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JP6003011B2 - 基板処理装置 - Google Patents

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Description

本発明は、真空処理室と常圧雰囲気の基板搬送室とロードロック室とを備えた基板処理装置に関する。
配線構造を形成する工程において、例えば半導体ウエハ（以下「ウエハ」という）上に形成された各種の膜に、溝やビアホールからなるダマシン構造の凹部を形成するプラズマエッチング処理を行う場合がある。
この処理を行うプラズマエッチング装置は、例えば真空雰囲気にされた処理容器内に上部電極と、下部電極をなす載置台とを配置して構成されており、前記載置台にはウエハを載置した状態で、上部電極及び載置台に整合器を介して所定周波数の高周波を印加し、プラズマを発生させると共に載置台側にイオンを引き込んでエッチング処理が行われる。前記載置台には、ウエハがその表面に載置される静電チャックと、静電チャックに載置されたウエハの外周を囲うフォーカスリングとが設けられる。前記静電チャックは、ウエハを吸着すると共にウエハに伝熱してウエハの温度を調節する役割を有する。フォーカスリングは、ウエハ表面上でプラズマを均一性高く分布させるために設けられ、前記イオンによりウエハと共にエッチングされる。
ところで静電チャックとウエハとはその熱膨張係数が異なり、静電チャック上にウエハが置かれたときにはこの熱膨張係数の違いにより互いに擦れる。そのため、ウエハの処理が繰り返し続けられると静電チャックの表面が次第に平滑化して載置台とウエハとの接触面積が大きくなり、ウエハへの熱の伝達率が変化する結果、ウエハのエッチング特性が変化する。また、ウエハのエッチングが繰り返し行われると、フォーカスリングもエッチングされるため次第に当該フォーカスリングの形状が変化する。この形状の変化によってイオンが引き込まれる方向や電界の形成具合が変化し、ウエハのエッチング特性が変化する。
さらに、エッチング処理後に処理容器内の壁面や載置台に付着した付着物を除去するために、処理容器内に供給したガスをプラズマ化して、その付着物を除去するクリーニングを行う場合がある。このクリーニング時には静電チャック上にダミーウエハを置き、静電チャックを保護することが考えられるが、ダミーウエハを処理容器内に搬送する時間を省いたりコストを削減する目的から、このダミーウエハを用いずに前記クリーニングを行うことが検討されている。しかし、そのようにダミーウエハを置かない場合は、このクリーニングによって静電チャック表面が削れるため、ウエハへの熱の伝達率が変化し、ウエハのエッチング特性が変化してしまう。
このように静電チャックの表面状態及びフォーカスリングの形状は、エッチング処理に伴う消耗によって変化を生じ、それによってエッチング特性に変化を与えてしまうので、精度良い状態管理が必要である。そして、形状が許容範囲外となった場合には、即時交換などの対応が必要となる。
ところで、静電チャック及びフォーカスリングは既述のように真空雰囲気に設けられている。この真空雰囲気中で静電チャック及びフォーカスリングの状態を確認するために、処理容器内にセンサを設けることが考えられるが、このセンサを設置することによってプラズマに偏りを生じる懸念がある。そこで、従来の静電チャックの表面状態とフォーカスリングの形状の変化の傾向に基づいて、これら静電チャック及びフォーカスリングが使用可能な時間（寿命）を設定し、プラズマエッチング処理を行う時間がこの設定時間を越えたときに、処理容器を大気開放してこれら静電チャック及びフォーカスリングの交換を行っていた。また、ウエハにエッチング特性の変化が確認されたときに処理容器を開放し、静電チャック及びフォーカスリングの状態を確認して、形状が許容範囲外になっていたらこれら静電チャック及びフォーカスリングの交換を行う場合もあった。
しかし、エッチングの処理条件の違いにより静電チャック及びフォーカスリングの形状が変化する程度は異なるため、上記のように使用可能な時間を設定する手法は、精度高く静電チャック及びフォーカスリングの状態を管理することが難しい。また、ウエハのエッチング特性の変化を確認してから静電チャック及びフォーカスリングの交換を行う手法は、ウエハを無駄にしてしまう。このようなことから、長期にわたり安定したエッチング特性を得ることが難しかった。さらに、これらの手法では、静電チャック及びフォーカスリングの交換時に処理容器を大気開放するため、大気解放後は処理容器を真空引きして、所望の真空度を得るまでエッチング処理を行えない。従って、プラズマエッチング装置の生産性が低下してしまう懸念があった。特許文献１には、このようなプラズマエッチング装置を備えた基板処理装置について記載されているが、上記の問題を解決する手法については記載されていない。
特開２００９−１６４４７
本発明は、上述の事情に基づいてなされたものであり、その目的は、真空処理室に設けられる基板載置台の表面部の状態の確認や当該表面部の交換を行うことによる真空処理の停止時間を短くすると共に、前記表面部の状態を精度高く管理することである。
本発明の基板処理装置は、基板が搬送される常圧雰囲気の常圧搬送室と、
この常圧搬送室とロードロック室を介して接続され、基板に対して真空処理を行う真空処理室と、
前記真空処理室に設けられ、本体部と、当該本体部に対して着脱自在な表面部とを有する基板載置台と、
前記ロードロック室に設けられるかまたは常圧搬送室に接続されて設けられる、前記表面部を収納するための保管部と、
常圧搬送室からロードロック室を介して真空処理室へ基板を搬送し、また前記保管部と前記真空処理室の本体部との間で前記表面部を搬送するための搬送機構と、
を備え、
前記表面部は基板を載置する載置面を備え、
前記保管部は、前記表面部を保持するための保持部を備え、
前記搬送機構は、基板を前記表面部に載置した状態で保管部から真空処理室に搬送することを特徴とする。
本発明の具体的な態様としては下記の通りである。
（１）前記ロードロック室と前記真空処理室との間に介在する真空雰囲気の真空搬送室が設けられる。
