JP4806165B2 - 基板搬送装置及びその洗浄方法、並びに基板処理システム - Google Patents

Description

本発明は、基板搬送装置及びその洗浄方法、並びに基板処理システムに関し、特に、基板搬送装置の内部を大気開放することなく洗浄する基板搬送装置及びその洗浄方法、並びに基板処理システムに関する。

従来、イオンドープ、成膜、エッチング等の各種プラズマ処理をウエハに施す基板処理システムとして、複数の基板処理装置が共通の基板搬送室を介して放射状に配設されたクラスタ基板処理システムが知られている。

このようなクラスタ基板処理システムは、図６（ａ）に示すように、ウエハを処理する、例えば、２つの基板処理装置６１と、ウエハカセット（図示せず）から基板を搬出入するローダーモジュール６２と、該ローダーモジュール６２へのウエハの搬出入を行う２つのウエハ搬出入室６３と、基板処理装置６１及びウエハ搬出入室６３の間に介在する、真空チャンバとしての基板搬送室６４とを備える（例えば、特許文献１参照。）。

基板搬送室６４は、図６（ｂ）に示すように、その内部にＮ_２ガス等をパージするガス導入部６５と、内部を真空引きするポンプ部６６とを備える。また、その内部においてウエハを搬送するハンドリング装置６７を備え、さらに、基板処理装置６１やウエハ搬出入室６３と接する側壁において、開閉自在なゲートバルブ６８を備える。ハンドリング装置６７は、複数の腕部材と回転台とを有するスカラアーム式ハンドリング装置であり、ウエハを基板処理装置６１やウエハ搬出入室６３へゲートバルブ６８を介して搬送する。

このようなクラスタ基板処理システムにおいて、ウエハを連続処理すると、ウエハに付着して基板搬送室６４に持ち込まれたパーティクルや、ハンドリング装置６７が作動する際に発塵した切削粉であるパーティクルが、基板搬送室６４内に堆積する。これら堆積したパーティクルは、基板搬送室６４内にＮ_２ガスをパージし、または基板搬送室６４内を真空引きするときに生じるガス流によって巻き上げられてウエハに付着し、ウエハの歩留まりを悪化させる。そのため、基板搬送室６４内に堆積したパーティクルを除去する必要があるが、通常、基板搬送室６４内に堆積したパーティクルを除去する際には、作業者がエチルアルコールなどを浸したウエス等によって基板搬送室６４内を清掃する等している。
特開平１０−１５４７３９号公報（図１）

しかしながら、作業者がウエス等によって基板搬送室６４内を清掃する場合、メンテナンス窓（図示せず）が外部環境（メンテナンスエリア）に開放されるため、大気中の塵芥がパーティクルとして基板搬送室６４内に侵入することがあり、基板搬送室６４内に堆積したパーティクルを完全に除去することは困難であるという問題がある。また、作業者による清掃の後、通常状態への復帰までの間において、基板搬送室６４内の真空引きやシーズニングが必要であり、直ちにウエハを搬送することができないため、基板処理システムの稼働率が低下するという問題もある。

本発明の目的は、稼働率を低下させることなく、堆積したパーティクルを十分に除去することができる基板搬送装置及びその洗浄方法、並びに基板処理システムを提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１記載の基板搬送装置は、基板を収容する収容室と、前記収容室内に配設され、前記基板を搬送する基板搬送手段と、前記収容室内を排気する排気手段と、前記収容室内に不活性ガスを導入する気体導入手段とを備える基板搬送装置であって、前記基板搬送手段は、前記基板を載置する載置部と、前記載置部に一端が接続され、前記載置部を移動させる腕部材と、前記腕部材と接続され、回転する回転台と、前記載置部上に絶縁層を挟んで積層される電極層と、前記電極層に接続され、前記回転台及び前記腕部材を介して配線される電線とを備え、前記腕部材により前記載置部を前記収容室の内面に近づけて前記電極層に電源から前記電線を通して１〜５ｋＶの電圧を印加することにより、前記収容室の内面と前記載置部との間に静電場を発生させて前記収容室の内面に静電気的な応力を作用させることにより、前記収容室の内面に付着したパーティクルの付着力を弱めて前記パーティクルを前記収容室の内面から脱離させ、前記気体導入手段より前記不活性ガスを前記収容室内に導入することで前記収容室内から前記脱離したパーティクルを排気することを特徴とする。

請求項５記載の基板搬送装置の洗浄方法は、基板を収容する収容室と、前記収容室内に配設され、前記基板を搬送する基板搬送手段と、前記収容室内を排気する排気手段と、前記収容室内に不活性ガスを導入する気体導入手段とを備え、前記基板搬送手段は、前記基板を載置する載置部と、前記載置部に一端が接続され、前記載置部を移動させる腕部材と、前記腕部材と接続され、回転する回転台と、前記載置部上に絶縁層を挟んで積層される電極層と、前記電極層に接続され、前記回転台及び前記腕部材を介して配線される電線とを有する基板搬送装置の洗浄方法であって、前記腕部材により前記載置部を前記収容室の内面に近づけて前記電極層に電源から前記電線を通して１〜５ｋＶの電圧を印加する電圧印加ステップと、前記電圧印加ステップにより前記収容室の内面と前記載置部との間に静電場を発生させて前記収容室の内面に静電気的な応力を作用させることにより、前記収容室の内面に付着したパーティクルの付着力を弱めて、前記パーティクルを前記収容室の内面から脱離させるパーティクル脱離ステップと、前記気体導入手段によって前記収容室内に前記不活性ガスを導入して、前記収容室の内壁から脱離した前記パーティクルを前記収容室内から排気するパーティクル排気ステップとを有することを特徴とする。

