特開 2023-61587 基板載置方法および基板載置機構

(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】P2023061587

(43)【公開日】2023-05-02

(54)【発明の名称】基板載置方法および基板載置機構

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/683 20060101AFI20230425BHJP

   C23C 16/458 20060101ALI20230425BHJP

【ＦＩ】

H01L21/68 R

C23C16/458

【審査請求】未請求

【請求項の数】16

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021171591

(22)【出願日】2021-10-20

(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】100099944

【弁理士】

【氏名又は名称】高山 宏志

(72)【発明者】

【氏名】中嶋 孝一

(72)【発明者】

【氏名】朝倉 賢太朗

(72)【発明者】

【氏名】加賀谷 靖之

【テーマコード（参考）】

4K030

5F131

【Ｆターム（参考）】

4K030AA04

4K030AA06

4K030AA16

4K030AA17

4K030AA18

4K030BA20

4K030CA04

4K030CA12

4K030DA06

4K030EA04

4K030EA11

4K030FA01

4K030FA10

4K030GA02

4K030JA03

4K030JA09

4K030JA10

4K030KA25

4K030LA15

5F131AA02

5F131BA03

5F131BA04

5F131EA03

5F131EA04

5F131EB17

5F131EB53

5F131EB57

5F131EB72

5F131EB78

5F131EB79

5F131EB81

5F131EB85

(57)【要約】

【課題】基板を載置台の載置面に載置する際に、基板に横ずれが生じて基板が不所望の位置に係止された際にも、所望の位置に基板を載置することができる基板載置方法および基板載置機構、ならびに基板処理装置を提供する。
【解決手段】基板を載置する基板載置方法は、載置面に対して突没可能に設けられた昇降ピンを載置面の上方に突出した基板受け渡し位置に位置させ、昇降ピン上に基板を受け渡す工程と、次いで、基板が載せられた昇降ピンを前記載置面の下方の基板載置位置に下降させる工程と、次いで、昇降ピンを微小距離上昇させて引き続き基板載置位置へ戻す工程とを有し、昇降ピンを基板受け渡し位置から基板載置位置に下降する際に、基板のエッジがテーパ面に係止された場合に、昇降ピンを微小距離上昇させて引き続き基板載置位置へ戻す工程により、エッジのテーパ面への係止を解消して基板を載置面に導く。
【選択図】 図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板を処理する基板処理装置のチャンバー内で、基板を載置する載置面および前記載置面の外周に設けられた基板をガイドするテーパ面を有する載置台の前記載置面に、基板を載置する基板載置方法であって、
前記載置面に対して突没可能に設けられた昇降ピンを前記載置面の上方に突出した基板受け渡し位置に位置させ、前記昇降ピン上に基板を受け渡す工程と、
次いで、前記基板が載せられた前記昇降ピンを前記載置面の下方の基板載置位置に下降させる工程と、
次いで、前記昇降ピンを微小距離上昇させて引き続き基板載置位置へ戻す工程と、
を有し、
前記昇降ピンを前記基板受け渡し位置から前記基板載置位置に下降する際に、前記基板のエッジが前記テーパ面に係止された場合に、前記昇降ピンを微小距離上昇させて引き続き基板載置位置へ戻す工程により、前記エッジの前記テーパ面への係止を解消して前記基板を前記載置面に導く、基板載置方法。

【請求項2】

前記載置台は、前記基板を静電吸着する静電チャックを有し、前記昇降ピンを微小距離上昇させ、引き続きウエハ載置位置へ戻す工程の後、前記静電チャックにより前記基板を静電吸着する工程をさらに有する、請求項１に記載の基板載置方法。

【請求項3】

前記載置台はヒータを有し、前記基板は前記載置台上で前記ヒータにより２００℃以上に加熱される、請求項２に記載の基板載置方法。

【請求項4】

前記基板が載せられた前記昇降ピンを前記基板載置位置に下降させる途中の位置で止めて前記基板を前記載置面に近接させた状態で、前記チャンバー内に熱伝導ガスを供給し、前記基板をプリヒートする工程をさらに有する、請求項３に記載の基板載置方法。

【請求項5】

前記基板をプリヒートした後、前記基板を前記載置面に近接させた状態で、前記チャンバー内の圧力を１３．３Ｐａ以下にする工程をさらに有する、請求項４に記載の基板載置方法。

【請求項6】

前記基板を前記載置面に載置する際に、前記チャンバー内の圧力を１３．３Ｐａ以下とする、請求項１または請求項２に記載の基板載置方法。

【請求項7】

前記微小距離は、前記エッジの前記テーパ面への係止を解消できる値である、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の基板載置方法。

