(57)【要約】【課題】生産効率を向上させ、処理ガスの使用効率を高めることができる基板処理装置を提供することができる。【解決手段】処理室と、被処理基板を内蔵するための複数のサセプタと、前記処理室内にあって、前記複数のサセプタを並べて一定距離ずつ移動させる移動手段と、この移動手段により移動されるサセプタを加熱する加熱手段と、前記サセプタ内部へ反応性ガスを供給するガス供給手段と、を有する基板処理装置を有する。【選択図】図１
2012052207.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理室と、
被処理基板を内蔵するための複数のサセプタと、
前記処理室内にあって、前記複数のサセプタを並べて一定距離ずつ移動させる移動手段と、
この移動手段により移動されるサセプタを加熱する加熱手段と、
前記サセプタ内部へ反応性ガスを供給するガス供給手段と、
を有する基板処理装置。
【請求項２】
前記処理室の少なくとも一方に設けられ、前記処理室へ被処理基板を搬送する搬送室と、この搬送室と前記処理室との間に設けられたゲート弁と、をさらに有する請求項１記載の基板処理装置。
【請求項３】
前記サセプタは、複数枚の被処理基板を該サセプタの内側の上下面、または上下面と側面に支持する請求項１又は２記載の基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
基板処理装置の一例として、ロードポート、ロードロック室、搬送室、処理室の順にウエハは搬送され、処理室において処理される。
処理室はゲートバルブで遮蔽された独立した空間であり、各室では個別にウエハの処理が可能である。
【０００３】
特許文献１は、真空容器を複数の処理室に区画して、未処理基板をベルトに載置し、各々の処理室に順次搬送されて処理される構成を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平３−１６１９２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図１７は、従来の基板処理装置１００の一例であり、内部構造が見えるようにして示した図である。
石英製の反応管壁１０４と、反応管壁１０４を覆うように形成されたドーム状の反応管１０６と、反応管壁１０４の下端に配置された下反応室１０８により処理室１１０が気密に構成されている。
処理室１１０内には、導電性のサセプタ１１２が設けられ、このサセプタ１１２の上に複数のウエハ１が載置される。
また、サセプタ１１２の下側には加熱手段であるコイル（不図示）が設けられ、このコイルに低周波電力を印加してサセプタ１１２を誘導加熱しながら処理ガスを処理室１１０内に供給して、同時に排気口（不図示）から処理室１１０内の処理ガスを排気しながらウエハ１上に薄膜を形成する。ウエハ１の成膜の均一性を図るために、成膜中はサセプタ１１２は回転される。
【０００６】
図１８は、上述の従来の基板処理装置１００の動作の一例を示している。
（ステップ１）
最初に、処理室１１０内のガスをポンプ（不図示）で排気し、所定の圧力以下に一定時間保持し、その後窒素（Ｎ2）を供給して、残留ガスを処理室１１０内部から排除する。人体に危険なガスや発火性のガスを使用する場合は、それらのガスの濃度を測定する機器により残留量を測定する。残留ガス濃度が所定の値より高い場合は排気と窒素ガスの供給を繰返す。
残留ガスの濃度が所定の値より下がったら、反応管壁１０４と反応管１０６を開いて、複数のウエハ１を搬入してサセプタ１１２の上に載置する。自動搬送機構がある場合は、これらの作業を自動的に行う。
（ステップ２）
サセプタ１１２の上にすべてのウエハ１を載置したら反応管壁１０４と反応管１０６を元の状態に閉めて、処理室１１０内を密閉状態にする。この状態で処理室１１０内の空気をポンプ（不図示）で排気し、所定の圧力に到達したら一定時間保持し、その後所定のガスを供給し、大気圧に戻す。
（ステップ３）
その後サセプタ１１２の下側に設けたコイル（不図示）に低周波電力を印加し、サセプタ１１２を誘導加熱する。
（ステップ４）
ウエハ１が所定の温度に到達したら、処理室１１０内に処理ガスを供給し、サセプタ１１２を回転させながらウエハ１に薄膜を形成する。
（ステップ５）
ウエハ１へ所定の厚さの薄膜を形成後、処理室１１０内に供給したガスを止めて、ポンプ（不図示）で処理室１１０内のガスを排気する。
同時にサセプタ１１２を加熱するために印加していた低周波電力を停止してウエハ１を搬出することができる温度まで冷却する。
処理室１１０内の圧力が所定の圧力に到達した時点でポンプを停止し、窒素等のガスを供給する。
（ステップ６）
処理室１１０内の圧力が大気圧となり、サセプタ１１２の温度が６０℃程度まで下がると共に、残留ガスの濃度が例えば１００ｐｐｍ以下に下がったら、反応管壁１０４と反応管１０６を開いて、サセプタ１１２の上のウエハ１を搬出し、新しいウエハ１をサセプタ１１２上に載置する。残留ガス濃度が１００ｐｐｍ以上であった場合は排気と窒素ガス供給等のガス置換を繰返す。
