JP2006093585A - 基板処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】膜厚分布の均一性を向上させる。
【解決手段】ウエハＷを処理室７１で保持するサセプタ９８と、サセプタ９８に保持されたウエハＷへ処理ガス１２９をシャワー状に吹き付ける吹出プレート１１２とを備えた枚葉式ＣＶＤ装置７０において、吹出プレート１１２を弾性変形可能に形成し、吹出プレート１１２の周辺部を上下のシールリング１１４、１１４で挟み込んで水平に支承する。吹出プレート１１２は周辺部を凸用調整ボルト１１９で押し下げると凸形状に撓む。吹出プレート１１２は周辺部を凹用調整ボルト１２１で引き上げられると凹形状に撓む。例えば、吹出プレートが凹形状に変形してウエハの中央部の膜厚が薄くなった場合には、凸用調整ボルト１１９を締めて吹出プレート１１２を凸形状に撓ませると、ウエハＷに形成されるＣＶＤ膜の膜厚分布は全体にわたって均一に形成になる。
【選択図】図５

Description

本発明は、ガスを使用して基板に所望の処理を施す基板処理装置に関し、特に、ガスを供給する技術に係り、例えば、半導体集積回路装置（以下、ＩＣという。）の製造方法において、ＩＣが作り込まれる半導体ウエハ（以下、ウエハという。）に酸化膜や金属膜を形成するＣＶＤ装置に利用して有効なものに関する。

ＩＣの製造方法において、ウエハに酸化膜や金属膜を形成するのに、枚葉式コールドウオール形ＣＶＤ装置（以下、枚葉式ＣＶＤ装置という。）が使用される場合がある。
枚葉式ＣＶＤ装置は、被処理基板としてのウエハを収容する処理室と、この処理室においてウエハを一枚ずつ保持するサセプタと、サセプタに保持されたウエハを加熱する加熱ユニットと、サセプタに保持されたウエハに処理ガスを供給するガスヘッドと、処理室を排気する排気口とを備えているのが、一般的である。
従来のこの種の枚葉式ＣＶＤ装置として、ガスヘッドの吹出プレートが処理ガスをシャワー状に吹き出すように構成されているものがある。例えば、特許文献１参照。
特開２００２−２１２７２９号公報

ガスヘッドの吹出プレートが処理ガスをシャワー状に吹き出すように構成された枚葉式ＣＶＤ装置においては、ウエハにおける径方向の膜厚の均一性がウエハの表面と吹出プレートとの距離に影響されるということが、本発明者によって明らかにされた。

本発明の目的は、膜厚分布の均一性を向上させることができる基板処理装置を提供することにある。

本発明に係る基板処理装置は、基板を処理する処理室と、前記基板を前記処理室で保持する基板保持部材と、前記基板保持部材に保持された前記基板の主面に対向して配置され、前記基板にガスをシャワー状に吹き出す吹出プレートとを備えており、
前記吹出プレートの少なくとも一部の面が前記基板の主面に対して傾斜した状態で設けられていることを特徴とする。

前記した手段によれば、吹出プレートと基板との対向面間の距離を調整することができるので、基板の径方向の膜厚分布を均一化することができる。

以下、本発明の一実施の形態を図面に即して説明する。

本実施の形態において、図１および図２に示されているように、本発明に係る基板処理装置は、マルチチャンバ型ＣＶＤ装置（以下、ＣＶＤ装置という。）として構成されており、このＣＶＤ装置はＩＣの製造方法にあってウエハに所望の薄膜を堆積させる成膜工程に使用されるように構成されている。
なお、本実施の形態に係るＣＶＤ装置においてはウエハ搬送用のキャリアとしては、ＦＯＵＰ（front opening unified pod 。以下、ポッドという。）が使用されている。
以下の説明において、前後左右は図１を基準とする。すなわち、ウエハ移載室４０側が前側、その反対側すなわちウエハ移載室１０側が後側、搬入用予備室２０側が左側、搬出用予備室３０側が右側とする。

図１および図２に示されているように、ＣＶＤ装置は大気圧未満の圧力（負圧）に耐えるロードロックチャンバ構造に構成された第一のウエハ移載室（以下、負圧移載室という。）１０を備えており、負圧移載室１０の筐体（以下、負圧移載室筐体という。）１１は平面視が六角形で上下両端が閉塞した箱形状に形成されている。

負圧移載室１０の中央部には、負圧下においてウエハＷを移載するウエハ移載装置（以下、負圧移載装置という。）１２が設置されている。負圧移載装置１２はスカラ形ロボット（selective compliance assembly robot arm ＳＣＡＲＡ）によって構成されており、負圧移載室筐体１１の底壁に設置されたエレベータ１３によって気密シールを維持しつつ昇降するように構成されている。
負圧移載装置１２は上側に位置する第一のアーム（以下、上側アームという。）１４と、下側に位置する第二のアーム（以下、下側アームという。）１５とを備えており、上側アーム１４および下側アーム１５の先端部にはウエハＷを下から支持する二股のフォーク形状に形成された上側エンドエフェクタ１６および下側エンドエフェクタ１７がそれぞれ取り付けられている。

