DE3442844A1

DE3442844A1 - Vorrichtung und anlage fuer die durchfuehrung einer behandlung unter vakuum

Info

Publication number: DE3442844A1
Application number: DE19843442844
Authority: DE
Inventors: Yoshimasa Hikari Yamaguchi Fukushima; Yutaka Hikari Yamaguchi Kakehi; Norio Kudamatsu Yamaguchi Kanai; Norio Kudamatsu Yamaguchi Nakazato; Fumio Shibata; Tsunehiko Tsubone
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1983-11-28
Filing date: 1984-11-23
Publication date: 1985-06-05
Anticipated expiration: 2004-11-24
Also published as: US4824309A; JPH06105742B2; KR900004872B1; KR850004171A; JPS60115216A; DE3442844C2

Description

"' 3U2844

-ölvorrichtung und Anlage für die Durchführung einer Behandlung unter Vakuum

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und Anlage zur Durchführung einer Behandlung unter Vakuum, insbesondere für die Herstellung von Halbleiter-IC-Elementen. Solche Vorrichtungen sind Trockenätzvorrichtungen, reaktive Sprühätzvorrichtungen oder Mikrowellenätzvorrichtungen sowie Plasma benutzende Vorrichtungen für die chemische Dampfabscheidung, Zerstäubungsvorrichtungen und dergleichen.

In den letzten Jahren hat sich eine beträchtliche Entwicklung auf dem Gebiet der Behandlungsverfahren für die Herstellung von Halbleiter^-IC-Bausteinen ergeben. So ist beispielsweise eine Trockenätzvorrichtung zu erwähnen, die in der Lage ist/ Muster in der Größenordnung von 1μΐη zu behandeln. Da die Muster so fein werden, neigen die Halbleiterbausteinsubstrate, die im folgenden als Substrate bezeichnet werden, dazu, daß sie einen gro-ßen Durchmesser haben. Es ist deshalb .eine schwierige Aufgabe, den Durchsatz, also die Anzahl Substrate, die pro Zeiteinheit behandelt werden, zur Bodenfläche zu steigern, die von der Vorrichtung für die Herstellung von Halbleitereinrichtungen benötigt wird, und die verschiedenen Verfahren bei dem Herstellungsproze-ß durchzuführen.

Um diesen Anforderungen zu benügen, ist es erforderlich, die Größe der Vorrichtungen zu verringern und eine Mehrzweckbehandlung durchzuführen, bei der eine Vielzahl von Behandlungskammern eingesetzt

wird. Außerdem besteht ein Bedarf für ein Modul zur Durchführung einer Behandlung unter Vakuum, welches erlaubt, daß die Anzahl der Prozeßkammern frei geändert werden kann, um ein System zu erstellen oder zusammenzusetzen, das eine Verfahrensänderung oder eine Änderung in der Fertigungsstraße ermöglicht.

Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art, welche eine Steigerung der Anzahl von Modulen ermöglicht, die aus einer Kombination aus einer Proze-ßkammer und einer Substratträgerstraße in der Umgebungsluft besteht (JP-OS 1 28928/82), wird das Substrat zur nächsten Behandlungskammer in der freien Luft transportiert, die nicht sehr rein sein kann. Deshalb ist diese Vorrichtung nicht für einen solchen Prozeß geeignet, bei welchem während der Behandlung der Prozeß auf die nächste Behandlungskammer verlagert wird.

Bekannt ist außerdem eine Vorrichtung, bei welcher Substrate zwischen mehreren Behandlungskammern und einer Pufferkammer transportiert und kontinuierlich behandelt werden (JP-GM 39430/82). Dabei ist die Anzahl der Behandlungskammern festgelegt. Eine Änderung der Anzahl der Behandlungskammern ansprechend auf eine Prozeßänderung oder eine Änderung in der Fertigungsstraße ist somit nicht zulässig, was ein großer Nachteil ist.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht deshalb darin, eine Vorrichtung und Anlage zur Durchführung einer Behandlung unter Vakuum zu schaffen, die eine freie Änderung der Anzahl der Behandlungskammern ermöglicht, um ein System zu bilden oder zusammenzustellen, das eine Prozeßänderung oder eine

Änderung in der Fertigungsstraße ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Vorrichtung zur Durchführung einer Behandlung unter Vakuum durch eine evakuierbare Pufferkammer, durch eine mit der Pufferkammer in Verbindung bringbare Behandlungskammer, durch eine in der Pufferkammer angeordnete erste Probenträgereinrichtung, durch in der Pufferkammer vorgesehene Vakuumöf fnungs-Schließeinrichtungen in Zuordnung zu der ersten Probenträgerein-TO richtung, durch eine Vakuumvorkammer, die für die Pufferkammer über die Vakuumöffnungs-Schließeinrichtungen vorgesehen ist, durch eine zweite Probenträgereinrichtung, welche die Probe zwischen der Vakuumvorkammer und der ersten Probenträgereinrichtungüber die Vakuumöffnungs-^-Schließeinrichtungen transportiert, und durch eine dritte Probenträgereinrichtung gelöst, die die Probe zwischen der ersten Probenträgereinrichtung und der Behandlungskammer transportiert.

Erfindungsgemäß kann eine Vielzahl von Vorrichtungen über eine Vakuumöffnungs-Schließeinrichtung verbunden werden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung einer Behandlung unter Vakuum ermöglicht es, daß die Anzahl der Vakuumbehandlungskammern für die Aufstellung oder Montage eines Systems frei geändert werden kann, das eine Prozeßänderung oder eine Änderung in der Fertigungsstraße berücksichtigt.

