(57)【要約】【課題】一定の電磁波電力を供給して、均一な加熱を可能とする基板処理装置及び基板処理方法を提供する。【解決手段】ウエハを処理する処理室と、処理室内に設けられウエハを保持するボートと、ボートに保持されたウエハよりも下方に設けられ、このウエハの裏面に向かってガスを導入するガス導入部と、ボートに保持されたウエハよりも上方に設けられ、電磁波を導入する導波口と、を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を処理する処理室と、
前記処理室内に設けられ基板を保持する基板保持部と、
前記基板保持部に保持された基板よりも下方に設けられ、基板の裏面に向かってガスを導入するガス導入部と、
前記基板保持部に保持された基板よりも上方に設けられ、電磁波が導入される電磁波導入部と、
を有する基板処理装置。
【請求項２】
前記基板保持部は、この基板保持部に保持された基板の端部と垂直方向で重なり、電磁波を反射するリング形状の反射部を有する請求項１記載の基板処理装置。
【請求項３】
前記基板処理装置に保持された基板よりも上方に設けられ、ガスを排出するガス排出部、
をさらに有する請求項１記載の基板処理装置。
【請求項４】
前記ガス排出部は、前記保持部に保持された基板と垂直方向で重ならないように設けられている請求項３記載の基板処理装置。
【請求項５】
基板を処理室内に搬入し、基板保持部で保持するステップと、
前記基板保持部に保持された基板よりも下方に設けられ、ガスを導入するガス導入部から前記処理室内にガスを導入するステップと、
前記基板保持部に保持された基板よりも上方に設けられ、ガスを排出するガス排出部から前記処理室内のガスを排出するステップと、
電磁波が前記処理室内に導入されるステップと、
を有する基板処理方法。
【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】
電磁波（例えば、固定マイクロ波又は可変周波数マイクロ波等）を用いて、ウエハを加熱処理する基板処理装置がある。
従来、この種の基板処理装置には、電磁波が導入されウエハを処理する処理室と、この処理室にガスを導入するガス導入口と、この処理室からガスを排気するガス排気口と、が設けられている。ガス導入口とガス排気口は、処理室の上部において対角線上に位置するように、それぞれ１つずつ設けられた構造となっている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、ガス導入口とガス排気口とが処理室の上部に位置していると、電磁波によって加熱されたウエハ等から発生する熱により生じる上昇気流と、ガス導入口から導入されるガスとが衝突し、ウエハの上方の気流が不安定となる。
このため、ガス導入口から導入されるガスが処理室の全体に行き渡らず、例えば、吹き溜まりが生じたり、導入したガスが処理室内下方へ到達し難かったりする等の問題が生じていた。
【０００４】
このように、処理室内の気流が不安定になると、導入ガスによる冷却効果が低減する。導入ガスによる冷却効果が低下すると処理室の壁面等が高温となり、この処理室壁面の電磁波の反射効率が低下する。処理室壁面の電磁波電力が低下すると、処理室内の実質的な電磁波電力が減衰し、加熱処理の温度プロファイルが変化する。
【０００５】
また、電磁波電力の強弱によって温度を調整しようとすると、電力のロスや、温度を安定化させる時間のロス等の問題が生じ、結果、不均一な加熱となる。例えば、このような装置をキュアやアニールを目的として使用した場合、不均一に加熱されることで、ウエハ表面の一部の膜が硬化してしまう。膜が硬化してしまうことで、基板中の不純物の脱離が困難になるという問題が起きる。
【０００６】
本発明は、一定の電磁波電力を供給して、均一な加熱を可能とする基板処理装置及び基板処理方法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】
本発明の第１の特徴とするところは、基板を処理する処理室と、前記処理室内に設けられ基板を保持する基板保持部と、前記基板保持部に保持された基板よりも下方に設けられ、基板の裏面に向かってガスを導入するガス導入部と、前記基板保持部に保持された基板よりも上方に設けられ、電磁波が導入される電磁波導入部と、を有する基板処理装置にある。したがって、一定の電磁波電力を供給して、均一な加熱を可能とすることができる。
【０００８】
