JP3568958B2 - プラズマジェットでウェーハを処理する装置 - Google Patents

Description

1.発明の背景
本発明はプラズマ技術に係わり、例えば半導体ウェーハ、基体、プリント回路基板、コンパクトディスクおよび他の製品のような平面的な部材を処理するときに電子および電気工学に使用できる。
2.関連技術の説明
プラズマ発生器と、その電源と、プラズマ発生器を移動させる装置と、サンプルを移動させる装置と、ガス分配装置と、制御装置とを含むプラズマ面の相互作用を研究する装置が知られている（第10回全連邦会議「低温プラズマ発生器」、第２部、ミンクス、ITMS出版、白ロシアソビエト社会主義共和国科学アカデミー、1986年、第135頁、クーリック・ピー・ピー氏他のレポートを参照されたい）。
この装置は多くの欠点を有している。
高速作動するローディング−アンローディング装置がないことは、時間の浪費であり、したがって処理すべきプレートサンプルを交換するときにプラズマ発生器のエネルギーが無駄になる。
幾つかのプレートサンプルを順次同時処理ができなければ、装置出力が低減する。
所定不変な指令サイクルによるサンプルの繰返し処理を禁止する複数の制御および測定手段が装置に存在するので、装置は純粋な研究装置となる。
まとめて考えれば、上述した全ての事柄は、装置が一連の製造を行う状況のもとで使用できないという事実に帰結する。
最も近い従来技術は、プラズマジェットでウェーハを処理する装置を開示した国際出願WO92/21220、H05H 1/40、1992年に記載されており、この装置はプラズマジェット発生器と、ガス供給手段と、処理すべきウェーハ用の一組のホルダーとを含み、前記ホルダーは、そのホルダー自体を回転移動して下方へ向いたプラズマジェットに対面させるようにするための駆動装置を有する回転テーブルの形に構造的に作られており、各々のホルダーは水平プラットホームの形に作られ、その中心を通る前記プラットホームの平面に直角な軸線のまわりに回転可能に装着されており、前記プラズマジェットおよびウェーハホルダーは座標の少なくとも一つの軸線方向において相対的に移動できるようになされて、互いに離接できるようになされている。
この装置に関係した主な欠点は、処理すべきウェーハのローディング−アンローディング時の手作業が多いため低生産性となることにある。さらに処理済ウェーハは、ホルダー内に接触固定される際に表面を損傷する可能性があるために、品質が劣る。
さらに、上から下へ向うプラズマジェットの方向は、プラズマ発生器がその作動時に発生された上昇する高温ガスによって過熱しないように冷却手段を採用する必要がある。
発明の概要
本発明によれば、プラズマジェットでウェーハを処理する装置が提供され、この装置はプラズマジェット発生器と、ガス供給手段と、処理すべきウェーハ用の一組のホルダーとを含む。ホルダーはウェーハを回転移動させて発生器のプラズマジェットに対面させる駆動装置を有しており、各ホルダーは水平プラットホームの形に作られてその幾何学的中心を通る該プラットホームの平面に直角な軸線のまわりを回転するようになされる。前記プラズマジェットおよび前記ウェーハホルダーは座標の少なくとも一つの軸線の方向に相対的に移動できるようになされており、またそれらは互いに離接できる。この装置は、マニピュレータと、処理すべきウェーハ用の保存装置と、ガス交換装置を有する閉じた室とをさらに含み、ウェーハホルダーおよびプラズマジェット発生器は前記室内に配置されて、プラズマジェットが前記ウェーハホルダーの位置決め用の水平プラットホーム平面に対して下から上へ向かって方向決めされている。閉じた室は窓を備えており、そこに可動シャッターが取付けられる。マニピュレータは前記保存装置と直接的に、また前記室の窓を通して前記ウェーハホルダーと間接的に接触するように配置される。ウェーハホルダーの各々は縁部にリミターを備えており、また少なくとも三つの渦室（冷却手段）および三つの接線チャンネルを備えた水平プラットホームを有していて、この渦室の軸線は前記水平プラットホームの平面に直角とされており、前記渦室の各々はウェーハホルダーの水平端面に位置された開放部分を有し、接線チャンネルを経て前記ガス供給手段に連結されており、形成された渦流がホルダー付近にウェーハの位置決めをし、その個々の面積の冷却を行うようになし、ウェーハ面にわたって処理に使用されるエネルギー量を均等化するようになす。ウェーハホルダープラットホームの前記リミターは、ウェーハホルダーの前記水平プラットホームの平面に対してα＞90゜の角度で取付けられる棒として作られる。このようにすることにおいて、その長さｌは、
2lsin（α＞90゜）＞Δ
となるように選定される。ここで、Δは前記保管庫内の処理済ウェーハの軸対称配置からの最大偏差を表す。
本発明により提案装置は以下の特徴により技術的作用効果が得られる。
（１）ホルダー用に一般的な回転駆動装置を備えた装置を準備し、前記装置が閉じた室の内部に取付けられ、またその作動機構が各ホルダーに連結されることで、装置の出力量は著しく増大した。
（２）処理すべきウェーハ用の保管庫（保存装置）を備えたマニピュレータの導入は、ウェーハのローディング−アンローディングに必要な時間の短縮をしながら処理能力をさらに向上させることができる。
（３）さらにウェーハホルダーを用い、このウェーハホルダーが少なくとも三つの渦室および三つの接線チャンネルを有し、前記渦室の軸線が水平プラットホームに直角であり、前記渦室の各々がガス供給手段に連結された接線チャンネルに連結されている。この構成により、ウェーハとホルダーとを接触せずにガス間隙を隔ててホルダーの近くに処理すべきウェーハを安定して位置決めでき、したがって接触痕（スクラッチ）が存在しないので処理品質のグレードアップを達成できる。
