WO2016027734A1 - 基板処理装置 - Google Patents

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WO2016027734A1
WO2016027734A1 PCT/JP2015/072745 JP2015072745W WO2016027734A1 WO 2016027734 A1 WO2016027734 A1 WO 2016027734A1 JP 2015072745 W JP2015072745 W JP 2015072745W WO 2016027734 A1 WO2016027734 A1 WO 2016027734A1
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processing container
partition wall
processing
seal
substrate
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PCT/JP2015/072745
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Inventor
和一 林
Original Assignee
東京エレクトロン株式会社
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    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
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    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping

Definitions

  • the present invention relates to a substrate processing apparatus that performs substrate processing using a predetermined processing gas.
  • the COR is, for example, hydrogen fluoride (SiO 2 film) as a processing gas with respect to a silicon oxide film (SiO 2 film) on the surface of a semiconductor wafer (hereinafter referred to as “wafer”) as an object to be processed.
  • HF hydrogen fluoride
  • NH 3 ammonia
  • the product generated on the wafer surface by COR is sublimated by performing a heat treatment in the next step, whereby the silicon oxide film is removed from the wafer surface.
  • the uniformity of the flow of the processing gas to the wafer surface affects the uniformity of the wafer processing. Therefore, in order to make the gas flow uniform in the processing vessel and to make the wafer processing uniform, for example, the cross-sectional shape of the processing vessel in a plan view is made cylindrical, and the wafer is arranged at the center of the cylindrical processing vessel. It is preferable.
  • a loading / unloading port 301 for loading / unloading the wafer W into / from the processing container 300 a shutter 302 for opening / closing the loading / unloading port 301, and an exhaust mechanism for exhausting the processing container 300 (see FIG. 6). Since the exhaust pipe 303 and the like communicated with each other are provided, the actual processing container 300 cannot be formed into a cylindrical shape.
  • the present inventors provide a cylindrical partition wall surrounding the wafer W so as to be movable up and down in the processing container 300, and when the wafer W is carried into and out of the processing container 300, the partition wall is retreated downward, for example,
  • the idea is that the flow of the processing gas on the wafer surface can be made uniform by raising the position to the position surrounding the wafer W when performing the processing.
  • the wafer W in the processing container 300 is observed on the side wall of the processing container 300, or a measuring device for measuring a pressure or the like in the vicinity of the wafer W is attached if necessary.
  • Service port 304 is provided.
  • the partition wall blocks the field of view from the service port 304, and also blocks the path for the measurement device to access the space near the wafer W. There is a problem of end.
  • the present invention has been made in view of this point, and aims to improve the uniformity of the gas flow in the processing container while maintaining the function of the service port provided in the processing container.
  • the present invention is a substrate processing apparatus for processing a substrate, wherein the processing container for hermetically storing the substrate, a mounting table for mounting the substrate in the processing container, and the processing container A partition wall having a diameter smaller than that of the inner surface and larger than that of the substrate placed on the mounting table, a lifting mechanism for moving the partition wall up and down between a retracted position and a substrate processing position, and a side surface of the processing container.
  • the first sealing mechanism is hermetically connected to the inner surface of the processing container and protrudes toward the inside of the processing container.
  • a first sealing surface formed at a distal end of the space forming member, wherein the second sealing mechanism is hermetically connected to the outer surface of the partition wall and is directed from the outer surface of the partition wall to the inner surface of the processing container.
  • a second space forming member having a hollow inside protruding therefrom, and a second seal surface formed at a tip of the second space forming member, wherein the first seal surface and the second seal surface are
  • the partition walls are provided at positions where they come into contact with each other when the partition wall is moved to the substrate processing position by the lifting mechanism.
  • the first seal mechanism is provided at the position of the service port in the processing container
  • the second seal mechanism is provided at the position facing the service port of the partition wall, respectively, and the first seal mechanism and the second seal are provided. Since the mechanism includes a first seal surface and a second seal surface that come into contact with each other when the partition wall is moved to the substrate processing position, the mechanism is sealed by the first seal mechanism and the second seal mechanism. Space can be formed. Therefore, even when a partition wall is provided in the processing container, the function of the service port is ensured by ensuring a sealed space communicating between the service port and the partition wall by the first seal mechanism and the second seal mechanism. While maintaining the above, the uniformity of the gas flow in the processing container can be improved by the partition walls.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view schematically showing a substrate processing apparatus 1 according to the present embodiment.
  • the substrate processing apparatus 1 is a COR processing apparatus that performs a COR process on the wafer W will be described as an example.
  • the substrate processing apparatus 1 includes a processing container 10 configured to be airtight, a mounting table 11 on which a wafer W is mounted in the processing container 10, and a substantially cylindrical shape that surrounds the outside of the mounting table 11.
  • a partition wall 12 having a shape is provided.
  • the processing container 10 is, for example, a substantially rectangular parallelepiped container as a whole formed of a metal such as aluminum or stainless steel.
  • the processing container 10 has a cylindrical side wall 20 having a substantially rectangular shape in plan view, a ceiling plate 21 that covers the upper end of the side wall 20, and a bottom plate 22 that covers the lower end of the side wall 20.
  • the mounting table 11 is formed in a substantially cylindrical shape, and includes an upper table 11a having a mounting surface on which the wafer W is mounted, and a lower table 11b that supports the upper table 11a.
  • a temperature adjustment mechanism 30 for adjusting the temperature of the wafer W is built in the upper table 11a.
  • the temperature adjustment mechanism 30 adjusts the temperature of the mounting table 11 by circulating a coolant such as water, and controls the temperature of the wafer W on the mounting table 11.
  • the lower surface of the lower base 11 b is supported by a support member 31 provided on the upper surface of the bottom plate 22 of the processing container 10.
  • the partition wall 12 is formed of a metal such as aluminum or stainless steel, like the processing container 10, has a diameter smaller than the inner surface of the side wall 20 of the processing container 10, and a diameter larger than that of the wafer W mounted on the mounting table 11. Is big.
  • the partition wall 12 in the present embodiment is, for example, larger in diameter than the mounting table 11 and has a diameter comparable to that of a frame body 71 described later provided on the ceiling plate 21.