（２）前記保管部は、前記ロードロック室に設けられるかまたは常圧搬送室に接続されて設けられる代わりに前記ロードロック室及び真空処理室と区画されて前記真空搬送室に接続され、
前記真空搬送室が真空雰囲気である状態のまま前記保管部の内部を真空雰囲気から常圧雰囲気にできるように、当該保管部の真空搬送室に対する開放及び遮断を切り替える仕切り弁と、
を備える。
（３）前記載置面の予め設定された位置に基板を載置するために、表面部及び基板を前記保持部に搬送する前に当該保持部に対する位置合わせを行う位置合わせ機構が設けられる。
（４）前記真空処理室は、基板にプラズマ処理を行うためのものである。
（５）前記表面部は、基板を吸着するための静電チャック及び基板の外周を囲み、プラズマの状態を制御するためのフォーカスリングの少なくともいずれか一方からなる。
（６）前記保管部は、互いに区画された第１の保管部と、第２の保管部とからなり、
前記仕切り弁は第１の保管部、第２の保管部に各々設けられ、互いに独立して開閉できるように構成されている。
本発明によれば、真空処理室に設けられる基板載置台の表面部を本体部から着脱自在に構成し、ロードロック室または大気搬送室に設けられるか、あるいは真空搬送室に接続される保管部との間で搬送する。これによって真空処理室を大気開放しなくても前記表面部の交換を行うことができるので、当該真空処理室における真空処理の停止時間を抑えることができる。また、前記表面部の状態を目視で確認したり、保管部に各種のセンサを設けて表面部の状態の確認を行うことができる。従って、表面部の状態を精度高く管理することができ、ひいては基板のエッチング特性の劣化を防ぐことができる。
本発明に係る基板処理装置の縦断側面図である。 前記基板処理装置に設けられるストッカの縦断側面図である。 前記ストッカの上部の縦断正面図である。 前記ストッカの横断平面図である。 前記ストッカに設けられる載置台の斜視図である。 前記基板処理装置に設けられるアライメントモジュールの縦断側面図である。 前記基板処理装置に設けられるアライメントモジュールの縦断側面図である。 前記基板処理装置に設けられるプラズマエッチングモジュールの縦断側面図である。 前記プラズマエッチングモジュールに設けられる載置台の斜視図である。 前記基板処理装置で処理が行われる様子を示した工程図である。 前記基板処理装置で処理が行われる様子を示した工程図である。 前記基板処理装置で処理が行われる様子を示した工程図である。 前記基板処理装置で処理が行われる様子を示した工程図である。 前記基板処理装置で処理が行われる様子を示した工程図である。 前記基板処理装置で処理が行われる様子を示した工程図である。 前記基板処理装置で処理が行われる様子を示した工程図である。 前記基板処理装置で処理が行われる様子を示した工程図である。 前記基板処理装置で処理が行われる様子を示した工程図である。 前記基板処理装置で処理が行われる様子を示した工程図である。 基板処理装置での他の処理の例を示す工程図である。 基板処理装置での他の処理の例を示す工程図である。 基板処理装置での他の処理の例を示す工程図である。 他の基板処理装置の構成を示す平面図である。 基板処理装置の他の搬送機構の例を示す平面図である。 前記搬送機構に対応する載置台を示す斜視図である。 前記搬送機構における搬送例を示す工程図である。 前記プラズマエッチングモジュールに設けられる他の載置台の縦断側面図である。 前記載置台の平面図である。 前記載置台の縦断側面図である。 前記載置台の平面図である。 さらに他の載置台の縦断側面図である。 前記載置台の縦断側面図である。
（第１の実施形態）
本発明の実施の形態に係る基板処理装置１の構成について図１の平面図を参照しながら説明する。基板処理装置１は、半導体装置製造用の基板であるウエハＷを当該基板処理装置１に搬入するための大気搬送室１１と、ロードロック室１２、１２と、真空搬送室１３と、例えば４つのプラズマエッチングモジュール４を備えている。大気搬送室１１は、ロードロック室１２、１２を介して真空搬送室１３に接続されている。真空搬送室１３には、ロードロック室１２、１２から区画されるようにプラズマエッチングモジュール４が接続されている。
大気搬送室１１は大気雰囲気に構成され、その正面には例えば２５枚のウエハＷを収納するキャリアＣが載置されるキャリア載置台１４が設けられている。大気搬送室１１の正面壁には、前記キャリアＣが接続されてキャリアＣの蓋と一緒に開閉されるゲートドアＧＴが設けられている。大気搬送室１１の一方の側面には保管部であるストッカ２が設けられ、他方の側面には位置合わせ機構をなすアライメント室３が設けられている。これらストッカ２及びアライメント室３については後述する。
また、大気搬送室１１には第１の搬送機構１５が設けられており、キャリアＣ、ロードロック室１２、アライメント室３及びストッカ２の間でウエハＷと後述の静電チャック５１とフォーカスリング５２とを受け渡す。第１の搬送機構１５は、基部１５ａと、多関節のアーム１５ｂと、支持部１５ｃとを備えている。アーム１５ｂの基端側は基部１５ａに接続され、アーム１５ｂの先端側は支持部１５ｃに接続されている。基部１５ａは横方向に移動自在且つ昇降自在に構成される。支持部１５ｃは平面視Ｕ字型に形成され、ウエハＷ、静電チャック５１及びフォーカスリング５２を支持する。
ロードロック室１２には、ウエハＷが載置されるステージと、昇降自在な支持ピンとが設けられ、前記支持ピンにより前記第１の搬送機構１５と、後述の第２の搬送機構１６との間でウエハＷを受け渡すことができる。また、ロードロック室１２には、図示しない真空ポンプとリーク弁とが設けられており、大気雰囲気と真空雰囲気とを切り替えられる。つまり、大気搬送室１１の雰囲気が大気雰囲気に、真空搬送室１３の雰囲気が真空雰囲気に夫々保たれているため、ロードロック室１２、１２は、これらの搬送室間において、ウエハＷを搬送するために雰囲気が切り替えられることになる。
真空搬送室１３は既述のように真空雰囲気に保たれ、第２の搬送機構１６を備えている。第２の搬送機構１６は、第１の搬送機構１５と略同様に構成されているが、１つの基部に対して各２つのアーム及び支持部が設けられている。第２の搬送機構１６の基部、アーム、支持部は夫々１６ａ、１６ｂ、１６ｃとして図示している。
