JP6598242B2 - 基板処理装置、および基板処理方法 - Google Patents

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Description

本発明の実施形態は、基板処理装置、および基板処理方法に関する。
半導体ウェーハ、フラットパネルディスプレイ用基板、露光マスク用基板、ナノインプリント用基板などの基板や、その基板上に形成された膜などに対して、プラズマ処理や処理ガスを用いた処理によって、エッチング、アッシング、蒸着、成膜などの処理が行われている。
ここで、基板の面内における処理量の偏りを小さくするために、基板を載置する載置部の載置面の形状を、基板の裏面の形状に合わせる技術が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
ところが、基板に処理を施す際には、処理容器の内部において、プラズマ密度の水平分布に偏りがあったり、処理ガス濃度の水平分布に偏りがあったりする。
そのため、載置面の形状などの静的な条件では、基板の面内における処理量の偏りを小さくすることが難しくなる場合がある。
そこで、基板の面内における処理量の偏りを小さくすることができる技術の開発が望まれていた。
特開２０１３−２０６９７１号公報
本発明が解決しようとする課題は、基板の面内における処理量の偏りを小さくすることができる基板処理装置、および基板処理方法を提供することである。
実施形態に係る基板処理装置は、
大気圧よりも減圧された雰囲気において、平面形状が四角形の基板に処理を施す処理部と、
前記処理を施す際の圧力よりも高い圧力の環境において、前記基板を搬送する搬送部と、
前記処理部と、前記搬送部と、の間に設けられたロードロック部と、
前記ロードロック部と、前記処理部と、の間に設けられた受け渡し部と、
を備え、
前記ロードロック部は、
前記基板を支持する支持部と、
前記支持部の回転方向における位置を移動させる駆動部と、
を有し、
前記受け渡し部は、前記処理部における処理の途中において、前記処理部から前記支持部に前記基板を受け渡し、
前記駆動部は、前記受け渡された基板の回転方向における位置を９０°×ｎ（ｎは自然数）移動させ、
前記受け渡し部は、回転方向における位置を移動させた前記基板を前記ロードロック部から取り出して前記処理部に受け渡し、
前記処理部は、回転方向における位置を移動させた前記基板に残りの処理を施すことを特徴とする。
本発明の実施形態によれば、基板の面内における処理量の偏りを小さくすることができる基板処理装置、および基板処理方法が提供される。
本実施の形態に係る基板処理装置１を例示するためのレイアウト図である。 処理部５０の一例を例示するための模式断面図である。 （ａ）、（ｂ）は、ロードロック部３０を例示するための模式断面図である。 図３（ａ）、（ｂ）におけるＢ−Ｂ線矢視断面図である。 収納部１１から処理部５０への基板Ｗの搬送手順を例示するためのフローチャートである。 処理部５０とロードロック部３０との間における基板Ｗの搬送手順を例示するためのフローチャートである。 処理部５０から収納部１１への基板Ｗの搬送手順を例示するためのフローチャートである。 基板Ｗの回転方向における位置を移動しなかった場合のエッチング量の分布を例示するための図である。 基板Ｗの回転方向における位置を移動した場合のエッチング量の分布を例示するための図である。
以下、図面を参照しつつ、実施の形態について例示をする。
なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
また、本発明の実施形態に係る基板処理装置１は、プラズマを利用したプラズマ処理装置、処理ガスや処理液などを用いる処理装置などとすることができる。
ただし、プラズマ処理装置の場合には、プラズマ密度の水平分布に偏りが生じ易いので、基板の面内における処理量の偏りが生じ易くなる。
そのため、以下においては、本発明の実施形態に係る基板処理装置１がプラズマを利用した装置である場合を説明する。
図１は、本実施の形態に係る基板処理装置１を例示するためのレイアウト図である。
図１に示すように、基板処理装置１には、集積部１０、搬送部２０、ロードロック部３０、受け渡し部４０、処理部５０、および制御部６０が設けられている。
基板処理装置１により処理が施される基板Ｗの平面形状は、四角形である。基板Ｗの材料には特に限定はないが、基板Ｗの材料は、例えば、石英やガラスなどとすることができる。また、基板Ｗの用途にも特に限定はないが、基板Ｗは、例えば、フラットパネルディスプレイ用基板、露光マスク用基板、ナノインプリント用基板などとすることができる。
集積部１０には、収納部１１、スタンド１２、および開閉扉１３が設けられている。
収納部１１は、基板Ｗを収納する。
収納部１１の数には、特に限定はないが、複数の収納部１１を設ける様にすれば、生産性を向上させることができる。また、複数の収納部１１を設ける場合には、同様の構成を有するものを設けることもできるし、異なる構成を有するものを設けることもできる。収納部１１は、例えば、基板Ｗを積層状（多段状）に収納可能なキャリアなどとすることができる。例えば、収納部１１は、ミニエンバイロメント方式の半導体工場で使われている基板の搬送と保管を目的とした正面開口式キャリアであるＦＯＵＰ(Front-Opening Unified Pod)などとすることができる。
ただし、収納部１１は、ＦＯＵＰなどに限定されるわけではなく、基板Ｗを収納することができるものであればよい。
スタンド１２は、床面または筐体２１の側面に設けられている。スタンド１２の上面には、収納部１１が載置される。スタンド１２は、載置された収納部１１を保持する。
