基板処理装置
【課題】処理ガスを大量に活性化させ、かつ失活させずに供給することができる基板処理装置を提供する。
【解決手段】基板Ｗを支持する基板支持体３と、触媒板５と、触媒板５に接触させて活性化させる第１処理ガスを供給する第１処理ガス供給部７０aと、触媒板５を誘導加熱する誘導加熱コイル６とを備え、基板支持体３は、触媒板５の一面側に配され、誘導加熱コイル６は、触媒板５の他面側に配され、触媒板５は、処理室１を、誘導加熱コイル６側の第１空間及び基板支持体３側の第２空間に隔てる。
【解決手段】基板Ｗを支持する基板支持体３と、触媒板５と、触媒板５に接触させて活性化させる第１処理ガスを供給する第１処理ガス供給部７０aと、触媒板５を誘導加熱する誘導加熱コイル６とを備え、基板支持体３は、触媒板５の一面側に配され、誘導加熱コイル６は、触媒板５の他面側に配され、触媒板５は、処理室１を、誘導加熱コイル６側の第１空間及び基板支持体３側の第２空間に隔てる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加熱した触媒体により処理ガスを活性化させて基板を処理する基板処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法は、半導体、液晶、有機ＥＬ等の製造工程における成膜処理、その他、各種基板処理に用いられている。特に、触媒ＣＶＤ法は、成膜速度に優れ、処理ガスの利用効率が高い成膜方法として注目されている。例えば、特許文献１および２には、真空容器内に原料ガスを導入するシャワーヘッドと、該シャワーヘッドと対向して配され、通電による抵抗加熱により加熱される触媒体とを備えた成膜装置が開示されている。特許文献３にはガス加熱室内に触媒体を配し、外部から該触媒体を加熱するヒータを備えた成膜装置が開示されている。更に、特許文献４には、触媒体を真空容器の外側から囲繞し、該触媒板を加熱する高周波誘導加熱装置を備えた成膜装置が開示されている。また、特許文献５には、通電による抵抗加熱により加熱されるワイヤ状の触媒体を内蔵した触媒ノズルを有する成膜装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２６９６７１号公報
【特許文献２】特開２０００−２４３７１２号公報
【特許文献３】特開２００３−４１３６５号公報
【特許文献４】特開２００１−２６２３４８号公報
【特許文献５】特開２００３−２６４１５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１〜５に係る成膜装置においては、処理ガス分子が加熱触媒体に接触するとは限らないため、処理ガスを大量に活性化させることができないという問題があった。さらに、加熱触媒体に処理ガスが接触して活性化しても、加熱触媒体以外の部材、例えば処理容器内壁に接触して失活してしまい、処理効率が低下してしまうという問題があった。
【０００５】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、処理ガスを大量に活性化させ、かつ失活させずに供給することができる基板処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る基板処理装置は、処理室と、該処理室の内部で基板を支持する基板支持体と、触媒板と、該触媒板に接触させて活性化させる第１処理ガスを供給する第１処理ガス供給部と、前記触媒板を誘導加熱する誘導加熱コイルとを備え、前記基板支持体は、前記触媒板の一面側に対向して配され、前記誘導加熱コイルは、前記触媒板の他面側に対向して配され、前記触媒板は、前記処理室を、前記誘導加熱コイル側の第１空間及び前記基板支持体側の第２空間に隔てることを特徴とする。
【０００７】
本発明にあっては、処理室が触媒板により第１空間と第２空間とに隔てられている。従って、処理ガスを大量に活性化させることができ、処理される基板が支持される第２空間に、処理ガスを失活させずに供給することが可能である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、処理ガスを大量に活性化させ、かつ失活させずに供給することができ、基板処理の効率を高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施の形態１に係る基板処理装置の一構成例を模式的に示した側断面図である。
【図２】触媒板支持部によって支持された触媒板を模式的に示した側断面図である。
【図３】触媒板支持部によって支持された触媒板を模式的に示した平面図である。
【図４】触媒板支持枠と、触媒板との接合部分を模式的に示した拡大側断面図である。
【図５】第２処理ガス導入部の一構成例を模式的に示した背面図である。
【図６】第１の変形例に係る触媒を模式的に示した側断面図である。
【図７】第２の変形例に係る触媒を模式的に示した側断面図である。
【図８】第３の変形例に係る触媒を模式的に示した側断面図である。
【図９】実施の形態２に係る基板処理装置の一構成例を模式的に示した側断面図である。
【図１０】実施の形態２に係る触媒板支持部によって支持された触媒板を模式的に示した側断面図である。
【図１１】実施の形態２に係る触媒板支持部によって支持された触媒板を模式的に示した平面図である。
【図１２】第２処理ガス導入部の一構成例を模式的に示した背面図である。
【図１３】実施の形態３に係る基板処理装置の一構成例を模式的に示した側断面図である。
【図１４】実施の形態４に係る基板処理装置の一構成例を模式的に示した側断面図である。
【図１５】実施の形態５に係る基板処理装置の一構成例を模式的に示した側断面図である。
【図１６】温度検出部の一構成例を模式的に示した平面図である。
【図１７】温度検出部の一構成例を模式的に示した側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
（実施の形態１）
図１は、本実施の形態１に係る基板処理装置の一構成例を模式的に示した側断面図である。本発明の実施の形態１に係る基板処理装置は、例えば、珪素膜を形成する触媒ＣＶＤ装置であり、気密に構成された中空略円柱状の処理室１と、処理室１内のガスを排気する排気装置２と、触媒ＣＶＤ処理が施されるべき基板Ｗを支持する基板支持体３と、触媒ＣＶＤ処理を施すための処理ガスを活性化させ、処理室１を上下の第１空間及び第２空間に隔てる触媒板５と、処理室１の内部に配されており、触媒板５を誘導加熱する誘導加熱コイル６と、上方の第１空間に第１処理ガスを導入する第１処理ガス導入部７０ａと、下方の第２空間に第２処理ガスを供給する第２処理ガス導入部７０ｂとを備える。
【００１１】
処理室１は、例えば、ステンレス製であり、平板状の底部１０と、底部１０に周設された側壁１１と、触媒板支持部４を介して、側壁１１の上部に設けられた天板部１２とを有する。
処理室１の底部１０には、排気管１０ａが設けられており、排気管１０ａには真空ポンプを含む排気装置２が接続されている。排気装置２を作動させることにより処理室１内のガスが、排気管１０ａを介して排気される。従って、処理室１内を所定の真空度、例えば１ｍＴｏｒｒまで減圧することが可能である。
また、底部１０の略中央には、触媒ＣＶＤ処理が施されるべき基板Ｗを支持する基板支持体３が設けられている。基板Ｗは、例えば、矩形状のガラス基板である。基板支持体３は、例えば円盤状又は角板状であり、基板Ｗを冷却するための冷媒が通流する冷媒流路３０と、基板Ｗを加熱するための加熱ヒータ３１とを内部に有する。加熱ヒータ３１は、該加熱ヒータ３１へ給電を行うＤＣ電源３１ａに接続されている。基板支持体３の加熱及び冷却は、後述の制御部８０によって制御され、一定温度、例えば２００℃に保持される。なお、２００℃は一例であり、温度範囲１８０℃〜３５０℃内の所定温度に設定すれば良い。また、基板Ｗを固定するために、基板支持体３に静電チャックなどの固定手段を設けても良い。
処理室１の側壁１１には、基板処理装置に隣接する搬送室（不図示）との間で基板Ｗの搬入出を行うための搬入出口１１ａと、搬入出口１１ａを開閉するゲートバルブ１１ｂとが設けられている。
【００１２】
図２は、触媒板支持部４によって支持された触媒板５を模式的に示した側断面図、図３は、触媒板支持部４によって支持された触媒板５を模式的に示した平面図である。
触媒板支持部４は、触媒ＣＶＤ処理を施すための処理ガスを活性化させる触媒板５を支持する部材である。触媒板支持部４により支持された触媒板５は、処理室１を上方の第１空間と、下方の第２空間とに隔てる。より詳細には、触媒板支持部４は、側壁１１の上端部に嵌合するフランジ部を有し、外周が処理室１の内周よりも小さい矩形筒部材４０を有する。矩形筒部材４０の下端部には、内周側に環状掛止部４０ａが設けられている。また、矩形筒部材４０の適宜箇所には冷媒流路４０ｂが形成されている。矩形筒部材４０の内側には、外周が矩形筒部材４０の内周と略同一である略矩形状の触媒板支持枠４１が矩形筒部材４０に内嵌しており、環状掛止部４０ａによって、掛止されている。触媒板支持枠４１の内縁部は、略矩形の触媒板５が上方から嵌り合うように段状に形成されており、触媒板支持枠４１に触媒板５が支持されている。このように触媒板支持部４によって支持された触媒板５は、基板Ｗの上方で基板支持体３に対向配置している。言い換えると、基板支持体３は、触媒板５の一面側（下面側）に配されている。
