KR20120120102A - 진공처리장치 및 진공처리방법 - Google Patents

진공처리장치 및 진공처리방법 Download PDF

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유타카 구도
히로아키 다키카와
다카히로 시모무라
마사카즈 이소자키
다카시 우에무라
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가부시키가이샤 히다치 하이테크놀로지즈
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Abstract

고온 웨이퍼를 급속 냉각하고, 웨이퍼 어긋남 기인의 이물발생을 방지 및 억제할 수 있는 진공처리장치 및 처리방법을 제공한다.
본 발명은 피처리체를 처리하는 처리실과, 상기 처리실에서 처리된 고온의 상기 피처리체를 냉각하는 냉각실과, 진공 반송 로봇을 내부에 설치하여 상기 처리실과 상기 냉각실을 접속한 진공 반송실을 구비하는 진공처리장치에 있어서, 상기 냉각실은, 상기 냉각실 내를 감압으로 하는 배기수단과, 상기 냉각실에 가스를 공급하는 가스 공급 수단과, 상기 냉각실 내의 압력을 제어하는 압력 제어수단과, 상기 고온의 피처리체를 지지하는 지지수단과, 상기 지지수단에 지지된 피처리체를 근접 유지하는 탑재대를 구비하고, 상기 탑재대는, 상기 탑재대 표면의 온도를 상기 고온의 피처리체를 냉각할 수 있는 온도로 온도 조절하는 온도 조절수단을 가지고, 상기 지지수단은 승강 속도 가변수단을 가지는 것을 특징으로 하는 진공처리장치이다.

Description

진공처리장치 및 진공처리방법{VACUUM PROCESSING APPARATUS AND VACUUM PROCESSING METHOD}
본 발명은, 진공처리장치 및 진공처리방법에 관한 것으로, 특히 고온의 피처리체를 냉각하는 진공처리장치 및 진공처리방법에 관한 것이다.
반도체 재료 등을 가공하는 멀티 챔버방식의 진공처리장치에서, 플라즈마 방식이 다른 여러가지 방전을 거친 웨이퍼나 열처리를 거친 웨이퍼의 냉각방법에서, 멀티 챔버방식의 본래의 높은 스루풋을 고려한 냉각방법이나, 처리 챔버가 다른 웨이퍼 사이의 탈(脫)가스에 의한 반응성 이물이나 금속 오염이나 교차오염(상호오염)이 발생하지 않는 냉각구조나 냉각방법이 필요하게 되어 있다. 한편으로, 본래의 목적인 플라즈마처리실이나 열처리실에 추가로 설치되는 냉각장치에 대해서는, 냉각이 주된 목적이기 때문에 복잡한 구조나 기구를 설치하는 것은 장치 비용을 상승시키는 요인이 되기 때문에, 피하지 않으면 안된다.
종래의 웨이퍼 냉각방법으로서는, 크게 구별하면 정전 흡착을 사용하지 않는 웨이퍼 냉각방법과 정전 흡착을 이용한 웨이퍼 냉각방법의 2종류가 있다. 먼저, 정전 흡착을 사용하지 않는 웨이퍼 냉각방법으로서는, 냉각가스를 고온 웨이퍼에 분출한 후에, 냉각된 스테이지에 탑재하여 냉각하는 방법이 특허문헌 1에 개시되어 있다. 또, 특허문헌 2에서는, 푸셔핀 상에 웨이퍼를 탑재한 채로, 불활성 가스를 분출하여 웨이퍼를 냉각하는 방법이 개시되어 있다. 한편, 정전 흡착을 이용한 웨이퍼 냉각방법으로서는, 웨이퍼와 접촉하는 전극 표면을 경면화하고, 불활성 가스를 사용하지 않고 냉각하는 방법이 특허문헌 3에 개시되어 있다.
