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JP7145648B2 - 基板処理方法及び基板処理装置 - Google Patents

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Description

本開示は、基板処理方法及び基板処理装置に関する。
従来から、処理容器内に設けられた回転テーブルに載置された基板を公転させながら処理ガスによる処理を行い、基板が載置される載置台は、回転テーブルの回転軸に沿った方向に伸びる自転軸回りに自転自在に設けられ、載置台を自転軸回りに自転させながら回転テーブルも回転させ、基板処理を行う基板処理装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
また、基板を保持する基板保持領域の自転機構が無く、回転テーブルのみを回転させて基板処理装置において、基板の浮き上がりを防止するための基板保持機構を有する構成が知られている（例えば、特許文献２参照）。
特開２０１７－１３９４４９号公報 特開２０１６－１５２２６４号公報
本開示は、基板保持部の自転機構及び回転テーブルの回転機構を備えた基板処理装置を用いた基板処理において、基板保持部内における基板の位置ずれを防止することができる基板処理方法及び基板処理装置を提供する。
上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る基板処理方法は、処理室内に設けられた回転テーブルの周方向に沿って設けられた自転可能な基板保持部にノッチを有する基板を載置する工程と、
前記基板保持部に載置された前記基板の側面の少なくとも３点に基板接触部を接触させて前記基板を接触保持する工程と、
前記基板を接触保持した状態で前記回転テーブルを回転させるとともに前記基板保持部を自転させながら基板処理を行う工程と、を有し、
前記少なくとも３点のうち１点は、前記基板のノッチを含み、
前記少なくとも３点のうち２点は、前記基板のノッチの反対側の側面であり、
前記基板接触部の前記基板のノッチと接触する箇所は、前記ノッチの全部又は一部と係合する形状、若しくは前記ノッチの奥に入り込める棒状の形状を有し、
前記基板接触部の前記基板のノッチ以外の部分と接触する箇所は、前記基板の外周に沿った曲面又は平坦面を有し、
前記基板を両側から前記少なくとも３点で挟むようにして保持する。
本開示によれば、基板保持部内における基板の位置ずれを防止することができる。
本開示の一実施形態に係る基板処理装置の縦断側面図である。 本開示の一実施形態に係る基板処理装置の横断平面図である。 本開示の一実施形態に係る基板処理装置内に設けられた回転テーブルの斜視図である。 本開示の一実施形態に係る基板処理装置の拡大縦断側面図である。 回転テーブルに設けられている載置台を自転させる磁気ギア機構の拡大斜視図である。 磁気ギア機構の第１の作用図である。 磁気ギア機構の第２の作用図である。 磁気ギア機構の第３の作用図である。 ウエハホルダに載置されたウエハの状態を説明するための図である。 ノッチずれ評価の結果をグラフ化して示した図である。 ウエハＷの位置ずれの時間依存性を評価してグラフ化した図である。 本開示の実施形態に係る基板処理装置の一例の位置ずれ防止機構の斜視図である。 本開示の実施形態に係る基板処理装置の一例の位置ずれ防止機構の拡大図である。 本実施形態に係る基板処理装置の一例の位置ずれ防止機構の詳細な構造及び動作を説明するための断面図である。 ノッチ接触部材の平面形状例を示した図である。 外周位置ずれ防止部材の平面形状例を示した図である。
以下、図面を参照して、本開示を実施するための形態の説明を行う。
［基板処理装置］
本開示の基板処理装置の一実施形態として、基板であるウエハＷにＡＬＤ（Atomic Layer Deposition、原子層堆積法）による成膜処理を実行する成膜装置１について説明する。本実施形態に係る基板処理装置は、回転可能なサセプタ、即ち回転テーブル式のサセプタを有し、サセプタの上面に設けられた基板保持部が自転可能な基板処理装置であれば、種々の基板処理装置に適用可能であるが、本実施形態においては、基板処理装置をＡＬＤ成膜装置として構成した例について説明する。
また、ＡＬＤ成膜装置により成膜する膜の種類の限定は特に無く、成膜可能な総ての膜に適用可能であるが、本実施形態においては、ウエハＷにＳｉ（シリコン）を含む原料ガスとしてＢＴＢＡＳ（ビスターシャルブチルアミノシラン）ガスを吸着させた後、ＢＴＢＡＳガスを酸化する酸化ガスであるオゾン（Ｏ３）ガスを供給してＳｉＯ２（酸化シリコン）の分子層を形成し、この分子層を改質するためにプラズマ発生用ガスから発生したプラズマに曝す処理を行う例について説明する。この例では、これらの一連の処理が複数回、繰り返し行われ、ＳｉＯ２膜が形成されるように構成されている。上述の原料ガス、酸化ガス、及びプラズマ発生用ガスは、本実施の形態の処理ガスに相当する。
図１は、本開示の実施形態に係る基板処理装置の一例の断面図である。図２は、本開示の実施形態に係る基板処理装置の一例の真空容器内の構成を示す平面図である。
図１、図２に示すように、成膜装置１は、概ね円形状の扁平な真空容器（処理容器又は処理室）１１と、真空容器１１内に水平に配置された円板状の回転テーブル２と、を備えている。真空容器１１は、天板１２と、真空容器１１の側壁及び底部をなす容器本体１３と、により構成されている。
回転テーブル２は、後述の支持板４２を介して、回転テーブル２の中心部下方側の位置から鉛直下方へ伸びる回転軸２１に接続されている。回転軸２１は、真空容器１１内を外部雰囲気から気密に保つため、容器本体１３の底部に設けられた不図示の軸受部を貫通し、容器本体１３の下方側に配置された公転用回転駆動部２２に接続されている。公転用回転駆動部２２を用いて回転軸２１を回転させることにより、上面側から見たとき回転テーブル２を例えば時計回りに回転させることができる。
真空容器１１を構成する天板１２の下面には、回転テーブル２の中心部に対向するように下方側へ向けて突出する平面視円形の中心領域形成部Ｃと、中心領域形成部Ｃから回転テーブル２の外側に向かって広がるように形成された平面視扇状の突出部１７と、が形成されている。これら中心領域形成部Ｃ及び突出部１７は、真空容器１１の内部空間に、その外側領域に比べて低い天井面を形成している。中心領域形成部Ｃと回転テーブル２との中心部との隙間はＮ２ガスの流路１８を構成している。ウエハＷの処理中においては、中心領域形成部Ｃの内側の領域へ向けて不図示のガス供給管からＮ２ガスを供給することにより、前記流路１８から回転テーブル２の外側全周に向かってＮ2ガスが吐出される。このＮ２ガスは、原料ガス及び酸化ガスが回転テーブル２の中心部上で接触することを防ぐ役割を果たす。
図１、図２に示されるように、回転テーブル２の上面には、基板を保持するためのウエハホルダ２４が設けられる。また、ウエハホルダ２４には、ウエハＷのウエハホルダ２４内での位置ずれを防止する位置ずれ防止機構１２０が設けられている。なお、ウエハホルダ２４の内径は、例えば、ウエハＷが３００ｍｍの直径の場合、３０２ｍｍ程度に設定してもよい。
