特開 2023-119940 基板処理装置、および基板処理方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023119940

(43)【公開日】2023-08-29

(54)【発明の名称】基板処理装置、および基板処理方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/205 20060101AFI20230822BHJP

   H01L 21/683 20060101ALI20230822BHJP

   H01L 21/31 20060101ALI20230822BHJP

   C23C 16/44 20060101ALI20230822BHJP

【ＦＩ】

H01L21/205

H01L21/68 N

H01L21/31 B

C23C16/44 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022023083

(22)【出願日】2022-02-17

(71)【出願人】

【識別番号】000219967

【氏名又は名称】東京エレクトロン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】林 伊吹

(72)【発明者】

【氏名】竹内 靖

(72)【発明者】

【氏名】本間 学

(72)【発明者】

【氏名】田口 純之介

【テーマコード（参考）】

4K030

5F045

5F131

【Ｆターム（参考）】

4K030EA04

4K030EA11

4K030FA10

4K030GA06

4K030HA01

4K030KA45

5F045AA06

5F045AC15

5F045AC16

5F045DP15

5F045DP27

5F045DP28

5F045EB02

5F045EB10

5F045EE19

5F045EF03

5F045EF08

5F045EJ03

5F045EJ09

5F045EK07

5F045EM10

5F131AA02

5F131BA04

5F131CA15

5F131EA14

5F131EA15

5F131EA24

5F131EB67

5F131JA33

(57)【要約】

【課題】処理容器内に供給された処理ガスが、載置台の下面側に回り込むことを抑制できる技術を提供する。
【解決手段】基板処理装置は、処理容器と、処理容器の内部に回転可能に設けられる回転テーブルと、回転テーブルの回転中心から離間した位置で回転テーブルと相対的に回転可能な載置台と、載置台に載置された基板に処理ガスを供給する処理ガス供給部と、処理ガスが供給される処理領域に隣接する複数の領域に分離ガスを供給して、複数の分離領域を形成する分離ガス供給部と、処理容器の内部に連通する１以上の排気口を介してガスを排気するガス排気部と、を備える。排気口は、複数の分離領域の間の処理領域であって、かつ回転テーブルよりも鉛直方向上側に配置される。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板が内部に搬送される処理容器と、
前記処理容器の内部に回転可能に設けられる回転テーブルと、
前記回転テーブルの回転中心から離間した位置で前記回転テーブルと相対的に回転可能であり、かつ前記基板を載置する載置台と、
前記回転テーブルの鉛直方向上側に設けられ、前記載置台に載置された前記基板に処理ガスを供給する処理ガス供給部と、
前記処理ガスが供給される処理領域に隣接する複数の領域に分離ガスを供給して、複数の分離領域を形成する分離ガス供給部と、
前記処理容器の内部に連通する１以上の排気口を有し、当該排気口を介してガスを排気するガス排気部と、を備え、
前記排気口は、複数の前記分離領域の間の前記処理領域であって、かつ前記回転テーブルよりも鉛直方向上側に配置される、
基板処理装置。

【請求項2】

１以上の前記排気口のうち少なくとも１つは、前記回転テーブルの外縁よりも外側に設けられる、
請求項１に記載の基板処理装置。

【請求項3】

前記ガス排気部は、前記回転テーブルの外縁よりも外側で、前記処理容器の内周面に沿って周回する外側排気構造体を備え、
前記外側排気構造体は、前記回転テーブルよりも鉛直方向上側に配置される部材を備え、当該部材に前記回転テーブルの外縁よりも外側の前記排気口を有する、
請求項２に記載の基板処理装置。

【請求項4】

１以上の前記排気口のうち少なくとも１つは、前記載置台よりも前記回転テーブルの回転中心側に設けられる、
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の基板処理装置。

【請求項5】

前記処理容器は、凹状の本体と、前記本体の鉛直方向上側を閉塞する天板と、を含み、
前記回転テーブルの回転中心側の前記排気口は、前記天板に設けられる、
請求項４に記載の基板処理装置。

【請求項6】

前記処理領域は、前記基板に付着する原料ガスを供給する原料ガス吸着領域である、
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の基板処理装置。

【請求項7】

前記処理領域は、前記基板に付着した原料ガスと反応する反応ガスを供給する反応ガス供給領域である、
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の基板処理装置。

【請求項8】

前記処理容器は、複数の前記分離領域により分離された２つの前記処理領域を有し、
２つの前記処理領域は、前記基板に付着する原料ガスを供給する原料ガス吸着領域、および前記原料ガスと反応する反応ガスを供給する反応ガス供給領域である、
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の基板処理装置。

【請求項9】

前記処理容器は、複数の前記分離領域により分離された２つの前記処理領域を有し、
２つの前記処理領域のうちの一方は、前記回転テーブルよりも鉛直方向上側に前記排気口を配置し、２つの前記処理領域のうちの他方は、前記回転テーブルよりも鉛直方向下側に前記排気口を配置している、
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の基板処理装置。

【請求項10】

前記回転テーブルと前記処理容器の間のテーブル下方空間に不活性ガスを導入可能な不活性ガス供給部を備え、
前記排気口は、前記処理ガスと共に前記不活性ガスを排気する、
請求項１乃至９のいずれか１項に記載の基板処理装置。

【請求項11】

処理容器の内部に設けられた回転テーブルに基板を搬送する工程と、
前記回転テーブルを回転しつつ、前記回転テーブルの回転中心から離間した位置に設けられた前記基板を載置する載置台を、前記回転テーブルと相対的に回転させる工程と、
前記回転テーブルの鉛直方向上側から前記載置台に載置された前記基板に処理ガスを供給する工程と、
前記処理ガスが供給される処理領域に隣接する複数の領域に分離ガスを供給して、複数の分離領域を形成する工程と、
前記処理容器の内部に連通する１以上の排気口を介してガスを排気する工程と、を有し、
前記ガスを排気する工程では、複数の前記分離領域の間の前記処理領域であって、かつ前記回転テーブルよりも鉛直方向上側に設けられた前記排気口から前記ガスを排気する、
基板処理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、基板処理装置、および基板処理方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、処理容器内で回転可能な回転テーブルと、回転テーブルに設けられると共に当該回転テーブルに対して相対的に回転（自転）可能な複数の載置台と、を備えた基板処理装置が開示されている。例えば、基板処理装置は、複数種類の処理ガスを処理容器内に供給しつつ回転テーブルおよび載置台を回転することで、各載置台に載置された基板に膜を成膜する。

