特開 2024-124005 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】P2024124005

(43)【公開日】2024-09-12

(54)【発明の名称】基板処理装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/31 20060101AFI20240905BHJP

   C23C 16/44 20060101ALI20240905BHJP

【ＦＩ】

H01L21/31 B

C23C16/44 E

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023031872

(22)【出願日】2023-03-02

(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】高橋 真実

(72)【発明者】

【氏名】門部 雅人

(72)【発明者】

【氏名】山口 達也

【テーマコード（参考）】

4K030

5F045

【Ｆターム（参考）】

4K030EA05

4K030EA06

4K030EA11

4K030KA04

5F045AA15

5F045DP19

5F045DP28

5F045DQ05

5F045EC07

5F045EE01

5F045EE07

5F045EE19

5F045EF03

5F045EF09

5F045EF20

5F045EG01

5F045EK06

5F045EM10

5F045GB05

(57)【要約】

【課題】処理容器内に供給するガスを調整可能な基板処理装置を提供する。
【解決手段】基板を保持する基板保持具を収容可能な処理容器本体と、前記処理容器本体の側壁に設けられたガス供給室と、前記ガス供給室から水平方向に延びる供給側配管と、前記ガス供給室及び前記供給側配管にわたって配置される着脱可能なインジェクタと、を備える、基板処理装置。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板を保持する基板保持具を収容可能な処理容器本体と、
前記処理容器本体の側壁に設けられたガス供給室と、
前記ガス供給室から水平方向に延びる供給側配管と、
前記ガス供給室及び前記供給側配管にわたって配置される着脱可能なインジェクタと、を備える、
基板処理装置。

【請求項2】

前記処理容器本体を収容する加熱機構をさらに有し、
前記供給側配管は、前記加熱機構の側面を貫通する、
請求項１に記載の基板処理装置。

【請求項3】

前記供給側配管は、前記処理容器本体の軸方向に複数設けられる、
請求項１に記載の基板処理装置。

【請求項4】

前記処理容器本体の軸方向に複数設けられた前記供給側配管に対応してそれぞれ配置される前記インジェクタには、同種のガスが供給される、
請求項３に記載の基板処理装置。

【請求項5】

前記供給側配管は、前記処理容器本体の周方向に複数設けられる、
請求項１に記載の基板処理装置。

【請求項6】

前記処理容器本体の周方向に複数設けられた前記供給側配管に対応してそれぞれ配置される前記インジェクタには、異なるガスが供給される、
請求項５に記載の基板処理装置。

【請求項7】

前記供給側配管を加熱するガスインジェクタヒータを有する、
請求項６に記載の基板処理装置。

【請求項8】

前記インジェクタは、
複数のガス吐出孔を有する吐出部と、
前記吐出部と連通し、前記供給側配管内に配置される搬送部と、を有する、
請求項１に記載の基板処理装置。

【請求項9】

前記搬送部は、ストレート形状の管で形成される、
請求項８に記載の基板処理装置。

【請求項10】

前記搬送部は、スパイラル形状の管で形成される、
請求項８に記載の基板処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、基板処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、反応管と、反応管を下方側から支持するフランジ部と、フランジ部から反応管の内部に挿入され反応管内を高さ方向に延びるガスインジェクターと、フランジ部に形成された排気ポートと、を有する縦型の成膜装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１２－１６９３０７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

一の側面では、本開示は、処理容器内に供給するガスを調整可能な基板処理装置を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上記課題を解決するために、一の態様によれば、基板を保持する基板保持具を収容可能な処理容器本体と、前記処理容器本体の側壁に設けられたガス供給室と、前記ガス供給室から水平方向に延びる供給側配管と、前記ガス供給室及び前記供給側配管にわたって配置される着脱可能なインジェクタと、を備える、基板処理装置が提供される。

【発明の効果】

【0006】

一の側面によれば、処理容器内に供給するガスを調整可能な基板処理装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】第１実施形態に係る基板処理装置の一例を示す縦断面図。

【図2】第１実施形態に係る基板処理装置の一例を示す水平断面図。

【図3】インジェクタの一例を示す斜視図。

【図4】インジェクタの他の一例を示す斜視図。

【図5】配管とガスインジェクタヒータの配置の一例を示す斜視図。

【図6】加熱機構の構造の一例を示す斜視図。

【図7】第２実施形態に係る基板処理装置の一例を示す縦断面図。

【図8】第２実施形態に係る基板処理装置の一例を示す水平断面図。

【図9】エジェクタの一例を示す斜視図。

【図10】シール構造の一例を示す断面図。

【図11】第３実施形態に係る基板処理装置の一例を示す縦断面図。

【図12】第３実施形態に係る基板処理装置の一例を示す水平断面図。

【発明を実施するための形態】

【0008】

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。

【0009】

〔第１実施形態に係る基板処理装置１００Ａ〕
第１実施形態に係る基板処理装置１００Ａについて、図１及び図２を用いて説明する。図１は、第１実施形態に係る基板処理装置１００Ａの一例を示す縦断面図である。図２は、第１実施形態に係る基板処理装置１００Ａの一例を示す水平断面図である。ここで、基板処理装置１００Ａは、例えば、２種類以上の処理ガスを交互に供給してＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）法により、半導体ウエハ等の基板Ｗに膜を形成する成膜装置である。

【0010】

基板処理装置１００Ａは、下端が開口された有天井の円筒体状の処理容器（反応管）１０を有する。処理容器１０の全体は、例えば石英により形成されている。

【0011】

処理容器１０の下端の開口には、円筒体状に成形された金属製のフランジ部２０がＯリング等のシール部材（図示せず）を介して気密に接続されている。また、フランジ部２０は、処理容器１０の下端を支持する。

