(57)【要約】【課題】ウエハの反りの発生を効率良く抑制する基板処理装置を提供すること。【解決手段】チャンバ内に略水平に設けられた回転テーブルの表面に形成された基板載置用の凹部上に基板が載置された状態で前記回転テーブルを連続回転させ、前記基板の処理を行う基板処理装置であって、前記回転テーブルに前記基板を載置するための搬入搬出領域近傍に配置され、前記基板を加熱する加熱手段と、前記搬入搬出領域へと搬入された前記基板を、前記基板の前記回転テーブルへの載置面とは反対側の面であって、前記基板の少なくともエッジを含む領域加熱するように、前記加熱手段を制御する、制御手段と、を有する基板処理装置。【選択図】図１
2014229715.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバ内に略水平に設けられた回転テーブルの表面に形成された基板載置用の凹部上に基板が載置された状態で前記回転テーブルを連続回転させ、前記基板の処理を行う基板処理装置であって、
前記回転テーブルに前記基板を載置するための搬入搬出領域近傍に配置され、前記基板を加熱する加熱手段と、
前記搬入搬出領域へと搬入された前記基板を、前記基板の前記回転テーブルへの載置面とは反対側の面であって、前記基板の少なくともエッジを含む領域を加熱するように、前記加熱手段を制御する、制御手段と、
を有する基板処理装置。
【請求項２】
前記エッジを含む領域は、前記基板を、前記基板の径方向に関して３等分割した場合の、外周側の領域である、
請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記搬入搬出領域へと搬入された前記基板を、前記基板の前記載置面とは反対側の面の全面を加熱するように、前記加熱手段を制御する、
請求項１又は２に記載の基板処理装置。
【請求項４】
前記凹部には、前記基板を前記凹部上に移載する際に用いる受け渡し用の昇降ピンを貫通させる貫通孔が形成されており、
前記制御部は、前記昇降ピンの上方に前記基板が移載された後であって、前記昇降ピン上に前記基板が移載される前に、前記基板を加熱するように、前記加熱手段を制御する、
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項５】
前記凹部には、前記基板を前記凹部上に移載する際に用いる受け渡し用の昇降ピンを貫通させる貫通孔が形成されており、
前記制御部は、前記昇降ピン上に前記基板が移載された後であって、前記昇降ピンによって前記基板が前記凹部に移載される前に、前記基板を加熱するように、前記加熱手段を制御する、
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項６】
前記凹部には、前記基板を前記凹部上に移載する際に用いる受け渡し用の昇降ピンを貫通させる貫通孔が形成されており、
前記制御部は、前記昇降ピン上に前記基板が移載された後であって、前記昇降ピンによって前記基板が前記凹部に移載された後に、前記基板を加熱するように、前記加熱手段を制御する、
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項７】
前記回転テーブルの下方には、前記基板を熱処理するためのヒータが設けられており、
前記制御部は、前記ヒータによって加熱された、前記基板の前記載置面の表面温度よりも、前記反対側の面の表面温度が高くなるように、前記加熱手段を制御する、
請求項６に記載の基板処理装置。
【請求項８】
チャンバ内に略水平に設けられた回転テーブルの表面に形成された基板載置用の凹部上に基板が載置された状態で前記回転テーブルを連続回転させ、前記基板の処理を行う基板処理装置に用いられる基板処理方法であって、
前記回転テーブルに前記基板を載置するための搬入搬出領域へと搬入された前記基板を、前記基板の前記回転テーブルへの載置面とは反対側の面であって、前記基板の少なくともエッジを含む領域を加熱する工程を有する、
基板処理方法。
【請求項９】
前記エッジを含む領域は、前記基板を、前記基板の中心から外周へと向かう方向へと均等に３分割した場合の、外周側の領域である、
請求項８に記載の基板処理方法。
【請求項１０】
前記加熱する工程は、前記搬入搬出領域へと搬入された前記基板を、前記基板の前記載置面とは反対側の面の全面を加熱する工程を有する、
請求項７又は８に記載の基板処理方法。
【請求項１１】
前記凹部には、前記基板を前記凹部上に移載する際に用いる受け渡し用の昇降ピンを貫通させる貫通孔が形成されており、
前記加熱する工程は、前記昇降ピンの上方に前記基板が移載された後であって、前記昇降ピン上に前記基板が移載される前に、前記基板を加熱する、
請求項８乃至１０のいずれか一項に記載の基板処理方法。
【請求項１２】
前記凹部には、前記基板を前記凹部上に移載する際に用いる受け渡し用の昇降ピンを貫通させる貫通孔が形成されており、
前記加熱する工程は、前記昇降ピン上に前記基板が移載された後であって、前記昇降ピンによって前記基板が前記凹部に移載される前に、前記基板を加熱する、
