JPH07183282A - プラズマ・エッチング装置 - Google Patents

プラズマ・エッチング装置

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JPH07183282A
JPH07183282A JP6222430A JP22243094A JPH07183282A JP H07183282 A JPH07183282 A JP H07183282A JP 6222430 A JP6222430 A JP 6222430A JP 22243094 A JP22243094 A JP 22243094A JP H07183282 A JPH07183282 A JP H07183282A
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plasma etching
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ジョセフ・エイ・マハー
John Vowles E
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D Napoli Joseph
ジョセフ・デー・ナポリ
W Zafiropoulo Arthur
アーサー・ダブリュ・ザフィロポーロ
W Miller Mark
マーク・ダブリュ・ミラー
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ウエハを１枚づつ別個に同時にエッチング処
理して、ウエハを１枚ごと処理する装置のメリットであ
る高品質の特性と多数枚処理する装置の高能率特性の両
者を兼備し、しかも制御されたバキュウム雰囲気中にお
いての処理により、ウエハの汚染問題を全面的に解決す
る。 【構成】 同一円形の軌跡上に複数のプラズマ・エッチ
ング処理室１２と、１基のウエハ待機ステーション１４
とを適宜の間隔をおいて配置し、その中心部にウエハ装
填／取出し機構１８を設置する。このウエハ装填／取出
し機構にてウエハ待機ステーション内に積載収納された
複数枚の未処理状態のウエハ３２を一枚づつ順次取り出
し、各々のプラズマ・エッチング処理室内に選択的に導
入し装填する。処理後のウエハをプラズマ・エッチング
処理室内からウエハ装填／取出し機構にて取り出してウ
エハ待機ステーション内に導入し収納する。バキュウム
状態が維持された雰囲気中でウエハにプラズマ・エッチ
ング加工処理及び移送を行なう。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、例えば半導体ウエハ
などのエッチング処理に用いられるプラズマ・エッチン
グ装置、特に、汚染のない同時多数処理を可能にしてな
るプラズマ・エッチング装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】プラズマ・エッチング装置は、集積回路
製造工程において、使用されているが、このような装置
は、１枚ごとに、ウエハをエッチング処理する装置と、
多数のウエハを処理する装置とがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】１枚ごとにウエハをエ
ッチングする装置は、工程管理において優秀であるが、
処理能率において劣る。
【０００４】このため、処理速度が高速で、高温度の処
理を行って能率を向上させるようにしているため問題が
ある。
【０００５】特に、高温度エッチング処理は、抵抗にポ
ッピング現象が生じ、これを解消するため、ヘリウムを
用いた冷却装置が使用され、ヘリウムがプラズマに混入
する欠点がある。
【０００６】また、多数枚のウエハをエッチングする装
置は、品質管理の点、製造工程の点で問題がある。
【０００７】例えば、多数枚のウエハの個々についての
エンドポインの正確な検知、測定が困難であり、電極ギ
ャップを正確に保持させることも難しく、使用する種々
のガスの化学特性を維持する点でも難点がある。
【０００８】さらに、前記した装置は、いずれも処理工
程中においてのウエハの汚染防止の点で問題があり、中
間の操作段階において、ウエハを好ましくない環境に曝
し、ウエハを汚染してしまう欠点がある。
【０００９】
【発明の目的】この発明の目的は、ウエハを１枚づつ別
個に同時にエッチング処理して、ウエハを１枚ごと処理
する装置のメリットである高品質の特性と多数枚処理す
る装置の高能率特性の両者を兼備し、しかも制御された
バキュウム雰囲気中においての処理により、ウエハの汚
染問題を全面的に解決することができるようにしたプラ
ズマ・エッチング装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、この発明は、同一円形の軌跡上に複数のプラズ
マ・エッチング処理室と、１基のウエハ待機ステーショ
ンとを適宜の間隔をおいて配置し、かつその中心部にウ
エハ装填／取出し機構を設置し、このウエハ装填／取出
し機構にて前記ウエハ待機ステーション内に積載収納さ
れた複数枚の未処理状態のウエハを一枚づつ順次取り出
して、前記各々のプラズマ・エッチング処理室内に選択
的に導入して位置決め装填するとともに、処理後のウエ
ハを前記プラズマ・エッチング処理室内から前記ウエハ
装填／取出し機構にて取り出して前記ウエハ待機ステー
ション内に導入し収納してなる一方、前記各々のプラズ
マ・エッチング処理室とウエハ待機ステーションとに前
記ウエハ装填／取出し機構の装填／取出し動作に共働し
て開閉するバルブ機構をそれぞれ設けて、バキュウム状
