(57)【要約】  ドッキングポートを含み、プラズマ処理システムを対象として保守作業を実施するロボット装置が開示されている。この装置はプラットホームと、プラットホームと結合されたドッキングプローブとを含む。ドッキングプローブはドッキングポートにドッキングするように設計されている。この装置はプラットホームに結合されたロボットアームと、ロボットアームに結合されたツールをも含んでおり、一連の保守作業を実質的に実行するように設計されている。装置はプラットホームに結合されたコンピュータをさらに含む。コンピュータは保守作業を実施させる。ドッキングプローブがドッキングポートにドッキングすると、保守作業はツールによって実行される。【選択図】図６
2008535256.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマ処理システムに対して一連の保守作業を実施するドッキングポートを備えたロボット装置であって、
プラットホームと、
該プラットホームと結合されており、前記ドッキングポートとドッキングできるドッキングプローブと、
前記プラットホームと結合されており、前記保守作業を実質的に実行するロボットアームと、
該ロボットアームと結合されたツールと、
前記プラットホームと結合されており、前記保守作業を実施させるコンピュータと、
を含んで構成され、前記ドッキングプローブが前記ドッキングポートにドッキングすると、前記保守作業は前記ツールによって実行されることを特徴とする装置。
【請求項２】
保守作業は使用現場で実行されることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項３】
保守作業は清浄作業、プラズマチャンバ部品取り外し作業、プラズマチャンバ部品配置作業、プラズマチャンバ部品整合作業並びに危険作業のいずれかを含んでいることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項４】
保守作業のプログラムはプラズマ処理システムまたはネットワークサーバに保存されていることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項５】
プラズマ処理システムのオペレータは保守作業プログラムをロボット装置に入力することができることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項６】
プラットホームはロボット装置をプラズマ処理システムまで搬送する移動式プラットホームであることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項７】
ロボットアームは連接アームであることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項８】
ロボットアームは６自由度以上を有していることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項９】
ロボット装置は一連のセンサーを含んでいることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項１０】
複数のプラズマチャンバ表面とドッキングポートとを含んだプラズマ処理システム用のロボット装置であって、
移動式プラットホームと、
該移動式プラットホームと結合されており、前記ドッキングポートとドッキングできるドッキングプローブと、
前記移動式プラットホームと結合されており、前記プラズマチャンバ表面から堆積副生成物を実質的に除去する連接アームと、
該連接アームと結合されたツールと、
前記移動式プラットホームと結合されており、一連の清浄作業を実施させるコンピュータと、
を含んで構成され、前記ドッキングプローブが前記ドッキングポートにドッキングすると、前記堆積副生成物は実質的に除去されることを特徴とする装置。
【請求項１１】
堆積副生成物は実質的に使用現場で除去されることを特徴とする請求項１０記載の装置。
【請求項１２】
連接アームでプラズマチャンバ表面にアクセスできるように設計されていることを特徴とする請求項１０記載の装置。
【請求項１３】
ツールは摩擦パッドあるいはワイパーを含んでいることを特徴とする請求項１０記載の装置。
【請求項１４】
移動式プラットホームはロボット装置をプラズマ処理システムまで搬送するように設計されていることを特徴とする請求項１０記載の装置。
【請求項１５】
連接アームにアクセス可能であり、汚染されたプラズマチャンバ部品と交換用のクリーンな状態のプラズマチャンバ部品とを保存する容器をさらに含んでいることを特徴とする請求項１０記載の装置。
【請求項１６】
複数のプラズマチャンバ表面とドッキングポートとを含んだプラズマ処理システム用のロボット装置であって、
前記プラズマ処理システムと結合され、前記プラズマチャンバ表面を実質的に清浄処理するように設計されており、少なくとも５自由度を有した連接アームと、
該連接アームと結合されたツールと、
前記プラズマ処理システムと結合されており、堆積副生成物を除去すべく一連の清浄作業を実施させるように設計されているコンピュータと、
