基板処理装置
【課題】成膜に十分な量のラジカルを生成し、かつそれを失活することなく基板上に輸送することで成膜速度の向上を図ると共に、基板に加わる熱による損傷を低減し、膜質を向上させる基板処理装置を提供する。
【解決手段】処理室１と、処理ガスを処理室１に供給する処理ガス供給部と、前記処理室１を、２つの空間に隔て、前記処理ガスを一方の空間から他方の空間に通流させる通流孔５ａを有する遮熱板５と、前記一方の空間に配され、前記処理ガスを接触させることにより該処理ガスを活性化させる触媒６を支持する触媒支持部６１と、前記他方の空間に配され、基板を支持する基板支持体３とを備える基板処理装置において、前記遮熱板５の前記他方の空間側の面の温度を、前記一方の空間側の面より低い温度となるように制御する温度制御部を備える。
【解決手段】処理室１と、処理ガスを処理室１に供給する処理ガス供給部と、前記処理室１を、２つの空間に隔て、前記処理ガスを一方の空間から他方の空間に通流させる通流孔５ａを有する遮熱板５と、前記一方の空間に配され、前記処理ガスを接触させることにより該処理ガスを活性化させる触媒６を支持する触媒支持部６１と、前記他方の空間に配され、基板を支持する基板支持体３とを備える基板処理装置において、前記遮熱板５の前記他方の空間側の面の温度を、前記一方の空間側の面より低い温度となるように制御する温度制御部を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加熱した触媒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。
【０００３】
特許文献１には、基板処理室と、触媒により反応ガスを加熱するガス加熱室と、ガス加熱室で加熱された反応ガスを基板処理室に導入する反応ガス供給路を設けた基板処理装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−４１３６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に係る基板処理装置においては、触媒と基板とが離れているため、基板の過加熱を防止できるものの、反応ガスの活性種の到達度が下がり成膜速度が下がるという問題があった。反応ガスからの熱エネルギーや触媒からの輻射熱による基板の損傷を防止しつつ、活性種の基板への到達度をあげることが望まれる。
【０００６】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、成膜に十分な量のラジカルを生成し、かつそれを失活することなく基板上に輸送することで成膜速度の向上を図ると共に、基板に加わる熱による損傷を低減し、膜質を向上させ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】
【０００７】
本発明に係る基板処理装置は、処理室と、処理ガスを処理室に供給する処理ガス供給部と、前記処理室を、２つの空間に隔て、前記処理ガスを一方の空間から他方の空間に通流させる通流孔を有する遮熱板と、前記一方の空間に配され、前記処理ガスを接触させることにより該処理ガスを活性化させる触媒を支持する触媒支持部と、前記他方の空間に配され、基板を支持する基板支持体とを備える基板処理装置において、前記遮熱板の前記他方の空間側の面の温度を、前記一方の空間側の面より低い温度となるように制御する温度制御部を備えることを特徴とする。
【０００８】
本発明においては、遮熱板の一方の空間側の面は活性化されたラジカルが失活しない温度に保たれ、他方の空間側の面は基板が過加熱とならない温度に保たれる。したがって、成膜に十分な量のラジカルを失活することなく基板上に輸送するとともに、基板を過加熱することを防ぐことができる。
【０００９】
本発明に係る基板処理装置は、前記温度制御部は、前記遮熱板を冷却する冷却部を備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明においては、冷却部により遮熱板を冷却するので、基板に面している遮熱板の表面温度を、基板に損傷を与えない温度に保つことができる。
【００１１】
本発明に係る基板処理装置は、前記冷却部は、前記遮熱板の他方の空間側の面に沿うように配置されている温度調節媒体通路を備え、該温度調節媒体通路に媒体を通流することにより前記遮熱板を冷却するように構成してあることを特徴とする。
【００１２】
本発明においては、冷却部は、温度調節媒体通路を備えているため、温度調節媒体により、基板に面している遮熱板の表面温度を、基板に損傷を与えない温度に保つことができる。
【００１３】
本発明に係る基板処理装置は、前記温度調節媒体通路は前記処理ガスを通流するように構成してあることを特徴とする。
【００１４】
本発明においては、温度調節媒体として処理ガスを用いることにより、基板に面している遮熱板の表面温度を、基板に損傷を与えない温度に保つとともに、処理ガスを予備加熱することができる。
【００１５】
本発明に係る基板処理装置は、前記温度制御部は、前記遮熱板を加熱する加熱部を備えることを特徴とする。
【００１６】
本発明においては、加熱部により遮熱板を加熱することにより、触媒に面している遮熱板の表面温度を、処理ガスが失活しない温度に保つことができる。
【００１７】
本発明に係る基板処理装置は、前記加熱部は、前記触媒を利用して前記遮熱板を加熱するように構成してあることを特徴とする。
【００１８】
本発明においては、触媒を利用して遮熱板を加熱するので、新たな加熱部を必要とせずに、触媒に面している遮熱板の表面温度を、処理ガスが失活しない温度に保つことができる。
【００１９】
本発明に係る基板処理装置は、前記加熱部は、加熱源を前記遮熱板に備えることを特徴とする。
【００２０】
本発明においては、加熱源を遮熱板に設けたことにより、触媒に面している遮熱板の表面温度を、処理ガスが失活しない温度に保つことができる。
【００２１】
本発明に係る基板処理装置は、前記他方の空間に配され、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。
【００２２】
本発明においては、他方の空間に第２処理ガスを供給するので、処理ガスと第２処理ガスとの反応により、基板に成膜することができる。
【００２３】
本発明に係る基板処理装置は、前記触媒は、タングステンからなり、前記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。
【００２４】
本発明においては、前記触媒は、タングステンからなり、前記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としたことにより、触媒で活性化された水素ラジカル及びモノシランが反応し、基板にシリコン成膜を生成することができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、成膜に十分な量のラジカルを失活することなく基板上に輸送するとともに、基板を過加熱することを防ぐことができ、基板に生成される膜の膜質を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本実施の形態１に係る基板処理装置の一構成例を示した側断面図である。
【図２】触媒の一構成例を示す側断面図である。
【図３】図２に示した触媒の平面図である。
【図４】遮熱板支持部によって支持された遮熱板の一構成例を示す側断面図である。
【図５】図４に示した遮熱板を底部側から見た平面図である。
【図６】温度勾配発生部（温度制御部）の一構成例を示す概念図である。
【図７】第２処理ガス導入部の一構成例を示した背面図である。
【図８】本実施の形態２に係る基板処理装置における温度勾配発生部の構造を概念的に示した説明図である。