負圧移載室筐体１１の六枚の側壁のうち正面側に位置する二枚の側壁には、搬入用予備室（以下、搬入室という。）２０と搬出用予備室（以下、搬出室という。）３０とがそれぞれ隣接して連結されている。
搬入室２０の筐体（以下、搬入室筐体という。）２１と搬出室３０の筐体（以下、搬出室筐体という。）３１とはそれぞれ平面視が大略四角形で上下両端が閉塞した箱形状に形成されているとともに、負圧に耐え得るロードロックチャンバ構造に構成されている。

互いに隣接した搬入室筐体２１の側壁および負圧移載室筐体１１の側壁には搬入口２２、２３がそれぞれ開設されており、負圧移載室１０側の搬入口２３には搬入口２２、２３を開閉するゲートバルブ２４が設置されている。搬入室２０には搬入室用仮置き台２５が設置されている。
互いに隣接した搬出室筐体３１の側壁および負圧移載室筐体１１の側壁には搬出口３２、３３がそれぞれ開設されており、負圧移載室１０側の搬出口３３には搬出口３２、３３を開閉するゲートバルブ３４が設置されている。搬出室３０には搬出室用仮置き台３５が設置されている。

搬入室２０および搬出室３０の前側には、大気圧以上の圧力（正圧）を維持可能な構造に構成された第二のウエハ移載室（以下、正圧移載室という。）４０が隣接して連結されており、正圧移載室４０の筐体（以下、正圧移載室筐体という。）４１は平面視が横長の長方形で上下両端が閉塞した箱形状に形成されている。
正圧移載室４０には正圧下でウエハＷを移載する第二のウエハ移載装置（以下、正圧移載装置という。）４２が設置されており、正圧移載装置４２はスカラ形ロボットによって二枚のウエハを同時に搬送し得るように構成されている。
正圧移載装置４２は正圧移載室４０に設置されたエレベータ４３によって昇降されるように構成されているとともに、リニアアクチュエータ４４によって左右方向に往復移動されるように構成されている。

互いに隣接した搬入室筐体２１の側壁および正圧移載室筐体４１の側壁には搬入口２６、２７がそれぞれ開設されており、正圧移載室４０側の搬入口２７には搬入口２６、２７を開閉するゲートバルブ２８が設置されている。
互いに隣接した搬出室筐体３１の側壁および正圧移載室筐体４１の側壁には搬出口３６、３７がそれぞれ開設されており、正圧移載室４０側の搬出口３７には搬出口３６、３７を開閉するゲートバルブ３８が設置されている。
図１に示されているように、正圧移載室４０の左側にはノッチ合わせ装置４５が設置されている。
また、図２に示されているように、正圧移載室４０の上部にはクリーンエアを供給するクリーンユニット４６が設置されている。

図１および図２に示されているように、正圧移載室筐体４１の正面壁には三つのウエハ搬入搬出口４７、４８、４９が左右方向に並べられて開設されており、これらのウエハ搬入搬出口４７、４８、４９はウエハＷを正圧移載室４０に対して搬入搬出し得るように設定されている。これらのウエハ搬入搬出口４７、４８、４９にはポッドオープナ５０がそれぞれ設置されている。

ポッドオープナ５０はポッドＰを載置する載置台５１と、載置台５１に載置されたポッドＰのキャップを着脱するキャップ着脱機構５２とを備えており、載置台５１に載置されたポッドＰのキャップをキャップ着脱機構５２によって着脱することにより、ポッドＰのウエハ出し入れ口を開閉するようになっている。
ポッドオープナ５０の載置台５１に対してはポッドＰが、図示しない工程内搬送装置（ＲＧＶ）によって供給および排出されるようになっている。したがって、載置台５１によってキャリアステージとしてのポッドステージが構成されていることになる。

図１に示されているように、負圧移載室筐体１１の六枚の側壁のうち背面側に位置する二枚の側壁には、第一処理部としての第一ＣＶＤユニット６１と、第二処理部としての第二ＣＶＤユニット６２とがそれぞれ隣接して連結されている。第一ＣＶＤユニット６１および第二ＣＶＤユニット６２はいずれも枚葉式ＣＶＤ装置（枚葉式コールドウオール形ＣＶＤ装置）によってそれぞれ構成されている。
また、負圧移載室筐体１１における六枚の側壁のうちの残りの互いに対向する二枚の側壁には、第三処理部としての第一クーリングユニット６３と、第四処理部としての第二クーリングユニット６４とがそれぞれ連結されており、第一クーリングユニット６３および第二クーリングユニット６４はいずれも処理済みのウエハＷを冷却するように構成されている。

