(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理ガスを一側から他側に向けて水平方向に流すようにした処理容器構造内で処理すべき複数枚の被処理体を支持する支持体構造において、
天板部と、
中心に穴が形成されたリング状の主底板と前記穴を塞ぐように設けられた蓋部材とを含む底部と、
前記天板部と前記底部とを連結し、前記被処理体を支持する複数の支持部がその長さ方向に沿って所定のピッチで形成されると共に前記複数の支持部の内の最上段の支持部と前記天板部との間の距離と前記複数の支持部の内の最下段の支持部と前記底部との間の距離とが共に前記支持部間のピッチ以下の長さに設定されている複数の支持支柱と、
を備えたことを特徴とする支持体構造。
【請求項２】
前記天板部は、
最上段の板状の主天板と、
該主天板の下方に設けられた１又は複数の板状の副天板とを含み、
前記主天板と前記副天板との間の距離及び前記副天板同士間の距離は、前記支持部間のピッチ以下の長さに設定されていることを特徴とする請求項１記載の支持体構造。
【請求項３】
前記底部は、
最下段の板状の主底板と、
該主底板の上方に設けられた１又は複数の板状の副底板とを含み、
前記主底板と前記副底板との間の距離及び前記副底板同士間の距離は、前記支持部間のピッチ以下の長さに設定されていることを特徴とする請求項１又は２記載の支持体構造。
【請求項４】
前記天板部と前記底部とは、補強支柱により連結されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の支持体構造。
【請求項５】
複数枚の被処理体に所定の処理を施すための処理装置において、
前記被処理体を収容するための処理容器構造と、
前記処理容器構造の下端の開口部側を塞ぐ蓋部と、
前記複数枚の被処理体を支持すると共に、前記処理容器構造内へ挿脱可能になされた請求項１乃至４のいずれか一項に記載の支持体構造と、
前記処理容器構造内へガスを導入するガスノズルを有するガス導入手段と、
前記処理容器構造内の雰囲気を排気する排気手段と、
前記被処理体を加熱するための加熱手段と、
を備えたことを特徴とする処理装置。
【請求項６】
前記支持体構造を上下動させる昇降手段を更に有し、前記支持体構造は前記昇降手段に保温台を介して載置されていることを特徴とする請求項５記載の処理装置。
【請求項７】
前記保温台の最上部には、前記支持体構造の直下の空間を塞ぐためのカバー部材が設けられていることを特徴とする請求項６記載の処理装置。
【請求項８】
前記カバー部材の上端の周辺部には、リング状のフランジ部が設けられていることを特徴とする請求項７記載の処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエハ等の被処理体を支持する支持体構造及び処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、半導体集積回路を製造するためにはシリコン基板等よりなる半導体ウエハに対して、成膜処理、エッチング処理、酸化処理、拡散処理、改質処理、自然酸化膜の除去処理等の各種の処理が行なわれる。これらの処理は、ウエハを１枚ずつ処理する枚葉式の処理装置や複数枚のウエハを一度に処理するバッチ式の処理装置で行われる。例えばこれらの処理を特許文献１等に開示されている縦型の、いわゆるバッチ式の処理装置にて行う場合には、まず、半導体ウエハを複数枚、例えば２５枚程度収容できるカセットから、半導体ウエハを縦型のウエハボートへ移載してこれに多段に支持させる。
【０００３】
このウエハボートは、例えばウエハサイズにもよるが３０〜１５０枚程度のウエハを載置できる。上記ウエハボートは、排気可能な処理容器内にその下方より搬入（ロード）された後、処理容器内が気密に維持される。そして、処理ガスの流量、プロセス圧力、プロセス温度等の各種のプロセス条件を制御しつつ所定の熱処理が施される。この熱処理で例えば成膜処理を例にとれば、成膜処理の方法としてＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法（特許文献２）やＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法が知られている。
【０００４】
そして、回路素子の特性の向上を目的として半導体集積回路の製造工程における熱履歴も低減化することが望まれており、このため、ウエハをそれ程の高温に晒さなくても目的とする処理が可能なことから、原料ガス等を間欠的に供給しながら原子レベルで１層〜数層ずつ、或いは分子レベルで１層〜数層ずつ繰り返し成膜するＡＬＤ法が多用される傾向にある（特許文献３、４等）。
【０００５】
ここで従来のバッチ式の処理装置の一例について説明する。図１２は従来のバッチ式の処理装置の一例を示す概略構成図、図１３はウエハボートの一例を示す正面図である。図１２に示すように、このバッチ式の処理装置は、有天井の石英製の処理容器２と、この周囲を同芯状に覆う有天井の石英製のカバー容器４とよりなる処理容器構造６を有している。この処理容器構造６の下端の開口部は、蓋部８により気密に開閉可能になされている。上記処理容器２内には、石英製のウエハボート１０に多段に支持されたウエハＷが、処理容器構造６の下方より挿脱可能に収容されている。また上記処理容器２内には、その下方よりガスノズル１２、１４が挿入されており、各ガスノズル１２、１４に、その長手方向に沿って設けた多数のガス孔１２Ａ、１４Ａから必要なガスを流量制御しつつ水平方向へ向けて供給できるようになっている。
【０００６】
上記ガスノズル１２、１４に対向する処理容器２の側壁には、上下方向に延びるスリット状の排気口１６が形成されており、この排気口１６より排出したガスをカバー容器４の下部側壁に設けたガス出口１８から系外へ排気できるようになっている。また処理容器構造６の外周側には、筒体状の加熱ヒータ１９が設けられており、ウエハボート１０に支持されたウエハＷを加熱するようになっている。上記ウエハボート１０は、複数本、例えば４本（図示例では２本のみ記す）の石英製の支柱２０Ａよりなる保温台２０上に載置されている。
