(57)【要約】【課題】同一処理室内において、基板を急速に加熱、冷却できる基板処理装置および基板処理方法を提供する。【解決手段】処理室４１内において基板Ｗを処理する装置であって、処理室４１内において基板Ｗを載置させる載置台４５と、載置台４５に載置された基板を温度調節する第１温度調節機構５０と、処理室４１内において載置台４５から上方に基板Ｗを持ち上げる昇降機構６０と、昇降機構６０によって載置台４５から上方に持ち上げられた基板Ｗを温度調節する第２温度調節機構７２とを有し、第１温度調節機構５０と第２温度調節機構７２により、基板Ｗが互いに異なる温度に温度調節される。【選択図】図２
2008235309.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理室内において基板を処理する装置であって、
処理室内において基板を載置させる載置台と、前記載置台に載置された基板を温度調節する第１温度調節機構と、前記処理室内において前記載置台から上方に基板を持ち上げる昇降機構と、前記昇降機構によって前記載置台から上方に持ち上げられた基板を温度調節する第２温度調節機構とを有し、
前記第１温度調節機構と前記第２温度調節機構により、基板が互いに異なる温度に温度調節されることを特徴とする、基板処理装置。
【請求項２】
前記処理室内を排気する排気機構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】
前記昇降機構によって前記載置台から上方に持ち上げられた基板の周囲に配置される仕切り部材を有し、
前記仕切り部材の上方において前記処理室内を排気する排気機構と、前記仕切り部材の下方において前記処理室内を排気する排気機構とを有す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】
前記処理室内に所定のガスを供給するガス供給機構を備えることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の基板処理装置。
【請求項５】
前記ガス供給機構は、前記昇降機構によって前記載置台から上方に持ち上げられた基板の上方において前記処理室内に所定のガスを供給することを特徴とする、請求項４に記載の基板処理装置。
【請求項６】
処理室内において基板を処理する方法であって、
載置台に基板を載置させ、第１温度調節機構により温度調節して基板を処理する工程と、前記処理室内において前記載置台から上方に基板を持ち上げて、第２温度調節機構により温度調節して基板を処理する工程とを有し、
前記第１温度調節機構と前記第２温度調節機構により、基板が互いに異なる温度に温度調節されることを特徴とする、基板処理方法。
【請求項７】
前記処理室内が排気されることを特徴とする、請求項６に記載の基板処理方法。
【請求項８】
前記処理室内に所定のガスが供給されることを特徴とする、請求項６または７に記載の基板処理方法。
【請求項９】
基板処理装置の制御部によって実行することが可能なプログラムが記録された記録媒体であって、
前記プログラムは、前記制御部によって実行されることにより、前記基板処理装置に、請求項６〜８のいずれかに記載の基板処理方法を行わせるものであることを特徴とする、記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板処理装置、基板処理方法および記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば半導体デバイスの製造プロセスにおいては、半導体ウェハ（以下、「ウェハ」という。）を収納した処理室内を真空状態に近い低圧状態にして様々な処理工程が行われている。このような低圧状態を利用する処理の一例として、例えば、ウェハの表面に存在する酸化膜（二酸化シリコン（ＳｉＯ２））を化学的に除去する化学的酸化物除去処理（ＣＯＲ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｒｅｍｏｖａｌ）処理）が知られている（特許文献１、２参照。）。このＣＯＲ処理は、低圧状態において、ウェハを所定温度に温調しながら、フッ化水素ガス（ＨＦ）とアンモニアガス（ＮＨ３）との混合ガスを供給して、酸化膜をフルオロケイ酸アンモニウムを主とする反応生成物に変質させた後、該反応生成物を加熱して気化（昇華）させることにより、ウェハから除去するものである。
【特許文献１】米国特許出願公開第２００４／０１８２４１７号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２００４／０１８４７９２号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
かかるＣＯＲ処理を行う装置としては、ウェハ表面の酸化膜を反応生成物に変質させる工程を比較的低温で行う化学的処理室と、反応生成物を加熱、昇華させてウェハから除去する工程を比較的高温で行う熱処理室を備えたものが一般に知られている。しかしながら、このような化学的処理室と熱処理室を別に備えた処理装置は、処理室の数が増えるので、装置が大型化し、フットプリントも大きくなるといった難点がある。また、化学的処理室と熱処理室が別であると、両者間での搬送が必要であるため、搬送機構が複雑になり、また、搬送中におけるウェハの汚染や、ウェハからの汚染物質の放出といった問題も発生する可能性がある。
