気密モジュール、及び該気密モジュールの排気方法
【課題】スループットを低下させることなく、基板の主面に形成されたパターンが倒れることを防止することができる気密モジュールを提供する。
【解決手段】基板処理システムのロード・ロックモジュール５は、移載アーム３１と、チャンバ３２と、ロード・ロックモジュール排気系３４とを有し、チャンバ３２内には、チャンバ３２内に搬入されたウエハＷの主面と対向するように板状部材３６が配置され、ウエハＷの主面の直上にはウエハＷ及び板状部材３６により、チャンバ３２の残部分から隔離された排気流路が画成され、該排気流路の断面積はチャンバ３２の残部分の断面積よりも小さい。
【解決手段】基板処理システムのロード・ロックモジュール５は、移載アーム３１と、チャンバ３２と、ロード・ロックモジュール排気系３４とを有し、チャンバ３２内には、チャンバ３２内に搬入されたウエハＷの主面と対向するように板状部材３６が配置され、ウエハＷの主面の直上にはウエハＷ及び板状部材３６により、チャンバ３２の残部分から隔離された排気流路が画成され、該排気流路の断面積はチャンバ３２の残部分の断面積よりも小さい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気密モジュール、及び該気密モジュールの排気方法に関し、特に、所定の処理が施されて主面にパターンが形成された基板が搬入されるチャンバを備えた気密モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
基板としてのウエハに所定の処理、例えばプラズマ処理を施す基板処理システムは、ウエハを収容してプラズマ処理を施すプロセスモジュールと、該プロセスモジュールへウエハを搬入すると共に当該プロセスモジュールから処理済みのウエハを搬出するロード・ロックモジュールと、複数枚のウエハを収容する容器からウエハを取り出してロード・ロックモジュールに受け渡すローダーモジュールとを備える。
【０００３】
通常、基板処理システムのロード・ロックモジュールは、ウエハを受け入れるチャンバを有し、大気圧下でウエハを受け入れ、チャンバ内を所定の圧力まで真空排気した後、プロセスモジュール側のゲートを開いて、プロセスモジュールにウエハを搬入し、プラズマ処理が終了すると、プロセスモジュールから処理済みのウエハを搬出し、プロセスモジュール側のゲートを閉めて、チャンバ内を大気圧に戻し、ウエハをローダーモジュールに搬出する、という機能を有する（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００６−１２８５７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述したロード・ロックモジュールでは、プラズマ処理が施されて主面にパターンが形成されたウエハを大気圧下で受け入れた後、チャンバ内を真空排気すると、ウエハの主面に形成されたパターンが倒れることがあった。
【０００５】
パターン倒れの発生メカニズムとしては、図８に示すように、真空排気時にチャンバ内のパターンＰ間に存在する気体分子ｍがパターンＰに衝突して、当該衝突する気体分子ｍの運動量によってパターンＰが倒れることが考えられている。
【０００６】
ウエハの主面におけるパターン倒れの発生は、該ウエハから製造される半導体デバイスにおいて短絡等の不具合を引き起こし、最終的に製造される半導体デバイスの歩留まりを低下させる。
【０００７】
従来、これに対応して、ロード・ロックモジュールでは、真空排気時の排気速度を低下させることによりチャンバ内の気体分子の運動量を低下させてパターン倒れを防止しているが、真空排気時の排気速度を低下させると、所望の真空度に達するまでに長時間を要するため、基板処理システムのスループットが著しく低下するという問題がある。
【０００８】
本発明の目的は、スループットを低下させることなく、基板の主面に形成されたパターンが倒れることを防止することができる気密モジュール、及び該気密モジュールの排気方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項１記載の気密モジュールは、所定の処理が施されて主面にパターンが形成された基板が搬入されるチャンバを備える気密モジュールにおいて、前記搬入された基板の前記主面に対向するように配置された板状部材を備えることを特徴とする。
【００１０】
請求項２記載の気密モジュールは、請求項１記載の気密モジュールにおいて、前記板状部材は前記主面との間隔が５ｍｍ以下となるように配置されることを特徴とする。
【００１１】
請求項３記載の気密モジュールは、請求項１又は２記載の気密モジュールにおいて、前記板状部材はメッシュ構造体又はポーラス構造体であることを特徴とする。
【００１２】
請求項４記載の気密モジュールは、請求項１又は２記載の気密モジュールにおいて、前記板状部材にはスリット加工が施されていることを特徴とする。
【００１３】
請求項５記載の気密モジュールは、請求項１又は２記載の気密モジュールにおいて、前記板状部材は該板状部材を貫通する複数の孔を有することを特徴とする。
【００１４】
請求項６記載の気密モジュールは、請求項５記載の気密モジュールにおいて、前記複数の孔は前記主面に対して垂直方向に形成されることを特徴とする。
【００１５】
請求項７記載の気密モジュールは、請求項５又は６記載の気密モジュールにおいて、前記主面に対向するように配置され且つ前記チャンバ内を排気する排気装置を備えることを特徴とする。
【００１６】
請求項８記載の気密モジュールは、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の気密モジュールにおいて、前記チャンバ内に軽元素ガスを供給するガス供給装置を備えることを特徴とする。
【００１７】
請求項９記載の気密モジュールは、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の気密モジュールにおいて、前記板状部材と前記主面とを離間させる離間装置を備えることを特徴とする。
【００１８】
上記目的を達成するために、請求項１０記載の気密モジュールは、所定の処理が施されて主面にパターンが形成された基板が搬入されるチャンバを備える気密モジュールにおいて、前記搬入された基板の前記主面に対向する前記チャンバを画成する部材に向けて当該基板をリフトする基板リフト装置を備えることを特徴とする。
【００１９】
上記目的を達成するために、請求項１１記載の気密モジュールの排気方法は、所定の処理が施されて主面にパターンが形成された基板が搬入されるチャンバを備える気密モジュールの排気方法において、前記搬入された基板の前記主面に対向するように前記チャンバ内に板状部材を配置する配置ステップと、前記チャンバ内を排気する排気ステップとを有することを特徴とする。
【００２０】
請求項１２記載の気密モジュールの排気方法は、請求項１１記載の気密モジュールの排気方法において、前記排気ステップに先立って、前記チャンバ内を低真空まで排気する低真空排気ステップと、前記低真空まで排気されたチャンバ内に軽元素ガスを供給するガス供給ステップとを有することを特徴とする。
【００２１】
上記目的を達成するために、請求項１３記載の気密モジュールの排気方法は、所定の処理が施されて主面にパターンが形成された基板が搬入されるチャンバを備える気密モジュールの排気方法において、前記搬入された基板の前記主面に対向する前記チャンバを画成する部材に向けて当該基板をリフトする基板リフトステップと、前記チャンバ内を排気する排気ステップとを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
請求項１記載の気密モジュール及び請求項１１記載の気密モジュールの排気方法によれば、基板の主面に対向するように板状部材が配置されるので、基板の主面の直上に基板及び板状部材によってチャンバの残部分から隔離された排気流路が画成される。該排気流路の断面積はチャンバの残部分の断面積よりも小さいので、排気流路のコンダクタンスをチャンバの残部分のコンダクタンスよりも小さくすることができる。その結果、真空排気時において基板の主面の直上の気体分子、すなわち基板の主面に形成されたパターン間に存在する気体分子の運動量が低下するので、当該気体分子の衝突によって当該パターンは倒れることがない。また、チャンバ内において基板の主面の直上の排気流量は相対的に微量であるため、上記排気流路のコンダクタンスの変化は、チャンバ内全体の排気流のコンダクタンスに影響を及ぼさない。その結果、真空排気時の排気時間は長くならない。したがって、基板処理システムのスループットを低下させることなく、基板の主面に形成されたパターンが倒れることを防止することができる。
【００２３】
請求項２記載の気密モジュールによれば、板状部材は基板の主面との間隔が５ｍｍ以下となるように配置されるので、基板と板状部材によって画成される排気流路のコンダクタンスをパターン倒れを防止できるコンダクタンスに確実にすることができ、もって、基板の主面に形成されたパターンが倒れることを確実に防止することができる。
【００２４】
請求項３記載の気密モジュールによれば、板状部材はメッシュ構造体又はポーラス構造体であるので、基板と板状部材によって画成される排気流路のコンダクタンスが必要以上に小さくなることを防止することができ、もって、チャンバ内の真空排気を迅速に行うことができる。
【００２５】
