(57)【要約】      （修正有）【課題】基板により接近した位置で処理ガスを供給することができるインジェクタ及びこれを用いた基板処理装置、並びに基板処理方法を提供する。【解決手段】長手方向に延びたインジェクタ１１０は、長手方向に垂直な断面において円形又は正多角形の断面形状を有し、吐出孔を有しないガス導入部１１３と、長手方向に垂直な断面において一方向に突出した断面形状を有し、突出した部分の先端に長手方向に沿って複数の吐出孔１１１を有するとともに、長手方向における一端がガス導入部１１３に接続されたガス供給部１１２と、を有する。【選択図】図３
2020057704.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向に延びたインジェクタであって、
前記長手方向に垂直な断面において円形又は正多角形の断面形状を有し、吐出孔を有しないガス導入部と、
前記長手方向に垂直な断面において一方向に突出した断面形状を有し、突出した部分の先端に前記長手方向に沿って複数の吐出孔を有するとともに、前記長手方向における一端が前記ガス導入部に接続されたガス供給部と、を有するインジェクタ。
【請求項２】
前記ガス供給部の断面形状における前記突出した部分の先端の反対側の端部と、前記ガス導入部の端部は一致しており、前記長手方向において連続した端面をなす請求項１に記載のインジェクタ。
【請求項３】
前記ガス供給部の断面形状は、前記突出した部分の先端と前記突出した部分の先端の反対側の端部とを結ぶ直線に関して線対称である請求項２に記載のインジェクタ。
【請求項４】
前記ガス導入部は円形の断面形状を有し、
前記ガス供給部は楕円形の断面形状を有する請求項３に記載のインジェクタ。
【請求項５】
前記ガス供給部の前記長手方向における他端は閉じている請求項１又は２に記載のインジェクタ。
【請求項６】
前記ガス導入部及び前記ガス供給部は石英からなる請求項１乃至５のいずれか一項に記載のインジェクタ。
【請求項７】
前記ガス供給部は、前記ガス導入部を包含する水平断面形状を有する請求項１乃至６のいずれか一項に記載のインジェクタ。
【請求項８】
略円筒体状を有する処理容器と、
基板の外周に沿う位置に配置された複数本の支柱を有し、該複数本の支柱の内側に基板を多段に保持可能な保持構造を有し、鉛直方向に複数枚の基板を離間させて多段に保持可能であり、前記処理容器内に搬入及び搬出可能な基板保持具と、
該基板保持具を回転させる基板保持具回転機構と、
該基板保持具に沿うように鉛直方向に延びて設けられ、一方向に突出した水平断面形状を有し、突出した部分の先端に複数の吐出孔を有し、前記突出した部分の先端が前記支柱よりも内側に入り、前記突出した部分の反対側が前記支柱よりも外側にあるように設置されたインジェクタと、
該インジェクタ内の、前記支柱よりも外側の位置に回転軸を有し、前記基板保持具が回転して前記支柱が接近したときには前記支柱と接触しないように前記回転軸回りに前記インジェクタを回転させ、前記支柱が接近していないときには前記複数の吐出孔が前記支柱よりも内側に位置するように前記回転軸回りに前記インジェクタを回転させるインジェクタ回転機構と、を有する基板処理装置。
【請求項９】
前記複数の吐出孔は、前記鉛直方向に沿って配置された請求項８に記載の基板処理装置。
【請求項１０】
前記インジェクタ回転機構は、前記支柱が接近していないときには、前記複数の吐出孔が最も基板に接近する位置にするように前記インジェクタを回転させる請求項８又は９に記載の基板処理装置。
【請求項１１】
前記インジェクタの下部には、前記回転軸と同軸の中心を有するとともに、前記突出した部分及び前記吐出孔を有さず、前記突出した部分の反対側は共通の端面をなすガス導入部が設けられている請求項８乃至１０のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項１２】
前記インジェクタの前記水平断面形状を有する部分は楕円形の断面形状を有し、
前記ガス導入部は、円形の水平断面形状を有する請求項１１に記載の基板処理装置。
【請求項１３】
前記ガス導入部の最も内側の部分は、前記支柱よりも外側に配置されている請求項１２に記載の基板処理装置。
【請求項１４】
前記基板保持具の前記支柱の回転位置を検出する回転位置検出部と、
該回転位置検出部で検出された前記支柱の回転位置に基づいて前記インジェクタ回転機構の回転を制御する制御部と、を更に有する請求項８乃至１３のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項１５】
前記回転位置検出部は、エンコーダを有する請求項１４に記載の基板処理装置。
【請求項１６】
基板の外周に沿う位置に配置された複数本の支柱を有し、該複数本の支柱の内側において、鉛直方向に複数枚の基板を離間させて多段に保持した基板保持具を回転させる工程と、
該基板保持具に沿うように前記鉛直方向に延びて設けられ、一方向に突出した水平断面形状を有し、突出した部分の先端に複数の吐出孔を有し、前記突出した部分の先端が前記支柱よりも内側に入り、前記突出した部分の反対側が前記支柱よりも外側にあるように設置されたインジェクタから前記基板保持具に保持された前記複数枚の基板に処理ガスを供給する工程と、
前記基板保持具の前記複数本の支柱を検出する工程と、
検出された前記支柱が前記インジェクタに接近しているときには、前記支柱と接触しないように前記インジェクタを回転させ、前記支柱が接近していないときには前記複数の吐出孔が前記支柱よりも内側に位置するように前記インジェクタを回転させる工程と、を有する基板処理方法。
【請求項１７】
