KR20220106685A - 탑재대 구조, 기판 처리 장치 및 기판 처리 장치의 제어 방법 - Google Patents

탑재대 구조, 기판 처리 장치 및 기판 처리 장치의 제어 방법 Download PDF

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KR20220106685A
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모토이 야마가타
히로시 소네
마사토 시나다
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

[과제] 기판의 냉각 효율을 향상시킨다.
[해결 수단] 기판을 탑재하는 탑재대와, 기판을 냉각하는 냉동 기구와, 상기 탑재대 또는 상기 냉동 기구를 승강시키는 승강 구동부와, 상기 냉동 기구와 상기 탑재대의 대향 위치에 마련된 접촉자를 가지며, 상기 승강 구동부에 의한 상기 탑재대 또는 상기 냉동 기구의 승강에 의해서 상기 접촉자를 거쳐서 상기 냉동 기구와 상기 탑재대를 접촉 가능하게 구성되는, 탑재대 구조가 제공된다.

Description

탑재대 구조, 기판 처리 장치 및 기판 처리 장치의 제어 방법{MOUNTING TABLE STRUCTURE, SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS, AND METHOD OF CONTROLLING SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}
본 개시는 탑재대 구조, 기판 처리 장치 및 기판 처리 장치의 제어 방법에 관한 것이다.
기판의 처리 장치, 예를 들면 성막 장치로서 극저온 처리가 필요하게 되는 경우가 있다. 예를 들면, 특허문헌 1은 탑재된 기판을 극저온으로 냉각한 상태로 회전시킬 수 있어, 냉각 성능이 높은 스테이지 장치 및 처리 장치를 제공한다. 이러한 처리 장치에서는, 처리 장치 외부로부터 공급되는 냉각 가스를 충분히 냉각하고, 스테이지와 냉동 전열체의 간극에 공급하여, 스테이지를 극저온으로 냉각한다.
특허문헌 2는, 진공 챔버 내에서 피처리물을 냉각하면서 회전 가능하게 보지하는 보지 장치로서, 피처리물이 설치되는 스테이지와, 스테이지를 회전 가능하게 지지하는 회전 구동 수단과, 스테이지를 냉각하는 냉각 수단을 갖는 보지 장치를 제안한다. 이러한 보지 장치에서는, 냉각 수단이, 스테이지 하방의 공간에 해당 스테이지의 하면에 간극을 두면서 대향 배치되는 냉각 패널과, 회전 축체에 내삽되어 냉각 패널의 하면에 접촉하는 전열 축체와, 전열 축체를 냉각하는 냉동기를 갖는다.
일본 특허 공개 제 2020-72249 호 공보 일본 특허 제 6559347 호 공보
냉각 가스 등의 냉매를 사용한 간접적인 방법이나, 분말상 또는 페이스트상의 열전도 재료를 사용한 부분적인 접촉 냉각, 혹은 그 양쪽 모두를 사용한 냉각 방법에서는, 목표 냉각 온도까지 제어하는데 시간이 걸리는 경우가 있다.
본 개시는 기판의 냉각 효율을 향상시킬 수 있는 탑재대 구조, 기판 처리 장치 및 기판 처리 장치의 제어 방법을 제공한다.
본 개시의 일 태양에 의하면, 기판을 탑재하는 탑재대와, 기판을 냉각하는 냉동 기구와, 상기 탑재대 또는 상기 냉동 기구를 승강시키는 승강 구동부와, 상기 냉동 기구와 상기 탑재대의 대향 위치에 마련된 접촉자를 가지며, 상기 승강 구동부에 의한 상기 탑재대 또는 상기 냉동 기구의 승강에 의해서 상기 접촉자를 거쳐서 상기 냉동 기구와 상기 탑재대를 접촉 가능하게 구성되는, 탑재대 구조가 제공된다.
하나의 측면에 의하면, 기판의 냉각 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 일 실시형태에 따른 기판 처리 장치의 일례를 도시하는 단면 모식도.
도 2는 일 실시형태에 따른 탑재대 구조의 접촉자 주변의 일례를 도시하는 도면.
도 3은 일 실시형태에 따른 탑재대 구조의 접촉자 주변을 도시하는 도면.
도 4는 일 실시형태에 따른 탑재대 구조의 접촉자 주변의 다른 예를 도시하는 도면.
도 5는 일 실시형태에 따른 기판 처리 장치의 동작과 접촉자의 상태의 일례를 나타내는 도면.
도 6은 일 실시형태에 따른 기판 처리 장치의 제어 방법의 일례를 나타내는 흐름도.
이하, 도면을 참조하여 본 개시를 실시하기 위한 형태에 대하여 설명한다. 각 도면에 있어서, 동일 구성 부분에는 동일 부호를 부여하여, 중복된 설명을 생략하는 경우가 있다.
[기판 처리 장치]
우선, 도 1을 참조하여, 본 개시의 실시형태에 따른 기판 처리 장치(100)의 일례에 대하여 설명한다. 도 1은 실시형태에 따른 기판 처리 장치(100)의 일례를 도시하는 종단면도이다. 도 1에 도시하는 기판 처리 장치(100)는, 예를 들면 진공 분위기를 형성하고, 처리 가스에 의한 기판 처리를 실행하는 진공 처리 용기(10)의 내부에서, 피처리 기판인 반도체 웨이퍼 등의 기판(W)에 대하여 소망의 성막을 실행하는 장치이다. 기판 처리 장치는 PVD(physical vapor deposition) 장치이다.
기판 처리 장치(100)는, 진공 처리 용기(10)와, 탑재대(20)와, 냉동 장치(30)와, 회전 장치(40)와, 제 1 승강 장치(77)와, 제 2 승강 장치(78)를 갖는다. 탑재대(20)는 진공 처리 용기(10)의 내부에서 기판(W)을 탑재한다. 회전 장치(40)는 탑재대(20)를 회전시킨다. 제 1 승강 장치(77)는 탑재대(20)를 승강시킨다. 제 2 승강 장치(78)는 냉동 장치(30)를 승강시킨다. 기판 처리 장치(100)는 또한, 냉동 장치(30), 회전 장치(40), 제 1 승강 장치(77), 제 2 승강 장치(78) 등의 각종 장치를 제어하는 제어부(80)를 갖는다. 도시 예의 기판 처리 장치(100)는 탑재대(20)를 승강시키는 제 1 승강 장치(77)와, 냉동 장치(30)를 승강시키는 제 2 승강 장치(78)의 2개의 승강 장치를 구비하고 있지만, 탑재대(20)와 냉동 장치(30)가 공통의 승강 장치에 의해서 승강되는 형태이어도 좋다.
또한, 후술되는 냉동 장치(30)의 냉동기(31) 및 콜드 링크(cold link)(35)는 기판(W)을 냉각시키는 냉동 기구의 일례이다. 회전 장치(40)는 기판(W)을 회전시키는 회전 구동부의 일례이다. 제 1 승강 장치(77) 및 제 2 승강 장치(78)는 기판 또는 냉동 기구를 승강시키는 승강 구동부의 일례이다.
진공 처리 용기(10)의 내부에서, 하방에는 탑재대(20)가 있으며, 탑재대(20)의 상방에는, 복수의 타겟 홀더(11)가 수평면에 대하여 소정의 경사각(θ)을 가진 상태로 고정되어 있다. 그리고, 각 타겟 홀더(11)의 하면에는, 이종의 타겟(T)이 장착되어 있다. 경사각(θ)은 0°이고, 즉 타겟 홀더(11)는 수평으로 고정되어도 좋다.
