JPH0571136B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、集積回路等の半導体の製造工程にお
いて、半導体ウエハー（以下、ウエハーという。）
に対しプラズマアツシング処理やプラズマエツチ
ング処理等を行うプラズマ処理装置に関し、更に
詳しくは、ウエハーをウエハーカセツトよりウエ
ハーボートに自動搬送移載する機構を備えた全自
動プラズマ処理装置に関するもので、本発明は、
このプラズマ処理装置の外、同様のウエハー熱処
理工程等のウエハー処理装置にも広く実施し得る
ものである。

〔従来の技術〕

近年、半導体の製造工程は、従来のウエツトプ
ロセス方式からドライプロセス方式へと転換して
きており、このドライプロセス方式の中でも、バ
レル型（円筒型チヤンバー）を用いたバツチ処理
方式は一度に多数枚のウエハーを同時処理できる
ことから重用されている。

ところで、従来のバレル型プラズマ処理装置
は、処理室であるチヤンバーが１処理装置に１台
装備された構造であつた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このため、生産量を増加させるためには、これ
ら処理装置を多数のクリーンルームに設置する必
要があつた。

しかし、クリーンルームはその目的上、単位ス
ペース当りの建設費は非常に高価で、その高価な
クリーンルームのスペースを生産量増加のために
広げることは、製品のコストアツプの原因となつ
ており、また、装置の台数が増えることで作業者
を増員せねばならず、これも製品のコストアツプ
の一因となつているという問題点があつた。

また、バレル型プラズマ処理装置は多数枚のウ
エハーを同時処理できるという大きな利点がある
反面、この処理装置でウエハーのエツチング処理
を行うとウエハーに対するエツチングの均一性が
悪いという問題点があつた。最近の回路の高集積
度化に伴い益々微細パターンの形成が必要とさ
れ、バツチ処理方式の装置での均一性向上が望ま
れていた。

本発明は、このような従来の問題点に鑑みてな
されたもので、その目的とするところは、高価な
クリーンルームに占める処理装置の占有面積を増
大させずに、単位スペース当りの基板処理の生産
性を向上させる経済性に優れたプラズマ処理装置
を提供することにある。

また、本発明のもう一つの目的は、ウエハー処
理の均一性をより高め得て、歩留まりが良く、生
産性の高いプラズマ処理装置を提供することにあ
る。

〔問題点を解決するための手段〕

この目的を達成するため、本発明は、装置本体
内に上下２段に配設されたプラズマ処理室である
２つの横形管状チヤンバーと、前記装置本体に左
右および上下方向に往復動可能として設けられ、
該装置本体のステージ上に定置されたウエハーカ
セツトに収納されているウエハーを下方から押し
上げるプツシヤー機構と、該プツシヤー機構によ
り押し上げられたウエハーを適宜の間隔でクラン
プし、かつ前記プツシヤー機構と連動して前記本
体ステージ上のボートに移載するチヤージヤー機
構と、ウエハーが移載されたボートを水平にクラ
ンプして前記いずれかの横形管状チヤンバーの高
さまで引上げ、該横形管状チヤンバーの開閉蓋に
設けられているラツク上に定置し、またプラズマ
処理が終了して前記横形管状チヤンバー内より引
き出された前記ラツク上のボートを引き上げて再
び前記本体ステージ上の定位置に置くリフター機
構とを具備した構成を特徴とするものである。

〔作用〕

上記のように構成されたプラズマ処理装置にお
いて、装置本体のステージ上のスタート位置に定
置のウエハーカセツトに収納のウエハーはプツシ
ヤー機構による押し上げを介してチヤンバー機構
にてクランプされて、プツシヤー機構と共にリフ
ト位置まで移動し、該位置に定置のボートにプツ
シヤー機構との連携動作によりクランプされてい
るウエハーが移載され、次いで、チヤジヤー機構
が待機位置まで移動し、待機する。

移載されたウエハーはボートと共にリフター機
構の作動を介して持ち上げられて上下２段に配設
の横形管状チヤンバーの開いている蓋のラツク上
に定置され、次いで、蓋が閉じられてチヤンバー
内でウエハーのプラズマ処理がなされる。

処理が終了すると、蓋が開いてボートが引き出
され、前記と同じように処理済ウエハーはチヤン
バー内より自動搬出され、以下同様に２つのチヤ
ンバー内で交互にウエハーのプラズマ処理がなさ
れる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に
説明する。

