KR20120030917A - 진공처리장치 - Google Patents

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KR20120030917A
KR20120030917A KR1020110010240A KR20110010240A KR20120030917A KR 20120030917 A KR20120030917 A KR 20120030917A KR 1020110010240 A KR1020110010240 A KR 1020110010240A KR 20110010240 A KR20110010240 A KR 20110010240A KR 20120030917 A KR20120030917 A KR 20120030917A
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wafer
cooling
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vacuum processing
vacuum
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KR1020110010240A
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다카히로 시모무라
유타카 구도
마사카즈 이소자키
다카시 우에무라
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가부시키가이샤 히다치 하이테크놀로지즈
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Abstract

진공처리실에서 고온에서 처리된 웨이퍼를 미소 이물이나 오염이 문제가 되지 않는 온도로 효율적으로 냉각할 수 있는 진공처리장치를 제공한다.
복수의 시료가 수납된 카세트가 설치되는 카세트대와 시료를 반송하는 대기 반송실과 대기 반송실로부터 반송된 시료를 수납하여 대기분위기 또는 진공분위기로 전환 가능한 록실과 록에 연결된 진공 반송실과 진공 반송실을 거쳐 반송된 시료를 처리하는 진공처리실을 구비하는 진공처리장치에 있어서, 대기 반송실에 배치되고 적어도 하나의 진공처리실에서 처리된 고온의 시료를 냉각하는 냉각부를 구비하고, 냉각부는, 고온의 시료를 탑재하여 냉각액 유로가 설치된 시료대와 시료가 반입출되는 반입구 측에 배치되고 시료대를 향하여 가스를 분출하는 가스 분출관과 시료대를 경계로 반입구의 반대 측에 배치되고 가스 분출관으로부터 분출된 가스를 배기하는 배기구를 구비하는 것을 특징으로 하는 진공처리장치이다.

Description

진공처리장치{VACUUM PROCESSING APPARATUS}
본 발명은, 진공처리실과 카세트와의 사이에서, 피처리 기판(이하, 웨이퍼 및 기판 형상의 시료 등을 포함하여, 단지 「웨이퍼」라고 한다.)을 반송하는 진공처리장치에 관한 것이다. 특히, 진공처리실에서 처리된 고온의 웨이퍼를 쿨링 스테이션에서 냉각한 후에, 카세트로 되돌리는 진공처리장치에 관한 것이다.
반도체 디바이스를 제조하는 공정 중에는, 고온에서 처리를 필요로 하는 성막 공정, 애싱 공정 등이 있다. 이들 공정에서는, 고온(약 100℃?800℃)에서 처리된 웨이퍼를 반송하지 않으면 안된다. 이 때문에, 급격한 온도 변화에 의한 열응력의 집중으로 웨이퍼 단면(端面)이나 웨이퍼 이면에의 상처에 의하여, 웨이퍼 균열이 발생하거나, 웨이퍼를 수용하는 카세트가 웨이퍼에 의해 가지고 들어가진 열에 의해 과도하게 가열되어, 카세트로부터 유기계의 탈가스가 발생하여, 웨이퍼에 탈가스가 부착되거나, 극단의 경우는 카세트를 열변형시키는 문제가 있다.
또한, 처리 후의 웨이퍼는 통상, 처리 전의 웨이퍼와 동일한 카세트의 수납부인 슬롯에 수납된다. 수납된 웨이퍼의 온도, 및 웨이퍼에의 부착물에 따라서는, 웨이퍼 표면으로부터 반응성이 높은 가스가 방출된다. 이 방출된 가스가, 동일한 카세트 내부에 수납되어 있는 처리 전의 웨이퍼에 부착됨으로써, 표면 반응이나 기상 반응 등에 의한 미소 이물로서 웨이퍼 표면이나 웨이퍼 이면에 부착되어, 이물이나 패턴 결함을 발생시키거나, 가스 레벨에서의 부착에서도, 오염물질이면 전기적인 수율 저하를 발생시키는 요인이 되는 경우가 있어, 문제로 되어 있다. 이들 문제를 해결하기 위하여, 고온에서 처리된 웨이퍼를 복수 지지 가능한 반송 로봇에 탑재한 채, 냉각 기구 내부로 반송하여, 탈가스 처리 및 냉각을 행하는 것이 특허문헌 1에 개시되어 있다. 또, 특허문헌 2에는, 처리 전 웨이퍼와 처리 후 웨이퍼를 각각의 카세트로 나누어 수납함으로써 처리 전 웨이퍼에 대한 이물을 억제하는 것, 특허문헌 3에서는, 카세트의 출입구에 설치한 가스 분사관으로부터 처리 후의 웨이퍼에 불활성 가스를 분출하여, 가스 치환함으로써, 이물 부착이나 자연 산화막의 형성을 방지하는 것이 개시되어 있다. 또, 특허문헌 4에는, 고온 웨이퍼를 클로즈형 카세트가 열변형되지 않는 온도까지, 예비 진공실에서의 진공 중과 대기 중의 2단계로 냉각하는 것이 개시되어 있다.
일본국 특개2002-280370호 공보 일본국 특개2007-95856호 공보 일본국 특개2009-88437호 공보 일본국 특개평11-102951호 공보
그러나, 진공처리실을 가지는 진공처리장치에서, 상술한 선행 기술을 적용하여 진공 측에서, 고온 웨이퍼를 카세트가 열변형되지 않는 온도까지 냉각하여 카세트로 되돌리는 경우, 냉각에 시간이 걸리고, 처리가 끝난 웨이퍼의 반송을 지연시키기 때문에, 진공처리장치의 처리 효율을 저하시킨다. 또한, 최근, 반도체 디바이스의 더 한층의 미세화 때문에, 반도체 디바이스에 대한, 이물이나 금속 오염 등의 요구값도 더욱 엄격해져, 50 nm 이하의 미소한 이물 저감이 필수가 되고, 동시에 처리 전후의 웨이퍼에 대한 미소 이물 부착이나 가스 오염의 저감, 억제, 회피도 중요하게 되어 있다. 이들 문제점은, 진공 중과 대기 중의 2단계로 냉각하는 진공처리장치와, 주로 대기 중에서 냉각하는 진공처리장치의 어느 쪽이어도 공통의 과제이다.
