KR20210120975A - 진공 처리 장치 - Google Patents

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Abstract

처리의 효율을 향상시킨 진공 처리 장치를 제공하기 위하여, 로크(lock)실 내에 배치되고 상기 진공 반송 로봇과의 사이에서 상기 웨이퍼를 수취해서 빔부(梁部) 상에 지지하거나 혹은 지지한 상기 웨이퍼를 넘겨주는 푸셔암(arm)과, 상기 로크실 내의 저부(底部)에 배치되고 아래쪽으로 이동한 상기 푸셔암의 빔부로부터 넘겨받아 복수의 지지핀 선단(先端) 상에 놓인 상기 웨이퍼를 냉각하는 냉각판을 구비하고, 상기 푸셔암은 수평 방향으로 연장된 빔부 상에 놓이는 상기 웨이퍼의 중심의 둘레의 4개소에 당해 웨이퍼를 선단으로 지지하는 4개의 푸셔핀과, 상기 근원부에 연결되고 상기 빔부를 상하 방향으로 이동하는 구동부를 갖고, 상기 냉각판은 그 중앙부에 아래쪽으로 이동한 상기 푸셔암의 빔부가 수납되는 오목부를 갖고, 상기 지지핀이 상기 오목부에 수납된 상기 푸셔암의 상기 푸셔핀보다 상기 냉각판 상에 놓인 상기 웨이퍼의 중심으로부터 외주측에 위치했다.

Description

진공 처리 장치
반도체 웨이퍼 등의 피처리 기판을 진공 용기 내부의 처리실 내에서 처리하는 진공 처리 유닛과 이 진공 처리 유닛에 연결되고 그 내부를 피처리 기판이 반송되는 반송 용기를 구비한 진공 처리 장치에 관한 것이며, 반송 용기에 연결되고 피처리 기판이 격납되는 내측의 공간이 소정의 진공도의 저압과 대기압과 대략 동등한 고압 사이에서 압력이 조절되는 로크(lock)실을 구비한 진공 처리 장치에 관한 것이다.
상기와 같은 진공 처리 장치에 있어서, 처리 대상인 반도체 웨이퍼 등의 기판 형상의 시료(이하, 웨이퍼라 한다)를 처리하는 효율은, 당해 진공 처리 장치를 구성하는 실질적으로 대기압으로 되는 부분 및 소정의 진공도의 저압으로 되는 부분의 각각에 있어서의 웨이퍼를 반송하는 능력, 및 웨이퍼가 반송된 진공 처리 유닛에 있어서의 웨이퍼를 처리하는 능력, 또한 웨이퍼가 반송되는 경로를 설정하는 알고리즘 등의 웨이퍼의 반송의 제어에 의해 영향을 받는다. 보다 구체적으로는, 웨이퍼가 내측에 수납된 카세트가 진공 처리 장치에 접속된 수, 대기압 하에서 웨이퍼를 반송하는 대기 반송 로봇의 단위 시간당의 반송 능력, 로크실의 배기·대기 개방에 요하는 시간, 저압 하 웨이퍼를 반송하는 진공 반송 로봇의 단위 시간당의 반송 능력, 웨이퍼가 반송되어 내부에서 처리되는 처리 유닛의 수 및 배치, 진공 처리 유닛에 있어서 웨이퍼를 처리하는데 요하는 시간에 영향을 받는다. 예를 들면, 진공 처리 유닛, 진공 반송 용기, 로크실을 포함하는 진공 처리 장치를 구성하는 복수의 유닛의 어느 하나에 있어서, 당해 하나의 유닛에 있어서의 단위 시간당의 웨이퍼의 반송이나 플라스마를 이용한 에칭이나 애싱 등의 처리의 매수가 다른 유닛보다도 충분히 작은 경우에는, 진공 처리 장치 전체의 처리의 효율은 상기 하나의 유닛의 동작의 능력의 크기로 제한되고, 당해 하나의 처리 유닛의 단위 시간당의 처리의 매수가 진공 처리 장치의 단위 시간당의 처리의 매수로 된다.
그래서, 각 유닛에서의 동작이나 처리의 효율에 불균일이 커서 각 유닛에서 반송 대기 시간이 발생해도, 대기 시간을 치우치지 않게 분산시킴에 의해 진공 처리 장치 전체의 생산성을 향상시키는 것이 요구된다. 이와 같은 진공 처리 장치의 종래의 기술로서는, 일본 특개2013-207014호 공보에 개시된 것이 알려져 있었다. 이 종래 기술에서는, 복수의 진공 반송실과, 이들의 각각에 연결된 복수의 진공 처리실과, 복수의 진공 반송실끼리의 사이에 배치되고 이들을 연통(連通)해서 연결하는 중간의 수납실과, 복수의 진공 반송실 중의 하나에 연결된 로크실을 구비한 진공 처리 장치에 있어서, 복수의 진공 반송실의 한쪽에 연결된 로크실과 당해 한쪽의 진공 반송실을 통해서 연결된 진공 처리 유닛과의 사이에서의 웨이퍼의 반송과 복수의 진공 반송실 중의 다른 쪽과 연결된 진공 처리실과 당해 다른 쪽의 진공 반송실을 통해서 연결된 중간의 수납실과의 사이의 웨이퍼의 반송을 병행해서 행하는 기술이 개시되어 있다.
이 종래 기술에서는, 이와 같은 로크실과 하나의 진공 처리실 사이에서 웨이퍼를 반송하는 동작과 병행해서 수납실과 다른 진공 처리실 사이에서 웨이퍼를 반송함으로써, 진공 처리 장치에 있어서 웨이퍼가 로크실로부터 목표의 진공 처리실로 반송되어 처리가 실시된 후에 로크실까지 되돌려질 때까지의 웨이퍼의 반송 중의 대기 시간을 저감함으로써, 진공 처리 장치가 설치되는 개소의 당해 장치의 전유 면적당의 웨이퍼의 처리 매수를 증대시켜서 생산성을 향상하는 것이 개시되어 있다.
일본 특개2013-207014호 공보
그러나, 상기한 종래 기술에서는, 다음과 같은 점에 대하여 고려가 부족한 문제가 있었다. 즉, 이 종래 기술은, 수납실과 안쪽 진공 처리실 사이에서 반송하는 동작과 로크실과 앞쪽의 진공 반송실 사이에서 반송하는 동작을 병행해서 단위 시간당으로 웨이퍼가 처리되는 매수가 가장 높아지는, 소위 최적의 반송으로 되도록 웨이퍼가 반송되는 목표의 진공 처리실과 반송을 행하는 시간 등의 반송의 제어가 행해지고 있었지만, 애싱 처리 등의 처리가 고온의 조건에서 실시된 후의 웨이퍼를 고온인 채로 반송했을 경우에, 로크실 내에서 웨이퍼가 율속(律速)하여, 생산성의 효율이 최적으로 되는 구조가 충분히 고려되어 있지 않아, 진공 처리 장치의 설치 면적당의 생산성이 손상되고 있었다.
특히, 진공 처리 유닛의 처리실 내에서 행해지는 웨이퍼 표면의 막층의 처리, 예를 들면 에칭 처리에서 사용되는 가스 중에 할로겐 가스 혹은 불소 함유의 가스가 포함되는 경우에는, 웨이퍼의 처리 중에 형성되어 처리실 내부의 표면이나 웨이퍼 표면에 부착하는 부착물 혹은 이것이 퇴적해서 형성된 막 중에는 이들 가스의 입자가 포함되고, 일부는 해리한 상태의 것이 혼입되어 있다. 이 때문에, 처리 종료 후의 웨이퍼를 이들 입자를 포함하는 부착물이나 막을 가진 상태인 채로, 진공 처리 유닛으로부터 반출해서 진공 반송 용기, 로크실을 거쳐 대기 중에 반송한 경우에는, 부착물이나 막이 대기 등의 진공 처리 장치 외부의 분위기 중의 수증기를 흡착시켜서 흡습함과 함께 할로겐화수소가 생성되고, 처리 유닛 내부에서의 처리에서 웨이퍼의 표면에 형성된 반도체 디바이스의 회로의 배선을 구성해야 할 막구조를 부식시키는 문제가 발생한다. 특히, 웨이퍼 표면에 미리 형성된 처리 대상의 막층이 알루미늄이나 그 합금 등의 부식하기 쉬운 재료인 경우에는, 이와 같은 문제가 현저히 일어나게 된다.
