JP2018137390A - 基板処理装置、および、処理システム - Google Patents

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Abstract

【課題】ＭＲＡＭの製造工程において成膜後に着磁処理およびアニール処理を枚葉で行い得る基板処理装置および処理システムを提供する。
【解決手段】一実施形態における基板処理装置および処理システムは、磁性層を有する基板を枚葉に処理し、基板を支持する支持部と支持部に支持される基板を加熱する加熱部と支持部に支持される基板を冷却する冷却部と磁界を発生させる磁石部と、支持部、加熱部、および冷却部を収容する処理容器とを備え、磁石部は互いに並行に延びている第１の端面と第２の端面とを備え、第１の端面と第２の端面とは離間して向かい合い、第１の端面は磁石部の第１の磁極に対応し、第２の端面は磁石部の第２の磁極に対応し、処理容器は第１の端面と第２の端面との間に配置される。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、基板処理装置および処理システムに関するものである。
ＭＲＡＭ（Magnetoresistive Random Access Memory）の製造工程において、枚葉式のＰＶＤ（physical vapor deposition）成膜装置を用いて成膜した後のＭＴＪ（Magnetic Tunnel Junction）素子に対しては着磁処理およびアニール処理等が施される。特許文献１には、成膜処理後に高い真空度を維持したまま基板のみを急速に加熱し、かつ急速に冷却すること目的とした真空加熱冷却装置に係る技術が開示されている。特許文献２には、半導体ウエハへの不純物の付着を低減することを目的とした磁気アニール装置に係る技術が開示されている。
国際公開第２０１０／１５０５９０号パンフレット 特開２０１４−１８１８８０号公報
ＭＲＡＭの製造工程において枚葉式のＰＶＤ成膜装置から成膜後に順次取り出された複数のＭＴＪ素子は、一括して、ＰＶＤ成膜装置とは別の装置に搬送され当該装置内において着磁処理およびアニール処理が行われた後に、個々のＭＴＪ素子ごとに、ＣＩＰＴ（Current-In-Plane Tunneling）測定器等を用いてＭＴＪ素子に対する特性評価（磁気抵抗比等）が行われる。この場合、この特性評価の結果によって製造工程での不具合の発生の可能性が見い出されても、当該特性評価は複数のＭＴＪ素子が一括して着磁処理およびアニール処理された後に行われるので、これら複数のＭＴＪ素子は不具合が生じた可能性のある製造工程で製造されたものとして扱われ得る。従って、ＭＲＡＭの製造工程において成膜後に着磁処理およびアニール処理を枚葉で行い得る基板処理装置および処理システムの提供が望まれている。
一態様においては、基板処理装置が提供される。この基板処理装置は、磁性層を有する基板を枚葉に処理する基板処理装置であって、基板を支持する支持部と、支持部に支持される基板を加熱する加熱部と、支持部に支持される基板を冷却する冷却部と、支持部、加熱部、および冷却部を収容する処理容器と、磁界を発生させる磁石部と、を備え、磁石部は、互いに並行に延びている第１の端面と第２の端面とを備え、第１の端面と第２の端面とは、離間して向かい合い、第１の端面は、磁石部の第１の磁極に対応し、第２の端面は、磁石部の第２の磁極に対応し、処理容器は、第１の端面と第２の端面との間に配置される。
上記の一態様では、磁性層を有する基板に対する着磁処理およびアニール処理に必要な磁石部と基板の支持部と加熱部と冷却部とが基板を枚葉に処理する一の基板処理装置に設けられているので、当該基板に対する着磁処理およびアニール処理が基板毎に枚葉に行え得る。従って、上記の一態様では、例えばＭＲＡＭの製造工程等において、成膜後に着磁処理およびアニール処理を枚葉で行い得る。
一実施形態では、基板が支持部によって支持されている状態において、基板は、第１の端面および第２の端面から見て第１の端面内および第２の端面内に含まれ、第１の端面および第２の端面に対して並行に延びる。従って、磁石部において第１の端面と第２の端面との間に生じる磁力線は、支持部によって支持されている状態の基板が延びている方向に対して垂直（基板に対し面直）となり得る。
一実施形態では、冷却部は、処理容器内において、基板が支持部によって支持されている場合に基板が処理容器内に配置される位置（配置位置という）と第１の端面との間に配置され、加熱部は、配置位置と冷却部との間に配置される。このように、支持部によって支持されている状態の基板は加熱部と冷却部との間に配置されるので、基板に対する加熱および冷却が効果的に行われ得る。
一実施形態では、基板を移動させる移動機構を更に備える。移動機構は、基板が支持部によって支持されている状態において、基板を、第１の端面と第２の端面とに対して平行としつつ冷却部に接近および離間するように、移動させる。従って、基板への冷却時には、基板を、冷却部に対してより接近させることができるので、基板に対する冷却がより効果的に行われ得る。
