JPS62152139A - 試料の搬送装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体装置の製造のためのＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉ
ｃａｌＶａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置、エツ
チング装置、スパッタリング装置等として用いられるプ
ラズマ装置における試料の搬送装置に関するものである
。

〔従来技術〕

電子サイクロトロン共鳴を利用したプラズマ装置は低ガ
ス圧で活性度の高いプラズマを生成出来、イオンエネル
ギの広範囲な選択が可能であり、また大きなイオン電流
がとれ、イオン流の指向性、均一性に優れるなどの利点
があり、高集積半導体装置の製造に欠かせないものとし
てその研究、開発が進められている。

第５図はプラズマエツチング装置として構成した従来の
電子サイクロトロン共鳴を利用したプラズマ装置におけ
る試料の１ｕｌｌ送装置の横断面図であり、３１はプラ
ズマ生成室を示している。プラズマ生成室３１は周囲璧
を２重構造にして冷却水の通流室３１ａを備え、また−
側壁中央には石英ガラス仮３１ｂにて封止したマイクロ
波導入口３１ｃを、更に他側壁中央には前記マイクロ波
導入口３１ｃと対向する位置に引出用の電極を配置した
プラズマ引出口３１ｄを夫々備えており１．前記マイク
ロ波導入口３１ｃには導波管３２の一端が接続され、ま
たプラズマ引出口３１ｄに臨ませてエツチング室３３を
配設し、更に周囲にはプラズマ生成室３１及びこれに接
続した導波管３２の一端部にわたってこれらを囲撓する
態様でこれらと同心状に励磁コイル３４を配設しである
。

導波管３２の他端部はマグネトロンＭに接続されており
、またエツチング室３３におけるプラズマ引出口３１ｄ
と対向しない一側壁外面にはロードロック室３５を、更
に他側壁外面には半導体ウェハー等である試料３７用の
載置台３８の移動手段３６を構成するケーシング３６ａ
が相対向せしめて設置されている。ケーシング３６ａ内
には先端に載置台３８．栓体３６ｂを装着したロッド３
６ｃをその軸心線回りに回転、並びに軸方向に移動可能
に保持するガイド部材３６ｄ、及びロッド３６ｃを回転
、並びに軸方向移動させる駆動部３６ｅ、　３６ｆ等が
配設されている。栓体３６ｂは載置台３８をエツチング
室３３内に位置させたときはケーシング３６ａ　とエツ
チング室３３との連通孔３３ｂを、また載置台３Ｂをロ
ードロック室３５内に位置させたときはロードロック室
３５とエツチング室３３との隔壁の連通孔３３ａを夫々
気密封止するようロッド３６ｃに固定されている。

而してこのようなプラズマエツチング装置の試料の搬送
装置にあっては、図面に破線で示す如く口・ノド３６ｃ
を前進させ、載置台３８をロードロック室３５内に位置
させると共に栓体３６ｂにて連通孔３３ａを封止し、ロ
ードロック室３５内に図示しない給排気管を通じてガス
を導入し、ロードロック室３５内を大気圧に迄高めた後
、蓋３５ａを破線で示す如く開放して載置台３８上の試
料３７を交換し、再びロードロツタ室３５を閉鎖して給
排気管を通じて所定の真空度に迄排気した後、ロッド３
６ｃを載置台３８がプラズマ引出口３１ｄ前方に位置す
るよう後退させ、その位置でロッド３６ｃを９０°回転
させて試料３７をプラズマ引出口３１ｄに対向せしめる
。この状態でプラズマ生成室３１内にプラズマを生成さ
せ、生成させたプラズマを励磁コイル３４にて形成され
る、プラズマ引出口３１ｄ前方のエツチング室３３側に
向かうに従って磁束密度が低下する発散磁界によつてエ
ツチング室３３内の試料３７上に投射せしめて試料３７
表面をエツチングするようになっている（特開昭６０−
５１５３７号）。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで上述した如き従来装置にあっては載置台３８に
連動する栓体３６ｂによってロードロツタ室３５の開閉
を自動的に行うこととしている反面、単−個の試料３７
のエツチング加工毎に試料３７をロードロック室３５を
経て外部に取り出すこととしているため、試料３７の交
換の都度、ロードロック室３５内への外気の導入、排気
を反復しなければならず、試料３７の交換作業が極めて
煩わしく、また作業能率も低いという問題があった。

