JP2004273893A

JP2004273893A - 複数処理ステーションを有する真空処理装置

Info

Publication number: JP2004273893A
Application number: JP2003064577A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Takahashi; 弘高橋
Original assignee: Eiko Engineering Co Ltd
Current assignee: Eiko Engineering Co Ltd
Priority date: 2003-03-11
Filing date: 2003-03-11
Publication date: 2004-09-30

Abstract

【課題】小型化と簡易化が可能であり、しかも大きな面積の基板４の搬送と処理に適し、複数の処理工程を比較的短時間で行うことが出来、さらに多様な処理工程を組み替えることを可能とする。
【解決手段】真空処理装置は、真空空間に維持される処理チャンバ１と、この処理チャンバ１内で或る円周上にそって前記基板４を間欠回転して移動させる回転搬送機構７と、この回転搬送機構４によって搬送される基板４が停止する複数の位置にゲートバルブ６を介して取り付けられた副チャンバ５ａ、５ｂ…とを有し、これら副チャンバ５ａ、５ｂ…の全部またはその一部は、前記基板４の表面にそれぞれ処理を行う処理手段を備える。さらに、処理チャンバ１内の基板４が停止する位置に向けて放射状に複数の拡張ポート８を設けている。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、真空蒸着成膜、分子線エピタキシー成膜、スパッタリング成膜はイオン注入、イオンボンバートによるドライエッチング等、真空中で基板の表面に処理を行う真空処理装置であって、基板の表面に必要な処理を様々な条件で順次行うことが出来、さらに表面処理を行う処理装置の交換も容易な複数処理ステーションを有する真空処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば半導体装置を製造する場合、半導体ウエハの上に薄膜を形成したりイオンを注入する等の工程を各々真空中で行う。従来このような工程を順次行って半導体装置を製造する場合、各真空装置を管状の搬送管で連絡し、半導体ウエハ等の基板をこの搬送管内に通して順次各真空装置に送り、それらの装置で必要な処理工程を行うことが一般になされている。これは、基板を各工程毎に真空系外に取り出すことなく真空中で搬送しながら各工程を順次行うことにより、製造工程を簡略化すると共に、その総体的な時間を短縮し、併せて大気中での基板の汚れ等を防止できる利点がある。
【０００３】
このような真空処理装置としては、例えば特許第２６８７７０６号に記載されたものがある。このような真空処理装置における搬送管は、ほぼ直線状の通路であり、その搬送管の脇に複数の真空チャンバを設置し、搬送管で搬送される基板を各々の位置で搬送管から各真空チャンバに送り込み、所定の処理を行った後、再び搬送管側に取り出し、次の真空チャンバへ送るという手順がとられる。
【０００４】
【発明が解決しようとしている課題】
前記のような従来の真空処理装置では、搬送管の脇に複数の独立した真空チャンバを設置しなければならず、装置全体が大型になるという課題がある。また、搬送管を通して基板を搬送し、その途中で基板を真空チャンバに送り込まなければならないため、基板の搬送系が複雑となり、しかも大きな面積の基板の搬送には適さない。
【０００５】
さらに、複数の独立した真空チャンバの間で、搬送管を通して基板を移動するため、或る真空チャンバで基板の表面を処理した後、これを次の真空チャンバに移動して処理するまでの時間が長くなる。このため、複数の工程を経て基板の表面の処理の全工程を完了するまでの時間が長くなる。
加えて、搬送管の脇に設置した複数の独立した真空チャンバは、それぞれが固定されたものであるため、基板の処理の目的に応じて工程を自由に組み合わせることが出来なかった。
【０００６】
本発明は、前記従来における真空処理装置の課題に鑑み、全体として小型化と搬送系の簡易化が可能であり、しかも大きな面積の基板の搬送と処理に適し、複数の処理工程を比較的短時間で行うことが出来、さらに多様な処理工程を組み替えることも出来る複数処理ステーションを有する真空処理装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明では、前記の目的を達成するため、真空空間に維持された処理チャンバ１の中で表面の処理を行う基板４を間欠回転移動させて搬送するようにし、その基板４が停止する位置で、その表面に処理を行う分子線源等の処理手段を備えた副チャンバ５ａ、５ｂ…をゲートバルブ６を介して前記処理チャンバ１に接続して取り付けた。
