JP6710130B2 - 基板処理装置 - Google Patents

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Description

本発明は、基板処理装置に関する。
基板保持具に複数枚の基板を多段に保持した状態で、複数枚の基板に対し成膜処理等を行うことが可能なバッチ式の基板処理装置が知られている。
バッチ式の基板処理装置としては、基板が収容される内管と、内管を取り囲む外管と、内管の側壁に設けられたガス排気口と、内管と外管とに挟まれる空間を排気する排気ユニットとを有する装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この装置では、ガス排気口の開口幅が排気ユニットに近づくにつれて徐々に狭くなるようにすることで、排気のバランスを調整し、基板の表面に供給されるガスの流速を基板間で均一化させている。
特許第５２８４１８２号公報
しかしながら、上記の技術では、ガス排気口の開口形状は基板処理装置ごとに決められるものであるため、プロセス条件や処理枚数の変化によっては、所望の面間均一性が得られない場合がある。これは、プロセス条件や処理枚数ごとに排気のバランスを調整することができないからである。
そこで、本発明の一態様では、面間均一性を制御することが可能な基板処理装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る基板処理装置は、複数枚の基板を収容可能に設けられ、第１の開口部を有する内管と、前記内管を取り囲む外管と、前記内管の内部又は前記内管と前記外管との間に移動可能に設けられ、第２の開口部を有する可動壁と、前記基板に処理ガスを供給するガス供給手段と、前記可動壁よりも外側の位置に設けられ、前記基板に供給される前記処理ガスを排気する排気手段と、を有し、前記第１の開口部は、矩形状を有し、前記第２の開口部は、矩形状を含まない平行四辺形状を有する。
開示の基板処理装置によれば、面間均一性を制御することができる。
第１実施形態に係る基板処理装置の概略図 図１の基板処理装置の処理容器を説明するための横断面図 図１の基板処理装置の内管の一例を説明するための斜視図 図１の基板処理装置の可動壁の一例を説明するための斜視図 共通開口部を説明するための図 図４の可動壁を用いた場合の第１の開口部と第２の開口部との位置関係を説明するための図 可動壁の回転機構の一例を説明するための縦断面図 第１実施形態に係る基板処理方法を説明するための図 第２実施形態に係る基板処理装置の概略図 図９の基板処理装置の内管の一例を説明するための斜視図 図９の基板処理装置の可動壁の一例を説明するための図 図１１の可動壁を用いた場合の第１の開口部と第２の開口部との位置関係を説明するための図 第３実施形態に係る基板処理装置の可動壁の一例を説明するための図 図１３の可動壁を用いた場合の第１の開口部と第２の開口部との位置関係を説明するための図 面間均一性を説明するための図
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の構成については、同一の符号を付することにより重複した説明を省く。
〔第１実施形態〕
（基板処理装置）
本発明の第１実施形態に係る基板処理装置について説明する。図１は、第１実施形態に係る基板処理装置の概略図である。図２は、図１の基板処理装置の処理容器を説明するための横断面図である。図３は、図１の基板処理装置の内管の一例を説明するための斜視図である。図４は、図１の基板処理装置の可動壁の一例を説明するための斜視図である。
図１に示されるように、基板処理装置１は、基板である半導体ウエハ（以下「ウエハＷ」という。）を収容する処理容器３４と、処理容器３４の下端の開口部側を気密に塞ぐ蓋部３６と、複数枚のウエハＷを所定の間隔で保持して処理容器３４内へ挿脱される基板保持具３８と、処理容器３４内へ所定のガスを導入するガス供給手段４０と、処理容器３４内のガスを排気する排気手段４１と、ウエハＷを加熱する加熱手段４２とを有している。
処理容器３４は、下端部が開放された有天井の円筒形状の内管４４と、下端部が開放されて内管４４の外側を覆う有天井の円筒形状の外管４６とを有する。内管４４及び外管４６は、石英等の耐熱性材料により形成されており、同軸状に配置されて二重管構造となっている。
内管４４の天井部は、例えば平坦になっている。内管４４の一側には、その長手方向（上下方向）に沿ってガスノズルを収容するノズル収容部４８が形成されている。第１実施形態では、図２に示されるように、内管４４の側壁の一部を外側へ向けて突出させて凸部５０を形成し、凸部５０内をノズル収容部４８として形成している。
また、ノズル収容部４８に対向させて内管４４の反対側の側壁には、図３に示されるように、その長手方向（上下方向）に沿って幅Ｌ１の矩形状の第１の開口部５２が形成されている。
