特許 5654712 基板処理システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5654712

(24)【登録日】2014年11月28日

(45)【発行日】2015年1月14日

(54)【発明の名称】基板処理システム

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/677 20060101AFI20141218BHJP

   C23C 14/34 20060101ALI20141218BHJP

   H01L 21/205 20060101ALI20141218BHJP

   H01L 21/3065 20060101ALI20141218BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/68 A

   C23C14/34 J

   H01L21/205

   H01L21/302 101G

【請求項の数】7

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2014-507033(P2014-507033)

(86)(22)【出願日】2012年11月21日

(86)【国際出願番号】JP2012007489

(87)【国際公開番号】WO2013145050

(87)【国際公開日】20131003

【審査請求日】2014年9月26日

(31)【優先権主張番号】特願2012-81176(P2012-81176)

(32)【優先日】2012年3月30日

(33)【優先権主張国】JP

(31)【優先権主張番号】特願2012-87609(P2012-87609)

(32)【優先日】2012年4月6日

(33)【優先権主張国】JP

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000227294

【氏名又は名称】キヤノンアネルバ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100094112

【弁理士】

【氏名又は名称】岡部 讓

(74)【代理人】

【識別番号】100106183

【弁理士】

【氏名又は名称】吉澤 弘司

(74)【代理人】

【識別番号】100170601

【弁理士】

【氏名又は名称】川崎 孝

(72)【発明者】

【氏名】恒川 孝二

(72)【発明者】

【氏名】永峰 佳紀

(72)【発明者】

【氏名】中嶋 大輔

【審査官】 松浦 陽

(56)【参考文献】

【文献】 特開2012-039075（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開2009-267012（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開2008-198758（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平05-259259（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開2004-006665（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表2000-512082（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平07-122622（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平03-019252（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開2003-306974（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平10-306974（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平10-242233（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平06-061326（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開2002-203800（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／６７ − ２１／６８７

Ｃ２３Ｃ １４／３４

Ｈ０１Ｌ ２１／２０５

Ｈ０１Ｌ ２１／３０６５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

周囲に設けられるチャンバへ基板を搬送するための基板搬送チャンバと、
前記基板搬送チャンバよりも大気側に配され、前記基板搬送チャンバと気密に接続されるロードロックチャンバと、
前記基板搬送チャンバの周囲に設けられ、前記基板搬送チャンバと気密に接続される複数の基板処理装置と、
を備え、
前記基板処理装置のうち少なくとも１つはプラズマ処理装置であり、前記プラズマ処理装置はさらに前記複数の基板処理装置とは異なる第１の基板処理装置に気密に接続されており、前記プラズマ処理装置はさらに前記複数の基板処理装置および前記第１の基板処理装置とは異なる第２の基板処理装置に気密に接続されており、
前記プラズマ処理装置は、
処理室と、
前記処理室内に設けられた前記基板を保持するための第１の基板ホルダと、
前記処理室内にプラズマを形成するためのプラズマ発生手段と、
前記基板搬送チャンバから前記処理室内に前記基板を搬入出するための第１のゲートバルブと、
前記処理室から前記第１の基板処理装置内に前記基板を搬入出するための第２のゲートバルブと、
前記処理室から前記第２の基板処理装置内に前記基板を搬入出するための第３のゲートバルブと、
前記処理室内に設けられ、前記第２のゲートバルブを介して前記基板の前記処理室への搬入および前記処理室からの搬出の少なくとも一方を行い、かつ前記第３のゲートバルブを介して前記基板の前記処理室への搬入および前記処理室からの搬出の少なくとも一方を行い、かつ前記処理室内で前記基板の搬送を行うための基板搬送手段と、
前記プラズマ発生手段により形成されたプラズマを囲うためのシールドであって、前記基板搬送手段を前記プラズマから遮蔽するように設けられているシールドと、
を備えることを特徴とする基板処理システム。

【請求項2】

前記基板搬送手段は、
基板保持部と、
前記基板保持部に一端が連結されている第１アームと、
前記第１アームの他端に一端が連結されている第２アームと、
前記第２アームの他端に連結されているアーム支持部と、
を有し、
前記基板保持部と、前記第１アームと、前記第２アームとがそれぞれ回動可能に構成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の基板処理システム。

【請求項3】

搬送制御手段をさらに備え、
前記搬送制御手段は、
前記基板の処理開始前に、前記基板搬送手段を前記シールドによって前記プラズマから遮蔽される退避位置に位置させるステップと、
前記基板の処理終了後に、前記アーム支持部、前記第１アーム及び前記第２アームを駆動させ、前記基板を前記基板保持部によって保持するステップと、
前記アーム支持部、前記第１アーム及び前記第２アームを駆動させ、前記基板保持部によって保持されている前記基板を前記処理室から前記第２のゲートバルブを介して搬出するステップと、を前記プラズマ処理装置に実行させる
ことを特徴とする請求項２に記載の基板処理システム。

【請求項4】

前記処理室内部にガス導入部を介してガスを導入するためのガス導入手段と、
前記処理室内部を排気するための排気手段と、をさらに備え、
前記シールドによって画設される基板処理空間の内部に前記ガス導入部が設けられ、
前記基板処理空間の外部に前記排気手段が設けられることを特徴とする請求項１に記載の基板処理システム。

【請求項5】

前記プラズマ処理装置はさらに、ダミー基板を保持するための第２の基板ホルダを備え、
前記基板搬送手段は、前記ダミー基板を前記第２の基板ホルダから前記第１の基板ホルダに搬送可能であることを特徴とする請求項１に記載の基板処理システム。

【請求項6】

前記第３のゲートバルブは、前記第２のゲートバルブよりも、前記処理室の底面に対して高い位置に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の基板処理システム。

【請求項7】

前記ガス導入部を、前記プラズマから遮蔽するための遮蔽部を有することを特徴とする請求項４に記載の基板処理システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、プラズマ処理装置および基板処理システムに関する。特にプラズマを用いて基板を処理するプラズマ処理装置および基板処理システムに関する。

