JP6316128B2 - スペーサ及びこれを用いた基板処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、スペーサ及びこれを用いた基板処理方法に関する。

従来から、裏面同士が対向する２枚の基板がスペーサ部材を介して積層されてなる積層体を上下方向に複数保持する基板保持部に対して、積層体を搬送する基板搬送装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

かかる基板搬送装置は、基板保持部との間で積層体を受け渡す第１のフォークと、第１のフォークの上方に、基板及びスペーサ部材を収容する収容部に進退可能かつ上下反転可能に設けられ、収容部と第１のフォークとの間で基板又はスペーサ部材を受け渡す第２のフォークと、第２のフォークの一方の面側に設けられ、基板を上掴みする第１の掴み機構と、第２のフォークの一方の面と同一面側に設けられ、スペーサ部材を上掴みする第２の掴み機構とを有し、同一のフォークにより基板及びスペーサ部材のいずれも支持可能に構成されている。

また、上述の積層体は、裏面同士が対向してスペーサ部材を介して積層されているため、成膜等の基板処理を行った場合にも、裏面への成膜等の基板処理をある程度防止することができ、裏面の洗浄、ベベルエッチングといった基板処理の負担を軽減することができる。

特開２０１２−１８６３６８号公報

しかしながら、近年、スループット及び歩留り向上によるコスト低減の観点から、プロセス側の要求は年々厳しくなり、上述のようなスペーサ部材を用いた場合も、裏面の基板処理を軽減するというレベルでは足りず、基板のエッジから所定距離の端部以外は、裏面に基板処理を一切施さないようにする、といった厳しい制約が基板処理装置供給側に課されるようになってきた。

そこで、本発明は、基板のエッジから所定距離の端部以外の中央領域の裏面への不要な基板処理を確実に防止することができるスペーサ及び基板処理方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の一態様に係るスペーサは、裏面同士が対向する２枚の基板間に挿入されて所定の間隔を保つスペーサであって、
前記基板に接触する面の算術平均粗さが０．０５μｍ以下であり、
中央部に開口が形成されたリング状の形状を有し、
前記開口は、前記基板の直径の６０〜９５％の直径を有する。

また、本発明の他の態様に係る基板処理方法は、裏面同士が対向する２枚の基板間に、表面の算術平均粗さが０．０５μｍ以下であるスペーサが挿入されて積層された積層体を、基板支持体に、上下方向に所定間隔を有して複数体載置する工程と、
前記積層体が複数体載置された前記基板支持体を成膜容器に搬入する工程と、
該成膜容器内で前記基板を熱処理する工程と、
該成膜容器から前記基板支持体を搬出する工程と、
前記基板支持体から、前記積層体を所定位置に移送する工程と、を有する。

本発明によれば、基板の裏面への不要な処理が、所定の端部以外に施されることを防止することができる。

本発明の実施形態に係るスペーサが適用され得る成膜装置を概略的に示す縦断面図である。 成膜装置のローディングエリアを概略的に示す斜視図である。 前のバッチ（バッチ１）のウェハＷが成膜容器中で成膜処理されているときの、後のバッチ（バッチ２）のウェハＷの状態を示す図である。 ボートの一例を概略的に示す斜視図である。 ボートに積層体が搭載されている状態を示す断面図である。 本発明の第１の実施形態に係るスペーサの一例を示した図である。 本発明の第２の実施形態に係るスペーサの一例を示した図である。 本発明の第３の実施形態に係るスペーサの一例を示した図である。 移載機構の一例を概略的に示す側面図である。 上側フォークがウェハを下方から支持（下掴み）している状態を模式的に示す上面図及び横断面図である。 上側フォークがウェハを上方から支持（上掴み）している状態を模式的に示す下面図及び横断面図である。 上側フォークがスペーサを上方から支持（上掴み）している状態を模式的に示す下面図及び横断面図である。 成膜容器、供給機構及び排気機構の構成の概略を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る基板処理方法を説明するためのフローチャートである。 実施例１の成膜容器内の実施条件を示した図である。 実施例１の膜厚測定ポイントを示した図である。 実施例１に係るスペーサを用いて成膜を行った結果をＸ方向について示した図である。 実施例１に係るスペーサを用いて成膜を行った結果をＹ方向について示した図である。 実施例１に係るスペーサと比較例１に係るスペーサを用いてウェハ裏面膜厚をＸ方向について測定した結果を示した図である。 実施例１に係るスペーサと比較例１に係るスペーサを用いてウェハ裏面膜厚をＹ方向について測定した結果を示した図である。 実施例２に係るスペーサを用いて成膜を行ったときのＸ方向における裏面成膜量を比較例２とともに示した図である。 実施例１に係るＳｉスペーサと、実施例２に係る石英スペーサを用いて成膜を行ったときのＸ方向における成膜まわり込み率を比較例２とともに示した図である。

以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態の説明を行う。

最初に、図１から図５を参照し、本発明の実施の形態に係る基板処理方法を実施するのに好適な成膜装置１０について説明する。

成膜装置１０は、本発明の実施形態に係るスペーサを用いて、複数枚の被処理基板（以下「基板」又は「ウェハＷ」という。）にバッチ処理により膜を成膜し、本発明の実施形態に係る基板処理方法を実施する。

図１は、成膜装置１０を概略的に示す縦断面図である。図２は、ローディングエリア２０を概略的に示す斜視図である。図３は、前のバッチ（バッチ１）のウェハＷが成膜容器中で成膜処理されているときの、後のバッチ（バッチ２）のウェハＷの状態を示す図である。図４は、ボート２４の一例を概略的に示す斜視図である。図５は、ボート２４に積層体９０が搭載されている状態を示す断面図である。

図１に示すように、成膜装置１０は、載置台（ロードポート）１２、筐体１８、及び制御部５０を有する。

載置台（ロードポート）１２は、筐体１８の前部に設けられている。筐体１８は、ローディングエリア（作業領域）２０及び成膜容器４０を有する。ローディングエリア２０は、筐体１８内の下方に設けられており、成膜容器４０は、筐体１８内であってローディングエリア２０の上方に設けられている。また、ローディングエリア２０と成膜容器４０との間には、ベースプレート１９が設けられている。

ベースプレート１９は、成膜容器４０の後述する反応管４１を設置するための例えばＳＵＳ製のベースプレートであり、反応管４１を下方から上方に挿入するための図示しない開口部が形成されている。

載置台（ロードポート）１２は、筐体１８内へのウェハＷの搬入搬出を行うためのものである。載置台（ロードポート）１２には、収納容器１３が載置されている。収納容器１３は、前面に図示しない蓋を着脱可能に備えた、複数枚例えば５０枚程度のウェハを所定の間隔で収容する密閉型収納容器（フープ）である。

また、本実施の形態では、載置台（ロードポート）１２は、筐体１８内への後述するスペーサ８０の搬入搬出を行うためのものである。載置台（ロードポート）１２には、収納容器１４が載置されている。収納容器１４は、前面に図示しない蓋を着脱可能に備えた、複数枚例えば２５枚程度の後述するスペーサ８０を所定の間隔で収容する密閉型収納容器（フープ）である。

また、載置台１２の下方には、後述する移載機構２７により移載されたウェハＷの外周に設けられたノッチを一方向に揃えるための整列装置（アライナ）１５が設けられていてもよい。

ローディングエリア（作業領域）２０は、収納容器１３と後述するボート２４との間でウェハＷの移載を行い、ボート２４を成膜容器４０内に搬入（ロード）し、ボート２４を成膜容器４０から搬出（アンロード）するためのものである。ローディングエリア２０には、ドア機構２１、シャッター機構２２、蓋体２３、ボート２４、基台２５ａ、２５ｂ、昇降機構２６（図２参照）、及び移載機構２７が設けられている。

