JP6586150B2 - 基板処理装置 - Google Patents

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Description

本発明は、基板処理装置に関し、更に詳しくは、基板の下部からその下方の基板の表面に落下するパーチクルを遮断することが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を行える枚葉式（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を同時に行えるバッチ式（Ｂａｔｃｈ ｔｙｐｅ）の基板処理装置とに大別できる。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一方、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の基板処理装置が多用されている。
従来のバッチ式の基板処理装置は、複数枚の基板を垂直に積層して工程を行う。この工程において、基板を基板ボートに積載（ｌｏａｄｉｎｇ）したり、基板ボートから搬出（ｕｎｌｏａｄｉｎｇ）したりする際に、基板の下部に発生するパーチクル、又は基板処理工程中にロッドに発生するパーチクルが下方の基板に落下するという問題がある。これを解消するために、空間仕切りプレートを用いて基板の下部に発生するパーチクルを遮断する方法が試みられている。しかしながら、空間仕切りプレートの下面に発生するパーチクル、又はロッドに発生するパーチクルが、下方の基板の上に落下するという問題が依然として残っている。
特に、半導体基板の所定の領域に酸化膜又は窒化膜などの絶縁膜を形成して半導体基板の所定の領域を露出させ、露出された半導体基板の上にのみそれと同じ結晶構造を有する同種又は異種の半導体膜を成長させる選択的なエピタキシャル成長（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｅｐｉｔａｘｉａｌ Ｇｒｏｗｔｈ；ＳＥＧ）工程では、蒸着及びエッチングを繰り返し行う。これにより、蒸着工程中に空間仕切りプレートの下面に付着しており、エッチング工程に際して空間仕切りプレートの下面においてエッチングされて落下する工程残留物によるパーチクルが更に深刻な問題となる。
大韓民国公開特許第１０−２０１３−００６９３１０号公報
本発明は、基板の下部からその下方の基板の表面に落下するパーチクルを遮断して下方に位置する基板の汚れを防ぐことができる基板処理装置を提供する。
本発明の一実施形態に係る基板処理装置は、複数のロッドとそれぞれ複数段に結合される複数の中空プレートを有し、複数枚の基板が複数の中空プレートの上にそれぞれ積載される基板ボートと、その内部に基板ボートが収容される収容空間を有する反応チューブと、反応チューブの一方の側から反応チューブ内に工程ガスを供給するガス供給部と、反応チューブの他方の側から反応チューブ内の工程残留物を排気する排気部とを備え、中空プレートは、上下に貫通する中空部を形成する縁取り部を有することを特徴とする。
好ましくは、中空プレートは、縁取り部の上面に形成されて基板が支持される複数の支持ピンを更に有する。
また、好ましくは、中空プレートは、複数の支持ピンにそれぞれ対応して支持ピンよりも縁取り部の上面の内側に配置される複数の遮断壁を更に有する。
更に、好ましくは、遮断壁の高さは、支持ピンの高さよりも低い。
更にまた、好ましくは、中空プレートは、縁取り部の少なくとも一方の側が開放された切欠部を更に有する。
更にまた、好ましくは、縁取り部は、基板の周縁部に沿って延設される。
更にまた、好ましくは、中空部の面積は、縁取り部のうち積載された基板とオーバーラップする部分の面積よりも大きい。
更にまた、好ましくは、工程ガスは、薄膜蒸着原料ガス及びエッチングガスを含む。
更にまた、好ましくは、基板は、第１の元素を含む単結晶であり、薄膜蒸着原料ガスは、第１の元素を含む。
更にまた、好ましくは、複数のロッドには、複数の中空プレートがそれぞれ嵌め込まれる複数のスロットが形成される。
本発明の実施形態に係る基板処理装置は、中空プレートを用いて基板の積載又は搬出を行う際に、摩擦などの接触痕に起因した、基板の下部からその下方の基板の表面に落下するパーチクルを遮断することができ、これにより、該下方の基板の汚れを防ぐことができる。なお、中空プレートが下方の基板とオーバーラップする面積を最小化して中空プレートの下面からその下方の基板の表面に落下するパーチクルを低減することができる。
また、中空プレートの切欠部を介して搬送設備のアーム（ａｒｍ）を上下動することができ、基板を積載又は搬出する際に干渉が発生せず、中空プレートの上面に形成される複数の支持ピンを用いて基板をロッドから離すことにより、該ロッドに発生するパーチクルが基板の表面に落下することを防ぐことができる。その結果、ロッドにより基板の領域ごとに厚さが異なるという現象を防ぐことができる。一方、複数の支持ピンの総支持面積を大きくする場合には、基板が安定的に支持可能となり、基板の滑り（ｓｌｉｐ）を防止できる。なお、支持ピンの高さを低くして、支持された基板の下面と縁取り部の上面との間に工程残留物が付着し難くすることにより、パーチクルの発生量を低減することもできる。加えて、ロッド及び中空プレートを溶接加工する場合には、構造的な安定性を向上することができる。
本発明の一実施形態による基板処理装置を示す図。 本発明の一実施形態による基板ボートを示す図。 本発明の一実施形態による中空プレートの切欠部を説明するための概念図。 本発明の一実施形態による中空プレートの形状を説明するための概念図。 本発明の一実施形態による中空プレートの変形例を示す図。
