(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体製造装置におけるウエハリフト機構であって、ヒーターと、該ヒーターを上下に貫通するガイド装置と、該ガイド装置を貫通して前記ヒーターに対して上下に相対的に移動できるように配置され、上端に有するつばにより前記ヒーターにぶら下がって支持される一体構成のリフトピンとを有し、
前記リフトピンは、前記つばと、前記ガイド装置の下端よりも常に上方に位置し、前記つばの下方に位置する上部と、前記ガイド装置に対する相対位置によって前記ガイド装置の下端の上下に位置し、前記上部の下方に位置する中間部とを有し、前記中間部の径は前記上部の径よりも小さいことを特徴とするウエハリフト機構。
【請求項２】
少なくとも前記中間部は、下方に行くに従って径が縮小するテーパ状であることを特徴とする請求項１に記載のウエハリフト機構。
【請求項３】
前記リフトピンは円形断面を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のウエハリフト機構。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項において、前記ガイド装置は、前記ヒーターを上下に連通する連通孔であることを特徴とするウエハリフト機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は、半導体製造装置のウエハリフト機構に関し、リフトピンの中間部の径を上部の径より小さくするかまたはヒーターの下面近傍のガイド孔の径をその上部より大きくすることでリフトピンとガイド孔とのクリアランスを設け、ヒーターがゼロでない角度を有しているときにヒーター下面とリフトピンの接触をなくし、リフトピンがなめらかに移動できるウエハリフト機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１を用いて従来技術による半導体製造装置におけるウエハリフト機構を説明する。同図はウエハリフト機構の横断面を表した概念図である。図１Ａはウエハリフト機構の初期位置を表し、リフトピン１１はヒーター１２を上下に貫通する円柱状部材（以下ガイド装置と称する）を貫通し、リフトプレート１３と接触している。リフトプレート１３とリフトチューブ１４は接続しており、たとえばバネ１７によりチャンバー１６からバネ１７によって弾性支持されている。またヒーター１２はヒーター下部のヒータークランプ１５によりリフトチューブ１４およびリフトプレート１３を下に押し下げている。通常該機構はヒーター１２の上面が水平でリフトチューブ１４が鉛直方向になるように設置されるが、ウエハ処理工程などに関連して該機構全体の角度が微調整できる機構（図示しない）が付属しており、状況によっては前記水平および鉛直方向とは若干ずれた角度に設定されることがある。
【０００３】
次に同図Ｂではウエハが搬送用ロボットアーム（以下ロボットアームと称する、またロボットアームは図示しない）によってヒーター上部に運ばれると、ヒーター１２が上方に移動する。このときヒータークランプ１５によって押し下げられているリフトチューブ１４およびリフトプレート１３も、圧縮バネ１７によって共に上方に移動しリフトピン１１によってウエハが持ち上げられ所定の位置で停止する。ロボットアームが格納されるとヒーター１２はさらに上方へ移動する、またリフトプレート１３、リフトチューブ１４はストッパー（図示しない）によって途中で停止しそれに伴いリフトピンも停止する。
【０００４】
同図Ｃはヒーターがウエハおよびリフトピンを持ち上げている状態を示した図である。この状態で主にＣＶＤ処理が行われる。またリフトピンはこのとき該ピンの上端にある「つば」によりヒーターにぶら下がっている状態となる。
【０００５】
同図Ｄにおいて、処理が終了しヒーター１２が下がると最初にリフトピン１１がリフトプレート１３に接触する。さらにヒーター１２が下降し、ヒータークランプ１５がリフトチューブ１４に接触するまではヒーター１２のみが下降する。このときウエハはリフトピン１１のみで支えられている状態となり、ヒーターとの間に間隙が生じ、該間隙にロボットアームが挿入される。
【０００６】
次に同図Ｅにより、ヒーター１２がさらに下降するとヒータークランプ１５がリフトチューブ１４を押し下げ、ゆえにリフトプレート１３、リフトピン１１は共に下降する。よってロボットアームにウエハが残り次の工程に進むことができる。
【０００７】
以上が従来のウエハリフト機構の一連の動作である。またこの動作に関しては本発明においても同様である。
【０００８】
次に従来技術の問題点を示す。図１ＤおよびＥにおいて前記記載の通りリフトピン、リフトプレート、リフトチューブは停止したままヒーターのみ下降する。従ってリフトピンとガイド装置は相対的にスライドする。このときウエハリフト機構が鉛直方向に対して傾いているとき、リフトピンは図２Ａ、Ｂに示したようにガイド孔内で斜めに位置しこの状態でヒーターが下降する。このときガイド孔の下端とリフトピンの側面までの鉛直方向の距離が次第に小さくなりやがては接触する。
