JP5849232B2 - プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法に関する。

特許文献１のプラズマ処理装置は、ダイシング、クリーニング等のプラズマ処理の対象物（例えばウエハないし半導体基板）を貼着した粘着シートと、この粘着シートが取り付けられたフレームとを備える搬送キャリアを備える。この搬送キャリアが、プラズマ処理部のステージ上に載置され、対象物がプラズマ処理される。また、このプラズマ処理装置は、プラズマ処理中にフレーム及び粘着シート（対象物とフレームの間の領域）を覆うカバーを備える。カバーによりフレームと粘着シートをプラズマから遮蔽することで、フレームへのプラズマ集中、粘着シートの熱変形、ガス化した粘着成分の再付着による対象物の汚染等が低減ないし緩和される。

特許文献１に開示されたカバーは、プラズマ処理部に常時配置され、昇降機構によって昇降する。詳細には、カバーは、搬送キャリアの搬入出時にはステージから離れた上昇位置に位置し、プラズマ処理時にフレームと粘着シートを覆う降下位置に位置する。しかし、プラズマ処理部内にカバーの昇降装置を設けると、プラズマ処理部の構造の複雑化は避けられない。また、プラズマ処理部内にカバー用の昇降装置が存在すると、プラズマ処理部内のガスの流れの均一化ないし円滑化が妨げられ、処理性能向上の点で不利である。

特許文献２には、搬送キャリアをさらに別のカバー型キャリアに保持して搬送可能としたプラズマ処理装置が開示されている。フレーム及び粘着シート（対象物とフレームの間の領域）はカバー型キャリアで覆われるため、プラズマから遮蔽される。個々の搬送キャリアにカバー型キャリア（特許文献１のカバーに相当する部材）が取り付けられているので、プラズマ処理部内にカバーを常時配置する必要はなく、カバー用の昇降装置は不要である。しかし、個々の搬送キャリア毎にカバー型キャリアを設けるので、搬送キャリアと同数の多数のカバー型キャリアが必要であり、高コスト化を招く。

特開２００９−９４４３６号公報 特開２００６−６６６０２号公報

本発明は、高コスト化を招くことなく、プラズマからの遮蔽のためのカバーの昇降機構を不要としたプラズマ処理装置及びプラズマ処理方法を提供することを課題とする。

本発明の第１の態様は、対象物に対してプラズマ処理を実行するプラズマ処理部と、前記対象物を保持した保持シートと、前記保持シートが取り付けられたフレームとを備える搬送キャリアを、出し入れ可能に収納した第１の収納部と、前記保持シートと前記フレームとを覆うための本体と、前記本体に厚み方向に貫通するように形成された、前記対象物を露出させるための窓部とを備えるカバーを、出し入れ可能に収納した第２収納部と、前記搬送キャリアと前記カバーとを、前記搬送キャリア上に前記カバーが位置するように保持して搬送可能な搬送装置と、前記搬送装置を制御して、前記第１の収納部から前記対象物がプラズマ処理前である前記搬送キャリアを取り出させた後、前記取り出された搬送キャリア上に位置するように前記第２の収納部から前記カバーを取り出させ、前記搬送キャリアを前記カバーと共に前記プラズマ処理部へ搬入させ、かつ前記対象物がプラズマ処理済みとなった前記搬送キャリアを前記カバーと共に前記プラズマ処理部から搬出させ、前記第２の収納部に前記カバーを収納させた後、前記第１の収納部に前記搬送キャリアを収納させる制御装置とを備える、プラズマ処理装置を提供する。

搬送装置によって第２の収納部から取り出されたカバーは、第１の搬送部から取り出された搬送キャリア上に位置する状態でプラズマ処理部に搬入される。プラズマ処理部での対象物に対するプラズマ処理中、カバーの本体は、搬送キャリアの保持シートとフレームをプラズマから遮蔽する。プラズマ処理後、カバーは搬送装置によって搬送キャリアと共にプラズマ処理部から搬出され、第２の収納部に戻される。従って、プラズマ処理部内にカバーを常時配置し、搬送キャリアの搬入出時に昇降装置によって昇降させる必要がない。

プラズマ処理部内にカバーの昇降装置を設ける必要がないので、プラズマ処理部の構成が簡素化される。また、昇降装置がないので、プラズマ処理部内におけるプロセスガスの流れを均一化ないし円滑化し、処理性能を向上できる。さらに、昇降装置に連結する必要がないので、カバーの外形寸法を小型化できる。カバーの外形寸法小型化の結果、プラズマ処理部内においてプロセスガスの流路面積を確保でき、プラズマ処理部内におけるプロセスガスの流れを均一化ないし円滑化できる。プロセスガスの流れの円滑化により、対象物に対するプラズマ処理の特性を向上できる。

プラズマ処理後に第２の収納部に戻されたカバーは、次の搬送キャリア（対象物はプラズマ処理前）と共にプラズマ処理部に搬入される。つまり、カバーは繰り返して使用されるので、個々の搬送キャリアについて個別にカバーを設ける必要がない。そのため、搬送キャリアと同数の多数のカバーを準備する必要がなく、高コスト化を避けることができる。

前記第１の収納部は、それぞれ前記搬送キャリアが収納された多段配置の複数の第１の棚部を備え、前記第２の収納部は、前記第１の棚部と共に多段配置され、前記カバーが収納された少なくとも１個の第２の棚部を備える。特に、前記第１の棚部と前記第２の棚部が単一のカセットに設けることが好ましい。搬送キャリアのための第１の棚部（搬送キャリア）とカバーのための第２の棚部とを同じカセットに設けることで、装置構成を簡素化できる。

前記搬送装置は、前記搬送キャリアと前記カバーを同時に載置可能な支持部を備える。具体的には、前記支持部は、前記搬送キャリアを載置するための第１の載置部と、この第１の部分よりも外側かつ上方に位置する前記カバーを載置するための第２の載置部とを備える。好ましくは、前記第１の載置部と前記第２の載置部の高さの差は、前記第１の載置部に載置された前記搬送キャリアと前記第２の載置部に載置された前記カバーとの間に隙間が形成されるように設定される。

