(57)【要約】【課題】処理容器の内部空間から凸状に延在する凸状空間に滞留するガスの影響を軽減して、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】処理容器２は、半導体ウェハＷが配置される内部空間を画成する。ガス供給装置８は複数種類の原料ガスを一種類ずつ交互に処理容器２に供給する。処理容器２の内部空間は、半導体ウェハＷが配置される処理空間Ｓと、外部からみて処理空間Ｓとゲートバルブ１６との間に延在するゲート空間Ｇとを含む。上下に移動可能なシャッター３０により凸状空間であるゲート空間Ｇを処理空間Ｓから隔離する。【選択図】        図１
2004288982.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理体が配置される内部空間を画成する処理容器と、
複数種類の原料ガスを一種類ずつ交互に前記処理容器に供給する原料ガス供給手段と、
を有する処理装置であって、
前記処理容器の内部空間は、前記被処理体が配置される処理空間と、外部からみて該処理空間から凸状に延在する凸状空間とを含み、
該凸状空間を該処理空間から遮断するための遮断機構が設けられた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、
前記遮断機構は、前記処理空間と前記凸状空間との間で移動可能な遮断部材と、該遮断部材を移動させ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３】
請求項２記載の処理装置であって、
前記処理容器は、記遮断部材を前記処理容器の壁面内に収容する収容部を有することを特徴とする処理装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のうちいずれか一項記載の処理装置であって、
前記凸状空間を局所的に排気するための局所排気機構を有す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、
前記局所排気機構は、前記凸状空間に接続された排気通路を有する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、
前記排気通路は、前記処理容器の前記処理空間を排気するための排気配管に接続されることを特徴とする処理装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のうちいずれか一項記載の処理装置であって、
前記凸状空間を不活性ガスで局所的にパージするための局所パージ機構を有することを特徴とする処理装置。
【請求項８】
請求項７記載の処理装置であって、
前記局所パージ機構は、前記凸状空間に接続されたパージガス供給通路を有することを特徴とする処理装置。
【請求項９】
請求項８記載の処理装置であって、
前記パージガス供給通路は、前記処理容器の前記処理空間に不活性ガスを供給するためのガス供給装置に接続されることを特徴とする処理装置。
【請求項１０】
請求項３記載の処理装置であって、
前記凸状空間を局所的に排気するための局所排気機構を有し、
該局所排気機構は、前記凸状空間に接続された排気通路と、前記遮断部材の収容部に接続された排気通路とを有することを特徴とする処理装置。
【請求項１１】
請求項１０記載の処理装置であって、
前記排気通路は、前記処理容器の前記処理空間を排気するための排気配管に接続されることを特徴とする処理装置。
【請求項１２】
被処理体が配置される内部空間を画成する処理容器と、
複数種類の原料ガスを一種類ずつ交互に前記処理容器に供給する原料ガス供給手段と、
を有する処理装置であって、
前記処理容器の内部空間は、前記被処理体が配置される処理空間と、外部からみて該処理空間から凸状に延在する凸状空間とを含み、
該凸状空間を局所的に排気するための局所排気機構が設けられた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、
前記局所排気機構は、前記凸状空間に接続された排気通路を有することを特徴とする処理装置。
【請求項１４】
請求項１３記載の処理装置であって、
前記排気通路は、前記処理容器の前記処理空間を排気するための排気配管に接続されることを特徴とする処理装置。
【請求項１５】
請求項１２乃至１４のうちいずれか一項記載の処理装置であって、
前記凸状空間を不活性ガスで局所的にパージするための局所パージ機構を有することを特徴とする処理装置。