前記インジェクタ内の、前記支柱よりも外側にある位置に回転軸が設けられ、前記インジェクタを、前記回転軸の回りに回転させる請求項１６に記載の基板処理方法。
【請求項１８】
前記複数本の支柱を検出する工程はエンコーダを用いて行う請求項１６又は１７に記載の基板処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、インジェクタ及びこれを用いた基板処理装置、並びに基板処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、処理容器内で所定のガスを用いて基板に対して所定の処理を施すために設けられたガス導入機構であって、処理容器の内壁面に沿って上下に延びるとともに、管状部材を挿入可能かつ外嵌支持可能な挿入穴を有するインジェクタ支持部と、挿入穴に挿入され、内壁面に沿って全体が直線状に延在するインジェクタと、インジェクタの下端部に接続され、前記インジェクタを回転させる回転機構と、を有するガス導入機構が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、複数の基板を積層保持する基板保持具と、基板保持具に保持された基板を処理する処理室と、処理室内における基板の積層方向に延在し、基板に処理ガスを供給するガス供給部と、基板保持具に保持された基板の主面と平行方向にガス供給部の角度を変動させる角度変動装置と、基板保持具を回転させる回転装置と、ガス供給部の角度変動動作と基板保持具の回転動作を同期させるよう制御する制御部とを備える基板処理装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１８−５６２３２号公報
【特許文献２】特開２０１１−２９４４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
基板に接近した位置で処理ガスを供給することができるインジェクタ及びこれを用いた基板処理装置、並びに基板処理方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本開示の一態様に係るインジェクタは、長手方向に延びたインジェクタであって、
前記長手方向に垂直な断面において円形又は正多角形の断面形状を有し、吐出孔を有しないガス導入部と、
前記長手方向に垂直な断面において一方向に突出した断面形状を有し、突出した部分の先端に前記長手方向に沿って複数の吐出孔を有するとともに、前記長手方向における一端が前記ガス導入部に接続されたガス供給部と、を有する。
【発明の効果】
【０００７】
本開示によれば、インジェクタを基板保持具の支柱に衝突させることなく支柱の内側で処理ガスを基板に供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】一実施形態に係る基板処理装置の概略図である。
【図２】本実施形態に係る基板処理装置のウエハボートの一例を示した図である。
【図３】本開示の実施形態に係るインジェクタの一例を示した斜視図である。
【図４】本開示の実施形態に係るインジェクタ及び基板処理装置の動作について説明するための図である。
【図５】本実施形態に係る基板処理装置及び基板処理方法に適用可能なインジェクタ回転機構の一例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態の説明を行う。
【００１０】
以下、本開示を実施するための形態について図面を参照して説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の構成については、同一の符号を付することにより重複した説明を省く。
【００１１】
［基板処理装置］
本開示の一実施形態に係る基板処理装置について説明する。一実施形態では、基板に熱処理を行う基板処理装置を例に挙げて説明するが、処理対象、処理内容は特に限定されず、ガスを処理容器内に供給して基板処理を行う種々の基板処理装置に適用可能である。
【００１２】
図１は、一実施形態に係る基板処理装置の概略図である。図１に示されるように、基板処理装置は、半導体ウエハ（以下「ウエハＷ」という。）を収容可能な反応管１０を有している。反応管１０は、ウエハＷを収容して処理するための処理容器である。反応管１０は、耐熱性の高い石英により略円筒体状に成形され、天井に排気口１１を有する。反応管１０は、鉛直（上下）方向に延びる縦型の形状に構成されている。反応管１０の直径は、例えば処理されるウエハＷの直径が３００ｍｍの場合には、３５０〜４５０ｍｍ程度の範囲に設定されている。
【００１３】
反応管１０の天井部の排気口１１には、ガス排気口２０が接続される。ガス排気口２０は、例えば排気口１１から延びて直角にＬ字形状に屈曲された石英管から構成される。
【００１４】
ガス排気口２０には、反応管１０内の雰囲気を排気する真空排気系３０が接続される。具体的には、真空排気系３０は、ガス排気口２０に連結される例えばステンレス鋼により形成される金属製のガス排気管３１を有している。また、ガス排気管３１の途中には、開閉弁３２、バタフライバルブ等の圧力調整弁３３及び真空ポンプ３４が順次介設されており、反応管１０内の圧力を調整しながら真空引きできるようになっている。なお、ガス排気口２０の内径は、ガス排気管３１の内径と同じに設定されている。
【００１５】
反応管１０の側部には、反応管１０を取り囲むようにしてヒータ４０が設けられており、反応管１０に収容されるウエハＷを加熱し得るようになっている。ヒータ４０は、例えば複数のゾーンに分割されており、鉛直方向上側から下側に向かって、独立して発熱量が制御可能な複数のヒータ（図示せず）により構成されている。なお、ヒータ４０は、複数のゾーンに分割されることなく、１つのヒータにより構成されていてもよい。また、ヒータ４０の外周には、断熱材５０が設けられており、熱的安定性を確保するようになっている。
