KR101533138B1 - 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 - Google Patents

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Abstract

본원 발명의 기판 유지 부재는, 기판(W)의 외연부를 지지하는 기판 지지부(13)와, 기판 지지부(13)보다도 외주측이고 또한 기판 지지부(13)의 상면보다도 상측으로 돌출하여 마련된 마스크 지지부(12)와, 기판 지지부(13)와 마스크 지지부(12)의 사이에 마련된 오목부(14)를 갖는 링형의 트레이(11)와, 트레이(11)의 마스크 지지부(12)에 중첩된 상태로 트레이(11)의 오목부(14) 및 기판 지지부(13)를 덮는 링형의 마스크(21)를 갖는다.

Description

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS AND SUBSTRATE PROCESSING METHOD}
본 발명은, 특히 두께가 얇은 기판의 처리에 알맞은 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것이다.
진공 중에서 기판에 대하여 박막 형성, 표면 개질, 드라이 에칭 등과 같은 처리를 행하는 기판 처리에 있어서는, 기판을 트레이에 실은 채로 처리하는 경우가 있다. 예컨대, 특허문헌 1에서는, 바닥이 있는 트레이의 오목부에 넣어진 기판의 위에 링 척이 더 실리고, 이 상태로 트레이 채로 정전 척에 정전 흡착되어 기판에 대하여 처리를 행하는 것이 개시되어 있다.
특허문헌 1: 일본 특허 공개 제2003-59998호 공보
처리 대상의 기판으로서 특히 두께가 매우 얇은 반도체 웨이퍼의 경우에는, 웨이퍼 외연부와 트레이의 접촉 등에 의해 웨이퍼 외연부의 파손이 일어나기 쉽다. 여기서 문제가 되는 것은, 웨이퍼의 파편이 반송 핸드나 정전 척 위에 놓이게 되면, 이들과 웨이퍼의 사이에 파편이 끼어, 웨이퍼에 있어서의 소자 형성면이 손상되어, 웨이퍼의 균열을 야기한다, 정전 척 표면이 폴리이미드 등의 유연 소재인 경우에는, 파편이 박혀 정전 척용의 전극에 도달하여 쇼트되거나 하는 문제가 우려된다.
본 발명은 전술한 문제를 감안하여 이루어진 것으로, 기판의 파편을 원인으로 하는 문제점을 회피할 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공한다.
본 발명의 다른 일 양태에 따르면, 기판의 외연부를 지지하는 기판 지지부와, 상기 기판 지지부보다 외주측이면서 상측으로 돌출하여 마련된 마스크 지지부와, 상기 기판 지지부와 상기 마스크 지지부의 사이에 마련된 오목부를 갖는 링형의 트레이와, 상기 트레이의 상기 마스크 지지부에 중첩되어, 상기 트레이의 상기 오목부 및 상기 기판 지지부를 덮는 링형의 마스크와, 정전 흡착면과, 상기 정전 흡착면보다 외주측이면서 하측에 마련된 트레이 배치부를 갖는 회전 스테이지를 구비하며, 상기 기판이 상기 정전 흡착면에 흡착되고 상기 트레이가 상기 트레이 배치부에 배치된 상태에서, 상기 기판의 상기 외연부는 상기 정전 흡착면으로부터 상기 트레이 배치부측으로 돌출하고, 상기 기판 지지부는 상기 기판의 상기 외연부에 대하여 하측으로 이격되고, 상기 마스크는 상기 기판의 상기 외연부에 대하여 상측으로 이격되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치가 제공된다.
또한, 본 발명의 다른 일 양태에 따르면, 기판 지지부와, 상기 기판 지지부보다 외주측이면서 상측으로 돌출하여 마련된 마스크 지지부를 갖는 링형의 트레이에 있어서의 상기 기판 지지부에 기판의 외연부를 지지시키고, 상기 마스크 지지부에 중첩된 링형의 마스크로 상기 기판의 상기 외연부를 덮은 상태에서, 상기 트레이 및 상기 마스크를, 정전 흡착면과, 상기 정전 흡착면보다 외주측이면서 하측에 마련된 트레이 배치부를 갖는 회전 스테이지를 향하여 이동시키고, 상기 기판이 상기 정전 흡착면에 흡착되고, 상기 트레이가 상기 트레이 배치부에 배치되고, 상기 정전 흡착면으로부터 상기 트레이 배치부측으로 돌출된 상기 외연부에 대하여 상기 기판 지지부가 하측으로 이격되고, 상기 마스크가 상기 외연부에 대하여 상측으로 이격된 상태에서, 상기 회전 스테이지를 회전시키면서 상기 기판을 처리하고, 상기 기판의 처리 후에, 상기 트레이가 상기 트레이 배치부에 배치되고, 상기 마스크가 상기 마스크 지지부에 중첩된 채로, 상기 기판에 대한 정전 흡착력을 해제하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법이 제공된다.
