JP2023140638A - 裏面加工装置、プラズマ処理システム及び基板処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板支持台による基板の温度の制御性を向上させる。【解決手段】基板支持台の基板支持面に載置される基板の裏面に凹凸を形成する形成部を備え、前記形成部が、プラズマ処理前且つ前記基板支持面に載置される前の基板に、前記基板支持面の温度分布に基づいて、前記凹凸を形成する、裏面加工装置である。【選択図】図３

Description

本開示は、裏面加工装置、プラズマ処理システム及び基板処理方法に関する。

特許文献１には、静電気力を使用して被吸着基板を吸着し、上記被吸着基板の裏面に溝を介することなく熱伝導用ガスを供給して上記被吸着基板を冷却する機構を有する静電チャックが開示されている。上記静電チャックは、上記被吸着基板と接触する複数の突起部を有する。

特開２０１０－１４７５０２号公報

本開示にかかる技術は、基板支持台による基板の温度の制御性を向上させる。

本開示の一態様は、基板支持台の基板支持面に載置される基板の裏面に凹凸を形成する形成部を備え、前記形成部が、プラズマ処理前且つ前記基板支持面に載置される前の基板に、前記基板支持面の温度分布に基づいて、前記凹凸を形成する、裏面加工装置である。

本開示によれば、基板支持台による基板の温度の制御性を向上させることができる。

第１実施形態にかかる、基板処理システムとしてのプラズマ処理システムの構成の概略を示す平面図である。 容量結合型のプラズマ処理装置としての処理モジュールの構成例を説明するための図である。 裏面加工モジュールの構成例を説明するための図である。 基板の部分拡大断面図である。 第２実施形態にかかる、基板処理システムとしてのプラズマ処理システムの構成の概略を示すブロック図である。

半導体デバイス等の製造プロセスでは、半導体ウェハ（以下、「ウェハ」という。）等の基板に対して、プラズマを用いて、エッチングや成膜等のプラズマ処理が行われる。プラズマ処理は、減圧された処理容器内の基板支持台に基板が載置された状態で行われる。

基板の温度はプラズマ処理の結果に影響するため、プラズマ処理中に、基板支持台の基板支持面の温度が調整され、これにより、基板支持面に載置された基板の温度が調整されている。また、基板支持面には凸部が設けられることがある。
ところで、基板支持面の温度分布は、調整しても局所的に高温になったり低温になったりする部分すなわち特異点が生じる。この特異点の解消方法としては、基板の裏面に接触する上記凸部の形成密度を基板支持面の面内で異ならせる方法が考えられる。

しかし、同じプラズマ処理装置内の同じ基板支持台であっても、プラズマ処理条件等により、基板支持面内における上記特異点の位置や、上記特異点の発生の有無等が変わってくる。そのため、上述のように基板支持面内で凸部の形成密度を異ならせる方式では、基板の温度を適切に調整できないことがある。

そこで、本開示にかかる技術は、基板支持台による基板の温度の制御性を向上させる。

以下、本実施形態にかかる、裏面加工装置、基板処理システム及び基板処理方法について、図面を参照しながら説明する。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。

（第１実施形態）
＜プラズマ処理システム＞
図１は、第１実施形態にかかる、基板処理システムとしてのプラズマ処理システムの構成の概略を示す平面図である。
図１のプラズマ処理システム１では、基板Ｗに対して、裏面の加工処理と、プラズマを用いた、例えばエッチング等のプラズマ処理を行う。

図１に示すようにプラズマ処理システム１は、大気部１０と減圧部１１とを有し、これら大気部１０と減圧部１１とがロードロックモジュール２０、２１を介して一体に接続されている。大気部１０は、大気圧雰囲気下において基板Ｗに所望の処理を行う大気モジュールを備える。減圧部１１は、減圧雰囲気（真空雰囲気）下において基板Ｗに所望の処理を行う減圧モジュールを備える。

ロードロックモジュール２０、２１は、ゲートバルブ（図示せず）を介して、大気部１０に含まれるローダモジュール３０と、減圧部１１に含まれるトランスファモジュール５０を連結するように設けられている。ロードロックモジュール２０、２１は、基板Ｗを一時的に保持するように構成されている。また、ロードロックモジュール２０、２１は、内部を大気圧雰囲気と減圧雰囲気とに切り替えられるように構成されている。

大気部１０は、後述する搬送装置４０を備えたローダモジュール３０と、フープ３１を載置するロードポート３２と、反転装置としての反転モジュール３３と、裏面加工装置としての裏面加工モジュール３４と、を有している。

ローダモジュール３０は矩形の筐体を有し、筐体の内部は大気圧雰囲気に維持されている。ローダモジュール３０の筐体の長辺を構成する一側面には、複数、例えば５つのロードポート３２が並設されている。ロードポート３２に載置されるフープ３１は、複数の基板Ｗを保管可能なものである。フープ３１は、平面視の形状が略同一の基板型温度センサＷｔも保管可能である。
ローダモジュール３０の筐体の長辺を構成する他側面には、ロードロックモジュール２０、２１、裏面加工モジュール３４が並設されている。また、ローダモジュール３０の筐体の短辺を構成する、裏面加工モジュール３４側の一側面には、反転モジュール３３が設けられている。

ローダモジュール３０は、ロードポート３２に載置されたフープ３１内の基板Ｗを反転モジュール３３に搬入する。また、ローダモジュール３０は、反転モジュール３３で反転された基板Ｗを、裏面加工モジュール３４に搬入し、または、ロードロックモジュール２０に搬入する。さらに、ローダモジュール３０は、裏面加工モジュール３４で裏面が加工された基板Ｗを反転モジュール３３に搬入し、また、ロードロックモジュール２１内の基板Ｗをフープ３１に搬出する。さらにまた、ローダモジュール３０は、ロードポート３２に載置されたフープ３１内の基板型温度センサＷｔをロードロックモジュール２０に搬入し、ロードロックモジュール２１内の基板型温度センサＷｔをフープ３１に搬出する。

