JP2010225740A - Substrate processing method, and substrate processing apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、基板処理方法および基板処理装置に係わり、特に、被処理体の周縁部への処理を制限する基板処理方法および基板処理装置に関する。 The present invention relates to a substrate processing method and a substrate processing apparatus, and more particularly, to a substrate processing method and a substrate processing apparatus that limit processing on a peripheral portion of an object to be processed.
半導体装置等の製造過程では、被処理体であるウエハに対して、成膜処理等の処理が行われる。成膜処理においては、膜がウエハの上面のみに成膜されるわけではなく、ウエハの側面にも成膜される。 In a manufacturing process of a semiconductor device or the like, a process such as a film forming process is performed on a wafer that is a target object. In the film forming process, the film is not formed only on the upper surface of the wafer, but is also formed on the side surface of the wafer.
近時、半導体装置の微細化、及び多層構造化が進み、パーティクルの抑制に対する要求が厳しくなってきた。 In recent years, miniaturization of semiconductor devices and multi-layer structures have progressed, and demands for particle suppression have become strict.
ウエハの側面に成膜された膜は不要に付着した膜であり、ウエハの上面に成膜された膜に比較して質も悪く脆い。このため、製造過程中に剥がれ落ちることがあり、パーティクルの発生原因となる。 The film formed on the side surface of the wafer is a film that is unnecessarily adhered, and is poor in quality and fragile as compared to the film formed on the upper surface of the wafer. For this reason, it may be peeled off during the manufacturing process, causing generation of particles.
そこで、ウエハの周縁部をクランプリングで覆い、ウエハの周縁部及び側面(ベベル部)近傍への膜の付着を抑制することが行われている(例えば、特許文献1)。 In view of this, the peripheral edge of the wafer is covered with a clamp ring to suppress adhesion of the film to the vicinity of the peripheral edge and the side surface (bevel portion) of the wafer (for example, Patent Document 1).
しかしながら、クランプリングはウエハに接触する。このため、ウエハが、クランプリングによって削られることがある。ウエハが削られてしまうと、新たなパーティクルの発生原因となる。 However, the clamp ring contacts the wafer. For this reason, the wafer may be scraped by the clamp ring. If the wafer is scraped, new particles are generated.
この発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、パーティクルの発生を、より良く抑制することが可能な基板処理方法および基板処理装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a substrate processing method and a substrate processing apparatus capable of better suppressing the generation of particles.
上記課題を解決するため、この発明の第1の態様に係る基板処理方法は、被処理体に対する処理エリアを制限するクランプリングを用い、前記被処理体に対する処理エリアを制限しながら前記被処理体に対して処理を行う基板処理方法であって、加熱機構を有した載置台上に、前記被処理体を載置する工程と、前記加熱機構を用いて、前記載置台に載置された前記被処理体を目標加熱温度まで加熱する工程と、前記目標加熱温度に達した前記被処理体に、前記被処理体に対する処理エリアを制限する前記クランプリングを接触させる工程と、を具備する。 In order to solve the above-described problem, a substrate processing method according to a first aspect of the present invention uses a clamp ring that limits a processing area for a target object, and restricts the processing area for the target object. A substrate processing method for performing processing on a mounting table having a heating mechanism, and a step of mounting the object to be processed, and the heating mechanism is used to mount the object on the mounting table Heating the object to be processed to a target heating temperature, and contacting the object to be processed that has reached the target heating temperature with the clamp ring that limits a processing area for the object to be processed.
また、この発明の第2の態様に係る基板処理装置は、加熱機構を有し、被処理体が載置される載置台と、前記被処理体に対する処理エリアを制限するクランプリングと、前記クランプリングを、前記被処理体に接触及び離脱させるように駆動するクランプリング駆動機構と、前記被処理体が前記載置台に載置された後、前記加熱機構を用いて前記載置台に載置された前記被処理体を目標加熱温度まで加熱し、前記被処理体が前記目標加熱温度に達した後、前記接触及び離脱機構を用いて前記クランプリングを前記被処理体に接触させるように、前記加熱機構及び前記接触及び離脱機構を制御する制御部と、を具備する。 A substrate processing apparatus according to a second aspect of the present invention has a heating mechanism, a mounting table on which an object to be processed is mounted, a clamp ring that limits a processing area for the object to be processed, and the clamp A clamp ring drive mechanism that drives the ring to contact and separate from the object to be processed, and after the object to be processed is mounted on the mounting table, the ring is mounted on the mounting table using the heating mechanism. Heating the workpiece to a target heating temperature, and after the workpiece reaches the target heating temperature, using the contact and release mechanism, the clamp ring is brought into contact with the workpiece. And a control unit for controlling the heating mechanism and the contact and separation mechanism.
