JP6280487B2 - 基板処理方法及び基板処理装置 - Google Patents

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Description

本発明は、基板処理方法及び基板処理装置に関する。
半導体記憶素子の記憶容量増大の観点から、半導体記憶素子中のメモリセルの絶縁層に高誘電率の材料を用いる技術が知られている。そのような材料の一つに、酸化ジルコニウム(ZrO)がある。ZrOは約24から40といった誘電率を有しているが、耐電圧性が低いという問題がある。そこで、ZrOに対してアルミニウム(Al)を添加することにより、耐電圧性の向上を図る技術が知られている(例えば特許文献1)。
また、半導体記憶素子の低コスト化の観点から、半導体ウエハ(以下、「基板」という。)の大口径化が進められている。これに伴って、基板表面内における均一性の向上が求められている。このような要望に応える成膜方法として、原子層成膜(ALD)法(又は、分子層成膜(MLD)法)と呼ばれる成膜方法がある。
ALD法では、互いに反応する2種類の反応ガスのうちの一方の反応ガス(以下、「反応ガスA」という。)を基板表面に吸着させ、吸着した反応ガスAを他方の反応ガス(以下、「反応ガスB」という。)で反応させるサイクルを繰り返す。これにより、ALD法では、基板上に反応ガスAと反応ガスBとの反応生成物を生成し、生成した反応生成物による薄膜を基板表面に成膜する。
ALD法を例えばバッチ式の成膜装置で実施する場合には、先ず、基板が収容される処理室内に反応ガスAを供給し、基板表面に反応ガスAを吸着させる。次に、処理室内を排気/パージする。次いで、処理室内に反応ガスBを供給し、基板表面上の反応ガスAと供給する反応ガスBとを反応させる。このとき、反応生成物が基板表面に生成される。以後、処理室内を排気/パージし、所定の膜厚を有する薄膜が得られるまで上記の工程が繰り返される。
また、このようなALD法による成膜を、複数の基板に対して行う場合、処理室内に設けられた回転テーブル上に周方向に沿って複数の基板を載置した状態で回転テーブルを回転させ、回転テーブルの周方向に沿って設けられた複数の反応ガス供給領域を順次通過させることにより成膜を行う。かかる成膜方法において、反応ガスA及び反応ガスBを吐出するタイミングが同じ基板上であると、複数の基板間で成膜のムラが生じてしまうことから、各反応ガスA、Bを直接的に供給する基板が同じ基板とならないように、供給位置がずれていくような設定を行った成膜方法が知られている(例えば、特許文献2参照)。
特開2011−18707号公報 特開2014−107344号公報
しかしながら、上述の特許文献1、2に記載の成膜方法においては、メインテナンス時のように、装置を長期間停止しておいた場合の問題点については、何ら考慮されていない。成膜装置を長時間停止状態にしておくと、原料ガスタンクの内圧が上昇したり、原料ガス供給用の配管内に付着している原料が剥がれたりするおそれがある。この状態で原料ガスをチャンバーに流すと、原料ガスタンク内の内圧変化によるパーティクルや配管内で剥がれたパーティクルがチャンバー内に流れ込む懸念があるため、事前にチャンバーを通さないでポンプに流すプリフローを実施している場合がある。
図1は、成膜装置における原料供給ラインの一例を示した図である。図1に示されるように、原料タンク40から流量制御器39を介して原料を供給する原料供給ラインにおいて、プリフローを行う際には、チャンバー1aに接続される配管34のバルブ37を閉じるとともに、真空ポンプ640に接続されるベントライン35のバルブ38を開放し、配管36からのパーティクルがチャンバー1a内に流れ込まず、真空ポンプ640にのみ流れるようにする。しかしながら、図1に示すように、プリフローだけでは、ファイナルバルブ37からチャンバー1a内までの間でケアされない箇所があるため、チャンバーフロー時にパーティクルが発生する懸念がある。
また、成膜装置以外の基板処理装置においても、同様な問題点を抱えている場合がある。
そこで、本発明は、長期間の装置の停止があった場合でも、パーティクルの基板処理への影響を低減することができる基板処理方法及び基板処理装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る基板処理方法は、処理室内に設けられた回転テーブル上に周方向に沿って所定間隔離間して複数の基板を配置し、該回転テーブルを回転させながら前記回転テーブル上の所定領域に向けて流体を供給することにより前記基板の処理を行う基板処理方法であって、
前記基板が載置された前記回転テーブルを回転させる工程と、
前記回転テーブル上に配置された前記複数の基板の間の領域に向けて前記流体を供給するタイミングに合わせて、前記回転テーブル上への前記流体の供給流量が変動する動作を行う工程と、を有する。
本発明の他の態様に係る基板処理装置は、処理室と、
該処理室内に設けられた回転テーブルと、
該回転テーブルの上面に、周方向に沿って所定間隔離間して設けられた複数の基板載置領域と、
前記回転テーブルの上面上の所定領域に向けて流体を供給可能な流体供給手段と、
該流体供給手段が、前記複数の基板載置領域の間の領域に向けて前記流体を供給可能なタイミングに合わせて、該流体供給手段に前記流体の供給流量を変動させる動作を行わせる制御手段と、を有する。
本発明によれば、基板処理へのパーティクルの影響を低減することができる。
成膜装置における原料供給ラインの一例を示した図である。 本発明の第1の実施形態に係る基板処理装置の一例を示す断面図である。 図2の基板処理装置の真空容器内の構造を示す斜視図である。 図2の基板処理装置の真空容器内の構造を示す概略上面である。 図2の基板処理装置の一部断面図である。 図2の基板処理装置の他の一部断面図である。 本発明の第1の実施形態に係る基板処理方法の処理ガスの供給タイミングを説明するための図である。 第1の処理ガスノズルからの第1の処理ガス供給開始タイミングをより詳細に説明するための図である。 パーティクルが発生する可能性があるタイミングの一例を示したタイミングチャートである。 本発明の実施形態に係る基板処理方法の一例の処理フローを示した図である。 本発明の第2の実施形態に係る基板処理装置の一例を示した全体構成図である。
以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態の説明を行う。
本発明の実施形態に係る基板処理方法及び基板処理装置は、以下に説明する基板処理方法又は基板処理装置以外でも、流体を用いて、複数の基板を処理する装置であれば、いずれのものにも用いることができる。以下の実施形態においては、流体としてガスを用いて、基板に成膜処理を施す成膜方法及び成膜装置を例に挙げて説明するが、例えば、気体以外にも、液体を用いた基板処理装置でも、配管内に異物やパーティクルが存在する場合があり、また、成膜装置以外にも、エッチング装置等、流体を用いて種々の基板処理を行う基板処理装置が考えられる。本発明は、これらの種々の基板処理方法及び基板処理装置に適用可能である。
