JPH03159230A - プラズマ処理装置 - 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、被処理体をボートに搭載してプラズマ処理を
バッチ式に実施するプラズマ処理装置に関する。

（従来の技術） 例えば、半導体ウェハに対するプラズマＣＶＤ処理は、
従来処理容器内に配設されたサセプタにウェハを支持し
て行うものが一般的である。

しかし、これでは−度に処理できるウェハ枚数に制限が
あるため、ボートにウェハを多数枚搭載し、例えば１０
０枚程度のウェハを一度に処理する方式が好ましい。

この種のボートを搬入出する方式のプラズマＣＶＤ装置
であって既に実用化されているものは、ソフトランディ
ング方式と称され、ウェハを搭載したボートを処理容器
内に搬入した後に、その内部の底面側にボートを載置し
、搬入出用レバーを搬出した後にプラズマ処理を開始し
ていた。

（発明が解決しようとする課題） 上述したソフトランディング方式では、処理容器内への
ボートのセットを非接触にて実施できないため、ボート
セットの際に発生する不純物の問題が避けられず、この
不純物がウェハに付着して処理の歩留まりが低下するこ
とが指摘されていた。

ボートの搬入比を非接触で実施するためには、片持ち梁
状のカンチレバーによってボートを搬入し、カンチレバ
ーにボートを支持した状態で処理を行い、処理の終了後
にボートを搬出する方式が考えられる。

しかしながら、この種のプラズマ処理を実施するボート
は、プラズマ生成用の電極板を保持しており、他の処理
に使用されるボートよりもその分重量が重い。さらに、
バッチ処理枚数を増やしてスループットを挙げる要求が
ある近年では、ボートの長手軸が長くなり、このような
長いボートに、ウェハ及び電極板を支持するためにはそ
の分強度保障を行わなければならず、ボート重量がさら
に重くなる傾向にある。

このような相当重量のボートを片持ち梁状のカンチレバ
ーの自由端部に支持した場合には、その自由端部の位置
が上下に変位してしまい、特にボートエレベータ等との
間でボートの受は渡しをする際に、ボートエレベータの
昇降位置合せが困難となる。

また、相当重量のボートの受は渡しの際に万一衝撃荷重
が作用した際には、かなりの強度保障を施さない限りカ
ンチレバーが破損してしまう。

そこで、本発明の目的とするところは、プラズマ処理を
バッチ式に行うにあたって、非接触なボートの搬入比を
実施できるカンチレバ一方式を採用し、かつ、バッチ処
理枚数を増やしながらも、カンチレバーの自由端部を常
に基準位置に設定してボートの受は渡しを容易とし、か
つ、非処理時にはカンチレバーへの荷重負担を軽減でき
るプラズマ処理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） 本発明のプラズマ処理装置は、 プラズマガス雰囲気にて被処理体をプラズマ処′理する
処理炉と、 プラズマ生成用の電極板を保持し、この電極板に上記被
処理体を支持するボートと、 このボートを載置して上記処理炉に搬入比する片持ち梁
状のカンチレバーと、 上記カンチレバーを上記処理炉より搬出した際の上記カ
ンチレバー自由端部下方に昇降自在に配置され、上昇し
た基準位置にて上記自由端部を支持するレバー支持機構
と、を設けたことを特徴とする。

（作用） 上記構成によれば、ボートを搭載したカンチレバーが処
理炉の外部に存在する際には、このカンチレバーの自由
端部に向けてレバー支持機構に置ける支持部を上昇させ
、その上昇した基準位置にてカンチレバー自由端部を支
持できる。従って、ボートの受は渡しの際には、このカ
ンチレバーを所定の基準位置に維持でき、この上に搭載
されるボートの受は渡しを常に一定の位置にて実施でき
る。さらに、カンチレバーの自由端部を支持することで
、カンチレバーでの荷重負担を軽減できる。

（実施ｆＰ１） 以下、本発明をプラズマＣＶＤ装置に適用した一実施例
について、図面を参照して具体的に説明する。

まず、第３図を参照してプラズマＣＶＤ処理装置の概要
について説明する。

同図において、横型処理炉１０は例えば３段にて積層さ
れ、各段の横型処理炉１０に対してボート３０を搬入す
るためのカンチレバー（図示せず）を有するボート搬入
出装置１２が設けられている。