Ｃ問題点を解決するための手段〕 本発明はかかる事情に鑑みなされたものであって、その
目的とするところはロードロック室内に複数の試料の収
納可能な少なくとも２Ｉｌｌｉｌのカセ。

トと、この−のカセットから試料を取り出してプラズマ
被投射位置に臨ませ、また投射が終了すると他のカセ７
）に収容する第１．第２の搬送手段を具備することによ
って連続した複数の試料に対するエツチング等の作業が
出来、しかもロードロック室に対しては複数の試料を一
括して搬入し、またここから搬出し得て、作業能率が高
く、試′科の取扱いの容易な試料の搬送装置を提供する
にある。

本発明に係る試料の搬送装置は、試料にプラズマを投射
する試料室と、連通口を介して前記試料室と連通ずるロ
ードロツタ室と、試料を前記ロードロック室と試料室と
の間で移動させる搬送手段とを具備するプラズマ装置に
おいて、前記ロードロック室内に、複数の試料の収容可
能な少なくとも２個のカセットと、前記−のカッセトか
ら試料を取り出して試料の受け渡し位置を経て他のカセ
ットに収納する第１の搬送手段と、試料を受け渡し位置
で受け取ってプラズマ被投射位置に臨ませ、且つプラズ
マ投射終了後これを受け渡し位置で第１の搬送手段に渡
す第２の搬送手段とを具備することを特徴とする特 〔実施例〕 以下本発明をプラズマエツチング装置における試料の１
般送装置に適用した実施例を示す図面に基づき具体的に
説明する。第１図は、本発明に係る試料の搬送装置（以
下本発明装置という）の編断面図、第２図は第１図のｎ
−ｎ線による横断面図、第３図は第１図の■−■線によ
る断面図であり、図中１はプラズマ生成室、２は導波管
、３は試料室を構成するエツチング室、４は励磁コイル
、５はロードロック室を示している。

プラズマ生成室ｌはステンレス鋼製であって周囲壁を２
重構造にして冷却水の通流室１ａを備え、上部壁中央に
は石英ガラス板１ｂにて封止されたマイクロ波の導入口
ＩＣを備え、また下部壁中央には、前記マイクロ波導入
口ＩＣと対向する位置にプラズマの引出口１ｄを備えて
おり、前記マイクロ波導入口１ｃには導波管２の一端部
が、またプラズマの引出口１ｄにはこれに臨ませてエツ
チング室３が配設−され、更にプラズマ生成室１及びこ
れに連結された導波管２の一端部にわたってこれらと略
同心状に励磁コイル４が周設せしめられている。

導波管２の他端部はマグネトロンＭに接続されており、
ここで発せられたマイクロ波をマイクロ波導入口ＩＣか
らプラズマ生成室１内に導入するようにしである。励磁
コイル４は図示しない直流電源に接続されており、直流
電流の通流によってプラズマ生成室１内にマイクロ波の
導入によりプラズマを生成し得るよう磁界を形成すると
共に、エツチング室３側に向けて磁束密度が低くなる発
散磁界を形成し、プラズマ生成室１内に生成されたプラ
ズマをエツチング室３内の試料Ｓに投射せしめるように
なっているｏｌｅ、ｌｒは通流室１ａに対する冷却水の
給水系、排水系、Ｉｇ、３ｇはガス供給系である。

エツチング室３は中空の直方体形に形成され、プラズマ
引出口１ｄと対向しない一側壁にはゲートパルプ３ｂに
て開閉される試料Ｓの挿脱口３ａが設けられており、こ
の挿脱口３ａに臨ませてロードロック室５が連接されて
いる。またエツチング室３の他の側壁には真空ポンプ等
の排気系３Ｃに連なる排気口３ｄが設けられており、稼
動に際してプラズマ生成室１．エツチング室３及びロー
ドロツタ室５を常時所定の真空度に設定維持するように
なっている。

エツチング室３の底壁内面であって、プラズマ引出口１
ｄと対向する位置には、先端に移載台６ａを固定したロ
ッド６ｂを上向きにしたノックアウトシリンダ６が配設
されており、移載台６ａを昇降させて後述するフォーク
９との間で試料Ｓを受け渡しする外、試料を静電吸着さ
せた状態でプラズマ引出口１ｄに対向保持するようにな
っている。

