JPH01281744A - エッチング装置 - 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】 （発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、エツチング装置に関する。

（従来の技術） 近年、半導体素子の複雑な製造工程の簡略化、工程の自
動化を可能とし、しかも微細パターンを高精度で形成す
ることが可能な各種薄膜のエツチング装置として、ガス
プラズマ中の反応成分を利用したプラズマエツチング装
置が注目されている。

このプラズマエツチング装置は、真空装置に連設した気
密容器内の下方にアルミニウム製の電極が設けられ、こ
のアルミニウム製電極と対向する上方にアモルファスカ
ーボン製電極を備えた例えばアルミニウム製電極体が設
けられ、このアモルファスカーボン製電極と上記アルミ
ニウム製電極にＲＦ電源が接続しており、上記アルミニ
ウム製電極上に被処理基板例えば半導体ウェハを設定し
て上記電源から各電極間に電力を印加する。同時に、所
望の処理ガスを上記電極間に供給する。すると、この処
理ガスが上記電力によりプラズマ化され、このプラズマ
化した処理ガスにより上記半導体ウェハ表面をエツチン
グするものである。

次に、この処理室に被処理体を搬送する搬送機構につい
て説明すると、上記エツチング装置は、第５図に示すよ
うに、ウェハカセットωを有した搬送部■と、半導体ウ
ェハ■を位置合わせするアライメント部（イ）と、イン
側ロードロック室■を有した処理部■とから構成されて
いる。

ここで、上記イン側ロードロック室■には、アライメン
ト部（イ）で位置合わせした半導体ウェハ■を吸着して
処理部■に搬送するハンドリングアーム■が設けられて
いる。また、ウェハカセットのから、アライメント部に
）まで搬送する多関節ロボット■が設けられている。

このような構成において、半導体ウェハ■を枚葉式に取
り出して、アライメント部に）のバキュームチャック■
）面に受は渡す、この受は渡された半導体ウェハ■の中
心（ｌＯ）を上記ハンドリングアーム■の授受中心に位
置合せする如くＸ軸モータ（１１）及び、Ｙ軸モータ（
１２）を駆動させて位置合わせさせている。この位置合
わせした半導体ウェハ■を上記ハンドリングアーム■で
処理室（１３）の下部電極（１４）に載置して処理する
ものが一般的に用いられている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、ウェハカセット■から取り出された半導
体ウェハ■をハンドリングアーム■の受は渡し部に授受
するためにウェハカセット■から取り出す多関節ロボッ
ト（８）及びハンドリングアーム■の授受部に配置され
た位置合わせ部（４ａ）のバキュームチャック■）上に
載置している。

この載置した半導体ウェハ■中心（１０）と、上記バキ
ュームチャック０中心との位置が、偏芯して授受されて
いる。

この偏芯量を同心位置に位置合せする機構は、上記バキ
ュームチャック■に載置された半導体ウェハ■の外周を
回転させて、検出器、例えば透過形センサ等からの検出
情報によりオン、オフして、偏芯量を求めて、制御手段
１例えばＣＰＵにより。

Ｘ−Ｙ軸駆動及びθ回転駆動機構を駆動させた構成なの
で、このＸ−Ｙ軸距は水平平面方向の領域面積がエツチ
ング装置内で大きくしめられることになり、エツチング
装置全体が大型化することになる。

また、このエツチング装置を使用するクリーンルームも
大きなりリンルームが必要となるので、そこで平面積の
小型な位置合せするアライメント部を有したエツチング
装置を社会的に切望されている。そこで、本発明の目的
とするところは、上述した問題点に鑑みなされたもので
、軸方向に移動させて、水平面積の小さい領域で位置合
せ可能なエツチング装置を提供することにある。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 被処理体中心を載置体中心に合致するように位置合わせ
を行い、この被処理体を処理室に搬送して処理するエツ
チング装置において、 上記位置合わせは、上記被処理体中心検出手段を有する
と供にこの被処理体を回転可能に設けられた第１載置体
と、 この第１載置体の回転中心を共通した一方向に直線移動
可能な第２載置体と。

上記第１載置体面に載置された被処理体中心及び、上記
回転される第１載置体中心を結ぶ直線方向とを上記第２
載置体の直線方向に移動する一方向と合致する如く上記
被処理体を回転させたのちに、一軸移動して上記被処理
体中心を上記第１載置体中心に位置合わせをする制御手
段とを具備したことを特徴とする。