請求項８記載の基板処理システムは、基板を収容して前記基板に所定の処理を施す第１の収容室を有する基板処理装置と、前記第１の収容室に接続される第２の収容室を有し、前記第２の収容室から前記第１の収容室へ前記基板を搬送する基板搬送装置とを備える基板処理システムであって、前記基板搬送装置は、前記基板を収容する収容室と、前記収容室内に配設され、前記基板を搬送する基板搬送手段と、前記収容室内を排気する排気手段と、前記収容室内に不活性ガスを導入する気体導入手段とを備え、前記基板搬送手段は、前記基板を載置する載置部と、前記載置部に一端が接続され、前記載置部を移動させる腕部材と、前記腕部材と接続され、回転する回転台と、前記載置部上に絶縁層を挟んで積層される電極層と、前記電極層に接続し、前記回転台、前記腕部材を介して配線される電線とを備え、前記腕部材により前記載置部を前記収容室の内面に近づけて前記電極層に電源から前記電線を通して１〜５ｋＶの電圧を印加することにより、前記収容室の内面と前記載置部との間に静電場を発生させて前記収容室の内面に静電気的な応力を作用させることにより、前記収容室の内面に付着したパーティクルの付着力を弱めて前記パーティクルを前記収容室の内面から脱離させ、前記気体導入手段より前記不活性ガスを前記収容室内に導入することで前記収容室内から前記脱離したパーティクルを排気することを特徴とする。

請求項１記載の基板搬送装置、請求項５記載の基板搬送装置の洗浄方法及び請求項８記載の基板処理システムによれば、収容室を外部環境に開放することなく、収容室の内壁に付着した異物を除去することができる。すなわち、基板搬送装置を備える基板処理システムの稼働率を低下することなく、堆積した異物を十分に除去することができる。

請求項２記載の基板搬送装置によれば、電極は載置部に載置された基板に対向するように配設されるので、基板に静電気的な応力が作用し、基板に付着した異物が脱離する。該脱離した異物は気体流によって収容室内から排除されるため、基板を洗浄することができる。

請求項３記載の基板搬送装置及び請求項６記載の基板搬送装置の洗浄方法によれば、極性の異なる高電圧が交互に印加されるため、収容室内面の帯電を防止することができる。収容室内面が帯電すると、収容室内面に作用する静電気的な応力が小さくなる。したがって、収容室内面の帯電を防止することにより、収容室内面に堆積した異物の除去効率が低下するのを防止することができる。

請求項４記載の基板搬送装置及び請求項７記載の基板搬送装置の洗浄方法によれば、収容室内の圧力を１３３Ｐａ以上に保つため、収容室内においてガス粘性力の大きな粘性流を確実に発生させることができる。収容室内面から脱離した異物は、粘性流に巻き込まれて収容室から排気される。したがって、収容室内面に堆積した異物を確実に除去することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

まず、本発明の実施の形態に係る基板搬送装置について詳述する。

図１は、本発明の実施の形態に係る基板搬送装置の概略構成を示す断面図である。

図１において、基板搬送装置１０は、金属製、例えば、アルミニウム又はステンレス鋼製の保安接地された箱状のチャンバ（収容室、第１の収容室）１１を有し、該チャンバ１１内にウエハＷを搬送する搬送アーム（基板搬送部）１２が配設されている。

チャンバ１１の側壁には、搬送アーム１２がウエハＷをチャンバ１１内へ搬出入するときに、ウエハＷを通過させる搬入出口１３が配設され、該搬入出口１３は、開閉自在なゲートバルブ１４によって密封されている。また、チャンバ１１の底部には排気ライン（排気部）１５が接続されている。この排気ライン１５は、直径が例えば、２５ｍｍである排気管１６と、該排気管１６の途中に配設されたバルブＶ１と、排気管１６に接続された排気ポンプであるドライポンプ（以下「ＤＰ」という）１７とを有し、チャンバ１１内を排気して減圧する。このバルブＶ１は、チャンバ１１内とＤＰ１７を遮断することができる。さらに、チャンバ１１の天井部にはガス導入ライン（気体導入部）１８が接続されている。このガス導入ライン１８は、例えば、Ｎ_２ガスを供給するガス供給装置１９と、該ガス供給装置１９からのＮ_２ガスをチャンバ１１内へ導入するガス導入管２０とを備え、ガス導入管２０の途中にはバルブＶ２が配設されている。このバルブＶ２は、チャンバ１１内とガス供給装置１９を遮断することができる。