【００１６】
反応管１０の下端部は開口されており、ウエハＷを搬入、搬出できるようになっている。反応管１０の下端部の開口は、蓋体６０により開閉が行われる構成となっている。
【００１７】
蓋体６０よりも上方には、ウエハボート８０が設けられている。ウエハボート８０は、ウエハＷを保持するための基板保持具であり、鉛直方向に複数枚のウエハＷを離間した状態で多段に保持可能に構成される。ウエハボート８０が保持するウエハＷの枚数は特に限定されるものではないが、例えば５０枚〜１５０枚とすることができる。
【００１８】
図２は、本実施形態に係る基板処理装置のウエハボート８０の一例を示した図である。図２（ａ）は、ウエハボート８０の上面図であり、図２（ｂ）は、ウエハボート８０の正面図である。また、図２（ｃ）は、図２（ｂ）のＤ−Ｄ断面で切って上から見た切断上面図である。
【００１９】
図２（ａ）〜（ｃ）に示されるように、ウエハボート８０は、天板８１と、底板８２と、基板保持用支柱８３と、補助支柱８４とを有する。このうち、補助支柱８４は必須ではなく、必要に応じて設けられる。
【００２０】
図２（ｂ）に示されるように、最上部に天板８１が配置され、最下部に底板８２が配置される。また、天板８１及び底板８２に両端が連結固定された基板保持用支柱８３及び補助支柱８４が設けられる。図２（ｂ）においては、基板保持用支柱８３及び補助支柱８４は、天板８１と底板８２との間に設けられ、天板８１及び底板８２を連結支持するように設けられている。
【００２１】
基板保持用支柱８３は、ウエハＷ等の基板を多段に保持するための手段であり、例えば、鉛直方向に複数形成された爪８３ａを有する。隣接する爪８３ａ同士の間には溝８３ｂが形成され、溝８３ｂ内（又は爪８３ａ上）にウエハＷを水平に保持することが可能な構成となっている。このように、基板保持用支柱８３は、溝８３ｂ内にウエハＷを水平な状態で多段に保持可能な構成を有する。なお、ウエハＷを保持するためには、少なくとも３点でウエハＷを支持する必要があるため、少なくとも３本の基板保持用支柱８３が必要である。なお、基板保持具８０のウエハＷの保持構成は、溝８３ｂを形成する構成に限らず、用途に応じて種々の構成とすることができる。即ち、基板保持用支柱８３に保持用の部材を取り付けた構成や、ウエハＷ支持用の円環状部材を設けた構成であってもよい。
【００２２】
図２（ａ）、（ｂ）において、３本の基板保持用支柱８３と、２本の補助支柱８４が示されている。基板保持用支柱８３は、３本以上であればよく、必要に応じて、４本、５本と増加させてもよい。例えば、図２において、補助支柱８４を総て基板保持用支柱８３とし、５本の基板保持用支柱８３を設けることも可能である。一方、補助支柱８４は必要に応じて設ければよく、不要であれば無くすことも可能である。なお、以下、基板保持用支柱８３と補助支柱８４の双方を合わせて、支柱８３、８４と呼んでもよいこととする。
【００２３】
天板８１は、ウエハボート８０の最上部に設けられ、天井面を形成する。図２（ａ）に示されるように、天板８１は、円形部８１ａと、突出部８１ｂとを有する。円形部８１ａは、Ｃ１を中心として円形をなす部分である。突出部８１ｂは、円形部８１ａから径方向外側に突出した部分であり、この部分に基板保持用支柱８３及び補助支柱８４が設置される。よって、天板８１の下方では、基板保持用支柱８３及び補助支柱８４が最も外側に突出した部分であり、この部分がウエハボート８０の旋回半径Ｒを定めることになる。
【００２４】
図２（ａ）に示されるように、天板８１においては、突出部８１ｂが天板８１の最も外側に位置する部分となる。基板処理装置では、ウエハボート８０を回転させながら基板処理を行うため、破線で示されるように、突出部８１ｂの最も外側の部分がウエハボート８０の旋回半径Ｒを定めることになる。図２（ａ）に示されるように、５個の突出部８１ｂの突出量は等しくなるように設定され、５個の突出部８１ｂの各々がウエハボート８０の天板８１側の旋回半径Ｒを定める。
【００２５】
図２（ｂ）は、図２（ａ）のＸ−Ｘ方向から見た側方断面図である。図２（ｂ）に示されるように、天板８１の突出部８１ｂの最も外側の部分と、支柱８３、８４の最も外側の部分は、外形が一致するように形成される。よって、天板８１の旋回半径Ｒと、天板８１に接続された支柱８３、８４の旋回半径Ｒは同一となる。一方、天板８１よりも外側に支柱８３、８４が設けられている場合、例えば、天板８１及び底板８２の外側面に接するように支柱８３、８４が設けられている場合には、支柱８３、８４の外周面がウエハボート８０の最も外側の面となり、ウエハボート８０の旋回半径Ｒを定めることになる。また逆に、天板８１と底板８２が同一の外径を有し、天板８１の内側に支柱８３、８４が設けられている場合には、天板８１の外径がウエハボート８０の最も外側の部分となり、ウエハボート８０の旋回半径Ｒを定めることになる。
【００２６】
本実施形態においては、以下、天板８１の突出部８１ｂと支柱８３、８４の最も外側の面が一致する場合について説明するが、支柱８３、８４が天板８１からはみ出している構造のウエハボート８０にも適用可能である。
【００２７】
図２（ｃ）に示されるように、図２（ｂ）のＤ−Ｄ断面で切って底板８２を上面視すると、天板８１と同様に、円形部８２ａと、円形部８２ａから径方向外側に突出した突出部８２ｂが設けられている。そして、突出部８２ｂに支柱８３、８４を設置する構成となっている。なお、図２（ｂ）にも示されるように、突出部８２ｂの最も外側の外形と、底板８２に連結固定される支柱８３、８４の外形は一致するように設けられる。また、底板８２の中心領域には開口８２ｃが形成されており、この点で天板８１とは異なっている。開口８２ｃは、ウエハボート８０を保温筒７５の上に載置する際に、載置台との係合を行うために設けられており、必須ではなく、必要に応じて設けられてよい（図１参照）。