Anhand von Zeichnungen wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine erste Ausführungsform einer Vorrichtung zur Durchführung einer Behandlung unter Vakuum,

Fig. 2 perspektivisch eine Prohenträgerein-

richtung in der Vakuumbehandlungsvorrichtung von Fig. 1,

Fig. 3 perspektivisch eine Probenträgereinrichtung in einer Vakuumbehandlungsanlage, in welcher die Vakuumbehand

lung svor richtung von Fig. 1 paarweise zusammengeschlossen ist,

Fig. 4a bis 4c schematisch die Probenbehandlungsarten in der Vakuumbehandlungsanlage, die aus paarweise angeordneten

Vorrichtungen besteht,

Fig. 5a und 5b schematisch weitere Probenbehandlungsarten in einer Vakuumbehandlungsanlage, .die aus drei Vorrichtungen besteht und

Fig. 6 eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform einer Vakuumbehandlungsanlage.

Die in Fig. 1 gezeigte Vakuumbehandlungsvorrichtung besteht aus einer Pufferkammer 1O₇ die evakuiert werden kann, aus einer Behandlungskammer 1O₇ die mit der Pufferkammer 10 in Verbindung setzbar ist, aus einer nicht gezeigten ersten Probenträgereinrichtung, die in der Pufferkammer 10 angeordnet ist, um ein

Substrat 30 in Form einer Probe in Richtung des Pfeils A zu transportieren, aus einer ersten Vakuumöffnungs-Schließeinrichtung 40, 41, beispielsweise Schiebeventilen oder Trennpaßstücken, die in diesem Fall in den Seitenwänden der Pufferkammer 10 in Zuordnung zu beiden Enden der ersten Probenträgereinrichtung vorgesehen sind, aus einer Vakuumvorkaminer 60, die in der Pufferkammer 10 über eine zweite Vakuumöffnungs-Schließeinrichtung 50, 51, beispielsweise Schiebeventilen, vorgesehen ist, die in diesem Fall in einer der Prozeßkammer 20 gegenüberliegenden Seitenwand über die erste Probenträgereinrichtung rechtwinklig zu den Seitenwänden mit der ersten Vakuumöffnungs-Schließeinrichtung 40, 41 vorgesehen sind, aus einer zweiten nicht gezeigten Probenträgereinrichtung, welche das Substrat 30 zwischen der Vakuumvorkammer 60 und der ersten Probenträgereinrichtung über die zweite Vakuumöffnungs-Schließeinrichtung 50, 51 in Richtungen der Pfeile B und C transportiert, aus einer nicht gezeigten Probenüberführungseinrichtung, welche auf der Probenträgerbahn der ersten Probenträgereinrichtung in Zuordnung zu der Behandlungskammer 20 vorgesehen ist, und aus einer nicht gezeigten dritten Probenträgereinrichtung, welche das Substrat 30 zwischen der ersten Probenträgereinrichtung und der Behandlungskammer 20 in Richtung des Pfeils D transportiert. In diesem Fall ist ein nicht gezeigter Kassettentisch mit einer nicht gezeigten Kassettenhubeinrichtung vorgesehen, der so arbeitet, daß die Substratkassetten 70, 71 angehoben und abgesenkt werden. Der Kassettentisch ist in der Vakuumvorkammer 60 in Zuordnung zur Vakuumsöffnungs-Schließeinrichtung 50, 51 vorgesehen. Die erste, zweite und dritte Probenträgereinrichtung sowie die Probenüberführungseinrichtung werden im

folgenden anhand von Fig. 2 erläutert.

Wie in Fig. 2 gezeigt ist, besteht die erste Probenträgereinrichtung aus einer Trägerbandeinrichtung 80j die vollständig angehoben und abgesenkt werden kann, beispielsweise durch Zylinder 81. Ein Band 83 der Trägerbandeinrichtung 80 wird von einem Motor 82 angetrieben. Die zweite Probenträgereinrichtung besteht aus einer Trägerbandeinrichtung 9O₇ 100, die in der Vakuumvorkammer 60 angeordnet ist, und aus einer Trägerbandeinrichtung 11O₇ 120, die in der Pufferkammer 10 angeordnet ist,, wobei dazwischen die zweite Vakuumöffnungs-Schließeinrichtung 5O₇ 51 angeordnet ist.

Scheiben 91, 92 der Trägerbandeinrichtung 90 sowie ein Band 93, welches endlos um die Scheiben 31, 92 läuft, sind zu einem Kassettentisch 131 der Kassettenhubvorrichtung 130 fluchtend ausgerichtet und über dem Kassettentisch 131 angeordnet, auch wenn der Kassettentisch 131 in seine höchste Position an*- gehoben ist. Das Band 93 wird von einem Motor 94 angetrieben.

Ein Band 112 der Trägerbandvorrichtung 1 TO wird von einem Motor 111 angetrieben. Das Ende der Trägerband» vorrichtung 110 auf der Seite der Trägerbandvorrichtung 80 ist in diesem Fall Y^förmig gefaltet, so daß eine hochsteigende und nach unten gehende Bewegung des Bandes 83 auf einer Seite der Bandträgereinrichtung 80 nicht beeinträchtigt wird. Zwischen den Bändern 83 der Trägerbandeinrichtung 80 ist am Ende eine Scheibe 113 angeordnet. Hier ist das Band 93 der Trägerbandeinrichtung 90 bündig zu dem Band 112 der Trägerbandeinrichtung 110. Der Abstand zwischen

der Trägerbandeinrichtung 90 und der Trägerbandeinrichtung 110 am Ende der zweiten Vakmimöffnungs-Schließeinrichtung 50 ist so gewählt, daß die überführung des Substrats 30 nicht behindert wird.