【0012】

フランジ部２０の下方から多数枚（例えば２５～１５０枚）の基板Ｗを多段に載置したウエハボート（基板保持具）３０が処理容器１０内に挿入される。このように処理容器１０内には、上下方向に沿って間隔を有して多数枚の基板Ｗが略水平に収容される。ウエハボート３０は、例えば石英により形成されている。ウエハボート３０は、３本のロッド３１を有し（図１では２本を図示する。）、ロッド３１に形成された溝（図示せず）により多数枚の基板Ｗが支持される。

【0013】

フランジ部２０の下方側には、フランジ部２０の下端の開口を開閉する金属製の蓋体３２が設けられている。この蓋体３２は、図示しないボートエレベータなどの昇降機構（図示せず）により、ウエハボート３０と共に昇降自在に構成されている。蓋体３２の周辺部とフランジ部２０の下端との間には、処理容器１０内の気密性を保持するためのシール部材（図示せず）が設けられている。

【0014】

ウエハボート３０と蓋体３２との間には、石英により形成された断熱体３３が設けられている。回転機構３４は、回転軸３５を介してウエハボート３０及び断熱体３３を鉛直軸周りに回転させる。回転軸３５は、蓋体３２を気密に貫通し、回転機構３４と断熱体３３
とを接続する。

【0015】

このように、ウエハボート３０と蓋体３２とは、昇降機構によって一体として昇降し、処理容器１０内に対して挿脱される。また、ウエハボート３０は、回転機構３４によって鉛直軸周りに回転される。ウエハボート３０を回転させることなく基板Ｗの処理を行うようにしてもよい。

【0016】

処理容器１０の周囲には、円筒体状の加熱機構４０が設けられている。処理容器１０、フランジ部２０及び加熱機構４０は、水平方向に伸びるベースプレート４３によって支持される。加熱機構４０は、下端が開口された有天井の円筒体状の断熱部材４１と、断熱部材４１の内周面に配置されたヒータ４２と、を有する。加熱機構４０は、ヒータ４２からの輻射熱及び熱対流によって処理容器１０を加熱する。加熱機構４０は、処理容器１０の温度が所望の温度となるように制御する。これにより、処理容器１０内の基板Ｗは、処理容器１０の壁面からの輻射熱等で加熱される。即ち、加熱機構４０は、処理容器１０及び基板Ｗを所望の温度に加熱する。

【0017】

また、基板処理装置１００Ａは、処理容器１０内へガスを供給するガス供給部５０Ａと、処理容器１０内からガスを排気するガス排気部６０Ａを有する。

【0018】

ここで、処理容器１０は、有天井の円筒体状の処理容器本体１１と、ガス供給室１２と、配管（供給側配管）１３と、フランジ１４と、を有する。

【0019】

処理容器本体１１は、有天井の円筒体状であって、ウエハボート３０が挿入される。

【0020】

ガス供給室１２は、処理容器本体１１の側面の一端側が処理容器本体１１の長さ方向に沿って外側に膨らむように形成されている。ガス供給室１２の内部空間は、処理容器本体１１の内部空間と連通するように形成されている。

【0021】

配管１３は、一端がガス供給室１２と連通し、水平方向（処理容器本体１１の径方向）に延び、他端は加熱機構４０よりも外周側まで延びる。また、配管１３の他端にはフランジ１４が設けられている。

【0022】

ガス供給室１２及び配管１３には、インジェクタ２００（２００Ａ，２００Ｂ）が配置される。

【0023】

ガス供給部５０Ａは、ガス供給室１２と、配管１３と、インジェクタ２００（２００Ａ，２００Ｂ）と、ガス供給源５１と、流量調整部５２と、開閉弁５３と、供給路５４と、ガスインジェクタヒータ７０と、を有する。

【0024】

ガス供給源５１は、ガスを供給する。流量調整部５２は、例えばマスフローコントローラであって、ガス供給源５１供給されるガスの流量を調整する。開閉弁５３は、ガス供給源５１から処理容器１０内へのガスの供給または停止を切り替える。供給路５４は、ガス供給源５１と配管１３とを接続し、その途中に流量調整部５２及び開閉弁５３が配置されている。供給路５４と配管１３とは、加熱機構４０よりも外側で接続される。また、供給路５４と配管１３との接続部は、Ｏリング等のシール部材５５を介して気密に接続されている。インジェクタ２００（２００Ａ，２００Ｂ）は、ガス供給室１２及び配管１３にわたって配置される。インジェクタ２００（２００Ａ，２００Ｂ）は、供給路５４からガスが供給され、供給されたガスを処理容器１０内に吐出する。ガスインジェクタヒータ７０は、配管１３を加熱する。

【0025】

ガス排気部６０Ａは、フランジ部２０の側壁に設けられた排気管２５と、真空ポンプ６１と、圧力調整部６２と、排気路６３と、を有する。これにより、処理容器１０内のガスは、ガス排気部６０Ａによって、処理容器１０外に排気される。また、圧力調整部６２によって、処理容器１０内の圧力が、所望の圧力に制御される。

【0026】

また、基板処理装置１００Ａは、制御部８０を有する。制御部８０は、例えば基板処理装置１００の各部の動作の制御を行う。制御部８０は、例えばコンピュータ等であってよい。また、基板処理装置１００Ａの各部の動作を行うコンピュータのプログラムは、記憶媒体に記憶されている。記憶媒体は、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。

【0027】

次に、インジェクタ２００の一例について、図３及び図４を用いて説明する。

【0028】

図３は、インジェクタ２００Ａの一例を示す斜視図である。インジェクタ２００Ａは、吐出部２１０Ａと、搬送部２２０Ａと、供給部２３０Ａと、フランジ２４０Ａと、を有する。