일본국 특개2007-73564호 공보 일본국 특개2001-319885호 공보 일본국 특개평6-326181호 공보
웨이퍼가 고온인 동안은, 푸셔를 상승시킨 위치에서의 냉각만이어도 어느 정도의 냉각효과는 얻어지나, 웨이퍼의 온도가 저하함에 따라 냉각 효과도 저하하기 때문에, 스테이지에 대한 탑재 또는 근접 유지에 의한 냉각도 필요하게 된다. 그러나, 최근의 반도체 디바이스의 제조과정에서는, 웨이퍼 표면의 이물 및 오염뿐만 아니라, 웨이퍼 이면의 이물 및 오염 관리가 엄격해지고 있기 때문에, 웨이퍼 이면의 이물 및 오염 관리를 고려하면, 웨이퍼의 스테이지에 대한 탑재에 의한 냉각 또는 근접 유지에 의한 냉각방법으로서는, 정전 흡착을 사용하지 않는 웨이퍼 냉각방법이 바람직하다. 그러나, 정전 흡착을 사용하지 않는 웨이퍼 냉각방법에서는, 웨이퍼의 스테이지에 대한 탑재 시에, 푸셔 상에 웨이퍼를 유지하고, 냉각용 가스를 공급하여 고압 하의 상태에서, 웨이퍼를 스테이지 표면에 접촉시킨 경우, 웨이퍼 주위는 이미 승압되어 있기 때문에, 웨이퍼가 하강함으로써, 하측의 가스가 압축되는 호버링 현상이 발생하여, 가로방향의 웨이퍼 어긋남이 발생한다. 이에 의하여, 스테이지의 주위에 웨이퍼가 접촉하여, 이물을 발생시키거나, 웨이퍼의 이지러짐(티핑) 등을 발생시킨다. 그러나, 종래 기술에서는 이물발생의 원인이 되는 웨이퍼 어긋남의 방지 및 억제가 고려되어 있지 않았다. 이 때문에, 본 발명에서는, 고온 웨이퍼를 급속 냉각하여, 웨이퍼 어긋남 기인의 이물발생을 방지 및 억제할 수 있는 진공처리장치 및 처리방법을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
본 발명은 피처리체를 처리하는 처리실과, 상기 처리실에서 처리된 고온의 상기 피처리체를 냉각하는 냉각실과, 진공 반송 로봇을 내부에 설치하여 상기 처리실과 상기 냉각실을 접속한 진공 반송실을 구비하는 진공처리장치에 있어서, 상기 냉각실은, 상기 냉각실 내를 감압으로 하는 배기수단과, 상기 냉각실에 가스를 공급하는 가스 공급수단과, 상기 냉각실 내의 압력을 제어하는 압력 제어수단과, 상기 고온의 피처리체를 지지하는 지지수단과, 상기 지지수단에 지지된 피처리체를 근접 유지하는 탑재대를 구비하고, 상기 탑재대는, 상기 탑재대 표면의 온도를 상기 고온의 피처리체를 냉각할 수 있는 온도로 온도 조절하는 온도 조절수단을 가지고, 상기 지지수단은 승강속도 가변수단을 가지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하여, 고온 웨이퍼를 급속 냉각하고, 웨이퍼 어긋남 기인의 이물발생을 방지 및 억제할 수 있다.
도 1은 실시예 1의 진공처리장치의 개략도,
도 2는 스테이지 구조를 나타낸 도,
도 3은 웨이퍼 어긋남량에 대한 냉각실 내의 압력과 푸셔 하강 속도의 관계를 나타낸 도,
도 4는 O링을 사용한 근접 거리의 조정을 설명하는 도,
도 5는 냉각방법 (1)의 냉각 플로우 각 단계에 대한 냉각실(1)의 압력을 나타낸 도,
도 6은 냉각방법 (1)의 냉각 플로우의 개략도,
도 7은 강하 온도의 측정방법을 설명하는 도,
도 8은 냉각방법 (2)의 냉각 플로우 각 단계에 대한 냉각실(1)의 압력을 나타낸 도,
도 9는 냉각방법 (2)의 냉각 플로우의 개략도,
도 10은 냉각방법 (3)의 냉각 플로우 각 단계에 대한 냉각실(1)의 압력을 나타낸 도,
도 11은 냉각방법 (3)의 냉각 플로우의 개략도,
도 12는 실시예 2의 진공처리장치의 개략도이다.
(실시예 1)
본 발명의 실시예에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다.
도1-(1)은 본 발명의 진공처리장치의 개략도이고, 도1-(2)는, 본 발명의 냉각실(1)의 종단면도이고, 도 2는, 냉각실(1) 내부에 설치되고, 탑재대인 스테이지(12)의 개략도이다.
냉각실(1)은, 알루미늄제의 진공용기(2)를 구비하고, 진공용기(2)의 내측에는, 석영제의 슬리브(3)가 설치되어 있다. 슬리브(3)는 탈착 가능한 구조이기 때문에, 피처리체인 웨이퍼(7)의 냉각처리 시의 웨이퍼(7)로부터의 탈가스에 의해, 오염된 경우는 떼어내어 청소할 수 있다. 냉각가스는, 냉각실(1) 상부의 가스 공급 구멍(4)으로부터 도입되어, 알루미늄제 샤워 플레이트(5)로 1차 분산되고, 다시, 석영제 샤워 플레이트(6)에 의해, 2차 분산되어 냉각실(1) 내에 공급된다. 이 1차분산용 알루미늄제 샤워 플레이트(5)는, 2차 분산용 석영제 샤워 플레이트(6)보다 가스 공급 구멍(도시 생략)의 구멍지름이 작고 또한 구멍의 수가 많기 때문에, 냉각실(1)에 공급되는 가스는, 웨이퍼(7) 전면(全面)에 대하여, 수직하게 공급할 수 있다. 이 때문에, 웨이퍼(7)는, 웨이퍼 면내 균일하게 냉각된다.