第１の開口部５２は、内管４４内のガスを排気できるように形成されたガス排気口である。第１の開口部５２の長さは、基板保持具３８の長さと同じであるか、又は、基板保持具３８の長さよりも長く上下方向へそれぞれ延びるようにして形成されている。即ち、第１の開口部５２の上端は、基板保持具３８の上端に対応する位置以上の高さに延びて位置され、第１の開口部５２の下端は、基板保持具３８の下端に対応する位置以下の高さに延びて位置されている。具体的には、図１に示されるように、基板保持具３８の上端と第１の開口部５２の上端との間の高さ方向の距離Ｌ２は０ｍｍ〜５ｍｍ程度の範囲内である。また、基板保持具３８の下端と第１の開口部５２の下端との間の高さ方向の距離Ｌ３は０ｍｍ〜３５０ｍｍ程度の範囲内である。また、第１の開口部５２の幅Ｌ１は、１０ｍｍ〜４００ｍｍ程度の範囲内、好ましくは４０ｍｍ〜２００ｍｍ程度の範囲内である。また、第１の開口部５２の４つの角部のうち２つの角部が面取りされている。
処理容器３４の下端は、例えばステンレス鋼により形成される円筒形状のマニホールド５４によって支持されている。マニホールド５４の上端部にはフランジ部５６が形成されており、フランジ部５６上に外管４６の下端部を設置して支持するようになっている。フランジ部５６と外管４６との下端部との間にはＯリング等のシール部材５８を介在させて外管４６内を気密状態にしている。
マニホールド５４の上部の内壁には、リング状の支持部６０が設けられており、支持部６０上に内管４４の下端部を設置してこれを支持するようになっている。マニホールド５４の下端の開口部には、蓋部３６がＯリング等のシール部材６２を介して気密に取り付けられており、処理容器３４の下端の開口部側、即ち、マニホールド５４の開口部を気密に塞ぐようになっている。蓋部３６は、例えばステンレス鋼により形成される。
蓋部３６の中央部には、磁性流体シール部６４を介して回転軸６６が貫通させて設けられている。回転軸６６の下部は、ボートエレベータよりなる昇降手段６８のアーム６８Ａに回転自在に支持されており、モータ６９（図７参照）によって回転されるようになっている。
回転軸６６の上端には回転プレート７０が設けられており、回転プレート７０上に石英製の保温台７２を介してウエハＷを保持する基板保持具３８が載置されるようになっている。従って、昇降手段６８を昇降させることによって蓋部３６と基板保持具３８とは一体的に上下動し、基板保持具３８を処理容器３４内に対して挿脱できるようになっている。
ガス供給手段４０は、マニホールド５４に設けられており、内管４４内へ処理ガス、パージガス等のガスを導入する。ガス供給手段４０は、複数本（例えば３本）の石英製のガスノズル７６、７８、８０を有している。各ガスノズル７６、７８、８０は、内管４４内にその長手方向に沿って設けられると共に、その基端部がＬ字状に屈曲されてマニホールド５４を貫通するようにして支持されている。
ガスノズル７６、７８、８０は、図２に示されるように、内管４４のノズル収容部４８内に周方向に沿って一列になるように設置されている。各ガスノズル７６、７８、８０には、その長手方向に沿って所定の間隔で複数のガス孔７６Ａ、７８Ａ、８０Ａが形成されており、各ガス孔７６Ａ、７８Ａ、８０Ａより水平方向に向けて各ガスを放出できるようになっている。所定の間隔は、例えば基板保持具３８に支持されるウエハＷの間隔と同じになるように設定される。また、高さ方向の位置は、各ガス孔７６Ａ、７８Ａ、８０Ａが上下方向に隣り合うウエハＷ間の中間に位置するように設定されており、各ガスをウエハＷ間の空間部に効率的に供給できるようになっている。
ガスの種類としては、原料ガス、酸化ガス及びパージガスが用いられ、各ガスを流量制御しながら必要に応じて各ガスノズル７６、７８、８０を介して供給できるようになっている。原料ガスとしてシリコン含有ガスを用い、酸化ガスとしてオゾン（Ｏ３）ガスを用い、パージガスとして窒素（Ｎ２）ガスを用い、原子層堆積（ＡＬＤ：Atomic Layer Deposition）法によりシリコン酸化膜を形成できるようになっている。尚、用いるガスの種類は成膜する膜の種類に応じて適宜選択することができる。
また、マニホールド５４の上部の側壁であって、支持部６０の上方には、ガス出口８２が形成されており、内管４４と外管４６との間の空間部８４を介して第１の開口部５２より排出される内管４４内のガスを排気できるようになっている。ガス出口８２には、排気手段４１が設けられる。排気手段４１は、ガス出口８２に接続された排気通路８６を有しており、排気通路８６には、圧力調整弁８８及び真空ポンプ９０が順次介設されて、処理容器３４内を真空引きできるようになっている。第１の開口部５２の幅Ｌ１は１０ｍｍ〜４００ｍｍの範囲内の大きさに設定されており、効率的に内管４４内のガスを排気できるようになっている。
外管４６の外周側には、外管４６を覆うように円筒形状の加熱手段４２が設けられており、ウエハＷを加熱するようになっている。