【０００９】
通常、半導体製造装置において、ＣＶＤの場合にはチャンバー内は約１×１０−７Ｔｏｒｒの真空（ウエハ処理中は数Ｔｏｒｒ）であり、ヒーターの熱によってリフトピンは摂氏約４５０度に熱せられる。従って潤滑作用の効果があるリフトピンおよびガイド孔内壁に付着した水分または不純物等は、蒸発によって離脱するためリフトピンとガイド孔内壁との摩擦は大きくなり、従って図２Ｂに示したようにリフトピンとガイド孔下端が接触するとリフトピンが「ひっかかる」状態となる。この状態でヒーターが下降するとリフトピン自体がリフトプレートを下に押し下げる結果となる。このとき何らかの原因で「ひっかかり」がはずれると、バネ１７と連結しているリフトプレートが急激に上方に戻り、結果的にリフトピン１１がウエハ１０を「弾く」こととなる。この結果ウエハの位置のずれ、落下および破損などの問題が生じる。また、この問題は半導体製造プロセスにおいて、ウエハ処理枚数が２５枚に１回から２回の割合で発生し、これは量産の工程においてはきわめて重大な問題である。
【００１０】
この問題は上述したように、リフトピンとガイド孔内壁との摩擦が引き起こす問題である。通常、半導体製造工程において、各工程間では工程区域へのウエハの移動のため、チャンバー内は大気解放環境および室温下にさらされる。このとき、潤滑作用のある大気中の水分および「ちり」等のいわゆる微粒子が可動部材表面に付着する。しかしながら、例えばＣＶＤ処理においては、処理前にあらかじめチャンバー内の圧力を約１×１０−７Ｔｏｒｒに減圧するため、これに伴い各部材表面に付着した水分は蒸発する。またＣＶＤ処理中はヒーターによってウエハを摂氏約４５０度に保つため、各部材表面に付着した前記微粒子は熱により離脱する。従ってリフトピンとガイド孔との間には潤滑作用が働かなくなり、前記大気解放環境および室温下に比べて大きな摩擦が生じ、これが「ひっかかる」原因となる。
【００１１】
つまり該「ひっかかり」はチャンバー内の、真空または高温という２つの環境によって生じる特有の問題である。
【００１２】
【発明が解決する課題】
本発明は前記問題を解決することを課題とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、半導体製造装置におけるウエハリフト機構であって、ヒーターと、該ヒーターを上下に貫通するガイド装置と、該ガイド装置を貫通して前記ヒーターに対して上下に相対的に移動できるように配置され、上端に有するつばにより前記ヒーターにぶら下がって支持される一体構成のリフトピンとを有し、前記リフトピンは、前記つばと、前記ガイド装置の下端よりも常に上方に位置し、前記つばの下方に位置する上部と、前記ガイド装置に対する相対位置によって前記ガイド装置の下端の上下に位置し、前記上部の下方に位置する中間部とを有し、前記中間部の径は前記上部の径よりも小さいことを特徴とするウエハリフト機構を提供する。
【００１５】
【実施例】
図３ＡからＤに本発明によるウエハリフト機構のリフトピン１１およびガイド２０またはヒーター１２との相対的な動作を示した。リフトピン１１は前記記載の通り上部３３および中間部３２を有し、該中間部３２は、上部よりテーパー状の部位３０を経て径が上部より小さくなっている。またガイド装置下面に対しその上下に位置する。上部３３はリフトピンの振動または「がたつき」などを防止し、ガイドとしての機能を有する。図３Ｃ、Ｄを見ると、中間部とガイド孔とのクリアランス３１が上部に対して大きいことがわかる。中間部３２はガイド孔とのクリアランスを上部より大きくとってあればよく、従って図の例では中間部の一部がテーパー状であるが、中間部から下端にかけて緩やかなテーパー状、つまり錐形であっても良い。また形状はこれらに限定されない。
【００１６】
図４に本発明によるウエハリフト機構のガイド装置２０とリフトピンとの相対的な動作を示した。図４Ａのリフトピンのヒーター下面近傍から下の領域が中間部となり、ガイドにテーパー４０がかけられている。図４Ｂ、Ｃではリフトピンの下部とガイド孔が上部より大きいクリアランスを保っている。テーパーの形状は図では放物線状の断面を有しているが、形状はこれに限定されない。
【００１７】
次に本発明をより詳細に説明する。図３においてウエハリフト機構が傾いている場合、リフトピンは図３Ｂに示したようにリフトピンの上端の「つば」によってガイドとの平行を保つ。次にヒーター１２が下降し図１Ｄに示したようにリフトピンがリフトプレートに接触し、該ピンの「つば」がガイドからはずれると図３Ｃ、Ｄに示したようにガイド内でリフトピンが斜めに位置する。さらにヒーターが下降するとガイド孔の下端とリフトピンとの垂直距離が次第に短くなる。このときテーパー３０によってリフトピン１１とガイド孔との間に十分なクリアランス３１が存在すると該ピンがガイドにひっかかることなくヒーター１２は所定の位置まで下降することができる。これはまた図４においても同様の議論が成り立つ。
【００１８】
