JPH07145482A

JPH07145482A - マルチチャンバー装置

Info

Publication number: JPH07145482A
Application number: JP36052291A
Authority: JP
Inventors: Yukiyasu Sugano; 幸保菅野
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1991-12-30
Filing date: 1991-12-30
Publication date: 1995-06-06

Abstract

(57)【要約】【目的】基板を処理する処理チャンバーを複数有する
マルチチャンバー装置であって、被処理基板の表裏を反
転することなく、独立に連続して、もしくは同時に、表
面と裏面に処理を行うことが可能なマルチチャンバー装
置を提供すること。【構成】被処理体である基板１１，１２を搬送する搬
送系２等を備えるとともに、基板の表裏両面に処理を行
うマルチチャンバー装置であって、チャンバー３，４を
有する該マルチチャンバーの１室または２室において、
同時または連続して、基板の表裏面に処理を行い、マル
チチャンバーの各室３，４は、各処理時には密封されて
いる構成のマルチチャンバー装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はマルチチャンバー装置に
関し、特に、基板の表裏両面に処理を行う場合に用いる
マルチチャンバー装置に関する。本発明は、表裏両面に
処理を行う必要のある基板、例えば半導体基板等の電子
材料基板や、光ディスク等の情報記録ディスク等の処理
・加工に利用することができる。

【０００２】

【従来の技術】従来より、２以上の処理室を有するマル
チチャンバー装置が、各種分野で用いられている。例え
ば、半導体集積回路の微細化に伴い、製造プロセスにお
いても高精度化、複合化、大口径化等の多様化が求めら
れているが、特に、プロセス種の多様化に答えることを
もっとも大きな目的として、マルチチャンバープロセス
装置が用いられている（この種の従来技術については、
例えば、日経マグローヒル社ＮＩＫＫＥＩＭＩＣＲ
ＯＤＥＶＩＣＥＳ１８９８年１０月号の特集「ＬＳＩ
プロセスの集積化スタート」参照、特に、その３４〜６
０頁参照）。

【０００３】従来の代表的なマルチチャンバー装置とし
ては、図５に示すような水平搬送方式による枚葉処理装
置が一般的である。図５の装置は、搬送チャンバー１
に、真空バルブを介して接続された複数のプロセスチャ
ンバー３，４（この例ではスパッタチャンバー３，４）
及び基板ロード室を持つ。

【０００４】搬送チャンバー１には、基板搬送アーム２
が備えられている。このアーム２は伸縮自在であり、か
つ回転自在に制御可能である。基板１２は、アーム２に
より移送され、上下に移動自在である基板ホルダー１０
の、下がった状態における図５に示した位置の基板ホル
ダー１０上に載せられる。図５に矢印で示すように基板
ホルダー１０は上方に持ち上がり、スパッタチャンバー
４を密封してこれを独立室とする（図のスパッタチャン
バー３におけるホルダー９に支持された基板１１と同様
な状態となる）。この後、スパッタチャンバー４の中に
スパッタガスが導入され、スパッタカソード６にＤＣ電
力が投入され、ターゲット８がスパッタされることによ
り、基板１２上に薄膜が成膜される。その後基板ホルダ
ー１０が下がり、基板１２は搬送アーム２により、別の
チャンバーへと移送される。

【０００５】従来技術はチャンバー３，４が同様な構造
をなしており、例えばチャンバー３で基板１の表面を処
理（スパッタ）した後、チャンバー４でも、同一の面
（表面）を処理することになり、裏面を処理しようとす
ると、基板反転などの煩瑣な操作を要するものである。

【０００６】通常、マルチチャンバープロセス装置はフ
ェースアップ搬送を標準としており（前記引用した日経
マイクロデバイスの記事参照）、基板の一方の面（表
面）にしか成膜されない。しかし半導体製造プロセスの
多様化により、他方の面（裏面）への成膜が必要な場合
も出てきている。その場合は、別の成膜装置で裏面への
成膜を行うことになるが、基板を反転して裏返す操作を
要することになり、プロセスが複雑になるという問題点
がある。

【０００７】一方、特開平３−１２２２７４号には、複
数のスパッタ室を設けて表裏両面に薄膜を形成する薄膜
製造技術が開示されている。これは、図６に示すよう
に、ドアバルブ３７，３７により画成された単一の反応
室内に、複数のカソード３３が配置され、各カソード毎
の区画において、基板ホルダー３５に支持された基板３
６が、その表裏両面にスパッタ薄膜形成されるものであ
る。図６中、３１はＲＦ電源、３２はマッチング回路、
３４はターゲット、３８は遮蔽箱である。しかしこの従
来技術は、各処理部が同一の反応室内にあって密封され
ておらず、独立に処理を行うことができないものであ
る。基板の表裏面の同時処理も不可能である。

【０００８】

【発明の目的】本発明は上記問題点を解決して、基板を
処理する処理チャンバーを複数有するマルチチャンバー
装置であって、被処理基板の表裏を反転することなく、
独立に連続して、もしくは同時に、表面と裏面に処理を
行うことが可能なマルチチャンバー装置を提供すること
が目的である。

