JPH0633457B2 - ウェーハを熱処理する装置 - Google Patents
ウェーハを熱処理する装置Info
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- JPH0633457B2 JPH0633457B2 JP2247640A JP24764090A JPH0633457B2 JP H0633457 B2 JPH0633457 B2 JP H0633457B2 JP 2247640 A JP2247640 A JP 2247640A JP 24764090 A JP24764090 A JP 24764090A JP H0633457 B2 JPH0633457 B2 JP H0633457B2
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- H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/677—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations
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- H01L21/67748—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations into and out of processing chamber horizontal transfer of a single workpiece
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
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- H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
- H01L21/687—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches
- H01L21/68707—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a robot blade, or gripped by a gripper for conveyance
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Description
【発明の詳細な説明】 発明の背景 本発明は真空下での蒸着により薄い基板のコーテイング
を行なうことに関する。より具体的に、本発明の分野は
半導体ウエーハを金属化すること、及びこのようなウエ
ーハ金属化を個々的に且つ一連の連続的方法で実行する
方法である。半導体ウエーハ製作技術は過去１０年間で
急速に発展してきている。個々のマイクロ回路デバイス
は次第に小型になつてきて、そのため所与の寸法のウエ
ーハ上に乗せられるこの種のデバイスの数を増加させて
いる。さらにその上、より径の大きいウエーハが使用さ
れるようになつている。数年前は２インチ（約５．１c
m）径のウエーハがありふれたもので、３インチ（約
７．６cm）径のウエーハは大きいものとみられていた。
今日、大多数のこの種デバイス製造は４インチ（約１
０．２cm）径のウエーハでなされ、５インチ（約１２．
７cm）ウエーハの広範な使用もごく近い将来に見込まれ
ている。デバイス寸法の縮小は、ウエーハ寸法の増大と
結びついて、個々のウエーハの経済価値を大いに増大さ
せ、従つてこのようなウエーハを改善された方法で処理
し金属化する必要を増大させる役を果している。
を行なうことに関する。より具体的に、本発明の分野は
半導体ウエーハを金属化すること、及びこのようなウエ
ーハ金属化を個々的に且つ一連の連続的方法で実行する
方法である。半導体ウエーハ製作技術は過去１０年間で
急速に発展してきている。個々のマイクロ回路デバイス
は次第に小型になつてきて、そのため所与の寸法のウエ
ーハ上に乗せられるこの種のデバイスの数を増加させて
いる。さらにその上、より径の大きいウエーハが使用さ
れるようになつている。数年前は２インチ（約５．１c
m）径のウエーハがありふれたもので、３インチ（約
７．６cm）径のウエーハは大きいものとみられていた。
今日、大多数のこの種デバイス製造は４インチ（約１
０．２cm）径のウエーハでなされ、５インチ（約１２．
７cm）ウエーハの広範な使用もごく近い将来に見込まれ
ている。デバイス寸法の縮小は、ウエーハ寸法の増大と
結びついて、個々のウエーハの経済価値を大いに増大さ
せ、従つてこのようなウエーハを改善された方法で処理
し金属化する必要を増大させる役を果している。
大多数の半導体及びマイクロ回路製作技術は、高品質の
金属コーテイングを半導体ウエーハ（この上にマイクロ
回路が形成される）の上に付着させることを要する。コ
ーテイングが“高”品質であるべきかどうかは、もちろ
ん究局的にはそのウエーハからの最終的マイクロ回路デ
バイスの産出についての満足度、並びにそれらの用途、
例えば高度の軍事的又は工業的標準に合致させるか、又
はより低い消費者及び愛好家の標準にするか、で決めら
れるであろう。従つて定量化することは困難であるが、
一般的に次のことが認められている。すなわち金属化の
品質、及び従つて最終的な品質と産出高とは、ウエーハ
の最上部の主たるプレーナ表面上の被覆の均一度（“プ
レーナカバレージ”）、最終コーテイングに取り込まれ
た汚染水準；デブリ(debris)に起因するキズの程度；対
称性及び均質性すなわち“層状化”(layering)がないこ
と及び膜内の汚染水準の分布の仕方；ことにコーテイン
グ付着工程中の温度の再現可能性及び制御の度合；並び
にステツプカバレージすなわち表面の主たる平面部だけ
でなく、ステツプ、溝、くぼみ及び隆起部などのような
マイクロ回路を形成する表面内の諸特徴部の側部及び底
部をも含めたコーテイングの連続性及び一様性、などの
因子の関数であろうということである。
金属コーテイングを半導体ウエーハ（この上にマイクロ
回路が形成される）の上に付着させることを要する。コ
ーテイングが“高”品質であるべきかどうかは、もちろ
ん究局的にはそのウエーハからの最終的マイクロ回路デ
バイスの産出についての満足度、並びにそれらの用途、
例えば高度の軍事的又は工業的標準に合致させるか、又
はより低い消費者及び愛好家の標準にするか、で決めら
れるであろう。従つて定量化することは困難であるが、
一般的に次のことが認められている。すなわち金属化の
品質、及び従つて最終的な品質と産出高とは、ウエーハ
の最上部の主たるプレーナ表面上の被覆の均一度（“プ
レーナカバレージ”）、最終コーテイングに取り込まれ
た汚染水準；デブリ(debris)に起因するキズの程度；対
称性及び均質性すなわち“層状化”(layering)がないこ
と及び膜内の汚染水準の分布の仕方；ことにコーテイン
グ付着工程中の温度の再現可能性及び制御の度合；並び
にステツプカバレージすなわち表面の主たる平面部だけ
でなく、ステツプ、溝、くぼみ及び隆起部などのような
マイクロ回路を形成する表面内の諸特徴部の側部及び底
部をも含めたコーテイングの連続性及び一様性、などの
因子の関数であろうということである。
これら諸特質のうち或るものは他のものより実現困難
か、又はより要件が厳しいものであり、或いは実現のた
めには極めて専問的な処理工程を要すると考えられてい
る。例えば幾何学的形状の制約があるため、ステツプカ
バレージは特に充足するのが困難な要件であつた。ステ
ツプ及び溝の側壁は一般にウエーハの主平面の最上表面
に垂直であり、ウエーハの中心から内側にも外側にも向
いていることがある。このような垂直表面、特に外側を
向いた面を、同時にプレーナ表面を被覆しながら、被覆
することは明らかに特に困難な問題であり、しかしそれ
でもこのような“ステツプカバレージ”は全体的金属化
の品質を決定する上で特に重要なものである。これまで
は、プレーナ表面被覆の所要均一性並びに適当なステツ
プカバレージを実現するには、ウエーハと蒸着源との間
にコーテイング蒸着中相対運動を行なうことが必要であ
ると一般に考えられていた。しかし、このような運動は
いくつかの不利益を伴なう。特に、この運動のため装置
の種々の内部構造上にコーテイング材料の付着物を移動
させることなどによりデブリ発生の可能性が高いこと、
ウエーハへの機械的衝撃及び振動による損傷の可能性が
高いこと、並びにウエーハ上へ非対称且つ不均質に付着
層が生成することなどである（後にさらに説明する）。
当然のことながら、汚染水準は蒸着工程中の真空環境の
質の維持、及び蒸着速度に対する汚染分の濃度に依存す
る。こうして、“脱ガス”すなわちウエーハとこれに伴
なつてコーテイングチエンバへ導入されるウエーハ支持
体とからガス及び蒸気を排気することも同様に重要にな
る。
か、又はより要件が厳しいものであり、或いは実現のた
めには極めて専問的な処理工程を要すると考えられてい
る。例えば幾何学的形状の制約があるため、ステツプカ
バレージは特に充足するのが困難な要件であつた。ステ
ツプ及び溝の側壁は一般にウエーハの主平面の最上表面
に垂直であり、ウエーハの中心から内側にも外側にも向
いていることがある。このような垂直表面、特に外側を
向いた面を、同時にプレーナ表面を被覆しながら、被覆
することは明らかに特に困難な問題であり、しかしそれ
でもこのような“ステツプカバレージ”は全体的金属化
の品質を決定する上で特に重要なものである。これまで
は、プレーナ表面被覆の所要均一性並びに適当なステツ
プカバレージを実現するには、ウエーハと蒸着源との間
にコーテイング蒸着中相対運動を行なうことが必要であ
ると一般に考えられていた。しかし、このような運動は
いくつかの不利益を伴なう。特に、この運動のため装置
の種々の内部構造上にコーテイング材料の付着物を移動
させることなどによりデブリ発生の可能性が高いこと、
ウエーハへの機械的衝撃及び振動による損傷の可能性が
高いこと、並びにウエーハ上へ非対称且つ不均質に付着
層が生成することなどである（後にさらに説明する）。
当然のことながら、汚染水準は蒸着工程中の真空環境の
質の維持、及び蒸着速度に対する汚染分の濃度に依存す
る。こうして、“脱ガス”すなわちウエーハとこれに伴
なつてコーテイングチエンバへ導入されるウエーハ支持
体とからガス及び蒸気を排気することも同様に重要にな
る。
前記諸特質の１つ又はそれ以上を実現しようとした従来
技術のやり方、並びにコーテイングの質の前記指標を実
現することに付随する困難及び解決秘策をよく理解する
には、今日ウエーハの金属化に使用されている真空蒸着
システムの２つの主なタイプ、すなわちバツチ方式とロ
ードロツク(load lock) 方式とを考察するとよい。典型
的なバツチ式装置は、ポンプステーシヨン、排気可能な
ベルジヤー、このポンプステーシヨンとベルジヤーの間
の隔離弁、ヒートランプ、１つ又はそれ以上の蒸着源、
及び半導体ウエーハを保持してこれを蒸着源上方で回転
させる遊星取付具から成つている。蒸着サイクルの始め
に、隔離弁は閉じられ、ベルジヤーは開いている。ウエ
ーハは手でカセツトから遊星取付具へロードされる（３
インチ〔約７．６cm〕径のウエーハ７５枚のロード〔lo
ad〕が普通である）。ついで遊星取付具をベルジヤー内
に取付け、ベルジヤーを閉じ、装置を排気する。規定の
基底圧に達すると、ヒートランプからの放射エネルギー
の適用によつてウエーハをさらに脱ガスする。或る場合
にはウエーハは蒸着開始前にスパツタ−エツチングで清
浄化される。典型的なコーテイングは、連結金属化をも
たらすためウエーハ上にスパツタリングされたアルミニ
ウム又はアルミニウム合金である。所要のコーテイング
の均一性とステツプカバレージを実現するため、相対運
動が遊星取付具の回転によりもたらされる。蒸着の後、
ウエーハと装置は放冷され、隔離弁は閉じられ、ベルジ
ヤーは大気に通気され、ベルジヤーを開き、遊星取付具
は取外されて手でカセツトの中へアンロードされる。こ
れで典型的サイクルが完了し、約１時間かかる。
技術のやり方、並びにコーテイングの質の前記指標を実
現することに付随する困難及び解決秘策をよく理解する
には、今日ウエーハの金属化に使用されている真空蒸着
システムの２つの主なタイプ、すなわちバツチ方式とロ
ードロツク(load lock) 方式とを考察するとよい。典型
的なバツチ式装置は、ポンプステーシヨン、排気可能な
ベルジヤー、このポンプステーシヨンとベルジヤーの間
の隔離弁、ヒートランプ、１つ又はそれ以上の蒸着源、
及び半導体ウエーハを保持してこれを蒸着源上方で回転
させる遊星取付具から成つている。蒸着サイクルの始め
に、隔離弁は閉じられ、ベルジヤーは開いている。ウエ
ーハは手でカセツトから遊星取付具へロードされる（３
インチ〔約７．６cm〕径のウエーハ７５枚のロード〔lo
ad〕が普通である）。ついで遊星取付具をベルジヤー内
に取付け、ベルジヤーを閉じ、装置を排気する。規定の
基底圧に達すると、ヒートランプからの放射エネルギー
の適用によつてウエーハをさらに脱ガスする。或る場合
にはウエーハは蒸着開始前にスパツタ−エツチングで清
浄化される。典型的なコーテイングは、連結金属化をも
たらすためウエーハ上にスパツタリングされたアルミニ
ウム又はアルミニウム合金である。所要のコーテイング
の均一性とステツプカバレージを実現するため、相対運
動が遊星取付具の回転によりもたらされる。蒸着の後、
ウエーハと装置は放冷され、隔離弁は閉じられ、ベルジ
ヤーは大気に通気され、ベルジヤーを開き、遊星取付具
は取外されて手でカセツトの中へアンロードされる。こ
れで典型的サイクルが完了し、約１時間かかる。
このようなバツチ方式は今日半導体ウエーハを金属化す
るのに広く使用されてはいるけれども、その特質の或る
ものが限界と不利益をもたらしている。その１つとし
て、比較的大きなウエーハのバツチ全体が蒸着中に一部
又は全部失なわれる“危険”を本来的に有している。カ
セツトから遊星取付具への手によるウエーハのローデイ
ングは汚染と破断の大きな機会を与える。ローデイング
とアンローデイングのためベルジヤー内側の装置全体を
空気に曝すことは汚染の可能性を導き、真空ポンプが扱
わなければならない非常に大きな脱ガス負荷を加える
（ウエーハだけに帰せられる脱ガス面積は、脱ガスしな
ければならない全空気露曝面積の典型的に１０％以下で
ある）。バツチ装置内でコーテイングされるべき多数ウ
エーハについて大面積のカバレージを得るため、給源か
ら長い蒸着投射距離（典型的に６〜１４インチ、すなわ
ち約１５〜３６cm）が必要とされる。これは低い蒸着率
（典型的に、スパツタ蒸着源につき６００Å／分）をも
たらし、そのため膜をバツクグランド・ガスとの反応に
より一層汚染しやすくし、従つて排気された環境の質に
一層感じやすくさせる。ウエーハと装置の空気露曝面積
との脱ガスはヒートランプからの放射エネルギーの適用
によつて促進されるが、ウエーハは遊星取付具と不確実
な熱接触にあるから、その温度もまた不確実である。そ
の上、加熱源はスパツタ蒸着中は通常作動されえないか
ら、ウエーハは予熱中に達した温度から制御不能な状態
で冷却する。蒸着中のウエーハ温度の制御不能は、確実
且つ再現可能に達成されうる膜特性の或る特長を制限す
る。当然、均一性とステツプカバレージとを実現するた
めの遊星取付具の機械的運動は、蒸着するコーテイング
材料の粒子をウエーハ上以外の装置内のどこか他の場所
へ移してしまい、そのためウエーハにデブリを付着させ
ることになる、良好なデバイスの産出を減ずることにな
る。
るのに広く使用されてはいるけれども、その特質の或る
ものが限界と不利益をもたらしている。その１つとし
て、比較的大きなウエーハのバツチ全体が蒸着中に一部
又は全部失なわれる“危険”を本来的に有している。カ
セツトから遊星取付具への手によるウエーハのローデイ
ングは汚染と破断の大きな機会を与える。ローデイング
とアンローデイングのためベルジヤー内側の装置全体を
空気に曝すことは汚染の可能性を導き、真空ポンプが扱
わなければならない非常に大きな脱ガス負荷を加える
（ウエーハだけに帰せられる脱ガス面積は、脱ガスしな
ければならない全空気露曝面積の典型的に１０％以下で
ある）。バツチ装置内でコーテイングされるべき多数ウ
エーハについて大面積のカバレージを得るため、給源か
ら長い蒸着投射距離（典型的に６〜１４インチ、すなわ
ち約１５〜３６cm）が必要とされる。これは低い蒸着率
（典型的に、スパツタ蒸着源につき６００Å／分）をも
たらし、そのため膜をバツクグランド・ガスとの反応に
より一層汚染しやすくし、従つて排気された環境の質に
一層感じやすくさせる。ウエーハと装置の空気露曝面積
との脱ガスはヒートランプからの放射エネルギーの適用
によつて促進されるが、ウエーハは遊星取付具と不確実
な熱接触にあるから、その温度もまた不確実である。そ
の上、加熱源はスパツタ蒸着中は通常作動されえないか
ら、ウエーハは予熱中に達した温度から制御不能な状態
で冷却する。蒸着中のウエーハ温度の制御不能は、確実
且つ再現可能に達成されうる膜特性の或る特長を制限す
る。当然、均一性とステツプカバレージとを実現するた
めの遊星取付具の機械的運動は、蒸着するコーテイング
材料の粒子をウエーハ上以外の装置内のどこか他の場所
へ移してしまい、そのためウエーハにデブリを付着させ
ることになる、良好なデバイスの産出を減ずることにな
る。
典型的なロードロツク式装置は、ポンプステーシヨン、
排気可能な処理チエンバ、ポンプステーシヨンと処理チ
エンバの間の隔離弁、加熱ステーシヨン、蒸着源、ロー
ドロツク、及びプラテン搬送装置から成る。蒸着サイク
ルの開始時に、ウエーハは手でカセツトから金属プラテ
ン（１２インチ×１２インチ〔約３０．５×３０．５c
m〕のプラテン寸法が普通）にローデイングされ、この
プラテンはついでウエーハがロードロツク及び処理チエ
ンバを通つて周回する間ウエーハの支持体（キヤリヤ）
として働く。ロードロツクを経て処理チエンバへ導入さ
れた後、プラテンとウエーハは加熱ステーシヨンへ搬送
され、そこで放射エネルギーの適用によつてさらに脱ガ
スされる。加熱ステーシヨンではスパツタ−エツチング
によるウエーハの追加的清浄化も行なわれる。金属膜付
着はプラテンとウエーハを蒸着源を通つて比較的緩速で
並進させることにより実行させる。この蒸着源は矩形状
の侵食パターンをもつた平面型マグネトロンタイプのス
パツタリング源でよく、侵食パターンの長辺寸法はプラ
テン幅よりも大きいものである。数インチのスパツタ源
内部でウエーハが通過する通路上方でスパツタ源を通過
してプラテンを動かすことにより比較的高い蒸着率（1
0,000Å／分）が実現される。蒸着の後、プラテンとウ
エーハはロードロツクへ戻され、そこでそれらは処理チ
エンバから大気へと戻される。ついでウエーハは手でカ
セツトへアンローデイングされる。これで典型的なサイ
クルが完了し、これは典型的に１０〜１５分かかる。他
のタイプのロードロツク式装置においては、ウエーハが
蒸着源をよぎつて回転する環状プレートに取付けられ
る。各ウエーハは、十分な厚みの皮膜が生成されるまで
蒸着源の下を複数回通る。
排気可能な処理チエンバ、ポンプステーシヨンと処理チ
エンバの間の隔離弁、加熱ステーシヨン、蒸着源、ロー
ドロツク、及びプラテン搬送装置から成る。蒸着サイク
ルの開始時に、ウエーハは手でカセツトから金属プラテ
ン（１２インチ×１２インチ〔約３０．５×３０．５c
m〕のプラテン寸法が普通）にローデイングされ、この
プラテンはついでウエーハがロードロツク及び処理チエ
ンバを通つて周回する間ウエーハの支持体（キヤリヤ）
として働く。ロードロツクを経て処理チエンバへ導入さ
れた後、プラテンとウエーハは加熱ステーシヨンへ搬送
され、そこで放射エネルギーの適用によつてさらに脱ガ
スされる。加熱ステーシヨンではスパツタ−エツチング
によるウエーハの追加的清浄化も行なわれる。金属膜付
着はプラテンとウエーハを蒸着源を通つて比較的緩速で
並進させることにより実行させる。この蒸着源は矩形状
の侵食パターンをもつた平面型マグネトロンタイプのス
パツタリング源でよく、侵食パターンの長辺寸法はプラ
テン幅よりも大きいものである。数インチのスパツタ源
内部でウエーハが通過する通路上方でスパツタ源を通過
してプラテンを動かすことにより比較的高い蒸着率（1
0,000Å／分）が実現される。蒸着の後、プラテンとウ
エーハはロードロツクへ戻され、そこでそれらは処理チ
エンバから大気へと戻される。ついでウエーハは手でカ
セツトへアンローデイングされる。これで典型的なサイ
クルが完了し、これは典型的に１０〜１５分かかる。他
のタイプのロードロツク式装置においては、ウエーハが
蒸着源をよぎつて回転する環状プレートに取付けられ
る。各ウエーハは、十分な厚みの皮膜が生成されるまで
蒸着源の下を複数回通る。
