WO2003069020A1

WO2003069020A1 - Systeme et procede de traitement d'un substrat

Info

Publication number: WO2003069020A1
Application number: PCT/JP2002/001131
Authority: WO
Inventors: Mitsuhiro Maruyama; Keizo Fujimori; Haruo Sasaki; Osamu Okaniwa
Original assignee: Hitachi Zosen Corporation
Priority date: 2002-02-12
Filing date: 2002-02-12
Publication date: 2003-08-21
Also published as: JPWO2003069020A1

Description

明細書基板処理装置および基板処理方法技術分野

この発明は、気相反応を用いて結晶膜あるいはその他の薄膜の生成を行う基板処理（CVD:Chemical Vapor Deposition)装置および基板処理方法に関し、特に、反応炉への被処理基板の受け渡しと処理後の基板の反応炉外への取り出しとを搬送ロポットにより行う基板処理装置および基板処理方法に関する。背景技術

気相反応を用いて結晶膜あるいはその他の薄膜の生成を行うとともに、反応炉への被処理基板の受け渡しと処理後の基板の反応炉外への取り出しとを搬送ロボットにより行う基板処理装置は、従来より知られている。この装置による処理後の基板は、非常に高温であるため一旦冷却されるが、反応炉内で冷却されるか、または、反応炉から基板を搬出し、別途設けられた冷却室において冷却されていた。反応炉内で冷却する場合には、自然冷却とするか、反応後に、パージガス（水素または不活性ガス等）を供給することで行われており、いずれにしろ、基板は、反応処理時と同じ位置に保持されて冷却されていた。

例えば、特開平 8 — 2 3 9 2 9 5 号には、サセプ夕に支持された基板の上下両側に配置された誘導加熱用コイル表面に設けられているガス吹き出し口から冷却ガスを吹き出す冷却手段を備えた基板処理装置が開示されている。この装置によ 'ると，基板処理後に高周波出力を停止した後で、上下から冷却ガスを吹き付けることにより、専用の冷却炉を別途設けることなく、素早く基板の冷却を行うことができ、これによつて処理能力を高めることができるという利点を有している。

ところで、気相反応を行うためには、被処理対象を 9 0 0 度以上に加熱することが必要となるが、この加熱は、被処理対象である基板以外にその周囲も加熱してしまい、この結果、不要な部分で結晶や薄膜の成長が起こり、これがガスの流れ等により剥がれ落ちて基板の処理面上に付着し、基板の品質低下を来すという問題があった。そのため、気相反応を用いた薄膜生成装置の中には反応炉内の反応をさせる部分（反応部）の周囲壁面等を冷却する構造のものも考えられている。

また、誘導加熱の場合、例えば、シリコン基板とカーボンサセプ夕については、サセプタは 4 0 0 度程度までは基板より早く温度が上昇するという特性がある。

また、一般的に、サセプ夕の熱容量は基板よりはるかに大きいとレう特性もある。

上記従来の反応部の周囲壁面等を冷却する構造の基板処理装置によると、搬送ロボットによる反応部との直接の基板の搬入出時に反応部が開放されるため、反応炉外からパーティクル等ゴミを巻き込む恐れがある.とともに、基板搬入出口を設け、その都度開閉する必要上、水冷等の冷却構造をとれず、開閉口に不要な結晶等の成長が生じる恐れがあった。

また、基板 1 枚ずつに反応処理を施す枚葉式の基板処理装置では、その作業効率を上げるために、基板の搬入、基板の加熱、加熱した基板の表面への結晶膜あるいはその他の薄膜の生成、基板の冷却、基板の搬出、さらに言えば次の被処理基板を処理するための環境を整える等の一連の作業に要する時間を低下させなければならない。ところが、冷却にはサセプ夕が大きく関わっており、基板の早期加熱のために利用されるサセプ夕が、その熱容量の大きさゆえ冷却時には早く冷やされるべき基板に熱を供給する熱源の役目を果たしてしまうという問題があった。このサセプ夕の影響を避けるために反応炉外に冷却専用のチャンパを設けて基板をそちらへ搬送し冷却する方法があるが、専用のチャンバに要するコストやスペース上の問題および熱い基板の搬送上の問題がある。

この発明の目的は、前記問題の解消を図るとともに、冷却専用のチヤンバを設けずに、基板を冷却する時間を短縮し作業効率向上させることができる基板処理装置および基板処理方法を提供することある。発明の開示