図２に示されるように、位置ずれ防止機構１２０は、ウエハＷの側面と接触する基板位置ずれ防止部材８０を有する。また、基板位置ずれ防止部材８０は、ウエハＷのノッチＴと係合するように接触するノッチ位置ずれ防止部材８０ａと、ウエハＷの円形部分の側面と接触する外周位置ずれ防止部材８０ｂとを有する。なお、位置ずれ防止機構１２０の詳細については後述する。
次に回転テーブル２の下方側の構造について説明する。図３は、本開示の実施形態に係る基板処理装置の一例の回転テーブル２の下方の構造を示した図である。
図１、図３に示すように、本実施形態の成膜装置１において、回転テーブル２は円板状の支持板４２によって下方側から支持されている。さらに当該支持板４２は、ウエハＷが載置される後述のウエハホルダ２４を回転テーブル２から独立した状態で支持し、ウエハホルダ２４に係る機器の荷重を回転テーブル２に加えない構造となっている。ウエハホルダ２４は、ウエハＷを保持する部分、即ち基板保持部である。また、ウエハホルダ２４の周縁部には、位置ずれ防止機構１２０の基板位置ずれ防止部材８０が設けられている。
一方、図１に示すように真空容器１１の内部の空間は、上下に間隔を開けて配置された回転テーブル２、支持板４２を別々に収容するため、周縁側横壁部１９１、及び中央側横壁部１９２によって上下に区画されている。
本実施形態において周縁側横壁部１９１は、容器本体１３の内側壁面から容器本体１３の中央部側へ向けて横方向に突出するように設けられた概略円環状の部材によって構成されている。周縁側横壁部１９１を構成する円環部材の開口の内側には概略円板状の部材によって構成された中央側横壁部１９２が、周縁側横壁部１９１とほぼ同じ高さ位置に配置されている。
図１に示すように中央側横壁部１９２は天板１２の中央部を上下方向に貫通するように設けられた吊り下げ支柱部１９３によって吊り下げ支持されている。このとき中央側横壁部１９２の上方側に配置される回転テーブル２の中央部には、吊り下げ支柱部１９３を貫通させる開口部２０２が設けられ、中央側横壁部１９２を吊り下げ支持する吊り下げ支柱部１９３によって回転テーブル２の回転動作が妨げられない構成になっている（図３）。
また、中央側横壁部１９２の直径は、周縁側横壁部１９１の開口の直径よりも小さく、中央側横壁部１９２の外周面と周縁側横壁部１９１の内周面との間には、両横壁部１９１、１９２の上下の空間を連通させる円環状のスリット３２が形成されている。
上述の構成により真空容器１１の内部空間が上下に区画され、周縁側横壁部１９１、中央側横壁部１９２の上方側の空間には回転テーブル２が収容され、下方側の空間には当該回転テーブル２などを支持する支持板４２が収容される（図１）。
また図１に示すように、周縁側横壁部１９１の上面には、上面側から見て円環形の凹部３１１が形成され、また中央側横壁部１９２の上面には上面側から見て円形の凹部３１２が形成されている。これらの凹部３１１、３１２内には回転テーブル２の上面側に載置されるウエハＷを加熱するためのヒーター３３が配設されている。ヒーター３３は、例えば細長い管状のカーボンワイヤヒータからなる多数のヒーターエレメントを円環状に配置した構成となっているが、図１などにおいては簡略化して表示してある。
中央側横壁部１９２のヒーター３３に対しては、例えば吊り下げ支柱部１９３内に配設された給電線３３１を介して電力が供給される。一方、周縁側横壁部１９１のヒーター３３に対しては、容器本体１３の側壁などを貫通するように配設された不図示の給電線を介して電力が供給される。
ヒーター３３が設けられる凹部３１１、３１２内の空間は、図示しないガスノズルによりＮ２ガスが供給されることで処理ガスなどの進入を抑えている。また、各凹部３１１、３１２の上面側の開口は、シールド３４によって塞がれている。
さらには、高温となるヒーター３３を収容した周縁側横壁部１９１や中央側横壁部１９２の底部側には、これら周縁側横壁部１９１や中央側横壁部１９２を構成する部材を冷却するための冷媒を通流させる冷媒流路３１３が形成されている。これらのＮ２ガスや冷媒についても吊り下げ支柱部１９３や容器本体１３の側壁内に形成された不図示のＮ２ガス流路、冷媒供給路を介して供給される。
さらにまた図１や図４の拡大縦断面図に示すように、回転テーブル２の下面の周縁側領域と、周縁側横壁部１９１の上面の周縁側領域との間には、回転テーブル２の下面に形成された円環状の複数本の突状部及び溝部と、周縁側横壁部１９１の上面に形成された円環状の複数本の突状部及び溝部とを組み合わせて成るラビリンスシール部２７が設けられている。ラビリンスシール部２７は、回転テーブル２の上面側に供給された各種の処理ガスが回転テーブル２の下面側の空間に進入することを抑制すると共に、後述の軸受ユニット４３などでパーティクルが発生した場合であっても、当該パーティクルが回転テーブル２の上方の空間へと進入することを抑える。
さらに図２に示すように、周縁側横壁部１９１、中央側横壁部１９２の上方側の空間における回転テーブル２の外側には、真空容器１１内を排気する排気口３５、３６が開口している。排気口３５、３６には、真空ポンプなどにより構成される不図示の真空排気機構が接続されている。
続いて回転テーブル２に係る構造について図３も参照しながらより詳細に説明する。
回転テーブル２の上面側（一面側）には、当該回転テーブル２の回転方向に沿って平面形状が円形のウエハホルダ２４が設けられている。ウエハホルダ２４の上面には凹部２５が形成されており、凹部２５内にウエハＷが水平に収納される。ウエハホルダ２４はウエハＷを載置するための載置領域である。
回転テーブル２の下面には、回転テーブル２の中心から見て前記スリット３２に対応する位置から鉛直下方に向けて延出するように、複数本の支柱４１が周方向に互いに間隔を開けて設けられている。図１に示すように各支柱４１はスリット３２を貫通し、周縁側横壁部１９１、中央側横壁部１９２の下方側の空間に収容された支持部である支持板４２に接続されている。
図１、図３に示すように、支持板４２の下面側中央部は既述の回転軸２１の上端部に接続されている。従って、回転軸２１を回転させると、支持板４２及び支柱４１を介して回転テーブル２が鉛直軸周りに回転することとなる。
次いでウエハホルダ２４に係る構成について説明する。
各ウエハホルダ２４の下面側中央部にはウエハホルダ２４を支持する自転軸２６が鉛直下方へ延出するように設けられている。自転軸２６は回転テーブル２に設けられた開口部２０１に挿入され、さらにスリット３２を貫通し、既述の支持板４２に固定された軸受ユニット４３によって支持されている。従ってウエハホルダ２４は、回転テーブル２とは独立して、自転軸２６を介して支持板４２に支持されていることとなる。
軸受ユニット４３は、自転軸２６を回転自在に保持するためのベアリングと、当該ベアリングからのパーティクルの飛散を防ぐための磁気シールと、を備えている（いずれも不図示）。自転軸２６の下部側は、軸受ユニット４３を貫通して支持板４２の下面側に伸び出し、その下端部には後述の受動ギア部４５が設けられている。
