JP2016046451A - 基板処理装置及び基板処理方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】基板の処理効率や静電部材等のメンテナンスの作業効率の向上を実現する。【解決手段】ESCプレート22を保持し真空チャンバ11内に移送し、下部電極となる支持部材21に載置し、次いで、基板1を保持し真空チャンバ11内に移送しESCプレート22に載置し、ESCプレート22に電圧を印加して、基板1を、ESCプレート22に静電吸着し、静電吸着された基板1を処理し、処理された基板1を真空チャンバ11から搬出し、真空チャンバ11の内部のESCプレート22を交換する場合、支持部材21に載置されているESCプレート22を真空チャンバ11から搬出し、別のESCプレート22を真空チャンバ11内に移送し、支持部材21に載置することで、真空チャンバ11を大気に解放することなく、基板1の処理とESCプレート22のメンテナンスとが可能となる。【選択図】図2
Description
本発明は、基板を静電的に吸着する静電部材を備える基板処理装置及び基板処理方法に関する。
基板を処理する基板処理装置には、真空チャンバの内部に固定された支持部材と、支持部材に固定された静電部材とを備えて、静電部材に発生した静電力によって基板を吸着する装置が知られている(特許文献1参照)。
この種の基板処理装置において、真空チャンバの内部に設けられる静電部材の保守や処理基板のインチサイズ変更などによる交換には、通常、真空チャンバを大気に解放することが必要である。しかし、真空チャンバを解放した場合、真空チャンバの内部を解放前の状態に戻すには、多大な時間を要する。例えば、真空チャンバの大気解放する場合には、大気解放前のドライクリーニング、大気解放後のウェットクリーニングやコンディショニングなどが必要となる。そこで、基板処理装置においては、さらなるメンテナンスの作業効率の向上が望まれている。
本発明は、静電部材のメンテナンスの作業効率の向上を実現することができる基板処理装置及び基板処理方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決する基板処理装置は、基板を処理する真空チャンバと、前記真空チャンバの内部に位置し、前記基板の吸着に必要な電圧を印加する入力端子を有する支持部材と、板状をなし前記支持部材に離脱可能に載置され、前記入力端子に電気的に接続されて電力が供給され前記基板を静電吸着する電極を有する静電部材と、前記真空チャンバに隣接した移送チャンバと、前記移送チャンバに設けられ、前記移送チャンバと前記真空チャンバとの間で、前記静電部材と前記基板とを別々に移送対象として移送する移送部とを備える。ここで、前記静電部材は、前記基板が載置される載置対象であり、前記支持部材は、前記静電部材が載置される載置対象である。前記移送部は、さらに、前記真空チャンバ内に移送された前記移送対象を前記載置対象に対して相対的に下降させて、前記移送対象をそれの前記載置対象に載置するとともに、前記載置対象に載置された前記移送対象をそれの前記載置対象に対して相対的に上昇させて前記移送対象を前記移送部に載置する昇降部を有する。
上記構成によれば、移送部によって、真空チャンバの外部から真空チャンバの内部への静電部材の搬入と、真空チャンバの内部から真空チャンバの外部への静電部材の搬出とが可能となる。したがって、真空チャンバを大気に解放することなく、静電部材のメンテナンスが可能となる。
上記基板処理装置において、さらに、前記移送部と前記昇降部の動作を制御する制御部を備える。前記移送部は、さらに、前記移送チャンバから前記真空チャンバへの進入と前記真空チャンバからの退避とが可能なアームを有する。前記昇降部は、前記基板を昇降対象として前記静電部材に対して昇降し、かつ、前記静電部材を昇降対象として前記支持部材に対して昇降する。前記制御部は、前記昇降対象を、前記真空チャンバから搬出するとき、前記昇降対象が上昇した状態で前記真空チャンバに前記アームを進入させて前記アームに前記昇降対象を保持させ、前記昇降対象が前記アームに保持された状態で前記アームを前記真空チャンバから退避させる。また、前記昇降対象を、前記真空チャンバに搬入するとき、前記昇降対象を保持する前記アームを前記真空チャンバに進入させて前記昇降対象を前記昇降部に保持させ、前記アームを前記真空チャンバから退避させ、前記昇降対象を下降させる。
上記構成によれば、昇降部による昇降対象の昇降と、アームによる昇降対象の進退とによって、基板の搬送と静電部材の搬送とが別々に実現される。したがって、基板の搬送に要する構成と、静電部材の搬送に要する構成との共通化を図ることができる。
上記課題を解決する基板処理装置は、前記昇降部は、前記支持部材及び前記静電部材に前記静電部材が載置される載置方向に連続して形成された第1挿通孔に挿通される第1ホイストピンと、前記支持部材に前記載置方向に形成された第2挿通孔に挿通される第2ホイストピンと、前記第1ホイストピンと前記第2ホイストピンとを昇降する駆動源とを有する。前記第1ホイストピンは、上昇して前記静電部材に載置された前記基板の裏面に当接したとき、前記基板を前記静電部材から離間し、前記第2ホイストピンは、上昇して前記静電部材に当接したときに、前記静電部材を前記支持部材から離間する。この場合、前記駆動源は、前記第1ホイストピンと前記第2ホイストピンを別々に昇降する。
