JPH0711466Y2 - プラズマ処理装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この考案は半導体ウェハーの表面にプラズマ雰囲気中で
薄膜を生長させたり、或いはプラズマ雰囲気中で半導体
ウェハーの表面のエッチングやクリーニング等の処理を
行うようにしたプラズマ処理装置に関する。

（従来の技術） 従来、前記の如くのプラズマ処理を行う装置には種々の
構造のものが知られている。

例えば真空チャンバー内に複数枚の半導体ウェハーを所
定の間隔で支持できるようにした電極組立体を設置した
プラズマCVD装置や、真空チャンバー内に複数枚の半導
体ウェハーを所定の間隔で支持できるようにしたホルダ
ーを設置したプラズマエッチング装置などである。

又、真空チャンバー内に半導体ウェハーの移送装置を設
置して一枚の半導体ウェハーを一つの真空チャンバー内
で複数の処理空間へ順次移送できるようにし、各処理空
間で同一の又は異るプラズマ処理を行うようにした装置
も知られている。

（考案が解決しようとする課題） この考案は前記の各種装置のうち、後者、即ち複数の処
理空間へ半導体ウェハーを移送できるようにした装置の
改良に係るものである。

従来知られていたこの種の装置では、一枚の半導体ウェ
ハーを複数の処理空間へ順次移送するものであったの
で、一枚の半導体ウェハーおよび該半導体ウェハーを支
持するホルダーの部分の熱容量が小さく、この為、半導
体ウェハー自体の温度が一つの処理空間から別の処理空
間へ移送する間に低下し易く、半導体ウェハー表面の薄
膜に温度の上昇、降下（ヒートサイクル）による影響が
あり、膜質が変化する問題点があった。

又、移送中の温度低下が大きいので、別の処理空間での
処理の際に、加熱に要する時間が長くなる問題点もあっ
た。

（課題を解決する為の手段） そこでこの考案は、複数枚の半導体ウェハーを同時に移
送可能として、処理の対象となる半導体ウェハーの部分
の熱容量を大きくし、移送中の温度低下を少くしたので
ある。

即ちこの考案のプラズマ処理装置は、真空チャンバー内
の処理空間に半導体ウェハーを配置して、該半導体ウェ
ハーをプラズマ雰囲気中で処理するプラズマ処理装置に
おいて、前記真空チャンバー内の一側に、複数の処理空
間が設けてあり、各処理空間へ挿脱可能とした複数のウ
ェハー支持体が搬送具を介して、一つの処理空間から別
の処理空間へ移動可能としてあると共に、前記ウエハー
支持体は、半導体ウエハーを支持可能とした放電用電極
板を、複数枚、所定の間隔で並列、対向させた電極組立
体で構成され、かつ、真空チャンバー内の他側に、ウエ
ハーカセットと前記ウエハー支持体の間で半導体ウエハ
ーを複数枚、同時に移送するためのキャリアロボットが
設置してあり、該キャリアロボットは、移送時の複数枚
の半導体ウエハーのピッチを変化可能に構成してあるこ
とを特徴としている。

（作用） この考案のプラズマ処理装置によれば、複数枚の半導体
ウェハーが１グループとして扱われるので、半導体ウェ
ハーを支持するウェハー支持体も大型化されて熱容量も
大きくできるので、処理空間の間を移送する過程での半
導体ウェハーの温度低下を少くできる。又、移送後の加
熱時間も短縮できる。

（実施例） 以下、この考案をプラズマCVD装置として実施した例を
図面を参照して説明する。

第１図および第２図が実施例の装置の全体を表わしたも
ので、図中１が箱形の真空チャンバーで、該真空チャン
バー１の一側（第１図において右方）下部に、有底筒状
の処理室2a、2b、2cが、３個同一円周上に等間隔で設け
てある。前記処理室2a、2b、2cを配置した中央部には半
導体ウェハーＷの搬送具３が設置してある。この搬送具
３は回転自在とした昇降軸４の上端に腕５、５を前記処
理室2a、2b、2cと同一間隔で放射状に設けた構造で、各
腕５、５の先端下側には、前記処理室2a、2b、2cに挿脱
可能としたウェハー支持体６、６が設けてある。この実
施例におけるウェハー支持体６は何れも第３図に示した
ようなプラズマCVD処理用の電極組立体で構成されてお
り、複数枚の電極板７、７が所定の間隔で対向するよう
に並列して組立てられて、各電極板７、７に半導体ウェ
ハーＷが一枚ずつ支持できるようになっている。