【請求項8】

前記微小距離は、１ｍｍ以上である、請求項７に記載の基板載置方法。

【請求項9】

前記微小距離は、１～３ｍｍである、請求項８に記載の基板載置方法。

【請求項10】

基板を処理する基板処理装置のチャンバー内で、基板を載置する基板載置機構であって、
基板を載置する載置面および前記載置面の外周に設けられた基板をガイドするテーパ面を有する載置台と、
前記載置面に対して突没可能に設けられ、前記載置面の上方に突出した基板受け渡し位置と、前記載置面の下方の基板載置位置との間で昇降する昇降ピンと、
前記昇降ピンの昇降を制御する昇降制御部と、
を有し、
前記昇降制御部は、
前記昇降ピンを前記載置面の上方に突出した基板受け渡し位置に位置させ、
前記昇降ピン上に基板が受け渡たされた際に、前記基板が載せられた前記昇降ピンを前記載置面の下方の基板載置位置に下降させ、
次いで、前記昇降ピンを微小距離上昇させて引き続き基板載置位置へ戻すように制御し、
前記昇降ピンを前記基板受け渡し位置から前記基板載置位置に下降する際に、前記基板のエッジが前記テーパ面に係止された場合に、前記昇降ピンを微小距離上昇させて引き続き基板載置位置へ戻す制御により、前記エッジの前記テーパ面への係止を解消して前記基板を前記載置面に導く、基板載置機構。

【請求項11】

前記載置台は、前記基板を静電吸着する静電チャックを有し、前記昇降ピンを微小距離上昇させて引き続きウエハ載置位置へ戻す制御を行った後、前記静電チャックにより前記基板を静電吸着する、請求項１０に記載の基板載置機構。

【請求項12】

前記載置台はヒータを有し、前記基板は前記載置台上で前記ヒータにより２００℃以上に加熱される、請求項１１に記載の基板載置機構。

【請求項13】

前記昇降制御部は、前記基板が載せられた前記昇降ピンを前記基板載置位置に下降させる途中の位置で止めるように制御して前記基板を前記載置面に近接させ、その状態で、前記チャンバー内に熱伝導ガスが供給されて、前記基板がプリヒートされる、請求項１２に記載の基板載置機構。

【請求項14】

前記基板のプリヒート後、前記昇降制御部により前記基板が前記載置面に近接された状態で、前記チャンバー内の圧力が１３．３Ｐａ以下にされる、請求項１３に記載の基板載置機構。

【請求項15】

前記微小距離は、１ｍｍ以上である、請求項１０から請求項１４のいずれか一項に記載の基板載置機構。

【請求項16】

前記微小距離は、１～３ｍｍである、請求項１５に記載の基板載置機構。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、基板載置方法および基板載置機構に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、半導体ウエハのような基板の処理に際しては、水平な載置面を有する載置台の上に基板を載置する。特許文献１には、基板の載置面を凹部の底部に有し、載置面の外周に基板を載置面にガイドするテーパ面を有する載置台に対し、基板の横ずれを防止するために、基板の下面を載置面に対して非平行にして載置することが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００５－５０９０４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、基板を載置台の載置面に載置する際に、基板に横ずれが生じて基板が不所望の位置に係止された際にも、所望の位置に基板を載置することができる基板載置方法および基板載置機構を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示の一態様に係る基板載置方法は、基板を処理する基板処理装置のチャンバー内で、基板を載置する載置面および前記載置面の外周に設けられた基板をガイドするテーパ面を有する載置台の前記載置面に、基板を載置する基板載置方法であって、前記載置面に対して突没可能に設けられた昇降ピンを前記載置面の上方に突出した基板受け渡し位置に位置させ、前記昇降ピン上に基板を受け渡す工程と、次いで、前記基板が載せられた前記昇降ピンを前記載置面の下方の基板載置位置に下降させる工程と、次いで、前記昇降ピンを微小距離上昇させて引き続き基板載置位置へ戻す工程と、を有し、前記昇降ピンを前記基板受け渡し位置から前記基板載置位置に下降する際に、前記基板のエッジが前記テーパ面に係止された場合に、前記昇降ピンを微小距離上昇させて引き続き基板載置位置へ戻す工程により、前記エッジの前記テーパ面への係止を解消して前記基板を前記載置面に導く。

【発明の効果】

【0006】

本開示によれば、基板を載置台の載置面に載置する際に、基板に横ずれが生じて基板が不所望の位置に係止された際にも、所望の位置に基板を載置することができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】一実施形態に係る基板載置方法を実施するための基板載置機構の一例を示す斜視図である。

