JP6449074B2 - 基板処理装置及び基板処理方法 - Google Patents

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Description

本発明は、基板処理装置及び基板処理方法に関する。
従来より、内部に処理室が形成された反応容器を備え、処理室内で基板を処理する基板処理装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。
特開２０１３−５８７４１号公報
しかしながら、上述の基板処理装置では、通常、基板の処理と、基板の昇温と、基板の降温とが、処理室内の同一の位置（例えば基板の処理が行われる処理室内の位置、つまり処理位置）で行われる。基板の処理は、高温（例えば５００℃〜２０００℃）の雰囲気下で行われることが多く、基板の処理の温度が高くなるほど、基板の昇降温にかかる時間が例えば数１０分〜数時間と長くなることがある。その結果、一の基板処理の終了後から次の基板処理の開始までの時間が長くなり、基板の生産性が低下することがある。
本発明は、上記課題を解決し、基板の生産性を向上させる技術を提供することを目的とする。
本発明の一態様によれば、
基板を処理する処理部、前記処理部内に搬入する前記基板を昇温させる昇温部、及び前記処理部内から搬出された処理済の前記基板を降温させる降温部が内部に形成されている容器と、
前記昇温部又は前記降温部の少なくともいずれかに設けられ、載置面上に載置された前記基板との間で熱伝達を行う基板載置台と、
前記基板載置台の温度を制御する温度制御部と、を備え、
前記温度制御部は、
前記基板載置台が前記昇温部に設けられた場合、前記基板が前記基板載置台に載置される前に、前記基板載置台の温度を、前記処理部に搬入されることとなる前記基板を所定の温度に昇温させることができる温度にするように制御し、
前記基板載置台が前記降温部に設けられた場合、前記基板が前記基板載置台に載置される前に、前記基板載置台の温度を、前記処理部から搬出した処理済の前記基板を所定の温度に降温させることができる温度にするように制御する基板処理装置が提供される。
本発明の他の態様によれば、
容器内に形成された処理部で基板の処理を行う工程を有し、
前記容器内に形成された昇温部に設けられ、温度制御部により、前記処理部に搬入されることとなる前記基板を所定の温度に昇温させることができる温度に制御された基板載置台の載置面上に前記基板を載置して前記基板を昇温させる工程、又は、
前記容器内に形成された降温部に設けられ、温度制御部により、前記処理部から搬出した処理済の前記基板を所定の温度に降温させることができる温度に制御された基板載置台の載置面上に処理済の前記基板を載置して前記基板を降温させる工程、
の少なくともいずれかを行う基板処理方法が提供される。
本発明によれば、基板の生産性を向上させる技術を提供することができる。
本発明の一実施形態にかかる基板処理装置の縦断面概略図を示す。 本発明の一実施形態にかかる基板処理装置が備え、トレーに保持された基板が載置された基板載置台の概略図であり、（ａ）は縦断面図を示し、（ｂ）は上面図を示す。
＜本発明の一実施形態＞
（１）基板処理装置の構成
以下に、本発明の一実施形態にかかる基板処理装置について、主に図１を参照しながら説明する。
図１に示すように、基板処理装置１０は、内部に中空部（筒中空部）が形成された第１の容器１１を備えている。第１の容器１１は、例えば石英（ＳｉＯ２）等の耐熱性材料により形成されている。第１の容器１１の内部、つまり第１の容器１１の筒中空部内には、基板処理を行う処理部が形成されている。
第１の容器１１内には、基板処理が行われる第２の容器１２が設けられている。第２の容器１２は、例えば石英、カーボン、炭化ケイ素（ＳｉＣ）で形成されている。第２の容器１２内には、後述のトレー４０に保持された基板１００を載置する基板載置台１３が設けられている。基板載置台１３は、カーボン、石英、アルミナ等の耐熱性、耐食性等を有する材料で形成されていることが好ましい。
第１の容器１１には、反応ガス供給管１４が、第１の容器１１の側部を貫通するように気密に設けられている。反応ガス供給管１４は、耐熱性、耐食性等を有する金属材料（例えばステンレス）や非金属材料（例えば石英）により形成されている。
反応ガス供給管１４における第１の容器１１の外側には、上流側から順に、反応ガス供給源１４ａ、処理ガス生成器１４ｃ内への反応ガスの供給・停止を行う弁としてのバルブ１４ｂが設けられている。反応ガス供給管１４から反応ガスとして例えば塩素（Ｃｌ２）ガスや塩化水素（ＨＣｌ）ガスが処理ガス生成器１４ｃ内に供給される。処理ガス生成器１４ｃには、第１の処理ガス供給管１５の上流端が接続されている。第１の処理ガス供給管１５は、耐熱性、耐食性等を有する金属材料（例えばステンレス）や非金属材料（例えば石英）により形成されている。第１の処理ガス供給管１５の下流端は、第２の容器１２に気密に接続されている。第１の処理ガス供給管１５からは、第１の処理ガスとして、処理ガス生成器１４ｃ内で生成されたガス（例えばＧａＣｌガス等のＩＩＩ族元素含有ガス）が第２の容器１２内（第２の容器１２内の基板１００）に供給される。