請求項８乃至１０のいずれか一項に記載の基板処理方法。
【請求項１３】
前記凹部には、前記基板を前記凹部上に移載する際に用いる受け渡し用の昇降ピンを貫通させる貫通孔が形成されており、
前記加熱する工程は、前記昇降ピン上に前記基板が移載された後であって、前記昇降ピンによって前記基板が前記凹部に移載された後に、前記基板を加熱する、
請求項８乃至１０のいずれか一項に記載の基板処理方法。
【請求項１４】
前記回転テーブルの下方には、前記基板を熱処理するためのヒータが設けられており、
前記加熱する工程は、前記ヒータによって加熱された、前記基板の前記載置面の表面温度よりも、前記反対側の面の表面温度が高くなるように、前記基板を加熱する、
請求項１３に記載の基板処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板処理装置及び基板処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造においては、被処理体である半導体ウエハ（以下、ウエハと呼ぶ）に対して、原子層堆積（ＡＬＤ：Atomic Layer Deposition）法等の方法によって、各種成膜処理が施される。この成膜処理を施す基板処理装置では、ウエハを載置するサセプタに加熱手段が設けられており、この加熱手段よって間接的にウエハを加熱しながら、種々の成膜反応を進行させる。
【０００３】
近年、半導体装置の微細化、低コスト化に対する要求に伴って、ウエハが大口径化し、ウエハに反りが生じ易くなっている。ウエハに反りが生じると、ウエハの位置ずれを引き起こすことがある。また、ウエハ外周部とサセプタとが接触し、ウエハの破損やパーティクル汚染が生じることがある。
【０００４】
ウエハの反りは、サセプタの熱伝導によって、ウエハの表面と裏面との間での温度差が生じることや、ウエハ面内で温度差が生じること等に起因する。そのため、ウエハの面内温度が安定して、ウエハの反りが収まるまで成膜処理を待機させる必要がある。
【０００５】
ウエハの反りに関する問題を解決するため、特許文献１には、ウエハが支持ピン上に支持されている状態で、ウエハを、ウエハの反りが発生しやすい温度域に通過させる技術が開示されている。これにより、ウエハに反りが生じた場合であっても、ウエハの破損やパーティクル汚染を回避することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許５００８５６２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１の方法では、ウエハ搬送から成膜処理までのスループットが低く、生産性が低いという問題点を有していた。
【０００８】
上記課題に対して、ウエハの反りの発生を効率良く抑制する基板処理装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
チャンバ内に略水平に設けられた回転テーブルの表面に形成された基板載置用の凹部上に基板が載置された状態で前記回転テーブルを連続回転させ、前記基板の処理を行う基板処理装置であって、
前記回転テーブルに前記基板を載置するための搬入搬出領域近傍に配置され、前記基板を加熱する加熱手段と、
前記搬入搬出領域へと搬入された前記基板を、前記基板の前記回転テーブルへの載置面とは反対側の面であって、前記基板の少なくともエッジを含む領域加熱するように、前記加熱手段を制御する、制御手段と、
を有する基板処理装置。
【発明の効果】
【００１０】
ウエハの反りの発生を効率良く抑制する基板処理装置を提供することできる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施形態に係る基板処理装置の一例の概略断面図である。
【図２】本実施形態に係る基板処理装置の内部構造の一例の概略斜視図である。
【図３】本実施形態に係る基板処理装置の内部構造の一例の概略平面図である。
【図４】本実施形態に係る加熱手段の一例の概略分解図である。
【図５】本実施形態に係る基板処理装置の回転テーブルの同心円に沿った断面図である。
【図６】本実施形態に係る基板処理装置のチャンバの天井面が設けられている領域を示す断面図である。
【図７】本実施形態に係る基板処理方法の一例を説明するための概略図である。
【図８】本実施形態に係るウエハの温度と反りとの関係の一例を説明するための概略図である。
【図９】本実施形態に係るウエハの温度と反りとの関係の他の例を説明するための概略図である。
【図１０】本実施形態に係るウエハの温度と反りとの関係の他の例を説明するための概略図である。
【図１１】本実施形態に係るウエハの温度と反りとの関係の他の例を説明するための概略図である。
【図１２】本実施形態に係るウエハの温度と反りとの関係の他の例を説明するための概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付図面を参照して、本実施形態に係る基板処理方法を実施するのに好適な基板処理装置について説明する。
【００１３】
