JPH0613751B2

JPH0613751B2 - 連続スパッタ装置

Info

Publication number: JPH0613751B2
Application number: JP61048341A
Authority: JP
Inventors: 壮介川島; 三郎金井; 一晃市橋
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1986-03-07
Filing date: 1986-03-07
Publication date: 1994-02-23
Anticipated expiration: 2009-02-23
Also published as: JPS62207866A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、連続スパッタ装置に係り、特にベーク処理、
スパッタエッチ処理等の清浄化処理、スパッタ処理を連
続して実施する連続スパッタ装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来のスパッタ装置としては、例えば、特開昭６０−５
２５７４号公報に記載のように、外形が五角形で減圧排
気されるバッファ室と、該バッファ室と連通し五角形の
四辺に対応して設けられバッファ室を介して減圧排気さ
れる４室の処理室と、バッファ室と連通し五角形の残り
一辺に対応して設けられ減圧排気されるローディング室
と、試料保持手段を各処荷室とローディング室とに対応
した位置で有し試料保持手段をローディング室→各処理
室→ローディング室のようにバッファ室内で順次回転さ
せて移動させる移動手段とを具備したものが知られてい
る。

このようなスパッタ装置では、ローディング室に搬入さ
れた試料は、１個毎試料保持手段に渡され、移動手段に
よる回転移動により各処理室に対応させられる。試料保
持手段に保持された試料は、この間に、試料の表面に吸
着した汚染ガスを除去するベーク処理、スパッタ前の試
料表面の酸化物層を除去するスパッタエッチ処理、ある
いは薄膜を形成するスパッタ処理が任意に組合されて処
理される。このような処理が終了した試料は、試料保持
手段から取り除かれ１個毎ローディング室に戻され、そ
の後、ローディング室から搬出される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記のようなスパッタ装置では、試料のベーク処理、ス
パッタエッチ処理時に発生したガスをバッファ室を介し
て排気するため、バッファ室並びに各処理室を減圧排気
する手段の排気能力によっては、上記ガスのバッファ室
からの排気が不充分となり、該ガスがスパッタ処理を実
施する処理室に廻り込みクロスコンタミネーションを生
じる危険性がある。このようなクロスコンタミネーショ
ンは、従来のＬＳＩパターン配線膜やゲート膜の形成に
おいては一応無視できる程度のものであったが、しか
し、サブミクロンオーダーのＬＳＩパターン配線膜やゲ
ート膜の形成においては無視できなくなる。

本発明の目的は、試料のベーク処理、スパッタエッチ処
理時に発生したガスをバッファ室を介さずに排気して試
料１個毎のスパッタ処理を実施する処理室への該ガスの
廻り込みを防止することで、クロスコンタミネーション
が生じるのを防止できる連続スパッタ装置を提供するこ
とにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、連続スパッタ装置を、バッファ室と、該バ
ッファ室内を減圧排気する排気手段と、前記バッファ室
内と連通可能に該バッファ室に複数設けられその内少な
くとも２室で試料を１個毎スパッタ処理する処理室と、
該処理室内を減圧排気する排気手段と、前記バッファ室
内と連通可能に該バッファ室に設けられた前処理室と、
該前処理室内に設けられ前記試料のスパッタ処理面を１
個毎加熱処理する加熱ステーションと、該加熱ステーシ
ョンとは異なる位置で前記前処理室内に設けられ前記試
料のスパッタ処理面を１個毎スパッタエッチ処理するエ
ッチステーションと、前記前処理室内を前記バッファ室
内とは独立して減圧排気した前記加熱ステーション、エ
ッチステーションでの前記試料の処理時に発生したガス
を前記バッファ室内を介さずに前記前処理室外へ排気す
る排気手段と、前記前処理室内と連通可能に該前処理室
に設けられたロード室、アンロード室と、該ロード室
内、アンロード室内を減圧排気する排気手段と、前記試
料を１個毎保持する複数の試料保持手段を前記バッファ
室内で前記処理室並びに前記前処理室に対応する位置に
間欠的に移動させる試料搬送手段と、前記ロード室内、
アンロード室内を介して前記前処理室内に前記試料を搬
入出し前記前処理室内で前記加熱ステーション、エッチ
ステーションの少なくとも１つを通して前記試料を移動
させ前記試料保持手段と前記前処理室内との間で前記試
料を搬送する試料搬送手段とを備えたものとすることに
より、達成される。