また、このボート搬入出装置１２と平行にボートライナ
ー１４が設けられ、このボートライナー１４は前記ボー
ト３０をウェハ移し換え位置Ａとエレベータ受は渡し位
置Ｂとに直線移動可能である。

前記エレベータ受は渡し位置Ｂに対向する位置には、ボ
ートエレベータ１６が設けられ、昇降及び水平移動可能
なエレベータアーム１８に取り付けた２本のボート受は
バー１８ａ、１８ｇにより、前記ボート３０を支持して
搬送が可能となっている。

前記ウェハ移し換え位置Ａに対向する位置には、多関節
アームを有するウェハ搬送ロボット２０が設けられてい
る。このウェハ搬送ロボット２０は、第１の回転軸２２
ａに対して回転する第１の可動部２２ｂと、この第１の
可動部２２ｂに支持された第２の回転軸２４ａに対して
回転する第２の可動部２４ｂと、この第２の可動部２４
ｂに支持された第３の回転軸２６ａに対して回転する第
３の可動部２４ｂとを有して構成されている。そして、
前記第３の可動部２６ｂに、その詳細を後述するウェハ
を吸着保持するためのロボットアーム（図示せず）を配
置している。

そして、上記ウェハ搬送ロボット２０の上記回転動作に
より、ボートライナー１４上の前記ウェハ移し換え位置
Ａに設定されたボート１０と、複数のキャリア２８との
間でロボットアームを移動でき、ウェハの移し換えが可
能である。

次に、前記ボート３０について、第２図（Ａ）。

（Ｂ）を参照して説明する。

このボート３０は、２つの取手部３２．３２を２本の連
結ロッド３４，３４で連結し、かつ、取手部３２，３２
の間には２本の給電用ロッド３６゜３６が配設されてい
る。ウェハを支持し、かつ、プラズマを生成するための
電極板４０は、その奇数枚目が一方の給電用ロッド３６
と電気的な接続がとられ、偶数枚目が他方の給電用ロッ
ド３６と電気的接続がとられるように支持される。また
、この各電極板４０の間には、その３箇所にてそれぞれ
例えば石英ガラス製の絶縁スペーサ３８が介在され、電
極間距離を等しく保つと共に、その垂直度を維持してい
る。

ボート長手方向の両端側の２枚の電極板４０には片面に
のみウェハを支持し、その他の各電極板４０はその両面
にウェハを支持可能である。このために、その電極支持
面４２にはそれぞれ２木のテーパビン４４が固定され、
ウェハの下端を支持してウェハ支持面４２に密着保持で
きる。なお、第３図（Ｂ）に示す電極板４０の左面のウ
ェハ支持面４２ａとし、右面をウェハ支持面４２ｂとす
る。この各ウェハ支持面４２ａ、４２ｂの上端には、そ
れぞれ前記ロボットアームとの干渉を防止するための逃
げ部４６ａ、４６ｂが形成され、電極板４０が薄いこと
から、この各逃げ部４６ａ。