を含んで構成され、前記清浄作業が実施されると、前記プラズマチャンバ表面は実質的に清浄化されることを特徴とする装置。
【請求項１７】
堆積副生成物は使用現場で実質的に除去されることを特徴とする請求項１６記載の装置。
【請求項１８】
連接アームでプラズマチャンバ表面にアクセスできるように設計されていることを特徴とする請求項１６記載の装置。
【請求項１９】
ツールは摩擦パッドあるいはワイパーを含んでいることを特徴とする請求項１６記載の装置。
【請求項２０】
連接アームにアクセス可能であり、汚染されたプラズマチャンバ部品と交換用のクリーンな状態のプラズマチャンバ部品とを保存する容器をさらに含んでいることを特徴とする請求項１６記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般的に基板製造技術に関し、特にはロボットを利用したプラズマ処理システムの保守装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウェハやフラットパネルディスプレーの製造で使用されるようなガラスパネルのような基板の処理においてプラズマが多用されている。基板処理（化学蒸着、プラズマ強化化学蒸着、物理蒸着、等々）の一環として例えば基板は複数のダイすなわち方形領域に分割される。これらダイがそれぞれ集積回路となる。続いて基板は搭載する電気部品を形成させるために材料を選択的に除去処理（エッチング処理）及び堆積処理する一連のステップによって処理される。
【０００３】
例示的プラズマ処理では基板はエッチング処理に先立って硬化エマルジョン（フォトレジストマスク等）の薄膜によりコーティング処理される。硬化エマルジョンの塗膜対象領域は選択的に除去処理され、下側層部分を露出させる。基板はその後にチャック（chuck）と呼称される単極あるいは双極クランプ電極を含んで構成されている基板支持構造体上に置かれる。適したエッチングソースガス（例：Ｃ４Ｆ８、Ｃ４Ｆ６、ＣＨＦ３、ＣＨ２Ｆ３、ＣＦ４、ＣＨ３Ｆ、Ｃ２Ｆ４、Ｎ２、Ｏ２、Ａｒ、Ｘｅ、Ｈｅ、Ｈ２、ＮＨ３、ＳＦ６、ＳＯ２、ＢＣｌ３、Ｃｌ２、ＳｉＣ４）がプラズマチャンバ内に送り込まれ、プラズマを発生（生成）させて基板の露出部分をエッチング処理する。
【０００４】
しかし通常の作業工程ではプラズマ処理システムは一連の保守作業が施される必要がある。例えばプラズマチャンバは清浄処理が必要であり、プラズマチャンバ部品の取り外し、配置並びに整合作業が必要である。加えてプラズマ処理システムの保守作業はオペレータを危険に曝すかも知れない（例：有毒ガス並びに高温下での作業、重量物の運搬）。
【０００５】
例えば基板に有害な汚染物質あるいは副生成物はプラズマチャンバ表面から除去することが必要である。一般的に揮発性副生成物は真空システムによってプラズマチャンバから容易に除去でき、さほど問題とはならないであろう。しかし非揮発性副生成物はプラズマチャンバ内あるいは真空システム内の露出表面に堆積する傾向がある。有機副生成物及び無機副生成物を含むこれら非揮発性副生成物は一般的にエッチングガス（例：炭素、フッ素、水素、窒素、酸素、アルゴン、キセノン、ケイ素、ホウ素、塩素等）並びに基板材料（例：フォトレジスト、シリコン、酸素、窒素、アルミニウム、チタン、銅、プラチナ、イリジウム、鉄、ニッケル、タンタル等）から発生する。
【０００６】
さらにチャンバ内の物理的構造物（例：チャック、チャンバ壁）はプラズマに曝露されるため、その構造物の主要構造成分あるいは不純物（例：アルミニウム、ニッケル、鉄、タンタル、イットリウム、シリコン、炭素、チタン、マグネシウム、マンガン等）から追加の非揮発性副生成物を発生させる傾向がある。例えばチャック等の構成要素が処理工程中にエッチングされ、無ウェハ自動清浄またはＷＡＣと呼称される処理によって無基板状態でプラズマを照射することにより汚染物はプラズマ処理システムから部分的及び迅速に除去される。プラズマ曝露の反復は構造の表面化学組成、形態、物理的寸法等を物理的に変化させる傾向がある。それぞれの場合にこれら侵食原子は典型的には揮発性であり、チャンバ内または基板上から真空排除され、あるいはそれらに再堆積される。
【０００７】
チャンバ内の表面への堆積接着の程度並びに将来的な汚染程度は、特定のプラズマ処理レシピ（例：化学反応、エネルギー設定、温度設定）、プラズマ処理工程以外の特定処理（例：基板搬送法、真空システムトランジション、定期的な清浄）、システム及び基板部品の形状並びにチャンバ処理キットの当初表面状態に左右される。一般的に有機結合は非常に強力であり、接着力が高い（例：Ｃ−Ｈ、Ｃ−Ｃ、Ｃ＝Ｃ、Ｃ−Ｏ、Ｃ−Ｎ結合など）。なぜなら架橋状態の比較的安定した構造が得られるからである。上記供給源からの金属原子の追加は、金属、金属有機化合物あるいは金属酸化物またはそれらの混合物の形成によって汚染関連問題を悪化させる。さらに、これら非揮発性副生成物が剥離飛散すると基板欠陥（substrate defects）の可能性を高め、清浄処理の平均間隔（ＭＴＢＴ）を縮め、システムの効率を阻害し、基板上の不適合な原子表面汚染が導かれる。例えばプラズマ処理によっては副生成物の導電性膜がプラズマチャンバ内部表面上に形成され、プラズマソースとバイアスのＦＷ結合に影響を与えるであろう。