In gleicher Weise wie bei der Trägerbandeinrichtung 90 sind Scheiben 101, 102 der Trägerbandeinrichtung 100 sowie ein Band 103, das endlos um die Scheiben
101, 102 läuft, angeordnet, wobei das Band 103 von
einem Motor 104 angetrieben wird.

Ein Band 122 einer Trägerbandeinrichtung 120 wird
von einem Motor 121 angetrieben. Das Ende der
Trägerbandeinrichtung 120 auf der Seite der Trägerbandeinrichtung 80 ist V-förmig wie bei der Trägerbandeinrichtung 110 gefaltet, so daß die hochstei-

gende und nach unten gehende Bewegung des Bandes 83 auf einer Seite der Trägerbandeinrichtung 80 nicht
beeinträchtigt wird. Zwischen den Bändern 83 der
Trägerbandeinrichtung 80 ist an dem Ende eine Scheibe 123 positioniert. Hier ist das Band 103 der Trä-

gerbandeinrichtung 100 bündig zum Band 122 der Trägerbandeinrichtung 120, während der Abstand zwischen der Trägerbandeinrichtung 100 und der Träger·^· bandeinrichtung 120 auf der Seite der zweiten Yakuumöffnungs-Schlie-ßeinrichtung 51 so gewählt ist,

daß die Überführung des Substrats 30 nicht beeinträchtigt wird. Der Abstand zwischen der Scheibe
113 der Trägerbandeinrichtung 110 und einer Scheibe 114, die der Scheibe 113 gegenüberliegt, ist so
gewählt, daß das Substrat 30 nicht nach unten fallen kann und in günstiger Weise übertragen wird. Der

Abstand zwischen der Scheibe 123 der Trägerbandein-^· richtung 120 und der gegenüberliegenden Scheibe 124 ist so gewählt, daß er die gleiche Länge hat. Hier

kann die Trägerbandeinrichtung 80 so angehoben oder abgesenkt werden, daß die Höhe des Bandes 83 grö-ßer oder kleiner als die Höhe der Bänder 112, 122 der Trägerbandeinriditung 110, 120 wird.

Die Probenüberführungseinrichtung 140 bestellt aus einem Probentisch 141 mit einer Größe, die kleiner ist als der Abstand zwischen den Bändern 83 der Trägerbandeinrichtung 80 und einer Hubeinrichtung, beispielsweise ein Zylinder 142. Der Probentisch

TO 141 wird durch den Zylinder 142 angehoben oder abgesenkt, der zwischen den Bändern 83 der Trägerbandeinrichtung 80 an einer Stelle hindurchgeht, die der Behandlungskammer 20 direkt gegenüberliegt, oder im vorliegenden Fall an einer Stelle zwischen den Trägerbandeinrichtungen 110 und 1.20.

Die dritte Probenträgereinrichtung besteht aus einer Trägerarmeinrichtung 15O₇ 160. Die Trägerarmeinrichtung 150 besteht aus einer Probenaufnalimeeinrichtung 151, einem Arm 152 und einer Dreheinrichtung, wie einem Schrittmotor 153. Der Schrittmotor 153 ist zwischen der Trägerbandeinrichtung 80 und der Behandlungskammer 20 und auf einer Seite (der linken Seite in Fig. 2) vorgesehen, die von einer Linie unterteilt ist, welche die Mitte des Probentisch 141 der Probenüberführungseinrichtung 140 mit der Mitte einer Substratelektrode 21 der Behandlungskammer 20 verbindet. Ein Ende des Arms 152 ist an dem Schrittmotor 153 befestigt. Das andere Ende des Arms 152 ist an der Probenaufnahmeeinrichtung 151 befestigt. Die Trägerarmeinrichtung 160 besteht aus einer Probenaufnahmeeinrichtung 161, einem Arm 162 und einer Dreheinrichtung, wie einem Schrittmotor 163. Hier ist der Schrittmotor 163 zwischen der

Trägerbandeinrichtung 80 und der Behandlungskammer

20 sowie auf der anderen Seite (rechte Seite in Fig. 2) der Linie angeordnet, die die Mitte des Probentisches 141 der Probenüberführungseinrichtung 140 mit der Mitte der Substratelektrode 21 der Behandlungskammer 20 befindet. Ein Ende des Arms 162 ist an dem Schrittmotor 163, das andere Ende an der Probenaufnahmeeinrichtung 161 befestigt.

Die Probenaufnahmeeinrichtungen bzw. Probenschöpfpaßstücke 151, 161 sowie die Arme 152, 162 haben eine solche Größe, daß sie in der Lage sind, mit den Aufnahmeeinrichtungen 151, 161 Substrate 30 aufzunehmen, die auf dem Probenaufnahmetisch 141 und auf der Substratelektrode 21 angeordnet sind. Die Arme 152, 162 werden durch die Schrittmotoren 153, 163 teilweise gedreht, so daß die Substrate von den Probenaufnahmeeinrichtungen 151, 161 zwischen dem Probentisch 151 und der Substratelektrode

21 transportiert werden könnnen.

Die Arme 1.52, 162 bewegen sich hier in verschiedenen Ebenen₇ d.h. der Arm 152 bewegt sich auf der oberen Ebene, während sich der Arm 162 auf der unteren Ebene bewegt. Wenn beispielsweise das Substrat 30 von der Tragerarmeinrichtung 150 von dem proben·=- tisch 1.41 zur Substratelektrode 21 transportiert werden soll/ wird das andere Substrat 30 nicht gestört, wenn es von der Trägerarmeinrichtung 160 von der Substratelektrode 21; zum Probentisch 141 transportiert wird.

