(57)【要約】【課題】真空雰囲気を形成して基板にガスを供給して処理を行う真空処理装置において、前記基板を回転テーブルの載置領域に載置するにあたり、当該載置領域から外れた位置に載置されることを防ぐ。【解決手段】前記回転テーブルにより公転するように当該回転テーブルの一面側に設けられ、その周囲に基板の位置を規制するための規制部が形成された基板の載置領域と、外部の基板の搬送機構と、前記回転テーブルとの間で基板を受け渡すために、当該基板を支持して昇降する昇降部材と、前記昇降部材により前記載置領域に基板が載置される前に、当該載置領域と基板との間の隙間を選択的に排気するための排気機構と、を備えるように装置を構成する。このような構成によって、前記載置領域に残留するガスによる、基板の浮き上がりが防がれる。結果として、載置領域からの基板の脱離を防ぐことができる。【選択図】図１
2015135905.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
その内部が排気されて真空雰囲気とされる処理容器と、
前記処理容器内に設けられた回転テーブルと、
前記回転テーブルにより公転するように当該回転テーブルの一面側に設けられ、その周囲に基板の位置を規制するための規制部が形成された基板の載置領域と、
前記回転テーブル上の基板に処理ガスを供給するためのガス供給部と、
外部の基板の搬送機構と、前記回転テーブルとの間で基板を受け渡すために、当該基板を支持して昇降する昇降部材と、
前記昇降部材により前記載置領域に基板が載置される前に、当該載置領域と基板との間の隙間を選択的に排気するための排気機構と、
を備えたことを特徴とする真空処理装置。
【請求項２】
前記載置領域は、前記回転テーブルに形成された凹部であり、前記規制部は、前記凹部の側面であることを特徴とする請求項１記載の真空処理装置。
【請求項３】
前記排気機構は、基板の下面が前記凹部の側壁の上端と同じ高さか、あるいは当該上端よりも低い高さ位置に位置した第１の状態で、当該凹部内の排気を行うことを特徴とする請求項２記載の真空処理装置。
【請求項４】
前記第１の状態は、基板の静止状態であることを特徴とする請求項３記載の真空処理装置。
【請求項５】
前記排気機構は、基板の下面と凹部の底面との距離が、０ｍｍより大きく２０ｍｍ以下であるときに、凹部内の排気を行うことを特徴とする請求項２ないし４のいずれか一つに記載の真空処理装置。
【請求項６】
前記排気機構は、前記回転テーブルの他面側に、回転テーブルの一面側から区画されると共に、排気される排気空間を形成する区画部材を備え、
前記回転テーブルには、前記排気空間が排気されることによって前記隙間が排気されるように、その一端が回転テーブルの一面側に開口すると共に、その他端が前記排気空間に連通可能なガス吸引路が設けられることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一つに記載の真空処理装置。
【請求項７】
前記排気空間は、前記回転テーブルから離れて形成され、
前記排気機構は、その一端が前記排気空間に連通すると共に区画されたガス流路を形成する流路形成部材を備え、
前記流路形成部材の他端が前記ガス吸引路に接続される状態と、前記接続が解除される状態と、を切り替えるための、当該流路形成部材を移動させる移動機構が設けられることを特徴とする請求項６記載の真空処理装置。
【請求項８】
前記移動機構は、前記昇降部材の昇降に連動して動作するように構成されていることを特徴とする請求項７記載の真空処理装置。
【請求項９】
前記移動機構は、前記昇降部材の高さに応じて前記流路形成部材を前記回転テーブルの他面に付勢する状態と、前記付勢が解除された状態と、を切り替える付勢機構により構成されることを特徴とする請求項８記載の真空処理装置。
【請求項１０】
前記昇降部材は係合部を備え、
前記付勢機構は、前記昇降部材の下降により、前記係合部と係合して流路形成部材を回転テーブルの他面から離間させるための被係合部を備えることを特徴とする請求項９記載の真空処理装置。
【請求項１１】
前記回転テーブルの一面側の空間よりも１Ｐａ以上低い圧力となるように前記排気機構により排気空間が排気されることに並行して、
支持した基板が前記凹部の底面に載置されるように前記昇降部材が下降することを特徴とする請求項６ないし１０のいずれか一つに記載の真空処理装置。
【請求項１２】
前記ガス吸引路は、前記昇降部材の移動路を兼用するものであることを特徴とする請求項６ないし１１のいずれか一つに記載の真空処理装置。
【請求項１３】
処理容器の内部を排気して真空雰囲気とする工程と、
前記処理容器内に設けられた回転テーブルを回転させて、当該回転テーブルの一面側に設けられ、その周囲に基板の位置を規制するための規制部が形成された基板の載置領域を公転させる工程と、
基板の搬送機構と、前記回転テーブルとの間で基板を受け渡すために、基板を支持した昇降部材を昇降させる工程と、
ガス供給部により、前記回転テーブル上の基板に処理ガスを供給する工程と、
前記昇降部材により前記載置領域に基板が載置される前に、排気機構により当該載置領域と基板との間の隙間を選択的に排気する工程と、
を備えたことを特徴とする真空処理方法。
【請求項１４】
前記載置領域は、前記回転テーブルに形成された凹部であり、前記規制部は、前記凹部の側面であることを特徴とする請求項１３記載の真空処理方法。
【請求項１５】
前記隙間を選択的に排気する工程は、
基板の下面が前記凹部の側壁の上端と同じ高さか、あるいは当該上端よりも低い高さ位置に位置した第１の状態で、当該凹部内の排気を行う工程を含むことを特徴とする請求項１４記載の真空処理方法。
【請求項１６】
前記第１の状態は、基板の静止状態であることを特徴とする請求項１５記載の真空処理方法。
【請求項１７】
前記隙間を選択的に排気する工程は、
基板の下面と凹部の底面との距離が、０ｍｍより大きく２０ｍｍ以下であるときに排気を行う工程を含むことを特徴とする請求項１４ないし１６のいずれか一つに記載の真空処理方法。
【請求項１８】
前記隙間を選択的に排気する工程は、
