特許 6118102 基板位置検出装置及びこれを用いた基板処理装置、成膜装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6118102

(24)【登録日】2017年3月31日

(45)【発行日】2017年4月19日

(54)【発明の名称】基板位置検出装置及びこれを用いた基板処理装置、成膜装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/68 20060101AFI20170410BHJP

   G01B 11/00 20060101ALI20170410BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/68 F

   G01B11/00 H

【請求項の数】20

【全頁数】24

(21)【出願番号】特願2012-279911(P2012-279911)

(22)【出願日】2012年12月21日

(65)【公開番号】特開2014-123673(P2014-123673A)

(43)【公開日】2014年7月3日

【審査請求日】2015年5月22日

(73)【特許権者】

【識別番号】000219967

【氏名又は名称】東京エレクトロン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】相川 勝芳

【審査官】 儀同 孝信

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−０９４８１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−１６２２５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−１２５５４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１５３７６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−３０９０８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−３２１１３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１１／１５１９９６（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／６８

Ｇ０１Ｂ １１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板処理用のチャンバの上面に設けられた窓からチャンバ内部の所定の撮像対象を撮像し、該所定の撮像対象の画像から基板の位置を検出可能な基板位置検出装置であって、
前記窓よりも上方に設けられ、前記窓から前記所定の撮像対象を撮像可能な撮像手段と、
前記窓よりも上方に設けられ、上方に向けて光を照射可能な照明手段と、
該照明手段よりも上方に設けられ、該照明手段からの前記光を前記窓に向けて反射可能な反射面を有する照明反射板と、
該照明反射板の前記反射面上に設けられ、前記所定の撮像対象を含む所定領域上に影を形成するための反射制限部と、を有し、
該反射制限部の領域は、前記照明手段からの前記光の反射を防止する前記基板のエッジ位置を含む所定領域を設定し、前記撮像手段の視野中心と前記所定領域の両端とを結んで前記撮像手段の視野の拡大角を反映させた前記基板上における視野領域を取得し、該視野領域について前記視野の拡大角を反映させて前記反射面上に反射させた領域を基準として設定された基板位置検出装置。

【請求項2】

前記照明反射板は、前記撮像手段よりも下方に設けられ、前記撮像手段の撮像視野を確保する開口部を有する請求項１に記載の基板位置検出装置。

【請求項3】

前記反射制限部は、前記撮像手段で撮像する画像の視野を基準として、前記影が前記所定領域上に形成されるように位置が設定された請求項１又は２に記載の基板位置検出装置。

【請求項4】

前記所定の撮像対象は、前記チャンバの底面に設けられた第１のマークを含む請求項１乃至３のいずれか一項に記載の基板位置検出装置。

【請求項5】

前記チャンバは、基板を載置可能なサセプタを収容し、
前記所定の撮像対象は、前記サセプタの表面に設けられた第２のマークを含む請求項４に記載の基板位置検出装置。

【請求項6】

前記所定の撮像対象は、前記基板を保持する基板保持手段と前記基板との境界部分を含む請求項１乃至５のいずれか一項に記載の基板位置検出装置。

【請求項7】

前記基板保持手段は、前記基板を前記チャンバ内から搬出する際に用いる搬送アームのピックを含む請求項６に記載の基板位置検出装置。

【請求項8】

前記サセプタは、複数の前記基板を載置可能であり、
前記第２のマークは、載置可能な複数の前記基板の各々に対応して複数設けられた請求項５に記載の基板位置検出装置。

【請求項9】

前記サセプタは石英製であり、
前記第２のマークは、有色のマークである請求項５又は８に記載の基板位置検出装置。

【請求項10】

前記チャンバは、ガスを用いて成膜が可能な成膜チャンバである請求項１乃至９のいずれか一項に記載の基板位置検出装置。

【請求項11】

前記成膜チャンバは、反射性を有する有色の膜を成膜可能である請求項１０に記載の基板位置検出装置。

【請求項12】

上面に窓を有する基板処理用のチャンバと、
該チャンバ内に設けられ、基板を載置可能なサセプタと、
前記窓よりも上方に設けられ、前記窓から所定の撮像対象を撮像可能な撮像手段と、
前記窓よりも上方に設けられ、上方に向けて光を照射可能な照明手段と、
該照明手段よりも上方に設けられ、該照明手段からの前記光を前記窓に向けて反射可能な反射面を有する照明反射板と、
該照明反射板の前記反射面上に設けられ、前記所定の撮像対象を含む所定領域上に影を形成するための反射制限部と、を有し、
前記所定の撮像対象は、前記チャンバの底面に設けられた第１のマークと、前記サセプタの表面に設けられた第２のマークとを含み、
前記サセプタは、前記第２のマークの周辺に、前記サセプタの一部を切り欠いた第３のマークを更に有する基板処理装置。

【請求項13】

前記サセプタの一部は、前記サセプタのエッジ部である請求項１２に記載の基板処理装置。

【請求項14】

前記第３のマークは、円筒形状を有する請求項１２又は１３に記載の基板処理装置。

【請求項15】

前記第３のマークは、前記サセプタの上面から下面に向かって切り欠きが大きくなるテーパー形状を有する請求項１２又は１３に記載の基板処理装置。

【請求項16】

前記テーパー形状のテーパー角は、前記照明反射板からの前記光の入射角度よりも大きく設定された請求項１５に記載の基板処理装置。

【請求項17】

前記第２のマークと前記第３のマークとは選択的に使用され、
前記第２のマーク又は前記第３のマークのいずれを用いるかを選択可能なサセプタマーク選択スイッチを更に有する請求項１２乃至１６のいずれか一項に記載の基板処理装置。

【請求項18】

前記第２のマークと前記第３のマークとは選択的に使用され、
前記第２のマーク又は前記第３のマークのいずれを用いるかを、前記第２のマークの視認性に応じて判定するサセプタマーク選択判定手段を更に有する請求項１２乃至１７のいずれか一項に記載の基板処理装置。

【請求項19】

上面に窓を有し、成膜による基板処理を行うためのチャンバと、
該チャンバ内に設けられ、基板を載置可能なサセプタと、
請求項１乃至１１のいずれか一項に記載された基板位置検出装置と、
前記チャンバ内に設けられ、第１の反応ガスが供給可能な第１の処理領域と、
該第１の処理領域と離間して設けられ、第２の反応ガスが供給可能な第２の処理領域と、
前記第１の処理領域と前記第２の処理領域との間に設けられ、前記第１の処理領域及び前記第２の処理領域よりも低い天井面を有し、分離ガスを供給することにより前記第１の反応ガスと前記第２の反応ガスとの混合を防止可能な分離領域と、を有する成膜装置。

【請求項20】

請求項１２乃至１８のいずれか一項に記載の基板処理装置と、
該基板処理装置の前記チャンバ内に設けられ、第１の反応ガスが供給可能な第１の処理領域と、
該第１の処理領域と離間して設けられ、第２の反応ガスが供給可能な第２の処理領域と、
前記第１の処理領域と前記第２の処理領域との間に設けられ、前記第１の処理領域及び前記第２の処理領域よりも低い天井面を有し、分離ガスを供給することにより前記第１の反応ガスと前記第２の反応ガスとの混合を防止可能な分離領域と、を有する成膜装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、基板位置検出装置及びこれを用いた基板処理装置、成膜装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、位置検出対象である基板を撮像する撮像部と、撮像部と基板との間に配置され、基板に対する撮像部の視野を確保する第１の開口部を有する光散乱性のパネル部材と、パネル部材に光を照射する第１の照明部と、撮像部により撮像された基板の画像から基板の位置を求める処理部とを備える基板位置検出装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

