JP2006097080A - 基板処理装置 - Google Patents
基板処理装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2006097080A JP2006097080A JP2004284519A JP2004284519A JP2006097080A JP 2006097080 A JP2006097080 A JP 2006097080A JP 2004284519 A JP2004284519 A JP 2004284519A JP 2004284519 A JP2004284519 A JP 2004284519A JP 2006097080 A JP2006097080 A JP 2006097080A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- reaction vessel
- vessel
- heater
- substrate
- space
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
【課題】 反応容器内壁を有効に加熱することが可能で、容器外壁が熱くなるのを防止する。
【解決手段】 基板11を処理する反応容器5と、反応容器5内に処理ガスを供給する処理ガス供給配管1と、反応容器5内を排気する排気配管7と、反応容器5内で基板11を支持する基板載置台4と、反応容器5内の基板11を加熱する第1ヒータ17と、反応容器5を覆うように設けられた外容器6と、反応容器5と外容器6とで囲まれる空間100内に反応容器5と接するよう設けられ反応容器壁5aを加熱する第2ヒータ12とを有する。更に、反応容器5と外容器6とで囲まれる空間100内にガスを供給するガス供給配管13と、反応容器5と外容器6とで囲まれる空間100内を排気する排気配管9と、反応容器5と外容器6とで囲まれる空間100内の圧力を制御する圧力制御バルブ15とを有する。
【選択図】 図1
【解決手段】 基板11を処理する反応容器5と、反応容器5内に処理ガスを供給する処理ガス供給配管1と、反応容器5内を排気する排気配管7と、反応容器5内で基板11を支持する基板載置台4と、反応容器5内の基板11を加熱する第1ヒータ17と、反応容器5を覆うように設けられた外容器6と、反応容器5と外容器6とで囲まれる空間100内に反応容器5と接するよう設けられ反応容器壁5aを加熱する第2ヒータ12とを有する。更に、反応容器5と外容器6とで囲まれる空間100内にガスを供給するガス供給配管13と、反応容器5と外容器6とで囲まれる空間100内を排気する排気配管9と、反応容器5と外容器6とで囲まれる空間100内の圧力を制御する圧力制御バルブ15とを有する。
【選択図】 図1
Description
本発明は基板処理装置に係り、特に基板の加熱に加えて反応容器も加熱するようにした基板処理装置に関する。
半導体を用いた固体素子の集積回路は、トランジスタなど素子の微細化によって集積回路の処理能力の向上や、機能を増やすという発展を続けてきている。
素子を構成する薄膜の堆積方法には、物理的蒸着法(PVD:Physical Vapor Deposition)や化学的蒸着法(CVD:Chemical Vapor Deposition)などがある。このうちCVDが多く採用されるようになっている。その理由は、(1)素子の微細化に伴い立体的な下地に薄膜を形成するときに重要な要素の段差被覆性に優れること、(2)PVDが方向のある異方性の成膜方法であるのに対して、CVDは異方性の低い等方的な成膜方法であることである。CVDの中でも、素子を形成する土台(以下、基板)の表面もしくは近傍でCVDの原料が反応して基板上に薄膜を形成するタイプが、更に段差被覆性に優れる傾向がある。
一方、CVDで原料が薄膜の形成に寄与する割合は100%には及ばず、数十%程度である。CVDで用いる原料が常温で気体の場合は、反応室内で薄膜の形成に寄与しなかった原料ガスは、排気装置によって排出された後、除害装置で無害化され大気に放出される。このとき、反応室壁や排気装置に至る排気配管などが、反応室に供給された原料の液化や固化する温度以下であると、その箇所で原料が残留して液化又は固化する。反応室内や排気配管内に原料が残留すると、薄膜形成の再現性等の点から問題が多く、基板の加熱に加えて反応容器や排気配管も加熱する必要がある。
そのため、反応室壁や排気配管の温度を、原料が液化や固化する温度より高く加熱することが行われている。また、排気配管の一部に積極的に液化や固化する場所を設けて捕集することも行われているが、特に薄膜形成の再現性の点で、反応室壁の温度制御は重要である。
そのため、反応室壁や排気配管の温度を、原料が液化や固化する温度より高く加熱することが行われている。また、排気配管の一部に積極的に液化や固化する場所を設けて捕集することも行われているが、特に薄膜形成の再現性の点で、反応室壁の温度制御は重要である。
図7及び図8にそのような反応室壁を加熱するように構成された従来の基板処理装置の概略図を示す。