前記回転テーブルの一面側の空間よりも１Ｐａ以上低い圧力となるように、当該回転テーブルの他面側に、当該回転テーブルの一面側から区画されて形成された排気空間を排気する工程と、
前記排気空間の排気により、その一端が回転テーブルの一面側に開口すると共に、その他端が前記排気空間に連通可能に形成されたガス吸引路を排気する工程と、
これら排気空間を排気する工程及びガス吸引路を排気する工程に並行して行われ、支持した基板が前記載置領域に載置されるように前記昇降部材を下降させる工程と、
を含むことを特徴とする請求項１３ないし１７のいずれか一つに記載の真空処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空雰囲気である処理容器内にガスを供給して基板の処理を行う真空処理装置及び真空処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウエハ（以下「ウエハ」と言う）などの基板にシリコン酸化膜（ＳｉＯ2）などの薄膜を成膜する手法として、例えば特許文献１に記載のＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）を行う成膜装置が知られている。この成膜装置では、その内部が排気されて真空雰囲気とされる処理容器内に水平な回転テーブルが設けられ、当該回転テーブルにはその周方向に、ウエハが収納される凹部が複数設けられている。そして、この回転テーブルに対向するように複数のガスノズルが配置されている。前記ガスノズルとしては、例えば前記シリコン酸化膜を形成するために処理ガス（反応ガス）を供給して処理雰囲気を形成するものと、回転テーブル上で各処理雰囲気を分離する分離ガスを供給するものと、が交互に配置される。
【０００３】
前記成膜装置は、前記凹部の底面を上下に貫通するように、昇降自在な昇降ピンを備えている。この昇降ピンの先端に、搬送機構から受け渡されたウエハが支持される。前記回転テーブルを間欠的に回転させること及び前記昇降ピンを昇降動作させることによって、各凹部の底面にウエハが受け渡される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１５１３８７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、このように搬送機構から凹部内にウエハを移載するにあたり、ウエハが本来載置される位置から、ずれた位置に載置される場合があることが確認された。これは、前記ウエハの受け渡し中においても処理容器内は真空雰囲気とされるが、前記凹部内にはガスが残留していることによるものと考えられる。即ち、凹部内にガスが残留した状態でウエハが凹部の底面へ向けて下降するが、この残留ガスによって、ウエハは凹部の底面に密着せず、当該底面から浮き上がった状態となり、横方向に滑るように移動する。
【０００６】
そして、前記搬送機構により回転テーブルへ搬送されるウエハは、反りを有する場合がある。また、搬送機構による搬送時に反りが無くても、前記凹部へ向かって下降するときに回転テーブルから受ける熱により、ウエハの面内の温度が不均一になって反る場合が有る。このように反りが発生したウエハが、上記のように凹部内のガスによって浮き上がり、横方向に移動すると、その周縁部が当該凹部の縁に乗り上げてしまうおそれがある。そして、そのような状態で、前記回転テーブルの回転が行われると、回転の遠心力及び処理容器内に形成される気流によって、ウエハが凹部から飛び出してしまい、当該ウエハに正常な成膜処理が行われなくなってしまうおそれがある。前記特許文献１には、このような問題を解決する手段については記載されていない。
【０００７】
本発明はこのような事情の下になされたものであり、その目的は、真空雰囲気を形成して基板にガスを供給して処理を行う真空処理装置において、前記基板を回転テーブルの載置領域に載置するにあたり、当該載置領域から外れた位置に載置されることを防ぐ技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の真空処理装置は、その内部が排気されて真空雰囲気とされる処理容器と、
前記処理容器内に設けられた回転テーブルと、
前記回転テーブルにより公転するように当該回転テーブルの一面側に設けられ、その周囲に基板の位置を規制するための規制部が形成された基板の載置領域と、
前記回転テーブル上の基板に処理ガスを供給するためのガス供給部と、
外部の基板の搬送機構と、前記回転テーブルとの間で基板を受け渡すために、当該基板を支持して昇降する昇降部材と、
前記昇降部材により前記載置領域に基板が載置される前に、当該載置領域と基板との間の隙間を選択的に排気するための排気機構と、
を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、処理容器内が前記真空雰囲気となった状態で、基板を支持する昇降部材により、回転テーブルに設けられる載置領域に基板が載置される前に、当該凹部内を選択的に排気するための排気機構が設けられる。従って、載置領域に残留するガスにより、基板が載置領域から浮き上がることが抑えられる。その結果として、回転テーブルの回転の遠心力や処理容器内の気流によって、載置領域から基板が脱離してしまうことが抑えられる。従って、基板に異常な処理が行われることを防ぐことができ、前記基板から製造される製品の歩留りの低下を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係る成膜装置の縦断面図である。
【図２】上記の成膜装置の内部の概略構成を示す斜視図である。
【図３】前記成膜装置の横断平面図である。
【図４】前記成膜装置の真空容器の底部の縦断側面図である。
【図５】前記底部に設けられる昇降ピンの斜視図である。
【図６】前記昇降ピンの動作を示す説明図である。
【図７】前記昇降ピンの動作を示す説明図である。
【図８】前記昇降ピンの動作を示す説明図である。
【図９】前記昇降ピンの動作を示す説明図である。
【図１０】前記昇降ピンにより前記真空容器内にウエハが受け渡される様子を示す説明図である。
【図１１】前記昇降ピンにより前記真空容器内にウエハが受け渡される様子を示す説明図である。
