JP6564904B2 - 基板処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、基板処理装置に係り、更に詳しくは、基板上における基板処理ガスの流れを円滑化させることのできる基板処理装置に関する。

一般に、基板処理装置としては、１枚の基板に対して基板処理工程が行える枚葉式（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が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、複数枚の基板を多段に積み重ねて基板処理工程を行うが、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基板処理ガスを供給するガス供給部及び反応チューブ内の残留ガスを排気する排気部を備える。

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。次いで、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。次いで、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、従来の基板処理装置の場合には、ガス供給部の噴射ノズルから噴射された基板処理ガスが基板の全体の領域に亘って均一に分布できず、排気口に流入していた。すなわち、排気口が噴射ノズルに対応して狭幅に形成されて噴射ノズルと排気口との間に位置する基板の中間領域を通過する基板処理ガスの流動速度は速く形成され、且つ、基板の両側のサイド領域を通過する基板処理ガスの流動速度は遅く形成されていた。それ故に、基板の中間領域及び両側のサイド領域の薄膜の厚さに差異が生じて薄膜又は薄膜付き基板の品質が低下してしまうという問題が発生していた。

大韓民国特許登録第１０−１６６８６８７号

本発明は、基板上の全体の領域に亘って基板処理ガスの流れが一定になるように制御して、基板の全体の領域に亘って均一な薄膜を成膜することのできる基板処理装置を提供する。

本発明の一実施形態による基板処理装置は、内部空間を有する外部チューブと、前記外部チューブの内部空間に前記外部チューブの内側面から離間して配置され、その内部に収容空間を有する内部の反応チューブと、複数枚の基板が多段に積載され、基板の処理に際して前記内部の反応チューブの収容空間の上段部に収容される基板ボートと、前記基板ボートを支持し、基板の処理に際して前記内部の反応チューブの収容空間の下段部に収容されるペデスタルと、前記内部の反応チューブの一方の側に配置されるガス供給部と、前記内部の反応チューブの他方の側に上下方向に延設されて前記内部の反応チューブの側壁に穿設された排気口と連通される内部流路を形成し、前記内部の反応チューブと前記外部チューブとの間の離隔空間に前記ガス供給部と対向して配置される排気ダクトと、を備え、前記排気ダクトは、前記内部の反応チューブの収容空間のうち前記ペデスタルの収容領域の外側まで延びてもよい。

前記排気口は、前記内部の反応チューブの収容空間のうち前記基板ボートの収容領域に対応して位置する第１の排気口と、前記ペデスタルの収容領域に対応して位置する第２の排気口と、を備えていてもよい。

前記第１の排気口及び前記第２の排気口は、互いに離間して形成されてもよい。

前記基板処理装置は、前記排気ダクトと連通され、前記ペデスタルの収容領域に対応して配置される排気ポートを更に備え、前記第２の排気口は、前記排気ポートと対向していてもよい。

前記排気口は、前記内部の反応チューブの周方向に延びるスリット状又は複数の貫通孔が前記内部の反応チューブの周縁に沿って配列された形状を呈してもよい。

前記基板処理装置は、前記内部の反応チューブの外部に上下方向に延設されて前記内部の反応チューブを加熱し、前記ペデスタルの収容領域の外側まで延びるヒータ部を更に備えていてもよい。

前記ペデスタルは、互いに離間して多段に配置される複数枚の熱遮断板を備えていてもよい。

前記ガス供給部は、上下方向に延設され、供給される基板処理ガス又は不活性ガスを分配する複数本のガス分配ラインを有し、前記複数本のガス分配ラインは、前記内部の反応チューブの周縁に沿って一列に配置されてガス分配ラインアレイを形成し、前記不活性ガスは、前記ガス分配ラインアレイの中央を基準として対称となる複数本の前記ガス分配ラインに供給されてもよい。

前記基板処理ガスは、前記対称となる複数本の前記ガス分配ラインの間に位置する前記ガス分配ラインに供給されてもよい。

前記不活性ガスの流量は、前記内部の反応チューブの内側面と前記基板ボートの側部との間の距離に応じて調節されてもよい。

前記基板処理ガスは、薄膜の成膜のための原料ガス及び前記原料ガスと反応する反応ガスを含み、前記原料ガス及び前記反応ガスは、この順に供給されてもよい。

前記基板処理ガスは、薄膜の成膜のための原料ガス及び前記原料ガスと反応する反応ガスを含み、前記原料ガス及び前記反応ガスは、互いに分離されて互いに異なる前記ガス分配ラインに供給されてもよい。

前記ガス供給部は、前記ガス分配ラインの周面に形成され、前記ガス分配ラインの長手方向に沿って一列に配置された複数の噴射ノズルを更に備え、前記長手方向による前記ガス分配ラインの内部の圧力差は、基板の処理に際して所定の範囲内であってもよい。

前記排気ダクトの素材としてはクォーツを使用され、前記排気ダクトは、前記内部の反応チューブに一体形に形成されてもよい。

本発明の実施形態による基板処理装置は、相対向するガス供給部及び排気ダクトを用いて基板の上に層流（Ｌａｍｉｎａｒ Ｆｌｏｗ）を形成することができ、基板の上に供給される基板処理ガスの流れを制御することができる。すなわち、従来には基板処理ガスの流れが速かった基板の中間領域の上側においては基板処理ガスの流速を従来よりも遅く制御し、且つ、従来には基板処理ガスの流れが遅かった基板の両側のサイド領域の上側においては基板処理ガスの流速を従来よりも速く制御することができる。したがって、基板上の全体の領域に亘っての基板処理ガスの流れが均一になって基板上の全体の領域に亘って基板処理ガスが均一に分布可能である。これにより、基板処理ガスを用いて基板の上に薄膜を成膜する場合には、基板の全体の領域に亘って薄膜が均一な厚さに成膜され、その結果、生産される薄膜及び薄膜付き基板の品質が向上する。

また、内部の反応チューブの側壁に形成されて排気ダクトの内部流路と連通される排気口が基板ボートの収容領域だけではなく、ペデスタルの収容領域にも形成されて、ペデスタルの表面に内部の反応チューブの収容空間のパーチクル（ｐａｒｔｉｃｌｅ）として働く残留ガスが吸着されることを防ぐことができる。

更に、基板処理ガスが供給されるガス分配ラインを中心として不活性ガスを供給するガス分配ラインを対称的に配置することにより、両側に噴射される不活性ガスを用いて基板処理ガスを基板の内側に収集させて基板処理ガスの直進性が向上する。これにより、基板の中央部まで基板処理ガスが噴射可能である。

一方、排気ダクトを用いて残留ガスに起因する外部チューブ又は内部の反応チューブの汚染を防ぐことができる。すなわち、外部チューブ又は内部の反応チューブを汚染させる残留ガスの移動経路を排気ダクトの内部流路に限定することにより、残留ガスにより外部チューブ又は内部の反応チューブが汚染されることを防ぐことができる。これにより、外部チューブ又は内部の反応チューブのメンテナンスが容易になる。

本発明の一実施形態による基板処理装置を示す断面図である。 本発明の一実施形態による排気ダクトが一体化された内部の反応チューブを示す斜視図である。 本発明の一実施形態による排気口の形状を示す概略図である。 本発明の一実施形態による不活性ガスを用いた基板処理ガスの流れの制御を説明するための概念図である。

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、本発明の一実施形態による基板処理装置を示す断面図である。

図１を参照すると、本発明の一実施形態による基板処理装置１００は、内部空間を有する外部チューブ１１０と、前記外部チューブ１１０の内部空間に前記外部チューブ１１０の内側面から離間して配置され、その内部に収容空間を有する内部の反応チューブ１２０と、複数枚の基板１０が多段に積載され、基板の処理に際して前記内部の反応チューブ１２０の収容空間の上段部に収容される基板ボート１３０と、前記基板ボート１３０を支持し、基板の処理に際して前記内部の反応チューブ１２０の収容空間の下段部に収容されるペデスタル１６０と、前記内部の反応チューブ１２０の一方の側に配置されるガス供給部１４０と、前記内部の反応チューブ１２０の他方の側に上下方向に延設されて内部の反応チューブ１２０の側壁に穿設された排気口１５１、１５２と連通される内部流路を形成し、前記内部の反応チューブ１２０と前記外部チューブ１１０との間の離隔空間に前記ガス供給部１４０と対向して配置される排気ダクト１５０と、を備えていてもよい。