以下、添付図面に基づいて本発明の実施の形態に係る複合膜の蒸着装置及び蒸着方法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の形態に何ら限定されるものではなく、異なる様々な形態に具体化され、単にこれらの実施の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しめるために提供されるものである。本発明の実施の形態に係る複合膜の蒸着装置及び蒸着方法について説明するに当たって、同じ構成要素に対しては同じ参照符号を附し、本発明の実施の形態に係る複合膜の蒸着装置及び蒸着方法について正確に説明するために、図中の構成要素の大きさが部分的に誇張されていてもよく、図中、同じ参照符号は、同じ構成要素を示す。
図１は本発明の一実施形態に係る基板処理装置を示している。
図１を参照すると、本発明の一実施形態に係る基板処理装置２００は、複数のロッド１１０と、該ロッド１１０とそれぞれ複数段に結合される複数の中空プレート１２０とを備え、複数枚の基板１０が複数の中空プレート１２０の上にそれぞれ積載される基板ボート１００と、その内部に基板ボート１００が収容される収容空間を有する反応チューブ２１０と、反応チューブ２１０の一方の側から反応チューブ２１０内に工程ガスを供給するガス供給部２２０と、反応チューブ２１０の他方の側から反応チューブ２１０内の工程残留物を排気する排気部２３０とを備えていてもよい。
基板ボート１００は、複数のロッド１１０とそれぞれ複数段に結合される複数の中空プレート１２０を備えていてもよく、複数枚の基板１０が複数の中空プレート１２０の上にそれぞれ積載されてもよい。すなわち、複数の中空プレート１２０は、基板ボート１００に積載される複数枚の基板１０の下側にそれぞれ配設されてもよい。なお、基板ボート１００は、昇降して反応チューブ２１０の収容空間に収容されてもよい。
ここで、複数のロッド１１０は、互いに離れて垂直に立設されてもよい。例えば、ロッド１１０は、石英（ｑｕａｒｔｚ）製であってもよく、ロッド１１０の水平断面は円形であってもよく、３つ以上のロッド１１０が複数の中空プレート１２０を支持するために配設されてもよい。
また、複数の中空プレート１２０は、複数のロッド１１０と複数段に配置されてそれぞれ結合されてもよく、複数のロッド１１０に支持されてもよい。ここで、中空プレート１２０は、溶接加工されて複数のロッド１１０に固定されてもよい。なお、複数のロッド１１０及び中空プレート１２０を溶接加工する場合には、中空プレート１２０が複数のロッド１１０に安定的に固定されて構造的な安定性が向上する。このとき、中空プレート１２０は、所定の厚さを有する板（ｐｌａｔｅ）状であってもよく、ロッド１１０と同様に石英製であってもよい。これにより、溶接加工に際して複数のロッド１１０及び中空プレート１２０が安定的に結合可能になる。
更に、複数の中空プレート１２０は、積載された複数枚の基板１０の下側にそれぞれ配設されてもよく、基板１０の下側に配設されて、基板１０の積載又は搬出の際に摩擦などの接触痕に起因して、基板１０の下部に発生するパーチクル（ｐａｒｔｉｃｌｅ）を遮断することができる。なお、下方の基板１０の表面に落下するパーチクルを遮断するパーチクル遮断プレートであってもよい。
反応チューブ２１０には基板ボート１００が収容されてもよく、その内部に基板ボート１００が収容可能な収容空間が形成されてもよく、基板ボート１００に積載された基板１０の処理工程が行われてもよい。ここで、処理工程は、蒸着工程及びエッチング工程を含んでいてもよい。反応チューブ２１０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。このとき、基板ボート１００が反応チューブ２１０の収容空間に位置するために上下に昇降する場合には、反応チューブ２１０の開口部を介して基板ボート１００が反応チューブ２１０の収容空間に引き込まれたり、反応チューブ２１０の収容空間から引き出されたりする。また、反応チューブ２１０の下部は、チャンバー２４０の内壁と接続されて支持されるように、反応チューブ２１０の周りから外側に向かって突出してチャンバー２４０と接続される突出部が配設されてもよい。一方、反応チューブ２１０は、セラミック、石英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、内部反応チューブ２１１及び外部反応チューブ２１２により構成されてもよい。しかしながら、反応チューブ２１０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。
ガス供給部２２０は、反応チューブ２１０の一方の側から反応チューブ２１０内に工程ガスを供給してもよく、噴射ノズル２２１を介して反応チューブ２１０の内部に工程ガスを供給してもよく、基板１０に工程ガスを与えてもよい。噴射ノズル２２１は反応チューブ２１０の一方の側（又は側面）に配設されてもよく、線形に形成された１つの噴射ノズルであってもよく、線形に配置された複数の噴射ノズルであってもよい。噴射ノズル２２１が線形に配置された複数の噴射ノズルである場合には、基板１０ごとに噴射ノズル２２１が形成されてもよい。
また、ガス供給部２２０は、複数の噴射ノズル２２１を介して基板１０ごとに工程ガスをそれぞれ供給してもよい。これにより、各基板１０に均一な量（又は濃度）の工程ガスを与えられて、基板１０の全面に亘って均一な基板処理を施すことができる。ここで、基板処理は、薄膜の蒸着及びエッチングを含んでいてもよい。このとき、複数の噴射ノズル２２１は、各基板１０に対応して配置されてもよく、各基板１０よりも高い個所にそれぞれ配置されてもよく、基板１０よりも高い位置から工程ガスを噴射してもよい。