ローダモジュール３０の筐体の内部には、基板Ｗ及び基板型温度センサＷｔを搬送可能に構成された搬送装置４０が設けられている。搬送装置４０は、基板Ｗを搬送時に支持する搬送アーム４１と、搬送アーム４１を回転可能に支持する回転台４２と、回転台４２を搭載した基台４３とを有している。また、ローダモジュール３０の内部には、ローダモジュール３０の長手方向に延伸するガイドレール４４が設けられている。基台４３はガイドレール４４上に設けられ、搬送装置４０はガイドレール４４に沿って移動可能に構成されている。
なお、ローダモジュール３０には、基板Ｗの水平方向の向きを調節するオリエンタモジュール（図示せず）、複数の基板Ｗを一時的に格納するバッファモジュール（図示せず）等が接続されていてもよい。

反転モジュール３３は、基板Ｗを水平軸周りに反転させて、基板Ｗのプラズマ処理対象面すなわち表面と裏面のうちいずれかを鉛直方向上向きとする。
反転モジュール３３は、例えば、保持部材３３ａと駆動部３３ｂとを有する。保持部材３３ａは、基板Ｗの表面または裏面を保持する。駆動部３３ｂは、基板Ｗを保持した保持部材３３ａを水平軸周りに回転させる駆動力を発生させる、モータ等の駆動源を有する。

裏面加工モジュール３４は、基板Ｗの裏面を加工する。なお、この裏面加工モジュール３４の具体的な構成は後述する。

減圧部１１は、基板Ｗ及び基板型温度センサＷｔを搬送するトランスファモジュール５０と、トランスファモジュール５０から搬送された基板Ｗに所望のプラズマ処理を行うプラズマ処理装置としての処理モジュール６０を有している。トランスファモジュール５０及び処理モジュール６０の内部（具体的には後述の減圧搬送室５１及びプラズマ処理チャンバ１１０の内部）はそれぞれ、減圧雰囲気に維持される。１つのトランスファモジュール５０に対し、処理モジュール６０は複数、例えば６つ設けられている。なお、処理モジュール６０の数や配置は本実施形態に限定されず、任意に設定することができる。

トランスファモジュール５０は、平面視多角形状（図示の例では平面視四角形状）の筐体を有する減圧搬送室５１を含み、減圧搬送室５１がロードロックモジュール２０、２１に接続されている。トランスファモジュール５０は、ロードロックモジュール２０に搬入された基板Ｗを一の処理モジュール６０に搬送すると共に、処理モジュール６０で所望のプラズマ処理が行われた基板Ｗを、ロードロックモジュール２１に搬出する。また、トランスファモジュール５０は、ロードロックモジュール２０に搬入された基板型温度センサＷｔを一の処理モジュール６０に搬送する。さらに、トランスファモジュール５０は、処理モジュール６０内の基板型温度センサＷｔを、ロードロックモジュール２１に搬出し、または、他の処理モジュール６０に搬入する。

処理モジュール６０は、基板Ｗに対し、例えばエッチング等のプラズマ処理を行う。また、処理モジュール６０は、ゲートバルブ６１を介してトランスファモジュール５０に接続されている。なお、この処理モジュール６０の具体的な構成は後述する。

トランスファモジュール５０の減圧搬送室５１の内部には、基板Ｗ及び基板型温度センサＷｔを支持して搬送可能にされた搬送装置７０が設けられている。搬送装置７０は、前述の搬送装置４０と同様、基板Ｗ及び基板型温度センサＷｔを搬送時に支持する搬送アーム７１と、搬送アーム７１を回転可能に支持する回転台７２と、回転台７２を搭載した基台７３とを有している。また、トランスファモジュール５０の減圧搬送室５１の内部には、トランスファモジュール５０の長手方向に延伸するガイドレール７４が設けられている。基台７３はガイドレール７４上に設けられ、搬送装置７０はガイドレール７４に沿って移動可能に構成されている。

さらに、プラズマ処理システム１は制御装置８０を有する。一実施形態において、制御装置８０は、本開示において述べられる種々の工程をプラズマ処理システム１に実行させるコンピュータ実行可能な命令を処理する。制御装置８０は、ここで述べられる種々の工程を実行するようにプラズマ処理システム１の他の要素それぞれを制御するように構成され得る。一実施形態において、制御装置８０の一部又は全てがプラズマ処理システム１の他の要素に含まれてもよい。制御装置８０は、処理部９１、記憶部９２及び通信インターフェース９３を含んでもよい。制御装置８０は、例えばコンピュータ９０により実現される。処理部９１は、記憶部９２からプログラムを読み出し、読み出されたプログラムを実行することにより種々の制御動作を行うように構成され得る。このプログラムは、予め記憶部９２に格納されていてもよく、必要なときに、媒体を介して取得されてもよい。取得されたプログラムは、記憶部９２に格納され、処理部９１によって記憶部９２から読み出されて実行される。媒体は、コンピュータ９０に読み取り可能な種々の記憶媒体であってもよく、通信インターフェース９３に接続されている通信回線であってもよい。処理部９１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）であってもよい。記憶部９２は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）、又はこれらの組み合わせを含んでもよい。通信インターフェース９３は、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）等の通信回線を介してプラズマ処理システム１の他の要素との間で通信してもよい。

＜処理モジュール６０＞
続いて、処理モジュール６０について図２を用いて説明する。図２は、容量結合型のプラズマ処理装置としての処理モジュール６０の構成例を説明するための図である。

