(57)【要約】【課題】シャワーヘッドに成膜異物が付くことを防止することができる基板処理装置を提供する。【解決手段】シャワーヘッド９４には多数の連通孔１０６が形成されている。これら連通孔１０６は、ガス入口２０２とガス出口２０４を有する。ガス出口２０４の口径Φは、０．３ｍｍ以上で２．０ｍｍ以下である。また、ガス出口２０４間のピッチが１．０ｍｍ以上５．０ｍｍ以下の範囲で形成され、又はガス出口２０４が単位面積当たり１６個／ｃｍ２以上１００個／ｃｍ２以下の範囲で形成されている。【選択図】          図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
連通孔が多数形成されたシャワーヘッドを有し、前記連通孔は、ガス入口とガス出口とを具備し、このガス出口の口径Φが０．３ｍｍ以上で２．０ｍｍ以下であり、且つ前記ガス出口間のピッチが１．０ｍｍ以上５．０ｍｍ以下の範囲で形成された基板処理装置。
【請求項２】
連通孔が多数形成されたシャワーヘッドを有し、前記連通孔は、ガス入口とガス出口とを具備し、このガス出口の口径Φが０．３ｍｍ以上で２．０ｍｍ以下であり、且つ前記ガス出口が単位面積当たり１６個／ｃｍ２以上１００個／ｃｍ２以下の範囲で形成された基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウェハやガラス基板等の基板を処理する基板処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の基板処理装置として、ガスが導入されるバッファ室と、基板が処理される反応室とをシャワーヘッドを介して隔てているようにしたものは公知である。シャワーヘッドには、多数の連通孔が形成され、この連通孔がガスの抵抗となってバッファ室でガスを均一に分布させ、この連通孔を介して処理室に均一に分布したガスを導くようにしてある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来においては、シャワーヘッドの基板側面に成膜異物が付着する現象があった。このような成膜異物が生成されると、シャワーヘッドに温度差が生じたりした場合、成膜異物の膜が剥がれてパーティクルとなったり、膜が付くことによりシャワーヘッドの反射率が変って温度条件に影響を及ぼす等の不具合があった。
【０００４】本発明は、シャワーヘッドに成膜異物が付くことを防止することができる基板処理装置を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の第１の特徴とするところは、連通孔が多数形成されたシャワーヘッドを有し、前記連通孔は、ガス入口とガス出口とを具備し、このガス出口の口径Φが０．３ｍｍ以上で２．０ｍｍ以下であり、且つ前記ガス出口間のピッチが１．０ｍｍ以上５．０ｍｍ以下の範囲で形成された基板処理装置にある。
【０００６】また、本発明の第２の特徴とするところは、前記連通孔は、ガス入口とガス出口とを具備し、このガス出口の口径Φが０．３ｍｍ以上で２．０ｍｍ以下であり、且つ連通孔が多数形成されたシャワーヘッドを有し、前記ガス出口が単位面積当たり１６個／ｃｍ２以上１００個／ｃｍ２以下の範囲で形成された基板処理装置にある。
【０００７】連通孔をこのような範囲に設定することにより、例えばΦ３２０ｍｍのシャワーヘッドであれば、１２０００個から８００００個のガス出口を形成することができる。
【０００８】連通孔出口の口径は、０．３ｍｍ以下では、連通孔によるガスへの抵抗が大きくなり、２．０ｍｍ以上ではガスの均一性を保つのが難しくなる。
【０００９】従来成膜異物が形成されていた連通孔の出口側においては、連通孔間に滞留層が形成されてガスの流れが生じない部分が多くなるためと考えられる。本発明においては、上記のように連通孔出口側の口径と連通孔間のピッチを設定することにより、成膜速度を抑え、連通孔間の滞留層の形成を防止し、成膜異物の付着を少なくすることができるものである。
【００１０】なお、特に好ましいのは、連通孔の口径をΦ０．５ｍｍ、ピッチを２．０ｍｍとした場合である。この場合、Φ３２０ｍｍのシャワーヘッドであれば、１５０００個から２５０００個の連通孔を形成することができ、連通孔の単位面積当たりの個数は１８／ｃｍ２〜３１個／ｃｍ２となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１及び図２において、本発明の実施形態に係る基板処理装置１０の全体が示されている。この熱処理装置１０は、基板を搬送するキャリアとしてＦＯＵＰ（ｆｒｏｎｔ  ｏｐｅｎｉｎｇ  ｕｎｉｆｉｅｄ  ｐｏｄ  以下、ポッドという）を用いている。