本実施の形態において、第一ＣＶＤユニット６１と第二ＣＶＤユニット６２とに使用された枚葉式ＣＶＤ装置７０は、図３および図４に示されているように構成されている。
枚葉式ＣＶＤ装置７０はウエハＷを処理する処理室７１を形成した筐体７２を備えており、筐体７２は下側カップ７３と上側カップ７４とボトムキャップ７５とが組み合わされて、上下端面がいずれも閉塞した円筒形状に形成されている。
筐体７２の下側カップ７３の円筒壁における中間部にはゲートバルブ７７によって開閉されるウエハ搬入搬出口７６が水平方向に横長に開設されており、ウエハ搬入搬出口７６はウエハＷを処理室７１に負圧移載装置１２によって搬入搬出し得るように形成されている。すなわち、図１に示されているように、ウエハＷは負圧移載装置１２のエンドエフェクタ１６によって下から機械的に支持された状態で、ウエハ搬入搬出口７６を搬送されて処理室７１に対して搬入搬出されるようになっている。
下側カップ７３のウエハ搬入搬出口７６と対向する壁面には、真空ポンプ等からなる真空排気装置（図示せず）に流体的に接続された排気口７８が処理室７１に連通するように開設されており、排気口７８は真空排気装置によって所定の真空度に排気されるようになっている。
上側カップ７４の上端部には排気口７８に連通する排気バッファ空間７９が環状に形成されており、排気バッファ空間７９の上には円形リング形状に形成されたカバープレート８０が被せられている。カバープレート８０の内周縁辺部はウエハＷの外周縁辺部を被覆するように構成されている。

図３に示されているように、筐体７２は複数本の支柱８１によって水平に支持されている。これらの支柱８１には各昇降ブロック８２がそれぞれ昇降自在に嵌合されており、これら昇降ブロック８２間にはエアシリンダ装置等が使用された昇降駆動装置（図示せず）によって昇降される昇降台８３が架設されている。
昇降台８３の上にはサセプタ回転装置８４が設置されており、サセプタ回転装置８４と筐体７２との間にはベローズ８５が内側空間を気密封止するように介設されている。サセプタ回転装置８４にはブラシレスＤＣモータが使用されており、出力軸（モータ軸）が中空軸に形成されて後記する回転軸９４を回転駆動するように構成されている。

筐体７２のボトムキャップ７５の中心には円形の挿通孔７５ａが開設されており、挿通孔７５ａには円筒形状に形成された支持軸８６が処理室７１に下方から同心円に挿通されている。支持軸８６は昇降台８３に支持されて昇降されるようになっている。
支持軸８６の上端には加熱ユニット８７が同心に配されて水平に固定されており、加熱ユニット８７は支持軸８６によって昇降されるようになっている。加熱ユニット８７は円形の平板形状に形成された支持板８８を備えており、支持板８８の中央部には円筒形状の支持軸８６の上端開口が固定されている。
支持板８８の上面には支柱を兼ねる電極８９が複数本、複数箇所に配置されて垂直に立脚されており、これら電極８９の上端間には円板形状に形成されたヒータ９０が架橋されて固定されている。各電極８９にはヒータ９０に電力を供給するための電力供給配線９１がそれぞれ接続されている。
加熱ユニット８７におけるヒータ９０の下側には、反射板９２が水平に配されて支持板８８に立脚された支柱９３によって支持されている。反射板９２はチタンからなる薄膜が鏡面仕上げされ、ヒータ９０が照射した熱線を垂直方向上向きに効果的に反射するように構成されている。

ボトムキャップ７５の挿通孔７５ａの支持軸８６の外側には、支持軸８６よりも大径の円筒形状に形成された回転軸９４が同心円に配置されて処理室７１に下方から挿通されており、回転軸９４は昇降台８３の上に据え付けられたサセプタ回転装置８４によって回転駆動されるようになっている。回転軸９４はサセプタ回転装置８４を介して昇降台８３によって支持されることにより、支持軸８６と共に昇降するようになっている。
回転軸９４の上端には回転ドラム９５が同心に配されて水平に固定されており、回転ドラム９５は回転軸９４によって回転されるようになっている。すなわち、回転ドラム９５はドーナツ形の平板に形成された回転板９６と、円筒形状に形成された回転筒９７とを備えており、回転板９６の内周縁辺部が円筒形状の回転軸９４の上端開口に固定されて、回転板９６の上面の外周縁辺部に回転筒９７が同心円に固定されている。
図３に示されているように、回転ドラム９５の回転筒９７の上端には、サセプタ９８が回転筒９７の上端開口を閉塞するように被せられている。サセプタ９８は炭化シリコンや窒化アルミニウム等の耐熱性を有する材料が使用されて、外径がウエハＷの外径よりも大きい円板形状に形成されている。
図３に示されているように、サセプタ９８の周辺寄りの同一半径の円形線上には、三個の挿通孔９９が周方向に等間隔に配置されて垂直方向に開設されており、各挿通孔９９の内径は後記する突上ピンを挿通し得るように設定されている。