본 발명에 따르면, 기판의 파편을 원인으로 하는 문제점을 회피할 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법이 제공된다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 기판 유지 부재의 모식적인 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시형태에 따른 기판 처리 장치의 모식도이다.
도 3은 반송 로봇의 모식 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시형태에 따른 기판 처리 방법에 있어서, 기판이 회전 스테이지의 정전 흡착면에 정전 흡착되고, 또한 트레이가 회전 스테이지의 트레이 배치부에 배치된 상태를 나타내는 주요부 확대 모식도이다.
도 5는 도 2 및 도 4에 나타내는 회전 스테이지에서의 트레이 배치부의 다른 구체예를 나타내는 모식도이다.
이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 실시형태에 대해서 설명한다. 본 발명의 실시형태에서는, 예컨대 반도체 웨이퍼를 처리 대상의 기판으로 하고, 그 반도체 웨이퍼에 대하여 스퍼터 성막 처리를 행하는 구체예를 설명한다.
본 실시형태에서 처리 대상으로 하는 반도체 웨이퍼는 매우 얇고, 예컨대 두께는 10∼100 ㎛, 더 구체적으로는 50 ㎛ 전후이다. 본 실시형태에서는, 그와 같은 얇은 반도체 웨이퍼를 유지 부재로 유지한 상태로 처리실에 반출입한다.
도 1은 상기 유지 부재(10)의 모식적인 단면도를 나타낸다. 또한, 도 1에는, 유지 부재(10)에 유지된 상태의 반도체 웨이퍼(W)도 함께 나타낸다.
유지 부재(10)는, 링형의 트레이(11)와, 마찬가지로 링형의 마스크(21)로 구성된다. 이들 트레이(11)와 마스크(21)는, 반도체 웨이퍼(W)와 함께 처리실 내에 반입되고, 스퍼터 성막 처리 시에 플라즈마, 고온, 다양한 가스에 노출되지만, 그것에 견딜 수 있는 충분한 내열성 및 기계적 강도를 가지며, 변형이나 파손 등이 없이 안정되게 반도체 웨이퍼(W)를 유지할 수 있다. 예컨대, 트레이(11)와 마스크(21)의 재료로서는, 티탄, 티탄 합금, 알루미나 등을 들 수 있다.
트레이(11)는, 원형 링형으로 형성되고, 그 외경은 반도체 웨이퍼(W)의 직경보다도 크고, 내경은 반도체 웨이퍼(W)의 직경보다도 작다. 트레이(11)에 있어서, 반도체 웨이퍼(W)가 유지되는 상면측에는 단차가 형성되어 있고, 그 반대측의 하면은 평탄면으로 되어 있다.
트레이(11)의 상면측에는, 웨이퍼 지지부(기판 지지부)(13)와 마스크 지지부(12)가 마련되어 있다. 마스크 지지부(12)는, 트레이(11)에 있어서 반도체 웨이퍼(W)의 직경보다도 큰 외주측에 마련되고, 이 마스크 지지부(12)보다도 내주측에 웨이퍼 지지부(13)가 마련되어 있다.
웨이퍼 지지부(13)의 상면은 반도체 웨이퍼(W)의 원형상에 맞추어 원형 링형으로 형성되고, 마스크 지지부(12)의 상면도 원형 링형으로 형성되어 있다. 또한, 마스크 지지부(12)의 직경 방향 폭 치수는 웨이퍼 지지부(13)의 직경 방향 폭 치수보다 크고, 따라서 마스크 지지부(12)의 상면의 면적은 웨이퍼 지지부(13)의 상면의 면적보다도 크다.
마스크 지지부(12)는 웨이퍼 지지부(13)보다도 상측으로 돌출하고 있다. 또한, 여기서의 「상측」이란, 트레이(11)에 있어서의 평탄한 이면측을 하측으로 한 경우의 상측을 나타낸다. 따라서, 마스크 지지부(12)의 상면과 웨이퍼 지지부(13)의 상면의 사이에는 높이 레벨의 차이(단차)가 있고, 마스크 지지부(12)의 상면 쪽이, 웨이퍼 지지부(13)의 상면보다도 상측에 위치하고 있다.
