特開 2025-98489 基板処理装置及び基板処理方法

(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】P2025098489

(43)【公開日】2025-07-02

(54)【発明の名称】基板処理装置及び基板処理方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/31 20060101AFI20250625BHJP

   H01L 21/318 20060101ALI20250625BHJP

   C23C 16/458 20060101ALI20250625BHJP

   C23C 16/46 20060101ALI20250625BHJP

【ＦＩ】

H01L21/31 B

H01L21/318 B

C23C16/458

C23C16/46

【審査請求】未請求

【請求項の数】13

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023214641

(22)【出願日】2023-12-20

(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】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】本間 学

【テーマコード（参考）】

4K030

5F045

5F058

【Ｆターム（参考）】

4K030GA02

4K030KA24

5F045AA06

5F045AB33

5F045AC12

5F045AC15

5F045AC16

5F045AC17

5F045DP15

5F045DP27

5F045DQ12

5F045EB03

5F045EB09

5F045EB10

5F045EE04

5F045EE14

5F045EF03

5F045EG02

5F045EK07

5F045EK21

5F045EM07

5F045EM09

5F045EM10

5F045EN04

5F058BA20

5F058BC08

5F058BC09

5F058BF04

5F058BF37

5F058BG01

5F058BG02

5F058BG03

5F058BG04

(57)【要約】

【課題】基板温度の面内分布を調整できる技術を提供する。
【解決手段】本開示の一態様による基板処理装置は、真空容器と、前記真空容器内に設けられ、基板を載置する載置面が上面に形成された回転テーブルと、前記回転テーブルの下方に設けられ、輻射により前記基板を加熱する加熱部と、前記回転テーブルと前記基板との間の隙間の熱伝導率の面内分布を調整する熱伝導率調整部と、を備える。
【選択図】図７

【特許請求の範囲】

【請求項1】

真空容器と、
前記真空容器内に設けられ、基板を載置する載置面が上面に形成された回転テーブルと、
前記回転テーブルの下方に設けられ、輻射により前記基板を加熱する加熱部と、
前記回転テーブルと前記基板との間の隙間の熱伝導率の面内分布を調整する熱伝導率調整部と、
を備える、基板処理装置。

【請求項2】

前記熱伝導率調整部は、
前記載置面に設けられる第１吸引溝と
前記第１吸引溝に連通する第１吸引孔と、
前記第１吸引孔に接続され、バラストガスが供給される第１吸引流路と、
を有し、
前記熱伝導率調整部は、前記第１吸引流路に供給される前記バラストガスの流量を制御することで、前記隙間の熱伝導率の面内分布を調整する、
請求項１に記載の基板処理装置。

【請求項3】

前記熱伝導率調整部は、
前記載置面の前記第１吸引溝とは異なる位置に設けられる第２吸引溝と、
前記第２吸引溝に連通する第２吸引孔と、
前記第２吸引孔に接続され、前記バラストガスが供給される第２吸引流路と、
を有し、
前記熱伝導率調整部は、前記第１吸引流路に供給される前記バラストガスの流量と、前記第２吸引流路に供給される前記バラストガスの流量を制御することで、前記隙間の熱伝導率の面内分布を調整する、
請求項２に記載の基板処理装置。

【請求項4】

前記熱伝導率調整部は、
前記載置面に設けられる第１吸引溝と
前記第１吸引溝に連通する第１吸引孔と、
前記第１吸引孔に接続され、バラストガスが供給される第１吸引流路と、
を有し、
前記熱伝導率調整部は、前記第１吸引流路に供給される前記バラストガスの種類を変更することで、前記隙間の熱伝導率の面内分布を調整する、
請求項１に記載の基板処理装置。

【請求項5】

前記熱伝導率調整部は、
前記載置面の前記第１吸引溝とは異なる位置に設けられる第２吸引溝と
前記第２吸引溝に連通する第２吸引孔と、
前記第２吸引孔に接続され、前記バラストガスが供給される第２吸引流路と、
を有し、
前記熱伝導率調整部は、前記第１吸引流路に供給される前記バラストガス及び前記第２吸引流路に供給される前記バラストガスの少なくとも一方の種類を変更することで、前記隙間の熱伝導率の面内分布を調整する、
請求項４に記載の基板処理装置。

【請求項6】

前記第１吸引溝と前記第２吸引溝とは、前記載置面の中心軸線を中心とする同心円上に設けられる、
請求項３又は５に記載の基板処理装置。

【請求項7】

前記隙間の圧力は、前記基板の上面側の圧力よりも低い、
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の基板処理装置。

【請求項8】

前記載置面の中心は、前記回転テーブルの回転軸に対して水平方向にずれた位置に設けられる、
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の基板処理装置。