【0029】

吐出部２１０Ａは、ガスが通流可能な内部空間を有し、上端及び下端が閉塞された円筒形状を有する。基板処理装置１００Ａにインジェクタ２００Ａが取り付けられた際、吐出部２１０Ａは、ガス供給室１２内に配置され、処理容器１０の高さ方向に延びる配管である。吐出部２１０Ａには、内部空間と連通するガス吐出孔２１１Ａが設けられている。ガス吐出孔２１１Ａは、吐出部２１０Ａはにおいて、処理容器１０の高さ方向に複数設けられている。なお、吐出部２１０Ａは、円筒形状であるものとして説明したが、これに限られるものではなく、例えば断面積が楕円の筒形状であってもよく、断面積が多角形の筒形状等であってもよい。

【0030】

搬送部２２０Ａは、ガスが通流可能な内部空間を有する配管であって、一端が吐出部２１０Ａとガスが通流可能に接続され、他端が供給部２３０Ａとガスが通流可能に接続される。基板処理装置１００Ａにインジェクタ２００Ａが取り付けられた際、搬送部２２０Ａは、配管１３内に配置される。なお、搬送部２２０Ａは、円筒形状であるものとして図示しているが、これに限られるものではなく、例えば断面積が楕円の配管であってもよく、断面積が多角形の配管等であってもよい。

【0031】

ここで、搬送部２２０Ａは、ストレート形状（直管形状）の管で形成されている。これにより、供給部２３０Ａから供給されたガスは、速やかに吐出部２１０Ａへと供給される。

【0032】

供給部２３０Ａは、供給路５４と接続される接続部であって、供給路５４からガスが供給される。

【0033】

フランジ２４０Ａは、搬送部２２０Ａの外周面に設けられ、配管１３の内径に略等しく（僅かに小さく）形成されている。基板処理装置１００Ａにインジェクタ２００Ａが取り付けられた際、フランジ２４０Ａは、配管１３内に挿入される。これにより、インジェクタ２００Ａが位置決めされる。また、配管１３の内周面と搬送部２２０Ａの外周面との間の空間と、処理容器本体１１及びガス供給室１２の内部空間との間を閉塞する。これにより、処理容器本体１１及びガス供給室１２の内部空間の高温のガスが配管１３の内周面と搬送部２２０Ａの外周面との間の空間に流入することを抑制する。換言すれば、処理容器本体１１及びガス供給室１２の内部空間の高温のガスによってインジェクタ２００を流れるガスが加熱されることを抑制する。また、配管１３の内周面と搬送部２２０Ａの外周面との間の空間が処理容器本体１１及びガス供給室１２の内部空間と連通することによって基板処理のプロセスに与える影響を抑制する。

【0034】

このように、ガス供給源５１から供給されたガスは、供給路５４から供給部２３０Ａ、搬送部２２０Ａ及び吐出部２１０Ａの順番で流れ、ガス吐出孔２１１Ａから処理容器１０内に供給される。

【0035】

図４は、インジェクタ２００Ｂの一例を示す斜視図である。インジェクタ２００Ｂは、吐出部２１０Ｂと、搬送部２２０Ｂと、供給部２３０Ｂと、フランジ２４０Ｂと、を有する。

【0036】

吐出部２１０Ｂは、ガスが通流可能な内部空間を有し、上端及び下端が閉塞された円筒形状を有する。基板処理装置１００Ａにインジェクタ２００Ｂが取り付けられた際、吐出部２１０Ｂは、ガス供給室１２内に配置され、処理容器１０の高さ方向に延びる配管である。吐出部２１０Ｂには、内部空間と連通するガス吐出孔２１１Ｂが設けられている。ガス吐出孔２１１Ｂは、吐出部２１０Ｂはにおいて、処理容器１０の高さ方向に複数設けられている。なお、吐出部２１０Ｂは、円筒形状であるものとして説明したが、これに限られるものではなく、例えば断面積が楕円の筒形状であってもよく、断面積が多角形の筒形状等であってもよい。

【0037】

搬送部２２０Ｂは、ガスが通流可能な内部空間を有する配管であって、一端が吐出部２１０Ｂとガスが通流可能に接続され、他端が供給部２３０Ｂとガスが通流可能に接続される。基板処理装置１００Ａにインジェクタ２００Ｂが取り付けられた際、搬送部２２０Ｂは、配管１３内に配置される。なお、搬送部２２０Ｂは、円筒形状であるものとして図示しているが、これに限られるものではなく、例えば断面積が楕円の配管であってもよく、断面積が多角形の配管等であってもよい。

【0038】

ここで、搬送部２２０Ｂは、らせん形状（スパイラル形状）の管で形成されている。即ち、供給部２３０Ａから供給されたガスが吐出部２１０Ｂへと搬送されるまでの搬送部２２０Ｂの滞在時間を長くする。また、供給部２３０Ａから供給されたガスが吐出部２１０Ｂへと搬送されるまでの搬送部２２０Ｂの内周面とガスとの接触面積を大きくする。

