JP2015070097A - 基板処理装置及び基板処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板が真空状態で保持される時間を削減する。
【解決手段】基板処理装置は、減圧した第１の圧力下、すなわち真空下で複数の工程により基板処理を行う処理室１０，１１と、処理室１０，１１に隣接し、第１の圧力よりも高い第２の圧力下、すなわち大気圧下で外部から基板が搬入され、第１の圧力下で基板が処理室１０，１１へ搬出されるロードロック室５，６と、ロードロック室５，６を排気して減圧する排気手段と、処理室１０，１１での基板処理と排気手段の制御とを行う制御手段６０と、を備える。制御手段６０は、処理室１０，１１での基板処理を開始し、ロードロック室５，６に外部から次処理対象の基板が搬入されてから所定の時間が経過した後、ロードロック室５，６の排気を開始させる。
【選択図】図７

Description

本発明は、半導体基板に対してエッチングやアッシング等の処理を行う基板処理装置及び基板処理方法に関する。

半導体装置の製造工程において、半導体基板（ウェーハ）に対して、基板処理装置によって成膜、エッチング、アッシング、表面改質等の処理が行われる。基板処理は、基板処理装置の真空状態に保持された処理室内で行われる。そのため、この処理室に隣接して、内部圧力を調整可能なロードロック室を設けている。まず、大気圧の外部からロードロック室へ基板を搬入する。搬入後にロードロック室を排気して真空状態にしてから、処理室とロードロック室を連通させて、処理室へ基板を搬出する（例えば、特許文献１）。

処理室で基板が処理されている間に、次の処理対象となる基板をロードロック室に搬入しておく。次処理対象の基板を搬入すると、ロードロック室を真空状態になるように減圧する。次処理対象の基板は、前の基板の処理が終了するまで、ロードロック室において真空状態で保持される。前の基板の処理が終了すると、処理室の処理済の基板とロードロック室の基板を入れ替え、次の処理対象の基板の処理を開始する。一方、ロードロック室は大気圧に戻して、処理の済んだ基板を外部へ搬出する。

特開２００５−３１４７２０号公報

半導体製造装置の三次元実装技術の進歩により、より薄化した基板が求められている。半導体製造装置において、基板の標準化された厚みは７２５μｍであるが、近年では、例えばＳｉ（シリコン）パワーＭＯＳＦＥＴにおいて、厚さ５０μｍ以下といった極薄の基板も用いられている。基板の厚さが２００μｍ以下程度になると、基板自体の強度が弱くなり、搬送において破損してしまうことがある。または、基板の反り量が多くなってしまい、搬送自体ができなくなってしまうことがある。

このような問題を解決するために、基板に接着剤を用いて有機フィルムや別のＳｉウェハを貼り合わせ、基板の機械的強度を向上させる方法がある。例えば、通常の厚みの状態で基板の表面にデバイスを形成後、その表面側に有機フィルムを貼り付け、裏面側から基板を薄化していくことで、フィルムが基板の「支持体」となるという効果もある。また、基板の薄化後に加工を行う際に、既にデバイスが形成されている基板の表面側にフィルムを貼り付けることにより、デバイスを保護することもできる。

基板に対するフィルムの貼り付けは、張力を与えたフィルムシートの接着剤側の面を、基板に押し付ける、ローラーでならして貼り合わせる等、種々の方法によることが可能である。但し、この貼り合わせの際に、基板とフィルムとの間に気体が入らないことが望ましいため、一般的には、気体を極力排除した減圧空間での貼り合わせが行われている。

しかし、減圧空間で貼り合わせたとしても、基板とフィルムとの間の気体を完全に排除することは難しい。そのため、貼り合わせの際に基板間や接着層に微小な気泡が残ってしまう可能性がある。

この気泡は大気下では微小なものであっても、基板が真空状態に置かれると気泡が膨張してしまうことがある。これは、気泡内が大気の圧力（約１Ｅ１０Ｐａ）であるのに対して、周囲が減圧されているため、圧力差によって気泡内部から外部に押される力がはたらくためであると考えられる。気泡が膨張してしまうことによって、基板処理の性能に変化が生じたり、搬送エラーが生じたり、あるいは基板が破損するおそれがある。

基板が真空状態に置かれる時間が長いほど、気泡はより大きく膨張してしまう可能性がある。上述したように、基板処理装置においては、処理室に搬入された基板の処理が終了するまで、次処理対象の基板はロードロック室において真空状態で保持されるため、気泡もより大きく膨張してしまうおそれがある。

したがって、基板がロードロック室において真空状態で待機する時間はできるだけ短くすることが望ましいが、基板の特性によっては基板ごとに処理に要する時間が異なることもあるため、一定のタイミングを定めることは容易ではない。

本発明は、上述のような問題点を解決するために提案されたものであり、その目的は、真空状態に長時間載置することが好適ではない基板を用いた場合でも、基板が真空状態で待機する時間を削減して基板処理の性能を安定させ、また搬送エラーや基板の破損を低減した信頼性の高い基板処理装置及び基板処理方法を提供することにある。

上述の目的を達成するために、本発明の基板処理装置は、減圧した第１の圧力下で複数の工程により基板処理を行う処理室と、前記処理室に隣接し、前記第１の圧力よりも高い第２の圧力下で外部から基板が搬入され、前記第１の圧力下で当該基板が前記処理室へ搬出されるロードロック室と、前記ロードロック室を排気して減圧する排気手段と、前記処理室での基板処理と前記排気手段の制御とを行う制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記処理室での基板処理を開始し、前記ロードロック室に前記外部から次処理対象の基板が搬入されてから所定の時間が経過した後、前記排気手段に、前記ロードロック室の排気を開始させる。

本発明の一態様として、前記制御手段は、基板処理の前記複数の工程のいずれかの開始又は終了に基づいて定められる所定タイミングにおいて、前記排気手段に、前記ロードロック室の排気を開始させると良い。

本発明の一態様として、前記所定タイミングは、前記処理室での前記基板処理の最後の工程の終了時とすると良い。

本発明の一態様として、前記基板処理の最後の工程の終了時から、前記ロードロック室の真空排気に要する時間を差し引いたタイミングで、前記排気手段に、前記ロードロック室の排気を開始させると良い。