また、上記基板処理装置において、前記昇降部は、二段ピンを有し、前記二段ピンは、第1の太さを有し、前記静電部材に形成された第3挿通孔に挿通されて、前記静電部材に載置された前記基板の裏面に当接し、前記基板を支持する第1支持部と、前記第1支持部より基端側において、前記第1の太さより太い第2の太さを有し、前記支持部材に前記第3挿通孔と連続するように形成された第4挿通孔に挿通されて、前記静電部材の裏面に当接し、前記静電部材を支持する第2支持部とを有する。これにより、昇降部の構成の簡素化を実現することができる。
以上のような構成によれば、移送部によって、真空チャンバの外部から真空チャンバの内部への静電部材の搬入と、真空チャンバの内部から真空チャンバの外部への静電部材の搬出とが可能となる。したがって、真空チャンバを大気に解放することなく、インチの異なる基板の処理と静電部材のメンテナンスとが可能となる。
以下、本発明における基板処理装置、および、基板処理方法を具体化した一実施の形態について図面を参照して説明する。
[基板処理装置の全体構成]
図1に示すように、基板処理装置10は、半導体ウェハや液晶デバイス等の基材である基板1をプラズマ等によって処理する装置である。基板処理装置10は、基板1をプラズマに曝す真空チャンバ11と、処理する基板1が待機する基板チャンバ12と、基板1を真空チャンバ11内で静電的に吸着する静電部材であるESCプレート22をストックするESCプレートチャンバ13とを備える。また、基板処理装置10は、真空チャンバ11と基板チャンバ12との間で基板1を移送し、さらに、真空チャンバ11とESCプレートチャンバ13との間でESCプレート22を移送する移送部15が設けられた移送チャンバ14を備えている。これら真空チャンバ11、基板チャンバ12、ESCプレートチャンバ13、および、移送チャンバ14の各々は、チャンバの内部に真空雰囲気を別々に形成する。
図1に示すように、基板処理装置10は、半導体ウェハや液晶デバイス等の基材である基板1をプラズマ等によって処理する装置である。基板処理装置10は、基板1をプラズマに曝す真空チャンバ11と、処理する基板1が待機する基板チャンバ12と、基板1を真空チャンバ11内で静電的に吸着する静電部材であるESCプレート22をストックするESCプレートチャンバ13とを備える。また、基板処理装置10は、真空チャンバ11と基板チャンバ12との間で基板1を移送し、さらに、真空チャンバ11とESCプレートチャンバ13との間でESCプレート22を移送する移送部15が設けられた移送チャンバ14を備えている。これら真空チャンバ11、基板チャンバ12、ESCプレートチャンバ13、および、移送チャンバ14の各々は、チャンバの内部に真空雰囲気を別々に形成する。
基板処理装置10では、移送チャンバ14を中心に、真空チャンバ11と基板チャンバ12とESCプレートチャンバ13とが真空チャンバ11に隣接して設けられている。移送部15は、例えばロボットアームを備え、移送対象である基板1やESCプレート22を保持し、チャンバ同士の連通と非連通とを切り替えるバルブが開くときに、移送対象である基板1やESCプレート22を目的とするチャンバ11,12,13に移送する。
ESCプレートチャンバ13は、基板1の様々なサイズに対応した複数種類のESCプレート22をストックしている。移送部15は、複数のESCプレート22の中から、処理の対象となる基板1のサイズに合ったESCプレート22を選択し、ESCプレートチャンバ13から真空チャンバ11へ移送する。こうしたESCプレート22の移送によれば、基板1のサイズに合ったESCプレート22が真空チャンバ11の処理に用いられるため、ESCプレート22に適合する基板サイズと、処理の対象である基板1のサイズとが整合する結果、ESCプレート22や基板1に対する負荷が軽減される。そして、ESCプレートチャンバ13は、同じサイズのESCプレート22を複数枚ストックしておく必要性が少ないため、全体としてのストック枚数を少なくすることができる。
以上のような基板処理装置10では、基板1の処理を開始する前に、先ず、処理の対象となる基板1に合ったESCプレート22が選択されて、移送チャンバ14に位置する移送部15が、こうしたESCプレート22を真空チャンバ11に移送する。次いで、移送部15は、処理の対象となる基板1を基板チャンバ12から真空チャンバ11に移送する。そして、基板処理装置10は、真空チャンバ11に移送された基板1に対してプラズマ処理を施す。基板1のプラズマ処理が終了すると、移送部15は、真空チャンバ11から処理済の基板1を搬出し、次に処理の対象となる基板1を基板チャンバ12から真空チャンバ11に移送する。
ところで、処理の対象となる基板1のサイズが変わるときには、ESCプレート22のサイズも基板1に合ったものに交換されることが好ましい。そこで、処理の対象となる基板1のサイズの変更に伴ってESCプレート22が交換されるときや、ESCプレート22が故障したときなど、移送部15は、先ず、交換の対象となるESCプレート22を真空チャンバ11からESCプレートチャンバ13へ移送する。次いで、処理の対象となる基板1に合ったESCプレート22や新たなESCプレート22がESCプレートチャンバ13において選択されて、移送部15は、選択されたESCプレート22をESCプレートチャンバ13から真空チャンバ11へ移送する。結果として、こうした基板処理装置10によれば、処理の対象となる基板1のサイズに合ったESCプレート22や新たなESCプレート22への交換を、真空チャンバ11が大気に解放されることなく実現されるため、ESCプレート22のメンテナンスの作業効率の向上、ひいては、基板1の処理効率の向上を実現することができる。