【0003】

また、特許文献１に開示の基板処理装置は、複数種類の処理ガスの間に分離ガスを供給する分離ガス供給部と、処理容器内から各処理ガスおよび分離ガスを排出するガス排気部と、を備える。分離ガスは、第１の処理ガスと第２の処理ガスを分離することで、処理容器内における第１の処理ガスと第２の処理ガスの混合を抑制する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０２１‐１１１７５８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本開示は、処理容器内に供給された処理ガスが、載置台の下面側に回り込むことを抑制できる技術を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の一態様によれば、基板が内部に搬送される処理容器と、前記処理容器の内部に回転可能に設けられる回転テーブルと、前記回転テーブルの回転中心から離間した位置で前記回転テーブルと相対的に回転可能であり、かつ前記基板を載置する載置台と、前記回転テーブルの鉛直方向上側に設けられ、前記載置台に載置された前記基板に処理ガスを供給する処理ガス供給部と、前記処理ガスが供給される処理領域に隣接する複数の領域に分離ガスを供給して、複数の分離領域を形成する分離ガス供給部と、前記処理容器の内部に連通する１以上の排気口を有し、当該排気口を介してガスを排気するガス排気部と、を備え、前記排気口は、複数の前記分離領域の間の前記処理領域であって、かつ前記回転テーブルよりも鉛直方向上側に配置される、基板処理装置が提供される。

【発明の効果】

【0007】

一態様によれば、処理容器内に供給された処理ガスが、載置台の下面側に回り込むことを抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】一実施形態に係る成膜装置の構成例を示す縦断面図である。

【図2】図１の成膜装置の処理容器内の構成を示す平面図である。

【図3】図１の成膜装置の回転テーブルおよび載置台の構成を示す斜視図である。

【図4】基板処理方法の処理フローを示すフローチャートである。

【図5】ガス排気部によるガスの排気動作を示す概略説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、図面を参照して本開示を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。

【0010】

〔基板処理装置〕
図１～図３を参照して、基板処理装置の一例である、基板Ｗに膜を形成する成膜装置１について説明する。図１は、一実施形態に係る成膜装置１の構成例を示す縦断面図である。図２は、図１の成膜装置１の処理容器１１内の構成を示す平面図である。なお、図２においては、説明の便宜上、天板の図示を省略している。図３は、図１の成膜装置１の回転テーブル２１および載置台２１１の構成を示す斜視図である。

【0011】

成膜装置１は、処理部１０、回転駆動装置２０および制御部９０を備える。

【0012】

処理部１０は、基板Ｗに膜を形成する成膜処理を実行する。処理部１０は、処理容器１１、ガス導入部１２、ガス排気部１３、搬送口１４、加熱部１５および冷却部１６を有する。

【0013】

処理容器１１は、内部の空間を減圧可能な真空容器である。処理容器１１は、ほぼ円形の平面形状を有する扁平な筐体に形成され、複数の基板Ｗを内部の空間に収容することができる。基板Ｗは、例えば、半導体ウエハであってよい。処理容器１１は、本体１１１、天板１１２、側壁体１１３および底板１１４を含む（図１）。本体１１１は、円筒形状を有する。天板１１２は、本体１１１の上面に着脱可能に配置される。本体１１１と天板１１２とは、シール部１１５によって気密に密着する。側壁体１１３は、円筒形状を有し、本体１１１の下面に気密に連結される。底板１１４は、側壁体１１３の底面に気密に連結される。

【0014】

ガス導入部１２は、処理ガス供給部１２ａである原料ガスノズル１２１および反応ガスノズル１２２と、分離ガス供給部１２ｂである分離ガスノズル１２３、１２４と、を含む（図２）。原料ガスノズル１２１、反応ガスノズル１２２および分離ガスノズル１２３、１２４は、後述する回転テーブル２１の上方において、処理容器１１の周方向（図２の矢印Ａで示される方向）に沿って互いに間隔をあけて配置される。図示例では、搬送口１４から時計回り（回転テーブル２１の回転方向）に、分離ガスノズル１２３、原料ガスノズル１２１、分離ガスノズル１２４および反応ガスノズル１２２が、この順に配置される。原料ガスノズル１２１、反応ガスノズル１２２および分離ガスノズル１２３、１２４の各々は、各種のガスを導入するためのガス導入ポート１２１ｐ、１２２ｐ、１２３ｐ、１２４ｐ（図２）を基端部に有する。ガス導入ポート１２１ｐ、１２２ｐ、１２３ｐ、１２４ｐは、本体１１１の側壁に固定され、本体１１１の外部に突出している。原料ガスノズル１２１、反応ガスノズル１２２および分離ガスノズル１２３、１２４は、本体１１１の側壁から処理容器１１内に挿入され、本体１１１の半径方向内側に延出している。原料ガスノズル１２１、反応ガスノズル１２２および分離ガスノズル１２３、１２４は、例えば石英により形成されて、回転テーブル２１に対して平行に配置されている。

【0015】

原料ガスノズル１２１は、配管および流量制御器等（図示せず）を介して、原料ガスの供給源（図示せず）に接続される。原料ガスとしては、例えばシリコン含有ガス、金属含有ガスを利用できる。原料ガスノズル１２１には、回転テーブル２１に向かって開口する複数の吐出孔（図示せず）が設けられる。複数の吐出孔は、原料ガスノズル１２１の軸方向に沿って間隔を開けて配列される。原料ガスノズル１２１の下方領域は、原料ガスを基板Ｗに吸着させるための原料ガス吸着領域Ｐ１となる。