【００１３】
触媒板５は、処理室１の上方に供給された処理ガスを処理室１の上方から下方へ通流させる複数の通流孔５ａを有する。通流孔５ａは等間隔で形成されており、基板支持体３に支持された基板Ｗに対して均一に第１処理ガスが供給される。触媒板５は、少なくともその上面および通流孔５ａを構成する壁面が、触媒作用を有する材質、例えばタングステン（Ｗ）で形成されている。このような触媒板５は、触媒作用を有する材質からなる板状体に、貫通孔を形成することにより容易に作成することができる。なお、タングステンは、触媒板５を構成する材質の一例であり、処理内容、使用する処理ガスに応じて、タンタル（Ｔａ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、モリブデン（Ｍｏ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、ルテニウム（Ｒｕ）、イリジウム（Ｉｒ）、ニッケル（Ｎｉ）等を利用することができる。また、母材にこれらをコーティングしたものであっても良い。母材としては、使用温度領域において相変態をおこさず、耐熱性があり、コーティングする材料と反応せず、かつ容易に誘導加熱することが可能な金属であるものが望ましく、例えばタングステンやニッケルクロム等を利用することができる。更に、反応面積を増大させるべく、触媒板５の表面に凹凸を設けても良い。更にまた、触媒板５は略板状であれば良く、多孔質の触媒板５を利用しても良い。更に、後述の変形例で説明するように、通流孔５ａは、直線状に限定されず、その他任意の形状を採用しても良い。
【００１４】
図４は、触媒板支持枠４１と、触媒板５との接合部分を模式的に示した拡大側断面図である。触媒板５は、周縁部の下面に凹凸溝５ｂを有し、触媒板支持枠４１の段状部分に形成された凹凸溝４１ａと嵌合している。このようにすることにより、処理室１の下方（第２空間）から上方（第１空間）へ処理ガスが逆流することを効果的に防止することができる。
【００１５】
触媒板５は高温に加熱されるため、触媒板支持枠４１は耐熱性の高い素材で作成されることが望ましい。また、処理ガスとして水素を用いる場合は、水素還元雰囲気中で劣化しにくい素材であることが望ましい。触媒板支持枠４１は、例えば、耐熱性が高く、水素還元雰囲気中で劣化しにくいシリコンカーバイド（ＳｉＣ）製である。触媒板５を、環状掛止部４０ａで直接支持せずに、触媒板支持枠４１を介して支持することにより、触媒板５からの熱伝導より触媒板支持部４が加熱されることを軽減できる。
【００１６】
また、矩形筒部材４０の側壁には、第１空間へ第１処理ガスを供給するアルミナ製の第１処理ガス導入部７０ａが設けられている。第１処理ガス導入部７０ａには、第１処理ガスを送出する第１ガス供給源７２ａが配管を介して接続されている。第１処理ガスは、触媒板５によって活性化されるべき処理ガスであり、例えば、水素（Ｈ2 ）ガスである。
更に、処理室１の側壁１１には、第２空間へ第２処理ガスを導入する第２処理ガス導入部７０ｂが設けられている。第２処理ガス導入部７０ｂには、第２処理ガスを送出する第２ガス供給源７２ｂが配管を介して接続されている。第２処理ガスは、例えば、モノシラン（ＳｉＨ4 ）ガスである。
各処理ガス供給源に接続する配管夫々には、マスフローコントローラ（ＭＦＣ）７１ａ，７１ｂ及びその前後に開閉バルブ７３ａ，７３ｂが設けられており、供給される処理ガスの流量等の制御ができるように構成されている。流量制御は、後述の制御部８０によって行われる。第１処理ガスである水素ガスの流量は、例えば、１０ｓｌｍ、モノシランガスの流量は、１００ｓｃｃｍ〜１ｓｌｍである。
【００１７】
図５は、第２処理ガス導入部７０ｂの一構成例を模式的に示した背面図である。第２処理ガス導入部７０ｂは、例えば、１本の配管で構成されており、基板Ｗの外周に倣うよう、略矩形枠状に曲成されている。配管の表面には、基板Ｗに対して処理ガスを噴出する複数の噴出孔７４ｂが配管の長手方向に沿って形成されている。第２処理ガスであるモノシランは、タングステンの触媒板をシリサイド化して触媒としての機能を劣化させるおそれがあるため、図２に示すように、噴出孔７４ｂは、基板Ｗ側に設けられている。
【００１８】
誘導加熱コイル６は、内部を冷却水が通流する銅パイプ６０を巻回してなり、触媒板５の上面側（他面側）と対向するように配されている。処理室１の天板部１２は略中央部に孔部を有し、該孔部にコイル支持体１３が内嵌固定されている。コイル支持体１３には、銅パイプ６０が挿通する２つの貫通孔１３ａが形成されており、誘導加熱コイル６の銅パイプ６０が該貫通孔１３ａに挿通し、セラミック絶縁体を介して固定フランジにて固定されている。コイル支持体１３の貫通孔１３ａを挿通した銅パイプ６０は、誘導加熱用電源６１に接続され、単一閉回路を構成している。誘導加熱用電源６１は、誘導加熱コイル６に交流を印加することによって、交番磁界を発生させ、触媒板５を誘導加熱する。誘導加熱コイル６の出力は、触媒板５を５００〜２３００℃の温度、例えば、１７５０℃に加熱することができるように設定されている。なお、天板部１２は、触媒板５からの放射熱により高温になる天板部１２を冷却するための冷媒流路１２ａを内部に有する。
【００１９】
また、基板処理装置は、基板処理装置の各構成部を制御する制御部８０を備える。制御部８０には、工程管理者が基板処理装置を管理するためにコマンドの入力操作等を行うキーボード、基板処理装置の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等からなるインタフェース８１が接続されている。また、制御部８０には、基板処理装置で実行される各種処理を制御部８０の制御にて実現するための制御プログラム、処理条件データ等が記録されたプロセス制御プログラムが格納された記憶部８２が接続されている。制御部８０は、インタフェース８１からの指示に応じた任意のプロセス制御プログラムを記憶部８２から呼び出して実行し、制御部８０の制御下で、基板処理装置での所望の処理が行われる。
【００２０】
このように構成された基板処理装置によれば、第１空間に供給された第１処理ガスは、触媒板５の通流孔５ａを通じて下方の第２空間へ通流する。第１処理ガスは、触媒板５の上面に接触または通流孔５ａを通流する過程で活性化され、第２空間に供給される。一方、触媒板５を劣化させるおそれがある第２処理ガスは、基板Ｗが配置される第２空間へ直接供給されるため、第１空間側の触媒板５の上面に接触しない。第２処理ガスは、活性化した第１処理ガスと第２空間内で合流し、該第１処理ガスによって、膜中欠陥が少ない成膜が可能となるＳｉＨ3 に解離する。解離したＳｉＨ3 は、基板Ｗに到達し、珪素膜が形成される。
【００２１】
本実施の形態に係る基板処理装置にあっては、活性化させる第１処理ガスが供給される第１空間と、基板Ｗが配置される第２空間とが、触媒板５により隔てられている。触媒板５は板状であるため、第１空間に供給された第１処理ガスが効率良く触媒板５に接触し、大量の活性化された第１処理ガスを発生することができる。第１空間と第２空間とは、触媒板５により隔てられているため、第１空間で大量に活性化された第１処理ガスを、失活することなく第２空間に供給することができる。このため、成膜に望ましい状態に乖離した第２処理ガス、例えばＳｉＨ3 を大量に生じさせることが可能となり、高品質の膜を高速に成膜することができる。
【００２２】
また、触媒板５は、板状であることから、ワイヤ状の触媒体を利用する場合に発生する断線、ワイヤのだれといった問題は無く、均一に基板Ｗを処理することができる。更に、触媒板５は、触媒作用を有する材質からなる板状体に、貫通孔を形成することにより容易に作成することができ、低コストで基板処理装置を構成することができる。
【００２３】
また、第２処理ガス導入部７０ｂの噴出孔７４ｂは基板Ｗ側に形成されているため、触媒板５に第２処理ガスを接触させずに供給することができる。これにより、触媒板５が第２処理ガスにより劣化することを防ぐことができる。更に、第２処理ガス導入部７０ｂは、触媒板５により第１処理ガスを活性化させる第１空間ではなく、処理室１の下方の第２空間に配されている。このため、第２処理ガスが触媒板５に接触したとしても、第１処理ガスの活性化に影響を及ぼさない触媒板５の下面（第２空間側）であり、第１処理ガスを活性化させる触媒板５の上面（第１空間側）には接触しない。これにより、第１処理ガスの活性化に影響を及ぼす触媒板５の上面が、第２処理ガスにより劣化することをより効果的に防ぐことができる。また、第２処理ガスが触媒板５に接触して過剰に乖離し、成膜に望ましくない状態、例えばＳｉＨ2 に乖離することを防ぐことができる。
【００２４】