진공 처리 용기(10)는, 진공 펌프 등의 배기 장치(13)를 작동하는 것에 의해, 그 내부를 진공으로 감압되도록 구성되어 있다. 진공 처리 용기(10)에는, 처리 가스 공급 장치(도시되지 않음)로부터, 스퍼터 성막에 필요한 처리 가스(예를 들면, 아르곤(Ar), 크립톤(Kr), 네온(Ne) 등의 희가스나 질소(N2) 가스)가 공급된다.
타겟 홀더(11)에는, 플라즈마 발생용 전원(도시되지 않음)으로부터의 교류 전압 혹은 직류 전압이 인가된다. 플라즈마 발생용 전원으로부터 타겟 홀더(11) 및 타겟(T)에 교류 전압이 인가되면, 진공 처리 용기(10)의 내부에서 플라즈마가 발생하고, 진공 처리 용기(10)의 내부에 있는 희가스 등이 이온화된다. 그리고, 이온화된 희가스 원소 등에 의해 타겟(T)이 스퍼터링된다. 스퍼터링된 타겟(T)의 원자 혹은 분자는 타겟(T)에 대향하여 탑재대(20)에 보지되어 있는 기판(W)의 표면에 퇴적한다.
기판(W)에 대하여 타겟(T)이 경사지는 것에 의해, 타겟(T)으로부터 스퍼터링된 스퍼터 입자가 기판(W)에 입사하는 입사각을 조정할 수 있어, 기판(W)에 성막된 자성막 등의 막 두께의 면내 균일성을 높일 수 있다. 진공 처리 용기(10)의 내부에서 각 타겟 홀더(11)가 동일한 경사각(θ)으로 설치되어 있는 경우에도, 탑재대(20)를 승강시켜서 타겟(T)과 기판(W) 사이의 거리(t1)를 변화시키고, 이것에 의해 기판(W)에 대한 스퍼터 입자의 입사각을 변화시킬 수 있다. 따라서, 적용되는 타겟(T)마다, 각 타겟(T)에 호적한 거리(t1)가 되도록 탑재대(20)가 승강 제어되도록 되어 있다.
타겟(T)의 수는 특별히 한정되지 않지만, 하나의 기판 처리 장치(100)에서 이종 재료에 의해 형성되는 이종막을 순차적으로 성막할 수 있는 관점으로부터, 복수로 이종의 타겟(T)이 진공 처리 용기(10)의 내부에 존재하는 것이 바람직하다.
냉동 장치(30)는 냉동기(31)와 콜드 링크(35)를 가지며, 냉동기(31) 위에 콜드 링크(35)가 적층된 구성으로 되어 있다. 냉동 장치(30)의 콜드 링크(35) 위에는, 복수의 접촉자(21a)가 마련되고, 복수의 접촉자(21a)를 거쳐서 탑재대(20)가 배치 마련되어 있다. 냉동기(31)는, 콜드 링크(35)를 보지하고, 콜드 링크(35)의 상면을, 예를 들면 -30℃ 이하에서, -200℃ 정도의 극저온으로 냉각할 수 있다. 냉동기(31)에는, 냉각 능력의 관점으로부터, GM(Gifford-McMahon) 사이클을 사용하는 형태가 바람직하다.
콜드 링크(35)는 냉동기(31) 위에 고정되어 있고, 그 상부가 진공 처리 용기(10)의 내부에 수용되어 있다. 콜드 링크(35)는 열전도성이 높은 구리(Cu) 등에 의해 형성되어 있고, 그 외형은 대략 원주형상을 나타내고 있다. 냉동기(31) 및 콜드 링크(35)는 탑재대(20)의 중심축(CL)에 그 중심이 일치하도록 배치되어 있다.
콜드 링크(35) 및 냉동기(31)의 내부에는, 냉매 공급 유로(51)와 냉매 배출 유로(52)가 배치 마련되어 있다. 냉매 공급 유로(51)는 콜드 링크(35)와 탑재대(20) 사이에 전열 가스의 냉매를 공급한다. 냉매 배출 유로(52)는 탑재대(20)로부터의 전열에 의해 승온된 냉매를 배출한다. 냉매 공급 유로(51) 및 냉매 배출 유로(52)는 냉동 기구에 마련되고, 냉매 등의 온도 조절 매체를 공급하는 유로의 일례이다.
냉매 공급 유로(51)와 냉매 배출 유로(52)는 각각 냉동기(31)의 벽면에 있는 접속 고정부(31a, 31b)에 고정되어 있다. 냉매 공급 유로(51) 및 냉매 배출 유로(52)는 냉동 장치(30)에 마련된 온도 조절 매체를 공급하는 유로의 일례이다.
온도 조절 냉매(예를 들면, 제 1 냉각 가스)는 냉매 공급 장치(도시되지 않음)로부터 공급되고, 냉매 공급 유로(51)를 유통한다. 냉매 공급 유로(51) 및 냉매 배출 유로(52)는, 그 선단이 콜드 링크(35)의 상면에서 개구되고, 콜드 링크(35)와 탑재대(20) 사이의 스프링(26)이 배치된 공간에 제 1 냉각 가스를 공급한다. 스프링(26)이 배치된 공간에 공급되는 제 1 냉각 가스로서는, 높은 열전도성을 갖는 헬륨(He) 가스가 호적하게 이용된다. 제 1 냉각 가스로서 상기 공간 내의 스프링(26) 등이 부식하지 않도록 불활성 가스를 사용해도 좋다. 이것에 의해, 콜드 링크(35)와 탑재대(20) 사이의 공간의 열전도율을 높여서, 기판(W)의 냉각 효율을 향상시킬 수 있다.
스프링(26)이 배치된 공간으로부터 배출된 냉매는 냉매 배출 유로(52)를 유통하고, 냉매 배출 장치(도시되지 않음)로 배출된다. 또한, 냉매 공급 유로(51)와 냉매 배출 유로(52)가 동일한 유로에 의해 형성되어 있어도 좋다.
접촉자(21a)는 냉동 장치(30)의 콜드 링크(35)측에 복수 마련되어 있다. 복수의 접촉자(21a)는 복수의 스프링(26)에 각각 접속되고, 탑재대(20)에 대향하도록 장착되어 있다. 복수의 스프링(26)은 압축 코일 스프링 등의 나선 형상의 스프링이어도 좋다. 스프링(26)은 탄성체의 일례이다. 접촉자(21a)는 열전도성이 높은 구리(Cu)에 의해 형성되어 있다. 다만, 높은 열전도성을 갖는 재료로 구성되면 좋다.
탑재대(20)는 기판(W)이 탑재되는 상방의 탑재부(25)와, 하방의 접촉자(21b)가 적층된 구조를 갖고 있으며, 탑재부(25)와 접촉자(21b)는 열전도성이 높은 구리(Cu)에 의해 형성되어 있다. 다만, 높은 열전도성을 갖는 재료로 구성되면 좋다. 탑재부(25)는 정전 척을 포함하고, 정전 척은 유전체막 내에 매설된 척 전극(32)을 갖는다. 척 전극(32)에는, 배선(33)을 거쳐서 소정의 전위가 부여되도록 되어 있다. 이러한 구성에 의해, 기판(W)을 정전 척에 의해 흡착하여, 탑재대(20)의 상면에 기판(W)을 보지할 수 있다.
본 실시형태에서는, 냉동 장치(30)의 콜드 링크(35)측에 배치된 복수의 접촉자(21a)와, 탑재대(20)측에 배치된 접촉자(21b)를 갖는다. 탑재대(20)를 승강시키는 제 1 승강 장치(77)와, 냉동 장치(30)를 승강시키는 제 2 승강 장치(78)의 적어도 어느 하나의 승강에 의해, 접촉자(21a)와 접촉자(21b)를 접촉시키거나, 이격시키거나 할 수 있다. 즉, 냉동 장치(30)의 콜드 링크(35)와 탑재대(20)는 복수의 접촉자(21a) 및 접촉자(21b)를 거쳐서 접촉 가능하다.