  • the partition wall 12 can be moved up and down in the vertical direction by an elevating mechanism 32 disposed on the upper surface of the bottom plate 22 of the processing vessel 10, for example.
  • a sealing member 33 such as an O-ring is provided at the upper end of the partition wall 12 so as to hermetically close the space between the frame 71 and the frame 71.
  • the height of the partition wall 12 is raised by, for example, the lifting mechanism 32, and when the upper end portion of the partition wall 12 contacts the frame body 71, the lower end portion of the partition wall 12 is the lower surface of the lower base 11 b of the mounting table 11. It is set so as to be positioned below a predetermined distance. Further, the height of the support member 31 is such that the upper end of the partition wall 12 is positioned below the upper surface of the mounting table 11 when the partition wall 12 is lowered by the elevating mechanism 32 until the partition wall 12 is brought into contact with the bottom plate 22.
  • the wafer W can be accessed from the outside of the processing container 10 by lowering the partition wall 12.
  • the position where the upper end of the partition wall 12 abuts the frame 71 may be referred to as “substrate processing position”, and the position where the partition wall 12 is lowered near the bottom plate 22 or until it contacts the bottom plate 22 may be referred to as “retreat position”.
  • the state which has the partition 12 in a retracted position is drawn.
  • a locking member 12 a that protrudes horizontally toward the center direction of the partition wall 12, in other words, toward the outer surface of the mounting table 11.
  • An annular rectifying plate 34 having a height similar to the height of the gap formed between the locking member 12a and the lower base 11b is provided on the upper surface of the locking member 12a.
  • the rectifying plate 34 is formed with a plurality of openings (not shown) that rectify the flow of gas flowing between the partition wall 12 and the mounting table 11.
  • a cylindrical opening 20a is formed at a position on the side wall 20 of the processing container 10 that is approximately the same height as the top surface of the mounting table 11.
  • a service port 40 for observing the inside of the processing container 10 and attaching a measuring device as necessary is provided outside the opening 20a in the processing container 10.
  • the service port 40 is formed with a window made of a transparent material such as sapphire or quartz that is visible inside.
  • a loading / unloading port 41 for loading / unloading the wafer W to / from the outside of the processing container 10 is formed on the side wall 20 of the processing container 10, for example, at a position opposite to the service port 40.
  • the loading / unloading port 41 is provided with a shutter 42 that opens and closes the loading / unloading port 41.
  • a first sealing mechanism 50 is provided at the position of the service port 40 on the inner surface of the side wall 20.
  • the first seal mechanism 50 includes a first space forming member 51 having a hollow interior that protrudes in the horizontal direction toward the center of the processing container 10, and a first space forming member 51 formed at the tip of the first space forming member 51. 1 sealing surface 52 is provided.
  • the first space forming member 51 has a substantially cylindrical shape, for example, and is formed of a metal such as aluminum or stainless steel like the partition wall 12.
  • the tip shape of the first space forming member 51 is from the end on the mounting table 11 side at the lower end of the first space forming member 51 toward the center of the processing container 10 in a side view. It has an inclined surface that rises gradually.
  • the first space forming member 51 has the same diameter as the opening 20a formed in the side wall 20 of the processing container 10 and communicates with the opening 20a. Therefore, when the inside of the processing container 10 is looked into from the service port 40, the field of view along the opening 20a is not blocked by the first seal mechanism 50.
  • the first sealing surface 52 is formed on the tip of the first space forming member 51, that is, the inclined surface of the tip edge portion of the first space forming member 51.
  • the first sealing surface 52 is formed so as not to contact the side wall 20. In other words, the lower end of the first space forming member 51 protrudes toward the partition wall 12 from the surface of the side wall 20 facing the partition wall 12.
  • a second seal mechanism 60 is provided on the outer surface of the partition wall 12 at a position facing the service port 40 in the partition wall 12 in plan view.
  • the second sealing mechanism 60 is formed at the edge of the second space forming member 61 having a hollow inside protruding toward the side wall 20 of the processing vessel 10 and the end of the second space forming member 61.
  • the second sealing surface 62 is provided.
  • the second space forming member 61 communicates with the partition wall 12. When looking into the center direction of the processing container 10 from the end of the second space forming member 61 on the processing container 10 side, the space inside the partition wall 12 is visually recognized. It can be done.
  • the second space forming member 61 has, for example, a substantially cylindrical shape, and is formed of a metal such as aluminum or stainless steel.
  • the diameter of the second space forming member 61 is set to be the same as the diameter of the first space forming member 51. Further, for example, as shown in FIG. 1, the tip shape of the second space forming member 61 is directed from the end of the upper end of the second space forming member 61 toward the outside of the processing container 10 from the end on the partition wall 12 side. And has an inclined surface that gradually falls. Angle theta 2 of the inclined surface in a side view of the second space forming member 61 is set at the same angle as the angle theta 1 of the inclined surface in the side view of the first space forming member 51, both inclined surfaces Parallel in side view. Note that the angles ⁇ 1 and ⁇ 2 of the inclined surfaces are set to about 10 ° to 80 °, for example. Further, the length of the inclined surface of the first space forming member 51 and the length of the inclined surface of the second space forming member 61 are substantially the same, and both inclined surfaces are 180-degree rotationally symmetric.
  • the second seal surface 62 is formed at the tip of the second space forming member 61, that is, the inclined surface of the second space forming member 61, similarly to the first seal surface 52. Similarly to the first seal surface 52, the second seal surface 62 is also formed so as not to contact the partition wall 12. In other words, the upper end of the second space forming member 61 protrudes from the surface facing the side wall 20 of the partition wall 12 toward the side wall 20.
  • the second seal surface 62 is provided with a heat-resistant seal member (not shown) such as Kalrez or elastomer. Then, as shown in FIG.
  • the second seal mechanism makes contact between the first seal surface 52 and the second seal surface 62, and
  • the arrangement in the height direction is set so that the space between the seal surface 52 and the second seal surface 62 is maintained airtight.
  • a shower head 70 is provided on the lower surface of the ceiling plate 21 of the processing container 10 so as to face the mounting table 11.
