JPWO2013187192A1 - 基板載置台および基板処理装置 - Google Patents

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Abstract

第１の温度に温度制御される周縁部材（１０１）と、周縁部材（１０１）と非接触状態とされて第２の温度に温度制御される中央部材（１０２）と、ウエハＷの周縁部が載置される周縁載置部材（１０３）と、ウエハＷの中央部が載置される中央載置部材（１０４）とを備え、周縁載置部材（１０３）および中央載置部材（１０４）は、処理分布に対応するように、それぞれ周縁部材（１０１）および中央部材（１０２）とは異なる形状を有し、周縁載置部材（１０３）の中央部材（１０２）側へはみ出した部分は中央部材（１０２）との間に隙間が形成されて断熱され、中央載置部材（１０４）の周縁部材（１０１）側へはみ出した部分（１０４ａ）は周縁部材（１０１）との間に隙間（１５２）が形成されて断熱される。

Description

本発明は、基板に処理を施す基板処理装置に用いられる基板載置台およびそのような基板載置台を用いた基板処理装置に関する。
半導体デバイスの製造においては、基板である半導体ウエハ（以下単にウエハと記す）に成膜処理やエッチング処理等の各種の処理を繰り返し行って所望のデバイスを製造する。
従来、このような基板処理においては、処理の均一性を確保するために、基板を載置する基板載置台の内部に同心円状の２つの冷媒流路を設け、外側の流路に流す冷媒と内側の流路に流す冷媒の温度を異ならせて、基板周縁部と基板中央部の温度を別個に制御し、処理分布を補正することにより処理の均一化を図る技術が提案されている（例えば特許文献１）。
しかしながら、このような技術においては、互いに異なる温度の温調媒体（冷媒）を流す２系統の温調媒体流路が１つの基板載置台の内部において隣接しているため、これら２系統の温調媒体流路を流れる温調媒体の温度が互いに影響しあい、基板の中央部と周縁部とで温度の独立制御性が十分とはいえない。このため、基板載置台に載置した基板の中央部および周縁部の精密な温度制御は困難であり、処理分布を十分に補正することができない。
そこで、このような問題点を解決するため、基板の周縁部を載置して温度制御を行う周縁載置部材と、基板の中央部を載置して温度制御を行う中央載置部材とを有し、これらの間に隙間を形成して互いに非接触とした基板載置台が提案されている（特許文献２）。
特開平０９−０１７７７０号公報 特開２０１２−０１５２８５号公報
ところで、上記特許文献２の技術では、典型的な実施形態として、周縁載置部と中央載置部とを同心円状に設けているが、処理分布が同心円状でない場合、例えば楕円状の分布や偏心した分布の場合には、処理分布が均一になるように調整することは困難である。
このような場合、周縁載置部と中央載置部とを処理分布に合わせて設計することが考えられるが、その場合には、他のプロセスに適合させることが困難である。プロセス毎に専用の載置台を準備することも考えられるが、その場合にはコストが膨大になってしまう。
したがって、本発明の目的は、処理に応じて最適な温度分布制御を実現することができる基板載置台およびそのような基板載置台を用いた基板処理装置を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、複数の処理に対し、処理毎に最適な温度分布制御を低コストで実現することができる基板載置台および基板処理装置を提供することにある。
すなわち、本発明の第１の観点によれば、被処理基板に所定の処理を施す基板処理装置において被処理基板を載置する基板載置台であって、被処理基板の周縁部に対応して設けられ、第１の温度に温度制御される周縁部材と、被処理基板の中央部に対応して設けられ、前記周縁部材と断熱されるとともに、前記第１の温度とは異なる第２の温度に温度制御される中央部材と、前記周縁部材の上に前記周縁部材に接触するように設けられ、被処理基板の周縁部が載置される周縁載置部材と、前記中央部材の上に前記中央部材に接触しかつ前記周縁載置部材との間が断熱されるように設けられ、被処理基板の中央部が載置される中央載置部材とを具備し、前記周縁載置部材および前記中央載置部材は、処理分布に対応するように、それぞれ前記周縁部材および前記中央部材とは異なる形状を有しており、前記周縁載置部材においては、前記周縁部材に対応する部分が前記周縁部材に接触し、前記中央部材側へはみ出した部分が前記中央部材との間と断熱されるように設けられ、前記中央載置部材においては、前記中央部材に対応する部分が前記中央部材に接触し、前記周縁部材側へはみ出した部分が前記周縁部材との間が断熱されるように設けられる、基板載置台が提供される。
上記第１の観点において、前記中央部材は、前記周縁部材との間に隙間が形成されて非接触状態とされて前記周縁部材と断熱され、前記前記中央載置部材は、前記周縁載置部材との間に隙間が形成されて非接触状態となるように設けられて前記周縁載置部材との間が断熱され、前記周縁載置部材の前記中央部材側へはみ出した部分は、前記中央部材との間に隙間が形成されて断熱され、前記中央載置部材の前記周縁部材側へはみ出した部分は、前記周縁部材との間に隙間が形成されて断熱されるように構成することができる。
また、上記第１の観点において、前記周縁部材は、被処理基板の周縁部に対応する円環状をなす周縁部を有し、前記中央部材は、被処理基板の中央部に対応する円板状をなす中央部を有し、前記周縁載置部材は、前記周縁部材の前記周縁部の上に設けられる周縁載置部を有し、前記中央載置部材は、前記中央部材の前記中央部の上に設けられる中央載置部を有するように構成することができる。
また、前記基板載置台には少なくとも２枚の被処理基板が載置され、前記周縁部材は、各被処理基板の周縁部に対応する少なくとも２つの周縁部と、これら周縁部を結合する周縁部結合部とを有し、前記中央部材は、各被処理基板の中央部に対応する少なくとも２つの中央部と、これら中央部を結合する中央部結合部とを有し、前記周縁載置部材は、前記周縁部の上に設けられる少なくとも２つの周縁載置部を有し、前記中央載置部材は、前記中央部の上に設けられる少なくとも２つの中央載置部を有する構成とすることができる。この場合に、前記少なくとも２つの周縁部は円環状をなし、前記少なくとも２つの中央部は円板状をなすように構成することができる。