外部チューブ１１０は、基板１０の処理工程が行われる内部の反応チューブ１２０が収容可能な内部空間を有してもよく、下部が開放されてもよい。

内部の反応チューブ１２０は、外部チューブ１１０の内部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）される収容空間を有してもよい。内部の反応チューブ１２０は円筒状に形成されてもよく、上部は閉鎖された状態で下部が開放されてもよい。基板１０の処理工程が行われる内部の反応チューブ１２０の収容空間に搬入されるために基板ボート１３０が昇降する場合、内部の反応チューブ１２０の下部の開口部を介して、基板ボート１３０が内部の反応チューブ１２０の収容空間に引き込まれたり内部の反応チューブ１２０の収容空間から引き出されたりしてもよい。内部の反応チューブ１２０の下部はフランジ部１２５に連結されて支持されてもよく、内部の反応チューブ１２０の構造及び形状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。

また、内部の反応チューブ１２０は、基板１０の処理工程が行われる基板処理領域を提供してもよい。基板ボート１３０は、工程位置に切り換えられるとき（又は、搬入されるとき）に基板処理領域に位置し、基板処理領域はその体積が減る。この場合、基板処理ガスの使用量を最小化させるだけではなく、基板処理ガスを基板ボート１３０内に積載された基板１０に収集させる。ここで、前記基板処理ガスは、蒸着ガス（例えば、原料ガス及び反応ガス）又はエッチングガスを含んでいてもよい。

一方、内部の反応チューブ１２０は、セラミックやクォーツ（Ｑｕａｒｔｚ）又はメタルにセラミックをコーティングした材質であってもよく、ガス供給部１４０が配置される一方の側（又は、円周面の一方の側）と対向する他方の側（又は、円周面の他方の側）には、排気ダクト１５０の排気口１５１、１５２が配備されてもよい。これにより、内部の反応チューブ１２０内の残留ガスが排気口１５１、１５２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）により基板処理工程を行うために複数枚の基板１０が多段に（又は、上下方向に）積載されてもよく、基板の処理に際して内部の反応チューブ１２０の収容空間の上段部に収容されてもよい。このとき、基板ボート１３０は、昇降自在に構成されて内部の反応チューブ１２０の収容空間に収容されることにより、複数枚の基板１０を内部の反応チューブ１２０の収容空間に搬入することができる。ここで、基板ボート１３０は、複数枚の基板１０がそれぞれ別々に処理可能な複数の処理空間を有するように形成されてもよい。

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に多段にスロット（ｓｌｏｔ）が形成されてもよい。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）が配置されて基板１０ごとにそれぞれ別々な処理空間を有するようにアイソレーションプレート（図示せず）が複数本のロッド１３１に多段に係合された構成であってもよい。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が処理される処理空間を仕切ってもよい。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、支持ティップ（図示せず）など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）を有する場合には、基板ボート１３０の各段（又は、層）に基板１０の処理空間がそれぞれ別々に形成されて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、基板の処理に際して回転してもよく、ロッド１３１、アイソレーションプレート（図示せず）など基板ボート１３０の素材としては、セラミック、クォーツ、合成クォーツなどが使用可能である。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１６０は、基板ボート１３０の下段部に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とともに昇降してもよく、基板の処理に際して内部の反応チューブ１２０の収容空間の下段部に収容されてもよい。また、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に連結されて多段に配置されてもよく、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く、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、円板形状であってもよく、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を用いて内部の反応チューブ１２０の収容空間のうち基板ボート１３０の収容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、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及び複数枚の熱遮断板１６１の側面（又は、前記ペデスタルの側面）を取り囲む側面カバー１６５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前記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に連結（又は、接続）されてもよい。例えば、下板１６４に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がペデスタル１６０の枠組（又は、フレーム）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、前記ペデスタルの側面）を取り囲むように形成されてもよく、上板１６３及び／又は下板１６４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の間の空間に前記残留ガスなど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はなく、前記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、内部の反応チューブ１２０の内部に供給される前記基板処理ガスが基板１０の上に達して反応できずに下部（又は、前記内部の反応チューブの側壁と前記ペデスタルの側面との間）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。これにより、前記基板ボート１３０の収容領域からの伝熱（又は、熱の流出）を遮断して実質的な基板１０の処理工程が行われる前記基板ボート１３０の収容領域の温度を全ての領域（又は、高さ）において均一に保つことができ、複数枚の基板１０に対して安定的な且つ均一に基板処理が行われる。

ガス供給部１４０は、内部の反応チューブ１２０の一方の側に配置されてもよく、内部の反応チューブ１２０の内部に基板処理ガスなどの工程ガスを供給してもよい。ここで、前記工程ガスは、基板処理ガス及び不活性ガスを含んでいてもよい。各基板１０の処理空間が仕切られる場合、それぞれの前記処理空間ごとに前記工程ガスが供給されてもよく、それぞれの前記処理空間ごとに形成された複数の噴射ノズル１４２を介して前記工程ガスがそれぞれの前記処理空間ごとに供給されてもよい。このとき、前記工程ガスは、ガス供給部１４０の少なくとも一部が内部の反応チューブ１２０の内部に配置されて供給されてもよく、内部の反応チューブ１２０の側壁に噴射ノズル１４２に対応するように穿設された流入孔（図示せず）を介して内部の反応チューブ１２０の内部に供給されてもよい。なお、噴射ノズル１４２は、流入孔（図示せず）に嵌合して内部の反応チューブ１２０の側壁を貫通することにより、内部の反応チューブ１２０の内部に配設されても（又は、位置しても）よい。

排気ダクト１５０は、内部の反応チューブ１２０の一方の側に対向する内部の反応チューブ１２０の他方の側に上下方向に延設されてもよく、内部の反応チューブ１２０の側壁に穿設された排気口１５１、１５２と連通される内部流路を形成してもよい。また、排気ダクト１５０は、内部の反応チューブ１２０と外部チューブ１１０との間の離隔空間にガス供給部１４０と対向して配置されてもよい。排気ダクト１５０は、ガス供給部１４０に対応して内部の反応チューブ１２０の他方の側に位置してもよく、内部の反応チューブ１２０の側壁（例えば、外壁）に設けられてもよく、内部の反応チューブ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、ガス供給部１４０と対向して（又は、対称的に）位置してもよく、これにより、基板の上に層流（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てその内部に内部の反応チューブ１２０の内部から流入した前記残留ガスが移動する内部流路を形成してもよく、前記内部流路は、内部の反応チューブ１２０の側壁に穿設された排気口１５１、１５２と連通されてもよい。ここで、排気口１５１、１５２は、一つの開口又は複数の開口により構成されてもよく、排気口１５１、１５２の形状としては、一つ以上の円形やスリット（Ｓｌｉｔ）形状又は長孔形状が挙げられる。

例えば、排気ダクト１５０は、内部空間（すなわち、前記内部流路）を有する四角筒状に形成されてもよく、排気口１５１、１５２を介して内部の反応チューブ１２０の内部から流入した前記残留ガスが排気ダクト１５２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。このため、排気ダクト１５０は、基板処理装置１００の内部を汚染させる前記残留ガスが内部の反応チューブ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）ように前記残留ガスを導く（又は、ガイドする）ことができる。

従来では、前記残留ガスが内部の反応チューブ１２０と外部チューブ１１０との間の離隔空間の全体を通って排気ポート１７０に吸い込まれていた。これにより、内部の反応チューブ１２０と外部チューブ１１０との間の離隔空間（すなわち、前記内部の反応チューブの外壁及び前記外部チューブの内壁）が通過する前記残留ガスにより汚染され易かった。特に、選択的なエピタキシャル成長（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｅｐｉｔａｘｉａｌ Ｇｒｏｗｔｈ；ＳＥＧ）工程など前記基板処理ガスにエッチングガスを含める場合には、前記残留ガスにも前記エッチングガスが含まれることがあるため、装備（例えば、前記内部の反応チューブ及び前記外部チューブ）の汚染だけではなく、前記エッチングガスにより装備が破損されてしまうという問題が発生する虞がある。

