KR102919552B1 - 플라즈마 처리 장치, 및 피처리체의 반송 방법 - Google Patents

플라즈마 처리 장치, 및 피처리체의 반송 방법

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Abstract

본 발명은, 배치대의 배치면으로의 반응 생성물의 부착을 저감하는 것을 목적으로 한다.
플라즈마 처리 장치는, 플라즈마 처리의 대상이 되는 피처리체가 배치되는 배치면을 갖는 배치대와, 배치대의 배치면에 대하여 피처리체를 승강시키는 승강 기구와, 피처리체에 대한 플라즈마 처리가 종료되고 나서 피처리체의 반송이 시작될 때까지의 기간에, 승강 기구를 제어하여 배치대의 배치면과 피처리체가 반응 생성물의 침입을 억제하는 간격만큼 떨어진 위치에 피처리체를 유지하고, 피처리체의 반송이 시작될 때에, 승강 기구를 제어하여 피처리체가 유지되는 위치로부터 피처리체를 상승시키는 승강 제어부를 갖는다.

Description

플라즈마 처리 장치, 및 피처리체의 반송 방법{PLASMA PROCESSING APPARATUS AND METHOD OF TRANSFERRING WORKPIECE}
본 개시는, 플라즈마 처리 장치 및 피처리체의 반송 방법에 관한 것이다.
종래, 플라즈마를 이용하여 반도체 웨이퍼 등의 피처리체에 플라즈마 처리를 행하는 플라즈마 처리 장치가 알려져 있다. 이러한 플라즈마 처리 장치는, 예컨대, 진공 공간을 구성할 수 있는 처리 용기 내에, 피처리체를 배치하기 위한 배치대를 갖는다. 배치대의 내부에는, 리프터 핀이 수용되어 있다. 플라즈마 처리 장치에서는, 플라즈마 처리가 행해진 피처리체를 반송하는 경우에, 구동 기구에 의해 배치대로부터 리프터 핀을 돌출시키고, 리프터 핀으로 배치대의 배치면으로부터 피처리체를 상승시킨다. 또한, 플라즈마 처리 장치에서는, 배치대가 0℃ 이하의 온도까지 냉각된 상태에서 플라즈마 처리가 행해지는 경우가 있다.
일본 특허 공개 제2016-207840호 공보 일본 특허 공개 제2017-103388호 공보
본 개시는, 배치대의 배치면으로의 반응 생성물의 부착을 저감할 수 있는 기술을 제공한다.
본 개시의 일 양태에 따른 플라즈마 처리 장치는, 플라즈마 처리의 대상이 되는 피처리체가 배치되는 배치면을 갖는 배치대와, 상기 배치대의 배치면에 대하여 상기 피처리체를 승강시키는 승강 기구와, 상기 피처리체에 대한 플라즈마 처리가 종료되고 나서 상기 피처리체의 반송이 시작될 때까지의 기간에, 상기 승강 기구를 제어하여 상기 배치대의 배치면과 상기 피처리체가 반응 생성물의 침입을 억제하는 간격만큼 떨어진 위치에 상기 피처리체를 유지하고, 상기 피처리체의 반송이 시작될 때에, 상기 승강 기구를 제어하여 상기 피처리체가 유지되는 상기 위치로부터 상기 피처리체를 상승시키는 승강 제어부를 갖는다.
본 개시에 따르면, 배치대의 배치면으로의 반응 생성물의 부착을 저감할 수 있다고 하는 효과를 발휘한다.
도 1은 일 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치의 구성을 나타낸 개략 단면도이다.
도 2는 일 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치를 제어하는 제어부의 개략적인 구성의 일례를 나타낸 블록도이다.
도 3은 배치대의 배치면과 웨이퍼 사이의 간격과, 웨이퍼의 단부를 기준으로 하여 측정된 배치면으로의 반응 생성물의 침입 범위의 길이와의 관계의 일례를 나타낸 도면이다.
도 4는 배치대의 배치면으로부터 웨이퍼를 상승시킨 상태의 일례를 나타낸 도면이다.
도 5는 일 실시형태에 따른 웨이퍼의 반송 처리의 흐름의 일례를 나타낸 흐름도이다.
이하, 도면을 참조하여 여러 가지 실시형태에 대해서 상세히 설명한다. 또한, 각 도면에 있어서 동일 또는 상당 부분에 대해서는 동일한 부호를 붙이는 것으로 한다.
종래, 플라즈마를 이용하여 반도체 웨이퍼 등의 피처리체에 플라즈마 처리를 행하는 플라즈마 처리 장치가 알려져 있다. 이러한 플라즈마 처리 장치는, 예컨대, 진공 공간을 구성할 수 있는 처리 용기 내에, 피처리체를 배치하기 위한 배치대를 갖는다. 배치대의 내부에는, 리프터 핀이 수용되어 있다. 플라즈마 처리 장치에서는, 플라즈마 처리가 행해진 피처리체를 반송하는 경우에, 구동 기구에 의해 배치대로부터 리프터 핀을 돌출시키고, 리프터 핀으로 배치대의 배치면으로부터 피처리체를 상승시킨다. 또한, 플라즈마 처리 장치에서는, 배치대가 0℃ 이하의 온도까지 냉각된 상태에서 플라즈마 처리가 행해지는 경우가 있다.
