KR20150139779A - 냉각 처리 장치 및 냉각 처리 장치의 운용 방법 - Google Patents

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마사미치 하라
나오유키 스즈키
가오루 야마모토
고우지 마에다
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

정전 척의 적재면에 부착되는 수분을 저감시킨다. 냉각 처리 장치는, 처리 용기, 정전 척, 냉각 기구 및 램프 가열 장치를 포함하고 있다. 정전 척은, 그 위에 피처리체가 적재되는 적재면을 갖고 있으며, 처리 용기 내에 설치되어 있다. 냉각 기구는, 정전 척을 냉각하도록 구성되어 있다. 램프 가열 장치는, 적재면에 부착된 수분을 제거하도록 구성되어 있다.

Description

냉각 처리 장치 및 냉각 처리 장치의 운용 방법{COOLING PROCESSING APPARATUS AND METHOD FOR OPERATING THE SAME}
본 발명의 실시 형태는, 냉각 처리 장치 및 냉각 처리 장치의 운용 방법에 관한 것이다.
전자 디바이스의 제조에 있어서는, 처리 장치의 처리 용기 내에 수용된 피처리체에 대하여 다양한 처리가 행하여진다. 처리 장치의 일종으로는, 피처리체를 냉각하는 냉각 처리 장치가 존재하고 있다. 이러한 냉각 처리 장치는, 일반적으로, 정전 척을 구비하고 있어, 피처리체는, 정전력에 의해 당해 정전 척에 흡착된다.
정전 척은, 베이스, 제1 절연층, 흡착 전극 및 제2 절연층을 갖고 있다. 베이스는, 금속제이며, 당해 베이스 내에는, 냉매가 흐르는 유로가 형성되어 있다. 제1 절연층은, 베이스 위에 형성되어 있다. 흡착 전극은, 제1 절연층을 개재해서 베이스 위에 형성되어 있다. 또한, 제2 절연층은, 제1 절연층 및 흡착 전극을 덮도록 형성되어 있다. 이 정전 척의 흡착 전극에 전압이 인가되면, 정전력이 발생하고, 당해 정전력에 의해 피처리체가 정전 척에 흡착된다. 또한, 냉매가 유로에 흘려짐으로써 정전 척이 냉각되어, 당해 정전 척 위에 적재된 피처리체가 냉각된다.
일본 특허 제3265743호 명세서
그런데, 처리 용기 내에는, 수분이 불가피하게 존재한다. 처리 용기 내에 존재하는 수분이 정전 척에 부착되면, 정전 척의 흡착력이 저하되는 경우가 있다. 또한, 정전 척의 절연층 내에 수분이 침입하면, 정전 척의 흡착 전극과 피처리체의 사이, 또는, 당해 흡착 전극과 베이스의 사이에서 방전이 발생하는 경우가 있다. 따라서, 정전 척, 특히, 피처리체가 그 위에 적재되는 정전 척의 적재면에 부착되는 수분을 저감시킬 필요가 있다.
일 측면에 있어서는, 냉각 처리 장치가 제공된다. 이 냉각 처리 장치는, 처리 용기, 정전 척, 냉각 기구 및 램프 가열 장치를 포함하고 있다. 정전 척은, 그 위에 피처리체가 적재되는 적재면을 포함하고 있으며, 처리 용기 내에 설치되어 있다. 냉각 기구는, 정전 척을 냉각하도록 구성되어 있다. 램프 가열 장치는, 적재면에 부착된 수분을 제거하도록 구성되어 있다. 일 실시 형태에서는, 냉각 기구는 냉동기이어도 좋다.
일 측면에 따른 냉각 처리 장치에서는, 램프 가열 장치를 사용함으로써 정전 척의 적재면에 부착된 수분을 증발시키는 것이 가능하다. 따라서, 정전 척의 적재면에 부착된 수분을 저감시키는 것이 가능하다.
일 실시 형태에 있어서, 냉각 처리 장치는, 정전 척의 적재면 이외의 표면을 따라 설치된 금속제의 실드 부재를 더 포함하고 있어도 좋다. 이 실드 부재는, 예를 들어 정전 척의 표면으로부터 약간의 간극을 두고 이격되어 있다. 이 실시 형태에 따르면, 정전 척의 적재면 이외의 표면을 따른 영역에 존재하는 수분이 적재면에 부착되는 것을 억제하는 것이 가능하다.
일 실시 형태에 있어서, 냉각 기구는, 정전 척 외에 실드 부재를 냉각해도 좋다. 또 다른 실시 형태에서는, 실드 부재는 냉각 기구에 접촉하고 있어도 좋다. 이들 실시 형태에 따르면, 실드 부재를 냉각함으로써, 수분을 실드 부재에 부착시켜, 적재면에 대한 수분의 부착을 억제하는 것이 가능하다.
일 실시 형태에 있어서, 냉각 처리 장치는, 처리 용기 내의 공간을 감압하는 배기 장치와, 처리 용기 내의 공간을 대기에 개방하기 위한 밸브를 더 포함하고 있어도 좋다.
또 다른 일 실시 형태에서는, 냉각 처리 장치는, 램프 가열 장치, 냉각 기구 및 배기 장치를 제어하는 제어부를 더 포함하고 있어도 좋다. 이 실시 형태에 있어서, 제어부는, (a) 처리 용기 내의 공간을 감압하도록 배기 장치를 제어하고, (b) 정전 척의 적재면에 부착된 수분을 제거하도록 램프 가열 장치를 제어하고, (c) 램프 가열 장치에 의한 수분의 제거의 종료 후, 정전 척을 냉각하도록 냉각 기구를 제어할 수 있다. 이 실시 형태에 따르면, 예를 들어 냉각 처리 장치의 유지 보수 후에 피처리체를 처리 용기에 반입하기 전에, 적재면에 부착된 수분을 제거하는 것이 가능하다. 또한, 본 실시 형태에 따르면, 배기 장치만에 의한 수분 제거에 비해, 수분 제거에 필요로 하는 시간이 단축된다.
또한, 또 다른 일 실시 형태에서는, 냉각 처리 장치는, 램프 가열 장치 및 냉각 기구를 제어하는 제어부를 더 포함하고 있어도 좋다. 이 실시 형태에 있어서, 제어부는, (d) 배기 장치에 의해 처리 용기 내의 공간이 감압된 상태에서, 냉각 기구에 의한 냉각을 정지시키도록 냉각 기구를 제어하고, (e) 냉각 기구에 의한 냉각의 정지 후, 정전 척의 적재면을 가열하도록 램프 가열 장치를 제어해도 좋다. 이 실시 형태에 따르면, 적재면에 부착되어 있는 수분을 제거하는 것이 가능하게 된다. 이 실시 형태는, 예를 들어 냉각 처리 장치에 있어서 피처리체를 처리한 후, 별도의 피처리체를 당해 냉각 처리 장치에서 더 처리하기 전에, 적재면의 수분을 제거하기 위해 사용하는 것이 가능하다. 또 다른 일 실시 형태에서는, 제어부는, 램프 가열 장치의 제어 후에, (f) 처리 용기 내의 공간을 대기에 개방하도록 밸브를 제어해도 좋다. 이 실시 형태에 따르면, 처리 용기 내의 공간을 대기에 개방할 때에 정전 척의 적재면을 가열할 수 있어, 당해 적재면에 대한 수분의 부착을 억제하는 것이 가능하게 된다.
