ホーム > 特許ランキング > 東京エレクトロン株式会社
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023162983
(43)【公開日】2023-11-09
(54)【発明の名称】基板処理方法及び基板処理装置
(51)【国際特許分類】
H01L 21/683 20060101AFI20231101BHJP
【ＦＩ】
H01L21/68 N
【審査請求】未請求
【請求項の数】7
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022073737
(22)【出願日】2022-04-27
(71)【出願人】
【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】品田 正人
(72)【発明者】
【氏名】武井 純一
(72)【発明者】
【氏名】▲高▼橋 直起
【テーマコード（参考）】
5F131
【Ｆターム（参考）】
5F131CA09
5F131DA33
5F131DA42
5F131EA04
5F131EB81
5F131FA33
5F131GA14
(57)【要約】
【課題】真空容器内のステージに接続された電極部における異常放電を防止する。
【解決手段】真空容器と、前記真空容器内に配置され、ヒータを有するステージと、前記真空容器内にガスを供給するガス供給部と、前記真空容器内のガスを排気する排気装置と、前記ステージに接続され、前記ヒータに電圧を印加する電極部であり、前記真空容器内に設置される電極部と、を有する基板処理装置において実行される基板処理方法であって、パッシェン法則に基づき前記真空容器内に放電が発生する放電圧力範囲を参照して、前記真空容器内の圧力が前記放電圧力範囲内の間、前記ヒータへの印加電圧をオフにするステップと、前記真空容器内の圧力が前記放電圧力範囲を外れたとき、再度前記ヒータへの印加電圧をオンにするステップと、を含む放電対策処理を実行する基板処理方法が提供される。
【選択図】図４
【解決手段】真空容器と、前記真空容器内に配置され、ヒータを有するステージと、前記真空容器内にガスを供給するガス供給部と、前記真空容器内のガスを排気する排気装置と、前記ステージに接続され、前記ヒータに電圧を印加する電極部であり、前記真空容器内に設置される電極部と、を有する基板処理装置において実行される基板処理方法であって、パッシェン法則に基づき前記真空容器内に放電が発生する放電圧力範囲を参照して、前記真空容器内の圧力が前記放電圧力範囲内の間、前記ヒータへの印加電圧をオフにするステップと、前記真空容器内の圧力が前記放電圧力範囲を外れたとき、再度前記ヒータへの印加電圧をオンにするステップと、を含む放電対策処理を実行する基板処理方法が提供される。
【選択図】図４
【特許請求の範囲】
【請求項1】
真空容器と、
前記真空容器内に配置され、ヒータを有するステージと、
前記真空容器内にガスを供給するガス供給部と、
前記真空容器内のガスを排気する排気装置と、
前記ステージに接続され、前記ヒータに電圧を印加する電極部であり、前記真空容器内に設置される電極部と、
を有する基板処理装置において実行される基板処理方法であって、
パッシェン法則に基づき前記真空容器内に放電が発生する放電圧力範囲を参照して、前記真空容器内の圧力が前記放電圧力範囲内の間、前記ヒータへの印加電圧をオフにするステップと、
前記真空容器内の圧力が前記放電圧力範囲を外れたとき、再度前記ヒータへの印加電圧をオンにするステップと、
を含む放電対策処理を実行する基板処理方法。
前記真空容器内に配置され、ヒータを有するステージと、
前記真空容器内にガスを供給するガス供給部と、
前記真空容器内のガスを排気する排気装置と、
前記ステージに接続され、前記ヒータに電圧を印加する電極部であり、前記真空容器内に設置される電極部と、
を有する基板処理装置において実行される基板処理方法であって、
パッシェン法則に基づき前記真空容器内に放電が発生する放電圧力範囲を参照して、前記真空容器内の圧力が前記放電圧力範囲内の間、前記ヒータへの印加電圧をオフにするステップと、
前記真空容器内の圧力が前記放電圧力範囲を外れたとき、再度前記ヒータへの印加電圧をオンにするステップと、
を含む放電対策処理を実行する基板処理方法。
【請求項2】
前記真空容器内の圧力が前記放電圧力範囲内の間、前記ヒータへの印加電圧をオフにする代わりに、前記ヒータへ直前に印加していた電圧よりも低い、異常放電が生じないレベルの電圧を印加する、
請求項１記載の基板処理方法。
請求項１記載の基板処理方法。
【請求項3】
前記ヒータへ直前に印加していた電圧よりも低い、異常放電が生じないレベルの電圧の上限は１００Ｖである、
請求項２記載の基板処理方法。
請求項２記載の基板処理方法。
【請求項4】
前記真空容器内のガスの雰囲気は、アルゴンガスの雰囲気である、
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の基板処理方法。
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の基板処理方法。
【請求項5】
前記真空容器内の圧力が前記放電圧力範囲内の間、前記ヒータへの印加電圧をオフにする代わりに、前記真空容器内に供給するガスを前記アルゴンガスから窒素ガスへ切り替え、前記真空容器内に窒素ガスを供給し、
前記真空容器内の圧力が前記放電圧力範囲を外れたとき、再度前記窒素ガスからアルゴンガスへ切り替え、前記真空容器内にアルゴンガスを供給する、
請求項４記載の基板処理方法。
