JP7221403B2 - 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、半導体装置の製造方法およびプログラムに関する。
半導体装置の製造工程で用いられる基板処理装置において基板の処理工程を行う際に、複数の処理室へ基板の搬入を同時に行う等、作業効率を向上させる処理が行われる場合がある（例えば、特許文献１参照）。
特開２０１０－１４７２５０号公報
本開示は、基板の処理工程において、作業効率をさらに向上させることを目的とする。
一態様によれば、
基板を処理する複数の処理室と、
前記基板を保持する複数の待機室と、
前記待機室と前記処理室とに隣接して配置される搬送室と、
前記搬送室に設けられ、前記処理室と前記待機室との間、または前記搬送室を挟んで隣り合う前記待機室同士の間で基板の搬送を行う搬送ロボットと、
前記待機室の温度を調節する温度調節機構と、
前記待機室が保持する基板が経る搬送経路に応じて、前記待機室の温度調節の態様を変えるように前記温度調節機構を制御する制御部と、
を備える技術が提供される。
本開示によれば、基板の処理工程において、作業効率をさらに向上させることが可能となる。
本開示の一態様に係る基板処理装置の概略構成図である。 本開示の一態様に係る基板処理装置が有する処理室の概略構成例を模式的に示す側断面図である。 本開示の一態様に係る基板処理装置が有するコントローラの構成例を模式的に示すブロック図である。 本開示の一態様に係る基板処理装置で行われる成膜工程の手順を示すフロー図である。 本開示の一態様に係る基板処理装置において、未処理基板を待機室から処理室へ搬送する搬送例を示した図である。 本開示の一態様に係る基板処理装置において、処理済み基板を処理室から搬出し、未処理基板を処理室へ搬入する搬送例を示した図である。 本開示の一態様に係る基板処理装置において、処理済み基板を処理室から待機室へ搬送する搬送例を示した図である。
＜本開示の一態様＞
以下、本開示の一態様について、図面を参照しながら説明する。
（１）基板処理装置の構成例
本開示の基板処理装置１００の概略構成例について図１を用いて説明する。
（全体構成）
本開示の基板処理装置１００は、基板を処理する第１～第４処理室ＰＭ１１～ＰＭ４２と、基板を搬送する第１～第４搬送ロボットＴＨ１～ＴＨ４を備える第１～第４搬送室ＴＭ１～ＴＭ４と、隣り合う第１～第４搬送室ＴＭ１～ＴＭ４の間を連結する第１～第４待機室ＷＭ１～ＷＭ４と、第１～第４待機室ＷＭ１～ＷＭ４が備える第１～第４温度調節機構ＡＣ１～ＡＣ４と、第１待機室ＷＭ１に隣接する大気搬送室ＬＨと、大気搬送室ＬＨに隣接するロードポートＬＰ１，ＬＰ２と、を主に備える。
第１～第４搬送室ＴＭ１～ＴＭ４と第１～第４待機室ＷＭ１～ＷＭ４とは交互に隣接するように配置されている。具体的には、第１搬送室ＴＭ１は、第１待機室ＷＭ１を介して大気搬送室ＬＨに隣接している。第２搬送室ＴＭ２は、第２待機室ＷＭ２を介して第１搬送室ＴＭ１に隣接している。第３搬送室ＴＭ３は、第３待機室ＷＭ３を介して第２搬送室ＴＭ２に接続している。第４搬送室ＴＭ４は、第４待機室ＷＭ４を介して第３搬送室ＴＭ３に隣接している。
第１～第４搬送室ＴＭ１～ＴＭ４の両側面（図１の左右側）には、第１～第４処理室ＰＭ１１～ＰＭ４２が配置されている。具体的には、第１待機室ＷＭ１から第１搬送室ＴＭ１を見たときの第１搬送室ＴＭ１の両側面には、第１処理室ＰＭ１１，ＰＭ１２が配置されている。同様に、第２搬送室ＴＭ２の両側面には、第２処理室ＰＭ２１，ＰＭ２２が配置されている。第３搬送室ＴＭ３の両側面には、第３処理室ＰＭ３１，ＰＭ３２が配置されている。第４搬送室ＴＭ４の両側面には、第４処理室ＰＭ４１，ＰＭ４２が配置されている。
以下、第１～第４処理室ＰＭ１１～ＰＭ４２を総称して、単に「処理室ＰＭ」という場合がある。同様に、第１～第４待機室ＷＭ１～ＷＭ４を総称して、単に「待機室ＷＭ」という場合がある。第１～第４搬送ロボットＴＨ１～ＴＨ４を総称して、単に「搬送ロボットＴＨ」という場合がある。第１～第４搬送室ＴＭ１～ＴＭ４を総称して、単に「搬送室ＴＭ」という場合がある。
以下、基板処理装置１００の各構成要素ついてさらに詳しく説明する。
（ロードポート）
ロードポート（Ｉ／Ｏステージ）ＬＰ１，ＬＰ２は、ウエハキャリアとして使用されるポッドＰＤ１，ＰＤ２の搬入搬出部として用いられる。ポッドＰＤ１，ＰＤ２の内部は、処理室ＰＭで処理される未処理のウエハ（以下、「未処理ウエハ」と称する場合がある。）や、処理室ＰＭで処理された処理済みのウエハ（以下、「処理済ウエハ」と称する場合がある。）が水平姿勢で格納されるように構成されている。ポッドＰＤ１，ＰＤ２の前面蓋を開けることにより、ポッドＰＤ１，ＰＤ２内と大気搬送室ＬＨ内とが連通するようになっている。
（大気搬送室）
ロードポートＬＰ１，ＬＰ２の一側面には、大気搬送室ＬＨが設けられている。大気搬送室ＬＨ内には、ポッドＰＤ１，ＰＤ２と第１待機室ＷＭ１との間でウエハの搬送を行う、不図示の大気搬送ロボットが設けられている。大気搬送ロボットは、ポッドＰＤ１，ＰＤ２内に収納されている複数枚（例えば、２５枚）の未処理ウエハのうちの５枚のウエハを第１待機室ＷＭ１に搬送する。また、大気搬送ロボットは、５枚の処理済ウエハを第１待機室ＷＭ１からポッドＰＤ１，ＰＤ２内に搬送する（図７参照）。大気搬送室ＬＨ内は、不活性ガス等のクリーンガスが供給され、大気圧に保持されている。
（待機室）
図１に示すように、大気搬送室ＬＨの側面であって、ロードポートＬＰ１，ＬＰ２が設けられた反対側には、第１待機室ＷＭ１が設けられている。第１待機室ＷＭ１の内部には、ポッドＰＤ１，ＰＤ２から搬送された５枚の未処理ウエハを水平姿勢で保持する保持領域が設けられており、この保持領域の下方には、５枚の処理済ウエハを保持する空き領域が設けられている。大気搬送室ＬＨと第１待機室ＷＭ１との間には不図示のゲートバルブが設けられており、このゲートバルブを開けることにより、大気搬送室ＬＨ内と第１待機室ＷＭ１内とが連通可能となる。
第２～第４待機室ＷＭ２～ＷＭ４の内部も、第１待機室ＷＭ１の内部と同様に構成されている。
（温度調節機構）
第１待機室ＷＭ１には、第１待機室ＷＭ１内の温度を調節する第１温度調節機構ＡＣ１が設けられている。第１温度調節機構ＡＣ１は、加熱機構と冷却機構とを有している。加熱機構により、第１待機室ＷＭ１に保持された未処理ウエハが加熱され、また、冷却機構により、処理済ウエハが冷却される。加熱機構と冷却機構については、公知技術を利用することができる。
第２～第４待機室ＷＭ２～ＷＭ４にも、第１温度調節機構ＡＣ１と同様の構成および機能を有する第２～第４温度調節機構ＡＣ２～ＡＣ４が設けられている。
（搬送室）
第１待機室ＷＭ１の側面であって、大気搬送室ＬＨが設けられた反対側には、第１搬送室ＴＭ１が設けられている。第１搬送室ＴＭ１の内部には、ウエハの搬送および保持を行う第１搬送ロボットＴＨ１が設けられている。第１待機室ＷＭ１と第１搬送室ＴＭ１との間には不図示のゲートバルブが設けられ、このゲートバルブを開けることにより、第１待機室ＷＭ１内と第１搬送室ＴＭ１内とが連通可能となる。同様に、第１搬送室ＴＭ１と第１処理室ＰＭ１１との間、および第１搬送室ＴＭ１と第１処理室ＰＭ１２との間にも不図示のゲートバルブが設けられている。
第２～第４搬送室ＴＭ２～ＴＭ４の内部も、第１搬送室ＴＭ１の内部と同様に構成されている。
（搬送ロボット）
第１搬送ロボットＴＨ１は、ウエハを一時的に保持して搬送する一対のアームＡＲ１１，ＡＲ１２を備えている。第１搬送ロボットＴＨ１は、第１待機室ＷＭ１内に保持される未処理ウエハを第２待機室ＷＭ２に搬送し、また、第２待機室ＷＭ２内に保持される処理済ウエハを第１待機室ＷＭ１に搬送する。また、第１搬送ロボットＴＨ１は、例えばアームＡＲ１１に未処理ウエハを載せて、第１処理室ＰＭ１１に搬入するとともに、処理済ウエハをアームＡＲ１２に載せて第１処理室ＰＭ１１から搬出するスワップ（交換）搬送ができるよう構成されている。
第２～第４搬送室ＴＭ２～ＴＭ４の内部にも、第１搬送ロボットＴＨ１と同様の構成および機能を有する第２～第４搬送ロボットＴＨ２～ＴＨ４が設けられている。