また、内管４４の内部には、内管４４の内側壁に沿って可動壁１００が設けられている。可動壁１００は、図４に示されるように、半円筒形状を有し、その側壁には第２の開口部１０２が形成されている。
第２の開口部１０２は、内管４４内のガスを排気できるように形成されたガス排気口である。第２の開口部１０２は、例えば図４に示されるように、第１の開口部５２と異なる形状であり、平行四辺形状に形成されている。第２の開口部１０２の上端は、例えば図１に示されるように、第１の開口部５２の上端に対応する位置の高さに伸びて位置されている。第２の開口部１０２の下端は、例えば図１に示されるように、第１の開口部５２の下端に対応する位置の高さに伸びて位置されている。
可動壁１００には、磁性流体シール部６４を介して回転軸１０４が貫通させて設けられている。回転軸１０４は、モータ１０６（図７参照）によって回転軸６６から独立して移動可能（回転可能）に構成されている。回転軸１０４を回転させて可動壁１００を回転させることにより、第１の開口部５２に対する第２の開口部１０２の位置を変化させることができる。これにより、第１の開口部５２と第２の開口部１０２とが重なる領域（以下「共通開口部ＣＡ」という。）の形状を変化させることができる。その結果、内管４４内のガスの排気のバランスを調整し、ウエハＷの表面に供給されるガスの流速を制御することができる。
図１に戻って、このように形成された基板処理装置１の全体の動作は、例えばコンピュータ等よりなる制御手段１１０により制御されるようになっており、この動作を行うコンピュータのプログラムは、記憶媒体１１２に記憶されている。記憶媒体１１２は、例えばフレキシブルディスク、コンパクトディスク、ハードディスク、フラッシュメモリ、ＤＶＤ等よりなる。
図５は、共通開口部を説明するための図である。図５（ａ）は、第２の開口部の一部が第１の開口部と重なっている場合の共通開口部を説明するための図である。図５（ｂ）は、図５（ａ）における「ＴＯＰ」で示される位置における処理容器の横断面図である。図５（ｃ）は、図５（ａ）における「ＣＴＲ」で示される位置における処理容器の横断面図である。図５（ｄ）は、図５（ａ）における「ＢＴＭ」で示される位置における処理容器の横断面図である。なお、「ＴＯＰ」は処理容器の上方側の位置を示し、「ＣＴＲ」は処理容器の中央部の位置を示し、「ＢＴＭ」は処理容器の下方側の位置を示している。
図５（ａ）に示されるように、第２の開口部１０２の一部が第１の開口部５２に重なるように可動壁１００が位置している場合、共通開口部ＣＡの開口幅は、ＴＯＰ側からＢＴＭ側に向かって狭くなる。
具体的には、「ＴＯＰ」の位置では、図５（ｂ）に示されるように、第２の開口部１０２が第１の開口部５２と完全に重なっている。このため、共通開口部ＣＡの開口幅は、第１の開口部５２の幅となる。また、「ＣＴＲ」の位置では、図５（ｃ）に示されるように、第２の開口部１０２の一部が第１の開口部５２と重なっている。このため、共通開口部ＣＡの開口幅は、第１の開口部５２と第２の開口部１０２とが重なっている部分の幅となり、「ＴＯＰ」の位置における共通開口部ＣＡの開口幅よりも狭くなっている。また、「ＢＴＭ」の位置では、図５（ｄ）に示されるように、第２の開口部１０２のごく一部が第１の開口部５２と重なっている。このため、共通開口部ＣＡの開口幅は、第１の開口部５２と第２の開口部１０２とが重なっている部分の幅となり、「ＣＴＲ」の位置における共通開口部ＣＡの開口幅よりも狭くなっている。このように、共通開口部ＣＡの開口幅は、ＴＯＰ側からＴＯＭ側に向かって狭くなっている。
図６は、図４の可動壁を用いた場合の第１の開口部と第２の開口部との位置関係を説明するための図である。図６（ａ）から図６（ｆ）は、可動壁１００を移動（回転）させることによって、第１の開口部５２に対する第２の開口部１０２の位置を変化させたときの共通開口部ＣＡの形状の変化を示している。
図６（ａ）から図６（ｆ）に示されるように、可動壁１００を回転させることによって、共通開口部ＣＡの形状を変化させることができる。
図６（ａ）では、第１の開口部５２と第２の開口部１０２とが全く重なっておらず、共通開口部ＣＡの開口面積は０である。これにより、内管４４内のガスは排気されない、又は、ほとんど排気されない。
図６（ｂ）では、第１の開口部５２の上方側において、第１の開口部５２と第２の開口部１０２とが重なっている。これに対し、第１の開口部５２の下方側では、第１の開口部５２と第２の開口部１０２とが重なっていない。これにより、内管４４内のガスは、第１の開口部５２の下方側から排気されず、第１の開口部５２の上方側から選択的に排気される。
図６（ｃ）では、第１の開口部５２の上方側及び下方側において、第１の開口部５２と第２の開口部１０２とが重なっており、その重なっている幅は、第１の開口部５２の下方側よりも上方側のほうが広い。これにより、内管４４内のガスは、第１の開口部５２の下方側よりも第１の開口部５２の上方側から排気されやすくなる。
