(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を真空処理室で処理した後この真空処理室からロック室を介して大気中へ搬送する枚葉式真空処理方法であって、
前記ロック室内に配置された基板保持用のステージの前記表面上に設けられた凸部に前記基板を載置し、前記ロック室内が大気圧雰囲気である状態で所定の間前記凸部上で前記基板を保持して後、この基板を前記大気中へ取り出す枚葉式真空処理方法。
【請求項２】
基板を真空処理室で処理した後この真空処理室からロック室を介して大気中へ搬送する枚葉式真空処理方法であって、
前記ロック室内に配置された基板保持用のステージの前記表面上に設けられた凸部に前記基板を載置し、前記ロック室が閉じられてこのロック室内が大気圧雰囲気である状態で所定の間前記凸部上で前記基板を保持して後、この基板を前記大気中へ取り出す枚葉式真空処理方法。
【請求項３】
基板を真空処理室で処理した後この真空処理室からロック室を介して大気中へ搬送する枚葉式真空処理方法であって、
前記ロック室内に配置されその表面の温度が調節される基板保持用のステージの前記表面上に設けられた凸部に前記基板を載置し、前記ロック室内が大気圧雰囲気である状態で前記基板を前記凸部上で所定の間保持して後、この基板を前記大気中へ取り出す枚葉式真空処理方法。
【請求項４】
基板を真空処理室で処理した後この真空処理室からロック室を介して大気中へ搬送する枚葉式真空処理方法であって、
前記ロック室内に配置されその表面の温度が調節される基板保持用のステージの前記表面上に設けられた凸部に前記基板を載置し、前記ロック室が閉じられてこのロック室内が大気圧雰囲気である状態で前記基板を前記凸部上で所定の間保持して後、この基板を前記大気中へ取り出す枚葉式真空処理方法。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の真空処理方法であって、前記基板を大気中への搬出に適した温度になる前記所定の間前記凸部上で保持する真空処理方法。
【請求項６】
真空中で基板を搬送するための真空搬送室と、この真空搬送室の周りに配置され、その内部で基板を処理する真空処理室と処理された前記基板を大気側へ搬出するためのロック室とを有し、前記ロック室内に配置されその表面の温度が調節可能な基板保持用のステージと、前記ロック室内から前記基板を搬出する大気搬送手段とを備えた真空処理装置であって、
前記ステージの表面上に配置されその上に載置される前記基板を支持するための凸部と、前記基板を、大気圧雰囲気にされた前記ロック室内で前記凸部上に乗せた状態で所定の間保持する機能を備えた真空処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は枚葉式真空処理方法及び装置に係り、特に真空中で基板に対してエッチングやＣＶＤ等の真空処理を行うものに好適な枚葉式真空処理方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体製造装置において、枚葉処理は、その良好なプロセス制御性や、処理室容積の小型化、処理異常時の損害が少ないことなどから、数枚のウエハを一度に処理するバッチ処理に代わり、広く適用されている。このような枚葉処理を効果的に実施するために、大気−真空間のウエハ受け渡しにおいて枚葉式のロードロック機構が多く採用されている。
【０００３】
なお、この種の枚葉式真空処理装置としては、例えば、特公昭６３−４５４６７号公報に示されるような装置が知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
基板サイズは年々大型化されており、これまでは顕著に現れなかった以下のような問題が従来装置で発生している。
【０００５】
真空処理室で高温となった基板がロック室を経由して大気中に搬出される際に、大気設置された搬送装置の基板保持部で基板が冷却される。このとき、基板保持部と接触している部分については降温が速いが、その他の部分は遅いために基板温度の面内分布にむらができる。この温度むらにより基板が熱変形し、搬送時に十分な基板保持ができずエラーを生じてしまうという問題があった。大気搬送装置には真空吸着により基板を保持する方法が多く用いられているが、真空吸着により基板を保持する方式は、基板の変形に敏感であり搬送エラーを起こしやすい。
【０００６】
また、高温処理後や低温処理後の基板を搬送する場合に、基板の温度が急激に且つ不均一に変化することにより、基板上の配線材料などに熱応力が発生し、断線，短絡などの悪影響が心配される。
【０００７】