탑재대(20)는 외통(63)에 의해 지지되어 있다. 외통(63)은 콜드 링크(35)의 상부의 외주면을 덮도록 배치 마련되어 있으며, 그 상부가 진공 처리 용기(10)의 내부로 진입하여, 진공 처리 용기(10)의 내부에서 탑재대(20)를 지지한다. 외통(63)은, 콜드 링크(35)의 외경보다 약간 큰 내경을 갖는 원통부(61)와, 원통부(61)의 하면에서 외경 방향으로 연장되는 플랜지부(62)를 가지며, 원통부(61)가 탑재대(20)를 직접 지지한다. 원통부(61)와 플랜지부(62)는, 예를 들면 스테인리스 등의 금속에 의해 형성되어 있다.
플랜지부(62)의 하면에는, 단열 부재(64)가 접속되어 있다. 단열 부재(64)는, 플랜지부(62)와 동축으로 연장되는 대략 원통형상을 가지며, 플랜지부(62)의 하면에 고정되어 있다. 단열 부재(64)는 알루미나 등의 세라믹스에 의해 형성되어 있다. 단열 부재(64)의 하면에는, 자성 유체 시일부(69)가 마련되어 있다.
자성 유체 시일부(69)는 회전부(65)와, 내측 고정부(66)와, 외측 고정부(67)와, 가열원(68)을 갖는다. 회전부(65)는 단열 부재(64)와 동축으로 연장되는 대략 원통형상을 가지며, 단열 부재(64)의 하면에 고정되어 있다. 환언하면, 회전부(65)는 단열 부재(64)를 거쳐서 외통(63)에 접속되어 있다. 이러한 구성에 의해, 외통(63)이 갖는 냉열의 회전부(65)로의 전열이 단열 부재(64)에 의해서 차단되게 되어, 자성 유체 시일부(69)의 자성 유체의 온도가 저하하여 시일 성능이 악화되거나, 결로가 발생하거나 하는 것을 억제할 수 있다.
내측 고정부(66)는 콜드 링크(35)와 회전부(65) 사이에서, 자성 유체를 거쳐서 마련되어 있다. 내측 고정부(66)는, 그 내경이 콜드 링크(35)의 외경보다 크고, 그 외경이 회전부(65)의 내경보다 작은 대략 원통형상을 갖는다. 외측 고정부(67)는 회전부(65)의 외측에서, 자성 유체를 거쳐서 마련되어 있다. 외측 고정부(67)는 그 내경이 회전부(65)의 외경보다 큰 대략 원통형상을 갖는다. 가열원(68)은 내측 고정부(66)의 내부에 매립되어 있고, 자성 유체 시일부(69)의 전체를 가열한다. 이러한 구성에 의해, 자성 유체 시일부(69)의 자성 유체의 온도가 저하하여 시일 성능이 악화되거나, 결로가 발생하거나 하는 것을 억제할 수 있다. 이러한 구성에 의해, 자성 유체 시일부(69)에서는, 회전부(65)가 내측 고정부(66)와 외측 고정부(67)에 대하여 기밀 상태로 회전 가능하게 되어 있다. 즉, 외통(63)은 자성 유체 시일부(69)를 거쳐서 회전 가능하게 지지되어 있다.
외측 고정부(67)의 상면과 진공 처리 용기(10)의 하면 사이에는, 대략 원통형상의 벨로우즈(75)가 마련되어 있다. 벨로우즈(75)는 상하 방향으로 신축 가능한 금속제의 주름상자 구조체이다. 벨로우즈(75)는 콜드 링크(35)의 상부, 외통(63)의 하부 및 단열 부재(64)를 포위하고, 감압 가능한 진공 처리 용기(10)의 내부 공간과 진공 처리 용기(10)의 외부 공간을 분리한다.
자성 유체 시일부(69)의 하방에는, 슬립 링(73)이 마련되어 있다. 슬립 링(73)은 금속 링을 포함하는 회전체(71)와, 브러시를 포함하는 고정체(72)를 갖는다. 회전체(71)는 자성 유체 시일부(69)의 회전부(65)와 동축으로 연장되는 대략 원통형상을 가지며, 회전부(65)의 하면에 고정되어 있다. 고정체(72)는 그 내경이 회전체(71)의 외경보다 약간 큰 대략 원통형상을 갖는다. 슬립 링(73)은 직류 전원(도시되지 않음)과 전기적으로 접속되어 있고, 직류 전원으로부터 공급되는 전력을 고정체(72)의 브러시와 회전체(71)의 금속 링을 거쳐서 배선(33)에 공급한다. 이러한 구성에 의해, 배선(33)에 뒤틀림 등을 발생시키는 일없이, 직류 전원으로부터 척 전극에 전위를 부여할 수 있다. 슬립 링(73)을 구성하는 회전체(71)는 회전 장치(40)에 장착되어 있다. 또한, 슬립 링(73)은 브러시 구조 이외의 구조이어도 좋고, 예를 들면 비접촉 급전 구조나, 무수은이나 도전성 액체를 갖는 구조 등이어도 좋다.
회전 장치(40)는 로터(41)와 고정자(45)를 갖는 다이렉트 드라이브 모터이다. 로터(41)는 슬립 링(73)이 갖는 회전체(71)와 동축으로 연장되는 대략 원통형상을 가지며, 회전체(71)에 고정되어 있다. 고정자(45)는 그 내경이 로터(41)의 외경보다 큰 대략 원통형상을 갖는다. 이상의 구성에 의해, 로터(41)가 회전하면, 회전체(71), 회전부(65), 외통(63) 및 탑재대(20)가 콜드 링크(35)에 대하여 상대적으로 X3 방향으로 회전한다. 또한, 회전 장치는 다이렉트 드라이브 모터 이외의 형태이어도 좋고, 서보모터와 전달 벨트를 구비하고 있는 형태 등이어도 좋다.
또한, 냉동기(31)와 콜드 링크(35)의 주위에는, 진공 단열 이중 구조를 갖는 단열체(74)가 마련되어 있다. 도시 예에서는, 단열체(74)는 냉동기(31)와 로터(41) 사이, 및 콜드 링크(35)의 하부와 로터(41) 사이에 마련되어 있다. 이러한 구성에 의해, 냉동기(31)와 콜드 링크(35)의 냉열이 로터(41)로 전열되는 것을 억제할 수 있다.
또한, 냉동기(31)는 제 2 승강 장치(78)에 대하여 승강 가능하게 장착되어 있는 제 1 지지대(70A)의 상면에 고정되어 있다. 한편, 회전 장치(40)나 단열체(74)는 제 1 승강 장치(77)에 대하여 승강 가능하게 장착되어 있는 제 2 지지대(70B)의 상면에 고정되어 있다. 그리고, 제 1 지지대(70A)의 상면과 제 2 지지대(70B)의 하면 사이에는, 냉동기(31)를 포위하는 대략 원통형상의 벨로우즈(76)가 마련되어 있다. 벨로우즈(76)도 벨로우즈(75)와 마찬가지로, 상하 방향으로 신축 가능한 금속제의 주름상자 구조체이다.
탑재대(20)에는, 제 2 냉각 가스를 공급하는 제 2 냉각 가스 공급관(34)이 마련되어 있다. 제 2 냉각 가스 공급관(34)은 탑재부(25)를 관통하여, 가스 구멍(34a)으로부터 기판(W)의 하면과 탑재부(25)의 상면 사이에 He 가스 등의 제 2 냉각 가스를 공급한다. 제 2 냉각 가스는 냉매 공급 유로(51)를 유통하는 제 1 냉각 가스와는 상이한 가스이어도 좋고, 동일한 가스이어도 좋다. 제 2 냉각 가스로서는, 불활성 가스를 사용해도 좋다. 이것에 의해, 기판(W)의 하면과 탑재부(25)의 상면 사이의 공간의 열전도율을 높여서, 기판(W)의 냉각 효율을 향상시킬 수 있다.