これらの一連の手順を繰返して薄膜の形成を継続する。
【０００７】
すなわち、従来の基板処理装置では、図１８に示すように、成膜を終了してから次の成膜までの間に、ガスの入れ替えを少なくとも２回、サセプタの昇温と降温を各１回、複数のウエハの搬入と搬出を各１回ずつ行う必要があり、１回の成膜工程の中に占める実際に成膜する時間の割合が小さくなり、成膜処理間の待ち時間が多くなっていた。単位時間当たりの生産枚数を増やすためには、この待ち時間を短縮する必要があった。また、従来の処理室の構成では、ウエハの表面に薄膜を形成する際、処理室に供給される処理ガスはウエハの成膜に寄与せずに排気される割合が大きかった。
【０００８】
本発明の目的は、生産効率を向上させ、処理ガスの使用効率を高めることができる基板処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様によれば、処理室と、被処理基板を内蔵するための複数のサセプタと、前記処理室内にあって、前記複数のサセプタを並べて一定距離ずつ移動させる移動手段と、この移動手段により移動されるサセプタを加熱する加熱手段と、前記サセプタ内部へ反応性ガスを供給するガス供給手段と、を有する基板処理装置が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、生産効率を向上させ、処理ガスの使用効率を高めることができる基板処理装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態で用いられる基板処理装置の全体構成図の縦断面図である。
【図２】図１で示された基板処理装置のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る基板処理装置の内部構造が見えるようにして示した斜視図である。
【図４】本発明の実施形態に係る基板処理装置に用いたサセプタ周辺の（ａ）は縦断面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図、（ｃ）はＢ−Ｂ線断面図、（ｄ）はＣ−Ｃ線断面図である。
【図５】本発明の実施形態に係る基板処理装置の動作を示す図である。
【図６】本発明の実施形態に係るサセプタ搬送装置によってサセプタが搬送される様子を示す図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係るサセプタ搬送装置によってサセプタが搬送される様子を示す図である。
【図８】本発明の第３の実施形態で用いられる基板処理装置の全体構成図の縦断面図である。
【図９】図８で示された基板処理装置のＡ−Ａ線断面図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態に係る基板処理装置の内部構造が見えるようにして示した斜視図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態に係る基板処理装置に用いたサセプタ周辺の（ａ）は縦断面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図、（ｃ）はＢ−Ｂ線断面図、（ｄ）はＣ−Ｃ線断面図である。
【図１２】本発明の第４の実施形態に係るサセプタ周辺の断面図である。
【図１３】本発明の第５の実施形態に係るサセプタを説明するための斜視図である。
【図１４】本発明の第５の実施形態に係る基板処理装置の処理室を示す断面図である。
【図１５】本発明の第６の実施形態に係る基板処理装置の処理室を示す断面図である。
【図１６】本発明の実施形態に係る基板処理装置と従来の基板処理装置の動作を比較するための図である。
【図１７】従来の基板処理装置の内部構造が見えるようにして示した斜視図である。
【図１８】従来の基板処理装置の動作を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１３】
図１は、本発明の実施形態で用いられる基板処理装置１０の全体構成図の縦断面図である。
図２は、図1で示された基板処理装置１０のＡ−Ａ線断面図である。
図３は、本発明の実施形態に係る基板処理装置１０の内部構造が見えるようにして示した斜視図である。
【００１４】
本発明の実施形態で用いられる基板処理装置１０は、箱状の反応管壁１３で四方を気密に囲まれた処理室１２を有し、処理室１２を中心として、処理室１２の両側にゲート弁１４ａを介して搬入側搬送室１６と、ゲート弁１４ｂを介して搬出側搬送室１８が配置されている。
搬入側搬送室１６及び搬出側搬送室１８の内部には、後述するサセプタ２０を搬送するためのロボット２２がそれぞれ配置されている。
【００１５】