【０００８】
副生成物の実質的除去には長時間を要するため、プラズマチャンバは一般的に粒子汚染レベルが非許容範囲に達したときにのみ（好適にはその直前）実質的に清浄処理される。清浄処理時にはプラズマ処理システムは開かれ、消耗部品（例：エッジリング、光アクセス窓）を交換しなければならない。あるいは清浄処理を予定保守管理（ＰＭ）の一環として行う。経験的には定期的なプラズマ処理装置の保守作業は予想外の使用不能状態を低減させ、生産予測を円滑化し、生産性を向上させ、保守作業間隔を延長させる。
【０００９】
設定保守作業を含む典型的な予防的保守ではプラズマチャンバはオペレータによって開かれる。チャンバ壁、防御体、ガス供給リング、シャワーヘッド、基板支持構造体、ロボットアーム及び他のアクセス可能なハードウェア等の構造物はオペレータの手作業によってその場で清浄処理され、あるいは清浄状態の他部品と交換される。
【００１０】
着脱式プラズマチャンバ部品（例：チャック、水晶リング）は製造施設内の清浄処理場に送られる。非着脱式部品（例：チャンバ壁）は固定されている。よってプラズマ処理装置の現場での物理的な清浄作業が必要である。
【００１１】
典型的な清浄作業では、堆積付着物を除去するためにチャンバ部品には様々な洗浄液が塗布され、清浄具（例：ニット、ポリエステルワイパー、摩擦パッド）により物理的に擦られる。一般的な技術では着脱式部品にはＨ２Ｏ２などの酸化剤を含んだ溶液が塗布され、堆積副生成物が擦り取られる。その後に着脱式部品は脱イオン（ＤＩ）水でリンスされ、フィルタを通した窒素などの不活性ガスにより乾燥処理される。その構造体はアセトンなどのケトン試薬で超音波洗浄され、再び周期的に擦られる。
【００１２】
大部分の清浄作業は手作業であるため、清浄効果は清掃者の技術に依存し、同時にシステム販売者が推奨する清浄作業プログラムに依存する。プラズマ処理システムを設計したシステム販売者は厳格な部品仕様に精通しており、一般的に特定の製造プロセスに対する最良清浄技術を決定できる立場にある。例えば部品仕様は、別部品または工程パラメータとの関係における部品の材料特性、部品形状、特定期間における部品間の作用エネルギー堆積プロフィール、プラズマチャンバ内での部品位置、部品の予測消耗度、温度及び温度過渡（temperature transient）を含むであろう。
【００１３】
しかし顧客はそのようなことには一般的に無関心であり、装置の生産時間の最長化にのみ関心があり、生産休止時間による経済損失が莫大となる清浄作業の成果には関心を抱かない。例えば適切にモニターされていないオペレータは清浄作業の一部を省略したり、不完全な堆積物清浄処理を施したり、あるいは推奨方法との適合性や効果を確認しないで清浄作業工程を変更して問題を引き起こすかも知れない。その結果、不完全または適合しない清浄によって基板処理の再品質検査中または処理再開後のプラズマ処理システムが微粒子検査（particle checks）に合格しない事態が発生し、予定外の保守作業が必要となったり、使用不能時間が発生する場合がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
上述に鑑み、ロボットによるプラズマ処理システムの保守作業が可能な装置の出現が望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は１実施例において、ドッキングポート（docking port）を含んだプラズマ処理システムを対象に保守作業を実行するロボット装置に関係する。この装置はプラットホーム並びにプラットホームに結合されたドッキングブローブを含む。このドッキングプローブはドッキングポートとドッキングするように設計されている。装置はまたプラットホームに連結され、一連の保守作業を実行するように設計されているロボットアームと、ロボットアームに連結されたツールとをさらに含む。装置はプラットホームに連結されたコンピュータをも含む。このコンピュータは一連の保守作業を実行するように設計されている。ドッキングプローブがドッキングポートにドッキングすると、一連の保守作業がツールによって実行される。
【００１６】
本発明は別の実施例において、複数のプラズマチャンバ表面とドッキングポートとを含んだプラズマ処理システム用のロボット装置に関する。この装置は移動式プラットホームと、その移動式プラットホームに連結されたドッキングプローブとを含む。このドッキングプローブはドッキングポートとドッキングするように設計されている。装置はまた移動式プラットホームに連結した連接アームも含んでおり、プラズマチャンバ表面から堆積副生成物を実質的に除去するように設計されている。装置は連接アームに連結されたツールをも含む。装置はさらに移動式プラットホームに連結されたコンピュータを含む。このコンピュータは一連の清浄作業を実行させるように設計されており、ドッキングプローブがドッキングポートにドッキングしたとき、堆積副生成物は実質的に除去される。
【００１７】
