JP2009182177A - プラズマ処理システム - Google Patents
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Abstract
【課題】搬送アームの上面に対するコーティング材の転写を防止できるプラズマ処理システムを提供する。
【解決手段】処理容器３０内に供給された処理ガスをプラズマ化させることにより、処理容器３０内において基板Ｗを処理するプラズマ処理装置５と、プラズマ処理装置５の処理容器３０内に対して基板Ｗを搬入、搬出させる搬送アーム１１を備えた処理システム１であって、処理容器３０内には、基板Ｗを上面に載置させる載置台３１が設けられ、載置台３１の上面には、搬送アーム１１による基板Ｗの支持位置に対応する箇所に、凹部３３が設けられている。搬送アーム１１による基板Ｗの支持位置に対応する箇所においては、載置台３１の上面から基板Ｗの裏面に対してコーティング材が転写されることがない。このため、搬送アーム１１の上面にもコーティング材が転写されなくなる。
【選択図】図１
【解決手段】処理容器３０内に供給された処理ガスをプラズマ化させることにより、処理容器３０内において基板Ｗを処理するプラズマ処理装置５と、プラズマ処理装置５の処理容器３０内に対して基板Ｗを搬入、搬出させる搬送アーム１１を備えた処理システム１であって、処理容器３０内には、基板Ｗを上面に載置させる載置台３１が設けられ、載置台３１の上面には、搬送アーム１１による基板Ｗの支持位置に対応する箇所に、凹部３３が設けられている。搬送アーム１１による基板Ｗの支持位置に対応する箇所においては、載置台３１の上面から基板Ｗの裏面に対してコーティング材が転写されることがない。このため、搬送アーム１１の上面にもコーティング材が転写されなくなる。
【選択図】図１
Description
本発明は、プラズマを利用して基板を処理するプラズマ処理システムに関する。
従来から、シリコンウェハなどの基板を成膜処理やエッチング処理するものとして、例えばマイクロ波を用いたプラズマ処理装置が知られている（特許文献１）。また、上部電極と下部電極の間に高周波電圧を付加して処理室内にプラズマを発生させるプラズマ処理装置も知られている（特許文献２）。
以上のようなプラズマ処理装置では、基板を収納する処理容器の材質として、導電性に優れたＡｌなどが採用される。ところが、Ａｌはプラズマによってパーティクルを発生させ、基板を汚染させる恐れがある。そこで、処理容器の内面に、例えばＣＦ系のコーティング膜を形成することにより、パーティクルの発生防止が図られている。
しかしながら、処理容器の内面にコーティング膜を形成させる際に、処理容器内において露出している載置台の上面にもコーティング材が付着し、載置台の上面にも同様なＣＦ系のコーティング膜が形成されてしまう。そして、このように載置台の上面にＣＦ系のコーティング膜が形成されたことにより、載置台上に基板を載置させた際に、基板の裏面にコーティング材が転写され、更に、基板の裏面に転写されたコーティング材が、プラズマ処理装置の処理容器内に対して基板を搬入、搬出させる搬送アームの上面に転写されてしまう可能性がある。
ところが、ＣＦ系のコーティング材は摩擦係数を低減させる性質がある。そのため、搬送アームの上面にコーティング材が転写されると、搬送アームの上面に基板を載せて搬送する際に、基板が滑りやすくなってしまう。その結果、搬送アーム上で基板が滑ることにより、搬送ミスや基板の位置ずれを発生させる問題が生ずる。
本発明の目的は、搬送アームの上面に対するコーティング材の転写を防止できるプラズマ処理システムを提供することにある。
前記目的を達成するため、本発明によれば、処理容器内に供給された処理ガスをプラズマ化させることにより、前記処理容器内において基板を処理するプラズマ処理装置と、前記プラズマ処理装置の前記処理容器内に対して基板を搬入、搬出させる搬送アームを備えた処理システムであって、前記処理容器内には、基板を上面に載置させる載置台が設けられ、前記載置台の上面には、前記搬送アームによる基板の支持位置に対応する箇所に、凹部が設けられていることを特徴とする、プラズマ処理システムが提供される。