【０００４】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、同一処理室内において、基板を急速に加熱、冷却できる基板処理装置およ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】
【０００５】
上記課題を解決するため、本発明によれば、処理室内において基板を処理する装置であって、処理室内において基板を載置させる載置台と、前記載置台に載置された基板を温度調節する第１温度調節機構と、前記処理室内において前記載置台から上方に基板を持ち上げる昇降機構と、前記昇降機構によって前記載置台から上方に持ち上げられた基板を温度調節する第２温度調節機構とを有し、前記第１温度調節機構と前記第２温度調節機構により、基板が互いに異なる温度に温度調節されることを特徴とする、基板処理装置が提供される。
【０００６】
この基板処理装置は、前記処理室内を排気する排気機構を有していても良い。この場合、前記昇降機構によって前記載置台から上方に持ち上げられた基板の周囲に配置される仕切り部材を有し、前記仕切り部材の上方において前記処理室内を排気する排気機構と、前記仕切り部材の下方において前記処理室内を排気する排気機構とを有していても良い。また、前記処理室内に所定のガスを供給するガス供給機構を備えていても良い。この場合、前記ガス供給機構は、前記昇降機構によって前記載置台から上方に持ち上げられた基板の上方において前記処理室内に所定のガスを供給するものであっても良い。
【０００７】
また本発明によれば、処理室内において基板を処理する方法であって、載置台に基板を載置させ、第１温度調節機構により温度調節して基板を処理する工程と、前記処理室内において前記載置台から上方に基板を持ち上げて、第２温度調節機構により温度調節して基板を処理する工程とを有し、前記第１温度調節機構と前記第２温度調節機構により、基板が互いに異なる温度に温度調節されることを特徴とする、基板処理方法が提供される。
【０００８】
また本発明によれば、基板処理装置の制御部によって実行することが可能なプログラムが記録された記録媒体であって、前記プログラムは、前記制御部によって実行されることにより、前記基板処理装置に、前記基板処理方法を行わせるものであることを特徴とする、記録媒体が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、処理室内において、載置台に基板を載置させ、第１温度調節機構により温度調節して処理する状態と、処理室内において載置台から上方に基板を持ち上げ、第２温度調節機構により温度調節して処理する状態とに切り替えることにより、基板を急速に加熱、冷却することが可能となる。よって、同一の処理室内において基板に対して低温の処理と高温の処理とを行うことができるので、装置が小型となり、基板搬送のための複雑な搬送シーケンスも不要となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を、基板の処理の一例として、半導体ウェハ（以下、「ウェハ」）Ｗの表面に形成された酸化膜（二酸化シリコン（ＳｉＯ２））をＣＯＲ処理によって除去するものについて説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１１】
（処理システムの全体説明）
図１は、本発明の実施形態にかかるＣＯＲ処理装置２２を備えた処理システム１の概略構成を示す平面図である。この処理システム１は、被処理基板の一例であるウェハＷに対してＣＯＲ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｒｅｍｏｖａｌ）処理と成膜処理を行うものとして構成されている。なお、ＣＯＲ処理では、ウェハＷ表面の自然酸化膜を反応生成物に変質させる化学処理と、該反応生成物を加熱、昇華させる熱処理が行われる。化学処理では、ハロゲン元素を含むガスと塩基性ガスを処理ガスとしてウェハＷに供給することで、ウェハＷ表面の自然酸化膜と処理ガスのガス分子とを化学反応させ、反応生成物が生成される。ハロゲン元素を含むガスとは例えばフッ化水素ガスであり、塩基性ガスとは例えばアンモニアガスであり、この場合、ウェハＷ表面の自然酸化膜は、主にフルオロケイ酸アンモニウムを含む反応生成物に変質させられる。熱処理は、化学処理が施された後のウェハＷを加熱して、反応生成物を気化させることにより、ウェハＷから除去するＰＨＴ（Ｐｏｓｔ  Ｈｅａｔ  Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ）処理である。成膜処理では、自然酸化膜を除去されたウェハＷ表面に、例えばＳｉＧｅなどがエピタキシャル成長によって成膜させられる。
【００１２】
図１に示す処理システム１は、ウェハＷを処理システム１に対して搬入出させる搬入出部２と、ウェハＷに対してＣＯＲ処理と成膜処理を行う処理部３と、これら搬入出部２および処理部３を制御する制御部４を備えている。
【００１３】