（処理室）
第１待機室ＷＭ１から第１搬送室ＴＭ１を見たときの第１搬送室ＴＭ１の両側面（図１の左右側）には、ウエハに成膜等の処理を施す第１処理室ＰＭ１１，ＰＭ１２が設けられている。また、図１には示していないが、処理室ＰＭ１１，ＰＭ１２の内部にはウエハに成膜処理を施す縦型処理炉１（図２参照）が配置されている。縦型処理炉１の構成については後述する。
第２～第４処理室ＰＭ２１～ＰＭ４２の内部にも、縦型処理炉１と同様の構成および機能を有する縦型処理炉が設けられている。
（２）処理室の構成例
本開示の基板処理装置１００が有する処理室ＰＭは、処理対象となるウエハを５枚ずつ纏めて処理する縦型基板処理室として構成されている。以下では、第１処理室ＰＭ１１が備える縦型処理炉１を例に説明する。
また、ウエハに対して処理室ＰＭが行う処理としては、例えば、酸化処理、拡散処理、イオン打ち込み後のキャリア活性化や平坦化のためのリフローやアニール、成膜処理がある。本開示では、特に成膜処理を行う場合を例に挙げる。
以下、処理室ＰＭの構成を、図面を参照しながら具体的に説明する。
図２は、本開示の基板処理装置１００が有する第１処理室ＰＭ１１の内部の概略構成例を模式的に示す側断面図である。
（全体構成）
縦型処理炉１は、後述する反応管２０を均一に加熱するために、加熱部としてのヒータ１０を備える。ヒータ１０は、円筒形状であり、保持板としての不図示のヒータベースに支持されることにより基板処理装置の設置床に対して垂直に据え付けられている。
ヒータ１０の内側には、ヒータ１０と同心円状に、反応容器を構成する反応管２０が配設されている。
反応管２０の下方には、基板移載用のロードロック室を構成する下部チャンバ（ロードロックチャンバ）３０が配設されている。
そして、反応管２０および下部チャンバ３０によって形成される空間内には、処理対象となるウエハを支持するための基板支持部４０が、当該空間内を上下方向に移動可能に配されている。
（反応管）
反応管２０は、例えば石英（ＳｉＯ２）または炭化シリコン（ＳｉＣ）等の耐熱性材料により構成され、内管２１と外管２２とを有する二重管構造の円筒形状に形成されている。
内管２１の内側（すなわち、中空筒の内部）には、ウエハを処理する処理部２３が形成されている。処理部２３は、後述する基板支持部４０のボート４１によって支持されるウエハを、水平姿勢で鉛直方向に多段に配列した状態で、収容可能に構成されている。
処理部２３内には、処理部２３の下部領域から上部領域まで延在するノズル２４が設けられている。ノズル２４には、ボート４１に支持されるウエハと対向する位置に、ノズル２４の延伸方向に沿って並ぶ複数のガス供給孔２４ａが設けられている。これにより、ノズル２４のガス供給孔２４ａからは、ウエハに対してガスが供給されることになる。
内管２１の外側で、かつ、外管２２の内側には、ガスが流れる排気流路２５が形成されている。排気流路２５は、外管２２の上端と内管２１の上端との隙間を通じて処理部２３からガスが流れ込み、流れ込んだガスが内管２１の外側と外管２２の内側との間の空間を下方に向けて流れるように構成されている。
外管２２の下部には、その外管２２の周りを取り囲むように、ガスの滞留空間である排気バッファとしてのポンピング部２６が形成されている。
内管２１の下部には、ポンピング部２６と対向する位置に開口２７が設けられている。開口２７は、内管２１の下部のポンピング部２６が配置される位置の周りの複数個所に設けられ、内管２１の内側からポンピング部２６にガスを排出し得るように構成されている。
（ガス供給部）
内管２１の内側に配されたノズル２４には、ガス供給ラインとしてのガス供給管５１が、内管２１および外管２２を貫通するように接続されている。ガス供給管５１には、少なくとも２本のガス供給管５２，５４が接続されており、処理部２３内へ複数種類のガスを供給することができるように構成されている。
ガス供給管５２の流路上には、上流方向から順に、流量制御器であるマスフローコントローラ（ＭＦＣ）５２ａおよび開閉弁であるバルブ５２ｂが設けられている。バルブ５２ｂよりも下流側では、不活性ガスを供給するガス供給管５３がガス供給管５２に接続されている。ガス供給管５３には、上流方向から順に、ＭＦＣ５３ａおよびバルブ５３ｂが設けられている。主に、ガス供給管５２，ＭＦＣ５２ａ，バルブ５２ｂにより、第１の処理ガス供給系である第１処理ガス供給部が構成される。
また、ガス供給管５４の流路上には、上流方向から順に、ＭＦＣ５４ａおよびバルブ５４ｂが設けられている。バルブ５４ｂよりも下流側では、不活性ガスを供給するガス供給管５５がガス供給管５４に接続されている。ガス供給管５５には、上流方向から順に、ＭＦＣ５５ａおよびバルブ５５ｂが設けられている。主に、ガス供給管５４，ＭＦＣ５４ａ，バルブ５４ｂにより、第２の処理ガス供給系である第２処理ガス供給部が構成される。
ガス供給管５２からは、第１の処理ガスとして、第１の金属元素を含む原料ガス（第１の金属含有ガス、第１の原料ガス）が、ＭＦＣ５２ａ，バルブ５２ｂ，ガス供給管５１，ノズル２４を介して処理部２３内に供給される。
ガス供給管５４からは、第２の処理ガスとして、反応ガスが、ＭＦＣ５４ａ，バルブ５４ｂ，ガス供給管５１，ノズル２４を介して処理部２３内に供給される。反応ガスとしては、例えば窒素（Ｎ）を含むＮ含有ガスとしての例えばアンモニア（ＮＨ３）ガスを用いることができる。ＮＨ３ガスは、窒化・還元剤（窒化・還元ガス）として作用する。
ガス供給管５３，５５からは、不活性ガスとして、例えば窒素（Ｎ２）ガスが、それぞれＭＦＣ５３ａ，５５ａ，バルブ５３ｂ，５５ｂ，ガス供給管５１，ノズル２４を介して処理部２３内に供給される。
（ガス排気部）
ポンピング部２６には、そのポンピング部２６に滞留するガスを排気する排気管６１が接続されている。排気管６１には、上流側から順に、処理部２３内の圧力を検出する圧力検出器（圧力検出部）としての圧力センサ６２，ＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）バルブ６３，真空排気装置としての真空ポンプ６４が接続されている。
（下部チャンバ）
下部チャンバ３０は、その上端に反応管２０を支持するフランジ部３１を有している。フランジ部３１が反応管２０を支持することで、下部チャンバ３０は、反応管２０の下方に配されることになる。
下部チャンバ３０の上端近傍には、基板搬入搬出口３２が設けられている。基板搬入搬出口３２は、第１搬送ロボットＴＨ１（図１参照）により、下部チャンバ３０の内外でのウエハの出し入れを可能とするように構成されている。
また、下部チャンバ３０の下方部には、不活性ガス供給管５６が接続されている。不活性ガス供給管５６の流路上には、上流方向から順に、ＭＦＣ５６ａおよびバルブ５６ｂが設けられている。主に、不活性ガス供給管５６，ＭＦＣ５６ａ，バルブ５６ｂにより、第２の不活性ガス供給系である不活性ガス供給部が構成される。
不活性ガス供給管５６からは、不活性ガスとして、例えばＮ２ガスが下部チャンバ３０内に供給される。
（基板支持部）
基板支持部４０は、反応管２０および下部チャンバ３０によって形成される空間内、すなわち内管２１内の処理部２３および下部チャンバ３０内の移載室３３を移動可能に配されるもので、ウエハを支持する基板支持具としてのボート４１と、その下方に配された断熱部４２と、を有している。
基板支持具としてのボート４１は、プレート４１ａが５段に設けられており、そのプレート４１ａによって、５枚のウエハを、水平姿勢で、かつ、互いに中心を揃えた状態で、鉛直方向に整列させて多段に支持するように構成されている。
また、断熱部４２の下面には、その断熱部４２を下方から支持する支持ロッド４３が配設されている。支持ロッド４３は、移載室３３の機密状態を維持しつつ、その下部チャンバ３０の底部を貫通するように配されており、下部チャンバ３０の外方において昇降機構部（ボートエレベータ）４４に連結されている。
昇降機構部４４は、ボート４１，断熱部４２および支持ロッド４３を昇降させるように動作するものである。昇降機構部４４の動作によって、基板支持部４０は、内管２１内の処理部２３および下部チャンバ３０内の移載室３３を上下方向に移動することが可能となる。