本発明の一態様として、前記処理室は、反応ガスをプラズマ放電させて前記処理室内の基板に供給する反応ガス供給部を備え、前記制御手段は、前記プラズマ放電の停止時に、前記ロードロック室の排気を開始させると良い。

本発明の一態様として、前記処理室は、前記プラズマ放電させた反応ガスによって基板から生じる生成物の光強度を監視する光強度検出手段を備え、前記制御手段は、前記光強度が所定値以下になったときに、前記プラズマ放電を停止させると良い。

本発明の一態様として、前記基板は、有機フィルムが貼り合わされた薄化基板とすることができる。

本発明の基板処理方法は、処理室において減圧した第１の圧力下で基板を処理し、前記処理室に隣接するロードロック室において、前記第１の圧力よりも高い第２の圧力下で基板を外部から搬入し、前記第１の圧力下で当該基板を前記処理室へ搬入する基板処理方法であって、前記処理室での基板処理を開始し、前記ロードロック室に前記外部から次処理対象の基板を搬入してから所定の時間が経過した後、前記ロードロック室の排気を開始させる。

本発明によれば、処理室での基板処理を開始し、ロードロック室に次処理対象の基板を搬入してから所定の時間が経過した後にロードロック室の排気を開始することで、基板がロードロック室で真空状態に置かれる時間を削減することができる。これによって、真空状態に長時間載置することが好適ではない、有機フィルムを貼り合わせた基板を処理する場合でも、貼り合わせの際に生じた気泡の膨張を低減することができる。結果として、基板処理の性能を安定させ、また搬送エラーや基板の破損を低減した信頼性の高い基板処理装置及び基板処理方法を提供することができる。

本発明の第１の実施形態に係る基板処理装置の概略構成図。 本発明の第１の実施形態に係る処理室の一例を示す概略構成図。 本発明の第１の実施形態に係る基板処理工程の全体的な流れを示すフローチャートである。 ドライエッチング処理の内容の一例を示すフローチャートである。 従来の基板搬送及び処理工程のシーケンスを示す図である。 基板と基板に貼りあわされた有機フィルムの状態を示す模式図であり、（ａ）は基板と有機フィルムとの間に微小な気泡が生じた状態を示し、（ｂ）は気泡が膨張した状態を示す。 本発明の第１の実施形態に係る基板搬送及び処理工程のシーケンスの、一例を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係る基板処理工程のシーケンスの、別の例を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る基板処理装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第２の実施形態に係る基板処理工程のシーケンスを示す図である。

以下、本発明の実施形態に係る基板処理装置及び基板処理方法について、図面を参照して説明する。

［第１の実施形態］
［基板処理装置の概略構成］
図１は、本発明の第１の実施形態の係る基板処理装置の概略構成図である。基板処理装置は、基板を収納する第１及び第２カセット１，２から基板を取り出して第１及び第２処理室１０，１１へ搬送して基板処理を行い、処理の済んだ基板を第１及び第２処理室１０，１１から取り出して再び搬送し、第１及び第２カセット１，２に収納する。

第１及び第２カセット１，２と第１及び第２処理室１０，１１の間には、カセット側から順に、大気圧で基板が搬送される大気搬送室３、大気圧と真空との間で内部圧力を調整可能な第１及び第２ロードロック室５，６、及び真空で基板が搬送される真空搬送室７が配置されている。隣接する室の間には、弁体によって開閉可能な取出し口１２ａ，１２ｂ，１３ａ，１３ｂ，１４ａ，１４ｂがそれぞれ設けられており、これらの取出し口を閉じることで各室を密閉することができ、一方、これらの取出し口を開けることで、隣接する室が連通し、基板を搬送することが可能となる。

大気搬送室３には大気ロボット４が配置され、第１及び第２カセット１，２に対する基板の取出し及び収納と、大気搬送室３と第１及び第２ロードロック室５，６との間の基板の搬送を行う。

真空搬送室７には、第１及び第２真空ロボット８，９が配置されている。第１真空ロボット８は、真空搬送室７を介して第１ロードロック室５と第１処理室１０の間で基板の搬送を行う。第２真空ロボット９は、真空搬送室７を介して第２ロードロック室６と第２処理室１１の間で基板の搬送を行う。

［基板処理装置の各部構成］
第１カセット１及び第２カセット２として、例えば、ＦＯＵＰ（Front Opening Unified Pod）と呼ばれる、ポッド式のカセットが用いられる。ＦＯＵＰは、複数枚、例えば２５枚の基板を収容できる多段のカセット本体の正面に開閉可能な蓋が取り付けられており、基板が大気に晒される時間を低減することができる。第１カセット１及び第２カセット２は、正面側がそれぞれ大気搬送室３内部に面するように、並べて配置されている。

第１ロードロック室５は、大気搬送室３を挟んで第１カセット１に対向する位置に配置されている。第２ロードロック室６は、大気搬送室３を挟んで第２ロードロック室６に対向する位置に配置されている。第１及び第２ロードロック室５，６の内部には、それぞれ搬入された基板が載置されるステージ（不図示）が配置されている。

大気搬送室３に配置された大気ロボット４は、回転駆動される架台４１と、架台４１に連結された一対の伸縮自在のアーム部４２，４２を備えている。各アームの先端には、Ｕ字状のハンド部４３，４３が連結されている。アーム部４２，４２は、第１及び第２カセット１，２側に伸長した時は、カセット１，２内部に収容された基板に届く長さに設定されている。また、第１及び第２ロードロック室５，６側に伸長した時は、取り出し口を介して第１及び第２ロードロック室５，６内部のステージに届く長さに設定されている。アーム部４２，４２は架台４１に回転可能に取り付けられている。大気ロボット４の架台４１は、水平移動機構（不図示）の上に設けられ、大気搬送室３内部を、第１及び第２カセット１，２が並ぶ方向、すなわち第１及び第２ロードロック室５，６が並ぶ方向に水平移動する。これによって、２つのカセット１，２及び２つのロードロック室５，６のいずれからも基板を取り出すことができ、またいずれに対しても基板を搬入することが可能である。

