(57)【要約】【課題】本発明は、処理容器内の容積を減少して高速なガス置換を行なうことのできる処理装置を提供することを課題とする。【解決手段】処理装置１は、内部に配置されたウェハ３に処理ガスを供給して処理を施す処理容器２を有する。ウェハ３の処理に必要な機能部材としてウェハ３を載置するサセプタ４が処理容器２内に配置される。サセプタ４は支持部材５により処理容器２の底面に固定される。サセプタ４の周囲にスペーサ部材２０，２１を配置することにより、処理容器２の容積を減少させる。【選択図】　　　　図１
2004091849.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に配置された被処理体に処理ガスを供給して処理を施す処理容器と、
該処理容器内に配置され、該被処理体の処理に必要な機能部材と、
該機能部材の周囲に配置され、前記処理容器の容積を減少させるスペーサ部材と
を有することを特徴とする処理装置。
【請求項２】
請求項１記載の処理装置であって、
前記機能部材は前記被処理体を載置するための載置台であって、該載置台と前記第１のスペーサ部材との間に配置されたシール部材を更に有することを特徴とする処理装置。
【請求項３】
請求項２記載の処理装置であって、
前記載置台に組み込まれた抵抗発熱体を更に有することを特徴とする処理装置。
【請求項４】
請求項３記載の処理装置であって、
前記載置台を支持する支持部材と、
該支持部材と前記処理容器の壁面との接合部分に設けられたシール部材と
を更に有し、
前記スペーサ部材は前記支持部材の周囲にも配置され、
前記抵抗発熱体の電極は前記支持部材の内部を通って処理容器の外部に導出されていることを特徴とする処理装置。
【請求項５】
請求項４記載の処理装置であって、
前記スペーサ部材は石英により形成されたことを特徴とする処理装置。
【請求項６】
請求項５記載の処理装置であって、
前記スペーサ部材の表面に熱反射膜が形成されたことを特徴とする処理装置。
【請求項７】
請求項６記載の処理装置であって、
前記熱反射膜はアルミニウムコーティングにより形成されたことを特徴とする処理装置。
【請求項８】
請求項１記載の処理装置であって、
前記機能部材は、前記処理容器内にガスを供給するためのシャワーヘッドであることを特徴とする処理装置。
【請求項９】
請求項２乃至８のうちいずれか一項記載の処理装置であって、
前記載置台の載置面から突出し、該載置面から離間した状態で前記被処理体を支持する突き上げ部材と、
前記載置面に対向する容器壁を、前記載置面に対して近接・離間するように移動する移動機構と
を更に有することを特徴とする処理装置。
【請求項１０】
請求項９記載の処理装置であって、
前記突き上げ部材の移動機構は、前記容器壁の移動機構と連動することを特徴とする処理装置。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のうちいずれか一項記載の処理装置であって、
複数種類の原料ガスを一種類ずつ交互に前記処理容器内に供給する原料ガス供給手段を更に有することを特徴とする処理装置。
【請求項１２】
内部に配置された被処理体に処理ガスを供給して処理を施す処理容器と、
該処理容器内に配置され、該被処理体が載置される載置台と、
該載置台の載置面から突出し、該載置面から離間した状態で前記被処理体を支持する突き上げ部材と、
前記載置面に対向する容器壁を、前記載置面に対して近接・離間するように移動する移動機構と
を有することを特徴とする処理装置。
【請求項１３】
請求項１２記載の処理装置であって、
複数種類の原料ガスを一種類ずつ交互に前記処理容器内に供給する原料ガス供給手段を更に有することを特徴とする処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は処理装置に係り、特に半導体ウェハ等の被処理基板を加熱しながら処理を施す処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
化学気相反応（ＣＶＤ）を用いて薄膜の形成を行うような場合、一般的に、表面に薄膜が形成される被処理基板を加熱することにより化学反応を促進する。特開平５−３３５２３９号公報や特公平６−２８２５８号公報は、そのような目的で基板を加熱する方法を開示している。特開平５−３３５２３９号公報は、ハロゲンランプからの光（熱線）を基板に照射して基板を加熱する技術を開示している。また、特公平６−２８２５８号公報は、抵抗発熱体からの熱を基板に伝えて基板を加熱する技術を開示している。
【０００３】