４６ｂは電極板４０の中心線Ｐよりそれぞれ異なる方向
にずれた位置に形成されている。

次に、前記ボート搬入出装置１２に配置され、各横型処
理炉１０に対して、前記ボート３０を搬入出するための
カンチレバー５０について、第４図を参照して説明する
。同図（Ａ）、（Ｂ）に示すように、このカンチレバー
５０は前記横型処理炉１０の開口端部を密閉するキャッ
プ５２を有している。なお、このキャップの右側には、
カンチレバー５０を横型処理炉１０に向けて進退駆動す
る駆動装置（図示せず）が設けられている。キャップ５
２の表面には、２本の基端側バイブ５４゜５４、この先
端に固定された２本のボート支持パイプ５８−．５ｇ−
及びさらにこの先端に固定された自由端側バイブ５８．
５８を有し、片持ち梁状に形成されている。前記基端側
バイブ５４゜５４は、このカンチレバー５０に搭載され
るボート３０を前記横型処理炉１０の均熱ゾーンに配置
できる長さにて形成されている。前記ボート支持パイプ
５ｇ＝、５ｇ＝は、前記ボート３０を支持し、かつ、そ
の給電用ロッド３６に給電するためのコンタクト部６０
を有している。本実施例におけるカンチレバー５０は、
２つのボート３０．３０を搭載可能としている。前記ボ
ート３０は、その四隅において前記給電用ロッド３６と
電気的に接続された接点部３６ａを有し、この接点部３
６ａは同図（Ｃ）に示すように円鐘形状にて形成されて
いる。一方、この円鐘形状の接点部３６ａと電気的にコ
ンタクトする前記コンタクト部６０は、同図（Ｃ）に示
すようにすり林状の溝部６０ａを有し、両者のテーパ面
同士の接触により広いコンタクト面積を確保できるよう
にしている。なお、２本のボート支持パイプ５８−．５
８”側部には、それぞれコネクタ渡し５６が配置され、
前記コンタクト部６０と電気的に接続されている。そし
て、このボート支持パイプ５８′側部のコネクタ渡しは
、前記基端側バイブ５４を介してコネクトロッド６２と
電気的に接続され、さらにキャップ５２の他面側に設け
た接続端子６４と電気的に接続されている。そして、本
実施例では前記カンチレバー５０を横型処理炉１０内部
に搬入し、キャップ５２が横型処理炉１０の開口端を密
閉した後に、処理炉１０の外部にて前記接続端子６４を
介してＲＦ電源を供給可能としている。

次に、第１図を参照して前記カンチレバー５０の自由端
側バイブ５８を支持するレバー支持機構７０について説
明する。

このレバー支持機構７０は、前記カンチレバー５０を横
型処理炉１０より搬出した際の前記自由端側バイブ５８
が配置される位置と対向して配置されている。このレバ
ー支持機構７０は、２本の自由端側バイブ５８．５８と
対向する位置にて上下動可能な昇降部７２を有し、この
昇降部７２にはＵ字型に切欠された２つの支持溝７４．
７４を形成している。この昇降部７２は、アーム７６の
一端に固定され、このアーム７６の他端側は、リニアベ
アリング７８を介してガイド軸８０に上下動自在に支持
されている。前記アーム７６を上下動させるために、ロ
ッドレスシリンダ８２が配置されている。このロッドレ
スシリンダ８２は、上下２箇所のエアー導入部８４ａ、
８４ｂのいずれか一方へのエアー圧を高めることにより
、その可動部８６を上下動させることができ、この可動
部８６が前記アーム７６と一体的に上下動できるように
なっている。

次に、作用について説明する。

キャリア２８よりボート１０へのウェハの移し換えは、
ボートライナー１４上のウェハ移し換え位置Ａにボート
１０をセットし、ウェハ搬送ロボット２０の駆動により
実施される。ウェハの移し換えの終了したボート３０は
第３図に示すウェハ移し換え位ＷＡよりエレベータ受は
渡し位置Ｂに直線移動され、その後、ボートエレベータ
１６の駆動により、ボート３０の２つの取手部３２゜３
２がボート受はバー１８ａ、１８ａに支持され゛る。さ
らに、ボートエレベータ１６の上昇移動、水平移動によ
り、ボート搬人出装置１２上に設置されているカンチレ
バー５０へボート３０を受は渡すことになる。

ここで、上記のようにしてボート３０が受は渡されるカ
ンチレバー５０は、その自由端側バイブ５８がレバー支
持機構７０によって所定の基準高さに維持されている。

特に、本実施例の場合には、カンチレバー５０上に２つ
のボート３０．３０を搭載するようにしているが、１つ
のボート３０を搭載した後にも、その重量にかかわらず
カンチレバー５０の自由端側バイブ５８．５８の基準高
さを維持できるので、常時同一のエレベータ昇降位置に
てボート３０の受渡しを行うことが可能となる。そして
、このようにカンチレバー５０の自由端側の高さが変動
しなければ、ボート３０の接点部３６ａを受は入れるコ
ンタクト部６０における溝６０８の水平方向の位置も変
化しないので、この溝６０ａへの接点部３６ａの挿入動
作を容易に実現できる。さらに、カンチレバー５０の自
由端側をレバー支持機構７０にて支持することにより、
ボートエレベータ１６によってボート３０をカンチレバ
ー５０上に受は渡す際に、たとえ衝撃荷重が作用したと
しても、これを片持ち梁状のカンチレバー５０によって
のみ受けるのではなく、その自由端側を支持するレバー
支持機構７０でも負担をすることができるので、多数枚
のウェハに加えて電極板４０を保持した相当重量のボー
ト３０による衝撃荷重が万−生じたとしても、レバー支
持機構７０によってカンチレバー５０の破損を確実に防
止できる。

