JP7212167B2 - 真空処理装置 - Google Patents

真空処理装置 Download PDF

Info

Publication number
JP7212167B2
JP7212167B2 JP2021534530A JP2021534530A JP7212167B2 JP 7212167 B2 JP7212167 B2 JP 7212167B2 JP 2021534530 A JP2021534530 A JP 2021534530A JP 2021534530 A JP2021534530 A JP 2021534530A JP 7212167 B2 JP7212167 B2 JP 7212167B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
vacuum
processing
vacuum chamber
processing unit
chamber
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2021534530A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2021014675A1 (ja
Inventor
征仁 田代
成 杉山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ulvac Inc
Original Assignee
Ulvac Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ulvac Inc filed Critical Ulvac Inc
Publication of JPWO2021014675A1 publication Critical patent/JPWO2021014675A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7212167B2 publication Critical patent/JP7212167B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/56—Apparatus specially adapted for continuous coating; Arrangements for maintaining the vacuum, e.g. vacuum locks
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34—Sputtering
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67155—Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations
    • H01L21/67196—Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations characterized by the construction of the transfer chamber
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34—Sputtering
    • C23C14/3407—Cathode assembly for sputtering apparatus, e.g. Target
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/56—Apparatus specially adapted for continuous coating; Arrangements for maintaining the vacuum, e.g. vacuum locks
    • C23C14/564—Means for minimising impurities in the coating chamber such as dust, moisture, residual gases
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32357—Generation remote from the workpiece, e.g. down-stream
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32458—Vessel
    • H01J37/32513—Sealing means, e.g. sealing between different parts of the vessel
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32532—Electrodes
    • H01J37/32568—Relative arrangement or disposition of electrodes; moving means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32733—Means for moving the material to be treated
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32798—Further details of plasma apparatus not provided for in groups H01J37/3244 - H01J37/32788; special provisions for cleaning or maintenance of the apparatus
    • H01J37/32807—Construction (includes replacing parts of the apparatus)
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32798—Further details of plasma apparatus not provided for in groups H01J37/3244 - H01J37/32788; special provisions for cleaning or maintenance of the apparatus
    • H01J37/32889—Connection or combination with other apparatus
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/34—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
    • H01J37/3411—Constructional aspects of the reactor
    • H01J37/3435—Target holders (includes backing plates and endblocks)
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/34—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
    • H01J37/3488—Constructional details of particle beam apparatus not otherwise provided for, e.g. arrangement, mounting, housing, environment; special provisions for cleaning or maintenance of the apparatus
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67155—Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67155—Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations
    • H01L21/67161—Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations characterized by the layout of the process chambers
    • H01L21/67167—Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations characterized by the layout of the process chambers surrounding a central transfer chamber
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67155—Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations
    • H01L21/6719—Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations characterized by the construction of the processing chambers, e.g. modular processing chambers