この基板搬送装置１０は、例えば、クラスタ型やパラレル型の基板処理システムに配設され、該基板処理システムが備えるプラズマ処理装置等にゲートバルブ１４を介して接続される。

図２は、図１の基板搬送装置が備える搬送アームの概略構成を示す斜視図である。

図２において、スカラアーム式ハンドリング装置としての搬送アーム１２は、チャンバ１１の底面に配設されて該底面に対する垂直軸（以下、「チャンバ垂直軸」という）周りに回転自在な回転台２１と、該回転台２１に接続された棒状の第１の腕部材２２と、該第１の腕部材２２に接続された棒状の第２の腕部材２３と、該第２の腕部材２３の一端に接続された、ウエハＷを載置するピック（載置部）２４とを備える。

この搬送アーム１２では、第２の腕部材２３の他端が、チャンバ垂直軸周りに回転自在に第１の腕部材２２の一端と接続され、ピック２４が、チャンバ垂直軸周りに回転自在に第２の腕部材２３の一端と接続され、回転台２１、第１の腕部材２２、第２の腕部材２３及びピック２４が協働して回転運動を行い、これにより、ピック２４及び該ピック２４に載置されたウエハＷをチャンバ１１の所望の位置や搬入出口１３を介して隣接するプラズマ処理装置等に移動する。

ピック２４は、音叉形状を呈し、二股部においてウエハＷを担持する一方で、二股部とは反対の端部において、上述したように第２の腕部材２３の一端と接続される。ピック２４は、３層構造を有し、チャンバ１１の底面側から、絶縁体、例えば、セラミックからなる下部絶縁層と、該絶縁層に積層された、ピック２４の外形より小さい導電膜からなる電極層２５と、該電極層２５に積層された耐熱樹脂、例えばポリイミドからなる上部絶縁層とを備える。電極層２５は、第２の腕部材２３、第１の腕部材２２及び回転台２１の内部に配線された電線２６によって直流電源２７へ電気的に接続されているため、電圧が印加可能である。ここで、電極層２５は、２つの絶縁層に挟まれるだけでなくピック２４の周縁においても絶縁材料によって被覆されるため、チャンバ１１内の雰囲気に露出することがない。したがって、電極層２５に電圧が印加されても漏電することがない。

基板搬送装置１０では、ガス導入ライン１８によってチャンバ１１内にＮ_２ガスが導入され且つ排気ライン１５によってチャンバ１１内が排気されているときに、所望の位置、例えば、チャンバ１１内面の近傍に移動したピック２４の電極層２５に高電圧を印加することにより、チャンバ１１内面とピック２４との間において静電場を発生させてチャンバ１１内面に静電気的な応力、例えば、マックスウエル（Maxwell）応力を作用させる。これにより、チャンバ１１内面に堆積したパーティクルの付着力が弱まり、該パーティクルが脱離する。すなわち、基板搬送装置１０は、ピック２４を所望の位置に移動させることによって、チャンバ１１の内面における所望の位置に堆積したパーティクルを剥離させることができる。

なお、チャンバ１１内面にピック２４が近づくほど、チャンバ１１内面に作用する静電気的な応力は大きくなるため、ピック２４を移動させる際には、できるだけチャンバ１１内面に近づけるのがよい。

また、ピック２４がウエハＷを担持しているときには、ウエハＷとピック２４との間にも静電場が発生してウエハＷに静電気的な応力が作用するため、ウエハＷに付着したパーティクルも脱離する。このとき、ウエハＷに静電気的な応力を効果的に作用させるため、電極層２５はピック２４が担持するウエハＷに対向するように配設されるのがよい。これらチャンバ１１内面やウエハＷから脱離したパーティクルは、後述の粘性流により、チャンバ１１の外部へ排出される。

一方、従来の基板搬送装置では、搬送アームのピックは、セラミック等の絶縁材料のみからなり、電極層２５に相当する電極を有していないため、パーティクルが堆積している面に静電気的な応力を作用させることができず、チャンバ１１内面に堆積したパーティクルやウエハＷに付着したパーティクルを除去することができない。

ピック２４の電極層２５に印加される電圧は、十分な大きさの静電気的な応力を発生させるために、その絶対値が数百Ｖ以上であるのがよく、より好ましくは、絶対値が１〜５ｋＶの範囲にあるのがよい。但し、印加する電圧が大きいときに、上部絶縁層の厚さや誘電率の設定が適切でないと、リーク電流が発生して上部絶縁層が絶縁破壊を起こすことがあるため、上部絶縁層の厚さや誘電率は電極層２５に印加される電圧の大きさに応じて設定される。また、逆に上部絶縁層の厚さや誘電率に応じて電極層２５に印加される電圧の大きさを設定してもよい。

以下、基板搬送装置１０において実行される、チャンバ１１内面に堆積したパーティクルを除去する基板搬送装置の洗浄方法について説明する。この洗浄方法に対応する洗浄処理が実行される前提条件は、電極層２５には電圧が印加されず、チャンバ１１内は排気ライン１５によって排気されて減圧されており、バルブＶ２は閉じている状態である。