請求項４記載の気密モジュールによれば、板状部材にはスリット加工が施されているので、基板と板状部材によって画成される排気流路のコンダクタンスが必要以上に小さくなることを防止することができ、もって、チャンバ内の真空排気を迅速に行うことができる。
【００２６】
請求項５記載の気密モジュールによれば、板状部材は該板状部材を貫通する複数の孔を有するので、基板の主面の直上における気体はその一部が複数の孔を通過して排気される。したがって、真空排気時に当該気体の一部は、基板の主面から板状部材へ向けて流れる、すなわち、主面に形成されたパターンに対してほぼ平行に流れる。これにより、一部の気体分子の該パターンへの衝突を防止することができ、もって、パターン倒れを確実に防止することができる。
【００２７】
請求項６記載の気密モジュールによれば、板状部材を貫通する複数の孔は基板の主面に対して垂直方向に形成されるので、真空排気時に当該複数の孔を通過する気体を、確実に、主面に形成されたパターンに対して平行に流すことができる。
【００２８】
請求項７記載の気密モジュールによれば、チャンバ内を排気する排気装置が基板の主面に対向するように配置されるので、真空排気時に当該複数の孔を通過する気体を、さらに確実に、主面に形成されたパターンに対して平行に流すことができる。
【００２９】
請求項８記載の気密モジュールによれば、チャンバ内に軽元素ガスを供給するので、チャンバ内の気体を軽元素ガスに置換することができる。その結果、真空排気時において基板の主面の直上の気体分子、すなわち基板の主面に形成されたパターン間に存在する気体分子の運動量を低下させることができ、もって、基板の主面に形成されたパターンが倒れるのを確実に防止することができる。
【００３０】
請求項９記載の気密モジュールによれば、板状部材と基板の主面とを離間させるので、基板と板状部材によって画成される排気流路のコンダクタンスを制御することができる。さらに、真空排気時におけるチャンバ内の圧力に応じて板状部材の離間量を制御することにより、真空排気時におけるチャンバ内の圧力に応じて当該排気流路のコンダクタンスを適切に制御することができる。
【００３１】
請求項１０記載の気密モジュール及び請求項１３記載の気密モジュールの排気方法によれば、基板が該基板の主面に対向するチャンバを画成する部材に向けてリフトされる。このとき、基板の主面の直上には基板及びチャンバを画成する部材により、チャンバの残部分から隔離された排気流路が画成される。該排気流路の断面積はチャンバの残部分の断面積よりも小さいので、排気流路のコンダクタンスをチャンバの残部分のコンダクタンスよりも小さくすることができる。これにより、上述した請求項１記載の気密モジュール及び請求項１１記載の気密モジュールの排気方法と同様の効果を実現することができる。
【００３２】
請求項１２記載の気密モジュールの排気方法によれば、チャンバ内が低真空まで排気され、チャンバ内に軽元素ガスが供給されるので、チャンバ内の気体が軽元素ガスに置換される。その結果、真空排気時において基板の主面の直上の気体分子、すなわち基板の主面に形成されたパターン間に存在する気体分子の運動量を低下させることができ、もって、基板の主面に形成されたパターンが倒れるのを確実に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００３４】
まず、本発明の実施の形態に係る気密モジュールを備えた基板処理システムについて説明する。
【００３５】
図１は、本実施の形態に係る気密モジュールを備えた基板処理システムの構成を概略的に示す断面図である。
【００３６】
図１において、基板処理システム１は、基板としての半導体用ウエハＷ（以下、単に「ウエハＷ」という。）に対して枚葉毎に成膜処理、拡散処理、エッチング処理等の各種プラズマ処理を施すプロセスモジュール２と、所定枚数のウエハＷを格納するウエハカセット３からウエハＷを取り出すローダーモジュール４と、該ローダーモジュール４及びプロセスモジュール２の間に配置され、ローダーモジュール４からプロセスモジュール２、若しくはプロセスモジュール２からローダーモジュール４へウエハＷを搬送するロード・ロックモジュール５（気密モジュール）とを備える。
【００３７】
プロセスモジュール２及びロード・ロックモジュール５はゲートバルブ６を介して接続され、ロード・ロックモジュール５及びローダーモジュール４はゲートバルブ７を介して接続される。また、ロード・ロックモジュール５の内部及びローダーモジュール４の内部は、途中に開閉自在なバルブ８が配置された連通管９によって連通する。
【００３８】
プロセスモジュール２は、金属製、例えば、アルミニウム又はステンレス鋼製の円筒型チャンバ１０を有し、該チャンバ１０内に、例えば、直径が３００ｍｍのウエハＷを載置する載置台としての円柱状のサセプタ１１が配置されている。
【００３９】
チャンバ１０の側壁とサセプタ１１との間には、後述の処理空間Ｓのガスをチャンバ１０の外へ排出する流路として機能する排気路１２が形成される。この排気路１２の途中には環状の排気プレート１３が配置され、排気路１２の排気プレート１３より下流の空間であるマニホールド１４は、可変式バタフライバルブである自動圧力制御弁（Adaptive Pressure Control Valve）（以下、「ＡＰＣバルブ」という。）１５に連通する。ＡＰＣバルブ１５は真空引き用の排気ポンプであるターボ分子ポンプ（以下、「ＴＭＰ」という。）１６に接続される。ここで、排気プレート１３は処理空間Ｓにおいて発生したプラズマがマニホールド１４に流出するのを防止する。ＡＰＣバルブ１５はチャンバ１０内の圧力制御を行い、ＴＭＰ１６はチャンバ１０内をほぼ真空状態になるまで減圧する。
【００４０】
サセプタ１１には高周波電源１７が整合器１８を介して接続されており、高周波電源１７は高周波電力をサセプタ１１に供給する。これにより、サセプタ１１は下部電極として機能する。また、整合器１８は、サセプタ１１からの高周波電力の反射を低減して該高周波電力のサセプタ１１への供給効率を最大にする。
【００４１】
サセプタ１１には、ウエハＷをクーロン力又はジョンソン・ラーベック(Johnsen-Rahbek)力によって吸着するための電極板（図示しない）が配置されている。これにより、ウエハＷはサセプタ１１の上面に吸着保持される。また、サセプタ１１の上部にはシリコン（Ｓｉ）等から成る円環状のフォーカスリング１９が配置され、該フォーカスリング１９はサセプタ１１及び後述のシャワーヘッド２０の間の処理空間Ｓにおいて発生したプラズマをウエハＷに向けて収束させる。
【００４２】
また、サセプタ１１の内部には、環状の冷媒室（図示しない）が設けられている。この冷媒室には、所定温度の冷媒、例えば、冷却水が循環供給され、当該冷媒の温度によってサセプタ１１上のウエハＷの処理温度が調整される。なお、ウエハＷ及びサセプタ１１の間にはヘリウムガスが供給され、該ヘリウムガスはウエハＷの熱をサセプタ１１へ伝熱する。
【００４３】
チャンバ１０の天井部には円板状のシャワーヘッド２０が配置されている。シャワーヘッド２０には高周波電源２１が整合器２２を介して接続されており、高周波電源２１は高周波電力をシャワーヘッド２０に供給する。これにより、シャワーヘッド２０は上部電極として機能する。なお、整合器２２の機能は整合器１８の機能と同じである。
【００４４】
また、シャワーヘッド２０には処理ガス、例えば、ＣＦ系のガス及び他の種のガスの混合ガスを供給する処理ガス導入管２３が接続され、シャワーヘッド２０は処理ガス導入管２３から供給された処理ガスを処理空間Ｓに導入する。
【００４５】
このプロセスモジュール２のチャンバ１０内における処理空間Ｓでは、高周波電力を供給されたサセプタ１１及びシャワーヘッド２０が処理空間Ｓに高周波電力を印加し、処理空間Ｓおいて処理ガスから高密度のプラズマを発生させる。発生したプラズマは、フォーカスリング１９によってウエハＷの表面に収束され、例えば、ウエハＷの表面を物理的又は化学的にエッチングする。
【００４６】
ローダーモジュール４は、ウエハカセット３を載置するウエハカセット載置台２４及び搬送室２５を有する。ウエハカセット３は、例えば、２５枚のウエハＷを等ピッチで多段に載置して収容する。搬送室２５は、直方体状の箱状物であり、内部においてウエハＷを搬送するスカラタイプの搬送アーム２６を有する。
【００４７】
搬送アーム２６は、屈伸可能に構成された多関節状の搬送アーム腕部２７と、該搬送アーム腕部２７の先端に取り付けられたピック２８とを有し、該ピック２８はウエハＷを直接的に載置するように構成されている。搬送アーム２６は旋回自在に構成され、且つ搬送アーム腕部２７によって屈曲自在であるため、ピック２８に載置したウエハＷを、ウエハカセット３及びロード・ロックモジュール５の間において自在に搬送することができる。
【００４８】
また、搬送室２５の天井部には搬送室２５内へ空気を流入する流入管２９が接続されており、搬送室２５の底部には搬送室２５内の空気を流出する流出管３０が接続されている。このため、搬送室２５内では、搬送室２５の天井部から流入された空気が搬送室２５の底部から流出する。したがって、搬送室２５内に流入された空気はダウンフローを形成する。
【００４９】
