JP2002525438A - インラインスパッタ蒸着システム - Google Patents

インラインスパッタ蒸着システム

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JP2002525438A JP2000572425A JP2000572425A JP2002525438A JP 2002525438 A JP2002525438 A JP 2002525438A JP 2000572425 A JP2000572425 A JP 2000572425A JP 2000572425 A JP2000572425 A JP 2000572425A JP 2002525438 A JP2002525438 A JP 2002525438A
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デビッド フエルセンタル，
チュンシン リー，
ピーロ スフェラッツオ，
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アプライド・サイエンス・アンド・テクノロジー・インコーポレイテッド
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Abstract

(57)【要約】 基板を同時に運搬および加工するための装置が記述されている。この装置は、ロードロック（１８）を含み、これは、加工前に少なくとも１枚の基板を格納し、そして加工後に少なくとも１枚の基板を格納する。第一運搬機構（４０）は、このロードロックからおよびそこに、少なくとも１枚の基板を運搬する。第一運搬機構を受容するために、多段エレベータ（２４）が適応される。第一加工チャンバ（２６）は、この多段エレベータから垂直に配置されている。この多段エレベータは、第一加工チャンバからおよびそこに、少なくとも１枚の基板を垂直に運搬する。この多段エレベータには、第二加工チャンバ（４２）が連結され得る。第二運搬機構（４４）は、この多段エレベータと第二加工チャンバとの間で、少なくとも１枚の基板を運搬する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 （関連出願） 本願は、１９９８年１０月１日に出願された米国暫定特許出願第６０／１０２
，６１０号の特典を請求する。
【０００２】 （発明の分野） 本発明は、一般に、基板を処理するための装置および方法に関し、さらに特定
すると、複数バッチの基板を同時に加工するための装置および方法に関する。
【０００３】 （発明の背景） マイクロ電子装置および電子光学装置は、非常に多くの連続的な加工工程によ
り作製され、これらの工程には、金属または誘電体の薄膜を基板（例えば、ケイ
素、ガリウム砒素、およびガラス）上へと蒸着する少なくとも１工程が含まれる
。これらの金属および誘電体の薄膜は、当該技術分野で公知の多数の方法（例え
ば、スパッタリング、気化、および化学蒸着（ＣＶＤ））により、真空チャンバ
中で蒸着される。スパッタリングは、広範囲の材料を比較的に高い蒸着速度で蒸
着するのに使用できるので、汎用蒸着方法である。スパッタリングは、複雑な化
学量論を備えた材料の複数の層を蒸着するのに、特に有用である。
【０００４】 スパッタリングシステムは、典型的には、０．１ｍｔｏｒｒ〜１００ｍｔｏｒ
ｒの範囲の圧力で不活性ガス（例えば、アルゴン）を満たした真空チャンバ中で
比較的に高い電圧（典型的には、約−５００ボルト）でスパッタリングする材料
を含有する標的にバイアスをかける。このバイアス電位は、この気体の崩壊を誘
発し、プラズマグロー放電を形成する。このプラズマ中のイオンは、その負電位
により加速されて、この標的に入り、それにより、二次電子放射が生じ、これは
、スパッタリングした材料を、スパッタリングしたイオンの経路に配置した基板
上に蒸着する。
【０００５】 時には、基板をその加工チャンバから取り除くことなしに、これらの基板上に
異なる材料の複数の層を蒸着するのが望ましい。しかしながら、殆どの従来のス
パッタリングシステムは、１種の材料を蒸着するように設計されており、この材
料は、単一の金属または誘電体、または数種の金属または誘電体の組合せであり
得る。それゆえ、もし、異なる材料の複数の層を基板上に蒸着しなければならな
いなら、通常、これらのスパッタリングシステムを再構成する必要がある。
【０００６】 加工処理能力を高め、それにより、最終製品の製造コストを下げるために、複
数の基板を同時に加工するのが望ましい。マイクロ電子工業で使用されている現
代の蒸着器具は、複数のチャンバ、およびこれらの器具のチャンバ間で基板を運
搬する複雑な機械装置を含む。現代の加工器具は、典型的には、多数の部分を有
し、これらには、少なくとも１つの基板格納領域、基板作製または洗浄領域、お
よび蒸着チャンバが挙げられる。高処理能力の蒸着器具を製造するための３つの
一般設計手法がある。
【０００７】 バッチ加工システムは、全バッチの基板を同時に加工する。基板は、その加工
チャンバで１枚ずつ装填されるか、またはパレット上に装填され、次いで、加工
チャンバに装填されるか、いずれかである。これらの器具は、非常に高い処理能
