形成され、アイソレーションプレート１７５の上に下側の基板Ｓに向かって放射状に複数配置される。このため、噴射ノズル１３１から供給される処理ガスのうちの一部は処理空間を通って排気口１４１に吸い込まれ、基板Ｓの下側を通過する一部の処理ガスは貫通孔１７５ａを介して下側の処理空間に供給される。

すなわち、貫通孔１７５ａの下側、すなわち、貫通孔１７５ａと向かい合う部分に供給される処理ガスの量が増える。このため、貫通孔１７５ａを介して基板Ｓの上面に供給される処理ガスの量が増え、これに伴い、基板Ｓの周縁に沿って移動する処理ガスの量は相対的に減る。したがって、基板Ｓの上面に処理ガスが集中されながら基板Ｓに対する処理工程に供される処理ガスの量が増え、基板処理工程の効率が上がる。

例えば、噴射ノズル１３１から噴射される処理ガスは、噴射圧力により基板Ｓの中心部を通過して排気口１４１に流入する量よりも、基板Ｓの周縁又は基板Ｓの下部に沿って移動して排気口１４１に流入する量の方がさらに多い。このため、実際に基板Ｓの上面における基板Ｓの処理工程に供される処理ガスの量よりも、基板Ｓの処理工程に供されない処理ガスの量の方がさらに多い。

したがって、基板Ｓの上面、特に、基板Ｓの中心部の上面に供給される処理ガスの量を増やすために、基板Ｓの上側に貫通孔１７５ａが配設されたアイソレーションプレート１７５を配設する。このため、基板Ｓの処理工程に供されない処理ガス、すなわち、基板Ｓの周縁及び下側を移動する処理ガスが貫通孔１７５ａを介して下側処理空間の基板Ｓの上面に供給されて下側処理空間における基板Ｓの処理工程に供される。したがって、基板Ｓの周縁及び下側を移動する処理ガスのうちの一部が貫通孔１７５ａに流入して、基板Ｓの周縁及び下側に沿って移動する処理ガスの量は減り、基板Ｓの上面に供給されて基板Ｓの処理工程に実際に供される処理ガスの量は増える。

また、貫通孔１７５ａの形状や構造を調節すると、所望の部分に処理ガスを集中させることができる。すなわち、アイソレーションプレート１７５の中心部に配置される貫通孔１７５ａの有効面積（基板Ｓの単位面積当たりの貫通孔１７５ａの実際の面積）の和と、外縁部に配置される貫通孔１７５ａの有効面積の和とが異なるように形成する。貫通孔１７５ａの大きさ又は貫通孔１７５ａの密度を調節して中心部及び外縁部の貫通孔１７５ａの有効面積を調節することができる。

例えば、噴射ノズル１３１から噴射される処理ガスは、噴射圧力により基板Ｓの中心部を通過して排気口１４１に流入する量よりも基板Ｓの周縁又は基板Ｓの下部に沿って移動して排気口１４１に流入する量の方がさらに多い。このため、基板Ｓの中心部に供給される処理ガスの量が基板Ｓの周縁及び下部に供給される処理ガスの量よりも少なく、基板Ｓの外縁部に成膜された薄膜が中心部に成膜された薄膜の膜厚よりも厚い。

したがって、基板Ｓの上面、特に、基板Ｓの中心部の上面に供給される処理ガスの量を増やすために、基板Ｓの上側に外縁部から中心部に向かって進むにつれて貫通孔１７５ａの直径が増加するアイソレーションプレート１７５を配設する。図５の（ａ）に示すように、アイソレーションプレート１７５の外縁部から中心部に向かって進むにつれて貫通孔１７５ａの直径が増加するように貫通孔１７５ａを加工する。

すなわち、アイソレーションプレート１７５の中心部に形成される貫通孔１７５ａの直径が、アイソレーションプレート１７５の外縁部に形成される貫通孔１７５ａの直径よりも大きい。このため、中心部の貫通孔１７５ａの孔径が外縁部の貫通孔１７５ａのそれよりも大きいため、中心部の貫通孔１７５ａを介して下側の処理空間に供給される処理ガスの量が、外縁部の貫通孔１７５ａを介して下側の処理空間に供給される処理ガスの量よりも多くなる。したがって、大径の中心部の貫通孔１７５ａを介して基板Ｓの中心部に処理ガスが集中されながら基板Ｓの上面の全体に亘って均一な膜厚の薄膜が形成される。