このプラズマ処理システムにあっては、載置台の上面に凹部を設けたことにより、搬送アームによる基板の支持位置に対応する箇所においては、載置台の上面から基板の裏面に対してコーティング材が転写されることがない。このため、搬送アームの上面にもコーティング材が転写されなくなる。
このプラズマ処理システムにおいて、前記処理容器の内面に、コーティング膜が形成されていても良い。また、前記載置台は、基板を温度調節するための温度調節機構を備えていても良い。
また、前記搬送アームの上面に基板の裏面を支持するための突起が複数個所に設けられており、前記載置台の上面には、前記複数の突起に対応する箇所に、前記凹部がそれぞれ設けられていても良い。この場合、前記処理容器の外部において、前記搬送アームの上面に設けられた前記複数の突起を洗浄する洗浄機構を有していても良い。また、前記洗浄機構は、前記複数の突起にクリーニングガスを噴射するクリーニングガスノズルを有していても良い。
本発明によれば、搬送アームの上面にコーティング材が転写されなくなるので、搬送アームの上面において基板が滑りやすくならず、搬送ミスや基板の位置ずれが発生しにくくなる。
以下、本発明の好ましい実施の形態について説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。図１に示すように、本発明の実施の形態にかかるプラズマ処理システム１は、基板としてのウェハＷをプラズマ処理システム１に対して搬入出させる搬入出部２、搬入出部２に隣接させて設けられた２つのロードロック室３、各ロードロック室３にそれぞれ隣接させて設けられた搬送室４、搬送室４の周りに配置された複数のプラズマ処理装置５で構成されている。各プラズマ処理装置５と搬送室４の間には、ゲートバルブ６が設けられている。
搬送室４には、ロードロック室３と各プラズマ処理装置５との間でウェハＷを搬入出させる搬送装置１０が設けられている。搬送装置１０はウェハＷを支持するための一対の搬送アーム１１を有している。搬送室４の内部は真空引き可能になっている。即ち、搬送室４内を真空状態にすることで、ロードロック室３から取り出したウェハＷを各プラズマ処理装置５に搬送でき、各プラズマ処理装置５から搬出したウェハＷをロードロック室３に戻すことができる。このため、各プラズマ処理装置５内を真空に維持したまま、ウェハＷの搬入・搬出を行うことができる。
搬入出部２には、カセット１５が隣接して置かれており、このカセット１５から搬入出部２によって取り出されたウェハＷが、ロードロック室３に受け渡される。また、ロードロック室３から搬入出部２によって取り出されたウェハＷが、カセット１５に戻される。搬入出部２の側方には、ウェハＷの位置決めを行うアライメント機構１６が設けられている。
図２に示すように、搬送装置１０が備える搬送アーム１１の上面には、ウェハＷの裏面を支持するための突起２０が３個所に設けられており、ウェハＷは、これら３つの突起２０の上端面によって支持されるようになっている。搬送装置１０は、このように３つの突起２０の上端面をウェハＷの裏面に接触させた状態で、搬送アーム１１に載せたウェハＷをロードロック室３と各プラズマ処理装置５の間で搬送するようになっている。
図３は、プラズマ処理装置５の概略的な構成を示す縦断面図である。図４は、このプラズマ装置１が備える載置台３１の平面図であり、載置台３１の上面に移動した状態の搬送アーム１１が一点差線で示されている。
図３に示すように、このプラズマ処理装置５は例えばアルミニウムからなる、上部が開口した有底円筒形状の処理容器３０を備えている。後述するように、この処理容器３０の内部において、ウェハＷがプラズマ処理される。処理容器３０の内壁面は、例えばＣＦ系のコーティング材などからなるコーティング膜で被覆され、プラズマから保護されている。処理容器３０は電気的に接地されている。
処理容器３０内の底部には、ウェハＷを上面に載置させる円筒形状の載置台（サセプタ）３１が設けられている。載置台３１は例えばアルミニウムからなり、その内部には、ヒータ等の温度調節機構３２が設けられている。この温度調節機構３２によって、載置台３１上のウェハＷを所定温度に温度調節することが可能である。