具体的には、例えば、昇降機構部４４が上昇動作を行うと、図２に示すように、少なくともボート４１が処理部２３に位置し、これによりボート４１に支持されたウエハに対して処理部２３での処理を行うことが可能になる。
また、例えば、昇降機構部４４が下降動作を行うと、ボート４１が下部チャンバ３０の移載室３３内まで下がるようになっている。このようにすることで、第１搬送ロボットＴＨ１により、基板搬入搬出口３２を通じてボート４１のプレート４１ａ上に５枚のウエハを載置することが可能になる。
（３）コントローラ
以下、コントローラ７０の構成を、図面を参照しながら説明する。
図３は、本開示の基板処理装置１００が有するコントローラの構成例を模式的に示すブロック図である。本開示の基板処理装置は、その基板処理装置における各部の動作を制御する制御部としてのコントローラ７０を有している。
制御部（制御手段）であるコントローラ７０は、演算部としてのＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）７１，一時記憶部としてのＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）７２，大容量記憶部としての記憶装置７３，Ｉ／Ｏポート７４を備えたコンピュータとして構成されている。ＲＡＭ７２，記憶装置７３，Ｉ／Ｏポート７４は、内部バス７５を介して、ＣＰＵ７１とデータ交換可能なように構成されている。また、コントローラ７０は、例えば、外部記憶装置８１，タッチパネル等の入出力装置８２が接続可能に構成されている。
記憶装置７３は、例えばフラッシュメモリ、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）等で構成されている。記憶装置７３内には、基板処理装置の動作を制御する制御プログラム、後述する半導体装置の製造方法の手順や条件等が記載されたプロセスレシピ等が、読み出し可能に格納されている。プロセスレシピは、後述する半導体装置の製造方法における各工程（各ステップ）をコントローラ７０に実行させ、所定の結果を得ることができるように組み合わされたものであり、プログラムとして機能する。以下、このプロセスレシピ、制御プログラム等を総称して、単に、プログラムともいう。本明細書においてプログラムという言葉を用いた場合は、プロセスレシピ単体のみを含む場合、制御プログラム単体のみを含む場合、または、プロセスレシピおよび制御プログラムの組み合わせを含む場合がある。ＲＡＭ７２は、ＣＰＵ７１によって読み出されたプログラムやデータ等が一時的に保持されるメモリ領域（ワークエリア）として構成されている。
Ｉ／Ｏポート７４は、第１～第４温度調節機構ＡＣ１～ＡＣ４，第１～第４搬送ロボットＴＨ１～ＴＨ４，ＭＦＣ５２ａ～５６ａ，バルブ５２ｂ～５６ｂ，圧力センサ６２，ＡＰＣバルブ６３，真空ポンプ６４，ヒータ１０，昇降機構部４４等に接続されている。
ＣＰＵ７１は、記憶装置７３から制御プログラムを読み出して実行するとともに、入出力装置８２からの操作コマンドの入力等に応じて記憶装置７３からレシピ等を読み出すように構成されている。そして、ＣＰＵ７１は、読み出したレシピの内容に沿うように、Ｉ／Ｏポート７４を介して、第１～第４温度調節機構ＡＣ１～ＡＣ４の温度調整動作、第１～第４搬送ロボットＴＨ１～ＴＨ４の搬送動作、ＭＦＣ５２ａ～５６ａによる各種ガスの流量調整動作、バルブ５２ｂ～５６ｂの開閉動作、ＡＰＣバルブ６３の開閉動作およびＡＰＣバルブ６３による圧力センサ６２に基づく圧力調整動作、ヒータ１０の温度調整動作、真空ポンプ６４の起動および停止、昇降機構部４４によるボート４１の昇降動作、ボート４１へのウエハの収容動作等を制御するように構成されている。
以上のようなコントローラ７０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（ＵＳＢ Ｆｌａｓｈ Ｄｒｉｖｅ）やメモリカード等の半導体メモリ）８１を用意し、外部記憶装置８１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、本開示のコントローラ７０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８１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よいし、上位装置から受信部を介して情報を受信し、外部記憶装置８１を介さずにプログラムを供給するようにしてもよい。
コントローラ７０における記憶装置７３およびコントローラ７０に接続可能な外部記憶装置８１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、記憶装置７３単体のみを含む場合、外部記憶装置８１単体のみを含む場合、または、その両方を含む場合がある。
（４）処理室における基板処理工程（成膜工程）
次に、処理室ＰＭにおける基板処理工程を、図２および図４を用いて説明する。ここでは、基板処理工程として、金属膜の一例である窒化チタン（ＴｉＮ）層をウエハ上に形成する工程（成膜工程）を例に挙げる。なお、以下の説明において、処理室ＰＭを構成する各部の動作はコントローラ７０により制御される。
以下に、第１処理室ＰＭ１１で行われる成膜工程を例に説明する。
（ウエハチャージ：Ｓ１１０）
成膜処理に際しては、先ず、被処理物となるウエハをボート４１に装填（ウエハチャージ）する。具体的には、移載室３３内において、ボート４１のプレート４１ａを基板搬入搬出口３２の対向位置に配置し、その状態で、第１搬送ロボットＴＨ１により、基板搬入搬出口３２を通じて、プレート４１ａ上にウエハを載置する。これを、昇降機構部４４によってボート４１の上下方向位置を移動させつつ、５段のプレート４１ａのそれぞれに対して行う。これにより、ボート４１には、５枚のウエハが装填される。
（ボートロード：Ｓ１２０）
ボート４１にウエハを装填したら、続いて、ボート４１を昇降機構部４４によって上昇させる。これにより、ボート４１に装填された５枚のウエハは、処理部２３内に搬入（ボートロード）される。
（圧力調整および温度調整：Ｓ１３０）
ウエハの処理部２３内への搬入後は、処理部２３内が所望の圧力（真空度）となるように、真空ポンプ６４を作動させる。この際、処理部２３内の圧力は、圧力センサ６２で測定され、この測定された圧力情報に基づき、ＡＰＣバルブ６３がフィードバック制御される（圧力調整）。真空ポンプ６４は、少なくともウエハに対する処理が完了するまでの間は常時作動させた状態を維持する。また、処理部２３内が所望の温度となるように、ヒータ１０による加熱を行う。この際、処理部２３内が所望の温度分布となるように、温度センサが検出した温度情報に基づき、ヒータ１０への通電量がフィードバック制御される（温度調整）。ヒータ１０による処理部２３内の加熱は、少なくともウエハに対する処理が完了するまでの間は継続して行われる。
（ＴｉＮ層形成工程：Ｓ１４０）
処理部２３内の雰囲気が安定したら、次いで、成膜工程としてのＴｉＮ層形成工程（Ｓ１４０）に移る。ＴｉＮ層形成工程（Ｓ１４０）では、ＴｉＣｌ４ガスを供給する工程（Ｓ１４１）、残留ガスを除去する工程（Ｓ１４２）、ＮＨ３ガスを供給する工程（Ｓ１４３）、および、残留ガスを除去する工程（Ｓ１４４）の各ステップを順に行う。
（ＴｉＣｌ４ガス供給：Ｓ１４１）
具体的には、処理部２３内の雰囲気が安定した後、バルブ５２ｂを開き、ガス供給管５２およびガス供給管５１に原料ガスであるＴｉＣｌ４ガスを流す。ＴｉＣｌ４ガスは、ＭＦＣ５２ａにより流量調整され、ノズル２４のガス供給孔２４ａから処理部２３内に供給され、排気流路２５およびポンピング部２６を経て排気管６１から排気される。これにより、ボート４１に装填されたウエハに対してＴｉＣｌ４ガスが供給されることとなる。また、ＴｉＣｌ４ガスの供給に合わせて、バルブ５３ｂを開き、ガス供給管５３内にＮ２ガス等の不活性ガスを流す。ガス供給管５３内を流れたＮ２ガスは、ＭＦＣ５３ａにより流量調整され、ＴｉＣｌ４ガスと一緒に処理部２３内に供給され、排気管６１から排気される。