なお、以後の説明において、添付の全図面の記載の同一又は対応する装置、部品又は部材には、同一又は対応する参照符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面は、装置、部品若しくは部材間の限定的な関係を示すことを目的としない。したがって、具体的な相関関係は、以下の限定的でない実施形態に照らし、当業者により決定することができる。
〔第1の実施形態〕
図2乃至図6を用いて、本発明の第1の実施形態に係る基板処理装置について説明する。ここで、基板処理装置は、本発明の第1の実施形態では、所謂回転テーブル式(後述)の基板処理装置であって、流体を所定の供給領域に向けて供給することによって、複数の基板の表面を処理する装置のことを意味する。
なお、図2は、基板処理装置の断面図であり、図4のI−I'線に沿った断面を示している。図3及び図4は、処理室1(後述)内の構造を説明する図である。図3及び図4は、説明の便宜上、天板11(後述)の図示を省略している。
図5は、処理ガスノズル31(後述)から処理ガスノズル32(後述)までの回転テーブル2(後述)の同心円に沿った処理室1の断面図である。図6は、天井面44(後述)が設けられる領域を示す一部断面図である。
図2乃至図4に示すように、本発明の第1の実施形態に係る基板処理装置は、ほぼ円形の平面形状を有する扁平な処理室1と、処理室1内に設けられる回転テーブル2と、基板処理装置全体の動作(例えば処理ガスノズル31、32のガス供給タイミング)を制御する制御部100(制御手段)とを備える。
処理室1は、有底の円筒形状を有する容器本体12と、容器本体12の上面に気密に着脱可能に配置される天板11とを備える。天板11は、例えばOリングなどのシール部材13(図2)を介して気密に着脱可能に配置され、処理室1内の気密性を確保する。
回転テーブル2は、処理室1の中心を回転中心に、ケース体20に収納されている円筒形状のコア部21に固定される。回転テーブル2は、複数の基板(以下、「ウエハW」という。)が載置される載置部を上面に有する。
ケース体20は、その上面が開口した筒状のケースである。ケース体20は、その上面に設けられたフランジ部分を処理室1の底部14の下面に気密に取り付けられている。ケース体20は、その内部雰囲気を外部雰囲気から隔離する。
コア部21は、鉛直方向に伸びる回転軸22の上端に固定されている。回転軸22は、処理室1の底部14を貫通する。また、回転軸22の下端は、回転軸22を鉛直軸回りに回転させる駆動部23に取り付けられる。更に、回転軸22及び駆動部23は、ケース体20内に収納されている。
図4に示すように、回転テーブル2の表面は、回転方向(周方向)に沿って複数(本実施形態では5枚)のウエハWを載置するための円形状の複数の凹部24(基板載置領域)を有する。ここで、図4では、便宜上、1個の凹部24だけにウエハWを図示する。なお、本発明に用いることができる回転テーブル2は、複数の基板として、4枚以下又は6枚以上のウエハWを載置する構成であってもよい。
凹部24は、本実施形態では、ウエハWの直径(例えば300mm)よりも僅かに大きい内径(例えば4mm大きい内径)とする。また、凹部24は、ウエハWの厚さにほぼ等しい深さとする。これにより、本実施形態に係る基板処理装置は、凹部24にウエハWを載置すると、ウエハWの表面と回転テーブル2の表面(ウエハWが載置されない領域)とを略同じ高さにすることができる。
本実施形態に係る基板処理装置において、処理ガスノズル31は、第1のガス供給部であり、回転テーブル2の上方において区画される第1の処理領域(後述)に配置される。処理ガスノズル32は、第2のガス供給部であり、回転テーブル2の周方向に沿って第1の処理領域から離間する第2の処理領域(後述)に配置される。分離ガスノズル41,42は、分離ガス供給部であり、第1の処理領域と第2の処理領域との間に配置される。なお、処理ガスノズル31等は、例えば石英からなるノズルを用いてもよい。
具体的には、図3及び図4に示すように、本実施形態に係る基板処理装置は、処理室1の周方向に間隔をおいて、基板搬送用の搬送口15から時計回り(回転テーブル2の回転方向)に処理ガスノズル32、分離ガスノズル41、処理ガスノズル31及び分離ガスノズル42の順に配列する。これらのノズル31、32、41及び42は、それぞれの基端部であるガス導入ポート31a、32a、41a及び42a(図4)を容器本体12の外周壁に固定している。また、ガスノズル31、32、41及び42は、処理室1の外周壁から処理室1内に導入される。更に、ガスノズル31、32、41及び42は、容器本体12の半径方向に沿って回転テーブル2の中心方向に、且つ、回転テーブル2に対して平行に伸びるように取り付けられる。
処理ガスノズル31、32は、回転テーブル2に向かって下方に開口する複数のガス吐出孔33(図5参照)を備える。処理ガスノズル31、32は、そのノズルの長さ方向に沿って、例えば10mmの間隔で開口を配列することができる。これにより、処理ガスノズル31の下方領域は、ウエハWに第1の処理ガスを吸着させる領域(以下、「第1の処理領域P1」という。)となる。また、処理ガスノズル32の下方領域は、ウエハWに吸着している第1の処理ガスに第2の処理ガスを反応させ、第1の処理ガスと第2の処理ガスとの反応生成物を堆積させる領域(以下、「第2の処理領域P2」という。)となる。なお、第1の処理ガスには、例えばTEMAZガス又はTMAガス等の原料ガスが用いられ、第2の処理ガスには、酸化ガス(例えばOガス又はOガス)、窒化ガス(例えばNHガス)等の反応ガスが用いられてもよい。
処理ガスノズル31は、回転テーブル2の上面の上方において区画される第1の処理領域P1に配置される。処理ガスノズル31は、図1で示した配管34、36、バルブ37及び流量制御器39(例えばマスフローコントローラ)等を介して、第1の処理ガスの供給源40に接続されている。すなわち、処理ガスノズル31は、回転テーブル2の上面に向けて第1の処理ガスを供給する。
処理ガスノズル32は、回転テーブル2の上面の上方において区画される第2の処理領域P2に配置される。処理ガスノズル32は、不図示の配管等を介して、第2の処理ガスの供給源(不図示)に接続されている。すなわち、処理ガスノズル32は、回転テーブル2の上面に向けて第2の処理ガスを供給する。処理ガスノズル32は、本実施形態では、開閉バルブ(不図示)を相補的に開閉することにより、第2の処理ガスを処理室1(第2の処理領域P2)内へ供給する。
分離ガスノズル41、42は、周方向に沿って離間して設けられた第1の処理領域P1と第2の処理領域P2との間に夫々設けられる。分離ガスノズル41、42は、不図示の配管等を介して、分離ガスの供給源(不図示)に接続されている。すなわち、分離ガスノズル41、42は、回転テーブル2の上面に対して分離ガスを供給する。