図7に示す反応室は、反応容器5の壁を反応容器5の内側から加熱するようにしたものである。反応室は、基板11を載置する基板載置台4を内部に設けた反応容器5を備える。反応容器5に、処理ガス供給配管1が連結されたガス整流器を備えた蓋2が設けられ、この蓋2を介して処理ガス供給配管1から導入される原料、N2などのガスを反応容器5内に供給するようになっている。また、反応容器5に、排気装置8に連通する排気配管7が接続され、排気配管7を介して反応容器5内を排気するようになっている。反応容器5内に反応容器壁に密着するようにヒータ12が設けられ、反応容器壁を加熱するようになっている。反応容器5の外側は断熱ブロック101で覆われている。
このような構成により、基板11を基板載置台4に設けたヒータ17で加熱すると共に、反応容器5内のヒータ12で反応容器5の壁面を加熱しつつ反応容器5内に処理ガスを供給して、基板11を処理するようになっている。
このような構成により、基板11を基板載置台4に設けたヒータ17で加熱すると共に、反応容器5内のヒータ12で反応容器5の壁面を加熱しつつ反応容器5内に処理ガスを供給して、基板11を処理するようになっている。
また、図8に示す反応室は、基本的には図7に示すものと同じ構成をしている。異なる点は、反応容器壁を反応容器5の外側から加熱するようにした点である。すなわち、反応容器5の外側にヒータ12を密着させたり、反応容器壁にヒータを埋め込んだりしている。
このような構成により、基板11を基板載置台4に設けたヒータ17で加熱すると共に、反応容器5外のヒータ12で反応容器壁を加熱しつつ反応容器5内に処理ガスを供給して、基板を処理するようになっている。
このような構成により、基板11を基板載置台4に設けたヒータ17で加熱すると共に、反応容器5外のヒータ12で反応容器壁を加熱しつつ反応容器5内に処理ガスを供給して、基板を処理するようになっている。
しかしながら、上述した従来の技術では、次のような問題があった。
(1)反応容器内壁を内部から加熱するタイプでは、反応容器内壁を加熱するヒータを反応容器内に設けるため、反応容器の容積が増加したり、接ガス面積が増加したりする。したがって、ガスの高速置換や真空度を上げることが困難になる。また、ヒータを断熱材で覆い、反応室壁の外への熱の放散を十分に抑制することが困難であり、ヒータの熱で反応容器壁の温度を効果的に上昇させることができなかった。
(1)反応容器内壁を内部から加熱するタイプでは、反応容器内壁を加熱するヒータを反応容器内に設けるため、反応容器の容積が増加したり、接ガス面積が増加したりする。したがって、ガスの高速置換や真空度を上げることが困難になる。また、ヒータを断熱材で覆い、反応室壁の外への熱の放散を十分に抑制することが困難であり、ヒータの熱で反応容器壁の温度を効果的に上昇させることができなかった。
(2)反応容器内壁を外部から加熱するタイプでは、ヒータを反応室外壁に密着させたり、反応容器壁に埋め込んだりしている。このタイプは反応容器の容積や接ガス面積が増加しないという点で、反応容器内壁を内部から加熱するタイプよりも優れており、採用されることが多い。しかしながら、このタイプでも、(1)のタイプと同様に、ヒータを断熱材で覆い、反応室壁の外への熱の放散を十分に抑制することが困難であり、ヒータの熱で反応室壁の温度を効果的に上昇させることができなかった。
なお、反応容器に、ハードインターロックとして断熱材や囲いを設けることも可能である。例えば、外壁にヒータを設けた反応室の外周に断熱材を設けたり、作業員が接近できないような囲い設けることも可能である。しかし、その場合、断熱材は厚くなると思われる。特に、反応容器壁を100℃以上に加熱する場合は、断熱材はかなり厚くなると予想され、実用的でない。
本発明の課題は、上述した従来技術の問題点を解消して、反応容器内壁を有効に加熱することが可能で、しかも容器外壁が熱くなるのを防止することが可能な基板処理装置を提供することにある。
第1の発明は、基板を処理する反応容器と、反応容器内に処理ガスを供給する処理ガス供給ラインと、反応容器内を排気する排気ラインと、反応容器内で基板を支持する支持具と、反応容器内の基板を加熱する第1ヒータと、反応容器を覆うように設けられた外容器と、反応容器と外容器とで囲まれる空間内に反応容器と接するよう設けられ反応容器壁を加熱する第2ヒータと、を有することを特徴とする基板処理装置である。
反応容器壁を加熱する第2ヒータを、反応容器と外容器とで囲まれる空間内に反応容器と接するよう設けるようにしたので、第2ヒータで反応容器壁を有効に加熱することができ、しかも、空間断熱効果により外容器壁が熱くなるのを防止できる。
反応容器壁を加熱する第2ヒータを、反応容器と外容器とで囲まれる空間内に反応容器と接するよう設けるようにしたので、第2ヒータで反応容器壁を有効に加熱することができ、しかも、空間断熱効果により外容器壁が熱くなるのを防止できる。
第2の発明は、第1の発明において、更に、反応容器と外容器とで囲まれる空間内にガスを供給するガス供給ラインと、反応容器と外容器とで囲まれる空間内を排気する排気ラインと、反応容器と外容器とで囲まれる空間内の圧力を制御する圧力制御手段と、を有することを特徴とする基板処理装置である。