このとき、ＡＰＣバルブ６３を調整して、処理部２３内の圧力を、例えば０．１～６６５０Ｐａの範囲内の圧力とする。ＭＦＣ５２ａで制御するＴｉＣｌ４ガスの供給流量は、例えば０．１～２ｓｌｍの範囲内の流量とする。ＭＦＣ５３ａで制御するＮ２ガスの供給流量は、それぞれ例えば０．１～３０ｓｌｍの範囲内の流量とする。ＴｉＣｌ４ガスをウエハに対して供給する時間は、例えば０．０１～２０秒の範囲内の時間とする。また、ヒータ１０は、ウエハの温度が、例えば２５０～５５０℃の範囲内の温度となるような温度に設定する。
このように、処理部２３内にＴｉＣｌ４ガスおよびＮ２ガスを供給すると、ボート４１に装填されたウエハ（表面の下地膜）上には、例えば１原子層未満から数原子層程度の厚さのＴｉ含有層が形成される。
また、このとき、移載室３３内に対しても、Ｎ２ガス等の不活性ガスの供給を行う。具体的には、バルブ５６ｂを開き、不活性ガス供給管５１内にＮ２ガス等の不活性ガスを流す。不活性ガス供給管５１内を流れたＮ２ガスは、ＭＦＣ５６ａにより流量調整され、移載室３３内に供給される。移載室３３内へのＮ２ガスの供給は、処理部２３内のガス圧力＜移載室３３内のガス圧力となるように行うものとする。また、処理部２３内に供給されるガスの合計流量＜移載室３３内に供給されるガス流量となるように行うものとする。
（残留ガス除去：Ｓ１４２）
ウエハ上にＴｉ含有層を形成した後は、バルブ５２ｂを閉じ、ＴｉＣｌ４ガスの供給を停止する。このとき、排気管６１のＡＰＣバルブ６３は開いたままとして、真空ポンプ６４により処理部２３内を真空排気し、処理部２３内に残留する未反応もしくはＴｉ含有層形成に寄与した後のＴｉＣｌ４ガスを処理部２３内から排除する。また、バルブ５３ｂは開いたままとして、Ｎ２ガスの処理部２３内への供給を維持する。Ｎ２ガスはパージガスとして作用し、処理部２３内に残留する未反応もしくはＴｉ含有層形成に寄与した後のＴｉＣｌ４ガスを処理部２３内から排除する効果を高めることができる。
（ＮＨ３ガス供給：Ｓ１４３）
処理部２３内の残留ガスを除去した後は、バルブ５４ｂを開き、ガス供給管５４およびガス供給管５１に反応ガスとしてＮ含有ガスであるＮＨ３ガスを流す。ＮＨ３ガスは、ＭＦＣ５４ａにより流量調整され、ノズル２４のガス供給孔２４ａから処理部２３内に供給され、排気流路２５およびポンピング部２６を経て排気管６１から排気される。これにより、ボート４１に装填されたウエハに対してＮＨ３ガスが供給されることとなる。このとき、バルブ５５ｂは閉じた状態として、Ｎ２ガスがＮＨ３ガスと一緒に処理部２３内に供給されないようにする。すなわち、ＮＨ３ガスは、Ｎ２ガスで希釈されることなく、処理部２３内に供給され、排気管６１から排気される。このように、反応ガス（ＮＨ３ガス）を、Ｎ２ガスで希釈することなく、処理部２３内へ供給すれば、ＴｉＮ層の成膜レートを向上させることが可能である。
ＮＨ３ガスを流すときは、ＡＰＣバルブ６３を調整して、処理部２３内の圧力を、例えば０．１～６６５０Ｐａの範囲内の圧力とする。ＭＦＣ５４ａで制御するＮＨ３ガスの供給流量は、例えば０．１～２０ｓｌｍの範囲内の流量とする。ＮＨ３ガスをウエハに対して供給する時間は、例えば０．０１～３０秒の範囲内の時間とする。また、ヒータ１０は、ＴｉＣｌ４ガス供給工程と同様の温度に設定する。
このように、処理部２３内にＮＨ３ガスを供給すると、ＮＨ３ガスは、ＴｉＣｌ４ガス供給工程でウエハ上に形成されたＴｉ含有層の少なくとも一部と置換反応する。この置換反応により、Ｔｉ含有層に含まれるＴｉとＮＨ３ガスに含まれるＮとが結合して、ボート４１に装填されたウエハ上に、ＴｉとＮとを含むＴｉＮ層が形成されることになる。
また、このときも、上述したＴｉＣｌ４ガス供給工程（Ｓ１４１）の場合と同様に、移載室３３内に対して、Ｎ２ガス等の不活性ガスの供給を行う。具体的な処理はＴｉＣｌ４ガス供給工程（Ｓ１４１）の場合と同様なので、ここでの説明を省略する。
（残留ガス除去：Ｓ１４４）
ウエハ上にＴｉＮ層を形成した後は、バルブ５４ｂを閉じて、ＮＨ３ガスの供給を停止する。そして、上述した残留ガス除去工程の場合と同様の処理手順により、処理部２３内に残留する未反応もしくはＴｉＮ層の形成に寄与した後のＮＨ３ガスや反応副生成物を、処理部２３内から排除する。
（実施回数確認：Ｓ１５０）
以上に述べたＴｉＮ層形成工程（Ｓ１４０）における各工程（Ｓ１４１～Ｓ１４４）を順に行うサイクルが終了すると、その都度、そのサイクルを予め設定された回数（所定回数）実施したか否かを判断する。そして、所定回数実施するまで、そのサイクルを繰り返し実施する（Ｓ１４１～Ｓ１４４）。上述のサイクルを繰り返す回数は、例えば１０～８０回程が好ましく、より好ましくは１０～１５回程行う。そして、上述のサイクルを所定回数繰り返すことにより、ウエハ上には、所定の厚さ（例えば０．１～２ｎｍ）のＴｉＮ層が形成される。
（アフターパージ：Ｓ１６０）
上述のサイクルを所定回数繰り返した後は、ガス供給管５３，５５のそれぞれからＮ２ガスを処理部２３内へ供給し、排気管６１から排気する。Ｎ２ガスはパージガスとして作用し、これにより処理部２３内が不活性ガスでパージされ、処理部２３内に残留するガスや副生成物が処理部２３内から除去される。
（大気圧復帰：Ｓ１７０）
処理部２３内をパージした後は、処理部２３内の雰囲気が不活性ガスに置換され（不活性ガス置換）、処理部２３内の圧力が常圧に復帰される。
（ボートアンロード：Ｓ１８０）
その後は、上述したボートロード工程（Ｓ１２０）とは逆の手順で、昇降機構部４４によってボート４１を下降させて、そのボート４１に装填された各ウエハを処理部２３内から搬出（ボートアンロード）する。
（ウエハディスチャージ：Ｓ１９０）
そして、ボート４１をアンロードしたら、上述したウエハチャージ工程（Ｓ１１０）とは逆の手順で、処理済ウエハを第１搬送ロボットＴＨ１により、ボート４１から取り出し、基板搬入搬出口３２を通じて下部チャンバ３０の外部に搬出する。
このようにして、５枚のウエハに対して、ＴｉＮ層を形成する成膜工程が完了する。
他の処理室である第１～第４処理室ＰＭ１２～ＰＭ４２においても、同様の成膜工程が行われる。
（５）基板処理装置における基板搬送工程
次に、上述の成膜工程の前後におけるウエハの搬送工程を、（ｉ）未処理ウエハを第１待機室ＷＭ１から搬出し、処理室ＰＭへ搬入する直前までのスワップ前工程、（ｉｉ）処理済ウエハと未処理ウエハとを交換するスワップ工程、（ｉｉｉ）処理室ＰＭから搬出された処理済ウエハを第１待機室ＷＭ１へ搬入するスワップ後工程に分けて、図１，図５～図７を用いて説明する。以下の説明では、第１待機室ＷＭ１から第１～第４処理室ＰＭ１１，ＰＭ２１，ＰＭ３１，ＰＭ４１へのウエハの搬送工程を例に説明する。図５～図７では、第１～第４処理室ＰＭ１２，ＰＭ２２，ＰＭ３２，ＰＭ４２と、第１～４搬送ロボットＴＨ１～ＴＨ４と、大気搬送室ＬＨとを省略している。図５～図７では、便宜上、第１～第４温度調節機構ＡＣ１～ＡＣ４を待機室ＷＭ外に示している。図５～図７に記載の白マルは、処理済みのウエハを示し、黒マルは、未処理のウエハを示している。なお、以下の説明において、基板処理装置１００を構成する各部の動作はコントローラ７０により制御される。
（スワップ前工程）
スワップ前工程では、最初に、第１待機室ＷＭ１内で保持される５枚の未処理のウエハを第４待機室ＷＭ４へ搬送する工程（以下、「Ａ工程」と称する場合がある。）が行われる。以下に、Ａ工程について説明する。なお、以下に説明するウエハの搬送は、ウエハを搬送する搬送ロボットＴＨが有するアームの数（２本）に応じて行われ、５枚のウエハの搬送は、１～２枚ずつ数回に分けて行われる。
（Ａ工程）
第１待機室ＷＭ１内で保持されるウエハを、第１搬送ロボットＴＨ１が保持し、第１搬送室ＴＭ１を経由して第２待機室ＷＭ２へ搬送する。続いて、このウエハを第２搬送ロボットＴＨ２が保持し、第２搬送室ＴＭ２を経由して第３待機室ＷＭ３へ搬送する。続いて、このウエハを第３搬送ロボットＴＨ３が保持し、第３搬送室ＴＭ３を経由して第４待機室ＷＭ４へ搬送する。
