JP5593384B2 - プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法 - Google Patents

プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法 Download PDF

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Description

本発明は、ドライエッチング装置やＣＶＤ装置等のプラズマ処理装置に関するものである。
プラズマ処理装置では、チャンバ内に設けられたサセプタと呼ばれる支持台に処理対象物としてのウエハを支持させる。次に、密閉状態にしたチャンバ内に高周波電圧を印加するとともにプラズマ発生用のガスを供給してチャンバ内にプラズマを発生させる。ウエハをプラズマに曝露することによってウエハにドライエッチング等のプラズマ処理を施す。
このようなプラズマ処理装置では、複数のウエハを一括して支持台に支持させるため、複数のウエハを収容できるトレイが用いられる（例えば特許文献１）。トレイはウエハよりもやや大きい直径を有する複数の収容孔を備える。各収容孔の内部にウエハが収容される。ウエハを収容したトレイは、アラインメント後、搬送機構により搬送されて支持台に支持される。トレイ内の各ウエハは支持台内に設けられた静電吸着装置によってトレイを介して静電吸着される。また、支持台の内部に設けられた冷却ガス供給管路よりトレイを介して供給される冷却ガス（例えばヘリウムガス）によって各ウエハの冷却がなされる。
特開２００９−１４７３７５号公報
しかしながら、上記のように、収容孔を有するトレイによって複数のウエハを一括して支持台に支持させる構成の従来のプラズマ処理装置では、個々の収容孔にウエハが適切に収容されているか否かが重要である。すなわち、トレイの収容孔に収容されたウエハがその収容孔の内縁に乗り上げて位置ずれを起こしている場合、ウエハを冷却する冷却ガスがウエハの下面に十分に行き渡らない。その結果、ウエハが冷却不足の状態で高温のプラズマに晒されることによって、いわゆるレジスト焼けが生じてしまうおそれがある。
そこで本発明は、トレイの収容孔に対してウエハが位置ずれを起こした状態でプラズマ処理が実行されるのを防止することを目的とする。
本発明の第１の態様は、複数の収容孔それぞれにウエハを収容した搬送可能なトレイを供給及び回収するためのストック部と、前記ストック部から供給される前記トレイに収容された前記ウエハに対してプラズマ処理を実行する処理部と、前記プラズマ処理前の前記トレイが載置されるテーブルを備え、このテーブル上の前記トレイに対してアラインメント処理を行うアライメント部と、前記アライメント部の前記テーブルに載置された前記トレイの各収容孔に収容されたウエハが対応する収容孔に対して位置ずれを起こしているか否かの検出を行う収容状態検出部とを備え、前記収容状態検出部は、前記テーブルに載置された前記トレイが備える複数の前記収容孔に収容された各ウエハの表面のウエハ側対象点における高さを検出する高さ検出部と、前記高さ検出部により検出された前記ウエハ側対象点における前記ウエハの表面の高さを用いて、各ウエハが対応する収容孔に対して位置ずれを起こしているか否かの判定を行う判定部とを備える、プラズマ処理装置を提供する。
処理部でのプラズマ処理前に、トレイは位置決めのためにアラインメント部のテーブルに載置される。テーブル上のトレイに対し、収容状態検出部が各収容孔内のウエハが位置ずれを起こしていない否かの検出を行う。その結果、トレイが備える複数の収容孔のうちウエハが位置ずれを起こしている収容孔がある場合には、そのトレイを処理部でのプラズマ処理に供しないようにすることができる。
さらに具体的には、前記高さ検出部は、前記ウエハ側対象点と前記収容孔の孔縁を挟んで対向するトレイ側対象点におけるトレイの表面の高さをさらに検出し、前記判定部は、前記ウエハ側測定点における前記ウエハの表面の高さと前記トレイ側対象点における前記トレイの表面の高さとの比較に基づいて、各ウエハが対応する収容孔に対して位置ずれを起こしているか否かの判定を行う。
また、ウエハ側対象点における前記ウエハの表面の高さと前記トレイ側対象点における前記トレイの表面の高さとを比較することで、ウエハの位置ずれを高精度で実行できる。
前記判定部は、前記高さ検出部が検出した前記ウエハ側対象点の高さに基づいて各収容孔内に前記ウエハが存在するか否かの判定をさらに行うことが好ましい。
前記テーブルは前記トレイを水平面内で回転させる回転テーブルであってもよい。この場合、前記収容状態検出部は、前記回転テーブルによる前記トレイの回転中に、前記トレイが備える前記複数の収容孔に収容された各ウエハが対応する収容孔に対して位置ずれを起こしているか否かの検出を行う。
この構成により、ウエハ有無検出部が備える向きが固定された１個の高さ検出部による複数の収容孔のウエハの高さ検出又は視野が固定された１個の撮像部による複数の収容孔のウエハの画像取得が可能となる。
プラズマ処理装置は、前記収容状態検出部が前記トレイのいずれかの前記収容孔の前記ウエハが位置ずれを起こしていることを検出すると警報を発生する警報発生部をさらに備えてもよい。
本発明の第２の態様は、複数の収容孔それぞれにウエハを収容したトレイを、ストック部からアラインメント部に搬送してテーブルに載置し、前記テーブルに載置された前記トレイが備える複数の前記収容孔に収容された各ウエハの表面のウエハ側対象点における高さを検出し、前記検出された前記ウエハ側対象点における前記ウエハの表面の高さを用いて、各ウエハが対応する収容孔に対して位置ずれを起こしているか否かを判定し、前記テーブル上の前記トレイのすべての前記収容孔内に前記ウエハが位置ずれを起こすことなく収容されていれば、前記トレイを前記アラインメント部から処理部に搬送してプラズマ処理を実行し、前記テーブル上の前記トレイのいずれかの前記収容孔の前記ウエハが位置ずれを起こしていれば、前記トレイを前記アラインメント部から前記ストック部に戻す、プラズマ処理方法を提供する。
本発明では、処理部でウエハに対するプラズマ処理が実行される前のアライメント部におけるトレイの位置決め段階で、トレイが備える複数の収容孔に収容された各ウエハが対応する収容孔に対して位置ずれを起こしているか否かの検出を行うようになっている。対応する収容孔に対して位置ずれを起こしているウエハがあった場合にはそのトレイを処理部に搬送せずにストック部に戻すことができる。その結果、ウエハが収容孔に対する位置ずれのために冷却不足の状態で高温のプラズマに晒されることがなく、ウエハにレジスト焼けが生じることを防止することができる。
本発明の実施の形態１におけるプラズマ処理装置の斜視図。 本発明の実施の形態１におけるプラズマ処理装置の断面平面図。 本発明の実施の形態１におけるプラズマ処理装置の断面側面図。 本発明の実施の形態１におけるプラズマ処理装置の断面側面図。 本発明の実施の形態１におけるプラズマ処理装置が備えるトレイの斜視図。 本発明の実施の形態１におけるプラズマ処理装置が備えるトレイの側断面図。 本発明の実施の形態１におけるプラズマ処理装置の動作系統を示すブロック図。 本発明の実施の形態１におけるプラズマ処理装置が備えるアライメント室の断面斜視図。 本発明の実施の形態１におけるプラズマ処理装置が備えるアライメント室内のセンタリング機構の動作説明図。 本発明の実施の形態１におけるプラズマ処理装置が備えるアライメント室内のノッチ検出センサ及び高さ検出センサとトレイの位置関係を示す図。 本発明の実施の形態１におけるプラズマ処理装置が備えるトレイ及びこのトレイに収容されたウエハの高さ検出対象点を示す図。 本発明の実施の形態１におけるプラズマ処理装置が備える処理室内のサセプタの斜視図。 本発明の実施の形態１におけるプラズマ処理装置が備える処理室内のサセプタの側断面図。 本発明の実施の形態１におけるプラズマ処理装置が備える処理室内のサセプタにトレイを載置する手順を示す図。 本発明の実施の形態１におけるプラズマ処理装置が備える処理室内のサセプタにトレイを載置する手順を示す図。 本発明の実施の形態１におけるプラズマ処理装置が備える処理室内のサセプタにトレイを載置する手順を示す図。 本発明の実施の形態１におけるプラズマ処理装置が備える処理室内のサセプタにトレイを載置する手順を示す図。 本発明の実施の形態１におけるプラズマ処理装置が備える処理室内のサセプタにトレイを載置する手順を示す図。 本発明の実施の形態１におけるプラズマ処理装置が備える処理室内のサセプタにトレイを載置する手順を示す図。 