本発明の第２の特徴とするところは、基板を処理室内に搬入し、基板保持部で保持するステップと、前記基板保持部に保持された基板よりも下方に設けられ、ガスを導入するガス導入部から前記処理室内にガスを導入するステップと、前記基板保持部に保持された基板よりも上方に設けられ、ガスを排出するガス排出部から前記処理室内のガスを排出するステップと、電磁波が前記処理室内に導入されるステップと、を有する基板処理方法にある。したがって、一定の電磁波電力を供給して、均一な加熱を可能とすることができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、一定の電磁波電力を供給して、均一な加熱を可能とする基板処理装置及び基板処理方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態にかかる基板処理装置の断面構成図である。
【図２】電磁波加熱装置の斜視図である。
【図３】図３（ａ）は、電磁波加熱装置の図１におけるＡ−Ａ線断面図であり、図３（ｂ）は、電磁波加熱装置の上面図である。
【図４】処理室内の導入ガスの流れの模式図である。
【図５】基板処理装置の動作のフローチャートである。
【図６】第２実施形態に係る電磁波加熱装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
［第１実施形態］
本実施形態にかかる基板処理装置１０の構成について、図に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態にかかる基板処理装置１０の断面構成図である。
【００１２】
基板処理装置１０は、電磁波加熱装置１２を備えている。電磁波加熱装置１２は、基板としてのウエハ１４を処理する処理室１６を内部に構成する処理容器１８と、電磁波（例えば、固定マイクロ波又は可変周波数マイクロ波等）を発生する電磁波発生部２０を備える。電磁波発生部２０で発生した電磁波は、導波路２２を介して導波口２４から処理室１６内に導入される。
処理室１６内には、ウエハ１４の温度を検出する温度検出器２６が設けられている。温度検出器２６は、後述する制御部８０に電気的に接続されている。
【００１３】
処理容器１８は、例えばアルミニウム（Ａｌ）やステンレス（ＳＵＳ）など金属材料により構成されており、また、処理室１６を、電磁波的に閉じる構造となっている。
電磁波発生部２０としては、例えばマイクロトロン等が用いられる。
【００１４】
処理室１６内には、ウエハ１４を保持する基板保持部としてのボート３０が設けられている。ボート３０には、例えば石英又はテフロン（登録商標）等からなる複数（本実施形態においては３本）の柱３２が設けられている。柱３２にはそれぞれ、ウエハ１４を載置する載置溝３４が設けられおり、この載置溝３４を挟んだ上下の位置にリング状に形成された反射板３６、３８が設けられている。反射板３６、３８は、電磁波を反射する。
ボート３０は、保持したウエハ１４の中心と処理室１６の中心とが垂直方向で略一致するように設けられている。
【００１５】
電磁波を処理室１６内に供給する導波口２４は、このボート３０に保持されたウエハ１４よりも上方に設けられている。このような構成とし、ウエハ１４と導波口２４を所定の距離に保つことで、本構成を有さない場合と比較して、ウエハ１４の加熱状況のばらつきを抑制することができる。すなわち、リフレクター（均一にマイクロ波を照射するための反射板）等を使用することなく、ウエハ１４に、加熱し過ぎる箇所や、加熱されない箇所が生じるのを防止することができる。
【００１６】
処理容器１８の下部には、例えば窒素（Ｎ２）等のガスを導入するガス導入部４０が設けられている。ガス導入部４０には、バルブＶ１が設けられており、このバルブＶ１を開くと、処理室１６内にガス導入部４０からガスが導入されるようになっている。ガス導入部４０から導入されるガス（以下、導入ガスと称する場合がある）は、ウエハ１４や後述する壁面５２を冷却したり、パージガスとして処理室１６内のガスを押し出したりするのに用いられる。
【００１７】
処理容器１８の上部には、導入ガスを排気するガス排出部４２が４つ設けられている（図２参照）。４つのガス排出部４２それぞれには、バルブＶ２が設けられており、このバルブＶ２を開くと、処理室１６内のガスがガス排出部４２から排出されるになっている。
【００１８】
処理容器１８の壁面５２には、この壁面５２を冷却する冷却板５４が設けられている。冷却板５４には冷却水が供給されており、例えば処理過程において、ウエハ１４からの放射熱や加熱されたガス等により壁面５２が温度上昇するのを抑制することができる構造となっている。これにより、温度上昇に伴う壁面５２の電磁波の反射効率の低下を抑制することができる。壁面５２の温度を一定とすることで、壁面５２の電磁波の反射効率を一定とし、延いては、実質的な電磁波電力を安定させることが可能となる。