力を有し得るが、自動化するのが困難である。その処理能力は、典型的には、そ
の基板取扱機構によって制限されている。バッチシステムは、大きなウエハサイ
ズに高めるのが困難であるので、あまり普及しなくなっている。
【０００８】 クラスター器具は、複数の加工チャンバを含み、これらは、中心プラットホー
ムの回りでクラスター形成している。運搬機構またはロボットは、種々の加工チ
ャンバの間で、これらの基板を移動する。典型的には、このクラスター器具に装
着された各加工チャンバは、単一の作業を実行し、他の加工チャンバとは無関係
に操作できる。例えば、個々の加工チャンバは、加工前に基板を洗浄し得、基板
または基板上に蒸着された膜を食刻し得、または金属または誘電体の膜を基板上
に蒸着し得る。クラスター器具の処理能力は、複数のチャンバが同時に基板を加
工できるので、非常に高くできる。
【０００９】 典型的には、クラスター器具内の蒸着チャンバは、１枚だけの金属または誘電
体の膜を蒸着するように構成されている。結果的に、もし、このプロセスには、
複数層の金属または誘電体の膜が必要なら、これらの複数の層は、異なる加工チ
ャンバで連続的に蒸着される。最新技術のクラスター器具は、典型的には、約４
個と８個の間の加工チャンバを有する。従って、クラスター器具は、複数層の膜
被覆を蒸着する性能が限定されている。
【００１０】 インライン加工器具は、一連の加工工程によって、１枚ごとに基板を加工する
。インライン加工器具は、比較的に高い処理能力を有する汎用器具である。イン
ライン加工器具の１つの欠点には、これらの器具の処理能力が最長加工工程の加
工時間によって制限されていることがある。インライン器具の他の欠点には、そ
れらが、その直線設計のために、また、これらの基板を装填および取出するため
に別個のステーションが必要であるために、他の加工器具と比較して、長さが物
理的に非常に長いことにある。これらの器具の寸法を現代の半導体加工設備（そ
の床空間は、非常に高価である）に合わせるためには、複雑な機械的設計がしば
しば使用されている。
【００１１】 （発明の要旨） 本発明の目的は、第一加工チャンバおよび第二加工チャンバの少なくとも１個
で基板を加工しつつ、同時に、ロードロックからおよびそこに基板を運搬するイ
ンライン加工システムを提供することにある。本発明の主要な発見は、ロードロ
ック、スパッタ洗浄チャンバおよびスパッタ蒸着チャンバを同時に操作できるイ
ンライン加工システムが構成できることにある。
【００１２】 従って、本発明は、基板を同時に運搬および加工するための装置に特徴がある
。これらの基板は、半導体ウエハであり得る。これらの基板は、パレット上に位
置し得るか、または支持なしで立ち得る。この装置は、ロードロックを含み、こ
れは、加工前に少なくとも１枚の基板を格納し、そして加工後に少なくとも１枚
の基板を格納する。このロードロックは、真空ロードロックであり得る。このロ
ードロックは、第一弁および第二弁を含み得、第一弁は、基板を装填し取出すた
めのロードロックの第一末端を規定しており、そして第二弁は、ロードロックの
第二末端を規定している。このロードロックの第一末端からおよびそこに少なく
とも１枚の基板を装填するために、大気圧環境で位置しているロボットアームが
使用され得る。
【００１３】 第一運搬機構は、このロードロックからおよびそこに、少なくとも１枚の基板
を運搬する。１実施態様では、第一運搬機構は、複数のチューブまたは中実部材
を含む。第一運搬機構を受容するために、多段エレベータが適応される。第一加
工チャンバは、この多段エレベータから垂直に配置されている。この多段エレベ
ータは、第一加工チャンバからおよびそこに、少なくとも１枚の基板を垂直に運
搬する。１実施態様では、この多段エレベータは、第一および第二エレベータス
テージを含み、この場合、第二ステージは、第一エレベータ段階から分離されて
垂直に整列されている。第一および第二エレベータステージの各々は、少なくと
も１枚の基板を支持し第一運搬機構を受容するように、適応されている。
【００１４】 この多段エレベータには、第二加工チャンバが連結され得る。第二運搬機構は
、この多段エレベータと第二加工チャンバとの間で、少なくとも１枚の基板を運
搬する。１実施態様では、第二運搬機構は、複数のチューブまたは中実部材を含
む。第一加工チャンバは、スパッタ洗浄チャンバであり得る。
【００１５】 １実施態様では、第二加工チャンバは、多層スパッタ蒸着チャンバであり、こ
れは、回転可能部材上に取り付けられた複数のマグネトロンを含む。この回転可
能部材は、開口部を規定しており、これは、実質的に大気圧にある。この複数の
マグネトロンの所定の１個は、第二加工チャンバ中で、基板に近接して位置づけ
可能である。運搬機構は、この基板を、第一および第二方向で、この複数のマグ
ネトロンの所定の１個に近接して運搬する。第二方向は、第一方向と実質的に反
対であり得る。
【００１６】 本発明はまた、装置の少なくとも１個の加工チャンバで１バッチの基板を加工
しつつ、同時に、この装置中で１バッチの基板を運搬する方法に特徴がある。第
一バッチの基板は、基板キャリヤーから、ロードロックへと運搬され、次いで、