温度調節機構３２による温度調節が精度良く行われるように、ウェハＷの裏面（下面）全体は、載置台３１の上面に密着するように載置される。但し、載置台３１の上面には、上述した搬送アーム１１上面の突起２０に対応する箇所に、凹部３３が３箇所（図３では、２箇所に現れている）に設けられている。
図４に示すように、ウェハＷの搬入・搬出時に載置台３１の上面に搬送アーム１１が移動した状態では、搬送アーム１１の上面に設けられた３つの突起２０が、載置台３１の上面に設けられた凹部３３の真上に位置するようになっている。上から見た状態において、凹部３３は突起２０よりも大きい面積を有しており、搬送アーム１１が載置台３１の上面に移動した状態では、突起２０が凹部３３の内側に位置するようになっている。このため、ウェハＷの裏面に対して搬送アーム１１上面の突起２０が接触する箇所においては、載置台３１の上面にはウェハＷの裏面が接触しない。
処理容器３０の上部開口には、気密性を確保するためのＯリング等を介して、たとえば誘電体の石英部材からなる透過窓３５が設けられている。透過窓３５は略円盤形状である。石英部材に代えて、他の誘電体材料、たとえばＡｌ２Ｏ３、ＡｌＮ等のセラミックスを使用してもよい。
透過窓３５の上方には、平面状のアンテナ部材、例えば円板状のラジアルラインスロットアンテナ３６が設けられている。ラジアルラインスロットアンテナ３６は、導電性を有する材質、たとえばＡｇ、Ａｕ等でメッキやコーティングされた銅の薄い円板からなる。ラジアルラインスロットアンテナ３６には、マイクロ波を透過させる多数のスリットが、例えば渦巻状や同心円状に整列して形成されている。
ラジアルラインスロットアンテナ３６の上面にはマイクロ波の波長を短縮するための遅波板３７が配置されている。遅波板３７は導電性のカバー３８によって覆われている。カバー３８には円環状の熱媒流路３９が設けられ、この熱媒流路３９を流れる熱媒によって、カバー３８と透過窓３５を所定温度に維持するようになっている。
カバー３８の中央には同軸導波管４０が接続されている。この同軸導波管４０は、内側導体４１と外管４２とによって構成されている。内側導体４１は、上述のラジアルラインスロットアンテナ３６と接続されている。内側導体４１のラジアルラインスロットアンテナ３６側は円錐形に形成されて、ラジアルラインスロットアンテナ３６に対してマイクロ波を効率よく伝播するようになっている。
マイクロ波供給装置４５で発生させられた例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ波が、矩形導波管４６、モード変換器４７、同軸導波管４０、遅波板３７、ラジアルラインスロットアンテナ３６を介して、透過窓３５に放射される。そして、その際のマイクロ波エネルギーによって透過窓３５の下面に電界が形成され、処理容器３０内にプラズマが生成される。
処理容器３０内には、ガス供給機構としての上シャワープレート５０と下シャワープレート５１が、載置台３１の上部に設けられている。これら上シャワープレート５０と下シャワープレート５１は、例えば石英管などからなる中空の管材で構成されている。図示はしないが、上シャワープレート５０と下シャワープレート５１には、載置台３１上のウェハＷに対してガスを供給する複数の開口部が分布して設けられている。
上シャワープレート５０には、処理容器３０の外部に配置されたプラズマ生成ガス供給源５５が、配管５６を介して接続されている。プラズマ生成ガス供給源５５には、プラズマ生成用のガスとして例えば窒素、Ａｒ、酸素などが貯留されている。このプラズマ生成ガス供給源５５から、配管５６を通じて、上シャワープレート５０内にプラズマ生成ガスが導入され、処理容器３０内に均一に分散された状態で、プラズマ生成ガスが供給される。
下シャワープレート５１には、処理容器３０の外部に配置された処理ガス供給源６０が、配管６１を介して接続されている。処理ガス供給源６０には、処理ガスとして例えばＴＥＯＳなどが貯留されている。この処理ガス供給源６０から、配管６１を通じて、下シャワープレート５１内に処理ガスが導入され、処理容器３０内に均一に分散された状態で、処理ガスが供給される。