또한, 다른 일 측면에 있어서는, 상술한 냉각 처리 장치의 운용 방법이 제공된다. 이 운용 방법은, (a) 배기 장치를 사용해서 상기 처리 용기 내의 공간을 감압하는 공정과, (b) 램프 가열 장치를 사용해서 정전 척의 적재면에 부착된 수분을 제거하는 공정과, (c) 램프 가열 장치에 의한 수분의 제거의 종료 후, 냉각 기구를 사용해서 정전 척을 냉각하는 공정을 포함한다. 이 운용 방법에 의하면, 예를 들어 냉각 처리 장치의 유지 보수 후에 피처리체를 처리 용기에 반입하기 전에, 적재면에 부착된 수분을 제거하는 것이 가능하다. 또한, 이 운용 방법에 의하면, 배기 장치만에 의한 수분 제거에 비해, 수분 제거에 필요로 하는 시간이 단축된다.
또한, 또 다른 일 측면에 있어서는, 상술한 냉각 처리 장치의 운용 방법이 제공된다. 이 운용 방법은, (d) 배기 장치에 의해 처리 용기 내의 공간이 감압된 상태에서, 냉각 기구에 의한 냉각을 정지시키는 공정과, (e) 냉각 기구에 의한 냉각의 정지 후, 램프 가열 장치를 사용해서 정전 척의 적재면을 가열하는 공정을 포함한다. 이 실시 형태의 운용 방법에 의하면, 적재면에 부착되어 있는 수분을 제거하는 것이 가능하게 된다. 이 실시 형태의 운용 방법은, 예를 들어 냉각 처리 장치에 있어서 피처리체를 처리한 후, 또 다른 피처리체를 당해 냉각 처리 장치에서 처리하기 전에 적재면의 수분을 제거하기 위해 사용하는 것이 가능하다. 또한, 일 실시 형태에서는, 운용 방법은, 적재면을 가열하는 공정의 실행 후, (f) 처리 용기 내의 공간을 대기에 개방하도록 밸브를 개방하는 공정을 더 포함하고 있어도 좋다. 이 운용 방법에 의하면, 처리 용기 내의 공간을 대기에 개방할 때에 정전 척의 적재면을 가열할 수 있어, 당해 적재면에 대한 수분의 부착을 억제하는 것이 가능하게 된다. 또한, 정전 척의 적재면의 승온에 필요한 시간이 단축된다.
이상 설명한 바와 같이, 정전 척의 적재면에 부착되는 수분을 저감시키는 것이 가능하게 된다.
도 1은 일 실시 형태에 따른 처리 시스템을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 2는 일 실시 형태에 따른 냉각 처리 장치를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 3은 일 실시 형태에 따른 정전 흡착 장치의 사시도이다.
도 4는 일 실시 형태에 따른 정전 척의 단면도이다.
도 5는 일 실시 형태에 따른 정전 척의 급전 단자를 포함하는 일부 영역을 확대해서 도시하는 사시도이다.
도 6은 일 실시 형태에 따른 정전 흡착 장치의 일부를 확대해서 도시하는 단면도이다.
도 7은 일례에 관한 MTJ 소자의 단면도이다.
도 8은 냉각 처리 장치의 운용 방법의 일 실시 형태를 나타내는 흐름도이다.
도 9는 냉각 처리 장치의 운용 방법의 다른 실시 형태를 나타내는 흐름도이다.
도 10은 냉각 처리 장치의 운용 방법의 또 다른 실시 형태를 나타내는 흐름도이다.
도 11은 다른 실시 형태에 따른 냉각 처리 장치를 개략적으로 도시하는 도면이다.
이하, 도면을 참조하여 다양한 실시 형태에 대해서 상세하게 설명한다. 또한, 각 도면에서 동일하거나 또는 상당하는 부분에 대해서는 동일한 부호를 붙이는 것으로 한다.
먼저, 일 실시 형태에 따른 처리 시스템에 대해서 설명한다. 도 1은, 일 실시 형태에 따른 처리 시스템을 개략적으로 도시하는 도면이다. 도 1에 도시하는 처리 시스템(100)은, 피처리체(이하, 「웨이퍼(W)」라고 함)를 처리하기 위한 시스템이다. 처리 시스템(100)은, 적재대(102a 내지 102c), 수용 용기(104a 내지 104c), 로더 모듈(LM), 로드록 챔버(LL1) 및 로드록 챔버(LL2), 복수의 프로세스 모듈(PM), 및, 트랜스퍼 챔버(110)를 구비하고 있다.
적재대(102a 내지 102c)는, 로더 모듈(LM)을 따라 설치되어 있다. 도시한 실시 형태에서는, 적재대(102a 내지 102c)는, 로더 모듈(LM)의 일방측의 테두리부, 즉, Y 방향에서의 일방측의 테두리부를 따라, X 방향으로 배열되어 있다. 적재대(102a 내지 102c) 위에는 각각, 수용 용기(104a 내지 104c)가 탑재되어 있다. 이들 수용 용기(104a 내지 104c)는, 웨이퍼(W)를 수용한다.
로더 모듈(LM)은, 일 실시 형태에 있어서는, Y 방향보다 X 방향에 있어서 장척의 대략 상자형 형상을 갖고 있다. 로더 모듈(LM)은 챔버 벽을 갖고 있으며, 당해 챔버 벽 내에는, 대기압 상태의 반송 공간이 제공되어 있다. 로더 모듈(LM)은, 이 반송 공간에 반송 유닛(TU)을 갖고 있다. 로더 모듈(LM)의 반송 유닛(TU)은, 수용 용기(104a 내지 104c) 중 선택된 수용 용기로부터 웨이퍼(W)를 취출하고, 취출한 웨이퍼(W)를 로드록 챔버(LL1) 및 로드록 챔버(LL2) 중 어느 하나에 반송한다.
로드록 챔버(LL1) 및 로드록 챔버(LL2)는, 로더 모듈(LM)의 Y 방향의 타방측의 테두리부를 따라 X 방향으로 배열되어 있다. 또한, 로더 모듈(LM)의 Y 방향의 타방측에는, 트랜스퍼 챔버(110)가 설치되어 있다. 도 1에 도시한 바와 같이, 로드록 챔버(LL1 및 LL2)는, 로더 모듈(LM)과 트랜스퍼 챔버(110)의 사이에 설치되어 있다. 로드록 챔버(LL1)와 로더 모듈(LM)의 사이, 로드록 챔버(LL1)와 트랜스퍼 챔버(110)의 사이, 로드록 챔버(LL2)와 로더 모듈(LM)의 사이, 로드록 챔버(LL2)와 트랜스퍼 챔버(110)의 사이의 각각에는, 게이트 밸브가 설치되어 있다.
로드록 챔버(LL1) 및 로드록 챔버(LL2)는, 예비 감압실을 제공하고 있다. 웨이퍼(W)는, 트랜스퍼 챔버(110)에 반송되기 전에, 로드록 챔버(LL1 또는 LL2)에 반송되어, 대기압 환경으로부터 감압 환경 하에 놓인다.
트랜스퍼 챔버(110)는, 감압 가능한 반송 공간을 제공하고 있다. 이 반송 공간은, 일 실시 형태에 있어서는 Y 방향으로 연장되어 있다. 트랜스퍼 챔버(110)는, 반송 공간 내에 반송 유닛(TU2)을 갖고 있다. 반송 유닛(TU2)은, 반송 공간 내에서 Y 방향으로 웨이퍼(W)를 이동시킨다. 또한, 반송 유닛(TU2)은, 웨이퍼(W)를 복수의 프로세스 모듈(PM) 중 어느 하나에 반송한다. 트랜스퍼 챔버(110)와 복수의 프로세스 모듈(PM)의 각각과의 사이에는, 게이트 밸브가 설치되어 있다.
