特開 2023-34298 基板処理装置

(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】P2023034298

(43)【公開日】2023-03-13

(54)【発明の名称】基板処理装置

(51)【国際特許分類】

   C23C 16/455 20060101AFI20230306BHJP

   H01L 21/31 20060101ALI20230306BHJP

【ＦＩ】

C23C16/455

H01L21/31 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】14

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021140463

(22)【出願日】2021-08-30

(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】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】山口 達也

(72)【発明者】

【氏名】野沢 秀二

【テーマコード（参考）】

4K030

5F045

【Ｆターム（参考）】

4K030AA24

4K030EA04

4K030EA11

4K030GA02

4K030KA02

4K030KA12

4K030KA41

4K030LA02

5F045AA08

5F045AB39

5F045AC07

5F045AD01

5F045AE01

5F045BB02

5F045DP03

5F045DQ10

5F045EB06

5F045EE20

5F045EF05

5F045EF15

5F045EF20

5F045EH13

5F045EJ03

5F045EK07

(57)【要約】

【課題】基板に対する処理の均一性を向上させることができる。
【解決手段】基板処理装置は、処理容器と、ステージと、天板と、駆動部と、排気口と、制御装置とを備える。ステージは、処理容器内に設けられ、基板が載せられる。天板は、処理容器内におけるステージに対向する位置に設けられている。駆動部は、ステージを昇降させる。排気口は、処理容器の側壁に設けられており、処理容器内のガスを排気する。制御装置は、駆動部を制御し、ステージの周縁部と、処理容器内における周縁部に対向する位置に配置された対向部材との間の間隔を制御することにより、ステージと天板との間の処理空間と、排気口との間の空間のコンダクタンスを制御する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

処理容器と、
前記処理容器内に設けられ、基板が載せられるステージと、
前記処理容器内における前記ステージに対向する位置に設けられた天板と、
前記ステージを昇降させる駆動部と、
前記処理容器の側壁に設けられており、前記処理容器内のガスを排気する排気口と、
前記駆動部を制御し、前記ステージの周縁部と、前記処理容器内における前記周縁部に対向する位置に配置された対向部材との間の間隔を制御することにより、前記ステージと前記天板との間の処理空間と、前記排気口との間の空間のコンダクタンスを制御する制御装置と
を備える基板処理装置。

【請求項2】

前記周縁部は、
前記基板が載せられる前記ステージの領域を囲むように前記ステージの上面の周縁に環状に配置され、前記ステージから前記天板へ向かう方向に沿って突出する第１の突条を有し、
前記第１の突条の側面と、前記対向部材の側面との間には、予め定められた間隔の隙間が形成されており、
前記制御装置は、
前記駆動部を制御し、前記ステージから前記天板へ向かう方向に交差する方向から見た場合に前記第１の突条の側面と前記対向部材の側面とが重なる領域の大きさを制御することにより、前記ステージと前記天板との間の処理空間と、前記排気口との間の空間のコンダクタンスを制御する請求項１に記載の基板処理装置。

【請求項3】

前記対向部材の側面に対向する前記第１の突条の側面には、螺旋状の溝が形成されている請求項２に記載の基板処理装置。

【請求項4】

前記対向部材は、
前記天板から前記ステージへ向かう方向から見た場合に前記ステージの前記周縁部を囲むように前記天板の下面に環状に配置され、前記天板から前記ステージへ向かう方向に沿って突出する第２の突条を有し、
前記制御装置は、
前記駆動部を制御し、前記天板から前記ステージへ向かう方向に交差する方向から見た場合に前記第１の突条の側面と前記第２の突条の側面とが重なる領域の大きさを制御することにより、前記ステージと前記天板との間の処理空間と、前記排気口との間の空間のコンダクタンスを制御する請求項２または３に記載の基板処理装置。

【請求項5】

前記対向部材は、
前記天板から前記ステージへ向かう方向から見た場合に前記ステージの前記周縁部を囲むように前記天板の下面に環状に配置され、前記天板から前記ステージへ向かう方向に沿って突出する第２の突条を有し、
前記第２の突条の側面と、前記周縁部の側面との間には、予め定められた間隔の隙間が形成されており、
前記制御装置は、
前記駆動部を制御し、前記天板から前記ステージへ向かう方向に交差する方向から見た場合に前記第２の突条の側面と前記周縁部の側面とが重なる領域の大きさを制御することにより、前記ステージと前記天板との間の処理空間と、前記排気口との間の空間のコンダクタンスを制御する請求項１に記載の基板処理装置。

【請求項6】

前記周縁部の側面に対向する前記第２の突条の側面には、螺旋状の溝が形成されている請求項５に記載の基板処理装置。

【請求項7】

前記周縁部は、前記ステージの周縁に載せられた環状の部材であり、
前記周縁部の側壁には、前記ステージ側とは反対側に突出する第１の突出部が設けられており、
前記処理容器の内側の側壁には、前記処理容器の内側に突出する第２の突出部が設けられており、
前記制御装置は、
前記処理容器のクリーニングが行われる際に、前記駆動部により前記ステージを下降させ、前記第１の突出部を前記第２の突出部に載せることにより、前記ステージと前記周縁部とを離間させた後に、前記処理容器のクリーニングを実行する請求項１から６のいずれか一項に記載の基板処理装置。