ドア機構２１は、収納容器１３、１４の蓋を取外して収納容器１３、１４内をローディングエリア２０内に連通開放するためのものである。

シャッター機構２２は、ローディングエリア２０の上方に設けられている。シャッター機構２２は、蓋体２３を開けているときに、後述する成膜容器４０の開口４３から高温の炉内の熱がローディングエリア２０に放出されるのを抑制ないし防止するために開口４３を覆う（又は塞ぐ）ように設けられている。

蓋体２３は、保温筒２８及び回転機構２９を有する。保温筒２８は、蓋体２３上に設けられている。保温筒２８は、ボート２４が蓋体２３側との伝熱により冷却されることを防止し、ボート２４を保温するためのものである。回転機構２９は、蓋体２３の下部に取り付けられている。回転機構２９は、ボート２４を回転するためのものである。回転機構２９の回転軸は蓋体２３を気密に貫通し、蓋体２３上に配置された図示しない回転テーブルを回転するように設けられている。

昇降機構２６は、ボート２４のローディングエリア２０から成膜容器４０に対する搬入、搬出に際し、蓋体２３を昇降駆動する。そして、昇降機構２６により上昇させられたボート２４が成膜容器４０内に搬入されているときに、蓋体２３は、後述する開口４３に当接して開口４３を密閉するように設けられている。そして、蓋体２３に載置されているボート２４は、成膜容器４０内でウェハＷを水平面内で回転可能に保持することができる。

なお、成膜装置１０は、ボート２４を複数有していてもよい。以下、図２を参照し、ボート２４を２つ有する例について説明する。

ローディングエリア２０には、ボート２４ａ、２４ｂが設けられている。そして、ローディングエリア２０には、基台２５ａ、２５ｂ及びボート搬送機構２５ｃが設けられている。基台２５ａ、２５ｂは、それぞれボート２４ａ、２４ｂが蓋体２３から移載される載置台である。ボート搬送機構２５ｃは、ボート２４ａ、２４ｂを、蓋体２３から基台２５ａ、２５ｂに移載するためのものである。

図３に示すように、前のバッチ（バッチ１）のウェハＷが搭載されたボート２４ａが成膜容器４０に搬入され、成膜処理されている時に、ローディングエリア２０において、後のバッチ（バッチ２）のウェハＷを収納容器１３からボート２４ｂへ移載することができる。これにより、前のバッチ（バッチ１）のウェハＷの成膜工程が終了し、成膜容器４０からボート２４ａを搬出した直後に、後のバッチ（バッチ２）のウェハＷを搭載したボート２４ｂを成膜容器４０に搬入することができる。その結果、成膜処理に要する時間（タクト時間）を短縮することができ、製造コストを低減することができる。

ボート２４ａ、２４ｂは、例えば石英製であり、大口径例えば直径３００ｍｍのウェハＷを水平状態で上下方向に所定の間隔（ピッチ幅）で搭載するようになっている。ボート２４ａ、２４ｂは、例えば図４に示すように、天板３０と底板３１の間に複数本例えば３本の支柱３２を介設してなる。支柱３２には、ウェハＷを保持するための爪部３３が設けられている。また、支柱３２と共に補助柱３４が適宜設けられていてもよい。

また、ボート２４ａ、２４ｂは、爪部３３に、裏面同士が対向する２枚のウェハＷ間にスペーサ８０が挿入されて所定の間隔を保ち、２枚のウェハがスペーサ８０を介して積層されてなる積層体９０を、上下方向に所定の間隔で複数保持可能である。以下、本実施の形態では、積層体９０が、２枚のウェハＷがリング形状を有するスペーサ８０を介して積層されてなるものである例について説明する。

図５に示すように、爪部３３は、底部３３ａ及び側壁部３３ｂを有し、ボート２４の周方向に垂直な縦断面がＬ字形状を有する。底部３３ａには、裏面Ｗｂを上面（すなわち表面Ｗａを下面）にした下側ウェハＷ１の周縁部が支持されている。底部３３ａに裏面Ｗｂの周縁部が支持されている下側ウェハＷ１上には、スペーサ８０が積み重ねられている。そして、スペーサ８０上には、裏面Ｗｂを下面（すなわち表面Ｗａを上面）にした上側ウェハＷ２が支持されている。側壁部３３ｂは、積層体９０を構成する下側ウェハＷ１、スペーサ８０及び上側ウェハＷ２の側面に近接するように設けられており、積層体９０の水平方向のずれを防止する。

なお、下側ウェハＷ１は、本発明における第１の基板に相当し、上側ウェハＷ２は、本発明における第２の基板に相当する。

また、ウェハＷとして、単独の１枚のウェハの他に、複数のウェハを張り合わせた張り合わせウェハを用いてもよい。これら各種のウェハを含め、例えば０．７５〜１．２ｍｍの厚さを有するウェハを用いることができる。

次に、本発明の第１の実施形態に係るスペーサ８０についてより詳細に説明する。

図６は、本発明の第１の実施形態に係るスペーサの一例を示した図である。図５及び図６に示すように、第１の実施形態に係るスペーサ８０は、ウェハＷの外径と略等しい外径を有するとともに、ウェハＷの外径よりも小さい内径の開口８１を有するリング形状を有する。スペーサ８０は、成膜容器４０内で成膜処理される際に、リング形状の部分が、裏面同士が対向する下側ウェハＷ１の周縁部と上側ウェハＷ２の周縁部との間に挟まれる。これにより、裏面同士で対向する２枚のウェハＷ１、Ｗ２の隙間に原料ガスが入り込み、ウェハＷ１、Ｗ２の裏面に膜が成膜されることを抑制することができる。スペーサ８０は、基板処理の際にパーティクルを発生しない材料であること及びウェハの熱膨張係数に近い材料から選択されることが好ましく、例えば石英、ＳｉＣ、シリコンよりなる。

スペーサ８０は、ウェハＷ１、Ｗ２に接する面（上面及び下面）７２の算術平均粗さＲａが、０．０５μｍ以下の平坦度を有する。図５に示したように、スペーサ８０は裏面同士が対向するウェハＷ１、Ｗ２間に挿入され、スペーサ８０の上側の面８２がウェハＷ１の裏面、スペーサ８０の下側の面８２がウェハＷ２の裏面に接触するため、表面８２の粗さが大きいと、接触面同士の間に隙間が生じてしまい、隙間から原料ガスが入り込んでウェハＷ１、Ｗ２の裏面に成膜されてしまう。一方、スペーサ８０のウェハＷ１、Ｗ２に接触する面８２の表面粗さが小さいと、そのような接触面同士の間に隙間が発生するのを防止することができ、隙間からの原料ガスの侵入を防止することができる。

よって、本発明の実施形態に係るスペーサ８０においては、スペーサ８０の表面８２の算術平均粗さＲａが０．０５μｍ以下となるように構成している。なお、隙間からの原料ガスの侵入を防止する観点から、スペーサ８０の表面８２の算術平均粗さＲａは小さければ小さい程よく、好ましくは０．０３μｍ以下、更に好ましくは０．０２μｍ以下に設定される。

スペーサ８０の表面の加工方法は、表面８２の算術平均粗さＲａを０．０５μｍ以下とできれば、種々の加工方向が用いられてよいが、例えば、鏡面加工により表面が加工されてもよい。例えば、鏡面加工は、研磨砥粒を含んだ研磨液（スラリー）を供給しながら、ターンテーブル上でトップリングに保持されたスペーサ８０をターンテーブルに押圧し、ターンテーブル及びトップリングの双方を回転させることにより行ってもよい。

