(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板保持台を収容した真空槽と、上記基板保持台に対して基板の外周部を押し付けるためのクランプリングと、このクランプリングを昇降させるクランプリング昇降機構と、上記基板保持台に挿通させた突き上げピンを昇降させる基板突き上げ機構と、上記クランプリング昇降機構を駆動する駆動用モータと、上記クランプリング昇降機構と上記駆動用モータとを連結する第１のベルトプーリ機構とを備えるプラズマ処理装置であって、
上記基板突き上げ機構は、上記真空槽の底部外側に配置されると共に上記突き上げピンの下端が固定された突き上げ板と、上記真空槽の底部外側に固定された鉛直方向に延びる支持シャフトに対して回転自在に取り付けられ、かつ外周にカム溝が形成された円筒溝カムと、上記突き上げ板に取り付けられ、かつ上記カム溝に係合するカムフォロアとを備え、
上記円筒溝カムは第２のベルトプーリ機構によって上記クランプリング昇降機構と共通の上記駆動用モータに連結され、
上記駆動用モータが正転すると、上記第１のベルトプーリ機構を介して伝達された上記駆動用モータの回転により上記クランプリングが上昇し、上記第２のベルトプーリ機構を介して伝達された上記駆動用モータの回転によって上記円筒溝カムが回転して上記カム溝とカムフォロアの係合によって上記突き上げ板と上記突き上げピンが上昇し、
上記駆動用モータが逆転すると、上記第１のベルトプーリ機構を介して伝達された上記駆動用モータの回転により上記クランプリングが降下し、上記第２のベルトプーリ機構を介して伝達された上記駆動用モータの回転によって上記円筒溝カムが回転して上記カム溝とカムフォロアの係合によって上記突き上げ板と上記突き上げピンが降下することを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
上記円筒溝カムは、同一形状であって上記円筒溝カムの軸線に対して対称に配置された２条のカム溝を備え、
上記突き上げ板上に２個の上記カムフォロアが上記円筒溝カムの軸線に対して対称に配置され、個々の上記カムフォロアはそれぞれ対応する上記カム溝に係合していることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】
上記駆動用モータのドライバの出力信号から駆動用モータの出力トルクを検出し、検出した出力トルクに基づいて駆動用モータの回転を制御するコントローラをさらに備える請求項１又は請求項２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
上記コントローラは、上記出力トルクが所定値を上回ると上記駆動用モータに正逆転を繰り返させ、突き上げシャフトにより基板の突き上げを繰り返させるようにしていることを特徴とする請求項３に記載のプラズマ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体素子、液晶ディスプレイパネル、太陽電池等の製造における薄膜形成工程、微細加工等に使用されるプラズマ処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、プラズマ処理装置では、デバイスの高機能化と処理コストの低減のために、高精度化、高速化、大面積化、低ダメージ化及び高信頼性を実現するための種々に試みがなされている。特に、薄膜形成工程における基板内の膜質均一性や、微細加工として使用されるドライエッチング工程にける寸法精度を向上するためには、基板面内の温度を均一かつ精密に制御することが必要である。そのため、基板周辺部を基板保持台に押さえ付けるクランプリングを設け、基板裏面に不活性ガスを充填して基板保持台から基板裏面までの温度伝達を向上することにより、基板温度の均一化を図ったプラズマ処理装置が提案されている。
【０００３】
図７はかかる従来のプラズマ処理装置（反応イオンエッチング装置）を示している。
真空槽１内には、基板保持台２と、この基板保持台２と対向する上部電極３が収容されている。基板保持台２には下部電極４が内蔵されており、この下部電極４は、プラズマ発生用の高周波電源６に接続されている。