트레이(11)에 있어서, 웨이퍼 지지부(13)와 마스크 지지부(12)의 사이에는, 오목부(14)가 마련되어 있다. 오목부(14)는, 반도체 웨이퍼(W)의 외연(엣지)의 곡률을 따르도록, 링형의 트레이(11)의 주위 방향 전체에 걸쳐 연속한 홈형으로 형성되어 있다. 오목부(14)의 바닥은, 마스크 지지부(12)의 상면 및 웨이퍼 지지부(13)의 상면보다도 하측에 위치한다.
반도체 웨이퍼(W)는, 그 외연부(주연부)가 트레이(11)의 웨이퍼 지지부(13)의 위에 배치됨으로써 트레이(11)에 지지된다. 반도체 웨이퍼(W)의 직경은 예컨대 200 ㎜이며, 그 중에서 웨이퍼 지지부(13)에 접촉하여 지지되는 것은 외주측의 2.5 ㎜ 정도의 부분이다.
마스크 지지부(12)의 내직경은, 반도체 웨이퍼(W)의 직경보다도 약간 크고, 그 마스크 지지부(12)의 내주면(15)보다도 내측에 반도체 웨이퍼(W)가 있으며, 마스크 지지부(12)의 내주면(15)에 의해 반도체 웨이퍼(W)의 직경 방향의 위치 어긋남이 규제된다.
전술한 트레이(11)와 함께 유지 부재(10)를 구성하는 마스크(21)는, 원형 링형으로 형성되고, 그 외직경은 트레이(11)의 외직경보다도 크며, 내직경은 트레이(11)의 내직경보다도 작다. 즉, 마스크(21)의 직경 방향 폭 치수는 트레이(11)의 직경 방향 폭 치수보다 크고, 그 마스크(21)에 있어서의 하면의 일부가 트레이(11)의 마스크 지지부(12)에 배치되어 트레이(11)에 중첩된 상태로, 마스크(21)는 트레이(11)의 전부를 덮어 가린다. 마스크(21)의 하면 및 상면은 모두 평탄한 면으로 되어 있고, 하면은 트레이(11)보다도 직경 내측으로 연장되고 있다.
또한, 마스크(21)의 가장 외주부에는 하측으로 돌출하는 원형 링형의 리브(22)가 마련되고, 이 리브(22)의 내주측에 트레이(11)가 들어가 있음으로써 트레이(11)와 마스크(21)의 직경 방향의 상호 위치 어긋남이 규제된다. 또한, 이 원형 링형의 리브(22)가 형성되어 있기 때문에 마스크(21)의 변형이 억제된다. 트레이(11)에 있어서는 원형 링형의 오목부(14)가 형성되어 있기 때문에 트레이(11)의 변형이 억제된다. 또한, 오목부(14)의 주된 기능은, 후술하는 바와 같이, 반도체 웨이퍼(W)의 외연부에 파손이 생긴 경우에 그 파편을 잡아 두어, 반도체 웨이퍼(W)의 이면으로 돌아 들어가지 않도록 하는 것이다.
본 실시형태에서는, 반도체 웨이퍼(W)에 있어서의 트랜지스터 등의 소자 주요부가 형성된 제1 주면(主面)에 대한 반대측의 제2 주면에, 전극으로서 기능하는 금속(순금속으로 한정되지 않고 합금도 포함함)막을 스퍼터법으로 성막한다. 반도체 웨이퍼(W)는, 그 피성막면인 제2 주면을 상측으로 한 상태로, 그 외연부가 트레이(11)의 웨이퍼 지지부(13)에 배치 지지된다. 반도체 웨이퍼(W)는 자중(自重)에 의해 트레이(11)의 웨이퍼 지지부(13)에 실린다.
마스크(21)는, 트레이(11)의 마스크 지지부(12)의 위에 중첩된다. 마스크(21)는 자중에 의해 트레이(11)의 마스크 지지부(12)의 위에 배치된다. 마스크(21)가 마스크 지지부(12)에 중첩된 상태로, 마스크(21)는, 웨이퍼 지지부(13), 오목부(14) 및 마스크 지지부(12)를 포함하는 트레이(11)의 전부를 덮고, 트레이(11)에 반도체 웨이퍼(W)가 지지되어 있는 경우에는, 그 반도체 웨이퍼(W)의 외연부를 덮는다. 이때, 웨이퍼 지지부(13)의 상면은, 마스크 지지부(12)의 상면보다 낮은 위치에 있기 때문에, 반도체 웨이퍼(W)에 있어서의 피성막면과 마스크(21)의 하면의 사이에는 근소한 간극이 형성되어, 마스크(21)는 반도체 웨이퍼(W)에 접촉하지 않는다.