以上の動作を第１待機室ＷＭ１内で保持される５枚のウエハがすべて第４待機室ＷＭ４へ搬送されるまで繰り返し行う。最後に、第４搬送ロボットＴＨ４が、第４待機室ＷＭ４に保持された５枚のウエハのうちの１枚を保持し、第４搬送室ＴＭ４へ搬送して、Ａ工程を終了する。
Ａ工程で、第１待機室ＷＭ１内で保持される５枚のウエハがすべて搬出されたら、新たな５枚の未処理のウエハを第３待機室ＷＭ３へ搬送する工程（以下、「Ｂ工程」と称する。）を開始する。Ｂ工程は、Ａ工程と同様に行われる。
Ｂ工程で、第１待機室ＷＭ１内で保持される５枚のウエハがすべて搬出されたら、新たな５枚の未処理のウエハを第２待機室ＷＭ２へ搬送する工程（以下、「Ｃ工程」と称する。）を開始する。Ｃ工程は、Ａ工程と同様に行われる。
Ｃ工程で、第１待機室ＷＭ１内で保持される５枚のウエハがすべて搬出されたら、新たな５枚の未処理のウエハのうちの１枚を、第１搬送ロボットＴＨ１が保持し、第１搬送室ＴＭ１へ搬送する（図５（ａ）～図５（ｂ）参照）。
以上で、スワップ前工程が終了する。
（スワップ工程）
スワップ工程では、最初に、第１～第４搬送ロボットＴＨ１～ＴＨ４が有する一方のアームで、それぞれ第１～第４処理室ＰＭ１１～ＰＭ４１で処理された処理済ウエハを保持する。続いて、これらの処理済ウエハと、スワップ前工程で第１～第４搬送ロボットＴＨ１～ＴＨ４の他方のアームで保持した未処理ウエハとを交換する。すなわち、処理済ウエハを第１～第４待機室ＷＭ１～ＷＭ４へ搬送し、未処理ウエハを第１～第４処理室ＰＭ１１～ＰＭ４１へ搬送する。このとき、第１～第４待機室ＷＭ１～ＷＭ４で保持された４枚のウエハは、それぞれ同時に第１～第４処理室ＰＭ１１～ＰＭ４１に搬送される。
なお、ここでいう「同時」とは、全く同じタイミングだけでなく、ほぼ同じタイミング、近似するタイミングも含んでいる。本明細書において、以降に用いられる「同時」の語句も同様の意味である。
以上の動作を待機室ＷＭ内で保持されるすべてのウエハと処理室ＰＭ内で処理されたすべてのウエハがスワップされるまで繰り返し行い、スワップ工程を終了する（図６（ａ）～図６（ｂ）参照）。
（スワップ後工程）
スワップ後工程では、スワップ前工程とは逆の手順で処理済ウエハを搬送ロボットＴＨにより、第１待機室ＷＭ１へ搬送する（図７（ａ）～図７（ｂ）参照）。
第１待機室ＷＭ１から第１～第４処理室ＰＭ１２，ＰＭ２２，ＰＭ３２，ＰＭ４２へのウエハの搬送工程も上述と同様に行われる。
（６）温度調節機構の動作例
次に、基板搬送工程における温度調節機構ＡＣの動作例について、図５～図７を用いて説明する。なお、温度調節機構ＡＣの動作は、コントローラ７０により制御される。
以下に、温度調節機構ＡＣの動作例を温度調節機構ＡＣの加熱機構による温度調節と冷却機構よる温度調節とにわけて説明する。
（加熱機構による温度調節）
図５に示すように、スワップ前工程では、温度調節機構ＡＣの加熱機構を作動させて、処理室ＰＭに搬入される前の未処理ウエハを予め加熱する。このように、処理室ＰＭまでのウエハの搬送経路に設けられた温度調節機構ＡＣの加熱機構を作動させ、搬送中のウエハを予熱することにより、ウエハを処理室ＰＭに搬入してから成膜処理が開始されるまでの時間を短縮することができる。結果として、作業効率を向上させることができる。
さらに、スワップ前工程では、温度調節機構ＡＣの加熱機構を動作させて、４つの処理室ＰＭに搬入する際の４枚のウエハの温度を同温にする。上述のように、スワップ工程では、４つの搬送室ＴＭ内で保持される４枚のウエハを、同時に処理室ＰＭに搬入するので（図６参照）、搬入時の４枚のウエハを同温にすることで、４つの処理室ＰＭの処理時間を揃えることができる。結果として、さらなる作業効率の向上を実現できる。
図５に示すように、第１～第４処理室ＰＭ１１～ＰＭ４１で処理される４枚のウエハの第１待機室ＷＭ１から処理室ＰＭまでの搬送経路は、それぞれ異なっている。また、搬送経路に応じてウエハの予熱（加熱）時間も異なっている。具体的には、処理室ＰＭへ搬入される４枚のウエハのうち、第４処理室ＰＭ４１で処理されるウエハに対するトータルの加熱時間が１番長く、第３処理室ＰＭ３１で処理されるウエハ、第２処理室ＰＭ２１で処理されるウエハ、第１処理室ＰＭ１１で処理されるウエハの順にトータルの加熱時間が短くなる。
処理室ＰＭへ搬入される直前のウエハの温度は、加熱機構の加熱エネルギー量（加熱機構の加熱時間×加熱機構の加熱パワー）で決定される。
従って、４つの温度調節機構ＡＣ１～ＡＣ４の加熱時間や加熱パワーをそれぞれ同じに設定すると、例えば、４枚のウエハのうち、トータルの加熱時間が１番長い第４処理室ＰＭ４１で処理されるウエハが最も高温となり、４枚のウエハは同温にはならない。
そこで、本開示の基板処理装置１００は、ウエハの搬送経路に応じて温度調節機構ＡＣの温度調節の態様を変化させ、処理室ＰＭへ搬入される直前の各ウエハに対するトータルの加熱エネルギー量を等しくすることにより、これらのウエハが同温になるようにする。
具体的には、以下のいずれかの制御処理を行う。
（ｉ）第１の制御態様
第１の制御態様においては、４枚のウエハに対する各待機室ＷＭでの加熱時間を一定にし、４つの加熱機構の加熱パワーをウエハによって変化させるように制御する。例えば、第１～第４温度調節機構ＡＣ１～ＡＣ４の加熱時間をＴ（定数）とし、第１～第４温度調節機構ＡＣ１～ＡＣ４の加熱パワーをそれぞれＰ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４（それぞれ変数）とした場合、第４処理室ＰＭ４１で処理されるウエハに対する加熱エネルギー量は、Ｔ×（Ｐ１＋Ｐ２＋Ｐ３＋Ｐ４）である。同様に、第３処理室ＰＭ３１で処理されるウエハに対する加熱エネルギー量は、Ｔ×（Ｐ１＋Ｐ２＋Ｐ３）である。第２処理室ＰＭ２１で処理されるウエハに対する加熱エネルギー量は、Ｔ×（Ｐ１＋Ｐ２）である。第１処理室ＰＭ１１で処理されるウエハに対する加熱エネルギー量は、Ｔ×Ｐ１である。
Ｔは定数なので、各ウエハに対する加熱エネルギー量を等しくするには、それぞれ第１～第４処理室ＰＭ１１～ＰＭ４１で処理されるウエハに対するトータルの加熱パワーである、Ｐ１と、Ｐ１＋Ｐ２と、Ｐ１＋Ｐ２＋Ｐ３と、Ｐ１＋Ｐ２＋Ｐ３＋Ｐ４とが等しくなるように、Ｐ１～Ｐ４の値を設定する。
なお、Ｐ１～Ｐ４は変数なので、同じ符号が付されていても異なる値が設定される場合がある。例えば、同じ第１温度調節機構ＡＣ１の加熱機構が発する加熱パワーＰ１であっても、第１処理室ＰＭ１１で処理されるウエハに対する加熱パワーＰ１と、第２処理室ＰＭ２１で処理されるウエハに対する加熱パワーＰ１とでは、異なる値が設定される。このように、処理対象となるウエハの搬送先（搬送経路）に応じて、同じ加熱機構の加熱パワーＰ１であっても、その値は異なるように設定される。
このように、各ウエハに対するトータルの加熱エネルギー量を等しくすることにより、これらのウエハを同温にすることができる。
以下に、上述の制御について、第４処理室ＰＭ４１で処理されるウエハを例に挙げて具体的に説明する。
（ａ）第４処理室ＰＭ４１で処理されるウエハが第１待機室ＷＭ１に搬送されたら、コントローラ７０は、第１温度調節機構ＡＣ１の加熱機構に対し、このウエハをＰ１の加熱パワーでＴ時間加熱するように指示する。Ｐ１の加熱パワーは、第４処理室ＰＭ４１で処理されるウエハに対するトータルの加熱パワーであるＰ１＋Ｐ２＋Ｐ３＋Ｐ４のうちのＰ１であり、第１温度調節機構ＡＣ１の加熱機構が発する加熱パワーとして設定されているものである。また、Ｔ時間は、ウエハが第１待機室ＷＭ１に搬入されてから搬出されるまでの時間として設定されている時間である。
（ｂ）Ｔ時間経過したら、コントローラ７０は、第１搬送ロボットＴＨ１に対し、ウエハを第２待機室ＷＭ２に搬送するように指示する。
（ｃ）第１搬送ロボットＴＨ１が、ウエハを第２待機室ＷＭ２に搬送したら、コントローラ７０は、第２温度調節機構ＡＣ２の加熱機構に対し、このウエハをＰ２の加熱パワーでＴ時間加熱するように指示する。Ｐ２の加熱パワーは、第４処理室ＰＭ４１で処理されるウエハに対するトータルの加熱パワーであるＰ１＋Ｐ２＋Ｐ３＋Ｐ４のうちのＰ２であり、第２温度調節機構ＡＣ２の加熱機構が発する加熱パワーとして設定されているものである。また、Ｔ時間は、ウエハが第２待機室ＷＭ２に搬入されてから搬出されるまでの時間として設定されている時間である。