도 1에 도시하는 실시 형태에서는, 프로세스 모듈(PM) 중 몇 개는, 트랜스퍼 챔버(110)의 X 방향에서의 일방측의 테두리부를 따라 Y 방향으로 배열되어 있다. 또한, 다른 프로세스 모듈(PM)은, 트랜스퍼 챔버(110)의 X 방향에서의 타방측의 테두리부를 따라 Y 방향으로 배열되어 있다. 복수의 프로세스 모듈(PM)의 각각은, 그 내부에 수용한 웨이퍼(W)를 처리한다. 예를 들어, 복수의 프로세스 모듈(PM)의 각각은, 물리 기상 성장 처리, 전처리 클리닝, 가열 처리, 냉각 처리와 같은 다양한 처리 중 그 프로세스 모듈에 전용의 처리를 실행한다.
도 1에 도시하는 실시 형태의 처리 시스템(100)에서는, 수용 용기(104a 내지 104c) 중 어느 하나에 수용되어 있는 웨이퍼(W)는, 로더 모듈(LM), 로드록 챔버(LL1) 또는 로드록 챔버(LL2) 및 트랜스퍼 챔버(110)를 통하여, 복수의 프로세스 모듈(PM) 중 어느 하나에 반송되어, 반송처의 프로세스 모듈에서 처리된다.
또한, 도 1에 도시하는 처리 시스템(100)은, 제어부(Cnt)를 구비하고 있다. 일 실시 형태에서는, 제어부(Cnt)는, 프로세서, 기억부, 입력 장치, 표시 장치 등을 구비하는 컴퓨터이며, 처리 시스템(100)의 각 부를 제어한다. 이 제어부(Cnt)에서는, 입력 장치를 사용하여, 오퍼레이터가 처리 시스템(100)을 관리하기 위해 커맨드의 입력 조작 등을 행할 수 있고, 또한 표시 장치에 의해, 처리 시스템(100)의 가동 상황을 가시화해서 표시할 수 있다. 또한, 제어부(Cnt)의 기억부에는, 처리 시스템(100)에서 실행되는 각종 처리를 프로세서에 의해 제어하기 위한 제어 프로그램이나, 처리 조건에 따라서 처리 시스템(100)의 각 부에 처리를 실행시키기 위한 프로그램, 즉, 처리 레시피가 저장된다.
또한, 처리 시스템(100)은, 복수의 프로세스 모듈(PM) 중 1개 또는 2 이상의 프로세스 모듈로서, 일 실시 형태에 따른 냉각 처리 장치를 구비하고 있다. 도 2는, 일 실시 형태에 따른 냉각 처리 장치를 개략적으로 도시하는 도면이다. 도 2에는, 일 실시 형태에 따른 냉각 처리 장치(10)의 수직 단면 구조가 개략적으로 도시되어 있다. 도 2에 도시하는 냉각 처리 장치(10)에서는, 상술한 처리 시스템(100)의 제어부(Cnt)는, 냉각 처리 장치(10)의 제어부도 겸하고 있어, 당해 냉각 처리 장치(10)의 각 부를 제어하도록 구성되어 있다. 이 냉각 처리 장치(10)는, 처리 용기(12), 정전 척(ESC) 및 램프 가열 장치(RH)를 구비하고 있다. 처리 용기(12)는, 대략 통 형상을 갖고 있으며, 그 내부에 공간(S)을 제공하고 있다. 이 처리 용기(12)에는, 공간(S)에 웨이퍼(W)를 반입하거나, 또는, 공간(S)으로부터 웨이퍼(W)를 반출하기 위한 개구가 형성되어 있고, 당해 개구는 게이트 밸브(GV)에 의해 개폐 가능하게 되어 있다.
냉각 처리 장치(10)는, 또한, 제1 감압부(18), 제2 감압부(20), 밸브(22) 및 가스 공급부(24)를 구비할 수 있다. 제1 감압부(18)는, 공간(S)을 감압하기 위해 처리 용기(12)에 접속되어 있다. 제1 감압부(18)는, 진공 펌프(18p) 및 밸브(18v)를 갖고 있다. 진공 펌프(18p)는, 밸브(18v)를 개재해서 처리 용기(12)에 접속되어 있다.
제2 감압부(20)는, 처리 용기(12)에 접속되어 있다. 제2 감압부(20)는, 공간(S)의 압력을, 제1 감압부(18)에 의해 도달시키는 것이 가능한 압력보다 저압으로 도달시키기 위해 설치되어 있다. 즉, 냉각 처리 장치(10)는, 공간(S)의 압력이 대기압으로 되어 있는 상태로부터 당해 공간(S)을 감압할 때에, 제1 감압부(18)를 동작시키고, 계속해서, 제2 감압부(20)를 동작시킬 수 있다. 일 실시 형태에서는, 제2 감압부(20)는, 터보 분자 펌프(20t), 워터 펌프(20w) 및 밸브(20v)를 갖고 있다. 또한, 제1 감압부(18) 및 제2 감압부(20)에 포함되는 펌프는, 일 실시 형태에 따른 배기 장치를 구성하고 있다.
밸브(22)는, 처리 용기(12) 내의 공간(S)의 압력을 대기압으로 설정할 때에 개방되는 밸브이다. 밸브(22)는, 예를 들어 냉각 처리 장치(10)의 유지 보수시 등에 개방된다.
가스 공급부(24)는, 가스를 처리 용기(12) 내에 공급하기 위해 설치되어 있다. 가스 공급부(24)는, 예를 들어 냉각 처리 장치(10)에 의해 웨이퍼(W)를 냉각할 때에, 처리 용기(12) 내에 가스를 공급한다. 가스 공급부(24)는, 예를 들어 Ar 가스와 같은 희가스를 공급할 수 있다. 이를 위해, 가스 공급부(24)는, 가스 소스(24s), 밸브(24a), 매스 플로우 컨트롤러와 같은 유량 제어기(24f) 및 밸브(24b)를 갖고 있다. 가스 소스(24s)는, 밸브(24a), 유량 제어기(24f) 및 밸브(24b)를 통하여, 처리 용기(12)에 접속되어 있다.
도 2에 도시한 바와 같이, 정전 척(ESC)은, 처리 용기(12) 내에 설치되어 있다. 이 정전 척(ESC)은, 일 실시 형태에서는, 정전 흡착 장치(14)의 일부를 구성하고 있다. 정전 척(ESC)은, 정전력에 의해 그 상면, 즉 적재면(US)에 적재된 웨이퍼(W)를 흡착한다. 이 정전 척(ESC)은, 일 실시 형태에서는, 제1 지지부(28) 및 제2 지지부(30)와 함께, 페디스털(26)을 구성하고 있다. 제1 지지부(28)는, 대략 기둥 형상을 갖고 있으며, 예를 들어 구리(Cu)와 같은 높은 열전도율을 갖는 재료로 구성되어 있다. 제2 지지부(30)는, 제1 지지부(28) 위에 설치되어 있다. 제2 지지부(30)도, 예를 들어 구리(Cu)와 같은 높은 열전도율을 갖는 재료로 구성되어 있다. 일례에 있어서, 제2 지지부(30)는, 대략 원반 형상의 상측 부분과, 하방을 향함에 따라서 수평 단면의 면적이 작아지는 하측 부분을 갖고 있다. 정전 척(ESC)은, 이 제2 지지부(30) 위에 설치되어 있다.