ロード・ロックモジュール５は、屈伸及び旋回自在に構成された移載アーム３１が配置されたチャンバ３２と、該チャンバ３２内にパージガスとしての窒素（Ｎ２）ガス等の不活性ガス及び置換ガスとしてのヘリウム（Ｈｅ）ガス等の軽元素ガスを供給するガス供給系３３（ガス供給装置）と、チャンバ３２内を真空排気するロード・ロックモジュール排気系３４とを有する。ここで、移載アーム３１は複数の腕部からなるスカラタイプの搬送アームであり、その先端に取り付けられたピック３５を有する。該ピック３５はウエハＷを直接的に載置するように構成されている。また、チャンバ３２内には、板状部材３６が配置されている。該板状部材３６は、該チャンバ３２の真空排気の間、チャンバ３２内の一箇所においてウエハＷを載置し続けるピック３５と対向する。すなわち、板状部材３６はチャンバ３２内に搬入されたウエハＷの主面と対向するように配置されている。
【００５０】
板状部材３６の大きさはウエハＷの大きさとほぼ同じであり、板状部材３６とウエハＷの主面が対向する際、板状部材３６はウエハＷのほぼ全面を覆う。このとき、ウエハＷの主面の直上にはウエハＷ及び板状部材３６により、チャンバ３２の残部分から隔離された排気流路が画成される。
【００５１】
ウエハＷがローダーモジュール４からプロセスモジュール２へ搬送される場合、ゲートバルブ７が開いたとき、移載アーム３１は搬送室２５内の搬送アーム２６からウエハＷを大気圧下で受け取り、ゲートバルブ７を閉めてチャンバ３２内を所定の圧力まで真空排気した後、ゲートバルブ６が開いたとき、移載アーム３１はプロセスモジュール２のチャンバ１０内へ進入し、サセプタ１１上にウエハＷを載置する。また、ウエハＷがプロセスモジュール２からローダーモジュール４へ搬送される場合、ゲートバルブ６が開いたとき、移載アーム３１はプロセスモジュール２のチャンバ１０内へ進入し、サセプタ１１からウエハＷを受け取り、ゲートバルブ６を閉めてチャンバ３２内を大気圧に戻した後、ゲートバルブ７が開いたとき、移載アーム３１は搬送室２５内の搬送アーム２６へウエハＷを引き渡す。
【００５２】
なお、基板処理システム１を構成するプロセスモジュール２、ローダーモジュール４及びロード・ロックモジュール５の各構成要素の動作は、基板処理システム１が備える制御装置としてのコンピュータ（図示しない）や、基板処理システム１に接続された制御装置としての外部サーバ（図示しない）等によって制御される。
【００５３】
以下、本実施の形態に係る気密モジュールであるロード・ロックモジュールの排気方法について説明する。
【００５４】
図２は、本実施の形態に係る気密モジュールであるロード・ロックモジュールの排気方法としての排気処理を説明するための図である。なお、本排気処理は、例えば上記各種プラズマ処理が施されて主面にパターンが形成されたウエハＷをローダーモジュール４からプロセスモジュール２へ搬送する場合において、チャンバ３２内に当該ウエハＷを大気圧下で受け入れた後に実行される。
【００５５】
図２において、まず、ロード・ロックモジュール５の移載アーム３１は、搬送室２５内の搬送アーム２６からウエハＷを大気圧下で受け取り、ウエハＷをチャンバ３２内に搬入し、チャンバ３２内において当該ウエハＷの主面を板状部材３６と対向させる。そして、ロード・ロックモジュール排気系３４は、チャンバ３２内を真空排気する。
【００５６】
図３は、ロード・ロックモジュールにおけるチャンバの真空排気における、チャンバ内の圧力と排気時間との関係を示すグラフである。
【００５７】
図３のグラフにおいて、破線ＢはウエハＷ及び板状部材３６によって画成される排気通路における圧力遷移を示し、実線Ａはチャンバ３２の残部分における圧力遷移を示す。
【００５８】
チャンバ３２の残部分のコンダクタンスは大きいため、チャンバ３２の残部分では真空排気の初期段階で圧力が急激に低下するが、ウエハＷ及び板状部材３６によって画成される排気通路では、該排気通路のコンダクタンスがチャンバ３２の残部分のコンダクタンスよりも小さいため、圧力が徐々に低下する。すなわち、上記排気通路では排気速度を低下させることができ、該排気通路における気体分子の運動量を低下させることができる。
【００５９】
本排気処理によれば、ウエハＷの主面に対向するように板状部材３６が配置されるので、ウエハＷの主面の直上にウエハＷ及び板状部材３６によってチャンバ３２の残部分から隔離された排気流路が画成される。該排気流路の断面積はチャンバ３２の残部分の断面積よりも小さいので、排気流路のコンダクタンス（ウエハＷの主面の直上におけるコンダクタンス（以下、「直上コンダクタンス」という。））をチャンバ３２の残部分のコンダクタンスよりも小さくすることができる。その結果、真空排気時においてウエハＷの主面の直上の気体分子、すなわちウエハＷの主面に形成されたパターン間に存在する気体分子の運動量が低下するので、当該気体分子の衝突によって当該パターンは倒れることがない。また、チャンバ３２内においてウエハＷの主面の直上の排気流量は相対的に微量であるため、直上コンダクタンスの変化は、チャンバ３２内全体の排気流のコンダクタンスに影響を及ぼさない。その結果、真空排気時の排気時間は長くならない。したがって、基板処理システム１のスループットを低下させることなく、ウエハＷの主面に形成されたパターンが倒れることを防止することができる。
【００６０】
なお、パターン倒れを防止するためには、直上コンダクタンスを板状部材３６を配置しない場合のコンダクタンスと比較して１／１０以下にするのがよいことが本発明者によって確認されている。具体的には、ウエハＷと板状部材３６によって画成される排気流路における排気流方向に沿う長さ（図２中における左右方向の長さ）を３７９ｍｍとし、チャンバ３２の気体の流れ方向に直角な方向に沿う長さ（図２中における奥行き方向の長さ）を３０９ｍｍとし、チャンバ３２内に搬入されたウエハＷの主面と該主面に対向するチャンバ３２の天井との間隔を１５．７ｍｍとすると、パターン倒れを防止できるコンダクタンスを実現するためには、板状部材３６をウエハＷの主面との間隔が５ｍｍ以下となるように配置するのがよいことが確認されている。
【００６１】
また、上述した板状部材３６は、メッシュ構造体やポーラス構造体であってもよく、スリット加工が施されていてもよい。この場合、直上コンダクタンスが必要以上に小さくなることを防止することができ、もって、チャンバ３２内の真空排気を迅速に行うことができる。
【００６２】
また、上述した板状部材３６は該板状部材３６を貫通する複数の孔（図示しない）を有してもよい。この場合、ウエハＷの主面の直上における気体はその一部が複数の孔を通過して排気されるので、当該気体の一部は真空排気時に基板の主面から板状部材へ向けて流れる、すなわち、主面に形成されたパターンに対してほぼ平行に流れる。これにより、複数の孔を通過して排気されるパターン間に存在する気体分子の該パターンへの衝突を防止することができ、もって、パターン倒れを確実に防止することができる。
【００６３】
また、上述した板状部材３９を貫通する複数の孔のそれぞれは、当該板状部材３９に対向して配置されるウエハＷの主面に対して垂直方向に形成されるのが好ましい。この場合、真空排気時に当該複数の孔を通過する気体を、確実に、主面に形成されたパターンに対して平行に流すことができる。
【００６４】
また、チャンバ３２内を真空排気すると、チャンバ内でパーティクルが巻き上がる虞があり、当該巻き上がったパーティクルがウエハＷの主面に飛来する虞があるが、ロード・ロックモジュール５では、板状部材３６がウエハＷの主面に対向するように配置されるため、ウエハＷの主面に飛来するパーティクルは板状部材３６によって進路を阻まれ、ウエハＷの主面に到達することがない。したがって、ウエハＷから製造される半導体デバイスの歩留まりを向上させることができる。
【００６５】
図４は、本実施の形態に係る気密モジュールであるロード・ロックモジュールの排気方法としての排気処理の変形例を説明するための工程図である。
【００６６】
まず、ロード・ロックモジュール５の移載アーム３１は、搬送室２５内の搬送アーム２６からウエハＷを大気圧下で受け取り、ウエハＷをチャンバ３２内に搬入し、チャンバ３２内において当該ウエハＷの主面を板状部材３６と対向させる。そして、ロード・ロックモジュール排気系３４は、チャンバ３２内を低真空まで排気する（図４（Ａ））。
【００６７】
次いで、ガス供給系３３は、低真空まで排気されたチャンバ３２内に軽元素ガスであるヘリウムガスを供給する（図４（Ｂ））。
【００６８】
そして、ロード・ロックモジュール排気系３４は、チャンバ３２内を真空排気する（図４（Ｃ））。
【００６９】
本排気処理の変形例によれば、ウエハＷの主面に対向するように板状部材３６が配置されるので、上述した図２の排気処理と同様の効果を実現することができる。さらに、低真空まで排気された時点で、チャンバ３２内に軽元素ガスであるヘリウムガスが供給されるので、チャンバ３２内の気体が軽元素ガスであるヘリウムガスに置換される。その結果、真空排気時においてウエハＷの主面の直上の気体分子、すなわちウエハＷの主面に形成されたパターン間に存在する気体分子の運動量をさらに低下させることができ、もって、ウエハＷの主面に形成されたパターンが倒れるのを確実に防止することができる。また、気体分子の運動量の低下を目的としない場合、すなわち、ヘリウムガスとの置換前と同等の運動量を維持してもよい場合には、排気速度を向上させてもよく、これにより、基板処理システム１のスループットを向上させることができる。
【００７０】
なお、本排気処理の変形例によれば、チャンバ３２内の気体を軽元素ガスであるヘリウムガスに置換することにより、ウエハＷの主面に形成されたパターン間に存在する気体分子の運動量を低下させることができるので、例えば、板状部材３６を配置しなくても、或る程度パターン倒れを防止することができる。
【００７１】