【０００４】
基板保持台２に対して基板８の外周部を押し付けるためにクランプリング９が設けられている。このクランプリング９を昇降させるクランプリング昇降機構１１は、真空槽１内の底部に基板保持台２を取り囲んで配置された昇降リング１２を備えている。昇降リング１２の上面には上方に延びる複数の筒部１２ａが設けられている。一方、クランプリング９には、上記筒部１２ａに対応して複数の挿通孔９ａが設けられており、この挿通孔９ａにはばね１３が挿通されている。また、ばね１３の一端にクリップ１４が固定されている。さらに、ばね１３は筒部１２ａ内に挿入されており、他端が昇降リング１２に固定されている。クランプリング９は、ばね１３により基板保持台２側に引っ張られ、それによってクランプリング９が基板８を基板保持台２に押し付けている。
【０００５】
真空槽１の底部に設けられた複数の挿通孔１ａには、それぞれ昇降シャフト１６が挿入されている。また、この昇降シャフト１６は真空槽１内を大気から遮断するためのベローズ１７に挿通されている。さらに、昇降シャフト１６は、先端が昇降リング１２に固定され、基端がボールネジ１８に連結されている。各ボールネジ１８のナット１８ａはタイミングプーリ１９に連結されており、各タイミングプーリ１９は、タイミングベルト２１、他のタイミングプーリ２２及び減速器２３を介して駆動用モータ２４に接続されている。駆動用モータ２４が作動してボールネジ１８のナット１８ａが昇降すると、昇降シャフト１６が昇降する。昇降シャフト１６が昇降すると昇降リング１２が昇降し、それによってクランプリング９が基板保持台２に対して上昇又は降下する。
【０００６】
また、このプラズマ処理装置は、処理終了後に基板保持台２から基板８を剥離させるための基板突き上げ機構２６を備えている。この基板突き上げ機構２６について説明すると、基板保持台２及び真空槽１の底部を貫通する複数の挿通孔２７が設けられており、各挿通孔に突き上げピン２８が挿入されている。各突き上げピン２８の下端側は、挿通孔２７に対応して真空槽１の底部外側に固定されたボックス２９内に収容されている。このボックス２９内には、レバー、カムフォロア等（図示せず。）を備える突き上げピン２８を昇降させるための機構が収容されている。また、各ボックス２９内の機構は、ボックス２９の外側に設けられた図示しないロッドにより連結されており、各突き上げピン２８が同期して昇降するようになっている。ボックス２９は上記挿通孔２７により真空槽１内と連通しているが、シール機構により、ボックス２９の内部と大気が遮断されている。
【０００７】
上記基板突き上げ機構２６は、真空槽１内に基板８を搬送するための搬送アーム３１と同一の駆動用モータ２５により駆動される。
【０００８】
図７において、３２は反応ガス供給源、３３は真空排気手段、３４は基板保持台２と基板８との間に不活性ガスを充填するための不活性ガス供給手段、３６は真空槽１への基板８の搬入出口３７を開閉するための扉体３６である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようにクランプリング昇降機構１１と基板突き上げ機構２６とがそれぞれ独立の駆動源を有する別個の駆動系を備える従来のプラズマ処理装置では、一方の作動をセンサ等により検知した後に他方を作動させる必要があるため、制御が複雑で基板搬送に要する時間が長い。例えば、基板保持台２から基板８を剥離する際には、まず、クランプリング９が上昇して基板８及び基板保持台２から離れたことを検知し、その後、基板突き上げ機構２６を作動させる必要がある。
【００１０】
さらに、クランプリング昇降機構１１と基板突き上げ機構２６とが別個の駆動系を有すると、メンテナンスが必要なものを含めて部品点数が多くなり、高い部品加工精度が要求される。
【００１１】
さらにまた、基板突き上げ機構２６を搬送アーム３１の駆動機構と同一の駆動系とするのは、特に基板が大型である場合には、基板裏面の傷、ダスト等の観点から困難である。
【００１２】