【図2】一実施形態に係る基板載置方法を実施するための基板載置機構の一例を示す平面図である。

【図3】一実施形態に係る基板載置方法を実施するための基板載置機構の一例を示す断面図である。

【図4】基板載置方法の一実施形態を示すフローチャートである。

【図5】基板載置方法の一実施形態を示す模式図である。

【図6】昇降ピン上でのウエハの横ずれを説明するための図である。

【図7】ウエハのエッジがテーパ面に係止された状態を示す模式図である。

【図8】ウエハのエッジがテーパ面に係止された状態でウエハを静電吸着した際のチッピングを説明するための図である。

【図9】昇降ピンを微小距離上昇させて引き続きウエハ載置位置へ戻す工程によりウエハエッジのテーパ面への係止を解消するメカニズムを示す図である。

【図10】プリヒートを行う際の基板の状態を示す図である。

【図11】基板載置機構を適用した基板処理装置を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、添付図面を参照して実施形態について説明する。

【0009】

＜基板載置機構＞
最初に、一実施形態に係る基板載置方法を実施するための基板載置機構の一例について説明する。図１は基板載置機構を示す斜視図、図２はその平面図、図３はその断面図である。

【0010】

基板載置機構１は、基板を処理する基板処理装置において、真空に保持されるチャンバー内で基板を載置するものである。基板としては半導体ウエハ（以下単にウエハと記す）が例示され、以下の説明では基板としてウエハを用いた場合について説明する。また、基板処理装置は特に限定されるものではないが、ＣＶＤやＡＬＤにより膜を形成する成膜装置を挙げることができる。ＣＶＤやＡＬＤは、プラズマＣＶＤまたはプラズマＡＬＤであってもよい。

【0011】

基板載置機構１は、ウエハＷを載置する載置台２、および載置台２の裏面側の中央に下方に延びるように取り付けられた支持部材３を有する。

【0012】

載置台２は、誘電体、例えば窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等のセラミックスからなる。載置台２の内部には、その表面近傍部分に、ウエハＷを吸着する吸着電極１１が埋設されており、静電チャックを構成している。吸着電極１１は、例えばＭｏで形成され、例えばメッシュ状をなしている。吸着電極１１には給電線１３を介して直流電源１４が接続されており、吸着電極１１に直流電圧が印加されることによりウエハＷが静電吸着される。直流電源１４はスイッチ（図示せず）によりＯＮ・ＯＦＦ可能となっている。なお、吸着電極１１は、プラズマに対する接地電極としても機能する。

【0013】

図３に示すように、載置台２の内部における吸着電極１１の下方位置にはヒータ１２が埋設されていてもよい。例えばＣＶＤやＡＬＤによる成膜処理の際に、ヒータ１２によりウエハＷが加熱される。ヒータ１２には給電線１５を介してヒータ電源１６が接続されており、熱電対等の温度センサ（図示せず）の検出値に基づいてヒータ１２の出力が制御され、載置台２の温度が制御される。

【0014】

載置台２の表面には、ウエハＷの外周に対応する位置に円環状をなし、ウエハＷが載置される載置面２１が形成されている。

【0015】

載置面２１の内側には、載置面２１から、２０～７０μｍ程度低い位置に吸着面２２が形成されている。吸着面２２は、静電チャックがＯＮになった際にウエハＷが吸着される面であり、例えばエンボス加工が施されたエンボス面となっている。静電チャックによりウエハＷが吸着面２２に吸着された際に、ウエハＷは載置面２１に密着され、基板処理がＣＶＤやＡＬＤの場合に反応性ガスがウエハＷ裏面側に回り込むことによるデポ膜の形成をより効果的に抑制できる。特に、プラズマＣＶＤやプラズマＡＬＤで導電性膜を成膜する場合に、導電性デポ膜が形成されることによるリーク電流やアーキングを抑制することができる。

【0016】

吸着面２２にはガス導入口２４が形成されており、ガス供給源１８からガス供給路１７を介して供給されたバックサイドガスがガス導入口２４から空間２３内に供給されるようになっている。ガス供給源１８、ガス供給路１７、ガス導入口２４は、バックサイドガス供給機構を構成する。バックサイドガスとしては、ヘリウム（Ｈｅ）ガスのような熱伝導性の高いガスが用いられ、バックサイドガスを介して載置台２の熱がウエハＷに伝熱される。

【0017】

載置台２の表面の、載置面２１よりも外側の部分には、ウエハＷをガイドするガイド部２６が円環状に形成されている。ガイド部２６の内面は、ウエハＷが横方向にずれた場合に、ウエハＷをガイドして載置面２１へ導くためのテーパ面２６ａとなっている。図３に示すテーパ面２６ａのテーパ角度αは５０～７０°であることが好ましく、例えば６０°である。この範囲でウエハＷのエッジをガイドする機能を有効に発揮することができる。