【0003】

特許文献１に記載の基板位置検出装置では、成膜装置のチャンバの上面に形成された窓の上方に配置され、窓を通じてチャンバ内のウェーハの位置を検出する。特許文献１に記載の基板位置検出装置では、パネル部材を、白色顔料が塗布されたアクリル板で作製し、これに光を照射してパネル部材を白色に発光させ、ウェーハを白色に見えるようにしている。一方、ウェーハが載置されるサセプタは、カーボンやＳｉＣコートカーボンから作製されることもあり、パネルからの光に照らされて黒く見え、かかるコントラストによりウェーハのエッジを明瞭に認識し、検出誤差を低減している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１０−１５３７６９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、上述の特許文献１に記載の基板位置検出装置では、チャンバ内での成膜が進行するにつれてチャンバに設けられた窓の内側にも成膜がなされてしまい、膜が反射性を有する有色膜である場合、窓で光を反射してしまい、画像のコントラストが低下してしまうという問題があった。

【0006】

そこで、本発明は、窓が光を反射する状態となった場合であっても、チャンバ内にある撮像対象を高コントラストで撮像し、基板位置を検出できる基板位置検出装置及びこれを用いた基板処理装置、成膜装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る基板位置検出装置は、基板処理用のチャンバの上面に設けられた窓からチャンバ内部の所定の撮像対象を撮像し、該所定の撮像対象の画像から基板の位置を検出可能な基板位置検出装置であって、
前記窓よりも上方に設けられ、前記窓から前記所定の撮像対象を撮像可能な撮像手段と、
前記窓よりも上方に設けられ、上方に向けて光を照射可能な照明手段と、
該照明手段よりも上方に設けられ、該照明手段からの前記光を前記窓に向けて反射可能な反射面を有する照明反射板と、
該照明反射板の前記反射面上に設けられ、前記所定の撮像対象を含む所定領域上に影を形成するための反射制限部と、を有し、
該反射制限部の領域は、前記照明手段からの前記光の反射を防止する前記基板のエッジ位置を含む所定領域を設定し、前記撮像手段の視野中心と前記所定領域の両端とを結んで前記撮像手段の視野の拡大角を反映させた前記基板上における視野領域を取得し、該視野領域について前記視野の拡大角を反映させて前記反射面上に反射させた領域を基準として設定される。

【0008】

本発明の他の態様に係る基板処理装置は、上面に窓を有する基板処理用のチャンバと、
該チャンバ内に設けられ、基板を載置可能なサセプタと、
前記窓よりも上方に設けられ、前記窓から前記所定の撮像対象を撮像可能な撮像手段と、
前記窓よりも上方に設けられ、上方に向けて光を照射可能な照明手段と、
該照明手段よりも上方に設けられ、該照明手段からの前記光を前記窓に向けて反射可能な反射面を有する照明反射板と、
該照明反射板の前記反射面上に設けられ、前記所定の撮像対象を含む所定領域上に影を形成するための反射制限部と、を有し、
前記所定の撮像対象は、前記チャンバの底面に設けられた第１のマークと、前記サセプタの表面に設けられた第２のマークとを含み、
前記サセプタは、前記第２のマークの周辺に、前記サセプタの一部を切り欠いた第３のマークを更に有する。

【0009】

本発明の他の態様に係る成膜装置は、上面に窓を有し、成膜による基板処理を行うためのチャンバと、
該チャンバ内に設けられ、基板を載置可能なサセプタと、
前記基板位置検出装置と、
前記チャンバ内に設けられ、第１の反応ガスが供給可能な第１の処理領域と、
該第１の処理領域と離間して設けられ、第２の反応ガスが供給可能な第２の処理領域と、
前記第１の処理領域と前記第２の処理領域との間に設けられ、前記第１の処理領域及び前記第２の処理領域よりも低い天井面を有し、分離ガスを供給することにより前記第１の反応ガスと前記第２の反応ガスとの混合を防止可能な分離領域と、を有する成膜装置。

【0010】

本発明の他の態様に係る成膜装置は、前記基板処理装置と、
該基板処理装置の前記チャンバ内に設けられ、第１の反応ガスが供給可能な第１の処理領域と、
該第１の処理領域と離間して設けられ、第２の反応ガスが供給可能な第２の処理領域と、
前記第１の処理領域と前記第２の処理領域との間に設けられ、前記第１の処理領域及び前記第２の処理領域よりも低い天井面を有し、分離ガスを供給することにより前記第１の反応ガスと前記第２の反応ガスとの混合を防止可能な分離領域と、を有する。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、高コントラストでチャンバ内の撮像対象を撮像し、基板位置を検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の実施形態１に係る基板位置検出装置を含む基板処理装置の一例を示した図である。

【図2】本発明の実施形態１に係る基板位置検出装置を含む基板処理装置の一例のチャンバの上面を示した図である。

【図3】本発明の実施形態１に係る基板位置検出装置を含む基板処理装置の窓とチャンバの穴との関係を示した拡大図である。

【図4】実施形態１に係る基板位置検出装置の一例の照明反射板の反射面の構成を示した図である。図４（Ａ）は、実施形態１に係る基板位置検出装置の一例を下方から示した斜視図である。図４（Ｂ）は、反射面の一部拡大図である。

【図5】成膜の進行状態に応じたサセプタマークの撮像画像を示した図である。図５（Ａ）は、未成膜状態の有色サセプタマーク２５の撮像画像を示した図である。図５（Ｂ）は、３μｍ前後の膜厚のＴｉＮ膜が成膜された状態の撮像画像を示した図である。

【図6】実施形態１に係る基板処理装置の一例のチャンバ内での各マークの配置関係を示した図である。図６（Ａ）は、チャンバ内における各マークの配置を示した全体図である。図６（Ｂ）は、窓を介したカメラの視野範囲の拡大図である。

【図7】実施形態１に係る基板位置検出装置によるマークの撮像画像を、従来の基板位置検出装置による撮像画像との比較において示した図である。図７（Ａ）は、従来の基板位置検出装置によるマークの撮像画像を示した図である。図７（Ｂ）は、実施形態１に係る基板位置検出装置によるマークの撮像画像を示した図である。

【図8】実施形態１に係る基板位置検出装置によるウェーハのエッジの撮像画像を、従来の基板位置検出装置による撮像画像との比較において示した図である。図８（Ａ）は、従来の基板位置検出装置によるウェーハＷのエッジの撮像画像を示した図である。図８（Ｂ）は、実施形態１に係る基板位置検出装置によるウェーハＷのエッジの撮像画像を示した図である。

【図9】本発明の実施形態１に係る基板位置検出装置におけるウェーハによる反射防止のための反射制御部の配置位置の設定方法を説明するための図である。

【図10】本発明の実施形態１に係る基板位置検出装置における反射制御部の窓による反射防止のための配置位置の設定方法を説明するための図である。

【図11】本発明の実施形態１に係る基板位置検出装置及び基板処理装置の一例の各構成要素の配置を示した図である。

【図12】比較のため、従来の基板処理装置の有色サセプタマークのコントラスト変化の一例を示した図である。図１２（Ａ）は、従来の基板処理装置における成膜前の有色サセプタマークの撮像画像の一例を示した図である。図１２（Ｂ）は、従来の基板処理装置における成膜後の有色サセプタマークの撮像画像の一例を示した図である。

【図13】本発明の実施形態１に係る基板処理装置の切り欠きサセプタマーク２６のコントラスト変化の一例を示した図である。図１３（Ａ）は、本発明の実施形態１に係る基板処理装置の切り欠きサセプタマークの成膜前の撮像画像の一例を示した図である。図１３（Ｂ）は、本発明の実施形態１に係る基板処理装置の切り欠きサセプタマークの成膜前の撮像画像の一例を示した図である。