〔作用〕

前処理室内に搬入された試料はここでスパッタ処理面を
清浄化処理、つまり、ベーク処理やスパッタエッチ処理
される。このような清浄化処理時に発生したガスは、バ
ッファ室内を介さずに前処理室外へ排気される。清浄化
処理が完了した試料は、前処理室から試料保持手段に渡
されバッファ室内を試料搬送手段で各処理室に対応して
移動させられ、この間にスパッタ処理が実施される。処
理済みの試料は、前処理室内に搬送された後に前処理室
外へ搬出される。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図〜第３図により説明す
る。

第１図、第２図で、バッファ室10は、外形が五角柱で縦
断面で略Ｕ字形空間を有する。バッファ室10の五角形の
各辺壁には、開口11を有する押付座12が設けられてい
る。バッファ室10の五角形の各辺の外側には、各開口11
によりバッファ室10内と連通して前処理室20と４室の処
理室30〜60が配設されている。この場合、処理室30は、
加熱室であり、赤外線放射ヒータ等の加熱手段31が開口
11に対応して設けられている。処理室40,50は、スパッ
タ室でスパッタ手段41,51がそれぞれ設けられている。
処理室60は、予備室である。バッファ室10内には、回転
ドラム70が、ベアリング等の回転支承手段71により回転
可能に設けられている。回転ドラム70は、この場合、動
力伝達手段72，歯車73,74を介してモータ75を作動させ
ることで回転させられる。動力伝達手段72，歯車73,7
4，モータ75は、バッファ室10外に設けられている。回
転ドラム70には、各開口11に対応した位置で試料保持手
段80が、この場合、５個配設されている。試料保持手段
80は、ベローズ等の伸縮手段90を介して回転ドラム70の
外周に設けられている。伸縮手段90は、バッファ室10内
を気密保持する機能を有している。試料保持手段80は、
試料を被処理面垂直姿勢にて保持し、該保持は、例え
ば、爪（図示省略）の弾性力によりなされる。プッシャ
110は、バッファ室10を構成する形状が円筒の内筒13の
中心を略中心とし放射状に５本設けられている。プッシ
ャ110は、真空封止支承手段111により半径方向に往復動
可能であり、該往復動により外側端を試料保持手段80の
裏面に当接可能となっている。プッシャ110の内側端部
と真空室封止支承手段111との間でコイルバネ等のバネ1
12がプッシャ110に環装されている。円錐カム113は、内
筒13の中心を略軸心として設けられている。プッシャ11
0の内側端には、ローラ114が設けられ、ローラ114は、
バネ112のバネ力で円錐カム113の円錐面に常に当接させ
られている。円錐カム113は、エアーシリンダ等の昇降
駆動手段115が設けられている。バッファ室10の処理室3
0〜60と対応する各辺壁には、バッファ室10と処理室30
〜60とを連通させる排気口14が形成されている。処理室
30〜60には、各排気口14を開閉する弁120が設けられれ
ている。弁120は、エアーシリンダ等の駆動手段121によ
り開閉弁駆動される。バッファ室10の底部には、Ｌ字形
排気管130を介して高真空ポンプ131が連結されている。
この場合、メインバルブ132を開閉手段（図示省略）に
より開閉弁駆動することでバッファ室10内は高真空排気
される。処理室30〜60には、粗引排気管133が連結され
ると共に、処理ガスを導入可能なようにガス配管140が
仕切弁141，絞り弁142を介して連結されている。

