基板位置検出装置、これを備える成膜装置、および基板位置検出方法
【課題】基板が収容されるチャンバに対して基板位置検出装置を高い位置決め精度で取り付けなくても、基板の位置を高い精度で検出できる基板位置検出装置を提供する。
【解決手段】サセプタを動かして基板載置部を撮像装置の撮像領域に位置させる工程と、処理容器内において撮像装置の撮像領域内に位置するように設けられる２つの第１位置検出マークであって、２つの第１位置検出マークの第１垂直二等分線がサセプタの回転中心を通る２つの第１位置検出マークを検出する工程と、サセプタにおいて基板載置部に対して設けられる２つの第２位置検出マークであって、２つの第２位置検出マークの第２垂直二等分線がサセプタの回転中心と基板載置部の中心とを通る２つの第２位置検出マークを検出する工程と、検出した２つの第１位置検出マーク及び２つの第２位置検出マークに基づいて基板載置部が所定の範囲に位置するかを判定する工程とを含む。
【解決手段】サセプタを動かして基板載置部を撮像装置の撮像領域に位置させる工程と、処理容器内において撮像装置の撮像領域内に位置するように設けられる２つの第１位置検出マークであって、２つの第１位置検出マークの第１垂直二等分線がサセプタの回転中心を通る２つの第１位置検出マークを検出する工程と、サセプタにおいて基板載置部に対して設けられる２つの第２位置検出マークであって、２つの第２位置検出マークの第２垂直二等分線がサセプタの回転中心と基板載置部の中心とを通る２つの第２位置検出マークを検出する工程と、検出した２つの第１位置検出マーク及び２つの第２位置検出マークに基づいて基板載置部が所定の範囲に位置するかを判定する工程とを含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体デバイスの製造装置等に収容される基板の位置を検出する基板位置検出装置、これを備える成膜装置、および基板位置検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子の製造工程においては、成膜装置、エッチング装置、および検査装置を始めとする種々の製造装置の所定のチャンバ内に基板が搬送され、それぞれの装置に応じた処理が基板に対して行われる。基板は、フォークやエンドエフェクタを有する搬送アームによって各装置内へ搬入されるが、チャンバ内においては、所定の位置に正確に配置しなければならない。例えば、成膜装置のチャンバ内で所定の位置からずれてしまうと、基板を均一に加熱することができず、膜質および膜厚の均一性が悪化するという問題が生じる。また、所定の位置からずれていると、処理後に、フォークやエンドエフェクタによって基板を取り出すことができないといった問題も生じ得る。
【０００３】
さらに、膜厚の制御性及び均一性に優れることから注目を集めている分子層（原子層）成膜（ＡＬＤ）装置のなかには、原料ガスの交互供給の代わりに、基板が載置されたサセプタを高速で回転することにより原料ガスを基板に対して交互に付着させるものがあるが、このような装置において基板が所定の位置にない場合、サセプタの回転によって基板がとばされるといった問題が生じる。
【０００４】
基板を所定の位置に正確に配置して上記のような問題を解決するため、ＣＣＤカメラ等を用いて基板を撮像し、得られた画像に基づいて基板の位置を検出する方法がある（特許文献１参照）。この方法によれば、一台のＣＣＤカメラで基板もサセプタも撮影することができるため、光学系を単純化することができ、コストを上昇させずに済み、さらに遠隔検出が可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１５３７６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ＣＣＤカメラ等を有する基板位置検出装置を用いて、例えばＡＬＤ装置内の基板の位置を検出する場合には、基板と、基板が載置されるサセプタとをＣＣＤカメラ等によって撮像するため、基板位置検出装置をチャンバの天板上に配置し、天板に形成される透過窓を通して撮像することとなる。
【０００７】
ところで、チャンバのメンテナンス等のため、チャンバ本体から天板を取り外す場合がある。基板位置検出装置を天板上に取り付ける場合、メンテナンス等の後、チャンバ本体に対し基板位置検出装置を高い精度で位置決めしなければならない。基板位置検出装置（ＣＣＤカメラ）の位置がずれると、基板位置検出装置により観察されるサセプタと基板との相対的な位置がずれることとなり、基板位置を正確に検出できなくなるためである。高い精度での位置決めには比較的長い時間がかがるため、ＡＬＤ装置の利用効率が低下してしまうという問題が生じる。
【０００８】
そこで、本発明は、上記の事情に鑑み、基板が収容されるチャンバに対して基板位置検出装置を高い位置決め精度で取り付けなくても、基板の位置を高い精度で検出できる基板位置検出装置、これを備える成膜装置、および基板位置検出方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の態様によれば、基板に対して所定の処理を行う処理容器と、処理容器内に回転可能に収容され、位置検出対象である基板が載置される基板載置部が形成されるサセプタとを備える半導体製造装置において行われる、基板の位置を検出する位置検出方法が提供される。この方法は、前記サセプタを動かして前記基板載置部を撮像装置の撮像領域に位置させる工程と、前記処理容器内において撮像装置の撮像領域内に位置するように設けられる２つの第１の位置検出マークであって、該２つの第１の位置検出マークの第１の垂直二等分線が前記サセプタの回転中心を通るように設けられる当該２つの第１の位置検出マークを検出する工程と、前記サセプタにおいて前記基板載置部に対して設けられる２つの第２の位置検出マークであって、該２つの第２の位置検出マークの第２の垂直二等分線が前記サセプタの回転中心と前記基板載置部の中心とを通るように設けられる当該２つの第２の位置検出マークを検出する工程と、検出された前記２つの第１の位置検出マークおよび前記２つの第２の位置検出マークに基づいて前記基板載置部が所定の範囲に位置するかを判定する工程とを含む。
【００１０】
本発明の第２の態様は、基板に対して所定の処理を行う処理容器と、処理容器内に回転可能に収容され、位置検出対象である基板が載置される基板載置部が形成されるサセプタとを備える半導体製造装置に用いられる、基板の位置を検出する位置検出装置が提供される。この装置は、前記処理容器内において撮像装置の撮像領域内に収まるように設けられる２つの第１の位置検出マークであって、該２つの第１の位置検出マークの第１の垂直二等分線が前記サセプタの回転中心を通るように設けられる当該２つの第１の位置検出マークと、前記サセプタにおいて前記基板載置部に対して設けられる２つの第２の位置検出マークであって、該２つの第２の位置検出マークの前記垂直二等分線が前記サセプタの回転中心と前記基板載置部の中心とを通るように設けられる当該２つの第２の位置検出マークと、前記基板載置部の周縁領域とを含む領域を撮像する撮像部、および前記撮像部により撮像された画像に基づいて、前記第１の垂直二等分線および前記第２の垂直二等分線を特定し、特定した前記第１の垂直二等分線および前記第２の垂直二等分線に基づいて、前記基板載置部の位置が所定の範囲内にあるかを判定する制御部を備える。
【００１１】
本発明の第３の態様は、容器内にて、互いに反応する少なくとも２種類の反応ガスを順番に基板に供給するサイクルを実行して反応生成物の層を当該基板上に生成することにより膜を堆積する成膜装置を提供する。この装置は、前記容器に回転可能に設けられたサセプタと、前記サセプタの一の面に設けられ、前記基板が載置される載置部と、前記載置部に載置される前記基板の位置を検出する、第２の態様の基板位置検出装置と、前記一の面に第１の反応ガスを供給するよう構成された第１の反応ガス供給部と、前記サセプタの回転方向に沿って前記第１の反応ガス供給部から離れた、前記一の面に第２の反応ガスを供給するよう構成された第２の反応ガス供給部と、前記回転方向に沿って、前記第１の反応ガスが供給される第１の処理領域と前記第２の反応ガスが供給される第２の処理領域との間に位置し、前記第１の処理領域と前記第２の処理領域とを分離する分離領域と、前記第１の処理領域と前記第２の処理領域とを分離するために、前記容器の中央に位置し、前記一の面に沿って第１の分離ガスを吐出する吐出孔を有する中央領域と、前記容器を排気するために前記容器に設けられた排気口と、を備える。前記分離領域は、第２の分離ガスを供給する分離ガス供給部と、前記第２の分離ガスが前記回転方向に対し前記分離領域から前記処理領域側へ流れることができる狭隘な空間を、前記サセプタの前記一の面に対して形成する天井面とを含む。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の実施形態によれば、基板が収容されるチャンバに対して基板位置検出装置を高い位置決め精度で取り付けなくても、基板の位置を高い精度で検出できる基板位置検出装置、これを備える成膜装置、および基板位置検出方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１の実施形態による基板検出装置を備える成膜装置を模式的に示す断面図である。
【図２】図１の成膜装置を模式的に示す上面図である。
【図３】図１の補助線Ｓに沿った一部断面図である。
【図４】図１の成膜装置のサセプタの基板載置部を説明する説明図である。
【図５】本発明の第２の実施形態による基板検出方法を説明するフローチャートである。
【図６】サセプタの周縁領域を撮像した画像の一例を模式的に示す図である。
【図７】サセプタの基板載置部の位置を検出する原理を説明する説明図である。
【図８】基板載置部に基板が載置されたサセプタ周縁領域を撮像した画像の一例を模式的に示す図である。
【図９】基板載置部に載置される基板の位置を検出する原理を説明する図である。
【図１０】本発明の実施形態による基板検出装置の変形例を模式的に示す断面図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態による基板検出方法を説明するフローチャートである。
【図１２】図１１に引き続き、本発明の第３の実施形態による基板検出方法を説明するフローチャートである。
【図１３】基板載置部の上方において搬送アームにより保持される基板を示す概略上面図である。
【図１４】基板載置部の上方において搬送アームにより保持される基板、基板載置部、及び撮像部の位置関係を示す図である。
【図１５】基板の中心位置と、基板載置部の中心との偏差を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、添付の図面を参照しながら、本発明の限定的でない例示の実施形態について説明する。添付の全図面中、同一または対応する部材または部品については、同一または対応する参照符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面は、部材もしくは部品間の相対比を示すことを目的とせず、したがって、具体的な寸法は、以下の限定的でない実施形態に照らし、当業者により決定されるべきである。
【００１５】
（第１の実施形態）
図１から図４までを参照しながら、本発明の第１の実施形態による成膜装置を説明する。図１および図２に示すように、本実施形態による成膜装置２００は、真空容器１と、この真空容器１内に設けられ、真空容器１の中心に回転中心を有するサセプタ２と、を備えている。
真空容器１は、図１および図２から分かるように、概ね扁平な有底円筒形状を有する容器本体１２と、たとえばＯ−リングなどの封止部材１３を介して容器本体１２の上面に気密に載置される天板１１とを有している。天板１１および容器本体１２は、たとえばアルミニウム（Ａｌ）などの金属により作製される。天板１１には、例えば石英ガラスを用いて作製される透過窓２０１が、Ｏリング等の図示しない封止部材により気密に設けられている。透過窓２０１は、容器本体１２の側壁に開口される搬送口１５に隣接して設けられている。搬送口１５は、ウエハＷを真空容器１内へ搬入し、真空容器１から搬出するために設けられている。この搬送口１５にはゲートバルブ１５ａが設けられ、これにより搬送口１５が開閉される。
【００１６】
また、成膜装置２００には、本発明の実施形態による基板位置検出装置が設けられている。具体的には、基板位置検出装置１０１は、成膜装置２００の天板１１に設けられた透過窓２０１の上に配置されている。また、基板位置検出装置１０１は、筐体１０２と、筐体１０２内に取り付けられ、位置検出の対象であるウエハＷを撮像するカメラ１０４と、筐体１０２内においてカメラ１０４の下方に配置されるパネル１０６と、パネル１０６に光を照射する光源１０８とを有している。
【００１７】
筐体１０２は下部に開口部を有し、この開口部は透明な窓１０２ａにより封止されている。窓１０２ａは、天板１１の透過窓２０１と対向している。また、筐体１０２には、側壁の上方に冷却扇１０２ｂが設けられ、側壁の下方に開口１０２ｃが設けられている。図１中に二点鎖線の矢印で示すように、冷却扇１０２ｂによって外気をカメラ１０４に吹き付け、開口１０２ｃから排気することにより、カメラ１０４を冷却することができる。また、位置検出時にウエハＷが加熱されている場合には、輻射熱により窓１０２ａが加熱され、これにより筐体１０２内で熱気流が発生し、画像がぼやけることがある。しかし、冷却扇１０２ｂにより窓１０２ａをも冷却することができるため、熱気流による画像のぼやけを低減することができる。
【００１８】
カメラ１０４は、撮像素子として例えば電荷結合素子（ＣＣＤ）を有しており、窓１０２ａに臨むように、筐体１０２内の上方部に取り付けられている。この構成により、カメラ１０４は、窓１０２ａと、成膜装置２００の天板１１の透過窓２０１とを通して、真空容器１内のサセプタ２に載置されるウエハＷを撮像することができる。特に、天板１１の透過窓２０１が搬送口１５に隣接した位置に形成されているため、搬送口１５を通して搬入された又は搬出されるウエハＷを撮像できる。すなわち、ウエハＷの位置を搬入出時に速やかに検出することができる。
【００１９】
また、カメラ１０４には制御部１０４ａが電気的に接続されている。制御部１０４ａにより、カメラ１０４の動作（オン／オフ、焦点合わせ、撮像等）が制御されるとともに、カメラ１０４により得られた画像データが処理される。この処理には、画像データからウエハＷやサセプタ２の位置を求める演算処理が含まれる。また、制御部１０４ａは、所定の入出力装置（図示せず）を通して記憶媒体に記憶されたプログラムをダウンロードし、このプログラムに従って、カメラ１０４や光源１０８などの各構成を制御することにより、後述する基板位置検出方法が実施される。
【００２０】
パネル１０６は、本実施形態においては、白色顔料が塗布された乳白色のアクリル板から作製され、筐体１０２内においてカメラ１０４と窓１０２ａとの間に取り付けられている。パネル１０６のほぼ中央には開口部１０６ａが形成されている。開口部１０６ａを通して、成膜装置２００内のウエハＷおよびその周辺がカメラ１０４により撮像される。したがって、開口部１０６ａの位置および大きさは、カメラ１０４が、真空容器１内のウエハＷおよびその周辺の領域を撮像できるように決定される。具体的には、図２に示すように、ウエハ位置の検出に利用されるウエハＷのエッジと、サセプタ２に形成されるサセプタマーク２ａと、成膜装置１００の容器本体１２の底面に形成されるチャンバマーク１２０ａとを含む視野Ｆを確保できるように決定して良く、パネル１０６とカメラ１０４との距離をも考慮に入れて決定して良い。
【００２１】
なお、サセプタマーク２ａは、本実施形態では、サセプタ２に形成された凹部にたとえば黒色の石英で作製された円盤を埋め込むことにより形成されている。なお、黒色の石英は、サセプタ２が石英で作製される場合に好ましく、たとえばサセプタ２がカーボンで作製される場合には、アルミナで作製された円盤を埋め込むことにより形成されると好ましい。
また、後に参照する図８に図示されているように、２つのチャンバマーク１２０ａは、容器本体１２の底部に形成された凹部に対してたとえば黒色の石英で作製された円盤１２０１を埋め込み、円盤１２０１に中央部に対してアルミナで作製された円盤１２０２を取り付けることにより、形成されている。
【００２２】
光源１０８は、本実施形態においては、パネル１０６と窓１０２ａとの間において、パネル１０６の下面に光を照射するように、かつ、開口部１０６ａを通してカメラ１０４に光が照射されないように筐体１０２の内壁に取り付けられている。光源１０８によるパネル１０６への光照射により、視野Ｆ内のウエハＷやサセプタ２は間接的に照明される。光源１０８は、上下方向に旋回可能に取り付けられても良く、さらに、所定のモータ等を設けて照射方向の切り替えができるようにすると好ましい。このようにすれば、択一的に、光源１０８の上方のパネル１０６に光を照射するか、光源１０８の下方のウエハＷに光を照射することができる。
【００２３】
光源１０８は、本実施形態においては、白色発光ダイオード（ＬＥＤ）１０８ａと、白色ＬＥＤ１０８ａに電力を供給する電源１０８ｂとを有している。電源１０８ｂは出力電圧を変えることができ、これにより、パネル１０６により間接的に照明されるウエハＷへの照度を調整することができる。照度の調整により、カメラ１０４は、より鮮明な画像を撮像することが可能となる。
【００２４】