この発明による基板処理装置は、反応炉と、基板を載置するサセプ夕と、基板を加熱する加熱手段と、基板表面に原料ガスを供給する原料ガス供給手段と、基板を反応炉内に搬入出する搬送ロボッ卜と、冷却用ガスを吹き出すガス供給手段と、サセプ夕を上下移動させる上下移動手段とを備え、サセプ夕の所定位置に設けられた少なくとも 3 つの段付きの貫通孔に、頭付きのピンが頂面を基板載置面から突出させないようにかつ下端部をサセプ夕から突出させて上下移動可能にそれぞれ嵌め入れられており、搬送ロボットによる基板の搬入出時にサセプ夕が下降させられることによって、各ピンの下方の待機位置に位置するピン受けによってピン下端が受けられてピンが上昇し、ピンの頂面によって基板が持ち上げられるようになされている基板処理装置において、反応炉に、被処理基板に気相反応をせしめる反応部と、反応部の下方にあつて搬送ロボットによる基板搬入出時にサセプ夕が位置する搬入出部とが形成されており、少なぐとも 1 つのピン受けが上下移動可能とされて、冷却時に前記待機位置以外で基板をサセプ夕から持ち上げ可能とされていることを特徴とするものである。

加熱手段としては、ヒー夕、ランプ、誘導加熱用コイルなどが適宜使用される。

原料ガス供給手段は、基板表面側側方または上方に供給口を専用に設けるか、あるいは、例えば、誘導加熱用コイル内に設けられたガス流路およびガス吹き出し口によつて構成される。

サセプタは、例えば、カーボン、石英等で製作され、支柱の上端部に設けられたサセプタ支持腕によって支持される。この支柱の下部には、これを回転させるモータ（ステツピングモ一夕またはサーボモータなど）が設けられており、サセプ夕がモータによって回転させられることにより、原料ガス流や加熱手段の位置等による原料ガスの分布および熱の分布の影響が緩和される。

ガス供給手段は、例えば、上側ガス供給手段と下側ガス供給手段とから構成され、上側ガス供給手段は、例えば、基板表面上方に供給口を専用に設けるか、または、原料ガス供給手段に原料ガスに代えて冷却ガス（水素ならびに不活性ガス等）を供給することによって構成される。また、下側ガス供給手段は、例えば、冷却ガス供給管を専用に設けるか、あるいは、下側加熱手段の誘導加熱用コイルまたは熱反射板内に設けられたガス流路およびガス吹き出し口によつて構成される。この場合の熱反射板は、サセプ夕に対向し、加熱処理中には、主に、加熱した基板やサセプ夕の幅射熱を反射する、もしくは、サセプ夕と熱反射板との間に位置する加熱手段がある場合に、その手段から放出される熱線を反射することで、熱線の反射によりサセプ夕下面を加熱する手段となっている。

基板に吹き付けられた冷却ガスは、基板の上方に移動しないように、基板面より上の気圧とサセプ夕の下方に位置する排ガス排出手段とによって、サセブ夕の下方から排出される。

基板は、反応部において処理された後、この位置またはこの位置より下方で、上昇移動してきた 1 以上のピン受けによりサセプ夕から持ち上げられて、ガス供給手段からの冷却ガスによって冷却される。その後、この位置関係を保ったままで、基板、サセプ夕およびピン受けが下降させられて、搬送ロボッ卜による基板搬入出が可能な搬入出部に位置させられる。冷却ガスは、この下降中に供給されてもよい。そして、下降してきたピン受けが待機位置まで下がることで、冷却後の基板は、搬送ロボットによって所要の方向（例えば水平方向）に搬出される。下側ガス供給手段は、サセプ夕の下降に伴って、これに千渉しないように一定の距離を保って下降する。下側ガス供給手段は、サセプ夕の上下移動とは別に移動することもできる。

なお、上昇移動するピン受けの数は、 1 でもよいが、基板を安定に支持可能な位置に配された 3 以上のピン受けを移動 (同期移動）させることが望ましい。

この発明の基板処理装置によると、反応炉内を反応部と搬入出部とに分けることにより、反応部周辺壁面の冷却能力を落とさずに済むため、不要な場所に結晶や薄膜の生成が生じることを抑えることができる。また、冷却時に反応部位置にある基板をサセプ夕から持ち上げることにより、基板とサセプ夕の接触面積を大幅に小さくした状態あるいは非接触にした状態で、基板の処理面に冷却ガスを供給することができ、冷却速度を向上することができる。

