JPS60207338A - プラズマ反応装置チヤツク組立体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は、一般的には自動化物品処理機械用のチャック
組立体（二関する。更に詳しく云うと、本発明は自動化
プラズマ処理機械におけるプラズマ反応装置の電極とし
ての役目をするととも１：ワ工へ転送機能を行うチャッ
ク組立体に関する。

発明の背景 プラズマエツチング、反応性イオンエツチングおよび歩
留りの必要性は、より高度に自動化され（２） たプラズマ処理機械の開発および実施を推進してきた。

同時に、半導体デバイス製造Ｉ：おける高い固定原価は
信頼性が高く保守が容易な機械を要求している。更に、
そのような機械はいくつかの標準的ウェハサイズを共通
に用いて取換えるように適合できることが望ましい。

単一ウニへ、手段電極型のプラズマ処理機械は、反応装
置のローディングおよびアンローディングにおけるウニ
へ保持段として反応装置電極の一般に用いている◎ この型の処理機械は反応装置およびチャックの保守容易
性に欠けており、相異なるウェハサイズおよび／又は工
程に適応するためＣ二容易に再構成酸できなかった。

発明の要約 従って、本発明の目的は、単一クエ２１、平板電極プラ
ズマ処理機械に用いるための改良されたチャック組立体
を提供することである。

本発明のもう１つの目的は、相異なるウェハサイズに適
応するため保守容易性および再構成を可（６） 能にする単一ウェハ、平板電極型の改良されたプラズマ
処理機械を提供することである。

本発明の特定の実施例は自動化プラズマ処理機械Ｃ二用
いるためのチャック組立体を含む。真空輸送機構に接近
できる位置までプラズマ反応装置から離して下降させる
ことができるチャック組立体は、その完全に上昇した位
置ｇ二ある時には真空格納システムの上部板に密着され
る。プラズマ反応装置の残りの部分もまたこの上部仮Ｉ
：密着される。

プラズマ反応装置が使用のため密封板から離れている間
は、この密封装置（ｚａａｊｂ）の特定の設計によりチ
ャックは真空輸送機構の真空保全状態を維持するのＣ：
役立つ封止物としての役目なする。更に、チャックがそ
の完全に上昇した位置Ｉ：ある間に、チャック装置の電
極部分を取りはづして交換することかでき、このことも
また相異なるウェハサイズおよび／又は工程に適応する
ための保守性および再構成を容易弧二する。

本発明のこれらの、およびその曲の目的および利点は、
図面とともに詳細な説明から当業者には（４） 明らかになるであろう。

３、発明の詳細な説明 半導体デバイスの製造は通常はウニ八レベルで行われる
。即ち、比較的多数の個々のデバイスを含む半導体材料
のディスク状ウェハは、マイクロプロセッサなどの単一
のデバイスをそれぞれ含む個々のダイに分離される前に
全体としているいろな製造工程を通って処理が進められ
る。歩留りがより高い製造工程に対する必要性から、毎
時、より多数のクエへを処理できる一層高度区：自動化
されたウェハ処理機械およびより清浄な環境でクエへを
処理する機械が作られるようになる。第１図は先行技術
以上（二多数の改良を具体化したそのようなウェハ処理
機械の詳細な斜視図である。第１図に示されているこの
特定の機械はヘッド（Ａ−αｄ）が２つあるプラズマ処
理装置である。即ち、この機械は２つのプラズマ処理ス
テーション（ＪＰｔａｔｉｏｎ）を有する。実際のクエ
へ処理はｔｌｆｌｌおよび第２プラズマ反応装置（ｒ−
αｃｔｏｒ）　１１および１２において行われる。反応
装置１１および１２にはＲＦ電源（ＲＦ（５） ｐｏｗｅｒ　５ｕｐｐｌｙ　）　ｃよりＲＦ電力（ＲＦ
　ｐｏｗｅｒ　）が供給され、真空マニホルド（二よっ
て排気される。この図では見えない追加のシステムが反
応性ガスを反応装置１１および１２Ｃ二与える。処理さ
れるウニへはエレベータ１５上にロードされている多重
クエへカセツ）ｌ二よって機械内にロードされる。そこ
からクエへは真空ロードロック１６内の内部多重クエへ
カセット（二転送される。真空輸送システム１７は処理
のためウニへンロードロック１６から反応装置１１およ
び１２内へ移動させる。処理が完了すると、真空輸送シ
ステム１７はクエへを第２０−ドロツク１８に移動させ
、ウニへは最終的には取り除かれ℃エレベータ１９上の
多重クエへカセット内に入れられる。ウェハ処理機械の
残りの部分は、反応性ガスの流れを監視し跋えるための
複数の電子上ジュール２０および制御装置２１を含む。

更シニ、表示装置２２が一般に備えられているので、オ
ペレータは機械の全体的状態を監視できる。技術上予想
されるよう（：、このような複雑な機械は、固定論理Ｃ
二よってではなく、表示装置２２を容易に調節する１つ
又は複数のマイクロプロセッサによって一般に制御され
る。

下記の図面の各々（＝関連して詳細（二説明されている
ようｒ：、第１図１−示されているクエへ処理機械の全
体的設計思想はモジュール方式である。例えば、この機
械は全体的レイアワト又はウェハ輸送方法を著しく変更
せず（二１つ、２つ又はそれ以上のプラズマ反応装置を
用いて構成できる。更に、エレベータ１５および１９お
よびそれに関連したウェハ転送装置は、機械の入力端と
出力端の両方が１つ又は２つのエレベータを有するよう
に設計される。第１図に示しであるウェハ処理機械の種
々のその他の側面および改良は図面および説明の残りの
部分から明らかであろう。