搬入出部２は、略円盤形状をなすウェハＷを搬送する第一のウェハ搬送機構１１が内部に設けられた搬送室１２を有している。ウェハ搬送機構１１は、ウェハＷを略水平に保持する２つの搬送アーム１１ａ、１１ｂを有している。搬送室１２の側方には、ウェハＷを複数枚並べて収容可能なキャリアＣを載置させる載置台１３が、例えば３つ備えられている。各キャリアＣには、例えば最大２５枚のウェハＷを等ピッチで多段に水平に載置して収容できるようになっており、キャリアＣの内部は例えばＮ２ガス雰囲気で満たされている。各キャリアＣと搬送室１２の間には、ゲートバルブ１４が配置されており、ウェハＷは、ゲートバルブ１４を介して、キャリアＣと搬送室１２の間で搬出入される。載置台１３の側方には、ウェハＷを回転させて偏心量を光学的に求めて位置合わせを行うオリエンタ１５と、ウェハＷ上に付着した付着物などのパーティクル量を測定するパーティクル測定室（Particle Monitor）１６が設置されている。搬送室１２には、レール１７が設けられており、ウェハ搬送機構１１は、このレール１７に沿って移動することにより、各キャリアＣ、オリエンタ１５およびパーティクル測定室１６に近接できるようになっている。
【００１４】
搬入出部２では、ウェハＷは、ウェハ搬送機構１１の搬送アーム１１ａ、１１ｂによって水平に保持され、ウェハ搬送装置１１の駆動により略水平面内で回転および直進移動、また昇降させられる。これにより、各キャリアＣ、オリエンタ１５およびパーティクル測定室１６と、後述する２つのロードロック室２４の間でウェハＷが搬送させられるようになっている。
【００１５】
処理部３の中央には、略多角形状（例えば六角形状）に形成された共通搬送室２１が設けられている。この共通搬送室２１の周囲には、図示の例では、ウェハＷに対してＣＯＲ処理を行う２つのＣＯＲ処理装置２２、ウェハＷに対してＳｉＧｅ層の成膜処理を行う４つのエピタキシャル成長装置２３、真空引き可能な２つのロードロック室２４が配置されている。共通搬送室２１と各ＣＯＲ処理装置２２との間、共通搬送室２１と各エピタキシャル成長装置２３との間には、開閉可能なゲートバルブ２５がそれぞれ設けられている。
【００１６】
２つのロードロック室２４は、搬入出部２の搬送室１２と処理部３の共通搬送室２１との間に配置されており、搬入出部２の搬送室１２と処理部３の共通搬送室２１は、２つのロードロック室２４を介して互いに連結させられている。各ロードロック室２４と搬送室１２との間、および、各ロードロック室２４と共通搬送室２１との間には、開閉可能なゲートバルブ２６がそれぞれ備えられている。なお、これら２つのロードロック室２４は、いずれか一方が、ウェハＷを搬送室１２から搬出して共通搬送室２１に搬入する際に用いられ、他方は、ウェハＷを共通搬送室２１から搬出して搬送室１２に搬入する際に用いられても良い。
【００１７】
共通搬送室２１には、ウェハＷを搬送する第二のウェハ搬送機構３１が設けられている。ウェハ搬送機構３１は、ウェハＷを略水平に保持する２つの搬送アーム３１ａ、３１ｂを有している。
【００１８】
かかる共通搬送室２１において、ウェハＷは、搬送アーム３１ａ、３１ｂによって水平に保持され、ウェハ搬送機構３１の駆動により略水平面内で回転および直進移動、また昇降させられることにより、所望の位置に搬送させられる。そして、各ロードロック室２４、各ＣＯＲ処理装置２２、各エピタキシャル成長装置２３に対して、それぞれ搬送アーム３１ａ、３１ｂが進退させられることにより、ウェハＷが搬入出させられるようになっている。
【００１９】
（ＣＯＲ処理装置の構造）
図２、３は、いずれも本発明の実施の形態にかかるＣＯＲ処理装置２２の説明図である。図２は、載置台４５にウェハＷが載置させられた状態（第１の処理位置）を示している。図３は、ウェハＷが載置台４５から上方に持ち上げられた状態（第２の処理位置）を示している。
【００２０】
ＣＯＲ処理装置２２は、筐体４０を備えており、筐体４０の内部は、ウェハＷを収納する密閉構造の処理室（処理空間）４１になっている。筐体４０は、例えばアルマイト処理等の表面処理が施されたアルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム合金等の金属で構成される。筐体４０の一側面には、ウェハＷを処理室４１内に搬入出させるための搬入出口４２が設けられており、この搬入出口４２に、前述したゲートバルブ２５が設けられている。
【００２１】
処理室４１内の底部には、ウェハＷを略水平にした状態で載置させる載置台４５が設けられている。載置台４５は、ウェハＷとほぼ同程度の直径を有する円柱形状をなしており、伝熱性に優れた材質、アルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム合金等の金属で構成される。
【００２２】
載置台４５の上面には、ウェハＷの下面に当接させられる当接部材としての当接ピン４６が、複数個、上方に向かって突出するように設けられている。当接ピン４６は、載置台４５と同様の材質、あるいは、セラミックス、樹脂等からなる。ウェハＷは、下面の複数個所をこれら当接ピン４６の上端部にそれぞれ載せた状態で、載置台４５の上面において略水平に支持される。なお、説明のため、この図２に示すように、載置台４５の上面に載置されたウェハＷの位置（高さ）を「第１の処理位置」と定義する。
【００２３】
