JP2008294329A - 基板処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スループットおよび歩留りが高く、パーティクルの少ない基板処理装置を提供する。
【解決手段】ウエハ１を載置するサセプタ電極５０を複数段、処理室内に所定の間隔を置いて配置し、各段のサセプタ電極５０に電力をそれぞれ供給してプラズマを生成し、各段のサセプタ電極５０に載置したウエハ１をプラズマ処理するバッチ式プラズマ処理装置において、ウエハ１を搬送するツィーザ２５に中央が長く両脇が短い３本の支持バー２６、２７、２８を設け、３本の支持バーはウエハ１の外周縁部下面の３点を支持するように構成する。各段のサセプタ電極５０には３本の支持バーが挿入する３本の逃げ溝５２、５３、５４を開設する。複数段のサセプタ電極に複数枚のウエハを同時に移載できるので、スループットを向上できる。ツィーザが逃げ溝に接触するのを防止することで、パーティクルを発生させるのを防止できるので、歩留りを向上できる。
【選択図】図４

Description

本発明は、基板処理装置に関し、例えば、半導体集積回路装置（以下、ＩＣという。）が作り込まれる半導体ウエハ（以下、ウエハという。）にプラズマ処理を施すのに利用して有効なものに関する。

ＩＣの製造方法においてウエハにプラズマ処理を施す場合には、枚葉式プラズマ処理装置を使用するのが、一般的である。
しかしながら、枚葉式プラズマ処理装置はウエハを一枚ずつ処理するために、スループットが小さくなるという問題点がある。
また、枚葉式プラズマ処理装置はウエハを保持したサセプタだけが処理温度に加熱されるコールドウオール形が一般的であるために、ウエハ面内を均一に加熱することが困難であるという問題点がある。

そこで、複数枚のウエハが搬入される処理室を備え、かつ、ヒータによって加熱されるプロセスチューブの処理室に一対の電極が縦長に配置されたバッチ式リモートプラズマ処理装置が提案されている。例えば、特許文献１参照。
特開２００４−２８９１６６号公報

しかしながら、前記したバッチ式リモートプラズマ処理装置においては、プラズマが各ウエハに遠隔的にそれぞれ供給されるために、被処理基板内の処理状況やバッチ内のウエハ相互間の処理状況が不均一になる可能性が有ると、考えられる。
そこで、処理室内にウエハを一枚ずつ載置するサセプタ電極を所定の間隔を置いて複数段配置し、各段のサセプタ電極に載置したウエハ毎にプラズマ処理するバッチ式プラズマ処理装置が、提案され得る。
しかしながら、このようなバッチ式プラズマ処理装置において、複数段のサセプタ電極にウエハを移載するのに枚葉式プラズマ処理装置の突き上げピン式のウエハ移載装置を採用すると、複数段のサセプタ電極にウエハを一枚ずつ移載するために、スループットが低下するという問題点があるばかりでなく、突き上げピンとサセプタ電極との接触によってパーティクルが発生するために、歩留りが低下するという問題点がある。

本発明の目的は、このような問題点を回避することができるとともに、被処理基板内の処理状況や被処理基板相互間の処理状況の均一性を向上することができる基板処理装置を提供することにある。

本願において開示される発明のうち代表的なものは、次の通りである。
（１）被処理基板を載置するサセプタ電極を複数段、処理室内に所定の間隔を置いて配置し、前記各段のサセプタ電極に電力をフィーダによってそれぞれ供給してプラズマを生成し、前記各段のサセプタ電極に載置した前記被処理基板をプラズマ処理する基板処理装置であって、
前記各段のサセプタ電極には前記被処理基板を搬送するツィーザを挿入可能な逃げ溝がそれぞれ没設されていることを特徴とする基板処理装置。
（２）前記逃げ溝は前記各段のサセプタ電極に複数個ずつ設けられていることを特徴とする前記（１）に記載の基板処理装置。
（３）前記各段のサセプタ電極の強度が、前記逃げ溝の隣り合う同士間部分の熱垂れを防止可能に設定されていることを特徴とする前記（２）に記載の基板処理装置。
（４）前記逃げ溝の深さが、前記逃げ溝の隣り合う同士間部分の熱垂れを防止可能な深さに設定されていることを特徴とする前記（２）に記載の基板処理装置。