なお、以下の説明において、前後左右は図１を基準とし、図１に示されている紙面に対して前は紙面の下、後ろは紙面の上、左右は紙面の左右とする。
【００１２】基板処理装置１０は、中央やや後ろ側に第１の搬送室１２を有する。この第１の搬送室１２は、平面視で六角形状をなす第１の筺体１４に囲まれて構成され、真空状態などの大気圧未満の圧力（負圧）に耐えるロードロックチャンバ構造となっており、第１の筺体１４は上下両端が閉鎖した箱形状に形成されている。この第１の搬送室１２には、第１の移載機１６が配置されている。この基板移載機１６は、負圧下で基板１８を移載し、また、第１のエレベータ２０に昇降されるようになっている。
【００１３】第１の筺体１４の六枚の側壁のうち前側に位置する二枚の側壁には、搬入用予備室２２と搬出用予備室２４とがそれぞれゲートバルブ２６，２８を介して連結されており、それぞれ負圧に耐え得るるロードロックチャンバ構造に構成されている。それぞれの予備室２２，２４には、基板置き台３０，３２がそれぞれ設置されている。
【００１４】予備室２２，２４の前側には、略大気圧下で耐え得る第２の搬送室３４がゲートバルブ３６，３８を介して連結されている。第２の搬送室３４には基板１８を移載する第２の移載機４０か設置されている。第２の移載機４０は第２の搬送室３４に設置された第２のエレベータ４２によって昇降されるように構成されているとともに、リニアアクチュエータ４４によって左右方向に往復移動されるように構成されている。
【００１５】図１に示されているように、第２の搬送室３４の左側にはオリフラ合わせ装置４６が設置されている。また、図２の示されているように、第２の搬送室３４の上部にはクリーンエアを供給するためのクリーンユニット４８が設置されている。
【００１６】第２の搬送室３４を構成する第２の筐体５０には、基板１８を第２の搬送室３４に対して搬入搬出するための基板搬入搬出口５２と、この基板搬入搬出口５２を閉塞する蓋５４と、ポッドオープナ５６がそれぞれ設置されている。また、第２の搬送室３４の前側にはポッド５８を載置するポッド載置台６０が設けられている。ポッドオープナ５６は、キャップ開閉機構６２を備えており、このキャップ開閉機構６２によりポッド載置台６０に載置されたポッドのキャップ及び前述した蓋５４を開閉し、ポッド５８に収納された基板の出し入れを可能にする。
なお、ポッド５８は、図示しない工程内搬送装置（ＲＧＶ）によって、ポッド載置台６０に供給及び排出されるようになっている。
【００１７】前述した第１の筺体１４の六枚の側壁のうち後側に位置する二枚の側壁には、それぞれ第１の処理炉６４と第２の処理炉６６とがそれぞれゲートバルブ６８，７０を介して連結されている。第１の処理炉６４及び第２の処理炉６４は、例えばいずれもコールドウォール式のものである。また、第１の筺体１４における六枚の側壁のうちの残りの互いに対向する二枚の側壁には、第１ののクーリングユニット７２と第２のクーリングユニット７４とがそれぞれ連結されており、いずれも処理済みの基板１８を冷却するように構成されている。
【００１８】次に上述した基板処理装置１０を用いた場合の処理工程を説明する。
【００１９】未処理の基板１８は２５枚がポッド５８に収納された状態で、処理工程を実施する基板処理装置１０へ工程内搬送装置によって搬送されて来る。このようにして搬送されたポッド５８はポッド載置台６０の上に工程内搬送装置から受け渡されて載置される。ポッド５８のキャップ及び基板搬入出口５２を開閉する蓋５４がキャップ開閉機構６２によって取り外され、ポッド５８の基板出入口が開放される。
【００２０】ポッド５８がポッドオープナ５６により開放されると、第２の搬送室３４に設置された第２の基板移載機４０はポッド５８から基板１８をピックアップし、搬入用予備室２２に搬入し、基板１８を基板置き台３０に移載する。この移載作業中には、第１の搬送室１２側のゲートバルブ２６は閉じられており、第１の搬送室１２が負圧に維持されている。基板１８の基板置き台３０への移載が完了すると、ゲートバルブ３６が閉じられ、搬入用予備室２２が排気装置（図示せず）によって負圧に排気される。
【００２１】搬入用予備室２２が予め設定された圧力値に減圧されると、ゲートバルブ２６，６８が開かれ、搬入用予備室２２、第１の搬送室１２及び第１の処理炉６４が連通される。続いて、第１の搬送室１２の第１の基板移載機１６が基板置き台３０から基板１８をピックアップして第１の処理炉６４に搬入する。そして、第一の処理炉６４内に処理ガスが供給され、所望の処理が基板１８に対して行われる。
【００２２】第１の処理炉６４で前述した処理が完了すると、処理済みの基板１８は第１の搬送室１２の第１の基板移載機１６によって第１の搬送室１２に搬出される。