回転ドラム９５にはウエハＷをサセプタ９８の下から垂直に突き上げてサセプタ９８の上面から浮かせるウエハ昇降装置１００が設置されている。ウエハ昇降装置１００は円形リング形状に形成された昇降リング１０１を備えており、昇降リング１０１は回転ドラム９５の回転板９６の上に支持軸８６と同心円に配置されている。
昇降リング（以下、回転側リングという。）１０１の下面には複数本（本実施の形態においては三本とする。）の突き上げピン（以下、回転側ピンという。）１０２が、周方向に等間隔に配置されて垂下されている。各回転側ピン１０２は回転板９６に回転軸９４と同心円の線上に配置されて、垂直方向に開設された各ガイド孔１０３にそれぞれ摺動自在に嵌入されている。各回転側ピン１０２の長さは回転側リング１０１を水平に突き上げ得るように互いに等しく設定されているとともに、ウエハＷのサセプタ９８の上からの突き上げ量に対応するように設定されている。各回転側ピン１０２の下端は処理室７１の底面すなわちボトムキャップ７５の上面に離着座自在に対向されている。
加熱ユニット８７の支持板８８には複数本（本実施の形態においては三本とする。）のガイド孔１０４が、周方向に等間隔に配置されて垂直方向に開設されている。各ガイド孔１０４には各突上ピン１０５がそれぞれ摺動自在に嵌入されている。
各突上ピン１０５の下端は回転側リング１０１の上面に適度のエアギャップを置いて対向されており、各突上ピン１０５は回転ドラム９５の回転時において回転側リング１０１に干渉しないようになっている。突上ピン１０５の上端部は反射板９２やヒータ９０を挿通してサセプタ９８の挿通孔９９に対向されており、各突上ピン１０５の長さはウエハＷを水平に突き上げ得るように互いに等しく設定されているとともに、支持板８８に着座した状態において、その上端がサセプタ９８の下面に適度のエアギャップを置いて対向するように設定されている。つまり、突上ピン１０５は回転ドラム９５の回転時にはサセプタ９８に干渉しないようになっている。

サセプタ９８の下面における中心と中間部と周辺部とに対応する位置には、温度測定手段としてのセンタ用放射温度計１０６Ａとミドル用放射温度計１０６Ｂとアウタ用放射温度計１０６Ｃがそれぞれ対向して配置されている。これら放射温度計１０６Ａ、１０６Ｂ、１０６Ｃはいずれも、サセプタ９８からの熱線を入射させて感温部（図示せず）に導く導波棒を備えている。
例えば、導波棒は細長い丸棒形状に形成された石英ロッドや光ファイバが使用されて構成されている。センタ用放射温度計１０６Ａは直線形状に形成されているが、ミドル用放射温度計１０６Ｂとアウタ用放射温度計１０６Ｃとは上端部がクランク形状にそれぞれ屈曲されている。
センタ用放射温度計１０６Ａ、ミドル用放射温度計１０６Ｂおよびアウタ用放射温度計１０６Ｃは電極８９や電力供給配線９１および突上ピン等と干渉しないようにそれぞれ配置されている。センタ用放射温度計１０６Ａ、ミドル用放射温度計１０６Ｂおよびアウタ用放射温度計１０６Ｃの垂直部は、支持軸８６の中空部を内周面に沿って垂直方向下向きに敷設されており、支持軸８６の下端において支持軸８６の下端開口を気密封止するシールキャップを挿通して外部にそれぞれ引き出されている。
図示しないが、センタ用放射温度計１０６Ａ、ミドル用放射温度計１０６Ｂおよびアウタ用放射温度計１０６Ｃの導波棒における支持軸８６の中空部からの引出端は、センタ用放射温度計１０６Ａ、ミドル用放射温度計１０６Ｂおよびアウタ用放射温度計１０６Ｃにおける感温部にそれぞれ対向されており、センタ用放射温度計１０６Ａ、ミドル用放射温度計１０６Ｂおよびアウタ用放射温度計１０６Ｃは、各感温部の測定温度をコントローラ（図示せず）にそれぞれ送信するようになっている。
ちなみに、ヒータ９０の電力供給配線９１も支持軸８６の中空部内を通して外部のコントローラに接続されており、電源がコントローラによってシーケンス制御およびフィードバック制御されるようになっている。

図４に示されているように、筐体７２の上側カップ７４にはガス供給手段としてのガスヘッド１１０が一体的に組み込まれている。
ガスヘッド１１０は上側カップ７４と下側カップ７３上の取付プレート１１１との合わせ面に挟持された円板形状の吹出プレート１１２を備えており、吹出プレート１１２には複数個の吹出口１１３が全面にわたって均一に配置されて上下の空間を流通させるように開設されている。吹出プレート１１２はカバープレート８０から間隔をとって水平に配置されて支持されている。吹出プレート１１２はステンレス鋼が使用されて、後述する弾性変形が可能な０．１〜１０ｍｍの厚さに形成されている。

上側カップ７４の下面および取付プレート１１１の上面には、上下で一対のシールリング１１４、１１４が処理室７１と同心円で互いに対向するようにそれぞれ敷設されており、吹出プレート１１２は周辺部が上下のシールリング１１４、１１４に円形リング形状に挟み込まれた状態で水平に支承されている。吹出プレート１１２のシールリング１１４、１１４の外側には取付孔１１５が複数個、周方向に等間隔に配置されて開設されており、取付孔１１５は径方向に長い長孔に形成されている。複数個の取付孔１１５には取付ボルト１１６が上側カップ７４の上側から挿通されて、下側カップ７３にそれぞれねじ込まれており、吹出プレート１１２は取付ボルト１１６によって上側カップ７４および取付プレート１１１と共に下側カップ７３に締結されている。以上の支持構造により、吹出プレート１１２は水平面に対して傾斜可能に支持された状態になっている。
なお、下側カップ７３の上面と取付プレート１１１の下面との間には、シールリング１１７が挟設されている。