【図９】本実施の形態４に係る基板処理装置における遮熱板の断面図である。
【図１０】遮熱板の他の形態を示す平面図である。
【図１１】触媒を複数の板状部材で構成した場合の概念図である。
【図１２】触媒をワイヤ状に構成した場合の概念図である。
【図１３】触媒をヒータにて加熱する場合の基板処理装置の一構成例を示した側断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明に係る基板処理装置の一実施形態について詳細に説明する。
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示した側断面図である。本実施の形態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、処理室１を上下の第１空間（一方の空間）及び第２空間（他方の空間）に隔てるとともに、触媒ＣＶＤ処理を施すための活性化された処理ガスを失活させることなく、第２空間に通流させる遮熱板５と、処理ガスを活性化させる板状の触媒６と、処理室１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（処理ガス供給部）と、下方の第２空間に第２処理ガスを導入する第２処理ガス導入部７０ｂ（第２処理ガス供給部）とを備える。
【００２８】
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、底部に周設された側壁１１と、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。
【００２９】
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へ給電を行う基板加熱用電源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。
【００３０】
処理室１の側壁１１には、基板処理装置に隣接する搬送室（図示せず）との間で基板Ｗの搬入出を行うための搬入出入口１１ａと、搬入出入口を開閉するゲートバルブ１１ｂとが設けられている。
【００３１】
図２は、触媒６の一構成例を示す側断面図である。図３は図２に示した触媒６の平面図である。
触媒６は、触媒ＣＶＤ処理を施すための処理ガスを活性化させる機能を担っている。触媒６は複数の通流孔６ａを有する。処理室１を第１空間と第２空間とに隔てる遮熱板５の上方に対向して、設置される。
第１空間に供給された処理ガスは、通流孔６ａを通る際に、触媒６に触れて活性化する。活性化した処理ガスは、遮熱板５の備える通流孔５ａを通流して、第２空間に供給される。
【００３２】
触媒６は、少なくともその上面、下面及び通流孔６ａ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６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６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ディングしたものであっても良い。母材としては、耐熱性があり、コーティングする材料と反応しないものが良い。更に反応面積を増大させるべく、触媒６の表面に凹凸を設けても良い。通流孔６ａは直線状に限定されず、その他の任意の形状を採用しても良い。また、触媒６を、多孔質材又はハニカム構造材により構成しても良い。
【００３３】
触媒６は、側壁１１に設けられたフィードスルー６２から伸びた支持体６１（触媒支持部）により支持されている。フィードスルー６２内部に収納された導線により、外部と電気的に接続されている。触媒６は該触媒６へ給電を行う触媒加熱用電源６３に接続されている。
触媒６は、触媒加熱用電源６３から供給される電流により、抵抗加熱される。触媒６の加熱は後述の制御部８０によって制御され、一定温度、例えば１７５０℃に保持される。なお、１７５０℃は一例であり、温度範囲５００〜２３００℃内の所定温度に設定すれば良い。
【００３４】
図４は、遮熱板支持部４によって支持された遮熱板５の一構成例を示す側断面図である。図５は、図４に示した遮熱板５を底部側から見た平面図である。
遮熱板５は、処理ガスの有する熱エネルギーを低減する機能、及び触媒６から発せられる輻射熱が基板に到達することを防ぐ機能を主に担っている。遮熱板支持部４に支持された遮熱板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。
【００３５】
遮熱板５は、処理室１の第１空間に供給された処理ガスを第１空間から第２空間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。遮熱板５は、使用温度領域において耐熱性がある金属、例えば、ニッケル基耐熱超合金やステンレスを素材とする。遮熱板５は素材を板状体にし、貫通孔を形成することにより、容易に製作することができる。遮熱板５の表面においては、触媒６によって活性化された活性種を失活させないようにする必要がある。例えば、遮熱板５は、上面及び通流孔の壁面に触媒作用のある金属をコーティングし、触媒作用を持たせても良い。また、触媒作用を持つ金属により遮熱板５を構成しても良い。触媒作用を持つ金属の一例は、上記のタングステンであり、その他に、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。どの金属を用いるかについては、処理内容、使用する処理ガスに応じて、定める。遮熱板５の表面においては、積極的に活性させる必要はなく、触媒６によって活性化された活性種を失活させなければ十分である為、上述した材料に限られず、失活させない材料から適宜選択すればよい。
【００３６】
また、遮熱板５は、円管状の温度調節媒体（以下、「温調媒体」と記す。）通路５０を含み、温調媒体通路５０は、温調媒体導入路５１ａ及び温調媒体排出路５１ｂと接続されている。
【００３７】
図６は、温度勾配発生部（温度制御部）の一構成例を示す概念図である。図６において、温調媒体通路５０は遮熱板５の下面（基板支持体に対向する面）を第１処理ガス導入部７０ａと直交する方向に貫くように配されている。温調媒体通路５０の径方向の一部は遮熱板５に埋め込まれている。後述するように、遮熱板５の基板に対向する面を冷却できればよいので、その目的が達成できるのであれば温調媒体通路５０は全てが埋め込まれてもよい。温調媒体導入路５１ａと温調媒体通路５０の接続部分には、分岐が設けられている。分岐により分かれた温調媒体は複数本の温調媒体通路５０をほぼ同時に通流し、温調媒体排出路５１ｂに設けた合流で再び一体となり、温調媒体排出路５１ｂを通り排出される。温調媒体は循環使用されるようになっている。温調媒体導入通路５１ａに繋がる媒体通路の途中には媒体温調器５２が設置されている。媒体温調器５２は、媒体を所定温度に冷却する。温調媒体導入路５１ａより遮熱板５下面の温調媒体通路５０を流れる温調媒体により遮熱板５は下面から冷却される。
なお、温調媒体通路５０は遮熱板５の下面（基板支持体に対向する面）を第１処理ガス導入部７０ａと直交する方向に配されるとしたが、それに限られず、第１処理ガス導入部７０ａと平行となるように温調媒体通路５０を配しても良い。
また、温調媒体は、気体であれば、空気、窒素等であり、液体であれば純水や不凍液、フロン系の絶縁液体を用いる。
【００３８】
処理室１の側壁１１には、第１空間へ第１処理ガスを供給する石英製の第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は、第１処理ガスを送出する第１処理ガス供給源７２ａが配管を介して接続されている。第１処理ガスは、触媒６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は、第２処理ガスを送出する第２処理ガス供給源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。
