JP5545488B2 - Plasma processing equipment - Google Patents

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Description

本発明は、被処理基板をトレイに載置した状態で反応室内に搬入し、プラズマ処理するプラズマ処理装置に関する。   The present invention relates to a plasma processing apparatus in which a substrate to be processed is loaded into a reaction chamber in a state of being placed on a tray, and plasma processing is performed.

真空の反応室中で半導体ウエハ(以下、単に「ウエハ」と呼ぶ)にプラズマでエッチング処理や成膜処理等の処理を行うプラズマ処理装置では、ウエハをトレイに載置した状態で搬送することが行われている。
例えば特許文献1には、ウエハを処理する反応室と、未処理のウエハを予備加熱するための予備加熱室とを備え、反応室と予備加熱室の間をトレイに載置した状態でウエハを搬送する基板処理装置が開示されている。
また、特許文献2には、ウエハを処理する反応室と、ウエハを搬送する搬送室と、搬送室内に設けられた加熱ヒータを有するトレイステージとを備えた基板処理装置が開示されている。特許文献2の基板処理装置では、搬送室に搬入されたウエハはトレイを介してトレイステージに載置される。
In a plasma processing apparatus that performs processing such as etching processing and film forming processing on a semiconductor wafer (hereinafter simply referred to as “wafer”) in a vacuum reaction chamber, the wafer can be transported while being placed on a tray. Has been done.
For example, Patent Document 1 includes a reaction chamber for processing a wafer and a preheating chamber for preheating an unprocessed wafer, and the wafer is placed on a tray between the reaction chamber and the preheating chamber. A transported substrate processing apparatus is disclosed.
Patent Document 2 discloses a substrate processing apparatus including a reaction chamber for processing a wafer, a transfer chamber for transferring a wafer, and a tray stage having a heater provided in the transfer chamber. In the substrate processing apparatus of Patent Document 2, a wafer carried into a transfer chamber is placed on a tray stage via a tray.

特許文献1の基板処理装置では、ウエハはトレイに載置された状態で予備加熱室から反応室まで搬送された後、トレイから取り出されて処理される。ウエハが取り出された後のトレイは反応室外に搬出される。一方、特許文献2の基板処理装置では、搬送用アーム等によって搬送室内のトレイステージ上のトレイからウエハが取り出され、反応室内に搬入される。このように、特許文献1及び2では、反応室内にウエハを搬入したり反応室からウエハを搬出したりする際にトレイに対してウエハを出し入れする作業が必要となる。特に小径ウエハのように複数枚のウエハを反応室内に収容してプラズマ処理を行う場合、トレイに対してウエハを出し入れする作業の時間が長くなり、生産効率が悪い。
そこで、ウエハをトレイに載置した状態で反応室内に搬入し、そのままプラズマ処理を行うプラズマ処理装置が提供されている。
In the substrate processing apparatus of Patent Document 1, the wafer is transferred from the preheating chamber to the reaction chamber while being placed on the tray, and then taken out from the tray and processed. The tray after the wafer is taken out is carried out of the reaction chamber. On the other hand, in the substrate processing apparatus of Patent Document 2, a wafer is taken out from a tray on a tray stage in a transfer chamber by a transfer arm or the like and transferred into a reaction chamber. As described above, in Patent Documents 1 and 2, it is necessary to take a wafer into and out of the tray when the wafer is carried into or out of the reaction chamber. In particular, when a plurality of wafers are accommodated in a reaction chamber such as a small-diameter wafer and plasma processing is performed, the time for taking the wafers in and out of the tray becomes long and the production efficiency is poor.
Therefore, a plasma processing apparatus is provided in which a wafer is loaded into a reaction chamber in a state where it is placed on a tray and plasma processing is performed as it is.

1個のトレイに載置されるウエハの枚数は、ウエハやトレイの大きさにより異なるが、例えばトレイの直径が380mm、ウエハの直径が2インチの場合は1枚のトレイに数十枚のウエハが載置される。このように複数枚のウエハをトレイに載置した状態でプラズマ処理を行う場合、搬送時の安定性を確保するために、また、ウエハとトレイの表面を面一にしてプラズマ処理の均一性の向上を図るために、ウエハと略同じ大きさ・形状の座繰り部(凹部)を表面に設けたトレイが用いられている。   The number of wafers placed on one tray varies depending on the size of the wafer and the tray. For example, when the tray diameter is 380 mm and the wafer diameter is 2 inches, several tens of wafers are placed on one tray. Is placed. When plasma processing is performed with a plurality of wafers placed on the tray in this way, the uniformity of the plasma processing is ensured by ensuring that the surfaces of the wafer and the tray are flush with each other in order to ensure stability during transportation. In order to improve the quality, a tray provided with a countersink part (concave part) having substantially the same size and shape as the wafer is used.