【請求項8】

前記天板には、処理ガスを通過させる複数の吐出口が形成されている請求項１から７のいずれか一項に記載の基板処理装置。

【請求項9】

前記天板は、第１のモノマーを含む第１の処理ガスと、第２のモノマーを含む第２の処理ガスとを、それぞれ異なる前記吐出口から前記処理容器内に供給することにより、前記ステージ上に載せられた前記基板に、前記第１のモノマーおよび前記第２のモノマーの重合体の膜を形成する請求項８に記載の基板処理装置。

【請求項10】

前記第１のモノマーは、イソシアネートであり、
前記第２のモノマーは、アミンであり、
前記基板に形成される重合体には尿素結合が含まれる請求項９に記載の基板処理装置。

【請求項11】

前記第１のモノマーは、カルボン酸無水物であり、
前記第２のモノマーは、アミンであり、
前記基板に形成される重合体にはイミド結合が含まれる請求項９に記載の基板処理装置。

【請求項12】

前記第１のモノマーは、エポキシドであり、
前記第２のモノマーは、アミンであり、
前記基板に形成される重合体には２－アミノエタノール結合が含まれる請求項９に記載の基板処理装置。

【請求項13】

前記第１のモノマーは、イソシアネートであり、
前記第２のモノマーは、アルコールであり、
前記基板に形成される重合体にはウレタン結合が含まれる請求項９に記載の基板処理装置。

【請求項14】

前記第１のモノマーは、ハロゲン化アシルであり、
前記第２のモノマーは、アミンであり、
前記基板に形成される重合体にはアミド結合が含まれる請求項９に記載の基板処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示の種々の側面および実施形態は、基板処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

２種類のモノマーを含むガスを、被処理基板が収容された処理容器内に供給し、２種類のモノマーの重合反応により被処理基板に有機膜を成膜する技術が知られている。例えば、芳香族アルキル、脂環状、または脂肪族のジイソシアネートモノマーと、芳香族アルキル、脂環状、または脂肪族のジアミンモノマーとの真空蒸着重合反応により、被処理基板に重合膜を成膜する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】国際公開第２００８／１２９９２５号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本開示は、基板に対する処理の均一性を向上させることができる基板処理装置を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示の一側面は、基板処理装置であって、処理容器と、ステージと、天板と、駆動部と、排気口と、制御装置とを備える。ステージは、処理容器内に設けられ、基板が載せられる。天板は、処理容器内におけるステージに対向する位置に設けられている。駆動部は、ステージを昇降させる。排気口は、処理容器の側壁に設けられており、処理容器内のガスを排気する。制御装置は、駆動部を制御し、ステージの周縁部と、処理容器内における周縁部に対向する位置に配置された対向部材との間の間隔を制御することにより、ステージと天板との間の処理空間と、排気口との間の空間のコンダクタンスを制御する。

【発明の効果】

【0006】

本開示の種々の側面および実施形態によれば、基板に対する処理の均一性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】図１は、本開示の一実施形態における基板処理装置の一例を示す概略断面図である。

【図2】図２は、ステージの周縁付近の構造の一例を示す図である。

【図3】図３は、ステージの周縁付近の構造の他の例を示す図である。

【図4】図４は、ステージの周縁付近の構造の他の例を示す図である。

【図5】図５は、ステージの周縁付近の構造の他の例を示す図である。

【図6】図６は、ステージの周縁付近の寸法とコンダクタンスの関係の一例を示す図である。

【図7】図７は、ステージの周縁付近の構造の他の例を示す図である。

【図8】図８は、絶縁部材の構造の他の例を示す断面図である。

【図9】図９は、絶縁部材の構造の他の例を示す断面図である。

【図10】図１０は、絶縁部材の突出部の側面の構造の他の例を示す図である。

【図11】図１１は、ｘｙ平面に沿う方向において、絶縁部材の突出部と、カバー部材の突出部とが重なる領域の一例を示す図である。

【図12】図１２は、基板の周方向における排気量の偏りの一例を示す図である。

【図13】図１３は、ｘｙ平面に沿う方向において、絶縁部材の突出部と、カバー部材の突出部とが重なる領域の一例を示す図である。

【図14】図１４は、基板の周方向における排気量の偏りの一例を示す図である。

【図15】図１５は、ステージの周縁付近の構造の他の例を示す図である。

【図16】図１６は、クリーニングの際のステージおよびカバー部材の位置の一例を示す図である。

【図17】図１７は、絶縁部材の突出部と、カバー部材の突出部との位置関係の一例を示す図である。

【図18】図１８は、カバー部材の突出部の形状の他の例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下に、開示される基板処理装置の実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態により、開示される基板処理装置が限定されるものではない。

【0009】

ところで、処理容器内に供給されたガスが基板全体に均等に行き渡るようにすることは、基板の処理の均一性を高める重要な要素の一つである。そのため、基板が収容される処理容器の側壁に、基板の周囲を囲むようにスリット状の排気口を設け、その排気口から処理容器内のガスを排気することにより、処理容器内のガスが処理容器内で偏在しないようにガスを均等に排気する試みが行われる場合がある。

【0010】

しかし、排気口からのガスの排気量が多い場合には、排気ポンプに近い位置の排気口の方が、排気ポンプから遠い位置の排気口よりもガスの排気量が多くなり、ガスの均等排気が難しい。そのため、スリット状の排気口の開口を細くし、排気口のコンダクタンスを下げることにより、排気口からのガスの排気量を下げることが考えられる。しかし、製造誤差、組付け誤差、熱膨張等により、排気口の開口の大きさが設計値からずれる場合がある。排気口の開口の大きさが僅かに変化するだけで、排気口からのガスの排気量が大きく変化するため、排気口の開口の大きさを設計値通りの大きさにすることは難しい。