処理ガス生成器１４ｃは、第１の容器１１内に設けられている。処理ガス生成器１４ｃは、金属原料を保持する容器を備えている。容器は、耐熱性、耐食性を有する非金属材料（例えば高純度の石英）で形成されている。容器には、上述の反応ガス供給管１４の下流端が気密に接続されているとともに、上述の第１の処理ガス供給管１５の上流端が気密に接続されている。容器内の金属原料より上方には、反応ガスが通過する空間が形成されている。処理ガス生成器１４ｃは、空間内を反応ガスが通過する際に、反応ガスが金属原料に接触して反応ガスと金属原料とが反応し、第１の処理ガスが生成されるように構成されている。
金属原料として、例えば常温で固体の原料が用いられる。金属原料として、例えばＩＩＩ族元素を含む金属原料であるガリウム（Ｇａ）の固体、インジウム（Ｉｎ）の固体、アルミニウム（Ａｌ）の固体が用いられる。なお、金属原料は、処理ガス生成器１４ｃ内の温度と使用する金属によって、固体状の場合もあれば、液体状の場合もある。
主に、反応ガス供給管１４、バルブ１４ｂ、処理ガス生成器１４ｃ、第１の処理ガス供給管１５により、第１の処理ガス供給部が構成される。なお、反応ガス供給源１４ａを第１の処理ガス供給部に含めて考えてもよい。
第１の容器１１には、第２の処理ガス供給管１６が、第１の容器１１の側部を貫通するように気密に設けられている。第２の処理ガス供給管１６は、耐熱性、耐食性等を有する金属材料（例えばステンレス）や非金属材料（例えば石英）により形成されている。
第２の処理ガス供給管１６における第１の容器１１の外側には、上流側から順に、第２の処理ガス供給源１６ａ、第２の容器１２内への第２の処理ガスの供給・停止を行う弁としてのバルブ１６ｂが設けられている。第２の処理ガス供給管１６の下流端は、第２の容器１２に気密に接続されている。第２の処理ガス供給管１６から、第２の処理ガスとしてＶ族元素含有ガス（例えばＮＨ３ガス）が第２の容器１２内（第２の容器１２内の基板１００）に供給される。
主に、第２の処理ガス供給管１６、バルブ１６ｂにより、第２の処理ガス供給部が構成される。なお、第２の処理ガス供給源１６ａを第２の処理ガス供給部に含めて考えてもよい。
第１の容器１１の外周には、第２の容器１２内（第２の容器１２内に収容された基板１００）を所定の温度（例えば５００℃〜１２００℃）に加熱する加熱部としてのヒータ１７が設けられている。ヒータ１７は例えば円筒形状に形成され、第１の容器１１の壁面を囲うように設けられている。具体的には、ヒータ１７は、第１の容器１１の外側であって、第２の容器１２の外側を囲うように設けられている。
第２の容器１２には、第２の容器１２内の雰囲気を排気する排気管１８が気密に設けられている。排気管１８は、第２の容器１２に気密に設けられるとともに、第１の容器１１の側壁を貫通するように設けられている。排気管１８における第１の容器１１の外側には、排気装置としての真空ポンプ（あるいはブロア）１８ａが設けられている。
主に、第２の容器１２、第１の処理ガス供給部、第２の処理ガス供給部、ヒータ１７により、処理部が構成される。なお、排気管１８、真空ポンプ１８ａを処理部に含めて考えてもよい。
第１の容器１１内には、上述の処理部内（つまり第２の容器１２内）に搬入する基板１００を所定の温度に昇温させる昇温部が形成されている。昇温部は、処理部よりも上流側に形成されている。昇温部は、例えば第１の容器１１内であって、第２の容器１２よりも上流側に形成されている。
昇温部には、基板１００が載置される載置面を備える基板載置台２０Ａが設けられている。基板載置台２０Ａは、載置面上に載置された基板１００との間で熱伝達（熱交換、熱伝導）を行うように形成されている。基板載置台２０Ａは、耐熱性、耐食性等を有する材料（例えばカーボン、石英、アルミナ）で形成されている。
基板処理装置１０には、基板載置台２０Ａの温度を制御する温度制御部３０Ａが設けられている（接続されている）。温度制御部３０Ａとして、例えば基板載置台２０Ａを加熱する加熱部（ヒータ）が用いられる。
温度制御部３０Ａは、基板１００が基板載置台２０Ａに載置される前に、基板載置台２０Ａの温度を予め所定の温度にするように制御する。つまり、温度制御部３０Ａは、基板１００が基板載置台２０Ａに載置される前に、基板載置台２０Ａの温度を、処理部に搬入されることとなる基板１００を所定の温度に昇温させることができる温度にするように制御する。例えば、温度制御部２０は、基板載置台２０Ａの温度を、基板１００が載置された後に基板載置台２０Ａの温度を所定の温度に制御した場合よりも、基板１００の昇温速度が速くなる温度にするように制御する。