ここで図１、図４に示すように支持板４２の下面の周縁側領域は、容器本体１３の内側壁面から容器本体１３の中央部側へ向けて横方向に突出するように設けられた概略円環状の突部１９４の上面と対向するように配置されている。これら支持板４２と突部１９４との間には、支持板４２の下面に形成された円環状の複数本の突状部及び溝部と、突部１９４の上面に形成された円環状の複数本の突状部及び溝部とを組み合わせて成るラビリンスシール部４６が設けられている。
さらに、ラビリンスシール部４６の内側には、支持板４２の下面から下方側へ向けて伸び出すように筒状壁部４７が形成されている。この筒状壁部４７は既述の突部１９４の内側に挿入され、筒状壁部４７の外周面と突部１９４の内周面との間には狭い隙間が形成される。
ラビリンスシール部４６や筒状壁部４７は、支持板４２の上面側から各種の処理ガスが支持板４２の下面側の空間に進入することを抑制すると共に軸受ユニット４３や後述の回転駆動部５３にてパーティクルが発生した場合であっても、当該パーティクルが支持板４２の上方の空間へと進入することを抑える。
図４に示されるように、ウエハホルダ２４のウエハ載置領域の外側の側面には、位置ずれ防止機構１２０が設けられている。なお、位置ずれ防止機構１２０の詳細については後述する。
さらに真空容器１１に係る他の構造について説明すると、図２に示すように容器本体１３の側壁にはウエハＷの搬送口３７と、当該搬送口３７を開閉するゲートバルブ３８とが設けられている。搬送口３７を介して真空容器１１内に外部の搬送機構を進入させることにより、当該搬送機構とウエハホルダ２４との間でのウエハＷの受け渡しが行われる。具体的にはウエハホルダ２４を搬送口３７に対向する位置に移動させたとき、各ウエハホルダ２４の凹部２５の底面、周縁側横壁部１９１、支持板４２、容器本体１３の底部及を上下方向に貫通する貫通孔を形成しておく。そして各貫通孔内を昇降する昇降ピン１６（図１４参照）を用いて、当該昇降ピン１６の上端が凹部２５の上面側と支持板４２の下方側との間を昇降するように構成する。この昇降ピン１６を介して、ウエハＷの受け渡しが行われる。なお、ピン及び各貫通孔の図示は省略してある。
また、図１、図２に示すように、回転テーブル２の上方側には、原料ガスノズル６１、分離ガスノズル６２、酸化ガスノズル６３、プラズマ発生用ガスノズル６４、分離ガスノズル６５がこの順に、回転テーブル２の回転方向に間隔をおいて配設されている。各ガスノズル６１～６５は真空容器１１の側壁から中心部に向かって、回転テーブル２の径方向に沿って水平に伸びる棒状に形成され、当該径方向に沿って互いに間隔を開けて設けられた多数の吐出口６６から、各種のガスを下方側に向けて吐出する。
原料ガスノズル６１は、上述のＢＴＢＡＳ（ビスターシャルブチルアミノシラン）ガスを吐出する。図２に示されるように、原料ガスノズル６１を覆うノズルカバー６７が必要に応じて設けられる。ノズルカバー６７は、原料ガスノズル６１から回転テーブル２の回転方向上流側及び下流側に向けて広がる扇状に形成されている。ノズルカバー６７は、その下方におけるＢＴＢＡＳガスの濃度を高めて、ウエハＷへのＢＴＢＡＳガスの吸着性を高くする役割を有する。また、酸化ガスノズル６３は、既述のオゾンガスを吐出する。分離ガスノズル６２、６５はＮ２ガスを吐出し、上面側から見て天板１２の扇状の突出部１７を各々周方向に分割する位置に配置されている。
プラズマ発生用ガスノズル６４は、例えばアルゴン（Ａｒ）ガスと酸素（Ｏ２）ガスとの混合ガスからなるプラズマ発生用ガスを吐出する。
さらに天板１２には回転テーブル２の回転方向に沿って扇状の開口部が設けられ、この開口部を塞ぐようにプラズマ形成部７１が設けられている。プラズマ形成部７１は石英などの誘電体からなるカップ状の本体部７１０を備え、この本体部７１０によって天板１２側の開口部が塞がれる。プラズマ形成部７１は、回転テーブル２の回転方向に見て、酸化ガスノズル６３と突出部１７との間に設けられている。図２にはプラズマ形成部７１が設けられる位置を一点鎖線で示している。
図１に示されるように、本体部７１０の下面側には、既述の扇状の開口部に沿って下方側へ向けて突出する突状部７２が設けられている。既述のプラズマ発生用ガスノズル６４の先端部は、この突状部７２に囲まれる領域内にガスを吐出できるように、回転テーブル２の外周側から当該突状部７２に囲まれる領域内に挿入されている。突状部７２は、プラズマ処理領域Ｒ３の下方側へのＮ２ガス、オゾンガス及びＢＴＢＡＳガスの進入を抑え、プラズマ発生用ガスの濃度の低下を抑える役割を有する。
プラズマ形成部７１の本体部７１０の上面側には凹部が形成され、この凹部内には上面側へ向けて開口する箱型のファラデーシールド７３が配置されている。ファラデーシールド７３の底部には、絶縁用の板部材７４を介して、金属線を鉛直軸周りにコイル状に巻回したアンテナ７５が設けられており、アンテナ７５には高周波電源７６が接続されている。
さらにファラデーシールド７３の底面には、アンテナ７５への高周波印加時に当該アンテナ７５において発生する電磁界のうち電界成分が下方に向かうことを阻止すると共に、磁界成分を下方に向かわせるためのスリット７７が形成されている。図２に示すように、前記スリット７７は、アンテナ７５の巻回方向に対して直交（交差）する方向に伸び、アンテナ７５の巻回方向に沿って多数形成されている。
上述の構成を備えるプラズマ形成部７１を用い、高周波電源７６をオンにしてアンテナ７５に高周波を印加すると、プラズマ形成部７１の下方に供給されたプラズマ発生用ガスをプラズマ化することができる。
なお、図示の便宜上、図４の拡大縦断面図においては、プラズマ形成部７１及びその下方側のプラズマ発生用ガスノズル６４、冷媒流路３１３の記載は省略してある。
回転テーブル２上において、原料ガスノズル６１のノズルカバー６７の下方領域を、原料ガスであるＢＴＢＡＳガスの吸着が行われる吸着領域Ｒ１とし、酸化ガスノズル６３の下方領域を、オゾンガスによるＢＴＢＡＳガスの酸化が行われる酸化領域Ｒ２とする。また、プラズマ形成部７１の下方領域を、プラズマによるＳｉＯ２膜の改質が行われるプラズマ処理領域Ｒ３とする。突出部１７の下方領域は、分離ガスノズル６２、６５から吐出されるＮ２ガスにより、吸着領域Ｒ１と酸化領域Ｒ２とを互いに分離して、原料ガスと酸化ガスとの混合を防ぐための分離領域Ｄを構成する。
ここで容器本体１３に設けられた既述の排気口３５は、吸着領域Ｒ１と、当該吸着領域Ｒ１に対して前記回転方向下流側に隣接する分離領域Ｄとの間の外側に開口しており、余剰のＢＴＢＡＳガスを排気する。また排気口３６は、プラズマ処理領域Ｒ３と、当該プラズマ処理領域Ｒ３に対して前記回転方向下流側に隣接する分離領域Ｄとの境界付近の外側に開口しており、余剰のＯ３ガス及びプラズマ発生用ガスを排気する。各排気口３５、３６からは、各分離領域Ｄ、回転テーブル２の中心領域形成部Ｃから各々供給されるＮ２ガスも排気される。
以上説明した構成を備える成膜装置１において、回転テーブル２を回転させてウエハホルダ２４に載置されたウエハＷを鉛直方向に伸びる回転軸２１回りに公転させる際に、各ウエハホルダ２４は、当該ウエハホルダ２４の下面側中央部を支持し、鉛直方向に伸びる自転軸２６回りに自転することができる。