前記（１）によれば、複数段のサセプタ電極のそれぞれにツィーザが挿入可能な逃げ溝が没設されていることにより、複数段のサセプタ電極に複数枚の被処理基板を同時に移載することができるので、スループットを向上させることができる。
また、複数段のサセプタ電極のそれぞれにツィーザが挿入可能な逃げ溝が没設されていることにより、ツィーザが逃げ溝に接触するのを防止することができるので、パーティクルが発生するのを防止することができ、その結果、歩留りを向上させることができる。
逃げ溝の底面を形成する底壁によってサセプタ電極下面の平面を確保することにより、均一なプラズマを生成することができるので、被処理基板内の処理状況や被処理基板相互間の処理状況の均一性を向上することができる。

以下、本発明の一実施の形態を図面に即して説明する。

本実施の形態において、本発明に係る基板処理装置は、ＩＣの製造方法において、ウエハに各種のプラズマ処理を施すバッチ式縦形ホットウオール形プラズマ処理装置（以下、バッチ式プラズマ処理装置という。）として構成されている。
なお、本実施の形態においては、便宜上、一回のバッチ処理のウエハの枚数が１０枚の場合について説明しているが、実際上は５枚〜１５０枚程度のバッチを取り扱うことができるものとする。

図１および図２に示されているように、本実施の形態に係るバッチ式プラズマ処理装置１０においては、被処理基板であるウエハ１を収納して搬送するためのウエハキャリアとしては、ＦＯＵＰ（以下、ポッドという。）２が使用されている。
本実施の形態に係るバッチ式プラズマ処理装置１０は筐体１１を備えている。
筐体１１の正面壁１１ａの正面前方部にはメンテナンス可能なように設けられた開口部としての正面メンテナンス口１２が開設され、この正面メンテナンス口１２を開閉する正面メンテナンス扉１３、１３がそれぞれ建て付けられている。
筐体１１の正面壁１１ａにはポッド搬入搬出口１４が筐体１１の内外を連通するように開設されており、ポッド搬入搬出口１４はフロントシャッタ１５によって開閉されるようになっている。
ポッド搬入搬出口１４の正面前方側にはロードポート１６が設置されており、ロードポート１６はポッド２を載置されて位置合わせするように構成されている。
ポッド２はロードポート１６上に工程内搬送装置（図示せず）によって搬入され、かつまた、ロードポート１６上から搬出されるようになっている。

筐体１１内の前後方向の略中央部における上部には、回転式ポッド棚１７が設置されており、回転式ポッド棚１７は複数個のポッド２を保管するように構成されている。
すなわち、回転式ポッド棚１７は垂直に立設され水平面内で間欠回転される支柱１７ａと、支柱１７ａに上中下段の各位置において放射状に支持された複数枚の棚板１７ｂとを備えており、複数枚の棚板１７ｂはポッド２を複数個宛それぞれ載置した状態で保持するように構成されている。
筐体１１内におけるロードポート１６と回転式ポッド棚１７との間には、ポッド搬送装置１８が設置されている。ポッド搬送装置１８はポッド２を保持したまま昇降可能なポッドエレベータ１８ａとポッド搬送機構１８ｂとで構成されている。
ポッド搬送装置１８はポッドエレベータ１８ａとポッド搬送機構１８ｂとの連続動作により、ロードポート１６と回転式ポッド棚１７とポッドオープナ１９との間でポッド２を搬送するように構成されている。

ポッドオープナ１９はポッド２を載置する載置台１９ａと、ポッド２のキャップを着脱するキャップ着脱機構１９ｂとを備えている。ポッドオープナ１９は載置台１９ａに載置されたポッド２のキャップをキャップ着脱機構１９ｂによって着脱することにより、ポッド２のウエハ出し入れ口を開閉するように構成されている。
筐体１１内の前後方向の略中央部における下部には、サブ筐体２０が後端にわたって構築されている。サブ筐体２０の正面壁２０ａにはウエハ１をサブ筐体２０内に対して搬入搬出するためのウエハ搬入搬出口２１が一対、垂直方向に上下二段に並べられて開設されており、上下段のウエハ搬入搬出口２１、２１には一対のポッドオープナ１９、１９がそれぞれ設置されている。

