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JP-2026076525-A - 基板処理装置、及び基板処理方法

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Abstract

【課題】基板を加熱する際の熱量を増やすことができる技術を提供する。 【解決手段】基板処理装置は、処理容器と、前記処理容器の内部に設けられ、基板を支持する基板支持部と、前記基板支持部に支持された前記基板を加熱する加熱部と、を含む。前記加熱部は、加熱において輻射熱を周囲に伝達するヒータ線と、前記ヒータ線の隣接位置に設けられるレンズ部材と、を備える。前記レンズ部材は、前記基板支持部と前記ヒータ線の間に配置されて前記基板が位置する方向に前記輻射熱を向かわせる、及び／又は前記処理容器と前記ヒータ線の間に配置されて当該処理容器の面に直交する方向に前記輻射熱を向かわせる。 【選択図】図４

Inventors

  • 本間 学

Assignees

  • 東京エレクトロン株式会社

Dates

Publication Date
20260512
Application Date
20241024

Claims (10)

  1. 処理容器と、 前記処理容器の内部に設けられ、基板を支持する基板支持部と、 前記基板支持部に支持された前記基板を加熱する加熱部と、を含む基板処理装置であって、 前記加熱部は、加熱において輻射熱を周囲に伝達するヒータ線と、前記ヒータ線の隣接位置に設けられるレンズ部材と、を備え、 前記レンズ部材は、前記基板支持部と前記ヒータ線の間に配置されて前記基板が位置する方向に前記輻射熱を向かわせる、及び／又は前記処理容器と前記ヒータ線の間に配置されて当該処理容器の面に直交する方向に前記輻射熱を向かわせる、 基板処理装置。
  2. 前記レンズ部材は、センタ集光体と、前記センタ集光体の両側にそれぞれ設置される一対のサイド集光体と、を有する、 請求項１に記載の基板処理装置。
  3. 前記センタ集光体と前記一対のサイド集光体との間には、両者を離間させるクリアランスが設けられる、 請求項２に記載の基板処理装置。
  4. 前記センタ集光体と前記一対のサイド集光体とは、相互に屈折率が異なる材料により形成されている、 請求項２に記載の基板処理装置。
  5. 前記レンズ部材は、 前記ヒータ線に対向して当該ヒータ線を同心円状に囲う内周面と、 前記内周面の反対側に設けられる平坦面と、を有する、 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の基板処理装置。
  6. 前記レンズ部材は、水平方向に対して前記平坦面が傾斜した姿勢で設置される、 請求項５に記載の基板処理装置。
  7. 前記基板支持部は、複数の前記基板を回転可能に支持する回転テーブルを含み、 前記加熱部は、前記回転テーブルの鉛直方向下側に設置され、 前記ヒータ線は、前記回転テーブルの径方向に沿って同心円状に複数設けられている、 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の基板処理装置。
  8. 前記レンズ部材は、前記回転テーブルの外周寄りに位置する前記ヒータ線に設置される、 請求項７に記載の基板処理装置。
  9. 前記レンズ部材は、前記回転テーブルの中心寄りに位置する前記ヒータ線に設置される、 請求項７に記載の基板処理装置。
  10. 処理容器と、 前記処理容器の内部に設けられ、基板を支持する基板支持部と、 前記基板支持部に支持された前記基板を加熱する加熱部と、を含む基板処理装置の基板処理方法であって、 前記加熱部は、加熱において輻射熱を周囲に伝達するヒータ線と、前記ヒータ線の隣接位置に設けられるレンズ部材と、を備え、 基板処理方法は、 （Ａ）前記基板支持部に前記基板を載置する工程と、 （Ｂ）前記ヒータ線を加熱して、前記輻射熱を、前記基板支持部と前記ヒータ線の間に配置された前記レンズ部材により前記基板が位置する方向に向かわせる、及び／又は前記処理容器と前記ヒータ線の間に配置された前記レンズ部材により当該処理容器の面に直交する方向に前記輻射熱を向かわせる工程と、を有する、 基板処理方法。

