特開 2024-1695 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】P2024001695

(43)【公開日】2024-01-10

(54)【発明の名称】基板処理装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/31 20060101AFI20231227BHJP

   C23C 16/52 20060101ALI20231227BHJP

【ＦＩ】

H01L21/31 B

C23C16/52

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022100528

(22)【出願日】2022-06-22

(71)【出願人】

【識別番号】504162958

【氏名又は名称】株式会社ニューフレアテクノロジー

(74)【代理人】

【識別番号】100119035

【弁理士】

【氏名又は名称】池上 徹真

(74)【代理人】

【識別番号】100141036

【弁理士】

【氏名又は名称】須藤 章

(74)【代理人】

【識別番号】100178984

【弁理士】

【氏名又は名称】高下 雅弘

(72)【発明者】

【氏名】醍醐 佳明

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 邦彦

【テーマコード（参考）】

4K030

5F045

【Ｆターム（参考）】

4K030AA06

4K030AA09

4K030AA16

4K030AA17

4K030AA18

4K030BA37

4K030BB02

4K030CA04

4K030CA12

4K030GA05

4K030JA10

4K030KA39

4K030KA45

4K030LA12

4K030LA15

5F045AA03

5F045AB06

5F045AC01

5F045AC07

5F045AC13

5F045AC15

5F045AC16

5F045AC19

5F045AF02

5F045BB14

5F045DP03

5F045DP28

5F045EB03

5F045EC02

5F045EC05

5F045EE14

5F045EF13

5F045EK07

5F045EK22

5F045EK24

5F045EM10

5F045GB05

(57)【要約】

【目的】光学的な測定の精度の劣化を抑制する基板処理装置を提供する。
【構成】実施形態の基板処理装置は、上部にヘッド部を有し、内部でウェハの処理が行われるチャンバと、ヘッド部の上面に設けられた凹部と、凹部に囲まれる部分を含む透光性部材であって、部分の側面と凹部の側面との第１間隔が、部分の底面と凹部の底面との第２間隔より大きい透光性部材と、ヘッド部に設けられ、凹部の側面と部分の側面との間にガスを導入するガス導入部と、ヘッド部に設けられ、凹部とチャンバを連通し、チャンバの内部にガスを供給する複数のガス供給部と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

上部にヘッド部を有し、内部でウェハの処理が行われるチャンバと、
前記ヘッド部の上面に設けられた凹部と、
前記凹部に囲まれる部分を含む透光性部材であって、前記部分の側面と前記凹部の側面との第１間隔が、前記部分の底面と前記凹部の底面との第２間隔より大きい透光性部材と、
前記ヘッド部に設けられ、前記凹部の側面と前記部分の側面との間にガスを導入するガス導入部と、
前記ヘッド部に設けられ、前記凹部と前記チャンバを連通し、前記チャンバの内部に前記ガスを供給する複数のガス供給部と、
を備える基板処理装置。

【請求項2】

前記部分の底面は、前記複数のガス供給部の開口の全領域と対向する請求項１記載の基板処理装置。

【請求項3】

前記第２間隔は、前記複数のガス供給部の最大開口幅より小さい請求項１又は請求項２記載の基板処理装置。

【請求項4】

前記透光性部材の上方に設けられた測定器を、更に備える請求項１又は請求項２記載の基板処理装置。

【請求項5】

前記透光性部材はフランジを更に含み、前記フランジは前記凹部の端部に載置される請求項１又は請求項２記載の基板処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、基板に対し膜の堆積や熱処理などの処理を行う基板処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

基板処理装置の一例として、基板上に膜を形成する気相成長装置がある。気相成長装置では、チャンバの内部に膜の原料を含むプロセスガスを導入することで、基板上に膜を形成する。

【0003】

気相成長装置のチャンバには、膜の形成中に、基板の温度、基板の反り、基板の反射率などをモニタするためにビューイングポートが設けられる場合がある。透光性窓を有するビューイングポートとチャンバの外部に設けられた測定器を用いて、基板の温度、基板の反り、基板の反射率などを光学的に測定することができる。