プラズマ処理には、200℃以上の高温状態で行われる成膜プロセス、-100℃程度の低温状態で行われるエッチングプロセスがある。このような高温下、或いは低温下でプラズマ処理が行われた後の処理済みウエハやトレイは高温状態或いは低温状態となり、搬送用ロボットによって反応室から搬出される。その後、反応室外のトレイステージ上に載置され、移載用ロボットによってトレイから処理済みウエハが取り出される。
移載用ロボットにはトレイ上のウエハの位置情報が予め記憶されており、移載用ロボットは該位置情報に基づいてベルヌーイチャック等の捕捉手段によって処理済みウエハを捕捉し、座繰り部から取り出す。また、移載用ロボットはウエハケース等から未処理のウエハを取り出し、トレイの座繰り部に載置する。
Plasma treatment includes a film formation process performed at a high temperature of 200 ° C. or higher and an etching process performed at a low temperature of about −100 ° C. The processed wafer or tray after the plasma processing is performed at such a high temperature or low temperature is brought into a high temperature state or a low temperature state and is carried out of the reaction chamber by the transfer robot. Thereafter, the wafer is placed on a tray stage outside the reaction chamber, and the processed wafer is taken out of the tray by the transfer robot.
The transfer robot stores in advance the position information of the wafer on the tray, and the transfer robot captures the processed wafer by a capturing means such as a Bernoulli chuck based on the position information and removes it from the countersink. . Further, the transfer robot takes out an unprocessed wafer from a wafer case or the like and places it on the countersink portion of the tray.

トレイ上に多数枚のウエハが載置されている場合、移載用ロボットがトレイ上の全ての処理済みウエハを未処理ウエハに取り替える作業に数分程度の時間を要する。トレイ上のウエハを取り替える作業の時間が長くなると、加熱されて膨張したトレイがウエハの取り替え作業中に徐々に冷却されて収縮し、トレイの寸法が変化してしまう。特にアルミニウム等の金属製トレイの場合には寸法が大きく変化し、例えば、熱膨張係数が24×10-6/K、直径が380mmの一般的なアルミニウム製トレイの場合には、200℃〜250℃程度の高温から室温まで低下する間に直径が1.5〜2mm以上も収縮する。 When a large number of wafers are placed on the tray, it takes about several minutes for the transfer robot to replace all processed wafers on the tray with unprocessed wafers. When the time for replacing the wafer on the tray becomes longer, the heated and expanded tray is gradually cooled and contracted during the wafer replacement operation, and the dimensions of the tray change. Particularly large changes dimensions in the case of aluminum metal tray, for example, when the thermal expansion coefficient of 24 × 10 -6 / K, a diameter of a typical aluminum tray 380mm is, 200 ° C. to 250 DEG The diameter shrinks by 1.5-2mm or more while it falls from room temperature to room temperature.

このようにトレイの寸法が大きく変化するとトレイの座繰り部の位置、つまり、ウエハの位置が大きく変化するため、移載用ロボットが捕捉手段によってウエハを正確に捕捉できなかったり、通常の捕捉位置とは異なる位置を捕捉してしまったりするおそれがある。通常の捕捉位置とは異なる位置を捕捉すると、処理済みウエハをウエハケースに収納する際に処理済みウエハとウエハケースが接触してウエハを傷付けてしまうおそれがある。また、トレイ上の座繰り部の位置が変化すると、未処理のウエハをトレイの座繰り部に正確に載置することができない。
このような現象は、高温のトレイが冷却される場合だけでなく、低温のトレイが室温まで昇温する場合にも起こり得る。
If the size of the tray changes greatly in this way, the position of the counter-sink portion of the tray, that is, the position of the wafer changes greatly, so that the transfer robot cannot accurately capture the wafer by the capturing means, or the normal capturing position. There is a risk of catching a different position. If a position different from the normal capturing position is captured, the processed wafer and the wafer case may come into contact with each other and damage the wafer when the processed wafer is stored in the wafer case. Further, if the position of the countersink portion on the tray changes, an unprocessed wafer cannot be accurately placed on the countersink portion of the tray.
Such a phenomenon can occur not only when a high-temperature tray is cooled, but also when a low-temperature tray is heated to room temperature.

これに対して、特許文献3には、ウエハやトレイの座繰り部の変位量をCCDカメラで画像認識した結果に基づき動作を逐次微調整するようにしたティーチング方式の搬送用ロボットが開示されている。   On the other hand, Patent Document 3 discloses a teaching-type transfer robot in which operations are successively fine-tuned based on the result of image recognition of the amount of displacement of the countersink portion of the wafer or tray by a CCD camera. Yes.

特開2001-239144号公報JP 2001-239144 A 特開平10-233423号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-233423 特開2008-066372号公報JP 2008-066372

ところが、特許文献3の搬送用ロボットの場合、トレイ上に載置される多数枚のウエハ及び多数個の座繰り部全ての変位量を正確に画像認識するためには、ウエハの枚数或いは座繰り部の数に相当する数のカメラを設けなければならない。また、カメラを走査してトレイ全体の画像を取得するようにすればカメラの個数を少なくすることができるが、この場合はカメラの走査機構が必要になる。   However, in the case of the transfer robot of Patent Document 3, in order to accurately recognize the displacement amounts of all the many wafers and many countersinks placed on the tray, the number of wafers or countersink The number of cameras corresponding to the number of copies must be provided. In addition, if the camera is scanned to acquire an image of the entire tray, the number of cameras can be reduced. In this case, a camera scanning mechanism is required.