본 발명은, 이들 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 진공처리실에서 고온 으로 처리된 웨이퍼를 미소 이물이나 오염이 문제가 안되는 온도까지 효율적으로 냉각할 수 있는 진공처리장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
본 발명은, 복수의 시료가 수납된 카세트가 설치되는 카세트대와, 상기 시료를 반송하는 대기 반송실과, 상기 대기 반송실로부터 반송된 상기 시료를 수납하여 대기 분위기 또는 진공 분위기로 전환 가능한 록실과, 상기 록실에 연결된 진공 반송실과, 상기 진공 반송실을 거쳐 반송된 상기 시료를 처리하는 진공처리실을 구비하는 진공처리장치에 있어서, 상기 대기 반송실에 배치되고, 적어도 하나의 상기 진공처리실에서 처리된 고온의 상기 시료를 냉각하는 냉각부를 구비하며, 상기 냉각부는, 상기 고온의 시료를 탑재하고, 냉각액 유로가 설치된 시료대와, 상기 시료가 반입출되는 반입구 측에 배치되고, 상기 시료대를 향하여 가스를 분출하는 가스 분출관과, 상기 시료대를 경계로 상기 반입구의 반대 측에 배치되고, 상기 가스 분출관으로부터 분출된 가스를 배기하는 배기구를 구비하는 것을 특징으로 하는 진공처리장치이다.
본 발명의 구성에 의하여, 진공처리실에서 고온에서 처리된 웨이퍼를 효율적으로 냉각할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 관한 진공처리장치 구성을 나타낸 도,
도 2는 쿨링 스테이션(6)을 측면에서 본 단면도,
도 3은 쿨링 스테이션(6)을 정면에서 본 단면도,
도 4는 스테이지(15)의 구성을 설명하는 도,
도 5는 퍼지 포스트(11)의 설치 장소를 설명하는 도,
도 6은 퍼지 포스트(11)의 형상을 설명하는 도,
도 7은 웨이퍼(8)의 온도와 웨이퍼(8)의 냉각 시간의 상관 관계도,
도 8은 웨이퍼(8) 표면으로부터의 방출 가스 농도 측정도,
도 9는 본 발명의 실시예 2에 관한 진공처리장치 구성을 나타낸 도면이다.
[실시예 1]
이하, 본 발명의 제 1 실시형태에 대하여 도 1?도 8을 이용하여 설명한다.
도 1은, 본 발명의 실시예 1에 관한 진공처리장치의 구성을 나타낸 도면이다. 또한, 본 실시예에서는, 진공처리실에서 애싱 처리를 행하는 예로 설명한다.
진공처리장치는, 애싱 처리를 행하는 복수의 애싱 유닛(1)과, 진공 중에서 애싱 유닛(1)으로의 웨이퍼(8)의 반송 등을 행하는 제 1 반송 로봇(2-2)을 구비하는 진공 반송실(2-1)과, 진공 반송실(2-1)에 접속된 제 1 냉각 기구인 쿨링 유닛(3)과, 웨이퍼(8)을 반입출하기 위하여 대기분위기 또는 진공분위기로 전환 가능한 록실(4)과, 록실(4)로부터 웨이퍼를 반입출시키기 위한 제 2 반송 로봇(5-2)을 구비한 대기 반송 유닛(5-1)과, 대기 반송 유닛(5-1)에 연결되고, 제 2 냉각 기구인 쿨링 스테이션(6)과, 대기 반송 유닛(5-1) 내에 웨이퍼(8)가 수납되는 카세트(7)가 설치되는 카세트대(도시 생략)로 구성되어 있다.
애싱 유닛(1)에 의해 약 300℃의 고온으로 애싱 처리된 웨이퍼(8)는, 제 1 반송 로봇(2-2)에 의해, 제 1 냉각 기구인 쿨링 유닛(3)에서 약 100℃로 냉각된다. 약100℃란 90℃ 내지 110℃의 온도인 것이다. 또한, 쿨링 유닛(3)에서의 냉각 온도는, 대기에 노출되었을 때, 웨이퍼(8) 표면에 대기 중의 수분이 부착되는 것을 억제하고, 또한 약 300℃로 가열된 웨이퍼(8)를 카세트(7)로 되돌리게 하는 온도로 냉각하기 위한 시간이 장시간화함으로써, 애싱 유닛(1)의 처리 효율이 저하하는 것을 피하기 위하여 약 100℃로 설정하였다. 약 100℃까지 냉각된 웨이퍼(8)는, 제 1 반송 로봇(2-2)으로 쿨링 유닛(3)으로부터 록실(4)로 반송되어, 대기분위기로 퍼지(purge)된 후, 제 2 반송 로봇(5-2)으로, 쿨링 스테이션(6)으로 반송된다.