このように、スペーサ８０の表面８２を研磨加工して算術平均粗さＲａが０．０５μｍ以下となるようにスペーサ８０を構成することにより、ウェハＷ１、Ｗ２の裏面への成膜を確実に防止又は低減することができる。

例えば、３００ｍｍのウェハＷ１、Ｗ２を用いる場合で、ウェハＷ１、Ｗ２のエッジから５ｍｍより内側の領域には、裏面に成膜が行われないようにするプロセス側の要請があった場合にも、表面８２の算術平均粗さＲａを０．０５μｍ以下となるようにスペーサ８０を構成することにより、ウェハＷ１、Ｗ２の裏面とスペーサ８０の表面８２とを十分に密着させて原料ガスの隙間からの侵入を防止し、そのような要請に応えることができる。

なお、上述の石英、ＳｉＣ、シリコンは、総て表面の鏡面加工が可能であり、算術平均粗さを０．０５μｍ以下とすることが可能な材料である。

また、スペーサ８０の板厚は、載置台１２及びボート２４のピッチ及び用途に応じて任意の厚さとすることができるが、例えば、０．７２５〜４．０ｍｍの厚さとしてもよく、好ましくは０．７２５〜２．０ｍｍの厚さに設定する。一般的に、バッチ処理では、１回の基板処理でより多くのウェハＷ１、Ｗ２を処理することがスループット向上の観点から好ましいので、スペーサ８０の板厚はあまり厚くしないことが好ましい。一方で、ウェハＷ１、Ｗ２に反りがある場合でも、上側のウェハＷ１と下側のウェハＷ２が接触しない程度の厚さは必要であるので、これらの点を考慮してスペーサ８０の厚さを適切な厚さに設定してよい。

開口８１の大きさは、ウェハＷ１、Ｗ２の直径の６０〜９５％に設定する。開口８１が小さ過ぎると、基板処理の際、ウェハＷ１、Ｗ２がスペーサ８０に貼り付いてしまい、その後にウェハＷ１、Ｗ２をスペーサ８０から分離できないという事態が発生し得る。これは、チャンバー減圧工程において、ウェハＷ１、Ｗ２とスペーサ８０の開口８１によって取り囲まれた空間が真空状態になるためだと考えられる。開口８１が小さい場合、ウェハＷ１、Ｗ２とスペーサ８０の面８２との接触面積が大きくなると同時に、積層体９０全体の強度が増すことになる。強度が増すと、開口８１の空間が真空状態になってもウェハＷ１、Ｗ２の変形（撓み）が抑制されるため、チャンバー復圧工程において供給される不活性ガスがウェハＷ１、Ｗ２とスペーサ８０の隙間から開口８１へ入り込みにくくなり、ウェハＷ１、Ｗ２がスペーサ８０に貼り付いた状態となってしまう。よって、スペーサ８０のウェハＷ１、Ｗ２との接触面積は、ウェハＷ１、Ｗ２を確実に支持できる範囲であまり大きくない方が好ましい。よって、基板処理後のウェハＷ１、Ｗ２のスペーサ８０からの確実な分離の観点から、スペーサ８０の中央部の開口８１の大きさは、間に挿入されるウェハＷ１、Ｗ２の直径の６０〜９５％となるようにスペーサ８０を構成する。例えば、ウェハＷ１、Ｗ２の直径が３００ｍｍの場合には、開口８１の大きさは１８０〜２８５ｍｍとなる。一方、スペーサ８０の外形は、ウェハＷ１、Ｗ２の外形に略一致するように構成する。これにより、ウェハＷ１、Ｗ２の外周端部が総てスペーサ８０と接触した状態で保持されるので、ウェハＷ１、Ｗ２の外周端部からの原料ガスの侵入を確実に防止又は低減することができる。また、積層体９０の側面が揃って段差が生じないので、積層体９０の搬送を容易にすることができる。なお、図６に示すスペーサ８０は、開口８１の直径がウェハＷ１、Ｗ２の直径の６０％に設定された例を示しており、ウェハ径が３００ｍｍの場合には、開口径が１８０ｍｍとなる。

なお、開口８１の形状は、ウェハＷ１、Ｗ２と同様の形状を有し、ウェハＷ１、Ｗ２が略円形の場合には、開口８１も円形とすることが好ましい。この場合、開口８１の中心はウェハＷ１、Ｗ２の中心と一致させることが好ましい。仮にウェハＷ１、Ｗ２が正方形であれば、スペーサ８０の外形はウェハＷ１、Ｗ２の外形と略一致した正方形に構成し、開口８１も正方形とし、ウェハＷ１、Ｗ２と開口８１の重心を一致させることが好ましい。これにより、ウェハＷ１、Ｗ２とスペーサ８０との接触面積の局所的な偏りを無くし、均一にウェハＷ１、Ｗ２を支持するとともに、均一に外周端部からの原料ガスの侵入を防止することができる。

また、図６に示すように、スペーサ８０は、必要に応じて、切欠部８３、８４を有してもよい。図１２を用いて後述するように、切欠部８３は、第２の掴み機構６２によりスペーサ８０を支持する際に、第１の掴み機構６１の第１の爪部６１ａにスペーサ８０が干渉しないように、設けられている。また、切欠部８４は、第２の掴み機構６２によりスペーサ８０を支持する際に、第１の掴み機構６１の第１の押し部６１ｂにスペーサ８０が干渉しないように、設けられている。

図７は、本発明の第２の実施形態に係るスペーサの一例を示した図である。第２の実施形態に係るスペーサ８０ａは、３００ｍｍのウェハ径を有するウェハＷ１、Ｗ２に対して、２２０ｍｍの開口８１ａを有する。つまり、ウェハＷ１、Ｗ２の直径に対する開口８１ａの直径の比率は、２２０／３００≒７３．３％となる。開口８１ａの直径が大きくなったことにより、当然にスペーサ８０ａの表面８２ａの面積は小さくなっている。よって、スペーサ８０ａとこれを挟むウェハＷ１、Ｗ２との接触面積は図６のスペーサ８０よりも小さくなり、より確実にウェハＷ１、Ｗ２からのスペーサ８０ａの分離を行うことができる。

なお、その他の材質、厚さ等の点については、図６で説明したスペーサ８０と同様であるので、その説明を省略する。

図８は、本発明の第３の実施形態に係るスペーサの一例を示した図である。第３の実施形態に係るスペーサ８０ｂは、３００ｍｍのウェハ径を有するウェハＷ１、Ｗ２に対して、２６０ｍｍの開口８１ｂを有する。つまり、ウェハＷ１、Ｗ２の直径に対する開口８１ｂ直径の比率は、２６０／３００≒８６．７％となる。開口８１ｂの直径が更に大きくなったことにより、当然にスペーサ８０ａの表面８２ｂの面積は更に小さくなっている。よって、スペーサ８０ｂとこれを挟むウェハＷ１、Ｗ２との接触面積は図７のスペーサ８０ａよりも更に小さくなり、更に確実にウェハＷ１、Ｗ２からのスペーサ８０ｂの分離を行うことができる。

なお、その他の材質、厚さ等の点については、図６で説明したスペーサ８０と同様であるので、その説明を省略する。

また、第１〜３の実施形態に係るスペーサ８０、８０ａ、８０ｂは、飽くまで例として示したものであり、開口部７１、７１ａ、７１ｂの直径のウェハＷ１、Ｗ２の直径に対する比率は、６０〜９５％の範囲で任意に設定することができる。