그런데, 플라즈마 처리 장치에서는, 피처리체에 대한 플라즈마 처리가 행해질 때에, 반응 생성물이 생성되고, 처리 용기의 내벽 등에 부착되어 퇴적된다. 처리 용기의 내벽 등에 퇴적된 반응 생성물의 일부는, 반응 생성물로부터 휘발되어 가스로서 처리 용기 내에 부유하고, 배치대의 배치면에 다시 부착되는 경우가 있다. 예컨대, 플라즈마 처리 장치에서는, 플라즈마 처리가 행해진 피처리체를 반송할 때에, 리프터 핀으로 배치대의 배치면으로부터 피처리체를 상승시키기 때문에, 반응 생성물이 배치대의 배치면과 피처리체 사이의 간극에 침입하여, 배치대의 배치면에 부착되는 경우가 있다. 특히, 배치대가 0℃ 이하의 온도까지 냉각된 상태에서 플라즈마 처리가 행해지는 경우, 휘발성 가스로서 부유하는 반응 생성물의 응축이 일어나기 쉽기 때문에, 반응 생성물이 배치대의 배치면에 부착되기 쉬워진다. 배치대의 배치면으로의 반응 생성물의 부착은, 배치대의 배치면에 대한 피처리체의 흡착 불량 등의 이상을 일으키는 요인이 되어, 바람직하지 못하다.
[플라즈마 처리 장치의 구성]
도 1은 일 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치(10)의 구성을 나타낸 개략 단면도이다. 플라즈마 처리 장치(10)는, 기밀하게 구성되고, 전기적으로 접지 전위로 된 처리 용기(1)를 갖고 있다. 이 처리 용기(1)는, 원통형으로 되어 있으며, 예컨대 알루미늄 등으로 구성되어 있다. 처리 용기(1)는, 플라즈마가 생성되는 처리 공간을 구획한다. 처리 용기(1) 내에는, 피처리체(work-piece)인 반도체 웨이퍼(이하, 단순히 「웨이퍼」라고 함)(W)를 수평으로 지지하는 배치대(2)가 설치되어 있다. 배치대(2)는, 기재(베이스)(2a) 및 정전척(ESC: Electrostatic chuck)(6)을 포함하여 구성되어 있다. 기재(2a)는, 도전성 금속, 예컨대 알루미늄 등으로 구성되어 있고, 하부 전극으로서의 기능을 갖는다. 정전척(6)은, 웨이퍼(W)를 정전 흡착하기 위한 기능을 갖는다. 배치대(2)는, 지지대(4)에 지지되어 있다. 지지대(4)는, 예컨대 석영 등으로 이루어진 지지 부재(3)에 지지되어 있다. 또한, 배치대(2)의 위쪽의 외주에는, 예컨대 단결정 실리콘으로 형성된 포커스링(5)이 설치되어 있다. 또한, 처리 용기(1) 내에는, 배치대(2) 및 지지대(4)의 주위를 둘러싸도록, 예컨대 석영 등으로 이루어진 원통형의 내벽 부재(3a)가 설치되어 있다.
기재(2a)에는, 제1 정합기(11a)를 통해 제1 RF 전원(10a)이 접속되고, 또한, 제2 정합기(11b)를 통해 제2 RF 전원(10b)이 접속되어 있다. 제1 RF 전원(10a)은, 플라즈마 발생을 위한 것으로, 이 제1 RF 전원(10a)으로부터는 소정 주파수의 고주파 전력이 배치대(2)의 기재(2a)에 공급되도록 구성되어 있다. 또한, 제2 RF 전원(10b)은, 이온 인입을 위한 것(바이어스용)이고, 이 제2 RF 전원(10b)으로부터 제1 RF 전원(10a)보다 낮은 소정 주파수의 고주파 전력이 배치대(2)의 기재(2a)에 공급되도록 구성되어 있다. 이와 같이, 배치대(2)는 전압 인가 가능하게 구성되어 있다. 한편, 배치대(2)의 위쪽에는, 배치대(2)와 평행하게 대향하도록, 상부 전극으로서의 기능을 갖는 샤워 헤드(16)가 설치되어 있다. 샤워 헤드(16)와 배치대(2)는, 1쌍의 전극(상부 전극과 하부 전극)으로서 기능한다.
정전척(6)은, 상면이 평탄한 원반형상으로 형성되고, 상기 상면이 웨이퍼(W)가 배치되는 배치면(6e)으로 되어 있다. 정전척(6)은, 상기 절연체(6b) 사이에 전극(6a)을 개재시켜 구성되어 있고, 전극(6a)에는 직류 전원(12)이 접속되어 있다. 그리고 전극(6a)에 직류 전원(12)으로부터 직류 전압이 인가됨으로써, 쿨롱력에 의해 웨이퍼(W)가 흡착되도록 구성되어 있다.
배치대(2)의 내부에는, 냉매 유로(2d)가 형성되어 있고, 냉매 유로(2d)에는, 냉매 입구 배관(2b), 냉매 출구 배관(2c)이 접속되어 있다. 그리고, 냉매 유로(2d) 내에 적절한 냉매, 예컨대 냉각수 등을 순환시킴으로써, 배치대(2)를 소정의 온도로 제어할 수 있게 구성되어 있다. 또한, 배치대(2) 등을 관통하도록, 웨이퍼(W)의 이면에 헬륨 가스 등의 냉열 전달용 가스(백사이드 가스)를 공급하기 위한 가스 공급관(30)이 설치되어 있고, 가스 공급관(30)은, 도시하지 않은 가스 공급원에 접속되어 있다. 이들 구성을 통해, 정전척(6)에 의해 배치대(2)의 상면에 흡착 유지된 웨이퍼(W)를 소정의 온도로 제어한다.