空間内にガスを供給するガス供給ラインと、空間内を排気する排気ラインとを設けて、空間内にガスを流して外容器を間接冷却するようにしたので、外容器壁が熱くなるのを一層防止できる。また、空間内の圧力を制御する圧力制御手段を設けて、空間内圧力を下げるようにしたので、外容器壁が熱くなるのを一層防止できる。
空間内にガスを供給するガス供給ラインと、空間内を排気する排気ラインとを設けて、空間内にガスを流して外容器を間接冷却するようにしたので、外容器壁が熱くなるのを一層防止できる。また、空間内の圧力を制御する圧力制御手段を設けて、空間内圧力を下げるようにしたので、外容器壁が熱くなるのを一層防止できる。
第3の発明は、第1の発明において、反応容器と外容器は、断熱ブロックを介して接していることを特徴とする基板処理装置である。
反応容器と外容器は、断熱ブロックを介して接しているので、反応容器から外容器への熱伝導が遮断され、外容器壁が熱くなるのをより一層防止できる。
反応容器と外容器は、断熱ブロックを介して接しているので、反応容器から外容器への熱伝導が遮断され、外容器壁が熱くなるのをより一層防止できる。
第4の発明は、基板を外容器に覆われた反応容器内に搬入するステップと、基板を第1ヒータで加熱すると共に、反応容器と外容器とで囲まれる空間内に反応容器と接するよう設けられた第2ヒータで反応容器壁を加熱しつつ反応容器内に処理ガスを供給して基板を処理するステップと、処理後の基板を処理室内から搬出するステップと、を有することを特徴とする半導体装置の製造方法である。
反応容器と外容器とで囲まれる空間内に反応容器と接するよう設けられた第2ヒータで反応容器壁を加熱しつつ、反応容器内に処理ガスを供給して基板を処理するので、第2ヒータで反応容器壁を有効に加熱することができ、しかも空間断熱効果により外容器壁が熱くなるのを防止できる。
反応容器と外容器とで囲まれる空間内に反応容器と接するよう設けられた第2ヒータで反応容器壁を加熱しつつ、反応容器内に処理ガスを供給して基板を処理するので、第2ヒータで反応容器壁を有効に加熱することができ、しかも空間断熱効果により外容器壁が熱くなるのを防止できる。
本発明によれば、反応容器壁を有効に加熱することができ、しかも空間断熱効果により外容器壁が熱くなるのを防止できる。したがって作業環境の安全性を向上できる。
以下に本発明の実施の形態を説明する。
図6に枚葉式の基板処理装置の概略平面図を示す。反応室20には搬送室30がゲートバルブ51を介して接続されている。搬送室30には冷却室50及びゲートバルブ52を介してロードロック室40が接続されている。搬送室30にはウェハ移載機60が具備されている。基板はロードロック室40から搬送室30を経由して反応室20へ導入されて、反応室20で成膜等の処理が施される。処理後、搬送室30を経て冷却室50へと搬送され、ロードロック室40に搬出される。
図6に枚葉式の基板処理装置の概略平面図を示す。反応室20には搬送室30がゲートバルブ51を介して接続されている。搬送室30には冷却室50及びゲートバルブ52を介してロードロック室40が接続されている。搬送室30にはウェハ移載機60が具備されている。基板はロードロック室40から搬送室30を経由して反応室20へ導入されて、反応室20で成膜等の処理が施される。処理後、搬送室30を経て冷却室50へと搬送され、ロードロック室40に搬出される。
図1に上述した反応室20の第1の実施の形態の概略構成図を示す。
反応室20を構成する反応容器5は、容器本体と、本体の上部開口を閉塞する蓋とを備える。反応容器5の内部に基板11を支持する支持具としてのサセプタを有する基板載置台4が設けられる。基板載置台4は、反応容器底部から気密に挿入された支持軸によって支えられている。基板載置台4は、基板載置台4に支持される基板11を加熱する第1のヒータ17を具備する。反応容器5の上部開口を閉塞する蓋2は、ガス整流器を含む構成となっている。蓋2には、処理ガス供給配管1が連結されている。処理ガス供給配管1は、複数の配管群から構成されて、少なくとも1種類以上の原料ガスとN2などの不活性ガスを供給できるようになっている。また、反応容器5は、反応容器内に供給されるガスを排気配管7を介して排気できる排気装置8を備えている。
反応室20を構成する反応容器5は、容器本体と、本体の上部開口を閉塞する蓋とを備える。反応容器5の内部に基板11を支持する支持具としてのサセプタを有する基板載置台4が設けられる。基板載置台4は、反応容器底部から気密に挿入された支持軸によって支えられている。基板載置台4は、基板載置台4に支持される基板11を加熱する第1のヒータ17を具備する。反応容器5の上部開口を閉塞する蓋2は、ガス整流器を含む構成となっている。蓋2には、処理ガス供給配管1が連結されている。処理ガス供給配管1は、複数の配管群から構成されて、少なくとも1種類以上の原料ガスとN2などの不活性ガスを供給できるようになっている。また、反応容器5は、反応容器内に供給されるガスを排気配管7を介して排気できる排気装置8を備えている。