図５に示すように、ウェハＷの厚さをＷｔとし、１つの積層体９０全体の厚さをＰａとし、積層体９０が上下方向に保持される間隔、すなわち爪部３３の間隔をＰｂとする。このとき、裏面同士で対向して上下に隣り合う２枚のウェハＷの間隔は、Ｐａ−２Ｗｔであり、表面同士で対向して上下に隣り合う２枚のウェハＷの間隔は、Ｐｂ−Ｐａである。このような配置のとき、Ｐａ−２ＷｔがＰｂ−Ｐａよりも小さくなるようにすることが好ましい。すなわち、裏面同士で対向して上下に隣り合う２枚のウェハＷの間隔（Ｐａ−２Ｗｔ）が、表面同士で対向して上下に隣り合う２枚のウェハＷの間隔（Ｐｂ−Ｐａ）よりも狭くなるように、上下方向に複数保持されることが好ましい。

次に、図９から図１２を参照し、積層体９０を移載可能な移載機構の一例について説明する。スペーサは、第１の実施形態に係るスペーサ８０を用いた例を挙げて説明するが、第２及び第３の実施形態に係るスペーサ８０ａ、８０ｂを含む種々の開口率の開口を有するスペーサも同様に使用できることは言うまでもない。

図９は、移載機構２７の一例を概略的に示す側面図である。図１０は、上側フォーク５４がウェハＷを下方から支持（下掴み）している状態を模式的に示す上面図及び横断面図である。図１１は、上側フォーク５４がウェハＷを上方から支持（上掴み）している状態を模式的に示す下面図及び横断面図である。図１２は、上側フォーク５４がスペーサ８０を上方から支持（上掴み）している状態を模式的に示す下面図及び横断面図である。

なお、図１０から図１２において、（ｂ）の右半分は（ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図を示し、（ｂ）の左半分は（ａ）のＤ−Ｄ線に沿う断面図を示し、（ｃ）の右半分は（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図を示し、（ｃ）の左半分は（ａ）のＣ−Ｃ線に沿う断面図を示す。

移載機構２７は、収納容器１３、１４とボート２４ａ、２４ｂの間でウェハＷ又はスペーサ８０の移載を行うためのものである。移載機構２７は、基台５１、昇降機構５２、下側フォーク５３及び上側フォーク５４を有する。基台５１は、旋回可能に設けられている。昇降機構５２は、例えば上下方向に設けられたレール５２ａ（図１参照）に沿って上下方向に移動可能（昇降可能）に設けられている。下側フォーク５３は、基台５１に対して水平動可能かつ昇降可能に設けられている。上側フォーク５４は、基台５１に対して水平動可能であるとともに上下反転可能に設けられている。

なお、下側フォーク５３は、本発明における第１のフォークに相当し、上側フォーク５４は、本発明における第２のフォークに相当する。また、下側フォーク５３と上側フォーク５４とは、いずれか一方が他方に対して上下方向に移動可能に設けられていればよい。従って、下側フォーク５３に代え、上側フォーク５４が基台５１に対して昇降可能に設けられていてもよい。

下側フォーク５３は、移動体５５により、積層体９０を搭載するボート２４ａ、２４ｂに向けて進退可能に設けられており、ボート２４ａ、２４ｂとの間で積層体９０を受け渡しするためのものでもある。一方、上側フォーク５４は、移動体５６により、水平動可能に設けられているとともに、ウェハＷを収容する収納容器１３に向けて進退可能に設けられており、収納容器１３との間でウェハＷを受け渡しするためのものである。また、上側フォーク５４は、移動体５６により、スペーサ８０を収容する収納容器１４に向けて進退可能に設けられており、収納容器１４との間でスペーサ８０を受け渡しするためのものである。

図１０に示すように、上側フォーク５４の先端部５８は、二股状態に分かれている。また、下側フォーク５３の先端部５７も、図示を省略するが、上側フォーク５４と同様に、二股状態に分かれている。

下側フォーク５３は、第１の掴み機構６１、第２の掴み機構６２及び支持部７１を有する。

第１の掴み機構６１は、２つの第１の爪部６１ａと、２つの第１の押し部６１ｂを有する。２つの第１の爪部６１ａは、上側フォーク５４の二股状態に分かれている先端部５８の各々の面５４ａ側に１つずつ固定されている。２つの第１の押し部６１ｂは、上側フォーク５４の基端部６０側であって面５４ａ側に第１の爪部６１ａに対して進退可能に設けられており、ウェハＷの周縁部に接触してウェハＷを第１の爪部６１ａ側に押すことによって第１の爪部６１ａとの間でウェハＷを挟持する。２つの第１の押し部６１ｂは、一体に設けられていてもよい。

第２の掴み機構６２は、２つの第２の爪部６２ａと、２つの第２の押し部６２ｂを有する。２つの第２の爪部６２ａは、上側フォーク５４の二股状態に分かれている先端部５８の各々の面５４ａ側に１つずつ固定されている。２つの第２の押し部６２ｂは、上側フォーク５４の基端部６０側であって面５４ａ側に第２の爪部６２ａに対して進退可能に設けられており、ウェハＷの周縁部に接触してウェハＷを第２の爪部６２ａ側に押すことによって第２の爪部６２ａとの間でウェハＷを挟持する。２つの第２の押し部６２ｂは、一体に設けられていてもよい。

すなわち、第１の掴み機構６１は、上側フォーク５４の一方の面５４ａ側に設けられており、面５４ａを下方に向けた状態でウェハＷを上掴みして支持可能に設けられている。また、第２の掴み機構６２は、上側フォーク５４の第１の掴み機構６１が設けられている面５４ａと同一面側に設けられており、面５４ａを下方に向けた状態でスペーサ８０を上掴みして支持可能に設けられている。

なお、「ウェハＷを上掴み」するとは、ウェハＷを上方から掴むことを意味し、「スペーサ８０を上掴み」するとは、スペーサ８０を上方から掴むことを意味する。

また、第１の爪部６１ａ、第１の押し部６１ｂは、少なくとも３箇所でウェハＷの周縁部に接触して挟持できればよく、第１の爪部６１ａの個数と第１の押し部６１ｂの個数との合計が３以上になるように設けられていればよい。また、第２の爪部６２ａ、第２の押し部６２ｂは、少なくとも３箇所でウェハＷの周縁部に接触して挟持できればよく、第２の爪部６２ａの個数と第２の押し部６２ｂの個数との合計が３以上になるように設けられていればよい。

また、第１の掴み機構６１は、第１の押し部６１ｂを第１の爪部６１ａに対して進退駆動させる第１の進退駆動部６３を有する。また、第２の掴み機構６２は、第２の押し部６２ｂを第２の爪部６２ａに対して進退駆動させる第２の進退駆動部６４を有する。

なお、第１の押し部６１ｂと第２の押し部６２ｂとは、一体に構成されていてもよい。これにより、第１の押し部６１ｂを進退駆動する第１の進退駆動部６３と第２の押し部６２ｂを進退駆動する第２の進退駆動部６４とをまとめて設けることができる。図９から図１２では、第１の押し部６１ｂと第２の押し部６２ｂとが、一体に構成されており、同一の進退駆動部６３（６４）が設けられている例を示している。

また、第１の掴み機構６１として、ウェハＷを上掴みできればよく、第１の爪部６１ａ及び第１の押し部６１ｂ以外の部材を有するものであってもよい。また、第２の掴み機構６２として、スペーサ８０を上掴みできればよく、第２の爪部６２ａと第２の押し部６２ｂ以外の部材を有するものであってもよい。

支持部７１は、２つの接触部７１ａを有する。支持部７１は、ウェハＷを下掴みするときにウェハＷの周縁部が載置される部分である。

ウェハＷを下掴みして支持するときは、図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に示すように、ウェハＷは、第１の爪部６１ａと第１の押し部６１ｂとに挟持されることによって、水平方向に拘束される。また、ウェハＷの下面が、第１の爪部６１ａの底部６１ｅと接触するとともに、接触部７１ａと接触することによって、上下方向に支持される。一方、図１０（ａ）及び図１０（ｃ）に示すように、ウェハＷは、第２の爪部６２ａ及び第２の押し部６２ｂのいずれにも接触しておらず、第２の爪部６２ａと第２の押し部６２ｂとには挟持されない。