【0039】

供給部２３０Ｂは、供給路５４と接続される接続部であって、供給路５４からガスが供給される。

【0040】

フランジ２４０Ｂは、搬送部２２０Ｂの外周面に設けられ、配管１３の内径に略等しく（僅かに小さく）形成されている。基板処理装置１００Ａにインジェクタ２００Ｂが取り付けられた際、フランジ２４０Ｂは、配管１３内に挿入される。これにより、インジェクタ２００Ｂが位置決めされる。また、配管１３の内周面と搬送部２２０Ｂの外周面との間の空間と、処理容器本体１１及びガス供給室１２の内部空間との間を閉塞する。これにより、処理容器本体１１及びガス供給室１２の内部空間の高温のガスが配管１３の内周面と搬送部２２０Ｂの外周面との間の空間に流入することを抑制する。換言すれば、処理容器本体１１及びガス供給室１２の内部空間の高温のガスによってインジェクタ２００を流れるガスが加熱されることを抑制する。また、配管１３の内周面と搬送部２２０Ｂの外周面との間の空間が処理容器本体１１及びガス供給室１２の内部空間と連通することによって基板処理のプロセスに与える影響を抑制する。

【0041】

このように、ガス供給源５１から供給されたガスは、供給路５４から供給部２３０Ｂ、搬送部２２０Ｂ及び吐出部２１０Ｂの順番で流れ、ガス吐出孔２１１Ｂから処理容器１０内に供給される。

【0042】

なお、インジェクタ２００Ｂは、搬送部２２０Ｂがらせん形状（スパイラル形状）に形成されるものとして説明したが、これに限られるものではない。例えば、供給部２３０Ｂと吐出部２１０Ｂとを接続する搬送部２２０Ｂが複数の細管で形成され、搬送部２２０Ｂとガスとの接触面積を大きくするような形状であってもよい。また、供給部２３０Ｂの内部が多孔質状に形成され、搬送部２２０Ｂとガスとの接触面積を大きくするような形状であってもよい。

【0043】

図５は、配管１３とガスインジェクタヒータ７０の配置の一例を示す斜視図である。ここでは、加熱機構４０を取り外した状態の斜視図を示す。処理容器本体１１の側面には、径方向外側に向かって突出し、軸方向に形成されたガス供給室１２が設けられている。また、ガス供給室１２には、処理容器本体１１の周方向及び処理容器本体１１の高さ方向（処理容器本体１１の軸方向、ウエハボート３０に支持される複数の基板Ｗの面間方向）に複数の配管１３が接続されている。図５に示す例において、周方向に３つ、高さ方向に２つの配管１３が図示されている。

【0044】

また、配管１３の外周側には、ガスインジェクタヒータ７０が設けられていてもよい。図５（併せて、図２参照）に示す例において、周方向の右側及び左側の配管１３には、ガスインジェクタヒータ７０が設けられている。一方、図５（併せて、図１及び図２参照）に示す例において、周方向の中央の配管１３には、ガスインジェクタヒータ７０が設けられていない。

【0045】

また、図２を参照して示すように、外周側にガスインジェクタヒータ７０が設けられている配管１３には、インジェクタ２００Ｂを取り付けることが好ましい。一方、外周側にガスインジェクタヒータ７０が設けられていない配管１３には、インジェクタ２００Ａを取り付けることが好ましい。

【0046】

ガスインジェクタヒータ７０は、例えば配管１３を外側から囲むようワイヤー状に形成されている。また、図２に示すように、ガスインジェクタヒータ７０は、ヒータ４２よりも外周側に設けられている。また、ガスインジェクタヒータ７０は、断熱部材４１の外周面よりも外周側にまで設けられていてもよい。なお、これに限られるものではなく、ガスインジェクタヒータ７０は、断熱部材４１の外周面よりも内側までに設けられる構成であってもよい。ガスインジェクタヒータ７０は、配管１３を加熱する。配管１３が加熱されることにより、配管１３内に配置されたインジェクタ２００Ｂの搬送部２２０Ｂが配管１３の内周面からの輻射熱等で加熱される。そして、加熱された搬送部２２０Ｂによって、インジェクタ２００Ｂを流れるガスが加熱される。

【0047】

なお、搬送部２２０Ｂは、配管１３の長さ方向においてガスインジェクタヒータ７０が配置される位置と対応する範囲においてらせん形状（スパイラル形状）が形成されていてもよい。また、搬送部２２０Ｂ全体においてらせん形状（スパイラル形状）が形成される構成であってもよい。また、ヒータ４２よりも内周側の搬送部２２０Ｂは、直管形状に形成され、配管１３の長さ方向においてガスインジェクタヒータ７０が配置される位置と対応する範囲においてらせん形状（スパイラル形状）が形成される構成であってもよい。

【0048】

また、搬送部２２０Ｂに搬送部２２０Ｂの温度を検出する温度センサ（図示せず）を設けてもよい。温度センサ（図示せず）は、ヒータ４２よりも外周側に設けることが好ましい。制御部８０は、搬送部２２０Ｂの温度センサの検出値に基づいて、吐出部２１０Ｂのガス吐出孔２１１Ｂから処理容器１０内に供給されるガスの温度を推定してもよい。

【0049】

同様に、搬送部２２０Ａに搬送部２２０Ａの温度を検出する温度センサ（図示せず）を設けてもよい。温度センサ（図示せず）は、ヒータ４２よりも外周側に設けることが好ましい。制御部８０は、搬送部２２０Ａの温度センサの検出値に基づいて、吐出部２１０Ａのガス吐出孔２１１Ａから処理容器１０内に供給されるガスの温度を推定してもよい。

【0050】

また、処理容器本体１１の高さ方向に配置される複数の配管１３には、同種のガスが供給される。一方、処理容器本体１１の周方向に配置される配管１３のそれぞれには、異なるガスが供給されてもよい。

【0051】

例えば、基板Ｗの表面に吸着するプリカーサガスを処理容器１０に供給する工程と、パージガスを供給してプリカーサガスを処理容器１０からパージする工程と、基板Ｗの表面に吸着したプリカーサと反応する反応ガス（例えば、酸化ガス、窒化ガス等）を処理容器１０に供給する工程と、パージガスを供給して反応ガスを処理容器１０からパージする工程と、１サイクルとして、サイクルを繰り返すことにより、ＡＬＤプロセスによって基板Ｗに膜を形成する処理を例に説明する。