本発明の実施の形態１におけるプラズマ処理装置の側断面図。 本発明の実施の形態１におけるプラズマ処理装置のアライメント室内での作業手順を示すフローチャート。 本発明の実施の形態１におけるプラズマ処理装置の側断面図。 本発明の実施の形態１におけるプラズマ処理装置の側断面図。 本発明の実施の形態１におけるプラズマ処理装置の側断面図。 本発明の実施の形態１におけるプラズマ処理装置の側断面図。 本発明の実施の形態２におけるプラズマ処理装置が備えるアライメント室の断面斜視図。 本発明の実施の形態２におけるプラズマ処理装置が備えるアライメント室内の高さ検出センサとトレイの位置関係を示す図。 本発明の実施の形態３におけるプラズマ処理装置が備えるアライメント室内の高さ検出センサとトレイの位置関係を示す図。 本発明の実施の形態３におけるプラズマ処理装置が備えるトレイ及びこのトレイに収容されたウエハの高さ検出対象点を示す図。 本発明の実施の形態４におけるプラズマ処理装置が備えるアライメント室内の高さ検出センサとトレイの位置関係を示す図。 本発明の実施の形態５におけるプラズマ処理装置が備えるアライメント室内の高さ検出センサとトレイの位置関係を示す図。 本発明の実施の形態６におけるプラズマ処理装置が備えるアライメント室内のカメラとトレイの位置関係を示す図。 本発明の実施の形態７におけるプラズマ処理装置のアライメント室内での作業手順を示すフローチャート。 本発明の変形例におけるプラズマ処理装置の側断面図。
（実施の形態１）
図１〜図４において、本発明の実施の形態１におけるプラズマ処理装置１は処理対象物に対してプラズマ処理（例えばドライエッチング）を施すものであり、ストック部２、搬送室（搬送部）３、アライメント室（アラインメント部）４、処理室（処理部）５及び制御装置６（図１及び図３）を備える。ここで、図３は図２における矢視Ａ−Ａ断面図、図４は図２における矢視Ｂ−Ｂ断面図である。
このプラズマ処理装置１では、処理対象物としてのウエハＷを複数枚同時に処理することができるように、図５Ａ及び図５Ｂに示すような搬送可能なトレイ７が用いられる。このトレイ７は薄板円盤状の部材であり、セラミックス材料等の電気絶縁性材料から形成されている。トレイ７には厚さ方向に貫通して設けられてウエハＷよりもやや大きい直径を有する複数（ここでは７つ）の円形の収容孔７ａが設けられている。各収容孔７ａの内周部の下縁部には、その収容孔７ａの内方に張り出したリング状の張り出し部７ｂが設けられている。張り出し部７ｂは収容孔７ａ内に収容されたウエハＷの下面の外縁を支持する。ウエハＷの外縁が張り出し部７ｂによって下方から支持されて収容孔７ａの内部に収容された状態では、ウエハＷの下面は収容孔７ａから下方に露出した状態となる（図５Ｂ）。
この実施の形態におけるトレイ７は、図５Ａに示すように、トレイ７の中心位置に配置された１つの収容孔７ａに１枚のウエハＷを収容する。また、トレイ７の中心位置を中心とする仮想円ＣＬ上に中心が等間隔で並ぶように配置された６つの収容孔７ａに６枚のウエハＷを収容できるようになっている。
図１、図２及び図３において、本実施の形態におけるプラズマ処理装置１のストック部２は、その内部に複数のトレイ７（各トレイ７が備える複数の収容孔７ａのそれぞれにはウエハＷが収容されている）を取り出し及び格納可能に収容したカセット２１を備えている。カセット２１には、ストック部２に設けられた開閉扉２２を介して外部からアクセスすることができる。
図２、図３及び図４において、搬送室３はストック部２に隣接して設けられており、内部にトレイ７を搬送するための搬送機構３０が収容されている。搬送機構３０は搬送アーム３１を備えている。この搬送アーム３１は２つの平行な突起部３１ａを有して平面視において「Ｕ」字の形状をなし、上下軸回りに回転自在な回転軸３２の上部に設けられた水平移動機構３３に取り付けられている。
図２、図３及び図４において、水平移動機構３３は回転軸３２の上端部に固定されて水平面内の方向に延びたベースステージ３３ａと、ベースステージ３３ａに対してベースステージ３３ａの延びる方向に移動自在に設けられた下段ステージ３３ｂと、下段ステージ３３ｂに対してベースステージ３３ａの延びる方向に移動自在に設けられた上段ステージ３３ｃを備える。搬送アーム３１は２つの突起部３１ａの延びる方向をベースステージ３３ａの延びる方向と一致させた状態で上段ステージ３３ｃに取り付けられている。
搬送アーム３１は回転軸３２が回転することによって水平面内で回転し、水平移動機構３３の下段ステージ３３ｂがベースステージ３３ａに対して水平面内で移動するのと連動して上段ステージ３３ｃが下段ステージ３３ｂに対して水平面内で移動することによって水平面内で移動する。
搬送アーム３１の水平面内での回転動作（回転軸３２の回転動作）は、制御装置６が回転軸駆動モータ３２ａ（図３、図４及び図６）の作動制御を行うことによってなされる。また、搬送アーム３１の水平面内での移動動作（ベースステージ３３ａに対する下段ステージ３３ｂの水平面内方向への移動動作及び上段ステージ３３ｃの下段ステージ３３ｂに対する水平面内方向への移動動作）は、制御装置６が水平移動機構３３の内部に設けられた水平移動機構駆動部３３ｄ（図６）の作動制御を行うことによってなされる。制御装置６は、このように搬送アーム３１を水平面内で回転させ、また水平面内で移動させることによって、ストック部２内のトレイ７のアライメント室４への搬送、アライメント室４内のトレイ７の処理室５への搬送、処理室５内のトレイ７のアライメント室４への搬送、及びアライメント室４内のトレイ７のストック部２への搬送を行う。
図２及び図４において、アライメント室４は搬送室３に隣接して設けられている。図７にも示すように、アライメント室４は、内部に回転テーブル４１、センタリング機構４２、透過型の光学式センサ（投光器が投光する検査光を受光器が直接受光する形態の光学式センサ）であるノッチ検出センサ４３、反射型の光学式センサ（投光する検査光の反射光を自身が受光する形態の光学式センサ）である４つの高さ検出センサ４４Ａ，４４Ｂ，４４Ｃ，４４Ｄ及びトレイ仮置きテーブル４５を備えている。
図４及び図７において、回転テーブル４１は、アライメント室４の底板部４ａに対して水平面内で回転自在に設けられており、搬送室３内の搬送アーム３１によってストック部２から供給されたトレイ７（このトレイ７の各収容孔７ａにはウエハＷが収容されている）が載置される。
回転テーブル４１は、底板部４ａの下方に設けられた回転テーブル駆動モータ４６（図４及び図６）の作動によって回転し、これにより回転テーブル４１上のトレイ７が水平面内で回転する。
センタリング機構４２は、図２、図７及び図８に示すように、アライメント室４の底板部４ａ上に設けられて水平面内の同一軸上を同期して近接又は離間するように設けられた一対の縦方向部材４２ａと、各縦方向部材４２ａに一端側が固定されて縦方向部材４２ａと直交する水平面内方向に延びた一対の横方向部材４２ｂとを備える。各横方向部材４２ｂに２つずつ立設して計４つの当接部材４２ｃが設けられている。一対の縦方向部材４２ａが互いに近接又は離間すると、これに応じて一対の横方向部材４２ｂが互いに近接又は離間するようになっている。ここで、一対の縦方向部材４２ａの近接又は離間動作（すなわち一対の横方向部材４２ｂの近接又は離間動作）は、制御装置６が一対の縦方向部材４２ａの間に設けられたセンタリング機構駆動部４２ｄの作動制御を行うことによってなされる。
制御装置６は、搬送室３内の搬送アーム３１を水平面内で移動させ、搬送アーム３１によってトレイ７を回転テーブル４１に載置させる。その後、制御装置６は、センタリング機構駆動部４２ｄの作動制御を行って一対の縦方向部材４２ａを（したがって一対の横方向部材４２ｂを）互いに近接するように作動させ（図８中に示す矢印Ａ）、一対の横方向部材４２ｂに立設された計４つの当接部材４２ｃをトレイ７の外縁に当接させてトレイ７を挟み込む（図８中の実線で示す当接部材４２ｃ参照）。これにより回転テーブル４１上のトレイ７は、トレイ７の中心位置ｃｔ（図８）が回転テーブル４１の中心位置ＣＴ（図８）と一致する位置に移動して、回転テーブル４１に対する中心位置合わせ（センタリング）がなされる。
制御装置６は、トレイ７のセンタリングを行った後は、センタリング機構駆動部４２ｄの作動制御を行って、一対の縦方向部材４２ａを（したがって一対の横方向部材４２ｂを）互いに離間するように作動させる。これにより、４つの当接部材４２ｃがトレイ７から離れ、トレイ７が回転テーブル４１の回転作動により回転し得るようにする。なお、本実施の形態では、図８に示すように、センタリング機構４２によってトレイ７がセンタリングされた状態では、回転テーブル４１の外縁はトレイ７の仮想円ＣＬの内部領域に収まるようになっている。