２つのボート３０．３０がカンチレバー５０上にセット
された後は、レバー支持機構７０のエアー導入部８４ａ
に多くのエアーを導入して、可動部８６を下降させ、こ
れと共にアーム７．６を介して昇降部７２を下降させる
。このようにして、第１図の鎖線で示すように、カンチ
レバー５０の移動経路外に前記昇降部７２を設定する。

その後、図示しない駆動装置により、カンチレバー５０
を横型処理炉１０に搬入する。そして、キャップ５２に
よって処理炉１０の開口端を密閉し、所定プロセス温度
への設定、プロセスガスの導入及びプラズマの生成を行
うことで、ボート３０に搭載されているウェハに対する
プラズマＣＶＤ処理を行うことになる。

処理が終了した後に、カンチレバー５０を後退させ、横
型処理炉１０の外部に設定する。カンチレバー５０の搬
出が終了した後に、前記レバー支持機構７０を再度駆動
し、その昇降部７２によってカンチレバー５０の２本の
自由端側バイブ５８゜５８を支持する。このようにして
、ボート３０をエレベータアーム１８に受は渡す際には
、カンチレバー５０の自由端部の所定の基準高さに維持
できるので、ボート３０の搬入時と同様な効果を得るこ
とができる。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、
本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。

例えば、前記レバー支持機構７０におけるカンチレバー
５０の自由端部を支持する部分の形状あるいは昇降部７
２の昇降駆動方式などについては、これらの機能を実現
できる他の種々の部材に置き換え可能である。また、本
発明は必ずしもプラズマＣＶＤ装置に適用されるものに
限らず、カンチレバ一方式を採用した他のプラズマ処理
装置例えばプラズマエツチング装置にも同様に適用可能
である。

次に、各横型処理炉１０の外部に配置され、前記ボート
３０の各電極板４０へ給電するための給電接続部９０に
ついて、第５図及び第６図を参照して説明する。

この給電接続部９０は、第５図に示すように前記カンチ
レバー５０側の接続端子６４と、横型処理炉１０の外部
である熱排気室としてのスカベンチャー９８に設けられ
た部材からなる。このスカベンチャー９８には、２本の
前記接続端子６４゜６４に向けて回転可能なコンタクト
アーム９２゜９２（第１図ではその一方のみ図示）が配
置されている。このコンタクトアーム９２は、その基端
側かロータリーアクチエータ９４に固定され、このロー
タリーアクチエータ９４の回転動作により。

前記コンタクトアーム９２を前記接続端子６４とコンタ
クトＯＮする位置、及びこれと非接触なコンタクトＯＦ
Ｆする位置とに回転可能としている。

このコンタクトアーム９２には、ケーブル９２ａが接続
され、このケーブル９２ａの他端側は図示しないＲＦ電
源に接続されている。前記ロータリーアクチエータ９４
は取付板９６に固定され、この取付板９６には、前記コ
ンタクトアーム９２が接続端子６４と非接触な位置であ
って、かつ、カンチレバー５０の進退経路外に設定され
た際に前記コンタクトアーム９２と接触′するメカニカ
ルスイッチ９６ａを有している。そして、このメカニカ
ルスイッチ９６ａにてコンタトアーム９２が検出された
時にのみ、カンチレバー５０の搬入小動作を可能として
いる。一方、ロータリーアクチエータ９４の回転駆動、
すなわちコンタクトアーム９２が接続端子６４とコンタ
クトＯＮする動作は、カンチレバー５０が横型処理炉１
０内部に搬入され、ボート３０の搬入動作が完了したこ
とを検知した後に実施されるようになっている。