前記真空容器内の圧力が前記放電圧力範囲を外れたとき、再度前記窒素ガスからアルゴンガスへ切り替え、前記真空容器内にアルゴンガスを供給する、
請求項４記載の基板処理方法。
【請求項6】
前記真空容器内に供給するガス種と、前記真空容器内の圧力と、前記ヒータへの印加電圧とを使用してパッシェンの法則に基づき前記放電対策処理を実行するか否かを判定する、
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の基板処理方法。
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の基板処理方法。
【請求項7】
真空容器と、
前記真空容器内に配置され、ヒータを有するステージと、
前記真空容器内にガスを供給するガス供給部と、
前記真空容器内のガスを排気する排気装置と、
前記ステージに接続され、前記ヒータに電圧を印加する電極部であり、前記真空容器内に設置される電極部と、
制御部と、を有する基板処理装置であって、
前記制御部は、
パッシェン法則に基づき前記真空容器内に放電が発生する放電圧力範囲を参照して、前記真空容器内の圧力が前記放電圧力範囲内の間、前記ヒータへの印加電圧をオフにするステップと、
前記真空容器内の圧力が前記放電圧力範囲を外れたとき、再度前記ヒータへの印加電圧をオンにするステップと、
を含む放電対策処理を制御する基板処理装置。
前記真空容器内に配置され、ヒータを有するステージと、
前記真空容器内にガスを供給するガス供給部と、
前記真空容器内のガスを排気する排気装置と、
前記ステージに接続され、前記ヒータに電圧を印加する電極部であり、前記真空容器内に設置される電極部と、
制御部と、を有する基板処理装置であって、
前記制御部は、
パッシェン法則に基づき前記真空容器内に放電が発生する放電圧力範囲を参照して、前記真空容器内の圧力が前記放電圧力範囲内の間、前記ヒータへの印加電圧をオフにするステップと、
前記真空容器内の圧力が前記放電圧力範囲を外れたとき、再度前記ヒータへの印加電圧をオンにするステップと、
を含む放電対策処理を制御する基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、基板処理方法及び基板処理装置に関する。
【背景技術】
【0002】
例えば、特許文献１は、基板表面の不純物を熱により除去するデガス装置を開示している。デガス装置は、真空容器内を高真空に調圧し、加熱可能なステージに基板を載置して基板を加熱することにより、基板に付着した水分やガスを飛ばし、基板の表面から不純物を除去する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２００２―２５２２７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本開示は、真空容器内のステージに接続された電極部における異常放電を防止することができる技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本開示の一の態様によれば、真空容器と、前記真空容器内に配置され、ヒータを有するステージと、前記真空容器内にガスを供給するガス供給部と、前記真空容器内のガスを排気する排気装置と、前記ステージに接続され、前記ヒータに電圧を印加する電極部であり、前記真空容器内に設置される電極部と、を有する基板処理装置において実行される基板処理方法であって、パッシェン法則に基づき前記真空容器内に放電が発生する放電圧力範囲を参照して、前記真空容器内の圧力が前記放電圧力範囲内の間、前記ヒータへの印加電圧をオフにするステップと、前記真空容器内の圧力が前記放電圧力範囲を外れたとき、再度前記ヒータへの印加電圧をオンにするステップと、を含む放電対策処理を実行する基板処理方法が提供される。
【発明の効果】
【0006】
一の側面によれば、真空容器内のステージに接続された電極部における異常放電を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1】一実施形態に係る基板処理装置の構成及び動作の一例を示す図。
【図3】パッシェンの法則を説明するための図。
【図4】一実施形態に係る基板処理方法の一例を示すフローチャート。
【図5】一実施形態に係る基板処理システムの一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下、図面を参照して本開示を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。
【0009】
本明細書において平行、直角、直交、水平、垂直、上下、左右などの方向には、実施形態の効果を損なわない程度のずれが許容される。角部の形状は、直角に限られず、弓状に丸みを帯びてもよい。平行、直角、直交、水平、垂直、円、一致には、略平行、略直角、略直交、略水平、略垂直、略円、略一致が含まれてもよい。
【0010】
［基板処理装置の構成例］
図１を参照して、一実施形態に係る基板処理装置の構成例について説明する。図１は、一実施形態に係る基板処理装置ＰＭ１の構成及び動作の一例を示す図である。図１では、基板処理装置ＰＭ１の一例として熱により基板の表面の不純物を除去するデガス装置の構成例を挙げて説明する。
図１を参照して、一実施形態に係る基板処理装置の構成例について説明する。図１は、一実施形態に係る基板処理装置ＰＭ１の構成及び動作の一例を示す図である。図１では、基板処理装置ＰＭ１の一例として熱により基板の表面の不純物を除去するデガス装置の構成例を挙げて説明する。