Description

本開示は、基板処理装置、及び基板処理方法に関する。 特許文献１には、真空容器の内部に複数の基板を支持する回転テーブルを備え、回転テーブルを回転（公転）させながら処理ガスを供給することで、各基板の表面に膜を成膜する基板処理装置（熱処理装置）が開示されている。この基板処理装置は、各基板を加熱する加熱部（ヒータ）を回転テーブルの裏面側に備える。加熱部は、カーボンワイヤヒータ等からなるヒーターエレメントを、同心円状に複数配置することにより構成されている。 特許６４６４７８５号 実施形態に係る基板処理装置を概略的に示す断面図である。基板処理装置の処理容器の内部を概略的に示す平面図である。原料ガスノズル、第１分離ガスノズル、反応ガスノズルまでの回転テーブルの同心円状に沿った処理容器の部分断面図である。回転テーブル及び加熱部を示す断面斜視図である。回転テーブルの外周寄りの構成を拡大して示す断面図である。レンズ部材を拡大して示す断面図である。基板処理方法の処理フローを示すフローチャートである。第１変形例に係る加熱部を概略的に示す断面図である。第２変形例に係るヒータ線及びレンズ部材を拡大して示す図である。第３変形例に係るヒータ線及びレンズ部材を拡大して示す図である。 以下、図面を参照して本開示を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。 ＜基板処理装置１００の構成＞ 図１及び図２に示すように、実施形態に係る基板処理装置１００は、原子層堆積法（Atomic Layer Deposition：ＡＬＤ）や分子層堆積法（Molecular Layer Deposition：ＭＬＤ）により、基板Ｗの表面に膜を成膜する基板処理を行う。基板処理装置１００は、基板Ｗを内部に収容する処理容器１と、処理容器１の内部において基板Ｗを回転可能に支持する基板支持部である回転テーブル２と、を含む。 処理容器１は、処理室を内部に有する扁平な円筒状に形成されている。例えば、処理容器１は、上面が開口した容器本体１２と、容器本体１２の開口を閉塞する天板１１と、を組み付けて構成される。なお、図２では、説明の便宜のために天板１１の図示を省略している。 容器本体１２は、円板状の底部１４と、底部１４の外縁から鉛直方向上側に突出する側部１３と、を備える。容器本体１２の側部１３の上端と天板１１とは、例えば、Ｏリング等のシール部材１５を介して気密に固定される。 回転テーブル２は、円環状に形成され、その内周部が円筒状のコア部２１に固定されている。この回転テーブル２は、透明性を有する石英により形成されている。コア部２１は、鉛直方向に延在する回転軸２２の上端に固定されている。回転軸２２は、処理容器１の底部１４を貫通し、その下端部が駆動部２３に保持されている。駆動部２３は、回転軸２２を軸回りに回転させる。これにより、回転テーブル２は、回転軸２２及びコア部２１を介して、処理容器１の中心を回転中心として回転する。 回転軸２２及び駆動部２３は、上面が開口した筒状のケース体２０内に収納される。ケース体２０は、上端のフランジ部を介して処理容器１の底部１４に気密に固定される。このため、ケース体２０の内部空間は、ケース体２０の外部から隔離されて、処理容器１の処理室に連通した状態となっている。 図２に示すように、回転テーブル２の上面には、基板Ｗを載置可能な正円状の載置用窪み部２４（載置部）が、回転テーブル２の回転方向に沿って複数（図２では５枚）設けられている。基板処理が施される基板Ｗとしては、シリコン半導体、化合物半導体、又は酸化物半導体等の半導体ウエハがあげられる。基板Ｗは、トレンチやビア等の凹部を表面に有するものでもよい。 載置用窪み部２４は、基板Ｗの直径（例えば、３００ｍｍ）よりも僅かに大きい内径、及び基板Ｗの厚さに略等しい深さを有する。