【請求項１６】
請求項１５記載の処理装置であって、
前記局所パージ機構は、前記凸状空間に接続されたパージガス供給通路を有することを特徴とする処理装置。
【請求項１７】
請求項１６記載の処理装置であって、
前記パージガス供給通路は、前記処理容器の前記処理空間に不活性ガスを供給するためのガス供給装置に接続されることを特徴とする処理装置。
【請求項１８】
被処理体が配置される内部空間を画成する処理容器と、
複数種類の原料ガスを一種類ずつ交互に前記処理容器に供給する原料ガス供給手段と、
を有する処理装置であって、
前記処理容器の内部空間は、前記被処理体が配置される処理空間と、外部からみて該処理空間から凸状に延在する凸状空間とを含み、
前記凸状空間を不活性ガスで局所的にパージするための局所パージ機構が設けられたことを特徴とする処理装置。
【請求項１９】
請求項１８記載の処理装置であって、
前記局所パージ機構は、前記凸状空間に接続されたパージガス供給通路を有することを特徴とする処理装置。
【請求項２０】
請求項１９記載の処理装置であって、
前記パージガス供給通路は、前記処理容器の前記処理空間に不活性ガスを供給するためのガス供給装置に接続されることを特徴とする処理装置。
【請求項２１】
請求項１乃至２０のうちいずれか一項記載の処理装置であって、
前記凸状空間は、前記処理容器の側壁に設けられたゲートバルブと前記処理空間との間に延在する空間であることを特徴とする処理装置。
【請求項２２】
内部に配置された被処理基体を処理する処理容器と、
該処理容器内に設けられ、該被処理基体が載置される載置台と、
該載置台の上方から処理ガスを前記処理容器内に供給するガス供給手段と、
該載置台の下方から前記処理容器内の該処理ガスを排気する排気機構と、
前記被処理基体を支持して前記載置台に対して上下方向に移動するための被処理基体上下機構と
を有する処理装置であって、
前記被処理基体上下機構は、
前記載置台の下方に設けられ、実質的に円環形状の枠体と、
該枠体に支持され、前記載置台を上下方向に貫通して移動可能な複数のピンとを有し、
該ピンにより前記被処理基体を支持して前記載置台に対して上下方向に移動することを特徴とする処理装置。
【請求項２３】
請求項２２記載の処理装置であって、
前記支持機構は、前記枠体の一部に接続された上下移動機構を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体に対して複数種類の処理ガスを交互に供給しながら処理を施す処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
加熱した基板に減圧下で処理ガス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。
【０００３】
ＡＬＤでは複数種類の処理ガス（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行なうことにより、ある程度の厚さの薄膜に成長させる。
【０００４】
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処理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、原料ガスを処理容器から排出するには、原料ガスの供給を停止した際に処理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、処理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。
【０００５】
上述のＡＬＤに用いられる処理装置は、一般的に円筒状の内部空間を画成する処理容器を有する。処理容器内の載置台に基板を載置した状態で、処理容器の上部から内部空間に複数種類の処理ガスを交互に供給しながら、基板上に薄膜を生成する。処理容器の下部には排気口が設けられ、処理を終えた処理ガスは排気口から排気される。
【０００６】
処理容器の側壁には、基板を処理容器内に搬入するためのゲートバルブが設けられる。したがって、基板を外部から処理容器の内部空間へと搬入するための通路としての空間が、ゲートバルブと内部空間との間に形成される。
【０００７】
【特許文献１】
特開平６−８９８７３号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述のような基板通路用の空間は、基板を収容するための処理容器の内部空間からすると、凸状に延在する空間であり、処理容器の容積を増大させる。