【0052】

例えば、周方向右側の配管１３には、プリカーサガスが供給される。周方向左側の配管１３には、反応ガスが供給される。周方向中央の配管１３には、パージガスが供給される。周方向右側の配管１３及び周方向左側の配管１３には、ガスインジェクタヒータ７０が設けられている。

【0053】

このような構成により、ガスインジェクタヒータ７０をそれぞれ制御することにより、ヒータ４２によって加熱される処理容器本体１１の温度と、インジェクタ２００Ｂから処理容器１０に供給されるプリカーサガスの温度と、インジェクタ２００Ｂから処理容器１０に供給される反応ガスの温度と、インジェクタ２００Ａからパージガスの温度と、を異ならせることができる。即ち、ガス種ごとに処理容器１０に供給されるガスの温度を制御することができる。

【0054】

これにより、例えば、プリカーサガスが基板Ｗの表面に好適に吸着する温度でプリカーサガスを処理容器１０に供給することができる。また、基板Ｗの表面に吸着したプリカーサと好適に反応する温度で反応ガスを処理容器１０に供給することができる。また、パージガスを供給することにより、例えば基板Ｗを冷却することができる。

【0055】

また、配管１３を側面から水平方向に設けることにより、インジェクタ２００内のガスが処理容器本体１１からの熱によって加熱されることを低減することができる。これにより、ガス吐出孔２１１Ａ，２１１Ｂから吐出されるガスの温度の温度制御性が向上する。

【0056】

また、１つのガスに対して、複数の配管１３から処理容器１０内にガスを供給することにより、ガスの流量及び／又はガスの温度を高さ方向において制御することができる。即ち、高さ方向の領域（ゾーン）ごとに、ガスの流量及び／又はガスの温度を制御することができる。

【0057】

また、基板処理装置１００Ａは、インジェクタ２００（２００Ａ，２００Ｂ）を交換可能に構成されている。これにより、例えば、ガス吐出孔２１１Ａ，２１１Ｂの数、大きさ、配置等が異なるインジェクタ２００と交換することにより、ガス供給部５０Ａの形状を変更することができる。

【0058】

第１実施形態に係る基板処理装置１００Ａによれば、処理容器１０に供給するガスを調整可能とすることができる。

【0059】

即ち、処理容器１０の高さ方向において、複数の領域（ゾーン）を形成する。そして、各領域には、それぞれインジェクタ２００が対応する。第１実施形態に係る基板処理装置１００Ａによれば、図１に示すように、高さ方向の各配管１３に供給するガスの流量を流量調整部５２によって個別に制御することができる。これにより、複数の領域ごとに供給するガスの流量を制御することができる。また、インジェクタ２００は着脱可能となっている。形状等が異なるインジェクタ２００と交換することによっても複数の領域ごとに供給するガスの流量を制御することができる。

【0060】

また、第１実施形態に係る基板処理装置１００Ａによれば、高さ方向の各配管１３に対応して設けられたガスインジェクタヒータ７０を個別に制御することにより、供給するガスの温度を個別に制御することができる。これにより、複数の領域ごとに供給するガスの温度を制御することができる。

【0061】

第１実施形態に係る基板処理装置１００Ａによれば、ガスの種類ごと、更に領域ごとに、供給するガスの流量及び温度を制御することができる。

【0062】

よって、ガス吐出孔２１１Ａ，２１１Ｂから処理容器１０内に供給されたガスは、ウエハボート３０に支持された基板Ｗの間を通過し、排気管２５を介して処理容器１０外へと排気される。これにより、サイドフローによって供給されるガスの流量及び温度の均一性を向上させることができ、基板処理の均一性を向上させることができる。

【0063】

次に、加熱機構４０の構造の一例について、図６を用いてさらに説明する。図６は、加熱機構４０の構造の一例を示す斜視図である。処理容器１０には、径方向外側に向かって伸びる配管１３が複数設けられている。

【0064】

加熱機構４０は、下端が開口された有天井の円筒体状を有している。また、加熱機構４０は、配管１３が配置される場所に対応する側壁において、下端から伸びる切り欠き部４５が設けられている。切り欠き部４５は、下端の開口と連通する。これにより、配管１３を有する処理容器１０に対して配管１３が切り欠き部４５内を通過するようにして、加熱機構４０の下端の開口から処理容器１０を挿入する。そして、上下方向の配管１３の間には、切り欠き部４５の一部を覆う円弧状の部分加熱部４６を配置する。部分加熱部４６に設けられたヒータ（図示せず）は、ハーネス４７を介して、加熱機構４０のヒータ４２と接続される。このような構成により、ヒータ端子４８から給電することにより、加熱機構４０のヒータ４２及び部分加熱部４６のヒータ（図示せず）に給電することができる。また、部分加熱部４６で覆われていない配管１３の周囲の切り欠き部４５には、断熱部材が配置される。

【0065】

このように、径方向外側に向かって伸びる配管１３が複数設けられた処理容器１０においても、処理容器１０の外周側に加熱機構４０を設けることができる。

【0066】

なお、配管１３の外側にガスインジェクタヒータ７０を設け、ガスを加熱する場合を例に説明したが、これに限られるものではない。配管１３の外側に配管１３を冷却する冷却装置（図示せず）を設け、ガスを冷却する構成であってもよい。冷却装置は、冷媒が通流可能な流路を有し、チラー（図示せず）と接続され、低温の冷媒がチラーから冷却装置に供給さえることにより、配管１３を冷却する。これにより、インジェクタ２００の搬送部２２０Ｂを冷却する。そして、搬送部２２０Ｂを流れるガスを冷却する。