また、温度制御部３０Ａは、基板載置台２０Ａの温度を、第２の容器１２内に搬入した後すぐに基板１００の処理を開始することができる温度に基板１００を昇温させることができる温度にするように予め制御することが好ましい。例えば、温度制御部３０Ａは、基板載置台２０Ａの温度を、処理部で基板１００を処理する温度（処理温度）と同程度の温度（例えば５００℃〜１２００℃）にするように予め制御することが好ましい。
温度制御部３０Ａにより予め所定の温度に制御した基板載置台２０Ａ（つまり予め所定の温度に加熱された基板載置台２０Ａ）上に基板１００を載置することで、基板１００の温度を急速に上昇させることができる。つまり、基板１００を急速加熱することができる。例えば、第１の容器１１内に搬入された室温程度の基板１００を、基板１００の処理温度と同程度の温度（例えば５００℃〜１２００℃）まで急速に昇温させることができる。
主に、基板載置台２０Ａ、温度制御部３０Ａにより昇温部が構成される。
第１の容器１１内には、上述の処理部内（つまり第２の容器１２内）から搬出された処理済の基板１００を所定の温度に降温させる降温部が形成されている。降温部は、処理部よりも下流側に形成されている。例えば、降温部は、第１の容器１１内であって、第２の容器１２よりも下流側に形成されている。
降温部には、基板１００が載置される載置面を備える基板載置台２０Ｂが設けられている。基板載置台２０Ｂは、載置面上に載置された基板１００との間で熱伝達（熱交換、熱伝導）を行うように形成されている。基板載置台２０Ｂは、耐熱性、耐食性等を有する材料（例えばカーボン、石英、アルミナ）で形成されている。
基板処理装置１０には、基板載置台２０Ｂの温度を制御する温度制御部３０Ｂが設けられている（接続されている）。温度制御部３０Ｂとして、例えば基板載置台２０Ｂを冷却する冷却部（放熱板）が用いられる。
温度制御部３０Ｂは、基板１００が基板載置台２０Ｂに載置される前に、基板載置台２０Ｂの温度を予め所定の温度にするように制御する。つまり、温度制御部３０Ｂは、基板１００が基板載置台２０Ｂに載置される前に、基板載置台２０Ｂの温度を、処理部から搬出した処理済の基板１００を所定の温度に降温させることができる温度にするように制御する。例えば、温度制御部３０Ｂは、基板載置台２０Ｂの温度を、基板１００が載置された後に基板載置台２０Ｂの温度を所定の温度に制御した場合よりも、基板１００の降温時間が短くなる温度にするように制御する。
また、温度制御部３０Ｂは、基板載置台２０Ｂの温度を、第１の容器１１から搬出可能な温度に基板１００を降温させることができる温度にするように予め制御することが好ましい。例えば、温度制御部３０Ｂは、基板載置台２０Ｂの温度を、処理部で基板１００を処理する温度よりも低い温度（例えば１００℃以下、より好ましくは室温程度）にするように制御することが好ましい。
温度制御部３０Ｂにより予め所定の温度に制御した基板載置台２０Ｂ（つまり予め所定の温度にされた基板載置台２０Ｂ）上に基板１００を載置することで、基板１００の温度を急速に降下させることができる。つまり、基板１００を急速降温させることができる。例えば、第２の容器１２内から搬出され、処理温度に加熱された基板１００を、第１の容器１１外へ搬出可能な温度（例えば室温程度）まで急速に降温させることができる。
主に、基板載置台２０Ｂ、温度制御部３０Ｂにより降温部が構成される。
図２に示すように、基板載置台２０Ａ，２０Ｂの基板１００の載置面にはそれぞれ、基板１００が基板載置台２０Ａ（２０Ｂ）に載置された際に、基板１００と基板載置台２０Ａ（２０Ｂ）との間に空隙２１が形成されるように、凹部２２が設けられている。これにより、基板載置台２０Ａ（２０Ｂ）と基板１００との間では、輻射熱により熱伝達が行われる。例えば、昇温部に設けられた基板載置台２０Ａでは、基板載置台２０Ａから空隙２１内に輻射される輻射熱により、基板載置台２０Ａと基板１００との間で熱伝達が行われる。
また、基板１００は、トレー（基板保持部材）４０に保持された状態で基板載置台２０Ａ（２０Ｂ）の載置面上に載置されることが好ましい。この場合、空隙２１は、基板載置台２０Ａ（２０Ｂ）とトレー４０との間に形成されることになる。
トレー４０は、基板１００を載置しつつ、基板１００を保持することができるように形成されている。トレー４０の表面における基板１００の載置位置には、基板１００の位置決めを容易に行うとともに、トレー４０の搬送による基板１００の位置ズレの発生を抑制するため、例えば基板１００の直径よりもわずかに大きい円形状の凹部が形成されている。トレー４０は、カーボン、石英、アルミナ等の耐熱性、耐食性等を有する材料で形成されている。
凹部２２は、例えば凹部２２内に基板１００を収容可能に形成されている。例えば、凹部２２は、凹部２２内にトレー４０を収容可能に形成されており、凹部２２内にトレー４０を収容することで凹部２２内に基板１００を収容するように形成されている。凹部２２は、凹部２２内に基板１００を収容した際、例えば基板載置台２０Ａ（２０Ｂ）の上面と基板１００の処理面とが同一面になるように形成されている。