処理室１２の内部には、サセプタ２０に複数枚内蔵された被処理基板であるウエハ１を予備加熱する予備加熱ステージ２４と、サセプタ２０に複数枚内蔵されたウエハ１を成膜処理する第１の成膜ステージ２６ａ、第２の成膜ステージ２６ｂ、第３の成膜ステージ２６ｃと、サセプタ２０に複数枚内蔵されたウエハ１を冷却する冷却ステージ２８の５つのステージが設けられている。これらは、サセプタ２０の搬送方向に予備加熱ステージ２４、第１の成膜ステージ２６ａ、第２の成膜ステージ２６ｂ、第３の成膜ステージ２６ｃ及び冷却ステージ２８の順に一方向に並べて配置されている。なお、処理能力を上げるために、処理室１２の長さを延長して適宜処理ステージを増やしてもよい。
【００１６】
また、処理室１２内の予備加熱ステージ２４、第１の成膜ステージ２６ａ、第２の成膜ステージ２６ｂ、第３の成膜ステージ２６ｃには、各ステージに配置されたサセプタ２０を上方向から加熱する第１の加熱手段である上ランプ３３ａと、下方向から加熱する第２の加熱手段である下ランプ３３ｂが搬送方向に複数本配置され、予備加熱ステージ２４、第１の成膜ステージ２６ａ、第２の成膜ステージ２６ｂ及び第３の成膜ステージ２６ｃに配置されたサセプタ２０が加熱されるようになっている。サセプタ２０は、例えば石英等の誘電体材料で構成され、サセプタ２０が加熱されることで、サセプタ２０に内蔵されたウエハ１が加熱されるようになっている。
【００１７】
また、処理室１２の内部には、複数のサセプタ２０を並べて一方向に一定距離ずつ移動させ、各ステージへ移動させる移動手段である一対のサセプタ搬送装置３４が設けられている。サセプタ搬送装置３４は、バー形状で、各ステージの両側面に搬送方向に延びて配置されている。それぞれのサセプタ搬送装置３４の下面には駆動部３６が設けられ、この一対の駆動部３６を同時に上下又は進行方向に移動させることによって、一対のサセプタ搬送装置３４は上下又は進行方向に移動され、サセプタ２０を移動させる。
【００１８】
サセプタ２０は、密閉された例えば箱形状であり、サセプタ搬送装置３４が配置される側の両側の側面には支持片４８が設けられている。すなわち、一対のサセプタ搬送装置３４が上昇されることで、サセプタ２０の支持片４８が上方に押し上げられ、さらに前進動作により、複数のサセプタ２０を一括して同一方向に移動させる。
【００１９】
第１の成膜ステージ２６ａ、第２の成膜ステージ２６ｂ、第３の成膜ステージ２６ｃには、それぞれのステージに配置されたサセプタ２０内に反応性ガスを供給するガス供給管３０と、サセプタ２０内の残留ガスを排気するガス排気管３２が接続されている。
【００２０】
第１の成膜ステージ２６ａ、第２の成膜ステージ２６ｂ、第３の成膜ステージ２６ｃの両側面であって、一対のサセプタ搬送装置３４の内側には、各ステージに配置されたサセプタ２０内に反応性ガスを供給し、サセプタ２０内のガスを排気するガス供給手段であるガス供給排気部３８が設けられ、この一対のガス供給排気部の上面にサセプタ２０が載置されるようになっている。ガス供給排気部３８には、反応性ガスをサセプタ２０内へ供給するガス供給口４０と、サセプタ２０内のガスを排気するガス排気口４２がそれぞれ一対設けられている。ガス供給口４０はガス供給管３０と接続され、ガス排気口４２はガス排気管３２と接続される。ここで、ガス供給口４０はガス排気口４２より小さくする。ガス供給口４０を小さくすることで、ガス供給口４０に残留ガスが流れるのを防止し、ガス排気口４２を大きくすることで排気しやすい状況にしている。さらに、このような構成にすることで、圧力を一定に維持しやすくなっている。
【００２１】
図４は、サセプタ２０周辺の（ａ）は縦断面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図、（ｃ）はＢ−Ｂ線断面図、（ｄ）はＣ−Ｃ線断面図である。
【００２２】
サセプタ２０の一端の下面には、ガス供給排気部３８のガス供給口４０と連通する第１の開口部であるガス供給ポート４４とガス排気口４２と連通する第２の開口部であるガス排気ポート４６が設けられ、サセプタ２０の他端の下面にも、ガス供給排気部３８のガス排気口４２と連通するガス排気ポート４６とガス供給口４０と連通するガス供給ポート４４がそれぞれ一対設けられている。すなわち、サセプタ２０の一端の下面に設けられたガス供給ポート４４は、他端の下面に設けられたガス排気ポート４６と対向して設けられ、サセプタ２０の一端の下面に設けられたガス排気ポート４６は、他端の下面に設けられたガス供給ポート４４と対向して設けられている。
【００２３】
したがって、複数のサセプタ２０が一対のガス供給排気部３８の上に載置され、一方のガス供給排気部３８に設けられたガス供給口４０から所用のガスがサセプタ２０内へガス供給ポート４４を経由して供給され、サセプタ２０の反対側の側面の下面に設けられたガス排気ポート４６を経由して他方のガス供給排気部３８に設けられたガス排気口４２から排気される構造となっており、所用のガスをサセプタ２０内部に交互に両方から流すことができるようになっている。
【００２４】
また、サセプタ２０内には例えばカーボンからなる発熱体５２を有し、この発熱体５２の周囲が石英で囲われている。