【請求項9】

前記載置面は、前記回転テーブルの周方向に沿って複数設けられる、
請求項８に記載の基板処理装置。

【請求項10】

前記加熱部は、複数のヒータを含み、
前記複数のヒータは、前記回転テーブルの回転軸を中心とする同心円上に設けられる、
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の基板処理装置。

【請求項11】

前記回転テーブルは、石英により形成される、
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の基板処理装置。

【請求項12】

前記熱伝導率調整部は、前記載置面に載置された前記基板の温度の面内分布に基づいて、前記隙間の熱伝導率の面内分布を調整する、
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の基板処理装置。

【請求項13】

真空容器内に設けられる回転テーブルの上面に形成された載置面に基板を載置することと、
前記載置面に前記基板が載置された前記回転テーブルを回転させることと、
前記回転テーブルの下方に設けられた加熱部が輻射により前記基板を加熱することと、
前記回転テーブルと前記基板との間の隙間の熱伝導率の面内分布を調整することと、
を有する、基板処理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、基板処理装置及び基板処理方法に関する。

【背景技術】

【0002】

複数の基板を載置した回転テーブルを回転させることで各基板を公転させ、回転テーブルの半径方向に沿うように配置される処理ガスの供給領域を繰り返し通過させることで、基板に各種の膜を成膜する装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１の装置は、輻射により複数の基板を加熱する加熱部と、加熱部から複数の基板への輻射量を調整する輻射調整部とを有する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２１－１２５５０２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、基板温度の面内分布を調整できる技術を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示の一態様による基板処理装置は、真空容器と、前記真空容器内に設けられ、基板を載置する載置面が上面に形成された回転テーブルと、前記回転テーブルの下方に設けられ、輻射により前記基板を加熱する加熱部と、前記回転テーブルと前記基板との間の隙間の熱伝導率の面内分布を調整する熱伝導率調整部と、を備える。

【発明の効果】

【0006】

本開示によれば、基板温度の面内分布を調整できる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】実施形態に係る基板処理装置の構成例を示す断面図である。

【図2】図１の基板処理装置の真空容器内の構成を示す斜視図である。

【図3】図１の基板処理装置の真空容器内の構成を示す平面図である。

【図4】図１の基板処理装置の真空容器内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の断面図である。

【図5】図１の基板処理装置の別の断面図である。

【図6】ヒータユニットの配置の一例を示す図である。

【図7】熱伝導率調整部を示す断面図である。

【図8】熱伝導率調整部を示す平面図である。

【図9】基板温度の面内分布を調整する方法を示す図である。

【図10】圧力と熱伝導率との関係を示す図である。

【図11】変形例に係る熱伝導率調整部を示す断面図である。

【図12】基板温度の面内分布を調整する方法を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、添付の図面を参照しながら、本開示の限定的でない例示の実施形態について説明する。添付の全図面中、同一又は対応する部材又は部品については、同一又は対応する参照符号を付し、重複する説明を省略する。

【0009】

〔基板処理装置〕
実施形態に係る基板処理装置について説明する。図１は、実施形態に係る基板処理装置の構成例を示す断面図である。図２は、図１の基板処理装置の真空容器１内の構成を示す斜視図である。図３は、図１の基板処理装置の真空容器１内の構成を示す平面図である。図２及び図３において、天板１１の図示を省略する。

【0010】

図１から図３を参照すると、基板処理装置は、ほぼ円形の平面形状を有する扁平な真空容器１と、真空容器１内に設けられ、真空容器１の中心に回転中心を有する回転テーブル２と、を備えている。

【0011】

真空容器１は、有底の円筒形状を有する容器本体１２と、容器本体１２の上面に対して、例えばＯリング等のシール部材１３（図１）を介して気密に着脱可能に配置される天板１１とを有している。

【0012】

回転テーブル２は、例えば石英により形成されている。回転テーブル２は、中心部にて円筒形状のコア部２１に固定されている。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は真空容器１の底部１４を貫通し、その下端が回転軸２２（図１）を鉛直軸回り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。ケース体２０はその上面に設けられたフランジ部分が真空容器１の底部１４の下面に気密に取り付けられており、ケース体２０の内部雰囲気と外部雰囲気との気密状態が維持されている。

【0013】

回転テーブル２の上面には、図２及び図３に示されるように回転方向（周方向）に沿って複数枚（図示の例では６枚）の基板Ｗを載置するための円形状の凹部２４が設けられている。基板Ｗは、例えば半導体ウエハである。図３には便宜上１個の凹部２４だけに基板Ｗを示す。各凹部２４は、回転テーブル２の回転軸２２に対して水平方向にずれた位置に設けられる。各凹部２４は、基板Ｗの直径よりも僅かに例えば４ｍｍ大きい内径と、基板Ｗの厚さにほぼ等しい深さとを有している。したがって、基板Ｗが凹部２４に収容されると、基板Ｗの表面と回転テーブル２の表面（基板Ｗが載置されない領域）とが同じ高さになる。各凹部２４の底面は、基板Ｗを載置する載置面２ａ（図７）となる。凹部２４の底面には、基板Ｗの裏面を支えて基板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。