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Description

本発明は、被処理基板の処理面に対して所定の真空処理を施す真空処理装置に関し、より詳しくは、被処理基板が設置され、処理面が向く方向を上方として、上壁に処理面を臨む取付開口が形成された真空チャンバと、真空処理を施すための処理ユニットと、真空チャンバと処理ユニットとの間に介設される所定長さの連通管とを備え、真空雰囲気の真空チャンバ内の被処理基板に対して連通管を通して所定の真空処理を施すように構成したものをメンテナンス性のよい構造とすることに関する。
例えば半導体デバイスの製造工程においては、被処理基板に対し、真空雰囲気にて熱処理、イオンボンバード処理、成膜処理やエッチング処理といった各種の真空処理を一貫して施すために、搬送ロボットが配置される中央の搬送チャンバと、この搬送チャンバを囲うように配置される複数の処理チャンバとを備える所謂クラスターツール式の真空処理システムが広く利用されている（例えば特許文献１参照）。いずれかの処理チャンバで実施される成膜処理としては、スパッタリング法を用いるもの（スパッタリング装置）がある。その中には、真空処理を施す処理ユニット（カソードユニット）の構成部品であるターゲットと、真空チャンバ内に配置される被処理基板の処理面との間の距離（ＴＳ距離）を比較的長く設定し、ターゲットのスパッタリング時にスパッタ面から放出されたスパッタ粒子が処理面に対し略垂直に入射するようにしたものもある（所謂ＬＴＳ法）。
既存のカソードユニットを利用して、ＬＴＳ法による成膜が可能なスパッタリング装置として構成しようとする場合、被処理基板が設置され、処理面が向く方向を上方として、上壁に処理面を臨む取付開口が形成された真空チャンバとカソードユニットとの間に、ＴＳ距離に対応させてその長さが適宜設定された連通管を介設することが一般である。真空チャンバや連通管の内部には、通常、防着板が設置される。
ここで、ターゲットは所謂消耗品であり、また、スパッタ粒子が付着した防着板も微細なパーティクルの発生源となるため、真空チャンバ内を大気開放してターゲットや防着板は定期的に交換される。ターゲットの交換時期と防着板の交換時期とは、必ずしも一致するものではない。また、特に真空チャンバ内の壁面やその内部に存する部品（例えば、スパッタガスを導入するためのガス管）に付着した粒子を除去するクリーニングも定期的に必要になり、通常は、防着板の交換に併せて行われることが多い。
ところで、カソードユニットや連通管は一般に重量物である。このため、例えば、ターゲット交換を伴わない、真空チャンバ内の防着板の交換やクリーニングを実施する場合、カソードユニットを、回動アームをもつ開閉機構により開き、連通管の上から作業を実施するため、作業性が悪かった。また、作業者が、設備側のホイストクレーンなどを利用してカソードユニットを取り外し、さらに設備側のホイストクレーンなどを利用して連通管を取り外し、その後にその作業を実施するのでは、メンテナンス性が著しく悪いという問題がある。
特開２０１０－１６２６１１号公報
本発明は、以上の点に鑑み、真空チャンバと処理ユニットとの間に連通管が存する場合でもメンテナンス性の良い構造を持つ真空処理装置を提供することをその課題とするものである。
上記課題を解決するために、被処理基板の処理面に対して所定の真空処理を施す本発明の真空処理装置は、被処理基板が設置され、処理面が向く方向を上方として上壁に処理面を臨む取付開口が形成された真空チャンバと、真空処理を施すための処理ユニットと、真空チャンバと処理ユニットとの間に介設される所定長さの連通管とを備え、真空雰囲気の真空チャンバ内の被処理基板に対して連通管を通して所定の真空処理を施すように構成され、処理ユニットに、上下方向に直交してのびる回転軸回りに揺動する回動アームが連結され、真空チャンバと連通管とを、または、処理ユニットと連通管とを選択的に係合する係合手段を更に備え、処理ユニットを、または、係合された処理ユニットと連通管とを回動アームの長さに応じた距離だけ真空チャンバから離間させることを特徴とする。