さらに、従来のプラズマ処理装置では、特に、基板８が大型であって基板処理終了後に基板８と基板保持台２の間に作用する静電吸着力が大きい場合、基板突き上げ機構２６による剥離動作の際に基板８の位置ずれ、破損等が発生するおそれがある。一方、これら位置ずれや破損防止のために突き上げ速度を低下させると、スループットが低下する。
【００１３】
そこで、本発明は、クランプリング昇降機構と突き上げ機構とを有するプラズマ処理装置において、基板搬送時間の低減によるスループット向上、及びこれらの機構の動作信頼性向上を課題としている。また、本発明は、プラズマ処理装置において、基板の破損や位置ずれを生じることなく、基板保持台から基板を確実かつ迅速に剥離できるようにすることを課題としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、基板保持台を収容した真空槽と、上記基板保持台に対して基板の外周部を押し付けるためのクランプリングと、このクランプリングを昇降させるクランプリング昇降機構と、上記基板保持台に挿通させた突き上げピンを昇降させる基板突き上げ機構と、上記クランプリング昇降機構を駆動する駆動用モータと、上記クランプリング昇降機構と上記駆動用モータとを連結する第１のベルトプーリ機構とを備えるプラズマ処理装置であって、上記基板突き上げ機構は、上記真空槽の底部外側に配置されると共に上記突き上げピンの下端が固定された突き上げ板と、上記真空槽の底部外側に固定された鉛直方向に延びる支持シャフトに対して回転自在に取り付けられ、かつ外周にカム溝が形成された円筒溝カムと、上記突き上げ板に取り付けられ、かつ上記カム溝に係合するカムフォロアとを備え、上記円筒溝カムは第２のベルトプーリ機構によって上記クランプリング昇降機構と共通の上記駆動用モータに連結され、上記駆動用モータが正転すると、上記第１のベルトプーリ機構を介して伝達された上記駆動用モータの回転により上記クランプリングが上昇し、上記第２のベルトプーリ機構を介して伝達された上記駆動用モータの回転によって上記円筒溝カムが回転して上記カム溝とカムフォロアの係合によって上記突き上げ板と上記突き上げピンが上昇し、上記駆動用モータが逆転すると、上記第１のベルトプーリ機構を介して伝達された上記駆動用モータの回転により上記クランプリングが降下し、上記第２のベルトプーリ機構を介して伝達された上記駆動用モータの回転によって上記円筒溝カムが回転して上記カム溝とカムフォロアの係合によって上記突き上げ板と上記突き上げピンが降下することを特徴とするプラズマ処理装置を提供するものである。
【００１５】
本発明のプラズマ処理装置では、クランプリング昇降機構と基板突き上げ機構とが共通の駆動用モータにより同期して作動するため、一方の機構の作動終了をセンサ等で検知した後に、他方の機構を作動させる必要がない。よって、制御が簡易であり基板保持台に対する基板搬送時間を短縮することができる。また、動作信頼性も高く基板搬送のトラブルに起因する発塵やデバイスダメージを防止することができる。さらに、クランプリング昇降機構と基板突き上げ機構とが共通の駆動用モータにより駆動されるため、メンテナンスが必要なものを含めて部品点数を低減することができ、高い部品加工精度も必要ない。さらにまた、突き上げ機構の駆動系は搬送アームとは別個であるため、突き上げピンの上昇速度を低減する場合でも、搬送アームによる基板の搬入速度を減速させる必要がない。
【００１７】
基板突き上げ機構は、円筒溝カムとカムフォロアの係合及びベルトプーリ機構によってクランプリング昇降機構と共通の駆動用モータに連結され、クランプリング機構と基板突き上げ機構の作動の同期は機械的に実現される。従って、これらの機構を同期するためにモータ速度の変更等の電気的な制御が不要であり、動作安定性も高い。また、上記カム溝の形状の変更により、クランプリングの昇降に対する突き上げピンの昇降の遅延や、上昇開始時の突き上げピンの上昇速度低速化等を容易に実現することができる。
【００１８】
さらに具体的には、上記円筒溝カムは、同一形状であって上記円筒溝カムの軸線に対して対称に形成された２条のカム溝を備え、上記突き上げ板上に２個の上記カムフォロアが上記円筒溝カムの軸線に対して対称に配設され、個々の上記カムフォロアはそれぞれ対応する上記カム溝に係合している。