以下、図４、図５などを参照しながら、ウエハホルダ２４を自転させる機構の詳細について説明する。
図４、図５に示すように軸受ユニット４３を貫通した各自転軸２６の下端部は、扁平な円柱である受動ギア部４５の上面に、互いの中心軸を一致させた状態で接続されている。従って、受動ギア部４５は自転軸２６を介してウエハホルダ２４に連結されていることとなる。また軸受ユニット４３は自転軸２６を回転自在に保持しているので、受動ギア部４５を周方向に回転させると、各ウエハホルダ２４を自転軸２６回りに自転させることができる。
図５に示すように受動ギア部４５の側周面には、複数の永久磁石４５０が互いに間隔を開けて配置されている。これらの永久磁石４５０は、隣り合って配置される永久磁石４５０、４５０間で、受動ギア部４５の側周面に露出する極（Ｎ極面４５１、Ｓ極面４５２）が異なるように交互に配置されている。また、受動ギア部４５の側周面に露出するＮ極面４５１、Ｓ極面４５２は、例えば当該側周面を上端縁から下端縁へ向けて上下方向に伸びる短冊状に形成されている。複数の永久磁石４５０が配置された受動ギア部４５の側周面は、当該受動ギア部４５の受動面に相当する。
既述のように受動ギア部４５に接続された自転軸２６は、回転テーブル２と共通の支持板４２に支持されているので、回転テーブル２を回転させると各自転軸２６もスリット３２に沿って回転軸２１回りを公転する。従って、自転軸２６の下端部に設けられた受動ギア部４５についても前記スリット３２に対応した移動軌道Ｏに沿って移動する（図６～図８に破線で示した移動軌道Ｏ参照）。
図４に示すように支持板４２の下方側に位置する容器本体１３の底部には、前記受動ギア部４５を周方向に回転させるための円板である駆動ギア部５１が配置されている。駆動ギア部５１は、受動ギア部４５が移動軌道Ｏ上の予め設定された位置を通過する際に、当該受動ギア部４５の側周面（受動面）に対して円板の一面を対向させた状態となる位置に配置されている。
図５に示すように駆動ギア部５１の前記一面側には、複数の永久磁石５１０が互いに間隔を開けて配置されている。これらの永久磁石５１０は、隣り合って配置される永久磁石５１０、５１０間で、駆動ギア部５１の一面に露出する極（Ｎ極面５１１、Ｓ極面５１２）が異なるように交互に配置されている。
また、駆動ギア部５１の一面に露出するＮ極面５１１、Ｓ極面５１２は、当該一面に対向する領域を通過する受動ギア部４５の側周面に形成されたＮ極面４５１、Ｓ極面４５２の形状と重なり合うように、円形状の駆動ギア部５１の一面の中央部から周縁部へ向けて半径方向に広がる扇形状に形成されている。複数の永久磁石５１０が配置された駆動ギア部５１の一面は、当該駆動ギア部５１の駆動面に相当する。
また駆動ギア部５１において、前記永久磁石５１０が配置された一面の反対側の面の中央部には駆動軸５２の一端が接続されている。この駆動軸５２の他端には回転駆動部５３が設けられ、当該回転駆動部５３を用いて駆動軸５２を回転させることにより、駆動ギア部５１を回転中心回りに回転させることができる。ここで図５に示すように、駆動ギア部５１の駆動軸５２は、受動ギア部４５と接続された自転軸２６と交差する方向に伸びるように配置されている。
さらに回転駆動部５３は駆動ギア部５１に接続された駆動軸５２の先端位置を前後に移動させることができる。この結果、図４中に破線で示すように、駆動ギア部５１の一面（駆動面）と受動ギア部４５の側周面（受動面）との間隔を調節することができる。駆動軸５２の先端位置を移動させる回転駆動部５３は、本実施の形態の位置調節部の機能も備えている。
駆動ギア部５１は、受動ギア部４５が駆動ギア部５１に対向する位置を通過する際に、受動ギア部４５の側周面が駆動ギア部５１の一面の中央部よりも上方側を通過する高さ位置に配置されている。この結果、図５に示すように受動ギア部４５に形成された永久磁石４５０と駆動ギア部５１に形成された永久磁石５１０とが近接し、Ｎ極面５１１とＳ極面４５２との間、またはＳ極面５１２とＮ極面４５１との間に比較的強い磁力線Ｍが形成される。
そして例えば駆動ギア部５１の永久磁石５１０が、受動ギア部４５の永久磁石４５０の移動方向と反対向きに移動するように駆動ギア部５１を回転させる（駆動面を移動させる）と、前記磁力線Ｍが移動して受動ギア部４５を回転させることができる。この結果、受動ギア部４５の回転が自転軸２６を介してウエハホルダ２４に伝達され、ウエハホルダ２４を自転させることができる。
受動ギア部４５や駆動ギア部５１、受動ギア部４５とウエハホルダ２４を連結する自転軸２６や駆動ギア部５１を駆動する駆動軸５２、回転駆動部５３などは、本実施の形態の磁気ギア機構を構成している。
さらに図３、図４などに示すように、支持板４２の底面には、支持板４２の下面から突出した軸受ユニット４３、自転軸２６、及び受動ギア部４５の側周面の一部を囲むように、半円筒形状の側壁部４４が設けられている。側壁部４４は、駆動ギア部５１が配置されている向きとは反対側の受動ギア部４５の側周面を囲むように設けられる。
側壁部４４の内周面下部側の位置には、例えば強磁性体材料からなる半円環形状のブレーキ部４４１が設けられている。そして、受動ギア部４５の永久磁石４５０とブレーキ部４４１との間に形成される磁力線が、受動ギア部４５と駆動ギア部５１との間に形成される磁力線よりも弱くなるように、例えば受動ギア部４５の側周面とブレーキ部４４１との間の距離などが調節されている。
この結果、受動ギア部４５が駆動ギア部５１に対向する位置を通過する際には、受動ギア部４５と駆動ギア部５１との間に働く力が作用して受動ギア部４５を回転させることができる。一方、当該位置を通過した後は受動ギア部４５とブレーキ部４４１との間に働く力により、慣性力などに伴う受動ギア部４５の自由回転を抑えることができる。受動ギア部４５の側周面を囲むブレーキ部４４１の内周面は、受動ギア部４５の回転を停止するためのブレーキ面に相当する。
このような自転機構を用いると、回転テーブル２の回転に加えて、ウエハホルダ２４を回転させることができるため、面内均一性を向上させることができる。即ち、ウエハホルダ２４は回転テーブル２の周方向に沿って配置されるため、ウエハホルダ２４内に配置されたウエハＷは、回転テーブル２の中心からの距離の差により、ウエハＷ内の位置により移動速度の差を生じる。つまり、回転テーブル２の回転中心に近い位置の移動速度は遅く、回転テーブル２の外周付近の移動速度は速いため、成膜処理を行った場合、回転テーブル２の半径方向の位置に応じて成膜処理に差が生じる場合がある。このような場合であっても、ウエハホルダ２４を自転させれば、ウエハＷが回転中心付近に移動したり外周付近に移動したりするため、全体として均一な成膜処理を行うことができ、面内均一性を向上させることができる。
しかしながら、このようなウエハホルダ２４の自転を行うと、ウエハＷのウエハホルダ２４内の位置がずれる場合がある。
図９は、ウエハホルダ２４に載置されたウエハＷの状態を説明するための図である。図９において、時計方向に回転テーブル２は回転し、ウエハホルダ２４も時計回りに回転している場合が示されている。
