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JP7534458B2 - Substrate processing apparatus, semiconductor device manufacturing method and program - Google Patents
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JP7534458B2 - Substrate processing apparatus, semiconductor device manufacturing method and program - Google Patents

Substrate processing apparatus, semiconductor device manufacturing method and program Download PDF

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Description

本開示は、基板処理装置、半導体装置の製造方法およびプログラムに関するものである。 This disclosure relates to a substrate processing apparatus, a method for manufacturing a semiconductor device, and a program.

半導体装置(半導体デバイス)の製造工程の一工程として、例えば、加熱装置を用いて処理室内の基板を加熱し、基板の表面に成膜された薄膜中の組成や結晶構造を変化させたり、成膜された薄膜内の結晶欠陥等を修復したりするアニール処理に代表される改質処理がある。近年の半導体デバイスにおいては、微細化、高集積化が著しくなっており、これに伴い、高いアスペクト比を有するパターンが形成された高密度の基板への改質処理が求められている。このような高密度基板への改質処理方法として例えば特許文献1に見るような電磁波を用いた熱処理方法が検討されている。 As one step in the manufacturing process of semiconductor devices, there is a modification process typified by annealing, in which a heating device is used to heat a substrate in a processing chamber to change the composition and crystal structure in a thin film formed on the surface of the substrate, or to repair crystal defects in the thin film. In recent years, semiconductor devices have become significantly finer and more highly integrated, and this has led to a demand for modification processes for high-density substrates on which patterns with high aspect ratios are formed. As a method for modifying such high-density substrates, a heat treatment method using electromagnetic waves, as seen in Patent Document 1, for example, has been considered.

特開2015-070045号公報JP 2015-070045 A

従来の電磁波を用いた処理では、熱処理により半導体基板の面内温度の不均一による基板の反りや割れが発生する場合がある。 In conventional processes using electromagnetic waves, heat treatment can cause the semiconductor substrate to warp or crack due to uneven temperature across the substrate.

本開示は、熱処理による基板反りや割れを防止することが可能となる技術を提供する。 This disclosure provides technology that makes it possible to prevent substrate warping and cracking due to heat treatment.

本開示の一態様によれば、基板保持部に保持される複数の基板を処理する処理室と、前記処理室内に電磁波を供給する電磁波発生器と、前記複数の基板が保持される間隔に合うように設けられた複数のガス供給口から、前記複数の基板間に冷却ガスを供給するガス供給部と、を備える技術が提供される。 According to one aspect of the present disclosure, a technology is provided that includes a processing chamber for processing multiple substrates held by a substrate holder, an electromagnetic wave generator for supplying electromagnetic waves into the processing chamber, and a gas supply unit for supplying cooling gas between the multiple substrates from multiple gas supply ports provided to match the spacing between the multiple substrates.

本開示によれば、熱処理による基板の反りや割れを防止することが可能となる。 This disclosure makes it possible to prevent warping and cracking of the substrate due to heat treatment.

本開示の実施形態で好適に用いられる基板処理装置の処理炉部分を縦断面図で示した概略構成図。1 is a schematic configuration diagram showing, in vertical cross section, a processing furnace portion of a substrate processing apparatus suitably used in an embodiment of the present disclosure; 本開示の実施形態で好適に用いられる基板処理装置の概略構成を処理炉の位置で示した縦断面図。1 is a longitudinal sectional view showing a schematic configuration of a substrate processing apparatus suitably used in an embodiment of the present disclosure, at the position of a processing furnace. 本開示の実施形態で好適に用いられる基板処理装置の断面構成を示した横断面図。1 is a cross-sectional view showing a cross-sectional configuration of a substrate processing apparatus preferably used in an embodiment of the present disclosure. 本開示の実施形態で好適に用いられる基板処理装置のコントローラの概略構成図。FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a controller of a substrate processing apparatus preferably used in an embodiment of the present disclosure. 本開示の実施形態で好適に用いられる基板処理装置の熱こもりを説明するための図。1A and 1B are diagrams for explaining heat build-up in a substrate processing apparatus preferably used in an embodiment of the present disclosure. 本開示の実施形態で好適に用いられる基板処理装置ノズルの穴間隔、穴数、穴径、実施例を説明するための図。4A to 4C are diagrams for explaining hole spacing, the number of holes, and hole diameters of a nozzle of a substrate processing apparatus preferably used in an embodiment of the present disclosure, and examples thereof. 本開示の実施形態で好適に用いられる基板処理装置ノズルの基板への吹き出し方向変化の結果を示す図。13A and 13B are diagrams showing the results of changing the blowing direction of a nozzle of a substrate processing apparatus preferably used in an embodiment of the present disclosure toward a substrate. 本開示の実施形態で好適に用いられる基板処理装置複数本のノズル設置の実施例を説明するための図。1A and 1B are diagrams for explaining an example of installation of a plurality of nozzles in a substrate processing apparatus suitably used in an embodiment of the present disclosure. 本開示の実施形態で好適に用いられる基板処理装置ノズルのホットスポットへの吹き出し制御を示す図。11A and 11B are diagrams showing blowing control to a hot spot of a nozzle of a substrate processing apparatus preferably used in an embodiment of the present disclosure. 本開示の実施形態で好適に用いられる基板処理のフローの一例を示す図。FIG. 1 is a diagram showing an example of a flow of a substrate processing method preferably used in an embodiment of the present disclosure. 本開示の実施形態で好適に用いられるサーモカメラを付加した基板処理装置の一例を示す図。FIG. 1 is a diagram showing an example of a substrate processing apparatus equipped with a thermo camera that is preferably used in an embodiment of the present disclosure. 本開示の実施形態で好適に用いられる基板処理装置のシミュレーション結果の一例を示す図。11A to 11C are diagrams showing an example of a simulation result of a substrate processing apparatus preferably used in an embodiment of the present disclosure.

以下、本開示の実施形態について図1~図11を参照しながら説明する。なお、以下の説明において用いられる図面は、いずれも模式的なものであり、図面に示される、各要素の寸法の関係、各要素の比率等は、現実のものとは必ずしも一致していない。また、複数の図面の相互間においても、各要素の寸法の関係、各要素の比率等は必ずしも一致していない。 Embodiments of the present disclosure will be described below with reference to Figures 1 to 11. Note that all drawings used in the following description are schematic, and the dimensional relationships between elements, the ratios of elements, etc. shown in the drawings do not necessarily match those in reality. Furthermore, the dimensional relationships between elements, the ratios of elements, etc. do not necessarily match between multiple drawings.

以下、図面に従い、本開示の実施形態について説明する。 Embodiments of the present disclosure will be described below with reference to the drawings.

(1)基板処理装置の構成
本開示の実施形態に係る基板処理装置は、複数枚のウエハに各種の熱処理を施す枚葉式熱処理装置として構成されており、後述する電磁波を用いたアニール処理(すなわち、改質処理)を行う装置として説明を行う。本実施例における基板処理装置では、基板としてのウエハを処理室内部に収容した収納容器(キャリア)としてFOUP(Front Opening Unified Pod:以下、ポッドと称する)が使用される。ポッドは、ウエハを種々の基板処理装置間を搬送する為の搬送容器としても用いられる。
(1) Configuration of the Substrate Processing Apparatus The substrate processing apparatus according to the embodiment of the present disclosure is configured as a single-wafer heat processing apparatus that performs various heat treatments on a plurality of wafers, and will be described as an apparatus that performs an annealing process (i.e., a modification process) using electromagnetic waves, which will be described later. In the substrate processing apparatus in this embodiment, a FOUP (Front Opening Unified Pod: hereinafter, referred to as a pod) is used as a storage container (carrier) that contains wafers as substrates inside a processing chamber. The pod is also used as a transport container for transporting wafers between various substrate processing apparatuses.

図1、図2および図3に示すように、基板処理装置100は、ウエハ200を搬送する搬送室203を内部に有する搬送筐体202と、搬送筐体202の側壁に設けられ、ウエハ200を処理する処理室201-1、201-2をそれぞれ内部に有する後述する処理容器としてのケース102-1、102-2を備えている。また、処理室201-1、201-2の間には、冷却室204を形成する冷却ケース109が設けられている。 As shown in Figures 1, 2 and 3, the substrate processing apparatus 100 includes a transport housing 202 having a transport chamber 203 therein for transporting the wafer 200, and cases 102-1 and 102-2, which are provided on the side walls of the transport housing 202 and serve as processing vessels having processing chambers 201-1 and 201-2 therein for processing the wafer 200, as described below. In addition, a cooling case 109 that forms a cooling chamber 204 is provided between the processing chambers 201-1 and 201-2.

搬送筐体202の前側である図2の向かって右側(図3の向かって下側)には、ポッド110の蓋を開閉し、ウエハ200を搬送室203に搬入・搬出するための、ポッド開閉機構としてのロードポートユニット(LP)106が配置されている。ロードポートユニット106は、筐体106aと、ステージ106bと、オープナ106cとを備え、ステージ106bは、ポッド110を載置し、搬送室203の筐体前方に形成された基板搬入搬出口134にポッド110を近接させるように構成され、オープナ106cによってポッド110に設けられている図示しない蓋を開閉させる。また、ロードポートユニット106は、ポッド110内部をNガス等のパージガスでパージする可能な機能を有していてもよい。また、搬送筐体202は、搬送室203内にパージガスを循環させるための後述するパージガス循環構造を有している。 2 (lower side in FIG. 3 ), which is the front side of the transport housing 202, a load port unit (LP) 106 is disposed as a pod opening/closing mechanism for opening and closing the lid of the pod 110 and loading/unloading the wafer 200 into/from the transport chamber 203. The load port unit 106 includes a housing 106a, a stage 106b, and an opener 106c. The stage 106b is configured to place the pod 110 thereon and bring the pod 110 close to a substrate loading/unloading port 134 formed in the front of the housing of the transport chamber 203, and the opener 106c opens and closes a lid (not shown) provided on the pod 110. The load port unit 106 may also have a function capable of purging the inside of the pod 110 with a purge gas such as N 2 gas. The transport housing 202 also has a purge gas circulation structure (described later) for circulating the purge gas in the transport chamber 203.