【００２８】
図１の説明に戻る。ウエハボート８０は、石英により形成される保温筒７５を介してテーブル７４上に載置されている。テーブル７４は、反応管１０の下端開口部を開閉する蓋体６０を貫通する回転軸７２の上端部に支持される。回転軸７２の貫通部には、例えば磁性流体シール７３が介設され、回転軸７２を気密にシールした状態で回転可能に支持している。また、蓋体６０の周辺部と反応管１０の下端部には、例えばＯ−リング等のシール部材６１が介設されており、反応管１０内のシール性を保持している。
【００２９】
蓋体６０は、例えばボートエレベータ等の昇降機構７０に支持されたアーム７１に取り付けられており、ウエハボート８０及び蓋体６０等を一体的に昇降できるように構成されている。なお、テーブル７４を蓋体６０側へ固定して設け、ウエハボート８０を回転させることなくウエハＷの処理を行うようにしてもよい。
【００３０】
回転軸７２は、蓋体６０の下面に取り付けられ、回転軸７２の近傍にはモータ７６ａが取り付けられている。回転軸７２とモータ７６ａはプーリーおよびベルトを介して接続されており、モータ７６ａが回転することで回転軸７２が回転するよう構成されている。モータ７６ａには、エンコーダ７６ｂが設けられている。エンコーダ７６ｂは、回転軸７２の回転位置を検出する回転位置検出手段である。エンコーダ７６ｂを用いることにより、ウエハボート８０の支柱８３、８４の位置を知ることができる。エンコーダ７６ｂで検出した支柱８３、８４の回転位置は、インジェクタ１１０が支柱８３、８４との接触を回避するために回転するタイミングを制御するのに用いられる。この点の詳細は後述する。
【００３１】
反応管１０の下端部には、反応管１０の内周壁に沿って延在する部分を有する共に、半径方向の外方に向けて延在するフランジ状の部分を有するマニホールド９０が配置されている。そして、マニホールド９０を介して、反応管１０の下端部から、反応管１０内へ必要なガスを導入する。マニホールド９０は、反応管１０とは別部品で構成されるが、反応管１０の側壁と一体的に設けられ、反応管１０の側壁の一部を構成するように設けられる。なお、マニホールド９０の詳細な構成については、後述する。
【００３２】
マニホールド９０は、インジェクタ１１０を支持する。インジェクタ１１０は、反応管１０内にガスを供給するため管状部材であり、例えば石英により形成される。インジェクタ１１０は、反応管１０の内部で鉛直方向に延在するように設けられる。インジェクタ１１０には、長手方向に沿って所定間隔で複数のガス吐出孔１１１が形成されており、ガス吐出孔１１１より水平方向に向けてガスを吐出できるようになっている。
【００３３】
インジェクタ１１０は、ガス吐出孔１１１を有するガス供給部１１２と、ガス吐出孔１１１を有さず、ガス導入を行うガス導入部１１３とを備える。図１に示されるように、ガス吐出孔１１１は、ウエハボート８０の支柱８３よりも内側に位置するように設けられる。これは、処理ガスをよりウエハＷに接近した位置で供給するためであり、処理ガスのウエハＷの効率良い供給を促進するためである。
【００３４】
しかしながら、このようにガス供給部１１２が支柱８３よりも内側に突出していると、ウエハボート８０が回転した際、インジェクタ１１０のガス供給部１１２は、支柱８３に衝突してしまう。そこで、本実施形態に係る基板処理装置では、インジェクタ１１０を回転させ、インジェクタ１１０のガス供給部１１２が支柱８３と衝突することを回避する。
【００３５】
なお、図１において、１本のみインジェクタ１１０が示されているが、供給する処理ガスの種類、位置等に応じて、複数本のインジェクタ１１０を設けてよい。
【００３６】
図３は、本開示の実施形態に係るインジェクタ１１０の一例を示した斜視図である。本実施形態に係るインジェクタ１１０は、ガス吐出孔１１１が設けられたガス供給部１１２と、ガスを導入するガス導入部１１３とを有する。
【００３７】
ガス供給部１１２は、ガス導入部１１３よりも一方向に延びて突出した断面形状を有する。ガス供給部１１２の水平断面形状は、細長い形状を有していれば、種々の形状とすることができる。例えば、長軸と短軸を有する楕円形状であってもよいし、長辺と短辺を有する長方形等の形状であってもよい。図３においては、ガス供給部１１２が、楕円の水平断面形状を有する例が示されている。ガス供給部１１２は、水平断面形状が長軸と短軸を有する楕円形状に構成されることにより、一方向に突出した形状を有する。一方向に突出した形状の先端、つまり楕円形状の長軸と交わる端面にガス吐出孔１１１を設けることにより、ウエハボート８０のウエハＷ近傍にガス吐出孔１１１を接近して配置させることが可能となる。また、図３においては、ガス供給部１１２の水平断面形状が、ガス導入部１１３を包含するように構成されている。これにより、ガス導入部１１３からのガスの流れを妨げる障害物なくガス導入部１１３とガス供給部１１２とを連結することができ、ガス導入部１１３からガス供給部１１２へのガスの流れをスムーズにすることができる。但し、ガス供給部１１２がガス導入部１１３を包含する水平断面形状を有することは必須ではなく、用途に応じてインジェクタ１１０は種々の形状に構成することができる。
【００３８】