この発明によれば、パーティクルの発生を、より良く抑制することが可能な基板処理方法および基板処理装置を提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide a substrate processing method and a substrate processing apparatus capable of better suppressing the generation of particles.
以下、添付図面を参照して、この発明の実施の形態について説明する。この説明において、参照する図面全てにわたり、同一の部分については同一の参照符号を付す。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In this description, the same parts are denoted by the same reference symbols throughout the drawings to be referred to.
図1は、この発明の一実施形態に係る基板処理方法を実行することが可能な基板処理装置の一例を概略的に示した断面図である。本例は、基板処理装置として、半導体装置の製造に用いられ、例えば、半導体ウエハ(以下ウエハという)上に薄膜を成膜する成膜装置を例示する。ただし、この発明は成膜装置に限って適用されるものではない。 FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an example of a substrate processing apparatus capable of executing a substrate processing method according to an embodiment of the present invention. This example is used for manufacturing a semiconductor device as a substrate processing apparatus, and illustrates, for example, a film forming apparatus that forms a thin film on a semiconductor wafer (hereinafter referred to as a wafer). However, the present invention is not limited to the film forming apparatus.
図1に示すように、成膜装置100は、被処理体、本例ではウエハWに成膜処理を行う処理室1を備えている。処理室1内には、ウエハWが載置される被処理体載置機構2が配置されている。
As shown in FIG. 1, the
被処理体載置機構2は、本例では、処理室1の底部中央上に配置された支持部材21と、支持部材21の上端部上に設けられた基台22と、基台22上に配置され、ウエハWが載置される、加熱機構24を有した載置台23、例えば、ステージヒータとを備えている。加熱機構24は、ヒータ電源3に接続される。基台22の周縁部には、載置台23を囲むように側壁23aが設けられており、この側壁23aには、ウエハWに対する処理エリアを制限するクランプリング(カバーリングともいう)25が昇降可能に設けられている。クランプリング25の平面形状は、中央に開口25aを有したリング状である。クランプリング25は、載置台23上に載置されたウエハWの周縁部に接触される。接触量は任意であるが、一例を挙げればウエハWの縁から3mmから5mm程度をカバーするように接触される。これにより、ウエハWに対する処理エリアは開口25a内に制限され、ウエハW上には、ウエハWの縁から3mmから5mm内側のエリア上に選択的に膜が成膜される。クランプリング25によってカバーされたウエハWの部分上には膜は成膜されない。クランプリング25は、クランプリング25をウエハWに接触、及びウエハWから離脱させるように駆動するクランプリング駆動機構26によって駆動される。本例のクランプリング駆動機構26は、クランプリング25を上下方向に昇降駆動する。
In this example, the
また、基台22及び、載置台23には、これらを貫通するリフトピン孔27が形成されており、このリフトピン孔27には昇降可能に設けられたリフトピン28が挿通されている。リフトピン28は、リフトピン駆動機構29によって駆動される。リフトピン駆動機構29は、リフトピン28を下降させてウエハWを載置台23に接触、及びリフトピン28を上昇させて載置台23から離脱させるように駆動する。
Further, the
処理室1の上部には原料ガス供給部4が設けられている。原料ガス供給部4は原料ガス供給機構5に接続される。原料ガス供給機構5は、成膜される膜の原料を含むガス51を、ガス供給管52を介して原料ガス供給部4に供給する。原料ガス供給部4は、本例ではシャワーヘッドであり、ガス供給管52に接続され、原料を含むガス51が拡散される拡散空間41と、この拡散空間41のウエハWと対向する面に形成された複数のガス吐出孔42とを備えている。
A raw material
原料を含むガス51は、加熱機構24によって加熱されたウエハWの表面近傍において分解され、ウエハW上に膜を成膜する。このような成膜の一例としては、原料を含むガス51としてRu3(CO)12ガスを用いたルテニウム(Ru)の成膜を挙げることができる。Ru3(CO)12ガスは、以下のようにRuとCOガスとに熱分解され、Ruが金属固体としてウエハWの表面上に堆積され、Ru膜が成膜される。
The
Ru3(CO)12↑ ⇔ Ru3(CO)12−x↑+XCO↑
Ru3(CO)12−x↑+Q → 3Ru+(12−X)CO↑
ここで“⇔”は可逆的であることを示し、“↑”はガス状態であることを示し、“↑”が付いていないものは固体状態であることを示し、“Q”は熱量が加わることを示している。
Ru 3 (CO) 12 ↑ ⇔ Ru 3 (CO) 12−x ↑ + XCO ↑
Ru 3 (CO) 12−x ↑ + Q → 3Ru + (12−X) CO ↑
Here, “⇔” indicates reversible, “↑” indicates a gas state, those without “↑” indicate a solid state, and “Q” indicates an amount of heat. It is shown that.