（作　用） 本発明において、被処理体中心検出機構を有し、かつ被
処理体を回転可能な第１載置体を設けたのち被処理体中
心検出機構で、第１載置体中心に対する被処理体中心の
位置の検出情報が抽出され、中心位置が認識される。か
つ、被処理体中心及び第１載置体中心とを通過する直線
方向が第２載置体の一方向に移動する直線上に回転させ
て合致させることが可能である。

上記被処理体を直線的な一方向に移動する第２載置体を
、上記第１載置体の中心を共通して配置しているので、
この一方向に移動可能な線上に。

被処理体中心及び第１載置体中心を配置した状態で被処
理体中心のみを一方向に移動させて第１載置体中心に位
置合わせすることができる。

上記制御手段を設けているので、上記位置合わせを自動
的に行うことができる。

（実　施　例） 以下本発明装置を半導体製造工程に於けるエツチング装
置に適用した一実施例につき図面を参照して説明する。

従来例部品と同一部品は同一符号を用いて説明する。

被処理基板１例えば半導体ウェハ、をエツチング処理す
る装置は１例えば第４図に示すようにプラズマエツチン
グ装置、上記半導体ウェハ（以降ウェハと略記する）を
収納する収納部（１５）と、この収納部（１５）から上
記ウェハ■を搬出入する為の搬送部■と、この搬送部■
からのウェハ■を位置合せするアライメント部に）と、
このアライメント部（イ）で位置合せされたウェハ■を
エツチング処理する処理部０と、これら各部の動作設定
及びモニタ等を行なう操作部（１６）とから構成されて
いる。

上記収納部（１５）は半導体ウェハ■を板厚方向に所定
の間隔を設けて複数枚、例えば２５枚を積載収納可能な
ウェハカセット■を複数個、例えば２個収納可能とされ
ている。

このウェハカセットのは、夫々に対応するカセット載置
台（１７）に載置され、このカセット載置台（１７）は
それぞれ独立した図示しない昇降機構により上下動可能
となっている。ここで、上記昇降機構防じん対策の為に
上記カセット載置台（１７）より常に下側に位置する事
が望ましい。

そして、搬送部■には、上記収納部（１５）とアライメ
ント部（イ）及び処理部０間でウェハ■の搬送を行なう
多関節ロボット（８）が設けられている。この多関節ロ
ボット■には保持機構例えば図示しない真空吸着機構を
設けたアーム（１８）が設けられている。このアーム（
１８）はウェハ■の重金属汚せんを防止する為の材質、
例えばセラミックや石英により形成されている。そして
、この多関節ロボット■は一点を軸として回転自在であ
り、さらに水平一軸方向へ移動可能となっている。

上記搬送部■より搬送されたウェハ■の位置合せを行な
うアライメント部に）には第３図に示すようにバキュー
ムチャック（１９）が設けられている。

このバキュームチャック（１９）は円板状内チャック及
びこの内チャックの外周と所定の間隔を設けた円環状外
チャックから構成されている。上記内チャックは内チャ
ックの中心を軸として回転及び上下動が可能であり、上
記外チャックは、水平一軸方向へ移動可能となっている
。また、内チャックの中心方向に移動可能なウェハ外周
端部を検出するセンサー例えば透過形センサー（２０）
が設けられている。

そして、上記アライメント部に）で位置合せされたウェ
ハ■を処理する処理部■が構成されている。

この処理部０は、エツチング処理する処理室（２１）に
気密を保ちなからウェハ■を搬送可能な複数例えばイン
側のロードロック室（２２）及びアウト側のロードロッ
ク室（２３）　２系統が設けられている。また、アウト
側ロードロック室（２３）には処理後のウェハ■をライ
トエッチやアッシング等のトリートメントを行なう多目
的使用が可能な予備室（２４）が接続されている。上記
イン側ロードロック室（２２）には上記アライメント部
（へ）側の一側面はウェハ■搬入口を形成する如く開閉
機構（２５ａ）が設けられ。

この開閉機構（２５ａ）の対向面には上記処理室（２０
）との遮断を可能とする開閉機構（２５ｂ）が設けられ
ている。

そして、このイン側ロードロツタ室（２２）には、アラ
イメント部に）から処理室（２１）ヘウエハ■の受は渡
しを行なうハンドリングアーム（２６ａ）が設けられて
いる。また、上にアウト側ロードロック室（２３）には
、上記処理室（２１）側の一側面に、この処理室（２１
）とのしゃ断を可能とする開閉機構（２７ａ）が設けら
れ、この開閉機構（２７ａ）と隣接する予備室（２４）
側の側面に予備室（２４）とのしゃ断を可能とする開閉
機構（２７ｂ）が設けられている。そして。