真空容器１内に配置されるサセプタ２には、ウエハが載置される複数の載置部２４が形成されている。本実施形態においては、載置部２４は凹部として構成されている。具体的には、約３００ｍｍ（１２インチ）の直径を有するウエハＷに対し、凹部としての載置部２４の内径は例えば約３０４ｍｍ〜約３０８ｍｍであって良い。また、載置部２４は、そのウエハの厚さとほぼ等しい深さを有している。このように構成される載置部２４により、載置部２４にウエハを載置したときには、ウエハの表面とサセプタ２の表面（載置部２４が形成されていない領域）とが同じ高さになる。すなわち、ウエハの厚さによる段差が生じないため、サセプタ２上におけるガスの流れに乱れが生じるのを低減することができる。また、図３（ａ）に示すように、サセプタ２の載置部２４には３つの貫通孔が形成され、これらの貫通孔のそれぞれを通して上下動可能なリフトピン１６ａが設けられている。３つのリフトピン１６ａはプッシャ２Ｐを支持し、プッシャ２Ｐを上下動することができる。また、載置部２４には、プッシャ２Ｐを収容可能な、プッシャ２Ｐの形状に対応した形状を有する座繰り部２４ｂが形成されている。リフトピン１６ａが降下してプッシャ２Ｐを座繰り部２４ｂに収容すると、プッシャ２Ｐの上面と載置部２４の底面とは同じ高さに位置する。また、図３（ｂ）に示すように、載置部２４の外周にウエハ支持部２４ａが形成されている。ウエハ支持部２４ａは、載置部２４の内周壁に沿って複数個（たとえば８個）形成されており、載置部２４へ載置されるウエハＷは、ウエハ支持部２４ａにより支持されることとなる。これにより、ウエハＷと載置部２４の底面との間には一定の間隔が維持され、ウエハＷの裏面が載置部２４の底面に直接触れることがない。これにより、載置部２４の底面との間の空間を介してサセプタ２からウエハが加熱されるため、ウエハＷは均一に加熱されることとなる。
【００２５】
再び図３（ａ）を参照すると、載置部２４の周囲には円形のガイド溝１８ｇが形成されており、ここにウエハガイドリング１８が嵌合する。図３（ｃ）は、ガイド溝１８ｇに嵌合したウエハガイドリング１８を示している。図示のとおり、ウエハガイドリング１８は、ウエハＷの外径よりも僅かに大きい内径を有しており、ウエハガイドリング１８がガイド溝１８ｇに嵌合したときに、ウエハＷはウエハガイドリング１８の内側に配置される。また、ウエハガイドリング１８の上面には爪部１８ａが設けられている。爪部１８ａは、ウエハＷに接することなく、ウエハガイドリング１８の内方に向かってウエハＷの外縁から僅か内側にまで延びている。たとえば真空容器１内で何らかの原因により急激な圧力変動があった場合には、その圧力変動により、ウエハＷが載置部２４から飛び出る可能性がある。しかし、そのような場合においては、ウエハガイドリング１８に設けられた爪部１８ａによってウエハＷは押さえられるため、載置部２４に維持され得る。
【００２６】
また、ガイド溝１８ｇの外側には、ウエハガイドリング１８を昇降するための４つの昇降ピン１６ｂが設けられている。昇降ピン１６ｂがウエハガイドリング１８を持ち上げている間に、サセプタ２とウエハガイドリング１８との間に搬送アーム１０Ａ（図２）によりウエハＷが搬入される。リフトピン１６ａによりプッシャ２Ｐが持ち上げられ、プッシャ２Ｐが搬送アーム１０からウエハＷを受け取ると、搬送アーム１０Ａが退出し、リフトピン１６ａが降下してプッシャ２Ｐを載置部２４の座繰り部２４ｂに収容する。これにより、ウエハＷは、ウエハ支持部２４ａで支持されることにより載置部２４に載置される。続いて、昇降ピン１６ｂが降下してウエハガイドリング１８をガイド溝１８ｇに収容すると、ウエハＷは、ウエハガイドリング１８により確実に載置部２４に収容されることとなる。
【００２７】
図１を再び参照すると、サセプタ２は、中央に円形の開口部を有しており、開口部の周りで円筒形状のコア部２１により上下から挟まれ保持されている。コア部２１は、その下部において回転軸２２に固定されており、回転軸２２は駆動部２３に接続されている。コア部２１および回転軸２２は、互いに共通の回転軸を有し、駆動部２３の回転により、回転軸２１およびコア部２１、ひいてはサセプタ２が回転することができる。
【００２８】
なお、回転軸２２及び駆動部２３は、上面が開口した筒状のケース体２０内に収納されている。このケース体２０はその上面に設けられたフランジ部２０ａを介して真空容器１の底部裏面に気密に取り付けられており、これにより、ケース体２０の内部雰囲気が外部雰囲気から隔離されている。
【００２９】
図２を参照すると、真空容器１には、サセプタ２の上方に互いに離間した２個の凸状部４Ａおよび４Ｂが設けられている。図示のとおり、凸状部４Ａおよび４Ｂはほぼ扇形の上面形状を有している。扇形の凸状部４Ａおよび４Ｂは、その頂部が、コア部２１を取り囲むように天板１１に取り付けられた突出部５の外周に近接し、その円弧が容器本体１２の内周壁に沿うように配置されている。図２では説明の便宜上、天板１１を省略しているが、凸状部４Ａおよび４Ｂは、天板１１の下面に取り付けられている（凸状部４Ａついては図１にも示されている）。凸状部４Ａ，４Ｂは、たとえばアルミニウムなどの金属により形成することができる。
【００３０】
なお、図示は省略するが、凸状部４Ｂも凸状部４Ａと同様に配置されている。凸状部４Ｂは凸状部４Ａとほぼ同一の構成を有しているため、凸状部４Ｂについて説明することとし、凸状部４Ａについての重複する説明を省略する場合がある。
【００３１】
図２の補助線Ｓに沿った断面図である図４を参照すると、凸状部４Ｂは、凸状部４Ｂが二分割されるように半径方向に延びる溝部４３を有し、溝部４３には分離ガスノズル４２が収容されている。分離ガスノズル４２は、図２に示すように、容器本体１２の周壁部から真空容器１内へ導入されて真空容器１の半径方向に延びている。また、分離ガスノズル４２は、その基端部が容器本体１２の外周壁に取り付けられ、これにより、サセプタ２の表面とほぼ平行に支持されている。なお、凸状部４Ａには、分離ガスノズル４１が同様に配置されている。
【００３２】
分離ガスノズル４２および４１は、分離ガスのガス供給源（図示せず）に接続されている。分離ガスはチッ素（Ｎ２）ガスや不活性ガスであって良く、また、成膜に影響を与えないガスであれば、分離ガスの種類は特に限定されない。本実施形態においては、分離ガスとしてＮ２ガスが利用される。また、図４に示すように、分離ガスノズル４２は、サセプタ２の表面に向けてＮ２ガスを吐出するための吐出孔４１ｈを有している。吐出孔４１ｈは、約０．５ｍｍの口径を有し、分離ガスノズル４２の長さ方向に沿って約１０ｍｍの間隔で配列されている。また、分離ガスノズル４２の下端からサセプタ２の表面までの間隔は０．５ｍｍ〜４ｍｍであって良い。吐出孔４１ｈは、分離ガスノズル４１にも同様に形成されている。
【００３３】
図４に示すように、サセプタ２と凸状部４Ｂとにより、高さｈ１（凸状部４Ｂの下面４４のサセプタ２の表面からの高さ）を有する分離空間Ｈが形成される。高さｈ１は、例えば０．５ｍｍから１０ｍｍであると好ましく、できる限り小さくすると更に好ましい。ただし、サセプタ２の回転ぶれによってサセプタ２が天井面４４に衝突するのを避けるため、高さｈ１は３．５ｍｍから６．５ｍｍ程度であると好ましい。一方、凸状部４Ｂの両側には、サセプタ２の表面と天板１１の下面とで画成される第１の領域４８１と第２の領域４８２とが形成されている。第１および第２の領域４８１，４８２の高さ（サセプタ２から天板１１までの高さ）は、たとえば１５ｍｍ〜１５０ｍｍである。第１の領域４８１には反応ガスノズル３１が設けられ、第２の領域４８２には反応ガスノズル３２が設けられている。これらの反応ガスノズル３１，３２は、図１に示すように、容器本体１２の外周壁から真空容器１内へ導入され、真空容器１の半径方向に延びている。反応ガスノズル３１，３２には、これらの長さ方向に約１０ｍｍの間隔で配列され、約０．５ｍｍの口径を有し、下向きに開口する複数の吐出孔３３が形成されている（図４）。反応ガスノズル３１からは第１の反応ガスが供給され、反応ガスノズル３２からは第２の反応ガスが供給される。本実施形態では、反応ガスノズル３１には、酸化シリコン膜のシリコン原料であるビスターシャルブチルアミノシラン（ＢＴＢＡＳ）の供給源が接続され、反応ガスノズル３２には、ＢＴＢＡＳを酸化して酸化シリコンを生成する酸化ガスとしてのオゾンガス（Ｏ３）の供給源が接続されている。
【００３４】
分離ガスノズル４２からＮ２ガスを供給すると、このＮ２ガスは分離空間Ｈから第１の領域４８１と第２の領域４８２とに向かって流れる。分離空間Ｈの高さｈ１が第１および第２の領域４８１，４８２に比べて低いため、分離空間Ｈにおける圧力を第１および第２の領域４８１，４８２における圧力よりも容易に高く維持することができる。換言すると、第１および第２の領域４８１，４８２における圧力よりも分離空間Ｈにおける圧力を高く維持することができるように、凸状部４Ａの高さおよび幅、並びに分離ガスノズル４１からのＮ２ガスの供給量を決定すると好ましい。この決定のため、第１および第２の反応ガスやサセプタ２の回転速度等を考慮すると更に好ましい。このようにすれば、分離空間Ｈは、第１および第２の領域４８１，４８２に対して圧力障壁を提供することができ、これにより、第１および第２の領域４８１，４８２を確実に分離することができる。
【００３５】
すなわち、図４において、反応ガスノズル３１から第１の反応ガス（たとえばＢＴＢＡＳガス）が第１の領域４８１へ供給され、サセプタ２の回転により凸状部４Ｂに向かって流れても、分離空間Ｈに形成される圧力障壁により、分離空間Ｈを通り抜けて第２の領域４８２へ到達することはできない。反応ガスノズル３２から第２の領域４８２に供給される第２の反応ガス（たとえばＯ３ガス）もまた凸状部４Ｂ（図１）の下方の分離空間Ｈに形成される圧力障壁により、分離空間Ｈを通り抜けて第１の領域４８１へ到達することはできない。すなわち、第１の反応ガス（たとえばＢＴＢＡＳガス）と第２の反応ガス（たとえばＯ３ガス）が分離空間Ｈを通して混合するのを効果的に抑制することができる。本発明の発明者らの検討によれば、以上の構成により、サセプタ２が例えば約２４０ｒｐｍの回転速度で回転した場合であっても、ＢＴＢＡＳガスとＯ３ガスとをより確実に分離することができることが分かっている。
【００３６】
再び図１を参照すると、天板１１の下面には、サセプタ２を固定するコア部２１を取り囲むように突出部５が取り付けられている。突出部５は、サセプタ２の表面に近接し、図示の例では、突出部５の下面は、凸状部４Ａ（４Ｂ）の下面４４とほぼ同じ高さにある。したがって、突出部５の下面のサセプタ２からの高さは、下面４４の高さｈ１と同一である。また、コア部２１と天板１１との間隔と、コア部２１の外周と突出部５の内周との間隔も、高さｈ１とほぼ同等に設定されている。一方、天板１１の上部中央には分離ガス供給管５１が接続されており、これにより、Ｎ２ガスが供給される。分離ガス供給管５１から供給されるＮ２ガスにより、コア部２１と天板１１との間の空間、コア部２１の外周と突出部５の内周との間の空間、および突出部５とサセプタ２との間の空間（以下、説明の便宜上、これらの空間を中央空間と呼ぶ場合がある）は、第１および第２の領域４８１，４８２に比べて、高い圧力を有することができる。すなわち、中央空間は、第１および第２の領域４８１，４８２に対して圧力障壁を提供することができ、これにより、第１および第２の領域４８１，４８２を確実に分離することができる。すなわち、第１の反応ガス（たとえばＢＴＢＡＳガス）と第２の反応ガス（たとえばＯ３ガス）が中央空間を通して混合するのを効果的に抑制することができる。
【００３７】
図１に示すように、サセプタ２と容器本体１２の底部との間の空間には、加熱部としての環状のヒータユニット７が設けられ、これにより、サセプタ２上のウエハＷが、サセプタ２を介して所定の温度に加熱される。また、ブロック部材７１ａが、サセプタ２の下方及び外周の近くに、ヒータユニット７を取り囲むように設けられている。このため、ヒータユニット７が置かれている空間がヒータユニット７の外側の領域から区画されている。ブロック部材７１ａより内側にガスが流入することを防止するため、ブロック部材７１ａの上面とサセプタ２の下面との間に僅かな間隙が維持されるように配置される。ヒータユニット７が収容される領域には、この領域をパージするため、複数のパージガス供給管７３が、容器本体１２の底部を貫通するように接続されている。複数のパージガス供給管７３は、容器本体１２の底部において所定の間隔をおいて、たとえば等角度間隔で配置されて良い。なお、ヒータユニット７の上方には、ヒータユニット７を保護する保護プレート７ａが配置されており、これにより、ヒータユニット７が設けられる空間にＢＴＢＡＳガスやＯ３ガスが仮に流入したとしても、ヒータユニット７を保護することができる。保護プレート７ａは、例えば石英から作製すると好ましい。
【００３８】
なお、ヒータユニット７は、たとえば同心円状に配置される複数のランプヒータにより構成して良い。これによれば、各ランプヒータを独立に制御することにより、サセプタ２の温度を均一化することができる。
【００３９】
図１を参照すると、容器本体１２の底部には、環状のヒータユニット７の内側に隆起部Ｒを有している。隆起部Ｒの上面は、サセプタ２及びコア部２１に接近しており、隆起部Ｒの上面とサセプタ２の裏面との間、及び隆起部Ｒの上面とコア部２１の裏面との間に僅かな隙間を残している。また、容器本体１２の底部は、回転軸２２が通り抜ける中心孔を有している。この中心孔の内径は、回転軸２２の直径よりも僅かに大きく、フランジ部２０ａを通してケース体２０と連通する隙間を残している。ケース体２０のフランジ部２０ａの上部には、パージガス供給管７２が接続されている。
【００４０】
このような構成により、回転軸２２と容器本体１２の底部の中心孔との間の隙間、コア部２１とサセプタ２の底部の隆起部Ｒとの間の隙間、及び隆起部Ｒとサセプタ２の裏面との間の隙間を通して、パージガス供給管７２からヒータユニット７の下の空間へＮ２ガスが流れる。また、パージガス供給管７３からヒータユニット７の下の空間へＮ２ガスが流れる。そして、これらのＮ２ガスは、ブロック部材７１ａとサセプタ２の裏面との間の隙間を通して、後述する排気口６１（６２）へ流れ込む。このように流れるＮ２ガスは、ＢＴＢＡＳガス（Ｏ３ガス）の反応ガスがサセプタ２の下方の空間を回流してＯ３ガス（ＢＴＢＡＳガス）と混合するのを抑制する分離ガスとして働く。
【００４１】
また、図２に示すように、容器本体１２の内周面とサセプタ２の外周縁との間の空間であって、かつ、凸状部４Ａの下部に当たる位置に屈曲部４６Ａが設けられ、凸状部４Ｂの下部に当たる位置に屈曲部４６Ｂが設けられている。屈曲部４６Ａと４６Ｂは同様に構成されているため、図１および図２を参照しながら、屈曲部４６Ａについて説明する。図示のとおり、屈曲部４６Ａは、本実施形態においては、凸状部４Ａと一体に形成されている。屈曲部４６Ａは、サセプタ２と容器本体１２との間の空間を概ね埋めており、反応ガスノズル３１からの第１の反応ガス（ＢＴＢＡＳガス）が、この空間を通して第２の反応ガス（Ｏ３ガス）と混合するのを阻止する。屈曲部４６と容器本体１２との間の隙間、及び屈曲部４６とサセプタ２との間の隙間は、例えば、サセプタ２から凸状部４の天井面４４までの高さｈ１とほぼ同一であって良い。また、屈曲部４６Ａがあるため、分離ガスノズル４１（図１）からのＮ２ガスは、サセプタ２の外側に向かって流れ難い。よって、分離空間Ｈ（凸状部４Ａの下面４４とサセプタ２との間の空間）の圧力を高く維持するのに役立つ。なお、図示の例では、屈曲部４６の下方にブロック部材７１ｂが設けられており、分離ガスがサセプタ２の下方まで流れるのを更に抑制することができるため、更に好ましい。
【００４２】
なお、屈曲部４６Ａ，４６Ｂとサセプタ２との間の隙間は、サセプタ２の熱膨張を考慮し、サセプタ２が後述のヒータユニットにより加熱された場合に、上記の間隔（ｈ１程度）となるように設定することが好ましい。
【００４３】
また、図２に示すように、第１の領域４８１において、容器本体１２の一部が外方に広がっており、その下方に排気口６１が形成され、第２の領域４８２においても、容器本体１２の一部が外方に広がっており、その下方に排気口６２が形成されている。排気口６１，６２は、たとえば圧力調整器およびターボ分子ポンプ等を含む排気システム（図示せず）に別途に又は共通に接続され、これにより、真空容器１内の圧力が調整される。排気口６１および６２は、それぞれ第１の領域４８１および第２の領域４８２に対して形成されているため、主に第１の領域４８１および第２の領域４８２が排気され、したがって、上述の通り、第１の領域４８１及び第２の領域４８２の圧力が分離空間Ｈの圧力よりも低くすることが可能となる。また、排気口６１は、反応ガスノズル３１と、この反応ガスノズル３１に対してサセプタ２の回転方向Ａに沿った下流側に位置する凸状部４Ｂとの間に設けられている。排気口６２は、反応ガスノズル３２と、この反応ガスノズル３２に対してサセプタ２の回転方向Ａに沿った下流側に位置する凸状部４Ａとの間において、凸状部４Ａに近接して設けられている。これにより、反応ガスノズル３１から供給される第１の反応ガス（たとえばＢＴＢＡＳガス）はもっぱら排気口６１から排気され、反応ガスノズル３２から供給される第２の反応ガス（たとえばＯ３ガス）はもっぱら排気口６２から排気される。すなわち、このような排気口６１，６２の配置は、両反応ガスの分離に寄与している。
【００４４】