なお、「ウェハＷを下掴み」するとは、ウェハＷを下方から掴むことを意味する。

ウェハＷを上掴みして支持するときは、図１１（ａ）及び図１１（ｂ）に示すように、ウェハＷは、第１の爪部６１ａと第１の押し部６１ｂとに挟持されることによって、水平方向に拘束される。また、ウェハＷの下面が、第１の爪部６１ａの鍔部６１ｃと接触するとともに、第１の押し部６１ｂの鍔部６１ｄと接触することによって、上下方向に支持される。一方、図１１（ａ）及び図１１（ｃ）に示すように、ウェハＷは、第２の爪部６２ａ及び第２の押し部６２ｂのいずれにも接触しておらず、第２の爪部６２ａと第２の押し部６２ｂとには挟持されない。

スペーサ８０を上掴みして支持するときは、図１２（ａ）及び図１２（ｃ）に示すように、スペーサ８０は、第２の爪部６２ａと第２の押し部６２ｂとに挟持されることによって、水平方向に拘束される。また、スペーサ８０の下面が、第２の爪部６２ａの鍔部６２ｃと接触するとともに、第２の押し部６２ｂの鍔部６２ｄと接触することによって、上下方向に支持される。一方、図１２（ａ）及び図１２（ｂ）に示すように、スペーサ８０には、図６で示したように、切欠部８３、８４が設けられているため、第１の爪部６１ａ及び第１の押し部６１ｂのいずれにも接触しておらず、第１の爪部６１ａと第１の押し部６１ｂとには挟持されない。

また、スペーサ８０が第２の爪部６２ａの鍔部６２ｃと接触する部分は、上方に少し切り欠かれた切欠部８５が形成されていてもよい。これにより、ボート２４から積層体９０を受け取り、収納容器１４にスペーサ８０を収容するときに、ウェハＷ１上に載置されているスペーサ８０を上掴みしやすくなる。

また、第１の掴み機構６１と第２の掴み機構６２とは、第１の掴み機構６１に支持されているウェハＷの中心位置Ｃ１と、第２の掴み機構６２に支持されているスペーサ８０の中心位置Ｃ２とが、上側フォーク５４の進退方向に沿って異なる位置になるように、設けられている。これにより、第２の爪部６２ａと第２の押し部６２ｂとによりスペーサ８０を挟持したときに、スペーサ８０が第１の爪部６１ａ及び第１の押し部６１ｂのいずれとも干渉しないようにすることができる。

例えば、このような移載機構２７を用いて、裏面同士が対向するウェハＷ１、Ｗ２間にスペーサ８０が挿入された積層体９０を移載することができる。

図１３は、成膜容器４０、供給機構４４及び排気機構４７の構成の概略を示す断面図である。

成膜容器４０は、例えば、複数枚の被処理基板例えば薄板円板状のウェハＷを収容して所定の処理例えばＣＶＤ処理等を施すための縦型炉とすることができる。成膜容器４０は、反応管４１、及びヒータ（加熱装置）４２を有する。

反応管４１は、例えば石英製であり、縦長の形状を有しており、下端に開口４３が形成されている。ヒータ（加熱装置）４２は、反応管４１の周囲を覆うように設けられており、反応管４１内を所定の温度例えば１００〜１２００℃に加熱制御可能である。

供給機構４４は、第１の原料ガス供給部４５及び第２の原料ガス供給部４６を有する。第１の原料ガス供給部４５は、流量制御器４５ａ、バルブ４５ｂを介し、インジェクタ４５ｃに接続されている。第２の原料ガス供給部４６は、流量制御器４５ｂ、バルブ４６ｂを介し、インジェクタ４６ｃに接続されている。

排気機構４７は、排気装置４８、及び、成膜容器４０内に設けられた排気管４９を含む。排気機構４７は、成膜容器４０内からガスを排気するためのものである。

インジェクタ４５ｃ、４６ｃの側面には開口部が設けられており、第１の原料ガス供給部４５及び第２の原料ガス供給部４６により第１の原料ガス及び第２の原料ガスが図面において矢印で示すようにウェハＷに供給される。供給された第１の原料ガス及び第２の原料ガスがウェハＷ上で反応することにより所定の膜が成膜される。なお、成膜に寄与しなかった第１の原料ガス及び第２の原料ガス等は、そのまま流れ、排気管４９より成膜容器４０の外に排出される。また、ウェハＷ上に均一にボロンシリコン膜が成膜されるように、ボート２４は、前述した回転機構２９により回転駆動される。

制御部５０は、例えば、図示しない演算処理部、記憶部及び表示部を有する。演算処理部は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）を有するコンピュータである。記憶部は、演算処理部に、各種の処理を実行させるためのプログラムを記録した、例えばハードディスクにより構成されるコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。表示部は、例えばコンピュータの画面よりなる。演算処理部は、記憶部に記録されたプログラムを読み取り、そのプログラムに従って、ボート２４（基板保持部）、後述する移載機構２７、供給機構４４、及び、排気機構４７を構成する各部に制御信号を送り、後述するような基板処理方法を実行する。

次に、本発明の実施形態に係る基板処理方法について説明する。

図１４は、本発明の実施形態に係る基板処理方法を説明するためのフローチャートである。本実施形態において、第１の実施形態に係るスペーサ８０を用いて基板処理を行う例について説明するが、第２及び第３の実施形態に係るスペーサ８０ａ、８０ｂを含む種々の開口率の開口を有するスペーサを用いてよいことは言うまでもない。

成膜処理開始後、ステップＳ１１では、成膜容器４０に積層体９０を搬入する（搬入工程）。図１から図４に示した成膜装置１０の例では、例えばローディングエリア２０において、移載機構２７によりボート２４ａに積層体９０を搭載し、積層体９０を搭載したボート２４ａをボート搬送機構２５ｃにより蓋体２３に載置することができる。そして、ボート２４ａを載置した蓋体２３を昇降機構２６により上昇させて成膜容器４０内に挿入することにより、ウェハＷを搬入する。収納容器１３、１４からボート２４ａへのウェハＷ１、Ｗ２及びスペーサ８０の移載は、例えば、図９〜１２で説明した移載機構２７を用いて行うことができる。

次に、ステップＳ１２では、成膜容器４０の内部を減圧する（減圧工程）。排気装置４８の排気能力又は排気装置４８と排気管４９との間に設けられている図示しない流量調整バルブを調整することにより、排気管４９を介して成膜容器４０を排気する排気量を増大させる。そして、成膜容器４０の内部を所定圧力例えば大気圧（７６０Ｔｏｒｒ）から例えば０．３Ｔｏｒｒに減圧する。

次に、ステップＳ１３では、所定の膜を成膜する（成膜工程）。第１の原料ガス供給部４５から第１の原料ガスが供給され、第２の原料ガス供給部４６から第２の原料ガスが供給される。ウェハＷ１、Ｗ２上で第１の原料ガスと第２の原料ガスが反応することにより、反応生成物がウェハＷ１、Ｗ２上に堆積して所定の膜が成膜される。このとき、裏面同士が対向するウェハＷ１、Ｗ２の間にはスペーサ８０が挿入されており、スペーサ８０の算術表面粗さＲａは０．０５μｍ以下であるため、スペーサ８０の接触面８２とウェハＷ１、Ｗ２の裏面とが十分に密着して接触し、第１の原料ガス及び第２の原料ガスがスペーサ８０とウェハＷ１、Ｗ２との接触面の隙間から中央の空間に侵入することを効果的に防止することができる。

