JPH07147311A - 搬送アーム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 被処理体の冷却効率が高く結露が生じない搬
送アームを提供する。 【構成】 本発明に基づいて構成された、駆動アームを
備えた駆動部１００〜１０３と被処理体を支持する被処
理体支持部１０４とから構成され、被処理体を移載する
ための搬送アーム３０は、被処理体支持部１０４の少な
くとも被処理体と接触する接触部位３１、３２を断熱性
を有しかつ導電性を有する材料から構成しているので、
移載中に予冷却された被処理体の冷熱が逃げないので、
被処理体の冷却効率を高めることができる。同時に搬送
アームに付着した水分の結露が生じるのを防止できる。
さらに接触部が導電性を有するので、移載中に被処理体
の帯電を除去できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、被処理体をたとえば各
チャンバ間で搬送するために使用される搬送アームに関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来より半導体製造工程においては、た
とえばロードロック室から処理室内に被処理体を搬入搬
出するために、搬送アームが使用されている。かかる搬
送アームは、図８に示すように、回転駆動自在な基台１
００に設置されて相互に連動して回転駆動可能な第１お
よび第２のアーム１０１、１０２から構成された駆動部
と、それらの複数のアームの先端部に設けられて被処理
体を載置可能な被処理体支持部１０３とから主に構成さ
れている。また載置台１０３の載置面には被処理体、た
とえば半導体ウェハのオリフラ部に整合する位置決め部
１０４が設けられている。

【０００３】ところで、近年の半導体処理装置において
は、垂直なパターン形状と高い選択比を得るために、被
処理体、たとえば半導体ウェハの反応表面を低温化する
低温処理方法が採用されている。かかる低温処理におい
ては、被処理体の反応表面の温度を許容処理温度範囲内
に正確に保持することが、製品の歩留まりを向上させ、
かつ繊細な表面加工を行う上で重要である。特に最近で
は、被処理体の反応表面温度を低温に制御すればするほ
ど、製品の加工精度が向上するため、処理の極低温化が
進められている。

【０００４】このように極低温、たとえば−１５０℃程
度に被処理体を冷却して処理する場合に、処理室１内に
おいて被処理体の冷却を行うのでは時間がかかり過ぎる
ので、近年の半導体製造装置は、図３および図４に示す
ように、処理室１の前段にプリクーリングステージ５０
を設け、このプリクーリングステージ５０にて被処理体
をある程度冷却した後、処理室１内にて所望の低温処理
を行い、その後、処理室１の後段に設けたヒーティング
ステージ８０で常温にまで加熱してから、他の工程に搬
出するように構成されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記のような半導体製
造装置において、各ステージ間の被処理体の移動は、前
述のような搬送アームによって行われていたが、従来の
被処理体移載用のアームは、アルミニウム等の金属材料
の表面にＴｉＮ等のコーティングを施すことにより耐腐
食性を持たせた材料から構成されていた。しかしなが
ら、このような搬送アームを使用すると、プリクーリン
グステージ５０にて被処理体が予め所望の低温領域にま
で冷却されたにもかかわらず、処理室１内のサセプタに
まで移載する途中で、搬送アームを介した外部入熱によ
り昇温し、予冷却の効果が減少するという問題が生じて
いた。

【０００６】また搬送アームが設置されるロードロック
室、あるいはプリクーリングステージ５０は、外気導入
と真空引きとが反復されるため、その過程で搬送アーム
に付着した水分が、冷却された被処理体から搬送アーム
に伝達された冷却熱により結露し、被処理体、たとえば
半導体ウェハに好ましくない影響を与えるおそれがあり
問題となっていた。

【０００７】本発明は従来の装置の有する上記のような
問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とすると
ころは、移載過程での熱損失を防止して、被処理体であ
る半導体ウェハの冷却効率を高めるとともに、搬送アー
ムの結露を防止することが可能であり、しかも被処理体
の移載過程において静電気除去を行うことが可能な新規
かつ改良された搬送アームを提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明に基づいて構成された、駆動アームを備えた
駆動部と被処理体を支持する被処理体支持部とから構成
され、被処理体を移載するための搬送アームは、その被
処理体支持部の少なくとも被処理体と接触する接触部位
を断熱性を有しかつ導電性を有する材料から構成したこ
とを特徴としている。