図６（ｄ）では、第２の開口部１０２が第１の開口部５２に完全に重なっている。これにより、内管４４内のガスは、第１の開口部５２の全体から排気される。
図６（ｅ）では、第１の開口部５２の上方側及び下方側において、第１の開口部５２と第２の開口部１０２とが重なっており、その重なっている幅は、第１の開口部５２の上方側よりも下方側のほうが広い。これにより、内管４４内のガスは、第１の開口部５２の上方側よりも第１の開口部５２の下方側から排気されやすくなる。
図６（ｆ）では、第１の開口部５２の下方側において、第１の開口部５２と第２の開口部１０２とが重なっている。これに対し、第１の開口部５２の上方側では、第１の開口部５２と第２の開口部１０２とが重なっていない。これにより、内管４４内のガスは、第１の開口部５２の上方側から排気されず、第１の開口部５２の下方側から選択的に排気される。
このように、可動壁１００を回転させることによって、共通開口部ＣＡの形状を変化させることができる。これにより、プロセス条件や処理枚数の変化に応じて可動壁１００の位置を移動させることで、プロセス条件や処理枚数に応じて排気のバランスを調整することができる。その結果、所望の面間均一性を得ることができる。
図７は、可動壁の回転機構の一例を説明するための縦断面図である。
図７に示されるように、回転プレート７０及び可動壁１００は、蓋部３６に設置された２重軸の磁性流体シール部６４によって独立して回転可能に構成されている。具体的には、回転プレート７０は、回転軸６６を介してモータ６９と接続されており、モータ６９によって回転軸６６の回転速度及び回転角度が調整されることにより、所定の回転速度で所定の回転角度だけ回転する。可動壁１００は、回転軸１０４を介してモータ１０６と接続されており、モータ１０６によって回転軸１０４の回転角度及び回転速度が調整されることにより、所定の回転速度で所定の回転角度だけ回転する。
また、回転軸６６と回転軸１０４との隙間、及び、回転軸６６と蓋部３６との隙間には、パージガスノズル１０８が設けられており、Ｎ２ガス等のパージガスが供給可能となっている。これにより、処理容器３４内で基板処理を行うことにより生成される物質が磁性流体シールに付着することを防止することができる。
（基板処理方法）
上述の基板処理装置１を使用した基板処理方法の一例について、図８に基づき説明する。図８は、第１実施形態に係る基板処理方法を説明するための図である。
第１実施形態においては、基板処理装置１を用いてＡＬＤ法によりウエハＷの表面にシリコン酸化膜を成膜する場合を例に挙げて説明する。この場合、原料ガスであるシリコン含有ガスと、酸化ガスであるＯ３ガスとを交互に供給することで、ウエハＷの表面にシリコン酸化膜を形成する。また、シリコン含有ガスとＯ３ガスとを切り替える際、パージガスであるＮ２ガスを供給して、処理容器３４内をパージする。
まず、例えば５０枚〜１５０枚のウエハＷが載置された状態の基板保持具３８を、予め所定の温度に設定された処理容器３４内に、その下方より上昇させてロードする。続いて、蓋部３６によりマニホールド５４の下端の開口部を閉じることにより、処理容器３４内を密閉する。
次に、処理容器３４内を真空引きして所定のプロセス圧力に維持すると共に、加熱手段４２への供給電力を増大させることにより、ウエハＷの温度を上昇させてプロセス温度に維持する。
次に、ガスノズル７６から処理容器３４内にシリコン含有ガスを供給し、ウエハＷの表面にシリコン含有ガスを吸着させる（ステップＳ１）。このとき、例えば共通開口部ＣＡの開口面積が０となるように、即ち、第１の開口部５２と第２の開口部１０２とが重ならないように、可動壁１００を移動させる。このため、内管４４内のガスは排気されない、又は、ほとんど排気されない。これにより、ガスノズル７６から供給されるシリコン含有ガスの流速が小さくなり、シリコン含有ガスの活性度を高めることができる。
次に、ガスノズル７６からのシリコン含有ガスの供給を停止し、ガスノズル８０から処理容器３４内にＮ２ガスを供給し、処理容器３４をパージする（ステップＳ２）。このとき、例えば共通開口部ＣＡの開口面積が最大となるように、即ち、第１の開口部５２及び第２の開口部１０２の重なる領域が最大となるように、可動壁１００を移動させる。これにより、パージ効率を高めることができ、処理容器３４内をパージするのに必要な時間を短縮することができる。
次に、ガスノズル８０からのＮ２ガスの供給を停止し、ガスノズル７８から処理容器３４内にＯ３ガスを供給し、ウエハＷの表面に吸着したシリコン含有ガスを酸化させる（ステップＳ３）。このとき、例えば第１の開口部５２の下方側よりも第１の開口部５２の上方側において、第１の開口部５２と第２の開口部１０２とが重なっている領域が大きくなるように、可動壁１００を移動させる。これにより、内管４４内のガスは、ガス出口８２から近い位置である第１の開口部５２の下方側よりもガス出口８２から遠い位置である第１の開口部５２の上方側から排気されやすくなる。このため、ウエハＷの表面に供給されるガスの流速をウエハＷ間で均一化させることができる。
