JPH0510356Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案はスパツタリングにより同一形状の多数
の板状基体に次々と自動的に薄膜を形成するため
のスパツタ装置の構造に関するものである。更に
具体的には本考案はスパツタ装置の基体の搬送系
における簡潔で信頼性が高く生産性の大きい方式
を提供するものである。

本考案の具体的応用分野の一例はシリコンのモ
ノリシツクICの製造工程における薄膜作成過程
である。そこでは例えば直径約125mm厚み約0.5mm
程度の大量のシリコンウエハの上に厚み１ミクロ
ン程度の金属薄膜や絶縁物薄膜を形成することが
必要とされる。作製すべき薄膜に必要とされる電
気的・機械的・物理的諸特性は一般的に真空容器
内の不純物ガス分圧が低いほどすぐれたものが得
られるので、スパツタリングを行うべき真空容器
は可能な限り大気に晒す時間を短くするのが好ま
しい。また大量にシリコンウエハを処理するため
にウエハの装置への挿入・脱離と真空に排気する
ため時間の全工程に占める割合を小さくすること
が望ましい。他方大量のウエハに均質な薄膜作製
を能率よく行うためには、作業者ができる限りウ
エハに直接手を触れずウエハを自動搬送して自動
的に処理することが望ましい。更にウエハの上に
は所定の材質の薄膜のみを均一な厚みで被覆する
ことが必要であり、極めて微細な塵埃が混入した
りあるいは膜の付着しないピンホール等が生ずる
ことさえ嫌らわれ、そのために仮に塵埃が発生し
てもウエハ表面に堆積しないように膜付の最中に
はウエハを鉛直に保持することが望ましい。

一方シリコンウエハの表面は巨視的には平滑で
はあるが微視的には約１ミクロン程度の寸法の凹
凸差や穴や山あるいは台地が生じており、この段
差に沿つてほぼ一様な厚みの金属膜又は絶縁膜を
形成することが望ましい。しかし実際にはこれは
むつかしく、一般的には、段差部分の被覆率は平
坦部分の被覆率よりも小さくなり易い。段差部分
の被覆率に対する平坦部分の被覆率の相対値は通
常ステツプカベレジと呼ばれ、その値は100％で
あることが望ましいが、一般的には100％よりか
なり低い値となる。ステツプカベレジの値を大き
するためには膜付最中の条件をそのために最適に
設定すると共に、膜付最中にウエハにバイアス電
圧を印加することが有益であることが知られてい
る。

本考案は以上のような順次ウエハを一枚づつ処
理する簡潔で信頼性、生産性の高い自動化された
枚葉式スパツタ装置であつてかつ膜付最中に最適
条件を満たしながらかつウエハにバイアス印加の
制御ができるような装置のウエハ搬送及び膜付処
理機能を与えるものである。

（従来技術とその問題点） 自動的にウエハを枚葉処理するスパツタ装置に
ついては従来各種の方式のものが知られている
が、ウエハに充分有効なバイアスが印加されるよ
うな装置上の考慮が払われていなかつた。例えば
バイアスを印加する電極とウエハの接触が部分的
にしか行われず、ウエハ全面にわたつて均一な電
界が生じないために異常アーク放電が生じ易かつ
たりまたウエハ内の膜厚分布が均一になりにくか
つた。通常ウエハホルダはウエハの外周に沿つて
接するような中央部に大きな穴があいた環状金属
で作製されることが多いが、この場合ウエハホル
ダの金属部分がバイアスを印加されイオン衝撃を
受けスパツタされる結果膜中の汚染源となる危険
性が常につきまとつていた。シリコンウエハは導
電性の場合もあるが、比抵抗が高かつたりウエハ
の表裏全面あるいは一部が酸化膜により被覆され
ているような場合がしばしばあるが、そのときに
はウエハにはバイアス電圧が印加されずむしろホ
ルダにだけバイアスを印加するというような好ま
しくない状況が生ずる。特にウエハ自身の絶縁性
が高い場合、及びウエハ上に被覆せんとする所望
の膜薄が絶縁性の材質のときにはバイアスのため
に高周波電圧を仕様すべきであることはこの分野
で広く知られている。しかし前述の環状金属製ウ
エハホルダに高周波電圧を印加するとホルダが接
するウエハの外周辺には電圧が印加されるが、ウ
エハのより中央に近い領域はバイアス電圧が誘起
されず、それ故ウエハは全面にわたつて均一なイ
オン衝撃を受けにくい。

