JP4598984B2 - プラズマ処理装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、多数の真空チャンバを放射状または扇状に連結してなるプラズマ処理装置に関する。
【０００２】
ＩＣ（半導体集積回路）やＴＦＴ（液晶表示装置）などの製造工程においてはウエハ等の基板に対して微細で精密な処理が真空状態の処理チャンバ内で施される。しかも、処理対象の基板を複数の処理チャンバ間で移動させてプラズマ成膜やプラズマエッチングなど種々の処理が施される。この基板移動に際しても塵埃等による汚染の防止や処理効率の向上等の観点から真空状態を維持するために、基板移送用の真空チャンバ（第２真空チャンバ）を設け、さらに、この真空チャンバの周りに幾つかの処理チャンバ（第１真空チャンバ）や搬入出用チャンバ（第１真空チャンバ）を配置するとともに、横から連結させてクラスタ状（放射状または扇状）にすることが行われている。そして、中心（要のところ）に位置する真空チャンバに基板移送機構を収め、この機構によって基板搬入口や何れかの処理チャンバから基板を受け取りその基板を基板搬出口や何れかの処理チャンバへ移送することで、真空内移送がなされる。
この発明は、このようなプラズマ処理装置における基板移送に関する。
【０００３】
【従来の技術】
従来、多数の真空チャンバがクラスタ状に連結されているプラズマ処理装置では、基板が横になった状態で移送されていた（特開平１０−３２９０６１号公報等参照）。
これに対し、真空チャンバ間での移送に加えて各チャンバ内での保持も基板を縦にして行うプラズマ処理装置も有るが、そのようなものは、真空チャンバを一列に並べて順々に連結したインライン形に限られていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来のプラズマ処理装置では、前者のクラスタ形の場合には多様なプロセスに適用できるという長所がある一方で基板が大きくなると装置の設置面積が急増するという短所があり、後者のインライン形の場合には装置の設置面積が割と少なくて済むという長所がある一方でプロセスへの適用に関して柔軟性が乏しいという短所がある。
【０００５】
そこで、何れの短所も克服して両者の長所を併せ持つように基板移送機構等を改造することが技術的な課題となる。
この発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、多様なプロセスに適用でき而も設置面積が少なくて済むプラズマ処理装置を実現することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するために発明された第１乃至第３の解決手段について、その構成および作用効果を以下に説明する。
【０００７】
［第１の解決手段］
第１の解決手段のプラズマ処理装置は、出願当初の請求項１に記載の如く、プラズマ処理用の真空チャンバを一個以上含んだ三個以上の第１真空チャンバと、それらのチャンバが放射状に又は扇状に横から連結されその放射状配置または扇状配置の要のところに位置する第２真空チャンバと、この第２真空チャンバに設けられこの第２真空チャンバを介して前記第１チャンバ間に亘る基板移送を行う基板移送機構とを備えたプラズマ処理装置において、前記基板移送機構が基板を縦にして移送するようになっている、というものである。
【０００８】
このような第１の解決手段のプラズマ処理装置にあっては、基板が縦の状態で移送されることから、各第１真空チャンバを縦型にすることができるので、設置面積が少なくて済むというインライン形の長所が取り込まれる。それでいて、クラスタ形の配置状態・連結状態は維持されているので、多様なプロセスに適用できるという長所も失われずに残っている。
これにより、クラスタ形の装置にインライン形の長所が加わることとなる。
したがって、この発明によれば、多様なプロセスに適用でき而も設置面積が少なくて済むプラズマ処理装置を実現することができる。
【０００９】
［第２の解決手段］