態が維持された雰囲気中でウエハのプラズマ・エッチン
グ加工処理を施してなるプラズマ・エッチング装置にお
いて、前記プラズマ・エッチング処理室内には、前記ウ
エハが載置される第１の電極と、この第１の電極に対し
て所定の対面間隙を保持するように支持軸にて昇降制御
される第２の電極とが配置され、前記第１の電極の内部
に冷却流体の流路を設け、この流路に冷却流体を循環供
給して前記第１の電極を冷却可能にする一方、前記第２
の電極の内部に冷却／加熱流体の流路と、シャワーヘッ
ド型ガス・マニホールドを設け、前記流路は、前記支持
軸に貫通形成した冷却／加熱流体が循環供給される流路
に連通させて、前記第２の電極を冷却／加熱可能にする
とともに、前記シャワーヘッド型ガス・マニホールド
は、前記前記支持軸に形成した中空部を通して前記処理
室内に反応ガスを供給可能にしてなる構成としたもので
ある。
【００１１】
【作用】すなわち、この発明は、複数のプラズマ・エッ
チング処理室がウエハを移送するウエハ装填／取出し機
構を中心として円形に配列され、これら処理室に伍して
ウエハを収納して処理の順番を待つウエハ待機ステーシ
ョンが配設され、ウエハ装填／取出し機構のアームがス
テッピング回転して、ウエハ待機ステーションにアプロ
ーチし、このステーションからピックアップしたウエハ
を選択された処理室へ装填し、順次このような操作を汚
染のない環境下で行なうことで、ウエハのプラズマ・エ
ッチング処理が各処理室で１枚ごと行われる。
【００１２】複数の処理が必要な場合には、一方の処理
室から他方の処理室へ移送し、一回の処理で充分であれ
ば、処理室からウエハ待機ステーションへ戻す操作がす
べて汚染フリーの状態で行われる。
【００１３】プラズマ・エッチング処理室には、一対の
電極が上下方向に配置され、これら電極の一方が固定
で、他方が可動であり、両電極の間には、可変のカソー
ド・アノード・ギャップが介在し、このギャップは適宜
調整されるようになっている。
【００１４】また、ウエハの装填／取出し機構には、ス
テッピング回転して前記複数の処理室のいずれかと対面
し、また、待機ステーションと対面し、これら処理室ま
たは待機ステーションへのアドレスを行う直線方向の進
退運動を行うアーム機構が設けられている。
【００１５】さらに、プラズマ・エッチング処理室にお
けるプラズマ・エッチング加工は、すべて同じ加工処理
を行うことも、また、別の加工処理を行うことも可能で
あり、ウエハに要求されるエッチング加工の内容によっ
て適宜の処理が行われる。
【００１６】したがって、加工されるウエハは、特定の
処理室における加工が完了されれば、その状態で取り出
されて処理完了とされるものと、複数の処理室に順次送
られて複数ステップの処理加工が行われるものとがあ
る。
【００１７】これらの場合、いずれも前記した装填／取
出し機構の操作でのウエハの装填、取出し、移送がすべ
て無汚染の環境下で行われる。
【００１８】
【実施例】以下、この発明を図示の実施例を参照しなが
ら詳細に説明すると、図１に示すように、符号１０はこ
の発明に係るプラズマ・エッチング装置の全体構成を概
略的に示すものである。
【００１９】このエッチング装置１０は、複数のプラズ
マ・エッチング処理室１２と１基のウエハ待機ステーシ
ョン１４とを同一円形上の軌跡１６に沿って円形状（環
状）に配置した構成であり、前記各々エッチング処理室
１２においては、後述するウエハ３２が１枚づつエッチ
ング処理されるようになっている。
【００２０】符号１８はウエハ装填／取出し機構を示
し、このウエハ装填／取出し機構１８は、前記各々のプ
ラズマ・エッチング処理室１２とウエハ待機ステーショ
ン１４により囲まれて、それらの中心に位置し、各プラ
ズマ・エッチング処理室１２とウエハ待機ステーション
１４とのウエハの装填／取出し口部には、バキュウムに
てロックされるバルブ機構２０がそれぞれ配設されてい
る。
【００２１】そして、これら各プラズマ・エッチング処
理室１２、ウエハ待機ステーション１４ならびにウエハ
装填／取出し機構１８は、プロセッサー２２にそれぞれ
に接続され、常法により各プラズマ・エッチング処理室
１２における処理制御と各プラズマ・エッチング処理室
１２とウエハ待機ステーション１４との間におけるウエ
ハ３２の移送操作の制御を行うようになっている。
【００２２】また、前記各プラズマ・エッチング処理室
１２内には、反応（処理）ガス噴射機構２４により所定
の反応ガスならびにその他の処理ガスが吹き込まれるよ
うになっているとともに、バキュウム機構２６により各
プラズマ・エッチング処理室１２、ウエハ待機ステーシ
ョン１４ならびにウエハ装填／取出し機構１８が処理工
程の間を通して制御されたバキュウム状態を維持するよ
うになっている。
【００２３】前記ガス噴射機構２４とバキュウム機構２
６とは、それぞれプロセッサー２２に接続され、これら
の動作が該プロセッサーにより制御される。
【００２４】前記各プラズマ・エッチング処理室１２、
ウエハ待機ステーション１４ならびに前記両者に囲まれ
て同心位置に配置のウエハ装填／取出し機構１８は、前
記のように円形配置であるから、全体の配置に無駄なス
ペースを取らずにすみ、比較的コンパクトな配置構成と
なっている。
【００２５】そして、前記ウエハ装填／取出し機構１８
と各バルブ機構２０は、互いに共働し、ウエハ待機ステ
ーション１４と各プラズマ・エッチング処理室１２との
間におけるウエハ３２の移動（移送）を汚染されること
なく、しかも、人手を煩わすことなく自動的に行なえる
ようになっていて、これによって、従来期待し得なかっ