更に、本実施の形態に係る基板処理装置にあっては、触媒板５の加熱を、通電加熱ではなく誘導加熱で行う。触媒体を通電加熱する場合、触媒体に通電する通電ケーブルは、触媒体よりも電気抵抗値を低くする必要がある。本実施の形態に係る基板処理装置の触媒体（触媒板５）は、第１空間と第２空間とを隔てるものであるため、ワイヤ状の触媒体よりも幅および断面積が大きくなる。このため、触媒板５はワイヤ状の触媒体に比べて電気抵抗値が低くなる。よって、触媒板５を通電加熱するには、触媒板５に通電させるためのケーブル径を太くしたり、触媒板５と通電ケーブルとを強固に接続したりする必要があり、ワイヤ状の触媒体を通電加熱するように容易に通電加熱することは困難である。誘導加熱による加熱を行うことで、第１空間と第２空間とを隔てるほどの幅および断面積を有する触媒板５であっても、容易に加熱することが可能である。
【００２５】
また、誘導加熱コイル６は、触媒板５の上面と対向するように配されているため、触媒板５が均一に加熱される。また、触媒板５の加熱に寄与しない無駄な交番磁界を低減し、誘導加熱コイル６にて生成された交番磁界を効率良く利用し、触媒板５を加熱することが可能である。従って、該触媒板５が均一に加熱されるため、基板Ｗを均一に処理することができ、基板処理コストを低減することができる。
【００２６】
更に、誘導加熱コイル６は処理室１の内部の第１空間に配されている。誘導加熱コイル６を処理室１の外側に配した場合、誘導加熱コイル６から放射される熱及び磁場を遮蔽する手段を設ける必要があり、基板処理装置が大型化するという問題があるところ、本実施の形態によれば、誘導加熱コイル６は、処理室１の内部に配されているため、基板処理装置を小型化することができる。また、誘電加熱コイル６と触媒板５との距離を近づけることができるため、誘導加熱コイル６にて生成された交番磁界を効率良く利用し、触媒板５を加熱することが可能である。
【００２７】
（変形例）
図６は、第１の変形例に係る触媒を模式的に示した側断面図、図７は、第２の変形例に係る触媒を模式的に示した側断面図、図８は、第３の変形例に係る触媒を模式的に示した側断面図である。実施の形態では、直線状の通流孔５ａを有する触媒板５を説明したが、これに限定されるものでは無い。
例えば、図６に示すように、触媒板１５１の内部で通流孔１５１ａが屈曲するように構成しても良い。
また、図７に示すように、内径が下方、即ち基板支持体３側に向かって小さくなるようにテーパーを有する通流孔１５２aを触媒板１５２に備えても良い。
更に、図８に示すように、触媒板１５３にラビリンス構造を設けても良い。触媒板１５３は、上側、即ち誘導加熱コイル６側に形成された板部１５３ｂと、下側、即ち基板支持体３側に形成された板部１５３ｃとを離隔配置してなる内部空間１５３ａを有する。板部１５３ｂ，１５３ｃには、それぞれ通気孔１５３ｄ，１５３ｅが互いに重なり合わないように形成されている。
第１〜第３の変形例のように、非直線状の通流孔１５１ａ，１５２ａ，１５３ｄ，１５３ｅを備えることによって、第１処理ガスと、触媒板１５１，１５２，１５３との接触面積及び接触時間を増大させることができ、また、処理室１の下方から上方へ第１及び第２処理ガスが逆流することを効果的に防止することができる。
【００２８】
（実施の形態２）
実施の形態２に係る基板処理装置は、触媒板２０５が複数の触媒板片２５０からなる点、及び触媒板支持部２０４の構造が実施の形態１と異なるため、以下では主に上記相異点について説明する。
【００２９】
図９は、実施の形態２に係る基板処理装置の一構成例を模式的に示した側断面図、図１０は、実施の形態２に係る触媒板支持部２０４によって支持された触媒板２０５を模式的に示した側断面図、図１１は、実施の形態２に係る触媒板支持部２０４によって支持された触媒板２０５を模式的に示した平面図である。実施の形態２に係る触媒板２０５は、複数の触媒板片２５０を並置して構成されている。例えば、図１１に示すように、略矩形の複数の触媒板片２５０を縦横２枚配することによって、触媒板２０５が構成される。触媒板２０５は、処理室１の上方に供給された処理ガスを処理室１の上方から下方へ通流させる複数の通流孔２５０ａを有する。触媒板支持部２０４は、実施の形態１と同様の矩形筒部材４０、及び触媒板支持枠２４１を備える。実施の形態２に係る触媒板支持枠２４１は、複数の触媒板片２５０夫々を支持すべく格子状に形成されている。例えば、図１１に示すように、４枚の触媒板片２５０を支持する場合、触媒板支持枠２４１は、略矩形の外枠と該外枠の内側に形成された略十字状の板部２４１ａとで構成される。
【００３０】
図１２は、第２処理ガス導入部２７０ｂの一構成例を模式的に示した背面図である。第２処理ガス導入部２７０ｂは、例えば、枝分かれした１本の配管で構成されており、複数の触媒板片２５０夫々の外周辺に倣うように、格子状に曲成されている。配管の表面には、基板Ｗに対して処理ガスを噴出する複数の噴出孔２７４ｂが配管の長手方向に沿って形成されている。
【００３１】
実施の形態２に係る基板処理装置にあっては、実施の形態１と同様の効果を奏する。また、触媒板２０５が複数の触媒板片２５０で構成されているため、触媒体の一部が劣化した場合、又は基板処理の均一性が低下した場合、一部の触媒板片２５０を交換するのみで、基板処理を均一化させることができる。また、基板Ｗの大型化に伴って触媒板が大型化した場合であっても、各触媒板片２５０を適宜組み合わせることによって容易に対応することができる。大型の触媒板に比べて、複数の触媒板片２５０の方が安価であり、低コストで基板処理装置を構成することができる。
【００３２】
（実施の形態３）
実施の形態３に係る基板処理装置は、縦型の触媒ＣＶＤ装置であり、誘導加熱コイル６に関して、一対の基板支持体３、触媒板５及び第２処理ガス導入部４７０ｂ等を対称的に備える点が実施の形態１とは異なるため、以下では主に上記相異点について説明する。
【００３３】
図１３は、実施の形態３に係る基板処理装置の一構成例を模式的に示した側断面図である。実施の形態３に係る基板処理装置は、中空略直方体の処理室４０１を備える。処理室４０１は、例えば、ステンレス製であり、平板状の底部４１０と、底部４１０に周設された側壁４１１と、天板部４１２とを有する。処理室４０１の側壁４１１には、排気管４１１ａが設けられており、排気管４１１ａには真空ポンプを含む排気装置２が接続されている。また、各側壁４１１の略中央には、例えば、触媒ＣＶＤ処理が施されるべき基板Ｗを支持する基板支持体３が設けられている。基板支持体３の構成は実施の形態１と同様である。
【００３４】
触媒板支持部４０４は、２つの触媒板５を各基板支持体３に対向配置させて支持する部材である。触媒板支持部４０４により支持された２つの触媒板５は、処理室４０１を横方向略中央部の第１空間と、処理室４０１の横方向両側の第２空間とに隔てる。より詳細には、触媒板支持部４０４は、処理室４０１の底部４１０及び天板部４１２に設けられており、略矩形の２枚の触媒板５を対向させて保持する、Ｔ字状部材４４０を備える。Ｔ字状部材の先端部には、互いに略並行で、横方向に離隔した線状の掛止部４４０ａが設けられており、略矩形状の触媒板支持枠４４１が掛止部４４０ａによって、対向するように掛止されている。なお、Ｔ字状部材４４０の適宜箇所には冷媒流路４４０ｂが形成されている。触媒板支持枠４４１の内縁部は、処理室４０１を第１空間及び第２空間に隔てる触媒板５が横方向から挟み込むように形成されており、触媒板支持枠４４１に触媒板５が支持されている。
【００３５】
誘導加熱コイル６は、２枚の触媒板５の間に配されている。誘導加熱コイル６及び誘導加熱用電源６１の構成は実施の形態１と同様である。
【００３６】
下方の触媒板支持部４０４には、第１空間へ第１処理ガスを供給する第１処理ガス導入部４７０ａが設けられている。第１処理ガス導入部４７０ａには、第１処理ガスを送出する第１ガス供給源７２ａが配管を介して接続されている。
更に、処理室４０１の横方向両側に形成された第２空間夫々に第２処理ガスを導入する第２処理ガス導入部４７０ｂが設けられている。第２処理ガス導入部４７０ｂには、第２処理ガスを送出する第２ガス供給源７２ｂが配管を介して接続されている。
【００３７】
実施の形態３に係る基板処理装置にあっては、誘導加熱コイル６の両側に触媒板５及び基板支持体３が設けられている。このため、１つの誘電加熱コイル６から発生する交番磁界により対向する２枚の触媒板５を加熱することができる。また、一方の触媒板５の輻射熱により、他方の触媒板５を加熱することができる。これらのことから、効率的に各触媒板５を加熱し、処理室４０１の両側に配された基板Ｗに対してＣＶＤ処理を行うことができる。
【００３８】
（実施の形態４）
実施の形態４に係る基板処理装置は、誘導加熱コイル５０６を処理室５０１の外部に設けている点が実施の形態１とは異なるため、以下では主に上記相異点について説明する。
【００３９】
図１４は、実施の形態４に係る基板処理装置の一構成例を模式的に示した側断面図である。実施の形態５に係る誘導加熱コイル５０６は、処理室５０１を構成している誘電体の天板部５１２の外側に配され、誘導加熱コイル５０６の銅パイプ５６０は誘導加熱用電源６１に接続されている。
【００４０】
実施の形態４に係る基板処理装置にあっては、誘導加熱コイル５０６を処理室５０１の外側に配しているため、誘導加熱コイル５０６から処理室５０１内部へ冷却水が漏れ出すことを確実に防止することができる。
【００４１】
（実施の形態５）