가스의 공급은, 가스 공급구(4)로부터 적어도 1종류 이상의 냉각가스를 단체(單體) 또는 혼합으로 냉각실(1)에 공급할 수 있다. 본 실시예에서는 냉각가스로서 냉각효과가 높은 헬륨 가스를 사용하였으나, 아르곤, 질소, 크세논 등의 불활성 가스를 사용하여도 된다. 가스의 배기는, 냉각실(1)의 하방으로부터 압력 조정용 밸브(8)를 거쳐, 배기량이 큰 드라이 펌프(9)에 의해 배기되고, 냉각실(1)의 상부로부터 공급된 가스가, 냉각실(1) 내에서 똑같이 체류하고, 배기되는 구조로 되어 있다.
웨이퍼(7)는 3개의 푸셔(10)로 지지되고, 푸셔(10) 상의 웨이퍼(7)가 정밀도 좋게 수평으로 유지되도록, 푸셔(10)의 선단은, 평탄하게 되어 있다. 또, 3개의 푸셔(10)를 지지하는 지지체(11)는, 승강 속도를 임의로 변경 가능한 모터(15)에 접속되어 있다. 또한, 이 푸셔(10)는, 웨이퍼(7) 하강 시에 스테이지(12) 표면으로부터 0.1∼2.O mm까지의 높이 범위에서, 0.5 mm 피치로 웨이퍼를 스테이지(12)로 하강할 수 있는 기구로 이루어져 있다.
웨이퍼(7)를 냉각하는 스테이지(12)에는, 냉매를 순환시키는 냉매 도입관(13)이 내장되고, 서큘레이터(14)에 의해 10∼50℃의 온도 범위에서 스테이지(12)의 온도를 제어하는 것이 가능하다. 또, 스테이지(12)의 표면에는, 높이 500㎛의 볼록 패턴(17)의 가공이 실시되고, 볼록 패턴(17)의 총면적은, 웨이퍼(7)의 면적에 대한 스테이지 표면의 접촉 비율이 50% 이하가 되는 면적이다. 상기한 볼록 패턴(17)의 스테이지(17)의 표면 가공에 의해, 냉각실(1) 내의 압력이 2000 Pa 이상이어도, 웨이퍼(7)를 스테이지(17)에 탑재하였을 때에 웨이퍼 어긋남이 발생하지 않는다. 도 3은, 웨이퍼 어긋남량에 대한 냉각실(1) 내의 압력과 푸셔 하강 속도의 관계를 나타낸 것이다. 또한, 이 실험은, 푸셔(10) 상에 탑재된 웨이퍼(7)에 아르곤 가스를 도입하고, 스테이지(12)에 웨이퍼(7)를 탑재하였을 때의 웨이퍼 어긋남을 CCD 카메라를 사용하여 측정한 것이다. 이 실험에서, 높이 500 ㎛의 볼록 패턴(17)을 표면에 실시한 스테이지(12)에서는, 냉각실(1) 내의 압력이 2000 Pa이상이어도, 웨이퍼 어긋남이 발생하지 않는 것을 확인할 수 있었다.
또, 스테이지(12)에는, 도 2에 나타내는 바와 같이 3개소의 푸셔(10) 구멍의 주위에 O링 설치용 홈(16)을 설치하고, 스테이지(12) 외주부에 3개소, O링 설치용 홈(18)을 설치하고 있다. 또, 스테이지(12)의 주변부에 설치된 O링 홈(18)에는, 웨이퍼(7)를 스테이지(12)에 탑재하였을 때에, O링(19)으로부터 발생한 가스에 의해, 웨이퍼(7)와 O링(19) 내측의 공간 내의 압력이 상승하여, 웨이퍼 어긋남이 발생하기 때문에, O링(19) 내측의 압력을 저하시키는 개방관(20)을 설치하였다. 이 개방관(20)에 의하여, 스테이지(12)의 외주부에 설치된 O링(19)의 내측이 비밀폐 상태가 되기 때문에, O링(19)에 의한 가스 압력 상승 기인의 웨이퍼 어긋남은 발생하지 않는다. 한편, 푸셔(10)의 주변에 설치된 O링 설치용 홈(16)에 대해서는, 푸셔(10)의 승강을 위한 공간이 있기 때문에, O링(19) 내측의 공간에서 가스 압력이 상승하는 일은 없다. 또, 도 4에 나타내는 바와 같이, O링 설치용 홈(16)에 설치된 O링(19)의 돌출(h1)을 이용하여, 웨이퍼(7)와 스테이지(12) 사이에서 근접 유지를 위한 거리를 조정할 수 있다. 또한, 근접 유지란, 스테이지(12) 표면으로부터 0.1∼2.0 mm의 높이로 웨이퍼(7)를 스테이지(12) 상에 유지시키는 것이다. 또, O링의 돌출량(h1)은, O링용 홈(16)의 깊이(h2)를 깊게 함으로써 조정할 수 있다. 상기한 근접 유지에 관해서는 O링 설치용 홈(18)에서도 마찬가지이다.