たすぐれた処理制御と高い処理効率とが得られるもので
ある。
【００２６】図２は、この発明よるプラズマ・エッチン
グ装置１０の一部３０を示すもので、ウエハ待機ステー
ション１４においては、図示されていないカセットに複
数枚のウエハ３２が間隔をおいて縦積みされており、該
カセットは、ステップ式（段階式）に上昇するエレベー
タ３４により一段づつ上昇するような構成になってお
り、このステップ式の上昇運動は、プロセッサー２２に
より制御され、１枚づつウエハ３２が所定の供給位置に
達するように構成されている。
【００２７】そして、このような構成とすることによ
り、カセットに収納されている各ウエハ３２は、所定の
供給位置からウエハ装填／取出し機構１８により取り出
されて各プラズマ・エッチング処理室１２へ選択的に送
られて装填され、処理後には、各プラズマ・エッチング
処理室１２から取り出されて再びウエハ待機ステーショ
ン１４のカセットの元の位置へ戻されるようになってい
るものである。
【００２８】なお、このようなカセットとエレベータ機
構によるウエハの収納、待機システムは、他の適当な機
構に代替することも可能である。
【００２９】図２、図３及び図４に示すように、バキュ
ウムロックのバルブ機構２０は、ウエハ待機ステーショ
ン１４とウエハ装填／取出し機構１８の間ならびに各プ
ラズマ・エッチング処理室１２とウエハ装填／取出し機
構１８の間に介在し、ハウジング４０を備えている。
【００３０】このハウジング４０は、基板４２を含み、
図３に最もよく示されている断面が略矩形の中空部４６
を天板、底板、左右側壁４４により構成し、基板４２か
ら離れた側壁４４の先端部分にフランジ４７を形成し、
このフランジ４７の端部と基板４２の端部に取付ボルト
４８を装着し、これら取付ボルト４８を介して前記バル
ブ機構２０のハウジング４０をプラズマ・エッチング処
理室１２とウエハ装填／取出し機構１８ならびにウエハ
待機ステーション１４とウエハ装填／取出し機構１８そ
れぞれに取付け固定している。
【００３１】また、前記基板４２とフランジ４７の取付
固定面には、Ｏリング５０によるシールが施され、エア
ータイトの状態にシールされるようになっているととも
に、前記基板４２には、中空部４６と連通する細長い開
口部５４が形成されている。
【００３２】この開口部５４は、扉機構５６により開閉
され、この扉機構５６は、前記開口部５４を開閉するバ
ルブとして機能するようになっているとともに、前記開
口部５４の開口面よりも大きな寸法の矩形の扉部５８を
有し、この扉部５８により前記開口部５４を開閉するよ
うになっている。
【００３３】符号６０はシーリング材としてのＯリング
で、このＯリング６０は、前記扉部５８の面（開口部５
４と対面する面）に設けられており、前記開口部５４の
周縁をシールする構造になっている。
【００３４】さらに、前記扉部５８は、回動アーム６２
に取付けられていて、この回動アーム６２は、回転軸６
４に支持され、この回転軸の回転により回転して扉部の
開閉を行うもので、前記回転軸は、軸受６６を介して基
板４２に取付けられている。
【００３５】前記扉機構５６の駆動機構は、図示されて
いないが、ハウジング４０を貫通して回転軸６４に連結
されており、この貫通部分には、駆動機構の作動を妨げ
ないシール７０により封止されている。
【００３６】また、前記扉機構５６の扉部５８は、前記
駆動機構により開閉するようになっているもので、図３
に示した実線状態が閉止の状態、図３と図４に示した点
線状態が開放状態を示す。
【００３７】すなわち、前記扉部５８が開放されれば、
ハウジング４０の中空部４６と開口部５４とが連通し、
ウエハ３２を装填または取り出す後述するアーム機構８
０がこれら連通部分を自由に移動することができるよう
になっているもので、例えばウエハ装填／取出し機構１
８と各プラズマ・エッチング処理室１２ならびにウエハ
待機ステーション１４との間を往来する。
【００３８】一方、前記扉機構５６が閉止されれば、ウ
エハ装填／取出し機構１８は、各プラズマ・エッチング
処理室１２とウエハ待機ステーション１４とから遮断さ
れようになっているものである。
【００３９】図２及び図５に示すように、ウエハ装填／
取出し機構１８は、上壁７２、平面五角形の側壁７４な
らびに平面五角形の底壁７６を有し、これら壁部により
ハウジング７８を構成している。
【００４０】符号８０はウエハ３２を取扱うアーム機構
で、このアーム機構８０は、前記ハウジング７８に内蔵
されているとともに、回転軸８４によりステップ回転す
る回転テーブル８２を備え、前記回転軸８４は、底壁７
６に形成された中央孔に設置されたベアリング機構８６
に支承され、底壁７６に装着されたステップ駆動モータ
８８（θ角度のステップ回転）がベルトならびにホイー
ルからなる駆動力伝達機構９０を介して回転軸８４に結
合している。
【００４１】すなわち、前記駆動モータ８８の駆動軸の
制御された回転により、前記回転軸８４が回転され、こ
れに伴って前記回転テーブル８２が所定のθ角度だけス
テップ回転し、前記アーム機構８０を回転させてθ１か
らθ４の位置にある前記各々のプラズマ・エッチング処
理室１２のいずれかに整合させるか、または、θ５の位
置にあるウエハ待機ステーション１４に整合させるよう
になっている。
【００４２】また、前記回転軸８４の内部には、軸方向
に回転軸８４と共軸の軸９２が貫通しており、要所にベ
アリング兼バキュウムシール９３が施され、軸９２も回
転自由に構成されている。
【００４３】この軸９２の一端は、前記回転テーブル８
２のピボット軸受９４に接続し、軸９２の他端は、ベル