第２の解決手段のプラズマ処理装置は、出願当初の請求項２に記載の如く、上記の第１の解決手段のプラズマ処理装置であって、円筒状詰物が前記基板移送機構に付加して回転可能に設けられ、その詰物には前記基板を収納可能な又は通過可能な板状の切込が形成されている、というものである。
【００１０】
このような第２の解決手段のプラズマ処理装置にあっては、基板移送機構による移送に際し、基板が詰物の切込に収まり、その状態で基板と詰物とが一緒に回転して、移送の向きを変えられるので、詰物が有っても基板移送の機能が損なわれることが無い。
これにより、基板の向きを変える等のために基板を縦にして回転させられるだけの大きな空間を移送用の第２真空チャンバ内に形成していても、その空間容積の可成りの部分が詰物で占められて、真空引きの対象となる空間容積が減るので、真空状態の確保および維持が容易になる。
したがって、この発明によれば、多様なプロセスに適用でき而も設置面積が少なくて済むうえ更に真空引きまでも容易な真空プラズマ処理装置を実現することができる。
【００１１】
［第３の解決手段］
第３の解決手段のプラズマ処理装置は、出願当初の請求項３に記載の如く、上記の第１，第２の解決手段のプラズマ処理装置であって、前記詰物が中空体になっている、というものである。
【００１２】
このような第３の解決手段のプラズマ処理装置にあっては、詰物が中空で軽いので、その回転駆動が小形の駆動装置でも軽快に行える。
これにより、容積の大きな詰物を採用しても、基板の向きを変えるのが、縦にして移送するときでも、横にして移送するときのように、軽快に行われることとなる。
したがって、この発明によれば、多様なプロセスに適用でき而も設置面積が少なくて済むうえ更に真空引き容易で且つ基板の向き変更も軽快な真空プラズマ処理装置を実現することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
このような解決手段で達成された本発明のプラズマ処理装置について、これを実施するための具体的な形態を、以下の第１，第２実施例により説明する。
図１，図２に示した第１実施例は、上述した第１〜第３の解決手段を総て具現化したものであり、図３に示した第２実施例は、その変形例である。
なお、それらの図示に際しては、簡明化等のため、筐体パネルや，脚部，サセプタ等の内装品，真空ポンプ等の外装品，フレーム，ボルト等の締結具，ヒンジ等の連結具などは図示を割愛し、発明の説明に必要なものや関連するものを中心に図示した。
【００１４】
【第１実施例】
本発明のプラズマ処理装置の第１実施例について、その具体的な構成を、図面を引用して説明する。図１は、その要部構造を示し、（ａ）がチャンバ連結状態の外観斜視図、（ｂ）が移送アームの外観斜視図、（ｃ）が移送アームの側面図、（ｄ）が詰物の外観斜視図、（ｅ）が詰物の横断平面図である。また、図２は装置全体の平面配置図である。
【００１５】
このプラズマ処理装置には（図１（ａ），図２参照）、４個の真空チャンバ２（第１真空チャンバ）と１個のトランスファーチャンバ３（第２真空チャンバ）とが含まれており、後者のチャンバ３を中心にしてその周りに前者のチャンバ２が配置されている。チャンバ２は、何れも、基板１を縦にして収納する縦型のものであり、基板搬入出用の開口やその開閉用ゲート等の設けられた側壁がチャンバ３の側壁に対して横から気密に連結されている。
【００１６】
そのチャンバ２のうち、幾つかのものは、真空ポンプ等に加えて、プラズ成膜装置用の装備，プラズマエッチャー用装備，あるいはプラズマアッシャー用装備などが付設されて、プロセスチャンバとなっている。また、応用目的に応じて洗浄その他の処理チャンバが採用されることもある。さらに、チャンバ３の内部空間３ａを大気解放しないでも良いように、基板搬入出専用のチャンバ２が採用されることもある。何れにしてもチャンバ２は真空を破らずにチャンバ３から基板１を受け入れたり返したりできるようになっている。
【００１７】
移送用のチャンバ３には、基板移送機構４を格納する内部空間３ａが形成されるとともに、側壁のうち各チャンバ２の連結される部位にはそれぞれ基板搬入出用開口３ｂが貫通形成されている。内部空間３ａは、開口３ｂを介して搬入された基板１を縦にして鉛直軸中心で回転させるのに適していて無駄も無い円柱形に形成されている。内部空間３ａを真空にするための真空ポンプや、基板移送機構４を駆動する動力源などは、図示しない基台部・脚部等に格納されている。