搬送筐体202の後側である図2の向かって左側(図3の向かって上側)には、処理室201-1、201-2を開閉するゲートバルブ(GV)205-1、205-2がそれぞれ配置されている。搬送室203には、ウエハ200を移載する基板移載機構である基板移載ロボット、基板搬送部としての移載機125が設置されている。移載機125は、ウエハ200を載置する載置部としてのツィーザ(アーム)125a-1、125a―2と、ツィーザ125a-1、125a―2のそれぞれを水平方向に回転または直動可能な移載装置125bと、移載装置125bを昇降させる移載装置エレベータ125cとで構成されている。ツィーザ125a-1、125a-2、移載装置125b、移載装置エレベータ125cの連続動作により、後述する基板保持具(基板保持部)217、冷却室204やポッド110にウエハ200を装填(チャージング)または脱装(ディスチャージング)することを可能な構成としている。以降、ケース102-1、102-2、処理室201-1、201-2、ツィーザ125a-1および125a-2のそれぞれは、特に区別して説明する必要が無い場合には、単にケース102、処理室201、ツィーザ125aとして記載する。 Gate valves (GV) 205-1 and 205-2 for opening and closing the processing chambers 201-1 and 201-2 are disposed on the rear side of the transfer housing 202, on the left side as viewed in FIG. 2 (upper side as viewed in FIG. 3). A substrate transfer robot, which is a substrate transfer mechanism for transferring the wafer 200, and a transfer machine 125 as a substrate transfer section are disposed in the transfer chamber 203. The transfer machine 125 is composed of tweezers (arms) 125a-1 and 125a-2 as a placement section for placing the wafer 200, a transfer device 125b that can rotate or move each of the tweezers 125a-1 and 125a-2 horizontally, and a transfer device elevator 125c that raises and lowers the transfer device 125b. The continuous operation of the tweezers 125a-1, 125a-2, the transfer device 125b, and the transfer device elevator 125c allows the wafers 200 to be charged or discharged from the substrate holder (substrate holder) 217, the cooling chamber 204, and the pod 110, which will be described later. Hereinafter, the cases 102-1, 102-2, the processing chambers 201-1, 201-2, and the tweezers 125a-1 and 125a-2 will be simply referred to as the case 102, the processing chamber 201, and the tweezers 125a, respectively, when there is no need to distinguish between them.

ツィーザ125a-1は、通常のアルミ材質であって、低温および常温のウエハの搬送に用いられる。ツィーザ125a-2は、耐熱性が高く、熱伝導率の悪いアルミや石英部材等の材質であって、高温および常温のウエハの搬送に用いられる。つまり、ツィーザ125a-1は低温用の基板搬送部であり、ツィーザ125a-2は高温用の基板搬送部である。高温用のツィーザ125a-2は、例えば、100℃以上、より好ましくは、200℃以上の耐熱性を有する様に構成するのが良い。低温用ツィーザ125a-1には、マッピングセンサを設置することが出来る。低温用ツィーザ125a-1にマッピングセンサを設けることにより、ロードポートユニット106内のウエハ200の枚数の確認、反応室201内のウエハ200の枚数の確認、冷却室204内のウエハ200の枚数の確認を行うことが可能になる。 The tweezers 125a-1 are made of normal aluminum material and are used to transport low-temperature and room-temperature wafers. The tweezers 125a-2 are made of aluminum, quartz, or other material that has high heat resistance and poor thermal conductivity and are used to transport high-temperature and room-temperature wafers. In other words, the tweezers 125a-1 are low-temperature substrate transport parts, and the tweezers 125a-2 are high-temperature substrate transport parts. The high-temperature tweezers 125a-2 are preferably configured to have a heat resistance of, for example, 100°C or higher, and more preferably, 200°C or higher. A mapping sensor can be installed on the low-temperature tweezers 125a-1. By providing a mapping sensor on the low-temperature tweezers 125a-1, it becomes possible to check the number of wafers 200 in the load port unit 106, the number of wafers 200 in the reaction chamber 201, and the number of wafers 200 in the cooling chamber 204.

本開示の実施形態の基板処理装置において、ツィーザ125a-1を低温用ツィーザとし、ツィーザ125a-2は高温用ツィーザとして説明を行うが、これに限定されない。ツィーザ125a-1を耐熱性が高く、熱伝導率の悪いアルミや石英部材等の材質で構成し、高温および常温のウエハの搬送に用い、ツィーザ125a-2を、通常のアルミ材質で構成し、低温および常温のウエハの搬送に用いても良い。また、ツィーザ125a-1、125a-2の両方を、耐熱性が高く、熱伝導率の悪いアルミや石英部材等の材質で構成しても良い。 In the substrate processing apparatus according to the embodiment of the present disclosure, the tweezers 125a-1 are described as low-temperature tweezers, and the tweezers 125a-2 are described as high-temperature tweezers, but the present disclosure is not limited to this. The tweezers 125a-1 may be made of a material with high heat resistance and poor thermal conductivity, such as aluminum or quartz, and used to transport high-temperature and room-temperature wafers, and the tweezers 125a-2 may be made of a normal aluminum material and used to transport low-temperature and room-temperature wafers. In addition, both the tweezers 125a-1 and 125a-2 may be made of a material with high heat resistance and poor thermal conductivity, such as aluminum or quartz.

(処理炉)
図2の破線で囲まれた領域Aには、図1に示すような基板処理構造を有する処理炉(処理室)201が構成される。図3に示すように、本実施例においては処理炉が複数設けられているが、処理炉の構成は同一である為、一つの構成を説明するに留め、他方の処理炉構成の説明は省略する。
(Processing furnace)
In an area A enclosed by a dashed line in Fig. 2, a processing furnace (processing chamber) 201 having a substrate processing structure as shown in Fig. 1 is configured. As shown in Fig. 3, a plurality of processing furnaces are provided in this embodiment, but since the processing furnaces have the same configuration, only the configuration of one of them will be described and the description of the configuration of the other processing furnace will be omitted.

図1に示すように、処理炉は、金属などの電磁波を反射する材料で構成されるキャビティ(処理容器)としてのケース102を有している。また、金属材料で構成されたキャップフランジ(閉塞板)104が、図示を省略したシール部材としてのOリングを介してケース102の上端を閉塞するように構成する。主にケース102とキャップフランジ104の内側空間をシリコンウエハ等の基板を処理する処理室201として構成している。ケース102の内部に電磁波を透過させる石英製の図示しない反応管を設置してもよく、反応管内部が処理室となるように処理容器を構成してもよい。また、キャップフランジ104を設けずに、天井が閉塞したケース102を用いて処理室201を構成するようにしてもよい。 As shown in FIG. 1, the processing furnace has a case 102 as a cavity (processing vessel) made of a material that reflects electromagnetic waves, such as metal. A cap flange (closing plate) 104 made of a metal material closes the upper end of the case 102 via an O-ring (not shown) as a sealing member. The inner space of the case 102 and the cap flange 104 mainly constitutes a processing chamber 201 for processing substrates such as silicon wafers. A reaction tube (not shown) made of quartz that transmits electromagnetic waves may be installed inside the case 102, or the processing vessel may be configured so that the inside of the reaction tube serves as the processing chamber. Alternatively, the processing chamber 201 may be formed using a case 102 with a closed ceiling without providing the cap flange 104.

処理室201内には載置台210が設けられており、載置台210の上面には、基板としてのウエハ200を保持する基板保持具としてのボート217が載置されている。ボート217には、処理対象であるウエハ200と、ウエハ200を挟み込むようにウエハ200の垂直方向上下に載置されたサセプタ103a、103bが所定の間隔で保持されている。このサセプタ103a、103bは、例えば、シリコンプレート(Si板)や炭化シリコンプレート(SiC板)などの材料としてウエハ200の上下に配置することにより、ウエハ200のエッジに対する電界強度が集中することを抑制する。すなわち、サセプタは、ウエハのエッジに対する電磁波の吸収を抑制するものである。また、サセプタ103a、103bの上面及び下面に、断熱板としての石英プレート101a、101bが所定の間隔で保持されるようにしても良い。本実施例において、石英プレート101aと101bのそれぞれ、サセプタ103aと103bのそれぞれは同一の部品で構成されており、以後、特に区別して説明する必要が無い場合には、石英プレート101、サセプタ103と称して説明する。 A mounting table 210 is provided in the processing chamber 201, and a boat 217 is placed on the upper surface of the mounting table 210 as a substrate holder that holds a wafer 200 as a substrate. The boat 217 holds the wafer 200 to be processed and susceptors 103a and 103b placed vertically above and below the wafer 200 so as to sandwich the wafer 200 at a predetermined interval. The susceptors 103a and 103b are made of materials such as silicon plates (Si plates) and silicon carbide plates (SiC plates) and are arranged above and below the wafer 200 to suppress the concentration of electric field intensity on the edge of the wafer 200. In other words, the susceptor suppresses the absorption of electromagnetic waves by the edge of the wafer. Quartz plates 101a and 101b as heat insulating plates may also be held at a predetermined interval on the upper and lower surfaces of the susceptors 103a and 103b. In this embodiment, the quartz plates 101a and 101b and the susceptors 103a and 103b are each composed of the same parts, and hereafter, unless there is a need to distinguish between them, they will be referred to as the quartz plate 101 and the susceptor 103.

処理容器としてのケース102は、例えば横断面が円形であり、平らな密閉容器として構成されている。また、下部容器としての搬送筐体202は、例えばアルミニウム(Al)やステンレス(SUS)などの金属材料、または、石英などにより構成されている。なお、ケース102に囲まれた空間を処理空間としての処理室201又は反応エリア201と称し、搬送筐体202に囲まれた空間を搬送空間としての搬送室又は搬送エリア203と称する場合もある。なお、処理室201と搬送室203は、本実施形態のように水平方向に隣接させて構成することに限らず、垂直方向に隣接させ、所定の構造を有する基板保持具を昇降させる構成としてもよい。 The case 102 as a processing vessel is, for example, circular in cross section and configured as a flat sealed vessel. The transport housing 202 as a lower vessel is configured, for example, of a metal material such as aluminum (Al) or stainless steel (SUS), or quartz. The space surrounded by the case 102 may be referred to as the processing chamber 201 or reaction area 201 as a processing space, and the space surrounded by the transport housing 202 may be referred to as the transport chamber or transport area 203 as a transport space. The processing chamber 201 and the transport chamber 203 are not limited to being configured adjacent to each other in the horizontal direction as in this embodiment, but may also be configured adjacent to each other in the vertical direction and to raise and lower a substrate holder having a predetermined structure.

図1、図2および図3に示すように、搬送筐体202の側面には、ゲートバルブ205に隣接した基板搬入搬出口206が設けられており、ウエハ200は基板搬入搬出口206を介して処理室201と搬送室203との間を移動する。ゲートバルブ205または基板搬入搬出口206の周辺には、後述する電磁波の漏洩対策として、使用される電磁波の1/4波長の長さを有するチョーク構造が設けられている。 As shown in Figures 1, 2 and 3, a substrate loading/unloading port 206 adjacent to a gate valve 205 is provided on the side of the transport housing 202, and the wafer 200 moves between the processing chamber 201 and the transport chamber 203 through the substrate loading/unloading port 206. A choke structure having a length of 1/4 the wavelength of the electromagnetic wave used is provided around the gate valve 205 or the substrate loading/unloading port 206 as a measure against leakage of the electromagnetic wave, which will be described later.