また、スペーサ８０の開口８１の直径は、ウェハＷ１、Ｗ２の直径に対して６０〜９５％の開口率を有するので、スペーサ８０の面８２とウェハＷ１、Ｗ２の裏面との接触面積を十分に小さくでき、ウェハＷ１、Ｗ２のスペーサ８０への貼り付きを防止することができる。但し、成膜工程においては、成膜容器４０内は真空排気により減圧された状態なので、この段階においてはウェハＷ１、Ｗ２はスペーサ８０に貼り付いた状態になり得る。

次に、ステップＳ１４では、第１の原料ガス供給部４５からの第１の原料ガスの供給及び第２の原料ガス供給部４６からの第２の原料ガスの供給を停止し、成膜容器４０の内部に不活性ガスを供給しながら大気圧に復圧する（復圧工程）。排気装置４８の排気能力又は排気装置４８と排気管４９との間に設けられている図示しない流量調整バルブを調整することにより、成膜容器４０を排気する排気量を減少させ、成膜容器４０の内部を例えば０．３Ｔｏｒｒから例えば大気圧（７６０Ｔｏｒｒ）に復圧する。成膜容器４０内を復圧することにより、成膜工程においてウェハＷ１、Ｗ２がスペーサ８０に貼り付いた状態となっている場合であっても、ウェハＷ１、Ｗ２のスペーサ８０への貼り付きが解放されるか、又はウェハＷ１、Ｗ２をスペーサ８０から容易に離すことが可能な状態となる。貼り付きが容易に解放される理由としては、スペーサ８０の面８２とウェハＷ１、Ｗ２の裏面との接触面積が十分に小さいこと及び、ウェハＷ１、Ｗ２が変形しやすいことが考えられる。接触面積が小さければ、成膜容器４０内の不活性ガスがスペーサ８０とウェハＷ１、Ｗ２との接触面の隙間から中央の空間に侵入しやすくなる。また、開口８１の開口率が大きければ、前記空間部においてウェハＷ１、Ｗ２は変形しやすくなり、ウェハが持つ弾性力（湾曲変形したウェハが元の形状に戻ろうとする力）が加わって不活性ガスが侵入し易くなる。

次に、ステップＳ１５では、成膜容器４０から積層体９０を搬出する（搬出工程）。図１から図４に示した成膜装置１０の例では、例えばボート２４ａを載置した蓋体２３を昇降機構２６により下降させて成膜容器４０内からローディングエリア２０に搬出することができる。そして、移載機構２７により、搬出した蓋体２３に載置されているボート２４ａから収納容器１３へウェハＷ１、Ｗ２を移載することによって、積層体９０を成膜容器４０から搬出する。ボート２４ａから収納容器１３、１４へのウェハＷ及びスペーサ８０の移載は、例えば、図９〜１２を用いて説明した移載機構２７により行うことができる。その後、成膜処理を終了する。

なお、複数のバッチについて連続して成膜処理を行うときは、更に、ローディングエリア２０において、移載機構２７により収納容器１３からウェハＷ１、Ｗ２をボート２４へ移載し、再びステップＳ１１に戻り、次のバッチの成膜処理を行う。

ステップＳ１６では、搬出して収納容器１３、１４に移載されたウェハＷ１、Ｗ２を移送し、次の基板処理工程を行う。その際、ウェハＷ１、Ｗ２の裏面には成膜がされていないか、されていても成膜量が少ないので、裏面洗浄工程及び／又はベベル洗浄工程を行うことなく次の基板処理を行うことができる。なお、基板処理には、ウェハＷ１、Ｗ２の表面側を洗浄する洗浄工程も含まれる。

このように、本発明の実施形態に係る成膜方法によれば、裏面洗浄工程及び／又はベベル洗浄工程を省略することができ、製造コスト及びスループットを向上させることができる。

以下、本発明の実施形態に係るスペーサを実施した実施例について説明する。実施例１に係るスペーサは、Ｓｉからなるスペーサであり、表面の算術平均粗さＲａは５ｎｍに設定した。一方、比較例１に係るスペーサは、石英からなるスペーサであり、表面の算術平均粗さは０．２５μｍに設定した。実施例１に係るスペーサの表面の算術平均粗さＲａをμｍ単位に換算すると０．００５μｍであるので、本発明の実施形態に係るスペーサに要求される算術平均粗さＲａ≦０．０５μｍを十分に満たす値である。一方、比較例１に係るスペーサの表面は、算術平均粗さＲａ≦０．０５μｍを満たさない値である。また、ウェハ及びスペーサの外径は３００ｍｍである。

実施例１の実施条件は、成膜容器内の加熱温度が５００℃、圧力が５３．３Ｐａ（≒０．４Ｔｏｒｒ）であり、原料ガスとしてＳｉＨ_４が５００ｓｃｃｍ、ＢＣｌ_３が３８２．７ｓｃｃｍ、Ｈ_２が２０００ｓｃｃｍを供給した。

図１５は、実施例１の成膜容器内の実施条件を示した図である。図１５（ａ）に示すように、原料ガスは、ＳｉＨ_４及びＨ_２ガスをインジェクタの一次側配管で混合して水平に供給し、ＢＣｌ_３ガスを高さの異なる４本のインジェクタ用いて各ウェハ載置領域毎に傾斜を有して供給した。また、図１５（ｂ）に示すように、３点でウェハを支持するボートが用いられた。

また、ウェハは、裏面が対向する２枚のウェハ間にスペーサが挿入され、積層体となった状態でボートに支持された。

図１６は、実施例１の膜厚測定ポイントを示した図である。ウェハのエッジからの距離が０〜５ｍｍの範囲内では、０．１ｍｍピッチ（間隔）でウェハ裏面の膜厚測定点を設定した。また、エッジから５〜１０ｍｍの範囲内では、１ｍｍピッチで膜厚測定点を設定した。更に、エッジから１０ｍｍより大きく離れた中央寄りの位置では、１０ｍｍピッチで膜厚測定点を設定した。一般に、基板処理を行うプロセス実行側では、エッジから所定距離内でウェハの裏面に成膜がされることは許容するが、それより内側での成膜は許容しない、という閾値として、エッジ・エクスクルージョンを設定する場合が多い。本実施例では、エッジ・エクスクルージョンを５ｍｍに設定し、エッジから０〜５ｍｍの範囲では裏面の膜厚を最も狭い０．１ｍｍピッチで測定し、それより内側のエッジから５〜１０ｍｍの範囲内を中間の１ｍｍピッチ、それより更に内側の１０ｍｍ以上エッジから離れた中央領域では、１０ｍｍピッチで裏面膜厚を測定した。

図１７は、実施例１に係るスペーサを用いて成膜を行った結果をＸ方向について示した図である。図１７（ａ）は、ウェハ上の測定領域の平面図、図１７（ｂ）は、成膜及び測定した積層体の側面図、図１７（ｃ）は上部ウェハの裏面膜厚測定結果、図１７（ｄ）は下部ウェハの裏面膜厚測定結果をそれぞれ示している。

図１７（ａ）に示すように、３００ｍｍウェハのＸ座標上の中心部を除いた領域についての測定結果が、図１７（ｃ）、（ｄ）に示されている。

スペーサの開口径については、開口なし、開口径１００ｍｍ、開口径１４０ｍｍ、開口径１８０ｍｍ、開口径２２０ｍｍ、開口径２６０ｍｍのスペーサを用いた場合について、それぞれウェハ裏面の膜厚測定を行った。