本発明が解決しようとする課題は、被処理基板をトレイに載置した状態でプラズマ処理することによりトレイが高温或いは低温になった場合でも、簡単な構成でトレイの所定位置に正確に被処理基板を載置したり前記トレイから被処理基板を取り出すことができるプラズマ処理装置を提供することである。   The problem to be solved by the present invention is that even if the tray becomes hot or cold due to plasma processing with the substrate to be processed placed on the tray, the processing is accurately performed at a predetermined position of the tray with a simple configuration. It is an object of the present invention to provide a plasma processing apparatus capable of placing a substrate and taking out a substrate to be processed from the tray.

上記課題を解決するために成された本発明は、被処理基板をトレイに載置した状態で反応室内に搬入して該被処理基板をプラズマ処理するプラズマ処理装置であって、
a)前記反応室の外部に設けられたトレイステージと、
b)前記被処理基板が載置された前記トレイを前記トレイステージと前記反応室の間で搬送するトレイ搬送機構と、
c)前記トレイステージ上のトレイからプラズマ処理済みの被処理基板を取り出すと共に、プラズマ処理前の被処理基板を前記トレイステージ上のトレイに載置する基板移載機構と、
d)前記トレイステージ上に載置されるトレイの温度を所定温度範囲に維持する温度維持手段と
を備えることを特徴とする。
The present invention made to solve the above-mentioned problems is a plasma processing apparatus for carrying out plasma processing of a substrate to be processed by carrying it into a reaction chamber in a state where the substrate to be processed is placed on a tray.
a) a tray stage provided outside the reaction chamber;
b) a tray transfer mechanism for transferring the tray on which the substrate to be processed is placed between the tray stage and the reaction chamber;
c) A substrate transfer mechanism for taking out the substrate to be processed from the tray on the tray stage and placing the substrate to be processed before the plasma processing on the tray on the tray stage;
d) Temperature maintaining means for maintaining the temperature of the tray placed on the tray stage in a predetermined temperature range.

また、本発明は、プラズマ処理中における前記反応室内のトレイの温度を検出する第1温度検出手段と、
前記トレイステージに載置されたトレイの温度を検出する第2温度検出手段と、
前記第1温度検出手段の検出結果及び前記第2温度検出手段の検出結果に基づき、前記トレイステージ上のトレイの温度が、前記プラズマ処理中における前記反応室内のトレイの温度に維持されるように前記温度維持手段を制御する制御手段を更に備えることを特徴とする。
Further, the present invention provides a first temperature detection means for detecting the temperature of the tray in the reaction chamber during the plasma processing,
Second temperature detecting means for detecting the temperature of the tray placed on the tray stage;
Based on the detection result of the first temperature detection means and the detection result of the second temperature detection means, the temperature of the tray on the tray stage is maintained at the temperature of the tray in the reaction chamber during the plasma processing. The apparatus further comprises control means for controlling the temperature maintaining means.

さらに、本発明は、前記反応室と前記トレイステージとの間に設けられた、トレイ搬送室を備えることが好ましい。   Furthermore, the present invention preferably includes a tray transfer chamber provided between the reaction chamber and the tray stage.

本発明のプラズマ処理装置によれば、反応室外に設置されたトレイステージ上に載置されたトレイは温度維持手段によってその温度が所定の温度範囲に維持される。このため、プラズマ処理が行われることにより高温状態或いは低温状態になったトレイが反応室から取り出されてトレイステージに載置された後に、トレイの温度が大きく変化して収縮したり膨張したりすることを防止できる。従って、トレイ上の被処理基板の載置位置が変化することを防止できるため、トレイステージ上のトレイから被処理基板を確実に捕捉することができると共にトレイ上の所定位置に被処理基板を正確に載置することができる。   According to the plasma processing apparatus of the present invention, the temperature of the tray placed on the tray stage installed outside the reaction chamber is maintained within a predetermined temperature range by the temperature maintaining means. For this reason, after the tray that has become hot or cold due to the plasma treatment is taken out of the reaction chamber and placed on the tray stage, the temperature of the tray changes greatly and contracts or expands. Can be prevented. Therefore, since it is possible to prevent the mounting position of the substrate to be processed on the tray from being changed, the substrate to be processed can be reliably captured from the tray on the tray stage, and the substrate to be processed is accurately placed at a predetermined position on the tray. It can be mounted on.

本発明の一実施例に係るプラズマ処理装置の概略構成を示す上面図。The top view which shows schematic structure of the plasma processing apparatus which concerns on one Example of this invention. プラズマ処理装置の概略構成を示す側面図。The side view which shows schematic structure of a plasma processing apparatus.