本実施形態に係る基板処理装置は、第1の処理ガスとしては、種々の原料ガスが用いられてよいが、例えばジルコニウム(Zr)、ハフニウム(Hf)、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)を含有するガス(又は蒸気、以下同じ)を用いてもよい。これらの原料ガスは、例えば各々の金属を含有する有機金属原料のガスである。
第2の処理ガスとしては、第1の処理ガスと反応する種々の反応ガスが用いられてよいが、例えば、酸素を含有するガスを用いてもよい。酸素を含有するガスは、例えば酸素ガス又はオゾンガスである。すなわち、処理ガスノズル31から供給されて基板に吸着した第1の処理ガスは、処理ガスノズル32から供給された第2の処理ガスにより酸化され、酸化物(例えばZrO、HfO、AlO、TiO)を生成する。
なお、第1の処理ガス及び第2の処理ガスは、これらに限られる訳ではなく、例えば、第1の処理ガスをSi含有ガス、第2の処理ガスを酸化ガスという組み合わせにしてもよいし、第1の処理ガスをTiClガス、第2の処理ガスをNHガスという組み合わせにしてもよい。第1及び第2の処理ガスは、実施するプロセスに応じて、種々の処理ガスを用いることができる。
本実施形態に係る基板処理装置は、分離ガスとして、不活性ガスを用いる。不活性ガスは、例えばArやHeなどの希ガス又は窒素ガスである。分離ガスは、ウエハWをパージするパージガスとして用いられる。なお、本実施形態においては、パージガスとして一般的に用いられるNガスを分離ガスとして用いた例を挙げて説明する。
図3及び図4に示すように、本実施形態に係る基板処理装置の処理室1内には、2つの凸状部4が設けられている。凸状部4は、頂部が円弧状に切断された略扇型の平面形状を有する。凸状部4は、本実施形態では、内円弧が突出部5に連結する。また、凸状部4は、外円弧が処理室1の容器本体12の内周面に沿うように配置されている。
具体的には、凸状部4は、図5に示すように、天板11の裏面に取り付けられる。また、凸状部4は、その下面である平坦な低い天井面44(第1の天井面)と、この天井面44の周方向両側に位置する天井面45(第2の天井面)とを有する。ここで、凸状部4の天井面45は、天井面44よりも高い天井面である。これにより、凸状部4は、処理室1内に、狭い空間である分離空間Hと、分離空間Hからガスを流入される空間481及び空間482とを形成する。すなわち、凸状部4は、形成した狭い空間である分離空間Hを後述する図6に示す分離領域Dとして機能させる。
また、図5に示すように、凸状部4は、周方向中央に溝部43を有する。溝部43は、回転テーブル2の半径方向に沿って延びている。また、溝部43は、分離ガスノズル42が収容されている。もう一つの凸状部4にも同様に溝部43が形成され、ここに分離ガスノズル41が収容されている。
なお、分離ガスノズル42の下面、即ち回転テーブル2との対向面には、ガス吐出孔42hが形成されている。ガス吐出孔42hは、分離ガスノズル42の長手方向に沿って所定の間隔(例えば10mm)をあけて複数個形成されている。また、ガス吐出孔42hの開口径は、例えば0.3から1.0mmである。図示を省略するが、分離ガスノズル41にも同様にガス吐出孔42hが形成されている。
更に、図5に示すように、本実施形態に係る基板処理装置は、高い天井面45の下方の空間に、処理ガスノズル31、32をそれぞれ設ける。これらの処理ガスノズル31、32は、天井面45から離間してウエハWの近傍に設けられている。なお、図5に示すように、処理ガスノズル31は空間481(高い天井面45の下方の空間)内に設けられ、処理ガスノズル32は空間482(高い天井面45の下方の空間)に設けられている。
低い天井面44は、狭い空間である分離空間Hを回転テーブル2に対して形成している。分離ガスノズル42から不活性ガス(例えばNガス)が供給されると、この不活性ガスは、分離空間Hを流通して、空間481及び空間482へ向かって流出する。ここで、分離空間Hの容積は空間481及び482の容積よりも小さいため、本実施形態に係る基板処理装置は、空間481及び482の圧力と比較して、供給した不活性ガスを用いて分離空間Hの圧力を高くすることができる。すなわち、空間481及び482の間隙において、分離空間Hは圧力障壁を形成する。
更に、分離空間Hから空間481及び482へ流出した不活性ガスは、第1の処理領域P1の第1の処理ガスと、第2の処理領域P2の第2の処理ガスとに対してカウンターフローとして働く。従って、本実施形態に係る基板処理装置は、分離空間Hを用いて、第1の処理領域P1の第1の処理ガスと、第2の処理領域P2の第2の処理ガスとを分離する。即ち、本実施形態の基板処理装置は、処理室1内において第1の処理ガスと、第2の処理ガスとが混合して反応することを抑制する。
なお、回転テーブル2の上面に対する天井面44の高さh1は、成膜時の処理室1内の圧力、回転テーブル2の回転速度及び/又は供給する分離ガス(Nガス)の供給量などに基づいて、分離空間Hの圧力を空間481及び482の圧力に比べて高くするのに適した高さとすることができる。また、回転テーブル2の上面に対する天井面44の高さh1は、基板処理装置の仕様及び供給するガスの種類に対応した高さとすることができる。更に、回転テーブル2の上面に対する天井面44の高さh1は、予め実験又は計算等で定められる高さとすることができる。
図3及び図4に示すように、天板11の下面には、回転テーブル2を固定するコア部21の外周を囲むように突出部5が設けられている。突出部5は、本実施形態では、凸状部4における回転中心側の部位と連続しており、その下面が天井面44と同じ高さに形成されている。
図6に示すように、略扇型の凸状部4の周縁部(処理室1の外縁側の部位)には、回転テーブル2の外端面に対向するようにL字型に屈曲する屈曲部46が形成されている。屈曲部46は、回転テーブル2と容器本体12の内周面との間の空間を通して、空間481及び空間482の間でガスが流通するのを抑制する。扇型の凸状部4は天板11に設けられる。
本実施形態に係る基板処理装置は、天板11を容器本体12から取り外すことができるので、屈曲部46の外周面と容器本体12との間には僅かな隙間を有する。基板処理装置は、屈曲部46の内周面と回転テーブル2の外端面との隙間、及び、屈曲部46の外周面と容器本体12との隙間を、例えば回転テーブル2の上面に対する天井面44の高さと同様の寸法に設定することができる。
再び図4を参照すると、回転テーブル2と容器本体の内周面との間において、空間481(図5)と連通する第1の排気口610と、空間482(図5)と連通する第2の排気口620とが形成されている。第1の排気口610及び第2の排気口620は、図2に示すように、各々排気管630を介して、真空排気手段(例えば真空ポンプ640)に接続されている。なお、排気管630の真空排気手段640までの経路中に圧力調整器650が設けられる。
