JP2008028237A - 半導体処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】上部処理室を下部処理室に対して低振動で高位置決めする昇降装置を備えた半導体処理装置。
【解決手段】試料載置台を備えた下部処理室２０３、電界および磁界を供給する処理室内プラズマ生成手段を備えた上部処理室２０２を備え、下部処理室２０３上に上部処理室２０２を載置して形成された真空処理室の前記試料載置台上試料にプラズマ処理を施す半導体処理装置において、前記下部処理室２０３の外壁に垂直方向に平行に取り付けた一対のサイドパネル２１３と、該一対のサイドパネル２１３の内側の対向する面のそれぞれに前記サイドパネルと平行に取り付け、それぞれの側面に前記サイドパネルと平行に溝を形成した一対のスライドガイド２０４，２０５と、前記一対のスライドガイドのそれぞれの側面に形成した前記溝のそれぞれと係合する突条と、該突条と前記溝の係合する部分にベアリング玉を循環して供給する通路を備えた昇降ベース２０７とを備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体処理装置にかかり、特に処理容器の開閉を行う昇降装置を備えた半導体処理装置に関する。

半導体処理装置の処理室は主にチャンバ本体と放電を行うコイル部により構成される。前記チャンバ内にはウエハを載置する電極が設置されており、コイル部との芯ズレは加工するウエハ製品に悪影響を及ぼす。また、前記コイル部は重量物であるため、前記芯ズレを防止するためには、チャンバとの位置決め機構は大掛かりものとなる。

このような従来の技術は特許文献１に開示されている。この従来技術は、真空容器を備えたプラズマ処理装置の組付け解体方法に関するものであり、略Ｌ字状のアームとこのアーム先端にパーツを吊持する吊持機構を備え、この吊持機構により、プラズマ処理装置を構成する部分である上部電極等の重量のあるパーツを吊上げて保持し、真空容器内のメンテナンスあるいは部品交換等を行うことが示されている。
特開２００２−１８４７６１号公報

しかしながら、前記従来技術に示されるような吊持機構では、吊り上げた上部電極あるいはコイル等が、これらを移動させる際に前後左右に大きく揺れて、装置本体あるいは他の設備と接触して損傷することがある。

そこで、上部電極あるいはコイル等の重量のある部品を上方に移動させる構成として、上下方向に延在するガイドレールと、このガイドレールに係合して前記ガイドレール上を昇降するベース部材とを備えた昇降装置を設け、該昇降装置のベース部材に前記真空容器の上部電極あるいはコイルに取り付け、モータ等によりベース部材を駆動することにより、前記上部電極あるいはコイルを昇降させるものが考えられていた。

しかし、このような構成では、コイルあるいは上部電極の昇降の際に生じる振動や揺れによりベース部材は水平方向に反力を受ける。このため、大型のガイドローラが取付けられており、該ガイドローラを支えて昇降させるためのサイドパネルには十分な強度が必要とされる。このためサイドパネルを補強する部材が必要となる。また、前記大型のガイドローラは自転するためサイドパネルとの間に大きな隙間が必要となる。

これらの理由から、真空容器にコイルあるいは上部電極等の部品を取り付ける際の位置決め精度が悪くなってしまう。なお、このような問題を回避するため、部品の煽り調整あるいは位置決めブロックを配置する場合は部品点数が増加し、また異物の発生が懸念される。

このように、従来の昇降装置は、大型のガイドローラによりコイル部品等の重量部品の反力を受けているため、昇降時に振動が大きく精密に位置決めを行うことが困難である。このため、前記重量部品を下降させて位置決めする際の作業が複雑になり、また長時間となって作業効率が低下するため装置の稼働率が低下する。これを解決しようとして昇降装置の剛性を高くしようとすると、装置が大がかりになり設置スペースも大きくなる。 本発明はこれらの問題点に鑑みてなされたもので、低振動で高位置決めが可能な昇降装置を備えた半導体処理装置を提供するものである。