【0011】

そこで、本開示は、基板に対する処理の均一性を向上させることができる技術を提供する。

【0012】

［基板処理装置１０の構成］
図１は、本開示の一実施形態における基板処理装置１０の一例を示す概略断面図である。基板処理装置１０は、装置本体２００と、装置本体２００を制御する制御装置１００とを備える。装置本体２００は、処理容器２０９を有する。処理容器２０９は、下部容器２０１、排気ダクト２０２、支持構造体２１０、およびシャワーヘッド２３０を有する。

【0013】

下部容器２０１は、例えばアルミニウム等の金属により形成されている。排気ダクト２０２は、下部容器２０１の上部の周縁に設けられている。また、排気ダクト２０２の上には、環状の絶縁部材２０４が配置されている。シャワーヘッド２３０は、下部容器２０１の上方に設けられており、絶縁部材２０４に支持されている。シャワーヘッド２３０は、天板の一例である。下部容器２０１の略中央には、基板Ｗを載置する支持構造体２１０が設けられている。以下では、下部容器２０１、排気ダクト２０２、支持構造体２１０、およびシャワーヘッド２３０で囲まれた処理容器２０９内の空間を処理空間Ｓ_Pと定義する。

【0014】

下部容器２０１の側壁には、基板Ｗの搬入および搬出を行うための開口部２０５が形成されている。開口部２０５は、ゲートバルブＧによって開閉される。排気ダクト２０２は、縦断面が中空の角型形状であり、下部容器２０１の上部の周縁に沿って環状に延在している。排気ダクト２０２には、排気ダクト２０２の延在方向に沿ってスリット状の排気口２０３が形成されている。排気口２０３は、支持構造体２１０に載せられた基板Ｗの周縁に沿って、基板Ｗの領域の外側に配置され、処理空間Ｓ_P内のガスを排気する。

【0015】

排気ダクト２０２には、排気管２０６の一端が接続されている。排気管２０６の他端は、ＡＰＣ（Auto Pressure Controller）バルブ等の圧力調整バルブ２０７を介して真空ポンプ等を有する排気装置２０８に接続されている。圧力調整バルブ２０７は、制御装置１００によって制御され、処理空間Ｓ_P内の圧力を予め設定された圧力に制御する。

【0016】

排気ダクト２０２の側壁およびシャワーヘッド２３０の上面には図示しないヒータが設けられており、排気ダクト２０２およびシャワーヘッド２３０は、例えば２００℃以上の温度となるように加熱される。これにより、排気ダクト２０２およびシャワーヘッド２３０への反応副生成物（いわゆるデポ）の付着を抑制することができる。なお、排気管２０６、圧力調整バルブ２０７、および排気装置２０８においても、ヒータが設けられ、デポが付着しにくい温度に加熱されてもよい。

【0017】

支持構造体２１０は、ステージ２１１および支持部２１２を有する。ステージ２１１は、例えばアルミニウム等の金属により構成され、上面に基板Ｗが載せられる。シャワーヘッド２３０は、ステージ２１１に対応する位置に設けられている。基板Ｗが載せられるステージ２１１の領域の外側には、環状のカバー部材２１７が設けられている。支持部２１２は、例えばアルミニウム等の金属により筒状に構成され、ステージ２１１を下方から支持する。

【0018】

ステージ２１１には、ヒータ２１４が埋め込まれている。ヒータ２１４は、供給された電力に応じてステージ２１１上に載せられた基板Ｗを加熱する。ヒータ２１４に供給される電力は、制御装置１００によって制御される。

【0019】

また、ステージ２１１内には、冷媒が流通する流路２１５が形成されている。流路２１５には、配管２１６ａおよび配管２１６ｂを介して、図示しないチラーユニットが接続されている。チラーユニットによって予め定められた温度に調整された冷媒が配管２１６ａを介して流路２１５に供給され、流路２１５内を循環した冷媒が、配管２１６ｂを介してチラーユニットに戻される。流路２１５内を循環する冷媒によりステージ２１１が冷却される。チラーユニットは、制御装置１００によって制御される。

【0020】

支持部２１２は、下部容器２０１の底部に形成された開口部を貫通するように下部容器２０１内に配置されている。支持部２１２は、昇降機構２４０の駆動により上下に昇降する。基板Ｗが搬入される際には、昇降機構２４０の駆動により支持構造体２１０が下降し、ゲートバルブＧが開けられる。そして、開口部２０５を介して基板Ｗが下部容器２０１内に搬入され、ステージ２１１上に載せられる。そして、ゲートバルブＧが閉じられ、昇降機構２４０の駆動により支持構造体２１０が上昇し、基板Ｗへの成膜処理が実行される。また、基板Ｗが搬出される際には、昇降機構２４０の駆動により支持構造体２１０が下降し、ゲートバルブＧが開けられる。そして、開口部２０５を介してステージ２１１上から基板Ｗが搬出される。

【0021】

シャワーヘッド２３０は、拡散室２３１ａおよび拡散室２３１ｂを有する。拡散室２３１ａおよび拡散室２３１ｂは互いに連通していない。拡散室２３１ａおよび拡散室２３１ｂには、ガス供給部２２０が接続されている。具体的には、拡散室２３１ａには、配管２２５ａを介して、バルブ２２４ａ、ＭＦＣ（Mass Flow Controller）２２３ａ、気化器２２２ａ、および原料供給源２２１ａが接続されている。原料供給源２２１ａは、第１のモノマーの一例であるイソシアネートの供給源である。気化器２２２ａは、原料供給源２２１ａから供給されたイソシアネートの液体を気化させる。ＭＦＣ２２３ａは、気化器２２２ａによって気化されたイソシアネートの蒸気の流量を制御する。バルブ２２４ａは、イソシアネートの蒸気の配管２２５ａへの供給および供給停止を制御する。