したがって、本発明においては、排気ダクト１５０を介して内部の反応チューブ１２０と外部チューブ１１０との間の離隔空間から排気ポート１７０へと吸い込まれる前記残留ガスの移動面積を減らして前記残留ガスにより汚染される面積を減らすことができる。すなわち、内部の反応チューブ１２０と外部チューブ１１０との間の離隔空間の全体ではなく、排気ダクト１５０の内部空間（すなわち、前記内部流路）のみが前記残留ガスにより汚染される。これにより、前記残留ガスにより装備が汚染されたり破損されたりする場合には、排気ダクト１５０のみを修理すればよいので、装備のメンテナンスが容易になる。

一方、排気ダクト１５０は、その内部を通過する前記残留ガスにより汚染され易いため、クォーツ材質により排気ダクト１５０を製作して排気ダクト１５０が汚染されることを極力抑えることができる。また、排気ダクト１５０は、内部の反応チューブ１２０から取り外し自在に形成されてもよく、これにより、排気ダクト１５０が汚染されたり破損されたりする場合、内部の反応チューブ１２０から排気ダクト１５０のみを取り外して新たなものに交換することができる。しかしながら、排気ダクト１５０の構造と、形状及び材質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。

また、排気ダクト１５０は、内部の反応チューブ１２０の収容空間のうちペデスタル１６０の収容領域の外側まで延びてもよい。すなわち、排気ダクト１５０の少なくとも一部が前記ペデスタル１６０の収容領域の外側に配設されてもよい。排気ダクト１５０が前記基板ボート１３０の収容領域の外側にのみ配設される場合、排気ポート１７０が前記基板ボート１３０の収容領域の外側に位置する。これにより、排気ポート１７０に対応する領域及びそうではない領域における吸込み力の差異による排気速度の差異が生じ、基板１０の積載位置（又は、高さ）に応じて基板処理の度合いが異なってきて、複数枚の基板１０の薄膜の厚さにバラツキが生じてしまう。

更に、排気速度が高い個所においては、前記基板処理ガスが基板１０上において反応するのに十分な時間を確保することができないだけではなく、基板１０の中間領域を通過する前記基板処理ガスと基板１０の両側のサイド領域を通過する前記基板処理ガスとの間の流速差が大きくなって基板１０の中間領域及び両側のサイド領域間の薄膜の厚さに差異が生じてしまう虞がある。ここで、基板１０の中間領域は、ガス供給部１４０と排気ダクト１５０との間の領域（又は、前記ガス供給部の噴射ノズルと前記排気ダクトの排気口との間の領域）であってもよい。なお、基板１０の両側のサイド領域は、基板１０において、基板１０の中間領域を除く基板１０の中間領域の両側に位置する領域であってもよい。

しかしながら、本発明においては、排気ダクト１５０を前記ペデスタル１６０の収容領域の外側まで延在させて前記ペデスタル１６０の収容領域の外側に排気ポート１７０を設けることにより、前記基板ボート１３０の収容領域における吸込み力の差異による位置別（又は、高さ別）の排気速度の差異を減らすことができる。これにより、基板１０の位置（又は、高さ）とは無関係に、複数枚の基板１０に均一な薄膜を成膜することができる。なお、前記基板ボート１３０の収容領域に対応する位置（第１の排気口）だけではなく、前記ペデスタル１６０の収容領域に対応する位置（第２の排気口）にも排気口１５１、１５２を形成してもよい。

一方、排気ダクト１５０は、内部の反応チューブ１２０から幅方向に延びる幅方向の長さを調節して、排気ダクト１５０の水平断面積（すなわち、前記排気ダクトの内部流路の幅）を調節することにより、排気速度を調節することができる。内部の反応チューブ１２０の周方向に延びる排気ダクト１５０の周方向の長さは、ガス供給部１４０の周方向の長さに応じて定められるため、長さが変わり難い。しかしながら、排気ダクト１５０の幅方向の長さは、内部の反応チューブ１２０と外部チューブ１１０との間の離隔空間内において自由に変えることができるので、排気速度が調節しやすい。

本発明による基板処理装置１００は、排気ダクト１５０と連通され、前記ペデスタル１６０の収容領域に対応して配置される排気ポート１７０を更に備えていてもよい。排気ポート１７０は、排気ダクト１５０の下部と連通されてもよく、例えば、排気ポート１５３ｂは、両端（又は、両側）が開放されてもよい。これにより、排気ダクト１５０と連通された排気ポート１７０の一方の端（又は、一方の側）に流入した前記残留ガスは、排気ポート１７０に沿って他方の端（又は、他方の側）に移動して外部に排出可能である。例えば、前記残留ガスは、排気ポート１７０に直間接的に連結された排気ポンプ（図示せず）により排気されてもよく、排気ポート１７０と排気ポンプ（図示せず）との間に排気経路を延ばし得る排気管（図示せず）が配設されてもよい。

本発明による基板処理装置１００は、内部の反応チューブ１２０の外部に上下方向に延設されて内部の反応チューブ１２０を加熱し、前記ペデスタル１６０の収容領域の外側まで延びるヒータ部１８０を更に備えていてもよい。ヒータ部１８０は、内部の反応チューブ１２０の外部に上下方向に延設されて内部の反応チューブ１２０を加熱してもよく、内部の反応チューブ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、内部の反応チューブ１２０又は外部チューブ１１０に熱エネルギーを与えて内部の反応チューブ１２０の収容空間及び／又は外部チューブ１１０の内部空間を加熱する役割を果たしてもよい。これにより、内部の反応チューブ１２０の収容空間の温度を基板処理に適した温度に調節することができ、特に、エピタキシャル（Ｅｐｉｔａｘｉａｌ）工程が行える温度に内部の反応チューブ１２０の収容空間の温度を調節することができる。

また、ヒータ部１８０は、前記ペデスタル１６０の収容領域の外側まで延びてもよい。すなわち、ヒータ部１８０の少なくとも一部が前記ペデスタル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、前記ヒータ部が配設されない領域）に近い加熱領域（又は、前記ヒータ部が配設される領域）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、本発明においては、ヒータ部１８０を前記ペデスタル１６０の収容領域の外側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前記ペデスタル１６０の収容領域に位置させることにより、実質的な基板１０の処理工程が行われる前記基板ボート１３０の収容領域にヒータ部１８０の中央部に対応する加熱領域のみを位置させることができる。これにより、前記基板ボート１３０の収容領域を全体的に均一に加熱することができ、前記基板ボート１３０の収容領域の温度を全ての領域に亘って均一化させることができる。

図２は、本発明の一実施形態による排気ダクトが一体化された内部の反応チューブを示す斜視図である。

図２を参照すると、排気ダクト１５０の素材としては、クォーツ（Ｑｕａｒｔｚ）が使用可能であり、排気ダクト１５０は、内部の反応チューブ１２０に一体形に形成されてもよい。排気ダクト１５０の素材としては、クォーツ（Ｑｕａｒｔｚ）が使用可能であり、排気ダクト１５０の内部は、前記残留ガスにより汚染され易いため、クォーツ材質により排気ダクト１５０を製作することにより、排気ダクト１５０が汚染されることを極力抑えることができる。このとき、排気ダクト１５０は、内部の反応チューブ１２０と一体形に製作してもよい。

排気ダクト１５０は、内部の反応チューブ１２０の側壁に一体形に形成されてもよく、排気ダクト１５０をクォーツなどの内部の反応チューブ１３０と同じ素材により形成して、排気ダクト１５０を内部の反応チューブ１２０と一体形に形成してもよい。排気ダクト１５０が内部の反応チューブ１２０と一体形に形成されて排気ダクト１５０が製作され易く、内部の反応チューブ１２０及び排気ダクト１５０間の係合部位に隙間が生じることを防ぐことができる。また、排気ダクト１５０の外部への前記残留ガスの漏出を防いで、残留ガスの移動経路を排気ダクト１５０の内部流路にのみ限定して前記残留ガスが排気ポート１７０に伝達されるようにしてもよい。このため、基板処理装置１００の内部を汚染させる前記残留ガスが内部の反応チューブ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に円滑に伝達されるように排気ダクト１５０が有効に前記残留ガスを導くことができる。

排気口１５１、１５２は、内部の反応チューブ１２０の収容空間のうち基板ボート１３０の収容領域に対応して位置する第１の排気口１５１と、前記ペデスタル１６０の収容領域に対応して位置する第２の排気口１５２と、を備えていてもよい。排気口１５１、１５２は、内部の反応チューブ１２０の側壁に配備されてもよく、内部の反応チューブ１２０の収容空間と排気ダクト１５０の内部流路とを連通させる役割を果たしてもよい。なお、排気口１５１、１５２は、ガス供給部１４０と対向して形成されてもよく、単一の排気口１５１が形成されてもよく、複数の排気口１５１、１５２が形成されてもよい。