また、この実施形態による成膜装置２００には、図２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制御部１００が設けられている。この制御部１００は、例えばコンピュータで構成されるプロセスコントローラ１００ａと、ユーザインタフェース部１００ｂと、メモリ装置１００ｃとを有する。ユーザインタフェース部１００ｂは、成膜装置の動作状況を表示するディスプレイや、成膜装置の操作者がプロセスレシピを選択したり、プロセス管理者がプロセスレシピのパラメータを変更したりするためのキーボードやタッチパネル（図示せず）などを有する。
【００４５】
メモリ装置１００ｃは、プロセスコントローラ１００ａに種々のプロセスを実施させる制御プログラム、プロセスレシピ、及び各種プロセスにおけるパラメータなどを記憶している。また、これらのプログラムには、例えば後述する成膜方法を行わせるためのステップ群を有しているものがある。これらの制御プログラムやプロセスレシピは、ユーザインタフェース部１００ｂからの指示に従って、プロセスコントローラ１００ａにより読み出されて制御部１００により実行される。また、これらのプログラムは、コンピュータ可読記憶媒体１００ｄに格納され、これらに対応した入出力装置（図示せず）を通してメモリ装置１００ｃにインストールしてよい。コンピュータ可読記憶媒体１００ｄは、ハードディスク、ＣＤ、ＣＤ−Ｒ／ＲＷ、ＤＶＤ−Ｒ／ＲＷ、フレキシブルディスク、半導体メモリなどであってよい。また、プログラムは通信回線を通してメモリ装置１００ｃへダウンロードしてもよい。
【００４６】
本実施形態による基板位置検出装置を備える成膜装置が発揮する効果・利点は、以下の基板位置検出方法および成膜方法に関する説明から容易に理解される。
【００４７】
（第２の実施形態）
図１から図４までに加えて図５を参照しながら、本発明の第１の実施形態による成膜装置２００を用いて実施され得る成膜方法を説明する。この成膜方法には、本発明の第２の実施形態による基板位置検出方法が含まれる。
【００４８】
始めに、ステップＳ５０１において、サセプタ２を回転して、サセプタ２の複数の載置部２４のうちの一つを搬送口１５（図２参照）に臨む位置に移動させる。
次に、ステップＳ５０２において、この載置部２４の位置が検出される。具体的には、まず、基板位置検出装置１０１の光源１０８が点灯し、パネル１０６の下面に光が照射される。そして、基板位置検出装置１０１のカメラ１０４により、パネル１０６により間接的に照明されるサセプタ２のエッジを含む領域が撮像され、制御部１０４ａにより画像データが収集される。このときの画像の一例を図６に示す。図６に示すように、サセプタ２に形成された２つのサセプタマーク２ａと、真空容器１の容器本体１２の底部に形成された２つのチャンバマーク１２０ａが観察されている。
【００４９】
図７に示すように２つのサセプタマーク２ａは、載置部２４の中心Ｃとサセプタ２の回転中心ＲＣとを通る直線に対して対称に配置されている。換言すると、２つのサセプタマーク２ａのそれぞれの中心を結ぶ線分Ｌに対して、サセプタ２の回転中心ＲＣから垂線Ｎを下ろすと、この垂線Ｎは、載置部２４の中心Ｃを通って線分Ｌの中点と交わる。（すなわち、垂線Ｎは線分Ｌの垂直二等分線である。）
また、２つのチャンバマーク１２０ａは、これらを結ぶ線分の垂直二等分線がサセプタ２の回転中心ＲＣを通るように設けられている。
【００５０】
基板位置検出装置１０１のカメラ１０４により撮像された画像が図７のとおりであると仮定し、載置部２４の位置ずれ検出の一例を具体的に説明する。図７では、説明の便宜上、載置部２４がずれた場合を示している。まず、ＣＣＤカメラの画素のうち、２つのチャンバマーク１２０ａの一方の中心に対応する画素と、他方の中心に対応する画素とが特定される。これにより、２つのチャンバマーク１２０ａの中心を通る直線Ｘ（Ｘ軸）と、その直線と垂直でサセプタ２の回転中心ＲＣを通る直線Ｙ（Ｙ軸）とが画素上で求められる。これらによりＸ−Ｙ座標が画成される。
【００５１】
次に、ＣＣＤカメラの画素のうち、２つのサセプタマーク２ａの一方の中心に対応する画素と、他方の中心に対応する画素とが特定され、これらに基づいて、垂線Ｎが特定される。次いで、垂線Ｎの終点（サセプタ２の回転中心ＲＣと反対側の点）からＹ軸へ下ろした垂線Ｎｙの長さが求められる。垂線Ｎの長さと垂線Ｎｙの長さとから、垂線ＮとＹ軸とのなす角θM（＝tan-1(Ｎｙ／Ｎ)）が求められる。垂線Ｎや垂線Ｎｙの長さは、各垂線に対応する画素の列における画素の数を、単位長さあたりの画素数を用いて換算することにより求めることができる。
【００５２】
続けて、ステップＳ５０３において、載置部２４が所定の範囲にあるかが判定される。具体的には、上記の角度θMが所定の角度範囲にあるかどうかが判定される。載置部２４の位置が所定の範囲を超えてずれていると、ウエハＷを載置部２４に収めることができない事態となる。換言すると、所定の角度範囲は、載置部２４の内径（たとえば、約３００ｍｍ（１２インチ）の直径を有するウエハＷに対し、例えば約３０４ｍｍ〜約３０８ｍｍ）を考慮して決定すると好ましい。なお、角度θMの代わりに、垂線Ｎｙの長さが所定の長さ範囲にあるかどうかで、載置部２４の位置を判定しても良い。また、線分ＬがＸ軸と平行であるか（平行からのずれが所定の範囲内にあるか）により、載置部２４の位置を判定しても良い。さらに、サセプタマーク２ａと回転中心ＲＣとを結ぶ線分と、Ｙ軸とのなす角に基づいて載置部２４の位置を判定しても構わない。
【００５３】
また、２つのサセプタマーク２ａの中点が、２つのチャンバマーク１２０ａの垂直二等分線である垂線Ｎ（Ｙ軸）からどの程度ずれているかにより、載置部２４の位置を判定しても良い。
【００５４】
判定の結果、載置部２４が所定の範囲にないと判定されると（ステップＳ５０３：ＮＯ）、基板検出装置１０１の制御部１０４ａから、所定の範囲にないことを示すアラームが発され、かつ／又は、制御部１０４ａから成膜装置２００に対して、成膜装置２００を停止すべきことを示す信号が送信され、これにより、成膜装置２００が停止される。これに応じて、たとえば成膜装置２００の操作者が手作業で載置部２４の位置を修正することができる。また、成膜装置２００の駆動部２３によりサセプタ２を回転させてサセプタ２の位置を修正することができる（ステップＳ５０４）。
【００５５】
ステップＳ５０３において、所定の範囲にあると判定されると（ステップＳ５０３：ＹＥＳ）、ステップＳ５０５においてウエハＷが載置部２４に載置される。具体的には、ウエハＷが、フォークを有する搬送アーム１０Ａ（図２参照）により、成膜装置２００のチャンバ１２内に搬入され、リフトピン１６ａにより上下動されるプッシャ２Ｐによって搬送アーム１０Ａから載置部２４に載置される。
【００５６】
続けて、ステップＳ５０６において、基板位置検出装置１０１のカメラ１０４により、パネル１０６により間接的に照明されるウエハＷのエッジを含む領域とその周辺のサセプタ２とが撮像され、制御部１０４ａにより画像データが収集される。カメラ１０４により得られた画像の一例を示すと、図８の模式図のとおりである。ウエハＷはほぼ一様に白色に見え、サセプタ２はカーボンで作製されるため黒色に見える。なお、図中、ウエハＷに見える黒い長方形Ｋは、ウエハＷに写った、パネル１０６の開口部１０６ｂである。
【００５７】
次に、制御部１０４ａは、カメラ１０４により得られた画像において、ウエハＷのエッジラインを検出する。この検出は、制御部１０４ａに予め備えられたエッジ検出機能を利用して行って良い。次いで、例えばエッジラインに接する複数の接線とその接点において交差する直線が交わる点（座標）を求めることにより、ウエハＷの中心ＷＯ（図９）の位置を推定することができる（ステップＳ５０７）。
【００５８】
次いで、推定されたウエハＷの中心ＷＯの位置と載置部２４の中心Ｃの位置との距離ｄが求められる。ここで、図９に示すＸ１−Ｙ１座標軸において、載置部２４の中心Ｃが点（ＸＣ，ＹＣ）で表され、ウエハＷの中心ＷＯが点（ＸＷ，ＹＷ）で表されるとすると、
ｄ２＝（（ＸＷ−ＸＣ）２＋（ＹＷ−ＹＣ）２）／ＣＦ２ ・・・式（１）
という関係式が成り立つ。式（１）において、ＣＦは換算係数であり、例えばＣＣＤ上の画素間の距離に対する実際の寸法の比を表している。また、載置部２４の中心Ｃは、ステップＳ５０２で求めた２つのサセプタマーク２ａの位置に基づいて特定することができる（線分Ｎにおいて、サセプタ２の回転中心ＲＣから載置部２４の中心Ｃまでの距離は既知である）。
【００５９】
この後、式（１）に基づいて求めた距離ｄを用いて、ウエハＷが所定の範囲内にあるかどうかが判定される（ステップＳ５０８）。例えば、Ｄｗｍｍの直径を有するウエハＷに対して、載置部２４が凹部であって、その内径がＤ０ｍｍである場合、
０≦ｄ２≦ｌ２ ・・・・・式（２）
ｌ＝（Ｄ０−Ｄｗ）／２ ・・・・・式（３）
という関係を満たすときは、ウエハＷの中心ＷＯは、載置部２４の中心Ｃを中心とする半径ｌの円Ｒの内側に入ることとなる。すなわち、この場合、ウエハＷは載置部２４に収まっていることとなり、ウエハＷの位置は所定の範囲内にあると判定される。
【００６０】
距離ｄが所定の範囲内にある場合（ステップＳ５０８：ＹＥＳ）、制御部１０４ａから成膜装置２００に対してウエハＷの搬入が終了したかどうかが問い合わされ（ステップＳ５０９）、残りのウエハＷがあるとの情報を得た場合には、ステップＳ５０１へ戻る。すなわち、成膜装置２００のサセプタ２が回転し、次の載置部２４が撮像位置に移動されて、この後、この載置部２４と、この載置部２４に載置されるウエハＷとに対して上記の一連の動作が行われる。
【００６１】
また、距離ｄが所定の範囲内にないと判定された場合は（ステップＳ５０８：ＮＯ）、制御部１０４ａからアラームが発せられ、制御部１０４ａから成膜装置２００に対して動作の中止を求める信号が送信され（ステップＳ５１０）、これにより成膜装置２００が待機状態となる。この場合、成膜装置２００の操作者により、所定の手順に従って、所定の位置にないと判定されたウエハＷを所定の位置に載置するといった手動作業が行われる。
【００６２】
ステップＳ５０９において、残りのウエハＷがない、すなわち、すべての（５枚の）ウエハＷが所定の位置にあると判定されると（ステップＳ５０９：ＮＯ）、成膜装置２００における成膜が開始される（ステップＳ５１１）。
【００６３】
具体的には、真空容器１内が図示しない排気システムにより排気されると共に、分離ガスノズル４１，４２、分離ガス供給管５１、パージガス供給管７２，７３からＮ２ガスが供給され、図示しない圧力調整器によって真空容器１内の圧力が予め設定した圧力に維持される。次いで、サセプタ２が上から見て時計回りに回転を開始する。サセプタ２は、ヒータユニット７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がサセプタ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後、ＢＴＢＡＳガスが反応ガスノズル３１を通して第１の領域４８１へ供給され、Ｏ３ガスが反応ガスノズル３２を通して第２の領域４８２へ供給される。
【００６４】
ウエハＷが反応ガスノズル３１の下方を通過するときに、ウエハＷの表面にＢＴＢＡＳ分子が吸着し、反応ガスノズル３２の下方を通過するときに、ウエハＷの表面にＯ３分子が吸着され、Ｏ３によりＢＴＢＡＳ分子が酸化される。したがって、サセプタ２の回転によってウエハＷが第１の領域４８１および第２の領域４８２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。これが繰り返され、所定の膜厚を有する酸化シリコン膜がウエハＷの表面に堆積される。所定の膜厚を有する酸化シリコン膜が堆積された後、ＢＴＢＡＳガスとＯ３ガスの供給を停止し、サセプタ２の回転を停止する。そして、ウエハＷは搬入動作と逆の動作により、搬送アーム１０Ａにより真空容器１から搬出され、成膜が終了する。
【００６５】
以上、本発明の実施形態による基板位置検出方法を含む成膜方法によれば、真空容器１の容器本体１２の底部に形成された２つのチャンバマーク１２０ａにより、Ｘ−Ｙ座標が画定され、これに対して、サセプタ２に形成された２つのサセプタマーク２ａから得られる、サセプタ２（載置部２４）のＸ−Ｙ座標に対する角度ずれに基づいて、載置部２４の位置が検出される。チャンバマーク１２０ａにより定まるＸ−Ｙ座標を基準とするため、基板位置検出装置１０１（カメラ１０４）は、成膜装置２００の真空容器１に対して高い精度で位置決めされる必要がない。基板位置検出装置１０１のカメラ１０４により、サセプタマーク２ａ、チャンバマーク１２０ａ、およびサセプタ２のエッジの周辺領域が観察される程度の精度で位置決めされればよい。したがって、真空容器１のメンテナンス等の後に、比較的長い時間をかけて基板位置検出装置１０１を高い精度で位置決めする必要がなく、よって、成膜装置２００の利用効率を高くすることができる。
【００６６】
また、２つのチャンバマーク１２０ａおよび２つのサセプタマーク２ａを利用して、載置部２４の位置検出を行うため、位置ずれを角度で求めることができる。したがって、駆動部２３がたとえばパルスモータなどで構成される場合には、ステップＳ５０２で得られた角度θMに応じて、駆動部２３にパルス信号を供給することにより、サセプタ２の位置を修正することも可能となる。もっとも、ステップＳ５０３において、角度θMでなく、たとえば上述の垂線Ｎｙ（すなわち長さずれ）に基づいて位置判定を行っても良い。
【００６７】
また、本発明の実施形態による基板位置検出装置１０１によれば、パネル１０６は上述の通り白色顔料が塗布されたアクリル板で作製されているため、パネル１０６の下面（ウエハＷを望む面）に対して光源１０８から光を照射すると、パネル１０６の全体がほぼ一様に白色に発光することとなる。このとき、パネル１０６の下方に配置されるウエハＷは、ほぼ一様に白色に発光するパネル１０６に照らされるため、または、このように発光するパネル１０６が映るため、一様に白色に見える。したがって、カメラ１０４により撮影される画像においても、ウエハＷのエッジを含む領域が一様に光って見える。一方、ウエハＷが載置されるサセプタ２は、カーボンやＳｉＣコートカーボンから作製されることもあって、パネル１０６からの光に照らされても黒く見える。したがって、ウエハＷとサセプタ２との間に大きなコントラストが生じる。また、パネル１０６から、光が種々の方向からウエハＷおよびサセプタ２に到達するため、ウエハＷや載置部２４による影が生じにくい。したがって、ウエハＷのエッジは明瞭に認識され、検出誤差の低減が防止される。
【００６８】
また、パネル１０６が全面で一様に発光しているため、ウエハＷのエッジ（ベベル部）からの強い反射が無く、エッジからの反射光に伴う検出誤差を低減することができる。さらに、ウエハ表面からの強い反射光もなく、カメラ１０４においてフレアなどが発生することもないため、ウエハＷのエッジを明瞭に認識することが可能となる。
【００６９】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態による基板位置検出方法について、図１１から図１５までを参照しながら説明する。本実施形態による基板位置検出方法は、上述の第２の実施形態による成膜方法における基板位置検出方法の代わりに、その成膜方法において実施することができる。
図１１を参照すると、本実施形態による基板位置検出方法におけるステップＳ１０１及びＳ１０２までは、上述のステップＳ５０１及びＳ５０２と同様である。そのため、重複する説明は省略する。
【００７０】
ステップ１０３において、載置部２４が第１の範囲にあるかが判定される。ここで、第１の範囲は、例えば図３に示すリフトピン１６ａがプッシャ２Ｐを支持可能な範囲であって良い。判定の結果、載置部２４が第１の範囲にないと判定されると（ステップＳ１０３：ＮＯ）、基板検出装置１０１の制御部１０４ａから、第１の範囲にないことを示すアラームが発され、かつ／又は、制御部１０４ａから成膜装置２００に対して、成膜装置２００を停止すべきことを示す信号が送信され、これにより、成膜装置２００が停止される。これに応じて、たとえば成膜装置２００の操作者が手作業でサセプタ２の位置を修正することができる。また、成膜装置２００の駆動部２３によりサセプタ２を回転させて載置部２４の位置を修正することができる（ステップＳ１０４）。
【００７１】
ステップＳ１０３における判定の結果、載置部２４が第１の範囲にあると判定された場合は、次いで、載置部２４が第２の範囲にあるかが判定される（ステップＳ２０１）。第２の範囲は、第１の範囲よりも狭く設定される。載置部２４が第２の範囲にあると判定された場合には（ステップＳ２０１：ＹＥＳ）、続けて、ステップＳ１０５からＳ１１１までのステップが行われる。ステップＳ１０５からＳ１１１までは、図５を参照しながら説明した、それぞれステップＳ５０５からＳ５１１までに対応しているため、重複する説明を省略する。
【００７２】
ステップＳ２０１において、載置部２４が第２の範囲にないと判定された場合には（ステップＳ２０１：ＮＯ）、搬送アーム１０Ａが真空容器１（図２）内に進入し、図１３に示すように、ウエハＷを載置部２４の上方に保持する（ステップＳ２０２）。次に、基板位置検出装置１０１によって、搬送アーム１０Ａにより載置部２４の上方に保持されるウエハＷのエッジが撮像され（ステップＳ２０２）、上述のステップＳ５０７（図５）において行ったのと同様の方法により、ウエハＷの中心位置ＷＯが推定される（ステップＳ２０３）。ただし、図５のステップＳ５０６及びＳ５０７ではウエハＷが載置部２４に載置されていたのとは異なり、ステップＳ２０３及びＳ２０４においては、ウエハＷは、載置部２４よりも高い高さｈｗに保持されているため、高さ補正を行うことにより、載置部２４にウエハＷが載置されたときのウエハＷの位置を推定する必要がある。（高さ補正をしない場合には、ウエハＷのエッジが図１３に示す点Ｅに位置するように認識されるため、エッジ検出による、ウエハＷの中心位置ＷＯの推定にエラーが生じ得る。）