【０００７】
ここで図１３に示すように、上記ウエハボート１０は、天板部２２と、底部２４と、この天板部２２と底部２４とを連結する複数本、例えば３本（図１３では２本のみ記す）の支持支柱２６とを有している。上記３本の支持支柱２６は、ウエハＷのほぼ半円弧の軌跡上に沿って等間隔で配置される。
【０００８】
そして、この支持支柱２６には、支持溝２７が所定のピッチＰ１で形成されており、この支持溝２７にウエハＷの周縁部を載置させることによってウエハＷを多段に支持できるようになっている。また上記天板部２２と底部２４との間は、上記支持支柱２６に加えて石英製の補強支柱２８が連結されている。そして、上記底部２４は、中心部に穴２９が形成されたリング状に形成されており、この穴２９の内周側に保温台２０の支柱２０Ａの上端の凸部２１を係合させて、ウエハボート１０の全体を保持するようになっている。
【０００９】
このような処理装置において、上記各ガスノズル１２、１４のガス孔１２Ａ、１４Ａから原料ガスと、例えば酸化ガスとを交互に繰り返し水平方向へ噴射させることにより、各ウエハＷの表面に薄膜をＡＬＤ法によって堆積させるようになっている。そして、処理容器２内のガスはスリット状の排気口１６から排出され、最終的にカバー容器４の下部側壁に設けたガス出口１８より系外へ排出されて行く。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平６−２７５６０８号公報
【特許文献２】特開２００４−００６５５１号公報
【特許文献３】特開平６−４５２５６号公報
【特許文献４】特開平１１−８７３４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところで、上記ガスノズル１２、１４の各ガス孔１２Ａ、１４Ａは、上下に隣り合うウエハＷ間に対応させて形成されているので、ウエハのピッチＰ１が例えば６．５ｍｍ程度の狭いウエハ間の空間に対しても効率的に各ガスを水平方向から供給することができるようになっている。
【００１２】
しかしながら、図１３に示すように、最上端のウエハＷと天板部２２との間の空間部３０Ａや最下段のウエハＷと底部２４との間の空間部３０Ｂの上下方向の幅は、上記ピッチＰ１よりもかなり広く設定されているので、この空間部３０Ａ、３０Ｂを流れるガスの流速Ｖ１とピッチＰ１のウエハＷ間の空間部を流れるガスの流速Ｖ２との間に差が生じ、この結果、上記空間部３０Ａ、３０Ｂに流れるガス流の乱流を引き起こす原因となっていた。
【００１３】
特に、底部２４はリング状に形成されていることから、中央の穴２９を通って下方へ流れるガス流３２も発生し、この結果、下方の空間部３０Ｂにより多くの乱流が発生する原因になっていた。このようにガス流の乱流が発生すると、ウエハ列の上端側や下端側に位置するウエハＷにおける膜厚の面内均一性の低下を引き起こしたり、或いは膜質の低下を引き起こす、といった問題があった。
【００１４】
また従来の処理装置では、処理容器２の側壁に設けた排気口１６の長さは、ウエハボート１０の長さよりも短く設定されている。この結果、ウエハボート１０の上端側及び下端側を水平方向に流れたガスは排気のためにそのガス流の流れ方向が下方へ、或いは上方へ変えられることになるので、この時、上記したようなガス流の乱流が発生する原因にもなっていた。
【００１５】
本発明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたものである。本発明は、被処理体を支持する支持体構造における上下の両端部側におけるガスの乱流の発生を抑制して形成される薄膜の膜厚の面内均一性及び膜質の改善を図ることが可能な支持体構造及び処理装置である。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
請求項１に係る発明は、処理ガスを一側から他側に向けて水平方向に流すようにした処理容器構造内で処理すべき複数枚の被処理体を支持する支持体構造において、天板部と、中心に穴が形成されたリング状の主底板と前記穴を塞ぐように設けられた蓋部材とを含む底部と、前記天板部と前記底部とを連結し、前記被処理体を支持する複数の支持部がその長さ方向に沿って所定のピッチで形成されると共に前記複数の支持部の内の最上段の支持部と前記天板部との間の距離と前記複数の支持部の内の最下段の支持部と前記底部との間の距離とが共に前記支持部間のピッチ以下の長さに設定されている複数の支持支柱と、を備えたことを特徴とする支持体構造である。
【００１７】
このような構造により、処理容器構造の上端側と下端側におけるガスの乱流の発生を抑制することができ、この結果、膜厚の面内均一性の低下を防止すると共に、膜質の低下を防止することが可能となる。
【００１８】
本発明の関連技術は、処理ガスを一側から他側に向けて水平方向に流すようにした処理容器構造内で処理すべき複数枚の被処理体を収容する処理容器構造において、下端部が開放されて、前記複数枚の被処理体を支持体構造で支持した状態で収容する有天井の石英製の処理容器と、前記処理容器の一側にその長さ方向に沿って設けられてガスノズルを収容するノズル収容エリアと、前記ノズル収容エリアに対向させて前記処理容器の側壁にその長さ方向に沿って設けられて上端が前記支持体構造の上端に対応する位置以上の高さに延びて、下端が前記支持体構造の下端に対応する位置以下の高さに延びたスリット状の排気口と、を備えたことを特徴とする処理容器構造である。
【００１９】
このような構造により、支持体構造に支持された被処理体間の空間を水平方向に流れたガス流は方向を変えることなくそのままスリット状の排気口より排出されることになるので、処理容器構造の上端側と下端側におけるガスの乱流の発生を抑制することができ、この結果、膜厚の面内均一性の低下を防止すると共に、膜質の低下を防止することが可能となる。
【００２０】