図１７（ｃ）に示すように、上部ウェハの裏面については、開口径１８０ｍｍ以上のスペーサを用いた場合に、エッジから５ｍｍより遠く離れた領域（＜｜１４５｜ｍｍ、中央側領域）で膜厚が略ゼロとなり、良好な結果が得られた。

また、図１７（ｄ）に示すように、下部ウェハの裏面についても、開口径１８０ｍｍ以上のスペーサを用いた場合に、エッジから５ｍｍより遠く離れた領域（＜｜１４５｜ｍｍ、中央側領域）で膜厚が略ゼロとなり、良好な結果が得られた。

図１８は、実施例１に係るスペーサを用いて成膜を行った結果をＹ方向について示した図である。図１８（ａ）は、ウェハ上の測定領域の平面図、図１８（ｂ）は、成膜及び測定した積層体の側面図、図１８（ｃ）は上部ウェハの裏面膜厚測定結果、図１８（ｄ）は下部ウェハの裏面膜厚測定結果をそれぞれ示している。

図１８（ａ）に示すように、３００ｍｍウェハのＹ座標上の中心部を除いた領域についての測定結果が、図１８（ｃ）、（ｄ）に示されている。

図１８（ｃ）に示すように、上部ウェハの裏面については、開口径２２０ｍｍ以上のスペーサを用いた場合に、エッジから５ｍｍより遠く離れた領域（＜｜１４５｜ｍｍ、中央側領域）で膜厚が略ゼロとなり、良好な結果が得られた。

また、図１８（ｄ）に示すように、下部ウェハの裏面についても、開口径２６０ｍｍ以上のスペーサを用いた場合に、エッジから５ｍｍより遠く離れた領域（＜｜１４５｜ｍｍ、中央側領域）で膜厚が略ゼロとなり、良好な結果が得られた。

なお、図１８（ｃ）および図１８（ｄ）では、開口径１８０ｍｍもしくは開口径２２０ｍｍにおいて、エッジから５ｍｍより遠く離れた領域で若干の膜厚が見られたが、これは１回の基板処理における成膜量を４０ｎｍとしてプロットしたためで、例えば２０ｎｍ程度の薄膜を成膜するプロセスでは略ゼロとなる値であることから、開口径１８０ｍｍ以上であればウェハＷ１、Ｗ２の裏面成膜を十分に抑制することが可能となる。

このように、算術平均粗さＲａ＝５ｎｍである実施例１に係るスペーサを用いた場合、開口径１８０ｍｍ以上で裏面成膜を抑制する効果を確認できた。

図１９は、実施例１に係るスペーサと比較例１に係るスペーサを用いてウェハ裏面膜厚をＸ方向について測定した結果を示した図である。図１９（ａ）は、ウェハ上の測定領域の平面図、図１９（ｂ）は、成膜及び測定した積層体の側面図、図１９（ｃ）は上部ウェハの裏面膜厚測定結果、図１９（ｄ）は下部ウェハの裏面膜厚測定結果をそれぞれ示している。

図１９（ａ）に示すように、３００ｍｍウェハのＸ座標上の中心部を除いた領域についての測定結果が、図１９（ｃ）、（ｄ）に示されている。

スペーサの開口径については、比較例１に係る石英のスペーサについては開口なし、実施例１に係るＳｉのスペーサについては開口径１８０ｍｍのスペーサを用いて、それぞれウェハ裏面の膜厚測定を行った。また、ボートは、通常の３点支持と、支持点を２点増やした５点支持のボートを用いて各々測定を行った。

図１９（ｃ）に示されるように、上側ウェハについて、実施例１に係るＳｉのスペーサの方は、エッジから５ｍｍより遠く離れた中央領域で裏面膜厚略ゼロとなっているが、比較例１に係る石英のスペーサは相当の成膜量がある。よって、実施例１に係るスペーサの方が、比較例１に係る石英のスペーサよりも、裏面成膜抑制の効果があることが分かる。

また、図１９（ｄ）においても、図１９（ｃ）と類似した結果が得られ、実施例１に係るスペーサの方が、比較例１に係る石英のスペーサよりも、裏面成膜抑制の効果があることが示された。

更に、積層体９０を支持するボートの基板保持部の数は、３点よりも５点の方が裏面成膜抑制の効果があることが示された。

図２０は、実施例１に係るスペーサと比較例１に係るスペーサを用いてウェハ裏面膜厚をＹ方向について測定した結果を示した図である。図２０（ａ）は、ウェハ上の測定領域の平面図、図２０（ｂ）は、成膜及び測定した積層体の側面図、図２０（ｃ）は上部ウェハの裏面膜厚測定結果、図２０（ｄ）は下部ウェハの裏面膜厚測定結果をそれぞれ示している。

図２０（ａ）に示すように、３００ｍｍウェハのＹ座標上の中心部を除いた領域についての測定結果が、図２０（ｃ）、（ｄ）に示されている。

図２０（ｃ）に示されるように、上側ウェハについて、実施例１に係るＳｉのスペーサの方は、エッジから５ｍｍより遠く離れた中央領域で裏面膜厚がゼロに近い値となっているが、比較例１に係る石英のスペーサは相当の成膜量がある。よって、Ｙ方向においても、実施例１に係るスペーサの方が、比較例１に係る石英のスペーサよりも、裏面成膜抑制の効果があることが分かる。

また、図２０（ｄ）においても、図２０（ｃ）と類似した結果が得られ、下側ウェハのＹ方向についても、実施例１に係るスペーサの方が、比較例１に係る石英のスペーサよりも、裏面成膜抑制の効果があることが示された。

表１は、実施例１に係るスペーサ及び比較例１に係るウェハのスペーサへの貼り付きと裏面成膜抑制結果を示している。

表１において、比較例１に係る算術表面粗さＲａ＝０．２５μｍの開口の無い石英スペーサと、算術表面粗さＲａ＝５ｎｍの実施例１に係るＳｉスペーサの実施結果が示されている。実施例１に係るＳｉスペーサについては、開口径がゼロ、１００ｍｍ、１４０ｍｍ、１８０ｍｍ、２２０ｍｍ、２６０ｍｍの６パターンについての結果が示されている。

ウェハのスペーサへの貼り付きは、石英スペーサ及びＳｉスペーサの開口径が１８０ｍｍ、２２０ｍｍ、２６０ｍｍの場合は見られなかったが、Ｓｉスペーサの開口なし、開口径１００ｍｍ、１４０ｍｍの場合は見られた。

また、裏面成膜抑制結果としては、石英スペーサ、Ｓｉスペーサの開口径なし〜１４０ｍｍでは裏面成膜抑制効果が不十分であり、Ｓｉスペーサの開口径１８０ｍｍ、２２０ｍｍ、２６０ｍｍでは十分な裏面成膜抑制効果が得られた。

以上より、実施例１によれば、スペーサの表面の算術平均粗さＲａ＝５ｎｍであって、開口径が１８０ｍｍ、２２０ｍｍ、２６０ｍｍ、即ち少なくとも６０〜８６．７％の範囲では、ウェハのスペーサへの貼り付きも無く、ウェハへの裏面成膜も十分に抑制できることが示された。

実施例２においては、表面の算術平均粗さＲａ＝０．０５μｍであり石英からなる実施例２に係るスペーサと、表面の算術平均粗さＲａ＝０．２５μｍであり同じく石英からなる比較例２に係るスペーサを用いて成膜を行い、比較評価を行った。

成膜条件は、実施例１と同様であり、成膜容器内の加熱温度が５００℃、圧力が５３．３Ｐａ（≒０．４Ｔｏｒｒ）であり、原料ガスとしてＳｉＨ_４が５００ｓｃｃｍ、ＢＣｌ_３が３８２．７ｓｃｃｍ、Ｈ_２が２０００ｓｃｃｍを供給した。また、ガスの供給方法も実施例１と同様であり、図１５（ａ）を用いて説明した通りである。