具体的には、図１３に示すように、カメラ１０４の真下に位置するウエハＷ上の点に対応する画素と、ウエハＷのエッジ上の任意の点に対応する画素との距離を求め、ウエハＷの高さｈｗにおける換算係数（ＣＣＤ上の画素間の距離に対する、高さｈｗにおけるウエハＷ上の実際の寸法の比）を用いて、対応するウエハＷ上の距離ｎを求める。この距離ｎは、高さｈｗにおいても載置部２４においても等しいため、載置部２４に載置されたウエハＷにおける、カメラ１０４の真下からの距離ｎに対応する画素は、ウエハＷが載置部２４に載置されているときの換算係数ＣＦを用いた計算により求めることができる。このようにして、搬送アーム１０Ａにより保持されるウエハＷのエッジ位置から、載置部２４におけるエッジ位置が求められる。
【００７３】
または、搬送アーム１０Ａにより保持されるウエハＷの載置部２４からの高さｈｗに対して、これよりも小さいΔｈｗに相当する距離だけ、搬送アーム１０Ａにより保持されるウエハＷをリフトピン１６ａ及びプッシャ２Ｐにより上下方向に移動しながら、ウエハＷのエッジ上の任意の点の画素上での移動距離を求めても良い。Δｈｗの変動の間に移動した（水平方向）距離に基づいて、ｈｗだけ移動したとき（ウエハＷを載置部２４に載置したとき）のウエハＷのエッジの位置を推定することができる。
【００７４】
以上の高さ補正を行うことにより得た、ウエハＷの載置部２４におけるエッジ位置に基づいてエッジ検出を行い（上では１点のみを説明したが、エッジ上の複数の点について行われる）、ウエハＷを載置部２４に載置したときのウエハＷの中心位置ＷＯが求められる（ステップＳ２０４）。次いで、このようにして得られた中心位置ＷＯと、載置部２４の中心Ｃとの偏差Ｄｗｃが求められる（ステップＳ２０５）。ここで、載置部２４の中心Ｃは、ステップＳ１０２において得られた画像に基づいて求めることができる。この後、ステップＳ２０６において、偏差Ｄｗｃを相殺するように搬送アーム１０Ａの位置が補正される。
【００７５】
なお、搬送アーム１０Ａには、図２に示すように、搬送アーム１０ＡをＸ軸方向（図７及び８を参照）に移動するＸ軸方向駆動部１０Ｘと、搬送アーム１０ＡをＹ軸方向（図７及び８を参照）に移動するＹ軸方向駆動部１０Ｙとが設けられており、上記の偏差ＤｗｃをＤｗｃ（ΔＸ，ΔＹ）と表した場合に、搬送アーム１０Ａを、Ｘ軸方向駆動部１０ＸによりΔＸだけ移動し、Ｙ軸方向駆動部１０ＹによりΔＹだけ移動することにより、搬送アーム１０Ａの位置補正を行うことができる。また、Ｘ軸方向駆動部１０Ｘ（又はＹ軸方向駆動部１０Ｙ）は、例えばモータ、エンコーダ、及びパルスカウンタ（いずれも図示せず）を有し、これらにより、搬送アーム１０ＡをΔＸ（又はΔＹ）だけ移動させることが可能である。また、上述のウエハＷの中心位置ＷＯの推定、偏差Ｄｗｃの算出、搬送アーム１０Ａの移動等は、制御部１００により行われる。
【００７６】
次いで、搬送アーム１０Ａからプッシャ２Ｐ（図３）へウエハＷが受け渡され、載置部２４へ載置される。この後、載置部２４へ載置されるべきウエハＷがあるかが判定される（図１１：ステップＳ１０９）。残りのウエハＷがある場合には（ステップＳ１０９：ＹＥＳ）、ステップＳ１０１へ戻る。すなわち、成膜装置２００のサセプタ２が回転し、次の載置部２４が撮像位置に移動されて、この後、この載置部２４と、この載置部２４に載置されるウエハＷとに対して上記の一連の動作が行われる。また、ステップＳ１０９において、残りのウエハＷがない、すなわち、すべての（５枚の）ウエハＷが所定の位置にあると判定されると（ステップＳ１０９：ＮＯ）、成膜装置２００における成膜が開始される（ステップＳ１１１）。
【００７７】
本実施形態においては、載置部２４が第１の範囲にはあるが、第２の範囲にない場合（ステップＳ２０１：ＮＯ）において、搬送アーム１０Ａにより載置部２４の上方に保持されるウエハＷに基づいて、そのウエハＷが載置部２４に載置したときの中心位置ＷＯが推定される。そして、載置部２４の中心ＣとウエハＷの中心位置ＷＯとの間の偏差が求められ、この偏差を相殺するように搬送アーム１０Ａの位置が調整され、ウエハＷが載置部２４へ載置される。搬送アーム１０ＡによってウエハＷの中心位置ＷＯが載置部２４の中心Ｃに合致するように調整されるため、ウエハＷをより高い精度で載置部２４に載置することが可能となる。
【００７８】
サセプタ２の回転速度、反応ガスや分離ガスの供給量、及び成膜時における真空容器１内の圧力によっては、凹部としての載置部２４の内周壁とウエハＷのエッジとの間の隙間により、サセプタ２の上方を流れるガスに乱流やガス溜まりが生じる場合がある。乱流やガス溜まりが生じると、ウエハＷの特に周縁部において、他の部分に比べて膜厚が変化したり、膜質が変化したりする可能性がある。これを防ぐための一つの方法として、載置部２４の内径を、例えば３０３ｍｍから３０５ｍｍまでに小さくすることが考えられる。
【００７９】
この場合には、ウエハＷのエッジと載置部２４の内周壁とが近接し、パネル１０６（図１）を用いてウエハＷを間接的に照明したとしてもウエハＷのエッジ検出にエラーが生じる可能性が高くなるおそれがある。その結果、ウエハＷを載置部２４に正しく載置するのが難しくなり、例えばウエハＷが載置部２４からはみ出し、傾いてしまう事態ともなり兼ねない。そうすると、このウエハＷの位置を修正するのに長い時間がかかってしまう。本実施形態による基板位置検出方法は、特に載置部２４の内径とウエハＷの外径との差が小さい場合に、ウエハＷを載置部２４により精度良く載置できる点で有効である。
【００８０】
また、ウエハＷが載置部２４に載置される前に、搬送アーム１０ＡひいてはウエハＷの位置が調整されるため、ウエハＷを載置部２４に載置した後に、載置部２４内におけるウエハＷの位置検出を不要とできるという利点がある。
【００８１】
以上、幾つかの実施形態を参照しながら本発明を説明したが、本発明は開示した実施形態に限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲に照らし、種々に変更及び変形をすることができる。
【００８２】
たとえば、本発明の実施形態による基板位置検出装置は、ＡＬＤ装置としての成膜装置２００に取り付けられていたが、これに限らず、他の枚様式の成膜装置に適用されても良い。また、本発明の実施形態による基板位置検出装置は、エッチング装置やスパッタ装置を始めとする種々の半導体製造装置に適用することができる。
【００８３】
また、載置部２４の位置検出の際（ステップＳ５０２）には、基板位置検出装置１０１の光源１０８を下方に向けてサセプタ２を直接に照明しても良い。このときには、載置部２４にはウエハが載置されていないため、ウエハからの反射光の影響がない。このため、光源１０８から直接に光を照射することにより、サセプタマーク２ａを検出しやすくなるという利点がある。
【００８４】
上述の基板位置検出装置１０１において、光源１０８は、パネル１０６と窓１０２ａの間に配置されていたが、図１０に示すように、パネル１０６の上方において筐体１０２の内壁に光源１０９を取り付け、光源１０９からパネル１０６の上面（カメラ１０４に望む面）に光を照射しても良い。光源１０９は、光源１０８と同様に白色ＬＥＤを含んでいる。この場合であっても、パネル１０６は光散乱性を有しているため、照射光は、パネル１０６内を透過する際に種々の角度に散乱され、パネルの両面の間での多重反射も生じることもあって、パネル１０６の全面がほぼ同一の光強度で発光することとなる。したがって、本発明の実施形態による基板位置検出装置の効果が発揮される。なお、図１０に示すように、光源１０９だけでなく、パネル１０６と窓１０２ａとの間の光源１０８も設けておいて良い。サセプタ２（載置部２４）の位置検出の際には、この光源１０８によりウエハＷに光を直接に照射しても良い。
【００８５】
パネル１０６は、上記に実施形態においては、白色顔料が塗布された乳白色のアクリル板で作製されたが、これに限らず、パネル１０６によりウエハＷが一様に光って見える限り種々の材料から作製して良い。例えば、パネル１０６は、シリカ粒子やシリコーンポリマー粒子などの光散乱粒子を含む樹脂により作製して良く、表面が粗面化された樹脂板又はガラス板で作製しても良い。勿論、透明な樹脂板やガラス板からパネル１０６を作製し、一面又は両面を粗面化しても良い。粗面化は、例えばサンドブラスト、砥石等を用いる機械的研削、又はエッチングにより行うことができる。また、表面にマイクロレンズアレイが形成された樹脂板やガラス板からパネル１０６を形成しても良い。
【００８６】
また、パネル１０６は平板である必要はなく、カメラ１０４にウエハＷおよびその周辺を撮像させる開口部１０６ａを有する限り、ドーム状、円錐台状、又は角錐台状（上下の向きを問わず）であっても良い。
【００８７】
また、上述の第３の実施形態を以下のように変形することも可能である。ステップＳ１０３において載置部２４が第１の範囲にあると判定された場合に（ステップＳ１０３：ＹＥＳ）、載置部２４が第２の範囲にあると判定することなく、ステップＳ２０１へ進み、ステップＳ２０７の後に、ステップＳ１０９へ戻るようにしても良い。このようにしても、搬送アーム１０Ａの位置調整により、ウエハＷを載置部２４に位置ずれなく載置することができる。
【００８８】
本発明の実施形態による成膜装置２００は、酸化シリコン膜の成膜に限らず、窒化シリコンの分子層成膜にも適用することができる。また、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）とＯ３ガスを用いた酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）の分子層成膜、テトラキスエチルメチルアミノジルコニウム（ＴＥＭＡＺｒ）とＯ３ガスを用いた酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）の分子層成膜、テトラキスエチルメチルアミノハフニウム（ＴＥＭＡＨ）とＯ３ガスを用いた酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）の分子層成膜、ストロンチウムビステトラメチルヘプタンジオナト（Ｓｒ（ＴＨＤ）２）とＯ３ガスを用いた酸化ストロンチウム（ＳｒＯ）の分子層成膜、チタニウムメチルペンタンジオナトビステトラメチルヘプタンジオナト（Ｔｉ（ＭＰＤ）（ＴＨＤ））とＯ３ガスを用いた酸化チタン（ＴｉＯ２）の分子層成膜などを行うことができる。また、Ｏ３ガスではなく、酸素プラズマを利用することも可能である。これらのガスの組み合わせを用いても、上述の効果が奏されることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００８９】
Ｗ・・・ウエハ、１・・・真空容器、２・・・サセプタ、１０Ａ・・・搬送アーム、１６ａ・・・リフトピン、１８・・・ウエハガイドリング、２Ｐ・・・プッシャ、２１・・・コア部、２４・・・載置部、３１，３２・・・反応ガスノズル、４８１・・・第１の領域、４８２・・・第２の領域、Ｈ・・・分離空間、４１，４２・・・分離ガスノズル、４・・・凸状部、５１・・・分離ガス供給管、６１，６２・・・排気口、７・・・ヒータユニット、７２，７３・・・パージガス供給管、１０１・・・基板検出装置、１０４・・・カメラ、１０６・・・パネル、１０８・・・光源。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体デバイスの製造装置等に収容される基板の位置を検出する基板位置検出装置、これを備える成膜装置、および基板位置検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子の製造工程においては、成膜装置、エッチング装置、および検査装置を始めとする種々の製造装置の所定のチャンバ内に基板が搬送され、それぞれの装置に応じた処理が基板に対して行われる。基板は、フォークやエンドエフェクタを有する搬送アームによって各装置内へ搬入されるが、チャンバ内においては、所定の位置に正確に配置しなければならない。例えば、成膜装置のチャンバ内で所定の位置からずれてしまうと、基板を均一に加熱することができず、膜質および膜厚の均一性が悪化するという問題が生じる。また、所定の位置からずれていると、処理後に、フォークやエンドエフェクタによって基板を取り出すことができないといった問題も生じ得る。
【０００３】
さらに、膜厚の制御性及び均一性に優れることから注目を集めている分子層（原子層）成膜（ＡＬＤ）装置のなかには、原料ガスの交互供給の代わりに、基板が載置されたサセプタを高速で回転することにより原料ガスを基板に対して交互に付着させるものがあるが、このような装置において基板が所定の位置にない場合、サセプタの回転によって基板がとばされるといった問題が生じる。
【０００４】
基板を所定の位置に正確に配置して上記のような問題を解決するため、ＣＣＤカメラ等を用いて基板を撮像し、得られた画像に基づいて基板の位置を検出する方法がある（特許文献１参照）。この方法によれば、一台のＣＣＤカメラで基板もサセプタも撮影することができるため、光学系を単純化することができ、コストを上昇させずに済み、さらに遠隔検出が可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１５３７６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ＣＣＤカメラ等を有する基板位置検出装置を用いて、例えばＡＬＤ装置内の基板の位置を検出する場合には、基板と、基板が載置されるサセプタとをＣＣＤカメラ等によって撮像するため、基板位置検出装置をチャンバの天板上に配置し、天板に形成される透過窓を通して撮像することとなる。
【０００７】
ところで、チャンバのメンテナンス等のため、チャンバ本体から天板を取り外す場合がある。基板位置検出装置を天板上に取り付ける場合、メンテナンス等の後、チャンバ本体に対し基板位置検出装置を高い精度で位置決めしなければならない。基板位置検出装置（ＣＣＤカメラ）の位置がずれると、基板位置検出装置により観察されるサセプタと基板との相対的な位置がずれることとなり、基板位置を正確に検出できなくなるためである。高い精度での位置決めには比較的長い時間がかがるため、ＡＬＤ装置の利用効率が低下してしまうという問題が生じる。
【０００８】
そこで、本発明は、上記の事情に鑑み、基板が収容されるチャンバに対して基板位置検出装置を高い位置決め精度で取り付けなくても、基板の位置を高い精度で検出できる基板位置検出装置、これを備える成膜装置、および基板位置検出方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の態様によれば、基板に対して所定の処理を行う処理容器と、処理容器内に回転可能に収容され、位置検出対象である基板が載置される基板載置部が形成されるサセプタとを備える半導体製造装置において行われる、基板の位置を検出する位置検出方法が提供される。この方法は、前記サセプタを動かして前記基板載置部を撮像装置の撮像領域に位置させる工程と、前記処理容器内において撮像装置の撮像領域内に位置するように設けられる２つの第１の位置検出マークであって、該２つの第１の位置検出マークの第１の垂直二等分線が前記サセプタの回転中心を通るように設けられる当該２つの第１の位置検出マークを検出する工程と、前記サセプタにおいて前記基板載置部に対して設けられる２つの第２の位置検出マークであって、該２つの第２の位置検出マークの第２の垂直二等分線が前記サセプタの回転中心と前記基板載置部の中心とを通るように設けられる当該２つの第２の位置検出マークを検出する工程と、検出された前記２つの第１の位置検出マークおよび前記２つの第２の位置検出マークに基づいて前記基板載置部が所定の範囲に位置するかを判定する工程とを含む。
【００１０】
本発明の第２の態様は、基板に対して所定の処理を行う処理容器と、処理容器内に回転可能に収容され、位置検出対象である基板が載置される基板載置部が形成されるサセプタとを備える半導体製造装置に用いられる、基板の位置を検出する位置検出装置が提供される。この装置は、前記処理容器内において撮像装置の撮像領域内に収まるように設けられる２つの第１の位置検出マークであって、該２つの第１の位置検出マークの第１の垂直二等分線が前記サセプタの回転中心を通るように設けられる当該２つの第１の位置検出マークと、前記サセプタにおいて前記基板載置部に対して設けられる２つの第２の位置検出マークであって、該２つの第２の位置検出マークの前記垂直二等分線が前記サセプタの回転中心と前記基板載置部の中心とを通るように設けられる当該２つの第２の位置検出マークと、前記基板載置部の周縁領域とを含む領域を撮像する撮像部、および前記撮像部により撮像された画像に基づいて、前記第１の垂直二等分線および前記第２の垂直二等分線を特定し、特定した前記第１の垂直二等分線および前記第２の垂直二等分線に基づいて、前記基板載置部の位置が所定の範囲内にあるかを判定する制御部を備える。
【００１１】