上記基板処理装置において、ガス供給手段は、サセプ夕の下部に冷却ガスを供給し得るとともに、ピン受けと干渉しないようになされた下側ガス供給手段と、基板の上部に冷却ガスを供給し得る上側ガス供給手段とを有しており、サセプタに、下側ガス供給手段により供給された冷却ガスが通過可能な複数の通気孔が設けられていることが好ましい。

上側ガス供給手段については、基板の上方空間の気圧を基板の下方空間の気圧よりも高めるためのガス供給手段とされ、例えば、基板の上方空間にガスを供給する手段と、原料ガスを供給する手段のうちのいずれか、もしくは双方に冷却ガス（不活性ガスもしくは水素等で、基板等を冷却可能なガス）を供給することで構成される。

このようにすると、サセプ夕の下方から通気孔を介して基板下面に冷却ガスを供給することができ、一層冷却効果が高まる。

上側および下側のガス供給手段のガス供給圧力をそれぞれ別個に調整する圧力調整手段と、基板をサセプ夕から持ち上げた状態でサセプ夕およびサセプタを持ち上げているピン受けを移動させる移動量調整手段とをさらに備えていることが好ましい。

このようにすると、基板をサセプ夕から持ち上げた状態で反応部から搬入出部へ処理後の基板を移動する傺にも冷 ¾iガスを吹き続けることも可能となり、冷却作業と移動作業とを別々に行う装置に比べて、反応炉への基板瘢入から反応処理後の基板搬出までの時間を短くすることができ、よって、基板処理能力をより高めることができる。特に、上側および下側のガス供給手段のガス供給圧力を認識するとともに、基板 (サセプ夕）の移動量を移動量検出手段等により認識すれば、基板の移動量に応じて、気圧のバランスを保って冷却しながら基板を搬入出部へ垂直移動することもできる。

この発明による基板処理方法は、サセプ夕に載置された基板を加熱しながらこれに原料ガスを吹き付けることにより、気相反応を用いた結晶膜あるいはその他の簿膜を基板上に成長させる基板処理方法において、基板処理後に、基板をサセプ夕から持ち上げた状態で冷却することを特徴とするものである。

この発明の基板処理方法によると、基板とサセプ夕の接触面積を大幅に小さくした状態で、基板の処理面に冷却ガスを供給することができ、冷却速度を向上することができる。

サセプ夕に複数の通気孔を例えばランダムにもしくは放射状等規則的に設け、基板の上下両側から冷却ガスを吹き付けることが好ましい。

冷却ガスを吹き付けながら基板を反応部から搬出位置に垂直移動させ、さらに、下方移動中の基板位置における上側冷却ガスの下向き圧力が下側冷却ガスの上向き圧力以上に保たれるように、上側および下側のガス供給圧力の少なくとも一方を調整することが好ましい。

このようにすると、反応部から搬出位置へ処理後の基板を移動する際にも冷却が進み、冷却作業と移動作業とを別々に行う方法に比べて、反応炉への基板搬入から反応処理後の基板搬出までの時間を短くすることができ、よって、基板処理能力を高めることができる。さらに、基板が下降した際には、基板付近における冷却ガスの上向き圧力と下向き圧力とのバランスを、下向き圧力が上向き圧力以上に保たれるように調整することができ、したがって、基板に吹き付けられて下方に移動した排ガスが再び基板に当たることによって生じる基板の汚染を防止することもできる。図面の簡単な説明

図 1 は、この発明による基板処理装置の主要部の概要を示す垂直断面図である。

図 2 ( a ) は、誘導加熱用コイルの上面を示す平面図であり、図 2 ( b ) は（ a ) の b — b線に沿う断面図である。図 3 は、誘導加熱用コイルの下面を示す底面図である。 · 図 4 は、誘導加熱用コイルに設けられたガス吹き出し口の拡大断面図であり、（ a ) は中心空間部に面する導電体要素の垂直断面図であり、（ b ) は中心空間部以外に面する導電体要素の垂直断面図（径方向）であり、（ c ) は（ b ) の c-C 線に沿う断面図（周方向）である。