ロードロックから、この多段エレベータの第一ステージへと運搬される。この多
段エレベータの第一ステージは、第一加工チャンバに位置づけられる。
【００１７】 第一バッチの基板は、第一プロセスで加工され、次いで、第一バッチの加工済
み基板を支持する多段エレベータの第一ステージは、第二チャンバに隣接して位
置づけられる。第一バッチの加工済み基板は、この多段エレベータの第一ステー
ジから、第二チャンバへと運搬される。次いで、同時加工用の装置において、第
二バッチの基板が装填される。
【００１８】 第二バッチのウエハは、基板キャリヤーから、ロードロックへと運搬され、次
いで、ロードロックから、多段エレベータの第一ステージへと運搬される。第二
バッチの基板を支持する多段エレベータの第一ステージは、第一チャンバに位置
づけられる。第一および第二バッチの基板は、次いで、同時に加工される。すな
わち、第一バッチの基板は、第二チャンバにて、第二プロセスで加工され、その
間、第二バッチの基板は、第一チャンバにて、第一プロセスで加工される。第一
プロセスは、スパッタ洗浄プロセスであり得、そして第二プロセスは、多層蒸着
プロセスであり得る。
【００１９】 第一バッチの基板を第一および第二プロセスで加工した後、それは、この装置
に格納され、その間、第三バッチの基板が加工のために位置づけられる。この多
段エレベータの第二ステージは、第二チャンバに隣接して位置づけられる。第一
バッチの加工済み基板は、この多段エレベータの第一ステージから、第二チャン
バへと運搬される。
【００２０】 第二バッチの加工済み基板は、次いで、第二加工チャンバへと運搬され、この
間、第三バッチの基板がこのシステムへと運搬される。この多段エレベータの第
一ステージは、第二バッチの基板と共に、第二加工チャンバと隣接して位置づけ
られる。第二バッチの加工済み基板は、次いで、この多段エレベータの第一ステ
ージから、第二加工チャンバへと運搬される。第三バッチの基板は、次いで、こ
の基板キャリヤーから、ロードロックへと運搬され、次いで、ロードロックから
、この多段エレベータの第一ステージへと運搬される。この多段エレベータの第
一ステージは、第三バッチの基板と共に、第一加工チャンバに位置づけられる。
【００２１】 第二および第三バッチの基板は、次いで、同時に加工され、この間、第一バッ
チの加工済み基板は、この装置から取り出される。すなわち、第二バッチの基板
は、第二チャンバにて、第二プロセスで加工され、そして第三バッチの基板は、
第一チャンバにて、第一プロセスで加工される。第一バッチの基板は、この多段
エレベータの第二ステージから、このロードロックへと運搬され、次いで、この
基板キャリヤーへと運搬される。
【００２２】 （発明の詳細な説明） 図１は、本発明によるインライン加工装置１０の側面概略図である。装置１０
は、ロボットアーム１２を含み、これは、基板または１バッチの基板１４を、基
板キャリヤー１６から、ロードロック１８へと運搬する。基板１４は、半導体ウ
エハまたはガラス基板であり得る。基板１４は、パレット１５、または当該技術
分野で公知の任意の種類の基板キャリヤーで支持され得る。
【００２３】 １実施態様では、ロボットアーム１２は、回転可能な多セグメントアームであ
り、これは、（点線図で示すような）基板キャリヤー１６に近接した第一位置と
、（実勢図で示すような）ロードロック１８に近接した第二位置との間で位置づ
け可能である。ロボットアーム１２は、異なる垂直レベルの基板キャリヤー１６
から基板を装填および取出できるように、垂直に移動可能である。
【００２４】 ロードロック１８は、加工前に少なくとも１枚の基板を格納し、そして加工後
に少なくとも１枚の基板を格納する。ロードロック１８は、第一弁２０を含み、
これは、ロードロック１８の第一末端を規定するロボットアームに近接している
。ロードロック１８は、第二弁２２を含み、これは、多段エレベータ２４に近接
しており、ロードロック１８の第二末端を規定している。一つの実施態様では、
第１および第２バルブ２０，２２は平バルブである。
【００２５】 ロードロック１８には、第一加工チャンバ２６が連結されている。１実施態様
では、第一チャンバ２６は、スパッタ洗浄チャンバであり、これは、これらの基
板をさらに加工するために準備する。第一チャンバ２６の下には、多段エレベー
タ２４が位置している。多段エレベータ２４は、基板１４を支持する少なくとも
２個の垂直に整列され分離されたステージ３０および３２を含む。多段エレベー
タ２４は、多段エレベータ２４を垂直に位置づける駆動機構３４に連結されてい
る。この駆動機構は、当該技術分野で公知の任意の機構であり得る。
【００２６】 多段エレベータ２４の底部には、ゲート弁３８によって、真空ポンプ３６（例
えば、低温真空ポンプ）が連結されている。真空ポンプ３６は、多段エレベータ
２４、第一加工チャンバ２６およびロードロック１８を高真空まで脱気する。第
一運搬機構４０（図２および３）（例えば、図２および３に関連して記述された
運搬機構）は、ロードロック１８間の基板１４を、多段エレベータ２４へと運搬
する。
【００２７】 ロードロック１８には、第二加工チャンバ４２もまた連結されている。第二運
搬機構４４（例えば、図２および３に関連して記述された運搬機構）は、基板１