一方、ＣＶＤとは異なる技術であるが、加熱した基板に減圧下で処理気体を供給して基板上に高品質な薄膜を形成する方法として、ＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ　Ｌａｙｅｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）が近年注目されている。ＡＬＤにより形成した薄膜は、低不純物濃度であり、良好な面内均一性を有する。また、高ステップカバレージと称されるように、基板表面の形状（段差）に良好に追従した薄膜が得られることもＡＬＤの特徴である。さらに、ＡＬＤによれば、従来のＣＶＤよりも低温で薄膜を形成することができ、且つ高精度の膜厚制御を達成することができる。
【０００４】
ＡＬＤでは複数種類の原料ガスを交互に基板に対して供給して、基板上で反応させて反応生成物の非常に薄い膜を形成する。この際、原料ガスが基板上に到達する前に反応してしまわないように、複数種の原料ガスを切り替えながら一種類毎に供給する必要がある。すなわち、一つの種類のガスだけを基板に供給したら、そのガスを完全に排気し、次に異なる種類の原料ガスを供給する。この処理を繰り返してある程度の厚さの薄膜に成長させる。
【０００５】
このような原料ガスを切り替えて供給する処理方法では、原料ガスの切り替えを高速に行なうことがスループット向上のために不可欠である。原料ガスの切り替えには、供給した一種類の原料ガスを反応容器から完全に排出してから次の種類の原料ガスを供給するという工程が行なわれる。したがって、原料ガスを反応容器から排出するには、原料ガスの供給を停止した際に反応容器内に残留する原料ガスの量を少なくすることが排出の高速化を達成する上で効果的である。すなわち、反応容器内で原料ガスが残留できる容積を低減することが、処理の高速化にとって有効である。
【０００６】
具体的には、残留した原料ガスの反応容器内からの排出は、反応容器内の残留原料ガスを真空ポンプ等により排気して、反応容器内の圧力を所定の真空度まで低減することにより達成される。ここで、反応容器内の到達圧力をＰ、初期圧力をＰ０、反応容器の容積をＶ、排気速度をＳ、時間をｔとすると、反応容器内の到達圧力Ｐは以下の式により求められる。
【０００７】
Ｐ＝Ｐ０ｅｘｐ｛−（Ｓ／Ｖ）ｔ｝
上式から、初期圧力と到達圧力が一定であれば、排気速度Ｓを大きくするか、容積Ｖを小さくすることにより、時間ｔを小さくできることがわかる。ここで、排気速度Ｓを大きくするには、高速大容量の真空ポンプが必要となり、製造コストに大きく影響する。したがって、反応容器の容積Ｖを低減することが望ましいい。
【０００８】
ここで、特公平６−２８２５８号公報に開示されているような抵抗発熱体を基板の加熱手段として用いた場合について考える。一般的に、ＣＶＤやＡＬＤ等の処理は減圧（真空）の下で行なう必要があるため、反応容器は減圧雰囲気を維持できるように気密構造を有している。したがって、反応容器内に配置した基板載置台に組み込まれた抵抗発熱体に電力を供給するための電極等を、反応容器から取り出す必要がある。
【０００９】
このため、一般的に、中空の凸状支持部材の一端を基板載置台に接続し、他端を反応容器の壁面に接続し、凸状支持部材の中空部分を通して電極を反応容器の外に取り出す構造が用いられる。このような構造において、凸状部材と反応容器との接合部分を気密に維持するために、Ｏリング等のシール部材が用いられる。Ｏリングは、樹脂やゴム等の高分子材料で形成されるため、接合部分の温度はＯリングの耐熱温度以下に維持しなければならない。
【００１０】
ここで、被処理基板の処理温度は通常４００℃〜５００℃程度であり、これに対して上述のシール部材の耐熱温度は１５０℃程度である。したがって、凸状支持部材の基板載置第側は４００℃〜５００℃と高温となるが、接合部分側は１５０℃程度の温度に下げなければならない。
【００１１】
このため、接合部分のＯリングが設けられる部分の近傍に冷却水を流す冷却管を配置してＯリングが設けられる部分の温度を強制的に冷却する。また、抵抗発熱体が組み込まれた基板載置台と接合部分との間の距離を大きくして温度勾配により接合部分の温度を低く抑える構造が用いられている。すなわち、凸状支持部材の長さを大きくし接合部分の温度を低く抑えている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、凸状支持部材の長さが大きいと反応容器の容積が必然的に大きくなってしまい、上述のように原料ガスが残留する部分の体積が大きくなってしまう。これにより、原料ガスの高速排気ができなくなってしまう。