図中Ｇは、各室間及びプラズマエッチングモジュール４と真空搬送室との間を仕切る開閉自在なゲートバルブ（仕切り弁）である。通常、ゲートバルブＧは閉じられており、各室間及び各モジュールと真空搬送室１３との間でウエハＷを搬送するときに開かれる。
続いて、ストッカ２について、図２の縦断側面図及び図３の横断平面図を参照しながら説明する。ストッカ２は筐体２１を備え、筐体２１には第１の搬送機構１５が進入するための開口部２２と、当該開口部２２を開閉するシャッタ２３が設けられている。当該筐体２１内にはプラズマエッチングモジュール４においてウエハＷの載置台４３を構成する静電チャック５１と、フォーカスリング５２とが夫々複数収納されている。また、筐体２１を構成し、大気搬送室１１と反対側に設けられた側壁２１ａは例えばユーザが静電チャック５１及びフォーカスリング５２の状態を目視で確認できるように透明に構成されている。また、側壁２１ａは取り外し自在に構成され、筐体２１内の静電チャック５１及びフォーカスリング５２の交換を行うことができるようになっている。
ここで、図４の斜視図も参照しながら静電チャック５１及びフォーカスリング５２の構成について説明する。静電チャック５１は、プラズマエッチングモジュール４における処理時にウエハＷを載置して吸着保持すると共にウエハＷに伝熱する役割を有し、円板状に形成されている。そして、その表面には段差が形成され、中央部５１１は周縁部５１２よりも高く形成されている。中央部５１１には、後述する支持ピン２７が貫通する孔５１３と、ウエハＷの処理時にウエハＷの裏面にガスを流通させるための孔５１４とが、静電チャック５１の厚さ方向に穿設されている。周縁部５１２には後述する支持ピン２８が貫通する孔５１５が、前記厚さ方向に設けられている。これら各孔５１３、５１５は３つずつ静電チャック５１の周方向に配列されている。また、前記孔５１４は多数設けられている。図中５１６は、静電チャック５１の外周部から内側に向けて形成された切り欠きである。
フォーカスリング５２は例えばウエハＷと同じくシリコンにより構成され、プラズマエッチングモジュール４における処理時にウエハＷの周縁部と中央部とでプラズマの状態が偏ることを防ぐ役割を有し、リング状に形成されている。フォーカスリング５２の表面には段差が形成され、内周部５２１よりも外周部５２２が高く形成されている。なお、フォーカスリング５２の材質としては、シリコンに限られず、例えば二酸化シリコン（ＳｉＯ2）や炭化シリコン（ＳｉＣ）により構成してもよい。フォーカスリング５２は、前記静電チャック５１の周縁部５１２に載置できるように構成される。また、フォーカスリング５２の外周部５２２はウエハＷの外周を囲むことができる大きさに構成されている。
ストッカ２の説明に戻って、筐体２１の上部側には、複数の各静電チャック５１及びフォーカスリング５２を積層して支持するための棚２４が設けられている。図５は、筐体２１の上部側を当該筐体２１の開口部２２側から見た縦断面を示している。この図５に示すように棚２４は開口部２２から見て左右に設けられ、静電チャック５１及びフォーカスリング５２の縁部を支持する。開口部２２から進入した第１の搬送機構１５は、これら静電チャック５１及びフォーカスリング５２の裏面を支持して、当該棚２４からこれら静電チャック５１及びフォーカスリング５２を受け取ることができる。
棚２４の下方には、図２〜図４に示すように円形の保持部２５が設けられている。前記静電チャック５１及びフォーカスリング５２とキャリアＣから搬送されたウエハＷとは、この保持部２５に搬送されて一体にされる。そして、そのように一体にされた状態で上記の第１の搬送機構１５及び第２の搬送機構１６により、プラズマエッチングモジュール４に搬送される。保持部２５には当該保持部２５の厚さ方向に穿設された３つの孔２６ａ（図２では便宜上２つのみ示している）が、当該保持部２５の周方向に配設されている。各孔２６ａには静電チャック５１の裏面を支持する支持ピン２６が設けられ、各支持ピン２６は図２に示す駆動機構２６ｂにより昇降自在に構成されている。
孔２６ａよりも保持部２５の中心側よりに、３つの孔２７ａが孔２６ａと同様に配設されている。各孔２７ａには支持ピン２７が設けられ、各支持ピン２７は駆動機構２７ｂにより昇降自在に構成されている。図４に示すようにこの支持ピン２６は、静電チャック５１の孔５１３を介してウエハＷの裏面を支持する。また、孔２６ａよりも保持部２５の外側よりには、３つの孔２８ａが孔２６ａと同様に配設されている。各孔２８ａには支持ピン２８が設けられ、各支持ピン２８は駆動機構２８ｂにより昇降自在に構成されている。図４に示すようにこの支持ピン２８は、静電チャック５１の孔５１５を介してフォーカスリング５２の裏面を支持する。
続いて図６、図７を参照しながらアライメント室３の構成について説明する。アライメント室３にはウエハＷ、静電チャック５１及びフォーカスリング５２が夫々載置される水平な回転ステージ３１が設けられている。この回転ステージ３１はこれらウエハＷ、静電チャック５１及びフォーカスリング５２を真空吸着し、水平に支持する。図６は回転ステージ３１に静電チャック５１を載置した状態を、図７は回転ステージ３１にフォーカスリング５２を載置した状態を夫々示している。
回転ステージ３１は駆動機構３２により、水平を保ったまま鉛直軸周りに回転する。回転ステージ３１の下方には当該回転ステージ３１の周方向に例えば３本（図中では便宜上２本のみ図示）支持ピン３３が設けられている。支持ピン３３は昇降機構３４により昇降し、回転ステージ３１の厚さ方向に設けられた孔３５を介して当該回転ステージ３１上に突出する。この支持ピン３３により回転ステージ３１と第１の搬送機構１５との間で、ウエハＷ、静電チャック５１及びフォーカスリング５２の受け渡しが行われる。