さて第２因を参照すると、全体的ウェハ輸送システムが
簡易平面図で示されている。多重フェノ１カセツトがエ
レベータ１５上でシステム内に入れられる。多重クエへ
カセットは技術上よく知られており、一般に３側面は閉
じられており、４番目の側面か開いている。ウェハは開
いている側面を介しく７） て除去され交換され、５つの閉じた側面土で支持される
。スパチュラ２４はエレベータ１５上のカセットから個
々のウェハを除去し、それらのウェハをロードロック１
６内の内部カセリトンニ入れる。技術上よく知られてい
るようＣ：、スパチュラ２４は水平方向Ｃ二のみ移動し
、ウェハはエレベータ１５オよび内部カセットの垂直運
動によってスパチュラ２４上に置いたりスパチュラ２４
から除去する。例えば、内部カセットが垂直に置かれる
ので、クエへを運ぶスパチュラ２４は適当なウェハスロ
ット内Ｃ；移動スル。ヒトたびスパチュラ２４がそのよ
うな位置にくると、内部カセットは少し上方へ位置合せ
され（ｉｒＬｄｅｘ）、スパチュラ２４からクエへを拾
い上げる。

次（ニスパテニラ２４が除去され、ウェハが内部カセッ
ト内に残される。ひとたび内部カセットがロードされる
と、ロードロック装置１６が循環する。即ち、ロードロ
ック１６は閉じられ密封され、そこから空気が除去され
、次にロードロック１６が真空輸送システム１７との接
続部に対して開かれる。

真空輸送システム１７は系内レール２７上を水平（８） 方向に移動する第１および第２シヤトル板２５および２
６、およびそれぞれクエへ取扱構成における役目とプラ
ズマ反応装置１１および１２における下部電極としての
役目をするチャック２日および２９を含む。動作すると
、シャトル板２５はその最左端の位置Ｃ二移動し、ロー
ドロック１６内の内部カセットからのつエムはタイン（
ｔｉｎｇｅ）　３０上に置かれる。機械的カプラアーム
３１の故Ｃ：、シャトル板２６も同時ｌ二その最左端の
位置にまで移動し、チャック２８上に置かれたクエへが
あるとそれをタイン３２上にのせる。同様（二、チャッ
ク２９上にウェハが置かれていると、そのウェハはタイ
ン６５上（二のせられる。次の動作段階では、シャトル
板２５および２６がその最右端の位置（二移動し、それ
Ｃ二よってタイン６２上のウェハはチャック２９の上Ｃ
装置かれ、タイン５５上のウェハは出口−ドロック（Ｏ
μｔｙｏｉｒｂｙｌｏａｄ　１ｏｃｋ　）１８内Ｃ；入
れられる。次Ｃ：シャトル板２５および２６が第１図に
示す位置に移動させられる。次（；チャック２Ｂおよび
２９が持ちあげられてそれぞれのクエへをプラズマ反応
室内へ運び込み、プラズマ処理が行われる。最後に、チ
ャック２８および２９は下げられ、真空輸送システム１
７は新たなりエムを処理される位置にまで移動させる。

丁べてのウェハが出口−ドロック１８に転送されると、
そのロードロックは循環し、スパチュラ５４はクエへを
出エレベータ１９上の多重フェノ１カセツトへ除去する
。

ウェハ処理機構をヘッド１個の機械として構成した場合
には、第２図の装置は破線の右側の全部とカブラアーム
６１７に除去する以外は全く同じものとなる。、そのよ
うなシステムＣ二おいては、ウェハ輸送方法は比較的簡
単である。ひとたびウェハがロードロック１６に入ると
、それらのウェハは連続的Ｃニシャトル板２５シニよっ
て除去され、処理され、ロードロック１６１＝戻される
。従ってこの構成においては、ロードロック１６および
エレベータ１５は入力機能と出力機能の両方をはたす。

第２図（二示しであるヘッドが２つある構成においては
、最も右方のシャトル板２６は２セツトのタイン５２お
よび５５ヲ保持しているが、最も左側のシャトル板２５
は１セツトのタイン５０　Ｌか保持していない。この関
係は全体的輸送構成に影響を与えずに逆にすることがで
きる。

＄５図Ａ〜第５図Ｈは第１図および第２図に示しである
２ヘツド構成に用いられるウェハ輸送方法を概略的Ｃ二
示す。最初に、処理される６枚のウニ八がエレベータ１
５上の多重ウニへカセット内に入れられる（第３図Ａ）
。ウェハ転送およびロードロック循環ステップの後に、
ウェハ１〜６はロードロック１６内の内部カセットに入
り、真空輸送システムによって処理可能となる。真空輸
送システムが１回循環する（即ち完全に左方へ移動しそ
の後完全Ｃ二右方へ移動する）と、ウェハ／１６１はチ
ャック２８上に移動し、ウェハ／１６２〜／ｌ６６７に
：ロードロツク１６に残す（第６図Ｃ）。真空輸送シス
テムがもう１回循環すると、ウニ八／１６１はチャック
２９上Ｃ二移動し、ウニ八／ｉ６２はチャック２８上（
二移動する。この時点Ｃ：おいて、チャック２８オよび
２９はプラズマ反応装置近くに持ち上げられ、プラズマ
処理が行われる（第６図Ｄ）。次にチャック２８および
２９が下方へ下げられ、真空輸送システムが１回循環さ
せられる。この結果ウェハ／ｉ６１はロードロック１８
へ転送され、ウェハ／１６２はチャック２９へ転送され
、ウェハ／Ｉ６３はチャック２８へ転送され、ウニ八７
１６４〜／Ｉ６６はロードロック１６に残る（第３図Ｅ
）。真空輸送システムがもう１回循環すると、ウニ八／
Ｉ６２はロードロック１日に入り、ウェハ／Ｉ６６はチ
ャック２９上に置かれ、ウェハ／Ｉ６４はチャック２８
上に置かれる。再びチャック２８および２９が持ち上げ
られ、プラズマ処理が行われる（第６図Ｆ）。第３因に
示されていないステップにおいて、ウニ八／ｉ６３およ
び／Ｉ６４はロードロック１８内に移動し、ウェハ／１
６５および／Ｉ６６はチャック２８および２９上に移動
して処理され、その後ロードロック１８内Ｉ：移動する
。このことは６枚のウニ八全部をロードロック１８に残
すことになり（第３図Ｇ）、これはウェハ／１６１〜／
Ｉ６６を出力カセット１９へ除去する前に循環される（
第６図Ｈ）。