噴射ノズル２２１の位置が基板１０よりも低くなると、工程ガスを噴射する場合に基板１０の上面に薄膜が蒸着できずに基板１０の下面に薄膜が蒸着されたり、工程ガスが下方の基板１０の薄膜の蒸着に影響を及ぼしたりしてしまう。また、噴射ノズル２２１を基板１０と同じ高さに配置して工程ガスを噴射する場合には、基板１０の上面に薄膜が蒸着可能である。しかし、基板１０の下面にも薄膜が蒸着されてしまい、中空プレート１２０の切欠部１２３の方向から工程ガスが供給される場合には、工程ガスの相当量が下方に向かってしまう結果、該下方の基板１０の薄膜の蒸着にも影響を及ぼしてしまう。これにより、基板１０の上面に薄膜を効率良く蒸着するために、噴射ノズル２２１は基板１０よりも高い位置に配置してもよく、これにより、基板１０の下面に蒸着されたり、下方の基板１０の薄膜の蒸着に影響を及ぼしたりする工程ガスを低減することができる。
更に、噴射ノズル２２１を基板１０よりも高い位置に配置する場合には、工程ガスの流れが基板１０及び／又は中空プレート１２０に影響を受けないので、水平方向を保つ平均化した均一な流れを形成する層流（ｌａｍｉｎａｒ ｆｌｏｗ）を基板１０の上に効率良く形成することができる。
排気部２３０は、反応チューブ２１０の他方の側から反応チューブ２１０内の工程残留物を排気してもよく、反応チューブ２１０に配設された吸込み口２３１を介して反応チューブ２１０内の工程残留物を排気してもよい。また、工程残留物は、未反応ガス及び反応副産物を含んでいてもよい。このとき、排気部２３０は、反応チューブ２１０内の工程残留物を排気してもよく、反応チューブ２１０内に真空を形成してもよい。排気部２３０は、噴射ノズル２２１と対称となるように反応チューブ２１０に配設されてもよく、吸込み口２３１が複数の噴射ノズル２２１に対応するように配設されてもよい。このとき、吸込み口２３１は、噴射ノズル２２１と対称となるように配置されてもよく、吸込み口２２１の数又は形状が噴射ノズル２２１と同等であってもよい。
更にまた、噴射ノズル２２１が複数である場合、吸込み口２３１も複数であってもよい。複数の吸込み口２３１が複数の噴射ノズル２２１に対称に配置されれば、未反応ガス及び反応副産物を含む工程残留物を効率良く排気することができ、工程ガスの流れを効率良く制御することもできる。つまり、互いに対称となるガス供給部２２０の噴射ノズル２２１及び排気部２３０の吸込み口２３１によって層流を形成することができ、水平方向を保つ平均化した均一な流れを形成する層流により、基板１０の全面に均一な工程ガスを与えることができる。これにより、基板１０の全面に亘って均一な基板処理を施すことができる。
工程ガスは、薄膜蒸着原料ガス及びエッチングガスを含んでいてもよい。すなわち、本発明の基板処理装置２００は、選択的なエピタキシャル成長（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｅｐｉｔａｘｉａｌ Ｇｒｏｗｔｈ；ＳＥＧ）装置であってもよい。このような選択的なエピタキシャル成長（ＳＥＧ）装置は、薄膜蒸着原料ガスに少量のエッチングガスを混合して供給することにより、基板１０上における蒸着反応と共にエッチング反応も伴われる。このような蒸着及びエッチング反応は、多結晶層及びエピタキシャル層に対して比較的に異なる反応速度にて同時に起こる。蒸着プロセス中に少なくとも１つの第２の層の上に既存の多結晶層又は非結晶層が蒸着される間に、エピタキシャル層は単結晶の表面の上に形成されるが、蒸着された多結晶層は、一般的にエピタキシャル層よりも高い速度にてエッチングされる。このため、エッチングガスの濃度を変えることにより、ネット選択的プロセス（Ｎｅｔ ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ ｐｒｏｃｅｓｓ）がエピタキシ（ｅｐｉｔａｘｙ）材料の蒸着及び制限又は未制限の多結晶材料の蒸着をもたらす。例えば、選択的なエピタキシャル成長（ＳＥＧ）装置は、蒸着物をスペーサー（ｓｐａｃｅｒ）の上に残留させることなく、単結晶シリコン表面の上に含シリコン材料のエピ層（ｅｐｉ ｌａｙｅｒ）を形成することができる。
図２は本発明の一実施形態に係る基板ボートを示している。
図２を参照すると、中空プレート１２０は、上下に貫通する中空部１２１ａをその内側に形成する縁取り部１２１を備えていてもよい。縁取り部１２１は、基板１０の周縁部に沿って所定の幅をもって形成されてもよく、基板１０の形状に応じてその形状が変わってもよい。ここで、縁取り部１２１は、中空部１２１ａの周縁部に配設される枠体（ｆｒａｍｅ）であってもよく、中空部１２１ａを完全に縁取る縁（ｒｉｍ）であってもよく、中空部１２１ａの少なくとも一部を縁取るつば（ｂｒｉｍ）であってもよい。例えば、基板１０が円形のウェーハである場合には、円形の環（ｒｉｎｇ）状であってもよく、環状の縁取り部１２１の一方の側が切り欠かれた形状であってもよい。
また、縁取り部１２１は、基板１０の周縁部に沿って延設されてもよい。このとき、中空部１２１ａの形状は、基板１０の形状と少なくとも一部が同じであってもよい。縁取り部１２１が基板１０の周縁部に沿って延設されると、基板１０の縁部の下側に縁取り部１２１が配設されてもよい。更に、基板１０の中央部におけるパーチクルの発生を低減するために、基板１０の縁部を支持する場合には、基板１０を支持するに際して、摩擦などの接触痕に起因して、基板１０の縁部の下面に発生するパーチクルが下方の基板１０に落下しないように遮断することができる。