（ｄ）Ｔ時間経過したら、コントローラ７０は、第２搬送ロボットＴＨ２に対し、ウエハを第３待機室ＷＭ３に搬送するように指示する。
（ｅ）第２搬送ロボットＴＨ２が、ウエハを第３待機室ＷＭ３に搬送したら、コントローラ７０は、第３温度調節機構ＡＣ３の加熱機構に対し、このウエハをＰ３の加熱パワーでＴ時間加熱するように指示する。Ｐ３の加熱パワーは、第４処理室ＰＭ４１で処理されるウエハに対するトータルの加熱パワーであるＰ１＋Ｐ２＋Ｐ３＋Ｐ４のうちのＰ３であり、第３温度調節機構ＡＣ３の加熱機構が発する加熱パワーとして設定されているものである。また、Ｔ時間は、ウエハが第３待機室ＷＭ３に搬入されてから搬出されるまでの時間として設定されている時間である。
（ｆ）Ｔ時間経過したら、コントローラ７０は、第３搬送ロボットＴＨ３に対し、ウエハを第４待機室ＷＭ４に搬送するように指示する。
（ｇ）第３搬送ロボットＴＨ３が、ウエハを第４待機室ＷＭ４に搬送したら、コントローラ７０は、第４温度調節機構ＡＣ４の加熱機構に対し、このウエハをＰ４の加熱パワーでＴ時間加熱するように指示する。Ｐ４の加熱パワーは、第４処理室ＰＭ４１で処理されるウエハに対するトータルの加熱パワーであるＰ１＋Ｐ２＋Ｐ３＋Ｐ４のうちのＰ４であり、第４温度調節機構ＡＣ４の加熱機構が発する加熱パワーとして設定されているものである。また、Ｔ時間は、ウエハが第４待機室ＷＭ４に搬入されてから搬出されるまでの時間として設定されている時間である。
（ａ）～（ｇ）の手順で処理するので、第４処理室ＰＭ４１で処理されるウエハに対するトータルの加熱パワーはＰ１＋Ｐ２＋Ｐ３＋Ｐ４となる。Ｐ１～Ｐ４は、それぞれ同じ値に設定されてもいいし、Ｐ１～Ｐ４の順に大きくなるように設定されてもいいし、Ｐ１～Ｐ４の順に小さくなるように設定されてもいい。
同様に、第３処理室ＰＭ３１で処理されるウエハには、（ａ）～（ｅ）の手順で処理するので、第３処理室ＰＭ３１で処理されるウエハに対するトータルの加熱パワーはＰ１＋Ｐ２＋Ｐ３となる。
第２処理室ＰＭ２１で処理されるウエハには、（ａ）～（ｃ）の手順で処理するので、第２処理室ＰＭ２１で処理されるウエハに対するトータルの加熱パワーはＰ１＋Ｐ２となる。
第１処理室ＰＭ１１で処理されるウエハには、（ａ）の処理を行うので、第１処理室ＰＭ１１で処理されるウエハに対するトータルの加熱パワーはＰ１となる。
第１の制御態様において、以上のような加熱処理をすることにより、４つの処理室ＰＭに搬入する際の４枚のウエハの温度を同温にすることができる。
しかも、以上のような加熱処理をして、ウエハの各待機室ＷＭでの加熱時間を一定にし、ウエハの搬送先に応じて各温度調節機構ＡＣの加熱パワーを変化させることにより、加熱時間の調整が不要となるので、迅速に作業を行うことができ、作業効率を向上させることができる。
（ｉｉ）第２の制御態様
第２の制御態様においては、４枚のウエハに対する各加熱機構の加熱パワーを一定にし、各待機室ＷＭでの加熱時間をウエハによって変化させるように制御する。例えば、第１～第４温度調節機構ＡＣ１～ＡＣ４の加熱パワーをＰ（定数）とし、第１～第４温度調節機構ＡＣ１～ＡＣ４の加熱時間をそれぞれＴ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４（それぞれ変数）とした場合、第４処理室ＰＭ４１で処理されるウエハに対する加熱エネルギー量は、（Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ３＋Ｔ４）×Ｐである。同様に、第３処理室ＰＭ３１で処理されるウエハに対する加熱エネルギー量は、（Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ３）×Ｐである。第２処理室ＰＭ２１で処理されるウエハに対する加熱エネルギー量は、（Ｔ１＋Ｔ２）×Ｐである。第１処理室ＰＭ１１で処理されるウエハに対する加熱エネルギー量は、Ｔ１×Ｐである。
Ｐは定数なので、各ウエハに対するトータルの加熱エネルギー量を等しくするには、それぞれ第１～第４処理室ＰＭ１１～ＰＭ４１で処理されるウエハに対するトータルの加熱時間である、Ｔ１と、１＋Ｔ２と、１＋Ｔ２＋Ｔ３と、１＋Ｔ２＋Ｔ３＋Ｔ４とが等しくなるように、Ｔ１～Ｔ４の値を設定する。
なお、Ｔ１～Ｔ４は変数なので、同じ符号が付されていても異なる値が設定される場合がある。例えば、同じ第１温度調節機構ＡＣ１の加熱機構の加熱時間Ｔ１であっても、第１処理室ＰＭ１１で処理されるウエハに対する加熱時間Ｔ１と、第２処理室ＰＭ２１で処理されるウエハに対する加熱時間Ｔ１とでは、異なる値が設定される。このように、処理対象となるウエハの搬送先（搬送経路）に応じて、同じ加熱機構の同じ加熱時間Ｔ１であっても、その値は異なるように設定される。
なお、具体的な制御は、加熱パワーを定数、加熱時間を変数にして、上述の第１の制御態様と同様に行われる。このようにして、第２の制御態様において、４つの処理室ＰＭに搬入する際の４枚のウエハの温度を同温にすることができる。
しかも、以上のような加熱処理をして、ウエハに対する各加熱機構の加熱パワーを一定にし、ウエハの搬送先に応じて各待機室ＷＭでの加熱時間を変化させることにより、複雑な加熱機構が不要となり、加熱機構の構造を簡素化することができる。
（ｉｉｉ）第３の制御態様
第３の制御態様においては、４枚のウエハに対する各待機室ＷＭでの加熱時間と加熱機構の加熱パワーの両方をウエハによって変化させるように制御する。例えば、第１～第４温度調節機構ＡＣ１～ＡＣ４の加熱時間をそれぞれＴ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４（それぞれ変数）とし、第１～第４温度調節機構ＡＣ１～ＡＣ４の加熱パワーをそれぞれＰ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４（それぞれ変数）とした場合、第４処理室ＰＭ４１で処理されるウエハに対する加熱エネルギー量は、（Ｔ１×Ｐ１）＋（Ｔ２×Ｐ２）＋（Ｔ３×Ｐ３）＋（Ｔ４×Ｐ４）である。同様に、第３処理室ＰＭ３１で処理されるウエハに対する加熱エネルギー量は、（Ｔ１×Ｐ１）＋（Ｔ２×Ｐ２）＋（Ｔ３×Ｐ３）である。第２処理室ＰＭ２１で処理されるウエハに対する加熱エネルギー量は、（Ｔ１×Ｐ１）＋（Ｔ２×Ｐ２）である。第１処理室ＰＭ１１で処理されるウエハに対する加熱エネルギー量は、Ｔ１×Ｐ１である。
各ウエハに対するトータルの加熱エネルギー量を等しくするには、それぞれ第１～第４処理室ＰＭ１１～ＰＭ４１で処理されるウエハに対するトータルの加熱エネルギー量である、Ｔ１×Ｐ１と、（Ｔ１×Ｐ１）＋（Ｔ２×Ｐ２）と、（Ｔ１×Ｐ１）＋（Ｔ２×Ｐ２）＋（Ｔ３×Ｐ３）と、（Ｔ１×Ｐ１）＋（Ｔ２×Ｐ２）＋（Ｔ３×Ｐ３）＋（Ｔ４×Ｐ４）とが等しくなるように、Ｔ１～Ｔ４とＰ１～Ｐ４の値を設定する。
なお、Ｔ１～Ｔ４とＰ１～Ｐ４は変数なので、同じ符号が付されていても異なる値が設定される場合がある。例えば、同じ第１温度調節機構ＡＣ１の加熱機構が発する加熱パワーＰ１であっても、第１処理室ＰＭ１１で処理されるウエハに対する加熱パワーＰ１と、第２処理室ＰＭ２１で処理されるウエハに対する加熱パワーＰ１とでは、異なる値が設定される。このように、処理対象となるウエハの搬送先（搬送経路）に応じて、同じ加熱機構の加熱パワーＰ１であっても、その値は異なるように設定される。同様に、例えば、同じ第１温度調節機構ＡＣ１の加熱機構の加熱時間Ｔ１であっても、第１処理室ＰＭ１１で処理されるウエハに対する加熱時間Ｔ１と、第２処理室ＰＭ２１で処理されるウエハに対する加熱時間Ｔ１とでは、異なる値が設定される。このように、処理対象となるウエハの搬送先（搬送経路）に応じて、同じ加熱機構の同じ加熱時間Ｔ１であっても、その値は異なるように設定される。
なお、具体的な制御は、加熱パワーと加熱時間をともに変数にして、上述の第１の制御態様と同様に行われる。このようにして、第３の制御態様において、４つの処理室ＰＭに搬入する際の４枚のウエハの温度を同温にすることができる。