【０００８】
すなわち、本発明による複数処理ステーションを有する真空処理装置は、真空空間に維持される処理チャンバ１と、この処理チャンバ１内で或る円周上にそって前記基板４を間欠回転して移動させる回転搬送機構７と、この回転搬送機構４によって搬送される基板４が停止する複数の位置にゲートバルブ６を介して取り付けられた副チャンバ５ａ、５ｂ…とを有し、これら副チャンバ５ａ、５ｂ…の全部またはその一部は、前記基板４の表面にそれぞれ処理を行う処理手段を備える。さらに、処理チャンバ１内の基板４が停止する位置に向けて放射状に複数の拡張ポート８を設けている。
【０００９】
このような真空処理装置では、単一の処理チャンバ１の中で基板４を間欠回転させて搬送しながら、基板４が停止した位置でその基板４の表面に処理を行うため、各処理工程毎に真空チャンバを設ける必要が無い。また、基板４を真空チャンバに出し入れする必要も無い。このため、基板処理装置を全体として小型化することが出来、搬送系を簡易化することが可能であり、また搬送に伴う各工程間の時間も短縮することが出来る利点がある。
【００１０】
さらに、各処理手段を備える副チャンバ５ａ、５ｂ…をゲートバルブ６を介して処理チャンバ１に取り付けることにより、処理チャンバ１の真空を維持したまま処理手段の交換が可能になると共に、基板４を処理する個所の雰囲気を局部的に変えることも容易になる。加えて、処理チャンバ１内の基板４が停止する位置に向けて放射状に複数の拡張ポート８を設けることにより、基板４の表面処理を行う個所への反応ガスの導入やマスク板の挿入等も可能となり、多様な処理が可能となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について、具体的且つ詳細に説明する。
図１は、本発明による真空処理装置の一実施形態の概略を示す横断平面図であり、図２はその縦断側面図である。
【００１２】
例えば半導体装置やディスプレイ板を製造する場合、半導体ウエハやガラス等の基板の表面上をドライエッチングする工程、下地層を形成する工程、一方の電極となる金属膜や透明導電膜を形成する工程、半導体膜やその他の機能膜を形成する工程、機能膜にドーパント等の微量成分を注入する工程、他方の電極となる金属膜や透明導電膜を形成する工程、表面をコーティングする工程等を経る。本発明による真空処理装置は、このような複数の工程を経て基板の表面に目的とする処理を行うための装置である。
【００１３】
この装置は円筒形の処理チャンバ１を備え、この処理チャンバ１はそれに接続した真空ポンプ２の駆動により減圧され、内部が真空状態に維持される。
この処理チャンバ１の中には、表面を処理する基板４を保持し、その基板４を間欠回転して搬送する回転搬送機構７を有している。図示の回転搬送機構７は、処理チャンバ１の中心の周りに回転するアーム状の基板ホルダの先端に基板４を取り付け、この基板４を処理チャンバ１の中で間欠回転して搬送させるものである。基板４は、その処理しようとする表面が下方を向くように回転搬送機構７の回転するアームの先端に取り付けられる。
【００１４】
図示の実施形態では、前記回転搬送機構７により処理チャンバ１内で搬送される基板４は、１周する間に６０゜間隔で６個所の位置で停止するようになっている。この基板４が停止する位置は処理ステーションであり、その下方にはゲートバルブ６を介して副チャンバ５ａ、５ｂ…が接続され、配置されている。こられ副チャンバ５ａ、５ｂ…の全部或いはその一部には、基板４の表面に成膜、その他の処理を行うための処理手段を備えている。
【００１５】
これらの副チャンバ５ａ、５ｂ…内に備える処理手段は、例えばクヌードセンセル等の分子線源やスパッタ源等のような薄膜形成手段である。形成する薄膜材料も、金属、有機物、半導体等、必要に応じて選択される。また、薄膜形成手段だけでなく、例えば基板４の表面を清浄にするため、基板４の表面をイオンボンバートしてドライエッチングするスパッタ源等を備えた副チャンバも取り付け可能である。
【００１６】
このような副チャンバ５ａ、５ｂ…は、ゲートバルブ６を介して処理チャンバ１の下面に取り付けられる。ゲートバルブ６を閉じた状態で副チャンバ５ａ、５ｂ…の着脱を行うことにより、処理チャンバ１を真空状態に維持したまま副チャンバ５ａ、５ｂ…の着脱が可能である。例えば、或る処理ステーションで基板４の表面に薄膜の形成を行いながら、他の処理ステーションの副チャンバを交換することも出来る。