本発明は別の実施例において、複数のプラズマチャンバ表面とドッキングポートとを含んだプラズマ処理システム用のロボット装置に関する。この装置はプラズマ処理システムに連結した連接アームを含んでおり、プラズマチャンバ表面を実質的に清浄処理するように設計されている。連接アームは少なくとも５段階の自由度を有している。連接アームにはツールが連結されている。装置はさらにプラズマ処理システムに連結されたコンピュータも含む。このコンピュータは清浄作業を実行させるように設計されており、一連の清浄作業が実行されるとプラズマチャンバ表面は実質的に清浄状態になる。
【００１８】
本発明のこれら及び他の特徴は図面を利用した以下に記載の本発明の詳細な説明において述べる。本発明の一例として図面に表したものであって、これに限定されるものではない。また、添付図面の同様な部位については関連する類似番号を使用している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明を添付図面に図示したいくつかの好適実施例を利用して詳細に解説する。以下の説明では本発明の完全な理解を助けるために多数の特定細部に言及している。しかし当分野の技術者であればそれら細部の一部あるいは全部を省略しても本発明の実施は可能であることが理解される。また場合によっては本発明の説明の複雑化を回避するために公知事項を詳細には解説していない。
【００２０】
理論に拘束されるものではないが、本発明者はロボット装置がプラズマ処理システムに対して一連の保守作業を実行できると考えている。前述したように、通常の運用ではプラズマ処理システムには一連の設定保守作業が施される必要がある。例えばプラズマチャンバは清浄であることが必要であり、プラズマチャンバ部品は外したり、設置したり、整合されなければならない。さらにプラズマ処理システムの保守作業はオペレータを危険（例：有害ガスや高温下の作業、重量部品の運搬など）に曝すかも知れない。
【００２１】
しかし、例えば間違いを犯す可能性を秘めた人間のオペレータによる手作業による清浄作業の代わりに、プラズマチャンバ部品は適切な洗浄物体と洗浄方法（例：適正圧力、適正摩擦力、適正溶剤、適正範囲など）を使用するロボット装置で清浄処理できる。人間の間違いと多様性とを実質的に排除することでプラズマチャンバは短いＭＴＴＣ（平均清浄作業間隔）並びに短いＭＴＴＲ（平均交換期間）で作動状態に戻ることができる。
【００２２】
１実施例ではプラズマチャンバはオペレータによって開かれる。１実施例ではプラズマチャンバはロボット装置によって開かれる。１実施例ではロボットは手動で移動され、適切なプラズマチャンバにオペレータによってドッキングされなければならないプラットホームに連結される。
【００２３】
１実施例ではロボットは適したプラズマチャンバに自走移動できる。ロボット装置は、車輪付きプラットホーム等の移動式プラットホーム、ロボットアーム、及び固定フレームあるいはロボットを適したプラズマチャンバまで移動してドッキングさせる構造体に連結でき、その環境と相互作用することができる。
【００２４】
一般的にドッキングは精密な相互作用を実行する必要がある移動式ロボットにとって必須であり、ロボットと処理システムとの間の適切な設置位置を確実にする。ドッキングとは安全なコースを通過しながらの現行位置から所望位置及び設置場所への移動であると定義できる。ロボットの最終位置及び設置場所は特定の仕事が必要とする許容誤差範囲に対して適したものでなければならない。実際にはドッキングはプラズマチャンバ部品内に導く充分な数の基準点がなくては、手動並びに自動清浄作業の一部としては困難である。
【００２５】
１実施例ではドッキング機構は球体と戻り止めとを利用する。１実施例ではドッキング機構は多くのキッチン戸棚の掛け金（kitchen cabinet latches）と類似したバネ式ローラを利用する。１実施例ではドッキング機構は永久磁石と鋼鉄プレートを利用する。また、１実施例ではドッキング機構は電磁石と鋼鉄プレートを利用する。１実施例ではドッキング機構は平坦あるいは非平坦な物理的掛け金（physical latches）を利用する。１実施例ではドッキング機構はネジ式ソケット掛け金を利用する。１実施例ではドッキング機構は連結ロボットモジュールシステムの標的の光パターン認識を活用する。１実施例ではドッキング機構はロボットモジュールシステムのために掛け釘と穴のタイプの特徴を含み、清浄処理へと移行する前に相対位置を校正処理する。
【００２６】
１実施例ではロボット装置は１日に約２４時間、オペレータの支援なく実質継続的に作業できる。１実施例ではロボットはオペレータの完了確認が必要な一連の自動任務を遂行するために手動で起動される。
【００２７】
１実施例では移動式プラットホームはロボットアームにアクセスでき、汚染されたプラズマチャンバ部品とクリーンなプラズマチャンバ部品をロボットによって保存及び交換するのに使用される容器を含む。例えばロボットアームは、非常に厚手の焦点リングを、典型的には部品間の許容誤差範囲が非常に厳しい厚手のＥＳＣ基部を越えて上下方向に引き上げる３体のフックを有したプレート体としても構わず、そのような状況下で部品を人の手により取り付ける困難性を回避する。将来的にはウェハ寸法が増加すると、そのような部品はその大きな寸法、重い重量及び許容誤差範囲の厳格化によって手動で取り扱うことが人間工学的に困難となるかもしれない。ロボットを利用すれば設計されたロボットの強力性能及び正確性によってそのような制約に直面しないで済むと思われる。