【００３９】
各処理ガス供給源に接続する配管それぞれには、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、第２処理ガスであるモノシランガスの流量は、１００ｓｃｃｍ〜１ｓｌｍである。
【００４０】
図７は、第２処理ガス導入部７０ｂの一構成例を示した背面図である。第２処理ガス導入部７０ｂは、例えば、一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。配管は温調媒体通路５０の直下にあるため、基板に対して均一にガスを噴出することが可能になると共に、配管が高温にさらされることを防止することができる。
【００４１】
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、オペレータが基板処理装置を管理するためにコマンド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することにより、基板処理装置に所望の処理を行わせる。
【００４２】
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６により活性化された後、遮熱板５の通流孔５ａを通じて第１空間の下方の第２空間へ通流する。
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。
【００４３】
次に、基板処理装置が成膜処理中に制御する温度勾配発生部の動作について述べる。
上述の成膜処理中、遮熱板５上面は抵抗加熱された触媒６の輻射エネルギーにより加熱される。及び触媒６に触れて活性化した第１処理ガスの熱エネルギーによっても、遮熱板５は加熱される。一方、遮熱板５の下面は温調媒体通路５０を流れる温調媒体により冷却する。遮熱板５上面の入熱量と遮熱板５下面の冷却機構による奪熱量のバランスを取ることで、遮熱板５に温度勾配が発生する。
従って、遮熱板５上面及び通流孔５ａ壁面の温度は第１処理ガスが失活しない程度に保たれるとともに、遮熱板５の下面は基板Ｗが損傷を受けない程度の温度となるように、温調媒体の温度を適切に制御する。遮熱板５の下面を冷却することによって、遮熱板５から基板に向かって発生する輻射熱を低減すると共に、遮熱板５を通って噴出される処理ガスの熱エネルギーをも奪うことができるからである。
【００４４】
なお、遮熱板５の上面、下面には温度を計測する温度計測手段を設けることが望ましい。温度計測手段は、例えば、熱電対や放射温度計である。遮熱板５の上面、下面以外では通流孔５ａ付近の温度が計測できる位置に設けることが望ましい。
温度計測手段を設けることにより、温調媒体を用いて、遮熱板５の上面、下面の温度をきめ細かく制御することができる。
また、本実施の形態においては温調媒体を用いて遮熱板５を冷却することとしたが、ペルチェ素子など他の冷却手段を採用しても良い。
【００４５】
以上のように構成された基板処理装置においては、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、遮熱板５により隔てられている。遮熱板５上面及び通流孔５ａ壁面はラジカルを生成しないまでもラジカルが失活しない程度の温度、及び材料で構成されているので、第１空間で活性化された第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。それにより、成膜速度を向上するという効果を奏する。なおかつ、遮熱板５の下面は冷却手段により冷却されているので、基板に加わる熱による損傷を低減し、膜質を向上させるという効果を奏する。
【００４６】
実施の形態２
図８は、本実施の形態２に係る基板処理装置における温度勾配発生部の構造を概念的に示した説明図である。
本実施の形態２においては、実施の形態１における温調媒体として、第１処理ガスを用いる。それ以外の構成については、実施の形態１と同様であるので、説明を省略する。
第１処理ガスは、第１処理ガス供給源７２ａから温調媒体導入路５１ａを通り、遮熱板５に設けられた温調媒体通路５０に供給される。温調媒体通路５０を通った第１処理ガスは、温調媒体排出路５１ｂを経て、第１処理ガス導入部７０ａに供給される。
温調媒体排出路５１ｂと第１処理ガス導入部７０ａとを接続する配管においては、マスフローコントローラ（ＭＦＣ）７１ａ及びその前後に開閉バルブ７３ａを設け、第１空間に供給される処理ガスの流量制御ができるように構成されている。流量制御は制御部８０によって行われる。
第１処理ガスは、遮熱板５に設けられた温調媒体通路５０を通る際に、遮熱板５より熱を奪い、奪った熱量により温度が上昇した状態で、第１処理ガス導入部７０ａから第１空間に供給される。このように、第１処理ガスは第１空間に供給される前に予備的に加熱されるため、加熱されていない場合に比べて、触媒６の温度低下を抑制できる。
なお、マスフローコントローラ（ＭＦＣ）７１ａ及び開閉バルブ７３ａは、温調媒体排出路５１ｂと第１処理ガス導入部７０ａとの間に設けるものとしたが、それに限られず、第１処理ガス供給源７２ａと温調媒体導入路５１ａとの間に設けても良い。
また、実施の形態１と同様に、媒体温調器により第１処理ガスの温度を制御することとしても良い。
【００４７】
実施の形態２における基板処理装置においても、実施の形態１と同様に、成膜速度を向上するという効果、及び膜質を向上させるという効果を奏する。
さらに、第１処理ガスが予備加熱されるので、触媒６の温度低下を抑制でき、触媒６を加熱するために必要な電力を低減できるという効果を奏する。
【００４８】
実施の形態３
本実施の形態３においては、実施の形態１における触媒６の温度を制御することにより、遮熱板５の温度を制御するものである。本実施の形態３において、触媒６は、第１処理ガスを活性化させるという本来の機能に加え、加熱部としての機能を併せて持つこととなる。
本実施の形態３に係る基板処理装置の構成は、実施の形態１と同様であるので、図示は省略する。
【００４９】
制御部８０は、温度計測手段によって計測結果に基づいて、遮熱板５の上面が所定の温度となるように触媒６に電流を供給する触媒加熱用電源６３を制御する。なおかつ、遮熱板５の下面が所定の温度となるように、制御部８０は、温調媒体の温度を調整する。ただし、触媒６は第１処理ガスを活性化させる機能も担っているため、第１処理ガスが活性化するのに必要な温度以上を保つ必要がある。それにより、触媒６から遮熱板５の輻射エネルギーが制御され、遮熱板５の上面及び通流孔５ａの温度を制御することができる。遮熱板５は第１処理ガスを失活させることなく、第２空間に第１処理ガスを供給することができる。
【００５０】
本実施の形態３によれば、遮熱板５の下面を温調媒体により冷却すると共に、触媒６に供給する電流により触媒６の温度を制御する。触媒６から遮熱板５上面への輻射熱を制御することにより遮熱板５上面及び通流孔５ａ壁面は適正に加熱されるので、第１処理ガスが遮熱板５により失活することなく、第２空間に送られる。それにより、成膜速度が向上するという効果を奏する。
また、遮熱板５の下面の温度を温調媒体により適切に冷却するので、遮熱板５の下面からの輻射エネルギーを低減すると共に、遮熱板５を通って噴出される処理ガスの熱エネルギーをも奪うことができるので、基板の過加熱が防止することができ、生成される膜の質が向上するという効果を奏する。
【００５１】
実施の形態４