図５は、本実施の形態に係る気密モジュールであるロード・ロックモジュールの変形例の排気方法としての排気処理を説明するための図である。なお、本排気処理は、上述した図２の排気処理と同様の手順で実行される。
【００７２】
図５において、ロード・ロックモジュール３７は、チャンバ３２の上方に配置され且つ当該チャンバ３２内を排気するロード・ロックモジュール排気系３８（排気装置）を有し、チャンバ３２内にはピック３５のウエハ載置面に対向するように板状部材３９が配置されており、この板状部材３９は該板状部材３９を貫通する複数の孔４０を有する。ロード・ロックモジュール３７の移載アーム３１は、搬送室２５内の搬送アーム２６からウエハＷを大気圧下で受け取り、ウエハＷをチャンバ３２内に搬入し、チャンバ３２内において当該ウエハＷの主面を板状部材３９と対向させる。そして、ロード・ロックモジュール排気系３８は、チャンバ３２内を上方から真空排気する。
【００７３】
本排気処理によれば、ウエハＷの主面に対向するように板状部材３９が配置されるので、上述した図２の排気処理と同様の効果を実現することができる。さらに、板状部材３９は該板状部材３９を貫通する複数の孔４０を有しており、チャンバ３２内の気体は上方から真空排気されるので、ウエハＷの主面の直上における気体はそのほとんどが複数の孔４０を通過して排気される。その結果、真空排気時においてウエハＷの主面の直上における気体の流れ方向を当該主面に形成されたパターンに対して略平行方向にすることができる。これにより、パターン間に存在する気体分子の当該パターンへの衝突を防止することができ、もって、パターンが倒れることを確実に防止することができる。
【００７４】
また、上述した板状部材３９を貫通する複数の孔４０のそれぞれは、当該板状部材３９に対向して配置されるウエハＷの主面に対して垂直方向に形成されるのが好ましい。この場合、真空排気時においてウエハＷの主面の直上における気体の流れ方向を確実に当該主面に形成されたパターンに対して平行方向にすることができる。
【００７５】
また、ウエハＷの主面に対して垂直方向に形成された複数の孔４０を有する板状部材がチャンバ３２内の空間を横断するように配置され、該板状部材がチャンバ３２内の空間を２つの空間に分割するようにチャンバ３２の上方に配置されてもよい。この場合においても、真空排気時において２つの空間に分割されたチャンバ３２内の空間における下方の空間、すなわちウエハＷが搬入される空間における全ての気体の流れ方向をウエハＷの主面に形成されたパターンに対して略平行方向にすることができる。
【００７６】
また、図５の排気処理では、ロード・ロックモジュール排気系３８がチャンバ３２の上方に配置されたが、チャンバ３２内に搬入されたウエハＷの主面が上方に向いていない、例えば下方に向いているときは、ウエハＷの主面に対向するように、すなわちチャンバ３２の下方にロード・ロックモジュール排気系３８を配置する。これにより、上述した図５の排気処理と同様の効果を実現することができる。
【００７７】
また、上述した各排気処理を実行するロード・ロックモジュール５（３７）は、図６に示すように、板状部材３６（３９）とウエハＷの主面とを離間させる離間装置（図示しない）を備えてもよい。この場合、当該離間装置は真空排気時におけるチャンバ３２内の圧力に応じて板状部材３６（３９）とウエハＷの主面との離間量を制御する。これにより、真空排気時におけるチャンバ３２内の圧力に応じて直上コンダクタンスを適切に制御することができる。具体的には、チャンバ３２内の圧力が低下するほど板状部材３６（３９）とウエハＷの主面とを離間させる。これにより、ウエハＷと板状部材３６（３９）によって画成される排気通路のコンダクタンスを徐々に大きくすることができ、もって、チャンバ３２内の真空排気を迅速に行うことができる。
【００７８】
また、ロード・ロックモジュール５（３７）ではチャンバ３２内に、先端にピック４２が取り付けられた移載アーム４１を配置してもよい。ピック４２は、該ピック４２に載置したウエハＷをリフトする複数のリフトピン４３（基板リフト装置）を有する。ロード・ロックモジュール４０の移載アーム４１は、搬送室２５内の搬送アーム２６からウエハＷを大気圧下で受け取り、移載アーム４１がウエハＷをチャンバ３２内に搬入した後、ピック４２の複数のリフトピン４３はウエハＷを該ウエハＷの主面に対向するチャンバ３２を画成する部材、すなわちチャンバ３２の天井に向けてリフトする。このとき、ウエハＷの主面の直上にはウエハＷ及びチャンバ３２の天井により、チャンバ３２の残部分から隔離された排気流路が画成される。該排気流路の断面積はチャンバ３２の残部分の断面積よりも小さいので、直上コンダクタンスを小さくすることができ、もって、上述した図２の排気処理と同様の効果を実現することができる。
【００７９】
本発明は気密モジュールであるロード・ロックモジュールに適用されたが、適用可能な気密モジュールはこれに限られず、パターンが形成されたウエハが搬入されるチャンバを有するモジュールや装置であれば本発明は適用可能である。
【００８０】
また、上述した実施の形態では、基板が半導体用ウエハであったが、基板はこれに限られず、例えば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）やＦＰＤ（Flat Panel Display）等のガラス基板であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の実施の形態に係る気密モジュールを備えた基板処理システムの構成を概略的に示す断面図である。
【図２】本実施の形態に係る気密モジュールであるロード・ロックモジュールの排気方法としての排気処理を説明するための図である。
【図３】ロード・ロックモジュールにおけるチャンバの真空排気における、チャンバ内の圧力と排気時間との関係を示すグラフである。
【図４】本実施の形態に係る気密モジュールであるロード・ロックモジュールの排気方法としての排気処理の変形例を説明するための工程図である。
【図５】本実施の形態に係る気密モジュールであるロード・ロックモジュールの変形例の排気方法としての排気処理を説明するための図である。
【図６】本実施の形態に係る気密モジュールであるロード・ロックモジュールが離間装置を備えた場合を説明するための図である。
【図７】本実施の形態に係る気密モジュールであるロード・ロックモジュールの変形例を説明するための図である。
【図８】真空排気時における基板の主面に形成されたパターン倒れを説明するための図である。
【符号の説明】
【００８２】
ｍ 気体分子
Ｐ パターン
Ｓ 処理空間
Ｗ ウエハ
１ 基板処理システム
５，３７ ロード・ロックモジュール
３１，４１ 移載アーム
３２ チャンバ
３３ ガス供給系
３４，３８ ロード・ロックモジュール排気系
３６，３９ 板状部材
４０ 孔
４３ リフトピン
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気密モジュール、及び該気密モジュールの排気方法に関し、特に、所定の処理が施されて主面にパターンが形成された基板が搬入されるチャンバを備えた気密モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
基板としてのウエハに所定の処理、例えばプラズマ処理を施す基板処理システムは、ウエハを収容してプラズマ処理を施すプロセスモジュールと、該プロセスモジュールへウエハを搬入すると共に当該プロセスモジュールから処理済みのウエハを搬出するロード・ロックモジュールと、複数枚のウエハを収容する容器からウエハを取り出してロード・ロックモジュールに受け渡すローダーモジュールとを備える。
【０００３】
通常、基板処理システムのロード・ロックモジュールは、ウエハを受け入れるチャンバを有し、大気圧下でウエハを受け入れ、チャンバ内を所定の圧力まで真空排気した後、プロセスモジュール側のゲートを開いて、プロセスモジュールにウエハを搬入し、プラズマ処理が終了すると、プロセスモジュールから処理済みのウエハを搬出し、プロセスモジュール側のゲートを閉めて、チャンバ内を大気圧に戻し、ウエハをローダーモジュールに搬出する、という機能を有する（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００６−１２８５７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述したロード・ロックモジュールでは、プラズマ処理が施されて主面にパターンが形成されたウエハを大気圧下で受け入れた後、チャンバ内を真空排気すると、ウエハの主面に形成されたパターンが倒れることがあった。
【０００５】
パターン倒れの発生メカニズムとしては、図８に示すように、真空排気時にチャンバ内のパターンＰ間に存在する気体分子ｍがパターンＰに衝突して、当該衝突する気体分子ｍの運動量によってパターンＰが倒れることが考えられている。
【０００６】
ウエハの主面におけるパターン倒れの発生は、該ウエハから製造される半導体デバイスにおいて短絡等の不具合を引き起こし、最終的に製造される半導体デバイスの歩留まりを低下させる。
【０００７】
従来、これに対応して、ロード・ロックモジュールでは、真空排気時の排気速度を低下させることによりチャンバ内の気体分子の運動量を低下させてパターン倒れを防止しているが、真空排気時の排気速度を低下させると、所望の真空度に達するまでに長時間を要するため、基板処理システムのスループットが著しく低下するという問題がある。
【０００８】