上述のロードロツク式装置はバツチ式装置の欠点のいく
つかを克服したすべてではない。主として重要な点は、
ロードロツクの使用により、処理チエンバの圧を大気圧
に上昇させることなく、プラテン上のウエーハを処理チ
エンバへ出し入れできるということである。これは蒸着
前に脱ガスしなければならない空気露曝表面の大きさを
著しく減少させる。処理チエンバを周期的に大気圧へ開
放する必要はある（清浄化と蒸着ターゲツト交換のた
め）ものの、かような露曝の頻度はバツチ式に比較して
著しく低い。
つかを克服したすべてではない。主として重要な点は、
ロードロツクの使用により、処理チエンバの圧を大気圧
に上昇させることなく、プラテン上のウエーハを処理チ
エンバへ出し入れできるということである。これは蒸着
前に脱ガスしなければならない空気露曝表面の大きさを
著しく減少させる。処理チエンバを周期的に大気圧へ開
放する必要はある（清浄化と蒸着ターゲツト交換のた
め）ものの、かような露曝の頻度はバツチ式に比較して
著しく低い。
他の重要な要素は、“危険な”すなわちキズ又は処理の
失敗のために拒否されやすいウエーハ・ロードの寸法
が、ロードロツク式装置においては著しく小さい（上記
の例でバツチ式では３インチ（約７．６cm）ウエーハ７
５枚に対し、第１のロードロツク式では３インチウエー
ハ１６枚である）ということである。ロード当りのウエ
ーハの数はロードロツク式装置について非常に小さいか
ら、バツチ式装置で要件とされる長い蒸着投射距離を採
用する必要はない。従つて、ウエーハと給源の間のより
密な連絡により高蒸着率が達成されうる。
失敗のために拒否されやすいウエーハ・ロードの寸法
が、ロードロツク式装置においては著しく小さい（上記
の例でバツチ式では３インチ（約７．６cm）ウエーハ７
５枚に対し、第１のロードロツク式では３インチウエー
ハ１６枚である）ということである。ロード当りのウエ
ーハの数はロードロツク式装置について非常に小さいか
ら、バツチ式装置で要件とされる長い蒸着投射距離を採
用する必要はない。従つて、ウエーハと給源の間のより
密な連絡により高蒸着率が達成されうる。
ロードロツク式装置により与えられる利点にも拘らず、
なお多くの不利益及び欠点が残つている。バツチ式にお
いてもロードロツク式においてもウエーハは典型的に手
でプラテンとカセツトの間を移動され、汚染と破断の危
険を伴なう。ロードロツクの使用は処理チエンバの大気
の露出を回避するが、ウエーハを支持しているプラテン
は各ローデイング・アンローデイングサイクルで空気に
曝される。こうして、その表面もまた脱ガスされなけれ
ばならず、これは総脱ガス負荷をウエーハ自体だけのそ
れより遥かに増加させる。その上、プラテン上に堆積す
るスパツタリングされた付着物は、反復的な機械的衝撃
と空気への露出とにより強調され、フレークとデブリ生
成に導く。バツチ式の場合と同様、ウエーハはなおその
支持体と共に不確定な熱的状態にある。脱ガス中及び蒸
着中のウエーハ温度に対する制御は不適切なままであ
る。ウエーハ上に蒸着される膜はそのプラテン上の位
置、すなわちウエーハがアウトボード(outboard)である
か、インボード(inboard)であるか、蒸着源に近づいて
いるか、又はそれから離れていくかに依存して種々の態
様で堆積するから、金属膜はウエーハ上に非対称な様式
で付着されていく。均一性とステツプカバレージを実現
するため蒸着中にプラテンを並進運動させることはデブ
リとフレークの発生、従つてウエーハの汚染を強めてし
まう。或るロードロツク方式においては、対称性と均質
性は、ウエーハが蒸着源の下を複数回通るようにさせる
ことによつて、さらに危うくされる。こうして、ウエー
ハが蒸着源から遠い領域で回転しているときは蒸着率は
ほとんど無に近くなるから金属膜は“層状化”した様式
で蒸着される。このような領域での低い蒸着率はバツク
グランド・ガスを生成中の膜へとり込むことにより汚染
の危険を増大させ、蒸着率の不均一さの結果、存在する
かもしれない汚染分の分布の不均一さをもたらす。
なお多くの不利益及び欠点が残つている。バツチ式にお
いてもロードロツク式においてもウエーハは典型的に手
でプラテンとカセツトの間を移動され、汚染と破断の危
険を伴なう。ロードロツクの使用は処理チエンバの大気
の露出を回避するが、ウエーハを支持しているプラテン
は各ローデイング・アンローデイングサイクルで空気に
曝される。こうして、その表面もまた脱ガスされなけれ
ばならず、これは総脱ガス負荷をウエーハ自体だけのそ
れより遥かに増加させる。その上、プラテン上に堆積す
るスパツタリングされた付着物は、反復的な機械的衝撃
と空気への露出とにより強調され、フレークとデブリ生
成に導く。バツチ式の場合と同様、ウエーハはなおその
支持体と共に不確定な熱的状態にある。脱ガス中及び蒸
着中のウエーハ温度に対する制御は不適切なままであ
る。ウエーハ上に蒸着される膜はそのプラテン上の位
置、すなわちウエーハがアウトボード(outboard)である
か、インボード(inboard)であるか、蒸着源に近づいて
いるか、又はそれから離れていくかに依存して種々の態
様で堆積するから、金属膜はウエーハ上に非対称な様式
で付着されていく。均一性とステツプカバレージを実現
するため蒸着中にプラテンを並進運動させることはデブ
リとフレークの発生、従つてウエーハの汚染を強めてし
まう。或るロードロツク方式においては、対称性と均質
性は、ウエーハが蒸着源の下を複数回通るようにさせる
ことによつて、さらに危うくされる。こうして、ウエー
ハが蒸着源から遠い領域で回転しているときは蒸着率は
ほとんど無に近くなるから金属膜は“層状化”した様式
で蒸着される。このような領域での低い蒸着率はバツク
グランド・ガスを生成中の膜へとり込むことにより汚染
の危険を増大させ、蒸着率の不均一さの結果、存在する
かもしれない汚染分の分布の不均一さをもたらす。
ロードロツク方式においてはバツチ方式に比して一時に
処理されるウエーハの数が非常に少ないとしても、なお
相当数のウエーハが“危険”のままである。この観点か
ら、多数ウエーハは一連の連続的方式で個々に処理する
ことが最上ではあろうが、ローデイング及びアンローデ
イング中のロードロツクの適切な吸気、並びにウエーハ
脱ガス及びウエーハ支持体の脱ガスに要する時間、これ
に加えてウエーハを適切な態様に個々にコーテイングす
るのに要する時間が、このような個々的処理の概念を、
各ロードにつき多数のウエーハを取扱うバツチ方式又は
ロードロツク方式と比較してこれまでは実施不能とさせ
てきた。同様に、デブリ発生の、従つて良好なマイクロ
回路デバイス産出の減少の防止、並びに摩耗及び機械的
衝撃と振動の危険の低下の観点からは、コーテイング蒸
着中にウエーハを静止に保つことが非常によいであろ
う。しかし、すでに見たように、これは通常蒸着源とウ
エーハとの間に相対運動を設定することを要するから、
適切な蒸着均一性及びステツプカバレージを得る必要性
と両立しないものと考えられてきた。さらに、各ロード
につき多数のウエーハをコーテイングするバツチ又はロ
ードロツク方式に対比して、個々のウエーハを処理する
方式において再現可能性及びコーテイング工程温度に対
しより大きい制御可能性を期待しうる根拠はなかつた。
処理されるウエーハの数が非常に少ないとしても、なお
相当数のウエーハが“危険”のままである。この観点か
ら、多数ウエーハは一連の連続的方式で個々に処理する
ことが最上ではあろうが、ローデイング及びアンローデ
イング中のロードロツクの適切な吸気、並びにウエーハ
脱ガス及びウエーハ支持体の脱ガスに要する時間、これ
に加えてウエーハを適切な態様に個々にコーテイングす
るのに要する時間が、このような個々的処理の概念を、
各ロードにつき多数のウエーハを取扱うバツチ方式又は
ロードロツク方式と比較してこれまでは実施不能とさせ
てきた。同様に、デブリ発生の、従つて良好なマイクロ
回路デバイス産出の減少の防止、並びに摩耗及び機械的
衝撃と振動の危険の低下の観点からは、コーテイング蒸
着中にウエーハを静止に保つことが非常によいであろ
う。しかし、すでに見たように、これは通常蒸着源とウ
エーハとの間に相対運動を設定することを要するから、
適切な蒸着均一性及びステツプカバレージを得る必要性
と両立しないものと考えられてきた。さらに、各ロード
につき多数のウエーハをコーテイングするバツチ又はロ
ードロツク方式に対比して、個々のウエーハを処理する
方式において再現可能性及びコーテイング工程温度に対
しより大きい制御可能性を期待しうる根拠はなかつた。
従つて本発明の目的は、従来可能であつたよりも高品質
のコーテイングとしてウエーハを個々的に迅速にコーテ
イングするために用いる基板を処理する装置を提供する
ことである。
のコーテイングとしてウエーハを個々的に迅速にコーテ
イングするために用いる基板を処理する装置を提供する
ことである。
本発明の関連した目的は、ステツプカバレージ、均一
性、対称性及び均質性、汚染レベル、デブリの損害、及
び再現可能性の総合的考察に関し優秀な品質の金属層を
蒸着させるために用いる基板処理装置を提供することで
ある。
性、対称性及び均質性、汚染レベル、デブリの損害、及
び再現可能性の総合的考察に関し優秀な品質の金属層を
蒸着させるために用いる基板処理装置を提供することで
ある。
同じく本発明の目的は、改良されたステツプカバレージ
及び良好な均一性でウエーハを個々的に迅速にコーテイ
ングするための基板処理装置を提供することである。
及び良好な均一性でウエーハを個々的に迅速にコーテイ
ングするための基板処理装置を提供することである。
さらに他の目的は、ウエーハを個々的に加熱又は冷却す
るための伝熱ステーシヨンを提供し、その加熱によりウ
ェーハの脱ガスを促進し、且つ処理のサイクルを通して
再現可能に温度制御することにより所望の膜特性が得ら
れ、且つ冷却により早期にウェーハを除去可能とし、サ
イクルタイムを短くすることである。
るための伝熱ステーシヨンを提供し、その加熱によりウ
ェーハの脱ガスを促進し、且つ処理のサイクルを通して
再現可能に温度制御することにより所望の膜特性が得ら
れ、且つ冷却により早期にウェーハを除去可能とし、サ
イクルタイムを短くすることである。
他の関連した目的は、ウエーハを個々的に金属化する
が、なお高速である改良ロードロツク装置を提供するこ
とである。
が、なお高速である改良ロードロツク装置を提供するこ
とである。
さらに他の目的は、均一性及びステツプカバレージを含
めた強化された品質を伴なつて生産ライン方式で半導体
ウエーハを個々的に金属化する改良ロードロツク装置を
提供することである。
めた強化された品質を伴なつて生産ライン方式で半導体
ウエーハを個々的に金属化する改良ロードロツク装置を
提供することである。
関連した目的は、或る一時における処理に基づく危険の
あるウエーハの数を減少させたウエーハコーテイング装
置を提供することである。
あるウエーハの数を減少させたウエーハコーテイング装
置を提供することである。
他の関連した目的は、個々のウエーハについて同時に動
作する多数の加工ステーシヨンを備えた、一連の連続的
方式でウエーハに個々的に金属化又はその他の真空処理
を施す装置を提供することである。
作する多数の加工ステーシヨンを備えた、一連の連続的
方式でウエーハに個々的に金属化又はその他の真空処理
を施す装置を提供することである。
同じく関連した目的は、脱ガス負荷を減少させ、コーテ
イングのためウエーハをロードロツク装置へ導入するこ
とに起因する排気コーテイング環境への乱れを最小化す
ることである。
イングのためウエーハをロードロツク装置へ導入するこ
とに起因する排気コーテイング環境への乱れを最小化す
ることである。
さらに他の本発明の目的は、デブリの発生と、摩耗及び
汚染分の取り込みによる損害の可能性とを減少させるこ
とにより、ウエーハから続いて作られるマイクロ回路デ
バイスの産出高を改善することである。
汚染分の取り込みによる損害の可能性とを減少させるこ
とにより、ウエーハから続いて作られるマイクロ回路デ
バイスの産出高を改善することである。
さらに他の目的は、プラテン状のウエーハ支持体を使用
することなく種々の加工ステーシヨン間での搬送、及び
真空領域への出入を実行するロードロツク型装置を提供
することである。
することなく種々の加工ステーシヨン間での搬送、及び
真空領域への出入を実行するロードロツク型装置を提供
することである。
同じく関連した本発明の目的は、上述のようにプラテン
状ウエーハ支持体を使用せず、ローデイング及びアンロ
ーデイングが或るウエーハについて行なわれている間他
のものは処理されているロードロツク型装置を提供する
ことである。
状ウエーハ支持体を使用せず、ローデイング及びアンロ
ーデイングが或るウエーハについて行なわれている間他
のものは処理されているロードロツク型装置を提供する
ことである。
さらに他の関連した目的は、カセツトからのウエーハ自
動取扱いと両立しうる上記のような装置を提供すること
である。
動取扱いと両立しうる上記のような装置を提供すること
である。
同じく関連した目的はウエーハについて特にその温度を
全処理期間中を通じて改良制御する手段を提供すること
である。
全処理期間中を通じて改良制御する手段を提供すること
である。
さらに他の目的は信頼性、保守及び使用の容易さが改良
されている生産ラインで使用する装置を提供することで
ある。
されている生産ラインで使用する装置を提供することで
ある。
本発明の要説 本発明の目的はまた、制御された大気圧以下の環境内で
ウエーハを連続的に個々的に処理するための装置であつ
て、第１の壁部に第１の開口部とこれを閉鎖するドアと
を有する真空チエンバと、このチエンバの壁部に取付け
られ、第１開口部から離れたチエンバの少なくとも１個
の処理部位を形成する少なくとも１個のウエーハ処理手
段と、第１開口部と前記処理部位の間を動きうる前記チ
エンバ内の可動支持手段とを含む装置によつて満たされ
る。この支持手段は少なくとも２個の開口を備えてい
て、この開口を前記第１の開口部及び処理部位とそれぞ
れ整合させうるようにする第１の距離で隔てられてい
る。支持手段の開口の各々はウエーハを釈放可能に且つ
弾力的に把持するクリツプ手段を取付けている。この開
口はまたその開口の１つがチエンバの第１開口部に整合
したとき支持手段開口を締切るためのチエンバ内の閉鎖
手段を含んでおり、この閉鎖手段とチエンバはその間に
小さいロードロツク容積を画成し、ウエーハをクリツプ
手段にロード又はアンロードするためチエンバドアが開
けられた時支持手段開口を前記閉鎖手段がチエンバから
締切るものとする。このようにしてウエーハは制御され
た真空チエンバ内の雰囲気を最小限しか乱さずに真空チ
エンバ内に次々に連続して導入されることができ、ウエ
ーハは他のウエーハのローデイング及びアンローデイン
グが外部的ウエーハ支持手段を使わずにロードロツクで
なされている間に処理部位で個々的に処理される。もし
外部的支持手段が存在したらロードロツクとチエンバに
よつて除去されなければならないガス負荷が非常に増大
し、同様に汚染分の可能性も増大するであろう。さら
に、ロードロツク容積は単一ウエーハを入れるのに絶対
に必要なだけに最小化されているから、ロードロツク及
びチエンバについての吸気負荷の大きさも減少する。
ウエーハを連続的に個々的に処理するための装置であつ
て、第１の壁部に第１の開口部とこれを閉鎖するドアと
を有する真空チエンバと、このチエンバの壁部に取付け
られ、第１開口部から離れたチエンバの少なくとも１個
の処理部位を形成する少なくとも１個のウエーハ処理手
段と、第１開口部と前記処理部位の間を動きうる前記チ
エンバ内の可動支持手段とを含む装置によつて満たされ
る。この支持手段は少なくとも２個の開口を備えてい
て、この開口を前記第１の開口部及び処理部位とそれぞ
れ整合させうるようにする第１の距離で隔てられてい
る。支持手段の開口の各々はウエーハを釈放可能に且つ
弾力的に把持するクリツプ手段を取付けている。この開
口はまたその開口の１つがチエンバの第１開口部に整合
したとき支持手段開口を締切るためのチエンバ内の閉鎖
手段を含んでおり、この閉鎖手段とチエンバはその間に
小さいロードロツク容積を画成し、ウエーハをクリツプ
手段にロード又はアンロードするためチエンバドアが開
けられた時支持手段開口を前記閉鎖手段がチエンバから
締切るものとする。このようにしてウエーハは制御され
た真空チエンバ内の雰囲気を最小限しか乱さずに真空チ
エンバ内に次々に連続して導入されることができ、ウエ
ーハは他のウエーハのローデイング及びアンローデイン
グが外部的ウエーハ支持手段を使わずにロードロツクで
なされている間に処理部位で個々的に処理される。もし
外部的支持手段が存在したらロードロツクとチエンバに
よつて除去されなければならないガス負荷が非常に増大
し、同様に汚染分の可能性も増大するであろう。さら
に、ロードロツク容積は単一ウエーハを入れるのに絶対
に必要なだけに最小化されているから、ロードロツク及
びチエンバについての吸気負荷の大きさも減少する。
１つの好適実施態様において、可動支持手段は、自身の
軸線周囲に回転するように取付けたデイスク状の移送プ
レートの形に設けることができ、種々のウエーハ処理ス
テーシヨンは前記軸線の周りに対称的に配置される。ス
パツタリングステーシヨンのほか、このステーシヨンは
加熱又は冷却ステーシヨンであることもでき、例えば加
熱はクリツプ手段がウエーハをエツジで支えていてその
両面を処理できるからスパツタリング付着と反対側のウ
エーハ面に適用することができる。ウエーハ移送プレー
トはウエーハ上に、デブリが蓄積するのをよりよく抑え
るため好適に垂直面内で回転する。完全にローデイング
されたとき、本装置は一時点で共に危険にあるウエーハ
の数をそのウエーハ移送プレートに取付けられているも
のだけに限定し、またいくつかの処理作業を同時に遂行
すること、例えば１つのウエーハのコーテイングを他の
ウエーハの加熱及びさらに他のウエーハのアンローデイ
ング及びローデイングと同時に行なうこと、を可能なら
しめる。内部ウエーハクリツプ支持手段、薄いロードロ
ツク、及びウエーハの個々的処理の使用によつて、単純
自動ローデイングを含めた容易なローデイング及びアン
ローデイングが可能となる。１つの具体的態様において
は、垂直動作するブレード状昇降手段がウエーハをエツ
ジによりチエンバ入口の直近の点まで上昇させる。する
と、チエンバのドアに付設してある真空手段がウエーハ
の背面を捉え、これをドアが閉じた時クリツプ手段に押
し込むので、ロードロツクのローデイングとその密封が
同時になされる。コーテイングを施すべき多数ウエーハ
を含有しているコンベア被動カセツトから真空処理チエ
ンバへローデイングするための完全自動装置の詳細は米
国特許第４，３１１，４２７号（米国出願番号第１０
６，３４２号。発明者G.L.コード、R.H.シヨー及びM.A.
ハツチンソン）に見出される。同様に、ウエーハを真空
チエンバ内で弾力的に支持する手段、及びウエーハをチ
エンバ内の前記支持手段にローデイング及びアンローデ
イングするのを助ける付設手段の詳細は米国特許第４，
３０６，７３１号（米国出願番号第１０６，１７９号。
発明者R.H.シヨー）に見出される。
軸線周囲に回転するように取付けたデイスク状の移送プ
レートの形に設けることができ、種々のウエーハ処理ス
テーシヨンは前記軸線の周りに対称的に配置される。ス
パツタリングステーシヨンのほか、このステーシヨンは
加熱又は冷却ステーシヨンであることもでき、例えば加
熱はクリツプ手段がウエーハをエツジで支えていてその
両面を処理できるからスパツタリング付着と反対側のウ
エーハ面に適用することができる。ウエーハ移送プレー
トはウエーハ上に、デブリが蓄積するのをよりよく抑え
るため好適に垂直面内で回転する。完全にローデイング
されたとき、本装置は一時点で共に危険にあるウエーハ
の数をそのウエーハ移送プレートに取付けられているも
のだけに限定し、またいくつかの処理作業を同時に遂行
すること、例えば１つのウエーハのコーテイングを他の
ウエーハの加熱及びさらに他のウエーハのアンローデイ
ング及びローデイングと同時に行なうこと、を可能なら
しめる。内部ウエーハクリツプ支持手段、薄いロードロ
ツク、及びウエーハの個々的処理の使用によつて、単純
自動ローデイングを含めた容易なローデイング及びアン
ローデイングが可能となる。１つの具体的態様において
は、垂直動作するブレード状昇降手段がウエーハをエツ
ジによりチエンバ入口の直近の点まで上昇させる。する
と、チエンバのドアに付設してある真空手段がウエーハ
の背面を捉え、これをドアが閉じた時クリツプ手段に押
し込むので、ロードロツクのローデイングとその密封が
同時になされる。コーテイングを施すべき多数ウエーハ
を含有しているコンベア被動カセツトから真空処理チエ
ンバへローデイングするための完全自動装置の詳細は米
国特許第４，３１１，４２７号（米国出願番号第１０
６，３４２号。発明者G.L.コード、R.H.シヨー及びM.A.