【背景技術】

【0002】

量産用の基板処理システムとして、基板搬送チャンバと該基板搬送チャンバの周囲に複数の処理チャンバを備えた、いわゆるクラスタタイプのものが知られている。クラスタタイプの装置は基板処理のプロセスに応じて各処理チャンバの交換や増設が可能である。
そして、近年の基板処理プロセスの複雑化に伴い、基板搬送チャンバの周囲に取り付けられる処理チャンバの数も増加傾向にある。

【0003】

このような処理チャンバの増設に対応するために、複数の基板搬送チャンバを接続し、周囲に設置できる処理チャンバの数を増加させた装置が知られている（特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平３−１９２５２号公報

【発明の概要】

【0005】

しかし、このような構成によれば、１つの基板搬送チャンバの外周全てに処理チャンバが設置され、さらに処理チャンバを増設する必要がある場合、必ず他の基板搬送チャンバを設けなければならない。このため基板処理システムの設置面積が大きくなってしまう。

【0006】

本発明は上述した問題を解決するべく、基板処理システムに処理チャンバを増設する場合にも、基板処理システムの設置面積の増大を低減することを目的とする。

【0007】

上述した課題を解決するために本発明の一態様は、プラズマを用いて基板を処理するプラズマ処理装置であって、処理室と、前記処理室内に設けられた前記基板を保持するための基板ホルダと、前記処理室内にプラズマを形成するためのプラズマ発生手段と、前記処理室内に前記基板を搬入出するためのゲートバルブと、前記処理室内に設けられ、前記ゲートバルブを介して前記基板の前記処理室への搬入および前記処理室からの搬出の少なくとも一方を行い、かつ前記処理室内で前記基板の搬送を行うための基板搬送手段とを備えることを特徴とする。

【0008】

本発明に係るプラズマ処理装置を用いることで、基板搬送チャンバを有する基板処理システムにおいて、さらに他の基板搬送チャンバを設けることなく、処理チャンバを増設することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】第１の実施形態に係るプラズマ処理装置を説明するための図である。

【図2】第２の実施形態に係るプラズマ処理装置を説明するための図である。

【図3】第１の実施形態に係る基板搬送手段（搬送ロボット）を説明するための図である。

【図4】第１の実施形態に係る基板搬送手段（搬送ロボット）を説明するための図である。

【図5】第１の実施形態に係る基板処理システムを説明するための図である。

【図6】第２の実施形態に係るプラズマ処理装置における基板の搬出動作を説明するための図である。

【図7】第２の実施形態に係るプラズマ処理装置における基板の搬出動作を説明するための図である。

【図8】第２の実施形態に係るプラズマ処理装置における基板の搬出動作を説明するための図である。

【図9】第３の実施形態に係るプラズマ処理装置を説明するための図である。

【図10】第３の実施形態に係るプラズマ処理装置における基板の搬送動作を説明するための図である。

【図11】第３の実施形態に係るプラズマ処理装置における基板の搬送動作を説明するための図である。

【図12】第３の実施形態に係るプラズマ処理装置における基板の搬送動作を説明するための図である。

【図13】第４の実施形態に係るプラズマ処理装置を説明するための図である。

【図14】第４の実施形態に係るプラズマ処理装置における基板の搬送動作を説明するための図である。

【図15】第４の実施形態に係るプラズマ処理装置における基板の搬送動作を説明するための図である。

【図16】第４の実施形態に係るプラズマ処理装置における基板の搬送動作を説明するための図である。

【図17】第５の実施形態に係るプラズマ処理装置を説明するための図である。

【図18】第６の実施形態に係るプラズマ処理装置を説明するための図である。

【図19】第６の実施形態に係るプラズマ処理装置においてダミー基板の搬送動作を説明するための図である。

【図20】第６の実施形態に係るプラズマ処理装置においてダミー基板の搬送動作を説明するための図である。

【図21】第６の実施形態に係るプラズマ処理装置においてダミー基板の搬送動作を説明するための図である。

【図22】第７の実施形態に係るプラズマ処理装置を説明するための図である。

【図23】第８の実施形態に係るプラズマ処理装置を説明するための図である。

【図24】第９の実施形態に係る基板処理システムを説明するための図である。

【図25】第９の実施形態に係るプラズマ処理装置を説明するための図である。

【図26】第１０の実施形態に係る基板処理システムを説明するための図である。

【図27】第１１の実施形態に係る基板処理システムを説明するための図である。

【図28】第２の実施形態に係るプラズマ処理装置を用いる基板の搬入動作を説明するためのフローチャートである。

【図29】第２の実施形態に係るプラズマ処理装置を用いる基板の搬入動作を説明するためのフローチャートである。

【図30】第２の実施形態に係るプラズマ処理装置における基板の搬入動作を説明するための図である。

【図31】第２の実施形態に係るプラズマ処理装置における基板の搬入動作を説明するための図である。

【図32】第２の実施形態に係るプラズマ処理装置における基板の搬入動作を説明するための図である。

【図33】第１２の実施形態に係る基板処理システムを説明するための図である。

【図34】第１３の実施形態に係る基板処理システムを説明するための図である。

【図35】第１４の実施形態に係る基板処理システムを説明するための図である。

【図36】第１５の実施形態に係る基板処理システムを説明するための図である。

【図37】第２の実施形態に係る制御手段を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本願発明の実施の形態について説明する。各図の説明においては重複する装置構成の説明は省略することがあり、また図中の符号も省略することがある。

【0011】

（第１の実施形態）
図５は、本実施形態に係る基板処理システムの構成を説明する上面概略図である。この基板処理システムは、クラスタタイプの装置であり、中央に配置された基板搬送チャンバ１と、基板搬送チャンバ１の周囲に設けられた複数の処理チャンバ２及び二つのロードロックチャンバ５を備えている。基板搬送チャンバ１及び各処理チャンバ２は専用又は兼用の不図示の排気系を備えており、所定の圧力まで排気されるようになっている。各チャンバ同士の接続箇所には、ゲートバルブが設けられている。