【００１３】
凸状支持部材を熱伝導率が低い窒化アルミニウム（ＡｌＮ）のようなセラミックスにより形成することで、凸状支持部材の長さを低減することができる。しかし、この場合、凸状支持部材の一端と他端との間の温度差が大きくなり、温度勾配が大きくなるため、熱応力によりセラミック製の凸状支持部材に割れが生じるという問題が発生するおそれがある。
【００１４】
また、基板を反応容器内に搬入搬出するための空間を確保することは、反応容器の容積の減少を阻害する要因となる。すなわち、反応容器内の基板載置台上に基板を載置するには、基板載置台から基板を持ち上げて反応容器の出口まで移動するための空間を反応容器内、特に基板載置台の上方に確保する必要がある。
【００１５】
反応容器内に基板を搬入するには、一般的に複数のリフタピンを基板載置台の載置面から突出させ、この状態で搬送アームに支持された基板を反応容器の内部へと挿入する。そして、搬入した基板を一旦リフタピン上に載置した後、リフタピンを基板載置台の載置面より下方に移動することにより載置面に基板を載置する。基板を搬出する際には上述の動作を逆に行なう。したがって、基板の搬出・搬入を行なうためには、リフタピンにより基板を基板載置台から上方に離間する距離に相当する空間を、基板載置台の上方に確保しなければならない。このような空間は、反応容器として必要な容積を増大する要因であり、反応容器内での処理に必要な容積ではない。
【００１６】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、反応容器内の容積を減少して高速なガス置換を行なうことのできる処理装置を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために本発明では、次に述べる各手段を講じたことを特徴とするものである。
【００１８】
請求項１記載の発明は、処理装置であって、内部に配置された被処理体に処理ガスを供給して処理を施す処理容器と、該処理容器内に配置され、該被処理体の処理に必要な機能部材と、該機能部材の周囲に配置され、前記処理容器の容積を減少させるスペーサ部材とを有することを特徴とするものである。
【００１９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の処理装置であって、前記機能部材は前記被処理体を載置するための載置台であって、該載置台と前記第１のスペーサ部材との間に配置されたシール部材を更に有することを特徴とするものである。
【００２０】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の処理装置であって、前記載置台に組み込まれた抵抗発熱体を更に有することを特徴とするものである。
【００２１】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の処理装置であって、前記載置台を支持する支持部材と、該支持部材と前記処理容器の壁面との接合部分に設けられたシール部材とを更に有し、前記スペーサ部材は前記支持部材の周囲ににも配置され、前記抵抗発熱体の電極は前記支持部材の内部を通って処理容器の外部に導出されていることを特徴とするものである。
【００２２】
請求項５記載の発明は、請求項４記載の処理装置であって、前記スペーサ部材は石英により形成されたことを特徴とするものである。
【００２３】
請求項６記載の発明は、請求項５記載の処理装置であって、前記スペーサ部材の表面に熱反射膜が形成されたことを特徴とするものである。
【００２４】
請求項７記載の発明は、請求項６記載の処理装置であって、前記熱反射膜はアルミニウムコーティングにより形成されたことを特徴とするものである。
【００２５】
請求項８記載の発明は、請求項１記載の処理装置であって、前記機能部材は、前記処理容器内にガスを供給するためのシャワーヘッドであることを特徴とするものである。
【００２６】
請求項９記載の発明は、請求項２乃至８のうちいずれか一項記載の処理装置であって、前記載置台の載置面から突出し、該載置面から離間した状態で前記被処理体を支持する突き上げ部材と、前記載置面に対向する容器壁を、前記載置面に対して近接・離間するように移動する移動機構とを更に有することを特徴とするものである。
【００２７】
請求項１０記載の発明は、請求項９記載の処理装置であって、前記突き上げ部材の移動機構は、前記容器壁の移動機構と連動することを特徴とするものである。
【００２８】