배치대(2)에는, 복수, 예컨대 3개의 핀용 관통 구멍(200)이 형성되어 있고(도 1에는 1개만 도시함), 이들 핀용 관통 구멍(200)의 내부에는, 각각 리프터 핀(61)이 배치되어 있다. 리프터 핀(61)은, 승강 기구(62)에 접속되어 있다. 승강 기구(62)는, 리프터 핀(61)을 승강시켜, 배치대(2)의 배치면(6e)에 대하여 리프터 핀(61)을 자유자재로 출몰할 수 있도록 동작시킨다. 리프터 핀(61)을 상승시킨 상태에서는, 리프터 핀(61)의 선단이 배치대(2)의 배치면(6e)으로부터 돌출되고, 배치대(2)의 배치면(6e)의 위쪽에 웨이퍼(W)를 유지한 상태가 된다. 한편, 리프터 핀(61)을 하강시킨 상태에서는, 리프터 핀(61)의 선단이 핀용 관통 구멍(200) 내에 수용되고, 웨이퍼(W)가 배치대(2)의 배치면(6e)에 배치된다. 이와 같이, 승강 기구(62)는, 리프터 핀(61)에 의해 배치대(2)의 배치면(6e)에 대하여 웨이퍼(W)를 승강시킨다. 또한, 승강 기구(62)는, 리프터 핀(61)을 상승시킨 상태에서는, 리프터핀(61)에 의해 배치대(2)의 배치면(6e)의 위쪽에 웨이퍼(W)를 유지한다.
상기한 샤워 헤드(16)는, 처리 용기(1)의 천벽(天壁) 부분에 설치되어 있다. 샤워 헤드(16)는, 본체부(16a)와 전극판을 이루는 상부 천판(16b)을 구비하고 있고, 절연성 부재(95)를 통해 처리 용기(1)의 상부에 지지된다. 본체부(16a)는, 도전성 재료, 예컨대 표면이 양극 산화 처리된 알루미늄으로 이루어지고, 그 하부에 상부 천판(16b)을 자유자재로 착탈 가능하게 지지할 수 있도록 구성되어 있다.
본체부(16a)는, 내부에 가스 확산실(16c)이 마련되어 있다. 또한, 본체부(16a)는, 가스 확산실(16c)의 하부에 위치하도록, 바닥부에, 다수의 가스 통류 구멍(16d)이 형성되어 있다. 또한, 상부 천판(16b)은, 상기 상부 천판(16b)을 두께 방향으로 관통하도록 가스 도입 구멍(16e)이, 상기한 가스 통류 구멍(16d)과 겹치도록 설치되어 있다. 이러한 구성에 의해, 가스 확산실(16c)에 공급된 처리 가스는, 가스 통류 구멍(16d) 및 가스 도입 구멍(16e)을 통해 처리 용기(1) 내에 샤워형으로 분산되어 공급된다.
본체부(16a)에는, 가스 확산실(16c)로 처리 가스를 도입하기 위한 가스 도입구(16g)가 형성되어 있다. 가스 도입구(16g)에는, 가스 공급 배관(15a)의 일단이 접속되어 있다. 이 가스 공급 배관(15a)의 타단에는, 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급원(가스 공급부)(15)이 접속된다. 가스 공급 배관(15a)에는, 상류측에서부터 차례로 매스 플로우 컨트롤러(MFC)(15b) 및 개폐 밸브(V2)가 설치되어 있다. 가스 확산실(16c)에는, 가스 공급 배관(15a)을 통해, 처리 가스 공급원(15)으로부터 플라즈마 에칭을 위한 처리 가스가 공급된다. 처리 용기(1) 내에는, 가스 확산실(16c)로부터 가스 통류 구멍(16d) 및 가스 도입 구멍(16e)을 통해, 샤워형으로 분산되어 처리 가스가 공급된다.
상기한 상부 전극으로서의 샤워 헤드(16)에는, 저역 통과 필터(LPF)(71)를 통해 가변 직류 전원(72)이 전기적으로 접속되어 있다. 이 가변 직류 전원(72)은, 온·오프 스위치(73)에 의해 급전의 온·오프가 가능하게 구성되어 있다. 가변 직류 전원(72)의 전류·전압 및 온·오프 스위치(73)의 온·오프는, 후술하는 제어부(100)에 의해 제어된다. 또한, 후술하는 바와 같이, 제1 RF 전원(10a), 제2 RF 전원(10b)으로부터 고주파가 배치대(2)에 인가되어 처리 공간에 플라즈마가 발생할 때에는, 필요에 따라 제어부(100)에 의해 온·오프 스위치(73)가 온으로 되어, 상부 전극으로서의 샤워 헤드(16)에 소정의 직류 전압이 인가된다.
처리 용기(1)의 측벽으로부터 샤워 헤드(16)의 높이 위치보다 위쪽으로 연장되도록 원통형의 접지 도체(1a)가 설치되어 있다. 이 원통형의 접지 도체(1a)는, 그 상부에 천벽을 갖고 있다.
처리 용기(1)의 바닥부에는, 배기구(81)가 형성되어 있다. 배기구(81)에는, 배기관(82)을 통해 제1 배기 장치(83)가 접속되어 있다. 제1 배기 장치(83)는, 진공 펌프를 갖고 있고, 이 진공 펌프를 작동시킴으로써 처리 용기(1) 내부를 소정의 진공도까지 감압할 수 있도록 구성되어 있다. 한편, 처리 용기(1) 내의 측벽에는, 웨이퍼(W)의 반입반출구(84)가 마련되어 있고, 이 반입반출구(84)에는, 상기 반입반출구(84)를 개폐하는 게이트 밸브(85)가 설치되어 있다.
처리 용기(1)의 측부 내측에는, 내벽면을 따라 디포지션 실드(86)가 설치되어 있다. 디포지션 실드(86)는, 처리 용기(1)에 에칭 부생성물(디포지션)이 부착되는 것을 방지한다. 이 디포지션 실드(86)의 웨이퍼(W)와 대략 동일한 높이 위치에는, 그라운드에 대한 전위가 제어 가능하게 접속된 도전성 부재(GND 블록)(89)가 설치되어 있고, 이에 따라 이상 방전이 방지된다. 또한, 디포지션 실드(86)의 하단부에는, 내벽 부재(3a)를 따라 연장되는 디포지션 실드(87)가 설치되어 있다. 디포지션 실드(86, 87)는, 자유자재로 착탈할 수 있게 되어 있다.