  • the shower head 70 has, for example, a substantially cylindrical frame 71 that is open on the lower surface and supported by the lower surface of the ceiling plate 21, and is fitted into the inner surface of the frame 71, and is separated from the ceiling portion of the frame 71 by a predetermined distance. And a substantially disc-shaped shower plate 72 provided between the shower plate 72 and the frame 71, and a plate 73 provided in parallel to the shower plate 72.
  • the shower plate 72 is provided with a plurality of openings 72a penetrating the shower plate 72 in the thickness direction.
  • a first space 74 having a predetermined distance is formed between the ceiling portion of the frame body 71 and the upper surface of the plate 73.
  • a second space 75 having a predetermined distance is formed between the lower surface of the plate 73 and the upper surface of the shower plate 72.
  • the plate 73 is formed with a plurality of gas flow paths 80 penetrating the plate 73 in the thickness direction.
  • the number of the gas flow paths 80 is approximately half that of the openings 72 a of the shower plate 72.
  • the gas flow path 80 extends to the upper end surface of the shower plate 72 below the plate 73 and is connected to the upper end portion of the opening 72a. Therefore, the interior of the gas flow path 80 and the opening 72 a connected to the gas flow path 80 is isolated from the second space 75.
  • the shower plate 72 and the plate 73 are made of metal such as aluminum, for example.
  • a first gas supply source 91 is connected to a first space 74 between the lower surface of the frame 71 and the plate 73 via a first gas supply pipe 90.
  • the first gas supply source 91 is configured to be able to supply, for example, a mixed gas of hydrogen fluoride (HF) gas as a reaction gas and argon (Ar) gas as a dilution gas as a predetermined processing gas.
  • the first gas supply pipe 90 is provided with a flow rate adjusting mechanism 92 that adjusts the supply amount of the first processing gas.
  • the first processing gas supplied from the first gas supply source 91 is supplied into the processing container 10 through the first space 74, the gas flow path 80 of the plate 73, and the opening 72 a of the shower plate 72.
  • a second gas supply source 94 is also connected to the second space 75 via a second gas supply pipe 93.
  • the second gas supply source 94 is configured to be able to supply a predetermined processing gas.
  • the second gas supply pipe 93 is provided with a flow rate adjusting mechanism 95 that adjusts the supply amount of the second processing gas.
  • the second processing gas supplied from the second gas supply source 94 is supplied into the processing container 10 through the second space 75 and the opening 72 a of the shower plate 72. Therefore, the first processing gas and the second processing gas are mixed for the first time at a position below the shower plate 72 in the processing container 10.
  • An exhaust mechanism 100 that exhausts the inside of the processing container 10 is connected via an exhaust pipe 101 to the bottom plate 22 of the processing container 10 and outside the mounting table 11.
  • the exhaust pipe 101 is provided with an adjustment valve 102 that adjusts the amount of exhaust by the exhaust mechanism 100.
  • a support pin unit 103 is provided on the lower surface of the bottom plate 22 of the processing container 10 and below the mounting table 11.
  • the support pin unit 103 incorporates a support pin (not shown) and a lifting mechanism that lifts and lowers the support pin, and transfers the wafer W to and from a transfer mechanism (not shown) provided outside the substrate processing apparatus 1. I do.
  • the substrate processing apparatus 1 is provided with a control device 200 as shown in FIG.
  • the control device 200 is, for example, a computer and has a program storage unit (not shown).
  • the program storage unit stores a program for controlling the processing of the wafer W in the substrate processing apparatus 1.
  • the program is recorded on a computer-readable storage medium such as a computer-readable hard disk (HD), flexible disk (FD), compact disk (CD), magnetic optical desk (MO), or memory card. Or installed in the control device 200 from the storage medium.
  • a computer-readable storage medium such as a computer-readable hard disk (HD), flexible disk (FD), compact disk (CD), magnetic optical desk (MO), or memory card.
  • the substrate processing apparatus 1 is configured as described above. Next, the partition wall 12, the first seal mechanism 50, and the second seal when the wafer W is processed in the substrate processing apparatus 1. The operation of the mechanism 60 will be described.
  • the wafer W is first placed in the processing container 10 by a transfer mechanism (not shown) provided outside the substrate processing apparatus 1 with the partition wall 12 lowered to the retracted position. It is transported and placed on the mounting table 11.
  • the shutter 42 is closed and the partition wall 12 is raised to the substrate processing position.
  • the first seal surface 52 of the first seal mechanism 50 and the second seal surface 62 of the second seal mechanism 60 come into contact with each other, and the first seal mechanism 50 and the second seal mechanism 60 are brought into contact with each other. Connected airtight. Thereby, the space which can visually recognize the inside of the partition 12 from the service port 40 is ensured.
  • the inside of the processing vessel 10 is exhausted to a predetermined pressure by the exhaust mechanism 100, and processing gas is supplied into the processing vessel 10 from the first gas supply source 91 and the second gas supply source 94, respectively.
  • processing gas is supplied into the processing vessel 10 from the first gas supply source 91 and the second gas supply source 94, respectively.
  • a COR process is performed on the wafer W.
  • the processing gas supplied from the first gas supply source 91 and the second gas supply source 94 is supplied to the wafer W via the shower plate 72.
  • the partition wall 12 is provided so as to surround the mounting table 11, the processing gas supplied from the shower plate 72 is supplied uniformly within the wafer surface.
  • the second sealing mechanism 60 is provided in the partition wall 12. Since the second sealing mechanism 60 is airtightly connected to the first sealing mechanism 50, the second sealing mechanism 60 receives a service from the second sealing mechanism 60. The space reaching the port 40 is a sealed space, and gas flow does not substantially occur. Therefore, even when the second sealing mechanism 60 is provided, the flow of the processing gas in the partition wall 12 can be kept uniform.
  • the partition wall 12 is lowered to the retracted position, and the shutter 42 is opened.
  • the wafer W on the mounting table 11 is carried out of the substrate processing apparatus 1 from a wafer transfer mechanism (not shown). Thereafter, the wafer W is heated by a heating device provided outside the substrate processing apparatus 1, and a reaction product generated by the COR process is vaporized and removed. Thereby, a series of wafer processing is completed.