次に、ガスノズル７８からのＯ３ガスの供給を停止し、ガスノズル８０から処理容器３４内にＮ２ガスを供給し、処理容器３４をパージする（ステップＳ４）。このとき、例えば共通開口部ＣＡの開口面積が最大となるように、即ち、第１の開口部５２及び第２の開口部１０２の重なる領域が最大となるように、可動壁１００を移動させる。これにより、パージ効率を高めることができ、処理容器３４内をパージするのに必要な時間を短縮することができる。
以上のステップＳ１からステップＳ４を所定の回数繰り返すことにより、ウエハＷの表面に所望の膜厚を有するシリコン酸化膜を形成することができる。
第１実施形態に係る基板処理方法では、プロセス条件に応じて可動壁１００を移動させることによって、内管４４内のガスの排気のバランスを調整し、ウエハＷの表面に供給されるガスの流速を制御することができる。その結果、所望の面間均一性を得ることができる。
なお、第１実施形態に係る基板処理方法では、処理容器３４に供給するガスを切り替えるごとに可動壁１００を移動させる場合を例に挙げて説明したが、可動壁１００を移動させるタイミングはこれに限定されるものではない。
〔第２実施形態〕
本発明の第２実施形態に係る基板処理装置について説明する。図９は、第２実施形態に係る基板処理装置の概略図である。図１０は、図９の基板処理装置の内管の一例を説明するための斜視図である。図１１は、図９の基板処理装置の可動壁の一例を説明するための図である。
第２実施形態に係る基板処理装置１Ａは、前述した第１実施形態に係る基板処理装置１とは異なる内管４４Ａと、可動壁１００Ａとを有する。なお、その他の点については、第１実施形態に係る基板処理装置１と同様の構成を有しているので、第１実施形態に係る基板処理装置１と同様の構成については説明を省略し、異なる構成について説明する。
図１０に示されるように、内管４４Ａには、幅Ｌ１１、長さＬ１２の矩形状の開口部が、内管４４Ａの長手方向（上下方向）に沿って第１の間隔Ｌ１３をおいて複数設けられることにより、第１の開口部５２Ａが形成されている。
第１の開口部５２Ａは、内管４４内のガスを排気できるように形成されたガス排気口である。第１の開口部５２Ａのうち最も上方に位置する矩形状の開口部の上端は、基板保持具３８の上端に対応する位置以上の高さに延びて位置されている。また、第１の開口部５２Ａのうち最も下方に位置する矩形状の開口部の下端は、基板保持具３８の下端に対応する位置以下の高さに延びて位置されている。具体的には、図９に示されるように、基板保持具３８の上端と第１の開口部５２Ａのうち最も上方に位置する矩形状の開口部の上端との間の高さ方向の距離Ｌ２は０ｍｍ〜５ｍｍ程度の範囲内である。また、基板保持具３８の下端と第１の開口部５２Ａのうち最も下方に位置する矩形状の開口部の下端との間の高さ方向の距離Ｌ３は０ｍｍ〜３５０ｍｍ程度の範囲内である。
また、内管４４Ａの内部には、内管４４Ａの内側壁に沿って可動壁１００Ａが設けられている。可動壁１００Ａは、図１１に示されるように、円筒形状を有し、その側壁には第２の開口部１０２Ａが形成されている。
第２の開口部１０２Ａは、内管４４Ａ内のガスを排気できるように形成されたガス排気口である。第２の開口部１０２Ａは、例えば図１１に示されるように、幅Ｌ２１、長さＬ２２の矩形状の開口部が、内管４４Ａの長手方向（上下方向）に沿って第２の間隔Ｌ２３をおいて複数設けられることにより形成されている。第２の開口部１０２Ａは、第２の間隔Ｌ２３が、第１の間隔Ｌ１３よりも小さくなるように形成されている。
可動壁１００Ａには、図示しない昇降機構が接続されており、可動壁１００Ａは昇降機構により昇降可能（移動可能）に構成されている。昇降機構を動作させて可動壁１００Ａを昇降させることにより、第１の開口部５２に対する第２の開口部１０２の位置を変化させることができる。即ち、共通開口部ＣＡの位置を変化させることができる。これにより、内管４４内のガスの排気のバランスを調整し、ウエハＷの表面に供給されるガスの流速を制御することができる。
図１２は、図１１の可動壁を用いた場合の第１の開口部と第２の開口部との位置関係を説明するための図である。図１２（ａ）及び図１２（ｂ）は、可動壁１００Ａを移動（昇降）させることによって、第１の開口部５２Ａに対する第２の開口部１０２Ａの位置を変化させたときの共通開口部ＣＡの位置の変化を示している。
図１２（ａ）及び図１２（ｂ）に示されるように、可動壁１００Ａを昇降させることによって、共通開口部ＣＡの位置を変化させることができる。
図１２（ａ）に示されるように、第１の開口部５２Ａのうち最も上方に位置する矩形状の開口部の上端と第２の開口部１０２Ａのうち最も上方に位置する矩形状の開口部の上端とが一致するように可動壁１００Ａを上方向に移動させると、第２の間隔Ｌ２３が第１の間隔Ｌ１３よりも小さいので、第１の開口部５２Ａの上方側では、第１の開口部５２Ａと第２の開口部１０２Ａとが重なる面積が大きく、第１の開口部５２Ａの下方側では、第１の開口部５２Ａと第２の開口部１０２Ａとが重なる面積が小さくなる。これにより、内管４４Ａ内のガスは、第１の開口部５２Ａの下方側よりも第１の開口部５２Ａの上方側から排気されやすくなる。