さらに、上記第１の観点において、前記周縁載置部材および前記中央載置部材の組を、複数の処理に対応して複数準備し、実施しようとする処理に適した前記周縁載置部材および前記中央載置部材の組を選択して装着するようにすることが好ましい。
さらにまた、上記第１の観点において、前記周縁部材および前記中央部材は、これらの内部に設けられた温調媒体流路を有し、これら温調媒体流路にそれぞれ別個に温調媒体を供給して循環させる温調媒体循環機構をさらに備えることができる。また、前記中央載置部材の表面には、被処理基板を支持する突起部を形成してもよい。
本発明の第２の観点によれば、真空雰囲気下で被処理基板に所定の処理を施す基板処理装置であって、被処理基板が収容されるチャンバーと、前記チャンバー内を真空排気する排気機構と、前記チャンバー内に処理ガスを導入する処理ガス導入機構と、前記チャンバー内で被処理基板を載置する基板載置台とを具備し、前記基板載置台は、被処理基板の周縁部に対応して設けられ、第１の温度に温度制御される周縁部材と、被処理基板の中央部に対応して設けられ、前記周縁部材と断熱されるとともに、前記第１の温度とは異なる第２の温度に温度制御される中央部材と、前記周縁部材の上に前記周縁部材に接触するように設けられ、被処理基板の周縁部が載置される周縁載置部材と、前記中央部材の上に前記中央部材に接触しかつ前記周縁載置部材との間が断熱されるように設けられ、被処理基板の中央部が載置される中央載置部材とを備え、前記周縁載置部材および前記中央載置部材は、処理分布に対応するように、それぞれ前記周縁部材および前記中央部材とは異なる形状を有しており、前記周縁載置部材においては、前記周縁部材に対応する部分が前記周縁部材に接触し、前記中央部材側へはみ出した部分が前記中央部材との間と断熱されるように設けられ、前記中央載置部材においては、前記中央部材に対応する部分が前記中央部材に接触し、前記周縁部材側へはみ出した部分が前記周縁部材との間が断熱されるように設けられる、基板処理装置が提供される。
本発明の第１の実施形態に係る基板処理装置であるＣＯＲ処理を行うＣＯＲ処理装置を備えた処理システムを示す概略構成図である。 図１の処理システムに搭載されたＰＨＴ処理装置の概略構成を示す断面図である。 図１の処理システムに搭載された本発明の第１の実施形態に係る基板処理装置であるＣＯＲ処理装置の概略構成を示す断面図である。 図３のＣＯＲ処理装置に設けられた基板載置台を示す分解斜視図である。 図３のＣＯＲ処理装置に設けられた基板載置台を示す平面図である。 図３のＣＯＲ処理装置に設けられた基板載置台を示す、図５のＡＡ線による断面図である。 本発明の第２の実施形態に係る基板処理装置であるＣＯＲ処理装置の概略構成を示す断面図である。 図７のＣＯＲ処理装置に設けられた基板載置台を示す分解斜視図である。 図７のＣＯＲ処理装置に設けられた基板載置台を示す平面図である。 図７のＣＯＲ処理装置に設けられた基板載置台を示す、図９のＢＢ線による断面図である。
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。
［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態に係る基板処理装置である化学的酸化物除去（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｒｅｍｏｖａｌ；ＣＯＲ）処理を行うＣＯＲ処理装置を備えた処理システムを示す概略構成図である。この処理システム１は、被処理基板である半導体ウエハ（以下、単にウエハと記す）Ｗを搬入出する搬入出部２と、搬入出部２に隣接させて設けられた２つのロードロック室（Ｌ／Ｌ）３と、各ロードロック室３にそれぞれ隣接して設けられた、ウエハＷに対してＰＨＴ（Ｐｏｓｔ Ｈｅａｔ Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ）処理を行なうＰＨＴ処理装置４と、各ＰＨＴ処理装置４にそれぞれ隣接して設けられた、ウエハＷに対してＣＯＲ処理を行なうＣＯＲ処理装置５とを備えている。ロードロック室３、ＰＨＴ処理装置４およびＣＯＲ処理装置５は、この順に一直線上に並べて設けられている。ＰＨＴ処理装置４およびＣＯＲ処理装置５はウエハＷを２枚ずつ処理するようになっている。
搬入出部２は、ウエハＷを搬送する第１ウエハ搬送機構１１が内部に設けられた搬送室（Ｌ／Ｍ）１２を有している。第１ウエハ搬送機構１１は、ウエハＷを略水平に保持する２つの搬送アーム１１ａ，１１ｂを有している。搬送室１２の長手方向の側部には、載置台１３が設けられており、この載置台１３には、ウエハＷを複数枚並べて収容可能なキャリアＣが例えば３つ接続できるようになっている。また、搬送室１２に隣接して、ウエハＷを回転させて偏心量を光学的に求めて位置合わせを行なうオリエンタ１４が設置されている。
搬入出部２において、ウエハＷは、搬送アーム１１ａ，１１ｂによって保持され、第１ウエハ搬送機構１１の駆動により略水平面内で直進移動され、また昇降させられることにより、所望の位置に搬送させられる。そして、載置台１３上のキャリアＣ、オリエンタ１４、ロードロック室３に対してそれぞれ搬送アーム１１ａ，１１ｂが進退することにより、搬入出させられるようになっている。
各ロードロック室３は、搬送室１２との間にそれぞれゲートバルブ１６が介在された状態で、搬送室１２にそれぞれ連結されている。各ロードロック室３内には、ウエハＷを搬送する第２ウエハ搬送機構１７が設けられている。また、ロードロック室３は、所定の真空度まで真空引き可能に構成されている。
第２ウエハ搬送機構１７は、多関節アーム構造を有しており、ウエハＷを略水平に保持するピックを有している。この第２ウエハ搬送機構１７においては、多関節アームを縮めた状態でピックがロードロック室３内に位置し、多関節アームを伸ばすことにより、ピックがＰＨＴ処理装置４に到達し、さらに伸ばすことによりＣＯＲ処理装置５に到達することが可能となっており、ウエハＷをロードロック室３、ＰＨＴ処理装置４、およびＣＯＲ処理装置５間で搬送することが可能となっている。