載置台４５の内部には、第１温度調節機構としての冷媒流路５０が設けられている。この冷媒流路５０に、冷媒送液配管５１および冷媒排液配管５２を通じて、筐体４０の外部から冷媒を循環供給して冷却することにより、載置台４５を例えば約２５℃程度に冷却することができる。冷媒流路５０には、例えばフッ素系不活性化学液（ガルデン）などの冷媒が供給される。
【００２４】
載置台４５の内部には、ウェハＷの搬入出時において、上述したウェハ搬送機構３１の搬送アーム３１ａ、３１ｂとの間でウェハＷを授受する昇降ピン５５が設けられている。この昇降ピン５５は、筐体４０の外部に配置されたシリンダー装置５６の稼動で昇降する構成になっている。上述したウェハ搬送機構３１の搬送アーム３１ａ、３１ｂによってＣＯＲ処理装置２２にウェハＷが搬入された場合は、図２中の一点差線で示したように、昇降ピン５５の上端が搬入出口４２の高さまで上昇して、ウェハＷを搬送アーム３１ａ、３１ｂから昇降ピン５５に受け渡し、その後、昇降ピン５５が下降することにより、ウェハＷが載置台４５の上面に載置される。また、ＣＯＲ処理装置２２からウェハＷを搬出する場合は、図２中の一点差線で示したように、先ず、昇降ピン５５が上昇することにより、ウェハＷが搬入出口４２の高さまで持ち上げられる。その後、上述したウェハ搬送機構３１の搬送アーム３１ａ、３１ｂによって昇降ピン５５からウェハＷが受け取られ、ＣＯＲ処理装置２２からウェハＷが搬出される。なお、説明のため、図２中の一点鎖線で示したように、昇降ピン５５によって搬入出口４２の高さまで持ち上げられたウェハＷの位置（高さ）を「搬入出位置」と定義する。
【００２５】
また、ウェハＷの周囲には、載置台４５上面に載置されたウェハＷを、前述の搬入出位置よりも更に上方にまで持ち上げる昇降機構６０が設けられている。この昇降機構６０は、ウェハＷの外側を囲むように配置されたリング形状の支持部材６１を、筐体４０の外部に配置されたシリンダー装置６２のピストンロッド６３の上端に、ブラケット６４を介して取り付けた構成である。シリンダー装置６２の伸縮稼動により、図２に示すように、載置台４５にウェハＷを載置させた状態と、図３に示すように、載置台４５から上方にウェハＷを持ち上げた状態とに切り替えることができる。なお、ピストンロッド６３の周囲には、処理室４１内の密閉状態を保ちつつ、ピストンロッド６３の昇降を許容するためのベローズ６５が装着してある。
【００２６】
支持部材６１の上面内方には、ウェハＷの下面外縁部を収納可能な段部６１’が形成されており、シリンダー装置６２の稼動によってピストンロッド６３が伸張させられた場合は、図３に示すように、支持部材６１の段部６１’にウェハＷの下面外縁部が収納された状態で、ウェハＷが搬入出位置よりも更に上方にまで持ち上げられるようになっている。なお、説明のため、この図３に示すように、昇降機構６０によって載置台４５の上面から持ち上げられたウェハＷの位置（高さ）を「第２の処理位置」と定義する。
【００２７】
一方、シリンダー装置６２の稼動によってピストンロッド６３が短縮させられた場合は、図２に示すように、支持部材６１の段部６１’は、載置台４５上面の当接ピン４６上端よりも僅かに下方にまで下降し、これにより、ウェハＷは載置台４５上面の当接ピン４６によって支持された状態となる（第１の処理位置）。
【００２８】
図３に示すように昇降機構６０によって第２の処理位置に持ち上げられたウェハＷの周囲には、仕切り部材７０が配置されている。仕切り部材７０は、筐体４０の内周面に固定されており、段部６１’にウェハＷの下面外縁部を収納した状態で第２の処理位置に持ち上げられた支持部材６１の周囲を仕切るように水平に配置されている。仕切り部材７０は、例えばＶＥＳＰＥＬ（登録商標）等の断熱部材材料からなる。図３に示すように昇降機構６０によってウェハＷが第２の処理位置に持ち上げられると、ウェハＷと支持部材６１と仕切り部材７０によって、処理室４１内が、ウェハＷよりも上方の空間４１ａとウェハＷよりも下方の空間４１ｂとに仕切られた状態となる。
【００２９】
仕切り部材７０よりも上方において筐体４０の一側面には、透明な窓部７１が設けられている。また、窓部７１の外側には、処理室４１の外部から窓部７１を通じて処理室４１内に赤外線を照射する、第２温度調節機構としてのランプヒータ７２が配置されている。後述するように、昇降機構６０によってウェハＷが第２の処理位置に持ち上げられた際に、このランプヒータ７２から窓部７１を通じて処理室４１内に赤外線が照射され、第２の処理位置にあるウェハＷが加熱されるようになっている。
【００３０】