また、図４（ｂ）に示すように、発熱体５２は誘電体枠５４で囲われている。誘電体枠５４は、例えば不透明石英であり、発熱体５２からの熱の流れを抑制することができる。また、図４（ｃ）に示すように、ウエハ１は発熱体５２の上下の内壁面に配置された支持部に載置され、処理ガスが効率よく基板処理のために消費される構造となっている。また、図４（ｄ）に示すように、ウエハ１はサセプタ２０の内側の上下面にそれぞれ４枚ずつ、合計８枚配置される。
【００２５】
次に、本発明の実施形態に係る基板処理装置１０の動作について詳述する。
図５は、基板処理装置１０の処理室１２内の各ステージにおけるサセプタ２０の処理の流れを示す。縦軸がサセプタ２０の位置を示し、横軸が時間経過を示す。
なお、以下の説明において、基板処理装置１０を構成する各部の動作はコントローラ８４により制御される。
【００２６】
（ステップ１）
まず、ウエハ１を内蔵した第１のサセプタ２０が、搬入側搬送室１６内に搬入される。この際、ゲート弁１４aを閉じて、搬入側搬送室１６内をウエハ１の処理に支障のないガスで置換する。第１のサセプタ２０を搬入し、ガス置換を行う時間は例えば１分である。
【００２７】
（ステップ２）
次に、ゲート弁１４ａを開けてロボット２２によって第１のサセプタ２０が予備加熱ステージ２４へ搬送される。そして、次に処理するウエハ１を内蔵した第２のサセプタ２０が搬入側搬送室１６内に搬入される。図示しないゲート弁を閉じて、ウエハ１の処理に支障のないガスで搬入側搬送室１６内を置換する。第２のサセプタ２０が搬入されガス置換を行う時間は、例えば１分である。第２のサセプタ２０の搬入が開始されてから例えば１０秒後に予備加熱ステージ２４に配置された第１のサセプタ２０は、予備加熱される。これにより、ウエハ昇温時間が短縮される。第２のサセプタ２０の搬入が開始されてから予備加熱を終了するまでの時間は、例えば５分である。
【００２８】
（ステップ３）
次に、第１のサセプタ２０内が所定の温度に達したら、サセプタ搬送装置３４によって第１のサセプタ２０は第１の成膜ステージ２６ａへ、ゲート弁１４ａを開けてロボット２２によって第２のサセプタ２０は予備加熱ステージ２４へ搬送される。そして、次に処理するウエハ１を内蔵した第３のサセプタ２０が搬入側搬送室１６内に搬入される。図示しないゲート弁を閉じて、ウエハ１の処理に支障のないガスで搬入側搬送室１６内を置換する。第３のサセプタ２０が搬入されガス置換を行う時間は、例えば１分である。第３のサセプタ２０の搬入が開始されてから例えば１０秒後に予備加熱ステージ２４に配置された第２のサセプタ２０は、予備加熱される。同時に、第１の成膜ステージ２６ａに配置された第１のサセプタ２０は、上ランプ３３ａ及び下ランプ３３ｂにより加熱され、第１のサセプタ２０内が所定の温度に達したら第１のサセプタ２０内に処理ガスがガス供給ポート４４から供給されると共に、対向する側のガス排気ポート４６から排気されてウエハ１への成膜が行われる。ここで、処理ガスとして例えばＨ2とＳｉＨＣｌ3（トリクロロシラン）が用いられ、処理室１２内は例えばＡｒ又はＨ2雰囲気とする。第３のサセプタ２０の搬入が開始されてから第２のサセプタ２０の予備加熱を終了するまで及び第１のサセプタ２０の成膜処理が終了するまでの時間は、例えば５分である。
【００２９】
（ステップ４）
次に、サセプタ搬送装置３４によって第１のサセプタ２０は第２の成膜ステージ２６ｂへ、第２のサセプタ２０は第１の成膜ステージ２６ａへ、ゲート弁１４ａを開けてロボット２２によって第３のサセプタ２０が予備加熱ステージ２４へ搬送される。そして、次に処理するウエハ１を内蔵した第４のサセプタ２０が搬入側搬送室１６内に搬入される。図示しないゲート弁を閉じて、ウエハ１の処理に支障のないガスで搬入側搬送室１６内を置換する。第４のサセプタ２０が搬入されガス置換を行う時間は、例えば１分である。第４のサセプタ２０の搬入が開始されてから例えば１０秒後に予備加熱ステージ２４に配置された第３のサセプタ２０は、予備加熱される。同時に、第１の成膜ステージ２６ａに配置された第２のサセプタ２０は、上ランプ３３ａ及び下ランプ３３ｂにより加熱され、第２のサセプタ２０内が所定の温度に達したら第２のサセプタ２０内に処理ガスがガス供給ポート４４から供給されると共に、対向する側のガス排気ポート４６から排気されてウエハ１への成膜が行われる。また、第２の成膜ステージ２６ｂに配置された第１のサセプタ２０も同様の処理により成膜が行われる。第４のサセプタ２０の搬入が開始されてから第３のサセプタ２０の予備加熱を終了するまで及び第１と第２のサセプタ２０の成膜処理が終了するまでの時間は、例えば５分である。
【００３０】
（ステップ５）