アウト側ロードロック室（２３）には反応作用する処理
室（２１）から予備室（２４）ヘウエハ■の受は渡しを
行なうハンドリングアーム（２６ｂ）が設けられている
。尚、上記各ロードロック室（２２）、　（２３）には
図示しない真空排気機構例えばロータリーポンプが接続
され、さらに不活性ガス例えばＮ２ガスを心入可能な図
示しないパージ機構が設けられている。

上記予備室（２４）には多関節ロボット西側に開閉機構
（２４ａ）が設けられ、この開閉で大気との圧力差によ
りウェハ■の舞い上り等を防止する為に図示しない排気
機構及び不活性ガス等を導入するパージ機構が設けられ
、またウェハ■を受は渡しする為の図示しない載置台が
昇降可能に設けられている。

そして、上記構成された各機構の動作設定及びウェハ処
理状態を監視するごとく操作部（第４図中１６）が設け
られている。これら操作部（１６）はマイクロコントロ
ーラから成る制御部及びメモリー部及び入出力部から構
成され、ソフトウェア例えばＣ言語により構成されてい
る。

このような装置において、上述したように、搬送部■の
多関節ロボット■が、ウェハカセット■からウェハ（３
）を取り出し、９０°回転して、アライメント部■のバ
キュームチャック（１９）に受は渡す。

そして、このバキュームチャック（１９）に載置された
ウェハ■を、上述したイン側ロードロック室（２２）内
に配置されているハンドリングアーム（２６ａ）に授受
する一連の動作がある。この動作において、上記ハンド
リングアーム（２６ａ）に授受する前に。

このバキュームチャック（１９）に仮固定１例えば真空
圧固定したウェハ■を位置合わせする必要がある。即ち
、上記多関節ロボット（へ）を介してバキュームチャッ
ク（１９）に載置したウェハ■は必ずしも、このバキュ
ームチャック（１９）中心にウェハ■の中心が合致して
いることは、はとんど無く、ハンドリングアーム（２６
ａ）で正確に授受させるために位置合わせすることが重
要である０本実施例の特徴は、この位置合わせを従来に
比べて小型化した位置合わせの構成にある。

上記位置合わせは、第１図は（ａ）　（ｂ）を参照して
具体的に説明する。

先ず、被処理体であるウェハ■を回転及び上下動させる
第１載置体、例えばバキュームチャック（１９）と、こ
のバキュームチャック（１９）の回転中心上を共通した
一方向に移動する第２載置体、例えばリング形バキュー
ムチャック（２ｇ）　（又はビンセットともいう）と、
上記バキュームチャック（１９）を上記リング形バキュ
ームチャック（２８）と制御する制御手段例えばＣＰ　
Ｕ　（２９）と、から構成されている。

上記バキュームチャック■は、上述した多関節ロボット
（ハ）からウェハ０を受は取る頂面（３０）例えばφ３
０厘■×ｔ５厘アルミ円板を有し、この頂面（３０）の
下側に周回転させる軸芯（３１）例えばφ２０＋ａＳＵ
Ｓ製が設けられている。

この軸芯（３１）の頂面（３０）と反対端には、プーリ
（３２）が設けられ、このプーリ（３２）とタイミング
ベルトを介して駆動モーター（３３）のプーリと張架さ
れ、駆動モータ（３３）の駆動によって上記頂面（３０
）が回転自在に設けられている。また、さらに反対端の
先端には、上記駆動モータ（３３）を据付ける基板（３
４）が上記軸芯（３７）と直交して、水平に設けられて
いる。

上記軸芯（３１）から一定距離、離れた位置から、上記
頂面（３０）に載置されたウェハ■の外周端を検出され
る位置まで移動可能に被処理体中心検品手段１例えば透
過形センサ（３５）が配置されている。

ここで、この透過形センサ（２０）を頂面（３０）の中
心に向って、移動させる駆動モータ（３６）が２ケ所の
プーリ間をタイミングベルト（３７）が張架させて上記
センサ（２０）を移動させている。即ち、このタイミン
グベルト（３７）に固定した透過形センサ（２０）を固
定する部材が設けられている。そして、頂面中心に対す
る、上記透過形センサ（２０）の移動に際し上記透過形
センサ（２０）の移動距離がウェハ■の外周端を透過形
センサ（２０）の遮断信号情報がｃｐＵ　（２９）によ
って感知するようになっている。