【0012】

ロードロックチャンバ５の外側には、オートローダ６が設けられている。オートローダ６は、大気側にある外部カセット６１から基板を一枚ずつ取り出し、ロードロックチャンバ５内のロック内カセットに収容するようになっている。また、基板搬送チャンバ１内には、搬送ロボットが設けられている。この搬送ロボットは多関節ロボットが使用されている。搬送ロボットは、いずれか一方のロードロックチャンバ５から基板を一枚ずつ取り出し、各処理チャンバ２に送って順次処理を行い、最後の処理を終了した後、いずれか一方のロードロックチャンバ５に戻すようになっている。

【0013】

図１は処理チャンバの一つであり、本発明に係るプラズマ処理装置の一実施形態としてのスパッタリング処理装置を示す図である。本実施形態に係るプラズマ処理装置（スパッタリング装置）は、処理室８と、処理室８内を排気する排気系４６と、処理室８内にガスを導入するガス導入系４５を備える。また、処理室８には、処理室８内に被スパッタ面が露出するよう設けられたターゲット４１１と、ターゲット４１１を保持するためのターゲットホルダ４１２と、ターゲット４１１の被スパッタ面を臨む空間に電界を設定してスパッタ放電を生じさせるプラズマ発生手段としての放電用電源４３と、スパッタ放電によってターゲット４１１から放出されたスパッタ粒子が到達する処理室８内の所定位置に基板９を保持する基板ホルダ４４とが設けられている。基板ホルダ４４は基板ホルダ駆動部４４１によって基板９の表面の法線方向に沿った上下移動や、基板９の面内方向において回転可能である。

【0014】

処理室８は、他のチャンバに接続するための２つのゲートバルブ１０、１１を有する。処理室８には少なくとも１つのゲートバルブが設けられていればよく、処理室８に接続される他のチャンバの数に応じてゲートバルブの数は変更されてよい。処理室８は、第１ゲートバルブ１０を介して基板搬送チャンバ１に気密に接続され、かつ第２ゲートバルブ１１を介して隣接する処理チャンバに気密に接続された真空室であり、電気的には接地されている。また、処理室８は定期メンテナンスの際に開閉される不図示の開閉扉を備えている。開閉扉は、Ｏリングのような封止部材を介して気密に閉じられるようになっている。

【0015】

ガス導入系４５は、アルゴン等のスパッタ率の高いガスを処理室８内に所定の流量で導入するようになっている。具体的には、ガス導入系４５は、アルゴン等のスパッタ放電用のガスを溜めたガスボンベと、処理室８とガスボンベとをつなぐ配管と、配管に設けられたバルブや流量調整器とから主に構成されている。

【0016】

ターゲット４１１は、基板９の表面に形成しようとする薄膜の材料を含む被スパッタ部材である。ターゲット４１１は、絶縁体を介して処理室８上部の開口を気密に塞ぐよう処理室８に取り付けられている。放電用電源４３は、ターゲットホルダ４１２を通じて、例えば７００Ｖの負の直流電圧を３０ｋＷ程度の電力でターゲット４１１に印加するよう構成されている。ガス導入系４５によって所定のガスが導入された状態でこの放電用電源４３が動作すると、ターゲット４１１近傍においてスパッタ放電が生じて該ガスのプラズマが生成され、該プラズマ中の荷電粒子によってターゲット４１１がスパッタされるようになっている。また、この放電用電源４３には、直流電源や高周波電源等が用いられる。

【0017】

基板ホルダ４４は、台状で上面に基板９が載置されるようになっている。そして、基板ホルダ４４は、ターゲット４１１に対して基板９が平行になるよう構成されている。尚、成膜前や成膜中に基板９を加熱もしくは冷却して成膜品質を向上させるための不図示の基板温度調整機構が基板ホルダ４４内に設けられても良い。基板ホルダ４４によって基板９が保持された状態で上記スパッタ放電を生じさせると、ターゲット４１１から放出されたスパッタ粒子が基板９の表面に達し、この到達したスパッタ粒子が積み重なって薄膜が形成される。

【0018】

基板ホルダ４４には、基板９の受け渡しのための複数のピン４４２が設けられている。各ピン４４２は、基板ホルダ４４に固定されて上方に延びる部材である。基板ホルダ４４は、各ピン４４２が挿通される貫通孔を有する。ピン４４２には、ピン４４２を基板９の表面（または基板ホルダ４４の基板載置面）の法線方向に上下動させる駆動部（不図示）が設けられている。基板９を載置しているピン４４２が上下動することによって、基板９が基板ホルダ４４に接している状態と、基板９が基板ホルダ４４から離間している状態とを切り替えることができる。

【0019】

また、処理室８の内部には基板９の処理室８へ搬入および処理室８からの搬出を行い、処理室８内で基板を搬送するための基板搬送手段としての搬送ロボット７が設けられる。搬送ロボット７は処理後の基板９を基板ホルダ４４から取り、隣接する処理チャンバにゲートバルブ１１を通して搬送する。
搬送ロボット７は、基板９の処理室８へ搬入および処理室８からの搬出の少なくとも一方が可能であればよい。

【0020】

基板ホルダ４４とターゲット４１１の周囲には環状のシールド４８１が配置される。シールド４８１は、その上側が処理室８の天井に固定される。また基板９の被処理面以外の基板ホルダ４４上にスパッタ粒子が堆積しないように周辺シールド４８２が配置される。シールド４８１及び周辺シールド４８２はいずれも１つの部品であっても良いし、複数の分割された部品から構成されても良い。またシールド４８１と周辺シールド４８２が一体に構成されていても良い。また本実施の形態ではシールド４８１は環状であり、その上側が処理室８の天井に固定されているが、ターゲット４１１の設置部以外の天井を別のシールドで覆い、この天井シールドに環状のシールド４８１を取り付ける構造としても良い。また、天井シールドと環状のシールド４８１が一体に構成されていても構わない。
シールド４８１は、基板９の処理中に搬送ロボット７がプラズマに晒されるのを防ぐ、すなわち搬送ロボット７をプラズマから遮蔽することができる。これによりプラズマに由来する熱などの影響から搬送ロボット７を守ることができる。そしてシールド４８１は、基板９の処理中に搬送ロボット７にスパッタ粒子が付着することを抑制できる。従ってシールド４８１は搬送ロボット７が駆動する際に生じる粉塵等を軽減することが出来る。

