JPH06188303A - スパッタリング装置 - Google Patents

スパッタリング装置

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JPH06188303A
JPH06188303A JP33705692A JP33705692A JPH06188303A JP H06188303 A JPH06188303 A JP H06188303A JP 33705692 A JP33705692 A JP 33705692A JP 33705692 A JP33705692 A JP 33705692A JP H06188303 A JPH06188303 A JP H06188303A
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JP
Japan
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wafer
clamp ring
wafer stage
stage
distance
Prior art date
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Pending
Application number
JP33705692A
Other languages
English (en)
Inventor
Eisuke Miyagi
英輔 宮城
Takeshi Takiyamada
剛 滝山田
Akio Shimizu
昭男 清水
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Renesas Semiconductor Package and Test Solutions Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Hokkai Semiconductor Ltd
Hitachi Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ウェハをクランプする時に、該ウェハを適切
な圧力によって押圧することにより、前記ウェハの破損
を防止し、さらに、スパッタリング時の処理生成物が前
記ウェハの裏面やウェハステージに廻り込むのを防止す
る。 【構成】 ウェハ15を収容して陰極を兼ねたウェハス
テージ11と、前記ウェハステージ11を上下に粗動さ
せるウェハステージ昇降装置12と、前記ウェハステー
ジ11に当接するように弾性材により構成されたクラン
プリング13と、前記クランプリング13の距離を自在
に変化させることができるクランプリング移動機構14
と、前記クランプリング13の下面に設けられ、前記ウ
ェハ15を押さえる爪部16と、前記クランプリング1
3の雌ねじ部分に取り付けられる調整ねじ17と、陽極
である18とから構成されるスパッタリング装置とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体処理工程におい
てウェハをクランプする機構を備えた設備に関するもの
であり、特に前記ウェハの処理すべき部分以外の部分を
処理雰囲気から保護することを要する半導体処理設備に
適用して有効な技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】ウェハの表面上に金属被膜を形成する手
段として、真空中にArガスを導入してAr正イオンを
発生させて、陰極にセットした目的の金属からなるター
ゲットに衝突させることにより、ターゲットに対向した
ウェハ表面にターゲットを構成している目的金属の粒子
を被着させる、スパッタリング法が行なわれている。
【0003】なお、スパッタリング法および装置につい
ては、1986年9月1日・平凡社発行「VLSIテク
ノロジー入門」159〜161頁に記載されている。
【0004】従来のスパッタリング装置の一例を図6の
部分断面図に示す。
【0005】図6を用いてその構成を説明すると、1は
ウェハ5を載置する上面が平坦な円板状のウェハステー
ジであり、該ウェハステージ1は陰極を兼ねており、負
電位が与えられている。2は前記ウェハステージ1を上
下動させるウェハステージ昇降装置であり、ミリメート
ル単位またはセンチメートル単位の大きな幅で移動が可
能となっている。3は前記ウェハ5の素子形成エリアを
露出させるために、該ウェハ5の直径より若干小さい径
によって開口しているリング状のクランプリングであ
り、該クランプリング3の先端部には前記ウェハ5の円
周上の縁部と当接するように爪部6が設けられている。
【0006】また、前記クランプリング3の爪部6と前
記ウェハステージ1との離間距離は、前記ウェハ5の表
面に形成される金属被膜が、該ウェハ5の裏面まで廻り
込むのを防止するために、前記爪部6が前記ウェハ5の
上面縁部を押圧できるようにある特定の距離に固定され
ており、前記クランプリング3を側壁4に固設すること
によって一定の距離を保持している。
【0007】このような従来技術において、前記ウェハ
5を前記ウェハステージ1に搬送する場合は、該ウェハ
ステージ1の位置を下限に移動させ、該ウェハステージ
1と前記クランプリング3の先端部の爪部6との距離を
大きく離間させておく。前記離間された状態において、
前記ウェハ5を前記ウェハステージ1上に位置決めし、
正しくセットした後、前記ウェハステージ1を所定距離
だけ上昇させることにより、前記ウェハ5が前記クラン
プリング3によってクランプされるようになっている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】ところが、前記ウェハ