（考案の目的） 本考案は上述のような問題を解決して、ウエハ
ホルダの金属製環状物にバイアスを印加しながら
膜作製を行うことによる汚染の危険性を極めて低
く抑制する手段を提供することを目的とする。ま
た本考案は特に高周波バイアスをウエハ全面にわ
たつて均一に印加することのできる、自動化さ
れ、しかも充分に簡潔化、小型化され、高信頼性
をも備えた枚葉式のスパツタ装置の構造を与える
ものである。

この場合、装置の構成を従来の、例えば、特開
昭58−133376号公報「マグネトロンバイアススパ
ツタ方法及び装置」に見られるような、基板支持
台を角柱面等にしてその角柱面等の「連続表面」
に複数の基板を鉛直に保持させる構成にする時
は、基板の送り込み、鉛直保持、取り外し、送り
出しの搬送系が極めて複雑になる。そうした構成
は複数の基板のバツチ処理には適するが、加熱、
表面清浄化、膜付け、後処理等の各種処理を、逐
次、きめ細かく行なつてゆく枚葉式基板処理には
適しない。特にその自動化装置には全く不向きで
ある。更に、前述のウエハホルダーの金属部分等
のスパツタリングによる汚染を防止するために
は、バイアス電圧の印加は基板表面の必要な面積
に限定し、決して他の部分に広がらないようにも
すべきであり、前記の「連続表面」を保持電極と
して使うようなバイアス電圧印加方法などは絶対
避けなければならず、ホルダー部分の構成には別
途の工夫を要する。さらにまた、基板表面に塵埃
の付着は厳禁であるので、その工夫に当たつて
は、真空室内に塵を発生する複雑な動作を避け、
基板の動き、殊に基板の被処理表面や表面付近で
の部品の動揺はこれを必要最小限にとどめるよう
特別な考慮が払われるべきである。

本考案はこの課題の解決を目的とする。

（考案の構成） 本考案はウエハをほぼ鉛直に保持する基板ホル
ダーと、これと電気的に絶縁されたままウエハの
裏面に接近して接触しウエハにバイアス電圧を印
加することができかつウエハの裏面から離遠する
ことができるような可動の基体バイアス印加機構
から成るスパツタ装置の構成をとつている。そし
てウエハ裏面に接近して接触したり離遠したりす
る電極ブロツクの運動は直線的往復運動で与えら
れ、更に具体的にはその駆動にはエアシリンダー
とこれに結合されたシヤフトが使われる。また最
も望ましい形態として電極ブロツクは冷媒により
冷却されかつヒーターを内蔵してウエハに電極ブ
ロツクが接触したときウエハを加熱することがで
きるような構造をとる。更に望ましい形態として
本考案では電極ブロツクへの冷媒の供給が伸縮可
能なコイル状パイプを構成され、また伸縮可能な
コイル状パイプを含む空間をベローズで包囲する
と共にベローズ内部を真空排気するような構成を
とる。

（実施例） 次に図面により本考案の具体的実施例を説明す
る。

第１図は本考案の特徴とするウエハホルダーと
公転機構を含むスパツタ装置の構成例を示す。図
において装置は４個の連結している相互にバルブ
を介在して独立して排気することのできる真空室
即ちロードロツク室１０、バツフア室２０、エツ
チング処理室３０、及びスパツタ室４０で構成さ
れそれぞれの真空室は図示されていない真空ポン
プにより排気することができる。

ロードロツク室内のカセツト１１に水平に挿入
された複数の未処理ウエハＡは１枚づつ順次矢印
１０１の方向にベルト機構により搬送されバツフ
ア室内の第１カセツト２１の中の位置Ｂに一度収
容される。更に矢印１０２に従いスパツタエツチ
ング室のエツチングステージＣに送られその上で
エツチングの前処理を行い、次いで矢印１０３に
従いスパツタ室に送り込まれ後に述べる基体着脱
ステージにおける機構によりウエハホルダーに保
持せしめられ位置Ｄで鉛直姿勢をとつた後矢印１
０４に従い加熱ステージＥに送られ加熱ランプ４
２より熱線照射を受けて加熱処理せしめられる。
次いで矢印１０５に従い第１の膜付処理ステージ
Ｆに送られ第１カソード４３に対向しながら膜付
処理せしられる。ステージＦにおいてウエハは第
１の最適温度は保つているが、これは室温よりも
高い、次いでウエハはステージＧに送られ、図示
されていない基板バイアス印加機構によりバイア
ス電圧を印加されながら第２のカソード４４に対
向した状態で膜付処理される。更に矢印１０７に
従い再び基体着脱ステージを経て鉛直状態から水
平に戻された膜付処理済みウエハはスパツタエツ
チング室３０内の後処理ステージＨに送られる。
そして矢印１０８に従いバツフア室２０内の第２
カセツト２２の中の位置Ｊに一度収容される。最
後に処理済ウエハは最初のカセツト１１に戻され
る。ロードロツク室１０、バツフア室２０、及び
スパツタエツチング室３０におけるウエハの水平
搬送の方法については本考案に先行する形のスパ
ツタ装置として特開昭57−41369「連続真空処理装
置」、特開昭57−63678「スパツタ装置」、特開昭60
−249329「真空処理装置におけるスパツタエツチ
ング機構」に詳細に述べられており、本考案の趣
旨には直接関与しないので説明を省略する。