[真空チャンバの構成]
図2に示すように、真空チャンバ11の内部には、下部電極としての機能を有する支持部材21が設けられている。支持部材21は、真空チャンバ11の内部に位置する冷却プレートやチャンバ本体にボルト等の固定部材によって固定されている。支持部材21の上には、処理の対象となる基板1のサイズに合ったESCプレート22が載置されて、このESCプレート22の上には、処理の対象となる基板1が載置される。
支持部材21には、基板1を静電的に吸着するための電圧をESCプレート22に印加する入力端子24が設けられている。ESCプレート22は、例えば円盤形状を有し、アルミナ、サファイア、石英等の誘電性を有した表面を備え、こうした表面は、例えば、電極として機能する導電性材料の表面に誘電体材料が溶射されることによって形成されている。
ESCプレート22の表面には、基板1に対して静電力を加えるESCパターン25が形成されており、ESCプレート22の内部には、支持部材21の入力端子24と接触するESC電極25aが形成されている。入力端子24は、直流電源24aと電気的に接続された例えばバネ端子である。ESCプレート22が支持部材21に載置されるとき、入力端子24は、ESC電極25aに弾接されてESC電極25aと電気的に接続される。
図2に示すように、真空チャンバ11の内部には、下部電極としての機能を有する支持部材21が設けられている。支持部材21は、真空チャンバ11の内部に位置する冷却プレートやチャンバ本体にボルト等の固定部材によって固定されている。支持部材21の上には、処理の対象となる基板1のサイズに合ったESCプレート22が載置されて、このESCプレート22の上には、処理の対象となる基板1が載置される。
支持部材21には、基板1を静電的に吸着するための電圧をESCプレート22に印加する入力端子24が設けられている。ESCプレート22は、例えば円盤形状を有し、アルミナ、サファイア、石英等の誘電性を有した表面を備え、こうした表面は、例えば、電極として機能する導電性材料の表面に誘電体材料が溶射されることによって形成されている。
ESCプレート22の表面には、基板1に対して静電力を加えるESCパターン25が形成されており、ESCプレート22の内部には、支持部材21の入力端子24と接触するESC電極25aが形成されている。入力端子24は、直流電源24aと電気的に接続された例えばバネ端子である。ESCプレート22が支持部材21に載置されるとき、入力端子24は、ESC電極25aに弾接されてESC電極25aと電気的に接続される。
移送部15は、基板1やESCプレート22を目的とするチャンバ11,12,13に別々に移送する機能を有し、こうした移送部15は、移送チャンバ14と真空チャンバ11とに移送に要する機能を分割させている。
移送部15の一部は、移送チャンバ14の備えるロボットアームである。ロボットアームは、それに保持された基板1を真空チャンバ11と基板チャンバ12との間で移送したり、それに保持されたESCプレート22を真空チャンバ11とESCプレートチャンバ13との間で移送したりする。こうしたロボットアームは、基板1の移送とESCプレート22の移送とにおいて共通に設けられてもよいし、別々に設けられてもよい。
移送部15の一部は、真空チャンバ11の備える昇降部26である。昇降部26は、支持部材21に載置されたESCプレート22の交換時にESCプレート22を昇降させるとともに、処理済みの基板1と処理前の基板1との交換時に、基板1をESCプレート22に対して昇降させる。
移送部15の一部は、移送チャンバ14の備えるロボットアームである。ロボットアームは、それに保持された基板1を真空チャンバ11と基板チャンバ12との間で移送したり、それに保持されたESCプレート22を真空チャンバ11とESCプレートチャンバ13との間で移送したりする。こうしたロボットアームは、基板1の移送とESCプレート22の移送とにおいて共通に設けられてもよいし、別々に設けられてもよい。
移送部15の一部は、真空チャンバ11の備える昇降部26である。昇降部26は、支持部材21に載置されたESCプレート22の交換時にESCプレート22を昇降させるとともに、処理済みの基板1と処理前の基板1との交換時に、基板1をESCプレート22に対して昇降させる。
昇降部26は、ESCプレート22に載置された基板1を裏面側から支持することの可能な第1ホイストピン27を有する。支持部材21には貫通孔27bが形成され、ESCプレート22には貫通孔27bから連続する第1挿通孔27aが形成されている。支持部材21に対してESCプレート22の載置される方向が載置方向であって、貫通孔27b、および、第1挿通孔27aは載置方向に沿って延びている。