【0016】

反応ガスノズル１２２は、配管および流量制御器等（図示せず）を介して、反応ガスの供給源（図示せず）に接続される。反応ガスとしては、例えば酸化ガス、窒化ガスを利用できる。反応ガスノズル１２２には、回転テーブル２１に向かって開口する複数の吐出孔（図示せず）が設けられる。複数の吐出孔は、反応ガスノズル１２２の軸方向に沿って間隔を開けて配列される。反応ガスノズル１２２の下方領域は、原料ガス吸着領域Ｐ１において基板Ｗに吸着された原料ガスを酸化又は窒化させる反応ガス供給領域Ｐ２となる。本実施形態において、基板Ｗを処理する処理ガスは、以上の原料ガスおよび反応ガスが該当する。

【0017】

分離ガスノズル１２３、１２４は、いずれも配管および流量制御器等（図示せず）を介して、分離ガスの供給源（図示せず）に接続される。分離ガスとしては、例えば、アルゴン（Ａｒ）ガス、窒素（Ｎ_２）ガス等の不活性ガスを利用できる。分離ガスノズル１２３、１２４には、回転テーブル２１に向かって開口する複数の吐出孔（図示せず）が設けられる。複数の吐出口は、分離ガスノズル１２３、１２４の軸方向に沿って間隔を開けて配列される。

【0018】

また、図２に示すように、処理容器１１内には２つの凸状部１７が設けられる。凸状部１７は、分離ガスノズル１２３、１２４と共に分離領域Ｄを構成するため、回転テーブル２１に向かって突出するように天板１１２の裏面に取り付けられる。各凸状部１７は、頂部が円弧状に切断された扇型の平面形状を有し、内円弧が突出部１８に連結し、外円弧が処理容器１１の側壁に沿うように配置される。

【0019】

ガス排気部１３は、処理容器１１内に供給された処理ガスおよび分離ガスを、処理容器１１の外部に排出する。このガス排気部１３の構成については、後に詳述する。

【0020】

搬送口１４は、本体１１１の側壁に設けられる（図２）。搬送口１４では、処理容器１１内の回転テーブル２１と、処理容器１１の外部の搬送アーム１４ａとの間で基板Ｗの受け渡しが行われる。搬送口１４は、ゲートバルブ（図示せず）により開閉される。

【0021】

加熱部１５は、固定軸１５１、ヒータ支持部１５２およびヒータ１５３を含む（図１）。固定軸１５１は、処理容器１１の中心を中心軸とする円柱形状を有する。固定軸１５１は、後記の回転駆動装置２０の回転軸２３の内側で、処理容器１１の底板１１４を貫通して設けられる。ヒータ支持部１５２は、固定軸１５１の上部に固定され、円板形状を有する。ヒータ支持部１５２は、上面においてヒータ１５３を支持する。ヒータ１５３は、ヒータ支持部１５２の上面に加えて、本体１１１に設けられてもよい。ヒータ１５３は、電源（図示せず）から電力が供給されることにより発熱し、基板Ｗを加熱する。

【0022】

冷却部１６は、流体流路１６１ａ～１６４ａ、チラーユニット１６１ｂ～１６４ｂ、入口配管１６１ｃ～１６４ｃおよび出口配管１６１ｄ～１６４ｄを含む。流体流路１６１ａ～１６４ａは、それぞれ本体１１１、天板１１２、底板１１４およびヒータ支持部１５２の内部に形成される。チラーユニット１６１ｂ～１６４ｂは、温調流体を出力する。チラーユニット１６１ｂ～１６４ｂから出力された温調流体は、入口配管１６１ｃ～１６４ｃ、流体流路１６１ａ～１６４ａおよび出口配管１６１ｄ～１６４ｄをこの順に流れ、循環する。これにより、本体１１１、天板１１２、底板１１４およびヒータ支持部１５２の温度が調整される。温調流体としては、例えば、水またはガルデン（登録商標）等のフッ素系流体を利用できる。

【0023】

回転駆動装置２０は、回転テーブル２１、収容ボックス２２、回転軸２３、公転用モータ２４および外筒２５を有する。

【0024】

回転テーブル２１は、処理容器１１内に設けられ、処理容器１１の中心に回転中心を有する。回転テーブル２１は、例えば円板形状を有し、石英により形成される。回転テーブル２１の上面には、回転方向（周方向）に沿って複数（例えば５つ）の載置台２１１が設けられる。回転テーブル２１は、接続部２１４を介して収容ボックス２２に連結されている（図３）。

【0025】

各載置台２１１は、基板Ｗよりも僅かに大きい円板形状を有し、例えば石英により形成される。各載置台２１１には、基板Ｗが載置される。各載置台２１１は、自転軸２１２を介して自転用モータ２１３に接続され、回転テーブル２１に対して相対回転可能に構成される（図１）。

【0026】

自転軸２１２は、載置台２１１の下面と、収容ボックス２２内に収容される自転用モータ２１３とを接続し、自転用モータ２１３の動力を載置台２１１に伝達する。自転軸２１２は、収容ボックス２２の天井部２２２および回転テーブル２１を貫通している。収容ボックス２２の天井部２２２の貫通部近傍には、シール部２６３が設けられ、収容ボックス２２内の気密状態が維持される。シール部２６３は、例えば磁性流体シールを含む。

【0027】

自転用モータ２１３は、自転軸２１２を介して載置台２１１を回転させることで、載置台２１１の中心回りに基板Ｗを自転させる回転源である。自転用モータ２１３は、例えばサーボモータを適用することが好ましい。