ステージ1の移動幅が一定で、しかも前記クランプリン
グ3の位置が固定であり、また前記移動幅が大きく設定
されているため、前記ウェハステージ1の移動誤差も大
きくなる。さらに、前記ウェハ5の厚さや材質に応じた
クランプ圧の調整を自由に行うことが困難であるため、
ウェハ5がクランプ圧に耐え切れずに破損することがあ
る。
【0009】また、前記ウェハ5がクランプリング3に
より押さえられていないと、ウェハ5の裏面や前記ウェ
ハステージ1にスパッタ膜が付着して、搬送系や次工程
においてウェハ5や装置を汚染するという問題がある。
【0010】本発明の目的は、ウェハのクランプ時に該
ウェハを適切な力で押圧することにより、前記ウェハが
破損するのを確実に防止し、また前記ウェハの状態に係
らず最適なウェハ処理を行えるスパッタリング装置を提
供することにある。
【0011】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。
【0012】
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。
【0013】すなわち、ウェハを載置するウェハステー
ジと、前記ウェハに当接するクランプリングとが設けら
れ、前記ウェハステージと前記クランプリングとの相対
距離を変えることができる移動機構を設けたスパッタリ
ング装置とするものである。
【0014】また、前記移動機構はクランプリングの弾
性により前記クランプリングがウェハを押圧する力を微
調整できるものである。
【0015】さらに、前記ウェハを押圧する力を微調整
する手段は前記クランプリングに設置される調整ねじで
ある。
【0016】
【作用】前記した手段によれば、ウェハの状態に応じ
て、クランプリングがウェハをクランプする圧力を微小
な範囲で変えることができるので、前記ウェハの破損を
防止し、該ウェハの裏面やウェハステージへの処理生成
物の付着等を防止できるものである。
【0017】
【実施例1】図1は本発明の一実施例であるスパッタリ
ング装置の部分断面図である。
【0018】まず、図1を用いて本実施例のスパッタリ
ング装置の構成を説明すると、11はウェハ15を収容
して陰極を兼ねたウェハステージであり、該ウェハステ
ージ11の中央部上面は平坦に形成されており、前記ウ
ェハ15を載置できるように該ウェハ15より大きく形
成されている。
【0019】12は前記ウェハステージ11を粗動(例
えばミリ単位)させるウェハステージ昇降装置であり、
前記ウェハステージ11を、該ウェハステージ11に対
向して設置されている陽極18との距離を設定された値
の位置に移動できるようになっている。
【0020】13は前記ウェハ15を前記ウェハステー
ジ11との間において挟んで、前記ウェハステージ11
に当接するように弾性材により構成されたクランプリン
グである。該クランプリング13はウェハ15の円周部
を覆うように形成され、さらに、該クランプリング13
の下端には爪部16が設けられ、該爪部16は前記ウェ
ハ15に当接するように設けられている。
【0021】14はウェハ15に対して前記クランプリ
ング13の距離を自在に変化させることができるクラン
プリング移動機構であり、本実施例では該クランプリン
グ移動機構14と前記ウェハステージ昇降装置12とに
より、前記ウェハ15と前記クランプリング13との相
対距離を変える微動機構である。
【0022】17は前記クランプリング13の表面から
裏面にかけて貫通して形成された雌ねじ部分に取り付け
られ、また、前記クランプリング13から突出した突出
部分の長さHに応じて、爪部16がウェハステージ11
に載置されたウェハ15ヘ付加する力を調整することが
できる雄ねじからなる手動の調整ねじである。
【0023】図2〜図4は、本発明の一実施例であるス
パッタリング装置の動作を示す要部動作説明図である。
【0024】図2〜図4を用いて、前記クランプリング
13が前記ウェハ15に加える圧力(荷重)を微調整す
る原理について説明すると、前記調整ねじ17の突出量
Hが0の状態において、前記クランプリング移動機構1
4によりクランプリング13をあらかじめ設定されてい
る図示しない幅S(S>S1 )だけ下降させた時、前記
爪部16はS1 だけ下降した後、前記ウェハ15に当接
して停止する。この時、前記クランプリング移動機構1
4はΔS=S−S1 の幅で沈み込み、前記ウェハ15に
は爪部16によりΔSに応じた荷重が加えられる。前記
ΔS分の荷重がウェハ15に加わるのであるが、調整ね
じ17の突出量Hを該調整ねじ17を回転させて微小な
範囲で変化させることにより、前記クランプリング13
が前記ウェハ15に加える圧力(荷重)を微調整するこ
とが可能になる。
【0025】次に、図2〜図4を用いて本実施例のスパ
ッタリング装置の動作を説明する。
【0026】まず、図示しない搬送ロボットもしくは搬
送ベルトなどの搬送機構等を利用して、ウェハ15をウ
ェハステージ11上に搬送した後、該ウェハ15の位置
決めが行なわれる。この時、前記ウェハステージ11は
下限位置に退避しているため、前記ウェハ15がクラン
プリング13と接触することはない。
【0027】また、前記ウェハ15の位置決めが完了し
た後、ウェハステージ昇降装置12(図1参照)または
クランプリング移動機構14の少なくとも一方を駆動さ
せて、前記ウェハ15の表面に爪部16を相対的に近付
ける。なお、本実施例では、前記ウェハステージ11が
上限位置まで急速に移動した後、前記クランプリング1
3が動くものとし、前記ウェハステージ11が上限位置
に達した時のウェハ15の表面の高さ位置を基準位置
(0)とする。