또한, 냉각 처리 장치(10)는, 일 실시 형태에 따른 냉각 기구인, 냉동기(16)를 더 구비하고 있다. 페디스털(26)은, 이 냉동기(16) 위에 설치되어 있다. 냉동기(16)는, 냉각 헤드(16h) 및 본체부(16m)를 갖고 있다. 냉각 헤드(16h)는, 냉각면을 제공하고 있고, 이 냉각면이 제1 지지부(28)에 접하고 있다. 본체부(16m)는, 헬륨(He)과 같은 가스를 사용한 기포드·맥마흔(Gifford-McMahon) 사이클(G-M 사이클)에 의해, 냉각 헤드(16h)를 냉각한다. 이러한 냉동기(16)는, 정전 척(ESC) 위에 적재된 웨이퍼(W)를, -263℃ 내지 -60℃의 범위 내의 온도로 냉각하는 냉각 능력을 갖고 있다. 이 범위의 온도의 하한값은, 냉동기(16) 자체의 하한의 냉각 온도에 웨이퍼(W)에서의 온도 상승분(예를 들어, 2℃)을 가미한 온도이다. 또한, 당해 온도 범위의 상한값(-60℃)은, 갈덴(등록 상표)과 같은 일반적인 냉매를 사용해서 실현 가능한 하한 온도보다 낮은 온도이며, 당해 상한값 이하의 온도로 냉각되는 부위에 접착제 및 진공 시일이 사용되면, 이들 접착제 및 진공 시일이 취화될 수 있는 온도이다. 또한, 냉동기(16)는, 상술한 온도 범위 내의 온도로 웨이퍼(W)를 냉각할 수 있으면, G-M 사이클을 사용하는 냉동기에 한정되는 것은 아니다. 또한, 냉각 기구는, 냉동기에 한정되는 것은 아니며, 정전 척(ESC)을 냉각하고, 이에 의해, 웨이퍼(W)를 냉각할 수 있는 것이라면, 임의의 냉각 기구일 수 있다.
또한, 도 2에 도시한 바와 같이, 냉각 처리 장치(10)는, 리프터 핀(32), 구동 장치(34), 백 사이드 가스용의 가스 라인(36) 및 백 사이드 가스용의 가스 공급부(38)를 더 구비하고 있다. 일례에 있어서, 냉각 처리 장치(10)는, 3개의 리프터 핀(32)을 갖고 있으며, 리프터 핀(32)은, 페디스털(26)을 연직 방향으로 관통하는 구멍 내에 삽입되어 있다. 또한, 3개의 리프터 핀(32)은, 페디스털(26)의 중심에 대하여 둘레 방향으로 대략 등간격으로 배치되어 있다. 이들 리프터 핀(32)은, 링크(40)를 통해서 구동 장치(34)에 접속되어 있다. 구동 장치(34)는, 리프터 핀(32)을 상하로 이동시킨다. 리프터 핀(32)은, 처리 용기(12) 내에 웨이퍼(W)가 반입될 때 및 처리 용기(12)로부터 웨이퍼(W)가 반출될 때에 상승한다. 이에 의해, 리프터 핀(32)의 선단은, 정전 척(ESC)의 상방으로 돌출된 상태가 된다. 이 상태에서, 웨이퍼(W)는, 상술한 반송 유닛(TU2)으로부터 리프터 핀(32)의 선단에 건네진다. 또는, 리프터 핀(32)의 선단에 지지된 웨이퍼(W)가, 반송 유닛(TU2)에 의해 수취된다. 한편, 리프터 핀(32)이 하강하면, 리프터 핀(32)의 선단에 지지된 웨이퍼는, 정전 척(ESC)의 적재면(US) 위에 적재된다.
가스 라인(36)은, 처리 용기(12)의 외부로부터 당해 처리 용기(12) 내로 연장되고, 또한, 페디스털(26)의 측면으로부터 당해 페디스털(26)의 내부를 통과하여, 정전 척(ESC)의 적재면(US)까지 연장되어 있다. 이 가스 라인(36)은, 가스 공급부(38)에 접속되어 있다. 가스 공급부(38)는, 열전달용의 백 사이드 가스, 예를 들어 He 가스를, 가스 라인(36)에 공급한다. 가스 라인(36)에 공급된 가스는, 정전 척(ESC)의 적재면(US), 즉, 후술하는 제2 절연층과 웨이퍼(W)의 사이에 공급된다.
이하, 일 실시 형태의 정전 흡착 장치(14)에 대해서, 도 2와 함께, 도 3, 도 4, 도 5 및 도 6을 참조하여 상세하게 설명한다. 도 3은, 일 실시 형태에 따른 정전 흡착 장치(14)의 사시도이다. 도 4는, 일 실시 형태에 따른 정전 척(ESC)의 단면도이다. 도 5는, 일 실시 형태에 따른 정전 척(ESC)의 급전 단자를 포함하는 일부 영역을 확대해서 도시하는 사시도이다. 도 5에서는, 후술하는 제2 절연층은 생략되어 있다. 도 6은, 일 실시 형태에 따른 정전 흡착 장치(14)의 일부를 확대해서 도시하는 단면도이며, 급전 단자와 배선의 전기적 접속에 관련된 부위를 나타내고 있다.
도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 정전 흡착 장치(14)는, 정전 척(ESC), 단자 부재(50), 나사(52), 배선(54) 및 전원(56)을 구비하고 있다. 정전 척(ESC)은, 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 베이스(60), 제1 절연층(62), 흡착 전극(64) 및 제2 절연층(66)을 갖고 있다.
베이스(60)는, 대표적으로는 금속, 예를 들어 구리(Cu) 또는 알루미늄(Al)으로 구성되어 있고, 대략 원반 형상을 갖고 있다. 또한, 베이스(60)는, 금속 이외의 세라믹스 등으로 구성되어 있어도 좋다. 도 4에 도시한 바와 같이, 베이스(60)는, 그 표면으로서, 제1 면(601) 및 제2 면(602)을 갖고 있다. 제1 면(601)은, 베이스(60)의 상면으로서, 대략 원형이며, 또한, 대략 평탄한 면이다. 제2 면(602)은, 제1 면(601) 이외의 베이스(60)의 표면이며, 일례에 있어서는, 베이스(60)의 측면(60s) 및 베이스(60)의 하면(60b)을 포함하고 있다. 또한, 측면(60s)은, 제1 면(601)에 교차 또는 직교하는 방향으로 연장되어 있고, 하면(60b)은, 제1 면(601)에 대향하고 있다.
제1 절연층(62)은, 베이스(60) 위에 형성되어 있다. 제1 절연층(62)은, 절연체, 예를 들어 알루미나(Al2O3) 또는 질화알루미늄(AlN)으로 구성되어 있다. 제1 절연층(62)은, 베이스(60)에 절연체를 용사함으로써 형성될 수 있다.
도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 제1 절연층(62)은, 제1 부분(621) 및 제2 부분(622)을 포함하고 있다. 제1 부분(621)은, 베이스(60)의 제1 면(601) 위에서 연장되어 있다. 제2 부분(622)은, 제1 부분(621)에 연속하여, 제2 면(602)의 일부의 위까지 연장되어 있다. 또한, 제1 절연층(62)의 제2 부분(622)의 상세에 대해서는, 후술한다.