次に、サセプタ搬送装置３４によって第１のサセプタ２０は第３の成膜ステージ２６ｃへ、第２のサセプタ２０は第２の成膜ステージ２６ｂへ、第３のサセプタ２０は第１の成膜ステージ２６aへ、ゲート弁１４ａを開けてロボット２２によって第４のサセプタ２０が予備加熱ステージ２４へ搬送される。そして、次に処理するウエハ１を内蔵した第５のサセプタ２０が搬入側搬送室１６内に搬入される。図示しないゲート弁を閉じて、ウエハ１の処理に支障のないガスで搬入側搬送室１６内を置換する。第５のサセプタ２０が搬入されガス置換を行う時間は、例えば１分である。第５のサセプタ２０の搬入が開始されてから例えば１０秒後に予備加熱ステージ２４に配置された第４のサセプタ２０は、予備加熱される。同時に、第１の成膜ステージ２６ａに配置された第３のサセプタ２０は、上ランプ３３ａ及び下ランプ３３ｂにより加熱され、第３のサセプタ２０内が所定の温度に達したら第３のサセプタ２０内に処理ガスがガス供給ポート４４から供給されると共に、対向する側のガス排気ポート４６から排気されてウエハ１への成膜が行われる。また、第２の成膜ステージ２６ｂに配置された第２のサセプタ２０と第３の成膜ステージ２６ｃに配置された第１のサセプタ２０も同様の処理により成膜が行われる。第５のサセプタ２０の搬入が開始されてから第４のサセプタ２０の予備加熱を終了するまで及び第１、第２及び第３のサセプタ２０の成膜処理が終了するまでの時間は、例えば５分である。
【００３１】
（ステップ６）
次に、サセプタ搬送装置３４によって第１のサセプタ２０は冷却ステージ２８へ、第２のサセプタ２０は第３の成膜ステージ２６ｃへ、第３のサセプタ２０は第２の成膜ステージ２６ｂへ、第４のサセプタ２０は第１の成膜ステージ２６aへ、ゲート弁１４aを開けてロボット２２によって第５のサセプタ２０が予備加熱ステージ２４へ搬送される。そして、次に処理するウエハ１を内蔵した第６のサセプタ２０が搬入側搬送室１６内に搬入される。図示しないゲート弁を閉じて、ウエハ１の処理に支障のないガスで搬入側搬送室１６内を置換する。第６のサセプタ２０が搬入されガス置換を行う時間は、例えば１分である。第６のサセプタ２０の搬入が開始されてから例えば１０秒後に予備加熱ステージ２４に配置された第５のサセプタ２０は、予備加熱される。同時に、第１の成膜ステージ２６ａに配置された第４のサセプタ２０は、上ランプ３３ａ及び下ランプ３３ｂにより加熱され、第４のサセプタ２０内が所定の温度に達したら第４のサセプタ２０内に処理ガスが搬入されると共に、対向する側の排気ポート４６から排気されてウエハ１への成膜が行われる。また、第２の成膜ステージ２６ｂに配置された第３のサセプタ２０と第３の成膜ステージ２６ｃに配置された第２のサセプタ２０も同様の処理により成膜が行われる。また、冷却ステージ２８に配置された第１のサセプタ２０は冷却される。これにより、ウエハ冷却時間が短縮される。第６のサセプタ２０の搬入が開始されてから第５のサセプタ２０の予備加熱を終了するまで及び第２、第３及び第４のサセプタ２０の成膜処理が終了するまで及び第１のサセプタの冷却が終了するまでの時間は、例えば５分である。
【００３２】
（ステップ７）
次に、ゲート弁１４ｂを開けてロボット２２によって第１のサセプタ２０が、搬出側搬送室１８へ搬出される。そして、サセプタ搬送装置３４によって第２のサセプタ２０は冷却ステージ２８へ、第３のサセプタ２０は第３の成膜ステージ２６ｃへ、第４のサセプタ２０は第２の成膜ステージ２６ｂへ、第５のサセプタ２０は第１の成膜ステージ２６aへ、ゲート弁１４ａを開けてロボット２２によって第６のサセプタ２０が予備加熱ステージ２４へ搬送される。そして、次に処理するウエハ１を内蔵した第７のサセプタ２０が搬入側搬送室１６内に搬入される。図示しないゲート弁を閉じて、ウエハ１の処理に支障のないガスで搬入側搬送室１６内及び搬出側搬送室１８内を置換する。第７のサセプタ２０が搬入されガス置換を行う時間は、例えば１分である。第７のサセプタ２０の搬入が開始されてから例えば１０秒後に予備加熱ステージ２４に配置された第６のサセプタ２０は、予備加熱される。同時に、第１の成膜ステージ２６ａに配置された第５のサセプタ２０は、上ランプ３３ａ及び下ランプ３３ｂにより加熱され、第５のサセプタ２０内が所定の温度に達したら第５のサセプタ２０内に処理ガスがガス供給ポート４４から供給されると共に、対向する側のガス排気ポート４６から排気されてウエハ１への成膜が行われる。また、第２の成膜ステージ２６ｂに配置された第４のサセプタ２０と第３の成膜ステージ２６ｃに配置された第３のサセプタ２０も同様の処理により成膜が行われる。また、冷却ステージ２８に配置された第２のサセプタ２０は冷却される。第７のサセプタ２０の搬入が開始されてから第６のサセプタ２０の予備加熱を終了するまで及び第３、第４及び第５のサセプタ２０の成膜処理が終了するまで及び第２のサセプタの冷却が終了するまでの時間は、例えば５分である。
【００３３】
これらの動作を繰り返して処理室１２内でサセプタ２０が順次搬送されて処理が行われる。
【００３４】
