JP7005690B2 - 基板処理装置、半導体装置の製造方法、およびプログラム - Google Patents

基板処理装置、半導体装置の製造方法、およびプログラム Download PDF

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Description

本開示は、基板処理装置および半導体装置の製造方法に関する。
半導体装置の製造工程の一工程として、基板上に膜を形成する処理が行われることがある（例えば特許文献１参照）。
特開２０１８－１６０５０７号公報
膜を形成する過程において、基板が歪んでしまう場合がある。歪んだ基板は不安定なので、当該基板を搬送する際に落下させてしまうおそれがある。
本開示は、歪んだ基板を落下させずに安定して搬送する技術を提供する。
一態様によれば、
基板を処理する処理室と、
前記処理室内へガスを供給するガス供給部と、
前記処理室内に配置され、基板を載置する基板載置面を有する基板載置部と、
前記基板載置面に対し、基板の下面を支持して当該基板を搬送するアームと、
を有し、
前記アームは、基板を支持する支持部が傾斜を有して構成されている、
技術が提供される。
本開示によれば、歪んだ基板を落下させずに安定して搬送する技術を提供することができる。
本開示の一態様に係る多枚葉式の基板処理装置における要部の概略断面図である。 本開示の一態様に係る基板処理装置における要部の概略平面図である。 本開示の一態様に係る基板処理装置における要部の概略平面図である。 本開示の一態様に係る基板処理装置における要部の概略断面図である。 本開示の一態様に係る基板処理装置におけるガス供給部を説明する図である。 本開示の一態様に係る基板処理装置におけるガス供給部を説明する図である。 本開示の一態様に係る基板処理装置におけるコントローラの概略構成図であり、コントローラの制御系をブロック図で示す図である。 本開示の一態様に係るウエハの処理状態を説明する説明図である。 本開示の一態様に係る基板処理工程の概要のフロー図である。 本開示の一態様に係る基板処理装置におけるローテーションアームの動作を示す図である。図１０（ａ）は、ローテーションアームがウエハを載置する前の状態を示す図である。図１０（ｂ）は、ローテーションアームがウエハの載置を開始した状態を示す図である。図１０（ｃ）は、ローテーションアームがウエハを載置した後の状態を示す図である。 本開示の一態様に係る基板処理装置におけるローテーションアームの側面図である。 本開示の一態様に係る基板処理装置におけるローテーションアームとウエハの関係を示す図である。図１２（ａ）は、ローテーションアームがウエハを載置している状態を示す図である。図１２（ｂ）は、ローテーションアームが回転しウエハの搬送している状態を示す図である。 本開示の一態様に係る基板処理装置におけるローテーションアームとウエハの関係を示す図である。図１３（ａ）は、ローテーションアームがウエハを載置している状態を示す図である。図１３（ｂ）は、ローテーションアームが回転しウエハの搬送している状態を示す図である。 本開示の一態様に係る基板処理装置におけるローテーションアームが、ウエハを載置している状態を示す図である。
＜本開示の一態様＞
以下に、本開示の一態様について説明する。
（１）基板処理装置の構成
まず、図１～図７を用いて、本態様に係る基板処理装置の構成について説明する。本態様に係る基板処理装置は、半導体装置の製造工程で用いられるもので、処理対象となる基板を複数枚ごとに処理する装置として構成されている。処理対象となる基板としては、例えば、半導体装置（半導体デバイス）が作り込まれる半導体ウエハ基板（以下、単に「ウエハ」という。）が挙げられる。
（処理容器）
図１に示すように、基板処理装置２００は、処理容器２０２を備えている。処理容器２０２は、例えば、横断面が角形であり、扁平な密閉容器として構成されている。処理容器２０２は、アルミニウム（Ａｌ）やステンレス（ＳＵＳ）等の金属材料により構成されている。処理容器２０２内には、シリコンウエハ等のウエハ１００を処理する処理室２０１が形成されている。処理室２０１は、後述するガス分散構造２３０、基板載置部としての基台２１０等で構成される。
処理容器２０２の側面には、ゲートバルブ２０８に隣接した基板搬入出口２０５が設けられており、ウエハ１００は基板搬入出口２０５を介して図示しない搬送室との間を移動する。
処理室２０１には、ウエハ１００を加熱する基台２１０が配置される。基台２１０は、後述する回転軸２２１を中心に、周状に複数配置される。基台２１０の配置について、図２を用いて説明する。図２は、後述する、アームとしてのローテーションアーム２２２の付近を上方から見た図である。ロボットアーム２４０は、処理容器２０２の外部に配置され、ウエハ１００を処理容器２０２の内外に移載する機能を有する。Ｂ－Ｂ’における縦断面図が図１に相当する。
基台２１０は、例えば、４個配置される。具体的には、基板搬入出口２０５と対向する位置から時計回りに基台２１０ａ，２１０ｂ，２１０ｃ，２１０ｄが配置される。処理容器２０２に搬入されたウエハ１００は、基台２１０ａ～２１０ｄの順に移動される。
基台２１０ａ～２１０ｄは、それぞれウエハ１００を載置する基板載置面２１１（２１１ａ，２１１ｂ，２１１ｃ，２１１ｄ）と、基台２１０を支持するシャフト２１７（２１７ａ，２１７ｂ，２１７ｃ，２１７ｂ）と、加熱源としてのヒータ２１３（２１３ａ，２１３ｂ，２１３ｃ，２１３ｄ）を有する。基台２１０には、リフトピン２０７が貫通する貫通孔が、リフトピン２０７と対応する位置にそれぞれ設けられている。シャフト２１７は、処理容器２０２の底部２０４を貫通している。シャフト２１７は、処理容器２０２と絶縁されている。