【0022】

拡散室２３１ｂには、配管２２５ｂを介して、バルブ２２４ｂ、ＭＦＣ２２３ｂ、気化器２２２ｂ、および原料供給源２２１ｂが接続されている。原料供給源２２１ｂは、第２のモノマーの一例であるアミンの供給源である。気化器２２２ｂは、原料供給源２２１ｂから供給されたアミンの液体を気化させる。ＭＦＣ２２３ｂは、気化器２２２ｂによって気化されたアミンの蒸気の流量を制御する。バルブ２２４ｂは、アミンの蒸気の配管２２５ｂへの供給および供給停止を制御する。

【0023】

また、シャワーヘッド２３０には、配管２２５ａおよび配管２２５ｂを介して、バルブ２２４ｃ、ＭＦＣ２２３ｃ、およびクリーニングガス供給源２２１ｃが接続されている。クリーニングガス供給源２２１ｃは、例えば酸素原子またはフッ素原子を含む分子を含有するクリーニングガスの供給源である。ＭＦＣ２２３ｃは、クリーニングガス供給源２２１ｃから供給されたクリーニングガスの流量を制御する。バルブ２２４ｃは、クリーニングガスの配管２２５ａおよび配管２２５ｂへの供給および供給停止を制御する。

【0024】

拡散室２３１ａは、複数の吐出口２３２ａを介して処理空間Ｓ_Pと連通しており、拡散室２３１ｂは、複数の吐出口２３２ｂを介して処理空間Ｓ_Pと連通している。配管２２５ａを介して拡散室２３１ａ内に供給されたイソシアネートの蒸気およびクリーニングガスは、拡散室２３１ａ内を拡散し、吐出口２３２ａを介して処理空間Ｓ_P内にシャワー状に吐出される。また、配管２２５ｂを介して拡散室２３１ｂ内に供給されたアミンの蒸気よびクリーニングガスは、拡散室２３１ｂ内を拡散し、吐出口２３２ｂを介して処理空間Ｓ_P内にシャワー状に吐出される。イソシアネートおよびアミンの蒸気は、吐出口２３２ａおよび吐出口２３２ｂを介して処理空間Ｓ_P内に吐出された後、処理空間Ｓ_P内において混合され、ステージ２１１に載せられた基板Ｗの表面に尿素結合を有する重合体の膜を形成する。

【0025】

例えば、第１のモノマーとしてジイソシアネート、第２のモノマーとしてジアミン（例えば、第１級アミン）を用いることで、直鎖のポリ尿素を生成させることができる。ジイソシアネートおよびジアミンの組み合わせは、例えば、４，４’－ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）および１，１２－ジアミノドデカン（ＤＡＤ）の組み合わせである。ジイソシアネートおよびジアミンの組み合わせは、例えば、１，３－ビス(イソシアネートメチル)シクロヘキサン（Ｈ６ＸＤＩ）および１，１２－ジアミノドデカン（ＤＡＤ）の組み合わせである。ジイソシアネートおよびジアミンの組み合わせは、例えば、１，３－ビス(イソシアネートメチル)シクロヘキサン（Ｈ６ＸＤＩ）および１，３－ビス（アミノメチル）シクロヘキサン（Ｈ６ＸＤＡ）の組み合わせである。ジイソシアネートおよびジアミンの組み合わせは、例えば、１，３－ビス(イソシアネートメチル)シクロヘキサン（Ｈ６ＸＤＩ）およびヘキサメチレンジアミン（ＨＭＤＡ）の組み合わせである。ジイソシアネートおよびジアミンの組み合わせは、例えば、ｍ－キシリレンジイソシアネート（ＸＤＩ）およびｍ－キシリレンジアミン（ＸＤＡ）の組み合わせである。ジイソシアネートおよびジアミンの組み合わせは、例えば、ｍ－キシリレンジイソシアネート（ＸＤＩ）およびベンジルアミン（ＢＡ）の組み合わせである。

【0026】

例えば、第１のモノマーとしてジイソシアネート、第２のモノマーとしてトリアミン（例えば、第１級アミン）またはテトラアミン（例えば、第２級アミン）を用いることで、架橋性ポリ尿素を生成させることができる。また、第１のモノマーとしてモノイソシアネート、第２のモノマーとしてジアミン（例えば、第１級アミン）を用いることで、尿素結合を有するトリマーを生成させることができる。また、第１のモノマーとしてモノイソシアネート、第２のモノマーとしてモノアミン（例えば、第１級アミン）を用いることで、尿素結合を有するダイマーを生成させることができる。

【0027】

シャワーヘッド２３０には、整合器２６１を介して、プラズマ発生用のＲＦ（Radio Frequency）電力を供給するＲＦ電源２６０が接続されている。シャワーヘッド２３０は、ステージ２１１に対してカソード電極として機能する。処理空間Ｓ_P内のクリーニングにおいて、シャワーヘッド２３０を介してガス供給部２２０から処理空間Ｓ_P内にクリーニングガスが供給され、整合器２６１を介してＲＦ電源２６０から処理空間Ｓ_P内にＲＦ電力が供給される。これにより、処理空間Ｓ_P内においてクリーニングガスがプラズマ化され、プラズマに含まれる活性種により、処理空間Ｓ_P内のクリーニングが行われる。