제어부(80)는 컴퓨터에 의해 구성된다. 제어부(80)는 접속 버스에 의해 서로 접속되어 있는 CPU(Central Processing Unit), 주 기억 장치, 보조 기억 장치, 입출력 인터페이스 및 통신 인터페이스를 구비하고 있다. 주 기억 장치와 보조 기억 장치는 컴퓨터가 판독 가능한 기록 매체이다.
CPU는 제어부(80)의 전체의 제어를 실행한다. CPU는, 예를 들면 보조 기억 장치에 기억된 프로그램을 주 기억 장치의 작업 영역에서 실행 가능하게 전개하고, 프로그램의 실행을 통해서 주변기기의 제어를 실행하는 것에 의해, 소정의 목적에 합치한 기능을 제공한다. 주 기억 장치는 CPU가 실행하는 컴퓨터 프로그램이나, CPU가 처리하는 데이터 등을 기억한다. 주 기억 장치는, 예를 들면 플래쉬 메모리, RAM(Random Access Memory)이나 ROM(Read Only Memory)을 포함한다. 보조 기억 장치는 각종의 프로그램 및 각종의 데이터를 판독 기록 가능하게 기록 매체에 저장한다. 보조 기억 장치는 불휘발성 반도체 메모리를 포함하는 실리콘 디스크, 하드 디스크 드라이브(Hard Disk Drive: HDD) 장치, 솔리드스테이트 드라이브 장치 등이다. 또한, 보조 기억 장치는 착탈 가능한 기록 매체로서, CD, DVD, BD, USB(Universal Serial Bus) 메모리, SD(Secure Digital) 메모리 카드 등이어도 좋다. 통신 인터페이스는 제어부(80)에 접속하는 네트워크와의 인터페이스이다. 입출력 인터페이스는 제어부(80)와 접속하는 기기와의 사이에 데이터의 입출력을 실행하는 인터페이스이며, 키보드, 터치 패널이 예시된다. 제어부(80)는 입출력 인터페이스를 거쳐서, 입력 디바이스를 조작하는 조작자로부터의 조작 지시 등을 받아들인다. 제어부(80)는 각종의 주변기기의 동작을 제어한다. 이러한 주변기기에는, 냉동 장치(30), 회전 장치(40), 제 1 승강 장치(77), 제 2 승강 장치(78) 등이 포함된다.
이상에 설명한 바와 같이, 기판 처리 장치(100)가 갖는 탑재대 구조는, 기판(W)을 탑재하는 탑재대(20)와, 기판(W)을 냉각하는 냉동 기구와, 탑재대(20) 또는 냉동 기구를 승강시키는 승강 구동부와, 냉동 기구와 탑재대(20)의 대향 위치에 마련된 접촉자를 가지며, 승강 구동부에 의한 탑재대(20) 또는 냉동 기구의 승강에 의해서 접촉자를 거쳐서 냉동 기구와 탑재대(20)를 접촉 가능하게 구성된다.
[접촉자에 의한 직접 접촉]
다음에, 일 실시형태에 따른 탑재대 구조의 접촉자 주변에 대하여, 도 2를 참조하면서 설명한다. 도 2는 일 실시형태에 따른 탑재대 구조의 접촉자 주변의 일례를 도시하는 도면이다.
도 1의 기판 처리 장치(100)의 구성요소 중, 냉동 장치(30)는 제 2 승강 장치(78)에 의해 승강 가능하게 구성되어 있으며, 탑재대(20)는 제 1 승강 장치(77)에 의해 승강 가능하게 구성되어 있다.
성막 처리 전, 예를 들면 제 2 승강 장치(78)에 의해 냉동 장치(30)를 상승시키는 것에 의해서, 도 2의 (a)의 접촉시에 나타내는 바와 같이, 접촉자(21a)와 접촉자(21b)를 직접 접촉시킬 수 있다. 성막 처리 전, 제 1 승강 장치(77)에 의해 탑재대(20)를 하강시키는 것에 의해서, 도 2의 (a)의 접촉시에 나타내는 바와 같이, 접촉자(21a)와 접촉자(21b)를 직접 접촉시켜도 좋다.
한편, 성막 처리시에는, 제 1 승강 장치(77)에 의해 예를 들면 탑재대(20)가 진공 처리 용기(10)의 내부에서 상승하는 것에 의해, 타겟(T)과 기판(W) 사이의 거리(t1)를 조정한다. 이러한 거리(t1)의 조정은 적용되는 타겟(T)의 종류에 따라 적절하게 변경된다. 또한, 성막 처리시에는 탑재대(20)를 회전시키면서 성막을 실행하기 위해, 도 2의 (b)에 나타내는 바와 같이 접촉자(21a)와 접촉자(21b)를 이격시킨다. 이것에 의해, 회전 장치(40)에 의해서 탑재대(20)를 회전시키면서 기판(W)을 성막할 수 있다. 또한, 거리(t1)를 조정할 필요가 없는 경우에는, 제 1 승강 장치(77)를 상승시키는 대신에 제 2 승강 장치(78)를 하강시켜서 접촉자(21a)와 접촉자(21b)를 이격시켜도 좋다. 제 1 승강 장치(77)와 제 2 승강 장치(78)의 동기 제어에 의해 접촉자(21a)와 접촉자(21b)를 이격시켜도 좋다. 이하에서는, 제 2 승강 장치(78)에 의해 냉동 장치(30)를 승강시키는 예를 들어 설명한다.
냉각 가스 등의 냉매를 사용한 간접적인 방법이나, 분말상 또는 페이스트상의 열전도 재료를 사용한 부분적인 접촉 냉각, 혹은 그 양쪽 모두를 사용한 기존의 냉각 방법에서는, 열전도율이 나빠서 냉각 시간이 걸려 버리는 경우가 있다. 이러한 경우, 성막 처리시에 반복되는 입열시의 탑재대(20)의 승온의 억제나 그 때의 목표로 하는 냉각 온도로의 신속한 복귀 및 기판(W)의 온도 제어가 곤란해진다.
이것에 대하여, 본 실시형태에 따른 기판 처리 장치(100)에서는, 성막 처리 중을 제외하고, 냉동 장치(30)의 콜드 링크(35)와 탑재대(20)를 접촉자(21a, 21b)를 거쳐서 물리적으로 접촉시킨다. 이것에 의해, 접촉자(21a, 21b)의 직접 접촉에 의해서 냉동 장치(30)로부터 탑재대(20)로의 열전도성이 높아져서, 기판(W)의 냉각 시간을 단축할 수 있어, 스루풋(throughput)을 향상시킬 수 있다.
도 3을 참조하면서, 본 실시형태에 따른 탑재대 구조에 대하여 더 설명을 계속한다. 도 3은 일 실시형태에 따른 탑재대 구조의 접촉자 주변을 도시하는 도면이다. 도 3의 (b)는 도 3의 (a)의 C-C 방향에서 본 접촉자(21a)의 면을 나타내고, 도 3의 (c)는 도 3의 (a)의 D-D 방향에서 본 접촉자(21a) 아래의 스프링(26) 등의 배치를 나타낸다.
도 2에서는, 복수의 접촉자(21a)와 접촉자(21b)가 직접 접촉하는 구성에 대하여 설명했다. 이 때, 탑재부(25)와 접촉자(21b)는 열전도성이 높은 구리(Cu)에 의해 형성되어 있기 때문에, 접촉자(21b)와 탑재부(25)는 금속 가공물끼리의 접촉 부분이 된다. 그래서, 도 2의 (b)에 도시하는 바와 같이, 접촉자(21b)와 탑재부(25) 사이에 부드럽고 열전도성이 좋은 인듐 시트(23)를 사이에 두어, 금속 가공물끼리의 접촉을 회피하여, 금속 오염이 생기지 않도록 한다. 인듐 시트(23) 이외의 금속 시트를 이용해도 좋다.
