JPH05206063A - 積層配線形成用スパッタ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 スループットを向上させ、自然酸化膜の生成
を抑える。 【構成】 トランスファーチャンバ４に、半導体ウエハ
の金属膜表面に後処理を施す後処理チャンバ１１を気密
通路を介して接続した。スパッタチャンバ５と後処理チ
ャンバ１１との間での半導体ウエハの受け渡しがトラン
スファーチャンバ４を介して行なわれる。積層配線を形
成するに当たり半導体ウエハは装置外に搬送されなくな
り、成膜工程を真空連続処理にて行なうことができる。
このため、スループットが向上すると共に、半導体ウエ
ハが大気に晒されることがなくなって制御性，再現性の
高い界面制御が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体ウエハに金属膜
を複数層形成するときに使用する積層配線形成用スパッ
タ装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種のスパッタ装置を使用して
半導体ウエハ上に積層配線を設けるには、第１層目の配
線（金属膜）を形成した後に半導体ウエハを別の処理装
置に搬送し、そこで酸化処理あるいは窒化処理を施し、
そして、第２層目の配線を形成すべく再びスパッタ装置
に戻していた。

【０００３】従来のスパッタ装置を図６によって説明す
る。図６は従来の積層配線形成用スパッタ装置の概略構
成を示す平面図である。同図において、１はロードチャ
ンバ、２はバッファチャンバ、３はクリーニングチャン
バである。

【０００４】４はトランスファーチャンバ、５は半導体
ウエハに金属膜をスパッタリング法によって形成するた
めのスパッタチャンバで、このスパッタチャンバ５はこ
の例ではトランスファーチャンバ４の周囲に３個配置さ
れている。ある。前記トランスファーチャンバ４は、ス
パッタチャンバ５に半導体ウエハを前記クリーニングチ
ャンバ３から移載し、金属膜形成後の半導体ウエハをス
パッタチャンバ５からクリーニングチャンバ３へ移載す
るように構成されている。そして、このトランスファー
チャンバ４とスパッタチャンバ５との間は、気密が保た
れるように構成されている。

【０００５】次に、このように構成された積層配線形成
用スパッタ装置によって半導体ウエハ上に積層配線を形
成する手順について説明する。

【０００６】先ず、ロードロックチャンバ１に半導体ウ
エハを装着させる。半導体ウエハは、そのロードロック
チャンバ１からバッファチャンバ２，クリーニングチャ
ンバ３を経てトランスファーチャンバ４へ導入される。
そして、トランスファーチャンバ４によって３個のスパ
ッタチャンバ５の何れかへ移載され、移載先のスパッタ
チャンバ５内で第１層目の金属膜が形成される。

【０００７】スパッタチャンバ５内で第１層目の金属膜
が成膜された半導体ウエハは、トランスファーチャンバ
４によってスパッタチャンバ５から搬出され、クリーニ
ングチャンバ３，バッファチャンバ２を通ってロードロ
ックチャンバ１へ搬送される。

【０００８】そして、ロードロックチャンバ１から半導
体ウエハを一度装置外へ取出し、その半導体ウエハに他
の装置（後処理装置）にて酸化処理あるいは窒化処理を
施す。

【０００９】後処理後の半導体ウエハは再びロードロッ
クチャンバ１へ戻され、そこからバッファチャンバ２，
クリーニングチャンバ３およびトランスファーチャンバ
４を介してスパッタチャンバ５へ移載される。しかる
後、スパッタチャンバ５内で半導体ウエハに第２層目の
金属膜を形成する。このようにして半導体ウエハ上に積
層配線が形成されていた。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】従来のスパッタリング
装置して積層配線を形成するには、第１層目の金属膜を
形成した後、半導体ウエハを１度装置外に取り出して他
の装置にて酸化または窒化などの後処理を行ない、再度
スパッタリング装置にて第２層目の金属膜を形成しなけ
ればならないので、スループットが落ちるという問題が
あった。

【００１１】また、第１層目の金属膜を形成した後や、
後処理装置にて処理を施して第２層目の金属膜を形成す
る前に半導体ウエハが大気に晒されるので、半導体ウエ
ハに自然酸化膜が形成されてしまう。その自然酸化膜を
何らかの方法で除去する必要があった。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明に係る積層配線形
成用スパッタ装置は、移載装置に、この移載装置によっ
て半導体ウエハが出し入れされかつ半導体ウエハの金属
膜表面に後処理を施す後処理チャンバを気密通路を介し
て接続したものである。