【0014】

図２及び図３に示されるように、回転テーブル２の上方には、例えば石英からなる反応ガスノズル３１、３２及び分離ガスノズル４１、４２が真空容器１の周方向（図３の矢印Ａで示される回転テーブル２の回転方向）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がこの順に配列されている。これらの反応ガスノズル３１、３２及び分離ガスノズル４１、４２の基端部であるガス導入ポート３１ａ、３２ａ、４１ａ、４２ａ（図３）は、容器本体１２の外周壁に固定されている。そして、反応ガスノズル３１、３２及び分離ガスノズル４１、４２は、真空容器１の外周壁から真空容器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る。

【0015】

反応ガスノズル３１は、配管及び流量制御器等（図示せず）を介して、原料ガスの供給源（図示せず）に接続されている。原料ガスとしては、例えばシリコン含有ガス、金属含有ガスを利用できる。

【0016】

反応ガスノズル３２は、配管及び流量制御器等（図示せず）を介して、窒化ガスの供給源（図示せず）に接続されている。窒化ガスとしては、例えばアンモニア（ＮＨ_３）ガスを利用できる。

【0017】

分離ガスノズル４１、４２は、いずれも配管及び流量制御バルブ等（図示せず）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、例えばアルゴン（Ａｒ）ガス、窒素（Ｎ_２）ガスを利用できる。

【0018】

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吐出孔３１ｈ、３２ｈ（図４）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、原料ガスを基板Ｗに吸着させるための原料ガス吸着領域Ｐ１となる。反応ガスノズル３２の下方領域は、原料ガス吸着領域Ｐ１において基板Ｗに吸着された原料ガスを窒化させる窒化ガス供給領域Ｐ２となる。

【0019】

図２及び図３を参照すると、真空容器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と共に分離領域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、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、真空容器１の容器本体１２の内周面に沿うように配置されている。

【0020】

図４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の同心円に沿った真空容器１の断面を示している。図４に示されるように、天板１１の裏面に凸状部４が取り付けられている。このため、真空容器１内には、凸状部４の下面である平坦な低い天井面（第１の天井面４４）と、第１の天井面４４の周方向両側に位置する、第１の天井面４４よりも高い天井面（第２の天井面４５）とが存在する。第１の天井面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、溝部４３に分離ガスノズル４１が収容されている。また、第２の天井面４５の下方の空間に反応ガスノズル３１、３２が夫々設けられている。これらの反応ガスノズル３１、３２は、第２の天井面４５から離間して基板Ｗの近傍に設けられている。図４に示されるように、凸状部４の右側の第２の天井面４５の下方の空間４８１に反応ガスノズル３１が設けられ、左側の第２の天井面４５の下方の空間４８２に反応ガスノズル３２が設けられている。

【0021】

また、凸状部４の溝部４３に収容される分離ガスノズル４２には、回転テーブル２に向かって開口する複数の吐出孔４２ｈ（図４参照）が、分離ガスノズル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。また、もう一つの凸状部４の溝部４３に収容される分離ガスノズル４１にも同様に、回転テーブル２に向かって開口する複数の吐出孔４１ｈが、分離ガスノズル４１の長さ方向に沿って、例えば１０ｍｍの間隔で配列されている。

【0022】

第１の天井面４４は、狭い空間である分離空間Ｈを回転テーブル２に対して形成する。分離ガスノズル４２の吐出孔４２ｈからＡｒガスが供給されると、Ａｒガスは分離空間Ｈを通して空間４８１、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、４８２の容積よりも小さいため、Ａｒガスにより分離空間Ｈの圧力を空間４８１、４８２の圧力に比べて高くできる。すなわち、空間４８１、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、４８２へ流れ出るＡｒガスが、原料ガス吸着領域Ｐ１からの原料ガスと、窒化ガス供給領域Ｐ２からの窒化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、原料ガス吸着領域Ｐ１からの原料ガスと、窒化ガス供給領域Ｐ２からの窒化ガスとが分離空間Ｈにより分離される。よって、真空容器１内において原料ガスと窒化ガスとが混合し、反応することが抑制される。

【0023】

回転テーブル２の上面に対する第１の天井面４４の高さｈ１は、成膜の際の真空容器１内の圧力、回転テーブル２の回転速度、分離ガス（Ａｒガス）の流量等を考慮し、分離空間Ｈの圧力を空間４８１、４８２の圧力に比べて高くするのに適した高さに設定される。

【0024】

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２及び図３）が設けられている。突出部５は、実施形態においては、凸状部４における回転中心の側の部位と連続しており、その下面が第１の天井面４４と同じ高さに形成されている。