本発明によれば、真空チャンバを大気開放し、処理ユニットをメンテナンス（例えば、処理ユニットがスパッタリング装置用のカソードユニットである場合におけるターゲット交換）する場合には、手動または自動で係合手段により真空チャンバと連通管とを選択的に係合させる。このとき、処理ユニットと連通管との係合は解除されたままである。そして、作業者が手動でまたはモータにより自動で回動アームを回転軸回りに揺動させると、これに伴って、処理ユニットが連結管から離脱し、所定の回転角（例えば略１８０度）で揺動されると、処理ユニットが上下反転される。これにより、作業者は、回動アームの長さに応じた距離だけ真空チャンバから離間した位置にて、その上方から処理ユニットに直接アクセスしてメンテナンスを実施することができる。
他方で、真空チャンバを大気開放し、真空チャンバ内をメンテナンス（例えば、その内部の防着板の交換やクリーニング）する場合には、手動または自動で係合手段によりカソードユニットと連通管とを選択的に係合させる。このとき、真空チャンバと連通管との係合が解除された状態とする。そして、作業者が手動でまたはモータにより自動で回動アームを回転軸回りに揺動させると、これに伴って、処理ユニットと共に連通管が真空チャンバから離脱し、所定の回転角（例えば略１８０度）で揺動されると、真空チャンバから回動アームの長さに応じた距離だけ真空チャンバから離間した位置に処理ユニット及び連通管を退避させることができる。これにより、作業者は、真空チャンバの取付開口から直接アクセスしてメンテナンスを実施することができる。
このように本発明では、係合手段により選択的に真空チャンバと連通管とを、または、処理ユニットと連通管とを係合し、回動アームの揺動で真空チャンバから離脱されるものが変わるようにしたため、真空チャンバと処理ユニットとの間に連通管が存する場合でも、メンテナンス性の良い構造となる。ここで、本発明の構造をクラスターツールに適用する場合、搬送チャンバの中心に対して離間する方向に回動アームが揺動されるように構成しておけば、搬送チャンバの周囲に設けられる他の処理チャンバや冷媒用の配管などの設備が邪魔になって作業性が損なわれるといった不具合も生じない。
本発明において、前記係合手段は、前記処理ユニット、前記真空チャンバ及び前記連通管の外面に夫々突設され、前記真空チャンバに前記連通管を介して処理ユニットを組付けた状態にて、上下方向で互いに対面する締結ブロックと、互いに対面する各締結ブロックを締結する締結部材とで構成されることが好ましい。これにより、作業者の手作業で、互いに対面する各締結ブロックをボルトなどの締結部材で締結させることで、いずれの箇所のメンテナンスを行うかを認識させることができ、有利である。なお、締結部材は、例えば上下のいずれか一方から各締結ブロックを締結できるように設けられていればよい。
また、本発明においては、前記回動アームにより前記真空チャンバに向けて前記処理ユニットを揺動させる方向を揺動方向先方とし、この揺動方向先方側に位置させて前記真空チャンバと前記連通管とのいずれか一方に半球状の突起を設けると共に、前記真空チャンバと前記連通管とのいずれか他方に突起を受け入れる受入凹部が形成されることが好ましい。これによれば、真空チャンバに対するメンテナンス終了後、作業者が手動でまたはモータにより自動で回動アームを揺動させて、連通管を真空チャンバに再度取り付ける際に、先ず、受入凹部に突起が挿入され、真空チャンバ（即ち、取付開口）に対する連通管が位置決めされながら、受入凹部に突起が嵌合することで、正しい姿勢で連通管が真空チャンバに再度取り付けられる。この場合、受入凹部と突起とは、同一の仮想円周上に所定間隔をおいて少なくとも２個設けられていることが好ましく、また、受入凹部に突起が円滑に挿入されるように、揺動方向先方に位置する半球状の突起に、ガイド用の斜面を形成していてもよい。
本実施形態の真空処理装置を一部に含む真空処理システムの構成を説明する模式図。 上記真空処理装置（スパッタリング装置）を示す縦断面図。 連通管とカソードユニットとを退避させた状態で示す上記真空処理装置の平面図。 カソードユニットのみを退避させた状態で示す図１に対応する縦断面図。 連通管とカソードユニットとを退避させた状態で示す図１に対応する縦断面図。
以下、図面を参照して、真空処理を施すための処理ユニットをスパッタリング用のカソードユニット、真空処理装置をこのカソードユニットを備えるスパッタリング装置、被処理基板をシリコンウエハ（以下、「基板Ｓｗ」という）とし、スパッタリング装置を一部に含む所謂クラスターツール式の真空処理システムに本発明を適用した場合を例にその実施形態を説明する。以下においては、特に言及しない限り、上、下といった方向を示す用語は、図２に示す処理チャンバの処理時の姿勢を基準とする。