（基板処理装置の構成）
本実施形態に係る基板処理装置は、一例として、所謂回転テーブル（後述）を用いた基板処理装置であって、互いに反応する２種類以上の反応ガスを交互に供給することによって、複数の基板の表面を成膜処理する装置について、説明する。
【００１４】
図１に、本実施形態に係る基板処理装置の一例の概略断面図を示す。また、図２に、本実施形態に係る基板処理装置の内部構造の一例の概略斜視図を示し、図３に、概略平面図を示す。なお、図１は、図３のＩ−Ｉ'線に沿った断面図を示しており、図２及び図３では、説明の便宜上、天板１１（図１参照）を省略している。
【００１５】
図１から図３までを参照すると、基板処理装置１００は、ほぼ円形の平面形状を有する扁平なチャンバ１と、このチャンバ１内に設けられ、チャンバ１の中心に回転中心を有する回転テーブル２と、を備えている。チャンバ１は、処理対象となる基板を収容し、基板に成膜処理を行うための容器である。図１に示すように、チャンバ１は、有底の円筒形状を有する容器本体１２と、容器本体１２の上面に対して、例えばＯリングなどのシール部材１３を介して気密に着脱可能に配置される天板１１とを有している。
【００１６】
また、チャンバ１は、真空ポンプ６４０に接続された排気口６１０を有し、真空排気可能な真空容器として構成されても良い。
【００１７】
回転テーブル２は、基板を載置するための載置台である。回転テーブル２は、表面に円形窪み状の凹部２４を有し、凹部２４上に基板を支持する。図１においては、凹部２４上に半導体ウエハＷが基板として載置された状態が示されている。基板は、必ずしも半導体ウエハＷには限定されないが、以下、基板として半導体ウエハＷ（以下「ウエハ」という。）が用いられた例を挙げて説明する。
【００１８】
回転テーブル２は、例えば石英により作製されており、中心部にて円筒形状のコア部２１に固定されている。コア部２１は、鉛直方向に伸びる回転軸２２の上端に固定されている。回転軸２２は、チャンバ１の底部１４を貫通し、その下端が回転軸２２（図１）を鉛直軸回りに回転させるモータ２３に取り付けられている。回転軸２２及びモータ２３は、上面が開口した筒状のケース体２０内に収納されている。このケース体２０はその上面に設けられたフランジ部分がチャンバ１の底部１４の下面に気密に取り付けられており、ケース体２０の内部雰囲気と外部雰囲気との気密状態が維持されている。
【００１９】
チャンバ１の側壁には、図３に示すように、外部の搬送アーム１０と回転テーブル２との間でウエハＷの受け渡しを行うための搬送口１５が形成されている。この搬送口１５は図示しないゲートバルブにより開閉される。また回転テーブル２におけるウエハ載置領域である凹部２４は、この搬送口１５に臨む位置にて搬送アーム１０との間でウエハＷの受け渡しが行われる。そのため、凹部２４の底面側には、ウエハＷの裏面を支えてウエハＷを昇降させるための、ウエハ保持機構２５（後述する図７参照）が設けられている。ウエハ保持機構２５は、例えば３本の昇降ピン２５ａ及びこの昇降ピン２５ａを収容可能であると共に昇降可能である昇降機構２５ｂを有する。また、凹部２４の底面には、昇降ピン２５ａが貫通する貫通孔２６が形成されている。
【００２０】
回転テーブル２における搬送口１５（図３参照）に対向する位置（以下、「搬入搬出領域Ｐ２ｍ」）の近傍には、ウエハＷの反りを短時間で抑制するための加熱手段８が配置される。図１乃至図３の例では、加熱手段８は、搬入搬出領域Ｐ２ｍの上方に配置されているが、本発明はこの点において限定されない。
【００２１】
加熱手段８は、ウエハＷの反りを抑制する手段である。加熱手段８は、ウエハＷの、回転テーブル２への載置面とは反対側の面であって、少なくともウエハＷのエッジを含む領域を加熱する。以後、本明細書においては、ウエハＷの回転テーブル２への載置面をウエハＷの「裏面」と呼び、ウエハＷの載置面とは反対側の面をウエハＷの「表面」と呼ぶ。
【００２２】
また、本明細書において、ウエハＷの「エッジを含む領域」とは、例えば、ウエハＷの外周領域を含む面である。具体的な例としては、円板形状を有するウエハＷの径方向に関して、３等分割した場合に、最も外周側の領域のことを指す。一例として、この３つの領域の内周側から外周側に向けて、各々、「センタ領域」、「ミドル領域」、「エッジ領域（又はエッジを含む領域）」と呼ぶことがある。
【００２３】
加熱手段８による、ウエハＷの表面のエッジを含む領域の加熱温度は、後述するように、ウエハＷの「裏面」よりも高い温度であることが好ましい。なお、ウエハＷのセンタ領域の「裏面」は、ウエハＷが載置された後、図６を用いて後述するヒータユニット７によって、所定の温度へと加熱される。
【００２４】
本実施形態に係る加熱手段８の更に詳細な構成について説明する。図４に、本実施形態に係る加熱手段８の一例の概略分解図を示す。
【００２５】
図４に示す実施形態では、加熱手段８の加熱ランプ８１の個数としては、加熱ランプ８１によって、ウエハＷの表面のエッジを含む領域を加熱することができれば、本発明はこの点において限定されない。また、加熱ランプ８１の配置は、ウエハＷの表面のエッジを含む領域を加熱することができれば、特に制限されない。