まず、ピック２４を回転台２１などの回転運動によってチャンバ１１内の所望の位置へ移動する。次いで、Ｖ２を開き、ガス導入ライン１８からＮ_２ガスをチャンバ１１内へ導入する。導入されたＮ_２ガスは排気ライン１５によってチャンバ１１の外部へ排出されるため、チャンバ１１内において天井部から底部へ向けてＮ_２ガスの粘性流が発生する。

このとき、チャンバ１１内が所定の圧力以上であれば、粘性流が生じやすくなるため、排気ライン１５は、チャンバ１１内の圧力が、所定の圧力、例えば、１３３Ｐａ（１Torr）を下回らないように、好ましくは、チャンバ１１内の圧力が、数万Ｐａ（数百Torr）を下回らないように、チャンバ１１内のＮ_２ガスを排出する。これにより、チャンバ１１内においてガス粘性力の大きな粘性流を確実に発生させることができる。

また、チャンバ１１内へ導入されるＮ_２ガスの流量は、排気ライン１５の排気能力に応じて設定されるのがよく、具体的には、数ＳＬＭ（L/min at 0℃、101.3kPa）以上がよく、好ましくは、数十ＳＬＭ以上であるのがよい。チャンバ１１内へ導入されるガスは、Ｎ_２ガスに限られず、不活性ガスであればよく、例えば、ヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）、アルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）、キセノン（Ｘｅ）、ラドン（Ｒｎ）等のガスや、Ｏ_２ガスなどを用いてもよい。

また、チャンバ１１内へのＮ_２ガスの円滑な導入を実現するために、ガス導入ライン１８においてバルブＶ２より下流にオリフィス構造、例えば、流量制御装置（マスフローコントローラ）やスローアップバルブが配設されないのが好ましい。

次いで、直流電源２７が電極層２５に極性の異なる高電圧、例えば、＋１ｋＶ及び−１ｋＶの電圧を交互に印加する。このとき、電極層２５への高電圧の印加に起因して、静電場が発生してチャンバ１１内面に静電気的な応力が作用することにより、チャンバ１１内面からパーティクルが脱離する。該脱離したパーティクルは、上述した粘性流によってチャンバ１１の外部へと排出される。

上記静電気的な応力は、電極層２５への高電圧の印加時及び停止時に、チャンバ１１内面に効果的に作用する。ここで、基板搬送装置１０では、電極層２５への高電圧の印加が繰り返し行われるため、チャンバ１１内面に効果的な静電気的な応力が繰り返して作用する。したがって、チャンバ１１内面に堆積したパーティクルをより十分に除去することができる。

また、電極層２５へ同じ極性の高電圧の印加が繰り返し行われると、チャンバ１１内面が帯電（チャージアップ）し、その結果、チャンバ１１内面に作用する静電気的な応力が小さくなり、チャンバ１１内面に堆積したパーティクルの除去効率が低下することがある。基板搬送装置１０では、電極層２５へ極性の異なる高電圧が交互に印加されるため、チャンバ１１内面が帯電することがなく、チャンバ１１内面に堆積したパーティクルの除去効率が低下するのを防止することができる。

なお、上述したように、上記静電気的な応力の効果的な作用は、電極層２５への高電圧の印加の回数に関係し、電極層２５への高電圧の印加時間にはあまり関係しない。したがって、電極層２５への高電圧の印加時間は、例えば、１秒以下であってもよい。

そして、ガス導入ライン１８からＮ_２ガスをチャンバ１１内へ導入したまま、電極層２５への極性の異なる高電圧の交互の印加を所定回数だけ行った後、ガス導入ライン１８のバルブＶ２を閉じる共に、排気ライン１５のバルブＶ１を閉じ、本処理を終了する。

上述した基板搬送装置の基板洗浄方法によれば、チャンバ１１内にＮ_２ガスが導入され且つチャンバ１１内が排気されているときに、チャンバ１１内の所望の位置に移動したピック２４に配設された電極層２５に極性の異なる高電圧が交互に印加されるため、チャンバ１１内において粘性流が生じると共に、チャンバ１１内の所望の位置において静電場が発生して所望の位置近傍におけるチャンバ１１内面に静電気的な応力が作用し、チャンバ１１内面に堆積したパーティクルが脱離する。これら脱離したパーティクルは上記粘性流によってチャンバ１１内から排除される。したがって、チャンバ１１を外部環境に開放することなく、チャンバ１１内面に堆積したパーティクルを除去することができる。すなわち、基板搬送装置１０を備える基板処理システムの稼働率を低下することなく、堆積したパーティクルを十分に除去することができる。

上述した基板搬送装置１０では、高電圧が印加される電極層２５がピック２４に配設されたが、電極が配設される箇所はピック２４に限られず、搬送アーム１２によってチャンバ１１内の所望の位置に移動可能な箇所であればよく、例えば、第２の腕部材２３の端部近傍等に配設されてもよい。但し、電極層２５がピック２４に設けられることにより、ウエハＷの搬送中において、ウエハＷをピック２４に静電吸着力によって吸着することができる。これにより、ウエハＷの搬送速度を大きくすることができ、スループットを向上することができる。