図１は、真空処理システムＶＳは、略正八角形状の輪郭を有する中央の搬送チャンバＴｃを備える。搬送チャンバＴｃには、真空雰囲気中にて基板Ｓｗを搬送する搬送ロボットＴｒが設置されている。搬送ロボットＴｒは、互いに同心に配置される回転及び上下動自在な２本の回転軸Ｔｒ１と、各回転軸Ｔｒ１の上端に連結した水平方向に伸縮自在なフロッグレッグ式の一対のロボットアームＴｒ２と、各ロボットアームＴｒ２の先端に取り付けた基板Ｓｗを支持するロボットハンドＴｒ３とを備えている。搬送チャンバＴｃの周囲には、左右対称の２つのロードロックチャンバＬｃ１，Ｌｃ２と、６つの処理チャンバＰｃ１～Ｐｃ６がゲートバルブＧｖを介して連設されている。各処理チャンバＰｃ１～Ｐｃ６では、熱処理、成膜処理やエッチング処理といった各種の真空処理が実施される。特に図示して説明しないが、搬送チャンバＴｃ、各ロードロックチャンバＬｃ１，Ｌｃ２及び各処理チャンバＰｃ１～Ｐｃ６には、ターボ分子ポンプ、ロータリーポンプ等で構成される真空ポンプが接続され、それらの内部を独立して所定圧力まで真空排気できるようになっている。以下において、処理チャンバＰｃ３が、本実施形態のカソードユニットＣＵを備えるスパッタリング装置ＳＭとして構成された場合を例に説明する。なお、その他の各処理チャンバＰｃ１，Ｐｃ２，Ｐｃ４～Ｐｃ６にて実施される真空処理としては、公知のものが利用されるため、これ以上の説明は省略する。
図２及び図３を参照して、スパッタリング装置ＳＭの構成要素である処理チャンバＰｃ３内の下部には、基板Ｓｗがその処理面を上方に設けた姿勢で設置されるステージ１が設けられている。ステージ１は、特に図示して説明しないが、例えば筒状の輪郭を持つ金属製の基台と、この基台の上面に接着されるチャックプレートとで構成され、スパッタリングによる成膜中、基板Ｓｗを吸着保持できるようにしている。この場合、基台には、冷媒循環用の通路やヒータを内蔵し、成膜中、基板Ｓｗを所定温度に制御することができるようにしてもよい。処理チャンバＰｃ３内には環状の防着板２ａ，２ｂが着脱自在に設けられ、処理チャンバＰｃ３の内壁面やステージ１の外側面など、基板Ｓｗ以外の部分へのスパッタ粒子の付着が可及的に抑制されるようにしている。ステージ１上に設置される基板Ｓｗに対向させて処理チャンバＰｃ３の上壁には、連通管３を介してカソードユニットＣＵが着脱自在に取付けられる。
処理チャンバＰｃ３上壁には、上方に突出する突条１１で画成される取付開口１２が開設され、突条１１の上面には、環状の凹溝（図示せず）が設けられ、凹溝に真空シールとしてのＯリング１３が設けられている。そして、突条１１の上面にＯリング１３を介して連通管３の下面を接合させて連通管３が処理チャンバＰｃ３に取り付けられるようにしている。連通管３は、ステンレスやアルミニウム等の金属製の筒体で構成されている。連通管３の長さは、基板Ｓｗと後述のターゲットとの間の距離（所謂ＴＳ間距離）に応じて適宜設定され、その肉厚は、処理チャンバＰｃ３の真空排気時に作用する大気圧で変形しないように適宜設定される。連通管３内には、筒状の防着板２ｃが着脱自在に設けられ、その内壁面へのスパッタ粒子の付着が可及的に抑制されるようにしている。突条１１の上端外周面と連通管３の下端外周面とには、上下方向で互いに位相を一致させて、周方向に９０度間隔で所定の板厚を持つ４個の締結ブロック４１，４２が突設されている。各締結ブロック４１，４２には、上下方向に貫通するねじ孔（図示省略）が夫々形成され、突条１１の上面に連通管３の下面を接合させたときに、対面する各締結ブロック４１，４２を締結部材としてのボルト５により締結できるようになっている。尚、ボルト５は、例えば上下のいずれか一方から各締結ブロック４１，４２を締結できるように設けられていればよい。
カソードユニットＣＵは、有底筒状の支持体６１と、スパッタ面６２ａと背向する面（上面）にＣｕ製のバッキングプレート６３が接合されたターゲット６２とを備え、支持体６１とバッキングプレート６３との間で気密保持させた状態で、バッキングプレート６３に一体のターゲット６２が支持体６１に着脱自在に取り付けられるようになっている。ターゲット６２は、基板Ｓｗに成膜しようとする薄膜の組成に応じて適宜選択されるものである。支持体６１の所定位置にはまた、ターゲット６２を囲うようにして環状の防着板２ｄが設けられ、スパッタリング時にアノードとして機能するようになっている。なお、図２中、６４は、カソードカバーであり、その内部には、閉鎖磁場若しくはカスプ磁場をスパッタ面６２ａ前方である連通管３側の空間に作用させる磁石ユニット、処理チャンバＰｃ３外に設けられる図外のスパッタ電源からの配線や、上記空間に希ガスや反応ガスを含むスパッタガスを導入するガス管などの公知の部品が格納されている。カソードユニットＣＵ自体は公知のものが利用できるため、それを用いた成膜方法を含め、これ以上の説明は省略する。