【図14】本発明の実施形態２に係る基板処理装置の一例を示した図である。図１４（Ａ）は、実施形態２に係る基板処理装置の一例のサセプタの斜視図である。図１４（Ｂ）は、テーパー形状の切り欠きサセプタマークと円筒形状の切り欠きサセプタマークとの相違点を説明するための図である。図１４（Ｃ）は、本発明の実施形態２に係る基板処理装置の一例の切り欠きサセプタマーク２７の撮像画像の一例を示した図である。

【図15】本発明の実施形態３に係る成膜装置の斜視図である。

【図16】本発明の実施形態３に係る成膜装置の真空容器内の構成を示す概略平面図である。

【図17】本発明の実施形態３に係る成膜装置の真空容器内に回転可能に設けられる回転テーブルの同心円に沿った、当該真空容器に概略断面図である。

【図18】本発明の実施形態３に係る成膜装置の別の概略断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

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。

【0014】

〔実施形態１〕
図１は、本発明の実施形態１に係る基板位置検出装置を含む基板処理装置の一例を示した図である。図１において、実施形態１に係る基板位置検出装置１７０は、照明１２０と、照明反射板１３０と、カメラ１４０と、筐体１５０と、処理部１６０とを有する。また、基板処理装置１８０は、基板位置検出装置１７０に加えて、主要な構成要素として、チャンバ１と、サセプタ２と、窓１１０と、回転軸２２とを有する。その他、基板処理装置１８０は、基板の処理に必要なチャンバ１内の種々の構成要素及びチャンバ１に取り付けられた種々の構成要素を、必要に応じて含んでよい。また、図１において、位置検出対象であるウェーハＷが示されている。

【0015】

チャンバ１は、ウェーハＷ等の基板に処理を行うための処理容器である。本実施形態に係る基板位置検出装置１７０が適用され得るチャンバ１は、窓１１０が光を反射する状態となり得る総ての基板処理用のチャンバを適用することができ、チャンバ１内の基板処理内容は問わない。よって、基板処理装置１７０は、種々の基板処理を行う装置として構成することができる。しかしながら、実施形態１においては、説明の容易のため、チャンバ１を、成膜処理を行う成膜チャンバとして構成した例を挙げて説明する。

【0016】

チャンバ１は、ウェーハＷを処理する密閉容器として構成される。図１に示すように、チャンバ１は、天板１１と容器本体１２とから構成され、全体として密閉容器を構成してもよい。なお、本実施形態に係るマーク検出装置１６０においては、天板１１の一部に、カメラ１４０でチャンバ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、チャンバ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、チャンバ１が密閉状態となる。

【0017】

図２は、本発明の実施形態１に係る基板位置検出装置を含む基板処理装置の一例のチャンバの上面を示した図である。図２に示すように、チャンバ１の上面は天板１１により構成され、天板１１の一部に穴１６が形成されている。そして、穴１６を覆うように、穴１６よりも１回り大きい窓１１０が設けられ、Ｏ−リング１１５によりシールされて穴１６が塞がれている。

【0018】

図１に戻る。チャンバ１を用いて成膜処理を行う場合、チャンバ１内を高温にし、成膜用の反応ガスをチャンバ１内に供給するのが一般的である。本実施形態に係る基板処理装置１８０においては、ウェーハＷの表面上に原子層を形成する原子堆積法（Atomic Layer Deposition）又は分子層を形成する分子堆積法（Molecular Layer Deposition）を用いた成膜処理を行う例を挙げて説明する。

【0019】

チャンバ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、チャンバ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を基準にウェーハＷの位置が検出される。なお、チャンバマーク１８の詳細については後述する。

【0020】

サセプタ２は、基板を載置するための基板載置台であり、チャンバ１内に設けられる。サセプタ２の表面には、ほぼウェーハＷと同一サイズを有し、窪み形状を有する凹部２４が基板載置領域として形成され、ウェーハＷが所定位置に載置されるように構成される。また、サセプタ２は、円形の円盤状に形成され、円周方向に沿って、複数のウェーハＷが載置可能に構成される。サセプタ２は、回転軸２２に接続され、回転可能に構成される。

【0021】

このように、サセプタ２は回転可能であるため、サセプタ２上に載置されたウェーハＷの位置は固定しておらず、成膜処理を行うに際し、ウェーハＷの位置を検出する必要がある。上述のように、ウェーハＷはサセプタ２上の凹部２４に載置されるため、サセプタ２の表面上には、有色サセプタマーク２５が設けられ、有色サセプタマーク２５を検出することにより、ウェーハＷの位置を検出する。なお、サセプタマーク２５の詳細については後述する。

【0022】

また、サセプタ２が円形のため、サセプタ２を収容するチャンバ１も、これに対応して円筒形に構成される。

【0023】

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。

【0024】

図３は、本発明の実施形態１に係る基板位置検出装置を含む基板処理装置の窓とチャンバの穴との関係を示した拡大図である。図３に示すように、チャンバ１の上面をなす天板１１に形成された穴１６上に窓１１０が配置されている。窓１１０と天板１１との間には、Ｏ−リング１１５が設けられるとともに、窓係止具１１６が窓１１０を上面及び側面から押さえるようにねじ留めされ、窓１１０が穴１６を密閉的に塞ぐように固定している。このように、チャンバ１の上面に設けられた穴１６を密閉的に塞ぐように窓１１０が設けられ、チャンバ１のシール性を保つとともに、窓１１０からチャンバ１の内部を観察可能に構成される。

【0025】

なお、このように、窓１１０がチャンバ１の上面の一部を実質的に構成する構造を有するため、成膜プロセスが進行すると、窓１１０の内面にも成膜がなされてしまう。図中、破線Ｆは成膜された膜を模式的に示している。しかしながら、基本的には成膜用の原料ガスはサセプタ２上にあるウェーハＷに供給され、ウェーハＷ上に成膜が行われるため、窓１１０の内面に成膜される膜は、ウェーハＷ上に成膜される膜の１／１０以下程度の厚さである。これは、ＡＬＤ法又はＭＬＤ法を利用した基板処理装置においては、ウェーハＷへの成膜が原子層又は分子層レベルで行われるため、成膜ターゲットでない窓１１０に成膜される膜も、そんなに厚く形成されることはないためである。この点、ウェーハＷの表面のみならず、窓１１０の内面にも比較的厚く成膜されるＣＶＤ反応とは異なる点である。このように、窓１１０に成膜される膜は、クリーニングガスにより定期的に洗浄をすれば、有色サセプタマーク２５の検出には影響は無いレベルである。

【0026】

しかしながら、ＴｉＮのような、反射性の膜が窓１１０の内面に形成されると、クリーニングガスによる定期洗浄の間の有色サセプタマーク２５の視認性が低下する場合がある。本実施形態においては、このような反射性の膜を成膜した場合においても、有色サセプタマーク２５の検出が確実に行える基板位置検出装置及び基板処理装置を提供する。

【0027】

図１に戻る。照明１２０は、光を照射する光源であり、照明１２０よりも上方にある照明反射板１３０に向かって上方に光を照射し、照明反射板１３０で反射した反射光で窓１１０に光を入射させる。照明１２０は、光を適切な輝度で照射できれば、種々の光源が用いられてよいが、例えば、ＬＥＤ（Light Emitting Diode、発光ダイオード）を用いてもよい。なお、照明１２０は、カメラ１４０の撮像視野を遮蔽しないように、筐体１５０の壁面付近に設けられ、斜め上方に向かって光を照射する。

【0028】

照明反射板１３０は、照明１２０から入射した光を反射し、反射光で窓１１０を照射し、チャンバ１の内部を明るくするための光反射手段である。照明反射板１３０は、下方から入射した光を反射するので、下面に反射面１３１を有する。本実施形態に係るマーク検出装置１６０の照明反射板１３０は、反射面１３１に、光を反射する部分だけでなく、カメラ１４０の撮像視野内の所定領域に影を形成する反射制限部を有するが、この点については後述する。

