(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空引き可能になされた処理容器内へ所定のガスを供給して載置台上に載置された被処理体に対して所定の処理を施すようにした枚葉式の処理装置において、
前記処理容器の底部に、前記載置台の直径よりもその直径が小さくなされた入口開口部を形成し、
前記処理容器内に連通する気体落とし込め空間を形成するために前記入口開口部に有底筒体状の円筒区画壁を連結し、
前記円筒区画壁の底部に起立させて設けた支柱により前記載置台を支持し、
前記円筒区画壁内の底部に、外径が前記円筒区画壁の内径と同じに設定されて前記円筒区画壁に内接するフランジ部を有すると共に、その内径が前記円筒区画壁の内径よりも小さくなされたパイプ状のバッフル管を設け、
前記バッフル管の本体部に、その中心部に対して対向するように配置された２つの気体流通口を設け、
前記円筒区画壁の下部側壁に、前記気体流通口に対して直接的に臨まないような位置に真空排気する真空排気口を設け、
前記気体流通口は、前記真空排気口が位置する方向に対して９０度の角度で異なる方向に向けて形成されていることを特徴とする枚葉式の処理装置。
【請求項２】
前記バッフル管のフランジ部は、該フランジ部を上方にして前記円筒区画壁内の底部に設置されていることを特徴とする請求項１記載の枚葉式の処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエハ等に対して１枚ずつ成膜やアニール等の処理を施す枚葉式の処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、半導体集積回路を製造するには、半導体ウエハ等の基板に、成膜処理、エッチング処理、酸化拡散処理、アニール改質処理等の各種の処理を繰り返し行なって、所望する集積回路を形成するようになっている。上記したような各種の処理を行なう場合には、その処理の種類に対応して必要な処理ガス、例えば成膜処理の場合には成膜ガスを、アニール改質処理の場合にはオゾンガス等を処理容器内へ導入する。
この場合、処理容器内の雰囲気は、その処理の種類に対応した好ましい一定圧力を維持するように、真空引きされているが、この真空引きされるガスの流れは、処理の面内均一性を高く維持する上から半導体ウエハの表面に対して均等に流れることが要請される。
【０００３】
ここで従来の一般的な処理装置について説明する。図６は従来の一般的なアニール改質装置を示す概略構成図、図７は図６中のＡ−Ａ線矢視断面図、図８は図７中においてＢ−Ｂ線に沿った断面図におけるガス流のシミュレーション結果を示す図である。図６に示すように、このアニール改質装置は、例えば断面が四角形状のアルミニウム製の処理容器２を有しており、この処理容器２の内部には容器底部より支柱４を介して起立させて載置台６が設けられている。この載置台６内には、加熱ヒータ８が埋設されており、載置台６の上面に載置する被処理体としての半導体ウエハＷを加熱し得るようになっている。また、この載置台６の上方には、この処理容器２内へ処理ガスとして例えばオゾンを導入するための石英製のリング状のシャワーヘッド部１０が設けられると共に、この天井部には透過窓１２が設けられており、この外側に設けた紫外線ランプ１４から放射される紫外線ＵＶをウエハ表面に照射するようになっている。
【０００４】
一方、処理容器２の底部１６には、載置台６の斜め下方に位置させて、図示例では４つの真空排気口１８（図７参照）が設けられている。そして、各真空排気口１８には、それぞれ排気管２０が接続されると共に、これらの各排気管２０はその下流側において合流されて図示しない真空ポンプが介設され、処理容器２内を真空引きできるようになっている。