触媒板は１０００〜２０００℃の温度に加熱されるため、再結晶化が進行しやすい。再結晶化率をコントロールすることは困難であり、実施の形態２のように、複数の触媒板片２５０を用いる場合、個々の触媒体片２５０の特性にばらつきが生じることがある。これにより、一部の触媒体片２５０の熱膨張による反り量と、他の触媒体片２５０の反り量とに違いが生じることがある。この場合、各触媒体片２５０と誘導加熱コイルとの距離にばらつきが生じ、触媒板２０５を均一に加熱して基板Ｗを均一に処理することができなくなるおそれがある。また、反り量の大きい触媒体片２５０は、反った部分が誘導加熱コイルに近づくことにより過剰に加熱され、他の触媒体片２５０よりも更に反りが進むことになる。この場合、各触媒体片２５０と誘導加熱コイルとの距離のばらつきは更に顕著となり、触媒板２０５を均一に加熱して基板Ｗを均一に処理することがより困難となる。
【００４２】
実施の形態５に係る基板処理装置は、複数の触媒板片２５０を夫々加熱する複数の誘導加熱コイル７０６を備え、各触媒板片２５０の温度を検出して温度制御を行う点が実施の形態２とは異なるため、以下では主に上記相異点について説明する。
【００４３】
図１５は、実施の形態５に係る基板処理装置の一構成例を模式的に示した側断面図である。実施の形態５に係る基板処理装置は、実施の形態２と同様の構成であり、更に、複数の触媒板片２５０夫々の温度を検出する温度検出部７０９を備える。
図１６は、温度検出部７０９の一構成例を模式的に示した平面図、図１７は、温度検出部７０９の一構成例を模式的に示した側面図である。温度検出部７０９は、各触媒板片２５０の上方に配された複数の第１反射鏡７９１を備える。各第１反射鏡７９１は、例えば水平に配された触媒板片２５０に対して、４５度の角度で傾斜しており、各触媒板片２５０から放射された放射光を水平方向へ反射するような姿勢で固定されている。また、各第１反射鏡７９１は、第１反射鏡７９１から反射された放射光が互に干渉しないよう、図１６及び図１７に示すように奥行き方向へ適宜長ずらして配置されている。
また、温度検出部７０９は、各第１反射鏡７９１から反射された放射光を、処理室７０１の天板部１２側へ反射する第２反射鏡７９２を備える。天板部７１２には、第２反射鏡７９２から反射された放射光を透過する窓部７１２ｂが形成されており、第２反射鏡７９２で反射された放射光は、天板部７１２の窓部７１２ｂを介して外部へ反射される。従って、各触媒板片２５０から放射された放射光は、窓部７１２ｂの異なる位置を透過して外部へ出射する。天板部７１２の上方には、第２反射鏡７９２で反射された放射光にて、温度を検出する放射温度計７９３が搬送機構７９４にて支持されている。搬送機構７９４は、放射温度計７９３を窓部７１２ｂに沿って奥行き方向へ往復移動させることができる。放射温度計７９３は、窓部７１２ｂに沿って移動し、窓部７１２ｂの異なる位置から出射する赤外線の強度を検出することによって、各触媒板片２５０の温度を検出することができる。放射温度計７９３は、検出した各触媒板片２５０の温度を制御部８０へ出力する。
【００４４】
更に、基板処理装置は、複数の触媒板片２５０を夫々加熱する複数の誘導加熱コイル７０６を備える。制御部８０は、放射温度計７９３にて検出された各温度に基づいて、各誘導加熱コイル７０６への給電量を増減させることによって、各触媒板片２５０の温度を均一に制御することができる。
【００４５】
実施の形態５に係る基板処理装置にあっては、複数の触媒板片２５０を用いた場合、各触媒板片２５０で温度のばらつきが生ずるおそれがあるが、各触媒板片２５０の温度を検出して交番磁界の強度分布を制御することによって、触媒板２０５を均一に加熱して基板Ｗを均一に処理することができる。
【００４６】
また、反り量が著しく大きい触媒板片２５０は交換する必要があるが、各触媒板片２５０の温度を測定することにより、交換すべき触媒板片２５０を見出すことができる。したがって、実施の形態７では、複数の誘導加熱コイル７０６を用いて、各触媒板片２５０の温度を制御する例を説明したが、実施の形態２のように、一つの誘導加熱コイルで複数の触媒板片２５０を加熱する場合においても、各触媒板片２５０の温度を検出することは有用である。
【００４７】
なお、実施の形態５では、放射温度計７９３を搬送する例を説明したが、第１反射鏡７９１を搬送するように構成しても良い。また、第１反射鏡７９１及び放射温度計７９３の双方を搬送するように構成しても良い。更に、第１反射鏡７９１を回動させて光軸をずらすように構成しても良い。
【００４８】
なお、実施の形態では、主に珪素膜を形成する触媒ＣＶＤを例示したが、結晶Ｓｉ太陽電池の裏面再結合防止用のパッシベーション膜、その他の膜を形成する場合に本実施の形態に係る基板処理装置を適用してもよい。また、成膜処理に限定されず、レジスト剥離装置、シリコン基板上の自然酸化膜を除去する装置として本実施の形態に係る基板処理装置を適用しても良い。
【００４９】
また、実施の形態では、触媒体により活性化させる第１処理ガスと、触媒体と反応して触媒体としての機能を劣化させるおそれがある第２処理ガスとを用いた成膜処理を例示したが、第２処理ガスを用いずに第１処理ガスのみを用いた処理に、本実施の形態に係る基板処理装置を適用しても良い。例えば、第１処理ガスとして酸素を用いたレジスト剥離装置、第１処理ガスとして水素を用いたシリコン基板Ｗ上の自然酸化膜を除去する装置として本実施の形態に係る基板処理装置を適用しても良い。
【００５０】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものでは無いと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味では無く、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００５１】
１ 処理室
２ 排気装置
３ 基板支持体
４ 触媒板支持部
５ 触媒板
６ 誘導加熱コイル
２５０ 触媒板片
５ａ 通流孔
７０ａ 第１処理ガス導入部
７０ｂ 第２処理ガス導入部
７２ａ 第１ガス供給源
７２ｂ 第２ガス供給源
６０ 銅パイプ
６１ 誘導加熱用電源
Ｗ 基板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加熱した触媒体により処理ガスを活性化させて基板を処理する基板処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法は、半導体、液晶、有機ＥＬ等の製造工程における成膜処理、その他、各種基板処理に用いられている。特に、触媒ＣＶＤ法は、成膜速度に優れ、処理ガスの利用効率が高い成膜方法として注目されている。例えば、特許文献１および２には、真空容器内に原料ガスを導入するシャワーヘッドと、該シャワーヘッドと対向して配され、通電による抵抗加熱により加熱される触媒体とを備えた成膜装置が開示されている。特許文献３にはガス加熱室内に触媒体を配し、外部から該触媒体を加熱するヒータを備えた成膜装置が開示されている。更に、特許文献４には、触媒体を真空容器の外側から囲繞し、該触媒板を加熱する高周波誘導加熱装置を備えた成膜装置が開示されている。また、特許文献５には、通電による抵抗加熱により加熱されるワイヤ状の触媒体を内蔵した触媒ノズルを有する成膜装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２６９６７１号公報
【特許文献２】特開２０００−２４３７１２号公報
【特許文献３】特開２００３−４１３６５号公報
【特許文献４】特開２００１−２６２３４８号公報
【特許文献５】特開２００３−２６４１５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１〜５に係る成膜装置においては、処理ガス分子が加熱触媒体に接触するとは限らないため、処理ガスを大量に活性化させることができないという問題があった。さらに、加熱触媒体に処理ガスが接触して活性化しても、加熱触媒体以外の部材、例えば処理容器内壁に接触して失活してしまい、処理効率が低下してしまうという問題があった。
【０００５】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、処理ガスを大量に活性化させ、かつ失活させずに供給することができる基板処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る基板処理装置は、処理室と、該処理室の内部で基板を支持する基板支持体と、触媒板と、該触媒板に接触させて活性化させる第１処理ガスを供給する第１処理ガス供給部と、前記触媒板を誘導加熱する誘導加熱コイルとを備え、前記基板支持体は、前記触媒板の一面側に対向して配され、前記誘導加熱コイルは、前記触媒板の他面側に対向して配され、前記触媒板は、前記処理室を、前記誘導加熱コイル側の第１空間及び前記基板支持体側の第２空間に隔てることを特徴とする。
【０００７】