トならびにホイールからなる駆動力伝達機構９８を介し
て駆動モータ９６に連結している。
【００４４】この駆動モータ９６の駆動軸の制御された
回転により、前記アーム機構８０は、直線方向Ｒに往復
移動し、前記バルブ機構２０における前記扉機構５６の
開放により各プラズマ・エッチング処理室１２ならびに
ウエハ待機ステーション１４に導入／導出させることに
より、ウエハ３２の装填／取出しの操作が行なられるも
ので、これらの操作は、前記プロセッサー２２によりコ
ンピュータ制御されるようになっている。
【００４５】図２、図５、図６、図７及び図８に示すよ
うに、前記ウエハ３２の装填／取出しを行なうアーム機
構８０は、ウエハ３２を挾持／釈放するパドル機構１０
０を備えている。
【００４６】このパドル機構１００は、中央に孔１０４
が切設された支持部材（プラットフォーム）１０２を有
し、この支持部材１０２は、孔１０４の縁部から前方に
延びている一対の指部１０６を備えていて、この指部１
０６の先端には、ウエハ３２の側縁と係合する爪１０８
が一体に立設されている。
【００４７】符号１１０は前記支持部材１０２上の後部
側に摺動自由に装着されたウエハ３２の保持機構部で、
この保持機構部１１０は、緩衝片１１２とテール部１１
４とで一体に形成され、この緩衝片１１２と前記爪１０
８とでウエハ３２を挾持／釈放可能になっている。
【００４８】図９に示すように、前記保持機構部１１０
と支持部材１０２の間には、コイルスプリング１１６が
設置されていて、このコイルスプリング１１６は、前記
緩衝片１１２を矢印１１８方向へ付勢し得るようになっ
ているとともに、図示されていないウエハに当接させる
ことにより、前記緩衝片１１２と爪１０８との間でウエ
ハを弾性的に挟持するようになっている。
【００４９】また、前記テール部１１４には、ストッパ
ー１２０が垂下形成されていて、このストッパー１２０
は、前記支持部材１０２に形成された案内溝に嵌合して
おり、前記アーム機構８０が最大限に伸びきったとき、
後述する釈放片と共働して保持されているウエハを釈放
するようになっている。
【００５０】前記パドル機構１００は、一対の支持板１
２４を介して移動支持体（キャリエージ）１２６に取付
けられていて、この移動支持体１２６は、前記回転テー
ブル８２上に立設されたポスト１３０，１３０間に固定
されている一対の平行な案内ロッド（レール）１２８，
１２８に沿って矢印１４８方向に往復摺動するようにな
っている。
【００５１】前記移動支持体１２６は、前記案内ロッド
１２８，１２８に沿って直線方向（矢印１４８）に往復
移動し、各プラズマ・エッチング処理室１２とウエハ待
機ステーション１４との間における各ウエハの移送処理
を行なうようになっているもので、その下側には、軸受
部材１３１が枢着され、この軸受部材１３１には、軸１
３２が直線方向へ摺動可能に嵌合している。
【００５２】そして、この軸１３２の一端は、スリーブ
１３４に摺動自由に嵌合し、このスリーブ１３４は、軸
受１３６を介して前記回転テーブル８２に装着され、こ
の回転テーブル８２の回転により矢印１４６の方向に回
動する構成になっている。
【００５３】また、前記軸１３２の他端は、ニードルベ
アリング１３８に固定され、このニードルベアリング１
３８にクランクアーム１４０の一端が枢着され、このク
ランクアーム１４０の他端は、前記回転テーブル８２に
固着したカップリング１４２を介して駆動モータ９６に
より駆動される回転軸９２に連結されている。
【００５４】すなわち、前記回転テーブル８２とパドル
機構１００とは、前記ステッピングモータ８８（角度θ
分の回転）の制御されたステッピング回転により、第２
図にθ１からθ４として示されているプラズマ・エッチ
ング処理室１２の内のいずれか選択された処理室の角度
位置（θ１〜θ４）に一致して対面する位置となるよう
扇形回動し、さらに、ウエハ待機ステーション１４の角
度位置θ５に一致して対面する位置を占めるように扇形
回動するように制御可能になっているものである。
【００５５】さらに、前記クランクアーム１４０は、前
記駆動モータ９６の制御された回転により、矢印１４４
に示す弧状パスをトレースし、これによって、前記軸１
３２は、前記軸受部材１３６を中心として矢印１４６で
示す回転方向に回転し得るようになっているもので、こ
のような運動によって、前記移動支持体１２６は、案内
ロッド１２８に沿って直線方向（矢印１４８）に移動す
るようになっている。
【００５６】また、前記軸１３２は、前記クランクアー
ム１４０の回動に伴い、前記スリーブ１３４と軸受部材
１３１との内部をスライドしながら前記軸受部材１３６
に対し矢印１５０で示す直線方向に伸縮可能になってい
る。
【００５７】すなわち、前記クランクアーム１４０が矢
印１４４のパスに沿って時計方向に最大範囲の回転を行
なうと、前記パドル機構１００は、図７に示すような最
後退状態１５２の位置へ後退するようになっている一
方、前記クランクアーム１４０が反時計方向へ回転する
に伴って、前記パドル機構１００は、図８にて示す矢印
１５４、図２にて示す矢印Ｒに沿う直線方向に移動す
る。
【００５８】そして、前記駆動モータ９６の反時計方向
への最大許容回転限界に近い最前進位置の近くにパドル
機構１００が前進すると、保持機構部１１０のテール部
１１４に垂下形成したストッパ１２０がポスト１３０の
壁に当接し、さらにパドル機構１００が矢印Ｒ方向へ進
むと、保持機構部１１０の緩衝片１１２が爪１０８から
離間する方向に移動して、両者の間で挾持されていたウ
エハ３２を釈放状態にしてなるものである。