【０００９】
すなわち、ＡＬＤのように一種類の処理ガスを処理容器内に供給して処理を行い、その処理ガスを処理容器から排気する際に、基板通路用の空間に残留した処理ガスも排気する必要があり、その分排気に要する時間が長くなる。
【００１０】
また、基板通路用の空間は、処理容器の底部に設けられた排気口から見ると隠れた空間であり、分子流領域となるような真空度において排気速度が減少してしまう。このように、処理容器の内部空間から見て凸状となる空間は、排気時間を長くするだけでなく、完全に排気することが難しく、残留した処理ガスが次の処理ガスと反応して処理の品質を低下させることとなる。
【００１１】
基板通路用の空間のように、処理容器の内部空間から見て凸状となる空間は、例えば処理容器の内部を観察するための窓を設けるために形成される空間等がある。
【００１２】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、処理容器の内部空間から凸状に延在する凸状空間に滞留するガスの影響を軽減して、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。
【００１３】
【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、本発明によれば、被処理体が配置される内部空間を画成する処理容器と、複数種類の原料ガスを一種類ずつ交互に前記処理容器に供給する原料ガス供給手段と、を有する処理装置であって、前記処理容器の内部空間は、前記被処理体が配置される処理空間と、外部からみて該処理空間から凸状に延在する凸状空間とを含み、該凸状空間を該処理空間から遮断するための遮断機構が設けられたことを特徴とする処理装置が提供される。
【００１４】
上述の処理装置において、前記遮断機構は、前記処理空間と前記凸状空間との間で移動可能な遮断部材と、該遮断部材を移動させる移動機構とを有することが好ましい。また、前記処理容器は、記遮断部材を前記処理容器の壁面内に収容する収容部を有することとしてもよい。さらに、前記凸状空間を局所的に排気するための局所排気機構を有することとしてもよい。また、前記局所排気機構は、前記凸状空間に接続された排気通路を有し、前記排気通路は、前記処理容器の前記処理空間を排気するための排気配管に接続されることとしてもよい。
【００１５】
また、本発明による処理装置は、前記凸状空間を不活性ガスで局所的にパージするための局所パージ機構を有し、前記局所パージ機構は、前記凸状空間に接続されたパージガス供給通路を有することとしてもよい。また、前記パージガス供給通路は、前記処理容器の前記処理空間に不活性ガスを供給するためのガス供給装置に接続されることとしてもよい。
【００１６】
上述の発明によれば、遮断機構により凸状空間を処理空間から分離できるため、処理空間の容積を実質的に小さくすることができる。これにより、処理空間の排気時間を短縮することができ、処理時間を短縮することができる。また、凸状空間に残留する処理ガスの影響を低減することができる。また、局所排気機構により凸状空間を局所的に排気することができ、凸状空間に残留する処理ガスを直接排気することができる。さらに、局所パージ機構により処理ガスが凸状空間に流入しないように不活性ガスをパージすることができる。
【００１７】
また、本発明によれば、被処理体が配置される内部空間を画成する処理容器と、複数種類の原料ガスを一種類ずつ交互に前記処理容器に供給する原料ガス供給手段と、を有する処理装置であって、前記処理容器の内部空間は、前記被処理体が配置される処理空間と、外部からみて該処理空間から凸状に延在する凸状空間とを含み、該凸状空間を局所的に排気するための局所排気機構が設けられたことを特徴とする処理装置が提供される。
【００１８】
さらに、本発明によれば、被処理体が配置される内部空間を画成する処理容器と、複数種類の原料ガスを一種類ずつ交互に前記処理容器に供給する原料ガス供給手段と、を有する処理装置であって、前記処理容器の内部空間は、前記被処理体が配置される処理空間と、外部からみて該処理空間から凸状に延在する凸状空間とを含み、前記凸状空間を不活性ガスで局所的にパージするための局所パージ機構が設けられたことを特徴とする処理装置が提供される。
【００１９】
上述の処理装置において、前記凸状空間は、前記処理容器の側壁に設けられたゲートバルブと前記処理空間との間に延在する空間としてもよい。
