JPH01183112A - スパッタ蒸着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ′　（産業上の利用分野〉 本発明は半導体ウェハをスパッタ蒸着する為に供される
スパッタ蒸着装置に関する。

〈従来の技術〉 第１図はカセットツーカセットとして処理するスパッタ
蒸着装置の真空排気系を中心にした構成図である。スパ
ッタ蒸着装置の主たる構成は、ロードロック室１．ゲー
トバルブ２．クリーニング室３．スパッタ室４から成り
、ロードロック室ｌとクリーニング室３は、例えば５０
ｍｍＴｏｒｒて開駆動するゲートバルブ２により仕切ら
れ、又クリーニング室３とスパッタ室４はバルブにより
仕切られることなく連設した状態に形成されている。

ロードロック室ｌにはロータリポンプ５か配管５１によ
って連設されている。この配管５１にはオイルトラップ
５２．切替ハルツ５３．ＴＣゲージ５４が夫々設けられ
ている。又クリーニング室３及びスパッタ室４も、配管
５５．５６を介してロータリポンプ５に連結されている
。

・　一方クリーニング室３とスパッタ室４には配管６１
を介してクライオポンプ６が設けられ、更にこの配管６
１にはＢＡゲージ６２．可変絞りバルブ６３゜排気バル
ブ６４が夫々取付けられている。更にスパッタ室４にも
ＢＡゲージ６５が取付けられている。又クライオポンプ
６の配管６６は前記したロータリポンプ５の配管５６に
連結され、この配管６６にはＴＣゲージ６７、バルブ６
８が夫々取付けられている。更にクリーニング室３及び
スーパツタ室４にはＡｒガスを導入する為の導入バルブ
７が設けられており、導入されるＡｒガスの流量を調整
する為、バラトロンセンサ７１及びバラトロンローラ７
２が夫々接続されている。

上記構成のスパッタ蒸着装置によってウェハをスパッタ
蒸着するには、先ずロータリポンプ５によってロードロ
ック室ｌ、クリーニング室３及びスパッタ室４を夫々荒
引き真空する。ＴＣゲージ５４によってロードロック室
の真空度が５０ｍｍＴｏｒｒに達すると、ゲートバルブ
２が開き、ロードロック室１内に搬入されているウェハ
はクリーニング室３及びスパッタ室４に至る。

一方りリーニング室３及びスパッタ室４ては、ＢＡゲー
ジ６５によって内部の真空度が５０ｍｍＴｏｒｒとなっ
た時点て排気パルフロ４を開くとともに、可変絞りハル
ツ６３を全開し、クライオポンプ６によって所定の真空
度に到達するまて排気する。ＢＡゲージ６５によってク
リーニング室３及びスパッタ室４が所謂到達真空度にな
ったことを確認して可変絞りハルプロ３を絞り、排気コ
ンタクタンスを縮小させるとともに導入ハルツ７を開き
Ａｒガスを導入する。しかもこの際に室内のＡｒガス圧
を検知したハラトロンセンサ７１の信号によりハラトロ
ンローラ７２を介してＡｒガスの流量を調節し、所定の
Ａｒガス分圧状態とする。そしてスパッタ室４内に搬入
されたウェハに対してスパッタ蒸着を行う。スパッタ蒸
着されたウェハは、再びクリーニング室３及びロードロ
ック室１に戻り、図示しないアンローダ室へ搬出される
。順次同様にしてデボ及び搬送シーケンスが行われる。

（発明か解決しようとする課題） 上記構成のスパッタ蒸着装置においては、通常ロードロ
ック室１の真空度か５０ｍ■Ｔｏｒｒになると、ゲート
バルブ２を開いてウェハをクリーニング室３及びスパッ
タ室４に搬入させる。斯かる際にロードロック室ｌ内の
残留ガス例えば水等がウェハとともにクリーニング室３
やスパッタ室４に流入する。その為クリーニング室３及
びスパッタ室４内における真空度の質的低下をもたらし
、スパッタ膜質の劣化等を引き起す。特に上記真空度の
質的低下は、大量のウェハを連続してスパッタ蒸着させ
る場合に著しく、具体的にはアルミ膜の表面を荒らした
り、ターゲットの表面を酸化させたりし、更にスパッタ
膜中の酸素含有量を増加させて膜のエツチング特性を変
動させるなど、半導体素子の電気的信頼性をも損わしめ
る等多くの問題点を有していた。

〈課題を解決するための手段〉 そこで本発明はスパッタ室に差動排気型質量分析計を配
設し、この分析計が計測した残留ガスの分圧値に対応さ
せて導入バルブと可変絞りバルブを開閉作動させるとと
もに、ロータリポンプと切換え可能にターボ分子ポンプ
をロードロック室に接続したものである。