【００２３】そして、第１の基板移載機１６は第１の処理炉６４から搬出した基板１８を第１のクーリングユニット７２へ搬入し、処理済みの基板１８を冷却する。
【００２４】第１のクーリングユニット７２に基板１８を移載すると、第１の基板移載機１６は搬入用予傭室２２の基板置き台３０に予め準備された基板１８を第１の処理炉６４に前述した作  動によって移載し、第１の処理炉６４内に処理ガスが供給され、所望の処理が基板１８に行われる。
【００２５】第１のクーリングユニット７２において予め設定された冷却期間が経過すると、冷却済みの基板１８は第１基板移載機１６によって第１のクーリングユニット７２から第１の搬送室１２に搬出される。
【００２６】その後、ゲートバルブ２８が開かれ、第１の基板移載機１６は第１のクーリング  ユニット７２から搬出した基板１８を搬出用予備室２４へ搬送し、基板置き台３２に移載した後、搬出用予備室２４はゲートバルブ２８によって閉じられる。
【００２７】搬出用予備室２４がゲートバルブ２８によって閉じられると、搬出用予備室２４内が不活性ガスにより略大気圧に戻される。搬出用予備室２４内が略大気圧に戻されると、ゲートバルブ３８が開かれ、第２の搬送室３４の搬出用予備室２４に対応した基板搬入搬出口５２を閉塞する蓋５４と、ポッド載置台６０に載置された空のポッド５８のキャップがポッドオープナ５６によって開かれる。続いて、第２の搬送室３４の第２の基板移載機４０は基板置き台３２から基板１８をピックアップして第２の搬送室３４に搬出し、第２の搬送室３４の基板１８が基板搬入搬出口５２を通してポッド５８に収納する。処理済みの２５枚の基板１８のポッド５８への収納か完了すると、ポッド５８のキャップと蓋５４がポッドオープナ５６によって関しられる。このようにして閉じられたポッド５８はポッド載置台６０の上から次の工程へ工程内搬送装置によって搬送されて行く。
【００２８】以上の作動が繰り返されることにより、基板１８が順次処理されて行く。以上の作動は第１の処理炉６４および第１のクーリングユニット７２が使用される場合を例にして説明したが、第２の処理炉６６および第２のクーリングユニットエ７４が使用される場合についても同様の作動か実施される。
【００２９】なお、上述の基板遜理装置でほ、予備室２２を搬入用、予備室２４を搬出用としたが、逆に予備室２４を搬入用、予備室２２を搬出用としてもよい。また、第１の処理炉６４と第２の処理炉６６は、それぞれ同じ処理を行ってもよいし、別の処理を行ってもよい。第１の処理炉６４と第２の処理炉６６で別の処理を行う場合、例えば第１の処理炉６４で基板１８にある処理を行った後、続けて第２の処理炉６６で別の処理を行わせてもよい。また、第１の処理炉６４で基板１８にある処理を行った後、第２の処理炉６６で別の処理を行わせる場合、第１のクーリングユニット７２（又は第２のクーリングユニット７４）を経由するようにしてもよい。
【００３０】図３において、前述した処理炉６４の一例が示されている。この処理炉６４は、前述したように、枚葉式ＣＶＤ炉（枚葉式コールドウォール形ＣＶＤ炉）であり、上部に基板処理部７６を備えている。この基板処理部７６は、円筒状の本体部７８を有し、この本体部７８の上側と下側がそれぞれ上部キャップ８０と下部キャップ８２とにより閉鎖され、該基板処理部７６内に処理室８４が構成されている。
【００３１】基板処理部７６の本体部７８には、前述したゲートバルブ６８によって開閉される基板挿入口８６が水平方向に横長に開設されており、この基板挿入口８６を介して処理室８４に処理すべき基板１８が前述した基板移載機により搬入され、処理後には搬出されるようになっている。
【００３２】また、本体部７８の基板挿入口８６の対向する壁面上部には、排気口８８が形成されている。この排気口８８は、真空ポンプ等からなる排気装置（図示せず）に接続され、処理室８４と連通するように開設されており、処理室８４内は排気装置によって排気されるようになっている。
また、本体部７８の上部には排気口８８に連通する排気空間９０が円環状に形成され、この排気空間９０は、カバープレート９２とともに基板１８の前面に対し、均一に排気が行われるように作用する。
なお、カバープレート９２は、基板１８のエッジ部を覆うように後述するサセプタ１３６上に延在しており、基板１８のエッジ部に成膜されるＣＶＤ膜を制御るために用いられる。
【００３３】シャワーヘッド９４は、基板処理部７６の上部キャップ８０に一体的に組み込まれており、処理室８４をバッファ室９６と反応室９８に分けている。また、上部キャップ８０の天丼壁にはガス供給管１００が挿入されており、このガス供給菅１００には、例えば原料ガスやパージガス等の処理ガスＡ，Ｂを導入するため開閉バルブ１０２ａ，１０２ｂ及び流量制御装置（マスプローコントローラ）１０４ａ，１０４ｂから成るガス供給装置が接続され、バッファ室９６にガスを供給するようにしてある。このシャワーヘッド９４には、バッファ室９６と反応室９８とを連通する多数の連通孔１０６が形成されている。