ＰＨＴ処理装置４は、図２に示す断面図のように構成されている。すなわち、ＰＨＴ処理装置４は、真空引き可能なチャンバー２０と、その中で被処理基板であるウエハＷを２枚、水平状態で載置する基板載置台２３を有し、基板載置台２３にはヒーター２４が埋設されており、このヒーター２４によりＣＯＲ処理が施された後のウエハＷを加熱してＣＯＲ処理により生成した後述する反応生成物を気化（昇華）させるＰＨＴ処理を行なう。チャンバー２０のロードロック室３側には、ロードロック室３との間でウエハを搬送する搬入出口２０ａが設けられており、この搬入出口２０ａはゲートバルブ２２によって開閉可能となっている。また、チャンバー２０のＣＯＲ処理装置５側にはＣＯＲ処理装置５との間でウエハＷを搬送する搬入出口２０ｂが設けられており、この搬入出口２０ｂはゲートバルブ５４により開閉可能となっている。さらに、チャンバー２０に例えば窒素ガス（Ｎ２）などの不活性ガスを供給するガス供給路２５を備えたガス供給機構２６、およびチャンバー２０内を排気する排気配管２７を備えた排気機構２８が備えられている。ガス供給路２５は、窒素ガス供給源３０に接続されている。そして、ガス供給路２５には、流路の開閉動作および窒素ガスの供給流量の調節が可能な流量調整弁３１が介設されている。排気機構２８の排気配管２７には、開閉弁３２および真空ポンプ３３が設けられている。なお、図２では、便宜上、ウエハＷの搬送方向に沿って２枚のウエハＷが基板載置台２３に載置されるように記載されているが、実際には、図１に示すように、搬送方向に直交する方向に沿って配置される。
ＣＯＲ処理装置５は、図３に示す断面図のように構成されている。すなわち、ＣＯＲ処理装置５は、図３に示すように、密閉構造のチャンバー４０を備えており、チャンバー４０の内部には、被処理基板であるウエハＷを２枚、水平状態で載置する基板載置台４２が設けられている。また、ＣＯＲ処理装置５は、チャンバー４０にＨＦガスおよびＮＨ３ガス等を供給するガス供給機構４３、チャンバー４０内を排気する排気機構４４を有している。
チャンバー４０は、チャンバー本体５１と蓋部５２とによって構成されている。チャンバー本体５１は、略円筒形状の側壁部５１ａと底部５１ｂとを有し、上部は開口となっており、この開口が蓋部５２で閉止される。側壁部５１ａと蓋部５２とは、シール部材（図示せず）により封止されて、チャンバー４０内の気密性が確保される。蓋部５２の天壁の上方からチャンバー４０内に第１のガス導入ノズル６１および第２のガス導入ノズル６２が挿入されている。
側壁部５１ａには、ＰＨＴ処理装置４のチャンバー２０に対してウエハＷを搬入出する搬入出口５３が設けられており、この搬入出口５３はゲートバルブ５４により開閉可能となっている。
ガス供給機構４３は、上述した第１のガス導入ノズル６１および第２のガス導入ノズル６２にそれぞれ接続された第１のガス供給配管７１および第２のガス供給配管７２を有しており、さらにこれら第１のガス供給配管７１および第２のガス供給配管７２にそれぞれ接続されたＨＦガス供給源７３およびＮＨ３ガス供給源７４を有している。また、第１のガス供給配管７１には第３のガス供給配管７５が接続され、第２のガス供給配管７２には第４のガス供給配管７６が接続されていて、これら第３のガス供給配管７５および第４のガス供給配管７６には、それぞれＡｒガス供給源７７およびＮ２ガス供給源７８が接続されている。第１〜第４のガス供給配管７１、７２、７５、７６には流路の開閉動作および流量制御を行う流量制御器７９が設けられている。流量制御器７９は例えば開閉弁およびマスフローコントローラにより構成されている。
そして、ＨＦガスおよびＡｒガスは、第１のガス供給配管７１および第１のガス導入ノズル６１を経てチャンバー４０内へ吐出され、ＮＨ３ガスおよびＮ２ガスは、第２のガス供給配管７２および第２のガス導入ノズル６２を経てチャンバー４０内へ吐出される。なお、シャワープレートを用いてガスをシャワー状に吐出してもよい。
上記ガスのうちＨＦガスとＮＨ３ガスは反応ガスであり、これらはチャンバー４０内で初めて混合されるようになっている。ＡｒガスおよびＮ２ガスは希釈ガスである。そして、チャンバー４０内に、反応ガスであるＨＦガスおよびＮＨ３ガスと、希釈ガスであるＡｒガスおよびＮ２ガスとを所定流量で導入してチャンバー４０内を所定圧力に維持しつつ、ＨＦガスおよびＮＨ３ガスとウエハＷ表面に形成された酸化膜（ＳｉＯ２）とを反応させ、反応生成物としてフルオロケイ酸アンモニウム（ＡＦＳ）を生成させる。
希釈ガスとしては、Ａｒガスのみ、またはＮ２ガスのみであってもよく、また、他の不活性ガスを用いても、Ａｒガス、Ｎ２ガスおよび他の不活性ガスの２種以上を用いてもよい。
排気機構４４は、チャンバー４０の底部５１ｂに形成された排気口８１に繋がる排気配管８２を有しており、さらに、排気配管８２に設けられた、チャンバー４０内の圧力を制御するための自動圧力制御弁（ＡＰＣ）８３およびチャンバー４０内を排気するための真空ポンプ８４を有している。
チャンバー４０の側壁からチャンバー４０内に、チャンバー４０内の圧力を計測するための圧力計としての２つのキャパシタンスマノメータ８６ａ，８６ｂが設けられている。キャパシタンスマノメータ８６ａは高圧力用、キャパシタンスマノメータ８６ｂは低圧力用となっている。
基板載置台４２は、基板であるウエハＷを２枚載置するものであり、支持台４２ａにより支持されている。基板載置台４２は、図４の分解斜視図にも示すように、２枚のウエハＷの周縁部に対応する周縁部材１０１と、２枚のウエハＷの中央部に対応する中央部材１０２と、周縁部材１０１の上に設けられ、２枚のウエハＷの周縁部が載置される周縁載置部材１０３と、中央部材１０２の上に設けられ、２枚のウエハＷの中央部が載置される中央載置部材１０４とを有しており、これら周縁部材１０１、中央部材１０２、周縁載置部材１０３、および中央載置部材１０４が重ね合わされた状態となっている。