〈作用〉 すなわち、スパッタ室内て生じた残留ガスの分圧値を計
測する差動排気型質量分析計によって室内におけるガス
雰囲気を計測し、その計測値が基準値を超えている場合
は、デポ中ウェハの処理終了後直ちに導入バルブ及び可
変絞りバルブに信号を送り、導入ハルツを閉とし、可変
バルブを開としてクライオポンプによって真空排気する
。そしてスパッタ室の所謂到達真空度が基準値以下で且
つ残留ガスの分圧値も基準値以下となった状態において
再び信号を送り、導入バルブを開にしてＡｒガスの導入
量を調節しながら導入し、可変バルブを絞ってゆく。こ
れによりウェハ処理時におけるスパッタ室ての残留ガス
の分圧値は、常に基準値以下の状態となる。

一方ロードロック室にはロータリポンプと切換え可能に
ターボ分子ポンプを接続した為、ロードロック室をより
高真空度にすることかでき、ゲートバルブの開閉に要す
る最低真空度を従来より高真空にてきるのて、流入する
残留ガスを大幅に低減させ得る。

〈実施例〉 第１図は本発明のスパッタ蒸着装置で、特にその真空排
気系を中心にした構成図である。

本発明のスパッタ蒸着装置において、従来と相違ない構
成部分については従来例と同一の誉号を付して説明する
。

スパッタ蒸着装置の基本的構成は従来で説明したものと
ほぼ同じである。すなわちロードロック室１とクリーニ
ング室３間をゲートバルブ２によって仕切り、且つクリ
ーニング室３とスパッタ室４間はバルブで仕切ることな
く連設した状態に形成している。ロードロック室ｌには
配管５１を介して荒引き排気用のロータリポンプ５が接
続されており、この配管５１にはオイルトラップ５２．
切替ハルツ５３．ＴＣゲージ５４が従来と同様に取付け
られている。更にクリーニング室３及びスパッタ室４に
は、配管６１を介して排気用のクライオポンプ６が接続
されており、該配管６１にＢＡゲージ６２゜可変絞りバ
ルブ６３．排気バルブ６４が取付けられ、又スパッタ室
４にＢＡゲージ６５が従来と同様に取付けられている。

又このクライオポンプ６とクリーニング室３及びスパッ
タ室４を別の配管６６により接続するとともに該配管６
６を、前記配管５１から分岐させた配管５５に接続させ
ている。そして上記配管６６にはＴＣゲージ６７、バル
ブ６８．切替バルブ５６が夫々設けられている。更にク
リーニング室３及びスパッタ室４には、内部のＡｒガス
圧を検知する為のバラトロンセンサ７１とこの検知に基
づき導入バルブ７を作動させて流入するＡｒガスの流量
を調節するバラトロンローラ７２が夫々設けられている
。

上記構成は従来のスパッタ蒸着装置とほぼ同じものであ
るが、本発明においては、上記スパッタ室４に差動排気
型質量分析計８を配設し、この分析計からの信号を回路
８１によって導入バルブ７に発し、回路８２によって可
変絞りバルブ６３に信号を発するものである。

一方ロータリボンプ５の配管５１を分岐してその分岐管
５７にバルブ９１．９２を設け、これ等バルブ９１．９
２間にターボ分子ポンプ９を設ける。そしてバルブ９２
とロードロック室１との間にはロードロック室１の真空
度をモニタするシュルツゲージ９３が取付けられる。タ
ーボ分子ポンプ９は、荒引き排気後のロードロック室１
を中真空度、例えばＩ　Ｘ　１０−’Ｔｏｒｒまで下げ
るので、ロードロック室ｌの容積に比べ２倍以上の排気
速度をもつものが好ましい。

斯かる構成のスパッタ蒸着装置によるデボ・搬送シーケ
ンスについて説明する。

先ず、切替バルブ５３．５６を開にし、ロータリポンプ
５を駆動させてロードロック室１．クリーニング室３及
びスパッタ室４を夫々荒引き排気する。そしてＴＣゲー
ジ５４によってロードロック室ｌ内の真空度が５０■ｍ
Ｔｏｒｒに達したことが確認されると同時に、バルブ９
１．９２を開とし、ターボ分子ポンプ９の真空排気に切
換える。上記した如くターボ分子ポンプ９はロードロッ
ク室１の真空排気系としてロードロック室ｌの室内容積
の２倍以上の排気速度を有するので、これにより例えば
中真空（Ｉ　Ｘ　１０−’Ｔｏｒｒ）まて排気させるこ
とが可能となる。この真空度はシュルツゲーシ９３によ
ってモニタされる。斯かる状態のロードロック室ｌには
図示しないアンローダ室からウェハが搬入されており、
ロードロック室１が上述の如く１×１０−’Ｔｏｒｒに
なると、当該真空度を開作動の最低真空度と成すゲート
バルブ２が開かれ、該ウェハはクリーニング室３に搬入
される。