図９は、本実施の形態４に係る基板処理装置における遮熱板５の断面図である。実施の形態１から３における遮熱板５において、電気抵抗ヒータ５５を埋め込んだものである。電気抵抗ヒータ５５は、遮熱板５の厚み方向の真ん中より上側に埋めこまれている。電気抵抗ヒータ５５は、温調媒体通路と平行に配され遮熱板５に埋め込まれている。ヒータ用電源（図示しない）により電気抵抗ヒータ５５に電力を供給することにより、電気抵抗ヒータ５５が発熱する。電気抵抗ヒータ５５が発熱することにより、遮熱板５が加熱される。
電気抵抗ヒータ５５、ヒータ用電源が加熱部としての機能を果たす。
なお、遮熱板５の上面付近及び下面付近には温度を計測する温度計測手段（図示しない）が設けられている。
【００５２】
制御部８０は、温度計測手段による計測結果に基づいて、ヒータ用電源を駆動し、遮熱板５を加熱する。また、温調媒体通路５０を流れる温調媒体の温度を媒体温調器５２により制御する。制御部８０は、遮熱板５の上面温度及び下面温度を所定温度に保つように、ヒータ用電源及び媒体温調器５２を制御する。
【００５３】
なお、加熱部は電気抵抗ヒータ５５としたが、これに限られず、温調媒体通路を設け、そこに加熱した温調媒体を通流させることにより、遮熱板５を加熱するという構成でもよい。
また、電気抵抗ヒータ５５を遮熱板５の上面付近だけではなく、通流孔５ａの側面を沿うように設置しても良い。
さらに、電気抵抗ヒータ５５は温調媒体通路５０と平行となるように配されるとしたが、電気抵抗ヒータ５５を温調媒体通路５０と直交するように配しても良い。
【００５４】
本実施の形態４によれば、遮熱板５の下面を温調媒体により冷却すると共に、電気抵抗ヒータ５５により遮熱板５上面又は通流孔５ａ壁面を適正に加熱するので、第１処理ガスが遮熱板５により失活することなく、第２空間に送られる。それにより、成膜速度が向上するという効果を奏する。
また、遮熱板５の下面の温度を温調媒体により適切に冷却するので、遮熱板５の下面からの輻射エネルギーを低減すると共に、遮熱板５を通って噴出される処理ガスの熱エネルギーをも奪うことができるので、基板の過加熱が防止することができ、生成される膜の質が向上するという効果を奏する。
【００５５】
上述の実施の形態１から４において、温調媒体通路５０は断面形状が円である円管としたが、これに限らず、断面が楕円または矩形であっても良い。
また、温調媒体通路５０の径方向の略半分が遮熱板５に埋め込まれているものとしたが、これに限らず、すべてが埋め込まれていても良いし、径方向半分よりも少ない長さ分だけが遮熱板に５に埋め込まれているのでも良い。
【００５６】
図１０は、遮熱板５の他の形態を示す平面図である。遮熱板５を底部側から見た図である。図５では、温調媒体通路５０、温調媒体導入路５１ａ、及び温調媒体排出路５１ｂを一組としていたが、図１０に示したように、温調媒体通路５０、温調媒体導入路５１ａ及び温調媒体排出路５１ｂを二組としても良い。二組にすることにより、遮熱板５下面の温度をより細かく制御することが可能となる。
【００５７】
また、上述した遮熱板５は全て平面視矩形状であるが、それに限られず、平面視円形であっても良い。形状については、処理される基板Ｗ等に応じて適宜選択すれば良い。
【００５８】
上述の実施の形態１から４において、触媒６は板状部材１枚で構成したが、それに限られるものではない。
図１１は、触媒を複数の板状部材で構成した場合の概念図である。図１１に示したように矩形のブロックを複数配列し、各々を並列に触媒加熱用電源に接続して加熱する。
図１２は、触媒をワイヤ状に構成した場合の概念図である。図１２に示したように、一本又は複数のワイヤにより触媒６を構成し、各々を並列に触媒加熱用電源に接続して加熱する。
【００５９】
上述した実施の形態１から４において、触媒６の加熱は触媒６に電流を与えることにより行ったが、それに限られるものではない。
図１３は、触媒をヒータにて加熱する場合の基板処理装置の一構成例を示した側断面図である。触媒６以外の部分については、上述した実施の形態１と同様であるので、説明を省略する。
図１３において、触媒６にはヒータ６４が取り付けられている。ヒータ６４はフィードスルーを通る電線によりヒータ加熱用電源６５と接続される。ヒータ加熱用電源６５よりヒータ６４に電流を流し、触媒６をヒータ６４により加熱する。
【００６０】
以上のような変形を加えた場合においても、遮熱板５の下面を温調媒体により冷却すると共に、遮熱板５に設けた加熱部により遮熱板５の上面を加熱するので、第１処理ガスが遮熱板５により失活することなく、第２空間に送られる。それにより、成膜速度が向上するという効果を奏する。
また、遮熱板５の下面の温度を温調媒体により適切に冷却するので、遮熱板５の下面からの輻射エネルギーと共に、遮熱板５を通って噴出される処理ガスの熱エネルギーをも奪うことができるので、基板Ｗの過加熱が防止でき、生成される膜の質が向上するという効果を奏する。
【００６１】
なお、上述した実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述した意味ではなく、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】
【００６２】
１ 処理室
２ 排気装置
３ 基板支持体
４ 遮熱板支持部
５ 遮熱板
５ａ 通流孔
５０ 温調媒体通路
５１ａ 温調媒体導入路
５１ｂ 温調媒体排出路
５２ 媒体温調器
６ 触媒
６ａ 通流孔
６３ 触媒加熱用電源
６４ ヒータ
６５ ヒータ加熱用電源
７０ａ 第１処理ガス導入部
７０ｂ 第２処理ガス導入部
７２ａ 第１処理ガス供給源
７２ｂ 第２処理ガス供給源
Ｗ 基板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加熱した触媒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。
【０００３】
特許文献１には、基板処理室と、触媒により反応ガスを加熱するガス加熱室と、ガス加熱室で加熱された反応ガスを基板処理室に導入する反応ガス供給路を設けた基板処理装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−４１３６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に係る基板処理装置においては、触媒と基板とが離れているため、基板の過加熱を防止できるものの、反応ガスの活性種の到達度が下がり成膜速度が下がるという問題があった。反応ガスからの熱エネルギーや触媒からの輻射熱による基板の損傷を防止しつつ、活性種の基板への到達度をあげることが望まれる。
【０００６】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、成膜に十分な量のラジカルを生成し、かつそれを失活することなく基板上に輸送することで成膜速度の向上を図ると共に、基板に加わる熱による損傷を低減し、膜質を向上させ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】
【０００７】
本発明に係る基板処理装置は、処理室と、処理ガスを処理室に供給する処理ガス供給部と、前記処理室を、２つの空間に隔て、前記処理ガスを一方の空間から他方の空間に通流させる通流孔を有する遮熱板と、前記一方の空間に配され、前記処理ガスを接触させることにより該処理ガスを活性化させる触媒を支持する触媒支持部と、前記他方の空間に配され、基板を支持する基板支持体とを備える基板処理装置において、前記遮熱板の前記他方の空間側の面の温度を、前記一方の空間側の面より低い温度となるように制御する温度制御部を備えることを特徴とする。
【０００８】