【0021】

図３は、本実施形態に係る搬送ロボット７の構成を説明する上面概略図である。搬送ロボット７は、基板９を保持する基板保持部７７、基板保持部７７と連結部７６によって連結された第１アーム７５と、第１アーム７５と連結部７４によって連結された第２アーム７３と、第２アーム７３と連結部７２によって連結されたアーム支持部７１を有する。基板保持部７７、第１アーム７５、第２アーム７３は、それぞれ連結部７６、７４、７２によって水平方向に独立に回動可能に構成されている。第１アーム７５は、基板保持部７７と連結していない方の端部が第２アーム７３と連結されており、第２アーム７３は第１アーム７５と連結していない方の端部がアーム支持部７１に連結されているため、基板９を面内方向、すなわち水平方向に自由に搬送可能としている。
連結部７６、７４、７２にはそれぞれ不図示の駆動部が設けられており、不図示の搬送制御手段によって該駆動部の動作が制御される。基板保持部７７は、搬送時に基板９を安定して保持するための静電吸着機構等の吸着部を有することが望ましい。

【0022】

搬送ロボット７は、図４に示すようにさらに第３アーム７９もしくはさらに他のアームを含んでも良い。搬送ロボット７が第３アーム７９を有する場合、第３アーム７９と基板保持部７７とは連結部７６によって連結され、第３アーム７９と第１アーム７５とは連結部７８によって連結される。第３アーム７９は連結部７８によって水平方向に回動可能に構成され、連結部７８には不図示の駆動部が設けられる。このように、より多くのアームを含むことによって、基板の搬送をより細かく調節することができる。

【0023】

本実施形態においては、このようにプラズマ処理装置の処理室内部に搬送ロボットを有するため、基板搬送チャンバ１に連結した処理チャンバ２に対して、基板搬送チャンバ１を介さずに他の処理チャンバを連結することが可能となる。このような構成によれば、新たな基板搬送チャンバを追加することなく、処理チャンバ２を増設することが可能となるため、プラズマ処理装置の設置面積の増大を低減し、配置の自由度を大きくすることができる。

【0024】

さらに、本実施形態に係るプラズマ処理装置に依れば、複数の処理室を連結することができるため、基板９への所定の処理が終了した後に、基板搬送チャンバ１を経由せずに他の処理チャンバへ素早く基板９を搬送することが可能となる。このため、基板９の搬送時間が最終的な素子特性に影響を与えうるプロセスにおいて、搬送時間を短縮して素子特性を向上することが可能になる。また、一般的に基板搬送チャンバ１はロードロックチャンバ５を通して大気と基板のやり取りを行うため、真空度が低下し易い。それに対して、本実施形態に係るプラズマ処理装置を用いれば、基板搬送チャンバ１を経由せずに隣接する処理チャンバに基板９を搬送することが可能になるため、搬送時の基板９の表面の汚染を低減することが可能となる。

【0025】

（第２の実施形態）
図２は、本実施形態に係るプラズマ処理装置（スパッタリング処理装置）を示す図である。第１の実施形態はターゲット４１１が基板９と平行に対向した形態であるが、本実施形態においては、複数のターゲット４１１が処理室８内に設けられ、複数のターゲット４１１のそれぞれが基板９に対して斜めに対向している。図２において、処理室８は、図１の構成に加えてターゲットシャッター４８３、ターゲットシャッター駆動機構４８３１を有する。シールド４８１及びターゲットシャッター４８３はターゲットに対応する位置に開口部を有している。ターゲットシャッター駆動機構４８３１がターゲットシャッター４８３を回転させることで、ターゲットシャッター４８３の開口部がターゲット４１１の方向に合致している状態と、合致していない状態とを切り替えることができる。すなわち、ターゲット４１１とシールド４８１の内部空間とが連通している状態と連通していない状態とを切り替えることができる。この構成により、複数のターゲット４１１の中からスパッタリングに使用するものを選択することや、処理室８内のクリーニング時にターゲット４１１を保護することが可能になる。
その他の構成およびその構成によりもたらされる効果は、第１の実施形態と同様である。

【0026】

図６〜８は、本実施形態に係るプラズマ処理装置を用いて基板９を搬出する動作について説明する図である。まず、図６に示すように、基板ホルダ駆動部４４１は基板９が載置された基板ホルダ４４を下降させる。そして図７に示すように、ピン４４２が上昇することで、基板９が基板ホルダ４４の表面から離間する。その後図８に示すように、搬送ロボット７の基板保持部７７が基板９の裏面に移動して基板９を保持し、搬送ロボット７はゲートバルブ１１を通して隣接する処理チャンバに基板９を搬送する。

【0027】

図２８は、本実施形態に係るプラズマ処理装置を用いる搬出動作の例示的なフローチャートを示す図である。このフローチャートは、図６〜８に示す装置構成を用いた場合の動作を示す。まず、搬送制御手段は、基板９の処理開始前に、基板搬送手段（搬送ロボット７）がプラズマに晒されない位置（退避位置）に在るか否かを判断する（ステップＳ１）。退避位置とは、基板９を処理する際に、搬送ロボット７がシールド４８１によってプラズマから遮蔽される位置を意味する。搬送ロボット７がプラズマに晒される位置に在る場合は、搬送制御手段はアーム支持部７１、第１アーム７５及び第２アーム７３を駆動して、搬送ロボット７を退避位置に移動させる（ステップＳ２）。その後、ステップＳ１において搬送ロボット７が退避位置に在るか否かを再度判断する。搬送ロボット７がプラズマに晒されない位置（退避位置）に在る場合は、そのままの状態を維持して待機させる（ステップＳ３）。
その後、基板９のプラズマ処理が終了したか否かを判定する（ステップＳ４）。プラズマ処理が終了したら、搬送ロボット７を用いて基板９の搬送を行う。具体的には、搬送制御手段はアーム支持部７１、第１アーム７５及び第２アーム７３を駆動して、基板保持部７７を基板９の裏面に移動させ、基板保持部７７によって基板９を保持する（ステップＳ５）。また、第２ゲートバルブ１１を開く（ステップＳ６）。その後、再びアーム支持部７１、第１アーム７５及び第２アーム７３を駆動させて基板９を基板ホルダ４４上から移動させ、第２ゲートバルブ１１を介して基板９を隣接する処理チャンバへ搬送することで、基板９を処理室８から搬出する（ステップＳ７）。最後に、搬送ロボット７を所定の位置に戻し（ステップＳ８）、第２ゲートバルブ１１を閉じる（ステップＳ９）。
このような動作を行うことで、基板９の処理中は搬送ロボット７がプラズマに晒されることを防ぎ、搬送ロボット７に対する堆積物の付着や、プラズマによるダメージを防ぐことができる。