逆に、基板Ｓの中心部に外縁部よりも薄膜の膜厚が厚い場合、基板Ｓの中心部に供給される処理ガスの量が外縁部に供給される処理ガスの量よりも多いと認められる。このため、基板Ｓの外縁部に供給される処理ガスの量を増やすために、基板Ｓの上側に外縁部から中心部に向かって進むにつれて貫通孔１７５ａの直径が減少するアイソレーションプレート１７５を配設する。図５の（ｂ）に示すように、アイソレーションプレート１７５の外縁部から中心部に向かって進むにつれて貫通孔１７５ａの直径が減少するように貫通孔１７５ａを加工する。

すなわち、アイソレーションプレート１７５の中心部に形成される貫通孔１７５ａの直径が、アイソレーションプレート１７５の外縁部に形成される貫通孔１７５ａの直径よりも小さい。このため、中心部の貫通孔１７５ａを介して下側の処理空間に供給される処理ガスの量が、外縁部の貫通孔１７５ａを介して下側の処理空間に供給される処理ガスの量よりも少なくなる。したがって、大径の外縁部の貫通孔１７５ａを介して基板Ｓの外縁部に処理ガスが集中されながら基板Ｓの上面の全体に亘って均一な膜厚の薄膜が形成される。

或いは、貫通孔１７５ａの直径は等しく形成し、且つ、貫通孔１７５ａの密度を調節して基板Ｓの上に供給される処理ガスの量を調節する。すなわち、基板Ｓの中心部に供給される処理ガスの量を増やす場合、アイソレーションプレート１７５の中心部の貫通孔１７５ａの数を増やし、外縁部の貫通孔１７５ａの数は減らす。このため、多数の貫通孔１７５ａが配設された中心部に外縁部よりも多量の処理ガスが通過して下側の基板Ｓの中心部に供給される。

逆に、基板Ｓの外縁部に供給される処理ガスの量を増やす場合、アイソレーションプレート１７５の中心部の貫通孔１７５ａの数は減らし、外縁部の貫通孔１７５ａの数は増やす。このため、多数の貫通孔１７５ａが配設された外縁部に中心部よりも多量の処理ガスが通過して下側の基板Ｓの外縁部に供給される。或いは、貫通孔１７５ａの直径及び密度を両方とも調節して基板Ｓの上に供給される処理ガスの量を調節する。

このとき、複数の貫通孔１７５ａの面積の和が前記アイソレーションプレート１７５の総面積に比べて５〜５０％である。すなわち、貫通孔１７５ａの総面積がアイソレーションプレート１７５の面積に比べて５％未満である場合、貫通孔１７５ａを介して下側の処理空間に供給される処理ガスの量が少な過ぎて貫通孔１７５ａを配設することにより得られる効果が低い。このため、基板Ｓの上面に供給されて基板Ｓの処理工程に供される処理ガスの量は少なく、基板Ｓの周縁及び下側に沿って移動して排気口Ｓに吸い込まれる処理ガスの量は多いため、処理ガスが無駄使いされる。したがって、十分な量の処理ガスが基板Ｓの上面に供給されて基板Ｓの処理工程に供されるように貫通孔１７５ａの面積の和をアイソレーションプレート１７５の総面積に比べて５％以上にする。

逆に、貫通孔１７５ａの総面積がアイソレーションプレート１７５の面積に比べて５０％を超える場合、貫通孔１７５ａを介して下側の処理空間に供給される処理ガスの量が増えすぎて実際に処理ガスが噴射された処理空間を通過する処理ガスの量が減る。

すなわち、処理ガスが基板Ｓの上側及び下側に平行に供給されて層流されなければならないが、貫通孔１７５ａを介して基板Ｓの下側に移動する処理ガスの量が増える虞がある。このため、基板Ｓの上側及び下側に供給される処理ガスのバランスが崩れて層流が形成されないことが懸念される。このため、処理ガスによる基板Ｓの処理工程が正常に行われない結果、基板Ｓの上に薄膜が正常に成膜されない虞がある。したがって、実際に処理ガスが噴射された処理空間にも十分な量の処理ガスが流れるように、或いは、処理ガスが層流を形成するように貫通孔１７５ａの総面積をアイソレーションプレート１７５の面積に比べて５０％以下にする。

一方、貫通孔１７５ａは、他の形状に形成されてもよい。例えば、貫通孔１７５ａは、ガス供給部１３０から排気部１４０に移動するガスの移動方向と交差する方向に延設される。すなわち、貫通孔１７５ａがスリット状に且つ長尺に形成される。また、複数の貫通孔１７５ａは、ガスの移動方向に沿って一列に配置される。このため、噴射ノズル１３１から供給される処理ガスのうちの一部は、処理空間を通って排気口１４１に吸い込まれ、一部は貫通孔１７５ａを介して下側の処理空間に供給される。