なお、ガス吐出孔１１１は、鉛直方向、つまりインジェクタ１１０の長手方向に沿って設けられている。これは、ウエハボート８０内にウエハＷが鉛直方向に所定間隔を有して多段に保持されるため、総てのウエハＷに処理ガスを供給できるようにするためである。したがって、ガス供給部１１２の高さは、少なくともウエハが保持される高さ以上に設定するのが好ましく、本実施形態ではウエハボートと略同一の高さを有する。なお、インジェクタ１１０のガス供給部１１２の水平断面形状は、ガス吐出孔１１１を通る長軸に関して線対称の形状を有することが好ましい。左右対称の方が、取扱いも容易であるし、処理ガスの供給も均一となり易いからである。
【００３９】
ガス供給部１１２の上端は閉じており、下端はガス導入部１１３に接続されている。上端を閉じることにより、処理ガスをガス吐出孔１１１から水平方向に供給することができる。
【００４０】
ガス導入部１１３は、ガス供給部１１２の下方に設けられる。ガス導入部１１３は、マ二ホールド９０を介して処理ガスを導入し、ガス供給部１１２に供給するためのガス流路であり、ガス供給部１１２の下端に接続されている。ガス導入部１１３は、突出した形状を有する必要は無いため、例えば、円形の水平断面形状を有する。本実施形態に係る基板処理装置においては、基板を処理しながらインジェクタ１１０を回転させるため、ガス導入部１１３は、回転させ易い形状であることが好ましい。よって、本実施形態においては、ガス導入部１１３を円形に構成し、円の中心を回転軸１１４としている。
【００４１】
ガス導入部１１３の外側の端面、即ち、ガス供給部１１２が突出した部分の反対側の端面は、ガス供給部１１２の端面と連続的に形成されていることが好ましい。これにより、ガス供給部１１２の回転径を大きく設定することができ、よりウエハＷに接近させた箇所で処理ガスを供給することができる。
【００４２】
なお、ガス導入部１１３をガス供給部１１２よりも小さく形成することは、本実施形態に係る基板処理方法を実施する上においては必須ではなく、例えば、ガス供給部１１２と同じ形状を有するガス導入部１１３を設け、外側寄りに回転軸１１４を設け、楕円形状全体を回転させてもよい。
【００４３】
しかしながら、効率の良い回転を行う観点、回転機構を簡素にする観点、処理ガスの上昇への方向付けを効率的に行う観点等から、ガス導入部１１３はガス供給部１１２よりも小さくするとともに、円のように、回転容易な形状とすることが好ましい。
【００４４】
なお、ガス導入部１１３を正多角形とすることも可能であり、例えば、ガス供給部１１２を長方形、ガス導入部１１３を正方形としてもよい。ガス導入部１１３を正方形としても、正方形の保持部を設け、正方形の中心を回転軸１１４にして保持部を回転させるようにすれば、回転機構は複雑とならない。よって、ガス導入部１１３及びガス供給部１１２の形状は、用途に応じて種々の形状とすることができる。
【００４５】
また、ガス供給部１１２のガス吐出孔１１１は、必ずしも先端に設けなくともよい。しかしながら、効率的にガス吐出孔１１１をウエハＷに接近させた状態で処理ガスを供給するためには、一方向に突出した形状の先端（頂点）に設けることが好ましい。
【００４６】
［インジェクタ及び基板処理装置の動作］
図４は、本開示の実施形態に係るインジェクタ及び基板処理装置の動作について説明するための図である。
【００４７】
図４（ａ）は、インジェクタの先端がウエハボートに接近した状態を示した図である。図４（ａ）において、基板処理装置の上面からの断面図が記載されている。なお、図１においては、反応管１０のみが記載されていたが、図４（ａ）においては、反応管１０の内側にインナーチューブ１２が設けられている例について説明する。
【００４８】
インナーチューブ１２の内側には、ウエハボート８０が設けられ、インナーチューブ１２の外側に突出し、内周壁が窪んだインジェクタ収容部１２ａ内にインジェクタ１１０が設けられている。また、インナーチューブ１２のインジェクタ１１０と反対側の位置には、排気口１２ｂが設けられている。なお、ウエハボート８０は、基板保持用支柱（以下、単に「支柱」と言う。）８３を３本備えている例を挙げて説明する。また、ウエハボート８０は、時計回りに回転する例を挙げて説明する。
【００４９】
図４（ａ）において、インジェクタ１１０のガス吐出孔１１１は、ウエハボート８０の中心を向き、ウエハボート８０に載置されたウエハＷに最も接近した位置に配置されている。即ち、インジェクタの回転中心とガス吐出孔１１１の距離は、インジェクタの回転中心から支柱８３の旋回半径Ｒまでの距離よりも大きく、かつ、インジェクタ１１０の回転中心からウエハ外縁までの距離よりも小さくなるように設定されており、ガス吐出孔１１１はウエハに接触しない程度に接近した位置に配置されている。このような状態で、インジェクタの先端のガス吐出孔１１１から処理ガスを供給すると、ウエハＷの奥まで到達し易くなる。即ち、ウエハボート８０の支柱８３が通過する旋回半径Ｒよりも外側から処理ガスを供給する場合には、反応管１０とウエハＷの間の空間にも処理ガスが流れることになり、乱流なども生じ易くなるが、ウエハＷに最も接近した位置で処理ガスを供給すれば、ウエハ以外に向かって流れる処理ガスの量を低減することができる。したがって、非常にガス供給効率の良い状態で処理ガスをウエハＷに供給することができる。
【００５０】
図４（ｂ）は、支柱８３がインジェクタ１１０に接近した状態を示した図である。図４（ｂ）に示されるように、インジェクタ１１０が支柱８３との接触を回避するように反時計回りに回転している。かかる動作により、支柱８３の進路を空け、支柱８３とインジェクタ１１０の衝突を防ぐことができる。なお、インジェクタ１１０は、ガス導入部１１３の回転軸１１４を中心に回転する。図４（ｂ）においては、ガス供給部１１２の水平断面における長手方向が約９０度回転し、インジェクタ１１０がインジェクタ収容部１２ａの内壁と略平行になるまで回転している。この回転角度は、インジェクタ１１０が支柱８３との接触を確実に回避できる角度であれば、何度に設定してもよい。