回転ステージ３１の外側上部には投光部３６が設けられ、その下方には受光部３７が設けられている。図６に示すように静電チャック５１を載置した回転ステージ３１が回転しながら、投光部３６から受光部３７への投光が行われる。そして、静電チャック５１の周縁部に遮られずに受光部３７に射しこまれた光量の変化に基づいて、後述の制御部１００は、回転ステージ３１上における静電チャック５１の中心位置と切り欠き５１６の向きとを検出し、回転ステージ３１を回転させて切り欠き５１６を所定の向きにする。ウエハＷについても同様の処理を行うことで制御部１００は、ウエハＷの中心位置を検出することができる。フォーカスリング５２についても同様の処理が行われ、制御部１００は当該フォーカスリング５２の中心位置を検出する。
上記のように中心位置の検出及び向きの調整が行われた各部材を、第１の搬送機構１５は、検出された中心位置が当該第１の搬送機構１５の支持部１５ｃに対して所定の位置に位置するように受け取る。静電チャック５１についてはこのように受け渡しが行われることで、保持部２５に載置されたときに既述の各孔の位置と前記保持部２５の各支持ピンの位置とが揃う。さらに、プラズマエッチングモジュール４に搬送されたときに、静電チャック５１における孔５１３の位置、後述の静電チャック５１の下面の電極５１８の位置、ガスが流通するための孔５１４の位置を後述の本体部４４の支持ピン４６の位置、表面電極５３１の位置、ガス吐出口４８の位置に夫々揃えることができる。つまり、この支持部１５ｃに対して位置合わせすることが、保持部２５及びプラズマエッチングモジュール４に対しても位置合わせしていることになる。フォーカスリング５２及びウエハＷについても上記のように中心位置に基づいて受け渡しが行われることで、静電チャック５１に正確に載置することができる。
続いて、プラズマエッチングモジュール４について図８の縦断側面図を参照しながら説明する。プラズマエッチングモジュール４は、マグネトロン方式の反応性イオンエッチング装置である。プラズマエッチングモジュール４は、気密な処理容器４１を備えている。当該処理容器４１には、エッチングを行うための処理ガスを導入するガスシャワーヘッドを兼ねた上部電極４２と下部電極を兼ねた載置台４３とが互いに対向して設けられている。
載置台４３は例えば円形に形成された本体部４４と、既述の静電チャック５１及びフォーカスリング５２とにより構成されており、静電チャック５１及びフォーカスリング５２は本体部４４の表面に設けられる。本体部４４には３つの孔４５ａが当該本体部４４の厚さ方向に穿設されており（便宜上図８では２つのみ図示している）、各孔４５ａは本体部４４の周方向に配列されている。各孔４５ａには支持ピン４５が設けられ、処理容器４１の下方に設けられる昇降機構４５ｂにより昇降自在に構成されている。それによって、図９に示すように第２の搬送機構１６と本体部４４との間で、上記のストッカ２の保持部２５で一体にされたウエハＷ、静電チャック５１及びフォーカスリング５２の受け渡しが行われる。以降、この一体にされたウエハＷ、静電チャック５１及びフォーカスリング５２を被搬送体５０と記載する。
また、本体部４４にはその厚さ方向に３つの孔４６ａが穿設されており、この孔４６ａは孔４５ａよりも本体部４４の内側よりに、当該本体部４４の周方向に配設されている。各孔４６ａには支持ピン４６が設けられ、処理容器４１の下方に設けられる昇降機構４６ｂにより昇降自在に構成されている。この支持ピン４６により、静電チャック５１及びフォーカスリング５２が本体部４４に載置されたまま、ウエハＷを突き上げて、第２の搬送機構１６と載置台４３との間で当該ウエハＷを受け渡すことができる。図８中４７は処理容器４１内の気密性を保つためのベローズである。
本体部４４には図示していないがヒータが設けられており、静電チャック５１を介してウエハＷが当該ヒータの熱により温調される。また、本体部４４には伝熱用ガス供給部４８ａに接続されたガス吐出口４８が設けられている。このガス吐出口４８から吐出される例えばヘリウムガスからなる伝熱用ガスは、静電チャック５１の孔５１４を介して当該静電チャック５１とウエハＷとの僅かな隙間に供給されてウエハＷへの伝熱を行う。また、本体部４４には整合器４９ａを介してバイアス用の電力を印加する高周波電源部４９ｂが接続されている。
ここで、前記静電チャック５１の構成について補足しながら、さらに本体部４４の構成について説明する。静電チャック５１の表面は例えばセラミックスにより構成され、その内部には平板状の主電極５１７が設けられている。この主電極５１７から、下方に向かうように引き出し電極５１８が設けられている。この引き出し電極５１８は静電チャック５１の下面に露出している。本体部４４の表面には、この引き出し電極５１８に対応する位置に表面電極５３１が設けられ、表面電極５３１は直流電源５３２に接続されている。静電チャック５１が本体部４４に載置されるときには、引き出し電極５１８と表面電極５３１とが重なり合い、直流電源５３２から主電極５１７に直流電圧が印加され、静電力によりウエハＷが静電チャック５１の表面に静電吸着される。
また本体部４４の側方には互いに対となる押さえ部材５３４、５３４が、当該本体部４４を挟むように設けられている。この押さえ部材５３４は、静電チャック５１を挟み込んで、既述の伝熱用ガスの圧力による浮き上がりを防ぐ。押さえ部材５３４は、本体部４４の側周に沿って設けられた起立板の上部側が本体部４４側へ９０°屈曲するように形成される。前記上部側は押圧部５３５として示している。本体部４４の側周には、当該本体部４４の径方向に伸び出して押さえ部材５３４を支持する支持部材５３６が設けられている。本体部４４に設けられた不図示の駆動機構により、この支持部材５３６を介して前記押圧部５３５は本体部４４の径方向に移動し、静電チャック５１を左右から押圧して固定する。
続いて、処理容器４１について説明する。処理容器４１の底部には排気管５３が接続され、真空ポンプ５４により処理容器４１内が真空引きされる。更に処理容器４１の側壁には、被搬送体５０を搬送する搬送口が設けられ、既述のゲートバルブＧにより開閉される。更に処理容器２の外周側には、処理雰囲気に所定の磁場を形成するために例えば多数の永久磁石をリング状に配列してなるからなる磁石部５５、５５が上下に設けられている。