本発明に係るプラズマ処理装置では、被処理基板はトレイに載置された状態で反応室に搬入されプラズマ処理が行われる。被処理基板が載置されたトレイは反応室内の載置台に載置される。載置台にはトレイを静電吸着する静電チャック、トレイや被処理基板を冷却ガスで冷却する機構、あるいは、トレイや被処理基板を加熱する機構が設けられていることが好ましい。プラズマ処理としてはエッチング処理や成膜処理などが挙げられる。   In the plasma processing apparatus according to the present invention, the substrate to be processed is loaded into the reaction chamber while being placed on the tray, and plasma processing is performed. The tray on which the substrate to be processed is placed is placed on a placement table in the reaction chamber. The mounting table is preferably provided with an electrostatic chuck for electrostatically attracting the tray, a mechanism for cooling the tray and the substrate to be processed with a cooling gas, or a mechanism for heating the tray and the substrate to be processed. Examples of the plasma treatment include etching treatment and film formation treatment.

本発明のプラズマ処理装置は、反応室の外部にトレイが載置されるトレイステージが設けられている。トレイは前記トレイステージと前記反応室内の間で被処理基板を搬送するための部材であり、その上には1又は複数枚の被処理基板が載置される。トレイの材質としてはアルミナやアルミニウムが挙げられるが、熱伝導性に優れる点でアルミニウム製のトレイが好ましい。
また、トレイ表面には被処理基板と略同じ大きさ・形状の座繰り部(凹部)が設けられていることが好ましい。このようなトレイを用いることにより、被処理基板を安定して搬送することができる。また、被処理基板とトレイの表面を面一にすることができ、プラズマ処理の均一性が向上する。
The plasma processing apparatus of the present invention is provided with a tray stage on which a tray is placed outside the reaction chamber. The tray is a member for transporting the substrate to be processed between the tray stage and the reaction chamber, on which one or a plurality of substrates to be processed are placed. Examples of the material of the tray include alumina and aluminum, but an aluminum tray is preferable in terms of excellent thermal conductivity.
Moreover, it is preferable that a countersink part (concave part) having substantially the same size and shape as the substrate to be processed is provided on the tray surface. By using such a tray, the substrate to be processed can be stably conveyed. Further, the surface of the substrate to be processed and the tray can be flush with each other, and the uniformity of the plasma processing is improved.

反応室内でプラズマ処理を終えた被処理基板はトレイに載置されたままの状態で反応室から搬出されトレイ搬送機構によってトレイステージに移載される。トレイステージにはトレイの温度を所定温度範囲に維持する温度維持手段が備えられている。これにより、プラズマ処理後のトレイの温度を維持することができるので、プラズマ処理後の高温のトレイが徐々に冷却されて収縮したり、低温のトレイが徐々に昇温して膨張したりすることを防止できる。従って、トレイに設けられた座繰り部の位置やトレイ上に載置されている被処理基板の位置が変化することを極力防止できる。このため、熱膨張係数の大きいアルミニウム製のトレイを用いた場合であっても、基板移載機構はトレイ上の被処理基板を確実に捕捉することができる。また、被処理基板をトレイ上の所定位置に正確に移載することができる。トレイの温度を所定温度範囲に維持する温度維持手段は、トレイステージ内に電熱ヒータを埋め込んだり、トレイステージの上部に赤外線ヒータを設けたり、あるいは、トレイステージ内に冷媒を循環させたりすることにより構成することができる。   The substrate to be processed after the plasma treatment in the reaction chamber is unloaded from the reaction chamber while being placed on the tray, and is transferred to the tray stage by the tray transport mechanism. The tray stage is provided with temperature maintaining means for maintaining the temperature of the tray within a predetermined temperature range. As a result, the temperature of the tray after the plasma treatment can be maintained, so that the high temperature tray after the plasma treatment is gradually cooled and contracted, or the low temperature tray is gradually heated and expanded. Can be prevented. Therefore, it is possible to prevent the position of the countersunk portion provided on the tray and the position of the substrate to be processed placed on the tray from changing as much as possible. Therefore, even when an aluminum tray having a large thermal expansion coefficient is used, the substrate transfer mechanism can reliably capture the substrate to be processed on the tray. In addition, the substrate to be processed can be accurately transferred to a predetermined position on the tray. The temperature maintaining means for maintaining the temperature of the tray within a predetermined temperature range can be achieved by embedding an electric heater in the tray stage, providing an infrared heater at the top of the tray stage, or circulating a refrigerant in the tray stage. Can be configured.

また本発明は、プラズマ処理中における前記反応室内のトレイの温度を検出する第1温度検出手段と、前記トレイステージに載置されたトレイの温度を検出する第2温度検出手段と、前記第1温度検出手段の検出結果及び前記第2温度検出手段の検出結果に基づき、温度維持手段を制御する制御手段を備えることが好ましい。このような構成により、トレイステージ上に載置されたトレイの温度がプラズマ処理中のトレイの温度とほぼ同じになるように調節することができる。   The present invention also provides a first temperature detecting means for detecting the temperature of the tray in the reaction chamber during the plasma processing, a second temperature detecting means for detecting the temperature of the tray placed on the tray stage, and the first It is preferable to provide a control means for controlling the temperature maintaining means based on the detection result of the temperature detection means and the detection result of the second temperature detection means. With such a configuration, the temperature of the tray placed on the tray stage can be adjusted to be substantially the same as the temperature of the tray during plasma processing.