제1 절연층(62)의 제1 부분(621) 위에는, 흡착 전극(64)이 형성되어 있다. 즉, 흡착 전극(64)은, 제1 절연층(62)의 제1 부분(621)을 개재해서 제1 면(601) 위에 형성되어 있다. 일례에 있어서, 정전 척(ESC)은, 쌍극 타입의 정전 척이며, 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 흡착 전극(64)은, 제1 전극(64a) 및 제2 전극(64b)을 포함하고 있다. 제1 전극(64a) 및 제2 전극(64b)은, 정전 척(ESC)의 테두리부로부터 중앙을 향해 나선 형상으로 연장되어 있다.
제2 절연층(66)은, 제1 절연층(62)의 제1 부분(621) 및 흡착 전극(64)을 덮도록 형성되어 있다. 제2 절연층(66)은, 예를 들어 알루미나(Al2O3) 또는 질화알루미늄(AlN)으로 구성되어 있다. 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 제2 절연층(66)의 상면은, 적재면(US)을 구성하고 있고, 저면(66b), 돌출부(66a) 및 복수의 돌출부(66p)를 포함하고 있다. 돌출부(66a) 및 복수의 돌출부(66p)는, 저면(66b)으로부터 상방으로 융기하도록 형성되어 있다. 돌출부(66a)는, 정전 척(ESC)의 중심에 대하여 둘레 방향에 있어서 환상으로 연장되어 있다. 또한, 복수의 돌출부(66p)는, 대략 기둥 형상을 갖고 있으며, 돌출부(66a)에 의해 둘러싸인 영역 내에서 분포하도록 배치되어 있다. 이러한 형상을 갖는 제2 절연층(66)은, 제1 절연층(62)의 제1 부분(621) 및 흡착 전극(64) 위에 절연체를 용사해서 절연체층을 형성하고, 계속해서, 당해 절연체층에 대한 블라스트 가공을 행함으로써 형성할 수 있다.
웨이퍼(W)가 정전 척(ESC) 위에 적재되면, 돌출부(66a)의 상단은 당해 웨이퍼(W)의 에지 영역의 이면에 접하고, 돌출부(66p)의 상단은 당해 웨이퍼(W)의 이면에 접하도록 되어 있다. 웨이퍼(W)가 돌출부(66a)의 상단 및 돌출부(66p)의 상단에 접하도록 정전 척(ESC) 위에 적재되면, 제2 절연층(66)의 저면(66b)과 웨이퍼(W)의 이면의 사이에는 공간이 형성된다. 이 공간에는, 도 3에 도시하는 가스 라인(36)으로부터 백 사이드 가스가 공급되도록 되어 있다. 또한, 당해 공간에 공급된 가스는, 페디스털(26)을 관통하도록 설치된 가스 라인(70)을 통해서 회수된다.
일 실시 형태에서는, 도 5 및 도 6에 도시한 바와 같이, 베이스(60)의 측면(60s)은, 오목부(60c)를 구성하고 있다. 제1 절연층(62)의 제2 부분(622)은, 당해 오목부(60c)를 구성하는 베이스(60)의 면 위에서 연장되어 있다. 또한, 베이스(60)의 당해 오목부(60c)를 구성하는 면은, 제1 면(601)에 비평행인, 즉, 제1 면(601)에 교차 또는 직교하는 방향으로 연장되는 영역(60r)을 포함하고 있다. 이 영역(60r)은, 일 실시 형태에 있어서는, 오목부(60c)를, 정전 척(ESC)의 중앙측으로부터 구성하는 면이다.
영역(60r) 위에 형성된 제1 절연층(62)의 제2 부분(622) 위에는, 흡착 전극(64)에 전기적으로 접속된 도체 패턴(72)이 연장되어 있다. 도체 패턴(72)은, 영역(60r) 위에 형성된 제2 부분(622) 위에 급전 단자(74)를 제공하고 있다. 일 실시 형태에 있어서는, 도체 패턴(72)은, 제1 도체 패턴(72a) 및 제2 도체 패턴(72b)을 포함하고 있다. 또한, 급전 단자(74)는, 제1 급전 단자(74a) 및 제2 급전 단자(74b)를 포함하고 있다. 제1 도체 패턴(72a)은, 제1 전극(64a)에 전기적으로 접속되어 있고, 영역(60r) 위에 형성된 제2 부분(622) 위에 제1 급전 단자(74a)를 제공하고 있다. 또한, 제2 도체 패턴(72b)은, 제2 전극(64b)에 전기적으로 접속되어 있고, 영역(60r) 위에 형성된 제2 부분(622) 위에 제2 급전 단자(74b)를 제공하고 있다. 제1 급전 단자(74a) 및 제2 급전 단자(74b)에는, 전원(56)에 접속된 2개의 배선(54)이 각각 전기적으로 접속된다. 전원(56)으로부터는, 제1 전극(64a) 및 제2 전극(64b)에는, 전위가 상이한 전압이 인가되도록 되어 있다. 이에 의해, 정전 척(ESC)이 정전력을 발생하도록 되어 있다.
이하, 제1 급전 단자(74a)와 배선(54)의 전기적 접속을 위한 구성 및 제2 급전 단자(74b)와 배선(54)의 전기적 접속을 위한 구성에 대해서 설명한다. 또한, 제1 급전 단자(74a)와 배선(54)의 전기적 접속을 위한 구성 및 제2 급전 단자(74b)와 배선(54)의 전기적 접속을 위한 구성은, 마찬가지이다. 따라서, 이하에서는, 도면부호 「74」로 나타내는 하나의 급전 단자와 하나의 배선(54)의 전기적 접속의 구성에 대해서 설명한다.
도 3 및 도 6에 도시한 바와 같이, 급전 단자(74)와 배선(54)의 전기적 접속은, 급전 단자(74)와 배선(54)의 사이에 단자 부재(50)를 개재시켜, 급전 단자(74)에 단자 부재(50)를 물리적으로 접촉시킴으로써 실현된다. 이 단자 부재(50)는, 주부(50m) 및 선단부(50d)를 포함하고 있다. 주부(50m)는, 대략 기둥 형상을 갖고 있다. 주부(50m)에는, 나사 구멍이 형성되어 있다. 이 나사 구멍은, 주부(50m)의 일단으로부터 당해 주부(50m)의 길이 방향으로 연장되어 있다. 선단부(50d)는, 주부(50m)의 타단측에서 당해 주부(50m)에 연속되어 있다. 이 선단부(50d)는, 대략 원반 형상을 갖고 있다. 이 선단부(50d)에는, 접촉부(50c)를 제공하고 있다. 일 실시 형태에서는, 선단부(50d)에는, 환상으로 연장되는 홈이 형성되어 있다. 이 홈에는, 도체로 구성된 스프링이 수용되어 있다. 이 스프링은, 예를 들어 코일 형상의 스프링이다. 당해 스프링은, 일 실시 형태의 접촉부(50c)를 구성하고 있고, 급전 단자(74)에 물리적으로 접촉하도록 되어 있다.
또한, 단자 부재(50)의 접촉부(50c)는, 나사(52)에 의해, 급전 단자(74)에 대하여 바이어스되도록 구성되어 있다. 일 실시 형태에서는, 나사(52)는, 도체로 구성된 나사이다. 나사(52)는, 절연성의 지지 부재(80)에 의해 지지되어 있다. 지지 부재(80)는, 주부(80m)와 돌출부(80p)를 포함하고 있다. 주부(80m)는, 베이스(60)의 측면(60s) 및 제2 지지부(30)의 측면을 따라서 연장되어 있다. 주부(80m)에는 관통 구멍이 형성되어 있고, 또한 베이스(60)에는, 주부(80m)의 당해 관통 구멍에 연속해서 연장되도록, 나사 구멍이 형성되어 있다. 이 나사 구멍에 나사(82)가 나사 결합되면, 지지 부재(80)는 베이스(60)에 대하여 고정된다.