底部２０４を貫通するように、リフトピン２０７が設けられている。リフトピン２０７は、基台２１０に設けられた貫通孔を通過可能な位置に配される。リフトピン２０７の先端は、基板搬入/搬出時等にウエハ１００を支持する。
リフトピン２０７の下端には、リフトピン支持部２１２（２１２ａ，２１２ｂ，２１２ｃ，２１２ｄ）が設けられる。それぞれのリフトピン支持部２１２ａ～２１２ｄには、リフトピン昇降部２１６（２１６ａ，２１６ｂ，２１６ｃ，２１６ｄ）が設けられる。リフトピン昇降部２１６は、リフトピン２０７を昇降させる。リフトピン支持部２１２ａ～２１２ｄとリフトピン昇降部２１６ａ～２１６ｄは、それぞれ基台２１０ａ～２１０ｄに対応して設けられる。リフトピン２０７、リフトピン支持部２１２、リフトピン昇降部２１６をまとめてウエハ昇降部と呼ぶ。
処理容器２０２の蓋部２０３であって、それぞれの基板載置面２１１ａ～２１１ｄと対向する位置には、ガス分散機構としてのガス分散構造２３０（２３０ａ，２３０ｂ，２３０ｃ，２３０ｄ）がそれぞれ設けられている。上方から見ると、図３に示すように、４つのガス分散構造２３０が配される。ガス分散構造２３０は、蓋部２０３に支持される。
図３に示すように、それぞれのガス分散構造２３０には、ガス導入孔が設けられる。具体的には、ガス分散構造２３０ａにはガス導入孔２３１ａが、ガス分散構造２３０ｂにはガス導入孔２３３ｂが、ガス分散構造２３０ｃにはガス導入孔２３１ｃが、ガス分散構造２３０ｄにはガス導入孔２３３ｄが設けられる。ガス導入孔２３１ａ，２３１ｃは後述する第一ガス供給管３１１と連通される。ガス導入孔２３３ｂ，２３３ｄは後述する共通ガス供給管３４１と連通される。なお、Ａ－Ａ’線における縦断面図が図１に相当する。
ガス分散構造２３０ａ～２３０ｄと基板載置面２１１ａ～２１１ｄとの間の空間を、処理空間２０９（２０９ａ，２０９ｂ，２０９ｃ，２０９ｄ）と呼ぶ。本態様においては、ガス分散構造２３０ａと基板載置面２１１ａの間の空間を処理空間２０９ａと呼ぶ。ガス分散構造２３０ｂと基板載置面２１１ｂの間の空間を処理空間２０９ｂと呼ぶ。ガス分散構造２３０ｃと基板載置面２１１ｃの間の空間を処理空間２０９ｃと呼ぶ。ガス分散構造２３０ｄと基板載置面２１１ｄの間の空間を処理空間２０９ｄと呼ぶ。
また、処理空間２０９を構成する構造を処理室２０１と呼ぶ。本態様においては、処理空間２０９ａを構成し、少なくともガス分散構造２３０ａと基台２１０ａを有する構造を処理室２０１ａと呼ぶ。処理空間２０９ｂを構成し、少なくともガス分散構造２３０ｂと基台２１０ｂを有する構造を処理室２０１ｂと呼ぶ。処理空間２０９ｃを構成し、少なくともガス分散構造２３０ｃと基台２１０ｃを有する構造を処理室２０１ｃと呼ぶ。処理空間２０９ｄを構成し、少なくともガス分散構造２３０ｄと基台２１０ｄとを有する構造を処理室２０１ｄと呼ぶ。
ここでは、処理室２０１ａは、少なくともガス分散構造２３０ａと基台２１０ａとを有すると記載したが、ウエハ１００を処理する処理空間２０９を構成する構造であればよく、ガス分散構造２３０等を有する構造に限定されるものではない。他の処理室２０１ｂ～２０１ｄも同様である。
図２に示すように、基台２１０ａ～２１０ｄは、回転軸２２１を中心として周状に配置される。回転軸２２１上には、基板載置面（例えば、基板載置面２１１ａ）に載置されたウエハ１００の下面を支持して、隣接する基板載置面（例えば、基板載置面２１１ｂ）へ搬送する、ローテーションアーム２２２が取り付けられている。本態様では、４つのローテーションアーム２２２は、回転軸２２１に取り付けられている。
回転軸２２１は、処理容器２０２の底部２０４を貫通するよう構成されている。処理容器２０２の外側であって、ローテーションアーム２２２と異なる側にはローテーションアーム昇降回転部（以下、「アーム昇降部」と略する場合がある。）２２３が設けられている。アーム昇降回転部２２３は、回転軸２２１を昇降、回転させることにより、ローテーションアーム２２２を昇降、回転させる。回転方向は、例えば図２における矢印２２５の方向（時計回り方向）である。
なお、本態様においては、ローテーションアーム２２２を昇降させる機能、回転させる機能を有するものをアーム昇降回転部と呼んだが、いずれかの機能を独立して持たせる構成としてもよい。その場合、アーム回転部やアーム昇降部と呼ぶ。また、両方若しくはいずれかの機能を有している構成の場合、アーム制御部とも呼ぶ。
ローテーションアーム２２２の具体的な構成および動作については後述する。
（排気系）
処理容器２０２の雰囲気を排気する排気系２６０を説明する。排気系２６０は、それぞれの処理空間２０９（２０９ａ～２０９ｄ）に対応するように設けられている（図１参照）。例えば、処理空間２０９ａは排気系２６０ａ、処理空間２０９ｂは排気系２６０ｂ、処理空間２０９ｃは排気系２６０ｃ、処理空間２０９ｄは排気系２６０ｄが対応する。