図９に示される通り、自転を行わないである回転速度以上で回転テーブル２を回転させた場合、ウエハＷは遠心力でウエハホルダ２４の最外周側に押し付けられた状態となっている。この状態で１ｒｐｍの速度でウエハホルダ２４を自転させた場合、自転に伴い、遠心力の加わる方向が移動するためウエハＷはウエハホルダ２４の内壁に沿って自転するという現象が発生する。
ウエハＷの直径が３００ｍｍ、ウエハホルダ２４の内径が３０２ｍｍであるときに、１ｒｐｍの自転に移動する角度は、
（３０２π－３００π）／３０２π × ３６０度／ｍｉｎ＝２．４度／ｍｉｎ
となる。
表１は、そのような計算に基づいてウエハＷの回転角度を求めた挙動予測結果である。
Figure 0007145648000001
 表１に示される通り、自転速度が速くなる程、ウエハＷのウエハホルダ２４内での回転角度は大きくなる。
そこで、ウエハホルダ２４内においてウエハＷのノッチＴがどの位ずれていたかを５ｍｉｎ（分）で評価してグラフ化した。
図１０は、ノッチずれ評価の結果をグラフ化して示した図である。図１０においては、自転速度を時計回りと反時計回りで０～２ｒｐｍに変化させ、回転テーブル２の回転速度（公転速度）を０～１８０ｒｐｍまで変化させて５分間各々の状態を継続し、ノッチずれの評価を行った。なお、図１０において、時計回りを＋、反時計回りを－で表現した。
結果として、公転速度が０～３０ｒｐｍまでは概ねウエハＷのノッチＴがずれることは無いが、稀にずれが確認された。ノッチＴのずれる方向は、自転方向が時計回り（＋）の場合は時計回り方向にずれ、自転方向が反時計回り（－）の場合は反時計回りにずれている。そして、自転の回転速度を高く設定する程、ずれ量は大きくなっていることが分かる。このことから、ノッチＴのずれ量は、公転速度からはあまり影響を受けず、自転速度に比例して増加する傾向があると考えられる。
図１１は、ウエハＷの位置ずれの時間依存性を評価してグラフ化した図である。ウエハＷの位置ずれの時間依存性を評価するため、５分、１０分、１５分と時間を延ばしてノッチＴのずれ量を測定した。
図１１に示される通り、自転速度が０ｒｐｍの場合は、時間依存性は無い。一方、自転速度を－２ｒｐｍ、＋２ｒｐｍに設定した場合、公転速度が２０ｒｐｍの場合には時間依存性は見られないが、公転速度が１２０ｒｐｍの場合には、時間が長くなる程ノッチＴのずれ量が大きくなるという結果が得られた。このように、自転を行った場合、時間が長くなるにつれてウエハＷの位置ずれが大きくなるという結果が得られた。
そこで、このようなウエハＷの位置ずれを防止すべく、本実施形態に係る基板処理装置は、位置ずれ防止機構１２０を備える。
図１２は、本実施形態に係る基板処理装置の一例の位置ずれ防止機構１２０の斜視図である。図１２（ａ）は、位置ずれ防止機構１２０の全体斜視図であり、図１２（ｂ）は、ノッチ位置ずれ防止機構１２０ａの拡大斜視図である。
図１２（ａ）に示されるように、位置ずれ防止機構１２０は、ノッチ位置ずれ防止機構１２０ａと、外周位置ずれ防止機構１２０ｂとを備える。ノッチ位置ずれ防止機構１２０ａは、ウエハＷのノッチＴの位置ずれを防止する機構であり、外周位置ずれ防止機構１２０ｂは、ウエハＷの円形部分をなす外周の位置ずれを防止する機構である。ノッチ位置ずれ防止機構１２０ａは、ウエハＷのノッチＴが配置される位置に設けられ、外周位置ずれ防止機構１２０ｂは、ノッチＴと反対側のウエハＷの外周と接触可能な位置に設けられる。ノッチはウエハＷの１箇所にのみ形成されるので、ノッチ位置ずれ防止機構１２０ａは１箇所にのみ設けられる。一方、２点支持ではウエハＷの位置ずれを防げないので、外周位置ずれ防止機構１２０ｂは互いに離間した少なくとも２箇所に設けられ、ウエハＷを両側から少なくとも３点で挟むようにして保持する。なお、離間距離があまりに短いと、位置ずれの防止が困難となるので、外周位置ずれ防止機構１２０ｂ同士はある程度の距離を有して、回転テーブル２の中心を向く互いの向きが異なる程度まで離れて配置されることが好ましい。しかしながら、ノッチ位置ずれ防止部材８０ａ及び外周位置ずれ防止部材８０ｂは、ウエハＷに押圧される必要は無く、ウエハＷに圧力を加えずに接触すればウエハＷの位置ずれを防止するのに十分である。なお、ノッチ位置ずれ防止部材８０ａ及び外周位置ずれ防止部材８０ｂをまとめて基板位置ずれ防止部材８０と呼んでもよいこととする。
図１２（ｂ）に示されるように、ノッチ位置ずれ防止機構１２０ａは、ノッチ位置ずれ防止部材８０ａと、回転軸９０と、バネ１００とを備える。ノッチ位置ずれ防止部材８０ａは、ウエハＷのノッチＴと接触し、ウエハＷのノッチＴの位置ずれを防ぐための部材である。ノッチ位置ずれ防止部材８０ａは、ノッチ接触部８１ａと、回転部８２と、連結部８３と、受け部８４とを有する。
ノッチ接触部８１ａは、ウエハＷのノッチ及びノッチ付近の側面と接触する面であり、ノッチＴと係合するように内側に突出したノッチ係止部８１０と、その両側の平坦面が該当する。ノッチ接触部８１ａは、ノッチ係止部８１０がノッチＴを係止する形状を有することにより、ウエハＷの位置ずれを確実に防止する役割を果たす。
回転部８２は、回転軸９０の周囲に回転可能に設けられた部分である。回転軸９０は、ウエハＷの外周面に沿って延びるように水平に設けられ、回転軸９０の周りを回転部８２が回転することにより、ノッチ位置ずれ防止部材８０ａが鉛直方向に回転する。
連結部８３は、回転部８２と受け部８４とを連結する部分であり、受け部８４が受けた力及び回転部８２が回転する動きを、各々反対側の回転部８２及び受け部８４に伝達する役割を果たす。
受け部８４は、バネ１００の弾性力や、後述する固定具の力を受けて連結部８３に伝達する役割を有する。
回転軸９０は、ノッチ位置ずれ防止部材８０ａを回転可能に支持するために設けられる。また、バネ１００は、受け部８４に弾性力を付与する役割を有する。
図１３は、ノッチ位置ずれ防止機構１２０ａの拡大図である。図１３（ａ）は、ノッチ位置ずれ防止機構１２０ａの透過平面拡大図であり、図１３（ｂ）は、図１３（ａ）のＡ－Ａで断面図である。
図１３（ａ）に示されるように、ノッチ位置ずれ防止部材８０ａのノッチ接触部８１ａに設けられたノッチ係止部８１０がウエハＷのノッチＴと係合することにより、ウエハＷの自転を含む位置ずれを確実に防止することができる。
図１３（ｂ）に示されるように、ノッチ位置ずれ防止部材８０ａのノッチ接触部８１ａがノッチＴを有するウエハＷの側面と接触し、回転部８２が回転軸９０の周囲に回転可能に設けられている。連結部８３は回転部８２と受け部８４とを連結し、受け部８４の下面にはバネ１００が接触して設けられている。バネ１００の下端には、バネ支持部１０１が設けられている。
図１４は、本実施形態に係る基板処理装置の一例の位置ずれ防止機構１２０の詳細な構造及び動作を説明するための断面図である。図１４（ａ）は、位置ずれ防止機構１２０がウエハＷを接触保持した状態を示した図である。