処理モジュール６０は、プラズマ処理チャンバ１１０、ガス供給部１２０、電源１３０及び排気システム１４０を含む。また、処理モジュール６０は、基板支持台１１１及びガス導入部を含む。ガス導入部は、少なくとも１つの処理ガスをプラズマ処理チャンバ１１０内に導入するように構成される。ガス導入部は、シャワーヘッド１１３を含む。基板支持台１１１は、プラズマ処理チャンバ１１０内に配置される。シャワーヘッド１１３は、基板支持台１１１の上方に配置される。一実施形態において、シャワーヘッド１１３は、プラズマ処理チャンバ１１０の天部（ｃｅｉｌｉｎｇ）の少なくとも一部を構成する。プラズマ処理チャンバ１１０は、シャワーヘッド１１３、プラズマ処理チャンバ１１０の側壁１１０ａ及び基板支持台１１１により規定されたプラズマ処理空間１１０ｓを有する。プラズマ処理チャンバ１１０は、少なくとも１つの処理ガスをプラズマ処理空間１１０ｓに供給するための少なくとも１つのガス供給口と、プラズマ処理空間からガスを排出するための少なくとも１つのガス排出口とを有する。プラズマ処理チャンバ１１０は接地される。シャワーヘッド１１３及び基板支持台１１１は、プラズマ処理チャンバ１１０の筐体とは電気的に絶縁される。

基板支持台１１１は、本体部１２１及びリングアセンブリ１２２を含む。本体部１２１は、基板Ｗを支持するための中央領域１２１ａと、リングアセンブリ１２２を支持するための環状領域１２１ｂとを有する。ウェハは基板Ｗの一例である。本体部１２１の環状領域１２１ｂは、平面視で本体部１２１の中央領域１２１ａを囲んでいる。基板Ｗは、本体部１２１の中央領域１２１ａ上に配置され、リングアセンブリ１２２は、本体部１２１の中央領域１２１ａ上の基板Ｗを囲むように本体部１２１の環状領域１２１ｂ上に配置される。従って、中央領域１２１ａは、基板Ｗを支持するための基板支持面とも呼ばれ、環状領域１２１ｂは、リングアセンブリ１２２を支持するためのリング支持面とも呼ばれる。
中央領域１２１ａは平坦に形成されていてもよいし、凹凸が形成されていてもよい。本例では、中央領域１２１ａは平坦に形成されているものとする。

一実施形態において、本体部１２１は、基台１２３及び静電チャック１２４を含む。基台１２３は、導電性部材を含む。基台１２３の導電性部材は下部電極として機能し得る。静電チャック１２４は、基台１２３の上に配置される。静電チャック１２４は、セラミック部材１２４ａとセラミック部材１２４ａ内に配置される静電電極１２４ｂとを含む。セラミック部材１２４ａは、中央領域１２１ａを有する。一実施形態において、セラミック部材１２４ａは、環状領域１２１ｂも有する。なお、環状静電チャックや環状絶縁部材のような、静電チャック１２４を囲む他の部材が環状領域１２１ｂを有してもよい。この場合、リングアセンブリ１２２は、環状静電チャック又は環状絶縁部材の上に配置されてもよく、静電チャック１２４と環状絶縁部材の両方の上に配置されてもよい。また、後述するＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）電源１３１及び／又はＤＣ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ）電源１３２に結合される少なくとも１つのＲＦ／ＤＣ電極がセラミック部材１２４ａ内に配置されてもよい。この場合、少なくとも１つのＲＦ／ＤＣ電極が下部電極として機能する。後述するバイアスＲＦ信号及び／又はＤＣ信号が少なくとも１つのＲＦ／ＤＣ電極に供給される場合、ＲＦ／ＤＣ電極はバイアス電極とも呼ばれる。なお、基台１２３の導電性部材と少なくとも１つのＲＦ／ＤＣ電極とが複数の下部電極として機能してもよい。また、静電電極１２４ｂが下部電極として機能してもよい。従って、基板支持台１１１は、少なくとも１つの下部電極を含む。

リングアセンブリ１２２は、１又は複数の環状部材を含む。一実施形態において、１又は複数の環状部材は、１又は複数のエッジリングと少なくとも１つのカバーリングとを含む。エッジリングは、導電性材料又は絶縁材料で形成され、カバーリングは、絶縁材料で形成される。

また、基板支持台１１１は、静電チャック１２４、リングアセンブリ１２２及び基板Ｗのうち少なくとも１つをターゲット温度に調節するように構成される温調モジュールを含んでもよい。温調モジュールは、ヒータ、伝熱媒体、流路１１１ｃ、又はこれらの組み合わせを含んでもよい。流路１１１ｃには、ブラインやガスのような伝熱流体が流れる。一実施形態において、流路１１１ｃが基台１２３内に形成され、１又は複数のヒータが静電チャック１２４のセラミック部材１２４ａ内に配置される。

また、基板支持台１１１は、基板Ｗの裏面と中央領域１２１ａとの間の間隙に伝熱ガスを供給するように構成された伝熱ガス供給路１１１ｄを含む。伝熱ガス供給路１１１ｄには、伝熱ガス供給部（図示せず）からの伝熱ガスが供給される。

上述の伝熱ガス供給部は、少なくとも１つのガスソース及び少なくとも１つの流量制御器を含んでもよい。一実施形態において、伝熱ガス供給部は、少なくとも１つの伝熱ガスを、それぞれに対応のガスソースからそれぞれに対応の流量制御器を介して各伝熱ガス供給路に供給するように構成される。各流量制御器は、例えばマスフローコントローラ又は圧力制御式の流量制御器を含んでもよい。さらに、伝熱ガス供給部は、少なくとも１つの伝熱ガスの流量を変調又はパルス化する少なくとも１つの流量変調デバイスを含んでもよい。