【００１９】
この場合、突き上げピンが固定された突き上げ板の昇降は、２条のカム溝と２個のカムフォロアにより案内されるため、昇降中の突き上げ板の姿勢が確実に保持される。よって、突き上げピンによる基板保持台からの基板剥離動作の信頼性が高い。
【００２０】
上記駆動用モータのドライバの出力信号から駆動用モータの出力トルクを検出し、検出した出力トルクに基づいて駆動用モータの回転を制御するコントローラをさらに備えることが好ましい。
【００２１】
基板処理後における基板と基板保持台の間に作用する静電吸着による残留吸着力は、基板突き上げ時に突き上げシャフトに対して作用する負荷となり、かかる負荷が作用すると駆動用モータの出力トルクが増加する。従って、この出力トルクに基づいて駆動用モータの回転速度や回転方向を制御することにより、残留吸着力が存在する場合でも、基板の位置ずれ、基板の破損、帯電していた電荷の移動によるデバイスダメージ等を生じることなく確実に基板保持台から基板を剥離し、これら基板剥離時のトラブルに起因する発塵やデバイスダメージを防止することができる。
【００２２】
例えば、上記コントローラは、上記出力トルクが所定値を上回ると上記駆動用モータに正逆転を繰り返させ、突き上げシャフトにより基板の突き上げを繰り返させる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
次に、図面に示す本発明の実施形態について詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態にかかるプラズマ処理装置である反応イオンエッチング（ＲＩＥ）装置を示している。
このＲＩＥ装置の真空槽４１には、反応ガス供給源３２と、真空排気手段４３とが接続されている。また、真空槽４１には基板４４の搬入出口４１ａが設けられており、扉体４６の開放時にこの搬入出口４１ａから搬送アーム４７によって真空槽４１内に基板４４が搬入又は搬出される。
【００２４】
また、真空槽４１内には、基板保持台４８が収容され、この基板保持台４８と対向して上部電極４９が収容されている。基板保持台４８には下部電極５１が内蔵されており、この下部電極５１はプラズマ発生用の高周波電源５２に接続されている。さらに、基板保持台４８には流路４８ｂが設けられており、この流路４８ｂは基板保持台４８と基板４４との間に不活性ガスを充填するための不活性ガス供給源５４に接続されている。
【００２５】
ＲＩＥ装置は、基板保持台４８に対して基板４４の外周部を押し付けるためのクランプリング５６と、このクランプリング５６を昇降させるためのクランプリング昇降機構５７とを備えている。また、ＲＩＥ装置は、処理終了後に基板保持台４８から基板４４を剥離させるための基板突き上げ機構５８を備えている。これらクランプリング昇降機構５７と基板突き上げ機構５８は、後述するように同一の駆動用モータ７１により駆動されるようになっている。
【００２６】
図１及び図２を参照して、クランプリング５６及びクランプリング昇降機構５７について説明する。
クランプリング５６は矩形枠状であって、基板保持台４８の上方に配置されている。
【００２７】
クランプリング昇降機構５７は、矩形枠状であって真空槽４１の底部に基板保持台４８を取り囲んで配置された矩形枠状の昇降リング５９を備えている。昇降リング５９の上面には上方に延びる複数個（本実施形態では４個であるが、３個から８個程度が好ましい。）の筒部５９ａが設けられている。一方、クランプリング５６には、各筒部５９ａに対応して４個の挿通孔５６ａが設けられており、これらの挿通孔５６ａには、ばね６１がそれぞれ挿通されている。また、各ばね６１の一端にクリップ６２が固定されている。さらに、各ばね６１は筒部５９ａに挿入されており、他端が昇降リング５９に固定されている。クランプリング５６は、ばね６１により基板保持台４８側に引っ張られ、それによってクランプリング５６が基板４４を基板保持台４８に押し付ける。
【００２８】