本発明の目的は、真空処理後の基板に搬送エラーを起こすことのない枚葉式真空処理方法及び装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、基板を真空処理室で処理した後この真空処理室からロック室を介して大気中へ搬送する枚葉式真空処理方法であって、前記ロック室内に配置された基板保持用のステージの前記表面上に設けられた凸部に前記基板を載置し、前記ロック室内が大気圧雰囲気である状態で所定の間前記凸部上で前記基板を保持して後、この基板を前記大気中へ取り出す枚葉式真空処理方法により達成される。また、基板を真空処理室で処理した後この真空処理室からロック室を介して大気中へ搬送する枚葉式真空処理方法であって、前記ロック室内に配置された基板保持用のステージの前記表面上に設けられた凸部に前記基板を載置し、前記ロック室が閉じられてこのロック室内が大気圧雰囲気である状態で所定の間前記凸部上で前記基板を保持して後、この基板を前記大気中へ取り出す枚葉式真空処理方法により達成される。また、基板を真空処理室で処理した後この真空処理室からロック室を介して大気中へ搬送する枚葉式真空処理方法であって、前記ロック室内に配置されその表面の温度が調節される基板保持用のステージの前記表面上に設けられた凸部に前記基板を載置し、前記ロック室内が大気圧雰囲気である状態で前記基板を前記凸部上で所定の間保持して後、この基板を前記大気中へ取り出す枚葉式真空処理方法により達成される。また、基板を真空処理室で処理した後この真空処理室からロック室を介して大気中へ搬送する枚葉式真空処理方法であって、前記ロック室内に配置されその表面の温度が調節される基板保持用のステージの前記表面上に設けられた凸部に前記基板を載置し、前記ロック室が閉じられてこのロック室内が大気圧雰囲気である状態で前記基板を前記凸部上で所定の間保持して後、この基板を前記大気中へ取り出す枚葉式真空処理方法。さらに、前記基板を大気中への搬出に適した温度になる前記所定の間前記凸部上で保持することにより達成される。
【０００９】
また、上記目的は、真空中で基板を搬送するための真空搬送室と、この真空搬送室の周りに配置され、その内部で基板を処理する真空処理室と処理された前記基板を大気側へ搬出するためのロック室とを有し、前記ロック室内に配置されその表面の温度が調節可能な基板保持用のステージと、前記ロック室内から前記基板を搬出する大気搬送手段とを備えた真空処理装置であって、前記ステージの表面上に配置されその上に配置される前記基板を支持するための凸部と、前記基板を、大気圧雰囲気にされた前記ロック室内で前記凸部上に乗せた状態で所定の間保持する機能を備えた真空処理装置により達成される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例の枚葉式真空処理装置は、ロードロック機構により大気中の基板を一枚ずつ処理室に搬入し、減圧下で処理した後の基板を再び大気中に搬出する際に、処理前または処理後の基板を真空処理または搬出に適した温度に調節する構造をロードロック機構を有するロック室に設けたものであり、これにより、真空処理室中で高温または低温処理され、真空断熱により処理温度を保ったままの基板は、ロック室内で、例えば、ステージと基板間の伝熱により均一に温度調節される。これにより、基板面内の温度むらによって熱変形することもなく、大気に設置された搬送装置に多く使われている真空吸着法式の基板保持手段を有する搬送装置においても、正常に搬送することができる。また、ステージと基板間の伝熱条件を変えることにより、基板の昇温または降温時間を制御し、急激な温度変化に対する基板への悪影響をなくすことができる。また、ロック室で処理前の基板をあらかじめ処理に適した温度に温度調節することによって、処理室で基板が所定の温度に到達するまでの時間を短縮し、装置の生産能力を上げることが可能となる。
【００１１】
以下、本発明の一実施例を図１ないし図４により説明する。
図１は本発明の枚葉式真空処理装置の全体構成を示す図であり、図２ないし図４は枚葉式真空処理装置のロック室部分の動作を示す断面図である。
【００１２】
１００ａおよび１００ｂはロードロック機構を有するロック室であり、この場合、１００ａは基板を大気中から真空雰囲気に搬入するためのロードロック室であり、１００ｂは基板を真空雰囲気から大気中に搬出するためのアンロードロック室である。２００は真空搬送室であり、内部に基板１０を搬送するための真空搬送装置２５０を有している。３００ａないし３００ｄは真空処理室であり、例えば、３００ａおよび３００ｂがエッチング室であり、３００ｃおよび３００ｄがアッシング室である。４００は大気中に配置された大気搬送装置であり、５００は基板を収納した、または収納するカセットである。
真空搬送室２００の周りには真空処理室３００ａないし３００ｄとロック室１００ａおよび１００ｂが接続されている。ロック室１００ａおよび１００ｂとカセット５００との間には大気搬送装置４００とアライナ６００が設けられている。