請求項１１記載の発明は、請求項１乃至１０のうちいずれか一項記載の処理装置であって、複数種類の原料ガスを一種類ずつ交互に前記処理容器内に供給する原料ガス供給手段を更に有することを特徴とするものである。
【００２９】
請求項１２記載の発明は、内部に配置された被処理体に処理ガスを供給して処理を施す処理容器と、該処理容器内に配置され、該被処理体が載置される載置台と、該載置台の載置面から突出し、該載置面から離間した状態で前記被処理体を支持する突き上げ部材と、前記載置面に対向する容器壁を、前記載置面に対して近接・離間するように移動する移動機構とを有することを特徴とするものである。
【００３０】
請求項１３記載の発明は、請求項１２記載の処理装置であって、複数種類の原料ガスを一種類ずつ交互に前記処理容器内に供給する原料ガス供給手段を更に有することを特徴とするものである。
【００３１】
上述の発明によれば、処理容器内の機能部品の周囲の余分な空間を排除することができ、処理容器の容積を減少することができる。したがって、原料ガスが処理容器内で残留する可能性のある不要な空間が減少し、残留原料ガスを処理容器から排出するための処理に要する時間が短くなる。これにより、原料ガスの供給サイクルを短縮することができ、複数の原料ガスを交互に一種類毎に供給しながら行なう成膜処理等の処理時間を短縮することができる。
【００３２】
機能部品として特に載置台及びその支持部材の周囲にスペーサ部材を設けることが効果的であり、スペーサ部材を石英により形成することにより、スペーサ部材が原料ガスと反応したり、原料ガスを吸着したりすることを防止することができる。
【００３３】
また、基板の載置面に対向する処理容器の壁面を移動可能とすることにより、基板の搬送時のみ載置台から壁面を離間させて基板搬送のための空間を確保することができる。すなわち、基板の処理時及び原料ガスの排出時には、処理装置の壁面を載置台に近接させることにより処理容器の容積を減少し、残留原料ガスを処理容器から排出するための処理に要する時間を短縮することができる。
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面と共に説明する。
【００３４】
図１は本発明の第１実施例による処理装置の断面図である。本発明の第１実施例による処理装置１は、被処理基板に対して減圧下で複数種類の原料ガスを交互に一種類毎に供給し、被処理基板の表面に薄膜を形成する処理装置である。被処理基板に原料ガスを供給する際は、原料ガスの反応を促進するために被処理基板を加熱する。
【００３５】
処理装置１は処理容器２を有し、被処理基板としてのウェハ３が載置される載置台としてサセプタ４が処理容器２の中に配置される。処理容器２は例えばステンレススチールやアルミニウム等により形成され、内部に処理空間が形成される。処理容器２をアルミニウムで形成した場合は、その表面に陽極酸化被膜処理（アルマイト処理）等の表面処理が施される。
【００３６】
サセプタ４はタングステン等の電気ヒータ（図示せず）を内蔵しており、サセプタ４上に載置されたウェハ３を電気ヒータの熱により加熱する。サセプタ４は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）やアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）等のセラミック材料により形成される。
【００３７】
サセプタ４は支持部材５によりその中央部分で支持され、処理容器２の底面に対して固定される。支持部材５は、サセプタ４と同様に金属窒化アルミニウム（ＡｌＮ）やアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）等のセラミック材料、又はコバール合金（Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｏの合金、ＭｎやＳｉが含まれることもある）等の金属材料により形成され、内部を上述の電気ヒータに電力を供給するための電極６が貫通している。
【００３８】
処理容器２は、支持部材５の接合部分において開口２ａを有しており、支持部材５から延在する電極６が開口２ａを通じて処理容器２の外部へと導出される。処理容器２内は、処理時に減圧状態に維持する必要があるため、支持部材５と処理容器２との接合部分には、Ｏリング等のシール部材７が設けられる。Ｏリング７は、耐熱性及び耐薬品性に優れている材料、例えばバイトン（登録商標）、カールレッツ（登録商標）あるいはポリイミド樹脂等により形成される。
【００３９】