処理室2a、2b、2cの外側にはヒータ８が嵌装されて、処
理室2a、2b、2c内に前記ウェハー支持体６を介して収容
した半導体ウェハーＷが加熱できるようになっている。

前記真空チャンバー１の処理室2a、2b、2cの他側（第１
図において左方）には、キャリアロボット11と、該キャ
リアロボット11の両側に配したカセットステージ12が設
置してあり、真空チャンバー１内でウェハーカセット13
から半導体ウェハーＷを前記ウェハー支持体６へ装入又
は取出しができるようになっている。

又、真空チャンバー１の側壁（第１図において左壁）に
は、前記カセットステージ12と対向させて２つのゲート
バルブ14、14が設けられ、該ゲートバルブ13、13の外側
にはロードロックチャンバー15a、15bが設置してある。

前記ロードロックチャンバー15a、15bは真空チャンバー
１に対する予備真空室を構成するもので、例えば一方の
ロードロックチャンバー15aに、半導体ウェハーＷを収
容したウェハーカセット13を導入して、該ロードロック
チャンバー15aを真空排気した後、ゲートバルブ14を開
けることによって、ウェハーカセット13を真空チャンバ
ー１内へ導入可能とするものである。又、他方のロード
ロックチャンバー15bは、先ずゲートバルブ14を閉じた
状態でロードロックチャンバー15b内を真空排気した
後、ゲートバルブ14を開けて、真空チャンバー１内のウ
ェハーカセット13をロードロックチャンバー15b側へ移
し、次いでゲートバルブ14を閉じた後、ロードロックチ
ャンバー15b内を常圧にすれば、真空チャンバー１側の
真空に影響を与えることなく、ウェハーカセット13を外
部へ取出し可能とするものである。

前記カセットステージ12は真空チャンバー１と、このロ
ードロックチャンバー15a、15bの間でウェハーカセット
13を移送する為の装置であって、図中矢示16の方向で移
動可能となっている。

又、前記キャリアロボット11は、カセットステージ12へ
移送されたウェハーカセット13から、前記ウェハー支持
体６へ半導体ウェハーＷを移送する為の装置であって、
第４図に示したような構造となっている。即ち、半導体
ウェハーＷを搭載できるようにしたフィンガー17が複数
枚（図は５枚の場合を示してある。）、片持ち状に設け
られたもので、フィンガー17全体が前記カセットステー
ジ12およびウェハー支持体６側へ離接自在となっている
と共に、フィンガー17相互のピッチが変更可能となって
いる。

上記実施例のプラズマCVD装置の動作を説明すると次の
通りである。

この装置では処理室2a、2b、2cで夫々条件の異るプラズ
マCVD処理が可能であるが、ここでは同一の処理を行う
場合を説明する。従って、処理の際には各処理室2a、2
b、2cへは同一の反応ガスが導入される。

半導体ウェハーＷは、ウェハーカセット13に収容されて
ロードロックチャンバー15aを通して真空チャンバー１
内へ導入され、カセットステージ12よりウェハー支持体
６へと移送される。

ウェハー支持体６へは半導体ウェハーＷが５枚毎で１グ
ループとされて移送される。ウェハーカセット13に収容
される半導体ウェハーＷのピッチと、ウェハー支持体６
に収容される半導体ウェハーＷのピッチは一般に異るの
で、キャリヤロボット11でこのピッチの不一致を調整す
る。

ウェハー支持体６へ半導体ウェハーＷを移送する際に
は、搬送具３は昇降軸４を上昇させて、ウェハー支持体
６を処理室2a、2b、2cの上方へ取出して行われるのは言
うまでもない。

ウェハー支持体６へ半導体ウェハーＷの移送が完了した
ら、昇降軸４を降下させて、ウェハー支持体６を処理室
2a、2b、2c内へ夫々装入し、かつ前記電極板７、７へ高
周波等の放電々力を印加すると共に、反応ガスを供給し
て処理室2a、2b、2c内へプラズマを生成させて所定の処
理を行う（尚、半導体ウェハーが未だ搭載されないウェ
ハー支持体へは電力供給および反応ガスの供給はされな
い。又、放電々力の印加の前に、ヒータ８に通電してウ
ェハー支持体６に支持された半導体ウェハーＷが所定の
温度に加熱される。）。

前記所定の処理が終了したら、昇降軸４を上昇させて、
ウェハー支持体６を処理室2a、2b、2cの外部へ取出すと
共に、昇降軸４を回転させて、ウェハー支持体６を夫々
隣接する処理室側へ移動させる。即ち処理室2aで処理さ
れたウェハー支持体６は処理室2b側へ、処理室2bで処理
されたウェハー支持体は処理室2c側へ、処理室2cで処理
されたウェハー支持体は処理室2a側へと移動する。尚、
昇降軸４の回転に際しては、ロック装置９（第２図参
照）を介して位置決めおよび固定が行われる。