반도체 웨이퍼(W)는, 도 1에 나타내는 바와 같이 트레이(11) 및 마스크(21)에 의해 유지된 상태로 처리실 내에 반입되거나, 처리 후에는 처리실 내로부터 반출된다. 본 실시형태에 따르면, 얇은 반도체 웨이퍼(W)를, 충분한 강도를 갖는 트레이(11)에 실어 그 트레이(11) 채로 반송함으로써, 처리실 내에서 반도체 웨이퍼(W)를 스테이지에 대하여 승강시키는 리프트 기구 등이 반도체 웨이퍼(W)에 접촉하지 않아 반도체 웨이퍼(W)에 상처가 생기는 것을 막거나, 반도체 웨이퍼(W)에 미치는 충격을 완화하여 파손을 막을 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 마스크(21)를 트레이(11)의 위에 중첩하여 반도체 웨이퍼(W)의 외연부를 마스크(21)로 덮음으로써, 반송 중에 반도체 웨이퍼(W)가 트레이(11)로부터 튕기거나 탈락하는 것을 방지할 수 있다.
본 실시형태에 따른 처리 장치는, 기판에 대한 다른 종류의 복수의 적층막을 성막하거나, 혹은 특정 종류의 성막을 행하는 것에 대응할 수 있도록, 복수의 처리실을 갖는 멀티 챔버형 처리 장치이다. 각 처리실 내에서는 기판에 대하여 예컨대 스퍼터 성막 처리가 행해지지만, 본 실시형태에 따른 멀티 챔버형 처리 장치는, 처리실 이외에도 기판 착탈실을 구비하고 있다. 이 기판 착탈실 내에는, 도 3에 나타내는 반송 로봇(50)이 마련되어 있다.
이 반송 로봇(50)은, 구동 기구(51)에 의해, 수평 방향으로 아암(52)이 동작하는 수평 다관절 로봇이다. 처리 전의 반도체 웨이퍼(W)는, 기판 착탈실 내에서 반송 로봇(50)에 의해 도시하지 않는 카세트로부터 아암(52)의 선단에 설치된 핑거(핸드)(53)의 위로 꺼내진다. 반대로 처리 후의 반도체 웨이퍼(W)는 핑거(53)로부터 카세트 내로 복귀된다. 반도체 웨이퍼(W)는 핑거(53)의 위에 자중에 의해 실려 있을 뿐이며, 흡착 등에 의해 유지되어 있는 것은 아니다. 반도체 웨이퍼(W)가 핑거(53)와 접하고 있는 면적에, 자중에 의해 발생하는 마찰력만이 유지력이 된다.
얇은 반도체 웨이퍼(W)는 중량이 가볍기 때문에 상기 반송 로봇(50)과 같이 마찰 저항을 이용한 반송 방법에서는 큰 마찰 저항을 기대할 수 없고, 반송 속도를 빠르게 하는 것이 곤란하다. 이에 대하여, 트레이(11) 및 마스크(21)는 반도체 웨이퍼(W)에 비하여 충분히 큰 중량을 갖고, 이들 트레이(11) 및 마스크(21)와 함께 핑거(53)의 위에 반도체 웨이퍼(W)를 실어 반송함으로써 마찰 저항을 높여 반송 속도를 빠르게 하여, 총 처리 시간의 단축을 도모할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시형태에 따른 처리 장치에 있어서의 어느 하나의 처리실을 모식적으로 나타낸다.
처리실(30)은 챔버벽(31)에 의해 둘러싸여 있다. 처리실(30) 내에는 도시하지 않는 가스 도입계 및 배기계가 접속되고, 이들의 제어에 의해, 처리실(30) 내를 원하는 가스에 의한 원하는 감압 상태로 하는 것이 가능하다.
처리실(30) 내에는, 타겟(34)과 회전 스테이지(32)가 대향하여 마련되어 있다. 타겟(34)은 받침 판(backing plate) 등에 유지되어 처리실(30) 내의 상부에 마련되고, 회전 스테이지(32)는 처리실(30) 내의 바닥부에 마련되어 있다.