다만, 탑재대(20)는 탑재부(25)와 접촉자(21b)의 적층체에 한정되지 않고, 도 3의 (a)에 도시하는 바와 같이, 탑재부(25)와 접촉자(21b)가 일체화되어 하나의 플레이트가 되는 형태이어도 좋다. 이러한 경우, 복수의 접촉자(21a)와 탑재부(25)(볼록부(25a))가 직접 접촉하는 구성이 된다.
본 실시형태에서는, 복수의 접촉자(21a)와 접촉하는 탑재부(25)의 접촉면은 원형 형상이며, 평면이다. 한편, 탑재부(25)와 접촉하는 복수의 접촉자(21a)의 접촉면은, 도 3의 (b)에 도시하는 바와 같이, 탑재부(25)의 접촉면과 동일한 직경의 원을 내주측에서 4 분할하고, 외주측에서 8 분할한 형상이다. 이와 같이 접촉자(21a)는 복수의 블록으로 분할되고, 접촉자(21a)의 접촉면은 복수로 분할되어 있는 것이 바람직하다. 도 3의 (b)의 예에서는, 접촉자(21a)는 12개의 블록으로 분할되어, 12개의 접촉면을 갖는다. 보다 상세하게는, 내주측에 동일한 접촉 면적의 접촉면(21a2)을 갖는 4개의 접촉자(21a)가 마련되고, 외주측에 동일한 접촉 면적의 접촉면(21a1)을 갖는 8개의 접촉자(21a)가 마련되어 있다. 다만, 접촉자(21a)의 접촉면의 형상은 이것에 한정되지 않는다. 접촉자(21a)의 접촉면의 형상은 원이어도 좋고, 사각이어도 좋으며, 그 외의 형상이어도 좋다. 또한, 접촉자(21a)의 분할된 복수의 접촉면(21a1, 21a2)은 평면이다.
접촉자(21a)가 분할되어 있지 않은 경우, 접촉자(21a)의 접촉면이 일면이 되기 때문에, 탑재부(25)와의 접촉이 부분적으로 될 우려가 있다. 이것에 대하여, 복수의 접촉자(21a)로 분할함으로써 접촉면이 분할되기 때문에, 탑재부(25)의 접촉면은 복수의 접촉자(21a) 각각의 접촉면(21a1, 21a2)과 면 접촉하기 쉬워진다. 이것에 의해, 접촉자(21a)의 접촉면이 분할되어 있지 않은 경우보다, 복수의 접촉자(21a)와 탑재부(25)의 접촉 면적이 증가하여, 접촉 효율을 높일 수 있다.
도 3의 (c)에 일례를 나타내는 바와 같이, 12개의 블록으로 분할된 접촉자(21a) 각각에는 1개씩 스프링(26)이 장착되어 있다. 12개의 접촉자(21a) 각각에 스프링(26)을 마련함으로써, 복수의 접촉자(21a)와 탑재부(25)가 접촉했을 때에 각각의 접촉자(21a)와 탑재부(25)에 가해지는 힘을 스프링(26)에 의해 흡수할 수 있는 기구가 되고 있다. 환언하면, 접촉시에 가해지는 힘을 스프링(26)에 의해 흡수하는 것에 의해서 복수의 접촉자(21a) 및 탑재부(25)에 파손이 생기는 것을 회피할 수 있다.
접촉자(21a)와 탑재부(25)를 접촉시켰을 때, 접촉자(21a)와 탑재부(25)가 똑바로 접촉하지 않을 가능성이 있다. 이 때문에, 접촉자(21a)를 1장의 판으로 탑재부(25)에 접촉시키는 것보다도, 분할하여 접촉시키는 것이 보다 효율적으로 접촉시킬 수 있어, 접촉 면적이 커진다. 또한, 복수의 스프링(26)을 마련함으로써, 탄성력에 의해 접촉자(21a)와 탑재부(25)의 접촉을 부드럽게 실행할 수 있다.
또한, 스프링(26)은 각각의 접촉자(21a)의 중앙에 배치되는 것이 바람직하지만, 이것에 한정되지 않는다. 또한, 스프링(26)은 탄성체의 일례이며, 탄성체는 압축 코일, 판 스프링 형상 등일 수 있다. 복수의 접촉자(21a)는 복수의 스프링(26)에 각각 접속되고, 복수의 스프링(26)을 거쳐서 냉동 장치(30) 또는 탑재대(20)에 장착된다. 도 3의 예에서는, 12개의 접촉자(21a)가 12개의 스프링(26)에 각각 접속되고, 12개의 스프링(26)을 거쳐서 냉동 장치(30)의 콜드 링크(35)의 상면에 장착된다. 다만, 접촉자(21a)는 1장의 판이어도 좋다. 접촉자(21a)가 1장의 판인 경우, 접촉자(21a)와 콜드 링크(35)의 상면 사이에 복수의 스프링(26)을 장착해도 좋다.
본 실시형태에서는, 복수의 접촉자(21a)에 동일 직경의 압축 코일 등의 스프링(26)을 배치하고, 동일 개수의 스프링(26)을 배치한다. 그러나, 예를 들면 복수의 접촉자(21a) 각각에 직경이 상이한 스프링(26)을 배치해도 좋다. 이것에 의해, 각 접촉자(21a)의 접촉면(21a1, 21a2)에 있어서의 탑재부(25)에의 가압 정도를 변화시킬 수 있다. 또한, 복수의 접촉자(21a) 각각에 배치하는 스프링(26)의 개수를 변화시켜도 좋다. 이것에 의해, 각 접촉자(21a)의 접촉면(21a1, 21a2)에 있어서의 탑재부(25)에의 가압 정도를 변화시킬 수 있다.
또한, 도 3의 (c)에 도시하는 바와 같이, 각 접촉자(21a)의 각각에 장착된 스프링(26)의 주위에는 동판(27)이 마련되어도 좋다. 도 3의 (c)의 예에서는, 각 접촉자(21a)의 스프링(26)의 주위에 2장씩 동판(27)이 마련되어 있다. 동판(27)은, 냉동 장치(30)로부터 복수의 접촉자(21a)로의 열 전달을 높이기 위해, 구리 등의 열전도율이 높은 금속 등의 물질로부터 형성되어 있다.
각 접촉자(21a)에 마련되는 동판(27)의 개수는 2장에 한정되지 않고, 1장 또는 3장 이상이어도 좋다. 동판(27)은 스프링(26)의 외측에 배치되어 있지만, 이것에 한정되지 않고, 스프링(26)의 신축 동작을 방해하지 않는 위치에 마련할 수 있다. 예를 들면 동판(27)은, 도 3의 (c)에 도시하는 바와 같이, 접촉자(21a)의 상면이나 측면에 마련할 수 있다. 복수의 접촉자(21a) 각각에 배치하는 동판(27)의 개수를 변화시켜도 좋다.
냉동 장치(30)로부터 스프링(26)을 거쳐서 복수의 접촉자(21a)에 직접 접촉된 탑재부(25) 상의 기판(W)을 냉각하는 경우, 스프링(26)에 의해 냉동 장치(30)로부터 복수의 접촉자(21a)로의 냉각 능력이 나빠지는 경우가 있다. 그래서, 전열 부재로서의 동판(27)을 복수의 접촉자(21a)에 복수 장 마련한다. 이것에 의해, 냉동 장치(30)로부터 복수의 접촉자(21a)로의 열전도율을 높여서, 탑재대(20) 및 기판(W)의 냉각 효율을 향상시킬 수 있다.