【００５９】このように、前記パドル機構１００が最大
限に前進し、プラズマ・エッチング処理室１２またはウ
エハ待機ステーション１４に最も接近した位置にあると
きは、ウエハ３２は、前記プラズマ・エッチング処理室
１２へ装填または取り出される状態にあり、また、ウエ
ハ待機ステーション１４に対しても同様な状態にある。
【００６０】図８に示すように、前記パドル機構１００
のプラットフォーム１０２には、複数個（好ましくは３
個）の検知部材１５６が設けられていて、前記プラット
フォーム１０２上におけるウエハ３２の存在ならびにウ
エハ３２が正しく載置されているか否かを三点で検知
し、その検知信号をプロセッサー２２に発信するように
なっている。
【００６１】この場合、これらの検知部材１５６は、前
記パドル機構１００のプラットフォーム１０２に装着さ
れているプリント回路板（図示せず）に設置することが
好ましい。
【００６２】また、前記検知部材１５６の設置数は、特
に限定がなく、個々のウエハの存在が正確に検知できる
ように設置されていればよい。
【００６３】図１０は、この発明に係るプラズマ・エッ
チング処理室１６０の具体的構造を示し、上壁１６２と
底壁１６４、側壁１６６（円筒形）を備え、これらの壁
により処理室１６８を構成してなるもので、この処理室
１６８の底壁１６４には、第１の電極１７０が設置され
ている。
【００６４】そして、この第１の電極１７０上の中央部
には、点線で示すように台座１７２が面一な嵌合状態で
設けられ、この台座１７０は、図１０に点線で示すよう
にシリンダ（空気圧作動）１７４によって上下方向に昇
降動作可能になっている。
【００６５】すなわち、この台座１７０は、後述するよ
うに、前記ウエハ装填／取出し機構１８のアーム機構８
０におけるパドル機構１００の導入／導出動作と共働し
てウエハ３２を前記第１の電極１７０上に載置し装填し
たり、前記第１の電極１７０上から浮上させて取り出し
たりするように動作させてなるもので、前記シリンダ１
７４の動作は、入口１７６と出口１７８からの作動空気
圧力の出入により制御される。
【００６６】また、前記第１の電極１７０の内部には、
点線で示すように冷却液体の流路１８０が形成され、こ
の流路１８０には、入口１８２及び出口１８４を介して
冷却液体供給源（図示せず）が接続され、この供給源か
ら循環供給される冷却液体によって、プラズマ・エッチ
ング処理の間、前記第１電極１７０を冷却するようにな
っている。
【００６７】符号１８６は前記第１電極１７０の上側に
対向位置させた第２の電極で、この第２の電極１８６
は、前記処理室１６８の外側上部に配置してなる支持板
１８７に一端が支持された支持軸１８８の他端に固定さ
れ、この支持軸１８８は、前記処理室１６８の上壁１６
２を貫通させて上下方向にスライド可能になっている。
【００６８】そして、前記処理室１６８の上壁１６２と
支持軸１８８との貫通部位には、例えばステンレススチ
ール製のベローズ１９１が設けられ、このベローズ１９
１は、前記上壁１６２と支持板１８７の間に設置して前
記支持軸１８８を囲み、かつ、その内部をバキュウムタ
イトの状態に維持させることにより、シーリングを施し
てなる構成を有する。
【００６９】さらに、前記第２の電極１８６の内部に
は、冷却／加熱流体の流路１８９が形成され、この流路
１８９は、前記支持軸１８８内に貫通形成された流路１
９０，１９０に連通させてなるとともに、前記支持板１
８７に形成した入口１９４、出口１９６を介して図示し
ない冷却／加熱流体の供給源に接続されて、この供給源
から循環供給される冷却／加熱流体によって、プラズマ
・エッチング処理の間、前記第２電極１８６を冷却／加
熱するようになっている。
【００７０】また、前記支持板１８７は、空気圧作動の
アクチュエータ２００のラム２０２，２０２に取り付け
られ、このアクチュエータ２００の作動による前記ラム
２０２，２０２の上昇動作によって前記支持板１８７を
上昇させ、これによって、前記支持軸１８８を介して第
２の電極１８６を固定状態の第１の電極１７０から離間
する方向に上昇させるようになっているもので、前記ラ
ム２０２，２０２が図示のように下降すると、前記支持
板１８７に固定してなるマイクロメータ調節ポスト２０
４が、前記処理室１６８の上壁１６２に当接し、前記第
１の電極１７０と第２の電極１８６との間が所定の対面
間隙に保持されるように対向位置させてなるものであ
る。
【００７１】このような両電極１７０，１８６の対向間
隙の寸法は、前記調節ポスト２０４の垂下する長さ寸法
を調節することによって適宜のものに調節されるもの
で、その間隙の寸法は、例えば約４．７７ｍｍから５
０．８ｍｍ（３／１６から２インチ）の範囲が好まし
い。
【００７２】さらに、前記支持軸１８８の内部には、中
空部２０６が形成され、この中空部２０６の上部に窓２
０８を開口させるとともに、この窓２０８にレーザービ
ームを外部から照射させることにより、プラズマ・エッ
チングステートのエンドポイント測定を行なうようにし
てもよく、また、ラテラルな光学検知器により他のエン
ドポイント測定手段を設けてもよい。
【００７３】符号２１０は前記支持軸１８８に形成した
中空部２０６の上部に設けた反応（リアクタント）ガス
の噴射口で、この噴射口２１０は、図示されていない内
部導管を介して前記第２の電極１８６のシャワーヘッド
型ガス・マニフォールド（液冷）２１１に連通し、これ
によって、処理室（プラズマ・リアクター）１６８へ反
応ガスを供給し、高周波（ラジオフリケンシー）エネル
ギーをプラズマ反応チャンバー（プラズマ・エッチング