【0018】

ガイド部２６の内側は凹部２７となっており、載置面２１は凹部２７の底部に位置し、載置面２１に載置されたウエハＷが凹部２７内に収容されるようになっている。凹部２７の高さ、すなわち、ガイド部２６の上面の載置面２１からの高さは、例えば０．５～１ｍｍである。

【0019】

載置面２１とガイド部２６の間には、円環状をなす溝部２５が形成されている。溝部２５は、処理装置による処理がガスを用いるものである場合に、ガスによるデポ膜を蓄積するためのものである。特に、処理装置による処理が導電性膜を成膜するものである場合には、溝部２５にデポ膜を蓄積することにより、導電性のデポ膜がウエハＷの載置面に回り込んで静電チャック機能が発揮されなくなることが抑制される。

【0020】

載置台２の載置面２１に対応する部分には、垂直方向に貫通する昇降ピン挿通孔２８が３つ（図３では２つのみ図示）形成され、各昇降ピン挿通孔２８には、昇降ピン２９が載置面２１に対して突没可能に挿通されている。これら昇降ピン２９は支持板３０に支持されている。そして、昇降ピン２９は、エアシリンダ等の駆動機構３１により支持板３０を介して昇降される。昇降ピン２９は、載置面２１から突出したウエハ受け渡し位置と、載置面２１よりも下方のウエハ載置位置との間で移動し、ウエハ受け渡し位置でその上にウエハＷが受け渡され、ウエハ載置位置でウエハＷが載置面２１に載置される。

【0021】

駆動機構３１による昇降ピン２９の昇降動作は、昇降制御部４０により制御され、これにより、昇降ピン２９上に載置されたウエハＷの載置面２１への載置動作が制御される。なお、基板載置機構１のヒータ１２や吸着電極１１への電圧印加等の他の制御は、上位の制御部（図１～３では図示せず。後述の制御部１６０参照）により行われる。

【0022】

静電チャックは、基板であるウエハＷのそりを矯正する機能を有する。ウエハＷのそりを有効に矯正する観点から、吸着電極１１への給電によりウエハＷをジョンソン・ラーベック力で吸着するようにすることが好ましい。ジョンソン・ラーベック力を用いたウエハＷの吸着は、誘電体の成膜温度での体積抵抗率を１×１０^９～１×１０^１２Ω・ｃｍ程度と多少低くし、電荷の移動を可能として行われる。これにより、電荷の蓄積量を多くすることができ、クーロン力よりも高い吸着力を得ることができる。誘電体としてＡｌＮを用いることにより、上記範囲の体積抵抗率を得ることができ、ジョンソン・ラーベック力を有効に発揮させることができる。

【0023】

静電チャックを用いる場合、ヒータ１２による載置台２表面の温度、すなわちウエハＷの温度は２００℃以上が有効である。加熱温度２００℃以上の場合に基板であるウエハＷのそりが大きくなりやすく、静電チャックとしての機能の必要性が高くなる。４００℃以上、さらには４００～７００℃の場合に、より高い効果を得ることができる。

【0024】

なお、静電チャックは必ずしも設ける必要はない。静電チャックを設けない場合は、吸着電極１１や吸着面２２、空間２３は不要であり、ウエハＷの全面が載置面２１に載置される構成とすることができる。

【0025】

＜基板載置方法＞
次に、以上のように構成される基板載置機構１の載置台２に基板であるウエハＷを載置する基板載置方法の一実施形態について図４のフローチャートおよび図５の模式図を参照して説明する。この基板載置方法は、昇降制御部４０による昇降ピン２９の制御により行われる。

【0026】

まず、図５（ａ）に示すように、昇降ピン２９を載置面２１の上方に突出したウエハ受け渡し位置に位置させ、真空状態のチャンバー内に搬入されたウエハＷを昇降ピン２９の上に受け渡す（ステップ１）。

【0027】

次いで、図５（ｂ）に示すように、昇降ピン２９を載置面２１よりも下方のウエハ載置位置に下降させる（ステップ２）。これにより、通常であればウエハＷが載置面２１に載置される。