本発明の目的は、スループットを低下させることなく、基板の主面に形成されたパターンが倒れることを防止することができる気密モジュール、及び該気密モジュールの排気方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項１記載の気密モジュールは、所定の処理が施されて主面にパターンが形成された基板が搬入されるチャンバを備える気密モジュールにおいて、前記搬入された基板の前記主面に対向するように配置された板状部材を備えることを特徴とする。
【００１０】
請求項２記載の気密モジュールは、請求項１記載の気密モジュールにおいて、前記板状部材は前記主面との間隔が５ｍｍ以下となるように配置されることを特徴とする。
【００１１】
請求項３記載の気密モジュールは、請求項１又は２記載の気密モジュールにおいて、前記板状部材はメッシュ構造体又はポーラス構造体であることを特徴とする。
【００１２】
請求項４記載の気密モジュールは、請求項１又は２記載の気密モジュールにおいて、前記板状部材にはスリット加工が施されていることを特徴とする。
【００１３】
請求項５記載の気密モジュールは、請求項１又は２記載の気密モジュールにおいて、前記板状部材は該板状部材を貫通する複数の孔を有することを特徴とする。
【００１４】
請求項６記載の気密モジュールは、請求項５記載の気密モジュールにおいて、前記複数の孔は前記主面に対して垂直方向に形成されることを特徴とする。
【００１５】
請求項７記載の気密モジュールは、請求項５又は６記載の気密モジュールにおいて、前記主面に対向するように配置され且つ前記チャンバ内を排気する排気装置を備えることを特徴とする。
【００１６】
請求項８記載の気密モジュールは、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の気密モジュールにおいて、前記チャンバ内に軽元素ガスを供給するガス供給装置を備えることを特徴とする。
【００１７】
請求項９記載の気密モジュールは、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の気密モジュールにおいて、前記板状部材と前記主面とを離間させる離間装置を備えることを特徴とする。
【００１８】
上記目的を達成するために、請求項１０記載の気密モジュールは、所定の処理が施されて主面にパターンが形成された基板が搬入されるチャンバを備える気密モジュールにおいて、前記搬入された基板の前記主面に対向する前記チャンバを画成する部材に向けて当該基板をリフトする基板リフト装置を備えることを特徴とする。
【００１９】
上記目的を達成するために、請求項１１記載の気密モジュールの排気方法は、所定の処理が施されて主面にパターンが形成された基板が搬入されるチャンバを備える気密モジュールの排気方法において、前記搬入された基板の前記主面に対向するように前記チャンバ内に板状部材を配置する配置ステップと、前記チャンバ内を排気する排気ステップとを有することを特徴とする。
【００２０】
請求項１２記載の気密モジュールの排気方法は、請求項１１記載の気密モジュールの排気方法において、前記排気ステップに先立って、前記チャンバ内を低真空まで排気する低真空排気ステップと、前記低真空まで排気されたチャンバ内に軽元素ガスを供給するガス供給ステップとを有することを特徴とする。
【００２１】
上記目的を達成するために、請求項１３記載の気密モジュールの排気方法は、所定の処理が施されて主面にパターンが形成された基板が搬入されるチャンバを備える気密モジュールの排気方法において、前記搬入された基板の前記主面に対向する前記チャンバを画成する部材に向けて当該基板をリフトする基板リフトステップと、前記チャンバ内を排気する排気ステップとを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
請求項１記載の気密モジュール及び請求項１１記載の気密モジュールの排気方法によれば、基板の主面に対向するように板状部材が配置されるので、基板の主面の直上に基板及び板状部材によってチャンバの残部分から隔離された排気流路が画成される。該排気流路の断面積はチャンバの残部分の断面積よりも小さいので、排気流路のコンダクタンスをチャンバの残部分のコンダクタンスよりも小さくすることができる。その結果、真空排気時において基板の主面の直上の気体分子、すなわち基板の主面に形成されたパターン間に存在する気体分子の運動量が低下するので、当該気体分子の衝突によって当該パターンは倒れることがない。また、チャンバ内において基板の主面の直上の排気流量は相対的に微量であるため、上記排気流路のコンダクタンスの変化は、チャンバ内全体の排気流のコンダクタンスに影響を及ぼさない。その結果、真空排気時の排気時間は長くならない。したがって、基板処理システムのスループットを低下させることなく、基板の主面に形成されたパターンが倒れることを防止することができる。
【００２３】
請求項２記載の気密モジュールによれば、板状部材は基板の主面との間隔が５ｍｍ以下となるように配置されるので、基板と板状部材によって画成される排気流路のコンダクタンスをパターン倒れを防止できるコンダクタンスに確実にすることができ、もって、基板の主面に形成されたパターンが倒れることを確実に防止することができる。
【００２４】
請求項３記載の気密モジュールによれば、板状部材はメッシュ構造体又はポーラス構造体であるので、基板と板状部材によって画成される排気流路のコンダクタンスが必要以上に小さくなることを防止することができ、もって、チャンバ内の真空排気を迅速に行うことができる。
【００２５】
請求項４記載の気密モジュールによれば、板状部材にはスリット加工が施されているので、基板と板状部材によって画成される排気流路のコンダクタンスが必要以上に小さくなることを防止することができ、もって、チャンバ内の真空排気を迅速に行うことができる。
【００２６】
請求項５記載の気密モジュールによれば、板状部材は該板状部材を貫通する複数の孔を有するので、基板の主面の直上における気体はその一部が複数の孔を通過して排気される。したがって、真空排気時に当該気体の一部は、基板の主面から板状部材へ向けて流れる、すなわち、主面に形成されたパターンに対してほぼ平行に流れる。これにより、一部の気体分子の該パターンへの衝突を防止することができ、もって、パターン倒れを確実に防止することができる。
【００２７】
請求項６記載の気密モジュールによれば、板状部材を貫通する複数の孔は基板の主面に対して垂直方向に形成されるので、真空排気時に当該複数の孔を通過する気体を、確実に、主面に形成されたパターンに対して平行に流すことができる。
【００２８】
請求項７記載の気密モジュールによれば、チャンバ内を排気する排気装置が基板の主面に対向するように配置されるので、真空排気時に当該複数の孔を通過する気体を、さらに確実に、主面に形成されたパターンに対して平行に流すことができる。
【００２９】
請求項８記載の気密モジュールによれば、チャンバ内に軽元素ガスを供給するので、チャンバ内の気体を軽元素ガスに置換することができる。その結果、真空排気時において基板の主面の直上の気体分子、すなわち基板の主面に形成されたパターン間に存在する気体分子の運動量を低下させることができ、もって、基板の主面に形成されたパターンが倒れるのを確実に防止することができる。
【００３０】
請求項９記載の気密モジュールによれば、板状部材と基板の主面とを離間させるので、基板と板状部材によって画成される排気流路のコンダクタンスを制御することができる。さらに、真空排気時におけるチャンバ内の圧力に応じて板状部材の離間量を制御することにより、真空排気時におけるチャンバ内の圧力に応じて当該排気流路のコンダクタンスを適切に制御することができる。
【００３１】
請求項１０記載の気密モジュール及び請求項１３記載の気密モジュールの排気方法によれば、基板が該基板の主面に対向するチャンバを画成する部材に向けてリフトされる。このとき、基板の主面の直上には基板及びチャンバを画成する部材により、チャンバの残部分から隔離された排気流路が画成される。該排気流路の断面積はチャンバの残部分の断面積よりも小さいので、排気流路のコンダクタンスをチャンバの残部分のコンダクタンスよりも小さくすることができる。これにより、上述した請求項１記載の気密モジュール及び請求項１１記載の気密モジュールの排気方法と同様の効果を実現することができる。
【００３２】
請求項１２記載の気密モジュールの排気方法によれば、チャンバ内が低真空まで排気され、チャンバ内に軽元素ガスが供給されるので、チャンバ内の気体が軽元素ガスに置換される。その結果、真空排気時において基板の主面の直上の気体分子、すなわち基板の主面に形成されたパターン間に存在する気体分子の運動量を低下させることができ、もって、基板の主面に形成されたパターンが倒れるのを確実に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００３４】
まず、本発明の実施の形態に係る気密モジュールを備えた基板処理システムについて説明する。
【００３５】
図１は、本実施の形態に係る気密モジュールを備えた基板処理システムの構成を概略的に示す断面図である。
【００３６】
図１において、基板処理システム１は、基板としての半導体用ウエハＷ（以下、単に「ウエハＷ」という。）に対して枚葉毎に成膜処理、拡散処理、エッチング処理等の各種プラズマ処理を施すプロセスモジュール２と、所定枚数のウエハＷを格納するウエハカセット３からウエハＷを取り出すローダーモジュール４と、該ローダーモジュール４及びプロセスモジュール２の間に配置され、ローダーモジュール４からプロセスモジュール２、若しくはプロセスモジュール２からローダーモジュール４へウエハＷを搬送するロード・ロックモジュール５（気密モジュール）とを備える。