본 실시예에서는, 볼록 패턴(17)과 O링 설치용 홈(16, 18)의 양쪽을 스테이지(12)에 구비하고 있는 예이나, 볼록 패턴(17) 또는 O링 설치용 홈(16, 18)의 어느 한쪽이어도 상관없다. 다음으로 본 발명에 의한 냉각방법에 관하여 설명한다.
본 발명에 의한 냉각방법은, 크게 구별하면 근접 유지에 의한 냉각방법과 스테이지(12)에 대한 탑재에 의한 냉각방법의 2가지가 있고, 또한, 상기한 근접 유지에 의한 냉각방법은 2종류로 나뉘어진다. 이 때문에, 본 발명에 의한 냉각방법은 세분하면 모두 3종류가 된다. 또한, 상기한 근접 유지란, 웨이퍼(7)를 스테이지 표면 상으로부터 0.1∼2.0 mm 상의 높이에 유지하는 것이다. 0.1 mm 미만에서는 호버링 현상에 의하여 압력이 상승된 기체를 용이하게 퇴피할 수 있는 공간을 얻을 수 없다. 또, 2.O mm보다 높은 경우는 극단적으로 웨이퍼(7)의 냉각 효과가 떨어진다. 또, 근접 유지의 수단은, 상기한 A : 볼록 패턴(17), B : O링을 이용하는 방법과 C : 푸셔(10)를 이용하는 방법의 3가지가 있다. C의 푸셔(10)를 이용하는 방법은, 푸셔(10)의 선단의 높이를 0.1∼2.0 mm로 하여 웨이퍼(7)를 유지하는 방법이다. 또, 근접 유지 수단으로서는, 이들 3가지 방법의 단독에 한정하지 않고, 조합하여도 된다.
제일 먼저, 첫번째의 근접 유지에 의한 냉각방법인 「냉각방법 (1)」에 대하여 설명한다. 도 5는, 냉각방법 (1)의 냉각 플로우 각 단계에 대한 냉각실(1)의 압력을 나타낸다. 또, 도 6은, 냉각방법 (1)의 냉각 플로우의 개략도이다. 본 냉각방법은, 냉각실(1)과 진공 반송실(103)의 사이를 각각 기밀하게 폐쇄, 개폐 가능한 게이트 밸브(도시 생략)를 개방하여 처리실(101)에서 처리된 고온의 웨이퍼(7)가, 진공 반송 로봇(102)에 의해 냉각실(1)로 반입되어, 푸셔(10) 상에 탑재된다. 웨이퍼(7)가 푸셔(10) 상에 탑재된 후, 진공 반송 로봇이 냉각실(1)로부터 반출하고, 상기한 게이트 밸브(도시 생략)를 폐쇄한다(A). 이 때의 웨이퍼(7)와 스테이지(12) 표면의 상대 거리는, 수 mm∼30 mm이다. 이 정도의 상대거리가 확보되어 있으면, 기체의 웨이퍼(7)와 스테이지(12) 사이의 공간으로의 침입이 원활해지기 때문에, 가스를 전열체로 하는 웨이퍼(7)의 냉각에 대하여 웨이퍼(7)의 면내를 균일하게 냉각할 수 있다. 다음으로 푸셔(10) 상에 웨이퍼(7)을 유지한 채로, 헬륨 가스를 10 l/min 공급하고, 냉각실(1) 내의 압력을 100 Pa로부터 1000Pa까지 고압화한다. 또 이 때, 냉각실(1) 내의 압력이 100 Pa로부터 1000 Pa에 도달할 때까지 푸셔(10) 상에서 웨이퍼(7)의 제 1 냉각이 행하여진다(B). 또한, 냉각실(1) 내의 압력은, 설정한 압력에 도달할 때까지의 시간을 단축하기 위하여, 압력 조정용 밸브(8)를 폐쇄하여 가스를 냉각실(1) 내에 충전시킨다. 그러나, 설정한 압력에 도달한 후는, 헬륨 가스를 10 l/min 계속 공급하고, 압력 조정용 밸브(8)에 의해 설정 압력을 유지하도록 제어한다. 또, 냉각실(1) 내의 압력을 높이는 것은, 냉각 효과가 높기 때문이다. 또, 웨이퍼(7)를 스테이지(12) 상에 탑재시켰을 때에, 스테이지(12)의 열전달을 행하는 매체인 헬륨 가스를 고속으로 웨이퍼 이면으로 돌아 들어가게 하는 목적도 있다. 또, 본 실시예에서는 1000 Pa까지 고압화하였으나, 400∼5000 Pa 범위의 압력이어도 된다. 400 Pa 이상의 압력이면, 처리실(101)에서의 처리 효율에 영향을 주지 않을 정도의 냉각 시간을 얻기 때문에 필요한 냉각 효과를 얻을 수 있다. 또, 5000 Pa보다 높은 압력으로는 냉각실(1) 내의 압력을 상승시키는 데 시간이 지나치게 걸려 냉각처리 효율이 저하된다. 다음으로 냉각실(1)의 압력이 1000 Pa에 도달한 후, 푸셔(10)가 하강하고, 15℃로 온도 조절된 냉각 스테이지(12)로 웨이퍼(7)를 근접 유지시킨다(C). 웨이퍼(7)가 냉각 스테이지(12)에 근접 유지된 후, 제 2 냉각이 개시되고, 소정의 온도 또는, 소정의 시간에 도달할 때까지 냉각된다(D). 제 2 냉각이 완료된 후, 헬륨 가스의 냉각실(1)에의 공급을 정지하여 냉각실(1) 내의 압력을 100 Pa까지 감압하면서, 진공 반송 로봇(102)에게의 주고 받기 위치까지 푸셔(10)을 상승시키고, 냉각실(1) 내의 압력이 100 Pa에 도달한 것을 확인한 후, 상기한 게이트 밸브(도시 생략)를 개방하여 냉각된 웨이퍼(7)를 진공 반송 로봇(102)에 의해 냉각실(1)로부터 반출하고, 상기한 게이트 밸브를 폐쇄한다(E). 또한, 본 방법의 스테이지(12)의 설정 온도는, 15℃ 설정으로 하였으나, 5℃∼50℃이어도 된다. 5℃ 미만인 경우는, 웨이퍼(7)가 결로될 가능성이 있기 때문에, 사용할 수 없다.
