JP2016154188A

JP2016154188A - 製造装置

Info

Publication number: JP2016154188A
Application number: JP2015031883A
Authority: JP
Inventors: 優田中; Masaru Tanaka
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2015-02-20
Filing date: 2015-02-20
Publication date: 2016-08-25
Anticipated expiration: 2035-02-20
Also published as: JP6380158B2

Abstract

【課題】複数の処理を真空連続で行え、且つ大型化が抑制された製造装置を提供する。
【解決手段】処理対象物の処理がそれぞれ行われる複数の処理領域が内部に配置されたチャンバーと、チャンバーの内部で複数の処理領域の境界に配置されたシャッターと、複数の処理領域の間がシャッターによって空間的に分離された閉状態と、複数の処理領域が連続するようにシャッターをチャンバーの内壁面に向けて倒した開状態とを切り替えるように、シャッターをチャンバーの内部で回転させる回転機構とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の処理を真空連続で行う製造装置に関する。

半導体装置の製造方法に、複数の異なる処理工程を真空連続で実施する方法がある（例えば、特許文献１参照）。真空連続で複数の処理を実施することにより、処理時間を短縮したり、処理対象物に形成された膜の特性が大気に曝されて変化することを防止したりできる。このために、例えば、各処理をそれぞれ行うチャンバーを用意し、チャンバー間での処理対象物の搬送を真空ゲートバルブを介して行う。

特開２０１０−１９９２１１号公報

しかしながら、複数のチャンバーを使用し、更にチャンバー間に真空ゲートバルブを配置すると、製造装置が大型化するという問題があった。上記問題点に鑑み、本発明は、複数の処理を真空連続で行え、且つ大型化が抑制された製造装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様によれば、（ア）処理対象物の処理がそれぞれ行われる複数の処理領域が内部に配置されたチャンバーと、（イ）チャンバーの内部で複数の処理領域の境界に配置されたシャッターと、（ウ）複数の処理領域の間がシャッターによって空間的に分離された閉状態と、複数の処理領域が連続するようにシャッターをチャンバーの内壁面に向けて倒した開状態とを切り替えるように、シャッターをチャンバーの内部で回転させる回転機構とを備える製造装置が提供される。

本発明によれば、複数の処理を真空連続で行え、且つ大型化が抑制された製造装置を提供できる。

本発明の実施形態に係る製造装置の閉状態の構成を示す模式図である。本発明の実施形態に係る製造装置の開状態の構成を示す模式図である。本発明の実施形態に係る製造装置の第２の処理領域における処理の例を示す模式図である。本発明の実施形態に係る製造装置の第１の処理領域における処理の例を示す模式図である。シャッターの回転方向の他の例を示す模式的な平面図である。比較例の製造装置の構成を示す模式図である。本発明の実施形態に係る製造装置のシャッターの他の構成例を示す模式的な平面図である。

図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであることに留意すべきである。又、以下に示す実施形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の実施形態は、構成部品の構造、配置などを下記のものに特定するものでない。この発明の実施形態は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。

本発明の実施形態に係る製造装置１０は、図１に示すように、処理対象物１００の処理がそれぞれ行われる複数の処理領域が内部に配置されたチャンバー１１と、チャンバー１１の内部で複数の処理領域の境界に配置されたシャッター１２と、シャッター１２をチャンバー１１の内部で回転させる回転機構１３とを備える。図１は、複数の処理領域として、チャンバー１１内に第１の処理領域１０１と第２の処理領域１０２が配置された例を示す。処理対象物１００は、例えば半導体基板である。

回転機構１３は、チャンバー１１の内部を閉状態と開状態とに切り替える。「閉状態」は、第１の処理領域１０１と第２の処理領域１０２との間がシャッター１２によって空間的に分離された状態である。図１は、チャンバー１１の内部が閉状態である場合を例示している。「開状態」は、第１の処理領域１０１と第２の処理領域１０２とが連続するようにシャッター１２をチャンバー１１の内壁面側に倒した状態である。チャンバー１１の内部が開状態である場合を、図２に示した。図２に示した例では、回転機構１３が、チャンバー１１の下側内壁面に連結するシャッター１２の端部を中心として、シャッター１２全体をチャンバー１１の内部で回転させる。