Die Kassettenhubvorrichtung 130 besteht aus einem Kassettentisch 131, aus einer Hubstange 132, die

senkrecht vom Kassettentisch 131 nach unten hängt und am unteren Ende mit einem Gewinde versehen ist, aus einem von einem Motor 133 angetriebenen Zahnrad 134 und aus einem Zahnrad 135, das mit dem Zahnrad 134 kämmt und in welches das "untere Ende der Hubstange 132 geschraubt ist.

Die Substratelektrode 21 wird durch die Drehung eines Motors 23 über einen Zahnstangen-Ritzel^ Mechanismus 22 angehoben und abgesenkt. In der Mitte der Substratelektrode 21 ist ein Zapfen 24 vorgesehen, der das Substrat 30 trägt, so daß es von einer Hubvorrichtung, wie einem Zyliner 25 angehoben und abgesenkt werden kann. Der Zapfen 24 wird zwischen einer Stellung, in welcher die Oberfläche des Zapfens 24 unter der Oberfläche der Substratelektode 21 liegt, und einer Stellung angehoben und abge*- senkt, in welcher das Substrat 30 an die Substrataufnahmeeinrichtungen 151, 161 der Trägerarmeinrichtungen 150, 160 übergeben werden kann.

Die in den Fig. 1 und 2 gezeigte Vakuumbehandlungsvorrichtung behandelt ein Substrat in folgender Weise:

Zunächst wird der Kassettentisch 131, der der zweiten Vakuumöffnungs-Schließeinrichtung 50 zugeordnet ist, in die oberste Stellung angehoben, während der nicht gezeigte Kassettentisch, welcher der zweiten Vakuumöffnungs-Schließeinrichtung 51 zugeordnet ist, in seine unterste Stellung abgesenkt wird. Die zweiten Vakuumöffnungs-Schließeinrichtungen 50, 51 werden geschlossen, beispielsweise durch die Zylinder 52, 53, wodurch eine Verbindung zwischen der Puffer-

kammer 10 und der Vakuumkammer 60 hermetisch abgedichtet ist. Die ersten Vakuumöffnungs-Schließein- ■ richtungen 40, 41 werden geschlossen oder abgetrennt, so daß eine Verbindung zwischen der Pufferkammer 10 und der offenen Atmosphäre hermetisch abgedichtet ist. Unter diesen Bedingungen wird eine nicht gezeigte Vakuumpumpe so betätigt, daß der Druck in der Pufferkammer 10 auf einen vorgegebenen Wert reduziert wird.

Der äußere, der UmgebungsatmoSphäre ausgesetzte Abschnitt einer nicht gezeigten Umgebungsatmosphären-Vakuumöffnungs-Schließeinrichtung, beispielsweise eine Tür, wird geöffnet, die für die Vakuumvorkainmer 60 vorgesehen ist, um eine Substratkassette 70, die im folgenden als Versorgungskassette bezeichnet ist,

die eine vorherbestimmende Anzahl von Substraten 30 r

aufnimmt, und eine leere Kassette 71 für die Gewin- '

nung der Substrate 30 einzuführen, die im folgenden '. als Gewinrursgskassette bezeichnet wird. Die Yersor*-

gungskassette 70 wird auf dem Kassettentisch 131 r

angeordnet, der der zweiten Vakuumöffnungs-Schließ- S

einrichtung 50 zugeordnet ist. Die Gewinnungskasset- |

te 71. wird auf dem Kassettentisch angeordnet, der ;

der zweiten Vakuumöffnungs-Schließeinrichtung 51 zugeordnet ist.

Danach wird die Umgebungsatmosphären-^Vakuumöffnungs*- >

Schließeinrichtung geschlossen. Der Druck in der j

Vakuumvorkammer 60 wird von einer nicht gezeigten ;

Vakuumpumpe auf einen Wert reduziert, der nahezu gleich dem Druck in der Pufferkammer 10 ist. Dann wird der Zylinder 52 betätigt, um die zweite Vakuumöffnungs-=--Schließeinrichtung 50 zu öffnen, wodurch die Pufferkammer 10 mit der Vakuumvorkammer 60 ver-

bunden wird. Unter diesen Bedingungen wird der Motor 133 angetrieben, um den Kassettentisch 131 um einen Gang bzw. einen Schritt abzusenken. Dadurch wird das im untersten Teil der Versorgungskassette 70 eingebrachte Substrat 30 auf dem Band 93 horizontal positioniert, wobei die zu behandelnde Oberfläche nach oben weist. Anschließend wird das Band 93 von dem Motor 94 angetrieben. Dadurch wird das daraufbefindliche Substrat 30 zu der Seite der zweiten Vakuumöffnungs-Schließeinrichtung 50 transportiert, wodurch das Substrat 30 über die zweite Vakuum-Öf fnungs-'-Schließeinrichtung 50 auf das Band 112 übergeben wird, welches von dem Motor 111 angetrieben wird.

Das an das Band 112 übergebene Substrat 30 wird zu der Seite der Trägerbandeinrichtung 80 transportiert. Hier ist die gesamte Trägerbandeinrichtung 80 durch die Zylinder 81 derart abgesenkt worden, daß die Höhe des Bandes 83 niedriger ist als die Höhe des Bandes 112. In dem Augenblick, in welchem das Substrat 30 so läuft, daß es die freie Spanne zwischen den Scheiben 113 und 1.1.4 überdeckt, wird die Trägerbandeinrichtung 80 von den Zylindern 81 so angehoben, daß die Höhe des Bandes 83 größer wird als die Höhe des Bandes 112. Auf diese Weise wird das Substrat vom Band 112 auf das Band 83 horizontal überführt, wobei die zu behandelnde Oberfläche nach oben weist.