以下、第１ロードロック室５にある処理済の基板と、第１カセット１にある未処理の基板との取替えを例示する。具体的には、例えば、大気ロボット４は、架台４１を水平移動機構によって水平移動させ、第１カセット１の正面位置に移動する。一方のアーム部４２を第１カセット１側に伸ばし、第１カセット１から基板を取りだす。基板を保持したまま、アーム部４２を縮め、架台４１を１８０°回動させる。他方のアーム部４２を第１ロードロック室５側に伸ばし、第１ロードロック室５のステージから処理済みの基板を取り出す。未処理の基板を保持している一方のアーム部４２を伸ばして、基板をステージに載置する。両方のアーム部４２，４２を縮めて、再び架台４１を１８０°回動させる。処理済みの基板を保持している他方のアーム部４２を伸ばして、未処理の基板を第１カセット１に収納する。このとき、一方のアーム部４２は第１カセット１から新たな基板を取り出して保持する。以下、同様の処理を繰り返して、基板の入れ替えを行う。

第１カセット１と第２カセット２から交互に基板を取り出す場合には、処理済の基板を第１カセット１に収納した後に、第２カセット２に移動して、第２カセット２から未処理の基板を取り出すようにする。

第１及び第２ロードロック室５，６には、真空ポンプ等で構成される排気手段（不図示）が設けられている。この排気手段は、制御手段６０に接続されている。制御手段６０は、ＣＰＵを含むコンピュータにより構成され、所定のプログラムにより排気手段の動作の制御を行う。制御手段６０が排気手段を制御することによって、第１及び第２ロードロック室５，６内部の圧力が調整され、大気圧と真空状態との間の切り換えが行われる。

真空搬送室７には、２つの真空ロボット８，９が配置されている。第１真空ロボット８は、第１ロードロック室５と第１処理室１０の間に配置され、この２つの室の間で基板の搬送を行う。第２真空ロボット９は第２ロードロック室６と第２処理室１１の間に配置され、この２つの室の間で基板の搬送を行う。

第１及び第２真空ロボット８，９は、例えば、出願人による特開2006-332695号公報に開示された構成を用いることができる。第１及び第２真空ロボット８，９は、架台４１に回転自在に取り付けられた帯状のアーム体５１と、アーム体５１の回転中心に取り付けられた固定プーリ（不図示）、アーム体５１の両端に回転自在に取り付けられた一対の回転プーリ（不図示）、各回転プーリに取り付けられたＵ字状のフィンガ５２，５２を備えている。固定プーリと回転プーリにはタイミングベルト（不図示）がかけ渡され、外径寸法比が２：１となるように設定されている。これによって、アーム体５１を回転させると回転プーリはアーム体５１の２倍の角度で回転する。

このフィンガ５２，５２を、アーム体５１の回転角度に応じてアーム体５１に重なり合う状態と、アーム体５１の長手方向両端から延長線上に突出する状態とに位置決めする。２本のフィンガ５２，５２は異なる高さに配置されており、アーム体５１に重なり合う状態でも相互に干渉しないようになっている。また、各フィンガ５２，５２はアーム体５１の長手方向両端から延長線上に突出する状態においては、第１又は第２ロードロック室５，６のステージと、後述する第１又は第２処理室１０，１１のステージ２１に届く長さに設定されている。

このような構成とすることで、真空ロボットは、ロードロック室と処理室にそれぞれ載置されている基板の取り出し及び受け渡しを同時に行うことができる。

具体的には、第１真空ロボット８を例に取って説明すると、アーム体５１が回転していない状態、すなわち図１に示すように長手方向が第１ロードロック室５と第１処理室１０と平行な状態では、フィンガ５２，５２はアーム体５１に重なり合った状態である。

アーム体５１が９０°回転すると、フィンガ５２，５２はそれぞれ１８０°回転してアーム体５１両端から突出する。一方のフィンガ５２は第１ロードロック室５の未処理の基板を保持し、他方のフィンガ５２は第１処理室１０の処理済みの基板を保持する。基板を保持したまま、アーム体５１を１８０°回転させると、フィンガ５２，５２は３６０°回転する。すなわち、アーム体５１の両端から突出していた各フィンガ５２，５２がアーム体５１の上面で一旦行き違い、今度はアーム体５１の反対側の端部から突出する。これによって、一方のフィンガ５２は第１処理室１０に入り込み、第１ロードロック室５から取り出した未処理の基板を第１処理室１０のステージ２１に載置する。他方のフィンガ５２は第１ロードロック室５に入り込み、第１処理室１０から取り出した処理済みの基板を第１ロードロック室５のステージに載置する。

第１及び第２処理室１０，１１は、例えば、基板に対してプラズマエッチングを行うことができるエッチング処理室として構成されている。図２に、エッチング処理室の概略構成図を示す。

第１及び第２処理室１０，１１の内部には、ロードロック室と同様に、搬入された基板Ｗが載置されるステージ２１が配置されている。ステージ２１には受け渡しピン（不図示）が設けられている。この受け渡しピンには昇降手段（不図示）が接続されている。この受け渡しピンが基板Ｗを保持して昇降することで、基板Ｗをステージ２１から持ち上げたり降ろしたりすることができる。具体的には、例えば、基板Ｗの搬出の際には、基板Ｗを保持した受け渡しピンが上昇すると、ステージ２１と基板Ｗとの間に隙間ができる。第１及び第２真空ロボット８，９のフィンガ５２がその隙間に進入し、基板Ｗを保持して搬出する。

ステージ２１には、静電チャックや真空チャックなどのような不図示の保持手段が設けられており、保持手段によって載置された基板Ｗが処理中にステージ２１上に保持される。

第１及び第２処理室１０，１１には、排気口２２が設けられ、ダクト２３を介して真空ポンプ２６に接続されている。ダクト２３には排気バルブ２４と圧力調整バルブ２５が設けられている。これらの真空ポンプ２６、排気バルブ２４及び圧力調整バルブ２５は、ロードロック室の排気手段と同様に、制御手段６０に連結されており、真空ポンプ２６の動作の調整、バルブの開閉度の調整により、処理室内部の圧力の調整を行うことができる。