本発明の第３の態様は、容器内にて、互いに反応する少なくとも２種類の反応ガスを順番に基板に供給するサイクルを実行して反応生成物の層を当該基板上に生成することにより膜を堆積する成膜装置を提供する。この装置は、前記容器に回転可能に設けられたサセプタと、前記サセプタの一の面に設けられ、前記基板が載置される載置部と、前記載置部に載置される前記基板の位置を検出する、第２の態様の基板位置検出装置と、前記一の面に第１の反応ガスを供給するよう構成された第１の反応ガス供給部と、前記サセプタの回転方向に沿って前記第１の反応ガス供給部から離れた、前記一の面に第２の反応ガスを供給するよう構成された第２の反応ガス供給部と、前記回転方向に沿って、前記第１の反応ガスが供給される第１の処理領域と前記第２の反応ガスが供給される第２の処理領域との間に位置し、前記第１の処理領域と前記第２の処理領域とを分離する分離領域と、前記第１の処理領域と前記第２の処理領域とを分離するために、前記容器の中央に位置し、前記一の面に沿って第１の分離ガスを吐出する吐出孔を有する中央領域と、前記容器を排気するために前記容器に設けられた排気口と、を備える。前記分離領域は、第２の分離ガスを供給する分離ガス供給部と、前記第２の分離ガスが前記回転方向に対し前記分離領域から前記処理領域側へ流れることができる狭隘な空間を、前記サセプタの前記一の面に対して形成する天井面とを含む。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の実施形態によれば、基板が収容されるチャンバに対して基板位置検出装置を高い位置決め精度で取り付けなくても、基板の位置を高い精度で検出できる基板位置検出装置、これを備える成膜装置、および基板位置検出方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１の実施形態による基板検出装置を備える成膜装置を模式的に示す断面図である。
【図２】図１の成膜装置を模式的に示す上面図である。
【図３】図１の補助線Ｓに沿った一部断面図である。
【図４】図１の成膜装置のサセプタの基板載置部を説明する説明図である。
【図５】本発明の第２の実施形態による基板検出方法を説明するフローチャートである。
【図６】サセプタの周縁領域を撮像した画像の一例を模式的に示す図である。
【図７】サセプタの基板載置部の位置を検出する原理を説明する説明図である。
【図８】基板載置部に基板が載置されたサセプタ周縁領域を撮像した画像の一例を模式的に示す図である。
【図９】基板載置部に載置される基板の位置を検出する原理を説明する図である。
【図１０】本発明の実施形態による基板検出装置の変形例を模式的に示す断面図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態による基板検出方法を説明するフローチャートである。
【図１２】図１１に引き続き、本発明の第３の実施形態による基板検出方法を説明するフローチャートである。
【図１３】基板載置部の上方において搬送アームにより保持される基板を示す概略上面図である。
【図１４】基板載置部の上方において搬送アームにより保持される基板、基板載置部、及び撮像部の位置関係を示す図である。
【図１５】基板の中心位置と、基板載置部の中心との偏差を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、添付の図面を参照しながら、本発明の限定的でない例示の実施形態について説明する。添付の全図面中、同一または対応する部材または部品については、同一または対応する参照符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面は、部材もしくは部品間の相対比を示すことを目的とせず、したがって、具体的な寸法は、以下の限定的でない実施形態に照らし、当業者により決定されるべきである。
【００１５】
（第１の実施形態）
図１から図４までを参照しながら、本発明の第１の実施形態による成膜装置を説明する。図１および図２に示すように、本実施形態による成膜装置２００は、真空容器１と、この真空容器１内に設けられ、真空容器１の中心に回転中心を有するサセプタ２と、を備えている。
真空容器１は、図１および図２から分かるように、概ね扁平な有底円筒形状を有する容器本体１２と、たとえばＯ−リングなどの封止部材１３を介して容器本体１２の上面に気密に載置される天板１１とを有している。天板１１および容器本体１２は、たとえばアルミニウム（Ａｌ）などの金属により作製される。天板１１には、例えば石英ガラスを用いて作製される透過窓２０１が、Ｏリング等の図示しない封止部材により気密に設けられている。透過窓２０１は、容器本体１２の側壁に開口される搬送口１５に隣接して設けられている。搬送口１５は、ウエハＷを真空容器１内へ搬入し、真空容器１から搬出するために設けられている。この搬送口１５にはゲートバルブ１５ａが設けられ、これにより搬送口１５が開閉される。
【００１６】
また、成膜装置２００には、本発明の実施形態による基板位置検出装置が設けられている。具体的には、基板位置検出装置１０１は、成膜装置２００の天板１１に設けられた透過窓２０１の上に配置されている。また、基板位置検出装置１０１は、筐体１０２と、筐体１０２内に取り付けられ、位置検出の対象であるウエハＷを撮像するカメラ１０４と、筐体１０２内においてカメラ１０４の下方に配置されるパネル１０６と、パネル１０６に光を照射する光源１０８とを有している。
【００１７】
筐体１０２は下部に開口部を有し、この開口部は透明な窓１０２ａにより封止されている。窓１０２ａは、天板１１の透過窓２０１と対向している。また、筐体１０２には、側壁の上方に冷却扇１０２ｂが設けられ、側壁の下方に開口１０２ｃが設けられている。図１中に二点鎖線の矢印で示すように、冷却扇１０２ｂによって外気をカメラ１０４に吹き付け、開口１０２ｃから排気することにより、カメラ１０４を冷却することができる。また、位置検出時にウエハＷが加熱されている場合には、輻射熱により窓１０２ａが加熱され、これにより筐体１０２内で熱気流が発生し、画像がぼやけることがある。しかし、冷却扇１０２ｂにより窓１０２ａをも冷却することができるため、熱気流による画像のぼやけを低減することができる。
【００１８】
カメラ１０４は、撮像素子として例えば電荷結合素子（ＣＣＤ）を有しており、窓１０２ａに臨むように、筐体１０２内の上方部に取り付けられている。この構成により、カメラ１０４は、窓１０２ａと、成膜装置２００の天板１１の透過窓２０１とを通して、真空容器１内のサセプタ２に載置されるウエハＷを撮像することができる。特に、天板１１の透過窓２０１が搬送口１５に隣接した位置に形成されているため、搬送口１５を通して搬入された又は搬出されるウエハＷを撮像できる。すなわち、ウエハＷの位置を搬入出時に速やかに検出することができる。
【００１９】
また、カメラ１０４には制御部１０４ａが電気的に接続されている。制御部１０４ａにより、カメラ１０４の動作（オン／オフ、焦点合わせ、撮像等）が制御されるとともに、カメラ１０４により得られた画像データが処理される。この処理には、画像データからウエハＷやサセプタ２の位置を求める演算処理が含まれる。また、制御部１０４ａは、所定の入出力装置（図示せず）を通して記憶媒体に記憶されたプログラムをダウンロードし、このプログラムに従って、カメラ１０４や光源１０８などの各構成を制御することにより、後述する基板位置検出方法が実施される。
【００２０】
パネル１０６は、本実施形態においては、白色顔料が塗布された乳白色のアクリル板から作製され、筐体１０２内においてカメラ１０４と窓１０２ａとの間に取り付けられている。パネル１０６のほぼ中央には開口部１０６ａが形成されている。開口部１０６ａを通して、成膜装置２００内のウエハＷおよびその周辺がカメラ１０４により撮像される。したがって、開口部１０６ａの位置および大きさは、カメラ１０４が、真空容器１内のウエハＷおよびその周辺の領域を撮像できるように決定される。具体的には、図２に示すように、ウエハ位置の検出に利用されるウエハＷのエッジと、サセプタ２に形成されるサセプタマーク２ａと、成膜装置１００の容器本体１２の底面に形成されるチャンバマーク１２０ａとを含む視野Ｆを確保できるように決定して良く、パネル１０６とカメラ１０４との距離をも考慮に入れて決定して良い。
【００２１】
なお、サセプタマーク２ａは、本実施形態では、サセプタ２に形成された凹部にたとえば黒色の石英で作製された円盤を埋め込むことにより形成されている。なお、黒色の石英は、サセプタ２が石英で作製される場合に好ましく、たとえばサセプタ２がカーボンで作製される場合には、アルミナで作製された円盤を埋め込むことにより形成されると好ましい。
また、後に参照する図８に図示されているように、２つのチャンバマーク１２０ａは、容器本体１２の底部に形成された凹部に対してたとえば黒色の石英で作製された円盤１２０１を埋め込み、円盤１２０１に中央部に対してアルミナで作製された円盤１２０２を取り付けることにより、形成されている。
【００２２】
光源１０８は、本実施形態においては、パネル１０６と窓１０２ａとの間において、パネル１０６の下面に光を照射するように、かつ、開口部１０６ａを通してカメラ１０４に光が照射されないように筐体１０２の内壁に取り付けられている。光源１０８によるパネル１０６への光照射により、視野Ｆ内のウエハＷやサセプタ２は間接的に照明される。光源１０８は、上下方向に旋回可能に取り付けられても良く、さらに、所定のモータ等を設けて照射方向の切り替えができるようにすると好ましい。このようにすれば、択一的に、光源１０８の上方のパネル１０６に光を照射するか、光源１０８の下方のウエハＷに光を照射することができる。
【００２３】
光源１０８は、本実施形態においては、白色発光ダイオード（ＬＥＤ）１０８ａと、白色ＬＥＤ１０８ａに電力を供給する電源１０８ｂとを有している。電源１０８ｂは出力電圧を変えることができ、これにより、パネル１０６により間接的に照明されるウエハＷへの照度を調整することができる。照度の調整により、カメラ１０４は、より鮮明な画像を撮像することが可能となる。
【００２４】
真空容器１内に配置されるサセプタ２には、ウエハが載置される複数の載置部２４が形成されている。本実施形態においては、載置部２４は凹部として構成されている。具体的には、約３００ｍｍ（１２インチ）の直径を有するウエハＷに対し、凹部としての載置部２４の内径は例えば約３０４ｍｍ〜約３０８ｍｍであって良い。また、載置部２４は、そのウエハの厚さとほぼ等しい深さを有している。このように構成される載置部２４により、載置部２４にウエハを載置したときには、ウエハの表面とサセプタ２の表面（載置部２４が形成されていない領域）とが同じ高さになる。すなわち、ウエハの厚さによる段差が生じないため、サセプタ２上におけるガスの流れに乱れが生じるのを低減することができる。また、図３（ａ）に示すように、サセプタ２の載置部２４には３つの貫通孔が形成され、これらの貫通孔のそれぞれを通して上下動可能なリフトピン１６ａが設けられている。３つのリフトピン１６ａはプッシャ２Ｐを支持し、プッシャ２Ｐを上下動することができる。また、載置部２４には、プッシャ２Ｐを収容可能な、プッシャ２Ｐの形状に対応した形状を有する座繰り部２４ｂが形成されている。リフトピン１６ａが降下してプッシャ２Ｐを座繰り部２４ｂに収容すると、プッシャ２Ｐの上面と載置部２４の底面とは同じ高さに位置する。また、図３（ｂ）に示すように、載置部２４の外周にウエハ支持部２４ａが形成されている。ウエハ支持部２４ａは、載置部２４の内周壁に沿って複数個（たとえば８個）形成されており、載置部２４へ載置されるウエハＷは、ウエハ支持部２４ａにより支持されることとなる。これにより、ウエハＷと載置部２４の底面との間には一定の間隔が維持され、ウエハＷの裏面が載置部２４の底面に直接触れることがない。これにより、載置部２４の底面との間の空間を介してサセプタ２からウエハが加熱されるため、ウエハＷは均一に加熱されることとなる。
【００２５】
再び図３（ａ）を参照すると、載置部２４の周囲には円形のガイド溝１８ｇが形成されており、ここにウエハガイドリング１８が嵌合する。図３（ｃ）は、ガイド溝１８ｇに嵌合したウエハガイドリング１８を示している。図示のとおり、ウエハガイドリング１８は、ウエハＷの外径よりも僅かに大きい内径を有しており、ウエハガイドリング１８がガイド溝１８ｇに嵌合したときに、ウエハＷはウエハガイドリング１８の内側に配置される。また、ウエハガイドリング１８の上面には爪部１８ａが設けられている。爪部１８ａは、ウエハＷに接することなく、ウエハガイドリング１８の内方に向かってウエハＷの外縁から僅か内側にまで延びている。たとえば真空容器１内で何らかの原因により急激な圧力変動があった場合には、その圧力変動により、ウエハＷが載置部２４から飛び出る可能性がある。しかし、そのような場合においては、ウエハガイドリング１８に設けられた爪部１８ａによってウエハＷは押さえられるため、載置部２４に維持され得る。
【００２６】
また、ガイド溝１８ｇの外側には、ウエハガイドリング１８を昇降するための４つの昇降ピン１６ｂが設けられている。昇降ピン１６ｂがウエハガイドリング１８を持ち上げている間に、サセプタ２とウエハガイドリング１８との間に搬送アーム１０Ａ（図２）によりウエハＷが搬入される。リフトピン１６ａによりプッシャ２Ｐが持ち上げられ、プッシャ２Ｐが搬送アーム１０からウエハＷを受け取ると、搬送アーム１０Ａが退出し、リフトピン１６ａが降下してプッシャ２Ｐを載置部２４の座繰り部２４ｂに収容する。これにより、ウエハＷは、ウエハ支持部２４ａで支持されることにより載置部２４に載置される。続いて、昇降ピン１６ｂが降下してウエハガイドリング１８をガイド溝１８ｇに収容すると、ウエハＷは、ウエハガイドリング１８により確実に載置部２４に収容されることとなる。
【００２７】
図１を再び参照すると、サセプタ２は、中央に円形の開口部を有しており、開口部の周りで円筒形状のコア部２１により上下から挟まれ保持されている。コア部２１は、その下部において回転軸２２に固定されており、回転軸２２は駆動部２３に接続されている。コア部２１および回転軸２２は、互いに共通の回転軸を有し、駆動部２３の回転により、回転軸２１およびコア部２１、ひいてはサセプタ２が回転することができる。
【００２８】
なお、回転軸２２及び駆動部２３は、上面が開口した筒状のケース体２０内に収納されている。このケース体２０はその上面に設けられたフランジ部２０ａを介して真空容器１の底部裏面に気密に取り付けられており、これにより、ケース体２０の内部雰囲気が外部雰囲気から隔離されている。
【００２９】
図２を参照すると、真空容器１には、サセプタ２の上方に互いに離間した２個の凸状部４Ａおよび４Ｂが設けられている。図示のとおり、凸状部４Ａおよび４Ｂはほぼ扇形の上面形状を有している。扇形の凸状部４Ａおよび４Ｂは、その頂部が、コア部２１を取り囲むように天板１１に取り付けられた突出部５の外周に近接し、その円弧が容器本体１２の内周壁に沿うように配置されている。図２では説明の便宜上、天板１１を省略しているが、凸状部４Ａおよび４Ｂは、天板１１の下面に取り付けられている（凸状部４Ａついては図１にも示されている）。凸状部４Ａ，４Ｂは、たとえばアルミニウムなどの金属により形成することができる。
【００３０】
なお、図示は省略するが、凸状部４Ｂも凸状部４Ａと同様に配置されている。凸状部４Ｂは凸状部４Ａとほぼ同一の構成を有しているため、凸状部４Ｂについて説明することとし、凸状部４Ａについての重複する説明を省略する場合がある。
【００３１】
図２の補助線Ｓに沿った断面図である図４を参照すると、凸状部４Ｂは、凸状部４Ｂが二分割されるように半径方向に延びる溝部４３を有し、溝部４３には分離ガスノズル４２が収容されている。分離ガスノズル４２は、図２に示すように、容器本体１２の周壁部から真空容器１内へ導入されて真空容器１の半径方向に延びている。また、分離ガスノズル４２は、その基端部が容器本体１２の外周壁に取り付けられ、これにより、サセプタ２の表面とほぼ平行に支持されている。なお、凸状部４Ａには、分離ガスノズル４１が同様に配置されている。
【００３２】
分離ガスノズル４２および４１は、分離ガスのガス供給源（図示せず）に接続されている。分離ガスはチッ素（Ｎ２）ガスや不活性ガスであって良く、また、成膜に影響を与えないガスであれば、分離ガスの種類は特に限定されない。本実施形態においては、分離ガスとしてＮ２ガスが利用される。また、図４に示すように、分離ガスノズル４２は、サセプタ２の表面に向けてＮ２ガスを吐出するための吐出孔４１ｈを有している。吐出孔４１ｈは、約０．５ｍｍの口径を有し、分離ガスノズル４２の長さ方向に沿って約１０ｍｍの間隔で配列されている。また、分離ガスノズル４２の下端からサセプタ２の表面までの間隔は０．５ｍｍ〜４ｍｍであって良い。吐出孔４１ｈは、分離ガスノズル４１にも同様に形成されている。
【００３３】