このようなアニール改質装置において、載置台６上のウエハＷは加熱されつつ紫外線ＵＶが照射され、これにオゾンガスを作用させることにより、ウエハＷの表面に形成されている例えばＴａＯｘ（タンタル酸化膜）等にアニール改質処理が施されることになる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記した装置において、処理容器２内へ導入されたオゾン等の処理ガスは、処理空間Ｓを流下した後にウエハＷの表面をその半径方向外方に向けて流れ、載置台６の斜め下方に配置した４つの真空排気口１８から略均等に排出されることになる。
しかしながら、処理空間Ｓにおける処理ガスの実際の流れを詳細に検討すると、ウエハＷの半径方向外方へ向けて均等に流れているのではなく、真空排気口１８が配置してある方向と配置していない方向とではかなりガスの流れに差があり、これに起因して、ウエハ表面における処理の均一性を十分に高く維持できない場合が発生するという問題があった。
【０００６】
図８は処理容器内における処理ガスの流れのシミュレーション結果を示す図であり、真空排気口１８が配置してある方向Ｘ１では、処理ガスが円滑に流れているが、真空排気口１８が配置していない方向Ｘ２では、処理ガスの滞留が僅かに発生していることが判明する。
このガスの流れの不均一性を防止するために、更に多くの真空排気口１８を円周状に配列することも考えられるが、この場合には、構造が複雑化するのみならず、現状の４本の排気管２０を設けてあるだけでも、メンテナンスが大変であるのに加え、更に排気管２０を増加すればメンテナンス作業が非常に困難になってしまうので、採用することはできない。
特に、上記した問題は、半導体ウエハのサイズが６インチ或いは８インチから１２インチへと大きくなるに従って、顕在化してきており、早期の解決が望まれている。
【０００７】
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。本発明の目的は、構造を複雑化することなく処理空間から被処理体の半径方向外方へ排出される処理ガスの流れを均一化することが可能な枚葉式の処理装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に規定する発明は、真空引き可能になされた処理容器内へ所定のガスを供給して載置台上に載置された被処理体に対して所定の処理を施すようにした枚葉式の処理装置において、前記処理容器の底部に、前記載置台の直径よりもその直径が小さくなされた入口開口部を形成し、前記処理容器内に連通する気体落とし込め空間を形成するために前記入口開口部に有底筒体状の円筒区画壁を連結し、前記円筒区画壁の底部に起立させて設けた支柱により前記載置台を支持し、前記円筒区画壁内の底部に、外径が前記円筒区画壁の内径と同じに設定されて前記円筒区画壁に内接するフランジ部を有すると共に、その内径が前記円筒区画壁の内径よりも小さくなされたパイプ状のバッフル管を設け、前記バッフル管の本体部に、その中心部に対して対向するように配置された２つの気体流通口を設け、前記円筒区画壁の下部側壁に、前記気体流通口に対して直接的に臨まないような位置に真空排気する真空排気口を設け、前記気体流通口は、前記真空排気口が位置する方向に対して９０度の角度で異なる方向に向けて形成されている。
【０００９】
このように、入口開口部を小さくした気体落とし込め空間に向けて処理空間内の雰囲気を真空引きするようにしたので、処理空間の雰囲気は被処理体の外周を均等に流下して排気することが可能となる。
また、バッフル管の作用により、排気ガスの偏流は抑制されるので、処理空間から被処理体の半径方向外方へ排出される処理ガスの流れを一層均一化することが可能となる。
【００１０】
この場合、例えば請求項２に規定するように、例えば前記バッフル管のフランジ部は、該フランジ部を上方にして前記円筒区画壁内の底部に設置されている。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係る枚葉式の処理装置の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。