上側カップ７４の取付ボルト１１６の外側には凸用調整雌ねじ孔１１８が複数個、周方向に等間隔に配置されて垂直方向に開設されており、各凸用調整雌ねじ孔１１８には凸用調整ボルト１１９がそれぞれ進退自在に螺入されている。各凸用調整ボルト１１９の下端面は吹出プレート１１２の上面における周辺部に当接されている。周辺部が上下のシールリング１１４、１１４によって支承された吹出プレート１１２は、凸用調整ボルト１１９が上側カップ７４に対して締め込まれて周辺部が押し下げられることにより、中心部が上側に膨出する凸形状に撓むようになっている。

吹出プレート１１２の外周付近には凹用調整雌ねじ孔１２０が複数個、周方向に等間隔に配置されて垂直方向に開設されており、各凹用調整雌ねじ孔１２０には凹用調整ボルト１２１がそれぞれ進退自在に螺入されている。各凹用調整ボルト１２１は上側カップ７４の外周部にそれぞれ開設された各係合孔１２２にそれぞれ挿通されており、各凹用調整ボルト１２１の頭部は各係合孔１２２の上面開口部にそれぞれ当接されている。周辺部が上下のシールリング１１４、１１４によって支承された吹出プレート１１２は、凹用調整ボルト１２１が上側カップ７４に対して締め上げられて周辺部が押し上げられることにより、中心部が下側に膨出する凹形状に撓むようになっている。

吹出プレート１１２の上面と上側カップ７４の下面および内周面とが画成する内側空間は、ガス溜め１２３を形成しており、吹出プレート１１２の中心にはガス導入管１２４の下流側端部がガス溜め１２３に連通するように挿入されている。ガス溜め１２３はガス導入管１２４に導入された処理ガスを全体的に均等に拡散させて、各吹出口１１３から均等にシャワー状に吹き出させるようになっている。
ガス導入管１２４にはガス供給管１２５の下流端が接続されており、ガス供給管１２５の上流端は処理ガスの供給源１２６が接続されている。ガス供給管１２５の途中には止め弁１２７および流量制御部としての流量制御弁（マスフローコントローラ）１２８が介設されている。

以下、前記構成に係るＣＶＤ装置を使用したＩＣの製造方法における成膜工程を説明する。

これから成膜すべきウエハＷは二十五枚がポッドＰに収納された状態で、成膜工程を実施するＣＶＤ装置へ工程内搬送装置によって搬送されて来る。
図１および図２に示されているように、搬送されて来たポッドＰは搬入室２０におけるポッドオープナ５０の載置台５１の上に工程内搬送装置から受け渡されて載置される。ポッドＰのキャップがキャップ着脱機構５２によって取り外され、ポッドＰのウエハ出し入れ口が開放される。

ポッドＰがポッドオープナ５０によって開放されると、正圧移載室４０に設置された正圧移載装置４２はウエハ搬入搬出口４７を通してポッドＰからウエハＷを一枚ずつピックアップし、搬入室２０に搬入口２６、２７を通して搬入（ウエハローディング）し、ウエハＷを搬入室用仮置き台２５に移載して行く。この移載作業中には、負圧移載室１０側の搬入口２２、２３はゲートバルブ２４によって閉じられており、負圧移載室１０の負圧は維持されている。

ポッドＰのウエハＷの搬入室用仮置き台２５への移載が完了すると、正圧移載室４０側の搬入口２６、２７がゲートバルブ２８によって閉じられ、搬入室２０が排気装置（図示せず）によって負圧に排気される。搬入室２０が予め設定された圧力値に減圧されると、負圧移載室１０側の搬入口２２、２３がゲートバルブ２４によって開かれる。

次に、負圧移載室１０の負圧移載装置１２は搬入口２２、２３を通して搬入室用仮置き台２５からウエハＷを一枚ずつピックアップして負圧移載室１０に搬入する。例えば、負圧移載装置１２はウエハＷを第一ＣＶＤユニット６１のウエハ搬入搬出口６５に搬送して、ウエハ搬入搬出口６５から第一ＣＶＤユニット６１である枚葉式ＣＶＤ装置７０の処理室７１へ搬入（ウエハローディング）する。
なお、ウエハの第一ＣＶＤユニット６１への搬入に際しては、搬入室２０および負圧移載室１０が真空排気されることによって内部の酸素や水分が予め除去されているため、外部の酸素や水分がウエハの第一ＣＶＤユニット６１への搬入に伴って第一ＣＶＤユニット６１の処理室に侵入することは確実に防止される。