処理室）１６０に供給するようになっている。
【００７４】ところで、前記第２の電極１８６が支持さ
れる支持軸１８８の昇降をアクチュエータ２００の作動
にて昇降可能にしたが、このアクチュエータ２００の代
わりに、他の調整手段を用いて各プラズマ処理ごとに前
記両電極１７０，１８６間の間隔を調整するようにして
もよい。
【００７５】図１１は、ガス噴射ならびに制御されたバ
キュウムシステム２１２を示すものであり、二つのガス
供給源グループ２１４、２１６と二基のガスマニフォー
ルド２１８、２２０とが設けられ、各ガス供給源グルー
プ２１４、２１６には、バルブ制御のガス供給源が含ま
れていて、これらの供給源から前記ガスマニフォールド
２１８、２２０を介してプラズマ・エッチング処理室へ
反応ガスが供給されるようになっている。
【００７６】また、このようなバキュウムシステム２１
２は、各プラズマ・エッチング処理室１６０、ウエハ待
機ステーション２２４及びウエハ装填／取出し機構２２
６のそれぞれに接続され、全体機構におけるバキュウム
条件及び状態をコントロールし、前記バルブ機構２０に
おけるバキュウムロックがウエハ３２の移送処理などに
おける間、開閉する際にウエハ３２が汚染されないよう
になっている。
【００７７】なお、上記の実施例では、プラズマ・エッ
チング処理室１６０は、４基であるが、これの増減は、
自由である。
【００７８】図１２はこの発明に係るウエハの移送処理
を行なう他のアーム機構２３０を示すもので、このアー
ム機構２３０は、図１３に示すように、ステッピング回
転するステッピングモータ８８の駆動軸に取付けられた
プーリ２３２を備えている。
【００７９】このプーリ２３２には、溝付きリム２３４
が設けられ、このリム２３４には、ケーブル２３６が巻
回され、このケーブル２３６は、各々両方向へプーリ２
３８、２４０に巻付けられているとともに、前記ケーブ
ル２３６の一部２４４には、摺動部材２４２がスライド
自在に設けられ、前記プーリ２３２がθ角度分ステッピ
ング回転すると、前記摺動部材２４２は、案内ロッド２
４６に沿って直線的に移動するようになっているもの
で、この摺動部材２４２の移動によりウエハ移送のアー
ム２４８は、プーリ２３２の角度位置に応じて伸縮する
ようになっている。
【００８０】また、前記ケーブル２３６を常時緊張させ
るために、図１４に示すように、その両端は、前記摺動
部材２４２に内蔵されたコイルスプリング２５０に連結
されていて、このスプリング２５０の付勢によりテンシ
ョンが掛けられている。
【００８１】しかして、上記したこの発明に係るプラズ
マ・エッチング装置１０の構成によれば、前記ウエハ装
填／取出し機構１８のアーム機構８０の回転テーブル８
２は、プラズマ・エッチング処理の間、ステッピングモ
ータの回転により回転され、ウエハ３２を移送するアー
ム機構８０をウエハ待機ステーション１４に一致させる
ようになっている。
【００８２】この状態で、ウエハ待機ステーション１４
に設けたバルブ機構２０のバキュウムロック（扉機構５
６）が開放されると、カセットに積載されたウエハ３２
の下側にアーム機構８０のパドル機構１００が前進する
とともに、ウエハ３２をパドル機構１００の支持部材
（プラットフォーム）１０２上に載せて後退させること
により取り出す。
【００８３】次いで、バルブ機構２０の扉機構５６が閉
止され、アーム機構８０の回転テーブル８２が所定のθ
角度平面方向に回転し、アーム機構８０を選択されたプ
ラズマ・エッチング処理室１２（１６０）の前面に対応
するように位置させると同時に、プラズマ・エッチング
処理室１２（１６０）におけるバルブ機構２０の扉機構
５６が開かれる。
【００８４】このとき、プラズマ・エッチング処理室１
２（１６０）内の第２の電極１８６も上昇して第１の電
極１７０から離間した状態を維持している。
【００８５】この状態で、ウエハ３２を載せたアーム機
構８０のパドル機構１００は、プラズマ・エッチング処
理室１２（１６０）内の両電極１７０，１８６間の方向
へ前進し、アーム機構８０が一杯に伸びきると、ウエハ
３２が挟持された保持機構部１１０の緩衝片１１２が後
退し、これによって、ウエハ３２は、いつでも釈放可能
な状態になる。
【００８６】これと同時に、第１の電極１７０の中央部
に設けた台座１７２が空気圧作動のシリンダ１７４の作
動により上昇し、アーム機構８０のパドル機構１００の
プラットフォーム１０２に載置されているウエハ３２を
下側から押し上げてプラットフォーム１０２上から浮上
させ、これによって、台座１７２上にウエハ３２を保持
し、この状態で、アーム機構８０のパドル機構１００を
プラズマ・エッチング処理室１２（１６０）内から後退
させて退避させるとともに、ウエハ３２が支持された台
座１７２をシリンダ１７４の作動により下降させ、ウエ
ハ３２を第１の電極１７０上に載置し装填する。
【００８７】このように、ウエハ３２が第１の電極１７
０上に装填された後は、バルブ機構２０扉機構５６が閉
止されるとともに、アクチュエータ２００の作動により
第２の電極１８６が支持軸１８８を介して第１の電極１
７０側へと下降して、両電極１７０，１８６間を所定の
対面間隙に保持してプラズマ処理が開始される。
【００８８】そして、プラズマ・エッチング処理室１２
（１６０）の処理室１６８内には、所定の反応ガスが第
２の電極１８６のガスマニフォールド２１１を介して噴
射され、高周波エネルギーが供給される。
【００８９】このような各ウエハのプラズマ・エッチン
グ処理加工は、レーザーが適当なエンドポイントが達成
されたことを示すまで行われ、ウエハ３２へのエッチン