第１図は本発明装置の一例での概要を示す一部
切欠の正面図、第２図は側面図、第３図は平面図
で、本装置は本体１に設けられている半導体ウエ
ハー（以下、ウエハーという。）２のプラズマ処
理室であるそれぞれ独立構成された上下２段の横
形管状チヤンバー（以下、チヤンバーという。）
３と、本体ステージ４上に定置されたウエハーカ
セツト（以下、カセツトという。）５に収納のウ
エハー２を、下方よりステージ開口部６を介して
押し上げるプツシヤー機構７と、該プツシヤー機
構７によつて押し上げられたウエハー２をクラン
プしてステージ４上のウエハーボート（以下、ボ
ートという。）９に移載するチヤジヤー機構８と、
該チヤージヤー機構の移動機構１０およびボート
９をチヤンバー３内に搬入し、またチヤンバー３
内より搬出するリフター機構１１とを具備し、こ
れらは相互に連結されて構成されている。

チヤンバー３は石英製であつて、上下２段に配
設されている。

各チヤンバー３は自動制御される前面開閉蓋を
備え、その内側には、ボート９をチヤンバー内周
壁と非接触状態で載置するためのラツク１２が設
けられ、開閉蓋の閉動作によりウエハー２がチヤ
ンバー３内に挿入されてプラズマ処理がなされ、
また開閉蓋の開動作により処理済ウエハーがチヤ
ンバー３内より引き出されるようになつている。

第１図に示すように、クランプ機構８はプツシ
ヤー機構７の上部に位置して設けられると共に、
両機構は相互に連結されて、数字400で示す実線
矢印方向に往復動可能となつている。

プツシヤー機構７は第１図および第４図Ａ，Ｂ
に示すように、左右一対の２組としたプツシヤー
１３，１３′とこれの昇降機構を含み、プツシヤ
ー１３，１３′はその上面径方向に多数のウエハ
ー係止スリツト１４，１４′を有し、左右２本１
組としたポール１５，１５′の上端に水平に取り
付けられている。

ポール１５，１５′の下端はベース１６に取り
付けられ、ベース１６の中心部位にはネジ軸受１
７が設けられると共に、この軸受１７を挿通して
１本のネジ杆１８が立設されている。ネジ杆１８
の上端にはエンコーダ１９が設けられており、ま
た下端にはネジ杆１８を回転させるためのモータ
２０が取り付けられ、このモータ２０の正逆回転
によるネジ杆１８とネジ軸受１７とのネジ運動に
よつてベース１６と一体にポール１５，１５′を
介してプツシヤー１３，１３′が第１図に数字401
で示す実線矢印方向に上昇（または下降）するよ
うになつている。

プツシヤー機構７と連結され、これによつて押
し上げられたウエハー２を適宜の間隔毎にクラン
プするチヤジヤー機構８は第４図Ｂから第８図に
例示するように、ウエハーハンガー２１，２１′、
ウエハーストツパー２２，２２およびこのストツ
パー２２，２２′の駆動手段を含んでいる。

ウエハーハンガー２１，２１′は左右一対であ
つて、それぞれのやや下部長手方向には、ウエハ
ーストツパー２２，２２′が出没するための横長
孔２３，２３′が所要の幅をもつて貫設されると
共に、それぞれの対向する内側面の縦方向にはウ
エハー２（または処理済ウエハー２′）を係止す
るスリツト２４，２４′が等間隔で多数設けられ、
このウエハーハンガー２１，２１′は前記プツシ
ヤー１３，１３′と対応させてその下方に配設さ
れると共に、ベースプレート２５にネジ着固定さ
れている。

ウエハーハンガー２１，２１′の外側には、両
端に後述の横杆にネジ着固定するためのアーム部
２７，２７′を有し、かつこれらアーム部２７，
２７′の下部間に平板部２８，２８′を一体に有す
る左右一対のアーム２６，２６′が配設されると
共に、平板部２８，２８′の下端には帯板状のウ
エハーストツパー２２，２２′がそのウエハーガ
イド面を有した先端部をウエハーハンガー２１，
２１′の横長孔２３，２３′から内側に臨ませた状
態で直交状に固着されている。

対向せるウエハーストツパー２２，２２′の先
端部には、第８図に示すように、その長手方向に
亘つてウエハー２，２′の１ピツチ分ずつずらし
てスリツト２９，２９′が設けられている。