ここで、枚葉式ＣＶＤ装置７０の作用を説明する。

ウエハＷの搬出時に、回転ドラム９５および加熱ユニット８７が回転軸９４および支持軸８６によって下限位置に下降されると、ウエハ昇降装置１００の回転側ピン１０２の下端が処理室７１の底面すなわちボトムキャップ７５の上面に突合するために、回転側リング１０１が回転ドラム９５および加熱ユニット８７に対して相対的に上昇する。上昇した回転側リング１０１は突上ピン１０５を持ち上げるために、三本の突上ピン１０５はサセプタ９８の挿通孔９９を下方から挿通してウエハＷをサセプタ９８の上面から浮き上がらせる。

ウエハ昇降装置１００がウエハＷをサセプタ９８の上面から浮き上がらせた状態になると、ウエハＷの下方空間すなわちウエハＷの下面とサセプタ９８の上面との間に挿入スペースが形成された状態になるので、負圧移載装置１２のエンドエフェクタ１６がウエハ搬入搬出口７６からウエハＷの挿入スペースに挿入される。ウエハＷの下方に挿入されたエンドエフェクタ１６は上昇することによりウエハＷを移載して受け取る。
ウエハＷを受け取ったエンドエフェクタ１６はウエハ搬入搬出口７６を後退してウエハＷを処理室７１から搬出する。

次いで、負圧移載装置１２は次回に成膜するウエハＷをエンドエフェクタ１６によって受け取って、ウエハ搬入搬出口７６から処理室７１に搬入する。エンドエフェクタ１６はウエハＷをサセプタ９８の上方においてウエハＷの中心がサセプタ９８の中心と一致する位置に搬送する。
ウエハＷを所定の位置に搬送すると、エンドエフェクタ１６は若干下降することによってウエハＷを三本の突上ピン１０５の上に移載する。
ウエハＷをウエハ昇降装置１００に受け渡したエンドエフェクタ１６は、ウエハ搬入搬出口７６から処理室７１の外へ退出する。
エンドエフェクタ１６が処理室７１から退出すると、ウエハ搬入搬出口７６はゲートバルブ７７によって閉じられる。

ゲートバルブ７７が閉じられると、図３に示されているように、処理室７１に対して回転ドラム９５および加熱ユニット８７が、回転軸９４および支持軸８６によって上昇される。
回転ドラム９５の上昇の初期において、回転側ピン１０２が処理室７１の底面すなわちボトムキャップ７５の上面に突合して突上ピン１０５が回転側リング１０１の上に載った状態になっているので、三本の突上ピン１０５に支持されたウエハＷは回転ドラム９５の上昇に伴って回転ドラム９５に対して相対的に徐々に下降する。
所定のストローク下降すると、突上ピン１０５はサセプタ９８の挿通孔９９の下方に引き込まれた状態になるため、ウエハＷはサセプタ９８の上に移載された状態になる。

サセプタ９８に載置されたウエハＷはコントローラのシーケンス制御によるヒータ９０によって目標の温度に加熱されるとともに、サセプタ９８の温度が放射温度計１０６Ａ、１０６Ｂ、１０６Ｃによって測定されて、この放射温度計の測定結果に従ってヒータ９０の加熱量がコントローラによってフィードバック制御される。

回転ドラム９５および加熱ユニット８７が処理室７１を回転軸９４および支持軸８６によって上昇され、ウエハＷがサセプタ９８に移載された後に、ウエハＷの上面が吹出プレート１１２の下面に近接すると、回転ドラム９５の上昇は停止される。また、排気口７８が真空排気装置によって排気される。

続いて、回転ドラム９５が回転軸９４によって回転される。この際、回転側ピン１０２は処理室７１の底面から離座し、突上ピン１０５は回転側リング１０１から離座しているので、回転ドラム９５の回転がウエハ昇降装置１００に妨げられることはなく、しかも、加熱ユニット８７は停止状態を維持することができる。すなわち、ウエハ昇降装置１００においては、回転側リング１０１が回転ドラム９５と共に回転し、突上ピン１０５が加熱ユニット８７と共に停止した状態になっている。

排気口７８の排気量および回転ドラム９５の回転作動が安定した時点で、止め弁１２７が開かれ、処理ガス１２９がガス導入管１２４に導入される。
ガス溜め１２３には排気口７８の排気力が複数の吹出口１１３を介して均等に作用しているので、ガス導入管１２４の処理ガス１２９はガス溜め１２３に流入した後にガス溜め１２３において径方向外向きに放射状に拡散する。
各吹出口１１３には排気口７８の排気力が均等に作用しているために、ガス溜め１２３に拡散した処理ガス１２９は、複数の吹出口１１３からウエハＷに向かってシャワー状に吹き出す。

吹出口１１３群からシャワー状に吹き出した処理ガス１２９は、サセプタ９８の上のウエハＷに接触した後に排気口７８に吸い込まれて排気されて行く。
この際、回転ドラム９５に支持されたサセプタ９８上のウエハＷは回転しているために、吹出口１１３群からシャワー状に吹き出した処理ガス１２９はウエハＷの全面にわたって均等に接触する状態になる。処理ガス１２９がウエハＷの全面にわたって均等に接触するために、ウエハＷに処理ガス１２９によって形成されるＣＶＤ膜の膜厚分布や膜質分布はウエハＷの全面にわたって均一になる。