ハツチンソン）に見出される。同様に、ウエーハを真空
チエンバ内で弾力的に支持する手段、及びウエーハをチ
エンバ内の前記支持手段にローデイング及びアンローデ
イングするのを助ける付設手段の詳細は米国特許第４，
３０６，７３１号（米国出願番号第１０６，１７９号。
発明者R.H.シヨー）に見出される。
実施例の詳細な説明 第１図に示されるウエーハコーテイング装置は、ほぼ円
筒形の真空処理チエンバ１０を主として含み、チエンバ
１０は５つの加工ステーシヨンを有する。加工ステーシ
ヨンのうち１つはロードロツク装置１２から成り、もう
１つはコーテイングステーシヨン１４から成る。チエン
バ１０内部にあるコーテイング装置の残る他の要素は、
第２図により詳細に見ることができる。ロードロツク１
２内部のウエーハ１５、さらにコーテイングステーシヨ
ン１４におけるウエーハが示されている。更なる要素と
して、圧力プレート１６、ウエーハ支持体（キヤリヤ）
プレート組立体１８及びクリツプ組立体２０（第３図に
最も良く示されている）が含まれる。ウエーハは、クリ
ツプ組立体により、ウエーハ支持体プレート組立体１８
の内部に保持される。ドア組立体２２が、チエンバ１０
の入口開口部２３を密封し、且つ、今述べた要素と協働
してチエンバロードロツク装置１２を形成する。ドア組
立体２２は、処理チエンバ１０の主要要素を完備する。
カセツト式ロード／アンロード組立体２４並びにチエン
バ及びロードロツク排気のための種々の付属真空ポンプ
２５と共にこれらの要素は全て、キヤビネツト２６内に
コンパクトに収容されている。
筒形の真空処理チエンバ１０を主として含み、チエンバ
１０は５つの加工ステーシヨンを有する。加工ステーシ
ヨンのうち１つはロードロツク装置１２から成り、もう
１つはコーテイングステーシヨン１４から成る。チエン
バ１０内部にあるコーテイング装置の残る他の要素は、
第２図により詳細に見ることができる。ロードロツク１
２内部のウエーハ１５、さらにコーテイングステーシヨ
ン１４におけるウエーハが示されている。更なる要素と
して、圧力プレート１６、ウエーハ支持体（キヤリヤ）
プレート組立体１８及びクリツプ組立体２０（第３図に
最も良く示されている）が含まれる。ウエーハは、クリ
ツプ組立体により、ウエーハ支持体プレート組立体１８
の内部に保持される。ドア組立体２２が、チエンバ１０
の入口開口部２３を密封し、且つ、今述べた要素と協働
してチエンバロードロツク装置１２を形成する。ドア組
立体２２は、処理チエンバ１０の主要要素を完備する。
カセツト式ロード／アンロード組立体２４並びにチエン
バ及びロードロツク排気のための種々の付属真空ポンプ
２５と共にこれらの要素は全て、キヤビネツト２６内に
コンパクトに収容されている。
コーテイング装置は好適には、ロードロツク装置１２及
びコーテイングステーシヨン１４以外に他の数個の加工
ステーシヨンを含んでいる。詳しく言えば、ウエーハ加
熱ステーシヨン２８、補助ステーシヨン２９及びウエー
ハ冷却ステーシヨン１３０である。全ての加工ステーシ
ヨンは、真空チエンバ１０の中央軸線３６から且つ互い
に横方向に等しく離間されている。ここでは５つのステ
ーシヨンが設けられているけれども、より多数の又はよ
り少数のステーシヨンのどちらの設計をとつてもよい。
さらに少なくとも２つの空気ラム30、３１が含まれ、そ
れらは圧力プレート１６及びウエーハ支持体プレート組
立体１８をチエンバ１０の正面壁３２に対して駆動する
機能を有する。更に支持体プレート組立体１８を中央に
取付けている支持体プレート駆動体３５を含む。支持体
プレート組立体１８は、真空処理チエンバ１０の中央軸
線３６に関して回転するように、正面壁３２とほぼ同径
の円形である。
びコーテイングステーシヨン１４以外に他の数個の加工
ステーシヨンを含んでいる。詳しく言えば、ウエーハ加
熱ステーシヨン２８、補助ステーシヨン２９及びウエー
ハ冷却ステーシヨン１３０である。全ての加工ステーシ
ヨンは、真空チエンバ１０の中央軸線３６から且つ互い
に横方向に等しく離間されている。ここでは５つのステ
ーシヨンが設けられているけれども、より多数の又はよ
り少数のステーシヨンのどちらの設計をとつてもよい。
さらに少なくとも２つの空気ラム30、３１が含まれ、そ
れらは圧力プレート１６及びウエーハ支持体プレート組
立体１８をチエンバ１０の正面壁３２に対して駆動する
機能を有する。更に支持体プレート組立体１８を中央に
取付けている支持体プレート駆動体３５を含む。支持体
プレート組立体１８は、真空処理チエンバ１０の中央軸
線３６に関して回転するように、正面壁３２とほぼ同径
の円形である。
総説すれば、ウエーハが、個々に提供されてドア組立体
２２によりロードロツク装置１２の中へロードされ、ウ
エーハ支持体プレート１８内部に入る。ウエーハは次
に、加工ステーシヨンの各々を順に通過する。そこでウ
エーハは、脱ガス及び／又はスパツターエツチ清浄の完
遂のために加熱され、コーテイングされ、随意に第２層
をコーテイングされ、冷却され、そして再びドア組立体
２２によるウエーハ支持体プレート組立体１８からの除
去のためにロードロツク装置１２へと戻る。大まかに説
明した上述のような装置は、回転式のものであり多重ス
テーシヨンのものであるけれども、ロードロツク及びコ
ーテイング工程は、単一ステーシヨン若しくは２重ステ
ーシヨン配置又は無回転若しくはインライン配列のもの
にも同様に適用しうる。
２２によりロードロツク装置１２の中へロードされ、ウ
エーハ支持体プレート１８内部に入る。ウエーハは次
に、加工ステーシヨンの各々を順に通過する。そこでウ
エーハは、脱ガス及び／又はスパツターエツチ清浄の完
遂のために加熱され、コーテイングされ、随意に第２層
をコーテイングされ、冷却され、そして再びドア組立体
２２によるウエーハ支持体プレート組立体１８からの除
去のためにロードロツク装置１２へと戻る。大まかに説
明した上述のような装置は、回転式のものであり多重ス
テーシヨンのものであるけれども、ロードロツク及びコ
ーテイング工程は、単一ステーシヨン若しくは２重ステ
ーシヨン配置又は無回転若しくはインライン配列のもの
にも同様に適用しうる。
ここでウエーハの到着の視点から、より詳細に本装置を
説明する。ウエーハ１５がチエンバの排気環境に進入す
るために通過しなければならないところのロードロツク
装置１２は、非常に重要である。第４〜６図が、ロード
ロツク１２の可動要素の作動を評価するのに特に重要で
ある。上で指摘したように、ロードロツクは、処理チエ
ンバの正面壁に対して閉位置にあるチエンバドア組立体
と駆動された位置にある圧力プレートとの間にある要素
のサンドイツチ配列である。ロードロツクは、ウエーハ
支持体プレート組立体１８内部の円形開口３７の周囲に
作られ、円形開口３７はチエンバの内部に位置されてロ
ードロツク１２に付設されたチエンバ入口２３のちよう
ど内側になる。支持体プレート組立体１８は、正面壁３
２及び圧力プレート１６にほぼ平行である。圧力プレー
ト１６はチエンバの内部で支持体プレート組立体18の後
方に位置される。ウエーハ１５は、以下に記す手段によ
つて、ロードロツク内部で支持体プレート組立体内部に
ロードされ支持される。或るウエーハ処理操作のために
チエンバ１０内部にもたらされうる制御された大気圧よ
り低圧の環境は、例えば、スパツターコーテイング操作
のためにアルゴン又はその他の不活性ガスで２０ミクロ
ンまでである。この排気された環境のために、ドア22が
排気環境を維持するために開いているときはいつでも、
ロードロツク領域はチエンバ内部の他の領域から密封さ
れなければならない。圧力プレート１６が、チエンバ内
部からロードロツク領域を分離させる機能を（以下に示
すように、他の加工ステーシヨンにおいても同時に数種
の他の機能をも）果す。処理チエンバの後方プレートに
取り付けられた空気ラム３０、３１が、圧力プレート16
及び支持体プレート組立体１８を正面壁３２に対して駆
動する。特に空気ラム３０がロードロツク装置１２に同
心的に、圧力プレート１６へ適用されて、ロードロツク
の密封を達成する。圧力プレート１６及びチエンバ正面
壁３２がともに、チエンバ入口２３に同心的な円形パタ
ーンに配置されたＯリング３８を備え、ロードロツクを
形成する要素のサンドイツチ配列内の真空気密をもたら
す。チエンバ面壁３２の外側表面に対して閉じた密封位
置にあり、且つ真空気密をもたらすため同心的Ｏリング
３９を含むチエンバドア組立対２２が、外側大気からチ
エンバ入口２３を密封することによりロードロツクを完
全なものにする。第４及び６図は、完全なロードロツク
を示している。つまり、圧力プレート１６は前方の前進
した位置にあり、支持体プレート組立体１８をチエンバ
正面壁３２に対して加圧し、開口３７を密封する。又、
ドア２２は閉鎖されるチエンバ入口２３を密封して、開
口37についてロードロツクを形成する。開口３７は、も
はや１枚のウエーハを収容するのに必要な寸法だけしか
ない。極めて薄く小さな体積のロードロツクが、最小の
要素をもつて画成され、その内部にウエーハ１５を収容
するのに必要な最小寸法である事が理解されるであろ
う。ロードロツク装置の更に詳細な点については、上述
の米国特許第４，３１１，４２７号を参照されたい。第
５図は、後退し休止位置にある圧力プレート１６と、チ
エンバ内部の支持体プレート組立体内部にすでに固着さ
れたウエーハとを示している。
説明する。ウエーハ１５がチエンバの排気環境に進入す
るために通過しなければならないところのロードロツク
装置１２は、非常に重要である。第４〜６図が、ロード
ロツク１２の可動要素の作動を評価するのに特に重要で
ある。上で指摘したように、ロードロツクは、処理チエ
ンバの正面壁に対して閉位置にあるチエンバドア組立体
と駆動された位置にある圧力プレートとの間にある要素
のサンドイツチ配列である。ロードロツクは、ウエーハ
支持体プレート組立体１８内部の円形開口３７の周囲に
作られ、円形開口３７はチエンバの内部に位置されてロ
ードロツク１２に付設されたチエンバ入口２３のちよう
ど内側になる。支持体プレート組立体１８は、正面壁３
２及び圧力プレート１６にほぼ平行である。圧力プレー
ト１６はチエンバの内部で支持体プレート組立体18の後
方に位置される。ウエーハ１５は、以下に記す手段によ
つて、ロードロツク内部で支持体プレート組立体内部に
ロードされ支持される。或るウエーハ処理操作のために
チエンバ１０内部にもたらされうる制御された大気圧よ
り低圧の環境は、例えば、スパツターコーテイング操作
のためにアルゴン又はその他の不活性ガスで２０ミクロ
ンまでである。この排気された環境のために、ドア22が
排気環境を維持するために開いているときはいつでも、
ロードロツク領域はチエンバ内部の他の領域から密封さ
れなければならない。圧力プレート１６が、チエンバ内
部からロードロツク領域を分離させる機能を（以下に示
すように、他の加工ステーシヨンにおいても同時に数種
の他の機能をも）果す。処理チエンバの後方プレートに
取り付けられた空気ラム３０、３１が、圧力プレート16
及び支持体プレート組立体１８を正面壁３２に対して駆
動する。特に空気ラム３０がロードロツク装置１２に同
心的に、圧力プレート１６へ適用されて、ロードロツク
の密封を達成する。圧力プレート１６及びチエンバ正面
壁３２がともに、チエンバ入口２３に同心的な円形パタ
ーンに配置されたＯリング３８を備え、ロードロツクを
形成する要素のサンドイツチ配列内の真空気密をもたら
す。チエンバ面壁３２の外側表面に対して閉じた密封位
置にあり、且つ真空気密をもたらすため同心的Ｏリング
３９を含むチエンバドア組立対２２が、外側大気からチ
エンバ入口２３を密封することによりロードロツクを完
全なものにする。第４及び６図は、完全なロードロツク
を示している。つまり、圧力プレート１６は前方の前進
した位置にあり、支持体プレート組立体１８をチエンバ
正面壁３２に対して加圧し、開口３７を密封する。又、
ドア２２は閉鎖されるチエンバ入口２３を密封して、開
口37についてロードロツクを形成する。開口３７は、も
はや１枚のウエーハを収容するのに必要な寸法だけしか
ない。極めて薄く小さな体積のロードロツクが、最小の
要素をもつて画成され、その内部にウエーハ１５を収容
するのに必要な最小寸法である事が理解されるであろ
う。ロードロツク装置の更に詳細な点については、上述
の米国特許第４，３１１，４２７号を参照されたい。第
５図は、後退し休止位置にある圧力プレート１６と、チ
エンバ内部の支持体プレート組立体内部にすでに固着さ
れたウエーハとを示している。
この薄いロードロツク構成と協働するものは、ウエーハ
支持体プレート組立体１８であり、それはチエンバ１０
内部の加工ステーシヨンの数及び間隔に一致した例えば
３７（第２図に最も良く図示されている）のような複数
の円形開口を含んでいる。その開口３７はウエーハより
も大径であり、互いに等しく離間し、処理チエンバの中
心軸線から等しい半径方向にその中心をもつ。前述のよ
うに加工ステーシヨンも同様に離間されているので、ウ
エーハ支持体プレート組立体１８のどの開口も処理チエ
ンバのどの加工ステーシヨンとも整合し、他の開口も各
々同様に他の加工ステーシヨンの対応するものに整合す
る。従つて、ウエーハが支持体プレート１８の開口の各
々の内部に固着されているならば、そのウエーハの各々
は或る加工ステーシヨンで個々に処理されることがで
き、同時に残る他のステーシヨンで他のウエーハがそれ
ぞれ処理されうる。このようにして、１枚のウエーハが
有る特定のステーシヨンで個別に処理され、しかもその
同じ時間に他の数枚のウエーハが残る他の加工ステーシ
ヨンで他の操作を受けることができる。詳しく言えば、
１枚のウエーハがロードロツク１２でアンロード及び／
又はロードされている間に、他のウエーハがコーテイン
グステーシヨン１４でコーテイングされることができ、
一方では更に他のウエーハが加熱ステーシヨン２８で加
熱されることができる。支持体プレート駆動体35が断続
的に作動して支持体プレート組立体１８を１つのステー
シヨン分の距離だけ移動させる。それにより、連続的に
ウエーハの各々を反時計回りで処理ステーシヨンの各々
へ順を追つて提供し、終には或るウエーハがアンロード
されるためにロードロツクへと最終的に戻る。
支持体プレート組立体１８であり、それはチエンバ１０
内部の加工ステーシヨンの数及び間隔に一致した例えば
３７（第２図に最も良く図示されている）のような複数
の円形開口を含んでいる。その開口３７はウエーハより
も大径であり、互いに等しく離間し、処理チエンバの中
心軸線から等しい半径方向にその中心をもつ。前述のよ
うに加工ステーシヨンも同様に離間されているので、ウ
エーハ支持体プレート組立体１８のどの開口も処理チエ
ンバのどの加工ステーシヨンとも整合し、他の開口も各
々同様に他の加工ステーシヨンの対応するものに整合す
る。従つて、ウエーハが支持体プレート１８の開口の各
々の内部に固着されているならば、そのウエーハの各々
は或る加工ステーシヨンで個々に処理されることがで
き、同時に残る他のステーシヨンで他のウエーハがそれ
ぞれ処理されうる。このようにして、１枚のウエーハが
有る特定のステーシヨンで個別に処理され、しかもその
同じ時間に他の数枚のウエーハが残る他の加工ステーシ
ヨンで他の操作を受けることができる。詳しく言えば、
１枚のウエーハがロードロツク１２でアンロード及び／
又はロードされている間に、他のウエーハがコーテイン
グステーシヨン１４でコーテイングされることができ、
一方では更に他のウエーハが加熱ステーシヨン２８で加
熱されることができる。支持体プレート駆動体35が断続
的に作動して支持体プレート組立体１８を１つのステー
シヨン分の距離だけ移動させる。それにより、連続的に
ウエーハの各々を反時計回りで処理ステーシヨンの各々
へ順を追つて提供し、終には或るウエーハがアンロード
されるためにロードロツクへと最終的に戻る。
ウエーハは、上述のように加工ステーシヨンから加工ス
テーシヨンへと移送されるので、動き回ることによる機
械的な損傷又は摩損を避けるように、且つ一般的に機械
的なシヨツク、振動、摩擦から保護されるようにウエー
ハが支持体プレート組立体１８内部に支持されることが
重要である。この目的のため、ウエーハ支持体開口３７
は、ウエーハ及び１組のクリツプ組立体２０の両方がそ
の開口の周囲内部に収容され且つ引つ込んだ位置にあり
支持体プレートに平行でありうるような、径をもち、そ
れによりウエーハを保護する。１組の薄くエツジに沿つ
て作用するクリツプ組立体も又、薄いロードロツク装置
１２の形成にとつて重要であり、ウエーハを支持体プレ
ート組立体１８内部の直立位置に弾力的にエツジに沿つ
て支持する。エツジ作用クリツプ組立体の特に都合の良
い形態が第４図〜第８図に断面で示されている。その詳
細は、前述の米国特許第４，３０６，７３１号に開示さ
れている。４個のクリツプ組立体２０の１組が保持リン
グ４１内部に取り付けられ、保持リング４１は、プレー
ト開口３７の各々に同心的に、デイスク状円形ウエーハ
支持体プレート４２へと着脱可能に付設され、そして完
全なウエーハ支持体プレート組立体１８を形成する。こ
の配列は、各円形開口３７の周縁内部で離間した関係を
もつて１組のクリツプ組立体２０を取付けている。保持
リング４１は、Ｕ字形の断面を有し、その内方及び外方
周縁を画成するフランジ４６及び４７を有して、そして
クリツプ組立体２０がこれらのフランジの内部に引つ込
んでいる。４個のクリツプ組立体が開口３７内部に用い
られるのが好適であるけれども、３個又は４個以上のク
リツプ組立体の使用も可能である。しかし、４個の組の
方が３個のものよりも大なる信頼性をもたらすと認めら
れた。
テーシヨンへと移送されるので、動き回ることによる機
械的な損傷又は摩損を避けるように、且つ一般的に機械
的なシヨツク、振動、摩擦から保護されるようにウエー
ハが支持体プレート組立体１８内部に支持されることが
重要である。この目的のため、ウエーハ支持体開口３７
は、ウエーハ及び１組のクリツプ組立体２０の両方がそ
の開口の周囲内部に収容され且つ引つ込んだ位置にあり
支持体プレートに平行でありうるような、径をもち、そ
れによりウエーハを保護する。１組の薄くエツジに沿つ
て作用するクリツプ組立体も又、薄いロードロツク装置
１２の形成にとつて重要であり、ウエーハを支持体プレ
ート組立体１８内部の直立位置に弾力的にエツジに沿つ
て支持する。エツジ作用クリツプ組立体の特に都合の良
い形態が第４図〜第８図に断面で示されている。その詳
細は、前述の米国特許第４，３０６，７３１号に開示さ
れている。４個のクリツプ組立体２０の１組が保持リン
グ４１内部に取り付けられ、保持リング４１は、プレー
ト開口３７の各々に同心的に、デイスク状円形ウエーハ
支持体プレート４２へと着脱可能に付設され、そして完
全なウエーハ支持体プレート組立体１８を形成する。こ
の配列は、各円形開口３７の周縁内部で離間した関係を
もつて１組のクリツプ組立体２０を取付けている。保持
リング４１は、Ｕ字形の断面を有し、その内方及び外方
周縁を画成するフランジ４６及び４７を有して、そして
クリツプ組立体２０がこれらのフランジの内部に引つ込
んでいる。４個のクリツプ組立体が開口３７内部に用い
られるのが好適であるけれども、３個又は４個以上のク
リツプ組立体の使用も可能である。しかし、４個の組の
方が３個のものよりも大なる信頼性をもたらすと認めら
れた。
第３図〜第８図のいずれにも示されているように、クリ
ツプ組立体２０は、ほぼ長方形の断面を有するブロツク
５０をそれぞれ含んでいる。ブロツク５０は、ウエーハ
の電気的分離が望まれるスパツターエツチなどの適用の
ために、絶縁物質で作られていてよい。伸長したスプリ
ングクリツプ５３が、ブロツク５０の周りを包み込む方
法で堅く係合している。各クリツプ５３は、ブロツク50
と反対側の端に、弧状フインガー部分又は先端部５５を
含んでいる。先端部５５は、ウエーハのエツジをしつか
り把持するのに適切な半径で湾曲している。ブロツク５
０から延びているのは、平らな幹部５６であり、それは
プレート開口３７で定義される平面に緊密に近接して平
行である平面の内部に展在する。一方、枝部５７が、プ
レート開口３７の平面に向かつて幹部５６から傾斜して
いる。このクリツプ組立体は、結果として、代表的ウエ
ーハ１５の径よりも幾分小さい径をもつ円形パターン
（ウエーハ支持プレート４２の内部に展在する円形パタ
ーン）上に置かれた複数の弧状先端部５５を形成する。
ツプ組立体２０は、ほぼ長方形の断面を有するブロツク
５０をそれぞれ含んでいる。ブロツク５０は、ウエーハ
の電気的分離が望まれるスパツターエツチなどの適用の
ために、絶縁物質で作られていてよい。伸長したスプリ
ングクリツプ５３が、ブロツク５０の周りを包み込む方
法で堅く係合している。各クリツプ５３は、ブロツク50
と反対側の端に、弧状フインガー部分又は先端部５５を
含んでいる。先端部５５は、ウエーハのエツジをしつか
り把持するのに適切な半径で湾曲している。ブロツク５
０から延びているのは、平らな幹部５６であり、それは
プレート開口３７で定義される平面に緊密に近接して平
行である平面の内部に展在する。一方、枝部５７が、プ
レート開口３７の平面に向かつて幹部５６から傾斜して
いる。このクリツプ組立体は、結果として、代表的ウエ
ーハ１５の径よりも幾分小さい径をもつ円形パターン
（ウエーハ支持プレート４２の内部に展在する円形パタ
ーン）上に置かれた複数の弧状先端部５５を形成する。
ロードロツク１２へのウエーハ挿入は、クリツプ組立体
２０へウエーハのエツジ又は後面を単に押し込むことに
より手で達成されうる。しかしながらこの事は、先端部
５５内部にウエーハを受け入れるようクリツプをいくぶ
ん押し広げるために、枝部５７に対するウエーハエツジ
の摩擦を含む。枝部とそのような摩擦接触なしにウエー
ハを挿入するために、クリツプは最初に少し広げられな
ければならず、それからロードロツクへの挿入後ウエー
ハのエツジをじようずにつかむ。ウエーハ挿入及びクリ
ツプ拡張は手で操作されうるけれども、より好適にはそ
のような手操作、並びにそれに付帯する損傷、誤作及び
汚染の一連の付加危険を避けるべきである。チエンバド
ア組立体２２は、その中心の軸方向に真空チヤツク６０
を備え、且つ周縁近傍には複数のクリツプ作動手段６２
を備えている。これらの要素は、ウエーハカセツト式ロ
ード／アンロード組立体２４とともに、ロードロツク１
２のための自動化されたウエーハのローデイング及びア
ンローデイング装置を形成し、ロードロツク１２はウエ
ーハの全ての手動操作を排し、ローデイング処理を自動
化する。
２０へウエーハのエツジ又は後面を単に押し込むことに
より手で達成されうる。しかしながらこの事は、先端部
５５内部にウエーハを受け入れるようクリツプをいくぶ
ん押し広げるために、枝部５７に対するウエーハエツジ
の摩擦を含む。枝部とそのような摩擦接触なしにウエー
ハを挿入するために、クリツプは最初に少し広げられな
ければならず、それからロードロツクへの挿入後ウエー
ハのエツジをじようずにつかむ。ウエーハ挿入及びクリ
ツプ拡張は手で操作されうるけれども、より好適にはそ
のような手操作、並びにそれに付帯する損傷、誤作及び
汚染の一連の付加危険を避けるべきである。チエンバド
ア組立体２２は、その中心の軸方向に真空チヤツク６０
を備え、且つ周縁近傍には複数のクリツプ作動手段６２
を備えている。これらの要素は、ウエーハカセツト式ロ
ード／アンロード組立体２４とともに、ロードロツク１
２のための自動化されたウエーハのローデイング及びア
ンローデイング装置を形成し、ロードロツク１２はウエ
ーハの全ての手動操作を排し、ローデイング処理を自動
化する。
第１図及び第３図に見られるように、チエンバドア組立
体２２は、鉛直軸を有する高荷重ヒンジ６３によりチエ
ンバ１０の正面壁３２に付設されて、第３図に示される
ような完全に開いた位置にまで在来の方法で開閉され
る。その完全に開いた位置においては、ドア及びその内
面側６４は鉛直であり、支持体プレート組立体１８及び
チエンバ入口２３の表面に垂直である。真空チヤツク６
０は、軸方向に伸びてドアを中心で貫いているので、そ
の作動端はドアの内側面６４の一部を形成している。真
空チヤツク６０は、ドアの内側面のところで鉛直に設置
されたウエーハと係合し、ドアが閉じるにつれ、真空吸
引によりウエーハを保持する。第４図に見られるよう
に、真空チヤツクはドアの内側面から軸方向に伸長し
て、ウエーハをクリツプ組立体２０との係合へと進め
る。そこで真空チヤツクは後退し、ウエーハ１５はクリ
ツプ組立体によりチエンバ内に保持され、処理を受け、
支持体プレート組立体１８の回転により順を追つて種々
な加工ステーシヨンへと移動される。この好適実施例に
おいては、ドアの内側面６４へのウエーハの鉛直提供
は、以下に詳述するようなロード／アンロード組立体２
４により達成される。
体２２は、鉛直軸を有する高荷重ヒンジ６３によりチエ
ンバ１０の正面壁３２に付設されて、第３図に示される
ような完全に開いた位置にまで在来の方法で開閉され
る。その完全に開いた位置においては、ドア及びその内
面側６４は鉛直であり、支持体プレート組立体１８及び
チエンバ入口２３の表面に垂直である。真空チヤツク６
０は、軸方向に伸びてドアを中心で貫いているので、そ
の作動端はドアの内側面６４の一部を形成している。真
空チヤツク６０は、ドアの内側面のところで鉛直に設置
されたウエーハと係合し、ドアが閉じるにつれ、真空吸
引によりウエーハを保持する。第４図に見られるよう
に、真空チヤツクはドアの内側面から軸方向に伸長し
て、ウエーハをクリツプ組立体２０との係合へと進め
る。そこで真空チヤツクは後退し、ウエーハ１５はクリ
ツプ組立体によりチエンバ内に保持され、処理を受け、
支持体プレート組立体１８の回転により順を追つて種々
な加工ステーシヨンへと移動される。この好適実施例に
おいては、ドアの内側面６４へのウエーハの鉛直提供
は、以下に詳述するようなロード／アンロード組立体２
４により達成される。