回転テーブル2と処理室1の底部14との間の空間には、図2及び図6に示すように、加熱手段であるヒータユニット7が設けられる。回転テーブル2を介して回転テーブル2上のウエハWが、プロセスレシピで決められた温度(例えば450℃)に加熱される。回転テーブル2の周縁付近の下方側には、回転テーブル2の下方の空間へガスが侵入するのを抑えるために、リング状のカバー部材71が設けられている。
図6に示すように、カバー部材71は、回転テーブル2の外縁部及び外縁部よりも外周側を下方側から臨むように設けられた内側部材71aと、この内側部材71aと処理室1の内壁面との間に設けられた外側部材71bと、を備えている。外側部材71bは、凸状部4の外縁部に形成された屈曲部46の下方にて、屈曲部46と近接して設けられる。内側部材71aは、回転テーブル2の外縁部下方(及び外縁部よりも僅かに外側の部分の下方)において、ヒータユニット7を全周に亘って取り囲んでいる。
図1に示される制御部100は、基板処理装置の各構成に動作を指示し、各構成の動作を制御する手段である。本実施形態に係る基板処理装置では、制御部100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構成される。制御部100は、例えば記憶部101に記憶されたプログラムを実行し、ハードウェアと協働することで、複数の基板の表面を成膜する。なお、制御部100は、一般的なCPU(Central Processing Unit、中央処理装置)及びメモリ(例えば、ROM、RAM)等を含む演算処理装置で構成することができる。
具体的には、制御部100は、内蔵するメモリ内に、後述する基板処理方法を基板処理装置に実施させるためのプログラムを格納することができる。このプログラムは、例えばステップ群を組まれている。制御部100は、媒体102(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)に記憶されている上記プログラムを記憶部101へ読み込み、その後、制御部100内にインストールすることができる。
また、制御部100は、時間を計測するタイマ等の時間計測部103を内蔵してよい。時間計測部103は、例えば、回転テーブル2の回転開始時刻、回転テーブル2が回転を開始してからの経過時間を計測する。
制御部100は、第1の処理ガスノズル31及び/又は第2の処理ガスノズル32からの処理ガスの供給流量が変動する動作を行う際、処理ガスの供給が、ウエハW上ではなく、ウエハWが載置された凹部24の間の領域に対して行われるように処理ガス供給のタイミングを制御する。つまり、第1の処理ガスノズル31から第1の処理ガス、及び/又は第2の処理ガスノズル32から第2の処理ガスを回転テーブル2の表面に向かって供給する際、第1の処理ガスノズル31及び/又は第2の処理ガスノズル32の真下にウエハWが存在する状態ではなく、凹部24の間のウエハWが存在しない領域が真下にある状態で各処理ガスの供給を行う。
ここで、処理ガスの供給流量が変動する動作とは、第1の処理ガスノズル31及び/又は第2の処理ガスノズル32から処理ガスの供給を開始する動作と、処理ガスの供給を停止する動作と、供給中の処理ガスの流量を変更する動作とを含む。つまり、メインテナンス等で基板処理装置を長期間停止させた後、第1の処理ガスノズル31及び/又は第2の処理ガスノズル32から処理ガスの供給を開始する時には、長期停止期間中に配管34、36内にパーティクルが蓄積しており、その蓄積したパーティクルがウエハW上に供給されてしまうおそれがある。パーティクルが第1の処理ガスノズル31及び/又は第2の処理ガスノズル32から供給されると、ウエハW上に線状のパーティクルが散布された状態となり、パーティクルが散布されたウエハWが不良品となってしまうおそれがある。
よって、そのような事態を回避すべく、本実施形態に係る基板処理装置では、制御部100が処理ガスの供給開始タイミングを制御し、供給開始がウエハW上ではなくウエハW間の回転テーブル2の表面上となるようにする。
図7は、処理ガスの供給タイミングを説明するための図である。図7に示されるように、基板載置領域である複数の凹部24上にウエハWが載置されているが、第1の処理ガスノズル31が、ウエハWの間に存在する状態となっている。図5で説明したように、第1の処理ガスノズル31は、回転テーブル2と対向する下面にガス吐出孔33を有するので、第1の処理ガスは第1の処理ガスノズル31の真下の領域に直接的に供給される。よって、たとえ長期間の基板処理装置の停止により、配管34、36内にパーティクルが蓄積され、第1の処理ガスノズル31からの第1の処理ガス供給開始時にパーティクルが第1の処理ガスの供給とともに散布されたとしても、これがウエハW上に直接散布されることを防ぐことができる。
図8は、第1の処理ガスノズル31からの第1の処理ガス供給開始タイミングをより詳細に説明するための図である。第1の処理ガスノズル31から第1の処理ガスの供給を開始する際には、回転テーブル2は既に回転しているため、図7及び図8のように、第1の処理ガスノズル31からの第1の処理ガスの供給開始時に、ウエハWが載置されている凹部24の間の領域が、第1の処理ガスノズル31の直下に来るようにタイミングをとる必要がある。まず、隣接する凹部24間の間隔をdとし、第1の処理ガスノズル31の吐出孔33の穴径をaとすると、凹部24間の間隔dは、当然に第1の処理ガスノズル31の吐出孔33の穴径aよりも広い必要がある(a<d)。その上で、回転テーブル2上のウエハWの位置を把握し、第1の処理ガスノズル31からの第1の処理ガス供給開始タイミングが、ウエハWが第1の処理ガスノズル31の直下に存在するタイミングにならないようにする。
なお、本実施形態においては、回転テーブル2上に凹部24が5個形成され、ウエハWが5枚載置できる例が挙げられている。この場合、隣接する凹部24間の間隔dは数cmあり、比較的処理ガス供給開始タイミングの制御は容易であるが、凹部24が6個形成されている場合には、隣接する凹部24間の間隔dは数mmとなり、処理ガス供給開始タイミングの制御もある程度の精度が要求されるようになる。そのような場合、上述の隣接する凹部24間の間隔dと、第1の処理ガスノズル31の吐出孔33の穴径aとの関係を適切に考慮し、適切な処理ガス供給開始タイミングを設定するようにする。また、必要に応じて、配管34、36内のガスの移動時間等による遅れ時間等も考慮し、実際に第1の処理ガスノズル31の吐出孔33から第1の処理ガスが吐出される時間が適切なタイミングとなるように制御する。