上述したウニ八輸送構成は、モジュールウェハ処理機械
に特に役立つものである。各チャックヲ輸送動作中にウ
ニ八保持台として用いることができるので、各チャンバ
Ｃ二おける部分的ウニ八処理を更シニ複雑化せずＣニラ
インシステムＣ：おいて多重ヘッドを使用できる。この
構成を６ヘソドウ工ハ処理機械Ｃ：拡張することは容易
である。主な差違は、真空輸送システムの５循環が各処
理ステップの間に割り込むという点である。

こ＼に説明しているような複雑な電気機械的機械ぽ二お
いては、機械が動作している最中のある時点（二おける
電源故障又は同様な事故から回復する困難が生じること
がある。即ち、システムの輸送モータ、空気圧弁および
その他のデバイスの各々の機能を制御するマイクロプロ
セッサは、これらの各デバイスが処理の途中で再び動作
を始める時に各デバイスの状態を知らねばならない。こ
の問題は、種々の電気機械的、気圧式およびその他のシ
ステムが機械的Ｃ：相互償続していない、即ち次の機械
状態へ簡単に進むことができないという事実によって複
雑なものになる。第４図は必要な情報を与える方法の概
略図である。主マイクロプロセラｆ４０がエレベータを
移動させたりチャックを持ち上げるような１つの動作を
完了させる度毎（二、カウンタ４２を１だけ増分させる
信号がモータ４１へ遂時Ｃ：機械がおかれていた状態を
独自に識別する。

電力が回復すると、機械のオペレータがカウンタ４２１
４示された数字をキーで打ち込むと、その数字はマイク
ロプロセッサ４０がその状態′Ｉｋ１Ｍ定し処理を続行
するのに用いられる。機械の状態を測定する問題Ｃ二対
するこの見かけによらない簡単な解決、法は、移動可能
な各成分ごと（二１個又は複数のセン９７に必要とする
システムよりはるかシー優れている。カウンタ４２を機
械で読取ることができるようＣ；することも勿論可能で
あるので、パワーアップ時Ｃ二機械の状態を識別するた
めＣニオペレータが介入する必要はない。

さてｓ５図を参照すると、装置のエレベータロードロッ
ク部分がその分解斜視図で説明されている。自動化ウニ
八処理機械においては、機械のこの部分は一般シ二送出
／受入れ装置（ｐｏｎｄｅｒ／ｒｅｃｅｉｖｅｒ　ｕｎ
ｉｔ　）と云われる。第５図−二示す構成は２つのエレ
ベータ４５および４６を有する。エレベータ４５および
４６は第５図Ｉ：おいては簡略（ニされた形で示されて
おり、第６図Ａおよび第６図ＢＩ＝更に詳細Ｃ二置され
ている。一般（；各エレベータはフレーム４７．１対の
案内レール４８、親ねじ４９、親ねじ４９Ｃ；結合した
モータ５０、案内レール４８に支えられていて親ねじ４
９によって動くキャリヤ５１オよびカセット台５２を含
む。モータ５０は正確に予め決められたステップで回転
できる型のものである。従って、カセット台５２の垂直
位置はきわめて正確（；制御できる。これは多重ウェハ
カセットとスパチュラ２４の間のウェハ転送を行うのｉ
二必要である。キャリヤ５１は片持式（０αｎｔｉ１ｇ
ｖａｒｆａｚｈ番ｏｎ）にカセット台５２ｔ／支えるの
で、エレベータ４５が完全に上昇した位置（二ある時に
は、それはスパチュラ装置５５を妨害しない。この特徴
により、前後ｃ　（ｆｒｏｎｔ−ｔｏ−ｂａＯｋ　）に
配置され１個のスパテユラシ；よって補助される多数の
エレベータを用いることができるよう（：なる。！Ｊ５
図には示されていないが、カセット台は多重カセットの
位置決めを助けて正確なローディングおよびアンローデ
ィングが確実に行うためピン、溝および／又はレールを
含む。

明確（ニするためその通常の位置から離して示しである
スパチュラ装置５３はフレーム５５．１対の案内レール
５６、親ねじ５７、フレーム５５Ｉ＝取付けられ親ねじ
５７に結合されたモータ５８、案内レール５６によって
導かれ親ねじ５７によって動かされるキャリヤ５９、お
よびキャリヤ５９に取付けられたス″チュラを含むＯス
パチュラ装置５６のフレーム５５はエレベータ４５およ
び４６のフレーム４７がら機械の反対側の壁に乗るよう
（：スパチュラ２４とキャリヤ５９との間の片持式配置
は行われている。

エレベータが１個又は２個の構成に対して十分なゆとり
がとれるようにするためＩ：、スパチュラ装置５５はエ
レベータが２個の構成−二使えるの孟二十分な長さにし
である。エレベータが１個の構成では、スパチュラ装置
５３を更５二後方の位置Ｃ二取付けるだけでよい。エレ
ベータが１個の構成からエレベータが２個の構成Ｃ二液
えるには、第２エレベータをボルトでとめ、スパチュラ
装置を前方へ移動させ、マイクｏ　］ｏセッ夛制御装置
のグミグラミングを変えるだけでよい。

ロードロック装置１６は隔壁６１、デュアルモーション
の機械的フィードスルー装置６２．６１体６５、密封板
６４、下部ガラス鐘６５、この図では見ることができな
い上部ガラス鐘、およびこれもまた第５図では見えない
内部パススルーカセットを含む。

各隔壁６１のスロットは上部ガラス鐘が持ち上げられる
とロードロック１６と真空輸送りステノとの間の通路を
提供する。真空ロードロック装置１６はモジュールウニ
へ処理機械の入力又は出力端で機能するようＣ二設計さ
れているので、密封板６４は使用されていないスロット
ヲ密封するのＣ二置いられる。ロードロック装置１６の
更に詳しい説明は第７図に関連して下記に述べである。