本発明においては、遮熱板の一方の空間側の面は活性化されたラジカルが失活しない温度に保たれ、他方の空間側の面は基板が過加熱とならない温度に保たれる。したがって、成膜に十分な量のラジカルを失活することなく基板上に輸送するとともに、基板を過加熱することを防ぐことができる。
【０００９】
本発明に係る基板処理装置は、前記温度制御部は、前記遮熱板を冷却する冷却部を備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明においては、冷却部により遮熱板を冷却するので、基板に面している遮熱板の表面温度を、基板に損傷を与えない温度に保つことができる。
【００１１】
本発明に係る基板処理装置は、前記冷却部は、前記遮熱板の他方の空間側の面に沿うように配置されている温度調節媒体通路を備え、該温度調節媒体通路に媒体を通流することにより前記遮熱板を冷却するように構成してあることを特徴とする。
【００１２】
本発明においては、冷却部は、温度調節媒体通路を備えているため、温度調節媒体により、基板に面している遮熱板の表面温度を、基板に損傷を与えない温度に保つことができる。
【００１３】
本発明に係る基板処理装置は、前記温度調節媒体通路は前記処理ガスを通流するように構成してあることを特徴とする。
【００１４】
本発明においては、温度調節媒体として処理ガスを用いることにより、基板に面している遮熱板の表面温度を、基板に損傷を与えない温度に保つとともに、処理ガスを予備加熱することができる。
【００１５】
本発明に係る基板処理装置は、前記温度制御部は、前記遮熱板を加熱する加熱部を備えることを特徴とする。
【００１６】
本発明においては、加熱部により遮熱板を加熱することにより、触媒に面している遮熱板の表面温度を、処理ガスが失活しない温度に保つことができる。
【００１７】
本発明に係る基板処理装置は、前記加熱部は、前記触媒を利用して前記遮熱板を加熱するように構成してあることを特徴とする。
【００１８】
本発明においては、触媒を利用して遮熱板を加熱するので、新たな加熱部を必要とせずに、触媒に面している遮熱板の表面温度を、処理ガスが失活しない温度に保つことができる。
【００１９】
本発明に係る基板処理装置は、前記加熱部は、加熱源を前記遮熱板に備えることを特徴とする。
【００２０】
本発明においては、加熱源を遮熱板に設けたことにより、触媒に面している遮熱板の表面温度を、処理ガスが失活しない温度に保つことができる。
【００２１】
本発明に係る基板処理装置は、前記他方の空間に配され、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。
【００２２】
本発明においては、他方の空間に第２処理ガスを供給するので、処理ガスと第２処理ガスとの反応により、基板に成膜することができる。
【００２３】
本発明に係る基板処理装置は、前記触媒は、タングステンからなり、前記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。
【００２４】
本発明においては、前記触媒は、タングステンからなり、前記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としたことにより、触媒で活性化された水素ラジカル及びモノシランが反応し、基板にシリコン成膜を生成することができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、成膜に十分な量のラジカルを失活することなく基板上に輸送するとともに、基板を過加熱することを防ぐことができ、基板に生成される膜の膜質を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本実施の形態１に係る基板処理装置の一構成例を示した側断面図である。
【図２】触媒の一構成例を示す側断面図である。
【図３】図２に示した触媒の平面図である。
【図４】遮熱板支持部によって支持された遮熱板の一構成例を示す側断面図である。
【図５】図４に示した遮熱板を底部側から見た平面図である。
【図６】温度勾配発生部（温度制御部）の一構成例を示す概念図である。
【図７】第２処理ガス導入部の一構成例を示した背面図である。
【図８】本実施の形態２に係る基板処理装置における温度勾配発生部の構造を概念的に示した説明図である。
【図９】本実施の形態４に係る基板処理装置における遮熱板の断面図である。
【図１０】遮熱板の他の形態を示す平面図である。
【図１１】触媒を複数の板状部材で構成した場合の概念図である。
【図１２】触媒をワイヤ状に構成した場合の概念図である。
【図１３】触媒をヒータにて加熱する場合の基板処理装置の一構成例を示した側断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明に係る基板処理装置の一実施形態について詳細に説明する。
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示した側断面図である。本実施の形態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、処理室１を上下の第１空間（一方の空間）及び第２空間（他方の空間）に隔てるとともに、触媒ＣＶＤ処理を施すための活性化された処理ガスを失活させることなく、第２空間に通流させる遮熱板５と、処理ガスを活性化させる板状の触媒６と、処理室１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（処理ガス供給部）と、下方の第２空間に第２処理ガスを導入する第２処理ガス導入部７０ｂ（第２処理ガス供給部）とを備える。
【００２８】
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、底部に周設された側壁１１と、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。
【００２９】
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へ給電を行う基板加熱用電源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。
【００３０】
処理室１の側壁１１には、基板処理装置に隣接する搬送室（図示せず）との間で基板Ｗの搬入出を行うための搬入出入口１１ａと、搬入出入口を開閉するゲートバルブ１１ｂとが設けられている。
【００３１】
図２は、触媒６の一構成例を示す側断面図である。図３は図２に示した触媒６の平面図である。
触媒６は、触媒ＣＶＤ処理を施すための処理ガスを活性化させる機能を担っている。触媒６は複数の通流孔６ａを有する。処理室１を第１空間と第２空間とに隔てる遮熱板５の上方に対向して、設置される。
第１空間に供給された処理ガスは、通流孔６ａを通る際に、触媒６に触れて活性化する。活性化した処理ガスは、遮熱板５の備える通流孔５ａを通流して、第２空間に供給される。
【００３２】
触媒６は、少なくともその上面、下面及び通流孔６ａ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６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６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ディングしたものであっても良い。母材としては、耐熱性があり、コーティングする材料と反応しないものが良い。更に反応面積を増大させるべく、触媒６の表面に凹凸を設けても良い。通流孔６ａは直線状に限定されず、その他の任意の形状を採用しても良い。また、触媒６を、多孔質材又はハニカム構造材により構成しても良い。
【００３３】