更に本発明は、反応室とトレイステージとの間にトレイ搬送室を設け、搬送室内を大気圧や真空に切り替えられるようにすれば、反応室内を常時真空状態に保持することができる。また、搬送室に搬送中のトレイの温度を維持するための加熱機構や冷却機構を設けると、反応室からトレイステージまで搬送する間におけるトレイの温度変化を抑えることができる。   Furthermore, according to the present invention, if a tray transfer chamber is provided between the reaction chamber and the tray stage so that the transfer chamber can be switched to atmospheric pressure or vacuum, the reaction chamber can always be kept in a vacuum state. Further, if a heating mechanism or a cooling mechanism for maintaining the temperature of the tray being transferred is provided in the transfer chamber, a change in the temperature of the tray during transfer from the reaction chamber to the tray stage can be suppressed.

以下、本発明のプラズマ処理装置の具体的な実施例を図1及び図2を用いて説明する。図1及び図2は本実施例に係るプラズマ処理装置1の構成を示している。本実施例のプラズマ処理装置1は、真空反応室2、搬送室(ロードロック室)4、大気室6、真空反応室2と搬送室4の間、搬送室4と大気室6の間にそれぞれ設けられたゲートバルブ8,10を具備している。   A specific embodiment of the plasma processing apparatus of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 and 2 show the configuration of the plasma processing apparatus 1 according to the present embodiment. The plasma processing apparatus 1 of the present embodiment includes a vacuum reaction chamber 2, a transfer chamber (load lock chamber) 4, an atmospheric chamber 6, between the vacuum reaction chamber 2 and the transfer chamber 4, and between the transfer chamber 4 and the atmospheric chamber 6. Gate valves 8 and 10 are provided.

真空反応室2の内部には、原料ガスの供給口であるシャワーヘッド12、トレイ14が載置される載置台16、載置台16上のトレイ14の温度を検出する赤外線温度センサ18(本発明の第1温度検出手段に相当)が設けられている。また、載置台16には加熱ヒータ20及び図示しない静電チャックが設けられている。本実施例では、シャワーヘッド12が上部電極を兼用し、載置台16が下部電極を兼用する。
トレイ14はアルミニウム製であり、その表面には複数の座繰り部(凹部)14aが設けられている。これら座繰り部14aに被処理基板である半導体ウエハW(以下、単に「ウエハ」という。)が載置される。座繰り部14aの大きさ(内径及び深さ)はウエハWの外径及び厚みとほぼ同じに設定されており、座繰り部14aに収容されたウエハWは、トレイ14の表面と面一になる。
Inside the vacuum reaction chamber 2, a shower head 12 that is a supply port for source gas, a mounting table 16 on which the tray 14 is mounted, and an infrared temperature sensor 18 that detects the temperature of the tray 14 on the mounting table 16 (the present invention Corresponding to the first temperature detecting means). The mounting table 16 is provided with a heater 20 and an electrostatic chuck (not shown). In the present embodiment, the shower head 12 also serves as the upper electrode, and the mounting table 16 also serves as the lower electrode.
The tray 14 is made of aluminum, and a plurality of countersunk portions (concave portions) 14a are provided on the surface thereof. A semiconductor wafer W (hereinafter simply referred to as “wafer”) as a substrate to be processed is placed on these countersink portions 14a. The size (inner diameter and depth) of the countersink 14a is set to be substantially the same as the outer diameter and thickness of the wafer W, and the wafer W accommodated in the countersink 14a is flush with the surface of the tray 14. Become.

搬送室4には、真空反応室2と大気室6との間でトレイ14を搬送するロボット22が設けられている。また、図示しないが、搬送室4にはその内部を減圧するための減圧手段が接続されている。   The transfer chamber 4 is provided with a robot 22 that transfers the tray 14 between the vacuum reaction chamber 2 and the atmospheric chamber 6. Although not shown, the transfer chamber 4 is connected to a decompression means for decompressing the interior thereof.

大気室6にはトレイステージ30、ウエハWを収納するウエハケース32、トレイステージ30とウエハケース32との間でウエハWを移動させる移載用のロボット34、トレイステージ30上のトレイ14の温度を検出する赤外線温度センサ36(本発明の第2温度検出手段に相当)が設けられている。ロボット34は、アーム34aとその先端に取り付けられた基板捕捉手段としてのベルヌーイチャック34bを有している。ロボット34にはトレイステージ30上のトレイ14の座繰り部14aが予め記憶されており、ベルヌーイチャック34bによりトレイ14の座繰り部14aからプラズマ処理済みのウエハWを吸着して取り出し、ウエハケース32に収納する。また、ウエハケース32からウエハWをチャックして取り出し、トレイステージ30上のトレイ14の座繰り部14aに収納する。トレイステージ30には、赤外線ヒータ38が設けられている。なお、図1及び図2では、トレイ14及びウエハWは大気室6のトレイステージ30上に載置された状態にある。   The atmosphere chamber 6 has a tray stage 30, a wafer case 32 for storing the wafer W, a transfer robot 34 for moving the wafer W between the tray stage 30 and the wafer case 32, and the temperature of the tray 14 on the tray stage 30. An infrared temperature sensor 36 (corresponding to the second temperature detection means of the present invention) is provided. The robot 34 has an arm 34a and a Bernoulli chuck 34b as a substrate capturing means attached to the tip of the arm 34a. The robot 34 stores in advance the countersink 14a of the tray 14 on the tray stage 30. The Bernoulli chuck 34b sucks and takes out the plasma-treated wafer W from the countersink 14a of the tray 14 to obtain a wafer case 32. Store in. Further, the wafer W is chucked and taken out from the wafer case 32 and stored in the countersink 14 a of the tray 14 on the tray stage 30. The tray stage 30 is provided with an infrared heater 38. In FIGS. 1 and 2, the tray 14 and the wafer W are in a state of being placed on the tray stage 30 of the atmospheric chamber 6.