회전 스테이지(32)는 정전 척 기구를 가지고, 내부에 전극(33)이 마련되며, 그 전극(33)과 스테이지 표면[정전 흡착면(32a)]의 사이는 유전체로 되어 있다. 내부 전극(33)에 도시하지 않는 전원으로부터 전압을 인가하면, 정전 흡착면(32a)과, 이 위에 배치된 반도체 웨이퍼(W)의 사이에 정전기력이 발생하여, 반도체 웨이퍼(W)는 정전 흡착면(32a)에 흡착 고정된다.
회전 스테이지(32)에 있어서, 정전 흡착면(32a)보다도 외주측이며 또한 정전 흡착면(32a)보다도 하측으로 내려간 위치에, 트레이 배치부(32b)가 마련되어 있다. 트레이 배치부(32b)는, 정전 흡착면(32a)의 주위를 둘러싸도록 환형으로 마련되어 있다.
본 실시형태의 처리 장치는, 전술한 바와 같이 복수의 처리실을 갖는 멀티 챔버형 처리 장치이지만, 장치 전체의 소형화를 도모하기 위해 각 처리실의 수를 억제하도록, 직경이 작은 타겟(34)을 예컨대 2개 사용하여 처리실을 공용으로 하고 있다. 이 때문에, 반도체 웨이퍼(W)의 피성막면 전체면에 균일하게 성막하기 위해, 회전 스테이지(32)에 의해 반도체 웨이퍼(W)를 회전시키면서 스퍼터 성막을 행하도록 하고 있다. 회전 스테이지(32)는, 도 2에 있어서 1점 쇄선으로 나타내는 중심축의 주위에, 내부 전극(33)과 함께 회전 가능하게 마련되어 있다.
반도체 웨이퍼(W)는 도 1에 도시하는 상태로 유지 부재(10)[트레이(11) 및 마스크(21)] 채로, 챔버벽(31)에 형성된 반출입구(36)를 통하여 처리실(30) 내에 반입된다. 이 반입 후, 반출입구(36)는 도시하지 않는 게이트 등에 의해 기밀로 폐색된다. 이 후, 처리실(30) 내는 스퍼터 성막 처리에 알맞은 원하는 압력의 원하는 가스 분위기가 된다.
반출입구(36)를 통한 유지 부재(10)의 처리실(30)에 대한 반출입은, 반송 로봇 등을 이용하여 행해진다. 또한, 처리실(30) 내에는, 도 4에 나타내는 바와 같은 예컨대 핀 형상의 리프트 기구(37)가 마련되어 있다. 트레이(11)는 그 하면이 리프트 기구(37)에 지지된다. 리프트 기구(37)는, 회전 스테이지(32)의 트레이 배치부(32b)의 하측에 형성된 가이드 구멍(38) 내부 및 가이드 구멍(38)보다 상측의 공간에서 승강 가능하게 마련되어 있다. 또한, 리프트 기구(37)는 핀 형상으로 한정되지 않고 테이블 형상이어도 좋다.
반도체 웨이퍼(W)를 유지한 유지 부재(10)는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 회전 스테이지(32)의 상측 위치에 반입되고, 그 후, 유지 부재(10)의 하면을 지지하고 있는 리프트 기구(37)를 하강시킴으로써, 유지 부재(10)를 회전 스테이지(32)를 향하게 하여 하강시킨다.
정전 흡착면(32a)은 예컨대 원형상으로 형성되고, 트레이(11)의 내경은 정전 흡착면(32a)의 직경보다도 크므로, 정전 흡착면(32a)이 트레이(11)의 내주면보다도 내측으로 들어가게 할 수 있다.
트레이(11)의 하강과 함께 트레이(11)의 웨이퍼 지지부(13)에 지지된 반도체 웨이퍼(W)도 하강하고, 트레이(11)가 정전 흡착면(32a)보다도 하측으로 하강해 가면, 반도체 웨이퍼(W)에 있어서 트레이(11)로부터 노출되는 하면이 정전 흡착면(32a) 위에 배치되어, 흡착 고정된다. 반도체 웨이퍼(W)에 있어서 트레이(11)의 웨이퍼 지지부(13)에 지지되어 있던 외연부는, 도 4에 나타내는 바와 같이, 정전 흡착면(32a)보다도 외주측의 트레이 배치부(32b)측으로 돌출한다.
트레이(11)는 회전 스테이지(32)의 트레이 배치부(32b) 위에 배치된다. 도 4에 나타내는 바와 같이, 트레이(11)가 트레이 배치부(32b) 위에 배치된 상태로, 웨이퍼 지지부(13)의 상면은 정전 흡착면(32a)보다도 하측에 위치하므로, 반도체 웨이퍼(W)의 외연부에 대하여 접촉하지 않고 이격된 상태가 된다.