触媒６は、側壁１１に設けられたフィードスルー６２から伸びた支持体６１（触媒支持部）により支持されている。フィードスルー６２内部に収納された導線により、外部と電気的に接続されている。触媒６は該触媒６へ給電を行う触媒加熱用電源６３に接続されている。
触媒６は、触媒加熱用電源６３から供給される電流により、抵抗加熱される。触媒６の加熱は後述の制御部８０によって制御され、一定温度、例えば１７５０℃に保持される。なお、１７５０℃は一例であり、温度範囲５００〜２３００℃内の所定温度に設定すれば良い。
【００３４】
図４は、遮熱板支持部４によって支持された遮熱板５の一構成例を示す側断面図である。図５は、図４に示した遮熱板５を底部側から見た平面図である。
遮熱板５は、処理ガスの有する熱エネルギーを低減する機能、及び触媒６から発せられる輻射熱が基板に到達することを防ぐ機能を主に担っている。遮熱板支持部４に支持された遮熱板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。
【００３５】
遮熱板５は、処理室１の第１空間に供給された処理ガスを第１空間から第２空間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。遮熱板５は、使用温度領域において耐熱性がある金属、例えば、ニッケル基耐熱超合金やステンレスを素材とする。遮熱板５は素材を板状体にし、貫通孔を形成することにより、容易に製作することができる。遮熱板５の表面においては、触媒６によって活性化された活性種を失活させないようにする必要がある。例えば、遮熱板５は、上面及び通流孔の壁面に触媒作用のある金属をコーティングし、触媒作用を持たせても良い。また、触媒作用を持つ金属により遮熱板５を構成しても良い。触媒作用を持つ金属の一例は、上記のタングステンであり、その他に、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。どの金属を用いるかについては、処理内容、使用する処理ガスに応じて、定める。遮熱板５の表面においては、積極的に活性させる必要はなく、触媒６によって活性化された活性種を失活させなければ十分である為、上述した材料に限られず、失活させない材料から適宜選択すればよい。
【００３６】
また、遮熱板５は、円管状の温度調節媒体（以下、「温調媒体」と記す。）通路５０を含み、温調媒体通路５０は、温調媒体導入路５１ａ及び温調媒体排出路５１ｂと接続されている。
【００３７】
図６は、温度勾配発生部（温度制御部）の一構成例を示す概念図である。図６において、温調媒体通路５０は遮熱板５の下面（基板支持体に対向する面）を第１処理ガス導入部７０ａと直交する方向に貫くように配されている。温調媒体通路５０の径方向の一部は遮熱板５に埋め込まれている。後述するように、遮熱板５の基板に対向する面を冷却できればよいので、その目的が達成できるのであれば温調媒体通路５０は全てが埋め込まれてもよい。温調媒体導入路５１ａと温調媒体通路５０の接続部分には、分岐が設けられている。分岐により分かれた温調媒体は複数本の温調媒体通路５０をほぼ同時に通流し、温調媒体排出路５１ｂに設けた合流で再び一体となり、温調媒体排出路５１ｂを通り排出される。温調媒体は循環使用されるようになっている。温調媒体導入通路５１ａに繋がる媒体通路の途中には媒体温調器５２が設置されている。媒体温調器５２は、媒体を所定温度に冷却する。温調媒体導入路５１ａより遮熱板５下面の温調媒体通路５０を流れる温調媒体により遮熱板５は下面から冷却される。
なお、温調媒体通路５０は遮熱板５の下面（基板支持体に対向する面）を第１処理ガス導入部７０ａと直交する方向に配されるとしたが、それに限られず、第１処理ガス導入部７０ａと平行となるように温調媒体通路５０を配しても良い。
また、温調媒体は、気体であれば、空気、窒素等であり、液体であれば純水や不凍液、フロン系の絶縁液体を用いる。
【００３８】
処理室１の側壁１１には、第１空間へ第１処理ガスを供給する石英製の第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は、第１処理ガスを送出する第１処理ガス供給源７２ａが配管を介して接続されている。第１処理ガスは、触媒６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は、第２処理ガスを送出する第２処理ガス供給源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。
【００３９】
各処理ガス供給源に接続する配管それぞれには、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、第２処理ガスであるモノシランガスの流量は、１００ｓｃｃｍ〜１ｓｌｍである。
【００４０】
図７は、第２処理ガス導入部７０ｂの一構成例を示した背面図である。第２処理ガス導入部７０ｂは、例えば、一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。配管は温調媒体通路５０の直下にあるため、基板に対して均一にガスを噴出することが可能になると共に、配管が高温にさらされることを防止することができる。
【００４１】
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、オペレータが基板処理装置を管理するためにコマンド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することにより、基板処理装置に所望の処理を行わせる。
【００４２】
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６により活性化された後、遮熱板５の通流孔５ａを通じて第１空間の下方の第２空間へ通流する。
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。
【００４３】
次に、基板処理装置が成膜処理中に制御する温度勾配発生部の動作について述べる。
上述の成膜処理中、遮熱板５上面は抵抗加熱された触媒６の輻射エネルギーにより加熱される。及び触媒６に触れて活性化した第１処理ガスの熱エネルギーによっても、遮熱板５は加熱される。一方、遮熱板５の下面は温調媒体通路５０を流れる温調媒体により冷却する。遮熱板５上面の入熱量と遮熱板５下面の冷却機構による奪熱量のバランスを取ることで、遮熱板５に温度勾配が発生する。
従って、遮熱板５上面及び通流孔５ａ壁面の温度は第１処理ガスが失活しない程度に保たれるとともに、遮熱板５の下面は基板Ｗが損傷を受けない程度の温度となるように、温調媒体の温度を適切に制御する。遮熱板５の下面を冷却することによって、遮熱板５から基板に向かって発生する輻射熱を低減すると共に、遮熱板５を通って噴出される処理ガスの熱エネルギーをも奪うことができるからである。
【００４４】
なお、遮熱板５の上面、下面には温度を計測する温度計測手段を設けることが望ましい。温度計測手段は、例えば、熱電対や放射温度計である。遮熱板５の上面、下面以外では通流孔５ａ付近の温度が計測できる位置に設けることが望ましい。
温度計測手段を設けることにより、温調媒体を用いて、遮熱板５の上面、下面の温度をきめ細かく制御することができる。
また、本実施の形態においては温調媒体を用いて遮熱板５を冷却することとしたが、ペルチェ素子など他の冷却手段を採用しても良い。
【００４５】