【0011】
図１（ａ）に示すように、基板処理装置ＰＭ１は、真空容器１０、ステージ１１、ガス供給部１７及び排気装置２０を有する。真空容器１０は、側壁に搬送口１５を有し、搬送口１５には搬送口１５を開閉するゲートバルブ１６が設けられている。ステージ１１は、真空容器１０内に配置されている。ステージ１１は、その上面が基板Ｗを載置する載置面となっている。基板は、ゲートバルブ１６を開けて搬送口１５から搬入され、ステージ１１の載置面に載置される。基板Ｗを搬入後にゲートバルブ１６を閉じる。ステージ１１はセラミックス等の誘電体で形成され、その内部に金属のヒータ１２を内蔵する。ヒータ１２の具体的な構造の図示は省略されているが、渦巻き状等いずれの形状であってもよい。図１（ｂ）等に示すように、ステージ１１に載置された基板Ｗは、ヒータ１２により加熱される。基板Ｗを加熱する機構は、ステージ１１内だけでなく、真空容器１０のいずれに設けられてもよい。
【0012】
真空容器１０内には電極部１３ａ、１３ｂが電極部間を距離ｄだけ離して設置されている。係る構造では、真空容器１０の底壁を電極部１３ａ、１３ｂが貫通し、電極部１３ａ、１３ｂは、真空容器１０内に配置され、ステージ１１に接続されている。電極部１３ａ、１３ｂの端部は、ヒータ１２の入力端部と出力端部とに夫々接続されている。電極部１３ａ、１３ｂは真空容器１０の外部に配置された電源１４からの電圧をヒータ１２に印加するための給電線であり、その周囲は絶縁されている。なお、電極部１３ａ、１３ｂを総称して電極部１３ともいう。
【0013】
ガス供給部１７は、不活性ガスを、流量制御器１８を介してガス供給ラインＬ１から真空容器１０内に供給する。流量制御器１８は、例えばマスフローコントローラ又は圧力制御式の流量制御器を含んでもよい。
【0014】
ガス供給部１７が真空容器１０内に供給する不活性ガスの一例としては、アルゴンガスが挙げられる。この場合、真空容器１０内のガスの雰囲気は、アルゴンガスの雰囲気である。本明細書では、不活性ガスに窒素ガスを含み、ガス供給部１７は、真空容器１０内に不活性ガスの他の例として窒素ガスを供給してもよい。この場合、真空容器１０内のガスの雰囲気は、窒素ガスの雰囲気である。ガス供給部１７は、後述するタイミングで真空容器１０内にアルゴンガスと窒素ガスとを切り替えて供給し、真空容器１０内のガスの雰囲気をアルゴンガスと窒素ガスとのいずれかの雰囲気又はこれらのガスを混合した雰囲気にしてもよい。
【0015】
排気装置２０は、真空容器１０内のガスを排気し、真空容器１０の内部を真空状態にする。排気装置２０は、例えば真空容器１０の底部に設けられたガス排出口２５に接続される。排気装置２０は、圧力調整弁２７及び真空ポンプを含んでもよい。圧力調整弁２７は、ガス排出口２５に接続され、圧力調整弁２７によって真空容器１０内の圧力が調整される。真空ポンプは、ドライポンプ２２及びターボ分子ポンプ２１を含む。ターボ分子ポンプ２１は、圧力調整弁２７の下流側に配置され、ドライポンプ２２は、ターボ分子ポンプ２１の下流側に配置される。ターボ分子ポンプ２１は、排気ラインＬ２を介してドライポンプ２２に接続されている。また、ドライポンプ２２は、排気ラインＬ３を介して真空容器１０の底部に設けられたガス排出口２６に接続されている。
【0016】
排気ラインＬ２には開閉バルブ２３が設けられ、排気ラインＬ３には開閉バルブ２４が設けられている。最初、開閉バルブ２４を開き、開閉バルブ２３を閉じてドライポンプ２２によりガス排出口２６から真空容器１０内を排気する（粗引き）。その後、開閉バルブ２３を開き、開閉バルブ２４を閉じてドライポンプ２２よりも排気量のより小さいターボ分子ポンプ２１を用いて、ターボ分子ポンプ２１により真空容器１０内を更に真空容器１０内を排気する（真空引き）。これにより、真空容器１０を高真空状態にすることができる。その後、デガス処理中は、開閉バルブ２４を開き、開閉バルブ２３を閉じてドライポンプ２２によりガス排出口２６から真空容器１０内を真空引きする。デガス処理後、再び開閉バルブ２３を開き、開閉バルブ２４を閉じてターボ分子ポンプ２１及びドライポンプ２２によりガス排出口２５から真空容器１０内を排気する。
【0017】
制御装置３０は、本開示において述べられる種々のステップを基板処理装置ＰＭ１に実行させるコンピュータ実行可能な命令を処理する。制御装置３０は、ここで述べられる種々のステップを実行するように基板処理装置ＰＭ１の各要素を制御するように構成され得る。一実施形態において、制御装置３０の一部又は全てが基板処理装置ＰＭ１に含まれてもよい。制御装置３０は、処理部、記憶部及び通信インターフェースを含んでもよい。制御装置３０は、例えばコンピュータにより実現される。処理部は、記憶部からプログラムを読み出し、読み出されたプログラムを実行することにより種々の制御動作を行うように構成され得る。このプログラムは、予め記憶部に格納されていてもよく、必要なときに、媒体を介して取得されてもよい。取得されたプログラムは、記憶部に格納され、処理部によって記憶部から読み出されて実行される。媒体は、コンピュータに読み取り可能な種々の記憶媒体であってもよく、通信インターフェースに接続されている通信回線であってもよい。処理部は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）であってもよい。記憶部は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）、又はこれらの組み合わせを含んでもよい。通信インターフェースは、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）等の通信回線を介して基板処理装置ＰＭ１との間で通信してもよい。
