JPH04141587A

JPH04141587A - スパッタリング装置

Info

Publication number: JPH04141587A
Application number: JP26437490A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Hiramatsu; 真一平松
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1990-10-01
Filing date: 1990-10-01
Publication date: 1992-05-15

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、半導体基板に薄膜を形成するスパッタリング
装置に関する。

〔従来の技術〕

現在、半導体基板であるウェーハの表面に金属や絶縁物
等の薄膜を形成するための手段として、スパッタリング
装置が広く用いられている。このスパッタリング装置で
は、ターゲットに、加速されたアルゴンイオンを衝突さ
せることによって、該ターゲット表面から叩き出された
原子や分子を半導体ウェーハ上に堆積して薄膜を形成し
ていた。また、この形成された薄膜の比抵抗、硬度。

反射率、ステップカバレッジ等の緒特性は、スパッタリ
ング時のウェーハの温度に大きく依存する。このため所
望の特性を有する薄膜が得られるよう、一般に、膜付け
を行う前や、膜付は処置中に、真空処理室内部に備えら
れた加熱機構により、ウェーハの加熱が行われていた。

この加熱温度は、形成する薄膜の種類により異なるが、
通常１００℃〜４００℃程度である。一方、スパッタリ
ング時のスパッタ粒子や電子等の衝突エネルギーによっ
ても、ウェーハは１００℃程度温度上昇する。このため
、加熱機構による加熱と加え合わせると、膜付は処理終
了直後のウェーハの温度は、高いもので５００℃にも達
する。

また、スパッタリング装置は、通常、作業者によりセッ
トされたウェハ収納カセットからウェーハを搬送機構に
より真空処理室内へ搬送し、加熱、及び膜付けし、処理
終了後、再び、ウェーハを収納カセットへ戻す手順とな
っている。

さらに、スパッタリング装置では加熱及び膜付は処理終
了後、ウェーハを温度が高いままの状態で搬送し、ウェ
ーハ収納カセットに戻されていた。

第３図は従来の一例を示すスパッタリング装置の横断面
図である。従来のスパッタリング装置は、例えば、第３
図に示すように、真空処理室３内に配置されるとともに
４枚のウェーハ１０のそれぞれを支持するホルダ１１を
４面に取付けられたホルダー支持体１２と、真空処理室
３の内壁に取付けられた２つのターゲット１３．１４及
びスパッタ電極６，７と、真空処理室３に隣接してゲー
トバルブ１を介して取付けられたロードロック室２と、
このロードロック室内に収納されたウェーハ収納カセッ
トにより一枚ずつウェーハを取出し、真空処理室３内の
ホルダー１１にウェーハｌＯを取付けるマニュプレータ
９と、ウェーハ１０を加熱するランプヒータ４と反射板
らとでなる加熱機構とを有していた。

また、このスパッタリング装置の動作は、まず、ゲート
バルブ１を開き、所定の真空度に保たれたロードロック
室２内に収納されたウェーハ収納カセット８からウェー
ハ１０をマニュプレータ９により、真空処理室３内部へ
搬送し、ホルダー１１にウェーハ１０を取付ける。次に
、ゲートバルブ１を閉じ、反射板５とランプヒータ４で
ウェーハを加熱し、ターゲット１３．１４によりウェー
ハ１０の面に成膜し、再びマニュプレータ９によりウェ
ーハをウェーハ１０を収納カセット８に収納する。この
ように、順次、ウェーハ１０をホルダー支持台のＡ、Ｂ
、Ｃ及びＤのホルダー１１に取付け、ホルダー支持台を
回転割出し、成膜し、処理済みのウェーハ１０をマニュ
プレータ９で取出し、ウェーハ収納カセット８に収納し
ていた。