한편, 50℃보다 높게 하면 원하는 냉각 효과를 얻는 것이 곤란해진다. 또, 도 5에서, 웨이퍼(7)가 진공 반송실(103)로부터 냉각실(1)로 반송될 때의 압력은 100 Pa로 되어 있으나, 이것은 냉각실(1), 진공 반송실(103) 및 처리실(101)에는, 이물 저감을 위하여 상시 아르곤이나 질소 등의 불활성 가스가 냉각실(1), 진공반송실(103) 및 처리실(101)에 공급되고 있고, 웨이퍼(7)의 반출입 시의 각 처리실 사이를 각각 기밀하게 폐쇄, 개폐 가능한 게이트 밸브(도시 생략)가 개방되어도 진공 반송실(103)이나 냉각실(1)은 압력의 변동이 없도록, 항상 100 Pa로 유지되어 있다.
다음으로 냉각방법 (1)에 의한 냉각 효과를 이하에 설명한다. 또한, 냉각 효과의 지표로서, 강하 온도를 산출하고, 검증하였다. 먼저, 도 7에 본 실시예에서의 강하 온도의 측정 방법을 나타낸다. 열처리실에서 250℃로 가열된 웨이퍼(7)를 냉각실(1)로 반송하고, 본 발명의 냉각방법에 의해, 웨이퍼(7)가 냉각되어 표면온도가 포화될 때까지의 온도 변화를 방사 온도계를 사용하여 측정하였다. 이 측정 방법에 의해, 냉각가스가 냉각실(1)에 공급 개시되고 나서, 웨이퍼(7)의 온도가 100℃가 될 때까지의 시간을 기초로 산출한 값을 강하 온도로 하고, 냉각 효과의 지표로 하였다.
본 방법의 강하 온도는 10℃/sec의 결과를 얻을 수 있었다. 또, 냉각효과에 대한 헬륨 가스, 질소 가스 및 헬륨 가스와 질소 가스의 혼합 가스의 가스종 의존성을 평가한 결과, 가장 냉각 효과가 얻어진 가스는, 헬륨 가스이었다.
다음으로 2번째 근접 유지에 의한 냉각방법인「냉각방법 (2)」에 대하여 설명한다. 도 8에 냉각방법 (2)의 냉각 플로우 각 단계에 대한 냉각실(1)의 압력을 나타내고, 도 9는 냉각방법 (2)의 냉각 플로우의 개략도를 나타낸다. 본 냉각방법은, 냉각실(1)과 진공 반송실(103)의 사이를 각각 기밀하게 폐쇄, 개폐 가능한 게이트 밸브(도시 생략)를 개방하여 처리실(101)에서 처리된 고온의 웨이퍼(7)가, 진공 반송 로봇(102)에 의해 냉각실(1)로 반입되고, 푸셔(10) 상에 탑재된다. 웨이퍼(7)가 푸셔(10) 상에 탑재된 후, 진공 반송 로봇이 냉각실(1)로부터 반출하고, 상기한 게이트 밸브(도시 생략)를 폐쇄한다(A). 다음으로 냉각실의 압력이 100 Pa의 상태에서, 푸셔(10)가 하강하여, 웨이퍼(7)가 15℃로 온도 조절된 스테이지(12)에 근접 유지되고, 푸셔(10)가 하강하기 시작하고 나서 헬륨 가스가 냉각실(1) 내에 공급 개시될 때까지 제 1 냉각이 행하여진다(B). 또한, 본 방법의 스테이지(12)의 설정 온도는, 15℃ 설정으로 하였으나, 5℃∼ 50℃이어도 된다. 5℃ 미만인 경우에는, 웨이퍼(7)가 결로될 가능성이 있기 때문에, 사용할 수 없다. 한편, 50℃보다 높게 하면 원하는 냉각 효과를 얻는 것이 곤란해진다. 계속해서 냉각실(1) 내의 압력이 1000 Pa에 도달하도록 헬륨 가스가 공급되어 제 2 냉각이 개시되고, 소정의 온도 또는, 소정의 시간에 도달할 때까지 냉각된다(C). 또한, 본 실시예에서는 1000 Pa까지 고압화하였으나, 400∼5000 Pa의 범위의 압력이어도 된다. 400 Pa 이상의 압력이면, 처리실(101)에서의 처리 효율에 영향을 주지 않을 정도의 냉각 시간을 얻기 때문에 필요한 냉각 효과를 얻을 수 있다. 또, 5000 Pa보다 높은 압력으로는 냉각실(1) 내의 압력을 상승시키는 데 시간이 지나치게 걸려냉각처리 효율이 저하한다. 다음으로, 제 2 냉각이 완료된 후, 헬륨 가스의 냉각실(1)에 대한 공급을 정지하여 냉각실(1) 내의 압력을 100 Pa까지 감압하면서, 진공 반송 로봇(102)에게의 주고 받기 위치까지 푸셔(10)를 상승시켜, 냉각실(1) 내의 압력이 100 Pa에 도달한 것을 확인한 후에 상기한 게이트 밸브(도시 생략)를 개방하여 냉각된 웨이퍼(7)를 진공 반송 로봇(102)에 의해 냉각실(1)로부터 반출하고, 상기한 게이트 밸브를 폐쇄한다(D). 본 방법에서는 헬륨 가스를 사용한 강하 온도가 12℃/sec이었다.