本発明は上記課題を解決するため、次のような手段を採用した。

試料を載置する試料載置台を備えた下部処理室、および処理室内に電界および磁界を供給してプラズマを生成するプラズマ生成手段を備えた上部処理室を備え、前記下部処理室上に上部処理室を載置して真空処理室を形成し、形成された真空処理室の前記試料載置台に載置した試料にプラズマ処理を施す半導体処理装置において、前記下部処理室の外壁に垂直方向に平行に取り付けた一対のサイドパネルと、該一対のサイドパネルの内側の対向する面のそれぞれに前記サイドパネルと平行に取り付け、それぞれの側面に前記サイドパネルと平行に溝を形成した一対のスライドガイドと、前記一対のスライドガイドのそれぞれの側面に形成した前記溝のそれぞれと係合する突条と、該突条と前記溝の係合する部分にベアリング玉を循環して供給する通路を備えた昇降ベースとを備えた。

本発明は、以上の構成を備えるため、低振動で高位置決めが可能な昇降装置を備えた半導体処理装置を提供することができる。

以下、最良の実施形態を添付図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態にかかる半導体処理装置１００の全体構成を示す図である。図に示すように半導体処理装置１００は、複数の処理室１０１，１０２，１０３，１０４（例えば２つのエッチング処理室と２つのアッシング処理室）、および複数のカセット設置台１０５を備え、カセット設置台上に設置したカセット内に収納されたウエハを前記処理室内に搬送してプラズマ処理を施し、処理済みのウエハを再度前記カセット内に収納する。

真空処理装置である半導体処理装置１００の搬送室（バッファ室）１０５は、内部が前記処理室１０１，１０２，１０３，１０４の内部と同等の圧力に調節可能な真空容器から構成され、ウエハ等の試料を前記処理室側（真空側）に導入するために実装された複数のロードロック室１０６，１０７が接続されている。なお、処理室１０１，１０２，１０３，１０４、バッファ室１０５、ロードロック室１０６，１０７は、減圧された条件で試料を搬送、処理を行う真空側ブロックを構成している。

複数のロードロック室１０６，１０７は、大気ロボット１０８が内部の空間に配置された大気搬送室１０９に接続され、カセットが連結される大気搬送室１０９と真空側ブロックとの間でのウエハの取り出しや受け渡しのための開閉機構を備えたインタフェースとして機能する。

ウエハは、処理室１０１，１０２，１０３，１０４内でそれぞれの処理を施した後、処理済のウエハは、前記搬送室１１０内に配置した真空ロボットに受け渡される。受け渡されたウエハは、真空ロボットのアームの収縮動作、回転動作、伸張動作の組合せにより前記処理室間あるいは処理室とロードロック室間を移送される。

前記処理を施したウエハの枚数が増大すると、処理室１０１，１０２，１０３，１０４内で、処理に伴って生成された生成物が処理室内部の部材の表面に付着して蓄積される。このような付着物は、処理に伴う温度の変化やプラズマ中のガスの成分との相互作用により、剥がれたり別の物質に変化してウエハ表面に付着し、ウエハ上の異物となって歩留まりを低下させる。

そこで、適切な時期に前記処理室内を大気圧に開放し、内部の部材の表面を清掃することが行われる。前記処理室を構成する真空容器の上部すなわち上部処理室に、電界および磁界を供給する手段を備える装置では、このような電界および磁界を供給する手段を備えた上部処理室を下部処理室から切り離して上方に移動させることが必要となる。なお、前記上部処理室を上方に移動させて処理室内部を清掃した後には、再度下部処理室と連結させるため、前記上部処理室を降下させる。

このように昇降装置により上部処理室を昇降させる場合、前記上部処理室（上部処理室を構成する部材、電界および磁界の供給手段を含む）の荷重は前記昇降装置に掛かることになる。なお、前記昇降装置は下部処理室あるいは下部処理室を支持する架台上に取り付けられる。

図２は、図１に示す半導体処理装置の処理室を図１のＡ−Ａ方向からみた側面図である。図に示すように、処理室１０１は試料載置台を備えた下部処理室２０３、処理室内に電界および磁界を供給してプラズマを生成するプラズマ生成手段を備えた上部処理室２０２を備える。下部処理室２０３の側壁にはサイドパネル２１３、およびスライドガイド２０４，２０５を含む昇降装置２０１が取り付けられる。

ウエハの処理中は上部処理室２０２は下降した状態で下部処理室に２０３に気密に封止して連結され、メンテナンス等で処理室１０１を大気圧条件で開放する場合には、上部処理室を上昇させた状態で保持する。このように昇降装置には、プラズマ生成手段であるコイル等を搭載した上部処理室を上昇させて保持し、さらに下降させて下部処理室上に精度よく配置する機能が求められる。