また、本実施例装置では、横型処理炉１０よりカンチレ
バー５０が搬出された際に、この処理炉１０の開口端１
０ａからの熱放出を防止するために、オートドア１００
が設けられている。このオートドア１００は、前記横型
処理炉１０の開口端１０ａとは非接触な位置にて、前記
カンチレバー５０の搬入出経路と直交する方向に移動可
能となっている。

次に、前記ロータリーアクチエータ９４及びオートドア
１００の駆動系について、第６図を参照して説明する。

第６図に示すＦ側口−タリーアクチエータ９４のＡボー
ト及びＢ側口−タリーアクチエータ９４のＢボートに・
加圧すると、前記各コンタクトアーム９２，９２はコン
タクトＯＮする方向に駆動されることになる。一方、Ｆ
側口−タリーアクチエータ９４のＢポート及びＢ側口−
タリーアクチエータ９，４のＡボートより加圧すると、
前記各コンタクトアーム９２，９２はコンタクトＯＦＦ
する方向に駆動される。この各ボートへのエアー導入を
切り換えるために第１の電磁弁１０２が設けられている
。尚、第６図の状態では２つのコンタクトアーム９２，
９２をコンタクトＯＮする方向にエアーが導入されてい
る。

このエアー駆動系は、前記オートドア１００を開閉駆動
するためにも兼用されている。すなわち、前記オートド
ア１００は第６図に示すロッドレスシリンダ１０６の可
動部１０８に固定され、このロッドレスシリンダ１０６
のオーブン側にエアーを導入することでオルトドア１０
０が開放され、そのクローズ側にエアーを導入すること
でオートドア１００が横型処理炉１０の開口端１０ａと
対向する位置に設定される。このエアー導入の切り換え
を行うために第２の電磁弁１０４が設けられている。尚
、第６図に示す状態では、クローズ側にエアーが導入さ
れ、従ってオートドア１００はその開口端１０ａを閉鎖
する位置に設定されている。

ここで、前記カンチレバー５０上に２つのボート３０．
３０が搭載され、かつ、各ボート３０の給電用ロッド３
６と接続された接点部３６ａが、カンチレバー５０側の
コンタクト部６０における溝６０ａに嵌入され、その電
気的接続がとられることになる。

次に、カンチレバー５０を駆動し、２つのボー）３０．
３０を搭載したカンチレバー５０を横型処理炉１０内部
に搬入する。この際、この処理炉１０の開口端１０ａ付
近に配置されているコンタクトアーム９２，９２は、ロ
ータリーアクチエータ９４，９４の駆動によりそのコン
タクトＯＦＦ位置に設定され、かつ、オートドア１００
はオーブン位置に設定されるので、このカンチレバー５
０の搬入動作に支障は生じない。

カンチレバー５０の搬入が終了すると、カンチレバー５
０に設けられたキャップ５２によって横型処理炉１０の
開口端１０ＪＩが密閉されることになる。そして、この
カンチレバー５０の搬入動作が完了したことが図示しな
いセンサ等により検知されると、第６図に示す第１の電
磁弁１０２が同図に示すように切り換えられ、Ｂ側口−
タリーアクチエータ９４のＢボート及びＦ側口−タリー
アクチエータ９４のＡボートより加圧され、２つのコン
タクトアーム９２．９２がコンタクトＯＮする方向に駆
動される。この結果、２つのコンタクトアーム９２，９
２は、前記キャップ５２より外部に突出している接続端
子６４．６４とコンタクトすることになる。

その後、横型処理炉１０内部を所定のプロセス温度に設
定し、プロセスガスを導入すると共に、図示しないＲＦ
電源をＯＮとし、ケーブル９２ａ。

コンタクトアーム９２．接続端子６４．コネクトロッド
６２．コネクタ渡し５６．コンタクト部６０、接点部３
６ａを介して給電用ロッド３６゜３６に通電し、この給
電用ロッド３６，３６と電気的接続関係にある電極板４
０にＲＦ電源を供給することが可能となる。この結果、
２つの電極４０．４０の間にプロセスガスによるプラズ
マが生成され、ボート３０に搭載されているウェハに対
するプラズマＣＶＤ処理を行うことができる。