第１図，第２図で、前処理室20には、試料を前処理室20
に搬入するベルト搬送装置等の試料搬送手段21と、加熱
ステーション22と、エッチステーション23と、試料を試
料搬送手段21のプッシャ211と加熱ステーション22のプ
ッシャ221との間で搬送する回転アーム搬送装置等の試
料搬送手段24と、試料を加熱ステーションのプッシャ22
1とエッチステーションのプッシャ231との間で搬送する
回転アーム搬送装置等の試料搬送手段25と、試料を搬出
するベルト搬送装置等の試料搬送手段26と、エッチステ
ーション23のプッシャ231と試料搬送手段26のプッシャ2
61との間で試料を搬送する回転アーム搬送装置等の試料
搬送手段27と、試料の被処理面姿勢を水平上向姿勢と垂
直姿勢との間で変換すると共に試料を試料搬送手段26の
プッシャ261と試料保持手段80との間で搬送するリンク
機構を用いた搬送装置等の試料搬送手段28とが設けられ
ている。前処理室20の側壁には、Ｌ字形排気管134を介
して高真空ポンプ135が連結されている。前処理室２０
内は、高真空ポンプ１３５によりバッファ室１０内と同
様に高真空排気される。加熱ステーション22には、赤外
線放射ヒータ等の加熱手段222が設けられている。エッ
チステーション23には、試料電極232と対向電極（図示
省略）と対向電極を昇降駆動する駆動手段（図示省略）
とプッシャ231を昇降駆動する駆動手段（図示省略）と
スパッタエッチ処理時に試料電極232および対向電極を
含む空間を形成する遮へい手段233（絶絞材で形成）と
でなるスパッタエッチ手段が設けられている。また、こ
の場合、処理ガスは、対向電極を介して試料電極232に
向って放出されるようになっている。空間は差動排気さ
れる。

第１図，第２図で、処理室20は、試料搬送手段21に対応
した位置でゲートバルブ等の真空間遮断手段150を介し
てロード室160が設けられている。ロード室160内には、
ロード室160内で試料を搬送し真空間遮断手段150を介し
て試料搬送手段21に試料を渡すベルト搬送装置等の試料
搬送手段161が設けられている。ロード室160には、試料
搬送手段161と対応した位置でゲートバルブ等の大気真
空間遮断手段170が設けられている。大気真空間遮断手
段170の大気側には、カセットローダ180から試料を受け
取り搬送し大気真空間遮断手段170を介して試料を試料
搬送手段161に渡すベルト搬送装置等の試料搬送手段190
が設けられている。一方、処理室20は、試料搬送手段26
に対応した位置でゲートバルブ等の真空間遮断手段151
を介してアンロード室162が設けられている。アンロー
ド室162内には、アンロード室62内で試料を搬送し真空
間遮断手段151を介して試料搬送手段26から試料を受け
取るベルト搬送装置等の試料搬送手段163が設けられて
いる。アンロード室162には、試料搬送手段163と対応し
た位置でゲートバルブ等の大気真空間遮断手段171が設
けられている。大気真空間遮断手段171の大気側には、
カセットアンローダ181に試料を渡し大気真空間遮断手
段171を介して試料を試料搬送手段163から受け取り搬送
するベルト搬送装置等の試料搬送手段191が設けられて
いる。なお、図示省略したが、ロード室160，アンロー
ド室162には、真空排気手段と真空から大気圧へのリー
ク手段とがそれぞれ設けられている。

第３図で、処理室30〜60が設けられたバッファ室10と前
処理室20とロード室160とアンロード室162は、架台200
上に設置されている。カセットローダ180とカセットア
ンローダ181とを含む筺体210は、架台200に着脱可能に
設けられている。これにより、スパッタ装置が設置され
るクリーンルームの仕切壁300を境にして架台200側をス
パッタ装置の保守領域に、また、筺体210側を清浄領域
つまりクリーンルーム内に置くことができる。このた
め、試料への塵埃の付着を防止できる。また、他設備と
連結し自動搬送ライン化する場合でも、装置全体の変更
を必要とせず、単に筺体210を架台200より取り外し新た
に別搬送ラインを取り付けることで容易に対応できる。