ケース102の側面には、後に詳述する加熱装置としての電磁波供給部が設置されており、電磁波供給部から供給されたマイクロ波等の電磁波が処理室201に導入されてウエハ200等を加熱し、ウエハ200を処理する。 An electromagnetic wave supply unit serving as a heating device, which will be described in detail later, is installed on the side of the case 102, and electromagnetic waves such as microwaves supplied from the electromagnetic wave supply unit are introduced into the processing chamber 201 to heat the wafers 200, etc., and process the wafers 200.

載置台210は回転軸としてのシャフト255によって支持される。シャフト255は、処理室201の底部を貫通しており、更には処理室201の外部で回転動作を行う駆動機構267に接続されている。駆動機構267を作動させてシャフト255及び載置台210を回転させることにより、ボート217上に載置されるウエハ200を回転させることが可能となっている。なお、シャフト255下端部の周囲はベローズ212により覆われており、処理室201および搬送エリア203内は気密に保持されている。 The mounting table 210 is supported by a shaft 255 as a rotation axis. The shaft 255 passes through the bottom of the processing chamber 201 and is connected to a drive mechanism 267 that performs a rotation operation outside the processing chamber 201. By operating the drive mechanism 267 to rotate the shaft 255 and the mounting table 210, it is possible to rotate the wafer 200 placed on the boat 217. The lower end of the shaft 255 is surrounded by a bellows 212, and the processing chamber 201 and the transfer area 203 are kept airtight.

ここで、載置台210は基板搬入搬出口206の高さに応じて、駆動機構267によって、ウエハ200の搬送時にはウエハ200がウエハ搬送位置となるよう上昇または下降し、ウエハ200の処理時にはウエハ200が処理室201内の処理位置(ウエハ処理位置)まで上昇または下降するよう構成されていてもよい。 Here, the mounting table 210 may be configured to be raised or lowered by the drive mechanism 267 depending on the height of the substrate loading/unloading port 206 so that when the wafer 200 is being transported, the wafer 200 is moved up or down to a wafer transport position, and when the wafer 200 is being processed, the wafer 200 is moved up or down to a processing position (wafer processing position) within the processing chamber 201.

処理室201の下方であって、載置台210の外周側には、処理室201の雰囲気を排気する排気部が設けられている。図1に示すように、排気部には排気口221が設けられている。排気口221には排気管231が接続されており、排気管231には、処理室201内の圧力に応じて弁開度を制御するAPCバルブなどの圧力調整器244、真空ポンプ246が順に直列に接続されている。 Below the processing chamber 201, on the outer periphery of the mounting table 210, an exhaust section is provided to exhaust the atmosphere of the processing chamber 201. As shown in FIG. 1, the exhaust section is provided with an exhaust port 221. An exhaust pipe 231 is connected to the exhaust port 221, and a pressure regulator 244 such as an APC valve that controls the valve opening depending on the pressure inside the processing chamber 201, and a vacuum pump 246 are connected in series to the exhaust pipe 231.

ここで、圧力調整器244は、処理室201内の圧力情報、後述する圧力センサ245からのフィードバック信号を受信して排気量を調整することができるものであればAPCバルブに限らず、通常の開閉バルブと圧力調整弁を併用するように構成されていてもよい。 Here, the pressure regulator 244 is not limited to an APC valve, and may be configured to use both a normal opening/closing valve and a pressure adjustment valve, as long as it can receive pressure information within the processing chamber 201 and a feedback signal from a pressure sensor 245 (described later) and adjust the exhaust volume.

主に、排気口221、排気管231、圧力調整器244により排気部(排気系または排気ラインとも称する)が構成される。真空ポンプ246を排気系に含めてもよい。なお、載置台210を囲むように排気口を設け、ウエハ200の全周からガスを排気可能に構成してもよい。 The exhaust section (also called the exhaust system or exhaust line) is mainly composed of the exhaust port 221, the exhaust pipe 231, and the pressure regulator 244. The exhaust system may also include a vacuum pump 246. In addition, exhaust ports may be provided to surround the mounting table 210, allowing gas to be exhausted from the entire circumference of the wafer 200.

キャップフランジ104には、不活性ガス、原料ガス、反応ガスなどの各種基板処理のための処理ガスを処理室201内に供給するためのガス供給管232が設けられている。このガス供給管232には、上流から順に、流量制御器(流量制御部)であるマスフローコントローラ(MFC)241、および、開閉弁であるバルブ243が設けられている。ガス供給管232の上流側には、例えば不活性ガス源が接続され、MFC241、バルブ243を介して処理室201内へ供給される。基板処理の際に複数種類のガスを使用する場合には、ガス供給管232のバルブ243よりも下流側に、上流側から順に流量制御器であるMFCおよび開閉弁であるバルブが設けられたガス供給管が接続された構成を用いることで複数種類のガスを供給することができる。ガス種毎にMFC、バルブが設けられたガス供給管を設置してもよい。 The cap flange 104 is provided with a gas supply pipe 232 for supplying various processing gases for substrate processing, such as an inert gas, a raw material gas, and a reaction gas, into the processing chamber 201. The gas supply pipe 232 is provided with a mass flow controller (MFC) 241, which is a flow rate controller (flow rate control unit), and a valve 243, which is an on-off valve, in that order from upstream. For example, an inert gas source is connected to the upstream side of the gas supply pipe 232, and the gas is supplied into the processing chamber 201 via the MFC 241 and the valve 243. When multiple types of gas are used during substrate processing, multiple types of gas can be supplied by using a configuration in which a gas supply pipe provided with an MFC, which is a flow rate controller, and a valve, which is an on-off valve, is connected downstream of the valve 243 of the gas supply pipe 232 in that order from the upstream side. A gas supply pipe provided with an MFC and a valve for each gas type may be installed.

処理室201にはガス供給管232に接続されるノズル105が設けられている。ノズル105の側面にはガスを供給するガス供給口が設けられている。ガス供給口はウエハ200に向けて開口し、ウエハ200の表面と平行にガスを供給する。このガス供給口は処理室201の下部から上部にわたって(すなわち、基板保持具217にウエハ200が保持(積載)される方向(垂直方向)に)複数設けられ、基板保持具217に保持されるウエハ200の間隔に合うように設けられている。複数のガス供給口は、それぞれが同一の開口面積を有し、さらに同じ開口ピッチで設けられている。
主に、ガス供給管232、MFC241、バルブ243、ノズル105によりガス供給系(ガス供給部)が構成される。ガス供給系に不活性ガスを流す場合には、不活性ガス供給系とも称する。不活性ガスとしては、例えば、Nガスや、Arガス、Heガス、Neガス、Xeガス等の希ガスを用いることができる。
The process chamber 201 is provided with a nozzle 105 connected to a gas supply pipe 232. A gas supply port is provided on the side of the nozzle 105 for supplying gas. The gas supply port opens toward the wafer 200 and supplies gas parallel to the surface of the wafer 200. A plurality of gas supply ports are provided from the bottom to the top of the process chamber 201 (i.e., in the direction (vertical direction) in which the wafer 200 is held (loaded) on the substrate holder 217) so as to match the intervals between the wafers 200 held by the substrate holder 217. Each of the plurality of gas supply ports has the same opening area, and is provided at the same opening pitch.
A gas supply system (gas supply unit) is mainly composed of the gas supply pipe 232, the MFC 241, the valve 243, and the nozzle 105. When an inert gas is flowed through the gas supply system, it is also called an inert gas supply system. As the inert gas, for example, N2 gas or a rare gas such as Ar gas, He gas, Ne gas, or Xe gas can be used.

キャップフランジ104には、非接触式の温度測定装置として温度センサ263が設置されている。温度センサ263により検出された温度情報に基づき後述するマイクロ波発振器655の出力を調整することで、基板を加熱し、基板温度が所望の温度分布となる。温度センサ263は、例えばIR(Infrared Radiation)センサなどの放射温度計で構成されている。温度センサ263は、石英プレート101aの表面温度、または、ウエハ200の表面温度を測定するように設置される。上述した発熱体としてのサセプタが設けられている場合にはサセプタの表面温度を測定するように構成してもよい。なお、本実施例においてウエハ200の温度(ウエハ温度)と記載した場合は、後述する温度変換データによって変換されたウエハ温度、すなわち、推測されたウエハ温度のことを意味する場合と、温度センサ263によって直接ウエハ200の温度を測定して取得した温度を意味する場合と、それらの両方を意味する場合を指すものとして説明する。 The cap flange 104 is provided with a temperature sensor 263 as a non-contact temperature measuring device. The output of the microwave oscillator 655 described later is adjusted based on the temperature information detected by the temperature sensor 263 to heat the substrate and obtain the desired temperature distribution of the substrate temperature. The temperature sensor 263 is, for example, a radiation thermometer such as an IR (Infrared Radiation) sensor. The temperature sensor 263 is installed to measure the surface temperature of the quartz plate 101a or the surface temperature of the wafer 200. If a susceptor is provided as the heating element described above, the temperature sensor 263 may be configured to measure the surface temperature of the susceptor. In this embodiment, the term "wafer temperature" refers to the wafer temperature converted by the temperature conversion data described later, that is, the estimated wafer temperature, the temperature obtained by directly measuring the temperature of the wafer 200 by the temperature sensor 263, or both of them.

温度センサ263によって石英プレート101またはサセプタ103と、ウエハ200のそれぞれに対し、温度変化の推移を予め取得しておくことで石英プレート101またはサセプタ103と、ウエハ200の温度の相関関係を示した温度変換データを記憶装置121cまたは外部記憶装置123に記憶させてもよい。このように予め温度変換データを作成することによって、ウエハ200の温度は、石英プレート101の温度のみを測定することで、ウエハ200の温度を推測可能とし、推測されたウエハ200の温度を基に、マイクロ波発振器655の出力、すなわち加熱装置の制御を行うことが可能となる。 The temperature sensor 263 may acquire the temperature change trends for the quartz plate 101 or susceptor 103 and the wafer 200 in advance, and store temperature conversion data showing the correlation between the temperatures of the quartz plate 101 or susceptor 103 and the wafer 200 in the storage device 121c or the external storage device 123. By creating the temperature conversion data in advance in this manner, the temperature of the wafer 200 can be estimated by measuring only the temperature of the quartz plate 101, and the output of the microwave oscillator 655, i.e., the heating device, can be controlled based on the estimated temperature of the wafer 200.