ここで再び処理室2a上にあるウェハー支持体６へ対して
前記と同様に、キャリヤロボット11を介して半導体ウェ
ハーＷを移送し、ウェハー支持体６の処理室への挿入お
よびプラズマ処理を繰り返す。このようにして処理室2c
で処理されたウェハー支持体６が処理室2a側へ移動して
来たら、ウェハー支持体６に支持された半導体ウェハー
Ｗをキャリヤロボット11を介して取出した後、未処理の
半導体ウェハーＷを移送して前記と同様の操作を繰り返
す。

処理の終了した半導体ウェハーＷの移送は前記のカセッ
トステージ12からウェハー支持体６への移送と逆の動作
が行われる。即ち、キャリヤロボット11がウェハー支持
体６から半導体ウェハーＷを取出した後、ピッチを変換
しながら、カセットステージ12のウェハーカセット13側
へ移し換える。この場合、ウェハー支持体６から取出し
た半導体ウェハーＷの温度が高く、ウェハーカセット13
へ直ちに移し換えが不可能の場合には、カセットステー
ジ12の外側にバッファーステージ18を設けて、該部で一
旦冷却するようにすることもできる。

尚、カセットステージ12、12の中間部には、カセットキ
ャリヤ19が設けてあり、導入側のカセットステージ12で
空になったウェハーカセット13を取出し側のカセットス
テージ12へ移送できるようになっており、ウェハーカセ
ットのみをロードロックチャンバー15bから導入する必
要性を無くしている。

第５図は前記カセットステージ12を使用することなく構
成した実施例で、ロードロックチャンバー15a、15bが直
接キャリヤロボット11と対向して設けたもので、その他
の部分は前記実施例と同様である。従って半導体ウェハ
ーＷは５枚が１グループとしてウェハー支持体６に移送
され、処理室2a、2b、2c間の移送もそのグループのまま
行われる。

尚、上記実施例では、処理室2a、2b、2cの全てにおいて
プラズマCVD処理を行う場合を説明したが、処理室2aで
はプラズマCVD処理を行い、処理室2bではプラズマエッ
チング処理を行い、次いで処理室2cでは再びプラズマCV
D処理を行うようにしたプラズマ処理も考えられる。

又、処理室は実施例のように垂直方向に設ける場合と、
水平方向に設ける場合があり、何れも同様に実施可能で
ある。

（考案の効果） 以上に説明したように、この考案によれば複数の処理空
間の間を複数枚の半導体ウェハーを１グループとして移
送するようにしたので、ウェハー支持体の熱容量が大き
くなり、移送中の半導体ウェハーの温度低下をおさえ、
半導体ウェハー表面に形成された膜の劣化を防止できる
効果がある。

又、移送中の温度低下が小さいので、移送後の加熱時間
を短縮でき、処理能率を向上できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の実施例の横断平面図、第２図は同じ
く縦断面図、第３図は同じく実施例の処理室およびウェ
ハー支持体の断面図、第４図は同じく実施例のキャリヤ
ロボットの断面図、第５図はこの考案の他の実施例の横
断平面図である。 １…真空チャンバー、2a、2b、2c…処理室 ３…搬送具、６…ウェハー支持体 ７…電極板、11…キャリヤロボット 12…カセットステージ、13…ウェハーカセット 15a、15b…ロードロックチャンバー 19…カセットキャリヤ

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】真空チャンバー内の処理空間に半導体ウエ
   ハーを配置して、該半導体ウエハーをプラズマ雰囲気中
   で処理するプラズマ処理装置において、前記真空チャン
   バー内の一側に、複数の処理空間が設けてあり、各処理
   空間へ挿脱可能とした複数のウエハー支持体が搬送具を
   介して、一つの処理空間から別の処理空間へ移動可能と
   してあると共に、前記ウエハー支持体は、半導体ウエハ
   ーを支持可能とした放電用電極板を、複数枚、所定の間
   隔で並列、対向させた電極組立体で構成され、かつ、真
   空チャンバー内の他側に、ウエハーカセットと前記ウエ
   ハー支持体の間で半導体ウエハーを複数枚、同時に移送
   するためのキャリアロボットが設置してあり、該キャリ
   アロボットは、移送時の複数枚の半導体ウエハーのピッ
   チを変化可能に構成してあることを特徴としたプラズマ
   処理装置。