反応容器5の外側に反応容器5の本体を覆うように外容器6が設けられる。この外容器6は、断熱のための空間100を形成するために設けられる。なお、蓋側は、処理ガス供給配管1の保護及びリーク対策のために、通常、蓋を覆うカバー(図示せず)が設けられるので、外容器6は不要である。外容器6と反応容器5とは断熱ブロック3を介して接しており、反応容器5から外容器6への熱の直接伝導を押さえている。この外容器6と反応容器5との間に外容器6と反応容器5で囲まれる空間100が形成される。この空間は、外容器6と反応容器5との頂部間の隙間を上記断熱ブロック3で塞ぐことにより、気密になっている。この空間100内に、反応容器5と接するように第2のヒータ12が設けられる。この第2のヒータ12は、反応容器壁5aを均一加熱して、反応容器壁5aの温度を均一化する。
また、反応容器5と外容器6とで囲まれる空間100にガス供給ラインとしてのガス供給配管13が接続され、空間100内にガスを供給するようになっている。ガス供給配管13には流量制御手段としてのマスフローコントローラ13aが設けられ、ガス供給配管13より供給されるガスの流量が制御されるようになっている。ガス供給配管13より供給されるガスは、酸素や圧縮空気でもよいが、第2のヒータ12が酸化などにより経時変化しやすい材質で構成されている場合には、不活性ガスを用いるのが好ましい。
更に、反応容器5と外容器6とで囲まれる空間100に、排気装置10に連通する排気ラインとしての排気配管9が接続され、空間100内を排気するようになっている。これらの空間100内を排気する排気配管9及び排気装置10は、反応容器5内を排気する排気配管7及び排気装置8とは別個に設けられる。また、排気配管9には、空間100内の圧力を制御する圧力制御手段としての圧力制御バルブ15が設けられる。
上述した反応容器5及び外容器6には、これらの壁温を測定する温度センサ18、18aが設けられる。これらの温度センサ18、18aは制御装置16に接続される。制御装置16は、温度センサ18、18aで測定した温度に基づいて、上述した空間100内に設けられた第2のヒータ12、ガス供給配管13に設けられたマスフローコントローラ13a、及び排気配管9に設けられた圧力制御バルブ15を、個別に、あるいは連携して制御して、外容器壁6aが高温にならないように調節している。
なお、第2のヒータ12は、反応容器5の形状や容器箇所による熱伝導の違い等に対処するために、複数に分割して、制御装置16によって独立に制御するようにしてもよい。
なお、第2のヒータ12は、反応容器5の形状や容器箇所による熱伝導の違い等に対処するために、複数に分割して、制御装置16によって独立に制御するようにしてもよい。
ここで、図2を用いて反応容器5の要部の構成を説明する。反応容器5と外容器6との間に介設される断熱ブロック3は、気密を確保するためにOリング22でシールされる。空間100内の反応容器5側に、反応容器壁5aが有効に加熱されるように、第2ヒータ12が反応容器5に密着するように設ける。この場合、第2ヒータ12は、板状又はブロック状で構成する。板状、ブロック状のヒータを反応容器外壁に貼り付けたり、固定金具で固定したりする。また、第2ヒータ12を反応容器5に巻き付ける場合にはひも状のヒータを用いるとよい。
図示していないが、電気的絶縁を図るために反容容器5と第2ヒータ12との間にテフロン(登録商標)等のフッ素樹脂などからなる絶縁シートを介在させることが好ましい。また空間100内の外容器6側に、第2ヒータ12から外容器6側に向けて放射される熱により外容器6壁が加熱されないように、断熱材31を設けることが好ましい。ガス整流器を含む蓋2と反応容器5の本体との間は、気密を確保するためにOリング21でシールされる。
なお、図2では、第2ヒータ12を反応容器5に密着するように設けたが、ヒータを反応容器壁に埋め込むようにしてもよい。図3は、そのようなヒータを反応容器壁に埋め込むようにした一例を示す。反応容器5の容器外壁にヒータ挿入用の穴19を多数設け、それらの穴19にロッド状又は線状のヒータ12を埋め込んだり、差し込んだりする。なお、ヒータ12の近傍の反応容器壁に、前述した温度センサ18(例えば熱電対)を埋め込み、反応容器壁5aの温度を測定するようにしている。
ここで、各構成部品の材料について説明すると、反応容器5及び外容器6は、例えばアルミニウム、ステンレスなどの金属で構成される。第1ヒータ17及び第2ヒータ12は、例えばタングステン、二ケイ化モリブデン、ニクロム、鉄、ステンレス合金、アルミニウムなどの金属で構成される。断熱ブロック3及び断熱材31は、例えばセラミック、煉瓦、シリコンスポンジ、あるいは発泡タイプの石英などの絶縁物で構成される。
次に、上述した半導体製造装置を用いて半導体装置を製造する処理シーケンスを説明する。
まず、外容器6に覆われた反応容器5内に、図示しない搬送口から基板11を搬入して基板載置台4上に載置する。次に、基板11を基板載置台4に設けた第1ヒータ17で加熱すると共に、反応容器5と外容器6とで囲まれる空間100内に反応容器5と接するよう設けられた第2ヒータ12で反応容器壁5aを加熱する。また、ガス供給配管13から空間100内に不活性ガスを供給しつつ排気配管9から排気することにより、空間100内にガスを流して外容器壁6aを間接冷却する。また、排気配管9に設けた圧力制御バルブ15によって空間100内の圧力を制御することにより、空間100の断熱効果を制御する。空間100内の圧力を大気圧未満(減圧)となるように制御すると、断熱効果が高まり、外容器6には熱が伝わりにくくなる。