一実施形態では、冷却部は、処理容器内において、基板が支持部によって支持されている場合に基板が処理容器内に配置される位置（配置位置という）と第１の端面との間に配置され、加熱部は、配置位置と冷却部との間に配置される。このように、加熱と冷却とが基板の同一の表面に対して行われるので、基板に対し加熱、冷却が順次行われる場合に、加熱後の基板に対する冷却がより効果的に行われ得る。
一実施形態では、加熱部は、第１の加熱層と第２の加熱層とを備える。冷却部は、第１の冷却層と第２の冷却層とを備える。第１の冷却層は、処理容器内において、基板が支持部によって支持されている場合に基板が処理容器内に配置される位置（配置位置という）と第１の端面との間に配置され、第２の冷却層は、処理容器内において、配置位置と第２の端面との間に配置される。第１の加熱層は、配置位置と第１の冷却層との間に配置され、第２の加熱層は、配置位置と第２の冷却層との間に配置される。このように、基板の二つの表面のそれぞれに対して加熱と冷却とが行われるので、基板に対する加熱および冷却がより短期間で十分に行われ得ると共に、基板に対し加熱、冷却が順次行われる場合に、加熱後の基板に対する冷却がより効果的に行われ得る。
一態様においては、処理システムが提供される。この処理システムは、複数の成膜装置と、上記態様および上記実施形態の何れかに係る基板処理装置と、測定装置と、を備える。成膜装置は、磁性層を有する基板を形成し、基板処理装置は、成膜装置によって形成された基板を枚葉に処理し、測定装置は、成膜装置によって形成された基板、および、基板処理装置によって処理された後の基板に対して電磁気的特性値を枚葉に測定する。この一態様では、磁性層を有する基板に対する着磁処理およびアニール処理に必要な磁石部と基板の支持部と加熱部と冷却部とが基板を枚葉に処理する一の基板処理装置に設けられているので、当該基板に対する着磁処理およびアニール処理が基板毎に枚葉に行え得ると共に、成膜装置によって形成された基板、および、上記した着磁処理およびアニール処理の後の基板に対する電磁気的特性値の測定が、枚葉に行い得る。
一実施形態では、大気搬送室を更に備え、測定装置は大気搬送室に連結される。このように、測定装置が、処理システムの大気搬送室を介して設置可能となるので、測定装置の設置場所に対する制約が低減され、よって測定装置の設置が容易に行われ得る。
一実施形態では、電磁気的特性値は、磁気抵抗比である。このように、基板の磁気抵抗比を測定することによって、基板の電磁気的な特性が良好に評価し得る。
以上説明したように、ＭＲＡＭの製造工程において成膜後に着磁処理およびアニール処理を枚葉で行い得る基板処理装置および処理システムが提供される。
図１は、一実施形態に係る基板処理装置の主要な構成の一例を示す図である。 図２は、図１に示す基板処理装置を備える処理システムの主要な構成の一例を示す図である。 図３は、（ａ）部および（ｂ）部を備え、図１に示す基板処理装置の外観を例示する斜視図であり、特に、基板処理装置のヨークの二種類の形状のそれぞれが図３の（ａ）部および図３の（ｂ）部に例示されている。 図４は、図１に示す処理容器内に設けられる加熱部および冷却部の一態様を模式的に示す図である。 図５は、図１に示す処理容器内に設けられる加熱部および冷却部の他の一態様を模式的に示す図である。 図６は、図１に示す処理容器内に設けられる加熱部および冷却部の他の一態様を模式的に示す図である。 図７は、図２に示す処理システムが行う処理内容を示す流れ図である。
以下、図面を参照して種々の実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一または相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。図１は、一実施形態に係る基板処理装置１０の主要な構成の一例を示す図である。基板処理装置１０は、ＭＲＡＭの製造に用いられ、磁性層を有する基板（以下、ウエハＷという場合がある）に形成されるＭＴＪ素子（例えばＭｇＯ／ＣｏＦｅＢ積層膜を有する素子）の成膜後に、着磁処理およびアニール処理を行う装置である。基板処理装置１０は、後述する図２に示す処理システム１００に設けられて利用され得る。
基板処理装置１０は、基板処理装置１０、磁石部２、電源ＥＦ、素線部３ａ、素線部３ｂ、ヨーク４、冷却部ＣＲ、加熱部ＨＴ、電源ＥＳ、ガス供給装置ＧＳ、ゲートバルブＲＡ、チラーユニットＴＵ、支持部ＰＰ（三つ以上の支持ピンＰＡを含んでおり、以下同様）を備える。処理容器１は、ウエハＷ（基板）を処理する処理空間Ｓｐを画定する。処理容器１は、第１の壁部１ａ、第２の壁部１ｂ、排気管１ｃを備える。処理容器１は、支持部ＰＰ、加熱部ＨＴ、冷却部ＣＲを収容する。
第１の壁部１ａは、第１の断熱層１ａ１を備える。第２の壁部１ｂは、第２の断熱層１ｂ１を備える。磁石部２は、第１のコア部２ａ、第２のコア部２ｂを備える。第１のコア部２ａは、第１の端面２ａ１を備える。第２のコア部２ｂは、第２の端面２ｂ１を備える。