このように、搬入側搬送室１６からサセプタ２０は、一定間隔で処理室１２内に搬入され、予備加熱ステージ２４、第１の成膜ステージ２６ａ、第２の成膜ステージ２６ｂ、第３の成膜ステージ２６ｃを順次移動する。処理室１２内の４つのサセプタ２０はサセプタ搬送装置３４によって同時に搬送され、場所が空いた予備加熱ステージ２４には新たなサセプタ２０が搬入される。また、各成膜ステージで成膜を並行して行い、最後に冷却ステージ２８を経て搬出側搬送室１８へ搬出される。ここで、各成膜ステージで行われる処理は同一であり、例えばシリコンのエピ膜生成に用いられる。各ステージの処理ガスが同じため、サセプタそのものを気密にしなくてもよく、すなわち、サセプタから漏れたガスが他のサセプタに入っても問題はない。また、各成膜ステージにおいて、１ステージ目は例えば右から左へガスを供給し、２ステージ目は左から右へガスを供給するといったように、ステージ毎にガス供給口を逆にして供給する。これにより、膜厚の平均化が図れる。また、予備加熱ステージ２４からステージが進むごとに温度を上げ、冷却ステージ２８に近づくにつれて温度が下がるように雰囲気温度を制御する。これにより、所定の温度で処理しつつ、予備加熱ステージ２４、冷却ステージ２８での処理時間の節約を図ることができる。
これらの動作を繰り返して装置内にサセプタ２０を順次搬送させて連続して処理を行う。
【００３５】
図６は、複数のサセプタ２０がサセプタ搬送装置３４によってそれぞれ次のステージに一括して搬送される様子を示す。
図６（ａ）は、例えば上述のステップ５の状態であり、第１のサセプタ２０が第３の成膜ステージ２６ｃに、第２のサセプタ２０が第２の成膜ステージ２６ｂに、第３のサセプタ２０が第１の成膜ステージ２６ａのガス供給排気部３８上に載置され、第４のサセプタ２０が予備加熱ステージ２４に配置されている。
搬送が開始されると、図６（ｂ）に示すように、サセプタ搬送装置３４が上昇され、第１のサセプタ２０、第２のサセプタ２０、第３のサセプタ２０及び第４のサセプタ２０のそれぞれの支持片４８を同時に突き上げて上昇させる。
この状態で、図６（ｃ）に示すように、搬送方向に１ステージ分移動し、図６（ｄ）に示すようにサセプタ搬送装置３４が下降して、上述のステップ６の状態となり、第１のサセプタ２０が冷却ステージ２８に配置され、第２のサセプタ２０が第３の成膜ステージ２６ｃ、第３のサセプタ２０が第２の成膜ステージ２６ｂ、第４のサセプタ２０が第１の成膜ステージ２６ａのガス供給排気部３８上に載置される。
ガス供給排気部３８には、例えば不図示のくさび形の凹部を設け、サセプタ２０の下面には、くさび形の凹部に対応する部分に凸部を設け、ガス供給排気部３８の凹部とサセプタ２０の凸部が噛み合うことで、ガス供給排気部３８のガス供給口４０とサセプタ２０のガス供給ポート４４と、ガス供給排気部３８のガス排気口４２とサセプタ２０のガス排気ポート４６がそれぞれ連通し、位置決めされる。
そして、図６（ｅ）に示すように、サセプタ搬送装置３４は搬送方向と逆方向に移動して元の状態に戻る。
そして、図６（ｆ）に示すように、冷却ステージ２８に載置された第１のサセプタ２０は搬出側搬送室１８に搬出され、予備加熱ステージ２４には新たな第５のサセプタ２０が搬入される。
【００３６】
図７は、本発明の第２の本実施形態として上述の基板処理装置１０に用いた移動手段であるサセプタ搬送装置３４のかわりに、サセプタ搬送装置５３を用いた例を示す。
サセプタ搬送装置５３は、複数の回転体と、この複数の回転体に掛けられたベルトから構成される。サセプタ搬送装置５３は、複数の回転体の回転によって、この回転体に掛けられたベルトを移動させることでサセプタ２０を左右に搬送する。また、サセプタ搬送装置５３は上下方向にも移動する。
図７（ａ）は、上述の図６（ａ）同様、第１のサセプタ２０が第３の成膜ステージ２６ｃに、第２のサセプタ２０が第２の成膜ステージ２６ｂに、第３のサセプタ２０が第１の成膜ステージ２６ａのガス供給排気部３８上に載置され、第４のサセプタ２０が予備加熱ステージ２４に配置されている。
搬送が開始されると、図７（ｂ）に示すように、サセプタ搬送装置５３が上昇され、第１のサセプタ２０、第２のサセプタ２０、第３のサセプタ２０及び第４のサセプタ２０のそれぞれの支持片４８を同時に突き上げて上昇させる。
この状態で、図７（ｃ）に示すように、回転体が反時計方向に回転して搬送方向に１ステージ分サセプタ２０を移動させる。
そして、図７（ｄ）に示すように、サセプタ搬送装置５３が下降して、第１のサセプタ２０が冷却ステージ２８に配置され、第２のサセプタが第３の成膜ステージ２６ｃに、第３のサセプタ２０が第２の成膜ステージ２６ｂに、第４のサセプタ２０が第１の成膜ステージ２６ａのガス供給排気部３８上に載置される。
これを繰り返すことにより、複数のサセプタ２０を一括して順次次のステージに搬送することができる。
【００３７】
次に、本発明の第３の実施形態として上述の基板処理装置１０に用いた加熱手段である上ランプ３３ａと下ランプ３３ｂのかわりに、上コイル５４ａと下コイル５４ｂを用いた例を示す。
図８は、本発明の第３の実施形態で用いられる基板処理装置１０の全体構成図の縦断面図である。
図９は、図８で示された基板処理装置１０のＡ−Ａ線断面図であり、図１０は、内部構造が見えるようにして示した斜視図である。