【0067】

〔第２実施形態に係る基板処理装置１００Ｂ〕
第２実施形態に係る基板処理装置１００Ｂについて、図７及び図８を用いて説明する。図７は、第２実施形態に係る基板処理装置１００Ｂの一例を示す縦断面図である。図８は、第２実施形態に係る基板処理装置１００Ｂの一例を示す水平断面図である。ここで、基板処理装置１００Ｂは、例えば、２種類以上の処理ガスを交互に供給してＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）法により、半導体ウエハ等の基板Ｗに膜を形成する成膜装置である。

【0068】

基板処理装置１００Ｂは、下端が開口された有天井の円筒体状の処理容器（反応管）１０を有する。処理容器１０の全体は、例えば石英により形成されている。

【0069】

処理容器１０の下端の開口には、円筒体状に成形された金属製のフランジ部２０がＯリング等のシール部材（図示せず）を介して気密に接続されている。また、フランジ部２０は、処理容器１０の下端を支持する。

【0070】

フランジ部２０の下方から多数枚（例えば２５～１５０枚）の基板Ｗを多段に載置したウエハボート（基板保持具）３０が処理容器１０内に挿入される。このように処理容器１０内には、上下方向に沿って間隔を有して多数枚の基板Ｗが略水平に収容される。ウエハボート３０は、例えば石英により形成されている。ウエハボート３０は、３本のロッド３１を有し（図７では２本を図示する。）、ロッド３１に形成された溝（図示せず）により多数枚の基板Ｗが支持される。

【0071】

フランジ部２０の下方側には、フランジ部２０の下端の開口を開閉する金属製の蓋体３２が設けられている。この蓋体３２は、図示しないボートエレベータなどの昇降機構（図示せず）により、ウエハボート３０と共に昇降自在に構成されている。蓋体３２の周辺部とフランジ部２０の下端との間には、処理容器１０内の気密性を保持するためのシール部材（図示せず）が設けられている。

【0072】

ウエハボート３０と蓋体３２との間には、石英により形成された断熱体３３が設けられている。回転機構３４は、回転軸３５を介してウエハボート３０及び断熱体３３を鉛直軸周りに回転させる。回転軸３５は、蓋体３２を気密に貫通し、回転機構３４と断熱体３３
とを接続する。

【0073】

このように、ウエハボート３０と蓋体３２とは、昇降機構によって一体として昇降し、処理容器１０内に対して挿脱される。また、ウエハボート３０は、回転機構３４によって鉛直軸周りに回転される。ウエハボート３０を回転させることなく基板Ｗの処理を行うようにしてもよい。

【0074】

処理容器１０の周囲には、円筒体状の加熱機構４０が設けられている。処理容器１０、フランジ部２０及び加熱機構４０は、水平方向に伸びるベースプレート４３によって支持される。加熱機構４０は、下端が開口された有天井の円筒体状の断熱部材４１と、断熱部材４１の内周面に配置されたヒータ４２と、を有する。加熱機構４０は、ヒータ４２からの輻射熱及び熱対流によって処理容器１０を加熱する。加熱機構４０は、処理容器１０の温度が所望の温度となるように制御する。これにより、処理容器１０内の基板Ｗは、処理容器１０の壁面からの輻射熱等で加熱される。即ち、加熱機構４０は、処理容器１０及び基板Ｗを所望の温度に加熱する。

【0075】

また、基板処理装置１００Ｂは、処理容器１０内へガスを供給するガス供給部５０Ｂと、処理容器１０内からガスを排気するガス排気部６０Ｂを有する。

【0076】

ここで、処理容器１０は、有天井の円筒体状の処理容器本体１１と、ガス供給室１２と、配管１３と、フランジ１４と、ガス排気室１５、配管（排気側配管）１６と、フランジ１７と、を有する。

【0077】

処理容器本体１１は、有天井の円筒体状であって、ウエハボート３０が挿入される。

【0078】

ガス供給室１２は、処理容器本体１１の側面の一端側が処理容器本体１１の長さ方向に沿って外側に膨らむように形成されている。ガス供給室１２の内部空間は、処理容器本体１１の内部空間と連通するように形成されている。

【0079】

配管１３は、一端がガス供給室１２と連通し、水平方向（処理容器本体１１の径方向）に延びて加熱機構４０の側面を貫通し、他端は加熱機構４０よりも外周側まで延びる。また、配管１３の他端にはフランジ１４が設けられている。

【0080】

ガス排気室１５は、処理容器本体１１の側面の他端側が処理容器本体１１の長さ方向に沿って外側に膨らむように形成されている。ガス排気室１５の内部空間は、処理容器本体１１の内部空間と連通するように形成されている。

【0081】

配管１６は、一端がガス排気室１５と連通し、水平方向（処理容器本体１１の径方向）に延びて加熱機構４０の側面を貫通し、他端は加熱機構４０よりも外周側まで延びる。また、配管１６の他端にはフランジ１７が設けられている。

【0082】

ガス排気室１５及び配管１６には、エジェクタ３００が配置される。

【0083】

ガス供給部５０Ｂは、ガス供給源５１と、流量調整部５２と、開閉弁５３と、供給路５４と、ガス供給配管５６と、を有する。

【0084】

ガス供給源５１は、ガスを供給する。流量調整部５２は、例えばマスフローコントローラであって、ガス供給源５１供給されるガスの流量を調整する。開閉弁５３は、ガス供給源５１から処理容器１０内へのガスの供給または停止を切り替える。供給路５４は、ガス供給源５１とガス供給配管５６とを接続し、その途中に流量調整部５２及び開閉弁５３が配置されている。ガス供給配管５６は、フランジ部２０から処理容器１０内に挿入され、ガス供給室１２内に配置される。ガス供給配管５６は、高さ方向に複数の吐出部５６ａが形成されている。