処理容器２内のサセプタ４の上方の空間は処理空間であり、処理空間に原料ガスを供給するために、処理容器２の側壁にガス供給口２ｂが設けられる。また、処理が終了した処理空間内のガスを排気するために処理容器２の側壁に排気口２ｃも設けられる。本実施例では、ガス供給口２ｂから供給される原料ガスは、サセプタ４上のウェハ３に対して供給され、同時に原料ガスを排気口２ｃから排出することで、処理容器２内を所定の減圧環境（真空度）に維持する。このような処理の間、サセプタ４に内蔵した電気ヒータに電力を供給して、サセプタ４を加熱することにより、サセプタ４上に載置されたウェハ３を所定の温度に加熱する。
【００４０】
サセプタ４上に載置されたウェハ３は、搬送の際にサセプタ４の載置面４ａの上方に持ち上げられる。このために、サセプタを貫通して垂直方向に移動可能な複数のリフタピン８（突き上げ部材）が設けられる。リフタピン８は処理容器２の底部側の外部から処理容器２の底部を貫通し、且つサセプタ４を貫通して延在する。処理容器２の気密性を維持するために、ステンレススチール等の金属ベローズ９がリフタピン８の処理容器２の外側に延在する端部側に設けられる。
【００４１】
リフタピン８はリフタピン移動機構１０により垂直方向に移動可能である。リフタピン移動機構１０は、リフタピン８の端部が接続されたリフタピン支持部材１１と、リフタピン支持部材１１の一端に係合するボールネジ１２と、ボールネジ１２を回転駆動するモータ１３とを有する。モータ１３が駆動されることによりボールネジ１２が回転し、これに伴いリフタピン支持部材１１が垂直方向に移動する。したがって、リフタピン支持部材１１に接続されたリフタピン８が垂直方向に移動する。モータ１３の駆動は制御部１４により制御される。
【００４２】
上述のような構成の処理装置１において、本実施例では、サセプタ４の周囲、特に側部にスペーサ部材２０が設けられる。スペーサ部材２０はサセプタ４の側面から処理容器の内面との間を埋めるように配置される。すなわち、サセプタ４の周囲はスペーサ部材２０により占拠され、供給された原料ガスがサセプタ４の側部周囲に回りこむことが防止される。また、原料ガスが残留できる空間がスペーサ部材２０により排除される。
【００４３】
また、本実施例ではサセプタ４を支持する支持部材５の周囲にもスペーサ部材２１が配置される。支持部材５の周囲はサセプタ４の下方部分にあたり、支持部材５の側部と処理容器２の側面との間には大きな空間が形成される。本実施例では、この空間にスペーサ部材２１を配置して、供給された原料ガスがサセプタの下方に回りこむことを防止する。また、原料ガスが残留できる空間がスペーサ部材２１により排除される。ここで、サセプタ４の下方にはリフタピン８が延在するので、スペーサ部材２１にはリフタピンが延在する貫通穴が設けられる。
【００４４】
上述のスペーザ部材２０，２１は、耐熱性を有し、原料ガスと反応せず且つ原料ガスを吸着しない材料により形成することが好ましい。そのような材料として石英が好適である。石英は耐熱性を有しかつ化学物質に対して安定した特性を有しており、加熱されても周囲環境を汚染するような物質を排出しない。また、石英は、熱処理することにより表面を非常に滑らかにすることができるという利点も有する。すなわち、石英は熱処理することにより表面エネルギを小さくすることができ、且つ表面積を小さくできる。したがって、原料ガス等がスペーサ部材２０，２１の表面に付着することを防止することができ、処理容器２内に残留する原料ガスの量を極力少なくすることができる。
【００４５】
なお、上述の実施例では、スペーサ部材２０，２１を別部材として設けているが、スペーサ部材２０，２１を一体的に形成して一つのスペーサ部材としてもよい。
【００４６】
上述の本実施例による処理装置１は、例えば窒化チタン（ＴｉＮ）薄膜の生成を行う処理装置として用いられる。ＴｉＮ成膜の一例として、原料ガスとしてＴｉＣｌ４とＮＨ３とをウェハ３の表面に交互に供給する処理方法がある。この場合、ウェハ３の温度を４００℃、処理容器内圧力を２００Ｐａとする。
【００４７】
まず、ウェハ３をサセプタ４の上に載置して、処理容器２内を減圧し、２００Ｐａ程度にする。同時にサセプタ４の電気ヒータに電力を投入してウェハ３の温度を４００℃まで加熱する。
【００４８】
次に、原料ガスとしてＴｉＣｌ４を３０ｓｃｃｍ、キャリアガスとして窒素ガス（Ｎ２）を２００ｓｃｃｍの流量で処理容器２に供給し、ウェハ３の表面にＴｉＣｌ４を吸着させる。その後、ＴｉＣｌ４の供給を停止して、Ｎ２だけを供給することにより、処理容器２内からＴｉＣｌ４を排出する。この際、本実施例による処理装置では、スペーサ部材２０，２１が設けられているために処理容器２内の容積が小さい。このため、原料ガスの供給が停止されてから処理容器２内に残留するＴｉＣｌ４を短時間に処理容器２の外に排出することができる。