請求項５に係る発明は、複数枚の被処理体に所定の処理を施すための処理装置において、前記被処理体を収容するための処理容器構造と、前記処理容器構造の下端の開口部側を塞ぐ蓋部と、前記複数枚の被処理体を支持すると共に、前記処理容器構造内へ挿脱可能になされた請求項１乃至４のいずれか一項に記載の支持体構造と、前記処理容器構造内へガスを導入するガスノズルを有するガス導入手段と、前記処理容器構造内の雰囲気を排気する排気手段と、前記被処理体を加熱するための加熱手段と、を備えたことを特徴とする処理装置である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係る支持体構造及び処理装置によれば、次のような優れた作用効果を発揮することができる。
請求項１及びこれを引用する請求項に係る発明によれば、処理容器構造の上端側と下端側におけるガスの乱流の発生を抑制することができ、この結果、膜厚の面内均一性の低下を防止すると共に、膜質の低下を防止することができる。
本発明の関連技術によれば、支持体構造に支持された被処理体間の空間を水平方向に流れたガス流は方向を変えることなくそのままスリット状の排気口より排出されることになるので、処理容器構造の上端側と下端側におけるガスの乱流の発生を抑制することができ、この結果、膜厚の面内均一性の低下を防止すると共に、膜質の低下を防止することができる。
請求項５及びこれを引用する請求項に係る発明によれば、処理容器構造の上端側と下端側におけるガスの乱流の発生を抑制することができ、この結果、膜厚の面内均一性の低下を防止すると共に、膜質の低下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係る支持体構造を有する処理装置の一例を示す断面構成図である。
【図２】処理装置の処理容器構造の部分を示す横断面図である。
【図３】処理容器を示す斜視図である。
【図４】本発明に係る支持体構造の第１実施例を示す平面図である。
【図５】支持体構造に設けられる蓋部材を示す斜視図である。
【図６】保温台に設けられる空間カバー部材を示す斜視図である。
【図７】本発明を用いて行った実験結果を示すグラフである。
【図８】本発明の評価結果を示すグラフである。
【図９】本発明に係る支持体構造の第２実施例を示す平面図である。
【図１０】本発明に係る支持体構造の第３実施例を示す平面図である。
【図１１】本発明の第４実施例の処理容器構造を示す模式図である。
【図１２】従来のバッチ式の処理装置の一例を示す概略構成図である。
【図１３】ウエハボートの一例を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下に、本発明に係る支持体構造及び処理装置の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。
＜第１実施例＞
図１は本発明に係る支持体構造を有する処理装置の一例を示す断面構成図、図２は処理装置の処理容器構造の部分を示す横断面図、図３は処理容器を示す斜視図、図４は本発明に係る支持体構造の第１実施例を示す平面図、図５は支持体構造に設けられる蓋部材を示す斜視図、図６は保温台に設けられる空間カバー部材を示す斜視図である。
【００２４】
ここでは処理装置として薄膜を形成する成膜処理を行う場合を例にとって説明する。図１に示すように、この処理装置３２は、被処理体を収容する処理容器構造３４と、この処理容器構造３４の下端の開口部側を気密に塞ぐ蓋部３６と、被処理体である複数枚の半導体ウエハＷを所定のピッチで支持して上記処理容器構造３４内へ挿脱される支持体構造３８と、処理容器構造３４内へ必要なガスを導入するガス導入手段４０と、処理容器構造３４内の雰囲気を排気する排気手段４１と、半導体ウエハＷを加熱する加熱手段４２とを主に有している。
【００２５】
具体的には、上記処理容器構造３４は、下端部が開放された有天井の円筒体状の処理容器４４と、下端部が開放されて上記処理容器４４の外側を覆う有天井の円筒体状のカバー容器４６とにより主に構成されている。上記処理容器４４とカバー容器４６は共に耐熱性の石英よりなり、同軸状に配置されて二重管構造になされている。
【００２６】
ここでは上記処理容器４４の天井部は平坦になされている。上記処理容器４４の一側には、その長さ方向に沿って後述するガスノズルを収容するノズル収容エリア４８が形成されている。ここでは図２にも示すように、処理容器４４の側壁の一部を外側へ向けて突出させて凸部５０を形成し、この凸部５０内を上記ノズル収容エリア４８として形成している。
【００２７】
また、上記ノズル収容エリア４８に対向させて上記処理容器４４の反対側の側壁には、その長さ方向（上下方向）に沿って一定の幅Ｌ１（図３参照）のスリット状の排気口５２（図３参照）が形成されており、処理容器４４内の雰囲気を排気できるようになっている。ここで、このスリット状の排気口５２の長さは、上記支持体構造３８の長さと同じか、これよりも長く上下方向へそれぞれ延びるようにして形成されており、この排気口５２の上端は、支持体構造３８の上端に対応する位置以上の高さに延びて位置され、排気口５２の下端は、支持体構造３８の下端に対応する位置以下の高さに延びて位置されている。
【００２８】
具体的には、上記支持体構造３８の上端と排気口５２の上端との間の高さ方向の距離Ｌ２は０〜５ｍｍ程度の範囲内であり、上記支持体構造３８の下端と排気口５２の下端との間の高さ方向の距離Ｌ３は０〜３５０ｍｍ程度の範囲内である。また上記幅Ｌ１は、１〜６ｍｍ程度の範囲内、好ましくは２．５〜５．０ｍｍ程度の範囲内である。上記処理容器構造３４の下端は、例えばステンレススチールよりなる円筒体状のマニホールド５４によって支持されている。
【００２９】