前記第２の収納部は複数の前記カバーを取り出し可能に収納し、複数の前記カバーのうちの１個が前記プラズマ処理部内で前記搬送キャリアの前記保持シートと前記フレームのプラズマからの遮蔽に使用されている間に、他の前記カバーが冷却されることが好ましい。例えば、プラズマ処理装置は、前記搬送装置が収納された搬送部と、前記搬送部に対する不活性ガスの注入と排気を行うガス冷却機構とを備え、前記制御装置は、複数の前記カバーのうちの１個が前記プラズマ処理部内にある間に、前記搬送装置に他の前記カバーを前記第２の収納部から取り出させて前記搬送部に移動させ、前記冷却機構に前記搬送部に対する前記不活性ガスの注入と排気を実行させた後、前記搬送装置に他の前記カバーを前記搬送部から前記第２の収納部に戻させる。この構成により、１個のカバーが搬送キャリアの対象物に対するプラズマ処理のためにプラズマ処理部内にある間に、他のカバーを冷却して温度上昇を抑制できる。その結果、カバーから対象物への輻射熱を抑制できる。

本発明の第２の態様は、プラズマ処理の対象物を保持した保持シートと、前記保持シートが取り付けられたフレームとを備える搬送キャリアを第１の収納部から取り出し、前記保持シートと前記フレームとを覆うための本体と、前記本体に厚み方向に貫通するように形成された窓部とを備えるカバーを、前記取り出した搬送キャリア上に位置するように、第２の収納部から取り出し、前記搬送キャリアを前記カバーと共にプラズマ処理部へ搬入し、前記カバーの前記本体が前記保持シートと前記フレームとを覆い、前記カバーの前記窓部から前記対象物が露出するように、前記カバーと共に前記搬送キャリアをプラズマ処理部内のステージに載置し、前記プラズマ処理部内でプラズマを発生させて前記対象物をプラズマ処理する、プラズマ処理方法を提供する。前記対象物のプラズマ処理後、前記搬送キャリアは前記カバーと共に前記プラズマ処理部の前記ステージから持ち上げられ、前記プラズマ処理部から搬出され、前記カバーが前記第２の収納部に戻され、前記搬送キャリアが前記第１の収納部に戻される。

本発明によれば、搬送装置によって第２の収納部から取り出されたカバーは、第１の搬送部から取り出された搬送キャリア上に位置する状態でプラズマ処理部に搬入される。プラズマ処理部内にカバーの昇降装置を設ける必要がないので、プラズマ処理部の構成が簡素化される。また、昇降装置がないので、プラズマ処理部内におけるプロセスガスの流れを均一化ないし円滑化し、処理性能を向上できる。さらに、昇降装置に連結する必要がないので、カバーの外形寸法を小型化できる。カバーの外形寸法小型化の結果、プラズマ処理部内においてプロセスガスの流路面積を確保でき、プラズマ処理部内におけるプロセスガスの流れを均一化ないし円滑化できる。プロセスガスの流れの円滑化により、対象物に対するプラズマ処理の特性を向上できる。

プラズマ処理後に第２の収納部に戻されたカバーは、次の搬送キャリア（対象物はプラズマ処理前）と共にプラズマ処理部に搬入される。つまり、カバーは繰り返して使用されるので、個々の搬送キャリアについて個別にカバーを設ける必要がない。そのため、搬送キャリアと同数の多数のカバーを準備する必要がなく、高コスト化を避けることができる

本発明の第１実施形態に係るプラズマ処理装置の模式図。 プラズマ処理部の模式図。 カセット及び搬送装置の模式的な斜視図。 図３のIV-IV線での断面図。 搬送キャリアとカバーを保持した状態の搬送装置の支持フォークの平面図。 図５のVI-VI線での断面図。 搬送キャリア及びカバーのカセットからの取出動作の概略を説明するための斜視図。 搬送キャリア及びカバーのカセットへの収納動作の概略を説明するための斜視図。 搬送キャリア及びカバーの取り出し時のカセット及び搬送装置の動作を説明するための模式図。 搬送キャリア及びカバーの収納時のカセット及び搬送装置の動作を説明するための模式図。 搬送キャリア及びカバーのステージへの配置時の動作を説明するための模式的な斜視図。 搬送キャリア及びカバーが載置された状態のステージの平面図。 図１２のXIII-XIII線での断面図。 カバーの代案を示す図１２と同様の断面図。 第１実施形態に係るプラズマ処理装置の動作を示すフローチャート。 搬送キャリア及びカバーのカセットからの取出時の動作を説明するための模式図。 搬送キャリア及びカバーのプラズマ処理部への搬入時の動作を説明するための模式図。 カバーの冷却時の動作を説明するための模式図。 搬送キャリア及びカバーのプラズマ処理部からの搬出時の動作を説明するための模式図。 搬送キャリア及びカバーのカセットへの収納時の動作を説明するための模式図。 本発明の第２実施形態に係るプラズマ処理装置が備えるカセットの図６と同様の断面図。 第２実施形態に係るプラズマ処理装置の動作を示すフローチャート。

（第１実施形態）
図１及び図２は本発明の実施形態に係るプラズマ処理装置の一例であるドライエッチング装置１を示す。このドライエッチング装置１は、対象物の一例であるウエハないし基板１４に対するドライエッチングを実行するプラズマ処理部２と、プラズマ処理部２に隣接して設けられて搬送部３を備える。搬送部３には搬送装置２５が収容されている。また、搬送部３に隣接して、ロードロック部４が設けられている。搬送部３はプラズマ処理部２とロードロック部４に連通している。搬送部３とプラズマ処理部２の連通口５Ａと、搬送部３とロードロック部４の連通口５Ｂとには、これらを開閉するためのゲートバルブ６Ａ，６Ｂが設けられている。搬送部３とロードロック部４は、仕切バルブ７Ａ，７Ｂを介して不活性ガス源の一例である窒素ガス源８に接続され、仕切バルブ９Ａ，９Ｂを介して真空排気部１０に接続されている。

図１及び図２にのみ模式的に示す制御装置１１は、プラズマ処理部２に加え、搬送部３（特に搬送装置２５）、及びロードロック部４（特に後述するカセット２１のリフター２０）を含むドライエッチング装置１全体を統括的に制御し、基板１４に対するプラズマ処理（ドライエッチング）を実行する。