図４に示すように、サセプタ２と凸状部４Ｂとにより、高さｈ１（凸状部４Ｂの下面４４のサセプタ２の表面からの高さ）を有する分離空間Ｈが形成される。高さｈ１は、例えば０．５ｍｍから１０ｍｍであると好ましく、できる限り小さくすると更に好ましい。ただし、サセプタ２の回転ぶれによってサセプタ２が天井面４４に衝突するのを避けるため、高さｈ１は３．５ｍｍから６．５ｍｍ程度であると好ましい。一方、凸状部４Ｂの両側には、サセプタ２の表面と天板１１の下面とで画成される第１の領域４８１と第２の領域４８２とが形成されている。第１および第２の領域４８１，４８２の高さ（サセプタ２から天板１１までの高さ）は、たとえば１５ｍｍ〜１５０ｍｍである。第１の領域４８１には反応ガスノズル３１が設けられ、第２の領域４８２には反応ガスノズル３２が設けられている。これらの反応ガスノズル３１，３２は、図１に示すように、容器本体１２の外周壁から真空容器１内へ導入され、真空容器１の半径方向に延びている。反応ガスノズル３１，３２には、これらの長さ方向に約１０ｍｍの間隔で配列され、約０．５ｍｍの口径を有し、下向きに開口する複数の吐出孔３３が形成されている（図４）。反応ガスノズル３１からは第１の反応ガスが供給され、反応ガスノズル３２からは第２の反応ガスが供給される。本実施形態では、反応ガスノズル３１には、酸化シリコン膜のシリコン原料であるビスターシャルブチルアミノシラン（ＢＴＢＡＳ）の供給源が接続され、反応ガスノズル３２には、ＢＴＢＡＳを酸化して酸化シリコンを生成する酸化ガスとしてのオゾンガス（Ｏ３）の供給源が接続されている。
【００３４】
分離ガスノズル４２からＮ２ガスを供給すると、このＮ２ガスは分離空間Ｈから第１の領域４８１と第２の領域４８２とに向かって流れる。分離空間Ｈの高さｈ１が第１および第２の領域４８１，４８２に比べて低いため、分離空間Ｈにおける圧力を第１および第２の領域４８１，４８２における圧力よりも容易に高く維持することができる。換言すると、第１および第２の領域４８１，４８２における圧力よりも分離空間Ｈにおける圧力を高く維持することができるように、凸状部４Ａの高さおよび幅、並びに分離ガスノズル４１からのＮ２ガスの供給量を決定すると好ましい。この決定のため、第１および第２の反応ガスやサセプタ２の回転速度等を考慮すると更に好ましい。このようにすれば、分離空間Ｈは、第１および第２の領域４８１，４８２に対して圧力障壁を提供することができ、これにより、第１および第２の領域４８１，４８２を確実に分離することができる。
【００３５】
すなわち、図４において、反応ガスノズル３１から第１の反応ガス（たとえばＢＴＢＡＳガス）が第１の領域４８１へ供給され、サセプタ２の回転により凸状部４Ｂに向かって流れても、分離空間Ｈに形成される圧力障壁により、分離空間Ｈを通り抜けて第２の領域４８２へ到達することはできない。反応ガスノズル３２から第２の領域４８２に供給される第２の反応ガス（たとえばＯ３ガス）もまた凸状部４Ｂ（図１）の下方の分離空間Ｈに形成される圧力障壁により、分離空間Ｈを通り抜けて第１の領域４８１へ到達することはできない。すなわち、第１の反応ガス（たとえばＢＴＢＡＳガス）と第２の反応ガス（たとえばＯ３ガス）が分離空間Ｈを通して混合するのを効果的に抑制することができる。本発明の発明者らの検討によれば、以上の構成により、サセプタ２が例えば約２４０ｒｐｍの回転速度で回転した場合であっても、ＢＴＢＡＳガスとＯ３ガスとをより確実に分離することができることが分かっている。
【００３６】
再び図１を参照すると、天板１１の下面には、サセプタ２を固定するコア部２１を取り囲むように突出部５が取り付けられている。突出部５は、サセプタ２の表面に近接し、図示の例では、突出部５の下面は、凸状部４Ａ（４Ｂ）の下面４４とほぼ同じ高さにある。したがって、突出部５の下面のサセプタ２からの高さは、下面４４の高さｈ１と同一である。また、コア部２１と天板１１との間隔と、コア部２１の外周と突出部５の内周との間隔も、高さｈ１とほぼ同等に設定されている。一方、天板１１の上部中央には分離ガス供給管５１が接続されており、これにより、Ｎ２ガスが供給される。分離ガス供給管５１から供給されるＮ２ガスにより、コア部２１と天板１１との間の空間、コア部２１の外周と突出部５の内周との間の空間、および突出部５とサセプタ２との間の空間（以下、説明の便宜上、これらの空間を中央空間と呼ぶ場合がある）は、第１および第２の領域４８１，４８２に比べて、高い圧力を有することができる。すなわち、中央空間は、第１および第２の領域４８１，４８２に対して圧力障壁を提供することができ、これにより、第１および第２の領域４８１，４８２を確実に分離することができる。すなわち、第１の反応ガス（たとえばＢＴＢＡＳガス）と第２の反応ガス（たとえばＯ３ガス）が中央空間を通して混合するのを効果的に抑制することができる。
【００３７】
図１に示すように、サセプタ２と容器本体１２の底部との間の空間には、加熱部としての環状のヒータユニット７が設けられ、これにより、サセプタ２上のウエハＷが、サセプタ２を介して所定の温度に加熱される。また、ブロック部材７１ａが、サセプタ２の下方及び外周の近くに、ヒータユニット７を取り囲むように設けられている。このため、ヒータユニット７が置かれている空間がヒータユニット７の外側の領域から区画されている。ブロック部材７１ａより内側にガスが流入することを防止するため、ブロック部材７１ａの上面とサセプタ２の下面との間に僅かな間隙が維持されるように配置される。ヒータユニット７が収容される領域には、この領域をパージするため、複数のパージガス供給管７３が、容器本体１２の底部を貫通するように接続されている。複数のパージガス供給管７３は、容器本体１２の底部において所定の間隔をおいて、たとえば等角度間隔で配置されて良い。なお、ヒータユニット７の上方には、ヒータユニット７を保護する保護プレート７ａが配置されており、これにより、ヒータユニット７が設けられる空間にＢＴＢＡＳガスやＯ３ガスが仮に流入したとしても、ヒータユニット７を保護することができる。保護プレート７ａは、例えば石英から作製すると好ましい。
【００３８】
なお、ヒータユニット７は、たとえば同心円状に配置される複数のランプヒータにより構成して良い。これによれば、各ランプヒータを独立に制御することにより、サセプタ２の温度を均一化することができる。
【００３９】
図１を参照すると、容器本体１２の底部には、環状のヒータユニット７の内側に隆起部Ｒを有している。隆起部Ｒの上面は、サセプタ２及びコア部２１に接近しており、隆起部Ｒの上面とサセプタ２の裏面との間、及び隆起部Ｒの上面とコア部２１の裏面との間に僅かな隙間を残している。また、容器本体１２の底部は、回転軸２２が通り抜ける中心孔を有している。この中心孔の内径は、回転軸２２の直径よりも僅かに大きく、フランジ部２０ａを通してケース体２０と連通する隙間を残している。ケース体２０のフランジ部２０ａの上部には、パージガス供給管７２が接続されている。
【００４０】
このような構成により、回転軸２２と容器本体１２の底部の中心孔との間の隙間、コア部２１とサセプタ２の底部の隆起部Ｒとの間の隙間、及び隆起部Ｒとサセプタ２の裏面との間の隙間を通して、パージガス供給管７２からヒータユニット７の下の空間へＮ２ガスが流れる。また、パージガス供給管７３からヒータユニット７の下の空間へＮ２ガスが流れる。そして、これらのＮ２ガスは、ブロック部材７１ａとサセプタ２の裏面との間の隙間を通して、後述する排気口６１（６２）へ流れ込む。このように流れるＮ２ガスは、ＢＴＢＡＳガス（Ｏ３ガス）の反応ガスがサセプタ２の下方の空間を回流してＯ３ガス（ＢＴＢＡＳガス）と混合するのを抑制する分離ガスとして働く。
【００４１】
また、図２に示すように、容器本体１２の内周面とサセプタ２の外周縁との間の空間であって、かつ、凸状部４Ａの下部に当たる位置に屈曲部４６Ａが設けられ、凸状部４Ｂの下部に当たる位置に屈曲部４６Ｂが設けられている。屈曲部４６Ａと４６Ｂは同様に構成されているため、図１および図２を参照しながら、屈曲部４６Ａについて説明する。図示のとおり、屈曲部４６Ａは、本実施形態においては、凸状部４Ａと一体に形成されている。屈曲部４６Ａは、サセプタ２と容器本体１２との間の空間を概ね埋めており、反応ガスノズル３１からの第１の反応ガス（ＢＴＢＡＳガス）が、この空間を通して第２の反応ガス（Ｏ３ガス）と混合するのを阻止する。屈曲部４６と容器本体１２との間の隙間、及び屈曲部４６とサセプタ２との間の隙間は、例えば、サセプタ２から凸状部４の天井面４４までの高さｈ１とほぼ同一であって良い。また、屈曲部４６Ａがあるため、分離ガスノズル４１（図１）からのＮ２ガスは、サセプタ２の外側に向かって流れ難い。よって、分離空間Ｈ（凸状部４Ａの下面４４とサセプタ２との間の空間）の圧力を高く維持するのに役立つ。なお、図示の例では、屈曲部４６の下方にブロック部材７１ｂが設けられており、分離ガスがサセプタ２の下方まで流れるのを更に抑制することができるため、更に好ましい。
【００４２】
なお、屈曲部４６Ａ，４６Ｂとサセプタ２との間の隙間は、サセプタ２の熱膨張を考慮し、サセプタ２が後述のヒータユニットにより加熱された場合に、上記の間隔（ｈ１程度）となるように設定することが好ましい。
【００４３】
また、図２に示すように、第１の領域４８１において、容器本体１２の一部が外方に広がっており、その下方に排気口６１が形成され、第２の領域４８２においても、容器本体１２の一部が外方に広がっており、その下方に排気口６２が形成されている。排気口６１，６２は、たとえば圧力調整器およびターボ分子ポンプ等を含む排気システム（図示せず）に別途に又は共通に接続され、これにより、真空容器１内の圧力が調整される。排気口６１および６２は、それぞれ第１の領域４８１および第２の領域４８２に対して形成されているため、主に第１の領域４８１および第２の領域４８２が排気され、したがって、上述の通り、第１の領域４８１及び第２の領域４８２の圧力が分離空間Ｈの圧力よりも低くすることが可能となる。また、排気口６１は、反応ガスノズル３１と、この反応ガスノズル３１に対してサセプタ２の回転方向Ａに沿った下流側に位置する凸状部４Ｂとの間に設けられている。排気口６２は、反応ガスノズル３２と、この反応ガスノズル３２に対してサセプタ２の回転方向Ａに沿った下流側に位置する凸状部４Ａとの間において、凸状部４Ａに近接して設けられている。これにより、反応ガスノズル３１から供給される第１の反応ガス（たとえばＢＴＢＡＳガス）はもっぱら排気口６１から排気され、反応ガスノズル３２から供給される第２の反応ガス（たとえばＯ３ガス）はもっぱら排気口６２から排気される。すなわち、このような排気口６１，６２の配置は、両反応ガスの分離に寄与している。
【００４４】
また、この実施形態による成膜装置２００には、図２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制御部１００が設けられている。この制御部１００は、例えばコンピュータで構成されるプロセスコントローラ１００ａと、ユーザインタフェース部１００ｂと、メモリ装置１００ｃとを有する。ユーザインタフェース部１００ｂは、成膜装置の動作状況を表示するディスプレイや、成膜装置の操作者がプロセスレシピを選択したり、プロセス管理者がプロセスレシピのパラメータを変更したりするためのキーボードやタッチパネル（図示せず）などを有する。
【００４５】
メモリ装置１００ｃは、プロセスコントローラ１００ａに種々のプロセスを実施させる制御プログラム、プロセスレシピ、及び各種プロセスにおけるパラメータなどを記憶している。また、これらのプログラムには、例えば後述する成膜方法を行わせるためのステップ群を有しているものがある。これらの制御プログラムやプロセスレシピは、ユーザインタフェース部１００ｂからの指示に従って、プロセスコントローラ１００ａにより読み出されて制御部１００により実行される。また、これらのプログラムは、コンピュータ可読記憶媒体１００ｄに格納され、これらに対応した入出力装置（図示せず）を通してメモリ装置１００ｃにインストールしてよい。コンピュータ可読記憶媒体１００ｄは、ハードディスク、ＣＤ、ＣＤ−Ｒ／ＲＷ、ＤＶＤ−Ｒ／ＲＷ、フレキシブルディスク、半導体メモリなどであってよい。また、プログラムは通信回線を通してメモリ装置１００ｃへダウンロードしてもよい。
【００４６】
本実施形態による基板位置検出装置を備える成膜装置が発揮する効果・利点は、以下の基板位置検出方法および成膜方法に関する説明から容易に理解される。
【００４７】
（第２の実施形態）
図１から図４までに加えて図５を参照しながら、本発明の第１の実施形態による成膜装置２００を用いて実施され得る成膜方法を説明する。この成膜方法には、本発明の第２の実施形態による基板位置検出方法が含まれる。
【００４８】
始めに、ステップＳ５０１において、サセプタ２を回転して、サセプタ２の複数の載置部２４のうちの一つを搬送口１５（図２参照）に臨む位置に移動させる。
次に、ステップＳ５０２において、この載置部２４の位置が検出される。具体的には、まず、基板位置検出装置１０１の光源１０８が点灯し、パネル１０６の下面に光が照射される。そして、基板位置検出装置１０１のカメラ１０４により、パネル１０６により間接的に照明されるサセプタ２のエッジを含む領域が撮像され、制御部１０４ａにより画像データが収集される。このときの画像の一例を図６に示す。図６に示すように、サセプタ２に形成された２つのサセプタマーク２ａと、真空容器１の容器本体１２の底部に形成された２つのチャンバマーク１２０ａが観察されている。
【００４９】
図７に示すように２つのサセプタマーク２ａは、載置部２４の中心Ｃとサセプタ２の回転中心ＲＣとを通る直線に対して対称に配置されている。換言すると、２つのサセプタマーク２ａのそれぞれの中心を結ぶ線分Ｌに対して、サセプタ２の回転中心ＲＣから垂線Ｎを下ろすと、この垂線Ｎは、載置部２４の中心Ｃを通って線分Ｌの中点と交わる。（すなわち、垂線Ｎは線分Ｌの垂直二等分線である。）
また、２つのチャンバマーク１２０ａは、これらを結ぶ線分の垂直二等分線がサセプタ２の回転中心ＲＣを通るように設けられている。
【００５０】
基板位置検出装置１０１のカメラ１０４により撮像された画像が図７のとおりであると仮定し、載置部２４の位置ずれ検出の一例を具体的に説明する。図７では、説明の便宜上、載置部２４がずれた場合を示している。まず、ＣＣＤカメラの画素のうち、２つのチャンバマーク１２０ａの一方の中心に対応する画素と、他方の中心に対応する画素とが特定される。これにより、２つのチャンバマーク１２０ａの中心を通る直線Ｘ（Ｘ軸）と、その直線と垂直でサセプタ２の回転中心ＲＣを通る直線Ｙ（Ｙ軸）とが画素上で求められる。これらによりＸ−Ｙ座標が画成される。
【００５１】
次に、ＣＣＤカメラの画素のうち、２つのサセプタマーク２ａの一方の中心に対応する画素と、他方の中心に対応する画素とが特定され、これらに基づいて、垂線Ｎが特定される。次いで、垂線Ｎの終点（サセプタ２の回転中心ＲＣと反対側の点）からＹ軸へ下ろした垂線Ｎｙの長さが求められる。垂線Ｎの長さと垂線Ｎｙの長さとから、垂線ＮとＹ軸とのなす角θM（＝tan-1(Ｎｙ／Ｎ)）が求められる。垂線Ｎや垂線Ｎｙの長さは、各垂線に対応する画素の列における画素の数を、単位長さあたりの画素数を用いて換算することにより求めることができる。
【００５２】
続けて、ステップＳ５０３において、載置部２４が所定の範囲にあるかが判定される。具体的には、上記の角度θMが所定の角度範囲にあるかどうかが判定される。載置部２４の位置が所定の範囲を超えてずれていると、ウエハＷを載置部２４に収めることができない事態となる。換言すると、所定の角度範囲は、載置部２４の内径（たとえば、約３００ｍｍ（１２インチ）の直径を有するウエハＷに対し、例えば約３０４ｍｍ〜約３０８ｍｍ）を考慮して決定すると好ましい。なお、角度θMの代わりに、垂線Ｎｙの長さが所定の長さ範囲にあるかどうかで、載置部２４の位置を判定しても良い。また、線分ＬがＸ軸と平行であるか（平行からのずれが所定の範囲内にあるか）により、載置部２４の位置を判定しても良い。さらに、サセプタマーク２ａと回転中心ＲＣとを結ぶ線分と、Ｙ軸とのなす角に基づいて載置部２４の位置を判定しても構わない。
【００５３】
また、２つのサセプタマーク２ａの中点が、２つのチャンバマーク１２０ａの垂直二等分線である垂線Ｎ（Ｙ軸）からどの程度ずれているかにより、載置部２４の位置を判定しても良い。
【００５４】
判定の結果、載置部２４が所定の範囲にないと判定されると（ステップＳ５０３：ＮＯ）、基板検出装置１０１の制御部１０４ａから、所定の範囲にないことを示すアラームが発され、かつ／又は、制御部１０４ａから成膜装置２００に対して、成膜装置２００を停止すべきことを示す信号が送信され、これにより、成膜装置２００が停止される。これに応じて、たとえば成膜装置２００の操作者が手作業で載置部２４の位置を修正することができる。また、成膜装置２００の駆動部２３によりサセプタ２を回転させてサセプタ２の位置を修正することができる（ステップＳ５０４）。
【００５５】
ステップＳ５０３において、所定の範囲にあると判定されると（ステップＳ５０３：ＹＥＳ）、ステップＳ５０５においてウエハＷが載置部２４に載置される。具体的には、ウエハＷが、フォークを有する搬送アーム１０Ａ（図２参照）により、成膜装置２００のチャンバ１２内に搬入され、リフトピン１６ａにより上下動されるプッシャ２Ｐによって搬送アーム１０Ａから載置部２４に載置される。
【００５６】
続けて、ステップＳ５０６において、基板位置検出装置１０１のカメラ１０４により、パネル１０６により間接的に照明されるウエハＷのエッジを含む領域とその周辺のサセプタ２とが撮像され、制御部１０４ａにより画像データが収集される。カメラ１０４により得られた画像の一例を示すと、図８の模式図のとおりである。ウエハＷはほぼ一様に白色に見え、サセプタ２はカーボンで作製されるため黒色に見える。なお、図中、ウエハＷに見える黒い長方形Ｋは、ウエハＷに写った、パネル１０６の開口部１０６ｂである。
【００５７】
次に、制御部１０４ａは、カメラ１０４により得られた画像において、ウエハＷのエッジラインを検出する。この検出は、制御部１０４ａに予め備えられたエッジ検出機能を利用して行って良い。次いで、例えばエッジラインに接する複数の接線とその接点において交差する直線が交わる点（座標）を求めることにより、ウエハＷの中心ＷＯ（図９）の位置を推定することができる（ステップＳ５０７）。