상기 구성의 플라즈마 처리 장치(10)는, 제어부(100)에 의해, 그 동작이 통괄적으로 제어된다. 제어부(100)는, 예컨대, 컴퓨터로서, 플라즈마 처리 장치(10)의 각부를 제어한다.
도 2는 일 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치(10)를 제어하는 제어부(100)의 개략적인 구성의 일례를 나타낸 블록도이다. 제어부(100)는, 프로세스 컨트롤러(110), 사용자 인터페이스(120) 및 기억부(130)를 갖는다.
프로세스 컨트롤러(110)는, CPU(Central Processing Unit)를 구비하고, 플라즈마 처리 장치(10)의 각부를 제어한다.
사용자 인터페이스(120)는 공정 관리자가 플라즈마 처리 장치(10)를 관리하기 위해 커맨드의 입력 조작을 행하는 키보드나, 플라즈마 처리 장치(10)의 가동 상황을 가시화하여 표시하는 디스플레이 등으로 구성되어 있다.
기억부(130)에는, 플라즈마 처리 장치(10)에서 실행되는 각종 처리를 프로세스 컨트롤러(110)의 제어로써 실현하기 위한 제어 프로그램(소프트웨어)이나, 처리 조건 데이터 등이 기억된 레시피가 저장되어 있다. 예컨대, 기억부(130)에는, 침입 범위 정보(131)가 저장되어 있다. 또한, 제어 프로그램이나 처리 조건 데이터 등의 레시피는, 컴퓨터로 판독 가능한 컴퓨터 기록 매체(예컨대, 하드 디스크, DVD 등의 광 디스크, 플렉시블 디스크, 반도체 메모리 등) 등에 저장된 상태의 것을 이용하는 것도 가능하다. 혹은, 제어 프로그램이나 처리 조건 데이터 등의 레시피는, 다른 장치로부터, 예컨대 전용 회선을 통해 수시 전송되어 온라인으로 이용하는 것도 가능하다.
침입 범위 정보(131)는, 웨이퍼(W)에 대한 플라즈마 처리의 처리 조건마다, 배치대(2)의 배치면(6e)과 웨이퍼(W) 사이의 간격과, 웨이퍼(W)의 단부를 기준으로 하여 측정된 배치면(6e)으로의 반응 생성물의 침입 범위의 길이와의 관계를 나타낸 데이터이다. 도 3은 배치대(2)의 배치면(6e)과 웨이퍼(W) 사이의 간격과, 웨이퍼(W)의 단부를 기준으로 하여 측정된 배치면(6e)으로의 반응 생성물의 침입 범위의 길이와의 관계의 일례를 나타낸 도면이다. 도 3은 예컨대 배치대(2)의 배치면(6e)과 웨이퍼(W) 사이의 간격을 변경해서, 웨이퍼(W)의 단부를 기준으로 하여 배치면(6e)으로의 반응 생성물의 침입 범위의 길이를 측정한 결과이다. 또한, 도 3의 측정에서는, 배치대(2) 및 웨이퍼(W)를 상하로 대향하는 평판에 의해 모의하는 측정용 샘플을 작성하고, 아래쪽 평판의 표면으로의 반응 생성물의 침입 범위의 길이를 배치면(6e)으로의 반응 생성물의 침입 범위의 길이로서 측정하였다. 도 3에는 웨이퍼(W)에 대한 플라즈마 처리의 처리 조건(처리 조건 A∼C)마다, 배치대(2)의 배치면(6e)과 웨이퍼(W) 사이의 간격과, 웨이퍼(W)의 단부를 기준으로 하여 측정된 배치면(6e)으로의 반응 생성물의 침입 범위의 길이와의 관계가 나타나 있다. 웨이퍼(W)에 대한 플라즈마 처리의 처리 조건은, 플라즈마 처리에 사용되는 처리 가스의 종별이나, 배치대(2)의 온도 등의 조건을 포함한다. 일 실시형태에서는, 플라즈마 처리에 사용되는 처리 가스는 예컨대 플루오로카본 가스나 하이드로플루오로 카본 가스이다. 또한, 웨이퍼(W)에 대한 플라즈마 처리는, 예컨대, 배치대(2)가 0℃ 이하의 온도까지 냉각된 상태에서 실행된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(W)에 대한 플라즈마 처리의 처리 조건의 차이에 상관없이, 배치대(2)의 배치면(6e)과 웨이퍼(W) 사이의 간격이 커질수록, 배치면(6e)으로의 반응 생성물의 침입 범위의 길이가 커진다. 또한, 웨이퍼(W)에 대한 플라즈마 처리의 처리 조건마다, 배치대(2)의 배치면(6e)과 웨이퍼(W) 사이의 간격에 대하여, 배치면(6e)으로의 반응 생성물의 침입 범위의 길이가 변화하는 정도가 상이하다.
이와 같이, 플라즈마 처리 장치(10)에서는, 배치대(2)의 배치면(6e)과 웨이퍼(W) 사이의 간격에 따라, 배치면(6e)으로의 반응 생성물의 침입 범위의 길이가 변화한다. 또한, 웨이퍼(W)에 대한 플라즈마 처리의 처리 조건마다, 배치면(6e)으로의 반응 생성물의 침입 범위의 길이가 변화하는 정도가 상이하다.