ドライエッチング装置１は、対象物である基板１４を搬送キャリア１３に保持した状態でプラズマ処理を実行する。搬送キャリア１３は平面視で概ね円形であり、基板１４（本実施形態では円形）を着脱可能に保持する保持シート１５を備える。保持シート１５としては、例えば、弾性的に伸展可能であって粘着力により基板１４を保持するが、紫外線の照射によって化学的特性が変化して粘着力が大幅に減少する粘着テープ（いわゆるＵＶテープ）を使用できる。保持シート１５は柔軟でそれ自体のみでは容易に撓んで一定形状を保持できない。そのため、保持シート１５の外周縁に、本実施形態では環状で厚みの薄いフレーム１６が貼着されている。フレーム１６は例えば金属からなり、保持シート１５の形状を保持できる剛性を有する。後に詳述するように、搬送キャリア１３はロードロック部４に収容されたカセット２１に出し入れ可能に収容され、搬送装置２５により、ロードロック部４、搬送部３、及びプラズマ処理部２内を搬送される。

ドライエッチング装置１は、搬送キャリア１３の保持シート１５（基板１４とフレーム１６の間の領域、以下、保持シート１５の露出部分と呼ぶ）とフレーム１６とを上方から覆ってプラズマから遮蔽し、基板１４のみをプラズマに露出させるための２枚の同一形状のカバー１７を備える。カバー１７は概ね薄厚円環状で、保持シート１５の露出部分とフレーム１６を覆うための本体１７ａを備え、本体１７ａの中央部には基板１４を露出させるための円形の窓部１７ｂが厚み方向に貫通して形成されている。後に詳述するように、カバー１７は、ロードロック部４に収容されたカセット２１に出し入れ可能に収納され、搬送キャリア１３と共に、ロードロック部４、搬送部３、及びプラズマ処理部２内を搬送される。カバー１７の平面視での外形寸法（外径）は、搬送キャリア１３のフレーム１６を最外周部まで覆うように、搬送キャリア１３の外形寸法（外径）よりも大きく設定されている。

図６を参照すると、カバー１７の本体１７ａは、最外周部の下面から下向きに突出する被支持部１７ｃを備える。被支持部１７ｃは下端が平坦な環状である。また、本体１７ａの下面には、一定幅で環状の主逃げ溝１７ｄが被支持部１７ｃに隣接して設けられている。さらに、この主逃げ溝１７ｄの底部には一定幅で環状の補助逃げ溝１７ｅが設けられている。

図１及び図２に加えて図３及び図４をさらに参照し、ロードロック部４について説明する。

ロードロック部４には、リフター２０により昇降されるカセット２１が収容されている。図１に示すように、ロードロック部４には、カセット２１の搬入出口４ａと、この搬入出口４ａを開閉するためのゲート４ｂが設けられている。図４に最も明瞭に示すように、カセット２１は複数の棚部を備える。本実施形態におけるカセット２１は、最下段から８段のキャリア棚部（第１の棚部）２２を備える。個々のキャリア棚部２２には、１枚の搬送キャリア１３が水平な姿勢で出し入れ可能に収納される。これらのキャリア棚部２２が本発明における第１の収納部を構成している。また、カセット２１は、最上段のキャリア棚部２２の上にさらに多段配置された２段のカバー棚部（第２の棚部）２３Ａ，２３Ｂを備える。個々のカバー棚部２３Ａ，２３Ｂには、１枚のカバー１７が水平な姿勢で出し入れ可能に収納される。これらのカバー棚部２３Ａ，２３Ｂが本発明における第２の収納部を構成している。

カセット２１は天板２１ａと底板２１ｂとの間に側壁２１ｃと奥壁２１ｄとを備える。側壁２１ｃと奥壁２１ｄから、キャリア棚部２２とカバー棚部２３Ａ，２３Ｂとが水平に突出している。キャリア棚部２２の側壁２１ｃ及び奥壁２１ｄからの突出量は、搬送キャリア１３のフレーム１６が上面に載置されるように設定されている。カバー棚部２３Ａ，２３Ｂの側壁２１ｃ及び奥壁２１ｄからの突出量は、カバー１７の最外周部の被支持部１７ｃが上面に載置されるように設定されている。図８に最も明瞭に示すように、８段のキャリア棚部２２は同一の配置ピッチＰで設けられ、２段のカバー棚部２３Ａ，２３Ｂもキャリア棚部２２と同一の配置ピッチＰで設けられている。リフター２０はキャリア棚部２２及びカバー棚部２３Ａ，２３ＢのピッチＰの１／２のピッチでカセット２１を昇降させることができる。カセット２１の搬送部３（搬送装置２５）と対向する側の側部（図３において右側）に、すべてのキャリア棚部２２及びカバー棚部２３Ａ，２３Ｂを含む大面積の開口部２１ｅが設けられている。この開口部２１ｅを介して、後述する搬送装置２５の支持フォーク２６がカセット２１の内部に対して進入及び退出する。

図１及び図２に加えて図３、図５、及び図６をさらに参照し、搬送部３について説明する。

搬送部３に収容された搬送装置２５は、本実施形態ではシングルアーム型の搬送ロボットである。具体的には、搬送装置２５は、搬送キャリア１３とカバー１７との両方を同時に載置して支持可能な１個の支持フォーク（支持部）２６を備える。支持フォーク２６は基部２６ａと、この基部２６ａから間隔をあけて概ね平行に延びた一対のフィンガー部２６ｂとを備える。支持フォーク２６の基部２６ａは水平面内で２方向に直動可能な２リンク式の水平移動機構２７に連結され、この水平移動機構２７は鉛直方向に延びる旋回軸２８に搭載されている。旋回軸２８はそれ自体の軸線回りの回転が可能である。従って、支持フォーク２６は、一定の水平面内での２方向の直動と旋回とが可能である。

図５及び図６に示すように、支持フォーク２６の基部２６ａとフィンガー部２６ｂには、平面視で概ね部分円弧状の一定幅の水平な平坦面であるキャリア載置部（第１の載置部）２６ｃが設けられている。キャリア載置部２６ｃの内側に隣接して凹部２６ｄが設けられている。この凹部２６ｄの底面はキャリア載置部２６ｃよりも下方に位置している。キャリア載置部２６ｃの外側に隣接して、平面視で概ね部分円弧状で一定幅の水平な平坦面であるカバー載置部（第２の載置部）２６ｅが設けられている。カバー載置部２６ｅはキャリア載置部２６ｃよりも上方に位置している。