【００４９】
ＴｉＣｌ４の排出が終了すると、原料ガスとしてアンモニア（ＮＨ３）を１００ｓｃｃｍ、キャリアガスとしてＮ２を２００ｓｃｃｍの流量で処理容器２内に供給し、ウェハ３上に吸着されたＴｉＣｌ４とＮＨ３とを反応させることにより、基板上にＴｉＮを生成する。次に、ＮＨ３の供給を停止し、Ｎ２のみを供給してＮＨ３を処理容器２の外に排出する。この際も、本実施例による処理装置では、処理容器２内の容積が小さいため、供給が停止されてから処理容器２内に残留するＮＨ３を短時間に処理容器２の外に排出することができる。
【００５０】
上述の各工程は約１秒間程度であり、このサイクルを繰り返し行うことで、ウェハ３上のＴｉＮの膜厚を所定の厚みとする。
【００５１】
このように、本実施例による処理装置１によれば、２種類の原料ガスを交互に供給して薄膜を形成する際に、原料ガスの供給切り替えを高速で行うことができ、基板処理を高スループットで行うことができる。原料ガスの種類は上述の例では２種類であったが、２種類以上の複数種類のガスを用いて交代で１種類ずつ供給するような処理に本実施例による処理装置１を用いることもできる。
【００５２】
上述の例では、ＴｉＣｌ４とＮＨ３によるＴｉＮ膜を生成しているが、他の例として、ＴｉＦ４とＮＨ３によるＴｉＮ膜の生成、ＴｉＢｒ４とＮＨ３によるＴｉＮ膜の生成、ＴｉＩ４とＮＨ３によるＴｉＮ膜の生成、Ｔｉ［Ｎ（Ｃ２Ｈ５ＣＨ３）］４とＮＨ３によるＴｉＮ膜の生成、Ｔｉ［Ｎ（ＣＨ３）２］４とＮＨ３によるＴｉＮ膜の生成、Ｔｉ［Ｎ（Ｃ２Ｈ５）２］４とＮＨ３によるＴｉＮ膜の生成、ＴａＦ５とＮＨ３によるＴａＮ膜の生成、ＴａＣｌ５とＮＨ３によるＴａＮ膜の生成、ＴａＢｒ５とＮＨ３によるＴａＮ膜の生成、ＴａＩ５とＮＨ３によるＴａＮ膜の生成、Ｔａ（ＮＣ（ＣＨ３）３）（Ｎ（Ｃ２Ｈ５）２）３とＮＨ３によるＴａＮ膜の生成、ＷＦ６をＮＨ３によるＷＮ膜の生成、Ａｌ（ＣＨ３）３とＨ２ＯによるＡｌ２Ｏ３膜の生成、Ａｌ（ＣＨ３）３とＨ２Ｏ２によるＡｌ２Ｏ３膜の生成、Ｚｒ（Ｏ−ｔ（Ｃ４Ｈ４））４とＨ２ＯによるＺｒＯ２膜の生成、Ｚｒ（Ｏ−ｔ（Ｃ４Ｈ４））４とＨ２Ｏ２によるＺｒＯ２膜の生成、Ｔａ（ＯＣ２Ｈ５）５とＨ２ＯによるＴａ２Ｏ５膜の生成、Ｔａ（ＯＣ２Ｈ５）５とＨ２Ｏ２によるＴａ２Ｏ５膜の生成、Ｔａ（ＯＣ２Ｈ５）５とＯ２によるＴａ２Ｏ５膜の生成、等本実施例による処理装置１を用いることにより、効率的に成膜処理を行うことができる。なお、キャリアガスとしてＨｅ，Ａｒ等を用いることとしてもよい。
【００５３】
図２は図１に示す処理装置１の変形例である処理装置１Ａの断面図である。処理装置１Ａは図１に示す処理装置１と基本的に同等な構成を有しており、図２において、図１に示す構成部品と同等な部品には同じ符号を付し、その説明は省略する。
【００５４】
図２に示す処理装置１Ａにおいて、スペーサ部材２０，２１の処理容器壁面に対向する面には、アルミニウムのような金属の被膜２０ａ、２１ａが形成されて、反射面が形成される。上述のように石英で形成されたスペーサ部材２０，２１は表面を非常に滑らかにすることができる。このような透明な石英の滑らかな面にアルミニウム等の金属被膜を形成し、被膜をスペーサ２０，２１の内部から見ると鏡面のように見える。このような鏡面は、サセプタ４から放射される輻射熱を反射する作用を有する。これにより、サセプタ４の熱が処理容器２の壁面に伝わることを防ぐことができる。したがって、処理容器の壁面温度を下げることができる。また、皮膜により反射された熱は再びサセプタに戻るため、サセプタ４を効率的に加熱することができ、サセプタ４に内蔵された電気ヒータに供給する電力を低減することができる。
【００５５】
また、サセプタ４及び支持部材５の表面に、ＳｉＯ２，ＤＬＣ，ＳｉＣ，ＭｇＦ等の被膜４ｂ，５ａがコーティングされている。これにより、例えばＴｉＣｌ４のような腐食性の原料ガスに対しても十分な耐食性を得ることができる。
【００５６】
さらに、本変形例では、サセプタ４の底面とスペーサ部材２１の面との間に金属ガスケット２２を配置して、原料ガスが支持部材５の方向に流れ込まないようにしている。サセプタ４の表面は例えば４００℃となるので、通常の高分子材料によるガスケットでは耐熱性が不十分となる。したがって、金属ガスケット２２を用いてシールする。金属ガスケット２２としては、Ａｌ，Ｃｕ，Ｎｉ，ステンレススチール，インコネル等の材料を用いたもの市販されており、これらを適宜使用することができる。
【００５７】