４を多段エレベータ２４と第二加工チャンバ４２との間へと運搬する。第二加工
チャンバ４２は、図５に関連して記述されているような多層蒸着チャンバであり
得る。第二加工チャンバ４２には、ゲート弁４８によって、真空ポンプ４６（例
えば、低温真空ポンプ）が連結されている。真空ポンプ４６は、第二加工チャン
バ４２を高真空まで脱気する。第二加工チャンバ４２と真空ポンプ４６との間に
は、絞り弁５０が位置している。絞り弁５０は、このポンプへの伝導性を変え、
従って、第二加工チャンバ４２内の圧力を変える。
【００２８】 図２は、本発明によるインライン加工装置１０の図１の断面２Ａ−２Ａに沿っ
て取り出した上面概略断面図である。図２は、この装置の種々の運搬機構を図示
している。図２は、ロボットアーム１２および数個の基板キャリヤー１６の上面
図を図示している。第一運搬機構４０は、ロードロック１８と多段エレベータ３
０または３２のステージとの間で基板１４を運搬する駆動機構４１に連結されて
、示されている。第二運搬機構４４は、多段エレベータ３０又は３２のステージ
と第二加工チャンバ４２との間で基板１４を運搬する駆動機構４５に連結されて
、示されている。
【００２９】 第一運搬機構４０および第二運搬機構４４は、複数の部材（すなわち、フィン
ガー５２）を含み、これらは、ロードロック１８と多段エレベータ２４のステー
ジ３０および３２との間で、基板またはキャリヤー支持基板を支持し並進運動さ
せる。フィンガー５２は、中実部材またはチューブであり得る。この多段エレベ
ータの少なくとも２個の垂直に整列され分離されたステージ３０および３２は、
溝部５４を含み、これらは、第一運搬機構４０および第二運搬機構４４のフィン
ガー５２を受容する。
【００３０】 図３ａ〜３ｄは、本発明による基板運搬機構４０および４４の１実施態様を図
示している概略図である。図３ａは、運搬機構４０のフィンガー５２および多段
エレベータ２４のステージ３０により支持されている基板１４の透視図を示す。
図３は、単一の基板を運搬するように示されているものの、本発明の１実施態様
では、この運搬機構は、１バッチの基板を運搬する。図３ｂは、多段エレベータ
２４のステージ３０の溝部５４に位置しているフィンガー５２を図示している。
【００３１】 図３ｃは、多段エレベータ２４のステージ３０により支持されている基板１４
を図示している。多段エレベータ２４は、基板１４が運搬機構４０から多段エレ
ベータ２４のステージ３０へと移動するように、高くされている。図３ｄは、ス
テージ３０から離れて移動している運搬機構４０を図示している。多段エレベー
タ２４は、今ここで、基板１４を第一加工チャンバ２６へと運搬するように、上
昇され得る。
【００３２】 図４ａ〜４ｊは、本発明のインライン加工装置の１実施態様を通る基板の移動
を図示しており、この場合、第一加工チャンバは、スパッタ洗浄チャンバであり
、そして第二加工チャンバは、スパッタ蒸着チャンバである。図４ａは、ロード
ロック１８に位置している第一基板１４ａを図示している。図４は、１枚の基板
と共に図示されているものの、本発明の１実施態様では、１バッチの基板が加工
される。第一基板１４ａをロードロック１８に移動した後、ロードロック１８は
、真空ポンプ３６で脱気される。第一運搬機構４０は、第一基板１４ａを、ロー
ドロック１８から、多段エレベータ２４へと運搬する。図示している実施態様で
は、多段エレベータ２４は、第一ステージ３０および第二ステージ３２を含む。
【００３３】 図４ｂは、多段エレベータ２４の第一ステージ３０上に位置している第一基板
１４ａを図示している。多段エレベータ２４は、次いで、第一基板１４ａを、ス
パッタ洗浄チャンバ２６へと垂直に上げられる。第一基板１４ａは、チャンバ２
６にて、スパッタ洗浄される。多段エレベータ２４は、次いで、第一基板１４ａ
を、スパッタ蒸着チャンバ４２に隣接して垂直に下げる。
【００３４】 図４ｃは、多段エレベータ２４の第一ステージ３０からスパッタ蒸着チャンバ
４２へと移動している第一基板１４ａを図示している。図４ｄは、スパッタ蒸着
チャンバ４２で加工されている第一基板１４ａおよびロードロック１８に位置し
ている第二基板１４ｂの両方を図示している。
【００３５】 図４ｅは、多段エレベータ２４の第一ステージ３０上で位置している第二基板
１４ｂを図示している。多段エレベータ２４は、第二基板１４ｂを、スパッタ洗
浄チャンバ２６へと垂直に運搬する。第一基板１４ａおよび第二基板１４ｂの両
方は、それぞれ、スパッタ蒸着チャンバ４２およびスパッタ洗浄チャンバ２６で
同時に加工されている。
【００３６】 図４ｆは、第二運搬機構４４によって多段エレベータ２４の第二ステージ３２
へと運搬されている第一基板１４ａを図示している。多段エレベータ２４は、次
いで、スパッタ蒸着チャンバ４２に隣接するように、第二基板１４ｂを下げる。
図４ｇは、第二運搬機構４４によって多段エレベータ２４の第一ステージ３０か
らスパッタ蒸着チャンバ４２へと運搬されている第二基板１４ｂを図示している
。
【００３７】 図４ｈは、ロードロック１８で位置している第三基板１４ｃを図示しており、
この間、第二基板１４ｂは、スパッタ蒸着チャンバ４２で位置している。図４ｉ