【図１２】前記昇降ピンにより前記真空容器内にウエハが受け渡される様子を示す説明図である。
【図１３】前記昇降ピンにより前記真空容器内にウエハが受け渡される様子を示す説明図である。
【図１４】前記昇降ピンにより前記真空容器内にウエハが受け渡される様子を示す説明図である。
【図１５】前記昇降ピンの高さ、排気のタイミングなどを示すタイミングチャートである。
【図１６】真空容器内に形成される気流を示す説明図である。
【図１７】昇降ピン及び付勢機構の他の構成を示す説明図である。
【図１８】前記昇降ピンの動作を示す説明図である。
【図１９】前記昇降ピンの動作を示す説明図である。
【図２０】評価試験の結果を示すグラフ図である。
【図２１】評価試験の結果を示すグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（第１の実施形態）
本発明の真空処理装置の一実施形態であり、基板であるウエハＷにＡＬＤを行う成膜装置１について図１〜図３を参照しながら説明する。図１は成膜装置１の縦断側面図であり、図２は成膜装置１の内部を示す概略斜視図であり、図３は成膜装置１の横断平面図である。成膜装置１は、概ね円形状の扁平な真空容器（処理容器）１１と、真空容器１１内に設けられた円板状の水平な回転テーブル２と、を備えている。真空容器１１は、天板１２と、真空容器１１の側壁及び底部をなす容器本体１３とにより構成されている。図１中１４は容器本体１３の下側中央部を塞ぐカバーである。
【００１２】
ウエハＷのステージを構成する回転テーブル２は回転駆動機構１５に接続され、回転駆動機構１５により、その中心軸周りに周方向に回転する。回転テーブル２の表面側（一面側）には、前記回転方向に沿って５つの円形の凹部２１が形成されており、この凹部２１の底面２１ａに基板であるウエハＷが載置される。つまり、当該凹部２１はウエハＷの載置領域を構成し、凹部２１の側壁は、回転テーブル２上でのウエハＷの位置を規制する規制部を構成する。回転テーブル２の回転により、凹部２１に収納されたウエハＷが前記回転テーブル２の中心軸周りに公転する。図１中、Ｈ１で示す凹部２１の側壁の高さ、Ｈ２で示すウエハＷの厚さは、例えば夫々１．８ｍｍ、０．８ｍｍである。各凹部２１の底面２１ａには、回転テーブル２を表裏方向に貫通する貫通孔２２が３つ穿設されている。この貫通孔２２は、凹部２１を排気するためのガス吸引路と、後述の昇降ピン５１の移動路とを兼ねる。
【００１３】
真空容器１１の側壁には、ウエハＷの搬送口１６が開口しており、ゲートバルブ１７により開閉自在に構成されている。搬送口１６を介して成膜装置１の外部のウエハ搬送機構１８が、真空容器１１内に進入することができる。ウエハ搬送機構１８は、搬送口１６に臨む凹部２１にウエハＷを受け渡す。
【００１４】
回転テーブル２上には、夫々回転テーブル２の外周から中心へ向かって伸びる棒状の第１の反応ガスノズル３１、分離ガスノズル３２、第２の反応ガスノズル３３及び分離ガスノズル３４が、この順で周方向に配設されている。これらのガスノズル３１〜３４は下方に開口部３５を備え、回転テーブル２の径に沿って夫々ガスを供給する。第１の反応ガスノズル３１はＢＴＢＡＳ（ビスターシャルブチルアミノシラン）ガスを、第２の反応ガスノズル３３はＯ3（オゾン）ガスを夫々吐出する。分離ガスノズル３２、３４はＮ2（窒素）ガスを吐出する。
【００１５】
前記真空容器１１の天板１２は、下方に突出する扇状の２つの突状部２３を備え、突状部２３は周方向に間隔をおいて形成されている。前記分離ガスノズル３２、３４は、夫々突状部２３にめり込むと共に、当該突状部２３を周方向に分割するように設けられている。前記第１の反応ガスノズル３１及び第２の反応ガスノズル３３は、各突状部２３から離れて設けられている。第１の反応ガスノズル３１の下方のガス供給領域を第１の処理領域Ｐ１、第２の反応ガスノズル３３の下方のガス供給領域を第２の処理領域Ｐ２とする。突状部２３、２３の下方は分離領域Ｄ、Ｄとして構成されている。
【００１６】
真空容器１１の底面において、回転テーブル２の径方向外側にはリングプレート３６が設けられ、このリングプレート３６には、リングの周方向に間隔をおいて、排気口３７、３７が開口している。各排気口３７には、排気管３８の一端が接続されている。各排気管３８の他端は合流し、バルブを含む排気量調整機構３９を介して真空ポンプにより構成される排気機構３０に接続される。排気量調整機構３９により各排気口３７からの排気量が調整され、それによって真空容器１１内の圧力が調整される。
【００１７】
回転テーブル２の中心部領域Ｃ上の空間には、Ｎ2ガスが供給されるように構成されている。当該Ｎ2ガスは、天板１２の中央部下方にリング状に突出したリング状突出部２４の下方の流路を介して、回転テーブル２の径方向外側にパージガスとして流れる。リング状突出部２４の下面は、前記分離領域Ｄを形成する突状部２３の下面に連続するように構成されている。
【００１８】
図１中２６は、回転テーブル２の下方へパージガスとしてＮ2ガスを供給するための供給管である。回転テーブル２の下方における容器本体１３の底面には、当該回転テーブル２の回転方向に沿ってヒーター収納空間２９を構成する凹部が形成され、当該収納空間２９内には同心円状にヒーター２７が設けられている。ヒーター２７の輻射熱で回転テーブル２が加熱されることにより、ウエハＷが加熱される。前記ヒーター収納空間２９を形成する凹部を上側から塞ぐようにプレート２８が設けられており、当該プレート２８によって当該ヒーター収納空間２９が、反応ガスが供給される雰囲気から区画されている。図１中１９は、前記収納空間２９にＮ2ガスをパージガスとして供給するための供給管である。
【００１９】
容器本体１３の底部及びその周辺の構成について、さらに説明する。前記底部には、当該底部を厚さ方向に貫通する３つの開口部４１が穿設されている（便宜上、図１では２つのみ表示）。前記容器本体１３の底部の下方側には、扁平な有底の筒状体４２が設けられている。前記開口部４１は、ウエハ搬送機構１８と回転テーブル２の凹部２１との間でウエハＷの受け渡しが行われるときに、前記凹部２１の貫通孔２２に重なる位置に設けられている。
【００２０】