ロードロツク装置、ウエーハ支持体プレート組立体１８
及びドア組立体２２は、鉛直方向に限定される必要はな
いことに注意すべきである。しかしながら、ウエーハの
表面上に定着するデブリの如何なる可能性も除去するた
めには、それが好適である。全ての加工ステーシヨンと
同様に、本発明のクリツプ組立体、支持プレート及びロ
ードロツク装置は、もし水平方向であつても等しく良好
に機能する。事実、鉛直方向のウエーハカセツトのため
のロード／アンロード組立体２４は鉛直操作のために意
図されているけれども、ドア組立体２２を、鉛直方向で
ウエーハを受け取り水平平面内のロードロツクへウエー
ハをロードする方式にするのは、在来のチエンバ壁に取
付ける方法に適当に修正を加えることにより、至つて容
易にできる。
及びドア組立体２２は、鉛直方向に限定される必要はな
いことに注意すべきである。しかしながら、ウエーハの
表面上に定着するデブリの如何なる可能性も除去するた
めには、それが好適である。全ての加工ステーシヨンと
同様に、本発明のクリツプ組立体、支持プレート及びロ
ードロツク装置は、もし水平方向であつても等しく良好
に機能する。事実、鉛直方向のウエーハカセツトのため
のロード／アンロード組立体２４は鉛直操作のために意
図されているけれども、ドア組立体２２を、鉛直方向で
ウエーハを受け取り水平平面内のロードロツクへウエー
ハをロードする方式にするのは、在来のチエンバ壁に取
付ける方法に適当に修正を加えることにより、至つて容
易にできる。
前に述べたように、クリツプの角度づけられた枝部５７
に対してウエーハを単に押すことによるロードロツク内
部のクリツプ組立体２０へとウエーハをロードすること
を避けるのが好適である。摩擦接触なしにウエーハを挿
入するために、クリツプは最初に少し拡張されねばなら
ず、その後ロードロツクへとウエーハの挿入をしてウエ
ーハのエツジをしつかりとつかむようにする。この事
は、ウエーハが真空チヤツク６０により挿入される時
に、前述のようにドア内部に取付けられた４個のクリツ
プ作動手段６２によつて達成される。ドアが閉位置にあ
る時にクリツプ組立体２０の対応するものを調整するよ
うに、各クリツプ作動手段62が取付けられる。第２図の
下方に詳しく示されているクリツプ作動手段６２の各々
は、エアシリンダ６５及び接触ピン６６を含んでいる。
接触ピン６６は、シリンダー６５により推進されて、軸
方向内部及び外部へと移動する。ピン６６はそれぞれ、
ドアが閉位置にあるときに、クリツプの幹部５６の１つ
を調整する。ドア２２が閉じると、ピン６６はウエーハ
の挿入に先き立ち伸長する。或いは、ウエーハが取り外
されるべき時にもピン66は伸長する。ピン６６のそれに
面したクリツプの幹部５６に対する圧力は、クリツプを
圧し、先端部５５を後方及び外方に振れさせ、それによ
り、クリツプを開放し、摩擦接触なしのウエーハの挿入
又は除去を容易にする。
に対してウエーハを単に押すことによるロードロツク内
部のクリツプ組立体２０へとウエーハをロードすること
を避けるのが好適である。摩擦接触なしにウエーハを挿
入するために、クリツプは最初に少し拡張されねばなら
ず、その後ロードロツクへとウエーハの挿入をしてウエ
ーハのエツジをしつかりとつかむようにする。この事
は、ウエーハが真空チヤツク６０により挿入される時
に、前述のようにドア内部に取付けられた４個のクリツ
プ作動手段６２によつて達成される。ドアが閉位置にあ
る時にクリツプ組立体２０の対応するものを調整するよ
うに、各クリツプ作動手段62が取付けられる。第２図の
下方に詳しく示されているクリツプ作動手段６２の各々
は、エアシリンダ６５及び接触ピン６６を含んでいる。
接触ピン６６は、シリンダー６５により推進されて、軸
方向内部及び外部へと移動する。ピン６６はそれぞれ、
ドアが閉位置にあるときに、クリツプの幹部５６の１つ
を調整する。ドア２２が閉じると、ピン６６はウエーハ
の挿入に先き立ち伸長する。或いは、ウエーハが取り外
されるべき時にもピン66は伸長する。ピン６６のそれに
面したクリツプの幹部５６に対する圧力は、クリツプを
圧し、先端部５５を後方及び外方に振れさせ、それによ
り、クリツプを開放し、摩擦接触なしのウエーハの挿入
又は除去を容易にする。
ウエーハ処理の完遂の後ウエーハのアンローデイングの
際には、これらの操作は順序が逆になる。真空チヤツク
６０が再び伸長し、ウエーハの背面に真空を適用してウ
エーハと係合し、そして、クリツプ作動手順が再びクリ
ツプを解放するように働く。ドアが開き、真空チヤツク
６０は真空吸引によりドアの内側面上にウエーハを保持
して、ウエーハはロード／アンロード組立体２４により
アンロードされる。
際には、これらの操作は順序が逆になる。真空チヤツク
６０が再び伸長し、ウエーハの背面に真空を適用してウ
エーハと係合し、そして、クリツプ作動手順が再びクリ
ツプを解放するように働く。ドアが開き、真空チヤツク
６０は真空吸引によりドアの内側面上にウエーハを保持
して、ウエーハはロード／アンロード組立体２４により
アンロードされる。
ドアが完全に開いた位置にある時には、ドア組立体２２
はロードロツク装置１２への挿入のためのウエーハを受
容するよう保たれる。一方ドアが開いていくときには、
ロードロツク１２から仕上げられたウエーハを運搬し、
その後、ウエーハは真空チヤツクからアンロードされ
る。ウエーハをローデイングのためにドア組立体２２へ
提供する機能、又はアンローデイングのためにドア組立
体２２から処理済ウエーハを除去するための機能は、カ
セツト式ロード／アンロード組立体２４によつて果され
る。ロード／アンロード組立体２４は、ウエーハ昇降組
立体６８及びウエーハカセツト搬送組立体６９を含む。
チエンバ入口２３の下方向側に延在し、チエンバの壁３
２に付設されている（第３図参照）のが搬送組立体であ
る。搬送組立体６９は、第１図に示されるごとく右から
左へとウエーハのカセツト７０を移動させる。協働する
ウエーハ昇降組立体６８は、カセツトからドア組立体２
２の内側面６４内部の真空チヤツクの操作端へと、或い
は処理完遂後にはドアからカセツトへとウエーハを個別
に昇降させる。
はロードロツク装置１２への挿入のためのウエーハを受
容するよう保たれる。一方ドアが開いていくときには、
ロードロツク１２から仕上げられたウエーハを運搬し、
その後、ウエーハは真空チヤツクからアンロードされ
る。ウエーハをローデイングのためにドア組立体２２へ
提供する機能、又はアンローデイングのためにドア組立
体２２から処理済ウエーハを除去するための機能は、カ
セツト式ロード／アンロード組立体２４によつて果され
る。ロード／アンロード組立体２４は、ウエーハ昇降組
立体６８及びウエーハカセツト搬送組立体６９を含む。
チエンバ入口２３の下方向側に延在し、チエンバの壁３
２に付設されている（第３図参照）のが搬送組立体であ
る。搬送組立体６９は、第１図に示されるごとく右から
左へとウエーハのカセツト７０を移動させる。協働する
ウエーハ昇降組立体６８は、カセツトからドア組立体２
２の内側面６４内部の真空チヤツクの操作端へと、或い
は処理完遂後にはドアからカセツトへとウエーハを個別
に昇降させる。
搬送組立体６９は、ウエーハ処理チエンバ１０の正面を
横切って水平縦軸方向に延在する離間した１組の平行レ
ール７２、７３を含む。そのレールはカセツト７０を支
持し搬送する。カセツトの側壁がレールをまたぎ、搬送
組立体を通過するレールに沿つてカセツトが摺動的に移
動できるように、レール７２と７３の間隔が決められ
る。カセツト移動のための動力は、チエーン駆動手段７
５によりもたらされる。チエーン駆動手段７５は、ロー
ラーチエーンをレール７２の側に沿つて移動させる種々
なガイド及びギア配列を含む。チエーンには、案内ピン
７６が一定間隔で設けられている。案内ピン７６は、レ
ール７２に隣接したカセツト壁７７の底部の整合切欠に
係合する。したがつてカセツトは、昇降組立体６８に向
けて又は遠ざかりチエーンと同じ速度で移動される。ス
テツパーモータ手段８０が、チエーン手段７５のための
駆動動力源として設けられ、カセツト移動に正確な制御
をもたらす。それによりカセツト内部の各々のどのウエ
ーハも、ウエーハ昇降用組立体６８との相互作用のため
の位置にされ得る。在来の記憶手段が、ステツパーモー
タ手段８０及びウエーハ昇降組立体６８に結合さて、カ
セツト内部の各々のウエーハの位置決めを記憶する。従
つて、処理チエンバ１０の中には更に数枚のウエーハが
ロードされることができ、それに応じてカセツトは最初
のウエーハがロードされてから数個の位置だけ前進する
ようにできるけれども、仕上げられた最初のウエーハが
出てくる際には、ステツパーモータを必要な数のステツ
プだけ反転させて、仕上げられたウエーハを元の位置に
戻し、次にローデイング機能を続行するために再び前進
した位置をとるようにしてもよい。
横切って水平縦軸方向に延在する離間した１組の平行レ
ール７２、７３を含む。そのレールはカセツト７０を支
持し搬送する。カセツトの側壁がレールをまたぎ、搬送
組立体を通過するレールに沿つてカセツトが摺動的に移
動できるように、レール７２と７３の間隔が決められ
る。カセツト移動のための動力は、チエーン駆動手段７
５によりもたらされる。チエーン駆動手段７５は、ロー
ラーチエーンをレール７２の側に沿つて移動させる種々
なガイド及びギア配列を含む。チエーンには、案内ピン
７６が一定間隔で設けられている。案内ピン７６は、レ
ール７２に隣接したカセツト壁７７の底部の整合切欠に
係合する。したがつてカセツトは、昇降組立体６８に向
けて又は遠ざかりチエーンと同じ速度で移動される。ス
テツパーモータ手段８０が、チエーン手段７５のための
駆動動力源として設けられ、カセツト移動に正確な制御
をもたらす。それによりカセツト内部の各々のどのウエ
ーハも、ウエーハ昇降用組立体６８との相互作用のため
の位置にされ得る。在来の記憶手段が、ステツパーモー
タ手段８０及びウエーハ昇降組立体６８に結合さて、カ
セツト内部の各々のウエーハの位置決めを記憶する。従
つて、処理チエンバ１０の中には更に数枚のウエーハが
ロードされることができ、それに応じてカセツトは最初
のウエーハがロードされてから数個の位置だけ前進する
ようにできるけれども、仕上げられた最初のウエーハが
出てくる際には、ステツパーモータを必要な数のステツ
プだけ反転させて、仕上げられたウエーハを元の位置に
戻し、次にローデイング機能を続行するために再び前進
した位置をとるようにしてもよい。
カセツト７０は、離間、対面、整合且つ平行な関係にし
た複数のウエーハを支持する。カセツト７０は、その底
の大部分と頂部とがあいていて、ウエーハの上下に通路
がある。溝、ステツプ及びその他のマイクロ回路成分を
形成した特徴を備えたウエーハの正面が、開いたドア２
２の内側面64に面せず、ウエーハの背面がドア組立体に
向かつて面するように、ウエーハはロードされなければ
ならない。この事は、真空チヤツク６０がウエーハと係
合するときに、デリケートなマイクロ回路を含むウエー
ハの正面との接触がないことを保証する。又処理チエン
バ１０内部の処理装置に関して正規に方向づけられるよ
うに、ロードロツク12への挿入にあたりウエーハが正規
の位置にあることを保証する。
た複数のウエーハを支持する。カセツト７０は、その底
の大部分と頂部とがあいていて、ウエーハの上下に通路
がある。溝、ステツプ及びその他のマイクロ回路成分を
形成した特徴を備えたウエーハの正面が、開いたドア２
２の内側面64に面せず、ウエーハの背面がドア組立体に
向かつて面するように、ウエーハはロードされなければ
ならない。この事は、真空チヤツク６０がウエーハと係
合するときに、デリケートなマイクロ回路を含むウエー
ハの正面との接触がないことを保証する。又処理チエン
バ１０内部の処理装置に関して正規に方向づけられるよ
うに、ロードロツク12への挿入にあたりウエーハが正規
の位置にあることを保証する。
ウエーハ昇降用組立体６８は、チエンバ入口２３の下方
左側に位置され（第３図参照）、上方案内プレート８
２、ブレード状昇降部材８３及びブレード状部材８３の
下方端に連結した作動シリンダ８４を含んでいる。ブレ
ード状昇降部材８３は、レール７２と７３との間で搬送
組立体６９と直角をなして、ドア２２の内側面６４へ向
けての上下移動のために案内されている。開位置にある
ドアの内側面の直下で案内プレート８２内にある案内ス
ロツト８５が、ブレード８３の上方での案内をもたら
し、他方、搬送組立体から下方に作動シリンダへ向けて
伸長した鉛直案内部材８６が鉛直路においてブレード８
３の保持を助ける。ブレード８３の幅は、レール７２と
７３との間隔よりも小さく、同様にレール７２及び７３
をまたぐカセツト７０の主要壁間の間隔よりも小さい。
ブレード８３は又、カセツト７０に保持された隣接ウエ
ーハ間の距離よりも薄い。
左側に位置され（第３図参照）、上方案内プレート８
２、ブレード状昇降部材８３及びブレード状部材８３の
下方端に連結した作動シリンダ８４を含んでいる。ブレ
ード状昇降部材８３は、レール７２と７３との間で搬送
組立体６９と直角をなして、ドア２２の内側面６４へ向
けての上下移動のために案内されている。開位置にある
ドアの内側面の直下で案内プレート８２内にある案内ス
ロツト８５が、ブレード８３の上方での案内をもたら
し、他方、搬送組立体から下方に作動シリンダへ向けて
伸長した鉛直案内部材８６が鉛直路においてブレード８
３の保持を助ける。ブレード８３の幅は、レール７２と
７３との間隔よりも小さく、同様にレール７２及び７３
をまたぐカセツト７０の主要壁間の間隔よりも小さい。
ブレード８３は又、カセツト７０に保持された隣接ウエ
ーハ間の距離よりも薄い。
ブレード状部材８３には更に、ウエーハのカーブに整合
するよう形状づけられた弧状上方端８７が設けられ、こ
の弧状端には、ウエーハの厚みに整合しそのエツジを保
持するための溝が設けられている。故に昇降ブレード状
部材８３は、案内レール７２と７３との間を通過し、搬
送組立体及びカセツトと直角に交差し、そしてステツパ
ーモータ手段８０及びチエーン駆動手段７５がカセツト
及びウエーハをブレードの通路上に設定する。図からわ
かるように、カセツトは、下方からウエーハへの入路が
あり、昇降ブレード８３が完全にカセツトを通過できる
ように、作られている。従つて、ステツパーモータ手段
８０及びチエーン手段７５が、カセツト及びウエーハを
ブレードの通路上に設定すると、ブレード８３が搬送レ
ールの間を上方に移動してその上方端８７の溝の内部で
ウエーハと下方から係合し、そして開位置にあるチエン
バドア２２の内側面６４にごく接近し同心的な設定の位
置にまでウエーハを上方にもち上げる。ウエーハは鉛直
方向なので、ブレードの溝をつけられた端８７内にしつ
かりと、しかし穏やかで固定的にウエーハを保持するこ
とを重力が助ける。デリケートなマイクロ回路が形成さ
れているウエーハのデリケートな正面との接触が、ウエ
ーハが水平方向にある時の典型的な自動化操作の場合で
ない限り、実質上完全に避けられる。それによりウエー
ハへの損傷又は摩擦の危険が非常に減少される。
するよう形状づけられた弧状上方端８７が設けられ、こ
の弧状端には、ウエーハの厚みに整合しそのエツジを保
持するための溝が設けられている。故に昇降ブレード状
部材８３は、案内レール７２と７３との間を通過し、搬
送組立体及びカセツトと直角に交差し、そしてステツパ
ーモータ手段８０及びチエーン駆動手段７５がカセツト
及びウエーハをブレードの通路上に設定する。図からわ
かるように、カセツトは、下方からウエーハへの入路が
あり、昇降ブレード８３が完全にカセツトを通過できる
ように、作られている。従つて、ステツパーモータ手段
８０及びチエーン手段７５が、カセツト及びウエーハを
ブレードの通路上に設定すると、ブレード８３が搬送レ
ールの間を上方に移動してその上方端８７の溝の内部で
ウエーハと下方から係合し、そして開位置にあるチエン
バドア２２の内側面６４にごく接近し同心的な設定の位
置にまでウエーハを上方にもち上げる。ウエーハは鉛直
方向なので、ブレードの溝をつけられた端８７内にしつ
かりと、しかし穏やかで固定的にウエーハを保持するこ
とを重力が助ける。デリケートなマイクロ回路が形成さ
れているウエーハのデリケートな正面との接触が、ウエ
ーハが水平方向にある時の典型的な自動化操作の場合で
ない限り、実質上完全に避けられる。それによりウエー
ハへの損傷又は摩擦の危険が非常に減少される。
ウエーハがドア２２のところに到着すると、真空チヤツ
ク６０が吸着によりウエーハとその背面で係合し、そし
て昇降ブレード８３が案内スロツト８５及びカセツトを
通過して搬送組立体６９の下方の点まで下降する。次に
ドア２２がチヤツク６０により支持されたウエーハとと
もに閉じて、それにより、そのウエーハはロードロツク
装置12の中へロードされ、チエンバ入口２３がチエンバ
１０内部の処理のために上述のようにすみやかに密封さ
れる。ウエーハ１５に体する処理の完遂に先き立ち、更
に別のウエーハが支持体プレート18の開口３７の他のも
のにロードされてもよく、その場合には、ステツパーモ
ータ及びチエーン駆動は、ウエーハ位置１つ分だけカセ
ツトをステツプさせ、次のウエーハを真にブレード８３
上の位置に移動させる。そこでブレード８３が上昇し
て、次のこのウエーハを開いたドアまで上方に移動させ
る動作をくり返し、真空チヤツクは再びロードロツクへ
の挿入のためにこのウエーハと係合する。一方、各ステ
ーシヨンを順に回転することによる元のウエーハ１５に
対する処理が完了すると、そのウエーハは再びロードロ
ツク１２にやつてくる。そして真空チヤツク６０は、ド
アが未だ閉位置にある時に、ウエーハの背面へと再び伸
長し、同時にクリツプ作動手段６２がクリツプを弱めさ
せ、ウエーハからクリツプを離脱させて、チヤツク60に
よるウエーハの除去を可能にする。ドアが開かれるとウ
エーハは、再びブレード８３の通路上に位置される。他
方、ステツパーモータ手段８０及びチエーン手段７５が
カセツトを後退させて、ウエーハ１５の元の位置はブレ
ード通路上に存置されるようにする。次にブレード８３
が、搬送レール７２、７３及びスロツト８５を通過して
上方に上昇し、ウエーハ１５の下方エツジに係合する。
そしてチヤツク６０がウエーハを釈放して、ブレード８
３はウエーハをカセツト内部の元の位置へと下降させ戻
すことができる。カセツトは次に、順次に処理されるべ
き次のウエーハの位置まで前進される。
ク６０が吸着によりウエーハとその背面で係合し、そし
て昇降ブレード８３が案内スロツト８５及びカセツトを
通過して搬送組立体６９の下方の点まで下降する。次に
ドア２２がチヤツク６０により支持されたウエーハとと
もに閉じて、それにより、そのウエーハはロードロツク
装置12の中へロードされ、チエンバ入口２３がチエンバ
１０内部の処理のために上述のようにすみやかに密封さ
れる。ウエーハ１５に体する処理の完遂に先き立ち、更
に別のウエーハが支持体プレート18の開口３７の他のも
のにロードされてもよく、その場合には、ステツパーモ
ータ及びチエーン駆動は、ウエーハ位置１つ分だけカセ
ツトをステツプさせ、次のウエーハを真にブレード８３
上の位置に移動させる。そこでブレード８３が上昇し
て、次のこのウエーハを開いたドアまで上方に移動させ
る動作をくり返し、真空チヤツクは再びロードロツクへ
の挿入のためにこのウエーハと係合する。一方、各ステ
ーシヨンを順に回転することによる元のウエーハ１５に
対する処理が完了すると、そのウエーハは再びロードロ
ツク１２にやつてくる。そして真空チヤツク６０は、ド
アが未だ閉位置にある時に、ウエーハの背面へと再び伸
長し、同時にクリツプ作動手段６２がクリツプを弱めさ
せ、ウエーハからクリツプを離脱させて、チヤツク60に
よるウエーハの除去を可能にする。ドアが開かれるとウ
エーハは、再びブレード８３の通路上に位置される。他
方、ステツパーモータ手段８０及びチエーン手段７５が
カセツトを後退させて、ウエーハ１５の元の位置はブレ
ード通路上に存置されるようにする。次にブレード８３
が、搬送レール７２、７３及びスロツト８５を通過して
上方に上昇し、ウエーハ１５の下方エツジに係合する。
そしてチヤツク６０がウエーハを釈放して、ブレード８
３はウエーハをカセツト内部の元の位置へと下降させ戻
すことができる。カセツトは次に、順次に処理されるべ
き次のウエーハの位置まで前進される。
昇降組立体６９による個々のウエーハの上昇及びロード
ロツクへのローデイングに先き立ち、ウエーハの標準方
向づけを保証する事が望まれ、そのため各ウエーハの弦
を横切る通常の案内フラツト部９１がカセツトの下方に
整列する事が望ましい。このようにすると、ウエーハの
各々が、チエンバ内部の処理装置に関して同一位置を示
すことが保証される。更に、その案内フラツトが特定の
予め定められた位置にある事を確認するということは、
支持体プレート組立体１８内部のクリツプ組立体２０が
正常に機能し、且つ円形のエツジ部分の代わりにはから
ずもウエーハのフラツト部と係合する事はないというこ
とを保証する。そのような標準方向を保証するために、
対向する１組のローラ９０が設けられ、それらはレール
７２と73に沿つてその間に縦方向に延在し、ローラの軸
線はともにレールに平行になつている。そのローラ９０
は、昇降組立体６８の位置の直前のカセツトの通路に位
置され、それにより、ウエーハの方向づけは、昇降組立
体への到着に先き立つて完遂される。カセツトがローラ
上を通過するとき、それらはローラは上昇され、互いに
反対方向に（一は時計方向、他は反時計方向というよう
に）連続的に駆動され、且つウエーハの円形エツジに軽
く接触する。動くローラ９０との接触が、カセツト内部
のウエーハを回転させる効果を有し、終には各ウエーハ
の案内フラツト部９１は動くローラと接する位置に落着
く。ローラとの接触が減少し、ウエーハが全て、その案
内フラツト部が下方に面して整合する位置になると、ロ
ーラ９０は下方に引つ込む。
ロツクへのローデイングに先き立ち、ウエーハの標準方
向づけを保証する事が望まれ、そのため各ウエーハの弦
を横切る通常の案内フラツト部９１がカセツトの下方に
整列する事が望ましい。このようにすると、ウエーハの
各々が、チエンバ内部の処理装置に関して同一位置を示
すことが保証される。更に、その案内フラツトが特定の
予め定められた位置にある事を確認するということは、
支持体プレート組立体１８内部のクリツプ組立体２０が
正常に機能し、且つ円形のエツジ部分の代わりにはから
ずもウエーハのフラツト部と係合する事はないというこ
とを保証する。そのような標準方向を保証するために、
対向する１組のローラ９０が設けられ、それらはレール
７２と73に沿つてその間に縦方向に延在し、ローラの軸
線はともにレールに平行になつている。そのローラ９０
は、昇降組立体６８の位置の直前のカセツトの通路に位
置され、それにより、ウエーハの方向づけは、昇降組立
体への到着に先き立つて完遂される。カセツトがローラ
上を通過するとき、それらはローラは上昇され、互いに
反対方向に（一は時計方向、他は反時計方向というよう
に）連続的に駆動され、且つウエーハの円形エツジに軽
く接触する。動くローラ９０との接触が、カセツト内部
のウエーハを回転させる効果を有し、終には各ウエーハ
の案内フラツト部９１は動くローラと接する位置に落着
く。ローラとの接触が減少し、ウエーハが全て、その案
内フラツト部が下方に面して整合する位置になると、ロ
ーラ９０は下方に引つ込む。
上述したように、ドア２２が開位置にあるときにはいつ
でも、チエンバの排気された内部環境を大気圧から防護
するために、圧力プレート１６が支持体プレート１８及
び正面壁３２に対して駆動される。圧力プレートとウエ
ーハ支持体プレートとの位置関係を第４図及び第５図に
詳細に示している。第４図は、ロードロツク装置１２を
形成する要素の前述のサンドイツチ配列を示している。
第５図は、圧力プレートが引つ込んだ位置にあるときの
それらの要素の位置関係を示している。また第４図は、
クリツプを拡げた後ウエーハがクリツプ組立体２０へ挿
入され、クリツプ作動手段62の接触ピン６６が少しだけ
伸長している時の、真空チヤツク６０の伸長した位置を
示している。一方第５図においては、クリツプ作動手段
の接触ピンが引つ込み、同じに真空チヤツクも引つ込ん
でいて、ウエーハは今やウエーハ支持体プレート組立体
１８内に固着的に取付けられている。圧力プレート１６
が後退すると、ウエーハは引き続く処理ステーシヨンへ
回転される準備が整う。第６図において、真空チヤツク
は後退した位置にあるけれども、その真空吸引は作動し
ていて、ウエーハはチエンバドア２２の内側面６４に対
する位置に示されている。これは、もちろん、ウエーハ
のロードロツクからの除去に先立ち、ウエーハがクリツ
プ組立体２０から引き出された直後の、ロードロツクの
要素及びウエーハの位置を示している。それは又、ドア
が閉じられた直後の、真空チヤツクがウエーハ支持組立
体の開口内部の位置へとウエーハを未だ前進させていな
いときの、それらの要素の位置を示しているとも言え
る。クリツプ内部にウエーハを収容させるためにクリツ
プを拡げるように押す事に先立ち、クリツプ作動手段の
接触ピンがクリップに接しているところが示されてい
る。
でも、チエンバの排気された内部環境を大気圧から防護
するために、圧力プレート１６が支持体プレート１８及
び正面壁３２に対して駆動される。圧力プレートとウエ
ーハ支持体プレートとの位置関係を第４図及び第５図に
詳細に示している。第４図は、ロードロツク装置１２を
形成する要素の前述のサンドイツチ配列を示している。
第５図は、圧力プレートが引つ込んだ位置にあるときの
それらの要素の位置関係を示している。また第４図は、
クリツプを拡げた後ウエーハがクリツプ組立体２０へ挿
入され、クリツプ作動手段62の接触ピン６６が少しだけ
伸長している時の、真空チヤツク６０の伸長した位置を
示している。一方第５図においては、クリツプ作動手段
の接触ピンが引つ込み、同じに真空チヤツクも引つ込ん