また、ウエハＷに付着したパーティクルを除去する場合には、ピック２４にウエハＷを載置して上述した基板搬送装置の洗浄方法を実行する前に、ピック２４にウエハＷを載置することなく、上述した基板搬送装置の洗浄方法を実行し、チャンバ１１内面に堆積したパーティクルを除去するのがよい。これにより、ウエハＷに付着したパーティクルの除去効率を向上することができる。

次に、本発明の実施の形態に係る基板処理システムについて詳述する。

図３は、本発明の実施の形態に係る基板処理システムの概略構成を示す断面図である。

図３において、基板処理システム３０は、上述した基板搬送装置１０と、該基板搬送装置１０にゲートバルブ１４を介して接続されたプラズマ処理装置３１を備える。

ウエハＷにエッチング処理を施すエッチング処理装置として構成されるプラズマ処理装置３１は、金属製の円筒型チャンバ（第２の収容室）３２を有し、該チャンバ３２内に、ウエハＷを載置する円柱状のサセプタ３３が配設されている。

チャンバ３２内は、チャンバ３２の下部において自動圧力制御弁（automatic pressure control valve）（以下「ＡＰＣ」という）３４に連通する。ＡＰＣ３４は、ターボ分子ポンプ（以下「ＴＭＰ」という）３５に接続され、さらに、ＴＭＰ３５を介してＤＰ３６に接続されている。ＡＰＣ３４はチャンバ３２内の圧力制御を行い、ＴＭＰ３５及びＤＰ３６はチャンバ３２内をほぼ真空状態になるまで減圧する。

また、チャンバ３２内は、チャンバ３２の下部内壁において粗引きラインに接続されている。この粗引きラインは、チャンバ３２内とＤＰ３６とを連通させる排気管３７と、排気管３７の途中に配設されたバルブＶ３とを備える。このバルブＶ３は、チャンバ３２内とＤＰ３６とを遮断することができる。粗引きラインはチャンバ３２内の気体を排出する。

サセプタ３３には、高周波電源３８が電気的に接続されており、これにより、サセプタ３３は高周波電力が印加される下部電極として機能する。

サセプタ３３の内部上方には、ウエハＷを静電吸着力で吸着するための電極板３９が配設され、ウエハＷは、電極板３９に印加された直流電圧により発生するクーロン力又はジョンソン・ラーベック(Johnsen-Rahbek)力によってサセプタ３３の上面に吸着保持される。

サセプタ３３の上面においてウエハＷが吸着される部分には、複数の伝熱ガス供給孔４０が開孔されている。これらの伝熱ガス供給孔４０は、サセプタ３３内部に配設された伝熱ガス供給ラインを介して伝熱ガス供給装置（図示せず）からの伝熱ガスをサセプタ３３の上面とウエハＷの裏面との間隙に供給する。

チャンバ３２の側壁には、ウエハＷの搬入出口４１が開口され、該搬入出口４１はゲートバルブ１４によって密封されている。ゲートバルブ１４が開いた場合、基板搬送装置１０のチャンバ１１内とプラズマ処理装置３１のチャンバ３２内とは連通する。

また、チャンバ３２の天井部には、接地電位にある上部電極としてのシャワーヘッド４３が配設されている。これにより、高周波電源３８からの高周波電圧がサセプタ３３とシャワーヘッド４３との間に印加される。天井部のシャワーヘッド４３には、処理ガス供給装置（図示せず）からの処理ガス導入管４２が接続されている。この処理ガス導入管４２の途中にはバルブＶ４が配設されている。このバルブＶ４は、バッファ室４７と処理ガス供給装置とを遮断することができる。

このプラズマ処理装置３１では、エッチング処理の際、先ずゲートバルブ４２を開状態にして加工対象のウエハＷを搬送アーム１２によってチャンバ３２内に搬入し、サセプタ３３の上に載置する。そして、シャワーヘッド４３より処理ガス（例えば、所定の流量比率のＣ₄Ｆ₈ガス、Ｏ_２ガス及びＡｒガスから成る混合ガス）を所定の流量および流量比でチャンバ３２内に導入し、ＡＰＣ３４等によりチャンバ３２内の圧力を所定値にする。さらに、高周波電源３８より高周波電力をサセプタ３３に供給し、直流電圧を電極板３９に印加して、ウエハＷをサセプタ３３上に吸着する。そして、シャワーヘッド４３より吐出された処理ガスは、サセプタ３３とシャワーヘッド４３との間に形成されたＲＦ電界によってプラズマ化する。このプラズマで生成されるラジカルやイオンはウエハＷの表面をエッチングする。

上述したプラズマ処理装置３１では、生成されたプラズマのうち、ウエハＷの表面へ収束されないものは、チャンバ３２の内壁等に衝突してパーティクルを発生させる。また、プラズマによる反応生成物の残留堆積物がパーティクルとなる。これらのパーティクルのうち、本排気ラインや粗引きラインによって排出されないパーティクルはチャンバ３２内面等に堆積するため、このパーティクルを除去する必要がある。