図３は、図２に示す昇降装置２０１の詳細を説明する図（正面図）である。図４は、図３に示す昇降装置のＢ−Ｂ線からみた横断面図である。図５は、図３に示す昇降装置のスライドテーブル部の上方で水平方向の面から見た断面図である。図６は、図４に示すＤ部の構成を拡大して示す断面図である。

昇降装置２０１は、下部処理室２０３の側壁にボルト等により連結されている。また、昇降装置２０１は、サイドパネル２１３、上部処理室が連結された昇降ベース２０７、昇降ベース２０７に形成されたねじ穴、該ねじ穴に螺合して上下方向に伸長して配置した駆動軸２１０、サイドパネル２１３に取り付けたスライドガイド２０４，２０５、昇降ベース２１２に接合されたスライドテーブル２０６、および駆動軸２１０を回転駆動して、昇降ベース２０７を駆動軸２１０に沿って上下方向に駆動するする電動モータ２１１を備える。

スライドテーブル２０６は、スライドガイド２０４，２０５のそれぞれに摺動可能に係合して配置される。スライドガイド２０４，２０５には、駆動軸２１０の軸方向に沿って延在した溝（凹み部）が配置されており、これらの溝にスライドテーブル２０６に形成した突起部がそれぞれ嵌め込まれて係合する。

スライドテーブル２０６は、前記溝に沿って移動することで、駆動軸２１０に沿って上下に移動する。スライドテーブル２０６は、この移動の際に掛かる荷重や摩擦を受ける構造として、ベアリング球を用いた摺動機構（リニアガイド機構）を備えている。

リニアガイド機構は、スライドガイド２０４，２０５のそれぞれについて２つ配置されている。すなわち、スライドガイド２０４，２０５のそれぞれは、上下方向に延在する溝を駆動軸２１０を含む面に対して上部処理室（コイル）側およびその反対側（図４の上方および下方側）に、前記面に対して対称に配置されている。また、スライドガイド２０４，２０５のそれぞれに配置した溝は略Ｖ字状に形成されている。

スライドテーブル２０６は、前記溝に嵌入されて係合する突起部を備えている。突起部は、前記溝の形状に合わせて断面が略逆Ｖ字状にされ、その先端部は上下方向に略線状に延在する溝の底面と対向して底面上を摺動しつつ上下に移動する。さらに、この摺動の際に生じる摩擦や荷重による変形を抑制するため、突起部の先端部には、リニアガイド機構によるベアリング球とその転動機構が配置されている。

図５、６を用いて、リニアガイド機構の構成をより詳細に説明する。これらの図において、スライドテーブル２０６の突起部を含む部分の内部には、複数のベアリング球が転動しつつ移動する通路２１５が配置されており、この通路２１５はベアリング球が循環して移動するように閉じた通路となっている。なお、この通路は、図５に示すように略楕円形または直線と半楕円の対からなる形状とすることができる。

前記通路の一部は突起部の先端部に配置され、ベアリング球の複数がその先端部において露出されている。これら露出されたベアリング球は、係合する溝の底部と対向しこれの表面を転動しつつ摺動する。図４，５，６の例では、このようなベアリング球を複数備えたリニアガイド機構が、駆動軸２１０の中心軸の前後方向および左右方向について、それぞれ対称となるように二対備えられている。

このような構成により、昇降ベース２０７の上下に伴う上部処理室の荷重は、リニアガイド機構の突起部の先端部で受ける。特に、前記先端部に配置された複数のベアリング球で受けることになる。ベアリング球が複数存在するため、１個当りで小型化でき且つベアリング球の動作隙間は小さくできるため、上部処理室を高精度に昇降動作させることができる。

前述のように、昇降装置２０１の、左右に平行しているサイドパネル２１３の間には、左右のサイドパネルに対向して２個のリニアガイド機構がそれぞれ設置されている。この左右２個のリニアガイド機構と昇降ベース２０７はスライドテーブル２０６を介して連結されており、リニアガイド機構と昇降ベース２０７は連動して上下に移動するようになっている。