이 때문에, 종래부터, 처리 후의 웨이퍼를 대기에 노출하기 전에 웨이퍼를 200∼400℃로 가열하면서 웨이퍼의 처리 후의 막층의 표면에 반응성이 높은 입자를 공급해서 상호 작용을 일어나게 해서 부착막을 제거하는 공정이 실시되어 왔다. 이와 같이 고온에서 처리된 웨이퍼를 다른 실 내에 반송하는 경우에는, 반송용 로봇의 암(arm)의 선단(先端)부에 구비되고 웨이퍼를 표면에 진공 흡착시키는 흡착암이 웨이퍼에 접촉했을 때에, 서로의 온도차에 의해서 웨이퍼에는 변형이 발생하여 웨이퍼를 암 상에서 진공 흡착시킬 수 없어진다. 그러면, 웨이퍼의 반송 중에 웨이퍼가 암 상으로부터 벗어나서 낙하해 버리는 것, 혹은 진공 용기나 진공 반송 용이하게 구비되고 웨이퍼가 내측을 통과하는 통로인 게이트를 개폐하는 밸브에 웨이퍼가 끼어서 손상되어 버리는 것 등의 장애가 발생해 버려서 진공 처리 장치의 신뢰성이 매우 저하해 버린다. 또한, 웨이퍼가 수납된 카세트에는 열에 의한 변형이 일어나 버려서, 카세트 내에의 웨이퍼의 수납이 곤란해질 우려가 있다.
그 때문에, 이와 같은 고온, 혹은 저온에서 처리된 웨이퍼는, 대기측에 반출되기 전의 개소, 예를 들면 로크실 내에 수납된 상태에서 온도를 저하시킨 후에 로크실로부터 반출되어 카세트에 회수되고 있었다. 그러나, 웨이퍼의 대구경화(大口徑化)와 함께 웨이퍼의 열용량이 증대하기 때문에, 로크실 내에 웨이퍼가 수납되어 체류하고 있는 시간을 길게 할 필요가 있어, 처리 완료된 웨이퍼를 대기측의 원래의 카세트로 되돌릴 때까지의 시간이 길어져서 진공 처리 장치의 운전이나 처리의 효율이 저하해 버린다는 문제가 발생하고 있었다.
본 발명의 목적은, 처리의 효율을 향상시킨 진공 처리 장치를 제공하는 것에 있다.
상기 목적은, 대기 반송실과, 그 배면측에 배치되고 내부에 웨이퍼를 반송하는 진공 반송 로봇이 배치된 적어도 하나의 진공 반송실과, 상기 진공 반송실에 연결되고 내부에서 상기 웨이퍼가 처리되는 진공 처리실과, 상기 대기 반송실의 배면측이며 상기 대기 반송실과 진공 반송실 사이에 배치되고 상기 웨이퍼를 내부에 수납 가능한 로크실과, 상기 대기 반송실의 전면(前面)측에 배치되는 카세트 내에 수납된 복수 매의 상기 웨이퍼를 당해 카세트로부터 취출하고 순차 상기 진공 처리실에 상기 진공 반송 로봇에 의해 반송해서 처리를 행한 후 상기 카세트로 되돌리는 반송의 동작을 조절하는 제어부와, 상기 로크실 내에 배치되고 상기 진공 반송 로봇과의 사이에서 상기 웨이퍼를 수취해서 빔부(梁部) 상에 지지하거나 혹은 지지한 상기 웨이퍼를 넘겨주는 푸셔암과, 상기 로크실 내의 저부(底部)에 배치되고 아래쪽으로 이동한 상기 푸셔암의 빔부로부터 넘겨받아 복수의 지지핀 선단 상에 놓인 상기 웨이퍼를 냉각하는 냉각판을 구비하고, 상기 푸셔암은 수평 방향으로 연장된 빔부 상에 놓이는 상기 웨이퍼의 중심의 둘레의 4개소에 당해 웨이퍼를 선단으로 지지하는 4개의 푸셔핀과, 상기 근원부에 연결되고 상기 빔부를 상하 방향으로 이동하는 구동부를 갖고, 상기 냉각판은 그 중앙부에 아래쪽으로 이동한 상기 푸셔암의 빔부가 수납되는 오목부를 갖고, 상기 지지핀이 상기 오목부에 수납된 상기 푸셔암의 상기 푸셔핀보다 상기 냉각판 상에 놓인 상기 웨이퍼의 중심으로부터 외주측에 위치한 진공 처리 장치에 의해 달성된다.
본 발명에 따르면, 설치 면적당의 생산성과 처리 효율을 향상시키는 진공 처리 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 진공 처리 장치의 구성의 개략을 모식적으로 나타내는 상면도.
도 2는 도 1에 나타내는 실시예에 따른 진공 처리 장치의 로크실의 구성을 모식적으로 나타내는 종단면도.
도 3은 도 1에 나타내는 실시예에 따른 진공 처리 장치의 로크실의 구성을 모식적으로 나타내는 횡단면도.
도 4는 도 2에 나타내는 로크실의 구성의 개략을 모식적으로 나타내는 사시도. 도 2에 나타내는 실시예의 로크실 내에서의 웨이퍼 변형 태양을 설명하기 위한 모식도.
도 5는 도 1에 나타내는 실시예에 따른 진공 처리 장치의 로크실 및 내부의 수납실에 배치된 웨이퍼의 배치를 모식적으로 나타내는 종단면도.
이하, 본 발명에 따른 진공 처리 장치의 실시예를 도면에 의해 상세히 설명한다.
(실시예 1)
도 1에 본 발명의 실시형태에 따른 진공 처리 장치(100)의 구성을 설명한다. 도 1은, 본 발명의 실시예에 따른 진공 처리 장치의 구성의 개략을 모식적으로 나타내는 상면도이다.
본 도면에 나타내는 진공 처리 장치(100)는, 크게 구분해서, 대기측 블록(101)과 진공측 블록(102)에 의해 구성된다. 대기측 블록(101)은, 대기압 하에서 피처리물인 반도체 웨이퍼 등의 기판 형상의 시료를 반송, 수납 위치 결정 등을 행하는 부분이고, 진공측 블록(102)은, 대기압으로부터 감압된 압력 하에서 웨이퍼 등의 기판 형상의 시료를 반송하고, 미리 정해진 진공 처리실 내에 있어서 처리를 행하는 블록이다. 그리고, 진공측 블록(102)의 전술한 반송이나 처리를 행하는 진공측 블록(102)의 개소와 대기측 블록(101) 사이에는, 이들을 연결해서 배치되고 시료를 내부에 가진 상태에서 압력을 대기압과 진공압 사이에서 상하시키는 부분이 배치되어 있다.
대기측 블록(101)은, 내부에 대기 반송 로봇(109)을 구비한 대략 직방체 형상의 용기이며 내부의 압력이 진공 처리 장치(100)의 주위의 분위기인 대기의 압력과 같거나 조금 높게 되고 처리 전 및 처리 후의 시료가 반송되는 대기 반송실을 내측에 갖는 케이싱(106)을 포함하고, 이 케이싱(106)의 전면측에 부착되어 있고, 처리용 또는 클리닝용의 피처리 대상의 반도체 웨이퍼 등의 기판 형상의 시료(이하, 웨이퍼)가 수납되어 있는 카세트가 그 위에 놓이는 복수의 카세트대(107)가 구비되어 있다.
진공측 블록(102)은, 제1 진공 반송실(104) 및 제2 진공 반송실(110)과, 대기측 블록(101)과의 사이에 배치되고, 대기측과 진공측 사이에서 주고받기를 하는 웨이퍼를 내부에 가진 상태에서 압력을 대기압과 진공압 사이에서 주고받기를 하는 로크실(105)을 하나 또는 복수 구비하고 있다. 도 2, 도 3을 이용해서 후술한다.