まず、外容器6に覆われた反応容器5内に、図示しない搬送口から基板11を搬入して基板載置台4上に載置する。次に、基板11を基板載置台4に設けた第1ヒータ17で加熱すると共に、反応容器5と外容器6とで囲まれる空間100内に反応容器5と接するよう設けられた第2ヒータ12で反応容器壁5aを加熱する。また、ガス供給配管13から空間100内に不活性ガスを供給しつつ排気配管9から排気することにより、空間100内にガスを流して外容器壁6aを間接冷却する。また、排気配管9に設けた圧力制御バルブ15によって空間100内の圧力を制御することにより、空間100の断熱効果を制御する。空間100内の圧力を大気圧未満(減圧)となるように制御すると、断熱効果が高まり、外容器6には熱が伝わりにくくなる。
このように、基板11を第1ヒータ17で加熱するとともに、第2ヒータ12で反応容器壁5aを加熱し、反応容器5内に処理ガスを供給して基板11を処理する。そして、処理後の基板11を、外容器6に覆われた反応容器5から搬出する。
上述した基板搬入→成膜処理→基板搬出を繰り返すことにより、複数の基板を処理する。
上述した基板搬入→成膜処理→基板搬出を繰り返すことにより、複数の基板を処理する。
上述した成膜法としては、例えばALD、又はMOCVDを挙げることができる。成膜例としては、反応容器への供給時よりも低い温度で液体や固体になり副生成物を生じる原料ガスを使用するか、もしくは蒸気圧が著しく低くなるMO(有機金属)原料を使用する場合などがある。例えば、SiH2Cl2とNH3を用いてSi3N4膜を成膜する場合、又はMO原料であるペンタエトキシタンタルTa(OC2H5)5(略称Ta(OEt)5)とO2とを用いてTa2O5膜を形成する場合を挙げることができる。例えばSi3N4膜を成膜するときの第1のヒータ17により加熱されるサセプタの温度は、120℃〜600℃である。低い温度ではALD、高い温度ではMOCVDによる成膜となる。
その他にも、ビス(エチルシクロペンタジエニル)ルテニウムRu(C5H4C2H5)2(略称Ru(EtCp)2)とO2を用いたRu膜の成膜、テトラキス(1−メトキシ−2−メチル−2−プロポキシ)ハフニウムHf[OC(CH3)2CH2OCH3]4(略称Hf(MMP)4)を用いたHfO2膜の成膜、更にHf(MMP)4とテトラキス(1−メトキシ−2−メチル−2−プロポキシ)シランSi[OC(CH3)2CH2OCH3]4(略称Si(MMP)4)を用いたHfxSi(1-x)O膜の成膜などが挙げられる。
その他にも、ビス(エチルシクロペンタジエニル)ルテニウムRu(C5H4C2H5)2(略称Ru(EtCp)2)とO2を用いたRu膜の成膜、テトラキス(1−メトキシ−2−メチル−2−プロポキシ)ハフニウムHf[OC(CH3)2CH2OCH3]4(略称Hf(MMP)4)を用いたHfO2膜の成膜、更にHf(MMP)4とテトラキス(1−メトキシ−2−メチル−2−プロポキシ)シランSi[OC(CH3)2CH2OCH3]4(略称Si(MMP)4)を用いたHfxSi(1-x)O膜の成膜などが挙げられる。
さて、成膜原料の液化や固化を防止するために、第2ヒータ12で反応容器5を室温以上に加熱する。使用する原料によっては、反応容器壁5aを100℃以上まで加熱することもある。ヒータを断熱材で覆う従来のタイプでは、反応容器の外への熱の放散を十分に抑制することが困難であり、ヒータの熱で反応容器壁の温度を効果的に上昇させることができなかった。しかしながら、上述した実施の形態のタイプでは、次のように、反応容器の外への熱の放散を十分に抑制することができ、しかもヒータの熱で反応容器壁の温度を効果的に上昇させることができる。
すなわち、実施の形態では、反応容器5の外部に外容器6を設け、反応容器5と外容器6との間に空間100を設け、更に空間100内に反応容器5に密着して第2ヒータ12を設けている。この場合において、空間100による断熱効果で反応容器5の外への熱の放散を抑制でき、しかも反応容器5に密着する形でヒータ12を設けてあるので、反応容器壁5を均一かつ効果的に加熱することができ、薄膜形成の再現性を実現できる。
ただし、反応容器5に密着する形でヒータ12を設けてあっても、反応容器5と外容器6とが接していると、反応容器5の熱が直接熱伝導により外容器6に伝わり、外容器壁6aも温度が上昇するのが避けられない。
この点で、実施の形態では、反応容器5と外容器6とは、断熱ブロック3を介して接している。このため反応容器5から外容器6への熱の直接伝導が断熱ブロック3により妨げられるので、外容器壁6aが熱くなるの防止できる。
また、空間100内の圧力が大気圧か、大気圧以上のときは、第2ヒータ12の熱は外容器6にも空間100内の雰囲気ガスを介して伝わり、外容器壁6aも温度が上昇するのが避けられない。
この点で、実施の形態では、空間100内の圧力を制御する圧力制御バルブ15を設けて、空間内圧力を大気圧未満の圧力(減圧)に下げるように(調整可能に)している。これにより空間100の断熱効果を高めることができ、外容器6には熱が伝わりにくくなり、外容器壁6aが熱くなるのを防止できる。その結果、ヒータ12の反応容器5とは逆方向への熱の放散を減少できるため、ヒータ12の反応容器加熱の利用効率が向上し経済的である。