【0029】

照明反射板１３０は、カメラ１４０の撮像視野を遮蔽しないように、開口部１３４を有する。但し、図１においては、照明反射板１３０がカメラ１４０よりも下方に設けられているので、開口部１３４が必要であるが、例えば、照明反射板１３０をカメラ１４０よりも上方に設けてもよい。この場合には、開口部１３４は不要であり、照明反射板１３０を１枚の板状に形成することができる。

【0030】

カメラ１４０は、窓１１０を介してチャンバ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。

【0031】

筐体１５０は、窓１１０、照明１２０、照明反射板１３０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。

【0032】

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。

【0033】

処理部１６０は、必要に応じて、サセプタマーク選択判定処理部１６１を含んでもよい。サセプタマーク選択判定処理部１６１は、複数種類のサセプタマークが存在する場合に、成膜状態に応じて、適切なサセプタマークを選択するための判定処理を行う。かかる判定処理も、演算処理によるので、サセプタマーク選択判定処理部１６１は、処理部１６０内に設けられる。但し、サセプタマーク選択判定処理部１６１は、必ずしも処理部１６０内に設けられる必要は無く、用途に応じて外部に独立して設けてもよい。

【0034】

処理部１６０には、必要に応じて、サセプタマーク選択スイッチ１６２が設けられてもよい。上述のサセプタマークの選択は、ユーザが判断してもよく、ユーザが所望のサセプタマークを基板位置検出に利用することができるように、サセプタマーク選択スイッチ１６２を設けてもよい。なお、サセプタマーク選択判定処理部１６１とサセプタマーク選択スイッチ１６２は、いずれか１つを備えていれば十分であるが、両者を備えていてもよい。通常は、サセプタマーク選択判定処理部１６１の判定に従い、サセプタマーク選択スイッチ１６２の操作があった場合にサセプタマーク選択スイッチ１６２による選択操作を優先させるようにすれば、両者を併存させることができる。

【0035】

なお、図１に示されている基板処理装置のその他の種々の構成要素については後述する。

【0036】

図４は、実施形態１に係る基板位置検出装置１７０の一例の照明反射板１３０の反射面１３１の構成を示した図である。図４（Ａ）は、実施形態１に係る基板位置検出装置１７０の一例を下方から示した斜視図である。

【0037】

図４（Ａ）示すように、照明反射板１３０は、下方から光が照射されるため、下面を反射面１３１として備えるが、反射面１３１は、反射部１３２と、反射制限部１３３と、開口部１３４とを有する。反射部１３２は、照明光を反射するための領域であり、反射光を窓１１０に照射し、撮像対象を照らす部分である。一方、反射制限部１３３は、照明光が照射されても、これを反射せず、対応する箇所に影を形成するための領域である。

【0038】

ＡＬＤ法又はＭＬＤ法を用いた基板処理装置１８０で成膜を行った場合、基本的にはサセプタ２上に配置された基板上にのみ成膜が行われるが、基板を支持しているサセプタ２上にも成膜は行われ、有色の膜で成膜が行われた場合に、上述の有色サセプタマーク２５が膜に覆われて見え難くなってゆく。例えば、ＴｉＮの成膜が行われた場合には、サセプタ上に形成された有色サセプタマーク２５が、成膜により周囲との濃度差が無くなり、コントラストが低下する。

【0039】

図５は、そのような成膜の進行状態に応じたサセプタマークの撮像画像を示した図である。図５（Ａ）は、未成膜状態の有色サセプタマーク２５の撮像画像を示した図である。未成膜状態においては、有色サセプタマーク２５が明確に視認できる状態である。

【0040】

図５（Ｂ）は、３μｍ前後の膜厚のＴｉＮ膜が成膜された状態の撮像画像を示した図である。図５（Ｂ）に示すように、成膜が開始されると、サセプタ２は黒く変色する。これにより、有色サセプタマーク２５も周囲の色と同化し、濃淡差が無くなり、視認が困難となる。

【0041】

図５（Ｃ）は、８μｍ前後の膜厚のＴｉＮ膜が成膜された状態の撮像画像を示した図である。図５（Ｃ）においては、画像全体が白くなっており、やはり有色サセプタマーク２５の認識は困難となっている。成膜が進行すると、チャンバ１の内部の壁面にも微量の成膜が行われてしまい、窓１１０の内面にも微量の成膜がなされてしまう。そして、光を透過しない反射性を有するＴｉＮ膜が窓１１０の内面に成膜されると、窓１１０が光を透過しなくなり、光を反射する鏡のようになってしまう。そうすると、窓１１０の全域が白く撮像され、コントラストが低下し、やはり有色サセプタマーク２５の視認が困難となってしまう。

【0042】

図４（Ａ）に戻る。図５（Ｃ）に示した状態を回避すべく、実施形態１に係る基板位置検出装置１７０においては、有色サセプタマーク２５のような、撮像対象が存在する領域に光が照射されないように、反射制限部１３３を設けている。つまり、反射面１３１の一部をマスクで覆い、その部分では反射が起こらないような構成としている。これにより、有色サセプタマーク２５のような撮像対象が存在する領域では、影が形成され、カメラ１４０に光が反射せず、本来の輝度で撮像を行うことができるため、適切なコントラストで画像を取得することができる。

【0043】

図４（Ｂ）は、反射面１３１の一部拡大図である。反射制限部１３３が形成されている箇所は、有色サセプタマーク２５が存在する領域を含んでいる。なお、このような反射現象は、窓１１０の表面のみならず、ウェーハＷの表面でも発生する。ウェーハＷの位置を検出する場合には、ウェーハＷのエッジを検出するが、ウェーハＷの表面で光を反射すると、やはり画面全体が白くなり、エッジが検出できなくなってしまう。そのようなウェーハＷのエッジ検出は、ウェーハＷがサセプタ２上に無く、搬送アームの先端にあるピックにウェーハＷが支持されている場合に行われるが、ウェーハＷの表面の反射により、エッジの検出が困難となる場合がある。そこで、本実施形態においては、この現象も考慮し、ウェーハＷのエッジ部分にも光を当てないようにし、ウェーハＷとピックの境界部分にも影を形成するように反射制限部１３３を設けている。つまり、開口部１３４が形成された円形の反射部１３２と、対向する反射部との間に反射制限部１３３が形成されているが、この領域は、有色サセプタマーク２５の他、ピックでウェーハが支持された場合のピックとウェーハＷの境界部分も含むように形成されている。これにより、撮像対象である複数の検出部分を高コントラストで撮像し、検出することが可能となる。

【0044】

なお、反射面１３１の反射部１３２は、照明光を反射できる材料であれば、種々の材料から構成されてよいが、例えば、白色のテフロン（登録商標）の薄板を、照明反射板１３０の裏面に接着して構成してもよい。また、反射制限部１３３も、照明光を反射せずに吸収する材料であれ、種々の材料から構成されてよいが、例えば、つや消し黒塗装がされた金属板で構成されてもよい。これらは、領域毎に別々に接着されてもよいし、最初に反射部１３２を構成する薄板を照明反射板１３０の反射面１３１全体に貼り付け、その上にマスクをするように反射制限部１３３の板を貼り付けてもよい。反射面１３１は、撮像対象を含む領域に反射制限部１３３が設けられ、それ以外の箇所に光を確保するために反射部１３２が設けられていれば、種々の構成とすることができる。

【0045】

図６は、実施形態１に係る基板処理装置の一例のチャンバ内での各マークの配置関係を示した図である。図６（Ａ）は、チャンバ１内における各マークの配置を示した全体図である。