すなわち、左側のウエハーストツパー２２のス
リツト２９と右側のウエハーストツパー２２′の
スリツト２９′とは互いにウエハー２，２′の１ピ
ツチ分ずつずらして設けられ、かつ各スリツト２
９，２９′はウエハーハンガー２１，２１′のスリ
ツト２４，２４′に対応してウエハー２，２′の１
ピツチ分ずつずらして設けられ、これによりプツ
シヤー１３，１３′にて押し上げられたウエハー
のうち１枚間隔でウエハーを左側のウエハーハン
ガー２１と右側のウエハーストツパー２２′（ま
たは右側のウエハーハンガー２１′と左側のウエ
ハーストツパー２２）とでクランプできるように
なつている。

第５図および第６図に示すように、一対のアー
ム２６，２６′は、その両端アーム部２７，２７，
２７′，２７′がプレート２５に軸支された一対の
横杆３０，３０′にネジ着されることによつて垂
下固定されている。横杆３０，３０′の端部はベ
アリング３１，３１′を介してプレート２５の外
方に延びると共に、プレート２５にブラケツト３
２，３２′を介して固着した軸受３３，３３′に回
動可能として支承されている。

横杆３０，３０′におけるプレート２５と軸受
３３，３３′間の杆部には、左右一対のクランク
３４，３４′が対向して固着されると共に、クラ
ンク３４，３４′の自由端は、プレート２５にそ
れぞれ取り付けられたシリンダ３５，３５′と連
結され、このシリンダ３５，３５′の駆動による
クランク３４，３４′の可動を介して左右の横杆
３０，３０′が第５図に数字402で示す実線矢印方
向に回動すると共に、この横杆３０，３０′に固
着のアーム２６，２６′と一体にウエハーストツ
パー２２，２２′が第７図に数字403で示す実線矢
印方向に揺動して、平面的に説明した第８図に数
字404で示す実線矢印方向に可動し、ウエハー２，
２′をクランプし、またその解除を行うようにな
つている。

なお、シリンダ３５，３５′の駆動はセンサー
（図示しない。）による感知手段によつて自動制御
される。

前記したように、チヤージヤー機構８とプツシ
ヤー機構７は上下に連結され、第１図に数字400
で示す実線矢印方向に往復動するが、その移動機
構１０の一例としてベルト駆動方式が用いられて
いる。

すなわち、第４図Ａおよび第９図に示すよう
に、プツシヤー機構７におけるプレート３６と、
本体プレート３７の外側においてチヤージヤー機
構８におけるベースプレート２５と連結のプレー
ト３８に固定したプレート３９は、本体プレート
３７に開口した上下２本の横長孔４０を挿通して
固着された４本の支柱４１によつて相互に連結さ
れている。

第９図に示すように、プレート３９の内側面の
上下左右には４個のガイドブロツク４２が固定さ
れ、これらブロツク４２はそのコ字形溝４３が本
体プレート３７に固定の上下２本のガイドレール
４４に摺動自在として係合しており、プレート３
９がブロツク４２の摺動を介して左右方向に往復
動することにより、プレート３９を介して相互に
連結されているプツシヤー機構７とチヤージヤー
機構８が共に往復動するようになつている。

第１図、第４図Ａおよび第９図に示すように、
プレート３９の下端中間部位にはプレート３９等
を可動させるための無端ベルト４５が２枚の取付
板４６，４７によつて一体的に取り付けられてい
る。ベルト４５は第１０図に示すように、その内
側面縦方向に歯部４８を有し、このベルト４５は
歯部４８と噛合する歯部５０を有する一対のプー
リ４９間に懸架され、一方のプーリ４９に連結さ
れたモータ５１の正（または逆）回転力を受けて
プーリ４９が正（または逆）回転し、これにより
ベルト４５と共にプレート３９が可動するように
なつており、モータ５１の駆動は他方のプーリ４
９に直結されたエンコーダ５２（第１図参照）お
よびセンサー（図示しない。）による感知手段に
よつて自動制御される。

チヤージヤー機構８によりクランプされた所定
間隔毎のウエハー２はステージ４上の開口部７５
を跨いでステージ４上に定置されているウエハー
ボート９に移載され、このボート９はリフター機
構１１によつてチヤンバー３内に自動搬入され
る。

リフター機構１１は公知の構造であつて、その
概要が第１図に示してある。

同図において、本体１におけるリフターベース
５３の両側縦方向に相対向する一対のガイドレー
ル５４が固定され、このレール５４の下端は本体
ステージ４の下方に延び、上端は上方のチヤンバ
ー３のやや上部まで延びている。

本体ステージ４の下方に位置した左右のガイド
レール５４，５４間にはシヤフト５５を介して大
小２つのプーリ５６，５７が回転自在として設け
られ、またガイドレール５４の上端間にも小プー
リ５７に対応したプーリ５８がシヤフト５９を介
して回転自在に軸支され、これら上下のプーリ５
８，５７間には無端ベルト６０が懸架されてい
る。