  • the first sealing mechanism 50 is provided at the position of the service port 40 in the processing container 10, and the second sealing mechanism 60 is provided at the position facing the service port 40 of the partition wall 12. Since the first sealing mechanism 50 and the second sealing mechanism 60 include the first sealing surface 52 and the second sealing surface 62 that contact each other when the partition wall 12 is raised to the substrate processing position, respectively. A sealed space can be formed by the first seal mechanism 50 and the second seal mechanism 60. Therefore, even when the partition wall 12 is provided in the processing container 10, a sealed space communicating between the service port 40 and the partition wall 12 is ensured by the first sealing mechanism 50 and the second sealing mechanism 60. Thus, the uniformity of the gas flow in the processing container can be improved by the partition wall 12 while maintaining the function of the service port 40.
  • the space from the second seal mechanism 60 to the service port 40 is a sealed space, which is substantially a gas. No flow occurs. Therefore, even when the second seal mechanism 60 is provided in communication with the partition wall 12, in other words, when the opening is formed in the partition wall 12, the flow of the processing gas in the partition wall 12 is made uniform. Can keep.
  • the materials of the first sealing mechanism 50 and the second sealing mechanism 60, the partition wall 12, and the processing container 10 are uniform in order to make the elongation due to thermal expansion uniform and to maintain an airtight connection at the sealing surfaces 52 and 62. It is preferable to use the same material or a material having a similar coefficient of thermal expansion.
  • the exhaust mechanism 100 is connected to the bottom plate 22 of the processing container 10.
  • the arrangement of the exhaust mechanism 100 is not limited to the contents of the present embodiment, and is below the current plate 34. If present, for example, it may be connected to the side wall 20 of the processing vessel 10. Even in such a case, since the gas flow in the wafer W surface is rectified by the partition wall 12 and the rectifying plate 34, the degree of freedom of installation of the exhaust mechanism 100 is improved.
  • the seal surfaces 52 and 62 of the first seal mechanism 50 and the second seal mechanism 60 are formed in a straight line in a side view, but the shape of the seal surfaces 52 and 62 is the present embodiment.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, and any shape can be used as long as the sealing surfaces 52 and 62 come into airtight contact when the partition wall 12 is raised to the substrate processing position.
  • the first seal surface 52 in a side view may be a convex surface having a predetermined curvature
  • the second seal surface 62 may be a concave surface having the same curvature as the first seal surface.
  • the sealing surfaces 52 and 62 in a side view may be substantially S-shaped.
  • the sealing surfaces 52 and 62 may be substantially stepped.
  • the second sealing mechanism 60 is moved up and down together with the partition wall 12. Since the sealing surfaces 52 and 62 may rub against each other when the sealing is performed, the sealing surfaces 52 and 62 may be damaged. Therefore, the sealing surface is more preferably an inclined surface or a curved surface.