一方、縁取り部１２１が基板１０を支持する場合には、基板１０の中央部において摩擦などの接触痕に起因するパーチクルが発生しないように、縁取り部１２１が基板１０の縁部の下側に配設されて基板１０の縁部を安定的に支持することもできる。なお、基板１０の全ての領域を活用する場合には、中空部１２１ａの形状を基板１０の形状（又は形状の一部）と同じ形状にして基板１０を安定的に支持し、基板１０の縁部の下部に発生するパーチクルを効率良く遮断しながらも、縁取り部１２１の下部（下面）に発生するパーチクルが影響を及ぼす虞がある下方の基板１０の領域の面積を最小化させる（又は減らす）ことができる。
また、縁取り部１２１は、対称に形成されてもよい。ここで、縁取り部１２１は、基板１０の水平の中心軸（又は基板の中心を通る水平線）を中心として対称状となってもよい。この場合、基板１０の水平の中心軸を基準として両側に工程ガスが均一に供給されるので、該基板１０の上に層流を形成することができる。これにより、基板１０の領域ごとに薄膜（又は成長膜）の厚さが異なるという現象を防ぐことができ、基板１０の全面に亘って均一な薄膜を得ることができる。これに対し、縁取り部１２１が非対称的に形成される場合には、基板１０の水平の中心軸を基準として両側に工程ガスが不均一に供給されてしまい、該基板１０の上に層流が形成されなくなる。一方、縁取り部１２１が基板１０を支持する場合には、基板１０の水平の中心軸の両側において基板１０を安定的に支持することもできる。
更に、中空プレート１２０は、縁取り部１２１の上面に形成されて基板１０が支持される複数の支持ピン１２２を更に備えていてもよい。複数の支持ピン１２２は、縁取り部１２１の上面に形成されてもよく、複数の支持ピン１２２には、基板１０が支持されてもよい。このとき、複数の支持ピン１２２は３つ以上であってもよく、基板１０の重心に応じて適当に（又は所定の間隔をおいて）配置されて、基板１０を安定的に支持することができる。例えば、支持ピン１２２は半球状に形成されてもよく、基板１０が点接触してもよい。この場合には、基板１０との接触面積を最小化することができ、基板１０の下部（下面）に発生する接触痕（又は摩擦）に起因するパーチクルの発生を極力抑えることができる。
一方、支持ピン１２２は、基板１０を安定的に支持しながら、該基板１０の下面と縁取り部１２１の上面との間に工程ガスが通過しないように高さを低く（例えば、約１ｍｍ）してもよい。支持ピン１２２の高さを低くする場合には、基板１０の下面側への工程ガスの流れを遮断（又は抑制）して、該基板１０の上面側に層流を効率良く形成することができ、工程ガスが下方の基板１０の薄膜の蒸着に影響を及ぼすことも防止（又は抑制）することができる。なお、支持された基板１０の下面と、縁取り部１２１の上面との間に工程ガスによる工程残留物が付着され難いようにして、パーチクルの発生量を低減することもできる。なお、支持ピン１２２の面積を広くする場合には、基板１０が安定的に支持可能であり、基板１０の滑り（ｓｌｉｐ）を防ぐことができる。
また、支持ピン１２２は、基板１０の外周部から内側に向かって所定の間隔だけ内側の部位に接触されて基板１０を支持してもよく、これにより、安定的に基板１０を支持することができる。なお、支持ピン１２２を縁取り部１２１の内側から所定の間隔だけ離して配置することにより、縁取り部１２１を用いた際の支持ピン１２２との接触痕などに起因して基板１０の下部に発生し、その下方の基板１０に落下するパーチクルを効率良く遮断することができる。ここで、縁取り部１２１の内側は、中空部１２１ａに近い側であり、縁取り部１２１の外側は、中空部１２１ａから遠い側であってもよい。これに対し、支持ピン１２２が縁取り部１２１の内側に近すぎる場合には、縁取り部１２１を用いた際の支持ピン１２２との接触痕などに起因して基板１０の下部に発生し、その下方の基板１０に落下するパーチクルを遮断することができない。
このような中空プレート１２０を用いて基板１０の積載又は搬出を行う際に、支持ピン１２２との接触痕などに起因した、基板１０の下部からその下方の基板１０の表面に落下するパーチクルを遮断することができ、これにより、パーチクルに起因する下方の基板１０の汚れを防ぐことができる。
図３は本発明の一実施形態に係る中空プレートの切欠部を説明するための概念図であって、図３（ａ）は搬送設備のアームに基板が載置された状態であり、図３（ｂ）は搬送設備のアームが移動して中空プレートに基板を配設した状態であり、図３（ｃ）は搬送設置のアームが中空プレートに基板を支持させた後に抜け出た状態である。
図３を参照すると、中空プレート１２０は、縁取り部１２１の少なくとも一方の側が開放された切欠部１２３を更に備えていてもよい。該切欠部１２３は、縁取り部１２１の少なくとも一方の側が開放されて形成されてもよく、縁取り部１２１において基板１０が積載（又は搬入）される方向が開放されてもよい。このような切欠部１２３を用いて搬送設備のアーム１１が上下動可能な空間を確保することができ、該搬送設備のアーム１１が基板１０を積載又は搬出する際に、中空プレート１２０との干渉が発生しない。これにより、基板１０を中空プレート１２０の上に最大限に低く配置（又は積載）することもできる。ここで、中空プレート１２０は、馬の蹄プレート（又は馬の蹄状のプレート）であってもよく、切欠部１２３を介して円形（又は長円形）の中空プレート１２０の一方の側が開放されて馬の蹄状となっていてもよい。なお、切欠部１２３を用いて中空プレート１２０に、その下方の基板１０とオーバーラップ（ｏｖｅｒｌａｐ）する（又は下部の基板を侵す）面積を減らすことにより、中空プレート１２０の下面からその下方の基板１０の表面に落下するパーチクルの落下範囲を狭くしてもよい。ここで、オーバーラップとは、両物体間の距離を問わずに上下に重なる（又は積み重ねられる）状態を意味する。