シャワーヘッド１１３は、ガス供給部１２０からの少なくとも１つの処理ガスをプラズマ処理空間１１０ｓ内に導入するように構成される。シャワーヘッド１１３は、少なくとも１つのガス供給口１１３ａ、少なくとも１つのガス拡散室１１３ｂ、及び複数のガス導入口１１３ｃを有する。ガス供給口１１３ａに供給された処理ガスは、ガス拡散室１１３ｂを通過して複数のガス導入口１１３ｃからプラズマ処理空間１１０ｓ内に導入される。また、シャワーヘッド１１３は、少なくとも１つの上部電極を含む。なお、ガス導入部は、シャワーヘッド１１３に加えて、側壁１１０ａに形成された１又は複数の開口部に取り付けられる１又は複数のサイドガス注入部（ＳＧＩ：Ｓｉｄｅ Ｇａｓ Ｉｎｊｅｃｔｏｒ）を含んでもよい。

ガス供給部１２０は、少なくとも１つのガスソース１２０ａ及び少なくとも１つの流量制御器１２０ｂを含んでもよい。一実施形態において、ガス供給部１２０は、少なくとも１つの処理ガスを、それぞれに対応のガスソース１２０ａからそれぞれに対応の流量制御器１２０ｂを介してシャワーヘッド１１３に供給するように構成される。各流量制御器１２０ｂは、例えばマスフローコントローラ又は圧力制御式の流量制御器を含んでもよい。さらに、ガス供給部１２０は、少なくとも１つの処理ガスの流量を変調又はパルス化する１又はそれ以上の流量変調デバイスを含んでもよい。

電源１３０は、少なくとも１つのインピーダンス整合回路を介してプラズマ処理チャンバ１１０に結合されるＲＦ電源１３１を含む。ＲＦ電源１３１は、少なくとも１つのＲＦ信号（ＲＦ電力）を少なくとも１つの下部電極及び／又は少なくとも１つの上部電極に供給するように構成される。これにより、プラズマ処理空間１１０ｓに供給された少なくとも１つの処理ガスからプラズマが形成される。従って、ＲＦ電源１３１は、プラズマ処理チャンバ１１０において１又はそれ以上の処理ガスからプラズマを生成するように構成されるプラズマ生成部の少なくとも一部として機能し得る。また、バイアスＲＦ信号を少なくとも１つの下部電極に供給することにより、基板Ｗにバイアス電位が発生し、形成されたプラズマ中のイオン成分を基板Ｗに引き込むことができる。

一実施形態において、ＲＦ電源１３１は、第１のＲＦ生成部１３１ａ及び第２のＲＦ生成部１３１ｂを含む。第１のＲＦ生成部１３１ａは、少なくとも１つのインピーダンス整合回路を介して少なくとも１つの下部電極及び／又は少なくとも１つの上部電極に結合され、プラズマ生成用のソースＲＦ信号（ソースＲＦ電力）を生成するように構成される。一実施形態において、ソースＲＦ信号は、１０ＭＨｚ～１５０ＭＨｚの範囲内の周波数を有する。一実施形態において、第１のＲＦ生成部１３１ａは、異なる周波数を有する複数のソースＲＦ信号を生成するように構成されてもよい。生成された１又は複数のソースＲＦ信号は、少なくとも１つの下部電極及び／又は少なくとも１つの上部電極に供給される。

第２のＲＦ生成部１３１ｂは、少なくとも１つのインピーダンス整合回路を介して少なくとも１つの下部電極に結合され、バイアスＲＦ信号（バイアスＲＦ電力）を生成するように構成される。バイアスＲＦ信号の周波数は、ソースＲＦ信号の周波数と同じであっても異なっていてもよい。一実施形態において、バイアスＲＦ信号は、ソースＲＦ信号の周波数よりも低い周波数を有する。一実施形態において、バイアスＲＦ信号は、１００ｋＨｚ～６０ＭＨｚの範囲内の周波数を有する。一実施形態において、第２のＲＦ生成部１３１ｂは、異なる周波数を有する複数のバイアスＲＦ信号を生成するように構成されてもよい。生成された１又は複数のバイアスＲＦ信号は、少なくとも１つの下部電極に供給される。また、種々の実施形態において、ソースＲＦ信号及びバイアスＲＦ信号のうち少なくとも１つがパルス化されてもよい。

また、電源１３０は、プラズマ処理チャンバ１１０に結合されるＤＣ電源１３２を含んでもよい。ＤＣ電源１３２は、第１のＤＣ生成部１３２ａ及び第２のＤＣ生成部１３２ｂを含む。一実施形態において、第１のＤＣ生成部１３２ａは、少なくとも１つの下部電極に接続され、第１のＤＣ信号を生成するように構成される。生成された第１のバイアスＤＣ信号は、少なくとも１つの下部電極に印加される。一実施形態において、第２のＤＣ生成部１３２ｂは、少なくとも１つの上部電極に接続され、第２のＤＣ信号を生成するように構成される。生成された第２のＤＣ信号は、少なくとも１つの上部電極に印加される。

種々の実施形態において、第１及び第２のＤＣ信号のうち少なくとも１つがパルス化されてもよい。この場合、電圧パルスのシーケンスが少なくとも１つの下部電極及び／又は少なくとも１つの上部電極に印加される。電圧パルスは、矩形、台形、三角形又はこれらの組み合わせのパルス波形を有してもよい。一実施形態において、ＤＣ信号から電圧パルスのシーケンスを生成するための波形生成部が第１のＤＣ生成部１３２ａと少なくとも１つの下部電極との間に接続される。従って、第１のＤＣ生成部１３２ａ及び波形生成部は、電圧パルス生成部を構成する。第２のＤＣ生成部１３２ｂ及び波形生成部が電圧パルス生成部を構成する場合、電圧パルス生成部は、少なくとも１つの上部電極に接続される。電圧パルスは、正の極性を有してもよく、負の極性を有してもよい。また、電圧パルスのシーケンスは、１周期内に１又は複数の正極性電圧パルスと１又は複数の負極性電圧パルスとを含んでもよい。なお、第１及び第２のＤＣ生成部１３２ａ、１３２ｂは、ＲＦ電源１３１に加えて設けられてもよく、第１のＤＣ生成部１３２ａが第２のＲＦ生成部１３１ｂに代えて設けられてもよい。