第１及び第２処理室１０，１１の上部には、ガスノズル２７が設置されている。ガスノズル２７は処理室の壁面に設けられたガス導入口２８を介して導入される反応ガスを基板Ｗに対して吹き付ける。ガス導入口２８はダクト２９に連結されている。ダクト２９の他端には、反応ガス供給部３０として、複数の反応ガス源３１と反応ガスをプラズマ放電させる放電管３２とが接続されている。

エッチング処理では、ハロゲン元素を含むガスを反応ガスとして供給する。ハロゲン元素を含むガスの一例としては、塩素（Ｃｌ２）、三塩化硼素（ＢＣｌ３）、四塩化珪素（ＳｉＣｌ４）もしくは四塩化炭素（ＣＣｌ４）などを代表とする塩素系ガス、四フッ化炭素（ＣＦ４）、六フッ化硫黄（ＳＦ６）、三フッ化窒素（ＮＦ３）もしくはトリフルオロメタン（ＣＨＦ３）などを代表とするフッ素系ガス、臭化水素（ＨＢｒ）または酸素を適宜用いることができる。反応ガスには、Ｈｅガス等の不活性気体や、Ｏ_２ガス、Ｈ_２ガス、Ｎ_２ガス等を添加する。

放電管３２は、円筒型で、一端側の開口が反応ガス源３１からの反応ガスの導入口となっており、他端側の開口がダクト２９へのガス排出口になっている。放電管３２にはマイクロ波導入管（不図示）が接続されており、例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ波を放電管３２の内部に導入し、反応ガスを励起させてプラズマを生成する。放電管３２の周囲はマイクロ波の漏れを抑止する金属部材の遮蔽板で覆われている。

放電管３２でプラズマ放電され、生成されたプラズマ生成物を含んだ反応ガスは、ダクト２９及びガス導入口２８を介して、ガスノズル２７により、ステージ２１上の基板Ｗに対して吹き付けられ、基板Ｗに対してエッチングが行われる。

エッチング処理の際には、基板Ｗと反応ガスの化学反応によってケミカルルミネッセンス光が生じる。この発光はある程度までエッチングが進み、被エッチング膜が無くなると定常的な状態となる。したがって、この発光の発光強度を測定することにより、エッチングの終点を検知することができる。第１処理室１０及び第２処理室１１には、光強度検出手段として発光モニタ３４が設置され、処理室内での発光の発光強度を測定する。すなわち、エッチング処理によるケミカルルミネッセンス光の発光強度を測定する。発光モニタ３４で測定される発光強度が所定の閾値以下となったとき、エッチング処理の終点と判断され、制御手段６０によって放電管３２のプラズマ放電が停止される。

上述した制御手段６０は、第１及び第２処理室１０，１１の各部の動作の制御を行うことで、基板処理の開始及び終了のタイミング制御を行う。また、第１及び第２処理室１０，１１の各部の動作の制御だけでなく、第１及び第２ロードロック室５，６の排気手段の制御や、基板処理装置全体の制御を行うことができる。また、各室の取出し口１２ａ，１２ｂ，１３ａ，１３ｂ，１４ａ，１４ｂの開閉制御も行うことができる。

［基板処理装置の作用］
［基板搬送及び処理のフロー］
本実施形態の基板処理装置において行われる、基板の搬送及び処理の流れについて、図３及び図４のフローチャートを用いて説明する。なお、図１に図示した基板処理装置は、カセット、ロードロック室、真空ロボット及び処理室がそれぞれ２つずつ備えられ、２系統で基板の搬送及び処理が行えるようになっているが、ここでは説明の便宜のために、第１カセット１、第１ロードロック室５、第１真空ロボット８及び第１処理室１０という１系統での基板処理のみに着目して説明する。

大気搬送室３内に設置された大気ロボット４が、第１カセット１から１枚目の基板を取り出す（ステップＳ０１）。このとき、大気搬送室３と第１ロードロック室５との間の取出し口１２ａは開放され、第１ロードロック室５内部は大気圧に調整されている。大気ロボット４は保持している基板を第１ロードロック室５のステージ上に載置する（ステップＳ０２）。大気ロボット４のアーム部４２が第１ロードロック室５から退避した後、大気搬送室３と第１ロードロック室５との間の取出し口１２ａを閉じ、排気手段を用いて、第１ロードロック室５を排気し、所定の真空状態、例えば３０Ｐａまで減圧する（ステップＳ０３）。

第１ロードロック室５の排気が完了すると、第１ロードロック室５と真空搬送室７との間の取出し口１３ａと、真空搬送室７と第１処理室１０との間の取出し口１４ａとを開放する。真空搬送室７内に設置された第１真空ロボット８が、第１ロードロック室５のステージ上に載置された基板を取り出して、第１処理室１０内のステージ２１に載置する（ステップＳ０４）。第１処理室１０は、第１ロードロック室５と同じ、３０Ｐａの真空状態に保たれている。

搬送が終了すると、第１ロードロック室５と真空搬送室７との間の取出し口１３ａと、真空搬送室７と第１処理室１０との間の取出し口１４ａとを閉じて、第１処理室１０のステージ２１に載置された基板に対して処理が行われる（ステップＳ０５）。