図７及び図９において、ノッチ検出センサ４３は、アライメント室４の天井部４ｂ（図４及び図７）に設けられて検査光Ｌ１を下方に投光する投光器ＨＳと、投光器ＨＳの直下であって底板部４ａ上に設けられた受光器ＪＳとを備える。この実施の形態１では、アライメント室４の天井部４ｂはアクリル板等の透明な部材から成っており、ノッチ検出センサ４３は天井部４ｂの上面側に設けられて投光器ＨＳから投光される検査光Ｌ１は天井部４ｂを透過して下方に照射されるようになっている。しかし、ノッチ検出センサ４３の投光器ＨＳは天井部４ｂの下面側に設けられていてもよい（４つの高さ検出センサ４４Ａ〜４４Ｄについても同じ）。
図９において、ノッチ検出センサ４３の投光器ＨＳは、センタリング機構４２によってセンタリングがなされたトレイ７が回転テーブル４１により回転されたときに、投光器ＨＳが投光する検査光Ｌ１がトレイ７の外縁の一部を切り欠いて形成されたノッチ７ｃを上下方向に通過し得る位置に配置されている。ノッチ検出センサ４３の受光器ＪＳは、投光器ＨＳが投光した検査光Ｌ１がノッチ７ｃを上下方向に通過したときにその検査光Ｌ１を受光し得る位置に配置されている。
ノッチ検出センサ４３は、トレイ７が載置された回転テーブル４１が回転されている状態で（図９中に示す矢印Ｂ）、投光器ＨＳから検査光Ｌ１を投光しつつ、受光器ＪＳによる検査光Ｌ１の受光状態を観察することによって、トレイ７のノッチ７ｃの位置を検出することができる。制御装置６のアライメント処理部６ａ（図６）は、ノッチ検出センサ４３によりノッチ７ｃの位置が検出されたトレイ７の回転角度（回転テーブル４１の回転軸回りの回転角度）を０度（原点位置）であると認識する。なお、このノッチ７ｃの検出における回転テーブル４１の回転動作は、制御装置６のアライメント処理部６ａが回転テーブル駆動モータ４６の作動制御を行うことによってなされる。
本実施の形態では、ノッチ検出センサ４３及び制御装置６のアライメント処理部６ａが、回転テーブル４１によりトレイ７を回転させながらトレイ７の回転方向の位置決めを行う回転方向位置決め部を構成している。そして、回転方向位置決め部と前述のセンタリング機構４２は、アライメント室４内においてテーブル（回転テーブル４１）に対してトレイ７の位置決めを行うトレイ位置決め部を構成する。
図７及び図９において、アライメント室４には前述のように、４つの高さ検出センサ４４Ａ〜４４Ｄが設置されている。これら高さ検出センサ４４Ａ〜４４Ｄは、レーザー光線等の検査光Ｌ２を高さ検出対象点へ向かって照射する照射部と、高さ検出対象点で反射した検査光の位置を検出する受光部を備え、反射した検査光Ｌ２の位置から三角測量の原理で高さ検出対象点の高さを計測する。４つの高さ検出センサ４４Ａ〜４４Ｄはそれぞれ、トレイ７が備える７つの収容孔７ａに収容されたウエハＷが対応する収容孔７ａの孔縁に乗り上げて位置ずれを起こしているか否かを検出するためのものである。これらの高さ検出センサ４４Ａ〜４４Ｄにより、ウエハＷの表面上の外縁に近い数点（ここでは４点）の高さ検出対象点の高さと、そのウエハＷ上の高さ検出対象点の近傍に位置するトレイ７上の数点（ここでは４点）の高さ検出対象点の高さを求める。具体的には、４つの高さ検出センサ４４Ａ〜４４Ｄはそれぞれ、回転テーブル４１上のトレイ７の各収容孔７ａに収容されたウエハＷ又はその収容孔７ａの近傍のトレイ７の表面上に検査光Ｌ２を照射し、その検査光Ｌ２のウエハＷ又はトレイ７の表面における反射光に基づいてウエハＷ又はトレイ７の表面上の高さ検出対象点の高さを検出する。
ここで、図７に示すように、トレイ仮置きテーブル４５には、各高さ検出センサ４４Ａ〜４４Ｄが照射する検査光Ｌ２及び検査光Ｌ２のウエハＷ或いはトレイ７による反射光がトレイ仮置きテーブル４５によって遮らなれないようにするため、トレイ仮置きテーブル４５の各所には、その厚さ方向に貫通した透孔４５ａが設けられている。
図７及び図９において、４つの高さ検出センサ、すなわち第１の高さ検出センサ４４Ａ、第２の高さ検出センサ４４Ｂ、第３の高さ検出センサ４４Ｃ及び第４の高さ検出センサ４４Ｄがある。本実施の形態１では、これら４つの高さ検出センサ４４Ａ〜４４Ｄは、回転テーブル４１の中心の直上位置を通って水平面内方向に延びた直線ＬＬ上に並んで設けられている。
第１の高さ検出センサ４４Ａは、トレイ７の中央に設けられた収容孔７ａと同心であって、この収容孔７ａよりも半径がやや小さい仮想円Ｓ１（図９及び図１０）上に検査光Ｌ２を照射し、仮想円Ｓ１上でのウエハＷの表面の高さを検出する。第１の高さ検出センサ４４Ａから検査光Ｌ２が照射される向きは固定されている。しかし、回転テーブル４１上のトレイ７が水平面内で回転することで、第１の高さ検出センサ４４Ａは仮想円Ｓ１上の複数点におけるウエハＷの表面の高さを検出する。詳細には、第１の高さ検出センサ４４Ａは、仮想円Ｓ１上の４つの高さ検出対象点（ウエハ側対象点）Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４の高さを検出する。高さ検出対象点Ｐ１〜Ｐ４は、ウエハＷの表面上の外縁の近傍に位置し、平面視でウエハＷの中心に対して等角度間隔（９０°間隔）で配置されている。
第２の高さ検出センサ４４Ｂは、トレイ７の中央に設けられた収容孔７ａと同心であって、この収容孔７ａよりも半径がやや大きい仮想円Ｓ２（図９及び図１０）上に検査光Ｌ２を照射し、仮想円Ｓ２上でのトレイ７の表面の高さを検出する。第２の高さ検出センサ４４Ｂから検査光Ｌ２が照射される向きは固定されている。しかし、回転テーブル４１上のトレイ７が水平面内で回転することで、第２の高さ検査センサ４４Ｂは仮想円Ｓ２上の複数点におけるトレイ７の表面の高さを検出する。詳細には、第２の高さ検出センサ４４Ｂは、仮想円Ｓ２上の４つの高さ検出対象点（トレイ側対象点）Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４の高さを検出する。高さ検出対象点Ｑ１〜Ｑ４は、中央の収容孔７ａの孔縁の近傍に位置し、平面視で収容孔７ａの中心に対して等角度間隔（９０°間隔）で配置されている。また、高さ検出対象点Ｑ１〜Ｑ４の位置は、高さ検出対象点Ｐ１〜Ｐ４中央の収容孔７ａの孔縁を挟んで対向するように設定されている。
第３の高さ検出センサ４４Ｃは、トレイ７の周辺位置に並んで設けられた６つの収容孔７ａとトレイ７の中心側で接する仮想円ＳＧ（図９）よりも半径がやや大きい仮想円Ｓ３（図９及び図１０）上に検査光Ｌ２を照射し、仮想円Ｓ３上でのウエハＷやトレイ７の表面の高さを検出する。第３の高さ検出センサ４４Ｃから検査光Ｌ２が照射される向きは固定されている。しかし、回転テーブル４１上のトレイ７が水平面内で回転することで、第３の高さ検出センサ４４Ｃは仮想円Ｓ３上の複数点における高さを検出する。詳細には、第３の高さ検出センサ４４Ｃは、トレイ７の周辺位置に並ぶ６つの収容孔７ａ内のそれぞれについて収容孔７ａ内のウエハＷの表面上の外縁に近い２つの高さ検出対象点（ウエハ側対象点）Ｕ１，Ｕ２（計１２点）の高さを検出する。また、第３の高さ検出センサ４４Ｃは、これら６つの収容孔７ａ内のそれぞれについて２つ高さ検出対象点Ｕ１，Ｕ２と収容孔７ａの孔縁を挟んで対向するトレイ７の表面上の２つの高さ検出対象点（トレイ側対象点）Ｖ１，Ｖ２（計１２点）の高さを検出する。
第４の高さ検出センサ４４Ｄは、トレイ７の周辺位置に並んで設けられた６つの収容孔７ａとトレイ７の外周側で接する仮想円ＳＮ（図９）よりも半径がやや小さい仮想円Ｓ４（図９及び図１０）上に検査光Ｌ２を照射し、仮想円Ｓ４上でのウエハＷやトレイ７の表面の高さを検出する。第４の高さ検出センサ４４Ｄから検査光Ｌ２が照射される向きは固定されている。しかし、回転テーブル４１上のトレイ７が水平面内で回転することで、第４の高さ検出センサ４４Ｄは仮想円Ｓ４上の複数点における高さを検出する。詳細には、第４の高さ検出センサ４４Ｄは、トレイ７の周辺位置に並ぶ６つの収容孔７ａ内のそれぞれについて収容孔７ａ内のウエハＷの表面上の外縁に近い２つの高さ検出対象点（ウエハ側対象点）Ｘ１，Ｘ２（計１２点）の高さを検出する。また、第４の高さ検出センサ４４Ｄは、これら６つの収容孔７ａ内のそれぞれについて２つの高さ検出対象点Ｘ１，Ｘ２と収容孔７ａの孔縁を挟んで対向するトレイ７の表面上の２つの高さ検出対象点（トレイ側対象点）Ｙ１，Ｙ２（計１２点）の高さを検出する。