排気システム１４０は、例えばプラズマ処理チャンバ１１０の底部に設けられたガス排出口１１０ｅに接続され得る。排気システム１４０は、圧力調整弁及び真空ポンプを含んでもよい。圧力調整弁によって、プラズマ処理空間１１０ｓ内の圧力が調整される。真空ポンプは、ターボ分子ポンプ、ドライポンプ又はこれらの組み合わせを含んでもよい。

処理モジュール６０は、制御部１５０を含む。本開示において述べられる種々の工程を処理モジュール６０に実行させるコンピュータ実行可能な命令を処理する。制御部１５０は、ここで述べられる種々の工程を実行するように処理モジュール６０の他の要素を制御するように構成され得る。一実施形態において、制御部１５０の一部又は全てがプラズマ処理システム１に含まれてもよい。制御部１５０は、処理部１６１、記憶部１６２及び通信インターフェース１６３を含んでもよい。制御部１５０は、例えばコンピュータ１６０により実現される。処理部１６１は、記憶部１６２からプログラムを読み出し、読み出されたプログラムを実行することにより種々の制御動作を行うように構成され得る。このプログラムは、予め記憶部１６２に格納されていてもよく、必要なときに、媒体を介して取得されてもよい。取得されたプログラムは、記憶部１６２に格納され、処理部１６１によって記憶部１６２から読み出されて実行される。媒体は、コンピュータ１６０に読み取り可能な種々の記憶媒体であってもよく、通信インターフェース１６３に接続されている通信回線であってもよい。処理部１６１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）であってもよい。記憶部１６２は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）、又はこれらの組み合わせを含んでもよい。通信インターフェース１６３は、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）等の通信回線を介して処理モジュール６０の他の要素との間で通信してもよい。
制御部１５０は、プラズマ処理システム１の制御装置８０であってもよい。

なお、処理モジュール６０のプラズマ処理空間１１０ｓにおいて形成されるプラズマは、容量結合プラズマ（ＣＣＰ：Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）に限られず、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ：Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）、ＥＣＲプラズマ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ－Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ－ｒｅｓｏｎａｎｃｅ ｐｌａｓｍａ）、ヘリコン波励起プラズマ（ＨＷＰ：Ｈｅｌｉｃｏｎ Ｗａｖｅ Ｐｌａｓｍａ）、又は、表面波プラズマ（ＳＷＰ：Ｓｕｒｆａｃｅ Ｗａｖｅ Ｐｌａｓｍａ）等であってもよい。

＜裏面加工モジュール３４＞
次に、裏面加工モジュール３４について図３を用いて説明する。図３は、裏面加工モジュール３４の構成例を説明するための図である。図４は、基板Ｗの部分拡大断面図である。

裏面加工モジュール３４は、基板Ｗの裏面に凹凸を形成するものであり、本実施形態ではレーザ光を用いて上記凹凸を形成する。この裏面加工モジュール３４は、図３に示すように、内部を密閉可能な処理容器２００を有している。処理容器２００の側面には、基板Ｗの搬入出口（図示せず）が形成され、当該搬入出口には開閉シャッタ（図示せず）が設けられている。

処理容器２００内には、例えば、支持台２１０と、形成部としてのレーザヘッド２２０が設けられている。
支持台２１０には基板Ｗが載置される。具体的には、支持台２１０には例えば基板Ｗがその裏面が上側となる状態で載置される。一実施形態において、支持台２１０は基板Ｗを吸着保持する。

レーザヘッド２２０は、支持台２１０に載置された基板Ｗの裏面に図４に示すように凹凸Ｗ１を形成する。この基板Ｗの裏面の凹凸Ｗ１は、当該基板Ｗが載置される処理モジュール６０の基板支持台１１１の基板支持面１２１ａとの間で、伝熱ガス供給路１１１ｄを介して供給された伝熱ガス用の流路を成す。
レーザヘッド２２０により形成される凹凸Ｗ１の凸部の高さすなわち凹部の深さは、例えば、基板Ｗの厚みの１／１０～１／５０である。

レーザヘッド２２０は、基板Ｗの裏面にレーザ光を照射するものであり、図３に示すように、支持台２１０の上方に設けられている。レーザヘッド２２０は、例えば、レーザ光発振器（図示せず）から発振された高周波のパルス状のレーザ光を、基板Ｗの裏面の所定位置に集光して照射する。これによって、基板Ｗの裏面においてレーザ光が集光した部分を除去することができる。

レーザヘッド２２０は、移動機構２２１によって水平方向（図のＸ方向及びＹ方向）に移動可能に構成されていてもよい。移動機構２２１は例えば一般的な精密ＸＹステージで構成される。また、レーザヘッド２２０は、昇降機構２２２によって鉛直方向（図のＺ方向）に移動可能に構成されていてもよい。

なお、裏面加工モジュール３４は、処理モジュール６０の制御部１５０と同様の制御部（図示せず）を有する。

＜基板支持面１２１ａの温度分布の取得＞
以上のように構成されたプラズマ処理システム１を用いて行われる基板処理に先立って、処理モジュール６０の基板支持台１１１の基板支持面１２１ａの温度分布が取得される。
以下では、この温度分布の取得処理の一例について説明する。

まず、搬送装置４０によって、所定のフープ３１から基板型温度センサＷｔが取り出され、ロードロックモジュール２０に搬入される。その後ロードロックモジュール２０内が密閉され、減圧される。その後、ロードロックモジュール２０の内部とトランスファモジュール５０の内部が連通される。