【0046】

図６（Ａ）に示されるように、チャンバ１内に収容されたサセプタ２上には、円周方向に沿って複数の基板が載置可能になっており、図６（Ａ）の例では、５つの基板が配置可能となっている。なお、基板は、基板載置領域２４内に配置される。各基板載置領域２４に対応して、２つの有色サセプタマーク２５及び切り欠きサセプタマーク２６が形成されている。基板載置領域２４と有色サセプタマーク２５及び切り欠きサセプタマーク２６との配置関係は予め分かっているので、有色サセプタマーク２５及び切り欠きサセプタマーク２６を検出することにより、基板の位置を検出することができる。また、チャンバ１の底部１４の表面上には、チャンバマーク１８が設けられている。チャンバマーク１８は、チャンバ１８の基板の搬出口１５の１箇所にのみ２つ設けられ、基板を搬出入した際の基板位置を検出できるように構成されている。また、チャンバマーク１８と、その付近の有色サセプタマーク２５及び切り欠きサセプタマーク２６とが、カメラ１４０の視野範囲１４１となっている。なお、切り欠きサセプタマーク２６についての詳細は後述する。

【0047】

図６（Ｂ）は、窓１１０を介したカメラ１４０の視野範囲１４１の拡大図である。図６（Ｂ）に示すように、チャンバ１に設けられたチャンバマーク１８と、サセプタ２に設けられた有色サセプタマーク２５及び切り欠きサセプタマーク２６と、基板載置領域２４が、近接した位置に配置されている。また、このように、基板位置検出用の総てのマーク１８、２５、２６が近接した位置に配置することにより、基板位置の検出を１つのカメラ１４０で行うことができる。また、基板載置領域２４も近接して配置することにより、基板の搬出入の際、搬送アームのピックで基板を保持した場合においても、基板とピックとの境界が検出できる配置構成となっている。

【0048】

なお、有色サセプタマークは、視認容易な任意の色により構成してよいが、例えば、黒色としてもよい。

【0049】

図７は、実施形態１に係る基板位置検出装置によるマークの撮像画像を、従来の基板位置検出装置による撮像画像との比較において示した図である。

【0050】

図７（Ａ）は、従来の基板位置検出装置によるマークの撮像画像を示した図である。図７（Ａ）の下の拡大図に示すように、チャンバマーク１８及び有色サセプタマーク２５は、周囲の色と同化し、コントラストが低く、視認が困難な状態である。

【0051】

図７（Ｂ）は、実施形態１に係る基板位置検出装置によるマークの撮像画像を示した図である。図７（Ｂ）の下の拡大図に示すように、チャンバマーク１８及び有色サセプタマーク２５が、図７（Ａ）よりも明瞭なコントラストで示されている。このように、本実施形態に係る基板位置検出装置によれば、高いコントラストで検出マークの画像を取得することができ、基板位置の検出を確実に行うことができる。

【0052】

なお、図７（Ａ）では、総てがほぼ同じ輝度となっているが、図７（Ｂ）では、白い部分と黒い部分が示されている。この、黒い部分が、反射制限部１３３で形成された影の部分であり、これにより、有色サセプタマーク２５の視認性が図７（Ａ）よりも改善されていることが示されている。

【0053】

図８は、実施形態１に係る基板位置検出装置によるウェーハのエッジの撮像画像を、従来の基板位置検出装置による撮像画像との比較において示した図である。

【0054】

図８（Ａ）は、従来の基板位置検出装置によるウェーハＷのエッジの撮像画像を示した図である。図８（Ａ）において、搬送アーム１０のピックとウェーハＷとの境界Ｗｅは、一応は示されているが、ウェーハＷと搬送アーム１０とのコントラストはあまり明確でなく、演算処理による画像認識では、検出が困難となる。

【0055】

図８（Ｂ）は、実施形態１に係る基板位置検出装置によるウェーハＷのエッジの撮像画像を示した図である。図８（Ｂ）において、ウェーハＷのエッジＷｅの部分は、影が形成されて黒くなっている。そして、搬送アーム１０のピックは白くなっており、高コントラストの画像となっている。これにより、演算処理による画像認識においても、容易にウェーハＷのエッジＷｅを検出することができ、基板位置を容易に検出できる。

【0056】

このように、実施形態１に係る基板位置検出装置によれば、撮像対象を含む領域に照明光を照射せずに影を形成することにより、高コントラストの画像で撮像対象を認識することができる。

【0057】

図９は、本発明の実施形態１に係る基板位置検出装置におけるウェーハによる反射防止のための反射制御部の配置位置の設定方法を説明するための図である。図９においては、ウェーハＷへの照明光の映り込み（反射）を防止するための反射制御部１３３の設定方法が示されている。図９において、ウェーハＷのエッジを含む所定領域を、照明の映り込みを防止する所定領域Ｓｈ１をまず設定する。この領域Ｓｈ１を、カメラ１４０の視野中心と視野の拡大角を考慮して結び、更にこれと対照に視野の拡大角を考慮して照明反射板１３０の反射面１３１に向かって視線を延長すれば、反射面１３１上でマスクすべき範囲が求まる。この範囲に照明反射制限部１３３を設けるようにすれば、ウェーハＷのエッジを含む領域Ｓｈ１に照明を照射されず、影を形成することができる。なお、照明反射板１３０の反射面１３１上において、ウェーハＷ上に設定された照明が映らない領域Ｓｈ１よりも広い領域となっていることが分かる。このように、照明反射板１３０の反射面１３１上における反射制限部１３３の設定は、カメラ１４０の視野領域を基準として行うようにする。これにより、適切な領域に反射制御部１３３を設定し、画像認識を用いて基板位置を検出することができる。

【0058】

図１０は、本発明の実施形態１に係る基板位置検出装置における反射制御部の窓による反射防止のための配置位置の設定方法を説明するための図である。図１０において、窓１１０上において、照明の映り込みを防止する領域Ｓｈ２をまず設定する。そして、この領域Ｓｈ２を、カメラ１４０の撮像中心と視野の拡大角を考慮して結ぶ。次いで、結んだ視線と対照に、やはり視野の拡大角を考慮して、照明反射板１３０の反射面１３１に向かって視線を延長してゆけば、反射面１３１上に対応する領域が求められ、これを反射制限部１３３として設定する。このように、窓１１０への照明の映り込みを防止する場合も、カメラ１４０の撮像視野を基準として、反射制御部１３３の領域を設定する。これにより、カメラ１４０で撮像する画像に適合するように影を形成することができる。

【0059】

図１１は、本発明の実施形態１に係る基板位置検出装置及び基板処理装置の一例の各構成要素の配置を示した図である。図１１において、照明反射板１３０の反射面１３１と照明１２０との間の距離Ｌ１、カメラ１４０のレンズ先端と照明１２０との間の距離Ｌ２、カメラ１４０のレンズ先端と窓１１０との間の距離Ｌ３、カメラ１４０のレンズ先端と窓１１０との間の距離Ｌ４、及びカメラ１４０のレンズ先端とサセプタ２の表面との間の距離Ｌ５が設定されている。例えば、このような各構成要素間の距離を考慮して、図１０に示したような反射制限部１３３の設定を行うことができる。

【0060】

このように、実施形態１に係る基板位置検出装置によれば、照明反射板１３０の反射面１３１に適切に反射制限部１３３を設けることにより、ＴｉＮ等の光を透過しない膜の成膜プロセスを行う場合であっても、窓１１０及びウェーハＷ表面での照明光の反射を防止し、確実に撮像対象を撮像し、基板位置を検出することができる。