更にクリーニング室３及びスパッタ室４では、上記荒引
き排気の後に切替バルブ５６を閉とし、可変絞りバルブ
６３．排気バルブ６４を開としてクライオポンプ６によ
り真空排気を行う。このスパッタ室４の真空度は、ＢＡ
ゲージ６５によってモニタされ、その値がＡｒガスを新
たに導入しない時の真空度、所謂到達真空度（５Ｘ　１
Ｏ−７Ｔｏｒｒ）となるまてクライオポンプ６は駆動す
る。又ロードロック室１から搬入されたウェハとともに
例えば水か流入し、差動排気型質量分析計８による水の
分圧（Ｐ　Ｈ２Ｏ）か基準値以上を示す場合に回路８１
を介して導入バルブ７に信号Ｓ１が与えられ閉と成すと
ともに、回路８２によりて可変絞りハルプロ３に信号Ｓ
２が与えられて開と成してクライオポンプ６により、真
空排気が行なわれる。上記基準値とは全圧に対する成分
気体の分圧の割合を表したものであり、デバイスの種類
等によって変化するが５〜１５％に設定されるのが通常
である。

上記真空排気によってスパッタ室４内の分圧が基準値以
下となり、且つ又所謂到達真空度が基準値（５Ｘ　１０
−’Ｔｏｒｒ）以下になると、差動排気型質量分析計８
がそれを計測し、その計測値に対応した上記同様信号Ｓ
１により導入バルブ７を開にしてＡｒガスを導入し、同
時に信号Ｓ２により可変絞りバルブ６３を絞るとともに
、バラトロンセンサ７１及びバラトロンローラ７２によ
って、導入バルブ７の流量調節を行いＡｒガスの分圧を
５鳳■Ｔｏｒｒと成す。そして先行するウェハがクリー
ニング室３からスパッタ室４に搬入されると、ロードロ
ック室１内のウェハがゲートバルブ２の開によってクリ
ーニング室３に搬入される。順次同様にしてウェハは１
枚ずつすなわちカセットツーカセットの状態で、ロード
ロック室１からクリーニング室３へ、更にスパッタ室４
に至り、再びクリーニング室３に戻ってロードロック室
１を経て図示しないアンローダ室に排出される。

〈発明の効果〉 以上の如く本発明のスパッタ蒸着装置は、スパッタ室に
差動排気型質量分析計を配設することによって、クリー
ニング室及びスパッタ室の残留ガスの分圧値を基準値以
下とすることが可能となり、又ロードロック室とクリー
ニング室を仕切るゲートバルブの開作動に要する最低真
空度を高めることができるので、クリーニング室及びス
パッタ室の真空度の質的低下が防止される。これによっ
て処理したウェハのＡｎ膜表面の荒れや、ターゲット表
面の酸化もなく、更にスパッタ膜中の酸素含有量増加に
起因するエッチンク特性の変動もない等、半導体素子自
体の電気的信頼性を向止させ得る。特にウェハを連続し
て処理する場合にその効果は著しい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のスパッタ蒸着装置を示す構成図、 ＄２図は、従来のスパッタ蒸着装置を示す構成図、 １・・・ロードロック室、　２・・・ゲートバルブ。 ３・・・クリーニング室、　４・・・スパッタ室。 ５・・・ロータリポンプ、　６・・・クライオポンプ。 ６３・・・可変絞りバルブ、　７・・・導入バルブ。 ８・・・差動排気型質量分析計。 ９・・・ターボ分子ポンプ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ロードロック室とクリーニング室間をゲートバル
   ブにより仕切り、該クリーニング室にスパッタ室を連設
   して成り、 該ロードロック室とクリーニング室及びスパッタ室はロ
   ータリポンプによって荒引き排気され、該クリーニング
   室及びスパッタ室は可変絞りバルブを介しクライオポン
   プにて真空排気されるとともに導入バルブを介してＡｒ
   ガスが導入されるスパッタ蒸着装置であって、 前記スパッタ室に配設した差動排気型質量分析計の計測
   値に対応させて前記導入バルブ及び前記可変絞りバルブ
   を夫々開閉作動させるスパッタ蒸着装置。
2. （２）ロードロック室に前記ロータリポンプと切替可能
   にターボ分子ポンプを接続した請求項１記載のスパッタ
   蒸着装置。