処理容器１内において、ウエハＷは、支持部ＰＰによって支持される。ウエハＷは、図２に示す搬送ロボットＲｂ２によってトランスファーチャンバ１２１からゲートバルブＲＡを介して処理容器１の処理空間Ｓｐに搬入され、支持部ＰＰによって支持されるように配置される。ウエハＷは、処理空間Ｓｐ内において支持部ＰＰによって支持されている状態において、磁石部２の第１のコア部２ａの第１の端面２ａ１および磁石部２の第２のコア部２ｂの第２の端面２ｂ１から見て、第１の端面２ａ１内および第２の端面２ｂ１内に含まれ（覆われ）、第１の端面２ａ１および第２の端面２ｂ１に対して並行に延びている。基板処理装置１０が処理システム１００に設置されている場合、ウエハＷは、処理空間Ｓｐ内において支持部ＰＰによって支持されている状態において、鉛直方向に対して垂直に延びる。
磁石部２は、電磁石であり、電源ＥＦから素線部３ａおよび素線部３ｂに電流が供給されることによって磁界を発生し得る。素線部３ａは、第１のコア部２ａの周りに巻き回され被覆された銅線等であり、素線部３ｂは、第２のコア部２ｂの周りに巻き回され被覆された銅線等である。第１の端面２ａ１は、磁石部２の第１の磁極に対応し、第２の端面２ｂ１は、磁石部２の第２の磁極に対応している。第１の磁極、第２の磁極のそれぞれは、例えば、Ｎ極、Ｓ極であり得る。第１の端面２ａ１と第２の端面２ｂ１とは、互いに並行に延びており、離間して向かい合っている。第１のコア部２ａの周囲には、素線部３ａが設けられ、第２のコア部２ｂの周囲には素線部３ｂが設けられている。第１のコア部２ａおよび第２のコア部２ｂは、例えば鉄等の金属からなり、素線部３ａ、素線部３ｂによって生じる磁力線を第１の端面２ａ１および第２の端面２ｂ１に収束させる。処理容器１は、磁石部２の第１の端面２ａ１と磁石部２の第２の端面２ｂ１との間に配置される。磁石部２の第１のコア部２ａ（第１の端面２ａ１）は、処理容器１の外側において処理容器１の第１の壁部１ａ上に設けられ、磁石部２の第２のコア部２ｂ（第２の端面２ｂ１）は、処理容器１の外側において処理容器１の第２の壁部１ｂ上に設けられる。第１の壁部１ａは、第１の端面２ａ１に接していても良い。第２の壁部１ｂは、第２の端面２ｂ１に接していても良い。
第１の断熱層１ａ１は、第１の壁部１ａの内部に設けられている。第１の断熱層１ａ１は、例えば、第１の壁部１ａの内部に設けられた水冷ジャケットである。第１の断熱層１ａ１は、第１の端面２ａ１に接していても良い。第２の断熱層１ｂ１は、第２の壁部１ｂの内部に設けられている。第２の断熱層１ｂ１は、例えば第２の壁部１ｂの内部に設けられた水冷ジャケットである。第２の断熱層１ｂ１は、第２の端面２ｂ１に接していても良い。第１の断熱層１ａ１の水冷ジャケットおよび第２の断熱層１ｂ１の水冷ジャケットは、何れも、チラーユニットＴＵに接続された配管を有している。チラーユニットＴＵは、この配管（第１の断熱層１ａ１および第２の断熱層１ｂ１）に冷却液を循環させることによって、処理容器１と磁石部２との間の熱の移動を低減する（断熱する）。第１の断熱層１ａ１および第２の断熱層１ｂ１は、例えば繊維系や発泡系の断熱材を有していても良く、この場合、この断熱材は、第１の壁部１ａと第１のコア部２ａの第１の端面２ａ１との間、および、第２の壁部１ｂと第２のコア部２ｂの第２の端面２ｂ１との間に設置され得る。
基板処理装置１０が処理システム１００に設置されている場合、第１の端面２ａ１と第２の端面２ｂ１とは鉛直方向に対して垂直に延びており、第１の端面２ａ１は第２の端面２ｂ１に対して鉛直上方にある。
処理空間Ｓｐ内において支持部ＰＰによって支持されている状態のウエハＷから見て、ウエハＷは、第１の端面２ａ１内および第２の端面２ｂ１内に含まれている（覆われている）。換言すれば、磁石部２の第１のコア部２ａからみて、このウエハＷは第１の端面２ａ１内に含まれており（覆われており）、磁石部２の第２のコア部２ｂからみて、このウエハＷは第２の端面２ｂ１内に含まれている（覆われている）。磁石部２によって発生される磁力線は、処理空間Ｓｐ内において支持部ＰＰによって支持されている状態のウエハＷに対し垂直となる。ウエハＷには、磁石部２によって、０．１〜２[Ｔ]程度の磁界が生じ得る。
加熱部ＨＴは、支持部ＰＰによって支持されるウエハＷを加熱する。加熱部ＨＴは、例えば、抵抗加熱ヒータ、赤外線ヒータまたはランプヒータ等であり得る。加熱部ＨＴは、電源ＥＳによって供給される電力によってヒータとして機能する。加熱部ＨＴは、第１の壁部１ａおよび第２の壁部１ｂからみて、支持部ＰＰによって支持されているウエハＷの全体を覆って（含んで）おり、ウエハＷ（ウエハＷの表面および／または裏面）の全体に対して加熱し得る構成を有する。
冷却部ＣＲは、ガス供給装置ＧＳから供給される冷却ガスを処理空間Ｓｐ内に噴射する。冷却部ＣＲは、少なくとも処理容器１内において処理容器１の第１の壁部１ａに設けられている部分を有している。冷却ガスは、Ｎ２ガスまたはＨｅガスなどの希ガスであり得る。冷却部ＣＲは、第１の壁部１ａおよび第２の壁部１ｂからみて、支持部ＰＰによって支持されているウエハＷの全体を覆って（含んで）おり、ウエハＷ（ウエハＷの表面および／または裏面）の全体に対して冷却し得る構成を有する。ウエハＷの冷却に用いられた冷却ガスは、処理空間Ｓｐに連通する排気管１ｃから外部に排気される。排気管１ｃには、図示しない排気ポンプが設けられている。
加熱部ＨＴに電力を供給する電源ＥＳ、冷却部ＣＲに冷却ガスを供給するガス供給装置ＧＳ、磁石部２に電力を供給する電源ＥＦ、第１の断熱層１ａ１および第２の断熱層１ｂ１に冷却液を循環させるチラーユニットＴＵの駆動制御は、後述の処理システム１００が備える制御部Ｃｎｔによって行われる。制御部Ｃｎｔは、更に、ゲートバルブＲＡの開閉機構（後述の図４に示す構成の場合、移動機構ＭＶおよび電源ＤＲを更に含む）を制御する。