加熱ヒータ20及び赤外線ヒータ38は制御装置40によって制御される。制御装置40には赤外線温度センサ18の検出信号が入力されるようになっており、この信号に基づき加熱ヒータ20が制御される。また、制御装置40には、赤外線温度センサ36の検出信号も入力されるようになっており、赤外線温度センサ18,36の検出信号に基づきトレイステージ30上のトレイ14の温度がプラズマ処理中における真空反応室2内のトレイ14温度と略同一になるように赤外線ヒータ38の出力が調節される。本実施例では、赤外線ヒータ38が温度維持手段を構成する。   The heater 20 and the infrared heater 38 are controlled by the control device 40. A detection signal of the infrared temperature sensor 18 is input to the control device 40, and the heater 20 is controlled based on this signal. The control device 40 is also input with a detection signal of the infrared temperature sensor 36, and the temperature of the tray 14 on the tray stage 30 is determined during the plasma processing based on the detection signals of the infrared temperature sensors 18 and 36. The output of the infrared heater 38 is adjusted so as to be substantially the same as the temperature of the tray 14 in the vacuum reaction chamber 2. In this embodiment, the infrared heater 38 constitutes a temperature maintaining means.

次に、本実施例に係るプラズマ処理装置1の動作を説明する。
まず、ロボット34により未処理のウエハWがウエハケース32から取り出されて、トレイステージ30上のトレイ14の座繰り部14aに載置される。このとき、トレイ14はトレイステージ30内の赤外線ヒータ38により所定の温度に加熱されている。
トレイ14の座繰り部14aにウエハWが載置された後、ゲートバルブ10が開放され、搬送室4内のロボット22によってトレイステージ30上のトレイ14が搬送室4内に搬送される。その後、ゲートバルブ10が閉じられ、搬送室4内が所定圧力まで減圧される。続いて、ゲートバルブ8が開放されてロボット22によりトレイ14が真空反応室2内に搬送され、載置台16上に載置される。載置台16上に載置されたトレイ14は静電チャックによって吸着されると共に加熱ヒータ20によって加熱される。
Next, the operation of the plasma processing apparatus 1 according to the present embodiment will be described.
First, an unprocessed wafer W is taken out from the wafer case 32 by the robot 34 and placed on the countersink 14 a of the tray 14 on the tray stage 30. At this time, the tray 14 is heated to a predetermined temperature by the infrared heater 38 in the tray stage 30.
After the wafer W is placed on the countersink 14 a of the tray 14, the gate valve 10 is opened, and the tray 14 on the tray stage 30 is transferred into the transfer chamber 4 by the robot 22 in the transfer chamber 4. Thereafter, the gate valve 10 is closed, and the inside of the transfer chamber 4 is reduced to a predetermined pressure. Subsequently, the gate valve 8 is opened, and the tray 14 is transported into the vacuum reaction chamber 2 by the robot 22 and placed on the mounting table 16. The tray 14 mounted on the mounting table 16 is attracted by the electrostatic chuck and heated by the heater 20.

載置台16のトレイ14の温度が所定温度に達すると、シャワーヘッド12から真空反応室2内に成膜用の原料ガスであるテトラエトキシシラン(TEOS)及び酸素が導入される。そして、下部電極と上部電極との間に高周波電源が印加されて原料ガスがプラズマ化されると、ウエハWの表面に酸化膜が形成される。プラズマ処理中における赤外線温度センサ18の検出信号は制御装置40に入力され、記憶される。
プラズマ処理が終了すると、ゲートバルブ8が開放されて載置台16上のトレイ14がロボット22により所定圧力まで減圧されている搬送室4内に搬送される。続いて、ゲートバルブ8を閉じて、搬送室4内を大気圧に戻した後、ゲートバルブ10を開放して、ロボット22によりトレイステージ30上にトレイ14が搬送される。
When the temperature of the tray 14 of the mounting table 16 reaches a predetermined temperature, tetraethoxysilane (TEOS) and oxygen, which are film forming raw material gases, are introduced from the shower head 12 into the vacuum reaction chamber 2. Then, when a high frequency power source is applied between the lower electrode and the upper electrode and the source gas is turned into plasma, an oxide film is formed on the surface of the wafer W. The detection signal of the infrared temperature sensor 18 during the plasma processing is input to the control device 40 and stored.
When the plasma processing is completed, the gate valve 8 is opened, and the tray 14 on the mounting table 16 is transferred into the transfer chamber 4 where the pressure is reduced to a predetermined pressure by the robot 22. Subsequently, the gate valve 8 is closed, the inside of the transfer chamber 4 is returned to atmospheric pressure, the gate valve 10 is opened, and the tray 14 is transferred onto the tray stage 30 by the robot 22.