  • the sealing surfaces 52 and 62 of the present embodiment are formed so as not to contact the side wall 20 and the partition wall 12, respectively. If the partition wall 12 is raised and lowered while the sealing surfaces 52 and 62 are in contact with the side wall 20 and the partition wall 12, the sealing surfaces 52 and 62 may be rubbed against the side wall 20 and the partition wall 12 at that time, and the sealing surfaces 52 and 62 may be damaged. It is because there is sex.
  • the second seal surface 62 is provided with a seal member made of elastomer or the like, but the seal member may be provided on the first seal surface 52. However, it is preferable to provide the seal member on the second seal surface 62 in consideration of holding the seal member so that it does not fall. Further, in the present embodiment, the case where a heat-resistant material is used as the sealing member is exemplified, but when heat resistance is not required, or when corrosion resistance is required, processing performed in the processing container 10, The sealing member can be arbitrarily selected according to the processing gas supplied into the processing container 10, and is not limited to the contents of the present embodiment.
  • the diameter of the partition wall 12 is configured to be approximately the same as that of the frame 71.
  • the diameter of the partition wall 12 can be arbitrarily set as long as it surrounds the wafer W and fits in the processing container 10.
  • it may be configured so as to be larger than the frame body 71 so as to surround the wafer W by the partition wall 12 by contacting the ceiling plate 21.

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Abstract

　基板処理装置は、処理容器内で基板を載置する載置台と、処理容器の内側面よりも直径が小さく且つ載置台に載置された基板よりも直径が大きい隔壁と、処理容器の側壁に設けられたサービスポートと、処理容器における当該サービスポートの位置に設けられた第１のシール機構と、隔壁におけるサービスポートと対向する位置に設けられた第２のシール機構と、を有し、第１のシール機構の第１のシール面と第２のシール機構の第２のシール面は、隔壁を基板処理位置に移動させた際に互いに当接する位置に設けられている。

Description

基板処理装置
（関連出願の相互参照）
　本願は、２０１４年８月２２日に日本国に出願された特願２０１４－１６９２２２号に基づき、優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　本発明は、所定の処理ガスを用いて基板処理を行う基板処理装置に関する。
　近年、半導体デバイスの微細化に伴い、ドライエッチングやウェットエッチングといった従来のエッチング技術に代えて、化学的酸化物除去処理（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｏｘｉｄｅ　Ｒｅｍｏｖａｌ：ＣＯＲ）と呼ばれる、より微細化エッチングが可能な手法が用いられている。
　ＣＯＲは、真空に保持された処理容器内において、例えば被処理体としての半導体ウェハ（以下、「ウェハ」という）表面のシリコン酸化膜（Ｓｉ０２膜）に対して、処理ガスとしてフッ化水素（ＨＦ）ガスとアンモニア（ＮＨ３）ガスを供給し、これらのガスとシリコン酸化膜とを反応させて生成物を生成する処理である（例えば、特許文献１）。
　ＣＯＲによりウェハ表面に生成された生成物は、次工程で加熱処理を行うことで昇華し、これによりウェハ表面からシリコン酸化膜が除去される。
日本国特開２００７－２１４５１３号公報
　ところで、上述のＣＯＲ処理のように、処理容器内でウェハの処理を行う場合、ウェハ表面への処理ガスの流れの均一性がウェハ処理の均一性に影響を与える。したがって、処理容器内におけるガス流れを均一化し、ウェハ処理の均一化を図るには、例えば平面視における処理容器の断面形状を円筒形状にし、当該円筒形状の処理容器の中心部にウェハを配置することが好ましい。
　しかしながら、例えば図６に示すように、処理容器３００にはウェハＷを搬入出するための搬入出口３０１や当該搬入出口３０１を開閉するシャッタ３０２、処理容器３００内を排気するための排気機構（図示せず）に連通する排気管３０３などが設けられるため、実際の処理容器３００を円筒形状とすることはできていなかった。
　そこで本発明者らは、ウェハＷを囲むような円筒形状の隔壁を処理容器３００内に昇降自在に設け、ウェハＷを処理容器３００内に搬入出する際は隔壁を例えば下方に退避させ、ウェハ処理を行う際はウェハＷを囲む位置まで上昇させるようにすれば、ウェハ表面における処理ガスの流れを均一化できるとの着想を得た。
　ところで、通常、処理容器３００の側壁には図６に示すように、処理容器３００内のウェハＷを観察したり、必要に応じてウェハＷ近傍の圧力等を計測する計測機器を取り付けたりするためのサービスポート３０４が設けられる。しかしながら、処理容器３００内にウェハＷを囲むように隔壁を設けると、当該隔壁によりサービスポート３０４からの視界が遮られ、また、計測機器がウェハＷ近傍の空間にアクセスする経路も塞がれてしまうという問題がある。
　本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、処理容器に設けられたサービスポートの機能を維持しつつ、処理容器内のガス流れの均一性を向上させることを目的としている。