区画部材である筒状体４２の上端は、３つの開口部４１を囲むと共に前記底部に密着して設けられている。筒状体４２の側壁に設けられる排気孔４３に、当該筒状体４２の外側から排気管４４の一端が接続されている。排気管４４の他端は、バルブＶ１を介して前記排気管３８の排気量調整機構３９の下流側に接続されており、バルブＶ１を開放することにより、前記筒状体４２に囲まれる排気空間４５を排気することができる。
【００２１】
前記排気空間４５には水平板４６が設けられ、前記水平板４６の下方には前記筒状体４２の底部を貫通する突部４６ａが設けられている。この突部４６ａは筒状体４２の外部の駆動機構４７に接続されている。この駆動機構４７により、水平板４６が昇降し、それによって後述の昇降ピン５１の先端が、開口部４１内と、回転テーブル２の上方との間で昇降する。
【００２２】
水平板４６上には昇降部材として、鉛直向きの３本の昇降ピン５１が設けられている。当該昇降ピン５１について、その側面図及び斜視図である図４及び図５も参照しながら説明する。説明の便宜上、図５では昇降ピン５１を、容器本体１３の底部から上方へ引き出して示している。昇降ピン５１は、側面から見て段部が形成されるように、その基端部５１ａが先端部５１ｂよりも拡径されている。前記先端部５１ｂは、前記容器本体１３の底部の開口部４１に進入するように設けられており、当該先端部５１ｂには係合部であるフランジ５２が設けられている。この例では、フランジ５２は、平面で見て、円の外周の一部が切り取られたように形成されている。
【００２３】
前記開口部４１の下方側は縮径されて段部４１ａが形成されており、この段部４１ａ上の空間４１ｂに、下側リング部材５３が設けられている。この下側リング部材５３上には上側リング部材５４が設けられ、これらリング部材５３、５４間に、コイルばね５５が介在している。これらリング部材５３、５４及びコイルばね５５は、付勢機構５６を構成し、後述のパイプ５７を移動させる移動機構をなす。また、後述するようにこの付勢機構５６は、昇降ピン５１の昇降に連動して昇降すると共に、パイプ５７を回転テーブル２へ付勢するように動作する。下側リング部材５３は、前記昇降ピン５１のフランジ５２と係合する被係合部をなす。
【００２４】
これらリング部材５３、５４は、前記段部４１ａ上の空間４１ｂを昇降できるように、その外径が、当該空間４１ｂの径より小さく形成されている。前記昇降ピン５１の先端部５１ｂは、これらリング部材５３、５４を貫通すると共に、コイルばね５５の軸を通過するように設けられており、前記昇降ピン５１のフランジ５２は、下側リング部材５３上に位置している。後述のように昇降ピン５１の昇降動作によって、下側リング部材５３が昇降できるように、下側リング部材５３の開口径は、前記フランジ５２の外径及び昇降ピン５１の基端部５１ａの径よりも小さく形成されている。
【００２５】
図中６１は、上側リング部材５４に後述のパイプ５７を接続するためのリング部材であり、上側リング部材５４の上部側の内周から、当該上側リング部材５４の上方へ突出するように設けられている。前記上側リング部材５４の開口径及び前記リング部材６１の開口径は、前記フランジ５２の外径よりも大きく形成されており、当該フランジ５２は上側リング部材５４の下方側から、リング部材６１の上方側へと移動することができる。
【００２６】
図６は、図４に示した状態から昇降ピン５１が上昇し、フランジ５２が、上側リング部材５４の開口部を通過する状態を示している。図６中、鎖線の矢印の先には、この状態における上側リング部材５４の横断平面を示しており、フランジ５２と当該開口部の側壁と間の距離において、最も短い箇所、長い箇所を夫々Ｌ１、Ｌ２で示している。この例ではＬ１は1.0ｍｍ、Ｌ２は1.3ｍｍである。
【００２７】
前記上側リング部材５４の上端から、流路形成部材である円筒状のパイプ５７が、前記ヒーター２７上のプレート２８に穿設された孔２８ａを貫通するように上方に向かって設けられている。パイプ５７は、前記リング部材６１を外側から囲むように設けられ、当該パイプ５７内はガスの流路５８をなす。そして、このパイプ５７の上端は、前記プレート２８と回転テーブル２との間を外側へ向かって広がり、フランジ５９を形成している。
【００２８】
プレート２８と、真空容器１１の容器本体１３の底部との間には円筒である区画用筒６２が設けられている。区画用筒６２の上端は、前記プレート２８の孔２８ａの開口縁に接すると共に、当該開口縁に沿って設けられている。区画用筒６２の下端は、開口部４１内に進入するように形成されている。区画用筒６２は、貫通孔２２から流れ込んだガスが、ヒーター収納空間２９に進入することを防ぎ、ヒーター２７が劣化することを防ぐ役割を有する。パイプ５７が区画用筒６２内を昇降できるように、当該区画用筒６２の内径は、前記パイプ５７の外径よりも若干大きく形成されている。
【００２９】
前記ウエハ搬送機構１８と回転テーブル２の凹部２１との間でウエハＷの受け渡しが行われる際には、当該凹部２１の貫通孔２２が前記容器本体１３の開口部４１と重なった状態で、昇降ピン５１が昇降し、前記貫通孔２２上において昇降ピン５１の先端部５１ｂが突没する。このように受け渡しが行われる前の待機状態における昇降ピン５１の高さ位置をホームポジションとすると、図４は、このホームポジションに位置する昇降ピン５１を示している。このように昇降ピン５１がホームポジションに位置するとき、パイプ５７のフランジ５９は、回転テーブル２の裏面から離間している。
【００３０】
前記昇降ピン５１が昇降するときのパイプ５７及び付勢機構５６の動作を説明する。昇降ピン５１が、ウエハ搬送機構１８に対してウエハＷを受け渡すために前記図４のホームポジションから上昇すると、図６に示したようにフランジ５２が、上側リング部材５４を通過し、さらに昇降ピン５１が上昇する。そして、当該昇降ピン５１の先端部５１ｂが、回転テーブル２上に突出すると共に、昇降ピン５１の基端部５１ａの上端が下側リング部材５３に当接し、この下側リング部材５３を含む前記付勢機構５６、リング部材６１及びパイプ５７を押し上げる。それによって、パイプ５７のフランジ５９が回転テーブル２の裏面の貫通孔２２の縁部に当接し、パイプ５７の流路５８が回転テーブル２の貫通孔２２に接続される。さらに昇降ピン５１が上昇し、下側リング部材５３が上昇すると、コイルばね５４が縮退し、前記フランジ５９が回転テーブル２に向けて付勢されて密着する。然る後、昇降ピン５１の上昇が停止し、下降が開始される。図７は、この昇降ピン５１の下降開始時の状態を示している。