【0025】

先に参照した図１は、図３のＩ－Ｉ'線に沿った断面図であり、第２の天井面４５が設けられている領域を示している。一方、図５は、第１の天井面４４が設けられている領域を示す断面図である。図５に示されるように、扇型の凸状部４の周縁（真空容器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。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、原料ガスと窒化ガスとの混合を抑制する。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の上面に対する第１の天井面４４の高さと同様の寸法に設定されている。

【0026】

容器本体１２の内周壁は、分離領域Ｄにおいては、屈曲部４６の外周面と接近して垂直面に形成されている（図５）が、分離領域Ｄ以外の部位においては、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に亘って外方に窪んでいる（図１）。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Ｅと記す。具体的には、原料ガス吸着領域Ｐ１に連通する排気領域を第１の排気領域Ｅ１と記し、窒化ガス供給領域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３に示されるように、夫々、第１の排気口６１及び第２の排気口６２が形成されている。第１の排気口６１及び第２の排気口６２は、図１に示されるように各々排気管６３を介して真空排気部である例えば真空ポンプ６４に接続されている。また、排気管６３には圧力制御器６５が設けられ、真空容器１内の圧力を調整可能に構成されている。

【0027】

回転テーブル２と真空容器１の底部１４との間の空間には、図１及び図５に示されるように加熱部であるヒータユニット７が設けられている。ヒータユニット７は、輻射により、回転テーブル２上の基板Ｗを、プロセスレシピで決められた温度に加熱する。

【0028】

図６は、ヒータユニット７の配置の一例を示す図である。図６は、回転テーブル２の上面に垂直な方向から見たときの、回転テーブル２に対するヒータユニット７の位置を示す平面図である。図６に示されるように、ヒータユニット７は、複数（例えば４個）のヒータ１１１、１１２、１１３、１１４を有する。複数のヒータ１１１、１１２、１１３、１１４は、回転テーブル２の回転軸２２を中心とする同心円上に設けられる。複数のヒータ１１１、１１２、１１３、１１４は、回転テーブル２の中心側から外周側に向けてこの順に設けられる。複数のヒータ１１１、１１２、１１３、１１４は、例えば互いに独立して出力が制御される。

【0029】

回転テーブル２の周縁付近の下方には、円環状のカバー部材７１が設けられている（図５）。カバー部材７１は、回転テーブル２の上方空間から第１の排気領域Ｅ１及び第２の排気領域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制する。カバー部材７１は、回転テーブル２の外縁及び外縁よりも外周側を下方から臨むように設けられた内側部材７１ａと、内側部材７１ａと真空容器１の内周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ている。内側部材７１ａは、回転テーブル２の外縁下方（及び外縁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。

【0030】

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の側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に突出して突出部１２ａをなしている。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の貫通孔の内周面と回転軸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Ａｒ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。また真空容器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５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は例えば石英により形成されている。

【0031】

また、真空容器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Ａｒガスを供給するように構成されている。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のウエハ載置領域の側の表面に沿って周縁に向けて吐出される。隙間５０は分離ガスにより空間４８１、４８２よりも高い圧力に維持され得る。したがって、隙間５０により、原料ガス吸着領域Ｐ１に供給される原料ガスと窒化ガス供給領域Ｐ２に供給される窒化ガスとが、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、隙間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。

【0032】

さらに、真空容器１の側壁には、図２及び図３に示されるように、外部の搬送アーム１０と回転テーブル２との間で基板Ｗの受け渡しを行うための搬送口１５が形成されている。搬送口１５は、図示しないゲートバルブにより開閉される。回転テーブル２の下方には、基板Ｗの受け渡し位置に対応する部位に、凹部２４を貫通して基板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。

【0033】

また、基板処理装置は、回転テーブル２と基板Ｗとの間の隙間の熱伝導率の面内分布を調整する熱伝導率調整部９０を備える。熱伝導率調整部９０については後述する。

【0034】

また、基板処理装置には、図１に示されるように、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が設けられている。制御部１００のメモリ内には、制御部１００の制御の下に、後述する成膜方法を基板処理装置に実施させるプログラムが格納されている。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いる。プログラムは、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等の媒体１０２に記憶されており、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。

【0035】

〔熱伝導率調整部〕
図７及び図８を参照し、熱伝導率調整部９０について説明する。図７は、熱伝導率調整部９０を示す断面図である。図８は、熱伝導率調整部９０を示す平面図である。

【0036】

熱伝導率調整部９０は、回転テーブル２の載置面２ａに載置された基板Ｗの温度の面内分布に基づいて、載置面２ａに載置された基板Ｗの下面側、すなわち回転テーブル２と基板Ｗとの間の隙間の熱伝導率の面内分布を調整する。例えば、載置面２ａに基板Ｗが載置され、該基板Ｗがヒータユニット７により加熱された状態で、熱伝導率調整部９０は、載置面２ａに載置された基板Ｗの温度の面内分布に基づいて、回転テーブル２と基板Ｗとの間の隙間の熱伝導率の面内分布を調整する。熱伝導率調整部９０は、回転テーブル２に載置される６枚の基板Ｗの各々に対応して設けられる。以下、６枚の基板Ｗのうちの１枚の基板Ｗに対応して設けられる熱伝導率調整部９０について説明するが、残りの５枚の基板Ｗの各々に対応して設けられる熱伝導率調整部９０についても同様であってよい。