図１４（ａ）に示されるように、本実施形態に係る位置ずれ防止機構１２０は、基板位置ずれ防止部材８０と、回転軸９０と、バネ１００と、バネ支持部１０１と、固定具１１０とを有する。上述のように、基板位置ずれ防止部材８０は、基板接触部８１と、回転部８２と、連結部８３と、受け部８４とを有する。なお、基板位置ずれ防止部材８０は、ノッチ位置ずれ防止部材８０ａと外周位置ずれ防止部材８０ｂを有する。また、ノッチ位置ずれ防止部材８０ａは、ノッチ接触部８１ａを有し、外周位置ずれ防止部材８０ｂは、外周接触部８１ｂを各々有する。ノッチ位置ずれ防止部材８０ａと外周位置ずれ防止部材８０ｂの回転部８２、連結部８３及び受け部８４は共通の形状を有するので、特に区別せずに表すこととする。
図１４（ａ）に示すように、位置ずれ防止機構１２０は、ウエハホルダ２４の外周付近に設けられる。図１４（ａ）に示すように、ウエハホルダ２４内に、ウエハＷが接触保持される凹部２５が設けられ、位置ずれ防止機構１２０は、凹部２５の周囲に設けられる。即ち、凹部２５は、位置ずれ防止機構１２０により正確にウエハＷが保持される領域であって、ウエハホルダ２４に含まれる領域である。ウエハホルダ２４は、窪んだ形状の凹部２５を有し、位置ずれ防止機構１２０は、凹部２５の外側と下方に設けられる。
また、位置ずれ防止機構１２０は、図２、３、１２～１３に示したように、少なくとも３個設けられるが、更に多く設けられてもよい。
ウエハＷのウエハホルダ２４への載置は、昇降ピン１６を用いて行われる。ウエハホルダ２４及び回転テーブル２には、貫通孔２８が形成されており、貫通孔２８を貫通する昇降ピン１６がウエハＷのウエハホルダ２４への受け渡しを行う。なお、昇降ピン１６は、ウエハＷの受け渡しが行われる搬送口３７と対向する位置にのみ設けられれば十分である。昇降ピン１６がウエハホルダ２４の凹部２５よりも下方に下降したときに、ウエハＷはウエハホルダ２４に載置される。
ウエハＷがウエハホルダ２４に載置されているときには、ウエハＷの自重により、基板位置ずれ防止部材８０が閉じてウエハＷに接触する状態となる。この時、バネ１００は縮んだ状態であり、バネ１００の弾性力により、受け部８４が下方に引っ張られ、基板位置ずれ防止部材８０が閉じてウエハＷの側面と接触した状態となる。
なお、ノッチ位置ずれ防止部材８０ａの形状については、図１３において説明したが、外周位置ずれ防止部材８０ｂは、ノッチ位置ずれ防止部材８０ａのノッチ接触部８１ａからノッチ係止部８１０を取り除いた形状と考えてよい。但し、平坦面であるよりも、ウエハＷの外周に沿った曲面を有する方が、ウエハＷとの接触部積を増やし、確実にウエハＷを接触保持する観点からは好ましい。
なお、固定具１１０は、ウエハＷを取り出すときに用いられ、ウエハＷを保持しているときには、凹部２５よりも下方に配置される。
図１４（ｂ）は、位置ずれ防止機構１２０からウエハＷが取り外された状態を示した図である。図１４（ｂ）に示されるように、ウエハＷをウエハホルダ２４から取り外す場合には、昇降ピン１６が上昇してウエハＷを上昇させるとともに、固定具１１０も上昇して受け部８４を押し上げ、基板位置ずれ防止部材８０を外側に回転させ、基板接触部８１を開かせる。固定具１１０は、肩１１１の部分で受け部８４を上方に押し上げる。これにより、連結部８３が上昇し、回転部８２が回転軸９０の周りを外側に開くように回転する。なお、固定具１１０は、バネ１００の弾性力に抗して上昇する。よって、固定具１１０が下降したときには、バネ１００の弾性力により受け部８４が下降し、基板位置ずれ防止部材８０は閉じることになる。
このように、固定具１１０は、基板位置ずれ防止部材８０の保持を開放する開放部材として機能する。具体的には、バネ１００が収縮する付勢力を連結部８３に作用し、基板位置ずれ防止部材８０が閉となってウエハＷを保持しているときに、バネ１００の付勢力に抗して連結部８３を上方に押圧してバネ１００を伸長させ、受け部８４に連結された連結部８３を上方に押し上げる。連結部８３の上昇により、回転部８２は外側に回転し、ウエハＷを開放する。これにより、ウエハＷは、昇降ピン１６の上昇により、鉛直方向に移動可能な状態となる。
例えば、このような動作によりウエハＷのウエハポケット２４の載置及び取り外しを行う。ウエハＷの自重及びバネ１００の弾性力１００を利用して、簡単な動作でウエハＷを接触固定及び除去することができる。
なお、基板位置ずれ防止部材８０は、種々の材料から構成されてよいが、真空容器１１内の処理空間に露出しているので、発塵が少なく、耐熱性の高い材料で構成されることが好ましい。例えば、基板位置ずれ防止部材８０は、回転テーブル２と同様に石英で構成されるか、又はセラミックス等の耐熱性が高く発塵の少ない材料から構成されることが好ましい。
また、バネ１００は、種々の材料で構成されてよいが、例えば、セラミックス構成されてもよい。上述のように、真空容器１１内の部材は、発塵が少なく、耐熱性を有する石英又はセラミックスから構成されることが好ましい。しかしながら、石英は、弾性が乏しく、バネ１００を形成するのが困難である。よって、バネ１００は、例えば、セラミックスから構成されてもよい。
また、バネ１００の形状は、用途に応じて種々の形状とされてよいが、図１４（ａ）、（ｂ）に示すつるまきバネ形状の他、板バネで構成されてもよい。図１４（ａ）、（ｂ）に示すつるまきバネ形状であると、バネ１００同士が接触してコンタミネーションを発生するおそれがあるので、部品点数の少ない板バネで構成する方がより好ましい。よって、バネ１００は、板バネで構成してもよい。
図１５は、ノッチ位置ずれ防止部材８０ａのノッチ係止部８１０の図１２、１３と異なる態様を示した図である。図１５に示されるように、ノッチ係止部８１０は、棒状のノッチＴの奥に入り込める形状であってもよい。ノッチ係止部８１０は、ノッチＴと完全に係合しなくてもよく、ノッチＴを係止できればよい。よって、ノッチＴの少なくとも一部に接触し、ノッチＴの位置ずれを防止できればよく、必ずしもノッチＴの形状に完全に沿った形状をしていなくてもよい。その観点で、四角形や三角形の断面を有する棒状の形状であってもよいし、ノッチＴの一部と接触するような内側に突出した形状であってもよい。このように、ノッチ係止部８１０は、ノッチＴを係止できる限り、用途に応じて種々の形状を有してよい。
図１６は、外周位置ずれ防止部材８０ｂの形状例を示した図である。外周位置ずれ防止部材８０ｂのノッチ接触部８１ａは、図１６（ａ）に示されるように、ウエハＷの外周の円形に沿った曲面形状を有してもよいし、図１６（ｂ）に示されるように、単なる平坦面として形成されてもよい。このように、外周位置ずれ防止部材８０ｂの外周接触部８１ｂについても、ウエハＷの外周面を接触保持できる限り、用途に応じて種々の形状とすることができる。
次に、位置ずれ防止機構１２０の動作について説明する。
まず、図１４（ａ）のように、昇降ピン１６が上昇し、図示しない搬送アームからウエハＷを受け取る。その後、昇降ピン１６が下降し、図１４（ｂ）に示す状態となる。
具体的には、図１４（ａ）に示されるように、まず、固定具１１０は連結部８３を上方に押圧し、これにより連結部８３及び受け部８４が上昇し、連結部８３の外側端に内側端が連結された基板位置ずれ防止部材８０が、回転軸９０周りに外側に回転し、基板位置ずれ防止部材８０の基板接触部８１が開く。これにより、ウエハＷがウエハホルダ２４上に載置可能な状態となる。