【0028】ここで、図2はウェハステージ11が上限
位置に移動した時の状態を示した図である。
【0029】図2に示すように、ウェハステージ11が
上限に移動しても爪部16はウェハ15の表面から若干
離間している。この離間した距離をS1 とすると、前記
離間した状態から、前記クランプリング移動機構14を
駆動させて、クランプリング13をS1 だけ微動させる
と、爪部16はウェハ15に当接する(図3参照)。
【0030】さらに、爪部16とウェハ15が接した状
態におけるウェハステージ11と調整ねじ17の先端と
の距離をtとすると、あらかじめクランプリング移動機
構14は移動する距離として図示しないS(S>S1
に設定されているため、爪部16がウェハ15の表面に
当接して、爪部16の下降が停止した後もクランプリン
グ移動機構14は△S=S−S1 分だけ下降することに
なる(図4参照)。
【0031】ところで、クランプリング移動機構14が
△S移動する途中において、クランプリング13の下面
から突出されている調整ねじ17は、クランプリング1
3がウェハ15に与える圧力を微調整する働きを備えて
いる。すなわち、前記調整ねじ17の先端がウェハステ
ージ11の表面端部と接触するように設定されている
(△S≧t)ため、前記調整ねじ17の突出量Hが小さ
ければ爪部16がウェハ15の表面に当接してからのク
ランプリング移動機構14の下降する距離が長く、従っ
てウェハ15に対するクランプリング13の負荷も大と
なる。逆に、前記突出量Hが大きければ前記ウェハ15
に対する負荷は小となる。
【0032】つまり、調整ねじ17を調整して、クラン
プリング13からの調整ねじ17の突出量Hを変化させ
ることによって、前記クランプリング13が下降する距
離を微小変化させることができるため、爪部16がウェ
ハ15に付加する圧力を自在に、かつ微小な範囲で変化
させることが可能となる。
【0033】本実施例によれば、次のような作用効果が
得られる。
【0034】(1).ウェハステージ11とクランプリ
ング13の相対距離を変えることができる移動機構が設
けられ、さらに、前記クランプリング13がウェハ15
を押圧する力を微小な範囲で変化させることが可能な押
圧力調整機構を設けることにより、最適なクランプ圧が
得られ、従って前記ウェハ15が破損したり、前記ウェ
ハ15の裏面やウェハステージ11にスパッタした金属
膜が廻り込むなどの問題を回避することが可能となるも
のである。
【0035】(2).前記押圧力調整機構として調整ね
じ17を利用することにより、該調整ねじ17の回転動
作を軸方向への動作に変換することができる。従って、
クランプリング13から調整ねじ17の突出量を微調整
することが可能となるものである。
【0036】
【実施例2】図5は本発明の他の実施例であるスパッタ
リング装置を示す部分断面図である。
【0037】まず、図5を用いて本実施例のスパッタリ
ング装置の構成を説明する。
【0038】なお、図5の実施例において、図1と同一
構成部分については、同一符号を付し、その説明は省略
する。
【0039】図5において、20はクランプリング13
と同期して移動し、ウェハステージ11(ウェハ15の
表面でも良い)の表面までの距離を検出するための距離
検出手段であり、例えば光を利用して検出しており、そ
の検出した情報22は自動制御手段21に送出される。
該自動制御手段21では、前記距離検出手段20からの
情報22を電気信号に変換して、爪部16の先端とウェ
ハ15との実際の距離を算出する。前記算出結果に対応
した制御信号23は、押圧力調整機構駆動手段24に送
られる。前記制御信号23が送られた押圧力調整機構駆
動手段24は、前記制御信号23の指示に応じて調整ね
じ17を自動的に回転させ、クランプリング13の下面
からの前記調整ねじ17の先端の突出量を自在に変化さ
せることができるため、爪部16がウェハ15に付加す
る圧力を自在に、かつ微小な範囲で変化させることが可
能となる。
【0040】次に、本実施例2の作用効果について説明
すると、実施例1において述べた作用効果(1),
(2)に付け加えて、さらに、ウェハ15の表面もしく
はウェハステージ11までの距離を検出する手段を設
け、その検出した距離に応じて押圧力調整機構を駆動さ
せることにより、最適なクランプ圧を自動的に得ること
が可能となるものである。
【0041】以上、本発明者によってなされた発明を実
施例に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施例
に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲
で種々変更可能であることは言うまでもない。
【0042】例えば、本実施例では押圧力調整機構とし
て調整ねじを利用しているが、調整ねじの代わりに熱や
電気量に応じて形状が徐々に変化する部材、例えば形状
記憶合金などを利用しても良い。
【0043】以上の説明では主として本発明者によって
なされた発明をその背景となった利用分野であるスパッ
タリング技術に適用した場合について説明したが、それ
に限定されるものではなく、ウェハやその他板状体を押
さえつけながら処理する装置に適用して有効な技術に関
するものである。
【0044】
【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
下記のとおりである。
【0045】(1).ウェハを載置するウェハステージ
と、前記ウェハに当接し、弾性体により構成されたクラ
ンプリングとが設けられ、さらに、前記ウェハステージ
と前記クランプリングの相対距離を変えることができる