第２図は第１図のスパツタ室４０内部における
ウエハの搬送系と第２の膜付ステージＧにおける
ウエハにバイアスを印加する基板バイアス印加機
構２００の相対的位置関係を示す。後に詳細に示
すようにウエハは公転機構を約90°ステツプで回
転することによりステージＤ，Ｅ，Ｆ，Ｇの順序
に移動し再びステージＤに戻る。基板バイアス印
加機構は矢印１１１，１１２に示すような方向の
往復運動を行うことによりウエハがステージＧで
静止しているときウエハ裏面に接触してウエハに
バイアス電圧を印加し、またウエハが回転移動す
るときにはウエハ裏面から離れて遠ざかることが
できる。

第３図は第２図の中でウエハホルダを含むウエ
ハの搬送機構とウエハ冷却機構とを更に詳細に示
す。図において２組のベルト搬送系６０，６１を
図示されていないスパツタエツチング室に設けら
れたベルト搬送系と共に駆動することにより矢印
１０３の方向に示すように水平状態のウエハをス
パツタエツチング室からスパツタ室へ移送するこ
とができかつ矢印１０７の方向に示すように水平
状態のウエハをスパツタ室からスパツタエツチン
グ室へ移送することができる。またウエハホルダ
ー５０は後に詳細に述べるような機構と動作によ
り基板着脱ステージ４５にほぼ水平姿勢を保つて
２点鎖線Ｄでその外周を示すようにウエハを載せ
ることができる。ウエハホルダー５０の水平姿勢
はその両側に設けられた一対のイヤリング５４ａ
及び５４ｂをそれぞれ一対の押しつけアーム９０
ａ及び９０ｂにより押えつけることにより維持さ
れている。基体着脱ステージ４５の付近にはウエ
ハホルダー５０が水平姿勢をとるときこれを両側
からはさむような位置に１対のアーム機構８０
ａ，８０ｂが設けられておりそれぞれ軸８４ａ，
８４ｂのまわりに水平に回転駆動することができ
る。ウエハホルダー５０は公転機構７０に取付け
られている。ウエハホルダー５０、公転機構７
０、アーム機構８０ａ及び８０ｂ、押しつけアー
ム９０ａ及び９０ｂ、及びベルト搬送系６０，６
１はいずれもこれがある定められた運動をするこ
とにより基体着脱ステージに於てウエハホルダー
上に水平な状態でウエハを受け取り、次いで鉛直
に保持し、更に処理ステージに移送し処理を行つ
た後、再び基体着脱ステージにウエハを戻し水平
な状態でベルト搬送系に送り出すことができる。
その具体的機構と駆動方式が本考案の特徴とする
ところであるが、後に更に詳細に述べる。また基
板バイアス印加機構２００の構造と運動も本考案
の特徴とするところであるが、別に詳細に述べ
る。

第４図は第３図の矢印−における垂直断面
図を示す。公転機構７０は図示されていない駆動
源により公転駆動軸７のまわりに矢印１０４に
示す如く回転することとあらかじめ定められた定
置で静止せしめることができる。絶縁性の材料に
よつて作製された公転ベースプレート７３にウエ
ハホルダー５０が取付けられている。押しつけア
ーム９０ａの運動によりウエハホルダー５０はほ
ぼ水平に倒れることができまた２点鎖線５０で示
す如くほぼ鉛直に自立することもできる。このよ
うに基体着脱ステージにおいてウエハホルダは水
平姿勢と鉛直姿勢を矢印９３，９４に示す如く交
互に繰返してとることができる。なおウエハホル
ダが基体着脱ステージ４５に於いて水平姿勢をと
つたとき、ウエハホルダーの中央の空間にはベル
ト搬送系６１が位置する。２組のベルト搬送系６
０，６１はそれぞれ二つのベルト搬送手段で構成
されており、ベルト搬送系６０の二つのベルト搬
送手段を駆動するプリー６０１ａ，６０２ａ及び
ベルト搬送系６１の二つのベルト搬送手段を駆動
するプリー６１１ａ，６１２ａを図示していない
機構により回転駆動することによりその上にほぼ
水平に載せたウエハを矢印１０３あるいは矢印１
０７（第１図参照）の示す方向に移送することが
できる。