サブ筐体２０はポッド搬送装置１８や回転式ポッド棚１７の設置空間から流体的に隔絶された移載室２２を構成している。移載室２２の前側領域にはウエハ移載機構２３が設置されている。
ウエハ移載機構２３はウエハ１を水平面内において回転ないし直動可能なウエハ移載装置２３ａと、ウエハ移載装置２３ａを昇降させるためのウエハ移載装置エレベータ２３ｂとで構成されている。
図１に想像線で示されているように、ウエハ移載装置エレベータ２３ｂは筐体１１の右側端部とサブ筐体２０の移載室２２の前方領域右端部との間に設置されている。
ウエハ移載装置エレベータ２３ｂおよびウエハ移載装置２３ａの連続動作により、ウエハ移載装置２３ａのツィーザホルダ２４に保持されたツィーザ２５をウエハ１の載置部として後記するボートに対してウエハ１を装填（チャージング）および脱装（ディスチャージング）するように構成されている。

ウエハ移載装置２３ａはツィーザホルダ２４を二次元方向に移動させるように構成されており、ツィーザホルダ２４には複数枚（本実施の形態においては５枚）のツィーザ２５が、垂直方向に等間隔に配置されて水平に保持されている。
但し、５枚のツィーザ２５のうち最上段のツィーザ２５は独立して進退し得るように構成されている。これにより、ウエハ移載装置２３ａはウエハを１枚ずつ取り扱えるようになっている。
また、５枚のツィーザ２５は上下方向の間隔（ピッチ）を変更調整することができるように、ツィーザホルダ２４にそれぞれ保持されている。これにより、後記する複数枚のサセプタ電極の上下方向の間隔（ピッチ）が変更された場合に対応することができる。
特に、５枚のツィーザ２５の上下方向の間隔が中央のツィーザ２５を中心にして上方向および下方向にそれぞれ変更調整することができるように、５枚のツィーザ２５をツィーザホルダ２４によってそれぞれ保持することにより、５枚のツィーザ２５の位置変更時における移動距離を減少させることができる。

図４に示されているように、ツィーザ２５は３本の支持バー２６、２７、２８を有する大略櫛形状に形成されている。これら３本の支持バー２６、２７、２８のうち中央の支持バー２６が細長く形成されているとともに、両脇の２本の支持バー２７、２８がそれぞれ短く形成されている。
３本の支持バー２６、２７、２８の水平方向の幅は、可及的に狭くなるように設定されている。また、３本の支持バー２６、２７、２８の垂直方向の厚みは、ウエハ１の荷重を確実に支えることができる範囲で可及的に薄くなるように設定されている。
これら３本の支持バー２６、２７、２８の先端部には受け部２６ａ、２７ａ、２８ａが、それぞれウエハ１の厚さ分だけ下がった段差によって形成されており、各受け部２６ａ、２７ａ、２８ａの内側には逃げ凹部２６ｂ、２７ｂ、２８ｂがそれぞれ適当な深さの段差によって形成されている。
すなわち、ツィーザ２５は３本の支持バー２６、２７、２８の受け部２６ａ、２７ａ、２８ａによってウエハ１の外周縁辺部の下面における３点を受けるとともに、水平面内での移動を規制するように構成されている。
このように、ツィーザ２５はウエハ１を下から３点で位置規制しつつ水平に支持することにより、ウエハ１との接触面積を最小限としてウエハ１に対する接触による汚染を可及的に抑制しているとともに、搬送中のガタツキの発生を防止している。

なお、図１に示されているように、移載室２２の後側領域にはボートを収容して待機させる待機部８１が構成されている。
移載室２２のウエハ移載装置エレベータ２３ｂ側と反対側である左側端部には、供給フアンおよび防塵フィルタによって構成されたクリーンユニット８３が設置されている。クリーンユニット８３は清浄化した雰囲気（空気）もしくは不活性ガスであるクリーンエア（清浄気体）８４を供給するように構成されている。
図示はしないが、ウエハ移載装置２３ａとクリーンユニット８３との間には、ウエハの円周方向の位置を整合させるノッチ合わせ装置が設置されている。
クリーンユニット８３から吹き出されたクリーンエア８４は、ノッチ合わせ装置およびウエハ移載装置２３ａ、待機部８１にあるボートに流通された後に、図示しないダクトにより吸い込まれて、筐体１１の外部に排気されるか、もしくはクリーンユニット８３の吸い込み側である一次側（供給側）にまで循環され、再び、クリーンユニット８３によって、移載室２２内に吹き出される。

筐体１１の後側上部には処理炉３０が垂直に設置されている。
図３に示されているように、処理炉３０は処理室３２を形成するプロセスチューブ３１を備えている。プロセスチューブ３１は石英等の誘電体が使用されて一端開口で他端閉塞の円筒形状に形成されており、プロセスチューブ３１は中心線が垂直になるように縦に配されて固定的に支持されている。
プロセスチューブ３１の筒中空部は複数枚のウエハ１が収容される処理室３２を形成しており、プロセスチューブ３１の内径は取り扱うウエハ１の最大外径よりも大きくなるように設定されている。