【００５１】
ここで、ガス導入部１１３の少なくとも回転軸１１４はウエハボート８０の旋回半径Ｒよりも外側にあることが必要である。また、図４に示すように、約９０度がインジェクタ１１０の最大回転角度として許容できる角度である場合、その最大許容角度の回転で確実に支柱８３とインジェクタ１１０のガス供給部１１２との接触を回避できるように設定することが必要である。
【００５２】
図４（ｃ）は、支柱８３がインジェクタ１１０を通過した状態を示した図である。このように、支柱８３がインジェクタ１１０に接近し、支柱８３が通過するまでインジェクタ１１０が回転してインジェクタ収容部１２ａ内に待機することにより、ウエハボート８０が回転しても、インジェクタ１１０と支柱８３との接触を回避することができる。
【００５３】
図４（ｄ）は、支柱通過後にインジェクタ１１０が回転した状態を示した図である。図４（ｄ）に示されるように、支柱８３が通過した後は、インジェクタ１１０が再び回転し、ウエハＷに接近した場所に位置することが可能である。これにより、効率良くウエハＷに処理ガスを供給することができる。なお、この際のインジェクタ１１０の回転方向は、図４（ｂ）の待機状態になるときとは反対の回転方向であり、時計回りの回転方向である。
【００５４】
このように、支柱８３が接近したときのみインジェクタ１１０は回転して支柱８３との接触を回避することにより、それ以外のときは、支柱８３の外径よりも内側のウエハＷに接近した状態で処理ガスをウエハＷに供給することができ、基板処理を効率良く行うことができる。
【００５５】
このような動作は、例えば、図１に示すモータ７６ａにエンコーダ７６ｂが内蔵されており、エンコーダ７６ｂによりウエハボート８０の支柱８３の位置を検出し、その検出位置情報に基づいてインジェクタ１１０の回転動作を行うようにすればよい。
【００５６】
そのような動作は、例えば、図１に示す制御部１４０がエンコーダ７６ｂの回転位置検出情報に基づいて、インジェクタ１１０を回転させる回転機構の動作を制御することにより行う。制御部１４０は、基板処理装置全体の動作を制御する。制御部１４０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit、中央処理装置）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）を備え、プログラムを読み込んで動作するマイクロコンピュータや、特定の用途に向けて開発されたＩＣ（Integrated Circuit、集積回路）からなるＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等により実現されてよい。
【００５７】
また、エンコーダ７６ｂを用いる以外に、光学的センサを用いて支柱８３の位置を検出したり、カメラを用いて支柱８３の位置を検出し、検出した支柱８３の位置に基づいてインジェクタ１１０の回転制御を行ったりする構成であってもよい。
【００５８】
なお、支柱８３の本数が増えた場合には、各支柱８３に対応して支柱回避のためのインジェクタ１１０の回転動作を行うことになる。つまり、図２で説明したように、外側に突出した補助支柱８４等が存在する場合には、それらの支柱８４とも接触しないようにインジェクタ１１０の回転動作を行う必要がある。一方、そのままでもインジェクタ１１０が衝突しない程度の突起であれば、インジェクタ１１０の回転動作を行う必要は無い。また、ウエハボート８０の天板８１および底板８２の内側に各支柱８３、８４が取り付けられ、天板８１および底板８２の外径が旋回半径Ｒになる場合は、ガス供給部１１２の高さを天板８１と底板８２の間に収まるように設定することで支柱８３、８４とインジェクタ１１０の接触を回避することができる。
【００５９】
このように、支柱８３との衝突が発生するか否かによりインジェクタ１１０を回転させる動作を行うか否かを判定することができる。
【００６０】
［インジェクタ回転機構］
次に、インジェクタ１１０を回転させるインジェクタ回転機構の一例について説明する。インジェクタ１１０を回転させる機構は、インジェクタ１１０を適切なタイミングで適切な角度回転させることができれば、種々の機構とすることができる。ここでは、インジェクタ回転機構の一例を説明するが、これに限定する趣旨ではない。
【００６１】
図５は、本実施形態に係る基板処理装置及び基板処理方法に適用可能なインジェクタ回転機構の一例を示した図である。図５に示されるように、ガス導入機構は、マニホールド９０と、インジェクタ１１０と、回転機構３００と、ガス配管１２１とを有する。
【００６２】
マニホールド９０は、インジェクタ支持部９１と、ガス入口９５とを有する。
【００６３】
インジェクタ支持部９１は、反応管１０の内壁面に沿って鉛直方向に延在する部分であり、インジェクタ１１０を支持する。インジェクタ支持部９１は、インジェクタ１１０の下端が挿入可能であり、インジェクタ１１０の下端を外嵌支持可能な挿入穴９２を有する。
【００６４】
ガス入口９５は、インジェクタ支持部９１から半径方向の外側に張り出して、反応管１０の外側に露出する部分であり、挿入穴９２と反応管１０の外部とを連通してガスが通流可能なガス流路９６を有する。ガス流路９６の外側端部には、ガス配管１２１が接続され、外部からのガスが供給可能に構成される。
【００６５】