　上記目的を達成するため、本発明は、基板を処理する基板処理装置であって、基板を気密に収容する処理容器と、前記処理容器内で基板を載置する載置台と、前記処理容器の内側面よりも直径が小さく且つ前記載置台に載置された基板よりも直径が大きな隔壁と、前記隔壁を退避位置と基板処理位置との間で昇降させる昇降機構と、前記処理容器の側面に設けられたサービスポートと、前記処理容器における前記サービスポートの位置に設けられた第１のシール機構と、平面視において前記隔壁における前記サービスポートと対向する位置に設けられた第２のシール機構と、を有し、前記第１のシール機構は、前記処理容器の内側面に気密に接続され且つ当該処理容器の内側に向けて突出する内部が中空の第１の空間形成部材と、当該第１の空間形成部材の先端に形成された第１のシール面を備え、前記第２のシール機構は、前記隔壁の外側面に気密に接続され且つ当該隔壁の外側面から前記処理容器の内側面に向けて突出する内部が中空の第２の空間形成部材と、当該第２の空間形成部材の先端に形成された第２のシール面を備え、前記第１のシール面と前記第２のシール面は、前記昇降機構により前記隔壁を基板処理位置に移動させた際に互いに当接する位置に設けられていることを特徴としている。
　本発明によれば、処理容器におけるサービスポートの位置に第１のシール機構が、隔壁のサービスポートと対向する位置に第２のシール機構がそれぞれ設けられ、第１のシール機構と第２のシール機構が、隔壁を基板処理位置に移動させた際に互いに当接する第１のシール面と第２のシール面をそれぞれ備えているので、第１のシール機構と第２のシール機構とにより密閉された空間を形成することができる。したがって、処理容器内に隔壁を設けた場合であっても、第１のシール機構と第２のシール機構によりサービスポートと隔壁との間に連通する密閉空間を確保することで、サービスポートの機能を維持しつつ、隔壁により処理容器内のガス流れの均一性を向上させることができる。
　本発明によれば、処理容器に設けられたサービスポートの機能を維持しつつ、処理容器内のガス流れの均一性を向上させることができる。
本実施の形態に係る基板処理装置の構成の概略を示す縦断面を模式的に示した説明図である。 隔壁を基板処理位置まで上昇させた様子を示す縦断面を模式的に示した説明図である。 他の実施の形態に係るシール機構の構成の概略を示す側面縦断面の説明図である。 他の実施の形態に係るシール機構の構成の概略を示す側面縦断面の説明図である。 他の実施の形態に係るシール機構の構成の概略を示す側面縦断面の説明図である。 処理容器の概略形状を示す平面図である。
　以下に添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。図１は、本実施の形態にかかる基板処理装置１を概略的に示した縦断面図である。なお、本実施の形態では、基板処理装置１が、例えばウェハＷに対してＣＯＲ処理を行うＣＯＲ処理装置である場合を例にして説明する。
　基板処理装置１は、例えば図１に示すように、気密に構成された処理容器１０と、処理容器１０内でウェハＷを載置する載置台１１と、載置台１１の外方を囲む略円筒形状の隔壁１２を有している。処理容器１０は、例えばアルミニウム、ステンレス等の金属により形成された、全体として例えば略直方体状の容器である。処理容器１０は、平面視の形状が例えば略矩形で筒状の側壁２０と、側壁２０の上端を覆う天井板２１と、側壁２０の下端を覆う底板２２を有している。
　載置台１１は略円筒形状に形成されており、ウェハＷを載置する載置面を備えた上部台１１ａと、上部台１１ａを支持する下部台１１ｂを有している。上部台１１ａには、ウェハＷの温度を調整する温度調整機構３０が内蔵されている。温度調整機構３０は、例えば水などの冷媒を循環させることにより載置台１１の温度を調整し、載置台１１上のウェハＷの温度を制御する。下部台１１ｂの下面は、処理容器１０の底板２２の上面に設けられた支持部材３１により支持されている。
　隔壁１２は、処理容器１０と同様に例えばアルミニウム、ステンレス等の金属により形成され、処理容器１０の側壁２０の内側面よりも直径が小さく、且つ載置台１１に載置されたウェハＷよりも直径が大きい。本実施の形態における隔壁１２は、例えば、載置台１１よりも直径が大きく、天井板２１に設けられた後述する枠体７１と同程度の直径を有している。隔壁１２は、例えば処理容器１０の底板２２の上面に配置された昇降機構３２により鉛直方向に昇降自在となっている。
　隔壁１２の上端部には、枠体７１と当接した際に当該枠体７１との間を気密に塞ぐ、例えばＯリングなどのシール部材３３が設けられている。隔壁１２の高さは、例えば昇降機構３２により隔壁１２を上昇させ、当該隔壁１２の上端部が枠体７１と当接したときに、隔壁１２の下端部が載置台１１の下部台１１ｂの下面よりも所定の距離下方に位置するように設定されている。また、支持部材３１の高さは、昇降機構３２により隔壁１２を底板２２近傍或いは底板２２に当接するまで下降させたときに、隔壁１２の上端部が載置台１１の上面より下方に位置するように設定されている。これにより、隔壁１２を下降させることで、処理容器１０の外部からウェハＷに対してアクセス可能となる。なお、隔壁１２の上端部が枠体７１と当接する位置を「基板処理位置」と、隔壁１２を底板２２近傍或いは底板２２に当接するまで下降させた位置を「退避位置」ということがある。また、図１では、隔壁１２が退避位置にある状態を描図している。
　隔壁１２の下端部には、当該隔壁１２の中心方向、換言すれば載置台１１の外側面に向けて水平に突出する係止部材１２ａが設けられている。係止部材１２ａの上面には、下部台１１ｂとの間に形成される隙間の高さと同程度の高さを有する円環状の整流板３４が設けられている。整流板３４には、隔壁１２と載置台１１との間を流れるガスの流れを整流する複数の開口（図示せず）が形成されている。
　処理容器１０の側壁２０における、載置台１１の上面と同程度の高さの位置には、円筒形状の開口部２０ａが形成されている。処理容器１０における開口部２０ａの外側には、処理容器１０の内部を観察したり、必要に応じて計測機器を取り付けたりするためのサービスポート４０が設けられている。サービスポート４０には、例えばサファイアや石英といった、透明で内部が視認可能な材質により窓が形成されている。
　また、処理容器１０の側壁２０における、例えばサービスポート４０の反対側の位置には、処理容器１０の外部との間でウェハＷの搬入出を行うための搬入出口４１が形成されている。搬入出口４１には当該搬入出口４１を開閉するシャッタ４２が設けられている。
　側壁２０の内側面であってサービスポート４０の位置には、第１のシール機構５０が設けられている。第１のシール機構５０は、処理容器１０の中心方向に向けて水平方向に突出する内部が中空の第１の空間形成部材５１と、当該第１の空間形成部材５１の先端に形成された第１のシール面５２を備えている。第１の空間形成部材５１は、例えば略円筒形状を有しており、隔壁１２と同様に例えばアルミニウム、ステンレス等の金属により形成されている。
　第１の空間形成部材５１の先端形状は、例えば図１に示すように、側面視において当該第１の空間形成部材５１の下端の載置台１１側の端部から処理容器１０の中心に向かって次第に上がる傾斜面を有している。また、第１の空間形成部材５１は処理容器１０の側壁２０に形成された開口部２０ａと同程度の直径を有し、当該開口部２０ａに連通している。したがって、サービスポート４０から処理容器１０内部を覗いたときに、開口部２０ａに沿った方向の視界は第１のシール機構５０により遮られることはないようになっている。
　第１のシール面５２は、第１の空間形成部材５１の先端、即ち第１の空間形成部材５１の先端縁部の傾斜面に形成されている。また、第１のシール面５２は、側壁２０とは接しないように形成されている。換言すれば、第１の空間形成部材５１の下端は、側壁２０の隔壁１２と対向する面から当該隔壁１２側に突出している。