【0028】

次いで、図５（ｃ）に示すように、昇降ピン２９を微小距離上昇させて引き続きウエハ載置位置へ戻す（ステップ３）。

【0029】

以下、ステップ３を行う理由について詳細に説明する。
ウエハＷを載せた昇降ピン２９をウエハ受け渡し位置からウエハ載置位置へ下降させる動作の途中で、図６のように昇降ピン２９上のウエハＷの滑りにより横ずれが生じてウエハＷのエッジがガイド部２６のテーパ面２６ａに接触することがある。これは比較的高圧で行われるＣＶＤやＡＬＤによる成膜処理において生じやすい。テーパ面２６ａは、ウエハＷのエッジが接触した場合に、ウエハＷをガイドするように設計されている。そのため、通常であれば、ウエハＷのエッジがテーパ面２６ａに接触した場合でもウエハＷの自重により、ウエハＷのエッジがテーパ面２６ａを滑り、ウエハＷが載置面に載置される。

【0030】

しかし、テーパ面２６ａにウエハＷのエッジが係止されたままになってウエハＷが載置面２１に正確に載置されないことがある。このような現象は、図７に示すように、ウエハＷのエッジがテーパ面２６ａにせり上がって若干噛み込んだ状態となって、局部的に摩擦抵抗が大きくなることにより生じると考えられる。

【0031】

このような現象が生じると、種々の不都合が生じる。例えば、静電チャックを用いる場合には、図８に示すように、ウエハＷを静電吸着したときにウエハＷのエッジのテーパ面２６ａに係止された部分に局部的にストレスがかかり、チッピングが発生するおそれがある。また、静電チャックを用いない場合でも、ウエハＷのエッジがテーパ面２６ａに係止されることによりウエハＷの裏面と載置面２１との間に空間が生じるため、ウエハＷの裏面へデポ膜が形成されやすくなる。

【0032】

このような現象が生じるのは、１０００枚のウエハに対して１枚程度の頻度ではあるが、半導体製造工程ではこのような頻度でも問題となる。

【0033】

そこで、本実施形態では、昇降ピン２９をウエハ載置位置に下降させるステップ２を行った後、昇降ピン２９を微小距離上昇させて引き続きウエハ載置位置へ戻すステップ３を行って、このようなテーパ面におけるウエハエッジの係止を解消する。すなわち、このステップ３においては、昇降ピン２９を一旦微小距離上昇させることにより、図９（ａ）に示すように、テーパ面２６ａに係止されていたウエハＷが持ち上げられ、ウエハＷのエッジがテーパ面２６ａから離れて、局部的な大きい摩擦抵抗がリセットされる。そして、再び昇降ピン２９をウエハ載置位置に下降させた際には、図９（ｂ）に示すように、ウエハＷのエッジがテーパ面２６ａを滑り、ウエハＷが載置面２１に載置される。

【0034】

静電チャックを用いる場合には、以上のようにしてウエハＷを載置面２１に載置した後、静電チャックの吸着電極１１に直流電圧を印加してウエハＷを吸着する。上述したように、上記ステップ３によりウエハＷエッジのテーパ面２６への係止を解消してウエハＷを載置面２１に載置することができるので、このようにウエハＷが静電吸着された際に、ウエハエッジの局部的なチッピングを防止することができる。

【0035】

また、静電チャックを用いない場合にも、ウエハＷの裏面と載置面２１との間に空間が生じてウエハＷの裏面へデポ膜が形成されることを防止することができる。

【0036】

ステップ３における、昇降ピン２９の上昇距離（微小距離）、すなわちウエハＷを持ち上げるストロークは、ウエハＷエッジのテーパ面２６ａへの係止（噛み込み）を解消できる値であることが必要である。このような観点から、昇降ピン２９の上昇距離は１ｍｍ以上であることが好ましい。また、昇降ピン２９の上昇距離は大きすぎてもタクトタイムに影響を与える。このため、タクトタイムに影響を与えないことを考慮すると、昇降ピン２９の上昇距離は３ｍｍ以下が好ましい。この程度の上昇距離であれば、昇降ピンを上昇した後再び下降するまでに必要な時間は１ｓｅｃ程度以下であり、タクトタイムにほとんど影響を与えない。以上から、ステップ３では、昇降ピン２９の上昇距離は、１～３ｍｍが好適である。

【0037】

この工程が必要なのは、エッジがテーパ面２６ａに係止されたウエハのみであるが、全てのウエハＷについてこの工程を実施することが好ましい。これにより、ウエハＷのエッジの係止を検出する手段や、ウエハによって工程を変えることが不要であるため、簡易に実施することができる。

【0038】

必要に応じて、図１０に示すように、昇降ピン２９を途中で止め、ウエハＷを載置面２１に近接させた状態にしてチャンバー内に熱伝導ガスとしてＡｒガスのような不活性ガスを供給し、ウエハＷのプリヒートを行ってもよい。このときのウエハＷと載置面２１との距離は、０．５～１ｍｍ、例えば１ｍｍとされる。