그래서, 예컨대, 실험 등에 의해, 웨이퍼(W)에 대한 플라즈마 처리의 처리 조건마다, 배치대(2)의 배치면(6e)과 웨이퍼(W) 사이의 간격과, 웨이퍼(W)의 단부를 기준으로 하여 측정된 배치면(6e)으로의 반응 생성물의 침입 범위의 길이와의 관계를 미리 구할 수 있다. 그리고, 웨이퍼(W)에 대한 플라즈마 처리의 처리 조건마다, 배치대(2)의 배치면(6e)과 웨이퍼(W) 사이의 간격과, 웨이퍼(W)의 단부를 기준으로 하여 측정된 배치면(6e)으로의 반응 생성물의 침입 범위의 길이와의 관계가 침입 범위 정보(131)에 기억된다. 예컨대, 침입 범위 정보(131)는, 웨이퍼(W)에 대한 플라즈마 처리의 처리 조건마다, 배치대(2)의 배치면(6e)과 웨이퍼(W) 사이의 간격에 대하여, 배치면(6e)으로의 반응 생성물의 침입 범위의 길이를 대응시킨 테이블이다.
도 2의 설명으로 되돌아간다. 프로세스 컨트롤러(110)는, 프로그램이나 데이터를 저장하기 위한 내부 메모리를 가지며, 기억부(130)에 기억된 제어 프로그램을 판독하고, 판독된 제어 프로그램의 처리를 실행한다. 프로세스 컨트롤러(110)는, 제어 프로그램이 동작함으로써, 각종 처리부로서 기능한다. 예컨대, 프로세스 컨트롤러(110)는, 산출부(111)와, 승강 제어부(112)를 갖는다.
그런데, 플라즈마 처리 장치(10)에서는, 웨이퍼(W)에 대한 플라즈마 처리가 행해질 때에, 반응 생성물이 생성되고, 처리 용기(1)의 내벽 등에 부착되어 퇴적된다. 처리 용기(1)의 내벽 등에 퇴적된 반응 생성물의 일부는, 반응 생성물로부터 휘발하여 가스로서 처리 용기(1) 내에 부유하고, 배치대(2)의 배치면(6e)에 다시 부착되는 경우가 있다. 예컨대, 플라즈마 처리 장치(10)에서는, 플라즈마 처리가 행해진 웨이퍼(W)를 반송할 때에, 리프터 핀(61)으로 배치대(2)의 배치면(6e)으로부터 웨이퍼(W)를 상승시킨다. 이 때문에, 플라즈마 처리 장치(10)에서는, 처리 용기(1) 내에 부유하는 반응 생성물이 배치대(2)의 배치면(6e)과 웨이퍼(W) 사이의 간극에 침입하여, 배치대(2)의 배치면(6e)에 부착되는 경우가 있다. 배치대(2)의 배치면(6e)으로의 반응 생성물의 부착은, 배치대(2)의 배치면(6e)에 대한 웨이퍼의 흡착 불량 등의 이상을 일으키는 요인이 되어, 바람직하지 못하다.
도 4는 배치대(2)의 배치면(6e)으로부터 웨이퍼(W)를 상승시킨 상태의 일례를 나타낸 도면이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 플라즈마 처리 장치(10)에서는, 플라즈마 처리가 행해진 웨이퍼(W)를 반송할 때에, 리프터 핀(61)으로 배치대(2)의 배치면(6e)으로부터 웨이퍼(W)를 상승시킨다. 이것에 의해, 배치대(2)의 배치면(6e)과 웨이퍼(W) 사이에 간극이 형성된다. 처리 용기(1)의 내벽 등에 퇴적된 반응 생성물의 일부는, 휘발성 가스로서 처리 용기(1) 내에 부유하고, 배치대(2)의 배치면(6e)과 웨이퍼(W) 사이에 침입하여, 배치대(2)의 배치면(6e)에 반응 생성물(161)로서 부착되는 경우가 있다. 특히, 배치대(2)가 0℃ 이하의 온도까지 냉각된 상태에서 플라즈마 처리가 행해지는 경우, 휘발성 가스로서 부유하는 반응 생성물의 응축이 일어나기 쉬워지기 때문에, 반응 생성물(161)이 배치대(2)의 배치면(6e)에 부착되기 쉬워진다. 예컨대, 플라즈마 처리 장치(10)에서는, 배치대(2)의 배치면(6e)에 반응 생성물(161)이 지나치게 부착되면, 배치대(2)의 배치면(6e)에 대한 웨이퍼의 흡착 불량 등의 이상이 일어난다.
그래서, 플라즈마 처리 장치(10)는, 웨이퍼(W)에 대한 플라즈마 처리가 종료되고 나서 웨이퍼(W)의 반송이 시작될 때까지의 기간에, 배치대(2)의 배치면(6e)과 웨이퍼(W)가 반응 생성물의 침입을 억제하는 간격을 유지하도록 승강 기구(62)의 제어를 행한다.