なお、シャワーヘッド９４の構造については、後に詳述する。
【００３４】基板処理部７６のの下部キャップ８２の中心には貫通孔１０８が円形に開設されており、この貫通孔１０８の中心線上には円筒形状に形成された支持軸１１０が処理室８４に下方から挿通されている。この支持軸１１０はエアシリンダ装置等が使用された昇降機構１１２によって昇降されるようになっている。
【００３５】支持軸１１０の上端には加熱ユニット１１４が同心に配されて水平に国定されており、この加熱ユニット１１４は支持軸１１０によって昇降されるようになっている。即ち、加熱ユニット１１４は、円板形状に形成された支持板１１６を備えており、この支持板１１６は支持軸１１０の上端開口に同心円状に固定されている。支持板１１６の上面こは支柱を兼ねる複数本の電極１１８が垂直に立脚されており、これら電極１１８の上端間には円板形状に形成され複数領域に分割制御されるヒータ１２０が架橋されて固定されている。これら電極１１８に対する電気配線１２２は支持軸１１０の中空部内を挿通されている。
また、ヒータ１２０の下方には反射板１２４が支持板１１６に固定されて設けられ、ヒータ１２０から発せられた熱をサセプタ１３６側に反射させて、効率の良い加熱が行われるようにしてある。
【００３６】温度検出手段である放射温度計１２６は、支持軸１１０の下端から導入され、放射温度計１２６の先端がサセプタ１３６の裏面に対し所定の隙間を隔てて設置されている。放射温度計１２６は、石英から成るロッドと光ファイバとの組み合わせから構成され、サセプタ１３６の裏面（例えばヒータ１２０の分割領域に対応する裏面）から発せられる放射光を検出し、サセプタ１３６の裏面温度を算出するのに用いられ（予め取得した基板１８とサセプタ１３６の温度の関係により基板１８の温度を算出することも可能）、この算出結果に基づきヒータ１２０の加熱具合を制御するようにしてある。
【００３７】回転軸１２８は、支持軸１１０よりも大径の円筒形状に形成され、支持軸１１０の外側にあって、貫通孔１０８に同心円状に配置され、処理室８４に下方から挿通されている。この回転軸１２８はエアシリンダ装置等が使用された昇降機構１１２によって支持軸１１０と共に昇降されるようになっている。さらに、回転軸１２８の上端には回転ドラム１３０が同心に配されて水平に国定されており、回転ドラム１３０は回転軸１２８によって回転されるようになっている。この回転ドラム１３０はドーナツ形の平板に形成された回転板１３２と、円筒形状に形成された回転筒１３４とを備えており、回転板１３２の内周縁辺部が円筒形状の回転軸１２８の上端開口に固定されて、回転板１３２の上面外周縁辺部に回転筒１３４が同心円に固定されている。回転筒１３４の上端には、炭化シリコンや窒化アルミニウム等が使用されて円板形状に形成されたサセプタ１３６が回転筒１３４の上端開口を閉塞するように被せられている。
【００３８】回転ドラム１３４には基板昇降装置１３８が設置されている。基板昇降装置１３８は、円形リング形状に形成された２つの昇降リング１４０，１４２を有し、下側の昇降リング１４０は回転ドラム１３４の回転板１３２上に支持軸１１０と同心円状に配置されている。この昇降リング１４０の下部には複教本（本実施の形態においては三本とする。）の第１のピン１４４が周方向に等間隔に配置されて垂直方向下向きに突設されており、各第１のピン１４４は回転板１３２に形成された第１のガイド孔１４６にそれぞれ移動自在に嵌入されている。各第１のピン１４４の長さは、下側の昇降リング１４０を水平に突き上げ得るように互いに等しく設定されているとともに、基板１８のサセプタ１３６上からの突き上げ量に対応するように設定されている。各第１のピン１４４の下端は処理室８４の底面、即ち、下部キャップ８２の上面に離着座自在に対向されている。
【００３９】上側の昇降リング１４２は、加熱ユニット１１４の支持板１１６に円形リング形状に形成され、下側の昇降リング１４０と同様に、支持軸１１０と同心円に配置されている。こ昇降リング１３２の下面には複数本（本実施の形態においては三本とする。）の第２のピン１４８が周方向に等間隔に配置されて垂直方向下向きに突設されており、各第２のピン１４８は支持板１１６に形成された第２のガイド孔１５０に移動自在に嵌入されている。これらの第２のピン１４８の長さは、上側の昇降リング１４２を水平に突き上げ得るように互いに等しく設定されているとともに、その下端が第１の昇降リング１４０の上面に適度なエアギャップを置いて対向されている。つまり、これらの第２のピン１４８は回転ドラム１３０の回転時に第１の昇降リング１４０に干渉しないようになっている。