このマニホールド５４の上端部にはフランジ部５６が形成されており、このフランジ部５６上に上記カバー容器４６の下端部を設置して支持するようになっている。そして、このフランジ部５６とカバー容器４６との下端部との間にはＯリング等のシール部材５８を介在させてカバー容器４６内を気密状態にしている。また、上記マニホールド５４の上部の内壁には、リング状の支持部６０が設けられており、この支持部６０上に上記処理容器４４の下端部を設置してこれを支持するようになっている。このマニホールド５４の下端の開口部には、上記蓋部３６がＯリング等のシール部材６２を介して気密に取り付けられており、上記処理容器構造３４の下端の開口部側、すなわちマニホールド５４の開口部を気密に塞ぐようになっている。この蓋部３６は例えばステンレススチールにより形成される。
【００３０】
この蓋部３６の中央部には、磁性流体シール部６４を介して回転軸６６が貫通させて設けられている。この回転軸６６の下部は、ボートエレベータよりなる昇降手段６８のアーム６８Ａに回転自在に支持されており、図示しないモータによって回転されるようになっている。また回転軸６６の上端には回転プレート７０が設けられる。そして、この回転プレート７０上に、石英製の保温台７２を介してウエハＷを保持する上記支持体構造３８が載置されるようになっている。従って、上記昇降手段６８を昇降させることによって蓋部３６と支持体構造３８とは一体的に上下動し、この支持体構造３８を処理容器構造３４内に対して挿脱できるようになっている。
【００３１】
上記石英製の保温台７２は、基台７５上に起立させた４本の支柱７４（図１及び図４では２本のみ記す）を有しており、この支柱７４上に上記支持体構造３８を設置して支持するようになっている。また上記支柱７４の長さ方向の途中には、複数枚の保温プレート７３が適宜間隔で設けられている。
【００３２】
一方、上記処理容器４４内へガスを導入するガス導入手段４０は、上記マニホールド５４に設けられている。具体的には、このガス導入手段４０は、複数本、図示例では３本の石英製のガスノズル７６、７８、８０を有している。各ガスノズル７６〜８０は、上記処理容器４４内にその長さ方向に沿って設けられると共に、その基端部がＬ字状に屈曲されて上記マニホールド５４を貫通するようにして支持されている。
【００３３】
上記ガスノズル７６〜８０は、図２にも示すように上記処理容器４４のノズル収容エリア４８内に周方向に沿って一列になるように設置されている。上記各ガスノズル７６〜８０には、その長手方向に沿って所定のピッチで複数のガス孔７６Ａ、７８Ａ、８０Ａが形成されており、各ガス孔７６Ａ〜８０Ａより水平方向に向けて各ガスを放出できるようになっている。ここでは、上記所定のピッチは、支持体構造３８に支持されるウエハＷのピッチと同じになるように設定され、且つ、高さ方向の位置は、各ガス孔７６Ａ〜８０Ａが上下方向に隣り合うウエハＷ間の中間に位置するように設定されており、各ガスをウエハＷ間の空間部に効率的に供給できるようになっている。
【００３４】
ここでは用いるガスとしては、原料ガスと酸化ガスとパージガスとが用いられ、各ガスを流量制御しつつ必要に応じて上記各ガスノズル７６〜８０を介して供給できるようになっている。ここでは原料ガスとしてジルコニアトラメチルを用い、酸化ガスとしてオゾンを用い、パージガスとしてＮ２ ガスを用い、ＡＬＤ法によりＺｒＯｘ膜を形成できるようになっている。尚、用いるガス種は成膜すべき膜種に応じて種々変更するのは勿論である。
【００３５】
また、上記マニホールド５４の上部の側壁であって、上記支持部６０の上方には、ガス出口８２が形成されており、上記処理容器４４とカバー容器４６との間の空間部８４を介して排気口５２より排出される処理容器４４内の雰囲気を系外へ排気できるようになっている。そして、このガス出口８２には、上記排気手段４１が設けられる。この排気手段４１は、上記ガス出口８２に接続された排気通路８６を有しており、この排気通路８６には、圧力調整弁８８及び真空ポンプ９０が順次介設されて、真空引きできるようになっている。ここで、上記排気口５２の幅Ｌ１は１〜６ｍｍの範囲内の大きさに設定されており、効率的に処理容器４４内の雰囲気を排気できるようになっている。そして、上記カバー容器４６の外周を覆うようにして円筒体状になされた上記加熱手段４２が設けられており、ウエハＷを加熱するようになっている。
【００３６】
＜支持体構造の説明＞
次に、ウエハボートよりなる上記支持体構造３８について説明する。この支持体構造３８の全体は、前述したように耐熱性の石英によって形成されている。この支持体構造３８は、図４にも示すように、上端部に位置する天板部９２と、下端部に位置する底部９４と、これら天板部９２と底部９４とを連結すると共に、上記複数枚のウエハＷを多段に支持する複数の支持支柱９６とを有している。ここでは支持支柱９６として３本の支持支柱９６Ａ、９６Ｂ、９６Ｃ（図２参照）を有しており、これらの３本の支持支柱９６Ａ〜９６Ｃは、ウエハＷのほぼ半円弧の軌跡上に沿って等間隔で配置されている。
【００３７】
これらの支持支柱９６Ａ〜９６Ｃを設けていない他の半円弧の側よりウエハの移載が行われる。更に、上記天板部９２と底部９４との間には、上記３本の支持支柱９６Ａ〜９６Ｃ間のほぼ中央部に位置させるようにして板状の石英製の補強支柱９８（図２参照）が連結されており、このウエハボート自体の強度を補強している。
【００３８】
そして、上記３本の各支持支柱９６Ａ〜９６Ｃの内周側には、その長さ方向に沿って所定のピッチＰ１でウエハＷを支持する支持部１００が形成されている。ここでは、この支持部１００は、各支持支柱９６Ａ〜９６Ｃに対して削り込むようにして形成した溝よりなる支持溝１０１により構成されている。この支持溝１０１にウエハＷの周縁部を載置させることによってウエハＷを多段に支持できるようになっている。このウエハＷの直径は例えば３００ｍｍであり、全体で５０〜１５０枚程度のウエハＷを支持できるようになっている。上記ピッチＰ１は、６〜１６ｍｍ程度の範囲内であり、ここでは６．５ｍｍ程度に設定されている。
【００３９】
ここで、上記天板部９２は、最上段の板状の主天板９２Ａと、この下方に設けられた１又は複数の板状の副天板９２Ｂとにより形成されている。図４においては２枚の副天板９２Ｂが記載されている。そして、上記主天板９２Ａ及び各副天板９２Ｂ相互間は互いに所定のピッチＰ２だけ離間させて溶接等により固定的に設けられている。また上記支持部１００の内の最上段の支持部１００Ａ（支持溝１０１Ａ）と上記天板部９２、具体的には最下段の副天板９２Ｂとの間もピッチＰ２だけ離間されている。