次に、図１４（ｂ）に示すように、昇降ピン１６がウエハホルダ２４の面よりも下方に下降し、ウエハＷがウエハホルダ２４上に載置されたら、次いで、固定具１１０が下降する。これにより、バネ１００の収縮力が作用し、連結部８３及び受け部８４は下降する。受け部８４の下降に伴い、基板位置ずれ防止部材８０は回転軸９０周りに内側に回転し、ウエハＷの側面部に接触する。このとき、ウエハＷのノッチＴとノッチ接触部８１ａのノッチ係止部８１０とが係合し、ノッチ係止部８１０がノッチＴを係止する。基板位置ずれ防止部材８０には、バネ１００の付勢力が常に作用しているので、ウエハＷは確実に凹部２５上、つまりウエハホルダ２４上に保持される。これにより、回転テーブル２が回転し、更にウエハホルダ２４が自転してウエハＷの処理が行われても、ノッチ位置ずれ防止部材８０ａが確実にウエハＷのノッチＴを係止し、反対側の外周位置ずれ防止部材８０ｂでもウエハＷを接触保持するので、ウエハＷは凹部２５上に接触した状態で保持され、回転テーブルの公転及びウエハホルダ２４の自転を行いつウエハＷの表面が処理される。ウエハＷは、凹部２５上に接触した状態で位置ずれなく保持されているので、裏面のこすれによるパーティクルの発生も無く、また、自転公転の組み合わせにより良好な面内均一性で基板処理（成膜処理）を行うことができる。
ウエハＷの処理が終了したら、固定具１１０が肩１１１で受け部８４を上方に押し上げ、基板位置ずれ防止部材８０が開く。次いで、図１４（ａ）に示すように、昇降ピン１６が上昇し、ウエハＷを支持して上方へと持ち上げる。その後は、図示しない搬送アームがウエハＷを受け取り、真空容器１１の外部に処理後のウエハＷが搬出される。
このように、本実施形態に係る基板処理装置の位置ずれ防止機構によれば、ウエハＷの位置ずれを防ぎ、パーティクルを発生させずに回転テーブル２の公転とウエハホルダ２４の自転を行いつつ基板処理を行うことができ、良好な面内均一性で基板処理を行うことができる。
なお、成膜装置１には、図１に示すように、装置全体の動作のコントロールを行うためのコンピュータからなる制御部１３０が設けられている。この制御部１３０には、後述の成膜処理に係る動作を実行するためのプログラムが格納されている。前記プログラムは、成膜装置１の各部に制御信号を送信して各部の動作を制御する。具体的には、各ガスノズル６１～６５からの各処理ガスなどの供給流量、ヒーター３３によるウエハＷの加熱温度、中心領域形成部ＣからのＮ２ガスの供給流量、公転用回転駆動部２２による回転テーブル２の単位時間当たりの回転数、磁気ギア機構によるウエハホルダ２４の自転角度などが制御信号に従って制御される。上記のプログラムにはこれらの制御を行い、後述の各処理を実行するためのステップ群が組まれている。当該プログラムは、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などの記憶媒体から制御部１３０にインストールされる。
［基板処理方法］
次に、本実施形態に係る基板処理装置を用いた基板処理方法の一例について説明する。まず、ウエハホルダ２４が搬送口３７に整列するように回転テーブル２が回転して、ゲートバルブ（図示せず）を開く。次に、図示しない搬送アームにより搬送口３７を介してウエハＷを真空容器１１内へ搬入する。ウエハＷは、昇降ピン１６により受け取られ、図示しない搬送アームが真空容器１１から引き抜かれた後に、昇降機構（図示せず）により駆動される昇降ピン１６によってウエハホルダ２４へと下げられる。図１４（ａ）、（ｂ）で説明した通り、ウエハホルダ２４上に載置されたウエハＷについて、位置ずれ防止機構１２０によるウエハＷの接触保持が行われる。そして、上述の一連の動作が５回繰り返されて、５枚のウエハＷが対応するウエハホルダ２４に載置される。
続いて、真空容器１１内が、図示しない真空ポンプ及び圧力調整器により、予め設定した圧力に維持される。回転テーブル２が上から見て時計回りに回転を開始する。回転テーブル２の回転と合わせて、容器本体１３の底部に配置された駆動ギア部５１の回転動作も開始し、ウエハホルダ２４の自転も開始する。回転テーブル２は、ヒーター３３により前もって所定の温度（例えば３００℃）に加熱されており、ウエハＷがこの回転テーブル２に載置されることで加熱される。ウエハＷが加熱され、所定の温度に維持されたことが温度センサ（図示せず）により確認された後、ＢＴＢＡＳガスが原料ガスノズル６１を通して吸着領域Ｒ１へ供給され、Ｏ３ガスが酸化ガスノズル６３を通して酸化領域Ｒ２へ供給される。更に、プラズマ発生用ガスノズル６４からプラズマ発生用ガスが供給されるとともに、高周波電源７６からアンテナ７５に高周波電力が供給され、プラズマが形成される。加えて、分離ガスノズル６２、６５からＮ２ガスが供給される。さらに、中心領域形成部Ｃからから回転テーブル２の表面に沿ってＮ２ガスが吐出される。
ウエハＷが原料ガスノズル６１の下方の吸着領域Ｒ１を通過するときに、ウエハＷの表面にＢＴＢＡＳ分子が吸着し、酸化ガスノズル６３の下方の酸化領域Ｒ２を通過するときに、ウエハＷの表面にＯ３分子が吸着し、Ｏ３によりＢＴＢＡＳ分子が酸化される。したがって、回転テーブル２の回転により、ウエハＷが吸着領域Ｒ１及び酸化領域Ｒ２の両方を一回通過すると、ウエハＷの表面に酸化シリコンの一分子層（又は２以上の分子層）が形成される。更に、ウエハＷがプラズマ発生用ガスノズル６４の下方のプラズマ処理領域Ｒ３を通過するときに、酸素プラズマ及び／又は酸素ラジカルに曝され、酸化シリコンの分子層がプラズマにより改質される。
このように、ウエハＷが吸着領域Ｒ１、酸化領域Ｒ２及びプラズマ形成領域Ｒ３をこの順序で複数回通過し、所定の膜厚を有する酸化シリコン膜がウエハＷの表面に堆積する。その際、ウエハＷは、位置ずれ防止機構１２０により、ウエハホルダ２４内で位置ずれ無く接触保持されているので、裏面からパーティクルも発生しないし、ウエハＷの表面全体に均一な基板処理（成膜処理）が行われる。
そして、所定の膜厚を有する酸化シリコン膜が堆積した後、ＢＴＢＡＳガスとＯ３ガスの供給を停止し、回転テーブル２の回転を停止する。この時、ウエハＷのノッチＴの位置は、搬入時と同じ位置であり、位置ずれは生じていない。また、ウエハホルダ２４を自転させつつ回転テーブル２を回転させて基板処理を行うため、面内均一性の良好な酸化シリコン膜を各ウエハＷの表面上に成膜することができる。
そして、ウエハＷは搬入動作と逆の動作により順次図示しない搬送アームにより真空容器１１から搬出され、成膜プロセスが終了する。その際のウエハＷの搬出の動作は、図１４（ａ）、（ｂ）で説明した通りである。
このように、本実施形態に係る基板処理装置及び基板処理方法によれば、ウエハＷのノッチＴを含めた３点を接触保持することにより、ウエハホルダ２４内のウエハＷの位置ずれを確実に防止しつつ、面内均一性の良好な高品質の成膜処理を行うことができる。