上述の実施例では、処理容器２内に配置される機能部材としての載置台及び支持部材の周囲にスペーサ部材を配置して、処理容器２の容積を減少しているが、図３に示すように、シャワーヘッド２５を用いて原料ガスを処理容器２に供給する構造では、シャワーヘッド２５の周囲にスペーサ部材２６を配置してシャワーヘッド２５の周囲の空間を排除することとしてもよい。すなわち、シャワーヘッド２５は処理容器２内に配置される機能部材であり、この機能部材の周囲、特に側部にスペーサ部材２６を配置する。なお、図３において、図１に示す構成部品と同等な部品には同じ符号を付し、その説明は省略する。
【００５８】
図３に示すシャワーヘッド２５は、２種類のガスＡ及びガスＢを別個に供給する構造のシャワーヘッドであり、サセプタ４の上方に配置される。シャワーヘッド２５の外形は、サセプタより僅かに大きい程度であり、処理容器２の側壁とシャワーヘッド２５の側面との間に空間が形成される。この空間にスペーサ部材２６を配置して不要な容積を削除するものである。
【００５９】
スペーサ部材２６は他のスペーサ部材２０，２１と同様に石英により形成されることが好ましいが、シャワーヘッド２５には加熱部分が設けられないため、スペーサ部材２０，２１に求められるような耐熱性は要求されない。したがって、処理容器２を形成する材料と同じ材料を用いてスペーサ部材２６を形成してもよい。
【００６０】
なお、図３に示すようにサセプタ４の上方にシャワーヘッド２５を配置した場合、通常はサセプタ４の下方から排気することとなるので、図３の構成には、図１に示すスペーサ部材２０，２１は設けられていない。しかし、処理容器の底部以外の位置から排気することができるのであれば、排気を妨害しない範囲でスペーサ部材２０，２１を設けることとしてもよい。
【００６１】
次に、本発明の第２実施例について、図４及び図５を参照しながら説明する。
【００６２】
図４及び図５は、本発明の第２実施例による処理装置３１の断面図である。図４はウェハ３を処理中の状態を示し、図５はウェハ３を搬送するときの状態を示す。なお、図４及び図５において、図１に示す構成部品と同等な部品には同じ符号を付し、その説明は省略する。
【００６３】
本発明の第２実施例による処理装置３０は、処理容器３２の構造が図１に示す処理装置１とは異なる。図４に示すように、処理容器３２は容器下部３２Ａと容器上部３２Ｂとよりなる。容器下部３２Ａは図１に示す容器２と同様な構造であり、サセプタ４、支持部材５等が配置されている。サセプタ４の載置面４ａに対向する壁面は容器上部３２Ｂに設けられた可動式天板３３により形成されている。すなわち、処理容器３２は、図１に示す処理容器２において天井部分を、サセプタ４の載置面４ａに対して近接・離間する方向に移動可能に構成したものである。
【００６４】
可動式天板３３は、サセプタ４の外形にほぼ等しい外形を有する部材であり、例えばアルミニウム等の処理容器３２と同じ材料で形成される。アルミニウムの上にＳｉＯ２のコーティングを施してもよい。可動式天板３３は、容器上部３２Ｂの底面に設けられた開口に挿入された状態で、シャフト３４に支持される。シャフト３３は、容器上部３２Ｂの頂面を貫通して外部に突出し、シャフト支持部材３５に取り付けられる。
【００６５】
シャフト支持部材３５の一端は、モータ３６により駆動されるボールネジ３７に係合する。モータ３６が駆動されてボールネジ３７が回転すると、シャフト支持部材３５は上昇又は下降し、これに伴いシャフト支持部材３５が上昇又は下降する。したがって、可動式天板３３も上昇又は下降する。なお、モータ３６の駆動は、リフタピン８の移動機構１０のモータ１３を制御する制御部１４により制御される。
【００６６】
なお、シャフト３４は容器上部３２Ｂの天板を貫通して外部まで延在するため、容器上部３２Ｂ内を気密に保持するために、金属ベローズ３８が設けられる。また、図４に示すように可動式天板３３が最下位置まで下降した状態で、容器上部３２Ｂの開口はＯリング等のシール部材３９によりシールされる。したがって、可動式天板３３が下降した状態では、容器下部３２Ａ内のウェハ３が配置されて処理される処理空間と容器上部３２Ｂの搬送空間４０とは分離され、容器下部３２Ａの処理空間は気密に保持される。
【００６７】
図４に示す状態で、ウェハ３に対して、上述の第１実施例において説明したような処理が行われる。図４に示す状態では、可動式天板３３はサセプタ４の載置面４ａに近接しており、原料ガスをウェハ３の表面に沿って流すことができるだけの空間が形成されている。
【００６８】