제1 진공 반송실(104), 제2 진공 반송실(110)은 각각의 평면 형상이 대략 직사각형 형상을 가진 진공 용기를 포함하는 유닛이고, 이들은, 실질적으로 동일하다고 간주할 수 있을 정도의 구성상의 차이를 갖는 2개의 유닛이다. 진공 반송 중간실(111)은, 내부가 다른 진공 반송실 또는 진공 처리실과 동등한 진공도까지 감압 가능한 진공 용기로서, 진공 반송실을 서로 연결해서, 내부의 실이 연통되어 있다. 진공 반송실과의 사이에는, 내부의 실을 연통해서 내측에서 웨이퍼가 반송되는 통로를 개방, 차단해서 분할하는 게이트 밸브(120)가 배치되어 있고, 이들 게이트 밸브(120)가 폐색함에 의해서, 진공 반송 중간실과 진공 반송실 사이는 기밀하게 봉지(封止)된다.
또한, 진공 반송 중간실(111) 내부의 실에는, 복수의 웨이퍼를 이들의 면과 면 사이에서 극간을 두고 놓아서 수평으로 유지하는 수납부가 배치되어 있고, 제1, 제2 진공 반송실(104, 110) 사이에서 웨이퍼가 넘겨받아질 때에, 일단 수납되는 중계실의 기능을 구비하고 있다. 즉, 한쪽의 진공 반송실 내의 진공 반송 로봇(108)에 의해서 반입되고 상기 수납부에 놓인 웨이퍼가 다른 쪽의 진공 반송실 내의 진공 반송 로봇(108)에 의해 반출되고 당해 진공 반송실에 연결된 진공 처리실(103) 또는 로크실(105)로 반송된다.
제1 진공 반송실(104)과 제2 진공 반송실(110)이 대면하고 있는 일면에 상당하는 서로의 측벽 사이에는 복수의 처리 전 또는 처리 후의 웨이퍼를 내부에 수납 가능한 진공 반송 중간실(111)이 배치되어 양자를 연결하고 있다. 또 다른 일면에, 내부가 감압되어 그 내부에 웨이퍼가 반송되고, 당해 내부의 공간에 도입된 처리 가스를 이용해서 형성된 플라스마를 이용해서 웨이퍼가 처리되는 진공 처리실(103)이 접속되어 있다. 본 실시예에서는, 진공 처리실(103)은, 진공 용기를 포함해서 구성되고, 이 진공 용기 내부의 처리실에 플라스마를 형성하기 위하여 공급되는 전계, 자계의 발생 수단, 진공 용기 내부의 감압되는 공간인 처리실을 배기하는 진공 펌프를 포함하는 배기 수단을 포함해서 구성된 유닛 전체를 나타내고 있고, 내부의 처리실에 있어서 플라스마를 이용한 에칭 처리, 애싱 처리 혹은 다른 반도체 웨이퍼에 실시하는 처리가 실시된다. 또한, 각 진공 처리실(103)에는, 실시되는 처리에 따라서 진공 용기 내부의 처리실에 공급되는 처리 가스가 흐르는 관로가 연결되어 있다.
제1 진공 반송실(104)에는 최대 2개의 진공 처리실(103)이 연결 가능하게 구성되어 있지만, 본 실시예에서는 2개의 진공 처리실(103)이 연결된다. 한편, 제2 진공 반송실(110)에는 최대 3개의 진공 처리실(103)이 연결 가능하게 구성되어 있지만, 본 실시예에서는 2개까지의 진공 처리실(103)이 연결된다. 제1 진공 반송실(104) 및 제2 진공 반송실(110)은, 그 내부가 반송실로 되어 있고, 제1 진공 반송실(104)에는, 진공 하에서 로크실(105)과 진공 처리실(103) 또는 진공 반송 중간실(111)의 어느 하나 사이에서 웨이퍼를 반송하는 제1 진공 반송 로봇(108)이 그 내부의 공간의 중앙 부분에 배치되어 있다. 제2 진공 반송실(110)도 상기와 마찬가지로 진공 반송 로봇(108)이 내부의 중앙 부분에 배치되어 있고, 진공 처리실(103), 진공 반송 중간실(111)의 어느 하나와의 사이에서 웨이퍼의 반송을 행한다.
상기 진공 반송 로봇(108)은, 그 암 상에 웨이퍼가 놓이고, 제1 진공 반송실(104)에서는 진공 처리실(103)에 배치된 웨이퍼대 상과 로크실(105) 또는 진공 반송 중간실(111)의 어느 하나 사이에서 웨이퍼의 반입, 반출을 행한다. 이들 진공 처리실(103), 로크실(105), 진공 반송 중간실(111), 제1 진공 반송실(104) 및 제2 진공 반송실(110)의 반송실과의 사이에는, 각각 기밀하게 폐색, 개방 가능한 게이트 밸브(120)에 의해 연통하는 통로가 마련되어 있고, 이 통로는, 게이트 밸브(120)에 의해 개폐된다.
도 1의 실시예의 진공 처리 장치에서는, 웨이퍼에 대하여 실시되는 처리는 모든 진공 처리실(103)에 대하여 처리 시간을 포함하여 동등한 조건에서 행해진다. 또한, 로크실(105)에서의 단위 시간당의 웨이퍼를 반송 가능한 매수는, 진공 처리실(103)에 있어서의 단위 시간당 웨이퍼를 처리 가능한 매수보다도 적고, 각 진공 반송실에 구비된 진공 반송 로봇(108)의 단위 시간당의 웨이퍼의 반송 매수보다도 같거나 혹은 약간 적은 값이다. 이는, 로크실(105)에 있어서 처리 후의 웨이퍼가 대기측 블록(101)으로 반출될 때에, 애싱 처리 등의 가열되는 처리가 실시된 웨이퍼의 온도를 반송이나 카세트에의 수납에 지장이 발생하지 않을 정도까지 저하시키는 시간을 길게 요해서, 로크실(105) 내에서 웨이퍼가 체류하고 있는 시간이 소체적으로 길기 때문이다.
진공 반송 로봇(108) 중 제1 진공 반송실(104) 내에 배치된 것(진공 반송 로봇 1)은, 대기측 블록(101)으로부터 진공측 블록(102)에 도입된 미처리의 웨이퍼를, 로크실(105)과 당해 웨이퍼가 반송되기 전에 미리 설정된 처리가 실시되는 목표의 각 진공 처리실(103) 사이에서 반송해서 주고받기하는 기계이다. 한편, 제2 진공 반송실(110) 내에 배치된 것(진공 반송 로봇 2)은, 진공 반송 로봇 1이 제1 진공 반송실(104)로부터 진공 반송 중간실(111)로 반송한 웨이퍼를 당해 진공 반송 중간실(111)과 제2 진공 반송실(110)에 연결된 어느 하나의 진공 처리실(103) 사이에서 웨이퍼를 반송해서 주고받기하는 기계이다.
본 실시예에서는, 어느 하나의 진공 처리실(103) 내에서 웨이퍼에 대한 처리가 종료된 후에 당해 진공 처리실(103)로부터 처리 완료된 웨이퍼가 로크실(105)을 향해서 반송되어 오지만, 전술과 같이 로크실(105)에서 웨이퍼를 대기 블록에 내놓는, 즉 웨이퍼가 수납된 상태에서 로크실(105) 내부가 감압된 상태로부터 대기압과 같거나 그렇다고 간주할 수 있을 정도까지 승압시키고 대기측 블록(101)에 면한 게이트 밸브가 개방되어 웨이퍼가 취출될 때까지의 로크실(105) 내의 웨이퍼가 체류하는 시간은, 웨이퍼가 진공 처리실(103) 내에 반입되어 처리된 후 취출될 때까지 체류하는 시간보다도 충분히 길다. 이 때문에, 본 실시예에서는, 모든 처리 완료 웨이퍼를 로크실(105)로 되돌려야만 하는 진공 반송 로봇 1이, 처리 완료 웨이퍼를 자신의 암에 유지한 채로 로크실(105)의 진공측 블록(102)측의 게이트 밸브가 개방되어 반입을 할 수 있게 될 때까지의 대기 시간이 발생한다.
도 2, 3, 4를 이용해서, 도 1에 나타내는 진공 처리 장치(100)에 마련된 로크실(105)의 구성을 설명한다. 도 2는, 도 1에 나타내는 실시예에 따른 진공 처리 장치의 로크실의 구성을 모식적으로 나타내는 종단면도이다. 도 3은, 도 1에 나타내는 실시예에 따른 진공 처리 장치의 로크실의 구성을 모식적으로 나타내는 종단면도이다. 도 3에서는, 일부의 횡단면을 포함하는 로크실(105)을 위쪽으로부터 본 상면도로서 나타내고 있다. 도 4는, 도 2에 나타내는 로크실의 구성의 개략을 모식적으로 나타내는 사시도이다.