【００３１】
後述するように昇降ピン５１がホームポジション（待機位置）の上方に位置しているときに、回転テーブル２の凹部２１内のガスを除去するために、排気空間４５が排気される。このとき、上記のようにパイプ５７のフランジ５９が回転テーブル２に密着しているので、このパイプ５７内の流路５８は、回転テーブル２の下方側における当該パイプ５７の外側空間６０（図７参照）から区画されている。従って、当該排気空間４５を排気することで、前記外側空間６０を排気せずに凹部２１内を選択的に排気することができる。この選択的排気により、凹部２１内のガスは、回転テーブル２の貫通孔２２、前記流路５８、開口部４１、排気空間４５の順に流れて除去される。図７中点線の矢印は、このガスによる排気流を示している。既述のパイプ５７、開口部４１、筒状体４２及びバルブＶ１は、このように排気を行うための排気機構を構成する。
【００３２】
図７に示す状態から昇降ピン５１が下降すると、当該昇降ピン５１の基端部５１ａに支持される下側リング部材５３が、昇降ピン５１と共に下降し、コイルばね５５が伸長する。そして、当該コイルばね５５が伸びきると、パイプ５７の回転テーブル２への付勢が解消され、パイプ５７の回転テーブル２への密着状態が解除される。さらに昇降ピン５１が下降すると、パイプ５７、リング部材６１及び付勢機構５６は、重力によって昇降ピン５１に支持されながら下降し、パイプ５７のフランジ５９が回転テーブル２の裏面から離間し、パイプ５７の流路５８と回転テーブル２の貫通孔２２との接続が解除される。そして、フランジ５９がプレート２８上に支持されると、前記パイプ５７、リング部材６１及び付勢機構５６の下降が停止する。昇降ピン５１は更に下降し、ホームポジションで停止する。つまり、昇降ピン５１、リング部材６１、付勢機構５６及びパイプ５７は、各々図４に示す位置で静止する。
【００３３】
上記のように昇降ピン５１が下降するにあたり、例えば、パイプ５７と区画用筒６２とが接触し、これらの間の摩擦により、パイプ５７のフランジ５９が回転テーブル２に接した状態で静止したものとする。即ち、昇降ピン５１の基端部５１ａから、下側リング部材５３が離れ、昇降ピン５１のみがホームポジションへ向けて下降する場合について説明すると、この下降中に当該昇降ピン５１のフランジ５２が付勢機構５６の下側リング部材５３に当接し（図８）、当該下側リング部材５３を下方へ押し下げる。コイルばね５５の張力により、上側リング部材５１が下方側へと引かれ、フランジ５９が回転テーブル２から離間する。それによって、昇降ピン５１、リング部材６１、付勢機構５６及びパイプ５７を、各々図４に示す位置へ移動させることができる。
【００３４】
この成膜装置１には、装置全体の動作のコントロールを行うためのコンピュータからなる制御部１０が設けられている。この制御部１０には、後述のように成膜処理、及び搬送機構１８との間でのウエハＷの受け渡しを実行するプログラムが格納されている。前記プログラムは、成膜装置１の各部に制御信号を送信して各部の動作を制御する。
【００３５】
具体的には、図示しないガス供給源から各ガスノズル３１〜３４、中心部領域Ｃなどへの各ガスの給断、回転駆動機構１５による回転テーブル２の回転速度の制御、排気量調整部３９による各真空排気口３７、３７からの排気量の調整、駆動機構４７による昇降ピン５１の昇降、及びバルブＶ１の開閉による排気空間４５の排気などの各動作が制御される。前記プログラムにおいては、これらの動作を制御して、後述の各処理が実行されるようにステップ群が組まれている。当該プログラムは、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の記憶媒体から制御部１０内にインストールされる。
【００３６】
ウエハ搬送機構１８からウエハＷが回転テーブル２に受け渡されるときの動作について、昇降ピン５１、パイプ５７及び付勢機構５６の動作を示す作用図である図９〜図１４と、タイミングチャートである図１５とを参照しながら説明する。このタイミングチャートでは、昇降ピン５１の高さ、排気空間４５を排気するバルブＶ１（図１参照）の開閉状態、パイプ５７が回転テーブル２に対して接触しているか否か、及び回転テーブルが回転しているか否かを夫々示している。チャート中、昇降ピン５１の高さについては、昇降ピン５１が前記ホームポジションに位置しているときを高さが０であるものとし、グラフの＋側に向かうほど上方に位置しているものとする。
【００３７】
ヒーター２７により回転テーブル２が加熱されると共に、５つの凹部２１のうちの１つの凹部２１の貫通孔２２が、容器本体１３の底部の開口部４１に重なった状態で、回転テーブル２が静止している。また、昇降ピン５１はホームポジションで待機しており、バルブＶ１は閉鎖されている。真空容器１１内は、排気口３７、３７により排気され、真空雰囲気とされている。また、分離ガスノズル３２、３４からは、ノズル内へ真空容器１１内の雰囲気が進入することを防ぐために、若干量のＮ２ガスが供給されている。中心部領域Ｃからも若干量のＮ２ガスが供給されている。
【００３８】
このような状態でゲートバルブ１７が開放され、ウエハＷを保持したウエハ搬送機構１８が搬送口１６から真空容器１１内に進入する。ウエハ搬送機構１８が、前記開口部４１上にウエハＷを搬送すると（図９）、図６で説明したように昇降ピン５１が上昇する（チャート中、時刻ｔ１）。このときも真空容器１１内は真空雰囲気に保たれている。前記真空雰囲気とは、具体的には240.0Pa（1.8Torr）以下である。
【００３９】