【００１８】
基板移送機構４には（図１（ｂ），（ｃ）参照）、チャンバ３を介してチャンバ２間に亘る基板移送を行うために、移送アーム５が設けられるとともに、内部空間３ａにおける真空引きの容積を少なく抑えるために、詰物６が付設される。移送アーム５は、基板移送に際して基板１を縦にしたまま横にすることなく移送するために、回転支軸５ａにて回転可能に支持されたアーム基部５ｂと、それによって往復移動可能に支持されたアーム端部５ｃとを具えている。そのアーム端部５ｃの上面には、図示しない挟持手段が装着されており、それで基板１の下端を挟持することで基板１を縦にして保持および移送するようになっている。
【００１９】
詰物６は（図１（ｄ），（ｅ）参照）、チャンバ３の内部空間３ａより小さい円筒状の外形をしたものであり、それには、縦にした基板１とそれを保持している移送アーム５とを一緒に収納可能な大きさの切込６ａが形成されている。また、その切込６ａの真ん中には、回転支軸５ａを挿通させる貫通穴６ｂが形成されていて、チャンバ３の内部空間３ａ内への装着時には、アーム基部５ｂ及びアーム端部５ｃが中空部６ｃに納まり、移送アーム５が回転するのに連れられて詰物６も内部空間３ａ内で回転するようになっている。さらに、この詰物６は、その内部に密封空隙の中空部６ｃが形成されていて、慣性質量の小さい中空体になっている。
【００２０】
この第１実施例のプラズマ処理装置について、その使用態様及び動作を、図面を引用して説明する。図２は、装置全体の平面配置図に矢付き細線で基板の移送経路の一例を付加したものである。図中で左側のチャンバ２が搬入搬出専用の真空チャンバで、他の３個のチャンバ２はプロセスチャンバである。なお、プラズマプロセス等の処理の内容やそれに伴う真空圧力制御等は一般的なもので足りるので、その詳細な説明は割愛し、以下、チャンバ３を中心とした基板１の搬送について述べる。
【００２１】
処理対象の基板１は、大気中の図示しない搬送ロボット等にて、先ず左側の搬入出用チャンバ２に搬入されるが、その際、そのチャンバ２だけが大気解放され、他のプロセスチャンバ２や移送用チャンバ３は真空状態が維持される。それから、搬入出用チャンバ２が真空になると、それとチャンバ３との連結部のゲートが開き、基板１は、真空雰囲気中を搬入出用チャンバ２から移送用チャンバ３へ基板移送機構４によって運ばれる。
【００２２】
次に、そこのゲートが閉じる一方、その基板１を処理すべきプロセスチャンバ２（図では上側）のゲートが開く。その間、基板移送機構４は、移送アーム５及び基板１を詰物６の切込６ａに収めた状態で、回転支軸５ａを中心に回転して基板１の移送方向を該当プロセスチャンバ２の方へ変える。そのとき、詰物６が有ってもその慣性質量は小さいので、基板１の向きは速やかに変わる。そして、その基板１が目的のプロセスチャンバ２に移載され、そこのゲートが閉まると、基板１にプラズマ処理等が施される。
【００２３】
その後は同様にして、基板１は処理の済んだプロセスチャンバ２から処理の予定されているプロセスチャンバ２へチャンバ３を介して移送され、最後に搬入出用チャンバ２を経て搬送ロボット等に戻される（図２における矢印を参照）。
こうして、基板１は、真空状態の中で大気に曝されることなく、幾つかの処理を順に施される。しかも、移送先を変えたり飛ばしたりすることで容易に、種々の処理を組み合わせて施すことができる。
【００２４】
また、それと並行して他の基板１も処理する必要があるときには、先の基板１が搬入出用チャンバ２からチャンバ３に引き渡された後に、搬入出用チャンバ２が大気解放されて他の基板１が搬入される。それから、先の基板１がプロセスチャンバ２に納まっているときに、他の基板１は搬入出用チャンバ２からチャンバ３に引き渡される。
こうして、複数の処理が並行・並列に行われるので、いわゆるパイプライン処理も簡単に行える。
【００２５】
【第２実施例】
図３に平面図を示した本発明のプラズマ処理装置が上述した第１実施例のものと相違するのは、チャンバ２が６個に増えてチャンバ３の周りに放射状配置されている点である。