지지 부재(80)의 돌출부(80p)는, 주부(80m)로부터 돌출되도록 연장되어 있다. 지지 부재(80)의 돌출부(80p)는, 베이스(60)의 오목부(60c)에 삽입된다. 이 돌출부(80p)는, 단자 부재(50)의 주부(50m)가 삽입되는 구멍(80h)을 제공하고 있다. 또한, 지지 부재(80)의 주부(80m)에는, 구멍(80h)에 연속하도록 관통 구멍이 형성되어 있다. 이 관통 구멍을 통해서 단자 부재(50)의 주부(50m)의 나사 구멍에 나사(52)가 나사 결합됨으로써, 접촉부(50c)는 급전 단자(74)에 대하여 바이어스된다.
또한, 도 3 및 도 6에 도시한 바와 같이, 배선(54)은, 지지 부재(80)의 주부(80m)를 따라 설치되어 있다. 배선(54)에는, 나사(52)가 통과하는 구멍이 형성되어 있고, 배선(54)은, 주부(80m)와 나사(52)의 헤드부와의 사이에 끼워져 지지되도록 되어 있다. 이에 의해, 배선(54)과 나사(52)가 도통하고, 나사(52)와 단자 부재(50)가 도통하여, 결과적으로, 배선(54)과 급전 단자(74)의 전기적 접속이 실현된다. 또한, 일 실시 형태에서는, 나사(52)의 헤드부와 배선(54)의 사이에는, 도체로 구성된 와셔(84)가 설치되어 있어도 좋다.
이상 설명한 정전 흡착 장치(14)에서는, 급전 단자(74)에 단자 부재(50)의 접촉부(50c)가 접촉하고, 또한 단자 부재(50)의 접촉부(50c)가 나사(바이어스부)(52)에 의해 급전 단자(74)에 대하여 바이어스된다. 따라서, 정전 흡착 장치(14)에서는, 급전 단자(74)와 배선(54)의 접속에 관련된 부위에, 접착제 및 진공 시일을 필요로 하지 않고, 당해 급전 단자(74)와 배선(54)의 전기적 접속을 확보할 수 있다. 그러므로, 급전 단자(74)와 배선(54)의 접속의 신뢰성을, 극저온의 환경 하에서도 확보하는 것이 가능하다. 또한, 정전 흡착 장치(14)에서는, 베이스(60)의 제2 면(602) 위에 형성된 제1 절연층(62)의 제2 부분(622) 위에 급전 단자(74)가 설치되어 있다. 따라서, 바이어스부(52)의 가압에 의한 정전 척(ESC)의 파괴가 억제될 수 있다.
또한, 일 실시 형태에서는, 바이어스부가 나사(52)에 의해 구성되어 있고, 당해 나사(52)는 절연성의 지지 부재(80)에 의해 지지된다. 이 실시 형태에서는, 간이한 구성의 바이어스부를 실현하는 것이 가능하다.
또한, 일 실시 형태에서는, 단자 부재(50)의 접촉부(50c)는, 도전성의 스프링에 의해 구성되어 있다. 이 실시 형태에 따르면, 단자 부재(50)의 접촉부(50c)와 급전 단자(74)의 물리적 접촉의 신뢰성이 더욱 높아진다.
다시 도 2를 참조한다. 도 2에 도시한 바와 같이, 냉각 처리 장치(10)는, 램프 가열 장치(RH)를 구비하고 있다. 램프 가열 장치(RH)는, 적외선과 같은 가열용의 방사 광을 방출하는 램프 가열 장치이다. 램프 가열 장치(RH)는, 정전 척(ESC)에 부착된 수분, 특히, 정전 척(ESC)의 적재면(US)에 부착된 수분을 제거하기 위해서 설치되어 있다. 이 램프 가열 장치(RH)에 의해, 정전 척(ESC)의 적재면(US)을 가열함으로써, 정전 척(ESC)의 적재면(US)에 부착된 수분을 증발시키는 것이 가능하다. 그 결과, 정전 척(ESC)의 흡착력의 저하를 방지하는 것이 가능하고, 또한 정전 척(ESC) 내에 수분이 침입하여, 방전이 발생하는 사태를 억제하는 것이 가능하다.
또한, 일 실시 형태에서는, 냉각 처리 장치(10)는, 실드 부재(SH)를 더 구비하고 있다. 실드 부재(SH)는, 알루미늄 또는 스테인리스와 같은 금속제이다. 실드 부재(SH)는, 적재면(US) 이외의 정전 척(ESC)의 표면을 따라 설치되어 있다. 구체적으로, 실드 부재(SH)는, 그 상측 부분에서 대략 원통 형상을 갖고 있으며, 정전 척(ESC)의 측면을 따라서 연장되어 있다. 또한, 일 실시 형태에서는, 실드 부재(SH)는, 또한, 제1 지지부(28) 및 제2 지지부(30)의 표면을 따라 연장되어 있다. 또한, 실드 부재(SH)는, 냉각 헤드(16h)의 표면을 따라 연장되어 있다. 이 실시 형태에서는, 실드 부재(SH)는, 그 상측 부분에 있어서, 정전 척(ESC)의 측면 및 제2 지지부(30)의 측면을 따라 연장되는 대략 원통 형상을 갖고, 그 중간 부분에 있어서, 제1 지지부(28)의 측면을 향해 내측으로 연장되는 대략 환 형상판 형상을 갖고, 그 하측 부분에 있어서, 제1 지지부(28) 및 냉각 헤드(16h)를 따라 연장되는 대략 원통 형상을 갖고 있다. 이 실드 부재(SH)는, 예를 들어 10mm 이하의 간극을 두고 정전 척(ESC)의 표면으로부터 이격되어 있다.
이러한 실드 부재(SH)를 구비하는 냉각 처리 장치(10)에서는, 실드 부재(SH)와 정전 척(ESC)의 사이에 존재하는 수분의 대부분은, 실드 부재(SH)에서 반사되어, 냉각된 정전 척(ESC)의 표면(측면)에 부착된다. 따라서, 실드 부재(SH)와 정전 척(ESC)의 사이에 존재하는 수분은, 도 2에서 검은 원으로 나타내는 바와 같이, 정전 척(ESC)의 적재면(US)까지 도달하는 것이 억제된다.
이하, 냉각 처리 장치(10) 및 당해 냉각 처리 장치(10)를 프로세스 모듈로서 구비하는 처리 시스템(100)의 응용예에 대해서 설명한다. 하나의 응용예에서는, 처리 시스템(100)은, MRAM(Magnetoresistive Random Access Memory)을 구성하는 MTJ(Magnetic Tunnel Junction) 소자의 제조에 사용된다.
도 7은, 일례에 관한 MTJ 소자의 단면도이다. 도 7에 나타내는 MTJ 소자(200)는, 제1 자성층(222), 제2 자성층(226) 및 터널 절연층(224)을 포함하고 있다. 터널 절연층(224)은, 제1 자성층(222)과 제2 자성층(226)의 사이에 형성되어 있다. 제1 자성층(222) 및 제2 자성층(226)은, 예를 들어 Co-Fe-B층 등의 자성 금속층일 수 있다. 터널 절연층(224)은, 예를 들어 산화마그네슘층, 산화알루미늄층, 산화티타늄층 등의 금속 산화물층일 수 있다.