ここで、ウェハ３を搬送する際には、リフタピン８が上昇してウェハ３を持ち上げるため、可動式天板３３が最下位置にあると、ウェハ３が可動式天板３３に接触してしまう。そこで、本実施例では、ウェハ３を搬送する際、すなわちリフタピン８を上昇してウェハ３を持ち上げる際に、可動式天板３３を上昇させて、ウェハ３を持ち上げることのできる空間を形成する。
【００６９】
図５は可動式天板３３が上昇して最上位置にある状態を示す。可動式天板３３が上昇することにより、サセプタ４の載置面４ａの上方に空間が形成され、ウェハ３を持ち上げることができる。また、可動式天板３３が上昇して空間を形成することにより、処理容器３２の外部からウェハ用搬送アーム（図示せず）を挿入することができる。図５中、搬送アームはガス供給口２ａの方向から処理容器３２内に挿入される。
【００７０】
以上のように、本実施例では、サセプタ４や支持部材５の周囲の空間をスペーサ部材２０，２１により排除し、且つ処理容器の天板を可動式として処理時に天板をウェハ３に近接させることにより、処理容器３２の容積を極力減少している。したがって、原料ガスの排気に要する時間を短くすることができ、ウェハの処理時間を短縮することができる。
【００７１】
なお、本実施例では、スペーサ部材と可動式天板とを両方設ける構成としたが、可動式天板のみでも処理容器の容積を低減する効果は十分にある。また、本実施例では、リフタピン８の移動機構１０のモータ１３と、可動式天板３３を移動するためのモータ３６とを同じ制御部１４により制御し、可動式天板３３をリフタピン８に連動させている。すなわち、リフタピン８の上昇と同時に可動式天板３３を上昇させて、ウェハ搬送のための空間を確保する。また、上述の実施例では、リフタピン８の移動機構と可動式天板３３の移動機構とを別個に設けているが、一つの駆動機構によりリフタピン８と可動式天板３３との両方を駆動することとしてもよい。駆動機構はボールネジ方式に限らず、既存の様々な移動機構を採用することができる。
【００７２】
図６は容器下部３２Ａの処理空間と、容器上部３２Ｂの搬送空間４０とに別個に排気系を設けた場合の、処理装置３１の断面図である。図６において、リフタピン８及び可動式天板３３の駆動機構の図示は省略されている。図６に示すように、排気系を別個に設けることにより、容器上部３２Ｂに形成された搬送空間４０の真空度を容易に制御することができ、搬送空間４０の処理空間への影響を排除することができる。
【発明の効果】
以上のように、上述の発明によれば、処理容器内の機能部品の周囲の余分な空間を排除することができ、処理容器の容積を減少することができる。したがって、原料ガスが処理容器内で残留する可能性のある不要な空間が減少し、残留原料ガスを処理容器から排出するための処理に要する時間が短縮される。これにより、原料ガスの供給サイクルを短縮することができ、複数の原料ガスを交互に一種類毎に供給しながら行なう成膜処理等の処理時間を短縮することができる。
【００７３】
また、基板の載置面に対向する処理容器の壁面を移動可能とすることにより、基板の搬送時のみ載置台から壁面を離間させて基板搬送のための空間を確保することができる。すなわち、基板の処理時及び原料ガスの排出時には、処理装置の壁面を載置台に近接させることにより処理容器の容積を減少し、残留原料ガスを処理容器から排出するための処理に要する時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例による処理装置の断面図である。
【図２】本発明の第１実施例の変形例による処理装置の断面図である。
【図３】シャワーヘッドを有する処理装置の断面図である。
【図４】本発明の第２実施例による処理装置の断面図である。
【図５】本発明の第２実施例による処理装置の断面図である。
【図６】本発明の第２実施例による処理装置において、処理空間の排気系と搬送空間の排気系とを別系統とした場合を示す断面図である。
【符号の説明】
１，１Ａ，３１　処理装置
２，３２　処理容器
２ａ　開口
２ｂ　ガス供給口
２ｃ　排気口
３　ウェハ
４　サセプタ
４ａ　載置面
５　支持部材
６　電極
７，２２，３９　シール部材
８　リフタピン
９，３８　ベローズ
１０　移動機構
１１　リフタピン支持部材
１２，３７　ボールネジ
１３，３６　モータ
１４　制御部
２０，２１，２６　スペーサ部材
２０ａ，２１ａ　被膜
２５　シャワーヘッド
３３　可動式天板
３４　シャフト
３５　シャフト支持部材
４０　搬送空間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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