【００２６】
加熱ランプ８１は、例えば透過部材８６の上面に略扇型形状で配置されている。透過部材８６は、天板１１の段部１１ａに配置される。ここで、透過部材８６の窓部８６ａには、光（例えば赤外線光）を透過する材質（例えば石英）により構成された部材が嵌合されている。また、段部１１ａには、シール部材（例えばＯリング）が配置されている。
【００２７】
基板処理装置１００は、透過部材８６を段部１１ａに差し込むことで、透過部材８６のフランジ部８３と天板１１の段部１１ａとを互いに係止する。また、基板処理装置１００は、段部１１ａに配置されたシール部材によって、段部１１ａ（天板１１）と透過部材８６とを気密に接続する。更に、基板処理装置１００は、透過部材８６を図示しないボルトなどにより天板１１に固定することによって、チャンバ１の内部の気密性を確保する。
【００２８】
加熱ランプ８１の種類としては、特に制限はなく、例えばウエハＷの吸収波長領域の光、例えば赤外線光を照射するものを使用することができる。より具体的には、例えば０．５μｍ以上３μｍ以下の波長の赤外線光をするハロゲンランプを用いることができる。
【００２９】
次に、図２〜図６を用いて、基板処理装置１００の構成についてより詳細に説明する。
【００３０】
図２及び図３に示すように、回転テーブル２の表面には、回転方向（周方向）に沿って複数（図示の例では５枚）の基板である半導体ウエハＷを載置するための円形状の凹部２４が設けられている。なお図３には便宜上１個の凹部２４だけにウエハＷを示す。この凹部２４は、ウエハＷの直径よりも僅かに例えば４ｍｍ大きい内径と、ウエハＷの厚さにほぼ等しいか、又はウエハＷの厚さよりも深い深さとを有している。したがって、ウエハＷが凹部２４に収容されると、ウエハＷの表面と回転テーブル２の表面（ウエハＷが載置されない領域）とが同じ高さになるか、ウエハＷの表面が回転テーブル２の表面よりも低くなる。凹部２４の深さは、ウエハＷの厚さよりも深い場合であっても、あまり深くすると成膜に影響が出てしまうので、ウエハＷの厚さの３倍程度の深さまでとすることが好ましい。
【００３１】
図２及び図３に示すように、回転テーブル２の上方には、各々例えば石英からなる反応ガスノズル３１、反応ガスノズル３２及び分離ガスノズル４１，４２がチャンバ１の周方向（回転テーブル２の回転方向（図３の矢印Ａ））に互いに間隔をおいて配置されている。図示の例では、後述の搬送口１５から時計回り（回転テーブル２の回転方向）に、分離ガスノズル４１、反応ガスノズル３１、分離ガスノズル４２、及び反応ガスノズル３２がこの順番で配列されている。これらのノズル３１、３２、４１、４２は、各ノズル３１、３２、４１、４２の基端部であるガス導入ポート、３１ａ、３２ａ、４１ａ、４２ａ（図３）を容器本体１２の外周壁に固定することにより、チャンバ１の外周壁からチャンバ１内に導入され、容器本体１２の半径方向に沿って回転テーブル２に対して水平に伸びるように取り付けられている。
【００３２】
反応ガスノズル３１は、不図示の配管及び流量制御器などを介して、第１の反応ガスの供給源（図示せず）に接続される。反応ガスノズル３２は、不図示の配管及び流量制御器などを介して、第２の反応ガスの供給源（図示せず）に接続される。分離ガスノズル４１、４２は、いずれも不図示の配管及び流量制御バルブなどを介して、分離ガスとして、例えば窒素（Ｎ２）ガスの供給源（図示せず）に接続される。
【００３３】
反応ガスノズル３１、３２には、回転テーブル２に向かって開口する複数のガス吐出孔３３が、反応ガスノズル３１、３２の長さ方向に沿って、例えば１０ｍｍの間隔で配列されている。反応ガスノズル３１の下方領域は、第１の反応ガスをウエハＷに吸着させるための第１の処理領域Ｐ１となる。反応ガスノズル３２の下方領域は、第１の処理領域Ｐ１においてウエハＷに吸着された第１の反応ガスと第２の反応ガスとが反応する第２の処理領域Ｐ２となる。
【００３４】
図２及び図３を参照すると、チャンバ１内には２つの凸状部４が設けられている。凸状部４は、分離ガスノズル４１、４２とともに分離領域Ｄを構成するため、後述のとおり、回転テーブル２に向かって突出するように天板１１の裏面に取り付けられている。また、凸状部４は、頂部が円弧状に切断された扇型の平面形状を有し、本実施形態においては、内円弧が突出部５（後述）に連結し、外円弧が、チャンバ１の容器本体１２の内周面に沿うように配置されている。
【００３５】