また、凹部２２内には、凹部２２内でトレー４０の裏面における周縁部を支持する突起部２２ａが設けられている。突起部２２ａとトレー４０とが接触することで、突起部２２ａからトレー４０に直接移動する熱（空隙２１を介さずに移動する熱）を低減するため、突起部２２ａは、トレー４０との接触面積ができるだけ小さくなるように設けられていることが好ましい。
突起部２２ａの高さは、例えば０．１ｍｍ以上２ｍｍ以下であることが好ましく、例えば１ｍｍであることがより好ましい。なお、突起部２２ａの高さとは、凹部２２の底面から突起部２２ａの上面までの高さである。
突起部２２ａの高さが０．１ｍｍ未満であると、空隙２１の体積が小さくなりすぎ、基板載置台２０Ａ（２０Ｂ）と基板１００との間で輻射熱による熱伝達が行われないことがある。例えば、基板載置台２０Ａ（２０Ｂ）と基板１００との間で直接熱移動が行われることがある。突起部２２ａの高さを０．１ｍｍ以上にすることで、空隙２１の体積を十分に確保することができる。その結果、基板載置台２０Ａ（２０Ｂ）と基板１００との間で輻射熱による熱伝達をより確実に行うことができる。
しかしながら、突起部２２ａの高さが２ｍｍを超えると、空隙２１の体積が大きくなりすぎ、基板載置台２０Ａ（２０Ｂ）と基板１００との間で行われる輻射熱による熱伝達の伝達効率が低下することがある。突起部２２ａの高さを２ｍｍ以下にすることで、空隙２１の体積が大きくなりすぎることを抑制できる。その結果、基板載置台２０Ａ（２０Ｂ）と基板１００との間で行われる輻射熱による熱伝達の伝達効率の低下を抑制することができる。
突起部２２ａの高さを１ｍｍにすることで、基板載置台２０Ａ（２０Ｂ）と基板１００との間で輻射熱による熱伝達を行いつつ、熱伝達の伝達効率の低下をより確実に抑制することができる。
また、突起部２２ａは、水平方向における空隙２１の直径が基板１００の直径よりも長くなるように形成されていることが好ましい。つまり、突起部２２ａは、トレー４０を介した基板１００の裏面に位置しないように形成されていることが好ましい。
基板載置台２０Ａ（２０Ｂ）には、載置面に基板１００が載置された際に、凹部２２内のガスが抜けるガス抜き部２３が形成されている。例えば、基板載置台２０Ａ（２０Ｂ）は、トレー４０に保持された基板１００が突起部２２ａ上に載置された際、空隙２１内が密閉されることを抑制するように構成されている。ガス抜き部２３は、例えば凹部２２の底面から基板載置台２０Ａ（２０Ｂ）の底面に向かって貫通する貫通孔や、凹部２２の側面から基板載置台２０Ａ（２０Ｂ）の側面に向かって貫通する貫通孔を設けることで形成されている。また、ガス抜き部２３は、例えば凹部２２自体を貫通孔に形成することで設けられていてもよい。
（２）基板処理工程
次に、本実施形態にかかる半導体製造工程の一工程として実施される基板処理工程について説明する。かかる工程は、上述の基板処理装置１０により実施される。ここでは、基板処理の一例として、基板１００上にＧａＮ膜を成膜する処理を行う場合について説明する。
（温度調整工程）
まず、処理ガス生成器１４ｃが備える容器内に例えばＧａの固体を収容（補充）する。そして、第２の容器１２内の温度が所定の温度（例えば５００℃〜１２００℃）になるように、ヒータ１７によって第２の容器１２内を加熱する。また、ヒータ１７により第２の容器１２内を加熱することで、第１の容器１１内も加熱され、処理ガス生成器１４ｃが備える容器内が加熱される。これにより、容器内のＧａの固体が溶融して金属原料であるＧａ融液が生成される。
また、第１の容器１１内の昇温部に設けられた基板載置台２０Ａの温度が、処理部内（第２の容器１２内）に搬入されることとなる基板１００を所定の温度に昇温させることができる温度（例えば基板の処理温度（具体的には５００℃〜１２００℃））になるように、温度制御部３０Ａにより基板載置台２０Ａの温度を制御する。また、第１の容器１１内の降温部に設けられた基板載置台２０Ｂの温度が、処理部内（第２の容器１２内）から搬出した処理済の基板１００を所定の温度に降温させることができる温度（例えば室温程度）になるように、温度制御部３０Ｂにより基板載置台２０Ｂの温度を制御する。
（昇温・圧力調整工程）
基板載置台２０Ａの温度が所定の温度に達したら、基板１００としての例えばサファイア基板を昇温部に移動させる。具体的には、基板１００をトレー４０に保持した状態で第１の容器１１内に搬入し、温度制御部３０Ａにより予め所定の温度に制御された基板載置台２０Ａの載置面上に、基板１００を保持したトレー４０を載置する。これにより、基板載置台２０Ａ上に基板１００を載置した直後から、基板載置台２０Ａと基板１００との間で例えば輻射熱による熱伝達が始まり、基板１００の温度が急速に昇温する。