【0039】

ウエハＷを載置面２１に載置する際のチャンバー内の圧力は、１３．３Ｐａ（０．１Ｔｏｒｒ）以下であることが好ましい。ウエハＷを載置面２１上に載置する際には、ウエハＷが載置された状態の昇降ピン２９が下降されるが、載置される直前にチャンバー内の圧力が１３．３Ｐａ（０．１Ｔｏｒｒ）より高いと、ウエハＷが載置される際に横ずれが生じやすくなることが確認されている。すなわち、ウエハＷを載置面２１に載置する際のチャンバー内の圧力は、１３．３Ｐａ（０．１Ｔｏｒｒ）以下とすることにより、ウエハＷの横ずれ自体を抑制する効果が得られる。

【0040】

ウエハ載置シーケンスの最初から、チャンバー内をこのような低圧状態に設定してもよいが、プリヒートを行う場合には、プリヒート後、昇降ピン２９をそのままにして、ウエハＷを載置面２１に近接した状態で、チャンバー内を低圧状態にしてもよい。また、プリヒートを行わない場合でも、昇降ピン２９を途中で止めた後、チャンバーを低圧状態にしてもよい。

【0041】

＜基板処理装置＞
次に、上述した基板載置機構を適用した基板処理装置について説明する。
図１１は基板処理装置を示す断面図である。

【0042】

基板処理装置１００は、ＣＶＤによりタングステン（Ｗ）膜を成膜する成膜装置として構成されている。

【0043】

この基板処理装置１００は、略円筒状をなす金属製のチャンバー１０１を有している。チャンバー１０１は、本体の底壁１０１ｂの中央部に形成された円形の穴１５０を覆うように下方に向けて突出する排気室１５１を有している。排気室１５１の側面には排気管１５２が接続されており、この排気管１５２には圧力制御バルブおよび真空ポンプを有する排気装置１５３が設けられている。この排気装置１５３により、チャンバー１０１内を排気するとともに、チャンバー１０１内の圧力を所定の圧力の減圧状態に制御することが可能となっている。

【0044】

チャンバー１０１の側壁には、チャンバー１０１と隣接して設けられたウエハ搬送室（図示せず）との間でウエハＷの搬入出を行うための搬入出口１５７と、この搬入出口１５７を開閉するゲートバルブ１５８とが設けられている。

【0045】

チャンバー１０１の内部には、上述した構成を有する基板載置機構１が設けられている。基板載置機構１の支持部材３は、絶縁部材４を介して排気室１５１の底壁に取り付けられている。また、昇降ピン２９を昇降する駆動機構３１は、排気室１５１の外側に取り付けられている。

【0046】

チャンバー１０１の天壁１０１ａには、シャワーヘッド１１０が基板載置機構１の載置台２に対向するように設けられている。シャワーヘッド１１０は、ガス導入部として機能する。シャワーヘッド１１０は、ベース部材１１１とシャワープレート１１２とを有しており、シャワープレート１１２の外周部はベース部材１１１にねじ止めされている。ベース部材１１１とシャワープレート１１２との間にガス拡散空間１１４が形成されている。ベース部材１１１は天壁１０１ａに支持されている。シャワープレート１１２は、載置台２に対向するガス吐出面１１８を有し、シャワープレート１１２には複数のガス吐出孔１１５が形成されている。ベース部材１１１の中央付近には一つのガス導入孔１１６が形成されている。ガス導入孔１１６には、後述するガス供給機構１２０のガス配管が接続され、ガス供給機構１２０から供給された処理ガスがシャワーヘッド１１０を介してチャンバー１０１内にシャワー状に導入される。

【0047】

また、シャワーヘッド１１０のベース部材１１１には、シャワーヘッド１１０を加熱するためのヒータ１４７が設けられている。このヒータ１４７はヒータ電源（図示せず）から給電され、シャワーヘッド１１０を所望の温度に加熱する。ベース部材１１１の上部に形成された凹部には断熱部材１４９が設けられている。

【0048】

ガス供給機構１２０は、ＣｌＦ_３ガス供給源１２１、Ｎ_２ガス供給源１２２、ＷＦ_６ガス供給源１２３、Ａｒガス供給源１２４、ＳｉＨ_４ガス供給源１２５、Ｈ_２ガス供給源１２６を有している。ＣｌＦ_３ガスはクリーニングガスとして用いられる。ＷＦ_６ガスはＷ原料ガスとして用いられる。ＳｉＨ_４ガスおよびＨ_２ガスは還元ガスとして用いられる。Ｎ_２ガスおよびＡｒガスは、キャリアガスおよびパージガスとして用いられる。