は、多段エレベータ２４の第一ステージ３０へと運搬されている第三ステージ１
４ｃを図示している。エレベータ２４は、次いで、第三基板１４ｃを、スパッタ
洗浄チャンバ２６へと運搬し、そして第一基板１４ａを、ロードロック１８に隣
接して位置づける。
【００３８】 図４ｊは、多段エレベータ２４の第二ステージ３２からロードロック１８へと
運搬されている第一基板１４ａを図示しており、この間、第二基板１４ｂおよび
第三基板１４ｃは、同時に加工されている。第一基板１４ａは、次いで、ロード
ロック１８から、基板キャリヤ１６へと運搬される。このプロセスは、引き続い
た基板に対して繰り返される。図４で記述した装置の利点の１つには、２バッチ
のウエハが同時に処理され、その間、第三バッチの基板がロードロック１８から
およびそこに運搬されることにある。
【００３９】 図５は、本発明による多層スパッタ蒸着チャンバ４２の１実施態様の側面断面
図である。チャンバ４２には、回転可能部材（例えば、ドラム５６）が位置して
いる。ドラム５６は、ベアリングの周りで回転する。１実施態様では、ドラム５
６は、ドラム５６の外面にて、比較的に平坦な表面または面５８を規定している
。例えば、ドラム５６は、５つの面５８を備えた五角形の形状であり得る。
【００４０】 １実施態様では、この回転可能部材は、開口部６０を規定している。この回転
可能部材は、開口部６０において、電源および流体源からドラム５６へと電線お
よび冷却流体パイプを通すためのフェロフルーイディック（ｆｅｒｒｏｆｌｕｉ
ｄｉｃ）導管６２（図２）を含み得る。フェロフルーイディック導管６２はまた
、開口部６０（これは、実質的に大気圧で維持されている）とドラム５６の面５
８（これは、スパッタ蒸着チャンバ４２にて、高真空で維持されている）との間
で、真空シールを与える。
【００４１】 １実施態様では、複数のマグネトロン６４の各々は、ドラム５６の比較的に平
坦な表面５８の１つに位置している。スパッタリング標的６６は、複数のマグネ
トロン６４の各々に近接して位置している。これらのスパッタリング標的の幅は
、典型的には、これらの基板の直径を超える。スパッタ標的６６は、スパッタす
る少なくとも２種の異なる材料を含有する配合スパッタリング標的であり得る。
電線および冷却流体パイプは、フェロフルーイディック導管６２を通って給送さ
れる。
【００４２】 １実施態様では、ドラム５６の少なくとも１面５８は、配置、管理および修復
用にマグネトロン６４へのアクセスを与えるための移動可能フランジ６８を含む
。１実施態様では、このドラムは、直接的に、または駆動ベルト７２（図２）に
よって、いずれかで、モーター７０（図２）に連結されている。プロセッサ７４
（図２）は、モーター７０と電気的に連絡されており、そしてドラム５６に対し
て、複数のマグネトロン６４の所定の１個を基板１４の下に位置づけるように、
指示する。
【００４３】 スパッタした材料がシステム部品（例えば、スパッタリングチャンバ４２、ド
ラム５６、マグネトロン６４および未使用スパッタリング標的）を汚染するのを
防止するために、スパッタ蒸着チャンバ４２には、シールド７６が位置づけられ
得る。１実施態様では、シールド７６は、スパッタリング標的６６を受容する寸
法にした開口部７８を規定する。
【００４４】 第二運搬機構４４は、スパッタリング標的６６を横切って、基板１４を運搬す
る。第二運搬機構４４は、基板１４を第一位置および第二位置（これは、第一位
置と実質的に反対である）で運搬する線形駆動機構であり得る。プロセッサ７４
は、運搬機構４４と電気的に連絡され得、そして運搬機構４４に対して、基板１
４を複数のマグネトロン６４の所定の１個に近接して運搬するように、指示し得
る。
【００４５】 本発明はまた、多層の材料を基板上へとスパッタ蒸着する方法に特徴がある。
この方法は、第一スパッタリング標的を含む第一スパッタリング装置を、スパッ
タ蒸着チャンバにて、基板に近接して位置づけることを包含する。第一スパッタ
リング装置を起動し、それにより、第一標的材料をこの基板上へとスパッタリン
グする。第一標的材料は、配合スパッタリング標的からスパッタされ得る。この
基板は、スパッタされた標的材料の経路にて、第一方向で運搬され、次いで、第
一方向と実質的に反対の第二方向で運搬される。
【００４６】 次いで、第二スパッタリング標的を含む第二スパッタリング装置を、このスパ
ッタ蒸着チャンバにて、この基板に近接して位置づける。この第二スパッタリン
グ装置を起動し、それにより、第二標的材料をこの基板上へとスパッタリングす
る。第二標的材料は、配合スパッタリング標的からスパッタされ得る。この基板
は、スパッタされた標的材料の経路にて、第一方向で運搬され、次いで、第一方
向と実質的に反対の第二方向で運搬される。
【００４７】 これらの基板は、所望の膜均一性を達成するために、スパッタされた第一およ
び第二標的材料の経路にて、任意の回数で運搬できる。それに加えて、その運搬
速度は、所望の膜均一性を達成するように、調節できる。
【００４８】 図６は、本発明のスパッタリング蒸着システムを使用する２種の材料の連続的
な相内蒸着の概略図を図示している。３つの連続的なスパッタリングプロセスが