図１２（ｂ）に示されるように、第１の開口部５２Ａのうち最も下方に位置する矩形状の開口部の下端と第２の開口部１０２Ａのうち最も下方に位置する矩形状の開口部の下端とが一致するように可動壁１００Ａを下方向に移動させると、第２の間隔Ｌ２３が第１の間隔Ｌ１３よりも小さいので、第１の開口部５２Ａの下方側では、第１の開口部５２Ａと第２の開口部１０２Ａとが重なる面積が大きく、第１の開口部５２Ａの上方側では、第１の開口部５２Ａと第２の開口部１０２Ａとが重なる面積が小さくなる。これにより、内管４４Ａ内のガスは、第１の開口部５２Ａの上方側よりも第１の開口部５２Ａの下方側から排気されやすくなる。
このように、可動壁１００Ａを昇降させることによって、共通開口部ＣＡの位置を変化させることができる。これにより、プロセス条件や処理枚数の変化に応じて可動壁１００Ａの位置を移動させることで、プロセス条件や処理枚数に応じて排気のバランスを調整することができる。その結果、所望の面間均一性を得ることができる。
〔第３実施形態〕
本発明の第３実施形態に係る基板処理装置について説明する。図１３は、第３実施形態に係る基板処理装置の可動壁の一例を説明するための図である。
第３実施形態に係る基板処理装置は、前述した第１実施形態に係る基板処理装置１とは異なる可動壁１００Ｂとを有する。なお、その他の点については、第１実施形態に係る基板処理装置１と同様の構成を有しているので、第１実施形態に係る基板処理装置１と同様の構成については説明を省略し、異なる構成について説明する。
可動壁１００Ｂは、図１３に示されるように、半円筒形状を有し、第２の開口部１０２Ｂ１、１０２Ｂ２が形成されている。
第２の開口部１０２Ｂ１、１０２Ｂ２は、内管４４内のガスを排気できるように形成されたガス排気口である。第２の開口部１０２Ｂ１、１０２Ｂ２は、第１の開口部５２と異なる形状に形成されている。また、第２の開口部１０２Ｂ１、１０２Ｂ２は、互いに異なる形状を有し、例えば平行でない２辺のなす角度が異なる平行四辺形状に形成されている。図１３では、第２の開口部１０２Ｂ１の形状が前述の第２の開口部１０２と同様の形状である場合を示している。なお、第２の開口部１０２Ｂ１、１０２Ｂ２の形状は、これに限定されるものではなく、種々の形状とすることができる。
第１の開口部５２と第２の開口部１０２Ｂ１、１０２Ｂ２との位置関係について説明する。
第１の開口部５２と第２の開口部１０２Ｂ１との位置関係については、第１実施形態と同様であるので説明を省略する。
図１４は、図１３の可動壁１００Ｂを用いた場合の第１の開口部５２と第２の開口部１０２Ｂ２との位置関係を説明するための図である。図１４（ａ）から図１４（ｆ）は、可動壁１００Ｂを移動（回転）させることによって、第１の開口部５２に対する第２の開口部１０２Ｂ２の位置を変化させたときの共通開口部ＣＡの形状の変化を示している。
図１４（ａ）から図１４（ｆ）に示されるように、可動壁１００Ｂを回転させることによって、共通開口部ＣＡの形状を変化させることができる。
図１４（ａ）では、第１の開口部５２と第２の開口部１０２Ｂ２とが全く重なっておらず、共通開口部ＣＡの開口面積は０である。これにより、内管４４内のガスは排気されない、又は、ほとんど排気されない。
図１４（ｂ）では、第１の開口部５２の上方側において、第１の開口部５２と第２の開口部１０２Ｂ２とが重なっている。これに対し、第１の開口部５２の下方側では、第１の開口部５２と第２の開口部１０２Ｂ２とが重なっていない。これにより、内管４４内のガスは、第１の開口部５２の下方側から排気されず、第１の開口部５２の上方側から選択的に排気される。
図１４（ｃ）では、第１の開口部５２の上方側及び下方側において、第１の開口部５２と第２の開口部１０２Ｂ２とが重なっており、その重なっている幅は、第１の開口部５２の下方側よりも上方側のほうが広い。また、第１の開口部５２の上方側から中央部までの高さでは、第１の開口部５２と第２の開口部１０２Ｂ２とが完全に重なっている。即ち、第１の開口部５２の中央部よりも上方側では共通開口部ＣＡがＩ型の形状となっており、第１の開口部５２の中央部よりも下方側では共通開口部ＣＡがＶ型の形状となっている。これにより、内管４４内のガスは、第１の開口部５２の下方側よりも第１の開口部５２の上方側から排気されやすくなる。
図１４（ｄ）では、第２の開口部１０２Ｂ２が第１の開口部５２にほぼ完全に重なっている。これにより、内管４４内のガスは、第１の開口部５２の全体から排気される。