【0061】

今までは、基板位置検出装置について説明したが、次いで、サセプタマークの改善により、基板位置の検出を容易にする基板処理装置及び基板処理装置について説明する。

【0062】

図１２は、比較のため、従来の基板処理装置及び基板処理装置の有色サセプタマークのコントラスト変化の一例を示した図である。

【0063】

図１２（Ａ）は、従来の基板処理装置における成膜前の有色サセプタマークの撮像画像の一例を示した図である。図１２（Ａ）に示すように、ＴｉＮ膜の成膜前は、黒色の有色サセプタマーク２５が、高いコントラストで視認できる状態である。

【0064】

図１２（Ｂ）は、従来の基板処理装置における成膜後の有色サセプタマークの撮像画像の一例を示した図である。図１２（Ｂ）に示すように、成膜後は、撮像画像全体が黒くなり、低コントラストのため、有色サセプタマーク２５の認識が困難な状態となる。

【0065】

そこで、実施形態１に係る基板処理装置においては、有色サセプタマーク２５の他、切り欠きサセプタマーク２６を設けている。

【0066】

図６（Ｂ）に戻ると、切り欠きサセプタマーク２６の上面図が示されているが、切り欠きサセプタマーク２６は、サセプタ２の一部を切り欠いて形成される。穴が空いていれば、切り欠きサセプタマーク２６の役割は果たせるので、サセプタ２の任意の箇所に切り欠きサセプタマーク２６を設けてよいが、加工の容易さ等を考慮すると、例えば、サセプタ２のエッジ部に設けられることが好ましい。つまり、サセプタ２のエッジ部を切り欠いて、ウェーハのノッチのように形成することが好ましい。切り欠きサセプタマーク２６は、種々の形状に構成できるが、例えば、略円筒形状に切り欠いて構成してもよい。図６（Ａ）、（Ｂ）においては、円筒形状の切り欠きサセプタマーク２６が設けられた例が示されている。

【0067】

図１３は、本発明の実施形態１に係る基板処理装置の切り欠きサセプタマーク２６のコントラスト変化の一例を示した図である。

【0068】

図１３（Ａ）は、本発明の実施形態１に係る基板処理装置の切り欠きサセプタマークの成膜前の撮像画像の一例を示した図である。図１３（Ａ）に示すように、成膜前においては、切り欠きサセプタマーク２６よりも、有色サセプタマーク２５の方が、高いコントラストを示している。

【0069】

図１３（Ｂ）は、本発明の実施形態１に係る基板処理装置の切り欠きサセプタマークの成膜前の撮像画像の一例を示した図である。図１３（Ｂ）に示すように、成膜後においては、有色サセプタマーク２５は周囲の黒色と同化して低コントラストとなっているが、切り欠きサセプタマーク２６は、周囲の黒色から浮かび上がるよう白色となり、高いコントラストで認識が可能である。このように、ＴｉＮ膜が成膜された状態では、切り欠きサセプタマーク２６が高コントラストを示し、画像認識に非常に有効である。

【0070】

以上の通り、実施形態１に係る基板処理装置においては、有色サセプタマーク２５とは別に、サセプタ２の一部、典型的にはサセプタ２のエッジ部を切り欠いた切り欠きサセプタマーク２６を設置し、成膜時にも安定してマークを検出できるようにした。有色サセプタマーク２５は、サセプタ２の表面上にマークを設置するため、サセプタ全面の色が同一色になると、コントラストが低下し、検知が安定しなくなる。本実施形態に係る基板処理装置のように、サセプタエッジに設置した切り欠きサセプタマーク２６は、成膜がされないサセプタ下部とのコントラストが付き、確実な検知が可能となる。

【0071】

しかしながら、図１３（Ａ）に示したように、切り欠きサセプタマーク２６は、未成膜で色が付かない状態ではコントラストが低い。よって、有色サセプタマーク２５と切り欠きサセプタマーク２６を併用し、未成膜状態又は濃度が低い薄い色の膜の成膜プロセスの場合には、有色サセプタマーク２５を検出対象とし、濃度が濃い膜の成膜プロセスの場合には切り欠きサセプタマーク２６を検出対象とすることが好ましい。この場合、図１において説明したように、処理部１６０内又は処理部１６０外にサセプタマーク選択判定部１６１及び／又はサセプタマーク選択スイッチ１６２を設け、サセプタマーク２５、２６を自動又は手動で切り替えてサセプタ２の位置を検出することが好ましい。

【0072】

なお、切り欠きサセプタマーク２６は、必要に応じて設けるようにしてよく、有色サセプタマーク２５のみで確実に基板位置が検出できる場合には、必ずしも設ける必要は無い。

【0073】

〔実施形態２〕
図１４は、本発明の実施形態２に係る基板処理装置の一例を示した図である。図１４（Ａ）は、実施形態２に係る基板処理装置の一例のサセプタ２の斜視図である。図１４（Ａ）において、サセプタ２のエッジ部には、切り欠きサセプタマーク２７が形成されている。実施形態２に係る基板処理装置においては、切り欠きサセプタマーク２７の形状を、単純な円筒形状ではなく、サセプタ２の上面から下面にかけて径が大きくなるテーパー形状としている。

【0074】

図１４（Ｂ）は、テーパー形状の切り欠きサセプタマーク２７と円筒形状の切り欠きサセプタマーク２６との相違点を説明するための図である。図１４（Ｂ）に示すような単純な円柱状の切り欠きサセプタマーク２６の場合、カメラ１４０の視野角が付いている場合、切り欠きサセプタマーク２６の上面の曲線形状が、円柱の中の側壁と一緒に撮像されてしまい、境界が認識し難くなり、画像認識において切り欠きサセプタマーク２６の曲線形状を正確に認識できないおそれがある。一般に、円形のサセプタマークにおいては、円の中心を測定してサセプタマークの座標を測定するため、そのような不正確な認識は、不都合を生ずる場合がある。

【0075】

よって、本実施形態に係る基板処理装置においては、図１４（Ａ）に示すように、切り欠きサセプタマーク２７をカメラ１４０の視野角よりも大きい角度を有するテーパー形状とし、そのような誤認識を確実に防止できる構成としている。

【0076】

図１４（Ｃ）は、本発明の実施形態２に係る基板処理装置の一例の切り欠きサセプタマーク２７の撮像画像の一例を示した図である。図１４（Ｃ）に示すように、切り欠きサセプタマーク２７の円形のエッジが正確に認識でき、容易にサセプタ２の位置を検出することができる。

【0077】

なお、実施形態２に係る基板処理装置においては、切り欠きサセプタマーク２７以外の構成要素については、基板位置検出装置１７０も含めて、実施形態１に係る基板処理装置と同様の構成要素を備えてよいので、その説明を省略する。

【0078】

実施形態２に係る基板処理装置によれば、切り欠きサセプタマーク２７の認識を確実に行うことができ、正確な基板位置の検出を行うことができる。

【0079】

〔実施形態３〕
次に、実施形態１に係る基板検出装置を、ＴｉＮ膜を成膜するＡＬＤ装置又はＭＬＤ装置として構成した例について、実施形態３として説明する。

【0080】

図１に戻る。図１は、本発明の実施形態１に係る基板位置検出装置１７０を適用した実施形態３に係る成膜装置の一例を示した断面図である。本発明の実施形態３に係る成膜装置２００は、図１に示すように平面形状が概ね円形である扁平なチャンバ１と、このチャンバ１内に設けられ、当該チャンバ１の中心に回転中心を有するサセプタ２と、を備えている。チャンバ１は天板１１が容器本体１２から分離できるように構成されている。天板１１は、内部の減圧状態により封止部材例えばＯリング１３を介して容器本体１２側に押し付けられ、これによりチャンバ１が気密に密閉される。一方、天板１１を容器本体１２から分離する必要があるときは、図示しない駆動機構により上方に持ち上げられる。