基板載置台２０Ａ上に基板１００を載置した後、第１の容器１１内を気密に維持する。そして、第２の容器１２、第１の容器１１内の不純物を低減するために、真空ポンプ１８ａによって第２の容器１２内、第２の容器１２内を介して第１の容器１１内の大気を真空排気する。その後、不活性ガス（例えば窒素（Ｎ２）ガス）を第２の容器１２内に導入して少なくとも第２の容器１２内を例えば大気圧にする（圧力調整工程）。この目的のためには、真空ポンプ１８ａを用いずに、第２の容器１２内にＮ２ガスを一定時間供給した後、真空ポンプ（あるいはブロア）１８ａを用いて第２の容器１２内を所定の圧力（典型的には０．１〜１気圧）にしてもよい。なお、圧力調整は、上述の基板１００の昇温と同時並行的に行うことが好ましい。
（成膜工程）
基板載置台２０Ａ上に載置した基板１００が所定の温度（例えば第２の容器１２内に基板を搬入した後すぐに、基板処理を開始することができる温度）に達したら、基板１００を昇温部から処理部へと移動させる。具体的には、所定の温度に昇温した基板１００をトレー４０に保持した状態で第２の容器１２内に搬入し、基板載置台１３上に載置する。そして、処理ガス生成器１４ｃが備える容器内でＧａ融液が生成されるとともに、第２の容器１２内（第２の容器１２内の基板１００）が所定温度に達したら、バルブ１６ｂを開けて、第２の処理ガス供給管１６から、第２の処理ガス（例えばＮＨ３ガス）の第２の容器１２内への供給を開始する。
その後、バルブ１４ｂを開けて、反応ガス供給管１４から、反応ガス（例えばＨＣｌガス）の処理ガス生成器１４ｃ（処理ガス生成器１４ｃが備える容器）内への供給を開始する。これにより、処理ガス生成器１４ｃ内で、Ｇａ融液と反応ガスとが反応して、第１の処理ガス（例えばＧａＣｌガス）の生成が開始される。そして、第１の処理ガス供給管１５から、処理ガス生成器１４ｃ内で生成された第１の処理ガスを第２の容器１２内に供給する。
そして、第２の容器１２内で第１の処理ガスと第２の処理ガスとを反応させて基板１００上に所定厚さのＧａＮ膜を成膜する。
（降温・圧力調整工程）
所定の基板処理時間（成膜時間）が経過し、ＧａＮ膜の厚さが所定厚さに達したら、処理ガス生成器１４ｃ内への反応ガスの供給、第２の容器１２内への第２の処理ガスの供給を停止する。
そして、処理済の基板１００を処理部から降温部に移動させる。具体的には、処理済の基板１００をトレー４０に保持した状態で第２の容器１２内から搬出し、温度制御部３０Ｂにより予め所定の温度に制御された基板載置台２０Ｂ上に、基板１００を保持したトレー４０を載置する。これにより、基板載置台２０Ｂ上に基板１００を載置した直後から、基板載置台２０Ｂと基板１００との間で例えば輻射熱による熱伝達が始まり、基板１００の温度が急速に降温する。
また、真空ポンプ１８ａにより第２の容器１２内、第１の容器１１内に残留する反応ガス、第１の処理ガス、第２の処理ガスを排気した後、第２の容器１２内に例えばＮ２ガスを導入する。これにより、第２の容器１２内、第２の容器１２内を介して第１の容器１１内を大気圧に復帰させる。なお、この圧力調整は、上述の基板１００の降温と同時並行的に行うことが好ましい。
（基板搬出工程）
基板載置台２０Ｂに載置された基板１００が所定温度（例えば第１の容器１１から搬出可能な温度（具体的には室温程度））まで降温したら、基板載置台２０Ｂ上から基板１００を保持したトレー４０を、第１の容器１１外へ搬出する。これにより、基板処理工程が終了する。
なお、上述の基板処理工程を行う際、基板処理装置１０は、上述の昇温工程と、成膜工程と、降温工程と、を同時並行的に行うことが好ましい。つまり、第２の容器１２内で一の基板１００の処理を行いつつ、昇温部で次に第２の容器１２内に搬入されることとなる基板１００を昇温させるとともに、降温部で処理済の基板１０を降温させることが好ましい。
（３）本実施形態にかかる効果
本実施形態によれば、以下に示す１つまたは複数の効果を奏する。
（ａ）第１の容器１１内の昇温部に、載置面上に載置された基板１００との間で熱伝達を行う基板載置台２０Ａを設け、温度制御部３０Ａにより所定の温度に予め制御した基板載置台２０Ａ上に基板１００を載置することで、基板１００の温度を急速に昇温させることができる。つまり、基板１００の昇温にかかる時間を短縮することができる。これにより、一の基板処理の終了後から次の基板処理の開始までの時間を短縮でき、基板１００の生産性を向上させることができる。
（ｂ）第１の容器１１内の降温部に、載置面上に載置された基板１００との間で熱伝達を行う基板載置台２０Ｂを設け、温度制御部３０Ｂにより所定の温度に予め制御した基板載置台２０Ｂ上に基板１００を載置することで、基板１００の温度を急速に降温させることができる。つまり、基板１００の降温にかかる時間を短縮することができる。これにより、一の基板処理の終了後から次の基板処理の開始までの時間を短縮でき、基板１００の生産性を向上させることができる。
（ｃ）基板載置台２０Ａ，２０Ｂをそれぞれ、基板１００が載置された際に基板１００と基板載置台２０Ａ，２０Ｂとの間に空隙２１が形成されるように構成することで、基板載置台２０Ａ，２０Ｂと基板１００との間で、輻射熱による熱伝達を行うことができる。これにより、基板１００と基板載置台２０Ａ，２０Ｂとの間の熱伝達を面内均一に行うことができる。例えば、基板１００を面内均一に昇温させたり降温させたりすることができる。その結果、基板１００が割れること等を低減することができる。つまり、基板１００の生産性をより向上させることができる。