前記昇降ピン５１の上昇によってパイプ５７が回転テーブル２の裏面に接触して密着し（時刻ｔ２）、昇降ピン５１は、ウエハＷをウエハ搬送機構１８から突き上げて停止する（図１０、時刻ｔ３）。ウエハ搬送機構１８が、次に真空容器１１内に搬送するウエハＷ（２枚目のウエハＷ）を受け取るために真空容器１１から退避すると、バルブＶ１が開放され、排気空間４５が例えば80.0Pa（0.6Torr）になるように減圧されると共に、昇降ピン５１の下降が開始される（図１１、時刻ｔ４）。既述の図７は、この時刻ｔ４における昇降ピン５１を示しており、図１１ではこの図７と同様に、排気流を点線の矢印で示している。上記したように、前記パイプ５７により、排気空間４５と貫通孔２２とを接続する区画された流路が形成されているため、凹部２１内が選択的に排気される。
【００４０】
凹部２１の排気及び昇降ピン５１の下降が続けられ、ウエハＷが凹部２１の底面に近接すると、昇降ピン５１の下降が一旦停止し、昇降ピン５１が静止状態となる（図１２、時刻ｔ５）。この静止状態において、図１２中にＨ３で示す凹部２１の底面２１ａからウエハＷの下面までの距離は、例えば０．６ｍｍであり、ウエハＷの表面（上面）は凹部２１の側壁の上端よりも低い。つまり凹部２１がウエハＷに塞がれた状態で、当該凹部２１の貫通孔２２から排気が行われる。それによって、凹部２１の上方領域が排気されることを防ぎ、凹部２１内のガスが確実に除去される。そして、ウエハＷの下面側が排気空間４５と同様、0.6Torrとなるように減圧される。
【００４１】
その後、昇降ピン５１の下降が再開される（時刻ｔ６）。上記のようにウエハＷの下面側は0.6Torrに減圧されており、ウエハＷの上面側の圧力である1.8Torrよりも低くなっている。このように上面側と下面側とに形成された差圧により、ウエハＷは昇降ピン５１に支持されて下降しながら、当該上面側から下面側に向かう力を受け、浮き上がることなく、その下面が凹部２１の底面２１ａに密着するように載置される。載置されたウエハＷは、回転テーブル２からの伝熱により加熱される（図１３）。前記時刻ｔ５から時刻ｔ６までの時間は、例えば５秒である。
【００４２】
昇降ピン５１の下降が続けられ、図４、図８で説明したようにパイプ５７が回転テーブル２から離間し（時刻ｔ７）、昇降ピン５１がホームポジションに戻ると、バルブＶ１が閉鎖され、排気空間４５の排気が停止される（図１４、時刻ｔ８）。然る後、回転テーブル２が平面視時計回りに回転し（時刻ｔ９）、ウエハＷ（１枚目のウエハＷ）が載置された隣の凹部２１の貫通孔２２が、前記開口部４１に重なると、前記回転が停止する（時刻ｔ１０）。この回転停止後、２枚目のウエハＷがウエハ搬送機構１８により、真空容器１１内に搬送される。この２枚目のウエハＷも１枚目のウエハＷと同様に、開口部４１上に位置した凹部２１に受け渡される。図１５中、時刻ｔ１１〜ｔ１２は、時刻ｔ１〜時刻ｔ１０で説明した各動作が行われる。
【００４３】
このように昇降ピン５１の昇降と、昇降ピン５１のホームポジションへの下降時における排気と、回転テーブル２の間欠的な回転とによって、順次凹部２１にウエハＷが受け渡される。そして、５つの凹部２１のすべてにウエハＷが載置されると、ゲートバルブ１７が閉じられる。真空容器１１内が、所定の圧力の真空雰囲気になるように制御され、回転テーブル２が平面視時計回りに回転する。そして、分離ガスノズル３２、３４及び中心部領域Ｃから供給されるＮ2ガスの量が増加する。また、第１の反応ガスノズル３１、第２の反応ガスノズル３３から夫々反応ガスが供給される。
【００４４】
ウエハＷは第１の反応ガスノズル３１の下方の第１の処理領域Ｐ１と第２の反応ガスノズル３３の下方の第２の処理領域Ｐ２とを交互に通過し、ウエハＷにＢＴＢＡＳガスが吸着し、次いでＯ３ガスが吸着してＢＴＢＡＳ分子が酸化されて酸化シリコンの分子層が１層あるいは複数層形成される。こうして酸化シリコンの分子層が順次積層されて、所定の膜厚のシリコン酸化膜が成膜される。
【００４５】
図１６では矢印で真空容器１１内のガスの流れを示している。分離ガスノズル３２、３４から前記分離領域Ｄに供給されたＮ２ガスが、当該分離領域Ｄを周方向に広がり、回転テーブル２上でＢＴＢＡＳガスとＯ3ガスとが混合されることを防ぐ。また、中心部領域Ｃに供給されたＮ2ガスが回転テーブル２の径方向外側に供給され、前記中心部領域ＣでのＢＴＢＡＳガスとＯ3ガスとの混合が防がれる。また、この成膜処理中には、ガス供給管１９、２６（図１参照）により、ヒーター収納空間２９及び回転テーブル２の裏面側にもＮ2ガスが供給され、反応ガスがパージされる。
【００４６】
上記のようにウエハＷの下面は、凹部２１の底面に密着しているため、摩擦力が強く働き、当該回転テーブル２の回転の遠心力によって凹部２１の外側へ飛び出さない。また、ウエハＷはそのように密着して凹部２１内に収納されているため、横方向に流れる各ガス流からの圧力を受け難く、これらガス流によっても凹部２１の外側へ飛び出さない。このようにウエハＷが安定して凹部２１に収納された状態で、回転テーブル２の回転が続けられ、成膜処理が進行する。
【００４７】
所定の回数、回転テーブル２が回転して所定の膜厚のシリコン酸化膜が形成されると、反応ガスノズル３１、３３から反応ガスの供給が停止し、分離ガスノズル３２、３４及び中心部領域ＣへのＮ2ガスの供給量が低下する。回転テーブル２の回転が停止し、ゲートバルブ１７が開放されて、昇降ピン５１がホームポジションから上昇して、凹部２１の一つに収納されているウエハＷを突き上げる。ウエハ搬送機構１８が突き上げられたウエハＷの裏面に位置するように真空容器１１内に進入すると、昇降ピン５１がホームポジションへ向けて下降して、ウエハＷがウエハ搬送機構１８へ受け渡され、真空容器１１から搬出される。
【００４８】
このようにウエハ搬送機構１８へウエハＷを受け渡す際には、ウエハ搬送機構１８から回転テーブル２へウエハＷを受け渡すときとは異なり、昇降ピン５１の待機領域への下降中に、排気空間４５の排気が行われない。また、ホームポジションへ下降する途中での昇降ピン５１の静止も行われない。回転テーブル２の間欠的な回転と昇降ピン５１の昇降とにより、他の凹部２１のウエハＷについても順次、ウエハ搬送機構１８に受け渡されて、真空容器１１から搬出される。
【００４９】