【0028】

図３０〜３２は、本実施形態に係るプラズマ処理装置を用いて基板９を搬入する動作について説明する図である。図３０〜３２においては、本実施形態に係るプラズマ処理装置（第１プラズマ処理装置）の第１ゲートバルブ１０に、さらに本実施形態に係るプラズマ処理装置（第２プラズマ処理装置）が接続されている。まず、図３０に示すように、第１プラズマ処理装置の基板ホルダ駆動部４４１は基板ホルダ４４を下降させ、同時にピン４４２が上昇する。第２プラズマ処理装置の第２基板搬送手段（第２搬送ロボット７７１）は、第２プラズマ処理装置の真空室８１から基板９を搬出し、上昇したピン４４２の上に基板９を載置する。そして図３１に示すように、ピン４４２が下降することで、基板９が基板ホルダ４４の表面に載置される。その後図３２に示すように、基板ホルダ駆動部４４１は基板９が載置された基板ホルダ４４を上昇させ、シールド４８１内の空間に保持する。

【0029】

図２９は、本実施形態に係るプラズマ処理装置を用いる搬入動作の例示的なフローチャートを示す図である。このフローチャートは、図３０〜３２に示す装置構成を用いた場合の動作を示す。まず、第１ゲートバルブ１０を開き、処理室８と真空室８１の間で基板を搬送可能な状態にする（ステップＳ１１）。次に第２搬送ロボット７７１によって、基板９を真空室８１から処理室８内に搬入する（ステップＳ１２）。その後、基板９を基板ホルダ４４の上に載置し（ステップＳ１３）、第２搬送ロボット７７１を処理室８から真空室８１に移動させる（ステップＳ１４）。即ち、第２搬送ロボット７７１を基板ホルダ４４上から退避させて基板処理空間Ｐの外部に移動させることによって、基板９の処理を行う際に第２搬送ロボット７７１に膜付着等が生じることを防止している。第２搬送ロボット７７１を真空室８１に移動させた後に、第１ゲートバルブ１０を閉じる（ステップＳ１５）。
その後、図２８のフローチャートと同様の動作により、基板９に処理を施した後、基板９を次の処理チャンバへ搬出する（ステップＳ１〜Ｓ９）。
なお、第２搬送ロボット７７１の動作と、搬送ロボット７の退避判断及び動作は図２９の順序で行われなくとも良い。即ち、先に搬送ロボット７の退避判断及び動作（ステップＳ１〜２）を行った後に、第２搬送ロボット７７１が基板９を真空室８１から搬送（ステップＳ１２〜１４）しても良い。また搬送ロボット７と第２搬送ロボット７７１の動作を同時に行っても良い。

【0030】

本実施形態における搬送制御手段は、例えば、一般的なコンピュータと各種のドライバを備える。図３７は、本実施形態に係る搬送制御手段３００の構成を示す図である。搬送制御手段３００は、入力部３００ｂ、プログラム及びデータを有する記憶部３００ｃ、プロセッサ３００ｄ及び出力部３００ｅを備えており、本実施形態に係るプラズマ処理装置を制御する。搬送制御手段３００は、プロセッサ３００ｄが、記憶部３００ｃに格納された制御プログラムを読み出して実行することで、プラズマ処理装置の動作を制御することができる。すなわち、搬送制御手段３００の制御により、プラズマ処理装置は、図２８および２９のフローチャートに例示した動作を行うことができる。なお、搬送制御手段３００はプラズマ処理装置と別個に設けても良いし、プラズマ処理装置に内蔵しても良い。搬送制御手段３００は搬送ロボット７以外にも、基板９の処理状態、基板ホルダ４４、ピン４４２等の他の各種装置構成要素の動作状態を検知し、検知結果に応じて搬送ロボット７の動作を制御し得る。それにより、該構成要素の動作に合わせて搬送ロボット７を動作させることができる。また、搬送制御手段３００が該構成要素の動作を制御しても良い。

【0031】

（第３の実施形態）
図９は、本実施形態に係るプラズマ処理装置（スパッタリング処理装置）を示す図である。本実施形態では、基板ホルダ４４の側方において、シールド４８１が開口部Ａを有しており、開口部Ａを塞ぐように開口シャッター４８４が設けられている。開口シャッター４８４は開口シャッター駆動部４８５により上下動が可能となっている。

【0032】

図１０〜１２は、本実施形態に係るプラズマ処理装置を用いて基板９を搬送する動作について説明する図である。まず図１０に示すように、開口シャッター駆動部４８５は開口シャッター４８４を下降させ、シールド４８１の開口部Ａを開放する。次に、図１１に示すように、ピン４４２が上昇することによって基板９が基板ホルダ４４の表面から離間する。そして図１２に示すように、搬送ロボット７の基板保持部７７を基板９の裏面に移動させ、搬送ロボット７はゲートバルブ１１を通して基板９を隣接する処理チャンバへ搬送する。
なお、開口シャッター駆動部４８５が開口シャッター４８４を下降させるだけでなく上昇させることや水平移動させることでシールド４８１の開口部Ａを開放しても良い。