製造装置１０は、処理対象物１００を、第１の処理領域１０１と第２の処理領域１０２に渡ってチャンバー１１内で移動させる搬送テーブル１４を更に備える。処理対象物１００は、搬送テーブル１４に搭載されてチャンバー１１内に格納される。
第１の処理領域１０１での処理と第２の処理領域での処理の順番は任意である。例えば、第１の処理領域１０１において処理を行った後に、第２の処理領域１０２において処理を行う。或いは、第２の処理領域１０２において処理を行った後に、第１の処理領域１０１において処理を行ってもよい。

例えば第１の処理領域１０１での処理を行った後に第２の処理領域１０２での処理を行う場合は、以下のように処理が進行する。まず、チャンバー１１の内部が排気される。その後、図１に示すように、チャンバー１１の内部の空間が分離された閉状態において、第１の処理領域１０１で搬送テーブル１４上の処理対象物１００について処理が行われる。その後、回転機構１３がシャッター１２をチャンバー１１内で回転させて、チャンバー１１内が開状態になる。そして、図２に矢印で示すように、搬送テーブル１４によって処理対象物１００が第２の処理領域１０２に搬送される。その後、第２の処理領域１０２で搬送テーブル１４上の処理対象物１００について処理が行われる。

上記のように、製造装置１０によれば、第１の処理領域１０１における処理と第２の処理領域１０２における処理とを、真空連続によって行うことができる。このため、処理ごとにチャンバーをそれぞれ用意する場合のように、各チャンバー内の圧力を揃えてからチャンバー間の真空ゲートバルブを開いて処理対象物１００の受け渡しをする必要がなく、処理時間を短縮できる。また、処理対象物１００を大気に曝すことがないため、例えば処理対象物１００に形成した膜が変質することや、膜に不純物が付着することを防止できる。

例えば、図３に示すように、第２の処理領域１０２においてスパッタ法による成膜処理を行う。また、図４に示すように、第１の処理領域１０１においてプラズマ化学気相成長（ＣＶＤ）による成膜処理を行う。例えば、スパッタ法によって処理対象物１００に酸化しやすい第１の膜（例えばアルミニウム膜など）を形成した後、真空連続で、第１の膜の変質を防止する第２の膜（例えば酸化シリコン膜など）を第１の膜を覆ってプラズマＣＶＤ法によって形成する。以下では、第２の処理領域１０２においてスパッタ法による成膜処理を行い、その後、第１の処理領域１０１においてプラズマＣＶＤ法による成膜処理を行う場合を例示的に説明する。

まず、図３に示したようにチャンバー１１内を開状態にして、第２の処理領域１０２に処理対象物１００が配置される。そして、第２の処理領域１０２においてスパッタ法による処理対象物１００の成膜処理が行われる。第２の処理領域１０２においてターゲット２１１がターゲット電極２１２上に取り付けられている。ターゲット電極２１２は高周波（ＲＦ）電力或いは直流（ＤＣ）電力を供給するスパッタ電源２１３に接続される。図３に示したように、第２のガス供給装置２１４からアルゴン（Ａｒ）ガスなどの不活性ガス２１０がチャンバー１１内に導入される。スパッタ電源２１３からターゲット電極２１２に電力を供給し放電させ、ターゲット２１１の表面近傍の気相中にプラズマを形成する。プラズマ中で加速された不活性ガス２１０の正イオンがターゲット２１１の表面に衝突し、スパッタリングによりターゲット原子が放出される。ターゲット２１１の表面から放出された原子が処理対象物１００の表面に被着・堆積されて、薄膜が形成される。

第２の処理領域１０２における処理の終了後、搬送テーブル１４によって処理対象物１００が第２の処理領域１０２から第１の処理領域１０１に搬送される。そして、回転機構１３によってシャッター１２がチャンバー１１内で回転し、図４に示すようにチャンバー１１内を閉状態にする。