図６に示すように、キャリア載置部２６ｃには搬送キャリア１３のフレーム１６を載置できる。一対のフィンガー部２６ｂの間には間隔が設けられ、かつキャリア載置部２６ｃの内側には凹部２６ｄが設けられている。そのため、フレーム１６をキャリア載置部２６ｃに載置したとき、搬送キャリア１３の保持シート１５の下面の大部分の領域と、支持フォーク２６の上面との間には間隔がある。言い換えれば、搬送キャリア１３は実質的にフレーム１６の部分のみが支持フォーク２６によって下面側から支持される。

図６に示すように、カバー載置部２６ｅにはカバー１７を載置できる。カバー１７の被支持部１７ｃの下端面がカバー載置部２６ｅの上に載置される。カバー載置部２６ｅに載置されたカバー１７は、キャリア載置部２６ｃに載置された搬送キャリア１３に対して、下面全体に間隔があいた状態で上方に位置している。特に、キャリア載置部２６ｃに載置された搬送キャリア１３のフレーム１６は、上端が主逃げ溝１７ｄと対向することで、カバー１７の下面に対して非接触となる。支持フォーク２６のキャリア載置部２６ｃとカバー載置部２６ｅの高さ位置の差は、被支持部１７ｃの突出量及び主逃げ溝１７ｄの深さに応じ、支持フォーク２６に搬送キャリア１３とカバー１７を同時に載置したときに、カバー１７の下面側全体が搬送キャリア１３に対して非接触となるように設定されている。

支持フォーク２６はキャリア載置部２６ｃの外側とカバー載置部２６ｅの外側に傾斜面２６ｆ，２６ｇを備える。これらの傾斜面２６ｆ，２６ｇは、後述する支持フォーク２６への搬送キャリア１３及びカバー１７の載置時に、キャリア載置部２６ｃ及びカバー載置部２６ｅに対して正しい姿勢で載置されるように、搬送キャリア１３及びカバー１７を案内する機能を有する。

カセット２１に対する搬送装置２５の支持フォーク２６の進退とリフター２０によるカセット２１の昇降動作とにより、個々のキャリア棚部２２に対する搬送キャリア１３の出し入れと、個々のカバー棚部２３Ａ，２３Ｂに対するカバー１７の出し入れが実行される。カセット２１からの搬送キャリア１３及びカバー１７の取り出し時には、まず、支持フォーク２６によってカセット２１から搬送キャリア１３が取り出され（図７参照）、続いて、搬送装置２５の支持フォーク２６（搬送キャリア１３を載置済み）によってカセット２１からカバー１７が取り出される（図８参照）。これとは逆に、カセット２１への搬送キャリア１３及びカバー１７の収納時には、まず、支持フォーク２６（搬送キャリア１３とカバー１７の両方が載置されている）からカバー１７がカセット２１に収納され（図８）、続いて、搬送キャリア１３が支持フォーク２６からカセット２１に収納される。

図９を参照して、カセット２１から搬送キャリア１３及びカバー１７を取り出す動作を説明する。

まず、取り出し対象の搬送キャリア１３の下側に支持フォーク２６が進入する（ステップ１）。具体的には、取り出し対象の搬送キャリア１３とその一段下側の搬送キャリア１３の中間の高さ位置に、支持フォーク２６が進入する。次に、ステップ２に示すように、カセット２１がピッチＰの１／２（以下、１／２Ｐと表記する）だけ降下することで、支持フォーク２６のキャリア載置部２６ｃに搬送キャリア１３のフレーム１６が載置される。続いて、カセット２１がさらに１／２Ｐだけ降下することで、搬送キャリア１３が支持フォーク２６によって持ち上げられてカセット２１のキャリア棚部２２から浮き上がる（ステップ３）。つまり、カセット２１のキャリア棚部２２から支持フォーク２６に搬送キャリア１３が受け渡される。この際、図６に示す傾斜面２６ｆで案内されることで、搬送キャリア１３は確実に水平な姿勢で支持フォーク２６のキャリア載置部２６ｃに載置される。搬送キャリア１３が載置された支持フォーク２６は、いったんカセット２１から退出する（ステップ４）。

次に、カセット２１が所定量だけ降下した後、搬送キャリア１３が載置された支持フォーク２６が再びカセット２１内に進入する（ステップ５）。この再進入時には、支持フォーク２６は２枚のカバー１７のいずれか一方（この例では上側のカバー棚部２３Ａに収納されたカバー１７）の１／２Ｐだけ下方の高さ位置に進入する。次に、カセット２１が１／２Ｐだけ降下することで、支持フォーク２６のカバー載置部２６ｅにカバー１７が載置される（ステップ６）。続いて、カセット２１がさらに１／２Ｐだけ降下することで、支持フォーク２６によって持ち上げられたカバー１７がカバー棚部２３Ａから浮き上がる（ステップ７）。つまり、カバー棚部２３Ａから支持フォーク２６にカバー１７が受け渡される。この際、図６に示す傾斜面２６ｇで案内されることで、カバー１７は確実に水平な姿勢で支持フォーク２６のカバー載置部２６ｅに載置される。最後に、搬送キャリア１３とカバー１７の両方を支持した支持フォーク２６が、カセット２１から退出する（ステップ８）。

図１０を参照して、カセット２１に搬送キャリア１３及びカバー１７を収納する動作を説明する。

まず、カバー棚部２３Ａ，２３Ｂのうちカバー１７が載置されていない方（この例ではカバー棚部２３Ａ）の上側に、搬送キャリア１３及びカバー１７とカバー１７が載置された支持フォーク２６が進入する（ステップ１）。具体的には、カバー棚部２３Ａの１／２Ｐだけ上方に支持フォーク２６が進入する。次に、ステップ２に示すように、カセット２１が１／２Ｐだけ上昇することで支持フォーク２６がカバー棚部２３Ａに対して相対的に降下し、カバー１７の被支持部１７ｃがカバー棚部２３Ａ上に載置される（ステップ２）。続いて、カセット２１がさらに１／２Ｐだけ上昇することでカバー１７は支持フォーク２６から離れる（ステップ３）。つまり、支持フォーク２６からカバー棚部２３Ａにカバー１７が受け渡される。カバー１７をカバー棚部２３Ａに受け渡した支持フォーク２６は、いったんカセット２１から退出する（ステップ４）。