また、図１１は、サセプタ２０周辺の（ａ）は縦断面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図、（ｃ）はＢ−Ｂ線断面図、（ｄ）はＣ−Ｃ線断面図である。
【００３８】
すなわち、予備加熱ステージ２４、第１の成膜ステージ２６ａ、第２の成膜ステージ２６ｂ、第３の成膜ステージ２６ｃには、各ステージに配置されたサセプタ２０を上方向から加熱する上コイル５４ａと、下方向から加熱する下コイル５４ｂが配置され、予備加熱ステージ２４、第１の成膜ステージ２６ａ、第２の成膜ステージ２６ｂ、第３の成膜ステージ２６ｃ上のサセプタ２０が加熱されるようになっている。
上コイル５４ａと下コイル５４ｂは、サセプタ２０内部のカーボン等の導電性材料で構成された発熱体５２を誘電加熱する。本実施形態によれば、発熱体５２を直接加熱することができるので、発熱体５２の周囲に断熱材を設けることで加熱効率を向上させることができる。
【００３９】
図１１（ｂ）に示すように、発熱体５２の周辺のサセプタベース５８を例えば石英で構成し、且つ発熱体５２の周辺部は断熱性を高めた例えば不透明石英６０で構成する。このような構成とすることで、ウエハ１が載置される空間はホットウォール構造となり、ウエハ１を均一に加熱することができる。
【００４０】
図１２は、本発明の第４の実施形態に係るサセプタ２０周辺の断面図である。第４の実施形態では、サセプタ２０内に発熱体５２を設けずに、ウエハ１を直接誘電体製のサセプタに設置する。これにより、発熱部の熱容量が小さくなった分、ウエハ１の昇降温時間を短縮することができる。
【００４１】
図１３は、本発明の第５の実施形態に係るサセプタ２０の斜視図であり、図１４は、処理室１２内を示す断面図である。第５の実施形態では、ガス排気ポート４６とガス供給ポート４４をそれぞれ両端に設けたサセプタベース５８上にウエハ１を例えば４枚並べて載置された加熱板６２を載せ、その上にさらにサセプタベース５８に設けられたガス排気ポート４６とガス供給ポート４４を覆うように石英製のシャワーヘッド６４を載せる。シャワーヘッド６４の下面には、ガス吹き出し孔６６が複数設けられている。これにより、ガス供給ポート４４から供給された処理ガスはシャワーヘッド６４を経由してガス吹き出し孔６６からウエハ１上へ吹き出し、ガス排気ポート４６から排気される。また、シャワーヘッド６４の上には反射板６８を設ける。すなわち、ウエハ１の加熱は、図１４に示すように下ランプ３３ｂのみで効率よくできる。また、反射板６８の上方には、反射板６８及びシャワーヘッド６４を冷却するための冷却板７０を設ける。
【００４２】
図１５は、本発明の第６の実施形態に係る基板処理装置１０の処理室１２内を示す断面図である。
第６の実施形態においては、上述の第５の実施形態の反射板６８を設けるかわりに冷却板７０の底面を反射率を高めるように構成する。
【００４３】
図１３乃至１５に示すように、シャワーヘッド６４を用いて処理ガスを供給することで、ウエハ１に対する成膜の均一性を高めることができる。
【００４４】
図１６は、本実施形態における基板処理装置１０と従来の基板処理装置１００（枚葉装置）を用いて４枚のウエハを処理した場合の処理時間を比較した図であり、（ａ）は本実施形態に係る基板処理装置１０の動作、（ｂ）は従来の基板処理装置１００の動作の一例を示している。ここで、縦軸は各ウエハに対する基板処理装置の動作を示し、横軸は時間経過を示す。
本発明の実施形態に係る基板処理装置１０を用いて、基板処理を行った場合には、従来例に係る基板処理装置１００を用いて基板処理を行った場合と比較しておよそ３分の１の処理時間で行えることが確認された。すなわち、従来例に係る基板処理装置１００の場合は、成膜処理の前後に処理室の温度の昇降作業をその都度行う必要があったが、それに対して、本実施形態に係る基板処理装置１０では、それぞれのステージを一度に加熱してしまうため、処理室の温度の昇降作業を制御する必要がなく、サセプタが連続して処理室に投入処理され、連続して出力されるので待ち時間を極力少なくすることができた。
【００４５】
したがって、ガスを出し入れできる密閉構造のサセプタに複数のウエハを載置して、密閉構造のサセプタ毎に加熱しながら複数のサセプタを一括搬送することで、構造がシンプルなものになる。また、成膜の待ち時間を減らし、スループットを高めて、生産効率を向上させることができる。また、被処理基板であるウエハを極力隙間無く載置することで、処理ガスが他へ迂回することなくウエハで囲まれた空間の中を通過し、サセプタ内に供給された処理ガスの大部分が成膜に寄与することとなり、処理ガスの使用効率を高めることができ、フットプリントにも優れている。
【００４６】
本発明の一態様によれば、処理室と、被処理基板を内蔵するための複数のサセプタと、前記処理室内にあって、前記複数のサセプタを並べて一定距離ずつ移動させる移動手段と、この移動手段により移動されるサセプタを加熱する加熱手段と、前記サセプタ内部へ反応性ガスを供給するガス供給手段と、を有する基板処理装置が提供される。