上述したように、処理室で行う基板の処理は様々なものがあるが、ここでは、プラズマガスを用いたドライエッチング処理を一例として説明する。

ドライエッチング処理は、開始から終了まで複数の工程が存在する。その工程の一例を、図４のフローチャートを使って説明する。まず、ステージ２１の受け渡しピンに基板が載置されると、上昇していた受け渡しピンが下降する（ステップＳ１０１）。受け渡しピンが下降することでステージ２１に基板が載置される。その後、静電チャックを起動し、基板をステージ２１上に吸着する（ステップＳ１０２）。反応ガスが反応ガス供給部３０から放電管３２に供給され、放電管３２の内部においてプラズマ放電を開始する（ステップＳ１０３）。プラズマ放電により励起し、ラジカルなどのプラズマ生成物を含んだ反応ガスは第１処理室１０内に供給され、基板の表面に到達し、基板の表面とプラズマ生成物が反応することでエッチングが行われる（ステップＳ１０４）。発光モニタが監視していた発光強度が所定の閾値以下になると、エッチングが終了したとして、プラズマ放電を停止する（ステップＳ１０５）。プラズマ放電停止後、処理によって変動した第１処理室１０内の圧力を調整するために第１処理室１０内部の真空度の確認作業を行う（ステップＳ１０６）。具体的には、真空ポンプ２６、排気バルブ２４及び圧力調整バルブ２５を制御して、第１処理室１０内部の圧力を１Ｐａまで下げてから、また３０Ｐａに戻す。さらに、第１処理室１０内にパージガスを流して、処理室内の残留ガスを除去したり、あるいは、クリーニング用のガスを放電させることにより処理室内部に付着した生成物を除去し、クリーニングを行う（ステップＳ１０７）。続いて、静電チャックを停止させる（ステップＳ１０８）。最後に、ステージ２１の受け渡しピンを上昇させて（ステップＳ１０９）、基板を第１処理室１０から搬出可能な状態としたところで、基板処理を終了する。

図３のフローチャートに戻り、基板処理後の搬送処理について説明する。基板処理が終了すると、第１処理室１０と真空搬送室７との間の取出し口１４ａと、真空搬送室７と第１ロードロック室５との間の取出し口１３ａが開放される。このとき、第１ロードロック室５は第１処理室１０と同様に真空に減圧され、そのステージには新たに第１カセット１から取り出された次処理対象の基板が既に載置された状態となっている。第１真空ロボット８は、第１処理室１０のステージ２１に載置されている処理済みの基板を取出し、第１ロードロック室５のステージに載置する（ステップＳ０６）。同時に、第１ロードロック室５のステージから次処理対象の基板を取出し、処理済みの基板と入れ替える形で、第１処理室１０のステージ２１に載置する。

第１真空ロボット８が図１のような待機状態に戻った後、第１処理室１０と真空搬送室７との間の取出し口１４ａと、真空搬送室７と第１ロードロック室５との間の取出し口と第１処理室１０の取出し口１３ａを閉じ、第１ロードロック室５の排気手段を制御して、第１ロードロック室５を大気圧にする（ステップＳ０７）。第１処理室１０に搬入された次処理対象の基板については、上述したステップＳ１０１〜１０９の基板処理工程を行う。

第１ロードロック室５が大気圧になったところで、第１ロードロック室５と大気搬送室３との間の取出し口１２ａを開放する。大気ロボット４が、第１ロードロック室５のステージに載置された処理済みの基板を取出し、第１カセット１に再び収容する（ステップＳ０８）。なお、大気ロボット４は第１ロードロック室５から処理済みの基板を取り出した時に、第１カセット１から新たな未処理の基板を取り出し、１８０度回転する。これにより、処理済みの基板を第１カセット１に戻し、未処理の基板を第１ロードロック室５のステージに載置する。

［複数の基板の処理シーケンス］
上述のように、基板が、基板処理装置内のカセット、大気搬送室、ロードロック室、真空搬送室、及び処理室の間を往復することによって、基板搬送及び処理工程が進められる。このとき、次処理対象の基板も順次カセットから取り出され、先に取りだされた基板を追随しさらに処理済みの基板と入れ替えられる形で搬送されることで、複数の基板の処理が効率良く進められる。

ここで、上述したように第１及び第２処理室１０，１１での基板処理は複数の工程を含んでおり、所定の時間を要する。そのため、次処理対象の基板については、第１及び第２処理室１０，１１の前に載置される第１及び第２ロードロック室５，６において待機時間が生じることとなる。

上述したように、第１及び第２ロードロック室５，６と第１及び第２処理室１０，１１との間の基板の受け渡しの際は、予め第１及び第２ロードロック室５，６を排気して、第１及び第２処理室１０，１１と同様の真空状態にしておく必要がある。

この第１及び第２ロードロック室５，６の排気を開始するタイミングについて、従来の例を図５に示す。

図５は、複数の基板の処理シーケンスを示しているが、処理開始から数えて１枚目及び３枚目の基板が、第１系統として、第１ロードロック室５及び第１処理室１０に搬送され、２枚目及び４枚目の基板が、第２系統として、第２ロードロック室６及び第２処理室１１に搬送される。第１系統と第２系統の処理は同じなので、第１系統の１枚目と３枚目の基板に着目して説明する。

１枚目の基板について、第１ロードロック室５から第１処理室１０への搬送処理が行われている間に、大気ロボット４は第１カセット１から３枚目の基板を取り出す。１枚目の基板が第１ロードロック室５から搬出され、真空排気された第１ロードロック室５を大気圧に調整した後に、３枚目の基板は第１ロードロック室５に搬入される。図５に示す従来例では、３枚目の基板を第１ロードロック室５に搬送後、直ちに第１ロードロック室５を真空排気する。第１ロードロック室５の真空排気後完了後も、１枚目の基板の処理は継続している。そのため、３枚目の基板は１枚目の基板を処理が終了するまで、第１ロードロック室５で真空状態で待機することになる。

ここで、処理対象となる基板が、薄化され、かつ接着剤によって有機フィルムが貼り合わされたものである場合に、この従来例によって生じる可能性の有る問題点を説明する。

図６に、有機フィルムＦを貼り合わせた薄化基板Ｗの模式断面図を示している。上述したが、基板の標準厚みは７２５μｍであり、これより薄いものであれば薄化基板と呼ぶことができるが、強度の問題から有機フィルムの貼り合わせが必要になるのは、一般的に厚さが２００μｍ以下程度のものである。

基板に有機フィルムを貼り合わせた際に、図６（ａ）に示すように、基板Ｗと有機フィルムＦの間に空気がわずかに入り込み、微小な気泡Ｖが生じることがある。貼り合わせが行われる大気下では、この気泡Ｖは潰れた状態である。この気泡Ｖが生じた基板Ｗを真空状態に置くと、基板Ｗの周囲は減圧される一方で、気泡内の空気は大気圧と同じ圧力のため、その圧力差により、図６（ｂ）に示すように気泡Ｖが膨張する可能性がある。この気泡Ｖが膨張する可能性や膨張の程度は、基板Ｗが真空に置かれる状態の時間が長いほど、大きくなっていく可能性がある。気泡Ｖが膨張することにより、基板処理の性能に変化が生じたり、搬送エラーが生じたり、あるいは基板Ｗが破損する可能性がある。