制御装置６の収容状態判定部６ｂ（図６）は、トレイ７の中央部の収容孔７ａに収容されたウエハＷについて、４組の高さ検出対象点、すなわち高さ検出対象点Ｐ１とＱ１、高さ検出対象点Ｐ２とＱ２、高さ検出対象点Ｐ３とＱ３、及び高さ検出対象点Ｐ４とＱ４の高さの比較を行う。高さ検出対象点Ｐ１〜Ｐ４は第１の高さ検出センサ４４Ａにより検出され、高さ検出対象点Ｑ１〜Ｑ４は第２の高さ検出センサ４４Ｂにより検出される。この高さの比較により、収容状態判定部６ｂはウエハＷの対応する収容孔７ａに対する収容状態の判定を行う。詳細には、収容状態判定部６ｂは、ウエハＷがトレイ７の収容孔７ａの孔縁に乗り上げて傾いた状態であるか否か、すなわちウエハＷが収容孔７ａに対する位置ずれを起こしているか否かの判定を行う。
また、収容状態判定部６ｂはトレイ７の周辺位置の６つの収容孔７ａのそれぞれに収容されたウエハＷについて、対応する４組の高さ検出対象点、すなわち高さ検出対象点Ｕ１とＶ１、高さ検出対象点Ｕ２とＶ２、高さ検出対象点Ｘ１とＹ１、及び高さ検出対象点Ｘ２とＹ２の高さの比較を行う。高さ検出対象点Ｕ１，Ｕ２，Ｖ１，Ｖ２は第３の高さ検出センサ４４Ｃにより検出され、高さ検出対象点Ｘ１，Ｘ２，Ｙ１，Ｙ２は第４の高さ検出センサ４４Ｄにより検出される。この高さの比較により、収容状態判定部６ｂはウエハＷの対応する収容孔７ａに対収容状態の判定、すなわち位置ずれを起こしているか否かの判定を行う。
収容状態判定部６ｂによる位置ずれの判定は、具体的には以下のように実行される。
まず、ウエハＷ上の高さ検出対象点における高さとそれに対して収容孔７ａの孔縁を挟んで対向するトレイ７上の高さ検出対象点における高さが比較される。例えば、トレイ７の中央のウエハＷについては、ウエハＷ上の高さ検出対象点Ｐ１〜Ｐ４の高さとトレイ７上の高さ検出対象点Ｑ１〜Ｑ４の高さがそれぞれ比較される。また、トレイ７の外周側の６つのウエハＷについては、ウエハＷ上の高さ検出対象点Ｕ１，Ｕ２，Ｘ１，Ｘ２の高さとトレイ７上の高さ検出対象点Ｖ１，Ｖ２，Ｙ１，Ｙ２の高さがそれぞれ比較される。具体的には、ウエハＷ上の高さ検出対象点Ｐ１〜Ｐ４，Ｕ１，Ｕ２，Ｘ１，Ｘ２の高さと対応するトレイ７上の高さ検出対象点Ｑ１〜Ｑ４，Ｖ１，Ｖ２，Ｙ１，Ｙ２の高さの差を求める。
次に、求めた高さの差を評価する。具体的には、１つのウエハＷ上の４つの高さ検出対象点の全ておいて、対応するトレイ７側の高さ検出対象の高さに対する差が予め定められた範囲であれば、そのウエハＷは対応する収容孔７ａに対して位置ずれを起こしていないと判定される。逆に、１つのウエハＷ上の４つの高さ検出対象点のいずれかにおいて、対応するトレイ７側の高さ検出対象点の高さに対する差が予め定められた範囲よりも大きい場合、そのウエハＷは対応する収容孔７ａに対して位置ずれを起こしていると判定される。例えば、中央のウエハＷについてはウエハＷ側の高さ検出点対象Ｐ１〜Ｐ４の高さからトレイ側の高さ検出対象点Ｑ１〜Ｑ４の高さを引いた差を求め、この差が予め定められた範囲内であるか否かに基づいて位置ずれの有無が判断される。
この判断基準に代えて又はこの判断基準に加えて以下の基準も使用できる。１つのウエハＷ上の４つの高さ検出対象点の対応するトレイ７側の高さ検出対象点の高さに対する差のばらつきが予め定められた範囲に収まる場合は、１つのウエハＷの４つの高さ検出対象点について対応するトレイ７側の高さ検出対象点の高さに対する差が概ね同じであるとみなせる。この場合は、そのウエハＷは対応する収容孔７ａに対して位置ずれを起こしていないと判定される。逆に、１つのウエハＷ上の４つの高さ検出対象点の対応するトレイ７側の高さ検出対象点の高さに対する差のばらつきが予め定められた範囲に収まらない場合、そのウエハＷは対応する収容孔７ａに対して位置ずれを起こしていると判定される。
以上のように、本実施の形態１におけるプラズマ処理装置１が備える複数（ここでは４つ）の高さ検出センサ４４Ａ〜４４Ｄは、回転テーブル４１に載置されたトレイ７が備える複数の収容孔７ａに収容された各ウエハＷの表面上の複数箇所の高さを検出する高さ検出部として機能し、制御装置６の収容状態判定部６ｂは、高さ検出手段（４つの高さ検出センサ４４Ａ〜４４Ｄ）により検出された各ウエハＷの表面上の複数箇所の高さに基づいて、トレイ７が備える複数の収容孔７ａに収容された各ウエハＷが対応する収容孔７ａに対して位置ずれを起こしているか否かの判定を行う判定部として機能する。高さ検出センサ４４Ａ〜４４Ｄ（高さ検出部）と収容状態判定部６ｂ（判定部）とにより本発明における収容状態検出部が構成されている。なお、高さ検出対象点の高さの検出時における回転テーブル４１の回転は、制御装置６の収容状態判定部６ｂが、回転テーブル駆動モータ４６の作動制御を行うことによってなされる。
本実施の形態では、ウエハＷの高さ検出対象点Ｐ１〜Ｐ３，Ｕ１，Ｕ２，Ｘ１，Ｘ２をウエハＷの表面上の外縁に近い位置に設定しているので、ウエハＷの反りによって位置ずれ判断に影響が及ぶのを最小限にとどめることができる。また、前述のようにウエハＷの高さ検出対象点の高さと対応するトレイ７の高さ検出対象点の高さとの差でウエハＷの位置ずれを判断するので、回転テーブル４１の平行度による誤差、エッチングに伴うトレイ７の消耗による誤差、トレイ７の反りや変形による誤差の影響も排除することができる。
図２及び図３において、処理室５は搬送室３とゲートバルブ８を介して繋がっており、ゲートバルブ８を閉じた状態では処理室５は搬送室３とは独立した真空容器として機能する。処理室５は、内部にウエハＷをトレイ７ごと支持する支持台としてのサセプタ５１を備えるとともに、サセプタ５１によって支持されたウエハＷに対してプラズマ処理を施すプラズマ処理部５２（図６）を備えている。
図１１Ａ及び図１１Ｂにおいて、サセプタ５１はトレイ載置部５１ａ及びトレイ載置部５１ａから上方に突出して設けられた複数のウエハ支持部５１ｂを備えている。トレイ載置部５１ａには、アライメント室４内において回転テーブル４１に対するトレイ７の中心位置合わせ（センタリング）と回転方向の位置決めがなされ、搬送室３内の搬送アーム３１によって搬送されたトレイ７（このトレイ７の各収容孔７ａにはウエハＷが収容されている）が載置される。各ウエハ支持部５１ｂは、センタリング及び回転方向位置決め後のトレイ７がトレイ載置部５１ａに載置されると、トレイ７の各収容孔７ａ内に下方から入り込んで各ウエハＷを持ち上げ支持する。
図１１Ａにおいて、サセプタ５１には制御装置６によって制御される昇降ピン駆動機構５３（図６）の作動によって同期して昇降する４つの昇降ピン５４が設けられている。これら４つの昇降ピン５４の上端部には、トレイ７の下面側に設けられた４つの昇降ピン嵌入孔７ｄ（図５Ａ及び図５Ｂ）が上方から嵌入し得るようになっている。トレイ７の４つの昇降ピン嵌入孔７ｄが４つの昇降ピン５４に嵌入した状態で（図１２Ａ及び図１３Ａ）、４つの昇降ピン５４をサセプタ５１に対して下降させる（図１２Ｂ及び図１３Ｂの図中に示す矢印Ｃ）。この下降により、トレイ７はトレイ載置部５１ａに載置され、トレイ７の各収容孔７ａに収容されたウエハＷは、各収容孔７ａ内に下方から入り込んだウエハ支持部５１ｂによって、トレイ７から上方に浮いた状態に支持される（図１２Ｃ及び図１３Ｃ）。
図６において、プラズマ処理部５２は、いずれも制御装置６によってその動作が制御される、ガス供給源５２ａ、真空排気装置５２ｂ、第１の高周波電圧印加装置５２ｃ、直流電圧印加装置５２ｄ、冷媒循環装置５２ｅ、冷却ガス供給装置５２ｆ、及び第２の高周波電圧印加装置５２ｇを備える（図６）。ガス供給源５２ａは、処理室５内にプラズマ発生用のガスを供給する。真空排気装置５２ｂは、処理室５内のガスを真空排気する。第１の高周波電圧印加装置５２ｃは、処理室５の上方に設けられた誘電コイル５５（図３）に高周波電圧を印加する。直流電圧印加装置５２ｄは、各ウエハ支持部５１ｂに設けた静電吸着用電極５６（図１１Ｂ）に直流電圧を印加してウエハ支持部５１ｂ上に載置されたウエハＷをウエハ支持部５１ｂ上に静電吸着させる。冷媒循環装置５２ｅは、サセプタ５１内に設けられた冷媒流路５７（図１１Ｂ）内に温度調節がなされた冷媒を循環させる。冷却ガス供給装置５２ｆは、サセプタ５１内に設けられてウエハ支持部５１ｂの上面に開口する冷却ガス供給管路５８（図１１Ｂ、図１３Ａ、図１３Ｂ、及び図１３Ｃ）内にウエハＷを冷却するための冷却ガス（例えばヘリウムガス）を供給する。第２の高周波電圧印加装置５２ｇは、処理室５内で発生したプラズマをウエハＷ側に引き寄せるバイアスを発生させる。