この点で、実施の形態では、空間100内の圧力を制御する圧力制御バルブ15を設けて、空間内圧力を大気圧未満の圧力(減圧)に下げるように(調整可能に)している。これにより空間100の断熱効果を高めることができ、外容器6には熱が伝わりにくくなり、外容器壁6aが熱くなるのを防止できる。その結果、ヒータ12の反応容器5とは逆方向への熱の放散を減少できるため、ヒータ12の反応容器加熱の利用効率が向上し経済的である。
本実施の形態では、外容器6の温度を制御装置16で監視することで、空間100内の圧力制御と、第2ヒータ12の温度制御、及び、空間100内のへのガス供給流量制御を、個別に、あるいは連携して制御するようにしたので、外容器壁6aを人が接触しても問題ない温度に抑えることが可能である。特に、連携制御すれば、外容器6の外容器壁6aの温度を40℃程度に制御することも可能になるので、作業の安全環境を得やすい。
ただし、この制御装置16が動作しなくなったときには、警告を発する表示機能や音声発生機能を設けておくことが好ましい。これは、装置全体の警告/警報表示機と兼用すれば容易に実現できる。なお、装置全体の警告/警報表示機は、異常が発生したときに、制御装置16を動作不能とする。異常発生時の具体例を挙げれば、反応容器最外壁の温度センサによる過温検知、ガス圧低下などに起因した真空ポンプの故障検知、Oリングなどのシール部損傷に起因した空間100内のリーク検知、ヒータ12の断線、漏電検知などである。
また、反応容器5内には大気中の水分などが混入しない方が、装置の維持管理上、好ましい。この点で、本実施の形態によれば、第2ヒータ12の断線、漏電検知が発生して、第2ヒータ12の交換が必要になった場合、ヒータ12は反応容器5の外側にあるため、薄膜を形成するための反応容器5を大気開放しなくとも、空間100内を大気開放するだけで、第2ヒータ12のみを交換することが可能である。したがって、装置の維持管理が容易となる。
更に、実施の形態によれば、ガス供給配管13から不活性ガスを供給すればヒータ12の酸化などによる劣化を抑制することができ、ヒータ12の長寿命化も図ることができる。
次に、反応室20の第2の実施の形態を説明する。
通常、処理ガス供給配管1の保護及びリーク対策のために蓋2にカバーが設けられていることは前述したとおりである。そのようなカバーがない場合であって、蓋2が高温になるときは、容器本体を外容器で覆ったように、高温の蓋2に作業者が直接触れられないように、蓋2を外蓋で覆うことが好ましい。もっとも、MOCVDのように、基板載置台4のサセプタは300℃〜に加熱される場合であって、サセプタが蓋に近いときは、サセプタからの輻射によって蓋が100℃以上に温められる。このため、原料の液化や固化を防ぐための蓋加熱温度が100℃程度までであれば、蓋2を加熱する必要がなく、蓋2を外蓋で覆うことも不要である。しかし、ALDなどのようにサセプタが150℃以上と低温の場合、蓋保温用のヒータは必要になると考えられる。
通常、処理ガス供給配管1の保護及びリーク対策のために蓋2にカバーが設けられていることは前述したとおりである。そのようなカバーがない場合であって、蓋2が高温になるときは、容器本体を外容器で覆ったように、高温の蓋2に作業者が直接触れられないように、蓋2を外蓋で覆うことが好ましい。もっとも、MOCVDのように、基板載置台4のサセプタは300℃〜に加熱される場合であって、サセプタが蓋に近いときは、サセプタからの輻射によって蓋が100℃以上に温められる。このため、原料の液化や固化を防ぐための蓋加熱温度が100℃程度までであれば、蓋2を加熱する必要がなく、蓋2を外蓋で覆うことも不要である。しかし、ALDなどのようにサセプタが150℃以上と低温の場合、蓋保温用のヒータは必要になると考えられる。
ここでは、容器本体のみならず、蓋にも外蓋を設けた場合を説明する。この場合、外容器及び外蓋を冷却する方法に水などを用いた冷媒方式も考えられるので、この水冷方式について、まず説明する。
図5にそのような水冷方式の一例を示す。反応容器5の本体外側に外容器46を設ける。反応容器5の本体と外容器46とは断熱ブロック3を間に挟んで接するようにする。反応容器5の本体と外容器46との間に空間100を形成する。この空間100内に反応容器5に密着するように第2ヒータ12を設ける。反応容器5の本体開口を閉塞した蓋2の外側に外蓋42を設ける。蓋2と外蓋42とは絶縁ブロック42aで接するようにする。蓋2と外蓋42との間に空間44を形成する。外容器46及び外蓋42にそれぞれ冷媒配管43、41を設けて、水などの冷媒により外容器46及び外蓋42を冷却する。
このように外容器6、及び外蓋42を冷媒で冷却すると、外容器6、及び外蓋42を一層低温化できる。しかし、漏水、冷却水経路の劣化や腐食、また、冷却が強いとヒータ12への供給電力を増加する必要があり経済的でない。
そこで、外蓋を設ける場合にも、第1の実施の形態のように、ヒータ温度制御、断熱空間制御、圧力制御、及びガス流量制御を行った第2の実施の形態を説明する。