以上のように構成された基板処理装置においては、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、遮熱板５により隔てられている。遮熱板５上面及び通流孔５ａ壁面はラジカルを生成しないまでもラジカルが失活しない程度の温度、及び材料で構成されているので、第１空間で活性化された第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。それにより、成膜速度を向上するという効果を奏する。なおかつ、遮熱板５の下面は冷却手段により冷却されているので、基板に加わる熱による損傷を低減し、膜質を向上させるという効果を奏する。
【００４６】
実施の形態２
図８は、本実施の形態２に係る基板処理装置における温度勾配発生部の構造を概念的に示した説明図である。
本実施の形態２においては、実施の形態１における温調媒体として、第１処理ガスを用いる。それ以外の構成については、実施の形態１と同様であるので、説明を省略する。
第１処理ガスは、第１処理ガス供給源７２ａから温調媒体導入路５１ａを通り、遮熱板５に設けられた温調媒体通路５０に供給される。温調媒体通路５０を通った第１処理ガスは、温調媒体排出路５１ｂを経て、第１処理ガス導入部７０ａに供給される。
温調媒体排出路５１ｂと第１処理ガス導入部７０ａとを接続する配管においては、マスフローコントローラ（ＭＦＣ）７１ａ及びその前後に開閉バルブ７３ａを設け、第１空間に供給される処理ガスの流量制御ができるように構成されている。流量制御は制御部８０によって行われる。
第１処理ガスは、遮熱板５に設けられた温調媒体通路５０を通る際に、遮熱板５より熱を奪い、奪った熱量により温度が上昇した状態で、第１処理ガス導入部７０ａから第１空間に供給される。このように、第１処理ガスは第１空間に供給される前に予備的に加熱されるため、加熱されていない場合に比べて、触媒６の温度低下を抑制できる。
なお、マスフローコントローラ（ＭＦＣ）７１ａ及び開閉バルブ７３ａは、温調媒体排出路５１ｂと第１処理ガス導入部７０ａとの間に設けるものとしたが、それに限られず、第１処理ガス供給源７２ａと温調媒体導入路５１ａとの間に設けても良い。
また、実施の形態１と同様に、媒体温調器により第１処理ガスの温度を制御することとしても良い。
【００４７】
実施の形態２における基板処理装置においても、実施の形態１と同様に、成膜速度を向上するという効果、及び膜質を向上させるという効果を奏する。
さらに、第１処理ガスが予備加熱されるので、触媒６の温度低下を抑制でき、触媒６を加熱するために必要な電力を低減できるという効果を奏する。
【００４８】
実施の形態３
本実施の形態３においては、実施の形態１における触媒６の温度を制御することにより、遮熱板５の温度を制御するものである。本実施の形態３において、触媒６は、第１処理ガスを活性化させるという本来の機能に加え、加熱部としての機能を併せて持つこととなる。
本実施の形態３に係る基板処理装置の構成は、実施の形態１と同様であるので、図示は省略する。
【００４９】
制御部８０は、温度計測手段によって計測結果に基づいて、遮熱板５の上面が所定の温度となるように触媒６に電流を供給する触媒加熱用電源６３を制御する。なおかつ、遮熱板５の下面が所定の温度となるように、制御部８０は、温調媒体の温度を調整する。ただし、触媒６は第１処理ガスを活性化させる機能も担っているため、第１処理ガスが活性化するのに必要な温度以上を保つ必要がある。それにより、触媒６から遮熱板５の輻射エネルギーが制御され、遮熱板５の上面及び通流孔５ａの温度を制御することができる。遮熱板５は第１処理ガスを失活させることなく、第２空間に第１処理ガスを供給することができる。
【００５０】
本実施の形態３によれば、遮熱板５の下面を温調媒体により冷却すると共に、触媒６に供給する電流により触媒６の温度を制御する。触媒６から遮熱板５上面への輻射熱を制御することにより遮熱板５上面及び通流孔５ａ壁面は適正に加熱されるので、第１処理ガスが遮熱板５により失活することなく、第２空間に送られる。それにより、成膜速度が向上するという効果を奏する。
また、遮熱板５の下面の温度を温調媒体により適切に冷却するので、遮熱板５の下面からの輻射エネルギーを低減すると共に、遮熱板５を通って噴出される処理ガスの熱エネルギーをも奪うことができるので、基板の過加熱が防止することができ、生成される膜の質が向上するという効果を奏する。
【００５１】
実施の形態４
図９は、本実施の形態４に係る基板処理装置における遮熱板５の断面図である。実施の形態１から３における遮熱板５において、電気抵抗ヒータ５５を埋め込んだものである。電気抵抗ヒータ５５は、遮熱板５の厚み方向の真ん中より上側に埋めこまれている。電気抵抗ヒータ５５は、温調媒体通路と平行に配され遮熱板５に埋め込まれている。ヒータ用電源（図示しない）により電気抵抗ヒータ５５に電力を供給することにより、電気抵抗ヒータ５５が発熱する。電気抵抗ヒータ５５が発熱することにより、遮熱板５が加熱される。
電気抵抗ヒータ５５、ヒータ用電源が加熱部としての機能を果たす。
なお、遮熱板５の上面付近及び下面付近には温度を計測する温度計測手段（図示しない）が設けられている。
【００５２】
制御部８０は、温度計測手段による計測結果に基づいて、ヒータ用電源を駆動し、遮熱板５を加熱する。また、温調媒体通路５０を流れる温調媒体の温度を媒体温調器５２により制御する。制御部８０は、遮熱板５の上面温度及び下面温度を所定温度に保つように、ヒータ用電源及び媒体温調器５２を制御する。
【００５３】
なお、加熱部は電気抵抗ヒータ５５としたが、これに限られず、温調媒体通路を設け、そこに加熱した温調媒体を通流させることにより、遮熱板５を加熱するという構成でもよい。
また、電気抵抗ヒータ５５を遮熱板５の上面付近だけではなく、通流孔５ａの側面を沿うように設置しても良い。
さらに、電気抵抗ヒータ５５は温調媒体通路５０と平行となるように配されるとしたが、電気抵抗ヒータ５５を温調媒体通路５０と直交するように配しても良い。
【００５４】
本実施の形態４によれば、遮熱板５の下面を温調媒体により冷却すると共に、電気抵抗ヒータ５５により遮熱板５上面又は通流孔５ａ壁面を適正に加熱するので、第１処理ガスが遮熱板５により失活することなく、第２空間に送られる。それにより、成膜速度が向上するという効果を奏する。
また、遮熱板５の下面の温度を温調媒体により適切に冷却するので、遮熱板５の下面からの輻射エネルギーを低減すると共に、遮熱板５を通って噴出される処理ガスの熱エネルギーをも奪うことができるので、基板の過加熱が防止することができ、生成される膜の質が向上するという効果を奏する。
【００５５】
上述の実施の形態１から４において、温調媒体通路５０は断面形状が円である円管としたが、これに限らず、断面が楕円または矩形であっても良い。
また、温調媒体通路５０の径方向の略半分が遮熱板５に埋め込まれているものとしたが、これに限らず、すべてが埋め込まれていても良いし、径方向半分よりも少ない長さ分だけが遮熱板に５に埋め込まれているのでも良い。
【００５６】
図１０は、遮熱板５の他の形態を示す平面図である。遮熱板５を底部側から見た図である。図５では、温調媒体通路５０、温調媒体導入路５１ａ、及び温調媒体排出路５１ｂを一組としていたが、図１０に示したように、温調媒体通路５０、温調媒体導入路５１ａ及び温調媒体排出路５１ｂを二組としても良い。二組にすることにより、遮熱板５下面の温度をより細かく制御することが可能となる。
【００５７】
また、上述した遮熱板５は全て平面視矩形状であるが、それに限られず、平面視円形であっても良い。形状については、処理される基板Ｗ等に応じて適宜選択すれば良い。
【００５８】
上述の実施の形態１から４において、触媒６は板状部材１枚で構成したが、それに限られるものではない。
図１１は、触媒を複数の板状部材で構成した場合の概念図である。図１１に示したように矩形のブロックを複数配列し、各々を並列に触媒加熱用電源に接続して加熱する。