【００４０】
そして、上記最上段の支持部１００Ａと上記天板部９２との間の距離は、上記支持部１００間のピッチ以下の長さに設定されている。具体的には、”ピッチＰ２≦ピッチＰ１”の関係になっており、このウエハボートよりなる支持体構造３８の上端部側にガスの乱流が発生するのを抑制するようになっている。
【００４１】
また、ガスの乱流の発生をより効率的に防止するには、好ましくは上記ピッチＰ１＝ピッチＰ２となるように設定するのがよい。更に、上記ピッチＰ２の下限はピッチＰ１の１／２であり、これよりもピッチＰ２が小さくなると、この部分の排気コンダクタンスが小さくなり、ウエハＷと処理容器４４との間の隙間にガス流れ易くなるために、これよりも膜厚の面内均一性が悪化するので好ましくない。また、上記ピッチＰ２は全て同一である必要はなく、同一のウエハボートにおいてピッチＰ２として上記範囲内で異なる種々の数値を採用するようにしてもよい。
【００４２】
また、支持体構造３８の底部９４は、中心に穴１０４が形成されたリング状の石英製の主底板９４Ａと、この穴１０４を塞ぐように設けられた石英製の蓋部材９４Ｂとにより主に構成されている。上記主底板９４Ａは上述のように中心部に穴１０４が形成されたリング状に形成されており、この穴１０４の内周側に保温台７２の支柱７４の上端の凸部７４Ａを係合させて、この支持体構造３８の全体を保持するようになっている。また上記蓋部材９４Ｂは図５に示すように形成されており、この蓋部材９４Ｂを設けることによって、主底板９４Ａの穴１０４内を通ってガスが下方向へ抜けることを防止している。
【００４３】
そして、上記複数の支持部１００の内の最下段の支持部１００Ｂと上記蓋部材９４Ｂの上端との間は、ピッチＰ３に相当する距離だけ離間させて設けられている。そして、上記最下段の支持部１００Ｂと上記底部９４との間の距離は、上記支持部１００間のピッチ以下の長さに設定されている。具体的には、”ピッチＰ３≦ピッチＰ１”の関係になっており、このウエハボートよりなる支持体構造３８の下端部側にガスの乱流が発生するのを抑制するようになっている。このピッチＰ３の下限は、ピッチＰ１の１／２であり、これよりもピッチＰ３が小さくなると、この部分の排気コンダクタンスが小さくなり、ウエハＷと処理容器４４との間の隙間にガス流れ易くなるために、これよりも膜厚の面内均一性が悪化するので好ましくない。また、上記ピッチＰ２は全て同一である必要はなく、同一のウエハボートにおいてピッチＰ２として上記範囲内で異なる種々の数値を採用するようにしてもよい。
【００４４】
また、上記保温台７２の最上段の保温プレート７３上には、図６にも示すような石英製のカバー部材１１０が設けられており、主底板９４Ａの直下の空間を塞ぐようになっている。このカバー部材１１０には、上記支柱７４を挿通させるための４つの支柱穴１１２（図６中は２つのみ記す）が形成されている。更に、このカバー部材１１０の上端の周辺部には、水平方向へ延在されたリング状のフランジ部１１４が形成されており、このフランジ部１１４の外周端と処理容器４４の内周との間をできるだけ狭くして、上記支持体構造３８の底部９４よりも下方の空間に流れるガスをできるだけ抑制してガスの乱流が発生するのを防止するようにしている。
【００４５】
また、ここでは上記支持体構造３８の外周と処理容器４４の内周（ノズル収容エリア４８を除く）との間の空間部の距離Ｌ４（図２参照）は非常に狭く設定されており、この空間部を流れるガス流量を抑制するようにしている。この距離Ｌ４の長さは、例えば５〜２０ｍｍの範囲内であり、ここでは例えば１８ｍｍ程度に設定されている。
【００４６】
図１に戻って、このように形成された処理装置３２の全体の動作は、例えばコンピュータ等よりなる制御手段１１０により制御されるようになっており、この動作を行うコンピュータのプログラムは、記憶媒体１１２に記憶されている。この記憶媒体１１２は、例えばフレキシブルディスク、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｃ）、ハードディスク、フラッシュメモリ或いはＤＶＤ等よりなる。
【００４７】
尚、上記処理装置では、処理容器４４の排気口５２の上下端を長く設定した構成と、ウエハボートである支持体構造３８の上下端側の大きな空間部をなくすようにした構成の両者を共に採用した場合を例にとって説明したが、これに限定されず、上記両構成の内のいずれか一方の構成のみを図１２及び図１３にて説明した従来の処理装置に採用するようにして構成してもよい。
【００４８】
＜動作説明＞
次に、以上のように構成された処理装置３２を用いて行なわれる成膜方法について説明する。ここでは原料ガス、例えばジルコニアテトラメチルと酸化ガス、例えばオゾンとをそれぞれ一定の供給期間でパルス状に供給する１サイクルを複数回繰り返し実行して薄膜、例えばＺｒＯｘ膜をＡＬＤ法で形成するようにしたものである。またパージガスとして、例えばＮ２ ガスが用いられる。
【００４９】
まず、常温の多数枚、例えば５０〜１５０枚の３００ｍｍサイズのウエハＷが載置された状態のウエハボートよりなる支持体構造３８を予め所定の温度になされた処理容器構造３４の処理容器４４内にその下方より上昇させてロードし、蓋部３６でマニホールド５４の下端開口部を閉じることにより容器内を密閉する。
【００５０】
そして処理容器４４内を連続的に真空引きして所定のプロセス圧力に維持すると共に、加熱手段４２への供給電力を増大させることにより、ウエハ温度を上昇させてプロセス温度を維持する。上記原料ガスをガス導入手段４０のガスノズル７６から供給し、オゾンガスをガスノズル７８から供給し、そして、パージガスをガスノズル８０から供給する。具体的には、原料ガスはガスノズル７６の各ガス孔７６Ａから水平方向へ噴射され、また、オゾンガスはガスノズル７８の各ガス孔７８Ａから水平方向へ噴射され、またパージガスはパージガスノズル８０の各ガス孔８０Ａから水平方向へ噴射される。これにより、原料ガスとオゾンガスとが反応して回転している支持体構造３８に支持されているウエハＷの表面にＺｒＯｘ薄膜を形成する。