処理室1には排気装置6が接続されている。排気装置6は、例えば、処理の間、処理室1内の処理空間Sを排気し、処理空間Sの圧力が適切な圧力に保たれるようにする。
An
制御部7は、マイクロプロセッサ(コンピュータ)からなるプロセスコントローラ71と、オペレータが成膜装置を管理するためにコマンドの入力操作等を行うキーボードや、基板処理システムの稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等を含むユーザーインターフェース72と、成膜装置で実行される各種処理をプロセスコントローラ71の制御にて実現するための制御プログラムや、各種データ、および処理条件に応じて成膜装置に処理を実行させるためのプログラム、すなわちレシピが格納された記憶部73と、を備えている。
The control unit 7 includes a
レシピは記憶部73の中の記憶媒体に記憶されている。記憶媒体は、ハードディスクであってもよいし、CD-ROM、DVD、フラッシュメモリ等の可搬性のものであってもよい。また、他の装置から、例えば専用回線を介してレシピを適宜伝送させるようにしてもよい。必要に応じて、任意のレシピを、ユーザーインターフェース72からの指示等にて記憶部73から呼び出し、プロセスコントローラ71に実行させることで、プロセスコントローラ71の制御下で、成膜装置での所望の処理が行われる。
The recipe is stored in a storage medium in the
次に、この発明の一実施形態に係る基板処理方法の一例を説明する。 Next, an example of a substrate processing method according to an embodiment of the present invention will be described.
図2は、この発明の一実施形態に係る基板処理方法の一例を示すタイミングチャート、図3乃至図9は、この発明の一実施形態に係る基板処理方法の一例を示す断面図である。 FIG. 2 is a timing chart showing an example of a substrate processing method according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 3 to 9 are sectional views showing an example of a substrate processing method according to an embodiment of the present invention.