また、切欠部１２３の方向から工程ガスを供給する場合には、工程ガスの噴射に際して中空プレート１２０が干渉されないので、基板１０の上に工程ガスの層流を効率良く形成することができる。一方、切欠部１２３を複数形成することにより、中空プレート１２０において下部の基板１０とオーバーラップする面積を最小化してもよく、基板１０の安定的な支持のためには、１つの切欠部１２３を有することが好ましい。
図４は本発明の一実施形態に係る中空プレートの形状を説明するための概念図であって、図４（ａ）は中空部の幅及び基板の幅を示し、図４（ｂ）は中空部の面積及び周縁部のうち基板とオーバーラップする部分の面積を示す。
図４を参照すると、中空部１２１ａの面積Ａは、縁取り部１２１のうち積載された基板１０とオーバーラップする部分の面積Ｂよりも大きくてもよい。つまり、中空部１２１ａの面積Ａは、縁取り部１２１がその下方の基板１０とオーバーラップする面積（又は縁取り部１２１及び基板１０が互いに重なり合う面積）よりも大きくてもよい。
基板ボート１００に複数枚の基板１０を積載して半導体工程を行う場合には、基板１０の下部（下面）だけではなく、工程空間の仕切り又は基板１０の支持に用いられるプレートなどの下面においてもパーチクルが発生し、発生したこれらのパーチクルが下方の基板１０の表面を汚してしまう。特に、選択的なエピタキシャル成長（ＳＥＧ）工程においては、蒸着及びエッチングを繰り返し行うため、蒸着工程中にプレートの下面に付着し、エッチング工程において、このプレートの下面に付着していた工程残留物がエッチングされながらも、パーチクルが更に発生し易くなるため、更に深刻な問題となる。
このため、中空部１２１ａの面積Ａは、縁取り部１２１のうち積載された基板１０とオーバーラップする部分の面積Ｂよりも大きくてもよい。これにより、縁取り部１２１がその下方の基板１０とオーバーラップする面積を減らすことができる。その結果、中空プレート１２０の下面に発生し、その下方の基板１０に落下するパーチクルを低減して、該パーチクルに起因する下方の基板１０の汚れを抑えることができる。すなわち、縁取り部１２１が基板１０とオーバーラップする面積を減らして、基板１０の上面にパーチクルが落下する要因を低減（又は除去）することにより、基板１０の表面汚れを抑制又は防止することができる。
また、中空部１２１ａの幅Ｗ１は、基板１０の幅Ｗ２の７５％〜９７％であってもよい。すなわち、縁取り部１２１がその下方の基板１０を侵す幅は、図４（ａ）に示す中空部１２１ａの幅Ｗ１よりも小さくてもよい。ところで、中空部１２１ａの幅Ｗ１が基板１０の幅Ｗ２の７５％よりも小さくなると、縁取り部１２１が基板１０とオーバーラップする面積が広過ぎるため、パーチクルに起因する基板１０の表面の汚れが激しくなり、工程不良率が上がってしまう。一方、中空部１２１ａの幅Ｗ１が基板１０の幅Ｗ２の９７％よりも大きくなると、基板１０が支持ピン１２２に安定的に支持されないだけではなく、縁取り部１２１の内側及び支持ピン１２２間の距離が近くならざるを得ないため、支持ピン１２２との接触痕などに起因した、基板１０の下部からその下方の基板１０の表面に落下するパーチクルを効率良く遮断することができなくなる。
例えば、基板１０の幅Ｗ２が約３００ｍｍである場合、中空部１２１ａの幅Ｗ１は約２６０ｍｍであってもよく、縁取り部１２１が約２０ｍｍずつ両側における基板１０の内部に侵入してもよい。この場合、効率良く基板１０を支持することができるだけではなく、支持ピン１２２との接触痕などに起因して発生し、基板１０の下部から、その下方の基板１０の表面に落下するパーチクルを効率良く遮断することができる。これにより、縁取り部１２１の下面に発生し、その下方の基板１０の表面に落下するパーチクルを許容範囲まで低減することができる。
一方、基板１０を中央の活用領域（又は成長領域）と周縁部の非活用領域（又は非成長領域）とに仕切り、基板１０の非活用領域のみを縁取り部１２１が侵すようにして、縁取り部１２１の下面に発生するパーチクルが基板１０の活用領域には影響を及ぼさないようにしてもよい。ここで、中空部１２１ａの形状は、縁取り部１２１の外側の形状と異なっていてもよい。例えば、縁取り部１２１の外側の形状は、円形のウェーハの形状に倣って円形であってもよく、中空部１２１ａの形状は、円形のウェーハ（すなわち、円形のウェーハがなす円）に内接する矩形であってもよい。一般に、円形のウェーハは、矩形の単位チップに分離して分割する場合、矩形にできない周縁部は廃棄される。従って、このような周縁部のみを縁取り部１２１が侵すように（又は覆うように）してもよい。
また、基板１０は、第１の元素を含む単結晶（ｓｉｎｇｌｅ ｃｒｙｓｔａｌ）であってもよく、薄膜蒸着原料ガスは、第１の元素を含んでいてもよい。このとき、中空プレート１２０は、基板１０とは異なる素材により作製されてもよい。ここで、異なる素材は、異なる元素であってもよく、非晶質又は多結晶であって結晶の構造が異なる他の同種の元素であってもよく、同じ元素を含む酸化物又は窒化物などの複合元素であってもよい。例えば、第１の元素は、シリコン（Ｓｉ）を含んでいてもよく、中空プレート１２０は、石英（例えば、ＳｉＯ２）製であってもよい。
この場合、基板１０の上に第１の元素が薄膜として正常に蒸着可能であり、該第１の元素が基板１０の上にエピタキシャル成長可能であり、基板１０の下面にも第１の元素が薄膜として正常に蒸着可能である。これにより、基板１０の下面に蒸着された第１の元素の薄膜（又は蒸着物）が基板１０の下面から落下してパーチクルを発生することを抑制又は防止することができる。すなわち、基板１０の上面（又は基板の下面）の上に格子を構成する単結晶の核の生成位置が与えられて、該核の生成位置に第１の元素が薄膜として蒸着され、同じ格子構造（又は格子定数）に第１の元素が成長する。これにより、蒸着された第１の元素の薄膜（又は成長膜）が安定的に基板１０の上に保持可能となる。これに対し、他の素材である場合には、第１の元素の薄膜の蒸着のための核の生成位置を与えることができないため、第１の元素が塊状又はパーチクル状に表面に付着され、この付着状態が安定的に保たれる。