【００５１】
この場合、上述したように原料ガスと酸化ガスとは交互にパルス状に繰り返し供給され、且つ上記両ガスの供給期間の間にパージ期間が設けられて残留ガスがその都度、排出されている。上記パージ期間の時に、パージガスが流されて残留ガスの排出が促進されることになる。各ガスノズル７６〜８０の各ガス孔７６Ａ〜８０Ａより噴射された各ガスは多段に支持された各ウエハＷ間を水平方向へ流れて反対側に位置するスリット状の排気口５２に向かい、この排気口５２を介して処理容器４４とカバー容器４６との間の空間部８４に流れ込み、これよりガス出口８２を介して処理容器構造３４の外側へ排出されて行くことになる。
【００５２】
この際、上記スリット状の排気口５２の断面積は、上記真空ポンプ９０が設けられた排気通路８６の断面積の１〜２倍の範囲内に設定されているので、処理容器４４内にガスを滞留させることなく円滑に排気させることができる。そして、各ガス孔７６Ａ〜８０Ａは、ウエハＷ間の空間部に対応させて、その水平方向の同一レベル上に配置されているので、各ガスはウエハＷ間の空間部に乱流を生ずることなくほぼ層流状態になって流れて行くことになる。
【００５３】
この際、従来のウエハボートにあっては、先に図１２及び図１３を参照して説明したように、ウエハボートの上下端部側にウエハ同士のピッチＰ１間よりも広い大きな空間部３０Ａ、３０Ｂ（図１３参照）があったので、この空間部３０Ａ、３０Ｂのガス流速が速くなって乱流を生ずる原因となっていたが、本発明にあっては、この大きな空間部３０Ａ、３０Ｂをなくしているので、ガスの乱流が発生するのを抑制することができる。
【００５４】
具体的には、支持体構造３８の上端部側では、主天板９２Ａと副天板９２Ｂとよりなる天板部９２を設けており、また、上下に隣り合う主天板９２Ａと副天板９２Ｂとの間や副天板９２Ｂ同士間のピッチＰ２をウエハＷ間のピッチＰ１以下となるように設定しているので、この主天板９２Ａと副天板９２Ｂ間や副天板９２Ｂとの間に流れるガス流速がウエハＷ間を流れるガス流速とほぼ同等になり、この部分にガス流の乱流が発生することを抑制することができる。
【００５５】
この場合、ピッチＰ１＝ピッチＰ２となるのが好ましいが、一般的には、支持部１００Ａの最上段の支持溝１０１Ａ側にはダミーウエハを載置するので、上記ピッチＰ２はピッチＰ１よりも小さくてもよい。このように、支持体構造３８の上端部側にガス流の乱流が発生するのを抑制することができるので、この部分におけるウエハＷの表面に形成される薄膜の膜厚の面内均一性を向上できるのみならず、この膜質も向上させることができる。
【００５６】
また、支持体構造３８の下端部側では、底部９４の一部を構成するリング状の主底板９４Ａの中央の穴１０４を蓋部材９４Ｂにより閉じており、且つこの蓋部材９４Ｂの上端と最下段の支持部１００Ｂである支持溝１０１Ｂとの間の距離であるピッチＰ３をウエハＷ間のピッチＰ１以下となるように設定してるので、この底部９４の下方の空間へ流れ込むガスが大幅に減少して蓋部材９４Ｂと最下段のウエハＷとの間に流れるガス流速がウエハＷ間を流れるガス流速とほぼ同等になり、この部分にガス流の乱流が発生することを抑制することができる。
【００５７】
この場合、ピッチＰ１＝ピッチＰ３となるのが好ましいが、一般的には、支持部１００Ｂの最下段の支持溝１０１Ｂ側にはダミーウエハを載置するので、上記ピッチＰ３はピッチＰ１よりも小さくてもよい。このように、支持体構造３８の下端部側にガス流の乱流が発生するのを抑制することができるので、この部分におけるウエハＷの表面に形成される薄膜の膜厚の面内均一性を向上できるのみならず、この膜質も向上させることができる。
【００５８】
また、特にこの支持体構造３８の下端部側にあっては、保温台７２の最上段の保温プレート７３上に、この部分の空間を占有するようにしてカバー部材１１０を設け、更に、このカバー部材１１０の上端の周辺部にリング状のフランジ部１１４を設けて、このフランジ部１１４よりも下方へ流れるガス流を抑制するようにしていので、この領域においてガス流の乱流が発生することを一層抑制することができる。
【００５９】
また、上述のようにして支持体構造３８の間ウエハＷ間や天板部９２や底部９４を水平方向へ層流状態で流れた各ガスは、処理容器４４の上下方向へウエハボートの上下端よりも長く伸びているスリット状の排気口５２よりガス流の方向を変えることなくそのまま円滑に排出されることになる。従って、この排気口５２の部分にガス流の乱流が発生することを抑制することができる。この結果、支持体構造３８の上下端側にガス流の乱流が発生することを一層抑制することができる。
【００６０】
また、上記第１実施例にあっては、図１３において説明したウエハボートに対して、副天板９２Ｂや蓋部材９４Ｂやカバー部材１１０を設けるだけで済むので、装置構造の大幅な設計変更を行うことなく本発明の構造を採用することができる。
【００６１】
このように、本発明によれば、処理容器構造の上端側と下端側におけるガスの乱流の発生を抑制することができ、この結果、膜厚の面内均一性の低下を防止すると共に、膜質の低下を防止することができる。
【００６２】
また、本発明によれば、支持体構造に支持された被処理体間の空間を水平方向に流れたガス流は方向を変えることなくそのままスリット状の排気口より排出されることになるので、処理容器構造の上端側と下端側におけるガスの乱流の発生を抑制することができ、この結果、膜厚の面内均一性の低下を防止すると共に、膜質の低下を防止することができる。
【００６３】
＜実験結果の説明＞
次に、前述のように構成した本発明を用いて成膜実験を行ったので、その実験の評価結果について説明する。図７は本発明を用いて行った実験結果を示すグラフである。
【００６４】