ここで、図５に示した従来例では、第１ロードロック室５において真空状態で待機する時間が長くなってしまうため、気泡がより大きく膨張する可能性が高くなっている。

そこで、第１ロードロック室５の排気開始タイミングは、できるだけ遅くすることが望ましい。本発明は、第１ロードロック室５へ次処理対象の基板が搬入された後、直ちに第１ロードロック室５の排気を開始するのではなく、次処理対象の基板を搬入後、所定の時間が経過した後、制御手段６０により排気手段に排気を開始させるものである。これにより、基板Ｗが真空に置かれる状態の時間が短くなることで、図６の示した基板Ｗと有機フィルムＦの間の微小な気泡Ｖが膨張することを抑えることができる。

なお、「第１ロードロック室５へ次処理対象の基板が搬入され」るとは、大気ロボット４のアーム部４２が第１ロードロック室５へ基板を搬入し、ステージに載置した後、制御手段６０が大気搬送室３と第１ロードロック室５との間の取出し口１２ａを閉じるまでの動作を含めるものとする。すなわち、取出し口１２ａを閉じてから所定の時間が経過した後、排気手段が排気を開始する。

第１処理室１０において、複数の基板を順次処理する場合、基板の特性や処理の種類によっては、複数の基板それぞれにおいて処理完了までの時間が異なることもあるため、排気開始のタイミングを決定することは難しい。また、第１ロードロック室５へ次処理対象の基板を搬入してから、例えば３分というような固定の時間で排気を開始すると、基板ごとに真空状態に置かれる時間にバラつきが生じることもある。

ここで、基板処理には、上述のように複数の工程が含まれている。そして、各工程においては、ステージ２１の受け渡しピン、静電チャック、真空ポンプ２６、及び放電管３２といった処理室に備えられた各装置が動作する。そして各工程は、制御手段６０が各装置を制御してその工程における動作を開始又は終了させることによって開始又は終了する。したがって、制御手段６０が、基板処理の各工程において各装置を制御すると共に、各工程の開始又は終了に基づいて第１ロードロック室５の排気手段を制御することは容易である。また、基板処理の工程に沿って排気タイミングを制御することで、基板が真空状態に置かれる時間も一定にしやすい。本発明の第１の実施形態は、この事実に着目し、基板処理工程のいずれかの工程の終了時間に基づいて排気開始タイミングを定める。
以下、図７及び図８を用いて、第１の実施形態の、第１及び第２ロードロック室５，６の排気を開始するタイミングの２つの例を説明する。

（Ａ）基板処理の最後の工程の終了時での排気開始
図７に示す例では、３枚目の基板を第１ロードロック室５へ搬入するタイミングまでは、従来例と同じである。しかし、本実施形態においては、３枚目の基板が搬入された後、直ちに第１ロードロック室５の排気は開始しない。代わりに、１枚目の第１処理室１０における基板処理の最後の工程の終了時を第１ロードロック室５の排気開始のタイミングとする。基板処理の最後の工程とは、図４のステップＳ１０９の、第１処理室１０内のステージ２１の受け渡しピンを上昇させ、処理済みの基板を搬出可能な状態にさせる工程である。

すなわち、制御手段６０は、受け渡しピンの上昇が完了すると、第１ロードロック室５の排気手段に第１ロードロック室５の排気を開始させる。そして、第１ロードロック室５の排気が完了した後で、処理済みの１枚目の基板と入れ替える形で、３枚目の基板を第１処理室１０へ搬入する。

基板処理が完全に終了してから第１ロードロック室５の排気を開始することで、次処理対象の基板が真空状態で待機する時間を確実に最小限にすることができる。すなわち、未処理基板が真空状態で待機する時間は第１ロードロック室５の排気時間のみとすることができる。

（Ｂ）プラズマ放電の停止時での排気開始
図８に示す例では、プラズマ放電停止時を、第１ロードロック室５の排気開始のタイミングとしている。プラズマ放電停止時とは、図４のステップＳ１０５に示す、第１処理室１０の発光モニタ３４が監視する発光強度が所定の閾値以下となり、放電管３２によるプラズマ放電が停止されるタイミングである。制御手段６０は、プラズマ放電を停止させると、第１ロードロック室５の排気手段に第１ロードロック室５の排気を開始させる。例えば、第１ロードロック室５の排気にかかる時間がおよそ２０秒であり、プラズマ放電停止後の第１処理室１０における工程（図４のステップＳ１０６〜ステップＳ１０９）にかかる時間がおよそ２５秒であれば、第１ロードロック室５の排気完了後に次処理対象の基板が真空状態で待機する時間をおよそ５秒という短い時間に削減することができる。

［効果］
（１）上述したように、本実施形態の基板処理装置は、減圧した第１の圧力下、すなわち真空下で複数の工程により基板処理を行う処理室１０，１１と、処理室１０，１１に隣接し、第１の圧力よりも高い第２の圧力下、すなわち大気圧下で外部から基板が搬入され、第１の圧力下で基板が処理室１０，１１へ搬出されるロードロック室５，６と、ロードロック室５，６を排気して減圧する排気手段と、処理室１０，１１での基板処理と排気手段の制御とを行う制御手段６０と、を備える。制御手段６０は、処理室１０，１１での基板処理開始を開始し、ロードロック室５，６に外部から次処理対象の基板が搬入されてから所定の時間が経過した後、ロードロック室５，６の排気を開始させる。

ロードロック室５，６に外部から次処理対象の基板が搬入されてから所定の時間が経過した後にロードロック室５，６の排気を開始することで、基板がロードロック室５，６で真空状態に置かれる時間を削減することができる。これによって、真空状態に長時間載置することが好適ではない、有機フィルムを貼り合わせた基板を処理する場合でも、貼り合わせの際に生じた気泡の膨張を低減することができる。結果として、基板処理の性能を安定させ、また搬送エラーや基板の破損を低減した信頼性の高い基板処理装置及び基板処理方法を提供することができる。