트레이(11)의 하강과 함께 트레이(11)의 마스크 지지부(12)에 지지된 마스크(21)도 하강한다. 트레이(11)의 웨이퍼 지지부(13)에 반도체 웨이퍼(W)가 실려 있는 상태일 때부터, 마스크(21)의 내주측의 부분(21a)은 반도체 웨이퍼(W)의 외연부를 덮고 있지만, 트레이(11)에 있어서의 웨이퍼 지지부(13)와 마스크 지지부(12) 사이의 단차를 적절하게 설정해 둠으로써, 트레이(11)가 반도체 웨이퍼(W)를 지지하지 않고 떨어져 트레이 배치부(32b)에 배치된 상태가 되어도, 마스크(21)의 내주측 부분(21a)은 반도체 웨이퍼(W)의 외연부에 접촉하지 않고 이격된 상태를 유지할 수 있다.
이러한 도 4에 나타내는 상태인 채로 회전 스테이지(32)가 회전되면서, 반도체 웨이퍼(W)에 대한 스퍼터 성막 처리가 행해진다. 즉, 도 2에 나타내는 전원 장치(35)로부터 타겟(34)에 전압을 인가함으로써 타겟(34)과 회전 스테이지(32)의 사이에 방전을 일으켜 플라즈마를 발생시키고, 이에 따라 생긴 이온이 처리 공간 내의 전계에 의해 타겟(34)을 향하여 가속되어 타겟(34)에 충돌함으로써, 타겟 재료의 입자가 타겟(34)으로부터 내몰려 반도체 웨이퍼(W)의 피성막면에 부착 퇴적된다.
본 실시형태에 따르면, 반도체 웨이퍼(W)가 유지 부재(10)에 의해 유지된 반송 중과, 도 4에 나타내는 처리 중에, 반도체 웨이퍼(W)의 외연부의 하측에 오목부(14)가 존재하기 때문에, 반도체 웨이퍼(W)가 얇고 그 외연부가 트레이(11)와 간섭하여, 미세한 파편이 생겨도, 그 파편을 오목부(14)에 낙하시켜 머무르게 할 수 있다. 즉 파편이 흩어지지 않는다. 이에 따라, 반도체 웨이퍼(W)의 파편이 반도체 웨이퍼(W)의 하면측으로 돌아 들어가, 반송 로봇(50)의 핑거(53)와의 사이나 정전 흡착면(32a)과의 사이에 파편이 끼워지는 것을 회피할 수 있다. 따라서, 반도체 웨이퍼(W)의 소자 형성면의 손상이나, 파편이 회전 스테이지(32)의 내부 전극(33)에 박히는 것에 따른 쇼트 등의 문제점을 막을 수 있다.
또한, 처리 중에는, 마스크(21)가, 오목부(14) 및 웨이퍼 지지부(13)를 포함한 트레이(11)의 전부를 덮은 상태로 되어 있기 때문에, 트레이(11)에 대한 막 부착을 막아, 메인터넌스의 경감을 도모할 수 있다.
스퍼터 성막 처리가 종료되면, 도 4에 나타내는 상태를 유지한 채로, 우선, 도 2에 나타내는 내부 전극(33)에의 전압 인가를 정지하고, 반도체 웨이퍼(W)에 대한 정전 흡착력을 해제한다. 이때, 마스크(21)의 내주측 부분(21a)이 반도체 웨이퍼(W)의 외연부를 덮고 있기 때문에, 반도체 웨이퍼(W)가 회전 스테이지(32) 위에서 튕기는 것과, 회전 스테이지(32)로부터 낙하하는 것을 막을 수 있다.
반도체 웨이퍼(W)의 흡착 고정이 해제된 후, 도 4의 상태로부터 리프트 기구(37)의 상승에 의해 트레이(11)를 상승시키고, 트레이(11)의 웨이퍼 지지부(13) 위에 반도체 웨이퍼(W)의 외연부를 싣고, 반도체 웨이퍼(W)를 정전 흡착면(32a)으로부터 들어올린다. 그리고, 도 2에 나타내는 반출입구(36)를 열어, 도시하지 않는 반송 기구에 의해 유지 부재(10) 채로 반도체 웨이퍼(W)를 처리실(30)의 밖으로 반출한다.