図 5 は、基板処理装置の冷却機構の一実施形態を示す垂直断面図である。

図 6 は、図 5 に示す基板処理装置の制御部を示すブロック図である。

図 7 は、ガス吹き出し口に設けられたねじ溝を示す拡大断面図である。

図 8 は、図 7 に示すねじ溝にねじ込まれるおねじ部材のー例を示す拡大断面図である。

図 9 は、図 7 に示すねじ溝にねじ込まれるおねじ部材の他の例を示す拡大断面図である。

図 1 0 は、図 7 に示すねじ溝にねじ込まれるおねじ部材のさらに他の例を示す拡大断面図である。

図 1 1 ( a ) は、锈導加熱用コイルに設けられるガス吹き出し口の他の例を示す拡大断面図（中心空間部に面する導電体要素の垂直断面図）であり、図 1 1 ( b ) は、誘導加熱用コイルに設けられるガス吹き出し口のさらに他の例を示す拡大断面図（中心空間部に面する導電体要素の水平断面図）である。発明を実施するための最良の形態この発明の実施の形態を、以下図面を参照して説明する。図 1 は、図示しな'い水冷の容器に納められたこの発明による基板処理装置の主要部の概略を示すもので、基板処理装置は、円筒状外断熱壁（2)、円筒状内断熱壁（3)および基板搬入出用開閉扉（4)を有する反応炉（1) と、外断熱壁（2)の頂部に設けられた第 1 加熱手段（5)と、内断熱壁（3)の頂部に位置す. る基板支持手段（6) と、基板（S)表面に原料ガスおよび冷却ガスを供給する上側ガス供給手段（7)と、内断熱壁（3)内の基板支持手段（6)下方に設けられた第 2 加熱手段（8)と、基板支持手段（6)を支持してこれを所要の方向に移動させる駆動手段（9) と、基板（S)を反応炉（1)内に搬入しかつ処理後の基板 (S)を搬出する搬送ロボット（10) と、冷却ガスを基板支持手段（6)の下方から吹き出す下側ガス供給手段（11) と、基板（S) を基板支持手段から持ち上げる基板持ち上げ手段（12) とを備えている。

この基板処理装置は、気相反応を用いて結晶膜あるいはその他の薄膜の生成を行うもので、気相反応を生じさせる部分を反応部（la)と呼び、反応部（la)とは別な場所である下方に、基板（S)を反応炉（1)外と受け渡しする搬入出部（lb)を備えてレ、る。

外断熱壁（2)および内断熱壁（3)内には、冷却水流路（2a) (3a)がそれぞれ設けられている。

第 1 加熱手段（5)は、誘導加熱用コイル（高周波コイルともいう）（21)を有している。誘導加熱用コイル（21)は、図 2 および図 3 に詳しく示すように、導電体が平面状の渦巻き形状になされたもので、それぞれ上方に開口したガス流路（23) および冷却水流路（ 24)が渦巻き状に形成されたコィル本体 (22) と、コイル本体（22)に上から被せられて各流路（23) (24) の開口を塞ぐ蓋（25)とからなる。図 2 ( a ) では、篕（25)を省略して、コイル本体（22)だけを示している。図中、（26)は絶縁用の間隙であり、この間隙（26)は、渦巻き形状を形成している各導電体部分の径方向の幅が端部等特殊な部分を除いて一定になるように設けられている。

コイル本体（22)のコイル面の基板（S)に対向する側（対向面）には、図 3 に示すように、ガス流路に通じる複数のガス吹き出し口（29) (30)が設けられている。図 4 ( a ) に詳しく示すように、コイル本体（22)の中心空間部周縁に設けられている複数のガス吹き出し口（29)は、真下ではなく、中心に向かって傾斜するように形成されている。これらのガス吹き出し口（29)の傾斜角（Kl) (k2)は、設けられる位置に応じて変更されている。また、図 4 ( b ) ( c ) に詳しく示すように、コイル本体（22)の中心空間部周緣以外の対向面に設けられているガス吹き出し口（30)は、真下ではなく、周方向に向かつて傾斜するように形成されている。この結果、誘導加熱用コィル（21)対向面におけるガス吹き出し方向は、図 3 に矢印で示すように、コイル（21)の内周部では、中心に向かい、その他の部分では、渦巻きの旋回方向に向かって吹き出されるようになされている。