【0018】
基板処理装置ＰＭ１では、基板Ｗを真空容器１０内に搬入してステージ１１に載置し、ヒータ１２により基板Ｗを加熱する。また、真空容器１０内に基板Ｗを搬入する際、真空容器１０内に不活性ガスを供給する。これにより、真空容器１０内は加圧され、不活性ガスの雰囲気中で加熱された基板Ｗの表面の水分や有機物が飛ばされ、基板Ｗの表面から不純物が除去される。基板Ｗを加熱することにより基板Ｗの表面から不純物を除去する処理を「デガス処理」ともいう。
【0019】
真空容器１０内の輻射熱だけでは基板Ｗの温度が上がりにくい。そこで、真空容器１０内に不活性ガスを充填して高圧に加圧し、真空容器１０内の温度を上昇させ、基板Ｗを加熱する。真空容器１０内を高圧に加圧する際に使用する不活性ガスは、アルゴンガス又は窒素ガスである。真空容器１０内にアルゴンガスを供給して昇圧する過程において、真空容器１０内の圧力を「ｐ」とし、ヒータ１２に印加する電圧を「ＶＢ」としたとき、図３に示すパッシェンの法則に基づき放電が生じる。横軸は、真空容器１０内の圧力ｐと電極部１３ａ、１３ｂ間の距離ｄとの乗算値ｐｄ［Torr cm］を示し、縦軸は、ヒータ１２に印加する電圧ＶＢ［Volts（Ｖ）］を示す。電極部１３ａ、１３ｂ間の距離ｄ（電極間距離）は一定値である。
【0020】
パッシェンの法則によれば、真空容器１０内にガスを供給して昇圧又は降圧する過程において、真空容器１０内の圧力ｐが放電が発生する領域を通過するとき、電極部１３ａ、１３ｂ間に異常放電(電流値の異常)が発生する。例えば、図３の縦軸に示す、ヒータ１２への印加電圧ＶＢを２００［Ｖ］とし、真空容器１０内にアルゴンガスを供給している場合を例に挙げる。このとき、例えば昇圧過程において真空容器１０内の電極部１３間に放電が発生する領域（以下、「放電圧力範囲」という。）が存在する。印加電圧ＶＢが２００［Ｖ］のとき、放電圧力範囲が図３の矢印と放電圧力を示す「Ｐａ」の文字で示されている。真空容器１０内の昇圧時だけでなく降圧過程においても放電圧力範囲において真空容器１０内の電極部１３間に放電が発生する。
【0021】
電極部１３間に放電が発生すると、電極部１３にて絶縁破壊が生じ、電極部１３に過電流が流れ（異常放電）、電源保護のためにブレーカーが作動して電源１４がトリップする（落ちる）等、基板処理装置ＰＭ１の運用上問題が生じる。そうすると基板Ｗを加熱ができなくなり、デガス処理のスループットが低下する。よって、何らかの対策を講ずることにより電源１４がトリップすることを回避することが重要である。
【0022】
そこで、異常放電を防止するためには、真空容器１０内を昇圧する過程及び降圧する過程において、放電圧力範囲内ではヒータ１２への印加電圧をオフにする。そして、放電圧力範囲を通過後に自動的にヒータ１２への印加電圧をオンにするように自動的に調整する。
【0023】
以上の放電対策処理を実行するステップを制御できるシーケンスを提供することにより、電極部１３間の異常放電による電極部１３の焼損を防ぎつつ、基板Ｗの加熱によるデガス処理を実施することができる。以下では、基板Ｗを搬入時、真空容器１０に不活性ガスとしてアルゴンガスを供給する例を挙げ、基板処理方法について説明する。
【0024】
［基板処理方法］
基板処理装置ＰＭ１が実行する基板処理方法について、図１～図４を参照しながら説明する。図１～図３は、基板処理方法ＳＴの実行時における基板処理装置ＰＭ１の動作例を説明するために使用する。図４は、一実施形態に係る基板処理方法ＳＴの一例を示すフローチャートである。図４が示す基板処理方法ＳＴは放電対策処理を含み、各処理は、制御装置３０により自動的に制御される。
基板処理装置ＰＭ１が実行する基板処理方法について、図１～図４を参照しながら説明する。図１～図３は、基板処理方法ＳＴの実行時における基板処理装置ＰＭ１の動作例を説明するために使用する。図４は、一実施形態に係る基板処理方法ＳＴの一例を示すフローチャートである。図４が示す基板処理方法ＳＴは放電対策処理を含み、各処理は、制御装置３０により自動的に制御される。
【0025】
図４の基板処理方法ＳＴが開始されると、ステップＳ１において、制御装置３０は、基板処理装置ＰＭ１がアイドリング時における排気装置２０（ターボ分子ポンプ２１及びドライポンプ２２）による排気を制御する。この時点では、図１（ａ）に示すように、基板処理装置ＰＭ１はアイドリング状態であり、ターボ分子ポンプ２１及びドライポンプ２２は、ガス排出口２５から真空容器１０内の排気を行い、真空容器１０内を減圧状態にする。
【0026】
ステップＳ３において、制御装置３０は、ゲートバルブ１６を開き、搬送口１５から基板Ｗを搬入し、ステージ１１の載置面に基板Ｗを載置する。また、制御装置３０は、電源１４からヒータ１２へ電圧を印加し、基板Ｗを加熱する。基板Ｗを搬入後、制御装置３０は、ゲートバルブ１６を閉じる。この時点では、図１（ｂ）に示すように、真空容器１０内に基板Ｗが搬入され、基板Ｗがヒータ１２により加熱される。
【0027】
ステップＳ５において、制御装置３０は、ターボ分子ポンプ２１及びドライポンプ２２からドライポンプ２２に切り替え、ドライポンプ２２による排気を制御する。この時点では、図１（ｃ）に示すように、ドライポンプ２２は、ガス排出口２６から真空容器１０内の排気を行い、真空容器１０内を真空状態にする。
【0028】