도 2의 설명으로 되돌아간다. 산출부(111)는, 침입 범위 정보(131)를 참조하여, 실행된 플라즈마 처리의 처리 조건에 대응하는 반응 생성물의 침입 범위의 길이가 미리 정해진 허용 길이 이하가 되는 배치대(2)의 배치면(6e)과 웨이퍼(W) 사이의 간격을 산출한다. 예컨대, 산출부(111)는, 기억부(130)에 미리 저장된 침입 범위 정보(131)를 참조하여, 배치대(2)의 배치면(6e)과 웨이퍼(W) 사이의 간격을 산출한다. 예컨대, 침입 범위 정보(131)에, 도 3에 도시된, 간격과 반응 생성물의 침입 범위와의 관계가 기억되어 있고, 또한, 실행된 플라즈마 처리의 처리 조건이 처리 조건 A인 경우를 상정한다. 이 경우, 산출부(111)는, 예컨대, 침입 범위 정보(131)를 참조하여, 실행된 플라즈마 처리의 처리 조건 A에 대응하는 침입 범위의 길이가 미리 정해진 허용 길이를 「2 mm」 이하로 했을 때, 배치대(2)의 배치면(6e)과 웨이퍼(W) 사이의 간격 「0.20 mm」를 산출한다. 미리 정해진 허용 길이는, 적어도 배치대(2)의 배치면(6e)의 외경과 웨이퍼(W)의 외경과의 차에 기초하여, 결정된다. 예컨대, 배치대(2)의 배치면(6e)의 외경이 296 mm이며, 웨이퍼(W)의 외경이 300 mm인 경우, 미리 정해진 허용 길이는, 배치대(2)의 배치면(6e)의 외경과 웨이퍼(W)의 외경과의 차(300-296=4 mm)의 1/2인 「2 mm」로 결정된다. 또한, 허용 길이의 결정에는, 또한, 배치대(2)의 배치면(6e)의 외경의 치수 오차나, 웨이퍼(W)의 외경의 치수 오차 등이 고려되어도 좋다. 또한, 배치대(2)의 배치면(6e)과 웨이퍼(W) 사이의 간격의 산출은, 웨이퍼(W)에 대한 플라즈마 처리가 종료되고 나서 웨이퍼(W)의 반송이 시작될 때까지의 기간에 행해져도 좋고, 웨이퍼(W)에 대한 플라즈마 처리가 종료되기 전에 행해져도 좋다.
승강 제어부(112)는, 웨이퍼(W)에 대한 플라즈마 처리가 종료되고 나서 웨이퍼(W)의 반송이 시작될 때까지의 기간에, 승강 기구(62)를 제어하여, 배치대(2)의 배치면(6e)과 웨이퍼(W)가 반응 생성물의 침입을 억제하는 간격만큼 떨어진 위치에 웨이퍼(W)를 유지한다. 예컨대, 승강 제어부(112)는, 웨이퍼(W)에 대한 플라즈마 처리가 종료되고 나서 웨이퍼(W)의 반송이 시작될 때까지의 기간에, 승강 기구(62)를 제어하여, 배치대(2)의 배치면(6e)과 웨이퍼(W)가 산출부(111)에 의해 산출된 간격만큼 떨어진 위치에 웨이퍼(W)를 유지한다. 웨이퍼(W)의 반송은, 예컨대, 플라즈마 처리가 행해진 웨이퍼(W)의 반송 개시의 지령을 받은 반송 아암이 플라즈마 처리 장치(10)(처리 용기(1))에 도착하는 타이밍에, 시작된다.
그리고, 승강 제어부(112)는, 웨이퍼(W)의 반송이 시작될 때에, 승강 기구(62)를 제어하여, 웨이퍼(W)가 유지되어 있는 위치로부터 웨이퍼(W)를 상승시킨다. 즉, 승강 제어부(112)는, 플라즈마 처리가 행해진 웨이퍼(W)의 반송 개시의 지령을 받은 반송 아암이 처리 용기(1)에 도착하는 타이밍에, 웨이퍼(W)가 유지되어 있는 위치로부터 반송 아암으로 웨이퍼(W)를 전달하기 위한 위치까지 웨이퍼(W)를 상승시킨다.
이에 따라, 플라즈마 처리 장치(10)에서는, 플라즈마 처리가 행해진 웨이퍼(W)를 반송할 때에, 배치대(2)의 배치면(6e)과 웨이퍼(W) 사이의 간극으로 반응 생성물이 침입되는 것이 억제되기 때문에, 배치대(2)의 배치면(6e)으로의 반응 생성물의 부착을 저감할 수 있다.
[제어의 흐름]
다음에, 일 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치(10)를 이용한 웨이퍼(W)의 반송 처리에 대해서 설명한다. 도 5는 일 실시형태에 따른 웨이퍼(W)의 반송 처리의 흐름의 일례를 나타낸 흐름도이다. 이 웨이퍼(W)의 반송 처리는, 예컨대, 웨이퍼(W)에 대한 플라즈마 처리가 종료되는 타이밍에 실행된다. 일 실시형태에서는, 웨이퍼(W)에 대한 플라즈마 처리는, 배치대(2)가 0℃ 이하의 온도까지 냉각된 상태에서 실행된 것으로 한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(W)에 대한 플라즈마 처리가 종료되면(S101), 플라즈마 처리가 행해진 웨이퍼(W)의 반송 개시의 지령이 발행되고(S102), 상기 지령을 받은 반송 아암이 플라즈마 처리 장치(10)(처리 용기(1))를 향해 이동하기 시작한다(S103).
산출부(111)는, 침입 범위 정보(131)를 참조하여, 실행된 플라즈마 처리의 처리 조건에 대응하는 반응 생성물의 침입 범위의 길이가 미리 정해진 허용 길이 이하가 되는 배치대(2)의 배치면(6e)과 웨이퍼(W) 사이의 간격을 산출한다(S104).
승강 제어부(112)는, 승강 기구(62)를 제어하여, 배치대(2)의 배치면(6e)과 웨이퍼(W)가 산출부(111)에 의해 산출된 간격만큼 떨어진 위치에 웨이퍼(W)를 유지한다(S105).
승강 제어부(112)는, 반송 아암이 플라즈마 처리 장치(10)(처리 용기(1))에 도착할 때까지(S106; No), 배치대(2)의 배치면(6e)과 웨이퍼(W)가 산출부(111)에 의해 산출된 간격만큼 떨어진 위치에 웨이퍼(W)가 유지된 상태에서, 대기한다. 즉, 승강 제어부(112)는, 웨이퍼(W)에 대한 플라즈마 처리가 종료되고 나서 웨이퍼(W)의 반송이 시작될 때까지의 기간에, 배치대(2)의 배치면(6e)과 웨이퍼(W)가 반응 생성물의 침입을 억제하는 간격을 유지하도록 승강 기구(62)의 제어를 행한다.