排気系２６０は、処理容器２０２に設けられた排気孔２６１（２６１ａ，２６１ｂ，２６１ｃ，２６１ｄ）と連通する排気管２６２（２６２ａ，２６２ｂ，２６２ｃ，２６２ｄ）を有し、さらには排気管２６２に設けられたＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）２６６（２６６ａ，２６６ｂ，２６６ｃ，２６６ｄ）を有する。ＡＰＣ２６６は開度調整可能な弁体（図示せず）を有し、コントローラ２８０からの指示に応じて排気管２６２のコンダクタンスを調整する。また、排気管２６２においてＡＰＣ２６６の上流側にはバルブ２６７（２６７ａ，２６７ｂ，２６７ｃ，２６７ｄ）が設けられる。排気管２６２、バルブ２６７、ＡＰＣ２６６をまとめて排気系２６０と呼ぶ。
排気管２６２の下流には、ＤＰ（Ｄｒｙ Ｐｕｍｐ）２６９（２６９ａ，２６９ｂ，２６９ｃ，２６９ｄ）が設けられる。ＤＰ２６９は、排気管２６２を介して処理室２０１の雰囲気を排気する。本実施形態においてはＤＰ２６９を排気系２６０ごとに設けたが、それに限るものではなく、各排気系に共通させてもよい。
（第一ガス供給部）
図５を用いて、ガス導入孔２３１ａ，２３１ｃに連通される第一ガス供給部３００を説明する。
ガス導入孔２３１ａ，２３１ｃと共通ガス供給管３０１が連通するよう、ガス分散構造２３０ａ、２３０ｃは、バルブ３０２ａ，３０２ｃ、流量制御器（流量制御部）であるマスフローコントローラ（ＭＦＣ）３０３ａ，３０３ｃを介して、共通ガス供給管３０１に接続される。各処理室２０１ａ，２０１ｃへのガス供給量は、バルブ３０２ａ，３０２ｃ、ＭＦＣ３０３ａ，３０３ｃを用いて調整される。共通ガス供給管３０１には、第一ガス供給管３１１、第二ガス供給管３２１が接続されている。
第一ガス供給管３１１には、上流方向から順に、第一ガス源３１２、ＭＦＣ３１３、及び開閉弁であるバルブ３１４が設けられている。
第一ガス源３１２は、第一元素を含有する第一ガス（「第一元素含有ガス」とも呼ぶ。）源である。第一元素含有ガスは、原料ガス、すなわち、処理ガスの一つである。ここで、第一元素は、シリコン（Ｓｉ）である。すなわち、第一元素含有ガスは、Ｓｉ含有ガスである。具体的には、Ｓｉ含有ガスとして、ジクロロシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２、ＤＣＳとも呼ぶ）やヘキサクロロジシラン（Ｓｉ２Ｃｌ６、ＨＣＤＳとも呼ぶ。）ガスが用いられる。
主に、第一ガス供給管３１１、ＭＦＣ３１３、バルブ３１４により、第一ガス供給系３１０（Ｓｉ含有ガス供給系ともいう）が構成される。
第二ガス供給管３２１には、上流方向から順に、第二ガス源３２２、ＭＦＣ３２３、及びバルブ３２４が設けられている。
第二ガス源３２２は、第二元素を含有する第二ガス（以下、「第二元素含有ガス」とも呼ぶ。）源である。第二元素含有ガスは、処理ガスの一つである。なお、第二元素含有ガスは、反応ガスとして考えてもよい。
ここで、第二元素含有ガスは、第一元素と異なる第二元素を含有する。第二元素は、例えば、酸素（Ｏ）である。本態様では、第二元素含有ガスは、例えば、Ｏ含有ガスである。具体的には、Ｏ含有ガスとして、オゾン（Ｏ３）ガスが用いられる。
主に、第二ガス供給管３２１、ＭＦＣ３２３、バルブ３２４により、第二ガス供給系３２０（反応ガス供給系ともいう）が構成される。
第一ガス供給系、第二ガス供給系のいずれか、もしくはその組み合わせを第一ガス供給部３００と呼ぶ。
（第二ガス供給部）
図６を用いて、ガス導入孔２３３ｂ，２３３ｄに連通される第二ガス供給部３４０を説明する。
ガス導入孔２３３ｂ，２３３ｄと共通ガス供給管３４１が連通するよう、ガス分散構造２３０ｂ，２３０ｄは、バルブ３４２ｂ，３４２ｄ、ＭＦＣ３４３ｂ，３４３ｄを介して、共通ガス供給管３４１に接続される。各処理室２０１ｂ，２０１ｄへのガス供給量は、バルブ３４２ｂ，３４２ｄ、ＭＦＣ３４３ｂ，３４３ｄを用いて調整される。共通ガス供給管３４１には、第三ガス供給管３５１、第四ガス供給管３６１が接続されている。
第三ガス供給管３５１には、上流方向から順に、第三ガス源３５２、ＭＦＣ３５３、及びバルブ３５４が設けられている。
第三ガス源３５２は、第一元素含有ガス源である。第一ガス源３１２と同様、Ｓｉ系ガスが用いられる。第三ガス源３５２は、第一ガス源３１２と共有してもよい。
主に、第三ガス供給管３５１、ＭＦＣ３５３、バルブ３５４により、第三ガス供給系３５０（Ｓｉ含有ガス供給系ともいう）が構成される。
第四ガス供給管３６１には、上流方向から順に、第四ガス源３６２、ＭＦＣ３６３、及びバルブ３６４が設けられている。
第四ガス源３６２は、第三元素を含有する第三ガス（以下、「第三元素含有ガス」とも呼ぶ。）源である。第三元素含有ガスは、処理ガスの一つである。第三元素含有ガスは、反応ガスとして考えてもよい。
ここで、第三元素含有ガスは、第二元素と異なる第三元素を含有する。第三元素は、例えば、窒素（Ｎ）である。本態様では、第二元素含有ガスは、例えばＮ含有ガスである。具体的には、Ｎ含有ガスとして、アンモニア（ＮＨ３）ガスが用いられる。
主に、第四ガス供給管３６１、ＭＦＣ３６３、バルブ３６４により、第四ガス供給系３６０（反応ガス供給系ともいう）が構成される。
なお、第三ガス供給系、第四ガス供給系のいずれか、もしくはその組み合わせを第二ガス供給部３４０と呼ぶ。
また、第一ガス供給部３００と第二ガス供給部３４０をまとめて、単にガス供給部と呼んでもよい。
（コントローラ）
基板処理装置２００は、基板処理装置２００の各部の動作を制御するコントローラ２８０を有している。コントローラ２８０は、図７に記載のように、演算部（ＣＰＵ）２８０ａ、一時記憶部（ＲＡＭ）２８０ｂ、記憶部２８０ｃ、Ｉ／Ｏポート２８０ｄを少なくとも有する。コントローラ２８０は、Ｉ／Ｏポート２８０ｄを介して基板処理装置２００の各構成に接続され、上位装置２７０や使用者の指示に応じて記憶部２８０ｃからプログラムやレシピを呼び出し、その内容に応じて各構成の動作を制御する。