【００１３】

【作用】スパッタチャンバと後処理チャンバとの間での
半導体ウエハの受け渡しが移載装置を介して行なわれ、
積層配線を形成するに当たり半導体ウエハは装置外に搬
送されなくなる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１および図２に
よって詳細に説明する。図１は本発明に係る積層配線形
成用スパッタ装置の概略構成を示す平面図、図２は本発
明に係る積層配線形成用スパッタ装置に使用する後処理
装置の断面図である。これらの図において前記図６で説
明したものと同一もしくは同等部材については、同一符
号を付し詳細な説明は省略する。

【００１５】図１および図２において、１１は半導体ウ
エハ（図示せず）に酸化処理や窒化処理などの後処理を
施すための後処理チャンバである。この後処理チャンバ
１１はスパッタチャンバ５に隣接する位置に配置され、
トランスファーチャンバ４に接続されている。なお、本
実施例で使用するスパッタチャンバ５はトランスファー
チャンバ４を囲むように４個配設されている。

【００１６】そして、この後処理チャンバ１１は気密通
路１１ａを介してトランスファーチャンバ４に接続され
ており、トランスファーチャンバ４との半導体ウエハの
受け渡しがこの気密通路１１ａを通して行なわれるよう
に構成されている。すなわち、真空連続処理にて半導体
ウエハを移載させることができる。

【００１７】後処理チャンバ１１は半導体ウエハを載置
固定するためのウエハステージ１２が内側底部に設けら
れ、真空ポンプ１３に連通されている。１４は後処理チ
ャンバ１１内に処理ガスを導入するための処理ガス導入
口である。なお、処理ガスとしては、酸素ガス，窒素ガ
ス，アンモニアガス，Ｎ₂Ｏガス，ＣＯガス，Ｈ₂ガス等
が使用される。

【００１８】次に、このように構成された本発明に係る
スパッタ装置によって半導体ウエハに積層配線を形成す
る手順について説明する。先ず、従来と同様にしてスパ
ッタチャンバ５に半導体ウエハを装着させ、そこで第１
層目の金属膜を形成する。

【００１９】第１層目の金属膜を形成した後、トランス
ファーチャンバ４を介して半導体ウエハをスパッタチャ
ンバ５から後処理チャンバ１１へ移載させる。このとき
には、半導体ウエハを後処理チャンバ１１のウエハステ
ージ１２に載置させる。そして、ガス導入口１４から処
理ガスを後処理チャンバ１１内へ導入し、真空ポンプ１
３を用いて数ｍTorrから数気圧にまで圧力制御を行なう
ことによって、第１層金属膜の表面層の後処理を行な
う。

【００２０】後処理チャンバ１１にて後処理を行なった
後、トランスファーチャンバ４を介して再び半導体ウエ
ハをスパッタチャンバ５へ移載させ、真空連続処理にて
台に層目の金属膜を形成する。

【００２１】１カセットに半導体ウエハが２５枚挿入さ
れているとして、１カセットの処理時間がスパッタ装置
１，後処理装置１とすると、第１層金属膜形成後に後処
理を行ない、その後、第２層金属膜を形成する場合に
は、合計３の時間が必要である。それに対し、本実施例
に示したように、スパッタチャンバ５を複数個有するス
パッタ装置に後処理チャンバ１１を付加した装置構成を
採ると、各チャンバで同時に処理を行なえ１カセット＋
数ウエハ分の処理時間で処理が終了するので、１＋α
（α：数ウエハ処理時間）にて処理を終了することがで
き、スループットが向上する。

【００２２】また、第１層金属膜形成開始から第２層金
属膜形成まで半導体ウエハが大気に晒されることがない
ので、半導体ウエハに自然酸化膜が形成されるのを防ぐ
ことができる。

【００２３】なお、後処理チャンバ１１としては、本実
施例示したようにガス導入口１４を設ける以外に、図３
〜図５に示すように構成することもできる。図３は温度
制御装置を備えた後処理チャンバの他の例を示す断面
図、図４はプラズマ処理装置を備えた後処理チャンバの
他の例を示す断面図、図５はイオン照射装置を備えた後
処理チャンバの他の例を示す断面図である。これらの図
において前記図１および図２で説明したものと同一もし
くは同等部材については、同一符号を付し詳細な説明は
省略する。