開閉扉１３は、収納部１１の開口部１１ａ１と、搬送部２０の筐体２１の開口部２１ａとの間に設けられている。開閉扉１３は、収納部１１の開口部１１ａ１を開閉する。例えば、図示しない駆動部により開閉扉１３を上昇させることで、収納部１１の開口部１１ａ１を閉鎖する。また、図示しない駆動部により開閉扉１３を下降させることで、収納部１１の開口部１１ａ１を開放する。
搬送部２０は、集積部１０と、ロードロック部３０との間に設けられている。
搬送部２０は、処理を施す際の圧力よりも高い圧力（例えば、大気圧）の環境において、基板Ｗを搬送する。
搬送部２０には、筐体２１、および移載部２２が設けられている。
筐体２１は、箱状を呈し、その内部には移載部２２が設けられている。筐体２１は、例えば、外部からパーティクルなどが侵入できない程度の気密構造を有するものとすることができる。筐体２１の内部の雰囲気は、例えば、大気圧となっている。
移載部２２は、集積部１０とロードロック部３０との間における基板Ｗの搬送と受け渡しを行う。
移載部２２は、旋回軸を中心として回転するアーム２２ａを有する搬送ロボットとすることができる。
移載部２２は、例えば、タイミングベルトとリンクなどを組み合わせた機構を有する。
アーム２２ａは、関節を有する。アーム２２ａの先端には、基板Ｗを保持する保持部２２ｂが設けられている。
また、アーム２２ａの下方には移動部２２ｃが設けられている。移動部２２ｃは、搬送方向Ａ（矢印Ａの方向）に移動可能となっている。また、基板Ｗの回転方向の位置や昇降方向の位置を移動させる図示しない位置調整部や、アーム２２ａの方向を変える図示しない方向変換部などが設けられている。
そのため、保持部２２ｂに基板Ｗを保持し、基板Ｗを保持したまま矢印Ａの方向に移動し、アーム２２ａの方向を変え、アーム２２ａを屈曲させるようにして伸縮させることで、収納部１１またはロードロック室３１における基板Ｗの受け渡しを行うことができる。
ロードロック部３０は、搬送部２０と処理部５０との間に設けられている。
ロードロック部３０は、雰囲気が例えば大気圧の搬送部２０側と、雰囲気が例えば処理を施す際の圧力の受け渡し部４０側との間で、基板Ｗの受け渡しができるようにする。
後述するように、ロードロック部３０は、基板Ｗの回転方向における位置を移動させる機構を有している。
そのため、ロードロック部３０は、基板Ｗの回転方向における位置を移動させることができる。
なお、基板Ｗの回転方向における位置を移動させるとは、例えば、基板Ｗを所定の角度回転させることである。
さらに、ロードロック部３０は、パーティクルが基板Ｗに付着するのを抑制することができる構成を有している。
なお、ロードロック部３０に関する詳細は後述する。
受け渡し部４０は、処理部５０とロードロック部３０との間に設けられている。受け渡し部４０は、処理部５０とロードロック部３０との間における基板Ｗの受け渡しを行う。
受け渡し部４０には、筐体４１、移載部４２、および減圧部４３が設けられている。
筐体４１は、箱状を呈し、その内部が開閉扉３２を介してロードロック室３１の内部と繋がっている。筐体４１は、大気圧よりも減圧された雰囲気を維持できるようになっている。
移載部４２は、筐体４１の内部に設けられている。
移載部４２には、関節を有するアーム４２ａが設けられている。アーム４２ａの先端には、基板Ｗを保持する保持部４２ｂが設けられている。
移載部４２は、保持部４２ｂに基板Ｗを保持し、アーム４２ａの方向を変え、アーム４２ａを屈曲させるようにして伸縮させることで、ロードロック室３１と処理容器５１との間における基板Ｗの受け渡しを行う。
減圧部４３は、筐体４１の内部の雰囲気を大気圧よりも低い所定の圧力まで減圧する。例えば、減圧部４３は、筐体４１の内部の雰囲気の圧力が、処理容器５１において処理を施す際の圧力とほぼ同等となるようにする。
処理部５０は、処理容器５１の内部に載置された基板Ｗに対して所望の処理を施す。
処理部５０は、例えば、大気圧よりも減圧された雰囲気中において、基板Ｗに対してプラズマ処理を施す。
処理部５０は、例えば、プラズマエッチング装置、プラズマアッシング装置、スパッタリング装置、プラズマＣＶＤ装置などのプラズマ処理装置とすることができる。
この場合、プラズマの発生方法には特に限定はなく、例えば、高周波やマイクロ波などを用いてプラズマを発生させるものとすることができる。
ただし、プラズマ処理装置の種類やプラズマ発生方法は例示をしたものに限定されるわけではない。
処理部５０は、大気圧よりも減圧された雰囲気中において、基板Ｗに対して処理を施すものであればよい。
また、処理部５０の数にも特に限定はない。処理部５０を複数設ける場合には、同じ種類の基板処理装置を設けることもできるし、異なる種類の基板処理装置を設けることもできる。また、同じ種類の基板処理装置を複数設ける場合には、処理条件がそれぞれ異なるようにすることもできるし、処理条件がそれぞれ同じになるようにすることもできる。
図２は、処理部５０の一例を例示するための模式断面図である。
図２に例示をする処理部５０は、誘導結合プラズマ処理装置である。すなわち、高周波エネルギーにより励起、発生させたプラズマを用いてプロセスガスからプラズマ生成物を生成し、基板Ｗの処理を行うプラズマ処理装置の一例である。
図２に示すように、処理部５０は、処理容器５１、載置部５２、プラズマ発生アンテナ５３、高周波発生部５４ａ、５４ｂ、ガス供給部５５、減圧部５６などを備えている。また、高周波発生部５４ａ、５４ｂ、ガス供給部５５、減圧部５６などの処理部５０が備える各要素を制御する図示しない制御部、各要素を動作させる図示しない動作部などが設けられている。
プラズマ発生アンテナ５３は、プラズマＰを発生させる領域に高周波エネルギー（電磁エネルギー）を供給することでプラズマＰを発生させる。
プラズマ発生アンテナ５３は、透過窓５１ａを介してプラズマＰを発生させる領域に高周波エネルギーを供給する。透過窓５１ａは平板状を呈し、高周波エネルギーに対する透過率が高くエッチングされにくい材料からなる。透過窓５１ａは、処理容器５１の上端に気密となるようにして設けられている。