まず、先に説明した支持体構造（ウエハボート）３８を用いた処理装置について実験を行った。すなわち、この処理装置では、図４において説明したような副天板９２Ｂや蓋部材９４Ｂやカバー部材１１０等を設けてウエハボートの上下端部の大きな空間部を無くした支持体構造３８を用い、処理容器４４についてはスリット状の排気口を上下に延長させていない図１２にて説明したような排気口１６が形成された処理容器を用いた。この時の膜厚の面内均一性の結果を図７（Ａ）に示す。図７（Ａ）において、横軸はウエハ位置を示し、トップ側は支持体構造の上部に載置したウエハを示し、ボトム側は下部に載置したウエハを示している。左側の縦軸は膜厚の平均値を示し、右側の縦軸は膜厚の面内均一性を示している。また比較実験として図１２及び図１３に示す従来の処理装置についても同様の実験を行ったので、その結果についても併記する。
【００６５】
図７（Ａ）に示すように、膜厚の平均値については本発明の処理装置と従来の処理装置は共にほぼ同じ値を示している。これに対して、膜厚の面内均一性は、ウエハ位置５〜１１０程度では従来の処理装置と本発明の処理装置とでほぼ同一であったが、ウエハ位置１〜４程度までのトップ側とウエハ位置１１１〜１１８程度までのボトム側では本発明の処理装置の方が向上しており、特にボトム側の改善の程度が大きく、本発明の処理装置が良好な結果を示していることが判明した。
【００６６】
次に、先に説明した上下方向の長さを延長した排気口５２を用いた処理装置について実験を行った。すなわち、この処理装置では、図３において説明したようにスリット状の排気口５２の上下方向の長さを長く設定した排気口を用い、ウエハボートについては図１２にて説明したような上下端部に大きな空間部を有するウエハボートを用いた。この時の膜厚の面内均一性の結果を図７（Ｂ）に示す。図７（Ｂ）において、横軸はウエハ位置を示し、トップ側は支持体構造の上部に載置したウエハを示し、ボトム側は下部に載置したウエハを示している。左側の縦軸は膜厚の平均値を示し、右側の縦軸は膜厚の面内均一性を示している。また比較実験として図１２及び図１３に示す従来の処理装置についても同様の実験を行ったので、その結果についても併記する。
【００６７】
図７（Ｂ）に示すように、膜厚の平均値については本発明の処理装置と従来の処理装置は共にほぼ同じ値を示している。これに対して、膜厚の面内均一性は、ウエハ位置２０〜９０程度では従来の処理装置と本発明の処理装置とでほぼ同一であったが、ウエハ位置５〜１９程度までのトップ側とウエハ位置９１〜１１０程度までのボトム側では本発明の処理装置の方が共にかなりの割合で向上しており、特にボトム側の改善の程度が大きく、本発明の処理装置が良好な結果を示していることが判明した。
【００６８】
次に、先に説明した支持体構造（ウエハボート）３８と上下方向の長さを延長した排気口５２の双方の構造を用いた処理装置について実験を行った。すなわち、この処理装置では、図４において説明したような副天板９２Ｂや蓋部材９４Ｂやカバー部材１１０等を設けてウエハボートの上下端部の大きな空間部を無くした支持体構造３８と図３に示したように上下方向の長さを長くしたスリット状の排気口５２の双方を用いた。この時の膜厚の面内均一性の結果を図７（Ｃ）に示す。図７（Ｃ）において、トップは支持体構造の上部に載置したウエハを示し、センタは中央部に載置したウエハを示し、ボトムは下部に載置したウエハを示している。また比較実験として図１２及び図１３に示す従来の処理装置についても同様の実験を行ったので、その結果についても併記する。
【００６９】
図７（Ｃ）に示すように、膜厚の面内均一性は、従来の処理装置に対して本発明の処理装置では全体的に改善が見られるが、特にセンタからトップにかけては改善の程度が次第に大きくなっており、トップでは大幅に向上しており、本発明の処理装置が良好な結果を示していることが判明した。
【００７０】
＜スリット状の排気口の開口面積と排気通路の断面積との関係及び排気口の幅の評価＞
次にスリット状の排気口５２の開口面積と真空ポンプ９０が介設されている排気通路８６の断面積との関係及びスリット状の排気口の幅に対するガス流速について実験を行ったので、その評価結果について説明する。ここでは、シミュレーションによって排気口５２の開口面積と排気通路８６の断面積との比［（排気口の開口面積）／（排気通路の断面積）］を種々変更して、その時の膜厚の面内均一性を求めた。また、スリット状の排気口の幅は、２．５、５．０、１０．０ｍｍと変化させた。
【００７１】
図８は本発明の評価結果を示すグラフであり、図８（Ａ）は排気口の開口面積と排気通路の断面積の比と膜厚の面内均一性との関係を示すグラフであり、図８（Ｂ）は排気口の幅に対する排気口の長さ方向におけるガス流速を示すグラフである。図８（Ａ）に示すように、排気口の幅が広くなって上記面積比が大きくなる程、処理容器４６内の圧力は低下してほぼ１Ｔｏｒｒに接近してきており、この場合にはグラフ中に示していないが膜厚の面内均一性が改善する方向にある。図８（Ａ）中には参考のために処理容器４４を設けないで、カバー容器４６のみを設けた時の内部圧力を示している。処理圧力は１．５Ｔｏｒｒ程度でもよいので、上記面積比は０．５以上であることが好ましいが、処理圧力の低下が飽和してくる１以上であることが更に好ましいことが判った。
【００７２】
またスリット状の排気口５２の幅Ｌ１は、前述のように１〜６ｍｍの範囲内が好ましく、例えば図８（Ｂ）に示すように、排気口の幅が１０．０ｍｍの場合には、排気口の下部におけるガス流速が過度に大きくなり、これでは膜厚の面間均一性が劣化してしまう。これに対して、排気口の幅が５．０ｍｍ及び２．５ｍｍの場合には排気口の下部のガス流速がかなり抑制されており、しかも排気口の長さ方向における各部のガス流速はほぼ均一化されて膜厚の面間均一性が改善されることになる。従って、排気口の幅が２．５〜５．０ｍｍの場合にはより好ましいことが判った。
【００７３】
＜第２実施例＞
次に本発明に係る支持体構造の第２実施例について説明する。図９は本発明に係る支持体構造の第２実施例を示す平面図である。尚、図４に示す構成部分と同一構成部分については同一参照符号を付して、その説明を省略する。