これにより、載置用窪み部２４に基板Ｗを載置した状態では、回転テーブル２の上面の基板Ｗが載置されない領域と、基板Ｗの上面とが概ね同じ高さになる。 そして、基板処理装置１００は、処理容器１の内部にガスを供給するためのガス供給部３０を備える。ガス供給部３０は、例えば、石英により形成されて、直線状に延在する複数のガスノズル３０Ｎを備える。各ガスノズル３０Ｎは、基端部である導入ポート３０ａを処理容器１の側部１３に固定して、処理容器１の径方向に沿って中心付近まで延在している。各ガスノズル３０Ｎは、処理室において回転テーブル２の上面に対して平行に延在している。各ガスノズル３０Ｎには、回転テーブル２に向かって鉛直方向下側に開口する複数のガス吐出孔３０ｈが形成されている（図３も参照）。各ガス吐出孔３０ｈは、軸方向（処理容器１の径方向）に沿って等間隔に配列されている。 ガス供給部３０は、原料ガスを供給する原料ガス供給部３１、反応ガスを供給する反応ガス供給部３２、及び分離ガスを供給する第１分離ガス供給部３４及び第２分離ガス供給部３５を含む。また、原料ガス供給部３１、反応ガス供給部３２、第１分離ガス供給部３４及び第２分離ガス供給部３５は、それぞれ原料ガスノズル３１Ｎ、反応ガスノズル３２Ｎ、第１分離ガスノズル３４Ｎ及び第２分離ガスノズル３５Ｎを１本ずつ備える。ただし、ガスノズル３０Ｎの数は、特に限定されず、複数本備えてもよい。図示例の処理容器１は、側部１３に設けられた搬送口１６から時計回りに、第２分離ガスノズル３５Ｎ、原料ガスノズル３１Ｎ、第１分離ガスノズル３４Ｎ、反応ガスノズル３２Ｎを、この順に配置している。 原料ガス供給部３１は、処理容器１の外部に突出する原料ガスノズル３１Ｎの導入ポート３０ａに原料ガス供給経路を接続している。原料ガス供給経路は、原料ガスノズル３１Ｎに原料ガスを供給するために、図示しない原料ガス供給源、開閉バルブ、流量調整器等を備える。原料ガス供給部３１が処理室に供給する原料ガスは、基板Ｗに成膜する膜の種類に応じて適宜のガスが選択されるとよい。例えば、基板Ｗにチタン膜を成膜する場合には、原料ガスとしてチタン含有ガスを供給する。 反応ガス供給部３２は、処理容器１の外部に突出する反応ガスノズル３２Ｎの導入ポート３０ａに反応ガス供給経路を接続している。反応ガス供給経路は、反応ガスノズル３２Ｎに反応ガスを供給するために、図示しない反応ガス供給源、開閉バルブ、流量調整器等を備える。反応ガス供給部３２が処理室に供給する反応ガスも、基板Ｗに成膜する膜の種類に応じて適宜のガスが選択されるとよい。例えば、基板Ｗに付着したチタン膜を酸化する場合には、反応ガスとして酸素含有ガスを供給する。 第１分離ガス供給部３４は、処理容器１の外部に突出する第１分離ガスノズル３４Ｎの導入ポート３０ａに分離ガス供給経路を接続している。第１分離ガス供給経路は、第１分離ガスノズル３４Ｎに分離ガスを供給するために、図示しない分離ガス供給源、開閉バルブ、流量調整器等を備える。第２分離ガス供給部３５は、処理容器１の外部に突出する第２分離ガスノズル３５Ｎの導入ポート３０ａに分離ガス供給経路を接続している。第２分離ガス供給経路は、第２分離ガスノズル３５Ｎに分離ガスを供給するために、図示しない分離ガス供給源、開閉バルブ、流量調整器等を備える。第１分離ガス供給部３４及び第２分離ガス供給部３５が供給する分離ガスは、アルゴン（Ａｒ）やヘリウム（Ｈｅ）等の貴ガス、窒素（Ｎ２）ガス等の不活性ガスのうち適宜のものが選択される。 また、処理容器１は、周方向に沿って２つの凸状部４を内部に備える。凸状部４は、円弧状に切断された略扇型の平面形状を有し、実施形態では、内円弧が後記の突出部５に連結され、外円弧が処理容器１の側部１３の内周面に沿うように配置される。 図３に示すように、凸状部４は、天板１１の下面に取り付けられている。