【0037】

図７に示されるように、熱伝導率調整部９０は、吸引溝９１ａ、９１ｂ、９１ｃと、吸引孔９２ａ、９２ｂ、９２ｃと、吸引流路９３ａ、９３ｂ、９３ｃと、開閉弁９４ａ、９４ｂ、９４ｃと、第１バラスト流路９５ａ、９５ｂ、９５ｃと、第１バラスト源９６ａ、９６ｂ、９６ｃと、開閉弁９７ａ、９７ｂ、９７ｃと、圧力制御弁９８ａ、９８ｂ、９８ｃと、排気装置９９と、を有する。

【0038】

吸引溝９１ａ、９１ｂ、９１ｃは、回転テーブル２の上面に形成された載置面２ａに設けられる。吸引溝９１ａ、９１ｂ、９１ｃは、載置面２ａの中心軸線Ｃ１を中心とする同心円上に設けられる。吸引溝９１ａ、９１ｂ、９１ｃは、載置面２ａの中心軸線Ｃ１から凹部２４の外周側に向けてこの順に設けられる。

【0039】

吸引孔９２ａ、９２ｂ、９２ｃは、回転テーブル２内に設けられる。各吸引孔９２ａ、９２ｂ、９２ｃは、回転テーブル２の厚さ方向に沿って延び、回転テーブル２を貫通する。吸引孔９２ａは、上端が吸引溝９１ａと連通する。吸引孔９２ａは、例えば凹部２４の周方向に沿って２個設けられる。２個の吸引孔９２ａは、載置面２ａの中心軸線Ｃ１を中心とする同一円周上に設けられる。吸引孔９２ｂは、上端が吸引溝９１ｂと連通する。吸引孔９２ｂは、例えば凹部２４の周方向に沿って２個設けられる。２個の吸引孔９２ｂは、載置面２ａの中心軸線Ｃ１を中心とする同一円周上に設けられる。吸引孔９２ｃは、上端が吸引溝９１ｃと連通する。吸引孔９２ｃは、例えば凹部２４の周方向に沿って２個設けられる。２個の吸引孔９２ｃは、載置面２ａの中心軸線Ｃ１を中心とする同一円周上に設けられる。各吸引孔９２ａ、９２ｂ、９２ｃは、１個であってもよく、３個以上であってもよい。

【0040】

吸引流路９３ａは、吸引孔９２ａと排気装置９９とを接続する。吸引流路９３ｂは、吸引孔９２ｂと排気装置９９とを接続する。吸引流路９３ｃは、吸引孔９２ｃと排気装置９９とを接続する。

【0041】

開閉弁９４ａは、吸引流路９３ａに設けられる。開閉弁９４ａは、吸引孔９２ａから排気装置９９への流体の排出のオン及びオフを切り換えるバルブである。開閉弁９４ａは、開状態では吸引孔９２ａから排気装置９９に流体を流し、閉状態では吸引孔９２ａから排気装置９９に流体を流さない。

【0042】

開閉弁９４ｂは、吸引流路９３ｂに設けられる。開閉弁９４ｂは、吸引孔９２ｂから排気装置９９への流体の排出のオン及びオフを切り換えるバルブである。開閉弁９４ｂは、開状態では吸引孔９２ｂから排気装置９９に流体を流し、閉状態では吸引孔９２ｂから排気装置９９に流体を流さない。

【0043】

開閉弁９４ｃは、吸引流路９３ｃに設けられる。開閉弁９４ｃは、吸引孔９２ｃから排気装置９９への流体の排出のオン及びオフを切り換えるバルブである。開閉弁９４ｃは、開状態では吸引孔９２ｃから排気装置９９に流体を流し、閉状態では吸引孔９２ｃから排気装置９９に流体を流さない。

【0044】

第１バラスト流路９５ａは、開閉弁９４ａの下流において吸引流路９３ａに合流する。第１バラスト流路９５ａには、上流から順に、第１バラスト源９６ａ、開閉弁９７ａ、及び圧力制御弁９８ａが設けられる。第１バラスト源９６ａは、第１バラストガスの供給源である。第１バラストガスは、例えば窒素ガスである。第１バラストガスは、アルゴンガスであってもよい。開閉弁９７ａは、吸引流路９３ａへの第１バラストガスの供給のオン及びオフを切り換えるバルブである。開閉弁９７ａは、開状態では第１バラスト源９６ａから吸引流路９３ａに第１バラストガスを流し、閉状態では第１バラスト源９６ａから吸引流路９３ａに第１バラストガスを流さない。圧力制御弁９８ａは、第１バラスト源９６ａから吸引流路９３ａに供給される第１バラストガスの流量Ｆａを調整することで、吸引流路９３ａの圧力を制御する。