본 실시예의 로크실(105)은, 기밀하게 구획된 2개의 실이 상하로 겹쳐져서 내부에 배치된 진공 용기를 구비하고, 상하의 실의 각각인 로크실(105-1, 105-2)에는, 퍼지 라인(203), 배기 라인(204)의 각각이 구비되어 있다. 또한, 로크실(105-1, 105-2)의 각각은, 대기측 블록(101)의 케이싱(106) 및 진공측 블록(102)의 제1 진공 반송실(104)과의 사이의 각각에 게이트 밸브(120)를 갖고 있다.
이들 게이트 밸브(120)는, 제어부(125)로부터의 지령 신호에 따라서, 도시하지 않는 밸브 구동기에 의해 구동되어 상하 방향으로 이동하고, 로크실(105)의 진공 용기의 측벽에 배치되고 각각의 로크실(105-1, 105-2) 내부의 수납실과 케이싱(106) 내부의 대략 대기압의 공간 및 소정의 진공도로 된 제1 진공 반송실(104) 사이를 연통해서 웨이퍼(W)가 반송되는 통로인 게이트의 개구의 주위의 측벽면과 O링 등의 시일 부재를 사이에 두고 맞닿아서 로크실(105-1, 105-2)의 내외를 기밀하게 폐색 또는 개방한다. 로크실(105-1)의 게이트의 연통을 개폐하는 게이트 밸브(120)용의 밸브 구동기는, 도시하고 있지 않지만, 게이트 밸브(120)의 위쪽에서 이것과 연결되어 배치되고, 로크실(105-1)의 게이트용의 밸브 구동기는 게이트 밸브(120)의 아래쪽에 연결되어 배치되어 있다.
로크실(105-1, 105-2)의 내부에 배치되고 웨이퍼(W)가 수납되는 공간의 상부에는, 웨이퍼(W)가 놓이고 이것을 지지하는 스테이지(201)가 배치되어 있다. 수납 공간의 스테이지(201)의 아래쪽의 로크실(105-1, 105-2)의 하부에는 수납 공간의 저면을 구성해서 위쪽으로부터 본 평면형이 직사각형 또는 방형(方形)을 갖고 상면에는 그 선단에 웨이퍼(W)가 놓이는 복수(본 실시예에서는 3개 이상)의 지지핀(213)이 배치된 알루미늄이나 은, 구리 또는 이들의 합금 등의 금속제의 판 형상의 부재인 쿨링 플레이트(210)가 배치되어 있다. 이들 스테이지(201) 및 복수의 지지핀(213)을 갖는 쿨링 플레이트(210)에 의해, 로크실(105-1, 105-2) 각각은 수납 공간의 내부에 미처리 또는 처리 완료에 상관없이 웨이퍼(W)를 복수 매(본 예에서는 2매)를 상하 방향으로 극간을 두고 겹쳐서 유지할 수 있는 구성을 갖고 있다.
또한, 각 로크실(105-1, 105-2)에는, 배기 밸브(202), 로터리 펌프 등의 러핑용의 진공 펌프(205)를 그 위에 가진 배기 라인(204)이 수납 공간과 연통해서 접속되고, 배기 밸브(202)는 로크실(105-1(혹은 105-2))과 진공 펌프(205) 사이에 배치되어 있다. 또한, 각 로크실(105-1, 105-2)에는, 내부에 건조한 질소 가스 등의 희가스가 공급되어 통류(通流)하는 퍼지 라인(203)이 그 위에 배치된 밸브(206)를 통해서 수납 공간과 연통해서 접속되어 있다. 처리 전의 웨이퍼(W)가 로크실(105-1(혹은 105-2))의 스테이지(201)에 케이싱(106) 내부의 대기 반송실로부터 반송될 때에는, 대기 반송실로부터 로크실(105-1(혹은 105-2))에 입자나 수분이 진입해서 웨이퍼(W)나 로크실(105-1(혹은 105-2))의 수납실 내부의 표면에 부착해서 이물이 생길 우려가 있으므로, 이를 억제하기 위하여 탱크 등의 저류부를 갖는 가스원(207)으로부터 퍼지 라인(203)을 통해 건조 가스가 공급되어 수납실 내의 압력이 대기 반송실보다 높게 된다.
로크실(105-1, 105-2)의 어느 하나의 내부의 수납실의 압력을 소정의 정도의 진공으로 할 때는, 우선, 당해 어느 하나의 로크실과 대기 반송실 사이의 게이트 밸브(120)가 기밀하게 폐색되어, 수납 공간이 밀폐된다. 계속해서, 배기 밸브(202)가 열려서 진공 펌프(209)와 수납 공간이 배기 라인(204)을 통해서 연통되고, 수납 공간의 감압이 개시된다. 소정의 진공도까지 감압된 것이 수납 공간에 연통해서 로크실(105-1, 105-2)의 각각에 접속된 압력계(207)의 어느 하나에 의해 검지되면 배기 밸브(202)가 폐색되어 감압이 완료된 후, 어느 하나의 로크실의 수납실과 진공 반송실(104) 사이의 게이트 밸브(120)가 개방된다.
게이트 밸브(120)에 의해 개방된 게이트 내를 통과해서 제1 진공 반송실(104) 내의 진공 반송 로봇(108)의 암 선단부가 어느 하나의 로크실의 수납 공간 내의 스테이지(201)의 아래쪽으로 진입하고 당해 스테이지(201) 상에 유지된 웨이퍼(W)가 위쪽으로 이동한 암 선단부의 핸드 상면에 넘겨받아지면, 당해 암이 수축함으로써 웨이퍼(W)와 함께 어느 하나의 로크실(105) 외부의 제1 진공 반송실(104) 내부에 반출된 후 목표로 되는 어느 하나의 플라스마 처리 유닛(103)을 향해서 더 반송된다.
한편, 플라스마 처리 또는 애싱 처리가 실시된 후의 고온의 웨이퍼(W)는 다시 로크실(105-1, 혹은 105-2)의 어느 하나로 반송되어 되돌려진다. 즉, 웨이퍼(W)에 처리를 실시한 어느 하나의 플라스마 처리 유닛(103)의 처리실과 당해 플라스마 처리 유닛(103)이 연결된 제1 진공 반송실 또는 제2 진공 반송실(110)과의 사이의 어느 하나의 게이트 밸브(120)가 개방되어 진공 반송 로봇(108)에 의해 처리실로부터 반출된 웨이퍼(W)는, 로크실(105-1, 105-2) 중 내부의 쿨링 플레이트(210)에 웨이퍼(W)가 놓이지 않고 내부에 처리 완료된 웨이퍼(W)를 수납 가능한 어느 하나의 수납 공간에, 제1 진공 반송실(104) 내의 진공 반송 로봇(108)의 동작에 의해 암 상에 놓이고, 스테이지(201)와 쿨링 플레이트(210)의 지지핀(213) 사이에 반입된다. 암이 아래쪽으로 강하해서 어느 하나의 로크실 내로부터 퇴출되어 웨이퍼(W)가 쿨링 플레이트(210)의 지지핀(213)에 넘겨받아진다.
이 후, 제1 진공 반송실(104)과의 사이의 게이트 밸브(120)가 폐색되어 수납 공간이 밀봉되고, 퍼지 라인(203)으로부터 건조 가스가 공급되어 수납 공간의 내부의 압력이 대기압보다 조금 높은 소정의 값까지 증가된다. 당해 소정의 값까지 압력이 상승한 것이 압력계(217)에 의해 검지되면 퍼지 라인(203) 상의 밸브에 의해 퍼지 라인(203)이 폐색되어 승압의 공정이 종료된다. 이 후, 대기 반송실측의 게이트 밸브(120)가 개방되어 어느 하나의 로크실로 진입한 반송용의 로봇인 대기 반송 유닛(119)의 암 상에 놓여서 처리 완료된 웨이퍼(W)가 반출되고, 카세트대(107) 상에 놓인 원래의 카세트의 원래의 위치로 웨이퍼(W)가 반송되어 되돌려진다.