【００７４】
この第２実施例では、支持体構造３８の天板部９２側は図４において説明した構造と同じ構造を用いており、底部９４側は、上記天板部９２の構造と同じ構造、すなわち天板部９２の構造を上下逆様にしたような構造を採用している。具体的には、底部９４の主底板としては、中央に穴１０４（図４参照）を設けていない板状の主底板９４Ｃを用いており、その裏面側に支柱７４の突部７４Ａが係合される凹部１２０を設けている。従って、上記穴１０４がなくなったので、蓋部材９４Ｂ（図４参照）が設けられておらず、これに替えて、先に副天板９２Ｂと同じ構造の１枚、或いは複数枚の副底板９４Ｄを所定のピッチＰ３で設けている。このピッチＰ３については、先の天板９２Ｂにおいて説明したピッチＰ２の内容と同じになるように設定されている。この第２実施例の場合にも、先に説明した第１実施例の場合と同様な作用効果を発揮することができる。
【００７５】
＜第３実施例＞
次に本発明に係る支持体構造の第３実施例について説明する。図１０は本発明に係る支持体構造の第３実施例を示す平面図である。尚、図４及び図９に示す構成部分と同一構成部分については同一参照符号を付して、その説明を省略する。
【００７６】
先の第２実施例では、支持体構造３８の天板部９２側は副天板９２Ｂを用い、底部９４側は副底板９４Ｄを用いたが、これに限定されず、図１０に示すように、副天板９２Ｂや副底板９４Ｄを設けた部分に支持部１００として支持溝１０１Ａをそれぞれ形成し、ここにウエハＷを載置できるような構造としてもよい。この場合には、天板部９２としては、主天板９２Ａだけで構成され、また底部９４としては主底板９４Ｃだけで構成されることになる。そして、上記主天板９２Ａと最上段のウエハＷとの間がピッチＰ２となり、上記主底板９４Ｃと最下段のウエハＷとの間がピッチＰ３となるように設定される。この第３実施例の場合にも、先に説明した第１及び第２実施例の場合と同様な作用効果を発揮することができる。
【００７７】
＜第４実施例＞
先の各実施例にあっては、処理容器構造として、内側の処理容器４４と、この外側を囲むカバー容器４６との二重管構造を例にとって説明したが、これに限定されず、例えば特開２００８−２２７４６０号公報に示すように、処理容器構造を単管構造とし、この単管構造に本発明を適用するようにしてもよい。
【００７８】
図１１は本発明の第４実施例の処理容器構造を示す模式図である。図１１においては処理容器構造のみを記載し、他の部分の記載は省略する。ここでは処理容器構造として単管構造になっている処理容器４４の一側に上下方向に延びる開口１２２とこれを覆う区画壁１２４を設けてノズル収容エリア４８を形成している。また、上記ノズル収容エリア４８に対向する反対側の容器側壁にスリット状の排気口５２を形成し、更にこの排気口５２を覆うようにして排気カバー部材１２６を設けている。そして、この排気カバー部材１２６の上方に形成したガス出口８２よりガスを系外へ排出するようにしている。
【００７９】
ここで、単管構造の処理容器構造の場合には、マニホールド５４を用いないで全体を石英製の処理容器で構成した形状のものも用いることができる。このように構成した処理容器構造に先に説明した本発明を適用しても、前述したと同じような作用効果を発揮することができる。
【００８０】
尚、以上説明した各実施例では、ＺｒＯｘ膜の成膜処理を例にとって説明したが、成膜すべき膜種に関係なく本発明を適用することができる。また、上記各実施例では、ＡＬＤ法を用いて成膜する場合を例にとって説明したが、これに限定されず、原料ガスとこれに反応するガス等を同時に流してＣＶＤ法により成膜する場合にも本発明を適用できるのは勿論である。
【００８１】
また、上記各実施例では、プラズマを用いない成膜処理について説明したが、これに限定されず、プラズマを用いた成膜処理を行う場合にも本発明を適用することができる。この場合には、例えばノズル収容エリア４８を区画する凸部５０の区画壁の外側に、その長手方向に沿ってプラズマ発生用の高周波電力を印加する電極板を設けてプラズマを発生させるようにする。
【００８２】
また、上記各実施例では、被処理体として半導体ウエハを例にとって説明したが、この半導体ウエハにはシリコン基板やＧａＡｓ、ＳｉＣ、ＧａＮなどの化合物半導体基板も含まれ、更にはこれらの基板に限定されず、液晶表示装置に用いるガラス基板やセラミック基板等にも本発明を適用することができる。
【符号の説明】
【００８３】
３２  処理容器
３４  処理容器構造
３６  蓋部
３８  支持体構造
４１  排気手段
４２  加熱手段
４４  処理容器
４６  カバー容器
４８  ノズル収容エリア
５２  排気口
５４  マニホールド
７６，７８，８０  ガスノズル
７６Ａ，７８Ａ，８０Ａ  ガス孔
８６  排気通路
９２  天板部
９２Ａ  主天板
９２Ｂ  副天板
９４  底部
９４Ａ，９４Ｃ  主底板
９４Ｂ  蓋部材
９４Ｄ  副底板
９６  支持支柱
９８  補強支柱
１００  支持部
１０１  支持溝
１０４  穴
１１０  カバー部材
Ｗ  半導体ウエハ（被処理体）
【図１】
0005545055.tif 000002
【図２】
0005545055.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
0005545055.tif 000006
【図６】
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【図７】
0005545055.tif 000008
【図８】
0005545055.tif 000009
【図９】
0005545055.tif 000010
【図１０】
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【図１１】
0005545055.tif 000012
【図１２】
0005545055.tif 000013
【図１３】
0005545055.tif 000014