基体着脱ステージにおけるアーム機構８０ａ及
び８０ｂの動作と機能については第３図と第４図
の双方を用いて説明する。アーム機構８０ａは回
転駆動軸８４ａによつて水平に回転し定められた
位置で静止するストツパーアーム８１ａと、８１
ａとは別の位置で静止することのできる押し出し
アーム８２ａより構成されている。これらのスト
ツパーアームと押し出しアームが同じ位置でも異
なる位置でも静止できるメカニズムについては本
考案の要旨からはずれるので説明を省略する。ア
ーム機構８０ｂはベルト搬送系をはさんでアーム
機構８０ａとほぼ対称の位置に設けられており、
やはり回転駆動軸８４ｂをもつストツパーアーム
８１ｂと押し出しアーム８２ｂより構成されてい
る。これら１対のアーム機構は第３図の実線で示
すように通常はウエハホルダーから離れて開いた
状態になつているが、ウエハホルダーを水平姿勢
にしてウエハを受けとるときと送り出すときに次
に述べるような動作をする。ウエハを受けとると
きにはストツパーアームは２点鎖線８３ａ及び８
３ｂで示すようにベルト搬送系６１の方向へ近寄
る。このときベルト搬送系に近い側の外周線はウ
エハＤの外周線と接してベルト搬送系によつて矢
印１０３の方向へ送られてきたウエハはベルトが
回転してもそれ以上進まずウエハホルダーの適切
な位置に停止するので一定時間後にベルトプリー
の駆動を停止することができる。もしストツパー
アームが存在しないとすればウエハＤをウエハホ
ルダー５０に対して適切な位置に再現性よく短時
間で配置するのは極めて困難になる。一方押し出
しアーム８２ａはウエハホルダーに保持して膜付
処理したウエハＤをウエハホルダー５０からベル
ト搬送系６１及び６０によつて矢印１０７の方向
へ送り出すときに使用する。押し出しアーム８２
ａ及び８２ｂを駆動してウエハ５０を水平に押す
ときにこれら１対のアームとウエハの接する点は
前述のストツパーアーム８３ａ及び８３ｂが接す
る面よりもずつとベルト搬送系６１に近くなる。
押し出しアーム８２ａ，８２ｂは仮になくてもウ
エハはウエハホルダーより離れてベルト搬送系６
１の駆動で移送できるのでストツパーアームほど
必要不可欠な構成要素ではないが、例えばスパツ
タ膜が付着することによりウエハＤとウエハホル
ダー５０が付着したような場合にベルト搬送系の
ベルトとウエハ裏面の摩擦力だけではウエハの送
り出しが困難なことが生ずるので確実にウエハを
送り出すための機能として実用上重要な役割を果
す。以上の説明からわかることであるが一対のア
ーム機構はウエハホルダーがウエハを受け取る際
にも、ウエハを送り出す際にもベルト搬送系６１
をはさんでほぼ対称な運動を行う。

第５図、第６図、第７図は第３図のウエハホル
ダー５０の構造を更に詳細に構成部分で示す。

第５図はウエハを保持するホルダ表板５１を示
す。中心部分にウエハの大きさよりいくらか小さ
めの円形の穴５１０が設けられたほぼ円環状板か
らなり、中心の穴に沿つて土手５１１が設けられ
ている。土手の頂部にウエハの裏面を接するよう
にウエハを保持することができる。土手の両側に
はウエハチヤツキングバネ５１３ａ及び５１３ｂ
がそれぞれ孔５１５ａ，５１５ｂを介して取付け
られている。土手５１１には２個の切れ目５１２
ａ，５１２ｂが設けられており前に述べた第３図
における押し出しアーム８２ａ及び８２ｂがウエ
ハを押し出すときに土手にぶつからずにベルト搬
送系の近くまで充分長い距離を動くことができる
構造をとつている。一対のネジ５１４ａ，５１４
ｂはホルダ表板５１を後述するホルダ裏板に取付
けるために使用する。