送受信制御は、例えば、ＣＰＵ２８０ａ内の送受信指示部２８０ｅが行う。なお、コントローラ２８０は、専用のコンピュータとして構成してもよいし、汎用のコンピュータとして構成してもよい。例えば、上述のプログラムを格納した外部記憶装置（例えば、磁気テープ、フレキシブルディスクやハードディスク等の磁気ディスク、ＣＤやＤＶＤ等の光ディスク、ＭＯ等の光磁気ディスク、ＵＳＢメモリやメモリカード等の半導体メモリ）２８２を用意し、外部記憶装置２８２を用いて汎用のコンピュータにプログラムをインストールすることにより、本態様に係るコントローラ２８０を構成することができる。
また、コンピュータにプログラムを供給するための手段は、外部記憶装置２８２を介して供給する場合に限らない。例えば、インターネットや専用回線等の通信手段を用いても良いし、上位装置２７０から受信部２８３を介して情報を受信し、外部記憶装置２８２を介さずにプログラムを供給するようにしてもよい。また、キーボードやタッチパネル等の入出力装置２８１を用いて、コントローラ２８０に指示をしてもよい。
なお、記憶部２８０ｃや外部記憶装置２８２は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体として構成される。以下、これらを総称して、単に記録媒体ともいう。なお、本明細書において記録媒体という言葉を用いた場合は、記憶部２８０ｃ単体のみを含む場合、外部記憶装置２８２単体のみを含む場合、または、その両方を含む場合がある。
（２）基板処理工程
次に、半導体製造工程の一工程として、上述した構成の基板処理装置２００を用いて、ウエハ１００に対する処理を行う基板処理工程について説明する。ここでは、基板処理工程として、図８に示すように、ウエハ１００上に絶縁膜１０２と犠牲膜１１２とを交互に積層する場合を例に挙げる。図９は、ウエハ１００上に絶縁膜１０２と犠牲膜１１２とを積層するためのフローである。以下の説明において、各部の動作はコントローラ２８０により制御される。
（第一絶縁膜形成工程：Ｓ０２）
所定の処理空間２０９において、ウエハ１００を所定の温度に維持するとともに、Ｓｉ含有ガスとＯ含有ガスとをウエハ１００上に供給する。このようにして、ウエハ１００上に、絶縁膜１０２（１）としてのＳｉＯ膜が形成される。
（第一犠牲膜形成工程：Ｓ０４）
所定の処理空間２０９において、ウエハ１００を所定の温度に維持するとともに、Ｓｉ含有ガスとＮ含有ガスとをウエハ１００上に供給する。このようにして、ウエハ１００上に、犠牲膜１１２（１）としてのＳｉＮ膜が形成される。
（第二絶縁膜形成工程：Ｓ０６）
所定の処理空間２０９において、ウエハ１００を所定の温度に維持するとともに、Ｓｉ含有ガスとＯ含有ガスとをウエハ１００上に供給する。このようにして、ウエハ１００上に、絶縁膜１０２（２）としてのＳｉＯ膜が形成される。
（第二犠牲膜形成工程：Ｓ０８）
所定の処理空間２０９において、ウエハ１００を所定の温度に維持するとともに、Ｓｉ含有ガスとＮ含有ガスとをウエハ１００上に供給する。このようにして、ウエハ１００上に、犠牲膜１１２（２）としてのＳｉＮ膜が形成される。
（判定工程：Ｓ１０）
第一絶縁膜形成工程Ｓ０２から第二犠牲膜形成工程Ｓ０８までの組み合わせを所定回数行ったかどうかを判断する。すなわち、絶縁膜１０２と犠牲膜１１２が所定層形成されたか否かを判断する。例えば、絶縁膜１０２と犠牲膜１１２との合計総数の所望数が１６層の場合には、上述した組み合わせが４回繰り返されたか否かを判断する。
所定回数行ったと判断されたら、基板処理装置２００における処理を終了し、所定回数行っていないと判断されたら、第一絶縁膜形成工程（Ｓ０２）に進む。
（３）ローテーションアームについて
上述したように、ローテーションアーム２２２は、基板載置面（例えば、基板載置面２１１ａ）に載置されたウエハ１００を支持して、隣接する基板載置面（例えば、基板載置面２１１ｂ）へ搬送する。
本態様においては、ローテーションアーム２２２が搬送するウエハ１００にはＳｉＯ膜とＳｉＮ膜が積層される。一般的に、ＳｉＯ膜は圧縮応力が高く、ＳｉＮ膜は引張応力が高いことが知られている。すなわち、ＳｉＯ膜とＳｉＮ膜は、膜応力に関して逆の特性を有する。これらの応力の性質は、膜が加熱された場合に顕著となる。
上述した基板処理工程においては、ＳｉＯ膜で構成される絶縁膜１０２の形成とＳｉＮ膜で構成される犠牲膜１１２の形成を繰り返すが、一部の膜では絶縁膜１０２と犠牲膜１１２が同時に存在した状態でウエハ１００を加熱処理する。例えば、犠牲膜１１２（８）を形成するとき（図９参照）、ＳｉＮ膜を形成する温度にウエハ１００を加熱する。そのとき、犠牲膜１１２（８）よりも下方に設けられた絶縁膜１０２（１）～１０２（８）は圧縮応力が高くなり、犠牲膜１１２（１）～１１２（７）は引張応力が高くなる。従って、絶縁膜１０２と犠牲膜１１２との間で応力差が発生する。その結果、ウエハ１００が歪んでしまう場合がある。
例えば、歪んだウエハ１００を搬送するときに、従来の水平姿勢の棒部材によって形成されたローテーションアームでは、ウエハ１００を落下させるおそれがある。
本件開示者は、ウエハ１００の歪みは、基板処理工程における様々な条件に対応してランダムに発生する場合があるので、従来のローテーションアームでは、支持部とウエハ１００との接触の方向を規制することができない、という知見を得た。