図４に示した第１の処理領域１０１におけるプラズマＣＶＤ法による成膜処理では、第１のガス供給装置１１３によって、処理対象物１００に形成する膜の原料ガスを含むプロセスガス１１０が導入される。第１の処理領域１０１には、処理対象物１００と対向するカソード電極１１１が配置されている。搬送テーブル１４はアノード電極として機能し、交流電源１１２によって搬送テーブル１４とカソード電極１１１間に所定の交流電力が供給される。これにより、チャンバー１１内の原料ガスを含むプロセスガス１１０がプラズマ化される。形成されたプラズマに処理対象物１００を曝すことにより、処理対象物１００の露出した表面に所望の膜が形成される。

このとき、第１の処理領域１０１と第２の処理領域１０２との間がシャッター１２によって分離されている。したがって、プロセスガス１１０が第２の処理領域１０２に拡散したり、第２の処理領域１０２のプラズマが発生したりすることが抑制される。このため、第２の処理領域１０２において、ターゲット２１１の表面が汚染されるなどの、第１の処理領域１０１での処理による影響を抑制できる。また、第２の処理領域１０２においてチャンバー１１の内壁面に膜が付着することに起因する、チャンバー１１の排気時間の増大が抑制される。更に、プロセスガス１１０が第２の処理領域１０２に拡散することによる成膜レートの低下を抑制できる。

なお、閉状態において、第１の処理領域１０１や第２の処理領域１０２が密閉される必要は必ずしもない。即ち、チャンバー１１の内壁面とシャッター１２間の隙間の長さが、プロセスガス１１０が第１の処理領域１０１から第２の処理領域１０２に流れ込まない程度であればよい。本発明者らの検討によれば、チャンバー１１の内壁面とシャッター１２間の隙間は２ｍｍ〜３ｍｍ程度であれば、第２の処理領域１０２における処理に影響が生じない。特に、排気装置１５のチャンバー１１内のガスを吸い込む排気口１５０を第１の処理領域１０１に配置することによって、プロセスガス１１０が第２の処理領域１０２に流れ込むことを効果的に抑制できる。一方、第１の処理領域１０１や第２の処理領域１０２をシャッター１２によって密閉してしまうと、一方の処理領域での処理中に他方の処理領域の真空度が低下するなどの問題が生じるおそれがある。

ところで、シャッター１２をチャンバー１１内で回転させた場合に、シャッター１２がチャンバー１１内での処理に影響を及ぼさない位置に配置されるようにする。例えば、上記のように第２の処理領域１０２でスパッタ法による成膜処理を行う場合には、開状態において、ターゲット２１１と処理対象物１００との間にシャッター１２が位置しないように、シャッター１２を回転させる。即ち、図３に示すようにターゲット２１１がチャンバー１１内部の上面に取り付けられている場合には、シャッター１２をチャンバー１１の上面側に向けて倒さないようにする。したがって、図２、図３に示したように、チャンバー１１の底面に配置された端部を中心にしてシャッター１２を回転させて、シャッター１２をチャンバー１１の下面側に向けて倒す。或いは、図５に示すように、シャッター１２をチャンバー１１の側面側に向けて倒してもよい。図５に示した例では、回転機構１３は、チャンバー１１の側面に配置された端部を中心にしてシャッター１２を回転させる。

なお、図２や図３に示したように、開状態においてシャッター１２をチャンバー１１の下面側に向けて倒すことにより、搬送テーブル１４とチャンバー１１の内壁面との間にシャッター１２が配置される。つまり、シャッター１２が搬送テーブル１４によって覆われる。これにより、第２の処理領域１０２での成膜処理によってシャッター１２に膜が付着することなどが抑制される。したがって、シャッター１２をチャンバー１１の下面側に向けて倒すことが好ましい。

上記では、第１の処理領域１０１においてプラズマＣＶＤ法による成膜処理を行い、第２の処理領域１０２においてスパッタ法による成膜処理を行う例を説明した。しかし、第１の処理領域１０１や第２の処理領域１０２における処理の組み合わせは上記に限られない。例えば、成膜処理として蒸着法が使用される場合や、成膜処理以外のエッチング処理やアッシング処理などをチャンバー１１内で行う場合にも、シャッター１２の回転によって開状態と閉状態を切り替える製造装置１０は有効である。