【００４０】また、第２のリング１４２の上面には複数本（本実施の形態においては三本とする。）の第３のピン１５２が、周方向に等間隔に配置されて垂直方向上向きに突設されており、該第３のピン１５２の上端はヒータ１２０及びサセプタ１３６のそれぞれに形成された挿入孔に対向するようになっている。これらの第３のピン１５２の長さはヒータ１２０及びサセプタ１３６の挿入を下から押通してサセプタ１３６に載置された基板１８をサセプタ１３６から水平に浮かせるように互いに等しく設定されている。また、これら第３のピン１５２の長さは、第２のリング１４２が支持板１１６に着座した状態において、その上端がヒータ１２０の上面から突出しないように設定さ抗ている。つまり、これらの第３のピン１５２は回転ドラム１３０の回転時にサセプタ１３６に干渉しないように、且つヒータ１２０の加熱を妨げないようになっている。
【００４１】基板処理部７６は、複数本の支柱１５４によって水平に支持されている。前述した昇降機構１１２は、昇降ブロック１５６を有し、該昇降ブロック１５６が支柱１５４にはそれぞれ昇降自在に嵌合されており、これら昇降ブロック１５６間には昇降台１５８が架設されている。昇降台１５８の上にはサセプタ回転装置が設置されており、サセプタ回転装置と基板処理部７６との間にはベローズ１６０が、回転軸１２８の外側を気密封止するように設けられている。
【００４２】昇降台１５８にはサセプタ回転機構１６２が設置されている。このサセプタ回転機構１６２は、例えばブラシレスＤＣモータが使用されており、回転軸１２８に連結されている。また、サセプタ回転機構１６２はハウジング１６４を備えており、このハウジング１６４が昇降台１５８の上に垂直方向上向きに据え付けられている。ハウジング１６４の内周面には電磁石（コイル）によって構成された国定子（ステータ）１６６が国定されている。固定子１６６はコイル線材（エナメル被覆銅線）１６８が鉄心（コア）１７０に巻装されて構成されている。コイル線材１６８には図示しないリード線がハウジング１６８の側壁に開設された図示しない押通孔を押通して電気的に接続されており、固定子１６６はブラシレスＤＣモ−タのドライバ（図示せず）から電力をコイル線材１６８にリ−ド線を通じて供給されることにより、転磁界を形成するように構成されている。
【００４３】固定子１６６の内側には回転子（ロータ）１７２がエアギャップ（隙間）を設定されて同心円に配置されている。この回転子１７２は、ハウジング１６８に例えば上下のボールベアリング１７４を介して回転自在に支承されている。回転子１７４は円筒形状の本体１７６と鉄心１７８と複数個の永久磁石１８０とを備えており、本体１７６には回転軸１２８がブラケット１８２によって一体回転するように固定されている。鉄心１７８は本体１７６に嵌合固定されており、鉄心１７６の外周に複数個の永久磁石１８０が周方向で等間隔に固定されている。鉄心１７８と複数個の永久磁石１８０とによって環状に配列された複数の磁極が形成されており、固定子１６６の形成する回転磁界が複数個の磁極、即ち永久磁石１８０の磁界を切ることにより、回転子１７２が回転するようになっている。
【００４４】上下のボールベアリング１７４は回転子１７２の本体１７６の上下端部にそれぞれ設置されており、上下のボールベアリング１７４には本体１７６の熱膨張を吸収するための隙間が適宜設定されている。このボールベアリング１７４の隙間は本体１７６の熱膨張を吸収する一方で、最小のがたつきに抑制するために、５〜５０μｍに設定されている。
【００４５】固定子１６２と回転子１７２との対向面は、二重筒壁を構成する外側と内側の囲い部材であるカバー１８２がそれぞれ設けられている。それぞれのカバー１８２の間には所定のエアギャップ（隙間）設定されている。それぞれのカバー１８２は非磁性体である例えばステンレス鋼が使用されて、筒壁の厚さが極薄い円筒形状に形成されており、円筒の上下開口端にてハウジング１６４及び本体１７６に電子ビーム溶接等によって全局にわたって確実かつ均一に固着されている。このようにカバー１８２は非磁性体であるステンレス鋼で極薄く形成されているため、磁束の拡散を防止してモータ効率の低下を防止するばかりでなく、固定子１６２のコイル線材１６８及び回転子１７２の永久磁石１８０の腐食を防止することができ、また、コイル線材１６８等による処理室８４の内部の汚染を確実に防止することができる。さらにカバー１８２は固定子１６２を気密状態に囲うことにより、固定子１６２を真空雰囲気となる処理室８４の内部から完全に隔絶している。
【００４６】前述したサセプタ回転装置には磁気式ロータリーエンコーダ１８４が設置されている。この磁気式ロータリーエンコーダ１８４は磁性体からなる被検出体としての被検出リング１８６を備えており、被検出リング１８６は鉄等の磁性体が使用されて円形リング形状に形成されている。被検出リング１８６の外周には被検出部としての歯が多数個環状に配列されている。