でいて、ウエーハは今やウエーハ支持体プレート組立体
１８内に固着的に取付けられている。圧力プレート１６
が後退すると、ウエーハは引き続く処理ステーシヨンへ
回転される準備が整う。第６図において、真空チヤツク
は後退した位置にあるけれども、その真空吸引は作動し
ていて、ウエーハはチエンバドア２２の内側面６４に対
する位置に示されている。これは、もちろん、ウエーハ
のロードロツクからの除去に先立ち、ウエーハがクリツ
プ組立体２０から引き出された直後の、ロードロツクの
要素及びウエーハの位置を示している。それは又、ドア
が閉じられた直後の、真空チヤツクがウエーハ支持組立
体の開口内部の位置へとウエーハを未だ前進させていな
いときの、それらの要素の位置を示しているとも言え
る。クリツプ内部にウエーハを収容させるためにクリツ
プを拡げるように押す事に先立ち、クリツプ作動手段の
接触ピンがクリップに接しているところが示されてい
る。
ウエーハ１５のロードロツクへのローデイングが完了す
ると、ロードロツクは荒く排気されて、１分以内の継続
する周期の間に、或るレベルにまで下がる。そのレベル
はチエンバよりも低く排気された良好な程度であり、第
５図に示されるように圧力プレートが後退した時にチエ
ンバ環境を感知できる程には妨害はしない。そしてウエ
ーハ15は、次の加工ステーシヨンへと回転する。ロード
ロツクの排気はこのように短い時間で効果的になされう
る。その理由は、ロードロツクはチエンバに比して容積
が小さい（ウエーハ自身を包含するのに必要欠くべから
ざるものだけ）ことにある。短い時間でロードロツクが
排気される理由として更に次の事がある。つまり、ロー
ドロツク領域の外部からもたらされる付属支持装置を使
用せず、又チエンバ内部でウエーハを支持するクリツプ
組立体の面積は、いずれにしてもウエーハに比べて小さ
いので、ロードロツク内に導入される脱ガス負荷は必要
欠くべからざるウエーハ表面自身だけである事である。
この事は、プラテンその他の外部からの支持物がロード
ロツク内に導入されるところの従来技術装置の状態と対
比されるべきである。そのような支持物は、ガス吸気負
荷に非常に大きく寄与してしまう十分な面積を有する。
もちろん、外部から導入されるそのような支持物がない
ことは、汚染の危険を低下させるのに著しく寄与する。
本発明においては、大気（又は、より好適には乾燥した
窒素で包まれたローデイング環境）に曝されたロードロ
ツク領域の圧力プレート部分は、ウエーハとともには回
転せず、他の加工ステーシヨンから離れているローデイ
ングステーシヨン位置にそのまま残り、更に蒸着中には
チエンバ環境から密封される。
ると、ロードロツクは荒く排気されて、１分以内の継続
する周期の間に、或るレベルにまで下がる。そのレベル
はチエンバよりも低く排気された良好な程度であり、第
５図に示されるように圧力プレートが後退した時にチエ
ンバ環境を感知できる程には妨害はしない。そしてウエ
ーハ15は、次の加工ステーシヨンへと回転する。ロード
ロツクの排気はこのように短い時間で効果的になされう
る。その理由は、ロードロツクはチエンバに比して容積
が小さい（ウエーハ自身を包含するのに必要欠くべから
ざるものだけ）ことにある。短い時間でロードロツクが
排気される理由として更に次の事がある。つまり、ロー
ドロツク領域の外部からもたらされる付属支持装置を使
用せず、又チエンバ内部でウエーハを支持するクリツプ
組立体の面積は、いずれにしてもウエーハに比べて小さ
いので、ロードロツク内に導入される脱ガス負荷は必要
欠くべからざるウエーハ表面自身だけである事である。
この事は、プラテンその他の外部からの支持物がロード
ロツク内に導入されるところの従来技術装置の状態と対
比されるべきである。そのような支持物は、ガス吸気負
荷に非常に大きく寄与してしまう十分な面積を有する。
もちろん、外部から導入されるそのような支持物がない
ことは、汚染の危険を低下させるのに著しく寄与する。
本発明においては、大気（又は、より好適には乾燥した
窒素で包まれたローデイング環境）に曝されたロードロ
ツク領域の圧力プレート部分は、ウエーハとともには回
転せず、他の加工ステーシヨンから離れているローデイ
ングステーシヨン位置にそのまま残り、更に蒸着中には
チエンバ環境から密封される。
ウエーハがロードロツクステーシヨン１２へロードされ
及び／又はアンロードされている間、圧力プレート１６
は第４図のようなその作動的前進位置にあり、それによ
り、支持体プレート組立体18がチエンバの正面壁３２に
対して押しつけられ、圧力プレートは同時に他のステー
シヨンにあるウエーハを押圧して、それらのステーシヨ
ンにおける処理装置に接触又は接近させてウエーハを加
工状態にする。例えば、ロードロツクステーシヨン１２
の次のステーシヨンであるウエーハ加熱ステーシヨン２
８において、ウエーハの脱ガスを促進するためにウエー
ハ加熱手段が設けられる。第７図に示されるウエーハ加
熱手段９２は、ウエーハよりもいくらか小径の円筒形支
持部材９３から成り、加熱素子９４として例えばセラミ
ツクデイスクを含んでいる。セラミツクデイスクの中に
は抵抗線が埋設されて、セラミツクデイスクの表面は、
制御可能に加熱されその平坦表面にわたつてほぼ一様な
温度にされる。ウエーハ加熱手段９２は、処理チエンバ
の正面壁３２上に取付けられそこの密封された開口内に
あつて、その要素の加熱表面はチエンバ正面壁３２の平
面からわずかに突き出ている。圧力プレート１６が弛緩
状態にあるときは、チエンバの正面壁に対する圧力プレ
ートの位置は十分に間隔があり、加熱表面は支持体プレ
ート又はその内部のウエーハに接近していない。しかし
ながら、圧力プレート１６が作動的前進位置にあるとき
は、ウエーハ支持体プレート４２はチエンバの正面壁３
２に対して加圧され、それにより、加熱表面と加熱ステ
ーシヨンに設定されたウエーハとの間隔は非常に接近す
る。しかし第７図に見られるように、加熱表面に接触す
る程近づくわけではない。
及び／又はアンロードされている間、圧力プレート１６
は第４図のようなその作動的前進位置にあり、それによ
り、支持体プレート組立体18がチエンバの正面壁３２に
対して押しつけられ、圧力プレートは同時に他のステー
シヨンにあるウエーハを押圧して、それらのステーシヨ
ンにおける処理装置に接触又は接近させてウエーハを加
工状態にする。例えば、ロードロツクステーシヨン１２
の次のステーシヨンであるウエーハ加熱ステーシヨン２
８において、ウエーハの脱ガスを促進するためにウエー
ハ加熱手段が設けられる。第７図に示されるウエーハ加
熱手段９２は、ウエーハよりもいくらか小径の円筒形支
持部材９３から成り、加熱素子９４として例えばセラミ
ツクデイスクを含んでいる。セラミツクデイスクの中に
は抵抗線が埋設されて、セラミツクデイスクの表面は、
制御可能に加熱されその平坦表面にわたつてほぼ一様な
温度にされる。ウエーハ加熱手段９２は、処理チエンバ
の正面壁３２上に取付けられそこの密封された開口内に
あつて、その要素の加熱表面はチエンバ正面壁３２の平
面からわずかに突き出ている。圧力プレート１６が弛緩
状態にあるときは、チエンバの正面壁に対する圧力プレ
ートの位置は十分に間隔があり、加熱表面は支持体プレ
ート又はその内部のウエーハに接近していない。しかし
ながら、圧力プレート１６が作動的前進位置にあるとき
は、ウエーハ支持体プレート４２はチエンバの正面壁３
２に対して加圧され、それにより、加熱表面と加熱ステ
ーシヨンに設定されたウエーハとの間隔は非常に接近す
る。しかし第７図に見られるように、加熱表面に接触す
る程近づくわけではない。
真空環境においては、伝熱の主要機構は輻射によるもの
である。半導体デバイス製造において広く用いられるＰ
−ドープシリコンウエーハは、赤外放射に対して真に透
過的である。その結果として、本発明の装置において要
求される短い脱ガス周期の間にウエーハ脱ガス速度の増
大を促進させるのに効果を示すためには、ウエーハの温
度上昇率は低すぎる。そこでウエーハがウエーハ加熱ス
テーシヨン２８にあるときは停留していることから、ガ
ス伝熱を利用することにより加熱素子９４からウエーハ
１５への熱の移送率を増大させる事が都合よい。この事
は、スパツター蒸着源の操作のため使用されるアルゴン
ガスの微量を、第７図に示された中央パイプ１１４を通
して直接に加熱素子９４とウエーハ１５との間の空間に
導入することにより達成される。アルゴン原子が温度の
高い表面と低い表面とに交互に衝突することの結果とし
て、伝熱が遂行される。伝熱の所望の高率を達成するた
めに、アルゴンを約１００から1000ミクロンの範囲内の
圧力で、加熱ステーシヨン28へ導入する事が必要であ
る。その圧力は、約１０ミクロンである主チエンバ内の
正規のアルゴン圧力よりも１次から２次のオーダで大き
い。
である。半導体デバイス製造において広く用いられるＰ
−ドープシリコンウエーハは、赤外放射に対して真に透
過的である。その結果として、本発明の装置において要
求される短い脱ガス周期の間にウエーハ脱ガス速度の増
大を促進させるのに効果を示すためには、ウエーハの温
度上昇率は低すぎる。そこでウエーハがウエーハ加熱ス
テーシヨン２８にあるときは停留していることから、ガ
ス伝熱を利用することにより加熱素子９４からウエーハ
１５への熱の移送率を増大させる事が都合よい。この事
は、スパツター蒸着源の操作のため使用されるアルゴン
ガスの微量を、第７図に示された中央パイプ１１４を通
して直接に加熱素子９４とウエーハ１５との間の空間に
導入することにより達成される。アルゴン原子が温度の
高い表面と低い表面とに交互に衝突することの結果とし
て、伝熱が遂行される。伝熱の所望の高率を達成するた
めに、アルゴンを約１００から1000ミクロンの範囲内の
圧力で、加熱ステーシヨン28へ導入する事が必要であ
る。その圧力は、約１０ミクロンである主チエンバ内の
正規のアルゴン圧力よりも１次から２次のオーダで大き
い。
ウエーハ加熱部材９２は受板９８をも含み、円筒形支持
部材９３が受板９８に付設されている。受板９８とチエ
ンバ正面壁３２との真空気密がＯリング１１５によつて
もたらされる。加熱素子94内で発生された熱の結果とし
て生ずる過熱によるＯリング１１５の真空気密特性の劣
化を避けるために、受板９８を通過して出入りするコン
ジツト９６及び９７が設けられて、冷却剤を受板に流入
及び流出するようにして、Ｏリング１１５の気密状態を
維持することができる。
部材９３が受板９８に付設されている。受板９８とチエ
ンバ正面壁３２との真空気密がＯリング１１５によつて
もたらされる。加熱素子94内で発生された熱の結果とし
て生ずる過熱によるＯリング１１５の真空気密特性の劣
化を避けるために、受板９８を通過して出入りするコン
ジツト９６及び９７が設けられて、冷却剤を受板に流入
及び流出するようにして、Ｏリング１１５の気密状態を
維持することができる。
或る応用例においては、当業者によく知られた方法を用
いる無線周波スパツターエツチングの手段により、加熱
ステーシヨンでウエーハを加熱及び冷却をすることが望
まれるであろう。本発明の装置において要する短周期の
時間内で無線周波スパツターエツチ操作を演ずると、要
求される無線周波電力の適用はウエーハ温度を不必要な
又は受容できないレベルにまで上昇させるかも知れな
い。この問題は、再びガス伝熱の使用を通して軽減され
るであろう。この時は、ウエーハから冷却されたヒート
シンクへと熱の移送がある。
いる無線周波スパツターエツチングの手段により、加熱
ステーシヨンでウエーハを加熱及び冷却をすることが望
まれるであろう。本発明の装置において要する短周期の
時間内で無線周波スパツターエツチ操作を演ずると、要
求される無線周波電力の適用はウエーハ温度を不必要な
又は受容できないレベルにまで上昇させるかも知れな
い。この問題は、再びガス伝熱の使用を通して軽減され
るであろう。この時は、ウエーハから冷却されたヒート
シンクへと熱の移送がある。
第８図に示された適切なウエーハ冷却手段118が、受板
１２０に取付けられた円筒形のヒートシンク部材１１９
から成つている。受板１２０とチエンバ正面壁３２との
間の真空気密が、Ｏリング１２１によりもたらされる。
ヒートシンク１１９の温度を適切な低い値に維持するた
めに、受板120を通過してヒートシンク１１９に出入り
するコンジツト１２８及び１２９が設けられて、冷却剤
をヒートシンク１１９に流入及び流出させるようにす
る。それによつて、ヒートシンク１１９の温度を所望の
レベルに維持することができる。ヒートシンク部材１１
９は、圧力プレート１６が作動的前進位置にあるときに
ウエーハ１５に緊密に接近し接触はしない平坦な表面１
２５を有している。第８図に示されるように中央パイプ
１２６が設けられて、スパツター蒸着源の操作のために
使用されるアルゴンガスの微量を、ヒートシンク１１９
とウエーハ１５との間の空間に直接に導入させることが
できる。アルゴンガスのそのような導入は、ウエーハ１
５からヒートシンク１１９への伝熱率を増大させること
により冷却率を増大する。この事は、第７図に関連して
前に述べたような加熱ステーシヨン２８の場合におけ
る、加熱素子９４からウエーハ１５への伝熱の率が増大
されたことと同様である。
１２０に取付けられた円筒形のヒートシンク部材１１９
から成つている。受板１２０とチエンバ正面壁３２との
間の真空気密が、Ｏリング１２１によりもたらされる。
ヒートシンク１１９の温度を適切な低い値に維持するた
めに、受板120を通過してヒートシンク１１９に出入り
するコンジツト１２８及び１２９が設けられて、冷却剤
をヒートシンク１１９に流入及び流出させるようにす
る。それによつて、ヒートシンク１１９の温度を所望の
レベルに維持することができる。ヒートシンク部材１１
９は、圧力プレート１６が作動的前進位置にあるときに
ウエーハ１５に緊密に接近し接触はしない平坦な表面１
２５を有している。第８図に示されるように中央パイプ
１２６が設けられて、スパツター蒸着源の操作のために
使用されるアルゴンガスの微量を、ヒートシンク１１９
とウエーハ１５との間の空間に直接に導入させることが
できる。アルゴンガスのそのような導入は、ウエーハ１
５からヒートシンク１１９への伝熱率を増大させること
により冷却率を増大する。この事は、第７図に関連して
前に述べたような加熱ステーシヨン２８の場合におけ
る、加熱素子９４からウエーハ１５への伝熱の率が増大
されたことと同様である。
ウエーハが前進される次のステーシヨンは、コーテイン
グステーシヨン１４であり、それはチエンバの背面（又
は後方）プレート９９に取付けられている（第９図）。
圧力プレート１６内部に円形の開口１０１が設けられ
て、支持体プレート組立体１８によりコーテイングステ
ーシヨンへと進められてきたウエーハのスパツタリング
源によるコーテイングがその開口１０１を通して可能に
なる。シヤツター１０２が設けられて、支持体プレート
組立体の回転中ウエーハがコーテイングステーシヨンに
存置されていないときに、コーテイング材料がブロツク
されうる。第９図は、コーテイングステーシヨン１４に
おける要素の関係をより詳細に示している。第９図の配
置が示しているのは、チエンバの正面壁３２に対してウ
エーハ支持体プレート１８を押しつけるための作動的前
進位置にある圧力プレートによる移動に先立つた配置に
おける要素であるという事に注意すべきである。したが
つてコーテイングの中のウエーハの位置は、第９図で示
された休止位置よりも正面壁に接近し、ウエーハ１５は
スパツタリング源１００に関して同心的に固定された安
定な静止状態に保持される。
グステーシヨン１４であり、それはチエンバの背面（又
は後方）プレート９９に取付けられている（第９図）。
圧力プレート１６内部に円形の開口１０１が設けられ
て、支持体プレート組立体１８によりコーテイングステ
ーシヨンへと進められてきたウエーハのスパツタリング
源によるコーテイングがその開口１０１を通して可能に
なる。シヤツター１０２が設けられて、支持体プレート
組立体の回転中ウエーハがコーテイングステーシヨンに
存置されていないときに、コーテイング材料がブロツク
されうる。第９図は、コーテイングステーシヨン１４に
おける要素の関係をより詳細に示している。第９図の配
置が示しているのは、チエンバの正面壁３２に対してウ
エーハ支持体プレート１８を押しつけるための作動的前
進位置にある圧力プレートによる移動に先立つた配置に
おける要素であるという事に注意すべきである。したが
つてコーテイングの中のウエーハの位置は、第９図で示
された休止位置よりも正面壁に接近し、ウエーハ１５は
スパツタリング源１００に関して同心的に固定された安
定な静止状態に保持される。
ウエーハのエツジによりスパツタリングをする仕方、及
び個々にウエーハをコーテイングする仕方の大きな利益
は、今や明らかである。金属コーテイングがウエーハの
正面壁に蒸着されることでスパツタリング工程が、更に
そのウエーハを加熱させ、従つて最も悪いときにそのウ
エーハの脱ガスを増加させることは公知である。しか
し、スパツタリング源１００と結果として迅速なコーテ
イング蒸着率（ほぼ毎分当り１０，０００オングストロ
ーム）を有するウエーハとの間の密な連結、低水準の汚
染（たとえば、外部ウエーハ支持物がないため、そして
脱ガスの生成物をウエーハ正面の直前の環境に加えるい
かなる隣接したウエーハがないため）、そして後方脱ガ
スの生成物がスパツタリング源を取り囲むシールド構造
物上におそらくほとんど突きあたるだろうという事、こ
れらすべての寄与が、従来の形状と比較してウエーハの
正面上への終了する脱ガスのために汚染の集中を非常に
低下させる。初期のバツチ式及び他のロードロツク装置
においては、相互に隣接した多数のウエーハが、プラテ
ン上に支持されるのであろうし、個々のシールドに対し
て許されるスパツタ源からウエーハへの幾何学的な面で
の利点を有することはないであろう。そのシールドと
は、汚染生成物とコーテイング材料とが、ここで示され
た形状のようにウエーハ表面上においてよりもむしろ優
先的に結合することである。
び個々にウエーハをコーテイングする仕方の大きな利益
は、今や明らかである。金属コーテイングがウエーハの
正面壁に蒸着されることでスパツタリング工程が、更に
そのウエーハを加熱させ、従つて最も悪いときにそのウ
エーハの脱ガスを増加させることは公知である。しか
し、スパツタリング源１００と結果として迅速なコーテ
イング蒸着率（ほぼ毎分当り１０，０００オングストロ
ーム）を有するウエーハとの間の密な連結、低水準の汚
染（たとえば、外部ウエーハ支持物がないため、そして
脱ガスの生成物をウエーハ正面の直前の環境に加えるい
かなる隣接したウエーハがないため）、そして後方脱ガ
スの生成物がスパツタリング源を取り囲むシールド構造
物上におそらくほとんど突きあたるだろうという事、こ
れらすべての寄与が、従来の形状と比較してウエーハの
正面上への終了する脱ガスのために汚染の集中を非常に
低下させる。初期のバツチ式及び他のロードロツク装置
においては、相互に隣接した多数のウエーハが、プラテ
ン上に支持されるのであろうし、個々のシールドに対し
て許されるスパツタ源からウエーハへの幾何学的な面で
の利点を有することはないであろう。そのシールドと
は、汚染生成物とコーテイング材料とが、ここで示され
た形状のようにウエーハ表面上においてよりもむしろ優
先的に結合することである。
更に他の利益は、個々のウエーハの金属化が鉛直方向の
ウエーハによつて遂行されること、そして更にその金属
化がおこなわれてもウエーハは静止しているということ
から生じる。いかなるデブリ、又は特別な成分が本装置
にあらわれたとしても、鉛直になつたウエーハ表面上に
このような成分の到着する機会は、ウエーハが水平方向
に向いている場合と比較して非常に減少することは明ら
かである。金属化の間に、チエンバ内のすべての運動が
休止することは、機械的運動、衝撃又は振動があらわれ
ないということである。この運動、衝撃又は振動は、例
えば浮遊する金属材料をウエーハ支持構造物、シールド
及び他のこのような表面から移動させることによりデブ
リ発生を増進させる傾向をもつものである。加えて、本
装置においては、シールド、その他の構造物上に生成し
たこのような浮遊によるコーテイング上の応力は、繰り
返して空気に露曝されることがないこと、処理期間中に
運動を止めさせる必要性により機械的ひずみを減らすこ
と、さらに装置のいろいろな部分を動かさないことによ
り減少させられる。ウエーハを支持するクリツプ組立体
の非常に小さな構造物は、通常の動作中に空気に自らで
さえも露曝しない。なぜならば、ロードロツクは、水蒸
気−支承用空気ではなく、乾燥した窒素ガスの環境の中
で通常に動作されるからである。
ウエーハによつて遂行されること、そして更にその金属
化がおこなわれてもウエーハは静止しているということ
から生じる。いかなるデブリ、又は特別な成分が本装置
にあらわれたとしても、鉛直になつたウエーハ表面上に
このような成分の到着する機会は、ウエーハが水平方向
に向いている場合と比較して非常に減少することは明ら
かである。金属化の間に、チエンバ内のすべての運動が
休止することは、機械的運動、衝撃又は振動があらわれ
ないということである。この運動、衝撃又は振動は、例
えば浮遊する金属材料をウエーハ支持構造物、シールド
及び他のこのような表面から移動させることによりデブ
リ発生を増進させる傾向をもつものである。加えて、本
装置においては、シールド、その他の構造物上に生成し
たこのような浮遊によるコーテイング上の応力は、繰り
返して空気に露曝されることがないこと、処理期間中に
運動を止めさせる必要性により機械的ひずみを減らすこ
と、さらに装置のいろいろな部分を動かさないことによ
り減少させられる。ウエーハを支持するクリツプ組立体
の非常に小さな構造物は、通常の動作中に空気に自らで
さえも露曝しない。なぜならば、ロードロツクは、水蒸
気−支承用空気ではなく、乾燥した窒素ガスの環境の中
で通常に動作されるからである。
密接に連結したウエーハとスパツタリング源との関係、
及びその静止の特色は、付着された膜の所望の特徴及び
均一性に対して付加的ではあるが都合のよいものを含ん
でいる。ウエーハ表面上のある点での付着の局在率は、
半径位置及びウエーハ表面の地形状、つまり、その付着
の位置の表面が平らかどうか、又はステツプ若しくは溝
の側壁若しくは底部、又は側壁の内側若しくは外側に向
くことに依存する。このことについては、以下で更に記
述する。ウエーハがスパツタリング源に関して静止状態
にあるから、各点での蒸着が、蒸着物全体にわたつて、
時間的に変化する割合で進められるのではなく、一定の
割合で進められる（蒸着源に一定の出力を印加すると仮
定している）。従つて、いろいろな点での蒸着の厚さ及
び表面の地形状は、同心的に設置された蒸着源及びウエ
ーハを通る共通軸のまわりで径方向に対称となる。
及びその静止の特色は、付着された膜の所望の特徴及び
均一性に対して付加的ではあるが都合のよいものを含ん
でいる。ウエーハ表面上のある点での付着の局在率は、
半径位置及びウエーハ表面の地形状、つまり、その付着
の位置の表面が平らかどうか、又はステツプ若しくは溝
の側壁若しくは底部、又は側壁の内側若しくは外側に向
くことに依存する。このことについては、以下で更に記
述する。ウエーハがスパツタリング源に関して静止状態
にあるから、各点での蒸着が、蒸着物全体にわたつて、
時間的に変化する割合で進められるのではなく、一定の
割合で進められる（蒸着源に一定の出力を印加すると仮
定している）。従つて、いろいろな点での蒸着の厚さ及
び表面の地形状は、同心的に設置された蒸着源及びウエ
ーハを通る共通軸のまわりで径方向に対称となる。
更に、前述で暗示したように、コーテイングの中に取り
込まれた汚染の水準が、汚染バツクグランド・ガス（酸
素のようなガス）の分子及びスパツターコーテイング材
料（アルミニウムのような材料）の原子のウエーハ表面
での相対的な到着率に依存する。汚染バツクグランドガ
スの分圧が一定の割合で蒸着している間に一定して残つ
ているならばコーテイングの中に取り込まれた局所的汚
染水準は、蒸着された膜の厚さ全体にわたつて均一とな
る。
込まれた汚染の水準が、汚染バツクグランド・ガス（酸
素のようなガス）の分子及びスパツターコーテイング材
料（アルミニウムのような材料）の原子のウエーハ表面
での相対的な到着率に依存する。汚染バツクグランドガ
スの分圧が一定の割合で蒸着している間に一定して残つ
ているならばコーテイングの中に取り込まれた局所的汚
染水準は、蒸着された膜の厚さ全体にわたつて均一とな
る。
対照的に、このような状況は、蒸着源に関するウエーハ
の運動より蒸着期間の間に時間と共に変化する蒸着率と
なる従来技術によるロードロツク装置においては得られ
なかつた。このようなウエーハの運動は、膜成長期間中
にコーテイングの中に取り込まれた汚染水準を不均一に
し、逆にウエーハから良い半導体の産出に影響をおよぼ
す。ウエーハが何度も蒸着源を通過させられる従来技術
による装置の割合に、金属膜は層状に蒸着され、望んで
いない層状になつた汚染水準の形状に順に至つてしま
う。
の運動より蒸着期間の間に時間と共に変化する蒸着率と
なる従来技術によるロードロツク装置においては得られ
なかつた。このようなウエーハの運動は、膜成長期間中
にコーテイングの中に取り込まれた汚染水準を不均一に
し、逆にウエーハから良い半導体の産出に影響をおよぼ
す。ウエーハが何度も蒸着源を通過させられる従来技術
による装置の割合に、金属膜は層状に蒸着され、望んで
いない層状になつた汚染水準の形状に順に至つてしま
う。
ここで、第９図に示されたスパツタリング源100の詳論
に戻ると、そこでの放出端がリング形状ターゲツト１１
２を含んでいることがわかるであろう。そのターゲツト
は第９図に破線にして略示的に示されているが、第１０
図では略示化された断面図の中でより詳しく示されてい
る。このようなスパツタリング源の一例が、１９７８年
７月１１日発行の米国特許第４，１００，０５５号にR.