図示されている。第一スパッタリングプロセス８０は、基板８４の上で、第一ス
パッタリング標的８２を示している。基板８４は、スパッタされた材料の経路に
て、運搬される。第二スパッタリングプロセス８６は、基板８４の上で、配合ス
パッタリング標的８８を示している。配合スパッタリング標的とは、このスパッ
タリング標的が少なくとも２種の異なる材料を含有することを意味している。基
板８４は、スパッタした材料（これは、２種の異なるスパッタした材料である）
の経路にて、運搬される。第三スパッタリングプロセス９０は、基板８４の上で
、第三スパッタリング標的９２を示している。基板８４は、スパッタした材料の
経路にて、運搬される。
【００４９】 基板８４は、１方向だけで、これらのスパッタリング標的を横切って、運搬さ
れ得る。あるいは、この基板は、図１の装置１０に関連して記述されているよう
に、第一および第二方向で運搬され得、この場合、第二方向は、第一方向と反対
である。
【００５０】 本発明の１実施態様では、この連続相内蒸着は、連続クロム／銅相内蒸着であ
る。第一スパッタリング標的は、クロムスパッタリング標的である。この配合ス
パッタリング標的は、クロム／銅スパッタリング標的である。第二スパッタリン
グ標的は、銅スパッタリング標的である。
【００５１】 本発明はまた、本発明のスパッタリング蒸着システムを使用する相内蒸着方法
に特徴がある。この方法は、第一スパッタリング標的を含む第一スパッタリング
装置を、スパッタ蒸着チャンバにて、基板に近接して位置づけることを包含する
。第一スパッタリング装置を起動し、それにより、第一材料（例えば、クロム）
をこの基板上へとスパッタリングする。この基板は、スパッタされた標的材料の
経路にて、運搬される。これらの基板は、第一および第二方向で運搬され得、こ
の場合、第二方向は、第一方向と反対である。
【００５２】 配合スパッタリング標的を含む第二スパッタリング装置を、このスパッタ蒸着
チャンバにて、この基板に近接して位置づける。第二スパッタリング装置を起動
し、それにより、少なくとも２種の材料（例えば、クロムおよび銅）をこの基板
上へとスパッタリングする。この基板は、スパッタされた標的材料の経路にて、
運搬される。これらの基板は、第一および第二方向で運搬され得、この場合、第
二方向は、第一方向と反対である。この配合スパッタリング標的を使ってスパッ
タリングすることにより、少なくとも２種の材料を、任意の所望の割合で徐々に
導入することが可能となる。
【００５３】 第三スパッタリング標的を含む第三スパッタリング装置を、このスパッタ蒸着
チャンバにて、この基板に近接して位置づける。第三スパッタリング装置を起動
し、それにより、銅をこの基板上へとスパッタリングする。この基板は、銅イオ
ンの経路にて、運搬される。これらの基板は、第一および第二方向で運搬され得
、この場合、第二方向は、第一方向と反対である。
【００５４】 図７は、本発明によるクロム／銅の連続的な相内蒸着に対して、膜厚の関数と
して、クロムおよび銅の分布を図示しているグラフである。蒸着した膜内のクロ
ムの割合は、徐々に減少しているのに対して、蒸着した膜内の銅の割合は、徐々
に増加している。図６で図示したプロセスに対して、クロムおよび銅の割合がそ
れぞれおよそ５０％である交差点は、およそ４０％の膜厚に対応している。この
プロセスのパラメータを変えることにより、所望割合のクロムおよび銅を備えた
膜を得るように、これらの蒸着の各々に対するスパッタリング速度が変更できる
。
【図面の簡単な説明】
図面では、同じ参照記号は、一般に、異なる図にわたって、同じ部分を意味す
る。また、これらの図面は、必ずしも実物大ではなく、一般に、本発明の原理を
説明する都合で配置されている。
【図１】 図１は、本発明によるインライン加工装置の側面概略図である。
【図２】 図２は、本発明によるインライン加工装置の図１の断面２Ａ−２Ａに沿って取
り出した上面概略断面図である。
【図３ａ】 図３ａは、本発明による基板運搬機構の１実施態様を図示している概略図であ
る。
【図３ｂ】 図３ｂは、本発明による基板運搬機構の１実施態様を図示している概略図であ
る。
【図３ｃ】 図３ｃは、本発明による基板運搬機構の１実施態様を図示している概略図であ
る。
【図３ｄ】 図３ｄは、本発明による基板運搬機構の１実施態様を図示している概略図であ
る。
【図４ａ】 図４ａは、本発明によるインライン加工装置の１実施態様を通る基板の移動を
図示している。
【図４ｂ】 図４ｂは、本発明によるインライン加工装置の１実施態様を通る基板の移動を
図示している。
【図４ｃ】 図４ｃは、本発明によるインライン加工装置の１実施態様を通る基板の移動を
図示している。
【図４ｄ】 図４ｄは、本発明によるインライン加工装置の１実施態様を通る基板の移動を
図示している。
【図４ｅ】 図４ｅは、本発明によるインライン加工装置の１実施態様を通る基板の移動を
図示している。
【図４ｆ】 図４ｆは、本発明によるインライン加工装置の１実施態様を通る基板の移動を
図示している。
【図４ｇ】 図４ｇは、本発明によるインライン加工装置の１実施態様を通る基板の移動を
図示している。
【図４ｈ】 図４ｈは、本発明によるインライン加工装置の１実施態様を通る基板の移動を