連通管３の上面には、環状の凹溝（図示せず）が設けられ、凹溝に真空シールとしてのＯリング１４が設けられている。そして、連通管３の上面にＯリング１４を介してカソードユニットＣＵの支持体６１の下面を接合させて連通管３にカソードユニットＣＵが取り付けられるようにしている。これにより、図２に示す組み付け状態では、処理チャンバＰｃ３内の基板Ｓｗをターゲット６２が臨む空間が隔絶され、その内部を所定圧力まで真空排気した後、ターゲット６２のスパッタリングにより連通管３を通した基板Ｓｗへの成膜が可能となる。また、支持体６１の下端外周面と連通管３の上端外周面とには、上記と同様、上下方向で互いに位相を一致させて、周方向に所定間隔（本実施形態では、９０度間隔）で所定の板厚を持つ締結ブロック４３，４４が突設されている。各締結ブロック４３，４４には、上記同様、上下方向に貫通するねじ孔（図示せず）が形成され、連通管３の上面に支持体６１の下面を接合させたときに、対面する各締結ブロック４３，４２を締結部材としてのボルト５により締結できるようになっている。本実施形態では、各締結ブロック４１～４４及びボルト５が係合手段を構成する。
搬送チャンバＴｃから径方向外方に位置する処理チャンバＰｃ３の上壁部分には、２本の支柱７１，７１が立設され、支柱７１，７１間には、上下方向に直交してのびる回転軸７２が軸架されている。一方の支柱７１から外方に突出する回転軸７２の部分にはモータ７３が連結されている。回転軸７２にはまた、その長手方向に間隔を置いて２本の回動アーム７４，７４が連結され、回転軸７２回りに回動アーム７４，７４が揺動できるようになっている。この場合、支持体６１の外周面には、１８０度位相をずらして支持軸６５が突設され、この支持軸６５に回動アーム７４，７４の先端部が取り付けられ、所定の小さな角度範囲で支持体６１が傾動できるようにしている。回転軸７２の（処理チャンバＰｃ３の上壁からの）高さ位置や、回動アーム７４，７４の形状は、特に制限はなく、連通管３の長さや、作業者のメンテナンス性を考慮して適宜設定される。以下に、図４及び図５も参照して、処理チャンバＰｃ３内を大気開放してターゲット６２や防着板２ａ～２ｄの定期交換や、処理チャンバＰｃ３内の壁面等のクリーニングといったメンテナンスの手順を説明する。
図２に示す状態から処理チャンバＰｃ３を大気開放した後、例えばターゲット６２を交換する場合には、作業者の手作業で、対面する各締結ブロック４１，４２をボルト５により締結し、連通管３を処理チャンバＰｃ３に選択的に係合させる。このとき、対面する各締結ブロック４３，４４はボルト５により締結しない状態とする。次に、モータ７３により回転軸７２を正方向（図２中の矢印方向）に回転させて、各回動アーム７４，７４を搬送チャンバＴｃから離間するように揺動させる。これに伴って、カソードユニットＣＵが連結管３から離脱し、回転軸７２が１８０度回転される位置まで回動アーム７４，７４が揺動されると、図４に示すように、カソードユニットＣＵが、搬送チャンバＴｃから径方向外方に離間した位置にて上下反転される。これにより、作業者は、回動アーム７４，７４の長さに応じた距離だけ処理チャンバＰｃ３から離間した位置にて、その上方からカソードユニットＣＵに直接アクセスしてターゲット６２の交換や、防着板２ｄの交換といったメンテナンスを実施することができる。このとき、処理チャンバＰｃ３に隣接する他の処理チャンバＰｃ２，Ｐｃ４や冷媒用の配管などの設備が邪魔になって作業性が損なわれるといった不具合が生じない。
メンテナンス終了後、作業者は、図４に示す状態からモータ７３により回転軸７２を逆方向（図４中の矢印方向）に回転させて、各回動アーム７４，７４を逆方向に揺動させる。これにより、カソードユニットＣＵの支持体６１下面がＯリング１４を介して連通管３の上面に再度接合される。特に図示して説明しないが、支持体６１と連通管３とが接合する箇所にマイクロスイッチなどの検出手段を設け、支持体６１が連通管３に正しい姿勢で接合したかを検出することが好ましい。