【0049】

ＣｌＦ_３ガス供給源１２１にはガスライン１２７が接続されている。Ｎ_２ガス供給源１２２にはガスライン１２８が接続されている。ＷＦ_６ガス供給源１２３にはガスライン１２９が接続され、このガスライン１２９の途中から分岐ライン１３０が分岐している。この分岐ライン１３０は後述するニュークリエーション工程に用いられ、流量が厳密に制御されるようになっている。Ａｒガス供給源１２４にはガスライン１３１が接続されている。このガスライン６０に、上記ガスライン１２９および分岐ライン１３０が合流するようになっている。ＳｉＨ_４ガス供給源１２５にはガスライン１３２が接続されている。Ｈ_２ガス供給源１２６にはガスライン１３３が接続されている。そして、ガスライン１２７，１２８，１３１，１３２，１３３は共通ガスライン１３９に接続され、この共通ガスライン１３９が上述のガス導入孔１１６に接続される。ガスはガス導入孔１１６を経てガス拡散空間１１４に至り、シャワープレート１１２のガス吐出孔１１５を通ってチャンバー１０１内のウエハＷに向けてシャワー状に吐出される。

【0050】

ガスライン１２７，１２８，１２９，１３０，１３１，１３２，１３３には流量制御器としてのマスフローコントローラ１３７と、その前後の２つの開閉バルブ１３６とが設けられている。なお、流量制御器はマスフローコントローラ１３７に限らない。

【0051】

基板処理装置１００は、バルブ１３６、マスフローコントローラ１３７、整合器１４０、高周波電源１４１、基板載置機構１の昇降制御部４０や直流電源１４、ヒータ電源１６等を制御する制御部１６０を有している。制御部１６０は、ＣＰＵ（コンピュータ）を有し、上記各構成部の制御を行う主制御部と、入力装置、出力装置、表示装置、および記憶装置を有している。記憶装置には、基板処理装置１００で実行される処理を制御するためのプログラム、すなわち処理レシピが格納された記憶媒体がセットされ、主制御部は、記憶媒体に記憶されている所定の処理レシピを呼び出し、その処理レシピに基づいて基板処理装置１００に所定の処理を行わせるように制御する。

【0052】

次に、以上のような基板処理装置１００を用いて行われるＷ膜の成膜処理について説明する。

【0053】

ここでは、予めウエハＷ上にバリア層として形成されたＴｉＮ薄膜の上にＷ薄膜を形成する典型例について示す。

【0054】

まず、チャンバー１０１内にウエハＷを搬入するに先立って、チャンバー１０１内のプリコート処理を行う。チャンバー１１内を、好ましくは３５０～４５０℃に加熱し、後述するイニシエーション工程、ニュークリエーション工程、Ｗ成膜工程と同様の処理を同じ条件で順次実施し、チャンバー１０１の内壁や載置台２、シャワーヘッド１１０の表面等にプリコート膜を形成する。

【0055】

このようなプリコート処理が終了後、チャンバー１０１内をＡｒガスおよびＮ_２ガスでパージする。次いで、チャンバー１０１内の圧力を調整した後、ゲートバルブ１５８を開にして、真空搬送室（図示せず）から搬送機構（図示せず）により搬入出口１５７を介してウエハＷをチャンバー１０１内へ搬入し、ヒータ１２により所定温度に保持された載置台２の載置面２１に載置する。

【0056】

ウエハＷを載置台２の載置面２１に載置する際には、上述したように、昇降ピン２９を載置面２１から突出したウエハ受け渡し位置に位置させ、昇降ピン２９の上にウエハＷを受け渡す。

【0057】

次いで、昇降ピン２９を途中で止め、ウエハＷを載置面２１に近接した状態でチャンバー内に熱伝導ガスとしてＡｒガスを供給し、ウエハＷのプリヒートを行う。次いで、ウエハＷを同じ位置に止めたまま、チャンバー１０１内を排気し、チャンバー１０１内の圧力を１３．３Ｐａ（０．１Ｔｏｒｒ）以下にする。これにより、ウエハＷの昇降ピン２９上での横ずれが抑制される。次いで、昇降ピン２９を載置面２１よりも下方のウエハ載置位置に下降させる。次いで、昇降ピン２９を微小距離上昇させ、引き続きウエハ載置位置へ戻す工程を行う。上述したように、この工程を行うことにより、昇降ピン２９上でウエハＷの横ずれが生じ、横ずれしたウエハＷのエッジがテーパ面２６ａに噛み込んだ状態で係止された場合でも、ウエハＷのエッジの噛み込みがリセットされ、テーパ面２６ａに係止されたウエハＷを載置面２１へ載置することができる。