プロセスチューブ３１の下端面にはマニホールド３３が当接されており、マニホールド３３は誘電体が使用されて上下両端部に径方向外向きに突出したフランジを有する円筒形状に形成されている。プロセスチューブ３１についての保守点検作業や清掃作業のために、マニホールド３３はプロセスチューブ３１に着脱自在に取り付けられている。
そして、マニホールド３３が筐体１１に支持されることにより、プロセスチューブ３１は垂直に据え付けられた状態になっている。
マニホールド３３の下端開口はウエハ１を出し入れするための炉口３４を形成している。炉口３４は通常時には炉口シャッタ３５によって閉塞されるようになっている。

マニホールド３３の側壁には排気管３６の一端が接続されており、排気管３６は他端が排気装置（図示せず）に接続されて処理室３２を排気し得るように構成されている。
マニホールド３３の排気管３６と異なる位置（図示例では１８０度反対側の位置）には、処理ガスを供給するためのガス供給管３７が垂直に立脚されており、ガス供給管３７は誘電体が使用されて細長い円形のパイプ形状に形成されている。
ガス供給管３７には複数個の吹出口３８が垂直方向に並べられて開設されている。吹出口３８の個数は処理すべきウエハ１の枚数に一致されており、各吹出口３８の高さの位置は上下で隣合うウエハ１、１間の空間に対向するようにそれぞれ設定されている。

プロセスチューブ３１の外部には処理室３２を全体にわたって均一に加熱するためのヒータ３９が、プロセスチューブ３１の周囲を包囲するように同心円に設備されており、ヒータ３９は筐体１１の上に垂直に据え付けられた状態になっている。

図１に示されているように、筐体１１内における処理炉３０の真下近傍にはボートエレベータ４０が設置されており、図２および図３に示されているように、ボートエレベータ４０のアーム４１には、処理に際して炉口３４を閉塞するシールキャップ４２が水平に支持されている。
シールキャップ４２はマニホールド３３の外径と略等しい円盤形状に形成されており、ボートエレベータ４０によって上昇されることにより、炉口３４を気密シールして閉塞するように構成されている。

シールキャップ４２の上には複数枚のウエハ１を保持して処理室３２に搬入搬出するボート（搬送治具）４３が、垂直に立脚されて支持されている。
ボート４３は上下で一対の端板４４、４５と、両端板４４、４５間に架設されて垂直に配設された４本の保持柱４６とを備えている。
４本の保持柱４６は２本ずつが左右に分けられて配置されており、左右の保持柱４６、４６の間隔はウエハ１の直径より大きく設定されている。
保持柱４６は後記するサセプタ電極に電力を供給するフィーダを兼用するように構成されている。各保持柱（以下、電極支柱という。）４６は、ウエハ１の金属汚染源とならない導電性を有する材料としての炭化シリコン（ＳｉＣ）が使用されて形成されている。

各電極支柱４６にはサセプタ電極５０が複数段（本実施の形態では１１段）、上下方向に等間隔に配置されて水平に保持されている。
上下で隣り合うサセプタ電極５０、５０の間隔（ピッチ）は、ウエハ移載装置２３ａのツィーザ２５によるウエハ１の受け渡しに必要な寸法と、後述するプラズマ処理の作用とを考慮して定められている。

図４に示されているように、サセプタ電極５０はウエハ１を金属汚染させない導電性を有する材料としての炭化シリコンが使用されて円形の平板形状に形成されており、外径はウエハ１の外径よりも大きめに設定されている。
サセプタ電極５０の厚さは、サセプタ電極５０の強度が後記する逃げ溝の隣り合う同士間の部分の熱垂れを防止可能になるように設定されている。
サセプタ電極５０の外周におけるウエハ移載装置２３ａと反対側になる位置には、略正方形平板形状の接続部５１が径方向外向きに突設されている。