他方で、図２に示す状態から処理チャンバＰｃ３を大気開放した後、処理チャンバＰｃ３をメンテナンスする場合には、作業者の手作業で、各締結ブロック４１，４２を締結するボルト５を取り外し、対面する各締結ブロック４３，４４をボルト５により締結し、連通管３をカソードユニットＣＵに選択的に係合させる。次に、モータ７３により回転軸７２を正方向に回転させて、各回動アーム７４，７４を搬送チャンバＴｃから離間するように揺動させる。これに伴って、カソードユニットＣＵと共に連通管３が処理チャンバＰｃ３から離脱し、上記同様、回転軸７２が１８０度回転される位置まで回動アーム７４，７４を揺動させると、図５に示すように、カソードユニットＣＵと連通管３が、搬送チャンバＴｃから径方向外方に離間した位置にて上下反転される。これにより、作業者は、回動アーム７４，７４の長さに応じた距離だけ処理チャンバＰｃ３から離間した位置にて、その上方から直接アクセスして連通管３内の防着板２ｃの交換ができ、また、処理チャンバＰｃ３の取付開口１２から直接アクセスして防着板２ａ，２ｂの交換や処理チャンバＰｃ３内の壁面等のクリーニングといったメンテナンスを実施することができる。
メンテナンス終了後、作業者は、図５に示す状態からモータ７３により回転軸７２を逆方向に回転させて、各回動アーム７４，７４を逆方向に揺動させる。このとき、上記のようにカソードユニットＣＵのみを取り付ける場合と異なり、各回動アーム７４，７４で揺動されるものは、連通管３の長さだけ長尺のものとなっている。このため、各回動アーム７４，７４を逆方向に揺動させたときに、正しい姿勢で連結管３の下端が処理チャンバＰｃ３の突条１１の上面に接合しない虞がある。本実施形態では、図５に示す状態から各回動アーム７４，７４が揺動する方向を揺動方向先方とし、揺動方向先方側に位置する２個の締結ブロック４１の上面所定位置に、同一の仮想円周上に位置させて半球状の突起８１を夫々形成すると共に、この締結ブロック４１に対面する２個の締結ブロック４２の下面に、半球状の突起８１を受け入れる受入凹部８２を夫々設けた（図２参照）。これにより、各回動アーム７４，７４を逆方向に揺動させていくと、先ず、半球状の突起８１が受入凹部８２に挿入される。このとき、揺動方向先方に位置する半球状の突起８１に、ガイド用の斜面８１ａを形成していてもよい。各回動アーム７４，７４を更に揺動させると、支持体６１が傾動しながら突起８１が受入凹部８２に嵌合するようになる。その結果、正しい姿勢で連通管３が突条１１の上面に再度接合される。
以上の実施形態では、締結ブロック４１～４４とボルト５により選択的に処理チャンバＰｃ３と連通管３とを、または、カソードユニットＣＵと連通管３とを係合し、回動アーム７４，７４の揺動で処理チャンバＰｃ３から離脱されるものが変わるようにしたため、メンテナンス性の良い構造となる。また、作業者の手作業で、互いに対面する各締結ブロック４１～４４をボルト５で締結させることで、いずれの箇所のメンテナンスを行うかを認識させることができ、有利である。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の技術思想の範囲を逸脱しない限り、種々の変形が可能である。上記実施形態では、真空処理を施すための処理ユニットをスパッタリング用のカソードユニットＣＵ、真空処理装置をこのカソードユニットＣＵを備えるスパッタリング装置ＳＭとしたものを例に説明したが、これに限定されるものではなく、基板Ｓｗに対する処理に応じて処理ユニットは、公知のものから適宜選択できる。また、上記実施形態では、係合手段が各締結ブロック４１～４４とボルト５とで構成されるものを例とし、作業者の手作業で選択的な係合を行うものを例としたがこれに限定されるものではない。処理チャンバＰｃ３と連通管３、及び、カソードユニットＣＵと連通管３との接合箇所の周辺に、アクチュエータを備える鉤状のフックを設け、自動で選択的な係合を行うようにしてもよい。また、各回動アーム７４，７４をモータ７３で揺動させるものを例に説明したが、これに限定されるものでなく、手動で揺動させるようにしてもよい。
ＣＵ…カソードユニット（処理ユニット）、Ｐｃ３…処理チャンバ（真空チャンバ）、ＳＭ…スパッタリング装置（真空処理装置）、Ｓｗ…基板（被処理基板）、３…連通管、５…ボルト（係合手段、締結部材）、１２…取付開口、４１～４４…締結ブロック（係合手段）、７２…回転軸、７４…回動アーム、８１…突起、８２…受入凹部。