【０００９】なお、上記搬送アームの上記被処理体支持
部の少なくとも上記接触部位は、断熱性部材に導電性微
粉末を混合した材料、あるいは断熱性部材の表面に導電
性膜を形成した材料から構成することが可能である。ま
た、その搬送アームの上記被処理体支持部の上記接触部
位のうち少なくとも一部が接地されるように構成するこ
とが好ましい。

【００１０】

【作用】本発明によれば、搬送アームの被処理体に接触
する部分が断熱性部材、たとえばセラミックス、石英ガ
ラス、エンジニアリングプラスティックスから構成され
るので、プリクーリングステージにて冷却された被処理
体を載置した場合であっても、その接触部から冷却熱が
逃げることがないので、被処理体の移載途中での冷却熱
の損失を防止し、冷却効率を高めることが可能である。
また冷却された被処理体からの冷熱の伝熱により搬送ア
ームに付着した水分が結露するのを防止することができ
る。

【００１１】さらにまた本発明によれば、搬送アームの
被処理体に接触する部分が導電性部材、たとえば金属粉
を断熱性部材に混入したもの、あるいは断熱性部材に導
電性膜をコーティングしたものを使用するので、搬送ア
ームの導電性が確保されるため、その一部を接地するこ
とにより、移載途中で被処理体に帯びた静電気を除去す
ることが可能である。

【００１２】

【実施例】以下に、本発明に基づいて構成された搬送ア
ームをプリクーリングステージ５０とヒーティングステ
ージ８０を備えた低温プラズマエッチング装置に適用し
た場合について、添付図面を参照しながら説明する。

【００１３】まず図７を参照しながら本発明方法を適用
可能な低温エッチング装置１について簡単に説明する。
図示のように、このエッチング装置１は、導電性材料、
例えばアルミニウム製の略円筒形状の気密に構成された
処理室２を有しており、この処理室２の底部付近には排
気口３が設けられており、図示しない排気手段、例えば
真空ポンプを介して処理室２内を所望の減圧雰囲気に真
空引き可能なように構成されている。

【００１４】さらに、この処理室２のほぼ中央に処理室
２の底部から電気的に絶縁状態を保持するように略円柱
形状の載置台４が収容されている。この載置台４の上面
に被処理体、例えば半導体ウェハＷを載置することが可
能である。この載置台４は、例えばアルミニウム製の略
円柱形状のサセプタ支持台５と、その支持台５の上にボ
ルト６により着脱自在に設けられた、例えばアルミニウ
ム製のサセプタ７より構成されている。

【００１５】上記サセプタ支持台５には、冷媒、例えば
液体窒素を流通循環させるための冷媒収容部、例えば冷
却ジャケット８が設けられている。この冷却ジャケット
８には、冷媒供給路９および冷媒排出路１０が設けられ
ており、後述するように構成された冷媒回路１１から冷
媒、例えば液体窒素を上記冷媒供給路９を介して上記冷
却ジャケット８内に導入し、そのジャケット内部を循環
させ、上記冷媒排出路１０を介して排出させ、図示しな
い気化器を介して排気することができる。

【００１６】上記サセプタ７は、中央部に凸部を有する
円板形状をしており、その中央凸部の載置面には、半導
体ウェハＷを載置固定するための固定手段、例えば静電
チャック１２が設けられている。この静電チャック１２
は、例えば２枚のポリイミドフィルム間に銅箔等の導電
膜１３を挟持することにより構成され、この導電膜１３
に直流高電圧源１４から高電圧を印加することにより、
チャック面にクーロン力を発生させ、半導体ウェハＷを
載置面に吸着保持することが可能である。

【００１７】さらに上記載置台４の各構成部材の接続面
および、載置された半導体ウェハＷの裏面と静電チャッ
ク１２のチャック面には、それぞれ伝熱ガス供給手段１
５を介して、伝熱媒体、例えばヘリウムガスなどを供給
することが可能であり、サセプタ７内の冷却ジャケット
８から冷熱が速やかに半導体ウェハＷにまで伝達するこ
とが可能なように構成されている。