ＣＶＤ膜がウエハＷの全面にわたって均一に形成されて所定の処理時間が経過すると、回転ドラム９５および加熱ユニット８７は回転軸９４および支持軸８６によって搬入搬出位置に下降される。
下降の途中において、ウエハ昇降装置１００の回転側ピン１０２が処理室７１の底面に突合し、突上ピン１０５が回転側リング１０１に突合するため、前述した作動により、ウエハ昇降装置１００はウエハＷをサセプタ９８の上面から浮き上げる。

以降、前述した作業が繰り返されることにより、ウエハＷにＣＶＤ膜が枚葉式ＣＶＤ装置７０によって枚葉処理されて行く。

以上のようにして第一ＣＶＤユニット６１において所定の成膜処理が終了すると、成膜済みのウエハＷは第一ＣＶＤユニット６１から負圧移載装置１２によってピックアップされて、負圧に維持されている負圧移載室１０に第一ＣＶＤユニット６１のウエハ搬入搬出口６５から搬出（ウエハアンローディング）される。

処理済みのウエハＷを第一ＣＶＤユニット６１から負圧移載室１０に搬出すると、負圧移載装置１２はウエハＷを第一クーリングユニット６３の処理室（冷却室）へウエハ搬入搬出口６７を通して搬入するとともに、冷却室のウエハ載置台に移載する。成膜済みのウエハは第一クーリングユニット６３において冷却される。
なお、第一ＣＶＤユニット６１による成膜済みのウエハＷについての第一ＣＶＤユニット６１から第一クーリングユニット６３への移替え作業は、いずれも負圧に維持された第一ＣＶＤユニット６１、第一クーリングユニット６３および負圧移載室１０において実施されるため、第一ＣＶＤユニット６１から第一クーリングユニット６３へのウエハＷの移替え作業に際して、ウエハＷの成膜の表面に自然酸化膜が生成されたり、異物等が付着したりするのは防止されることになる。

第一クーリングユニット６３において予め設定された冷却時間が経過すると、冷却済みのウエハＷは負圧移載装置１２によって第一クーリングユニット６３からピックアップされ、負圧移載室１０の搬出口３３へ搬送され、搬出室３０に搬出口３３を通して搬出されて搬出室用仮置き台３５に移載される。

搬出室３０のロードロックが解除された後に、正圧移載室４０の搬出室３０に対応したウエハ搬入搬出口４８がポッドオープナ５０によって開かれるとともに、載置台５１に載置された空のポッドＰのキャップがポッドオープナ５０によって開かれる。
続いて、正圧移載室４０の正圧移載装置４２は搬出室用仮置き台３５からウエハＷを搬出口３７を通してピックアップして正圧移載室４０に搬出し、正圧移載室４０のウエハ搬入搬出口４８を通してポッドＰに収納（チャージング）して行く。

処理済みの二十五枚のウエハＷのポッドＰへの収納が完了すると、ポッドＰのキャップがポッドオープナ５０のキャップ着脱機構５２によってウエハ出し入れ口に装着され、ポッドＰが閉じられる。
閉じられたポッドＰは載置台５１の上から次の工程へ工程内搬送装置によって搬送されて行く。
以上の作動が繰り返されることにより、ウエハが一枚ずつ順次に処理されて行く。

以上の作動は第一ＣＶＤユニット６１および第一クーリングユニット６３が使用される場合を例にして説明したが、第二ＣＶＤユニット６２および第二クーリングユニット６４が使用される場合についても同様の作動が実施される。

ところで、ガスヘッドの吹出プレートが処理ガスをシャワー状に吹き出すように構成された枚葉式ＣＶＤ装置においては、ウエハ上の径方向の膜厚の均一性がウエハの表面と吹出プレートとの距離に影響されるということが、本発明者によって明らかにされた。
例えば、吹出プレートが自重や熱膨張によって中心部が下側に膨出する凹形状に変形した場合には、ウエハの中央部の膜厚が薄くなる現象が起こる。
このようにウエハの中央部の膜厚が薄くなる現象が起こった場合には、本実施の形態においては、図５に示されているように、凸用調整ボルト１１９を締め込むことにより、吹出プレート１１２が中心部が上側に膨出する凸形状に予め撓ませておく。
予め凸形状に撓んだ吹出プレート１１２は、前述した処理時には自重や熱膨張によって水平に戻るために、ウエハＷに形成されるＣＶＤ膜の膜厚分布は全体にわたって均一に形成されることになる。
例えば、吹出プレートが処理室とガス溜めとの圧力差によって中心部が上側に膨出する凸形状に変形した場合には、ウエハの中央部の膜厚が厚くなる現象が起こる。
このようにウエハの中央部の膜厚が厚くなる現象が起こった場合には、本実施の形態においては、凹用調整ボルト１２１を締め上げることにより、吹出プレート１１２が中心部が下側に膨出する凹形状に予め撓ませておく。
予め凹形状に撓んだ吹出プレート１１２は、前述した処理時には処理室とガス溜めとの圧力差によって水平に戻るために、ウエハＷに形成されるＣＶＤ膜の膜厚分布は全体にわたって均一に形成されることになる。