第1ホイストピン27は、これら貫通孔27b、および、第1挿通孔27aに挿通され、駆動源29の駆動力を受けて上下動する。第1ホイストピン27の先端部は、ESCプレート22の表面から上動して、ESCプレート22に載置されている基板1の裏面に当接して基板1を支持する。第1ホイストピン27の先端部は、ESCプレート22の上方から下動して、第1ホイストピン27に支持されている基板1をESCプレート22に載置する。すなわち、第1ホイストピン27は、基板1を下げることによって基板1をESCプレート22に載置し、基板1を持ち上げることによって基板1をESCプレート22から離す。なお、第1ホイストピン27の本数や大きさや形状は、第1ホイストピン27が基板1を安定して支持できる範囲において、特に限定されるものではない。
第1ホイストピン27は、これら貫通孔27b、および、第1挿通孔27aに挿通され、駆動源29の駆動力を受けて上下動する。第1ホイストピン27の先端部は、ESCプレート22の表面から上動して、ESCプレート22に載置されている基板1の裏面に当接して基板1を支持する。第1ホイストピン27の先端部は、ESCプレート22の上方から下動して、第1ホイストピン27に支持されている基板1をESCプレート22に載置する。すなわち、第1ホイストピン27は、基板1を下げることによって基板1をESCプレート22に載置し、基板1を持ち上げることによって基板1をESCプレート22から離す。なお、第1ホイストピン27の本数や大きさや形状は、第1ホイストピン27が基板1を安定して支持できる範囲において、特に限定されるものではない。
昇降部26は、支持部材21に載置されたESCプレート22を裏面側から支持することの可能な第2ホイストピン28を有する。支持部材21には、載置方向に沿って延びる第2挿通孔28aが形成され、第2ホイストピン28は第2挿通孔28aに挿通されている。第2挿通孔28aは、駆動源29の駆動力を受けて上下動する。第2ホイストピン28の先端部は、支持部材21の表面から上動して、支持部材21に載置されているESCプレート22の裏面に当接してESCプレート22を支持する。第2ホイストピン28の先端部は、支持部材21の上方から下動して、第2ホイストピン28に支持されているESCプレート22を支持部材21に載置する。すなわち、第2ホイストピン28は、ESCプレート22を下げることによってESCプレート22を支持部材21に載置し、ESCプレート22を持ち上げることによってESCプレート22を支持部材21から離す。なお、第2ホイストピン28の本数や大きさや形状は、第2ホイストピン28がESCプレート22を安定して支持できる範囲において、特に限定されるものではない。
以上のような昇降部26の第1ホイストピン27や第2ホイストピン28は、油圧シリンダ、エアシリンダ、モータ等の駆動源29によって昇降される。
なお、上述した直流電源24aにおける電力の供給と遮断、および、駆動源29における駆動力の出力とその停止は、コンピュータ等で構成されたコントローラ31によって制御される。コントローラ31は、さらに、基板1を静電的に吸着する際に、直流電源24aを制御する。
以上のように昇降されるESCプレート22は、図2に示すように、中央部に、基板1が載置されるステージ32が形成されている。ステージ32は、処理の対象である基板1より大きいものであっても小さいものあってもよいが、一般に、処理する基板1と同じ大きさとなっている。ステージ32の周囲には、フランジ部33が形成されている。フランジ部33上には、外周リング34が載置される。外周リング34は、クランプ35の内周縁とステージ32の外周縁との間においてESCプレート22をプラズマから保護する。ESCプレート22は、フランジ部33に載置された状態で、真空チャンバ11とESCプレートチャンバ13との間で移送される。
ESCプレート22は、支持部材21に載置されたとき、クランプ35によって固定される。具体的に、クランプ35は、フランジ部33の外周縁と係合することで、位置決めをする。クランプ35は、さらに、外周リング34にオーバーハングするシャドウクランプ構造となっており、外周リング34やESCプレート22をプラズマから保護する。クランプ35は、昇降機構のガイドシャフト36に沿って昇降し、支持部材21や支持部材21に載置されたESCプレート22に対して近接離間する。なお、ESCプレート22をクランプする構成は、プラズマに対してESCプレート22が見えないように構成されていれば、その構成は特に限定されるものではない。したがって、クランプ35は、外周リング34を介してESCプレート22を押え付けるようにしてもよい。さらに、ESCプレート22を静電的に吸着する機能を支持部材21が有し、ESCプレート22は、支持部材21に対して静電的に吸着されていてもよい。
[基板処理装置の動作説明]
次に、以上のように構成された基板処理装置10の動作について、図3〜図16を参照して説明する。図3に示すように、基板1の処理前は、支持部材21上に、ESCプレート22が載置されていない状態にあり、さらに、クランプ35が支持部材21から離間し、ESCプレート22が載置可能な状態となっている。
次に、以上のように構成された基板処理装置10の動作について、図3〜図16を参照して説明する。図3に示すように、基板1の処理前は、支持部材21上に、ESCプレート22が載置されていない状態にあり、さらに、クランプ35が支持部材21から離間し、ESCプレート22が載置可能な状態となっている。