周縁部材１０１は、各ウエハＷの周縁部に対応する円環状をなす２つの周縁部１１１と、２つの周縁部１１１を水平に並べて配置した状態で結合する周縁部結合部１１２とから構成される。また、中央部材１０２は、各ウエハＷの中央部に対応する円板状をなす２つの中央部１２１と、２つの中央部１２１を水平に並べて配置した状態で結合する中央部結合部１２２とから構成される。２つの周縁部１１１と２つの中央部１２１は対応しており、周縁部材１０１と中央部材１０２を重ね合わせた際に、円環状をなす周縁部１１１の内部に隙間１１３を空けた状態で円板形状の中央部１２１が挿入されるようになっている。
中央部結合部１２２は、支持台４２ａに直接支持されるようになっている。中央部結合部１２２には、穴部１２３（図４参照）が設けられており、支持台４２ａの上面には穴部１２３に対応する凸部１２４（図３参照）が設けられていて、穴部１２３に凸部１２４が挿通されるように、中央部材１０２を支持台４２ａに支持させることにより中央部材１０２が位置決めされる。
中央部結合部１２２の上面にはスペーサーピン１２５が設けられており、周縁部材１０１を中央部材１０２に重ね合わせた際に、中央部材１０２の中央部結合部１２２と周縁部材１０１との間に隙間１２６が形成されるようになっている。
このように隙間１１３および１２６が形成されていることにより、周縁部材１０１と中央部材１０２とは非接触状態とされ、チャンバー４０内が真空排気されることにより、これらの間が真空断熱される。
周縁部材１０１の内部には温調媒体流路１１７が設けられ、中央部材１０２の内部には温調媒体流路１２７が設けられている。温調媒体流路１１７および１２７には、それぞれ、例えば冷却水等の温調媒体（冷却媒体）が循環する温調媒体配管１１８および１２８が接続されており、これら温調媒体配管１１８および１２８には、それぞれ異なる温度に温調された温調媒体を循環させる温調媒体循環機構１１９および１２９が設けられている。したがって、温調媒体循環機構１１９により温調媒体配管１１８を経て温調媒体流路１１７に温調媒体が流れることにより、周縁部材１０１の温度が第１の温度に制御され、一方、温調媒体循環機構１２９により温調媒体配管１２８を経て温調媒体流路１２７に温調媒体が流れることにより、中央部材１０２の温度が周縁部材１０１とは異なる第２の温度に制御される。
周縁載置部材１０３は、各ウエハＷの周縁部に対応する環状をなす２つの周縁載置部１３１が連結して構成されており、周縁部材１０１に対して、例えば着脱可能に取り付けられるようになっている。周縁載置部１３１は、外縁をなすガイド部１３１ａと、ガイド部１３１ａの内側の載置部分１３１ｂとを有している。ガイド部１３１ａは上下に突出して設けられ、その上部によりウエハＷをガイドするようになっている。また、周縁部１１１の外縁には、段差部１１１ａが形成されており、その段差部１１１ａにガイド部１３１ａの下部が嵌め込まれて位置決めされるようになっている。載置部分１３１ｂにはウエハＷの周縁部が載置される。
中央載置部材１０４は、各ウエハＷの中央部に対応する２つの中央載置部１４１を有している。中央載置部１４１は、中央部１２１と所定の位置関係をもって中央部１２１に、例えば着脱可能に取り付けられようになっている。
周縁載置部１３１および中央載置部１４１は、処理分布に対応するように、周縁部１１１および中央部１２１とは異なる形状を有している。例えば、図５の平面図に示すように中央載置部１４１は楕円状をなし、周縁載置部１３１は中央載置部１４１と対応した環状をなしており、周縁載置部材１０３および中央載置部材１０４が装着された際に、周縁載置部１３１と中央載置部１４１との間には隙間１５１が形成されて非接触状態となっている。なお、周縁載置部１３１と中央載置部１４１は、このような形状に限らず、処理分布に応じて種々の形状を取り得る。
各中央載置部１４１の表面には、３つの突起部１４２が形成されており、その上にウエハＷが載置されるようになっている。
中央載置部１４１の形状が中央部１２１とは異なっている結果、中央載置部１４１には、図６に示すように、中央部１２１から周縁部１１１側へはみ出したはみ出し部１４１ａが存在するが、はみ出し部１４１ａと周縁部１１１との間には隙間１５２が形成され、チャンバー４０が真空排気された際に真空断熱されるようになっている。図示はしないが、逆に、周縁載置部１３１にも中央部１２１側へはみ出したはみ出し部が存在するが、このはみ出し部と中央部１２１との間にも隙間が形成され、真空断熱されるようになっている。一方、周縁載置部１３１（周縁載置部材１０３）の周縁部１１１（周縁部材１０１）に対応する部分は、周縁部１１１（周縁部材１０１）に接触しており、中央載置部１４１（中央載置部材１０４）の中央部１２１（中央部材１０２）に対応する部分は、中央部１２１（中央部材１０２）に接触している。
この結果、中央載置部１４１の表面は、はみ出し部１４１ａを含めて、温調媒体により第２の温度に温調されている中央部材１０２からの伝熱により、中央部材１０２の第２の温度とほぼ同じ温度に温調され、一方、周縁載置部１３１の表面は、はみ出し部（図示せず）を含めて、温調媒体により第１の温度に温調されている周縁部材１０１からの伝熱により、周縁部材１０１の第１の温度とほぼ同じ温度に温調される。
被処理基板であるウエハＷは、上述したように突起部１４２により支持され、ウエハＷと周縁載置部１３１および中央載置部１４１の表面との間には微小な隙間が形成されている。このように、微小な隙間をもってウエハＷが載置されていることから、ウエハＷへは、チャンバー４０内に導入されたガスを介して周縁載置部１３１および中央載置部１４１の熱が伝熱され、ウエハＷの周縁載置部１３１に対応する部分はほぼ第１の温度に温調されるとともに、中央載置部１４１に対応する部分はほぼ第２の温度に温調される。
なお、図示はしていないが、中央部材１０２の各中央部１２１および中央載置部材１０４の各中央載置部１４１には、挿通孔が３つずつ形成されており、これら挿通孔の中に、中央載置部１４１の表面に対して突没可能にウエハＷを支持して昇降する昇降ピンが設けられている。昇降ピンは図示しないシリンダにより昇降されるようになっており、ウエハＷの受け渡しの際には上昇されて、その先端が中央載置部１４１の表面よりも上方に位置する。また、図３では、便宜上、ウエハＷの搬送方向に沿って２枚のウエハＷが基板載置台４２に載置されるように記載されているが、実際には、図１に示すように、搬送方向に直交する方向に沿って配置される。