ロードロック室５は第２図に示す如く挿脱口３ａに面し
てその両側方向に長く延在する連絡路５ａと、その両端
部に連結され、蓋５ｅによって開閉される交換口５ｆを
備えたカセット収容部５ｂ、５ｃ　、並びに前記挿脱口
３ａと対向する位置で連絡路５ａにこれと直交する向き
に水平に連結した特機部５ｄとを備えており、連絡路５
ａ内にはベルトコンベヤ７　ａ　＋　７　ｂ　＋　７　
ｃ及びノックアウトシリンダ７ｄが配設され、またカセ
ット収容部５ｂ、５ｃ内には夫々カセノＨａ、８ｂが配
設され、更に特機部５ｄ内にはフォーク８が配設されて
いる。

ベルトコンベヤ７ａ、７ｂ、７ｃはいずれも図示しない
コンベヤフレームに幅方向に試料Ｓの直径よりも若干小
さい間隔を隔てて一対のベルトを張設して構成されてお
り、連絡路５ａ内に一列に並べてベルトコンベヤ７ｂは
その長手方向の略中央部を挿脱口３ａと対向させて、ま
たベルトコンベヤ７ａ、７ｃはその両側に夫々一端を連
接して配設され、ベルトコンベヤ７ａの他端はカセット
収容部５ｂ内のカセット８ａ内に、またベルトコンベヤ
７ｂの他端はカセット収容部５ｃ内のカセントＢｂ内に
位置させである。

ノックアウトシリンダ７ｄは挿脱口３ａと対向するベル
トコンベヤ７ｂの長手方向略中央部である試料の受け渡
し位置においてその連絡路５ａの底壁下面に固定されて
おり、そのロッドは先端部を底壁を貫通させて連絡路５
ａ内に臨ませてあり、ロッド先端に設けた移載台７ｅを
ベルト間を通してその上。

下に昇降させ、いずれかのカセノ）８ａ、８ｂから引き
出されて受け渡し位置に移送されてきた試料Ｓをヘルド
コンベヤ７ｂからフォーク９の移動域に持ち上げ、また
逆にフォーク９から試料Ｓを受け取ってベルトコンベヤ
７ｂから上に移載するようになっている。

カセット８ａ、８ｂは実質的に同じ構造であり、カセッ
ト８ｂについて示すと第４図に示す如く前面側が開放さ
れた中空直方体形に形成されており、左右側板には相対
向して上、下方向に一定の間隔で複数個の係止部８ｃが
前端縁から後端縁に向けて設定されており、左、右側板
の係止部８ｃ、８ｃ上に渡して複数の試料Ｓが載荷収納
されるようになっている。

カセッ）８ａ、８ｂの底板にはカセット収容部５ｂ、５
ｃの底壁に設けたボールネジ８ｄ、８ｄのロッドの上端
が着脱可能に固定されており、ポールネジ８ｄ　、　８
ｄの駆動によってカセット８ａ　、　８ｂをその係止部
８ｃの上、下問寸法に等しい略寸法をｌピッチとして上
昇、又は下降せしめられ、カセノ）８ａ、８ｂ内に一端
部を挿入位置させたベルトコンベヤ７ａ、　７ｃに対す
る上、下相対位置を変えてカセッ）８ａ、　８ｂからの
試料Ｓの（絞出又は１般入を行うようになっている。

即ち、試料Ｓをセントしたカセット８ａ又は８ｂから試
料Ｓを取り出すときはベルトコンベヤ７ａ又は７ｃの端
部が最下段の試料Ｓの下面に臨むよう力セラｔ−８ａ又
は８ｂの上、下位置を調節し、この位置から所定のタイ
ミングでベルトコンベヤ７ａ又は７ｃ上面が試料Ｓの下
面と接するようカセット８ａ又は８ｂを所定のピッチで
下降せしめる。一方、試料Ｓを搬入する側のカセット８
ｂ又は８ａはベルトコンベヤ７ａ又は７ｃが最上段の係
止部８ｃと略同じ又は僅かに高く位置するようカセット
８ａ又は８ｂを下降して設定し、この位置で試料Ｓが搬
入される都度所定のタイミングで且つ所定のピンチでカ
セット８ａ又は８ｂを上昇せしめてゆくように制御され
る。