【0028】

接続部２１４は、回転テーブル２１の下面と収容ボックス２２の上面とを接続する（図３）。接続部２１４は、回転テーブル２１の周方向に沿って複数設けられる。

【0029】

収容ボックス２２は、処理容器１１内の回転テーブル２１の下方に設けられる。収容ボックス２２は、接続部２１４を介して回転テーブル２１に接続され、回転テーブル２１と一体で回転する。収容ボックス２２は、昇降機構（図示せず）により処理容器１１内で昇降可能に構成されてもよい。収容ボックス２２は、本体部２２１および天井部２２２を有する。

【0030】

本体部２２１は、縦断面視で凹状に形成され（図１）、回転テーブル２１の回転方向に沿ってリング状に形成される。天井部２２２は、本体部２２１の開口を覆うように、本体部２２１の上面に設けられる。これにより、本体部２２１および天井部２２２は、処理容器１１内から隔離された回転収容部２２３を形成する。

【0031】

回転収容部２２３は、縦断面視で矩形状に形成され、回転テーブル２１の回転方向に沿ってリング状を呈している。回転収容部２２３は、自転用モータ２１３を収容する。本体部２２１には、回転収容部２２３と成膜装置１の外部とを連通させる連通路２２４が形成される。これにより、回転収容部２２３に成膜装置１の外部から大気が導入され、回転収容部２２３内が冷却されると共に、大気圧に維持される。この回転収容部２２３を回転可能に配置するために、処理容器１１は、側壁体１１３、底板１１４および加熱部１５により囲った回転源収容空間１９を有する。

【0032】

回転軸２３は、収容ボックス２２の下部に固定される。回転軸２３は、処理容器１１の底板１１４を貫通して設けられる。回転軸２３は、公転用モータ２４の動力を回転テーブル２１および収容ボックス２２に伝達し、回転テーブル２１および収容ボックス２２を一体に回転させる。固定軸１５１の外壁と回転駆動装置２０の回転軸２３の内壁との間には、シール部１５４が設けられる。これにより、回転軸２３は、処理容器１１内の気密状態を維持しながら、固定軸１５１に対して回転する。シール部１５４は、例えば磁性流体シールを含む。

【0033】

処理容器１１の底板１１４の中心側下面部には、回転駆動装置２０の外筒２５が連結されている。外筒２５は、処理容器１１の固定軸１５１と共に、処理容器１１を支持する。回転軸２３と外筒２５との間には、シール部１１６が設けられ、処理容器１１内の気密状態が維持される。シール部１１６は、例えば磁性流体シールを含む。

【0034】

そして、ガス導入部１２は、回転軸２３と外筒２５の間の軸空間に、不活性ガスを供給する不活性ガス供給部２７を備える。不活性ガス供給部２７は、処理容器１１の外部にガス供給装置２７ａを有し、制御部９０の制御下に不活性ガスを軸空間に供給する。軸空間は、回転源収容空間１９に連通しており、軸空間に供給された不活性ガスは回転源収容空間１９に流入する。

【0035】

また、回転軸２３の内部には、通路２３１が形成される。通路２３１は、収容ボックス２２の連通路２２４と接続され、収容ボックス２２内に大気を導入するための流体流路として機能する。また、通路２３１は、収容ボックス２２内に自転用モータ２１３を駆動させるための電力線および信号線を導入するための配線ダクトとしても機能する。通路２３１は、例えば自転用モータ２１３と同じ数だけ設けられる。

【0036】

制御部９０は、成膜装置１の各部を制御する。制御部９０は、例えば、図示しないプロセッサ、メモリ、入出力インタフェースを有するコンピュータを適用し得る。また、成膜装置１の各部の動作を行うコンピュータのプログラムは、メモリに記憶されている。メモリは、例えばフレキシブルディスク、コンパクトディスク、ハードディスク、フラッシュメモリ、ＤＶＤ等であってよい。

【0037】

〔ガス排気部１３の構成〕
次に、成膜装置１のガス排気部１３の構成について図１、図２を参照しながら詳述していく。ガス排気部１３は、処理容器１１の内部の空間からガスを排気するため、原料ガス吸着領域Ｐ１および反応ガス供給領域Ｐ２において、載置台２１１に載置された基板Ｗよりも上方に、複数の排気口１３１ａ、１３１ｂ、１３７ａを配置している。これにより、原料ガス吸着領域Ｐ１および反応ガス供給領域Ｐ２では、載置台２１１の下面側にガスが流れ込むことを抑制する。その一方で、ガス排気部１３は、複数の分離領域Ｄにおいて、供給された分離ガスが載置台２１１の下面側に流れることを許容する。

【0038】

具体的には、ガス排気部１３は、回転テーブル２１の半径方向外側において処理容器１１の周方向に沿って周回する外側排気構造体１３１と、原料ガス吸着領域Ｐ１において突出部１８の隣接位置に設けられる軸側排気部１３７と、を備える。

【0039】

外側排気構造体１３１は、本体１１１の底壁に接触するように設けられるリング部材１３２と、リング部材１３２上に積層されるスペーサ１３３と、スペーサ１３３上に積層されるカバー部材１３４と、を含む。

【0040】

リング部材１３２は、平面視で本体１１１の内周面に沿って周回する無端状を呈している。リング部材１３２は、側面断面視で上部が開放した凹状に形成され、ガス流路１３２ａを内側に有する。ガス流路１３２ａは、リング部材１３２の周方向全周にわたって連続している。

【0041】

また、リング部材１３２は、その底壁の所定位置に、ガス流路１３２ａに連通する外部連通口１３２ｂを有する。外部連通口１３２ｂは、本体１１１に形成された連通孔１１１ａを介して、処理容器１１の外部に設けられた排気配管１３５の流路に連通している。排気配管１３５には、当該排気配管１３５にガスを流通させる排気装置１３６が設けられている。排気装置１３６は、例えば、処理容器１１内のガスを吸引するポンプ、排気されるガスの流量を調整する流量調整バルブ等により構成される。