【0045】

第１バラスト流路９５ｂは、開閉弁９４ｂの下流において吸引流路９３ｂに合流する。第１バラスト流路９５ｂには、上流から順に、第１バラスト源９６ｂ、開閉弁９７ｂ、及び圧力制御弁９８ｂが設けられる。第１バラスト源９６ｂは、第１バラストガスの供給源である。開閉弁９７ｂは、吸引流路９３ｂへの第１バラストガスの供給のオン及びオフを切り換えるバルブである。開閉弁９７ｂは、開状態では第１バラスト源９６ｂから吸引流路９３ｂに第１バラストガスを流し、閉状態では第１バラスト源９６ｂから吸引流路９３ｂに第１バラストガスを流さない。圧力制御弁９８ｂは、第１バラスト源９６ｂから吸引流路９３ｂに供給される第１バラストガスの流量Ｆｂを調整することで、吸引流路９３ｂの圧力を制御する。

【0046】

第１バラスト流路９５ｃは、開閉弁９４ｃの下流において吸引流路９３ｃに合流する。第１バラスト流路９５ｃには、上流から順に、第１バラスト源９６ｃ、開閉弁９７ｃ、及び圧力制御弁９８ｃが設けられる。第１バラスト源９６ｃは、第１バラストガスの供給源である。開閉弁９７ｃは、吸引流路９３ｃへの第１バラストガスの供給のオン及びオフを切り換えるバルブである。開閉弁９７ｃは、開状態では第１バラスト源９６ｃから吸引流路９３ｃに第１バラストガスを流し、閉状態では第１バラスト源９６ｃから吸引流路９３ｃに第１バラストガスを流さない。圧力制御弁９８ｃは、第１バラスト源９６ｃから吸引流路９３ｃに供給される第１バラストガスの流量Ｆｃを調整することで、吸引流路９３ｃの圧力を制御する。

【0047】

排気装置９９は、吸引流路９３ａ、９３ｂ、９３ｃに接続される。排気装置９９は、吸引流路９３ａ、吸引孔９２ａ、及び吸引溝９１ａを介して回転テーブル２と基板Ｗとの間の隙間の流体を排出する。排気装置９９は、吸引流路９３ｂ、吸引孔９２ｂ、及び吸引溝９１ｂを介して回転テーブル２と基板Ｗとの間の隙間の流体を排出する。排気装置９９は、吸引流路９３ｃ、吸引孔９２ｃ、及び吸引溝９１ｃを介して回転テーブル２と基板Ｗとの間の隙間の流体を排出する。これにより、載置面２ａに載置された基板Ｗの下面側の圧力、すなわち回転テーブル２と基板Ｗとの間の隙間の圧力が、載置面２ａに載置された基板Ｗの上面側の圧力よりも低くなる。排気装置９９は、例えば真空ポンプを含む。

【0048】

図９及び図１０を参照し、熱伝導率調整部９０が基板温度の面内分布を調整する方法について説明する。図９は、基板温度の面内分布を調整する方法を示す図である。図９（ａ）において、横軸は基板Ｗの面内位置を示し、縦軸は基板Ｗの温度を示す。図９（ｂ）において、横軸は基板Ｗの面内位置を示し、縦軸は回転テーブル２と基板Ｗとの間の隙間の圧力を示す。図９（ｃ）において、横軸は基板Ｗの面内位置を示し、縦軸は回転テーブル２と基板Ｗとの間の隙間の熱伝導率を示す。図９（ｄ）において、横軸は基板Ｗの面内位置を示し、縦軸は基板温度を示す。図１０は、圧力と熱伝導率との関係を示す図であり、横軸を圧力の対数、縦軸を熱伝導率の対数とする、両対数グラフである。

【0049】

図９（ａ）に示されるように、基板Ｗの中心の温度が基板Ｗの端部の温度よりも高い面内分布である場合を考える。この場合、熱伝導率調整部９０は、吸引流路９３ａ、９３ｂ、９３ｃに供給される第１バラストガスの流量Ｆａ、Ｆｂ、Ｆｃの大小関係がＦａ＜Ｆｂ＜Ｆｃとなるように、圧力制御弁９８ａ、９８ｂ、９８ｃを制御する。これにより、図９（ｂ）に示されるように、基板Ｗの端部における隙間の圧力が、基板Ｗの中心における隙間の圧力よりも高くなる。