【００１９】
処理容器１８の壁面５２の一側面には、処理室１６の内外にウエハ１４を搬送するためのウエハ搬送口６０が設けられている。ウエハ搬送口６０には、ゲートバルブ６２が設けられており、このゲートバルブ６２を開けることにより、処理室１６内と搬送室（予備室）７０内とが連通するように構成されている。搬送室７０は密閉容器７２内に形成されている。
【００２０】
ゲートバルブ６２とウエハ搬送口６０との接触部分には、シール材としての非金属製のガスケット（導電性Ｏリング）６４が取り付けられている。このため、ゲートバルブ６２とウエハ搬送口６０との接触部分は密閉され、処理室１６から電磁波が漏洩しないようになっている。また、導電性Ｏリング６４を取り付けることで、ウエハ搬送口６０とゲートバルブ６２との間での金属的な接触を緩和し、塵の発生や、金属による汚染等が抑制される。
【００２１】
搬送室７０内には、ウエハ１４を搬送する搬送ロボット７４が設けられている。搬送ロボット７４には、ウエハ１４を搬送する際にウエハ１４を支持する搬送アーム７４ａが備えられている。ゲートバルブ６２を開くことによって、搬送ロボット７４により処理室１６内と搬送室７０内との間で、ウエハ１４を搬送することが可能なように構成されている。処理室１６内に搬送されたウエハ１４は、載置溝３４に載置される。
【００２２】
例えば、処理室１６内におけるウエハ１４の載置箇所（載置溝３４）の高さを、搬送アーム７４ａの高さに合わせて調整することで、搬送アーム７４ａの水平方向への移動のみで、ウエハ１４の処理室１６内と搬送室７０内との間での搬送が可能となる。すなわち、ボート３０等を昇降させる機構を設けずに、構成を簡略化することができる。
【００２３】
次に、電磁波加熱装置１２について、より詳細に説明する。
図２は、電磁波加熱装置１２の斜視図を示す。図３（ａ）は、電磁波加熱装置１２の図１におけるＡ−Ａ線（導波口２４とボート３０との間の高さ）断面図を示し、図３（ｂ）は、電磁波加熱装置１２の上面図を示す。
【００２４】
ボート３０の柱３２は、例えば石英やテフロン等により構成されているため、電磁波を透過させるようになっている。これにより、本構成を有さない場合と比較して、効果的にウエハ１４全体に電磁波が照射される。
【００２５】
反射板３６、３８は、電磁波を反射する材料（例えば金属）から構成され、その外径がウエハ１４の外径よりも大きく、その内径がウエハ１４の外径よりも小さい。すなわち、図３（ａ）に示すように、反射板３６、３８の外周部３６ａ（３８ａ）は、ウエハ１４の外周部１４ａよりも半径方向に対し外側にあり、反射板３６、３８の内周部３６ｂ（３８ｂ）は、ウエハ１４の外周部１４ａよりも半径方向に対し内側にある。
このため、載置溝３４に載置されたウエハ１４の端部（外周部１４ａ近傍）は、垂直方向で、反射板３６、３８と重なるようになっている。
【００２６】
ここで、電磁波による加熱においては、被加熱物に端面や突起等がある場合、その部分に電磁波エネルギーで発生する電界が集中する傾向（端面効果）があり、それにより被加熱物が不均一に加熱されることがある。
そこで、本実施形態のように、反射板３６、３８をウエハ１４の端部と垂直方向で重なるように設けることで、この反射板３６、３８により電磁波を反射し、ウエハ１４の端部に照射される電磁波を調整することができる。このため、電磁波の端面効果によってウエハ１４の端部が過度に加熱される（ウエハ１４が不均一に加熱される）のを防止し、結果、ウエハ１４を均一に加熱することができる。
【００２７】
反射板３６、３８は、ウエハ１４との重なりが、ウエハ１４の外周部１４ａから５〜８ｍｍの範囲となるように設けられている。つまり、反射板３６、３８の内周部３６ｂに対する半径は、ウエハ１４の半径よりも５〜８ｍｍ小さくなっている。
この重なりが５ｍｍ未満であると、端面効果による不均一な加熱を防止する効果が弱まる。
また、この重なりが８ｍｍより大きくなると、ウエハ１４が反射対３６、３８で覆われる部分が増加するため、ウエハ１４に対する加熱作用が弱まる。
【００２８】
反射板３６、３８はそれぞれ、ウエハ１４からの垂直方向に対する距離が、１５０ｍｍ未満の範囲となるように配置されている。
この距離が１５０ｍｍ以上になると、端面効果による不均一な加熱を防止する効果が弱まる。