フォーク９は基端部をエアシリンダ９ｃに連結したロッ
ド９ａの先端部にホルダ９ｂを固定して構成されており
、エアシリンダ９ｃの駆動によって、第２図に破線で示
す如く待機位置へと、コンベヤ７ｂ上の試料Ｓを受け取
り、またこれに受け渡す位２Ｂと、プラズマの被投射位
置Ｃとに順次的に移動せしめられるようになっている。

フォーク９のホルダ９ｂは断面り字形をなす円弧状の一
対のクランプアーム９ｃ、９ｄの各一端部をロッド９ａ
の先端に枢支すると共に、図示しないエアアクチュエー
タ区よって開閉せしめられ、試料Ｓをクランプし、また
放すようになっている。各クランプアーム９ｃ、９ｄは
第２，３図に示す如く受け部９ｅとその外周縁に沿って
起立縁９ｆを立設して構成されており、両クランプアー
ム９Ｃ，９（１を閉じたときは受け部９ｅが試料Ｓの周
縁下部に臨み、起立縁９ｆば試料Ｓの周縁とは直接接触
しない状態で試料Ｓを保持するようになっている。

エツチング室３内のノックアウトシリンダ６も前記ノッ
クアウトシリンダ７ｄと構造的には略同じであり、ロン
ドロｂの先端に固定した移載台６ａは両クランプアーム
９ｃ、９ｄを閉じたときの受け部９ｅによって形成され
る円弧よりも小径の円板形に形成されており、フォーク
９のホルダ９ｂが試料Ｓを保持して移載台６ａ上に達し
て停止すると、ノックアウトシリンダ６が作動し、移載
台６ａをクランプアーム９ｃ、９ａ間を通してその上方
に上昇させ、クランプアーム９ｃ、９ｄ上の試料Ｓを移
載台６ａ上に受け取り、これを静電吸着させてそのまま
プラズマ引出口１ｄに対向して固定するようになってい
る。

而して上述した如く構成された本発明装置にあっては例
えばカセソ）８ａの各係止部８ｃ間に試料Ｓをセントし
た状態で蓋を開いて交換口からカセット収容部内のエア
シリンダのロッドに装着し、最下段の試料Ｓよりも下方
にベルトコンベヤ７ａの先端が位置するようにエアシリ
ンダを作動してカセット８ａの高さを調節する。一方力
セント収容部内のカセット８ｂは試料Ｓのない空の状態
にし、ベルトコンベヤ７ｃの先端部が最上段の係止縁と
略同じ、又はこれよりも若干高くなるようカセット８ｂ
の高さを調節する。

蓋を閉じてロードロック室５内をエツチング室３と略等
しい真空度に設定した後、エツチング室３とロードロツ
タ室５との間の挿脱口３ａを開放し、各ヘルドコンベヤ
？ａ、　７ｂ、　７ｃを駆動し、カセット８ａの最下段
の試料Ｓの下面に接するよう力七ソ］・８ａを下降する
と最下段の試料Ｓはヘルトコンヘヤ７ａに乗った状態で
カセノ）８ａから引き出されてベルトコンベヤ７ｂの略
中火に達して停止する。ノックアウトシリンダ７ｄが作
動して移載台７ｅが試料Ｓをベルトコンベヤ７ｂ上から
フォーク９の移動域まで持ち上げて停止するとフォーク
９がそのホルダ９ｂのクランプアーム９ｃ、９ｄを開放
した状態で前進し、試料Ｓと対向するとクランプアーム
９ｃ、９ｄを閉じてその受け部９ｅにて試料Ｓを載置す
る。

ノックアウトシリンダ７ｄが下降するとフォーク９が前
進し、挿脱口３ａを通じて舌ノチッグ室３内・のプラズ
マ投射位置に達すると停止し、ノックアウトシリンダ６
が上昇して、その移載台６ａをクランプアーム９ｃ、９
ｄ間を通してその上方に移動し、試料Ｓをクランプアー
ム９ｃ、９ｄから移載台６ａに移す。フォーク９が後退
するとガス供給系１ｇを通じてプラズマ生成室Ｉ内にガ
スを供給し、励磁コイル４に電流を通流すると共に、導
波管２を通じてマイクロ波を導入してプラズマを発生さ
せ、直流電流を通流した引出電極によりイオンをエツチ
ング室３の試料Ｓ周辺に投射し、ガス供給系３ｇから供
給されたエツチングガスをプラズマ分解し、試料Ｓ表面
の５ｉ０２等の膜に投射してこれをエツチングせしめる
。