第１の排気口１５１は、内部の反応チューブ１２０の収容空間のうち基板ボート１３０の収容領域に対応して位置してもよく、ガス供給部１４０の噴射ノズル１４２と対向して形成されてもよい。例えば、第１の排気口１５１は、複数の噴射ノズル１４２に対応して噴射ノズル１４２に向き合うように複数が上下方向に一列に配置されてもよく、内部の反応チューブ１２０の上下方向の中心軸を基準として複数の噴射ノズル１４２と対称となるように形成されてもよい。第１の排気口１５１が各基板１０の処理空間ごとに対応して配備されてもよく、各基板１０ごとにそれぞれの処理空間が仕切られ、それぞれ独立して各基板１０の処理環境を造成してもよい。このため、基板１０の薄膜状態に応じて処理空間の内部の環境をそれぞれ別々に調節して薄膜の品質を向上させることができる。

第２の排気口１５２は、前記ペデスタル１６０の収容領域に対応して位置してもよく、上下方向に第１の排気口１５１と一列に配置されてもよく、第２の排気口１５２を用いて前記ペデスタル１６０の収容領域を介しても前記残留ガスなどを排気してもよい。

前記ペデスタル１６０の収容領域において排気が行われない場合、内部の反応チューブ１２０の内側面と基板ボート１３０の側部との間の空間に流入する前記残留ガス又は前記工程ガスがペデスタル１６０の表面又は前記ペデスタル１６０の収容領域の内部の反応チューブ１２０の内側壁に吸着される虞があり、しかも、薄膜を成膜する虞もある。また、ペデスタル１６０の表面又は前記ペデスタル１６０の収容領域の内部の反応チューブ１２０の内側壁にパーチクル（ｐａｒｔｉｃｌｅ）が吸着されることも懸念される。ここで、ペデスタル１６０の表面又は前記ペデスタル１６０の収容領域の内部の反応チューブ１２０の内側壁に成膜された薄膜が引き剥がされて内部の反応チューブ１２０の収容空間のパーチクルとして働く虞がある。なお、ペデスタル１６０の表面又は前記ペデスタル１６０の収容領域の内部の反応チューブ１２０の内側壁に吸着された前記工程ガスやパーチクルが内部の反応チューブ１２０の収容空間のパーチクルとして働く虞がある。これにより、基板１０又は薄膜が汚染されて基板１０又は薄膜の品質が低下してしまうことがある。

しかしながら、本発明においては、第２の排気口１５２を用いて前記ペデスタル１６０の収容領域の排気を行って、ペデスタル１６０の表面又は前記ペデスタル１６０の収容領域の内部の反応チューブ１２０の内側壁に内部の反応チューブ１２０の収容空間のパーチクルとして働く前記残留ガスなどが吸着されることを防ぐことができる。これにより、パーチクルによる基板１０又は薄膜の汚染を防ぐことができ、基板１０又は薄膜の品質の低下を防ぐことができる。

また、第２の排気口１５２を用いて前記ペデスタル１６０の収容領域においても排気を行うので、第１の排気口１５１による吸込み力が弱くなる。また、第２の排気口１５２の面積に応じて第１の排気口１５１の吸込み力が調節可能であり、これにより、前記基板処理ガスの流速を調節することができる。これにより、前記基板処理ガスが基板１０上において反応するのに十分な時間を与えることができ、第２の排気口１５２の面積に応じて第１の排気口１５１の吸込み力を調節して、成膜される薄膜の厚さを調節することができる。ここで、第１の排気口１５１の吸込み力は、第２の排気口１５２の面積に半比例してもよい。

例えば、前記基板処理ガスの流速が高過ぎて前記基板処理ガスが基板１０上において滞留する時間が短い場合には、第２の排気口１５２の面積を広げて第１の排気口１５１の吸込み力を弱めることにより、前記基板処理ガスの流速を下げてもよい。また、前記基板処理ガスが基板１０上において滞留する時間を短縮させる必要がある場合には、第２の排気口１５２の面積を狭めて第１の排気口１５１の吸込み力を強めることにより、前記基板処理ガスの流速を上げてもよい。

また、第２の排気口１５２を用いて、第１の排気口１５１を用いた水平方向の流れだけではなく、下部（すなわち、前記ペデスタルの収容領域）への流れも形成されて前記基板処理ガスが基板１０の表面に有効に吸着可能であり、前記基板処理ガスが基板１０上において有効に反応することができる。これにより、更に有効に基板処理工程が行われ、基板１０の上に有効に薄膜が成膜可能である。ここで、下部への流れは、内部の反応チューブ１２０の側壁とペデスタル１６０の側面との間の隙間により形成され、内部の反応チューブ１２０の側壁とペデスタル１６０の側面との間の隙間は非常に薄いだけではなく、基板１０の周縁にしか位置しないため、前記基板処理ガスの水平方向への流れに大きな影響を及ぼさない。これにより、層流を保持しながら、前記基板処理ガスを基板１０の表面に最大限に近付けて提供することができる。

また、前記ペデスタル１６０の収容領域の排気を行って前記ペデスタル１６０の収容領域を真空状態にすることにより、ガスの流動（すなわち、対流）による伝熱を抑制又は防止することができ、その結果、更に有効に前記ペデスタル１６０の収容領域において伝熱の遮断が行われる。

一方、内部の反応チューブ１２０の収容空間に真空を形成する場合、第１の排気口１５１を用いた前記基板ボート１３０の収容領域だけではなく、第２の排気口１５２を用いた前記ペデスタル１６０の収容領域を介してもガス（又は、空気）を排気することができて、内部の反応チューブ１２０の収容空間に有効に真空を形成することができる。

また、第１の排気口１５１及び第２の排気口１５２は、互いに離間して形成されてもよい。この場合、第１の排気口１５１と第２の排気口１５２との間に境界部分が生じることにより、第１の排気口１５１を用いた前記基板ボート１３０の収容領域の排気と、第２の排気口１５２を用いた前記ペデスタル１６０の収容領域の排気と、が区別可能である。なお、第２の排気口１５２を用いた前記ペデスタル１６０の収容領域の排気が前記基板ボート１３０の収容領域の下段部の前記基板処理ガスの流れに影響を及ぼすことを抑えることができる。

このとき、第２の排気口１５２は、排気ポート１７０と対向してもよい。一般に、ペデスタル１６０の長さ（又は、高さ）は、基板ボート１３０の長さ（又は、高さ）よりも短いため、第２の排気口１５２の全体の面積は、第１の排気口１５１の全体の面積よりも狭い場合が多かった。この場合、第１の排気口１５１の吸込み力が第２の排気口１５２の吸込み力よりも強かった。第２の排気口１５２が排気ポート１７０と対向する場合には、排気ポート１７０の吸込み方向に合うように第２の排気口１５２が形成されて相対的に狭い開放面積で、第１の排気口１５１の吸込み力よりも弱かった第２の排気口１５２の吸込み力を補うことができる。これにより、前記ペデスタル１６０の収容領域の排気が有効に行われる。

排気ポート１７０が前記ペデスタル１６０の収容領域の下段部の外側に位置する場合、第２の排気口１５２が排気ポート１７０に対応して前記ペデスタル１６０の収容領域の下段部にのみ配設されてもよい。これにより、前記基板ボート１３０の収容領域の排気と、前記ペデスタル１６０の収容領域の排気とがより確実に区別可能であり、第２の排気口１５２を用いた前記ペデスタル１６０の収容領域の排気が前記基板ボート１３０の収容領域の下段部の前記基板処理ガスの流れに影響を及ぼすことを極力抑えることができる。

一方、第１の排気口１５１及び第２の排気口１５２が一列に配置される場合には、第１の排気口１５１及び第２の排気口１５２を覆う排気ダクト１５０を備え易い。すなわち、第１の排気口１５１及び第２の排気口１５２が一列に配置されなければ、折れ曲がって配置された第１の排気口１５１及び第２の排気口１５２の配置形状に応じて排気ダクト１５０が折れ曲がって形成されるため、排気ダクト１５０の構造が複雑になる虞がある。このため、第１の排気口１５１及び第２の排気口１５２を一列に配置すれば、排気ダクト１５０の構造が簡単になり、取り付け易くなる。