ガイドレール５４の下方には取付板（図示しな
い。）を介してモータ６１が設けられると共に、
このモータ６１と直結のプーリ６２と大プーリ５
６間に無端ベルト６３が懸架され、モータ６１の
正（または逆）回転力がベルト６０に伝達されて
上動（または下動）するようになつている。

なお、ベルト６０，６３は前記ベルト４５と同
一構造であり、またプーリ５６，５７，５８，６
２は前記プーリ４９と同一構造である。

ベルト６０の外側面にはハンガー取付板６４が
固定され、この取付板６４はその内側溝が両ガイ
ドレール５４と係合し、ベルト６０の上下動に伴
いこれと一体的にレール５４をガイドとして第１
図に数字406で示す実線矢印方向にハンガー取付
板６４が上下動するようになつている。

ハンガー取付板６４には、左右一対のアーム６
６（第１図では一方のアーム６６のみを示し、他
方は省略してある。）を有するハンガー６５が取
り付けられ、この左右のアーム６６でボート９を
水平に支持し、ベルト駆動を介しての上昇によつ
てチヤンバー蓋のラツク１２上にボートを定置
し、またラツク１２上よりボート９を水平に支持
し、ベルト駆動を介しての下降によりステージ４
上にボート９を定置するようになつている。

以上説明した本実施例の動作は次のとおりであ
る。

プラズマ処理を施すウエハー２を並べ収納した
ウエハーカセツト５を本体ステージ４における開
口部６を跨いで定置しセツトする。

この時、プツシヤー１３，１３′はステージ開
口部６の真下に位置している。この状態は第１図
に示してある。

この状態においてモータ２０、エンコーダ１９
等に通電されると、モータ２０の正回転によるネ
ジ杆１８とネジ軸受１７とのネジ運動によつてポ
ール１５，１５′に固定のプツシヤー１３，１
３′が開口部６を通つてそのスリツト１４，１
４′にウエハー２の部分を係止した状態でウエハ
ーハンガー２１，２１′がクランプできる高さま
で押し上げ上昇する。

すると、ウエハーハンガー２１，２１′がその
シリンダ３５，３５′の駆動によつて押し上げら
れたウエハー２をクランプする。

次いで、プツシヤー１３，１３′はモータ２０
の逆回転を受けてステージ開口部６より下降して
最初の位置にて停止すると共に、モータ５１の正
回転によるベルト４５の駆動と共にこれとプレー
ト３９を介して連結されているプツシヤー機構７
とウエハー２をクランプしているチヤージヤー機
構８がガイドレール４４に沿つて第１図に示すウ
エハー２をボート９に移載する位置（リフト位
置）まで移動する。

リフト位置にはそのステージ開口部６を跨いで
ボート９が定置されている。

ウエハー２がクランプされた状態でリフト位置
に達すると、プツシヤー機構７におけるプツシヤ
ー１３，１３′が開口部６を介して上昇し、クラ
ンプされているウエハー２をそのスリツト１４，
１４′により係止して支持する。

ウエハー２がプツシヤー１３，１３′により支
持され、かつクランプが解除されると、プツシヤ
ー１３，１３′は再び降下し、ウエハー２がボー
ト９に収納される。

次いで、チヤジヤー機構８はプツシヤー機構７
と共に待機位置まで移動し、待機する。

次いで、リフター機構１１によりボート９をチ
ヤンバー３のやや上方まで引き上げる。

すなわち、モータ６１の回転によるベルト６０
の駆動によつて、これと一体的のハンガー６５が
下降してその左右一対のアーム６６でボート９を
水平にクランプ支持し、次いで、モータ６１、ベ
ルト６０等の逆駆動によつてボート９を支持した
チヤンバー３のやや上方まで上昇する。

ハンガー６５が上昇し停止すると、上部（また
は下部）のチヤンバー３の蓋が開いてこれと共に
ラツク１２がチヤンバー３内より引き出されると
共に、ハンガー６５が下降してラツク１２上にボ
ート９を定置し、次いで、再び元位置まで上昇
し、待機する。