しかも、以上のような加熱処理をして、４枚のウエハに対する各待機室ＷＭでの加熱時間と加熱機構の加熱パワーの両方をウエハの搬送先に応じて変化させることにより、部品の組み合わせの自由度が増すので、汎用性の高い装置を利用することができる。
（冷却機構による温度調節）
図７に示すように、スワップ後工程では、温度調節機構ＡＣの冷却機構を作動させて、搬送経路における処理済ウエハを冷却する。このように、処理室ＰＭから搬出されたウエハの搬送経路に設けられた温度調節機構ＡＣの冷却機構を作動させ、搬送中のウエハを冷却することにより、次の処理に移行するまでの待機時間を短縮することができる。結果として、作業効率を向上させることができる。
さらに、スワップ後工程では、温度調節機構ＡＣの冷却機構を作動させて、第１待機室ＷＭ１から搬出する際の処理済ウエハの温度を同温にする。このようにすることで、第１待機室ＷＭ１から搬出された複数枚のウエハに対して同時に次の処理を行うことができる。結果として、その後の処理の作業効率を向上させることができる。
図７に示すように、４つの処理室ＰＭから搬出されたウエハの第１待機室ＷＭ１までの搬送経路は、それぞれ異なっている。また、搬送経路に応じてウエハの冷却時間も異なっている。具体的には、処理室ＰＭから搬出され、第１待機室ＷＭ１に搬入された４枚のウエハのうち、第４処理室ＰＭ４１から搬出されたウエハに対するトータルの冷却時間が１番長く、第３処理室ＰＭ３１から搬出されたウエハ、第２処理室ＰＭ２１から搬出されたウエハ、第１処理室ＰＭ１１から搬出されたウエハの順にトータルの冷却時間が短くなる。
第１待機室ＷＭ１から搬出される直前のウエハの温度は、冷却機構の冷却エネルギー量（冷却機構の冷却時間×冷却機構の冷却パワー）で決定される。
従って、４つの温度調節機構ＡＣ１～ＡＣ４の冷却時間や冷却パワーをそれぞれ同じに設定すると、例えば、４枚のウエハのうち、トータルの冷却時間が１番長い第４処理室ＰＭ４１から搬出されたウエハが最も低温となり、４枚のウエハは同温にはならない。
そこで、本開示の基板処理装置１００は、ウエハの搬送経路に応じて温度調節機構ＡＣの温度調節の態様を変化させ、第１待機室ＷＭ１から搬出される直前の各ウエハに対するトータルの冷却エネルギー量を等しくすることにより、これらのウエハが同温になるようにする。
具体的な制御処理は、上述した加熱機構による温度調節の第１～第３制御態様と同様に行われるので、詳細な説明は省略する。
なお、本明細書において、「同温」とは、全く同じ温度だけでなく、ほぼ同じ温度、近似する温度も含んでいる。
（７）本開示の効果
本開示によれば、以下に示す一つまたは複数の効果を奏する。
（ａ）本開示では、コントローラ７０が、ウエハの搬送経路に応じて待機室ＷＭの温度調節の態様を変えるように温度調節機構ＡＣを制御しているので、例えば、異なる搬送経路を経るウエハの温度を所定のタイミングで揃えることができる。このように、ウエハの温度を自在に調整することができるので、結果として、作業効率を向上させることができる。
（ｂ）本開示では、処理室ＰＭまでのウエハの搬送経路に設けられた温度調節機構ＡＣの加熱機構により、搬送中の未処理ウエハを予め加熱するので、ウエハを処理室ＰＭに搬入してから成膜処理が開始されるまでの時間を短縮することができる。結果として、作業効率を向上させることができる。
（ｃ）本開示では、処理室ＰＭから搬出されたウエハの搬送経路に設けられた温度調節機構ＡＣの冷却機構により、搬送中の処理済ウエハを冷却するので、次の処理に移行するまでの待機時間を短縮することができる。結果として、作業効率を向上させることができる。
（ｄ）本開示では、ウエハの搬送経路に応じて温度調節機構ＡＣの加熱機構を制御して、４つの処理室ＰＭに搬入する際の４枚のウエハの温度を同温にし、さらに、これらのウエハを同時に処理室ＰＭに搬入する。このようにすることで、４つの処理室ＰＭの処理時間を揃えることができ、さらなる作業効率の向上を実現できる。
（ｅ）本開示では、ウエハの搬送経路に応じて温度調節機構ＡＣの冷却機構を制御して、第１待機室ＷＭ１から搬出する際の処理済ウエハの温度を同温にする。このようにすることで、第１待機室ＷＭ１から搬出された複数枚のウエハに対して同時に次の処理を行うことができるので、その後の処理の作業効率を向上させることができる。
（ｆ）また、本開示において、４つの処理室ＰＭに搬入する際の４枚のウエハの温度を同温にするにあたり、未処理ウエハに対する各待機室ＷＭでの加熱時間を一定にし、ウエハの搬送先に応じて各温度調節機構ＡＣの加熱パワーを変化させた場合には、加熱時間の調整が不要となるので、迅速に作業を行うことができ、作業効率を向上させることができる。
（ｇ）また、本開示において、４つの処理室ＰＭに搬入する際の４枚のウエハの温度を同温にするにあたり、未処理ウエハに対する各加熱機構の加熱パワーを一定にし、ウエハの搬送先に応じて各待機室ＷＭでの加熱時間を変化させた場合には、複雑な加熱機構が不要となるので、加熱機構の構造を簡素化することができる。
（ｈ）また、本開示において、４つの処理室ＰＭに搬入する際の４枚のウエハの温度を同温にするにあたり、未処理ウエハに対する各待機室ＷＭでの加熱時間と加熱機構の加熱パワーの両方をウエハの搬送先に応じて変化させた場合には、部品の組み合わせの自由度が増すので、汎用性の高い装置を利用することができる。
（ｉ）また、本開示において、第１待機室ＷＭ１から搬出する際の処理済ウエハの温度を同温にするにあたり、処理済ウエハに対する各待機室ＷＭでの冷却時間を一定にし、ウエハの搬送元に応じて各温度調節機構ＡＣの冷却パワーを変化させた場合には、冷却時間の調整が不要となるので、迅速に作業を行うことができ、作業効率を向上させることができる。
（ｊ）また、本開示において、第１待機室ＷＭ１から搬出する際の処理済ウエハの温度を同温にするにあたり、処理済ウエハに対する各加熱機構の冷却パワーを一定にし、ウエハの搬送元に応じて各待機室ＷＭでの冷却時間を変化させた場合には、複雑な加熱機構が不要となるので、冷却機構の構造を簡素化することができる。
（ｋ）また、本開示において、第１待機室ＷＭ１から搬出する際の処理済ウエハの温度を同温にするにあたり、処理済ウエハに対する各待機室ＷＭでの冷却時間と冷却機構の冷却パワーの両方をウエハの搬送元に応じて変化させた場合には、部品の組み合わせの自由度が増すので、汎用性の高い装置を利用することができる。
＜他の態様＞
以上に、本開示の一態様を具体的に説明した。しかしながら、本開示の態様は上述の態様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。
上述の開示では、加熱機構と冷却機構の両方を備えた温度調節機構ＡＣを例に挙げたが、本開示がこれに限定されることはなく、加熱機構と冷却機構のいずれか一方のみを備えた温度調節機構ＡＣであってもよい。
また、上述の開示では、搬送室ＴＭと待機室ＷＭをそれぞれ４つずつ備えた基板処理装置１００を例に挙げたが、本開示がこれに限定されることはなく、搬送室ＴＭと待機室ＷＭをそれぞれ３つ以下、または５つ以上備えていてもよい。
また、上述の開示では、搬送室ＴＭの両側面に処理室ＰＭが設けられた基板処理装置１００を例に挙げたが、本開示がこれに限定されることはなく、搬送室ＴＭの片側面にのみ処理室ＰＭが設けられていてもよい。
また、上述の開示では、スワップ前工程において、処理室ＰＭへ搬入される未処理ウエハが搬送経路に備えられた全ての加熱機構により加熱されることを例に挙げて説明したが、本開示がこれに限定されることはなく、複数の加熱機構のうちのいくつかの加熱機構において加熱されない場合があってもよい。
また、上述の開示では、スワップ後工程において、処理室ＰＭから搬出された処理済ウエハが搬送経路に備えられた全ての冷却機構により冷却されることを例に挙げて説明したが、本開示がこれに限定されることはなく、複数の冷却機構のうちのいくつかの冷却機構において冷却されない場合があってもよい。