【００４７】ハウジング１６４の被横検出リング１８６の対向位置には、被検出リング１８６の被検出部である各歯を検出する磁気センサ１８８が設置されている。この磁気センサ１８８の先端面と被検出リング１８６の外外周面との隙間（センサギャップ）は、０．０６〜０．１７ｍｍに設定されている。磁気センサ１８８は被検出リング１８６の回転に伴うこれらの対向位置における磁束変化を磁気抵抗素子によってそれぞれ検出するように構成されている。磁気センサ１８８の検出結果はサセプタ回転機構１６２の駆動制御部に送信されて、サセプタ１３６の位置認識に使用されるとともに、サセプタ１３６の回転量の制御に使用される。
【００４８】なお、本処理炉６４は、ガス制御部１９０、騒動制御部１９２、加熱制御部１９４、温度検出部１９６等から構成される主制御部１９８を有する。ガス制御部１９０は、開閉バルブ１０２ａ，１０２ｂ及びＭＦＣ１０４ａ，１０４ｂに接続され、ガス供給及びガス流量を制御する。駆動制御部１９２はサセプタ回転機構１６２及び昇降ブロック１５６に接続され、これらの駆動を制御する。加熱制御制御部１９４は配線１２２を介しヒータ１２０に接続され、ヒータ１２０の加熱度合いを制御する。温度検出部１９６は放射温度計１２６に接続され、サセプタ１３６の温度を検出し、ヒータ１２０の加熱制御に用いられるものである。
【００４９】次に、以上の構成に係る処理炉の作用を説明する。
【００５０】基板１８の搬出搬入に際しては、回転ドラム１３０及び加熱ユニット１１４が回転軸１２８及び支持軸１１０によって下限位置に下降される。すると、基板昇降装置１３８の第１のピン１４４の下端が下部キャップ８２の上面に突合するため、第１の昇降リング１４０が回転ドラム１３０及び加熱ユニット１１４に対して相対的に上昇する。上昇した第１のリング１４０は第２のピン１４８を突き上げることにより、第２の昇降リング１４２を持ち上げる。第２の昇降リング１４２が持ち上げられると、第２のリング１４２に立設された三本の第３のピン１５２がヒータ１２０及びサセプタ１３６の挿入孔を押通して、サセプタ１３６の上西に載置された基板１８を下方から支持してサセプタ１３６から浮き上がらせる。
【００５１】基板昇降装置１３８が基板１８をサセプタ１３６の上面から浮き上がらせた状態になると、基板１８の下方空間、即ち基板１８の下面とサセプタ１３６の上面との間に挿入スペースが形成された状態になるため、図３には図示しない基板移載機に設けられた基板保持プレートであるツィーザが基板挿入口８６から基板１８の挿入スペースに挿入される。基板１８の下方に挿入されたツィーザは上昇することにより基板１８を移載して受け取る。基板１８を受け取ったツイーザは基板挿入口８６を後退して基板１８を姪理室８４から搬出する。そして、ツィーザによって基板１８を搬出した基板移載機は、処理室８４の外部の空基板カセット等の所定の収納場所に基板１８を移載する。
【００５２】次いで、基板移載機は実基板カセット等の所定の収納場所から次回に成膜処理する基板１８をツィーザによって受け取って、基板挿入口８６から処理室８４に搬入する。ツィーザは基板１８をサセプタ１３６の上方において基板１８の中心がサセプタ１３６の中心と一致する位置に搬送する。基板１８を所定の位置に搬送すると、ツィーザは若干下降することにより基板１８をサセプタ１３６に移載する。基板１８を基板昇降装置１３８に受け渡したツィーザは、基板挿入口８６から処理室８４の外へ退出する。ツィーザが処理室８４から退出すると、基板挿入口８６はゲートバルブ６８によって閉じられる。
【００５３】ゲートバルブ６８が閉じられると、処理室８４に対して回転ドラム１３０及び加熱ユニット１１４が回転軸１２８および支持軸１１０を介して昇降台１５８によって上昇される。回転ドラム１２８及び加熱ユニット１１４の上昇により、第１のピン１４４及び第２のピン１４８が回転ドラム１３０及び加熱ユニット１１４に対し相対的に下降し、基板１８はサセプタ１３６の上に完全に移載された状態になる。回転軸１２８及び支持軸１１０は第３のピン１５２の上端が非ヒータ１２０の下面に近接する高さになる位置にて停止される。
【００５４】一方、処理室８４が排気口８８に接続された排気装置（図示せず）によって排気される。この際、処理室８４の真空雰囲気と外部の大気圧雰囲気とはベローズ１６０によって隔絶されている。