基板載置台４２の各部材は、熱伝導性の良好な金属、例えばアルミニウムで構成されている。これにより、効率良く温調媒体の熱を伝熱することができ、基板であるウエハＷの温調を高精度で行うことができる。
なお、ＣＯＲ処理装置５を構成するチャンバー４０等の他の各種構成部品の材質もアルミニウムを用いることができる。チャンバー４０等を構成するアルミニウム材は無垢のものであってもよいし、表面に陽極酸化処理を施したものであってもよい。また、基板載置台４２を構成するアルミニウム材の表面は耐摩耗性が要求されるので、陽極酸化処理を行って表面に耐摩耗性の高い酸化被膜（Ａｌ２Ｏ３）を形成してもよい。
図１に示すように、処理システム１は制御部９０を有している。制御部９０は、処理システム１の各構成部を制御するマイクロプロセッサ（コンピュータ）を備えたプロセスコントローラ９１を有している。プロセスコントローラ９１には、オペレータが処理システム１を管理するためにコマンドの入力操作等を行う入力手段や、処理システム１の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等を有するユーザーインターフェース９２が接続されている。ディスプレイとしてはタッチパネルの操作によりコマンドの入力を行えるものを用いることができる。また、プロセスコントローラ９１には、処理システム１で実行される各種処理、例えばＣＯＲ処理装置５における処理ガスの供給やチャンバー４０内の排気、温調、基板載置台４２の温調などをコントローラの制御にて実現するための制御プログラムや処理条件に応じて処理システム１の各構成部に所定の処理を実行させるための制御プログラムである処理レシピや、各種データベース等が格納された記憶部９３が接続されている。レシピは記憶部９３の中の適宜の記憶媒体（図示せず）に記憶されている。そして、必要に応じて、任意のレシピを記憶部９３から呼び出してプロセスコントローラ９１に実行させることで、プロセスコントローラ９１の制御下で、処理システム１での所望の処理が行われる。
次に、このような処理システム１における処理動作について説明する。
まず、被処理基板である表面にシリコン酸化膜を有するウエハＷをキャリアＣ内に収納し、処理システム１に搬送する。処理システム１においては、大気側のゲートバルブ１６を開いた状態で搬入出部２のキャリアＣから第１ウエハ搬送機構１１の搬送アーム１１ａ、１１ｂのいずれかによりウエハＷを１枚ロードロック室３に搬送し、ロードロック室３内の第２ウエハ搬送機構１７のピックに受け渡す。
その後、大気側のゲートバルブ１６を閉じてロードロック室３内を真空排気し、次いでゲートバルブ２２および５４を開いて、ピックをＣＯＲ処理装置５まで伸ばして基板載置台４２にウエハＷを載置する。
その後、ピックをロードロック室３に戻し、ゲートバルブ５４を閉じ、チャンバー４０内を密閉状態にする。この状態で、温調媒体循環機構１１９および１２９により、周縁部材１０１および中央部材１０２の温調媒体流路１１７および１２７にそれぞれ異なる温度の温調媒体を流し、周縁部材１０１を第１の温度、中央部材１０２を第２の温度に調整する。これにより、ウエハＷの周縁部の温度と中央部の温度を別個に制御し、均一な処理を行えるようにする。
この状態でガス供給機構４３から、ＨＦガスおよびＡｒガスを、第１のガス供給配管７１および第１のガス導入ノズル６１を経てチャンバー４０内へ吐出させるとともに、ＮＨ３ガスおよびＮ２ガスを、第２のガス供給配管７２および第２のガス導入ノズル６２を経てチャンバー４０内へ吐出させる。なお、希釈ガスであるＡｒガス、Ｎ２ガスはいずれか一方でもよい。
このように、チャンバー４０内に吐出されたＨＦガスおよびＮＨ３ガスにより、ウエハＷがＣＯＲ処理される。
すなわち、ウエハＷの表面のシリコン酸化膜が、フッ化水素ガスの分子およびアンモニアガスの分子と化学反応して、反応生成物としてフルオロケイ酸アンモニウム（ＡＦＳ）や水等が生成され、ウエハＷの表面に保持された状態になる。
このとき、上述したように、基板載置台４２において、それぞれ異なる温度に温調している周縁部材１０１と中央部材１０２とを、これらの間に隙間を形成して互いに非接触として設け、これらの間が真空断熱されるようにして温度の独立制御性を確保しており、従来は、このような温度制御性の高い状態の周縁部材１０１と中央部材１０２にウエハＷを載置することにより、処理の均一性を図っていた。しかし、このような構成では、処理分布が同心円状でない場合には、処理分布の均一性を十分に得ることができなかった。
そこで、本実施形態では、周縁部材１０１と中央部材１０２の上に、周縁載置部材１０３および中央載置部材１０４をこれらの間に隙間が形成されるように非接触状態で装着し、周縁載置部１３１および中央載置部１４１は、処理分布に対応するように、周縁部１１１および中央部１２１とは異なる形状を有するものとし、中央載置部１４１の周縁部１１１側へはみ出したはみ出し部１４１ａを、周縁部１１１との間に隙間１５２が形成されて真空断熱されるように設け、周縁載置部１３１の中央部１２１側へはみ出したはみ出し部（図示せず）を、中央部１２１との間に隙間が形成されて真空断熱されるように設けるようにした。これにより、中央載置部１４１の表面は、はみ出し部１４１ａを含めて、温調媒体により第２の温度に温調されている中央部材１０２からの伝熱により、中央部材１０２の第２の温度とほぼ同じ温度に温調され、一方、周縁載置部１３１の表面は、はみ出し部（図示せず）を含めて周縁部材１０１の第１の温度とほぼ同じ温度に温調される。
すなわち、温調されている周縁部１１１（周縁部材１０１）および中央部１２１（中央部材１０２）の上に、処理分布に応じた、これらとは異なる形状の周縁載置部１３１（周縁載置部材１０３）および中央載置部１４１（中央載置部材１０４）を載せ、周縁載置部１３１（周縁載置部材１０３）表面の温度が周縁部１１１（周縁部材１０１）と対応する温度になるようにし、中央載置部１４１（中央載置部材１０４）表面の温度が中央部１２１（中央部材１０２）と対応する温度になるようにしたので、ウエハＷの温度分布を処理分布に応じて補正することができ、処理に応じて処理分布が均一になるような最適な温度分布制御を実現することができる。