処理室４１内に所定のガスを供給するガス供給機構８０が設けられている。ガス供給機構８０は、処理室４１内にハロゲン元素を含む処理ガスとしてフッ化水素ガス（ＨＦ）を供給するＨＦ供給路８１、処理室４１内に塩基性ガスとしてアンモニアガス（ＮＨ３）を供給するＮＨ３供給路８２、処理室４１内に不活性ガスとしてアルゴンガス（Ａｒ）を供給するＡｒ供給路８３、処理室４１内に不活性ガスとして窒素ガス（Ｎ２）を供給するＮ２供給路８４、および、シャワーヘッド８５を備えている。ＨＦ供給路８１はフッ化水素ガスの供給源９１に接続されている。また、ＨＦ供給路８１には、ＨＦ供給路８１の開閉動作およびフッ化水素ガスの供給流量の調節が可能な流量調整弁９２が介設されている。ＮＨ３供給路８２はアンモニアガスの供給源９３に接続されている。また、ＮＨ３供給路８２には、ＮＨ３供給路８２の開閉動作およびアンモニアガスの供給流量の調節が可能な流量調整弁９４が介設されている。Ａｒ供給路８３はアルゴンガスの供給源９５に接続されている。また、Ａｒ供給路８３には、Ａｒ供給路８３の開閉動作およびアルゴンガスの供給流量の調節が可能な流量調整弁９６が介設されている。Ｎ２供給路８４は窒素ガスの供給源９７に接続されている。また、Ｎ２供給路８４には、Ｎ２供給路８４の開閉動作および窒素ガスの供給流量の調節が可能な流量調整弁９８が介設されている。各供給路８１、８２、８３、８４は、処理室４１の天井部に設けられたシャワーヘッド８５に接続されており、シャワーヘッド８５から処理室４１内に、フッ化水素ガス、アンモニアガス、アルゴンガス、窒素ガスが拡散されるように吐出される。
【００３１】
このＣＯＲ処理装置２２には、前述の仕切り部材７０よりも下方において処理室４１内を排気する第１排気機構１００と、仕切り部材７０よりも上方において処理室４１内を排気する第２排気機構１０１が設けられている。第１排気機構１００は、開閉弁１０２、強制排気を行うための排気ポンプ１０３が介設された排気路１０４を備えている。排気路１０４の上流端部は、筐体４０の底面に開口している。第２排気機構１０１は、開閉弁１０５、強制排気を行うための排気ポンプ１０６が介設された排気路１０７を備えている。排気路１０７の上流端部は、仕切り部材７０よりも上方において筐体４０の側面に開口している。
【００３２】
（制御部）
処理システム１およびＣＯＲ処理装置２２の各機能要素は、処理システム１全体の動作を自動制御する制御部４に、信号ラインを介して接続されている。ここで、機能要素とは、例えば前述した第一のウェハ搬送機構１１、ゲートバルブ１４、２５、２６、第二のウェハ搬送機構３１、載置台４５への冷媒供給、シリンダー装置５６、昇降機構６０、ランプヒータ７２、ガス供給機構８０、各排気機構１００，１０１等の、所定のプロセス条件を実現するために動作する総ての要素を意味している。制御部４は、典型的には、実行するソフトウェアに依存して任意の機能を実現することができる汎用コンピュータである。
【００３３】
図１に示すように、制御部４は、ＣＰＵ（中央演算装置）を備えた演算部４ａと、演算部４ａに接続された入出力部４ｂと、入出力部４ｂに挿着され制御ソフトウェアを格納した記録媒体４ｃと、を有する。この記録媒体４ｃには、制御部４によって実行されることにより処理システム１に後述する所定の基板処理方法を行わせる制御ソフトウェア（プログラム）が記録されている。制御部４は、該制御ソフトウェアを実行することにより、処理システム１の各機能要素を、所定のプロセスレシピにより定義された様々なプロセス条件（例えば、処理室４１の圧力等）が実現されるように制御する。
【００３４】
記録媒体４ｃは、制御部４に固定的に設けられるもの、あるいは、制御部４に設けられた図示しない読み取り装置に着脱自在に装着されて該読み取り装置により読み取り可能なものであっても良い。最も典型的な実施形態においては、記録媒体４ｃは、処理システム１のメーカーのサービスマンによって制御ソフトウェアがインストールされたハードディスクドライブである。他の実施形態においては、記録媒体４ｃは、制御ソフトウェアが書き込まれたＣＤ−ＲＯＭ又はＤＶＤ−ＲＯＭのような、リムーバブルディスクである。このようなリムーバブルディスクは、制御部４に設けられた図示しない光学的読取装置により読み取られる。また、記録媒体４ｃは、ＲＡＭ（ｒａｎｄｏｍ  ａｃｃｅｓｓ  ｍｅｍｏｒｙ）又はＲＯＭ（ｒｅａｄ  ｏｎｌｙ  ｍｅｍｏｒｙ）のいずれの形式のものであっても良い。さらに、記録媒体４ｃは、カセット式のＲＯＭのようなものであっても良い。要するに、コンピュータの技術分野において知られている任意のものを記録媒体４ｃとして用いることが可能である。なお、複数の処理システム１が配置される工場においては、各処理システム１の制御部４を統括的に制御する管理コンピュータに、制御ソフトウェアが格納されていても良い。この場合、各処理システム１は、通信回線を介して管理コンピュータにより操作され、所定のプロセスを実行する。
【００３５】
（ウェハの処理）
次に、以上のように構成された処理システム１を使用したウェハＷの処理方法の一例を説明する。先ず、本発明の実施の形態にかかる処理方法によって処理されるウェハＷの構造について説明する。なお以下では、一例として、エッチング処理後のウェハＷ表面に形成された自然酸化膜１５６をＣＯＲ処理によって除去し、更に、Ｓｉ層１５０の表面にＳｉＧｅをエピタキシャル成長させる場合について説明する。なお、以下に説明するウェハＷの構造およびウェハＷの処理はあくまでも一例であり、本発明は以下の実施の形態に限定されない。
【００３６】