【００２４】図３において、２１はアニール用ランプ、
２２は加熱用ガス導入口である。アニール用ランプ２１
はアークランプあるいはハロゲンランプが用いられ、後
処理チャンバー１１の本体１１ａに内蔵されている。ま
た、加熱用ガス導入口２２はウエハステージ１２に開口
し、室温〜５００℃のガスが吹出すように構成されてい
る。

【００２５】アニール用ランプ２１を用いることにより
ウエハ温度を３００℃〜１２００℃までの温度範囲で昇
温レート１００℃／秒程度にて昇温することができる。
同時にウエハステージ１２に開口した加熱用ガス導入口
２２より室温〜５００℃のガスを流すことにより、ウエ
ハ加熱の均一性を向上させることができる。また、室温
ガスを流すことにより、制御性良く半導体ウエハを冷却
できるようになる。

【００２６】図４において、２３は後処理チャンバ１１
内にプラズマを生じさせるためのプラズマ生成用電源で
ある。このプラズマ生成用電源２３としてはＤＣ電源あ
るいはＲＦ電源が考えられる。

【００２７】ガス導入口１４から処理ガスを後処理チャ
ンバ１１内に導入し、プラズマ処理ことにより、半導体
ウエハ上の第１層金属膜の表面を効率よく前処理するこ
とができる。

【００２８】図５において、２４は後処理チャンバ１１
の上部に設けられたイオン化室である。このイオン化室
２４には、ガス導入口１４が設けられると共に、フィラ
メント２５および電源２６等を備えたイオン照射装置が
設けられている。なお、２７はウエハステージ１２上に
載置された半導体ウエハである。

【００２９】処理ガス導入口１４から処理ガスをイオン
化室２４に導入した後、イオン化室２４にてフィラメン
ト２５等を用いて処理ガスをイオン化する。次に、電源
２６を用い半導体ウエハ２７との間に電位差をつくり、
イオン化した処理ガスを半導体ウエハ２７へ引き込む。

【００３０】このようにして半導体ウエハ２７上の第１
層金属膜の表面層を反応させる。

【００３１】また、上述した各実施例では半導体ウエハ
上に金属膜を２層だけ形成する例について説明したが、
本発明はそのような限定にとらわれることなく、３層以
上の多層膜でもよい。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る積層配
線形成用スパッタ装置は、移載装置に、この移載装置に
よって半導体ウエハが出し入れされかつ半導体ウエハの
金属膜表面に後処理を施す後処理チャンバを気密通路を
介して接続したため、スパッタチャンバと後処理チャン
バとの間での半導体ウエハの受け渡しが移載装置を介し
て行なわれ、積層配線を形成するに当たり半導体ウエハ
は装置外に搬送されなくなる。

【００３３】したがって、第１層目の金属膜を形成した
後、後処理および第２層目の金属膜形成を真空連続処理
にて行なうことができる。このため、スループットが向
上すると共に、半導体ウエハが大気に晒されることがな
くなって制御性，再現性の高い界面制御が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る積層配線形成用スパッタ装置の概
略構成を示す平面図である。

【図２】本発明に係る積層配線形成用スパッタ装置に使
用する後処理装置の断面図である。

【図３】温度制御装置を備えた後処理チャンバの他の例
を示す断面図である。

【図４】プラズマ処理装置を備えた後処理チャンバの他
の例を示す断面図である。

【図５】イオン照射装置を備えた後処理チャンバの他の
例を示す断面図である。

【図６】従来の積層配線形成用スパッタ装置の概略構成
を示す平面図である。

【符号の説明】

４ トランスファーチャンバ ５ スパッタチャンバ １１ 後処理チャンバ １２ ウエハステージ １３ 真空ポンプ １４ ガス導入口

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体ウエハに金属膜を形成するスパッ
   タチャンバを備え、このスパッタチャンバに半導体ウエ
   ハ出し入れ用移載装置が気密通路を介して接続された積
   層配線形成用スパッタ装置において、前記移載装置に、
   この移載装置によって半導体ウエハが出し入れされかつ
   半導体ウエハの金属膜表面に後処理を施す後処理チャン
   バを気密通路を介して接続したことを特徴とする積層配
   線形成用スパッタ装置。