【００５５】続いて、回転ドラム１３０が回転軸１２８を介してサセプタ回転機構１６２によって回転される。即ち、サセプタ回転機構１６２が運転されると、固定子１６６の回転磁界が回転子１７２の複数個の磁極の磁界を切ることにより、回転子１７２が回転するため、回転子１７２に固定された回転軸１２８によって回転ドラム１３０が回転する。この際、サセプタ回転機構１６２に設置された磁気式ロータリーエンコーダ１８４によって回転子１７２の回転位置が時々刻々と検出されて駆動制御部１９２に送信され、この信号に基づいて回転速度等が制御される。
【００５６】回転ドラム１３０の回転中には、第１のピン１４４は処理室８４の底面から離座し、第２のピン１４８は第１の昇降リング１４０から離座しているため、回転ドラム１３０の回転が基板昇降装置１３８に妨げられることはなく、しかも加熱ユニット１１４は停止状態を維持することができる。即ち、基板昇降装置１３８においては、第１の昇降リング１４０と第１のピン１４４が回転ドラム１３０と共に回転し、第２の昇降リング１４２と第２のピン１４８が加熱ユニット１２０と共に停止した状態になっている。
【００５７】基板１８の温度か処理温度まで上昇し、排気口８８の排気量および回転ドラム１３０の回転作動が安定した時点で、処理ガスがガス供給管１００に導入される。ガス供給管１００に導入された処理ガスは、ガス分散空間として機能するバッファ室９６に流入するとともに、径方向外向きに放射状に拡散して混合され、シャワーヘッド９４の貫通孔１０６からそれぞれか略均等な流れになって、基板１８に向かってシャワー状に吹き出す。貫通孔１０６からシャワー状に吹き出した処理ガスは排気空間９０を経由して排気口８８に吸い込まれて排気されて行く。
【００５８】この際、回転ドラム１３０に支持されたサセプタ１３６の上の基板１８は回転しているため、貫通孔１０６からシャワー状に吹き出した処理ガスは基板１８の前面に渡って均等に接触する状態になる。処理ガスが基板１８の全面に渡って均等に接触するため、基板１８に処理ガスによって形成されるＣＶＤ膜の膜淳分布や膜質分布は機版１８の全面に渡って均一になる。
【００５９】また、加熱ユニット１１４は支持軸１１０に支持されることにより回転しない状態になっているため、回転ドラム１３０によって回転されながら加熱ユニット１１４によって加熱される基板１８の温度分府は全画に渡って均一に制御される。このように基板１８の温度分布が全面に渡って均一に制御されることにより、基板１８に熱化学反応によって形成されるＣＶＤ膜の膜厚分布や膜質分布は基板１８の全面に渡って均一に制御される。
【００６０】予め選定された所定の処理時間が経過すると、サセプタ回転機構１６２の運転が停止される。この際、サセプタ１３６、即ち、回転子１７２の回転位置はサセプタ回転機構１６２に設置された磁気式ロータリーエンコーダ１８４によって時々刻々と監視されているため、サセプタ１３６は予め設定された回転位置において正確に停止される。即ち、第３のピン１５２とヒータ１２０及びサセプタ１３６の押通孔は正且つ再現性よく合致される。
【００６１】サセプタ回転機構１６２の運転が停止されると、前述に示されているように、回転ドラム１３０及び加熱ユニット１１４は回転軸１２８及び支持軸１１０を介して昇降台１５８によって搬入搬出位置に下降される。前述したように、下降の途中において、基板昇降装置１３８の作用により基板１８をサセプタ１３６上から浮き上げる。この際、第３のピン１５２とヒータ１１４及びサセプタ１３６の押通孔とは正確かつ再現性よく合致されているため、第３のピン１５２がサセプタ１３６及びヒータ１１４を突き上げる突き上げミスが発生することはない。
【００６２】以降、前述した作業が繰り返されることにより、次の基板１８にＣＶＤ膜が成膜処理されて行く。
【００６３】次に上記シャワーヘッド９４について詳述する。
図４において、シャワーヘッド９４は、シャワー板２００を有し、このシャワー板２００は前述した基板よりも大きい径を持つ。例えば基板の直径が３００ｍｍの場合は、シャワー板２００の直径は３２０ｍｍである。このシャワー板２００には、前述した連通孔１０６が多数形成されている。この連通孔１０６は、前述したバッファ室に開口するようシャワー板２００の上面に形成されたガス入口２０２と、前述した反応室に開口するようシャワー板２００の下面に形成されたガス出口２０４とを有する。ガス入口２０２に接続された入口側連通孔部２０６とガス出口２０４に接続された出口側連通孔部２０８とは、それぞれ口径が一定であるように円柱状に形成され、シャワー板２００の中心よりも下方で互いに連通している。
【００６４】連通孔１０６は、ガス出口２０４の口径が０．３ｍｍ以上で２．０ｍｍ以下の範囲に形成されている。ガス入口２０２の口径は、ガス出口２０４の口径よりも広く、例えば約２倍となっている。
【００６５】連通孔１０６は、ガス出口２０４の互いのピッチが１．０ｍｍ以上５．０ｍｍ以下の範囲にあるよう形成されている。