【0028】

制御装置１００は、メモリ、プロセッサ、および入出力インターフェイスを備える。メモリには、制御プログラムおよび処理レシピ等が格納される。プロセッサは、制御プログラムをメモリから読み出して実行し、メモリに格納されたレシピ等に基づいて、入出力インターフェイスを介して装置本体２００の各部を制御する。

【0029】

［ステージ２１１の周縁付近の構造］
図２は、ステージ２１１の周縁付近の構造の一例を示す図である。基板Ｗが載せられるステージ２１１の領域の外側には、環状のカバー部材２１７が設けられている。本実施形態において、カバー部材２１７は、ステージ２１１の周縁から、ステージ２１１からシャワーヘッド２３０へ向かう方向に突出している。昇降機構２４０の駆動によりステージ２１１が上昇すると、カバー部材２１７の上面Ｂの距離Ｌ₁の範囲において、カバー部材２１７の上面Ｂと絶縁部材２０４の下面Ａとの間の距離ｈ₁が小さくなる。これにより、処理空間Ｓ_Pと排気口２０３との間のコンダクタンスが小さくなる。本実施形態において、基板Ｗの成膜処理の際、距離Ｌ₁は例えば２０ｍｍであり、距離ｈ₁は例えば１０ｍｍに設定される。

【0030】

ここで、排気口２０３の開口の幅を調整することにより、排気口２０３からのガスの排気量を調整するとすれば、製造誤差、組付け誤差、熱膨張等により、排気口２０３の開口の大きさが設計値からずれる場合がある。排気口２０３の開口の大きさが僅かに変化するだけで、排気口２０３からのガスの排気量が大きく変化する場合がある。そのため、排気口２０３の開口の大きさを設計値通りの大きさに精度よく調整することは難しい。

【0031】

これに対し、本実施形態では、昇降機構２４０の駆動によりカバー部材２１７の上面Ｂと絶縁部材２０４の下面Ａとの間のコンダクタンスを精度よく調整することができる。これにより、排気口２０３からのガスの排気量を低く抑えることができ、基板Ｗの周方向において、ガスの排気量の偏りを抑制することができる。

【0032】

また、排気口２０３の開口の幅が固定的に調整されてしまうと、処理容器２０９内のガスの入れ替え時等において、ガスの排気量を多くすることが難しい。これにより、処理容器２０９内のガスの入れ替えに時間がかかり、処理のスループットの向上が難しくなる。これに対し、本実施形態では、昇降機構２４０の駆動によりステージ２１１を下降させることで、カバー部材２１７の上面Ｂと絶縁部材２０４の下面Ａとの間のコンダクタンスを容易に大きくすることができる。これにより、処理容器２０９内のガスの入れ替えに要する時間を削減することができ、処理のスループットを向上させることができる。

【0033】

なお、本実施形態において、カバー部材２１７とステージ２１１とは別々の部材として構成されるが、他の形態として、カバー部材２１７は、ステージ２１１の一部として、ステージ２１１と一体に構成されてもよい。カバー部材２１７は、周縁部の一例である。絶縁部材２０４は、対向部材の一例である。

【0034】

以上、一実施形態について説明した。上記したように、本実施形態における基板処理装置１０は、処理容器２０９と、ステージ２１１と、シャワーヘッド２３０と、昇降機構２４０と、排気口２０３と、制御装置１００とを備える。ステージ２１１は、処理容器２０９内に設けられ、基板Ｗが載せられる。シャワーヘッド２３０は、処理容器２０９内におけるステージ２１１に対向する位置に設けられている。昇降機構２４０は、ステージを昇降させる。排気口２０３は、処理容器２０９の側壁に設けられており、処理容器２０９内のガスを排気する。制御装置１００は、昇降機構２４０を制御し、ステージ２１１のカバー部材２１７と、処理容器２０９内におけるカバー部材２１７に対向する位置に配置された絶縁部材２０４との間の間隔を制御する。これにより、制御装置１００は、ステージ２１１とシャワーヘッド２３０との間の処理空間Ｓ_Pと、排気口２０３との間の空間のコンダクタンスを制御する。これにより、基板Ｗに対する処理の均一性を向上させることができる。

【0035】

また、上記した実施形態において、シャワーヘッド２３０には、処理ガスを通過させる複数の吐出口２３２ａおよび２３２ｂが形成されている。これにより、処理容器２０９内において処理ガスの分布の偏りを抑制することができる。

【0036】

また、上記した実施形態において、シャワーヘッド２３０は、第１のモノマーを含む第１の処理ガスと、第２のモノマーを含む第２の処理ガスとを、それぞれ異なる吐出口２３２ａおよび２３２ｂから処理容器２０９内に供給することにより、ステージ２１１上に載せられた基板Ｗに、第１のモノマーおよび第２のモノマーの重合体の膜を形成する。また、第１のモノマーは例えばイソシアネートであり、第２のモノマーは例えばアミンであり、基板Ｗに形成される重合体には尿素結合が含まれる。基板Ｗに形成される重合体の膜厚は、基板Ｗ上における第１のモノマーのガスおよび第２のモノマーのガスの分布の影響を受ける。本実施形態では、第１のモノマーのガスおよび第２のモノマーのガスの分布の偏りが抑制されるため、膜質および膜厚の偏りがより少ない尿素結合を有する重合体の膜を形成することができる。