前記上部電極４２の下面側には多数のガス吐出口５６が穿設され、上部電極４２内のバッファ室５６ａに連通している。ガス供給部５７からバッファ室５６ａに供給された各種のガスは、ガス吐出口５６からウエハＷに向けて吐出される。また、上部電極４２には、整合器５８ａを介して高周波電力を供給するための高周波電源部５８が接続されている。なお、図中４１ｂは絶縁部材４１ｂであり、上部電極４２と処理容器４１の側壁部分とを絶縁する。
この基板処理装置１は、各部の動作を制御する制御部１００を備えている。制御部１００は例えば図示しないＣＰＵとプログラムとを備えたコンピュータからなる。前記プログラムには第１の搬送機構１５、第２の搬送機構１６によるウエハＷ、静電チャック５１及びフォーカスリング５２の搬送及びアライメント室３におけるこれらの各部材の位置合わせ、各モジュールでのウエハＷのエッチング処理など、後述の基板処理装置１の動作を行うために基板処理装置１の各部に制御信号を送信するようにステップ（命令）群が組まれている。このプログラムは、例えばハードディスク、コンパクトディスク、マグネットオプティカルディスク、メモリーカード等の記憶媒体に格納され、そこからコンピュータにインストールされる。
上述の基板処理装置１の作用について説明する。先ず、真空搬送室１３内及び各プラズマエッチングモジュール４の処理容器４１内が真空引きされ、真空雰囲気に保たれる。第１の搬送機構１５がストッカ２の棚２４から静電チャック５１を受け取り、アライメント室３の回転ステージ３１に搬送する。そして、既述のように静電チャック５１の中心と、切り欠き５１６の向きとが検出され、切り欠き５１６が所定の向きに向けられ、検出された中心が所定の位置に位置するように第１の搬送機構１５の支持部１５ｃに静電チャック５１が受け渡される。
第１の搬送機構１５がストッカ２の保持部２５上に静電チャック５１を搬送すると、図１０に示すように支持ピン２６が上昇し、静電チャック５１の裏面を支持する。前記支持部１５ｃが保持部２５上から退避すると、支持ピン２６が下降し、保持部２５の表面に静電チャック５１が載置される。続いて、第１の搬送機構１５がストッカ２の棚２４からフォーカスリング５２を受け取り、アライメント室３の回転ステージ３１に搬送する。既述のようにフォーカスリング５２の中心が検出され、当該中心が第１の搬送機構１５の支持部１５ｃに対して所定の位置に位置するように、当該支持部１５ｃに受け渡される。
続いて、第１の搬送機構１５がストッカ２の保持部２５上へフォーカスリング５２を搬送し、図１１に示すように静電チャック５１の孔５１５を介して支持ピン２８が静電チャック５１上に突出し、フォーカスリング５２の裏面を支持する。前記支持部１５ｃが保持部２５上から退避すると、支持ピン２８が下降して静電チャック５１の周縁部５１２の表面にフォーカスリング５２が載置される。
続いて、キャリアＣがキャリア載置台１４に載置され、大気搬送室１１に接続される。次いでゲートドアＧＴ及びキャリアＣの蓋が開かれて、キャリアＣ内のウエハＷは第１の搬送機構１５によって大気搬送室１１を介してアライメント室３に搬入される。そして、既述のようにウエハＷの中心位置が検出される。そして、ウエハＷは検出された中心が第１の搬送機構１５の支持部１５ｃに対して所定の位置に位置するよう受け渡される。
そして、第１の搬送機構１５の支持部１５ｃがストッカ２の保持部２５上にウエハＷを搬送すると、図１２に示すように静電チャック５１の支持ピン２７が上昇してウエハＷの裏面を支持する。前記支持部１５ｃが保持部２５上から退避すると支持ピン２７が下降して、静電チャック５１の中央部５１１上にウエハＷが載置され、被搬送体５０が形成される。
続いて、図１４に示すように支持ピン２６が被搬送体５０の裏面を突き上げ、被搬送体５０が第１の搬送機構１５に受け渡される。第１の搬送機構１５は大気雰囲気に保たれたロードロック室１２に被搬送体５０を搬送する。そして、このロードロック室１２の圧力が調整されて室内が真空雰囲気になると、第２の搬送機構１６の支持部１６ｃが被搬送体５０を受け取り、真空搬送室１３を介してプラズマエッチングモジュール４の本体部４４上に搬送する。図１５に示すように支持ピン４５が上昇し、被搬送体５０の裏面を支持した後、第２の搬送機構１６がプラズマエッチングモジュール４内から退避する。支持ピン４５が下降して本体部４４上に被搬送体５０が載置されて載置台４３が形成される。押さえ部材５３４が被搬送体５０の静電チャック５１を挟み込み、その押圧力により当該静電チャック５１が本体部４４に固定されると共に、静電チャック５１に電圧が印加されてウエハＷが静電チャック５１に吸着されて固定される。
処理容器４１内が所定の真空度に保たれると共に上部電極４２から処理ガス例えばＣ４Ｆ8ガス、ＣＯガス、Ｏ２ガス及びＡｒガスからなる混合ガスを供給する。そして、上部電極４２及び載置台４３に各々高周波が印加され、供給された処理ガスがプラズマ化すると共に図１６に矢印で示すようにウエハＷに引き込まれ、ウエハＷ表面の被エッチング膜、例えば二酸化シリコン（ＳｉＯ2）膜がエッチングされる。
所定の時間エッチングが行われると、高周波の印加及び処理ガスの供給が停止し、静電チャック５１の孔５１３を介して突出した支持ピン４７によりウエハＷの裏面が突き上げられ、第２の搬送機構１６の支持部１６ｃに受け渡される（図１７）。ウエハＷは、真空雰囲気に保たれたロードロック室１２に搬入され、ロードロック室１２の圧力が上昇し、大気雰囲気になる。そして、前記ウエハＷは第１の搬送機構１５に受け渡され、キャリアＣに戻される。
キャリアＣからは後続のウエハＷが払い出され、後続のウエハＷは被搬送体５０として搬送された既述のウエハＷと同様にアライメント室３に搬送され、その中心の位置が調整されて第１の搬送機構１５に受け渡される。そして、ストッカ２を介さずにロードロック室１２及び真空搬送室１３を介してプラズマエッチングモジュール４に搬送されて、既述のようにエッチング処理される。処理後は先発のウエハＷと同様にキャリアＣに戻される。