ウェハを支持するボートは、一般的な３点支持の石英（図４参照）を用いた。また、試料となるウェハは、ボート内の４５〜５０番目のスロットに配置し、場所も近接させて条件が同等となるようにした。

表２は、実施例２及び比較例２として用いたスペーサの条件を示している。表面の算術平均粗さＲａ＝０．０５μｍの表面が平滑な実施例２に係るスペーサの開口径を１８０ｍｍ、２２０ｍｍ、２６０ｍｍに設定し、ボートのスロット４５〜４７番目に各々配置した。また、表面の算術平均粗さＲａ＝０．２５μｍの表面が粗い比較例２に係るスペーサの開口径を２６０ｍｍ、２７０ｍｍ、２８０ｍｍに設定し、各々ボートのスロット４８〜５０番目に配置した。

図２１は、実施例２に係るスペーサを用いて成膜を行ったときのＸ方向における裏面成膜量を比較例２とともに示した図である。図２１（ａ）は、ウェハ上の測定領域の平面図、図２１（ｂ）は、成膜及び測定した積層体の側面図、図２１（ｃ）は上部ウェハの裏面膜厚測定結果、図２１（ｄ）は下部ウェハの裏面膜厚測定結果をそれぞれ示している。

図２１（ａ）に示すように、３００ｍｍウェハのＸ座標上の中心部を除いた領域についての測定結果が、図２１（ｃ）、（ｄ）に示されている。

図２１（ｃ）に示すように、上部ウェハの裏面については、右側領域（プラス座標側）において、比較例に係るスペーサを用いた場合に裏面成膜が見られたが、実施例２に係るスペーサを用いた場合には、エッジから５ｍｍより遠く離れた領域（＜１４５ｍｍ、中央側領域）では膜厚が略ゼロとなり、良好な結果が得られた。

また、図２１（ｄ）に示すように、下部ウェハの裏面についても、左側領域（マイナス座標側）において、エッジから５ｍｍより遠く離れた領域（＜｜−１４５｜ｍｍ、中央側領域）で、比較例２に係るスペーサを用いた場合に裏面成膜が形成された。一方、実施例２に係るスペーサを用いた場合には、中央側領域で膜厚が略ゼロとなり、良好な結果が得られた。

図２２は、実施例１に係るＳｉスペーサと、実施例２に係る石英スペーサを用いて成膜を行ったときのＸ方向における成膜まわり込み率を比較例２とともに示した図である。

図２２（ａ）は、実施例１に係るＳｉスペーサを用いた場合の上側ウェハについてのエッジ周辺の成膜まわり込み率を示した図である。開口径は、１８０ｍｍ、２２０ｍｍ、２６０ｍｍの３パターンについてまわり込み率を算出しているが、いずれもまわり込み率は０％に近い良好な結果が得られた。

図２２（ｂ）は、実施例２及び比較例２に係る石英スペーサを用いた場合の上側ウェハについてのエッジ周辺の成膜まわり込み率を示した図である。スペーサの開口径は、図２２（ａ）と同様に、１８０ｍｍ、２２０ｍｍ、２６０ｍｍの３パターンについてまわり込み率を算出している。図２２（ｂ）に示される通り、実施例２に係るスペーサを用いた場合には、成膜まわり込み率は略ゼロとなるが、比較例２に係るスペーサを用いた場合は中央領域への成膜まわり込みが見られる結果となった。

図２２（ｃ）は、実施例１に係るＳｉスペーサを用いた場合の下側ウェハについてのエッジ周辺の成膜まわり込み率を示した図である。開口径は、１８０ｍｍ、２２０ｍｍ、２６０ｍｍの３パターンについてまわり込み率を算出しているが、いずれもまわり込み率は０％に近い良好な結果が得られた。

図２２（ｄ）は、実施例２及び比較例２に係る石英スペーサを用いた場合の下側ウェハについてのエッジ周辺の成膜まわり込み率を示した図である。スペーサの開口径は、図２２（ａ）と同様に、１８０ｍｍ、２２０ｍｍ、２６０ｍｍの３パターンについてまわり込み率を算出している。図２２（ｄ）に示される通り、実施例２に係るスペーサを用いた場合には、成膜まわり込み率がゼロに近い状態となり、比較例２に係るスペーサを用いた場合には、それよりも大きい中央領域への成膜まわり込みが見られる結果となった。また、図２２（ｃ）と図２２（ｄ）とを比較すると、表面の算術平均粗さＲａがより小さい図２２（ｃ）の方が良好な結果が得られた。

このように、実施例２によれば、同じ石英からなるスペーサを用いて成膜を行った場合にも、表面の算術平均粗さＲａが小さい方が、裏面成膜抑制効果が高いことが示された。また、表面の算術平均粗さＲａがより小さい実施例１の方が実施例２よりも良好な裏面成膜抑制効果が得られていることから、表面の平坦度がより高いスペーサを用いた方が、裏面成膜抑制効果が高いことが示された。

以上、本発明の好ましい実施形態及び実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施形態及び実施例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、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。

１０ 成膜装置
１２ 載置台
２４ ボート
２７ 移載機構
４０ 成膜容器
８０ スペーサ
９０ 積層体
Ｗ、Ｗ１、Ｗ２ ウェハ

Claims (12)

1. 裏面同士が対向する２枚の基板間に挿入されて所定の間隔を保つスペーサであって、
   前記基板に接触する面の算術平均粗さが０．０５μｍ以下であり、
   中央部に開口が形成されたリング状の形状を有し、
   前記開口は、前記基板の直径の６０〜９５％の直径を有するスペーサ。
2. 前記基板に接触する面は、鏡面研磨された面である請求項１に記載のスペーサ。
3. 前記基板は略円形であり、前記基板の外形に略沿った外形を有する請求項１又は２に記載のスペーサ。
4. 石英、ＳｉＣ又はＳｉのいずれかから構成された請求項１乃至３のいずれか一項に記載のスペーサ。
5. 厚さが、０．７２５〜４．０ｍｍである請求項１乃至４のいずれか一項に記載のスペーサ。
6. 厚さが、０．７２５〜２．０ｍｍである請求項５に記載のスペーサ。
7. 前記基板が、成膜容器でバッチ処理されるときに用いられる請求項１乃至６のいずれか一項に記載のスペーサ。
8. 前記開口は、前記基板の直径の６０〜７３．３％の直径を有する請求項１乃至７のいずれか一項に記載のスペーサ。
9. 前記基板の熱膨張係数に近い材料である石英又はＳｉからなる請求項４に記載のスペーサ。
10. 裏面同士が対向する２枚の基板間に、表面の算術平均粗さが０．０５μｍ以下であり、中央部に開口が形成されたリング状の形状を有し、前記開口は、前記基板の直径の６０〜９５％の直径を有するスペーサが挿入されて積層された積層体を、基板支持体に、上下方向に所定間隔を有して複数体載置する工程と、
    前記積層体が複数体載置された前記基板支持体を成膜容器に搬入する工程と、
    該成膜容器内で前記基板を熱処理する工程と、
    該成膜容器から前記基板支持体を搬出する工程と、
    前記基板支持体から、前記積層体を所定位置に移送する工程と、を有する基板処理方法。
11. 前記積層体を所定位置に移送する工程の後、前記基板の裏面洗浄及び／又はベベル洗浄を行うことなく次の基板処理工程を行う請求項１０に記載の基板処理方法。
12. 前記積層体を支持する前記基板支持体の基板保持部は３点以上である請求項１０又は１１に記載の基板処理方法。