ステップＳ７において、制御装置３０は、ドライポンプ２２による排気を続けながら、ガス供給部１７からアルゴンガスを真空容器１０内に供給する。この時点では、図１（ｄ）に示すように、ドライポンプ２２による排気と真空容器１０内へのアルゴンガスの供給が行われる。このとき、供給されたアルゴンガスにより高真空状態であった真空容器１０内が昇圧される。この際、ドライポンプ２２の排気量を調整するために、排気ラインＬ３のコンダクタンスやドライポンプ２２の出力を調整しても良い。
【0029】
ステップＳ９において、制御装置３０は、真空容器１０内の昇圧及びヒータ１２への電圧の印加により真空容器１０内及びステージ１１は加熱され、これにより、基板Ｗを加熱し、デガス処理が実行される。この時点では、図２（ａ）に示すように、真空容器１０内及びヒータ１２が加熱されている。この結果、基板Ｗの表面の水分や有機物等が飛ばされ、基板Ｗの表面から不純物を除去することができる。
【0030】
ステップＳ１１において、制御装置３０は、パッシェンの法則に基づき、真空容器１０内の圧力ｐ及びヒータ１２への印加電圧ＶＢから放電対策処理の実施を判定する。真空容器１０内にアルゴンガスを供給している場合、図３のパッシェンの法則に基づき、ガス種と、この時点でのｐｄの値及び電圧ＶＢの組み合わせから放電対策処理の実施が判定される。
【0031】
放電対策処理の実施の判定の結果、ステップＳ１３において、制御装置３０は、パッシェンの法則に基づき、電圧ＶＢにおいてｐｄの値が放電圧力範囲内であると判定した場合、ステップＳ１５に進み、ヒータ１２の電源１４をオフする。これにより、異常放電の発生を防止することができる。
【0032】
例えば、図３に示すように、ヒータ１２への印加電圧ＶＢが２００［Ｖ］、真空容器１０内を昇圧する過程において、真空容器１０内の圧力ｐに対して、ｐｄの値が放電圧力Ｐａの範囲内よりも小さい間、電源１４はオンの状態を維持する。真空容器１０内の圧力が徐々に高くなり、ｐｄの値が放電圧力Ｐａの範囲内になると、電源１４をオフし、電源１４からヒータ１２への印加電圧ＶＢを０Ｖにする。放電圧力範囲は、ヒータ１２への印加電圧、真空容器１０内の圧力ｐ及びガス種によって定まる。制御装置３０は、パッシェンの法則に基づき、ヒータ１２への印加電圧、真空容器１０内の圧力及びガス種の組み合わせ毎に予め設定されている放電圧力範囲を参照してステップＳ１３を実行する。
【0033】
真空容器１０内の圧力が更に高くなり、ステップＳ１３において、制御装置３０は、ｐｄの値が放電圧力範囲内よりも大きいと判定すると、ステップＳ１７において、再度電源１４をオンにする。
【0034】
なお、ステップＳ１１～Ｓ１７の処理は、ステップＳ７の処理後に直ちに行ってもよい。また、真空容器１０内の昇圧過程だけでなく、真空容器１０内の降圧過程においてもステップＳ１１～Ｓ１７の処理が実行される。
【0035】
ステップＳ１９において、制御装置３０は、デガス処理を終了するか否かを判定する。デガス処理を続けると判定されている間、ステップＳ９～Ｓ１９の処理が実行される。
【0036】
ステップＳ１９において、デガス処理を終了すると判定された場合、ステップＳ２１に進み、制御装置３０は、真空容器１０内へのアルゴンガスの供給を停止し、電源１４からヒータ１２への電圧の印加を停止する。これにより、図２（ｂ）に示すように、アルゴンガスの供給が停止され、基板Ｗの加熱が停止される。ドライポンプ２２により真空容器１０内からアルゴンガスが排気される。
【0037】
ステップＳ２３において、制御装置３０は、ドライポンプ２２から排気量のより小さいターボ分子ポンプ２１に切り替え、ターボ分子ポンプ２１により真空容器１０内を排気する。これにより、図２（ｃ）に示すように、ターボ分子ポンプ２１により真空容器１０内からアルゴンガスが排気される。
【0038】
ステップＳ２５において、制御装置３０は、ゲートバルブ１６を開き、搬送口１５からデガス処理後の基板Ｗを搬出する。基板Ｗを搬出後、制御装置３０は、ゲートバルブ１６を閉じ、本処理を終了する。これにより、図２（ｄ）に示すように、基板処理装置ＰＭ１は、次の基板の処理が開始されるまで、アイドリング状態となる。
【0039】
以上、本開示の基板処理方法によれば、基板処理装置ＰＭ１において、デガス処理時に以下のステップ１、２を含む放電対策処理が実行される。ステップ１は、パッシェン法則に基づき真空容器１０内に放電が発生する放電圧力範囲を参照して、真空容器１０内の圧力が放電圧力範囲内の間、ヒータ１２への印加電圧をオフにする。ステップ２は、ステップ１の処理後に行われ、真空容器１０内の圧力が放電圧力範囲を外れたとき、再度ヒータ１２への印加電圧をオンにする。
【0040】
ステップ１、２を含む放電対策処理が実行されることにより、ヒータ１２に電圧を供給する電極部１３が真空容器１０の内部に設置されている基板処理装置ＰＭ１において電極部１３間で絶縁破壊が生じ、異常放電が発生することを防止することができる。特に、ステップ１によって、真空容器１０内のステージ１１に接続された電極部１３における異常放電を防止することができる。また、ステップ２によって、ステージ１１上の基板Ｗの温度低下を抑制することができる。
【0041】
ステップ１においてヒータ１２への印加電圧をオフにする時間は概ね１秒程度又はそれ以下である。また、ステージ１１はセラミックス等で形成されているため、熱容量があり、熱を保持する機能を有する。このため、ヒータ１２への印加電圧をオフしたことによるステージ１１上の基板Ｗの温度低下はわずかであり、直ちに再度ヒータ１２への印加電圧がオンに自動制御される。これにより、電極部１３における異常放電を防止しつつ、基板Ｗをヒータ１２上にて高圧に加圧することで、短時間で基板Ｗを加熱することができ、デガス処理を実行することができる。