【0050】

回転テーブル２と基板Ｗとの間の隙間では、図１０に示されるように、圧力と熱伝導率とが比例する。これは、回転テーブル２と基板Ｗとの間の隙間のガスが分子流又は遷移流になるためである。これにより、図９（ｃ）に示されるように、基板Ｗの端部における隙間の熱伝導率が、基板Ｗの中心における隙間の熱伝導率よりも高くなる。このため、基板Ｗの中心よりも基板Ｗの端部において回転テーブル２から基板Ｗに熱が伝達しやすくなる。その結果、図９（ｄ）に示されるように、基板Ｗの中心の温度と基板Ｗの端部の温度とが等しい面内分布に調整される。

【0051】

図１１を参照し、変形例に係る熱伝導率調整部９０Ａについて説明する。図１１は、変形例に係る熱伝導率調整部９０Ａを示す断面図である。熱伝導率調整部９０Ａは、吸引流路９３ａ、９３ｂ、９３ｃに供給されるバラストガスの種類を変更できる構成において、熱伝導率調整部９０と異なる。その他の構成については、熱伝導率調整部９０と同様であってよい。以下、熱伝導率調整部９０と異なる構成を中心に説明する。

【0052】

図１１に示されるように、熱伝導率調整部９０Ａは、熱伝導率調整部９０が有する構成に加えて、第２バラスト流路１９１ａ、１９１ｂ、１９１ｃと、第２バラスト源１９２ａ、１９２ｂ、１９２ｃと、開閉弁１９３ａ、１９３ｂ、１９３ｃとを有する。

【0053】

第２バラスト流路１９１ａは、開閉弁９７ａと圧力制御弁９８ａとの間において第１バラスト流路９５ａに合流する。第２バラスト流路１９１ａには、上流から順に、第２バラスト源１９２ａ及び開閉弁１９３ａが設けられる。第２バラスト源１９２ａは、第２バラストガスの供給源である。第２バラストガスは、第１バラストガスよりも熱伝導率が高いガスである。第２バラストガスは、例えば水素ガスであってよい。第２バラストガスは、ヘリウムガスであってもよい。水素ガス及びヘリウムガスは、窒素ガス及びアルゴンガスよりも熱伝導率が高いガスである。開閉弁１９３ａは、吸引流路９３ａへの第２バラストガスの供給のオン及びオフを切り換えるバルブである。開閉弁１９３ａは、開状態では第２バラスト源１９２ａから吸引流路９３ａに第２バラストガスを流し、閉状態では第２バラスト源１９２ａから吸引流路９３ａに第２バラストガスを流さない。熱伝導率調整部９０Ａは、開閉弁９７ａ及び開閉弁１９３ａを開状態と閉状態との間で切り換えることで、吸引流路９３ａに供給されるバラストガスの種類を変更する。熱伝導率調整部９０Ａは、開閉弁９７ａを開状態とし、開閉弁１９３ａを閉状態とすることで、吸引流路９３ａに第１バラストガスを供給する。熱伝導率調整部９０Ａは、開閉弁９７ａを閉状態とし、開閉弁１９３ａを開状態とすることで、吸引流路９３ａに第２バラストガスを供給する。熱伝導率調整部９０Ａは、開閉弁９７ａ及び開閉弁１９３ａを開状態とすることで、吸引流路９３ａに第１バラストガス及び第２バラストガスを供給する。

【0054】

第２バラスト流路１９１ｂは、開閉弁９７ｂと圧力制御弁９８ｂとの間において第１バラスト流路９５ｂに合流する。第２バラスト流路１９１ｂには、上流から順に、第２バラスト源１９２ｂ及び開閉弁１９３ｂが設けられる。第２バラスト源１９２ｂは、第２バラストガスの供給源である。開閉弁１９３ｂは、吸引流路９３ｂへの第２バラストガスの供給のオン及びオフを切り換えるバルブである。開閉弁１９３ｂは、開状態では第２バラスト源１９２ｂから吸引流路９３ｂに第２バラストガスを流し、閉状態では第２バラスト源１９２ｂから吸引流路９３ｂに第２バラストガスを流さない。熱伝導率調整部９０Ａは、開閉弁９７ｂ及び開閉弁１９３ｂを開状態と閉状態との間で切り換えることで、吸引流路９３ｂに供給されるバラストガスの種類を変更する。熱伝導率調整部９０Ａは、開閉弁９７ｂを開状態とし、開閉弁１９３ｂを閉状態とすることで、吸引流路９３ｂに第１バラストガスを供給する。熱伝導率調整部９０Ａは、開閉弁９７ｂを閉状態とし、開閉弁１９３ｂを開状態とすることで、吸引流路９３ｂに第２バラストガスを供給する。熱伝導率調整部９０Ａは、開閉弁９７ｂ及び開閉弁１９３ｂを開状態とすることで、吸引流路９３ｂに第１バラストガス及び第２バラストガスを供給する。