【0004】

原料を含むプロセスガスに由来する副生成物が、ビューイングポートの透光性窓に付着する場合がある。透光性窓に副生成物が付着すると、透光性窓の光の透過率が変化する。透光性窓の光の透過率が変化すると、光学的な測定の精度が低下するため好ましくない。したがって、透光性窓への副生成物の付着を抑制し、光学的な測定の精度の低下を抑制することが望まれる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１３－３８１９６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明が解決しようとする課題は、光学的な測定の精度の低下を抑制する基板処理装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一態様の基板処理装置は、上部にヘッド部を有し、内部でウェハの処理が行われるチャンバと、前記ヘッド部の上面に設けられた凹部と、前記凹部に囲まれる部分を含む透光性部材であって、前記部分の側面と前記凹部の側面との第１間隔が、前記部分の底面と前記凹部の底面との第２間隔より大きい透光性部材と、前記ヘッド部に設けられ、前記凹部の側面と前記部分の側面との間にガスを導入するガス導入部と、前記ヘッド部に設けられ、前記凹部と前記チャンバを連通し、前記チャンバの内部に前記ガスを供給する複数のガス供給部と、を備える。

【0008】

上記態様の基板処理装置において、前記部分の底面は、前記複数のガス供給部の開口の全領域と対向することが好ましい。

【0009】

上記態様の基板処理装置において、前記第２間隔は、前記複数のガス供給部の最大開口幅より小さいことが好ましい。

【0010】

上記態様の基板処理装置において、前記透光性部材の上方に設けられた測定器を、更に備えることが好ましい。

【0011】

上記態様の基板処理装置において、前記透光性部材はフランジを更に含み、前記フランジは前記凹部の端部に載置されることが好ましい。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、光学的な測定の精度の劣化を抑制する基板処理装置が実現できる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】実施形態の基板処理装置の模式断面図。

【図2】実施形態の基板処理装置の一部の拡大模式図。

【図3】実施形態の基板処理装置の一部の拡大模式図。

【図4】実施形態の基板処理装置の一部の拡大模式図。

【図5】実施形態の基板処理装置の一部の拡大模式図。

【図6】実施形態の基板処理装置の一部の拡大模式図。

【図7】実施形態の基板処理装置の一部の拡大模式図。

【図8】実施形態のガス排出部の形状を透光性部材の底面に投影した場合の模式図。

【図9】第１の実施形態の気相成長方法の説明図。

【図10】比較例の基板処理装置の模式断面図。

【図11】比較例の基板処理装置の一部の拡大模式図。

【図12】比較例の基板処理装置の課題の説明図。

【図13】実施形態の基板処理装置の作用及び効果の説明図。

【図14】実施形態の基板処理装置の作用及び効果の説明図。

【図15】実施形態の第１の変形例の基板処理装置の一部の拡大模式図。

【図16】実施形態の第１の変形例のガス排出部の形状を透光性部材の底面に投影した場合の模式図。

【図17】実施形態の第２の変形例の基板処理装置の一部の拡大模式図。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。

【0015】

本明細書中、同一又は類似の部材について、同一の符号を付す場合がある。

【0016】

本明細書中、気相成長装置が膜の形成が可能に設置された状態での重力方向を「下」と定義し、その逆方向を「上」と定義する。したがって、「下部」とは、基準に対し重力方向の位置、「下方」とは基準に対し重力方向を意味する。そして、「上部」とは、基準に対し重力方向と逆方向の位置、「上方」とは基準に対し重力方向と逆方向を意味する。また、「縦方向」とは重力方向である。

【0017】

また、本明細書中、「プロセスガス」とは、膜の形成のために用いられるガスの総称であり、例えば、ソースガス、アシストガス、ドーパントガス、キャリアガス、及び、それらの混合ガスを含む概念とする。

【0018】

実施形態の基板処理装置は、上部にヘッド部を有し、内部でウェハの処理が行われるチャンバと、ヘッド部の上面に設けられた凹部と、凹部に囲まれる部分を含む透光性部材であって、部分の側面と凹部の側面との第１間隔が、部分の底面と凹部の底面との第２間隔より大きい透光性部材と、ヘッド部に設けられ、凹部の側面と部分の側面との間にガスを導入するガス導入部と、ヘッド部に設けられ、凹部とチャンバを連通し、チャンバの内部にガスを供給する複数のガス供給部と、を備える。

【0019】

図１は、実施形態の基板処理装置の模式断面図である。実施形態の基板処理装置は、気相成長装置１００である。第１の実施形態の気相成長装置１００は、例えば、単結晶の炭化珪素基板上に単結晶の炭化珪素膜をエピタキシャル成長させる枚葉型のエピタキシャル成長装置である。

【0020】

実施形態の気相成長装置１００は、チャンバ１０、ホルダ１２、回転体１４、下部ヒータ１６、上部ヒータ１８、フード２０、及び断熱材２２を備える。チャンバ１０は、ヘッド部３０、下部プレート３２、サイドウォール３４、及びビューイングポート４４を含む。ヘッド部３０は、複数のプロセスガス供給部３６、バッファ室３８（凹部）、パージガス導入部４０（ガス導入部）、複数のパージガス供給部４２（ガス供給部）を含む。ビューイングポート４４は透光性窓４６（透光性部材）、固定部４８を含む。下部プレート３２は、ガス排気口５２を含む。