【００２０】
また、本発明によれば、内部に配置された被処理基体を処理する処理容器と、該処理容器内に設けられ、該被処理基体が載置される載置台と、該載置台の上方から処理ガスを前記処理容器内に供給するガス供給手段と、該載置台の下方から前記処理容器内の該処理ガスを排気する排気機構と、前記被処理基体を支持して前記載置台に対して上下方向に移動するための被処理基体上下機構とを有する処理装置であって、前記被処理基体上下機構は、前記載置台の下方に設けられ、実質的に円環形状の枠体と、該枠体に支持され、前記載置台を上下方向に貫通して移動可能な複数のピンとを有し、該ピンにより前記被処理基体を支持して前記載置台に対して上下方向に移動することを特徴とする処理装置が提供される。前記支持機構は、前記枠体の一部に接続された上下移動機構を有することが好ましい。
【００２１】
上述の発明によれば、枠体を実質的に点対称な形状である円環形状に形成したため、処理容器内での処理ガスの排気口へ向かう流れが、被処理基体の全周にわたって均一となり、被処理基体の全周（全面）にわたって均一な処理を行なうことができ、処理品質を向上することができる。
【発明の実施の形態】
次に、本発明の一実施例による処理装置について図面と共に説明する。
【００２２】
図１は本発明の一実施例による処理装置の全体構成図である。図１に示す処理装置は、被処理基体としての半導体ウェハＷにＡＬＤプロセスにより薄膜を形成する装置である。ただし、本発明はＡＬＤプロセスを行なう装置に限ることなく、高速なガス置換を行なう必要があるような例えばＣＶＤ装置等に適用することができる。また、被処理基体とは薄膜を形成する基材を意味するものであり、半導体ウェハＷに限定されるものではない。
【００２３】
図１に示す処理装置は、処理容器２内に配置した半導体ウェハＷに対して薄膜を形成する装置である。処理容器２内には、半導体ウェハＷ（図示せず）が載置される載置台４が設けられる。処理容器２の上部には、シャワーヘッド６が設けられ、ガス供給手段であるガス供給装置８から供給された処理ガスやパージガスを処理容器２の内部空間に供給する。この内部空間は、半導体ウェハＷが配置されて処理される処理空間Ｓである。
【００２４】
本実施例において、ガス供給装置８は、複数種類の処理ガスを交互に切り換えながら、ガス供給配管８ａ、８ｂ及びシャワーヘッド６を介して処理容器２に供給する。また、ガス供給装置８はパージガスとしてＮ２，Ｈｅ，Ｎｅ，Ａｒ等の不活性ガスも処理容器２に供給する。
【００２５】
処理容器２の底部には排気口２ａが形成され、載置台４の支持部４ａは排気口２ａ内を延在して処理容器２の底部に固定される。排気口２ａには側面側からターボ分子ポンプ１０が接続され、このターボ分子ポンプ１０により処理容器２内の処理ガス等を排気する。ターボ分子ポンプ１０は排気配管１２を介してドライポンプ（ＤＰ）１４に接続され、効率的な排気を行なうように構成される。
【００２６】
処理容器２の側壁にはゲートバルブ１６が取り付けられる。ゲートバルブ１６は半導体ウェハＷを処理容器２に搬入したり、半導体ウェハＷを処理容器２から搬出したりする際に開閉されるバルブである。ゲートバルブ１６と処理容器２の処理空間Ｓとの間にはゲート空間Ｇが形成され、ゲート空間Ｇを通過して半導体ウェハＷは処理容器２内に配置される。ここで、処理容器２の外部からみると、ゲート空間Ｇは処理空間Ｓに対して凸状に延在した空間となる。
【００２７】
図２は処理容器２の水平断面図であり、ゲートバルブ１６と処理空間Ｓとの間に延在するゲート空間Ｇが示されている。なお、処理容器２には、内部を観察するための窓２ｂが取り付けられる。この窓２ｂと処理空間Ｓとの間にも窓空間Ｖが形成される。窓空間Ｖは、ゲート空間Ｇと同様に、処理容器２の外部からみると、処理空間Ｓに対して凸状に延在した空間となる。
【００２８】
上述の処理装置には、載置台４に半導体ウェハＷを載置するために、ウェハ上下機構１８が設けられる。ウェハ上下機構１８は、円環形状の枠体６２に取り付けられた複数のリフタピン６０を有する。リフタピン６０は載置台４を貫通して上下移動するように構成されており、ゲートバルブ１６を通って搬入された半導体ウェハＷをリフタピン６０により支持しながら、載置台４上に載置する。ウェハ上下機構１８及び枠体６２に関しては後から詳しく説明する。
【００２９】