グ処理が完了すれば、高周波エネルギーの供給が停止さ
れると同時に、バルブ機構２０の扉機構５６が開放され
て、ウエハ３２の装填手順と逆の手順によりエッチング
加工されたウエハ３２がプラズマ・エッチング処理室１
２（１６０）から取り出され、ウエハ装填／取出し機構
１８のステーションへ戻り、一回の処理で充分なもので
あれば、ウエハ待機ステーション１４のカセットへ戻さ
れ、さらに処理が必要なウエハ３２は、他のプラズマ・
エッチング処理室１２（１６０）へ同様な操作手順で装
填され、必要な回数での処理が行われる。
【００９０】ところで、ウエハ装填／取出し機構１８、
１基のウエハ待機ステーション１４及び複数のプラズマ
・エッチング処理室１２は、三通りの基本操作モードで
操作が行なわれ、その第１のモードは、各プラズマ・エ
ッチング処理室１２が同時に同じプラズマ反応を開始す
る操作モード、第２のモードは、各プラズマ・エッチン
グ処理室１２が同時に二つ、または、それ以上の異なっ
たプラズマ処理を行う操作モード、第３のモードは、各
プラズマ・エッチング処理室１２が単一のウエハ３２を
多段階処理する操作モードである。
【００９１】これらのいずれの処理操作モードにおいて
も、ウエハ３２は、外気（大気）に曝されることなく、
汚染されずに制御（コントロール）されたバキュウム雰
囲気下で移送され、処理される。
【００９２】図１５から図１９は、単一段階処理で形成
されたウエハのプラズマ・エッチング状態を電子顕微鏡
によって図解した説明図、図２０は、ダブルエッチング
処理によるウエハのプラズマ・エッチング状態を電子顕
微鏡によって図解した説明図である。
【００９３】図１５は、ウエハ３２の二酸化シリコン層
２６４の表面におけるフォトレジスト２６２でオーバー
レイされたポリシリコン２６０を示すもので、例えば低
抵抗（１２〜３０オーム）のドープされたポリシリコン
ＣＣ１4 （２０ｓｃｃｍ）とＨｅ（３０ｓｃｃｍ）とを
プラズマ・リアクター（圧力１０ｍｔ、出力３００ワッ
ト）に掛け、エッチングを約２分３０秒の範囲で行なう
ことによって、図１６に示すような比較的高い抵抗（３
０〜２００オーム／ｓｑ．）とスロープのあるマスクを
有するドープされたポリシリコン２６５が得られ、図示
したような構造体に対し、５０ｓｃｃｍのＳＦ6 と５０
ｓｃｃｍのフレオン１１５（Ｃ2 ＣｌＦ5 ）を圧力１５
０ｍｔ、１００ワットのパワーでプラズマ・リアクター
に噴射すると、２分３０秒経過後には、図示のようなド
ープされたポリシコンの微細構造体が得られる。
【００９４】図１７は、溝エッチングの電子顕微鏡にて
図解した構造２６６を示すものであり、フォトレジスト
が除去され、室内の圧力１００ｍｔ及び出力７５０ワッ
トのプラズマ・リアクターへ５ｓｃｃｍのＢＣ１3 と２
５ｓｃｃｍのＣ１2 を約２０分間噴射してシリコン２７
２に溝２６８を形成したものである。
【００９５】図１８は、珪素化合物である耐火性シリサ
イド（ＴａＳｉ／ｐｏｌｙ）２７４を示すものであり、
二酸化シリコン表面２７６には、ポリシリコン層２７８
がオーバーレイされ、さらに、その上に耐火性シリサイ
ド２８０がオーバーレイされ、さらに、その上がフォト
レジストで、このような構造体は、室内圧力８０ｍｔ、
３００ワットの高周波のプラズマ・リアクターに２０ｓ
ｃｃｍのＣＣｌ4 と３０ｓｃｃｍのＨｅが約３分３０秒
噴射されて形成される。
【００９６】図１９は、この発明による汚染防止されて
多段処理のプラズマ・リアクターにより製造される単一
段階処理の構造体２８２を拡大して示すもので、フォト
レジスト２８４がウエハの表面にＴｉＷ層２８８がオー
バーレイされたアルミニウムとシリコン層２８６の上に
重ねられている。
【００９７】図示の構造体は、室内圧力１２５ｍｔ、３
００ワットの高周波のプラズマ・リアクターに５０ｓｃ
ｃｍのＢＣｌ3 と１５ｓｃｃｍのＣｌ2 が約２分３０秒
から３分３０秒噴射されて形成される。
【００９８】図２０は、二段階処理による二酸化シリコ
ン／ポリ／二酸化シリコン／ポリのサンドイッチ構造２
９０を示すものであって、ポリ１のポリ層とＯＸＩＤＥ
として示された酸化物層は、第１の処理室で圧力７００
ｍｔ、６００ワット高周波の条件で１００ｓｃｃｍのＣ
2 Ｆ6 によりエッチングされた結果形成され、その後、
上側のポリ２のポリ層と酸化物とオーバーレイされたフ
ォトレジスト層が、圧力１００ｍｔ（ｍｉｌｉｔｏｒ
ｅ）、６００ワットの高周波の条件の第２処理室で２０
ｓｃｃｍのＣＣｌ4 、３０ｓｃｃｍのＨｅによる処理で
形成された。
【００９９】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、ウエハを１枚づつ別個に同時にエッチング処理し
て、ウエハを１枚ごとに処理する装置のメリットである
高品質の特性と多数枚処理する装置の高能率特性の両者
を兼備し、しかも制御されたバキュウム雰囲気中におい
ての処理により、ウエハの汚染問題を全面的に解決する
ことができるとともに、ウエハの処理室への装填／取出
しを容易に行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明に係るプラズマ・エッチング装置の
一実施例を示す全体構成の概略的説明図。
【図２】 同じくプラズマ・エッチング装置を構成する
ウエハ装填／取出し機構を中心として複数のプラズマ・
エッチング処理室と１基のウエハ待機ステーションを同
一円形の軌跡上に配列した要部構成の平面図。
【図３】 同じくバルブ機構の要部断面図。
【図４】 同じくバルブ機構の要部正面図。
【図５】 同じくウエハ装填／取出し機構の要部断面