まず、図2及び図3に示すように、図示せぬ搬送装置を用いてウエハWを処理室内に搬入し、ウエハWを、上昇させたリフトピン28上に載せる(時刻t0)。
First, as shown in FIGS. 2 and 3, the wafer W is loaded into the processing chamber using a transfer device (not shown), and the wafer W is placed on the
次に、図2及び図4に示すように、リフトピン28を下降させ、ウエハWを載置台23上に載せる(時刻t1)。
Next, as shown in FIGS. 2 and 4, the
次に、図2及び図5に示すように、加熱機構24をオンさせ、載置台23上に載置されたウエハWの加熱を開始する(時刻t2)。あるいは加熱機構24はウエハWが載置台23に載置される以前からオンされたままで、ウエハWの加熱が開始される(時刻t2)。また、本例では、ウエハWが目標加熱温度に達するまで処理室内の圧力を、例えば、5Torrまで引き上げる。
Next, as shown in FIGS. 2 and 5, the
次に、図2及び図6に示すように、ウエハWの温度が目標加熱温度、本例では200℃に達したら、クランプリング25を下降させ、クランプリング25をウエハWの周縁部に接触させる(時刻t3、図中円A参照)。また、本例では、ウエハWが目標加熱温度に達したら、処理室内の圧力を、所定のプロセス圧力、例えば、0.1Torrまで引き下げる。
Next, as shown in FIGS. 2 and 6, when the temperature of the wafer W reaches the target heating temperature, which is 200 ° C. in this example, the
次に、図2及び図7に示すように、ウエハWの周縁部を、クランプリング25によってカバーした状態で、膜8の成膜処理を開始する(時刻t4)。
Next, as shown in FIG. 2 and FIG. 7, the film forming process of the
次に、図2及び図8に示すように、成膜処理が終了したら、加熱機構24をオフさせ、クランプリング25を上昇させ、クランプリング25をウエハWの周縁部から離脱させる(時刻t5)。
Next, as shown in FIGS. 2 and 8, when the film forming process is completed, the
次に、図2及び図9に示すように、リフトピン28を上昇させ、ウエハWを載置台23から離脱させる。この後、図示せぬ搬送装置を用いてウエハWを処理室内から搬出し、処理を終了する(時刻t6)。 Next, as shown in FIGS. 2 and 9, the lift pins 28 are raised, and the wafer W is detached from the mounting table 23. Thereafter, the wafer W is unloaded from the processing chamber using a transfer device (not shown), and the processing is terminated (time t6).
図10は、比較例によるパーティクルの発生状況を示す図、図11は、一実施形態によるパーティクルの発生状況を示す図である。 FIG. 10 is a diagram illustrating a particle generation state according to a comparative example, and FIG. 11 is a diagram illustrating a particle generation state according to an embodiment.
比較例は、図2中の円Bに示すように、クランプリング25を、ウエハWを加熱する前に接触させた場合である。
In the comparative example, as shown by a circle B in FIG. 2, the
図10に示すように、比較例においては、パーティクルの発生状況が、初期状態から処理後にかけて大きく増加している。特に、ウエハWの周縁部において、パーティクルの発生が著しい。 As shown in FIG. 10, in the comparative example, the generation state of particles greatly increases from the initial state to after the processing. In particular, generation of particles is remarkable at the peripheral edge of the wafer W.
対して、図11に示すように、一実施形態においては、パーティクルの発生状況が、初期状態から処理後にかけてほとんど増加しない。 On the other hand, as shown in FIG. 11, in one embodiment, the generation state of particles hardly increases from the initial state to after the processing.
これは、比較例においては、クランプリング25を、ウエハWを加熱する前からウエハWの周縁部に接触させているため、ウエハWが熱膨張した際、クランプリング25とウエハWとが擦れ合い、ウエハWが削れてしまったためである。事実、比較例においては、発生したパーティクルの表面、及びウエハWの表面を観察した結果、スクラッチ痕が観測された。
In the comparative example, since the
対して、一実施形態においては、クランプリング25を、ウエハWを加熱した後、ウエハWの温度が目標加熱温度に達し、ウエハWが十分に熱膨張した後に、ウエハWの周縁部に接触させる。このため、ウエハWの熱膨張に起因したクランプリング25とウエハWとの擦れ合いを、比較例に比較して軽減することができる。よって、一実施形態によれば、ウエハWが削れてしまうことを抑制でき、パーティクルの発生を、より良く抑制することが可能な基板処理方法を得ることができる。
On the other hand, in one embodiment, after the wafer W is heated, the
また、制御部7が、図2に示すタイミングチャートに示す動作、及び図3乃至図9に示したクランプリング25の動作を実行させることで、ウエハWが削れてしまうことを抑制でき、パーティクルの発生を、より良く抑制することが可能な基板処理装置を得ることができる。
Further, by causing the control unit 7 to perform the operation shown in the timing chart shown in FIG. 2 and the operation of the
また、パーティクルは、処理終了後、ウエハWを洗浄して洗い流すことも考えられる。しかしながら、比較例において発生したウエハW表面のスクラッチ痕は、洗浄では消すことができない。スクラッチ痕は、ウエハWが機械的に削られたものである。このため、スクラッチ痕は、処理中に、新たなパーティクルを発生させる原因となり得る。処理中に、新たなパーティクルが発生し、例えば、成膜中の膜に取り込まれてしまうと、膜不良、例えば、ショートの原因となったり、また、例えば、エッチング中に、ウエハWのエッチング面上に付着してしまうと、形状不良、例えば、エッチピットの発生の原因となったりする。このため、ウエハWへのスクラッチ痕の発生は、半導体装置の製造歩留りを悪化させる要因となり得る。 It is also conceivable that the particles are washed away after the processing is completed. However, the scratch marks on the surface of the wafer W generated in the comparative example cannot be erased by cleaning. The scratch marks are those in which the wafer W is mechanically cut. For this reason, scratch marks can cause new particles to be generated during processing. If new particles are generated during the processing and taken into the film being formed, for example, it may cause a film failure, for example, a short circuit, or, for example, the etching surface of the wafer W during etching. If it adheres to the top, it may cause a shape defect such as etch pits. For this reason, the generation of scratch marks on the wafer W can be a factor that deteriorates the manufacturing yield of the semiconductor device.