なお、基板の温度を測定する温度測定部として、上述した放射温度計に限らず、熱電対を用いて温度測定を行ってもよいし、熱電対と非接触式温度計を併用して温度測定を行ってもよい。ただし、熱電対を用いて温度測定を行った場合、熱電対をウエハ200の近傍に配置して温度測定を行う必要がある。すなわち、処理室201内に熱電対を配置する必要があるため、後述するマイクロ波発振器から供給されたマイクロ波によって熱電対自体が加熱されてしまうので正確に測温することができない。したがって、非接触式温度計を温度センサ263として用いることが好ましい。 The temperature measurement unit for measuring the temperature of the substrate is not limited to the radiation thermometer described above. Temperature measurement may be performed using a thermocouple, or a combination of a thermocouple and a non-contact thermometer. However, when temperature measurement is performed using a thermocouple, the thermocouple must be placed near the wafer 200 to perform the temperature measurement. In other words, since the thermocouple must be placed inside the processing chamber 201, the thermocouple itself is heated by the microwaves supplied from the microwave oscillator described below, making it impossible to measure the temperature accurately. Therefore, it is preferable to use a non-contact thermometer as the temperature sensor 263.

また、温度センサ263は、キャップフランジ104に設けることに限らず、載置台210に設けるようにしてもよい。また、温度センサ263は、キャップフランジ104や載置台210に直接設置するだけでなく、キャップフランジ104や載置台210に設けられた測定窓からの放射光を鏡等で反射させて間接的に測定するように構成されてもよい。さらに、温度センサ263は1つ設置することに限らず、複数設置するようにしてもよい。 The temperature sensor 263 is not limited to being provided on the cap flange 104, but may be provided on the mounting base 210. The temperature sensor 263 may not only be directly provided on the cap flange 104 or mounting base 210, but may also be configured to indirectly measure the temperature by reflecting the radiation from a measurement window provided on the cap flange 104 or mounting base 210 with a mirror or the like. The temperature sensor 263 is not limited to being provided in a single unit, but may be provided in multiple units.

ケース102の側壁には電磁波導入ポート653-1、653-2が設置されている。電磁波導入ポート653-1、653-2のそれぞれには処理室201内に電磁波(マイクロ波)を供給するための導波管654-1、654-2のそれぞれの一端が接続されている。導波管654-1、654-2それぞれの他端には処理室201内に電磁波を供給して加熱する加熱源としてのマイクロ波発振器(電磁波源、電磁波発生器)655-1、655-2が接続されている。マイクロ波発振器655-1、655-2はマイクロ波などの電磁波を導波管654-1、654-2にそれぞれ供給する。また、マイクロ波発振器655-1、655-2は、マグネトロンやクライストロンなどが用いられる。以降、電磁波導入ポート653-1、653-2、導波管654-1、654-2、マイクロ波発振器655-1、655-2は、特にそれぞれを区別して説明する必要のない場合には、電磁波導入ポート653、導波管654、マイクロ波発振器655と記載して説明する。 Electromagnetic wave introduction ports 653-1 and 653-2 are installed on the side wall of the case 102. One end of waveguides 654-1 and 654-2 for supplying electromagnetic waves (microwaves) into the processing chamber 201 is connected to each of the electromagnetic wave introduction ports 653-1 and 653-2. Microwave oscillators (electromagnetic wave source, electromagnetic wave generator) 655-1 and 655-2 are connected to the other end of each of the waveguides 654-1 and 654-2 as heating sources that supply electromagnetic waves into the processing chamber 201 to heat it. The microwave oscillators 655-1 and 655-2 supply electromagnetic waves such as microwaves to the waveguides 654-1 and 654-2, respectively. In addition, magnetrons, klystrons, etc. are used as the microwave oscillators 655-1 and 655-2. Hereinafter, when there is no need to distinguish between the electromagnetic wave introduction ports 653-1 and 653-2, the waveguides 654-1 and 654-2, and the microwave oscillators 655-1 and 655-2, they will be referred to as the electromagnetic wave introduction port 653, the waveguide 654, and the microwave oscillator 655.

マイクロ波発振器655によって生じる電磁波の周波数は、好ましくは13.56MHz以上24.125GHz以下の周波数範囲となるように制御される。さらに好適には、2.45GHzまたは5.8GHzの周波数となるように制御されることが好ましい。ここで、マイクロ波発振器655-1、655-2のそれぞれの周波数は同一の周波数としてもよいし、異なる周波数で設置されてもよい。 The frequency of the electromagnetic waves generated by microwave oscillator 655 is preferably controlled to be in the frequency range of 13.56 MHz to 24.125 GHz. More preferably, it is controlled to be 2.45 GHz or 5.8 GHz. Here, the frequencies of microwave oscillators 655-1 and 655-2 may be the same or different.

また、本実施例において、マイクロ波発振器655は、ケース102の側面に2つ配置されるように記載されているが、これに限らず、1つ以上設けられていればよく、また、ケース102の対向する側面等の異なる側面に設けられるように配置してもよい。主に、マイクロ波発振器655―1、655-2、導波管654-1、654-2および電磁波導入ポート653-1、653-2によって加熱装置としての電磁波供給部(電磁波供給装置、マイクロ波供給部、マイクロ波供給装置とも称する)が構成される。 In addition, in this embodiment, two microwave oscillators 655 are described as being arranged on the side of the case 102, but this is not limiting and one or more may be provided, and the case 102 may be arranged so as to be arranged on different side surfaces, such as opposing side surfaces. An electromagnetic wave supply unit (also referred to as an electromagnetic wave supply unit, microwave supply unit, or microwave supply unit) serving as a heating device is mainly composed of microwave oscillators 655-1, 655-2, waveguides 654-1, 654-2, and electromagnetic wave introduction ports 653-1, 653-2.

マイクロ波発振器655-1、655-2のそれぞれには後述するコントローラ121が接続されている。コントローラ121には処理室201内に収容される石英プレート101aまたは101b、若しくはウエハ200の温度を測定する温度センサ263が接続されている。温度センサ263は、上述した方法によって石英プレート101、またはウエハ200の温度を測定してコントローラ121に送信し、コントローラ121によってマイクロ波発振器655-1、655-2の出力を制御し、ウエハ200の加熱を制御する。なお、加熱装置による加熱制御の方法としては、マイクロ波発振器655へ入力する電圧を制御することでウエハ200の加熱を制御する方法と、マイクロ波発振器655の電源をONとする時間とOFFとする時間の比率を変更することでウエハ200の加熱を制御する方法などを用いることができる。 The microwave oscillators 655-1 and 655-2 are each connected to a controller 121, which will be described later. The controller 121 is connected to a temperature sensor 263 that measures the temperature of the quartz plate 101a or 101b or the wafer 200 housed in the processing chamber 201. The temperature sensor 263 measures the temperature of the quartz plate 101 or the wafer 200 using the method described above and transmits it to the controller 121, which then controls the output of the microwave oscillators 655-1 and 655-2 to control the heating of the wafer 200. As a method for controlling the heating using the heating device, a method for controlling the heating of the wafer 200 by controlling the voltage input to the microwave oscillator 655, and a method for controlling the heating of the wafer 200 by changing the ratio of the time when the microwave oscillator 655 is turned on to the time when it is turned off can be used.

ここで、マイクロ波発振器655-1、655-2は、コントローラ121から送信される同一の制御信号によって制御される。しかし、これに限らず、マイクロ波発振器655-1、655-2それぞれにコントローラ121から個別の制御信号を送信することでマイクロ波発振器655-1、655-2が個々に制御されるように構成してもよい。 Here, the microwave oscillators 655-1 and 655-2 are controlled by the same control signal transmitted from the controller 121. However, this is not limited to the above, and the microwave oscillators 655-1 and 655-2 may be configured to be individually controlled by transmitting individual control signals from the controller 121 to each of the microwave oscillators 655-1 and 655-2.

(制御装置)
図4に示すように、制御部(制御装置、制御手段)であるコントローラ121は、CPU(Central Processing Unit)121a、RAM(Random Access Memory)121b、記憶装置121c、I/Oポート121dを備えたコンピュータとして構成されている。RAM121b、記憶装置121c、I/Oポート121dは、内部バス121eを介して、CPU121aとデータ交換可能なように構成されている。コントローラ121には、例えばタッチパネル等として構成された入出力装置122が接続されている。
(Control device)
As shown in Fig. 4, the controller 121, which is a control unit (control device, control means), is configured as a computer including a CPU (Central Processing Unit) 121a, a RAM (Random Access Memory) 121b, a storage device 121c, and an I/O port 121d. The RAM 121b, the storage device 121c, and the I/O port 121d are configured to be able to exchange data with the CPU 121a via an internal bus 121e. An input/output device 122 configured as, for example, a touch panel, is connected to the controller 121.

記憶装置121cは、例えばフラッシュメモリ、HDD(Hard Disk Drive)等で構成されている。記憶装置121c内には、基板処理装置の動作を制御する制御プログラムや、アニール(改質)処理の手順や条件等が記載されたプロセスレシピ等が、読み出し可能に格納されている。プロセスレシピは、後述する基板処理工程における各手順をコントローラ121に実行させ、所定の結果を得ることが出来るように組み合わされたものであり、プログラムとして機能する。以下、このプロセスレシピや制御プログラム等を総称して、単に、プログラムともいう。また、プロセスレシピを、単にレシピともいう。本明細書においてプログラムという言葉を用いた場合は、レシピ単体のみを含む場合、制御プログラム単体のみを含む場合、または、それらの両方を含む場合がある。RAM121bは、CPU121aによって読み出されたプログラムやデータ等が一時的に保持されるメモリ領域(ワークエリア)として構成されている。 The storage device 121c is composed of, for example, a flash memory, a HDD (Hard Disk Drive), etc. In the storage device 121c, a control program for controlling the operation of the substrate processing device, a process recipe in which the procedure and conditions of the annealing (modification) process are described, etc. are readably stored. The process recipe is a combination of procedures in the substrate processing process described later that are executed by the controller 121 to obtain a predetermined result, and functions as a program. Hereinafter, the process recipe and the control program are collectively referred to simply as a program. In addition, the process recipe is also simply referred to as a recipe. When the word program is used in this specification, it may include only a recipe, only a control program, or both. The RAM 121b is configured as a memory area (work area) in which the programs and data read by the CPU 121a are temporarily stored.

I/Oポート121dは、上述の移載機125、MFC241、バルブ243、圧力センサ245、APCバルブ244、真空ポンプ246、温度センサ263、駆動機構267、マイクロ波発振器655等に接続されている。 The I/O port 121d is connected to the above-mentioned transfer machine 125, MFC 241, valve 243, pressure sensor 245, APC valve 244, vacuum pump 246, temperature sensor 263, drive mechanism 267, microwave oscillator 655, etc.