복수의 동판(27)은 복수의 접촉자(21a)에 접속되는 복수의 전열 부재의 일례이다. 전열 부재는 동판(27)에 한정되지 않고, 도선이어도 좋다. 동판(27)은 스프링(26)의 신축력을 저해하지 않고, 열교환성을 양호하게 하도록, 어느 정도 얇고, 또한 열전도성이 높은 구조를 갖고 있다. 환언하면, 복수의 동판(27)을 일례로 하는 전열 부재는 전열 효율이 높고, 또한 스프링의 기능을 갖지 않으며, 스프링(26)의 기능을 저해하지 않는 구성인 것이 바람직하다. 다만, 스프링(26) 자체를 열전도율이 높은 물질로 형성했을 경우, 동판(27)은 반드시 마련하지 않아도 좋다.
이상에 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 따른 복수의 접촉자(21a)는 복수의 스프링(26) 및 복수의 동판(27)을 거쳐서 냉동 장치(30)에 장착된다. 또한, 승강 구동부에 의해 냉동 장치(30)를 승강시킴으로써, 복수의 접촉자(21a)와 탑재대(20)의 직접 접촉을 가능하게 한다. 이것에 의해 전열 효율을 높여서 기판(W)의 냉각 효율을 향상시키고, 또한 접촉자(21a)의 접촉면의 파손을 억제하고, 기판(W)의 냉각 시간의 단축을 실현하는 기판 처리 장치(100)를 제공할 수 있다.
[기타 구조]
콜드 링크(35)와 탑재대(20) 사이에 마련되는 접촉자는 콜드 링크(35)측에만 배치되어도 좋고, 탑재대(20)측에만 배치되어도 좋으며, 콜드 링크(35)측과 탑재대(20)측의 양쪽에 배치되어도 좋다.
기판 처리 장치(100)에서는, 성막 처리시에는 접촉자를 콜드 링크(35) 또는 탑재대(20)로부터 이격시키고, 성막 처리의 전후에는 접촉자를 콜드 링크(35) 또는 탑재대(20)에 접촉시키는 것을 기판(W)의 성막 처리마다 반복한다. 이 때문에, 접촉자(21a, 21b)의 표면에는 접촉 및 이격에 대한 내구성과 열전도성을 양립시키도록, 도 2 및 도 3에 도시하는 바와 같이, 접촉자(21a) 및/또는 접촉자(21b)의 표면을 경질 은 도금(29, 24)으로 표면 처리하는 것이 바람직하다. 경질 은 도금(29, 24)에 의해 접촉 및 이격시의 접촉자(21a, 21b)의 접촉면의 마모를 억제하여, 접촉자(21a, 21b)의 내구성과 열전도성을 양립시킬 수 있다. 접촉자(21a, 21b)의 접촉면뿐만 아니라, 그 이외의 접촉자의 면 및 탑재부(25)의 하면(접촉면)을 경질 은 도금(29, 24)으로 표면 처리해도 좋다.
접촉자(21a, 21b)는 접촉면이 평면이다. 접촉자(21a, 21b)의 접촉면의 평면도는 0.01 ㎜ 이내, 평면 조도 Ra는 0.4 이내가 되도록 가공되어 있다. 이것에 의해, 접촉자(21a)와 접촉자(21b), 또는 접촉자(21a)와 탑재부(25)의 접촉 면적을 보다 크게 하여, 열전도의 효율을 높여서, 보다 냉각 효율을 향상시킬 수 있다.
접촉자(21a)에 접속되는 스프링(26) 및 동판(27)은, 예를 들면 도 4에 도시하는 바와 같이 탑재대(20)측에 마련되어도 좋다. 도 4의 예에서는, 탑재부(25) 아래의 접촉자(21b)에 스프링(26) 및 동판(27)이 접속되고, 스프링(26) 및 동판(27)의 하방 방향으로 복수의 접촉자(21a)가 매달리도록 배치되어 있다. 이 예에서는, 복수의 접촉자(21a)는 탑재대(20)측에 마련되고, 냉동 장치(30)의 콜드 링크(35)의 상면에 접촉한다.
접촉자의 접촉 방식으로서는, 블록 형상의 접촉자(21a, 21b) 대신에, 열전도성 및 스프링성을 갖는 금속 O 링, 액티시일(actiseal) 등의 금속 시일재를 이용해도 좋다. 다만, 블록 형상의 접촉자(21a, 21b)는 접촉 면적을 크게 할 수 있어, 냉각 효율이 높기 때문에, 열교환성을 고려하면 블록 형상의 접촉자가 바람직하다. 금속 O 링, 액티시일 등의 금속 시일재는 블록 형상의 접촉자(21a, 21b)의 접촉면 상에 장착되어도 좋다.
냉동 장치(30)의 구동 방법, 즉 제 2 승강 장치(78)의 구동 방법은 에어 실린더 또는 모터이어도 좋다. 다만, 에어 실린더는 에어의 공급의 온·오프를 제어하는 것만으로 냉동 장치(30)의 승강이 가능하여, 제어가 용이한 점에서 바람직하다. 냉동 장치(30)의 승강에 대해서는, 접촉자(21a)가 탑재부(25) 또는 접촉자(21b)에 접촉했을 때에, 이것을 검지하여 에어의 공급을 정지하는 스토퍼를 마련해서 에어 실린더의 공급을 제어하는 것에 의해 냉동 장치(30)의 스트로크를 제어해도 좋다.
냉동 장치(30)의 구동을 모터로 실행하는 경우, 볼 나사 등이 필요하게 되어, 에어 실린더에 의한 구동보다 필요한 스페이스가 커진다. 또한, 모터를 냉동 장치(30)와 동축으로 마련할 필요가 있기 때문에, 장치가 대형화한다. 이상으로부터, 에어 실린더에 의해 냉동 장치(30)를 구동시키는 방식을 채용함으로써 스페이스 절약을 도모할 수 있다. 다만, 모터로 냉동 장치(30)를 구동시켜도 좋다.
도 2 내지 도 4에 도시하는 바와 같이, 냉동 장치(30) 및 접촉자(21a, 21b)의 주위에 복사판(28)을 마련해도 좋다.
이상에 설명한 바와 같이, 본 실시형태의 탑재대 구조 및 탑재대 구조를 갖는 기판 처리 장치(100)에 의하면, 냉동 장치(30)와 연결한 접촉자에 의한 접촉 구조에 의해 냉동 장치(30)로부터 탑재대(20)로의 열전도성의 향상을 도모할 수 있다. 이것에 의해, 기판의 냉각 효율을 높여서, 기판(W)의 냉각 및 상온 복귀에 필요한 시간을 단축할 수 있다.
[기판 처리 장치의 동작과 접촉자의 접촉/이격]
다음에, 기판 처리 장치(100)의 동작과 접촉자(21a, 21b)의 접촉 및 이격 상태에 대하여, 도 5를 참조하면서 설명한다. 도 5는 일 실시형태에 따른 기판 처리 장치(100)의 동작과 접촉자 상태의 일례를 나타내는 도면이다.
기판 처리 장치(100)에서는, 에어 실린더에 의해 제 2 승강 장치(78)를 승강시킴으로써 냉동 장치(30)를 승강시켜서, 접촉자(21a, 21b)를 거쳐서 냉동 장치(30)와 탑재대(20)를 접촉 및 이격시키도록 구성된다. 이것에 의해, 기판 처리 장치(100)에서는, 접촉자(21a, 21b)에 의한 접촉(직접) 냉각을 실행할 수 있다. 이하에서는, 기판(W)을 기판 처리 장치(100)에서 처리할 때의 접촉자(21a, 21b)의 접촉 및 이격 상태에 대하여 순서대로 설명한다.