（２）また、本実施形態では、基板処理の複数の工程のいずれかの開始又は終了に基づいて定められる所定タイミングで、次処理対象の基板が搬入されているロードロック室５，６の排気を開始させる。

基板の特性によっては、エッチング等の処理にかかる時間が、基板ごとに異なることもあるが、制御手段６０が制御している基板処理の複数の工程のいずれかの開始又は終了のタイミングを利用することで、ロードロック室５，６の排気開始タイミングも容易に決定することができる。

（３）また、本実施形態では、一例として、基板処理の複数の工程のうち最後の工程の終了時をロードロック室５，６の排気開始タイミングとしている。最後の工程の終了時とは、例えば、処理室１０，１１内のステージ２１の受け渡しピンの上昇が完了する時である。

基板処理完了時間を示すステージ２１の受け渡しピンの上昇まで、ロードロック室５，６を大気圧にしておくことで、確実に次処理対象の基板が真空状態で待機する時間を最小限にすることができる。

（４）また、本実施形態では、制御手段６０は、プラズマ放電の停止時に、次処理対象の基板が搬入されているロードロック室５，６の排気を開始させる。

基板処理の最後の工程よりも手前のプラズマ放電停止時を、ロードロック室５，６の排気開始タイミングとすることによって、次処理対象の基板が真空状態で待機する時間を削減するだけでなく、基板処理終了後に処理済みの基板が真空状態の処理室１０，１１内で待機する時間も削減することができる。また、上述したように、基板のエッチングにかかる時間は、基板ごとに異なることがあるが、真空度の確認やクリーニング、静電チャックの停止といったエッチング終了後の処理については、基板ごとの差は生じにくい。したがって、プラズマ放電停止時をロードロック室５，６の排気開始タイミングとすることによって、排気開始タイミングを一定間隔とすることができるため、基板の処理効率を向上することができる。

（５）また、本実施形態では、処理室１０，１１は、処理室内の発光、すなわちプラズマ放電させた反応ガスとの化学反応によって生じるケミカルルミネッセンス光の光強度を監視する発光モニタ３４を備えている。制御手段６０は、光強度が所定値以下になったときに、プラズマ放電を停止させる。

処理室内の発光の光強度を監視することで、エッチングの終了を正確に検知することができる。これによって、プラズマ放電停止のタイミングを正確に把握することができ、ひいてはロードロック室５，６の排気開始タイミングの正確な制御が可能となり、処理効率を向上することができる。

［第２の実施形態］
次に、図９及び図１０を用いて、第２の実施形態について説明する。図９は、第２の実施形態において、第１の実施形態の基板処理装置に追加される構成である。図１０は、第２の実施形態における複数の基板の処理シーケンスを示す図である。

図９に図示した追加部分を除いた構成と、基板の搬送及び処理の全体的な流れは第１の実施形態と同様であるため、説明は省略する。

第２実施形態において、基板処理装置は、図９に示すように、制御手段６０と、データベース６１と、排気開始タイミング算出手段６２とを備えている。制御手段６０は、第１実施形態で説明した制御手段６０と同一のものである。データベース６１は、統計データに基づいて算出された、基板処理開始から完了までの所要時間と、ロードロック室５，６の排気開始から完了までの所要時間のデータが予め格納されている。また、制御手段６０は、基板処理の最初の工程、すなわち図４のステップＳ１０１の、ステージ２１の受け渡しピン下降を開始したとき、その開始時を基板処理開始時として、データベース６１に一時的に記憶させる。

排気開始タイミング算出手段６２は、データベース６１から、まず基板処理開始時と基板処理の所要時間を取得する。基板処理開始時と基板処理の所要時間から、基板処理終了時を算出する。この基板処理終了時とは、基板処理の最後の工程の終了時である。すなわち、図４のステップＳ１０９に示した、第１処理室１０内のステージ２１の受け渡しピンの上昇が完了するタイミングである。そして、データベース６１から、ロードロック室５，６の排気所要時間を取得する。算出した基板処理終了時からロードロック室５，６の排気所要時間を差し引き、得られた値を、排気開始タイミングとしてデータベース６１に一時的に記憶させる。

制御手段６０は、データベース６１を参照し、排気開始タイミング算出手段６２で算出された排気開始タイミングにおいて、ロードロック室５，６の排気手段を制御し、排気を開始させる。

この方法によって、図１０に示すように、３枚目の基板が搬入されている第１ロードロック室５の排気完了とほぼ同時に、第１処理室１０における１枚目の基板の処理を終了する。これによって、ほぼ待機時間の無い状態で、１枚目と３枚目の基板の入れ替えを行うことができる。

すなわち、第２の実施形態においては、基板処理終了時からロードロック室の排気所要時間を差し引いて得られた時間を、排気開始タイミングとする。これによって、第１の実施形態と同様に、第１ロードロック室５での真空下での待機時間を削減するだけでなく、大気圧下での待機時間も削減することができ、気泡の膨張を低減しながら、基板処理の効率も向上させることができる。

第２実施形態に示した方法は特に、基板によってエッチング処理の時間に差が生じないような基板の処理を行う際に好適である。

［その他の実施形態］
（１）基板処理装置において基板の搬送を行う大気ロボット４及び真空ロボットは、上述の実施形態に述べた構成のものに限られない。例えば、大気ロボット４として説明した構成の物を、真空ロボットとして用いても良い。また、真空ロボットとして説明した構成のものを、大気ロボット４として用いても良い。

（２）上述の実施形態において、第１及び第２処理室１０，１１は、プラズマ発生領域と基板が載置された処理室とが分離しているリモートプラズマ処理装置として説明したがこれに限られない。本発明は、処理室内でプラズマを発生させる誘導結合型プラズマ処理装置や容量結合型プラズマ処理装置など様々なプラズマ処理装置に適用することができる。その場合、本発明における発光モニタは、処理室内での発光として、処理室内で生成されたプラズマの発光のうち所定の波長光を監視することで、エッチング処理の終点を検知することができる。また、第１及び第２の処理室１０，１１はプラズマエッチング処理室として説明したが、これに限られない。本発明は、成膜やアッシング、表面改質等、様々な基板処理に適用することができる。