第６図は第５図の矢視−における断面図を
示す。一対のウエハチヤツキングバネ５１３ａ，
５１３ｂはホルダ表板を水平上向きにしてほぼ水
平の台５の上で上から押しつけるときにバネが縮
められウエハＤとチヤツキングバネの先端の間隔
が広まる。このときウエハは土手の上を容易にす
べらせて移動することができる。他方自然の状態
ではバネが伸びているので一対のチヤツキングバ
ネはその先端と土手５１１の頂上との間にウエハ
Ｄをはさむ。もしバネの力を適切に選らぶならば
ウエハホルダーを鉛直にしてもチヤツキングバネ
はウエハを充分強くウエハホルダーに固定保持す
ることができる。以上の説明で第３図及び第４図
においてウエハホルダーを水平姿勢にしてウエハ
を受け取りあるいは送り出しが可能であり、かつ
ウエハホルダを鉛直姿勢にしてウエハをウエハホ
ルダーに固定保持することが可能であることが理
解できるであろう。

次に第７図によりウエハホルダーの水平姿勢と
鉛直姿勢のいずれかを選択するための機構につい
て説明する。図においてウエハホルダーはホルダ
表板を取り除いた状態で絶縁性材料によつて製作
された公転ベースプレート７３に取付けられてい
る。ホルダー裏板５２はその両側に一対の柱板５
３ａ及び５３ｂにはさまれ固定されている。柱板
５３ａ，５３ｂとホルダー裏板５２は溶接され相
対的位置関係は変らない。柱板５３ａ，５３ｂの
片側の端近くには回転できるイヤリング５４ａ，
５４ｂがそれぞれ取付けられている。柱板５３
ａ，５３ｂの反対側の端はホルダー固定具５６と
結合されている。ホルダー固定具５６はネジによ
り絶縁性公転ベースプレート７３に固定されてい
る。柱板５３ａ，５３ｂとホルダー固定具５６の
間の回転軸５６１ａ，５６１ｂのまわりにはねじ
りコイルバネ５６３ａ，５６３ｂを配置する。ね
じりコイルバネの一端は柱板に設けた穴５３１ａ
（図示せず）、５３１ｂで固定された他端は公転ベ
ースプレート７３を押しつける。適切なバネ定数
を選らぶことにより、イヤリング５４ａ，５４ｂ
に第３図における押しつけアーム９０ａ，９０ｂ
によりそれぞれ矢印９３ａ，９３ｂの方向の力を
与えたときにはウエハホルダーをほぼ水平姿勢を
とるように倒すことができ、かつまた矢印９３
ａ，９３ｂの力を除くならばウエハホルダーを絶
縁性公転ベースプレート７３の上に自立せしめる
ことができる。

第７図のホルダー表板５に設けられたネジ穴に
第５図のホルダー表板５１をネジ５１４ａ，５１
４ｂによつて取付けると第３図のウエハホルダー
５０が得られる。

ここまで述べてきたところにより第３図及び第
４図において基体着脱ステージにおけるウエハの
ベルト搬送系からウエハホルダへの移送、ウエハ
ホルダーからベルト搬送系への移送、ウエハホル
ダーのほぼ水平な姿勢と鉛直な姿勢を交互に繰返
してとる機能について理解できるであろう。

次に第２図、第３図及び第４図により鉛直状態
にウエハホルダが公転機構７０により回転運動で
搬送される様子を説明する。ウエハホルダ５０′
を鉛直状態にして公転駆動軸７１を矢印１０４の
方向に約90°回転すると回転アーム７２によつて
公転駆動軸と結合している公転ベースプレート７
３も回転し、ウエハホルダー５０′は加熱処理ス
テージに移動し停止する。第２図に示す如くここ
に於てウエハ下はランプヒーター４２より熱線照
射を行い膜付前のウエハ温度をあらかじめ予定し
た値にまで上昇せしめる。次いで再び公転駆動軸
７１を約90°回転せしめウエハホルダー５０′を第
１膜付ステージ４７に移動せしめる。第２図に示
す如くここに於てウエハＦは第１カソード４３に
対向して膜付処理が行われる。次に更に公転駆動
軸７１を約90°回転してウエハホルダ５０′を第２
膜付ステージ４８まで移動し停止する。ここに於
て第２図に示す如くウエハＧは第２カソード４４
に対向して膜付処理が行われる。最後に公転駆動
軸７１を約90°回転し、ウエハホルダー５０′を基
体着脱ステージ４５に戻す。ここに於てウエハホ
ルダーは既に述べたように鉛直姿勢から水平姿勢
に倒され膜付処理されたウエハはベルト搬送系を
経てスパツタエツチングルームへ移送され、新た
に未処理ウエハがスパツタエツチング室から移送
されたウエハホルダーに挿着される。このように
して公転機構７０を約90°ステツプで断続的に１
回転駆動するとスパツタ室において１枚のウエハ
への膜付処理が行われる。このような動作の繰返
しにより多数のウエハが１枚づつ膜付処理されて
いく。