以上のような構成の処理装置において、半導体ウェハＷが配置された処理空間Ｓに複数種類の処理ガスを交互に供給しながら半導体ウェハＷ上に薄膜を生成する。この際、一種類の処理ガスを供給した後、供給した処理ガスを処理容器２内からほぼ完全に排気する必要がある。処理容器２内からの処理ガス及び反応副生成物の排気は、排気口２ａを介してターボ分子ポンプ１０により行なわれる。ターボ分子ポンプ１０の排気と同時に、ガス供給装置８からパージガスを処理容器２内に供給し、パージしながら排気することにより、排気速度を増大して完全な排気を行なうこともある。
【００３０】
ここで、上述のゲート空間Ｇや窓空間Ｖは、処理空間Ｓから突出して延在する凸状空間であり、処理容器２内の排気すべき容積を増大させている。また、ゲート空間Ｇや窓空間Ｖは、排気口２ａから見ると隠れた空間となり、分子流領域のような高真空度のもとでは、そのような空間の排気速度は減少してしまう。したがって、処理ガス供給工程及び排気工程において、上述のゲート空間Ｇや窓空間Ｖと処理空間Ｓとの間を遮断してしまえば、排気速度を増大させて排気時間を短縮することができる。
【００３１】
すなわち、ゲート空間Ｇは半導体ウェハＷを搬入・搬出する際に処理空間Ｓに連通していればよく、処理中には処理空間Ｓから遮断されていてもかまわない。また、窓空間Ｖも、処理容器２の内部を観察する必要が生じた場合にだけ処理空間Ｓに連通していればよく、処理中には処理空間Ｓから遮断されていてもかまわない。
【００３２】
そこで、本実施例では、ゲート空間Ｇと処理空間Ｓとの境界付近に遮断部材としてゲート用シャッター３０を設けることにより、ゲート空間Ｇを処理空間Ｓから切り離している。また、窓空間Ｖと処理空間Ｓとの境界付近にも遮断部材として窓用シャッター３２を設けている。
【００３３】
窓用シャッター３２はゲート用シャッター３０と同様な構成であり、以下ではゲート用シャッター３０についてのみ説明する。
【００３４】
図３は図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。遮断部材としてのゲート用シャッター３０は、処理空間Ｓの外周に沿った形状の円弧状の板材であり、処理容器２の側壁内又は底部に収容可能に支持される。すなわち、処理容器２の側壁内又は底部にシャッター３０を収容可能な収容部３４（図４参照）が形成され、ゲート空間Ｇを半導体ウェハＷが通過するときには、シャッター３０は収容部３４に収容される。
【００３５】
収容部３４の下方には、シャッター上下機構３６が設けられ、シャター３０を上下に移動させる。本実施例では、３つのシャター上下機構３６がシャッター３０に接続され、円弧状に長いシャッター３０を支えながら傾かないように上下方向に移動させる。
【００３６】
図４は図１に示す処理容器２の拡大断面図であり、シャッター３０は下降して収納部３４に収容された状態を示す。また、図５は図４と同様な図であり、シャッター３０が収納部３４から上昇して突出し、ゲート空間Ｇを処理空間Ｓから分離した状態を示す。
【００３７】
本実施例では、シャッター上下機構３６は、エアシリンダ４０を駆動源として用いた移動機構であり、エアシリンダ４０の移動軸４０ａの先端に取付け部材４２を介してシャッター３０が取り付けられる。エアシリンダ４０の移動軸４０ａに取り付けられた取付け部材４２は、スリット状の収容部３４の下側から延在する筒状の収容部４４内で上下に移動可能であり、取付け部材４２に固定されたシャッター３０は、エアシリンダ４０の移動軸４０ａにより駆動されて、上下移動する。なお、エアシリンダ４０の移動軸４０ａの周囲の気密性を維持するために、移動軸４０ａの周囲にはベローズ４６が設けられる。
【００３８】
半導体ウェハＷを処理容器２内に搬入する際には、シャッター上下機構３６によりシャッター３０は下方に移動され、図４に示すように収容部３４内に収容される。これにより、ゲート空間Ｇは処理空間Ｓと連通し、ゲートバルブ１６を開いて半導体ウェハＷを搬入・搬出することが可能となる。
【００３９】
半導体ウェハＷを処理している間は、ゲート用シャッター３０はシャッター上下機構により上昇され、図５に示されるように、その上端部が処理容器の天井部分に当接した状態に維持される。したがって、シャワーヘッド６から処理容器２の処理空間Ｓに供給された処理ガスは、シャッター３０により遮断されてゲート空間Ｇに流れることはない。ただし、半導体ウェハＷの処理中は必ずしも常にシャッター３０を閉じておく必要はなく、処理空間Ｓを真空引きで排気している間は、シャッター３０を開いて処理空間Ｓと同時にゲート空間Ｇも排気することとしてもよい。
【００４０】