【0081】

また、天板１１には、例えば開口をなす穴１６が設けられている。天板１１の上面には、窓１１０が、穴１６に対して向かい合うように気密に設けられている。また、窓１１０上には、基板位置検出装置１７０が着脱可能に取り付けられている。基板位置検出装置１７０の構成は上述のとおりである。基板位置検出装置１７０を用いて、本発明の実施形態による上述の基板位置検出方法を実施することにより、成膜装置２００内のサセプタ２に載置されるウェーハＷの位置を検出することができる。なお、サセプタ２には、有色サセプタマーク２５が設けられ、必要に応じて切り欠きサセプタマーク２６、２７が設けられる。

【0082】

サセプタ２は、中心部にて円筒形状のコア部２１に固定され、このコア部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は容器本体１２の底面部１４を貫通し、その下端が当該回転軸２２を鉛直軸回りにこの例では時計方向に回転させる駆動部２３に取り付けられている。回転軸２２及び駆動部２３は、上面が開口した筒状のケース体２０内に収納されている。このケース体２０はその上面に設けられたフランジ部分２０ａを介してチャンバ１の底面部１４の下面に気密に取り付けられており、これにより、ケース体２０の内部雰囲気が外部雰囲気から隔離されている。また、チャンバ１の底面部１４の表面には、サセプタマーク１８が設けられる。

【0083】

図１５は、実施形態３に係る成膜装置の斜視図である。図１６は、実施形態３に係る成膜装置の真空容器内の構成を示す概略平面図である。

【0084】

回転テーブル２の表面部には、図１５及び図１６に示すように回転方向（周方向）に沿って複数（図示の例では５枚）の基板であるウェーハＷを載置するための円形状の凹部２４が設けられている。なお図５には便宜上１個の凹部２４だけにウェーハＷを示す。この凹部２４は、ウェーハＷの直径よりも僅かに例えば４ｍｍ大きい内径と、ウェーハＷの厚さにほぼ等しい深さとを有している。したがって、ウェーハＷが凹部２４に収容されると、ウェーハＷの表面と回転テーブル２の表面（ウェーハＷが載置されない領域）とが同じ高さになる。凹部２４の底面には、ウェーハＷの裏面を支えてウェーハＷを昇降させるための例えば３本の昇降ピンが貫通する貫通孔（いずれも図示せず）が形成されている。

【0085】

図１５及び図１６は、チャンバ１内の構造を説明する図であり、説明の便宜上、天板１１の図示を省略している。図１５及び図１６に示すように、回転テーブル２の上方には、各々例えば石英からなる反応ガスノズル３１、反応ガスノズル３２、及び分離ガスノズル４１，４２がチャンバ１の周方向（回転テーブル２の回転方向（図１６の矢印Ａ））に互いに間隔をおいて配置されている。図示の例では、後述の搬送口１５から時計回り（回転テーブル２の回転方向）に、分離ガスノズル４１、反応ガスノズル３１、分離ガスノズル４２、及び反応ガスノズル３２がこの順番で配列されている。これらのノズル３１、３２、４１、４２は、各ノズル３１、３２、４１、４２の基端部であるガス導入ポート３１ａ、３２ａ、４１ａ、４２ａ（図１６）を容器本体１２の外周壁に固定することにより、チャンバ１の外周壁からチャンバ１内に導入され、容器本体１２の半径方向に沿って回転テーブル２に対して水平に伸びるように取り付けられている。

【0086】

本実施形態においては、反応ガスノズル３１は、不図示の配管及び流量制御器などを介して、塩化チタン（ＴｉＣｌ_４）ガスの供給源（図示せず）に接続されている。反応ガスノズル３２は、不図示の配管及び流量制御器などを介して、アンモニア（ＮＨ_３）の供給源（図示せず）に接続されている。分離ガスノズル４１、４２は、いずれも不図示の配管及び流量制御バルブなどを介して、分離ガスの供給源（図示せず）に接続されている。分離ガスとしては、ヘリウム（Ｈｅ）やアルゴン（Ａｒ）などの希ガスや窒素（Ｎ_２）ガスなどの不活性ガスを用いることができる。本実施形態では、Ｎ_２ガスを用いることとする。

【0087】

反応ガスノズル３１、３２には、回転テーブル２に向かって開口する複数のガス吐出孔３３が、反応ガスノズル３１、３２の長さ方向に沿って、例えば１０ｍｍの間隔で配列されている。反応ガスノズル３１の下方領域は、ＴｉＣｌ_４ガスをウェーハＷに吸着させるための第１の処理領域Ｐ１となる。反応ガスノズル３２の下方領域は、第１の処理領域Ｐ１においてウェーハＷに吸着されたＴｉＣｌ_４ガスを窒化させる第２の処理領域Ｐ２となる。

【0088】

ウェーハＷが回転し、ＴｉＣｌ_４ガスが供給されている第１の処理領域Ｐ１、ＮＨ_３ガスが供給されている第２の処理領域Ｐ２を順次通過することにより、ウェーハＷの表面上へのＴｉＣＬ_４ガスの吸着、ＮＨ_３ガスによる窒化が順次発生し、ＴｉＮの分子層がウェーハＷの表面上に成膜されてゆく。それとともに、窓１１０の内側表面にも、ＴｉＮの分子層が成膜されてゆくことになる。

【0089】

しかしながら、窓１１０にＴｉＮ膜が成膜されてきても、基板位置検出装置１７０が、基板位置を正確に検出できる構成及び機能を有している点は、実施形態１において説明した通りである。

【0090】

図１５及び図１６を参照すると、チャンバ１内には２つの凸状部４が設けられている。凸状部４は、分離ガスノズル４１、４２とともに分離領域Ｄを構成するため、後述のとおり、回転テーブル２に向かって突出するように天板１１の裏面に取り付けられている。また、凸状部４は、頂部が円弧状に切断された扇型の平面形状を有し、本実施形態においては、内円弧が突出部５（後述）に連結し、外円弧が、チャンバ１の容器本体１２の内周面に沿うように配置されている。

【0091】

図１７は、反応ガスノズル３１から反応ガスノズル３２まで回転テーブル２の同心円に沿ったチャンバ１の断面を示している。図示のとおり、天板１１の裏面に凸状部４が取り付けられているため、チャンバ１内には、凸状部４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４４よりも高い天井面４５（第２の天井面）とが存在する。天井面４４は、頂部が円弧状に切断された扇型の平面形状を有している。また、図示のとおり、凸状部４には周方向中央において、半径方向に伸びるように形成された溝部４３が形成され、分離ガスノズル４２が溝部４３内に収容されている。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。また、高い天井面４５の下方の空間に反応ガスノズル３１、３２がそれぞれ設けられている。これらの反応ガスノズル３１、３２は、天井面４５から離間してウェーハＷの近傍に設けられている。なお、説明の便宜上、図１７に示すように、反応ガスノズル３１が設けられる、高い天井面４５の下方の空間を参照符号４８１で表し、反応ガスノズル３２が設けられる、高い天井面４５の下方の空間を参照符号４８２で表す。

【0092】

また、凸状部４の溝部４３に収容される分離ガスノズル４１、４２には、回転テーブル２に向かって開口する複数のガス吐出孔４１ｈ（図１７参照）が、分離ガスノズル４１、４２の長さ方向に沿って、例えば１０ｍｍの間隔で配列されている。