쿨링 스테이션(6) 내에는, 반송된 웨이퍼(8)를 수납하고, 냉각하기 위한 슬롯(9)이 복수 설치되어 있다. 각 슬롯(9) 내에는, 냉매가 순환되어, 원하는 온도로 온도 조절할 수 있는 시료대인 스테이지(15)가 각각 설치되어 있다. 제 2 반송 로봇(5-2)에 의해 반송된 웨이퍼(8)는 웨이퍼(8)가 수납되어 있지 않은 슬롯(9) 내에 수납되고, 스테이지(15) 상에서 10?70초 동안의 근접 유지상태로 함으로써, 30℃ 또는 상온(25℃)까지 웨이퍼(8)가 냉각된다. 또한, 냉각 온도인 30℃ 또는 상온(25℃)은, 카세트(7) 내에 있는 처리 전 웨이퍼(8)와 대략 동등한 온도이고, 카세트(7) 내를 처리 전 웨이퍼(8)와 처리 후 웨이퍼(8)가 혼재된 상태에서도 항상 미처리 카세트(7)와 동일 환경이 되도록 하기 위한 온도이다. 또한, 근접 유지란 웨이퍼(8) 이면과 스테이지가 접촉하지 않도록 간격을 마련한 상태로서, 본 실시예에서는 진공 흡착 패드(18)를 설치함으로써, 근접 유지를 행하였다. 근접 유지를 행함으로써, 웨이퍼(8) 단면이나 이면에 대한 상처를 억제할 수 있기 때문에, 웨이퍼(8) 균열을 억제할 수 있다. 또한, 웨이퍼(8) 단면이나 이면에 대한 이물 및 오염방지도 가능하게 된다.
제 2 냉각 기구인 쿨링 스테이션(6)의 웨이퍼(8)의 반입출구에는, 퍼지 포스트(11)가 설치되고, 쿨링 스테이션(6)에서의 냉각 처리 개시와 함께 퍼지 포스트(11)로부터 크린 드라이 에어(10)가 각 슬롯(9) 내로 분출되고, 퍼지 포스트(11)의 반대 측에서 쿨링 스테이션 속의 하부에 설치된 배기구(12)로 배기된다. 냉각 처리 개시는, 로트 처리가 개시되는 때의 경우이나, 로트 처리 개시에 한정되는 것은 아니고, 스테이지(15)로 웨이퍼(8)가 반입된 때나, 애싱 처리가 종료된 웨이퍼(8)가 록실(4)로 반입된 때이어도 된다. 또한, 로트 처리란, 적어도 1개의 카세트(7)에 수납된 웨이퍼(8)의 전부 또는 미리 처리가 지정된 매수의 처리를 행하는 것이다.
그 후, 쿨링 스테이션(6)으로부터 대기 반송 유닛(5-1) 내의 제 2 반송 로봇(5-2)으로 30℃ 또는 상온(25℃)까지 냉각된 웨이퍼(8)가 인출되고, 카세트(7)에 수납되어, 웨이퍼(8)의 처리가 완료된다. 상기한 처리를 카세트(7) 내에 미리 수납된 웨이퍼(8)의 모든 애싱 처리가 종료될 때까지 반복한다. 또한, 상술한 진공처리 장치에서의 냉각 처리는, 제어부(30)에 의해 제어되고 있다.
상술한 진공처리장치와 같은 고온으로 가열된 웨이퍼(8)를 진공측과 대기측에서의 2단계의 냉각에 의해, 애싱 유닛(1)에서의 애싱 처리 효율을 저하시키는 일 없이, 급격한 온도 변화에 의한 웨이퍼(8)에의 열응력의 집중을 억제할 수 있고, 웨이퍼(8)로부터 가지고 들어가지는 열에 의한 카세트(7)로부터의 탈가스에 의한 오염이나 카세트(7)의 열변형을 방지할 수 있다. 이 때문에, 효율적인 애싱 처리와 효율적인 냉각 처리를 양립할 수 있다.
도 2, 도 3을 이용하여 쿨링 스테이션(6)의 구성을 설명한다. 도 2는 쿨링 스테이션(6)을 측면에서 본 단면도이고, 도 3은 쿨링 스테이션(6)을 정면에서 본 단면도이다. 쿨링 스테이션(6)은, 고온에서 처리된 웨이퍼(8)를 냉각하기 위한 스테이지가 설치된 슬롯(9)과, 웨이퍼로부터 방출되는 가스의 제거, 및 대기 반송 유닛(5-1) 내와 카세트(7) 내로의 웨이퍼(8) 표면으로부터 방출되는 반응성이 높은 가스의 유입 방지를 위한 크린 드라이 에어(10)를 분출시키는 가스 분출관인 퍼지 포스트(11)와, 퍼지 포스트(11)로부터 분출되는 크린 드라이 에어(10)를 배기시키기 위한 배기구(12)로 구성된다. 또한, 크린 드라이 에어(10) 이외에 질소 가스,아르곤 가스, 헬륨 가스 등의 불활성 가스를 분출시켜도 된다.
쿨링 스테이션(6) 내에 설치되는 슬롯(9)의 수는, 애싱 유닛(1)의 수와 동등수 이상 설치하고, 애싱 처리 효율 및 제 1 냉각 기구인 쿨링 유닛의 냉각 처리 효율을 저하시키지 않는 수로 되어 있다. 또한, 각각의 애싱 유닛(1)에 대한 슬롯을 각각 할당하여, 고정하는 것을 가능하게 하였기 때문에, 애싱 유닛(1)에서 애싱 처리되고, 오염된 웨이퍼(8)가 미리 할당된 슬롯 이외에는 수납되지 않도록 할 수 있다. 이 때문에, 교차 오염(상호 오염)의 방지가 가능하게 되었다. 본 실시예에서는, 애싱 유닛(1)이 2개에 대하여, 슬롯(9)을 4 슬롯으로 하고, 쿨링 스테이션(6)은 슬롯(9)을 세로 방향으로 겹친 구조로 하였다.