載置台３１の下方には、載置台３１上に置かれたウェハＷを適宜昇降させる昇降機構６５が設けられている。昇降機構６５は、載置台３１の上面に突出自在な３本の昇降ピン７０を、プレート７１の上面に垂直に取り付けた構成を有している。昇降機構６５のプレート７１は、処理容器３０の底部を貫通する支柱部７２の上端に支持されている。支柱部７２の下端には、処理容器３０の外部に配置された昇降装置７３が取り付けられている。この昇降装置７３の稼動により、載置台３１を貫通している３本の昇降ピン７０が昇降し、昇降ピン７０の上端が載置台３１の上面から上方に突出した状態と、昇降ピン７０の上端が載置台３１の内部に引き込まれた状態とに切り替えられる。
昇降機構６５の３本の昇降ピン７０は、載置台３１の上面に移動した状態の搬送アーム１１の内側の範囲内に配置されている。このため、３本の昇降ピン７０は、載置台３１の上面に搬送アーム１１が移動した状態においても、ウェハＷを突き上げて、搬送アーム１１の上方にウェハＷを持ち上げることができる。また、このように３本の昇降ピン７０によってウェハＷを持ち上げた状態においても、搬送アーム１１は載置台３１の上方に進入でき、また、載置台３１の上方から退出することができる。
処理容器３０の底部には、真空ポンプなどの排気装置７５によって処理容器３０内の雰囲気を排気するための排気管７６が接続されている。
また、このプラズマ処理システム１は、図５に示すように、搬送アーム１１の上面に設けられた各突起２０を、プラズマ処理装置５の外部において洗浄する洗浄機構８０を有している。この洗浄機構８０は、クリーニングガスの供給源８１と、この供給源８１から供給されたクリーニングガスを各突起２０に向けて噴射するクリーニングガスノズル８２を有している。クリーニングガスの供給源８１には、例えば活性酸素（ラジカル酸素）を発生させるプラズマ装置が利用され、この供給源８１で発生させた活性酸素などのクリーニングガスをクリーニングガスノズル８２から各突起２０に向けて噴射することにより、突起２０表面に付着したＣＦ系のコーティング材などを除去して洗浄できるようになっている。なお、洗浄機構８０は、例えば搬送室４の内部などに設けられている。
次に、以上のように構成されたプラズマ処理システム１の作用について説明する。なお、プラズマ処理の一例として、プラズマ生成ガスとしてＡｒ、酸素を用い、処理ガスとしてＴＥＯＳを使用して、ウェハＷの表面（上面）に絶縁膜（ＳｉＯ２膜）を成膜する例を説明する。
先ず、搬入出部２において、カセット１５から取り出されたウェハＷが、アライメント機構１６で位置合わせされた後、ロードロック室３に受け渡される。そして、ロードロック室３内および搬送室４内が真空に維持された状態で、搬送装置１０の搬送アーム１１によってロードロック室３内からウェハＷが取り出され、ウェハＷが所望のプラズマ処理装置５に搬入される。
ウェハＷは、搬送アーム１１の上面に設けられた３つの突起２０の上端面によって支持された状態で、プラズマ処理装置５の処理容器３０内に搬入され、載置台３１の上方に移動させられる。その後、昇降装置７３の稼動により、周辺昇降機構６５の３本の昇降ピン７０が上昇し、搬送アーム１１に支持されていたウェハＷを突き上げて、搬送アーム１１の上方に持ち上げる。こうして、ウェハＷが昇降機構６５の３本の昇降ピン７０に受け渡された後、搬送アーム１１が載置台３１の上方から退出し、搬送アーム１１は、搬送室４内に戻される。そして、搬送アーム１１の退出後、昇降装置７３の稼動により、３本の昇降ピン７０が下降させられ、ウェハＷは、載置台３１の上面に載置される。
こうして、ウェハＷが載置台３１上に載置されると、処理容器３０内が密閉された状態となり、排気管７６から排気が行われて処理容器３０内が減圧される。更に、上シャワープレート５０からはプラズマ生成ガス（Ａｒ、酸素）が処理容器３０内に供給され、下シャワープレート５１からはプラズマ成膜用の処理ガス（ＴＥＯＳ）が処理容器３０内に供給される。そして、マイクロ波供給装置４５の作動により、透過窓３５の下面に電界が発生し、前記プラズマ生成ガスがプラズマ化され、更に、処理ガスがプラズマ化されて、その際に発生した活性種によって、ウェハＷ上に成膜処理がなされる。