例えば、基板載置台２０Ａ（２０Ｂ）やトレー４０等の石英等からなる部材は、表面を平坦にするフラット加工が難しい。そのため、例えばトレー４０を形成する際や、基板載置台２０Ａ（２０Ｂ）に凹部２２を設ける加工により、トレー４０や基板載置台２０Ａ（２０Ｂ）の表面には、微細な凹凸が形成されていることがある。また、トレー４０や基板載置台２０Ａ（２０Ｂ）の表面には、使用による経年劣化等に起因する微細な凹凸が形成されていることもある。従って、トレー４０の裏面全面と基板載置台２０Ａ（２０Ｂ）とを接触させて熱伝達させようとすると、トレー４０や基板載置台２０Ａ（２０Ｂ）に形成された凹凸により、局所的に熱伝達される箇所が生じてしまうことがある。つまり、基板１００を面内均一に昇温させたり降温させたりすることができないことがある。これに対し、基板載置台２０Ａ，２０Ｂと基板１００との間で輻射熱による熱伝達を行うことで、基板載置台２０Ａ（２０Ｂ）やトレー４０の表面に微細な凹凸が形成されている場合であっても、基板１００と基板載置台２０Ａ，２０Ｂとの間の熱伝達を面内均一に行うことができる。
（ｄ）空隙２１の直径を、基板１００の直径よりも長くすることで、基板１００と基板載置台２０Ａ，２０Ｂとの間の熱伝達をより面内均一に行うことができる。従って、上記（ｃ）の効果をより得ることができる。
（ｅ）昇温部と、処理部と、降温部と、をそれぞれ第１の容器１１内に形成することで、処理部での基板処理が終了した後、第２の容器１２内の温度を所定温度まで降温させる必要がない。つまり、第２の容器１２内の温度を処理温度に保つことができる。これにより、一の基板処理の終了後から次の基板処理の開始までの時間をより短縮でき、基板１００の生産性をより向上させることができる。
（ｆ）また、昇温部での基板１００の昇温と、処理部での基板１００の処理と、降温部での基板１００の降温と、を同時並行的に行うことで、基板１００の生産性をより向上させることができる。
（ｇ）基板載置台２０Ａ（２０Ｂ）にガス抜き部２３を形成することで、輻射熱により空隙２１内のガスが加熱されて膨張した場合であっても、基板１００が持ち上がったり、基板載置台２０Ａ（２０Ｂ）やトレー４０等が破損すること等を抑制することができる。
＜他の実施形態＞
以上、本発明の一実施形態を具体的に説明したが、本発明は上述の実施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で種々変更可能である。
上述の実施形態では、昇温部及び降温部にそれぞれ、基板１００との間で熱伝達を行う基板載置台２０Ａ，２０Ｂが設けられる場合について説明したが、これに限定されない。つまり、昇温部又は降温部の少なくともいずれかに、基板１００との間で熱伝達を行う基板載置台２０Ａ（２０Ｂ）が設けられていればよい。これによっても、例えば基板載置台２０Ａ（２０Ｂ）上に基板１００を載置した後に基板載置台２０Ａ（２０Ｂ）の温度を所定温度に制御した場合よりも、基板１００の生産性を向上させることができる。つまり、上記（ａ）又は（ｂ）の効果を得ることができる。
上述の実施形態では、基板１００がトレー４０に保持された状態で基板載置台２０Ａ（２０Ｂ）上に載置される場合について説明したが、これに限定されない。例えば、基板１００を基板載置台２０Ａ（２０Ｂ）の載置面上に直接載置してもよい。この場合、空隙２１は、基板載置台２０Ａ（２０Ｂ）と基板１００との間に形成されることになる。また、突起部２２ａは、基板１００の裏面における周縁部を支持することができるように形成されていることが好ましい。
また、例えば、トレー４０は、トレー４０に基板１００を載置した際に、トレー４０と基板１００との間に空隙２１が形成されるように構成されていてもよい。つまり、トレー４０は、トレー４０と基板１００との間で輻射熱による熱伝達が行われるように構成されていてもよい。
上述の実施形態では、基板載置台２０Ａを、温度制御部３０Ａとしてのヒータにより所定の温度に加熱する場合について説明したが、これに限定されない。例えば、温度制御部３０Ａとして冷却部（クーラー、放熱板）を用い、基板載置台２０Ａを所定の温度にするように制御してもよい。
上述の実施形態では、基板載置台２０Ａ（２０Ｂ）上に１枚の基板１００が載置される場合について説明したが、これに限定されない。つまり、基板載置台２０Ａ（２０Ｂ）上に複数枚の基板１００が載置されるように構成してもよい。例えば、基板載置台２０Ａ（２０Ｂ）は、その載置面に、複数枚の基板１００を同一面上に、かつ同一円周上に並べて載置するように構成されていてもよい。なお、同一面上とは、完全な同一面に限られるものではなく、基板載置台２０Ａ（２０Ｂ）を上面から見たときに、複数枚の基板１００が互いに重ならないように並べられていればよい。これによっても、上記（ａ）〜（ｃ）等の効果を得ることができる。