例えばプラズマエッチングモジュール４で所定の枚数ウエハＷが処理され、ウエハＷが搬出されると、上部電極４２から例えばクリーニング用ガスとしてＯ２ガスが供給される。そして、上部電極４２及び載置台４３に各々高周波が印加され、供給されたクリーニング用ガスがプラズマ化されて載置台４３に引き込まれる（図１８）。このプラズマにより載置台４３や処理容器４１の内壁に堆積した堆積物が除去され、所定の時間プラズマの生成が行われると、高周波の印加及びクリーニング用ガスの供給が停止する。このクリーニング処理は、例えば所定のロットの処理後、次のロットを処理する前に行われる。
そして、例えば予め設定した枚数のウエハＷが処理されると、図１９に示すように押さえ部材５３４による静電チャック５１の本体部４４への固定が解除され、支持ピン４５が被搬送体５０を突き上げる。被搬送体５０は真空搬送室１３及びロードロック室１２を介して大気搬送室１２に受け渡され、ストッカ２の保持部２５に載置された後、組立て時とは逆の動作でウエハＷ、静電チャック５１及びフォーカスリング５２に分解される。そして、ウエハＷはキャリアＣに戻され、静電チャック５１及びフォーカスリング５２は棚２４に戻される。
その後は、ストッカ２に保持されていた新しい静電チャック５１とフォーカスリング５２とが保持部２５に搬送されて、新たに装置内に搬入されたウエハＷと一体にされて被搬送体５０を構成し、プラズマエッチングモジュール４に搬送されて、プラズマエッチングモジュール４による処理が再開される。このプラズマエッチングモジュール４における静電チャック５１及びフォーカスリング５２の交換は、例えば前記クリーニング処理と同様に所定のロットの処理後、次のロットを処理する前に行われる。このように新しい静電チャック５１及びフォーカスリング５２により処理が行われている間に、ユーザはプラズマエッチングモジュール４からストッカ２に戻された静電チャック５１及びフォーカスリング５２の形状を確認し、必要があれば交換を行う。
この基板処理装置１によれば、静電チャック５１及びフォーカスリング５２がプラズマエッチングモジュール４の載置台４３に対して着脱自在に構成され、使用されないときには大気雰囲気のストッカ２に搬送される。従ってこれら、静電チャック５１及びフォーカスリング５２の表面状態を確認するためにプラズマエッチングモジュール４の処理容器４１内を大気開放する必要が無いため、装置１の生産性の低下を防ぐことができる。また、静電チャック５１及びフォーカスリング５２が処理容器４１の外部へ搬出されるため、前記表面状態を容易に確認することができる。結果として、精度高い形状の管理を行い、交換時期を精度高く把握することができるため、これらの形状が許容レベルを超えた状態で使用されることを防ぎ、その結果としてウエハＷのエッチング特性の劣化を防ぐことができる。
上記の例では、ウエハＷ、静電チャック５１、フォーカスリング５２を夫々個別にプラズマエッチングモジュール４に搬送してエッチング処理が行えるようにしてもよい。ただし、上記のようにこれらを被搬送体５０として一括で搬送する方が、第１の搬送機構１５及び第２の搬送機構１６の動作工程が少なくなるし、ロードロック室１２の雰囲気の入れ替え回数も少なくなるので、スループットを向上させることができる。
上記の例において、静電チャック５１とフォーカスリング５２の搬送頻度を互いに異なるようにすることもできる。例えばプラズマエッチングモジュール４の載置台４３に、ストッカ２の支持ピン２８に相当するフォーカスリング５２を静電チャック５１と独立して突き上げる支持ピンを設ける。そして、所定の枚数のウエハＷを処理した後、前記支持ピンにより静電チャック５１を本体部４４に固定したままフォーカスリング５２だけを突き上げて、第２の搬送機構１６に受け渡し、フォーカスリング５２はストッカ２に戻される。そして、ストッカ２からは新しいフォーカスリング５２が、プラズマエッチングモジュール４に搬送され、前記支持ピンに受け渡される。そして、さらに所定の枚数ウエハＷを処理した後は、上記のように被搬送体５０をプラズマエッチングモジュール４から搬出する。このように静電チャック５１とフォーカスリング５２について搬送頻度を個別に設定することで、アライメント室３におけるアライメントの回数や第１の搬送機構１５における被搬送体５０を分解するための動作工程を抑えることができるので、スループットの向上を図ることができる。
上記の例において、ストッカ２の内部を目視可能に構成する代わりに、ストッカ２に静電チャック５１及びフォーカスリング５２の形状を検出するためのセンサを設けてもよい。このようなセンサは、プラズマエッチングモジュール４の処理容器４１の外部に設けられるので、当該処理容器４１内でのプラズマエッチング処理を妨げることが無いことから、その設置が容易である。このセンサとしては光干渉、原子間力、電子線、Ｘ線または電磁力などを利用したセンサを設けることができる。また、ストッカ２の筐体２１内にカメラを設けて、撮像された画像が制御部１００を構成する表示部に表示されるように構成し、その画像に基づいて例えばユーザが交換時期を判定するようにしてもよい。センサと同様にこのカメラも処理容器４１の外部に設けられるので、その設置が容易である。
また、静電チャック５１及びフォーカスリング５２などの部品には処理条件毎に適切な形状や状態があるが、各処理に特化した形状、状態の静電チャック５１及びフォーカスリング５２をストッカ２に収納しておき、処理容器４１に供給するガスや処理容器内の圧力などの処理条件を変えるごとに、その処理条件に応じた静電チャック５１及びフォーカスリング５２を選択し、プラズマエッチングモジュール４に搬送してもよい。これによって、従来よりも良いエッチング特性を得ることができる。具体的には、例えばフォーカスリング５２の外周部５２２の高さや径の大きさ、材質が夫々異なるものをストッカに格納しておく。制御部１００を構成するメモリには、各フォーカスリング５２が置かれた棚２４の位置と、処理条件とが対応付けられて記憶されている。そして、ユーザがウエハのロットについて処理条件を指定すると第１の搬送機構１５が、その処理条件に対応する棚２４のフォーカスリング５２を受け取り、既述のように被搬送体５０が形成されて、プラズマエッチングモジュール４にて処理が行われる。
（第１の実施形態の変形例）