ウエハWの位置は、ウエハWの位置の初期状態及び回転テーブル2の回転状態から把握することができる。即ち、ウエハWを処理室1内に搬入し、回転テーブル2上に順次載置して位置合わせを行うことにより、ウエハWの初期位置を把握することができる。そして、回転テーブル2の回転を開始するが、その際、回転テーブル2の回転開始時刻、回転速度及び回転開始からの経過時間を把握していれば、これらに基づいてウエハWの位置を計算することができる。上述のように、回転テーブル2の回転開始時刻及び回転開始からの経過時間は、制御部100内の時間計測部103により計測することができる。また、回転テーブル2の回転速度は、例えば媒体102を介してプロセスレシピにより与えられるので、制御部100の方で当然に把握することができる。よって、制御部100は、ウエハWの位置を把握することができるので、これに基づいて、第1の処理ガスノズル31からの第1の処理ガス供給開始タイミングを制御し、図7及び図8に示すようなタイミングで処理ガスの供給を開始するよう第1の処理ガスノズル31の動作を制御する。このように、制御部100が、回転テーブル2上のウエハWの位置を把握し、第1の処理ガスノズル31からの処理ガス供給開始のタイミングを制御することにより、本実施形態に係る基板処理方法を実施することができる。
なお、第1の処理ガスノズル31だけでなく、第2の処理ガスノズル32についても同様の制御を行うことができる。原料ガスである第1の処理ガスと比較すれば、酸化ガス、窒化ガス等の反応ガスである第2の処理ガスは、配管内におけるパーティクルの蓄積は少ないと考えられるが、やはりパーティクル蓄積の懸念はあるので、第2の処理ガスノズル32においても、上述の処理ガス供給開始タイミングの制御を行うことが好ましい。よって、上述の処理ガス供給開始タイミングの制御は、処理ガスノズル31、32が複数存在する場合、総ての処理ガスノズル31、32について行うことが最も好ましい。しかしながら、用途に応じて、種々の態様を採り得ることは可能であるので、原料ガスを供給する処理ガスノズル31でのみ行うことも可能であるし、また逆に、用途によっては、反応ガスを供給する処理ガスノズル32でのみ行うことも可能である。このように、用途に応じて、処理ガス供給開始タイミングを制御する処理ガスノズル31、32は、種々選択が可能である。
また、このような処理ガスノズル31、32の処理ガスの供給動作を変化させるタイミングの制御は、処理ガスの供給開始時だけでなく、処理ガスの供給を停止する場合にも適用可能である。つまり、第1の処理ガスノズル31及び/又は第2の処理ガスノズル32から処理ガスの供給を停止する場合も、供給流量に変動があるので、配管34、36内にパーティクルが存在する場合、流量変動によりウエハW上に散布してしまうおそれがある。よって、処理ガスの供給開始時のみならず、処理ガスの供給停止時も、第1の処理ガスノズル31及び/又は第2の処理ガスノズル32の真下にウエハWではなく、ウエハW間に露出している回転テーブル2の表面が存在する状態であることが好ましい。従って、制御部100は、第1の処理ガスノズル31及び/又は第2の処理ガスノズル32から処理ガスの供給を停止する際にも、第1の処理ガスノズル31及び/又は第2の処理ガスノズル32の真下にウエハWが存在しないタイミングで処理ガスの供給を停止させる。
また、第1の処理ガスノズル31及び/又は第2の処理ガスノズル32から処理ガスを所定流量で供給中に、流量を変更する必要がある場合には、制御部100は、流量を変更するタイミングを、第1の処理ガスノズル31及び/又は第2の処理ガスノズル32の真下にウエハWが存在しないタイミングに合わせることが好ましい。配管34、36内にパーティクルが存在する場合には、処理ガスの流量の変更も、パーティクルを浮遊させる要因となり得るからである。特に、反応ガスを供給する第2の処理ガスノズル32では、反応ガスの供給流量が大きな値、例えば10slmといった大きな流量に設定されている場合が多く、このような場合、一気に10slmで供給を開始するのではなく、最初に4slmの流量で供給を開始し、次に、10slmに増加させる、というような供給方法を採用する場合が多くある。このような場合にも、本実施形態に係る基板処理方法を好適に適用することができる。
図9は、パーティクルが発生する可能性があるタイミングの一例を示したタイミングチャートである。図9において、横軸は時間(秒)であり、縦軸は処理ガスノズルから供給される処理ガスの流量(slm)を示している。
時刻t1では、流量が0slmから10slmに増加しており、供給開始時における供給流量の変動を示している。上述のように、処理ガスの供給開始タイミングは、パーティクルが発生する可能性があるタイミングであるので、凹部24間の領域に処理ガスを供給する本実施形態に係る基板処理方法を適用することができる。
時刻t2では、流量が10slmから0slmに減少しており、供給停止位時における供給流量の変動を示している。上述のように、処理ガスの供給停止タイミングも、パーティクルが発生する可能性があるタイミングであるので、凹部24間の領域に処理ガスを供給する本実施形態に係る基板処理方法を適用することができる。
時刻t3では、流量が0slmから10slmに増加しており、時刻t1と同様の処理ガス供給開始タイミングであるので、その説明を省略する。
時刻t4では、流量が10slmから20slmに増加しており、流量変更時における供給流量の変動を示している。上述のように、処理ガスの流量変更タイミングも、パーティクルが発生する可能性があるタイミングであるので、凹部24間の領域に処理ガスを供給する本実施形態に係る基板処理方法を適用することができる。なお、このような変更は、特に、酸化ガス、窒化ガス等の供給流量の多い反応ガスの供給でしばしば行われる。
時刻t5では、流量が20slmから0slmに減少しており、供給停止位時における供給流量の変動を示している。流量の変動量は異なるが、時刻t2の場合と同様であるので、その説明を省略する。
このように、少なくとも、処理ガスの供給開始時、供給停止時及び流量変更時には、パーティクルが発生するおそれがあるので、これらのタイミングでは、本実施形態に係る基板処理方法を実行することが好ましい。
なお、図9においては、流量の変動が短時間で発生しているが、徐々に処理ガスの供給流量が増加又は減少する緩やかな流量変動を行う場合もあり得る。このような場合には、流量変動が緩やかであるので、パーティクルが発生する可能性は、図9に示すような急峻な変化よりは小さい。しかしながら、流量変動の傾斜、大きさによっては、パーティクルが発生するおそれがあるので、そのような緩やかな流量の変動動作を行う場合にも、本実施形態に係る基板処理方法を好適に適用することができる。
次に、図10を用いて、本発明の実施形態に係る基板処理方法の処理フローについて説明する。図10は、本発明の実施形態に係る基板処理方法の一例の処理フローを示した図である。なお、今まで説明した構成要素には同一の参照符号を付し、その説明を省略する。