図３は、本発明の一実施形態による排気口の形状を示す概略図であって、図３の（ａ）は、全ての高さにおいて同じ面積を有する第１の排気口を示す図であり、図３の（ｂ）は、高さに応じて異なる面積を有する第１の排気口を示す図であり、図３の（ｃ）は、単一のスリットにより形成された第１の排気口を示す図である。

図３を参照すると、排気口１５１、１５２は、内部の反応チューブ１２０の周方向に延びるスリット状又は複数の貫通孔（図示せず）が内部の反応チューブ１２０の周縁に沿って配列された形状を呈してもよい。排気口１５１、１５２は、内部の反応チューブ１２０の周方向に延設されてもよく、スリット状に形成されてもよい。なお、排気口１５１、１５２は、内部の反応チューブ１２０の周縁に沿って一列に配列された複数の貫通孔（図示せず）により形成されてもよい。

ここで、排気口１５１、１５２が内部の反応チューブ１２０の周方向に延設される幅（又は、間隔）又は複数の貫通孔（図示せず）が一列に配列された長さが内部の反応チューブ１２０の上下方向の中心軸となす中心角は、１０〜３５°であってもよい。すなわち、排気口１５１、１５２が内部の反応チューブ１２０の周方向に延設される幅又は複数の貫通孔（図示せず）が一列に配列された長さは、中心角が１０〜３５°である内部の反応チューブ１２０の周縁の長さ（又は、円弧の長さ）であってもよい。前記内部の反応チューブ１２０の上下方向の中心軸となす中心角が１０°よりも小さくなるように排気口１５１、１５２が形成されれば、排気口１５１、１５２の幅が狭いため、基板１０上において、基板１０の中間領域においては前記基板処理ガスの流速があまりにも速くなり、基板１０の両側のサイド領域においては前記基板処理ガスの流速があまりにも遅くなる虞がある。これに起因して、前記基板処理ガスが基板１０の中間領域には円滑に供給され、基板１０の両側のサイド領域には円滑に供給されなくなる虞がある。これにより、基板１０の中間領域及び両側のサイド領域に均一な薄膜が成膜できなくなるという問題が発生する虞があり、これは、薄膜の品質の低下につながる。

これに対し、前記内部の反応チューブ１２０の上下方向の中心軸となす中心角が３５°よりも大きくなるように排気口１５１、１５２が形成されれば、前記基板処理ガスが基板１０の上に十分に分布できず、幅が広くなった排気口１５１、１５２を介して直ちに排気されてしまう虞がある。これにより、前記基板処理ガスが基板１０の両側のサイド領域には円滑に供給され、基板１０の中間領域にはガス供給部１４０からの（すなわち、前記ガス供給部の噴射ノズルからの）距離に応じて（例えば、前記ガス供給部から遠ざかるほど）円滑に供給されなくなる虞がある。その結果、基板１０の中間領域の薄膜の厚さが基板１０の両側のサイド領域の薄膜の厚さよりも薄くなってしまうという問題が発生する虞があり、基板１０の中間領域に成膜された薄膜及び基板１０の両側のサイド領域に成膜された薄膜の厚さが異なってきて品質が低下してしまうという問題が発生することが懸念される。

しかしながら、本発明でのように、前記内部の反応チューブ１２０の上下方向の中心軸となす中心角が１０〜３５°となるように排気口１５１、１５２を形成すれば、基板１０上において基板１０の中間領域を移動する前記基板処理ガスの流速と、基板１０の両側のサイド領域を移動する前記基板処理ガスの流速とが等しくなる。すなわち、基板１０上の全体の領域に亘って前記基板処理ガスの流速が一定に保たれる。このため、基板１０の上に前記基板処理ガスが均一に分布して基板１０の全体の領域に亘って薄膜の厚さが一定に成膜可能であり、その結果、薄膜の品質が向上する。

また、排気口１５１、１５２の高さは、排気口１５１、１５２の幅が広くなるにつれて小さくなってもよく、排気口１５１、１５２の幅が狭くなるにつれて大きくなってもよい。すなわち、排気口１５１、１５２の高さ及び幅は、互いに反比例する関係にあってもよい。排気口１５１、１５２の幅が狭過ぎると、排気口１５１、１５２の面積が狭まって排気口１５１、１５２を介して吸込み可能な前記残留ガスの流量が減り、これにより、内部の反応チューブ１２０内の前記残留ガスが円滑に外部に排出できなくなる虞がある。したがって、排気口１５１、１５２の幅が狭い場合には、排気口１５１、１５２の高さを増やして排気口１５１、１５２の面積が狭まることを極力抑えることができる。

これに対し、排気口１５１、１５２の幅が広過ぎると、前記基板処理ガスが内部の反応チューブ１２０内の基板１０の上に均一に分布できず、排気口１５１、１５２に流入して基板処理工程が円滑に行われなくなる虞がある。したがって、排気口１５１、１５２の幅が広い場合には、排気口１５１、１５２の高さを減らして排気口１５１、１５２を介して流入可能なガスの流量を減らすことができる。

このため、内部の反応チューブ１２０の収容空間の体積及びガスの流量を考慮して排気口１５１、１５２の幅及び高さを決定してもよいが、排気口１５１、１５２の構造及び形状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。

一方、排気口１５１、１５２は、様々な構造を有してもよい。例えば、排気口１５１、１５２は、排気ダクト１５０及び排気ポート１７０が連結される部分から遠くに配置されるほど、内部の反応チューブ１２０の周方向の幅が広くなるように形成されてもよい。このとき、排気ポート１７０が排気ダクト１５０の下部に連結されて排気ダクト１５０の内部流路を介して前記残留ガスを上部から下部に吸い込む場合には、上側に位置する排気口１５１、１５２の大きさが下側に位置する排気口１５１、１５２のそれよりも大きく形成されてもよい。すなわち、排気ポート１７０に近い排気口１５１、１５２の場合には、排気ポート１７０からの距離が短いため強い吸込み力が発生し、排気ポート１７０から遠い排気口１５１、１５２の場合には、排気ポート１７０からの距離が長いため吸込み力が弱くなる。これにより、排気口１５１、１５２の大きさを調節して、高さに応じて内部の反応チューブ１２０内のガスの吸込み力に差異が生じることを極力抑えることができる。

本発明の基板処理装置１００は、互いに連通される上チャンバ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に連結されるシャフト１９１と、シャフト１９１の下端に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の下端に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の上端に連結されて基板ボート１３０とともに昇降する支持板１９４と、内部の反応チューブ１２０又は外部チューブ１１０と支持板１９４との間に配備される封止部材１９４ａと、支持板１９４とシャフト１９１との間に配備される軸受け部材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、互いに連通される上チャンバ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に連結されてもよく、ペデスタル１６０及び／又は基板ボート１３０を支持する役割を果たしてもよい。

昇降駆動部１９２は、シャフト１９１の下端に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。

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の下端に連結されてもよく、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の上端に連結されて基板ボート１３０とともに昇降してもよく、基板ボート１３０が内部の反応チューブ１２０の収容空間に収容されるとき、内部の反応チューブ１２０の収容空間及び／又は外部チューブ１１０の内部空間を外部から密閉させる役割を果たしてもよい。

封止部材１９４ａは、支持板１９４と内部の反応チューブ１２０との間及び／又は支持板１９４と外部チューブ１１０との間に配備されてもよく、内部の反応チューブ１２０の収容空間及び／又は外部チューブ１１０の内部空間を密閉させてもよい。

軸受け部材１９４ｂは、支持板１９４とシャフト１９１との間に配備されてもよく、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、前記下チャンバの一方の側）に配備されてもよく、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が配備されてもよい。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。

本発明の基板処理装置１００は、開口部（ｏｐｅｎｉｎｇ）を有し、排気ダクト１５０に設けられるバッフル（ｂａｆｆｌｅ）（図示せず）を更に備えていてもよい。バッフル（図示せず）は開口部を有してもよく、排気ダクト１５０に設けられてもよく、前記基板ボート１３０の収容領域と前記ペデスタル１６０の収容領域との間の境界に対応して位置してもよい。ここで、バッフル（図示せず）は、排気ダクト１５０の内部流路に配置されてもよく、前記開口部は、単一又は複数の孔（ｈｏｌｅ）により構成されてもよい。バッフル（図示せず）は、前記基板ボート１３０の収容領域に対応する排気ダクト１５０の内部流路と、前記ペデスタル１６０の収容領域に対応する排気ダクト１５０の内部流路とを仕切ってもよく、その開口面積（又は、開放面積）に応じて前記基板ボート１３０の収容領域の排気速度及び／又は流量を調節してもよい。