サセプタ電極５０におけるツィーザ２５の３本の支持バー２６、２７、２８に対向する位置には、３本の逃げ溝５２、５３、５４が３本の支持バー２６、２７、２８をそれぞれ挿入可能に没設されている。
３本の逃げ溝５２、５３、５４はサセプタ電極５０を上下方向には貫通していない。
すなわち、３本の逃げ溝５２、５３、５４の底面（図６の５２ａを参照）を形成する底壁（図６の５２ｂを参照）によってサセプタ電極５０の下面の平面は確保されている。
また、３本の逃げ溝５２、５３、５４の深さは、溝の底壁（図６の５２ｂを参照）の機械的強度が逃げ溝５２と５３との間の部分および逃げ溝５２と５４との間の部分に発生する危惧のある熱垂れを防止可能な強度を発揮し得る深さ（浅さ）に設定されている。
これら３本の逃げ溝５２、５３、５４のうち中央の逃げ溝５２は、接続部５１の法線上に配置されているとともに、ウエハ１の直径よりも長く形成されている。両脇の２本の逃げ溝５３、５４は左右の電極支柱４６、４６にそれぞれ可及的に接近させて配置されている。これにより、両脇の２本の逃げ溝５３、５４の剛性を高めることができる。
かつまた、両脇の２本の逃げ溝５３、５４は２本の支持バー２７、２８に対向する位置に配されている。
両脇の２本の逃げ溝５３、５４は２本の支持バー２７、２８に対応するようにそれぞれ短く形成されている。これにより、両脇の２本の逃げ溝５３、５４が自重によって熱垂れを防止することができる。
３本の逃げ溝５２、５３、５４の水平方向の幅は、３本の支持バー２６、２７、２８の幅よりも大きめに設定されている。すなわち、３本の逃げ溝５２、５３、５４の水平方向の幅は、３本の支持バー２６、２７、２８を挿入可能な範囲内で可及的に狭くなるように設定されている。
なお、本実施の形態と異なり、底壁５２ｂが無い上下に貫通したサセプタ電極も考えられる。
この場合、この貫通した箇所でプラズマが発生してしまい、ウエハ裏面からパーティクルが発生することがある。
さらに、貫通した箇所のウエハ表面上でも、膜が盛り上がってしまうという現象も起こってしまうことがあることがわかっている。
本実施の形態のように、底壁５２ｂを設けることで、溝部にプラズマが発生しないようにすることができ、パーティクルの発生および膜の均一化を図ることができる。

図５に示されているように、上下で隣り合うサセプタ電極５０、５０間には、交流電力を印加する交流電源６１が整合器６２を介して電気的に接続されており、各サセプタ電極５０、５０はそれぞれ並列に接続されている。
交流電力としては、数ｋＨｚの低周波数から１３．５６ＭＨｚ等の高周波数の交流電源が使用される。

次に、前記構成に係るバッチ式プラズマ処理装置１０の作用を説明する。
ポッド２がロードポート１６に供給されると、ポッド搬入搬出口１４がフロントシャッタ１５によって開放される。
ポッド２は回転式ポッド棚１７の指定された棚位置へ、ポッド搬送装置１８によって自動的に搬送されて受け渡される。

一時的に保管された後、ポッド２は回転式ポッド棚１７からポッド搬送装置１８によってポッドオープナ１９の載置台１９ａに搬送される。
載置台１９ａに載置されたポッド２はキャップ着脱機構１９ｂによってキャップを外され開放される。
ポッド２が開放されると、ウエハ移載装置２３ａは５枚のツィーザ２５によってポッド２内の５枚のウエハ１をポッド２のウエハ出し入れ口を通じて、一度にピックアップし、ウエハ１をポッド２内からボート４３に搬送し、５枚のウエハ１を５枚のツィーザ２５からボート４３の５段のサセプタ電極５０の上に一度に移載する。
この５枚のツィーザ２５から５段のサセプタ電極５０への５枚のウエハ１の受け渡しに際しては、図６に示されているように、５枚のウエハ１をそれぞれ保持した５枚のツィーザ２５が各段のサセプタ電極５０の上方に一度に搬入される。
この際、各ツィーザ２５における３本の支持バー２６、２７、２８がサセプタ電極５０における３本の逃げ溝５２、５３、５４の真上にそれぞれ整合される。
続いて、図７に示されているように、５枚のツィーザ２５が５段のサセプタ電極５０に対して垂直に一度に下降されると、各ツィーザ２５における３本の支持バー２６、２７、２８が各サセプタ電極５０における３本の逃げ溝５２、５３、５４に上方から挿入されるので、５枚のウエハ１は５段のサセプタ電極５０の上に一度に移載される。
次いで、５枚のツィーザ２５が５段のサセプタ電極５０に対して水平に後退されると、各ツィーザ２５における３本の支持バー２６、２７、２８が各サセプタ電極５０における３本の逃げ溝５２、５３、５４から側方に抜き出されるので、５枚のウエハ１は５段のサセプタ電極５０の上に移載されたままの状態となる。
なお、図６においては、一段目のサセプタ電極５０は切断面が中央の逃げ溝５２を通る側面断面図とし、二段目のサセプタ電極５０は切断面が左側の逃げ溝５３を通る側面断面図とし、三段目のサセプタ電極５０は切断面が右側の逃げ溝５４を通る側面断面図とし、四段目および五段目のサセプタ電極は側面図としている。
また、図６においては、一段目のサセプタ電極５０は切断面が中央の逃げ溝５２を通る側面断面図とし、二段目〜五段目のサセプタ電極５０は側面図としている。