【００１３】
このように構成された装置では、カセット５００内の基板を大気搬送装置４００によって抜き取り、アライナ６００に運んで基板の位置合わせを行った後、予め大気雰囲気になったロードロック室１００ａに搬入する。その後、大気搬送装置４００が待避した後、ロードロック室１００ａは閉じられ、真空雰囲気にされた後に、真空搬送装置２５０によって真空処理室３００ａまたは３００ｂに搬送される。真空処理室３００ａまたは３００ｂでエッチング処理された基板は再び真空搬送装置２５０によって真空処理室３００ｃまたは３００ｄに搬送される。真空処理室３００ｃまたは３００ｄで後処理、例えば、アッシング処理された基板は再び真空搬送装置２５０によってアンロードロック室１００ｂに搬送される。その後、真空搬送装置２５０が待避した後、アンロードロック室１００ｂは閉じられ、大気圧雰囲気にリークされ、大気側が開口された後に、大気搬送装置４００によって基板はカセット５００に収納される。
【００１４】
ここで、基板１０が１２インチ（３００ｍｍ）のように大口径のウエハになった場合には、真空処理室での基板処理において、基板に熱が加わると熱膨張によりその変形量が大きくなる。真空雰囲気内を搬送する際は熱の移動が少ないので特に問題ないが、アンロードロック室１００ｂを介して大気に取り出した際に、急激な温度変化が生じ、基板に熱ひずみを生じてしまう。このため、本実施例では、アンロードロック室１００ｂを図２に示す構成とし、基板に熱ひずみが生じないように基板を冷却可能な構成にした。
【００１５】
次に、図２ないし図４によりアンロードロック室の構成を説明する。
１は大気側と真空側に連通可能なロックチャンバであり、２はロックチャンバ１を真空側で遮断・連通可能なステ−ジであり、ステージ２には温調用の熱媒体が流れる流路６が設けられている。また、ステージ２はシリンダ３の出力軸に接続され、ロックチャンバ１を開閉するように上下に可動する。ステージ２の可動部は、ベローズフランジ１３によって大気−真空間をシールされている。なお、１５はステージ２上で基板を部分支持し、接触面積を少なくして塵埃の付着を最小限に抑えるための支持部である。
１１は基板をステージから持ち上げる為のプッシャであり、ステージ２にはプッシャ１１を通す穴が設けられている。プッシャ１１はシリンダ４の出力軸に連結され、上下方向に可動する。シリンダ４はステージ２とともにシリンダ３の出力軸に固定されて一緒に上下方向に動き、ステージ２の上段，下段の停止時もプッシャ１１を連動させる。１７はシリンダ３を支持するためのサポートである。９はロックチャンバ１の大気側に設けられ大気中との間を遮断，連通可能に開閉するゲートバルブである。ゲートバルブ９の開口部はアーム１８上に保持した基板が最低限通過可能な面積を有する矩形の開口である。
１６はアンロードロック室１００ｂのメンテナンス用の蓋であり、アンロードロック室１００ｂ内の状態がわかるように覗き窓１２が組込まれている。
【００１６】
１８は大気中で基板を搬送するためののアームであり、大気搬送装置４００の旋回，伸縮，上下動可能な大気ローダ１４の先端に取付けられる。アーム１８の基板搭載部は、真空チャックにより基板を保持する構成となっている。被処理物である基板１０は、処理面を上にして水平に搬送される。
７は真空搬送室２００との連結用の開口部である。５は真空中で基板を搬送するためのアームであり、真空搬送装置２５０の旋回，伸縮可能なロボットアームで、先端部に基板搭載部を有する。
【００１７】
以上のように構成されたロック室においては、ロックチャンバ１内に温度調節手段を設け、ロックチャンバ１内が大気圧雰囲気になったときに熱伝導が行われるようにした場合には、熱媒体を流すステージ２の流路６は特に必要ない。ステージ２の駆動にはシリンダを用いたが、電動を利用した駆動機構としてもよい。
【００１８】
次に、真空中のア−ム５に搭載された基板１０を大気中に取り出すときの動作を説明する。まず、図２に示すように真空中の基板を搬送するために真空搬送装置２５０を動作させて、基板１０が載置されたア−ム５をステ−ジ２の上に挿入する。このとき、シリンダ３，４は引き込んだ状態、すなわち、下限にあり、ステ−ジ２およびプッシャ１１は下段に位置する。次に、シリンダ４を駆動させてプッシャ１１を上昇させることにより、プッシャ１１の基板搭載部に基板１０を受け取る。この状態から図３に示すようにア−ム５を退避させて、プッシャ１１を下降させることにより、ステージ２の基板搭載面に基板を受け取る。この状態からシリンダ３を駆動してステージ２を上昇させ、ロック室空間８を形成する。ロック室空間８には真空から大気圧に戻すためのリーク機構（図示せず）が設けられており、図４の状態でこのリーク機構を動作させてロック室空間８の内部を大気圧に戻す。