本発明にあっては、処理室が触媒板により第１空間と第２空間とに隔てられている。従って、処理ガスを大量に活性化させることができ、処理される基板が支持される第２空間に、処理ガスを失活させずに供給することが可能である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、処理ガスを大量に活性化させ、かつ失活させずに供給することができ、基板処理の効率を高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施の形態１に係る基板処理装置の一構成例を模式的に示した側断面図である。
【図２】触媒板支持部によって支持された触媒板を模式的に示した側断面図である。
【図３】触媒板支持部によって支持された触媒板を模式的に示した平面図である。
【図４】触媒板支持枠と、触媒板との接合部分を模式的に示した拡大側断面図である。
【図５】第２処理ガス導入部の一構成例を模式的に示した背面図である。
【図６】第１の変形例に係る触媒を模式的に示した側断面図である。
【図７】第２の変形例に係る触媒を模式的に示した側断面図である。
【図８】第３の変形例に係る触媒を模式的に示した側断面図である。
【図９】実施の形態２に係る基板処理装置の一構成例を模式的に示した側断面図である。
【図１０】実施の形態２に係る触媒板支持部によって支持された触媒板を模式的に示した側断面図である。
【図１１】実施の形態２に係る触媒板支持部によって支持された触媒板を模式的に示した平面図である。
【図１２】第２処理ガス導入部の一構成例を模式的に示した背面図である。
【図１３】実施の形態３に係る基板処理装置の一構成例を模式的に示した側断面図である。
【図１４】実施の形態４に係る基板処理装置の一構成例を模式的に示した側断面図である。
【図１５】実施の形態５に係る基板処理装置の一構成例を模式的に示した側断面図である。
【図１６】温度検出部の一構成例を模式的に示した平面図である。
【図１７】温度検出部の一構成例を模式的に示した側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
（実施の形態１）
図１は、本実施の形態１に係る基板処理装置の一構成例を模式的に示した側断面図である。本発明の実施の形態１に係る基板処理装置は、例えば、珪素膜を形成する触媒ＣＶＤ装置であり、気密に構成された中空略円柱状の処理室１と、処理室１内のガスを排気する排気装置２と、触媒ＣＶＤ処理が施されるべき基板Ｗを支持する基板支持体３と、触媒ＣＶＤ処理を施すための処理ガスを活性化させ、処理室１を上下の第１空間及び第２空間に隔てる触媒板５と、処理室１の内部に配されており、触媒板５を誘導加熱する誘導加熱コイル６と、上方の第１空間に第１処理ガスを導入する第１処理ガス導入部７０ａと、下方の第２空間に第２処理ガスを供給する第２処理ガス導入部７０ｂとを備える。
【００１１】
処理室１は、例えば、ステンレス製であり、平板状の底部１０と、底部１０に周設された側壁１１と、触媒板支持部４を介して、側壁１１の上部に設けられた天板部１２とを有する。
処理室１の底部１０には、排気管１０ａが設けられており、排気管１０ａには真空ポンプを含む排気装置２が接続されている。排気装置２を作動させることにより処理室１内のガスが、排気管１０ａを介して排気される。従って、処理室１内を所定の真空度、例えば１ｍＴｏｒｒまで減圧することが可能である。
また、底部１０の略中央には、触媒ＣＶＤ処理が施されるべき基板Ｗを支持する基板支持体３が設けられている。基板Ｗは、例えば、矩形状のガラス基板である。基板支持体３は、例えば円盤状又は角板状であり、基板Ｗを冷却するための冷媒が通流する冷媒流路３０と、基板Ｗを加熱するための加熱ヒータ３１とを内部に有する。加熱ヒータ３１は、該加熱ヒータ３１へ給電を行うＤＣ電源３１ａに接続されている。基板支持体３の加熱及び冷却は、後述の制御部８０によって制御され、一定温度、例えば２００℃に保持される。なお、２００℃は一例であり、温度範囲１８０℃〜３５０℃内の所定温度に設定すれば良い。また、基板Ｗを固定するために、基板支持体３に静電チャックなどの固定手段を設けても良い。
処理室１の側壁１１には、基板処理装置に隣接する搬送室（不図示）との間で基板Ｗの搬入出を行うための搬入出口１１ａと、搬入出口１１ａを開閉するゲートバルブ１１ｂとが設けられている。
【００１２】
図２は、触媒板支持部４によって支持された触媒板５を模式的に示した側断面図、図３は、触媒板支持部４によって支持された触媒板５を模式的に示した平面図である。
触媒板支持部４は、触媒ＣＶＤ処理を施すための処理ガスを活性化させる触媒板５を支持する部材である。触媒板支持部４により支持された触媒板５は、処理室１を上方の第１空間と、下方の第２空間とに隔てる。より詳細には、触媒板支持部４は、側壁１１の上端部に嵌合するフランジ部を有し、外周が処理室１の内周よりも小さい矩形筒部材４０を有する。矩形筒部材４０の下端部には、内周側に環状掛止部４０ａが設けられている。また、矩形筒部材４０の適宜箇所には冷媒流路４０ｂが形成されている。矩形筒部材４０の内側には、外周が矩形筒部材４０の内周と略同一である略矩形状の触媒板支持枠４１が矩形筒部材４０に内嵌しており、環状掛止部４０ａによって、掛止されている。触媒板支持枠４１の内縁部は、略矩形の触媒板５が上方から嵌り合うように段状に形成されており、触媒板支持枠４１に触媒板５が支持されている。このように触媒板支持部４によって支持された触媒板５は、基板Ｗの上方で基板支持体３に対向配置している。言い換えると、基板支持体３は、触媒板５の一面側（下面側）に配されている。
【００１３】
触媒板５は、処理室１の上方に供給された処理ガスを処理室１の上方から下方へ通流させる複数の通流孔５ａを有する。通流孔５ａは等間隔で形成されており、基板支持体３に支持された基板Ｗに対して均一に第１処理ガスが供給される。触媒板５は、少なくともその上面および通流孔５ａを構成する壁面が、触媒作用を有する材質、例えばタングステン（Ｗ）で形成されている。このような触媒板５は、触媒作用を有する材質からなる板状体に、貫通孔を形成することにより容易に作成することができる。なお、タングステンは、触媒板５を構成する材質の一例であり、処理内容、使用する処理ガスに応じて、タンタル（Ｔａ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、モリブデン（Ｍｏ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、ルテニウム（Ｒｕ）、イリジウム（Ｉｒ）、ニッケル（Ｎｉ）等を利用することができる。また、母材にこれらをコーティングしたものであっても良い。母材としては、使用温度領域において相変態をおこさず、耐熱性があり、コーティングする材料と反応せず、かつ容易に誘導加熱することが可能な金属であるものが望ましく、例えばタングステンやニッケルクロム等を利用することができる。更に、反応面積を増大させるべく、触媒板５の表面に凹凸を設けても良い。更にまた、触媒板５は略板状であれば良く、多孔質の触媒板５を利用しても良い。更に、後述の変形例で説明するように、通流孔５ａは、直線状に限定されず、その他任意の形状を採用しても良い。
【００１４】
図４は、触媒板支持枠４１と、触媒板５との接合部分を模式的に示した拡大側断面図である。触媒板５は、周縁部の下面に凹凸溝５ｂを有し、触媒板支持枠４１の段状部分に形成された凹凸溝４１ａと嵌合している。このようにすることにより、処理室１の下方（第２空間）から上方（第１空間）へ処理ガスが逆流することを効果的に防止することができる。
【００１５】
触媒板５は高温に加熱されるため、触媒板支持枠４１は耐熱性の高い素材で作成されることが望ましい。また、処理ガスとして水素を用いる場合は、水素還元雰囲気中で劣化しにくい素材であることが望ましい。触媒板支持枠４１は、例えば、耐熱性が高く、水素還元雰囲気中で劣化しにくいシリコンカーバイド（ＳｉＣ）製である。触媒板５を、環状掛止部４０ａで直接支持せずに、触媒板支持枠４１を介して支持することにより、触媒板５からの熱伝導より触媒板支持部４が加熱されることを軽減できる。
【００１６】
また、矩形筒部材４０の側壁には、第１空間へ第１処理ガスを供給するアルミナ製の第１処理ガス導入部７０ａが設けられている。第１処理ガス導入部７０ａには、第１処理ガスを送出する第１ガス供給源７２ａが配管を介して接続されている。第１処理ガスは、触媒板５によって活性化されるべき処理ガスであり、例えば、水素（Ｈ2 ）ガスである。
更に、処理室１の側壁１１には、第２空間へ第２処理ガスを導入する第２処理ガス導入部７０ｂが設けられている。第２処理ガス導入部７０ｂには、第２処理ガスを送出する第２ガス供給源７２ｂが配管を介して接続されている。第２処理ガスは、例えば、モノシラン（ＳｉＨ4 ）ガスである。
各処理ガス供給源に接続する配管夫々には、マスフローコントローラ（ＭＦＣ）７１ａ，７１ｂ及びその前後に開閉バルブ７３ａ，７３ｂが設けられており、供給される処理ガスの流量等の制御ができるように構成されている。流量制御は、後述の制御部８０によって行われる。第１処理ガスである水素ガスの流量は、例えば、１０ｓｌｍ、モノシランガスの流量は、１００ｓｃｃｍ〜１ｓｌｍである。
【００１７】