この場合、プラズマ発生アンテナ５３、高周波発生部５４ａ、５４ｂなどが、プラズマを発生させる領域に電磁エネルギーを供給するプラズマ発生部となる。
処理容器５１の側壁上部には、流量制御部材（Mass Flow Controller：ＭＦＣ）５５ａを介してガス供給部５５が接続されている。そして、ガス供給部５５から流量制御部材５５ａを介して処理容器５１内のプラズマＰを発生させる領域にプロセスガスＧを供給することができるようになっている。
処理容器５１は、有底の略円筒形状を呈し、大気圧よりも減圧された雰囲気を維持可能とされている。処理容器５１の内部には、載置部５２が設けられている。
そして、載置部５２の上面には、基板Ｗが載置される。
この場合、基板Ｗは、載置部５２の上面に直接載置されるようにしてもよいし、図示しない支持部材などを介して載置部５２の上面に載置されるようにしてもよい。
処理容器５１の底面には、圧力制御部材（Auto Pressure Controller：ＡＰＣ）５６ａを介してターボ分子ポンプ（ＴＭＰ）などの減圧部５６が接続されている。減圧部５６は、処理容器５１の内部を所定の圧力まで減圧する。圧力制御部材５６ａは、処理容器５１の内圧を検出する図示しない圧力計の出力に基づいて、処理容器５１の内圧が所定の圧力となるように制御する。
基板Ｗにプラズマ処理を施す際には、減圧部５６により処理容器５１の内部が所定の圧力にまで減圧され、ガス供給部５５から所定量のプロセスガスＧ（例えば、ＣＦ４など）が処理容器５１内のプラズマＰを発生させる領域に供給される。一方、高周波発生部５４ａから所定のパワーの高周波電力がプラズマ発生アンテナ５３に印加され、透過窓５１ａを介して電磁エネルギーが処理容器５１の内部に放射される。また、基板Ｗを戴置する戴置部５２には高周波発生部５４ｂから所定のパワーの高周波電力が印加され、プラズマＰから基板Ｗに向かうイオンを加速させる電界が形成される。
このようにして処理容器５１の内部に放射された電磁エネルギーと戴置部５２からの電磁エネルギーによりプラズマＰが発生し、発生したプラズマＰ中において、プロセスガスＧが励起、活性化されて中性活性種、イオンなどのプラズマ生成物が生成される。そして、この生成されたプラズマ生成物により基板Ｗの表面が処理される。
制御部６０は、基板処理装置１に設けられた各要素の動作を制御する。
制御部６０は、例えば、開閉扉１３の開閉、移載部２２による基板Ｗの搬送と受け渡し、開閉扉３２の開閉、圧力制御部３４（図３（ａ）、（ｂ）参照）による圧力制御、移載部４２による基板Ｗの受け渡し、減圧部４３による減圧、および、処理部５０による各種の処理などにおいて、各要素の動作を制御する。
次に、ロードロック部３０についてさらに説明する。
図３（ａ）、（ｂ）は、ロードロック部３０を例示するための模式断面図である。
図４は、図３（ａ）、（ｂ）におけるＢ−Ｂ線矢視断面図である。
図３（ａ）、（ｂ）、図４に示すように、ロードロック部３０には、ロードロック室３１、開閉扉３２、載置部３３、および圧力制御部３４が設けられている。
ロードロック室３１は、箱状を呈し、大気圧よりも減圧された雰囲気を維持できるようになっている。
開閉扉３２は、ロードロック室３１の筐体２１側（搬送部２０側）、および筐体４１側（受け渡し部４０側）にそれぞれ設けられている。また、図示しない駆動部により開閉扉３２を移動させることで、ロードロック室３１の開口部３１ａを開閉できるようになっている。
また、図３（ｂ）に示すように、ロードロック室３１を平面視したとき、移載部４２側の開口部３１ａは、移載部２２側の開口部３１ａと位置がずれていてもよい。
この場合、移載部４２側の開口部３１ａの中心は、移載部２２側の開口部３１ａの中心よりも、移載部４２の中心側に寄っているようにすることができる。この様にすれば、移載部４２とロードロック室３１の間において基板Ｗを受け渡しする際に、移載部４２が開口部３１ａに容易に侵入することができる。
載置部３３は、ロードロック室３１の内部に設けられている。載置部３３には、水平状態とされた基板Ｗが載置される。載置部３３は、載置された基板Ｗを支持する。
また、載置部３３は、載置された基板Ｗの回転方向における位置を移動させる。
載置部３３には、支持部３３ａ、回転軸３３ｃ、および駆動部３３ｄが設けられている。
支持部３３ａは、支持板３３ａ１と支持体３３ａ２を有する。
支持板３３ａ１は、ロードロック室３１の内部に設けられている。支持板３３ａ１は、平板状を呈している。支持板３３ａ１の主面の大きさは、基板Ｗの大きさよりも大きくなっている。図４に示すように、支持板３３ａ１の基板Ｗ側の主面は、支持体３３ａ２に支持された基板Ｗと対峙している。
支持体３３ａ２は、柱状を呈し、一方の端部に基板Ｗを支持するための斜面３３ａ２ａが設けられている。支持体３３ａ２の他方の端部側は、支持板３３ａ１に設けられている。
また、支持体３３ａ２は４つ設けられ、それぞれの斜面３３ａ２ａが四角形の基板Ｗの角部を支持している。
支持体３３ａ２の斜面３３ａ２ａにより基板Ｗの角を支持すれば、接触面積を小さくすることができる。そのため、パーティクルの発生を抑制することができる。
また、支持体３３ａ２の斜面３３ａ２ａにより基板Ｗを支えるようにすれば、支持位置の位置合わせを行うこともできる。
回転軸３３ｃは、柱状を呈し、一方の端部が支持板３３ａ１に設けられている。回転軸３３ｃの他方の端部は、ロードロック室３１の外部に露出している。回転軸３３ｃとロードロック室３１との間には、Ｏ（オー）リングなどのシール部材３３ｃ１が設けられている。
駆動部３３ｄは、支持板３３ａ１の回転方向における位置を移動させる。そのため、駆動部３３ｄは、回転軸３３ｃ、支持板３３ａ１、および支持体３３ａ２を介して基板Ｗの回転方向における位置を移動させることができる。駆動部３３ｄは、例えば、サーボモータなどの制御モータなどとすることができる。