誘導加熱用コイル（21)のガス流路（23)およびガス吹き出し □ (29) (30)は、気相反応処理時の原料ガスの吹き出し用として使用されるとともに、気相反応処理後の冷却ガスの吹き出し用としても使用されている。すなわち、このガス流路（23) およびガス吹き出し口（29 ) ( 30) と、ガス流路に接続される外部の配管、その配管に接続された複数のガス配管およびそれらガス配管に接続された原料ガスと冷却ガスそれぞれのガス供給源と、それぞれのガス供給圧力調整部と、ガス切り替え手段とが組み合わされることにより、誘導加熱用コイル（21〉に一部内蔵されたガス供給手段（7)は、基板（S )表面に原料ガスを供給する原料ガス供給手段と、冷却ガスを基板支持手段の上方から吹き出す上側ガス供給手段とを兼ねる構成とされている。

基板支持手段（6)は、基板（S )を載せる円形の凹所を上面に有している円形板状のサセプ夕（31 )と、支柱（33 )の上端部からそれぞれ等間隔で略水平方向の 3 方にのびるサセプタ支持腕（32 ) とを備えている。各支持腕（32 )の上面の先端部に、サセプ夕（31 ) を 3 点支持する突起（32a)がそれぞれ 1 つ設けられている。

第 2 加熱手段（8)は、表面が金、銀、アルミニウムなどの金厲製メツキが施されかつ鏡面である熱反射板（35 )とされている。熱反射板（35 )は、中央に貫通孔を有する円盤状に形成されている。図 1 に示すように、熱反射板（35 )の上部には、冷却ガスを垂直上方に向けて吹き出す冷却ガス流路（36)が設けられており、この冷却ガス流路（36)が下側のガス供給手段 ( 11 ) とされている。また、熱反射板（35 )の下部には、熱反射板（35 )を冷却するための冷却水流路（37)が設けられている。

なお、図示省略したが、第 2 加熱手段として、ピン受け（43 ) と千渉しないように配置された第 1 加熱手段と同様の誘導加熱用コイルを用いてもよい。駆動手段（9)は、熱反射板（35)の中央の貫通孔に揷通されてその上端部がサセプタ支持腕（32)の中央部に一体化されている支柱（33)と、支柱（33)を垂直軸回りに回転させるステツビングモータあるいはサーボモー夕からなるモー夕（38) と、支柱（33)を上下方向に.移動させる昇降装置（39)と、昇降装置 (39)を駆動するための制御部とを備えている。

搬送ロボット（10)は、枚葉式のものであり、内断熱壁（3) 内に出入りするための水平方向移動と、サセプ夕（31)との間で基板（S)を移し替えるための上下方向移動を行うことができる。

基板持ち上げ手段（12)は、サセプタ（31)の中心から等距離で周方向に 1 2 0 ° 間隔をおいた基板載置面の計 3 個所に設けられた段付きの貫通孔（41) と、この貫通孔（41)に上下移動可能にかつ頂部が基板載置面を越えないように収められた頭付きのピン（42)と、サセプタ（31)の下方に設けられかつサセプ夕（31)のピン（42)の配置と同心でかつ同径の 1 2 0 ° 間隔で設けられたピン受け（43)とを備えている。

サセプタ（31)は、上述のように、気相反応処理を行っている間、モータ（38)によって回転させられるが、処理終了時には、図 1 に示すように、ピン（42)のちようど真下にピン受け (43)が位置するように停止させられる。

図 5 および図 6 は、この基板処理装置で使用されている冷却機構の一実施形態を示している。

同図に示す冷却機構においては、 3 つのピン受け（43)は、昇降装置（図示略）によって、上下移動可能とされており、サセプ夕（31)には、複数の通気孔（46)が貫通状に設けられている。そして、処理が終了して、ピン（42)のちようど真下にピン受け（43)が位置するようにサセプタ（31)の回転が停止させられると、この状態で 3 つのピン受け（43)が上方に移動させられる。図 5 に示すように、ピン受け（43)は熱反射板（35) に設けられた貫通孔を通過して反応部（la)に至り、ピン（42) の下端に当接する。そして、このピン（42)がピン受け（43)によって上方に移動させられることによって、基板（S)がサセプ夕（31)から持ち上げられる。この段階で、上側および下側のガス供給手段（7) (11)から冷却ガスが吹き付けられ、基板 (S)およびサセプタ（31)が冷却される。サセプタ（31)には、通気孔（46)が設けられいるので、基板（S)は、サセプ夕（31) の通気孔（46)を通過した冷却ガスによっても冷却される。サセプ夕（例えばカーボン製）（31)は熱容量が大きいため、冷却されにぐいが、基板（S)は、サセプ夕（31) とは接触していないため、サセプタ（31)の影響を受けることなく冷却される。