一方、基板１０の下面には天然酸化物（ｎａｔｉｖｅ ｏｘｉｄｅ）などが形成されてもよい。天然酸化物は、その厚さが約数オングストロームと極めて薄いため、該天然酸化物の表面に核の生成位置が与えられてもよく、選択的なエピタキシャル成長（ＳＥＧ）工程においては、エッチングによりエッチングされてもよい。天然酸化物の表面に核の生成位置が与えられる場合には、基板１０の下面の天然酸化物の表面に与えられた核の生成位置に、第１の元素が薄膜として蒸着可能である。また、選択的なエピタキシャル成長（ＳＥＧ）工程のエッチングにより、天然酸化物がエッチングされる場合には、該天然酸化物がエッチングされて露出された基板１０の下面に第１の元素が薄膜として蒸着可能である。例えば、シリコンウェーハの下面に天然酸化物が形成可能である。このとき、核の生成位置が与えられた天然酸化物の表面にシリコンが蒸着（又は成長）してもよく、選択的なエピタキシャル成長（ＳＥＧ）工程のエッチングによりエッチングされて露出されたシリコンウェーハの下面のベア（ｂａｒｅ）シリコンの上にシリコンが蒸着されてもよい。
また、中空プレート１２０が基板１０とは異なる素材により作製される場合には、中空プレート１２０が他の元素からなるか、又は非晶質若しくは多晶質であるため、中空プレート１２０の上面（又は中空プレートの下面）の上に第１の元素が薄膜として蒸着できず、塊状（又はパーチクル状）の工程残留物として付着してしまい、付着した工程残留物が安定的に中空プレート１２０の上に保持できない。特に、中空プレート１２０の下面に付着した工程残留物は、基板処理工程中に中空プレート１２０の表面から落下したり、選択的なエピタキシャル成長（ＳＥＧ）工程中にエッチングされたりして、パーチクルとして働く。その結果、これらのパーチクルが中空プレート１２０の下方の基板１０に落下して、該下方の基板１０の薄膜の品質に影響を及ぼしてしまう。すなわち、この場合は、中空プレート１２０は、第１の元素が成長可能な格子を構成できず、核の生成位置を与えることができない。これにより、中空プレート１２０の上に第１の元素が薄膜として蒸着できず、工程残留物として付着してしまう。すなわち、第１の元素が工程残留物として中空プレート１２０の上に付着した状態となるため、選択的なエピタキシャル成長（ＳＥＧ）工程のエッチングによっても、エッチングされ易く、該工程残留物がパーチクルとして働いてしまう。なお、中空プレート１２０の下面に付着された工程残留物においても、基板処理工程中に中空プレート１２０の表面から落下してパーチクルとして働くことがある。
つまり、たとえ基板１０及び中空プレート１２０の素材による蒸着特性（例えば、蒸着率）及び／又はエッチング特性（例えば、エッチング率）の違いにより、選択的なエピタキシャル成長（ＳＥＧ）工程において蒸着及びエッチングが繰り返し行われるとしても、基板１０及び中空プレート１２０のうち、基板１０においてはパーチクルが発生せず、中空プレート１２０においてのみパーチクルが発生する。特に、中空プレート１２０の下面においてパーチクルが発生してしまう。
このように、基板１０においては、第１の元素の薄膜の蒸着によるパーチクルの発生がなく、中空プレート１２０においてのみ第１の元素により発生する工程残留物によるパーチクルの発生があり得る。従って、下方に位置する基板１０とオーバーラップする上方の基板１０の領域面積を広げて、該下方の基板１０とオーバーラップする中空プレート１２０の面積を減らすことが好ましい。すなわち、縁取り部１２１における下方の基板１０とのオーバーラップする面積を減らすことにより、パーチクルが発生しない基板１０を、その下方の基板１０とより多くオーバーラップするように（又は重なるように）する。従って、パーチクルが発生する中空プレート１２０を下方の基板１０に対してより少なくオーバーラップするようにすることにより、下方の基板１０に落下するパーチクルによる該下方の基板１０の汚れを抑えることができる。
一般に、選択的なエピタキシャル成長（ＳＥＧ）工程においては、構成元素の単結晶からなる基板１０の上に、該基板１０の構成元素と同じ元素を含む薄膜蒸着原料ガスを用いて薄膜を蒸着（又は成長）する。しかしながら、本発明のように、中空プレート１２０が基板１０とは異なる素材により形成される場合は、単結晶の同じ元素からなる基板１０には薄膜蒸着原料ガス（又は蒸着物質）が薄膜として円滑に蒸着（又は吸着）する。一方、他の元素からなるか、又は非晶質若しくは多結晶である中空プレート１２０には、薄膜蒸着原料ガスが薄膜として蒸着できない。従って、下方の基板１０とは、より少ない領域面積でオーバーラップする中空プレート１２０においてのみパーチクルが発生し、該中空プレート１２０の下面において多くのパーチクルが発生する。
例えば、基板１０は、単結晶のシリコンウェーハであってもよく、薄膜蒸着原料ガスは、シリコンガスを含んでいてもよく、単結晶のシリコンウェーハ（つまり基板）の上にシリコンがエピタキシャル成長されてもよい。このとき、中空プレート１２０は石英により作製されてもよく、中空プレート１２０には非晶質シリコン（ａｍｏｒｐｈｏｕｓ ｓｉｌｉｃｏｎ）として工程残留物が付着されてもよく、中空プレート１２０に付着された非晶質シリコンは落下し易い。
また、複数のロッド１１０には、複数の中空プレート１２０が嵌め込まれる複数のスロット１１１がそれぞれ形成されてもよい。複数のスロット１１１に複数の中空プレート１２０を嵌合する場合には、手軽に且つ安定的に複数のロッド１１０に複数の中空プレート１２０を結合することができる。なお、複数の中空プレート１２０を複数のロッド１１０から脱着可能としてもよく、この場合には、洗浄などの中空プレート１２０のメンテナンスを行い易い。