Das an das Band 83 überführte Substrat 30 wird angetrieben durch den Motor 82 in eine Position transportiert, die dem probentisch 141 zugeordnet ist. Anschließend wird das Substrat 30 beispielsweise durch eine positioniereinrichtung 170 in der Ausrichtebene positioniert. Der Probentisch 141

■ 3U2844

i wird dann von dem Zylinder 142 angehoben, so daß das \.

Substrat 30 vom Probentisch 141 aufgenommen wird.

Das vom Probentisch 141 aufgenommene Substrat 30 |

wird dann an die Probenaufnahmeeinrichtung 151 überführt, wobei der Arm 152 durch den Schrittmotor 153 zur Behandlungskammer 20 gedreht wird. Das heißt, daß das Substrat 30 durch die Pufferkammer 10 zu einer Position über der Substratelektrode 21 in der Behandlungskammer 20 horizontal mit der zu behandelnden Oberfläche nach oben weisend transportiert ist.

Dann wird durch den Zylinder 25 der Zapfen 24 angehoben, wodurch das Substrat 30 auf der Probenaufnahmeeinrichtung 151 von dem Zapfen 24 aufgenommen wird. Wenn das Substrat 30 auf den Zapfen 24 überführt ist,

wird die Probenaufnahmeeinrichtung 151 in die Puffer- ;

kammer 1.0 außerhalb der Behandlungskammer 20 zurückgeführt. Danach wird der Zapfen 24 vom Zylinder 25 abgesenkt, so daß seine Oberfläche tiefer liegt als ;

die Oberfläche der Substratelektrode 21, d.h. das ;

Substrat 30 vom Zapfen 24 auf die Substratelektrode J

21 überführt und darauf angeordnet.

Anschließend wird die Pufferkammer 10 von der Behandlungskammer 20 durch Trenneinrichtungen 183 getrennt, welche aus einem Trennflansch 180, einem Balg 181, der zwischen der Rückseite des Flansches 180 und der Bodenwand der Pufferkammer 10 angeordnet ist, und aus einer Eubeinrichtung, beispielsweise einem Zylinder 182 besteht, der den Flansch 180 anhebt und absenkt. Unter diesen Bedingungen ist der Elektrodenspalt zwischen der Substratelektrode 21 und einer nicht gezeigten gegenüberliegenden Elektrode, die in der Behandlungskammer 20 der Substratelektrode 21 gegenüberliegend angeordnet ist, und durch Betäti-

-17-gen des Motors 23 in der richtigen Weise eingestellt.

Dann wird in die Behandlungskammer 20 mit eingesteltem Mengenstrom Prozeßgas eingeführt. Zur Einstellung des Drucks in der Behandlungskammer 20_r d.h. zur Einstellung des Behandlungsdrucks wird eine nicht gezeigte Vakuumpumpe eingeschaltet. Dann wird an die Substratelektrode 21 eine hochfrequente elektrische Energie angelegt, ausgehend von einer Energiequelle, wie in einer nicht gezeigten Hochfrequenz-

TO energiequelle, die mit der Substratelektrode 21 verbunden ist, so daß eine Glühentladung zwischen der gegenüberliegenden Elektrode und der Substratelektro^- de 21 stattfindet. Durch die elektrische Entladung wird das Prozeßgas in ein plasma verwandelt. Aufgrund des Plasmas wird das Substrat 30 auf der Substratelektrode 21 einer festgelegten Behandlung, beispielsweise einer Ätzung unterworfen. Während dieses Zeitraums wird ein anderes Substrat 30 aus der Yersorgungskassette 70 und durch den beschriebenen Vorgang entnommen, von den Trägerbandeinrichtungen TIO₇ 80 zum probentisch 141 überführt, darauf positioniert und zur Probenaufnahmeeinrichtung 151 überführt.

Wenn die Behandlung in der Behandlungskammer 20 abgeschlossen ist, wird die Trennung zwischen der Pufferkammer 10 und der Behandlungskammer 20 durch Entfernen der Trenneinrichtung 183 aufgehoben, d.h. die Behandlungskammer 20 steht wieder mit der Pufferkammer 10 in Verbindung. Die Substratelektrode 21 wird dann in eine vorgegebene Stellung abgesenkt, wo der Zapfen 24 durch den Zylinder 25 angehoben wird, so daß das behandelte Substrat 30 von der Substratelektrode 21 entfernt und auf den Zapfen

überführt wird. Anschließend wird die Probenaufnahmeeinrichtung 161 in eine Stellung gedreht, die der Rückseite des Substrats 30 entspricht, das vom Zapfen 24 überführt worden ist. Der Zapfen 24 wird dann von Zylinder 25 abgesenkt, um das behandelte Substrat 30 zur Probenaufnahmeeinrichtung 161 zu überführen. Das an die Probenaufnahmeeinrichtung 151 übergebene Substrat 30 wird von dem Probentisch 141 zur Substratelektrode 21 transportiert. Das behandelte und zur Probenaufnahmeeinrichtung 161 überführte Substrat 30 wird von der Probenelektrode 21 zum Probentisch 141 transportiert.