サセプ夕（31)の通気孔（46)は、例えば、図 5 ( b ) に示すようにランダムに設けてもよく、また、同図（ C ) に示すように放射状に設けてもよい。

なお、この実施形態では、全てのピン受け（43)を上昇させているが，上昇させるピン受け（43)は、 1 つでもよく、この場合には、 1 つのピン（42)だけによつて持ち上げられた基板 (S)は、外周面の 1 点でサセプ夕（31)に接触することになる。こうして、基板（S) とサセプ夕（31) とは、点接触すなわち実質的には接触していないようになり、基板（S)は、サセプ夕 (31)の影響を受けることなく冷却される。

また、ピン受け（43)のみを上方移動させるのではなく、サセプ夕（31)も下降させる相対移動を行ってもよい。

サセプ夕（31)とピン受け（43)とは、図 5 の位置関係を保つたまま下方の搬入出部（lb)に垂直に移動させられる。この間にも冷却ガスの吹き付けは継続される。そして、冷却された基板（S)は、搬入出部（lb)から搬送ロボット（10)によって搬出される。

この実施形態の基板処理装置の制御部（40)には、図 6 に示すように、ガス供給圧力調整部（44)と、上下移動量調整部（45) とが設けられている。ガス供給圧力調整部（44)は、上側のガス供給手段（ 7〉のガス供給圧力および下側のガス供給手段 (11)のガス供給圧力をそれぞれ別個に調整するもので、誘導加熱用コイル（21)のガス流路（23)に接続された配管に設けられているバルブなど介して、誘導加熱用コイル（21)に設けられたガス吹き出し口（29) (30)から吹き出される冷却ガスの下向きの圧力を調整するとともに、熱反射板（35)のガス流路 ( 36) に接続された配管に設けられているバルブなどを介して、熱反射板（35)のガス吹き出し口から吹き出される冷却ガスの上向きの圧力を調整している。上下移動量調整部（44)は、サセプタ（31)、ピン受け（43)および熱反射板（35)の上下移動量を昇降装置（39)を介してそれぞれ別個に調整するものである。

この制御部（40)によると、反応処理後、まず、ピン受け（43) が上方に移動させられ、図 5 の状態で、冷却作業が開始される。そして、冷却作業を継続しながら、サセプタ（31)が下方に移動させられる。この際、サセブ夕（31)、ピン受け（43)および熱反射板（35)は、図 5 の位置関係を保ったまま、つまり、サセプ夕（31) とピン受け（43)と熱反射板（35)とが同時に同じ速さで下降させられ、搬入出部（lb)に移動させられる。サセプタ（31)を反応部（la)から搬入出部（lb)へ移動させる際には、サセプタ（31)の下降量および熱反射板（35)の下降量に応じて上側ガス供給手段（7)の供給圧を下側ガス供給手段（11)の供給圧より高める制御が行なわれる。したがって、サセプタ（31) および熱反射板（35)が下降することにより、誘導加熱用コィル（21)から基板（S)までの距離が長くなり、基板（S)付近における冷却ガスの上向き圧力と下向き圧力とのバランスが、制御部（40)によって保たれる。これにより、基板（S)に吹き付けられて下方に移動した排ガスが再び基板（S)に当たることによって生じる基板（S)の汚染を防止することができる。

図 4 に示したガス吹き出し口（29) (30)の開口側の部分には、図 7 に示すように、ねじ溝（51) (52)が施されることがある。図 7 の（ a ) に示すねじ溝（51)が施された孔は、コイルの中心軸方向に向かって傾斜させられており、図 7 の（ b ) に示すねじ溝（52)が施された孔は、コイル面の半径方向に直角の方向に傾斜させられている。これらのねじ溝（51) (52)には、必要に応じて、おねじ部材（54) (55) (56)が着脱自在にねじ込まれる。おねじ部材（54) (55) (56) としては、ガス吹き出し口を完全に塞ぐもの（54) と、 .ねじ込み方向に貫通孔（55a) (56a)を有しこの貫通孔（55a) (56a)がガス吹き出し孔として使用されるものとが適宜使用される。

図 8 ( a ) ( b ) は、図 7 で示されたねじ溝（51) (52)がおねじ部材（54) によって完全に塞がれているものを示している。このおねじ部材（54)は、市販のものが使用可能であり、例えば、基板（s)のサイズを大きいものカゝら小さいものに変えた場合に、コイル（21)の外周緣部にあるガス吹き出し用ねじ溝（51) (52)を塞ぐために使用される。これにより、不要な部分への原料ガスの供給は停止し、原料ガスの無駄および成長した結晶による基板（S)の品質低下を防止することができる。