概略的Ｃ二置うと、第５図の装置は下記のよう（：なる
。多重ウェハカセットが各エレベータ台の上装置かれる
。エレベータの１つ、例えばエレベータ４５カスハチニ
ラ２４　ｔ−第１ウエへの下に７１人できる位置に下げ
られる。また上部ガラス鐘が下げられて真空輸送システ
ムを封止し、下部ガラス鐘６５が下げられ、内部パスス
ルーカセットが下げられる。下記の説明から明らかなよ
うに、デュアルモーションフィードスルー６２がこれら
の各動きを駆動させる。スパチュラ２４がカセット内の
第１クエへの下に挿入され、エレベータ４５がごく僅か
な距離だけ下方へ移動してウェハをスバｔニラ２４の上
Ｃ二重く。次（；スパチュラ２４が後方に移動してウェ
ハを内部カセット内に入れる。次に内部カセットはごく
僅かな距離だけ上方へ移動し、ウェハをスパチュラ２４
から持ち上げる。このウニへ輸送動作は、内部パススル
ーカセットの利用可能なスロットの各々が満たされるま
で反復される。次に、内部カセットは下部ガラス鐘６５
と同様に持ち上げられ、ロードロック装置１６を完全（
二密封し、この装置は真空輸送システムとはソ同じ真空
レベルにまでポンプダウン（Ｐμｍｐ　ｄｏｗｎ　）さ
れる。

次（二、上部ガラス鐘が上昇して真空輸送システムに内
部カセットへの通路を与える。この時点Ｃ二おいて、処
理ヘッドへの転送および処理が開始できる。

第６図Ａおよび第６図Ｂはそれぞれ特定のエレベータ装
置６８の平面図および側面図である。第６図Ａおよび第
６図Ｂのいづれ（二おいても、多重ウニへカセットヲ保
持するカセット台はその下の細部な示すため（；取り除
かれている。エレベータ装置６８のフレームは下部取付
板６９．’ｉ３６図ＡＣは示されていない上部取付板７
０、第６図Ｂ（二は示されていない覆い板７１．１対の
案内レール７２オよび親ねじ７３を含む。覆い板７１は
下部取付板６９と上部取付板７０の間Ｃ二延びていて、
エレベータ６８の粒子ま胤機構馨ウェハから隔離する役
目をしている。モータ７４は下部取付板６９に取付けら
れ、親ねじ７５　に結合されている。親板（ｃａｒｒ＊
ａｒｐｌａｔｅ　）　７５は案内レール７２の上にのっ
ていて親ねじ７５によって駆動される。親板７５の片持
部分７６は覆い板７１のＰａｌ二延びていて、ピボット
ビン７７のための取付点を与える。台キャリヤ（ｐｌａ
ｔｆｏｒｍｃａｒｒｉｅｒ）　７８はその前線において
ピボットビン７７上Ｃ：ピボットで回転するように支え
られている。

即ち親板７８がピボットビン７７に取付けられている親
板７８の縁はロードロック装置に而している縁である。

カム７９が覆い板７１に取付けられており、カムフォロ
ア８０が台キャリヤ７８ｃ：取付けられている。最後に
、スプリング８１が親板７８ヲ水平位置にバイアスさせ
る。

親板７５がモータ７４オよび親ねじ７５によってその最
も高い位置に移動されると、カムフォロア８０がカム７
９Ｃｍ触し、台キャリヤ７８を後方に傾いた位置Ｃ：す
る。勿論親板７５がカムフォロア８０がカム７９と接触
していない位置にある場合には、スプリング８１は台キ
ャリマフ８ヲ水平位置−二維持する。エレベータ６８の
この自動傾斜機構はクエハ破損の可能性を著しく小さく
する。多重ウニへカセットが従来のエレベータにロート
サしつつある時には、ウニへをはソ垂直なカセットから
押し出して破損するのは比較的容易である。しかしエレ
ベータ６８を用いた場合ｌ二は、多重ウニへカセットが
ロードされつつある時、即ちエレベータ６８がその最も
高い位置Ｃ二ある時Ｃ二は、カセット台は後方Ｃ；傾斜
した位置にある。従って、オペレータは多重ウニへカセ
ットを後方へ傾け、ウニへがカセットの開いた前面から
押し出されないよう（ニジなければならない。カセット
台は傾斜した位置にあるカセット台上のカセットの安定
度を増丁ための安全装置を一般Ｃ；含んでいる。第６図
Ａおよび第６図Ｂに示しであるエレベータのもう１つの
主要な特徴は、駆動機構とエレベータ台との間の片持関
係である。上述したように、この特徴ζ二よりスパチュ
ラ装置をエレベータが２つある配置Ｃ二おける第１エレ
ベータの下に通すことができる。

第７図は第５図（二示しであるロードロツタ装置１６の
詳細な断面図である。第５図ぽ二関連して説明したよう
に、スロット６６のある隔ａ６１は真空輸送システムＣ
二対する取付および接近を与える。

デュアルモーションの機械的−フィードスルー６２はロ
ードロック装置の内部部品を起動させる一方で、真空封
止を行う。ロードロック自体は下部ガラス鐘６５．固定
密封板９２および上部ガラス鐘９３を含む。下部ガラス
鐘６５は図示されているような隣下した位置から上昇し
た位置に移動し、その上昇した位置では下部ガラス鐘は
アクチュエータ９０によって密封板９２まで封止する。

アクチュエータ９０は例えば空気圧シリンダおよびピス
トンでもよい。アクチュエータ９０を下部ガラス鐘６５
に結合させている取付装置６５は、下部ガラス鐘６５が
第７図の平面に対して垂直の方向区；滑らかに移動でき
るようシニ配置されている。この機構により破損したク
エへの破片を取り除くためＣ二下部ガラス鐘６５を容易
に取りはずＴことができる。

長い寿命の間にわたって十分な密封を行うためステンレ
ススチールで作るのが有利である密封板９２は、パスス
ルーカセット９４の通過を可能にするため一般シ；矩形
のアパーチャを有する。複数の穴９７がこのアパーチャ
の内周Ｃ；沿って配置されている。下部ガラス鐘６５お
よび上部ガラス鐘９３の両方が密封板９２に密着した時
Ｃニロードロックをポンプダウンできるようにするため
に、穴９７は真空システムに結合されている。