図１は本発明に係る枚葉式の処理装置を示す断面構成図、図２は図１中のＣ−Ｃ線矢視断面図、図３は気体落とし込め空間に設けられるバッフル管を示す斜視図である。ここでは処理装置として枚葉式のアニール改質装置を例にとって説明する。図示するようにこのアニール改質装置２２は、例えば断面が略四角形状のアルミニウム製の処理容器２４を有している。この処理容器２４内の天井部には処理ガスとして例えばオゾンを導入するための石英製のリング状のシャワーヘッド部２６が設けられており、この下面に設けた多数のガス噴射口２８から処理空間Ｓに向けて処理ガスを噴射するようになっている。
【００１２】
また、処理容器２４の天井部には、大きな開口部３０が形成されていると共に、この開口部３０には例えば紫外線に対して透明な石英板よりなる透過窓３２がＯリング等のシール部材３４を介して気密に取り付けられている。そして、この透過窓３２の上方には、ケーシング３６により覆われたランプ室３８が形成されていると共に、このランプ室３８内に複数本の紫外線ランプ４０が設けられており、この紫外線ランプ４０より発する紫外線ＵＶを、上記透過窓３２を透過して処理空間Ｓ内へ導入するようになっている。
また、処理容器２４の側壁には、この処理容器２４内に対して被処理体としての半導体ウエハＷを搬入搬出するための搬出入口４２が設けられると共に、この搬出入口４２には、気密に開閉可能になされたゲートバルブ４４が設けられている。
【００１３】
そして、この処理容器２４の底部４８に本発明の特徴とする気体落とし込め空間５０が形成されている。具体的には、この容器底部４８の中央部には大きな開口５２が形成されており、この開口５２に、その下方へ延びる有底円筒体状の円筒区画壁５４を連結してその内部に上記気体落とし込め空間５０を形成している。そして、この空間５０を区画する円筒区画壁５４の底部５４Ａには、これより起立させて例えば円筒体状の支柱５６が設けられており、この上端部に円板状の載置台５８が固定されている。この載置台５８は、例えば内部に所定のパターン形状に配置された加熱ヒータ６０を有しており、この外側は焼結された例えばＡｌＮ等よりなるセラミックスにより構成され、上面に半導体ウエハＷを載置し得るようになっている。
【００１４】
上記載置台５８には、この上下方向に貫通して複数のピン孔６２が形成されており、各ピン孔６２には、作動杵６６に共通に連結された例えば石英製の押し上げピン６４が遊嵌状態で収容されている。そして、この作動杵６６は、容器底部４８の下面に設けたエアシリンダ６８の出没ロッド６８Ｂに連結されており、上記各押し上げピン６４をウエハＷの受け渡し時に各ピン孔６２の上端から上方へ出没させるようになっている。また、エアシリンダ６８と容器底部４８の下面との間は、ベローズ７０が介設されており、上記出没ロッド６８Ｂが処理容器２４内の気密性を維持しつつ昇降できるようになっている。
【００１５】
そして、上記気体落とし込め空間５０の入口開口部５０Ａの直径Ｌ１は、載置台５８の直径よりも小さく設定されており、上記載置台５８の周縁部の外側を流下する処理ガスが載置台５８の下方に回り込んで入口開口部５０Ａへ流入するようになっている。そして、上記円筒区画壁５４の下部側壁には、この気体落とし込め空間５０に臨ませて真空排気口７２が形成されており、この真空排気口７２には、図示しない真空ポンプが介設された排気管７４が接続されて、処理容器２４内及び気体落とし込め空間５０の雰囲気を真空引きできるようになっている。そして、この真空排気口７２の近傍すなわち、円筒区画壁５４の底部５４Ａには、パイプ状のバッフル管７６が設けられている。
【００１６】
具体的には、このバッフル管７６の直径は、円筒区画壁５４の内径の略１／２程度に設定されると共に、このバッフル管７６はその上端部に気体落とし込め空間５０の内径と同じ大きさのリング状のフランジ部７８を有しており、これを円筒区画壁５４に内接させて設けている（図３参照）。また、バッフル管７６の本体部８０には、その中心部に対して対向するように配置して２つの気体流通口８２が形成されている（図２参照）。これらの２つの気体流通口８２は、上記真空排気口７２に対して直接的に臨まないように配置されており、例えば図２に示す場合には、真空排気口７２が位置する方向に対して、２つの気体流通口８２は９０度の角度で異なる方向に向けて形成されており、いずれか一方の気体流通口８２から片引きすることなく両気体流通口８２から均等に真空引きするようになっている。