【００３７】
プロセスモジュール２及びロード・ロックモジュール５はゲートバルブ６を介して接続され、ロード・ロックモジュール５及びローダーモジュール４はゲートバルブ７を介して接続される。また、ロード・ロックモジュール５の内部及びローダーモジュール４の内部は、途中に開閉自在なバルブ８が配置された連通管９によって連通する。
【００３８】
プロセスモジュール２は、金属製、例えば、アルミニウム又はステンレス鋼製の円筒型チャンバ１０を有し、該チャンバ１０内に、例えば、直径が３００ｍｍのウエハＷを載置する載置台としての円柱状のサセプタ１１が配置されている。
【００３９】
チャンバ１０の側壁とサセプタ１１との間には、後述の処理空間Ｓのガスをチャンバ１０の外へ排出する流路として機能する排気路１２が形成される。この排気路１２の途中には環状の排気プレート１３が配置され、排気路１２の排気プレート１３より下流の空間であるマニホールド１４は、可変式バタフライバルブである自動圧力制御弁（Adaptive Pressure Control Valve）（以下、「ＡＰＣバルブ」という。）１５に連通する。ＡＰＣバルブ１５は真空引き用の排気ポンプであるターボ分子ポンプ（以下、「ＴＭＰ」という。）１６に接続される。ここで、排気プレート１３は処理空間Ｓにおいて発生したプラズマがマニホールド１４に流出するのを防止する。ＡＰＣバルブ１５はチャンバ１０内の圧力制御を行い、ＴＭＰ１６はチャンバ１０内をほぼ真空状態になるまで減圧する。
【００４０】
サセプタ１１には高周波電源１７が整合器１８を介して接続されており、高周波電源１７は高周波電力をサセプタ１１に供給する。これにより、サセプタ１１は下部電極として機能する。また、整合器１８は、サセプタ１１からの高周波電力の反射を低減して該高周波電力のサセプタ１１への供給効率を最大にする。
【００４１】
サセプタ１１には、ウエハＷをクーロン力又はジョンソン・ラーベック(Johnsen-Rahbek)力によって吸着するための電極板（図示しない）が配置されている。これにより、ウエハＷはサセプタ１１の上面に吸着保持される。また、サセプタ１１の上部にはシリコン（Ｓｉ）等から成る円環状のフォーカスリング１９が配置され、該フォーカスリング１９はサセプタ１１及び後述のシャワーヘッド２０の間の処理空間Ｓにおいて発生したプラズマをウエハＷに向けて収束させる。
【００４２】
また、サセプタ１１の内部には、環状の冷媒室（図示しない）が設けられている。この冷媒室には、所定温度の冷媒、例えば、冷却水が循環供給され、当該冷媒の温度によってサセプタ１１上のウエハＷの処理温度が調整される。なお、ウエハＷ及びサセプタ１１の間にはヘリウムガスが供給され、該ヘリウムガスはウエハＷの熱をサセプタ１１へ伝熱する。
【００４３】
チャンバ１０の天井部には円板状のシャワーヘッド２０が配置されている。シャワーヘッド２０には高周波電源２１が整合器２２を介して接続されており、高周波電源２１は高周波電力をシャワーヘッド２０に供給する。これにより、シャワーヘッド２０は上部電極として機能する。なお、整合器２２の機能は整合器１８の機能と同じである。
【００４４】
また、シャワーヘッド２０には処理ガス、例えば、ＣＦ系のガス及び他の種のガスの混合ガスを供給する処理ガス導入管２３が接続され、シャワーヘッド２０は処理ガス導入管２３から供給された処理ガスを処理空間Ｓに導入する。
【００４５】
このプロセスモジュール２のチャンバ１０内における処理空間Ｓでは、高周波電力を供給されたサセプタ１１及びシャワーヘッド２０が処理空間Ｓに高周波電力を印加し、処理空間Ｓおいて処理ガスから高密度のプラズマを発生させる。発生したプラズマは、フォーカスリング１９によってウエハＷの表面に収束され、例えば、ウエハＷの表面を物理的又は化学的にエッチングする。
【００４６】
ローダーモジュール４は、ウエハカセット３を載置するウエハカセット載置台２４及び搬送室２５を有する。ウエハカセット３は、例えば、２５枚のウエハＷを等ピッチで多段に載置して収容する。搬送室２５は、直方体状の箱状物であり、内部においてウエハＷを搬送するスカラタイプの搬送アーム２６を有する。
【００４７】
搬送アーム２６は、屈伸可能に構成された多関節状の搬送アーム腕部２７と、該搬送アーム腕部２７の先端に取り付けられたピック２８とを有し、該ピック２８はウエハＷを直接的に載置するように構成されている。搬送アーム２６は旋回自在に構成され、且つ搬送アーム腕部２７によって屈曲自在であるため、ピック２８に載置したウエハＷを、ウエハカセット３及びロード・ロックモジュール５の間において自在に搬送することができる。
【００４８】
また、搬送室２５の天井部には搬送室２５内へ空気を流入する流入管２９が接続されており、搬送室２５の底部には搬送室２５内の空気を流出する流出管３０が接続されている。このため、搬送室２５内では、搬送室２５の天井部から流入された空気が搬送室２５の底部から流出する。したがって、搬送室２５内に流入された空気はダウンフローを形成する。
【００４９】
ロード・ロックモジュール５は、屈伸及び旋回自在に構成された移載アーム３１が配置されたチャンバ３２と、該チャンバ３２内にパージガスとしての窒素（Ｎ２）ガス等の不活性ガス及び置換ガスとしてのヘリウム（Ｈｅ）ガス等の軽元素ガスを供給するガス供給系３３（ガス供給装置）と、チャンバ３２内を真空排気するロード・ロックモジュール排気系３４とを有する。ここで、移載アーム３１は複数の腕部からなるスカラタイプの搬送アームであり、その先端に取り付けられたピック３５を有する。該ピック３５はウエハＷを直接的に載置するように構成されている。また、チャンバ３２内には、板状部材３６が配置されている。該板状部材３６は、該チャンバ３２の真空排気の間、チャンバ３２内の一箇所においてウエハＷを載置し続けるピック３５と対向する。すなわち、板状部材３６はチャンバ３２内に搬入されたウエハＷの主面と対向するように配置されている。
【００５０】
板状部材３６の大きさはウエハＷの大きさとほぼ同じであり、板状部材３６とウエハＷの主面が対向する際、板状部材３６はウエハＷのほぼ全面を覆う。このとき、ウエハＷの主面の直上にはウエハＷ及び板状部材３６により、チャンバ３２の残部分から隔離された排気流路が画成される。
【００５１】
ウエハＷがローダーモジュール４からプロセスモジュール２へ搬送される場合、ゲートバルブ７が開いたとき、移載アーム３１は搬送室２５内の搬送アーム２６からウエハＷを大気圧下で受け取り、ゲートバルブ７を閉めてチャンバ３２内を所定の圧力まで真空排気した後、ゲートバルブ６が開いたとき、移載アーム３１はプロセスモジュール２のチャンバ１０内へ進入し、サセプタ１１上にウエハＷを載置する。また、ウエハＷがプロセスモジュール２からローダーモジュール４へ搬送される場合、ゲートバルブ６が開いたとき、移載アーム３１はプロセスモジュール２のチャンバ１０内へ進入し、サセプタ１１からウエハＷを受け取り、ゲートバルブ６を閉めてチャンバ３２内を大気圧に戻した後、ゲートバルブ７が開いたとき、移載アーム３１は搬送室２５内の搬送アーム２６へウエハＷを引き渡す。
【００５２】
なお、基板処理システム１を構成するプロセスモジュール２、ローダーモジュール４及びロード・ロックモジュール５の各構成要素の動作は、基板処理システム１が備える制御装置としてのコンピュータ（図示しない）や、基板処理システム１に接続された制御装置としての外部サーバ（図示しない）等によって制御される。
【００５３】
以下、本実施の形態に係る気密モジュールであるロード・ロックモジュールの排気方法について説明する。
【００５４】
図２は、本実施の形態に係る気密モジュールであるロード・ロックモジュールの排気方法としての排気処理を説明するための図である。なお、本排気処理は、例えば上記各種プラズマ処理が施されて主面にパターンが形成されたウエハＷをローダーモジュール４からプロセスモジュール２へ搬送する場合において、チャンバ３２内に当該ウエハＷを大気圧下で受け入れた後に実行される。
【００５５】
図２において、まず、ロード・ロックモジュール５の移載アーム３１は、搬送室２５内の搬送アーム２６からウエハＷを大気圧下で受け取り、ウエハＷをチャンバ３２内に搬入し、チャンバ３２内において当該ウエハＷの主面を板状部材３６と対向させる。そして、ロード・ロックモジュール排気系３４は、チャンバ３２内を真空排気する。
【００５６】
図３は、ロード・ロックモジュールにおけるチャンバの真空排気における、チャンバ内の圧力と排気時間との関係を示すグラフである。
【００５７】
図３のグラフにおいて、破線ＢはウエハＷ及び板状部材３６によって画成される排気通路における圧力遷移を示し、実線Ａはチャンバ３２の残部分における圧力遷移を示す。
【００５８】
チャンバ３２の残部分のコンダクタンスは大きいため、チャンバ３２の残部分では真空排気の初期段階で圧力が急激に低下するが、ウエハＷ及び板状部材３６によって画成される排気通路では、該排気通路のコンダクタンスがチャンバ３２の残部分のコンダクタンスよりも小さいため、圧力が徐々に低下する。すなわち、上記排気通路では排気速度を低下させることができ、該排気通路における気体分子の運動量を低下させることができる。
【００５９】