【0021】

チャンバ１０は、例えば、ステンレス製である。チャンバ１０の内部で、例えば、ウェハＷ上に炭化珪素膜を形成する。ウェハＷは基板の一例である。ウェハＷは、例えば、半導体ウェハである。ウェハＷは、例えば、単結晶の炭化珪素ウェハである。

【0022】

チャンバ１０は、ヘッド部３０、下部プレート３２、サイドウォール３４、及びビューイングポート４４を含む。

【0023】

ヘッド部３０は、複数のプロセスガス供給部３６、バッファ室３８（凹部）、パージガス導入部４０、複数のパージガス供給部４２を含む。下部プレート３２は、ガス排気口５２を含む。

【0024】

プロセスガス供給部３６は、例えば、ヘッド部３０の上面からチャンバ１０の内部に達する貫通穴を有する。プロセスガス供給部３６は、チャンバ１０の内部にプロセスガスを供給する機能を有する。複数のプロセスガス供給部３６から供給されるプロセスガスは、例えば、ウェハＷ上に炭化珪素膜を形成するためのソースガスを含む。

【0025】

バッファ室３８は、ヘッド部３０の上部に設けられた凹部である。バッファ室３８は、ヘッド部３０の上面に設けられる。バッファ室３８は、ビューイングポート４４の下方に設けられる。

【0026】

パージガス導入部４０は、例えば、ヘッド部３０の側面からバッファ室３８の側面に達する貫通穴を有する。パージガス導入部４０は、バッファ室３８の側面からバッファ室３８にパージガス（ガス）を導入する機能を有する。パージガス導入部４０は、バッファ室３８の側面と透光性窓４６の凸部分４６ａの側面との間にパージガスを導入する。パージガスをバッファ室３８に導入することにより、ビューイングポート４４の透光性窓４６への副生成物の付着が抑制される。

【0027】

複数のパージガス供給部４２は、例えば、バッファ室３８の底面からチャンバ１０の内部に達する貫通穴を有する。複数のパージガス供給部４２は、例えば、重力方向に延伸する。

【0028】

パージガス供給部４２は、バッファ室３８からチャンバ１０の内部にパージガスを供給する機能を有する。また、パージガス供給部４２は、ウェハＷの状態を光学的に測定する際に、光が通過する経路として機能する。パージガス供給部４２の延伸方向にウェハＷが設けられる。

【0029】

プロセスガス供給部３６は、例えば、ヘッド部３０を貫通する孔である。例えば、プロセスガス供給部３６の一部又は全部が管状であってもかまわない。パージガス導入部４０は、例えば、ヘッド部３０の側面を貫通する孔である。例えば、パージガス導入部４０の一部又は全部が管状であってもかまわない。パージガス供給部４２は、例えば、ヘッド部３０を貫通する孔である。例えば、パージガス供給部４２の一部又は全部が管状であってもかまわない。

【0030】

ビューイングポート４４は、ヘッド部３０の上方に設けられる。例えば、チャンバ１０の外部に設けられる図示しない測定器と、透光性窓４６を有するビューイングポート４４を用いて、ウェハＷの温度、ウェハＷの反り、ウェハＷの反射率などを光学的に測定することができる。

【0031】

ガス排気口５２は、下部プレート３２に設けられる。ガス排気口５２は、チャンバ１０の内部から外部へ、プロセスガス、副生成物ガス、パージガスなどを排出する機能を有する。

【0032】

サイドウォール３４は、ヘッド部３０と下部プレート３２との間に設けられる。サイドウォール３４は、例えば、円筒形状である。

【0033】

ホルダ１２は、チャンバ１０の内部に設けられる。ホルダ１２には、ウェハＷが載置可能である。

【0034】

ホルダ１２は、回転体１４の上部に載置される。回転体１４は、図示しない回転軸に固定される。

【0035】

回転軸は、図示しない回転駆動機構によって回転可能である。回転軸を回転させることによりホルダ１２を回転させることが可能である。ホルダ１２を回転させることにより、ホルダ１２に載置されたウェハＷを回転させることが可能である。

【0036】

下部ヒータ１６は、ホルダ１２の下方に設けられる。下部ヒータ１６は、回転体１４内に設けられる。下部ヒータ１６は、ホルダ１２に保持されたウェハＷを下方から加熱する。

【0037】

上部ヒータ１８は、フード２０とサイドウォール３４との間に設けられる。上部ヒータ１８は、ホルダ１２の上方に位置する。上部ヒータ１８は、ホルダ１２に保持されたウェハＷを上方から加熱する。