上昇した位置Ｃ二おいて示されている上部ガラス鐘９５
は下部ガラス鐘６５とはソ同様である。上部ガラス鐘９
３は密封板９２に密着するためＯリング９８を含む。

第８図Ａおよび第８図Ｂ＋二関連して下記に更に詳しく
説明しである内部パススルーカセット９４は、多数の処
理されていないウェハをエレベータ上のカセットから受
けとり、それらのウェハが真空輸送システム（二よって
回収されるまで保持する役目をする。ウニ八処理機械の
出力端でバネスルーカセット９４は、真空輸送システム
から処理されたウェハを回収し、それらのウェハが出方
カセットに転送されるまで保持する役目’＆Ｔる。

上部ガラス鐘９６′ｓよびパススルーカセット９４はい
づれもデュアルモーションのフィードスルー装置６２に
よって垂直方向Ｃ二移動させられる。図から明らかなよ
うに、第７＠に示しである下部ガラス鐘６５および上部
ガラス鐘９５の位置はロードロック装置の通常の動作で
は決して同時Ｃ二は発生しない。上部ガラス鐘９６が図
示されているようＣ二上昇した位置にある時（二は、下
部ガラス鐘６５は密封板９２Ｃ：密着している。このこ
とは真空輸送システムＣ二おける真空状態を維持し、ス
ロット６６ヲ介してパススルーカセット９４内のウェハ
への接近を可能にする。他方、下部ガラス鐘６５が図示
されているように下降した位置Ｃ二ある時Ｃ二は、上部
ガラス鐘９３が密封板９２に密着し、パススルーカセッ
ト９４もまた密着板９２より下の位置に下っている。こ
の位置においては、上部ガラス鐘９６は真空輸送システ
ムにおける真空状態を維持しており、パススルーカセッ
ト９４はスパチュラによってロードおよび／又はアンロ
ードすることができる。

ロードロックの第６の通常の位置は、上部ガラス鐘９５
と下部ガラス鐘６５の両方が密封板９２に密着している
場合である。この位置（二おいては、ロードロックは真
空輸送システムの真空レベルおよび大気圧へ、又はその
真空レベルおよび大気圧から循環できる。上述したよう
に、密封板９２の穴はこの循環を行うシステムに結合さ
れている。当業者には明らかなよう（二、ロードロック
が完全に閉鎖された状態Ｃ二ある場合（二いくつかの製
造工程をロードロックＣニオいて行うことも可能である
。

換言すると、穴９７は反応性ガスを閉鎖されたロードロ
ック内シニ出すことができる。ひとたび所望する工程が
完了したら、穴９７を通じてロードロック内のガスは排
出される。この能力Ｃ：より２つ以上の工程Ｙ１つの機
械内で行い、それば二より全体的なスループットを改善
し製造原価を下げることができる。

さてデュアルモーションの機械的フィードスルー装置６
２についてみると、これは外部アクチュエータ１００８
よび内部アクチュエータ１０１を参照すること（二よっ
て最も容易に説明される。外部アクチュエータ１００は
上部ガラス鐘９３ヲその上昇した位置と下降した位置と
の間で移動させ、また内部アクチュエータ１０１１’′
支えている。内部アクチュエータ１０１はパススルーカ
セット９４を上下させる。従って、外部アクチュエータ
１００が上部ガラス鐘９３ヲ降下させつつある時（：は
、内部アクチュエータ１０１　′Ｍよびパススル−カセ
ット９４全体もまた下降しつつある。

外部アクチュエータ１００は本質的には空気圧シリンダ
およびピストン配置である。エンドキャップ１０３およ
び１０４を含むシリンダ１０２はピストン１０５ヲ含む
。エンドキャップ１０３オよび１０４のそれぞれの空気
人口１０６および１０７は、ピストン１０５を動かすの
に必要なピストン１０５Ｃ二対する差圧を与える空気制
御システムシ；結合されている。更（二、エンドキャッ
プ１０５および１０４に固定されておりその上をピスト
ン１０５が滑る案内ビン１０８はピストン１０５とシリ
ンダ１０２との間の心のずれを回避する役目をする。エ
ンドキャップ１０５に取付けられているストップ１０９
はピストン１０５が下方へ動くのを制限する役目なする
。外部スリーブ１１０はピストン１０５（二固定されて
いて、スリーブ１１０がエンドキャップ１０３および１
０４ヲ通過する所でそれぞれＯリング１１１および１１
２によって封止されている。外部スリーブ１１０はブロ
ック１１５およびカラー１１４によって上部ガラス鐘９
５−＝機械的に結合されている。従って空気入口１０７
における空気圧が空気人口１０６１：おける空気圧より
大である場合には、ピストン１０５は外部スリーブ１１
０および上部ガラス鐘９５に運んで下方へ移動する。同
様電装、空気入口１０６Ｃおける圧力が空気入口１０７
Ｉニオける圧力より大である場合には、ピストン１０５
は外部スリーブ１１０および上部ガラス鐘９５を運んで
上方へ移動する。内部アクチュエータ１０１は外部スリ
ーブ１１０内において運ばれるので、その動きもピスト
ン１０５の動き（二従う。

内部アクチュエータ１０１はモータ１１５、親ねじ１１
６、ナツト１１７およびスライダ１１８　、１１９　′
ｓよび１２０を含む。モータ１１５は親ねじ１１６を回
転させ、この親ねじ１１６は線運動をカット１１７に与
える。

ナツト１１７はスライダ１１８に機械的（二結合されて
おり、スライダ１１８はスライ′ｙ１１９および１２０
　Ｃ結合されている。従って、親ねじ１１６の回転運動
はスライダ１１８　、１１９および１２０の線運動シニ
変えられる。スライダ１２０はパヌス３ルーカセツトに
機械的に結合されている。スライダ１１８　、１１９お
よび１２０は外部スリーブ１１０内において運ばれる内
部スリーブ１２１内をスライドする。内部スリーブ１２
１は外部スリーブ１１０と一緒に動く。上述した配ｆｉ
ｌ二よりモータ１１５はクエハの輸送に必要なよう（：
パススルーカセット９４の位置を正確にきめることがで
きる。