例えば、バッフル（図示せず）の開口面積が狭まると、バッフル（図示せず）を通過可能な流量が減って前記基板ボート１３０の収容領域の排気速度が下がる虞がある。また、バッフル（図示せず）の開口面積が広がると、バッフル（図示せず）を通過可能な流量が増えて前記基板ボート１３０の収容領域の排気速度が上がる。これにより、簡単に前記基板ボート１３０の収容領域の排気速度及び／又は流量を調節することができ、基板１０上における前記基板処理ガスの流れを有効に制御することができる。

一方、バッフル（図示せず）の位置は、第１の排気口１５１と第２の排気口１５２との間において可変的である。バッフル（図示せず）が第１の排気口１５１から遠くに位置する場合には、第１の排気口１５１の吸込み力が第１の排気口１５１の近くに位置する場合よりも相対的に弱くなる。これに対し、バッフル（図示せず）が第１の排気口１５１の近くに位置する場合には、第１の排気口１５１の吸込み力が第１の排気口１５１から遠くに位置する場合よりも相対的に強くなる。したがって、バッフル（図示せず）の位置は、第１の排気口１５１と第２の排気口１５２との間において必要に応じて適宜に定められる。

図４は、本発明の一実施形態による不活性ガスを用いた基板処理ガスの流れの制御を説明するための概念図である。

図４を参照すると、ガス供給部１４０は、上下方向に延設され、供給される基板処理ガス又は不活性ガスを分配する複数本のガス分配ライン１４１を有してもよく、複数本のガス分配ライン１４１は、内部の反応チューブ１２０の周縁に沿って一列に配置されてガス分配ラインアレイを形成してもよく、前記不活性ガスは、前記ガス分配ラインアレイの中央を基準として対称となる複数本のガス分配ライン１４１ｂ又は１４１ｃに供給されてもよい。

複数本のガス分配ライン１４１は、上下方向に延設されて内部の反応チューブ１２０の側壁に並設されてもよく、一方の端（又は、一方の側）がガス供給源（図示せず）に連結されて基板処理ガス又は不活性ガスを含む前記工程ガスが供給されてもよい。ここで、複数本のガス分配ライン１４１は、内部の反応チューブ１２０の内部に配置されてもよく、内部の反応チューブ１２０の外部に配置されてもよい。このとき、複数本のガス分配ライン１４１が内部の反応チューブ１２０の内部に配置される場合には、内部の反応チューブ１２０の側壁の少なくとも一部が突出して複数本のガス分配ライン１４１の収容空間（又は、収容領域）を形成してもよい。この場合、複数本のガス分配ライン１４１又は複数本のガス分配ライン１４１の噴射ノズル１５２が基板１０に最大限に近付くだけではなく、複数本のガス分配ライン１４１の収容領域を除く他の領域の内部の反応チューブ１２０の内側面と基板ボート１３０の側部との間の距離が長くなり過ぎることを抑えることができる。これにより、基板１０上の全体の領域に亘って前記工程ガスを供給することができるとともに、内部の反応チューブ１２０の全体的に肥大化し過ぎることを抑えることができる。このとき、それぞれのガス分配ライン１４１は、基板１０の周縁に沿って一列に配置されてもよい。

また、複数本のガス分配ライン１４１は、供給される前記基板処理ガス又は前記不活性ガス（すなわち、前記工程ガス）を上下方向に分配してもよく、その内部が高さとは無関係に全般的に均一な圧力を保つようにしてもよい。ここで、前記基板処理ガス及び前記不活性ガスは互いに分離されてそれぞれのガス分配ライン１４１に供給されてもよく、互いに混合されて同じガス分配ライン１４１に供給されてもよい。

更に、複数本のガス分配ライン１４１は、内部の反応チューブ１２０の周縁に沿って一列に配置されてガス分配ラインアレイを形成してもよく、複数本のガス分配ライン１４１のうち前記不活性ガスが供給されるガス分配ライン１４１は、前記ガス分配ラインアレイの中央を基準として対称的に配置されてもよい。複数本のガス分配ライン１４１は、内部の反応チューブ１２０の周縁に沿って一列に配置されてもよく、複数本のガス分配ライン１４１がガス分配ラインアレイを構成してもよい。

ここで、前記不活性ガスは、前記ガス分配ラインアレイの中央を基準として対称となる複数本のガス分配ライン１４１ｂ又は１４１ｃに供給されてもよい。すなわち、複数本のガス分配ライン１４１のうち前記不活性ガスが供給されるガス分配ライン１４１は、前記ガス分配ラインアレイの中央を基準として対称的に位置してもよい。このとき、複数本のガス分配ライン１４１のうち前記不活性ガスが供給されるガス分配ライン１４１は、前記ガス分配ラインアレイの両側の外郭に左右対称的に位置してもよく、複数本のガス分配ライン１４１の両側の外郭に位置するガス分配ライン１４１ｃ又は１４１ｂは、前記不活性ガスが供給されるガス分配ライン１４１であってもよい。この場合、前記ガス分配ラインアレイの中央領域から供給される前記基板処理ガスが両側の外郭から供給される前記不活性ガスにより基板１０の内側に収集され、前記不活性ガスが供給されるガス分配ライン１４１が対称的に配置されて基板の上に層流が形成されてもよい。

前記基板処理ガスは、前記対称となる複数本のガス分配ライン１４１ｂ又は１４１ｃの間に位置するガス分配ライン１４１ａ又は１４１ｂに供給されてもよい。すなわち、複数本のガス分配ライン１４１のうち前記不活性ガスが供給されるガス分配ライン１４１は、前記基板処理ガスが供給されるガス分配ライン１４１の両側に左右対称的に配置されてもよい。例えば、複数本のガス分配ライン１４１の中央に位置するガス分配ライン１４１ａは、前記基板処理ガスが供給されるガス分配ライン１４１であってもよい。このとき、両側から噴射される前記不活性ガスは、中央から噴射される前記基板処理ガスを基板１０の内側に収集させてもよく、前記不活性ガスが供給されるガス分配ライン１４１が左右対称的に配置されて基板の上に層流を形成してもよい。なお、前記基板処理ガスの直線性が向上し、これにより、基板１０の中央部まで前記基板処理ガスが噴射可能であり、基板１０の回転により基板１０の全体の領域に亘って均一に前記基板処理ガスが供給（又は、伝達）可能である。

換言すれば、両側の前記不活性ガスが前記基板処理ガスを基板１０の内側に収集させなければ、前記基板処理ガスが広く拡散されて噴射可能であるとはいえ、前記基板処理ガスが遠くまで噴射できず、その結果、基板１０の中央部まで達しなくなる。これにより、ガス分配ライン１４１に近い部分にのみ前記基板処理ガスが多量に供給されて薄膜が厚くなる虞がある。なお、基板の処理に際して基板１０が回転する場合には、基板１０の周縁部に前記基板処理ガスが多量に供給されて基板１０の周縁部の薄膜の厚さが基板１０の中央部の薄膜のそれよりも厚くなる虞がある。

しかしながら、本発明においては、前記基板処理ガスを基板１０の内側に収集させて前記基板処理ガスの直線性を向上させることにより、基板１０の中央部まで前記基板処理ガスを噴射することができる。なお、基板１０の回転により基板１０の全体の領域に亘って均一に前記基板処理ガスが供給可能であり、基板１０の全体の領域に亘って均一な薄膜を成膜することができる。

また、本発明においては、前記ペデスタル１６０の収容領域においても排気が行われて内部の反応チューブ１２０の内側面と基板ボート１３０の側部との間の空間に前記基板処理ガスが抜け出る虞がある。このため、両側から噴射される前記不活性ガスを用いて前記基板処理ガスを基板１０の内側に収集させて、内部の反応チューブ１２０の内側面と基板ボート１３０の側部との間の空間に前記基板処理ガスが抜け出ることを防ぐことができる。