図示している。
【図４ｉ】 図４ｉは、本発明によるインライン加工装置の１実施態様を通る基板の移動を
図示している。
【図４ｊ】 図４ｊは、本発明によるインライン加工装置の１実施態様を通る基板の移動を
図示している。
【図５】 図５は、本発明による多層スパッタ蒸着チャンバの１実施態様の側面断面図で
ある。
【図６】 図６は、本発明のスパッタリング蒸着システムを使用する２種の材料の連続的
な相内蒸着の概略図を図示している。
【図７】 図７は、本発明によるスパッタリング装置を使用するクロム／銅の連続的な相
内蒸着に対して、膜厚の関数として、クロムおよび銅の分布を図示しているグラ
フである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 ０９／４０４，５１６ (32)優先日 平成11年９月23日(1999．9．23) (33)優先権主張国 米国（ＵＳ） (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＪＰ (72)発明者 スフェラッツオ， ピーロ アメリカ合衆国 マサチューセッツ 01945， マーブルヘッド， ベイビュー ロード 14 Ｆターム(参考） 4K029 AA24 BA07 BA08 BB02 BD01 DC45 KA02 KA09 4K030 CA04 CA12 GA12 KA28 5F045 AA19 BB08 EB08 EB09 EG03 EN04 HA02

Claims (26)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 基板を同時に運搬し加工するための装置であって、該装置は
    、以下の部分を含む： ａ）ロードロックであって、該ロードロックは、加工前に少なくとも１枚の基
    板を格納し、そして加工後に少なくとも１枚の基板を格納する； ｂ）第一運搬機構であって、該第一運搬機構は、該ロードロックからおよびそ
    こに、少なくとも１枚の基板を運搬する； ｃ）該第一運搬機構を受容するように適応されている多段エレベータであって
    、該エレベータは、基板加工のための第１エレベータ段階と、仮の基板格納のた
    めの第２エレベータ段階を有し、 ｄ）第一加工チャンバであって、該第一加工チャンバは、該多段エレベータか
    ら垂直に配置されている、 ｅ）第二加工チャンバであって、該第二加工チャンバは、前記多段エレベータ
    に連結されている；および ｆ）第二運搬機構であって、該第二運搬機構は、該多段エレベータと該第二加
    工チャンバとの間へ、少なくとも１枚の基板を運搬する、 を含み、 ここで、該多段チャンバは、第１の加工チャンバからおよびそこに、少なくと
    も１枚の基板を垂直に運搬する、 装置。
  2. 【請求項２】 前記ロードロックが、真空ロードロックを含む、請求項１に
    記載の装置。
  3. 【請求項３】 前記ロードロックが、第一弁および第二弁を含み、該第一弁
    が、該ロードロックの第一末端を規定しており、そして該第二弁が、該ロードロ
    ックの第二末端を規定しており、該ロードロックの該第二末端が、前記多段エレ
    ベータに隣接している、請求項１に記載の装置。
  4. 【請求項４】 前記装置が、前記第一加工チャンバおよび前記第二加工チャ
    ンバの少なくとも１個で少なくとも１枚の基板を加工しつつ、同時に、前記ロー
    ドロックからおよびそこに、少なくとも１枚の基板を運搬する、請求項１に記載
    の装置。
  5. 【請求項５】 前記装置が、前記第一加工チャンバおよび前記第二加工チャ
    ンバの両方で、少なくとも１枚の基板を同時に加工する、請求項１に記載の装置
    。
  6. 【請求項６】 前記第一加工チャンバおよび前記第二加工チャンバの少なく
    とも１個が、スパッタ洗浄チャンバを含む、請求項１に記載の装置。
  7. 【請求項７】 前記第一加工チャンバおよび前記第二加工チャンバの少なく
    とも１個が、スパッタ蒸着チャンバを含む、請求項１に記載の装置。
  8. 【請求項８】 前記第一運搬機構および前記第二運搬機構の少なくとも１個
    が、複数の実質的に中実の部材を含む、請求項１に記載の装置。
  9. 【請求項９】 前記第一運搬機構および前記第二運搬機構の少なくとも１個
    が、複数のチューブを含む、請求項１に記載の装置。
  10. 【請求項１０】 前記第二加工チャンバが、さらに、 ａ）複数のマグネトロンであって、該マグネトロンは、回転可能部材上に取り
    付けられており、ここで、該複数のマグネトロンの所定の１個は、該第二加工チ
    ャンバ中で、基板に近接して位置づけ可能である；および ｂ）運搬機構であって、該運搬機構は、該基板を、第一および第二方向で、該
    複数のマグネトロンの該所定の１個に近接して運搬する、 を含む、請求項１に記載の装置。
  11. 【請求項１１】 前記回転可能部材が、開口部を規定している、請求項１０
    に記載の装置。
  12. 【請求項１２】 前記第二方向が、前記第一方向と実質的に反対である、請
    求項１０に記載の装置。