図５は、反応ガスノズル３１から反応ガスノズル３２まで回転テーブル２の同心円に沿ったチャンバ１の断面を示している。図示のとおり、天板１１の裏面に凸状部４が取り付けられているため、チャンバ１内には、凸状部４の下面である平坦な低い天井面４４（第１の天井面）と、この天井面４４の周方向両側に位置する、天井面４４よりも高い天井面４５（第２の天井面）とが存在する。天井面４４は、頂部が円弧状に切断された扇型の平面形状を有している。また、図示のとおり、凸状部４には周方向中央において、半径方向に伸びるように形成された溝部４３が形成され、分離ガスノズル４２が溝部４３内に収容されている。もう一つの凸状部４にも同様に溝部４３が形成され、ここに分離ガスノズル４１が収容されている。また、高い天井面４５の下方の空間に反応ガスノズル３１、３２がそれぞれ設けられている。これらの反応ガスノズル３１、３２は、天井面４５から離間してウエハＷの近傍に設けられている。なお、説明の便宜上、図５に示すように、反応ガスノズル３１が設けられる、高い天井面４５の下方の空間を参照符号４８１で表し、反応ガスノズル３２が設けられる、高い天井面４５の下方の空間を参照符号４８２で表す。
【００３６】
また、凸状部４の溝部４３に収容される分離ガスノズル４１、４２には、回転テーブル２に向かって開口する複数のガス吐出孔４１ｈ（不図示）、４２ｈ（図５参照）が、分離ガスノズル４１、４２の長さ方向に沿って、例えば１０ｍｍの間隔で配列されている。
【００３７】
天井面４４は、狭い空間である分離空間Ｈを回転テーブル２に対して形成している。分離ガスノズル４２の吐出孔４２ｈからＮ２ガスが供給されると、このＮ２ガスは、分離空間Ｈを通して空間４８１及び空間４８２へ向かって流れる。このとき、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、Ｎ２ガスにより分離空間Ｈの圧力を空間４８１及び４８２の圧力に比べて高くすることができる。すなわち、空間４８１及び４８２の間に圧力の高い分離空間Ｈが形成される。また、分離空間Ｈから空間４８１及び４８２へ流れ出るＮ２ガスが、第１の領域Ｐ１からの第１の反応ガスと、第２の領域Ｐ２からの第２の反応ガスとに対するカウンターフローとして働く。したがって、第１の領域Ｐ１からの第１の反応ガスと、第２の領域Ｐ２からの第２の反応ガスとが分離空間Ｈにより分離される。よって、チャンバ１内において第１の反応ガスと第２の反応ガスとが混合し、反応することが抑制される。
【００３８】
なお、回転テーブル２の上面に対する天井面４４の高さｈ１は、成膜時のチャンバ１内の圧力、回転テーブル２の回転速度、供給する分離ガス（Ｎ２ガス）の供給量などを考慮し、分離空間Ｈの圧力を空間４８１及び４８２の圧力に比べて高くするのに適した高さに設定することが好ましい。
【００３９】
一方、天板１１の下面には、回転テーブル２を固定するコア部２１の外周を囲む突出部５（図２及び図３）が設けられている。この突出部５は、本実施形態においては、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４４と同じ高さに形成されている。
【００４０】
先に参照した図１は、図３のＩ−Ｉ'線に沿った断面図であり、天井面４５が設けられている領域と後述する加熱手段８とが設けられている領域を示している。一方、図６は、天井面４４が設けられている領域を示す断面図である。図６に示すように、扇型の凸状部４の周縁部（チャンバ１の外縁側の部位）には、回転テーブル２の外端面に対向するようにＬ字型に屈曲する屈曲部４６が形成されている。この屈曲部４６は、凸状部４と同様に、分離領域Ｄの両側から反応ガスが侵入することを抑制して、両反応ガスの混合を抑制する。扇型の凸状部４は天板１１に設けられ、天板１１が容器本体１２から取り外せるようになっていることから、屈曲部４６の外周面と容器本体１２との間には僅かに隙間がある。屈曲部４６の内周面と回転テーブル２の外端面との隙間、及び屈曲部４６の外周面と容器本体１２との隙間は、例えば回転テーブル２の上面に対する天井面４４の高さと同様の寸法に設定されている。
【００４１】
容器本体１２の内周壁は、分離領域Ｄにおいては図６に示すように屈曲部４６の外周面と接近して垂直面に形成されているが、分離領域Ｄ以外の部位においては、図１に示すように例えば回転テーブル２の外端面と対向する部位から底部１４に亘って外方側に窪んでいる。以下、説明の便宜上、概ね矩形の断面形状を有する窪んだ部分を排気領域と記す。具体的には、第１の処理領域Ｐ１に連通する排気領域を第１の排気領域Ｅ１と記し、第２の処理領域Ｐ２に連通する領域を第２の排気領域Ｅ２と記す。これらの第１の排気領域Ｅ１及び第２の排気領域Ｅ２の底部には、図１から図３に示すように、それぞれ、第１の排気口６１０及び第２の排気口６２０が形成されている。第１の排気口６１０及び第２の排気口６２０は、図１に示すように各々排気管６３０を介して真空排気手段である例えば真空ポンプ６４０に接続されている。なお図１中、参照符号６５０は圧力制御器である。
【００４２】
回転テーブル２とチャンバ１の底部１４との間の空間には、図１及び図５に示すようにヒータユニット７が設けられ、回転テーブル２を介して回転テーブル２上のウエハＷが、プロセスレシピで決められた温度（例えば４５０℃）に加熱される。回転テーブル２の周縁付近の下方側には、回転テーブル２の上方空間から排気領域Ｅ１、Ｅ２に至るまでの雰囲気とヒータユニット７が置かれている雰囲気とを区画して回転テーブル２の下方領域へのガスの侵入を抑えるために、リング状のカバー部材７１が設けられている（図６参照）。このカバー部材７１は、回転テーブル２の外縁部及び外縁部よりも外周側を下方側から臨むように設けられた内側部材７１ａと、この内側部材７１ａとチャンバ１の内壁面との間に設けられた外側部材７１ｂと、を備えている。外側部材７１ｂは、分離領域Ｄにおいて凸状部４の外縁部に形成された屈曲部４６の下方にて、屈曲部４６と近接して設けられ、内側部材７１ａは、回転テーブル２の外縁部下方（及び外縁部よりも僅かに外側の部分の下方）において、ヒータユニット７を全周に亘って取り囲んでいる。