図５は、第２処理ガス導入部７０ｂの一構成例を模式的に示した背面図である。第２処理ガス導入部７０ｂは、例えば、１本の配管で構成されており、基板Ｗの外周に倣うよう、略矩形枠状に曲成されている。配管の表面には、基板Ｗに対して処理ガスを噴出する複数の噴出孔７４ｂが配管の長手方向に沿って形成されている。第２処理ガスであるモノシランは、タングステンの触媒板をシリサイド化して触媒としての機能を劣化させるおそれがあるため、図２に示すように、噴出孔７４ｂは、基板Ｗ側に設けられている。
【００１８】
誘導加熱コイル６は、内部を冷却水が通流する銅パイプ６０を巻回してなり、触媒板５の上面側（他面側）と対向するように配されている。処理室１の天板部１２は略中央部に孔部を有し、該孔部にコイル支持体１３が内嵌固定されている。コイル支持体１３には、銅パイプ６０が挿通する２つの貫通孔１３ａが形成されており、誘導加熱コイル６の銅パイプ６０が該貫通孔１３ａに挿通し、セラミック絶縁体を介して固定フランジにて固定されている。コイル支持体１３の貫通孔１３ａを挿通した銅パイプ６０は、誘導加熱用電源６１に接続され、単一閉回路を構成している。誘導加熱用電源６１は、誘導加熱コイル６に交流を印加することによって、交番磁界を発生させ、触媒板５を誘導加熱する。誘導加熱コイル６の出力は、触媒板５を５００〜２３００℃の温度、例えば、１７５０℃に加熱することができるように設定されている。なお、天板部１２は、触媒板５からの放射熱により高温になる天板部１２を冷却するための冷媒流路１２ａを内部に有する。
【００１９】
また、基板処理装置は、基板処理装置の各構成部を制御する制御部８０を備える。制御部８０には、工程管理者が基板処理装置を管理するためにコマンドの入力操作等を行うキーボード、基板処理装置の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等からなるインタフェース８１が接続されている。また、制御部８０には、基板処理装置で実行される各種処理を制御部８０の制御にて実現するための制御プログラム、処理条件データ等が記録されたプロセス制御プログラムが格納された記憶部８２が接続されている。制御部８０は、インタフェース８１からの指示に応じた任意のプロセス制御プログラムを記憶部８２から呼び出して実行し、制御部８０の制御下で、基板処理装置での所望の処理が行われる。
【００２０】
このように構成された基板処理装置によれば、第１空間に供給された第１処理ガスは、触媒板５の通流孔５ａを通じて下方の第２空間へ通流する。第１処理ガスは、触媒板５の上面に接触または通流孔５ａを通流する過程で活性化され、第２空間に供給される。一方、触媒板５を劣化させるおそれがある第２処理ガスは、基板Ｗが配置される第２空間へ直接供給されるため、第１空間側の触媒板５の上面に接触しない。第２処理ガスは、活性化した第１処理ガスと第２空間内で合流し、該第１処理ガスによって、膜中欠陥が少ない成膜が可能となるＳｉＨ3 に解離する。解離したＳｉＨ3 は、基板Ｗに到達し、珪素膜が形成される。
【００２１】
本実施の形態に係る基板処理装置にあっては、活性化させる第１処理ガスが供給される第１空間と、基板Ｗが配置される第２空間とが、触媒板５により隔てられている。触媒板５は板状であるため、第１空間に供給された第１処理ガスが効率良く触媒板５に接触し、大量の活性化された第１処理ガスを発生することができる。第１空間と第２空間とは、触媒板５により隔てられているため、第１空間で大量に活性化された第１処理ガスを、失活することなく第２空間に供給することができる。このため、成膜に望ましい状態に乖離した第２処理ガス、例えばＳｉＨ3 を大量に生じさせることが可能となり、高品質の膜を高速に成膜することができる。
【００２２】
また、触媒板５は、板状であることから、ワイヤ状の触媒体を利用する場合に発生する断線、ワイヤのだれといった問題は無く、均一に基板Ｗを処理することができる。更に、触媒板５は、触媒作用を有する材質からなる板状体に、貫通孔を形成することにより容易に作成することができ、低コストで基板処理装置を構成することができる。
【００２３】
また、第２処理ガス導入部７０ｂの噴出孔７４ｂは基板Ｗ側に形成されているため、触媒板５に第２処理ガスを接触させずに供給することができる。これにより、触媒板５が第２処理ガスにより劣化することを防ぐことができる。更に、第２処理ガス導入部７０ｂは、触媒板５により第１処理ガスを活性化させる第１空間ではなく、処理室１の下方の第２空間に配されている。このため、第２処理ガスが触媒板５に接触したとしても、第１処理ガスの活性化に影響を及ぼさない触媒板５の下面（第２空間側）であり、第１処理ガスを活性化させる触媒板５の上面（第１空間側）には接触しない。これにより、第１処理ガスの活性化に影響を及ぼす触媒板５の上面が、第２処理ガスにより劣化することをより効果的に防ぐことができる。また、第２処理ガスが触媒板５に接触して過剰に乖離し、成膜に望ましくない状態、例えばＳｉＨ2 に乖離することを防ぐことができる。
【００２４】
更に、本実施の形態に係る基板処理装置にあっては、触媒板５の加熱を、通電加熱ではなく誘導加熱で行う。触媒体を通電加熱する場合、触媒体に通電する通電ケーブルは、触媒体よりも電気抵抗値を低くする必要がある。本実施の形態に係る基板処理装置の触媒体（触媒板５）は、第１空間と第２空間とを隔てるものであるため、ワイヤ状の触媒体よりも幅および断面積が大きくなる。このため、触媒板５はワイヤ状の触媒体に比べて電気抵抗値が低くなる。よって、触媒板５を通電加熱するには、触媒板５に通電させるためのケーブル径を太くしたり、触媒板５と通電ケーブルとを強固に接続したりする必要があり、ワイヤ状の触媒体を通電加熱するように容易に通電加熱することは困難である。誘導加熱による加熱を行うことで、第１空間と第２空間とを隔てるほどの幅および断面積を有する触媒板５であっても、容易に加熱することが可能である。
【００２５】
また、誘導加熱コイル６は、触媒板５の上面と対向するように配されているため、触媒板５が均一に加熱される。また、触媒板５の加熱に寄与しない無駄な交番磁界を低減し、誘導加熱コイル６にて生成された交番磁界を効率良く利用し、触媒板５を加熱することが可能である。従って、該触媒板５が均一に加熱されるため、基板Ｗを均一に処理することができ、基板処理コストを低減することができる。
【００２６】
更に、誘導加熱コイル６は処理室１の内部の第１空間に配されている。誘導加熱コイル６を処理室１の外側に配した場合、誘導加熱コイル６から放射される熱及び磁場を遮蔽する手段を設ける必要があり、基板処理装置が大型化するという問題があるところ、本実施の形態によれば、誘導加熱コイル６は、処理室１の内部に配されているため、基板処理装置を小型化することができる。また、誘電加熱コイル６と触媒板５との距離を近づけることができるため、誘導加熱コイル６にて生成された交番磁界を効率良く利用し、触媒板５を加熱することが可能である。
【００２７】
（変形例）
図６は、第１の変形例に係る触媒を模式的に示した側断面図、図７は、第２の変形例に係る触媒を模式的に示した側断面図、図８は、第３の変形例に係る触媒を模式的に示した側断面図である。実施の形態では、直線状の通流孔５ａを有する触媒板５を説明したが、これに限定されるものでは無い。
例えば、図６に示すように、触媒板１５１の内部で通流孔１５１ａが屈曲するように構成しても良い。
また、図７に示すように、内径が下方、即ち基板支持体３側に向かって小さくなるようにテーパーを有する通流孔１５２aを触媒板１５２に備えても良い。
更に、図８に示すように、触媒板１５３にラビリンス構造を設けても良い。触媒板１５３は、上側、即ち誘導加熱コイル６側に形成された板部１５３ｂと、下側、即ち基板支持体３側に形成された板部１５３ｃとを離隔配置してなる内部空間１５３ａを有する。板部１５３ｂ，１５３ｃには、それぞれ通気孔１５３ｄ，１５３ｅが互いに重なり合わないように形成されている。
第１〜第３の変形例のように、非直線状の通流孔１５１ａ，１５２ａ，１５３ｄ，１５３ｅを備えることによって、第１処理ガスと、触媒板１５１，１５２，１５３との接触面積及び接触時間を増大させることができ、また、処理室１の下方から上方へ第１及び第２処理ガスが逆流することを効果的に防止することができる。
【００２８】
（実施の形態２）
実施の形態２に係る基板処理装置は、触媒板２０５が複数の触媒板片２５０からなる点、及び触媒板支持部２０４の構造が実施の形態１と異なるため、以下では主に上記相異点について説明する。
【００２９】
図９は、実施の形態２に係る基板処理装置の一構成例を模式的に示した側断面図、図１０は、実施の形態２に係る触媒板支持部２０４によって支持された触媒板２０５を模式的に示した側断面図、図１１は、実施の形態２に係る触媒板支持部２０４によって支持された触媒板２０５を模式的に示した平面図である。実施の形態２に係る触媒板２０５は、複数の触媒板片２５０を並置して構成されている。例えば、図１１に示すように、略矩形の複数の触媒板片２５０を縦横２枚配することによって、触媒板２０５が構成される。触媒板２０５は、処理室１の上方に供給された処理ガスを処理室１の上方から下方へ通流させる複数の通流孔２５０ａを有する。触媒板支持部２０４は、実施の形態１と同様の矩形筒部材４０、及び触媒板支持枠２４１を備える。実施の形態２に係る触媒板支持枠２４１は、複数の触媒板片２５０夫々を支持すべく格子状に形成されている。例えば、図１１に示すように、４枚の触媒板片２５０を支持する場合、触媒板支持枠２４１は、略矩形の外枠と該外枠の内側に形成された略十字状の板部２４１ａとで構成される。