基板処理システム３０では、基板搬送装置１０のチャンバ１１内とプラズマ処理装置３１のチャンバ３２内とは、搬入出口１３、ゲートバルブ１４及び搬入出口４１を介して連通するため、搬送アーム１２は、搬入出口１３、ゲートバルブ１４及び搬入出口４１を介して、ピック２４をチャンバ３２内の所望の位置に移動可能である。

プラズマ処理装置３１では、シャワーヘッド４３によってチャンバ３２内にＮ_２ガスが導入され且つ粗引きラインによってチャンバ３２内が排気されているときに、チャンバ３２内の所望の位置、例えば、チャンバ３２内面の近傍に移動したピック２４の電極層２５に高電圧を印加することにより、チャンバ３２内面に静電気的な応力を作用させる。これにより、チャンバ３２内面に堆積したパーティクルの付着力が弱まり、該パーティクルが脱離する。したがって、基板処理システム３０では、ピック２４を所望の位置に移動させることによって、基板搬送装置１０のチャンバ１１内面だけでなく、プラズマ処理装置３１のチャンバ３２内面に堆積したパーティクルを剥離させることができる。

以下、基板処理システム３０において実行される、基板搬送装置１０のチャンバ１１内面及びプラズマ処理装置３１の内面に堆積したパーティクルを除去する基板処理システムの洗浄方法について説明する。なお、ピック２４が基板搬送装置１０のチャンバ１１内における所望の位置へ移動された場合の洗浄方法は、上述した通りであるため、説明を省略し、ピック２４がプラズマ処理装置３１のチャンバ３２内における所望の位置に移動された場合の洗浄方法について説明する。

この洗浄方法に対応する洗浄処理が実行される前提条件は、電極層２５には電圧が印加されず、チャンバ３２内は粗引きラインによって排気されて減圧されており、バルブＶ４は閉じている状態である。

まず、ピック２４を回転台２１などの回転運動によってチャンバ３２内の所望の位置へ移動する。次いで、Ｖ４を開き、シャワーヘッド４３からＮ_２ガスをチャンバ３２内へ導入する。導入されたＮ_２ガスは粗引きラインによってチャンバ３２の外部へ排出されるため、チャンバ３２内において天井部から下部へ向けてＮ_２ガスの粘性流が発生する。このとき、上述した基板搬送装置の洗浄方法と同様に、粗引きラインは、チャンバ３２内の圧力が、所定の圧力を下回らないように、チャンバ３２内のＮ_２ガス等を排出するのがよい。

また、チャンバ３２内へ導入されるＮ_２ガスの流量や種類についても、上述した基板搬送装置の洗浄方法と同様である。

次いで、直流電源２７が電極層２５に極性の異なる高電圧、例えば、＋３ｋＶ及び−３ｋＶの電圧を交互に印加する。このとき、静電場が発生してチャンバ３２内面に静電気的な応力が作用することにより、チャンバ３２内面からパーティクルが脱離する。該脱離したパーティクルは、上述した粘性流によってチャンバ３２の外部へと排出される。電極板３９へ印加される高電圧の絶対値が、例えば、１〜５ｋＶの範囲にあるのがよいこと、及び高電圧の印加時間が、例えば１秒以下であってもよいことは上述した基板搬送装置の洗浄方法と同じである。

そして、シャワーヘッド４３からＮ_２ガスをチャンバ３２内へ導入したまま、電極層２５への極性の異なる高電圧の交互の印加を所定回数だけ行った後、シャワーヘッド４３のバルブＶ４を閉じる共に、粗引きラインのバルブＶ３を閉じ、本処理を終了する。

上述した基板処理システムの洗浄方法によれば、チャンバ１１及びチャンバ３２のうちピック２４が移動されたチャンバ（以下「ピック移動チャンバ」という）内にＮ_２ガスが導入され且つピック移動チャンバ内が排気されているときに、ピック２４に配設された電極板２５に極性の異なる高電圧が交互に印加されるため、ピック移動チャンバ内において粘性流が生じると共に、ピック移動チャンバ内の所望の位置において静電場が発生して所望の位置近傍におけるピック移動チャンバ内面に静電気的な応力が作用し、ピック移動チャンバ内面に堆積したパーティクルが脱離し、さらに脱離したパーティクルは上記粘性流によってピック移動チャンバ内から排除される。したがって、チャンバ１１及びチャンバ３２を外部環境に開放することなく、堆積したパーティクルを除去することができる。すなわち、基板処理システム３０の稼働率を低下することなく、堆積したパーティクルを十分に除去することができる。

上述した基板処理システム３０では、基板搬送装置１０及びプラズマ処理装置３１がそれぞれ排気装置（排気ライン１５、粗引きライン）を備えたが、基板搬送装置１０及びプラズマ処理装置３１が排気装置を共有してもよく、例えば、排気ライン１５がＤＰ３６に接続されてもよい。