反射板３６、３８がそれぞれ、ウエハ１４の搬送を阻害しない範囲で最も近づく位置に設けられている場合、それよりも遠くに配置されている場合と比較して、より効果的に端面効果による不均一な加熱を防止することができる。
【００２９】
図３（ｂ）に示すように、ガス導入部４０は、処理室１６の底面の略中心に設けられており、また、ガス排出部４２はそれぞれ、例えば直方体である処理室１６の四隅に設けられている。
また、ガス導入部４０にガスを均一に拡散する拡散器を設けるようにしてもよい。
【００３０】
ガス排出部４２はそれぞれ、垂直方向で、ウエハ１４の外周部１４ａよりも外側に設けられている。このため、ガス排出部４２に付着した不純物のウエハ１４上への落下を防止することができる。
【００３１】
基板処理装置１０は、この基板処理装置１０の各構成部分の動作を制御する制御部８０を有する。制御部８０は、電磁波発生部２０、ゲートバルブ６２、搬送ロボット７４、バルブＶ１、Ｖ２等の動作を制御する。
【００３２】
図４は、処理室１６内の導入ガスの流れの模式図を示す。
導入ガスは、ウエハ１４の裏面の略中心に向かって吹きつけられ、その後、処理室１６全体に広がっていく。ウエハ１４は、導入ガスを吹き付けられることで冷却される。
導入ガスが、ウエハ１４の外周部１４ａから１０ｍｍ以上内側の箇所に向かって吹きつけられる場合は、導入ガスが、ウエハ１４の外周部１４ａから１０ｍｍよりも外側の箇所に向かって吹きつけられる場合と比較して、効率よくウエハ１４を冷却することができる。
【００３３】
処理室１６全体に広がった導入ガスは、処理室１６の上部の四隅から均等に排出されるので、吹き溜まりを生じることなく処理室１６内を自然に流れる。これにより、処理室１６内の温められたガスとともに、ウエハ１４から発生した脱ガス及び二次的に生じる副生成ガスを円滑に排出することができる。このため、処理室１６内壁への副生成物の付着が抑制される。
【００３４】
処理室１６の中心から外側へ、かつ、下方から上方へ、導入ガスが流れる構造となっているため、ウエハ１４及び処理室１６全体を均一に冷却することができる。また、本構成を有さない場合と比較して、効率的に処理室１６内のガスを排出することができる。
【００３５】
このように、本実施形態に係る基板処理装置１０の電磁波加熱装置１２は、処理室１６内を効率よく冷却することができる構成となっている。このため、処理室１６内の高温化に伴う電磁波の反射効率の低下を防止することができる。
したがって、処理室１６内の実質的な電磁波電力の減衰が抑制されるため、一定の電磁波電力を供給し続けることで、安定した加熱が可能となる。特に、キュアやアニールを目的として本装置を使用した場合、均一に、且つ安定した加熱によって、不純物を均一に脱離することが可能となる。
【００３６】
次に、基板処理装置１０の動作について説明する。
図５は、基板処理装置１０の動作（Ｓ１０）のフローチャートである。
【００３７】
ステップ１００（Ｓ１００）において、ウエハ１４を処理室１６に搬入する。
ゲートバルブ６２を開き、処理室１６と搬送室７０とを連通させる。そして、搬送ロボット７４により搬送室７０内から処理室１６内へ処理対象のウエハ１４を搬送アーム７４ａで支持した状態で搬入する（基板搬入工程）。
【００３８】
ステップ１０２（Ｓ１０２）において、ボート３０でウエハ１４を保持する。
処理室１６内に搬入したウエハ１４は、柱３２の載置溝３４に載置されボート３０に保持される。搬送ロボット７４の搬送アーム７４ａが処理室１６内から搬送室７０内へ戻ると、ゲートバルブ３４が閉じられる（基板保持工程）。
【００３９】
ステップ１０４（Ｓ１０４）において、処理室１６内を窒素（Ｎ２）雰囲気とする。
ガス排出部４２から、処理室１６内のガス（雰囲気）を排出するとともに、ガス導入部４０から、導入ガスとしてのＮ２を処理室１６内に導入する。これを所定時間行った後、ガスの排出及び導入を停止する（置換工程）。
【００４０】
ステップ１０６（Ｓ１０６）において、ウエハ１４を加熱する。
電磁波発生部２０により電磁波を発生させ、これを導波口２４から処理室１６内に導入する。また、冷却板５４に冷却水を供給しておくことで、壁面５２の温度上昇を抑制する。
所定時間、電磁波を導入した後、電磁波の導入を停止する（加熱工程）。
【００４１】
加熱工程において、温度検出器２６によりウエハ１４が所定の温度よりも高温となっていることが検出されると、制御部８０はバルブＶ１、Ｖ２を開いて処理室１６内にガス導入部４０からＮ２ガスを導入するとともに、ガス排出部４２から処理室１６内のＮ２ガスを排出する。このようにして、ウエハ１４を所定の温度となるように冷却する。