上記ウェハ■の外周端検出は、バキュームチャック（１
９）を、所定回転角度１例えばフ２°毎に停止させて、
上記透過形センサ（２０）を頂面中心に向って移動し、
数ケ所１例えば５分割されたの外周を検出してウェハ■
の中心を検出するようになっている。

さらに、上記バキュームチャック（１９）を上下動させ
る機構が上記基板（３４）の底面に設けられて上記バキ
ュームチャック（１９）を上下動させている。

上記上下動させる機構は、上記基板（３４）と直交した
ボールネジ（３５）と、このボールネジ（３５）に螺合
結合したナツト（３５ａ）とから構成されている。

このボールネジ（３５）は、基台（３８）の底面に設け
られた上下動駆動モータ（３９）のプーリと張架された
タイミングベルトで上記ボールネジ部を回転させて、上
記基板（３４）を上下動させている。この上下動駆動モ
ータ（３９）は予め記憶されているプログラムに従って
駆動する如く設けられている。

上記リング形バキュームチャック（２８）は、上記バキ
ュームチャック（１９）に独立して設けられ、上記頂面
（３０）の中心（３０ａ）と同心的リング穴径を有する
リング部中心（２８ａ）を設けこのリング（２８ｂ）の
表面にはウェハ■と吸着する図示しない穴が設けられか
つ、上記頂面（３０）と平行に設けられている。

このリング部（２８ｂ）の外周一端に上記リング（２８
ｂ）の表面と平行に突設体（２８ｃ）を設けている。

この突設体（２８ｃ）がリング部（２８ｂ）に設けた反
対端には、直線的に一方向に移動する駆動部（４０）が
上記突設体（２８ｃ）方向と直交して設けられている。

この駆動部（４０）は、上記プーリ（４１）間を張架し
たタイミングベルト（４２）に上記突設体（２８ｃ）を
固定して、直線一軸方向に移動させる駆動モータ（４３
）が設けられている。

この駆動モータ（４３）は、予め記憶されたプログラム
に従って駆動する如く設けられている。

次に上述したエツチング装置の動作作用について説明す
る。

まず、オペレータ又はロボットハンド等によりロード用
のカセット載置台（１７）にウェハ２５枚程度を収納し
たウェハカセット■を載置し、アンロード用のカセット
載置台（１７）に空のウェハカセット■を載置する。そ
して昇降機構によりウェハ■を上下動して所定の位置に
設置する。これと同時多関節ロボット（８）をロード用
つェハカセットｄ側に移動設定する。そして、多関節ロ
ボットのアーム（１８）を所望のウェハ■の下面に挿入
する。そしてカセット載置台（１））を所定量下降し、
アーム（１８）でウェハ（９）を真空吸着する。

次にアーム（１８）を挿出し、プリアライメント部（イ
）のバキュームチャック（１９）上に搬送し、載置する
。

ここで、上記ウェハ■の中心位置合わせをする。

本実施例の特徴的事項はこのウェハの中心の位置合わせ
する作用について、第２図を参照して詳細に説明する。

上記バキュームチャック（１９）面にウェハ■が載置さ
れると、このバキュームチャック（１９）面に吸着孔（
図示せず）が設けられているので、このウェハ■が上記
吸着孔をふさぐことによって、吸着孔内の真空値を変化
させ、バキュームセンサが働き。

ウェハ載置を確認する。

また、イン側のロードロック室（２２）内のハンドリン
グアーム（２６ａ）の伸縮方向、ホームポジションにあ
ることを確認する。

さらに、リング形バキュームチャック（２８）のスライ
ド方向が適切位置が配置済か、否か、を把握するセンサ
で確認後、多関節ロボット（ハ）で上記バキュームチャ
ック０面でウェハ■を載置する。このウェハ■を、７２
°回転させて、３６０°／７２＠＝５ケ所ウエハ■の外
周端位置を検出する。