この点、ウエハWへのスクラッチ痕の発生も抑制できる一実施形態は、半導体装置の製造歩留りの維持、向上にも有利である。 In this regard, an embodiment capable of suppressing the generation of scratch marks on the wafer W is also advantageous in maintaining and improving the manufacturing yield of the semiconductor device.
また、上記一実施形態においては、ウエハWを目標加熱温度まで加熱する工程において、ウェハWへの熱伝導度を良好なものとするため、処理を行う処理室内の圧力を上げ、ウエハWの温度が目標加熱温度に達した後、処理室内の圧力をプロセス圧力まで下げる。この際、クランプリング25は、処理室内の圧力がプロセス圧力まで下がった後に、ウエハWに接触させる。
In the embodiment, in the step of heating the wafer W to the target heating temperature, in order to improve the thermal conductivity to the wafer W, the pressure in the processing chamber in which processing is performed is increased, and the temperature of the wafer W is increased. After reaching the target heating temperature, the pressure in the processing chamber is reduced to the process pressure. At this time, the
もちろん、処理室内の圧力をプロセス圧力まで下げる途中で、クランプリング25をウエハWに接触させるようにしても良い。しかしながら、クランプリング25は、処理室内の圧力がプロセス圧力まで下がった後に、ウエハWに接触させることが好ましい。なぜならば、ウエハWの周囲の圧力が変化すると、圧力の変化に応じてウエハWは僅かに変形する。この変形の際、ウエハWにスクラッチ痕が発生する可能性がある。このような可能性は、ウエハWの周囲の圧力が安定した後に、クランプリング25をウエハWに接触させることで解消することができる。
Of course, the
以上、この発明を一実施形態に従って説明したが、この発明は上記一実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変形することが可能である。また、この発明の実施形態は、上記一実施形態が唯一の実施形態でもない。 The present invention has been described according to the embodiment. However, the present invention is not limited to the above embodiment, and can be appropriately modified without departing from the spirit of the invention. In the embodiment of the present invention, the above-described embodiment is not the only embodiment.
例えば、上記一実施形態では、ウエハハWの温度が目標加熱温度に達したら、クランプリングを下降させているが、スループットを上げる観点からは、ウエハWの温度が目標加熱温度に近づいたらクランプリングを下降させてもよい。これはウエハWがシリコンである場合、低温では熱膨張率の変化は大きいが、例えば150℃以上の高温では、熱膨張率の変化が小さくなる(飽和する)ためである。 For example, in the above-described embodiment, when the temperature of the wafer wafer W reaches the target heating temperature, the clamp ring is lowered. From the viewpoint of increasing the throughput, the clamp ring is removed when the temperature of the wafer W approaches the target heating temperature. It may be lowered. This is because when the wafer W is silicon, the change in the coefficient of thermal expansion is large at a low temperature, but the change in the coefficient of thermal expansion is small (saturates) at a high temperature of, for example, 150 ° C. or higher.