次いで、図4に示すように、移送部15を構成するロボットアーム16によって、ESCプレート22がESCプレートチャンバ13から真空チャンバ11に移送される。この際、コントローラ31は、ESCプレートチャンバ13にストックされている複数のESCプレート22の中から処理する基板1に合ったESCプレート22を選択し、ロボットアーム16で、選択したESCプレート22を真空チャンバ11に移送する。
ロボットアーム16においてESCプレート22を支持する支持部には、1つの方向に沿って延びるスリット16aが形成されている。そして、図5に示すように、ロボットアーム16によってESCプレート22が支持部材21上にまで移送されると、昇降部26の第2ホイストピン28が上昇し、その第2ホイストピン28は、ロボットアーム16のESCプレート22を支持する支持部に形成されたスリット16aを貫通してESCプレート22の裏面の当接し支持する。ESCプレート22が第2ホイストピン28に支持されると、ロボットアーム16は、真空チャンバ11から退避し、この際に、ESCプレート22を支持する第2ホイストピン28は、スリット16aを通過する。
図6に示すように、ロボットアーム16に代わってESCプレート22を支持する第2ホイストピン28は、コントローラ31の制御に従って、下降され、ESCプレート22を支持部材21上に載置する。
第2ホイストピン28が下降して支持部材21に載置されると、図7に示すように、ガイドシャフト36に沿って、クランプ35が支持部材21に近接する方向に下降する。これにより、ESCプレート22は、クランプ35がフランジ部33の外周部に係合され、支持部材21に固定される。
かくして、ESCプレート22が固定された真空チャンバ11には、次いで、処理する基板1が搬入される。具体的に、図8に示すように、ロボットアーム16は、コントローラ31の制御に従って、処理する基板1を、基板チャンバ12から真空チャンバ11に移送する。
図8及び図9に示すように、ロボットアーム16によって基板1がESCプレート22上にまで移送されると、次いで、昇降部26の第1ホイストピン27が上昇し、移送された基板1の裏面の当接し支持する。基板1が第1ホイストピン27に支持されると、ロボットアーム16は、真空チャンバ11から退避し、この際に、基板1を支持する第1ホイストピン27は、スリット16bを通過する。
なお、基板1を移送するロボットアーム16は、上述したESCプレート22を移送するロボットアームと同じあってもよいし、異なるものであってもよい。
図10に示すように、ロボットアーム16に代わって基板1を支持する第1ホイストピン27は、コントローラ31の制御に従って、下降され、基板1をESCプレート22上に載置する。
基板1がESCプレート22に載置されると、ESCプレート22のESC電極25aには、支持部材21側の入力端子24から基板1の吸着に必要な電圧が印加され、これにより、基板1は、ESCプレート22に静電的に吸着される。次いで、真空チャンバ11では、基板1に対するプラズマ処理が施される。
基板1の処理が終了すると、処理済みの基板1の搬出動作が行われる。図11に示すように、静電チャックが解除されると、昇降部26の第1ホイストピン27が上昇し、処理済みの基板1を裏面側から支持し、ESCプレート22から持ち上げる。すると、図12に示すように、ESCプレート22と第1ホイストピン27によって支持された基板1との間には、真空チャンバ11の外部からロボットアーム16が進入し、基板1を保持する。ロボットアーム16が基板1を支持すると、これに代わって、これまで基板1を支持していた第1ホイストピン27の先端は、ESCプレート22の内部まで下降する。この後、ロボットアーム16は、図13に示すように、処理済みの基板1を真空チャンバ11の外部に搬出する。
ところで、次に処理する基板1が先に処理した基板1とサイズが異なり、ESCプレート22を交換した方が好ましい場合がある。また、故障や損傷したESCプレート22を交換することが必要な場合がある。このように、ESCプレート22を交換する場合にあっても、基板処理装置10では、真空チャンバ11を大気解放することなく、ESCプレート22を交換することができる。具体的に、ESCプレート22を交換する場合には、図14に示すように、クランプ35は、昇降機構のガイドシャフト36に沿って上昇し、支持部材21に載置されたESCプレート22に対して離間する。
次いで、図15に示すように、ESCプレート22は、昇降部26の第2ホイストピン28は、上昇し、交換対象のESCプレート22の裏面の当接し持ち上げる。すると、図16に示すように、支持部材21と第2ホイストピン28によって支持されたESCプレート22との間には、真空チャンバ11の外部からロボットアーム16が進入し、ESCプレート22を保持する。ロボットアーム16がESCプレート22を支持すると、これに代わって、これまでESCプレート22を支持していた第2ホイストピン28の先端は、支持部材21の内部まで下降する。この後、ロボットアーム16は、処理済みの基板1を真空チャンバ11の外部に搬出する。
コントローラ31は、次に処理する基板1に合ったESCプレート22を選択し、選択したESCプレート22をESCプレートチャンバ13から真空チャンバ11へロボットアーム16に移送させる。真空チャンバ11内に移送された新たなESCプレート22は、図5に示すように、第2ホイストピン28によって支持され、次いで、図6に示すように、支持部材21に載置された後、図7に示すように、クランプ35により支持部材21に固定される。この後、図8〜図10に示すように、新たな基板1がESCプレート22に移送され、静電チャックされた後、プラズマ処理等が施される。