圧力制御部３４は、減圧部３４ａとガス供給部３４ｂを有する。
減圧部３４ａは、ロードロック室３１の内部にある気体を排気して、ロードロック室３１の内部の雰囲気を大気圧よりも低い所定の圧力まで減圧する。例えば、圧力制御部３４は、ロードロック室３１の内部の雰囲気の圧力が、筐体４１の内部の雰囲気の圧力（処理を施す際の圧力）とほぼ同等となるようにする。
また、ガス供給部３４ｂは、ロードロック室３１の内部に気体を供給して、ロードロック室３１の内部の雰囲気の圧力が、筐体２１の内部の雰囲気の圧力とほぼ同等となるようにする。例えば、ガス供給部３４ｂは、ロードロック室３１の内部に気体を供給して、ロードロック室３１の内部の雰囲気を大気圧よりも低い圧力から、例えば大気圧に戻す。
そのため、ロードロック室３１の内部に設けられた載置部３３の上面に基板Ｗを載置し、ロードロック室３１の内部の雰囲気の圧力を変化させることで、搬送部２０と受け渡し部４０との間における基板Ｗの受け渡しを行うことができる。
つまり、雰囲気が例えば大気圧となっている搬送部２０側と、雰囲気が大気圧よりも低い圧力となっている受け渡し部４０側との間で、基板Ｗの受け渡しができるようになっている。
減圧部３４ａには、排気部３４ａ１、コンダクタンス制御部３４ａ２、検出部３４ａ３（図３（ａ）、（ｂ）を参照）、制御部３４ａ４、および接続部３４ａ５が設けられている。
排気部３４ａ１、コンダクタンス制御部３４ａ２、接続部３４ａ５は、配管で接続されている。排気部３４ａ１は、コンダクタンス制御部３４ａ２、および接続部３４ａ５を介して、ロードロック室３１の内部とつながっている。
排気部３４ａ１は、ロードロック室３１の内部にある気体を排気する。
排気部３４ａ１は、例えば、真空ポンプなどとすることができる。
コンダクタンス制御部３４ａ２は、気体の排気に係るコンダクタンスＣ（以下、排気系のコンダクタンスＣと称する）を制御する。
コンダクタンス制御部３４ａ２は、例えば、バルブ弁の回転角を変化させてコンダクタンスを制御するバタフライバルブなどとすることができる。
検出部３４ａ３は、ロードロック室３１の側壁に設けられ、ロードロック室３１の内部における圧力を検出する。
検出部３４ａ３は、検出した圧力に応じた電気信号を出力するものとすることができる。
検出部３４ａ３は、例えば、真空計などとすることができる。
制御部３４ａ４は、コンダクタンス制御部３４ａ２、検出部３４ａ３とそれぞれ電気的に接続されている。
制御部３４ａ４は、検出部３４ａ３から送られてきた電気信号に基づいて、コンダクタンス制御部３４ａ２を制御する。
すなわち、制御部３４ａ４は、検出部３４ａ３から送られてきた電気信号に基づいて、排気系のコンダクタンスＣを制御する。
なお、制御部３４ａ４は必ずしも必要ではなく、制御部６０により排気系のコンダクタンスＣを制御するようにしてもよい。
接続部３４ａ５は、ロードロック室３１の側壁に設けられた開口部に気密となるように設けられている。
ガス供給部３４ｂには、供給部３４ｂ１、コンダクタンス制御部３４ｂ２、接続部３４ｂ３、および制御部３４ｂ４が設けられている。
供給部３４ｂ１、コンダクタンス制御部３４ｂ２、および接続部３４ｂ３は、配管で接続されている。
供給部３４ｂ１は、接続部３４ｂ３、コンダクタンス制御部３４ｂ２を介して、ロードロック室３１の内部とつながっている。
供給部３４ｂ１は、ロードロック室３１の内部に気体を供給する。
供給部３４ｂ１は、例えば、加圧された窒素ガスや不活性ガスなどが収納されたボンベなどとすることができる。
コンダクタンス制御部３４ｂ２は、供給部３４ｂ１と、接続部３４ｂ３との間に設けられ、気体の供給に係るコンダクタンスＣ１を制御する。
コンダクタンス制御部３４ｂ２は、例えば、流量制御バルブなどとすることができる。
接続部３４ｂ３は、ロードロック室３１の側壁に設けられた開口部に気密となるように設けられている。
接続部３４ｂ３と接続部３４ａ５とは平面視において対峙して設けられている（図３（ａ）、（ｂ）を参照）。そして、接続部３４ｂ３の中心軸３４ｂ３ａと、接続部３４ａ５の中心軸３４ａ５ａとは平面視において同一直線上にあるようになっている。
また、接続部３４ｂ３の流路断面積（流路における流れ方向に直交する方向の断面積）は、供給部３４ｂ１と接続部３４ｂ３をつなぐ配管の流路断面積よりも大きくなっている。そのため、ロードロック室３１の内部に供給される気体の流速を遅くすることができる。
制御部３４ｂ４は、コンダクタンス制御部３４ｂ２、および検出部３４ａ３と電気的に接続されている。
制御部３４ｂ４は、検出部３４ａ３から送られてきた電気信号に基づいて、コンダクタンス制御部３４ｂ２を制御する。
すなわち、制御部３４ｂ４は、検出部３４ａ３から送られてきた電気信号に基づいて、給気系のコンダクタンスＣ１を制御する。
なお、制御部３４ｂ４は必ずしも必要ではなく、制御部６０により給気系のコンダクタンスＣ１を制御するようにしてもよい。
ここで、駆動部３３ｄが、基板Ｗの回転方向における位置を移動させた際にパーティクルが発生する場合がある。
そのため、ロードロック部３０は、発生したパーティクルが基板Ｗに付着し難くなるような構成を有している。
例えば、図４に示すように、支持板３３ａ１の主面は、減圧部３４ａやガス供給部３４ｂによりロードロック室３１の内部に形成される気流の流れ方向と平行になるように設けられている。
また、接続部３４ｂ３と接続部３４ａ５とは平面視において対峙して設けられている。そして、接続部３４ｂ３の中心軸３４ｂ３ａと、接続部３４ａ５の中心軸３４ａ５ａとは平面視において同一直線上にあるようになっている。
そのため、気流の流れが乱れることを抑制することができるので、パーティクルが舞い上げられることを抑制することができる。
また、支持板３３ａ１の主面の大きさは、基板Ｗの大きさよりも大きくなっている。