【0042】

スペーサ１３３は、リング部材１３２の周方向全周にわたって設けられ、ガス流路１３２ａの上部を覆う。スペーサ１３３は、側面断面視で、ちょうど回転テーブル２１の側方（同じ高さ）に配置されている。このスペーサ１３３は、その内周面がリング部材１３２の内周面よりも半径方向外側に位置しており、回転テーブル２１に対して非接触となっている。これにより、スペーサ１３３は、カバー部材１３４を回転テーブル２１よりも若干高い位置に配置する。スペーサ１３３の適宜の位置には、後述するカバー部材１３４の第１排気口１３１ａおよび第２排気口１３１ｂと、リング部材１３２のガス流路１３２ａとを連通させる排気路１３３ａが形成されている。

【0043】

カバー部材１３４は、スペーサ１３３の周方向全周にわたって設けられる環状の板体に形成される。外側排気構造体１３１の組み立て状態で、カバー部材１３４の下面は、回転テーブル２１の上面よりも鉛直方向上側に位置する。カバー部材１３４は、スペーサ１３３の内周面に対して半径方向内側に突出した内縁を有する。これにより、カバー部材１３４の内側は、回転テーブル２１の外縁の上方を非接触に覆っている。

【0044】

そして、外側排気構造体１３１は、カバー部材１３４を貫通する第１排気口１３１ａおよび第２排気口１３１ｂを有する（図２も参照）。カバー部材１３４が回転テーブル２１よりも高い位置にあることから、第１排気口１３１ａおよび第２排気口１３１ｂは、回転テーブル２１よりも鉛直方向上側において処理容器１１内のガスを排気することができる。第１排気口１３１ａおよび第２排気口１３１ｂに取り込まれたガスは、排気路１３３ａを介してガス流路１３２ａに流入し、さらに外部連通口１３２ｂおよび連通孔１１１ａを介して、排気配管１３５の流路に排出される。

【0045】

図２に示すように、第１排気口１３１ａは、原料ガス吸着領域Ｐ１の半径方向外側に隣接して、当該原料ガス吸着領域Ｐ１に連通する第１の排気領域Ｅ１に形成される。この第１排気口１３１ａは、原料ガス吸着領域Ｐ１において回転テーブル２１の回転方向（図２の時計回り）の下流側に位置している。このため、第１排気口１３１ａは、原料ガス吸着領域Ｐ１に供給された原料ガス、および原料ガス吸着領域Ｐ１に隣接する分離領域Ｄに供給された分離ガスを通過させる。

【0046】

第２排気口１３１ｂは、反応ガス供給領域Ｐ２の半径方向外側に隣接して、当該反応ガス供給領域Ｐ２に連通する第２排気領域Ｅ２に形成される。この第２排気口１３１ｂは、反応ガス供給領域Ｐ２において回転テーブル２１の回転方向（図２の時計回り）の下流側に位置している。このため、第２排気口１３１ｂは、反応ガス供給領域Ｐ２に供給された反応ガス、および反応ガス供給領域Ｐ２に供給された分離ガスを通過させる。

【0047】

一方、軸側排気部１３７は、図１および図２に示すように、原料ガス吸着領域Ｐ１の半径方向内側に隣接して設けられる。軸側排気部１３７は、天板１１２に形成された上部排気口１３７ａと、上部排気口１３７ａに連通する排気ポート１３８と、を含む。なお、軸側排気部１３７は、原料ガス吸着領域Ｐ１に設けられるだけでなく、反応ガス供給領域Ｐ２の半径方向内側に設けられてもよく、あるいは反応ガス供給領域Ｐ２だけに設けられてもよい。

【0048】

上部排気口１３７ａは、回転テーブル２１の載置台２１１よりも半径方向内側に位置し、天板１１２を貫通している。したがって、上部排気口１３７ａは、載置台２１１に載置された基板Ｗに対して非対向となっている。また、上部排気口１３７ａは、処理容器１１の中心（回転テーブル２１の回転中心）から第１排気口１３１ａに向かう仮想半径線上に重なる位置に形成されている。

【0049】

排気ポート１３８は、処理容器１１の外部において排気配管１３９と接続するために、天板１１２から上方に突出するように設けられている。排気ポート１３８は、上部排気口１３７ａと排気配管１３９の流路とを連通する内部流路１３８ａを有する。排気配管１３９は、処理容器１１の外部において排気装置１３６に接続されている。

【0050】

以上のガス排気部１３は、原料ガス吸着領域Ｐ１において回転テーブル２１よりも上方に原料ガスおよび分離ガスを誘導できる。同様に、ガス排気部１３は、反応ガス供給領域Ｐ２において回転テーブル２１よりも上方に反応ガスおよび分離ガスを誘導できる。

【0051】

〔基板処理方法〕
本実施形態に係る成膜装置１は、基本的には以上のように構成され、以下、その動作（基板処理方法）について、図４および図５を参照しながら説明する。図４は、基板処理方法の処理フローを示すフローチャートである。図５は、ガス排気部１３によるガスの排気動作を示す概略説明図であり、（Ａ）は、原料ガス吸着領域Ｐ１のガスの流れを示しており、（Ｂ）は、分離領域Ｄのガスの流れを示している。

【0052】

図４に示すように、基板処理方法は、搬入工程（ステップＳ１）、減圧工程（ステップＳ２）、回転工程（ステップＳ３）、分離ガス供給工程（ステップＳ４）、処理ガス供給工程（ステップＳ５）および搬出工程（ステップＳ６）を有する。制御部９０は、成膜装置１の各構成を制御することで、適宜のタイミングで各工程を実施する。

【0053】

搬入工程（ステップＳ１）において、制御部９０は、ゲートバルブの開放状態で搬送口１４を介して搬送アーム１４ａを進入させ、処理容器１１の内部に設けられた回転テーブル２１の各載置台２１１に基板を搬送（載置）する。そして、制御部９０は、各載置台２１１への基板Ｗの載置後に、ゲートバルブを閉じて処理容器１１を密閉する。