또한, 각 슬롯(9)은 각각 커버(13)에 의하여, 슬롯(9) 마다 칸막이되어 있다. 이 커버(13)는, 슬롯(9) 내에서 퍼지 포스트(11)로부터 분출된 크린 드라이 에어(10)가 슬롯(9) 내에 체류하지 않도록, 웨이퍼(8)가 반입되는 정면측이 개구된 구조로 되어 있다. 이와 같은 구조에 의하여, 슬롯(9)은, 공간적으로 다른 웨이퍼(8)와는 격절(Isolation)되어 있다. 이 때문에, 상술한 크린 드라이 에어(10),또는 질소 가스, 아르곤 가스, 헬륨 가스 등의 불활성 가스의 분출에 의하여, 웨이퍼(8) 표면으로부터 발생한 가스 성분이 다른 웨이퍼(8)에 부착되지 않도록 대기 반송 유닛(5-1)의 밖으로 배출할 수 있다.
또한, 웨이퍼(8)의 주고 받음 회수가 증가하면, 대기 반송 유닛(5-1)의 제 2 반송 로봇(5-2)에 대한 웨이퍼(8)의 유지 위치가 경시적으로 어긋나고, 웨이퍼(8)를 카세트(7)에 수납할 때에, 카세트(7)의 웨이퍼(8)의 반입출구나 카세트(7) 내의 슬롯과 접촉하여, 이물을 발생시켜, 웨이퍼(8)에 이물을 부착시키고, 극단의 경우는 웨이퍼(8)가 균열되거나, 치핑(chipping)될 가능성이 있다. 이 때문에, 제 2 반송 로봇(5-2)으로 쿨링 스테이션(6)으로부터 웨이퍼(8)를 인출한 직후에 웨이퍼(8)의 위치를 검출하여, 안전하게 카세트(7)에 웨이퍼(8)를 수납할 수 있는지의 판정을 하기 위한 센서를 이하와 같이 설치하였다.
도 2, 도 3에 나타내는 바와 같이, 쿨링 스테이션(6)의 웨이퍼(8)의 반입출구에는, 웨이퍼(8)의 위치를 모니터하기 위하여, 상측의 좌우의 위치에 투광 센서(14-1), 하측의 좌우의 위치에 수광 센서(14-2)를 각각 2개씩 설치하고, 수광 센서(14-2)가 차광됨으로써 웨이퍼(8)의 위치를 검출하고, 웨이퍼(8)의 위치를 모니터함으로써, 웨이퍼(8) 균열 등의 이상을 방지하도록 하였다. 또한, 웨이퍼(8)의 반입출 시에 웨이퍼(8)의 어긋남이 발생한 경우는, 냉각 처리를 즉시 정지할 수 있어, 웨이퍼(8)의 균열이나 카세트(7) 등에 대한 웨이퍼(8)의 접촉을 회피, 방지할 수 있다. 또한, 웨이퍼(8)의 반입출 시에 웨이퍼(8)의 어긋남이 발생한 경우는, 웨이퍼(8)를 수납하기 위한 제 2 반송 로봇(5-2)의 동작을 보정하거나, 얼라인먼트 기구(도시 생략)로 웨이퍼(8)의 위치 어긋남을 보정하여 대처할 수 있다.
도 4를 이용하여 웨이퍼(8)가 근접 유지에 의해 탑재되어, 웨이퍼(8)를 냉각하는 스테이지(15)에 대하여 설명한다.
스테이지(15)는, 대기 반송 유닛(5-1) 내에 설치된 제 2 반송 로봇(5-2)의 웨이퍼(8)를 유지하는 유지부(도시 생략)의 형상과 동일한 형상으로 오려 내지고, 스테이지(15) 내부에는 웨이퍼(8)를 냉각하기 위한 냉각액 유로(16)가 도 4에 나타내는 바와 같이 형성되어 있으며, 냉각액 유로(16)에 냉각수(17), 예를 들면 상온의 물이 순환함으로써, 원하는 온도로 냉각된다. 또한, 냉각액 유로(16)에 흘리는 냉매는, 온도 조절기(도시 생략)에 의해 온도 조절된 냉매를 사용하여도 된다. 온도 조절기의 냉매를 사용한 경우에는, 냉매의 온도를 임의로 설정할 수 있기 때문에, 상온의 물보다 고속의 냉각이 가능하게 된다.
또한 스테이지(15) 상에서의 웨이퍼(8)의 냉각 시간은, 쿨링 스테이션(6)의 냉각 처리용 레시피(냉각 처리 조건)의 파라미터로서, 임의의 시간을 입력할 수 있다. 스테이지(15)의 형상을 제 2 반송 로봇(5-2)의 웨이퍼(8)의 유지부와 동일한 형상으로 함으로써, 종래부터 많이 사용되고 있는 푸셔 기구에 의한 웨이퍼(8)의 주고 받음 동작을 배제할 수 있고, 제 2 반송 로봇(5-2)으로부터 직접 스테이지(15)로의 웨이퍼(8)의 주고 받음이 가능하게 된다. 이에 의하여, 진공처리장치의 비용 삭감이나 스루풋의 향상에도 기여할 수 있다.
또한, 스테이지(15)에 웨이퍼(8)를 탑재할 때, 종래 기술에서는 가이드 등을 설치함으로써, 웨이퍼(8)의 어긋남을 회피하여 왔으나, 최근, 가이드 등에 웨이퍼(8)의 외주부(外周部)가 접촉함으로써, 웨이퍼(8)의 외주부로부터의 이물 발생이 문제로 되어 있기 때문에, 본 실시예에서는 웨이퍼(8)의 외주부와 웨이퍼(8)를 유지하기 위한 유지부와의 접촉을 줄이기 위하여, 웨이퍼(8)를 유지하기 위한 가이드 등을 배제한 스테이지 구조를 채용하였다.
이 때문에, 퍼지 포스트(11)로부터 분출되는 크린 드라이 에어(10)의 설정 유량이 조정 부족인 경우, 스테이지(15) 내로 반송된 웨이퍼(8)가 소정의 탑재 위치로부터 어긋나는 경우가 있다. 이 웨이퍼(8)의 어긋남을 방지하기 위하여, 스테이지(15)의 표면에서 웨이퍼(8)의 탑재 위치에는, 웨이퍼(8)를 흡착하기 위한 진공 흡착 패드(18)를 설치하였다.