図 9 ( a ) ( b ) は、ねじ込み方向に貫通孔（55a)を有するおねじ部材（55)を示している。このおねじ部材（55)によると、その貫通孔（55a)がガス吹き出し孔として使用される。貫通孔（ 55a)の中心とおねじ部材（ 55)の中心とは一致させられている。したがって、ねじ溝（51) (52)の中心方向にガスを吹き出すことができる。

図 1 0 ( a ) ( b ) は、ねじ込み方向に貫通孔（56a)を有するおねじ部材（56)の他の例を示している。このおねじ部材 (56)では、貫通孔（56a)の中心は、おねじ部材（56)の中心には一致しておらず、所定方向に傾斜させられている。このおねじ部材（56)によると、その貫通孔（56a)の方向がねじ溝（51) (52)の方向とは異なっており、これにより、誘導加熱用コィル（21)にあけられたねじ溝（51) (52)の方向とは異なった方向にガスを吹き出させることができる。したがって、貫通の方向を変えたいときには異なる貫通孔（56a)のおねじ部材（56) に代えることによって変更することができる。ねじ溝（ 51 ) (52)を有する孔は、必ずしも斜めに形成されている必要はなく、コイル面に対して直角であってもよい。そして、図 1 0 ( b ) に示すように、コイル面に対して直角の孔に施されたねじ溝（52)と傾斜貫通孔（56a)を有するおねじ部材（56)とが組み合わされることにより、傾斜方向のガス吹き出し口を得ることができる。

なお、おねじ部材（54) (55) (56)の頭頂部はコイル面より外に出ないようにすることが望ましい。 .

上記おねじ部材（54) (55) (56)は、種々の仕様のものを用意することが可能であり、その貫通孔（55a) (56a)の方向や太さ、形状の変更を基板（S)や原料ガスに応じて変更することにより、誘導加熱用コイル（21)はそのまま使用し、おねじ部材（54) (55) (56)を変更するだけで基板処理の仕様の変更に対応することができる。

おねじ部材は、誘導加熱用コイル（21)に悪影響を与えないよう、高周波コイルと同じ材質が用いられ、例えば、銅製の誘導加熱用コイル（21)に対応して銅製または黄銅製などとさ. れる。

なお、図示省略したが、おねじ部材に設ける貫通.孔は、らせん状でもよく、これにより、らせん状貫通孔から吹き出すガスを旋回流とし、基板（S)上の原料ガスが均一な乱流状態を得ることに寄与させることができる。

コイル本体（22)の内周部に設けられているガス吹き出し口 (29)は、図 4 ( a ) に示すものでは、コイル（21)の対向面に設けられているが、コイル本体（22)の内周部に設けられるガス吹き出し口は、図 1 1 に示すように、内周面に設けられることがより好ましい。図 1 1 ( a ) に示すガス吹き出し口（57) は、コイル本体（22)の中心空間部内周面に設けられており、コイル（21)の中心軸を中心としてほぼ均等角度に配され、ガス吹き出し口（57)の方向は、対向面外側に向かいかつコイル ( 21 )の中心軸方向に向かう方向とされている。そして、これらのガス吹き出し口（57)の方向は、それらがコイル（21 )の中心軸上の 1 点でかつ基板（S)の上で結ばれるようになされている。また、図 1 1 ( b ) に示すガス吹き出し口（58)は、コィル本体（22)の中心空間部内周面に設けられており、コイル (21 )の中心軸を中心としてほぼ均等角度に配され、ガス吹き出し口（58 )の方向は、水平面内でかつコイル（21 )の中心軸方向に対して傾斜する方向とされている。

上記の誘導加熱用コイル（21 )の中心部にはコイルをなす導電体が存在しないため、この部分に均一に原料ガスを供給することは難しいものであるが、ガス吹き出し口（57) (58)を上記のように設けることによりコイル（21 )中心部の下であつても原料ガスを十分に供給し気相反応処理時の均一性を向上させることができる。

なお、コイル本体（22)の中心李間部に設けられるガス吹き出し口については、図 4 ( a ) に示したもの（29) と図 1 1 ( a ) ( b ) に示したもの（57) ( 58)とを両方設けてもよく、いずれか一方だけを設けてもよい。