外部アクチュエータ１００および内部アクチュエータ１
０１は上部ガラス鐘９５およびパススルーカセット９４
に必要な運動を与えるが、必要な真空封止は密封装置１
２５Ｃよって与えられる。密封装置１２５は主として下
部の板１２６、カラー１２７およびダイアフラム１２Ｂ
および１２９ヲ含む。図から明らかなようシニ、下部の
板１２６は筺体６３および隔壁６１を介して真空輸送シ
ステムに密着している。カラー１２７はその一端が下部
の板１２６に密着し、そのもう一方の端が外部スリーブ
１１０に密着している。ダイアフラム１２８はその外縁
が下部の板１２６とカラー１２７との間Ｃ二捕えられて
いる。ダイアフラム１２８はその内縁がブロック１１５
とカラー１１４の間に捕えられている。従って、ダイア
フラム１２８は上部ガラス鐘９５’ｌｋ：動かす装置を
真空密封する。

ダイアフラム１２９はその外縁がカラー１１４と内部ス
リーブ１２１の間Ｃ二捕えられている。ダイアフラム１
２９はその内縁がスライダ１１９とスライダ１２０の間
Ｃ二捕えられている。従ってダイアフラム１２９はパス
スルーカセット９４を動かす装置を真空密封する。空気
人口１５０およびブリード穴１５１は、ダイアフラム１
２８および１２９の上側Ｃ二価かな正圧ン与えてそれら
の形を保つのＣ二相いられる。

ｓ８図ＡＮよび第８図Ｂはそれぞれパススル、−カセッ
ト９４の底面図および側面図である。パススルーカセッ
ト９４な以前のつ円バカセットから区別する主な特徴は
、パススルーカセット９４は垂直方向（二動くウニへ輸
送機構に接近できなければならないという点である。即
ち、ウニへをエレベータ上のカセットからパススルーカ
セット９４へ転送するスパチュラは一方向（二動作し、
真空輸送システムははソ垂直の方向Ｃ＠作する。このた
めにクエハはパススルーカセット９４の四隅からのみ支
えられる必要が生じる。この目的のために、カセット９
４のウニ八運搬段はその各々がアーム１５６を保持する
四隅の柱１５５を含む。アーム１３６は隅柱１５５から
カセット９４の中心の方向Ｉ：延びている。アーム１５
６はその内側の端の方−一向って段がつけられていて力
士ット９４内のクエへの心が大きくずれないようシーな
っている。各隅柱１３５はその上の隅柱に結合されてお
り、最終的にはねじ又はその他の適当な手段によって上
板（ｔｏｐ　ｐｌａｔａ）１５７に結合されている。こ
の方法によりパススルーカセット９４を簡単な部品で容
易−二組立て、柱１６５およびアーム１６６の別の層を
加えるだけで所！ｉｉＴるだけの多数のウニへを運ぶこ
とができる。

勿論ロードロック内で利用できる余地によりカセット９
４の大きさの上限が決められる。

第９図はヘッドが１つのウニへ処理機械として碑成した
場合の真空輸送システムの分解斜視図である。真空輸送
システム１７は３つの主要成分力らなる。第１に格納槽
１４０は主要な真空格納容器としての役目をする。第２
　Ｃ１磁気で駆動される輸送システム１４１はウェハを
パススルーカセット９４からチャックに運ぶ役目をする
。最後（二、チャック組立体１４２はウェハを輸送シス
テム１４１から除去しそれらのウェハを処理される位置
Ｃ二まで持ちあげる役目をする。更に、チャック組立体
１４１の一部はプラズマ処理室の下部電極としての役目
をする。

格納容器１４０は主として箱１４５および上部板１４６
を含む。箱１４５はその両端シ：隔壁１４７ヲ有し、両
端において機械の構成要素に結合している。例えば、ヘ
ッドが１つの構成Ｃニオいては、一番左の隔壁１４７は
ロードロック１６の隔壁６１に結合され、−ｉｔ右の隔
壁１４７は密封板１４８Ｃ二よって封止される。箱１４
５はまた輸送システム１４１の粒子発生部分ｔウェハか
ら隔離する役目をするバッフル（ｂａｆｆｌｅｓ）１４
９を含む。

ウェハ輸送システム１４１は同じ運動を確実に行うよう
にするためＣニ一般に機械的に結合されている１対の駆
動モータ１５０１箱１４５円でバッフル１４９の後にあ
る１対のレール２７、レール２７に乗っている１対のス
ライダ１５２、およびスライダ１５２に取付けられたシ
ャトル板２５を含む。第９図から明らかなようＩ：、レ
ール２７の各々は太いレールと細いレールとからなる。

しかし、細いレールはシステムの機１械的剛性（ｍａｅ
ｈａｎｉ　ｃａｌ　、　ｒｚ　１ｔｄｎａｚｚ）を改善
する役目をするにすぎず、キれ以上の目的のため（：は
無視してもよい。下記の＠１０図の説明により更舊二明
らかになるように、モータ１５０は外側の箱１４５（：
取付けられている。シャトル板２５は、パススルーカセ
ット９４内に入ってそこからウェハを運ぶ１対のタイン
５０を保持している。

チャック組立体１４２はデュアルモーションの機械的フ
ィードスルー１５５、取付ベル１５６およびチャック２
８を含む。下記・の第１１因の説明により明らかＩ：な
るよつ１：、デュアルモーションの機械的フィードスル
ー１５５はロードロック１６に用いられているフィード
スルー６２とはゾ同じである。この同一性は製造原価を
大幅Ｃ二低下させ、在車として保有しなければならない
部品の数を減少させる。

取付ベル１５６は箱１４５の底に取付けられており、チ
ャック２８は箱１４５の中に置かれている。ビン１５７
はデュアルモーションフィードスルー１５５１：よって
チャック２８の上部表面より高い位置ぽ；まで上げるこ
ともできるし、その表面より低い位置Ｃ二まで下（デる
こともできる。タイン３０によって運ばれるウェハはビ
ン１５７の上Ｃ装置かれるが、それらのビンはチャック
２８の表面より下Ｉ：下げられる。次Ｃニビン１５７は
上方へあげられてウェハをタイン５０から持ちあげる。