そのため、仮に、ロードロック室３１の底面側にあるパーティクルが舞い上げられたとしても、舞い上げられたパーティクルが基板Ｗの側に侵入することを抑制することができる。
また、ロードロック室３１の内部に設けられた支持板３３ａ１や支持体３３ａ２に気流があたると渦が発生する。そして、渦が発生すると、発生した渦にパーティクルが捕獲されロードロック室３１の外に排出されにくくなる。
そのため、支持板３３ａ１や支持体３３ａ２は、渦が発生しにくくなるような構成を有している。
例えば、支持板３３ａ１の主面は平坦面であるので、空気抵抗が少なく渦の発生を抑制することができる。
また、例えば、支持体３３ａ２は柱状を呈しているので、空気抵抗が少なく渦の発生を抑制することができる。この場合、支持体３３ａ２の断面形状を円形や楕円形などとすれば、渦の発生をより少なくすることができる。
また、前述したように、支持板３３ａ１の主面は気流の流れ方向と平行になるように設けられているので、空気抵抗が少なく渦の発生を抑制することができる。
そして、基板Ｗと、支持板３３ａ１との位置関係が以下のようになっている。
例えば、図４に示すように、基板Ｗと支持板３３ａ１との間の寸法Ｈと、基板Ｗの厚み寸法Ｔとが以下の（１）式を満たすようになっている。
Ｈ≧Ｔ ・・・（１）
この様にすれば、基板Ｗの支持板３３ａ１側を流れる気流の流速の上昇を抑えることができるので、パーティクルが舞い上げられ難くすることができる。また、基板Ｗの支持板３３ａ１側を流れる気流の流速と、基板Ｗの支持板３３ａ１側とは反対側（天井板側）を流れる気流の流速との差を小さくすることができる。そのため、基板Ｗの支持板３３ａ１側と天井板側との間における圧力の差を小さくすることができるので、基板Ｗの位置がずれることを抑制することができる。
また、基板Ｗと支持板３３ａ１との間の寸法Ｈと、基板Ｗにおける排気の下流側の端部Ｗａと、支持板３３ａ１における排気の下流側の端部３３ａ１ａとの間の寸法Ｌと、が以下の（２）式を満たすようになっている。
Ｌ≧Ｈ ・・・（２）
この様にすれば、基板Ｗの下流側の端部Ｗａ近傍に発生した渦と、支持板３３ａ１の下流側の端部３３ａ１ａ近傍に発生した渦との間の距離をとることができるので、発生した渦同士が干渉することを抑制することができる。そのため、渦同士が干渉することで渦が成長することを抑制することができる。
この様にすれば、ロードロック室３１の底側にあるパーティクルが舞い上げられ難くなる。
そのため、駆動部３３ｄが、基板Ｗの回転方向における位置を移動させた際にパーティクルが発生したとしても、パーティクルが基板Ｗに付着するのを抑制することができる。
なお、基板Ｗの回転方向における位置の移動と、減圧を行う工程は、同時に行うことができる。そのようにすれば、基板Ｗを回転させたときに駆動部３３ｄから発生するパーティクルが、減圧を行う際に排気されるので、パーティクルが基板Ｗに付着するのを抑制することができる。
また、真空中においては、対流が起こらない。そのため、パーティクルが舞い上がらないので、パーティクルが基板Ｗに付着しない。そこで、処理の途中において、既に真空状態にあるロードロック部３０の内部で基板Ｗの回転を行う場合には、減圧を行わないようにすることができる。
次に、基板処理装置１の作用とともに、本実施の形態に係る基板処理方法について例示をする。
図５は、収納部１１から処理部５０への基板Ｗの搬送手順を例示するためのフローチャートである。
図６は、処理部５０とロードロック部３０との間における基板Ｗの搬送手順を例示するためのフローチャートである。
図７は、処理部５０から収納部１１への基板Ｗの搬送手順を例示するためのフローチャートである。
まず、収納部１１からロードロック室３１に基板Ｗを搬送する（図５のＳ００１）。
例えば、移載部２２は、収納部１１から基板Ｗを取り出し、ロードロック室３１の内部の載置部３３に基板Ｗを載置する。
次に、ロードロック室３１の開閉扉３２が閉じられ、減圧部３４ａがロードロック室３１の内部を所定の圧力まで減圧する（図５のＳ００２、Ｓ００３）。
次に、駆動部３３ｄは、回転軸３３ｃ、支持板３３ａ１、および支持体３３ａ２を介して基板Ｗの回転方向における位置を移動させる（図５のＳ００４）。
図１中のＣ部に示すように、移載部２２と載置部３３との間で受け渡される基板Ｗの辺が延びる方向は、搬送方向Ａと平行または垂直である。
一方、図１中のＤ部に示すように、移載部４２と載置部３３との間で受け渡される基板Ｗの辺が延びる方向は、移載部４２の中心と載置部３３の中心とを結ぶ線１００と平行または垂直である。
なお、移載部４２の中心とは、移載部４２の旋回軸の中心であり、載置部３３の中心とは、回転軸３３ｃの中心である。
そのため、移載部２２と載置部３３との間で基板Ｗを受け渡す際には、駆動部３３ｄは、支持体３３ａ２に保持された基板Ｗの辺が延びる方向が、搬送部２０による搬送方向Ａと平行または垂直となるように、保持された基板Ｗの回転方向における位置を移動させる。
また、移載部４２と載置部３３との間で基板Ｗを受け渡す際には、駆動部３３ｄは、支持体３３ａ２に保持された基板Ｗの辺が延びる方向が、受け渡し部４０（移載部４２）の中心と、載置部３３の中心と、を結ぶ線と平行または垂直となるように、保持された基板Ｗの回転方向における位置を移動させる。
なお、受け渡し部４０（移載部４２）の中心とは、移載部４２となる搬送アームの旋回中心(軸)、支持体３３ｂが設けられる領域の中心とは、基板Ｗの中心である。
この様にすれば、円滑な基板Ｗの受け渡しを行うことができる。
また、ロードロック部３０において基板Ｗの回転方向における位置を変化させることができるので、ロードロック部３０に隣接する搬送部２０や受け渡し部４０の、ロードロック部３０に対する配置角度を所望のものとすることができる。
そのため、搬送部２０、ロードロック部３０、および受け渡し部４０の配置に関する自由度が高くなるので、基板処理装置１の小型化、ひいては設置面積を小さくすることができる。