この成膜装置１によれば、搬送機構１８から上昇した昇降ピン５１にウエハＷが受け渡された後、当該昇降ピン５１が下降して凹部２１に前記ウエハＷが載置される前に、回転テーブル２の凹部２１に開口した貫通孔２２から、選択的に凹部２１内の排気が行われる。従って、昇降ピン５１にウエハＷが受け渡されたときに凹部２１にＮ2ガスが残留していても、当該ウエハＷが載置されるときには、当該ガスが除去されているので、ウエハＷが凹部２１の底面２１ａから浮き上がり、横方向に滑るように移動することを抑えることができる。そのため、凹部２１の外側に当該ウエハＷの周縁部が乗り上げるように載置されてしまうことを防ぐことができ、従って、真空容器１１内の気流や回転テーブル２の回転の遠心力によって、ウエハＷが凹部２１内から脱離することを防ぐことができる。その結果として、ウエハＷに正常な成膜が行われなくなることを防ぐことができる。また、凹部２１の底面２１ａからのウエハＷの浮き上がりと、それによるウエハＷの移動とを抑えることは、真空容器１１内の構成部材とウエハＷとの擦れを抑えることになるので、パーティクルの発生を抑えることができる。このように前記ウエハＷの脱離と前記パーティクルの発生とを抑えることで、ウエハＷから製造される半導体製品の歩留りの低下を防ぐことができる。
【００５０】
また、成膜装置１では、ウエハＷを凹部２１の側壁の上端よりもウエハＷの表面が低い位置になるように昇降ピン５１が下降したときに、上記のように排気を行う。つまり、凹部２１がウエハＷによって塞がれた状態で、当該凹部２１内を排気しているので、より確実に凹部２１内のガスを除去することができる。凹部２１の上端とウエハＷの下面とが同じ高さか、凹部２１の上端よりウエハＷの下面が低いときに凹部２１を排気すれば、そのように凹部２１をウエハＷにより塞いでおり、凹部２１の底面２１ａとウエハＷの下面との間に形成される隙間が、当該凹部２１の上方領域から区画されているので、そのように確実に凹部２１内のガスを除去することができる。さらに、成膜装置１では、上記のようにウエハＷにより凹部２１が塞がれた状態になると、昇降ピン５１の下降を一旦停止し、ウエハＷを静止させた状態で凹部２１内を排気するため、より確実に凹部２１内のガスを除去することができる。
【００５１】
上記の例では、ウエハＷが昇降ピン５１に支持されてから、当該ウエハＷが凹部２１に載置されるまでの各高さで凹部２１の排気が行われているが、ウエハＷが凹部２１の底面に近接しているときだけ排気を行うようにしてもよい。具体的には、ウエハＷの下面と凹部２１の底面との距離が、０ｍｍより大きく２０ｍｍ以下の範囲、より好ましくは２．０ｍｍ以下の範囲であるときだけ、凹部２１の排気を行うようにしてもよい。そのようにウエハＷが前記凹部２１の底面に近接するときだけ排気を行う場合、当該ウエハＷが前記底面との距離が２０ｍｍ以下となる範囲にある間、排気を継続することに限られず、当該範囲の所定の高さにウエハＷが位置するときだけ排気を行うようにしてもよい。
【００５２】
また、成膜装置１では、真空容器１１内の圧力、排気空間４５の圧力との差圧を160.0Ｐａ（1.8Torr−0.6Torr＝1.2Torr）となるように制御することで、ウエハＷの上面側と下面側とに圧力差を形成し、当該ウエハＷに下方に向かう力を作用させて、ウエハＷを確実に当該凹部２１内に載置することができる。このような効果を得るために、前記差圧としては、１Ｐａ以上とすることが有効であると考えられる。
【００５３】
また、凹部２１を排気するための吸引路としては、昇降ピン５１が昇降するための回転テーブル２の貫通孔２２及び容器本体１３の開口部４１を用いている。従って、回転テーブル２及び容器本体１３に、前記排気を行うための専用の吸引路を形成する必要が無いので、成膜装置１の製造コストの増加を防ぐことができる。ただし、前記貫通孔２２とは別に、凹部２１内に排気を行うための専用の開口部を設けてもよい。この開口部としては、凹部２１の底面に設けることに限られず、側壁に設けてもよい。
【００５４】
また、昇降ピン５１の高さ位置に応じて、回転テーブル２に密着される状態と、回転テーブル２から離間した状態とが切り替えられるパイプ５７が設けられる。これによって、ウエハＷの受け渡し時及び成膜処理時に回転テーブル２の回転を妨げること無く、選択的に当該凹部２１内を排気することができる。また、このパイプ５７の回転テーブル２への密着は、昇降ピン５１により昇降される付勢機構５６のばね５５の付勢力によって行われる。そのため、パイプ５７が回転テーブル２に密着できるように当該パイプ５７を昇降させるような専用の昇降機構を設ける必要が無い。従って、成膜装置１の構成の複雑化を抑えると共に、当該成膜装置１の製造コストの上昇を抑えることができる。
【００５５】
本発明は真空雰囲気でガス処理を行う装置に適用することができ、成膜装置に適用が限られるものではない。例えば、真空雰囲気中のウエハＷにエッチングガスを供給すると共に、真空容器内に当該エッチングガスのプラズマを形成して、当該ウエハＷにドライエッチングを行うエッチング装置にも適用することができる。また、上記の例では複数の凹部２１が回転テーブル２の回転により、当該回転テーブル２の回転中心に対して公転するように構成されているが、凹部２１は一つのみ回転テーブル２に設けられていてもよい。さらに、ウエハＷの載置領域としては凹部により構成することに限られない。例えば回転テーブル２上に、間隔をおいて円に沿って複数の突起を設ける。この突起は、回転テーブル２におけるウエハＷの位置を規制するための規制部であり、この突起に囲まれる領域にウエハＷが載置される。このように構成された載置領域が、既述のように選択的に排気されるようにしてもよい。
【００５６】
（第２の実施形態）
第２の実施形態の昇降ピン及び付勢機構について、第１の実施形態との差異点を中心に図１７を参照しながら説明する。第１の実施形態と同様に構成されている箇所には、第１の実施形態で用いた符号を付して説明を省略する。図１７は、第２の実施形態に係る昇降ピン７１が、ホームポジションに位置する状態を示している。この昇降ピン７１にはフランジ５２が設けられておらず、昇降ピン７１を構成する基端部７１ａ上には基端部５１ａよりも縮径された中間部７１ｂが設けられ、当該中間部７１ｂ上には、当該中間部７１ｂよりも縮径された先端部７１ｃが設けられている。
【００５７】