図１２は、触媒をワイヤ状に構成した場合の概念図である。図１２に示したように、一本又は複数のワイヤにより触媒６を構成し、各々を並列に触媒加熱用電源に接続して加熱する。
【００５９】
上述した実施の形態１から４において、触媒６の加熱は触媒６に電流を与えることにより行ったが、それに限られるものではない。
図１３は、触媒をヒータにて加熱する場合の基板処理装置の一構成例を示した側断面図である。触媒６以外の部分については、上述した実施の形態１と同様であるので、説明を省略する。
図１３において、触媒６にはヒータ６４が取り付けられている。ヒータ６４はフィードスルーを通る電線によりヒータ加熱用電源６５と接続される。ヒータ加熱用電源６５よりヒータ６４に電流を流し、触媒６をヒータ６４により加熱する。
【００６０】
以上のような変形を加えた場合においても、遮熱板５の下面を温調媒体により冷却すると共に、遮熱板５に設けた加熱部により遮熱板５の上面を加熱するので、第１処理ガスが遮熱板５により失活することなく、第２空間に送られる。それにより、成膜速度が向上するという効果を奏する。
また、遮熱板５の下面の温度を温調媒体により適切に冷却するので、遮熱板５の下面からの輻射エネルギーと共に、遮熱板５を通って噴出される処理ガスの熱エネルギーをも奪うことができるので、基板Ｗの過加熱が防止でき、生成される膜の質が向上するという効果を奏する。
【００６１】
なお、上述した実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述した意味ではなく、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】
【００６２】
１ 処理室
２ 排気装置
３ 基板支持体
４ 遮熱板支持部
５ 遮熱板
５ａ 通流孔
５０ 温調媒体通路
５１ａ 温調媒体導入路
５１ｂ 温調媒体排出路
５２ 媒体温調器
６ 触媒
６ａ 通流孔
６３ 触媒加熱用電源
６４ ヒータ
６５ ヒータ加熱用電源
７０ａ 第１処理ガス導入部
７０ｂ 第２処理ガス導入部
７２ａ 第１処理ガス供給源
７２ｂ 第２処理ガス供給源
Ｗ 基板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理室と、
処理ガスを処理室に供給する処理ガス供給部と、
前記処理室を、２つの空間に隔て、前記処理ガスを一方の空間から他方の空間に通流させる通流孔を有する遮熱板と、
前記一方の空間に配され、前記処理ガスを接触させることにより該処理ガスを活性化させる触媒を支持する触媒支持部と、
前記他方の空間に配され、基板を支持する基板支持体と
を備える基板処理装置において、
前記遮熱板の前記他方の空間側の面の温度を、前記一方の空間側の面より低い温度となるように制御する温度制御部
を備えることを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
前記温度制御部は、前記遮熱板を冷却する冷却部を備えること
を特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項３】
前記冷却部は、前記遮熱板の他方の空間側の面に沿うように配置されている温度調節媒体通路を備え、該温度調節媒体通路に媒体を通流することにより前記遮熱板を冷却するように構成してあること
を特徴とする請求項２に記載の基板処理装置。
【請求項４】
前記温度調節媒体通路は前記処理ガスを通流するように構成してあること
を特徴とする請求項３に記載の基板処理装置。
【請求項５】
前記温度制御部は、前記遮熱板を加熱する加熱部を備えること
を特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項６】
前記加熱部は、前記触媒を利用して前記遮熱板を加熱するように構成してあること
を特徴とする請求項５に記載の基板処理装置。
【請求項７】
前記加熱部は、加熱源を前記遮熱板に備えること
を特徴とする請求項５又は６に記載の基板処理装置。
【請求項８】
前記他方の空間に配され、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１から請求項７のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項９】
前記触媒は、タングステンからなり、前記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８に記載の基板処理装置。
【請求項１】
処理室と、
処理ガスを処理室に供給する処理ガス供給部と、
前記処理室を、２つの空間に隔て、前記処理ガスを一方の空間から他方の空間に通流させる通流孔を有する遮熱板と、
前記一方の空間に配され、前記処理ガスを接触させることにより該処理ガスを活性化させる触媒を支持する触媒支持部と、
前記他方の空間に配され、基板を支持する基板支持体と
を備える基板処理装置において、
前記遮熱板の前記他方の空間側の面の温度を、前記一方の空間側の面より低い温度となるように制御する温度制御部
を備えることを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
前記温度制御部は、前記遮熱板を冷却する冷却部を備えること
を特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項３】
前記冷却部は、前記遮熱板の他方の空間側の面に沿うように配置されている温度調節媒体通路を備え、該温度調節媒体通路に媒体を通流することにより前記遮熱板を冷却するように構成してあること
を特徴とする請求項２に記載の基板処理装置。
【請求項４】
前記温度調節媒体通路は前記処理ガスを通流するように構成してあること
を特徴とする請求項３に記載の基板処理装置。
【請求項５】
前記温度制御部は、前記遮熱板を加熱する加熱部を備えること
を特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項６】
前記加熱部は、前記触媒を利用して前記遮熱板を加熱するように構成してあること
を特徴とする請求項５に記載の基板処理装置。
【請求項７】
前記加熱部は、加熱源を前記遮熱板に備えること
を特徴とする請求項５又は６に記載の基板処理装置。
【請求項８】
前記他方の空間に配され、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１から請求項７のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項９】
前記触媒は、タングステンからなり、前記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８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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１３−１１５１４１（Ｐ２０１３−１１５１４１Ａ）
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５８０８６（Ｐ２０１１−２５８０８６）
【出願日】平成２３年１１月２５日（２０１１．１１．２５）
【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２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月２５日（２０１１．１１．２５）
【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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