【００４３】
ヒータユニット７が配置されている空間よりも回転中心寄りの部位における底部１４は、回転テーブル２の下面の中心部付近におけるコア部２１に接近するように上方側に突出して突出部１２ａをなしている。この突出部１２ａとコア部２１との間は狭い空間になっており、また底部１４を貫通する回転軸２２の貫通穴の内周面と回転軸２２との隙間が狭くなっていて、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にはパージガスであるＮ２ガスを狭い空間内に供給してパージするためのパージガス供給管７２が設けられている。またチャンバ１の底部１４には、ヒータユニット７の下方において周方向に所定の角度間隔で、ヒータユニット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７３が設けられている（図６には一つのパージガス供給管７３を示す）。また、ヒータユニット７と回転テーブル２との間には、ヒータユニット７が設けられた領域へのガスの侵入を抑えるために、外側部材７１ｂの内周壁（内側部材７１ａの上面）から突出部１２ａの上端部との間を周方向に亘って覆う蓋部材７ａが設けられている。蓋部材７ａは例えば石英で作製することができる。
【００４４】
また、チャンバ１の天板１１の中心部には分離ガス供給管５１が接続されていて、天板１１とコア部２１との間の空間５２に分離ガスであるＮ２ガスを供給するように構成されている。この空間５２に供給された分離ガスは、突出部５と回転テーブル２との狭い隙間５０を介して回転テーブル２の凹部２４側の表面に沿って周縁に向けて吐出される。空間５０は分離ガスにより空間４８１及び空間４８２よりも高い圧力に維持され得る。したがって、空間５０により、第１の処理領域Ｐ１に供給されるＳｉ含有ガスと第２の処理領域Ｐ２に供給される酸化ガスとが、中心領域Ｃを通って混合することが抑制される。すなわち、空間５０（又は中心領域Ｃ）は分離空間Ｈ（又は分離領域Ｄ）と同様に機能することができる。
【００４５】
制御部１０１は、基板処理装置１００の各構成に動作を指示し、各構成の動作を制御するものである。制御部１０１は、記憶部１０２（図１）に記憶されたプログラムを実行し、ハードウェアと協働することで、複数の基板の表面を成膜処理する。なお、制御部１０２は、公知技術のＣＰＵ（Central Processing Unit）及びメモリ（ROM、RAMなど）等を含む演算処理装置で構成することができる。
【００４６】
具体的には、制御部１０２は、内蔵するメモリ内に、後述する基板処理方法を基板処理装置１００に実施させるためのプログラムを格納する。このプログラムは、例えばステップ群を組まれている。基板処理装置１００は、媒体１０３（図１）に記憶されている上記プログラムを記憶部１０２へ読み込み、その後、制御部１０２（が内蔵するメモリ）にインストールする。なお、媒体１０３は、例えばハードディスク、コンパクトディスク、光磁気ディスク、メモリカード、フレキシブルディスクなどを用いることができる。
【００４７】
制御部１０２は、本実施形態では、加熱手段８及び昇降機構２５等の動作を制御することで、ウエハＷの反りを制御することができる。
【００４８】
また、制御部１０２は、反応ガスノズル３１（第１のガス供給部）の動作を制御することで、回転テーブル２の上面に第１の反応ガスを供給する動作を制御することができる。また、制御部１０２は、反応ガスノズル３２（第２のガス供給部）の動作を制御することで、回転テーブル２の上面に第２の反応ガスを供給する動作を制御することができる。また、制御部１０２は、分離ガスノズル４１，４２（分離ガス供給部）の動作を制御することで、回転テーブル２の上面に分離ガスを供給する動作を制御することができる。
【００４９】
（基板処理方法）
上述した本実施形態に係る基板処理方法における、特に基板の搬入について、図７を参照して説明する。
【００５０】
図７に、本実施形態に係る基板処理方法の一例を説明するための概略図を示す。
【００５１】
基板の搬入においては、先ず、所定の凹部２４が搬入搬出領域Ｐ２ｍに臨む位置に来るように、回転テーブル２を間欠的に回転させる。そして、図７（ａ）に示すように、昇降ピン２５ａの端部を凹部２４よりも高く保持した状態で、搬送アーム１０を用いてウエハＷを昇降ピン２５ａの上方へと移動させる。そして、図７（ｂ）に示すように、更に昇降ピン２５ａを上方へと移動させ、昇降ピン２５ａをウエハＷに当接させる。次に、図７（ｃ）に示すように、搬送アーム１０を搬送口１５から基板処理装置１００の外側へと移動させ、最後に、図７（ｄ）に示すように、昇降ピン２５ａを降下させて、ウエハＷを凹部２４上に載置する。