エツチングが終了するとフォーク９が前進し、エツチン
グ室３内のプラズマ被投射位置近傍に達するとクランプ
アームを開放しつつ前進し、ノックアウトシリンダ６下
に達するとクランプアーム９ｃ、９ｄを閉じて停止する
。ノックアウトシリンダ６は下降してクランプアーム９
ｃ、９ｄ間を下降する過程で試料Ｓをクランプアーム９
ｃ、９ｄの受け部９ｅ。

９ｅ上に係止させて移載する。ノックアウトシリンダ６
が下降し終えるとフォーク９が後退し、ベルトコンベヤ
７ｂ上にまで戻るとノックアウトシリンダ７ｄが上昇し
てフォーク９から試料Ｓを受け取り、フォーク９が更に
特機部５ｄまで後退するとノックアウトシリンダ７ｄが
下降して試料Ｓをベルトコンベヤ７ｂ上に移載する。

ベルトコンベヤ？ａ、’７ｂ、７ｃが再び駆動されてヘ
ルドコンベヤ７ｂ上の試料Ｓはベルトコンベヤ７ｃを経
てカセット８ｂ内に収容され、同時にカセット８ａから
新たな試料Ｓがベルトコンベヤ７ａを通じて取り出され
、ベルトコンベヤ７ｂの中央にまで撮出され、再びノッ
クアウトシリンダ７ｄが駆動して前述した動作を反復し
、カセットＢａ内の全試料Ｓについてのエツチングが終
了するとゲートパルプを閉じて連絡路を封止し、図示し
ない給気管を通じてロードロック室５内を大気圧にまで
高めて蓋５ｅを開き、カセット８ｂをし新たに試料Ｓを
セントしたカセットと交換して、試料Ｓは逆にカセット
８ｂからカセソ）８ａ側に移動しつつ全試料Ｓに対する
エラチンクラ行う。この場合ベルトコンヘヤ７ａ、７ｂ
、７ｃノＳｉＣ勅方向が逆となる以外は実質的に前述の
場合と略同様の過程で行われる。

〔効果〕

以上の如く本発明装置にあっては、複数の試料をロード
ロック室内に用意しておき、これを個別的にエツチング
、成膜等の処理を行い得るから、ロードロック室に対す
る給気、　ｔＪＦ気作業は複数試料毎に行い得ることと
なってロードロック内への給気、排気作業のための時間
が節減出来、またロードロック室内に対しては複数の試
料を一括してセントし、またこれから取り出すことが出
来て取扱い作業も容易であるなど、本発明は優れた効果
を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の幡断面図、第２図は第１図の■−
■線による横断面図、第３図は第１図の■−■線による
断面図、第４図はカセットの拡大斜視図、第５図は従来
装置の横断面図である。 １・・・プラズマ生成室　２・・・導波管　３・・・エ
ツチング室　４・・・励磁コイル　５・・・ロードロッ
ク室５ａ・・・連絡路　５ｂ、５ｃ・・・カセット収容
部　５ｄ・・・特機部　５ｅ・・・蓋　６・・・ノック
アウトシリンダ７ａ、　７ｂ、　７ｃ・・・ベルトコン
ベヤ　８ａ、８ｂ・・・カセット９・・−フォーク 特　許　出願人　　住友金属工業株式会社代理人　弁理
士　　河　　野　　登　　夫第３図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、試料にプラズマを投射する試料室と、連通口を介し
   て前記試料室と連通するロードロック室と、試料を前記
   ロードロック室と試料室との間で移動させる搬送手段と
   を具備するプラズマ装置において、前記ロードロック室
   内に、複数の試料の収容可能な少なくとも２個のカセッ
   トと、前記一のカッセトから試料を取り出して試料の受
   け渡し位置を経て他のカセットに収納する第１の搬送手
   段と、試料を受け渡し位置で受け取ってプラズマ被投射
   位置に臨ませ、且つプラズマ投射終了後これを受け渡し
   位置で第１の搬送手段に渡す第２の搬送手段とを具備す
   ることを特徴とする試料の搬送装置。