また、載置台５８の周縁部と処理容器２４の内壁との間には、多数のガス口８４を有するリング状の整流板８６が設けられている。尚、符号９０は、加熱ヒータ６０へ電力を供給するために支柱５６内に配設された給電線である。
【００１７】
次に、以上のように構成された本実施例の動作について説明する。
まず、未処理の半導体ウエハＷは、図示しない搬送アームに保持されて開状態となったゲートバルブ４４、搬出入口４２を介して処理容器２４内へ搬入され、このウエハＷは押し上げピン６４に受け渡された後に、この押し上げピン６４を降下させることにより、ウエハＷを載置台５８上に載置保持する。
この載置台５８は予め所定の温度に予備加熱されており、ウエハＷの載置後に加熱ヒータ６０への供給電力を増加させてこのウエハＷを所定のプロセス温度まで昇温すると共にプロセス温度を維持する。また、天井部の上方に設けた紫外線ランプ４０を駆動し、これより発せられた紫外線ＵＶを、容器天井部の透過窓３２を透過させてウエハＷの表面に照射する。これと同時に、シャワーヘッド部２６から処理ガスとして例えばオゾンを処理空間Ｓに噴射供給すると共に、排気管７４に設けた図示しない真空ポンプを駆動することにより、処理容器２４内や気体落とし込め空間５０内の雰囲気を真空引きし、処理空間Ｓの雰囲気を所定のプロセス圧力に維持する。これにより、半導体ウエハＷの表面に形成されている例えばＴａＯｘ等の膜が紫外線ＵＶにより活性化されたオゾンにより改質され、また、アニール処理されることになる。
【００１８】
この場合、シャワーヘッド部２６から処理空間Ｓに供給された処理ガス（オゾン）は、ウエハＷの周縁部に略均等に流れて行き、ほとんど偏流することはないので、処理の均一性、ここではアニール改質処理の面内均一性を高く維持することができる。すなわち、ここでは載置台５８の下方に入口開口部５０Ａを少し狭くした気体落とし込め空間５０を設けて、この空間５０を介して真空引きを行なうようにしているので、図７に示したような従来装置の場合とは異なり、シャワーヘッド部２６から噴出された処理ガスはウエハ上面の中心側から半径方向外方へ略均等に流れて拡散し、更に、この処理ガスは載置台５８の周縁部の外側に配置した整流板８６の各ガス口８４を略均等に通過して載置台５８の下方に回り込む。この回り込んだ処理ガスは、入口開口部５０Ａを介して気体落とし込め空間５０に流入してこれを流下し、更に、この処理ガスはバッフル管７６の中心部から２つの気体流通口８２を介してその外側へ流れ、最終的に真空排気口７２を介して排気管７４から真空排気される。
【００１９】
このように、気体落とし込め空間５０に処理空間Ｓの雰囲気を、載置台５８の周縁部外側を介して落とし込めるようにしているので、ウエハ上面の中心側からその半径方向外方へ、偏流を生ぜしめることなく略均等に処理ガスを流すことができる。このため、アニール改質処理等の処理の面内均一性を高く維持することができる。
また、気体落とし込め空間５０内の雰囲気を真空引きする際も、図２に示すように、真空排気口７２と２つの気体流通口８２とは直接的に対向していないので、いずれか一方の気体流通口８２から主体的に真空引きすることはなく、両気体流通口８２から略均等に真空引きすることができる。従って、この点よりも、気体落とし込め空間５０の入口開口部５０Ａに流入するガス分布は均等状態となり、ウエハ上面を流れる処理ガスを一層均等化することが可能となる。
【００２０】
また、従来は４本の排気管２０（図６参照）を必要としていたが、本実施例の場合には１本の排気管７４で済み、この部分の構造を簡素化できるのみならず、空間部分が増えることと相まってメンテナンス作業も容易に行なうことが可能となる。