【0038】

フード２０は、例えば、円筒形状である。フード２０は、例えば、上部ヒータ１８にプロセスガスが接することを防ぐ機能を備える。フード２０は、例えば、プロセスガスを整流する機能を有する。

【0039】

断熱材２２は、上部ヒータ１８とサイドウォール３４との間に設けられる。

【0040】

図２、図３、図４、図５、図６、及び図７は、実施形態の基板処理装置の一部の拡大模式図である。図２ないし図７は、気相成長装置１００のビューイングポート４４近傍の拡大模式断面図である。

【0041】

図２は、ビューイングポート４４近傍の上面図である。図３は、図２のＡＡ’断面である。図４は、図２のＢＢ’断面である。図５は、図３のＣＣ’断面である。図６は、図３のＤＤ’断面である。図７は、図３のＥＥ’断面である。

【0042】

ビューイングポート４４は透光性窓４６（透光性部材）、固定部４８、及びシール部材５０を含む。

【0043】

透光性窓４６は、凸部分４６ａ及びフランジ４６ｂとを有する。透光性窓４６は、固定部４８によって、ヘッド部３０に固定される。

【0044】

透光性窓４６は、光に対して透明な材料で形成される。透光性窓４６は、例えば、石英ガラスで形成される。

【0045】

フランジ４６ｂはバッファ室３８の端部に設けられる。フランジ４６ｂとヘッド部３０との間に、シール部材５０が設けられる。シール部材５０は、チャンバ１０の内部の気密性を保持する機能を有する。シール部材５０は、例えば、Ｏリングである。

【0046】

図３及び図４に示されるように、凸部分４６ａは、バッファ室３８の内部に設けられる。図５及び図６に示されるように、凸部分４６ａは、バッファ室３８に囲まれる。凸部分４６ａの側面及び底面は、バッファ室３８に囲まれる。

【0047】

凸部分４６ａの側面とバッファ室３８の側面は、第１間隔（図３及び図４中のｄ１）を有する。第１間隔ｄ１は、例えば、１ｍｍ以上５ｍｍ以下である。

【0048】

また、凸部分４６ａの底面とバッファ室３８の底面は、第２間隔（図３及び図４中のｄ２）有する。

【0049】

第２間隔ｄ２は、第１間隔ｄ１以下である。第２間隔ｄ２は、例えば、０．２ｍｍ以上２ｍｍ以下である。

【0050】

図３に示すように、パージガス導入部４０は、バッファ室３８の側面に設けられる。パージガス導入部４０は、ヘッド部３０の外部とバッファ室３８を連通させる。パージガス導入部４０は、例えば、ヘッド部３０を貫通する孔である。

【0051】

図３に示すように、パージガス供給部４２の延伸方向の、パージガス導入部４０とバッファ室３８の底面の第３間隔（図３中のｄ３）は、凸部分４６ａの底面とバッファ室３８の底面の第２間隔（図３中のｄ２）よりも大きい。また、図６に示すように、パージガス導入部４０は、例えば、凸部分４６ａの側面と対向する。

【0052】

図３及び図７に示すように、複数のパージガス供給部４２は、第１のパージガス供給部４２ａ、第２のパージガス供給部４２ｂ、第３のパージガス供給部４２ｃを含む。実施形態では、複数のパージガス供給部４２が３個の場合を例に説明するが、複数のパージガス供給部４２は２個であっても、４個以上であってもかまわない。

【0053】

第１のパージガス供給部４２ａ、第２のパージガス供給部４２ｂ、及び第３のパージガス供給部４２ｃは、バッファ室３８の底面から、チャンバ１０の内部に達する。いいかえれば、第１のパージガス供給部４２ａ、第２のパージガス供給部４２ｂ、及び第３のパージガス供給部４２ｃの一端は、バッファ室３８の底面にあり、他端はヘッド部３０の底面にある。

【0054】

図７に示すように、パージガス供給部４２の延伸方向に垂直な方向の断面において、パージガス供給部４２の形状は、例えば、円形である。なお、上記断面におけるパージガス供給部４２の形状は、円形に限定されるものではなく、例えば、楕円形又は多角形であってもかまわない。