第８図は第２図における基板バイアス印加機構
２００の水平断面、第９図はその垂直断面図を示
す。図においてホルダ表板５１はウエハＧをその
表側に保持した状態で公転ホルダー上にほぼ垂直
に自立静止している。基板バイアス印加機構２０
０はエアシリンダー２１０、エアシリンダーによ
り駆動されるシヤフト２１１、シヤフトの先端に
設けられた連結体２２０、ウエハＧの裏面に接し
てこれにバイアス電圧を印加することのできる電
極ブロツク２３０、及び伸縮自在のベロー包囲体
２４０から成つている。電極ブロツク２３０はバ
イアス電極板２３１、絶縁スペーサーブロツク２
３２、及びアース電位のアースブロツク２３３
（熱的にはヒートシンク、又は水冷ブロツク）か
ら構成され、これら３者は図示されていないボル
トとナツトにより相互に固定されかつ電気的には
相互に絶縁されている。そしてバイアス電極板２
３１にのみ図示されていない給電線を介してバイ
アス電位を与えることができる。一方エアシリン
ダーは固定フランジ２５１を介して支柱２５０と
ネジ２５１′によりスパツタ室の底板４１１に固
定され、その中に設けられたシヤフト２１１を矢
印１１１あるいは１１２の方向に直線的に往復運
動せしめることができる。図においてはパイプ２
１２を通して圧縮空気を空間２１３に導きシヤフ
トを矢印１１２の方向に移動し終えて端で静止し
た状態が示されており、この場合ホルダ表板５１
に対して基板バイアス機構２００は離遠している
ので先に述べたようにウエハホルダを回転移動す
ることができる。一方パイプ２１４を通して圧縮
空気を空間２１５に導くとシヤフト２１１は矢印
１１１の方向に移動し基板バイアス機構はウエハ
の離面に次第に接近し最終的にはその先端に設け
られた電極ブロツクが一点鎖線２３０′で示され
るようにウエハ裏面に接触して静止する。このと
きウエハＧにはバイアス電極板２３１を介してそ
の全面に均一なバイアス電圧を印加することがで
きるが、ホルダ表板５１を回転移動することはで
きない。なお既に述べてきた如くホルダ表板５１
は絶縁性ベースプレート７３の上に取付けられ自
立しているので、仮にホルダ表板５１とバイアス
電極板が接触してもこれがアース電位と矩絡して
バイアス印加が不可能になる危険性はない。また
ウエハ裏面外周の一部はホルダ表板５１と接触し
ている訳であるが、それによりバイアス電極板が
アース電位と矩絡する危険性も避けられている。

シヤフト２１１の先端に設けられた連結体２２
０を介して電極ブロツク２３０がシヤフトと連動
する。本考案の必須条件ではないが電極ブロツク
とシヤフトの運動をスムーズに行いしかも電極ブ
ロツクをウエハ裏面に密着せしめ均一なバイアス
電圧の印加を行うためには連結体２２０は球面ベ
アリングのようにシヤフトの軸に対する電極ブロ
ツクの接触面の角度に自由度を与える物で構成す
ることが望ましい。

既に述べた如く電極ブロツクのウエハ裏面に密
着接触する面にはバイアス電極板２３１が設けら
れこれは絶縁スペーサー２３２を介して電気的に
は絶縁された状態で水冷ブロツク２３３に固定さ
れている。本考案の必須条件ではないが、好まし
い実施例においては図示の如く絶縁スペーサー２
３２はその内側に溝２３２１をもちここにヒータ
ー２３２２を収容することができる。ヒーターに
通電してバイアス電極板２３１を加熱せしめ、そ
れにより電極ブロツクがウエハ裏面に密着接触す
るときにウエハを加熱することができる。膜付最
中のウエハ加熱はステツプカベレジの改良を促進
することは広く知られているが、特に膜付すべき
材質の融点が比較的低いアルミニウムなどではそ
の効果が大きい。もし加熱機能がないとすればバ
イアスを印加することによるステツプカベレジの
改良だけしか期待できないが、加熱機能を印加す
ることにより更にステツプカベレジを改良するこ
とが期待できる。他方同様に本考案の必須条件で
はないが、装置の信頼性上好ましい実施例として
図示の如くアースブロツク２３３には冷媒がコイ
ル状の一対のパイプ２３４を介してその内部の空
間２３５に導かれ再びパイプ２３４を介して流れ
出ることにより冷却が行われる。もし冷却が行わ
れないときには電極ブロツク全体が次第に温度上
昇してエアシリンダーの駆動が平滑に行われなく
なり、かつ後に述べるベローズ包囲体の寿命を短
かくする危険性がある。