図４は、エッチング処理前のウェハＷの概略断面図であり、ウェハＷの表面（デバイス形成面）の一部分を示している。ウェハＷは、例えば略円盤形に形成された薄板状をなすシリコンウェハであり、その表面には、ウェハＷの基材であるＳｉ（シリコン）層１５０、層間絶縁層として用いられる酸化層（二酸化シリコン：ＳｉＯ２）１５１、ゲート電極として用いられるＰｏｌｙ−Ｓｉ（多結晶シリコン）層１５２、および、絶縁体からなる側壁部（サイドウォール）として例えばＴＥＯＳ（テトラエチルオルソシリケート：Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）４）層１５３からなる構造が形成されている。Ｓｉ層１５０の表面（上面）は略平坦面となっており、酸化層１５１は、Ｓｉ層１５０の表面を覆うように積層されている。また、この酸化層１５１は、例えば拡散炉によって熱ＣＶＤ反応により成膜される。Ｐｏｌｙ−Ｓｉ層１５２は、酸化層１５１の表面上に形成されており、また、所定のパターン形状に沿ってエッチングされている。従って、酸化層１５１は一部分がＰｏｌｙ−Ｓｉ層１５２によって覆われ、他の一部分は露出させられた状態になっている。ＴＥＯＳ層１５３は、Ｐｏｌｙ−Ｓｉ層１５２の側面を覆うように形成されている。図示の例では、Ｐｏｌｙ−Ｓｉ層１５２は、略角柱状の断面形状を有し、図４において手前側から奥側に向かう方向に延設された細長い板状に形成されており、ＴＥＯＳ層１５３は、Ｐｏｌｙ−Ｓｉ層１５２の左右両側面において、それぞれ手前側から奥側に向かう方向に沿って、また、Ｐｏｌｙ−Ｓｉ層１５２の下縁から上縁まで覆うように設けられている。そして、Ｐｏｌｙ−Ｓｉ層１５２とＴＥＯＳ層１５３の左右両側において、酸化層１５１の表面が露出させられた状態になっている。
【００３７】
図５は、エッチング処理後のウェハＷの状態を示している。ウェハＷは、図４に示したようにＳｉ層１５０上に酸化層１５１、Ｐｏｌｙ−Ｓｉ層１５２、ＴＥＯＳ層１５３等が形成された後、例えばドライエッチングが施される。これにより、図５に示すように、ウェハＷの表面では、露出させられていた酸化層１５１、および、その酸化層１５１によって覆われていたＳｉ層１５０の一部が除去される。即ち、Ｐｏｌｙ−Ｓｉ層１５２とＴＥＯＳ層１５３の左右両側に、エッチングにより生じた凹部１５５がそれぞれ形成される。凹部１５５は、酸化層１５１の表面の高さからＳｉ層１５０中まで陥没するように形成され、凹部１５５の内面においては、Ｓｉ層１５０が露出した状態になる。但し、Ｓｉ層１５０は酸化されやすいので、このように凹部１５５において露出させられたＳｉ層１５０の表面に大気中の酸素が付着すると、凹部１５５の内面に自然酸化膜（二酸化シリコン：ＳｉＯ２）１５６が形成された状態となる。
【００３８】
こうして、図示しないドライエッチング装置等によりエッチング処理され、図５に示したように、凹部１５５の内面に自然酸化膜１５６が形成された状態のウェハＷが、キャリアＣ内に収納され、処理システム１に搬送される。
【００３９】
処理システム１においては、図１に示すように、複数枚のウェハＷが収納されたキャリアＣが載置台１３上に載置され、ウェハ搬送機構１１によってキャリアＣから一枚のウェハＷが取り出され、ロードロック室２４に搬入される。ロードロック室２４にウェハＷが搬入されると、ロードロック室２４が密閉され、減圧される。その後、ロードロック室２４と大気圧に対して減圧された共通搬送室２１とが連通させられる。そして、ウェハ搬送機構３１によって、ウェハＷがロードロック室２４から搬出され、共通搬送室２１に搬入される。
【００４０】
共通搬送室２１に搬入されたウェハＷは、先ずＣＯＲ処理装置２２の処理室４１内に搬入される。ウェハＷは、表面（デバイス形成面）を上面とした状態で、ウェハ搬送機構３１の搬送アーム３１ａ、３１ｂによって処理室４１内に搬入される。そして、昇降ピン５５が上昇して、ウェハＷを搬入出位置に持ち上げて搬送アーム３１ａ、３１ｂから受け取る。その後、昇降ピン５５が下降して、ウェハＷが載置台４５の上面に載置され、図２に示すように、ウェハＷが第１の処理位置に移動させられる。
【００４１】
搬送アーム３１ａ、３１ｂが処理室４１内から退出後、搬入出口４２が閉じられ、処理室４１内が密閉された状態となる。なお、このようにウェハＷを処理室４１内へ搬入する場合は、支持部材６１は下降した状態である。また、処理室４１の圧力は、排気機構１００，１０１の両方あるいは排気機構１００，１０１のいずれか一方によって、既に減圧された真空状態に近い圧力（例えば数Ｔｏｒｒ〜数十Ｔｏｒｒ）にされている。
【００４２】
そして、冷媒送液配管５１および冷媒排液配管５２を通じて冷媒流路５０に冷媒を循環供給し、載置台４５を例えば約２５℃程度に冷却する。この場合、ウェハＷを載置台４５に載置させる以前から冷媒の供給を開始しておけば、ウェハＷを載置台４５の上面に載置した後、すぐにウェハＷを目標温度まで冷却できる。
【００４３】
そして、各供給路８１、８２、８３、８４から処理室４１内にそれぞれフッ化水素ガス、アンモニアガス、アルゴンガス、窒素ガスを供給し、第１の処理位置において、ウェハＷ表面の自然酸化膜１５６を反応生成物に変質させる化学的処理を行う。この場合、排気機構１００，１０１の両方あるいは排気機構１００，１０１のいずれか一方によって処理室４１内を強制排気し、処理室４１内の圧力を例えば約数十ｍＴｏｒｒ〜数Ｔｏｒｒ程度に減圧させる。かかる低圧状態の処理雰囲気によって、ウェハＷの表面に存在する自然酸化膜１５６が、フッ化水素ガスの分子およびアンモニアガスの分子と化学反応して、反応生成物に変質させられる。
【００４４】
化学的処理が終了すると、供給路８１、８２からのフッ化水素ガス、アンモニアガスの供給が停止させられる。なお、供給路８３、８４からのアルゴンガス、窒素ガスの供給も同時に停止してもよいが、化学的処理終了後も、供給路８３、８４から処理室４１内へアルゴンガス、窒素ガスを供給し続けても良い。