ステップS100では、回転テーブル2の上面に設けられた複数の凹部24上の各々に、ウエハWが載置される。具体的には、先ず、図示しないゲートバルブを開き、搬送アーム10(図4)を用いて、搬送口15を介して、ウエハWを回転テーブル2の凹部24内に受け渡す。凹部24が搬送口15に臨む位置に停止したときに凹部24の底面の貫通孔を介して、処理室1の底部側から不図示の昇降ピンを昇降させることによって、基板Wの受け渡しを行ってもよい。また、回転テーブル2を間欠的に回転させ、回転テーブル2の複数(本実施形態では、5つ)の凹部24内に夫々ウエハWを載置する。
ステップS110では、処理室1内の所定の圧力に設定した後、分離ガスが処理室1内に供給される。より具体的には、ゲートバルブを閉じ、真空ポンプ640を用いて真空容器1を最低到達真空度まで排気した後に、分離ガスノズル41,42から分離ガス(例えばNガス)を所定の流量で供給させる。このとき、分離ガス供給管51及びパージガス供給管72、72(図1)からも分離ガスを所定の流量で供給させる。また、圧力調整器650を用いて、処理室1内を予め設定した処理圧力に調整することができる。
ステップS120では、回転テーブル2を例えば時計回りの方向に回転させながら、ヒータユニット7を用いてウエハWを加熱する。この時、制御部100内の時間計測部103により、回転テーブル2の回転開始時刻が計測される。
ステップS130では、回転中のウエハWの位置が常時把握される。上述のように、時間計測部103で回転開始時刻からの経過時間が計測され、回転テーブル2の回転速度との関係で、ウエハWの現在位置をリアルタイムで把握する。
ステップS140では、所定タイミングで第1の処理ガスノズル31及び/又は第2の処理ガスノズル32から、処理ガスの供給が開始される。所定タイミングとは、ウエハWが、第1の処理ガスノズル31及び/又は第2の処理ガスノズル32の直下に存在しない状態であり、隣接するウエハWの間の領域が第1の処理ガスノズル31及び/又は第2の処理ガスノズル32の直下に存在する状態である。これにより、第1の処理ガスノズル31及び/又は第2の処理ガスノズル32の配管34、36内にパーティクルが存在したとしても、パーテチィクルは凹部24の間の領域に散布されることになり、ウエハWの処理には影響を与えない。なお、処理ガス供給開始タイミングは、制御部100により制御される。
第1及び第2の処理ガス供給の開始により、ウエハWの処理が行われる。成膜処理であれば、第1の処理領域P1内で第1の処理ガスノズル31から原料ガスが供給されてウエハWの表面に吸着し、第2の処理領域P2内で第2の処理ガスノズル32からウエハW上に吸着した原料ガスと反応する反応ガスが供給される。そして、原料ガスと反応ガスとの反応生成物がウエハW上に堆積し、分子層がウエハW上に堆積する。なお、回転テーブル2の回転により、ウエハWは、第1の処理領域P1、分離領域D、第2の処理領域P2、分離領域Dを周期的に通過し、通過する度に成膜が行われてゆく。
ステップS150では、制御部100が、流量変更が必要か否かを判定する。レシピの指示等により、流量変更が必要な場合には、ステップS160に進み、流量を変更するタイミングを、ステップS140で述べた所定タイミングに合わせて流量変更を行う。これにより、流量変更により、配管34、36内のパーティクルが第1の処理ガスノズル31及び/又は第2の処理ガスノズル32から吐出された場合であっても、パーティクルはウエハW上に散布されず、ウエハWの処理に悪影響を与えない。ステップS150において、流量変更が不要と判断された場合には、ステップS170に進む。
ステップS170では、制御部100により、所定の処理時間が経過したか否かが判断される。所定の処理時間が未だ経過していないと判断されたときには、本ステップに留まり、基板処理を継続する。所定の処理時間が経過するまで、基板処理が継続される。一方、所定の処理時間が経過したと判断されたときには、ステップS180に進む。
ステップS180では、所定のタイミングで第1の処理ガスノズル31及び/又は第2の処理ガスノズル32からの処理ガスの供給が停止される。所定のタイミングとは、ステップS140で説明したタイミングであり、第1の処理ガスノズル31及び/又は第2の処理ガスノズル32の直下にウエハWが存在しないタイミングである。この処理ガス供給停止動作により、配管34、36内のパーティクルが浮遊して第1の処理ガスノズル31及び/又は第2の処理ガスノズル32から吐出された場合であっても、パーティクルはウエハW上に散布されず、ウエハWの処理に悪影響を与えずに済む。
第1の処理ガスノズル31及び第2の処理ガスノズル32から処理ガスの供給を終了した後には、ウエハWの搬入と逆の手順でウエハWが処理室1から搬出される。具体的には、図示しないゲートバルブを開き、搬送アーム10(図4)を用いて、搬送口15を介して、成膜された基板Wを搬出する。搬入工程と同様に、不図示の昇降ピンなどを用いて、ウエハWを搬出する。
なお、図10においては、処理ガスの供給開始時、供給停止時、必要に応じて行われる流量変更時の総てにおいてタイミング制御を行う例を挙げて説明したが、用途に応じて、いずれかの時のみタイミング制御を行うようにしてよい。例えば、処理ガスの供給開始時のみタイミング制御を行いたい場合には、処理ガス供給開始時のみタイミング制御を行い、供給停止時及び/又は流量変更時には、タイミング制御を行わないような実施態様とすることも可能である。
このように、本発明の第1の実施形態に係る基板処理方法及び基板処理装置によれば、制御部100の演算処理により、処理ガスノズル31、32からの処理ガスの供給流量に変動がある動作を行う時に、ウエハWの直上での処理ガスの変動動作を回避することができ、たとえ処理ガスノズル31、32からパーティクルが散布された場合であっても、ウエハW上へのパーティクルの散布を低減でき、ウエハ処理への悪影響を防ぐことができる。
〔第2の実施形態〕
図11は、本発明の第2の実施形態に係る基板処理装置の一例を示した全体構成図である。第2の実施形態に係る基板処理装置は、基板位置検出装置170を備えている点と、処理室1の天板11に孔6及び窓110が形成されている点で、第1の実施形態に係る基板処理装置と異なっている。基板位置検出装置170は、ウエハWの位置を検出するための装置である。基板位置検出装置170は、カメラ140と、筐体150と、処理部160とを有する。
また、第2の実施形態に係る基板処理装置においては、天板11の一部に、カメラ140で処理室1の内部を撮像可能なように穴16が設けられている。穴16は、処理室1の内部に通じる開口であり、穴16を塞ぐように窓110を配置することにより、処理室1が密閉状態となる。
処理室1は、チャンバマーク18を備えてもよい。チャンバマーク18は、処理室1の基準位置を示すためのマークであり、チャンバマーク18を基準にウエハWの位置が検出される。
また、サセプタ2の表面上には、サセプタマーク25が設けられる。サセプタマーク25を検出することにより、ウエハWの位置を検出する。