そして、プロセス毎に最適な形状の周縁載置部１３１および中央載置部１４１を有する周縁載置部材１０３および中央載置部材１０４の組を複数用意しておけば、実施しようとするプロセスに適した周縁載置部材１０３および中央載置部材１０４の組を選択して装着するようにすることにより、周縁載置部材１０３および中央載置部材１０４のみを交換するのみで処理分布を均一にすることができる温度分布制御を行うことができ、低コストでプロセス毎に最適な温度分布制御を実現することができる。
以上のようなＣＯＲ処理が終了した後、ゲートバルブ２２、５４を開き、第２ウエハ搬送機構１７のピックにより載置台４２上の処理後のウエハＷを受け取り、ＰＨＴ処理装置４のチャンバー２０内の載置台２３上に載置する。そして、ピックをロードロック室３に退避させ、ゲートバルブ２２、５４を閉じ、チャンバー２０内にＮ２ガスを導入しつつ、ヒーター２４により載置台２３上のウエハＷを加熱する。これにより、上記ＣＯＲ処理によって生じた反応生成物が加熱されて気化し、除去される。
このように、ＣＯＲ処理の後、ＰＨＴ処理を行なうことにより、ドライ雰囲気でウエハＷ表面のシリコン酸化膜を除去することができ、ウォーターマーク等が生じない。また、プラズマレスでエッチングできるのでダメージの少ない処理が可能となる。さらにまた、ＣＯＲ処理は、所定時間経過後、エッチングが進まなくなるので、オーバーエッチをかけても反応が進まず、エンドポイント管理が不要となる。
［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態に係るＣＯＲ処理装置について説明する。
上記第１の実施形態では被処理基板であるウエハＷを２枚ずつ処理するものを例にとって説明したが、もちろん１枚ずつ処理するものであってもよい。したがって、本実施形態では、被処理基板であるウエハＷを一枚ずつ処理する例について説明する。
本実施形態のＣＯＲ処理装置を備えたシステムは、ウエハＷを一枚ずつ処理する以外は図１の処理システムと同様であるから説明は省略する。
図７は、本実施形態に係るＣＯＲ処理装置５′を示す断面図である。図７において、基板載置台以外の構成は図１のＣＯＲ処理装置５と同じであるから、図１と同じものには同じ符号を付して説明を省略する。
基板載置台４２′は、図８の分解斜視図にも示すように、ウエハＷの周縁部に対応する周縁部材２０１と、ウエハＷの中央部に対応する中央部材２０２と、周縁部材２０１の上に設けられ、ウエハＷの周縁部が載置される周縁載置部材２０３と、中央部材２０２の上に設けられ、ウエハＷの中央部が載置される中央載置部材２０４とを有している。
周縁部材２０１は円環状をなし、中央部材２０２は円板状をなしており、周縁部材２０１が中央部材２０２を囲繞するように設けられている。これらの間には隙間２１３が形成されている。これにより、周縁部材２０１と中央部材２０２とは非接触状態とされ、チャンバー４０内が真空排気されることにより、これらの間が真空断熱される。そして、周縁部材２０１は、チャンバー４０の底部に設けられた円筒状の周縁支持台２５１に支持ピン２５３を介して支持されており、中央部材２０２は、チャンバー４０の底部に設けられた円柱状の中央支持台２５２に支持ピン２５４を介して支持されている。周縁支持台２５１と周縁部材２０１、および中央支持台２５２と中央部材２０２は、適宜の手段で固定されるようになっている。
周縁部材２０１の内部には温調媒体流路２１７が設けられ、中央部材２０２の内部には温調媒体流路２２７が設けられている。温調媒体流路２１７および２２７には、それぞれ、例えば冷却水等の温調媒体（冷却媒体）が循環する温調媒体配管２１８および２２８が接続されており、これら温調媒体配管２１８および２２８には、それぞれ異なる温度に温調された温調媒体を循環させる温調媒体循環機構２１９および２２９が設けられている。したがって、温調媒体循環機構２１９により温調媒体配管２１８を経て温調媒体流路２１７に温調媒体が流れることにより、周縁部材２０１の温度が第１の温度に制御され、一方、温調媒体循環機構２２９により温調媒体配管２２８を経て温調媒体流路２２７に温調媒体が流れることにより、中央部材２０２の温度が周縁部材２０１とは異なる第２の温度に制御される。
周縁載置部材２０３は、ウエハＷの周縁部に対応して環状をなしており、周縁部材２０１に対して、例えば着脱可能に取り付けられるようになっている。周縁載置部材２０３は、外縁をなすガイド部２０３ａと、ガイド部２０３ａの内側の載置部分２０３ｂとを有している。ガイド部２０３ａは上下に突出して設けられ、その上部によりウエハＷをガイドするようになっている。また、周縁部材２０１の外縁には、段差部２０１ａが形成されており、その段差部２０１ａにガイド部２０３ａの下部が嵌め込まれて位置決めされるようになっている。載置部分２０３ｂにはウエハＷの周縁部が載置される。
中央載置部材２０４は、中央部材２０２と所定の位置関係をもって中央部材２０２に、例えば着脱可能に取り付けられようになっている。
周縁載置部材２０３および中央載置部材２０４は、処理分布に対応するように、周縁部材２０１および中央部材２０２とは異なる形状を有している。例えば、図９の平面図に示すように中央載置部材２０４は楕円状をなし、周縁載置部材２０３は中央載置部材２０４と対応した環状をなしており、周縁載置部材２０３および中央載置部材２０４が装着された際に、周縁載置部材２０３と中央載置部材２０４との間には隙間２６１が形成されて非接触状態となっている。なお、周縁載置部材２０３と中央載置部材２０４は、このような形状に限らず、処理分布に応じて種々の形状を取り得る。
中央載置部材２０４の表面には、３つの突起部２４２が形成されており、その上にウエハＷが載置されるようになっている。