次に、カセット２１が所定量だけ上昇した後、搬送キャリア１３が載置された支持フォーク２６が再びカセット２１内に進入する（ステップ５）。この再進入時には、支持フォーク２６は搬送キャリア１３が収納されていないキャリア棚部２２のいずれか（この例では最上段のキャリア棚部２２）より１／２Ｐだけ上方の高さ位置に進入する。次に、ステップ６で示すように、カセット２１が１／２Ｐだけ上昇することで、支持フォーク２６が最上段のキャリア棚部２２に向けて相対的に降下し、搬送キャリア１３がキャリア棚部２２に載置される。続いて、カセット２１がさらに１／２Ｐだけ上昇することで、搬送キャリア１３は支持フォーク２６から離れる（ステップ７）。つまり、支持フォーク２６から最上段のキャリア棚部２２に搬送キャリア１３が受け渡される。最後に、支持フォーク２６が、カセット２１から退出する（ステップ８）。

図２及び図１１から図１３を参照してプラズマ処理部２を説明する。本実施の形態のプラズマ処理装置は上部電極と下部電極とを有する平行平板電極型のプラズマ処理装置である。プラズマ処理部２は頂壁側に上部電極３１を備える。上部電極３１はアース接続されている。また、上部電極３１にはプロセスガス供給口３３が設けられている。プロセスガス供給部３４から供給されるプロセスガスは、プロセスガス供給口３３からプラズマ処理部２内に噴出される。一方、プラズマ処理部２の底壁側には、本実施形態では平面視で円形のステージ３５が設けられている。ステージ３５は下部電極３６とその周囲の外周に設けられたテーブル部３７とを備える。下部電極３６は高周波電源３２に電気的に接続されている。また、プラズマ処理部２には、基板１４を下部電極３６の上端面に着脱可能に保持する基板保持機構３８（例えば静電チャック）と、温調された冷媒の循環により下部電極３６を冷却する冷却機構３９とを備える。プラズマ処理部２の下部に設けられた排気口４０には、吸引排気のための真空排気部４１が接続されている。上下方向に昇降可能な複数の突上げピン（突上げ部材）４２がステージ３５を貫通するように設けられている。突上げピン４２は昇降駆動部４３により昇降駆動され、上端がステージ３５内に収納される降下位置と、上端がステージ３５の上面よりも上方に位置する上昇位置との間を移動可能である。

搬送装置２５によってカセット２１から取り出された搬送キャリア１３及びカバー１７は、ロードロック部４から搬送部３を介してプラズマ処理部２内に搬入され、ステージ３５上に載置される。図１１を参照すると、搬送キャリア１３及びカバー１７をステージ３５に載置する際には、まず、搬送装置２５の支持フォーク２６（搬送キャリア１３及びカバー１７が載置されている）が、ステージ３５の上方に進入する。次に、突上げピン４２が上昇し、搬送キャリア１３のフレーム１６の下面を押し上げる。その結果、搬送キャリア１３は支持フォーク２６のキャリア載置部２６ｃから浮き上がる。つまり、搬送キャリア１３が支持フォーク２６から突上げピン４２に受け渡される。突上げピン４２で押し上げられたカバー１７の上部が、搬送キャリア１３のフレーム１６に設けられた主逃げ溝１７ｄの底部に当接する。そのため、突上げピン４２の上昇に伴ってカバー１７がフレーム１６の上に載置された状態となり、搬送キャリア１３と共に支持フォーク２６から突上げピン４２に受け渡される。搬送キャリア１３とカバー１７が突上げピン４２に受け渡された後、支持フォーク２６はステージ３５の上方から退避する。支持フォーク２６の退避後、突上げピン４２が降下位置となり、搬送キャリア１３とカバー１７がステージ３５上に載置される。基板１４に対するプラズマ処理後、図１１に示す動作とは逆順序の動作により、ステージ３５から支持フォーク２６に搬送キャリア１３とカバー１７が受け渡される。

図１２及び図１３は、ステージ３５上に載置された搬送キャリア１３及びカバー１７を示す。ステージ３５上に載置された搬送キャリア１３の保持シート１５の露出部分とフレーム１６は、上方からカバー１７の本体１７ａで覆われる。基板１４は窓部１７ｂを介してカバー１７から露出する。保持シート１５上の基板１４は下部電極３６上に配置され、フレーム１６はテーブル部３７上に配置される。カバー１７は、被支持部１７ｃの下端がテーブル部３７の上面に当接すると共に、主逃げ溝１７ｄの底部がフレーム１６の上部に当接することで、カバー１７を上方から覆った状態でステージ３５上に保持される。

プラズマ処理時の基板１４は、基板保持機構３８により保持シート１５を介して下部電極３６の上面に密接した状態で保持される。プロセスガス供給部３４からプロセスガス供給口３３を介してプロセスガスを導入しつつ、真空排気部４１により排気し、プラズマ処理部２内が所定の圧力に維持される。その後、高周波電源３２から下部電極３６に高周波電力を供給してプラズマ処理部２内にプラズマを発生させ、カバー１７の窓部１７ｂから露出している基板１４に照射する。また、冷却機構３９により下部電極３６が冷却され、下部電極３６との熱伝導によりステージ３５も冷却される。搬送キャリア１３のフレーム１６と保持シート１５の露出部分はカバー１７の本体１７ａによって覆われることで、プラズマから遮蔽される。

プラズマ処理中のカバー１７は、冷却機構３９により冷却されるステージ３５に被支持部１７ｃが当接しているので、ステージ３５との熱伝導により冷却される。また、カバー１７と搬送キャリア１３のフレーム１６は、カバー１７の本体１７ａに設けられた主逃げ溝１７ｄの底部でのみ当接している。その上、主逃げ溝１７ｄには補助逃げ溝１７ｅを設けているので、フレーム１６とカバー１７の接触面積は最小限に抑えられている。これらによりプラズマ処理中にカバー１７が高温に加熱されてもカバー１７からフレーム１６への熱伝達は制限されてフレーム１６の温度上昇が最小限に抑制されるので、高温になったフレーム１６によって保持シート１５がダメージを受けることがなく、これにより保持シート１５のダメージに起因するトラブルを回避することができる。