【００５８】
次いで、推定されたウエハＷの中心ＷＯの位置と載置部２４の中心Ｃの位置との距離ｄが求められる。ここで、図９に示すＸ１−Ｙ１座標軸において、載置部２４の中心Ｃが点（ＸＣ，ＹＣ）で表され、ウエハＷの中心ＷＯが点（ＸＷ，ＹＷ）で表されるとすると、
ｄ２＝（（ＸＷ−ＸＣ）２＋（ＹＷ−ＹＣ）２）／ＣＦ２ ・・・式（１）
という関係式が成り立つ。式（１）において、ＣＦは換算係数であり、例えばＣＣＤ上の画素間の距離に対する実際の寸法の比を表している。また、載置部２４の中心Ｃは、ステップＳ５０２で求めた２つのサセプタマーク２ａの位置に基づいて特定することができる（線分Ｎにおいて、サセプタ２の回転中心ＲＣから載置部２４の中心Ｃまでの距離は既知である）。
【００５９】
この後、式（１）に基づいて求めた距離ｄを用いて、ウエハＷが所定の範囲内にあるかどうかが判定される（ステップＳ５０８）。例えば、Ｄｗｍｍの直径を有するウエハＷに対して、載置部２４が凹部であって、その内径がＤ０ｍｍである場合、
０≦ｄ２≦ｌ２ ・・・・・式（２）
ｌ＝（Ｄ０−Ｄｗ）／２ ・・・・・式（３）
という関係を満たすときは、ウエハＷの中心ＷＯは、載置部２４の中心Ｃを中心とする半径ｌの円Ｒの内側に入ることとなる。すなわち、この場合、ウエハＷは載置部２４に収まっていることとなり、ウエハＷの位置は所定の範囲内にあると判定される。
【００６０】
距離ｄが所定の範囲内にある場合（ステップＳ５０８：ＹＥＳ）、制御部１０４ａから成膜装置２００に対してウエハＷの搬入が終了したかどうかが問い合わされ（ステップＳ５０９）、残りのウエハＷがあるとの情報を得た場合には、ステップＳ５０１へ戻る。すなわち、成膜装置２００のサセプタ２が回転し、次の載置部２４が撮像位置に移動されて、この後、この載置部２４と、この載置部２４に載置されるウエハＷとに対して上記の一連の動作が行われる。
【００６１】
また、距離ｄが所定の範囲内にないと判定された場合は（ステップＳ５０８：ＮＯ）、制御部１０４ａからアラームが発せられ、制御部１０４ａから成膜装置２００に対して動作の中止を求める信号が送信され（ステップＳ５１０）、これにより成膜装置２００が待機状態となる。この場合、成膜装置２００の操作者により、所定の手順に従って、所定の位置にないと判定されたウエハＷを所定の位置に載置するといった手動作業が行われる。
【００６２】
ステップＳ５０９において、残りのウエハＷがない、すなわち、すべての（５枚の）ウエハＷが所定の位置にあると判定されると（ステップＳ５０９：ＮＯ）、成膜装置２００における成膜が開始される（ステップＳ５１１）。
【００６３】
具体的には、真空容器１内が図示しない排気システムにより排気されると共に、分離ガスノズル４１，４２、分離ガス供給管５１、パージガス供給管７２，７３からＮ２ガスが供給され、図示しない圧力調整器によって真空容器１内の圧力が予め設定した圧力に維持される。次いで、サセプタ２が上から見て時計回りに回転を開始する。サセプタ２は、ヒータユニット７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がサセプタ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後、ＢＴＢＡＳガスが反応ガスノズル３１を通して第１の領域４８１へ供給され、Ｏ３ガスが反応ガスノズル３２を通して第２の領域４８２へ供給される。
【００６４】
ウエハＷが反応ガスノズル３１の下方を通過するときに、ウエハＷの表面にＢＴＢＡＳ分子が吸着し、反応ガスノズル３２の下方を通過するときに、ウエハＷの表面にＯ３分子が吸着され、Ｏ３によりＢＴＢＡＳ分子が酸化される。したがって、サセプタ２の回転によってウエハＷが第１の領域４８１および第２の領域４８２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。これが繰り返され、所定の膜厚を有する酸化シリコン膜がウエハＷの表面に堆積される。所定の膜厚を有する酸化シリコン膜が堆積された後、ＢＴＢＡＳガスとＯ３ガスの供給を停止し、サセプタ２の回転を停止する。そして、ウエハＷは搬入動作と逆の動作により、搬送アーム１０Ａにより真空容器１から搬出され、成膜が終了する。
【００６５】
以上、本発明の実施形態による基板位置検出方法を含む成膜方法によれば、真空容器１の容器本体１２の底部に形成された２つのチャンバマーク１２０ａにより、Ｘ−Ｙ座標が画定され、これに対して、サセプタ２に形成された２つのサセプタマーク２ａから得られる、サセプタ２（載置部２４）のＸ−Ｙ座標に対する角度ずれに基づいて、載置部２４の位置が検出される。チャンバマーク１２０ａにより定まるＸ−Ｙ座標を基準とするため、基板位置検出装置１０１（カメラ１０４）は、成膜装置２００の真空容器１に対して高い精度で位置決めされる必要がない。基板位置検出装置１０１のカメラ１０４により、サセプタマーク２ａ、チャンバマーク１２０ａ、およびサセプタ２のエッジの周辺領域が観察される程度の精度で位置決めされればよい。したがって、真空容器１のメンテナンス等の後に、比較的長い時間をかけて基板位置検出装置１０１を高い精度で位置決めする必要がなく、よって、成膜装置２００の利用効率を高くすることができる。
【００６６】
また、２つのチャンバマーク１２０ａおよび２つのサセプタマーク２ａを利用して、載置部２４の位置検出を行うため、位置ずれを角度で求めることができる。したがって、駆動部２３がたとえばパルスモータなどで構成される場合には、ステップＳ５０２で得られた角度θMに応じて、駆動部２３にパルス信号を供給することにより、サセプタ２の位置を修正することも可能となる。もっとも、ステップＳ５０３において、角度θMでなく、たとえば上述の垂線Ｎｙ（すなわち長さずれ）に基づいて位置判定を行っても良い。
【００６７】
また、本発明の実施形態による基板位置検出装置１０１によれば、パネル１０６は上述の通り白色顔料が塗布されたアクリル板で作製されているため、パネル１０６の下面（ウエハＷを望む面）に対して光源１０８から光を照射すると、パネル１０６の全体がほぼ一様に白色に発光することとなる。このとき、パネル１０６の下方に配置されるウエハＷは、ほぼ一様に白色に発光するパネル１０６に照らされるため、または、このように発光するパネル１０６が映るため、一様に白色に見える。したがって、カメラ１０４により撮影される画像においても、ウエハＷのエッジを含む領域が一様に光って見える。一方、ウエハＷが載置されるサセプタ２は、カーボンやＳｉＣコートカーボンから作製されることもあって、パネル１０６からの光に照らされても黒く見える。したがって、ウエハＷとサセプタ２との間に大きなコントラストが生じる。また、パネル１０６から、光が種々の方向からウエハＷおよびサセプタ２に到達するため、ウエハＷや載置部２４による影が生じにくい。したがって、ウエハＷのエッジは明瞭に認識され、検出誤差の低減が防止される。
【００６８】
また、パネル１０６が全面で一様に発光しているため、ウエハＷのエッジ（ベベル部）からの強い反射が無く、エッジからの反射光に伴う検出誤差を低減することができる。さらに、ウエハ表面からの強い反射光もなく、カメラ１０４においてフレアなどが発生することもないため、ウエハＷのエッジを明瞭に認識することが可能となる。
【００６９】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態による基板位置検出方法について、図１１から図１５までを参照しながら説明する。本実施形態による基板位置検出方法は、上述の第２の実施形態による成膜方法における基板位置検出方法の代わりに、その成膜方法において実施することができる。
図１１を参照すると、本実施形態による基板位置検出方法におけるステップＳ１０１及びＳ１０２までは、上述のステップＳ５０１及びＳ５０２と同様である。そのため、重複する説明は省略する。
【００７０】
ステップ１０３において、載置部２４が第１の範囲にあるかが判定される。ここで、第１の範囲は、例えば図３に示すリフトピン１６ａがプッシャ２Ｐを支持可能な範囲であって良い。判定の結果、載置部２４が第１の範囲にないと判定されると（ステップＳ１０３：ＮＯ）、基板検出装置１０１の制御部１０４ａから、第１の範囲にないことを示すアラームが発され、かつ／又は、制御部１０４ａから成膜装置２００に対して、成膜装置２００を停止すべきことを示す信号が送信され、これにより、成膜装置２００が停止される。これに応じて、たとえば成膜装置２００の操作者が手作業でサセプタ２の位置を修正することができる。また、成膜装置２００の駆動部２３によりサセプタ２を回転させて載置部２４の位置を修正することができる（ステップＳ１０４）。
【００７１】
ステップＳ１０３における判定の結果、載置部２４が第１の範囲にあると判定された場合は、次いで、載置部２４が第２の範囲にあるかが判定される（ステップＳ２０１）。第２の範囲は、第１の範囲よりも狭く設定される。載置部２４が第２の範囲にあると判定された場合には（ステップＳ２０１：ＹＥＳ）、続けて、ステップＳ１０５からＳ１１１までのステップが行われる。ステップＳ１０５からＳ１１１までは、図５を参照しながら説明した、それぞれステップＳ５０５からＳ５１１までに対応しているため、重複する説明を省略する。
【００７２】
ステップＳ２０１において、載置部２４が第２の範囲にないと判定された場合には（ステップＳ２０１：ＮＯ）、搬送アーム１０Ａが真空容器１（図２）内に進入し、図１３に示すように、ウエハＷを載置部２４の上方に保持する（ステップＳ２０２）。次に、基板位置検出装置１０１によって、搬送アーム１０Ａにより載置部２４の上方に保持されるウエハＷのエッジが撮像され（ステップＳ２０２）、上述のステップＳ５０７（図５）において行ったのと同様の方法により、ウエハＷの中心位置ＷＯが推定される（ステップＳ２０３）。ただし、図５のステップＳ５０６及びＳ５０７ではウエハＷが載置部２４に載置されていたのとは異なり、ステップＳ２０３及びＳ２０４においては、ウエハＷは、載置部２４よりも高い高さｈｗに保持されているため、高さ補正を行うことにより、載置部２４にウエハＷが載置されたときのウエハＷの位置を推定する必要がある。（高さ補正をしない場合には、ウエハＷのエッジが図１３に示す点Ｅに位置するように認識されるため、エッジ検出による、ウエハＷの中心位置ＷＯの推定にエラーが生じ得る。）
具体的には、図１３に示すように、カメラ１０４の真下に位置するウエハＷ上の点に対応する画素と、ウエハＷのエッジ上の任意の点に対応する画素との距離を求め、ウエハＷの高さｈｗにおける換算係数（ＣＣＤ上の画素間の距離に対する、高さｈｗにおけるウエハＷ上の実際の寸法の比）を用いて、対応するウエハＷ上の距離ｎを求める。この距離ｎは、高さｈｗにおいても載置部２４においても等しいため、載置部２４に載置されたウエハＷにおける、カメラ１０４の真下からの距離ｎに対応する画素は、ウエハＷが載置部２４に載置されているときの換算係数ＣＦを用いた計算により求めることができる。このようにして、搬送アーム１０Ａにより保持されるウエハＷのエッジ位置から、載置部２４におけるエッジ位置が求められる。
【００７３】
または、搬送アーム１０Ａにより保持されるウエハＷの載置部２４からの高さｈｗに対して、これよりも小さいΔｈｗに相当する距離だけ、搬送アーム１０Ａにより保持されるウエハＷをリフトピン１６ａ及びプッシャ２Ｐにより上下方向に移動しながら、ウエハＷのエッジ上の任意の点の画素上での移動距離を求めても良い。Δｈｗの変動の間に移動した（水平方向）距離に基づいて、ｈｗだけ移動したとき（ウエハＷを載置部２４に載置したとき）のウエハＷのエッジの位置を推定することができる。
【００７４】
以上の高さ補正を行うことにより得た、ウエハＷの載置部２４におけるエッジ位置に基づいてエッジ検出を行い（上では１点のみを説明したが、エッジ上の複数の点について行われる）、ウエハＷを載置部２４に載置したときのウエハＷの中心位置ＷＯが求められる（ステップＳ２０４）。次いで、このようにして得られた中心位置ＷＯと、載置部２４の中心Ｃとの偏差Ｄｗｃが求められる（ステップＳ２０５）。ここで、載置部２４の中心Ｃは、ステップＳ１０２において得られた画像に基づいて求めることができる。この後、ステップＳ２０６において、偏差Ｄｗｃを相殺するように搬送アーム１０Ａの位置が補正される。
【００７５】
なお、搬送アーム１０Ａには、図２に示すように、搬送アーム１０ＡをＸ軸方向（図７及び８を参照）に移動するＸ軸方向駆動部１０Ｘと、搬送アーム１０ＡをＹ軸方向（図７及び８を参照）に移動するＹ軸方向駆動部１０Ｙとが設けられており、上記の偏差ＤｗｃをＤｗｃ（ΔＸ，ΔＹ）と表した場合に、搬送アーム１０Ａを、Ｘ軸方向駆動部１０ＸによりΔＸだけ移動し、Ｙ軸方向駆動部１０ＹによりΔＹだけ移動することにより、搬送アーム１０Ａの位置補正を行うことができる。また、Ｘ軸方向駆動部１０Ｘ（又はＹ軸方向駆動部１０Ｙ）は、例えばモータ、エンコーダ、及びパルスカウンタ（いずれも図示せず）を有し、これらにより、搬送アーム１０ＡをΔＸ（又はΔＹ）だけ移動させることが可能である。また、上述のウエハＷの中心位置ＷＯの推定、偏差Ｄｗｃの算出、搬送アーム１０Ａの移動等は、制御部１００により行われる。
【００７６】
次いで、搬送アーム１０Ａからプッシャ２Ｐ（図３）へウエハＷが受け渡され、載置部２４へ載置される。この後、載置部２４へ載置されるべきウエハＷがあるかが判定される（図１１：ステップＳ１０９）。残りのウエハＷがある場合には（ステップＳ１０９：ＹＥＳ）、ステップＳ１０１へ戻る。すなわち、成膜装置２００のサセプタ２が回転し、次の載置部２４が撮像位置に移動されて、この後、この載置部２４と、この載置部２４に載置されるウエハＷとに対して上記の一連の動作が行われる。また、ステップＳ１０９において、残りのウエハＷがない、すなわち、すべての（５枚の）ウエハＷが所定の位置にあると判定されると（ステップＳ１０９：ＮＯ）、成膜装置２００における成膜が開始される（ステップＳ１１１）。
【００７７】
本実施形態においては、載置部２４が第１の範囲にはあるが、第２の範囲にない場合（ステップＳ２０１：ＮＯ）において、搬送アーム１０Ａにより載置部２４の上方に保持されるウエハＷに基づいて、そのウエハＷが載置部２４に載置したときの中心位置ＷＯが推定される。そして、載置部２４の中心ＣとウエハＷの中心位置ＷＯとの間の偏差が求められ、この偏差を相殺するように搬送アーム１０Ａの位置が調整され、ウエハＷが載置部２４へ載置される。搬送アーム１０ＡによってウエハＷの中心位置ＷＯが載置部２４の中心Ｃに合致するように調整されるため、ウエハＷをより高い精度で載置部２４に載置することが可能となる。
【００７８】
サセプタ２の回転速度、反応ガスや分離ガスの供給量、及び成膜時における真空容器１内の圧力によっては、凹部としての載置部２４の内周壁とウエハＷのエッジとの間の隙間により、サセプタ２の上方を流れるガスに乱流やガス溜まりが生じる場合がある。乱流やガス溜まりが生じると、ウエハＷの特に周縁部において、他の部分に比べて膜厚が変化したり、膜質が変化したりする可能性がある。これを防ぐための一つの方法として、載置部２４の内径を、例えば３０３ｍｍから３０５ｍｍまでに小さくすることが考えられる。
【００７９】
この場合には、ウエハＷのエッジと載置部２４の内周壁とが近接し、パネル１０６（図１）を用いてウエハＷを間接的に照明したとしてもウエハＷのエッジ検出にエラーが生じる可能性が高くなるおそれがある。その結果、ウエハＷを載置部２４に正しく載置するのが難しくなり、例えばウエハＷが載置部２４からはみ出し、傾いてしまう事態ともなり兼ねない。そうすると、このウエハＷの位置を修正するのに長い時間がかかってしまう。本実施形態による基板位置検出方法は、特に載置部２４の内径とウエハＷの外径との差が小さい場合に、ウエハＷを載置部２４により精度良く載置できる点で有効である。
【００８０】
また、ウエハＷが載置部２４に載置される前に、搬送アーム１０ＡひいてはウエハＷの位置が調整されるため、ウエハＷを載置部２４に載置した後に、載置部２４内におけるウエハＷの位置検出を不要とできるという利点がある。
【００８１】
以上、幾つかの実施形態を参照しながら本発明を説明したが、本発明は開示した実施形態に限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲に照らし、種々に変更及び変形をすることができる。
【００８２】
たとえば、本発明の実施形態による基板位置検出装置は、ＡＬＤ装置としての成膜装置２００に取り付けられていたが、これに限らず、他の枚様式の成膜装置に適用されても良い。また、本発明の実施形態による基板位置検出装置は、エッチング装置やスパッタ装置を始めとする種々の半導体製造装置に適用することができる。
【００８３】
また、載置部２４の位置検出の際（ステップＳ５０２）には、基板位置検出装置１０１の光源１０８を下方に向けてサセプタ２を直接に照明しても良い。このときには、載置部２４にはウエハが載置されていないため、ウエハからの反射光の影響がない。このため、光源１０８から直接に光を照射することにより、サセプタマーク２ａを検出しやすくなるという利点がある。
【００８４】