【0058】

載置台２に載置したウエハＷに対して、まず、その後形成されるＷ膜の異常粒成長を抑制して良好な表面状態とするためのイニシエーション処理を実施する。イニシエーション処理は、シャワーヘッド１１０を介してチャンバー１０１内にＳｉＨ₄ガスおよびＨ₂ガスを供給してＴｉＮ膜上にＳｉＨ_x（例えばｘ＝１～３）を吸着させる。

【0059】

このイニシエーション処理の後、チャンバー１０１内にＷＦ₆ガス、Ａｒガス、Ｈ_２ガス、Ｎ_２ガスを供給してニュークリエーション処理を実施する。このニュークリエーション処理の際には、ガスライン１２９の途中から分岐している分岐ライン１３０のマスフローコントローラ１３７をより厳密に流量を制御できるものとし、ＷＦ₆ガスを成膜処理の際よりも少量で厳密に流量制御してＷの核生成を行う。

【0060】

次いで、Ａｒガス、Ｈ_２ガス、Ｎ_２ガスを供給したまま、分岐ライン１３０から本ラインであるガスライン１２９に切り替えてニュークリエーションの際よりも多い流量でＷＦ₆ガスを流してＷ膜の成膜処理を行う。

【0061】

これらニュークリエーション処理および成膜処理においては、加熱温度は３８０～５００℃が好ましい。

【0062】

成膜処理を予め定められた時間行った後、ガスライン１２９のバルブを閉じ、ＷＦ₆ガス供給源１２３からのＷＦ₆ガス等の供給が停止され、成膜工程が終了する。

【0063】

その後、チャンバー１０１内をＡｒガスでパージし、次いで、リフトピン１６によりウエハＷを押し上げ、搬送アームによりウエハＷをチャンバー１１外へ搬出する。

【0064】

以上のような工程を、所与の枚数のウエハＷについて繰り返し行った後、ＣｌＦ₃ガスをチャンバー１１内に供給してチャンバー内のクリーニングを行う。クリーニング後、再びプリコート処理を行い、上述の処理を繰り返し行う。

【0065】

以上のような基板処理装置１００によるウエハＷへのＷ膜の成膜処理において、上述したように、ウエハＷを載置台２に載置する際に、昇降ピン２９を微小距離上昇させて引き続きウエハ載置位置へ戻す工程を行う。これにより、テーパ面２６ａへのウエハＷのエッジの噛み込みが生じた場合に、それを解消することができ、静電チャックによりウエハＷを載置台２に静電吸着した際に、ウエハＷのエッジに局部的なストレスによるチッピングが発生することを防止できる。

【0066】

また、基板処理装置１００によるＷ膜の成膜処理は、３８０～５００℃という高温で行われ、ウエハＷのそりが問題となるが、静電チャックによりウエハＷを静電吸着することにより、ウエハＷのそりを生じ難くすることができる。このため、処理の均一性悪化や、ウエハＷと載置台２との間にデポ物が付着すること等のウエハＷのそりによる問題を解消することができる。

【0067】

＜他の適用＞
以上、実施形態について説明したが、今回開示された実施形態は、全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。上記の実施形態は、添付の特許請求の範囲およびその主旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。

【0068】

例えば、上記実施形態では、基板載置方法を実施する基板載置機構として静電チャックを有するものを例示したが、静電チャックを有しないものであってもよい。

【0069】

また、基板載置方法を適用する基板処理装置としてＣＶＤによりＷ膜を成膜する成膜装置を例示したが、これに限るものではない。例えば、成膜する膜種はＷ膜に限らず任意であり、また、成膜装置に限るものでもない。また、上記実施形態では基板処理装置としてプラズマを用いないものを例示したが、プラズマを用いるものであってもよい。

【0070】

さらに、基板載置機構も上記実施形態の構成に限定されない。例えば、上記実施形態では、基板載置機構として載置台を支持部材で支持した例を示したが、支持部材を設けずに載置台を直接チャンバーの底部に設けてもよい。

【0071】

さらにまた、基板として半導体ウエハを用いた例を示したが、基板はウエハに限らず、ＦＰＤ基板やセラミックス基板等の他の基板であってもよい。

【符号の説明】

【0072】

１；基板載置機構
２；載置台
３；支持部材
１１；吸着電極
１２；ヒータ
２１；載置面
２２；吸着面
２３；空間
２４；ガス導入口
２５；溝部
２６；ガイド部
２６ａ；テーパ面
２７；凹部
２９；昇降ピン
３１；駆動機構
４０；昇降制御部
１００；基板処理装置
１０１；チャンバー
１１０；シャワーヘッド
１２０；ガス供給機構
１４１；高周波電源
Ｗ；半導体ウエハ（基板）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】