図 2 および図 3 に示した誘導加熱用コイル（21 )は、その内周端と外周端とに電源接続端子が接続され、高周波電源によつて駆動される。

高周波電源（高周波発振機）には、例えば、電力用半導体スイッチング素子である I G B T (ゲート絶緣型バイポーラトランジスタ）が使用される。

なお、この発明による基板処理方法は、例えば上記の基板処理装置を使用することにより可能とされ、サセプタ（31 )に載置された基板（S)を加熱しながらこれに原料ガスを吹き付けることにより、気相反応を用いた結晶膜あるいはその他の薄膜を基板上に成長させる基板処理方法において、基板処理 (気相反応処理）後に、例えば、ピン受け（43 )を上方に移動させてピン（42)の頂面によって基板（S )をサセプ夕（31 )から持ち上げ、この状態で冷却することを特徴とするものである。この際、サセプ夕（31 )に複数の通気孔（46)を設け、上側ガス供給手段（7)および下側ガス供給手段（11 )を用いて基板（S)の上下両側から冷却ガスを吹き付けることが好ましく、冷却ガスを吹き付けながら基板（S )を反応部（la)から搬出位置に下方移動させ、さらに、下方移動中の基板位置における上側冷却ガスの下向き圧力が下側冷却ガスの上向き圧力以上となるように、上側および下側のガス供給圧力の少なくとも一方を調整することがより好ましい。産業上の利用可能性

この発明による基板処理装置および基板処理方法は、気相反応を用いて結晶膜あるいはその他の薄膜の生成を行う基板処理（CVD:Chemical Vapor Deposition)を行うのに適している。

Claims

請求の範囲

1 . 反応炉と、基板を載置するサセプ夕と、基板を加熱する加熱手段と、基板表面に原料ガスを供給する原料ガス供給手段と、基板を反応炉内に搬入出する搬送ロボットと、冷却用ガスを吹き出すガス供給手段と、サセプタを上下移動させる上下移動手段とを備え、サセプ夕の所定位置に設けられた少なくとも 3 つの段付きの貫通孔に、頭付きのピンが頂面を基板載置面から突出させないようにかつ下端部をサセプ夕から突出させて上下移動可能にそれぞれ嵌め入れられており、搬送ロボッ卜による基板の搬入出時にサセプ夕が下降させられることによって、各ピンの下方の待機位置に位置するピン受けによつてピン下端が受けられてピンが上昇し、ピンの頂面によって基板が持ち上げられるようになされている基板処理装置において、

反応炉に、被処理基板に気相反応をせしめる反応部と、反応部の下方にあって搬送ロボッ卜による基板搬入出時にサセプ夕が位置する搬入出部とが形成されており、少なくとも 1 つのピン受けが上下移動可能とされて、冷却時に前記待機位置以外で基板をサセプ夕から持ち上げ可能とされていることを特徴とする基板処理装置。

2 . ガス供給手段は、サセブ夕の下部に冷却ガスを供給し得るとともに、ピン受けと干渉しないようになされた下側ガス供給手段と、基板の上部に冷却ガスを供給し得る上側ガス供給手段とを有しており，サセプ夕に、下側ガス供給手段により供給された冷却ガスが通過可能な複数の通気孔設けられている請求項 1 に記載の基板処理装置。

3 . 上側および下側のガス供給手段のガス供給圧力をそれぞれ別個に調整する圧力調整手段と、基板をサセプ夕から持ち上げた状態でサセプ夕およびサセプ夕を持ち上げているピン受けを移動させる移動毚調整手段とをさらに備えていることを特徴とする請求項 2 に記載の基板処理装置。

4 . サセプ夕に載置された基板を加熱しながらこれに原料ガスを吹き付けることにより、気相反応を用いた結晶膜あるいはその他の薄膜を基板上に成長させる基板処理方法において、基板処堙後に、基板をサセプ夕から持ち上げた状態で冷却することを特徴とする基板処理方法。

5 . サセプ夕に複数の通気孔を設け、基板の上下両側から冷却ガスを吹き付けることを特徴とする請求項 4 に記載の基板処理方法。

6 . 冷却ガスを吹き付けながら基板を反応部から搬出位置に下方移動させ、さらに、下方移動中の基板位置における上側冷却ガスの下向き圧力が下側冷却ガスの上向き圧力以上となるように、上側および下側のガス供給圧力の少なくとも一方を調整することを特徴とする請求項 5 に記載の基板処理方法。