図１４（ｅ）では、第１の開口部５２の上方側及び下方側において、第１の開口部５２と第２の開口部１０２Ｂ２とが重なっており、その重なっている幅は、第１の開口部５２の上方側よりも下方側のほうが広い。また、第１の開口部５２の下方側から中央部までの高さでは、第１の開口部５２と第２の開口部１０２Ｂ２とが完全に重なっている。即ち、第１の開口部５２の中央部よりも上方側では共通開口部ＣＡがＶ型の形状となっており、第１の開口部５２の中央部よりも下方側では共通開口部ＣＡがＩ型の形状となっている。これにより、内管４４内のガスは、第１の開口部５２の上方側よりも第１の開口部５２の下方側から排気されやすくなる。
図１４（ｆ）では、第１の開口部５２の下方側において、第１の開口部５２と第２の開口部１０２Ｂ２とが重なっている。これに対し、第１の開口部５２の上方側では、第１の開口部５２と第２の開口部１０２Ｂ２とが重なっていない。これにより、内管４４内のガスは、第１の開口部５２の上方側から排気されず、第１の開口部５２の下方側から選択的に排気される。
このように、第３実施形態に係る基板処理装置では、可動壁１００Ｂを回転させることによって、第２の開口部１０２Ｂ１又は第２の開口部１０２Ｂ２の一方が第１の開口部５２と重なるようにすることができる。これにより、共通開口部ＣＡの形状のバリエーションを増やすことができる。このため、第１実施形態よりも排気のバランスをより細かく調整することができる。その結果、面間均一性をより高い精度で制御することができる。
なお、第３実施形態では、内管４４に第１の開口部５２が１つ形成されている場合を例に挙げて説明したが、第１の開口部５２が複数形成されていてもよい。この場合、複数の第１の開口部５２の各々の形状は、互いに異なるものであることが好ましい。これにより、第１の開口部５２と第２の開口部１０２Ｂ１、１０２Ｂ２との重ね合わせによって形成される共通開口部ＣＡの形状のバリエーションを更に増やすことができる。この場合、第２の開口部は１つであってもよく、複数であってもよい。
（実施例）
共通開口部ＣＡの形状を変化させたときの、ウエハＷの表面に形成される膜の膜厚の面間均一性について説明する。図１５は、面間均一性を説明するための図である。図１５（ａ）は、第１の開口部の形状を説明するための図である。図１５（ｂ）は、ウエハＷの位置とウエハＷに形成されたシリコン酸化膜の膜厚との関係を示している。図１５（ｂ）において、横軸はウエハＷの位置を示し、縦軸はウエハＷの表面に形成されたシリコン酸化膜の膜厚（ｎｍ）を示している。また、図１５（ｂ）中、「ＴＯＰ」は処理容器の上方側の位置を示し、「ＣＴＲ」は処理容器の中央部の位置を示し、「ＢＴＭ」は処理容器の下方側の位置を示している。また、図１５中、「Ｔ−Ｃ」は「ＴＯＰ」と「ＣＴＲ」との間の位置を示し、「Ｃ−Ｂ」は「ＣＴＲ」と「ＢＴＭ」との間の位置を示している。
図１５では、一例として、原料ガスとしてヘキサジクロロシラン（ＨＣＤ）ガス、酸化ガスとしてＯ３ガスを使用してシリコン酸化膜を形成した場合を例に挙げて説明する。なお、実施例では、第１の開口部５２の形状を変更することによって、共通開口部ＣＡの形状を変化させたときの状態を疑似的に形成した。具体的には、第１の開口部５２の形状をＶ型（図１５（ａ）中の左側に示す。）、又はＩ型（図１５（ａ）中の右側に示す。）に変更した。
図１５（ｂ）に示されるように、第１の開口部５２の形状がＶ型の場合とＩ型の場合とでは、ウエハＷに形成されるシリコン酸化膜の膜厚の面間均一性が大きく異なることが分かる。具体的には、第１の開口部５２の形状がＶ型である場合、「ＢＴＭ」の位置におけるウエハＷに形成されるシリコン酸化膜の膜厚が薄くなっている。これは、ＢＴＭ側に供給されるＨＣＤガスが内管４４内において第１の開口部５２の開口面積が大きいＴＯＰ側に流れるためであると考えられる。これに対し、第１の開口部５２の形状がＩ型の場合、「ＢＴＭ」の位置におけるウエハＷに形成されるシリコン酸化膜の膜厚が、第１の開口部５２の形状がＶ型の場合よりも厚くなり、面間均一性が向上している。これは、第１の開口部５２の形状がＶ型の場合と比較して、「ＴＯＰ」の位置における開口幅が狭いので、ＢＴＭ側に供給されるＨＣＤガスが内管４４内においてＴＯＰ側に流れなくなるためであると考えられる。
このように、第１の開口部５２の形状を変化させることにより、ウエハＷの表面に形成される膜の膜厚の面間均一性を制御することができることから、共通開口部ＣＡの形状を変化させることにより、ウエハＷの表面に形成される膜の膜厚の面間均一性を制御することができると考えられる。
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、上記内容は、発明の内容を限定するものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能である。
上記の実施形態では、可動壁１００が内管４４の内側壁に沿って設けられている形態について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば内管４４と外管４６との間に設けられていてもよい。この場合には、内管４４の外側壁に沿って可動壁１００を設けるようにする。