次に、ロードロック室３１内の圧力が所定の圧力に到達すると、ロードロック室３１の受け渡し部４０側の開閉扉３２が開かれ、移載部４２が、載置部３３（支持体３３ａ２）に載置されていた基板Ｗを受け取る（図５のＳ００５、Ｓ００６）。
次に、移載部４２は、アーム４２ａの方向を変え、アーム４２ａを屈曲させるようにして伸縮させることで、基板Ｗを処理容器５１の内部に搬入する。処理容器５１の内部に搬入された基板Ｗは、処理部５０の載置部５２に受け渡される（図５のＳ００７）。
次に、処理部５０は、基板Ｗに所定の処理を施す（図６のＳ００８）。
ここで、基板Ｗにプラズマ処理を施す際には、処理容器５１の内部において、プラズマ密度の水平分布に偏りがある場合がある。
特に、基板Ｗの中心領域と、プラズマ密度の水平分布において最も密度が高い領域とが一致していない場合には、プラズマ密度の分布を変えることは困難である。
プラズマ密度の水平分布に偏りがある状態で基板Ｗに処理を施すと、基板Ｗの面内における処理量が偏る。そのため、プラズマ密度の水平分布に偏りがある状態で処理を完了させると、基板Ｗの面内における処理量の偏りが大きくなるおそれがある。
例えば、プラズマエッチング処理の場合には、基板Ｗ上の領域によって溝の深さ寸法や穴の深さ寸法が大きく異なるものとなる場合がある。
そこで、受け渡し部４０（移載部４２）は、処理部５０（処理容器５１）における処理の途中において、処理部５０（処理容器５１）からロードロック部３０（支持体３３ａ２）に基板Ｗを受け渡す（図６のＳ００９〜Ｓ０１１）。
処理の途中とは、基板Ｗの処理の開始から一定時間経過した時点であって、処理が完了したと判断される時点よりも前とすることができる。処理が完了したという判断は、例えば、予め設定された処理時間の経過により間接的に行ったり、光学センサなどによってエッチング深さを測ることで終点を検出したりすることで直接的に行ったりする。
ロードロック部３０に基板Ｗが受け渡されると、駆動部３３ｄは、受け渡された基板Ｗの回転方向における位置を移動させる（図６のＳ０１２）。
この際、駆動部３３ｄは、受け渡された基板Ｗの回転方向における位置を９０°×ｎ（ｎは自然数）移動させる。
続いて、受け渡し部４０（移載部４２）は、回転方向における位置を移動させた基板Ｗをロードロック室３１から取り出し、処理部５０（処理容器５１）の内部に設けられた載置部５２に載置する（図６のＳ０１３、Ｓ０１４）。
続いて、処理部５０は、基板Ｗに残りの処理を施す。
すなわち、再度処理を開始させる（図６のＳ００８に戻る）。
なお、処理が完了したと判断するまで前述した手順を繰り返すことができる。処理が完了したと判断した場合、移載部４２が処理部５０（処理容器５１）から基板Ｗを搬出する（図６のＳ０１５）。
すなわち、基板Ｗに処理を施す工程における処理の途中（所定の処理が完了する前）において、基板Ｗの回転方向における位置を移動して、所定の処理が完了したときに均一な処理が施されるようにする。
なお、処理工程の途中において、基板Ｗの回転方向における位置を移動させることの効果は後述する。
次に、移載部４２は、処理済みの基板Ｗを処理容器５１の内部から取り出しロードロック室３１の内部に設けられた載置部３３（支持体３３ａ２）に載置する（図７のＳ０１６）。
また、移載部４２は、次に処理される基板Ｗを載置部３３（支持体３３ａ２）から受け取り、処理容器５１の内部に搬入する。
載置部３３（支持体３３ａ２）に載置された処理済みの基板Ｗは、前述した手順と逆の手順により収納部１１に収納される。
具体的に説明すると、移載部４２により基板Ｗがロードロック室３１に搬入された後、ロードロック室３１の開閉扉３２が閉じられる（図７のＳ０１７）。
次に、基板Ｗの回転方向における位置を移動させる（図７のＳ０１８）。
次に、ガス供給部３４ｂがロードロック室３１の内部に気体を供給して、ロードロック室３１の内部の雰囲気を大気圧よりも低い圧力から例えば大気圧に戻す（図７のＳ０１９）。
この際、ロードロック室３１の内部にあるパーティクルが供給された気体により舞上げられないようにしている。
なお、ロードロック室３１の内部への気体の供給に関する詳細は後述する。
次に、ロードロック室３１が大気圧に戻った後、搬送部２０の開閉扉３２が開かれる（図７のＳ０２０、Ｓ０２１）。
次に、移載部２２がロードロック室３１から基板Ｗを搬出し、収納部１１に基板Ｗを収納する（図７のＳ０２２、Ｓ０２３）。
一方、処理容器５１の内部に搬入された次の基板Ｗは、処理容器５１内部の載置部５２（図２を参照）に受け渡される。その後、前述した手順により基板Ｗに所定の処理が施される。
必要に応じて、前述した手順を繰り返すことで、基板Ｗを連続的に処理することができる。
以上に説明したように、本実施の形態に係る基板処理方法は以下の工程を有するものとすることができる。
大気圧よりも減圧された第１の環境において、基板Ｗに処理を施す工程。
基板Ｗに処理を施す工程における処理の途中において、基板Ｗを、第１の環境から第２の環境に移動させる工程。
なお、第２の環境は、第１の環境から離隔し、かつ、第１の環境の圧力以下の圧力となっている。
第２の環境において、基板Ｗの回転方向における位置を移動させる工程。
基板Ｗの回転方向における位置を移動させた後に、当該基板Ｗにおける中断させた残りの処理を続行させる工程。
また、基板Ｗの回転方向における位置を移動させる工程において、基板Ｗの回転方向における位置を９０°×ｎ（ｎは自然数）移動させることができる。
次に、基板Ｗの回転方向における位置を移動させることの効果について説明する。
図８は、基板Ｗの回転方向における位置を移動しなかった場合のエッチング量の分布を例示するための図である。
図９は、基板Ｗの回転方向における位置を移動した場合のエッチング量の分布を例示するための図である。