CPU121aは、記憶装置121cから制御プログラムを読み出して実行すると共に、入出力装置122からの操作コマンドの入力等に応じて記憶装置121cからレシピを読み出すように構成されている。CPU121aは、読み出したレシピの内容に沿うように、移載機による基板の移載動作、MFC241による各種ガスの流量調整動作、バルブ243の開閉動作、圧力センサ245に基づくAPCバルブ244による圧力調整動作、真空ポンプ246の起動および停止、温度センサ263に基づくマイクロ波発振器655の出力調整動作、駆動機構267による載置台210(または、ボート217)の回転および回転速度調節動作、または、昇降動作等を制御することが可能なように構成されている。 The CPU 121a is configured to read and execute a control program from the storage device 121c, and to read a recipe from the storage device 121c in response to input of an operation command from the input/output device 122, etc. The CPU 121a is configured to be able to control the transfer operation of the substrate by the transfer machine, the flow rate adjustment operation of various gases by the MFC 241, the opening and closing operation of the valve 243, the pressure adjustment operation by the APC valve 244 based on the pressure sensor 245, the start and stop of the vacuum pump 246, the output adjustment operation of the microwave oscillator 655 based on the temperature sensor 263, the rotation and rotation speed adjustment operation of the mounting table 210 (or the boat 217) by the drive mechanism 267, or the lifting and lowering operation, etc., in accordance with the contents of the read recipe.

コントローラ121は、外部記憶装置(例えば、ハードディスク等の磁気ディスク、CD等の光ディスク、MO等の光磁気ディスク、USBメモリ等の半導体メモリ)123に格納された上述のプログラムを、コンピュータにインストールすることにより構成することができる。記憶装置121cや外部記憶装置123は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体として構成されている。以下、これらを総称して、単に、記録媒体ともいう。本明細書において記録媒体という言葉を用いた場合は、記憶装置121c単体のみを含む場合、外部記憶装置123単体のみを含む場合、または、それらの両方を含む場合がある。なお、コンピュータへのプログラムの提供は、外部記憶装置123を用いず、インターネットや専用回線等の通信手段を用いて行ってもよい。 The controller 121 can be configured by installing the above-mentioned program stored in an external storage device (for example, a magnetic disk such as a hard disk, an optical disk such as a CD, a magneto-optical disk such as an MO, or a semiconductor memory such as a USB memory) 123 into a computer. The storage device 121c and the external storage device 123 are configured as computer-readable recording media. Hereinafter, these will be collectively referred to as recording media. When the term recording media is used in this specification, it may include only the storage device 121c alone, only the external storage device 123 alone, or both. The program may be provided to the computer using a communication means such as the Internet or a dedicated line, without using the external storage device 123.

ここで、本実施形態においては、基板を加熱する加熱時にノズルから冷却ガスを供給することで基板を所定の温度に維持しながら所定時間マイクロ波照射を行うことにより、基板を所定の温度維持によりウエハ基板上の温度バラツキを抑制して半導体基板の反りや割れの発生を抑制することができる。本実施例により、半導体基板の面内温度均一性の向上のためのノズルからのガス吹き付けにより、半導体基板の処理品質向上(または、処理不良低減)、反り割れを抑制し、同時処理枚数を増加するので、上述した従来技術の問題点を十分に解決することができる。 In this embodiment, by supplying cooling gas from a nozzle while heating the substrate, the substrate is maintained at a predetermined temperature while irradiating it with microwaves for a predetermined time, thereby maintaining the substrate at a predetermined temperature and suppressing temperature variations on the wafer substrate, thereby suppressing the occurrence of warping and cracking of the semiconductor substrate. This embodiment improves the processing quality of the semiconductor substrate (or reduces processing defects), suppresses warping and cracking, and increases the number of substrates that can be processed simultaneously by spraying gas from a nozzle to improve the in-plane temperature uniformity of the semiconductor substrate, thereby fully resolving the problems with the prior art described above.

図6に示す本実施形態に係るガス供給部としてのガスノズル(ノズル)105の条件の一例を以下に示す。ガスノズル105は処理室201に設けられ、ウエハ200に対してガスを供給するものである。
穴間隔:ウエハ間隔と同じにする。
ガス流量:各ウエハに供給するガスの流量は、1slm以上、50slm以下とする。
ガス流速:各ウエハに供給するガスの流速は、0.2m/s以上、40.0m/s以下とする。
ガス供給口の穴数:ウエハ枚数およびサセプタ枚数と同等とする。具体的には、ウエハ5枚とウエハの上下に配置されるサセプタ2枚の場合、穴数は7つである。
穴径:Φ0.2mm以上、Φ5.0mm以下とする。穴径が小さい方がガス流速を速くでき、ガス流量を削減できる。また、熱損失を最小にできる。
ガス流量について、1slm未満の場合、ウエハの中央までガスが届かないことがあり、また、50slmを超える場合、ガスの供給量が過剰となり冷却ガスの浪費につながってしまう。また、ガス流速について、0.2m/s未満の場合、ウエハの中央までガスが届かないことがあり、また、40.0m/sを超える場合、ウエハ間を通過したガスが壁面にぶつかってしまいガス流が乱れてウエハに悪影響を与えてしまう。また、穴径について、Φ0.2mm未満の場合、加工することが難しく、Φ5.0mmを超える場合、所定のガス流量を確保するために多量のガスを使用しなければならずガスの浪費となる可能性がある。ノズルを用いて基板間にガスを供給しながら熱処理(改質処理)することで基板の処理不良低減、反りや割れを防止、同時処理枚数を増加することを図ることが可能となる。
An example of the conditions of the gas nozzle (nozzle) 105 serving as a gas supply unit according to this embodiment shown in Fig. 6 is shown below. The gas nozzle 105 is provided in the processing chamber 201 and supplies gas to the wafer 200.
Hole spacing: Same as wafer spacing.
Gas flow rate: The flow rate of the gas supplied to each wafer is set to 1 slm or more and 50 slm or less.
Gas flow velocity: The flow velocity of the gas supplied to each wafer is set to 0.2 m/s or more and 40.0 m/s or less.
Number of gas supply holes: equal to the number of wafers and susceptors. Specifically, in the case of five wafers and two susceptors arranged above and below the wafers, the number of holes is seven.
Hole diameter: Φ0.2 mm or more and Φ5.0 mm or less. The smaller the hole diameter, the faster the gas flow rate can be, and the gas flow rate can be reduced. Also, heat loss can be minimized.
Regarding the gas flow rate, if it is less than 1 slm, the gas may not reach the center of the wafer, and if it exceeds 50 slm, the gas supply amount becomes excessive, leading to waste of cooling gas. Regarding the gas flow rate, if it is less than 0.2 m/s, the gas may not reach the center of the wafer, and if it exceeds 40.0 m/s, the gas that has passed between the wafers hits the wall surface, causing the gas flow to become turbulent and adversely affecting the wafer. Regarding the hole diameter, if it is less than Φ0.2 mm, it is difficult to process, and if it exceeds Φ5.0 mm, a large amount of gas must be used to ensure a predetermined gas flow rate, which may result in waste of gas. By performing heat treatment (modification treatment) while supplying gas between the substrates using a nozzle, it is possible to reduce processing defects of the substrate, prevent warping and cracking, and increase the number of substrates that can be processed simultaneously.

ガス供給部としてのガスノズルを設け、基板間にガスを供給することで基板面内の均一性を向上させることが可能となる。 By providing a gas nozzle as a gas supply section and supplying gas between the substrates, it is possible to improve uniformity within the substrate surface.

図7に本実施形態のノズル向きを調整した際の均一性の変化結果を示す。同図に示すように、ガス供給部としてのガスノズル105の向きを基板中心からエッジ方向にずらす、例えば、基板中心からエッジへ1/2方向に調整する事により面内均一性を改善できる。冷却ガスをウエハ間に流し、余分な熱こもりを除去する事により均一性を改善する。熱こもりは図5に示すように、ウエハ中央で大きくなるが、ノズル105が中心を向いているとウエハ中心部のみが冷えすぎる。一方、ノズル105から出た冷却ガスは広がり幅があるので、ウエハ中心を向いていなくても、ウエハ中央の熱こもりを除去可能である。 Figure 7 shows the change in uniformity when the nozzle direction is adjusted in this embodiment. As shown in the figure, the in-plane uniformity can be improved by shifting the direction of the gas nozzle 105, which serves as the gas supply unit, from the center of the substrate toward the edge, for example by adjusting it in a 1/2 direction from the center of the substrate to the edge. Uniformity is improved by flowing cooling gas between the wafers and removing excess heat buildup. As shown in Figure 5, heat buildup is greater at the center of the wafer, but if the nozzle 105 is facing the center, only the center of the wafer will be too cold. On the other hand, the cooling gas coming out of the nozzle 105 has a wide spread, so even if it is not facing the wafer center, it is possible to remove heat buildup at the center of the wafer.

(マイクロ波のサイクル供給)
ウエハにマイクロ波を間欠的に印加する際には、回転する基板に対してガスが供給される箇所が変化する(言い換えれば、同じ場所にならないようにタイミングをずらす)ように制御する。マイクロ波の供給時(On時)に発生した熱こもりを冷却ガスにより除去して、マイクロ波の停止時(Off時)には冷却ガスの供給量を低減または停止してウエハの冷め過ぎを防止する。なお、ウエハが急激に高くなってしまった場合や出力が強いマイクロ波を印加して加熱する場合等においては、マイクロ波のOff時に冷却ガスの供給を低減または停止することなく冷却ガスを供給するようにしてもよい。
(Microwave cycle supply)
When microwaves are applied to the wafer intermittently, the location where gas is supplied to the rotating substrate is changed (in other words, the timing is staggered so that the gas is not supplied to the same location). The heat generated when the microwaves are supplied (On) is removed by cooling gas, and when the microwaves are stopped (Off), the supply of cooling gas is reduced or stopped to prevent the wafer from cooling down too much. Note that in cases where the wafer becomes suddenly high or when microwaves with high output are applied for heating, the cooling gas may be supplied without reducing or stopping the supply of cooling gas when the microwaves are Off.