図１、図２に示した製造装置１０では、回転機構１３はシャッター１２をチャンバー１１内で回転させるだけの構造であるため、製造装置１０の大型化が抑制される。また、製造装置１０の組み立てやメンテナンスが容易であり、部品点数を削減できる。これに対し、図６に示すような真空ゲートバルブ２０を介してチャンバー１１Ａ間で処理対象物１００を搬送する比較例では、製造装置が大型化する。

以上に説明したように、本発明の実施形態に係る製造装置では、チャンバー１１内でシャッター１２を回転させることによって、複数の処理領域が配置されたチャンバー１１内の開状態と閉状態を容易に切り替えられる。シャッター１２の駆動系が回転機構１３のみであるため、大型化が抑制された製造装置１０によって複数の処理を真空連続で行うことができる。

なお、シャッター１２の形状は、チャンバー１１の断面形状に応じて設定される。例えば、チャンバー１１の断面形状が矩形状の場合には主面が矩形状のシャッター１２が使用され、チャンバー１１の断面形状が円形状の場合には主面が円形状のシャッター１２が使用される。

＜変形例＞
上記では、シャッター１２全体が一体としてチャンバー１１内で回転する例を示した。しかし、シャッター１２を複数の扉を用いて形成してもよい。例えば、シャッター１２を２枚の扉で構成し、シャッター１２が中央から上下又は左右に開くように、回転機構１３がシャッター１２の扉をそれぞれ回転させる。図７に、シャッター１２が中央から左右に観音開きするように、回転機構１３が左右の扉のそれぞれ端部を軸に回転させる例を示した。

（その他の実施形態）
上記のように、本発明は実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。

上記では、チャンバー１１内に２つの処理領域が配置された例を示したが、チャンバー１１に配置された処理領域が３以上である場合にも、本発明は適用可能である。複数の処理領域間のすべて或いは一部にシャッター１２を配置することにより、真空連続によって複数の処理を行うことができる。

また、上記ではシャッター１２を第２の処理領域１０２側に倒す例を示した。しかし、シャッター１２の回転時にシャッター１２と搬送テーブル１４とが接触しない場合などには、シャッター１２を第１の処理領域１０１側に倒してもよい。

このように、本発明はここでは記載していない様々な実施形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。

１０…製造装置
１１…チャンバー
１２…シャッター
１３…回転機構
１４…搬送テーブル
１５…排気装置
１００…処理対象物
１０１…第１の処理領域
１０２…第２の処理領域
１１１…カソード電極
１１２…交流電源
１１３…第１のガス供給装置
２１１…ターゲット
２１２…ターゲット電極
２１３…スパッタ電源
２１４…第２のガス供給装置

Claims

処理対象物の処理がそれぞれ行われる複数の処理領域が内部に配置されたチャンバーと、
前記チャンバーの内部で前記複数の処理領域の境界に配置されたシャッターと、
前記複数の処理領域の間が前記シャッターによって空間的に分離された閉状態と、前記複数の処理領域が連続するように前記シャッターを前記チャンバーの内壁面に向けて倒した開状態とを切り替えるように、前記シャッターを前記チャンバーの内部で回転させる回転機構と
を備えることを特徴とする製造装置。
前記回転機構が、前記シャッターの端部を中心として前記シャッター全体を回転させることを特徴とする請求項１に記載の製造装置。
前記シャッターが２枚の扉を有し、
前記回転機構が、前記シャッターが中央から上下又は左右に開くように、前記扉のそれぞれの端部を中心として前記扉をそれぞれ回転させることを特徴とする請求項１に記載の製造装置。
前記処理対象物を、前記複数の処理領域に渡って前記チャンバー内で移動させる搬送テーブルを更に備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の製造装置。
前記開状態において前記搬送テーブルと前記チャンバーの前記内壁面との間に前記シャッターが配置されるように、前記シャッターを回転させることを特徴とする請求項４に記載の製造装置。
前記複数の処理領域にプラズマＣＶＤ法による成膜処理が行われる第１の処理領域が含まれ、前記チャンバー内を排気する排気装置の排気口が前記第１の処理領域に配置されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の製造装置。