회전 스테이지(32)를 회전시키는 행하는 처리 중에, 반도체 웨이퍼(W)는 정전 흡착면(32a)에 고정되어 있지만, 트레이(11)는 회전 스테이지(32)의 트레이 배치부(32b) 위에 실려 있을 뿐이며, 또한 마스크(21)도 트레이(11)의 마스크 지지부(12) 위에 실려 있을 뿐이다. 따라서, 회전 스테이지(32)의 회전 중에, 관성력에 의해 트레이(11)나 마스크(21)가 반도체 웨이퍼(W)에 대하여 상대적으로 어긋나는 움직임을 취할 가능성이 있다. 트레이(11)를 회전 스테이지(32)에 대하여 고정시키거나, 트레이(11)와 마스크(21)를 서로 고정시키면 그와 같은 어긋난 움직임을 없앨 수 있지만, 회전을 수반하는 기구로 인하여 복잡한 구성이 되기 쉽다.
따라서 본 실시형태에서는, 회전 스테이지(32)의 회전에 의한 트레이(11)나 마스크(21)의 어긋나는 움직임은 허용하면서도, 도 4에 나타내는 바와 같이, 트레이(11) 및 마스크(21)가 회전 스테이지(32)에 실린 상태로, 이들 중 어느 부분도 반도체 웨이퍼(W)에 접촉하지 않도록 하고 있기 때문에, 트레이(11)나 마스크(21)의 어긋나는 움직임의 영향이 반도체 웨이퍼(W)에 전해지지 않도록 하고 있다. 반도체 웨이퍼(W)가 얇으면, 트레이(11)나 마스크(21)와의 대수롭지 않은 접촉에 의해서도 파손되기 쉽지만, 본 실시형태에서는 전술한 바와 같이 트레이(11) 및 마스크(21)를 반도체 웨이퍼(W)에 대하여 이격시키고 있기 때문에, 반도체 웨이퍼(W)의 파손을 막을 수 있다. 또한, 트레이(11)나 마스크(21)가 반도체 웨이퍼(W)의 외연부에 접촉하여, 그 외연부가 파손되는 등의 일이 생길 경우에도, 전술한 바와 같이, 트레이(11)의 오목부(14)에 파편을 낙하시켜 머무르게 할 수 있기 때문에, 그 파편을 원인으로 하는 문제점을 회피할 수 있다.
또한, 트레이 배치부(32b)에, 회전 스테이지(32)의 회전에 따른 트레이(11)의 슬라이딩 이동을 규제하는 규제 기구를 마련하여도 좋다. 예컨대, 도 5의 (a)에, 트레이(11)의 하면을 수용할 수 있는 홈(41)을 마련한 예를 나타낸다. 이 경우, 홈(41)의 측벽에 의해 트레이(11)의 직경 방향의 이동을 규제할 수 있다. 또한, 도 5의 (b)에는, 트레이 배치부의 표면에 미세한 요철(42)을 마련한 예를 나타낸다. 대안으로, 트레이 배치부의 표면을 거친 면으로 처리하여도 좋다. 이 경우, 트레이 배치부의 표면과, 이 위에 배치되는 트레이 하면 사이의 마찰력을 높여, 트레이(11)가 슬라이딩 이동하기 어렵게 할 수 있다.
또한, 특허문헌 1에서는, 정전 흡착면에 대하여 트레이의 이면이 흡착되는 구성으로 되어 있는데 대하여, 본 실시형태에서는, 정전 흡착면(32a)에 대하여 반도체 웨이퍼(W)가 직접 흡착된다. 따라서, 본 실시형태에 따르면, 예컨대 스테이지에 내장된 히터 등에 의해 반도체 웨이퍼를 가열하는 경우에는, 스테이지와 반도체 웨이퍼의 사이에 트레이가 개재되지 않기 때문에, 스테이지로부터 웨이퍼로의 열전달이 저해되는 일 없이 반도체 웨이퍼를 원하는 온도로 가열하거나 또는 냉각할 때의 제어성을 좋게 할 수 있다. 또한, 웨이퍼와 흡착면 사이의 밀착 정도가 웨이퍼 전체면에 걸쳐 불규칙해지는 일 없이 균일하게 할 수 있고, 웨이퍼면 내의 온도 분포의 균일화도 도모할 수 있다. 이상으로부터, 웨이퍼 처리 품질을 높일 수 있다. 또한, 트레이를 정전 흡착하게 되면, 트레이는 절연물로 한정되지만, 본 실시형태에서는 트레이의 재질은 절연물에 한정되지 않으며, 재료 선택의 제약을 받지 않는다.
이상, 구체예를 참조하면서 본 발명의 실시형태에 대해서 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이들 구체예에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 기술적 사상에 기초하여 여러 가지 변형이 가능하다.