処理が終了した後には、上述した各種プロセスの駆動を
停止し、かつ、第１の電磁弁１０２のボートを切換え制
御し、Ｆ側口−タリーアクチエータ９４のＢポート及び
Ｂ側口−タリーアクチエータ９４のＡボートより加圧す
るようにして、２つのコンタトアーム９２．９２を接続
端子６４゜６４と非接触であるコンタクトＯＦＦ位置に
設定する。そうすると、この２つのコンタクトアーム９
２．９２はそれぞれメカニカルスイッチ９６ａ。

９６ａにてコンタトＯＦＦ位置に配置されたことが検知
されるので、その後カンチレバー５０の搬出動作を行う
ことが可能となる。そして、カンチレバー５０が完全に
横型処理炉１０より搬出されたことが検出されると、第
２の電磁弁１０４のボートが切換えられ、ロッドレスシ
リンダ１０６のクローズ側にエアーが導入され、オート
ドア１００が横型処理炉１０の開口端１０ａと対向する
位置に直線移動される。この結果、横型処理炉１０内部
の熱がその対流により処理炉１０外部に放出されること
が抑制され、次のプロセス時の立上りを早めることが可
能となる。ここで、本実施例ではこのオートドア１００
を単に直線移動させているので、開口端１０ａを完全に
密閉することはできないが、次のプロセスの立上りを早
めることができるように熱放出を防止でき、特に、オー
トドア１００を単に直線移動しているのでその駆動機構
を小型化、軽量化できる効果を有する。

このように、上記構成によればボート３０に搭載された
プラズマ生成用の各電極板４０に対する給電を、横型処
理炉１０の外部に設けた給電接続部９０によって実現し
ている。従って、この給電接続部９０のコンタクト面は
反応生成物によって汚染されることがなく、メンテナン
スの開度を大幅に減少できることに加えて、そのメイン
テナンス作業を横型処理炉１０の外部にて実現できるの
でその作業負担を大幅に低減することが可能となる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によればカンチレバーを処
理炉より搬出した際には、このカンチレバーの自由端部
をレバー支持機構によって所定の基準位置に保持するこ
とができるので、つ・エバに加えてプラズマ生成用の電
極板を保持した参〇当重量のボートを受は渡す際には、
カンチレバー自由端部が上下動しないのでその動作を確
実に実施でき、しかも、非処理時にはカンチレバーへの
荷重負担をレバー支持機構によって少なくできるので、
たとえ衝撃。荷重が作用した場合にもカンチレバーの破
損を防止することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を適用したプラズマＣＶＤ装置におけ
るカンチレバー自由端部のレバー支持機構の正面図、 第２図（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれプラズマ処理用ボー
トの正面図、平面図、 第３図は、実施例装置の全体構成を説明するための概略
平面図、 第４図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、それぞれ２つのボー
トを搭載した状態のカンチレバーの正面図、平面図、ボ
ート及びカンチレバーのコネクタ部の概略断面図である
。 第５図は（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれプラズマＣＶＤ装
置における給電接続部の正面図、側面図、第６図は、給
電接続部におけるロータリーアクチエータの駆動及びオ
ートドアの駆動系を説明するための概略説明図、 １０　・・・　処理炉、 １６　・・・　ボートエレベータ、 ３０　・・・　ボート、 ４０　・・・　電極板 ５０　・・・　カンチレバー ５８　・・・　自由端部、 ７０　・・・　レバー支持機構、 ７４　・・・　支持溝、 ８２　・・・　ロッドレスシリンダ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）プロセスガス雰囲気にて被処理体をプラズマ処理
   する処理炉と、 プラズマ生成用の電極板を保持し、この電極板に上記被
   処理体を支持するボートと、 このボートを載置して上記処理炉に搬入出する片持ち梁
   状のカンチレバーと、 上記カンチレバーを上記処理炉より搬出した際の上記カ
   ンチレバー自由端部下方に昇降自在に配置され、上昇し
   た基準位置にて上記自由端部を支持するレバー支持機構
   と、を設けたことを特徴とするプラズマ処理装置。