〔発明が解決し７ようとする課題〕しかしながら、上述した従来のスパッタリング装置では
、成膜処理後、ウェーハをウェーハ収納カセットに挿入
するときは、ウェーハが加熱された状態である。このた
め、ウェーハ収納カセットは、この熱でウェーハの接触
部が溶ける問題がある。また、このウェーハ収納カセッ
トを耐熱性のある金属で製作しても、ウェーハをウェー
ハ収納カセットより取出したり、収納したりする際に、
ウェーハに傷をつけたり、あるいはウェーハ収納カセッ
トの錆等でウェーハが汚染させるという欠点がある。一
方、ウェーハを搬送する手段として、ゴム製のベルトを
使用した場合、ウェーハの熱でベルトの搬送面を溶かし
、ウェーハを汚したすする欠点がある。いずれにしても
、これら機器に対して材料の制約を受ける欠点がある。

本発明の目的は、かかる欠点を解消するスパッタリング
装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明のスパッタリング装置は、ウェーハを支持すると
ともに回転割出して位置決めするホルダー支持台と、こ
のホルダー支持台を収納するとともにターゲット及びス
パッタリング電極をもつ真空処理室と、この真空処理室
にゲートバルブを介して取付けられたロードロック室と
、このロードロック室内に配置されるとともに複数の前
記ウェーハを収納するウェーハ収納カセットと、前記ウ
ェーハを前記ホルダー支持台と受け渡しするとともに前
記ウェーハ収納カセットに収納したり、取出したりする
ウェーハ搬送機構とを備えるスパッタリング装置におい
て、処理後の前記ウェーハを冷却する冷却機構が備えら
れていることを特徴としている。

〔実施例〕

次に、本発明について図面を参照して説明する。

第１図（ａ）は本発明の一実施例を示すスパッタリング
装置の横断面図、第１図（ｂ）は第１図（ａ）のＡ−Ａ
線断面図である。このスパッタリング装置は、第１図（
ａ）に示すように、ロードロック室２内に、ウェーハ１
０を冷却する冷却ステージ１５と、冷却ステージ１５に
載置されたウェーハ１０を保持するための押え部材１６
とからなる冷却機構を設けたことである。また、この冷
却機構は、第１図（ｂ）に示すように、液体窒素を循環
させる配管１５ａが埋設された冷却ステージ１５と、ウ
ェーハ１０を冷却ステージ１５に押し付は保持する押え
部材１６とで構成されている。それ以外は、従来例と同
じである。

次に、このスパッタリング装置の動作について説明する
。まず、ロードロック室２にウェーハ１０が収納された
ウェーハ収納カセット８が収納され、所定の位置に固定
される。次にマユュブレータ９によってウェーハ１０が
一枚ずつ真空処理室３内へ送り込まれる。ここで、真空
処理室３の内部には、ウェーハを保持するホルダー１１
が４個所ホルダー支持台１２に取付けられている。また
、ホルダー支持台１２は点Ｏを中心として９０°毎に回
転割出しされ、ホルダー１１がＡ。

Ｂ、Ｃ，Ｄの各位置において位置決めされるようになっ
ている。さらに、ホルダー１１は、通常、垂直状態とな
っているが、点Ａの位置において図示されていない機構
により水平に倒れマニュプレータ９との間でウェーハ１
０の受け渡しを行うようになっている。次に、位置Ａに
おいてホルダー１１に装着されたウェーハ１０は垂直に
起立した後、ホルダー支持台１２の回転により位置Ｂへ
搬送され加熱機構により加熱された後、さらに位置Ｃ，
Ｄにおいて順次ターゲット１３．１４から数比されるス
パッタ粒子の付着による膜付は処理が行われる。この後
、ウェーハ１０は再び位［Ａに戻された後、マニュブレ
ータ９によりロードロック室２内に備えられた冷却ステ
ージ１５上に置かれる。