図17及び図18に示すように、小径の基板1に合わせたESCプレート22を支持部材21に載置するときには、ステージ32が小さくなる一方で、クランプ35の変更を行わなくてよいようにするため、フランジ部33の張り出し量が大きくなる。そこで、クランプ35とステージ32の外周縁との間には、フランジ部33の一部が露出することを防止するため、石英、セラミック等の絶縁材料で形成されたエッジリングやフォーカスリングといった保護リング37が配設される。これにより、ESCプレート22のクランプ35の外周縁とステージ32の外周縁との間のフランジ部33は、プラズマから見えないようになり保護される。保護リング37は、例えば、予めESCプレート22のフランジ部33に、ステージ32に嵌合するように取り付けられ、ESCプレート22は、保護リング37が取り付けられた状態で、ロボットアーム16によって真空チャンバ11に移送される。
上記実施の形態によれば以下のように列挙する効果を得ることができる。
(1)基板処理装置10は、真空チャンバ11の外部から真空チャンバ11の内部へのESCプレート22の搬入と、真空チャンバ11の内部から真空チャンバ11の外部へのESCプレート22の搬出とが可能である。したがって、真空チャンバ11を大気に解放することなく、基板1の処理とESCプレート22のメンテナンスとが可能となる。
(1)基板処理装置10は、真空チャンバ11の外部から真空チャンバ11の内部へのESCプレート22の搬入と、真空チャンバ11の内部から真空チャンバ11の外部へのESCプレート22の搬出とが可能である。したがって、真空チャンバ11を大気に解放することなく、基板1の処理とESCプレート22のメンテナンスとが可能となる。
(2)基板処理装置10によれば、昇降部26によるESCプレート22や基板1といった昇降対象の昇降と、ロボットアーム16による昇降対象の真空チャンバ11に対する進退とによって、基板1の搬送とESCプレート22の搬送とを別々に実現することができる。したがって、基板1の搬送に要する構成と、ESCプレート22の搬送に要する構成とを共通化することができる。
(3)具体的に、昇降部26を構成する第1ホイストピン27を用いて真空チャンバ11に移送された基板1を裏面側から支持することができ、第2ホイストピン28を用いて真空チャンバ11にESCプレート22を移送することができる。
この場合、第1ホイストピン27は、基板1をESCプレート22に対して昇降させるときに動作され、第2ホイストピン28は、ESCプレート22を支持部材21に対して昇降させるときに動作される。
なお、上記実施形態は、以下のように適宜変更して実施することもできる。
・第1ホイストピン27や第2ホイストピン28を備えた昇降部26が、ESCプレート22や基板1を昇降させる。こうした昇降部26の備える機能の一部、あるいは、全ては、ロボットアーム16に別途備えられる昇降機構として具体化されて、第1ホイストピン27、および、第2ホイストピン28の少なくとも1つを省略するようにしてもよい。こうした昇降部の構成であれば、支持部材21やESCプレート22の構成や構造を簡素化することができる。
・第1ホイストピン27や第2ホイストピン28を備えた昇降部26が、ESCプレート22や基板1を昇降させる。こうした昇降部26の備える機能の一部、あるいは、全ては、ロボットアーム16に別途備えられる昇降機構として具体化されて、第1ホイストピン27、および、第2ホイストピン28の少なくとも1つを省略するようにしてもよい。こうした昇降部の構成であれば、支持部材21やESCプレート22の構成や構造を簡素化することができる。
例えば、第2ホイストピン28が省略される構成においては、真空チャンバ11の内部からロボットアーム16を退避させるためのスリットが支持部材21の表面に形成される。そして、支持部材21の上方にESCプレート22が移送された状態からロボットアーム16がスリットに向けて下降することによって、ESCプレート22が支持部材21の表面に載置される。次いで、支持部材21の表面に形成されたスリットに沿ってロボットアーム16が移動することによって、ロボットアーム16が真空チャンバ11から退避して、ESCプレート22が真空チャンバ11の内部に残される。
例えば、第1ホイストピン27が省略される構成においては、真空チャンバ11の内部からロボットアーム16を退避させるためのスリットがESCプレート22の表面に形成される。そして、ESCプレート22の上方に基板1が移送された状態からロボットアーム16がスリットに向けて下降することによって、基板1がESCプレート22の表面に載置される。次いで、ESCプレート22の表面に形成されたスリットに沿ってロボットアーム16が移動することによって、ロボットアーム16が真空チャンバ11から退避して、基板1が真空チャンバ11の内部に残される。