【0055】

第２バラスト流路１９１ｃは、開閉弁９７ｃと圧力制御弁９８ｃとの間において第１バラスト流路９５ｃに合流する。第２バラスト流路１９１ｃには、上流から順に、第２バラスト源１９２ｃ及び開閉弁１９３ｃが設けられる。第２バラスト源１９２ｃは、第２バラストガスの供給源である。開閉弁１９３ｃは、吸引流路９３ｃへの第２バラストガスの供給のオン及びオフを切り換えるバルブである。開閉弁１９３ｃは、開状態では第２バラスト源１９２ｃから吸引流路９３ｃに第２バラストガスを流し、閉状態では第２バラスト源１９２ｃから吸引流路９３ｃに第２バラストガスを流さない。熱伝導率調整部９０Ａは、開閉弁９７ｃ及び開閉弁１９３ｃを開状態と閉状態との間で切り換えることで、吸引流路９３ｃに供給されるバラストガスの種類を変更する。熱伝導率調整部９０Ａは、開閉弁９７ｃを開状態とし、開閉弁１９３ｃを閉状態とすることで、吸引流路９３ｃに第１バラストガスを供給する。熱伝導率調整部９０Ａは、開閉弁９７ｃを閉状態とし、開閉弁１９３ｃを開状態とすることで、吸引流路９３ｃに第２バラストガスを供給する。熱伝導率調整部９０Ａは、開閉弁９７ｃ及び開閉弁１９３ｃを開状態とすることで、吸引流路９３ｃに第１バラストガス及び第２バラストガスを供給する。

【0056】

図１２を参照し、熱伝導率調整部９０Ａが基板温度の面内分布を調整する方法について説明する。図１２は、基板温度の面内分布を調整する方法を示す図である。図１２（ａ）において、横軸は基板Ｗの面内位置を示し、縦軸は基板Ｗの温度を示す。図１２（ｂ）において、横軸は基板Ｗの面内位置を示し、縦軸は回転テーブル２と基板Ｗとの間の隙間の熱伝導率を示す。図１０（ｃ）において、横軸は基板Ｗの面内位置を示し、縦軸は基板温度を示す。

【0057】

図１２（ａ）に示されるように、基板Ｗの中心の温度が基板Ｗの端部の温度よりも高い面内分布である場合を考える。この場合、熱伝導率調整部９０Ａは、吸引流路９３ａ、９３ｂに第１バラストガスが供給され、吸引流路９３ｃに第２バラストガスが供給されるように、開閉弁９７ａ、９７ｂ、９７ｃ、１９３ａ、１９３ｂ、１９３ｃを制御する。具体的には、開閉弁９７ａ、９７ｂ、１９３ｃが開状態とされ、開閉弁１９３ａ、１９３ｂ、９７ｃが閉状態とされる。これにより、図１２（ｂ）に示されるように、基板Ｗの端部における隙間の熱伝導率が、基板Ｗの中心における隙間の熱伝導率よりも高くなる。このため、基板Ｗの中心よりも基板Ｗの端部において回転テーブル２から基板Ｗに熱が伝達しやすくなる。その結果、図１２（ｃ）に示されるように、基板Ｗの中心の温度と基板Ｗの端部の温度とが等しい面内分布に調整される。

【0058】

以上に説明したように、実施形態に係る基板処理装置は、回転テーブル２と基板Ｗとの間の隙間の熱伝導率の面内分布を調整する熱伝導率調整部９０を備える。この場合、回転テーブル２から基板Ｗへの熱伝達のしやすさが制御され、基板温度の面内分布を調整できる。

【0059】

今回開示された実施形態はすべての点で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、添付の請求の範囲及びその趣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。

【0060】

上記の実施形態では、熱伝導率調整部９０、９０Ａが３個の吸引流路９３ａ、９３ｂ、９３ｃを有する場合を説明したが、本開示はこれに限定されない。例えば、熱伝導率調整部９０、９０Ａは、１個又は２個の吸引流路を有してもよく、４個以上の吸引流路を有してもよい。

【0061】

上記の実施形態では、熱伝導率調整部９０Ａが各吸引流路９３ａ、９３ｂ、９３ｃに２種類のバラストガスを供給できるように構成される場合を説明したが、本開示はこれに限定されない。例えば、熱伝導率調整部９０Ａは、各吸引流路９３ａ、９３ｂ、９３ｃに３種類以上のバラストガスを供給できるように構成されてもよい。

【0062】

上記の実施形態では、熱伝導率調整部９０Ａが圧力制御弁９８ａ、９８ｂ、９８ｃを有する場合を説明したが、本開示はこれに限定されない。例えば、熱伝導率調整部９０Ａは、圧力制御弁９８ａ、９８ｂ、９８ｃを有しなくてもよい。

【符号の説明】

【0063】

１ 真空容器
２ 回転テーブル
２ａ 載置面
７ ヒータユニット
９０ 熱伝導率調整部
Ｗ 基板

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】