中央載置部材２０４の形状が中央部材２０２とは異なっている結果、中央載置部材２０４には、図１０に示すように、中央部材２０２から周縁部材２０１側へはみ出したはみ出し部２０４ａが存在するが、はみ出し部２０４ａと周縁部材２０１との間には隙間２６２が形成され、チャンバー４０が真空排気された際に真空断熱されるようになっている。図示はしないが、逆に、周縁載置部材２０３にも中央部材２０２側へはみ出したはみ出し部が存在するが、このはみ出し部と中央部材２０２との間にも隙間が形成され、真空断熱されるようになっている。一方、周縁載置部材２０３の周縁部材２０１に対応する部分は、周縁部材２０１に接触しており、中央載置部材２０４の中央部材２０２に対応する部分は、中央部材２０２に接触している。
この結果、中央載置部材２０４の表面は、はみ出し部２０４ａを含めて、温調媒体により第２の温度に温調されている中央部材２０２からの伝熱により、中央部材２０２の第２の温度とほぼ同じ温度に温調され、一方、周縁載置部材２０３の表面は、はみ出し部（図示せず）を含めて、温調媒体により第１の温度に温調されている周縁部材２０１からの伝熱により、周縁部材２０１の第１の温度とほぼ同じ温度に温調される。
被処理基板であるウエハＷは、上述したように突起部２４２により支持され、ウエハＷと周縁載置部材２０３および中央載置部材２０４の表面との間には微小な隙間が形成されている。このように、微小な隙間をもってウエハＷが載置されていることから、ウエハＷへは、チャンバー４０内に導入されたガスを介して周縁載置部材２０３および中央載置部材２０４の熱が伝熱され、ウエハＷの周縁載置部材２０３に対応する部分はほぼ第１の温度に温調されるとともに、中央載置部材２０４に対応する部分はほぼ第２の温度に温調される。
なお、図示はしていないが、中央部材２０２および中央載置部材２０４には、挿通孔が３つずつ形成されており、これら挿通孔の中に、中央載置部材２０４の表面に対して突没可能にウエハＷを支持して昇降する昇降ピンが設けられている。昇降ピンは図示しないシリンダにより昇降されるようになっており、ウエハＷの受け渡しの際には上昇されて、その先端が中央載置部材２０４の表面よりも上方に位置する。
基板載置台４２′の各部材は、熱伝導性の良好な金属、例えばアルミニウムで構成されている。これにより、効率良く温調媒体の熱を伝熱することができ、基板であるウエハＷの温調を高精度で行うことができる。
このように、本実施形態においても、第１の実施形態と同様、温調されている周縁部材２０１および中央部材２０２の上に、処理分布に応じた、これらとは異なる形状の周縁載置部材２０３および中央載置部材２０４を載せ、周縁載置部材２０３表面の温度が周縁部材２０１と対応する温度になるようにし、中央載置部材２０４表面の温度が中央部材２０２と対応する温度になるようにしたので、ウエハＷの温度分布を処理分布に応じて補正することができ、処理に応じて処理分布が均一になるような最適な温度分布制御を実現することができる。
そして、プロセス毎に最適な形状の周縁載置部材２０３および中央載置部材２０４の組を複数用意しておけば、実施しようとするプロセスに適した周縁載置部材２０３および中央載置部材２０４の組を選択して装着するようにすることにより、周縁載置部材２０３および中央載置部材２０４のみを交換するのみで処理分布を均一にすることができる温度分布制御を行うことができ、低コストでプロセス毎に最適な温度分布制御を実現することができる。
本実施形態のＣＯＲ処理装置５′においても、第１の実施形態と同様のＣＯＲ処理を行い、ＣＯＲ処理が終了した後、ゲートバルブ２２、５４を開き、第２ウエハ搬送機構１７のピックにより載置台４２′上の処理後のウエハＷを受け取り、ＰＨＴ処理装置に搬送し、ＰＨＴ処理装置で、上記ＣＯＲ処理によって生じた反応生成物を加熱して気化し、除去する。
以上説明したように、上記第１および第２の実施形態によれば、第１の温度に温度制御される周縁部材および第２の温度に温度制御される中央部材の上に、それぞれ被処理基板であるウエハの周縁部を載置する周縁載置部材およびウエハの中央部を載置する中央載置部材を、周縁部材および中央部材に接触するように、かつ互いに非接触状態で設け、さらに、処理分布に対応するように、周縁載置部材および中央載置部材を、それぞれ周縁部材および中央部材とは異なる形状を有するようにし、周縁載置部材表面の温度が周縁部材と対応する温度になるようにし、中央載置部材表面の温度が中央部材と対応する温度になるようにした。このため、被処理基板の温度分布を処理分布に応じて補正することができ、処理に応じて処理分布が均一になるような最適な温度分布制御を実現することができる。
また、周縁載置部材および中央載置部材の組を、複数の処理に対応して複数準備し、実施しようとする処理に適した周縁載置部材および中央載置部材の組を選択して装着するようにすれば、周縁載置部材および中央載置部材のみを交換するのみで処理分布を均一にすることができる温度分布制御を行うことができ、低コストでプロセス毎に最適な温度分布制御を実現することができる。
なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく種々変形可能である。例えば、上記実施形態では、ＣＯＲ処理装置に本発明を適用した例を示したが、これに限らず、基板載置台の温度を調整することにより処理分布を制御できる処理、例えば化学蒸着法（ＣＶＤ法）による成膜処理等にも適用することができる。
また、周縁部材と中央部材との間に隙間を設け、周縁部材と中央載置部材のはみ出し部との間、および中央部材と周縁載置部材のはみ出し部との間に隙間を設けて真空断熱するようにしたが、隙間を設ける代わりに断熱性を有する部材を介在させて断熱してもよい。
さらに、上記実施形態では、温調媒体流路に温調媒体を通流させることにより周縁部材および中央部材の温度を制御するようにしたが、これに限らず、これらにヒーターを設けることにより温度制御してもよい。
さらにまた、上記実施形態では、被処理体を２枚ずつ処理する例、および１枚ずつ処理する例を示したが、これに限らず３枚以上ずつ処理するものであってもよい。
さらにまた、上記実施形態では、被処理基板として半導体ウエハを例にとって説明したが、本発明の原理からして被処理基板は半導体ウエハに限るものではないことは明らかであり、他の種々の基板の処理に適用できることは言うまでもない。