さらに、マイクロ波の出力(パワー)のパワーOn/Offサイクルとウエハ回転が同期しないようにすると、面内分布への影響を低減させることが可能となる。具体的には、1回転する時間(この場合は、60/rpm)とマイクロ波サイクル(すなわち、On+Offの時間)が整数倍とならないように制御する。図11にウエハの回転数とマイクロ波のON/OFFのサイクルとのシミュレーション結果の一例を示す。本実施形態では、マイクロ波のON:2秒、OFF:4秒とした。ウエハの回転数が2.5rpmとすると、冷却ガスの供給がウエハの特定箇所と重なってしまい、特定の箇所が冷却されることとなってしまう。すなわち、マイクロ波のON/OFFサイクルとウエハ回転が同期すると、同じ部分が重なり面内分布を悪化させる可能性がある。これに対して、ウエハの回転数が2.4rpmとすると、冷却ガスの供給がウエハの特定箇所から分散されるようになる。さらに、2.3rpmとすると、ウエハに対する冷却ガスの供給がさらに分散されることとなり、ウエハ面内の冷却をより均一に処理することが可能となる。 Furthermore, by making the microwave output (power) power On/Off cycle and the wafer rotation not synchronized, it is possible to reduce the impact on the in-plane distribution. Specifically, the time for one rotation (in this case, 60/rpm) and the microwave cycle (i.e., the On+Off time) are controlled so that they are not an integer multiple. Figure 11 shows an example of a simulation result of the wafer rotation speed and the microwave ON/OFF cycle. In this embodiment, the microwave ON: 2 seconds, OFF: 4 seconds. If the wafer rotation speed is 2.5 rpm, the supply of cooling gas will overlap with a specific part of the wafer, and the specific part will be cooled. In other words, if the microwave ON/OFF cycle and the wafer rotation are synchronized, the same parts may overlap and deteriorate the in-plane distribution. On the other hand, if the wafer rotation speed is 2.4 rpm, the supply of cooling gas will be dispersed from a specific part of the wafer. Furthermore, at 2.3 rpm, the supply of cooling gas to the wafer is further dispersed, allowing for more uniform cooling across the wafer surface.

図8Aに、複数のノズル105を設置し、基板毎にガス流量を調整可能とする実施例を示す。例えば、ウエハの枚数と同じ数のノズル105を設置することにより、ウエハ毎に細かく調整することが可能となる。調整する条件としては、冷却ガスの流量、冷却ガスを供給する方向が挙げられる。最上段のウエハをIRセンサにより、中心、端、その間、など多点測定し、温度の高い部分へ向けて冷却ガスを供給すること、温度の高い部分に冷却ガスの供給量を多くして供給することが可能となり、冷却効率を向上させることが可能となる。 Figure 8A shows an embodiment in which multiple nozzles 105 are installed, making it possible to adjust the gas flow rate for each substrate. For example, by installing the same number of nozzles 105 as the number of wafers, it becomes possible to make fine adjustments for each wafer. The conditions to be adjusted include the flow rate of the cooling gas and the direction in which the cooling gas is supplied. By measuring multiple points on the top wafer with an IR sensor, such as the center, edges, and spaces between them, it becomes possible to supply cooling gas toward the hotter parts and to supply a larger amount of cooling gas to the hotter parts, thereby improving the cooling efficiency.

(基板反り制御)
基板予備加熱時にガス流量、向き、タイミングを制御して、基板面内の温度差を低減させ変形(例えば、反り)を抑制する。更に、IRセンサやサーモカメラにより検知して流し方を制御するとより効果的である。図10に示すようなサーモカメラ111を用いれば、1台で複数個のIRセンサ相当の働きをして、温度分布を正確に測定できる。ウエハの斜め上から温度測定すれば、ウエハ間の温度測定可能である。図8Bにホットスポット700を狙ってガスを流す様子を示す。ウエハを冷ますことなく変形を抑制できるため、高速昇温に有利である。
(Board warpage control)
During preheating of the substrate, the gas flow rate, direction, and timing are controlled to reduce the temperature difference within the substrate surface and suppress deformation (e.g., warping). Furthermore, it is more effective to control the flow by detecting it with an IR sensor or a thermo camera. If a thermo camera 111 as shown in FIG. 10 is used, one camera can function as multiple IR sensors and accurately measure the temperature distribution. If the temperature is measured from diagonally above the wafer, the temperature between the wafers can be measured. FIG. 8B shows how gas is flowed to target the hot spot 700. Since deformation can be suppressed without cooling the wafer, it is advantageous for rapid heating.

(流量制御テーブル)
処理基板の膜種とガス流量(または、流速)とマイクロ波出力と処理時間とをテーブル形式で予め記憶部に記憶しておき、処理基板に対応した条件で処理を行うようにする。ここで、制御テーブルによる制御を行うことにより、時間(または、レシピステップ)による変化、処理膜種類による変化に対応することが可能となる。更に、複数のIRセンサ(もしくは、サーモカメラ)により分布測定して熱こもり量を制御することが可能となる。
(Flow Control Table)
The film type of the substrate to be processed, the gas flow rate (or flow velocity), the microwave output, and the processing time are stored in advance in a storage unit in table format, and processing is performed under conditions corresponding to the substrate to be processed. Here, by performing control using a control table, it becomes possible to respond to changes due to time (or recipe steps) and changes due to the type of film to be processed. Furthermore, it becomes possible to control the amount of heat buildup by measuring the distribution using multiple IR sensors (or thermo cameras).

図9に本実施例に係る基板処理のフローの一例を示した。ここで、上述の基板処理装置を用いて、半導体装置(デバイス)の製造工程の一工程として、例えば、基板上に形成されたシリコン含有膜としてのアモルファスシリコン膜の改質(例えば、結晶化)方法の一例について、図9に示した処理フローに沿って説明する。以下の説明において、基板処理装置を構成する各部の動作は図4で説明した制御部により制御される。ここで、「ウエハ」という言葉を用いた場合は、ウエハそのものを意味する場合や、ウエハとその表面に形成された所定の層や膜との積層体を意味する場合がある。 Figure 9 shows an example of the substrate processing flow according to this embodiment. Here, an example of a method for modifying (e.g., crystallizing) an amorphous silicon film as a silicon-containing film formed on a substrate as one step in the manufacturing process of a semiconductor device using the above-mentioned substrate processing apparatus will be described along the processing flow shown in Figure 9. In the following description, the operation of each part constituting the substrate processing apparatus is controlled by the control unit described in Figure 4. Here, when the word "wafer" is used, it can mean the wafer itself or a laminate of the wafer and a predetermined layer or film formed on its surface.

まず、基板取出し工程(S801)の後、基板搬入工程(S802)が実施され、ウエハ200はゲートバルブ205の開閉動作によって所定の処理室201に搬入(ボートローディング)される。つまり、低温用のツィーザ125a-1、高温用のツィーザ125a-2を用いて、例えば5枚のウエハを、処理室201に搬入する。 First, after the substrate removal step (S801), the substrate loading step (S802) is performed, and the wafers 200 are loaded (boat loaded) into a predetermined processing chamber 201 by opening and closing the gate valve 205. That is, for example, five wafers are loaded into the processing chamber 201 using the low-temperature tweezers 125a-1 and the high-temperature tweezers 125a-2.

(炉内圧力・温度調整工程(S803))
処理室201へウエハ200の搬入が完了したら、所定の圧力(例えば、10~102000Pa)となるよう処理室201内の雰囲気を制御する。具体的には、真空ポンプ246により排気しつつ、圧力センサ245により検出された圧力情報に基づいて圧力調整器244の弁開度をフィードバック制御し、処理室201内を所定の圧力とする。なお、本明細書における「10~102000Pa」のような数値範囲の表記は、下限値および上限値がその範囲に含まれることを意味する。よって、例えば、「10~102000Pa」とは「10Pa以上、102000Pa以下」を意味する。他の数値範囲についても同様である。
(Furnace pressure/temperature adjustment process (S803))
After the wafer 200 has been loaded into the processing chamber 201, the atmosphere in the processing chamber 201 is controlled to a predetermined pressure (for example, 10 to 102,000 Pa). Based on the pressure information detected by the pressure regulator 245, the valve opening of the pressure regulator 244 is feedback-controlled to maintain a predetermined pressure inside the processing chamber 201. The expression "10 to 102,000 Pa" means that the lower and upper limits are included in the range. For example, "10 to 102,000 Pa" means "10 Pa or more and 102,000 Pa or less." The same applies to other numerical ranges. be.

(不活性ガス供給工程(S804))
炉内圧力・温度調整工程S803によって処理室201内の圧力と温度を所定の値に制御すると、駆動機構267は、シャフト255を回転させ、載置台210上のボート217を介してウエハ200を回転させる。このとき、窒素ガス等の不活性ガスがガス供給管232を介して供給される(S804)。さらにこのとき、処理室201内の圧力は10Pa以上102000Pa以下の範囲となる所定の値であって、例えば101300Pa以上101650Pa以下となるように調整される。なお、シャフトは基板搬入工程S402時、すなわち、ウエハ200を処理室201内に搬入完了後に回転させてもよい。
(Inert gas supply step (S804))
When the pressure and temperature in the process chamber 201 are controlled to a predetermined value by the furnace pressure/temperature adjustment step S803, the drive mechanism 267 rotates the shaft 255 to rotate the wafer 200 via the boat 217 on the mounting table 210. At this time, an inert gas such as nitrogen gas is supplied via the gas supply pipe 232 (S804). Furthermore, at this time, the pressure in the process chamber 201 is adjusted to a predetermined value in the range of 10 Pa to 102000 Pa, for example, 101300 Pa to 101650 Pa. Note that the shaft may be rotated during the substrate loading step S402, that is, after the wafer 200 has been loaded into the process chamber 201.

(予備加熱工程(S805))
続いて、処理室201内を所定の圧力になると、マイクロ波発振器655は上述した各部を介して処理室201内に第1のマイクロ波が供給する。第1のマイクロ波出力(例えば、3600W)で、マイクロ波供給のON時間(例えば、150秒)として、ウエハ200を加熱する予備加熱処理を行う。これにより、基板の温度上昇を緩やかにすることで、基板の反りや割れを防止できる。
(Preheating step (S805))
Next, when the inside of the processing chamber 201 reaches a predetermined pressure, the microwave oscillator 655 supplies a first microwave into the processing chamber 201 via the above-mentioned components. A preheating process is performed to heat the wafer 200 with the first microwave output (e.g., 3600 W) and the microwave supply ON time (e.g., 150 seconds). This makes it possible to prevent the substrate from warping or cracking by slowing down the temperature rise of the substrate.

(改質工程(S806))
処理室201内を所定の圧力となるように維持しながら、マイクロ波発振器655は上述した各部を介して処理室201内に第2のマイクロ波(例えば、5130W)を、所定時間(例えば、600秒)供給する。処理室201内に第2のマイクロ波が供給されることによって、ウエハ200が100℃以上、1000℃以下の温度、好適には400℃以上、900℃以下の温度となるように加熱し、さらに好適には、500℃以上、700℃以下の温度となるように加熱される。このような温度で基板処理することによって、ウエハ200が効率よくマイクロ波を吸収する温度下での基板処理となり、改質処理の速度向上が可能となる。換言すると、ウエハの温度を100℃よりも低い温度、または1000℃よりも高い温度下で処理してしまうと、ウエハの表面が変質してしまい、マイクロ波を吸収し難くなってしまうためにウエハを加熱し難くなってしまうこととなる。このため、上述した温度帯で基板処理を行うことが望まれる。
(Modification process (S806))
While maintaining the inside of the processing chamber 201 at a predetermined pressure, the microwave generator 655 supplies the second microwave (e.g., 5130 W) into the processing chamber 201 through the above-mentioned components for a predetermined time (e.g., 600 seconds). By supplying the second microwave into the processing chamber 201, the wafer 200 is heated to a temperature of 100° C. or more and 1000° C. or less, preferably 400° C. or more and 900° C. or less, and more preferably 500° C. or more and 700° C. or less. By processing the substrate at such a temperature, the wafer 200 is processed at a temperature at which the wafer 200 efficiently absorbs the microwave, and the speed of the modification process can be improved. In other words, if the wafer is processed at a temperature lower than 100° C. or higher than 1000° C., the surface of the wafer is altered, making it difficult to absorb the microwave, and therefore difficult to heat the wafer. For this reason, it is desirable to perform the substrate processing in the above-mentioned temperature range.