上記した基板処理装置１０では、磁性層を有するウエハＷに対する着磁処理およびアニール処理に必要な磁石部２と支持部ＰＰと加熱部ＨＴと冷却部ＣＲとが基板を枚葉に処理する一の基板処理装置１０に設けられているので、ウエハＷに対する着磁処理およびアニール処理がウエハ毎に枚葉に行え得る。従って、この基板処理装置１０では、ＭＲＡＭの製造工程において、成膜後に着磁処理およびアニール処理を枚葉で行い得る。更に、磁石部２において、磁石部２の第１の端面２ａ１と磁石部２の第２の端面２ｂ１との間に生じる磁力線は、支持部ＰＰによって支持されている状態のウエハＷが延びている方向に対して垂直（基板に対し面直）となり得る。
図１に示す処理容器１は、図２に示す処理システム１００の複数の処理室１００ａのうち何れか一の処理室１００ａに収容されている。図２は、図１に示す基板処理装置１０を備える処理システム１００の主要な構成の一例を示す図である。複数の処理室１００ａのうち基板処理装置１０が収容されている処理室１００ａを除く他の処理室１００ａでは、例えば、ＰＶＤ（Physical Vapor Deposition）による金属材料の成膜や金属膜の酸化処理などの様々な処理が行われ得る。
処理システム１００は、台１２２ａ、台１２２ｂ、台１２２ｃ、台１２２ｄ、収容容器１２４ａ、収容容器１２４ｂ、収容容器１２４ｃ、収容容器１２４ｄ、ローダモジュールＬＭ、搬送ロボットＲｂ１、制御部Ｃｎｔ、特性値測定装置ＯＣ、ロードロックチャンバＬＬ１、ロードロックチャンバＬＬ２、ゲートＧＡ１、ゲートＧＡ２を備える。処理システム１００は、更に、複数のトランスファーチャンバ１２１、複数の処理室１００ａ、複数のゲートＧＢ１、複数のゲートＧＢ２を備える。トランスファーチャンバ１２１は、搬送ロボットＲｂ２を備える。
ロードロックチャンバＬＬ１と、ロードロックチャンバＬＬ１に接しているトランスファーチャンバ１２１との間にはゲートＧＡ１が設けられており、ゲートＧＡ１を介して、ウエハＷが、ロードロックチャンバＬＬ１と、ロードロックチャンバＬＬ１に接しているトランスファーチャンバ１２１との間を、搬送ロボットＲｂ２によって移動する。ロードロックチャンバＬＬ２と、ロードロックチャンバＬＬ２に接しているトランスファーチャンバ１２１との間にはゲートＧＡ２が設けられており、ゲートＧＡ２を介して、ウエハＷが、ロードロックチャンバＬＬ２と、ロードロックチャンバＬＬ２に接しているトランスファーチャンバ１２１との間を、搬送ロボットＲｂ２によって移動する。
互いに隣り合う二つのトランスファーチャンバ１２１間には、ゲートＧＢ１が設けられており、ゲートＧＢ１を介して、当該二つのトランスファーチャンバ１２１の間を、搬送ロボットＲｂ２によって移動する。処理室１００ａと、この処理室１００ａに接しているトランスファーチャンバ１２１との間にはゲートＧＢ２が設けられており、ゲートＧＢ２を介して、処理室１００ａと、この処理室１００ａに接するトランスファーチャンバ１２１との間を、搬送ロボットＲｂ２によって移動する。
台１２２ａ〜１２２ｄは、ローダモジュールＬＭの一縁に沿って配列されている。台１２２ａ〜１２２ｄのそれぞれの上には、収容容器１２４ａ〜１２４ｄがそれぞれ設けられている。収容容器１２４ａ〜１２４ｄ内には、ウエハＷが収容され得る。
ローダモジュールＬＭ内には、搬送ロボットＲｂ１が設けられている。搬送ロボットＲｂ１は、収容容器１２４ａ〜１２４ｄの何れかに収容されているウエハＷを取り出して、ウエハＷを、ロードロックチャンバＬＬ１またはＬＬ２に搬送する。
ロードロックチャンバＬＬ１およびＬＬ２は、ローダモジュールＬＭの別の一縁に沿って設けられており、ローダモジュールＬＭに接続されている。ロードロックチャンバＬＬ１およびロードロックチャンバＬＬ２は、予備減圧室を構成している。ロードロックチャンバＬＬ１およびロードロックチャンバＬＬ２は、それぞれ、ゲートＧＡ１、ゲートＧＡ２を介して、トランスファーチャンバ１２１に接続されている。
トランスファーチャンバ１２１は、減圧可能なチャンバであり、トランスファーチャンバ１２１内には搬送ロボットＲｂ２が設けられている。トランスファーチャンバ１２１には、基板処理装置１０が接続されている。搬送ロボットＲｂ２は、ロードロックチャンバＬＬ１またはロードロックチャンバＬＬ２から、それぞれゲートＧＡ１、ゲートＧＡ２を介してウエハＷを取り出して、当該ウエハＷを基板処理装置１０に搬送する。
処理システム１００は、特性値測定装置ＯＣを更に備える。特性値測定装置ＯＣは処理システム１００の大気搬送室（ローダモジュールＬＭを含む）に連結されても良い。図２に示す一実施形態においては、特性値測定装置ＯＣはローダモジュールＬＭに接続される。特性値測定装置ＯＣは、処理システム１００の複数の成膜装置（複数の処理室１００ａのうち成膜処理を行う複数の処理室１００ａ）によって形成された磁性層を有するウエハＷ、および、基板処理装置１０によって処理された後のウエハＷに対して、電磁気的特性値を枚葉に測定する。特性値測定装置ＯＣは、例えば、磁気抵抗比等の電磁気的特性値を測定可能なＣＩＰＴ（Current-In-Plane Tunneling）測定器であり得る。ウエハＷは、搬送ロボットＲｂ１および搬送ロボットＲｂ２によって、特性値測定装置ＯＣと基板処理装置１０との間で移動され得る。搬送ロボットＲｂ１によってウエハＷが特性値測定装置ＯＣ内に収容され、特性値測定装置ＯＣ内においてウエハＷの位置合わせが行われた後に、特性値測定装置ＯＣは、ウエハＷの特性（例えば磁気抵抗比等）を測定し、測定結果を制御部Ｃｎｔに送信する。