【0042】
［変形例１］
例えば変形例１では、ステップ１において、真空容器１０内の圧力が放電圧力範囲内の間、ヒータ１２への印加電圧をオフにする代わりに、ヒータ１２へ直前に印加していた電圧よりも低い、異常放電が生じないレベルの電圧を印加してもよい。ヒータへ直前に印加していた電圧よりも低い、異常放電が生じないレベルの電圧の上限は１００Ｖであってもよい。
例えば変形例１では、ステップ１において、真空容器１０内の圧力が放電圧力範囲内の間、ヒータ１２への印加電圧をオフにする代わりに、ヒータ１２へ直前に印加していた電圧よりも低い、異常放電が生じないレベルの電圧を印加してもよい。ヒータへ直前に印加していた電圧よりも低い、異常放電が生じないレベルの電圧の上限は１００Ｖであってもよい。
【0043】
図３のアルゴンガスを使用する場合を例に挙げる。電圧ＶＢが２００［Ｖ］のときの放電圧力範囲（Ｐａ）内では、ヒータ１２への印加電圧をオフにする代わりに、ヒータ１２へ直前に印加していた電圧よりも低い、異常放電が生じないレベルの電圧として１００［Ｖ］の電圧をヒータ１２へ印加する。これによれば、図３に示すように、いずれのガスを真空容器１０内に供給したとしてもパッシェンの法則に基づく異常放電は防止しない。更に、ヒータ１２への印加電圧をオフにする場合と比べて、基板Ｗの温度低下をより小さくすることができる。
【0044】
［変形例２］
例えば変形例２では、ステップ１及びステップ２においてアルゴンガスと窒素ガスとを切り替えて供給するようにしてもよい。すなわち、変形例２では、ステップ１において、真空容器１０内の圧力が放電圧力範囲内では、ヒータ１２への印加電圧をオフにする代わりに、真空容器１０内に供給するガスをアルゴンガスから窒素ガスへ切り替え、真空容器１０内に窒素ガスを供給する。これにより、図３に示すように、アルゴンガスを使用する場合にパッシェンの法則に基づき異常放電が生じる放電圧力範囲（Ｐａ）内では、窒素ガスを供給することで電極部１３において異常放電の発生を防止することができる。
例えば変形例２では、ステップ１及びステップ２においてアルゴンガスと窒素ガスとを切り替えて供給するようにしてもよい。すなわち、変形例２では、ステップ１において、真空容器１０内の圧力が放電圧力範囲内では、ヒータ１２への印加電圧をオフにする代わりに、真空容器１０内に供給するガスをアルゴンガスから窒素ガスへ切り替え、真空容器１０内に窒素ガスを供給する。これにより、図３に示すように、アルゴンガスを使用する場合にパッシェンの法則に基づき異常放電が生じる放電圧力範囲（Ｐａ）内では、窒素ガスを供給することで電極部１３において異常放電の発生を防止することができる。
【0045】
ステップ２において、真空容器１０内の圧力が放電圧力範囲を外れたとき、再度窒素ガスからアルゴンガスへ切り替え、真空容器１０内にアルゴンガスを供給する。これにより、図３に示すように、ヒータ１２への印加電圧ＶＢを下げることなく、異常放電の発生を防止することができる。また、ヒータ１２への印加電圧をオフにする場合や下げる場合と比べて、基板Ｗの温度低下をより小さくすることができる。更に、真空容器１０内の圧力が放電圧力範囲内のときのみ窒素ガスを供給することにより、基板Ｗが窒素ガスに暴露される時間を最小限に抑えることができる。これにより、基板Ｗ上の膜の窒化等、窒化物の生成を最小限にすることができる。
【0046】
ただし、上記の窒化物の生成を望まない場合には、変形例２の放電対策処理よりも実施形態又は変形例１の放電対策処理を実行することが好ましい。つまり、基板Ｗを搬入時、不活性ガスのアルゴンガスを供給する方が好ましい。アルゴンガスは不活性であり、基板Ｗ上に形成された膜と反応しないのに対して、窒素ガスは基板上の膜と反応し、膜を窒化させるためである。ただし、窒素ガスを使用してもよい。また、不活性ガスとしてクリプトンガスを使用してもよい。また、実施形態、変形例１及び変形例２において、アルゴンガスと窒素ガスとの混合ガスを供給することも可能である。両ガスの混合比は、基板Ｗ上の膜やプロセスに応じて定められる。
【0047】
［基板処理システム］
図５を参照しながら、基板処理装置ＰＭ１を含む基板処理システムの一例について説明する。図５は、一実施形態に係る基板処理システム１の一例を示す図である。一実施形態に係る基板処理システム１は、複数のプロセスモジュールＰＭを有するマルチチャンバタイプに構成される。基板処理システム１は、半導体の製造の一過程に用いられ、複数の搬送モジュールＴＭにより各プロセスモジュールＰＭに基板を順次搬送して、各プロセスモジュールＰＭ内で適宜の基板処理を行う。プロセスモジュールＰＭが行う基板処理としては、デガス処理、成膜処理、エッチング処理、アッシング処理、クリーニング処理等があげられる。
図５を参照しながら、基板処理装置ＰＭ１を含む基板処理システムの一例について説明する。図５は、一実施形態に係る基板処理システム１の一例を示す図である。一実施形態に係る基板処理システム１は、複数のプロセスモジュールＰＭを有するマルチチャンバタイプに構成される。基板処理システム１は、半導体の製造の一過程に用いられ、複数の搬送モジュールＴＭにより各プロセスモジュールＰＭに基板を順次搬送して、各プロセスモジュールＰＭ内で適宜の基板処理を行う。プロセスモジュールＰＭが行う基板処理としては、デガス処理、成膜処理、エッチング処理、アッシング処理、クリーニング処理等があげられる。
【0048】