【００５２】
前述したように、本実施形態の基板処理方法においては、前述した加熱手段８によって、ウエハＷの表面の少なくともエッジを含む領域を加熱することによって、ウエハＷの反りを抑制する。
【００５３】
本実施形態に係る基板処理方法は、回転テーブル２にウエハＷを載置するための搬入搬出領域Ｐ２ｍへと搬入されたウエハＷを、ウエハＷの回転テーブル２への載置面とは反対側の面であって、ウエハＷの少なくともエッジを含む領域を加熱する工程を有する。加熱する工程のタイミングとしては、ウエハＷが搬入搬出領域Ｐ２ｍへと搬送された後であって、例えば成膜処理を実施する前であれば、特に制限はない。例えば、図７（ａ）に示すように、ウエハＷを昇降ピン２５ａの上方へと移動させた後でも良いし、図７（ｂ）に示すように、昇降ピン２５ａをウエハＷに当接させた後でも良いし、図７（ｃ）に示すように、搬送アーム１０を基板処理装置１００の外側へと移動させた後でも良いし、図７（ｄ）に示すように、昇降ピン２５ａを降下させて、ウエハＷを凹部２４上に載置した後でも良い。
【００５４】
前述した加熱する工程における、ウエハＷの反りを抑制する効果について、具体的な実施形態及び図面を参照して、説明する。
【００５５】
（第１の実施形態）
ウエハＷの回転テーブル２への載置面とは反対側の面であって、ウエハＷの少なくともエッジを含む領域を加熱することにより、ウエハＷの反りを抑制できることを確認した実施形態について、説明する。
【００５６】
以後、第１の実施形態においては、ウエハとして、φ３００ｍｍ（半径Ｒ＝１５０ｍｍ）のシリコンウエハを想定した。このウエハの径方向に関して３等分割し、半径が０〜５０ｍｍの領域をセンタ領域と呼び、半径Ｒが５０ｍｍ〜１００ｍｍの領域をミドル領域と呼び、半径Ｒが１００ｍｍ〜１５０ｍｍの領域をエッジ領域と呼ぶ。また、ウエハの回転テーブル２に対する載置面を「裏面」とし、この裏面とは反対側の面を「表面」と呼ぶ。
【００５７】
図８に、本実施形態に係るウエハの温度と反りとの関係の一例を説明するための概略図を示す。より具体的には、図８は、「裏面」の「センタ領域」の温度を６００℃に固定し、「センタ領域」に対して、「エッジ領域」（及び「ミドル領域」）の温度が所定の温度高く又は低く、「裏面」に対して、「表面」の温度が所定の温度同等又は低い場合のウエハの反り量を、シミュレーションにより求めてプロットした図である。また、シミュレーション時には、ウエハは、ウエハの裏面の中心で固定されており、他に外力は印加されていないと仮定した。
【００５８】
また、図８における横軸は、ウエハの面内方向における最大の温度差であり、縦軸は、各温度におけるウエハＷに関する最大反り量である。なお、横軸は、「センタ領域」の温度よりも「エッジ領域」の温度が低い場合が正の値となり、縦軸は、「表面」方向へとウエハが反る場合に、正の値となる。なお、「裏面」方向への反りは、載置台である凹部２４によって吸収されるため、反り量が略０ｍｍ又は０ｍｍ以下のプロットは、実質的に反りが発生しないことを意味する。
【００５９】
また、図８におけるダイヤ印、正方形印、三角印、バツ印及び米印は、各々、ウエハの表面と裏面との温度差が各々、０℃、５℃、２５℃、５０℃、１００℃（裏面に対して表面の温度が低い）である場合のプロットである。
【００６０】
図８の横軸が０℃の場合のプロットから、ウエハの「裏面」の温度が面内で６００℃であり、ウエハの「表面」の温度が面内で５００℃である場合、２．０ｍｍものウエハ反りが発生することがわかる（米印参照）。
【００６１】
また、図８の横軸の値が負となる領域のプロットから、「センタ領域」の温度に対して、「エッジ領域」の温度が大きくなる場合に、ウエハの反りが抑制されることがわかる。
【００６２】
さらに、図８の各々の印を比較することにより、ウエハの「表面」の温度と「裏面」の温度との間の温度差を小さくすることにより、より具体的には、「裏面」の温度に対して「表面」の温度を５℃以内の差となる温度にする、又は、「表面」の温度を「裏面」の温度と略同じにすることにより、ウエハの反りが略０となることがわかる。このことは、また、「表面」の温度を「裏面」の温度よりも高くすることにより、ウエハの反りが実質的に０となることも意味している。
【００６３】
以上の結果より、ウエハの表面であって、少なくともエッジを含む領域を加熱することにより、確実にウエハの反りを抑制できることがわかった。また、ウエハの表面の温度を裏面の温度と略同じにする、若しくは、表面の温度が裏面の温度より高くすることにより、ウエハの反りをより効率的に抑制可能であることがわかった。
【００６４】
（第２の実施形態）
ウエハＷの回転テーブル２への載置面とは反対側の面であって、ウエハＷの少なくともエッジを含む領域を加熱することにより、ウエハＷの反りを短時間で抑制できることを実証した実施形態について、説明する。
【００６５】