【００２８】
一般的にロボット装置の利用は機能的には望ましいが（例：低エネルギー消費、良好な電気特性など）、利用が困難な（例：重い重量、取手部欠落、設置困難性、有害材料など）プラズマチャンバ部品の設計を可能にする。さらにロボット装置は自動的及び正確に消耗部品の使用期限管理をすることができ、最良の基板処理のために定期的な調整が必要な部品の管理ができる。このような部品は明確な期限管理マークが無いこと、オペレータの不注意、さらには必要な調整の追跡確認困難性等のためにオペレータでは正確な位置に設置することができないが、様々な理由（例：接触回避、堆積局地性など）で整合用ノッチまたは整合用溝の提供が不都合である場合にもロボット装置であれば正確な整合が必要な部品を精密に整合させることができる。
【００２９】
例えば移動性プラットホームは光を検出し、光の方向を計算し、対象物への通路の範囲を決定するセンサーを含むことができる。さらに、固定され、設計図面から認識することが可能なドア通路、真空システム、作業台及びプラズマチャンバのような設定された部品と、オペレータあるいは他のロボット装置のような設定されていない物体とで、半導体製造室（semi-conductor manufacturing bay）のような擬似構造環境にてロボット装置を制御することを可能にするため、異なるセンサーからのデータを組み合わせることができる。
【００３０】
１実施例ではロボットはオペレータによって適したプラズマチャンバに送られる。１実施例ではロボットはプラズマチャンバに継続的に連結される。
【００３１】
１実施例ではロボット装置は一連の保守作業を実行させるソフトウェアを内蔵したコンピュータを含む。このロボット装置はその後にイーサネット（登録商標）などのデータポットあるいは類似した接続手段を介してプラズマ処理システム自体に連結される。１実施例ではさらに優れた清浄方法が実施可能になったときに、ロボット装置は迅速にそれを再プログラムできる。
【００３２】
例えば、プラズマ処理システム説明図と清浄作業手順のデータベースとを備えたサーバを製造施設内でアクセス可能なネットワーク上の離れた場所に保管することができる。ロボット装置が適したプラズマチャンバにドッキングした後、サーバは最新説明図と適した洗浄方法を送信する。１実施例ではこの送信はデータポートを介して行われる。１実施例ではこの送信は周波数８０２．１１などの無線手段を介して行われる。
【００３３】
１実施例ではプラズマ処理システムのオペレータはロボット装置内に一連の作業手順を直接的にプログラムできる。１実施例ではロボット装置がプラズマ処理システムに連結されているときにオペレータは作業手順をプログラムできる。
【００３４】
その後に、ロボット装置のセンサーによって観察された異常（例：過剰表面磨耗、損傷部品、非整合または誤配置部品など）の情報がサーバに返信され、さらに分析及び／又は拡張される。１実施例ではサーバは基板製造施設内に存在する。他の実施例ではサーバは基板製造施設内には存在せず、インターネットを介してアクセスできる。例えばサーバはプラズマ処理システムの販売者施設内に存在する。
【００３５】
前述したように典型的な予防保守作業ではプラズマチャンバは手動で開かれる（例：オペレータは製品上昇を制御し、下方部品から上方部品を引き上げる）。チャンバ壁、防御体、ガス供給リング、シャワーヘッド、基板支持構造体、ロボットアーム及び他のアクセス可能なハードウェアはその場で清浄処理され、あるいは取り外されてクリーンな部品と交換される。
【００３６】
ロボット装置は販売者が推奨する副生成物清浄法に実質的変更を加えずにそれをプログラムできる。例えばロボット装置はワイパーを握り、適した洗浄液を加え、選択されたプラズマチャンバ表面上にて適正圧力で適性時間をかけてワイパー処理し、経済的負担が大きな機械の休止時間を最短にする。さらに適正な安全対策（例：危険または不適当な人間の進入を防止する充分な防御策など）が施されたロボット装置は下方部品から上方部品を引き上げる上昇機構を自動制御できる。
【００３７】
１実施例ではロボット装置を物理的に訓練できる。すなわちロボット装置を作業ラインから外して学習モード下に置き、オペレータによるプラズマチャンバ内の連接アームの動きをロボット装置に記憶させる。これらの動きをさらにプログラム的に手直しすることで最良の清浄作業が提供される。この訓練法はさらに複雑な新規アーム清浄作業経路の迅速なプログラミングに有効である。
【００３８】
１実施例ではロボット装置は着脱式プラズマチャンバ部品（例：チャック、水晶リングなど）及び非着脱式部品（例：チャンバ壁など）の両方をプラズマ処理装置の現場で清浄処理することができる。１実施例ではロボット装置は非着脱式部品（例：チャンバ壁など）のみをプラズマ処理装置の現場で清浄処理でき、着脱式部品は対応するクリーンな部品と交換する。１実施例ではロボット装置は非着脱式部品（例：チャンバ壁など）のみをプラズマ処理装置の現場で清浄処理し、オペレータが着脱式部品を対応するクリーンな部品と交換する。
【００３９】