次に、ウェーハの冷却機構について、第１図（ｂ）を参
照して説明する。この冷却機構については前述したよう
に、冷却ステージ１５はその内部に冷媒として液体窒素
を通すことにより冷却されており、また材質は熱伝導を
良くするため錆性としている。前述したように、まず、
ウェーハ１０は冷却ステージ１５上に置かれた後、押え
機構１６矢印の方向に動くことにより冷却ステージ１５
と密着され、温度がプラスチック製のウェーハ収納カセ
ット８の耐熱温度例えば、８０℃程度以下になるまで冷
却される。このとき、ウェーハ１０の温度検出手段とし
ては熱電対や放射温度計等があるが、公知な手段でもよ
い。次に、温度が下ったらマニュブレータ９により、半
導体ウェーハ収納カセット８へ戻される。

第２図（ａ）は本発明の他の実施例を示すスパッタリン
グ装置の横断面図、第２図（ｂ）は第２図（ａ　、）の
Ｂ−Ｂ線断面図である。このスパッタリング装置は、第
２図（ａ）及び（ｂ）に示すように、ウェーハの搬送手
段として、３つに分離されなベルト搬送機構１７．１８
及び１９を有しており、また真空処理室３のホルダ支持
体１２の位置Ａにウェーハ１０を冷却する吹き出しノズ
ル２０を備えている。

このスパッタリング装置の動作は、まず、加熱、及び膜
付は処理が終了した後、ウェーハ１０は位置Ａにおいて
水平状態となる０次に、ウェーハの裏面に対して吹き出
しノズル２０より冷却されたアルゴンガスが吹き付けら
れ、温度がベルト１８及びウェーハ収納カセット８の材
料の耐熱温度より低くなった後、ベルト搬送機構１９よ
り１７へ、ベルト搬送機構１７より１８にという順で、
ウェーハ収納カセット８へ戻される。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明はロードロック室内あるい
は真空処理室内に冷却機構を設けることによって、加熱
、膜付は処理の終了した高温状態のウェーハを室内で温
度を下げて、ウェーハ収納ガセットに収納比来るので、
ウェーハ収納カセットや搬送機構の一部が溶けるという
問題点を解決するとともにウェーハがこれらの材料によ
り汚染されるのを防止するという効果を有する。また、
ウェーハ収納カセットや搬送機構を選択する際に耐熱性
を考慮していたことに伴う材質の制約をなくすことがで
き選択の幅が広げられるという効果も有する。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ＞は本発明の一実施例を示すスパッタリング
装置の横断面図、第１図（ｂ）は第１図（ａ）のＡ−Ａ
線断面図、第２図（ａ）は本発明の他の実施例を示すス
パッタリング装置の横断面図、第２図（ｂ）は第１図（
ａ）のＢ−Ｂ線断面図、第３図は従来の一例を示すスパ
ッタリング装置の横断面図である。１・・・ゲートパルプ、２・・・ロードロック室、３・
・・真空処理室、４・・・ランプヒータ、５・・・反射
板、６．７・・・スパッタ電極、８・・・ウェーハ収納
カセット、９・・・マニュブレータ、１０・・・ウェー
ハ、１１・・・ホルダー、１２・・・ホルダー支持台、
１３．１４・・・ターゲット、１５・・・冷却ステージ
、１５ａ・・・配管、１６・・・押え機構、１７．１８
．１９・・・ベルト搬送機構、１７ａ、１８ａ、１９ａ
・・・駆動機構、１７ｂ、１８ｂ、１９ｂ−・・ベルト
、２０−・・吹き出しノズル。

Claims

【特許請求の範囲】

　ウェーハを支持するとともに回転割出して位置決めす
るホルダー支持台と、このホルダー支持台を収納すると
ともにターゲット及びスパッタリング電極をもつ真空処
理室と、この真空処理室にゲートバルブを介して取付け
られたロードロック室と、このロードロック室内に配置
されるとともに複数の前記ウェーハを収納するウェーハ
収納カセットと、前記ウェーハを前記ホルダー支持台と
受け渡しするとともに前記ウェーハ収納カセットに収納
したり、取出したりするウェーハ搬送機構とを備えるス
パッタリング装置において、処理後の前記ウェーハを冷
却する冷却機構が備えられていることを特徴とするスパ
ッタリング装置。