第１図，第２図で、この状態から昇降駆動手段115を作
動させ円錐カム113を下降させることで、プッシャ110は
バネ112のバネ力に抗して試料保持手段80の裏面に向っ
て移動させられる。この移動の途中でプッシャ110の外
側端は、試料保持手段80の裏面に当接する。この移動を
更に続行することで試料保持手段80は押付座12に向って
移動させられ、最終的には、押付座12に当接して押し付
けられる。このような状態では、バッファ室10内と前処
理室20内との連通は遮断される。その後、メインバルブ
132を開弁し高真空ポンプ131を作動させることで、バッ
ファ室10内は高真空排気される。また、弁120を開弁し
排気口14を開けることで、処理室30〜60内はバッファ室
10内を介して高真空に排気される。一方、真空間遮断手
段150,151を閉止して前処理室20内とロード室160内，ア
ンロード室162内との連通を遮断し、高真空ポンプ135を
作動させることで前処理室20内は高真空排気される。な
お、ロード室160内，アンロード室162内はリーク手段に
より大気圧になされ大気真空間遮断手段170,171は開け
られる。その後、未処理の試料を収納したカセット（図
示省略）をカセットローダ180上にセットし、空のカセ
ット（図示省略）をカセットアンローダ181上にセット
することで運転が開始される。試料搬送手段190を作動
させることで未処理の試料はカセットから取り出され大
気真空間遮断手段170に向って搬送される。その後、試
料搬送手段161を作動させることで、試料搬送手段190に
より搬送されてきた試料は、開けられている大気真空間
遮断手段170を介して試料搬送手段161に渡されてロード
室160内に搬入される。その後、大気真空間遮断手段170
は閉められ、ロード室160内は真空排気される。その
後、真空間遮断手段150が開けられ、ロード室160内は前
処理室20内と連追させられる。この状態で、試料搬送手
段161を作動させ、試料搬送手段21を作動させること
で、試料は開けられている真空間遮断手段150を介して
試料搬送手段161から試料搬送手段21に渡されて前処理
室20内に搬入される。その後、真空間遮断手段150は閉
められロード室160内には、上記操作により新たな試料
が搬入される。一方、試料搬送手段21に渡され、プッシ
ャ211に対応した位置に到達した時点でストッパ212等に
より搬送を停止される。その後、プッシャ211を上昇さ
せることで、試料は、試料搬送手段21からプッシャ211
に渡される。その後、試料搬送手段24の試料保持部をプ
ッシャ211に対応させプッシャ211を下降させることで、
試料は、プッシャ211から試料搬送手段24にの試料保持
部に渡される。その後、試料搬送手段24の試料保持部は
加熱ステーション22のプッシャ211に向って移動させら
れ、該移動は、試料搬送手段24の試料保持部がプッシャ
221と対応する位置に到達した時点で停止される。その
後、プッシャ221を上昇させることで、試料は、試料搬
送手段24の試料保持部からプッシャ221と渡される。そ
の後、試料搬送手段24は、上記操作を繰り返し実施可能
なように第１図に示す場所に退避させられる。一方、プ
ッシャ221は下降させられ試料は加熱手段222により加熱
されてベーク処理される。このベーク処理にて発生した
ガスは高真空ポンプ135により前処理室20外へ排気され
る。ベーク処理完了後、試料を保持した状態でプッシャ
221は上昇させられる。その後、試料搬送手段25の試料
保持部をプッシャ221に対応させプッシャ221を下降させ
ることで、試料は、プッシャ221から試料搬送手段25の
試料保持部に渡される。その後、試料搬送手段25の試料
保持部はエッチステーション23のプッシャ231に向って
移動させられ、該移動は、試料搬送手段25の試料保持部
がプッシャ231と対応する位置に到達し現時点で停止さ
れる。その後、プッシャ231を上昇させることで、試料
は試料搬送手段25の試料保持部からプッシャ231に渡さ
れる。その後、試料搬送手段25は、上記操作を繰り返し
実施可能なように第１図に示す場所に退避させられる。