固定フランジ２５１とヒートシンク２３３の間
にはベロー包囲体２４０が設けられ一対のコイル
状冷媒用パイプ２３４を囲んで真空的に密封す
る。コイル状パイプ２３４及び電極ブロツク２３
０の矢印１１１，１１２の方向の往復運動に応じ
て伸縮しながら変形してしかも冷媒の供給を行う
ことができる。ベロー包囲体は一対のフランジ２
４２１，２４２２とベロー胴管２４２から成り冷
媒パイプがスパツタ室の真空に悪影響を与える危
険性を避けるために真空的にこの空間をスパツタ
室内の空間から隔絶している。本考案に必須では
ないが実用上重要なことであるが、このベロー包
囲体の内側の空間はスパツタ室を排気するのとは
別のポンプで排気することによりベロー包囲空間
の内側と外側の圧力差を殆どなくしてベローへの
負荷を少くしてベローの往復運動をスムーズに行
うことができ、同時にまたベローの寿命を長くし
て装置の信頼性を向上することができる。

第９図において冷媒用のコイル状パイプ２３４
に冷媒を供給するパイプ２３４１は固定フランジ
に取りつけられているがこれらは冷却ブロツクの
往復運動に関係なく常時固定静止しており従つて
強固な形状にすることができるので伸縮するパイ
プのようにスパツタ室４０の内部の真空に悪影響
を及ぼす危険性はない。本考案に必須ではないが
固定フランジ２５１とヒートシンク２３３の間を
スプリング２６０で連結することは、冷却ブロツ
ク２３０の姿勢をゆるい範囲内で一定に維持しシ
ヤフト２１１と運動する往復運動を平滑にする効
果がある。

第１０図は本考案によるスパツタ室４０内のウ
エハの搬送機構の拡張された第二の実施例であ
る。第一の実施例に於ては１個の公転機構７０に
１個のウエハホルダー５０が取付けられていた
が、第二の実施例に於ては公転機構７０に４個の
ウエハホルダー５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，５０Ｄ
が取付けられている。基体着脱ステージ４５に配
置されウエハＤを載せたウエハホルダー５０Ａは
第３図の第一の実施例と全く同一構造かつ同一機
能を果す。加熱処理ステージ４６に配置され公転
ベースプレート７３の上に既に述べてきたねじれ
コイルバネの働きによりほぼ鉛直に起立していた
ウエハホルダ５０Ｂはその表面に保持したウエハ
Ｅをこの場所で加熱昇温することができる。第１
膜付ステージ４７に配置され公転ベースプレート
７３の上にほぼ鉛直に起立したウエハホルダー５
０Ｃはその表面に保持したウエハＦをこの場所で
第１カソードに対向せしめ膜付処理することがで
きる。第２膜付ステージ４８に配置され公転ベー
スプレート７３の上にほぼ鉛直に起立したウエハ
ホルダー５０Ｄはその表面に保持したウエハＧを
この場所で第２カソードに対向せしめ基板バイア
ス印加機構２００をウエハ裏面に矢印１１１に示
すように接近して密着せしめウエハにバイアス印
加をしながら膜付処理をすることができる。その
後矢印１１２に示すように基板バイアス印加機構
をウエハから離遠せしめことができる。基体着脱
ステージ４５におけるウエハのベルト搬送系とウ
エハホルダ５０Ａの間の相互移送と、残りの３箇
所のステージ４６，４７，４８における各ウエハ
の処理は同時に行うことができる。またすべての
ウエハホルダをほぼ鉛直状態にして公転駆動軸７
１を約90°回転することにより、４個の回転アー
ム７２ａ，７２ｂ，７２ｃ，７２ｄにより公転駆
動軸と結合している絶縁性公転ベースプレート７
３が回転し、これに従いウエハホルダー５０Ａは
矢印１０４の方向に移動し加熱ステージ４６に静
止する。また同時にウエハホルダ５０Ｂ，５０
Ｃ，５０Ｄは矢印１０５，１０６，１０７にそれ
ぞれ沿つて移動し、第１膜付ステージ４７、第２
膜付ステージ４８、及び基体着脱ステージ４５に
それぞれ静止する。以上述べたように第二の実施
例ではスパツタ室内に最大４個のウエハを収容し
てそれぞれ独立して処理または搬送を行うことに
より、第一の実施例にくらべれば同じ時間で約４
倍の数量をウエハの膜付処理が可能である。