以上のようにして、５枚のウエハ１を５段のサセプタ電極５０の上に一度に移載すると、ウエハ移載装置２３ａはツィーザ２５をポッド２に戻し、次回の５枚のウエハ１を５枚のツィーザ２５によって一度にピックアップする。
ウエハ移載装置２３ａは以上の作動を繰り返すことによって、最下段（本実施の形態においては、１１段目）までのサセプタ電極５０群の上にウエハ１を５枚ずつ順次に移載して行く。
なお、最後に、ウエハ１が残った場合には、独立して移動可能なツィーザ２５を使用することにより、必要なウエハ１をサセプタ電極５０に移載する。

所定の段のサセプタ電極５０の上にウエハ１が移載されたボート４３はボートエレベータ４０によって上昇されて、図８に示されているように、処理炉３０の処理室３２に搬入（ボートローディング）される。
ボート４３が上限に達すると、シールキャップ４２が炉口３４をシール状態に閉塞するために、処理室３２は気密に閉じられた状態になる。
気密に閉じられると、処理室３２は排気管３６によって排気され、ヒータ３９によって所定の温度（例えば、８００℃程度）に加熱される。
この際、ヒータ３９がホットウオール形構造であることにより、処理室３２の温度は全体にわたって均一に維持された状態になるために、ボート４３に保持されたウエハ１群の温度分布は全長にわたって均一になるとともに、各ウエハ１の面内の温度分布も均一かつ同一になる。

処理室３２内の温度が予め設定された値に達して安定した後に、処理ガス４８が処理室３２内にガス供給管３７から供給されて、処理室３２内の圧力が予め設定された値に達すると、各段のサセプタ電極５０には、それぞれ１８０度位相が異なる交流電力が交流電源６１や整合器６２によって印加される。

図５に示されているように、サセプタ電極５０のウエハ１のアクティブエリア側を向く表面である下面には、全体にわたって均一で平坦なプラズマ６０が生成される。この際、サセプタ電極５０の下面は平面を確保されているので、サセプタ電極５０の下面には全体にわたって均一なプラズマが生成される。
この全体にわたって均一で平坦なプラズマ６０は、ウエハ１のアクティブエリア側に生成されているために、ウエハ１のアクティブエリア側の主面にはプラズマ処理が全面にわたって均一に施される。

ガス供給管３７に供給された処理ガス４８は各吹出口３８から各段のウエハ１の上方空間にそれぞれ吹き出して、各サセプタ電極５０の下面に生成されたプラズマ６０により、反応が活性な状態になる。
各段のサセプタ電極５０で活性化した粒子（以下、活性粒子という。）は、各段のサセプタ電極５０の上に載置されたウエハ１のアクティブエリア側の主面に接触し、ウエハ１にプラズマ処理を施す。
この際、前述した通りに、ウエハ１の温度分布がボート４３の全長かつウエハ面内で均一に維持されており、均一で平坦なプラズマ６０による活性粒子のウエハ１との接触分布が各段のウエハ１同士で同等かつ各段のウエハ１のウエハ面内で均一の状態になるため、活性粒子のプラズマ反応によるウエハ１におけるプラズマ処理状況は各段のウエハ１同士で、かつ、各段のウエハ１のウエハ面内において均一な状態になる。

予め設定された処理時間が経過すると、処理ガス４８の供給、ヒータ３９の加熱、交流電力の印加および排気管３６の排気等が停止された後、ボートエレベータ４０によってシールキャップ４２が下降されることにより、炉口３４が開口されるとともに、ボート４３が炉口３４から処理室３２の外部に搬出（ボートアンローディング）される。