この知見に基づき、本件開示者は、支持部とウエハ１００との接触の方向を規制することにより、ウエハ１００の落下を防止することができるとの着想を得て、歪みの有無にかかわらずウエハ１００を安定して搬送するローテーションアーム２２２を完成させた。以下に、ローテーションアーム２２２の具体的な構成および動作について説明する。
図２に示すように、ローテーションアーム２２２は、平面視において、直線状の棒部材が複数の角部を有して連続するように形成されている。この複数の角部近傍により、ウエハ１００を支持できるように構成されている。
図４に示すように、ローテーションアーム２２２は、ウエハ１００を支持する支持部２２２ａと、湾曲部２２２ｂと、を有している。図１０（ａ）～図１０（ｃ）に示すように、支持部２２２ａは、側面視において、回転軸２２１近傍から下方へ傾斜を有して構成されている。本態様では、支持部２２２ａは、その一部が傾斜しており、その傾斜の勾配は一律となるように構成されている。ローテーションアーム２２２がウエハ１００を搬送するにおいて、支持部２２２ａは、傾斜の上端側がウエハ１００の端縁近傍に位置した状態でウエハ１００を支持するように構成されている（図１０（ａ）～図１０（ｃ）参照）。また、湾曲部２２２ｂは、支持部２２２ａの下端部分に、上方に向かって湾曲して設けられている。
図１および図２に示すように、ウエハ１００が基板載置面２１１上に載置されているときは、４つのローテーションアーム２２２は、隣り合う処理空間２０９と処理空間２０９との間にあって、底部２０４付近にある、４つの退避空間Ｙにそれぞれ退避している。
基板載置面２１１上に載置されているウエハ１００を、隣接する基板載置面２１１へ搬送するときは、図４に示すように、リフトピン２０７が上昇することにより、各基板載置面２１１ａ～２１１ｄに載置されていたウエハ１００が、それぞれリフトピン２０７上に載置される。
４つのローテーションアーム２２２は、それぞれ、退避空間Ｙから上昇し、時計回りに４５°回転することにより、ウエハ１００の下方に配置される。このとき、支持部２２２ａは、支持部２２２ａの傾斜の上端側がウエハ１００の端縁近傍に位置した状態でウエハ１００を支持する。その後、リフトピン２０７が下降することにより、ローテーションアーム２２２の支持部２２２ａ上にウエハ１００が移載する。さらに、ローテーションアーム２２２は、ウエハ１００を支持した状態で、例えば、時計回りに９０°回転することにより、ウエハ１００を隣接する基板載置面２１１の上方へ搬送する。その後、リフトピン２０７が上昇することにより、ローテーションアーム２２２に支持されていたウエハ１００が、それぞれリフトピン２０７上に載置される。４つのローテーションアーム２２２は、それぞれ、時計回りに４５°回転した後、退避空間Ｙへ下降する。その後、リフトピン２０７が下降することにより、リフトピン２０７上に載置されていたウエハ１００が各基板載置面２１１ａ～２１１ｄに載置される（図２参照）。
ローテーションアーム２２２は、支持部２２２ａが傾斜を有して構成されている。従って、歪んだウエハ１００であっても、ローテーションアーム２２２が支持するときは、まず、支持部２２２ａの傾斜の上端側がウエハ１００の端縁近傍を支持する（図１０（ａ）、図１０（ｂ）参照）。その後、傾斜の上端側とウエハ１００の端縁近傍とを接触開始点として、接触開始点における接触を維持したまま、傾斜の下側に向けて支持部２２２ａとウエハ１００の下面との接触点を増やすことできる（図１０（ｃ）参照）。このように、ローテーションアーム２２２は、支持部２２２ａとウエハ１００との接触の方向を規制することができるので、ウエハ１００を支持したときのウエハ１００のガタつきを抑制することができ、ウエハ１００の落下を抑制することができる。
また、上述のように、ローテーションアーム２２２は、支持部２２２ａの下端部分に、上方に向かって湾曲する湾曲部２２２ｂを有して構成されている。図１１に示すように、湾曲部２２２ｂは、支持部２２２ａの下端部分から上方に向けてせり上がるように湾曲した湾曲部分Ｗを有している。
この湾曲部分Ｗが、湾曲部２２２ｂへ移動するウエハ１００の移動抵抗となり、湾曲部２２２ｂへのウエハ１００の移動を制限することができる。具体的には、ローテーションアーム２２２がウエハ１００を搬送するときに、ウエハ１００に遠心力がかかって支持部２２２ａから落ちそうになっても、湾曲部分Ｗにより、湾曲部２２２ｂへのウエハ１００の移動を制限することができる。これにより、ウエハ１００の落下をより確実に防止することができる。
さらに、図１２に記載のように、湾曲部２２２ｂは、ウエハ１００の外周側壁部Ｃに接触しない曲率半径を有している。ここで、ウエハ１００の外周側壁部Ｃとは、ウエハ１００の上面および下面以外の外周部分をいう。ウエハ１００は、半導体装置の製造工程の過程において、外周側壁部が面取りされるが、加工精度のばらつきにより、面取り後の外周側壁部の形状は固有差が大きく、多角形状、直線状等を形成する場合もあれば、図１２に示すように、Ｒ形状を形成する場合もある。
湾曲部２２２ｂが、ウエハ１００の外周側壁部Ｃに接触しない曲率半径を有する一例として、湾曲部２２２ｂにおける湾曲部分Ｗの曲率半径が、ウエハ１００の下面近傍における外周側壁部Ｃの曲率半径よりも大きい場合を例に挙げて説明する（図１２（ａ）参照）。