トレイステージ30上にトレイ14が移載される際、制御装置40は赤外線温度センサ36の検出信号とプラズマ処理中の赤外線温度センサ18の検出信号とに基づき、トレイ14の温度がプラズマ処理中のトレイ14の温度とほぼ同じになるように赤外線ヒータ38の出力を調節する。これにより、トレイステージ30のトレイ14がプラズマ処理中のトレイ14の温度に維持される。   When the tray 14 is transferred onto the tray stage 30, the control device 40 determines that the temperature of the tray 14 is in the plasma processing based on the detection signal of the infrared temperature sensor 36 and the detection signal of the infrared temperature sensor 18 during the plasma processing. The output of the infrared heater 38 is adjusted so as to be substantially the same as the temperature of the tray 14. Thereby, the tray 14 of the tray stage 30 is maintained at the temperature of the tray 14 during the plasma processing.

この状態で、大気室6内のロボット34のベルヌーイチャック34bによりプラズマ処理済みのウエハWが吸着され、トレイステージ30上のトレイ14からウエハケース32に収納される。トレイ14の全ての座繰り部14aからウエハWが吸着されてウエハケース32に収納されると、続いて、ウエハケース32内の未処理のウエハWがロボット34のベルヌーイチャック34bにより吸着され、トレイステージ30上のトレイ14に載置される。   In this state, the plasma-processed wafer W is adsorbed by the Bernoulli chuck 34 b of the robot 34 in the atmosphere chamber 6 and stored in the wafer case 32 from the tray 14 on the tray stage 30. When the wafers W are attracted from all the countersink portions 14a of the tray 14 and stored in the wafer case 32, the unprocessed wafers W in the wafer case 32 are subsequently attracted by the Bernoulli chuck 34b of the robot 34, and the tray It is placed on the tray 14 on the stage 30.

このようなウエハWの交換作業が行われている間、トレイステージ30上のトレイ14の温度はプラズマ処理中の温度に維持されており、トレイ14上のウエハWの位置や座繰り部14aの位置が変化することがない。従って、ロボット34はトレイ14上のウエハWの所定位置を正確に吸着することができる。また、トレイ14の座繰り部14aに対して正確にウエハWを載置することができる。   While such a wafer W replacement operation is performed, the temperature of the tray 14 on the tray stage 30 is maintained at the temperature during the plasma processing, and the position of the wafer W on the tray 14 and the countersink 14a. The position does not change. Therefore, the robot 34 can accurately suck the predetermined position of the wafer W on the tray 14. Further, the wafer W can be accurately placed on the countersink portion 14a of the tray 14.

さらに、本実施例では、トレイ14の温度がプラズマ処理中の温度とほぼ同一に維持されるので、未処理のウエハWが載置された後、真空反応室2内の載置台16に載置されたトレイ14を、プラズマ処理のために加熱ヒータ20で加熱して温度調節する必要がなくスループットが向上する。また、トレイ14の温度が頻繁に変化することによるトレイ14の劣化が生じることもない。   Further, in this embodiment, the temperature of the tray 14 is maintained substantially the same as the temperature during the plasma processing, so that after the unprocessed wafer W is mounted, the tray 14 is mounted on the mounting table 16 in the vacuum reaction chamber 2. There is no need to adjust the temperature by heating the tray 14 with the heater 20 for plasma processing, thereby improving the throughput. Further, the deterioration of the tray 14 due to frequent changes in the temperature of the tray 14 does not occur.

なお、上記実施例では、プラズマ処理によりトレイ14の温度が高温になる例を説明したが、プラズマ処理によりトレイ14の温度が低温になる場合は、トレイステージ30の内部に冷媒循環路を設けてトレイステージ30上のトレイ14を冷却するようにすると良い。これにより、トレイステージ30上のトレイ14をプラズマ処理中の温度に維持することができる。   In the above embodiment, the example in which the temperature of the tray 14 is increased by the plasma processing has been described. However, when the temperature of the tray 14 is decreased by the plasma processing, a refrigerant circulation path is provided inside the tray stage 30. The tray 14 on the tray stage 30 may be cooled. Thereby, the tray 14 on the tray stage 30 can be maintained at a temperature during the plasma processing.