【0033】

（第４の実施形態）
図１３は、本実施形態に係るプラズマ処理装置（スパッタリング処理装置）を示す図である。本実施形態において、基板ホルダ４４を囲うシールド４８１は、環状の上部シールド４８８と環状の下部シールド４８６とを有している。下部シールド４８６は下部シールド駆動部４８７に接続され、下部シールド４８６の上下動が可能となっている。下部シールド４８６が下方に移動されると、上部シールド４８８と下部シールド４８６との間に開口部Ｂが現れる。

【0034】

図１４〜１６は、本実施形態に係るプラズマ処理装置を用いて基板９を搬送する動作について説明する図である。まず、図１４に示すように、下部シールド駆動部４８７によって下部シールド４８６を下降させることで、上部シールド４８８と下部シールド４８６を離間させ、基板ホルダ４４の側方を開放する、すなわち開口部Ｂを出現させる。次に図１５に示すように、ピン４４２が上昇することによって基板９が基板ホルダ４４から離間する。そして図１６に示すように搬送ロボット７の基板保持部７７によって基板９を保持し、搬送ロボット７はゲートバルブ１１を通して基板９を隣接する処理チャンバへ搬送する。
なお、本実施形態では下部シールド４８６を下部シールド駆動部４８７によって上下動させたが、下部シールド４８６の位置を固定とし、上部シールド４８８を上下動させることで、基板９の搬送スペース、すなわち開口部Ｂを作っても良い。また上部シールド４８８と下部シールド４８６の双方を動作させることで基板９の搬送スペースを作っても良い。

【0035】

（第５の実施形態）
図１７は、本実施形態に係るプラズマ処理装置（スパッタリング処理装置）を示す図である。本実施形態では、処理室８内に基板ホルダ４４及び基板９をターゲット４１１に対して遮蔽することが可能な、基板シャッター５１が設けられる。基板シャッター５１は支持部５２及び駆動部５３によって回動可能に構成される。また、シールド４８１は、側方に格納部４８９を有する。基板９に対するスパッタ成膜時は、基板シャッター５１は格納部４８９に格納される。基板シャッター５１は、例えば処理室８の内部を大気開放してメンテナンスを行った後のコンディショニング等に用いる。具体的には、大気開放により付着したターゲット４１１の表面の不純物をスパッタにより除去する際に、基板シャッター５１を基板ホルダ４４を覆う位置に回動させることによって、基板ホルダ４４への不要な膜堆積を抑制することができる。

【0036】

（第６の実施形態）
図１８は、本実施形態に係るプラズマ処理装置（スパッタリング処理装置）を示す図である。本実施形態では、処理室８内にダミー基板９１とダミー基板ホルダ９２を有する。ダミー基板ホルダ９２はピン９３を内部に有し、ピン９３が上昇してダミー基板９１を持ち上げることで、ダミー基板９１をダミー基板ホルダ９２から離間させることができる。ピン９３には、ピン９３を上下動させるための不図示の駆動部が設けられる。本実施形態に係る搬送ロボット７は、ゲートバルブ１１を介して基板９を処理室８から搬入出するだけでなく、ダミー基板９１を処理室８内で移動することが可能に構成されている。
第５の実施形態では基板シャッター５１を用いて処理室８内のコンディショニングを行っているが、本実施形態ではダミー基板９１を用いて行う。

【0037】

本実施形態によれば、図１に示す第１の実施形態によりもたらされる効果に加えて、１つの搬送ロボット７によって基板９の処理室８からの搬入出とダミー基板９１の処理室８内の移動との両方を行うことができるため、ダミー基板を有する構成を採用する場合にも、装置の大きさを低減でき、また装置の製造コストの低減ができる。

【0038】

図１９〜２１は、本実施形態に係るプラズマ処理装置を用いてダミー基板９１を移動する動作について説明する図である。まず、図１９に示すように、基板ホルダ４４上に基板９が無い状態において、基板ホルダ駆動部４４１は基板ホルダ４４を下降させる。また、ピン９３が上昇することによってダミー基板９１がダミー基板ホルダ９２から離間する。そして搬送ロボット７の基板保持部７７がダミー基板９１の裏面に移動し、ダミー基板９１を保持する。次に、図２０に示すように、基板ホルダ４４のピン４４２が上昇し、搬送ロボット７が移動してダミー基板９１をピン４４２上に載置する。その後、図２１に示すように、ピン４４２が下降し、ダミー基板９１は基板ホルダ４４上に載置される。さらに基板ホルダ４４が所定位置まで上昇し、所定のコンディショニングが行われる。ダミー基板９１を用いてコンディショニングを行うことで、基板ホルダ４４のダミー基板９１載置部分が被覆されるため、載置部分にはスパッタ粒子が回りこんで付着することが無い。このため基板ホルダ４４の基板載置面にスパッタ粒子が付着することを抑制でき、基板９の交換等の際にパーティクルが発生することを抑制できる。

【0039】

（第７の実施形態）
図２２は、本実施形態に係るプラズマ処理装置（スパッタリング処理装置）を示す図である。本実施形態では、処理室８内にガスを導入するためのガス導入系４５からのガス導入部４５１が、シールド４８１によって囲われた基板処理空間Ｐの内部に設けられている。搬送ロボット７は多数の駆動部を有するため、動作時に粉塵を発生し易い。このため粉塵が処理室８内部の真空度を低下させる場合があるが、本実施形態では基板処理空間Ｐの中にガス導入部４５１を設けているため、基板処理空間Ｐとその外部空間の間で圧力勾配が生じ（すなわち、基板処理空間Ｐの圧力が外部空間の圧力より大きくなり）、粉塵が基板処理空間Ｐに侵入することを低減できる。なお、本発明において基板処理空間Ｐとは、基板９を処理する際のプラズマを囲うためのシールドによって形成される空間をいう。