上述したように、ウエハ１００の搬送時においては、湾曲部分Ｗにより、湾曲部２２２ｂへのウエハ１００の移動を制限することができる。さらに、湾曲部分Ｗの湾曲は、ウエハ１００の下面近傍における外周側壁部Ｃの湾曲よりも緩やかなので、外周側壁部Ｃが湾曲部２２２ｂの構成面に接触することを回避することができる（図１２（ｂ）参照）。従って、ウエハ１００の外周側壁部Ｃに付着している余剰膜の剥離を回避できるので、処理室２０１内にパーティクルを発生させることを防止することができる。
また、ローテーションアーム２２２がウエハ１００を支持するときに、ウエハ１００の外周側壁部Ｃにおける最も湾曲部２２２ｂ側に突出している部分Ｅの位置は、湾曲部２２２ｂの先端部Ｄの位置よりも上方にあるように構成されている（図１３（ａ）参照）。これにより、ウエハ１００の搬送時に、ウエハ１００が湾曲部２２２ｂへ移動することがあったとしても、湾曲部２２２ｂの先端部Ｄが外周側壁部Ｃの突出部分Ｅに接触することを回避することができる（図１３（ｂ）参照）。
外周側壁部Ｃにおいて、最も余剰膜が付着しているのは突出部分Ｅ周辺である。また、湾曲部２２２ｂにおいて、最も余剰膜を剥離するのは先端部Ｄである。従って、ウエハ１００が湾曲部２２２ｂへ移動したとしても、先端部Ｄの突出部分Ｅへの接触を回避することにより、余剰膜の剥離を最小限に抑えることができる。
また、ローテーションアーム２２２における湾曲部２２２ｂの先端Ｆの位置と、ローテーションアーム２２２の他端の位置Ｇとは、所定の範囲の差になるように構成されている（図１４参照）。所定の範囲の差とは、ウエハ１００に想定できる最大の歪みが生じている場合であっても、支持部２２２ａの傾斜の上端側がウエハ１００の端縁近傍に位置した状態でウエハ１００を支持できる最小の傾斜を、支持部２２２ａが有しているときの、先端Ｆの位置と他端Ｇの位置との差をいう。すなわち、ウエハ１００に想定できる最大の歪みが生じている場合であっても、ウエハ１００を支持したときに、ウエハ１００のガタつきを抑制することができる最小の傾斜を、支持部２２２ａが有しているときの、先端Ｆの位置と他端Ｇの位置との差をいう。
上述したように、ウエハ１００の搬送時におけるウエハ１００のガタつき抑制のために、ローテーションアーム２２２は、支持部２２２ａが傾斜を有して構成されている。支持部２２２ａが傾斜を有しているので、従来の水平姿勢のローテーションアームと比べると、ウエハ１００の非載置状態から載置状態までのローテーションアーム２２２の上下方向の移動空間が大きくなってしまう。
ローテーションアーム２２２の上下方向の移動空間が大きくなると、処理室２０１内におけるローテーションアーム２２２の移動空間の高さＨ（図４参照）も大きくなってしまう。ローテーションアーム２２２の移動空間の高さＨが大きくなると、各処理空間２０９ａ～２０９ｄにおける処理ガス等が混合してしまい、上述した基板処理工程に不都合を生じさせてしまう。
本態様では、処理ガス等の混合を回避するため、湾曲部２２２ｂの先端Ｆの位置と、ローテーションアーム２２２の他端Ｇの位置の差が上述した範囲になるようにした。すなわち、本態様のローテーションアーム２２２によれば、処理室２０１内におけるローテーションアーム２２２の移動空間の高さＨを最小限に抑えることができるので、各処理空間２０９ａ～２０９ｄ内の圧力を高めて、それぞれのガスを分離することでき、適切に処理することが可能となる。
（４）本態様にかかる効果
本態様によれば、以下に示す１つまたは複数の効果を奏する。
（ａ）本態様のローテーションアーム２２２は、支持部２２２ａが傾斜を有して構成されている。これにより、ウエハ１００の搬送時において、ローテーションアーム２２２が歪んだウエハ１００を支持するときに、支持部２２２ａとウエハ１００との接触の方向を規制することができるので、ウエハ１００を支持したときのウエハ１００のガタつきを抑制することができる。結果として、ローテーションアーム２２２は、ウエハ１００の落下を防止することができる。
（ｂ）本態様では、ローテーションアーム２２２がウエハ１００を支持するときに、傾斜の上端側がウエハ１００の端縁近傍に位置した状態でウエハ１００を支持するように構成されている。これにより、傾斜の上端側とウエハ１００の端縁近傍とを接触開始点とし、接触開始点における接触を維持したまま、傾斜の下側に向けて支持部２２２ａとウエハ１００の下面との接触点を増やすことできる。このように、ローテーションアーム２２２は、支持部２２２ａとウエハ１００との接触の方向を規制することができるので、ウエハ１００を支持したときのウエハ１００のガタつきを抑制することができる。結果として、ローテーションアーム２２２は、ウエハ１００の落下を確実に抑制することができる。
（ｃ）本態様のローテーションアーム２２２は、支持部２２２ａの下端部分に、上方に向かって湾曲する湾曲部２２２ｂを有して構成されている。湾曲部２２２ｂは、支持部２２２ａの下端部分から上方に向けてせり上がるように湾曲した湾曲部分Ｗを有している（図１１参照）。この湾曲部分Ｗが、湾曲部２２２ｂへ移動するウエハ１００の移動抵抗となり、湾曲部２２２ｂへのウエハ１００の移動を制限することができる。これにより、ローテーションアーム２２２は、ウエハ１００の落下を確実に抑制することができる。
（ｄ）本態様では、ローテーションアーム２２２の湾曲部２２２ｂは、ウエハ１００の外周側壁部Ｃに接触しない曲率半径を有するように構成されている。これにより、ウエハ１００の搬送時において、外周側壁部Ｃが湾曲部２２２ｂの構成面に接触することを回避することができる。従って、ウエハ１００の外周側壁部Ｃに付着している余剰膜の剥離を回避できるので、処理室２０１内にパーティクルを発生させることを防止することができる。