次に、搬送装置７０によって基板型温度センサＷｔが保持され、ロードロックモジュール２０からトランスファモジュール５０に搬送される。

次に、ゲートバルブ６１が開放され、搬送装置７０によって、温度分布取得対象の処理モジュール６０に基板型温度センサＷｔが搬入される。その後、ゲートバルブ６１が閉じられ、基板支持台１１１の基板支持面１２１ａ上に、基板型温度センサＷｔが載置される。このとき、当該処理モジュール６０の状態は、温調モジュールによる基板支持面１２１ａの温度の調整条件を含む、プラズマ処理条件（と同じ条件）に対応する状態となっている。そして、基板型温度センサＷｔにより基板支持面１２１ａ上の各部分の温度が取得され、すなわち、基板支持面１２１ａの温度分布が取得される。基板型温度センサＷｔによる取得結果は、制御装置８０へ無線通信等により送信され、記憶部９２に記憶される。

その後、ゲートバルブ６１が開放され、搬送装置７０によって処理モジュール６０から基板型温度センサＷｔが搬出される。その後、ゲートバルブ６１が閉じられる。

次に、搬送装置７０によって、ロードロックモジュール２１に基板型温度センサＷｔが搬入される。ロードロックモジュール２１に基板型温度センサＷｔが搬入されると、ロードロックモジュール２１内が密閉され、大気開放される。その後、ロードロックモジュール２１の内部とローダモジュール３０の内部が連通される。

次に、搬送装置４０によって基板型温度センサＷｔが保持され、ロードロックモジュール２１からローダモジュール３０を介して元のフープ３１に戻されて収容される。これで、一連の温度分布の取得処理が終了する。

上述の温度分布の取得処理は、例えば、プラズマ処理システム１の立ち上げ時やメンテナンス時に行われる。

一実施形態において、上述の温度分布の取得は、処理モジュール６０毎に行われる。この場合、基板型温度センサＷｔをロードロックモジュール２０から搬出してからロードロックモジュール２１に戻すまでの間に、複数の処理モジュール６０について、基板支持面１２１ａの温度分布が取得されるようにしてもよい。
また、一実施形態において、上述の温度分布の取得は、プラズマ処理条件毎に行われる。

なお、処理モジュール６０の基板支持台１１１の基板支持面１２１ａの温度分布は、プラズマ処理システム１の設置位置への納品前に取得されてもよい。また、プラズマ処理システム１の減圧モジュールを大気開放した状態で、作業者により基板支持台１１１に載置された基板型温度センサＷｔを用いて行われてもよい。

＜プラズマ処理システム１の基板処理＞
次に、プラズマ処理システム１を用いて行われる基板処理の一例について説明する。

まず、搬送装置４０によって、所望のフープ３１から基板Ｗが取り出され、反転モジュール３３に搬入され、保持部材３３ａに保持される。次いで、基板Ｗの表裏が反転され、基板Ｗの裏面が上側とされる。その後、搬送装置４０によって、裏面が上側とされた状態の基板Ｗが反転モジュール３３から取り出され、裏面加工モジュール３４に搬入され、支持台２１０に載置される。

続いて、基板Ｗの裏面が、当該基板Ｗが載置されるプラズマ処理モジュール６０の基板支持面１２１ａの温度分布の取得結果に基づいて加工され、凹凸が形成される。
具体的には、例えば、この基板Ｗの識別情報から、この基板Ｗの搬送先の処理モジュール６０の識別情報及びこの基板Ｗに対するプラズマ処理条件の情報が抽出され、抽出された情報に紐づけられた基板支持面１２１ａの温度分布が、処理部９１によって、記憶部９２から取得される。そして、取得された基板支持面１２１ａの温度分布に応じた凹凸が、レーザヘッド２２０からのレーザ光により、基板Ｗの裏面に形成される。

基板支持面１２１ａを介して基板Ｗを冷却する場合、この工程により、例えば、基板支持面１２１ａの温度が目標温度より高い部分程、基板支持面１２１ａと基板Ｗの裏面とが直接接触する面積が大きくなるように、基板Ｗの裏面に凹凸が形成される。すなわち、基板支持面１２１ａの温度が目標温度より高い部分程、凹凸における凸部の面積または凸部の形成密度が大きくなるように、基板Ｗの裏面に凹凸が形成される。伝熱ガス用の流路の観点で記載すると、基板支持面１２１ａの温度が目標温度より高い部分程、伝熱ガス用の流路の平面視での面積が小さくなるように、基板Ｗの裏面に凹凸が形成される。
これにより、基板支持面１２１ａの温度が面内で所望の温度分布（例えば面内均一な温度分布）になっていなくても、基板支持面１２１ａに載置された基板Ｗの温度を面内で所望の温度分布にすることができる。

基板Ｗの裏面の加工の態様は、上述のように、基板支持面１２１ａに載置された基板Ｗの温度が面内均一となるような態様に限られず、所望の温度分布（例えば外周に向かって温度が高くなるような温度分布）となるような加工態様であってもよい。

なお、裏面加工モジュール３４による加工前の基板Ｗの裏面は、平坦であってもよいし、所定の凹凸パターンが形成されていてもよい。

凹凸の形成後、搬送装置４０によって、裏面加工モジュール３４から基板Ｗが取り出され、反転モジュール３３に再度搬入され、保持部材３３ａに保持される。次いで、基板Ｗの裏表が反転され、基板Ｗの表面すなわちプラズマ処理対象面が上側とされる。

続いて、搬送装置４０によって、反転モジュール３３から基板Ｗが取り出され、ロードロックモジュール２０に搬入される。その後ロードロックモジュール２０内が密閉され、減圧される。その後、ロードロックモジュール２０の内部とトランスファモジュール５０の内部が連通される。

次に、搬送装置７０によって基板Ｗが保持され、ロードロックモジュール２０からトランスファモジュール５０に搬送される。

次に、ゲートバルブ６１が開放され、基板Ｗが、搬送装置７０によって、当該基板Ｗに対応する処理モジュール６０に搬入され、基板支持面１２１ａに基板Ｗが載置される。その後、ゲートバルブ６１が閉じられ、処理モジュール６０において基板Ｗにプラズマ処理が行われる。