上述した基板処理システム３０では、プラズマ処理装置３１が基板搬送装置１０に接続されたが、基板搬送装置１０に接続された、基板処理システムの構成装置はこれに限られず、ウエハＷを収容するチャンバ（以下「他のチャンバ」という）と、該他のチャンバにＮ_２ガス等を導入するガス導入ラインと、他のチャンバ内を排気する排気ラインと、他のチャンバ及びチャンバ１１を連通する開口部とを備える構成装置であればよく、例えば、ＣＶＤ装置やアッシング装置として構成されるプラズマ処理装置、又は図６におけるウエハ搬出入室６３等であってもよい。基板搬送装置１０に接続された構成装置は、上述した基板処理システムの洗浄方法によって、他のチャンバが外部環境に開放されることなく、堆積したパーティクルが除去される。

また、基板処理システム３０における基板搬送装置１０及びプラズマ処理装置３１の配置形式は、特に限られず、クラスタ型及びパラレル型のいずれであってもよい。

上述した基板搬送装置１０及び基板処理システム３０では、搬送アームとしてスカラアーム式ハンドリング装置が用いられたが、搬送アームの形式はこれに限られず、フロッグレッグ式ハンドリング装置であってもよい。

次に、本発明の実施例を具体的に説明する。

以下の実施例は、上述した基板搬送装置１０において実行された。

図４は、本発明の実施例として実行されたパーティクル除去処理の評価シーケンスを示すフローチャートである。

まず、基板搬送装置１０のチャンバ１１内においてウエハＷを搬送し、搬送されたウエハＷに付着したパーティクルの数をカウントすることによって初期のＰＷＰ（Particle per Wafer Pass）を測定した（ステップＳ４１）。次いで、基板搬送装置１０のメンテナンス窓を開放して大気中の塵芥をチャンバ１１に取り込み（ステップＳ４２）、基板搬送装置１０のメンテナンス窓を閉鎖し、基板搬送装置１０の制御装置（図示せず）のカウンタを「１」にセットし（ステップＳ４３）、上述した基板搬送装置の洗浄方法をＮＰＰＣ（Non Plasma Particle Cleaning）として実行し（ステップＳ４４）、ＮＰＰＣにより洗浄された基板搬送装置１０のチャンバ１１内においてウエハＷを搬送し、搬送されたウエハＷに付着したパーティクルの数をカウントすることによって洗浄後のＰＷＰを測定した（ステップＳ４５）。

次いで、カウンタの値Ｎが設定回数より大きいか否かを判定し（ステップＳ４６）、
カウンタの値Ｎが設定回数以下のときには（ステップＳ４６でＮＯ）、カウンタをインクリメントして（ステップＳ４７）、ステップＳ４４に戻り、カウンタの値Ｎが設定回数より大きくなった（ステップＳ４６でＹＥＳ）後に本処理を終了した。

このとき、測定されたＰＷＰをまとめたグラフを図５に示す。

図５において、横軸は測定回数であり、縦軸はＰＷＰの値である。また、横軸の右端におけるＰＷＰは、基板搬送装置１０に接続されたカセットチャンバ（Ｃ／Ｃ）（図示せず）にウエハＷがセットされたときに、既にウエハＷに付着していたパーティクルの数（以下、「バックグラウンド数」という）である。

図５に示すように、ＮＰＰＣを１回行うことにより、ＰＷＰの値を大きく減じることができる、すなわち、基板搬送装置１０のチャンバ１１内に堆積したパーティクルを十分に除去することができることが分かった。また、ＮＰＰＣを４回以上行えば、ＰＷＰの値をバックグラウンド数まで低下させることができる、すなわち、チャンバ１１内面に堆積したパーティクルを殆ど除去できることが分かった。ＮＰＰＣが繰り返し行われている間、基板搬送装置１０のメンテナンス窓は閉鎖されたままであった。したがって、上述した基板搬送装置の洗浄方法を行うことにより、チャンバ１１を外部環境に開放することなく、チャンバ１１内面に堆積したパーティクルを除去することができる、すなわち、基板搬送装置１０を備える基板処理システム３０の稼働率を低下することなく、堆積したパーティクルを十分に除去することができることが分かった。

本発明の実施の形態に係る基板搬送装置の概略構成を示す断面図である。 図１の基板搬送装置が備える搬送アームの概略構成を示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係る基板処理システムの概略構成を示す断面図である。 本発明の実施例として実行されたパーティクル除去処理の評価シーケンスを示すフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る基板搬送装置の洗浄方法を複数回繰り返して実行した場合に測定されたＰＷＰの遷移を示すグラフである。 スカラアーム式ハンドリング装置が配設された従来のクラスタ基板処理システムの概略構成を示す図であり、図６（ａ）は、クラスタ基板処理システムの水平断面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）における線ＶＩ−ＶＩに沿う断面図である。

符号の説明

１０ 基板搬送装置
１１，３２ チャンバ
１２ 搬送アーム
１３，４１ 搬入出口
１４ ゲートバルブ
１５ 排気ライン
１６，３７ 排気管
１７，３６ ＤＰ
１８ ガス導入ライン
１９ ガス供給装置
２０ ガス導入管
２１ 回転台
２２ 第１の腕部材
２３ 第２の腕部材
２４ ピック
２５ 電極層
２６ 電線
２７ 直流電源
３０ 基板処理システム
３１ プラズマ処理装置
３３ サセプタ
３４ ＡＰＣ
３５ ＴＭＰ
３８ 高周波電源
３９ 電極板
４０ 伝熱ガス供給孔
４２ 処理ガス導入管
４３ シャワーヘッド
４７ バッファ室