  13. 【請求項１３】 前記多段エレベータが、さらに、 ａ）第一エレベータ段階であって、該第一エレベータ段階は、少なくとも１枚
    の基板を支持するように、適応されている； ｂ）第二エレベータ段階であって、該第二エレベータ段階は、少なくとも１枚
    の基板を支持するように適応されており、該第二エレベータ段階は、該第一エレ
    ベータ段階から分離されて垂直に整列されている、 を含み、 ここで、該第一エレベータ段階および該第二エレベータ段階が、前記第一運搬
    機構を受容するように適応されている、 請求項１に記載の装置。
  14. 【請求項１４】 さらに、ロボットアームを含み、該ロボットアームが、前
    記ロードロックの前記第一末端からおよびそこに、少なくとも１枚の基板を装填
    する、請求項１に記載の装置。
  15. 【請求項１５】 前記ロボットアームが、大気圧環境で位置している、請求
    項１４に記載の装置。
  16. 【請求項１６】 少なくとも１枚の基板が、半導体ウエハを含む、請求項１
    に記載の装置。
  17. 【請求項１７】 少なくとも１枚の基板が、パレット上に配置される、請求
    項１に記載の装置。
  18. 【請求項１８】 装置の少なくとも１個の加工チャンバで１バッチの基板を
    加工しつつ、同時に、該装置中で１バッチの基板を運搬する方法であって、該方
    法は、以下の工程を包含する： ａ）第一バッチの基板を、基板キャリヤーから、ロードロックへと運搬する工
    程； ｂ）該第一バッチの基板を、該ロードロックから、多段エレベータの第一ステ
    ージへと運搬する工程； ｃ）該第一バッチの基板を支持する該多段エレベータの該第一ステージを、第
    一チャンバに位置づける工程； ｄ）該第一バッチの基板を、該第一チャンバにて、第一プロセスで加工する工
    程； ｅ）該第一バッチの加工済み基板を支持する該多段エレベータの該第一ステー
    ジを、第二チャンバに隣接して位置づける工程； ｆ）該第一バッチの加工済み基板を、該多段エレベータの該第一ステージから
    、第二チャンバへと運搬する工程；および ｇ）第二バッチの基板を、基板キャリヤーから、該ロードロックへと運搬する
    工程。
  19. 【請求項１９】 さらに、 ａ）前記第二バッチの基板を、前記ロードロックから、前記多段エレベータの
    前記第一ステージへと運搬する工程；および ｂ）該第二バッチの基板を支持する該多段エレベータの該第一ステージを、前
    記第一チャンバに位置づける工程、 を包含する、請求項１８に記載の方法。
  20. 【請求項２０】 さらに、前記第一バッチの基板を、前記第二チャンバにて
    、第二プロセスで加工すると同時に、前記第二バッチの基板を、前記第一チャン
    バにて、前記第一プロセスで加工する工程を包含する、請求項１９に記載の方法
    。
  21. 【請求項２１】 さらに、 ａ）前記第一バッチの基板を、前記第二チャンバから、前記多段エレベータの
    前記第二ステージへと運搬する工程；および ｂ）該第二バッチの基板を支持する該多段エレベータの該第一ステージを、前
    記第二加工チャンバに位置づける工程、 を包含する、請求項２０に記載の方法。
  22. 【請求項２２】 さらに、前記第二バッチの加工済み基板を、前記多段エレ
    ベータの前記第一ステージから、前記第二加工チャンバへと運搬する工程を包含
    する、請求項２１に記載の方法。
  23. 【請求項２３】 さらに、 ａ）第三バッチの基板を、基板キャリヤーから、前記ロードロックへと運搬す
    る工程； ｂ）該第三バッチの基板を、該ロードロックから、前記多段エレベータの前記
    第一ステージへと運搬する工程；および ｃ）該多段エレベータの該第一ステージを、前記第一加工チャンバにて、該第
    三バッチの基板と共に位置づける工程、 を包含する、請求項２２に記載の方法。
  24. 【請求項２４】 さらに、前記第二バッチの基板を、前記第二チャンバにて
    、第二プロセスで加工すると同時に、前記第三バッチの基板を、前記第一チャン
    バにて、前記第一プロセスで加工する工程を包含する、請求項２３に記載の方法
    。
  25. 【請求項２５】 さらに、 ａ）前記第一バッチの基板を、前記多段エレベータの前記第二ステージから、
    前記ロードロックへと運搬する工程；および ｂ）前記第一バッチの基板を、該ロードロックから、前記基板キャリヤーへと
    運搬する工程 を包含する、請求項２４に記載の方法。
  26. 【請求項２６】 さらに、 ａ）前記第一バッチの基板を、前記多段エレベータの前記第二ステージから、
    前記ロードロックへと運搬する工程； ｂ）該第一バッチの基板を、該ロードロックから、前記基板キャリヤーへと運
    搬する工程；および ｃ）前記第二バッチの基板を、前記第二チャンバにて、前記第二プロセスで加
    工すると同時に、前記第三バッチの基板を、前記第一チャンバにて、前記第一プ
    ロセスで加工する工程、 が同時に起こる、請求項２５に記載の方法。
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