シャッター３０と処理容器２の側壁や天井部分との間をシールすることにより、ゲート空間Ｇを処理空間Ｓから完全に隔離することができるが、処理ガスの供給はある程度の減圧下で行われるため、シャッター３０と処理容器２の側壁や天井部分との間にシールを施さなくても、十分な遮断効果を得ることができ、実質的に問題はない。
【００４１】
なお、シャッター上下機構３６の一部を収容する収容部４４にも、収容部３４を通じて処理ガスが入り込んで残留するおそれがあるため、本実施例では、収容部４４に連通した収容部排気通路４９が設けられている。収容部排気通路４９は、ゲート空間排気通路４８に接続され、ゲート空間Ｇと共に収容部４４内の空間も排気される。
【００４２】
窓用シャッター３２についても、以上のゲート用シャッター３０の上下機構３６と同様な上下機構が設けられる。処理容器２内で異常が発生したとき等にだけシャッター３２を開くことで、処理容器２の内部を観察する。すなわち、半導体ウェハＷの処理中は、シャッター３２は閉じた状態に維持される。ただし、半導体ウェハＷの処理中は必ずしも常にシャッター３２を閉じておく必要はなく、処理空間Ｓを真空引きで排気している間は、シャッター３２を開いて処理空間Ｓと同時に窓空間Ｖも排気することとしてもよい。
【００４３】
以上のように上下機構により移動する遮断部材を有する遮断機構を設けることにより、処理容器２の内部空間の容積を実質的に低減し、排気時間を短縮することができる。遮断部材を設けることでだけで排気時間を短縮する効果は大きいが、本実施例では、遮断部材に加えてゲート空間Ｇを局所的に排気する局所排気機構が設けられる。
【００４４】
すなわち、シャッター３０に気密なシールを施さない場合はゲート空間Ｇを完全に分離することはできず、処理空間Ｓから僅かずつ処理ガスがゲート空間Ｇに進入するおそれがある。異なる種類の処理ガスの供給と排気とを繰り返す間に、ゲート空間Ｇに残留する処理ガス量が漸増し、ゲート空間Ｇ内で処理ガスの反応が生じるおそれがある。
【００４５】
上述の問題を回避するために、本実施例による局所排気機構は、処理空間Ｓを介さずにゲート空間Ｇを直接排気するための局所排気通路として、ゲート空間排気通路４８を有する。ゲート空間排気通路４８はゲート空間排気配管５０を介して、排気配管１２に接続される。したがって、ゲート空間Ｇは真空ポンプであるドライポンプ１４により排気される。ゲート空間排気配管５０を排気配管１２に接続せずに、ドライポンプ１４とは異なる別の真空ポンプや真空発生源に接続されてもよい。
【００４６】
上述のような局所排気通路はゲート空間Ｇと同様に窓空間Ｖに設けることとしてもよい。
【００４７】
また、遮断部材によるゲート空間Ｇや窓空間Ｖの分離を行なうことなく、局所排気通路を介した局所的な排気のみでも、凸状空間に残留する処理ガスを局所排気通路を介して直接排気することができるので、残留ガスの影響を軽減するという効果がある。
【００４８】
以上の構成に加え、本実施例では、ゲート空間Ｇを局所的にパージする局所パージ機構が設けられる。局所パージ機構は、処理空間Ｓを介さずにゲート空間Ｇに不活性ガスを直接パージするために設けられ、ゲート空間Ｇに接続されたゲート空間パージ通路５２を有する。ゲート空間パージ通路５２は、ゲート空間パージ配管５４を介してガス供給装置８に接続される。
【００４９】
ゲート空間Ｇにガス供給装置８から不活性ガスを供給することにより、処理空間Ｓを介さずに、不活性ガスをゲート空間に直接パージすることができる。これにより、ゲート空間Ｇに残留する処理ガスを強制的に処理空間Ｓに追い出し、排気することができる。
【００５０】
また、上述の局所排気機構と共に用いれば、局所的にパージをしながらその部分の排気を同時に行なうことができ、パージの効果を高めることができる。本実施例では、ゲート空間パージ配管５４をガス供給装置８に接続してガス供給装置８から不活性ガスをゲート空間Ｇに供給しているが、ゲート空間パージ配管５４をガス供給装置８以外の不活性ガス供給源に接続することとしてもよい。
【００５１】
なお、局所パージ機構は上述の遮断機構及び／又は局所排気機構と共に設けることが効果的であるが、局所パージ機構のみでも、凸状空間に残留する処理ガスを局所パージ通路から供給される不活性ガスにより直接パージすることができるので、残留ガスの影響を軽減するという効果がある。
【００５２】
図６は、図１に示す処理装置による処理の一例として、Ｔａ膜を生成する際の処理ガスの供給及び排気を示すタイムチャートである。図６には、上述の遮断機構のシャターの動作、局所排気機構による排気動作、局所パージ機構によるパージ動作も示されている。