窓110は、穴16上に設けられ、穴16による開口を塞ぐとともに、上方に設置されたカメラ140から上面視可能な撮像視野を確保する。窓110は、光を透過する種々の材料で構成されてよいが、例えば、石英ガラスからなる石英窓110として構成されてもよい。
カメラ140は、窓110を介して処理室1の内部を撮像する撮像手段である。カメラ140も、用途に応じて種々の構成のカメラ140を用いることができるが、例えば、CCD(Charge Coupled Device)を用いてもよい。
筐体150は、窓110及びカメラ140を収容するためのケーシングである。筐体150で全体を覆うことにより、カメラ140の周囲を暗くし、撮像に適した状態とすることができる。
処理部160は、カメラ140で撮像した画像に基づいて、基板の位置を検出するための演算処理を行う手段である。よって、処理部160は、演算処理が可能に構成され、例えば、CPU(Central Processing Unit、中央処理装置)を備え、プログラムによって動作するマイクロコンピュータや、特定の用途にために設計、製造されるASIC(Application Specific Integrated Circuit)等の集積回路として構成されてもよい。
基板位置検出装置170は、本来的には初期状態の位置合わせに用いるが、カメラ140を利用して、回転中のウエハWの位置の検出にも用いることができる。このように、カメラ140等の撮像手段を利用してウエハWの位置をモニタリングし、モニタリングしたウエハWの位置に基づいて、制御部100が適切なタイミング制御を行うようにする。
なお、制御部100によるタイミング制御は、第1の実施形態に係る基板処理方法及び基板処理装置と同様の方法及び手段で行うことができる。第2の実施形態に係る基板処理方法及び基板処理装置では、時間計測ではなく、ウエハW位置を画像処理により検出する点で、第1の実施形態に係る基板処理方法及び基板処理装置と異なっている。
よって、その他の構成については、実施形態1に係る基板処理方法及び基板処理装置で説明した内容をそのまま適用することができる。
このように、回転テーブル2上のウエハWの位置の検出については、種々の方法及び手段を用いることができ、第1及び第2の実施形態に係る基板処理方法及び基板処理装置の態様に限られない。
第2の実施形態に係る基板処理方法及び基板処理装置によれば、回転テーブル2上のウエハWの位置を、モニタリングによりリアルタイムに検出することができ、プロセスに何らかの変化が生じた場合でも、柔軟に対応して処理ガスの供給開始、供給停止及び流量変更動作を行うことができる。
また、長期間の装置の停止による配管へのパーティクルの蓄積は、処理流体として液体を用いた基板処理方法及び基板処理装置や、流体を用いた他の基板処理等でも発生し得ることであるので、本発明の実施形態に係る基板処理方法及び基板処理装置は、流体を用いた種々の基板処理方法及び基板処理装置に適用することができる。
以上、本発明の好ましい実施形態について詳説したが、本発明は、上述した実施形態に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施形態に種々の変形及び置換を加えることができる。
1 処理室
2 回転テーブル
24 凹部(基板載置領域)
34、35、36 配管
31、32 処理ガスノズル
41、42 分離ガスノズル
100 制御部
103 時間計測部
140 カメラ
170 基板位置検出装置
P1、P2 処理領域
W ウエハ

Claims (17)

  1. 処理室内に設けられた回転テーブル上に周方向に沿って所定間隔離間して複数の基板を配置し、該回転テーブルを回転させながら前記回転テーブル上の所定領域に向けて流体を供給することにより前記基板の処理を行う基板処理方法であって、
    前記基板が載置された前記回転テーブルを回転させる工程と、
    前記回転テーブル上に配置された前記複数の基板の間の領域に向けて前記流体を供給するタイミングに合わせて、前記回転テーブル上への前記流体の供給流量が変動する動作を行う工程と、を有する基板処理方法。
  2. 前記流体の供給流量が変動する動作は、前記流体の供給を開始する動作及び/又は前記流体の供給を停止する動作を含む請求項1に記載の基板処理方法。
  3. 前記流体の供給流量が変動する動作は、前記流体を供給中に、前記供給流量を変更する動作を含む請求項1又は2に記載の基板処理方法。
  4. 前記流体は、ガスである請求項1乃至3のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  5. 前記流体の供給流量が変動する動作を行うタイミングは、前記回転テーブルの回転開始タイミング、回転速度及び経過時間に基づいて定められる請求項4に記載の基板処理方法。
  6. 前記流体の供給流量が変動する動作を行うタイミングは、前記回転テーブルの回転中の位置をモニタリングすることにより定められる請求項4に記載の基板処理方法。
  7. 前記流体の供給は、前記回転テーブルの半径方向に延在して設けられ、該半径方向に沿って前記回転テーブルに対向して配列された複数の吐出孔を有するノズルを介して行われる請求項4乃至6のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  8. 前記処理室内には、前記回転テーブルの前記周方向に沿って離間して設けられた複数の処理ガス供給領域が設けられ、該複数の処理ガス供給領域の各々において、前記回転テーブル上に配置された前記複数の基板の間の領域に向けて前記流体を供給するタイミングに合わせて、前記回転テーブル上への前記流体の供給流量が変動する動作を行う工程が行われる請求項4乃至7のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  9. 前記複数の処理ガス供給領域の間には、パージガスを供給して前記複数の処理ガス供給領域を分離する分離領域が設けられ、前記回転テーブルの回転により前記複数の処理ガス領域を通過した前記基板上で複数の処理ガスを反応させ、反応生成物の分子層を堆積させる請求項8に記載の基板処理方法。
  10. 処理室と、
    該処理室内に設けられた回転テーブルと、
    該回転テーブルの上面に、周方向に沿って所定間隔離間して設けられた複数の基板載置領域と、
    前記回転テーブルの上面上の所定領域に向けて流体を供給可能な流体供給手段と、
    該流体供給手段が、前記複数の基板載置領域の間の領域に向けて前記流体を供給可能なタイミングに合わせて、該流体供給手段に前記流体の供給流量を変動させる動作を行わせる制御手段と、を有する基板処理装置。
  11. 前記流体の供給流量が変動する動作は、前記流体の供給を開始する動作及び/又は前記流体の供給を停止する動作を含む請求項10に記載の基板処理装置。
  12. 前記流体の供給流量が変動する動作は、前記流体を供給中に、前記供給流量を変更する動作を含む請求項10又は11に記載の基板処理装置。