真空槽４１の底部に設けられた４個の挿通孔４１ｂには、それぞれ昇降シャフト６３が挿入されている。また、この昇降シャフト６３は真空槽４１内を大気から遮断するためのベローズ６４に挿通されている。さらに、昇降シャフト６３は先端が昇降リング５９に固定され、基端がボールネジ６６に連結されている。各ボールネジ６６のナット６６ａはタイミングプーリ６７Ａに連結されており、各タイミングプーリ６７Ａは、タイミングベルト６８Ａ、他のタイミングプーリ６７Ｂ及び減速器６９Ａを介してサーボモータである駆動用モータ７１に接続されている。この駆動用モータ７１のドライバ７２はコントローラ７３に接続されている。４個のボールネジ６６は２個ずつ図示しない同期バーによって連結されており、すべての昇降シャフト６３の上昇及び降下が確実に同期するようになっている。
【００２９】
駆動用モータ７１が作動してボールネジ６６のナット６６ａが回転すると、昇降シャフト６３が昇降する。昇降シャフト６３が昇降すると昇降リング５９が昇降し、それによってクランプリング９が基板保持台２に対して上昇又は降下する。
【００３０】
次に、図１及び図３を参照して基板突き上げ機構５８について説明する。
まず、基板突き上げ機構５８は、突き上げ板７４を備えている。また、真空槽４１の底部外側には、鉛直方向に延びる一対のリニアシャフト７６Ａ，７６Ｂの上端が固定されている。突き上げ板７４に設けられたリニアブシュ７７Ａ，７７Ｂにそれぞれリニアシャフト７６Ａ，７６Ｂが挿通されており、突き上げ板７４の昇降を案内するようになっている。リニアシャフト７６Ａ，７６Ｂの下端にばね受け７８が固定されており、このばね受け７８と突き上げ板７４の下面との間にばね７９が縮装されている。このばね７９により突き上げ板７４は鉛直方向上向に付勢されている。
【００３１】
突き上げ板７４には、複数本（本実施形態では６本）の突き上げピン８１が固定されている。各突き上げピン８１は、基板保持台４８及び真空槽４１の底部を貫通する挿通孔８２に挿通されている。また、各突き上げピン８１の下端にはソケット８３が固定されており、このソケット８３を突き上げ板７４に設けられた切込７４ａに嵌合することにより、各シャフト突き上げピン８１を突き上げ板７４に固定している。さらに、各突き上げピン８１は、ベローズ８４に挿通されている。ベローズ８４は、上端側か゛上記挿通孔８２を取り囲むように真空槽４１の底部に固定され、下端側が上記ソケット８３に固定されている。このベローズ８４により真空槽４１内が大気から遮断されている。
【００３２】
真空槽４１の底部外側には、鉛直方向に延びる支持シャフト８６が固定されており、この支持シャフト８６に対して円筒溝カム８７がベアリング８８（図３にのみ図示する。）によって取り付けられている。そのため、円筒溝カム８７は鉛直方向の軸線Ｌまわりに回転自在となっている。突き上げ板７４の中央には、貫通孔７４ｂが設けられており、この貫通孔７４ｂを貫通して円筒溝カム８７が配置されている。貫通孔７４ｂの寸法は円筒溝カム８７の直径よりも大きく設定されており、上記軸線Ｌまわりの円筒溝カム８７の回転を妨げないようになっている。
【００３３】
図４及び図５に示すように、円筒溝カム８７の外周には２条のカム溝８９Ａ，８９Ｂが設けられている。これらのカム溝８９Ａ，８９Ｂは同一形状であり、上記軸線Ｌに対して対称に形成されている。また、突き上げ板７４の上記貫通孔７４ｂの近傍には、上記カム溝８９Ａ，８９Ｂと係合する一対のカムフォロア９１Ａ，９１Ｂがブラケット９２により取り付けられている。図３及び図４に示すように、これらのカムフォロア９１Ａ，９１Ｂは、円筒溝カム８７（軸線Ｌ）に対して対称に配設されている。さらに、個々のカムフォロア９１Ａ，９１Ｂの回転軸は偏心しており、突き上げ板７４を水平に保つ微調整が可能となっている。さらにまた、上記のように突き上げ板７４がばね７９により鉛直方向上向に付勢されているため、円筒溝カム８７の回転角度位置にかかわらず、各カムフォロア９１Ａ，９１Ｂは図５において示すカム溝８９Ａ，８９Ｂの上面８９ａに常に当接するようになっている。
【００３４】