図１４はカバー１７の代案を示す。この代案では、図１３の補助逃げ溝１７ｅに代えて、突起１７ｆを本体１７ａの主逃げ溝１７ｄの底部に設けている。この突起１７ｆの下端でのみカバー１７と搬送キャリア１３のフレーム１６とが当接し、これによってフレーム１６とカバー１７の接触面積が最小限に抑制されている。

次に、図１５に示すフローチャートを参照して、本実施形態のドライエッチング装置１により実行されるドライエッチング方法を説明する。

搬送キャリア１３（基板１４はプラズマ処理されていない）とカバー１７を収容したカセット２１をロードロック部４に搬入出口４ａから搬入した後、まずロードロック部４を排気する。具体的には、仕切バルブ９Ｂを開弁して真空排気部１０によりロードロック部４内を排気する（ステップＳ１）。次に、搬送装置１１の支持フォーク２６により、搬送キャリア１３をカセット２１から取り出し（ステップＳ２）、続けてカバー１７をカセット２１から取り出す（ステップＳ３）。

図１５のステップＳ２，Ｓ３の動作について、図１６を参照して説明する。旋回軸２８によって搬送部３内で支持フォーク２６がロードロック部４に向けられ、連通口５Ｂのゲートバルブ６Ｂが開放される（状態１）。次に、水平移動機構２７により支持フォーク２６が直進し、連通口５Ｂを介してロードロック部４に入ってカセット２１内に進入する。そして、図９を参照して説明した動作により、支持フォーク２６のキャリア載置部２６ｃ（図６参照）に１枚の搬送キャリア１３が載置される（状態２）。搬送キャリア１３が載置された支持フォーク２６は水平移動機構２７により直進し、カセット２１から退出して連通口５Ｂを介して搬送部３に戻る（状態３）。次に、搬送キャリア１３が載置された支持フォーク２６が水平移動機構２７により直進してカセット２１内に進入し、図９を参照して説明した動作により、支持フォーク２６のカバー載置部２６ｅに１枚のカバー１７が載置される（状態４）。搬送キャリア１３とカバー１７が載置された支持フォーク２６は、水平移動機構２７により直進して搬送部３に戻る（状態５）。次に、支持フォーク２６は旋回軸２８によりプラズマ処理部２に向けられ、搬送部３とロードロック部４の連通口５Ｂはゲートバルブ６Ｂにより閉鎖される（状態６）。

図１５のステップＳ４では、支持フォーク２６に載置された搬送キャリア１３とカバー１７がプラズマ処理部２内に搬入され、ステージ３５上に載置される。この動作を図１７を参照して説明する。搬送キャリア１３とカバー１７が載置された支持フォーク２６はプラズマ処理部２を向いている（状態１）。ゲートバルブ６Ａが開放され、水平移動機構２７により支持フォーク２６が直進し、連通口５Ａを介してプラズマ処理部２に進入する（状態２）。また、図１１を参照して説明した動作により、支持フォーク２６からステージ３５に搬送キャリア１３とカバー１７が受け渡される。搬送キャリア１３とカバー１７がステージ１３に載置された後、支持フォーク２６は水平移動機構２７により直進し、連通口５Ａを介して搬送部３に戻る（状態３）。その後、ゲートバルブ６Ａが閉鎖される。

搬送キャリア１３とカバー１７のステージ３５への載置（ステップＳ４）の完了後、プラズマ処理部２内で基板１４に対するプラズマ処理が実行される（ステップＳ５）。

本実施形態では、プラズマ処理（ステップＳ５）の開始から終了までの間に、２枚のカバー１７のうちプラズマの遮蔽のために使用されていないもの（２枚のカバー１７のうちプラズマ処理部２ではなくカセット２１に収納されているもの）を冷却する（ステップＳ９〜Ｓ１３）。

まず、カバー１７がカセット２１から取り出される（ステップＳ９）。具体的には、図１８に示すように、旋回軸２８によりフォーク２６がロードロック部４に向けられ、ゲートバルブ６Ｂが開放される（状態１）。続いて、水平移動機構２６により支持フォーク２６が直進し、連通口５Ｂからロードロック部４に入ってカセット２１内に進入し、カバー１７が支持フォーク２６のカバー載置部２６ｅ（図６参照）に載置される（状態２）。カバー１７が載置された支持フォーク２６は水平移動機構２６により直進して、搬送部３に戻る（状態３）。また、搬送部３とロードロック部４の間のゲートバルブ６Ｂが閉鎖される（状態４）。

カバー１７が載置された搬送部３に移動してゲートバルブ６Ｂが閉鎖された後、搬送部３内が排気される（ステップＳ９）。具体的には、仕切バルブ９Ａが開放され真空排気部１０により搬送部３内が排気される（ステップＳ１０）。次に、搬送部３内に窒素ガスが注入される（ステップＳ１１）。具体的には、仕切バルブ７Ａが開放されて窒素ガス源８から搬送部３内に窒素ガスが注入される。次に、搬送部３から窒素ガスが排気される（ステップＳ１２）。具体的には、仕切バルブ９Ａが開放され真空排気部１０により搬送部３内の窒素ガスが排気される。窒素ガスの注入と排気により、搬送部３内で支持フォーク２６に載置されているカバー１７が冷却される。窒素ガスの排気後、カバー１７がカセット２１に収納される。具体的には、ゲートバルブ６Ｂが開放された後、水平移動機構２６により支持フォーク２６が連通口５Ｂを介してロードロック部４に入り、カセット２１に進入する（図１８の状態５）。また、図１０を参照して説明した動作により、支持フォーク２６からカセット２１のカバー棚部２３Ａ，２３Ｂのいずれか一方にカバー１７が受け渡される。カバー１７がカセット２１に収納された後、水平移動機構２７により支持フォーク２６が直進して搬送部３に戻る（図１８の状態６）。