시료 탑재부인 진공 흡착 패드(18)는, 예를 들면, 불소 고무, 테프론(등록 상표), 폴리이미드 수지 등의 수지계 재료로 이루어지고, 도 4에 나타내는 바와 같이 스테이지(15)의 웨이퍼(8)의 탑재 위치의 3부분에 0.5 mm의 높이로 설치되어 있다. 상기한 진공 흡착 패드(18)를 사용한 진공 흡착에 의하여, 퍼지 포스트(11)로부터 분출된 크린 드라이 에어(10)의 유량의 영향을 생각하지 않아도, 웨이퍼(8)의 어긋남을 방지할 수 있다. 또한, 웨이퍼(8) 이면과 스테이지(15)와의 접촉 면적을 대폭으로 줄일 수 있기 때문에, 웨이퍼(8) 이면에 대한 이물 부착이나 오염을 방지할 수 있다. 또한, 상술한 진공 흡착은, 수동조작에서의 흡착의 ON과 OFF의 전환이 가능한 구조로 하였다.
도 5에 퍼지 포스트(11)의 설치 장소 및 도 6에 퍼지 포스트(11)의 형상에 대하여 나타낸다.
퍼지 포스트(11)는, 도 4에 나타내는 바와 같이 쿨링 스테이션(6)에 대한 웨이퍼(8)의 반입출구의 좌우에서, 제 2 반송 로봇(5-2)에 의한 웨이퍼(8)의 반입출동작에 간섭하지 않는 위치에 설치되어 있다. 또한, 슬롯(9)에 대하여, 수직하게 설치되어 있다.
다음으로 퍼지 포스트(11)의 형상에 대하여 설명한다. 퍼지 포스트(11)는 중공의 원통형상으로 이루어지고, 슬롯(9)의 4단 정도의 높이와 동일한 길이이며, 크린 드라이 에어(10) 또는 질소 가스, 아르곤 가스, 헬륨 가스 등의 불활성 가스를 분출하기 위한 분출구(19)가 수직 방향을 길이 방향으로 하면 길이 방향과 둘레 방향에 각각 똑같이 설치되어 있다. 분출구(19)의 배치는, 상술한 배치에 한정 되는 것은 아니고, 길이 방향에는, 스테이지(15)에 대향한 위치 근방에, 둘레 방향은, 슬롯(9)에 대면하는 위치에 설치되어도 된다. 또한, 슬롯(9)의 높이는, 4단 정도의 높이에 한정되는 것은 아니고, 슬롯의 단수(段數)에 따른 높이이다. 또한, 슬롯(9)의 단수는 진공처리실[본 실시예에서는 애싱 유닛(1)]의 수와 동수 또는 그것 이상이다.
분출구(19)로부터 크린 드라이 에어(10) 또는 질소 가스, 아르곤 가스, 헬륨 가스 등의 불활성 가스를 각 슬롯(9)을 향하여 분출하고(퍼지를 행하고), 웨이퍼(8)로부터 방출되는 가스를 슬롯(9) 내에 체류시키는 일 없이, 쿨링 스테이션(6)의 웨이퍼(8)의 반입출구의 반대 측에서, 저면(底面)에 설치된 배기구(12)로 압출함으로써, 웨이퍼(8)의 표면 상에 부착되어 있던 가스를 배제할 수 있어, 대기 반송 유닛(5-1) 내 또는 카세트(7) 내로의 웨이퍼(8) 표면으로부터의 방출 가스의 유입을 회피, 방지할 수 있다.
또한, 퍼지 포스트(11)로부터 크린 드라이 에어(10), 또는 질소 가스, 아르곤 가스, 헬륨 가스 등의 불활성 가스를 분출시킴으로써, 웨이퍼(8)의 냉각 효과를 높이고, 또한, 퍼지 포스트(11)로부터 배기구(12)에 적극적으로 크린 드라이 에어(10) 또는 불활성 가스를 배기 처리함으로써, 웨이퍼(8)로부터 방출되는 가스를 배제하고, 대기반송 유닛(5-1)으로의 가스의 역류, 및 쿨링 스테이션(6)의 슬롯(9) 내에 다른 슬롯(9)의 웨이퍼(8)로부터의 탈가스 유입을 억제함으로써, 냉각 처리 후의 웨이퍼(8)에의 영향을 방지할 수 있다. 또한, 쿨링 스테이션(6)에서, 웨이퍼(8)로부터의 탈가스가 발생하지 않는 온도까지 냉각하고 나서, 웨이퍼(8)를 카세트(7)로 되돌리기 때문에, 동일한 웨이퍼(8)의 카세트(7) 내의 애싱 처리 전의 웨이퍼(8)에 대한 미소 이물 부착을 억제할 수 있다.
도 7에 본원 발명인 진공처리장치를 사용하여, 웨이퍼(8)의 온도와 냉각 시간의 상관 관계에 대하여 검증한 결과를 나타낸다.
애싱 유닛(1)에서, 실리콘 웨이퍼(8)를 사용하여, 애싱 스테이지 온도 300℃에서 산소 가스에 의한 방전을 60초간 실시한 후, 쿨링 유닛(3)으로 약 100℃까지 냉각시켜, 쿨링 스테이션(6) 내의 스테이지(15)로 반송하고, 웨이퍼(8)를 스테이지(15) 표면에 접촉시킨 경우와 근접 유지시킨 경우와 근접 유지한 상태에서 크린 드라이 에어(10)를 분출한 경우에 대하여, 실리콘 웨이퍼(8)의 냉각 시간과 웨이퍼(8) 온도의 상관 관계를 검증하였다.