（考案の効果） 以上説明したように、本考案は自動化され、し
かも充分に簡潔化、小型化され、高信頼性を備え
た枚葉式のスパツタ装置を与えるものである。

この装置は、加熱、表面清浄化、膜付け、後処
理等の各種処理を、逐次、きめ細かく行なう枚葉
式基板処理、特に、その自動化装置に好適する。

バイアス電圧の印加は基板表面の必要な面積に
限定されて決して他の部分に広がらず、不要部分
のスパツタによる汚染は完全に防止される。

真空室内に塵を発生するような複雑な動作はな
く、基板の動き、殊に基板の被処理表面およびそ
の前面付近の部品の動揺は必要最小限にとどめら
れて塵の付着は充分に抑制される。

なお以上の実施例においてスパツタリングの膜
付処理に本考案を適応する場合について述べた
が、本考案はほかに真空中で膜付処理を行うため
に例えばドライエツチング装置、プラズマCVD
装置、真空蒸着装置に適応することもできる。ま
たこれらの薄膜処理技術を組合わせた複合装置に
ついても適応することができる。なお具体的実施
例においてはシリコンウエハを基体として処理す
る場合について説明したが、基体の形状・材質・
寸法等に関して本考案は特別な限定をするもので
はない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の特徴とするウエハルダー、公
転機構、及び基体冷却機構を含むスパツタ装置の
構成を示す図。第２図は第１図のスパツタ室内を
示す図。第３図はスパツタ室内のウエハ搬送系と
基体冷却機構の平面図。第４図は第３図矢視−
より見た断面図。第５図、第６図、第７図はウ
エハホルダーを構成する部分の図で、第５図はウ
エハ表板を示す鳥瞰図、第６図は第５図の矢視
−における断面図、第７図はウエハホルダの水
平姿勢と鉛直姿勢のいずれかを選択する機構を示
す図。第８図はウエハホルダと基板バイアス印加
機構の水平断面図、第９図はウエハホルダーと基
板バイアス印加機構の鉛直断面図。第１０図は本
考案の第二の実施例による４個のウエハホルダと
冷却機構の組合せによるスパツタ室内部を示す
図。 １０……ロードロツク室、２０……バツフア
室、３０……スパツタエツチング室、４０……ス
パツタ室、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ，Ｊ
……ウエハ、４２……加熱ランプ、４３，４４…
…カソード、４５……基体着脱ステージ、４６…
…加熱ステージ、４７……第１膜付ステージ、４
８……第２膜付ステージ、５０，５０′，５０Ａ，
５０Ｂ，５０Ｃ，５０Ｄ……ウエハホルダ、６
０，６１……ベルト搬送系、７０……公転機構、
７３……絶縁性公転ベースプレート、８０ａ，８
０ｂ……アーム機構、９０ａ，９０ｂ……押しつ
けアーム、５１１……土手、５１３ａ，５１３ｂ
……チヤキングバネ、５１……ホルダ表板、５３
ａ，５３ｂ……板柱、５４ａ，５４ｂ……イヤリ
ング、５６……ホルダ固定具、５６３ａ，５６３
ｂ……ねじれコイルバネ、２００……基板バイア
ス印加機構、２１０……エアシリンダ、２２０…
…連結体、２３０……電極ブロツク、２４０……
ベローズ包囲体、２５０……支柱。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 真空中において一枚づつ基体表面に薄膜処理
   を施すために、 Ａ 該基体を鉛直に保持する基体ホルダー、 Ｂ 該基体ホルダーに保持された該基体の裏面
   に、接近し停止して該基体にバイアス電圧を
   印加し、次いで離遠するという、接近・離遠
   の直線的往復運動を繰り返す基体バイアス印
   加機構、 のＡ、Ｂを備え、かつ、該基体バイアス印加機構
   は、 Ｃ 真空中においてエアシリンダーにより駆動
   されるシヤフト、 Ｄ 該シヤフトの先端に連結体を介して取り付
   けられ該基板の裏面に接触する電極ブロツ
   ク、 Ｅ 伸縮が可能なように該シヤフトを囲んでコ
   イル状に巻かれた該電極ブロツクに冷媒を供
   給する冷媒パイプ、 のＣ、Ｄ、Ｅを含んで構成されることを特徴とす
   る基体処理装置。 (2) 該シヤフトの一部は、該電極ブロツクと該エ
   アシリンダーとの間に設けられた伸縮可能なベ
   ローズ胴管に包囲されて基体処理室内部の雰囲
   気と真空的に隔絶され、該ベローズ胴管に包囲
   された空間は基体処理室を排気するのとは別の
   真空ポンプにより排気されていることを特徴と
   する実用新案登録請求の範囲第１項記載の基体
   処理装置。 (3) 該電極ブロツクがヒーターを内蔵することを
   特徴とする実用新案登録請求の範囲の第２項記
   載の基体処理装置。