Claims (2)

  1. 被処理基板の処理面に対して所定の真空処理を施す真空処理装置であって、
    被処理基板が設置され、処理面が向く方向を上方として上壁に処理面を臨む取付開口が形成された真空チャンバと、真空処理を施すための処理ユニットと、真空チャンバと処理ユニットとの間に介設される所定長さの連通管とを備え、真空雰囲気の真空チャンバ内の被処理基板に対して連通管を通して所定の真空処理を施すように構成したものにおいて、
    処理ユニットに、上下方向に直交してのびる回転軸回りに揺動する回動アームが連結され、真空チャンバと連通管とを、または、処理ユニットと連通管とを選択的に係合する係合手段を更に備え、処理ユニットを、または、係合された処理ユニットと連通管とを回動アームの長さに応じた距離だけ真空チャンバから離間させ、
    前記回動アームにより前記真空チャンバに向けて前記処理ユニットを揺動させる方向を揺動方向先方とし、この揺動方向先方側に位置させて前記真空チャンバと前記連通管とのいずれか一方に半球状の突起を設けると共に、前記真空チャンバと前記連通管とのいずれか他方に突起を受け入れる受入凹部が形成されることを特徴とする真空処理装置。
  2. 前記係合手段は、前記処理ユニット、前記真空チャンバ及び前記連通管の外面に夫々突設され、前記真空チャンバに前記連通管を介して処理ユニットを組付けた状態にて、上下方向で互いに対面する締結ブロックと、互いに対面する各締結ブロックを締結する締結部材とで構成されることを特徴とする請求項１記載の真空処理装置。
JP2021534530A 2019-07-22 2020-03-11 真空処理装置 Active JP7212167B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019134821 2019-07-22
JP2019134821 2019-07-22
PCT/JP2020/010586 WO2021014675A1 (ja) 2019-07-22 2020-03-11 真空処理装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2021014675A1 JPWO2021014675A1 (ja) 2021-12-23
JP7212167B2 true JP7212167B2 (ja) 2023-01-24