【0037】

［その他］
なお、本願に開示された技術は、上記した実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で数々の変形が可能である。

【0038】

例えば、図２の例では、ステージ２１１の周縁に、ステージ２１１からシャワーヘッド２３０へ向かう方向に突出するカバー部材２１７が設けられているが、開示の技術はこれに限られない。例えば図３に示されるように、ステージ２１１の周縁に対向する部分の絶縁部材２０４（図３の突条部２０４ａ）が、シャワーヘッド２３０からステージ２１１へ向かう方向に環状に突出していてもよい。図３の例では、ステージ２１１の周縁にカバー部材２１７は設けられていない。このような構成においても、昇降機構２４０の駆動により、処理空間Ｓ_Pと排気口２０３との間のコンダクタンスを調整することができる。

【0039】

あるいは、例えば図４に示されるように、ステージ２１１の周縁にカバー部材２１７が設けられると共に、カバー部材２１７に対向する部分の絶縁部材２０４（図４の突条部２０４ａ）が、カバー部材２１７へ向かう方向に環状に突出していてもよい。このような構成においても、昇降機構２４０の駆動により、処理空間Ｓ_Pと排気口２０３との間のコンダクタンスを調整することができる。

【0040】

また、例えば図５に示されるように、絶縁部材２０４の下面Ａには、シャワーヘッド２３０からステージ２１１へ向かう方向に環状に突出する突条部２０４ａが設けられていてもよい。突条部２０４ａは、第２の突条の一例である。突条部２０４ａは、図５のｚ方向において、突条部２０４ａの側面Ｄとカバー部材２１７の側面Ｃとの間が予め定められた距離ｈ₂となる位置に設けられている。そして、昇降機構２４０の駆動により、図５のｘｙ平面に沿う方向から見た場合に、突条部２０４ａの側面Ｄとカバー部材２１７の側面Ｃとが重なる領域の大きさが制御される。突条部２０４ａの側面Ｄとカバー部材２１７の側面Ｃとが重なる領域におけるｚ方向の距離をＬ₂と定義する。本実施形態において、基板Ｗの成膜処理において、距離ｈ₂は例えば２ｍｍであり、距離Ｌ₂は例えば５ｍｍ～５０ｍｍである。

【0041】

昇降機構２４０の駆動により、突条部２０４ａの側面Ｄとカバー部材２１７の側面Ｃとが重なる領域を大きくすると、突条部２０４ａの側面Ｄとカバー部材２１７の側面Ｃとの間の空間のコンダクタンスが小さくなる。一方、昇降機構２４０の駆動により、突条部２０４ａの側面Ｄとカバー部材２１７の側面Ｃとが重なる領域を小さくすると、突条部２０４ａの側面Ｄとカバー部材２１７の側面Ｃとの間の空間のコンダクタンスが大きくなる。そのため、このような構成においても、昇降機構２４０の駆動により、処理空間Ｓ_Pと排気口２０３との間のコンダクタンスを調整することができる。

【0042】

図６は、ステージ２１１の周縁付近の寸法とコンダクタンスの関係の一例を示す図である。図６では、図５に例示された構成において、距離Ｌ₂は距離Ｌ₁より長く、距離ｈ₁は距離ｈ₂の２倍以上長いことを前提としている。また、図６において「無し」とは、突条部２０４ａが設けられていない場合を表している。図６の縦軸は、下記の式（１）により算出された値である。

【数1】

上記した（１）式において、Ｃはコンダクタンス、μは流体粘度、Ｐは圧力、ｂは定数である。

【0043】

図６を参照すると、距離Ｌ₂が１０ｍｍ以上の範囲では、いずれの距離ｈ₂においても、距離Ｌ₂の増加に伴ってＣμ／Ｐの値がほぼ線形に増加している。一方、距離Ｌ₂が１０ｍｍ未満の範囲では、突条部２０４ａが設けられていない方が、突条部２０４ａが設けられている方よりも、Ｃμ／Ｐの値の変化が大きくなっている。つまり、距離Ｌ₂が１０ｍｍ未満の範囲では、カバー部材２１７の上面Ｂと絶縁部材２０４の下面Ａとの間のコンダクタンスの影響が大きくなり、カバー部材２１７の側面Ｃと突条部２０４ａの側面Ｄとの間のコンダクタンスの変化の影響が小さくなっている。従って、距離Ｌ₂が１０ｍｍ以上の範囲において、昇降機構２４０の駆動により、距離Ｌ₂および距離ｈ₂を制御することで、処理空間Ｓ_Pと排気口２０３との間のコンダクタンスをより精度よく調整することができる。

【0044】

また、図５では、昇降機構２４０の駆動により、突条部２０４ａの側面Ｄとカバー部材２１７の側面Ｃとが重なる領域の大きさが制御されるが、開示の技術はこれに限られない。例えば図７に示されるように、カバー部材２１７には、ステージ２１１からシャワーヘッド２３０へ向かう方向に環状に突出する突条部２１７ａが設けられてもよい。突条部２１７ａは、第１の突条の一例である。また、絶縁部材２０４の下面には、シャワーヘッド２３０からステージ２１１へ向かう方向に環状に突出する突条部２０４ａが設けられていてもよい。そして、昇降機構２４０の駆動により、図７のｘｙ平面に沿う方向から見た場合に、突条部２０４ａの側面と突条部２１７ａの側面とが重なる領域の大きさが制御される。このような構成においても、処理空間Ｓ_Pと排気口２０３との間のコンダクタンスを調整することができる。