　隔壁１２の外側面であって、平面視において当該隔壁１２におけるサービスポート４０と対向する位置には、第２のシール機構６０が設けられている。第２のシール機構６０は、処理容器１０の側壁２０に向けて水平方向に突出する内部が中空の第２の空間形成部材６１と、当該第２の空間形成部材６１の先端の縁部に形成された第２のシール面６２を備えている。第２の空間形成部材６１は隔壁１２に連通しており、第２の空間形成部材６１の処理容器１０側の端部から処理容器１０の中心方向を覗くと、隔壁１２の内部の空間を視認できるようになっている。また、第２の空間形成部材６１も第１の空間形成部材５１と同様に、例えば略円筒形状を有しており、例えばアルミニウム、ステンレス等の金属により形成されている。
　第２の空間形成部材６１の直径は、第１の空間形成部材５１の直径と同じに設定されている。また、第２の空間形成部材６１の先端形状は、例えば図１に示すように、側面視において当該第２の空間形成部材６１の上端の隔壁１２側の端部から処理容器１０の外側に向かって次第に下がる傾斜面を有している。この第２の空間形成部材６１の側面視における傾斜面の角度θ２は、第１の空間形成部材５１の側面視における傾斜面の角度θ１と同じ角度に設定されており、両傾斜面は側面視において平行である。なお、この傾斜面の角度θ１、θ２は例えば１０°～８０°程度に設定されている。また、第１の空間形成部材５１の傾斜面の長さと第２の空間形成部材６１の傾斜面の長さは概ね同一であり、両傾斜面は１８０度回転対称となっている。
　第２のシール面６２は、第１のシール面５２と同様に、第２の空間形成部材６１の先端、即ち第２の空間形成部材６１の傾斜面に形成されている。また、第２のシール面６２も、第１のシール面５２と同様に、隔壁１２とは接しないように形成されている。換言すれば、第２の空間形成部材６１の上端は、隔壁１２の側壁２０と対向する面から当該側壁２０側に突出している。なお、第２のシール面６２には、耐熱性を有する例えばカルレッツやエラストマーといったシール部材（図示せず）が設けられている。そして、第２のシール機構は、例えば図２に示すように、隔壁１２が基板処理位置まで上昇した際に、第１のシール面５２と第２のシール面６２とが当接し、第１のシール面５２と第２のシール面６２との間が気密に維持されるように高さ方向の配置が設定されている。これにより、隔壁１２を基板処理位置まで上昇させたときに、第１のシール機構５０と第２のシール機構６０により、サービスポート４０から隔壁１２の内部を視認できる空間が確保されると共に、当該空間を気密な状態に保つことができるようになっている。
　処理容器１０の天井板２１の下面には、載置台１１に対向してシャワーヘッド７０が設けられている。シャワーヘッド７０は、例えば下面が開口し、天井板２１の下面に支持された略円筒形の枠体７１と、当該枠体７１の内側面に嵌め込まれ、枠体７１の天井部と所定の距離を離して設けられた略円盤形状のシャワープレート７２と、シャワープレート７２と枠体７１との間にシャワープレート７２に対して平行に設けられたプレート７３を有している。
　シャワープレート７２には、当該シャワープレート７２を厚み方向に貫通する開口７２ａが複数設けられている。枠体７１の天井部とプレート７３の上面との間には、所定の距離の第１の空間７４が形成されている。また、プレート７３の下面とシャワープレート７２の上面との間には、所定の距離の第２の空間７５が形成されている。
　プレート７３には、当該プレート７３を厚み方向に貫通するガス流路８０が複数形成されている。ガス流路８０は、シャワープレート７２の開口７２ａの概ね半分程度の数が形成されている。このガス流路８０は、プレート７３の下方のシャワープレート７２の上端面まで延伸して、開口７２ａの上端部に接続されている。そのため、ガス流路８０及び当該ガス流路８０と接続された開口７２ａの内部は、第２の空間７５とは隔離されている。シャワープレート７２及びプレート７３は、例えばアルミニウム等の金属により構成されている。
　枠体７１の下面とプレート７３との間の第１の空間７４には、第１のガス供給管９０を介して第１のガス供給源９１が接続されている。第１のガス供給源９１は、所定の処理ガスとして、例えば反応ガスであるフッ化水素（ＨＦ）ガスと希釈ガスであるアルゴン（Ａｒ）ガスとの混合ガスなどを供給可能に構成されている。第１のガス供給管９０には、第１の処理ガスの供給量を調整する流量調整機構９２が設けられている。第１のガス供給源９１から供給された第１の処理ガスは、第１の空間７４、プレート７３のガス流路８０、シャワープレート７２の開口７２ａを介して処理容器１０内に供給される。
　また、第２の空間７５には、第２のガス供給管９３を介して、第２のガス供給源９４も接続されている。第２のガス供給源９４も、第１のガス供給源９１と同様に所定の処理ガスが供給可能に構成されている。第２のガス供給管９３には、第２の処理ガスの供給量を調整する流量調整機構９５が設けられている。第２のガス供給源９４から供給された第２の処理ガスは、第２の空間７５、シャワープレート７２の開口７２ａを介して処理容器１０内に供給される。そのため、第１の処理ガスと第２の処理ガスとは、処理容器１０内におけるシャワープレート７２の下方の位置で初めて混合される。
　処理容器１０の底板２２であって載置台１１の外方には、当該処理容器１０内を排気する排気機構１００が排気管１０１を介して接続されている。排気管１０１には、排気機構１００による排気量を調整する調整弁１０２が設けられている。
　また、処理容器１０の底板２２の下面であって、載置台１１の下方には、支持ピンユニット１０３が設けられている。支持ピンユニット１０３には、図示しない支持ピンと当該支持ピンを昇降させる昇降機構が内蔵されており、基板処理装置１の外部に設けられた搬送機構（図示せず）との間でウェハＷの受け渡しを行う。
　基板処理装置１には、図１に示すように制御装置２００が設けられている。制御装置２００は、例えばコンピュータであり、プログラム格納部（図示せず）を有している。プログラム格納部には、基板処理装置１におけるウェハＷの処理を制御するプログラムが格納されている。なお、前記プログラムは、例えばコンピュータ読み取り可能なハードディスク（ＨＤ）、フレキシブルディスク（ＦＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ）、マグネットオプティカルデスク（ＭＯ）、メモリーカードなどのコンピュータに読み取り可能な記憶媒体に記録されていたものであって、その記憶媒体から制御装置２００にインストールされたものであってもよい。
　本実施の形態にかかる基板処理装置１は以上のように構成されており、次に、基板処理装置１においてウェハＷの処理を行う際の隔壁１２及び第１のシール機構５０、第２のシール機構６０の作用について説明する。
　ウェハ処理にあたっては、図１に示すように、先ず隔壁１２が退避位置まで降下した状態で、基板処理装置１の外部に設けられた搬送機構（図示せず）により処理容器１０内にウェハＷが搬送され、載置台１１上に載置される。
　その後、シャッタ４２を閉じると共に、隔壁１２を基板処理位置まで上昇させる。これにより、第１のシール機構５０の第１のシール面５２と第２のシール機構６０の第２のシール面６２とが当接し、第１のシール機構５０と第２のシール機構６０とが気密に接続される。これにより、サービスポート４０から隔壁１２の内部を視認可能な空間が確保される。
　所定の時間に、排気機構１００により処理容器１０の内部を所定の圧力まで排気すると共に、第１のガス供給源９１と第２のガス供給源９４からそれぞれ処理ガスが処理容器１０内に供給され、ウェハＷに対して所定の処理、本実施の形態では、例えばＣＯＲ処理が行われる。