また、上述の開示では、半導体装置の製造工程の一工程である基板処理工程において、第１の処理ガス（第１の金属含有ガス、原料ガス）としてＴｉＣｌ４ガスを用い、第２の処理ガス（反応ガス）としてＮＨ３ガスを用い、これらを交互に供給することによって、ウエハ上にＴｉＮ膜を形成する場合を例に挙げたが、本開示がこれに限定されることはない。すなわち、成膜処理に用いる処理ガスは、ＴｉＣｌ４ガスやＮＨ３ガス等に限られることはなく、他の種類のガスを用いて他の種類の薄膜を形成しても構わない。さらには、３種類以上の処理ガスを用いる場合であっても、これらを交互に供給して成膜処理を行うのであれば、適用可能である。具体的には、第一元素としては、Ｔｉではなく、例えばＳｉ、Ｚｒ、Ｈｆ等、種々の元素であってもよい。また、第二元素としては、Ｎではなく、例えばＯ等であってもよい。
また、上述の開示では、基板処理工程として、主に、ウエハ表面への金属膜形成を行う場合を例に挙げたが、本開示がこれに限定されることはない。すなわち、本開示は、上述の開示で例に挙げた薄膜形成の他に、上述の開示で例示した薄膜以外の成膜処理にも適用できる。また、基板処理の具体的内容は不問であり、成膜処理だけでなく、熱処理（アニール処理）、プラズマ処理、拡散処理、酸化処理、窒化処理、リソグラフィ処理等の他の基板処理を行う場合にも適用できる。
ＬＨ…大気搬送室、ＴＭ１～ＴＭ４…第１～第４搬送室、ＴＨ１～ＴＨ４…第１～第４搬送ロボット、ＷＭ１～ＷＭ４…第１～第４待機室、ＡＣ１～ＡＣ４…第１～第４温度調節機構、ＰＭ１１～ＰＭ４２…第１～第４処理室、７０…コントローラ、１００…基板処理装置

Claims (16)

  1. 基板を処理する複数の処理室と、
    前記基板を保持する複数の待機室と、
    前記複数の待機室と前記複数の処理室とに、それぞれ隣接して配置される複数の搬送室と、
    前記複数の搬送室のそれぞれに設けられ、前記複数の搬送室のうち１つの搬送室に隣接する前記処理室と前記１つの搬送室に隣接する前記待機室との間、および前記複数の搬送室のうち１つの搬送室を挟んで隣り合う前記待機室同士の間で基板の搬送を、基板が経る搬送経路に応じて経由する前記待機室の数が異なるように行う複数の搬送ロボットと、
    前記複数の待機室それぞれに設けられ、前記待機室の温度を調節する複数の温度調節機構と、
    前記複数の待機室が保持する基板が経る搬送経路に応じて、前記複数の待機室のそれぞれの温度調節の態様を変えるように前記温度調節機構を制御する制御部と、
    を備える基板処理装置。
  2. 前記温度調節機構は、前記複数の待機室のそれぞれに設けられ、前記基板を加熱する加熱機構を備える、
    請求項１に記載の基板処理装置。
  3. 前記温度調節機構は、前記複数の待機室のそれぞれに設けられ、前記基板を冷却する冷却機構を備える、
    請求項１または請求項２に記載の基板処理装置。
  4. 前記制御部は、前記処理室で処理される未処理基板を前記複数の処理室へそれぞれ同時に、かつ同じ温度で搬入させるように、前記複数の温度調節機構を制御する、
    請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  5. 前記制御部は、前記複数の処理室から搬出され、前記複数の待機室のうちの一の待機室へ搬入された複数の処理済み基板を、それぞれ同じ温度で前記一の待機室から搬出させるように、前記複数の温度調節機構を制御する、
    請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  6. 前記複数の搬送室と前記複数の待機室は、交互に隣接して配置される請求項１に記載の基板処理装置。
  7. 基板を処理する複数の処理室と、前記基板を保持する複数の待機室と、前記複数の待機室と前記複数の処理室とに、それぞれ隣接して配置される複数の搬送室と、前記複数の搬送室のそれぞれに設けられ、基板の搬送を行う複数の搬送ロボットと、前記複数の待機室それぞれに設けられ、前記待機室の温度を調節する複数の温度調節機構と、を備える基板処理装置を用いて、
    前記搬送ロボットにより、前記複数の搬送室のうち１つの搬送室に隣接する前記処理室と前記１つの搬送室に隣接する前記待機室との間、および前記複数の搬送室のうち１つの搬送室を挟んで隣り合う前記待機室同士の間で基板の搬送を、基板が経る搬送経路に応じて経由する前記待機室の数が異なるように行う工程と、
    前記複数の待機室が保持する基板が経る搬送経路に応じて、前記複数の待機室のそれぞれの温度調節の態様を変える処理を行う工程と、
    を有する半導体装置の製造方法。
  8. 前記温度調節機構は、前記複数の待機室のそれぞれに設けられ、前記基板を加熱する複数の加熱機構を備え、
    前記処理を行う工程では、前記複数の待機室それぞれに搬送された基板を加熱する処理を行う、
    請求項７に記載の半導体装置の製造方法。
  9. 前記温度調節機構は、前記複数の待機室のそれぞれに設けられ、前記基板を冷却する複数の冷却機構を備え、
    前記処理を行う工程では、前記複数の待機室それぞれに搬送された基板を冷却する処理を行う、
    請求項７または請求項８に記載の半導体装置の製造方法。
  10. 前記複数の処理室で前記基板の処理を行う前に、前記処理室で処理される未処理基板を前記複数の処理室にそれぞれが同時に、かつ同じ温度で搬入する工程を有する、
    請求項７から請求項９のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
  11. 前記複数の処理室で前記基板の処理を行った後に、前記複数の処理室から搬出され、前記複数の待機室のうちの一の待機室へ搬入された複数の処理済み基板を、それぞれ同じ温度で前記一の待機室から搬出する工程を有する、
    請求項７から請求項１０のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
  12. 基板を処理する複数の処理室と、前記基板を保持する複数の待機室と、前記複数の待機室と前記複数の処理室とに、それぞれ隣接して配置される複数の搬送室と、前記複数の搬送室にそれぞれ設けられ、基板の搬送を行う複数の搬送ロボットと、前記複数の待機室それぞれに設けられ、前記待機室の温度を調節する複数の温度調節機構と、を備える基板処理装置に、
    前記搬送ロボットにより、前記複数の搬送室のうち１つの搬送室に隣接する前記処理室と前記１つの搬送室に隣接する前記待機室との間、および前記複数の搬送室のうち１つの搬送室を挟んで隣り合う前記待機室同士の間で基板の搬送を、基板が経る搬送経路に応じて経由する前記待機室の数が異なるように行う手順と、
    前記複数の待機室が保持する基板が経る搬送経路に応じて、前記複数の待機室のそれぞれの温度調節の態様を変える処理を行う手順と、
    をコンピュータによって前記基板処理装置に実行させるプログラム。
  13. 前記温度調節機構は、前記複数の待機室のそれぞれに設けられ、前記基板を加熱する加熱機構であって、
    前記処理を行う手順では、前記複数の待機室それぞれに搬送された基板を加熱する処理を行う、
    請求項１２に記載のプログラム。
  14. 前記温度調節機構は、前記複数の待機室のそれぞれに設けられ、前記基板を冷却する複数の冷却機構であって、
    前記処理を行う工程では、前記複数の待機室それぞれに搬送された基板を冷却する処理を行う、
    請求項１２または請求項１３記載のプログラム。
  15. 前記処理を行う手順の前に、前記処理室で処理される未処理基板を前記複数の処理室にそれぞれが同時に、かつ同じ温度で搬入する手順を有する、
    請求項１２から請求項１４のいずれか一項に記載のプログラム。
  16. 前記処理を行う手順の後に、前記複数の処理室から搬出され、前記複数の待機室のうちの一の待機室へ搬入された複数の処理済み基板を、それぞれ同じ温度で前記一の待機室から搬出する工程を有する、
    請求項１２から請求項１５のいずれか一項に記載のプログラム。
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