M.レイニーによる“スパツタリング装置に対するターゲ
ツト形状”の中に詳細に開示されている。このようなス
パツタリング源がまた、登録商標”S-Gun”の下でバリ
アン・アソシエイツ・インコーポレイテツドにより製造
され、商業化されている。このようなスパツタコーテイ
ング源が磁気的に閉じ込められたガス吐出に利用され、
またアルゴンガスの大気圧以下の内部ガス環境も必要と
されている。リング形状ターゲツトを含む他のスパツタ
リング源はまた、例えば平面型マグネトロン源として使
用することもできる。
に戻ると、そこでの放出端がリング形状ターゲツト１１
２を含んでいることがわかるであろう。そのターゲツト
は第９図に破線にして略示的に示されているが、第１０
図では略示化された断面図の中でより詳しく示されてい
る。このようなスパツタリング源の一例が、１９７８年
７月１１日発行の米国特許第４，１００，０５５号にR.
M.レイニーによる“スパツタリング装置に対するターゲ
ツト形状”の中に詳細に開示されている。このようなス
パツタリング源がまた、登録商標”S-Gun”の下でバリ
アン・アソシエイツ・インコーポレイテツドにより製造
され、商業化されている。このようなスパツタコーテイ
ング源が磁気的に閉じ込められたガス吐出に利用され、
またアルゴンガスの大気圧以下の内部ガス環境も必要と
されている。リング形状ターゲツトを含む他のスパツタ
リング源はまた、例えば平面型マグネトロン源として使
用することもできる。
ガス吐出からの正電荷イオンはS-Gunターゲツト１１２
に衝突する。そのイオンは、望み通り蒸着されるコーテ
イング用のスパツタリング源の材料、たとえばアルミニ
ウムから作られる。従つて、その給源の材料は、その給
源から外に向つて、ターゲツトからスパツタリングをお
こされる。そのスパツターコーテイング処理は、真空チ
エンバ10の大気圧以下で制御された環境の下でおこなわ
れる。その中での主要なガスは、通常ではアルゴンであ
つて、ガス吐出を助けるために非常に低圧にして故意に
導入されている。そのガス吐出を助けるために必要なア
ルゴン圧は、ほぼ２〜２０ミクロンの範囲であり、以下
で記述するようにコーテイングの品質に影響を与えるこ
とがわかつた。このような吐出を助けるのに必要なアル
ゴンが、いろいろなウエーハ処理ステーシヨンに故意に
導入されたアルゴンから都合よく移ることが知られてい
る。このことについて、以下でウエーハ加熱ステーシヨ
ン２８及びウエーハ冷却手段１１８と関連して記述す
る。
に衝突する。そのイオンは、望み通り蒸着されるコーテ
イング用のスパツタリング源の材料、たとえばアルミニ
ウムから作られる。従つて、その給源の材料は、その給
源から外に向つて、ターゲツトからスパツタリングをお
こされる。そのスパツターコーテイング処理は、真空チ
エンバ10の大気圧以下で制御された環境の下でおこなわ
れる。その中での主要なガスは、通常ではアルゴンであ
つて、ガス吐出を助けるために非常に低圧にして故意に
導入されている。そのガス吐出を助けるために必要なア
ルゴン圧は、ほぼ２〜２０ミクロンの範囲であり、以下
で記述するようにコーテイングの品質に影響を与えるこ
とがわかつた。このような吐出を助けるのに必要なアル
ゴンが、いろいろなウエーハ処理ステーシヨンに故意に
導入されたアルゴンから都合よく移ることが知られてい
る。このことについて、以下でウエーハ加熱ステーシヨ
ン２８及びウエーハ冷却手段１１８と関連して記述す
る。
第９及び第１０図からわかるように、スパツタリング源
１００は、内径及び外径を有し、それらを連結した形状
であつて、平均して約３０度だけ内側にほぼ倒立した円
錐形状を有するリング形状給源としてもよい。実際上、
ターゲツト１１２の形状がターゲツトの寿命にわたつて
侵食されるだろうから、“円錐”という言葉は近似的に
表わしたものとわかるであろう。第１０図では、典型的
な新しいターゲツトの形状とターゲツトの寿命の終りま
で同じターゲツトの形状の両方が重ね合せに図示されて
いる。さらに、多くのいろいろな形状が可能である。例
えば、上に記載した米国特許第４，１００，０５５号を
参照。更に、例えば平面型マグネトロンのようないくつ
かの有用なリング形状給源は、このようなほぼ円錐形状
ではない。
１００は、内径及び外径を有し、それらを連結した形状
であつて、平均して約３０度だけ内側にほぼ倒立した円
錐形状を有するリング形状給源としてもよい。実際上、
ターゲツト１１２の形状がターゲツトの寿命にわたつて
侵食されるだろうから、“円錐”という言葉は近似的に
表わしたものとわかるであろう。第１０図では、典型的
な新しいターゲツトの形状とターゲツトの寿命の終りま
で同じターゲツトの形状の両方が重ね合せに図示されて
いる。さらに、多くのいろいろな形状が可能である。例
えば、上に記載した米国特許第４，１００，０５５号を
参照。更に、例えば平面型マグネトロンのようないくつ
かの有用なリング形状給源は、このようなほぼ円錐形状
ではない。
このような侵食にかかわらず、ターゲツト112から発す
る重要な微量の材料は、依然として給源の軸線に向つて
内側に方向付けされている。加えて、外に向くことにな
るターゲツトのより侵食された底部からのいくらかの材
料は、実際に侵食された側壁によつてさえぎられるだろ
う。その側壁では、大体内側に向つて再スパツタリング
がおこるかもしれない。従つて、ターゲツトの侵食があ
つたとしても、スパツタリング１００は、リング形状給
源と同様に作動すると特性化させられるし、有効にほぼ
倒立した円錐形状となりうる。ほぼ倒立した円錐形状が
プレーナの形状よりも、給源からスパツタされた材料を
より効率よく利用できるようになると信じられる。この
ことは、スパツタされた材料の大部分が、シルード上に
無用に蒸着されるかわりにウエーハ上に蒸着された大部
分から成る円錐の形状のため、ほぼ内側に向けられるた
めだと信じられる。
る重要な微量の材料は、依然として給源の軸線に向つて
内側に方向付けされている。加えて、外に向くことにな
るターゲツトのより侵食された底部からのいくらかの材
料は、実際に侵食された側壁によつてさえぎられるだろ
う。その側壁では、大体内側に向つて再スパツタリング
がおこるかもしれない。従つて、ターゲツトの侵食があ
つたとしても、スパツタリング１００は、リング形状給
源と同様に作動すると特性化させられるし、有効にほぼ
倒立した円錐形状となりうる。ほぼ倒立した円錐形状が
プレーナの形状よりも、給源からスパツタされた材料を
より効率よく利用できるようになると信じられる。この
ことは、スパツタされた材料の大部分が、シルード上に
無用に蒸着されるかわりにウエーハ上に蒸着された大部
分から成る円錐の形状のため、ほぼ内側に向けられるた
めだと信じられる。
第９図でわかるように、ウエーハ１５は、前述したよう
にコーテイングの間に給源１００に関して同心で静止的
に固定され且つ平行な関係に保たれている。そのウエー
ハは、クリツプ組立体２０によつて比較的薄いウエーハ
支持体プレート組立体１８の内に弾力的に支持されてい
る。このような関係は、第１０図の略示的図でより分解
的に示されている。この図は、有効給源ターゲツト−ウ
エーハ間隔Ｘ、コーテイングされたウエーハにそつてそ
の中心から測つた半径位置ｒを定義するのに役立てるも
のである。これらの量を定義する際、給源Psの有効平面
を同一のものとみることが有益である。この有効平面
は、基準平面となるものであつて、この基準平面とは、
ターゲツトの寿命の終りまでにこの基準平面の上下にお
ける侵食された材料の量が等しくなるような平面基準で
ある。また、有効給源直径Dsを定義することも有益であ
る。この有効給源直径は、ターゲツトの寿命の終りまで
に、その直径の外側で侵食された材料の量がその直径の
内側で侵食されたその量と等しくなるような直径であ
る。従つて、Ｘは、解析的に言うと、ウエーハと平面Ps
との間の距離である。商業的に役に立つような典型的な
スパツタリング源１００を、第１０図で示されているよ
うに、実際的に、ターゲツトの外直径及び内直径をそれ
ぞれ５．１５インチ（１３．１cm）及び２．１２インチ
(5.4cm) とし、ターゲツトの高さを０．８８インチ(2.2
4cm)とすることができる。従つて、図に示された侵食パ
ターンに対しては、その有効給源直径は、商業的な給源
に対して約４．６インチ（１１．７cm）である。同様
に、給源の有効平面Psが侵食されていないターゲツトの
頂端の下方に約０．５インチ（１．２７cm）の所にある
ことがわかるであろう。
にコーテイングの間に給源１００に関して同心で静止的
に固定され且つ平行な関係に保たれている。そのウエー
ハは、クリツプ組立体２０によつて比較的薄いウエーハ
支持体プレート組立体１８の内に弾力的に支持されてい
る。このような関係は、第１０図の略示的図でより分解
的に示されている。この図は、有効給源ターゲツト−ウ
エーハ間隔Ｘ、コーテイングされたウエーハにそつてそ
の中心から測つた半径位置ｒを定義するのに役立てるも
のである。これらの量を定義する際、給源Psの有効平面
を同一のものとみることが有益である。この有効平面
は、基準平面となるものであつて、この基準平面とは、
ターゲツトの寿命の終りまでにこの基準平面の上下にお
ける侵食された材料の量が等しくなるような平面基準で
ある。また、有効給源直径Dsを定義することも有益であ
る。この有効給源直径は、ターゲツトの寿命の終りまで
に、その直径の外側で侵食された材料の量がその直径の
内側で侵食されたその量と等しくなるような直径であ
る。従つて、Ｘは、解析的に言うと、ウエーハと平面Ps
との間の距離である。商業的に役に立つような典型的な
スパツタリング源１００を、第１０図で示されているよ
うに、実際的に、ターゲツトの外直径及び内直径をそれ
ぞれ５．１５インチ（１３．１cm）及び２．１２インチ
(5.4cm) とし、ターゲツトの高さを０．８８インチ(2.2
4cm)とすることができる。従つて、図に示された侵食パ
ターンに対しては、その有効給源直径は、商業的な給源
に対して約４．６インチ（１１．７cm）である。同様
に、給源の有効平面Psが侵食されていないターゲツトの
頂端の下方に約０．５インチ（１．２７cm）の所にある
ことがわかるであろう。
意外にも、非常に良いプレーナの均一性及びより優れた
ステツプカバレージを有した半導体のプレーナが可能で
あるけれども、蒸着期間中に給源１００に関して図示さ
れているように静止的にウエーハを保ち続けること、そ
してこのようなコーテイングが、特定の幾何学的及び位
置的制約が観測され、適切な内部ガス環境及び圧力が保
たれる限り、ほぼ１分という比較的短い蒸着時間内にお
こないうることがわかつたであろう。非常によい均一性
及び優れたステツプカバレージを得るためのこれら必須
条件は、期待されうるこれらの因子についての改良の程
度はもちろん、第１１〜１５図でグラフにより説明され
ている。ここで使用され、図の中にもある“均一性”と
いう用語が、均一性がウエーハの中心での厚さと考えら
れる半径位置における厚さの割合であることはわかるで
あろう。従つて、例により、均一性はウエーハの中心の
厚さを１を規格化する。
ステツプカバレージを有した半導体のプレーナが可能で
あるけれども、蒸着期間中に給源１００に関して図示さ
れているように静止的にウエーハを保ち続けること、そ
してこのようなコーテイングが、特定の幾何学的及び位
置的制約が観測され、適切な内部ガス環境及び圧力が保
たれる限り、ほぼ１分という比較的短い蒸着時間内にお
こないうることがわかつたであろう。非常によい均一性
及び優れたステツプカバレージを得るためのこれら必須
条件は、期待されうるこれらの因子についての改良の程
度はもちろん、第１１〜１５図でグラフにより説明され
ている。ここで使用され、図の中にもある“均一性”と
いう用語が、均一性がウエーハの中心での厚さと考えら
れる半径位置における厚さの割合であることはわかるで
あろう。従つて、例により、均一性はウエーハの中心の
厚さを１を規格化する。
第１１及び第１２図では、半径位置ｒインチの関数とし
てウエーハ１５の主要な最上のプレーナ表面上への蒸着
の厚さの均一性を図示している。この均一性は前述した
ように規格化された相対的測定である。第１１図では、
４つの曲線が示され、各々は、給源からウエーハまでの
距離Ｘがそれぞれ２、３、４そして５インチを取つたと
きのものである。第１２図では、両均一性の曲線は、給
源からウエーハまでの距離Ｘが４インチであるときのも
のである。しかし、一方は２ミクロン圧のアルゴンの環
境に対してであり、他方は１０ミクロン圧のアルゴンの
環境に対してである。
てウエーハ１５の主要な最上のプレーナ表面上への蒸着
の厚さの均一性を図示している。この均一性は前述した
ように規格化された相対的測定である。第１１図では、
４つの曲線が示され、各々は、給源からウエーハまでの
距離Ｘがそれぞれ２、３、４そして５インチを取つたと
きのものである。第１２図では、両均一性の曲線は、給
源からウエーハまでの距離Ｘが４インチであるときのも
のである。しかし、一方は２ミクロン圧のアルゴンの環
境に対してであり、他方は１０ミクロン圧のアルゴンの
環境に対してである。
第１１図では、ウエーハ１５のプレーナ表面全体の蒸着
の均一性が、有効給源直径Dsがウエーハの直径Dwよりも
大きい限り、給源とウエーハの間の相対的な運動がなく
ても非常に良いという驚くべき結果が示されている。特
に、第１１図によつて示されているように、プレーナカ
バレージの均一性は、(a)及び(b)である限り±１５％よ
りもよい。ここで、(a)とは、Ｘがほぼ０．４Dsから
１．１Dsの範囲内であること（Ds＝４．６インチに対し
てＸ＝２インチから５インチ）。(b)とは、ウエーハの
最大直径Dw maxが約０．９Dsより小さいこと（又は、ウ
エーハの直径の半分に等しいｒの値、有効直径Ds＝４．
６インチの給源に対しては約２．１インチ）。
の均一性が、有効給源直径Dsがウエーハの直径Dwよりも
大きい限り、給源とウエーハの間の相対的な運動がなく
ても非常に良いという驚くべき結果が示されている。特
に、第１１図によつて示されているように、プレーナカ
バレージの均一性は、(a)及び(b)である限り±１５％よ
りもよい。ここで、(a)とは、Ｘがほぼ０．４Dsから
１．１Dsの範囲内であること（Ds＝４．６インチに対し
てＸ＝２インチから５インチ）。(b)とは、ウエーハの
最大直径Dw maxが約０．９Dsより小さいこと（又は、ウ
エーハの直径の半分に等しいｒの値、有効直径Ds＝４．
６インチの給源に対しては約２．１インチ）。
よりよい誤差でさえウエーハ直径のある範囲全体にわた
つてその誤差の上限の中に示されている。たとえば約
０．６５までものウエーハ直径対給源直径の比の範囲全
体にわたつて（約１．５インチまでもの半径位置ｒ）
で、均一性は±８．８％よりもよい。換言すれば、３．
０インチ（７．６３cm）のウエーハの直径全体にわた
り、４．６インチ（11.74 cm）の有効給源を有し、３ミ
クロンアルゴン圧の環境と仮定すると、プレーナ均一性
は、給源からウエーハまでの間隔Ｘが０．４Dsから１．
１Dsの範囲内に選んだにもかかわらず±０．８％よりも
よい。給源からウエーハまでの間隔Ｘをほぼ０．４Dsか
ら０．９Dsまでの範囲と限ることにより、プレーナ均一
性は、更に第１１図でわかるように、±５％よりもよく
改良されている。
つてその誤差の上限の中に示されている。たとえば約
０．６５までものウエーハ直径対給源直径の比の範囲全
体にわたつて（約１．５インチまでもの半径位置ｒ）
で、均一性は±８．８％よりもよい。換言すれば、３．
０インチ（７．６３cm）のウエーハの直径全体にわた
り、４．６インチ（11.74 cm）の有効給源を有し、３ミ
クロンアルゴン圧の環境と仮定すると、プレーナ均一性
は、給源からウエーハまでの間隔Ｘが０．４Dsから１．
１Dsの範囲内に選んだにもかかわらず±０．８％よりも
よい。給源からウエーハまでの間隔Ｘをほぼ０．４Dsか
ら０．９Dsまでの範囲と限ることにより、プレーナ均一
性は、更に第１１図でわかるように、±５％よりもよく
改良されている。
前述のプレーナ均一性の数値は、蒸着が遂行された環境
のアルゴンの圧力により影響を受けるであろうが、しか
し前記の驚くべき均一性の結果は、それにもかかわらず
持続している。とりわけ圧力因子の影響を考えると、第
１２図は、次の２つの条件の下でＸ＝４インチの給源か
らウエーハまでの距離及び５インチの外円の直径の給源
（有効給源直径Ds＝４．６インチに対して）という模範
的な場合に対して何が起こるかを示している。１つの条
件は、２ミクロン圧のアルゴンの環境、他方は１０ミク
ロン圧のアルゴンの環境。２ミクロン圧のアルゴンで、
±１０％の均一性がほぼ４．３インチ（１０．９cm）の
最大ウエーハ直径（ほぼ２．２インチ（５．６cm）の半
径位置）まで得られることがわかるであろう。アルゴン
圧を１０ミクロンまで上げると、同じ±１０％の均一性
を保つための最大直径は、ほぼ３．６インチ（ほぼ１．
８インチの半径位置）に均１６％だけ減少することにな
る。かわつて、直径３．０インチのウエーハに対して、
均一性が２ミクロンのアルゴン圧に対して約±４％であ
り、１０ミクロンのアルゴン圧に対してほぼ±７％にな
り、共に多くの半導体ウエーハの応用に対してより優れ
た結果であるとわかるであろう。
のアルゴンの圧力により影響を受けるであろうが、しか
し前記の驚くべき均一性の結果は、それにもかかわらず
持続している。とりわけ圧力因子の影響を考えると、第
１２図は、次の２つの条件の下でＸ＝４インチの給源か
らウエーハまでの距離及び５インチの外円の直径の給源
（有効給源直径Ds＝４．６インチに対して）という模範
的な場合に対して何が起こるかを示している。１つの条
件は、２ミクロン圧のアルゴンの環境、他方は１０ミク
ロン圧のアルゴンの環境。２ミクロン圧のアルゴンで、
±１０％の均一性がほぼ４．３インチ（１０．９cm）の
最大ウエーハ直径（ほぼ２．２インチ（５．６cm）の半
径位置）まで得られることがわかるであろう。アルゴン
圧を１０ミクロンまで上げると、同じ±１０％の均一性
を保つための最大直径は、ほぼ３．６インチ（ほぼ１．
８インチの半径位置）に均１６％だけ減少することにな
る。かわつて、直径３．０インチのウエーハに対して、
均一性が２ミクロンのアルゴン圧に対して約±４％であ
り、１０ミクロンのアルゴン圧に対してほぼ±７％にな
り、共に多くの半導体ウエーハの応用に対してより優れ
た結果であるとわかるであろう。
第１５図では、更にアルゴン環境の圧力の影響が示され
ている。この図で、給源−ウエーハ間隔４インチに対し
て、プレーナカバレージが２つの半径位置、一方が１．
５インチ（３．８１cm）で他方が２．０インチに対して
アルゴン圧のミクロン単位の関数として示されている。
期待通り、最も内側の半径位置は最も高い均一性を示し
ている。しかしこれら両曲線は、アルゴン圧全体にわた
つて同様に変化している。０ミクロンから５ミクロンま
で、その変化が両半径位置とも最も急激であるとわかる
であろう。しかし、５ミクロンから１５ミクロンまで、
均一性の変化は、両方とも数パーセントのオーダで非常
に小さい。従つて、プレーナ均一性が、５ミクロンから
１５ミクロンまでの間の中でアルゴン圧の変化に非常に
敏感でなく、このことが以下で詳細に説明されるよう
に、ステツプカバレージを最適化する際に重要になり、
アルゴン圧の変化により、より大きな影響を受けるとい
う驚くべき事実であることがわかるであろう。
ている。この図で、給源−ウエーハ間隔４インチに対し
て、プレーナカバレージが２つの半径位置、一方が１．
５インチ（３．８１cm）で他方が２．０インチに対して
アルゴン圧のミクロン単位の関数として示されている。
期待通り、最も内側の半径位置は最も高い均一性を示し
ている。しかしこれら両曲線は、アルゴン圧全体にわた
つて同様に変化している。０ミクロンから５ミクロンま
で、その変化が両半径位置とも最も急激であるとわかる
であろう。しかし、５ミクロンから１５ミクロンまで、
均一性の変化は、両方とも数パーセントのオーダで非常
に小さい。従つて、プレーナ均一性が、５ミクロンから
１５ミクロンまでの間の中でアルゴン圧の変化に非常に
敏感でなく、このことが以下で詳細に説明されるよう
に、ステツプカバレージを最適化する際に重要になり、
アルゴン圧の変化により、より大きな影響を受けるとい
う驚くべき事実であることがわかるであろう。
十分に満足のいくコーテイングを得るために、ウエーハ
１５の主要なプレーナ表面内の溝及びステツプのような
特長部の側壁が十分にコーテイングされること、すなわ
ち、よい“ステツプカバレージ”が与えられることが肝