円筒溝カム８７の下端にはタイミングプーリ６７Ｃが固定されている。このタイミングプーリ６７Ｃは、タイミングベルト６８Ｃ，６８Ｄ、他のタイミングプーリ６７Ｃ及び減速器６９Ａ，６９Ｂを介して、上記クランプリング昇降機構５７と共通の駆動用モータ７１に連結され、駆動用モータ７１が回転すると円筒溝カム８７が回転する。すなわち、本実施形態では、搬送アーム４７の駆動用モータ４７ａにより基板突き上げ機構５８が駆動されるのではなく、クランプリング昇降機構５７の駆動用モータ７１により基板突き上げ機構５８が駆動される。
【００３５】
次に、このＲＩＥ装置の動作について説明する。
まず、反応イオンエッチングについて説明する。真空槽４１内が、真空排気手段４３により所定の真空度まで減圧され、反応ガス供給源３２から反応ガスが供給される。また、不活性ガス供給源５４から基板保持台４８と基板４４の間に不活性ガスが供給される。高周波電源５３から下部電極５１に高周波電圧が印加されると、真空槽４１内にプラズマが発生し、予め形成しておいたレジストのパターンに応じて基板４４がエッチングされる。
【００３６】
次に、上記反応イオンエッチング後の基板４４の搬出について説明する。
駆動用モータ７１が正転すると、減速器６９Ａ、タイミングベルト６８Ａ，６８Ｂ及びタイミングプーリ６７Ａ，６７Ｂを介して駆動用モータ７１の回転がボールネジ６６のナット６６ａに伝達され、昇降シャフト６３が上昇する。昇降シャフト６３が上昇すると昇降リング５９が上昇する。また、クランプリング５６が筒部５９ａの先端により押し上げられて上昇し、基板４４及び基板保持台４８に対して浮き上がる。一方、上記駆動用モータ７１の正転は、減速器６９Ａ，６９Ｂ、タイミングベルト６８Ｃ，６８Ｄ及びタイミングプーリ６７Ｃ，６７Ｄを介して円筒溝カム８７に伝達され、円筒溝カム８７が回転する。円筒溝カム８７が回転すると、カム溝８９Ａ，８９Ｂとカムフォロア９１Ａ，９１Ｂの係合により、突き上げ板７４が上昇する。突き上げ板７４が上昇すると、６本の突き上げピン８１が上昇し、それらの先端により基板４４が押し上げられて基板保持台４８の表面から剥離する。その後、搬送アーム４７により真空槽４１から基板４４が搬出される。
【００３７】
基板４４の搬入の際には、まず、搬送アーム４７により基板４４が基板保持台４８から突出している突き上げピン８１の先端に載置される。その後、駆動用モータ７１が逆転し、上記突き上げピン８１が降下して基板保持台４８上に基板４４が載置され、クランプリング５６が降下する。
【００３８】
クランプリング昇降機構５７及び基板突き上げ機構５８は、クランプリング５６と突き上げピン８１とが図６に示すようなタイミング及び速度で昇降するように構成されている。
【００３９】
図６において横軸は駆動用モータ７１の出力軸の回転角度を示し、縦軸はクランプリング５６及び突き上げピン８１の上昇量を示している。また、図６において回転角度の原点Ｉは、突き上げピン８１の最降下位置（先端が基板保持台４８から突出しない位置）及びクランプリング５６の最降下位置に対応している。すなわち、この原点Ｉは基板４４が基板保持台４８上に載置され、かつ、クランプリング５６により基板４４の外周部を基板保持台４８に押し付けられた状態（反応イオンエッチング処理時）に対応している。また、図６において回転角度の原点IIは、突き上げピン８１及びクランプリング５６の最上昇位置に対応している。すなわち、この原点IIは、基板保持台４８から突き上げピン８１の先端が突出し、かつ、クランプリング５６が基板保持台４８から浮いた状態（基板４４の搬入出時）に対応している。
【００４０】
まず、駆動用モータ７１の正転時（クランプリング５６及び突き上げピン８１の上昇時）について説明する。
原点Ｉから回転角度ａ１まで、すなわち駆動用モータ７１の正転開始初期には、クランプリング５６は低速で上昇するが、突き上げピン８１は上昇しない。最初、クランプリング５６が低速で上昇するのは、クランプリング５６上の反応生成物が基板４４に落下するのを防止するためである。また、突き上げピン８１が上昇しないのは、突き上げピン８１により基板を押す前にクランプリング５６を基板４４から離すためである。
【００４１】
回転角度ａ１から突き上げピン８１が低速での上昇を開始する。突き上げ開始初期は緩やかに基板４４を押し上げるのは、基板４４の破損等を防止するためである。また、回転角度ａ１からクランプリング５６の上昇速度が加速する。
【００４２】