【0055】

凸部分４６ａの底面とバッファ室３８の底面の第２間隔（図３及び図４中のｄ２）は、例えば、パージガス供給部４２の最大開口幅（図３、図４、図７中のｄ４）よりも小さい。また、凸部分４６ａの側面とバッファ室３８の側面の第１間隔（図３及び図４中のｄ１）は、例えば、パージガス供給部４２の最大開口幅（図３、図７中のｄ４）よりも小さい。パージガス供給部４２の最大開口幅ｄ４は、例えば、１０ｍｍ以上５０ｍｍ以下である。

【0056】

なお、パージガス供給部４２の最大開口幅ｄ４は、パージガス供給部４２の延伸方向に垂直な方向の断面において、パージガス供給部４２の周上の任意の２点間の最大距離と定義する。例えば、実施形態のパージガス供給部４２のように、上記断面におけるパージガス供給部４２の形状が円形の場合、パージガス供給部４２の最大開口幅ｄ４は、円の直径である。

【0057】

凸部分４６ａの底面は、複数のパージガス供給部４２の開口の全領域と、パージガス供給部４２の延伸方向に対向する。

【0058】

図８は、実施形態のガス排出部の形状を透光性部材の底面に投影した場合の模式図である。図８に示すように、パージガス供給部４２の形状を、パージガス供給部４２の延伸方向に、透光性窓４６の底面に等倍で投影した場合に、投影されたパージガス供給部４２の形状は透光性窓４６の底面に包含される。パージガス供給部４２の延伸方向に、透光性窓４６の底面に投影された第１のパージガス供給部４２ａ、第２のパージガス供給部４２ｂ、及び第３のパージガス供給部４２ｃの形状は、それぞれ、投影形状４２ａｘ、投影形状４２ｂｘ、及び投影形状４２ｃｘである。

【0059】

投影形状４２ａｘ、投影形状４２ｂｘ、及び投影形状４２ｃｘは、全て透光性窓４６の底面に包含される。いいかえれば、投影形状４２ａｘ、投影形状４２ｂｘ、及び投影形状４２ｃｘは、全て透光性窓４６の底面の外周の内側にある。

【0060】

図８に示すように、投影形状４２ａｘ、投影形状４２ｂｘ、及び投影形状４２ｃｘと、透光性窓４６の底面の外周との間の距離は、第５の距離ｄ５又は第６の距離ｄ６である。図３及び図４に示すように、パージガス供給部４２の延伸方向に垂直な方向の、凸部分４６ａとパージガス供給部４２との間の距離も、第５の距離ｄ５又は第６の距離ｄ６である。第５の距離ｄ５及び第６の距離ｄ６は、例えば、第２間隔ｄ２よりも大きい。

【0061】

次に、実施形態の気相成長装置１００を用いた気相成長方法の一例について説明する。以下、単結晶炭化珪素のウェハＷの表面に、窒素がｎ型不純物としてドーピングされた単結晶の炭化珪素膜を形成する場合を例に説明する。また、ビューイングポート４４とチャンバ１０の外部に設けられた測定器を用いて、ウェハＷの表面の温度を測定する場合を例に説明する。

【0062】

図９は、実施形態の気相成長方法の説明図である。ビューイングポート４４の上方に測定器５４を設ける。測定器５４は、例えば、ウェハＷの表面の温度を測定可能なパイロメータである。

【0063】

最初に、ウェハＷをホルダ１２に載置する。ウェハＷは、単結晶炭化珪素ウェハである。

【0064】

次に、ウェハＷを図示しない回転駆動機構により回転させる。そして、ウェハＷを下部ヒータ１６、及び、上部ヒータ１８により加熱する。

【0065】

次に、図９に示すように、複数のプロセスガス供給部３６からプロセスガスＧ１をチャンバ１０の内部に供給する。

【0066】

プロセスガスＧ１は、例えば、シリコンのソースガス、炭素のソースガス、ｎ型不純物のドーパントガス、アシストガス、及び、キャリアガスを含む混合ガスである。シリコンのソースガスは、例えば、シランガス（ＳｉＨ_４）である。炭素のソースガスは、例えば、プロパンガス（Ｃ_３Ｈ_８）である。ｎ型不純物のドーパントガスは、例えば、窒素ガス（Ｎ_２）である。アシストガスは、例えば、塩化水素ガス（ＨＣｌ）である。キャリアガスは、例えば、アルゴンガス（Ａｒ）、又は、水素ガス（Ｈ_２）である。

【0067】

プロセスガスＧ１の分解及び反応によりウェハＷの表面に、窒素がｎ型不純物としてドーピングされた単結晶の炭化珪素膜が形成される。

【0068】

例えば、プロセスガスＧ１のチャンバ１０の内部への供給と同時に、パージガスＧ２をパージガス導入部４０から、バッファ室３８の内部へ導入する。バッファ室３８の中へ導入されたパージガスＧ２は、複数のパージガス供給部４２を通って、バッファ室３８からチャンバ１０の内部に供給される。