【００５３】
まず、処理ガスの供給及び排気について説明する。半導体ウェハＷが配置された処理容器２の処理空間Ｓに対して、まず、原料ガスとしてＴａＣｌ５＋Ａｒがガス供給装置８から供給配管８ａ及びシャワーヘッド６を介して所定時間供給される。次に、半導体ウェハＷに吸着されたＴａＣｌ５以外の処理空間Ｓに残留しているＴａＣｌ５及びＡｒを処理空間Ｓから排気する。この排気は排気口２ａを介してターボ分子ポンプ１０により行なわれる。排気の際には、Ａｒをパージガスとして用いてシャワーヘッド６から処理空間Ｓに供給してもよい。
【００５４】
排気が終了したら、次に、反応ガスとしてＨ２のプラズマが、ガス供給装置８から供給配管８ｂ及びシャワーヘッド６を介して処理空間Ｓに供給される。半導体ウェハＷに吸着されたＴａＣｌ５がＨ２のプラズマと反応して、半導体ウェハの表面に極薄のＴａ膜が生成される。Ｈ２のプラズマが所定時間供給された後、処理空間Ｓにある反応ガス及び反応副生成物はターボ分子ポンプ１０により排気される。
【００５５】
以上の工程を一サイクルとし、このサイクルを繰り返し行なうことにより、半導体ウェハＷの上に所定の厚みのＴａ膜が生成される。
【００５６】
上述のサイクル中、ゲート用シャッター３０及び窓用シャッター３２は閉じられた状態に維持され、原料ガス及び反応ガス（総称して処理ガスという）がゲート空間Ｇ及び窓空間Ｖに流れ込むことが防止される。したがって、処理中における処理空間Ｓの容積、すなわちは排気すべき容積は減少し、排気を短時間で行なうことができる。ただし、処理空間Ｓの排気中はシャッターを開いて凸状空間に侵入した処理ガスや、局所パージによる不活性ガスを処理空間Ｓを介して排気することとしてもよい。
【００５７】
局所排気機構による局所排気は、上述のサイクルを繰り返す間、連続して行なわれることが好ましいが、処理空間Ｓをターボ分子ポンプ１０により排気する間は、局所排気を停止してもよい。処理空間Ｓに供給された処理ガスが凸状空間であるゲート空間Ｇや窓空間Ｖに流れこんだ場合、凸状空間から局所排気機構により直接排気されるため、凸状空間に処理ガスが滞留することが防止される。
【００５８】
また、局所パージ機構による局所パージは、上述のサイクルを繰り返す間、連続して行なわれることが好ましいが、処理空間Ｓをターボ分子ポンプ１０により排気する間は、局所パージを停止してもよい。処理空間Ｓに処理ガスが供給されている間、凸状空間であるゲート空間Ｇや窓空間Ｖに局所的にパージが行なわれるので、凸状空間からはパージガスが流出しており、処理ガスが凸状空間に流れ込むことが防止される。
【００５９】
次に、本実施例に設けられたウェハ上下機構１８について説明する。
【００６０】
被処理基体上下機構としてのウェハ上下機構１８は、載置台４の上で半導体ウェハＷを支持するために設けられる。すなわち、ウェハ上下機構１８は、半導体ウェハＷを処理容器２内に搬入したり、処理容器２から搬出したりする際に、半導体ウェハＷを載置台４に載置された状態から所定距離上方に持ち上げるための機構である。
【００６１】
図４及び図５に示されるように、ウェハ上下機構１８は、複数のリフタピン６０が取り付けられた枠体６２と、枠体６２を上下に移動するリフタピン上下機構６４とよりなる。リフタピン６０は、載置台４を上下方向（垂直方向）に貫通して設けられるピンであり、例えば３本のリフタピン６０により半導体ウェハＷを水平に支持することができる。
【００６２】
図７はリフタピン６０が取り付けられた枠体６２の平面図である。枠体６２は載置台４の下方に配置され、リフタピン６０のみが載置台４に形成された貫通孔を通じて載置台４から突出するように構成されている。したがって、例えば、ロボットアーム（図示せず）によりゲートバルブ１６を通じて半導体ウェハＷが処理容器内に搬入された際に、載置台４の真上まで搬送された半導体ウェハＷを、まずリフタピン６０により支持する。そして、ロボットアームを退避させた後、リフタピン６０を下降させることにより、半導体ウェハＷは載置台４上に載置される。半導体ウェハＷを搬出する際は、逆の動作を行なえばよい。
【００６３】
リフタピン６０を上下移動するには、枠体６２を上下移動させればよい。本実施例では、ボールねじを利用したリフタピン上下機構６４により枠体６２の上下移動を行なう。リフタピン上下機構６４は、ボールねじが組み込まれたモータ６６を駆動源として用いている。モータ６６の軸６６ａはボールねじの作用により往復動することができる。軸６６ａの先端に連結部材６８の一端が接続固定され、連結部材６８の他端に枠体支持部材７０が固定される。