다음으로 웨이퍼(7)를 스테이지(12)에 탑재(접촉)시켜 냉각하는 방법인 「냉각방법 (3)」에 대하여 설명한다. 본 냉각방법에서는 웨이퍼(7)를 스테이지(12)에 접촉시킬 필요가 있기 때문에, 스테이지(12) 표면에는 볼록 패턴(17)과 O링 설치용 홈(16, 18)은 설치되어 있지 않다. 그러나, 스테이지(12)의 표면은, 실질적인 웨이퍼(7)의 이면과 스테이지(12)의 거리를 작게 함으로써 냉각효과는 높아지기 때문에, 경면 가공되어 있다. 또, 스테이지(12)의 표면은 경면 가공되어 있는 것이 바람직하나, 경면 가공되어 있지 않아도 된다. 또, 도 10에 냉각방법 (3)의 냉각 플로우 각 단계에 대한 냉각실(1)의 압력을 나타내고, 도 11은, 냉각방법(3)의 냉각플로우의 개략도를 나타낸다. 본 냉각방법은, 냉각실(1)과 진공 반송실(103)의 사이를 각각 기밀하게 폐쇄, 개폐 가능한 게이트 밸브(도시 생략)를 개방하여 처리실(101)에서 처리된 고온의 웨이퍼(7)가, 진공 반송 로봇(102)에 의해 냉각실(1)로 반입되어, 푸셔(10) 상에 탑재된다. 웨이퍼(7)가 푸셔(10) 상에 탑재된 후, 진공 반송 로봇이 냉각실(1)로부터 반출하고, 상기한 게이트 밸브(도시 생략)를 폐쇄한다(A). 다음으로 푸셔(10) 상에 웨이퍼(7)이 유지된 상태에서, 냉각실(1) 내의 압력이 100 Pa로부터 1.O Pa 이하까지 진공 배기가 행하여진다(B).
다음으로 스테이지(12) 표면 상의 근접 유지 위치[본 방법에서는 스테이지(12) 표면으로부터 0.3 mm의 높이]까지는, 푸셔(10)를 10 mm/sec의 속도로 하강시키고, 계속해서 근접 유지 위치부터 스테이지(12)에 접촉할 때까지는 2.O mm/sec의 속도로 하강하여, 15℃로 온도 조절된 스테이지(12) 상에 웨이퍼(7)를 탑재하고, 푸셔(10)가 하강 개시하고 나서 웨이퍼(7)가 스테이지(12)에 탑재될 때까지 제 1 냉각이 행하여진다(C). 또한, 본 방법의 스테이지(12)의 설정 온도는, 15℃ 설정으로 하였으나, 5℃∼50℃ 이어도 된다. 5℃ 미만인 경우에는, 웨이퍼(7)가 결로 될 가능성이 있기 때문에, 사용할 수 없다. 한편, 50℃보다 높게 하면 원하는 냉각 효과를 얻는 것이 곤란해진다. 계속해서 헬륨 가스를 공급하고, 냉각실(1) 내의 압력을 1000 Pa까지 상승시켜, 제 2 냉각이 헬륨이 공급 개시되고 나서, 소정의 온도 또는 소정의 시간에 도달할 때까지 행하여진다(D). 또한, 본 실시예에서는1000 Pa까지 고압화하였으나, 400∼5000 Pa 범위의 압력이어도 된다. 400 Pa 이상의 압력이면, 처리실(101)에서의 처리 효율에 영향을 주지 않을 정도의 냉각시간을 얻기 때문에 필요한 냉각효과를 얻을 수 있다. 또, 5000 Pa보다 높은 압력에서는 냉각실(1) 내의 압력을 상승시키는 데 시간이 지나치게 걸려 냉각처리 효율이 저하한다. 다음으로 제 2 냉각이 완료된 후, 헬륨 가스의 냉각실(1)로의 공급을 정지하여 냉각실(1) 내의 압력을 100 Pa까지 감압하면서, 진공 반송 로봇(102)에의 주고 받기 위치까지 푸셔(10)를 상승시켜, 냉각실(1) 내의 압력이 100 Pa에 도달한 것을 확인 후에 상기한 게이트 밸브(도시 생략)를 개방하여 냉각된 웨이퍼(7)를 진공 반송 로봇(102)에 의해 냉각실(1)로부터 반출하고, 상기한 게이트 밸브를 폐쇄한다(E). 본 방법에 의한 냉각 결과는, 헬륨 가스 적용 시의 경우 17℃/sec이었다.