また、本発明では、トレイステージ30上のトレイ14からウエハWを取り出したり該トレイ14にウエハWを載置したりする作業中に徐々に収縮したり膨張したりしないようにすればよい。従って、トレイステージ30上に載置されたトレイ14の温度をプラズマ処理中のトレイ14の温度と同一にすることは必須ではなく、トレイステージ30上のトレイ14の温度が所定の温度範囲に維持されていれば良い。ただし、トレイステージ30上のトレイ14の温度を室温付近に維持するようにすると、プラズマ処理中のトレイ14との温度差が大きくなるため、大きな温度変化による膨張と収縮が頻繁に起こり、トレイ14が劣化し易くなる。また、スループットも低下する。従って、これらの事情を考慮すると、プラズマ処理中のトレイ14の温度に維持することが有効である。   In the present invention, the wafer W may be prevented from gradually contracting or expanding during the operation of taking out the wafer W from the tray 14 on the tray stage 30 or placing the wafer W on the tray 14. Accordingly, it is not essential that the temperature of the tray 14 placed on the tray stage 30 is the same as the temperature of the tray 14 during plasma processing, and the temperature of the tray 14 on the tray stage 30 is maintained within a predetermined temperature range. It only has to be done. However, if the temperature of the tray 14 on the tray stage 30 is maintained near room temperature, the temperature difference from the tray 14 during the plasma processing increases, so that expansion and contraction due to large temperature changes frequently occur, and the tray 14 Tends to deteriorate. Also, the throughput is reduced. Therefore, considering these circumstances, it is effective to maintain the temperature of the tray 14 during plasma processing.

2…真空反応室
4…搬送室
6…大気室
8…ゲートバルブ
10…ゲートバルブ
12…シャワーヘッド
14…トレイ
14a…座繰り部
16…載置台
18…赤外線温度センサ(第1温度検出手段)
20…加熱ヒータ
22…ロボット(トレイ搬送機構)
30…トレイステージ
32…ウエハケース
34…ロボット(基板移載機構)
34a…アーム
34b…ベルヌーイチャック
36…赤外線温度センサ(第2温度検出手段)
38…赤外線ヒータ
40…制御装置
W…半導体ウエハ(被処理基板)
2 ... Vacuum reaction chamber 4 ... Transfer chamber 6 ... Air chamber 8 ... Gate valve 10 ... Gate valve 12 ... Shower head 14 ... Tray 14a ... Countersink 16 ... Mounting table 18 ... Infrared temperature sensor (first temperature detecting means)
20 ... Heater 22 ... Robot (tray transport mechanism)
30 ... Tray stage 32 ... Wafer case 34 ... Robot (substrate transfer mechanism)
34a ... arm 34b ... Bernoulli chuck 36 ... infrared temperature sensor (second temperature detecting means)
38 ... Infrared heater 40 ... Control device W ... Semiconductor wafer (substrate to be processed)

Claims (3)

被処理基板をトレイに載置した状態で反応室内に搬入して該被処理基板をプラズマ処理するプラズマ処理装置において、
a)前記反応室の外部に設けられたトレイステージと、
b)前記被処理基板が載置された前記トレイを前記トレイステージと前記反応室の間で搬送するトレイ搬送機構と、
c)前記トレイステージ上のトレイからプラズマ処理済みの被処理基板を取り出すと共に、プラズマ処理前の被処理基板を前記トレイステージ上のトレイ載置する基板移載機構と、
d)前記トレイステージ上に載置されるトレイの温度を所定温度範囲に維持する温度維持手段と
を備えることを特徴とするプラズマ処理装置。
In a plasma processing apparatus for carrying a plasma process on a substrate to be processed by carrying the substrate to be processed into a reaction chamber in a state of being placed on a tray,
a) a tray stage provided outside the reaction chamber;
b) a tray transfer mechanism for transferring the tray on which the substrate to be processed is placed between the tray stage and the reaction chamber;
c) A substrate transfer mechanism for taking out the substrate to be processed from the tray on the tray stage and placing the substrate to be processed before the plasma processing on the tray on the tray stage;
d) A plasma processing apparatus comprising temperature maintaining means for maintaining the temperature of the tray placed on the tray stage in a predetermined temperature range.
プラズマ処理中における前記反応室内のトレイの温度を検出する第1温度検出手段と、
前記トレイステージに載置されたトレイの温度を検出する第2温度検出手段と、
前記第1温度検出手段の検出結果及び前記第2温度検出手段の検出結果に基づき、前記トレイステージ上のトレイの温度が、前記プラズマ処理中における前記反応室内のトレイの温度に維持されるように前記温度維持手段を制御する制御手段を更に備えることを特徴とする請求項1記載のプラズマ処理装置。
First temperature detection means for detecting the temperature of the tray in the reaction chamber during plasma processing;
Second temperature detecting means for detecting the temperature of the tray placed on the tray stage;
Based on the detection result of the first temperature detection means and the detection result of the second temperature detection means, the temperature of the tray on the tray stage is maintained at the temperature of the tray in the reaction chamber during the plasma processing. The plasma processing apparatus according to claim 1, further comprising control means for controlling the temperature maintaining means.
前記反応室と前記トレイステージとの間に設けられた、トレイ搬送室を備えることを特徴とする請求項1又は2記載のプラズマ処理装置。   The plasma processing apparatus according to claim 1, further comprising a tray transfer chamber provided between the reaction chamber and the tray stage.
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