図。
【図６】 同じくウエハ装填／取出し機構のアーム機構
の要部斜視図。
【図７】 同じくウエハ装填／取出し機構のアーム機構
の要部平面図。
【図８】 同じく図７の回動位置を変えた状態を示すウ
エハ装填／取出し機構のアーム機構の要部平面図。
【図９】 同じくアーム機構の一部を付勢する機構の一
部切断斜視図。
【図１０】 同じくプラズマ・エッチング処理室におけ
る具体的構造を示す断面図。
【図１１】 同じく反応ガス噴射システムとバキュウム
システムの一例を示す説明図。
【図１２】 同じくアーム機構の他の例を示す斜視図。
【図１３】 同じくアーム機構の他の例の駆動機構部分
を示す説明図。
【図１４】 同じくアーム機構の駆動機構部分のテンシ
ョン手段機構を示す説明図。
【図１５】 この発明によるプラズマ・エッチング装置
によって得られたウエハの電子顕微鏡による断面構造の
一例を図解したエッチング処理前の説明図。
【図１６】 同じく図１５のエッチング処理後のウエハ
の断面構造を図解した説明図。
【図１７】 この発明によるプラズマ・エッチング装置
によって得られたウエハの電子顕微鏡による断面構造の
他の例を図解したエッチング処理後の説明図。
【図１８】 この発明によるプラズマ・エッチング装置
によって得られたウエハの電子顕微鏡による断面構造の
他の例を図解したエッチング処理後の説明図。
【図１９】 この発明によるプラズマ・エッチング装置
によって得られたウエハの電子顕微鏡による断面構造の
他の例を図解したエッチング処理後の説明図。
【図２０】 この発明によるプラズマ・エッチング装置
によって得られたウエハの電子顕微鏡による断面構造の
他の例を図解したエッチング処理後の説明図。
【符号の説明】
１０・・・プラズマ・エッチング装置 １２・・・プラズマ・エッチング処理室 １４・・・ウエハ待機ステーション １６・・・軌跡 １８・・・ウエハ装填／取出し機構 ２０・・・バルブ機構 ２２・・・プロセッサー ２４・・・反応ガス噴射システム ２６・・・バキュウムシステム ３２・・・ウエハ ５４・・・開口部 ５６・・・扉機構 ５８・・・扉部 ８０・・・アーム機構 ８２・・・回転テーブル ８８・・・ステップ駆動モータ ９０・・・駆動力伝達機構 １００・・・パドル機構 １１０・・・保持機構部 １６０・・・プラズマ・エッチング処理室 １６８・・・処理室 １７０・・・第１の電極 １８０・・・流路 １８６・・・第２の電極 １８８・・・支持軸 １８９・・・流路 １９０，１９０・・・流路 ２００・・・アクチュエータ ２０６・・・中空部 ２１０・・・反応ガスの噴射口 ２１１・・・シャワーヘッド型ガス・マニフォールド ２１２・・・バキュームシステム ２１４７，２１６・・・ガス供給源 ２１８，２２０・・・ガス・マニフォールド
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/68 Ａ Ｎ (72)発明者 ジョセフ・デー・ナポリ アメリカ合衆国03087ニューハンプシャー 州ウインハム、グランドビュー・ロード11 (72)発明者 アーサー・ダブリュ・ザフィロポーロ アメリカ合衆国01944マサチューセッツ州 マンチェスター、デスモンド・アベニュー 21エイ (72)発明者 マーク・ダブリュ・ミラー アメリカ合衆国01803マサチューセッツ州 バーリントン、ビーコン・ストリート26

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】同一円形の軌跡上に複数のプラズマ・エッ
    チング処理室と、１基のウエハ待機ステーションとを適
    宜の間隔をおいて配置し、かつその中心部にウエハ装填
    ／取出し機構を設置し、このウエハ装填／取出し機構に
    て前記ウエハ待機ステーション内に積載収納された複数
    枚の未処理状態のウエハを一枚づつ順次取り出して、前
    記各々のプラズマ・エッチング処理室内に選択的に導入
    して位置決め装填するとともに、処理後のウエハを前記
    プラズマ・エッチング処理室内から前記ウエハ装填／取
    出し機構にて取り出して前記ウエハ待機ステーション内
    に導入し収納してなる一方、前記各々のプラズマ・エッ
    チング処理室とウエハ待機ステーションとに前記ウエハ
    装填／取出し機構の装填／取出し動作に共働して開閉す
    るバルブ機構をそれぞれ設けて、バキュウム状態が維持
    された雰囲気中でウエハにプラズマ・エッチング加工処
    理を施してなるプラズマ・エッチング装置において、前
    記プラズマ・エッチング処理室内には、前記ウエハが載
    置される第１の電極と、この第１の電極に対して所定の
    対面間隙を保持するように支持軸にて昇降制御される第
    ２の電極とが配置され、前記第１の電極の内部に冷却流
    体の流路を設け、この流路に冷却流体を循環供給して前
    記第１の電極を冷却可能にする一方、前記第２の電極の
    内部に冷却／加熱流体の流路と、シャワーヘッド型ガス
    ・マニホールドを設け、前記流路は、前記支持軸に貫通
    形成した冷却／加熱流体が循環供給される流路に連通さ
    せて、前記第２の電極を冷却／加熱可能にするととも
    に、前記シャワーヘッド型ガス・マニホールドは、前記
    前記支持軸に形成した中空部を通して前記処理室内に反
    応ガスを供給可能にしたことを特徴とするプラズマ・エ
    ッチング装置。
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