・図19に示すように、支持部材21には、温度交換媒体(例えば、Heガス等の冷却ガス)の流路41を設け、ESCプレート22にも、この温度交換媒体の複数の流路42を設けるようにし、ESCプレート22が支持部材21に載置されたとき、流路41,42が相互に接続されるようにしてもよい。この場合、流路41,42との接続部分には、Oリング等のシール部材を設けることで、冷却ガスが漏れないようにする。支持部材21の流路41に導入された温度交換媒体は、支持部材21の流路41を経てESCプレート22の基板1の載置面側に形成されている流路42へ供給され、ESCプレート22や基板1を効率的に冷却することができる。なお、流路41,42の配管構造は、図19の例に限定されるものではない。例えば、ESCプレート22の流路42は、ステージ32の大きさに応じて、基板1やステージ32の冷却を効果的に行うことができるように適宜変更可能である。
・図20に示すように、昇降部26には、第1ホイストピン27や第2ホイストピン28に代えて、2つのピンの機能を併せ持つ二段ホイストピン51を用いてもよい。二段ホイストピン51は、先端側の基板1を支持する第1の太さの第1支持部52と、第1支持部52より太い第2の太さであってESCプレート22を支持する第2支持部53とを有する。第2支持部53は、第1支持部52の基端の境界に形成された第1支持部52の周囲の面で、ESCプレート22を支持する。ESCプレート22には、二段ホイストピン51の第1支持部52のみが挿通可能な第3挿通孔54が形成され、支持部材21には、第3挿通孔54と連続するような位置に、第2支持部53が挿通可能な第4挿通孔55が形成されている。二段ホイストピン51は、駆動源29によってESCプレート22の支持部材21に対する載置方向に上下動する。
ESCプレート22を昇降する場合も基板1を昇降する場合も、二段ホイストピン51は、コントローラ31によって同時に昇降される。具体的に、先ず、基板1の処理前にESCプレート22がロボットアーム16によって真空チャンバ11に移送された場合、二段ホイストピン51は、上昇することによって、第2支持部53でESCプレート22の裏面を支持し、下降することで、ESCプレート22を支持部材21に載置する。
また、支持部材21にESCプレート22が載置された後、基板1をESCプレート22に載置する場合、二段ホイストピン51は、上昇し、ESCプレート22の第3挿通孔54から突出し、ロボットアーム16に支持されている基板1を裏面側から支持する。このとき、二段ホイストピン51は、第2支持部53がESCプレート22の裏面に当接するまでは上昇せず、これにより、ESCプレート22が支持部材21から浮き上がらないようにしている。そして、二段ホイストピン51は、第1支持部52で基板1を支持すると、次いで、下降することで、基板1をESCプレート22に載置する。
上記変形例によれば下記(4)に示す効果を得ることができる。
(4)二段ホイストピン51を昇降部26に用いた場合には、上述の例のように、基板1用の第1ホイストピン27やESCプレート22用の第2ホイストピン28を設ける必要がなくなり、また、複数の二段ホイストピン51があっても駆動源29の駆動を同時に行えばよいことから、制御を容易にすることができる。
(4)二段ホイストピン51を昇降部26に用いた場合には、上述の例のように、基板1用の第1ホイストピン27やESCプレート22用の第2ホイストピン28を設ける必要がなくなり、また、複数の二段ホイストピン51があっても駆動源29の駆動を同時に行えばよいことから、制御を容易にすることができる。
なお、二段ホイストピン51は、基板1やESCプレート22を安定して支持できるのであれば、本数や大きさや形状は特に限定されるものではない。また、二段ホイストピン51は、上述した第1ホイストピン27や第2ホイストピン28と併用するようにしてもよい。
・駆動源29は、第1ホイストピン27と第2ホイストピン28とを同時に昇降してもよい。例えば、基板1が持ち上げられる際の第2ホイストピン28の先端がESCプレート22の下面よりも下方に位置し、かつ、第2ホイストピン28の先端とESCプレート22の下面との間の距離が基板1の持ち上げられる距離よりも大きいように昇降部が構成される。こうした構成であれば、第1ホイストピン27が上昇して基板1を持ち上げるときに、第1ホイストピン27と第2ホイストピン28とが同時に上昇しても、第2ホイストピン28の先端はESCプレート22の下面に当接せず、ESCプレート22は持ち上げられない。なお、第1ホイストピン27と第2ホイストピン28とを別々に昇降する昇降部であれば、こうしたホイストピンの位置が受ける制約を軽減することも可能である。
・基板1をストックする機構やESCプレート22をストックする機構を移送チャンバ14が備え、基板チャンバ12が有する基板1のストック機能や、ESCプレートチャンバ13の有するESCプレートのストック機能を移送チャンバ14が兼ね備えてもよい。こうしたチャンバの構成であれば、基板チャンバ12やESCプレートチャンバ13を割愛することも可能である。
1…基板、10…基板処理装置、11…真空チャンバ、12…基板チャンバ、13…ESCプレートチャンバ、14…移送チャンバ、15…移送部、16…ロボットアーム、21…支持部材、22…ESCプレート、24…入力端子、24a…直流電源、25…ESCパターン、25a…ESC電極、26…昇降部、27…第1ホイストピン、27a…第1挿通孔、27b…貫通孔、28…第2ホイストピン、28a…第2挿通孔、29…駆動源、31…コントローラ、32…ステージ、33…フランジ部、34…外周リング、35…クランプ、36…ガイドシャフト、37…保護リング、41,42…流路、51…二段ホイストピン、52…第1支持部、53…第2支持部、54…第3挿通孔、55…第4挿通孔。