【００１７】
例えば図３に示すように、処理チャンバ１の下面に取り付けられた副チャンバ５ａは、ゲートバルブ６が開くことによってその真上に停止した基板４の下面と対向する。この状態でクヌードセンセル等のイオン放射線源１０から基板１の表面に向けて成膜材料の分子を放出し、薄膜の形成を行う。その他、処理手段の種類によってドライエッチングやイオン注入等の表面処理を行う。
【００１８】
図１と図２に示すように、前記処理チャンバ１の外周であって、回転搬送機構７により搬送される基板４の停止位置の外側に拡張ポート８が設けられている。この拡張ポート８には、フランジにより直接またはゲートバルブ等を介して増設ユニット９を接続することが出来るようになっている。
【００１９】
例えば接続される増設ユニット９としては、前記処理チャンバ１に基板４を出し入れすると共に、基板４を前記回転搬送機構７に着脱するためのロードロック室、基板４の表面に形成する薄膜の膜厚を測定したり、その成膜状態を監視する評価室或いは基板４の表面に反応ガス等を送り込むガス供給室等である。さらに、精密マスクを処理チャンバ１内に導入し、基板４と位置合わせするためのマスク挿入ユニット等である。
【００２０】
図４では、増設ユニット９として拡張ポート８にフランジを介して取り付けたマスク挿入ユニット側からマスク１１を処理チャンバ１の中に挿入し、このマスク１１を既に回転搬送機構７の先端に取り付けた基板４の下に位置合わせしている。そして、その下方の副チャンバ５ｂ側から分子線を発生し、細密パターン化された薄膜を形成する。例えば、パターニングされた電極膜や機能膜を形成する工程である。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明による真空処理装置では、単一の処理チャンバ１内で基板４を回転搬送しながらそれぞれの処理ステーションで停止させ、その下に設けた副チャンバ５ａ、５ｂ…により基板４の表面処理を行うことが出来る。そのため、装置全体の小型化が可能である。また、基板４は回転搬送機構７に取り付けた状態のままその表面の処理が行われるので、基板４の取り付けと取り外しがそれぞれ１回で済む。このため、基板４のハンドリングが簡便且つ容易になる。
【００２２】
しかも、処理手段を備えた副チャンバ５ａ、５ｂ…は、ゲートバルブ６を介して処理チャンバ１に接続、取り付けされているため、ゲートバルブ６を閉じることで、処理チャンバ１の真空状態を維持したまま副チャンバ５ａ、５ｂ…を随時交換することが可能である。このため、必要に応じて基板４に対し、多様な処理を任意の順序で行うことが可能となる。目的に応じて複数の工程を任意に組み替えることが可能である。
【００２３】
加えて、処理チャンバ１の各処理ステーションの外側に拡張ポート８を設けることにより、この拡張ポート８に各種の拡張ユニットを接続することが出来る。これにより、基板４の処理チャンバ１内への導入、排出はもちろん、様々な条件、状態での成膜等、基板４の表面への処理が行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による真空処理装置の一実施形態の概略を示す横断平面図である。
【図２】同真空処理装置の一実施形態の概略を示す部分縦断側面図である。
【図３】同真空処理装置の一実施形態により或る工程をする状態を示す要部拡大部分縦断側面図である。
【図４】同真空処理装置の一実施形態により他の工程をする状態を示す要部拡大部分縦断側面図である。
【符号の説明】
１処理チャンバ
４基板
５ａ副チャンバ
５ｂ副チャンバ
５ｃ副チャンバ
５ｄ副チャンバ
５ｅ副チャンバ
５ｆ副チャンバ
６ゲートバルブ
７回転移動機構
８拡張ポート
９拡張ユニット

Claims

真空中で基板（４）の表面に成膜、その他の処理を施す真空処理装置において、真空空間に維持される処理チャンバ（１）と、この処理チャンバ（１）内で前記基板（４）を間欠回転して移動させる回転搬送機構（７）と、この回転搬送機構（４）によって搬送される基板（４）が停止する複数の位置にゲートバルブ（６）を介して取り付けられた副チャンバ（５ａ）、（５ｂ）…とを有し、これら副チャンバ（５ａ）、（５ｂ）…の全部またはその一部は、前記基板（４）の表面にそれぞれ処理を行う処理手段を備えたことを特徴とする複数処理ステーションを有する真空処理装置。
処理チャンバ（１）内の基板（４）が停止する位置に向けて放射状に複数の拡張ポート（８）を設けたことを特徴とする請求項１に記載の複数処理ステーションを有する真空処理装置。