上述の実施形態では、処理ガス生成器１４ｃを備える基板処理装置１０について説明したが、これに限定されない。処理ガス生成器１４ｃを備えない基板処理装置であっても、上記（ａ）〜（ｃ）等の効果を得ることができる。
上述の実施形態では、金属原料として、例えば固体のＧａを高温で溶融させたＧａ融液を用いる場合について説明したが、これに限定されない。金属原料として、常温で液体である原料を用いてもよい。
上述の実施形態では、処理ガス生成器１４ｃが第１の容器１１内に設けられる場合について説明したが、これに限定されない。例えば、処理ガス生成器１４ｃは、第１の容器１１外に設けられていてもよい。この場合は、処理ガス生成器１４ｃの外周に、処理ガス生成器１４ｃが備える容器内を所定温度に加熱するヒータが設けられているとよい。
上述の実施形態では、基板処理装置がＨＶＰＥ装置である場合について説明したが、これに限定されない。例えば、基板処理装置がＭＯＶＰＥ装置であっても良い。
また、上述の実施形態では、基板処理として、ＧａＮ膜を成膜する処理について説明したが、これに限定されない。この他、例えば、基板処理として、酸化膜、金属膜等の種々の膜を成膜する成膜処理、エッチング処理等を行う基板処理装置や、上記の基板処理を行って、基板を製造する基板処理装置にも適用できる。
＜本発明の好ましい態様＞
以下に、本発明の好ましい態様について付記する。
［付記１］
本発明の一態様によれば、
基板を処理する処理部、前記処理部内に搬入する前記基板を昇温させる昇温部、及び前記処理部内から搬出された処理済の前記基板を降温させる降温部が内部に形成されている容器と、
前記昇温部又は前記降温部の少なくともいずれかに設けられ、載置面上に載置された前記基板との間で熱伝達を行う基板載置台と、
前記基板載置台の温度を制御する温度制御部と、を備え、
前記温度制御部は、
前記基板載置台が前記昇温部に設けられた場合、前記基板が前記基板載置台に載置される前に、前記基板載置台の温度を、前記処理部に搬入されることとなる前記基板を所定の温度に昇温させることができる温度にするように制御し、
前記基板載置台が前記降温部に設けられた場合、前記基板が前記基板載置台に載置される前に、前記基板載置台の温度を、前記処理部から搬出した処理済の前記基板を所定の温度に降温させることができる温度にするように制御する基板処理装置が提供される。
［付記２］
付記１の基板処理装置であって、好ましくは、
前記温度制御部は、前記昇温部に設けられた前記基板載置台の温度を、前記基板が前記基板載置台に載置された後に前記基板載置台の温度を制御した場合よりも、前記基板の昇温速度が速くなるような温度にするように制御する。
［付記３］
付記１又は２の基板処理装置であって、好ましくは、
前記温度制御部は、前記昇温部に設けられる前記基板載置台の温度を、前記処理部で前記基板を処理する温度と同程度の温度に予め制御する。
［付記４］
付記１ないし３のいずれかの基板処理装置であって、好ましくは、
前記温度制御部は、前記降温部に設けられた前記基板載置台の温度を、前記基板が前記基板載置台に載置された後に前記基板の温度を制御した場合よりも、前記基板の降温速度が速くなるような温度に制御する。
［付記５］
付記１ないし４のいずれかの基板処理装置であって、好ましくは、
前記温度制御部は、前記降温部に設けられる前記基板載置台の温度を、前記処理部で前記基板を処理する際の温度よりも低い温度に予め制御する。
［付記６］
付記１ないし５のいずれかの基板処理装置であって、好ましくは、
前記基板が前記基板載置台上に載置された際に、前記基板と前記基板載置台との間に空隙が形成されるように、前記基板載置台の前記載置面には凹部が設けられており、
前記基板載置台と前記基板との間では輻射熱により熱伝達が行われる。
［付記７］
付記６の基板処理装置であって、好ましくは、
前記凹部内には、前記凹部内で前記基板の裏面における周縁部を支持する突起部が設けられている。
［付記８］
付記６の基板処理装置であって、好ましくは、
前記基板は、基板を保持するトレーに保持された状態で前記基板載置台上に載置され、
前記空隙は、前記基板載置台と前記トレーとの間に形成されており、
前記凹部内には、前記凹部内で前記トレーの裏面における周縁部を支持する突起部が設けられている。
［付記９］
付記７又は８の基板処理装置であって、好ましくは、
前記突起部の高さは０．１ｍｍ以上２ｍｍ以下である。
［付記１０］
付記８又は９の基板処理装置であって、好ましくは、
前記空隙の直径が前記基板の直径よりも長い。
［付記１１］
付記１ないし１０のいずれかの基板処理装置であって、好ましくは、
前記基板載置台には、前記載置面上に前記基板が載置された際に、前記空隙内のガスが抜けるガス抜き部が形成されている。
［付記１２］
本発明の他の態様によれば、
容器内に形成された処理部で基板の処理を行う工程を有し、