【0054】

減圧工程（ステップＳ２）において、制御部９０は、ガス排気部１３を動作させて処理容器１１の内部に連通する各排気口（第１排気口１３１ａ、第２排気口１３１ｂ、上部排気口１３７ａ）を介して、処理容器１１の内部のガスを排気する。これにより、処理容器１１の内部の空間は、所定の圧力まで減圧される。そして、制御部９０は、ガス排気部１３の動作を継続的に制御することで、減圧工程で減圧した圧力を搬出工程の開始前まで維持する。

【0055】

回転工程（ステップＳ３）において、制御部９０は、回転テーブル２１を回転（公転）させる。また、制御部９０は、基板Ｗを載置している各載置台２１１を、回転テーブル２１と相対的に回転（自転）させる。

【0056】

分離ガス供給工程（ステップＳ４）において、制御部９０は、処理容器１１の内部に設けられた各分離ガスノズル１２３、１２４から分離ガスを供給して、複数の分離領域Ｄを形成する。

【0057】

そして、制御部９０は、基板Ｗに対する成膜処理（基板処理）として、原料ガスノズル１２１から原料ガスを供給すると共に、反応ガスノズル１２２から反応ガスを供給する処理ガス供給工程（ステップＳ５）を行う。なお、処理ガス供給工程は、分離ガス供給工程と同時に行ってもよい。

【0058】

回転テーブル２１により公転および自転する各基板Ｗは、原料ガス吸着領域Ｐ１の通過時に原料ガスを吸着し、反応ガス供給領域Ｐ２の通過時に原料ガスに対して反応ガスが反応する。成膜処理では、所定時間にわたってステップＳ２～Ｓ５を継続することで、基板Ｗの表面に所望の厚みを有した膜が形成される。

【0059】

成膜処理が終了すると、制御部９０は、処理容器１１の減圧および処理ガスの供給を停止して、処理容器１１内を昇圧すると共に、適宜の圧力状態で分離ガスの供給を停止する。また、制御部９０は、回転テーブル２１および各載置台２１１の回転を停止して、各載置台２１１の基板Ｗを取り出し可能とする。

【0060】

そして、搬出工程（ステップＳ６）において、制御部９０は、ゲートバルブの開放状態で搬送口１４を介して搬送アーム１４ａを進入させ、回転テーブル２１の各載置台２１１から基板Ｗを搬出する。

【0061】

以上の基板処理方法の減圧工程（ステップＳ２）から処理ガス供給工程（ステップＳ６）にわたって、ガス排気部１３は、処理容器１１内のガスを排気し続ける。特に、処理ガス供給工程では、複数の排気口１３１ａ、１３１ｂ、１３７ａを介して、処理容器１１内に供給された処理ガスを継続的に排気する。次に、成膜処理（処理ガスおよび分離ガスの供給時）において、ガス排気部１３によるガスの排気（減圧工程）を行った際の処理ガスおよび分離ガスの流れについて説明する。

【0062】

図５（Ｂ）に示すように、分離ガスノズル１２３、１２４は、基板処理において、回転テーブル２１の上方から載置台２１１に載置された基板Ｗに向かって分離ガスを吐出する。上記したように分離領域Ｄは、凸状部１７が設けられていることで、凸状部１７と回転テーブル２１との間の空間が狭くなっている。これにより、分離ガスによる内圧が高まり、分離領域Ｄへの処理ガス（原料ガス、反応ガス）の流入が防止される。

【0063】

また、本体１１１よりも下方の回転源収容空間１９には、不活性ガス供給部２７により不活性ガスが供給される。不活性ガスは、載置台２１１を軸支する自転軸２１２と、本体１１１および加熱部１５との間の隙間を通して、回転テーブル２１とヒータ１５３との間の空間（以下、テーブル下方空間２８という）に流入する。

【0064】

分離領域Ｄに供給された分離ガスの一部は、回転テーブル２１の上方において、半径方向外側に向かって流れる。また分離ガスの他部は、回転テーブル２１と載置台２１１との間の隙間を通って載置台２１１の下面側を回り込み、さらにテーブル下方空間２８に向かう。テーブル下方空間２８において、分離ガスは、回転源収容空間１９からの不活性ガスと混合する。この分離ガスおよび不活性ガスは、テーブル下方空間２８において半径方向外側に向かって流れるようになる。

【0065】

一方、図５（Ａ）に示すように、原料ガス吸着領域Ｐ１において、原料ガスノズル１２１は、回転テーブル２１の上方から載置台２１１に載置された基板Ｗに向かって原料ガスを吐出する。これにより、原料ガスが基板Ｗの上面に吸着する。また、原料ガス吸着領域Ｐ１におけるテーブル下方空間２８には、本体１１１よりも下方の回転源収容空間１９から不活性ガスが流入する。

【0066】

ここで、本実施形態にかかるガス排気部１３は、原料ガス吸着領域Ｐ１において、半径方向外側の隣接位置に第１排気口１３１ａを有すると共に、半径方向内側の隣接位置に上部排気口１３７ａを有する。第１排気口１３１ａおよび上部排気口１３７ａは、回転テーブル２１よりも鉛直方向上側（原料ガスノズル１２１の近接側）に配置されている。したがって、原料ガス吸着領域Ｐ１では、テーブル下方空間２８よりも上側にガスが向かう流れが形成される。

【0067】

具体的には、テーブル下方空間２８に流入した不活性ガスの一部は、載置台２１１の下面側に移動して、回転テーブル２１と載置台２１１との間の隙間を介して回転テーブル２１の上側の空間に向かう。また、テーブル下方空間２８に流入した不活性ガスの他部は、テーブル下方空間２８の半径方向外側に移動した後、回転テーブル２１とリング部材１３２との間の隙間を介して回転テーブル２１の上側の空間に向かう。