回転角度ａ２からクランプリング５６の速度が減速する。これはクランプリング５６の上昇停止時の衝撃によりクランプリング５６から基板４４に反応生成物が落下するのを防止するためである。
【００４３】
回転角度ａ３から突き上げピン８１の上昇速度が加速する。これは既にある程度基板保持台４８から基板４４が剥離しているため、突き上げピン８１の上昇速度が速くても基板４４の破損等が発生しないからである。
【００４４】
回転角度ａ４でクランプリング５６の上昇が終了し、原点位置IIまではクランプリング５６の鉛直方向の位置が保持される。一方、回転角度ａ４から原点位置IIまで、突き上げピン８１が低速で上昇する。
【００４５】
突き上げピン８１の最大上昇量Ｓ１よりもクランプリング５６の最大上昇量Ｓ２を大きく設定しているのは、搬送アーム４７とクランプリング５６の干渉を防止するためである。すなわち、基板４４の搬入出時には、クランプリング５６の下側を通って搬送アーム４７が基板保持台４８へ移動する。減速器６９Ｂは、上記のように突き上げピン８１の最大上昇量Ｓ１よりもクランプリング５６の最大上昇量Ｓ２を大きくするために設けられている。ただし、タイミングプーリの径により最大上昇量Ｓ１，Ｓ２を上記のように設定してもよい。
【００４６】
駆動用モータ７１の逆転時におけるクランプリング５６及び突き上げピン８１の降下は、図６において回転位置ａ５〜ａ８に示すように正転時とは逆動作となる。すなわち、突き上げピン８１が完全に降下して基板保持台４８上に基板４４が載置された後に、クランプリング５６が基板４４に降下する。
【００４７】
上記図６に示すクランプリング５６の昇降は、コントローラ７３で駆動用モータ７１の回転速度を制御することにより実現している。
【００４８】
一方、上記図６に示す突き上げピン８１の昇降は、カム溝８９Ａ，８９Ｂの形状により実現している。すなわち、図５に示すように、円筒溝カム８７のカム溝８９Ａ，８９Ｂは、図において左側から順に水平部８９ｂ、第１傾斜部８９ｃ、第２傾斜部８９ｄ及び第２傾斜部８９ｅを備えている。水平部８９ｂは、突き上げ板７４が昇降しない部分である。第１、第２及び第３傾斜部８９ｃ，８９ｄ，８９ｅでは、突き上げ板７４が昇降する。第１及び第３傾斜部８９ｃ，８９ｅより第２傾斜部８９ｄの傾斜角度が大きいため、第２傾斜部８９ｄは第１及び傾斜部８９ｃ，８９ｅよりも突き上げ板７４の昇降速度が速い。
【００４９】
基板処理後における基板４４と基板保持台４８の間に作用する静電吸着に起因する残留吸着力は、基板突き上げ時に突き上げピン８１に対して作用する負荷となり、かかる負荷が作用すると駆動用モータ７１の出力トルクが増加する。そこで、本実施形態では、上記基板４４の搬出時には、駆動用モータ７１の出力トルクに応じて駆動用モータ７１の回転を制御している。すなわち、コントローラ７３は駆動用モータ７１のドライバ７２の出力信号から駆動用モータ７１の出力トルクを検出し、この出力トルクが所定値を上回った場合には、駆動用モータ７１に正逆転を繰り返させ、突き上げピン８１に基板４４の突き上げを繰り返させるようにしている。
【００５０】
突き上げピン８１による突き上げを繰り返すことにより、基板４４の裏面のうち突き上げピン８１の先端と接触している部分が徐々に基板保持台４８から剥離され、基板４４の裏面と基板保持台４８の接触面積が減少する。その結果、基板保持台４８と基板４４との間の残留電荷が、基板４４の裏面側に残留している不活性ガスを媒体として電気的に中和され、残留吸着力が減少する。よって、本実施形態では、残留吸着力が存在する場合でも、基板の位置ずれ、基板の破損等を生じることなく確実に基板保持台から基板を剥離し、これら基板剥離時のトラブルに起因する発塵やデバイスダメージを防止することができる。
【００５１】
上記出力トルクの所定値は基板４４が破損しないせん断応力の限界値（例えば０．５kg・m）以下に設定すればよい。また、この所定値は以下の方法で決定することができる。まず、残留電荷が無い状態で突き上げピン８１により基板４４を突き上げる。この場合、駆動用モータ７１のドライバ７２の出力信号により検出されるトルクは、基板突き上げ機構５８と基板４４の総重量及びばね７９から突き上げ板７４に作用する力等により決まり、基板突き上げ機構５８を解体及び再組立しない限り再現性がある。従って、この検出したトルクを所定値としてコントローラ７３に記憶させておけばよい。