上記の実施形態では、静電チャック５１及びフォーカスリング５２がストッカ２の収納時に分離されているが、予めこれらを接合して一体にした表面部６１として構成し、この表面部６１をストッカ２の棚２４に格納しておいてもよい。この場合も表面部６１は、保持部２５上にて同様にウエハＷと一体にされる。また、表面部６１の外周には、例えば第１の実施形態で静電チャック５１の切り欠き５１６に相当する図示しない切り欠きが設けられている。この切り欠きにより、アライメント室３で第１の搬送機構１５に表面部６１が受け渡されるときに、当該表面部６１の向きが調整される。
アライメント室３にて、第１の搬送機構１５の支持部１５ｃに対して位置合わせされた表面部６１は（図２０）、支持ピン２６を介してストッカ２の保持部２５に受け渡された後、第１の実施形態と同様にウエハＷがストッカ２に搬送されて（図２１）、被搬送体５０が形成される。被搬送体５０は、第１の実施形態と同様に支持部１５ｃに受け渡されて（図２２）、プラズマエッチングモジュール４に搬送される。プラズマエッチングモジュール４での処理後は、第１の実施形態と同様に被搬送体５０は、前記保持部２５に戻される。そして、ウエハＷが表面部６１から分離されてキャリアＣに戻され、表面部６１はストッカ２の棚２４に戻される。この変形例では、第１の実施形態よりも被搬送体５０を形成するために行う第１の搬送機構１５の動作及びアライメント室３のアライメントの回数を少なくできるため、より高いスループットを得ることができる。
（第２の実施形態）
第２の実施形態として、図２３にストッカ２を真空搬送室１３に接続した例を示す。図２３の基板処理装置６においては、ストッカ２は２つ設けられている。各ストッカ２は、第１の実施形態と同様に構成されているが、シャッタ２３に代わりプラズマエッチングモジュール４と同様のゲートバルブ（仕切り弁）Ｇを備えている。また、筐体２１内には当該筐体２１内を真空引きして真空雰囲気に保つ排気口と、筐体２１内を真空雰囲気から大気雰囲気に戻すためにエアを供給するエア供給口とが設けられている。
この第２の実施形態では、アライメント室３が真空搬送室１３に接続されて設けられている。アライメント室３は、第１の実施形態と略同様に構成されているがその内部は真空雰囲気に保たれている。また、真空雰囲気中で静電チャック５１やフォーカスリング５２を吸着できるように、回転ステージ３１はこれらを真空吸着する代わりに静電吸着するように構成されている。ただし、このように静電吸着を行う代わりに、回転ステージ３１の表面全体あるいは表面の一部を、例えばゴムなどのフォーカスリング５２、静電チャック５１及びウエハＷの各部材に対する摩擦係数が高い材質で被覆し、回転ステージ３１の回転時の遠心力による位置ずれを防いでもよい。また、これらの位置ずれを防ぐための機構や部材を設ける代わりに、回転ステージ３１の回転を前記遠心力による位置ずれが起きないような低い速度で行ってもよい。
この第２の実施形態における処理は、静電チャック５１及びフォーカスリング５２の搬送経路がストッカ２→アライメント室３→ストッカ２となること、キャリアＣから搬送されたウエハＷが、ロードロック室１２→真空搬送室１３→アライメント室３→ストッカ２となること、ストッカ２で形成された被搬送体５０の搬送経路が真空搬送室１３→プラズマエッチングモジュール４となることを除いて第１の実施形態と同様である。
この第２の実施形態の基板処理装置６では、２つ設けられたストッカ２のうちの片方ずつ、内部の静電チャック５１及びフォーカスリング５２の形状の確認やこれらの交換が行われる。一方のストッカ２のゲートバルブＧが閉じられ、他の各室の真空度に与える影響が抑えられた状態で、当該一方のストッカ２の筐体２１内の真空引きを停止すると共に筐体２１内に大気を供給して、筐体２１内を大気雰囲気に戻す。そして、筐体２１の側壁２１ａを取り外し、前記形状の確認や交換を行う。その後、再び筐体２１内を真空引きして真空雰囲気に戻す。このように一方のストッカ２における静電チャック５１及びフォーカスリング５２の確認及び交換を行う間、他方のストッカ２の静電チャック５１及びフォーカスリング５２を用いて処理が行われる。
この第２の実施形態においては静電チャック５１及びフォーカスリング５２をプラズマエッチングモジュール４内から搬出して、これらの形状の確認を行うことができるので、第１の実施形態と同様にプラズマエッチングモジュール４の処理容器４１内を大気開放する必要が無い。従って、装置の生産効率の低下を抑えることができる。また、ストッカ２を２基設けて、一方のストッカ２を大気開放する間に他方のストッカ２では被搬送体５０の形成と搬送を続けることで、より確実に装置の生産効率の低下を抑えることができる。ただし、ストッカ２を１つだけ真空搬送室１３に接続する場合も、プラズマエッチングモジュール４で処理が行われる間に、ストッカ２内を大気開放して前記形状の確認や交換ができるため、有効である。
ところで、各実施形態で示した構成は互いに組み合わせて用いることができる。例えば、第２の実施形態においても、ストッカ２には各種のセンサやカメラを設けることができるし、静電チャック５１及びフォーカスリング５２を一体にしてストッカ２に格納しておいてもよい。また、大気搬送室１１に一のストッカ２を設け、且つ真空搬送室１３に接続されるように他のストッカ２を設けてもよい。
ところで、第１の搬送機構１５、第２の搬送機構１６は、特許請求の範囲でいう搬送機構に相当する。このように搬送機構は各室内に分割されて設けられて各部材を搬送してもよいし、各室間を移動して各部材を搬送してもよい。また、各実施形態の搬送機構の支持部について、被搬送体５０を搬送する支持部と、静電チャック５１、フォーカスリング５２、ウエハＷを搬送する支持部とが互いに異なるように構成してもよい。図２４は、第１の実施形態における第１の搬送機構１５の他の構成例を示したものであり、この例では基部１５ａに多関節のアーム１５ｂが２基設けられている。一方のアーム１５ｂの先端には既述の支持部１５ｃが設けられ、他方のアーム１５ｂの先端側は支持部１５ｄが設けられている。支持部１５ｄは、矩形板状に形成されている。支持部１５ｃは、第１の実施形態と同様に静電チャック５１、フォーカスリング５２、ウエハＷを搬送する。支持部１５ｄは被搬送体５０を搬送する。