一方、プッシャ231は下降させられエッチステーション2
3の試料電極上に載置される。その後、対向電極は下降
させられエッチステーション23の空間には、処理ガスが
導入される。対向電極と試料電極との間隔は適正間隔に
調整，維持され、電極間に、例えば、高周波電力が印加
される。高周波電力の印加により電極間には放電が生
じ、該放電により処理ガスはプラズマ化される。該プラ
ズマにより試料はスパッタエッチ処理される。スパッタ
エッチ処理で生じたガスおよび処理ガスは空間から前処
理室20内に差動排気されて前処理室20外へ排気される。
スパッタエッチ処理完了後、対向電極は上昇させられ
る。その後、プッシャ231を上昇させることで、試料
は、試料電極からプッシャ231に渡される。その後、試
料搬送手段27の試料保持部をプッシャ231に対応させプ
ッシャ231を下降させることで、試料は、プッシャ231か
ら試料搬送手段27の試料保持部に渡される。その後、試
料搬送手段27の試料保持部は、プッシャ261に向って移
動させられ、該移動は、試料搬送手段27の試料保持部が
プッシャ261に対応する位置に到達した時点で停止され
る。その後、プッシャ261を上昇させることで、試料
は、試料搬送手段27の試料保持部からプッシャ261に渡
される。その後、試料搬送手段27は、上記操作を繰り返
し実施可能なように第１図に示す場所に退避させられ
る。一方、プッシャ261に渡された試料は、試料搬送手
段28の試料保持部（例えば、爪により機械的に保持）に
渡される。試料搬送手段28の試料保持部に渡された試料
は、被処理面姿勢を水平上向姿勢から垂直姿勢に変換さ
れた後に、バッファ室10内と前処理室20内との連通を遮
断している試料保持手段80に渡される。その後、試料搬
送手段28は、上記操作を繰り返し実施可能なように第２
図に示す状態に戻される。その後、昇降駆動手段115を
作動させ円錐カム113を上昇させることで、プッシャ110
は、バネ112のバネ力により円筒13の中心に向って移動
させられる。該移動により押付座12への試料保持手段80
の押し付けおよび試料保持手段80の裏面へのプッシャ11
0の当接は解除される（第１図，第２図）。この状態
で、モータ75を作動させ回転ドラム70を第１図では反時
計回り方向に1/5周回転させることで、試料を保持した
試料保持手段80は、処理室30の開口11に対応させられ、
また、試料を保持していない試料保持手段80が、前処理
室20の開口11に対応させられる。その後、上記操作によ
り試料保持手段80は、押付座12に押し付けられ、これに
より、バッファ室10内と前処理室20内との連通は遮断さ
れる。処理室30で試料は加熱され、一方、カセットから
ロード室160内を通り前処理室20内には上記操作により
新たな試料が搬入され、該試料はベーク処理，スパッタ
エッチ処理された後に試料搬送手段28により姿勢変換さ
れる。このようにして試料は前処理室20内に順次搬入さ
れ、順次ベーク処理，スパッタ処理された後に、順次姿
勢変換されて試料保持手段80に順次渡される。試料搬送
手段80に渡された試料は、回転ドラム70を第１図では反
時計回り方向に1/5周毎回転させることで、処理室30〜6
0に順次対応させられ、これにより、試料は、加熱され
てスパッタ処理される。なお、全ての処理が完了した試
料は、試料保持手段80から試料搬送手段28の試料保持部
に渡され、姿勢を垂直姿勢から水平上向姿勢に変換され
た後にプッシャ261を介して試料搬送手段26に渡され
る。その後、真空間遮断手段151を開け試料搬送手段26,
163を作動させることで、処理済みの試料は、前処理室2
0内からアンロード室162内に搬入される。その後、真空
間遮断手段151を閉めアンロード室162内は大気圧に戻さ
れる。その後、大気真空間遮断手段171を開け試料搬送
手段163,191を作動させることで、処理済みの試料は、
アンロード室162外に搬出されて空のカセットに回収さ
れる。このような操作を繰り返し実施することで、処理
済みの試料は、バッファ室10から取り出され前処理室20
内，アンロード室162内を通って空のカセットに１個毎
回収される。