본 실시예에서는, 로크실(105-1 또는 105-2)의 어느 하나에 수납된 처리 완료된 웨이퍼(W)의 온도가 대기측 블록(101)에 취출해서 원래의 카세트의 원래의 위치로 되돌리는데 있어서 문제가 일어나는 것을 억제하기 위하여, 수납된 웨이퍼(W)를 당해 수납 공간 내에서 냉각해서 소정의 값까지 온도를 저감시킨다. 이 냉각의 공정에 요하는 시간을 저감해서 웨이퍼(W)의 처리의 스루풋을 보다 높게 하기 위하여, 로크실(105-1, 105-2)의 각각의 내부에는, 알루미늄, 은, 구리, 또는 그들의 합금 등의 높은 열전도율을 갖는 빔부를 가진 푸셔암(211)이 구비되어 있다. 로크실(105)의 직방체 형상을 가진 용기의 저면의 아래쪽에는, 복수의 송풍기(214)가 배치되어 있고, 이들 송풍기(214)로부터 진공 처리 장치(100)의 주위의 분위기가 분사됨에 의해, 로크실(105)의 용기, 나아가서는 용기와 열전달 가능하게 구성되어(열적으로 접속되어) 내부에 배치된 쿨링 플레이트(210) 및 푸셔암(211)과 이들 위쪽에 유지된 웨이퍼(W)의 온도가 냉각된다. 또한, 쿨링 플레이트(210)의 내부에는 백금을 이용한 온도 센서(215)가 배치되고, 검지된 온도를 나타내는 온도 센서(215)의 신호의 출력은 제어기(125)에 송신되고, 신호에 의거해서 쿨링 플레이트(210) 또는 푸셔암(211) 혹은 이들의 위쪽에 유지된 웨이퍼(W)의 온도가 검출된다.
로크실(105-1, 105-2)의 어느 하나(이하, 간단히 로크실(105))의 내측의 수납 공간에 진공 반송 로봇(108)에 의해 반입된 웨이퍼(W)는, 쿨링 플레이트(210) 상의 지지핀(213) 상에 놓이기 전에, 우선 푸셔암(211)에 넘겨받아지고, 그 후 푸셔암(211)으로부터 쿨링 플레이트(210) 상의 지지핀(213)에 넘겨받아진다.
이하, 푸셔암(211) 및 쿨링 플레이트(210)의 구성에 대하여 도 2에 더하여 도 3, 4를 이용해서 설명한다.
도 3을 이용해서, 본 실시예의 로크실(105) 내부에 배치되고 웨이퍼(W)를 냉각하기 위한 푸셔암(211) 및 쿨링 플레이트(210)의 구성을 설명한다. 도 3은, 도 2에 나타내는 본 실시예의 로크실의 구성의 개략을 설명하는 횡단면도이다. 이 도면에서는, 로크실(105)의 도면상 우측의 단부가 제1 진공 반송실(104)의 측벽과 도시하고 있지 않은 게이트 밸브(120)를 사이에 두고 연결되고, 도면상 좌측의 단부의 좌측에 도시하고 있지 않지만 케이싱(106)이 게이트 밸브(120)를 사이에 두고 연결되어 배치되어 있다.
본 실시예에서는, 웨이퍼(W)를 소정의 온도로 저하시키는 시간을 저감하기 위하여, 로크실(105-1, 105-2) 내부에, 알루미늄, 은, 구리, 또는 그들의 합금 등의 높은 열전도율을 갖는 것으로 구성된 푸셔암(211)이 배치되어 있다. 푸셔암(211)은, 웨이퍼(W)가 그 위에 놓이고 이것을 지지하는 3개 이상의 복수(본 예에서는 4개)의 푸셔핀(212)이 상면에 배치된 빔부를 갖고 있다. 또한, 당해 빔부의 하나의 단부는, 상하 방향으로 신축해서 하단부가 상하 방향으로 이동하는 액추에이터를 포함하는 푸셔 구동부(216)와 접속되고, 푸셔 구동부(216)는, 로크실(105)의 상기 하나의 단부 위쪽 또는 아래쪽(도 3에는 도시하지 않음)에 배치되어 있다.
본 예의 푸셔암(211)의 빔부는, 수평 방향으로 연장되도록 배치되고, 그 수평 방향의 축은, 푸셔암(211)이 배치된 로크실(105-1 또는 105-2) 내의 수납실 내에 신축해서 진공 반송 로봇(108) 및 대기 반송 로봇(109)의 당해 암의 선단부가 로크실(105-1(혹은 105-2))에 대해서 진입 또는 퇴출되는 방향과 교차하고(본 예에서는 빔부의 수평 방향의 축방향과 암의 신축하는 방향이 수직으로 되고) 있다. 푸셔 구동부(216)에 의해 수납실의 내부에서 상하 방향으로 이동하는 푸셔암(211)은, 빔부의 위쪽에 웨이퍼(W)가 놓인 상태에서, 진공 반송 로봇(108) 및 대기 반송 로봇(109)의 암의 진입 및 퇴출 시에 이들이 빔부 및 웨이퍼(W)와 접촉, 충돌하지 않는 위치에 유지되어 이동을 방해하는 것이 억제된다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 푸셔암(211)의 빔부 상면에는, 웨이퍼(W)가 고온이어도 유지할 수 있도록, 수평 방향으로 연장되는 빔부의 선단부 및 근원부의 각각의 상면의 개소에 위쪽으로부터 보았을 때 당해 빔부의 축에 대해서 수평 방향의 양측에 복수의 쌍의 푸셔핀(212)이 배치되어 있다. 푸셔핀(212)의 선단과 빔부의 상면 사이의 거리는, 진공 반송 로봇(108) 및 대기 반송 로봇(109)의 암의 선단부의 상하 방향의 두께보다 크게 되어 있다. 이 구성에 의해, 웨이퍼(W)가 푸셔핀(212) 선단 상에 놓여서 유지된 상태에서, 웨이퍼(W)의 이면과 빔부 상면 사이에 진공 반송 로봇(108) 및 대기 반송 로봇(109)의 암의 선단부가 진입, 퇴출이 가능한 극간이 형성 가능하게 되어 있다.
푸셔암(211)은 도 3 상에서 위쪽의 단부인 근원부가 푸셔 구동부(216)와 연결되어 있다. 푸셔 구동부(216)는 로크실(105)을 구성하는 직방체 형상을 가진 진공 용기의 단부(도 3의 상단부)에 부착되어 그 위치가 고정되고, 상하 방향으로 신축하는 또는 이동하는 부분의 단부에 푸셔암(211)의 빔부가 연결되고, 로크실(105) 내부의 공간 내에서 상하 방향으로 이동시킨다. 푸셔 구동부(216)는, 제어부(125)로부터의 지령 신호에 따라서, 진공 반송 로봇(108) 또는 대기 반송 로봇(109)의 암의 선단부와의 사이에서 웨이퍼(W)의 넘겨받기를 할 때에, 수납 공간 내의 스테이지(201)와 쿨링 플레이트(210) 사이의 높이 위치이며, 수납 공간에 진입 또는 퇴출되는 암 선단부의 높이가 푸셔핀(212) 상단과 빔부 상면 사이이며 이들에게 접촉 또는 충돌하지 않는 위치에 유지한다. 이에 의해, 암 선단부가 푸셔핀(212) 상의 웨이퍼(W)와 빔부 상면 사이를 이동 가능하게 구성된다.
또, 로크실(105)의 용기의 푸셔 구동부(216)가 부착된 단부와 반대의 측의 단부의 측벽면에는 관측창(221)이 부착되고, 석영 또는 아크릴 등의 투광성을 갖는 재료로 구성된 창 부재를 통해서, 로크실(105) 내부의 수납 공간을 외부로부터 보는 것이 가능하게 구성되어 있다.