ビン１５７はタイン５０が取り除かれた後に一般５二下
げられて、ウェハがチャック２８の上部表面上Ｃ：載っ
ていることができるようにする。この時点でチャック２
８はデュアルモーションフィードスルー１５５によって
持ち上げられて上部板１４６と密着し、ウェハをプラズ
マ処理室内Ｃ二人れる。全工程が逆Ｃ二行ってウェハを
処理室から除去する。勿論多数のヘッドのある構成（二
おいては、ウェハは処理後タイン３０Ｃ；よって持ち上
げられずに、隣接するシャトル板から箱１４５のなかに
達するタインによって持ち上げられる。

第９図Ａはタイン５０とビン１５７との間のウェハ輸送
機構を更に容易（二示す第９図の装置の部分断面図であ
る。第９図Ａの平面はシャトル板２５の運動方向に対し
て直角をなしている。タイン５０はシャトル板２５より
や＼低くなっており、ビン１５７（二よってタイン５０
から持ち上げられたウェハ１５４がタイン３０とＶヤト
ル板２５との間を通過できるような方法でそこから支え
られている。換言すると、ウェハ１５４がビン１５７の
上に支えられている時（：シャトル板２５およびタイン
６０はウェハ１５４の周りを通る。この機構（二よって
ウェハ転送を行うのｉ；必要なシャトル板２５の水平運
動量が最小となる。

第１０図は磁気駆動システム１４１の一部分の詳細な断
面図である。壁１５８は箱１４５の端壁である。

管１５９は一般的には輸送システムの太い方のレールの
うちの１本を含むステンレススチール管である。両方の
太いレールはこの型のものである。管１５９は壁１５８
において密封されていて真空シス゛テムの保全状態を保
っている。従って管１５９の内部は真空システムに支障
を与えずに大気に対して開くことができる。親ねじ１６
０は管１５９と同軸であり、一端において軸受けｌ５Ｉ
Ｉ：取付けられており、もう一方の端に滑車を有してい
てそれを゛モータ１５００）　１つ（二結合させている
。１対の案内ワイヤ１６６が管１５９の内側に親ねじ１
６０の傍に固定されている。ナツト１６４は親ねじ１６
０によって駆動され、案内ワイヤ１６６によって案内さ
れる。１対のトロイダル磁石１６５がナラ）１６４によ
って運ばれる。磁石１６５はナツト１６４の両側Ｃ：配
置されている。スライダ１５２は管１５９の外側に乗っ
ており、即ち真空システムの内側（二あり、トロイダル
磁石１６６を運ぶ。磁石１６５および１６６の磁界は、
磁石１６６が磁石１６５の間のはゾ中夫にとどまるよう
に配置されている。携って親ねじ１６０が管１５９の長
さに沿って１６４を動かすにつれて、スライダ１５２が
管１５９の外側に沿って移動する。この配置によって駆
動機構の主要な粒子生産部分を真空格納容器システムの
外側に配置することができる。またこの配置によりサー
ビスを容易にするためにモータ１５０を真空格納容器の
外側に配置することができる。

第１１図はデュアルモーションフィードスルー１５５お
よびチャック２８の詳細な側面図である。比較してみる
と明らかなよう（二、フィードスルー１５５は第７図の
フィードスルー６２とはｙ同じである。同一部品を識別
するため１：第１１図と第７図電：は同じ参照数字が用
いられている。簡単Ｃ装置うと、外部アクチュエータ１
００はエンドキャップ１０３および１０４およびピスト
ン１０５す有する空気圧シリンダ１０２ヲ含む。空気人
口１０６および１０７は空気圧制御＃！をアクチュエー
タ１００Ｉ＝結合させている。ピストン１０５Ｃ機械的
Ｃ二結合されている外部スリーブ１１０はそれがエンド
キャップ１０５を通過する個所でそれぞれＯリング１１
１および１１２Ｃ二よって密封されている。案内ビン１
０８はピストン１０５がシリンダ１０２内でコツキング
（ｃｏｏｋｉｎｇ）　Ｌないようにする役目なする。デ
ュアルモーションフィードスルーのこの実施例直装おい
ては、ピストン１０５の運動を制限するストップはない
（第７図のストップ１０９を参照）。外部スリーブ１１
０はブロック１５１およびカラー１６８を介してチャッ
ク２８に結合されている。従ってピストン１０５の運動
はチャック１２８の運動に変えられる。

内部アクチュエータ１０１はモータ１１５、親ねじ１１
６、ナツト１１７およびスライダ１１８　、１１９およ
び１６９を含む。スライダ１６９は仮１７２を介してビ
ン１５７に結合されている。スライダ１１８　、１１９
および１６９は外側スリーブ１１０とともＣ二連ばれる
内部スリーブ内をスライドする。従ってモータ１１５区
＝よって駆動される親ねじ１１６の回転運動はビンの垂
直運動に変えられる。上述したようにビン１５７はウニ
へをシャトル仮２５のタイン３０およびチャック２８へ
、またそれらから転送する役目をする。

真空密封装置１２５はカラー１２７、密封ベル１５６の
一部である底板１７０、外部ダイアフラム１２８、内部
ダイアフラム１２９、空気人口１６０およびブリード穴
１３１を含む。外部ダイアプラム１２８および内部ダイ
アフラム１２９はそれぞれ外部アクチュエータ連動１０
０および内部アクチュエータ１０１のためｇ二真空封止
を行う役目なする。空気人口１３０およびブリード穴１
６１はそれぞれダイアフラム１２８および１２９の背後
の正圧を維持する役目をする。

（６７） 密封ベル１５６の一部であるストップ１７１はチャック
２８は下方への運動を制限し、それによりその完全に降
下した位置を正確に決める役目をする。

これはシャトル仮とビンの間でクエへの転送を行うのに
必要である。

真空封止カップリング１７３はチャック２８に必要なＲ
Ｆパワー（ｐｏｗｇｒ）を与える。この側面図では見え
ない同じような１セツトの真空封止カップラがチャック
２８に一冷却水を与える。