【００１８】さらに上記サセプタ７の上端周縁部には、
半導体ウェハＷを囲むように環状のフォーカスリング１
６が配置されている。このフォーカスリング１６は反応
性イオンを引き寄せない絶縁材料からなり、反応性イオ
ンを内側に設置された半導体ウェハＷに対してのみ入射
させ、エッチング処理の効率化を図っている。

【００１９】また上記サセプタ７には、マッチング用コ
ンデンサ１７を介して高周波電源１８が接続されてお
り、処理時にはたとえば１３．５６ＭＨｚの高周波をサ
セプタに印加することが可能であり、かかる構成により
サセプタ７は下部電極として作用し、上部電極との間に
グロー放電を生じさせ、反応性プラズマを処理室内に形
成し、そのプラズマ流にて被処理体をエッチング処理す
ることが可能なように構成されている。

【００２０】また上記サセプタ７と上記サセプタ支持台
５との間には、温調用ヒータ２９が設けられており、こ
の温調用ヒータ２９に電源３０よりフィルタ３１を介し
て電力を印加して加熱源として作用させることにより、
上記サセプタ支持台５内に設けられた上記冷却ジャケッ
ト８から半導体ウェハＷに伝達される冷熱量を最適に調
整することが可能である。

【００２１】上記サセプタ７の上方には、接地された上
部電極２０が設けられている。この上部電極２０の内部
は中空に構成され、被処理体である半導体ウェハＷへの
対向面には多数の小孔２１が穿設されており、図示しな
い処理ガス源からガス供給管路２２により図示しないマ
スフローコントローラを介して送られた処理ガス、例え
ばＣＦ₄などのエッチングガスを処理室内に均一に導入
することができるように構成されている。

【００２２】以上のように本発明に基づいて構成された
搬送アームを適用可能な低温プラズマエッチング装置は
構成されている。次に図２および図３を参照しながら、
本発明に基づいて構成された搬送アームが設置されるプ
リクーリングステージ５０およびヒーティングステージ
８０について説明する。

【００２３】図示のように、プリクーリングステージ５
０はゲートバルブ２５を介して処理室１に隣接して設け
られている。プリクーリングステージ５０内には、被処
理体を載置した予冷却するための予冷却用サセプタ５１
が設置されている。この予冷却用サセプタ５１内には冷
却ジャケット５２が内設されており、この冷却ジャケッ
ト５２内に図示しない冷却源より冷媒を冷媒供給管５３
ａを介して導入し、サセプタ５１を所望の温度に冷却し
た後、冷媒排出管５３ｂから排出させることができるよ
うに構成されている。

【００２４】またこのプリクーリングステージ５０に
は、本発明に基づいて構成された搬送アーム３０が設置
されている。この搬送アームの基本的構造は、図８に関
連して説明した従来の構造と同様に、回転駆動自在な基
台１００に設置されて相互に連動して回転駆動可能な第
１および第２のアーム１０１、１０２から構成された駆
動部と、それらの複数のアームの先端部に設けられて被
処理体を載置可能な被処理体支持部１０３とから主に構
成されている。また載置台１０３の載置面には被処理
体、たとえば半導体ウェハのオリフラ部に整合する位置
決め部１０４が設けられている。

【００２５】ただし、本発明に基づいて構成された搬送
アーム３０の場合には、載置台１０３の先端部に被処理
体支持部３１が設けられている。この被処理体支持部３
１には、図１および図２に示すように、被処理体を支持
するための複数、たとえば３本の支持ピン３２が設けら
れている。この被処理体と接触する可能性のある部位、
すなわち被処理体支持部３１、支持ピン３２、さらには
位置決め部１０４は、それぞれ断熱性とともに導電性を
有する材料から成り、冷却された被処理体が接触した場
合であっても、被処理体の冷熱を逃がさないように構成
されている。かかる材料は、たとえば断熱性を有するセ
ラミックス、石英ガラス、エンジニアリングプラスチッ
クスに、導電性を持たせるためにアルミニウムや銅など
の金属粉を混入し焼結したもの、あるいは表面に導電性
膜をコーティングしたものを用いることができる。なお
上記のようにセラミックス、石英ガラス、エンジニアリ
ングプラスチックスは耐腐食性にも優れているため、Ｈ
Ｆガスなどの腐食性の処理ガスが処理室１から漏洩した
場合であっても、装置の寿命を延ばすことが可能であ
る。