次に、このプラズマ処理装置１により複数のウエハＷをバッチ処理により一括してプラズマ処理する手順について説明する。制御装置６は先ず、搬送アーム３１を移動させて、ストック部２に供給されている複数のトレイ７（各トレイ７の各収容孔７ａにはウエハＷが収容されている）のうちの１枚を搬送アーム３１により保持させる。その後、制御装置６は、搬送アーム３１を作動させてそのトレイ７をアライメント室４内に移動させる（図１４中に示す矢印Ｄ１）。さらに制御装置６は搬送アーム３１を回転テーブル４１の上方で下降させてトレイ７を回転テーブル４１上に載置する（図１４中に示す矢印Ｄ２）。制御装置６は、トレイ７を回転テーブル４１上に載置した後、搬送アーム３１を搬送室３内に戻す（図１４中に示す矢印Ｄ３）。
制御装置６は、上記のようにしてトレイ７をアライメント室４の回転テーブル４１に載置したら、センタリング機構駆動部４２ｄの作動制御を行ってセンタリング機構４２を作動させ、前述の要領でトレイ７のセンタリングを行う（図１５に示すステップＳＴ１）。そして、トレイ７のセンタリングが終わったら回転テーブル４１を作動させてトレイ７を水平面内で３６０度以上回転させながら、ノッチ検出センサ４３を用いてトレイ７に設けられたノッチ７ｃの検出を行う。そして、ノッチ７ｃを検出したらトレイ７の回転（回転テーブル４１の回転）を停止させてトレイ７の回転方向の原点位置を把握する（図１５に示すステップＳＴ２）。
制御装置６は、上記ステップＳＴ２が終了したら、ノッチ７ｃの検出が成功したかどうかの判定を行う（図１５に示すステップＳＴ３）。そして、その結果、ステップＳＴ２におけるノッチ７ｃの検出に失敗したと判定した場合には、このプラズマ処理装置１に設けられるディスプレイ装置等の表示部（警報発生部）６１（図６）にエラーメッセージを表示したうえで、トレイ７をストック部２に返却するための待ち状態に入る（図１５に示すステップＳＴ４）。なお、ステップＳＴ２のノッチ７ｃの検出における回転テーブル４１の回転数は予め定めた所定回数（例えば３回）までとし、制御装置６は、回転テーブル４１を所定回数回転させるまでの間にノッチ７ｃを検出できなかった場合にはノッチ７ｃの検出に失敗したとしてステップＳＴ３からステップＳＴ４に進む。
一方、制御装置６の収容状態判定部６ｂは、ステップＳＴ３でノッチ７ｃの検出に成功したと判定した場合には、トレイ７を原点位置から回転させながら、４つの高さ検出センサ４４Ａ〜４４Ｄにより、前述の要領で、回転テーブル４１に載置されているトレイ７が備える複数の収容孔７ａに収容された各ウエハＷ及びトレイ７の表面上の各高さ検出対象点の高さの検出を行う（図１５に示すステップＳＴ５）。
制御装置６の収容状態判定部６ｂは、ステップＳＴ５の上記検出を行ったら、４つの高さ検出センサ４４Ａ〜４４Ｄにより検出したウエハＷ及びトレイ７の表面上の各高さ検出対象点の高さのデータに基づいて、回転テーブル４１に載置されたトレイ７が備える複数の収容孔７ａに収容された複数のウエハＷのうち、対応する収容孔７ａに対して位置ずれを起こしたウエハＷがあるか否かを検出する（図１５に示すステップＳＴ６）。
その結果、制御装置６の収容状態判定部６ｂにおいて、トレイ７が備える複数の収容孔７ａに収容された複数のウエハＷのうち、対応する収容孔７ａに対して位置ずれを起こしているウエハＷが１つでもある（少なくとも１つある）と判定した場合には、表示部６１にエラーメッセージ（警告）を表示（図１５に示すステップＳＴ４）。表示部６１に表示するエラーメッセージの態様はオペレータが認識できるものであれば、文字、図形、記号、ランプの点灯等のいずれでもよい。また、表示部６１に加えた又は表示部６１に代えて音又は音声でエラーメッセージ（警告）を出力する音響出力部を設けてもよい。
また、収容孔７ａに対して位置ずれを起こしているウエハＷが１つでもある（少なくとも１つある）と判定した場合、トレイ７をストック部２に返却するための待ち状態に入る（図１５に示すステップＳＴ４）。待ち状態はトレイ７をストック部２に返却する条件が充足すると終了する。待ち状態の終了後、制御装置６は回転ステージ４１上のトレイ７を搬送機構３０の搬送アーム３１で保持し、アライメント室４からストック部２のカセット２１に戻す。
一方、制御装置６の収容状態判定部６ｂにおいて、ステップＳＴ６で、トレイが備える複数の収容孔７ａに収容された複数のウエハＷのうち、対応する収容孔７ａに対して位置ずれを起こしているウエハＷが１つもなかったと判定した場合には、トレイ７を処理室５に搬送するための待ち状態に入り（図１５に示すステップＳＴ７）、アライメント室４内での処理を終了する。
このように、本実施の形態１におけるプラズマ処理装置１では、処理室５内でウエハＷに対するプラズマ処理が実行される前のアライメント室４内におけるトレイ７の位置決め段階で、トレイ７が備える複数の収容孔７ａに収容された各ウエハＷが対応する収容孔７ａに対して位置ずれを起こしているか否かの判断を行う。その結果、対応する収容孔７ａに対して位置ずれを起こしているウエハＷがあった場合にはそのトレイ７は処理室５内のサセプタ５１に搬送されない。
制御装置６は、収容状態判定部６ｂにより、対応する収容孔７ａに対して位置ずれを起こしているウエハＷが１つもなかったと判定してステップＳＴ７の待ち状態になると、搬送アーム３１を作動させて回転テーブル４１上のトレイ７を保持し、そのトレイ７を搬送室３経由で処理室５のサセプタ５１に載置させる。この動作を図１６Ａ中の矢印Ｅ１と図１６Ｂの矢印Ｅ２で示す。このときトレイ７はアライメント室４において回転テーブル４１に対する中心位置合わせ（センタリング）と回転方向の位置決めがなされているので、トレイ７の下面側に設けられた４つの昇降ピン嵌入孔７ｄにサセプタ５１に設けられた４つの昇降ピン５４の上端部が嵌入し、トレイ７は４つの昇降ピン５４によって支持された状態となる。
制御装置６は、トレイ７を４つの昇降ピン５４に支持させたら、搬送アーム３１を処理室５から退去させる（図１６Ｃ中に示す矢印Ｅ３）。そして、処理室５に設けられたゲートバルブ８を閉止状態にして処理室５を密閉状態にする。
制御装置６は、処理室５を密閉状態にしたら、昇降ピン駆動機構５３の作動制御を行って４つの昇降ピン５４を下降させる。この下降によりトレイ７がサセプタ５１のトレイ載置部５１ａに載置されるとともに、トレイ７の各収容孔７ａに収容されたウエハＷがサセプタ５１のウエハ支持部５１ｂに載置（支持）される（図１６Ｃ）。
制御装置６はトレイ７及びウエハＷをサセプタ５１に載置させたら、ガス供給源５２ａの作動制御を行って処理室５内にプラズマ発生用のガスを供給する。次いで直流電圧印加装置５２ｄを作動させて、ウエハ支持部５１ｂ内の静電吸着用電極５６に直流電圧を印加する。これにより、ウエハ支持部５１ｂ上のウエハＷが静電吸着用電極５６に静電吸着される。
制御装置６は、処理室５内に供給したプラズマ発生用のガスの圧力が所定の圧力に調圧されたことを検知したら、第１の高周波電圧印加装置５２ｃの作動制御を行って誘電コイル５５に高周波電圧を印加する。これにより処理室５内にプラズマが発生する。
制御装置６は、各ウエハＷがウエハ支持部５１ｂ上に静電吸着にて保持された後、冷却ガス供給装置５２ｆを作動させて冷却ガス供給管路５８から各ウエハ支持部５１ｂの下面に冷却ガスを充填させる。更に、制御装置６は第２の高周波電圧印加装置５２ｇの作動制御を行って、処理室５内のプラズマがウエハ支持部５１ｂ上のウエハＷに引き付けられるようにする。これによりウエハＷに対するプウエハ処理（エッチング）が開始される。
制御装置６は、ウエハＷに対するプラズマ処理が開始されて所定時間が経過したら、第２の高周波電圧印加装置５２ｇによる静電吸着用電極５６へのバイアス電圧の印加を停止させて処理室５内でのプラズマ発生を停止させる。次いで、制御装置６は冷却ガス供給装置５２ｆの作動制御を行って冷却ガスの供給を停止させる。冷却ガスの供給停止後、制御装置６はウエハＷの下面の冷却ガスの圧力が十分に低下したタイミングで、ガス供給源５２ａからの処理室５内へのガスの供給を停止させるとともに、第１の高周波電圧印加装置５２ｃによる誘電コイル５５への高周波電圧の印加を停止させる。更に、直流電圧印加装置５２ｄによる静電吸着用電極５６への直流電圧の印加を停止させて、ウエハＷの静電吸着を解除する。ウェウエハ静電吸着を解除した後は、必要に応じて除電処理を実行してウエハＷやトレイ７に残った静電気を除去し、処理ウエハでの処理を終了する。
上記処理室５内での処理の実行中、制御装置６は、真空排気装置５２ｂによる処理室５内のガスのプラズマ処理装置１の外部への排出動作と、冷媒循環装置５２ｅによる冷媒流路５７内への冷媒の循環動作を常時実行する。冷媒ウエハ置５２ｅによる冷媒流路５７内への冷媒の循環動作によりサセプタ５１を通じてウエハＷが冷却され、冷却ガスを通じたウエハＷの冷却と相俟って、高いプラズマ処理効率が維持される。