１実施例ではロボット装置はプラズマチャンバ並びにプラズマチャンバ部品を通常ではオペレータに有害である物質で清浄処理できる。１実施例ではロボット装置はプラズマチャンバ並びにプラズマチャンバ部品を表面上での特定回数の物理的運動で清浄処理できる。１実施例ではロボット装置はプラズマチャンバ並びにプラズマチャンバ部品を一定方向あるいは一定速度にて一定圧力を作用させて清浄作業するようにロボットの先端部（end effector）に感圧フィードバックループを搭載させて清浄することができる。
【００４０】
１実施例ではロボット装置は、例えば清浄処理停止時を知らせるフィードバック診断制御を搭載させてプラズマチャンバ並びにプラズマチャンバ部品を清浄処理できる。例えばクロックタイマー（例：オペレータによる中止または設定時間が経過するまで清浄作業継続）、摩擦測定（例：クリーニングパッドと表面との間の測定摩擦力が設定以下になるまで清浄作業継続）あるいは光学的制限（例：反射率が制限値を超えるか、基準サンプル色が合致するか、あるいは干渉縞のような反射干渉信号が検出されなくなるまで清浄作業継続）を利用する。
【００４１】
図１は誘導結合プラズマ処理システムの概略図である。一般的にプラズマチャンバ１０２は下方部材１５０と上方部材１４４とを含んでいる。適したガスのセットがガス供給システム１２２からプラズマチャンバ１０２内に送り込まれる。これらプラズマ処理ガスはその後にインジェクタ１０９で、あるいはその近辺でイオン化され、静電チャック１１６上のエッジリング１１５に設置された半導体基板またはガラス板のごとき基板１１４の露出領域を処理する（例：エッチング処理または堆積処理）ためのプラズマ１１０を形成する。
【００４２】
第１ＲＦ発生器１３４はプラズマを発生させ、プラズマ密度を制御する。第２ＲＦ発生器１３８はＤＣバイアス及びイオン衝撃エネルギーの制御に一般的に用いられるバイアスＲＦを発生させる。プラズマ１１０のインピーダンスにＲＦパワーソースのインピーダンスを合致させるためにソースＲＦ発生器１３４には整合ネットワーク１３６ａがさらに連結され、バイアスＲＦ発生器１３８には整合ネットワーク１３６ｂが連結される。さらにバルブ１１２と一連のポンプと１１１を含んだ真空システム１１３が一般的に使用され、プラズマ１１０の維持に必要な圧力を達成させるためにプラズマチャンバ１０２から周囲大気を脱気させる。
【００４３】
図２は容量結合プラズマ処理システムの概略図である。一般的にプラズマチャンバ２０２は下方部材２５０と上方部材２４４とを含んでいる。容量結合プラズマ処理システムは１体または複数のＲＦパワーソースを備えている。ソースＲＦ発生器２３４で発生されるソースＲＦはプラズマを発生させるために一般的に使用され、容量結合を介したプラズマ密度の制御をも提供する。バイアスＲＦ発生器２３８で発生したバイアスＲＦはＤＣバイアスとイオン衝撃エネルギーの制御に一般的に用いられる。ソースＲＦ発生器２３４とバイアスＲＦ発生器２３８にはさらに整合ネットワーク２３６が連結され、ＲＦパワーソースのインピーダンスをプラズマ２２０のインピーダンスに合致させるように試みる。容量リアクタの他の形態はＲＦパワーソースと、上方電極２０４に連結された整合ネットワークとを有する。さらに、類似したＲＦ及び電極に従った三極管などのマルチアノードシステムが存在する。
【００４４】
一般的に、適したセットのガスがガス供給システム２２２から上方電極２０４の入口を通ってプラズマチャンバ２０２内に送り込まれる。これらプラズマ処理ガスはその後に、電極としても作用する静電チャック２１６上のエッジリング２１５に設置される半導体基板またはガラス板のごとき基板２１４の露出領域を処理（エッチング処理または堆積処理）するためのプラズマ２２０を形成するようにイオン化される。さらにバルブ２１２と一連のポンプ２１１とを含んだ真空システム２１３が使用され、プラズマ２２０の維持に必要な圧力を達成するためにプラズマチャンバ２０２から周囲大気が排気される。
【００４５】
図３は本発明の１実施例によるロボット装置で使用可能な人間の腕部に類似した連接ロボットアームである。一般的に連接アームは８自由度を有しており、作業収容体内のどの位置及び方向性でも設置可能である。自由度とは連接部が作動するときロボットが移動する方向として定義される。それぞれの連接部は一般的に１自由度を有する。
【００４６】
実際には任務が複雑であればあるほど多い自由度が必要である。単純な動作であれば少ない自由度でよい。例えばオペレータがプラズマチャンバ部材を移動させてロボット装置を助けるならば少ない自由度のロボットアームでも利用できる。１実施例では連接ロボットアームは少なくとも５自由度を有する。１実施例では連接ロボットアームは４以下の自由度を有する。
【００４７】
例えば垂直方向に移動する電極システム上の焦点リングの交換は適正に整合したロボットに１つの平行移動自由度を与えるだけでよい。まずチャックが移動してリングスロットを適正な垂直位置に配置する。続いてロボットがその軸をチャックセンターと整合する位置に垂直に配置する。次にロボットはロボットアームを伸ばし、チャックポジションを変え、焦点リングを落下させる。最後にロボットアームは引き戻されて焦点リングが外される。
【００４８】