【００２６】上記処理室１にはゲートバルブ３３を介し
てヒーティングステージ８０が隣接して設置されてい
る。このヒーティングステージには、適当な加熱手段８
１が内設された加熱用サセプタ８２と、すでに説明した
ものと同じ構造の搬送アーム３０’とが設けられてお
り、この搬送アーム３０’により処理室１内にて低温処
理が終了した冷たい被処理体を、加熱用サセプタ８２上
に移載して、低温状態から常温状態に戻すことが可能で
ある。なおこの搬送アーム３０’の構造はクーリングス
テージ５０に設置されたものと同様なので、同じ参照番
号を付することにより詳細な説明は省略する。ただし、
二つの搬送アーム３０、３０’を識別するためにヒーテ
ィングステージ８０の搬送アーム３０’については各数
字に「’」を付することにする。

【００２７】以上のように本発明に基づく搬送アーム１
００を備えた半導体製造装置は構成されている。次にこ
の半導体製造装置の動作について説明する。

【００２８】まず図示しないカセット室よりゲートバル
ブ３４を介して被処理体、たとえば半導体ウェハＷが所
定の圧力にまで減圧されたプリクーリングステージ５０
内に搬入される。搬入された被処理体は予冷却用サセプ
タ５１の載置面に載置され、所定の温度まで予冷却され
る。ついで予冷却された被処理体が、本発明に基づいて
構成された搬送アーム３０により載置され、ゲートバル
ブ２５を介して処理室１内に移載される。その際、本発
明によれば、移載中に予冷却された被処理体から搬送ア
ームを介して冷熱が逃げないので、被処理体の冷却効率
を高めることができる。また搬送アームが冷却されて搬
送アームに結露が生じるのを防止することができる。さ
らにまた被処理体との接触部が導電性を有するので、移
載中に被処理体に帯電している静電気を逃すことがで
き、被処理体に形成された素子の絶縁破壊といった不測
の事態や帯電微粒子のウェハ面への静電吸着を未然に防
止することができる。

【００２９】被処理体が処理室１内に導入され、サセプ
タ７の載置面に載置された後、高周波電源１８より高周
波がサセプタに印加され、上部電極の開口部から導入さ
れた処理ガスがプラズマ化され、被処理体にエッチング
処理が施される。その際、被処理体の処理面が低温、た
とえば−１５０℃程度にまで冷却されているので、形状
特性に優れたエッチングを行うことが可能である。また
被処理体を処理中に、別の被処理体をプリクーリングス
テージ５０にて予冷却することにより、装置のスループ
ットを向上させることができる。

【００３０】所定の処理が終了すると、処理室１内のガ
スが排気され、ゲートバルブ３３が開放し、搬送アーム
３０’により処理が終了した被処理体がヒーティングス
テージ８０に搬出される。その際にも、本発明によれ
ば、冷たい被処理体から冷熱が搬送アーム３０’に逃げ
ないので、搬送アーム３０’の結露を防止することがで
きるとともに、被処理体の帯電を防止することができ
る。この搬送アーム３０’により加熱用サセプタ８２に
載置され、所望の温度、たとえば常温にまで昇温された
後、被処理体はゲートバルブ３５より図示しない搬出用
カセット室に搬出され、一連の処理を終了する。

【００３１】以上が本発明に基づいて構成された搬送ア
ームを実装した半導体製造装置の一連の動作の説明であ
る。次に図５および図６を参照しながら、本発明に基づ
いて構成された搬送アームの他の実施例について説明す
る。図１および図２に示す搬送アームは載置台１０３の
先端が板状の被処理体支持部３１からなり、その上面に
支持ピン３２が配列された構成を採用していたが、本発
明はかかる実施例に限定されない。たとえば図５に示す
ように、半円状の挟持部を有する２本のアーム４０、４
１により被処理体を両側から挟持する構成を採用するこ
とが可能である。かかる場合にも、被処理体と接触する
部分を断熱性がありかつ導電性のある部材から構成する
ことにより、図１に示す実施例と同様の効果を奏するこ
とができる。