Das zur Substratelektrode 21 transportierte Substrat 30 wird der vorstehend beschriebenen und festgelegten Behandlung unterworfen. Während dieser Zeit wird das behandelte, zur Probentisch 141 transportierte Substrat 30 zu dem Band 83 der Trägerbandeinrichtung 80 dadurch überführt, daß der Probentisch 141 durch den Zylinder 142 abgesenkt wird. Dann wird das Substrat zu der Seite der zweiten Yakuumöffnungs'-Schließeinrichtung 51 angetrieben von den Wotofen 82 121 der Bänder 83, 182 transportiert. Das behandelte Substrat 30 wird von dem Band 83 über das Band 122 in einem Vorgang überführt, der entgegengesetzt zu dem der überführung des Substrats 30 vom Band 122 zum Band 83 ist.

Die zweite Vakuumöffnungs-Schlie_ßeinrichtung 51 wird von dem Zylinder 83 geöffnet. Das Band 103 wird von dem Motor 104 angetrieben. Deshalb wird das zu der Seite der zweiten Vakuumpffnungs-Schließeinrichtung 51 transportierte behandelte Substrat in die Vakuumvorkammer 60 über die zweite Yakuumöffnungs-Schließeinrichtung 51 eingeführt. Der Kassettentisch wird

dann um eine Ganghöhe bzw. einen Schritt angehoben, so daß das behandelte Substrat 30 an die Gewinnungskassette 71 abgegeben wird. Nach dem beschriebenen Prozeß wird dann der Vorratskassette 70 das nächste Substrat 30 entnommen, von der Trägerbandeinrichtung 11O₇ 80 transportiert, an den Probentisch 141 überführt, darauf in Position gebracht und zur Probenaufnahmeeinrichtung 151 transportiert.

Durch Wiederholung dieses Vorgangs wird jeweils ein Stück Substrat 30 von der Versorgungskassette 70 entnommen, von der Vakuumvorkammer 60 zur Behandlungskammer 20 über die Pufferkammer 10 transportiert, jeweils ein Stück gleichzeitig in der Behandlungskammer 20 behandelt.und das behandelte Substrat 30 von der Prozeßkammer 20 in die Vakuumvorkammer 60 über die Pufferkammer 10 transportiert und dann gleichzeitig jeweils ein Stück durch die Gewinnungskassette 71 gewonnen.

Fig. 3 zeigt den Fall, in welchem die Vakuumbehandlungsvorrichtungen der Fig. \ und 2 paarweise über die erste Vakuumöffnungs-Schließeinrichtungen 40, verbunden sind. Aufbau und Funktion werden hier nicht mehr erläutert. Die Vakuumbehandlungsanlage von Fig. 3 ist in der Lage, Substrate wie gemäß 4a bis 4c zu behandeln.

Das bedeutet, daß die Substrate 30 in Reihe durch die beiden Behandlungskammern 20 der. Vakuumbehandlungsvorrichtungen hindurch behandelt werden können, die paarweise zusammengeschlossen sind, wie dies in Fig· 4a gezeigt ist. Die Substrate 30 können auch parallel durch die beiden Behandlungskammern 20 der Vakuumbehandlungsvorrichtungen durchgehend behandelt

■■■■■-■ ■- ' " 34428A4

werden, die paarweise zusammengeschlossen sind, wie dies in Fig. 4b gezeigt ist. Es ist auch möglich, die Substrate 30 parallel durch die Behandlungskammern 20 einer jeden Vakuumbehandlungsvorrichtung hindurchgehend zu behandeln, die paarweise zusammengeschlossen sind, wie dies in Fig. 4c gezeigt ist.

Wenn die Substrate nach den Prozessen gemäß 4a und 4b behandelt werden sollen, wird wenigstens eine nicht gezeigte Versorgungskassette in der Vakuumvorkammer 60 der Vakuumbehandlungsvorrichtung der vorhergehenden Stufe und wenigstens eine nicht gezeigte Gewinnungskassette in der Vakuumvorkammer 60 der Vakuumbehandlungsvorrichtung der daraufföl*- genden Stufe angeordnet. Im Falle der Behandlungsmethode nach Fig. 4c wird wenigstens eine nicht gezeigte Versorgungskassette in der Vakuumvorkammer 60 und wenigstens eine nicht gezeigte Gewinnungs^ kassette in der Vakuumvorkammer 60 jeder der Vakuumbehandlungsvorrichtungen angeordnet. Wenn die - Vakuumbehandlungsvorrichtungen von Fig. 1 und 2 paarweise über die erstenVakuumöffnungs-Schließeinrichtungen 40, 41 zusammengeschlossen sind, wird das Substrat 30 in jeder Vakuumbehandlungsvorrichtung durch die Pufferkammer 10 transportiert.

Wenn die Vakuumbehandlungsvorrichtungen gemäß Fig, 1 und 2 in Gruppen von drei oder mehr über die erstenVakuumöffnungs-Schließeinrichtungen 40, 41 zusammengeschlossen sind, können die Substrate zusätzlich zur Behandlung gemäß Fig. 4 behandelt werden, wie dies in den Fig. 5a und 5b gezeigt ist.

Das heißt, daß die Substrate 30 zuerst parallel in der Behandlungskammer 20 der Vakuumbehandlungsvor-

richtung der ersten Stufe und in der Behandlungskammer 20 der Yakuumbehandlungsvorrichtung der in diesem Fall· mittleren Stufe behandelt werden. Die Substrate werden dann in Reihe in den Behandlungskammern 20 der Vakuumbehandlungsvorrichtung der letzten Stufe behandelt, wie dies in Fig. 5a gezeigt ist. Die Substrate 30 können auch zuerst in den Behandlungskammern 20 der Vakuumbehandlungsvorrichtung der ersten Stufe und dann parallel in den Behandlungskammern 20 der Yakuumbehandlungsvorrichtungen der mittleren und letzten Stufe behandelt werden, wie dies in Fig. 5b gezeigt ist.