すなわち、基板Ｓの貫通孔１７５ａと向かい合う部分に供給される処理ガスの量が増える。このため、基板Ｓの周縁に沿って移動する処理ガスの量は相対的に減り、基板Ｓの上面に供給される処理ガスの量は相対的に増える。したがって、基板Ｓの上面に処理ガスが集中され、実際に基板Ｓの処理工程に供される処理ガスの量が増えて基板Ｓの処理工程の効率が向上する。

また、貫通孔１７５ａを介して供給される処理ガスは、噴射ノズル１３１を介して供給される処理ガスの移動方向が基板Ｓの上面を向くように処理ガスの移動方向を変更する。すなわち、一方の側から他方の側に向かって直進する処理ガスを貫通孔１７５ａから供給される処理ガスが上側から下側へと移動させてさらに多量の処理ガスが基板Ｓの上面と接触する。このため、基板処理工程の効率が向上する。

さらに、基板Ｓの上部、特に、貫通孔１７５ａと向かい合う部分に処理ガスが集中する。このため、貫通孔１７５ａの形状や構造を調節すると、所望の部分に処理ガスを集中させることができる。すなわち、アイソレーションプレート１７５の中心部を基準として、前記ガス供給部１３０の近くに配置された貫通孔１７５ａの有効面積の和と、前記ガス供給部１３０から遠くに配置された貫通孔１７５ａの有効面積の和とを異ならせる。

例えば、工程ガスが噴射ノズル１３１から排気口１４１に移動しながら基板Ｓの噴射ノズル１３１に近い部分において反応が先行して起きて、噴射ノズル１３１に近い部分の薄膜の膜厚が噴射ノズル１３１から遠い部分の薄膜の膜厚よりも厚くなる。このため、基板Ｓの噴射ノズル１３１から遠い部分に供給される処理ガスの量を増やすために、基板のＳの上側に、ガス供給部１３０から排気部１４０に向かって進むにつれて貫通孔175ａが広幅となるアイソレーションプレート１７５を配設する。

図６の（ａ）に示すように、ガス供給部１３０から排気部１４０に向かって進むにつれて貫通孔１７５ａが広幅になるように貫通孔１７５ａを加工する。すなわち、ガス供給部１３０の近くに配置された貫通孔１７５ａの幅が、ガス供給部１４０から遠くに配置された貫通孔１７５ａの幅よりも狭い。このため、貫通孔１７５ａを介して基板Ｓのガス供給部１３０に近い部分に供給される処理ガスの量が、基板Ｓのガス供給部１３０から遠い部分に供給される処理ガスの量よりも少なくなる。したがって、排気部１４０の近くに配置された貫通孔１７５ａを介して基板Ｓの排気部１４０に近い部分に処理ガスが集中されながら基板Ｓの上面の全体に亘って均一な膜厚の薄膜が形成される。

逆に、基板Ｓのガス供給部１３０に近い部分の膜厚が基板Ｓのガス供給部１３０から遠い部分の膜厚よりも薄い場合、基板Ｓのガス供給部１３０から遠い部分に、基板Ｓのガス供給部１３０に近い部分よりもさらに多量の処理ガスが供給されると認められる。このため、基板Ｓのガス供給部１３０に近い部分に供給される処理ガスの量を増やすために、基板Ｓの上側にガス供給部１３０から排気部１４０に向かって進むにつれて貫通孔１７５ａが狭幅となるアイソレーションプレート１７５を配設する。

図６の（ｂ）に示すように、ガス供給部１３０から排気部１４０に向かって進むにつれて貫通孔１７５ａが狭幅となるように貫通孔１７５ａを加工する。すなわち、ガス供給部１３０の近くに配置された貫通孔１７５ａの幅が、排気部１４０から遠くに配置された貫通孔１７５ａの幅よりも広い。このため、基板Ｓのガス供給部１３０に近い部分に供給される処理ガスの量が、基板Ｓのガス供給部１３０から遠い部分に供給される処理ガスの量よりもさらに多くなる。したがって、ガス供給部１３０の近くに配置された貫通孔１７５ａを介して基板Ｓのガス供給部１３０に近い部分に処理ガスが集中されながら基板Ｓの上面の全体に亘って均一な膜厚の薄膜が形成される。