【0045】

また、図７の例では、突条部２０４ａの側面とカバー部材２１７の側面とが重なる領域の大きさが制御されるが、例えば図８に示されるように、シャワーヘッド２３０の側面とカバー部材２１７の側面とが重なる領域の大きさが制御されてもよい。このような構成においても、処理空間Ｓ_Pと排気口２０３との間のコンダクタンスを調整することができる。

【0046】

また、図５の例において、カバー部材２１７側の突条部２０４ａの側面は平坦であるが、開示の技術はこれに限られない。他の例として、カバー部材２１７側の突条部２０４ａの側面には、例えば図９に示されるように、螺旋状の溝２０４ｂが形成されていてもよい。カバー部材２１７側の突条部２０４ａの側面に沿う方向において突条部２０４ａの側面を展開すると、例えば図１０のようになる。

【0047】

そして、昇降機構２４０の駆動によりカバー部材２１７が上昇し、例えば図１１に示されるように、カバー部材２１７と突条部２０４ａとの重なりのｚ方向における範囲がＲ₁となった場合を考える。この場合、カバー部材２１７の上端におけるｘｙ平面に沿う方向の断面（図１１におけるＡ－Ａ断面）において、溝２０４ｂの範囲はＲ₂である。カバー部材２１７と突条部２０４ａとが重なっている場合、処理空間Ｓ_P内のガスは、カバー部材２１７の側面と突条部２０４ａの側面との間の隙間に加えて、カバー部材２１７の上端における範囲Ｒ₂の溝２０４ｂからも排気される。

【0048】

従って、基板Ｗの周方向において、例えば図１２に示されるように、範囲Ｒ₂の溝２０４ｂの部分の排気量が多くなる。図１２には、図１１のＡ－Ａ断面が示されている。また、図１２では、排気量の大きさが矢印の太さで表されている。

【0049】

また、昇降機構２４０の駆動によりカバー部材２１７がさらに上昇し、例えば図１３に示されるように、カバー部材２１７と突条部２０４ａとの重なりのｚ方向における範囲がＲ₃となった場合を考える。この場合、カバー部材２１７の上端におけるｘｙ平面に沿う方向の断面（図１３におけるＡ－Ａ断面）において、溝２０４ｂの範囲はＲ₄である。従って、基板Ｗの周方向において、例えば図１４に示されるように、範囲Ｒ₄の溝２０４ｂの部分の排気量が多くなる。図１４には、図１３のＡ－Ａ断面が示されている。また、図１４では、排気量の大きさが矢印の太さで表されている。

【0050】

このように、カバー部材２１７側の突条部２０４ａの側面に、螺旋状の溝２０４ｂが形成されることにより、処理空間Ｓ_Pと排気口２０３との間のコンダクタンスだけでなく、基板Ｗの周方向における排気量を調整することができる。排気量が少ない場所の排気量を増やし、排気量が多い場所の排気量を減らすように、基板Ｗの周方向における排気量を調整することにより、基板Ｗの周方向における排気量の偏りを抑制することができる。

【0051】

なお、図９～図１４の例では、図５に例示された構成において、カバー部材２１７側の突条部２０４ａの側面に螺旋状の２０４ｂが形成されるが、図７に例示された構成において、突条部２０４ａ側の突条部２１７ａの側面に螺旋状の溝２０４ｂが形成されてもよい。また、図８に例示された構成において、シャワーヘッド２３０側の突条部２１７ａの側面に螺旋状の２０４ｂが形成されてもよい。また、図５に例示された構成において、突条部２０４ａ側のカバー部材２１７の側面に螺旋状の溝２０４ｂが形成されてもよい。また、図７に例示された構成において、突条部２１７ａ側の突条部２０４ａの側面に螺旋状の溝２０４ｂが形成されてもよい。また、図８に例示された構成において、突条部２１７ａ側のシャワーヘッド２３０の側面に螺旋状の溝２０４ｂが形成されてもよい。

【0052】

また、図２に例示されたカバー部材２１７の側面には、例えば図１５に示されるように、ステージ２１１側とは反対側に突出する突出部２１７ｂが設けられ、下部容器２０１の内側の側面には、処理容器２０９の内側に突出する突出部２０１ａが設けられてもよい。突出部２１７ｂは第１の突出部の一例であり、突出部２０１ａは第２の突出部の一例である。制御装置１００は、処理容器２０９のクリーニングが行われる際に、昇降機構２４０によりステージ２１１を下降させ、突出部２１７ｂを突出部２０１ａに載せる。これにより、例えば図１６に示されるように、ステージ２１１とカバー部材２１７とを離間させた後に、処理容器２０９のクリーニングを実行する。これにより、基板Ｗの成膜の際にカバー部材２１７とステージ２１１との間に入り込んだ反応副生成物（いわゆるデポ）をクリーニングにより効率よく除去することができる。

【0053】

また、図７に例示されたカバー部材２１７において、例えば図１７（ａ）に示されるように、カバー部材２１７の中心Ｏ’と、突条部２０４ａの中心Ｏとを一致させると、突条部２０４ａと突条部２１７ａとの間の幅がほぼ均等になる。これにより、基板Ｗの周方向において、排気量をほぼ均等にすることができる。