上記バキュームチャック■の中心とウェハ■中心との偏
心量Ｑと偏心角θとウェハ■半径Ｒを算出する。

この算出した駆動設定値で、上記バキュームチャック（
１９）と、上記リング形バキュームチャック（２８）と
駆動させる。

即ち、上記バキュームチャック（１９）に載置したウェ
ハ■を偏心角θ回転させて、一方向に移動する方向と合
致させる。

ここでこの回転は、ＣＰ　Ｕ　（２９）の指令信号に基
づいて、適用した駆動モータ（３６）が駆動する。

次に、上記一方向に合致した後、偏心量ｎで上記リング
形バキュームチャック（２８）を、一方向上の直線方向
に移動させて、上記バキュームチャック（１９）中心に
ウェハ■の中心を合わせる。この位置合わせをした後に
イン側のロードロック室（２２）のハンドリングアーム
（２６ａ）によってイン側のロードロック室（２２）に
搬送することになる。そして、この時すでにイン側のロ
ードロック室（２２）には不活性ガス例えばＮ２ガスを
導入し加圧状態としておく、そして、Ｎ２ガスを導入し
ながらイン側ロードロック（２２）の開閉機１（２５ａ
）を開口し、　ハンドリングアーム（２６ａ）により位
置合わせされたウェハ■を上記イン側ロードロック室へ
搬送し、その後開閉機構（２５ａ）を閉鎖する。

その後、ウェハを処理する。そして、アウト側ロードロ
ック室（２３）に設けられたハンドリングアーム（２６
ｂ）を処理室（２１）内に挿入し、　ウェハ■をハンド
リングアーム（２６ｂ）に吸着載置する。そして、この
ハンドリングアーム（２６ｂ）をアウト側ロードロック
室（２３）に収納し、開閉機構（２７ａ）を閉鎖する。

この時すでに予備室（２４）はアウト側ロードロック室
（２３）と同程度に減圧されている。そして開閉機構（
２７ｂ）を開口し、ハンドリングアーム（２６ｂ）によ
りウェハ■を予備室（２４）内の図示しないＪｌは台へ
収納する。そして、開閉機構（２７ｂ）を閉鎖し、載置
台を下降し予備室（２４）の開閉機構（２４ａ）を開口
する。

次に、あらかじめ所定の位置に多関節ロボットを移動し
ておき、この多関節ロボット０のアーム（１８）を予備
室（２４）へ挿入し、アーム（１８）上にウェハ■を吸
着載置する。そして、アーム（１８）を搬出し、予備室
（２４）の開閉機構（２４ａ）を閉鎖すると同時に、多
関節ロボット■を所定の位置に移動しながら１８０°回
転し、　空のカセット■の所定の位置にウェハ■をアー
ム（１８）により搬送収納する。

〔発明の効果〕

本発明は、上記被処理体中心検出手段を有すると供に、
この被処理体を回転可能に設けられた第１載置体と、こ
の第１載置体の回転中心を共通した一方向に直線移動可
能な第２載置体と、上記第１載置体面に載置された被処
理体中心及び、上記回転される第１載置体中心を結ぶ直
線方向とを上記第２載置体の直線方向に移動する一方向
と合致する如く上記被処理体を回転させたのちに、一軸
移動して上記被処理体中心を上記第１載置体中心に位置
合わせをする制御手段とを設けたのでこの第１載置体中
心を共通して直線的に一方向に移動する方向と合致させ
て、第２載置体で、上記処理体中心を、第１載置体中心
に位置合わせさせることができる。従って、上記被処理
体を一軸方向に移動して位置合せが可能であるために。

アライメント部の平面領域面が小さく、エツチング装置
を小型化させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明エツチング装置の一実施例の特徴的な位
置合わせ手段を説明する説明図、第２図は第１図におけ
る実施例の位置合わせ手段を説明する説明図、第３図は
第１図のエツチング装置の処理順序と説明するための説
明図、第４図は本発明エツチング装置の外観構成を説明
するための説明図、第５図は従来のエツチング装置を説
明するための説明図である。 １９・・・バキュームチャック ２８・・・リング形バキュームチャック２８ｂ・・・リ
ング部　　　　３０・・・頂面３１・・・軸芯　　　　
　　　３２・・・プーリ３３、３６．４３・・・駆動モ
ータ ３４・・・基板　　　　　　　３５・・・ボールネジ、
３５ａ・・・ナツト

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　被処理体中心を載置体中心に合致するように位置合わ
   せを行い、この被処理体を処理室に搬送して処理するエ
   ッチング装置において、 上記位置合わせは、上記被処理体中心検出手段を有する
   と供にこの被処理体を回転可能に設けられた第１載置体
   と、 この第１載置体の回転中心を共通した一方向に直線移動
   可能な第２載置体と、 上記第１載置体面に載置された被処理体中心及び、上記
   回転される第１載置体中心を結ぶ直線方向とを上記第２
   載置体の直線方向に移動する一方向と合致する如く上記
   被処理体を回転させたのちに、一軸移動して上記被処理
   体中心を上記第１載置体中心に位置合わせをする制御手
   段とを具備したことを特徴とするエッチング装置。