なお、図９は、基板Ｗの回転方向における位置を９０°ずつ３回移動させた場合である。
また、図８および図９においては、エッチング量の分布をモノトーン色の濃淡で表し、エッチング量が多いほど淡く、エッチング量が少ないほど濃くなるように表示した。
図８から分かるように、基板Ｗの回転方向における位置を移動しなかった場合には、基板Ｗの面内におけるエッチング量の偏りが大きくなる。
この場合、モノトーン色の濃い領域では、溝の深さ寸法や穴の深さ寸法が短くなる。モノトーン色の淡い領域では、溝の深さ寸法や穴の深さ寸法が長くなる。
これに対して、基板Ｗの回転方向における位置を９０°ずつ３回移動させた場合には、図９から分かるように、基板Ｗの面内におけるエッチング量の偏りを小さくすることができる。
本発明者らの得た知見によれば、基板Ｗの回転方向における位置を移動させれば、処理量のばらつきを、基板Ｗの回転方向における位置を移動しなかった場合の処理量のばらつきに比べて１／３以下に抑えることができる。
なお、基板Ｗの回転方向における位置を９０°ずつ３回移動させる場合を例示したが、これに限定されるわけではない。
例えば、予め実験やシミュレーションなどにより求めた処理量の分布に基づいて、処理量の偏りが小さくなるような、回転角度、回転方向、移動回数などを決定することができる。
例えば、０°→１８０°としたり、０°→９０°→２７０°としたり、０°→９０°→−１８０°（逆回転）としたりすることができる。
なお、回転角度、回転方向、移動回数は、例示をしたものに限定されるわけではない。
また、基板Ｗの回転方向における位置の移動は、処理量の分布に基づいて行ってもよいし、処理量の分布に基づかずに行ってもよい。この場合、基板Ｗの回転方向における位置の移動は、予め決められたタイミングで行ってもよいし、レシピなどに登録されている所定の条件で行ってもよい。なお、レシピには、回転角度、回転方向、移動回数などの条件を予め登録させておくことができる。
また、図４に示すように、処理量の分布を検出する検出部７０を設けることもできる。
検出部７０は、例えば、ロードロック室３１の天井に設けられ、基板Ｗの表面の高さレベルを検出するものとすることができる。なお、ロードロック室３１の天井、側面、支持板３３ａ１の底面に検出窓を設け、検出窓の外側に検出部７０を設けてもよい。また、ロードロック室３１外の環境（例えば処理容器５１や移載部４２）に検出部７０を設けるようにしてもよい。検出部７０は、例えば、干渉計などとすることができる。
この場合、基板Ｗを回転方向に移動させながら基板Ｗの表面の位置を検出することで処理量の分布を検出することができる。この際、基板Ｗの表面に平行な方向に検出部７０を移動させるようにしてもよい。この様にすれば、基板Ｗの全域における処理量の分布を検出することができる。
または、基板Ｗを固定し、基板Ｗの一点または複数の点に光を照射して干渉光の強度を検知することで、処理量を測定することができる。
または、基板Ｗの表面に針を接触させたまま走査させて処理量の分布を測定することができる。
この様にすれば、基板Ｗの全域における処理量の分布を検出することができる。
また、回転方向における位置を移動させた後の基板Ｗは、回転移動前に処理されていた処理容器５１と同じ処理容器５１に搬入することができる。この様にすれば、回転移動前に処理されていた処理容器５１と同じ環境下において、回転移動後の処理を行うことができる。
また、基板Ｗの温度に応じて処理量は変化する。例えば、基板Ｗが高温であれば、処理量は大きくなり、基板Ｗが低温であれば、処理量は小さくなる。そのため基板Ｗの温度は、回転移動前の処理開始時と、回転移動後の処理開始時とで同程度であることが好ましい。回転移動後の基板Ｗは、処理容器５１の外へ搬出した際に温度が下がっている。そのため、回転移動後の基板Ｗが処理容器５１に戻ってきた際には、処理容器５１内の図示しない温調手段により基板Ｗの温度を上昇させた後、プラズマを着火（発生）させるようにすることが好ましい。
また、一枚の基板Ｗの処理の途中において、プラズマの着火と消火（停止）を複数回行うので、処理容器５１内において、プラズマの着火と消火に起因するパーティクルが発生する可能性がある。
ここで、処理部５０が誘導結合プラズマ処理装置である場合には、ソース電圧（高周波発生部５４ａの電圧）を段階的に下げてからソース電圧とバイアス電圧（高周波発生部５４ｂの電圧）を同時にＯＦＦすることでプラズマを消火したり（ランプダウン）、ソース電圧を段階的にあげてからバイアス電圧をＯＮすることでプラズマを着火したり（ランプアップ）することで、パーティクルの発生を抑制することができる。
すなわち、処理部５０が誘導結合プラズマ処理装置である場合には、ランプダウン、ランプアップを処理の中断後に行うことができる。そのため、プラズマの着火と消火に起因するパーティクルの発生を抑制することができる。
次に、ロードロック室３１の内部への気体の供給についてさらに説明する。
一般的に、ロードロック室３１の内部における圧力Ｐ１と、減圧部３４ａにおける圧力Ｐ２との差圧ΔＰが時間Ｔの経過とともに変化すると、排気系のコンダクタンスＣも差圧ΔＰの変化に応じて変化する。しかしながら、ロードロック部３０にはコンダクタンス制御部３４ａ２が設けられている。そのため、コンダクタンス制御部３４ａ２により排気系のコンダクタンスＣを任意に変化させることができる。
そこで、排気量Ｑが一定となるように、排気系のコンダクタンスＣをコンダクタンス制御部３４ａ２により制御するようにする。
排気量Ｑが一定となるようにするためには、時間Ｔの経過とともに排気系のコンダクタンスＣを大きくすればよい。
排気量Ｑが一定となるようにすれば、ロードロック室３１の内部における圧力Ｐ１は急激に変化することがなく、圧力Ｐ１を徐々に変化させることができる。
ロードロック室３１の内部における圧力Ｐ１を徐々に変化させることができれば、ロードロック室３１の内部にあるパーティクルが舞い上がり難くなるのでパーティクルが基板Ｗに付着し難くなる。