インジェクタ１１０は、インジェクタ支持部９１の挿入穴９２に挿入され、反応管１０の内壁面に沿って全体が直線状に延在する共に、挿入穴９２に挿入された箇所にガス流路９６と連通する開口１１２を有する。開口１１２は、例えば水平方向を長軸、鉛直方向を短軸とする略楕円形状に形成されている。これにより、インジェクタ１１０が回転した場合であっても、ガス流路９６からインジェクタ１１０に効率的にガスが供給される。
【００６６】
マニホールド９０は、例えば金属で構成される。反応管１０及び反応管１０を構成する部品は、金属汚染を防ぐ観点から、基本的には石英で構成されることが好ましいが、複雑な形状や、ネジ等との螺合接続がある箇所は、金属で構成せざるを得ない。本発明の一実施形態に係る処理装置のマニホールド９０も、金属で構成されるが、インジェクタ１１０をＬ字形状とせず、棒形状としている。そして、マニホールド９０のガス入口９５内に水平に延びるガス流路９６を形成し、インジェクタ１１０にガス流路９６と連通する開口１１２を形成することにより、インジェクタ１１０に厚肉の水平部分を無くしている。これにより、マニホールド９０のガス入口９５は、インジェクタ１１０の厚肉の水平部分を収容する必要が無くなるため、マニホールド９０のガス入口９５の肉厚を薄くし、高さを低くして金属コンタミネーションを低減させることが可能となる。なお、マニホールド９０を構成する金属は、ステンレス鋼、アルミニウム、ハステロイ等の耐食性メタル材料であってもよい。
【００６７】
図５に示されるガス導入機構は、モータ３１０と、ウォームギア機構３２０とを有する回転機構３００によってインジェクタ１１０を回転させる。
【００６８】
図５に示されるように、回転機構３００は、インジェクタ１１０の下端部に接続され、インジェクタ１１０をその長手方向を中心軸として回転させる。具体的には、回転機構３００は、モータ３１０と、ウォームギア機構３２０とを有し、モータ３１０で発生させた回転運動をウォームギア機構３２０により回転方向及び回転速度を変換して、インジェクタ１１０に伝達する。
【００６９】
モータ３１０は、例えば直流（ＤＣ）モータである。
【００７０】
ウォームギア機構３２０は、回転軸３２１と、磁性流体シール部３２２と、ウォーム３２３と、ウォームホイール３２４と、ワッシャ３２５と、保持ボルト３２６とを有する。
【００７１】
回転軸３２１は、棒形状を有し、磁性流体シール部３２２により気密性を維持した状態でマニホールド９０内に挿入されている。回転軸３２１の一端は、モータ３１０と接続されている。これにより、回転軸３２１は、モータ３１０が動作することにより回転する。なお、磁性流体シール部３２２に代えて、ベローズを使用してもよい。
【００７２】
ウォーム３２３は、回転軸３２１の先端に固定されている。これにより、回転軸３２１が回転すると、ウォーム３２３は回転軸３２１と一体となって回転する。
【００７３】
ウォームホイール３２４は、ウォーム３２３と噛合し、かつ、正逆回転可能となっている。これにより、ウォーム３２３が回転すると、ウォームホイール３２４がウォーム３２３の回転方向と対応して左回り又は右回り（図５（ｂ）における矢印で示す方向）に回転する。ウォームホイール３２４は、インジェクタ１１０がウォームホイール３２４に対して周方向に回転しないようにインジェクタ１１０を保持する。これにより、ウォームホイール３２４が回転運動すると、ウォームホイール３２４と一体となってインジェクタ１１０が回転運動する。また、ウォームホイール３２４は、ワッシャ３２５を介して保持ボルト３２６によって回転自在に保持されている。
【００７４】
例えば、このような回転機構を備えることにより、インジェクタ１１０を回転させ、インジェクタ１１０のガス供給部１１２とウエハボート８０の支柱８３、８４との接触を防ぎつつウエハＷの近傍で処理ガスを供給することができる。
【００７５】
なお、本実施形態で説明した回転機構２００は一例に過ぎず、ラックアンドピニオンを用いた回転機構等、用途に応じて種々の回転機構を用いることができる。
【００７６】
［基板処理方法］
次に、図１に示した縦型熱処理装置が成膜処理を行うときの動作について説明する。縦型熱処理装置が成膜処理を行う場合、ウエハボート８０に複数枚、例えば５０〜１００枚程度のウエハＷがウエハボート８０に載置された状態で蓋体６０上のテーブル７４上に載置され、蓋体６０が上昇して密閉され、ウエハＷが反応管１０内に設置される。なお、図１には、インジェクタ１１０が１本しか示されていないが、図示しない複数本のインジェクタ１１０が設けられている例を挙げて説明する。
【００７７】
次いで、真空ポンプ３４を動作させて反応管１０の内部を真空排気し、反応管１０の圧力を所定の真空度まで到達させる。
【００７８】
次いで、ウエハボート８０を回転させ、複数のインジェクタ１１０から処理ガスを供給する。処理ガスは、用途に応じて種々のガスが選択されてよいが、例えば、シリコン酸化膜を成膜する場合、シリコン含有ガスと、酸化ガスとが供給される。シリコン含有ガスは、例えば、アミノシランガスであってもよいし、酸化ガスは、例えば、オゾンガスであってもよい。アミノシランガスとオゾンガスが反応することにより、反応生成物として酸化シリコンがウエハＷ上に堆積し、シリコン酸化膜が成膜される。
【００７９】
最初に処理ガスを供給するタイミングは、図４（ａ）に示した状態が好ましい。即ち、インジェクタ１１０が回転している状態ではなく、インジェクタ１１０の突出した先端がウエハボート８０の中心を向き、ガス吐出孔１１１がウエハＷの外周に最も接近した位置で処理ガスの供給を開始することが好ましい。しかしながら、この点は必須ではなく、図４（ｂ）、（ｃ）に示すように回転している状態から処理ガスの供給を開始してもよい。
【００８０】