本実施例では、次のような効果が得られる。

(1)試料のベーク処理，スパッタエッチ処理時に発生し
たガスをバッファ室を介さずに排気できスパッタ処理を
実施する処理室への廻り込みを防止できるため、クロス
コンタミネーションが生じるのを防止できる。

(2)前処理室でベーク処理，スパッタエッチ処理を行う
ため、スパッタ処理できる処理室数が増加し、サブミク
ロンオーダーの配線膜に要求される異種金属膜による多
層膜、例えば、３層成膜を連続処理にて得ることができ
る。

なお、本実施例では、試料の前処理としてベーク処理，
スパッタエッチ処理を実施しているが、この他にベーク
処理のみ、スパッタエッチ処理のみを実施するようにし
ても良い。また、処理室内の排気をバッファ室を介さず
に独立して実施するように構成しても良い。

〔発明の効果〕

本発明によれば、前処理室内での試料のスパッタ処理面
の清浄化処理時に発生したガスをバッファ室内を介さず
に排気できスパッタ処理を実施する処理室内への廻り込
みを防止できるので、クロスコンタミネーションが生じ
るのを防止できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例の連続スパッタ装置の横断
面図、第２図は、第１図のＡ−Ａ視断面図、第３図は、
第１図の平面外観図である。 10……バッファ室、11……開口、20……前処理室、21,2
4ないし28……試料搬送手段、22……加熱ステーショ
ン、23……エッチステーション、30ないし60……処理
室、70……回転ドラム、71……回転支承手段、72……動
力伝達手段、73,74……歯車、75……モータ、80……試
料保持手段、90……伸縮手段、110……プッシャ、111…
…真空封止支承手段、112……バネ、113……円錐カム、
114……ローラ、115……昇降駆動手段、131……高真空
ポンプ、135……高真空ポンプ

フロントページの続き (72)発明者市橋一晃山口県下松市大字東豊井794番地株式会社日立製作所笠戸工場内 (56)参考文献特開昭60−52574（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−208074（ＪＰ，Ａ) 実開昭59−165462（ＪＰ，Ｕ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】バッファ室と、該バッファ室内を減圧排気
する排気手段と、前記バッファ室内と連通可能に該バッ
ファ室に複数設けらその内少なくとも２室で試料を１個
毎スパッタ処理する処理室と、該処理室内を減圧排気す
る排気手段と、前記バッファ室内と連通可能に該バッフ
ァ室に設けられた前処理室と、該前処理室内に設けられ
前記試料のスパッタ処理面を１個毎加熱処理する加熱ス
テーションと、該加熱ステーションとは異なる位置で前
記前処理室内に設けられ前記試料のスパッタ処理面を１
個毎スパッタエッチ処理するエッチステーションと、前
記前処理室内を前記バッファ室内とは独立して減圧排気
し前記加熱ステーション、エッチステーションでの前記
試料の処理時に発生したガスを前記バッファ室内を介さ
ずに前記前処理室外へ排気する排気手段と、前記前処理
室内と連通可能に該前処理室に設けられたロード室、ア
ンロード室と、該ロード室内、アンロード室内を減圧排
気する排気手段と、前記試料を１個毎保持する複数の試
料保持手段を前記バッファ室内で前記処理室並びに前記
前処理室に対応する位置に間欠的に移動させる試料搬送
手段と、前記ロード室内、アンロード室内を介して前記
前処理室内に前記試料を搬入出し前記前処理室内で前記
加熱ステーション、エッチステーションの少なくとも１
つを通して前記試料を移動させ前記試料保持手段と前記
前処理室内との間で前記試料を搬送する試料搬送手段と
を備えたことを特徴とする連続スパッタ装置。
【請求項２】前記バッファ室、複数の前記処理室、前記
前処理室及び前記ロード室、アンロード室をクリーンル
ームの仕切壁を境にして前記クリーンルーム外に置き、
前記クリーンルーム内に面して前記ロード室、アンロー
ド室を配置し、該ロード室、アンロード室の後方位置に
前記前処理室を配置し、該前処理室の後方位置に複数の
前記処理室が設けられた前記バッファ室を配置した特許
請求の範囲第１項記載の連続スパッタ装置。
【請求項３】前記前処理室内を減圧排気する前記排気手
段を、前記バッファ室内と同様に高真空排気する手段と
した特許請求の範囲第１項記載の連続スパッタ装置。