본 실시예에서는, 웨이퍼(W)를 유지한 암 선단부가 쿨링 플레이트(210) 위쪽에 위치한 푸셔암(211)의 4개의 푸셔핀(212) 위쪽으로 반송한 상태에서 정지하고, 또한 웨이퍼(W)가 이들 푸셔핀(212) 선단에 지지되며 또한 암 선단부와 푸셔암(211)의 푸셔핀(212) 및 빔부 상면과 접촉하고 있지 않은 위치까지 아래쪽으로 이동해서 웨이퍼(W)가 푸셔핀(212) 및 푸셔암(211)에 넘겨받아진 후, 암이 수축해서 그 선단부가 푸셔암(211)과 웨이퍼(W) 사이로부터 떨어져 수납 공간으로부터 퇴출될 수 있다. 혹은, 웨이퍼(W)를 푸셔핀(212) 상에 유지한 푸셔암(211)이 쿨링 플레이트(210) 위쪽에 위치한 상태에서, 진공 반송 로봇(108) 또는 대기 반송 로봇(109)의 암의 선단부가 수납 공간 내의 웨이퍼(W)와 푸셔암(211)의 빔부 상면 사이에 이들과 접촉, 충돌하지 않고 진입해서 정지한 후, 암 선단부를 위쪽으로 이동시키고, 웨이퍼(W)의 이면이 당해 선단부와 접해서 더 들어올려지고 푸셔핀(212) 선단으로부터 거리가 벌어진 위치까지 이동시켜서 웨이퍼(W)를 수취하고 이것을 유지한 상태에서 암을 수축시켜서 수납 공간으로부터 퇴출 가능하게 구성된다.
또한, 본 실시예의 로크실(105-1, 105-2) 각각에는, 수납 공간의 저부를 구성하는 높은 열전도율을 가진 금속제의 판 형상의 부재인 쿨링 플레이트(210)가 구비되고, 쿨링 플레이트(210)의 중앙부에는 오목부(218)가 배치되어 있다. 오목부(218)는, 푸셔 구동부(216)의 구동에 의해 아래쪽으로 이동한 푸셔암(211)의 빔부가 삽입되어 수납되도록, 가상적으로 푸셔암(211)의 평면형이 위쪽으로부터 아래쪽의 쿨링 플레이트(210) 상면에 투영된 영역보다 조금 외측으로 넓은 영역이, 푸셔암(211)의 빔부의 상하 방향의 최대의 두께보다 충분히 큰 깊이로 오목하게 되어 형성된 개소이다.
쿨링 플레이트(210)의 오목부(218)의 주위의 상면에는 복수(본 예에서는 적어도 8개)의 지지핀(213)이 배치되고, 푸셔 구동부(216)의 동작에 의해서 푸셔암(211)이 오목부(218)에 수납되고 가장 아래쪽의 위치까지 낮아진 상태에서, 푸셔핀(212)의 상단의 높이는 지지핀(213)보다 낮게 된다. 이 때문에, 푸셔암(211)의 푸셔핀(212) 상에 유지된 웨이퍼(W)의 이면은, 오목부(218)의 저부를 향해서 푸셔암(211)이 이동하는 도중에 지지핀(213)과 접하고, 또한 푸셔암(211)이 강하하면 푸셔핀(212)으로부터 떨어져 복수의 지지핀(213) 선단 상에 넘겨받아져서 이들의 선단 상에 재치(載置)된다.
지지핀(213)의 표면은, 웨이퍼(W)와 접촉하는 면적을 크게 해서 열전달을 효율적으로 행할 수 있도록 표면 거칠기는 6.3㎛ 이하의 Ra로 되도록 가공이 실시되어 있다. 또한, 지지핀(213)은 그 선단부에 놓인 웨이퍼(W)의 상하면이 지지핀(213)의 주위를 둘러싸는 쿨링 플레이트(210)의 상면과 평행하게 유지되는 높이 등의 치수를 갖고 있다. 쿨링 플레이트(210)의 상면은, 알루미늄, 은, 구리 또는 그들의 합금 등의 높은 열전도율을 가진 재료로 구성되고, 웨이퍼(W)가 지지핀(213) 상에 놓여서 유지된 상태에서, 웨이퍼(W)의 외주부의 열은 지지핀(213)을 통한 열전도 그리고 오목부(218)의 양측 및 주위의 쿨링 플레이트(210)와의 사이의 복사에 의해, 웨이퍼(W) 중앙부의 열은 오목부(218)에 수납되는 푸셔암(211)과의 사이의 복사에 의해 효율적으로 열전달된다.
본 실시예에 있어서, 어느 하나의 플라스마 처리 유닛(103)에 있어서 처리가 실시되어 가열된 웨이퍼(W)는, 어느 하나의 로크실(105) 내에 반송된 후, 밀봉되고 건조한 희가스가 공급되어 압력이 상승한 당해 로크실(105) 내부의 수납실 내의 지지핀(213) 상에 놓이고, 그 온도가 소정의 범위 내의 값에 도달할 때까지 유지된다. 그 후, 제어부(125)로부터의 지령 신호에 따라서 푸셔 구동부(216)에 의해 구동되어 위쪽으로 이동하는 푸셔암(211)에 의해서 웨이퍼(W)가 푸셔핀(212) 상에 유지되어 쿨링 플레이트(210) 위쪽으로 들어올려지고, 대기측 블록(101)측의 게이트 밸브(120)가 열려서 대기압보다 조금 높은 압력으로 된 로크실(105)의 수납실이 개방되어 진입한 대기 반송 로봇(109)의 암에 넘겨받아져서 로크실(105)의 수납실 외로 반출된다.
도 4에 나타내는 로크실(105)은, 하측의 개소의 화살표가 나타난 측벽이 제1 진공 반송실(104)과 연결되고, 상측의 개소의 화살표가 나타난 측벽이 대기측 블록(101)의 케이싱(106)과 연결된다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 로크실(105)은 전후 방향의 2개의 단부가 게이트 밸브(120)를 통해서 제1 진공 반송실(104) 및 대기측 블록(101)의 케이싱(106)과 연결되어 있지만, 본 도면에서는 이들의 게이트 밸브(120) 및 이들의 각각의 위쪽 및 아래쪽에서 이들과 연결되고 각 게이트 밸브(120)를 상하 방향으로 이동하는 구동기는 생략되어 있다.
로크실은, 직방체 또는 그렇다고 간주할 수 있을 정도로 근사한 형상을 가진 진공 용기이다. 이 진공 용기의 내부는 상하로 2개의 방으로 구획되고, 각각의 내부에 웨이퍼가 복수 매 수납되는 수납 공간이 구비되어 있다. 이들 수납 공간 각각의 내부에, 도 2, 3을 이용해서 설명한 스테이지(201), 쿨링 플레이트(210), 푸셔암(211), 지지핀(213)이 배치되어 있다.
그리고, 로크실(105)의 도면상 좌단측의 측벽에는 관측창(221)이 부착되고, 상하의 2개의 수납 공간의 각각의 위치에 맞춰서 2개의 창 부재가 구비되어 있다. 또한, 로크실(105)의 용기의 도면상 우측의 단부의 상하에는, 용기의 외부에서 상하 방향으로 연장된 축체(軸體)를 갖고 당해 용기에 접속된 2개의 푸셔 구동부(216)가 배치되어 있다. 푸셔 구동부(216)의 상하 방향의 축체는, 푸셔 구동부(216)의 직방체의 외각(外殼)의 내부에 배치된 구동기로 상하로 이동하는 축을 따르고 있다. 축체의 상단 또는 하단부에 푸셔암(211)의 근원부가 접속되고, 푸셔 구동부(216)의 동작에 의한 축체의 상하 방향으로 이동에 따라서 푸셔암(211)이 상하 방향으로 이동된다.
본 실시예의 로크실(105)은, 도 2에 나타내는 바와 같이, 직방체 형상을 갖는 진공 용기 내부가 로크실(105-1, 105-2)의 2개의 실로 상하로 구획되어 있다. 각각의 로크실(105-1, 105-2)의 내부의 수납실에는, 푸셔암(211)과 수납실의 저면에 쿨링 플레이트(210)가, 각각의 상면에 복수의 푸셔핀(212), 지지핀(213)을 갖고, 구비되어 있다.
각각의 로크실(105-1, 105-2)은, 웨이퍼(W)가 내측을 지나서 반송되는 게이트를, 케이싱(106)의 측 및 제1 진공 반송실(104)의 측의 단부의 측벽면에 구비하고, 도 4에는, 제1 진공 반송실(104)측의 측벽면에, 상하 방향으로 간격을 두고 배치된 개구를 갖는 게이트(402-a, 402-b)가 나타나 있다. 이들 게이트(402-a, 402-b)의 개구의 주위의 로크실(105-1, 105-2)의 측벽면은, 도시하지 않는 제1 진공 반송실(104)측에 상하 방향으로 배치된 2개의 게이트 밸브(120)가 맞닿아서, 게이트(402-a, 402-b)의 내외를 기밀하게 봉지한다.