処理室３２の外部に搬出されたウエハ１は、前述したウエハ移載装置２３ａの作動とは逆の手順により、ポッド２内に収納される。
すなわち、ボート４３が処理室３２の外部に搬出されると、ウエハ移載装置２３ａは５枚のツィーザ２５の３本の支持バー２６、２７、２８を５段のサセプタ電極５０における３本の逃げ溝５２、５３、５４の真正面に整合させる。
続いて、５枚のツィーザ２５が５段のサセプタ電極５０に対して水平に前進されると、各ツィーザ２５における３本の支持バー２６、２７、２８が各サセプタ電極５０における３本の逃げ溝５２、５３、５４内に側方から挿入される（図７参照）。
次いで、５枚のツィーザ２５が５段のサセプタ電極５０に対して垂直に一度に上昇されると、各ツィーザ２５における３本の支持バー２６、２７、２８が各サセプタ電極５０における３本の逃げ溝５２、５３、５４から上方へ抜き出されることにより、５枚のウエハ１は５段のサセプタ電極５０の上から５枚のツィーザ２５に一度に移載される。

以上の作動が繰り返されることにより、複数枚のウエハ１がバッチ処理される。

ところで、複数段のサセプタ電極にウエハを移載するのに枚葉式プラズマ処理装置における突き上げピン式のウエハ移載装置を採用すると、図９に示されているように、複数段のサセプタ電極５０にウエハ１を一枚ずつ移載することになるために、スループットが低下するという問題点がある。
すなわち、図９（ａ）に示されているように、突き上げピン７０は複数段のサセプタ電極５０を全体にわたって最下段から最上段まで貫通している。
まず、突き上げピン７０の上端が一段目のサセプタ電極５０より上方に突き出された状態で、ウエハ１を保持したツィーザ２５が突き上げピン７０の上方に搬入される。
続いて、図９（ｂ）に示されているように、突き上げピン７０が上昇されることにより、ツィーザ２５の上のウエハ１を突き上げピン７０が受け取る。
次いで、図９（ｃ）に示されているように、突き上げピン７０が二段目のサセプタ電極５０の所定の高さまで下降されると、突き上げピン７０に保持されたウエハ１は一段目のサセプタ電極５０の上に受け渡される。
以後、前述した作動が繰り返されることにより、ウエハ１が一枚ずつサセプタ電極５０に移載されて行く。
これに対して、本実施の形態においては、５枚のツィーザ２５によって５枚のウエハ１を５段のサセプタ電極５０へ一度に移載することができるために、スループットを５倍に向上させることができる。

ところで、サセプタ電極５０に突き上げピン７０が挿通する挿通孔７１が開設されていると、図１０に示されているように、異物７２が挿通孔７１の内周面に堆積する。
他方、突き上げピン７０は最下段のサセプタ電極５０から最上段のサセプタ電極５０まで貫通して細長く形成されているために、所謂先振れが起こり易い。
この先振れによって突き上げピン７０の上端部が挿通孔７１の内周面に接触すると、堆積した異物７２が削り取られるために、パーティクル７３が発生する。

しかし、本実施の形態においては、各ツィーザ２５はツィーザホルダ２４にそれぞれ支持されているために、所謂先振れが発生することはないため、パーティクルが発生することはない。
すなわち、ツィーザ２５からサセプタ電極５０へのウエハ１の受け渡しに際して、ツィーザ２５の３本の支持バー２６、２７、２８がサセプタ電極５０の３本の逃げ溝５２、５３、５４に接触しないので、パーティクルが発生することはない。

前記実施の形態によれば、次の効果が得られる。

1) 複数枚のウエハを複数段のサセプタ電極のそれぞれに載置してプラズマ処理することにより、プラズマを各段のウエハのそれぞれにおいて専用的に生成することができるために、プラズマ処理状況をウエハ面内および各ウエハ相互間のいずれにおいても均一化することができる。

2) 複数段のサセプタ電極のそれぞれに載置された複数枚のウエハをホットウオール形のヒータによって一律に加熱することにより、ウエハのボート全長および各ウエハ面内の温度を均一に分布させることができるため、ウエハのプラズマ処理状況をウエハ面内および各ウエハ相互間のいずれにおいても均一化することができる。

3) 複数枚のウエハを一括してバッチ処理することにより、ウエハを一枚ずつ枚葉処理する場合に比べて、スループットを大幅に向上させることができる。

4) ５枚のツィーザによって５枚のウエハを５段のサセプタ電極へ一度に移載することにより、ウエハを一枚ずつサセプタ電極に移載する場合に比べてスループットを５倍に向上させることができる。