１；処理システム、２；搬入出部、３；ロードロック室、４；ＰＨＴ処理装置、５，５′；ＣＯＲ処理装置、４０；チャンバー、４２，４２′；基板載置台、４３；ガス供給機構、４４；排気機構、５４；ゲートバルブ、８３；自動圧力制御弁（ＡＰＣ）、９０；制御部、１０１，２０１；周縁部材、１０２，２０２；中央部材、１０３，２０３；周縁載置部材、１０４、２０４；中央載置部材、１１１；周縁部、１１２；周縁部結合部、１１３，１２６，１５１，１５２，２１３，２６１，２６２；隙間、１１７，１２７，２１７，２２７；温調媒体流路、１１９，１２９，２１９，２２９；温調媒体循環機構、１２１；中央部、１２２；中央部結合部、１３１；周縁載置部、１４１；中央載置部、１４１ａ，２０４ａ；はみ出し部分、１４２，２４２；突起部、Ｗ；半導体ウエハ（被処理基板）

Claims (9)

  1. 被処理基板に所定の処理を施す基板処理装置において被処理基板を載置する基板載置台であって、
    被処理基板の周縁部に対応して設けられ、第１の温度に温度制御される周縁部材と、
    被処理基板の中央部に対応して設けられ、前記周縁部材と断熱されるとともに、前記第１の温度とは異なる第２の温度に温度制御される中央部材と、
    前記周縁部材の上に前記周縁部材に接触するように設けられ、被処理基板の周縁部が載置される周縁載置部材と、
    前記中央部材の上に前記中央部材に接触しかつ前記周縁載置部材との間が断熱されるように設けられ、被処理基板の中央部が載置される中央載置部材と
    を具備し、
    前記周縁載置部材および前記中央載置部材は、処理分布に対応するように、それぞれ前記周縁部材および前記中央部材とは異なる形状を有しており、
    前記周縁載置部材においては、前記周縁部材に対応する部分が前記周縁部材に接触し、前記中央部材側へはみ出した部分が前記中央部材との間と断熱されるように設けられ、
    前記中央載置部材においては、前記中央部材に対応する部分が前記中央部材に接触し、前記周縁部材側へはみ出した部分が前記周縁部材との間が断熱されるように設けられる、基板載置台。
  2. 前記中央部材は、前記周縁部材との間に隙間が形成されて非接触状態とされて前記周縁部材と断熱され、
    前記前記中央載置部材は、前記周縁載置部材との間に隙間が形成されて非接触状態となるように設けられて前記周縁載置部材との間が断熱され、
    前記周縁載置部材の前記中央部材側へはみ出した部分は、前記中央部材との間に隙間が形成されて断熱され、
    前記中央載置部材の前記周縁部材側へはみ出した部分は、前記周縁部材との間に隙間が形成されて断熱される、請求項１に記載の基板載置台。
  3. 前記周縁部材は、被処理基板の周縁部に対応する円環状をなす周縁部を有し、
    前記中央部材は、被処理基板の中央部に対応する円板状をなす中央部を有し、
    前記周縁載置部材は、前記周縁部材の前記周縁部の上に設けられる周縁載置部を有し、
    前記中央載置部材は、前記中央部材の前記中央部の上に設けられる中央載置部を有する、請求項１に記載の基板載置台。
  4. 前記基板載置台には少なくとも２枚の被処理基板が載置され、
    前記周縁部材は、各被処理基板の周縁部に対応する少なくとも２つの周縁部と、これら周縁部を結合する周縁部結合部とを有し、
    前記中央部材は、各被処理基板の中央部に対応する少なくとも２つの中央部と、これら中央部を結合する中央部結合部とを有し、
    前記周縁載置部材は、前記周縁部の上に設けられる少なくとも２つの周縁載置部を有し、
    前記中央載置部材は、前記中央部の上に設けられる少なくとも２つの中央載置部を有する、請求項１に記載の基板載置台。
  5. 前記少なくとも２つの周縁部は円環状をなし、前記少なくとも２つの中央部は円板状をなす、請求項４に記載の基板載置台。
  6. 前記周縁載置部材および前記中央載置部材の組を、複数の処理に対応して複数準備し、実施しようとする処理に適した前記周縁載置部材および前記中央載置部材の組を選択して装着する、請求項１に記載の基板載置台。
  7. 前記周縁部材および前記中央部材は、これらの内部に設けられた温調媒体流路を有し、これら温調媒体流路にそれぞれ別個に温調媒体を供給して循環させる温調媒体循環機構をさらに備える、請求項１に記載の基板載置台。
  8. 前記中央載置部材の表面には、被処理基板を支持する突起部が形成されている、請求項１に記載の基板載置台。
  9. 真空雰囲気下で被処理基板に所定の処理を施す基板処理装置であって、
    被処理基板が収容されるチャンバーと、
    前記チャンバー内を真空排気する排気機構と、
    前記チャンバー内に処理ガスを導入する処理ガス導入機構と、
    前記チャンバー内で被処理基板を載置する基板載置台と、
    を具備し、
    前記基板載置台は、
    被処理基板の周縁部に対応して設けられ、第１の温度に温度制御される周縁部材と、
    被処理基板の中央部に対応して設けられ、前記周縁部材と断熱されるとともに、前記第１の温度とは異なる第２の温度に温度制御される中央部材と、
    前記周縁部材の上に前記周縁部材に接触するように設けられ、被処理基板の周縁部が載置される周縁載置部材と、
    前記中央部材の上に前記中央部材に接触しかつ前記周縁載置部材との間が断熱されるように設けられ、被処理基板の中央部が載置される中央載置部材と
    を備え、
    前記周縁載置部材および前記中央載置部材は、処理分布に対応するように、それぞれ前記周縁部材および前記中央部材とは異なる形状を有しており、
    前記周縁載置部材においては、前記周縁部材に対応する部分が前記周縁部材に接触し、前記中央部材側へはみ出した部分が前記中央部材との間と断熱されるように設けられ、
    前記中央載置部材においては、前記中央部材に対応する部分が前記中央部材に接触し、前記周縁部材側へはみ出した部分が前記周縁部材との間が断熱されるように設けられる、基板処理装置。
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