【００４７】
好ましくは、前記処理室の少なくとも一方に設けられ、前記処理室へ被処理基板を搬送する搬送室と、この搬送室と前記処理室との間に設けられたゲート弁と、をさらに有する。
【００４８】
また、好ましくは、前記サセプタは、複数枚の被処理基板を該サセプタの内側の上下面、または上下面と側面に支持する。
【００４９】
また、好ましくは、前記サセプタの一端の下面に、前記サセプタ内へ反応性ガスを供給する第１の開口部と、他端の下面に、前記サセプタ内の残留ガスを排気する第２の開口部とを有する。
【００５０】
また、好ましくは、前記ガス供給手段は、前記第１の開口部に連通するガス供給口と、前記第２の開口部に連通するガス排気口を有する。
【００５１】
また、好ましくは、前記サセプタは、一対の前記ガス供給手段に載置される。
【００５２】
また、好ましくは、前記移動手段は、一対のバーであり、複数のサセプタを一括搬送する為に、該移動手段が上昇して前記複数のサセプタを受け取り、一方向に一定距離ずつ移動し、停止後下降して前記複数のサセプタを同時に降ろし、前記移動手段はさらに下降した後、元に位置に戻る。
【００５３】
また、好ましくは、前記移動手段は、ベルト機構であり、複数のサセプタを一括搬送する為に、該移動手段が上昇して前記複数のサセプタを受け取り、ベルトの移動により一方向に一定距離ずつ移動し、停止後下降して前記複数のサセプタを同時に降ろし、前記移動手段はさらに下降した後、元に位置に戻る。
【００５４】
また、好ましくは、前記加熱手段は、ランプであり、被処理基板を内蔵した複数のサセプタの外側からこのランプの光を照射して前記複数のサセプタを加熱し、該複数のサセプタに内蔵された被処理基板を一様に加熱する。
【００５５】
また、好ましくは、前記加熱手段は、誘電加熱用のコイルであり、前記サセプタは導電性材料で形成され、被処理基板を内蔵した複数のサセプタの外側から前記コイルに交流電力を印加して前記複数のサセプタを加熱し、該複数のサセプタに内蔵された被処理基板を一様に加熱する。
【００５６】
また、好ましくは、前記サセプタは石英等の透明の誘電体材料で形成され、被処理基板を内蔵した前記サセプタの外側からランプの光を照射して、基板を加熱する。
【００５７】
また、好ましくは、前記サセプタは石英等の誘電体で形成され、前記サセプタと該サセプタに内蔵された被処理基板との間に導電性の板を設け、前記サセプタの外側に設けた誘導加熱コイルに交流電力を印加して、前記導電性の板を加熱すると共に、該導電性の板の周囲の材質を不透明石英等の光を遮断する部材として、保温性を高める。
【００５８】
また、好ましくは、前記第１の開口部と前記第２の開口部が形成されたサセプタベースを有し、このサセプタベースの上に被処理基板を載置した加熱板を設け、さらにその上に前記第１の開口部と前記第２の開口部を覆うように石英等の誘電体製のシャワーヘッドを設け、前記第１の開口部から供給された反応性ガスが前記シャワーヘッドを経由して、該シャワーヘッドに設けられた複数の孔を通過して被処理基板に供給され、反応性生物と共に前記第２の開口部から排気される。
【００５９】
本発明の他の態様によれば、処理室と、被処理基板を内蔵する複数のサセプタと、前記処理室内にあって、前記複数のサセプタを並べて一方向に一定距離ずつ移動させる移動手段と、この移動手段により移動されるサセプタを加熱する加熱手段と、前記サセプタ内部へ反応性ガスを供給するガス供給手段と、を有し、前記移動手段は、一対のバーであり、複数のサセプタを一括搬送する為に、該移動手段が上昇して前記複数のサセプタを受け取り、一方向に一定距離ずつ移動し、停止後下降して前記複数のサセプタを同時に降ろし、前記移動手段はさらに下降した後、元に位置に戻り、これらを繰返して前記サセプタを搬送する基板処理方法。
【００６０】
好ましくは、前記ガス供給手段には、前記サセプタ内へ反応性ガスを供給するためのガス供給口と、前記サセプタ内の残留ガスを排気するためのガス排気口が設けられ、ガスの供給と排気を一定時間ごとに交代しながら成膜する。
【符号の説明】
【００６１】
１      ウエハ
１０    基板処理装置
１２    処理室
１４ａ、１４ｂ    ゲート弁
１６    搬入側搬送室
１８    搬出側搬送室
２０    サセプタ
２４    予備加熱ステージ
２６ａ、２６ｂ、２６ｃ    成膜ステージ
２８    冷却ステージ
３０    ガス供給管
３２    ガス排気管
３３ａ  上ランプ（第１の加熱手段）
３３ｂ  下ランプ（第２の加熱手段）
３４    サセプタ搬送装置（移動手段）
３８    ガス供給排気部（ガス供給手段）
４４    ガス供給ポート（第１の開口部）
４６    ガス排気ポート（第２の開口部）
４８    支持片
８４    コントローラ
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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