Claims (7)
- 基板を処理する真空チャンバと、
前記真空チャンバの内部に位置し、前記基板の吸着に必要な電圧を印加する入力端子を有する支持部材と、
板状をなし前記支持部材に離脱可能に載置され、前記入力端子に電気的に接続されて電力が供給され前記基板を静電吸着する電極を有する静電部材と、
前記真空チャンバに隣接した移送チャンバと、
前記移送チャンバに設けられ、前記移送チャンバと前記真空チャンバとの間で、前記静電部材と前記基板とを別々に移送対象として移送する移送部と、を備え、
前記静電部材は、前記基板が載置される載置対象であり、
前記支持部材は、前記静電部材が載置される載置対象であり、
前記移送部は、さらに、前記真空チャンバ内に移送された前記移送対象をそれの前記載置対象に対して相対的に下降させて、前記移送対象をそれの前記載置対象に載置するとともに、前記載置対象に載置された前記移送対象をそれの前記載置対象に対して相対的に上昇させて前記移送対象を前記移送部に載置する昇降部を有する基板処理装置。 - さらに、前記移送部と前記昇降部の動作を制御する制御部を備え、
前記移送部は、さらに、前記移送チャンバから前記真空チャンバへの進入と前記真空チャンバからの退避とが可能なアームを有し、
前記昇降部は、前記基板を昇降対象として前記静電部材に対して昇降し、かつ、前記静電部材を昇降対象として前記支持部材に対して昇降し、
前記制御部は、
前記昇降対象を、前記真空チャンバから搬出するとき、前記昇降対象が上昇した状態で前記真空チャンバに前記アームを進入させて前記アームに前記昇降対象を保持させ、前記昇降対象が前記アームに保持された状態で前記アームを前記真空チャンバから退避させ、
前記昇降対象を、前記真空チャンバに搬入するとき、前記昇降対象を保持する前記アームを前記真空チャンバに進入させて前記昇降対象を前記昇降部に保持させ、前記アームを前記真空チャンバから退避させ、前記昇降対象を下降させる
請求項1記載の基板処理装置。 - 前記昇降部は、
前記支持部材及び前記静電部材に前記静電部材が載置される載置方向に連続して形成された第1挿通孔に挿通される第1ホイストピンと、
前記支持部材に前記載置方向に形成された第2挿通孔に挿通される第2ホイストピンと、
前記第1ホイストピンと前記第2ホイストピンとを昇降する駆動源と、を有し、
前記第1ホイストピンは、上昇して前記静電部材に載置された前記基板の裏面に当接したとき、前記基板を前記静電部材から離間し、
前記第2ホイストピンは、上昇して前記静電部材に当接したとき、前記静電部材を前記支持部材から離間する
請求項2記載の基板処理装置。 - 前記駆動源は、前記第1ホイストピンと前記第2ホイストピンを別々に昇降する
請求項3記載の基板処理装置。 - 前記昇降部は、二段ピンを有し、
前記二段ピンは、第1の太さを有し、前記静電部材に形成された第3挿通孔に挿通されて、前記静電部材に載置された前記基板の裏面に当接し、前記基板を支持する第1支持部と、
前記第1支持部より基端側において、前記第1の太さより太い第2の太さを有し、前記支持部材に前記第3挿通孔と連続するように形成された第4挿通孔に挿通されて、前記静電部材の裏面に当接し、前記静電部材を支持する第2支持部とを有する
請求項2から4の何れか1項いずれか1つに記載の基板処理装置。 - 基板を処理する真空チャンバと、前記真空チャンバの内部に位置する支持部材と、前記支持部材に離脱可能に載置され前記基板を静電吸着する静電部材と、前記真空チャンバに隣接した移送チャンバと、前記移送チャンバに設けられ、前記移送チャンバと前記真空チャンバとの間で、前記静電部材と前記基板とを別々に移送する移送部と、を備え、前記移送部が、さらに、前記真空チャンバ内に移送された前記静電部材を前記支持部材に対して相対的に下降させて載置するとともに、前記真空チャンバ内に移送された前記基板を前記静電部材に対して相対的に下降させて載置する昇降部を有する基板処理装置を用い、
前記移送部が前記静電部材を保持し前記真空チャンバ内に移送し、
前記移送部が前記昇降部で前記静電部材を保持し、下降して、前記支持部材に載置し、
前記移送部が前記基板を保持し前記真空チャンバ内に移送し、
前記移送部が前記昇降部で前記基板を保持し、下降して、前記支持部材に載置された前記静電部材に載置し、
前記静電部材に電圧を印加して、前記基板を、前記静電部材に静電吸着し、静電吸着された前記基板を処理し、
前記移送部が前記昇降部で、処理された前記基板を前記静電部材に対して上昇し、
前記移送部が前記基板を保持して前記真空チャンバから退避する基板処理方法。 - さらに、前記真空チャンバの内部の前記静電部材を交換する場合、
前記移送部が前記昇降部で前記支持部材に載置されている前記静電部材を上昇し、
前記移送部が前記静電部材を保持して前記真空チャンバから退避し、
前記移送部が別の静電部材を保持し前記真空チャンバ内に移送し、
前記移送部が前記昇降部で前記別の静電部材を保持し、下降して、前記支持部材に載置する
請求項6記載の基板処理方法。
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