１実施例では連接ロボットアームは特定機能を有したツールをさらに含む。１実施例ではこのツールは交換可能である。１実施例ではツールはフィンガーグリッパを有している。一般的に最も普通に使用されるグリッパはフィンガーグリッパである。これは一般的に旋盤チャックのように２本または３本のフィンガーを有している。これらフィンガーは一度グリップされるとどの部分もグリッパの中央に位置するように共駆動される。２体のフィンガーグリッパはさらに平行移動フィンガーあるいは角移動フィンガーに分割可能である。
【００４９】
別実施例では連接アームはさらに真空グリッパツール、静電グリッパツールあるいは磁性グリッパツールを含むことができる。これらグリッパによりグリッパ表面は対象物と接触状態に置かれ、磁界または静電界あるいは真空が適用されてそれらは接触状態に保たれる。
【００５０】
１実施例では連接アームは捕集容器を備えた砂撒ツールを含む。すなわち砂撒具がプラズマチャンバ内で表面を摩擦処理するとき、副生成物の削り屑は捕集され、プラズマチャンバの床方向への落下が防止される。１実施例では連接アームは真空装置をさらに含み、副生成物の削り屑を捕集してチャンバから排除する。
【００５１】
１実施例では連接ロボットアームはプラズマチャンバ内のアーム位置を決定するために一連のセンサーをさらに含む。１実施例ではロボット装置は物理的接触することなくセンサー近辺の固定された空間内の物体の存在を示す近接センサーを含む。１実施例ではロボット装置は音波を検出して読み取る音響センサーを含む。１実施例ではロボット装置はプラズマチャンバ内で基準ポイントから一連のポイントへの距離を測定する距離センサーを含む。距離は２体のＴＶカメラまたはソナー送信器及びソナー受信器、あるいはレーザ位置センサーまたは正確な金属表面位置検出のための渦電流センサーで検出できる。
【００５２】
１実施例ではロボット装置は２物体間で作用する力の３成分並びにトルクの３成分を測定する力センサーを含む。特にロボットリスト力センサーは、適用された力及びトルクによるセンサー柔軟部の変形を伝達することでロボットの最終リンクとその先端との間の力及びトルクの成分を測定することができる。
【００５３】
１実施例ではロボット装置はセンサーを運搬する物体とプラズマチャンバ内の構造物などの別物体との間の物理的接触を検出して示すタッチセンサーを含む。例えばタッチセンサーはバネによって共持された２枚のプレートを含む。これら２枚のプレートは三角形にアレンジされた３つの電気接点で互いに接触する。これら接点は直列にワイヤ接続され、相対的プレート移動によって回路が破壊され、ロボット装置を停止させる。
【００５４】
１実施例では連接アームロボットはさらに感覚フィードバック機構を含む。これは挿入力またはグリップ力の測定でも、あるいはグリッパの両顎部間に異物が存在することを知らせる近接センサーであってもよい。
【００５５】
１実施例では連接アームロボットはメニューシステムを使用するか、テキストエディタを使用してプログラムできる。しかしこの方法の主要な特徴はロボットに位置データを教える手段である。１実施例では広域座標システムが利用され、ロボット装置のツールセンターポイントは広域軸システム（例：各プラズマチャンバに関する）のＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸に沿って駆動される。
【００５６】
１実施例ではツール座標システムが利用される。これは広域座標システムに類似する。そこでは軸はロボットのツールセンターポイントに取り付けられており、共移動する。
【００５７】
例えばプラズマチャンバが換気され、開かれると、適切に配置されたロボットは自身の防御保守の特殊機能によりアームをホームポジションに戻し、湿式清浄サイクルを開始することができる。ラボワイパー、織成ポリエステルワイパーあるいは他の受注生産の摩擦パッドが一時的に取り付けられ、または永久にロボット延長部（手）に取り付けられる。これら延長部はチャンバ内部品間を自由に移動できる。それらは通常では届かない位置、隠れた部分、鋭利な角部、細い間隙部、指よりも小さな穴部等に届くように正確に設計することができる。乾式または湿式拭き取り処理が、使用現場での拭き取りまたはドライピックウェットチューブの搬送前にドライピック（dry pick）とディップ（dip）を伴って提供される。
【００５８】
ロボットの延長部は正確に空間移動でき、システム販売者の立体構造図から知ることができるどのような障害も回避する。ロボット装置は拭き取り速度や圧力を制御し、容易な位置決定（少ない正確性）条件でさらに複雑な形状にも対処できる。自己搭載照明及び単なるＬＥＤまたはＣＣＤカメラからの光学フィードバックが拭き取り動作数の決定に利用できる。
【００５９】
例えばロボット装置は、通常では副生成物の堆積で暗色化するイットリアコーティングが設定レベルの色彩（例：白）を達成すると、あるいは清浄前のその当初の状態から所定の割合で色調が変化するとプラズマチャンバの一部の清浄作業を停止する。
【００６０】
図４は本発明の１実施例による一般的なプラズマ処理システムの概略図である。一般的にプラズマチャンバ４０２は下方部材４５０と上方部材４４４とを含む。適したセットのガスがガス供給システム（図示せず）からプラズマチャンバ４０２内に送り込まれる。これらプラズマ処理ガスは半導体基板やガラス板等の基板（図示せず）の露出領域を処理（例：エッチング処理または堆積処理）するためにインジェクター（図示せず）で、あるいはその近辺でその後にイオン化され、プラズマ（図示せず）を形成する。