制御部Ｃｎｔは、プロセッサ、記憶部、入力装置、表示装置等を備えるコンピュータであり、処理システム１００の各部を制御する。制御部Ｃｎｔは、搬送ロボットＲｂ１、搬送ロボットＲｂ２、特性値測定装置ＯＣ、複数の処理室１００ａのそれぞれに格納されている各種装置（例えば、基板処理装置１０）等に接続されており、更に、基板処理装置１０においては、電源ＥＳ、電源ＥＦ（図４に示す構成の場合、電源ＤＲを更に含む）、ガス供給装置ＧＳ、チラーユニットＴＵ、ゲートバルブＲＡの開閉機構、および支持部ＰＰ（支持ピンＰＡ）を上下動作させる移動機構ＭＶ等に接続されている。制御部Ｃｎｔは、処理システム１００の各部を制御するためのコンピュータプログラム（入力されたレシピに基づくプログラム）に従って動作し、制御信号を送出する。制御部Ｃｎｔからの制御信号によって、処理システム１００の各部、例えば、搬送ロボットＲｂ１，Ｒｂ２、特性値測定装置ＯＣ、および、基板処理装置１０の各部を制御する。制御部Ｃｎｔの記憶部には、処理システム１００の各部を制御するためのコンピュータプログラム、および、当該プログラムの実行に用いられる各種のデータが、読出し自在に格納されている。
上記した一実施形態に係る処理システム１００では、複数の処理室１００ａのうち何れか二つ以上の処理室１００ａ（複数の成膜装置に該当）で行われる成膜処理と、複数の処理室１００ａの何れか一の処理室１００ａに設けられた基板処理装置１０によって行われる成膜後の磁化アニール処理と、特性値測定装置ＯＣによって行われる測定であって成膜処理および磁化アニール処理後のウエハＷに対する磁気抵抗比等の特性値の測定とが、枚葉に行える。
基板処理装置１０のヨーク４の形状を図３の（ａ）部および（ｂ）部に示す。図１に示す基板処理装置１０のヨーク４の二種類の形状のそれぞれが図３の（ａ）部および図３の（ｂ）部に例示されている。
図３の（ａ）部に示されているヨーク４は、ヨーク４の中央部にヨーク４の側面を貫通する開口部ＯＭが設けられている。処理容器１、磁石部２、素線部３ａ、素線部３ｂは、図３の（ａ）部に示す開口部ＯＭ内に収容されている。図３の（ａ）部に示す開口部ＯＭは、図２に示す処理システム１００のゲートＧＢ２と向かい合う位置に配置されている。図３の（ａ）部に示す開口部ＯＭには、ゲートＧＢ２と向かい合う側に切欠部ＯＭＰが設けられている。ゲートＧＢ２と向かい合う位置に設けられた開口部ＯＭおよび切欠部ＯＭＰによって、処理システム１００のトランスファーチャンバ１２１から処理容器１内へのウエハＷの搬入が容易となる。
図３の（ｂ）部に示されているヨーク４は、ヨーク４の側面に開口部ＯＭが設けられており、図３の（ｂ）部に示す開口部ＯＭは、ヨーク４の側面における凹部となっている。処理容器１、磁石部２、素線部３ａ、素線部３ｂは、図３の（ｂ）部に示す開口部ＯＭ内に収容されている。図３の（ｂ）部に示す開口部ＯＭは、図２に示す処理システム１００のゲートＧＢ２と向かい合う位置に配置されている。ゲートＧＢ２と向かい合う位置に設けられた図３の（ｂ）部に示す開口部ＯＭによって、処理システム１００のトランスファーチャンバ１２１から処理容器１内へのウエハＷの搬入が容易となる。
次に、図４〜図６を参照して、処理容器１内に設けられる加熱部ＨＴおよび冷却部ＣＲの具体的な態様について説明する。図４には、処理容器１内に設けられる加熱部ＨＴおよび冷却部ＣＲの一態様が模式的に示されている。図４に示す処理容器１には、加熱部ＨＴ、冷却部ＣＲ、支持部ＰＰ、支持台ＪＤ１、支持柱ＪＤ２、ウエハＷが収容されている。図４に示す構成においては、磁石部２の第２の端面２ｂ１上に第２の壁部１ｂ（第２の断熱層１ｂ１）が設けられ、第２の壁部１ｂ上に加熱部ＨＴが設けられ、支持部ＰＰによって支持されているウエハＷが加熱部ＨＴ上に配置され、ウエハＷ上に冷却部ＣＲが設けられ、冷却部ＣＲ上に第１の壁部１ａ（第１の断熱層１ａ１）が設けられ、第１の壁部１ａ上に磁石部２の第１の端面２ａ１が設けられている。図４に示す処理容器１には、ガス供給口部ＭＵが設けられている。支持台ＪＤ１は、支持柱ＪＤ２によって支持されており、支持ピンＰＡは、支持台ＪＤ１によって支持されている。
図４に示す冷却部ＣＲは、処理容器１内において、ウエハＷが支持部ＰＰによって支持されている場合にウエハＷが処理容器１内に配置される位置ＰＴ（配置位置）と磁石部２の第１のコア部２ａの第１の端面２ａ１との間に配置される。図４に示す冷却部ＣＲは、処理容器１内において第１の壁部１ａに設けられている。冷却部ＣＲ上に第１の壁部１ａが設けられている。処理容器１の外側において第１の壁部１ａに磁石部２の第１の端面２ａ１が配置されている。図４に示す構成において、位置ＰＴは、処理容器１の第１の壁部１ａ側に設けられている冷却部ＣＲに対し離間している。図４に示す加熱部ＨＴは、抵抗加熱ヒータである。加熱部ＨＴは、位置ＰＴと冷却部ＣＲとの間に配置される。