また、上記一実施形態では、この発明に係る基板処理方法を成膜装置に適用した例を説明したが、成膜装置以外の基板処理装置、例えば、エッチング装置にも適用することができるし、ウエハWを加熱させ、ウエハWを熱膨張させてしまうような酸化装置や、アニール装置にも適用することができる。 In the above embodiment, the example in which the substrate processing method according to the present invention is applied to a film forming apparatus has been described. However, the substrate processing method can be applied to a substrate processing apparatus other than the film forming apparatus, for example, an etching apparatus, The present invention can also be applied to an oxidation apparatus or an annealing apparatus that heats the wafer W and thermally expands the wafer W.
また、加熱機構24を有する載置台23の一例として、内部に加熱機構24が設けられたステージヒータを例示したが、ステージヒータに限られることはなく、加熱機構24はウエハWを加熱できるものであれば良く、例えば、ランプ加熱方式の載置台であっても良い。
Further, as an example of the mounting table 23 having the
また、被処理体として、半導体ウエハを例示したが、被処理体は、FPDや太陽電池の製造に用いられるガラス基板であっても良いし、熱膨張する被処理体であれば、どのような被処理体であっても、この発明は適用することができる。 Moreover, although the semiconductor wafer was illustrated as a to-be-processed object, the to-be-processed object may be the glass substrate used for manufacture of FPD and a solar cell, and what kind of to-be-processed object will be thermally expanded? The present invention can be applied even to an object to be processed.
1…処理室、2…被処理体載置機構、21…支持部材、22…基台、23…載置台、23a…載置台の側壁、24…加熱機構、25…クランプリング、25a…クランプリングの開口、26…クランプリング駆動機構、27…リフトピン孔、28…リフトピン、29…リフトピン駆動機構、3…ヒータ電源、4…原料ガス供給部、41…拡散空間、42…ガス吐出孔、5…原料ガス供給機構、51…原料を含むガス、52…ガス供給管、6…排気装置、7…制御部、71…プロセスコントローラ、72…ユーザーインターフェース、73…記憶部、S…処理空間。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
加熱機構を有した載置台上に、前記被処理体を載置する工程と、
前記加熱機構を用いて、前記載置台に載置された前記被処理体を目標加熱温度まで加熱する工程と、
前記目標加熱温度に達した前記被処理体に、前記被処理体に対する処理エリアを制限する前記クランプリングを接触させる工程と、
を具備することを基板処理方法。 A substrate processing method using a clamp ring that limits a processing area for a target object, and processing the target object while limiting a processing area for the target object,
A step of mounting the object to be processed on a mounting table having a heating mechanism;
Using the heating mechanism, heating the target object placed on the mounting table to a target heating temperature;
Contacting the clamp ring that limits a processing area for the object to be processed, which has reached the target heating temperature;
A substrate processing method.
前記被処理体の温度が前記目標加熱温度に達した後、前記処理室内の圧力をプロセス圧力まで下げることを特徴とする請求項1乃至請求項3いずれか一項に記載の基板処理方法。 In the step of heating the object to be processed to a target heating temperature, the pressure in the processing chamber for performing the processing is increased,
4. The substrate processing method according to claim 1, wherein after the temperature of the object to be processed reaches the target heating temperature, the pressure in the processing chamber is lowered to a process pressure. 5.
前記被処理体に対する処理エリアを制限するクランプリングと、
前記クランプリングを、前記被処理体に接触及び離脱させるように駆動するクランプリング駆動機構と、
前記被処理体が前記載置台に載置された後、前記加熱機構を用いて前記載置台に載置された前記被処理体を目標加熱温度まで加熱し、前記被処理体が前記目標加熱温度に達した後、前記接触及び離脱機構を用いて前記クランプリングを前記被処理体に接触させるように、前記加熱機構及び前記接触及び離脱機構を制御する制御部と、
を具備することを特徴とする基板処理装置。 A mounting table having a heating mechanism on which the object to be processed is mounted;
A clamp ring for limiting a processing area for the object to be processed;
A clamp ring drive mechanism for driving the clamp ring so as to contact and detach from the object to be processed;
After the object to be processed is mounted on the mounting table, the target object mounted on the mounting table is heated to a target heating temperature using the heating mechanism, and the target object is heated to the target heating temperature. A control unit that controls the heating mechanism and the contact and release mechanism so that the clamp ring is brought into contact with the workpiece using the contact and release mechanism,
A substrate processing apparatus comprising:
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