そのような第2の実施の形態を図4に示す。第2の実施の形態の構成は、基本的には図2に示す第1の実施の形態と同じである。異なる点は、蓋の外側に外蓋を設けた点である。すなわち、反応容器5の本体開口を閉塞した蓋2の外側に外蓋32を設ける。蓋2と外蓋32とは断熱ブロック35で接するようにする。蓋2と外蓋42との間に隙間34を形成する。隙間34内は空間又は断熱材で構成する。隙間34内を空間で構成する場合は、空間の外蓋32側に断熱材33を設けることが好ましい。また、外蓋32と外容器6とは断熱材36、37で連結する。断熱材36、37の内側には隙間38を設け、この隙間38内は空間又は断熱材で構成する。
この第2の実施の形態によれば、反応容器の外側に外容器を設けるとともに、蓋にも外蓋を設けたので、反応容器全体をより均等に加熱することができる。したがって、薄膜形成の再現性を一層向上できる。また、温度制御しようとする反応容器壁以外の箇所、すなわち外容器6及び外蓋32への熱の放散を抑え、効率よく反応容器壁の温度を制御することができる。また、蓋2からの放射熱は、隙間34内に設けた空間又は断熱材により遮断して外蓋32に伝わらないようにしたので、外容器と同様に、作業者にとって安全な環境を確保できる。
なお、上述した実施の形態は、いずれも1〜2枚の基板を同時に処理する枚葉装置について説明したが、本発明は、同時に多数枚の基板を処理する縦型装置についても適用可能である。
1 ガス供給配管(処理ガス供給ライン)
4 基板載置台(支持具)
5 反応容器
6 外容器
7 排気配管(排気ライン)
9 排気配管(排気ライン)
11 基板
12 第2ヒータ
13 ガス供給配管(ガス供給ライン)
15 圧力制御手段
16 制御装置
17 第1ヒータ
100 空間
4 基板載置台(支持具)
5 反応容器
6 外容器
7 排気配管(排気ライン)
9 排気配管(排気ライン)
11 基板
12 第2ヒータ
13 ガス供給配管(ガス供給ライン)
15 圧力制御手段
16 制御装置
17 第1ヒータ
100 空間
Claims (2)
- 基板を処理する反応容器と、
反応容器内に処理ガスを供給する処理ガス供給ラインと、
反応容器内を排気する排気ラインと、
反応容器内で基板を支持する支持具と、
反応容器内の基板を加熱する第1ヒータと、
反応容器を覆うように設けられた外容器と、
反応容器と外容器とで囲まれる空間内に反応容器と接するよう設けられ反応容器壁を加熱する第2ヒータと、
を有することを特徴とする基板処理装置。 - 更に、反応容器と外容器とで囲まれる空間内にガスを供給するガス供給ラインと、
反応容器と外容器とで囲まれる空間内を排気する排気ラインと、
反応容器と外容器とで囲まれる空間内の圧力を制御する圧力制御手段と、
を有することを特徴とする請求項1に記載の基板処理装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004284519A JP2006097080A (ja) | 2004-09-29 | 2004-09-29 | 基板処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004284519A JP2006097080A (ja) | 2004-09-29 | 2004-09-29 | 基板処理装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006097080A true JP2006097080A (ja) | 2006-04-13 |
Family
ID=36237169
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004284519A Pending JP2006097080A (ja) | 2004-09-29 | 2004-09-29 | 基板処理装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2006097080A (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011171543A (ja) * | 2010-02-19 | 2011-09-01 | Nuflare Technology Inc | 成膜装置および成膜方法 |
JP2011258943A (ja) * | 2010-05-14 | 2011-12-22 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 薄膜の作製方法、およびトランジスタの作製方法 |
JP2013036432A (ja) * | 2011-08-10 | 2013-02-21 | Hino Motors Ltd | ベンチレータ内部の結露防止装置 |
JP2014020422A (ja) * | 2012-07-13 | 2014-02-03 | Ulvac Japan Ltd | 真空処理装置用の断熱材 |
JP5916909B1 (ja) * | 2015-02-06 | 2016-05-11 | 株式会社日立国際電気 | 基板処理装置、ガス整流部、半導体装置の製造方法およびプログラム |