また、上記の実施形態では、シリコン酸化膜を成膜する場合を例に挙げて説明したが、成膜すべき膜種に関係なく本発明を適用することができる。また、上記の実施形態では、ＡＬＤ法を用いる場合を例に挙げて説明したが、これに限定されるものではなく、例えばＣＶＤ法を用いる場合にも本発明を適用することができる。
また、上記の実施形態では、プラズマを用いない成膜処理について説明したが、これに限定されるものではなく、プラズマを用いた成膜処理を行う場合にも本発明を適用することができる。この場合には、例えばノズル収容部４８を区画する凸部５０の区画壁の外側に、その長手方向に沿ってプラズマ発生用の高周波電力を印加する電力板を設けてプラズマを発生させるようにする。
また、上記の実施形態では、基板として半導体ウエハを例に挙げて説明したが、半導体ウエハにはシリコン基板やＧａＡｓ、ＳｉＣ、ＧａＮ等の化合物半導体基板も含まれる。さらに、これらの基板に限定されず、液晶表示装置に用いるガラス基板やセラミック基板等にも本発明を適用することができる。
１ 基板処理装置
４１ 排気手段
４４ 内管
４６ 外管
５２ 第１の開口部
７６ ガスノズル
７８ ガスノズル
８０ ガスノズル
１００ 可動壁
１０２ 第２の開口部
１０４ 回転軸
１０６ モータ
１１０ 制御手段
Ｗ ウエハ

Claims (10)

  1. 複数枚の基板を収容可能に設けられ、第１の開口部を有する内管と、
    前記内管を取り囲む外管と、
    前記内管の内部又は前記内管と前記外管との間に移動可能に設けられ、第２の開口部を有する可動壁と、
    前記基板に処理ガスを供給するガス供給手段と、
    前記可動壁よりも外側の位置に設けられ、前記基板に供給される前記処理ガスを排気する排気手段と、
    を有し、
    前記第１の開口部は、矩形状を有し、
    前記第２の開口部は、矩形状を含まない平行四辺形状を有する、
    基板処理装置。
  2. 前記可動壁を前記内管の周方向に沿って移動させる駆動機構と、
    前記第１の開口部及び前記第２の開口部が重なることで形成される開口部の形状を変化させるように前記駆動機構の動作を制御する制御手段と、
    を更に有する、
    請求項１に記載の基板処理装置。
  3. 複数枚の基板を収容可能に設けられ、第１の開口部を有する内管と、
    前記内管を取り囲む外管と、
    前記内管の内部又は前記内管と前記外管との間に移動可能に設けられ、第２の開口部を有する可動壁と、
    前記基板に処理ガスを供給するガス供給手段と、
    前記可動壁よりも外側の位置に設けられ、前記基板に供給される前記処理ガスを排気する排気手段と、
    を有し、
    前記第１の開口部は、前記内管の長手方向に沿って第１の間隔をおいて設けられる複数の開口部を有し、
    前記第２の開口部は、前記内管の長手方向に沿って第２の間隔をおいて設けられる複数の開口部を有し、
    前記第１の間隔と前記第２の間隔とが異なる、
    基板処理装置。
  4. 前記可動壁を前記内管の上下方向に沿って移動させる駆動機構と、
    前記第１の開口部及び前記第２の開口部が重なることで形成される開口部の形状を変化させるように前記駆動機構の動作を制御する制御手段と、
    を更に有する、
    請求項３に記載の基板処理装置。
  5. 前記排気手段は、前記第１の開口部及び前記第２の開口部を介して前記基板に供給される前記処理ガスを排気する、
    請求項１乃至４のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  6. 前記可動壁は、前記内管の側壁に沿って設けられている、
    請求項１乃至５のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  7. 前記可動壁は、半円筒形状を有する、
    請求項６に記載の基板処理装置。
  8. 前記可動壁は、円筒形状を有する、
    請求項６に記載の基板処理装置。
  9. 前記第２の開口部は、前記第１の開口部とは異なる形状を有する、
    請求項１乃至８のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  10. 複数枚の基板を収容可能に設けられ、第１の開口部を有する内管と、
    前記内管を取り囲む外管と、
    前記内管の内部又は前記内管と前記外管との間に移動可能に設けられ、第２の開口部を有する可動壁と、
    前記基板に処理ガスを供給するガス供給手段と、
    前記可動壁よりも外側の位置に設けられ、前記基板に供給される前記処理ガスを排気する排気手段と、
    を有し、
    前記可動壁は、半円筒形状を有し、前記内管の側壁に沿って設けられている、
    基板処理装置。
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