基板１４に対するプラズマ処理（ステップＳ５）の終了後、搬送装置１１の支持フォーク２６により、プラズマ処理部２から搬送キャリア１３とカバー１７が搬出される（ステップＳ６）。具体的には、ゲートバルブ６Ａが開放され（図１９の状態１）、続いて水平移動機構２７により支持フォーク２６が直進して連通口５Ａを介してプラズマ処理部２に進入する（図１９の状態２）。また、図１１に示す動作とは逆順序の動作により、ステージ３５から支持フォーク２６に搬送キャリア１３とカバー１７が受け渡される。搬送キャリア１３とカバー１７が載置された支持フォーク２６は水平移動機構２７により直進して連通口５Ａを介してプラズマ処理部２から搬送部３に移動する（図１９の状態３）。その後、ゲートバルブ６Ａが閉鎖されると共に、旋回軸２８により支持フォーク２６がロードロック部４に向けられる（図１９の状態４）。

次に、支持フォーク２６に載置されたカバー１３がカセット２１に収納され（状態７）、さらに支持フォーク２６に載置された搬送キャリア１３（基板１４はプラズマ処理済みである）がカセット２１に収納される。

図１５のステップＳ７，Ｓ８の動作について、図２０を参照して説明する。旋回軸２８によって搬送部３内で支持フォーク２６がロードロック部４に向けられ、ゲートバルブ６Ｂが開放される（状態１）。次に、水平移動機構２７により支持フォーク２６が直進し、連通口５Ｂを介しロードロック部４に入ってカセット２１内に進入する。そして、図１０を参照して説明した動作により、支持フォーク２６のカバー載置部２６ｅ（図６参照）からカセット２１のカバー棚部２３Ａ，２３Ｂのいずれか一方（カバー１７が収納されていないもの）に、カバー１７が受け渡される（状態２）。次に、搬送キャリア１３のみが載置された支持フォーク２６は水平移動機構２７により直進して連通口５Ｂを介して搬送部３に戻る（状態３）。次に、搬送キャリア１３が載置された支持フォーク２７が水平移動機構２７により直進してカセット２１内に進入する。そして、図１０を参照して説明した動作により、支持フォーク２６のキャリア載置部２６ｃからカセット２１のいずれかのキャリア棚部２２（搬送キャリア１３が収納されていないもの）に、搬送キャリア１３が受け渡される（状態４）。次に、支持フォーク２６は水平移動機構２７により直進して搬送部３に戻る（状態５）。

カセット２１に収容されたすべての搬送キャリア１３について基板１４がプラズマ処理済みとなるまで、図１５のステップＳ２〜Ｓ１３の動作が繰り返される。

本実施形態のドライエッチング装置１は、以下の特徴を有する。

カバー１７は、搬送キャリア１４と共にカセット２１から取り出されてプラズマ処理部２に搬入され、基板１４のプラズマ処理終了後、搬送キャリア１４と共にカセット２１に戻される。つまり、基板１４に対するプラズマ処理中に搬送キャリア１４の保持シート１５とフレーム１６をプラズマから遮蔽するカバー１７はプラズマ処理部２内に常時配置されているのではなく、搬送キャリア１４をステージ３５に対する載置時及び取り外し時に昇降させる必要がない。従って、プラズマ処理部２内にカバー１７の昇降装置を設ける必要がないので、プラズマ処理部２の構成が簡素化される。また、昇降装置がないので、プラズマ処理部２内におけるプロセスガスの流れを均一化ないし円滑化し、処理性能を向上できる。さらに、昇降装置に連結する必要がないので、カバー１７の外形寸法を小型化できる。カバー１７の外形寸法小型化の結果、プラズマ処理部２内においてプロセスガスの流路面積を確保でき、プラズマ処理部１７内におけるプロセスガスの流れを均一化ないし円滑化できる。プロセスガスの流れの円滑化により、対象物に対するプラズマ処理の特性を向上できる。

プラズマ処理後にカセット２１に戻されたカバー１７は、その後、別の搬送キャリア１３（基板１４はプラズマ処理前）と共にプラズマ処理部２に搬入される。つまり、カバー１７は繰り返して使用されるので、個々の搬送キャリア１３について個別にカバーを設ける必要がない。そのため、搬送キャリア１３と同数の多数のカバーを準備する必要がなく、高コスト化を避けることができる。

カバー１７を搬送キャリア１３と共通のカセット２１に収納している点で、装置構成が簡素化されている。つまり、カバー１７を搬送キャリア１３とは別のカセット等に出し入れ可能に収納する構成も可能であるが、このような構成と比較して、単一のカセット２１に搬送キャリア１３とカバー１７の両方を収納する本実施形態は装置構成が簡易である。

図１５のステップＳ９〜Ｓ１３に示すように、１枚のカバー１７が基板１４のプラズマ処理中に搬送キャリア１３の保持シート１５とフレーム１６をプラズマから遮蔽するため使用されている間、他のカバー１７を冷却する。つまり、２枚のカバー１７は交互に冷却される。この冷却によりカバー１７の温度上昇を抑制できるため、基板１４のプラズマ処理中に搬送キャリア１３の保持シート１５とフレーム１６をプラズマから遮蔽する際にカバー１７から基板１４への輻射熱を抑制できる。また、基板１４のプラズマ処理中、カバー１７はステージ３５との熱伝導によって冷却され、この冷却によってもカバー１７の温度上昇が抑制される。

（第２実施形態）
図２１は本発明の第２実施形態に係るドライエッチング装置のカセット２１を示す。カセット２１を除くドライエッチング装置の構成（例えば図１及び図２参照）は、第１実施形態と同様である。本実施形態におけるカセット２１は、カバー１７を水平な姿勢で出し入れ可能に収納したカバー棚部２３が１段のみである点が第１実施形態と異なる。言い換えれば、第１実施形態ではカバー１７は２枚あったのに対し、本実施形態ではカバー１７は１枚のみである。図２２は第２実施形態のドライエッチング装置の動作を示す。図２２のステップＳ１〜Ｓ８は、第１実施形態の動作を示す図１５のステップＳ１〜Ｓ８と同一である。カバー１７は１枚のみであるので、図１５のステップＳ９〜Ｓ１３の動作、すなわち基板１４に対するプラズマ処理中に、プラズマの遮蔽のために使用されていないカバー１７を冷却する動作は実行されない。