また、ストッカ２の保持部２５にもこの支持部１５ｄに対応した受け渡し機構を設けることができる。図２５は、そのような保持部２５を示しており、この保持部２５の表面には互いに並行に形成された２つのスリット７１が設けられている。そして、このスリット７１に沿って形成された直線部材７２、７２が昇降自在に設けられ、保持部２５の表面にて突没する。既述のように保持部２５で被搬送体５０が形成された後、図２６に示すようにブロック７２が上昇して被搬送体５０を押し上げ、前記支持部１５ｄに受け渡す。プラズマエッチングモジュール４から戻された被搬送体５０を保持部２５に受け渡す際にも、このように支持部１５ｄ及び直線部材７２が用いられる。
このように被搬送体５０と、ウエハＷ、静電チャック５１及びフォーカスリング５２とを互いに異なった形状の支持部１５ｃ、１５ｄで夫々搬送するのは、被搬送物の形状や重さに応じて適切な形状の支持部を用いることで、これらの被搬送物の支持部からの落下を防ぐためである。また、第２の搬送機構１６においても２つ設けられる支持部１６ｃのうちの一方を支持部１５ｄと同様の形状に構成し、被搬送体５０を搬送するための専用の支持部として構成してもよい。
第１の実施形態において、真空搬送室１３が設けられず、ロードロック室１２にプラズマエッチングモジュール４が直接接続されていてもよい。その場合、例えばロードロック室１２に第１の搬送機構１５と同様の搬送機構を設け、大気搬送室１１とプラズマエッチングモジュール４との間でウエハＷを受け渡す。また、ストッカ２に収納される部材は、静電チャック５１及びフォーカスリング５２に限られることはない。図示は省略しているが、載置台４３には、その外周部がエッチングされることを防ぐために保護する部品が設けられる。例えば当該部品を載置台４３から着脱自在に構成し、ストッカ２に収納できるようにしてもよい。また、ストッカ２はロードロック室１２に設けることもできる。また、真空搬送室１３に接続されるモジュールはプラズマエッチングモジュールに限られず、例えば処理ガスをプラズマ化してウエハＷに成膜を行う成膜モジュールであっても良い。
続いて、プラズマエッチングモジュール４において静電チャック５１を固定する他の方法について説明する。図２７、図２８に示す例ではプラズマエッチングモジュール４の本体部４４の支持部材５３６に垂直板５４１が設けられ、この垂直板５４１の上部には水平な差し込み板５４２が、本体部４４側へ向かって伸びるように設けられている。そして、静電チャック５１の側周には、この差し込み板５４２に対応した溝部５４３が設けられている。本体部４４に被搬送体５０が載置されると、図２９、図３０に示すように差し込み板５４２の端部が溝部５４３に差し込まれて、本体部４４に静電チャック５１が固定される。
また、図３１にはその表面に凹部５４０が設けられた本体部４４について示している。静電チャック５１の下面には下方へと伸びる棒５４４が設けられ、本体部４４に被搬送体５０が載置されるときに、この棒５４４が凹部５４０に進入するように構成されている。各凹部５４０には棒５４４を挟んで対向する押さえ部材５４５が設けられており、この押さえ部材５４５が棒５４４の中心方向に向かって移動し、棒５４４を押圧して本体部４４に静電チャック５１が固定される。
Ｃ キャリア
Ｗ ウエハ
１ 基板処理装置
１１ 大気搬送室
１２ ロードロック室
１３ 真空搬送室
２ ストッカ
２１ 筐体
２４ 棚
２５ 保持部
３ アライメント室
４ プラズマエッチングモジュール

Claims (7)

  1. 基板が搬送される常圧雰囲気の常圧搬送室と、
    この常圧搬送室とロードロック室を介して接続され、基板に対して真空処理を行う真空処理室と、
    前記真空処理室に設けられ、本体部と、当該本体部に対して着脱自在な表面部とを有する基板載置台と、
    前記ロードロック室に設けられるかまたは常圧搬送室に接続されて設けられる、前記表面部を収納するための保管部と、
    常圧搬送室からロードロック室を介して真空処理室へ基板を搬送し、また前記保管部と前記真空処理室の本体部との間で前記表面部を搬送するための搬送機構と、
    を備え、
    前記表面部は基板を載置する載置面を備え、
    前記保管部は、前記表面部を保持するための保持部を備え、
    前記搬送機構は、基板を前記表面部に載置した状態で保管部から真空処理室に搬送することを特徴とする基板処理装置。
  2. 前記ロードロック室と前記真空処理室との間に介在する真空雰囲気の真空搬送室が設けられることを特徴とする請求項１の基板処理装置。
  3. 前記保管部は、前記ロードロック室に設けられるかまたは常圧搬送室に接続されて設けられる代わりに前記ロードロック室及び真空処理室と区画されて前記真空搬送室に接続され、
    前記真空搬送室が真空雰囲気である状態のまま前記保管部の内部を真空雰囲気から常圧雰囲気にできるように、当該保管部の真空搬送室に対する開放及び遮断を切り替える仕切り弁と、
    を備えたことを特徴とする請求項２記載の基板処理装置。
  4. 前記保管部は、互いに区画された第１の保管部と、第２の保管部とからなり、
    前記仕切り弁は第１の保管部、第２の保管部に各々設けられ、互いに独立して開閉できるように構成されていることを特徴とする請求項３記載の基板処理装置。
  5. 前記載置面の予め設定された位置に基板を載置するために、表面部及び基板を前記保持部に搬送する前に当該保持部に対する位置合わせを行う位置合わせ機構が設けられることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一つに記載の基板処理装置。
  6. 前記真空処理室は、基板にプラズマ処理を行うためのものであることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一つに記載の基板処理装置。
  7. 前記表面部は、基板を吸着するための静電チャック及び基板の外周を囲み、プラズマの状態を制御するためのフォーカスリングの少なくともいずれか一方からなる請求項６記載の基板処理装置。
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