ステージ２の基板搭載面は所定の温度に温度調節されており、大気圧雰囲気となったこのとき、適当な時間、基板を置くことで、大気搬送に適した基板温度を得ることができる。この場合、基板の冷却の速度は、基板とステージ間の伝熱条件によって決まる。本来、ロードロック機構に必要とされるのは、真空排気と大気開放を短時間のうちに行い、如何に速く真空と大気間の基板移送を行うかであるが、急速な温度変化に伴う基板の変形，割れ，残留応力を防ぐためには、温度変化に要する時間を適切に制御する必要があり、急速に温度調節すればよいとは限らない。本実施例では、ステージ２上に設けた微小幅の凸状の支持部１５の高さを適切に設定することにより単位時間当たりの熱の移動量を制御し、装置の生産能力に影響を与えない程度にまで、基板温度調節の時間を伸ばしている。また、ステージ２に設けた支持部１５により、基板１０とステージ２が全面にわたって接触しステージ２上の塵埃が基板に付着することを防ぐ。
【００１９】
基板温度が大気搬送に適した温度になるまでステージ２上で保持した後、ゲートバルブ９を開放して大気設置された大気搬送装置４００で真空装置の外へ取り出す。大気搬送装置４００の大気ローダ１４は水平方向と上下方向の両方に駆動できるようになっており、ステージ２上限の位置でプッシャ１１を上昇させることにより、基板１０の下方へアーム１８を進入させ、真空チャックを駆動させながら上昇させて基板１０をつかみ、水平方向移動させて取り出す。
【００２０】
なお、本実施例では、基板を大気中に搬出する場合について述べたが、大気中から真空中へ基板を搬入する場合には、アンロードロック室での動作を全く逆に動作させて、基板１０をステ−ジ２の基板搭載部に乗せたのちゲ−トバルブ９を閉じ、ロック室空間８を形成し、ロック室空間８につながる排気手段（図示省略）を用いて真空排気する。所定の圧力（例えば、真空搬送室圧力から１００Ｐａの間の圧力）まで排気した後、ステ−ジ２を下降させる。このとき、温度調節する構造を設けた基板保持用のステージ２により、基板１０を真空処理（例えば、真空処理が１００℃以上の温度で処理されるようなエッチング処理、または成膜処理等）に適した温度に加温した後、プッシャ１１を上昇させる。その後、ア−ム５を挿入し、プッシャ１１を下降させて、基板１０をア−ム５に搭載させ、真空処理室にて処理を行う。
【００２１】
本実施例のように枚葉式真空処理装置に対して、ロードロック部を搬入だけを担当するものと搬出だけを担当するものと別個に２つ設けたり、あるいは２つ以上設けたり、１つのロードロック部で搬入も搬出も行えるようにしても何ら差し支えない。また、プッシャによらないウエハの受け渡し方式を用いた場合でも、本実施例の奏する効果には何ら変わりはない。上記の本実施例によれば、ロードロック機構に基板の温度調節を行う構造を設けることにより、均一な基板温度を所望の昇温、降温時間で得ることができるため、処理後のウエハにおいて基板の面内温度分布の不均一による基板の変形を防止することができ、搬送エラーの心配がない。また、処理前のウエハにおいてはあらかじめ基板を次工程に適した温度にすることができ、次工程での処理時間の短縮を図ることができる。また、処理前、処理後のいずれの場合においても、基板の温度変化の速度を変えることができるので、基板の特性に合わせた温度調節が可能となり、熱による基板への影響を軽減できる。
【００２２】
【発明の効果】
本発明によれば、真空処理後の基板に搬送エラーを起こすことを抑制できる枚葉式真空処理方法及び枚葉式真空処理装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の枚葉式真空処理装置の一実施例を示す平面図である。
【図２】図１の装置のロック室部の詳細を示す縦断面図である。
【図３】図２のロック室において、基板をステージが受取った状態の縦断面図である。
【図４】図２のロック室において、アームを退避させた後、ステージが上昇してロック室空間を形成した状態の縦断面図である。
【符号の説明】
１…ロックチャンバ、２…ステ−ジ、３…シリンダ、４…シリンダ、５…ア−ム、６…熱媒体流路、７…開口部、８…ロック室空間、９…ゲ−トバルブ、１０…基板、１１…プッシャ、１２…覗き窓、１３…ベローズフランジ、１４…大気ロ−ダ、１５…支持部、１６…フタ、１７…サポート、１８…アーム、１００ａ，１００ｂ…ロック室、２００…真空搬送室、２５０…真空搬送装置、３００ａ〜３００ｄ…真空処理室、４００…大気搬送装置、５００…カセット、６００…アライナ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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