Im Falle der vorstehend erwähnten Substratbehandlungen werden nicht gezeigte Versorgungskassetten paarweise in der Vakuumvorkammer 60 der Vakuumbehandlungs-Yorrichtung der ersten Stufe und die nicht gezeigten Gewinnungskassetten paarweise in der Vakuumkammer 60 der Vakuumbehandlungsvorrichtung der letzten Stufe angeordnet.

Wenn die Substrate 30 in den. Prozeßkammern 20 jeder der Vakuumbehandlungsvorrichtungen 3 behandelt werden sollen, wird die Versorgungskassette einzeln in der Yakuumvorkammer 60 der Vakuumbehandlungsvorrichtung der ersten Stufe angeordnet, während die Gewinnungskassette einzeln in der Vakuumvorkammer 60 der Vakuumbehandlungsvorrichtung der letzten Stufe angeordnet wird.

Wenn die Substrate 30 parallel in den Behandlungskammern 20 jeder der. Vakuumbehandlungsvorrichtungen behandelt werden sollen, wird wenigstens eine Versorgungskassette in der. Yakuumvorkammer der Vakuum-

behandluncjsvorrichtung der ersten Stufe und wenigstens eine Gewinnungskassette in der Vakuumvorkammer der Vakuumbehandlungsvorrichtung der ersten Stufe angeordnet. In diesem Fall ist es zulässig, die Vakuumvorkammer aus der Vakuumbehandlungsvorrichtung der Mittelstufe und die zweite Vakuumöffnungs-Schließeinrichtung wegzulassen.

Wenn die Substrate parallel in den Behandlungskammern der unabhängigen Vakuumbehandlungsvorrichtungen, behandelt werden sollen, werden jeweils eine Versorgungskassette und eine Gewinnungskassette einzeln in der Vakuumvorkammer jeder der Vakuumbehandlungsvorrichtungen angeordnet.

Wenn die Vakuumbehandlungsvorrichtungen der Fig. und 2 in Gruppen von drei oder mehr über die erste Vakuumöffnungs^Schließeinrichtungen 4O₇ 41 zusammengeschlossen sind, werden die Substrate 30 in jede der Vakuumbehandiungsvorrichtungen über die Pufferkammer 10 transportiert.

Die erfindungsgemäBe Vorrichtung und Anlage hat folgende Vorteile;

1) Das System kann dadurch aufgebaut oder zusammengefügt werden, daß die Anzahl der Behandlungskammern frei so verändert werden kann, daJß sie eine Prozeßänderung oder eine Änderung in der Fertigungsstraße ermöglicht.

2) Pas Substrat wird zur nächsten Behandlungskammer über die Pufferkammer, die evakuiert worden ist, transportiert. Deshalb kann die erfindungsgemäße Anlage an einen Prozeß angepaßt werden, in welchem

die Behandlung zur nächsten Behandlungskammer während der Behandlung übertragen wird.

3) Die zweite Probenträgereinrichtung und die dritte Probenträgereinrichtung können parallel angeordnet werden, um die Breite der Frontfläche der Vakuumbehandlungsvorrichtungen zu verringern, so daß die Vorrichtungen leicht in Gruppen zusammengeschlossen werden können.

4) Die Vakuumvorkammer wird als evakuierbare

Kassettenkammer verwendet. Dadurch kann die Tiefe der Vakuumbehandlungsvorrichtung reduziert werden. In einem aus mehreren Vorrichtungen bestehenden System können jeder Vorrichtung zwei Kassetten zugeteilt werden, wodurch der Zeitraum zwischen der Kassettenzuteilung verlängert wird, so daß der Durchsatz erhöht wird.

5) Als die dritte Probenträgereinrichtungen werden Trägerarmvorrichtungen verwendet, die ungleiche Arbeitsebenen aufweisen. Deshalb können die Substrate gleichzeitig in die Behandlungskairnner und aus ihr heraus transportiert werden, wodurch der Durchsatz gesteigert wird.

6) Die Substrate können in Mehrfachvorrichtungen in Reihe oder parallel behandelt werden. Deshalb kann die Vakuumbeliandlungsanlage beträchtlich kleiner als bekannte Anlage gebaut werden, sobei der Durchsatz pro Bodenflächeneinheit gesteigert ist.

7) Die Öffnungsfläche der Vakuumöffnungs-Schließeinrichtungen, die für die Pufferkammer vorgesehen sind, braucht nur gerade gro£ genug sein, da_ß der

■ ■ 3U28U

Durchgang eines Substratteils möglich ist. Bei dem System mit mehreren Vorrichtungen besteht tatsächlich kein Restprozeßgasstrom zwischen den Vakuumbehandlungsvorrichtungen. Die einzelnen Vakuumbehandlungsvorrichtungen bleiben gegenüber dem prozeßgas abgedichtet.

Wenn die Tiefe der Vakuumbehandlungsvorrichtung verringert werden soll und wenn die Behandlung kontinuierlich und konsistent zusammen mit anderen Anlagen bewirkt werden soll, wird für die Pufferkammer 10 über die erste Yakuumöffnungs-Schließeinrichtung 40 gemäß Fig. 6 eine Vakuumvorkammer 60' vorgesehen. Weiterhin wird eine nicht gezeigte Trägerbandeinrichtung in der Vakuumvorkammer 60' als zweite Probenträgereinrichtung benutzt, um das Substrat 30 in Richtung des Pfeils E über die erste Vakuumöffnungs-Schließeinrichtung 40 relativ zu der nicht gezeigten Trägerbandvorrichtung zu überführen, die die erste Probenträgereinrichtung bildet, welche das Substrat 30 in Richtung des Pfeils A transportiert. In diesem Fall ist eine zweite Vakuumöffnungs-Schlie-ßeinrichtung nicht erforderlich.