Family

ID=74192685

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2021534530A Active JP7212167B2 (ja) 2019-07-22 2020-03-11 真空処理装置

Country Status (7)

Country Link
US (1) US11891685B2 (ja)
EP (1) EP4006195A4 (ja)
JP (1) JP7212167B2 (ja)
KR (1) KR102623402B1 (ja)
CN (1) CN113994021B (ja)
TW (1) TWI831953B (ja)
WO (1) WO2021014675A1 (ja)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060071384A1 (en) 2004-10-06 2006-04-06 Advanced Display Process Engineering Co. Ltd. Apparatus for manufacturing flat-panel display
CN2830419Y (zh) 2005-07-06 2006-10-25 中国电子科技集团公司第四十八研究所 分体式金属有机物化学气相淀积反应器
JP2011253842A (ja) 2010-05-31 2011-12-15 Tokyo Electron Ltd 蓋体保持治具

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3650697T2 (de) * 1985-10-24 1999-04-15 Texas Instruments Inc., Dallas, Tex. Wafertransferarm und Wafertransfermethode
JP3122617B2 (ja) 1996-07-19 2001-01-09 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置
JPH11140648A (ja) * 1997-11-07 1999-05-25 Tokyo Electron Ltd プロセスチャンバ装置及び処理装置
US6776848B2 (en) * 2002-01-17 2004-08-17 Applied Materials, Inc. Motorized chamber lid
US7097744B2 (en) * 2003-06-12 2006-08-29 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for controlling darkspace gap in a chamber
TWI267917B (en) * 2004-02-24 2006-12-01 Advanced Display Proc Eng Co Apparatus for manufacturing flat-panel display
JP4246654B2 (ja) * 2004-03-08 2009-04-02 株式会社日立ハイテクノロジーズ 真空処理装置
JP2010162611A (ja) 2009-01-13 2010-07-29 Ulvac Japan Ltd 相対ティーチング方法
JP6960737B2 (ja) * 2017-01-23 2021-11-05 株式会社日立ハイテク 真空処理装置
US10844474B2 (en) * 2017-07-25 2020-11-24 Ulvac, Inc. Cathode unit for sputtering apparatus
KR102273512B1 (ko) * 2017-09-07 2021-07-06 가부시키가이샤 알박 스퍼터링 장치

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060071384A1 (en) 2004-10-06 2006-04-06 Advanced Display Process Engineering Co. Ltd. Apparatus for manufacturing flat-panel display
CN2830419Y (zh) 2005-07-06 2006-10-25 中国电子科技集团公司第四十八研究所 分体式金属有机物化学气相淀积反应器
JP2011253842A (ja) 2010-05-31 2011-12-15 Tokyo Electron Ltd 蓋体保持治具

Also Published As

Publication number Publication date
CN113994021A (zh) 2022-01-28
US20220154324A1 (en) 2022-05-19
TW202113111A (zh) 2021-04-01
TWI831953B (zh) 2024-02-11
EP4006195A4 (en) 2023-07-12
KR102623402B1 (ko) 2024-01-11
WO2021014675A1 (ja) 2021-01-28
EP4006195A1 (en) 2022-06-01
CN113994021B (zh) 2023-12-01
JPWO2021014675A1 (ja) 2021-12-23
KR20210153105A (ko) 2021-12-16
US11891685B2 (en) 2024-02-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI759412B (zh) 用以旋轉及平移處理室中之基板的系統及方法
TWI790458B (zh) 同時進行基板傳輸的機械手
US20070227033A1 (en) Substrate transferring apparatus, substrate processing apparatus, and substrate processing method
US11600472B2 (en) Vacuum processing apparatus and operating method of vacuum processing apparatus
US10752993B2 (en) Substrate processing apparatus and substrate processing method
TWI762461B (zh) 具有多組四腔室的設備及處理腔室系統
US20230374663A1 (en) Apparatus and method for processing substrate
KR20190077549A (ko) 스퍼터링 장치용 캐소드 유닛
US9245785B2 (en) Substrate processing apparatus
JP7212167B2 (ja) 真空処理装置
TW202105566A (zh) 包含多個對準器的設備前端模組、組件及方法
JP2006527482A (ja) 微細構造ワークピースを処理する交換可能な湿式処理部分を備えた統合ツール、及び自動化された較正システム
JP2580489B2 (ja) 多関節搬送装置，その制御方法及び半導体製造装置
JP2018529236A (ja) 大面積デュアル基板処理システム
WO2020005251A1 (en) Swing apparatus, method for processing a substrate, swing module for receiving a substrate from a transfer chamber, and vacuum processing system
KR100622201B1 (ko) 액정 표시 장치용 기판을 위한 플라즈마 처리 장치
JP2019096906A (ja) 真空処理装置
JP2019091918A (ja) 真空処理装置
US20220406640A1 (en) Methodology for substrate to cathode planarity and centering alignment
US20220242706A1 (en) Cathode exchange mechanism to improve preventative maintenance time for cluster system
TWI842372B (zh) 包含多個對準器的設備前端模組、組件及方法
US20220293399A1 (en) Substrate processing apparatus and method of controlling the same
JP2024052560A (ja) 成膜装置
TW202416440A (zh) 成膜裝置
JP2022112466A (ja) 基板処理装置

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210820

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20210820

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20220830

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220913

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20221227

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20230112

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7212167

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150