（４）渦室により形成された渦流がウェーハ面の各側でQ₀＝Q₁＋Q₂、
ここでQ₀＝定数：与えられた箇所のウェーハを加熱するエネルギー量
Q₁:熱透過によりウェーハ面の与えられた箇所が受取るエネルギー量
Q₂:与えられた箇所でウェーハ面の材料と相互作用することで利用できるエネルギー量
の条件を満たすことができるようホルダーに各渦室を配置しており、一層均等な、それ故に高品質な処理のウェーハを製造できるようにする。
これは、各渦室がガス渦を形成するとき、ウェーハをホルダー付近に位置決めするだけでなく、処理すべきウェーハの個々の面積部分の冷却も可能にする。処理方法において、処理すべきウェーハの表面上の異なる箇所は異なる温度状態に置かれるので、これら渦流に起因するエネルギー均衡により、ウェーハの全ての箇所でQ₀を等しくさせる状態を確立できる。
ホルダーの水平プラットホームに対してα＞90゜の角度で取付けられた棒状リミターをホルダーに使用し、その長さｌが
2lsin（α＞90゜）＞Δ
となるように選定される。ここでΔは前記保管庫内のウェーハの軸対称配置からの最大偏差を表す。これにより追加の芯出し手段を使用せずにウェーハのローディング−アンローディング時に要求される精度が得られる。
【図面の簡単な説明】
本発明の他の目的および利点は、添付図面に関連させることにより以下の説明から明白となろう。図面において、
第１図は、プラズマジェットでウェーハを処理する装置を示す図、
第２図は、第１図の矢視Ａ図破断、
第３図はホルダーの共通の回転駆動装置の作動機構の機能図、
第４図は、ウェーハホルダーを示す図、
第５図は、第４図の線５−５に沿うＡ−Ａ断面図である。
本発明を実施する最良形態
第１図および第２図を参照すれば、プラズマジェットでウェーハを処理する装置が示されており、この装置は閉じた室１と、ガス交換装置２と、動力供給ユニット３と、ガス供給手段４と、制御装置５とを含む。閉じた室１は窓６を備えており、この窓の中に駆動装置８を備えた可動シャッター７が取付けられている。閉じた室１の内側には、底部９の上にプラズマジェット11の発生器10と、回転動駆動装置12とが配置されており、回転動駆動装置12は直立シャフト13を有し、該シャフトはホルダー14に連結されている。ホルダー14に対面するプラズマジェット11の発生器10は底部９上の高さ調整が可能な支持部15上に取付けられており、プラズマジェット11の軸線および各ホルダー14のそれぞれの軸線は回転動駆動装置12の直立シャフト13の軸線から等間隔となるようにされている。第４図を参照すれば、ホルダー14はリミター17を有する水平プラットホーム16の形に作られている。前記リミター17は、例えば円筒のような棒として作られている。第３図を参照するに、水平プラットホーム16はその軸線のまわりに駆動装置18によって、例えば作動機構19により順次に相互作用する歯車20,21,22およびプーリー23,24を介して回転するように設定されている。第４図および第５図に示されるように、水平プラットホーム16は渦室25を備えており、各渦室（25）はホルダー14の水平端面に位置された開放部分を有するとともに接線チャンネル26に連結されていて、接線チャンネル（26）は前記ガス供給手段４に連結されている。第１図には、閉じた室１の外側の底部９上にウェーハ29のマニピュレータ27および保管庫28が取付けられているのが示されている。
工業的応用例
この装置は以下のように作動する。
開始状態において、一つの保管庫28がウェーハ29を備えており、他の保管庫にはウェーハがない。
マニピュレータ27は保管庫28の内の最下ウェーハをグリップして、そのウェーハを窓６（シャッター７は駆動装置８により開放されている）に通して閉じた室１の内部へ移送するように作用する。
このとき、第１のホルダー14がローディング状態にある。マニピュレータ27はウェーハ29を第１ホルダー14の水平プラットホーム16の下方位置に運ぶ。
ガス供給手段４を切換えることによってホルダー14の渦室25,26内にガス渦流が発生され、ホルダー14のプラットホーム16の水平端面から約0.5〜1.0mmの距離の位置にウェーハ29を位置決め保持する。この時点で、マニピュレータ14はウェーハ29を解放する。ウェーハ（29）は装填される。これにより、次のウェーハが装填される。
実施例においてはここに示すように、プラズマジェットでウェーハを処理する装置は５つのウェーハホルダーを備えており、これらのウェーハホルダーは水平面内で互いに72゜の角度間隔で配置される。次のホルダーを装填領域へ送ることはホルダー14の回転移動装置12で行われる。
全てのホルダーが装填されたならば、マニピュレータ27は閉じた室１から引出されて、シャッター７は駆動装置８で閉じられる。必要なガスが室から供給される。
プラズマジェット11の発生器10は、処理すべきウェーハ29の面に対して製造に適した高さ位置に支持部15によって取付けられる。
駆動装置18の切換えによってホルダー14はウェーハ29と共にそれらの軸線のまわりに回転を開始する。同時に、制御装置５はウェーハ移動における運動を制御するのに使用される。プラズマジェット11の発生器10および回転移動駆動装置12は切換えられ、処理が実施される。
発生器10のプラズマジェット11にウェーハ29が所定回数接触した後、駆動装置12は制御装置５による予め定められたプログラムのもとで停止され、ホルダー14内のいずれのウェーハ29も発生器のプラズマジェットの作用領域内に位置しないようになされる。
その後、駆動装置18および発生器10はスイッチオフされる。
その後、このサイクルが次の一群のウェーハを使用して繰返される。
各種の変更が請求の範囲の欄に記載したような本発明の全体的な概念の精神および範囲から逸脱せずになし得る。