図４は上記した本発明装置の処理容器２４内と気体落とし込め空間５０内における処理ガスの流れのシミュレーション結果を示す図であり、この図から明らかなように、図８に示す従来装置の場合と比較して、本発明装置の場合にはウエハ表面の略中心側から周辺部に向けて略均等に処理ガスが流れており、また、滞留ガスがほとんど発生していないことが判明した。
上記実施例におけるバッフル管７６の直径やこれに設けた気体流通口８２の数は、単に一例を示したに過ぎず、上述したものに限定されない。また、このバッフル管７６を設けない場合にも、上述した略同様な作用効果を生ずるのは勿論である。
【００２１】
更には、ここでは処理装置としてアニール改質装置を例にとって説明したが、これに限定されず、成膜装置、エッチング装置、酸化拡散装置、プラズマを用いた処理装置にも本発明装置を適用できるのは勿論である。例えばＣＶＤ成膜装置に本発明装置を用いる場合には、図１に示す装置から紫外線ランプ４０や透過窓３２を排除し、図５に示すように更に、リング状のシャワーヘッド部２６に代えて、下面に多数のガス噴射口９２を有する円板状の通常のシャワーヘッド部９４を設けるようにすればよい。
また、本実施例では、被処理体として半導体ウエハを例にとって説明したが、これに限定されず、ＬＣＤ基板、ガラス基板等にも適用できるのは勿論である。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の枚葉式の処理装置によれば、次のように優れた作用効果を発揮することができる。
載置台の下方に気体落とし込め空間を形成してこの空間を介して処理容器内の雰囲気を真空引きするようにしたので、処理空間の雰囲気（処理ガス）を被処理体の中心側から半径方向外方に向けて略均等に流すことができ、そして、その外周（周縁部の外側）に略均等に流下させて排気することができる。このため、被処理体表面の処理の面内均一性を向上させることができる。
また、排気管の数も少なくできるので、その分、構造が簡単化できるのみならず、メンテナンス作業も簡単になって、その効率化を図ることができる。
更に、気体落とし込め空間内にバッフル管を設け、このバッフル管に、真空排気口に対して直接的に望まないように２つの気体流通口を設けると共に、この気体流通口は上記真空排気口が位置する方向に対して９０度の角度で異なる方向に向けるようにしたので、その結果、処理空間から排出される処理ガスの偏流を更に抑制することができるので、その分、被処理体表面を流れる処理ガスを一層均一化状態で排出させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る枚葉式の処理装置を示す断面構成図である。
【図２】図１中のＣ−Ｃ線矢視断面図である。
【図３】気体落とし込め空間に設けられるバッフル管を示す斜視図である。
【図４】本発明装置の処理容器内と気体落とし込め空間内における処理ガスの流れのシミュレーション結果を示す図である。
【図５】本発明装置の変形例を示す断面構成図である。
【図６】従来の一般的なアニール改質装置を示す概略構成図である。
【図７】図６中のＡ−Ａ線矢視断面図である。
【図８】図７中においてＢ−Ｂ線に沿った断面図におけるガス流のシミュレーション結果を示す図である。
【符号の説明】
２２  アニール改質装置（処理装置）
２４  処理容器
２６  シャワーヘッド部
３２  透過窓
４０  紫外線ランプ
５０  気体落とし込め空間
５０Ａ  入口開口部
５４  内筒区画壁
５４Ａ  底部
５６  支柱
５８  載置台
６０  加熱ヒータ
７２  真空排気口
７４  排気管
７６  バッフル管
８２  気体流通口
Ｓ  処理空間
Ｗ  半導体ウエハ（被処理体）
【図１】
0003915314.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
0003915314.tif 000006
【図６】
0003915314.tif 000007
【図７】
0003915314.tif 000008
【図８】
0003915314.tif 000009