Bei dieser Ausführungsform werden die Versorgungskassette und die Gewinnungskassette in die Vakuum- vprkammer von der Außenseite eingeführt und ange-' orndet. Die Kassetten brauchen jedoch nicht notwendigerweise in eine solche Vakuumvorkammer eingebracht werden. Beispielsweise können die Versorgungskassette und die Gewinnungskassette an der Vakuumvorkammer festgelegt werden. Die Substrate können extern in einer vorgegebenen Anzahl in die Versorgungskassette eingebracht werden. Die in der Gewinnungskassette erhaltenen Substrate können aus der Gewinnungskassette

3U28U

entnommen und aus dem System abtransportiert werden.

Zusätzlich zu der Trägerbandeinrichtung kann die erste Probenträgereinrichtung die Einrichtung sein, welche das Substrat zur Vakuumöffnungs-Schließeinrichtung transportiert und aus ihr abführt, die für die Pufferkammer vorgesehen ist. Zusätzlich zur Trägerbandeinrichtung kann die zweite Probenträgereinrichtung beispielsweise eine Trägerarmein^- richtung sein, in welcher der Arm geradlinig bewegt oder gedreht wird.

Claims

FONER E BBINGHAUS FINCK

PATENTANWÄLTE EUROPEAN PATENT ATTORNEYS

MARIAHILFPLATZ 2 & 3, MÜNCHEN 9O POSTADRESSE: POSTFACH 95 O1 6O, D-8000 MÜNCHEN 95

23. November 1984

HITACHI, LTD. DEAC-3234 5.5

Vorrichtung und Anlage für die Durchführung einer Behandlung unter Vakuum

Patentansprüche

1/ Vorrichtung für die Durchführung einer Behandlung unter Vakuum, gekennzeichnet durch eine evakuierbare Pufferkammer (10), durch eine mit der Pufferkammer (10) in Verbindung bringbare Behandlungskammer (20), durch eine in der Pufferkammer (10) angeordnete erste Probenträgereinrichtung (80), durch eine in der Pufferkammer (10) in Entsprechung der ersten Probenträgereinrichtung (80) vorgesehe öffnungs-Schließeinrichtung (4O₇ 41, 50,51) für-das Vakuum durch eine für die Pufferkammer (10) über die Öffnungs-Schließeinrichtung (4O₇ 41, 50,51) für das Vakuum vorgesehene Vakuumvorkammer (60), durch eine zweite Probenträgereinrichtung (90, 100), welche die Probe (30) zwischen der Vakuumvorkammer (60) und der ersten Probenträgereinrich-

tung (80) über die Öffnungs-Schließeinrichtung (40, 41, 50, 51) für das Vakuum trägt, und durch eine dritte Probenträgereinrichtung (150, 160), welche die Probe (30) zwischen der ersten Probenträgereinrichtung (80) und der Behandlungskammer (20) trägt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Probenträgereinrichtung (80), die zweite Probenträgereinrichtung (90, 100) und die dritte Probenträgereinrichtung (150, 160) die Probe (30) horizontal transportieren; wobei die zu behandelnde Oberfläche nach oben gerichtet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e kennze ichnet, daß die erste Probenträgereinrichtung und die zweite Probenträgereinrichtung aus Trägerbandeinrichtungen (80; 90, 100) und die dritte Probenträgereinrichtung aus einer Trägerarmeinrichtung (150, 160) bestehen.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerarmeinrichtung (150, 160) aus Probenaufnahmeeinrichtungen (151, 161), zwei Armen (152, 162), an deren Enden auf einer Seite die Probenaufnahmeeinrichtungen (151, 161) angebracht sind, die sich in verschiedenen Ebenen bewegen, und aus einer Dreheinrichtung (153, 163) besteht, welche die Arme (152, 162) mit den Enden auf der anderen Seite als Mitten dreht.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungs-

Schließeinrichtung für das Vakuum aus einer ersten Öffnungs-SchiieJ3einrichtung (40, 41) und einer zweiten Öffnungs-Schließeinrichtung (50,51) besteht, wobei die erste Einrichtung (40, 41) für die Pufferkammer (10) in Zuordnung zu dem Ende der ersten Probenträgereinrichtung (80) vorgesehen ist und die Vakuumvorkammer (60) für die Pufferkammer (10) über die zweite Öffnungs-Schließeinrichtung (50, 51) für das. Vakuum vorgesehen ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungs-Schließeinrichtung für Vakuum als eine erste Öffnungs-Schließeinrichtung (40, 41) für das Vakuum dient, die für die Pufferkammer (10) in Zuordnung zu dem Ende der ersten Probenträgereinrichtung (80) vorgesehen ist und daß die Vakuumvorkammer (60) für die Pufferkammer (10) über die erste Öffnungs-Schließeinrichtung (40, 41) für Vakuum vorgesehen ist.
7. Anlage zur Durchführung einer Behandlung unter Vakuum, welche wenigstens zwei -Vorrichtungen nach einem der vorhergehenden Ansprüche' aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtungen über eine Öffnungs-Schließeinrichtung (40, 41; 50,51) verbunden sind, die für eine Pufferkammer (10) in Zuordnung zu dem Ende einer ersten Probenträgereinrichtung (80) in der Öffnungs-Schließeinrichtung für Vakuum vorgesehen ist.