【0068】

回転テーブル２１の上側の空間において、原料ガスノズルから供給された原料ガスと不活性ガスが混合する。この原料ガスおよび不活性ガスは、第１排気口１３１ａおよび上部排気口１３７ａを介した排気装置１３６の吸引作用下に、第１排気口１３１ａおよび上部排気口１３７ａに向かう。第１排気口１３１ａは、回転テーブル２１よりも半径方向外側において、当該回転テーブル２１よりも高い位置に配置されていることで、原料ガスおよび不活性ガスを安定的に上側に導くことができる。同様に、上部排気口１３７ａは、各載置台２１１よりも半径方向内側において、回転テーブル２１よりも高い位置に配置されていることで、原料ガスおよび不活性ガスを安定的に上側に導くことができる。

【0069】

ここで仮に、回転テーブル２１よりも鉛直方向下側において第１排気口が配置された場合には、回転テーブル２１の上方の空間に供給された原料ガスが下方に移動することになる。この際、原料ガスは、載置台２１１と回転テーブル２１の間の隙間に回り込む可能性が高まる。特に、載置台２１１を回転（自転）させる構造では、載置台２１１と回転テーブル２１の間に必ず隙間が存在する。そのため、第１排気口が回転テーブル２１よりも低いと、載置台２１１の下面への原料ガスの回り込みが生じる。載置台２１１の下面に回り込んだ原料ガスが載置台２１１の下面に付着することで、載置台２１１の回転に影響を及ぼす可能性が高まる。

【0070】

これに対して、本実施形態に係る成膜装置１は、回転テーブル２１よりも鉛直方向上側に第１排気口１３１ａを配置していることで、載置台２１１と回転テーブル２１の間の隙間に原料ガスが回り込むことを防止できる。すなわち、載置台２１１と回転テーブル２１の間の隙間には不活性ガス（または分離領域Ｄからの分離ガス）が導かれ、これらのガスは回転テーブル２１の上側の空間にそのまま流通して、上側の第１排気口１３１ａに導かれる。

【0071】

特に、本実施形態に係る成膜装置１は、半径方向内側にも上部排気口１３７ａを備えることで、回転テーブル２１の回転中心側の原料ガスおよび不活性ガスを、半径方向外側に向かわせることなくスムーズに上部排気口１３７ａから排出することができる。したがって、回転テーブル２１の回転中心側に原料ガスが残ることがなくなり、載置台２１１の下面への原料ガスの回り込みを一層確実に防止できる。

【0072】

また、成膜装置１は、反応ガス供給領域Ｐ２において回転テーブル２１よりも鉛直方向上側に配置された第２排気口１３１ｂによって、反応ガスおよび不活性ガスを上側に導くことができる。したがって、反応ガス供給領域Ｐ２でも、載置台２１１の下面への回り込みを防ぐことができる。

【0073】

なお、成膜装置１は、原料ガス吸着領域Ｐ１の第１排気口１３１ａが回転テーブル２１よりも高い一方で、反応ガス供給領域Ｐ２の第２排気口１３１ｂについては回転テーブル２１よりも低い構成でもよい。逆に、成膜装置１は、反応ガス供給領域Ｐ２の第２排気口１３１ｂが回転テーブル２１よりも高い一方で、原料ガス吸着領域Ｐ１の第１排気口１３１ａについては回転テーブル２１よりも低い構成でもよい。原料ガス吸着領域Ｐ１および反応ガス供給領域Ｐ２のうち一方が回転テーブル２１よりも上方で排気し、他方が回転テーブル２１よりも下方で排気する場合も、回転テーブル２１の下面側での原料ガスと反応ガスとの混合を防止できる。そのため、回転テーブル２１の下面側の成膜を防止することが可能となり、パーティクルの発生が抑制できる。

【0074】

また、成膜装置１は、回転テーブル２１の回転経路上に基板Ｗをプラズマ処理するプラズマ処理領域を備えてもよい。例えば、プラズマ処理領域は、反応ガス供給領域Ｐ２から回転テーブル２１の回転方向（時計回り）下流側の分離領域Ｄとの間に設けられる。

【0075】

以上の実施形態で説明した本開示の技術的思想および効果について以下に記載する。

【0076】

本開示の第１の態様に係る基板処理装置（成膜装置１）は、内部に搬送された基板Ｗを処理する処理容器１１と、処理容器１１の内部に回転可能に設けられる回転テーブル２１と、回転テーブル２１の回転中心から離間した位置で回転テーブル２１と相対的に回転可能であり、かつ基板Ｗを載置する載置台２１１と、回転テーブル２１の鉛直方向上側に設けられ、載置台２１１に載置された基板Ｗに処理ガスを供給する処理ガス供給部１２ａと、処理ガスが供給される処理領域に隣接する複数の領域に分離ガスを供給して、複数の分離領域Ｄを形成する分離ガス供給部１２ｂと、処理容器１１の内部に連通する１以上の排気口１３１ａ、１３１ｂ、１３７ａを有し、当該排気口１３１ａ、１３１ｂ、１３７ａを介してガスを排気するガス排気部１３と、を備え、排気口１３１ａ、１３１ｂ、１３７ａは、複数の分離領域Ｄの間の処理領域であって、かつ回転テーブル２１よりも鉛直方向上側に配置される。

【0077】

上記によれば、基板処理装置（成膜装置１）は、回転テーブル２１よりも鉛直方向上側に排気口１３１ａ、１３１ｂ、１３７ａを配置していることで、基板Ｗに供給した処理ガスを排気口１３１ａ、１３１ｂ、１３７ａがある上側に導くことが可能となる。これにより、処理容器１１内に供給された処理ガスが載置台２１１の下面側に回り込むことを抑制して、載置台２１１の下面への処理ガスの付着を防止できる。また、載置台２１１への回り込みが抑制された処理ガスは、基板Ｗの上方の空間において分離ガスの分離領域Ｄにより排気口１３１ａ、１３１ｂ、１３７ａに向かうように誘導されるため、スムーズに排気されるようになる。例えば、複数の処理ガスを供給する構成では、複数の処理ガスの混合をより確実に防止できる。