前記実施の形態によれば、次の効果が得られる。

1) 吹出プレートとウエハとの対向面間の距離を調整することができるので、ウエハに形成されるＣＶＤ膜の膜厚分布を全体にわたって均一化させることができる。

2) ウエハに形成される膜厚分布を全体にわたって均一化させることにより、ＩＣの製造方法におけるＩＣの製造歩留りを高めることができるので、ＣＶＤ装置およびＩＣの製造方法のスループットを向上させることができる。

なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、種々に変更が可能であることはいうまでもない。

例えば、吹出プレートはステンレス鋼を使用して形成するに限らず、アルミニウム、耐食性の高い高ニッケル合金、それらに表面処理を施した弾性材料を使用して形成してもよい。

被処理基板はウエハに限らず、ＬＣＤ装置の製造工程におけるガラス基板や液晶パネル等の基板であってもよい。

本発明は、枚葉式コールドウオール形ＣＶＤ装置に限らず、その他のＣＶＤ装置やドライエッチング装置等の基板処理装置全般に適用することができる。

マルチチャンバ型ＣＶＤ装置を示す平面断面図である。 その側面断面図である。 本発明の一実施の形態である枚葉式ＣＶＤ装置を示す正面断面図である。 主要部を示す断面図である。 吹出プレートを凸形状に撓ませた場合を示す断面図である。

符号の説明

Ｗ…ウエハ（基板）、Ｐ…ポッド（基板キャリア）、１０…負圧移載室（基板移載室）、１１…負圧移載室筐体、１２…負圧移載装置（ウエハ移載装置）、１３…エレベータ、１４…上側アーム、１５…下側アーム、１６、１７…エンドエフェクタ、２０…搬入室（搬入用予備室）、２１…搬入室筐体、２２、２３…搬入口、２４…ゲートバルブ、２５…搬入室用仮置き台、２６、２７…搬入口、２８…ゲートバルブ、３０…搬出室（搬出用予備室）、３１…搬出室筐体、３２、３３…搬出口、３４…ゲートバルブ、３５…搬出室用仮置き台、３６、３７…搬出口、３８…ゲートバルブ、４０…正圧移載室（ウエハ移載室）、４１…正圧移載室筐体、４２…正圧移載装置（ウエハ移載装置）、４３…エレベータ、４４…リニアアクチュエータ、４５…ノッチ合わせ装置、４６…クリーンユニット、４７、４８、４９…ウエハ搬入搬出口、５０…ポッドオープナ、５１…載置台、５２…キャップ着脱機構、６１…第一ＣＶＤユニット（第一処理部）、６２…第二ＣＶＤユニット（第二処理部）、６３…第一クーリングユニット（第三処理部）、６４…第二クーリングユニット（第四処理部）、６５、６６、６７、６８…ウエハ搬入搬出口、７０…枚葉式ＣＶＤ装置（基板処理装置）、７１…処理室、７２…筐体、７３…下側カップ、７４…上側カップ、７５…ボトムキャップ、７６…ウエハ搬入搬出口、７７…ゲートバルブ、７８…排気口、７９…バッファ空間、８０…カバープレート、８１…支柱、８２…昇降ブロック、８３…昇降台、８４…サセプタ回転装置、８５…ベローズ、８６…支持軸、８７…加熱ユニット、８８…支持板、８９…電極、９０…ヒータ、９１…電力供給配線、９２…反射板、９３…支柱、９４…回転軸、９５…回転ドラム、９６…回転板、９７…回転筒、９８…サセプタ、９９…挿通孔、１００…ウエハ昇降装置、１０１…回転側リング（昇降リング）、１０２…回転側ピン（突上ピン）、１０３…ガイド孔、１０４…ガイド孔、１０５…突上ピン、１０６Ａ、１０６Ｂ、１０６Ｃ…放射温度計（温度測定手段）、１１０…ガスヘッド、１１１…取付プレート、１１２…吹出プレート、１１３…吹出口、１１４…シールリング、１１５…取付孔、１１６…取付ボルト、１１７…シールリング、１１８…凸用調整雌ねじ孔、１１９…凸用調整ボルト、１２０…凹用調整雌ねじ孔、１２１…凹用調整ボルト、１２２…係合孔、１２３…ガス溜め、１２４…ガス導入管、１２５…ガス供給管、１２６…処理ガス供給源、１２７…止め弁、１２８…流量制御弁（マスフローコントローラ）、１２９…処理ガス。

Claims (1)

1. 基板を処理する処理室と、前記基板を前記処理室で保持する基板保持部材と、前記基板保持部材に保持された前記基板の主面に対向して配置され、前記基板にガスをシャワー状に吹き出す吹出プレートとを備えており、
   前記吹出プレートの少なくとも一部の面が前記基板の主面に対して傾斜した状態で設けられていることを特徴とする基板処理装置。

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