なお、制御装置６は、上記のように、処理室５内でのウエハＷに対するプラズマ処理を実行している間、搬送アーム３１を作動させて、次にプラズマ処理を行うウエハＷを収容したトレイ７をストック部２から取り出してアライメント室４に搬入する。また、制御装置６はトレイ７を回転テーブル４１上に載置させる。これにより、処理室５内でウエハＷに対するプラズマ処理が行われている間、次にプラズマ処理を行うウエハＷを収容したトレイ７について、回転テーブル４１に対する中心位置合わせ（センタリング）と回転方向の位置決め及びウエハＷの有無検出を実行することができる。
制御装置６は、処理室５内でのウエハＷに対するプラズマ処理が終了したら、昇降ピン駆動機構５３を作動させて４つの昇降ピン５４を上昇させ、トレイ７をサセプタ５１の上方に持ち上げ支持する。なお、４つの昇降ピン５４はその上昇過程でトレイ７の下面側に設けられた昇降ピン嵌入孔７ｄ内に下方から嵌入する。
昇降ピン５４の上昇作動によりトレイ７をサセプタ５１の上方に持ち上げ支持したら、制御装置６はゲートバルブ８を開いて搬送アーム３１を処理室５内に進入させる。また、制御装置６は昇降ピン５４によって持ち上げ支持されたトレイ７を搬送アーム３１によって保持して処理室５から退去させる。そして、そのトレイ５をアライメント室４のトレイ仮置きテーブル４５に載置する（図１６Ｄ。図中に示す矢印Ｆ１，Ｆ２）。引き続いて、既に回転テーブル４１に対する中心位置合わせ（センタリング）と回転方向の位置決めが終了している回転テーブル４１上のトレイ７（次にプラズマ処理を行うウエハＷを収容したトレイ７）を搬送アーム３１によって保持し、アライメント室４から退去させて（図１６Ｄ中に示す矢印Ｆ３）、そのトレイ７を処理室５内へ搬送する。制御装置６は、次にプラズマ処理を行うウエハＷを収容したトレイ７を処理室５内に搬送した後は、搬送アーム３１をアライメント室４に進入させ、トレイ仮置きテーブル４５上のトレイ７（既にプラズマ処理が終了したウエハＷを収容したトレイ７）を保持してアライメント室４から搬出し、ストック部２に戻す。
このように、処理室５から搬出されたトレイ７は一旦トレイ仮置きテーブル４５に載置し、冷却してからストック部２に戻す。これによりプラズマ処理によって高温になったウエハＷ（トレイ７）が高温状態のままストック部２に戻されることが防止される。また、高温になったウエハＷを収容したトレイ７をトレイ仮置きテーブル４５に載置したままの状態で、次にプラズマ処理を行うウエハＷを収容したトレイ７をアライメント室４から取り出して処理室５へ搬送する。これによりプラズマ処理全体に要する時間を短縮して効率よく作業を行うことができる。
仮置きテーブル４５に載置したトレイ７をストック部２に戻したら、そのトレイ７に収容されたウエハＷについてのバッチ処理が終了する。
以上説明したように、本実施の形態１におけるプラズマ処理装置１は、複数の収容孔７ａそれぞれにウエハＷを収容したトレイ７の位置決めが行われるアライメント室４と、トレイ７の複数の収容孔７ａのそれぞれに収容されたウエハＷに対してプラズマ処理が行われる処理室５を備える。また、プラズマ処理装置１は、アライメント室４内においてウエハＷを収容したトレイ７が載置される回転テーブル４１（テーブル）と、アライメント室４内において回転テーブル４１に対するトレイ７の位置決めを行うトレイ位置決め手段（ノッチ検出センサ４３、制御装置６のアライメント処理部６ａ及びセンタリング機構４２）とを備える。さらに、プラズマ処理装置１は、処理室５においてトレイ７を支持するサセプタ５１（支持台）と、処理室５においてサセプタ５１に支持されたトレイ７が備える複数の収容孔７ａに収容された複数のウエハＷにプラズマ処理を施すプラズマ処理手段としてのプラズマ処理部５２とを備える。さらにまた、プラズマ処理装置１は、トレイ位置決め手段による位置決めがなされたトレイ７をアライメント室４の回転テーブル４１から処理室５内のサセプタ５１へ搬送する搬送手段としての搬送アーム３１と、アライメント室４内において回転テーブル４１に載置されたトレイ７が備える複数の収容孔７ａに収容された各ウエハＷが対応する収容孔７ａに対して位置ずれを起こしているか否かの検出を行う位置ずれ検出手段としての４つの高さ検出センサ４４Ａ〜４４Ｄ及び制御装置６の収容状態判定部６ｂを備える。
本実施の形態１におけるプラズマ処理装置１では、処理室５内でウエハＷに対するプラズマ処理が実行される前のアライメント室４内におけるトレイ７の位置決め段階で、トレイ７が備える複数の収容孔７ａに収容された各ウエハＷが対応する収容孔７ａに対して位置ずれを起こしているか否かの検出を行うようになっている。その結果、対応する収容孔７ａに対して位置ずれを起こしているウエハＷがあった場合にはそのトレイ７を処理室５内のサセプタ５１に搬送しないようにしている。そのため、ウエハＷが収容孔７ａに対する位置ずれを起こしウエハＷの下面に冷却ガスが十分に行き渡らないことに起因してウエハＷが冷却不足の状態で高温のプラズマに晒されるようなことがない。よって、収容孔７ａに対する位置ずれに起因する冷却不足で、ウエハＷにレジスト焼けが生じることを防止することができる。
更に、ウエハＷの位置ずれ検出を行う位置ずれ検出手段をアライメント室４に配置することにより、プラズマ処理装置１の小型化を図るとともに、アライメント室４内において行われるトレイ７の位置決め動作中に位置ずれ検出を行うことが可能となる。
また、本実施の形態１におけるプラズマ処理装置１では、収容状態検出部は、回転テーブル４１に載置されたトレイ７が備える複数の収容孔７ａに収容された各ウエハＷの表面上の複数箇所の高さを検出する高さ検出部としての４つの高さ検出センサ４４Ａ〜４４Ｄと、これら４つの高さ検出センサ４４Ａ〜４４Ｄにより検出された各ウエハＷの表面上の複数箇所の高さに基づいて、トレイ７が備える複数の収容孔７ａに収容された各ウエハＷが対応する収容孔７ａに対して位置ずれを起こしているか否かの判定を行う制御装置６の収容状態判定部６ｂから成っているので、トレイ７の収容孔７ａに対してウエハＷが位置ずれを起こしているか否かの検出を安価な構成で実行することができる。
また、本実施の形態１におけるプラズマ処理装置１では、収容状態判定部６ｂは、回転テーブル４１によりトレイ７を回転させながら、トレイ７が備える複数の収容孔７ａに収容された各ウエハＷが対応する収容孔７ａに対して位置ずれを起こしているか否かの検出を行う。これによりウエハＷの位置ずれの検出に要する時間を短縮してプラズマ処理装置１における処理作業時間を短縮させることができる。
（実施の形態２）
実施の形態２におけるプラズマ処理装置は、図１７及び図１８に示すように、アライメント室４の天井部４ｂの上面に設けられた移動機構７０に、１つの高さ検出センサ４４が取り付けられた構成を有する。高さ検出センサ４４は移動機構７０によって、回転テーブル４１の上方で水平面内方向に直線状に移動し得る。この実施の形態２におけるプラズマ処理装置では、高さ検出センサ４４が１つである点が実施の形態１におけるプラズマ処理装置１とは異なるが、他の部分は実施の形態１におけるプラズマ処理装置１と同じである。
移動機構７０は、アライメント室４の天井部４ｂに水平面内方向に延びて設けられたガイド部７１と、ガイド部７１と平行に延びて設けられたボール螺子７２と、ボール螺子７２と螺合し、ガイド部７１によってボール螺子７２回りの回転移動が規制された移動部７３と、ボール螺子部７２を軸回りに回転駆動するボール螺子駆動モータ７４を備えている。高さ検出センサ４４は移動部７３から張り出して設けられた張り出し部７５に固定して設けられている。ボール螺子駆動モータ７４が制御装置６の収容状態判定部６ｂによって作動制御がなされて回転駆動すると、移動部７３がガイド部７１に沿って移動し、高さ検出センサ４４が回転テーブル４１の上方（すなわちトレイ７の上方）で水平面内方向に移動する。
この実施の形態２におけるプラズマ処理装置では、高さ検出センサ４４が実施の形態１における直線ＬＬに沿って移動するように設けられている。制御装置６の収容状態判定部６ｂが回転テーブル４１を回転させつつ（図１８中に示す矢印Ｂ）、ボール螺子駆動モータ７４の作動制御を行って高さ検出センサ４４を直線ＬＬに沿って移動させる。これにより、１つの高さ検出センサ４４で実施の形態１と同じ高さ検出対象点のデータを取得することができる。このため、実施の形態２におけるプラズマ処理装置は、実施の形態１におけるプラズマ処理装置１と同様の効果を得ることができる。
（実施の形態３）