  13. 前記流体の供給流量が変動する動作を行うタイミングは、前記回転テーブルの回転開始タイミング、回転速度及び経過時間に基づいて定められる請求項10乃至12のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  14. 前記回転テーブルの位置を撮像する撮像手段を更に有し、
    前記流体の供給流量が変動する動作を行うタイミングは、前記回転テーブルの回転中の位置を前記撮像手段によりモニタリングすることにより定められる請求項10乃至12のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  15. 前記流体はガスであり、
    前記流体供給手段は、前記回転テーブルの半径方向に延在して設けられ、該半径方向に沿って前記回転テーブルに対向して配列された複数の吐出孔を有するノズルと、
    前記ガスの供給流量を定める流量調整手段と、を含む請求項10乃至14のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  16. 前記処理室内には、前記回転テーブルの前記周方向に沿って離間して設けられた複数の処理ガス供給領域が設けられ、
    前記制御手段は、該複数の処理ガス供給領域の各々において、前記回転テーブル上に配置された前記複数の基板の間の領域に向けて前記流体を供給するタイミングに合わせて、前記流体供給手段に前記回転テーブル上への前記流体の供給流量を変動する動作を行わせる請求項15に記載の基板処理装置。
  17. 前記複数の処理ガス供給領域の間には、パージガスを供給して前記複数の処理ガス供給領域を分離する分離領域が設けられ、前記回転テーブルの回転により前記複数の処理ガス領域を通過した前記基板上で複数の処理ガスを反応させることにより、反応生成物の分子層を堆積させることが可能である請求項16に記載の基板処理装置。
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Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20190159685A1 (en) 2016-04-15 2019-05-30 Omron Corporation Biological information analyzing device, system, and program
NZ785529A (en) * 2016-07-29 2023-03-31 Molecular Imprints Inc Substrate loading in microlithography
US10698025B2 (en) * 2018-07-20 2020-06-30 Formfactor Beaverton, Inc. Probe systems and methods that utilize a flow-regulating structure for improved collection of an optical image of a device under test
US10998209B2 (en) 2019-05-31 2021-05-04 Applied Materials, Inc. Substrate processing platforms including multiple processing chambers
US11749542B2 (en) 2020-07-27 2023-09-05 Applied Materials, Inc. Apparatus, system, and method for non-contact temperature monitoring of substrate supports
US11817331B2 (en) 2020-07-27 2023-11-14 Applied Materials, Inc. Substrate holder replacement with protective disk during pasting process
US11600507B2 (en) 2020-09-09 2023-03-07 Applied Materials, Inc. Pedestal assembly for a substrate processing chamber
US11610799B2 (en) 2020-09-18 2023-03-21 Applied Materials, Inc. Electrostatic chuck having a heating and chucking capabilities
US11674227B2 (en) 2021-02-03 2023-06-13 Applied Materials, Inc. Symmetric pump down mini-volume with laminar flow cavity gas injection for high and low pressure
US12002668B2 (en) 2021-06-25 2024-06-04 Applied Materials, Inc. Thermal management hardware for uniform temperature control for enhanced bake-out for cluster tool

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010153769A (ja) * 2008-11-19 2010-07-08 Tokyo Electron Ltd 基板位置検出装置、基板位置検出方法、成膜装置、成膜方法、プログラム及びコンピュータ可読記憶媒体
JP2010267925A (ja) * 2009-05-18 2010-11-25 Hitachi Kokusai Electric Inc 半導体装置の製造方法及び基板処理装置
JP5270476B2 (ja) 2009-07-07 2013-08-21 株式会社日立国際電気 半導体装置の製造方法及び基板処理装置
JP2011060937A (ja) * 2009-09-09 2011-03-24 Hitachi Kokusai Electric Inc 半導体装置の製造方法および基板処理装置
JP5823922B2 (ja) * 2012-06-14 2015-11-25 東京エレクトロン株式会社 成膜方法
JP5886730B2 (ja) 2012-11-26 2016-03-16 東京エレクトロン株式会社 成膜方法、その成膜方法のプログラム、そのプログラムを記録した記録媒体、及び、成膜装置
JP5956972B2 (ja) * 2012-12-21 2016-07-27 東京エレクトロン株式会社 成膜方法

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