また、第２の実施形態の付勢機構７２は、下側リング部材５３の代わりにスリーブ７３を備えている。このスリーブ７３は、前記基端部７１ａを囲むように設けられており、当該基端部７１ａと共に昇降する。コイルばね５５は、上側リング部材５４の下端とスリーブ７３の上端とを接続するように設けられている。図中７４は、パイプ５７のフランジ５９の位置合わせ用の凹部であり、プレート２８の上面に設けられている。
【００５８】
図１８は昇降ピン７１がホームポジションから上昇し、中間部７１ｂが上側リング部材５４内に進入した状態を示している。図６と同様に、図１８では鎖線の矢印の先に、このときの上側リング部材５４と昇降ピン７１との横断平面を示している。図中Ｌ３で示す上側リング部材５４の内周と中間部７１ｂとの距離は、この例では３.５ｍｍに設定されている。つまり、第１の実施形態よりも昇降ピンと上側リング部材５４との間隔が大きいので排気のコンダクタンスが高く、より確実に凹部２１内のガスを除去することができる。
【００５９】
図１９は、図１８に示した位置からさらに昇降ピン７１が上昇した状態を示している。この図１９の状態は、図１０で説明したように、ウエハ搬送機構１８から昇降ピン７１がウエハＷを受け取る高さに位置した状態である。このように昇降ピン７１が上昇する途中で、第１の実施形態と同様にコイルばね５４によって、パイプ５７が回転テーブル２の裏面に付勢されて密着する。第１の実施形態と同様、この図１９に示す位置からの下降時に、凹部２１の排気が行われる。図１９中において、図７と同様に形成される排気流を点線の矢印で示している。
【００６０】
図１９に示す状態から昇降ピン７１が下降すると、パイプ５７の回転テーブル２への付勢力が弱まり、昇降ピン７１が所定の高さ位置に達すると、この付勢が解消される。さらに昇降ピン７１が下降すると、コイルばね５４の張力によってパイプ５７が引き下げられる。そして、図１７に示したように、パイプ５７のフランジ５９がプレート２８の凹部７４に収まると共に、昇降ピン７１がホームポジションに位置する。
【００６１】
（評価試験）
評価試験１
ウエハ搬送機構１８から上記の成膜装置１の昇降ピン５１にウエハＷを受け渡し、昇降ピン５１を下降させ、凹部２１にウエハＷを載置した。この載置後に、設計上ウエハＷが載置される領域からのウエハＷのずれ量（ウエハＷの移動距離）を測定した。この凹部２１へのウエハＷの受け渡しとウエハＷの移動距離の測定を繰り返し行った。ただしこの評価試験１では、上記の実施形態で説明した受け渡しとは異なり、ウエハＷを凹部２１に向けて下降させてから、当該ウエハＷが凹部２１に載置されるまでの間に当該凹部２１の排気を行っていない。
【００６２】
図２０のグラフは、厚さ３００μｍのＳｉＮ膜がその表面に形成されたウエハＷについての試験結果を示したものである。グラフ中の縦軸は、前記移動距離（単位：ｍｍ）を示し、横軸は受け渡しの回数を示している。グラフでは、表示が煩雑になることを防ぐため、一部の受け渡し回の結果のみをプロットして示している。グラフで示されるように、０．５５ｍｍ〜０．８５ｍｍの範囲でウエハＷの移動が発生していた。
【００６３】
評価試験２
評価試験１と同様に凹部２１へのウエハＷの受け渡しと、ウエハＷの移動量との測定を行った。ただしこの評価試験２では、第１の実施の形態で説明したように凹部２１へウエハＷを受け渡すときに、貫通孔２２から凹部２１内の排気を行った。この評価試験２では、評価試験１よりも多くの回数、前記受け渡し及び前記移動量の測定を行った。
【００６４】
図２１のグラフは、厚さが４００μｍのＳｉＮ膜がその表面に形成されたウエハＷについての試験結果を示している。グラフの横軸、縦軸は夫々、図２０のグラフと同様に、ウエハＷの受け渡し回数、ウエハＷの移動量を示している。グラフに示したデータは、評価試験１と同様にグラフの煩雑化を防ぐため、一部の受け渡し回の結果のみプロットしている。
【００６５】
グラフに示されるように、各受け渡し回において前記移動量は、０．３ｍｍ以下に収まっており、評価試験１の結果よりも大きく減少している。評価試験１と評価試験２との間で、ウエハＷに形成されるＳｉＮ膜の膜厚が略同じであることを考えると、これら評価試験１、２の結果から、凹部２１を排気することにより、ウエハＷの移動量を抑えることができると言える。また、これら評価試験１．２の結果から、背景技術の項目で述べたように、ウエハＷの受け渡し時に真空容器１１内に真空雰囲気を形成していても、回転テーブル２の表面には、ガスが残留していることが推察される。
【符号の説明】
【００６６】
Ｗ      ウエハ
Ｄ      分離領域
Ｐ１、Ｐ２    処理領域
１      成膜装置
１１    真空容器
２      回転テーブル
２１    凹部
２２    貫通孔
３１、３３    反応ガスノズル
３２、３４    分離ガスノズル
４２          筒状体
４５          排気空間
５１          昇降ピン
５６          付勢機構
【図１】
2015135905.tif 000003
【図２】
2015135905.tif 000004
【図３】
2015135905.tif 000005
【図４】
2015135905.tif 000006
【図５】
2015135905.tif 000007
【図６】
2015135905.tif 000008
【図７】
2015135905.tif 000009
【図８】
2015135905.tif 000010
【図９】
2015135905.tif 000011
【図１０】
2015135905.tif 000012
【図１１】
2015135905.tif 000013
【図１２】
2015135905.tif 000014
【図１３】
2015135905.tif 000015
【図１４】
2015135905.tif 000016
【図１５】
2015135905.tif 000017
【図１６】
2015135905.tif 000018
【図１７】
2015135905.tif 000019
【図１８】
2015135905.tif 000020
【図１９】
2015135905.tif 000021
【図２０】
2015135905.tif 000022
【図２１】
2015135905.tif 000023