【0054】

一方、例えば図１７（ｂ）に示されるように、カバー部材２１７の中心Ｏ’と、突条部２０４ａの中心Ｏとが意図的に一致しないようにカバー部材２１７をステージ２１１に配置すると、突条部２０４ａと突条部２１７ａとの間の幅が不均一になる。これにより、基板Ｗの周方向において、突条部２０４ａと突条部２１７ａとの間の幅が比較的広い部分と、比較的狭い部分とが発生する。カバー部材２１７の中心Ｏ’が突条部２０４ａの中心Ｏからずれるようにカバー部材２１７をステージ２１１に配置することにより、例えば図１７（ｂ）に示されるように、基板Ｗの周方向において、排気量の偏りを意図的に発生させることができる。ステージ２１１に対するカバー部材２１７の位置は、例えばカバー部材２１７を搬送する搬送ロボット等によりカバー部材２１７がステージ２１１上に載せられる際に調整することができる。これにより、排気量が少ない場所の排気量を増やし、排気量が多い場所の排気量を減らすように、基板Ｗの周方向における排気量を調整することができ、基板Ｗの周方向における排気量の偏りを抑制することができる。

【0055】

また、図７に例示されたカバー部材２１７における突条部２１７ａの高さはほぼ一定であるが、開示の技術はこれに限られない。突条部２１７ａは、例えば図１８に示されるように、周方向の位置に応じて異なる高さであってもよい。例えば、排気量を増やしたい方向における突条部２１７ａの高さが低く、排気量を減らしたい方向における突条部２１７ａの高さが高くなるような向きでカバー部材２１７をステージ２１１に配置する。これにより、基板Ｗの周方向において、排気量の偏りを意図的に発生させることができる。ステージ２１１に対するカバー部材２１７の向きは、例えばカバー部材２１７を搬送する搬送ロボット等によりカバー部材２１７がステージ２１１上に載せられる際に調整される。これにより、排気量が少ない場所の排気量を増やし、排気量が多い場所の排気量を減らすように、基板Ｗの周方向における排気量を調整することができ、基板Ｗの周方向における排気量の偏りを抑制することができる。

【0056】

また、図９～図１４の例示された構成と、図１７に例示された構成と、図１８に例示された構成とは、組み合わせて用いられてもよい。

【0057】

また、上記した実施形態では、第１のモノマーとしてイソシアネート、第２のモノマーとしてアミンを用いて、基板Ｗの表面に尿素結合（－ＮＨ－ＣＯ－ＮＨ－）を有する重合体の膜が形成されたが、開示の技術はこれに限られない。例えば、第１のモノマーとしてエポキシド、第２のモノマーとしてアミンを用いて、基板Ｗの表面に２－アミノエタノール結合（－ＮＨ－ＣＨ２－ＣＨ（ＯＨ）－）を有する重合体の膜が形成されてもよい。あるいは、第１のモノマーとしてイソシアネート、第２のモノマーとしてアルコールを用いて、基板Ｗの表面にウレタン結合（－ＮＨ－ＣＯ－Ｏ－）を有する重合体の膜が形成されてもよい。あるいは、第１のモノマーとしてハロゲン化アシル、第２のモノマーとしてアミンを用いて、基板Ｗの表面にアミド結合（－ＮＨ－ＣＯ－）を有する重合体の膜が形成されてもよい。あるいは、第１のモノマーとしてカルボン酸無水物、第２のモノマーとしてアミンを用いて、基板Ｗの表面にイミド結合（－ＣＯ－Ｎ（－）－ＣＯ－）を有する重合体の膜が形成されてもよい。

【0058】

基板Ｗの表面にイミド結合を有する重合体の膜が形成される場合、第１のモノマーとしては、例えばピロメリト酸二無水物（ＰＭＤＡ）、第２のモノマーとしては、例えば４，４’－オキシジアニリン（４４ＯＤＡ）、または、ヘキサメチレンジアミン（ＨＭＤＡ）を用いることができる。

【0059】

また、上記した実施形態では、基板処理装置１０として、成膜を行う装置を例に説明したが、開示の技術はこれに限られない。処理容器２０９内のガスの分布が基板Ｗに対する処理の品質に影響を及ぼす装置であれば、成膜を行う装置以外に、エッチングを行う装置や、基板Ｗの改質を行う装置等にも開示の技術を適用することができる。

【0060】

なお、今回開示された実施形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。実に、上記した実施形態は多様な形態で具現され得る。また、上記の実施形態は、添付の特許請求の範囲およびその趣旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。

【符号の説明】

【0061】

Ｇ ゲートバルブ
Ｗ 基板
１０ 基板処理装置
１００ 制御装置
２００ 装置本体
２０１ 下部容器
２０１ａ 突出部
２０２ 排気ダクト
２０３ 排気口
２０４ 絶縁部材
２０４ａ 突条部
２０４ｂ 溝
２０５ 開口部
２０６ 排気管
２０７ 圧力調整バルブ
２０８ 排気装置
２０９ 処理容器
２１０ 支持構造体
２１１ ステージ
２１２ 支持部
２１４ ヒータ
２１５ 流路
２１６ 配管
２１７ カバー部材
２１７ａ 突条部
２１７ｂ 突出部
２２０ ガス供給部
２２１ａ 原料供給源
２２１ｂ 原料供給源
２２１ｃ クリーニングガス供給源
２２２ 気化器
２２３ ＭＦＣ
２２４ バルブ
２２５ 配管
２３０ シャワーヘッド
２３１ 拡散室
２３２ 吐出口
２４０ 昇降機構
２６０ ＲＦ電源
２６１ 整合器

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】