本排気処理によれば、ウエハＷの主面に対向するように板状部材３６が配置されるので、ウエハＷの主面の直上にウエハＷ及び板状部材３６によってチャンバ３２の残部分から隔離された排気流路が画成される。該排気流路の断面積はチャンバ３２の残部分の断面積よりも小さいので、排気流路のコンダクタンス（ウエハＷの主面の直上におけるコンダクタンス（以下、「直上コンダクタンス」という。））をチャンバ３２の残部分のコンダクタンスよりも小さくすることができる。その結果、真空排気時においてウエハＷの主面の直上の気体分子、すなわちウエハＷの主面に形成されたパターン間に存在する気体分子の運動量が低下するので、当該気体分子の衝突によって当該パターンは倒れることがない。また、チャンバ３２内においてウエハＷの主面の直上の排気流量は相対的に微量であるため、直上コンダクタンスの変化は、チャンバ３２内全体の排気流のコンダクタンスに影響を及ぼさない。その結果、真空排気時の排気時間は長くならない。したがって、基板処理システム１のスループットを低下させることなく、ウエハＷの主面に形成されたパターンが倒れることを防止することができる。
【００６０】
なお、パターン倒れを防止するためには、直上コンダクタンスを板状部材３６を配置しない場合のコンダクタンスと比較して１／１０以下にするのがよいことが本発明者によって確認されている。具体的には、ウエハＷと板状部材３６によって画成される排気流路における排気流方向に沿う長さ（図２中における左右方向の長さ）を３７９ｍｍとし、チャンバ３２の気体の流れ方向に直角な方向に沿う長さ（図２中における奥行き方向の長さ）を３０９ｍｍとし、チャンバ３２内に搬入されたウエハＷの主面と該主面に対向するチャンバ３２の天井との間隔を１５．７ｍｍとすると、パターン倒れを防止できるコンダクタンスを実現するためには、板状部材３６をウエハＷの主面との間隔が５ｍｍ以下となるように配置するのがよいことが確認されている。
【００６１】
また、上述した板状部材３６は、メッシュ構造体やポーラス構造体であってもよく、スリット加工が施されていてもよい。この場合、直上コンダクタンスが必要以上に小さくなることを防止することができ、もって、チャンバ３２内の真空排気を迅速に行うことができる。
【００６２】
また、上述した板状部材３６は該板状部材３６を貫通する複数の孔（図示しない）を有してもよい。この場合、ウエハＷの主面の直上における気体はその一部が複数の孔を通過して排気されるので、当該気体の一部は真空排気時に基板の主面から板状部材へ向けて流れる、すなわち、主面に形成されたパターンに対してほぼ平行に流れる。これにより、複数の孔を通過して排気されるパターン間に存在する気体分子の該パターンへの衝突を防止することができ、もって、パターン倒れを確実に防止することができる。
【００６３】
また、上述した板状部材３９を貫通する複数の孔のそれぞれは、当該板状部材３９に対向して配置されるウエハＷの主面に対して垂直方向に形成されるのが好ましい。この場合、真空排気時に当該複数の孔を通過する気体を、確実に、主面に形成されたパターンに対して平行に流すことができる。
【００６４】
また、チャンバ３２内を真空排気すると、チャンバ内でパーティクルが巻き上がる虞があり、当該巻き上がったパーティクルがウエハＷの主面に飛来する虞があるが、ロード・ロックモジュール５では、板状部材３６がウエハＷの主面に対向するように配置されるため、ウエハＷの主面に飛来するパーティクルは板状部材３６によって進路を阻まれ、ウエハＷの主面に到達することがない。したがって、ウエハＷから製造される半導体デバイスの歩留まりを向上させることができる。
【００６５】
図４は、本実施の形態に係る気密モジュールであるロード・ロックモジュールの排気方法としての排気処理の変形例を説明するための工程図である。
【００６６】
まず、ロード・ロックモジュール５の移載アーム３１は、搬送室２５内の搬送アーム２６からウエハＷを大気圧下で受け取り、ウエハＷをチャンバ３２内に搬入し、チャンバ３２内において当該ウエハＷの主面を板状部材３６と対向させる。そして、ロード・ロックモジュール排気系３４は、チャンバ３２内を低真空まで排気する（図４（Ａ））。
【００６７】
次いで、ガス供給系３３は、低真空まで排気されたチャンバ３２内に軽元素ガスであるヘリウムガスを供給する（図４（Ｂ））。
【００６８】
そして、ロード・ロックモジュール排気系３４は、チャンバ３２内を真空排気する（図４（Ｃ））。
【００６９】
本排気処理の変形例によれば、ウエハＷの主面に対向するように板状部材３６が配置されるので、上述した図２の排気処理と同様の効果を実現することができる。さらに、低真空まで排気された時点で、チャンバ３２内に軽元素ガスであるヘリウムガスが供給されるので、チャンバ３２内の気体が軽元素ガスであるヘリウムガスに置換される。その結果、真空排気時においてウエハＷの主面の直上の気体分子、すなわちウエハＷの主面に形成されたパターン間に存在する気体分子の運動量をさらに低下させることができ、もって、ウエハＷの主面に形成されたパターンが倒れるのを確実に防止することができる。また、気体分子の運動量の低下を目的としない場合、すなわち、ヘリウムガスとの置換前と同等の運動量を維持してもよい場合には、排気速度を向上させてもよく、これにより、基板処理システム１のスループットを向上させることができる。
【００７０】
なお、本排気処理の変形例によれば、チャンバ３２内の気体を軽元素ガスであるヘリウムガスに置換することにより、ウエハＷの主面に形成されたパターン間に存在する気体分子の運動量を低下させることができるので、例えば、板状部材３６を配置しなくても、或る程度パターン倒れを防止することができる。
【００７１】
図５は、本実施の形態に係る気密モジュールであるロード・ロックモジュールの変形例の排気方法としての排気処理を説明するための図である。なお、本排気処理は、上述した図２の排気処理と同様の手順で実行される。
【００７２】
図５において、ロード・ロックモジュール３７は、チャンバ３２の上方に配置され且つ当該チャンバ３２内を排気するロード・ロックモジュール排気系３８（排気装置）を有し、チャンバ３２内にはピック３５のウエハ載置面に対向するように板状部材３９が配置されており、この板状部材３９は該板状部材３９を貫通する複数の孔４０を有する。ロード・ロックモジュール３７の移載アーム３１は、搬送室２５内の搬送アーム２６からウエハＷを大気圧下で受け取り、ウエハＷをチャンバ３２内に搬入し、チャンバ３２内において当該ウエハＷの主面を板状部材３９と対向させる。そして、ロード・ロックモジュール排気系３８は、チャンバ３２内を上方から真空排気する。
【００７３】
本排気処理によれば、ウエハＷの主面に対向するように板状部材３９が配置されるので、上述した図２の排気処理と同様の効果を実現することができる。さらに、板状部材３９は該板状部材３９を貫通する複数の孔４０を有しており、チャンバ３２内の気体は上方から真空排気されるので、ウエハＷの主面の直上における気体はそのほとんどが複数の孔４０を通過して排気される。その結果、真空排気時においてウエハＷの主面の直上における気体の流れ方向を当該主面に形成されたパターンに対して略平行方向にすることができる。これにより、パターン間に存在する気体分子の当該パターンへの衝突を防止することができ、もって、パターンが倒れることを確実に防止することができる。
【００７４】
また、上述した板状部材３９を貫通する複数の孔４０のそれぞれは、当該板状部材３９に対向して配置されるウエハＷの主面に対して垂直方向に形成されるのが好ましい。この場合、真空排気時においてウエハＷの主面の直上における気体の流れ方向を確実に当該主面に形成されたパターンに対して平行方向にすることができる。
【００７５】
また、ウエハＷの主面に対して垂直方向に形成された複数の孔４０を有する板状部材がチャンバ３２内の空間を横断するように配置され、該板状部材がチャンバ３２内の空間を２つの空間に分割するようにチャンバ３２の上方に配置されてもよい。この場合においても、真空排気時において２つの空間に分割されたチャンバ３２内の空間における下方の空間、すなわちウエハＷが搬入される空間における全ての気体の流れ方向をウエハＷの主面に形成されたパターンに対して略平行方向にすることができる。
【００７６】
また、図５の排気処理では、ロード・ロックモジュール排気系３８がチャンバ３２の上方に配置されたが、チャンバ３２内に搬入されたウエハＷの主面が上方に向いていない、例えば下方に向いているときは、ウエハＷの主面に対向するように、すなわちチャンバ３２の下方にロード・ロックモジュール排気系３８を配置する。これにより、上述した図５の排気処理と同様の効果を実現することができる。
【００７７】
また、上述した各排気処理を実行するロード・ロックモジュール５（３７）は、図６に示すように、板状部材３６（３９）とウエハＷの主面とを離間させる離間装置（図示しない）を備えてもよい。この場合、当該離間装置は真空排気時におけるチャンバ３２内の圧力に応じて板状部材３６（３９）とウエハＷの主面との離間量を制御する。これにより、真空排気時におけるチャンバ３２内の圧力に応じて直上コンダクタンスを適切に制御することができる。具体的には、チャンバ３２内の圧力が低下するほど板状部材３６（３９）とウエハＷの主面とを離間させる。これにより、ウエハＷと板状部材３６（３９）によって画成される排気通路のコンダクタンスを徐々に大きくすることができ、もって、チャンバ３２内の真空排気を迅速に行うことができる。
【００７８】