（ｅ）本態様では、ローテーションアーム２２２がウエハ１００を支持するときに、外周側壁部Ｃにおける最も前記湾曲部側に突出している部分Ｅの位置は、湾曲部２２２ｂの先端部Ｄの位置よりも上方にあるように構成されている。これにより、ローテーションアーム２２２によるウエハ１００の搬送時において、湾曲部２２２ｂの先端部Ｄが外周側壁部Ｃの突出部分Ｅに接触することを回避することができる。ウエハ１００が湾曲部２２２ｂへ移動したとしても、先端部Ｄの突出部分Ｅへの接触を回避することにより、余剰膜の剥離を最小限に抑えることができる。
（ｆ）本態様では、ローテーションアーム２２２における湾曲部２２２ｂの先端Ｆの位置と、ローテーションアーム２２２の他端の位置Ｇとは、所定の範囲の差になるように構成されている。これにより、処理室２０１内におけるローテーションアーム２２２の移動空間の高さＨを最小限に抑えることができるので、各処理空間２０９ａ～２０９ｄ内の圧力を高めて、それぞれのガスを分離することでき、適切に処理することが可能となる（図１４参照）。
＜本開示の他の態様＞
以上に、本開示の態様を具体的に説明したが、本開示が上述の態様に限定されることはなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能である。
（ａ）上述した態様では、支持部２２２ａは、回転軸２２１側から下方へ傾斜を有して構成されているものを例に挙げたが、本開示はこれに限定されない。例えば、支持部２２２ａが、回転軸２２１側から上方へ傾斜を有して構成されていてもよい。この場合においても、ローテーションアーム２２２は、ウエハ１００を支持したときのウエハ１００のガタつきを抑制し、ウエハ１００の落下を防止することができる。
（ｂ）また、上述した態様では、支持部２２２ａは、その一部が傾斜し、その傾斜の勾配は一律となるように構成されているものを例に挙げたが、本開示はこれに限定されない。例えば、支持部２２２ａは、全体が傾斜して構成されていてもよいし、傾斜の勾配が変化するように構成されていてもよい。支持部２２２ａの全体が傾斜する場合には、支持部２２２ａの上端と傾斜の上端が一致する。これらの場合においても、ローテーションアーム２２２は、ウエハ１００を支持したときのウエハ１００のガタつきを抑制し、ウエハ１００の落下を防止することができる。
（ｃ）また、上述した態様では、支持部２２２ａは、平面視において、直線状の棒部材が複数の角部を有して連続するように形成されているものを例に挙げたが、本開示はこれに限定されない。例えば、支持部２２２ａは、ウエハ１００を支持する領域を有していれば、平面視において、曲線状に形成されていてもよい。この場合においても、ローテーションアーム２２２は、ウエハ１００を支持したときのウエハ１００のガタつきを抑制し、ウエハ１００の落下を防止することができる。
（ｅ）また、上述した態様では、ローテーションアーム２２２を例に挙げて説明したが、本開示はこれに限定されない。例えば、ロボットアーム２４０が上述した構成を有していてもよい。この場合においても、ロボットアーム２４０は、ウエハ１００を支持したときのウエハ１００のガタつきを抑制し、ウエハ１００の落下を防止することができる。
（ｄ）なお、上述した態様では、ウエハ１００の搬送時において、外周側壁部Ｃに付着している余剰膜の剥離を回避する構成として、湾曲部２２２ｂが、外周側壁部Ｃに接触しない曲率半径を有している場合と、外周側壁部Ｃの突出部分Ｅの位置が、湾曲部２２２ｂの先端部Ｄの位置よりも上方にある場合とを例に挙げて説明した。これは、２つの場合が揃ったときにのみ効果を奏することを示すものではない。いずれか一方の場合を満たせば効果を奏するものである。
（ｅ）また、上述した態様では、ウエハ１００が歪む原因として、積層膜における絶縁膜１０２（ＳｉＯ膜）と犠牲膜１１２（ＳｉＮ膜）との間で生じる応力差を例に挙げて説明したが、本開示はこれに限定されない。例えば、ウエハ１００に対して加熱が不均一に行われた場合もウエハ１００が歪む原因となり得る。つまり、発生原因を問わず、歪みが生じたウエハ１００に対しては、上述した態様で説明したローテーションアーム２２２の適用により、ウエハ１００を支持したときのウエハ１００のガタつきを抑制し、ウエハ１００の落下を防止することができる。
（ｆ）また、上述した態様では、ウエハ１００上にＳｉＯ膜とＳｉＮ膜との積層膜が形成される場合を例に挙げて説明したが、本開示はこれに限定されない。例えば、ウエハ１００上にＳｉＯ膜、ＳｉＮ膜がそれぞれ単独で形成されてもよい。つまり、ウエハ１００上に形成された膜が積層膜か否かを問わず、歪みが生じたウエハ１００に対しては、上述した態様で説明したローテーションアーム２２２の適用により、ウエハ１００を支持したときのウエハ１００のガタつきを抑制し、ウエハ１００の落下を防止することができる。
また、上述した態様では、ウエハ１００上にＳｉＯ膜やＳｉＮ膜を形成することを例に挙げて説明したが、本開示はこれに限定されない。形成する膜としては、例えばＴｉ等の金属成分を含む膜であってもよい。また、Ｓｉや金属成分等と結合するものとしてＯやＮを例に説明したが、本開示はこれに限定されない。例えば、炭素や他の金属等であってもよい。
＜本開示の好ましい態様＞
以下に、本開示の好ましい態様について付記する。
［付記１］
本開示の一態様によれば、
基板を処理する処理室と、
前記処理室内へガスを供給するガス供給部と、
前記処理室内に配置され、基板を載置する基板載置面を有する基板載置部と、