우선, 도 5의 (1)에 나타내는 바와 같이, 기판(W)을 반입할 때, 제 2 승강 장치(78)를 상승시킴으로써 냉동 장치(30)를 들어올려서, 접촉자(21a, 21b)를 접촉시킨다(도 2의 (a) 상태). 이 때, 회전 장치(40)에 의한 회전 동작은 정지하고, 탑재대(20)는 회전하고 있지 않다.
다음에, 도 5의 (2)에 나타내는 바와 같이, 척 전극(32)에 직류 전압을 인가하여, 기판(W)을 정전 척에 의해 흡착한 상태로 기판(W)을 냉각한다. 도 5의 (1)에 이어서 접촉자(21a, 21b)는 접촉된 상태(도 2의 (a) 상태)이다. 이 때, 회전 장치(40)에 의한 회전 동작은 정지하고 있다.
다음에, 도 5의 (3)에 나타내는 바와 같이, 프로세스(예를 들면, 성막 처리)를 실행하기 직전에, 제 2 승강 장치(78)를 하강시킴으로써 냉동 장치(30)를 내리고, 프로세스 동안, 접촉자(21a, 21b)를 이격시킨다(도 2의 (b) 상태). 이 때, 도 2의 (a)의 A로 나타내는 접촉자(21a, 21b)의 접촉이 도 2의 (b)의 A로 나타내는 비접촉(이격) 상태가 되고, 도 2의 (a)의 B로 나타내는 스프링(26)이 도 2의 (b)의 B로 나타내는 바와 같이 신장된다. 또한, 이 때, 회전 장치(40)에 의한 회전 동작이 실행되고, 탑재대(20)가 회전한 상태로, 기판(W)에 성막 처리가 실행된다.
본 실시형태에서는, 냉각 구조체(냉각측의 접촉자(21a)를 포함함)를 큰 체적을 갖는 블록 구조로 함으로써, 접촉시의 열전도성의 향상을 도모할 수 있다. 또한, 예를 들면 탑재대(20)(피냉각측의 접촉자(21b))를 큰 체적을 갖는 블록 구조로 함으로써, 이격시의 축랭 효율을 상승시킬 수 있다.
또한, 접촉자에 스프링(26)을 마련함으로써 접촉시의 마모를 저감하여, 접촉 압력의 재현도를 높일 수 있다. 스프링(26)은 탑재대측에 마련해도 좋고, 복수의 스프링(26)에 의해, 접촉시의 가압 압력을 조정할 수 있다.
다음에, 척 전극(32)에의 직류 전압의 인가를 정지하고, 제전 처리에 의해 기판(W)이 탑재대(20)에 흡착되어 있지 않은 상태로, 도 5의 (4)에 나타내는 바와 같이, 기판(W)을 반출한다. 이 때, 회전 장치(40)에 의한 회전 동작은 실행되지 않고, 탑재대(20)는 회전하고 있지 않다. 제 2 승강 장치(78)를 상승시킴으로써 냉동 장치(30)를 올려서, 접촉자(21a, 21b)는 접촉된 상태(도 2의 (a) 상태)가 된다.
다음에, 도 5의 (5)에 나타내는 바와 같이, 기판(W)을 반출 후의 아이들링(기판(W)의 반입 대기)시에, 접촉자(21a, 21b)는 접촉시킨 채로 한다(도 2의 (a) 상태). 이 때, 회전 장치(40)에 의한 회전 동작을 정지한다. 다음의 기판(W)이 반입되면, 도 5의 (1)로 돌아가서, 도 5의 (1) 내지 (5)의 처리가 실행된다.
[기판 처리 장치의 제어 방법]
다음에, 도 6을 참조하면서, 일 실시형태에 따른 기판 처리 장치(100)의 제어 방법에 대하여 설명한다. 도 6은 일 실시형태에 따른 기판 처리 장치(100)의 제어 방법의 일례를 나타내는 흐름도이다. 도 6의 처리는 제어부(80)에 의해 제어된다. 실선의 화살표는, 기판(W)이 탑재되는 탑재부(25)의 온도가 정상인 경우의 처리의 방향을 나타내고, 파선의 화살표는 탑재부(25)의 온도가 이상인 경우의 처리의 방향을 나타낸다.
본 처리가 개시되면, 제어부(80)는, 탑재대(20)의 탑재부(25)에 탑재된 기판(W)을 처리하기 전, 제 2 승강 장치(78)에 의해 냉동 장치(30)를 상승시켜서 접촉자를 냉동 장치(30) 또는 탑재부(25)에 접촉시키도록 제어한다(단계 S1).
단계 S1의 제어에 의해, 예를 들면 도 2의 (a)의 예에서는, 접촉자(21a)가 접촉자(21b)를 거쳐서 탑재부(25)에 접촉한다. 또한, 예를 들면 도 4의 예에서는, 접촉자(21a)가 콜드 링크(35)에 접촉한다. 이것에 의해, 제어부(80)는 냉동 장치(30)로부터 탑재부(25)를 직접 냉각한다(단계 S2). 탑재부(25)의 온도가 포화 상태에 도달하여, 탑재부(25)가 소정 온도로 안정되었을 경우(단계 S3), 제어부(80)는 기판(W)을 반입한다(단계 S4). 또한, 단계 S3에서 탑재부(25)의 온도가 포화 상태에 도달하지 않고, 탑재부(25)의 온도가 이상인 경우, 제어부(80)는 기판(W)을 반입하지 않고, 단계 S2로 돌아간다. 단계 S2에서, 재차, 냉동 장치(30)에 의해 탑재부(25)를 냉각하고, 탑재부(25)의 온도가 포화 상태에 도달할 때까지 단계 S2, S3의 처리를 반복한다.
단계 S4에서 기판(W)을 반입한 후, 제어부(80)는 척 전극(32)에 직류 전압을 인가하여, 기판(W)을 정전 척에 의해 흡착한 상태로 기판(W)을 접촉 냉각하도록 제어한다(단계 S5). 또한, 제어부(80)는 냉매 공급 유로(51)로부터 제 1 냉각 가스(예를 들면, He 가스)를 스프링(26)이 배치된 공간에 공급하고, 제 2 냉각 가스 공급관(34)으로부터 제 2 냉각 가스(예를 들면, He 가스)를 기판(W)의 하면과 탑재부(25)의 상면 사이에 공급하도록 제어한다.
다음에, 제어부(80)는, 성막 처리를 실행하기 위해, 접촉자(21a)를 탑재부(25)로부터 이격시키도록 제어한다(단계 S6). 이것에 의해, 도 2의 (b)에 도시하는 바와 같이, 접촉자(21a)가 접촉자(21b)를 거쳐서 탑재부(25)로부터 이격된다. 다만, 성막 처리시에 탑재대(20)를 회전시키지 않는 경우, 단계 S6의 처리를 실행하지 않고 단계 S7로 진행해도 좋다.
단계 S6에 의해 접촉자(21a)가 탑재부(25)로부터 이격되어, 탑재부(25)가 회전 가능하게 된다. 제어부(80)는 회전 장치(40)에 의해 탑재부(25)를 회전시키면서 기판(W)에 소망의 성막 처리를 실행하도록 제어한다(단계 S7). 다만, 탑재부(25)를 회전하지 않고 성막 처리를 실행하는 경우, 제어부(80)는, 단계 S6을 실행하고 나서 또는 단계 S6을 실행하지 않고, 무회전으로 기판(W)을 성막 처리한다. 제어부(80)는, 기판(W)을 성막 처리한 후, 회전 장치(40)에 의한 탑재대(20)의 회전을 정지시킨다.