【００６４】
枠体支持部材７０は、処理容器２の底部を貫通して処理容器２内まで延在し、載置第４の下方に配置される枠体６２が枠体支持部材７０に固定される。したがって、モータ６６を駆動することにより、連結部材６８及び枠体支持部材７０を上下移動することができ、リフタピン６０が取り付けられた枠体６２を上下移動することができる。なお、処理容器２の底部から外部に延出した枠体支持部材７０の周囲にはベローズ７２が設けられ、処理容器２の気密構造が維持されている。
【００６５】
以上のような構成のウェハ上下機構１８において、本実施例による枠体６２は図７に示すように実質的に点対称な形状である円環形状を有しているが、従来の枠体は点対称な形状ではなかった。図８は従来の枠体の一例を示す平面図であるが、従来の枠体はフォーク形状（２又形状）に形成されており、点対称な形状ではなかった。
【００６６】
すなわち、図８に示すような従来の枠体７４を用いると、載置台の下方に形成される排気通路のコンダクタンスが、載置台４（すなわち、半導体ウェハＷ）の全周にわたって均一ではなくなってしまう。したがって、処理ガスの排気口２ａへの流れが半導体ウェハＷの全周に渡って均一ではなくなり、半導体ウェハの全周にわたって均一な処理を行うことができなくなってしまう。
【００６７】
そこで、本実施例では、枠体６２を実質的に点対称な形状である円環形状に形成し、且つコンダクタンがなるべく大きくなるように枠体の幅ｔを極力小さくしている。例えば、リフタピン６０の直径が２．５ｍｍである場合、枠体の幅ｔは３ｍｍ程度とされる。
【００６８】
なお、枠体６２は連続した円環形状とすることが好ましいが、図８に示すように円環形状の一部が除去された形状であっても、実質的に円環形状であればコンダクタンスを均一にする効果を得ることができる。
【００６９】
本実施例による枠体６２を用いた場合、処理容器２内での処理ガスの排気口へ向かう流れが、半導体ウェハＷの全周にわたって均一となり、かつ排気コンダクタンスを大きくすることができる。したがって、半導体ウェハの全周（全面）にわたって均一な処理を行なうことができ、処理品質を向上することができる。
【発明の効果】
以上のように、上述の発明によれば、処理容器の内部空間から凸状に延在する凸状空間に滞留するガスの影響を軽減して、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ができる。また、処理容器内の排気コンダクタンスを載置台の全周にわたって均一にすることができ、被処理基体の全面に一様な処理を施すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の一実施例による処理装置の全体構成図である。
【図２】図１に示す処理容器の水平断面図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った処理容器の断面図である。
【図４】図１に示す処理容器の拡大断面図である。
【図５】図１に示す処理容器の拡大断面図であり、ゲート空間がシャターにより処理空間から分離された状態を示す。
【図６】図１に示す処理装置による処理の際の処理ガスの供給及び排気と共に、遮断機構のシャターの動作、局所排気機構による排気動作、局所パージ機構によるパージ動作を示すタイムチャートである。
【図７】リフタピンが取り付けられた枠体の平面図である。
【図８】従来の枠体の平面図である。
【符号の説明】
２  処理容器
２ａ  排気口
４  載置台
６  シャワーヘッド
８  ガス供給装置
１０  ターボ分子ポンプ
１２  排気配管
１４  ドライポンプ
１６  ゲートバルブ
１８  ウェハ上下機構
３０  ゲート用シャッター
３２  窓用シャッター
３４，４４  収容部
３６  シャッター上下機構
４０  エアシリンダ４０
４０ａ移動軸
４２  取付け部材４２
４６  ベローズ
４８  ゲート空間排気通路
５０  ゲート空間排気配管
５２  ゲート空間パージ通路
５４  ゲート空間パージ配管
６４  リフタピン上下機構
６６  モータ
６６ａ  軸
６８  連結部材
７０  枠体支持部材
７２  ベローズ
【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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