第２の実施形態においては、ウエハとして、φ３００ｍｍ（半径Ｒ＝１５０ｍｍ）のシリコンウエハを想定した。また、ウエハＷの回転テーブル２に対する載置面を「裏面」と呼び、この裏面とは反対側の面を「表面」と呼ぶ。さらに、ウエハの熱伝導率を２００Ｗ／ｍ２Ｋ（６７０℃）と仮定し、ウエハＷ全面からの輻射は、輻射率を０．４（４５０℃）と仮定した。さらに、ウエハの裏面であって、半径Ｒが０〜５０ｍｍである領域が、回転テーブル２によって支持され、ヒータユニット７によって加熱されていると仮定した。またさらに、ウエハＷの表面であって、半径Ｒが７５．６ｍｍ〜１５０ｍｍの領域が、加熱手段８によって加熱されると仮定した。
【００６６】
図９に、本実施形態に係るウエハの温度と反りとの関係の他の例を説明するための概略図を示す。図９の例は、加熱手段８による加熱が実施されない実施形態である。図９において、横軸はウエハＷを凹部２４上に載置した後の時間であり、縦軸は、ウエハの表面の温度である。また、図９及び図１１におけるＲとは、ウエハの中心からの面内位置（ｍｍ）を意味する。
【００６７】
図９に示すように、加熱手段８を設置しない場合、ウエハの載置後、約５秒でウエハの面内温度差が１００℃程度となる。図９で得られた面内での温度差から、ウエハの載置後の経過時間と反りとの関係を求めた。
【００６８】
図１０に、本実施形態に係るウエハの温度と反りとの関係の他の例を説明するための概略図を示す。図１０の横軸は、ウエハＷを凹部２４上に載置した後の時間であり、縦軸は、上はＷの最大反り量である。図１０に示されるように、加熱手段８を設置しない場合、ウエハの載置後、約５秒でウエハの反り量が約２．２ｍｍであり、ウエハの反りが収まるまでに、約数十秒から約１分程度必要となることがわかる。
【００６９】
図１１に、実施形態に係るウエハの温度と反りとの関係の他の例を説明するための概略図を示す。図１１の例は、加熱手段８による加熱が実施される実施形態である。図１１において、横軸はウエハＷを凹部２４上に載置した後の時間であり、縦軸は、ウエハの表面の温度である。
【００７０】
図１１に示すように、加熱手段８を設置する場合、図９の例と比較して、ウエハの面内温度差６０℃程度と低くなり、さらに、ウエハの中心部（Ｒ＝０ｍｍ）とウエハの外周部（Ｒ＝１５０ｍｍ）とでは、温度差が約２０℃と更に低くなる。図１１で得られた面内での温度差から、ウエハの載置後の経過時間と反りとの関係を求めた。
【００７１】
図１２に、本実施形態に係るウエハの温度と反りとの関係の他の例を説明するための概略図を示す。図１２の横軸は、ウエハＷを凹部２４上に載置した後の時間であり、縦軸は、上はＷの最大反り量である。図１２に示されるように、加熱手段８を設置する場合、ウエハの載置後においても、ウエハの反りが発生していない。なお、図１２には、図１０の加熱手段８を設置しない場合の例についても、併せて示した。
【００７２】
ウエハの処理においては、多数枚を処理する観点から、ウエハ搬送から各種処理までのスループットは、例えば数秒であっても短いことが好ましい。加熱手段８を設置しない実施形態では、ウエハ搬送から各種処理を実施するまでには、１枚あたり約数十秒から約１分程度必要とされるが、本実施形態においては略０秒である。即ち、ウエハＷの回転テーブル２への載置面とは反対側の面であって、ウエハＷの少なくともエッジを含む領域を加熱することにより、ウエハＷの反りを短時間で効率良く抑制できる。
【００７３】
なお、第２の実施形態においては、昇降ピン２５ａをウエハＷに当接させた時点で加熱手段８により、ウエハの表面の少なくともエッジを含む領域を加熱する場合について、説明したが、本発明はこの点において限定されない。図７を用いて説明したように、ウエハＷを昇降ピン２５ａの上方へと移動させた後でも良いし、昇降ピン２５ａをウエハＷに当接させた後でも良いし、搬送アーム１０を基板処理装置１００の外側へと移動させた後でも良いし、昇降ピン２５ａを降下させて、ウエハＷを凹部２４上に載置した後でも良い。
【符号の説明】
【００７４】
１          チャンバ
２          回転テーブル
８          加熱手段
１１        天板
１２        容器本体
１３        シール部材
２４        凹部
２５        ウエハ保持機構
２６        貫通孔
３１        ガスノズル
３２        反応ガスノズル
４１        分離ガスノズル
４２        分離ガスノズル
４４        天井面
８１        加熱ランプ
８６        透過部材
１００      基板処理装置
１０１      制御部
１０２      記憶部
１０３      媒体
６１０      排気口
６４０      真空ポンプ
Ｗ          ウエハ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2014229715.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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