【００３０】
図１２は、第２処理ガス導入部２７０ｂの一構成例を模式的に示した背面図である。第２処理ガス導入部２７０ｂは、例えば、枝分かれした１本の配管で構成されており、複数の触媒板片２５０夫々の外周辺に倣うように、格子状に曲成されている。配管の表面には、基板Ｗに対して処理ガスを噴出する複数の噴出孔２７４ｂが配管の長手方向に沿って形成されている。
【００３１】
実施の形態２に係る基板処理装置にあっては、実施の形態１と同様の効果を奏する。また、触媒板２０５が複数の触媒板片２５０で構成されているため、触媒体の一部が劣化した場合、又は基板処理の均一性が低下した場合、一部の触媒板片２５０を交換するのみで、基板処理を均一化させることができる。また、基板Ｗの大型化に伴って触媒板が大型化した場合であっても、各触媒板片２５０を適宜組み合わせることによって容易に対応することができる。大型の触媒板に比べて、複数の触媒板片２５０の方が安価であり、低コストで基板処理装置を構成することができる。
【００３２】
（実施の形態３）
実施の形態３に係る基板処理装置は、縦型の触媒ＣＶＤ装置であり、誘導加熱コイル６に関して、一対の基板支持体３、触媒板５及び第２処理ガス導入部４７０ｂ等を対称的に備える点が実施の形態１とは異なるため、以下では主に上記相異点について説明する。
【００３３】
図１３は、実施の形態３に係る基板処理装置の一構成例を模式的に示した側断面図である。実施の形態３に係る基板処理装置は、中空略直方体の処理室４０１を備える。処理室４０１は、例えば、ステンレス製であり、平板状の底部４１０と、底部４１０に周設された側壁４１１と、天板部４１２とを有する。処理室４０１の側壁４１１には、排気管４１１ａが設けられており、排気管４１１ａには真空ポンプを含む排気装置２が接続されている。また、各側壁４１１の略中央には、例えば、触媒ＣＶＤ処理が施されるべき基板Ｗを支持する基板支持体３が設けられている。基板支持体３の構成は実施の形態１と同様である。
【００３４】
触媒板支持部４０４は、２つの触媒板５を各基板支持体３に対向配置させて支持する部材である。触媒板支持部４０４により支持された２つの触媒板５は、処理室４０１を横方向略中央部の第１空間と、処理室４０１の横方向両側の第２空間とに隔てる。より詳細には、触媒板支持部４０４は、処理室４０１の底部４１０及び天板部４１２に設けられており、略矩形の２枚の触媒板５を対向させて保持する、Ｔ字状部材４４０を備える。Ｔ字状部材の先端部には、互いに略並行で、横方向に離隔した線状の掛止部４４０ａが設けられており、略矩形状の触媒板支持枠４４１が掛止部４４０ａによって、対向するように掛止されている。なお、Ｔ字状部材４４０の適宜箇所には冷媒流路４４０ｂが形成されている。触媒板支持枠４４１の内縁部は、処理室４０１を第１空間及び第２空間に隔てる触媒板５が横方向から挟み込むように形成されており、触媒板支持枠４４１に触媒板５が支持されている。
【００３５】
誘導加熱コイル６は、２枚の触媒板５の間に配されている。誘導加熱コイル６及び誘導加熱用電源６１の構成は実施の形態１と同様である。
【００３６】
下方の触媒板支持部４０４には、第１空間へ第１処理ガスを供給する第１処理ガス導入部４７０ａが設けられている。第１処理ガス導入部４７０ａには、第１処理ガスを送出する第１ガス供給源７２ａが配管を介して接続されている。
更に、処理室４０１の横方向両側に形成された第２空間夫々に第２処理ガスを導入する第２処理ガス導入部４７０ｂが設けられている。第２処理ガス導入部４７０ｂには、第２処理ガスを送出する第２ガス供給源７２ｂが配管を介して接続されている。
【００３７】
実施の形態３に係る基板処理装置にあっては、誘導加熱コイル６の両側に触媒板５及び基板支持体３が設けられている。このため、１つの誘電加熱コイル６から発生する交番磁界により対向する２枚の触媒板５を加熱することができる。また、一方の触媒板５の輻射熱により、他方の触媒板５を加熱することができる。これらのことから、効率的に各触媒板５を加熱し、処理室４０１の両側に配された基板Ｗに対してＣＶＤ処理を行うことができる。
【００３８】
（実施の形態４）
実施の形態４に係る基板処理装置は、誘導加熱コイル５０６を処理室５０１の外部に設けている点が実施の形態１とは異なるため、以下では主に上記相異点について説明する。
【００３９】
図１４は、実施の形態４に係る基板処理装置の一構成例を模式的に示した側断面図である。実施の形態５に係る誘導加熱コイル５０６は、処理室５０１を構成している誘電体の天板部５１２の外側に配され、誘導加熱コイル５０６の銅パイプ５６０は誘導加熱用電源６１に接続されている。
【００４０】
実施の形態４に係る基板処理装置にあっては、誘導加熱コイル５０６を処理室５０１の外側に配しているため、誘導加熱コイル５０６から処理室５０１内部へ冷却水が漏れ出すことを確実に防止することができる。
【００４１】
（実施の形態５）
触媒板は１０００〜２０００℃の温度に加熱されるため、再結晶化が進行しやすい。再結晶化率をコントロールすることは困難であり、実施の形態２のように、複数の触媒板片２５０を用いる場合、個々の触媒体片２５０の特性にばらつきが生じることがある。これにより、一部の触媒体片２５０の熱膨張による反り量と、他の触媒体片２５０の反り量とに違いが生じることがある。この場合、各触媒体片２５０と誘導加熱コイルとの距離にばらつきが生じ、触媒板２０５を均一に加熱して基板Ｗを均一に処理することができなくなるおそれがある。また、反り量の大きい触媒体片２５０は、反った部分が誘導加熱コイルに近づくことにより過剰に加熱され、他の触媒体片２５０よりも更に反りが進むことになる。この場合、各触媒体片２５０と誘導加熱コイルとの距離のばらつきは更に顕著となり、触媒板２０５を均一に加熱して基板Ｗを均一に処理することがより困難となる。
【００４２】
実施の形態５に係る基板処理装置は、複数の触媒板片２５０を夫々加熱する複数の誘導加熱コイル７０６を備え、各触媒板片２５０の温度を検出して温度制御を行う点が実施の形態２とは異なるため、以下では主に上記相異点について説明する。
【００４３】
図１５は、実施の形態５に係る基板処理装置の一構成例を模式的に示した側断面図である。実施の形態５に係る基板処理装置は、実施の形態２と同様の構成であり、更に、複数の触媒板片２５０夫々の温度を検出する温度検出部７０９を備える。
図１６は、温度検出部７０９の一構成例を模式的に示した平面図、図１７は、温度検出部７０９の一構成例を模式的に示した側面図である。温度検出部７０９は、各触媒板片２５０の上方に配された複数の第１反射鏡７９１を備える。各第１反射鏡７９１は、例えば水平に配された触媒板片２５０に対して、４５度の角度で傾斜しており、各触媒板片２５０から放射された放射光を水平方向へ反射するような姿勢で固定されている。また、各第１反射鏡７９１は、第１反射鏡７９１から反射された放射光が互に干渉しないよう、図１６及び図１７に示すように奥行き方向へ適宜長ずらして配置されている。
また、温度検出部７０９は、各第１反射鏡７９１から反射された放射光を、処理室７０１の天板部１２側へ反射する第２反射鏡７９２を備える。天板部７１２には、第２反射鏡７９２から反射された放射光を透過する窓部７１２ｂが形成されており、第２反射鏡７９２で反射された放射光は、天板部７１２の窓部７１２ｂを介して外部へ反射される。従って、各触媒板片２５０から放射された放射光は、窓部７１２ｂの異なる位置を透過して外部へ出射する。天板部７１２の上方には、第２反射鏡７９２で反射された放射光にて、温度を検出する放射温度計７９３が搬送機構７９４にて支持されている。搬送機構７９４は、放射温度計７９３を窓部７１２ｂに沿って奥行き方向へ往復移動させることができる。放射温度計７９３は、窓部７１２ｂに沿って移動し、窓部７１２ｂの異なる位置から出射する赤外線の強度を検出することによって、各触媒板片２５０の温度を検出することができる。放射温度計７９３は、検出した各触媒板片２５０の温度を制御部８０へ出力する。
【００４４】
更に、基板処理装置は、複数の触媒板片２５０を夫々加熱する複数の誘導加熱コイル７０６を備える。制御部８０は、放射温度計７９３にて検出された各温度に基づいて、各誘導加熱コイル７０６への給電量を増減させることによって、各触媒板片２５０の温度を均一に制御することができる。
【００４５】
実施の形態５に係る基板処理装置にあっては、複数の触媒板片２５０を用いた場合、各触媒板片２５０で温度のばらつきが生ずるおそれがあるが、各触媒板片２５０の温度を検出して交番磁界の強度分布を制御することによって、触媒板２０５を均一に加熱して基板Ｗを均一に処理することができる。
【００４６】