【００６１】
清浄が必要なプラズマチャンバの表面とは別に、これもまた清浄が必要なプラズマチャンバ内の構造物は一般的に非着脱式構造物４６０ａ（取り外し困難）と、着脱式構造物４６０ｂ（取り外し容易、例：静電チャック、水晶リングなど）とに分割される。着脱式構造物４６０ｂは重力保持型（例：クリアドロップ型、銃剣型、棚支持型など）あるいは静電気保持型（例：基板、他の部材など）あるいは（アクセス可能な）ボルト保持型である。プラズマチャンバ４０２は１体の真空共立型ゲートバルブ４６２及び／又は２体の真空共立型ゲートバルブ４６４並びに換気型チャンバアクセスをも含むことができる。
【００６２】
図５は本発明の１実施例による図４の開いた（上方部材が下方部材から持ち上げられた状態）汎用プラズマ処理システムの概略図である。この実施例では連接アーム５０４を備えたロボット装置５０２はドッキングポート５０６にドッキングプローブでドッキングされている。一般的にドッキングポートは光学整合機構（レーザー近接検知、撮像及び処理）、磁性整合機構（電磁石、永久磁石、過電流センサーフィードバック）、整合機構（光学部品ボール及びスロット形態）、手動整合機構、ロボットアームタッチポイント機構、または圧力型制御機構を含む校正ポイントを備えたドッキングポイントを含む。
【００６３】
図６は本発明の１実施例によりロボット装置が設定作業手順を実行している図４の開いた状態の一般的なプラズマ処理システムの概略図である。前述したようにオペレータに作業を実行させる場合とは異なり、ロボット装置５０２は与えられた重量及び形状の制約の下で着脱式消耗部品のための最良方法（ＢＫＭ）を実行することができる。さらにロボット装置５０２はプラズマチャンバ４０２の内壁も湿潤式または乾燥式拭き取り作業で清浄処理することができる。さらにロボット装置はプログラムされた浸漬処理、ＰＶＡブラシによる研磨処理あるいは粒子除去真空処理のための溶剤の搬送容器または保存容器５０８用のコンパートメントを有することができる。さらに連接アーム５０４は仕様に適合させて、あるいは消耗部品を交換するために特定トルク条件で部品ボルトを締めたり緩めたりするツールを有することができる。
【００６４】
図７は本発明の１実施例によってロボット装置が設定作業手順を現場で実行している状態の図４で示す汎用プラズマ処理システムの概略図である。この実施例ではロボット装置５０２は、真空状態または大気状態（例：加水分解または吸収あるいはＡｒまたはＮ２またはＨ２またはＯ２大気を変動させるＨ２Ｏ蒸気曝露なし）の維持のために１体の真空共立ゲートバルブ４６２及び／又は２体の真空共立ゲートバルブ４６４とドッキングするための真空サブチャンバ７０２を含んでいる。
【００６５】
以上、本発明をいくつかの好適実施例で解説したが、本発明の範囲内でのそれらの変更、配置替え及び均等物利用は可能である。また本発明の方法を実施する多くの別方法も存在する。
【００６６】
本発明の利点にはロボットによってプラズマ処理システムの保守作業を提供する装置が含まれる。追加の利点には、人間による間違いと多様性の排除、ＭＴＴＣ（平均清浄作業間隔）及びＭＴＴＲ（平均交換期間）後清浄作業の低減、人間には有害であるが非常に効果的な清浄材料の利用可能化、仕様に合わせたトルクが要求される多数のボルトによる部品の迅速交換、汚染された高温部品の取り扱い、空気と接触すると粉塵形成する部品の取り外し、１人では重過ぎたり扱い難い部品の取り扱い（コスト低減あるいは大型部品交換）、重力支持部品の正確な設置（例：大きな接続半径を有した長形で厳しい許容誤差範囲の同心管（焦点リング））、設置時に問題となる繊細部品のチッピング減少、並びに全体的な変更作業手順の制御下での利用（または特定モジュールの制御下での利用）が含まれる。
【００６７】
本発明の例示的実施例並びに最良態様を解説したが、本発明の範囲内でのそれらの改良及び変更は可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】図１は誘導結合プラズマ処理システムの概略図である。
【図２】図２は容量結合プラズマ処理システムの概略図である。
【図３】図３は本発明の１実施例によるロボット装置で使用可能な人間の腕部に類似した連接アームを図示する。
【図４】図４は本発明の１実施例による汎用プラズマ処理システムの概略図である。
【図５】図５は本発明の１実施例による図４の汎用プラズマ処理システムの開いた状態を示す概略図である。
【図６】図６は本発明の１実施例による図４の汎用プラズマ処理システムの開いた状態を示す概略図であり、ロボット装置はプログラム済み作業手順を実行している。
【図７】図７は本発明の別実施例による図４の汎用プラズマ処理システムの概略図であり、ロボット装置はプログラム済み作業手順を実行している。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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