MTJ 소자(200)는, 또한, 하부 전극층(212), 하지층(214), 반강자성층(216), 자성층(218), 자성층(220) 및 캡층(228)을 구비할 수 있다. 하지층(214)은 하부 전극층(212) 위에 형성된다. 반강자성층(216)은 하지층(214) 위에 형성된다. 자성층(218)은 반강자성층(216) 위에 형성된다. 자성층(220)은, 자성층(218) 위에 형성된다. 제1 자성층(222)은 자성층(220) 위에 형성된다. 캡층(228)은 제2 자성층(226) 위에 형성된다. 일례에서는, 하부 전극층(212)은 Ru층이며, 하지층(214)은 Ta층이며, 반강자성층(216)은 Mn-Pt층이며, 자성층(218)은 Co-Fe층이며, 자성층(220)은 Ru층이며, 캡층(228)은 Ta층이다.
냉각 처리 장치(10)는, 예를 들어 MTJ 소자(200)의 제2 자성층(226)의 성막 전, 또는 성막 시에 사용할 수 있다. CoFeB층인 제2 자성층(226)의 성막 전 또는 성막 시에 냉각 처리 장치(10)를 사용하여, MTJ 소자(200)가 형성되는 웨이퍼(W)를 냉각하면, 우수한 막질의 제2 자성층(226)을 형성하는 것이 가능하다. 또한, 냉각 처리 장치(10)가 성막 시에 이용되는 경우에는, 당해 냉각 처리 장치(10)는, 물리 기상 성장 장치로서 구성된다. 이 경우에는, 냉각 처리 장치(10)는, 타깃, 타깃 홀더, 플라즈마 생성용의 전극, 당해 전극에 전력을 공급하는 전원 등을 더 구비한 장치로 된다.
이하, 냉각 처리 장치(10)의 운용 방법에 대해서 설명하고, 또한 당해 운용 방법을 제어부(Cnt)에 의해 실행하기 위한 제어부(Cnt)의 제어에 대해서 설명한다. 도 8은, 냉각 처리 장치(10)의 운용 방법의 일 실시 형태를 나타내는 흐름도이다. 도 8에 나타내는 운용 방법은, 예를 들어 처리 용기(12) 내의 공간(S)을 대기에 개방한 상태에서 냉각 처리 장치(10)의 보수를 행한 후에, 다시 냉각 처리 장치(10)를 웨이퍼(W)의 냉각을 위해 가동시킬 때 사용된다.
도 8에 나타내는 방법에서는, 상술한 보수 후에 공정 S81이 실행된다. 공정 S81에서는, 제1 감압부(18) 및 제2 감압부(20)에 의해, 처리 용기(12) 내의 공간(S)이 감압된다. 이 공정 S81에서는, 처리 용기(12) 내의 공간(S)을 감압하도록, 제어부(Cnt)가 제1 감압부(18) 및 제2 감압부(20)를 제어할 수 있다.
계속되는 공정 S82에서는, 램프 가열 장치(RH)에 의한 가열이 행하여져, 정전 척(ESC)의 적재면(US)에 부착된 수분이 제거된다. 이 공정 S82에서는, 램프 가열 장치(RH)를 작동시키도록, 제어부(Cnt)가 램프 가열 장치(RH)를 제어할 수 있다.
램프 가열 장치(RH)에 의한 수분의 제거의 종료 후, 계속되는 공정 S83에서는, 냉동기(16)에 의해 정전 척(ESC)이 냉각된다. 이 공정 S83에서는, 냉동기(16)를 작동시키도록, 제어부(Cnt)가 냉동기(16)를 제어할 수 있다. 이 공정 S83 후, 냉각 처리 장치(10)의 처리 용기(12) 내에 웨이퍼(W)가 반송되어, 당해 웨이퍼(W)가 정전 척(ESC)의 적재면(US) 위에 적재됨으로써 웨이퍼(W)가 냉각된다.
처리 용기(12) 내의 공간(S)을 대기에 개방해서 냉각 처리 장치(10)의 보수를 행하면, 처리 용기(12) 내의 공간(S) 내 및 정전 척(ESC) 위에는 수분이 존재하는 사태가 발생하여, 처리 용기(12) 내의 공간(S)을 감압하는 것만으로는, 수분의 제거에는 상당한 시간을 필요로 하게 된다. 그러나, 도 8에 나타내는 운용 방법에 의하면, 공정 S82에서 램프 가열 장치(RH)에 의해 적재면(US)이 가열되므로, 적재면(US)에 부착된 수분의 제거에 필요로 하는 시간을 단축하는 것이 가능하게 된다.
이하, 냉각 처리 장치(10)의 다른 운용 방법에 대해서 설명한다. 도 9는, 냉각 처리 장치의 운용 방법의 다른 실시 형태를 나타내는 흐름도이다. 도 9에 나타내는 방법에서는, 먼저, 공정 S91에서, 처리 용기(12) 내의 공간(S)이 감압된 상태에서 냉동기(16)가 정지된다. 이 공정 S91에서는, 냉동기(16)를 정지시키도록, 제어부(Cnt)가 냉동기(16)를 제어할 수 있다. 계속되는 공정 S92에서는, 램프 가열 장치(RH)에 의해 적재면(US)이 가열된다. 이 공정 S92에서는, 램프 가열 장치(RH)를 작동시키도록, 제어부(Cnt)가 램프 가열 장치(RH)를 제어할 수 있다. 이 실시 형태의 운용 방법은, 예를 들어 냉각 처리 장치(10)에서 웨이퍼(W)를 처리한 후, 또 다른 웨이퍼(W)를 냉각 처리 장치(10)에서 처리하기 전에 적재면(US)의 수분을 제거하기 위해 사용하는 것이 가능하다. 또한, 감압 환경 하에서는, 예를 들어 -230℃ 정도의 온도로 적재면(US)을 가열함으로써, 당해 적재면(US)에 부착되어 있는 수분을 효율적으로 승화시키는 것이 가능하다.
도 10에 냉각 처리 장치(10)의 운용 방법의 또 다른 실시 형태의 흐름도를 나타낸다. 도 10에 도시하는 운용 방법은, 냉각 처리 장치(10)의 보수 전 등에 처리 용기(12) 내의 공간(S)을 대기에 개방할 때에 사용할 수 있는 방법으로서, 도 9의 운용 방법의 공정 S91 및 공정 S92 외에, 공정 S92의 실행 후에 실행되는 공정 S93을 더 포함하고 있다.
공정 S93에서는, 밸브(22)가 개방된다. 이에 의해 처리 용기(12) 내의 공간(S)이 대기에 개방된다. 이 공정 S93에서는, 밸브(22)가 개방되도록, 제어부(Cnt)가 밸브(22)를 제어할 수 있다.
처리 용기(12) 내의 공간(S)을 대기에 개방할 때에 정전 척(ESC)의 온도가 저온인 상태에서는, 정전 척(ESC)의 표면에 상당량의 수분이 부착되는 사태가 발생할 수 있다. 또한, 정전 척(ESC)을 저온 상태로부터 승온하기 위해서는 상당한 시간이 필요하다. 그러나, 도 10에 도시하는 운용 방법에 의하면, 램프 가열 장치(RH)에 의해 적재면(US)을 가열할 수 있으므로, 적재면(US)에 대한 수분의 부착을 억제할 수 있다. 또한, 적재면(US)의 승온에 필요한 시간을 단축시키는 것이 가능하다.