基板処理システム１は、大気雰囲気から真空雰囲気に基板Ｗを搬入した後、真空雰囲気の各搬送モジュールＴＭ及び各プロセスモジュールＰＭにて基板Ｗの基板処理を行い、基板処理の後に真空雰囲気から大気雰囲気に基板Ｗを搬出する。そのため、基板処理システム１は、大気雰囲気で基板の搬送を行うフロントモジュールＦＭ（例えば、ＥＦＥＭ：Equipment Front End Module）、および大気雰囲気と真空雰囲気を切り替えるロードロックモジュールＬＬＭを備える。また、基板処理システム１は、フロントモジュールＦＭ、ロードロックモジュールＬＬＭ、各プロセスモジュールＰＭおよび各搬送モジュールＴＭを制御する制御装置８０を有する。
【0049】
フロントモジュールＦＭは、複数のロードポート５１と、各ロードポート５１に隣接する一連のローダ５２と、ローダ５２の隣接位置に設けられる位置合わせ装置５３（オリエンタ）と、を有する。各ロードポート５１には、前の製造工程後の基板Ｗ（未処理の基板Ｗ）を複数収納したＦＯＵＰ（Front Opening Unified Pod）、および基板処理システム１にて基板処理を行った基板Ｗを収納する空のＦＯＵＰがセットされる。
【0050】
ローダ５２は、清浄化空間を内部に有する直方形状の箱体に形成されている。フロントモジュールＦＭは、このローダ５２の内部に大気搬送装置５４を備える。位置合わせ装置５３は、大気搬送装置５４と協働して、ＦＯＵＰから取り出した基板Ｗの周方向位置や大気搬送装置５４による基板Ｗの支持姿勢等を調整する。
【0051】
大気搬送装置５４は、位置合わせ装置５３において位置合わせした基板Ｗを、ロードロックモジュールＬＬＭに搬入する。また、大気搬送装置５４は、ロードロックモジュールＬＬＭから基板Ｗを搬出して、ローダ５２内の清浄化空間を介してＦＯＵＰに基板Ｗを収容する。
【0052】
ロードロックモジュールＬＬＭは、フロントモジュールＦＭと搬送モジュールＴＭとの間に２つ設けられている。各ロードロックモジュールＬＬＭとフロントモジュールＦＭとの間には、ロードロックモジュールＬＬＭ内の気密を保持するためのゲートバルブ６１が設けられている。また、ロードロックモジュールＬＬＭと搬送モジュールＴＭとの間には、ロードロックモジュールＬＬＭと搬送モジュールＴＭの気密を保持するためのゲートバルブ６２が設けられている。
【0053】
ロードロックモジュールＬＬＭは、大気雰囲気においてフロントモジュールＦＭから搬入された基板Ｗを収容した後に真空雰囲気に降圧することで、搬送モジュールＴＭに基板Ｗを搬送可能とする。また、ロードロックモジュールＬＬＭは、真空雰囲気において搬送モジュールＴＭから搬入された基板Ｗを収容した後に大気雰囲気に増圧することで、フロントモジュールＦＭに基板Ｗを搬送可能とする。なお、基板処理システム１は、ロードロックモジュールＬＬＭは１つでもよい。
【0054】
そして、本実施形態に係る基板処理システム１は、複数（４つ）の搬送モジュールＴＭを並べて設置していると共に、各搬送モジュールＴＭの隣接する位置に複数（８つ）のプロセスモジュールＰＭを設置している。以下では、複数の搬送モジュールＴＭについて、２つロードロックモジュールＬＬＭの近位側から遠位側に向かって順に、第１搬送モジュールＴＭ１、第２搬送モジュールＴＭ２、第３搬送モジュールＴＭ３、第４搬送モジュールＴＭ４という。第１搬送モジュールＴＭ１、第２搬送モジュールＴＭ２、第３搬送モジュールＴＭ３および第４搬送モジュールＴＭ４は、ローダ５２の長手方向と直交する方向に沿って直線状に並ぶ搬送モジュール群を構成している。
【0055】
一方、複数のプロセスモジュールＰＭは、４つの搬送モジュールＴＭに対応して、搬送モジュール群の左側に４つ設置されると共に、搬送モジュール群の右側に４つ設置される。以下では、図１を例として、各搬送モジュールＴＭの左側に設置された各プロセスモジュールＰＭを左列プロセスモジュール群といい、各搬送モジュールＴＭの右側に設置された各プロセスモジュールＰＭを右列プロセスモジュール群という。左列プロセスモジュール群と右列プロセスモジュール群は、各搬送モジュール群に対して平行に延在している。
【0056】
左列プロセスモジュール群は、ロードロックモジュールＬＬＭの近位側から遠位側に向かって順に、第１プロセスモジュールＰＭ１、第３プロセスモジュールＰＭ３、第５プロセスモジュールＰＭ５および第７プロセスモジュールＰＭ７を有する。右列プロセスモジュール群は、ロードロックモジュールＬＬＭの近位側から遠位側に向かって順に、第２プロセスモジュールＰＭ２、第４プロセスモジュールＰＭ４、第６プロセスモジュールＰＭ６および第８プロセスモジュールＰＭ８を有する。
【0057】
第１プロセスモジュールＰＭ１は、第１搬送モジュールＴＭ１および第２搬送モジュールＴＭ２の左側かつ中間に配置されて、当該第１搬送モジュールＴＭ１および第２搬送モジュールＴＭ２に接続されている。第２プロセスモジュールＰＭ２は、第１搬送モジュールＴＭ１および第２搬送モジュールＴＭ２の右側かつ中間に配置されて、当該第１搬送モジュールＴＭ１および第２搬送モジュールＴＭ２に接続されている。
【0058】
第３プロセスモジュールＰＭ３は、第２搬送モジュールＴＭ２および第３搬送モジュールＴＭ３の左側かつ中間に配置されて、当該第２搬送モジュールＴＭ２および第３搬送モジュールＴＭ３に接続されている。第４プロセスモジュールＰＭ４は、第２搬送モジュールＴＭ２および第３搬送モジュールＴＭ３の右側かつ中間に配置されて、当該第２搬送モジュールＴＭ２および第３搬送モジュールＴＭ３に接続されている。
【0059】