前記容器内に形成された昇温部に設けられ、温度制御部により、前記処理部に搬入されることとなる前記基板を所定の温度に昇温させることができる温度に制御された基板載置台の載置面上に前記基板を載置して前記基板を昇温させる工程、又は、
前記容器内に形成された降温部に設けられ、温度制御部により、前記処理部から搬出した処理済の前記基板を所定の温度に降温させることができる温度に制御された基板載置台の載置面上に処理済の前記基板を載置して前記基板を降温させる工程、
の少なくともいずれかを行う基板処理方法が提供される。
１０ 基板処理装置
１１ 第１の容器（容器）
２０Ａ，２０Ｂ 基板載置台
３０Ａ，３０Ｂ 温度制御部
１００ 基板

Claims (6)

  1. 基板を処理する処理部、前記処理部内に搬入する前記基板を昇温させる昇温部、及び前記処理部内から搬出された処理済の前記基板を降温させる降温部が内部に形成されている容器と、
    前記昇温部又は前記降温部の少なくともいずれかに設けられ、載置面上に載置された前記基板との間で熱伝達を行う基板載置台と、
    前記基板載置台の温度を制御する温度制御部と、を備え、
    前記温度制御部は、
    前記基板載置台が前記昇温部に設けられた場合、前記基板が前記基板載置台に載置される前に、前記基板載置台の温度を、前記処理部に搬入されることとなる前記基板を所定の温度に昇温させることができる温度にするように制御し、
    前記基板載置台が前記降温部に設けられた場合、前記基板が前記基板載置台に載置される前に、前記基板載置台の温度を、前記処理部から搬出した処理済の前記基板を所定の温度に降温させることができる温度にするように制御し、
    前記基板載置台の前記載置面には、前記基板が前記基板載置台上に載置された際に、前記基板と前記基板載置台との間に空隙が形成されるように、凹部が設けられており、
    前記基板載置台と前記基板との間では輻射熱により熱伝達が行われる
    基板処理装置。
  2. 前記凹部内には、前記凹部内で前記基板の裏面における周縁部を支持する突起部が設けられている
    請求項１に記載の基板処理装置。
  3. 前記基板は、基板を保持するトレーに保持された状態で前記基板載置台上に載置され、
    前記空隙は、前記基板載置台と前記トレーとの間に形成されており、
    前記凹部内には、前記凹部内で前記トレーの裏面における周縁部を支持する突起部が設けられている
    請求項１に記載の基板処理装置。
  4. 前記空隙の直径が前記基板の直径よりも長い
    請求項３に記載の基板処理装置。
  5. 基板を処理する処理部、前記処理部内に搬入する前記基板を昇温させる昇温部、及び前記処理部内から搬出された処理済の前記基板を降温させる降温部が内部に形成されている容器と、
    前記昇温部又は前記降温部の少なくともいずれかに設けられ、載置面上に載置された前記基板との間で熱伝達を行う基板載置台と、
    前記基板載置台の温度を制御する温度制御部と、を備え、
    前記温度制御部は、
    前記基板載置台が前記昇温部に設けられた場合、前記基板が前記基板載置台に載置される前に、前記基板載置台の温度を、前記処理部に搬入されることとなる前記基板を所定の温度に昇温させることができる温度にするように制御し、
    前記基板載置台が前記降温部に設けられた場合、前記基板が前記基板載置台に載置される前に、前記基板載置台の温度を、前記処理部から搬出した処理済の前記基板を所定の温度に降温させることができる温度にするように制御し、
    前記基板載置台の前記載置面には、基板を保持するトレーに保持された状態で前記基板が前記基板載置台上に載置された際、前記トレーと前記基板載置台との間に、前記基板の直径よりも長い直径を有する空隙が形成されるように、凹部が設けられている
    基板処理装置。
  6. 容器内に形成された処理部で基板の処理を行う工程を有し、
    前記容器内に形成された昇温部に設けられ、温度制御部により、前記処理部に搬入されることとなる前記基板を所定の温度に昇温させることができる温度に制御された基板載置台の載置面上に前記基板を載置して前記基板を昇温させる工程、又は、
    前記容器内に形成された降温部に設けられ、温度制御部により、前記処理部から搬出した処理済の前記基板を所定の温度に降温させることができる温度に制御された基板載置台の載置面上に処理済の前記基板を載置して前記基板を降温させる工程、
    の少なくともいずれかを行い、
    前記基板を昇温させる工程および前記基板を降温させる工程では、前記基板が前記基板載置台上に載置された際に、前記基板と前記基板載置台との間に空隙が形成されるように前記基板載置台の前記載置面に凹部が設けられた前記基板載置台を用い、前記基板載置台と前記基板との間では輻射熱により熱伝達を行う
    基板処理方法。
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