【0078】

また、１以上の排気口１３１ａ、１３１ｂのうち少なくとも１つは、回転テーブル２１の外縁よりも外側に設けられる。これにより、排気口１３１ａ、１３１ｂは、載置台２１１の基板Ｗへの処理ガスの供給を阻害することなく、回転テーブル２１の遠心方向である外縁に向かって処理ガスを良好に導くことができる。

【0079】

また、ガス排気部１３は、回転テーブル２１の外縁よりも外側で、処理容器１１の内周面に沿って周回する外側排気構造体１３１を備え、外側排気構造体１３１は、回転テーブル２１よりも鉛直方向上側に配置される部材（カバー部材１３４）を備え、当該部材に回転テーブル２１の外縁よりも外側の排気口１３１ａ、１３１ｂを有する。これにより、基板処理装置（成膜装置１）は、回転テーブル２１よりも鉛直方向上側に複数の排気口１３１ａ、１３１ｂを簡単に配置することができる。

【0080】

また、１以上の排気口１３７ａのうち少なくとも１つは、載置台２１１よりも回転テーブル２１の回転中心側に設けられる。これにより、基板処理装置（成膜装置１）は、回転テーブル２１の回転中心側でも処理ガスを容易に排気することができる。

【0081】

また、処理容器１１は、凹状の本体１１１と、本体１１１の鉛直方向上側を閉塞する天板１１２と、を含み、回転テーブル２１の回転中心側の排気口１３７ａは、天板１１２に設けられる。これにより、基板処理装置（成膜装置１）は、処理容器１１の中心付近において、回転テーブル２１よりも鉛直方向上側に排気口１３７ａを簡単に配置することができる。

【0082】

また、処理領域は、基板Ｗに付着する原料ガスを供給する原料ガス吸着領域Ｐ１である。これにより、基板処理装置（成膜装置１）は、原料ガス吸着領域Ｐ１の原料ガスを載置台２１１の下面側に移動させずに、排気口１３１ａ、１３７ａから排気できる。

【0083】

また、処理領域は、基板Ｗに付着した原料ガスと反応する反応ガスを供給する反応ガス供給領域Ｐ２である。これにより、基板処理装置（成膜装置１）は、反応ガス供給領域Ｐ２の反応ガスを載置台２１１の下面側に移動させずに、排気口１３１ｂから排気できる。

【0084】

処理容器１１は、複数の分離領域Ｄにより分離された２つの処理領域を有し、２つの処理領域は、基板Ｗに付着する原料ガスを供給する原料ガス吸着領域Ｐ１、および原料ガスと反応する反応ガスを供給する反応ガス供給領域Ｐ２である。これにより、基板処理装置（成膜装置１）は、基板Ｗに良好に成膜を行いつつ、排気口１３１ａ、１３１ｂ、１３７ａから原料ガスおよび反応ガスを排気することができる。その結果、載置台２１１の下面側において原料ガスおよび反応ガスの混合を防いで、載置台２１１の成膜を抑制できる。

【0085】

処理容器１１は、複数の分離領域Ｄにより分離された２つの処理領域を有し、２つの処理領域のうちの一方は、回転テーブル２１よりも鉛直方向上側に排気口を配置し、２つの処理領域のうちの他方は、回転テーブル２１よりも鉛直方向下側に排気口を配置している。この場合でも、基板処理装置（成膜装置１）は、複数の処理ガスが回転テーブル２１の下面側で混合することを防止でき、回転テーブル２１の下面側の成膜を回避して、パーティクルを抑制することが可能となる。

【0086】

また、回転テーブル２１と処理容器１１の間のテーブル下方空間２８に不活性ガスを導入可能な不活性ガス供給部２７を備え、排気口１３１ａ、１３１ｂ、１３７ａは、処理ガスと共に不活性ガスを排気する。これにより、基板処理装置（成膜装置１）は、不活性ガスを載置台２１１の下面側から回転テーブル２１の上方に流すことができ、より確実に処理ガスの移動を制限できる。

【0087】

また、本開示の第２の態様に係る基板処理方法は、処理容器１１の内部に設けられた回転テーブル２１に基板Ｗを搬送する工程と、回転テーブル２１を回転しつつ、回転テーブル２１の回転中心から離間した位置に設けられた基板Ｗを載置する載置台２１１を、回転テーブル２１と相対的に回転させる工程と、回転テーブル２１の鉛直方向上側から載置台２１１に載置された基板Ｗに処理ガスを供給する工程と、処理ガスが供給される処理領域に隣接する複数の領域に分離ガスを供給して、複数の分離領域Ｄを形成する工程と、処理容器１１の内部に連通する１以上の排気口１３１ａ、１３１ｂ、１３７ａを介してガスを排気する工程と、を有し、ガスを排気する工程では、複数の分離領域Ｄの間の処理領域であって、かつ回転テーブル２１よりも鉛直方向上側に設けられた排気口１３１ａ、１３１ｂ、１３７ａからガスを排気する。この場合でも、基板処理方法は、処理容器１１内に供給された処理ガスが、載置台２１１の下面側に回り込むことを抑制できる。

【0088】

今回開示された実施形態に係る基板処理装置および基板処理方法は、すべての点において例示であって制限的なものではない。実施形態は、添付の請求の範囲およびその主旨を逸脱することなく、様々な形態で変形および改良が可能である。上記複数の実施形態に記載された事項は、矛盾しない範囲で他の構成も取り得ることができ、また、矛盾しない範囲で組み合わせることができる。

【符号の説明】

【0089】

１ 成膜装置
１１ 処理容器
１２ａ 処理ガス供給部
１２ｂ 分離ガス供給部
１３ ガス排気部
１３１ａ、１３１ｂ、１３７ａ 排気口
２１ 回転テーブル
２１１ 載置台
Ｗ 基板

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】