쿨링 스테이션(6)에서의 냉각 평가 조건은 스테이지(15)의 온도는 25℃ 설정(상온)으로 하고, 스테이지(15)에서의 냉각 시간은 70초로 하였다. 또한, 웨이퍼(8)를 스테이지(15) 표면에 접촉시킨 냉각 평가에 대해서는 진공 흡착 패드(18)를 떼어낸 상태에서 실리콘 웨이퍼(8)의 이면이 스테이지(15)의 전체와 접촉하도록 하여 냉각 평가를 실시하였다.
그 결과, 도 7에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼(8)를 스테이지(15)에 접촉시킨 경우(20)에 비하여, 근접 유지시킨 경우(21)에서는 냉각 시간이 길어져 있다. 또한, 근접 유지시킨 상태에서 크린 드라이 에어(10)를 분출한 경우(22)에서는, 근접 유지한 경우(21)보다 냉각 시간을 개선할 수 있고, 웨이퍼(8)를 스테이지(15)에 접촉시킨 결과(20)에 근접시킬 수 있었다. 또한, 육안으로 웨이퍼(8) 이면에 대한 상처를 확인하였으나, 웨이퍼(8) 이면에 대한 상처도 없는 것을 확인할 수 있었다. 이 결과는, 크린 드라이 에어(10)를 분출함으로써, 고온의 웨이퍼로부터 발생하는 가스가 배출되고, 크린 드라이 에어(10)의 분출에 의하여 웨이퍼(8)가 냉각된 것에 의한다. 이 검증 결과에 의하여, 본 실시예의 근접 유지와 크린 드라이 에어(10)에 의한 퍼지에 의하여, 냉각 성능과 웨이퍼 이면에 대한 상처 억제를 양립할 수 있는 것을 실증할 수 있었다.
다음으로, 상기한 애싱 유닛(1)을 사용하여, 웨이퍼(8)의 온도에 의하여, 웨이퍼(8) 표면으로부터 방출되는 가스 농도를 측정한 결과에 대하여 설명한다.
레지스트의 웨이퍼(8)를 사용하여, 애싱 유닛(1)으로 애싱 스테이지 온도 300℃에서 산소 가스에 의한 방전을 60초간 실시한 후, 쿨링 유닛(3)으로 약 100℃까지 냉각하여, 카세트(7) 내에 수납한 경우와 상기한 바와 같이 쿨링 유닛으로 약 100℃까지 냉각하고, 쿨링 스테이션(6)을 사용하여 30℃ 이하까지 냉각하여 카세트(7) 내에 수용한 경우와의 각각에서의 카세트(7) 내에서의 레지스트의 웨이퍼(8) 표면으로부터 방출되는 가스 농도에 대하여 측정을 실시하였다.
또한, 상기한 측정에서의 쿨링 스테이션(6)에서의 냉각 조건의 설정은, 스테이지(15)의 온도를 25℃(상온), 스테이지(15)와 웨이퍼(8)는 근접 유지로, 냉각 시간은 70초로 하고, 퍼지 포스트(11)로부터 크린 드라이 에어(10)를 웨이퍼(8)에 분출하였다.
측정의 결과, 도 8에 나타내는 바와 같이 쿨링 스테이션(6)을 사용하지 않고, 그대로 카세트(7) 내에 레지스트의 웨이퍼(8)를 수납한 경우(23)에서는, 레지스트의 웨이퍼(8) 표면으로부터 방출되는 가스 농도는 높은 결과가 되었다. 이에 대하여, 쿨링 스테이션(6) 내에서 30℃ 부근까지 충분히 냉각을 실시한 경우(24)에서는 레지스트의 웨이퍼(8) 표면으로부터 방출되는 가스 농도는 낮은 결과가 되었다.
이 결과로부터, 쿨링 유닛(3)과 쿨링 스테이션(6)을 사용하여, 단계적으로 웨이퍼(8)의 온도를 냉각함으로써, 웨이퍼(8) 표면으로부터의 방출 가스나 카세트(7)로부터의 유기계 가스의 탈가스를 억제할 수 있다.
다음으로, 카세트(7) 내에서의 애싱 처리 전의 웨이퍼(8)에 대한 50 nm 이하의 이물 부착에 대하여 확인을 실시하였다. 이물 평가의 방법은, 동일 카세트(7)내의 1단 내지 24단째에 애싱의 연속 처리를 행하기 위한 레지스트의 웨이퍼(8)를 설치하고, 25단째에 이물 측정용 실리콘 웨이퍼(8)를 설치하였다.
상술한 가스 농도 비교 실험과 마찬가지로, 1단 내지 24단째의 레지스트의 웨이퍼(8)를 애싱 유닛(1)에서, 애싱 스테이지 온도 300℃로 산소 가스에 의한 방전을 60초간 실시하고, 쿨링 유닛(3)으로 약 100℃까지 냉각한 후, 카세트(7)에 약 100℃ 그대로 수납하는 경우와 쿨링 스테이션(6)으로 30℃ 이하까지 냉각하고, 카세트(7)에 수납하는 경우의 2 조건으로 실시하여, 카세트(7) 내에서 일정 시간 방치한 후, 25단째의 이물 측정용 실리콘 웨이퍼(8)의 이물 증가수를 확인하였다.
그 결과, 쿨링 스테이션(6)에서 냉각을 실시하지 않은 경우에서는, 50 nm 이하의 이물 증가수 3782개로 많고, 이에 대하여 쿨링 스테이션(6)으로 냉각을 실시한 경우는, 50 nm 이하의 이물 증가수 1061개로 약 3분의 1까지 이물을 저감할 수 있었다.