【００５２】
出力トルクが所定値を上回った場合に、駆動用モータ７１の正転をいったん減速又は停止し、その後駆動用モータ７１の正転速度を加速しても、基板の位置ずれ、基板の破損等の発生を防止することができる。
【００５３】
なお、本実施形態では、除電プラズマプロセスを用いず、かつ、真空容器内部にコロナ放電用の高電圧電極等を有しないため、プラズマによる真空容器からの発塵、電極材料からの不純物汚染や発塵が生じない。
【００５４】
上記反応イオンエッチング装置に限定されず、プラズマＣＶＤ装置、スパッタリング装置及びアッシング装置を含む他のプラズマ処理装置に本発明を適用することができる。
【００５５】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明のプラズマ処理装置では、クランプ昇降機構と基板突き上げ機構が共通の駆動用モータにより同期して作動するため、一方の機構の作動終了をセンサ等で検知した後に、他方の機構を作動させる必要がなく、制御が簡易であり基板搬送時間の短縮によるスループット向上を図ることができ、動作信頼性も高い。また、クランプリング昇降機構と基板突き上げ機構は、一つの駆動用モータにより駆動されるため、メンテナンスが必要なものを含めて部品点数を低減することができ、高い部品加工精度も必要ない。
【００５６】
また、ドライバの出力信号から検出した駆動用モータの出力トルクに基づいて、コントローラが駆動用モータの回転を制御する場合には、基板保持台と基板との間に残留吸着力が存在しても、基板の位置ずれ、基板の破損等を生じることなく確実に基板保持台から基板を剥離し、これら基板剥離時のトラブルに起因する発塵やデバイスダメージを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施形態のプラズマ処理装置を示す概略断面図である。
【図２】  クランプリング昇降機構の一部を示す分解斜視図である。
【図３】  突き上げ機構を示す分解斜視図である。
【図４】  円筒溝カム及びカムフォロアを示す分解斜視図である。
【図５】  円筒溝カムの外周面の展開図である。
【図６】  クランプリング及び突き上げ板の昇降を説明するための線図である。
【図７】  従来のプラズマ処理装置を示す概略断面図である。
【符号の説明】
４１  真空槽
４１ａ  搬入出口
４１ｂ  挿通孔
４２  反応ガス供給源
４３  真空排気手段
４４  基板
４６  扉体
４７  搬入アーム
４７ａ  駆動用モータ
４８  基板保持台
４８ａ  アルミナ絶縁層
４８ｂ  流路
４９  上部電極
５１  下部電極
５３  高周波電源
５４  不活性ガス供給源
５６  クランプリング
５６ａ  挿通孔
５７  クランプリング昇降機構
５８  基板突き上げ機構
５９  昇降リング
５９ａ  筒部
６１  ばね
６２  クリップ
６３  昇降シャフト
６４  ベローズ
６６  ボールネジ
６６ａ  ナット
６７Ａ〜６７Ｄ  タイミングプーリ
６８Ａ〜６８Ｄ  タイミングベルト
６９Ａ，６９Ｂ  減速器
７１  駆動用モータ
７２  ドライバ
７３  コントローラ
７４  突き上げ板
７４ａ  切欠
７４ｂ  貫通孔
７６Ａ，７６Ｂ  リニアシャフト
７７Ａ，７７Ｂ  リニアブシュ
７８  ばね受け
７９  ばね
８１  突き上げピン
８２  挿通孔
８３  ソケット
８４  ベローズ
８６  支持シャフト
８７  円筒溝カム
８８  ベアリング
８９Ａ，８９Ｂ  カム溝
８９ａ  カム溝の上面
８９ｂ  水平部
８９ｃ  第１傾斜部
８９ｄ  第２傾斜部
８９ｅ  第３傾斜部
９１Ａ，９１Ｂ  カムフォロア
９２  ブラケット
Ｌ  軸線
【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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