また、ロードロック室３１の内部における圧力Ｐ１を徐々に変化させることができれば、排気に要する時間を短縮することができる。
この場合、制御部３４ａ４は、検出部３４ａ３から送られてきた電気信号に基づいて、ロードロック室３１の内部における圧力Ｐ１が減少するようにコンダクタンス制御部３４ａ２を制御すればよい。その様にすれば、コンダクタンス制御部３４ａ２は、ロードロック室３１の内部にある気体を排気する際に、排気量Ｑが一定となるように排気系のコンダクタンスＣを制御することになる。
なお、図示しない検出装置を用いて排気量Ｑを検出する場合には、制御部３４ａ４は、図示しない検出装置の出力に基づいて。排気量Ｑが一定となるようにコンダクタンス制御部３４ａ２を制御するようにすればよい。
また、以下の様な排気を行うことで、パーティクルが舞い上がることを抑制することもできる。
コンダクタンスの低い排気系と、コンダクタンスの高い排気系を設けて、圧力Ｐ１１から圧力Ｐ１２までの間はコンダクタンスの低い排気系を用いたスロー排気を行う。そして、圧力がＰ１２となった際に、コンダクタンスの高い排気系に切り換えて全開排気を行うようにする。
なお、圧力Ｐ１１は、排気開始の際の圧力（例えば、大気圧）である。圧力Ｐ１２は、スロー排気から全開排気に切り換えを行う際の圧力である。
この様にすれば、圧力変化を緩やかにすることができるのでロードロック室３１の内部にあるパーティクルが舞い上がることを抑制することができる。
ところが、スロー排気を行えば所定の圧力に到達するまでの時間が長くなる。また、スロー排気を行えば排気のために必要となる電力量が増加する。
これに対して、前述した排気を行えば、所定の圧力に到達するまでの時間を短縮したり、排気のために必要となる電力量を少なくしたりすることができる。
以上、実施の形態について例示をした。しかし、本発明はこれらの記述に限定されるものではない。
例えば、基板処理装置１で処理される基板Ｗの平面形状は、四角形としたが、これに限定されるものではない。基板Ｗの平面形状は、円形や多角形などの他の形状であってもよい。
前述の実施の形態に関して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除若しくは設計変更を行ったもの、または、工程の追加、省略若しくは条件変更を行ったものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。
１ 基板処理装置、１０ 集積部、２０ 搬送部、２２ 移載部、３０ ロードロック部、３１ ロードロック室、３３ 載置部、３３ａ 支持部、３３ａ１ 支持板、３３ａ２ 支持体、３３ｃ 回転軸、３３ｄ 駆動部、３４ 圧力制御部、３４ａ 減圧部、３４ａ１ 排気部、３４ａ２ コンダクタンス制御部、３４ａ３ 検出部、３４ｂ ガス供給部、３４ｂ１ 供給部、３４ｂ２ コンダクタンス制御部、４０ 受け渡し部、４２ 移載部、５０ 処理部、５１ 処理容器、６０ 制御部、７０ 検出部、Ｗ 基板

Claims (5)

  1. 大気圧よりも減圧された雰囲気において、平面形状が四角形の基板に処理を施す処理部と、
    前記処理を施す際の圧力よりも高い圧力の環境において、前記基板を搬送する搬送部と、
    前記処理部と、前記搬送部と、の間に設けられたロードロック部と、
    前記ロードロック部と、前記処理部と、の間に設けられた受け渡し部と、
    を備え、
    前記ロードロック部は、
    前記基板を支持する支持部と、
    前記支持部の回転方向における位置を移動させる駆動部と、
    を有し、
    前記受け渡し部は、前記処理部における処理の途中において、前記処理部から前記支持部に前記基板を受け渡し、
    前記駆動部は、前記受け渡された基板の回転方向における位置を９０°×ｎ（ｎは自然数）移動させ、
    前記受け渡し部は、回転方向における位置を移動させた前記基板を前記ロードロック部から取り出して前記処理部に受け渡し、
    前記処理部は、回転方向における位置を移動させた前記基板に残りの処理を施す基板処理装置。
  2. 前記駆動部は、前記搬送部と、前記支持部と、の間で前記基板を受け渡す際には、前記支持部に受け渡された前記基板の辺が延びる方向が、前記搬送部による搬送方向と平行または垂直となるように、前記受け渡された基板の回転方向における位置を移動させる請求項１に記載の基板処理装置。
  3. 前記駆動部は、前記受け渡し部と、前記支持部と、の間で前記基板を受け渡す際には、前記支持部に受け渡された前記基板の辺が延びる方向が、前記受け渡し部の中心と、前記支持部が設けられる領域の中心と、を結ぶ線と平行または垂直となるように、前記受け渡された基板の回転方向における位置を移動させる請求項１または請求項２に記載の基板処理装置。
  4. 回転方向における位置を移動させた後の前記基板は、回転移動前に処理されていた前記処理部と同じ前記処理部に搬入されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の基板処理装置。
  5. 大気圧よりも減圧された第１の環境において、平面形状が四角形の基板に処理を施す工程と、
    前記基板に処理を施す工程における処理の途中において、前記基板を、前記第１の環境から、前記第１の環境から離隔した第２の環境に移動させる工程と、
    前記第２の環境において、前記基板の回転方向における位置を９０°×ｎ（ｎは自然数）移動させる工程と、
    回転方向における位置を移動させた前記基板を前記第２の環境から前記第１の環境に移動させて残りの処理を施す工程と、
    を備える基板処理方法。
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