またリフトピン上部においてはガイド装置内壁と接触しているために、リフトピンがガイド装置に比して軟質の材料で構成されている場合には、リフトピン上部が削られ粒子等によるウエハの汚染を誘引する。よってリフトピンはガイドに比して硬質な材料を用いる。また詳細は後述するが、半導体製造工程におけるプロセスチャンバー内は高真空であり、ウエハは高温で処理されることを考慮すると通常ガイド装置およびリフトピンには、例えばセラミックス (アルミナ、SiC)、アルミニウム、ステンレス、チタン、石英などの中から上述の条件を満たすものを選択することが考えられる、また熱分解性窒化硼素（ＰＢＮ：Pyrolytic  Boron  Nitride）をリフトピン表面にコーティングしても良い。しかしながら、上述の条件を満たす材料はこれらに限定されるものではない。
【００１９】
本発明は半導体製造工程において主にＣＶＤで用いられるが、ＰＶＤ、ウエハクリーニング（ドライクリーニング）など真空チャンバーを用いて高真空および高温で処理を行う工程全てに対しても使用可能である。
【００２０】
また本発明は、半導体製造装置の始動初期（装置の立ち上げ時）においては、ウエハの搬送等の動作確認を行う必要があるがこの場合においても有効である。従って、常圧、常温の下でも本発明は用いられる。これらのことを考慮すると、本発明は、気圧が大気圧から１×１０−９Ｔｏｒｒ程度、温度は常温から摂氏５００度程度の環境で使用できる。特に、ウエハ温度が摂氏４００度以上、例えば摂氏４００度〜摂氏５００度とされる半導体製造装置において、本発明は有効である。しかしながらこれらに限定されるものではない。
【００２１】
本発明の本質はリフトピンの中間部とガイド孔下端近傍とのクリアランスを十分に保つことである。従ってこれを満足する形状であれば本発明の範囲に含まれる。
【００２２】
本実施例ではテーパー形状を示したが、別の実施例を図６に示した。図６Ａはクリアランスを保つために十分な径を有するガイド孔に対し、リフトピン上部にリング状のスペーサ６０を設置したものである。図６Ｂは同様に十分大きな径を持つガイド孔の内壁に凸状のガイド装置６１を有せしめたものである。
【００２３】
これらはリフトピン中間部とガイドまたはヒーター下面近傍との十分大きなクリアランスを保つための他の実施例であるが、形状はこれに限定されるものではない。
【００２４】
また本記載においてヒーターを上下に貫通する円柱状部材をガイド装置と称したが、ヒーターを上下に連通する連通孔も含まれる。
【００２５】
最後に当該ウエハリフト機構の半導体製造装置におけるチャンバーも含めた全体の構成を説明する。図５に真空チャンバー内における本発明の具体的な一例を示した。当該ウエハリフト機構５１は図に示したように真空チャンバー５０内に設置され、前述した動作を行う。チャンバー上部には半導体製造工程におけるガス導入口５５が配置されており、該ウエハリフト機構はウエハに対しガスが適切に導入されるように、角度微調節機構（図示しない）を有している。また該ウエハリフト機構５１はリフトチューブ１４の上下動作を可能にするスライド部５３と、該スライド部５３とリフトチューブ１４を接続するリフトチューブ支持部材５４を有しており、該ウエハリフト機構は、該ウエハリフト機構をチャンバーと接続するためのウエハリフト機構支持部材５２に固定されている。またヒーターの上下動作に伴いリフトチューブも上下方向に移動できるようにするためのバネ１７が、ウエハリフト機構支持部材５２とリフトチューブ支持部材５４の間に配置されている。
【００２６】
【発明の効果】
上述の記載から、本発明によってリフトピンと、ガイド装置下端との接触をなくし、円滑な動作をするウエハリフト機構を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１はウエハリフト機構の一連の動作を示した図である。
【図２】  図２は傾斜したウエハリフト機構とリフトピンとの相対的な配置、およびヒーターが下降したときのリフト機構とリフトピンとの相対的な配置を示している。
【図３】  図３は本発明のリフトピンおよびリフトピンにテーパーを設けたときのリフトピンとヒーターとの相対的な動作を示した図である。
【図４】  図４はガイド装置にテーパーを設けたときのリフトピンとガイド装置またはヒーターとの相対的な動作を示した図である。
【図５】  図５は真空チャンバー内における本発明の構成である。
【図６】  図６は本発明の他の実施例を示した。
【符号の説明】
１０  ウエハ
１１  リフトピン
１２  ヒーター
１３  リフトプレート
１４  リフトチューブ
１５  ヒータークランプ
１６  チャンバ
１７  バネ
２０  ガイド装置
３０  リフトピンのテーパー
３１  リフトピントガイド装置とのクリアランス
３２  中間部
３３  上部
４０  ガイド装置のテーパー
５０  真空チャンバー
５１  ウエハリフト機構
５２  ウエハリフト機構支持部材
５３  スライド部
５４  リフトチューブ支持部材
５５  ガス導入用ダクト
６０  スペーサ
６１  ガイド装置
【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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