また、ロード・ロックモジュール５（３７）ではチャンバ３２内に、先端にピック４２が取り付けられた移載アーム４１を配置してもよい。ピック４２は、該ピック４２に載置したウエハＷをリフトする複数のリフトピン４３（基板リフト装置）を有する。ロード・ロックモジュール４０の移載アーム４１は、搬送室２５内の搬送アーム２６からウエハＷを大気圧下で受け取り、移載アーム４１がウエハＷをチャンバ３２内に搬入した後、ピック４２の複数のリフトピン４３はウエハＷを該ウエハＷの主面に対向するチャンバ３２を画成する部材、すなわちチャンバ３２の天井に向けてリフトする。このとき、ウエハＷの主面の直上にはウエハＷ及びチャンバ３２の天井により、チャンバ３２の残部分から隔離された排気流路が画成される。該排気流路の断面積はチャンバ３２の残部分の断面積よりも小さいので、直上コンダクタンスを小さくすることができ、もって、上述した図２の排気処理と同様の効果を実現することができる。
【００７９】
本発明は気密モジュールであるロード・ロックモジュールに適用されたが、適用可能な気密モジュールはこれに限られず、パターンが形成されたウエハが搬入されるチャンバを有するモジュールや装置であれば本発明は適用可能である。
【００８０】
また、上述した実施の形態では、基板が半導体用ウエハであったが、基板はこれに限られず、例えば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）やＦＰＤ（Flat Panel Display）等のガラス基板であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の実施の形態に係る気密モジュールを備えた基板処理システムの構成を概略的に示す断面図である。
【図２】本実施の形態に係る気密モジュールであるロード・ロックモジュールの排気方法としての排気処理を説明するための図である。
【図３】ロード・ロックモジュールにおけるチャンバの真空排気における、チャンバ内の圧力と排気時間との関係を示すグラフである。
【図４】本実施の形態に係る気密モジュールであるロード・ロックモジュールの排気方法としての排気処理の変形例を説明するための工程図である。
【図５】本実施の形態に係る気密モジュールであるロード・ロックモジュールの変形例の排気方法としての排気処理を説明するための図である。
【図６】本実施の形態に係る気密モジュールであるロード・ロックモジュールが離間装置を備えた場合を説明するための図である。
【図７】本実施の形態に係る気密モジュールであるロード・ロックモジュールの変形例を説明するための図である。
【図８】真空排気時における基板の主面に形成されたパターン倒れを説明するための図である。
【符号の説明】
【００８２】
ｍ 気体分子
Ｐ パターン
Ｓ 処理空間
Ｗ ウエハ
１ 基板処理システム
５，３７ ロード・ロックモジュール
３１，４１ 移載アーム
３２ チャンバ
３３ ガス供給系
３４，３８ ロード・ロックモジュール排気系
３６，３９ 板状部材
４０ 孔
４３ リフトピン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の処理が施されて主面にパターンが形成された基板が搬入されるチャンバを備える気密モジュールにおいて、
前記搬入された基板の前記主面に対向するように配置された板状部材を備えることを特徴とする気密モジュール。
【請求項２】
前記板状部材は前記主面との間隔が５ｍｍ以下となるように配置されることを特徴とする請求項１記載の気密モジュール。
【請求項３】
前記板状部材はメッシュ構造体又はポーラス構造体であることを特徴とする請求項１又は２記載の気密モジュール。
【請求項４】
前記板状部材にはスリット加工が施されていることを特徴とする請求項１又は２記載の気密モジュール。
【請求項５】
前記板状部材は該板状部材を貫通する複数の孔を有することを特徴とする請求項１又は２記載の気密モジュール。
【請求項６】
前記複数の孔は前記主面に対して垂直方向に形成されることを特徴とする請求項５記載の気密モジュール。
【請求項７】
前記主面に対向するように配置され且つ前記チャンバ内を排気する排気装置を備えることを特徴とする請求項５又は６記載の気密モジュール。
【請求項８】
前記チャンバ内に軽元素ガスを供給するガス供給装置を備えることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の気密モジュール。
【請求項９】
前記板状部材と前記主面とを離間させる離間装置を備えることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の気密モジュール。
【請求項１０】
所定の処理が施されて主面にパターンが形成された基板が搬入されるチャンバを備える気密モジュールにおいて、
前記搬入された基板の前記主面に対向する前記チャンバを画成する部材に向けて当該基板をリフトする基板リフト装置を備えることを特徴とする気密モジュール。
【請求項１１】
所定の処理が施されて主面にパターンが形成された基板が搬入されるチャンバを備える気密モジュールの排気方法において、
前記搬入された基板の前記主面に対向するように前記チャンバ内に板状部材を配置する配置ステップと、
前記チャンバ内を排気する排気ステップとを有することを特徴とする排気方法。
【請求項１２】
前記排気ステップに先立って、前記チャンバ内を低真空まで排気する低真空排気ステップと、前記低真空まで排気されたチャンバ内に軽元素ガスを供給するガス供給ステップとを有することを特徴とする請求項１１記載の排気方法。
【請求項１３】
所定の処理が施されて主面にパターンが形成された基板が搬入されるチャンバを備える気密モジュールの排気方法において、
前記搬入された基板の前記主面に対向する前記チャンバを画成する部材に向けて当該基板をリフトする基板リフトステップと、
前記チャンバ内を排気する排気ステップとを有することを特徴とする排気方法。
【請求項１】
所定の処理が施されて主面にパターンが形成された基板が搬入されるチャンバを備える気密モジュールにおいて、
前記搬入された基板の前記主面に対向するように配置された板状部材を備えることを特徴とする気密モジュール。
【請求項２】
前記板状部材は前記主面との間隔が５ｍｍ以下となるように配置されることを特徴とする請求項１記載の気密モジュール。
【請求項３】
前記板状部材はメッシュ構造体又はポーラス構造体であることを特徴とする請求項１又は２記載の気密モジュール。
【請求項４】
前記板状部材にはスリット加工が施されていることを特徴とする請求項１又は２記載の気密モジュール。
【請求項５】
前記板状部材は該板状部材を貫通する複数の孔を有することを特徴とする請求項１又は２記載の気密モジュール。
【請求項６】
前記複数の孔は前記主面に対して垂直方向に形成されることを特徴とする請求項５記載の気密モジュール。
【請求項７】
前記主面に対向するように配置され且つ前記チャンバ内を排気する排気装置を備えることを特徴とする請求項５又は６記載の気密モジュール。
【請求項８】
前記チャンバ内に軽元素ガスを供給するガス供給装置を備えることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の気密モジュール。
【請求項９】
前記板状部材と前記主面とを離間させる離間装置を備えることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の気密モジュール。
【請求項１０】
所定の処理が施されて主面にパターンが形成された基板が搬入されるチャンバを備える気密モジュールにおいて、
前記搬入された基板の前記主面に対向する前記チャンバを画成する部材に向けて当該基板をリフトする基板リフト装置を備えることを特徴とする気密モジュール。
【請求項１１】
所定の処理が施されて主面にパターンが形成された基板が搬入されるチャンバを備える気密モジュールの排気方法において、
前記搬入された基板の前記主面に対向するように前記チャンバ内に板状部材を配置する配置ステップと、
前記チャンバ内を排気する排気ステップとを有することを特徴とする排気方法。
【請求項１２】
前記排気ステップに先立って、前記チャンバ内を低真空まで排気する低真空排気ステップと、前記低真空まで排気されたチャンバ内に軽元素ガスを供給するガス供給ステップとを有することを特徴とする請求項１１記載の排気方法。
【請求項１３】
所定の処理が施されて主面にパターンが形成された基板が搬入されるチャンバを備える気密モジュールの排気方法において、
前記搬入された基板の前記主面に対向する前記チャンバを画成する部材に向けて当該基板をリフトする基板リフトステップと、
前記チャンバ内を排気する排気ステップとを有することを特徴とする排気方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００９−３２９１３（Ｐ２００９−３２９１３Ａ）
【公開日】平成２１年２月１２日（２００９．２．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１９５５８８（Ｐ２００７−１９５５８８）
【出願日】平成１９年７月２７日（２００７．７．２７）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年２月１２日（２００９．２．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年７月２７日（２００７．７．２７）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
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