【0085】

ガス排気部６０Ｂは、ガス排気室１５と、配管１６と、エジェクタ３００と、真空ポンプ６１と、圧力調整部６２と、排気路６３と、を有する。これにより、処理容器１０内のガスは、ガス排気部６０Ｂによって、処理容器１０外に排気される。また、圧力調整部６２によって、処理容器１０内の圧力が、所望の圧力に制御される。配管１６と排気路６３とは、加熱機構４０よりも外側で接続される。また、配管１６と排気路６３との接続部は、Ｏリング等のシール部材６５を介して気密に接続されている。エジェクタ３００は、ガス排気室１５及び配管１６にわたって配置される。

【0086】

また、基板処理装置１００Ｂは、制御部８０を有する。制御部８０は、例えば基板処理装置１００Ｂの各部の動作の制御を行う。制御部８０は、例えばコンピュータ等であってよい。また、基板処理装置１００Ｂの各部の動作を行うコンピュータのプログラムは、記憶媒体に記憶されている。記憶媒体は、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。

【0087】

次に、エジェクタ３００の一例について、図９を用いて説明する。

【0088】

図９は、エジェクタ３００の一例を示す斜視図である。エジェクタ３００は、吸込部３１０と、搬送部３２０と、吐出部３３０と、を有する。

【0089】

吸込部３１０は、ガスが通流可能な内部空間を有し、上端及び下端が閉塞された円筒形状を有する。基板処理装置１００Ｂにエジェクタ３００が取り付けられた際、吸込部３１０は、ガス供給室１２内に配置され、処理容器１０の高さ方向に延びる配管である。吸込部３１０には、内部空間と連通するガス吸込孔３１１が設けられている。ガス吐出孔２１１Ｂは、吸込部３１０はにおいて、処理容器１０の高さ方向に複数設けられている。なお、吸込部３１０は、円筒形状であるものとして説明したが、これに限られるものではなく、例えば断面積が楕円の筒形状であってもよく、断面積が多角形の筒形状等であってもよい。

【0090】

搬送部３２０は、ガスが通流可能な内部空間を有する配管であって、一端が吸込部３１０とガスが通流可能に接続され、他端が吐出部３３０とガスが通流可能に接続される。基板処理装置１００Ｂにエジェクタ３００が取り付けられた際、搬送部３２０は、配管１６内に配置される。なお、搬送部３２０は、円筒形状であるものとして図示しているが、これに限られるものではなく、例えば断面積が楕円の配管であってもよく、断面積が多角形の配管等であってもよい。

【0091】

ここで、搬送部３２０は、直管形状に形成されている。これにより、吸込部３１０のガス吸込孔３１１から吸い込まれたガスは、直管形状の搬送部３２０を通過して、速やかに吐出部３３０へと排気される。

【0092】

吐出部３３０は、排気路６３と接続される接続部であって、排気路６３へとガスを排気する。

【0093】

このように、処理容器１０内のガスは、ガス吸込孔３１１から吸込部３１０、搬送部３２０、吐出部３３０の順番で流れ、排気路６４に排気される。

【0094】

図１０は、配管１６、エジェクタ３００及び排気路６３のシール構造の一例を示す断面図である。

【0095】

配管１６と排気路６３とは、配管１６の他端に設けられたフランジ１７と排気路６３の一端に設けられたフランジとが当接し、ボルト６６及びナット６７で締結されることで接続される。エジェクタ３００は、吐出部３３０は、配管１６を超えて排気路６３内まで挿入される。シール部材６５は、配管１６、エジェクタ３００及び排気路６３と当接し、シールする。

【0096】

また、エジェクタ３００の搬送部３２０及び吐出部３３０の流路断面積（例えば内径）よりも排気路６３の流路断面積（例えば内径）の方が大きく形成されている。これにより、好適に排気することができる。

【0097】

これにより、エジェクタ３００のガス吸込孔３１１を介して処理容器１０内のガスが排気される。

【0098】

また、基板処理装置１００Ｂは、エジェクタ３００を交換可能に構成されている。これにより、例えば、ガス吸込孔３１１の数、大きさ、配置等が異なるエジェクタと交換することにより、ガス排気部６０Ｂの形状を変更することができる。

【0099】

第２実施形態に係る基板処理装置１００Ｂによれば、処理容器１０から排気するガスの流量を調整可能とすることができる。

【0100】

即ち、処理容器１０の高さ方向において、複数の領域（ゾーン）を形成する。そして、各領域には、それぞれエジェクタ３００が対応する。第２実施形態に係る基板処理装置１００Ｂによれば、図７に示すように、高さ方向の各配管１６から排出するガスの流量をエジェクタ３００によって制御することができる。また、エジェクタ３００は着脱可能となっている。形状等が異なるエジェクタ３００と交換することによって複数の領域ごとに排出するガスの流量を制御することができる。

【0101】

よって、ガス供給配管５６の吐出部５６ａから処理容器１０内に供給されたガスは、ウエハボート３０に支持された基板Ｗの間を通過し、ガス吸込孔３１１を介して処理容器１０外へと排気される。これにより、サイドフローによって供給されるガスの均一性を向上させることができ、基板処理の均一性を向上させることができる。