이 결과로부터, 쿨링 유닛(3)과 쿨링 스테이션(6)을 사용하여, 단계적으로 웨이퍼(8)의 온도를 냉각함으로써, 웨이퍼(8)에 대한 이물 부착을 저감할 수 있었다.
또한, 본 실시예에서는, 진공처리실에서의 처리는, 애싱 처리의 경우로 설명하였으나, 본 실시예는, 플라즈마 에칭, CVD, 상기 이외의 고열 처리에서도 유효하고, 본 실시예와 동일한 효과가 얻어진다.
[실시예 2]
다음으로, 본 발명의 제 2 실시형태에 관한 진공처리장치를 설명한다.
제 2 실시형태에 관한 진공처리장치의 구성은, 제 1 실시형태에 관한 진공처리장치의 구성과 공통되는 구성을 사용하고 있기 때문에, 동일한 구성 부분에 대해서는, 설명을 생략하고, 동일한 부호를 사용한다.
실시예 1에서는, 쿨링 유닛(3)과 쿨링 스테이션(6)의 양쪽을 사용하고, 단계적으로 웨이퍼(8)의 온도를 냉각하는 실시예이었으나, 본 실시예에서는, 쿨링 스테이션(6) 단독으로 냉각하는 것을 특징으로 한다.
도 9는, 본 실시예의 진공처리장치의 구성을 나타낸 도면이다. 또한, 본 실시예에서는, 진공처리실에서 애싱 처리를 행하는 예로 설명한다.
진공처리장치는, 애싱 처리를 행하는 복수의 애싱 유닛(1)과, 진공 중에서 애싱 유닛(1)으로의 웨이퍼(8)의 반송 등을 행하는 제 1 반송 로봇(2-2)을 구비하는 진공 반송실(2-1)과, 웨이퍼(8)를 반입출하기 위하여 대기분위기 또는 진공분위기로 전환 가능한 록실(4)과, 록실(4)로부터 웨이퍼를 반입출시키기 위한 제 2 반송 로봇(5-2)을 구비한 대기 반송 유닛(5-1)과, 대기 반송 유닛(5-1)에 연결되고, 냉각부인 쿨링 스테이션(6)과, 대기 반송 유닛(5-1) 내에 웨이퍼(8)가 수납되는 카세트(7)가 설치되는 카세트대(도시 생략)로 구성되어 있다.
애싱 유닛(1)으로 약 300℃의 고온에서 애싱 처리된 웨이퍼(8)는, 제 1 반송 로봇(2-2)에 의하여, 록실(4)로 반송되고, 대기분위기로 퍼지된 후, 제 2 반송 로봇(5-2)으로, 쿨링 스테이션(6)으로 반송된다.
쿨링 스테이션(6) 내에는, 반송된 웨이퍼(8)를 수납하고, 냉각하기 위한 슬롯(9)이 복수 설치되어 있다. 각 슬롯(9) 내에는, 냉매가 순환되어, 원하는 온도로 유지할 수 있는 스테이지(15)가 각각 설치되어 있다. 제 2 반송 로봇(5-2)에 의해 반송된 웨이퍼(8)는 웨이퍼(8)가 수납되어 있지 않은 슬롯(9) 내에 수납되고, 스테이지(15) 상에서 50?200초간의 근접 유지상태로 함으로써, 30℃ 또는 상온(25℃)까지 웨이퍼(8)가 냉각된다. 또한, 냉각 온도인 30℃ 또는 상온(25℃)은, 카세트(7) 내에 있는 처리 전 웨이퍼(8)와 대략 동등한 온도로서, 카세트(7) 내를 처리 전 웨이퍼(8)와 처리 후 웨이퍼(8)가 혼재한 상태에서도 항상 미처리 카세트(7)와 동일 환경이 되도록 하기 위한 온도이다. 또한, 근접 유지란 웨이퍼(8) 이면과 스테이지가 접촉하지 않도록 간격을 설치한 상태이며, 본 실시예에서는 진공 흡착 패드(18)를 설치함으로써, 근접 유지를 행하였다. 근접 유지를 행함으로써, 웨이퍼(8) 단면이나 이면에 대한 상처를 억제할 수 있기 때문에, 웨이퍼(8) 균열을 억제할 수 있다. 또한, 웨이퍼(8) 단면이나 이면에 대한 이물 및 오염 방지도 가능하게 된다.
냉각부인 쿨링 스테이션(6)의 웨이퍼(8)의 반입출구에는, 퍼지 포스트(11)가 설치되고, 쿨링 스테이션(6)에서의 냉각 처리 개시와 함께 퍼지 포스트(11)로부터 크린 드라이 에어(10)가 각 슬롯(9) 내로 분출되고, 퍼지 포스트(11)의 반대 측에서 쿨링 스테이션 속의 하부에 설치된 배기구(12)로 배기된다. 냉각 처리 개시는, 로트 처리가 개시되는 때의 경우이나, 로트 처리 개시에 한정되는 것은 아니고, 스테이지(15)에 웨이퍼(8)가 반입된 때나, 애싱 처리가 종료된 웨이퍼(8)가 록실(4)로 반입된 때이어도 된다. 또한, 로트 처리란, 적어도 1개의 카세트(7)에 수납된 웨이퍼(8)의 전부 또는 미리 처리가 지정된 매수의 처리를 행하는 것이다.
그 후, 쿨링 스테이션(6)으로부터 대기 반송 유닛(5-1) 내의 제 2 반송 로봇(5-2)으로 30℃ 또는 상온(25℃)까지 냉각된 웨이퍼(8)가 인출되고, 카세트(7)에 수납되어, 웨이퍼(8)의 처리가 완료된다. 상기한 처리를 카세트(7) 내에 미리 수납된 웨이퍼(8)의 모든 애싱 처리가 종료될 때까지 반복한다. 또한, 상술한 진공처리장치에서의 냉각 처리는, 제어부(31)에 의해 제어되고 있다.