ＣＶＤ（Chemical vapor deposition）成膜であれば、アミノシランガスとオゾンガスは同時に反応管１０内に供給される。一方、ＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）成膜であれば、最初にアミノシランガスのみを反応管１０内に供給してウエハＷの表面に吸着させる。その後、パージガスで反応管１０内をパージした後、オゾンガスのみが供給され、ウエハＷの表面に吸着したアミノシランガスとの反応により、シリコン酸膜層がウエハＷの表面に形成される。その後、パージガスを反応管１０内に供給した後、アミノシランガス供給、パージガス供給、オゾンガス供給、パージガス供給のサイクルを繰り返し、シリコン酸化膜層を徐々にウエハＷの表面に堆積させてゆく。
【００８１】
その際、エンコーダ７６ｂでウエハボート８０の支柱８３、８４の位置を検出し、支柱８３、８４がインジェクタ１１０に対して所定距離又は所定角度に達したら、インジェクタ１１０の回転動作を行う。回転動作は、例えば、上述の実施形態で説明した機構を用いて行う。回転方向は、図４で説明したように、ウエハボート８０が時計回りであれば反時計回りに回転させ、ウエハボート８０が反時計回りであれば、時計回りに回転させることが好ましい。ウエハボート８０とインジェクタ１１０は対向しているので、互いに反対方向に回転させれば、ウエハボート８０の移動方向とインジェクタ１１０の移動方向が一致し、ウエハボート８０の移動方向に逆らわずに滑らかにウエハボート８０との接触を回避することができる。
【００８２】
なお、エンコーダ７６ｂは、支柱８４、８４の位置検出の手段の一例に過ぎず、光学的検出器や撮像による検出等、他の検出手段及び検出方法を用いてもよい。
【００８３】
インジェクタ１１０の回転を開始するタイミング及び回転速度は、ウエハボート８０の回転速度等を考慮し、適切な値に設定することができる。同様に、回転してから元の状態に復帰するタイミング及び回転速度も適切な値に設定することが好ましい。インジェクタ１１０とウエハボート８０との接触を確実に回避しつつ、なるべくインジェクタ１１０がウエハＷの外周近傍で処理ガスを供給できる時間が長くなるような設定とすることが好ましい。
【００８４】
これらの一連の動作は、制御部１４０が行うようにしてよい。即ち、エンコーダ７６ｂの検出信号が制御部１４０に送信され、制御部１４０の方で適切なタイミングと回転速度で回転機構２００にインジェクタ１１０を回転させる指令を行う。これにより、ウエハボートの支柱８３、８４とインジェクタ１１０が接触することを確実に回避して、タイミングよくインジェクタ１１０を回転させることができる。
【００８５】
このようにしてウエハＷの表面上にシリコン酸化膜を成膜することができるが、この時の処理ガスの供給は、処理ガス供給源１２３から、処理ガス供給配管１２１を介してインジェクタ１１０に供給されることにより行われる。その際、インジェクタ１１０はウエハＷに接近した位置、即ち支柱８３、８４よりも内側の位置で処理ガスを供給できるため、効率的に基板処理を行うことができる。
【００８６】
従来、支柱８３、８４をウエハボート８０の旋回半径Ｒとみなし、旋回半径Ｒよりも離れた位置にインジェクタ１１０を配置していたが、本実施形態では、支柱８３、８４よりも内側に入り込んでウエハＷの外周に接近した位置で処理ガスを供給することができ、原料ガスの吸着効率及び反応ガスの反応効率を高めることができる。
【００８７】
なお、図１においては、インナーチューブ１２が示されていないが、インナーチューブ１２が存在する場合には、図４で説明したように、インジェクタ１１０がインナーチューブ１２内に配置され、インナーチューブ１２内に処理ガスを供給する。
【００８８】
このような基板処理を薄膜が所定膜厚となるまで継続し、目標膜厚に達したら、処理ガスの供給を停止し、ウエハボート８０の回転を停止する。そして、蓋体６０を下降させ、ウエハボート８０から基板処理が施されたウエハＷを搬出する。本実施形態における基板処理は成膜処理であったため、薄膜が表面上に形成されたウエハＷが搬出される。
【００８９】
一方向に突出したインジェクタ１１０を用いたことにより、ガス供給効率の高い成膜処理を行うことができ、スループット及び膜質を向上させることができる。
【００９０】
このように、本実施形態に係るインジェクタ、基板処理装置及び基板処理方法によれば、インジェクタ１１０とウエハボート８０の支柱８３、８４との接触を防ぎつつウエハＷにより接近した位置で処理がスの供給を行うことができ、スループット及び膜質を向上させることができる。
【００９１】
以上、本開示の好ましい実施形態について詳説したが、本発明は、上述した実施形態に制限されることはなく、本開示の範囲を逸脱することなく、上述した実施形態に種々の変形及び置換を加えることができる。
【符号の説明】
【００９２】
１０    反応管
８０    ウエハボート
７６ａ    モータ
７６ｂ    エンコーダ
８３、８４    支柱
９０    マニホールド
９１    インジェクタ支持部
９５    ガス入口
９６    ガス流路
１１０    インジェクタ
１１１    ガス孔
１１２    ガス供給部
１１３    ガス導入部
１１４    回転軸
１２１    ガス配管
１４０    制御部
２００    回転機構
２１０    エアシリンダ
２２０    リンク機構
【図１】
2020057704.tif 000003
【図２】
2020057704.tif 000004
【図３】
2020057704.tif 000005
【図４】
2020057704.tif 000006
【図５】
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