Claims (6)

1. プラズマジェット発生器と、ガス供給手段と、処理すべきウェーハ用の一組のホルダーにして、前記ホルダーは該ホルダーを回転させて該ホルダーの各々 を前記プラズマジェット発生からのプラズマジェットに対面させる駆動装置を有する、前記ホルダーと、前記ホ ルダーと前記プラズマジェット発生器とを内部に収容し て、該プラズマジェット発生器からプラズマジェット が、該ホルダーの各々によって下方に面して保持されて いるウェーハに対して、上方に供給されるようになって いる閉じた室とを含む、プラズマジェットによってウェ ーハを処理する装置において、
   前記ホルダーの各々は、下方に向いた水平プラットホー ムを有し且つ前記ガス供給手段に連通された少なくとも ３個の渦室が該水平プラットホーム内に形成されてい て、協働するウェーハを保持し且つ位置決めするように されているとともに、前記水平プラットホームの平面に 対して90゜より大きな角度αで延びる棒状のリミターが 前記ホルダーの外周縁に備えられていることを特徴とす る装置。
2. 前記プラズマジェット発生器は高さが調整可能な支持部上に装着されている、請求項１に記載の装置。
3. 前記渦室の各々は、前記ガス供給手段と各 該渦室とを連通する接線チャンネルを有している、請求 項１に記載の装置。
4. 前記ホルダーの各々は、その垂直軸線のま わりに回転可能である、請求項１に記載の装置。
5. 前記リミターの長さｌは、
   2l sinα＞Δ
   で示され、ここでΔは処理されるウェーハの軸対称配置 からの最大偏差を表す、請求項１に記載の装置。
6. 前記渦室は、ウェーハを冷却するための冷 却手段としても役立つ、請求項１に記載の装置。

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