(基板搬出工程(S807))
処理室201内の圧力を大気圧復帰させた後、ゲートバルブ205を開放し処理室201と搬送室203とを空間的に連通させる。その後、ボート217に載置されている加熱(処理)後のウエハ200を移載機125の高温用のツィーザ125a-2によって、搬送室203に搬出する(S807)。
(Substrate unloading process (S807))
After the pressure in the processing chamber 201 is returned to atmospheric pressure, the gate valve 205 is opened to spatially communicate the processing chamber 201 with the transfer chamber 203. The wafer 200 is transferred to the transfer chamber 203 by the high-temperature tweezers 125a-2 of the transfer machine 125 (S807).

(基板冷却工程(S808))
高温用のツィーザ125a-2によって搬出された加熱(すなわち、処理)後のウエハ200は、移載装置125b、移載装置エレベータ125cの連続動作により、冷却室204まで移動され、高温用のツィーザ125a-2によって、冷却室204内に、例えば5枚のウエハ200が載置され、所定時間載置されることで冷却される(S808)。
(Substrate cooling step (S808))
The heated (i.e., processed) wafer 200 is transferred by the high-temperature tweezers 125a-2 to the cooling chamber 204 by the continuous operation of the transfer device 125b and the transfer device elevator 125c. By -2, for example, five wafers 200 are placed in the cooling chamber 204 and cooled by being left there for a predetermined time (S808).

(基板収容工程(S809))
基板冷却工程S808によって冷却されたウエハ200を、冷却室204から取り出し、所定のポッドに搬送する。
(Substrate accommodation step (S809))
The wafer 200 cooled in the substrate cooling step S808 is removed from the cooling chamber 204 and transferred to a predetermined pod.

なお上記の実施例の説明において、マイクロ波の第1の出力は、3600Wで説明したが、第1の出力は、2000W~4000Wとする。第1の出力について、2000W~4000Wの時のメリットは、ウエハの反り始めから最大になり収まるまでの時間を短縮できるからである。2000Wより低い時のデメリットは、ウエハの温度が上昇し始めるまで時間がかかり過ぎることにある。また、4000Wより高い時のデメリットは、ウエハ温度が急速に上昇しウエハ反りが大きくなりすぎることにより、他と接触する懸念があることである。 In the above embodiment, the first microwave output is described as 3600W, but the first output is 2000W to 4000W. The advantage of a first output of 2000W to 4000W is that it shortens the time from when the wafer starts to warp until it reaches its maximum and settles down. The disadvantage of a first output lower than 2000W is that it takes too long for the wafer temperature to start to rise. The disadvantage of a first output higher than 4000W is that the wafer temperature rises too quickly, causing the wafer to warp too much, raising the risk of contact with other objects.

また、上記の実施例の説明において、第2のマクロ波は、5130Wで説明したが、第2の出力は、4000W~12000Wとする。4000W~12000Wの時のメリットは、プロセスウエハをトリートメントに適正な温度に調整できることにある。4000Wより低い時のデメリットは、トリートメントに長時間必要か、処理不足になることにある。また、12000Wより高い時のデメリットは、一度に処理するウエハ枚数にもよるが、ウエハがマイクロ波を吸収できる限度を超え、放電やプラズマが発生するおそれがある。 In the above embodiment, the second microwaves are described as being 5130W, but the second output is 4000W to 12000W. The advantage of using 4000W to 12000W is that the process wafers can be adjusted to an appropriate temperature for treatment. The disadvantage of using a power lower than 4000W is that a long treatment time is required or insufficient processing may occur. The disadvantage of using a power higher than 12000W is that, depending on the number of wafers being processed at one time, the microwave absorption limit of the wafer may be exceeded, which may result in discharge or plasma generation.

以上説明した本実施例の装置によれば、半導体基板の面内温度分布を均一にするために基板を加熱時に、ノズルからガスを供給することで基板を所定の温度に維持しながら基板に所定時間供給して改質処理を行うことにより半導体基板上の温度差を低減することで半導体基板の処理品質の向上、反りや割れの発生抑制することができる。更に、複数枚の基板を同時に処理することが可能となり、生産性も向上可能となる。 According to the device of this embodiment described above, when the substrate is heated in order to make the temperature distribution across the surface of the semiconductor substrate uniform, gas is supplied from a nozzle to the substrate for a predetermined time while maintaining the substrate at a predetermined temperature, thereby performing modification processing, thereby reducing the temperature difference on the semiconductor substrate, improving the processing quality of the semiconductor substrate and suppressing the occurrence of warping and cracking. Furthermore, it becomes possible to process multiple substrates simultaneously, which also improves productivity.

以上説明した実施形態は、適宜変更して用いることができ、その効果も得ることができる。例えば、上述の説明では、シリコンを主成分とする膜として、アモルファスシリコン膜をポリシリコン膜に改質する処理について記載したが、これに限らず、酸素(O)、窒素(N)、炭素(C)、水素(H)のうち、少なくとも1つ以上を含むガスを供給させて、ウエハ200の表面に形成された膜を改質しても良い。例えば、ウエハ200に、高誘電体膜としてのハフニウム酸化膜(HfxOy膜)が形成されている場合に、酸素を含むガスを供給しながらマイクロ波を供給して加熱させることによって、ハフニウム酸化膜中の欠損した酸素を補充し、高誘電体膜の特性を向上させることができる。 The above-described embodiment can be modified as appropriate and the effects thereof can be obtained. For example, the above description describes a process for modifying an amorphous silicon film into a polysilicon film as a film mainly composed of silicon, but the present invention is not limited to this. A gas containing at least one of oxygen (O), nitrogen (N), carbon (C), and hydrogen (H) may be supplied to modify a film formed on the surface of the wafer 200. For example, when a hafnium oxide film (HfxOy film) is formed on the wafer 200 as a high dielectric film, the missing oxygen in the hafnium oxide film can be replenished and the characteristics of the high dielectric film can be improved by supplying microwaves while supplying a gas containing oxygen to heat the hafnium oxide film.

なお、ここでは、ハフニウム酸化膜について示したが、これに限らず、アルミニウム(Al)、チタニウム(Ti)、ジルコニウム(Zr)、タンタル(Ta)、ニオブ(Nb)、ランタン(La)、セリウム(Ce)、イットリウム(Y)、バリウム(Ba)、ストロンチウム(Sr)、カルシウム(Ca)、鉛(Pb)、モリブデン(Mo)、タングステン(W)等の少なくともいずれかを含む金属元素を含む酸化膜、すなわち、金属系酸化膜を改質する場合においても、好適に適用可能である。すなわち、上述の成膜シーケンスは、ウエハ200上に、TiOCN膜、TiOC膜、TiON膜、TiO膜、ZrOCN膜、ZrOC膜、ZrON膜、ZrO膜、HfOCN膜、HfOC膜、HfON膜、HfO膜、TaOCN膜、TaOC膜、TaON膜、TaO膜、NbOCN膜、NbOC膜、NbON膜、NbO膜、AlOCN膜、AlOC膜、AlON膜、AlO膜、MoOCN膜、MoOC膜、MoON膜、MoO膜、WOCN膜、WOC膜、WON膜、WO膜を改質する場合にも、好適に適用することが可能となる。 Although hafnium oxide film has been described here, the present invention is not limited to this, and can also be suitably applied to oxide films containing metal elements including at least one of aluminum (Al), titanium (Ti), zirconium (Zr), tantalum (Ta), niobium (Nb), lanthanum (La), cerium (Ce), yttrium (Y), barium (Ba), strontium (Sr), calcium (Ca), lead (Pb), molybdenum (Mo), tungsten (W), etc., i.e., when modifying metal-based oxide films. That is, the above-mentioned film formation sequence can be suitably applied to the case of modifying a TiOCN film, a TiOC film, a TiON film, a TiO film, a ZrOCN film, a ZrOC film, a ZrON film, a ZrO film, a HfOCN film, a HfOC film, a HfON film, a HfO film, a TaOCN film, a TaOC film, a TaON film, a TaO film, a NbOCN film, a NbOC film, a NbON film, a NbO film, an AlOCN film, an AlOC film, an AlON film, an AlO film, a MoOCN film, a MoOC film, a MoON film, a MoO film, a WOCN film, a WOC film, a WON film, or a WO film on the wafer 200.

また、高誘電体膜に限らず、不純物がドーピングされたシリコンを主成分とする膜を加熱させるようにしてもよい。シリコンを主成分とする膜としては、シリコン窒化膜(SiN膜)、シリコン酸化膜(SiO膜)シリコン酸炭化膜(SiOC膜)、シリコン酸炭窒化膜(SiOCN膜)、シリコン酸窒化膜(SiON膜)等のSi系酸化膜がある。不純物としては、例えば、臭素(B)、炭素(C)、窒素(N)、アルミニウム(Al)、リン(P)、ガリウム(Ga)、砒素(As)などの少なくとも1つ以上を含む。 In addition to high-dielectric films, films mainly composed of silicon doped with impurities may be heated. Films mainly composed of silicon include Si-based oxide films such as silicon nitride film (SiN film), silicon oxide film (SiO film), silicon oxycarbide film (SiOC film), silicon oxycarbonitride film (SiOCN film), and silicon oxynitride film (SiON film). The impurities include at least one of bromine (B), carbon (C), nitrogen (N), aluminum (Al), phosphorus (P), gallium (Ga), and arsenic (As).

また、メタクリル酸メチル樹脂(Polymethyl methacrylate:PMMA)、エポキシ樹脂、ノボラック樹脂、ポリビニルフェニール樹脂などの少なくともいずれかをベースとするレジスト膜であってもよい。 The resist film may also be based on at least one of methyl methacrylate resin (Polymethyl methacrylate: PMMA), epoxy resin, novolac resin, polyvinyl phenyl resin, etc.

また、上述では、半導体装置の製造工程の一工程について記したが、これに限らず、液晶パネルの製造工程のパターニング処理、太陽電池の製造工程のパターニング処理や、パワーデバイスの製造工程のパターニング処理などの、基板を処理する技術にも適用可能である。 Although the above describes one step in the manufacturing process of a semiconductor device, the present invention is not limited to this and can also be applied to substrate processing techniques such as patterning processes in the manufacturing process of liquid crystal panels, patterning processes in the manufacturing process of solar cells, and patterning processes in the manufacturing process of power devices.