更に、複数枚の基板１０の個々の全体に亘って均一な薄膜を得るには、複数の中空プレート１２０の位置合わせ（アライン）が重要であり、複数のスロット１１１を用いて複数の中空プレート１２０を位置合わせしてもよい。例えば、スロット１１１に嵌め込まれる中空プレート１２０の所定の部位に凸部又は凹部（又は溝）を形成し、スロット１１１にこれと対応するように凹部又は凸部を形成し且つこれらを互いに係合して、複数の中空プレート１２０のそれぞれの位置合わせをしてもよい。なお、中空プレート１２０に位置合わせ印（アラインマーカー）を形成し、形成した位置合わせ印に合わせて中空プレート１２０をスロット１１１にはめ込むことにより、複数の中空プレート１２０が位置合わせされるようにしてもよい。
一方、中空プレート１２０における複数のロッド１１０と結合される部位に凹部を形成しておき、複数の中空プレート１２０にそれぞれ形成されたこれらの凹部に複数のロッド１１０が嵌め込まれるように、各ロッド１１０に複数の中空プレート１２０を結合することにより、複数の中空プレート１２０が各ロッド１１０と位置合わせされるようにしてもよい。
また、各ロッド１１０は、縁取り部１２１の外側に位置してもよく、複数の支持ピン１２２は、縁取り部１２１の外側及び内側の中央部に配置されるか、又は該縁取り部１２１の外側よりも内側に配設されてもよい。すなわち、基板１０は、その縁部（ｅｄｇｅ）が各ロッド１１０から十分に遠ざかるように、各ロッド１１０から離れて支持されてもよい。この場合、基板１０が各ロッド１１０から離れて、これら各ロッド１１０に発生するパーチクルが基板１０の表面に落下することを防ぐことができ、各ロッド１１０により基板１０の領域ごとに厚さが異なるという現象を防ぐことができる。
換言すると、スロット１１１などの各ロッド１１０に発生するパーチクルが基板１０の表面に落下する。このとき、各ロッド１１０は、薄膜蒸着原料ガスなどの工程ガスの噴射方向と対向して配置されるだけではなく、長さ（又は高さ）を有するため、より多くの工程残留物が付着して、他の構成要素（又は部分）よりも更に多くのパーチクルが発生する。一般に、各ロッド１１０は、薄膜蒸着原料ガスとは異種の素材（例えば、石英）により作製される。特に、選択的なエピタキシャル成長（ＳＥＧ）工程においては、蒸着及びエッチングが繰り返し行われることにより、各ロッド１１０には、更に多くのパーチクルが発生する。これにより、基板１０を各ロッド１１０から離す構成とすることにより、このようなパーチクルが基板１０の表面に落下することを防ぐことができる。なお、各ロッド１１０は、工程ガスの流れを妨げる虞がある。従って、基板１０が各ロッド１１０に近接して配置される場合には、各ロッド１１０が工程ガスの流れに影響を及ぼすため、基板１０の領域ごとに工程ガスの流れが不均一となるので、該基板１０の領域ごとに厚さが異なる。基板１０をロッド１１０から離す場合には、このような問題が解消される。
図５は本発明の一実施形態に係る中空プレートの変形例であって、図５（ａ）は中空プレートの平面構成を示し、図５（ｂ）は、図５（ａ）のＣ−Ｃ’線における断面構成を示す。
図５を参照すると、中空プレート１２０は、複数の支持ピン１２２にそれぞれ対応して該支持ピン１２２よりも縁取り部１２１の上面の内側に配置される複数の遮断壁１２４を更に備えていてもよい。複数の遮断壁１２４は、複数の支持ピン１２２にそれぞれ対応して形成されてもよく、支持ピン１２２よりも縁取り部１２１の上面の内側に配置されてもよい。また、遮断壁１２４は、支持ピン１２２との摩擦などの接触痕に起因して、基板１０の下部（下面）に発生するパーチクルが縁取り部１２１の内側に移動することを防ぐので、該縁取り部１２１の内側の中空部１２１ａを介して、その下方の基板１０にパーチクルが落下することを防ぐことができる。一方、遮断壁１２４は、対応する支持ピン１２２の周り（又は周辺）のうち、縁取り部１２１の内側にのみ形成されてもよい。この場合には、縁取り部１２１の外側には排気部２３０を介してパーチクルが排出されてもよい。
また、遮断壁１２４の高さは、対応する支持ピン１２２の高さよりも小さくてもよい。遮断壁１２４が支持ピン１２２よりも高い場合には、基板１０が支持ピン１２２に支持できなくなる。また、遮断壁１２４の高さが支持ピン１２２の高さと同一である場合には、基板１０が遮断壁１２４にも支持される結果、遮断壁１２４との接触痕に起因するパーチクルも発生する。この場合には、より多量のパーチクルが発生するだけではなく、遮断壁１２４は、支持ピン１２２よりも縁取り部１２１の内側に配設されるので、パーチクルが該縁取り部１２１の内側の中空部１２１ａを介して、その下方の基板１０の表面に落下してしまう。これを防ぐには、遮断壁１２４の高さは、支持ピン１２２の高さよりも小さくてもよい。
更に、遮断壁１２４の高さが支持ピン１２２の高さよりも小さい場合には、水平方向の工程ガスの流れ（又は流路）を完全に遮らない可能性がある。このため、各基板１０に与えられる工程ガスが、それぞれ下方の基板１０に影響を及ぼさないことがある。仮に、遮断壁１２４によって水平方向の工程ガスの流れが完全に遮られてしまうと、遮断壁１２４の上側は基板１０の下面により遮られているため、工程ガスの流れが下方を向くことになる。なお、水平方向の工程ガスの流れが保たれる場合には、パーチクルが縁取り部１２１の外側に排気部２３０を介して排出されてもよい。