위쪽의 로크실(105-1)의 용기의 상부에는 관측창이 배치되고, 사용자는 석영 또는 아크릴 등의 투광성을 가진 부재로 구성된 창 부재를 통해서 내부를 볼 수 있다. 도 4에는, 당해 상부의 관측창이 부착되는 관통 구멍(401)만이 나타나 있다. 당해 관통 구멍(401)을 통해서 위쪽의 로크실(105-1)의 수납실 저면에 배치된 쿨링 플레이트(210)와 그 오목부(218) 내에 수납된 푸셔암(211)이, 이들의 상면에 배치된 푸셔핀(212), 지지핀(213)과 함께 도 4 중에 나타나 있다.
웨이퍼(W)가 냉각될 때에 웨이퍼(W)의 온도는 그 면내의 방향에 대하여 균일하지 않다. 웨이퍼(W)의 온도의 분포, 예를 들면 중심부가 고온이며 또한 외주부가 저온으로 된 경우나 그 반대의 경우는, 에칭 처리 혹은 애싱 처리의 조건에 따라서 결정된다. 이와 같이 웨이퍼(W)의 면내의 방향에 대하여 온도에 큰 불균일이 발생하면, 도 5에 나타내는 바와 같이 웨이퍼(W)의 중심 또는 외주부의 열에 의한 팽창률의 변화가 발생하고, 로크실(105-1(혹은 105-2))에서 웨이퍼(W)에 휘어짐이 발생한다.
도 5는, 도 1에 나타내는 실시예에 따른 진공 처리 장치의 로크실 및 내부의 수납실에 배치된 웨이퍼의 배치를 모식적으로 나타내는 종단면도이다.
푸셔암(211) 상의 푸셔핀(212) 혹은 쿨링 플레이트(210) 상의 지지핀(213) 상에 유지된 웨이퍼(W)에 이와 같은 휘어짐이 발생하면, 웨이퍼(W)의 단부가 푸셔암(211)이나 쿨링 플레이트(210)의 표면에 근접해서 접촉하거나, 접촉한 개소를 지지점으로 해서 위치를 수평 방향으로 이동해서 쿨링 플레이트(210) 위쪽에서 웨이퍼(W)를 들어올려서 지지하는 푸셔암(211)으로부터 낙하해서, 웨이퍼(W)의 위치의 어긋남이나 깨짐이나 파편이 발생해 버릴 우려가 있다. 그래서, 본 실시예에서는, 쿨링 플레이트(210) 상면 상의 지지핀(213)은, 위쪽으로부터 보았을 때 푸셔암(211) 상의 4개의 푸셔핀(212)에 대하여 이들의 위에 놓이는 웨이퍼(W)의 중심측에 적어도 3개 이상, 또한 외주측이며 위쪽으로부터 본 웨이퍼(W)의 투영 영역 내에 위치한 개소에 적어도 3개 이상이 배치되어 있다.
즉, 본 실시예의 푸셔핀(212)은, 푸셔암(211)의 빔부의 근원부(도 4 상 우단부)와 선단부(동(同)좌단부)에 1쌍씩 배치되고, 이들은 위쪽으로부터 보았을 때 푸셔암(211)의 빔부의 수평 방향의 축선에 대하여 선대칭의 위치이며, 웨이퍼(W)가 이들의 위에 놓여서 유지된 상태에서, 웨이퍼(W)의 중심으로부터의 반경 위치가 적어도 쌍마다 동등한 개소에 배치되어 있다. 중심측의 지지핀(213)은, 푸셔암(211)의 빔부의 축선의 방향에 대하여, 근원부와 선단부의 푸셔핀(212) 사이에 위치하고, 놓이는 웨이퍼(W)의 중심에 대응하는 개소로부터의 반경 위치는 푸셔핀(212)의 것보다 작은 개소에 배치되어 있다. 또한, 외주측에 배치된 푸셔핀(213)은, 근원부의 푸셔핀(212)보다 더 근원측(도면상 우단측)에, 선단부의 푸셔핀(212)의 더 선단측(도면상 좌단측)에 배치되어 있다.
또, 상기한 바와 같이, 지지핀(213)의 선단은, 푸셔암(211)이 푸셔 구동부(216)로 구동되어 가장 아래쪽의 위치에서 오목부(218) 내부에 수납된 상태에서, 푸셔핀(212)의 선단보다 높은 위치를 갖고 있다. 이와 같이 구성된 본 실시예는, 도 5에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼(W)의 휘어진 방식에 따라서 웨이퍼(W)를 지지하는 지지핀(213)의 위치를 바꿔서 웨이퍼(W)를 유지하여, 효과적으로 냉각하는 구성을 구비하고 있다. 예를 들면, 웨이퍼(W)의 중심부보다 외주단 가장자리가 높아지고 중심부로부터 외주측을 향해서 위쪽으로 휘어지는 오목형 휘어짐 시는 중심측의 지지핀(213)이 지지하고, 반대로 웨이퍼(W)의 외주단 가장자리가 낮고 외주측을 향해서 아래쪽으로 휘어지는 볼록형 휘어짐의 경우는 외주측의 지지핀(213)이 웨이퍼(W)를 지지할 수 있다.
이에 의해, 쿨링 플레이트(210)와 푸셔암(211) 사이에서 웨이퍼(W)가 넘겨받아질 때에, 웨이퍼(W)는 쿨링 플레이트(210), 푸셔암(211)과 충돌하는 것이 억제되고, 웨이퍼(W)의 깨짐이나 파편 더욱이는 낙하나 손상이 일어나는 것이 저감된다. 또한, 웨이퍼(W)의 고온부와 쿨링 플레이트(210)의 거리를 가까운 거리로 할 수 있고, 효율적으로 복사에 의해 전열해서 웨이퍼(W)의 온도를 소정의 값으로 저감할 때까지의 시간이 단축된다. 또, 온도차가 줄어들면 웨이퍼(W)의 휘어짐이 해소되어, 쿨링 플레이트(210)와의 클리어런스는 균등하게 된다.
이와 같은 실시예에 있어서, 제어부(125)에 있어서 임의의 플라스마 처리 유닛(103)에 처리 전의 웨이퍼(W)가 반송되어 에칭 처리 또는 애싱 처리가 종료된 것이 검출되면, 제어부(125)로부터의 지령 신호에 따라서, 당해 플라스마 처리 유닛(103)이 연결된 제1 진공 반송실(104) 또는 제2 진공 반송실(110)의 어느 하나와 당해 플라스마 처리 유닛(103) 사이의 게이트 밸브(120)가 개방되고, 처리 완료된 웨이퍼(W)가 취출되어 로크실(105)까지 반송된다.
또한, 웨이퍼(W)를 수납 가능한 어느 하나의 로크실(105)과 제1 진공 반송실(104) 사이를 연통하는 게이트를 개폐하는 게이트 밸브(120)가 열리고, 로크실(105) 내부의 수납 공간 내에 진입해서 푸셔암(211) 위쪽으로 진공 반송 로봇(108)의 암 선단부 상의 웨이퍼(W)가 반송된다. 푸셔 구동부(216)가 구동되어 푸셔암(211)이 위쪽으로 이동하고, 웨이퍼(W)가 진공 반송 로봇(108)의 암으로부터 들어올려져서 푸셔암(211)의 푸셔핀(212) 상에 푸셔암(211)의 빔부의 상면과 극간을 두고 놓인 후, 진공 반송 로봇(108)의 암이 로크실(105)로부터 제1 진공 반송실(104) 내부로 퇴출되어 다시 게이트 밸브(120)가 로크실(105)을 기밀하게 폐색해서 수납 공간을 밀폐한다.