一連のＯリング１７４　、１７５および１７６はチャッ
ク装置１４２に必要な封止を行う。Ｏリング１７４は密
封ベル１５６と真空格納箱１４５との間の封止を行う。

Ｏリング１７５はチャック２８が完全に上昇した位置に
ある時にチャック２Ｂと真空格納容器１４０の上部仮１
５６との間の封止を行う。Ｏリング１７６はチャック２
８の電極部分１７７と第１１図には示されていないプラ
ズマ反応装置の底との間の封止を行う。これは下記に第
１２図および第１３図に関連して更に詳細に説明されて
いる。チャック２８の電極部分１７７はその用圓の複数
のボルト１７８によって（６８） チャック２８に固定されている。このことは電極部分１
７７の互換性を可能にし、システムの残りめ部分を大幅
に変えることなしに特定の工程にとってチャック装置１
４２をより良く構成することができる。

第１２図はチャック２８、真空格納容器１４０の上部仮
１４６およびプラズマ室１８０の間の封止配置の１実施
例を示す簡易断面図である。密封弁１５６およびデュア
ルモーションフィードスルー１５５は、チャック装置が
通る真空格納箱１４５の底のアパーチャに必要な封止を
行う。Ｑｙソング７５はチャック２８が完全に上昇した
位置にある時にチャック２８と上部仮１４６の間の封止
を行う。Ｏリング１７６はチャック２８と反応装置１８
０の底板１８２の間の封止を行う。０リング１８１は底
板１８２と上部仮１４６の間の封止を行う。反応装置１
８０の側壁部分１８３をチャック２８の電極部分から電
気的に絶縁するために、底板１８２は一般にセラミック
スはその他の絶縁材料でできている。チャック２８が第
１２図（２示すように完全に上昇した位置にある時孟二
は、プラズマ反応装置１８０は真空輸送システムの真空
を乱さずに役に立つため（二上郡板１４６から除去でき
る。

このために真空輸送システムを空気で汚染することなし
に反応装置１８０に対するサービス、チャック２８の電
極部分１７７の交換および同様な措置をとることができ
る。Ｏリング１７６はプラズマ反応装置１８０内の反応
性ガスが処理中（二真空輸送システム内に引き込まれる
のｔ防ぐのに必要である。

Ｏリング１８１はウニ八を輸送するためにチャック２８
が下げられた時にシステム全体の真空を保つの（二必要
である。

第１５図は第１２図シ：関連して説明したサービス密封
配置の代わりの実施例の尺度を拡大した断面図である。

この場合（二は、Ｏリング１７５およびそれを保持する
のｉ二必要な段（５ｔｅｐ　）はチャック２８から取り
除かれている。上部板１４６内に保持されている膨張式
ｉ／　−Ａ／　（１ｎｆｌａｔａｂｌａ　ｚｅａｌ　）
　１８は板１４６とチャック２８との間の必要な封止を
与える。

０９ング１７６および１８１および電極１７７は第１２
図に示したものとはソ同じである。サービス密封配置の
この代わりの実施例の主要な目的は、チャック２８の総
体的直径を維持する一方でより大きな電極を備えること
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、モジュールウェハ処理機械の斜視図である。 第２図は、第１図に示したような機械シー用いるための
ウニ八輸送システムの簡易平面図である。 第６図Ａ−第６図Ｈは、第１図および第２図Ｃ示したよ
うな機械Ｃ二おけるウニ八輸送方法を示す一連の概略図
である。 第４図は、第１図に示したような機械Ｃ装用いるための
機械状態カウンタの概略図である。 第５図は、第１図に示したような機械に用いるためのエ
レベータおよびロードロックシステムの分解斜視図であ
る。 第６図Ａおよび第６図Ｂは、それぞれ第１図に示したよ
うな機械に用いるためのカセットエレベータの平面図お
よび側面図である。 第７図は、第１図（２示したような機械に用いる（４１
） だめのロードロック装置の断面図である。 第８図Ａおよび第８図Ｂは、それぞれ第７図に示したロ
ードロック装置に用いるためのパススルーカセットの平
面図および側面図である。 第９図は、第１図Ｃ二本したような機械の真空輸送部分
の分解斜視図である。 第９図Ａは、第９図の真空輸送システムの部分断面図で
ある。 第１０図は、第９図に示したような真空輸送システムに
用いるための磁気駆動装置の断面図である。 第１１図は、第９図Ｃ二本したような真空輸送システム
区；用いるための組合せられたウニへ段および反応装置
磁極の断面図である。 第１２図は、第１図に示したような機械に用いるための
サービスシール配置の簡易断面図である。 第１６図は、代わりのチービスシール配置の拡大した簡
易断面図である。 特許出願人　チーガル・コーポレーション代理人　弁理
士　玉蟲久五部 （Ａ９） Ｆ’ＩＧ、　１ Ｆ’ＩＣ，２ Ｆ’ｌに：、４ く　ω　Ｑ　０ ＩＪＪＬＣ！Ｆ　工 Ｆ’ｌ″Ｇ、５

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．７′パーチヤを有する上部仮、およびウェハ輸送機
   構を有する真空格納槽と、 前記アパーチャの周囲において前記上部仮Ｃ二封着する
   ように適合されたプラズマ反応装置と、 前記真空格納容器内ζ二下降して前記ウェハ輸送機構と
   インタフェースし、上昇して前記上部仮に封着するよう
   に適合されたチャックとを含む プラズマ処理機械。 ２、　チャックは、更に、 クエへをウェハ輸送機構から受けとりウェハ輸送機構へ
   送るように適合された電極と、前記チャックをプラズマ
   反応装置に封着させる９Ａｉ封着手段ζ。 （１） チャックを真空格納容器の上部仮に封着させる′ｉ！＆
   ２封看手段封着含む、 特許請求の範囲第１項ｌ二よるプラズマ処理機械。 ３、　前記チャックが前記上部仮に封着されている間に
   前記電極を取りはずして交換可能とした前記特許請求の
   範囲第２項によるプラズマ処理機械。