そして、所定時間成膜処理が行われた後、マイクロ波供給装置４５の作動と、処理容器３０内への処理ガスの供給が停止される。その後、ウェハＷが処理容器３０内から搬出される。
ここで、プラズマ処理装置５からのウェハＷの搬出は次のように行われる。成膜処理が終了すると、先ず、昇降機構６５の昇降装置７３の稼動により、３本の昇降ピン７０が上昇し、載置台３１の上面に載置されていたウェハＷが、載置台３１の上方に持ち上げられる。その後、搬送装置１０の搬送アーム１１が処理容器３０内へ搬入され、搬送アーム１１が載置台３１の上方に進入させられる。
そして、搬送アーム１１が載置台３１の上方に進入した後、昇降装置７３の稼動により、３本の昇降ピン７０が下降する。これにより、ウェハＷが搬送アーム１１に載せられた状態となる。そして、搬送アーム１１に載せられたウェハＷがプラズマ処理装置５から搬出され、ロードロック室３に戻される。こうしてロードロック室３に戻されたウェハＷは、搬入出部２を介してカセット１５に戻される。
ここで、このプラズマ処理システム１にあっては、プラズマ処理装置５の処理容器３０の内壁面は、例えばＣＦ系のコーティング材などからなるコーティング膜で被覆されている。このため、処理容器３０内においてウェハＷ上に成膜処理がなされる間、処理容器３０の内壁面はプラズマから保護され、パーティクルの発生が防止される。
一方、このようにプラズマ処理装置５の処理容器３０の内壁面をコーティング膜で被覆した場合、処理容器３０内に露出している載置台３１の上面にもコーティング材が付着し、載置台３１の上面にも同様なＣＦ系のコーティング膜が形成されることになる。こうして載置台３１の上面に付着したコーティング材が、ウェハＷの裏面を介して搬送アーム１１上面の突起２０に付着すると、搬送アーム１１によってウェハＷを支持した際に、突起２０上においてウェハＷが滑りやすくなり、搬送アーム１１によるウェハＷの搬送ミスや、位置ずれが起こりやすくなってしまう。
しかるに、このプラズマ処理システム１にあっては、載置台３１の上面に凹部３３が設けられているので、搬送アーム１１上面の突起２０に対応する箇所においては、載置台３１の上面からウェハＷの裏面に対してコーティング材が転写されることがない。このため、搬送アーム１１上面の突起２０にもコーティング材が転写されなくなる。これにより、搬送アーム１１によってウェハＷを搬送中にウェハＷが滑りにくくなり、搬送ミスやウェハＷの位置ずれといった問題が発生しにくくなる。
また、このプラズマ処理システム１にあっては、プラズマ処理装置５の外部において、洗浄機構８０のクリーニングガスノズル８２から搬送アーム１１上面の各突起２０に向けてクリーニングガスが噴射され、各突起２０の洗浄が行われる。これにより、仮に突起２０表面にコーティング材が転写されてしまった場合でも、プラズマ処理装置５の外部において、突起２０に付着したコーティング材を除去して洗浄することができる。なお、このような搬送アーム１１上面の各突起２０の洗浄は、例えば搬送室４の内部などにおいて行うことができる。
このプラズマ処理システム１によれば、搬送アーム１１によるウェハＷの搬送ミスやウェハＷの位置ずれといった問題が発生しにくくなる。その結果、プラズマ処理効率が向上し、生産率の向上が図れる。
以上、本発明の好ましい実施の形態の一例を説明したが、本発明はここに例示した形態に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に相到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
例えば、搬送アーム１１の上面においてウェハＷの裏面を支持するための突起２０が３個所に設けられた例を説明したが、突起２０の数は任意である。また、突起２０を用いずにウェハＷの裏面を支持しても良い。なお、載置台３１上に載せたウェハＷを温度調節機構３２によって精度良く温度調節するためには、上から見た状態において凹部３３の面積をなるべく小さくし、載置台３１上面とウェハＷ裏面との接触面積をなるべく大きくすることが望ましい。