このため、処理容器１内には、凸状部４の下面である平坦な低い天井面４６と、この天井面４６の周方向両側に位置し天井面４６よりも高い天井面４７とが存在している。 凸状部４には、回転テーブル２の径方向に沿って延びる溝部４ａが形成されている。この溝部４ａには、第１分離ガスノズル３４Ｎが収容されている。もう一つの凸状部４にも同様に溝部４ａが形成され、この溝部４ａに第２分離ガスノズル３５Ｎが収容されている（図２参照）。 図３中において凸状部４の右側の空間４８１（高い天井面４７の鉛直方向下側の空間）には、原料ガスノズル３１Ｎが設けられている。凸状部４の左側の空間４８２（高い天井面４７の鉛直方向下側の空間）には、反応ガスノズル３２Ｎが設けられている。これらのガスノズル３０Ｎは、天井面４７から離間して基板Ｗの近傍に設けられている。 一方、低い天井面４６は、狭隘な空間である分離空間Ｈを回転テーブル２に対して形成する。分離空間Ｈの容積は空間４８１及び４８２の容積よりも小さいため、第１分離ガスノズル３４Ｎから窒素ガス（分離ガス）が供給されると、窒素ガスにより分離空間Ｈの圧力を空間４８１の圧力及び４８２の圧力に比べて高くすることができる。これにより、分離空間Ｈは、空間４８１及び４８２の間に圧力障壁を形成する。しかも、分離空間Ｈから空間４８１及び４８２へ流れ出る窒素ガスは、原料ガスと反応ガスとの間のカウンターフローとして働く。したがって、原料ガスと反応ガスとが分離空間Ｈにより分離され、相互に混合して反応することが抑制される。 図１及び図２に戻り、天板１１の下面に設けられた突出部５は、回転テーブル２を固定するコア部２１の外周を囲んでいる。この突出部５は、凸状部４における回転中心側の部位と連続しており、その下面が天井面４６と同じ高さに設定されている。 また、回転テーブル２と容器本体１２の側部１３との間には、排気口６１がそれぞれ形成されている。排気口６１には、排気管６３が接続され、この排気管６３は圧力調整器６５を介して真空排気手段である真空ポンプ６４に接続されている。 処理容器１の底部１４と回転テーブル２との間の空間には、回転テーブル２に載置された各基板Ｗを加熱する加熱部７が設けられる。加熱部７は、基板処理のレシピに設定された目標温度となるように各基板Ｗを加熱する。目標温度は、特に限定されないが、例えば６５０℃～８００℃程度の範囲とすることがあげられる。特に、加熱部７のヒータ線７１において、カーボンワイヤヒータを適用した場合には７００℃以上の温度とすることで、多くの輻射熱を放射するようになる。この加熱部７の構成については、後に詳述する。 また、加熱部７が配置されている空間よりも回転中心側の部位における底部１４は、回転テーブル２の下面の中心においてコア部２１に接近するように突出した突出部１２ａを有する。この突出部１２ａとコア部２１との間は狭い空間になっている。また、底部１４を貫通する回転軸２２の貫通孔の内周面と回転軸２２との隙間が狭くなっており、これら狭い空間はケース体２０に連通している。 そして、ケース体２０には、パージガス（第１分離ガスノズル３４Ｎが供給する分離ガスと同じガス）を狭い空間内に供給するパージガス供給管２５が設けられている。さらに、加熱部７の下方の底部１４には、加熱部７の配置空間をパージするための複数のパージガス供給管７４が周方向に沿って適宜の間隔で設けられている。 パージガス供給管２５からパージガスを供給すると、このパージガスは、回転軸２２の貫通孔の内周面と回転軸２２との隙間、突出部１２ａとコア部２１との間の隙間を通して、回転テーブル２と加熱部７の間の空間を流れ、複数の排気口６１から排気される。また、パージガス供給管７４からパージガスを供給すると、このパージガスは、加熱部７が収容される空間から隙間（不図示）を通して流出し、複数の排気口６１に排気される。これらパージガスの流れにより、処理容器１の中央下方の空間と、回転テーブル２の下方の空間とを通して、原料ガスと反応