【００４２】
ステップ１０８（Ｓ１０８）において、ウエハ１４を処理室１６から搬出する。
上述した基板搬入工程（Ｓ１００）、基板載置工程（Ｓ１０２）に示した手順とは逆の手順により、加熱処理した後のウエハ１４を処理室１６内から搬送室７０内へ搬出して、基板処理装置１０の動作を完了する。
【００４３】
上記実施形態においては、ガス排出部４２を処理室１６の四隅に設けた構成について説明したが、これに限らず、ボート３０に保持されたウエハ１４を中心とした対象位置に少なくとも２つ設けるようにしてもよい。また、ガス排出部４２を、処理室１６上部の各隅に複数個ずつ設ける（例えば、各隅に２個ずつ設け、合計８個設置する）ことで、排出量を増大させるようにしてもよい。
【００４４】
ガス排出部４２の設置場所は、少なくともウエハ１４より上部であることが好ましく、ガス排出部４２を処理室１６の側面に設けるようにしてもよい。
ガス排出部４２の形状は、円形に限らず、楕円形、多角形、棒状等であってもよい。
また、処理室１６が直方体に限らず、円形等であってもよい。
【００４５】
上記実施形態においては、冷却板５４に冷却水を供給する構成について説明したが、これに限らず、冷却構造は、空冷方式や電気素子を使用した冷却方式等を用いてもよい。
【００４６】
［第２実施形態］
次に、第２実施形態について説明する。
図５は、第２実施形態に係る電磁波加熱装置１２の断面図を示す。第１実施形態においては、導波口２４とゲートバルブ６２とは、処理容器１８の異なる一側面に設けられていたのに対し、第２実施形態においては、導波口２４とゲートバルブ６２が処理容器１８の同一の一側面に設けられている。
【００４７】
導波口２４をゲートバルブ６２と同一面に設けることで、省スペース化を実現することができる。また、導波口２４及びゲートバルブ６２が設けられた面と対向する面を全面取外せる構造とすることで、保守性を向上させることが可能となる。
【００４８】
［本発明の好ましい態様］
以下に、本発明の好ましい態様について付記する。
【００４９】
本発明の一態様によれば、基板を処理する処理室と、前記処理室内に設けられ基板を保持する基板保持部と、前記基板保持部に保持された基板よりも下方に設けられ、基板の裏面に向かってガスを導入するガス導入部と、前記基板保持部に保持された基板よりも上方に設けられ、電磁波を導入する電磁波導入部と、を有する基板処理装置が提供される。
【００５０】
好ましくは、前記基板保持部は、この基板保持部に保持された基板の端部と垂直方向で重なり、電磁波を反射するリング形状の反射部を有する。
【００５１】
好ましくは、前記基板処理装置に保持された基板よりも上方に設けられ、ガスを排出するガス排出部、をさらに有する。
【００５２】
好ましくは、前記ガス排出部は、前記保持部に保持された基板と垂直方向で重ならないように設けられている。
【００５３】
好ましくは、前記ガス排出部は、少なくとも２つ設けられている。
【００５４】
好ましくは、前記処理室の壁面を冷却する冷却部を、さらに有する。
【００５５】
本発明の他の態様によれば、基板を処理室内に搬入し、基板保持部で保持するステップと、前記基板保持部に保持された基板よりも下方に設けられ、ガスを導入するガス導入部から前記処理室内にガスを導入するステップと、前記基板保持部に保持された基板よりも上方に設けられ、ガスを排出するガス排出部から前記処理室内のガスを排出するステップと、電磁波を前記処理室内に導入するステップと、を有する基板処理方法が提供される。
【符号の説明】
【００５６】
１０      基板処理装置
１２      電磁波加熱装置
１４      ウエハ
１６      処理室
１８      処理容器
２０      電磁波発生部
２２      導波路
２４      導波口
２６   温度検出器
３０      ボート
３２      柱
３４      載置溝
３６、３８    反射板
４０      ガス導入部
４２      ガス排出部
５４      冷却板
６２      ゲートバルブ
７０      搬送室
【図１】
2011204819.tif 000003
【図２】
2011204819.tif 000004
【図３】
2011204819.tif 000005
【図４】
2011204819.tif 000006
【図５】
2011204819.tif 000007
【図６】
2011204819.tif 000008