다음에, 제어부(80)는 제 2 승강 장치(78)에 의해 냉동 장치(30)를 상승시켜서 접촉자(21a)를, 접촉자(21b)를 거쳐서 탑재부(25)에 접촉시키도록 제어하고, 냉동 장치(30)에 의해서 탑재부(25)를 냉각한다(단계 S8). 그 후, 제어부(80)는 기판(W)을 반출하고(단계 S9), 본 처리를 종료한다.
또한, 단계 S4 내지 S8에 있어서, 제어부(80)는, 탑재부(25)의 온도가 사전결정된 문턱값의 범위를 초과했기 때문에 이상으로 판정했을 경우, 처리를 중지하고(단계 S10), 단계 S2의 접촉자(21a, 21b)를 접촉시켜서 탑재부(25)를 냉각하는 처리로 돌아간다. 이러한 경우, 제어부(80)는 단계 S2 이후의 처리를 재차 실행한다.
또한, 도 6의 기판 처리 장치(100)의 제어 방법에서는, 제 2 승강 장치(78)에 의해 냉동 장치(30)를 승강시켜서 접촉자를 냉동 장치(30) 또는 탑재대(20)에 접촉 및 이격시켰다. 그러나, 이것에 한정되지 않고, 예를 들면 제 1 승강 장치(77)에 의해 냉동 장치(30)를 승강시켜서 접촉자를 냉동 장치(30) 또는 탑재대(20)에 접촉 및 이격시켜도 좋다.
금회 개시된 실시형태에 따른 탑재대 구조, 기판 처리 장치 및 기판 처리 장치의 제어 방법은, 모든 점에서 예시이며 제한적인 것은 아닌 것으로 고려되어야 한다. 실시형태는, 첨부의 청구범위 및 그 주지를 일탈하는 일없이, 다양한 형태로 변형 및 개량이 가능하다. 상기 복수의 실시형태에 기재된 사항은 모순되지 않는 범위에서 다른 구성도 취득할 수 있고, 또한 모순되지 않는 범위에서 조합할 수 있다.
10 : 진공 처리 용기
11 : 타겟 홀더
13 : 배기 장치
20 : 탑재대
21a, 21b : 접촉자
30 : 냉동 장치
31 : 냉동기
35 : 콜드 링크
40 : 회전 장치
51 : 냉매 공급 유로
52 : 냉매 배출 유로
69 : 자성 유체 시일부
75, 76 : 벨로우즈
77 : 제 1 승강 장치
78 : 제 2 승강 장치
80 : 제어부
100 : 기판 처리 장치
W : 기판

Claims (17)

  1. 기판을 탑재하는 탑재대와,
    기판을 냉각하는 냉동 기구와,
    상기 탑재대 또는 상기 냉동 기구를 승강시키는 승강 구동부와,
    상기 냉동 기구와 상기 탑재대의 대향 위치에 마련된 접촉자를 가지며,
    상기 승강 구동부에 의한 상기 탑재대 또는 상기 냉동 기구의 승강에 의해서 상기 접촉자를 거쳐서 상기 냉동 기구와 상기 탑재대를 접촉 가능하게 구성되는
    탑재대 구조.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 접촉자는 상기 승강 구동부에 의한 상기 탑재대 또는 상기 냉동 기구의 승강에 의해서 상기 냉동 기구 또는 상기 탑재대와 접촉 및 이격되도록 구성되는
    탑재대 구조.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 접촉자는 상기 냉동 기구 또는 상기 탑재대와의 접촉면이 분할되어 있는
    탑재대 구조.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 접촉자는 상기 냉동 기구 또는 상기 탑재대와의 접촉면이 평면인
    탑재대 구조.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 접촉자는 상기 냉동 기구측 또는 상기 탑재대측에 복수 마련되고,
    복수의 상기 접촉자는 복수의 탄성체에 각각 접속되고, 복수의 상기 탄성체를 거쳐서 상기 냉동 기구 또는 상기 탑재대에 장착되어 있는
    탑재대 구조.
  6. 제 5 항에 있어서,
    복수의 상기 접촉자는 복수의 전열 부재에 각각 접속되고, 복수의 상기 탄성체 및 복수의 상기 전열 부재를 거쳐서 상기 냉동 기구 또는 상기 탑재대에 장착되어 있는
    탑재대 구조.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 냉동 기구는 온도 조절 매체를 공급하는 유로를 가지며,
    상기 유로의 선단은 상기 냉동 기구와 상기 탑재대 사이의 공간으로 개구되고, 상기 유로로부터 상기 공간에 온도 조절 매체를 공급하는
    탑재대 구조.
  8. 제 7 항에 있어서,
    기판을 회전시키는 회전 구동부를 더 가지며,
    상기 회전 구동부는 상기 접촉자를 상기 냉동 기구 또는 상기 탑재대로부터 이격시킨 상태로 기판을 회전시키는
    탑재대 구조.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 접촉자는 적어도 상기 냉동 기구 또는 상기 탑재대에 접촉하는 면이 도금으로 표면 처리되어 있는
    탑재대 구조.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 접촉자는 상기 냉동 기구 또는 상기 탑재대와의 접촉면이 원형 형상, 또는 상기 원형 형상을 내주측에서 4 분할하고, 외주측에서 8 분할한 형상인
    탑재대 구조.
  11. 처리 용기와 탑재대 구조를 갖는 기판 처리 장치에 있어서,
    상기 탑재대 구조는,
    상기 처리 용기 내에서 기판을 탑재하는 탑재대와,
    기판을 냉각하는 냉동 기구와,
    상기 탑재대 또는 상기 냉동 기구를 승강시키는 승강 구동부와,
    상기 냉동 기구와 상기 탑재대의 대향 위치에 마련된 접촉자를 가지며,
    상기 승강 구동부에 의한 상기 탑재대 또는 상기 냉동 기구의 승강에 의해서 상기 접촉자를 거쳐서 상기 냉동 기구와 상기 탑재대를 접촉 가능하게 구성되는
    기판 처리 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 기판 처리 장치는 제어부를 가지며,
    상기 제어부는, 상기 탑재대에 탑재된 기판을 처리하기 전, 상기 승강 구동부에 의해 상기 접촉자를 상기 냉동 기구 또는 상기 탑재대와 접촉시키도록 제어하는
    기판 처리 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 기판을 처리하는 동안, 상기 접촉자를 상기 냉동 기구 또는 상기 탑재대로부터 이격시키도록 제어하는
    기판 처리 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 기판 처리 장치는 기판을 회전시키는 회전 구동부를 가지며,
    상기 제어부는, 상기 접촉자를 상기 냉동 기구 또는 상기 탑재대로부터 이격시킨 후, 상기 회전 구동부에 의해 기판을 회전시키도록 제어하는
    기판 처리 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 기판을 처리한 후, 상기 회전 구동부에 의한 상기 탑재대의 회전을 정지하고, 상기 승강 구동부에 의해 상기 접촉자를 상기 냉동 기구 또는 상기 탑재대와 접촉시키도록 제어하는
    기판 처리 장치.
  16. 제 11 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 승강 구동부는 에어 실린더 또는 모터에 의해 상기 탑재대 또는 상기 냉동 기구를 승강하는
    기판 처리 장치.
  17. 처리 용기와 탑재대 구조를 갖는 기판 처리 장치의 제어 방법에 있어서,
    상기 탑재대 구조는,
    상기 처리 용기 내에서 기판을 탑재하는 탑재대와,
    기판을 냉각하는 냉동 기구와,
    상기 탑재대 또는 상기 냉동 기구를 승강시키는 승강 구동부와,
    상기 냉동 기구와 상기 탑재대의 대향 위치에 마련된 접촉자를 가지며,
    상기 승강 구동부에 의한 상기 탑재대 또는 상기 냉동 기구의 승강에 의해서 상기 접촉자를 거쳐서 상기 냉동 기구와 상기 탑재대를 접촉하도록 제어하는
    기판 처리 장치의 제어 방법.
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