また、反り量が著しく大きい触媒板片２５０は交換する必要があるが、各触媒板片２５０の温度を測定することにより、交換すべき触媒板片２５０を見出すことができる。したがって、実施の形態７では、複数の誘導加熱コイル７０６を用いて、各触媒板片２５０の温度を制御する例を説明したが、実施の形態２のように、一つの誘導加熱コイルで複数の触媒板片２５０を加熱する場合においても、各触媒板片２５０の温度を検出することは有用である。
【００４７】
なお、実施の形態５では、放射温度計７９３を搬送する例を説明したが、第１反射鏡７９１を搬送するように構成しても良い。また、第１反射鏡７９１及び放射温度計７９３の双方を搬送するように構成しても良い。更に、第１反射鏡７９１を回動させて光軸をずらすように構成しても良い。
【００４８】
なお、実施の形態では、主に珪素膜を形成する触媒ＣＶＤを例示したが、結晶Ｓｉ太陽電池の裏面再結合防止用のパッシベーション膜、その他の膜を形成する場合に本実施の形態に係る基板処理装置を適用してもよい。また、成膜処理に限定されず、レジスト剥離装置、シリコン基板上の自然酸化膜を除去する装置として本実施の形態に係る基板処理装置を適用しても良い。
【００４９】
また、実施の形態では、触媒体により活性化させる第１処理ガスと、触媒体と反応して触媒体としての機能を劣化させるおそれがある第２処理ガスとを用いた成膜処理を例示したが、第２処理ガスを用いずに第１処理ガスのみを用いた処理に、本実施の形態に係る基板処理装置を適用しても良い。例えば、第１処理ガスとして酸素を用いたレジスト剥離装置、第１処理ガスとして水素を用いたシリコン基板Ｗ上の自然酸化膜を除去する装置として本実施の形態に係る基板処理装置を適用しても良い。
【００５０】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものでは無いと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味では無く、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００５１】
１ 処理室
２ 排気装置
３ 基板支持体
４ 触媒板支持部
５ 触媒板
６ 誘導加熱コイル
２５０ 触媒板片
５ａ 通流孔
７０ａ 第１処理ガス導入部
７０ｂ 第２処理ガス導入部
７２ａ 第１ガス供給源
７２ｂ 第２ガス供給源
６０ 銅パイプ
６１ 誘導加熱用電源
Ｗ 基板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理室と、該処理室の内部で基板を支持する基板支持体と、触媒板と、該触媒板に接触させて活性化させる第１処理ガスを供給する第１処理ガス供給部と、前記触媒板を誘導加熱する誘導加熱コイルとを備え、
前記基板支持体は、前記触媒板の一面側に対向して配され、
前記誘導加熱コイルは、前記触媒板の他面側に対向して配され、
前記触媒板は、前記処理室を、前記誘導加熱コイル側の第１空間及び前記基板支持体側の第２空間に隔てる
ことを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
前記第１処理ガス供給部は、
前記第１空間に配され、
前記触媒板は、
前記第１空間に供給された前記第１処理ガスを前記第２空間へ通流させる通流孔を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項３】
前記第２空間に配された、第２処理ガスを供給する第２処理ガス供給部を備える
ことを特徴とする請求項２に記載の基板処理装置。
【請求項４】
前記第２処理ガス供給部は、前記基板支持体と対向する第２処理ガス噴出孔を有する
ことを特徴とする請求項３に記載の基板処理装置。
【請求項５】
前記触媒板は、
並置された複数の触媒板片で構成されている
ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一つに記載の基板処理装置。
【請求項６】
前記複数の触媒板片の各々の温度を検出する温度検出部を備える
ことを特徴とする請求項５に記載の基板処理装置。
【請求項７】
前記誘導加熱コイルは複数であり、
前記温度検出部により検出された温度に基づき、前記複数の誘導加熱コイルによる誘導加熱を制御する制御部を備える
ことを特徴とする請求項６に記載の基板処理装置。
【請求項８】
前記誘導加熱コイルは、
前記第１空間に配されている
ことを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか一つに記載の基板処理装置。
【請求項９】
前記誘導加熱コイルは、
前記処理室の外部に配されている
ことを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか一つに記載の基板処理装置。
【請求項１０】
前記基板支持体及び前記触媒板は夫々複数であり、
各前記基板支持体及び前記触媒板は、
前記誘導加熱コイルに関して両側に配されている
ことを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか一つに記載の基板処理装置。
【請求項１１】
前記触媒板は、タングステンからなり、前記第１処理ガスは水素ガスであり、前記第２処理ガスはモノシランである
ことを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれか一つに記載の基板処理装置。
【請求項１】
処理室と、該処理室の内部で基板を支持する基板支持体と、触媒板と、該触媒板に接触させて活性化させる第１処理ガスを供給する第１処理ガス供給部と、前記触媒板を誘導加熱する誘導加熱コイルとを備え、
前記基板支持体は、前記触媒板の一面側に対向して配され、
前記誘導加熱コイルは、前記触媒板の他面側に対向して配され、
前記触媒板は、前記処理室を、前記誘導加熱コイル側の第１空間及び前記基板支持体側の第２空間に隔てる
ことを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
前記第１処理ガス供給部は、
前記第１空間に配され、
前記触媒板は、
前記第１空間に供給された前記第１処理ガスを前記第２空間へ通流させる通流孔を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項３】
前記第２空間に配された、第２処理ガスを供給する第２処理ガス供給部を備える
ことを特徴とする請求項２に記載の基板処理装置。
【請求項４】
前記第２処理ガス供給部は、前記基板支持体と対向する第２処理ガス噴出孔を有する
ことを特徴とする請求項３に記載の基板処理装置。
【請求項５】
前記触媒板は、
並置された複数の触媒板片で構成されている
ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一つに記載の基板処理装置。
【請求項６】
前記複数の触媒板片の各々の温度を検出する温度検出部を備える
ことを特徴とする請求項５に記載の基板処理装置。
【請求項７】
前記誘導加熱コイルは複数であり、
前記温度検出部により検出された温度に基づき、前記複数の誘導加熱コイルによる誘導加熱を制御する制御部を備える
ことを特徴とする請求項６に記載の基板処理装置。
【請求項８】
前記誘導加熱コイルは、
前記第１空間に配されている
ことを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか一つに記載の基板処理装置。
【請求項９】
前記誘導加熱コイルは、
前記処理室の外部に配されている
ことを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか一つに記載の基板処理装置。
【請求項１０】
前記基板支持体及び前記触媒板は夫々複数であり、
各前記基板支持体及び前記触媒板は、
前記誘導加熱コイルに関して両側に配されている
ことを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか一つに記載の基板処理装置。
【請求項１１】
前記触媒板は、タングステンからなり、前記第１処理ガスは水素ガスであり、前記第２処理ガスはモノシランである
ことを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれか一つに記載の基板処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２０１２−１６９５５３（Ｐ２０１２−１６９５５３Ａ）
【公開日】平成２４年９月６日（２０１２．９．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−３１２１４（Ｐ２０１１−３１２１４）
【出願日】平成２３年２月１６日（２０１１．２．１６）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月６日（２０１２．９．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月１６日（２０１１．２．１６）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
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