上述の基板位置検出装置１０１において、光源１０８は、パネル１０６と窓１０２ａの間に配置されていたが、図１０に示すように、パネル１０６の上方において筐体１０２の内壁に光源１０９を取り付け、光源１０９からパネル１０６の上面（カメラ１０４に望む面）に光を照射しても良い。光源１０９は、光源１０８と同様に白色ＬＥＤを含んでいる。この場合であっても、パネル１０６は光散乱性を有しているため、照射光は、パネル１０６内を透過する際に種々の角度に散乱され、パネルの両面の間での多重反射も生じることもあって、パネル１０６の全面がほぼ同一の光強度で発光することとなる。したがって、本発明の実施形態による基板位置検出装置の効果が発揮される。なお、図１０に示すように、光源１０９だけでなく、パネル１０６と窓１０２ａとの間の光源１０８も設けておいて良い。サセプタ２（載置部２４）の位置検出の際には、この光源１０８によりウエハＷに光を直接に照射しても良い。
【００８５】
パネル１０６は、上記に実施形態においては、白色顔料が塗布された乳白色のアクリル板で作製されたが、これに限らず、パネル１０６によりウエハＷが一様に光って見える限り種々の材料から作製して良い。例えば、パネル１０６は、シリカ粒子やシリコーンポリマー粒子などの光散乱粒子を含む樹脂により作製して良く、表面が粗面化された樹脂板又はガラス板で作製しても良い。勿論、透明な樹脂板やガラス板からパネル１０６を作製し、一面又は両面を粗面化しても良い。粗面化は、例えばサンドブラスト、砥石等を用いる機械的研削、又はエッチングにより行うことができる。また、表面にマイクロレンズアレイが形成された樹脂板やガラス板からパネル１０６を形成しても良い。
【００８６】
また、パネル１０６は平板である必要はなく、カメラ１０４にウエハＷおよびその周辺を撮像させる開口部１０６ａを有する限り、ドーム状、円錐台状、又は角錐台状（上下の向きを問わず）であっても良い。
【００８７】
また、上述の第３の実施形態を以下のように変形することも可能である。ステップＳ１０３において載置部２４が第１の範囲にあると判定された場合に（ステップＳ１０３：ＹＥＳ）、載置部２４が第２の範囲にあると判定することなく、ステップＳ２０１へ進み、ステップＳ２０７の後に、ステップＳ１０９へ戻るようにしても良い。このようにしても、搬送アーム１０Ａの位置調整により、ウエハＷを載置部２４に位置ずれなく載置することができる。
【００８８】
本発明の実施形態による成膜装置２００は、酸化シリコン膜の成膜に限らず、窒化シリコンの分子層成膜にも適用することができる。また、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）とＯ３ガスを用いた酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）の分子層成膜、テトラキスエチルメチルアミノジルコニウム（ＴＥＭＡＺｒ）とＯ３ガスを用いた酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）の分子層成膜、テトラキスエチルメチルアミノハフニウム（ＴＥＭＡＨ）とＯ３ガスを用いた酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）の分子層成膜、ストロンチウムビステトラメチルヘプタンジオナト（Ｓｒ（ＴＨＤ）２）とＯ３ガスを用いた酸化ストロンチウム（ＳｒＯ）の分子層成膜、チタニウムメチルペンタンジオナトビステトラメチルヘプタンジオナト（Ｔｉ（ＭＰＤ）（ＴＨＤ））とＯ３ガスを用いた酸化チタン（ＴｉＯ２）の分子層成膜などを行うことができる。また、Ｏ３ガスではなく、酸素プラズマを利用することも可能である。これらのガスの組み合わせを用いても、上述の効果が奏されることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００８９】
Ｗ・・・ウエハ、１・・・真空容器、２・・・サセプタ、１０Ａ・・・搬送アーム、１６ａ・・・リフトピン、１８・・・ウエハガイドリング、２Ｐ・・・プッシャ、２１・・・コア部、２４・・・載置部、３１，３２・・・反応ガスノズル、４８１・・・第１の領域、４８２・・・第２の領域、Ｈ・・・分離空間、４１，４２・・・分離ガスノズル、４・・・凸状部、５１・・・分離ガス供給管、６１，６２・・・排気口、７・・・ヒータユニット、７２，７３・・・パージガス供給管、１０１・・・基板検出装置、１０４・・・カメラ、１０６・・・パネル、１０８・・・光源。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に対して所定の処理を行う処理容器と、処理容器内に回転可能に収容され、位置検出対象である基板が載置される基板載置部が形成されるサセプタとを備える半導体製造装置において行われる、基板載置位置を検出する位置検出方法であって、
前記サセプタを動かして前記基板載置部を撮像装置の撮像領域に位置させる工程と、
前記処理容器内において前記撮像装置の撮像領域内に位置するように設けられる２つの第１の位置検出マークであって、該２つの第１の位置検出マークの第１の垂直二等分線が前記サセプタの回転中心を通るように設けられる当該２つの第１の位置検出マークを検出する工程と、
前記サセプタにおいて前記基板載置部に対して設けられる２つの第２の位置検出マークであって、該２つの第２の位置検出マークの第２の垂直二等分線が前記サセプタの回転中心と前記基板載置部の中心とを通るように設けられる当該２つの第２の位置検出マークを検出する工程と、
検出された前記２つの第１の位置検出マークおよび前記２つの第２の位置検出マークに基づいて前記基板載置部が所定の範囲に位置するかを判定する工程と
を含む、位置検出方法。
【請求項２】
前記第１の位置検出マークを検出する工程において、前記第１の垂直二等分線が特定され、
前記第２の位置検出マークを検出する工程において、前記第２の垂直二等分線が特定され、
前記判定する工程において、前記第１の垂直二等分線と前記第２の垂直二等分線とのなす角に基づいて前記基板載置部が所定の範囲に位置するかが判定される、請求項１に記載の位置検出方法。
【請求項３】
前記判定する工程により、前記基板載置部が所定の範囲に位置していると判定された場合に、
前記基板載置部に基板を載置する工程と、
前記基板および前記基板載置部を含む領域を撮像する工程と、
前記領域の画像に基づいて前記基板の位置を推定する工程と、
検出された前記第２の位置検出マークから求まる前記基板載置部の位置と前記基板の位置とから、前記基板が所定の位置にあるかどうかを判定する工程と
が行われる、請求項１または２に記載の位置検出方法。
【請求項４】
前記撮像する工程に先だつ、前記基板の上方に配置される、開口部を有する光散乱性のパネル部材に光を照射する工程を更に含み、
前記撮像する工程において、前記開口部を通して、前記光が照射される前記パネル部材により照らされる、前記基板及び前記基板載置部を含む領域が撮像される、請求項３に記載の位置検出方法。
【請求項５】
前記判定する工程により、前記基板載置部が所定の範囲に位置していると判定されない場合に、警報信号を発する工程を更に含む、請求項１に記載の位置検出方法。
【請求項６】
前記基板の位置を推定する工程が、前記基板載置部に載置された前記基板の端部を認識する工程を含む、請求項３又は４に記載の位置検出方法。
【請求項７】
前記判定する工程により、前記基板載置部が所定の範囲に位置していると判定された場合に、
前記基板載置部の中心を推定する工程と、
前記基板を搬送する基板搬送部を用いて前記基板を前記基板載置部の上方に保持する工程と、
前記基板載置部の上方に保持される前記基板を含む領域を撮像する工程と、
前記領域の画像に基づいて、前記基板が前記基板載置部に載置されたときの当該基板の中心位置を推定する工程と、
前記基板載置部の中心と、推定された前記基板の中心位置との偏差を求める工程と、
前記基板搬送部を移動して前記偏差を相殺する工程と、
が行われる、請求項１に記載の位置検出方法。
【請求項８】
基板に対して所定の処理を行う処理容器と、処理容器内に回転可能に収容され、位置検出対象である基板が載置される基板載置部が形成されるサセプタとを備える半導体製造装置に用いられる、基板の位置を検出する位置検出装置であって、
前記処理容器内において撮像装置の撮像領域内に収まるように設けられる２つの第１の位置検出マークであって、該２つの第１の位置検出マークの第１の垂直二等分線が前記サセプタの回転中心を通るように設けられる当該２つの第１の位置検出マークと、
前記サセプタにおいて前記基板載置部に対して設けられる２つの第２の位置検出マークであって、該２つの第２の位置検出マークの前記垂直二等分線が前記サセプタの回転中心と前記基板載置部の中心とを通るように設けられる当該２つの第２の位置検出マークと、
前記基板載置部の周縁領域とを含む領域を撮像する撮像部、および
前記撮像部により撮像された画像に基づいて、前記第１の垂直二等分線および前記第２の垂直二等分線を特定し、特定した前記第１の垂直二等分線および前記第２の垂直二等分線に基づいて、前記基板載置部の位置が所定の範囲内にあるかを判定する制御部
を備える、位置検出装置。
【請求項９】
容器内にて、互いに反応する少なくとも２種類の反応ガスを順番に基板に供給するサイクルを実行して反応生成物の層を当該基板上に生成することにより膜を堆積する成膜装置であって、
前記容器に回転可能に設けられたサセプタと、
前記サセプタの一の面に設けられ、前記基板が載置される載置部と、
前記載置部に載置される前記基板の位置を検出する、請求項８に記載される基板位置検出装置と、
前記一の面に第１の反応ガスを供給するよう構成された第１の反応ガス供給部と、
前記サセプタの回転方向に沿って前記第１の反応ガス供給部から離れた、前記一の面に第２の反応ガスを供給するよう構成された第２の反応ガス供給部と、
前記回転方向に沿って、前記第１の反応ガスが供給される第１の処理領域と前記第２の反応ガスが供給される第２の処理領域との間に位置し、前記第１の処理領域と前記第２の処理領域とを分離する分離領域と、
前記第１の処理領域と前記第２の処理領域とを分離するために、前記容器の中央に位置し、前記一の面に沿って第１の分離ガスを吐出する吐出孔を有する中央領域と、
前記容器を排気するために前記容器に設けられた排気口と、
を備え、
前記分離領域が、第２の分離ガスを供給する分離ガス供給部と、前記第２の分離ガスが前記回転方向に対し前記分離領域から前記処理領域側へ流れることができる狭隘な空間を、前記サセプタの前記一の面に対して形成する天井面と
を含む成膜装置。
【請求項１】
基板に対して所定の処理を行う処理容器と、処理容器内に回転可能に収容され、位置検出対象である基板が載置される基板載置部が形成されるサセプタとを備える半導体製造装置において行われる、基板載置位置を検出する位置検出方法であって、
前記サセプタを動かして前記基板載置部を撮像装置の撮像領域に位置させる工程と、
前記処理容器内において前記撮像装置の撮像領域内に位置するように設けられる２つの第１の位置検出マークであって、該２つの第１の位置検出マークの第１の垂直二等分線が前記サセプタの回転中心を通るように設けられる当該２つの第１の位置検出マークを検出する工程と、
前記サセプタにおいて前記基板載置部に対して設けられる２つの第２の位置検出マークであって、該２つの第２の位置検出マークの第２の垂直二等分線が前記サセプタの回転中心と前記基板載置部の中心とを通るように設けられる当該２つの第２の位置検出マークを検出する工程と、
検出された前記２つの第１の位置検出マークおよび前記２つの第２の位置検出マークに基づいて前記基板載置部が所定の範囲に位置するかを判定する工程と
を含む、位置検出方法。
【請求項２】
前記第１の位置検出マークを検出する工程において、前記第１の垂直二等分線が特定され、
前記第２の位置検出マークを検出する工程において、前記第２の垂直二等分線が特定され、
前記判定する工程において、前記第１の垂直二等分線と前記第２の垂直二等分線とのなす角に基づいて前記基板載置部が所定の範囲に位置するかが判定される、請求項１に記載の位置検出方法。
【請求項３】
前記判定する工程により、前記基板載置部が所定の範囲に位置していると判定された場合に、
前記基板載置部に基板を載置する工程と、
前記基板および前記基板載置部を含む領域を撮像する工程と、
前記領域の画像に基づいて前記基板の位置を推定する工程と、
検出された前記第２の位置検出マークから求まる前記基板載置部の位置と前記基板の位置とから、前記基板が所定の位置にあるかどうかを判定する工程と
が行われる、請求項１または２に記載の位置検出方法。
【請求項４】
前記撮像する工程に先だつ、前記基板の上方に配置される、開口部を有する光散乱性のパネル部材に光を照射する工程を更に含み、
前記撮像する工程において、前記開口部を通して、前記光が照射される前記パネル部材により照らされる、前記基板及び前記基板載置部を含む領域が撮像される、請求項３に記載の位置検出方法。
【請求項５】
前記判定する工程により、前記基板載置部が所定の範囲に位置していると判定されない場合に、警報信号を発する工程を更に含む、請求項１に記載の位置検出方法。
【請求項６】
前記基板の位置を推定する工程が、前記基板載置部に載置された前記基板の端部を認識する工程を含む、請求項３又は４に記載の位置検出方法。
【請求項７】
前記判定する工程により、前記基板載置部が所定の範囲に位置していると判定された場合に、
前記基板載置部の中心を推定する工程と、
前記基板を搬送する基板搬送部を用いて前記基板を前記基板載置部の上方に保持する工程と、
前記基板載置部の上方に保持される前記基板を含む領域を撮像する工程と、
前記領域の画像に基づいて、前記基板が前記基板載置部に載置されたときの当該基板の中心位置を推定する工程と、
前記基板載置部の中心と、推定された前記基板の中心位置との偏差を求める工程と、
前記基板搬送部を移動して前記偏差を相殺する工程と、
が行われる、請求項１に記載の位置検出方法。
【請求項８】
基板に対して所定の処理を行う処理容器と、処理容器内に回転可能に収容され、位置検出対象である基板が載置される基板載置部が形成されるサセプタとを備える半導体製造装置に用いられる、基板の位置を検出する位置検出装置であって、
前記処理容器内において撮像装置の撮像領域内に収まるように設けられる２つの第１の位置検出マークであって、該２つの第１の位置検出マークの第１の垂直二等分線が前記サセプタの回転中心を通るように設けられる当該２つの第１の位置検出マークと、
前記サセプタにおいて前記基板載置部に対して設けられる２つの第２の位置検出マークであって、該２つの第２の位置検出マークの前記垂直二等分線が前記サセプタの回転中心と前記基板載置部の中心とを通るように設けられる当該２つの第２の位置検出マークと、
前記基板載置部の周縁領域とを含む領域を撮像する撮像部、および
前記撮像部により撮像された画像に基づいて、前記第１の垂直二等分線および前記第２の垂直二等分線を特定し、特定した前記第１の垂直二等分線および前記第２の垂直二等分線に基づいて、前記基板載置部の位置が所定の範囲内にあるかを判定する制御部
を備える、位置検出装置。
【請求項９】
容器内にて、互いに反応する少なくとも２種類の反応ガスを順番に基板に供給するサイクルを実行して反応生成物の層を当該基板上に生成することにより膜を堆積する成膜装置であって、
前記容器に回転可能に設けられたサセプタと、
前記サセプタの一の面に設けられ、前記基板が載置される載置部と、
前記載置部に載置される前記基板の位置を検出する、請求項８に記載される基板位置検出装置と、
前記一の面に第１の反応ガスを供給するよう構成された第１の反応ガス供給部と、
前記サセプタの回転方向に沿って前記第１の反応ガス供給部から離れた、前記一の面に第２の反応ガスを供給するよう構成された第２の反応ガス供給部と、
前記回転方向に沿って、前記第１の反応ガスが供給される第１の処理領域と前記第２の反応ガスが供給される第２の処理領域との間に位置し、前記第１の処理領域と前記第２の処理領域とを分離する分離領域と、
前記第１の処理領域と前記第２の処理領域とを分離するために、前記容器の中央に位置し、前記一の面に沿って第１の分離ガスを吐出する吐出孔を有する中央領域と、
前記容器を排気するために前記容器に設けられた排気口と、
を備え、
前記分離領域が、第２の分離ガスを供給する分離ガス供給部と、前記第２の分離ガスが前記回転方向に対し前記分離領域から前記処理領域側へ流れることができる狭隘な空間を、前記サセプタの前記一の面に対して形成する天井面と
を含む成膜装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
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【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１２−９４８１４（Ｐ２０１２−９４８１４Ａ）
【公開日】平成２４年５月１７日（２０１２．５．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１５１０８１（Ｐ２０１１−１５１０８１）
【出願日】平成２３年７月７日（２０１１．７．７）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月１７日（２０１２．５．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月７日（２０１１．７．７）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
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