図４に示す構成において、ガス供給装置ＧＳから供給される冷却ガスは、ガス供給口部ＭＵを介して冷却部ＣＲから処理空間Ｓｐ内に噴射される。
図４に示す構成を含む基板処理装置１０は、ウエハＷを移動させる移動機構ＭＶと電源ＤＲとを更に備える。移動機構ＭＶは、電源ＤＲによって供給される電力によって駆動する。移動機構ＭＶは、ウエハＷが支持部ＰＰによって支持されている状態において、ウエハＷを、磁石部２の第１の端面２ａ１と磁石部２の第２の端面２ｂ１とに対し平行としつつ第１の壁部１ａ側にある冷却部ＣＲに接近および離間するように移動させる。より具体的には、移動機構ＭＶは、磁石部２の第１の端面２ａ１と磁石部２の第２の端面２ｂ１との間において支持部ＰＰの端部（ウエハＷと接する支持ピンＰＡの端部）を上下させることによって、支持部ＰＰによって支持されているウエハＷを、磁石部２の第１の端面２ａ１と磁石部２の第２の端面２ｂ１とに対し平行としつつ、磁石部２の第１の端面２ａ１と磁石部２の第２の端面２ｂ１との間を移動させる。支持部ＰＰによって支持されているウエハＷは、磁石部２の第１の端面２ａ１と、磁石部２の第２の端面２ｂ１との間（位置ＰＴ）において、第１の端面２ａ１と第２の端面２ｂ１とに平行となるように配置されており、この位置から、移動機構ＭＶによって、第１の端面２ａ１側に設けられている冷却部ＣＲに向けて移動可能となっている。
図４に示す構成では、支持部ＰＰによって支持されている状態のウエハＷは加熱部ＨＴと、第１の壁部１ａの側にある冷却部ＣＲとの間に配置されるので、ウエハＷに対する加熱および冷却が効果的に行われ得る。更に、ウエハＷへの冷却時には、ウエハＷを、第１の壁部１ａの側にある冷却部ＣＲに対してより接近させることができるので、ウエハＷに対する冷却がより効果的に行われ得る。更に、搬送ロボットＲｂ２によってウエハＷが処理空間Ｓｐ内に搬入される場合、搬送ロボットＲｂ２によってウエハＷが処理空間Ｓｐから搬出される場合には、支持部ＰＰの端部を移動させてウエハＷの位置を調整することによって、ウエハＷの搬入および搬出をより容易に行い得るようにできる。
図５には、処理容器１内に設けられる加熱部ＨＴおよび冷却部ＣＲの一態様が模式的に示されている。図５に示す処理容器１には、加熱部ＨＴ、冷却部ＣＲ、支持部ＰＰ、支持台ＪＤ１、支持柱ＪＤ２、ウエハＷが収容されている。図５に示す構成においては、磁石部２の第２の端面２ｂ１上に第２の壁部１ｂ（第２の断熱層１ｂ１）が設けられ、支持部ＰＰによって支持されているウエハＷが第２の壁部１ｂ上に配置され、このウエハＷ上に加熱部ＨＴが設けられ、加熱部ＨＴ上に冷却部ＣＲが設けられ、冷却部ＣＲ上に第１の壁部１ａ（第１の断熱層１ａ１）が設けられ、第１の壁部１ａ上に磁石部２の第１の端面２ａ１が設けられている。図５に示す処理容器１には、ガス供給口部ＭＵが設けられている。支持台ＪＤ１は、支持柱ＪＤ２によって支持されており、支持ピンＰＡは、支持台ＪＤ１によって支持されている。
図５に示す冷却部ＣＲは、処理容器１内において、ウエハＷが支持部ＰＰによって支持されている場合にウエハＷが処理容器１内に配置される位置ＰＴ（配置位置）と磁石部２の第１の端面２ａ１との間に配置される。図５に示す冷却部ＣＲは、第１の壁部１ａに設けられている。冷却部ＣＲ上に第１の壁部１ａが設けられている。処理容器１の外側において第１の壁部１ａに磁石部２の第１の端面２ａ１が配置されている。図５に示す処理容器１において、位置ＰＴは、加熱部ＨＴに対し離間している。図５に示す加熱部ＨＴは、赤外線ヒータまたはランプヒータである。加熱部ＨＴは、位置ＰＴと冷却部ＣＲとの間に配置される。冷却部ＣＲは、加熱部ＨＴと第１の壁部１ａとに接する場合がある。
図５に示す処理容器１において、ガス供給装置ＧＳから供給される冷却ガスは、ガス供給口部ＭＵを介して冷却部ＣＲから処理空間Ｓｐ内に噴射される。
図５に示す構成では、加熱と冷却とがウエハＷの同一の表面に対して行われるので、ウエハＷに対し加熱、冷却が順次行われる場合に、加熱後のウエハＷに対する冷却がより効果的に行われ得る。
図６には、処理容器１内に設けられる加熱部ＨＴおよび冷却部ＣＲの一態様が模式的に示されている。図６に示す処理容器１には、加熱部ＨＴ、冷却部ＣＲ、支持部ＰＰ、ウエハＷが収容されている。図６に示す冷却部ＣＲは、第１の冷却層ＣＲＡと第２の冷却層ＣＲＢとを備える。図６に示す加熱部ＨＴは、第１の加熱層ＨＴＡと第２の加熱層ＨＴＢとを備える。図６に示すガス供給口部ＭＵは、第１のガス供給口ＭＵＡと第２のガス供給口ＭＵＢとを備える。
図６に示す構成において、磁石部２の第２の端面２ｂ１上に第２の壁部１ｂ（第２の断熱層１ｂ１）が設けられ、第２の壁部１ｂ上に第２の冷却層ＣＲＢが設けられ、第２の冷却層ＣＲＢ上に第２の加熱層ＨＴＢが設けられ、支持部ＰＰによって支持されているウエハＷが第２の加熱層ＨＴＢ上に配置され、ウエハＷ上に第１の加熱層ＨＴＡが設けられ、第１の加熱層ＨＴＡ上に第１の冷却層ＣＲＡが設けられ、第１の冷却層ＣＲＡ上に第１の壁部１ａ（第１の断熱層１ａ１）が設けられ、第１の壁部１ａ上に磁石部２の第１の端面２ａ１が設けられている。図６に示す処理容器１には、ガス供給口部ＭＵが設けられている。