また、リニアガイド機構を構成するスライドテーブル２０６の突起部は、駆動軸２１０に対して対称に配置されている。このため、昇降ベースを移動させる際、上部処理室の変位による上下方向のモーメントおよび左右方向の首振りモーメントによる荷重は、前記突起部の先端とこれに対向するスライドガイド機構の溝底部との間でベアリング球を介して支持することができる。

このように、前記２つのモーメントによる荷重を、リニアガイド機構に配置した複数のベアリング球で受けるとともに、荷重の方向は前記突起部の先端および溝の底面とが対向して当接する面に略垂直な方向とすることができる。このため、大きな荷重をより強度の高い方向で受けることができ、昇降装置２０１の前記荷重による変形が低減され、さらに位置決め精度を向上することができる。

本発明の実施形態にかかる半導体処理装置１００の全体構成を示す図である。 図１に示す半導体処理装置の処理室を図１のＡ−Ａ方向からみた図（側面図）である。 図２に示す昇降装置２０１の詳細を説明する図（正面図）である。 図３に示す昇降装置のＢ−Ｂ線からみた図（横断面図）である。 図３に示す昇降装置のスライドテーブル部の上方で水平方向の面から見た図（断面図）である。 図４に示すＤ部を拡大して示す図（断面図）である。

符号の説明

１００ 半導体処理装置
１０１〜１０４ 処理室
１０５ カセット設置台
１０６，１０７ ロードロック室
１０８ 大気ロボット
１０９ 大気搬送装置
１１０ 搬送室（バッファ室）
２０１ 昇降装置
２０２ 上部処理室
２０３ 下部処理室
２０４ 支柱
２０５ 架台
２０６ スライドテーブル
２０７ 昇降ベース
２０８，２０９ 軸受
２１０ 駆動軸
２１１ モータ
２１２ 取り付けベース
２１３ サイドパネル
２１４ ベアリング球
２１５ ベアリング球の通路

Claims (4)

1. 試料を載置する試料載置台を備えた下部処理室、および処理室内に電界および磁界を供給してプラズマを生成するプラズマ生成手段を備えた上部処理室を備え、前記下部処理室上に上部処理室を載置して真空処理室を形成し、形成された真空処理室の前記試料載置台に載置した試料にプラズマ処理を施す半導体処理装置において、
   前記下部処理室の外壁に垂直方向に平行に取り付けた一対のサイドパネルと、該一対のサイドパネルの内側の対向する面のそれぞれに前記サイドパネルと平行に取り付け、それぞれの側面に前記サイドパネルと平行に溝を形成した一対のスライドガイドと、
   前記一対のスライドガイドのそれぞれの側面に形成した前記溝のそれぞれと係合する突条と、該突条と前記溝の係合する部分にベアリング玉を循環して供給する通路を備えた昇降ベースとを備えたことを特徴とする半導体処理装置。
2. 請求項１記載の半導体処理装置において、
   前記スライドガイドに形成する溝はＶ状溝であることを特徴とする半導体処理装置。
3. 請求項１記載の半導体処理装置において、
   前記サイドパネルと平行に取り付けたスライドガイドの前記真空処理室側および反真空処理室側の面のそれぞれに、サイドパネルと平行に、前記昇降ベースに形成した突条と係合するＶ状溝を形成したことを特徴とする半導体処理装置。
4. 試料を載置する試料載置台を備えた下部処理室、および処理室内に電界および磁界を供給してプラズマを生成するプラズマ生成手段を備えた上部処理室を備え、前記下部処理室上に上部処理室を載置して真空処理室を形成し、形成された真空処理室の前記試料載置台に載置した試料にプラズマ処理を施す半導体処理装置において、
   前記下部処理室の外壁に垂直方向に平行に取り付けた一対のサイドパネルと、該一対のサイドパネルの内側の対向する面のそれぞれに前記サイドパネルと平行に取り付け、それぞれの側面に前記サイドパネルと平行に溝を形成した一対のスライドガイドと、
   前記一対のスライドガイドのそれぞれの側面に形成した前記溝のそれぞれと係合する突条と、該突条と前記溝の係合する部分にベアリング玉を循環して供給する通路を備えた昇降ベースとを備え、前記昇降ベースに前記上部処理室を取り付けて、前記駆動軸を駆動して前記上部処理室を下部処理室に対して開閉駆動することを特徴とする半導体処理装置。

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