　ＣＯＲ処理においては、第１のガス供給源９１と第２のガス供給源９４から供給された処理ガスはシャワープレート７２を介してウェハＷに供給される。この際、載置台１１を囲むように隔壁１２が設けられているので、シャワープレート７２から供給された処理ガスは、ウェハ面内に均一に供給される。また、隔壁１２には第２のシール機構６０が設けられているが、当該第２のシール機構６０は第１のシール機構５０と気密に接続されているため、第２のシール機構６０からサービスポート４０に至る空間は密閉空間となっており、実質的にガスの流れが生じない。したがって、第２のシール機構６０を設けた場合であっても、隔壁１２内の処理ガスの流れを均一に保つことができる。
　ＣＯＲ処理が行われると、隔壁１２が退避位置に降下し、シャッタ４２が開く。次いで、ウェハ搬送機構（図示せず）より載置台１１上のウェハＷが基板処理装置１の外部に搬出される。その後、基板処理装置１外部に設けられた加熱装置によりウェハＷが加熱され、ＣＯＲ処理によって生じた反応生成物が気化して除去される。これにより、一連のウェハ処理が終了する。
　以上の実施の形態によれば、処理容器１０におけるサービスポート４０の位置に第１のシール機構５０が、隔壁１２のサービスポート４０と対向する位置に第２のシール機構６０がそれぞれ設けられ、第１のシール機構５０と第２のシール機構６０が、隔壁１２を基板処理位置まで上昇させた際に互いに当接する第１のシール面５２と第２のシール面６２をそれぞれ備えているので、第１のシール機構５０と第２のシール機構６０とにより密閉された空間を形成することができる。したがって、処理容器１０内に隔壁１２を設けた場合であっても、第１のシール機構５０と第２のシール機構６０によりサービスポート４０と隔壁１２との間に連通する密閉空間を確保することで、サービスポート４０の機能を維持しつつ、隔壁１２により処理容器内のガス流れの均一性を向上させることができる。
　また、第１のシール機構５０と第２のシール機構６０とが気密に接続されているため、第２のシール機構６０からサービスポート４０に至る空間は密閉空間となっており、実質的にガスの流れが生じない。そのため、隔壁１２に第２のシール機構６０を連通して設けた場合であっても、換言すれば隔壁１２に開口を形成した場合であっても、隔壁１２内の処理ガスの流れを均一に保つことができる。
　なお、第１のシール機構５０及び第２のシール機構６０と隔壁１２、処理容器１０の材質は、熱膨張による伸びを均一にし、シール面５２、６２での気密な接続を維持するために、同一の材料、または同程度の熱膨張率を有する材質で構成することが好ましい。
　以上の実施の形態では、排気機構１００を処理容器１０の底板２２に接続していたが、排気機構１００の配置は本実施の形態の内容に限定されるものではなく、整流板３４より下方であれば、例えば処理容器１０の側壁２０に接続してもよい。かかる場合においても、隔壁１２と整流板３４によりウェハＷ面内のガス流れが整流されるので、排気機構１００の設置の自由度が向上する。
　以上の実施の形態では、第１のシール機構５０と第２のシール機構６０のシール面５２、６２は、側面視において直線上に形成されていたが、シール面５２、６２の形状は本実施の形態の内容に限定されるものではなく、隔壁１２を基板処理位置まで上昇させた際に、シール面５２、６２が気密に当接するものであれば任意の形状とすることができる。例えば図３に示すように、側面視における第１のシール面５２を所定の曲率を有する凸面に、第２のシール面６２を第１のシール面と同じ曲率を有する凹面にしてもよい。また、図４に示すように、側面視におけるシール面５２、６２を対象な略Ｓ字状としてもよい。なお、シール面５２、６２を、例えば図５に示すように略階段形状とすることもできるが、シール面５２、６２に垂直な部分があると、隔壁１２と共に第２のシール機構６０を昇降させる際にシール面５２、６２が擦れて、当該シール面５２、６２を傷める可能性があるのでシール面は傾斜面や曲面とすることがより好ましい。
　また、シール面を傷めないという観点からは、本実施の形態のシール面５２、６２のように、それぞれ側壁２０や隔壁１２とは接しないように形成することが好ましい。シール面５２、６２が側壁２０や隔壁１２と接した状態で隔壁１２を昇降させると、そのときにシール面５２、６２が側壁２０や隔壁１２と擦れてやはり当該シール面５２、６２を傷める可能性があるためである。
　以上の実施の形態では、第２のシール面６２にエラストマー等によるシール部材を設けたが、当該シール部材は第１のシール面５２に設けられていてもよい。但し、シール部材が落下しないように保持することを考慮すると、シール部材は第２のシール面６２に設けることが好ましい。また、本実施の形態ではシール部材として耐熱性を有する材質を用いた場合を例示したが、耐熱性が求められない場合や、耐食性が求められる場合など、処理容器１０内で行われる処理や、処理容器１０内に供給される処理ガスに応じてシール部材は任意に選定できるものであり、本実施の形態の内容に限定されるものではない。
　以上の実施の形態では、隔壁１２の直径を、枠体７１と同程度に構成したが、隔壁１２の直径については、ウェハＷを囲み、且つ処理容器１０内に収まれば任意に設定できるものであり、例えば枠体７１よりも大きく構成して、天井板２１と当接することで、隔壁１２によりウェハＷを囲むように構成してもよい。
　以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、請求の範囲に記載された技術的思想の範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。上述の実施の形態は、ウェハにＣＯＲ処理を行う場合を例にして説明したが、本発明は処理ガスを用いる他のウェハ処理装置、例えばプラズマ処理装置などにも適用できる。
　　１　　基板処理装置
　　１０　処理容器
　　１１　載置台
　　１２　隔壁
　　２０　側壁
　　２１　天井板
　　２２　底板
　　４０　サービスポート
　　５０　第１のシール機構
　　５１　第１の空間形成部材
　　５２　第１のシール面
　　６０　第２のシール機構
　　６１　第２の空間形成部材
　　６２　第２のシール面
　　７０　シャワーヘッド
　　Ｗ　　ウェハ

Claims (3)

  1. 基板を処理する基板処理装置であって、
    基板を気密に収容する処理容器と、
    前記処理容器内で基板を載置する載置台と、
    前記処理容器の内側面よりも直径が小さく且つ前記載置台に載置された基板よりも直径が大きな隔壁と、
    前記隔壁を退避位置と基板処理位置との間で昇降させる昇降機構と、
    前記処理容器の側壁に設けられたサービスポートと、
    前記処理容器における前記サービスポートの位置に設けられた第１のシール機構と、
    平面視において前記隔壁における前記サービスポートと対向する位置に設けられた第２のシール機構と、を有し、
    前記第１のシール機構は、前記処理容器の内側面に気密に接続され且つ当該処理容器の内側に向けて突出する内部が中空の第１の空間形成部材と、当該第１の空間形成部材の先端に形成された第１のシール面を備え、
    前記第２のシール機構は、前記隔壁の外側面に気密に接続され且つ当該隔壁の外側面から前記処理容器の内側面に向けて突出する内部が中空の第２の空間形成部材と、当該第２の空間形成部材の先端に形成された第２のシール面を備え、
    前記第１のシール面と前記第２のシール面は、前記昇降機構により前記隔壁を基板処理位置に移動させた際に互いに当接する位置に設けられている。
  2. 請求項１に記載の基板処理装置において、
    前記第１のシール面及び前記第２のシール面は、側面視において傾斜している。
  3. 請求項１に記載の基板処理装置において、
    前記第１のシール面及び前記第２のシール面は、側面視において曲面状に形成されている。
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