一方、排気口１５１、１５２の周方向の長さが大きくなり過ぎると、前記基板処理ガスが基板１０の上に十分に分布できず、幅が広くなった排気口１５１、１５２を介して直ちに排気されてしまう虞がある。この場合、前記基板処理ガスが基板１０の両側のサイド領域には円滑に供給され、基板１０の中間領域にはガス供給部１４０からの距離に応じて円滑に供給できなくなる虞がある。このため、前記基板処理ガスを収集させて、基板１０の中間領域にもガス供給部１４０からの距離とは無関係に円滑に前記基板処理ガスを供給することもできる。これにより、排気口１５１、１５２の周方向の長さに合わせて基板１０の中間領域に成膜された薄膜及び基板１０の両側のサイド領域に成膜された薄膜間の厚さの差異なしに均一な薄膜を成膜することができる。

前記不活性ガスの流量は、内部の反応チューブ１２０の内側面と基板ボート１３０の側部（又は、前記基板の側面）との間の距離に応じて調節されてもよい。例えば、内部の反応チューブ１２０の内側面と基板ボート１３０の側部との間の距離が広い場合には、内部の反応チューブ１２０の内側面と基板ボート１３０の側部との間の空間に前記基板処理ガスが抜け出る虞がある。このため、前記不活性ガスの流量を増やして前記基板処理ガスが内部の反応チューブ１２０の内側面と基板ボート１３０の側部との間の空間に抜け出ることを防ぐことができる。なお、内部の反応チューブ１２０の内側面と基板ボート１３０の側部との間の距離が狭い場合には、前記基板処理ガスが抜け出る内部の反応チューブ１２０の内側面と基板ボート１３０の側部との間の空間が狭まるため、前記不活性ガスの流量を減らしてもよい。

一方、内部の反応チューブ１２０の内側面と基板ボート１３０の側部との間の距離が広い場合には、内部の反応チューブ１２０の内側面と基板ボート１３０の側部との間の空間に前記基板処理ガスが多量に抜け出てしまう。このため、前記不活性ガスの流量を減らして前記基板処理ガスの濃度を相対的に高めてもよい。また、内部の反応チューブ１２０の内側面と基板ボート１３０の側部との間の距離が狭い場合には、内部の反応チューブ１２０の内側面と基板ボート１３０の側部との間の空間に前記基板処理ガスが少量に抜け出る。このため、前記不活性ガスの流量を増やして前記基板処理ガスの濃度を相対的に低めてもよい。しかしながら、複数本のガス分配ライン１４１を用いた前記基板処理ガス及び前記不活性ガスの供給方法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。

前記基板処理ガスは、薄膜の成膜のための原料ガス及び前記原料ガスと反応する反応ガスを含んでいてもよく、前記原料ガス及び前記反応ガスは、前記蒸着ガスであってもよい。前記原料ガスは、薄膜の成膜のために基板１０の上に吸着されてもよく、シリコン（Ｓｉ）などの半金属又は金属元素を含んでいてもよい。前記反応ガスは、前記原料ガスと反応して基板１０の上に薄膜を成膜してもよく、酸素（Ｏ）、窒素（Ｎ）などを含んでいてもよい。

前記原料ガス及び前記反応ガスは、この順に供給されてもよく、前記原料ガスが基板１０の上に先に噴射されて基板１０の上に前記原料ガスの単一分子層を形成してもよい。次いで、前記反応ガスが前記原料ガスの単一分子層の上に噴射されて前記原料ガスの単一分子層と反応して原子層薄膜を成膜してもよい。ここで、前記原料ガスは基板１０の上に噴射されて基板１０の表面に化学的に又は物理的に吸着されてもよく、前記反応ガスは基板１０の上に噴射されて基板１０に吸着されている前記原料ガスと反応して原子層薄膜を成膜してもよい。すなわち、本発明による基板処理装置１００は、複数枚の基板１０に原子層蒸着（Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ；ＡＬＤ）工程を行ってもよい。

また、前記原料ガス及び前記反応ガスは、互いに分離されて互いに異なるガス分配ライン１４１に供給されてもよく、前記原料ガス及び前記反応ガスが同時に噴射されてもよく、前記原料ガス及び前記反応ガスがこの順に噴射されてもよい。この場合、前記原料ガス及び前記反応ガスがガス分配ライン１４１内において反応することを防いでもよい。これにより、前記原料ガス及び前記反応ガス間の反応によるガス分配ライン１４１の内部の汚染と、汚染物質（すなわち、前記原料ガス及び前記反応ガスの反応物質）による噴射ノズル１４２の閉塞とを防ぐことができる。

例えば、前記原料ガスは、複数本のガス分配ライン１４１の中央に位置するガス分配ライン１４１ａに供給されてもよく、前記反応ガスは、前記原料ガスが供給されるガス分配ライン１４１ａの両側に位置するガス分配ライン１４１ｂに供給されてもよい。また、逆に、複数本のガス分配ライン１４１の中央に位置するガス分配ライン１４１ａに前記反応ガスが供給され、前記反応ガスが供給されるガス分配ライン１４１ａの両側に位置するガス分配ライン１４１ｂに前記原料ガスが供給されてもよい。すなわち、前記原料ガス及び前記反応ガスのうちのいずれか一方は他のガスよりも多い数（例えば、一本更に多い）のガス分配ライン１４１に供給されてもよく、相対的に多い数のガス分配ライン１４１に供給されるガスは、前記不活性ガスとともに供給されてもよい。

この場合、前記不活性ガスを用いて相対的に多い数のガス分配ライン１４１に供給されるガスの濃度を調節して、相対的に少ない数のガス分配ライン１４１に供給されるガスとの濃度比を合わせてもよい。なお、前記原料ガス及び前記反応ガスが同時に噴射され、複数本のガス分配ライン１４１の中央に位置するガス分配ライン１４１ａに前記原料ガスが供給される場合には、薄膜の成膜のために必要な前記原料ガスを基板１０の内側に収集させる役割を果たしてもよい。

ガス供給部１４０は、ガス分配ライン１４１の周面に形成され、ガス分配ライン１４１の長手方向に沿って一列に配置された複数の噴射ノズル１４２を更に備えていてもよく、前記長手方向によるガス分配ライン１４１の内部の圧力差は、基板の処理に際して所定の範囲（又は、所定の誤差範囲）内であってもよい。

複数の噴射ノズル１４２は、ガス分配ライン１４１の側壁に形成されてもよく、ガス分配ライン１４１の長手方向に沿って（すなわち、上下方向に）一列に配置されてもよく、それぞれの噴射ノズル１４２は、各基板１０に対応して配置されてもよい。ここで、複数の噴射ノズル１４２は、内部の反応チューブ１２０の内側に向かって形成されてもよく、ガス分配ライン１４１の側壁に形成された噴射孔の形状を呈してもよい。また、線形に配置された複数の噴射ノズル１４２は、ガス供給源（図示せず）から遠距離に配置されるほど、開口の直径が大きくなるように形成してもよい。すなわち、上側に位置する噴射ノズル１４２の直径を下側に位置する噴射ノズル１４２の直径よりも拡げて形成してもよい。前記工程ガスは、下部から上部へと供給される。これにより、上側に位置する噴射ノズル１４２は、下側に位置する噴射ノズル１４２よりも前記工程ガスが供給され難いため、相対的に開口の直径を拡げることにより、全ての複数の噴射ノズル１４２から前記工程ガスを均一に供給することができる。

一方、噴射ノズル１４２の開口の面積は、ガス分配ライン１４１の内部の断面積よりも狭くてもよく、噴射ノズル１４２の開口の面積がガス分配ライン１４１の内部の断面積よりもはるかに狭くてもよい。この場合、前記工程ガスがガス分配ライン１４１に供給されながら、下側に位置する噴射ノズル１４２にほとんど漏れずにガス分配ライン１４１の内部において全体的に高速で上端（又は、上側）まで拡散可能である。また、ガス分配ライン１４１の内部が高さとは無関係に所定の範囲内において全般的に均一な圧力を保つことができる。これにより、噴射ノズル１４２を介して噴射される前記工程ガスの直線性が向上する。更に、均一な圧力で前記工程ガスが噴射されるので、複数の噴射ノズル１４２の直径に比例して噴射される前記工程ガスの量が調節可能であり、複数の噴射ノズル１４２の直径をいずれも等しくする場合には、均一な量の前記工程ガスを各基板１０ごとに供給することができる。