5) ツィーザとサセプタ電極とのウエハの受け渡しに際して、ツィーザの３本の支持バーがサセプタ電極の三つの逃げ溝に接触するのを防止することができるので、パーティクルが発生するのを防止することができ、その結果、歩留りを向上させることができる。

6) 逃げ溝の底面を形成する底壁によってサセプタ電極の下面の平面を確保することにより、サセプタ電極下面の全体にわたって均一なプラズマを生成することができるので、ウエハ面内の成膜状況やウエハ相互間の成膜状況の均一性を向上することができる。

7) ３本の支持バーの受け部によってウエハの外周縁辺部の下面における３点を受けるとともに、水平面内での移動を規制するようにツィーザを構成することにより、ウエハとの接触面積を最小限としてウエハに対する接触による汚染を可及的に抑制することができるとともに、搬送中のガタツキの発生を防止することができるので、歩留りをより一層向上させることができる。

なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々に変更が可能であることはいうまでもない。

例えば、ウエハ移載装置は５枚のウエハを５段のサセプタ電極に一度に移載することができるように構成するに限らず、２枚以上のウエハを一度に移載することができるように構成してもよい。

サセプタ電極に電力を供給するフィーダは、ボートの保持柱に兼用させるように構成するに限らず、保持柱から独立させて形成してもよい。

本発明に係るバッチ式プラズマ処理装置は、プラズマＣＶＤやドライエッチング等のプラズマ処理全般に使用することができる。

また、被処理基板はウエハに限らず、ホトマスクやプリント配線基板、液晶パネル、コンパクトディスクおよび磁気ディスク等であってもよい。

本発明の一実施の形態であるバッチ式プラズマ処理装置を示す一部省略斜視図である。 その側面断面図である。 処理炉を示す正面断面図である。 サセプタ電極とツィーザとの関係を示す斜視図である。 交流電力の供給回路を示す回路図である。 ウエハのサセプタ電極への移載前を示す一部切断側面図である。 ウエハのサセプタ電極への移載後を示す一部切断側面図である。 プラズマ処理ステップを示す一部省略正面断面図である。 比較例である突き上げピンによる移載作動を示す各模式図である。 同じく突き上げピンによるパーティクル作用を示す各模式図である。

符号の説明

１…ウエハ（基板）、２…ポッド、１０…バッチ式プラズマ処理装置（基板処理装置）、１１…筐体、１２…正面メンテナンス口、１３…正面メンテナンス扉、１４…ポッド搬入搬出口、１５…フロントシャッタ、１６…ポッドステージ、１７…回転式ポッド、１８…ポッド搬送装置、１８ａ…ポッドエレベータ、１８ｂ…ポッド搬送機構、１９…ポッドオープナ、１９ａ…載置台、１９ｂ…キャップ着脱機構、２０…サブ筐体、２１…ウエハ搬入搬出口、２２…移載室、２３…ウエハ移載機構、２３ａ…ウエハ移載装置、２３ｂ…ウエハ移載装置エレベータ、２４…ツィーザホルダ、２５…ツィーザ、２６、２７、２８…支持バー、２６ａ、２７ａ、２８ａ…受け部、２６ｂ、２７ｂ、２８ｂ…逃げ凹部、２９…クリーンユニット、３０…処理炉、３１…プロセスチューブ、３２…処理室、３３…マニホールド、３４…炉口、３５…炉口シャッタ、３６…排気管、３７…ガス供給管、３８…吹出口、３９…ヒータ、４０…ボートエレベータ、４１…アーム、４２…シールキャップ、４３…ボート（搬送治具）、４４、４５…端板、４６…電極支柱、４８…処理ガス、５０…サセプタ電極、５１…接続部、５２、５３、５４…逃げ溝、５２ａ…底面、５２ｂ…底壁、６０…プラズマ、６１…交流電源、６２…整合器、７０…突き上げピン、７１…挿通孔、７２…異物、７３…パーティクル。

Claims (1)

1. 被処理基板を載置するサセプタ電極を複数段、処理室内に所定の間隔を置いて配置し、前記各段のサセプタ電極に電力をフィーダによってそれぞれ供給してプラズマを生成し、前記各段のサセプタ電極に載置した前記被処理基板をプラズマ処理する基板処理装置であって、
   前記各段のサセプタ電極には前記被処理基板を搬送するツィーザを挿入可能な逃げ溝がそれぞれ没設されていることを特徴とする基板処理装置。

Images