処理モジュール６０では、基板Ｗに対して、例えばエッチング処理等の処理を行う。

具体的には、基板Ｗが載置された後、静電電極１２４ｂに直流電圧が印加され、これにより、基板Ｗが、静電力によって基板支持面１２１ａに静電吸着され、保持される。また、基板Ｗの搬入後、排気システム１４０によってプラズマ処理チャンバ１１０の内部が所定の真空度まで減圧される。

次に、ガス供給部１２０からシャワーヘッド１１３を介してプラズマ処理空間１１０ｓに処理ガスが供給される。また、電源１３０からプラズマ生成用の高周波電力ＨＦが基板支持台１１１の下部電極に供給され、これにより、処理ガスを励起させて、プラズマを生成する。この際、電源１３０からイオン引き込み用の高周波電力ＬＦが供給されてもよい。そして、生成されたプラズマの作用によって、基板Ｗにプラズマ処理が施される。

プラズマ処理中、基板支持面１２１ａに吸着保持された基板Ｗの、凹凸が形成された裏面と基板支持面１２１ａとの間に、伝熱ガス供給路１１１ｄを介して、ＨｅガスやＡｒガス等の伝熱ガスが供給される。

プラズマ処理を終了する際には、電源１３０からの高周波電力ＨＦの供給及びガス供給部１２０からの処理ガスの供給が停止される。プラズマ処理中に高周波電力ＬＦを供給していた場合には、当該高周波電力ＬＦの供給も停止される。次いで、基板支持面１２１ａへの基板Ｗの吸着保持が停止される。また、基板Ｗの裏面と基板支持面１２１ａとの間への伝熱ガスの供給も停止される。

その後、ゲートバルブ６１が開放され、搬送装置７０によって処理モジュール６０から基板Ｗが搬出され、ゲートバルブ６１が閉じられる。

次に、搬送装置７０によって、ロードロックモジュール２１に基板Ｗが搬入される。ロードロックモジュール２１に基板Ｗが搬入されると、ロードロックモジュール２１内が密閉され、大気開放される。その後、ロードロックモジュール２１の内部とローダモジュール３０の内部が連通される。

次に、搬送装置４０によって基板Ｗが保持され、ロードロックモジュール２１からローダモジュール３０を介して所望のフープ３１に戻されて収容される。これで、プラズマ処理システム１における一連の基板処理が終了する。

＜主な作用効果等＞
以上のように、本実施形態では、処理モジュール６０の基板支持台１１１の基板支持面１２１ａの温度分布に基づいて、当該処理モジュール６０によるプラズマ処理前且つ基板支持面１２１ａに載置される前の基板Ｗの裏面に、基板支持面１２１ａとの間で伝熱ガス用流路を成す凹凸を形成する。そのため、基板支持面１２１ａの温度の面内分布によらず、基板支持面１２１ａに載置された基板Ｗの面内温度分布を所望のものにすることができる。

また、プラズマ処理条件の変更により基板支持面１２１ａの面内温度分布が変わったとしても、基板支持面１２１ａの再加工すなわち静電チャック１２４の再加工を行わなくても、基板Ｗの裏面の加工態様、具体的には凹凸の形成態様を変更するだけで、基板支持面１２１ａに載置された基板Ｗの面内温度分布を所望のものにすることができる。基板支持面１２１ａの再加工すなわち静電チャック１２４の再加工に比べれば、基板Ｗの再加工の方が容易である。

さらに、基板支持面１２１ａに載置された基板Ｗの面内温度分布を所望のものにするための方式として、基板Ｗの裏面を加工する本開示の方式ではなく、基板支持面１２１ａに凸部を設ける等、基板支持面１２１ａを加工する方式（以下、比較の方式という。）がある。しかし、基板支持面１２１ａを有する静電チャック１２４は、基板Ｗに比べて高価であるため、この方式では、適切な加工のための条件出しを、本開示の方式に比べて容易に行うことができない。言い換えれば、本開示の方式では、適切な加工のための条件出しを容易に行うことができる。

よって、本実施形態によれば、基板支持台１１１の基板支持面１２１ａを介した基板Ｗの温度の制御性を向上させることができる。また、それゆえ、所望のプラズマ処理結果を得ることができる。

また、比較の方式では、プラズマ処理を重ねることにより、例えばクリーニング処理によって、基板支持面１２１ａの凸部が除去されるため、基板支持面１２１ａを有する静電チャック１２４を所定のタイミングで交換する必要がある。本開示の方式では、基板支持面１２１ａを平坦に形成してもよいため、静電チャックを長寿命化することができる。

さらに、本実施形態では上述のように基板支持面１２１ａが平坦であってもよい。基板支持面１２１ａが平坦でなく凹凸を有する場合、反応副生成物によって凹凸の凹部が充填され、基板支持面１２１ａの温度分布が変化することがあるが、基板支持面１２１ａが平坦の場合、このような反応副生成物の影響を抑制することができる。

また、前述のように、一実施形態において、基板支持台１１１の基板支持面１２１ａの温度分布は、処理モジュール６０毎に取得される。この場合、基板Ｗの裏面の加工を、当該基板Ｗに対応する処理モジュール６０の基板支持面１２１ａの温度分布に基づいて行うことで、基板支持面１２１ａの温度分布にモジュール間差があったとしても、各モジュールで、基板支持面１２１ａに載置された基板Ｗの面内温度分布を所望のものにすることができる。