게이트 밸브(120)가 닫히면, 제어부(125)로부터의 지령 신호에 따라서 구동부(216)가 푸셔암(211)을 아래쪽으로 이동시키고, 푸셔암(211)을 가장 아래쪽의 위치까지 강하시켜서 쿨링 플레이트(210)의 오목부(218) 내부에 격납한다. 웨이퍼(W)는, 높이 방향의 위치가 낮게 된 푸셔핀(212)으로부터 지지핀(213)에 넘겨받아져서 쿨링 플레이트(210)와의 사이에 극간을 두고 지지된다. 이때, 쿨링 플레이트(210)는, 송풍기(214)에 의해서 로크실(105)의 금속제의 진공 용기에 분위기가 분사되어 있음에 의해, 로크실(105)의 진공 용기와 아울러서 냉각되어 있다.
또한, 수납 공간 내에 퍼지 라인(203)을 통과해서 건조한 질소 가스 등의 희가스가 도입되어 내부의 압력이 대기압 또는 이보다 조금 높은 압력까지 증대된다. 수납 공간의 압력이 크게 됨으로써, 웨이퍼(W)와 쿨링 플레이트(210) 혹은 푸셔암(211) 사이의 열전달이 촉진되고, 웨이퍼(W)의 온도의 저하의 비율이 크게 된다. 쿨링 플레이트(210)의 온도 또는 웨이퍼(W)의 온도는 소정의 시간 간격으로 온도 센서(215)로부터의 출력을 이용해서 제어부(125)에 있어서 검출된다.
당해 온도가 소정의 값에 도달된 것이 제어부(125)에 있어서 검출된 후, 제어부(125)로부터의 지령 신호에 따라서, 푸셔 구동부(216)가 구동되어 푸셔암(211)이 오목부(218) 내에 수납된 위치로부터 위쪽으로 이동되고, 수납 공간 내에 진입해 오는 대기 반송 로봇(109)의 암에 인도할 수 있는 높이까지 상승한다. 이 상태에서, 케이싱(106)과 수납 공간 사이의 게이트 밸브(120)가 개방되면 로크실(105)의 수납 공간의 내부와 케이싱(106)의 내부가 연통되고, 게이트를 통해서 대기 반송 로봇(109)의 암이 수납 공간 내의 웨이퍼(W)와 푸셔암(211) 사이의 극간에 진입해서 웨이퍼(W)를 위쪽으로 들어올려서 수취한 후, 암이 수축함으로써 대기 반송 로봇(109)에 의해 웨이퍼(W)가 케이싱(106) 내부에 반출되고, 게이트 밸브(120)가 다시 기밀하게 닫혀서 로크실(105) 내부를 밀폐함과 함께, 웨이퍼(W)를 로크실(105) 내부로부터 원래의 카세트 내의 원래의 위치로 되돌린다.
제어부(125)에 의해, 웨이퍼(W)를 냉각하는 시간은 로크실(105)에 격납되었을 때의 온도 센서(215)를 이용해서 검출된 웨이퍼(W)의 온도에 따라서 조절되고, 로크실(105)에서의 반송의 대기 시간이 최소로 되도록 된다.
또한, 본 실시예에서는, 푸셔암(211)이 대기 반송 로봇(109)에 인도를 행하는 위치에 있는 상태에서, 제어부(125)에 있어서 온도 센서(215)가 쿨링 플레이트(210)와 연결된 로크실(105-1(혹은 105-2))의 외측벽의 온도가 검출됨과 함께 분위기의 온도와의 차에 의거해서 로크실(105) 내에서의 웨이퍼(W)의 냉각이 진공 처리 장치(100)의 웨이퍼(W)의 처리에 있어서의 보틀넥인지의 여부가 판정된다. 당해 판정의 결과에 따라서, 송풍기(214)의 회전수가 조절된다. 제어부(125)는 송풍기(214)의 동작을 정지시키고, 단독 운전도 가능해지는 제어를 행하여, 웨이퍼(W)의 냉각 시의 온도 구배가 최적으로 되도록 조절해도 된다.
또, 본 발명은 상기한 실시예로 한정되는 것은 아니며, 다양한 변형예가 포함된다. 예를 들면, 상기한 실시예는 본 발명을 알기 쉽게 설명하기 위하여 상세히 설명한 것이고, 반드시 설명을 한 모든 구성을 구비하는 것으로 한정되는 것은 아니다. 또한, 각 구성의 일부에 대하여, 다른 구성의 추가·삭제·치환을 하는 것이 가능하다.
101 : 대기측 블록
102 : 진공측 블록
103 : 진공 처리실
104 : 제1 진공 반송실
105 : 로크실
106 : 케이싱
107 : 카세트대
108 : 진공 반송 로봇
109 : 대기 반송 로봇
110 : 제2 진공 반송실
111 : 진공 반송 중간실
120 : 게이트 밸브
201 : 스테이지
202 : 배기 밸브
203 : 퍼지 라인
204 : 배기 라인
205 : 진공 펌프
210 : 쿨링 플레이트
211 : 푸셔암
212 : 푸셔핀
213 : 지지핀
214 : 송풍기
215 : 온도 검지기
216 : 푸셔 구동부

Claims (6)

  1. 대기 반송실과, 그 배면측에 배치되고 내부에 웨이퍼를 반송하는 진공 반송 로봇이 배치된 적어도 하나의 진공 반송실과, 상기 진공 반송실에 연결되고 내부에서 상기 웨이퍼가 처리되는 진공 처리실과, 상기 대기 반송실의 배면측이며 상기 대기 반송실과 진공 반송실 사이에 배치되고 상기 웨이퍼를 내부에 수납 가능한 로크(lock)실과, 상기 대기 반송실의 전면(前面)측에 배치되는 카세트 내에 수납된 복수 매의 상기 웨이퍼를 당해 카세트로부터 취출하고 순차 상기 진공 처리실에 상기 진공 반송 로봇에 의해 반송해서 처리를 행한 후 상기 카세트로 되돌리는 반송의 동작을 조절하는 제어부와, 상기 로크실 내에 배치되고 상기 진공 반송 로봇과의 사이에서 상기 웨이퍼를 수취해서 빔부(梁部) 상에 지지하거나 혹은 지지한 상기 웨이퍼를 넘겨주는 푸셔암과,
    상기 로크실 내의 저부(底部)에 배치되고 아래쪽으로 이동한 상기 푸셔암의 빔부로부터 넘겨받아 복수의 지지핀 선단(先端) 상에 놓인 상기 웨이퍼를 냉각하는 냉각판을 구비하고,
    상기 푸셔암은 수평 방향으로 연장된 빔부 상에 놓이는 상기 웨이퍼의 중심의 둘레의 4개소에 당해 웨이퍼를 선단으로 지지하는 4개의 푸셔핀과, 상기 근원부에 연결되고 상기 빔부를 상하 방향으로 이동하는 구동부를 갖고,
    상기 냉각판은 그 중앙부에 아래쪽으로 이동한 상기 푸셔암의 빔부가 수납되는 오목부를 갖고, 상기 지지핀이 상기 오목부에 수납된 상기 푸셔암의 상기 푸셔핀보다 상기 냉각판 상에 놓인 상기 웨이퍼의 중심으로부터 외주측에 위치한 진공 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 푸셔암의 상기 빔부의 선단부 및 근원부의 각각의 개소에 당해 빔부의 축에 대해서 수평 방향의 양측에 하나의 푸셔핀이 배치된 진공 처리 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 푸셔암의 빔부가 상기 진공 반송 로봇이 상기 로크실에 대해서 진입 또는 퇴출하는 방향과 교차하는 방향으로 연장되어 배치되고, 당해 빔부가 상기 웨이퍼를 유지한 상태에서 빔부와 웨이퍼 사이를 상기 진공 반송 로봇이 진입 또는 퇴출하는 진공 처리 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 대기 반송실 및 상기 진공 반송실과 연결된 복수의 상기 로크실이 상하 방향으로 겹쳐 쌓아져서 배치된 진공 처리 장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 로크실의 외부에 배치되고 당해 로크실의 외측벽의 표면을 따라 상하 방향으로 공기를 통류시키는 송풍기를 구비하고, 상기 냉각판이 상기 로크실의 외측벽과 접속되고 상기 송풍기에 의해 통류되는 공기의 흐름에 의해서 냉각되는 진공 처리 장치.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 냉각판에 접속되고 당해 냉각판의 온도를 검지하는 온도 검지기와, 이 온도 검지기로부터의 출력에 의거해서 검출된 상기 냉각판 또는 웨이퍼의 온도에 따라서 상기 푸셔암의 동작을 조절하는 제어부를 구비한 진공 처리 장치.
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