한편, 승강 제어부(112)는, 반송 아암이 플라즈마 처리 장치(10)(처리 용기(1))에 도착하면(S107; Yes), 웨이퍼(W)가 유지되는 위치로부터 반송 아암으로 웨이퍼(W)를 전달하기 위한 위치까지 웨이퍼(W)를 상승시킨다(S108).
그 후, 반송 아암에 의한 웨이퍼(W)의 반송이 시작된다(S109). 즉, 반송 아암이 처리 용기(1) 내에 반입되고, 승강 제어부(112)에 의해 웨이퍼(W)가 강하됨으로써, 웨이퍼(W)가 반송 아암으로 전달된다. 그리고, 반송 아암은, 전달된 웨이퍼(W)를 처리 용기(1) 밖으로 반송한다.
이상과 같이, 일 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치(10)는, 배치대(2)와, 승강 기구(62)와, 승강 제어부(112)를 갖는다. 배치대(2)는, 플라즈마 처리의 대상이 되는 웨이퍼(W)가 배치되는 배치면(6e)을 갖는다. 승강 기구(62)는, 배치대(2)의 배치면(6e)에 대하여 웨이퍼(W)를 승강시킨다. 승강 제어부(112)는, 웨이퍼(W)에 대한 플라즈마 처리가 종료되고 나서 웨이퍼(W)의 반송이 시작될 때까지의 기간에, 승강 제어부(112)를 제어하여 배치대(2)의 배치면(6e)과 웨이퍼(W)가 반응 생성물의 침입을 억제하는 간격만큼 떨어진 위치에 웨이퍼(W)를 유지한다. 그리고, 승강 제어부(112)는, 웨이퍼(W)의 반송이 시작될 때에, 승강 기구(62)를 제어하여 웨이퍼(W)가 유지되는 위치로부터 웨이퍼(W)를 상승시킨다. 이에 따라, 플라즈마 처리 장치(10)는, 배치대(2)의 배치면(6e)으로의 반응 생성물의 부착을 저감할 수 있다. 특히, 플라즈마 처리 장치(10)는, 배치대(2)가 0℃ 이하의 온도까지 냉각된 상태에서 플라즈마 처리가 행해지는 경우에도, 배치대(2)의 배치면(6e)과 웨이퍼(W) 사이의 간극으로의 반응 생성물의 침입을 억제하여 반응 생성물의 부착을 저감할 수 있다.
이상, 여러 가지 실시형태에 대해서 설명하였지만, 개시된 기술은, 전술한 실시형태에 한정되지 않고 여러 가지 변형 양태를 구성할 수 있다. 예컨대, 전술한 플라즈마 처리 장치(10)는, 용량 결합형의 플라즈마 처리 장치(10)이지만, 임의의 플라즈마 처리 장치(10)에 채용될 수 있다. 예컨대, 플라즈마 처리 장치(10)는, 유도 결합형의 플라즈마 처리 장치(10), 마이크로파와 같은 표면파에 의해 가스를 여기시키는 플라즈마 처리 장치(10)와 같은, 임의의 타입의 플라즈마 처리 장치(10)여도 좋다.
또한, 전술한 실시형태에서는, 배치대(2)의 배치면(6e)과 웨이퍼(W)가 반응 생성물의 침입을 억제하는 간격만큼 떨어진 위치에 웨이퍼(W)를 유지하는 예를 설명하였지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 플라즈마 처리 장치(10)는, 배치대(2)의 배치면(6e)과 웨이퍼(W) 사이에 형성되는 간극에 불활성 가스를 공급하면서, 배치대(2)의 배치면(6e)과 웨이퍼(W)가 반응 생성물의 침입을 억제하는 간격만큼 떨어진 위치에 웨이퍼(W)를 유지하여도 좋다. 이에 따라, 플라즈마 처리 장치(10)는, 불활성 가스에 의해 배치대(2)의 배치면(6e)과 웨이퍼(W) 사이의 간극으로의 반응 생성물의 침입을 억제하여 반응 생성물의 부착을 보다 저감할 수 있다. 불활성 가스는, 예컨대, N2 가스, O2 가스 또는 희가스이다. 또한, 불활성 가스의 공급은, 예컨대, 웨이퍼(W)의 이면에 헬륨 가스 등의 냉열 전달용 가스(백사이드 가스)를 공급하기 위한 가스 공급관(30)을 이용하여, 행해진다.
또한, 플라즈마 처리 장치(10)는, 반송 아암에 의해 웨이퍼(W)가 처리 용기(1) 밖으로 반송된 후에, 플라즈마 처리에 의해 처리 용기(1)의 내벽 등에 퇴적된 반응 생성물을 제거하는 드라이 클리닝을 행하여도 좋다. 이에 따라, 플라즈마 처리 장치(10)는, 처리 용기(1)의 내벽 등에 퇴적된 반응 생성물로부터 휘발성 가스로서 처리 용기(1) 내로 방출되는 성분을 억제할 수 있어, 웨이퍼(W)가 배치되지 않은 배치대(2)의 배치면(6e)으로의 반응 생성물의 부착을 저감할 수 있다.
또한, 플라즈마 처리 장치(10)는, 반송 아암에 의해 웨이퍼(W)가 처리 용기(1) 밖으로 반송된 후에, 플라즈마 처리의 대상이 아닌 더미 웨이퍼를 배치대(2)의 배치면(6e) 상에 배치하여도 좋다. 이에 따라, 플라즈마 처리 장치(10)는, 더미 웨이퍼에 의해 배치대(2)의 배치면(6e)을 보호하여, 배치대(2)의 배치면(6e)으로의 반응 생성물의 부착을 보다 저감할 수 있다. 또한, 더미 웨이퍼의 배치를 계속하는 시간은, 플라즈마 처리가 종료되고 나서, 처리 용기(1)의 내벽 등에 퇴적된 반응 생성물로부터 휘발하여 처리 용기(1) 내로 방출되는 성분이 고갈될 때까지의 시간을 고려하여, 적절하게 결정된다.