図６に示す処理容器１において、第１の冷却層ＣＲＡは、処理容器１内において、ウエハＷが支持部ＰＰによって支持されている場合にウエハＷが処理容器１内に配置される位置ＰＴ（配置位置）と磁石部２の第１の端面２ａ１との間に配置されている。図６に示す処理容器１において、第２の冷却層ＣＲＢは、処理容器１内において、位置ＰＴと磁石部２の第２の端面２ｂ１との間に配置されている。
図６に示す処理容器１において、第１の加熱層ＨＴＡは、赤外線ヒータまたはランプヒータである。図６に示す処理容器１において、第１の加熱層ＨＴＡは、位置ＰＴと第１の冷却層ＣＲＡとの間に配置されている。図６に示す処理容器１において、第２の加熱層ＨＴＢは、赤外線ヒータまたはランプヒータである。図６に示す処理容器１において、第２の加熱層ＨＴＢは、位置ＰＴと第２の冷却層ＣＲＢとの間に配置されている。
図６に示す処理容器１において、第１の冷却層ＣＲＡは、第１の壁部１ａと第１の加熱層ＨＴＡとの間に配置される。第１の冷却層ＣＲＡは、第１の壁部１ａと第１の加熱層ＨＴＡとに接しても良い。図６に示す処理容器１において、第２の冷却層ＣＲＢは、第２の壁部１ｂと第２の加熱層ＨＴＢとの間に配置される。第２の冷却層ＣＲＢは、第２の壁部１ｂと第２の加熱層ＨＴＢとに接しても良い。図６に示す処理容器１において、位置ＰＴは、第１の加熱層ＨＴＡと第２の加熱層ＨＴＢとに対し離間している。
図６に示す処理容器１において、ガス供給装置ＧＳから供給される冷却ガスは、第１のガス供給口ＭＵＡを介して第１の冷却層ＣＲＡから処理空間Ｓｐに噴射されると共に、第２のガス供給口ＭＵＢを介して第２の冷却層ＣＲＢから処理空間Ｓｐ内に噴射される。
図６に示す構成では、ウエハＷの二つの表面のそれぞれに対して加熱と冷却とが行われるので、ウエハＷに対する加熱および冷却がより短期間で十分に行われ得ると共に、ウエハＷに対し加熱、冷却が順次行われる場合に、加熱後のウエハＷに対する冷却がより効果的に行われ得る。
次に、図７に示す処理動作について説明する。一実施形態において、ウエハＷは、図７に示す下記のステップＳＴ１〜ＳＴ５によって処理され得る。まず、ゲートバルブＲＡを介してウエハＷを処理容器１内に搬入し、処理容器１内の位置ＰＴ（図４〜図６を参照）にウエハＷを配置する（ステップＳＴ１）。
ステップＳＴ１に引き続くステップＳＴ２において、加熱部ＨＴを用いて所定（以下、所定とは、予め設定されていることを示す）の温度にウエハＷを加熱する。加熱部ＨＴが図４に示す抵抗加熱ヒータの場合には、加熱部ＨＴは常時加熱されており、加熱部ＨＴ上にウエハＷが載置されたタイミングから、加熱部ＨＴによる加熱が開始される。加熱部ＨＴが図５および図６に示す赤外線ヒータまたはランプヒータの場合には、ウエハＷを処理容器１内の位置ＰＴに配置した後に、加熱部ＨＴをＯＮにし、予め設定されたパワーによってウエハＷを加熱する。
ステップＳＴ２に引き続くステップＳＴ３において、ウエハＷの温度を、所定時間の間、所定の温度に保持する。ステップＳＴ３において保持されるウエハＷの温度は、３００〜５００℃であり、ステップＳＴ３においてウエハＷを当該温度に保持する時間は、１[ｓｅｃ]〜１０[ｍｉｎ]である。
ステップＳＴ３に引き続くステップＳＴ４において、ウエハＷを冷却する。ステップＳＴ４においてウエハＷに対する冷却は、０．５[℃／ｓｅｃ]以上の冷却速度で行う。冷却速度は、冷却ガスの流量と処理容器１内の圧力とによって制御され得る。冷却ガスの流量が多いほど、また処理容器１内の圧力が高いほど、冷却速度は大きくなり得る。
加熱部ＨＴが図４に示す抵抗加熱ヒータの場合には、ステップＳＴ３の終了後に、ステップＳＴ４において、ウエハＷを支持ピンＰＡによって図４に示す加熱ステージ（加熱部ＨＴを内蔵しておりウエハＷが載置され得るステージであり、以下同様。図４に示す場合、加熱部ＨＴ自体が加熱ステージであるということもできる。）から離間させた状態にして、ウエハＷに対する冷却を行っても良い。
加熱部ＨＴが図４に示す抵抗加熱ヒータの場合には、加熱時（ステップＳＴ２およびステップＳＴ３）におけるウエハＷの位置（図４に示す加熱ステージに載置されている状態のウエハＷの位置）を図４に示す位置ＰＴよりも低い位置に予め設定し、ウエハＷに対する加熱が終了した後に（ステップＳＴ３の後に）、ステップＳＴ４において、ウエハＷを支持ピンＰＡによって加熱ステージから離間させた状態にして、ウエハＷに対する冷却を行っても良い。この場合に、ステップＳＴ４におけるウエハＷの位置は、図４に示す位置ＰＴであっても良い。
加熱部ＨＴが図５および図６に示す赤外線ヒータまたはランプヒータの場合には、ステップＳＴ４における冷却は、加熱部ＨＴのパワーをＯＦＦにした後に、冷却部ＣＲから冷却ガスを流すことによって行われ得る。
ステップＳＴ４に引き続くステップＳＴ５において、ウエハＷを、処理容器１内からゲートバルブＲＡを介して搬出する。ステップＳＴ５におけるウエハＷの搬出は、ウエハＷの温度が搬出可能な温度以下になった時点で開始することができる。ステップＳＴ５においてウエハＷの冷却に必要な時間は、予め測定によって定められた時間であることができる。