【0040】

（第８の実施形態）
図２３は、本実施形態に係るプラズマ処理装置（スパッタリング処理装置）を示す図である。本実施形態では、シールド４８１の上部（すなわち、処理室８の天井に近い部分）の径が下部の径よりも大きくなっており、当該上部の内側に環状の副シールド４９０が設けられている。ガス導入部４５１はシールド４８１と副シールド４９０の間に設けられており、処理室８に導入されたガスの実質的に全てがシールド４８１と副シールド４９０の間を流れ、基板処理空間Ｐに導入される。即ち、本実施形態では、基板処理空間Ｐはシールド４８１と副シールド４９０によって形成されるが、このような場合、シールド４８１と副シールド４９０によって形成される間隙が実質的なガス導入部４５１となる。このような構成によれば、処理室８に導入されたガスは、シールド４８１と副シールド４９０によって形成される環状の間隙によって、該間隙の円周方向、すなわち基板面内方向に拡散するため、基板処理空間Ｐに対してより均等にガスを導入することが可能となる。

【0041】

（第９の実施形態）
図２４は本実施形態に係る基板処理システムの上面概略図である。本実施形態では、本発明に係るプラズマ処理装置２１１が基板搬送チャンバ１に気密に接続されている。プラズマ処理装置２１１において、基板搬送チャンバ１と反対側のゲートバルブには他の処理チャンバ２１２と２１３が接続されている。各処理チャンバで行われる処理は、例として、プラズマ処理装置２１１においてはスパッタリングを用いた成膜処理であり、処理チャンバ２１２においては基板９の酸化処理であり、処理チャンバ２１３においては基板９のエッチング処理である。処理チャンバ２１２と２１３は、異なる高さに配置され、かつ水平方向に一部が重なるように配置されているため、基板処理システムの床面積が小さくなっている。

【0042】

図２５は、本実施形態に係る基板処理システムが有するプラズマ処理装置２１１を示す図である。図１に示す第１の実施形態と異なる点として、本実施形態に係るプラズマ処理装置２１１は処理室２１２に気密に接続された第２ゲートバルブ１１に加え、処理室２１３に気密に接続された第３ゲートバルブ１２を有する。第２ゲートバルブ１１と第３ゲートバルブ１２は高さが異なり、基板９の搬送時には搬送ロボット７の支持棒が上下動することで基板保持部７７の高さ位置を調整することによって、ゲートバルブ１１、１２のどちらを用いて搬入出するかを選択することができる。

【0043】

（第１０の実施形態）
図２６は本実施形態に係る基板処理システムの上面概略図である。本実施形態では、本発明に係るプラズマ処理装置２２１が基板搬送チャンバ１に接続され、本発明に係るプラズマ処理装置２２５が他の処理チャンバ２２４に接続されている。図２４に示す第９の実施形態では、本発明に係るプラズマ処理装置２１１は基板搬送チャンバ１に接続されている。それに対して、本実施例では、処理チャンバ２２４が基板搬送チャンバ１に接続されており、本発明に係るプラズマ処理装置２２５は処理チャンバ２２４に接続されている。また本発明に係る複数のターゲットを備えたプラズマ処理装置（成膜処理装置）２２１が基板搬送チャンバ１に接続されており、他の処理チャンバ２２２と２２３が成膜処理装置２２１に接続されている。

【0044】

本実施形態における各処理チャンバにおける処理は、例えば処理チャンバ２２４では加熱処理であり、プラズマ処理装置２２５ではプラズマ酸化処理である。処理チャンバ２２４における加熱処理は例えば静電吸着機構を備えた基板ホルダを用いて、基板の裏面に高温のガスを流すことで行いうる。プラズマ処理装置２２５におけるプラズマ酸化処理は処理室内部に酸素含有ガスを導入し、プラズマを形成することで基板の酸化処理を行う。また、成膜処理装置２２１の基板ホルダに上述した静電吸着機構を備え、加熱や冷却処理を施せるようにしても良い。さらに、処理チャンバ２２２を同様に成膜処理室とし、基板ホルダに静電吸着機構を備え、成膜処理装置２２１と処理チャンバ２２２の双方で加熱・冷却処理を行えるようにしても良い。このような構成に依れば、基板への成膜処理後に素早く加熱や冷却処理を行うことが可能となる。

【0045】

（第１１の実施形態）
図２７は本実施形態に係る基板処理システムの上面概略図である。本実施形態では、本発明に係るプラズマ処理装置２３１が基板搬送チャンバ１に接続されている。そしてプラズマ処理装置２３１にさらに本発明に係るプラズマ処理装置２３２が接続されており、プラズマ処理装置２３２に他の処理チャンバ２３３が接続されている。このように、本発明に係るプラズマ処理装置２３１、２３２を連続して（すなわち、直列に）接続することが可能である。また、３つ以上の本発明に係るプラズマ処理装置を直列に接続しても良い。

【0046】

本実施形態に係る構成によって、基板搬送チャンバ１を増設すること無く、基板処理システムの拡張を行うことが出来る。またプラズマ処理装置２３１と２３２の接続部分の形状を最適化する（例えば、プラズマ処理装置２３１とプラズマ処理装置２３２とを角度を付けて接続する）ことで、基板処理システムを設置している場所の空きスペースに応じて基板処理システムを拡張することが可能となり、配置の自由度が高くなる。

【0047】

（第１２の実施形態）
図３３は本実施形態に係る基板処理システムの上面概略図である。本実施形態の特徴的な部分は、基板搬送チャンバ１の周囲に本発明に係るプラズマ処理装置２１、２２、２３及び２４が複数連結して設けられており、プラズマ処理装置２１〜２４がインラインシステムを構成していることである。ここで、インラインシステムとは複数の処理チャンバが直接に連結され、基板が各処理チャンバに順次搬送されて処理を受けるシステムをいう。プラズマ処理装置２１〜２４としては、以上に述べた実施形態に係るプラズマ処理装置のいずれを用いてもよく、またそれに対して適宜変更を加えたものを用いても良い。
このように基板搬送チャンバ１の周囲にインラインシステムを構成することによって、基板の処理工程に応じて自由にプラズマ処理装置の増減が可能となる。また基板搬送チャンバ１内のアームによってある処理装置から他の処理装置へ基板を搬送するタイミングを適宜最適化することが容易に成し得る。例えば、他の処理チャンバ２６における基板処理が時間を要する工程である場合、プラズマ処理装置２１〜２４のようにインラインを構成して処理チャンバ２６の処理時間と、プラズマ処理装置２１〜２４の合計の処理時間とをほぼ等しくすることで、スループットの最適化を図ることができる。