第２実施形態のその他の構成及び作用は第１実施形態と同様である。

本発明は実施形態に限定されない。例えば、本実施の形態では平行平板電極型のプラズマ処理装置であるがＩＣＰ方式や他方式のプラズマ処理装置であってもよいことは言うまでもない。また、カバー１７を搬送キャリア１３と同一のカセット２１ではなく別の収納部に出し入れ可能に収納してもよい。このようなカバー専用の収納部の収容部をロードロック部４とは別に設けてもよい。

１ ドライエッチング処理装置
２ プラズマ処理部
３ 搬送部
４ ロードロック部
４ａ 搬入出口
４ｂ ゲート
５Ａ，５Ｂ 連通口
６Ａ，６Ｂ ゲートバルブ
７Ａ，７Ｂ，９Ａ，９Ｂ 仕切バルブ
８ 窒素ガス源
１０ 真空排気部
１１ 制御装置
１３ 搬送キャリア
１４ 基板
１５ 保持シート
１６ フレーム
１７ カバー
１７ａ 本体
１７ｂ 窓部
１７ｃ 被支持部
１７ｄ 主逃げ溝
１７ｅ 補助逃げ溝
１７ｆ 突起
２０ リフター
２１ カセット
２１ａ 天板
２１ｂ 底板
２１ｃ 側壁
２１ｄ 奥壁
２１ｅ 開口部
２２ キャリア棚部
２３Ａ，２３Ｂ カバー棚部
２５ 搬送装置
２６ 支持フォーク
２６ａ 基部
２６ｂ フィンガー部
２６ｃ キャリア載置部
２６ｄ 凹部
２６ｅ カバー載置部
２６ｆ，２６ｇ 傾斜面
２７ 水平移動機構
２８ 旋回軸
３１ 上部電極
３２ 高周波電源
３３ プロセスガス供給口
３４ プロセスガス供給部
３５ ステージ
３６ 下部電極
３７ テーブル部
３８ 基板保持機構
３９ 冷却機構
４０ 排気口
４１ 真空排気部
４２ 突上げピン
４３ 昇降駆動部

Claims (10)

1. 対象物に対してプラズマ処理を実行するプラズマ処理部と、
   前記対象物を保持した保持シートと、前記保持シートが取り付けられたフレームとを備える搬送キャリアを、出し入れ可能に収納した第１の収納部と、
   前記保持シートと前記フレームとを覆うための本体と、前記本体に厚み方向に貫通するように形成された、前記対象物を露出させるための窓部とを備えるカバーを、出し入れ可能に収納した第２収納部と、
   前記搬送キャリアと前記カバーとを、前記搬送キャリア上に前記カバーが位置するように保持して搬送可能な搬送装置と、
   前記搬送装置を制御して、前記第１の収納部から前記対象物がプラズマ処理前である前記搬送キャリアを取り出させた後、前記取り出された搬送キャリア上に位置するように前記第２の収納部から前記カバーを取り出させ、前記搬送キャリアを前記カバーと共に前記プラズマ処理部へ搬入させ、かつ前記対象物がプラズマ処理済みとなった前記搬送キャリアを前記カバーと共に前記プラズマ処理部から搬出させ、前記第２の収納部に前記カバーを収納させた後、前記第１の収納部に前記搬送キャリアを収納させる制御装置と
   を備える、プラズマ処理装置。
2. 前記第１の収納部は、それぞれ前記搬送キャリアが収納された多段配置の複数の第１の棚部を備え、
   前記第２の収納部は、前記第１の棚部と共に多段配置され、前記カバーが収納された少なくとも１個の第２の棚部を備える、請求項１に記載のプラズマ処理装置。
3. 前記第１の棚部と前記第２の棚部が単一のカセットに設けられている、請求項２に記載のプラズマ処理装置。
4. 前記搬送装置は、前記搬送キャリアと前記カバーを同時に載置可能な支持部を備える、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
5. 前記支持部は、前記搬送キャリアを載置するための第１の載置部と、この第１の部分よりも外側かつ上方に位置する前記カバーを載置するための第２の載置部とを備える、請求項４に記載のプラズマ処理装置。
6. 前記第１の載置部と前記第２の載置部の高さの差は、前記第１の載置部に載置された前記搬送キャリアと前記第２の載置部に載置された前記カバーとの間に隙間が形成されるように設定されている、請求項５に記載のプラズマ処理装置。
7. 前記第２の収納部は複数の前記カバーを取り出し可能に収納し、
   複数の前記カバーのうちの１個が前記プラズマ処理部内で前記搬送キャリアの前記保持シートと前記フレームのプラズマからの遮蔽に使用されている間に、他の前記カバーが冷却される、請求項１に記載のプラズマ処理装置。
8. 前記搬送装置が収納された搬送部と、
   前記搬送部に対する不活性ガスの注入と排気を行うガス冷却機構と
   を備え、
   前記制御装置は、複数の前記カバーのうちの１個が前記プラズマ処理部内にある間に、前記搬送装置に他の前記カバーを前記第２の収納部から取り出させて前記搬送部に移動させ、前記冷却機構に前記搬送部に対する前記不活性ガスの注入と排気を実行させた後、前記搬送装置に他の前記カバーを前記搬送部から前記第２の収納部に戻させる、請求項７に記載のプラズマ処理装置。
9. プラズマ処理の対象物を保持した保持シートと、前記保持シートが取り付けられたフレームとを備える搬送キャリアを第１の収納部から取り出し、
   前記保持シートと前記フレームとを覆うための本体と、前記本体に厚み方向に貫通するように形成された窓部とを備えるカバーを、前記取り出した搬送キャリア上に位置するように、第２の収納部から取り出し、
   前記搬送キャリアを前記カバーと共にプラズマ処理部へ搬入し、
   前記カバーの前記本体が前記保持シートと前記フレームとを覆い、前記カバーの前記窓部から前記対象物が露出するように、前記カバーと共に前記搬送キャリアをプラズマ処理部内のステージに載置し、
   前記プラズマ処理部内でプラズマを発生させて前記対象物をプラズマ処理する、プラズマ処理方法。
10. 前記対象物のプラズマ処理後、前記搬送キャリアを前記カバーと共に前記プラズマ処理部の前記ステージから持ち上げて、前記プラズマ処理部から搬出し、
    前記カバーを前記第２の収納部に戻し、
    前記搬送キャリアを前記第１の収納部に戻す、請求項９に記載のプラズマ処理方法。

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