図１９に示す実施の形態３におけるプラズマ処理装置は、実施の形態１及び２におけるプラズマ処理装置とは異なり、高さ検出センサが３つである。具体的には、アライメント室４の天井部４ｂの上面に３つの高さ検出センサ、すなわち第１の高さ検出センサ４４Ａ、第２の高さ検出センサ４４Ｂ及び第３の高さ検出センサ４４Ｃが実施の形態１における直線ＬＬ上に並んで設けられている。
図１９に示すように、第１の高さ検出センサ４４Ａは、実施の形態１における仮想円Ｓ１（図２０も参照）上の１点に検査光Ｌ２を照射してその仮想円Ｓ１上の１点に位置した（トレイ７が回転することによって通過した）ウエハＷの表面上の外縁に近い３つの高さ検出対象点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３（図２０）の高さを検出する。また、第２の高さ検出センサ４４Ｂは、実施の形態１における仮想円Ｓ３上の１点に検査光Ｌ２を照射してその仮想円Ｓ３上の１点に位置した（トレイ７が回転することによって通過した）各ウエハＷの表面上の外縁に近い１つの高さ検対象点Ｕ１（図２０に示すように高さ検対象点Ｕ１計６点ある）の高さを検出する。また、第３の高さ検出センサ４４Ｃは、実施の形態１における仮想円Ｓ４上の１点に検査光Ｌ２を照射してその仮想円Ｓ４上の１点に位置した（トレイ７が回転することによって通過した）各ウエハＷの表面上の外縁に近い２つの高さ検出対象点Ｘ１，Ｘ２（図２０に示すように検出対象点Ｘ１，Ｘ２は計１２点）の高さを検出する。
制御装置６の収容状態判定部６ｂは、トレイ７の各収容孔７ａに収容されたウエハＷについて、そのウエハＷ上の３つの高さ検出対象点（Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３又はＵ１，Ｘ１，Ｘ２）の高さに基づいて、トレイ７が備える複数の収容孔７ａに収容された各ウエハＷが対応する収容孔７ａに対して位置ずれを起こしているか（傾いているか）否かの判定を行う。
具体的には、収容状態判定部６ｂは、１つのウエハＷ上の３つの高さ検出対象点（Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３又はＵ１，Ｘ１，Ｘ２）の高さのばらつきが予め定められた範囲に収まる場合、すなわち３つの高さ対象点の高さが概ね同じであるとみなせる場合には、そのウエハＷは対応する収容孔７ａに対して位置ずれを起こしていないと判定する。一方、収容状態判定部６ｂは、１つのウエハＷ上の３つの高さ検出対象点（Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３又はＵ１，Ｘ１，Ｘ２）の高さのばらつきが予め定められた範囲に収まらない場合には、そのウエハＷは対応する収容孔７ａに対して位置ずれを起こしていると判定する。トレイ７の外周側の６つの収容孔７ａについては、実施の形態１と同様に、ウエハＷ上の高さ検出対象点の高さとそれに対応するトレイ７上の高さ検出対象点の高さとの差に基づいてウエハＷが位置ずれを起こしているか否かを判定してもよい。
すなわち本実施の形態３におけるプラズマ処理装置が備える複数（ここでは３つ）の高さ検出センサ４４Ａ〜４４Ｃは、回転テーブル４１に載置されたトレイ７が備える複数の収容孔７ａに収容された各ウエハＷの表面上の複数箇所の高さを検出する高さ検出部として機能し、制御装置６の収容状態判定部６ｂは、高さ検出手段（３つの高さ検出センサ４４Ａ〜４４Ｃ）により検出された各ウエハＷの表面上の複数箇所の高さに基づいて、トレイ７が備える複数の収容孔７ａに収容された各ウエハＷが対応する収容孔７ａに対して位置ずれを起こしているか否かの判定を行う判定部として機能する。このため実施の形態３におけるプラズマ処理装置は、実施の形態１及び２におけるプラズマ処理装置と同様の効果を得ることができる。
（実施の形態４）
実施の形態４におけるプラズマ処理装置は、図２１に示すように、実施の形態２において示した移動機構７０によって１つの高さ検出センサ４４を水平面内方向に移動できるようにすることで、実施の形態３における３つの高さ検出センサ４４Ａ〜４４Ｃにより検出する７つのウエハＷの表面上の各高さ検出対象点における高さを検出するものである。よって、この実施の形態４におけるプラズマ処理装置は、実施の形態１〜３におけるプラズマ処理装置と同様の効果を得ることができる。
（実施の形態５）
実施の形態５におけるプラズマ処理装置は、図２２に示すように、実施の形態２において示した移動機構７０によって水平面内方向に移動自在とした３つの高さ検出センサ、すなわち第１の高さ検出センサ４４Ａ、第２の高さ検出センサ４４Ｂ及び第３の高さ検出センサ４４Ｃによって、実施の形態３（又は実施の形態４）において計測する各ウエハＷの高さ検出対象点の高さをウエハＷごとに同時に検出するようにしたものである。制御装置６の収容状態判定部６ｂは、移動機構７０によって３つの高さ検出センサ４４Ａ〜４４Ｃを水平面内方向に一体に移動させるとともに、回転テーブル４１によってトレイ７を回転させることにより（図２２中に示す矢印Ｂ）、トレイ７が備える７つの収容孔７ａに収容された各ウエハＷの表面上の３つの高さ検出対象点の高さを検出することができる。よって、この実施の形態５におけるプラズマ処理装置は、実施の形態１〜４におけるプラズマ処理装置と同様の効果を得ることができる。
（実施の形態６）
実施の形態６におけるプラズマ処理装置は、図２３に示すように、上述の実施の形態１〜５におけるプラズマ処理装置とは異なり、回転テーブル４１に載置されたトレイ７が備える複数の収容孔７ａに収容された各ウエハＷが対応する収容孔７ａに対して位置ずれを起こしているか否かの検出を行う位置ずれ検出手段が高さ検出センサではなく、撮像手段であるカメラ８０となっており、このカメラ８０が実施の形態２において示した移動機構７０によって、水平面内方向に移動自在となっている。
この実施の形態６におけるプラズマ処理装置では、カメラ８０が実施の形態１における直線ＬＬに沿って移動するように設けられており、制御装置６の収容状態判定部６ｂから回転テーブル４１を回転させつつ（図２３中に示す矢印Ｂ）、ボール螺子駆動モータ７４の作動制御を行ってカメラ８０を直線ＬＬに沿って移動させながらカメラ８０による撮像動作を行わせることにより、１つのカメラ８０で７つの収容孔７ａに収容された各ウエハＷの画像データを取得することができる。そして、制御装置６の収容状態判定部６ｂは、カメラ８０により撮像して得られる各ウエハＷの画像に基づいて、トレイ７が備える複数の収容孔７ａに収容された各ウエハＷが対応する収容孔７ａに対して位置ずれを起こしているか否かの検出を行うことができる。よって、この実施の形態６におけるプラズマ処理装置は、実施の形態１〜５におけるプラズマ処理装置と同様の効果を得ることができる。
また、この実施の形態６におけるプラズマ処理装置では、位置ずれ検出手段が、回転テーブル４１に載置されたトレイ７が備える複数の収容孔７ａに収容された各ウエハＷを上方から撮像する撮像手段としてのカメラ８０と、カメラ８０により撮像して得られる画像に基づいて、トレイ７が備える複数の収容孔７ａに収容された各ウエハＷが対応する収容孔７ａに対して位置ずれを起こしているか否かの判定を行う判定手段（制御装置６の収容状態判定部６ｂ）から成っているので、実施の形態１〜５の場合と同様、トレイ７の収容孔７ａに対してウエハＷが位置ずれを起こしているか否かの検出を安価な構成で実行することができる。
（実施の形態７）
実施の形態７におけるプラズマ処理装置は、収容状態判別部６ｂが図２４においてステップＳＴ５とステップＳ６の間にステップＳＴ８の処理を実行する点のみが異なる。このステップＳＴ８では、トレイ７が備える複数の収容孔７ａの全てにウエハＷが存在しているか否かの判断を行う。この判断は、高さ検出センサ４４Ａ〜４４Ｂで測定された高さ検出対象点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｕ１，Ｕ２，Ｘ１，Ｘ２（図１０参照）で検出されたウエハＷの高さに基づいて行われる。例えば、トレイ７の中央のウエハＷの場合、３つの高さ検出対象点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の高さを使用できる。また、トレイ７の外周側の６つのウエハＷの場合には、高さ検出対象点Ｕ１，Ｕ２，Ｘ１，Ｘ２のうちの３つにおける高さを使用できる。より具体的には、３つ高さ検出対象点のいずれにおいても検出された高さが予め定められた基準高さ（回転テーブル４１の高さに対応する）以下の場合には、収容孔７ａにウエハＷが存在しないと判定し、それ以外の場合には収容孔７ａにウエハＷが存在すると判定できる。