이하, 다른 실시 형태에 따른 냉각 처리 장치에 대해서, 도 11을 참조하여 설명한다. 도 11에 도시하는 냉각 처리 장치(10A)는, 냉각 처리 장치(10) 대신에 처리 시스템(100)의 프로세스 모듈(PM)로서 이용할 수 있다. 또한, 이 냉각 처리 장치(10A)는, 상술한 실시 형태의 운용 방법에 기초하여 운용할 수 있다.
냉각 처리 장치(10A)는, 실드 부재(SH) 대신에 실드 부재(SH2)를 구비하고 있다. 실드 부재(SH2)는, 그 하단측에 있어서, 냉동기(16)의 냉각 헤드(16h)에 접촉하고 있다. 그 밖의 점에서는, 냉각 처리 장치(10A)의 구성은, 냉각 처리 장치(10)의 구성과 마찬가지이다.
냉각 처리 장치(10A)는, 냉동기(16)가 정전 척(ESC) 외에 실드 부재(SH2)도 냉각하도록 구성되어 있다. 따라서, 냉각 처리 장치(10A)에서는, 처리 용기(12) 내의 공간(S) 내에 존재하는 수분은, 실드 부재(SH2)에 부착되어, 당해 수분이 정전 척(ESC)의 적재면(US)에 부착되는 것이 억제된다. 또한, 실드 부재(SH2)와 정전 척(ESC)의 사이에 존재하는 수분도, 실드 부재(SH2) 또는 정전 척(ESC)의 적재면(US) 이외의 표면(측면)에 부착되어, 당해 수분이 정전 척(ESC)의 적재면(US)에 부착되는 것이 억제된다.
이상, 다양한 실시 형태에 대해서 설명해 왔지만, 상술한 실시 형태에 한정되지 않고 다양한 변형 형태를 구성 가능하다. 예를 들어, 급전 단자(74)는, 베이스(60)의 제1 면(601)에 대향하는 당해 베이스(60)의 다른 면에 형성되어 있어도 좋다. 또한, 상술한 실시 형태의 정전 척(ESC)은, 쌍극 타입의 정전 척이었지만, 변형 형태에 있어서는 단극 타입의 정전 척이어도 좋다. 또한, 정전 척(ESC)의 흡착 전극(64)에의 급전을 위한 구성은, 상술한 실시 형태의 구성에 한정되는 것은 아니며, 임의의 구성에 의해 실현되어도 좋다. 또한, 상술한 응용예에서는, 주로 제2 자성층(226)의 성막 전, 또는 성막 시에 냉각 처리 장치(10)가 사용되고 있지만, 냉각 처리 장치(10)는, MTJ 소자(200)의 다른 층의 성막 전 또는 성막 시에 이용되어도 좋고, 또는, MTJ 소자와는 상이한 소자의 제조에 있어서의 공정에 사용되어도 좋다.
10, 10A : 냉각 처리 장치 12 : 처리 용기
14 : 정전 흡착 장치 16 : 냉동기
18 : 제1 감압부 20 : 제2 감압부
22 : 밸브 24 : 가스 공급부
26 : 페디스털 32 : 리프터 핀
34 : 구동 장치 36 : 가스 라인
38 : 가스 공급부 50 : 단자 부재
50c : 접촉부 52 : 나사
54 : 배선 56 : 전원
ESC : 정전 척 US : 적재면
60 : 베이스 601 : 제1 면
602 : 제2 면 60s : 측면
60b : 하면 60c : 오목부
60r : 영역 62 : 제1 절연층
621 : 제1 부분 622 : 제2 부분
64 : 흡착 전극 64a : 제1 전극
64b : 제2 전극 66 : 제2 절연층
66b : 저면 66a : 돌출부
66p : 돌출부 72 : 도체 패턴
72a : 제1 도체 패턴 72b : 제2 도체 패턴
74 : 급전 단자 74a : 제1 급전 단자
74b : 제2 급전 단자 80 : 지지 부재
80m : 주부 80p : 돌출부
80h : 구멍 84 : 와셔
RH : 램프 가열 장치 SH, SH2 : 실드 부재
100 : 처리 시스템 Cnt : 제어부

Claims (12)

  1. 처리 용기와, 상기 처리 용기 내에 설치된 정전 척으로서,
    피처리체를 적재하는 적재면을 포함하는 상기 정전 척과,
    상기 정전 척을 냉각하기 위한 냉각 기구와,
    상기 적재면에 부착된 수분을 제거하기 위한 램프 가열 장치,
    를 포함하는 냉각 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 정전 척의 적재면 이외의 표면을 따라 설치된 금속제의 실드 부재를 더 포함하는, 냉각 처리 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 냉각 기구는, 상기 정전 척 외에 상기 실드 부재를 냉각하는, 냉각 처리 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 실드 부재는 상기 냉각 기구에 접촉하고 있는, 냉각 처리 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 처리 용기 내의 공간을 감압하는 배기 장치와,
    상기 처리 용기 내의 공간을 대기에 개방하기 위한 밸브,
    를 더 포함하는, 냉각 처리 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 램프 가열 장치, 상기 냉각 기구 및 상기 배기 장치를 제어하는 제어부를 더 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 처리 용기 내의 공간을 감압하도록 상기 배기 장치를 제어하고, 상기 정전 척의 상기 적재면에 부착된 수분을 제거하도록 상기 램프 가열 장치를 제어하고, 상기 램프 가열 장치에 의한 수분의 제거의 종료 후, 상기 정전 척을 냉각하도록 상기 냉각 기구를 제어하는, 냉각 처리 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 램프 가열 장치 및 상기 냉각 기구를 제어하는 제어부를 더 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 배기 장치에 의해 상기 처리 용기 내의 공간이 감압된 상태에서, 상기 냉각 기구에 의한 냉각을 정지시키도록 상기 냉각 기구를 제어하고,
    상기 냉각 기구에 의한 냉각의 정지 후, 상기 정전 척의 상기 적재면을 가열하도록 상기 램프 가열 장치를 제어하는, 냉각 처리 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 램프 가열 장치를 제어한 후, 상기 처리 용기 내의 공간을 대기에 개방하도록 상기 밸브를 제어하는, 냉각 처리 장치.
  9. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 냉각 기구는, 냉동기인, 냉각 처리 장치.
  10. 제5항에 기재된 냉각 처리 장치의 운용 방법으로서,
    상기 배기 장치를 사용해서 상기 처리 용기 내의 공간을 감압하는 공정과,
    상기 램프 가열 장치를 사용해서 상기 정전 척의 상기 적재면에 부착된 수분을 제거하는 공정과,
    상기 램프 가열 장치에 의한 수분의 제거의 종료 후, 상기 냉각 기구를 사용해서 상기 정전 척을 냉각하는 공정,
    을 포함하는 운용 방법.
  11. 제5항에 기재된 냉각 처리 장치의 운용 방법으로서,
    상기 배기 장치에 의해 상기 처리 용기 내의 공간이 감압된 상태에서, 상기 냉각 기구에 의한 냉각을 정지시키는 공정과,
    상기 냉각 기구에 의한 냉각의 정지 후, 상기 램프 가열 장치를 사용해서 상기 정전 척의 상기 적재면을 가열하는 공정,
    을 포함하는 운용 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 적재면을 가열하는 공정의 실행 후, 상기 처리 용기 내의 공간을 대기에 개방하도록 상기 밸브를 개방하는 공정을 더 포함하는, 운용 방법.
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