【0093】

天井面４４は、狭隘な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の吐出孔４２ｈからＮ_２ガスが供給されると、このＮ_２ガスは、分離空間Ｈを通して空間４８１及び空間４８２へ向かって流れる。このとき、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、Ｎ_２ガスにより分離空間Ｈの圧力を空間４８１及び４８２の圧力に比べて高くすることができる。すなわち、空間４８１及び４８２の間に圧力の高い分離空間Ｈが形成される。また、分離空間Ｈから空間４８１及び４８２へ流れ出るＮ_２ガスが、第１の領域Ｐ１からのＴｉＣｌ_４ガスと、第２の領域Ｐ２からのＮＨ_３ガスとに対するカウンターフローとして働く。したがって、第１の領域Ｐ１からのＴｉＣｌ_４ガスと、第２の領域Ｐ２からのＮＨ_３ガスとが分離空間Ｈにより分離される。よって、チャンバ１内においてＴｉＣｌ_４ガスとＮＨ_３ガスとが混合し、反応することが抑制される。

【0094】

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、成膜時のチャンバ１内の圧力、回転テーブル２の回転速度、供給する分離ガス（Ｎ_２ガス）の供給量などを考慮し、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に設定することが好ましい。

【0095】

一方、天板１１の下面には、回転テーブル２を固定するコア部２１の外周を囲む突出部５（図１５及び図１６）が設けられている。この突出部５は、本実施形態においては、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。

【0096】

先に参照した図１は、図１６のＩ−Ｉ'線に沿った断面図であり、天井面４５が設けられている領域を示している。一方、図１８は、天井面４４が設けられている領域を示す断面図である。図１８に示すように、扇型の凸状部４の周縁部（チャンバ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。この屈曲部４６は、凸状部４と同様に、分離領域Ｄの両側から反応ガスが侵入することを抑制して、両反応ガスの混合を抑制する。扇型の凸状部４は天板１１に設けられ、天板１１が容器本体１２から取り外せるようになっていることから、屈曲部４６の外周面と容器本体１２との間には僅かに隙間がある。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との隙間は、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されている。

【0097】

容器本体１２の内周壁は、分離領域Ｄにおいては図１７に示すように屈曲部４６の外周面と接近して垂直面に形成されているが、分離領域Ｄ以外の部位においては、図１に示すように例えば回転テーブル２の外端面と対向する部位から底部１４に亘って外方側に窪んでいる。以下、説明の便宜上、概ね矩形の断面形状を有する窪んだ部分を排気領域と記す。具体的には、第１の処理領域Ｐ１に連通する排気領域を第１の排気領域Ｅ１と記し、第２の処理領域Ｐ２に連通する領域を第２の排気領域Ｅ２と記す。これらの第１の排気領域Ｅ１及び第２の排気領域Ｅ２の底部には、図１から図１６に示すように、それぞれ、第１の排気口６１０及び第２の排気口６２０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１に示すように各々排気管６３０を介して真空排気手段である例えば真空ポンプ６４０に接続されている。なお図１中、参照符号６５０は圧力制御器である。

【0098】

回転テーブル２とチャンバ１の底部１４との間の空間には、図１及び図１７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、回転テーブル２を介して回転テーブル２上のウェーハＷが、プロセスレシピで決められた温度（例えば４００℃）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の上方空間から排気領域Ｅ１、Ｅ２に至るまでの雰囲気とヒータユニット７が置かれている雰囲気とを区画して回転テーブル２の下方領域へのガスの侵入を抑えるために、リング状のカバー部材７１が設けられている（図１８）。このカバー部材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とチャンバ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、分離領域Ｄにおいて凸状部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、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。

【0099】

ヒータユニット７が配置されている空間よりも回転中心寄りの部位における底部１４は、回転テーブル２の下面の中心部付近におけるコア部２１に接近するように上方側に突出して突出部１２ａをなしている。この突出部１２ａとコア部２１との間は狭い空間になっており、また底部１４を貫通する回転軸２２の貫通穴の内周面と回転軸２２との隙間が狭くなっていて、これら狭い空間はケース体２０に連通している。そしてケース体２０にはパージガスであるＮ_２ガスを狭い空間内に供給してパージするためのパージガス供給管７２が設けられている。またチャンバ１の底部１４には、ヒータユニット７の下方において周方向に所定の角度間隔で、ヒータユニット７の配置空間をパージするための複数のパージガス供給管７３が設けられている（図１８には一つのパージガス供給管７３を示す）。また、ヒータユニット７と回転テーブル２との間には、ヒータユニット７が設けられた領域へのガスの侵入を抑えるために、外側部材７１ｂの内周壁（内側部材７１ａの上面）から突出部１２ａの上端部との間を周方向に亘って覆う蓋部材７ａが設けられている。蓋部材７ａは例えば石英で作製することができる。

【0100】

また、チャンバ１の天板１１の中心部には分離ガス供給管５１が接続されていて、天板１１とコア部２１との間の空間５２に分離ガスであるＮ_２ガスを供給するように構成されている。この空間５２に供給された分離ガスは、突出部５と回転テーブル２との狭い隙間５０を介して回転テーブル２のウェーハ載置領域側の表面に沿って周縁に向けて吐出される。空間５０は分離ガスにより空間４８１及び空間４８２よりも高い圧力に維持され得る。したがって、空間５０により、第１の処理領域Ｐ１に供給されるＴｉＣｌ_４ガスと第２の処理領域Ｐ２に供給されるＮＨ_３ガスとが、中心領域Ｃを通って混合することが抑制される。すなわち、空間５０（又は中心領域Ｃ）は分離空間Ｈ（又は分離領域Ｄ）と同様に機能することができる。

【0101】

さらに、チャンバ１の側壁には、図１５、図１６に示すように、外部の搬送アーム１０と回転テーブル２との間で基板であるウェーハＷの受け渡しを行うための搬送口１５が形成されている。この搬送口１５は図示しないゲートバルブにより開閉される。また回転テーブル２におけるウェーハ載置領域である凹部２４はこの搬送口１５に臨む位置にて搬送アーム１０との間でウェーハＷの受け渡しが行われることから、回転テーブル２の下方側において受け渡し位置に対応する部位に、凹部２４を貫通してウェーハＷを裏面から持ち上げるための受け渡し用の昇降ピン及びその昇降機構（いずれも図示せず）が設けられている。

【0102】

また、本実施形態による成膜装置には、図１に示すように、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なる制御部１００が設けられており、この制御部１００のメモリ内には、後述する成膜方法を制御部１００の制御の下に成膜装置に実施させるプログラムが格納されている。このプログラムは後述の成膜方法を実行するようにステップ群が組まれており、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の媒体１０２に記憶され、所定の読み取り装置により記憶部１０１へ読み込まれ、制御部１００内にインストールされる。

【0103】

なお、制御部１００は、上述の処理部１６０、サセプタマーク選択判定部１６１等も制御してもよい。

【0104】

このように、実施形態１において説明した基板位置検出装置、基板処理装置は、実施形態３で示したようなＡＬＤ法又はＭＬＤ法を用いてＴｉＮ等の反射性を有する有色膜の成膜を行う成膜装置に適用することができる。そして、ＴｉＮ等の反射性を有する有色膜の成膜においても、撮像対象を高コントラストで撮像し、撮像した画像に基づいて、基板位置を正確かつ確実に検出することができる。

【0105】

また、実施形態３においては、実施形態１に係る基板位置検出装置１７０、基板処理装置を成膜装置に適用した例を挙げて説明したが、実施形態２に係る基板処理装置を成膜装置に適用してもよいことは言うまでもない。

【0106】

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。

【符号の説明】

【0107】

１ チャンバ
２ サセプタ
１８ チャンバマーク
２５ 有色サセプタマーク
２６、２７ 切り欠きサセプタマーク
１１０ 窓
１２０ 照明
１３０ 照明反射板
１３１ 反射面
１３２ 反射部
１３３ 反射制限部
１４０ カメラ
１６０ 処理部
１６１ サセプタマーク選択判定部
１６２ サセプタマーク選択スイッチ
１７０ 基板位置検出装置
１８０ 基板処理装置
２００ 成膜装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】