【００３２】また図６に示すように、一部を欠いた略円
形の輪の形状を有する支持部４２の数カ所に半径方向内
側に向かって飛び出す支持ピン４３を設けた構成を採用
することも可能である。かかる場合にも、被処理体と接
触する部分、たとえば支持ピン４３を断熱性がありかつ
導電性のある部材から構成することにより、図１に示す
実施例と同様の効果を奏することができる。なお、この
他にも特許請求の範囲に記載された本発明の要旨を逸脱
しない範囲で各種の変更および修正を加えることが可能
であるが、それらはいずれも本発明の特許請求の範囲に
属するものと了解されたい。

【００３３】上記実施例では、一例として本発明に基づ
いて構成された搬送アームをを低温プラズマエッチング
装置に適用した例を示したが、本発明方法はかかる装置
に限定されることなく、ＣＶＤ装置、アッシング装置、
スパッタ装置、あるいは被処理体を低温で検査等する場
合、例えば電子顕微鏡の試料載置台や半導体材料、素子
の評価を行う試料載置台の冷却機構にも適用することが
できる。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に基づいて
構成された搬送アームよれば、予冷却された被処理体か
ら冷熱が移載中に逃げることはないので、被処理体の冷
却効率を高めることが可能であり、したがって装置のス
ループットを向上させることができる。また、同時に冷
たい被処理体からの冷熱により搬送アームに付着した水
分が結露し、被処理体に好ましくない影響を与えること
を未然に防止することが可能である。さらにまた、本発
明によれば、移載中に被処理体に帯電した静電気を逃す
ことが可能なので、被処理体に形成された素子が静電破
壊などにより損傷を被るのや帯電微粒子のウェハ面への
静電吸着を未然に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に基づいて構成された搬送アームの被処
理体支持部の概略的な平面図である。

【図２】本発明に基づいて構成された搬送アームの被処
理体支持部の概略的な側面図である。

【図３】本発明に基づいて構成された搬送アームが実装
された半導体製造装置の概略的な断面図である。

【図４】本発明に基づいて構成された搬送アームが実装
された半導体製造装置の概略的な平面図である。

【図５】本発明に基づいて構成された搬送アームの他の
実施例の被処理体支持部の概略的な平面図である。

【図６】本発明に基づいて構成された搬送アームのさら
に他の被処理体支持部の概略的な平面図である。

【図７】本発明に基づいて構成された搬送アームを適用
可能な低温プラズマ処理装置の概略的な断面図である。

【図８】従来の搬送アームの概略を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 処理装置 ２ 処理室 ４ 載置台 ５ サセプタ支持台 ７ サセプタ ８ 冷却ジャケット ９ 冷媒供給路 １０ 冷媒排出路 ３０ 搬送アーム ３１ 被処理体支持部 ３２ 支持ピン

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 駆動アームを備えた駆動部と被処理体を
   支持する被処理体支持部とから構成され、被処理体を移
   載するための搬送アームにおいて、前記被処理体支持部
   の少なくとも被処理体と接触する接触部位を断熱性を有
   しかつ導電性を有する材料から構成したことを特徴とす
   る、搬送アーム。
2. 【請求項２】 前記被処理体支持部の少なくとも前記接
   触部位が、断熱性部材に導電性微粉末を混合した材料か
   ら構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の
   搬送アーム。
3. 【請求項３】 前記被処理体支持部の少なくとも前記接
   触部位が、断熱性部材の表面に導電性膜を形成した材料
   から構成されていることを特徴とする、請求項１に記載
   の搬送アーム。
4. 【請求項４】 前記被処理体支持部の前記接触部位のう
   ち少なくとも一部が接地されていることを特徴とする、
   請求項１、２または３のいずれかに記載の搬送アーム。