このとき、複数の貫通孔１７５ａの面積の和が前記アイソレーションプレート１７５の総面積に比べて５〜５０％である。すなわち、貫通孔１７５ａの総面積がアイソレーションプレート１７５の面積に比べて５％未満である場合、貫通孔１７５ａを介して下側の処理空間に供給される処理ガスの量が少な過ぎて貫通孔１７５ａを配設することにより得られる効果が低い。このため、十分な量の処理ガスが下側の処理空間に供給されるように貫通孔１７５ａの面積の和をアイソレーションプレート１７５の総面積に比べて５％以上にする。

逆に、貫通孔１７５ａの総面積がアイソレーションプレート１７５の面積に比べて５０％を超える場合、貫通孔１７５ａを介して下側の処理空間に供給される処理ガスの量が増え過ぎて実際に処理ガスが噴射された処理空間を通過する処理ガスの量が減る。このため、処理ガスによる基板Ｓの処理工程が正常に行われない結果、基板Ｓの上に薄膜が正常に成膜されない。したがって、実際に処理ガスが噴射された処理空間にも十分な量の処理ガスが流れるように貫通孔１７５ａの総面積をアイソレーションプレート１７５の面積に比べて５０％以下にする。しかしながら、貫通孔１７５ａの構造及び形状はこれに何ら限定されるものではなく、種々に変形可能である。

このように、アイソレーションプレート１７５に形成された複数の貫通孔１７５ａにより、各処理空間に供給された処理ガスのうちの一部がアイソレーションプレート１７５の貫通孔１７５ａを介して他の基板Ｓの処理空間に供給される。すなわち、貫通孔１７５ａの位置を調節すると、基板Ｓ上の所望の位置に処理ガスを集中させることができる。このため、薄膜の膜厚が薄い領域と対応する部分に貫通孔１７５ａを形成すると、薄膜の膜厚が薄い領域に処理ガスが集中して基板Ｓ上の薄膜の膜厚が全体的に均一になる。したがって、薄膜の品質が向上し、不良率が下がる。

また、基板Ｓの周縁及び下側を通過して基板Ｓの処理工程に実際に供されない処理ガスを貫通孔１７５ａを介して基板Ｓの上面に供給して基板Ｓの処理工程に供されるように誘導することができる。したがって、無駄使いされる処理ガスの量を減らして基板Ｓの処理工程の効率を向上させることができる。

以上述べたように、本発明の詳細な説明の欄においては、具体的な実施形態について説明したが、本発明の範囲から逸脱しない範囲内において種々に変形可能である。よって、本発明の範囲は、説明された実施形態に限られて定められてはならず、後述する特許請求の範囲だけではなく、この特許請求の範囲と均等なものによって定められるべきである。

１００：基板処理装置
１１１：チューブ
１１２：外部チューブ
１２０：チャンバ
１３０：ガス供給部
１４０：排気部
１７０：基板支持部
１７５：アイソレーションプレート

Claims

内部に空間が形成されるチューブと、
前記チューブの内部において複数枚の基板を上下方向に積載し、前記複数枚の基板がそれぞれ処理される処理空間を仕切る複数のアイソレーションプレートを有する基板支持部と、
前記複数枚の基板に処理ガスを供給するガス供給部と、
前記ガス供給部と向かい合うように配置され、前記チューブの内部のガスを排気する排気部と、
を備え、
前記アイソレーションプレートに複数の貫通孔が形成されており、
前記貫通孔は、前記ガス供給部から前記排気部へと移動するガスの移動方向と交差する方向に延設され、前記複数の貫通孔は、前記ガスの移動方向に沿って一列に配置される、基板処理装置。
前記複数のアイソレーションプレートは、上下方向に互いに離れて配置され、
前記複数枚の基板は、前記アイソレーションプレートから離れて複数のアイソレーションプレートの間に積載される請求項１に記載の基板処理装置。
前記ガス供給部は、前記チューブの一方の側に前記処理空間にそれぞれ対応して異なる高さに設けられる複数の噴射ノズルを備え、
前記排気部は、前記チューブの他方の側に前記噴射ノズルに対応して上下方向に設けられる複数の排気口を備える請求項１に記載の基板処理装置。
前記噴射ノズルは、少なくとも一部が前記チューブを貫通する請求項３に記載の基板処理装置。
前記アイソレーションプレートの中心部を基準として、前記ガス供給部の近くに配置された貫通孔の有効面積の和と、前記ガス供給部から遠くに配置された貫通孔の有効面積の和とが異なる請求項１に記載の基板処理装置。
前記複数の貫通孔の面積の和が、前記アイソレーションプレートの総面積に比べて５〜５０％である請求項５に記載の基板処理装置。