【0069】

パージガスＧ２をバッファ室３８からチャンバ１０の内部に流すことにより、プロセスガスＧ１がバッファ室３８に流入することを抑制する。また、パージガスＧ２をバッファ室３８からチャンバ１０の内部に流すことにより、チャンバ１０の内部でプロセスガスＧ１に乱流が生じることを抑制する。パージガスＧ２は、例えば、水素ガス又はアルゴンガスである。

【0070】

例えば、炭化珪素膜の形成中に、パージガス供給部４２及び透光性窓４６を通過する光を測定器５４で受光することにより、ウェハＷの表面の温度を測定する。ビューイングポート４４及び測定器５４を用いて、ウェハＷの表面の温度を測定する。３個のパージガス供給部４２を備えることで、例えば、ウェハＷの中心部と、ウェハＷの外周部と、ウェハＷの中心部と外周部の間との、３か所の温度を同時に測定することが可能となる。

【0071】

図９に示すように、炭化珪素膜の形成中に、ガス排気口５２から排気ガスＧ３がチャンバ１０の外に排気される。排気ガスＧ３は、例えば、未反応のプロセスガスＧ１及びパージガスＧ２を含む。

【0072】

単結晶の炭化珪素膜を形成した後、例えば、チャンバ１０の中へのプロセスガスＧ１の供給及びバッファ室３８へのパージガスＧ２の供給を停止する。また、下部ヒータ１６及び上部ヒータ１８による加熱を停止し、ウェハＷの温度を低下させる。その後、ウェハＷをチャンバ１０から搬出する。

【0073】

次に、実施形態の気相成長装置１００の作用及び効果を説明する。

【0074】

図１０は、比較例の基板処理装置の模式断面図である。図１１は、比較例の基板処理装置の一部の拡大模式図である。図１０は、実施形態の図１に対応する図である。図１１は、実施形態の図３に対応する図である。

【0075】

比較例の基板処理装置は、気相成長装置９００である。図１０及び図１１に示すように、
比較例の気相成長装置９００は、透光性窓４６が、凸部分４６ａを有しない点で、実施形態の気相成長装置１００と異なる。比較例の透光性窓４６は、平板形状である。

【0076】

図１２は、比較例の基板処理装置の課題の説明図である。図１２は、図１１に対応する図である。図１２には、気相成長装置９００を用いて膜を形成する際の、パージガスＧ２又はプロセスガスＧ１の流れを示す。

【0077】

図１２に示すように、パージガス導入部４０からバッファ室３８に水平方向に導入されたパージガスＧ２は、水平方向の流速が大きい。このため、パージガス導入部４０から最も遠い第１のパージガス供給部４２ａに流れるパージガスＧ２の流量が大きくなる。また、パージガス導入部４０から最も近い第３のパージガス供給部４２ｃに流れるパージガスＧ２の流量が小さくなる。

【0078】

第１のパージガス供給部４２ａに流れるパージガスＧ２の流量が大きく、第３のパージガス供給部４２ｃに流れるパージガスＧ２の流量が小さいため、パージガスＧ２やプロセスガスＧ１が第３のパージガス供給部４２ｃからバッファ室３８に逆流するおそれがある。

【0079】

バッファ室３８にソースガスを含むプロセスガスＧ１が流れ込むと、バッファ室３８の中でプロセスガスＧ１が分解又は反応して、副生成物５６が透光性窓４６の下面に付着するおそれがある。透光性窓４６に副生成物５６が付着すると、透光性窓４６の光の透過率が変化する。透光性窓４６の光の透過率が変化すると、光学的な測定の精度が低下するため好ましくない。なお、図１２において、副生成物５６は、透光性窓４６の、第１のパージガス供給部４２ａ、第２のパージガス供給部４２ｂ、及び第３のパージガス供給部４２ｃ、それぞれの延伸方向の位置に付着している。しかし、第１のパージガス供給部４２ａ、第２のパージガス供給部４２ｂ、及び第３のパージガス供給部４２ｃ、いずれかの延伸方向の位置に付着する場合もある。

【0080】

第１のパージガス供給部４２ａ、第２のパージガス供給部４２ｂ、及び第３のパージガス供給部４２ｃに流れるパージガスＧ２の流量に差が生じるのは、パージガス導入部４０からチャンバ１０の内部にかけての合成コンダクタンスが大きいためであると考えられる。したがって、パージガスＧ２やプロセスガスＧ１が、第３のパージガス供給部４２ｃからバッファ室３８に逆流するのは、パージガス導入部４０からチャンバ１０の内部にかけての合成コンダクタンスが大きいためであると考えられる。