【００４５】
そして、ウェハＷが第１の処理位置から第２の処理位置に移動させられる。即ち、図３に示すように、昇降機構６０のシリンダー装置６２の稼動により、ピストンロッド６３が伸張させられ、支持部材６１の段部６１’にウェハＷの下面外縁部が収納された状態で、ウェハＷが第２の処理位置に持ち上げられる。これにより、処理室４１内は、ウェハＷと支持部材６１と仕切り部材７０によって、ウェハＷよりも上方の空間４１ａとウェハＷよりも下方の空間４１ｂとに仕切られた状態となる。なお、このようにウェハＷを第１の処理位置から第２の処理位置に移動させる間も、排気機構１００，１０１の両方あるいは排気機構１００，１０１のいずれか一方によって処理室４１内を強制排気し、処理室４１内の圧力を例えば約数十ｍＴｏｒｒ〜数Ｔｏｒｒ程度に減圧させる。
【００４６】
次に、ＰＨＴ処理（熱処理）が開始される。この熱処理では、ランプヒータ７２から窓部７１を通じて処理室４１内に赤外線を照射し、第２の処理位置にあるウェハＷを例えば約１００℃以上の温度に加熱する。この場合、ウェハＷ自体の熱容量は比較的小さいので、目標温度まで迅速に加熱することができる。なお、ウェハＷを第２の処理位置に移動させる以前からランプヒータ７２による赤外線の照射を開始しても良い。
【００４７】
また、熱処理中は、各供給路８３、８４から処理室４１内にそれぞれアルゴンガス、窒素ガスを供給しつつ、排気機構１０１によって処理室４１内の上方の空間４１ａから強制排気し、上記化学的処理によって生じた反応生成物１５６’を加熱、気化させ、凹部１５５の内面から除去する。この場合、処理室４１内が、ウェハＷと支持部材６１と仕切り部材７０によって上方の空間４１ａと下方の空間４１ｂとに仕切られた状態となっているので、上方の空間４１ａの圧力は例えば約数Ｔｏｒｒ〜数十Ｔｏｒｒ程度に減圧させられ、下方の空間４１ｂの圧力は例えば約数百ｍＴｏｒｒ〜数Ｔｏｒｒ程度に減圧させられた状態となる。
【００４８】
こうして、熱処理により、Ｓｉ層１５０の表面が露出させられる（図６参照）。このように、化学的処理の後、ＰＨＴ処理を行うことにより、ウェハＷをドライ洗浄でき、自然酸化膜１５６をドライエッチングするようにして、Ｓｉ層１５０から除去することができる。
【００４９】
化学的処理および熱処理からなるＣＯＲ処理が終了すると、アルゴンガス、窒素ガスの供給が停止され、ＣＯＲ処理装置２２の搬入出口４２（ゲートバルブ２５）が開かれる。なお、ＣＯＲ処理が終了後も、供給路８３、８４から処理室４１内へアルゴンガス、窒素ガスを供給し続けても良い。
【００５０】
ＣＯＲ処理が終了すると、載置台４５から昇降ピン５５が上昇し、一方で、昇降機構６０のシリンダー装置６２の稼動により、ピストンロッド６３が短縮させられ、ウェハＷが第２の処理位置から下降されられる。そして、下降していく途中で、ウェハＷは、支持部材６１から昇降ピン５５に受け渡される。こうして、ウェハＷは搬入出位置に移動させられる。
【００５１】
その後、ウェハＷはウェハ搬送機構３１によって処理室４１内から搬出され、次に、エピタキシャル成長装置２３に搬入される。なお、ウェハＷを処理室４１内から搬出させる場合、供給路８３、８４から処理室４１内へアルゴンガス、窒素ガスを供給し続けると共に、排気機構１００，１０１の両方あるいは排気機構１００，１０１のいずれか一方によって処理室４１内を強制排気し、処理室４１内を例えば数Ｔｏｒｒ〜数十Ｔｏｒｒ程度に減圧させても良い。
【００５２】
こうして、ＣＯＲ処理によってＳｉ層１５０の表面が露出させられたウェハＷがエピタキシャル成長装置２３に搬入されると、次に、ＳｉＧｅの成膜処理が開始される。成膜処理においては、エピタキシャル成長装置２３に供給される反応ガスとウェハＷの凹部１５５において露出したＳｉ層１５０とが化学反応することにより、凹部１５５にＳｉＧｅ層１６０がエピタキシャル成長させられる（図７参照）。ここで、前述したＣＯＲ処理により、凹部１５５において露出させられているＳｉ層１５０の表面からは、自然酸化膜１５６が除去されているので、ＳｉＧｅ層１６０はＳｉ層１５０の表面をベースとして、好適に成長させられる。
【００５３】
このようにして、両側の凹部１５５にＳｉＧｅ層１６０がそれぞれ形成されると、Ｓｉ層１５０では、ＳｉＧｅ層１６０によって挟まれた部分が両側から圧縮応力を受ける。即ち、Ｐｏｌｙ−Ｓｉ層１５２および酸化層１５１の下方において、ＳｉＧｅ層１６０によって挟まれた部分に、圧縮歪を有する歪Ｓｉ層１５０’が形成される。
【００５４】
こうしてＳｉＧｅ層１６０が形成され、成膜処理が終了すると、ウェハＷはウェハ搬送機構３１によってエピタキシャル成長装置２３から搬出され、ロードロック室２４に搬入される。ロードロック室２４にウェハＷが搬入されると、ロードロック室２４が密閉された後、ロードロック室２４と搬送室１２とが連通させられる。そして、ウェハ搬送機構１１によって、ウェハＷがロードロック室２４から搬出され、載置台１３上のキャリアＣに戻される。以上のようにして、処理システム１における一連の工程が終了する。
【００５５】