【００６６】また、連通孔１０６は、ガス出口２０４の単位面積当たり１６個／ｃｍ２以上１００個／ｃｍ２以下の範囲に形成されている。
【００６７】連通孔１０６をこのような範囲に設定することにより、例えば直径３２０ｍｍのシャワーヘッドであれば、１２０００個から８００００個のガス出口２０４を形成することができる。
【００６８】上記のように連通孔１０６の出口側の口径とガス出口２０４間のピッチを設定することにより、成膜速度を抑え、ガス出口２０４間の滞留層の形成を防止し、シャワー板２００の基板側面に形成される成膜異物の付着を少なくすることができる。
【００６９】次に実施例について説明する。
直径が３２０Φｍｍであるシャワー板２００を作成し、図４に示す形状の連通孔１０６を形成した。貫通孔１０６のガス出口２０４の口径Φは０．５ｍｍとし、ガス出口２０４間のピッチを２．０ｍｍとし、シャワー板２００には、約２００００個のガス出口２０４を形成した。これを図３に示す処理炉６４に装着した。ガスＡは、ＳｉＨ４とし、０．３Ｓｌｍの流量に設定した。ガスＢは、Ｎ２とし、１９．７ｓｌｍの流量に設定した。処理時の圧力を２４０００Ｐａとし、雰囲気温度を７００°Ｃに設定し、シャワーヘッド温度は１５０°Ｃであるようにした。その結果、シャワー板２００の基板側面を目視したが、成膜異物の付着は見られなかった。
【００７０】次に比較例について説明する。
図５において、比較例のシャワー板２００ａは、形状そのものは上記実施例と同様であるが、連通孔１０６ａのガス出口２０４ａの口径Φは１．０ｍｍとし、ガス出口２０４間のピッチを６．０ｍｍとした。処理条件は、上記実施例と同じとした。その結果を目視した結果、シャワー板２００ａの基板側面に成膜異物の付着が見られた。
【００７１】このような結果は、成膜速度に関係すると考えられる。そこで、上記条件での成膜速度についてシュミュレーションした結果を図６乃至図８に示す。図６は、上記実施例に、図７は上記比較例にそれぞれ対応したシュミュレーションにおける基板のシャワー面成膜分布を示し、１８ｍｍ×１８ｍｍのシャワー板としたものである。図８は、図６及び図７に示す線Ａにおける成膜速度を比較したものである。この結果、０．００６ｍ〜０．０１２ｍ（６ｍｍ〜１２ｍｍ）における成膜速度を比較すると、実施例では比較例の約３０％成膜速度を抑えることができている。このように、成膜速度を抑えることにより、成膜異物の付着を防止することができるものである。
なお、成膜速度の比較においては、０ｍ〜０．００６ｍの範囲と０．０１２ｍ〜０．０１８ｍの範囲は比較対象外とした。
【００７２】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、シャワーヘッドの連通孔のガス出口の口径Φを０．３ｍｍ以上で２．０ｍｍ以下で、且つ該ガス出口間のピッチを１．０ｍｍ以上５．０ｍｍ以下の範囲で形成、又は単位面積当たり１６個／ｃｍ２以上１００個／ｃｍ２以下の範囲で形成したので、基板側面での成膜速度を抑え、連通孔間の滞留層の形成を防止し、成膜異物の付着を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る基板処理装置の平面から見た断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る基板処理装置の側面から見た断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る基板処理装置に用いた処理炉の断面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る基板処理装置に用いたシャワーヘッドの断面図である。
【図５】比較例におけるシャワーヘッドの断面図である。
【図６】本発明の実施例についてシュミュレーションした基板のシャワー面成膜分布を示す分布図である。
【図７】比較例についてシュミュレーションした基板のシャワー面成膜分布を示す分布図である。
【図８】図６及び図７の線Ａに沿った成膜速度を実施例と比較例とを比較して示す線図である。
１０    基板処理装置
１８    基板
６４    処理炉
９４    シャワーヘッド
２００    シャワー板
２０２    ガス入口
２０４    ガス出口
【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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【図７】
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【図８】
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