【0102】

〔第３施形態に係る基板処理装置１００Ｂ〕
第３実施形態に係る基板処理装置１００Ｂについて、図１１及び図１２を用いて説明する。図１１は、第３実施形態に係る基板処理装置１００Ｃの一例を示す縦断面図である。図１２は、第３実施形態に係る基板処理装置１００Ｃの一例を示す水平断面図である。ここで、基板処理装置１００Ｃは、例えば、２種類以上の処理ガスを交互に供給してＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）法により、半導体ウエハ等の基板Ｗに膜を形成する成膜装置である。

【0103】

ここで、処理容器１０は、有天井の円筒体状の処理容器本体１１と、ガス供給室１２と、配管１３と、フランジ１４と、ガス排気室１５、配管１６と、フランジ１７と、を有する。また、基板処理装置１００Ｃは、処理容器１０内へガスを供給するガス供給部５０Ｃと、処理容器１０内からガスを排気するガス排気部６０Ｃを有する。ガス供給部５０Ｃは、ガス供給部５０Ａ（図１～６参照）と同様の構成を有している。ガス排気部６０Ｃは、ガス排気部６０Ｂ（図７～１０参照）と同様の構成を有している。その他の構成は、基板処理装置１００Ａ，１００Ｂと同様であり、重複する説明を省略する。

【0104】

ここで、エジェクタ３００の流路断面積は、インジェクタ２００（２００Ａ，２００Ｂ）の流路断面積よりも大きいことが好ましい。即ち、吸込部３１０の内部空間における水平方向に切断した流路断面積は、吐出部２１０Ａ，２１０Ｂの内部空間における水平方向に切断した断面積よりも大きいことが好ましい。搬送部３２０における流路断面積は、搬送部２２０Ａ，２２０Ｂにおける流路断面積よりも大きいことが好ましい。吐出部３３０における流路断面積は、供給部２３０Ａ，２３０Ｂにおける流路断面積よりも大きいことが好ましい。ガス吐出孔３１１Ｂの穴径は、ガス吐出孔２１１Ａ，２１１Ｂの穴径よりも大きいことが好ましい。

【0105】

第３実施形態に係る基板処理装置１００Ｃによれば、処理容器１０に供給するガスを調整可能とすることができる。

【0106】

即ち、処理容器１０の高さ方向において、複数の領域（ゾーン）を形成する。そして、各領域には、それぞれインジェクタ２００が対応する。第３実施形態に係る基板処理装置１００Ｃによれば、高さ方向の各配管１３に供給するガスの流量を流量調整部５２によって個別に制御することができる。これにより、複数の領域ごとに供給するガスの流量を制御することができる。また、インジェクタ２００は着脱可能となっている。形状等が異なるインジェクタ２００と交換することによっても複数の領域ごとに供給するガスの流量を制御することができる。

【0107】

また、第３実施形態に係る基板処理装置１００Ｃによれば、高さ方向の各配管１３に対応して設けられたガスインジェクタヒータ７０を個別に制御することにより、供給するガスの温度を個別に制御することができる。これにより、複数の領域ごとに供給するガスの温度を制御することができる。

【0108】

第３実施形態に係る基板処理装置１００Ｃによれば、ガスの種類ごと、更に領域ごとに、供給するガスの流量及び温度を制御することができる。

【0109】

また、第３実施形態に係る基板処理装置１００Ｃによれば、処理容器１０から排気するガスの流量を調整可能とすることができる。

【0110】

即ち、処理容器１０の高さ方向において、複数の領域（ゾーン）を形成する。そして、各領域には、それぞれエジェクタ３００が対応する。第３実施形態に係る基板処理装置１００Ｃによれば、高さ方向の各配管１６から排出するガスの流量をエジェクタ３００によって制御することができる。また、エジェクタ３００は着脱可能となっている。形状等が異なるエジェクタ３００と交換することによって複数の領域ごとに排出するガスの流量を制御することができる。

【0111】

よって、ガス吐出孔２１１Ａ，２１１Ｂから処理容器１０内に供給されたガスは、ウエハボート３０に支持された基板Ｗの間を通過し、ガス吸込孔３１１を介して処理容器１０外へと排気される。これにより、サイドフローによって供給されるガスの均一性を向上させることができ、基板処理の均一性を向上させることができる。

【0112】

なお、上記実施形態に挙げた構成等に、その他の要素との組み合わせ等、ここで示した構成に本発明が限定されるものではない。これらの点に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更することが可能であり、その応用形態に応じて適切に定めることができる。

【符号の説明】

【0113】

１０ 処理容器（反応管）
１１ 処理容器本体
１２ ガス供給室
１３ 配管（供給側配管）
１４ フランジ
１５ ガス排気室
１６ 配管（排気側配管）
１７ フランジ
２０ フランジ部
３０ ウエハボート（基板保持具）
３１ ロッド
３２ 蓋体
３３ 断熱体
３４ 回転機構
３５ 回転軸
４０ 加熱機構
４１ 断熱部材
４２ ヒータ
５０Ａ～５０Ｃ ガス供給部
５１ ガス供給源
５２ 流量調整部
５３ 開閉弁
５４ 供給路
５５ シール部材
６０Ａ～６０Ｃ ガス排気部
６１ 真空ポンプ
６２ 圧力調整部
６３ 排気路
６５ シール部材
７０ ガスインジェクタヒータ
８０ 制御部
１００Ａ～１００Ｃ 基板処理装置
２００，２００Ａ，２００Ｂ インジェクタ
２１０Ａ，２１０Ｂ 吐出部
２１１Ａ，２１１Ｂ ガス吐出孔
２２０Ａ，２２０Ｂ 搬送部
２３０Ａ，２３０Ｂ 供給部
２４０Ａ，２４０Ｂ フランジ
３００ エジェクタ
３１０ 吸込部
３１１ ガス吸込孔
３２０ 搬送部
３３０ 吐出部
Ｗ 基板

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】