Claims (12)

  1. 플라즈마 처리의 대상이 되는 피처리체가 배치되는 배치면을 갖는 배치대와,
    상기 배치대의 배치면에 대하여 상기 피처리체를 승강시키는 승강 기구와,
    상기 피처리체에 대한 플라즈마 처리가 종료되고 나서 상기 피처리체의 반송이 시작될 때까지의 기간에, 상기 승강 기구를 제어하여 상기 배치대의 배치면과 반송 아암에 상기 피처리체를 전달하기 위한 제2 위치 사이의 제1 위치에 상기 피처리체를 유지하고, 상기 피처리체의 반송이 시작될 때에, 상기 승강 기구를 제어하여 상기 피처리체가 유지되는 상기 제1 위치로부터 반송 아암에 상기 피처리체를 전달하기 위한 상기 제2 위치까지 상기 피처리체를 상승시키는 승강 제어부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 피처리체에 대한 플라즈마 처리는, 상기 배치대가 0℃ 이하의 온도까지 냉각된 상태에서 실행되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 플라즈마 처리의 처리 조건마다, 상기 배치대의 배치면과 상기 피처리체 사이의 간격과, 상기 피처리체의 단부를 기준으로 하여 측정된 상기 배치대의 배치면으로의 반응 생성물의 침입 범위의 길이와의 관계를 나타낸 침입 범위 정보를 기억하는 기억부와,
    상기 침입 범위 정보를 참조하여, 실행된 상기 플라즈마 처리의 처리 조건에 대응하는 상기 반응 생성물의 침입 범위의 길이가 미리 정해진 허용 길이 이하가 되는 상기 배치대의 배치면과 상기 피처리체 사이의 간격을 산출하는 산출부
    를 더 포함하며,
    상기 승강 제어부는, 상기 피처리체에 대한 플라즈마 처리가 종료되고 나서 상기 피처리체의 반송이 시작될 때까지의 기간에, 상기 승강 기구를 제어하여 상기 배치대의 배치면과 상기 피처리체가 상기 산출된 간격만큼 떨어진 상기 제1 위치에 상기 피처리체를 유지하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 미리 정해진 허용 길이는, 적어도 상기 배치대의 배치면의 외경과 상기 피처리체의 외경과의 차에 기초하여, 결정되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 승강 제어부는, 상기 배치대의 배치면과 상기 피처리체 사이에 형성되는 간극에 불활성 가스를 공급하면서, 상기 제1 위치에 상기 피처리체를 유지하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  6. 피처리체가 배치되는 배치면을 갖는 배치대와,
    상기 배치면에 대하여 상기 피처리체를 승강시키는 승강 기구를 갖고,
    상기 승강 기구는, 상기 피처리체에 대한 플라즈마 처리가 종료된 후에, 상기 배치면과 반송 아암에 상기 피처리체를 전달하기 위한 제2 위치 사이의 제1 위치에 상기 피처리체를 유지하고, 그 후, 상기 반송 아암에 상기 피처리체를 전달하기 위한 상기 제2 위치까지 상기 피처리체를 상승시키는, 플라즈마 처리 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 배치면과 상기 제1 위치 사이의 간격은, 상기 배치대의 배치면과 상기 피처리체 사이로의 반응 생성물의 침입을 억제하는 간격인,
    플라즈마 처리 장치.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 피처리체에 대한 플라즈마 처리는, 상기 배치대가 0℃ 이하의 온도까지 냉각된 상태에서 실행되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  9. 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 플라즈마 처리의 처리 조건마다, 상기 배치대의 배치면과 상기 피처리체 사이의 간격과, 상기 피처리체의 단부를 기준으로 하여 측정된 상기 배치대의 배치면으로의 반응 생성물의 침입 범위의 길이와의 관계를 나타낸 침입 범위 정보를 기억하는 기억부와,
    상기 침입 범위 정보를 참조하여, 실행된 상기 플라즈마 처리의 처리 조건에 대응하는 상기 반응 생성물의 침입 범위의 길이가 미리 정해진 허용 길이 이하가 되는 상기 배치대의 배치면과 상기 피처리체 사이의 간격을 산출하는 산출부
    를 더 포함하며,
    상기 승강 제어부는, 상기 피처리체에 대한 플라즈마 처리가 종료되고 나서 상기 피처리체의 반송이 시작될 때까지의 기간에, 상기 승강 기구를 제어하여 상기 배치대의 배치면과 상기 피처리체가 상기 산출된 간격만큼 떨어진 상기 제1 위치에 상기 피처리체를 유지하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 미리 정해진 허용 길이는, 적어도 상기 배치대의 배치면의 외경과 상기 피처리체의 외경과의 차에 기초하여, 결정되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  11. 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 승강 제어부는, 상기 배치대의 배치면과 상기 피처리체 사이에 형성되는 간극에 불활성 가스를 공급하면서, 상기 제1 위치에 상기 피처리체를 유지하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  12. 피처리체의 반송 방법에 있어서,
    상기 피처리체에 대한 플라즈마 처리가 종료된 이후, 상기 피처리체가 배치되어 있는 배치대의 배치면과 반송 아암으로 상기 피처리체를 전달하기 위한 제2 위치 사이의 제1 위치에 상기 피처리체를 유지하는 단계;
    상기 반송 아암에 상기 피처리체를 전달하기 위한 상기 제2 위치까지 상기 피처리체를 상승시키는 단계를 포함하는, 피처리체의 반송 방법.
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