Claims (8)

1. 基板を収容する収容室と、
   前記収容室内に配設され、前記基板を搬送する基板搬送手段と、
   前記収容室内を排気する排気手段と、
   前記収容室内に不活性ガスを導入する気体導入手段とを備える基板搬送装置であって、
   前記基板搬送手段は、
   前記基板を載置する載置部と、
   前記載置部に一端が接続され、前記載置部を移動させる腕部材と、
   前記腕部材と接続され、回転する回転台と、
   前記載置部上に絶縁層を挟んで積層される電極層と、
   前記電極層に接続され、前記回転台及び前記腕部材を介して配線される電線とを備え、
   前記腕部材により前記載置部を前記収容室の内面に近づけて前記電極層に電源から前記電線を通して１〜５ｋＶの電圧を印加することにより、前記収容室の内面と前記載置部との間に静電場を発生させて前記収容室の内面に静電気的な応力を作用させることにより、前記収容室の内面に付着したパーティクルの付着力を弱めて前記パーティクルを前記収容室の内面から脱離させ、前記気体導入手段より前記不活性ガスを前記収容室内に導入することで前記収容室内から前記脱離したパーティクルを排気することを特徴とする基板搬送装置。
2. 前記電極層は、前記載置部に載置された前記基板に対向するように配設されることを特徴とする請求項１記載の基板搬送装置。
3. 前記電極層に極性の異なる高電圧が交互に印加されることを特徴とする請求項１又は２に記載の基板搬送装置。
4. 前記排気手段により、前記収容室内の圧力が１３３Ｐａ以上に保たれることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の基板搬送装置。
5. 基板を収容する収容室と、前記収容室内に配設され、前記基板を搬送する基板搬送手段と、前記収容室内を排気する排気手段と、前記収容室内に不活性ガスを導入する気体導入手段とを備え、前記基板搬送手段は、前記基板を載置する載置部と、前記載置部に一端が接続され、前記載置部を移動させる腕部材と、前記腕部材と接続され、回転する回転台と、前記載置部上に絶縁層を挟んで積層される電極層と、前記電極層に接続され、前記回転台及び前記腕部材を介して配線される電線とを有する基板搬送装置の洗浄方法であって、
   前記腕部材により前記載置部を前記収容室の内面に近づけて前記電極層に電源から前記電線を通して１〜５ｋＶの電圧を印加する電圧印加ステップと、
   前記電圧印加ステップにより前記収容室の内面と前記載置部との間に静電場を発生させて前記収容室の内面に静電気的な応力を作用させることにより、前記収容室の内面に付着したパーティクルの付着力を弱めて、前記パーティクルを前記収容室の内面から脱離させるパーティクル脱離ステップと、
   前記気体導入手段によって前記収容室内に前記不活性ガスを導入して、前記収容室の内壁から脱離した前記パーティクルを前記収容室内から排気するパーティクル排気ステップとを有することを特徴とする基板搬送装置の洗浄方法。
6. 前記電極層に極性の異なる電圧を交互に印加することを特徴とする請求項５記載の基板搬送装置の洗浄方法。
7. 前記排気手段により、前記収容室内の圧力を１３３Ｐａ以上に保つことを特徴とする請求項５又は６記載の基板搬送装置の洗浄方法。
8. 基板を収容して前記基板に所定の処理を施す第１の収容室を有する基板処理装置と、前記第１の収容室に接続される第２の収容室を有し、前記第２の収容室から前記第１の収容室へ前記基板を搬送する基板搬送装置とを備える基板処理システムであって、
   前記基板搬送装置は、
   前記基板を収容する収容室と、
   前記収容室内に配設され、前記基板を搬送する基板搬送手段と、
   前記収容室内を排気する排気手段と、
   前記収容室内に不活性ガスを導入する気体導入手段とを備え、
   前記基板搬送手段は、
   前記基板を載置する載置部と、
   前記載置部に一端が接続され、前記載置部を移動させる腕部材と、
   前記腕部材と接続され、回転する回転台と、
   前記載置部上に絶縁層を挟んで積層される電極層と、
   前記電極層に接続し、前記回転台、前記腕部材を介して配線される電線とを備え、
   前記腕部材により前記載置部を前記収容室の内面に近づけて前記電極層に電源から前記電線を通して１〜５ｋＶの電圧を印加することにより、前記収容室の内面と前記載置部との間に静電場を発生させて前記収容室の内面に静電気的な応力を作用させることにより、前記収容室の内面に付着したパーティクルの付着力を弱めて前記パーティクルを前記収容室の内面から脱離させ、前記気体導入手段より前記不活性ガスを前記収容室内に導入することで前記収容室内から前記脱離したパーティクルを排気することを特徴とする基板処理システム。

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