なお、基板Ｗの裏面の凹凸は、いわゆる後工程における研磨等で除去され、基板Ｗから作製されるデバイスに影響を与えるものではない。

（第２実施形態）
図５は、第２実施形態にかかる、基板処理システムとしてのプラズマ処理システムの構成の概略を示すブロック図である。
本実施形態にかかるプラズマ処理システム１Ａは、図５に示すように、図１等の第１実施形態にかかるプラズマ処理システム１と同様、処理モジュール６０と、裏面加工モジュール３４とを有している。
ただし、第１実施形態にかかるプラズマ処理システム１では、１つのシステム内において、処理モジュール６０と裏面加工モジュール３４とが、基板Ｗを例えば枚葉で搬送する搬送装置（具体的にはローダモジュール３０及びトランスファモジュール５０）で互いに接続されている。それに対し、本実施形態にかかるプラズマ処理システム１Ａでは、処理モジュール６０を含むシステム１Ａａと、裏面加工モジュール３４を含むシステム１Ａｂとが別のシステムとなっており、処理モジュール６０と裏面加工モジュール３４とが搬送装置で接続されていない。

本実施形態にかかるプラズマ処理システム１Ａにおいて、処理モジュール６０を含むシステム１Ａａと裏面加工モジュール３４を含むシステム１Ａｂとの間の基板Ｗの搬送は、例えばフープ３１単位で、作業者またはフープを搬送する装置により行われる。

（凹凸形成方法の変形例）
第２実施形態のように、処理モジュール６０を含むシステムと裏面加工モジュール３４を含むシステムとが別のシステムである場合等においては、裏面加工モジュール３４での基板Ｗの裏面への凹凸形成は、裏面に対するレーザ照射に代えて、裏面に対するエッチングにより行ってもよい。この場合、裏面加工モジュール３４を含むシステムには、例えば、基板支持面１２１ａの温度分布に応じたマスクパターンを形成するための、露光モジュールが接続された塗布・現像モジュール、マスクパターンが形成された基板の裏面をエッチングするモジュール及びエッチング後のマスクパターンを除去するモジュール等が含まれる。

また、裏面加工モジュール３４での基板Ｗの裏面への凹凸形成は、裏面に対するレーザ照射に代えて、インクジェット印刷法による膜形成により行ってもよい。この場合、裏面加工モジュール３４を含むシステムには、例えば、基板支持面１２１ａの温度分布に応じたパターンで、膜の材料を含む溶液を塗布する塗布モジュールが含まれる。また、このシステムには、塗布モジュールにより塗布された膜を乾燥させるモジュールが含まれていてもよい。

なお、基板Ｗの裏面への凹凸形成方法は、上述以外の方法であってもよい。

（基板処理の変形例）
裏面に上述のように凹凸が形成された基板Ｗに対するプラズマ処理の結果が取得されるようにし、取得結果に応じて、以降の凹凸形成時の条件を補正するようにしてもよい。これにより、基板Ｗの温度分布をより適切にすることができる。

（その他の変形例）
第１実施形態において、レーザ照射による基板Ｗの裏面加工を大気圧雰囲気下で行っていたが、減圧雰囲気下で行ってもよい。基板Ｗの表裏の反転についても同様に減圧雰囲気下で行ってもよい。
また、第１実施形態では、基板Ｗの裏面加工を、大気部１０内の裏面加工モジュール３４で行っていたが、基板Ｗの裏面加工は、処理モジュール６０で行ってもよい。この場合、処理モジュール６０は、上述した裏面加工モジュール３４と同様の構成を備えてもよい。

以上、種々の例示的実施形態について説明してきたが、上述した例示的実施形態に限定されることなく、様々な追加、省略、置換、及び変更がなされてもよい。また、異なる実施形態における要素を組み合わせて他の実施形態を形成することが可能である。

３４ 裏面加工モジュール
１１１ 基板支持台
１２１ａ 基板支持面
２２０ レーザヘッド
Ｗ 基板
Ｗ１ 凹凸

Claims (10)

1. 基板支持台の基板支持面に載置される基板の裏面に凹凸を形成する形成部を備え、
   前記形成部は、プラズマ処理前且つ前記基板支持面に載置される前の基板に、前記基板支持面の温度分布に基づいて、前記凹凸を形成する、裏面加工装置。
2. 前記形成部により形成された基板の裏面の前記凹凸は、前記基板支持面との間で伝熱ガス用の流路を成す、請求項１に記載の裏面加工装置。
3. 前記形成部は、前記裏面に対するレーザ照射、前記裏面に対するエッチングまたは前記裏面に対するインクジェット印刷法による膜形成の少なくともいずれか１つにより、前記凹凸を形成する、請求項１または２に記載の裏面加工装置。
4. 請求項１～３のいずれか１項に記載の前記裏面加工装置と、
   前記基板支持面が設けられた支持部と前記支持部の温度を調整する温調モジュールとを含む前記基板支持台を有し、前記基板支持台に載置された基板に対しプラズマ処理を行うプラズマ処理装置と、を備える、基板処理システム。
5. 前記裏面加工装置の形成部は、前記プラズマ処理装置による前記プラズマ処理時と同じ条件とされた、当該プラズマ処理装置の前気基板支持台の前記基板支持面の温度分布に基づいて、前記凹凸を形成する、請求項４に記載の基板処理システム。
6. 前記裏面加工装置と前記プラズマ処理装置との間で基板を搬送する搬送装置をさらに備える、請求項４または５に記載の基板処理システム。
7. プラズマ処理装置の基板支持台の基板支持面に載置される基板であって、
   前記基板支持面の温度分布に応じたパターンの凹凸を有する、基板。
8. プラズマ処理装置の基板支持台の基板支持面の温度分布に基づいて、前記プラズマ処理装置によるプラズマ処理前且つ前記基板支持面に載置される前の基板の裏面に、凹凸を形成する工程を含む、基板処理方法。
9. 前記凹凸が形成され前記基板支持台に載置された基板に、プラズマ処理を行う工程をさらに含む、請求項８に記載の基板処理方法。
10. 前記凹凸が形成された基板に対する前記プラズマ処理の結果に応じて、前記凹凸を形成する工程における形成条件を補正する工程をさらに含む、請求項９に記載の基板処理方法。

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