要である。側壁がウエーハの主要なプレーナ表面にほぼ
垂直になる表面として形成されてもよい。走査用電子マ
イクロスコープが、特殊な応用面で実現されたステツプ
カバレージの十分さを少なくとも実質的に評価するため
の主要な道具として半導体デバイス業者により使用され
ている。
１５の主要なプレーナ表面内の溝及びステツプのような
特長部の側壁が十分にコーテイングされること、すなわ
ち、よい“ステツプカバレージ”が与えられることが肝
要である。側壁がウエーハの主要なプレーナ表面にほぼ
垂直になる表面として形成されてもよい。走査用電子マ
イクロスコープが、特殊な応用面で実現されたステツプ
カバレージの十分さを少なくとも実質的に評価するため
の主要な道具として半導体デバイス業者により使用され
ている。
従来技術では、十分な均一性及びステツプカバレージを
得るために蒸着源に関してウエーハの相対的な運動の必
要性が、広範囲な経験により教えられ、公知となつてい
る。I.A.ブレツク，D.B.フレイザーとS.E.ハツズコーの
“コンピユータシユミレーシヨン及び電子マイクロスコ
ープによるAlステツプカバレージの最適化“ジヤーナル
・オブ・バキユーム・サイエンテイフイク・テクノロジ
ー１５巻１３−１５ページ（１月−２月、1978）の最近
の記事で、金属フイルム蒸着のコンピユータシユミレー
シヨンと、遊星取付具の加わつた電子ビーム蒸発源、す
なわち加熱されない基板上の蒸着で得られた実際の膜ス
テツプカバレージの走査用電子マイクロスコープ（ＳＥ
Ｍ）フオトグラフイの間にすぐれた一致のあることがレ
ポートされている。その文献の中で使用された給源は小
面積熱蒸発源であるけれども、本発明の装置において
は、リング形状スパツタリング源１１２が使用され、更
にこの給源は静止的で、密に連結されており、その文献
で調べられた幾何学的考察は全く直接的にあらわれてい
る。本発明のそのような給源によるいろいろな表面上の
蒸着は、その文献のような同心的に位置付けされた小面
積供給源からよりもよくあるべきであろうとも、その文
献で調べられた考察は、リング形状給源の直径に関して
実際的に興味のあるウエーハの大きさに対して、十分な
シヤドウイングがウエーハの多くにわたつての十分なス
テツプカバレージの可能性に重大な疑いをおこさせるこ
とを決して示していない。しかし、驚くべきことに、本
発明において、非常に高品質なステツプカバレージは、
実際実現できる。第11及び第１２図と関連して前述し、
プレーナカバレージの非常に良い均一性を生じさせた多
くの形状はまだ良いステツプカバレージをおこなうけれ
ども、給源−ウエーハの間隔の範囲及び値、並びにウエ
ーハと給源の直径の関連はそれぞれ同一化され、コーテ
イングの環境に対するアルゴン圧の範囲及び値を有する
ようにこのようなカバレージに依然としてよりよい品質
を与える。
得るために蒸着源に関してウエーハの相対的な運動の必
要性が、広範囲な経験により教えられ、公知となつてい
る。I.A.ブレツク，D.B.フレイザーとS.E.ハツズコーの
“コンピユータシユミレーシヨン及び電子マイクロスコ
ープによるAlステツプカバレージの最適化“ジヤーナル
・オブ・バキユーム・サイエンテイフイク・テクノロジ
ー１５巻１３−１５ページ（１月−２月、1978）の最近
の記事で、金属フイルム蒸着のコンピユータシユミレー
シヨンと、遊星取付具の加わつた電子ビーム蒸発源、す
なわち加熱されない基板上の蒸着で得られた実際の膜ス
テツプカバレージの走査用電子マイクロスコープ（ＳＥ
Ｍ）フオトグラフイの間にすぐれた一致のあることがレ
ポートされている。その文献の中で使用された給源は小
面積熱蒸発源であるけれども、本発明の装置において
は、リング形状スパツタリング源１１２が使用され、更
にこの給源は静止的で、密に連結されており、その文献
で調べられた幾何学的考察は全く直接的にあらわれてい
る。本発明のそのような給源によるいろいろな表面上の
蒸着は、その文献のような同心的に位置付けされた小面
積供給源からよりもよくあるべきであろうとも、その文
献で調べられた考察は、リング形状給源の直径に関して
実際的に興味のあるウエーハの大きさに対して、十分な
シヤドウイングがウエーハの多くにわたつての十分なス
テツプカバレージの可能性に重大な疑いをおこさせるこ
とを決して示していない。しかし、驚くべきことに、本
発明において、非常に高品質なステツプカバレージは、
実際実現できる。第11及び第１２図と関連して前述し、
プレーナカバレージの非常に良い均一性を生じさせた多
くの形状はまだ良いステツプカバレージをおこなうけれ
ども、給源−ウエーハの間隔の範囲及び値、並びにウエ
ーハと給源の直径の関連はそれぞれ同一化され、コーテ
イングの環境に対するアルゴン圧の範囲及び値を有する
ようにこのようなカバレージに依然としてよりよい品質
を与える。
第１３及び第１４図は、これら最適化パラメータを定義
するのに助けとなり、半径位置の関数として側壁カバレ
ージの厚さの測定値をグラフにしてある。各半径位置で
のすべては、その半径位置でのプレーナ表面上に得られ
るであろう蒸着の厚さに規格化される。物理的に、この
ことは、ウエーハに形成され溝がウエーハの中心に向く
のと、ウエーハの中心から外へ向くのと両面を含む側壁
を有してもよいからである。驚くまでもなく、それら両
面がほぼ同じ半径位置にあるにもかかわらず、外側に向
いた側面は、内側に向いた側面よりも著しく薄い蒸着が
おこなわれる。この事は、第１３及び第１４図に表わさ
れている。図では、水平軸の左側は、外に向いた側壁に
対する半径位置に対応し、その右側は、内側に向いた側
壁に対する半径位置に対応している。プレーナ表面カバ
レージのパーセンテージとして側壁カバレージを垂直軸
にとり、且つ前述したように規格化してあることが更に
わかるであろう。両グラフとも、アルゴン３ミクロン圧
及びアルゴン１０ミクロン圧を示している。第１３図
は、給源−基板距離４インチに対してであり、第１４図
は、給源−基板距離３インチに対してである。
するのに助けとなり、半径位置の関数として側壁カバレ
ージの厚さの測定値をグラフにしてある。各半径位置で
のすべては、その半径位置でのプレーナ表面上に得られ
るであろう蒸着の厚さに規格化される。物理的に、この
ことは、ウエーハに形成され溝がウエーハの中心に向く
のと、ウエーハの中心から外へ向くのと両面を含む側壁
を有してもよいからである。驚くまでもなく、それら両
面がほぼ同じ半径位置にあるにもかかわらず、外側に向
いた側面は、内側に向いた側面よりも著しく薄い蒸着が
おこなわれる。この事は、第１３及び第１４図に表わさ
れている。図では、水平軸の左側は、外に向いた側壁に
対する半径位置に対応し、その右側は、内側に向いた側
壁に対する半径位置に対応している。プレーナ表面カバ
レージのパーセンテージとして側壁カバレージを垂直軸
にとり、且つ前述したように規格化してあることが更に
わかるであろう。両グラフとも、アルゴン３ミクロン圧
及びアルゴン１０ミクロン圧を示している。第１３図
は、給源−基板距離４インチに対してであり、第１４図
は、給源−基板距離３インチに対してである。
それら曲線からすぐに明らかなように、更に思いがけな
い事実が、外向きの側壁をコートするのにより困難な側
壁カバレージが３ミクロンから10ミクロンの範囲のアル
ゴン大気の圧力を上昇させてドラマチツクに改良された
ことの中に表われている。このことは、給源−ウエーハ
の間隔の範囲に対して、たとえば、Ｘ＝３及びＸ＝４の
両方に正しい。第１４図（Ｘ＝３インチ）で、側壁カバ
レージは、たとえば、半径位置２．０インチ（直径４イ
ンチのウエーハの縁に対応する）で４％弱からほぼ１２
％まで、そして直径３インチのウエーハの縁で１５％か
ら２０％に増加する。第１３図（Ｘ＝４インチ）からわ
かるように、側壁カバレージは、３インチウエーハの縁
でほぼお９％からほぼ１７％に増加する。また、同様の
一般的な給源−ウエーハ距離及び良いプレーナカバレー
ジとなるように見出されたウエーハと給源との間の同種
の関係がまた、特に外側と内側に面した壁の改良のある
カバレージで、プレーナ表面カバレージの均一性をひど
く下げない範囲内で増加したアルゴン圧の有益な効果が
考えられるようなときに、良い側壁カバレージになるこ
ともわかるであろう。
い事実が、外向きの側壁をコートするのにより困難な側
壁カバレージが３ミクロンから10ミクロンの範囲のアル
ゴン大気の圧力を上昇させてドラマチツクに改良された
ことの中に表われている。このことは、給源−ウエーハ
の間隔の範囲に対して、たとえば、Ｘ＝３及びＸ＝４の
両方に正しい。第１４図（Ｘ＝３インチ）で、側壁カバ
レージは、たとえば、半径位置２．０インチ（直径４イ
ンチのウエーハの縁に対応する）で４％弱からほぼ１２
％まで、そして直径３インチのウエーハの縁で１５％か
ら２０％に増加する。第１３図（Ｘ＝４インチ）からわ
かるように、側壁カバレージは、３インチウエーハの縁
でほぼお９％からほぼ１７％に増加する。また、同様の
一般的な給源−ウエーハ距離及び良いプレーナカバレー
ジとなるように見出されたウエーハと給源との間の同種
の関係がまた、特に外側と内側に面した壁の改良のある
カバレージで、プレーナ表面カバレージの均一性をひど
く下げない範囲内で増加したアルゴン圧の有益な効果が
考えられるようなときに、良い側壁カバレージになるこ
ともわかるであろう。
更に、これら一般的なパラメータの中で、よく特別な範
囲が、最も改良された側壁カバレージに対して興味深い
ものである。特に給源−ウエーハ距離Ｘが０．４Dsから
０．９Ds（すなわち、有効給源半径Ds＝４．６インチと
するとＸ＝２−５インチ及びほぼ０．７Ds（又は、有効
給源半径Ds＝４．６インチとするとDw＝３．２インチ＝
８．１３cmまで）以内のウエーハ直径に対して、プレー
ナ蒸着の均一性が±１０％よりもよいばかりか、最小の
側壁カバレージが少なくともプレーナカバレージの１０
％で、アルゴン圧が１０ミクロンの近傍に保つている限
りではもつとよい。前述以内の範囲は依然としてより有
用である。たとえば、第１３及び第１４図（給源−ウエ
ーハ距離Ｘ＝３インチ）でわかつたように、側壁カバレ
ージが３インチのウエーハの縁の外のプレーナカバレー
ジの少なくとも２０％で、Ｘ＝４インチでは側壁カバレ
ージは同じ場合に少なくとも１７％である。
囲が、最も改良された側壁カバレージに対して興味深い
ものである。特に給源−ウエーハ距離Ｘが０．４Dsから
０．９Ds（すなわち、有効給源半径Ds＝４．６インチと
するとＸ＝２−５インチ及びほぼ０．７Ds（又は、有効
給源半径Ds＝４．６インチとするとDw＝３．２インチ＝
８．１３cmまで）以内のウエーハ直径に対して、プレー
ナ蒸着の均一性が±１０％よりもよいばかりか、最小の
側壁カバレージが少なくともプレーナカバレージの１０
％で、アルゴン圧が１０ミクロンの近傍に保つている限
りではもつとよい。前述以内の範囲は依然としてより有
用である。たとえば、第１３及び第１４図（給源−ウエ
ーハ距離Ｘ＝３インチ）でわかつたように、側壁カバレ
ージが３インチのウエーハの縁の外のプレーナカバレー
ジの少なくとも２０％で、Ｘ＝４インチでは側壁カバレ
ージは同じ場合に少なくとも１７％である。
模範的な結果のセツトを１０ミクロンのコーテイングの
間のアルゴン圧及び０．４Dsから０．９Dsの範囲の給源
−基板距離に対する上記のデータから、下記の通り表に
できる。
間のアルゴン圧及び０．４Dsから０．９Dsの範囲の給源
−基板距離に対する上記のデータから、下記の通り表に
できる。
同様の結果が４インチ及び５インチの直径のウエーハに
対して得られる。従つて、たとえば、±１０％よりもよ
い均一性及び１０％よりもはるかによい側壁カバレージ
に対して、最小有効給源半径Dsは、４インチの直径のウ
エーハに対して５．７インチ（１４．５cm）に、そして
５インチの直径のウエーハに対して７．１インチ（１
８．０cm）にほぼ等しい。
対して得られる。従つて、たとえば、±１０％よりもよ
い均一性及び１０％よりもはるかによい側壁カバレージ
に対して、最小有効給源半径Dsは、４インチの直径のウ
エーハに対して５．７インチ（１４．５cm）に、そして
５インチの直径のウエーハに対して７．１インチ（１
８．０cm）にほぼ等しい。
増加するアルゴン圧の環境の側壁カバレージにおける観
測された改良点のいくつかは、給源とウエーハ間の空間
に局在するスパツタリングされた原子とアルゴンガスの
原子との間の衝突の結果から生ずると信じられている。
従つて、スパツタリングされた原子は、蒸着の視線から
影となつた領域内の角のまわり及び縁にわたつてある
“散乱ガス”である。ＳＥＭフオトグラフイーは、１０
ミクロンアルゴン圧を使用して得られたステツプカバレ
ージが、たとえば３ミクロンアルゴン圧を使用して得ら
れたものより十分によいことを本当に示している。
測された改良点のいくつかは、給源とウエーハ間の空間
に局在するスパツタリングされた原子とアルゴンガスの
原子との間の衝突の結果から生ずると信じられている。
従つて、スパツタリングされた原子は、蒸着の視線から
影となつた領域内の角のまわり及び縁にわたつてある
“散乱ガス”である。ＳＥＭフオトグラフイーは、１０
ミクロンアルゴン圧を使用して得られたステツプカバレ
ージが、たとえば３ミクロンアルゴン圧を使用して得ら
れたものより十分によいことを本当に示している。
ステツプカバレージが、アルミニウム蒸着の間、基板を
３００℃に近い温度に加熱することにより改良をおこな
いうることは、更に知られている(たとえば、上述で参
照したブレツク等による文献を参照) 。この有益な結果
は、膜の成長している間、アルミニウム原子の上昇した
温度で増長した可動性から生じる。本発明の装置で使用
された密に連結した給源及び静止状態の給源−ウエーハ
の関連をもつて、コーテイング中に、高い蒸着率が実現
でき、たとえば、毎分１０，０００Åで、かなりの熱が
発生する。たとえば、ウエーハ表面に到着するスパツタ
リングされた原子の運動エネルギーに加えてアルミニウ
ム凝結の熱は、上記蒸着率で１cm2当りほぼ０．２ワツ
トである。１分の蒸着のサイクルの間、典型的な半導体
ウエーハに生じた温度は、２００℃ほどである。従つ
て、本発明の装置内のこの密に連結して且つ静止的な形
状の蒸着の間のウエーハの温度のこのような上昇が、ス
テツプカバレージに有益な程度にアルミニウムの移転を
起こすのに助けとなるだろう。更に、熱の付加的応用面
として、ステツプカバレージを改良しうる。しかし、こ
れらの実現性の利益を十分に受けるためにコーテイング
されたウエーハにむらのない熱の厳密に制御された応用
の現実性は、いままで実行できなかつた。従来技術の装
置では、ウエーハは、ウエーハ支持体構造との熱的接触
が不確実である。ウエーハと給源との間の密接な結合
は、法則というよりむしろ例外であつた。さらに一枚の
ウエーハに対する蒸着率は非常に高くはなかつた。処理
の間中、ウエーハ温度全体の制御は所望するものを多く
放置することになつた。
３００℃に近い温度に加熱することにより改良をおこな
いうることは、更に知られている(たとえば、上述で参
照したブレツク等による文献を参照) 。この有益な結果
は、膜の成長している間、アルミニウム原子の上昇した
温度で増長した可動性から生じる。本発明の装置で使用
された密に連結した給源及び静止状態の給源−ウエーハ
の関連をもつて、コーテイング中に、高い蒸着率が実現
でき、たとえば、毎分１０，０００Åで、かなりの熱が
発生する。たとえば、ウエーハ表面に到着するスパツタ
リングされた原子の運動エネルギーに加えてアルミニウ
ム凝結の熱は、上記蒸着率で１cm2当りほぼ０．２ワツ
トである。１分の蒸着のサイクルの間、典型的な半導体
ウエーハに生じた温度は、２００℃ほどである。従つ
て、本発明の装置内のこの密に連結して且つ静止的な形
状の蒸着の間のウエーハの温度のこのような上昇が、ス
テツプカバレージに有益な程度にアルミニウムの移転を
起こすのに助けとなるだろう。更に、熱の付加的応用面
として、ステツプカバレージを改良しうる。しかし、こ
れらの実現性の利益を十分に受けるためにコーテイング
されたウエーハにむらのない熱の厳密に制御された応用
の現実性は、いままで実行できなかつた。従来技術の装
置では、ウエーハは、ウエーハ支持体構造との熱的接触
が不確実である。ウエーハと給源との間の密接な結合
は、法則というよりむしろ例外であつた。さらに一枚の
ウエーハに対する蒸着率は非常に高くはなかつた。処理
の間中、ウエーハ温度全体の制御は所望するものを多く
放置することになつた。
対照的に、本発明の装置では、ウエーハは個々的方式で
操作されている。加えて、ウエーハは静止的に保たれる
が、いろいろな処理ステーシヨンにあるし、そこでは密
に連結している（ロードロツクステーシヨンを除い
て）。更に、ウエーハエツジにより指示されているの
で、ウエーハの両面は処理するのに対して接近可能であ
る。このような特長の１つの帰結として、各処理ステー
シヨンに個々的にウエーハの温度を制御するために92の
ような手段を設けることが今や可能になつた。特に、本
発明の温度制御は、ウエーハ加熱ステーシヨン２８及び
ウエーハ冷却手段１１８と連係して前述したガス伝熱手
段により上述のように成し遂げられる。これらの手段
は、前述したようなウエーハの背面の後の空間に微量の
アルゴンガス(スパツタリング蒸着給源の作動に対して
少なくとも必要とされるだけの分量) を導入することに
より、排気環境の下でウエーハを加熱又は冷却するとい
う問題を解決する。このようなウエーハ加熱又は冷却手
段は、どこかの場所、たとえばコーテイングステーシヨ
ンに使用することもできるだろう。ステツプカバレージ
だけでなく、反射性、抵抗性のようないろいろな膜の性
状、及び接触抵抗が処理の間中、ウエーハ温度によつて
影響を受けることは知られている。両立的且つ再現可能
に得るために、所望の膜の特質の特別なセツトとして、
ウエーハ温度を処理のサイクルを通して再現可能に制御
することが必要である。従つて、本発明の装置は、処理
のサイクルを通してウエーハ温度制御によるステツプカ
バレージを有する所望の膜特性の特殊なセツトを矛盾な
く且つ再現可能に得るための手段を備えている。
操作されている。加えて、ウエーハは静止的に保たれる
が、いろいろな処理ステーシヨンにあるし、そこでは密
に連結している（ロードロツクステーシヨンを除い
て）。更に、ウエーハエツジにより指示されているの
で、ウエーハの両面は処理するのに対して接近可能であ
る。このような特長の１つの帰結として、各処理ステー
シヨンに個々的にウエーハの温度を制御するために92の
ような手段を設けることが今や可能になつた。特に、本
発明の温度制御は、ウエーハ加熱ステーシヨン２８及び
ウエーハ冷却手段１１８と連係して前述したガス伝熱手
段により上述のように成し遂げられる。これらの手段
は、前述したようなウエーハの背面の後の空間に微量の
アルゴンガス(スパツタリング蒸着給源の作動に対して
少なくとも必要とされるだけの分量) を導入することに
より、排気環境の下でウエーハを加熱又は冷却するとい
う問題を解決する。このようなウエーハ加熱又は冷却手
段は、どこかの場所、たとえばコーテイングステーシヨ
ンに使用することもできるだろう。ステツプカバレージ
だけでなく、反射性、抵抗性のようないろいろな膜の性
状、及び接触抵抗が処理の間中、ウエーハ温度によつて
影響を受けることは知られている。両立的且つ再現可能
に得るために、所望の膜の特質の特別なセツトとして、
ウエーハ温度を処理のサイクルを通して再現可能に制御
することが必要である。従つて、本発明の装置は、処理
のサイクルを通してウエーハ温度制御によるステツプカ
バレージを有する所望の膜特性の特殊なセツトを矛盾な
く且つ再現可能に得るための手段を備えている。
もう一度、第１図を参照すると、ウエーハ１５が進めら
れた次のステーシヨンは、第２コーテイングステーシヨ
ン１２８である。いくつかの応用例として、２つの異な
つた金属片がウエーハ１５に順々に続けて蒸着させるの
に必要となり、第１の金属片は第１コーテイングステー
シヨン１４で蒸着させ、第２の金属片は第２コーテイン
グステーシヨン１２８で蒸着させる。一片の金属だけが
使用されると、第２コーテイングステーシヨン128は動
作せず放置されることになる。かわつて、コーテイング
ステーシヨン１２８は、リング形状ターゲツト１１２の
置き換えの間の時間を２倍にすることで、スパツタリン
グ源の金属片の量を２倍に利用するように使用してもよ
い。両コーテイングステーシヨンを同時に作動させても
よい。たとえば各ステーシヨンを通常の蒸着率の半分で
作動させる。もちろん、かわりに、１つのコーテイング
ステーシヨンだけを、たとえば、ターゲツトの寿命の終