以上、好適な実施の形態において本発明の原理を図示し説明してきたが、本発明は、そのような原理から逸脱することなく配置および詳細において変更され得ることは、当業者によって認識される。本発明は、本実施の形態に開示された特定の構成に限定されるものではない。したがって、特許請求の範囲およびその精神の範囲から来る全ての修正および変更に権利を請求する。
１…処理容器、１０…基板処理装置、１００…処理システム、１００ａ…処理室、１２１…トランスファーチャンバ、１２２ａ…台、１２２ｂ…台、１２２ｃ…台、１２２ｄ…台、１２４ａ…収容容器、１２４ｂ…収容容器、１２４ｃ…収容容器、１２４ｄ…収容容器、１ａ…第１の壁部、１ａ１…第１の断熱層、１ｂ…第２の壁部、１ｂ１…第２の断熱層、１ｃ…排気管、２…磁石部、２ａ…第１のコア部、２ａ１…第１の端面、２ｂ…第２のコア部、２ｂ１…第２の端面、３ａ…素線部、３ｂ…素線部、４…ヨーク、Ｃｎｔ…制御部、ＣＲ…冷却部、ＣＲＡ…第１の冷却層、ＣＲＢ…第２の冷却層、ＤＲ…電源、ＥＦ…電源、ＥＳ…電源、ＧＡ１…ゲート、ＧＡ２…ゲート、ＧＢ１…ゲート、ＧＢ２…ゲート、ＧＳ…ガス供給装置、ＨＴ…加熱部、ＨＴＡ…第１の加熱層、ＨＴＢ…第２の加熱層、ＪＤ１…支持台、ＪＤ２…支持柱、ＬＬ１…ロードロックチャンバ、ＬＬ２…ロードロックチャンバ、ＬＭ…ローダモジュール、ＭＵ…ガス供給口部、ＭＵＡ…第１のガス供給口、ＭＵＢ…第２のガス供給口、ＭＶ…移動機構、ＯＣ…特性値測定装置、ＯＭ…開口部、ＯＭＰ…切欠部、ＰＡ…支持ピン、ＰＰ…支持部、ＰＴ…位置、ＲＡ…ゲートバルブ、Ｒｂ１…搬送ロボット、Ｒｂ２…搬送ロボット、Ｓｐ…処理空間、ＴＵ…チラーユニット、Ｗ…ウエハ。

Claims (9)

  1. 磁性層を有する基板を枚葉に処理する基板処理装置であって、
    前記基板を支持する支持部と、
    前記支持部に支持される前記基板を加熱する加熱部と、
    前記支持部に支持される前記基板を冷却する冷却部と、
    前記支持部、前記加熱部、および前記冷却部を収容する処理容器と、
    磁界を発生させる磁石部と、
    を備え、
    前記磁石部は、互いに並行に延びている第１の端面と第２の端面とを備え、
    前記第１の端面と前記第２の端面とは、離間して向かい合い、
    前記第１の端面は、前記磁石部の第１の磁極に対応し、
    前記第２の端面は、前記磁石部の第２の磁極に対応し、
    前記処理容器は、前記第１の端面と前記第２の端面との間に配置される、
    基板処理装置。
  2. 前記基板が前記支持部によって支持されている状態において、該基板は、
    前記第１の端面および前記第２の端面から見て該第１の端面内および該第２の端面内に含まれ、該第１の端面および該第２の端面に対して並行に延びる、
    請求項１に記載の基板処理装置。
  3. 前記冷却部は、前記処理容器内において、前記基板が前記支持部によって支持されている場合に該基板が前記処理容器内に配置される位置と前記第１の端面との間に配置され、
    前記加熱部は、前記位置と前記冷却部との間に配置される、
    請求項１または請求項２に記載の基板処理装置。
  4. 前記基板を移動させる移動機構を更に備え、
    前記移動機構は、前記基板が前記支持部によって支持されている状態において、該基板を、前記第１の端面と前記第２の端面とに対して平行としつつ前記冷却部に接近および離間するように、移動させる、
    請求項３に記載の基板処理装置。
  5. 前記冷却部は、前記処理容器内において、前記基板が前記支持部によって支持されている場合に該基板が前記処理容器内に配置される位置と前記第１の端面との間に配置され、
    前記加熱部は、前記位置と前記冷却部との間に配置される、
    請求項１または請求項２に記載の基板処理装置。
  6. 前記加熱部は、第１の加熱層と第２の加熱層とを備え、
    前記冷却部は、第１の冷却層と第２の冷却層とを備え、
    前記第１の冷却層は、前記処理容器内において、前記基板が前記支持部によって支持されている場合に該基板が前記処理容器内に配置される位置と前記第１の端面との間に配置され、
    前記第２の冷却層は、前記処理容器内において、前記位置と前記第２の端面との間に配置され、
    前記第１の加熱層は、前記位置と前記第１の冷却層との間に配置され、
    前記第２の加熱層は、前記位置と前記第２の冷却層との間に配置される、
    請求項１または請求項２に記載の基板処理装置。
  7. 複数の成膜装置と、
    請求項１〜６の何れか一項に記載の基板処理装置と、
    測定装置と、
    を備え、
    前記成膜装置は、磁性層を有する基板を形成し、
    前記基板処理装置は、前記成膜装置によって形成された前記基板を枚葉に処理し、
    前記測定装置は、前記成膜装置によって形成された前記基板、および、前記基板処理装置によって処理された後の該基板に対して電磁気的特性値を枚葉に測定する、
    処理システム。
  8. 大気搬送室を更に備え、
    前記測定装置は、前記大気搬送室に連結されている、
    請求項７に記載の処理システム。
  9. 前記電磁気的特性値は、磁気抵抗比である、
    請求項７または請求項８に記載の処理システム。
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