本発明の基板処理装置２００は、反応チューブ２１０が収容されるチャンバー２４０を更に備えていてもよい。チャンバー２４０は、四角筒状又は円筒状に形成されてもよく、内部空間を有していてもよい。また、チャンバー２４０は、上チャンバー及び下チャンバーを備えていてもよく、上チャンバー及び下チャンバーは互いに連通していてもよい。チャンバー２４０の下部の一方の側には搬送チャンバー３００と連通される嵌込み口２４１が配設されてもよく、これにより、基板１０が搬送チャンバー３００からチャンバー２４０に搬入可能となる。搬送チャンバー３００には、チャンバー２４０の嵌込み口２４１と対向する位置に流入口３１０が形成されていてもよく、該流入口３１０と嵌込み口２４１との間にはゲート弁３２０が配設されていてもよい。このため、搬送チャンバー３００の内部空間とチャンバー２４０の内部空間とは、ゲート弁３２０によって互いに離れていてもよい。なお、流入口３１０及び嵌込み口２４１は、ゲート弁３２０によって開閉されてもよい。このとき、嵌込み口２４１は、チャンバー２４０の下部に配設されてもよい。
また、基板ボート１００の下部には、シャフト２５１が接続されてもよい。シャフト２５１は、上下方向に延設されてもよく、上端が基板ボート１００の下部と接続されてもよい。シャフト２５１は、基板ボート１００を支持する役割を果たしてもよく、シャフト２５１の下部は、チャンバー２４０の下部を貫通してチャンバー２４０の外側の昇降駆動部（図示せず）又は回転駆動部（図示せず）と接続されてもよい。
本発明の基板処理装置２００は、シャフト２５１に設けられる支持板２６０を更に備えていてもよい。支持板２６０はシャフト２５１に設けられてもよく、基板ボート１００と共に上昇して、内部反応チューブ２１１又は外部反応チューブ２１２の内部の工程空間を外部から密閉する役割を果たしてもよい。支持板２６０は、基板ボート１００の下側に離れて配置されてもよく、支持板２６０と内部反応チューブ２１１との間又は支持板２６０と外部反応チューブ２１２との間には、Ｏリング状の封止部材２６１が配設されて工程空間を密閉してもよい。なお、支持板２６０とシャフト２５１との間には軸受け部材２６２が配設されてもよく、シャフト２５１は、軸受け部材２６２により支持された状態で回転してもよい。
本発明の基板処理装置２００は、チャンバー２４０の内部に配設されるヒーター２７０を更に備えていてもよい。ヒーター２７０は、チャンバー２４０の内部に配設されてもよく、内部反応チューブ２１１又は外部反応チューブ２１２の側面の周り及び上部を取り囲むように配置されてもよい。ヒーター２７０は、内部反応チューブ２１１又は外部反応チューブ２１２に熱エネルギーを与えて、内部反応チューブ２１１又は外部反応チューブ２１２の内部空間を加熱する役割を果たしてもよく、内部反応チューブ２１１又は外部反応チューブ２１２の内部空間の温度をエピタキシャル工程が行えるような温度に調節してもよい。
以上、本発明の好適な実施形態について、図示及び説明をしたが、本発明は、上述した実施形態に何等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しない範囲内において、当該本発明が属する技術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
１１：搬送装備のアーム
１００：基板ボート
１１０：ロッド
１１１：スロット
１２０：中空プレート
１２１：縁取り部
１２１ａ：中空部
１２２：支持ピン
１２３：切欠部
１２４：遮断壁
２００：基板処理装置
２１０：反応チューブ
２１１：内部反応チューブ
２１２：外部反応チューブ
２２０：ガス供給部
２２１：噴射ノズル
２３０：排気部
２３１：吸込み口
２４０：チャンバー
２４１：嵌込み口
２５１：シャフト
２６０：支持板
２６１：封止部材
２６２：軸受け部材
２７０：ヒーター
３００：搬送チャンバー
３１０：流入口
３２０：ゲート弁

Claims (5)

  1. 複数のロッドとそれぞれ複数段に結合される複数の中空プレートを有し、複数枚の基板が前記複数の中空プレートの上にそれぞれ積載される基板ボートと、
    その内部に前記基板ボートが収容される収容空間を有する反応チューブと、
    前記反応チューブの一方の側から前記反応チューブ内に工程ガスを供給するガス供給部と、
    前記反応チューブの他方の側から前記反応チューブ内の工程残留物を排気する排気部と、
    を備え、
    前記中空プレートは、上下に貫通する中空部を形成する縁取り部と、
    前記縁取り部の上面に形成されて前記基板が支持される複数の支持ピンと、
    前記複数の支持ピンにそれぞれ対応して前記縁取り部の上面に配設され、前記支持ピンよりも前記中空部に近い縁取り部の内側に配置される複数の遮断壁とを有し、
    前記基板は、第１の元素を含む単結晶であり、
    前記中空プレートは、前記基板とは異なる素材により作製され、
    前記工程ガスは、前記第１の元素を含む薄膜蒸着原料ガス、及びエッチングガスを含み、
    前記縁取り部は、積載された基板の少なくとも一部とオーバーラップされ、
    前記中空部の面積は、前記縁取り部のうち積載された前記基板とオーバーラップする部分の面積よりも大きい基板処理装置。
  2. 前記遮断壁の高さは、前記支持ピンの高さよりも低い請求項１に記載の基板処理装置。
  3. 前記中空プレートは、前記縁取り部の少なくとも一方の側が開放された切欠部を更に有する請求項１に記載の基板処理装置。
  4. 前記縁取り部は、前記基板の周縁部に沿って延設される請求項１に記載の基板処理装置。
  5. 前記複数のロッドには、前記複数の中空プレートがそれぞれ嵌め込まれる複数のスロットが形成された請求項１に記載の基板処理装置。
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