このとき、噴射ノズル１４２の開口の面積は、噴射ノズル１４２の数が増えるにつれて狭くなり、ガス分配ライン１４１の内部の断面積を噴射ノズル１４２の数で割った値よりも小さくてもよく、ガス分配ライン１４１の内部の断面積の５％以下であってもよい。ここで、噴射ノズル１４２の開口の面積がガス分配ライン１４１の内部の断面積の５％を上回ると、ガス分配ライン１４１に供給される前記工程ガスが下側に位置する噴射ノズル１４２に漏れてしまい、その結果、ガス分配ライン１４１の内部が全般的に均一な圧力を保てなくなる。

前記長手方向によるガス分配ライン１４１の内部の圧力差は、基板の処理に際して所定の範囲内であってもよい。前記所定の範囲は、ガス分配ライン１４１の平均的な内部の圧力±５％であってもよい。この場合、噴射ノズル１４２を介して噴射される前記工程ガスの直線性が向上する。これにより、基板１０の中央部まで前記工程ガスが噴射可能であり、均一な圧力で前記工程ガスが噴射されて均一な量の前記工程ガスを各基板１０ごとに供給することができる。

したがって、本発明においては、ガス分配ライン１４１の内部の圧力が基板の処理に際して複数の噴射ノズル１４２の全ての位置において、所定の範囲内において均一になる。これにより、噴射ノズル１４２を介して噴射される前記工程ガスの直線性が向上し、その結果、基板１０の中央部まで前記工程ガスが噴射可能である。なお、均一な圧力で前記工程ガスが噴射されて均一な量の前記工程ガスを各基板１０ごとに供給することができる。

このように、本発明においては、相対向するガス供給部及び排気ダクトを用いて基板の上に層流（Ｌａｍｉｎａｒ Ｆｌｏｗ）を形成することができ、基板の上に供給される基板処理ガスの流れを制御することができる。すなわち、従来には基板処理ガスの流れが速かった基板の中間領域の上側においては基板処理ガスの流速を従来よりも遅く制御し、従来には基板処理ガスの流れが遅かった基板の両側のサイド領域の上側においては基板処理ガスの流速を従来よりも速く制御することができる。したがって、基板の上の全体の領域に亘っての基板処理ガスの流れが均一になって、基板上の全体の領域に亘って基板処理ガスが均一に分布可能である。これにより、基板処理ガスを用いて基板の上に薄膜を成膜する場合には、基板の全体の領域に亘って薄膜が均一な厚さに成膜されて、生産される薄膜及び薄膜付き基板の品質が向上する。また、内部の反応チューブの側壁に形成されて排気ダクトの内部流路と連通される排気口が基板ボートの収容領域だけではなく、ペデスタルの収容領域にも形成されて、ペデスタルの表面に内部の反応チューブの収容空間のパーチクルとして働く残留ガスが吸着されることを防ぐことができる。更に、基板処理ガスが供給されるガス分配ラインを中心として不活性ガスを供給するガス分配ラインを対称的に配置することにより、両側に噴射される不活性ガスを用いて基板処理ガスを基板の内側に収集させて基板処理ガスの直線性が向上する。これにより、基板の中央部まで基板処理ガスが噴射可能である。一方、排気ダクトを用いて残留ガスに起因する外部チューブ又は内部の反応チューブの汚染を防ぐことができる。すなわち、外部チューブ又は内部の反応チューブを汚染させる残留ガスの移動経路を排気ダクトの内部流路に限定することにより、残留ガスにより外部チューブ又は内部の反応チューブが汚染されることを防ぐことができる。これにより、外部チューブ又は内部の反応チューブのメンテナンスが容易になる。

以上、本発明の好適な実施形態について図示して説明したが、本発明は、上述した実施形態に何ら限定されるものではなく、特許請求の範囲において請求する本発明の要旨を逸脱することなく、当該本発明が属する分野において通常の知識を有する者であれば、これより様々な変形及び均等な他の実施形態が実施可能であるということが理解できる筈である。よって、本発明の技術的な保護範囲は、下記の特許請求の範囲により定められるべきである。

１０：基板
１００：基板処理装置
１１０：外部チューブ
１２０：内部の反応チューブ
１２５：フランジ部
１３０：基板ボート
１３１：ロッド
１４０：ガス供給部
１４１：ガス分配ライン
１４２：噴射ノズル
１５０：排気ダクト
１５１：第１の排気口
１５２：第２の排気口
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 (12)

1. 内部空間を有する外部チューブと、
   前記外部チューブの内部空間に前記外部チューブの内側面から離間して配置され、その内部に収容空間を有する内部の反応チューブと、
   複数枚の基板が多段に積載され、基板の処理に際して前記内部の反応チューブの収容空間の上段部に収容される基板ボートと、
   前記基板ボートを支持し、基板の処理に際して前記内部の反応チューブの収容空間の下段部に収容されるペデスタルと、
   前記内部の反応チューブの一方の側に配置されるガス供給部と、
   前記内部の反応チューブの他方の側に上下方向に延設されて前記内部の反応チューブの側壁に穿設された排気口と連通される内部流路を形成し、前記内部の反応チューブと前記外部チューブとの間の離隔空間に前記ガス供給部と対向して配置される排気ダクトと、
   前記排気ダクトと連通され、前記ペデスタルの収容領域に対応して配置される排気ポートと、
   を備え、
   前記排気ダクトは、前記内部の反応チューブの収容空間のうち前記ペデスタルの収容領域の外側まで延びており、
   前記排気口は、
   前記内部の反応チューブの収容空間のうち前記基板ボートの収容領域に対応して位置する第１の排気口と、
   前記ペデスタルの収容領域に対応して位置する第２の排気口と、
   を備え、
   前記第２の排気口は、前記排気ポートと対向する基板処理装置。
2. 前記第１の排気口及び前記第２の排気口は、互いに離間して形成される請求項１に記載の基板処理装置。
3. 前記排気口は、前記内部の反応チューブの周方向に延びるスリット状又は複数の貫通孔が前記内部の反応チューブの周縁に沿って配列された形状を呈する請求項１に記載の基板処理装置。
4. 前記内部の反応チューブの外部に上下方向に延設されて前記内部の反応チューブを加熱し、前記ペデスタルの収容領域の外側まで延びるヒータ部を更に備える請求項１に記載の基板処理装置。
5. 前記ペデスタルは、互いに離間して多段に配置される複数枚の熱遮断板を備える請求項１に記載の基板処理装置。
6. 前記ガス供給部は、上下方向に延設され、供給される基板処理ガス又は不活性ガスを分配する複数本のガス分配ラインを有し、
   前記複数本のガス分配ラインは、前記内部の反応チューブの周縁に沿って一列に配置されてガス分配ラインアレイを形成し、
   前記不活性ガスは、前記ガス分配ラインアレイの中央を基準として対称となる複数本の前記ガス分配ラインに供給される請求項１に記載の基板処理装置。
7. 前記基板処理ガスは、前記対称となる複数本の前記ガス分配ラインの間に位置する前記ガス分配ラインに供給される請求項６に記載の基板処理装置。
8. 前記不活性ガスの流量は、前記内部の反応チューブの内側面と前記基板ボートの側部との間の距離に応じて調節される請求項６に記載の基板処理装置。
9. 前記基板処理ガスは、薄膜の成膜のための原料ガス及び前記原料ガスと反応する反応ガスを含み、
   前記原料ガス及び前記反応ガスは、この順に供給される請求項６に記載の基板処理装置。
10. 前記基板処理ガスは、薄膜の成膜のための原料ガス及び前記原料ガスと反応する反応ガスを含み、
    前記原料ガス及び前記反応ガスは、互いに分離されて互いに異なる前記ガス分配ラインに供給される請求項６に記載の基板処理装置。
11. 前記ガス供給部は、前記ガス分配ラインの周面に形成され、前記ガス分配ラインの長手方向に沿って一列に配置された複数の噴射ノズルを更に備え、
    前記長手方向による前記ガス分配ラインの内部の圧力差は、基板の処理に際して所定の範囲内である請求項６に記載の基板処理装置。
12. 前記排気ダクトの素材としてはクォーツが使用され、
    前記排気ダクトは、前記内部の反応チューブに一体形に形成される請求項１に記載の基板処理装置。

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