（３）上述の実施形態では、有機フィルムを貼り合わせた薄化基板において、貼り合わせ面に生じた気泡の膨張を防ぐことを目的として説明したが、目的は気泡の膨張防止には限定されない。例えば、真空状態に長く置かれることで、基板上の膜質が変質してしまうような材料を用いる場合や、基板吸湿ガスが付着した状態で基板処理を実施する場合においても、本発明の基板処理装置及び基板処理方法を適用することができる。

（４）上述の実施形態では、ロードロック室５，６の排気開始のタイミングとして、基板処理の複数の工程のなかで、最後の工程のステージ２１の上昇完了と、プラズマ放電停止を例に挙げたが、これに限られない。ロードロック室５，６の排気完了の所要時間がより短ければ、例えば、放電停止より後の、真空度の確認工程、クリーニング終了、静電チャックの動作停止といった工程の開始又は終了の時間を、ロードロック室５，６の排気開始タイミングとしても良い。また、処理室１０，１１における複数の基板の処理においてエッチング処理の時間に差が生じないような処理を行う際には、基板処理の工程に関係なく、第１ロードロック室５へ次処理対象の基板を搬入してから、例えば３分といった固定の時間経過後に、一律で第１ロードロック室５の排気を開始するようにしても良い。

（５）上述の実施形態では、カセット、ロードロック室及び処理室がそれぞれ２つずつ設けられた基板処理装置を説明したが、あくまで一例に過ぎず、１つずつ設けられているものであっても良いし、３つ以上ずつ設けられるものであっても良い。また、処理室の数に対して、ロードロック室の数が対応するものでなくてもよい。例えば、複数の処理室に対して共用の１つのロードロック室が設けられるものであってもよい。

（６）上述の実施形態では、同じ制御手段６０が、処理室での基板処理と排気手段の制御とを行っていたが、処理室とロードロック室で別個の制御部を設け、相互に通信を行ってロードロック室の排気開始タイミングを制御するようにしても良い。

（７）上述の実施形態では、第１の圧力を、３０Ｐａまで減圧した真空状態として説明し、第２の圧力を大気圧として説明したが、これに限られない。例えば、第１の圧力を３０Ｐａよりもさらに減圧し、いわゆる高真空と呼ばれる圧力まで減圧しても良く、第２の圧力を大気圧よりも減圧した、いわゆる低真空と呼ばれる圧力としても良い。

１ 第１カセット
２ 第２カセット
３ 大気搬送室
４ 大気ロボット
５ 第１ロードロック室
６ 第２ロードロック室
７ 真空搬送室
８ 第１真空ロボット
９ 第２真空ロボット
１０ 第１処理室
１１ 第２処理室
１２ａ，１２ｂ，１３ａ，１３ｂ，１４ａ，１４ｂ 取出し口
２１ ステージ
２２ 排気口
２３ ダクト
２４ 排気バルブ
２５ 圧力調整バルブ
２６ 真空ポンプ
２７ ガスノズル
２８ ガス導入口
２９ ダクト
３０ 反応ガス供給部
３１ 反応ガス源
３２ 放電管
３４ 発光モニタ
４１ 架台
４２ アーム部
４３ ハンド部
５１ アーム体
５２ フィンガ
６０ 制御手段
６１ データベース
６２ 排気開始タイミング算出手段
Ｗ 基板
Ｆ 有機フィルム
Ｖ 気泡

Claims (8)

1. 減圧した第１の圧力下で複数の工程により基板処理を行う処理室と、
   前記処理室に隣接し、前記第１の圧力よりも高い第２の圧力下で外部から基板が搬入され、前記第１の圧力下で当該基板が前記処理室へ搬出されるロードロック室と、
   前記ロードロック室を排気して減圧する排気手段と、
   前記処理室での基板処理と前記排気手段の制御とを行う制御手段と、を備え、
   前記制御手段は、前記処理室での基板処理を開始し、前記ロードロック室に前記外部から次処理対象の基板が搬入されてから所定の時間が経過した後、前記排気手段に、前記ロードロック室の排気を開始させることを特徴とする基板処理装置。
2. 前記制御手段は、基板処理の前記複数の工程のいずれかの開始又は終了に基づいて定められる所定タイミングにおいて、前記排気手段に、前記ロードロック室の排気を開始させることを特徴とする請求項１記載の基板処理装置。
3. 前記所定タイミングは、前記処理室での前記基板処理の最後の工程の終了時であることを特徴とする請求項２記載の基板処理装置。
4. 前記基板処理の最後の工程の終了時から、前記ロードロック室の真空排気に要する時間を差し引いたタイミングで、前記排気手段に、前記ロードロック室の排気を開始させることを特徴とする請求項１記載の基板処理装置。
5. 前記処理室は、反応ガスをプラズマ放電させて前記処理室内の基板に供給する反応ガス供給部を備え、
   前記制御手段は、前記プラズマ放電の停止時に、前記排気手段に、前記ロードロック室の排気を開始させることを特徴とする請求項２記載の基板処理装置。
6. 前記処理室は、前記処理室内の発光の光強度を監視する光強度検出手段を備え、
   前記制御手段は、前記光強度が所定値以下になったときに、前記プラズマ放電を停止させることを特徴とする請求項５記載の基板処理装置。
7. 前記基板は、有機フィルムが貼り合わされた薄化基板であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の基板処理装置。
8. 処理室において減圧した第１の圧力下で基板を処理し、前記処理室に隣接するロードロック室において、前記第１の圧力よりも高い第２の圧力下で基板を外部から搬入し、前記第１の圧力下で当該基板を前記処理室へ搬入する基板処理方法であって、
   前記処理室での基板処理を開始し、前記ロードロック室に前記外部から次処理対象の基板が搬入してから所定の時間が経過した後、前記ロードロック室の排気を開始させることを特徴とする基板処理方法。