前記基板載置面に対し、基板の下面を支持して当該基板を搬送するアームと、
を有し、
前記アームは、基板を支持する支持部が傾斜を有して構成されている、
基板処理装置が提供される。
［付記２］
好ましくは、
前記支持部は、前記傾斜の上端側が基板の端縁近傍に位置した状態で当該基板を支持するように構成されている、
付記１に記載の基板処理装置が提供される。
［付記３］
好ましくは、
前記アームは、回転軸に取り付けられ、
前記基板載置部は、前記回転軸を中心として周状に複数配置され、
前記アームは、前記回転軸が回転することにより、複数の前記基板載置面の間で基板を搬送する、
付記１または２に記載の基板処理装置が提供される。
［付記４］
好ましくは、
前記アームは、前記支持部の下端部分に、上方に向かって湾曲する湾曲部をさらに有して構成されている、
付記１～３のいずれか１態様に記載の基板処理装置が提供される。
［付記５］
好ましくは、
前記湾曲部は、基板の外周側壁部に接触しない曲率半径を有する、
付記４に記載の基板処理装置が提供される。
［付記６］
好ましくは、
前記アームが基板を支持するときに、前記外周側壁部における最も前記湾曲部側に突出している部分の位置は、前記湾曲部の先端部の位置よりも上方にある、
付記５に記載の基板処理装置が提供される。
［付記７］
好ましくは、
前記アームにおける前記湾曲部の先端の位置と、前記アームの他端の位置とは、所定の範囲の差になるように構成されている、
付記４～６のいずれか１態様に記載の基板処理装置が提供される。
［付記８］
本開示の他の一態様によれば、
処理室内で基板を処理する工程と、
ガス供給部から前記処理室内へガスを供給する工程と、
前記処理室内に配置され、基板を載置する基板載置面を有する基板載置部に対し、基板の下面を支持して当該基板を搬送する搬送工程と、
を有し、
基板を支持する支持部が傾斜を有して構成されているアームにより、前記搬送工程を行う、
半導体装置の製造方法が提供される。
［付記９］
本開示のさらに他の一態様によれば、
処理室内で基板を処理する手順と、
ガス供給部から前記処理室内へガスを供給する手順と、
基板を支持する支持部が傾斜を有して構成されているアームにより、前記処理室内に配置され、基板を載置する基板載置面を有する基板載置部に対し、基板の下面を支持して当該基板を搬送する搬送手順と、
をコンピュータによって基板処理装置に実行させるプログラムが提供される。
１００ ウエハ（基板）
２００ 基板処理装置
２０１ 処理室
２１０ 基台
２１１，２１１ａ，２１１ｂ，２１１ｃ，２１１ｄ 基板載置面
２２２ ローテーションアーム
２２２ａ 支持部
２２２ｂ 湾曲部
３００ 第一ガス供給部
３４０ 第二ガス供給部

Claims (7)

  1. 基板を処理する処理室と、
    前記処理室内へガスを供給するガス供給部と、
    前記処理室内に配置され、基板を載置する基板載置面を有する基板載置部と、
    前記基板載置面に対し、基板の下面を支持して当該基板を搬送するアームと、
    を有し、
    前記アームは、基板を支持する支持部が傾斜を有して構成され、前記支持部の下端部分に、上方に向かって湾曲する湾曲部をさらに有して構成されており、
    前記湾曲部は、基板の外周側壁部に接触しない曲率半径を有する、
    基板処理装置。
  2. 前記支持部は、前記傾斜の上端側が基板の端縁近傍に位置した状態で当該基板を支持するように構成されている、
    請求項１に記載の基板処理装置。
  3. 前記アームは、回転軸に取り付けられ、
    前記基板載置部は、前記回転軸を中心として周状に複数配置され、
    前記アームは、前記回転軸が回転することにより、複数の前記基板載置面の間で基板を搬送する、
    請求項１または２に記載の基板処理装置。
  4. 前記アームが基板を支持するときに、前記外周側壁部における最も前記湾曲部側に突出している部分の位置は、前記湾曲部の先端部の位置よりも上方にある、
    請求項１～３のいずれか１項に記載の基板処理装置。
  5. 前記アームにおける前記湾曲部の先端の位置と、前記アームの他端の位置とは、所定の範囲の差になるように構成されている、
    請求項１～４のいずれか１項に記載の基板処理装置。
  6. 処理室内で基板を処理する工程と、
    ガス供給部から前記処理室内へガスを供給する工程と、
    前記処理室内に配置され、基板を載置する基板載置面を有する基板載置部に対し、基板を支持する支持部が傾斜を有して構成され、前記支持部の下端部分に、上方に向かって湾曲し、基板の外周側壁部に接触しない曲率半径を有する湾曲部をさらに有して構成されているアームにより、基板の下面を支持して当該基板を搬送する搬送工程と、
    を有する半導体装置の製造方法。
  7. 処理室内で基板を処理する手順と、
    ガス供給部から前記処理室内へガスを供給する手順と、
    前記処理室内に配置され、基板を載置する基板載置面を有する基板載置部に対し、基板を支持する支持部が傾斜を有して構成され、前記支持部の下端部分に、上方に向かって湾曲し、基板の外周側壁部に接触しない曲率半径を有する湾曲部をさらに有して構成されているアームにより、基板の下面を支持して当該基板を搬送する搬送手順と、
    をコンピュータによって基板処理装置に実行させるプログラム。
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