すると、開いていたチヤンバー蓋は閉じられ、
チヤンバー３内が十分な真空状態になると、処理
ガスが導入されてウエハー２に対するプラズマ処
理がなされる。ウエハーのプラズマ処理が終了す
ると、チヤンバー３の蓋が開き、ラツク１２上の
ボートが引き出される。すると、ハンガー６５が
下降して処理済ウエハー２′が収納されているボ
ート９を支持して上昇し、開いていたチヤンバー
３の蓋が閉じた後再び下降してリフター位置にボ
ート９を定置し、次いで、チヤージヤー機構８に
干渉しない位置まで上昇し、待機する。次いで、
プツシヤー機構７とチヤージヤー機構８が共に待
機位置からリフト位置まで移動して停止すると、
プツシヤー１３，１３′が上昇し、ボート９上の
処理済ウエハー２′をそのスリツト１４，１４′で
支持してウエハーハンガー２１，２１′がクラン
プできる高さまで押し上げる。

次いで、左右一対のウエハーハンガー２１，２
１′が押し上げられたウエハー２′をクランプする
と、プツシヤー１３，１３′は再び元位置まで下
降し、プツシヤー機構７と共にウエハー２でクラ
ンプしたままチヤージヤー機構８は元の待機位置
に移動して停止する。

待機位置に停止すると、プツシヤー１３，１
３′が上昇し、クランプされているウエハー２′を
そのスリツト１４，１４′で支えたまま降下して
カセツト５にウエハー２′を収納する。処理済ウ
エハー２′が収納されたカセツト５は次の工程の
ため移動され、空のカセツト５が再び定置され、
以下同様に前記一連の動作が繰り返されて上下２
つのチヤンバー３内で交互にウエハーの全自動に
よるプラズマ処理がなされる。

〔発明の効果〕

しかして、本発明によれば、ウエハー処理チヤ
ンバーの上下２段搭載構造としたから、クリーン
ルームの占有面積を増大させずに、単位スペース
当りのウエハー処理量をほぼ倍増することがで
き、ウエハーの生産コストを引き下げることがで
きる。

また、１人の作業者が複数の処理装置を操作す
ることが容易となり、人員の増加を抑制できるの
で、この面からも半導体ウエハーの生産コストを
引き下げることができる。

また、１台の処理装置に２台のウエハー処理チ
ヤンバーを搭載したことで、１チヤンバーの装置
を２台製作する場合に比し装置の原価を節減でき
る。

更にまた、クリーンルームは上方ほど清浄度が
高いので、チヤンバーを２段構造としたことで、
上段のチヤンバーのウエハー生産歩留を向上する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の概要を示す一部切欠の正
面図、第２図は側面図、第３図は平面図、第４図
はＡは一部を断面して示すプツシヤー機構部分の
側面図、第４図Ｂは一部を断面して示すチヤージ
ヤー機構部分の側面図、第５図はチヤージヤー機
構の一例での一部断面の側面図、第６図は同上一
部省略の平面図、第７図は第６図の１００−１０
０線に沿つた断面図、第８図はウエハーガイド板
とストツパーとの関係を示す平面的説明図、第９
図はプツシヤー機構とチヤージヤー機構を左右方
向に往復動させるための機構を示す一部省略の斜
視図、第１０図はベルトとプーリとの関係を示す
一部省略の斜視図である。 １……装置本体、２，２′……ウエハー、３…
…横形管状チヤンバー、４……本体ステージ、５
……ウエハー収納カセツト、７……プツシヤー機
構、８……チヤージヤー機構、９……ウエハーボ
ート、１０……移動機構、１１……リフター機
構、１２……ラツク、１３，１３′……プツシヤ
ー。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 装置本体１内に上下２段に配設されたプラズ
   マ処理室である２つの横形管状チヤンバー３と、
   前記装置本体１に左右および上下方向に往復動可
   能として設けられ、該装置本体１のステージ４上
   に定置されたウエハーカセツト５に収納されてい
   るウエハー２を下方から押し上げるプツシヤー機
   構７と、 該プツシヤー機構７により押し上げられたウエ
   ハー２を適宜の間隔でクランプし、かつ前記プツ
   シヤー機構７と連動して前記本体ステージ４上の
   ボート９に移載するチヤージヤー機構８と、 ウエハー２が移載されたボート９を水平にクラ
   ンプして前記いずれかの横形管状チヤンバー３の
   高さまで引上げ、該横形管状チヤンバー３の開閉
   蓋に設けられているラツク１２上に定置し、また
   プラズマ処理が終了して前記横形管状チヤンバー
   ３内より引き出された前記ラツク１２上のボート
   ９を引き上げて再び前記本体ステージ４上の定位
   置に置くリフター機構１１とを具備した構成を特
   徴とする半導体ウエハーのプラズマ処理装置。