이상, 상기한 본 발명의 3가지 냉각방법의 냉각속도는, 10℃/sec 이상을 달성하고 있다. 또, 10℃/sec의 냉각 속도이면, 예를 들면 300℃의 고온 웨이퍼를 100℃로 냉각하는 데 20sec로 냉각할 수 있게 된다. 이 냉각 시간이면, 열처리나 플라즈마처리 등을 행하는 처리실(101)에서의 처리 시간보다 짧기 때문에, 본 발명의 냉각처리 시간이 보틀넥이 되는 일은 없다. 따라서, 본 발명의 냉각에 의해, 열처리나 플라즈마처리 등의 스루풋을 저하시키는 일은 없고, 웨이퍼 어긋남 기인에 의한 이물의 발생을 억제할 수 있다. 또, 처리 공정이 다른 여러가지 웨이퍼에 대하여, 상기한 근접 유지에 의한 냉각방법인 냉각방법 (1)과 냉각방법 (2)는 적절하게 선택 가능하여, 최적의 냉각처리가 가능하게 된다.
(실시예 2)
일반적인 반도체 제조장치에서는, 플라즈마처리나 열처리된 고온의 웨이퍼(22)는, 반송실(24)의 반송 로봇(25)을 거쳐 반출되기 때문에, 처리가 끝난 웨이퍼(22)로부터 발생하는 아웃 가스가 반송실(24) 내에서 확산되어, 처리 전 웨이퍼에 이물이 부착되거나, 오염된다.
이 문제를 해결하기 위하여, 도 12에 나타내는 바와 같이 플라즈마처리실이나 열처리실에 게이트 밸브를 2개 설치하여, 또한 냉각실 내에 플라즈마처리실로부터 냉각실로 웨이퍼를 반송하는 전용 로봇을 설치하여, 미처리 웨이퍼와 처리가 끝난 웨이퍼의 전용 카세트를 설치함으로써 해결할 수 있다. 또한, 도 12의 진공처리장치의 개략도에서 나타내는 제 1 냉각실(31)과 제 2 냉각실(35)은 실시예 1의 냉각실(1)과 동일한 구조이고, 또, 동일한 냉각방법으로 냉각할 수 있다.
이하, 본 실시예에 대하여 설명한다. 제 1 게이트 밸브(23)가 개방되고, 반송실(24)의 반송 로봇(25)이 미처리 웨이퍼(22)를 미처리 웨이퍼 전용 카세트(21)로부터 반출 후, 제 2 게이트 밸브(26)가 개방되고, 미처리 웨이퍼(22)는 제 1 플라즈마처리실(27)로 반송되어 처리된다. 다음으로 제 1 플라즈마처리실(27)에서의 처리 후의 웨이퍼(22)는, 제 3 게이트 밸브(28)가 개방된 후, 제 1 냉각실(31)에 설치된 냉각실 반송용 로봇(29)에 의해, 제 1 냉각실(31)로 반입되어, 실시예 1의 3가지 냉각방법에 의해 냉각된다. 제 1 냉각실(31)에서 냉각된 웨이퍼(22)는, 제 4 게이트 밸브(30)가 개방되어, 반송실(24)의 반송 로봇(25)에 의해, 제 1 냉각실(31)로부터 반출된다. 다음으로 제 1 냉각실로부터 반출된 웨이퍼(22)는 제 5 게이트 밸브(32)가 개방된 후, 처리가 끝난 웨이퍼 전용 카세트(33)로 반입된다. 또, 이 상기한 웨이퍼(22)의 열처리로부터 냉각까지의 일련의 처리의 흐름은, 반송 실(24)을 거쳐, 축 대상에 탑재된 제 2 플라즈마처리실(34)과 실시예 1의 3가지 냉각방법으로 냉각 가능한 제 2 냉각실(35)에서도, 동일하게 행하여진다. 본 실시예에 의하여, 반송실(24)에서는, 고온의 웨이퍼(22)가 체류하는 일 없이, 상시, 저온상태의 웨이퍼(22)가 반송실(24)로 반송되기 때문에, 처리가 끝난 고온의 웨이퍼(22)로부터 발생하는 아웃 가스가 반송실(24)을 거쳐, 미처리 웨이퍼(22)에 폭로(暴露)되지 않기 때문에, 이물의 부착이나 오염을 방지할 수 있어, 반송실(24) 내벽에 대한 오염을 저감할 수 있다.