【0081】

図１３及び図１４は、実施形態の基板処理装置の作用及び効果の説明図である。図１３は、図６に対応する図である。図１４は、図３に対応する図である。図１３及び図１４には、気相成長装置１００を用いて膜を形成する際の、パージガスＧ２の流れを示す。

【0082】

図１３及び図１４に示すように、パージガス導入部４０からバッファ室３８に水平方向に供給されたパージガスＧ２は、透光性窓４６の凸部分４６ａとバッファ室３８との間の隙間を経由して、パージガス供給部４２に流れる。凸部分４６ａが設けられることでパージガスＧ２の流速が比較例の場合と比較して小さくなる。これは、凸部分４６ａが設けられることでパージガス導入部４０からチャンバ１０の内部にかけての合成コンダクタンスが比較例の場合よりも小さくなるためである。

【0083】

パージガス導入部４０からチャンバ１０の内部にかけての合成コンダクタンスが小さくなることで、比較例の場合と比べ、第１のパージガス供給部４２ａ、第２のパージガス供給部４２ｂ、及び第３のパージガス供給部４２ｃに流れるパージガスＧ２の流量が均等化されやすくなる。特に、凸部分４６ａの底面とバッファ室３８の底面の第２間隔ｄ２を、凸部分４６ａの側面とバッファ室３８の側面の第１間隔ｄ１以下とすることで、パージガス導入部４０から最も遠い第１のパージガス供給部４２ａにおけるパージガスＧ２の流量と、パージガス導入部４０から最も近い第３のパージガス供給部４２ｃにおけるパージガスＧ２の流量の均等化が図れる。

【0084】

したがって、パージガスＧ２やプロセスガスＧ１がパージガス供給部４２からバッファ室３８に逆流することが抑制できる。よって、透光性窓４６への副生成物５６の付着が抑制され、光学的な測定の精度の低下が抑制できる。

【0085】

パージガスＧ２やプロセスガスＧ１のバッファ室３８への逆流を抑制する観点から、凸部分４６ａの底面とバッファ室３８の底面の第２間隔ｄ２は、凸部分４６ａの側面とバッファ室３８の側面の第１間隔ｄ１よりも小さいことが好ましい。凸部分４６ａの底面とバッファ室３８の底面との間のコンダクタンスが小さくなり、複数のパージガス供給部４２に流れるパージガスＧ２の流量が均等化されやすくなる。

【0086】

パージガスＧ２やプロセスガスＧ１のバッファ室３８への逆流を抑制する観点から、凸部分４６ａの底面とバッファ室３８の底面の第２間隔ｄ２は、２ｍｍ以下であることが好ましく、１ｍｍ以下であることがより好ましい。凸部分４６ａの底面とバッファ室３８の底面との間のコンダクタンスが小さくなり、複数のパージガス供給部４２に流れるパージガスＧ２の流量が均等化されやすくなる。

【0087】

パージガスＧ２やプロセスガスＧ１のバッファ室３８への逆流を抑制する観点から、凸部分４６ａの底面とバッファ室３８の底面の第２間隔ｄ２は、パージガス供給部４２の最大開口幅ｄ４よりも小さいことが好ましい。凸部分４６ａの底面とバッファ室３８の底面との間のコンダクタンスが小さくなり、複数のパージガス供給部４２に流れるパージガスＧ２の流量が均等化されやすくなる。

【0088】

パージガスＧ２やプロセスガスＧ１のバッファ室３８への逆流を抑制する観点から、凸部分４６ａの底面は、複数のパージガス供給部４２の開口の全領域と、パージガス供給部４２の延伸方向に対向することが好ましい。また、パージガスＧ２やプロセスガスＧ１のバッファ室３８への逆流を抑制する観点から、複数のパージガス供給部４２の形状を、複数のパージガス供給部４２の延伸方向に、凸部分４６ａの底面に等倍で投影した場合に、投影された形状は凸部分４６ａの底面に包含されることが好ましい。凸部分４６ａの底面とバッファ室３８の底面との間のコンダクタンスが小さくなり、複数のパージガス供給部４２に流れるパージガスＧ２の流量が均等化されやすくなる。