【0048】

（第１３の実施形態）
図３４は本実施形態に係る基板処理システムの上面概略図である。本実施形態の特徴的な部分は、基板搬送チャンバ１の周囲に本発明に係るプラズマ処理装置２５及び２６が連続して設けられており、プラズマ処理装置２５には基板搬送チャンバ１が接続されており、プラズマ処理装置２６にはロードロックチャンバ５に接続されている点である。プラズマ処理装置２５、２６としては、以上に述べた実施形態に係るプラズマ処理装置のいずれを用いてもよく、またそれに対して適宜変更を加えたものを用いても良い。
このような構成に依れば、基板の処理工程に応じて自由にプラズマ処理装置の増減が可能となる。また各プラズマ処理装置における処理時間がほぼ等しい場合にも、基板搬送チャンバ１を介さずにプラズマ処理装置間で基板を搬送できるため、スループットを低下させることなく、プラズマ処理装置の増設が可能となる。

【0049】

（第１４の実施形態）
本発明に係るプラズマ処理装置は、以上に述べた実施形態のようなクラスタタイプの装置に限定されず、インラインタイプの装置にも適用することができる。従来のインラインタイプの装置では基板をベルトやレール上に載置して隣接するチャンバに搬送を行っていたが、該ベルト等に付着した膜が粉塵になり、真空度が低下することが問題となる場合があった。それに対して、本発明に係るプラズマ処理装置では搬送ロボット７がシールド４８１によりプラズマから遮蔽されているため、粉塵の発生を低減することができる。
図３５は、本実施形態に係る基板処理システムの構成を説明する上面概略図である。本実施形態に係る基板処理システムは、インラインタイプの装置であり、複数のプラズマ処理装置２が直列に連結され、両端に２つのロードロックチャンバ５が接続されている。一方のロードロックチャンバ５から基板が搬入され、各プラズマ処理装置２にて所定の処理が行われた後に、もう一方のロードロックチャンバ５から基板が搬出される。
各プラズマ処理装置２としては、以上に述べた実施形態に係るプラズマ処理装置のいずれを用いてもよく、またそれに対して適宜変更を加えたものを用いても良い。

【0050】

（第１５の実施形態）
図３６は、本実施形態に係る基板処理システムの構成を説明する上面概略図である。本実施形態に係る基板処理システムは、図３５に示す第１４の実施形態に係る基板処理システムにおいて複数のプラズマ処理装置２を四角状に連結したものである。搬入用のロードロックチャンバ５内に在るアームによって、未処理基板が収容されている外部カセット６１から基板が取り出され、プラズマ処理装置２内に搬入される。その後、基板は各プラズマ処理装置２に順次搬送され、所定の処理が行われる。全ての処理が行われた後、基板は搬出用のロードロックチャンバ５内に在るアームによって処理済基板を収容するための外部カセット６１に収容される。
このように、各プラズマ処理装置２におけるゲートバルブ１０、１１の位置を適宜変更してプラズマ処理装置２同士を連結することによって、自由な配置を実現することができる。

【0051】

本発明は、上述の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。上述した実施形態においては、本発明に係るプラズマ処理装置の一例としてスパッタリング装置を用いているが、本発明に係るプラズマ処理装置はこれ以外の他の基板処理にも適用可能である。例えば、本発明に係るプラズマ処理装置を、基板の酸化処理、プラズマエッチング処理、プラズマＣＶＤ、プラズマを用いた表面改質等を行う装置としても良い。

【0052】

このように、本発明では、第１の処理室に設けられたゲートバルブを介して、基板を第１の処理室内に搬入すること、および基板を第１の処理室外に搬出することの少なくとも一方を行い、かつ基板を第１の処理室内で搬送するように構成された、例えば搬送ロボットといった基板搬送手段を第１の処理室内に設けている。従って、上記ゲートバルブを介して第１の処理室のすぐ隣に第２の処理室を設けても、第１の処理室と第２の処理室との間で基板を搬送させることができる。すなわち、従来では、すでに設けられた第１の処理室の隣に第２の処理室を設ける場合、第１の処理室と第２の処理室との間に搬送チャンバを設ける必要があったが、本発明によれば、搬送チャンバを設けなくても、第１の処理室との間で基板の搬送を行える第２の処理室を新たに設けることができる。また、第１の処理室のすぐ隣に第２の処理室を設けることができるので、設置面積の増大を低減することができる。また、搬送チャンバを介さずに基板を隣の処理室に搬送するため、素早く、スループットの低下を抑えて基板の搬送を行うことができる。
また、クラスタ型の装置のプラズマ処理装置の１つにタンデムに接続して新たな装置を増設する際に、増設した装置への基板の搬送のための機構を新たに設ける等の増設した装置への基板搬送の問題に気にすることなく、上記新たな装置を設置することができる。
また、インライン型の装置を構築する場合において、第１の処理室のすぐ隣に第２の処理室を設ける場合、第１の処理室と第２の処理室との間にレールを設け、該レール上にキャリアを搬送させる構造や、ベルトによって第１の処理室と第２の処理室との間の基板の搬送を行う構造を用いる必要が無い。よって、装置の複雑化を低減して、インライン型の装置を構築することができる。
さらに、処理室内において、上記基板搬送手段を該処理室内で生成されたプラズマから遮断するようにシールドを設けているので、プラズマが生成されるプラズマ処理装置内に基板搬送手段を設けても、該基板搬送手段へのプラズマの入射を低減することができ、基板搬送手段をプラズマから守ることができる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】

【図28】

【図29】

【図30】

【図31】

【図32】

【図33】

【図34】

【図35】

【図36】

【図37】