りがやつてくるまで作動させてもよい。その場合には、
その蒸着の負荷は、他のコーテイングステーシヨンに移
ることになろう。
れた次のステーシヨンは、第２コーテイングステーシヨ
ン１２８である。いくつかの応用例として、２つの異な
つた金属片がウエーハ１５に順々に続けて蒸着させるの
に必要となり、第１の金属片は第１コーテイングステー
シヨン１４で蒸着させ、第２の金属片は第２コーテイン
グステーシヨン１２８で蒸着させる。一片の金属だけが
使用されると、第２コーテイングステーシヨン128は動
作せず放置されることになる。かわつて、コーテイング
ステーシヨン１２８は、リング形状ターゲツト１１２の
置き換えの間の時間を２倍にすることで、スパツタリン
グ源の金属片の量を２倍に利用するように使用してもよ
い。両コーテイングステーシヨンを同時に作動させても
よい。たとえば各ステーシヨンを通常の蒸着率の半分で
作動させる。もちろん、かわりに、１つのコーテイング
ステーシヨンだけを、たとえば、ターゲツトの寿命の終
りがやつてくるまで作動させてもよい。その場合には、
その蒸着の負荷は、他のコーテイングステーシヨンに移
ることになろう。
ウエーハ１５が進められる次のステーシヨンは、冷却ス
テーシヨン１３０である。ウエーハが冷却ステーシヨン
に到着したとき、そのウエーハ温度がさほど高くないな
らば、標準的な放射熱の移動で、冷却サイクルの終りま
でに真空環境からウエーハを無事に取り除くことができ
る温度に、そのウエーハ温度を下げるのに十分であろ
う。十分な冷却が放射だけで成し遂げられないならば、
その問題は、rfスパツタ−エツチングの間中の加熱ステ
ーシヨンでのウエーハの冷却と関連的に前述したよう
に、第８図のウエーハ冷却手段１１８の使用により軽減
できるであろう。再びもう一度、冷却ステーシヨン１３
０で、この時にガス伝熱を使用することで、本発明の装
置で要求された短いサイクルタイムを成し遂げる際に重
要な役割を果たすであろう。
テーシヨン１３０である。ウエーハが冷却ステーシヨン
に到着したとき、そのウエーハ温度がさほど高くないな
らば、標準的な放射熱の移動で、冷却サイクルの終りま
でに真空環境からウエーハを無事に取り除くことができ
る温度に、そのウエーハ温度を下げるのに十分であろ
う。十分な冷却が放射だけで成し遂げられないならば、
その問題は、rfスパツタ−エツチングの間中の加熱ステ
ーシヨンでのウエーハの冷却と関連的に前述したよう
に、第８図のウエーハ冷却手段１１８の使用により軽減
できるであろう。再びもう一度、冷却ステーシヨン１３
０で、この時にガス伝熱を使用することで、本発明の装
置で要求された短いサイクルタイムを成し遂げる際に重
要な役割を果たすであろう。
ウエーハ１５が進められる最終ステーシヨンは、ロード
ロツクステーシヨン１２である。そこから、ロード／ア
ンロードロツク組立体手段２４により、ウエーハは取り
除かれ元のカセツト７０の同じスロツトに戻される。完
全なロード／アンロード作動は、前に詳論された。
ロツクステーシヨン１２である。そこから、ロード／ア
ンロードロツク組立体手段２４により、ウエーハは取り
除かれ元のカセツト７０の同じスロツトに戻される。完
全なロード／アンロード作動は、前に詳論された。
この本発明の装置の好適実施例は、加熱、コーテイン
グ、冷却などのするための多数の処理ステーシヨン、及
びステーシヨンからステーシヨンへ個々的方式でウエー
ハを搬送するためのウエーハ支持体プレート組立体１８
を含んでいる。蒸着源に関して密に連結し、静止的なウ
エーハを有するという１枚のウエーハの概念の中に多く
の有益な特色がある。
グ、冷却などのするための多数の処理ステーシヨン、及
びステーシヨンからステーシヨンへ個々的方式でウエー
ハを搬送するためのウエーハ支持体プレート組立体１８
を含んでいる。蒸着源に関して密に連結し、静止的なウ
エーハを有するという１枚のウエーハの概念の中に多く
の有益な特色がある。
ある応用に対して、他の実施例では、ウエーハ又は基板
が処理の間中にロードロツクドアに固定され保持される
ため、ウエーハ支持体プレート組立体がない装置が含ま
れる。ロードロツクの高度に真空な側のゲート弁がウエ
ーハと蒸着源の間の連絡用に設けられる。たとえば、典
型的な動作では、ウエーハロードとウエーハ加熱（又
は、かわりにrfスパツタ−エツチングを利用）、スパツ
タリング源からの蒸着、ウエーハ冷却及びウエーハアン
ロードといつた工程が含まれよう。ガス伝熱は、加熱及
び冷却を促進するために、そして蒸着の間ウエーハ温度
の制御をおこなうために都合よく使用されよう。この実
施例の装置は、その好適実施例の可転性及び高度生産率
の能力に多少欠けるけれども、その装置は、本来的な単
純性と信頼性、真空装置の内側にウエーハ搬送機がない
こと、及び危険な状態にあるウエーハロードがそれ以上
減らすことのできない最小限度の１枚であることを含む
いくつかの興味をひく特色を有している。
が処理の間中にロードロツクドアに固定され保持される
ため、ウエーハ支持体プレート組立体がない装置が含ま
れる。ロードロツクの高度に真空な側のゲート弁がウエ
ーハと蒸着源の間の連絡用に設けられる。たとえば、典
型的な動作では、ウエーハロードとウエーハ加熱（又
は、かわりにrfスパツタ−エツチングを利用）、スパツ
タリング源からの蒸着、ウエーハ冷却及びウエーハアン
ロードといつた工程が含まれよう。ガス伝熱は、加熱及
び冷却を促進するために、そして蒸着の間ウエーハ温度
の制御をおこなうために都合よく使用されよう。この実
施例の装置は、その好適実施例の可転性及び高度生産率
の能力に多少欠けるけれども、その装置は、本来的な単
純性と信頼性、真空装置の内側にウエーハ搬送機がない
こと、及び危険な状態にあるウエーハロードがそれ以上
減らすことのできない最小限度の１枚であることを含む
いくつかの興味をひく特色を有している。
本発明の好適実施例において、ウエーハはチエンバドア
２２の内側の面で鉛直に存置され、そこでは、ウエーハ
は真空チヤツク６０によつて係合される。真空チヤツク
６０及びクリツプ作動手段６２はチエンバドア２２の中
に取付けられる。チエンバドア２２は、ロードロツク装
置１２の外側ドアである。
２２の内側の面で鉛直に存置され、そこでは、ウエーハ
は真空チヤツク６０によつて係合される。真空チヤツク
６０及びクリツプ作動手段６２はチエンバドア２２の中
に取付けられる。チエンバドア２２は、ロードロツク装
置１２の外側ドアである。
他の応用例において、ウエーハロード／アンロード手段
を真空密封手段から分離させることが望ましいだろう。
従つて、他の実施例の１つは、ウエーハロード／アンロ
ード手段がウエーハをウエーハ支持体プレート組立体１
８の中にローデイングしたあと引込み、そのときには分
離したＯリングで密封されたドアが、ロードロツクに対
して外側の密封をおこなうための位置に移動させられる
ものである。
を真空密封手段から分離させることが望ましいだろう。
従つて、他の実施例の１つは、ウエーハロード／アンロ
ード手段がウエーハをウエーハ支持体プレート組立体１
８の中にローデイングしたあと引込み、そのときには分
離したＯリングで密封されたドアが、ロードロツクに対
して外側の密封をおこなうための位置に移動させられる
ものである。
第１図は本発明が用いられるウエーハコーテイング装置
全体の一部を切欠いた斜視図で、主たる円筒状処理チエ
ンバ、チエンバへのロードロツク入口におけるドア構
成、及び処理チエンバの残りの４つの加工ステーシヨン
を、ウエーハカセツトのロード／アンロード組立体の部
分と共に示す。 第２図は第１図の処理チエンバの一部切欠き斜視図で、
ロードロツクとスパツタ・コーテイングステーシヨンを
より詳細に示す。 第３図は第１図のカセツト・ロード／アンロード組立体
の斜視図で、その鉛直に配向されたウエーハのカセツト
及び処理チエンバのドア組立体との協働の仕方、並びに
ウエーハがそれらの間を移送されてチエンバのロードロ
ツクに入る様子を示す。 第４図は第１〜３図のドアとロードロツクの断面図で
（第１図で４−６と４−６とで示した切断部に相当。第
５、６図において同じ）、ドア組立体が１枚のウエーハ
をロードロツクに取りつける方法、及びロードロツクが
処理チエンバの残部から密閉される方法を示す。 第５図は第４図と同様な断面図で、ウエーハのローデイ
ングが完了した時点のロードロツク諸部品の相対位置を
示す。 第６図は第４、５図と同様な断面図で、ウエーハを内部
ウエーハ支持組立体から引き出した直後でドアを開ける
前、或いはローデイングのためドアを閉じた直後でウエ
ーハを内部ウエーハ支持組立体へローデイングする前、
のウエーハとロードロツク諸部品の位置を示す。 第７図は第１図７−７線における断面図で、第１の処理
チエンバ内のウエーハ加熱ステーシヨンを示す。 第８図は第１図８−８線における断面図で、第１図のウ
エーハ処理チエンバ内のウエーハ冷却ステーシヨンを示
す。 第９図は第１図９−９線における断面図で、第１、２図
のウエーハスパツタリングステーシヨンを示す。 第１０図は第９図のウエーハとスパツタリング源ターゲ
ツトの部分の略示断面図で、これら要素の空間的関係、
相対的位置づけ及び寸法を示す。 第１１図は、種々のウエーハ−スパツタリング源の間隔
(Ｘ)について、第９及び１０図のスパツタリング源によ
りウエーハの主たるプレーナ表面上に蒸着される厚みの
均一性をウエーハ上の半径位置の関数として示すグラフ
である。 第１２図は第１１図と同様であるが、１つだけのウエー
ハ−スパツタリング源間隔についてのグラフで、１つの
曲線はアルゴン２ミクロン圧の蒸着環境、他の曲線はア
ルゴン１０ミクロン圧の蒸着環境についてのものであ
る。 第１３図は、スパツタリング源−ウエーハ間隔４インチ
（約１０．１６cm）について、ウエーハ表面内の溝の側
壁（ウエーハの中心に関し外を向いた側壁と内を向いた
側壁の両方）のコーテイングカバレージ厚をウエーハ上
の半径位置の関数として表わしたグラフで、１つの曲線
はアルゴン１０ミクロン圧、他はアルゴン３ミクロン圧
でとつたものである。 第１４図は第１３図と同様であるが、スパツタリング源
−ウエーハ間隔が３インチ（約７．６２cm）である場合
のグラフである。 第１５図はプレーナカバレージの均一性をコーテイング
環境のアルゴン圧の関数として表わしたグラフで、１つ
の曲線は半径位置１．５インチ（約３．８１cm）につい
て、他の曲線は半径位置２．０インチ（約５．０８cm）
についてのものである。 主要符号の説明 １０……真空処理チエンバ １２……ロードロツク １４……コーテイングステーシヨン １５……ウエーハ １６……圧力プレート １８……ウエーハ支持体プレート組立体 ２０……クリツプ組立体 ２２……ドア組立体 ２３……チエンバ入口 ２４……カセツト式ロード／アンロード組立体 ２８……ウエーハ加熱ステーシヨン ３２……正面壁（正面プレート） ３５……支持体プレート駆動体 ６２……クリツプ作動手段 ６３……高荷重ヒンジ ６６……接触ピン ６８……ウエーハ昇降組立体 ６９……ウエーハカセツト搬送組立体 ７０……ウエーハカセツト ７６……案内ピン ８３……ブレード状昇降部材 ９１……案内フラツト部 ９４……加熱素子 ９９……背面（後方）プレート 100 ……スパツタリング源 101 ……円形開口 112 ……リング形状ターゲツト 130 ……ウエーハ冷却ステーシヨン
全体の一部を切欠いた斜視図で、主たる円筒状処理チエ
ンバ、チエンバへのロードロツク入口におけるドア構
成、及び処理チエンバの残りの４つの加工ステーシヨン
を、ウエーハカセツトのロード／アンロード組立体の部
分と共に示す。 第２図は第１図の処理チエンバの一部切欠き斜視図で、
ロードロツクとスパツタ・コーテイングステーシヨンを
より詳細に示す。 第３図は第１図のカセツト・ロード／アンロード組立体
の斜視図で、その鉛直に配向されたウエーハのカセツト
及び処理チエンバのドア組立体との協働の仕方、並びに
ウエーハがそれらの間を移送されてチエンバのロードロ
ツクに入る様子を示す。 第４図は第１〜３図のドアとロードロツクの断面図で
（第１図で４−６と４−６とで示した切断部に相当。第
５、６図において同じ）、ドア組立体が１枚のウエーハ
をロードロツクに取りつける方法、及びロードロツクが
処理チエンバの残部から密閉される方法を示す。 第５図は第４図と同様な断面図で、ウエーハのローデイ
ングが完了した時点のロードロツク諸部品の相対位置を
示す。 第６図は第４、５図と同様な断面図で、ウエーハを内部
ウエーハ支持組立体から引き出した直後でドアを開ける
前、或いはローデイングのためドアを閉じた直後でウエ
ーハを内部ウエーハ支持組立体へローデイングする前、
のウエーハとロードロツク諸部品の位置を示す。 第７図は第１図７−７線における断面図で、第１の処理
チエンバ内のウエーハ加熱ステーシヨンを示す。 第８図は第１図８−８線における断面図で、第１図のウ
エーハ処理チエンバ内のウエーハ冷却ステーシヨンを示
す。 第９図は第１図９−９線における断面図で、第１、２図
のウエーハスパツタリングステーシヨンを示す。 第１０図は第９図のウエーハとスパツタリング源ターゲ
ツトの部分の略示断面図で、これら要素の空間的関係、
相対的位置づけ及び寸法を示す。 第１１図は、種々のウエーハ−スパツタリング源の間隔
(Ｘ)について、第９及び１０図のスパツタリング源によ
りウエーハの主たるプレーナ表面上に蒸着される厚みの
均一性をウエーハ上の半径位置の関数として示すグラフ
である。 第１２図は第１１図と同様であるが、１つだけのウエー
ハ−スパツタリング源間隔についてのグラフで、１つの
曲線はアルゴン２ミクロン圧の蒸着環境、他の曲線はア
ルゴン１０ミクロン圧の蒸着環境についてのものであ
る。 第１３図は、スパツタリング源−ウエーハ間隔４インチ
（約１０．１６cm）について、ウエーハ表面内の溝の側
壁（ウエーハの中心に関し外を向いた側壁と内を向いた
側壁の両方）のコーテイングカバレージ厚をウエーハ上
の半径位置の関数として表わしたグラフで、１つの曲線
はアルゴン１０ミクロン圧、他はアルゴン３ミクロン圧
でとつたものである。 第１４図は第１３図と同様であるが、スパツタリング源
−ウエーハ間隔が３インチ（約７．６２cm）である場合
のグラフである。 第１５図はプレーナカバレージの均一性をコーテイング
環境のアルゴン圧の関数として表わしたグラフで、１つ
の曲線は半径位置１．５インチ（約３．８１cm）につい
て、他の曲線は半径位置２．０インチ（約５．０８cm）
についてのものである。 主要符号の説明 １０……真空処理チエンバ １２……ロードロツク １４……コーテイングステーシヨン １５……ウエーハ １６……圧力プレート １８……ウエーハ支持体プレート組立体 ２０……クリツプ組立体 ２２……ドア組立体 ２３……チエンバ入口 ２４……カセツト式ロード／アンロード組立体 ２８……ウエーハ加熱ステーシヨン ３２……正面壁（正面プレート） ３５……支持体プレート駆動体 ６２……クリツプ作動手段 ６３……高荷重ヒンジ ６６……接触ピン ６８……ウエーハ昇降組立体 ６９……ウエーハカセツト搬送組立体 ７０……ウエーハカセツト ７６……案内ピン ８３……ブレード状昇降部材 ９１……案内フラツト部 ９４……加熱素子 ９９……背面（後方）プレート 100 ……スパツタリング源 101 ……円形開口 112 ……リング形状ターゲツト 130 ……ウエーハ冷却ステーシヨン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ローレンス・ターナー・ラモント・ジュニ ア アメリカ合衆国カリフォルニア州マウンテ ンビュウ、ボニタ・アベニュウ1585
Claims (17)
- 【請求項１】排気された雰囲気の中で複数のほぼ平坦な
物品を前進させ且つ熱処理をするための装置であって、 熱処理ステーションが熱交換面を含んでいるところの、
該排気された雰囲気と境を接している該熱処理ステーシ
ョンと、 前記熱処理のために前記熱交換面に隣接する位置に前記
物品の１つを移動するための移動手段と、 前記熱処理ステーションの前記物品の温度を制御する手
段であって、前記熱処理中、前記排気された雰囲気の中
で前記物品と前記熱交換面とを互いに押し付ける手段を
含む温度制御手段と、 前記熱処理中、前記物品と前記熱交換面との間にガスを
供給する手段と、 から成り、 前記熱交換面の形状が前記物品に対しほぼ同一の広がり
をもち、かつ相補的となっている、ところの装置。 - 【請求項２】特許請求の範囲第１項に記載された装置で
あって、 前記ガスは大気圧より十分に低いが、前記排気された雰
囲気の圧力よりは高い圧力である、ところの装置。 - 【請求項３】特許請求の範囲第１項に記載された装置で
あって、 前記押し付ける手段が、前記熱処理完了後、前記物品と
前記熱交換面との間を再び分離する、ところの装置。 - 【請求項４】特許請求の範囲第３項に記載された装置で
あって、 前記押し付ける手段が、前記物品と前記熱交換面の間を
再び分離して、前記物品と前記熱交換面の間の前記ガス
を前記排気された雰囲気中に放出することを許容する、 ところの装置。 - 【請求項５】特許請求の範囲第１項に記載された装置で
あって、 前記互いに押し付けられた物品と熱交換面が、前記熱処
理中、それらの間に狭い閉鎖した領域を画成し、そこか
らの前記ガスの流出は禁止され、前記排気された雰囲気
は該領域に比して十分に大きい容積を有している、 ところの装置。 - 【請求項６】特許請求の範囲第５項に記載された装置で
あって、 前記熱交換面が、前記物品の対抗する面と、それらが互
いに押し付けられる関係にあるとき、向かい合った位置
関係にある、 ところの装置。 - 【請求項７】特許請求の範囲第１項に記載された装置で
あって、 前記熱交換面がほぼ平坦である、ところの装置。 - 【請求項８】特許請求の範囲第１項に記載された装置で
あって、 前記押し付ける手段が、前記物品の周辺部に弾性的に着
脱自在に係合し、前記熱処理ステーションと協同して前
記物品と前記熱交換面を互いに押し付け、前記熱処理
中、前記物品と前記熱交換面の間から前記ガスの流出を
禁止する手段を含む、 ところの装置。 - 【請求項９】特許請求の範囲第１項に記載された装置で
あって、 前記押し付ける手段の少なくとも一部が、前記移動手段
に必須のものである、 ところの装置。 - 【請求項１０】特許請求の範囲第９項に記載された装置
であって、 前記押し付ける手段が、前記熱処理中、前記物品と前記
熱交換面の間から前記ガスの流出を禁止する、 ところの装置。 - 【請求項１１】特許請求の範囲第１項に記載された装置
であって、 前記移動手段が、前記排気された雰囲気中に設置され
る、ところの装置。 - 【請求項１２】特許請求の範囲第１項に記載された装置
であって、 前記移動手段が、前記複数の物品をほぼ円形の軌道で移
動させる、ところの装置。 - 【請求項１３】特許請求の範囲第１項に記載された装置
であって、 前記移動手段が、複数の物品を前記排気された雰囲気中
に搭載できる、ところの装置。 - 【請求項１４】特許請求の範囲第１項に記載された装置
であって、 前記押し付ける手段が、前記物品と前記熱交換面とをそ
れらの周辺部で互いに締め付ける手段を含む、ところの
装置。 - 【請求項１５】特許請求の範囲第１項に記載された装置
であって、 前記押し付ける手段が、前記熱処理中、前記物品と前記
熱交換面の間から前記ガスの流出を禁止するのに十分な
摩擦による、しかし一時的な閉鎖を画成する、 ところの装置。 - 【請求項１６】特許請求の範囲第１５項に記載された装
置であって、 前記複数の物品のそれぞれが、連続的に前記熱処理ステ
ーションに移動される、ところの装置。 - 【請求項１７】排気された雰囲気の中で複数のほぼ平坦
な物品を前進させ且つ処理をするための装置であって、 該排気された雰囲気と境を接している複数の処理ステー
ションであって、該処理ステーションの１つが、熱交換
面を含む熱処理ステーションである、ところの処理ステ
ーションと、 前記物品の各々を一を超える前記処理ステーションに配
送する移動手段であって、熱処理ステーションにおいて
熱処理のために前記熱交換面に隣接する位置に前記物品
の１つを移動する、ところの移動手段と、 前記熱処理ステーションの前記物品の温度を制御する手
段であって、前記熱処理中、前記排気された雰囲気の中
で前記物品と前記熱交換面とを互いに押し付ける手段を
含む温度制御手段と、 前記熱処理中、前記物品と前記熱交換面との間にガスを
供給する手段と、 から成り、 前記熱交換面の形状が前記物品に対しほぼ同一の広がり
をもち、かつ相補的となっている、ところの装置。
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