第５プロセスモジュールＰＭ５は、第３搬送モジュールＴＭ３および第４搬送モジュールＴＭ４の左側かつ中間に配置されて、当該第３搬送モジュールＴＭ３および第４搬送モジュールＴＭ４に接続されている。第６プロセスモジュールＰＭ６は、第３搬送モジュールＴＭ３および第４搬送モジュールＴＭ４の右側かつ中間に配置されて、当該第３搬送モジュールＴＭ３および第４搬送モジュールＴＭ４に接続されている。
【0060】
第７プロセスモジュールＰＭ７は、第４搬送モジュールＴＭ４の左側に配置されて、当該第４搬送モジュールに接続されている。第８プロセスモジュールＰＭ８は、第４搬送モジュールＴＭ４の右側に配置されて、当該第４搬送モジュールＴＭ４に接続されている。
【0061】
各搬送モジュールＴＭは、搬送ロボット３２を備える。各搬送モジュールＴＭは、平面視で六角形状の箱体に形成されている。第１搬送モジュールＴＭ１には、２つのロードロックモジュールＬＬＭ、第１プロセスモジュールＰＭ１および第２プロセスモジュールＰＭ２がそれぞれ接続されている。第２搬送モジュールＴＭ２には、第１プロセスモジュールＰＭ１～第４プロセスモジュールＰＭ４が接続されている。第３搬送モジュールＴＭ３には、第３プロセスモジュールＰＭ３～第６プロセスモジュールＰＭ６がそれぞれ接続されている。第４搬送モジュールＴＭ４には、第５プロセスモジュールＰＭ５～第８プロセスモジュールＰＭ８がそれぞれ接続されている。
【0062】
搬送ロボット３２は、水平方向および鉛直方向に移動自在、かつ水平方向上を回転可能に構成され、搬送時に基板Ｗを水平に保持するためにフォークを有している。第１搬送モジュールＴＭ１～第４搬送モジュールＴＭ４の各々に設けられた搬送ロボット３２は、制御装置８０の制御下に、相互に独立して動作させることが可能である。搬送ロボット３２は、２つのロードロックモジュールＬＬＭ、第１プロセスモジュールＰＭ１～第８プロセスモジュールＰＭ８に対して進退することで、基板Ｗの受け渡しおよび受け取りを行う。
【0063】
一方、複数のプロセスモジュールＰＭは、基板Ｗを内部に収容して基板処理を施す。プロセスモジュールＰＭは、平面視で多角形状（五角形）に形成されている。各搬送モジュールＴＭと各プロセスモジュールＰＭの間には、相互の空間に連通して基板Ｗを通過させるゲートバルブ１６がそれぞれ設けられている。
【0064】
各プロセスモジュールＰＭのうち、ロードロックモジュールＬＬＭから基板Ｗが最初に搬送されるプロセスモジュールＰＭ１（基板処理装置ＰＭ１）では、図４に示す基板処理方法が実行され、デガス処理が行われる。これにより、プロセスモジュールＰＭ１（基板処理装置ＰＭ１）において、基板Ｗの表面から水分などの不純物を除去する。デガス処理中、放電対策処理によって電極部１３間における異常放電の発生を防止することができる。
【0065】
プロセスモジュールＰＭ１（基板処理装置ＰＭ１）において不純物を除去した基板Ｗは、第１搬送モジュールＴＭ１等を介して他の一又は複数のプロセスモジュールＰＭに搬送する。一又は複数のプロセスモジュールＰＭにて、基板Ｗに成膜処理、エッチング処理、アッシング処理、クリーニング処理等の基板処理が行われる。第１プロセスモジュールＰＭ１でデガス処理が実施された後、第２プロセスモジュールＰＭ２～第８プロセスモジュールＰＭ８の各々又はいずれか１つ以上で行う基板処理は、異なる基板処理を行ってもよいし、同じ基板処理でもよい。基板Ｗは、処理が完了した後、ロードロックモジュールＬＬＭ及びローダ５２を通ってＦＯＵＰに戻される。
【0066】
なお、図５の基板処理システム１は一例であり、用途や目的に応じて様々なシステム構成例があることは言うまでもない。例えば、プロセスモジュールは第１プロセスモジュールＰＭ１及び第２プロセスモジュールＰＭ２の２つであり、搬送モジュールＴＭはプロセスモジュールＰＭに隣接する第１搬送モジュールＴＭ１の１つであってもよい。
【0067】
以上に説明したように、本実施形態の基板処理方法及び基板処理装置によれば、パッシェンの法則に基づき、真空容器１０内の電極部１３間で異常放電が発生することを防止することができる。
【0068】
今回開示された実施形態に係る基板処理方法及び基板処理装置は、すべての点において例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。実施形態は、添付の請求の範囲及びその主旨を逸脱することなく、様々な形態で変形及び改良が可能である。上記複数の実施形態に記載された事項は、矛盾しない範囲で他の構成も取り得ることができ、また、矛盾しない範囲で組み合わせることができる。
【0069】
本明細書では、基板処理装置ＰＭ１の一例として、熱により基板表面の不純物を除去するデガス装置の構成例を挙げて説明したが、本開示の基板処理装置はデガス装置に限定されず、ステージにヒータを備えた基板処理装置に適用できる。ステージにヒータを備えた基板処理装置では、成膜処理、エッチング処理等の基板処理が実行され得る。
【0070】
本開示の基板処理装置は、一枚ずつ基板を処理する枚葉装置、複数枚の基板を一括処理するバッチ装置及びセミバッチ装置のいずれにも適用できる。
【符号の説明】
【0071】
ＰＭ１ 基板処理装置
１０ 真空容器
１１ ステージ
１２ ヒータ
１４ 電源
１７ ガス供給部
２０ 排気装置
２１ ターボ分子ポンプ
２２ ドライポンプ
１３、１３ａ、１３ｂ 電極部
３０ 制御装置
１０ 真空容器
１１ ステージ
１２ ヒータ
１４ 電源
１７ ガス供給部
２０ 排気装置
２１ ターボ分子ポンプ
２２ ドライポンプ
１３、１３ａ、１３ｂ 電極部
３０ 制御装置
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】