【0089】

パージガスＧ２やプロセスガスＧ１のバッファ室３８への逆流を抑制する観点から、複数のパージガス供給部４２の形状を、複数のパージガス供給部４２の延伸方向に、凸部分４６ａの底面に等倍で投影した場合に、投影された形状と凸部分４６ａの底面の外周との間の第５の距離ｄ５及び第６の距離ｄ６は、凸部分４６ａの底面とバッファ室３８の底面との間の第２間隔ｄ２よりも大きいことが好ましい。凸部分４６ａの底面とバッファ室３８の底面との間のコンダクタンスが小さくなり、複数のパージガス供給部４２に流れるパージガスＧ２の流量が均等化されやすくなる。

【0090】

パージガスＧ２やプロセスガスＧ１のバッファ室３８への逆流を抑制する観点から、パージガス供給部４２の延伸方向の、パージガス導入部４０とバッファ室３８の底面の第３間隔ｄ３は、凸部分４６ａの底面とバッファ室３８の底面の第２間隔ｄ２よりも大きいことが好ましい。パージガス導入部４０とパージガス導入部４０に最も近い第３のパージガス供給部４２ｃとの間のコンダクタンスが小さくなり、複数のパージガス供給部４２に流れるパージガスＧ２の流量が均等化されやすくなる。

【0091】

図１５は、実施形態の第１の変形例の基板処理装置の一部の拡大模式図である。図１５は、実施形態の図３に対応する図である。図１６は、実施形態の第１の変形例のガス排出部の形状を透光性部材の底面に投影した場合の模式図である。図１６は、実施形態の図８に対応する図である。

【0092】

第１の変形例の気相成長装置は、図１５に示すように、凸部分４６ａの底面は、パージガス供給部４２の開口の一部と対向しない点で、実施形態の気相成長装置と異なる。また、第１の変形例の気相成長装置は、図１６に示すように、パージガス供給部４２の形状を、パージガス供給部４２の延伸方向に、透光性窓４６の底面に等倍で投影した場合に、投影されたパージガス供給部４２の形状の一部は透光性窓４６の底面に包含されない点で、実施形態の気相成長装置と異なる。

【0093】

第１の変形例の気相成長装置においても、比較例の気相成長装置９００と比較して、複数のパージガス供給部４２に流れるパージガスＧ２の流量が均等化されやすくなる。

【0094】

図１７は、実施形態の第２の変形例の基板処理装置の一部の拡大模式図である。図１７は、実施形態の図６に対応する図である。

【0095】

第２の変形例の気相成長装置は、図１７に示すように、パージガス導入部４０が、凸部分４６ａの側面と対向しない点で、実施形態の気相成長装置１００と異なる。

【0096】

第２の変形例の気相成長装置においても、比較例の気相成長装置９００と比較して、複数のパージガス供給部４２に流れるパージガスＧ２の流量が均等化されやすくなる。

【0097】

以上、具体例を参照しつつ本発明の実施形態について説明した。上記、実施形態はあくまで、例として挙げられているだけであり、本発明を限定するものではない。また、各実施形態の構成要素を適宜組み合わせてもかまわない。

【0098】

実施形態では、単結晶の炭化珪素膜を形成する場合を例に説明したが、単結晶の炭化珪素膜以外の膜を形成する気相成長装置にも本発明を適用することが可能である。

【0099】

また、実施形態では、単結晶炭化珪素のウェハを基板の一例として説明したが、基板は単結晶炭化珪素のウェハに限定されるものではない。

【0100】

また、実施形態では、気相成長装置を基板処理装置の一例として説明したが、基板処理装置は気相成長装置に限定されるものではない。例えば、チャンバを備え、基板の処理中に、光学的な測定を行う全ての基板処理装置に本発明を適用することが可能である。基板処理装置は、例えば、基板を加熱する熱処理装置であってもかまわない。

【0101】

実施形態では、装置構成、製造方法、光学的な測定方法など、本発明の説明に直接必要としない部分等については記載を省略したが、必要とされる装置構成、製造方法、光学的な測定方法などを適宜選択して用いることができる。その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更しうる全ての基板処理装置は、本発明の範囲に包含される。本発明の範囲は、特許請求の範囲及びその均等物の範囲によって定義されるものである。

【符号の説明】

【0102】

１０ チャンバ
１２ ホルダ
３０ ヘッド部
３８ バッファ室（凹部）
４０ パージガス導入部（ガス導入部）
４２ パージガス供給部（ガス供給部）
４６ 透光性窓（透光性部材）
４６ａ 凸部分（部分）
５４ 測定器
１００ 気相成長装置（基板処理装置）
Ｗ ウェハ（基板）
Ｇ２ パージガス（ガス）
ｄ１ 第１間隔
ｄ２ 第２間隔
ｄ３ 第３間隔
ｄ４ 最大開口幅

【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】