かかる処理システム１によれば、処理室４１内において、第１の処理位置では、ウェハＷを載置台４５上で冷却して化学的処理することができ、第２の処理位置では、ランプヒータ７２によりウェハＷを加熱して熱処理することができる。このように処理室４１内において、第１の処理位置と第２の処理位置に移動させることにより、ウェハＷを急速に加熱、冷却することが可能となる。このため、迅速な熱処理が可能となり、処理時間を短縮させてスループットを向上させることができる。また、同一の処理室４１内においてウェハＷをＣＯＲ処理できるので、ＣＯＲ処理装置２２が小型となり、ウェハＷの搬送のための複雑な搬送シーケンスも不要となる。
【００５６】
また、熱処理中は、処理室４１内がウェハＷよりも上方の空間４１ａとウェハＷよりも下方の空間４１ｂとに仕切られた状態となるため、ランプヒータ７２による熱が下方の空間４１ｂに伝わりにくくなり、処理室４１内の下方の領域（仕切り部材７０よりも下方の領域）にある載置台４５の温度上昇を防止できる。このため、載置台４５は後続のウェハＷを冷却しやすい状態に維持される。この場合、仕切り部材７０を断熱材料で構成すれば、載置台４５の温度上昇をより効果的に防止できる。
【００５７】
また、熱処理中は、排気機構１０１によって処理室４１内の上方の空間４１ａから強制排気することにより、ウェハＷの表面から気化した反応生成物１５６’の蒸気を、下方の空間４１ｂに回り込まさずに排気することができ、反応生成物１５６’がウェハＷの裏面や処理室４１内の下方の領域（仕切り部材７０よりも下方の領域）に再付着することを防止できる。この場合、処理室４１内の上方の領域（仕切り部材７０よりも上方の領域）は、ランプヒータ７２の加熱によって、処理室４１内の下方の領域に比べて温度が高くなるので、反応生成物１５６’が付着しにくい状況となる。このため、処理室４１内全体に反応生成物１５６’が付着しにくくなり、処理室４１内を清浄な状態に保つことができる。
【００５８】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到しうることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００５９】
以上の実施形態では、第１温度調節機構として冷媒流路５０を例示し、第２温度調節機構としてランプヒータ７２を例示した。しかし、これら第１、２温度調節機構は、加熱もしくは冷却が可能な任意の温度調節機構を用いることができる。特に、第２温度調節機構は、窒素ガスの温度を高くするために、Ｎ２供給路８４の途中に設けられた加温機構であっても良い。加温された窒素ガスを、シャワーヘッド８５から処理室４１の上方の空間４１ａに吐出することで、ウェハＷを加熱するようにしても良い。また、加温機構をＡｒ供給路８３に設けても良い。また、上記の実施形態で説明したランプヒータ７２と上記の加温機構とを組み合わせて用いて、ウェハＷを加熱するようにしても良い。また、基板を処理する基板処理装置および基板処理方法として、ＣＯＲ処理装置２２とその処理方法を例示したが、本発明は、かかる装置および方法に限定されず、他の基板処理装置および基板処理方法、例えば、基板に対して例えばエッチング処理、ＣＶＤ処理等を行う基板処理装置および基板処理方法に適用することもできる。また、基板は半導体ウェハに限定されず、例えばＬＣＤ基板用ガラス、ＣＤ基板、プリント基板、セラミック基板などであっても良い。また、図１に示した処理システム１に限らず、処理システムに設ける処理装置の台数、配置は任意である。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明は、基板を異なる温度に変化させて処理を行う基板処理装置、基板処理方法、および、かかる基板処理装置に備えられる記録媒体に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】処理システムの概略構成を示す平面図である。
【図２】ＣＯＲ処理装置の説明図であり、載置台にウェハが載置させられた状態（第１の処理位置）を示している。
【図３】ＣＯＲ処理装置の説明図であり、ウェハが載置台から上方に持ち上げられた状態（第２の処理位置）を示している。
【図４】Ｓｉ層をエッチング処理する前のウェハの表面の構造を示した概略縦断面図である。
【図５】Ｓｉ層をエッチング処理した後のウェハの表面の構造を示した概略縦断面図である。
【図６】ＣＯＲ処理後のウェハの表面の状態を示した概略縦断面図である。
【図７】ＳｉＧｅ層成膜処理後のウェハの表面の状態を示した概略縦断面図である。
【符号の説明】
【００６２】
Ｗ  ウェハ
１  処理システム
２  搬入出部
３  処理部
４  制御部
１１  ウェハ搬送機構
２１  共通搬送室
２２  ＣＯＲ処理装置
２３  エピタキシャル成長装置
２４  ロードロック室
３１  ウェハ搬送機構
４１  処理室
４５  載置台
５０  冷媒流路（第１温度調節機構）
５５  昇降ピン
６０  昇降機構
７０  仕切り部材
７１  窓部
７２  ランプヒータ（第２温度調節機構）
８０  ガス供給機構
１００  第１排気機構
１０１  第２排気機構
【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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