また、本実施形態では、ノッチＴが形成されているウエハＷの処理を例に挙げて説明したが、オリエンテーションフラットが形成されているウエハＷの場合でも、オリエンテーションフラットの接触保持に適合するオリフラ位置ずれ防止部材８０ａを用いるようにすれば、同様の効果を得ることができる。なお、この場合、例えば、図１８（ｂ）に示した平坦面を有する外周位置ずれ防止部材８０ｂと同様の形状を有するオリフラ位置ずれ防止部材８０ａに構成することにより、オリフラの接触保持が可能になる。
なお、本実施形態においては、酸化シリコン膜を成膜する例を挙げて説明したが、酸化ガスノズル６３を窒化ガスノズル６３としてＮＨ３等の窒化ガスを供給すれば、シリコン窒化膜を成膜することも可能である。更に、原料ガスノズル６１から供給する原料ガスも膜の種類、用途に応じて種々の原料ガスを供給することができる。プラズマ発生用ガスノズル６４からも、基板処理に応じた適切なプラズマ発生用ガスを適切な条件で活性化させ、改質処理を行うことができる。
以上、本発明の好ましい実施形態について詳説したが、本発明は、上述した実施形態に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施形態に種々の変形及び置換を加えることができる。
１ 成膜装置
１１ 真空容器
２ 回転テーブル
２１ 回転軸
２４ ウエハホルダ
２６ 自転軸
４２ 支持板
４４１ ブレーキ部
４５、４５ａ～４５ｃ 受動ギア部
４５０ 永久磁石
５１、５１ａ～５１ｃ 駆動ギア部
５１０ 永久磁石
５２ 駆動軸
５３ 回転駆動部
８０ 基板位置ずれ防止部材
８０ａ ノッチ位置ずれ防止部材
８０ｂ 外周位置ずれ防止部材
８１ 基板接触部
８１ａ ノッチ接触部
８１ｂ 外周接触部
８２ 回転部
８３ 連結部
８４ 受け部
９０ 回転軸
１００ バネ
１０１ バネ支持部
１１０ 固定具
１１１ 肩
１２０ 位置ずれ防止機構
１２０ａ ノッチ位置ずれ防止機構
１２０ｂ 外周位置ずれ防止機構
８１０ ノッチ係止部
Ｍ 磁力線
Ｏ 移動軌道
Ｒ１ 吸着領域
Ｒ２ 酸化領域
Ｒ３ プラズマ処理領域
Ｗ ウエハ

Claims (10)

  1. 処理室内に設けられた回転テーブルの周方向に沿って設けられた自転可能な基板保持部にノッチを有する基板を載置する工程と、
    前記基板保持部に載置された前記基板の側面の少なくとも３点に基板接触部を接触させて前記基板を接触保持する工程と、
    前記基板を接触保持した状態で前記回転テーブルを回転させるとともに前記基板保持部を自転させながら基板処理を行う工程と、を有し、
    前記少なくとも３点のうち１点は、前記基板のノッチを含み、
    前記少なくとも３点のうち２点は、前記基板のノッチの反対側の側面であり、
    前記基板接触部の前記基板のノッチと接触する箇所は、前記ノッチの全部又は一部と係合する形状、若しくは前記ノッチの奥に入り込める棒状の形状を有し、
    前記基板接触部の前記基板のノッチ以外の部分と接触する箇所は、前記基板の外周に沿った曲面又は平坦面を有し、
    前記基板を両側から前記少なくとも３点で挟むようにして保持する基板処理方法。
  2. 前記基板接触部は、鉛直方向に回転可能に支持された位置ずれ防止部材の一部であり、該位置ずれ防止部材には前記基板接触部を閉じる弾性力が作用しており、
    前記基板保持部に基板を載置する工程は、前記弾性力に抗する力を前記位置ずれ防止部材に付与して前記基板接触部を開く工程を含み、
    前記基板を接触保持する工程は、前記基板保持部上に前記基板が載置されたときに前記基板の自重及び前記弾性力で前記基板接触部を前記基板に接触させる工程を含む請求項１に記載の基板処理方法。
  3. 前記基板処理を行う工程の後、前記位置ずれ防止部材に前記弾性力に抗する力を付与して前記基板接触部を開く工程と、
    前記基板保持部から前記基板を取り出し、前記処理室から搬出する工程と、を更に有する請求項２に記載の基板処理方法。
  4. 前記基板を接触保持する工程は、前記基板に押圧力を加えずに前記基板接触部を接触させる工程である請求項１乃至３のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  5. 前記基板保持部は、前記回転テーブルの周方向に沿って複数設けられ、
    前記基板処理は、複数の前記基板保持部の各々に載置された複数の基板を各々自転させながら前記回転テーブルを回転させて行われる請求項１乃至４のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  6. 前記基板処理は、前記基板上に原料ガス及び該原料ガスと反応して反応生成物を生成可能な反応ガスを交互に供給するＡＬＤ成膜である請求項１乃至５のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  7. 処理室と、
    該処理室内に設けられ、周方向に沿ってノッチを有する基板を載置可能な基板保持部を有する回転テーブルと、
    前記基板保持部に載置された基板のノッチの側面を係止可能なノッチ接触部と、
    該ノッチ接触部の反対側に該ノッチ接触部と対向する位置に設けられ、前記基板保持部に載置された前記基板の側面の少なくとも２点と接触可能な外周接触部と、
    前記基板保持部を自転させる自転機構と、
    前記回転テーブルを回転させる回転機構と、を有し、
    前記ノッチ接触部は、前記ノッチの全部又は一部と係合する形状、若しくは前記ノッチの奥に入り込める棒状の形状を有し、
    前記外周接触部は、前記基板の外周に沿った曲面又は平坦面を有し、
    前記ノッチ接触部と前記外周接触部とで前記基板を両側から挟むように保持する基板処理装置。
  8. 前記ノッチ接触部及び前記外周接触部は、鉛直方向に回転可能に支持された基板位置ずれ防止部材の一部であり、
    該基板位置ずれ防止部材の一部に弾性力を付与することにより前記ノッチ接触部及び前記外周接触部を閉じた状態にする弾性部材と、
    前記基板保持部に前記基板が載置されるとき及び前記基板保持部から前記基板を取り外すときに、前記弾性部材の前記弾性力に抗する力を付与して前記ノッチ接触部及び前記外周接触部を開く弾性抗力付与部材と、を更に有する請求項７に記載の基板処理装置。
  9. 前記基板保持部は、前記回転テーブルの周方向に沿って複数設けられ、
    複数の前記基板保持部の各々に載置された複数の基板を各々前記自転機構で自転させながら前記回転テーブルを前記回転機構で回転させて前記複数の基板を処理する請求項７又は８に記載の基板処理装置。
  10. 前記基板保持部に原料ガスを供給可能な原料ガス供給部と、
    前記回転テーブルの回転方向における下流側に該原料ガス供給部と離間して設けられ、前記原料ガスと反応して反応生成物を生成可能な反応ガスを前記基板保持部に供給可能な反応ガス供給部と、を更に有し、
    前記原料ガス供給部から前記原料ガス、前記反応ガス供給部から前記反応ガスを供給しながら、前記自転機構を自転及び前記回転機構を回転させることにより、前記基板上にＡＬＤ成膜が可能である請求項７乃至９のいずれか一項に記載の基板処理装置。
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