US20160244877A1 (en) * | 2015-02-23 | 2016-08-25 | Tokyo Electron Limited | Film deposition apparatus |
-
2004
- 2004-09-29 JP JP2004284519A patent/JP2006097080A/ja active Pending
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011171543A (ja) * | 2010-02-19 | 2011-09-01 | Nuflare Technology Inc | 成膜装置および成膜方法 |
US9194044B2 (en) | 2010-02-19 | 2015-11-24 | Nuflare Technology, Inc. | Deposition apparatus and method |
JP2011258943A (ja) * | 2010-05-14 | 2011-12-22 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 薄膜の作製方法、およびトランジスタの作製方法 |
JP2013036432A (ja) * | 2011-08-10 | 2013-02-21 | Hino Motors Ltd | ベンチレータ内部の結露防止装置 |
JP2014020422A (ja) * | 2012-07-13 | 2014-02-03 | Ulvac Japan Ltd | 真空処理装置用の断熱材 |
JP5916909B1 (ja) * | 2015-02-06 | 2016-05-11 | 株式会社日立国際電気 | 基板処理装置、ガス整流部、半導体装置の製造方法およびプログラム |
JP2016146393A (ja) * | 2015-02-06 | 2016-08-12 | 株式会社日立国際電気 | 基板処理装置、ガス整流部、半導体装置の製造方法およびプログラム |
US20160244877A1 (en) * | 2015-02-23 | 2016-08-25 | Tokyo Electron Limited | Film deposition apparatus |
US10604837B2 (en) * | 2015-02-23 | 2020-03-31 | Tokyo Electron Limited | Film deposition apparatus |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10854483B2 (en) | High pressure steam anneal processing apparatus | |
JP5732284B2 (ja) | 成膜装置および成膜方法 | |
TWI836726B (zh) | 高壓及高溫退火腔室 | |
TWI662596B (zh) | 用於穩定化高溫沉積的氣冷式基材支撐件 | |
JP4889683B2 (ja) | 成膜装置 | |
TW202410209A (zh) | 高壓高溫退火腔室 | |
TW200411960A (en) | Variable heater element for low to high temperature ranges | |
TW201736068A (zh) | 基板處理裝置、半導體裝置之製造方法及記錄媒體 | |
KR20150062926A (ko) | 기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 기록 매체 | |
JP4260404B2 (ja) | 成膜装置 | |
JP2012023073A (ja) | 基板処理装置および基板の製造方法 | |
JP2006097080A (ja) | 基板処理装置 | |
JP2011021253A (ja) | 成膜装置 | |
JP4742431B2 (ja) | 熱処理装置 | |
JP2011100820A (ja) | 基板処理装置 | |
JP2008172204A (ja) | 基板処理装置、半導体装置の製造方法、および加熱装置 | |
JP2014232816A (ja) | 基板処理装置、半導体装置の製造方法および基板処理方法 | |
JP2011187543A (ja) | 基板処理装置および半導体装置の製造方法 | |
JP4782761B2 (ja) | 成膜装置 | |
JP2014216489A (ja) | 排気ガス冷却装置、基板処理装置、基板処理方法、半導体装置の製造方法および基板の製造方法 | |
JP2013201292A (ja) | 基板処理装置 | |
JP2012174725A (ja) | 基板処理装置 | |
JP2011204945A (ja) | 基板処理装置および半導体装置の製造方法 | |
JP4298899B2 (ja) | 縦型熱処理装置 | |
JP2008227143A (ja) | 基板処理装置 |