なお、本開示は、以上に説明した実施例に限定されるものではなく、さらに、様々な変形例が含まれる。例えば、前記した実施例は、本開示を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。 Note that the present disclosure is not limited to the embodiments described above, and further includes various modified examples. For example, the embodiments described above are described in detail to clearly explain the present disclosure, and are not necessarily limited to those having all of the configurations described.

更に、上述した各構成、機能、制御部であるコントローラ等は、それらの一部又は全部を実現するプログラムを作成する例を中心に説明したが、それらの一部又は全部を例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現しても良いことは言うまでもない。すなわち、処理部の全部または一部の機能は、プログラムに代え、例えば、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field Programmable Gate Array)などの集積回路などにより実現してもよい。 Furthermore, although the above-mentioned configurations, functions, and controllers serving as control units have been described with a focus on examples in which programs are created to realize all or part of them, it goes without saying that all or part of them may be realized in hardware, for example by designing them as integrated circuits. In other words, all or part of the functions of the processing unit may be realized by integrated circuits such as ASICs (Application Specific Integrated Circuits) and FPGAs (Field Programmable Gate Arrays) instead of programs.

100 基板処理装置
105 ノズル
200 ウエハ(半導体基板)
655 マイクロ波発振器(電磁波源、電磁波発生器)
100 Substrate processing apparatus 105 Nozzle 200 Wafer (semiconductor substrate)
655 Microwave oscillator (electromagnetic wave source, electromagnetic wave generator)

Claims (15)

基板保持部に保持される複数の基板を処理する処理室と、
前記処理室内に電磁波を供給する電磁波発生器と、
前記複数の基板が保持される間隔に合うように設けられた複数のガス供給口から、前記複数の基板間に冷却ガスを供給するガス供給部と、
前記基板保持部に保持される前記複数の基板を回転させる回転機構と、
制御部と、を備え
前記制御部は、前記電磁波発生器が発生する電磁波のOFF時には、前記ガス供給部が前記複数の基板間に供給する冷却ガスの供給量を前記電磁波発生器が発生する電磁波のON時における前記供給量よりも低減または前記冷却ガスの供給を停止するとともに、前記電磁波のON/OFFのサイクルと前記複数の基板の回転とが非同期となるように前記電磁波発生器と前記回転機構とを制御することが可能に構成される基板処理装置。
a processing chamber for processing a plurality of substrates held by a substrate holder;
an electromagnetic wave generator for supplying electromagnetic waves into the processing chamber;
a gas supply unit that supplies a cooling gas between the plurality of substrates from a plurality of gas supply ports that are provided so as to match the intervals at which the plurality of substrates are held;
a rotation mechanism that rotates the plurality of substrates held by the substrate holder;
A control unit ,
The control unit is configured to be capable of controlling the electromagnetic wave generator and the rotation mechanism so that, when the electromagnetic waves generated by the electromagnetic wave generator are turned off, the amount of cooling gas supplied between the multiple substrates by the gas supply unit is reduced to less than the amount supplied when the electromagnetic waves generated by the electromagnetic wave generator are turned on, or to stop the supply of the cooling gas, and so that the ON/OFF cycle of the electromagnetic waves and the rotation of the multiple substrates are asynchronous .
前記複数のガス供給口の数は、前記複数の基板の数と同数である請求項1に記載の基板処理装置。 The substrate processing apparatus according to claim 1 , wherein the number of the plurality of gas supply ports is the same as the number of the plurality of substrates. 前記複数のガス供給口は、前記基板の中心からエッジ方向にずれた方向に向けて前記冷却ガスを供給するように開口している請求項1に記載の基板処理装置。 The substrate processing apparatus according to claim 1, wherein the plurality of gas supply ports are open so as to supply the cooling gas in a direction shifted from the center of the substrate toward the edge. 前記冷却ガスの流速は、0.2m/s以上、40.0m/s以下である請求項1に記載の基板処理装置。 The substrate processing apparatus according to claim 1, wherein the flow rate of the cooling gas is 0.2 m/s or more and 40.0 m/s or less. 前記冷却ガスの流量は、1slm以上、50slm以下である請求項1に記載の基板処理装置。 The substrate processing apparatus according to claim 1, wherein the flow rate of the cooling gas is 1 slm or more and 50 slm or less. 前記複数のガス供給口の径は、0.2mm以上、5.0mm以下である請求項1に記載の基板処理装置。 The substrate processing apparatus according to claim 1, wherein the diameter of the plurality of gas supply ports is 0.2 mm or more and 5.0 mm or less. 前記電磁波発生器は、前記処理室の側壁に設けられる請求項1に記載の基板処理装置。 The substrate processing apparatus according to claim 1, wherein the electromagnetic wave generator is provided on a side wall of the processing chamber. 前記電磁波は、マイクロ波である請求項1に記載の基板処理装置。 The substrate processing apparatus according to claim 1, wherein the electromagnetic waves are microwaves. 前記複数のガス供給口は、前記基板保持部によって前記複数の基板が保持される方向に設けられる請求項1に記載の基板処理装置。 The substrate processing apparatus according to claim 1 , wherein the plurality of gas supply ports are provided in a direction in which the plurality of substrates are held by the substrate holding part . 基板保持部に保持される複数の基板を処理する処理室と、前記処理室内に電磁波を供給する電磁波発生器と、前記複数の基板が保持される間隔に合うように設けられた複数のガス供給口から、前記複数の基板間に冷却ガスを供給するガス供給部と、前記基板保持部に保持される前記複数の基板を回転させる回転機構と、を備える基板処理装置の前記処理室に前記基板を搬入する工程と、
前記基板を処理する工程と、
を有し、
前記基板を処理する工程において、前記電磁波発生器が発生する電磁波のOFF時には、前記ガス供給部が前記複数の基板間に供給する冷却ガスの供給量を前記電磁波発生器が発生する電磁波のON時における前記供給量よりも低減または前記冷却ガスの供給を停止するとともに、前記電磁波のON/OFFのサイクルと前記複数の基板の回転とが非同期となるように前記電磁波発生器と前記回転機構とを制御する半導体装置の製造方法。
a step of loading the substrates into a processing chamber of a substrate processing apparatus, the processing chamber including: a processing chamber for processing a plurality of substrates held by a substrate holder; an electromagnetic wave generator for supplying electromagnetic waves into the processing chamber; a gas supply unit for supplying a cooling gas between the plurality of substrates from a plurality of gas supply ports provided to match the intervals at which the plurality of substrates are held; and a rotation mechanism for rotating the plurality of substrates held by the substrate holder;
processing the substrate;
having
a gas supply unit that supplies a cooling gas between the plurality of substrates to a gas supply unit that is not asynchronous with the rotation of the plurality of substrates when the electromagnetic waves generated by the electromagnetic wave generator are turned on, and a cooling gas supply unit that supplies a cooling gas between the plurality of substrates to a gas supply unit that is not asynchronous with the rotation of the plurality of substrates when the electromagnetic waves generated by the electromagnetic wave generator are turned on, the gas supply unit being configured to supply a cooling gas between the plurality of substrates to a gas supply unit that is not asynchronous with the rotation of the plurality of substrates when the electromagnetic waves generated by the electromagnetic wave generator are turned on .
前記基板を処理する工程では、前記基板の中心からエッジ方向にずれた方向に前記冷却ガスを供給する請求項10に記載の半導体装置の製造方法。 The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 10 , wherein in the step of processing the substrate, the cooling gas is supplied in a direction shifted from a center of the substrate toward an edge of the substrate. 前記基板を処理する工程では、前記冷却ガスの流速は、0.2m/s以上、40.0m/s以下である、または前記冷却ガスの流量は、1slm以上、50slm以下である請求項10に記載の半導体装置の製造方法。 11. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 10 , wherein in the step of processing the substrate, a flow velocity of the cooling gas is 0.2 m/s or more and 40.0 m/s or less, or a flow rate of the cooling gas is 1 slm or more and 50 slm or less. 基板保持部に保持される複数の基板を処理する処理室と、前記処理室内に電磁波を供給する電磁波発生器と、前記複数の基板が保持される間隔に合うように設けられた複数のガス供給口から、前記複数の基板間に冷却ガスを供給するガス供給部と、前記基板保持部に保持される前記複数の基板を回転させる回転機構と、を備える基板処理装置の前記処理室に前記基板を搬入する手順と、
前記基板を処理する手順と、
を前記基板処理装置に実行させるプログラムであって、
前記基板を処理する手順では、前記電磁波発生器が発生する電磁波のOFF時には、前記ガス供給部が前記複数の基板間に供給する冷却ガスの供給量を前記電磁波発生器が発生する電磁波のON時における前記供給量よりも低減または前記冷却ガスの供給を停止するとともに、前記電磁波のON/OFFのサイクルと前記基板の回転とが非同期となるように前記電磁波発生器と前記回転機構とを制御するプログラム。
a step of loading the substrates into a processing chamber of a substrate processing apparatus, the processing chamber comprising: a processing chamber for processing a plurality of substrates held by a substrate holder; an electromagnetic wave generator for supplying electromagnetic waves into the processing chamber; a gas supply unit for supplying a cooling gas between the plurality of substrates from a plurality of gas supply ports provided to match the intervals at which the plurality of substrates are held; and a rotation mechanism for rotating the plurality of substrates held by the substrate holder;
processing the substrate;
A program for causing the substrate processing apparatus to execute the above,
In the procedure for processing the substrate, when the electromagnetic waves generated by the electromagnetic wave generator are turned off, the amount of cooling gas supplied between the multiple substrates by the gas supply unit is reduced to less than the amount supplied when the electromagnetic waves generated by the electromagnetic wave generator are turned on, or the supply of the cooling gas is stopped, and the program controls the electromagnetic wave generator and the rotation mechanism so that the ON/OFF cycle of the electromagnetic waves and the rotation of the substrate are asynchronous .
前記基板を処理する手順では、前記基板の中心からエッジ方向にずれた方向に前記冷却ガスを供給する請求項13に記載のプログラム。 The program according to claim 13 , wherein in the step of processing the substrate, the cooling gas is supplied in a direction shifted from a center of the substrate toward an edge of the substrate. 前記基板を処理する手順では、前記冷却ガスの流速は、0.2m/s以上、40.0m/s以下である、または前記冷却ガスの流量は、1slm以上、50slm以下である請求項13に記載のプログラム。 The program according to claim 13 , wherein in the step of processing the substrate, the flow velocity of the cooling gas is 0.2 m/s or more and 40.0 m/s or less, or the flow rate of the cooling gas is 1 slm or more and 50 slm or less.
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