移動機構を設けたため、前記相対距離を自在に調整する
ことができる。
【0046】(2).ウェハのクランプ圧力(またはク
ランプリングとウェハとの距離)を微小変化させる押圧
力調整機構を設けることにより、ウェハやクランプリン
グ等の状態に対応して、確実にスパッタ処理面以外への
処理生成物の付着を防止することができる。また、ウェ
ハの破損を防止することもできる。
【0047】(3).ウェハをクランプする圧力を自在
に調整できるため、ウェハをクランプした状態で移動
(回転)することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例であるスパッタリング装置を
示す部分断面図である。
【図2】本発明の一実施例であるスパッタリング装置の
動作を示す要部動作説明図である。
【図3】本発明の一実施例であるスパッタリング装置の
動作を示す要部動作説明図である。
【図4】本発明の一実施例であるスパッタリング装置の
動作を示す要部動作説明図である。
【図5】本発明の実施例2によるスパッタリング装置を
示す部分断面図である。
【図6】従来のスパッタリング装置を示す部分断面図で
ある。
【符号の説明】
1,11 ウェハステージ 2,12 ウェハステージ昇降装置 3,13 クランプリング 4 側壁 5,15 ウェハ 6,16 爪部 14 クランプリング移動機構 17 調整ねじ(押圧力調整機構) 18 陽極 20 距離検出手段 21 自動制御手段 22 情報 23 制御信号 24 押圧力調整機構駆動手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 清水 昭男 北海道亀田郡七飯町字中島145番地 日立 北海セミコンダクタ株式会社内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ウェハを載置するためのウェハステージ
    と、前記ウェハステージに対向して設けられ、前記ウェ
    ハに当接して押圧する弾性体により構成されたクランプ
    リングと、前記ウェハステージと前記クランプリングと
    の相対距離を変えることができる移動機構とからなるこ
    とを特徴とするスパッタリング装置。
  2. 【請求項2】 前記移動機構は、前記クランプリングを
    上下動させるクランプリング移動機構と、前記クランプ
    リングが前記ウェハを押圧する力を該クランプリングの
    弾性により、調整することができる押圧力調整機構とか
    らなることを特徴とする請求項1記載のスパッタリング
    装置。
  3. 【請求項3】 前記押圧力調整機構は、前記クランプリ
    ングに設けられた調整ねじであり、該調整ねじの前記ク
    ランプリング下面からの突出量を変えることにより、前
    記クランプリングが前記ウェハを押圧する力を調整でき
    ることを特徴とする請求項2記載のスパッタリング装
    置。
  4. 【請求項4】 前記ウェハを載置するためのウェハステ
    ージと、前記ウェハステージに対向して設けられ、前記
    ウェハに当接して押圧する弾性体により構成されたクラ
    ンプリングと、前記クランプリングを上下動させるクラ
    ンプリング移動機構と、前記クランプリングに設けられ
    る調整ねじの前記クランプリング下面からの突出量を変
    えることにより、前記クランプリングが前記ウェハを押
    圧する力を調整できる押圧力調整機構と、該押圧力調整
    機構を駆動する押圧力調整機構駆動手段と、前記クラン
    プリングと同期して移動し、前記ウェハまたは前記ウェ
    ハステージの表面位置を検出する距離検出手段と、前記
    距離検出手段からの情報により前記押圧力調整機構駆動
    手段を制御する制御信号を送出する自動制御手段とから
    なることを特徴とするスパッタリング装置。
  5. 【請求項5】 前記制御信号は、前記ウェハステージま
    たは前記ウェハの上面までの距離を前記距離検出手段に
    より検出し、その検出した情報を前記自動制御手段によ
    って加工することにより得られた信号であることを特徴
    とする請求項4記載のスパッタリング装置。
JP33705692A 1992-12-17 1992-12-17 スパッタリング装置 Pending JPH06188303A (ja)

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JP33705692A JPH06188303A (ja) 1992-12-17 1992-12-17 スパッタリング装置

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7820016B2 (en) * 2005-06-27 2010-10-26 Lg Display Co., Ltd. Sputtering apparatus and method of preventing damage thereof
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JP2015133448A (ja) * 2014-01-15 2015-07-23 株式会社荏原製作所 回転保持装置及び基板洗浄装置
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JP2020145297A (ja) * 2019-03-06 2020-09-10 トヨタ自動車株式会社 クランプリング

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