처리 대상의 기판으로서는, 반도체 웨이퍼에 한정되지 않고, 예컨대, 리소그래피에 있어서의 패턴 전사용의 마스크, 디스크형 기록 매체 등이어도 좋다. 또한, 기판에 대하여 행하는 처리도 스퍼터 성막으로 한정되지 않고, 스퍼터 에칭, CDE(chemical dry etching), CVD(chemical vapor deposition), 표면 개질 등의 처리여도 좋다.
10 유지 부재
11 트레이
12 마스크 지지부
13 웨이퍼 지지부(기판 지지부)
14 오목부
21 마스크
30 처리실
32 회전 스테이지
32a 정전 흡착면
32b 트레이 배치부
34 타겟

Claims (10)

  1. 기판의 외연부를 지지하는 기판 지지부와, 상기 기판 지지부보다 외주측이면서 상측으로 돌출하여 마련된 마스크 지지부와, 상기 기판 지지부와 상기 마스크 지지부의 사이에 마련된 오목부를 갖는 링형의 트레이와,
    상기 트레이의 상기 마스크 지지부에 중첩되어, 상기 트레이의 상기 오목부 및 상기 기판 지지부를 덮는 링형의 마스크와,
    정전 흡착면과, 상기 정전 흡착면보다 외주측이면서 하측에 마련된 트레이 배치부를 갖는 회전 스테이지
    를 구비하며,
    상기 기판이 상기 정전 흡착면에 흡착되고 상기 트레이가 상기 트레이 배치부에 배치된 상태에서, 상기 기판의 상기 외연부는 상기 정전 흡착면으로부터 상기 트레이 배치부측으로 돌출하고, 상기 기판 지지부는 상기 기판의 상기 외연부에 대하여 하측으로 이격되고, 상기 마스크는 상기 기판의 상기 외연부에 대하여 상측으로 이격되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 오목부는, 상기 링형의 트레이의 주위 방향 전체에 걸쳐 연속하여 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 트레이 배치부에, 상기 회전 스테이지의 회전에 따라 상기 트레이의 원활한 이동을 규제하는 규제 기구가 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 회전 스테이지는, 반출입구를 갖는 챔버벽에 의해 둘러싸인 처리실에 마련되고,
    상기 기판은 상기 트레이에 지지되고, 상기 마스크는 상기 트레이에 중첩된 상태로, 상기 반출입구를 통하여 상기 처리실의 내외로 반출입되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 기판을 지지한 상기 트레이 및 상기 마스크를, 상기 회전 스테이지 상에서 상승시키는 리프트 기구를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 기판은, 진공하의 상기 회전 스테이지 상에서 처리되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  7. 기판 지지부와, 상기 기판 지지부보다 외주측이면서 상측으로 돌출하여 마련된 마스크 지지부를 갖는 링형의 트레이에 있어서의 상기 기판 지지부에 기판의 외연부를 지지시키고, 상기 마스크 지지부에 중첩된 링형의 마스크로 상기 기판의 상기 외연부를 덮은 상태에서, 상기 트레이 및 상기 마스크를, 정전 흡착면과, 상기 정전 흡착면보다 외주측이면서 하측에 마련된 트레이 배치부를 갖는 회전 스테이지를 향하여 이동시키고,
    상기 기판이 상기 정전 흡착면에 흡착되고, 상기 트레이가 상기 트레이 배치부에 배치되고, 상기 정전 흡착면으로부터 상기 트레이 배치부측으로 돌출된 상기 외연부에 대하여 상기 기판 지지부가 하측으로 이격되고, 상기 마스크가 상기 외연부에 대하여 상측으로 이격된 상태에서, 상기 회전 스테이지를 회전시키면서 상기 기판을 처리하고,
    상기 기판의 처리 후에, 상기 트레이가 상기 트레이 배치부에 배치되고, 상기 마스크가 상기 마스크 지지부에 중첩된 채로, 상기 기판에 대한 정전 흡착력을 해제하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 기판을 상기 트레이에 지지하고, 상기 트레이에 상기 마스크를 중첩시킨 상태에서, 상기 회전 스테이지가 설치된 처리실 내외로 반출입하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  9. 제7항에 있어서, 상기 트레이의 하면을 지지하는 리프트 기구에 의해, 상기 기판을 지지한 상기 트레이 및 상기 마스크를 상기 회전 스테이지를 향하여 이동시키는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  10. 제7항에 있어서, 상기 기판을, 진공하의 상기 회전 스테이지 상에서 처리하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
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