1 : 냉각실 2 : 진공용기
3 : 슬리브 4 : 가스 공급구
5 : 알루미늄제 샤워 플레이트 6 : 석영제 샤워 플레이트
7, 22 : 웨이퍼 8 : 압력 조정용 밸브
9 : 드라이 펌프 10 : 푸셔
11 : 지지체 12 : 스테이지
13 : 냉매 도입관 14 : 서큘레이터
15 : 모터 16, 18 : 홈
17 : 볼록 패턴 19 : O링
20 : 개방관
21 : 미처리 웨이퍼 전용 카세트
23 : 제 1 게이트 밸브 24 : 반송실
25 : 반송 로봇 26 : 제 2 게이트 밸브
27 : 제 1 플라즈마처리실 28 : 제 3 게이트 밸브
29 : 냉각실 반송용 로봇 30 : 제 4 게이트 밸브
31 : 제 1 냉각실 32 : 제 5 게이트 밸브
33 : 처리가 끝난 웨이퍼 전용 카세트
34 : 제 2 플라즈마처리실
35 : 제 2 냉각실 101 : 처리실
102 : 진공 반송 로봇 103 : 진공 반송실

Claims (5)

  1. 피처리체를 처리하는 처리실과, 상기 처리실에서 처리된 고온의 상기 피처리체를 냉각하는 냉각실과, 진공 반송 로봇을 내부에 설치하여 상기 처리실과 상기 냉각실을 접속한 진공 반송실을 구비하는 진공처리장치에 있어서,
    상기 냉각실은, 상기 냉각실 내를 감압으로 하는 배기수단과, 상기 냉각실에 가스를 공급하는 가스 공급수단과, 상기 냉각실 내의 압력을 제어하는 압력 제어수단과, 고온의 상기 피처리체를 지지하는 지지수단과, 상기 지지수단에 지지된 피처리체를 근접 유지하는 탑재대를 구비하고,
    상기 탑재대는, 상기 탑재대 표면의 온도를 고온의 상기 피처리체를 냉각할 수 있는 온도로 온도 조절하는 온도 조절수단을 가지고,
    상기 지지수단은 승강 속도 가변수단을 가지는 것을 특징으로 하는 진공처리장치.
  2. 피처리체를 처리하는 처리실과, 상기 처리실에서 처리된 고온의 상기 피처리체를 냉각하는 냉각실과, 진공 반송 로봇을 내부에 설치하여 상기 처리실과 상기 냉각실을 접속한 진공 반송실을 구비하는 진공처리장치에 있어서,
    상기 냉각실은, 상기 냉각실 내를 감압으로 하는 배기 수단과, 상기 냉각실에 가스를 공급하는 가스 공급 수단과, 상기 냉각실 내의 압력을 제어하는 압력 제어수단과, 고온의 상기 피처리체를 지지하는 지지수단과, 상기 지지수단에 지지된 피처리체를 탑재하는 탑재대를 구비하고,
    상기 탑재대는, 상기 탑재대 표면의 온도를 고온의 상기 피처리체를 냉각할 수 있는 온도로 온도 조절하는 온도 조절수단을 가지고,
    상기 지지수단은 승강 속도 가변수단을 가지는 것을 특징으로 하는 진공처리장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 탑재대는, 상기 탑재대 표면에 가공된 볼록 패턴을 가지는 것을 특징으로 하는 진공처리장치.
  4. 피처리체를 처리하는 처리실과, 상기 처리실에서 처리된 고온의 상기 피처리체를 냉각하는 냉각실과, 진공 반송 로봇을 내부에 설치하여 상기 처리실과 상기 냉각실을 접속한 진공 반송실을 구비하는 진공처리장치를 사용한 진공처리방법에 있어서,
    상기 진공 반송 로봇에 의해 상기 처리실에서 처리된 고온의 상기 피처리체를 상기 냉각실로 반입하고,
    상기 냉각실로 반입된 피처리체를 지지수단에 의하여 지지하고,
    가스를 상기 냉각실로 공급하고,
    상기 지지수단에 의해 지지된 피처리체를 원하는 온도로 온도 조절된 탑재대에 근접 유지하는 것을 특징으로 하는 진공처리방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 탑재대에의 근접 유지는 볼록 패턴 또는, 상기 지지수단을 사용하여 상기 탑재대에 근접 유지하는 것을 특징으로 진공처리방법.
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