상술한 진공처리장치와 같이 고온으로 가열된 웨이퍼(8)를 쿨링 스테이션(6)으로 30℃ 또는 상온(25℃)까지 냉각한 후에 카세트(7)에 웨이퍼(8)을 수납하기 때문에, 웨이퍼(8)로부터 가지고 들어가지는 열에 의한 카세트(7)로부터의 탈가스에 의한 오염이나 카세트(7)의 열변형을 방지할 수 있다. 이 때문에, 효율적인 애싱 처리와 효율적인 냉각 처리를 양립할 수 있다. 또한, 록실(4)에 냉각 수단(도시 생략)을 설치하면, 록실(4)과 쿨링 스테이션(6)에서의 2단계의 냉각이 가능하게 된다. 이 때문에, 쿨링 스테이션(6)의 스테이지(15) 상에서의 10?70초간의 근접 유지로, 30℃ 또는 상온(25℃)까지 웨이퍼(8)를 냉각할 수 있기 때문에, 애싱 유닛(1)에서의 애싱 처리 효율을 저하시키는 일 없이, 급격한 온도 변화에 의한 웨이퍼(8)에의 열응력의 집중을 억제할 수 있다. 또한, 본 실시예의 슬롯(9)의 단수는 진공처리실[본 실시예에서는 애싱 유닛(1)]의 수와 동수 또는 그것 이상이나, 쿨링 스테이션(6)의 냉각 처리 효율 향상을 더욱 도모하기 위하여, 슬롯(9)의 단수를 카세트(7)에 수납되는 웨이퍼(8)의 매수와 동수 또는, 그것 이상으로 하여도 된다.
또한, 본 실시예에서는, 진공처리실이 애싱 처리의 예이었으나, 진공처리실 이 플라즈마 에칭 처리인 경우, 고온 처리되어도 웨이퍼의 온도는 300℃까지 상승하는 경우는 없기 때문에, 애싱 처리 시보다, 냉각 효과를 더욱 바랄 수 있다. 또한, 본 실시예에서는, 300℃의 애싱 처리의 예를 설명하였으나, 애싱 처리 온도가 300℃보다 낮으면 낮을수록, 본 실시예의 효과는 커진다.
또한, 본 실시예에서는, 진공처리실에서의 처리는, 애싱 처리의 경우로 설명하였으나, 본 실시예는, 플라즈마 에칭, CVD, 상기 이외의 고열처리에서도 유효하고, 본 실시예와 동일한 효과가 얻어진다. 또한, 본 실시예의 진공처리장치는, 쿨링 유닛(3)을 구비하고 있지 않은 진공처리장치이기 때문에, 실시예 1의 진공처리장치보다 진공 반송실(2-1)에 접속할 수 있는 진공처리실을 늘리는 것이 가능하다. 이 때문에, 본 실시예의 진공처리장치는, 실시예 1의 진공처리장치보다, 진공처리장치 1대당 애싱, 플라즈마 에칭, CVD 등의 고열 처리의 효율을 향상시키는 것이 가능하게 된다.
또한, 쿨링 스테이션(6)은, 쿨링 스테이션(6)에 대한 웨이퍼 반송수단과 웨이퍼를 수납하는 카세트를 탑재하는 카세트 탑재수단을 구비하면, 다른 처리장치에서의 고온 처리된 웨이퍼를 냉각하기 위하여, 다른 처리장치에 본 발명의 쿨링 스테이션(6)을 적용할 수 있다.
1 : 애싱 유닛 2-1 : 진공 반송실
2-2 : 제 1 반송 로봇 3 : 쿨링 유닛
4 : 록실 5-1 : 대기 반송 유닛
5-2 : 제 2 반송 로봇 6 : 쿨링 스테이션
7 : 카세트 8 : 웨이퍼
9 : 슬롯 10 : 크린 드라이 에어
11 : 퍼지 포스트 12 : 배기구
13 : 커버 14-1 : 투광 센서
14-2 : 수광 센서 15 : 스테이지
16 : 냉각액 유로 17 : 냉각수
18 : 진공 흡착 패드 19 : 분출구
30, 31 : 제어부

Claims (2)

  1. 복수의 시료가 수납된 카세트가 설치되는 카세트대와, 상기 시료를 반송하는 대기 반송실과, 상기 대기 반송실로부터 반송된 상기 시료를 수납하여 대기분위기 또는 진공분위기로 전환 가능한 록실과, 상기 록실에 연결된 진공 반송실과, 상기 진공 반송실을 거쳐 반송된 상기 시료를 처리하는 진공처리실을 구비하는 진공처리장치에 있어서,
    상기 대기 반송실에 배치되고, 적어도 1개의 상기 진공처리실에서 처리된 고온의 상기 시료를 냉각하는 냉각부를 구비하며,
    상기 냉각부는, 상기 고온의 시료를 탑재하고, 냉각액 유로가 설치된 시료대와,
    상기 시료가 반입출되는 반입구 측에 배치되고, 상기 시료대를 향하여 가스를 분출하는 가스 분출관과, 상기 시료대를 경계로 상기 반입구의 반대 측에 배치되고, 상기 가스 분출관으로부터 분출된 가스를 배기하는 배기구를 구비하는 것을 특징으로 하는 진공처리장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 냉각부에 상기 시료를 반입출시키는 반송 로봇을 구비하고,
    상기 시료대는 상기 반송 로봇의 상기 시료를 유지하는 유지부와 동일 형상으로 오려 내진 부분과, 상기 반송 로봇에 의하여 반입된 시료를 탑재하는 시료 탑재부를 가지고,
    상기 냉각부는, 상기 고온의 시료를 상기 스테이지에 근접 유지하면서 냉각하는 것을 특징으로 하는 진공처리장치.
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