ステップＳＴ８において、トレイ７が備える７つの収容孔７ａのうちウエハＷが存在しない収容孔７ａがあると収容状態判定部６ｂが判定した場合には、表示部６１にエラーメッセージを表示する（図２４のテップＳＴ４）。また、この場合には、トレイ７をストック部２に返却するための待ち状態に入る（図２４のステップＳＴ４）。待ち状態の終了後、制御装置６は回転ステージ４１上のトレイ７を搬送機構３０の搬送アーム３１で保持し、アライメント室４からストック部２のカセット２１に戻す。
一方、ステップＳＴ８で、トレイ７が備える全ての収容孔７ａにウエハＷが存在していると収容状態判定部６ｂが判定した場合には、トレイ７を処理室５に搬送するための待ち状態に入り（図２４のステップＳＴ７）、アライメント室４内での処理を終了する。
実施の形態６のように高さ検出センサに代えてカメラ８０（図２３参照）を使用する場合、トレイ７が備える複数の収容孔７ａ及びそれに収容されたウエハＷをカメラ８０で上方から撮像して画像が得られる。収容状態判別部６ｂはこの画像に基づいて各収容孔内に前記ウエハが存在するか否かの判定（図２４のステップＳ８）を行うことができる。
これまで本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上述の実施の形態に示したものに限定されない。例えば、上述の実施の形態では、トレイ７はその中心位置に配置された１つの収容孔７ａに１枚のウエハＷを収容するとともに、中心位置を中心とする仮想円ＣＬ上に中心が等間隔で並ぶように配置された６つの収容孔７ａに６枚のウエハＷを収容するようになっていたが、これは一例であり、トレイ７が収容し得るウエハＷの枚数や収容孔７ａの配置は自由である。
また、上述の各実施の形態では、トレイ７の各収容孔７ａがトレイ７の厚さ方向に貫通するものであり、ウエハＷを収容したトレイ７をサセプタ５１のトレイ載置部５１ａに載置したときに、サセプタ５１が備える複数のウエハ支持部５１ｂがトレイ７の各収容孔７ａに下方から入り込んでトレイ７の収容孔７ａ内のウエハＷを支持する。そのため、トレイ７は回転テーブル４１上でノッチ７ｃの検出が行われて回転方向の位置決めがなされるようになっていた。トレイ７の収容孔７ａがトレイ７の厚さ方向に貫通するものでない場合（すなわち収容孔７ａが有底である場合。この場合、トレイ７の収容孔７ａの底がプラズマに露出されることになる）には、サセプタ５１にウエハ支持部５１ｂは設けられておらず、トレイ７はサセプタ４１のトレイ載置部５１ａに載置されるだけなのでトレイ７はノッチ７ｃを有さない。したがって、この語場合にはノッチ検出センサ４３も不要となり、トレイ位置決め部も回転方向位置決め部を省いた構成でよい。
この場合、アライメント室４においてトレイ７が載置されるテーブルは必ずしも上述のような回転テーブル４１であるとは限らず、テーブルが回転テーブル４１でない場合にはトレイ７を回転させながらウエハＷの位置ずれ検出を行うことはできない。この場合には実施の形態５に示した３つの高さ検出センサ４４Ａ〜４４Ｃを水平面内で移動させる機構によって３つの高さ検出センサ４４を水平面と平行な面内で２次元に移動させるようにすることにより、各ウエハＷの表面上の３つの高さ検出対象点の高さ検出を簡便に行うことができるようになる。
実施の形態では回転テーブル４１を含むトレイ７のアライメントのための機構を独立のアラインメント室４に配置している。しかし、回転テーブル４１を含むトレイ７のアライメントのための機構を搬送室３内に配置してもよい。この構成にも本発明を適用できる。
ストック部２に関連する具体的な構成は実施の形態のものに限定されない。例えば、図２５に示す変形例のプラズマ処理装置１は、ストック部２に隣接して設けられた移載部８１を備える。移載部８１からストック部２に処理前のウエハＷを収容したトレイ７が供給され、これらのトレイ７はウエハＷの処理後にストック部２から移載部８１に戻される。移載部８１内の移載室８２には移載ロボット８３が収容されている。
移載ロボット８３は、図２５において矢印Ｇ１で概念的に示すように、トレイ７の収容孔７ａにプラズマ処理前のウエハＷを収容する作業、つまりトレイ７へウエハＷを移載する作業を実行する。また、移載ロボット８３は、図２５において矢印Ｇ２で概念的に示すように、ドライエッチング済みのウエハＷをトレイ７から移載する作業を実行する。さらに、移載ロボット８３は、処理前のウエハＷを収容したトレイ７を移載部８１からストック部２に搬入する作業（図２５の矢印Ｈ１）と、処理後のウエハＷを収容したトレイ７をストック部２から移載部８１に搬出する作業（図２５の矢印Ｈ２）とを実行する。
ウエハにレジスト焼けが生じることを防止することができるプラズマ処理装置を提供する。
１ プラズマ処理装置
２ ストック部
３ 搬送室（搬送部）
４ アライメント室（アライメント部）
５ 処理室（処理部）
６ａ アライメント処理部
６ｂ 収容状態判定部（判定部）
７ トレイ
７ａ 収容孔
３０ 搬送機構
３１ 搬送アーム
４１ 回転テーブル（テーブル）
４２ センタリング機構
４３ ノッチ検出センサ
４４ 高さ検出センサ（高さ検出部）
５１ サセプタ（支持台）
５２ プラズマ処理部
８０ カメラ（撮像部）
８１ 移載部
８２ 移載室
８３ 移載ロボット
Ｗ ウエハ

Claims (6)

  1. 複数の収容孔それぞれにウエハを収容した搬送可能なトレイを供給及び回収するためのストック部と、
    前記ストック部から供給される前記トレイに収容された前記ウエハに対してプラズマ処理を実行する処理部と、
    前記プラズマ処理前の前記トレイが載置されるテーブルを備え、このテーブル上の前記トレイに対してアラインメント処理を行うアライメント部と、
    前記アライメント部の前記テーブルに載置された前記トレイの各収容孔に収容されたウエハが対応する収容孔に対して位置ずれを起こしているか否かの検出を行う収容状態検出部と
    を備え、
    前記収容状態検出部は、
    前記テーブルに載置された前記トレイが備える複数の前記収容孔に収容された各ウエハの表面のウエハ側対象点における高さを検出する高さ検出部と、
    前記高さ検出部により検出された前記ウエハ側対象点における前記ウエハの表面の高さを用いて、各ウエハが対応する収容孔に対して位置ずれを起こしているか否かの判定を行う判定部とを備える、プラズマ処理装置。
  2. 前記高さ検出部は、前記ウエハ側対象点と前記収容孔の孔縁を挟んで対向するトレイ側対象点におけるトレイの表面の高さをさらに検出し、
    前記判定部は、前記ウエハ側対象点における前記ウエハの表面の高さと前記トレイ側対象点における前記トレイの表面の高さとの比較に基づいて、各ウエハが対応する収容孔に対して位置ずれを起こしているか否かの判定を行う、請求項１に記載のプラズマ処理装置。
  3. 前記判定部は、前記高さ検出部が検出した前記ウエハ側対象点の高さに基づいて各収容孔内に前記ウエハが存在するか否かの判定をさらに行う、請求項１又は請求項２に記載のプラズマ処理装置。
  4. 複数の収容孔それぞれにウエハを収容したトレイを、ストック部からアラインメント部に搬送してテーブルに載置し、
    前記テーブルに載置された前記トレイが備える複数の前記収容孔に収容された各ウエハの表面のウエハ側対象点における高さを検出し、
    前記検出された前記ウエハ側対象点における前記ウエハの表面の高さを用いて、各ウエハが対応する収容孔に対して位置ずれを起こしているか否かを判定し、
    前記テーブル上の前記トレイのすべての前記収容孔内に前記ウエハが位置ずれを起こすことなく収容されていれば、前記トレイを前記アラインメント部から処理部に搬送してプラズマ処理を実行し、
    前記テーブル上の前記トレイのいずれかの前記収容孔の前記ウエハが位置ずれを起こしていれば、前記トレイを前記アラインメント部から前記ストック部に戻す、プラズマ処理方法。
  5. 前記ウエハ側対象点と前記収容孔の孔縁を挟んで対向するトレイ側対象点におけるトレイの表面の高さを検出し、
    前記各ウエハが対応する収容孔に対して位置ずれを起こしているか否かの判定は、前記ウエハ側対象点における前記ウエハの表面の高さと前記トレイ側対象点における前記トレイの表面の高さとの比較に基づく、請求項４に記載のプラズマ処理方法。
  6. 前記検出した前記ウエハ側対象点の高さに基づいて、各収容孔内に前記ウエハが存在するか否かの判定をさらに行う、請求項４又は請求項５に記載のプラズマ処理方法。
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