この場合、より多くの種類のプラズマ処理等の真空内処理を真空雰囲気の中だけで基板１に施すことが可能となる。
【００２６】
【その他】
なお、上記の各実施例では、４個または６個のチャンバ２が放射状に配置されていたが、それに限られる訳でなく、チャンバ２の配置は扇状でも良く、チャンバ２の個数は、３個や５個でも良く、７個以上でも良い。移送用チャンバ３も複数設けてクラスタ形とインライン形との混在形や複合型にしても良い。
また、各チャンバ２，３や基板移送機構４等は、不純物の少ないアルミニウムで作られることが多いが、その他の材料たとえばステンレススチールやセラミックス等を単独で又は組み合わせて作っても良い。
【００２７】
さらに、回転支軸５ａやアーム基部５ｂは、上向きに限らず、例えば下向きでも良く、アーム基部５ｂやアーム端部５ｃは、２段に限らず、３段以上の多段になっていても良い。また、切込６ａの開口やアーム端部５ｃの進退方向は、図示の如く両側に亘るものに限らず、片側だけのものでも良い。
【００２８】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の第１の解決手段のプラズマ処理装置にあっては、クラスタ形の配置状態・連結状態を維持しつつ各真空チャンバを縦型にしうるようにしたことにより、多様なプロセスに適用でき而も設置面積が少なくて済むプラズマ処理装置を実現することができたという有利な効果が有る。
【００２９】
また、本発明の第２の解決手段のプラズマ処理装置にあっては、基板移送の機能を損なうこと無く詰物を移送用真空チャンバ内に導入したことにより、多様なプロセスに適用でき而も設置面積が少なくて済むうえ更に真空引きまでも容易な真空プラズマ処理装置を実現することができたという有利な効果を奏する。
【００３０】
さらに、本発明の第３の解決手段のプラズマ処理装置にあっては、詰物が軽くなるようにしたことにより、多様なプロセスに適用でき而も設置面積が少なくて済むうえ更に真空引き容易で且つ基板の向き変更も軽快な真空プラズマ処理装置を実現することができたという有利な効果が有る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のプラズマ処理装置の第１実施例について、その要部構造を示し、（ａ）がチャンバ連結状態の外観斜視図、（ｂ）が移送アームの外観斜視図、（ｃ）が移送アームの側面図、（ｄ）が詰物の外観斜視図、（ｅ）が詰物の横断平面図である。
【図２】 装置全体の平面配置と基板の移送状態とを示す図である。
【図３】 本発明のプラズマ処理装置の第２実施例について、装置全体の平面図である。
【符号の説明】
１ 基板（シリコンウエハ、液晶パネル、プラスチックフィルム）
２ チャンバ（放射状配置の第１真空チャンバ）
３ チャンバ（要に位置する第２真空チャンバ）
４ 基板移送機構
５ 移送アーム（基板移送機構の要部）
５ａ 回転支軸（アーム及び詰物の回転手段）
５ｂ アーム基部
５ｃ アーム端部（基板保持部、進退部）
６ 詰物（円筒状詰物）
６ａ 切込（板状切込）
６ｂ 貫通穴（回転支軸の挿通穴）
６ｃ 中空部

Claims (2)

1. プラズマ処理用の真空チャンバを一個以上含んだ三個以上の真空チャンバが放射状に又は扇状に横から連結されている要の真空チャンバに、チャンバ間での基板移送を行う基板移送機構が設けられているプラズマ処理装置において、
   前記基板移送機構は、水平に回転するアーム基部と、前記アーム基部に対して往復移動すると共に基板を縦に挟持するアーム端部を備え、
   前記要の真空チャンバ内に収納され、基板を縦に挟持した前記基板移送機構を収納可能な板状切込が形成され、前記アーム基部と共に回転し、外形が円筒状の詰物を備えた
   ことを特徴とするプラズマ処理装置。
2. 前記詰物が中空体であることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ処理装置。

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