また、搬送アーム１１上面の突起２０をプラズマ処理装置５の外部において洗浄する洗浄機構８０は、搬送室４の内部に限らず、別の箇所に設けても良い。また、突起２０表面を洗浄するクリーニングガスは、活性酸素の他、活性ＮＦ３ガス（ラジカルＮＦ３ガス）なども利用できる。
なお、以上の実施の形態では、マイクロ波を用いたプラズマ処理を例にとって説明したが、これに限定されず、高周波電圧を用いたプラズマ処理についても本発明を適用できるのは勿論である。また、以上の実施の形態では、本発明を成膜処理を行うプラズマ処理に適用していたが、本発明は、成膜処理以外の基板処理、例えばエッチング処理を行うプラズマ処理にも適用できる。また、本発明のプラズマ処理で処理される基板は、半導体ウェハ、有機ＥＬ基板、ＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）用の基板等のいずれのものであってもよい。
本発明は、処理容器内にプラズマを生成して基板を処理するプラズマ処理に適用できる。
Ｗ ウェハ
１ プラズマ処理システム
２ 搬入出部
３ ロードロック室
４ 搬送室
５ プラズマ処理装置
１０ 搬送装置
１１ 搬送アーム
１６ アライメント機構
２０ 突起
３０ 処理容器
３１ 載置台
３２ 温度調節機構
３３ 凹部
３５ 透過窓
３６ ラジアルラインスロットアンテナ
３７ 遅波板
３８ カバー
４０ 同軸導波管
４５ マイクロ波供給装置
５０ 上シャワープレート
５１ 下シャワープレート
５５ プラズマ生成ガス供給源
６０ 処理ガス供給源
６５ 昇降機構
７０ 昇降ピン
７３ 昇降装置
７５ 排気装置
８０ 洗浄機構
８１ クリーニングガスの供給源
８２ クリーニングガスノズル
１ プラズマ処理システム
２ 搬入出部
３ ロードロック室
４ 搬送室
５ プラズマ処理装置
１０ 搬送装置
１１ 搬送アーム
１６ アライメント機構
２０ 突起
３０ 処理容器
３１ 載置台
３２ 温度調節機構
３３ 凹部
３５ 透過窓
３６ ラジアルラインスロットアンテナ
３７ 遅波板
３８ カバー
４０ 同軸導波管
４５ マイクロ波供給装置
５０ 上シャワープレート
５１ 下シャワープレート
５５ プラズマ生成ガス供給源
６０ 処理ガス供給源
６５ 昇降機構
７０ 昇降ピン
７３ 昇降装置
７５ 排気装置
８０ 洗浄機構
８１ クリーニングガスの供給源
８２ クリーニングガスノズル
Claims (6)
- 処理容器内に供給された処理ガスをプラズマ化させることにより、前記処理容器内において基板を処理するプラズマ処理装置と、前記プラズマ処理装置の前記処理容器内に対して基板を搬入、搬出させる搬送アームを備えた処理システムであって、
前記処理容器内には、基板を上面に載置させる載置台が設けられ、
前記載置台の上面には、前記搬送アームによる基板の支持位置に対応する箇所に、凹部が設けられていることを特徴とする、プラズマ処理システム。 - 前記処理容器の内面に、コーティング膜が形成されていることを特徴とする、請求項１に記載のプラズマ処理システム。
- 前記載置台は、基板を温度調節するための温度調節機構を備えていることを特徴とする、請求項１または２に記載のプラズマ処理システム。
- 前記搬送アームの上面に基板の裏面を支持するための突起が複数個所に設けられており、
前記載置台の上面には、前記複数の突起に対応する箇所に、前記凹部がそれぞれ設けられていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載のプラズマ処理システム。 - 前記処理容器の外部において、前記搬送アームの上面に設けられた前記複数の突起を洗浄する洗浄機構を有することを特徴とする、請求項４に記載のプラズマ処理システム。
- 前記洗浄機構は、前記複数の突起にクリーニングガスを噴射するクリーニングガスノズルを有していることを特徴とする、請求項５に記載のプラズマ処理システム。
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