【０００９】

【問題点を解決するための手段】本発明のマルチチャン
バー装置は、基板を搬送するとともに、基板の表裏両面
に処理を行うマルチチャンバー装置であって、該マルチ
チャンバーの１室または２室において、同時または連続
して、基板の表裏面に処理を行い、マルチチャンバーの
各室は、各処理時には密封されていることを特徴とする
マルチチャンバー装置であって、この構成により、上記
目的を達成するものである。

【００１０】本発明のマルチチャンバー装置は、処理を
成膜処理とした、成膜装置に利用することができる。

【００１１】この場合、スパッタ装置に具体化すること
ができる。また、ＣＶＤ装置に具体化することができ
る。更に、スパッタとＣＶＤとを組み合わせて行う処理
装置に具体化することができる。

【００１２】本発明のマルチチャンバー装置は、シリコ
ン半導体集積回路等の半導体装置の製造工程に用いるこ
とができ、また、これに限らず石英基板を用いた半導体
素子や、光学ディスク、光磁気ディスク等の製造にも好
ましく適用することができる。

【００１３】

【作用】本発明によれば、プロセスの障害となっていた
裏面に対する処理が容易になし得るようになり、プロセ
スの安定化が図れる。かつ基板を反転する必要なく、か
かる基板の表裏両面の処理が可能となり、装置の搬送機
構が単純になり、装置の信頼性、プロセスの安定性が上
がる。また、単一の装置で同時または連続的に処理がで
き、プロセスステップを少なくでき、作業効率を高める
ことも可能である。

【００１４】

【実施例】次に、本発明の実施例について、図面を参照
して説明する。但し当然のことではあるが、本発明は以
下の実施例により限定を受けるものではない。

【００１５】実施例１この実施例は、本発明を、処理としてスパッタ法を組み
合わせた場合、即ち基板の表裏両面にスパッタにより成
膜を行う場合について、適用したものである。

【００１６】図１を参照する。本例の装置においては、
従来技術である図５の装置に対して、右側のスパッタチ
ャンバー４ではカソード６が上下逆に、即ち図５におい
ては上に取付けられているものが、図１において下に取
り付けられている。また基板ホルダー１０も、下部が開
口した構造となっている。この場合、基板１２は搬送ア
ーム２により移送され、図における上部の位置に上がっ
た状態の基板ホルダー１０上に載せられる。基板１０が
載置された基板ホルダー１０は下に下がり、スパッタチ
ャンバー４を密封して、これを独立室とする。この後、
スパッタチャンバー４中にスパッタガスが導入され、ス
パッタカソード６にＤＣ電力が投入され、ターゲット８
（例えばＴｉターゲット）がスパッタされることによ
り、基板１２の一方の面（図における下面）上に薄膜が
成膜される。

【００１７】その後基板ホルダー１０が上がり、基板１
２は搬送アーム２により、別のチャンバーへと移送され
る。

【００１８】もう一方の処理室であるチャンバー３は、
従来技術と同様の構成であり、基板１１の他方の面（図
における上面）を処理するようになっている。

【００１９】この構成の装置を用いることにより、スパ
ッタチャンバー３では表面に成膜し、引き続き連続し
て、スパッタチャンバー４では裏面に成膜することがで
きる。このとき、基板の反転は要さない。

【００２０】本実施例のこの装置は、代表的には次のよ
うなプロセスに用いることができる。図２を用いてこれ
を説明する。

【００２１】ＭＯＳトランジスタのソース、ドレイン領
域にＴｉシリサイドを選択的に形成する技術がある。こ
のとき、図２に示すように、このプロセスにおいては、
まず通常のプロセスで、Ｓｉ等の基板２１上にゲート配
線（ゲート酸化膜２４及びゲート電極２３を有する）を
形成し（図２（ａ））、全面にＳｉＯ₂等の絶縁材２６
を堆積し（図２（ｂ））、これをエッチバックしてサイ
ドウォール２７を形成する（図２（ｃ））。

【００２２】その後、Ｔｉ層２８を成膜する。このとき
に図１のマルチチャンバー装置を用いる。Ｔｉ層２８の
形成には、スパッタチャンバー３を用いて成膜する。即
ち、図１のチャンバー３において、図示の基板１１の位
置において被処理体である図２（ｃ）の構造のものを処
理し、スパッタ成膜を行う。

【００２３】このときのスパッタ成膜条件は、以下のプ
ロセス条件を用いることができる。プロセス条件ＤＣスパッタ電力：４ｋＷＡｒガス：１００ｓｃｃｍ圧力：０．４ＰａＴｉ膜厚：３０ｎｍ

【００２４】引き続き連続して、被処理Ｓｉ基板をスパ
ッタチャンバー４に移送して、図１の基板１２の位置に
置き、裏面にも同じ条件でＴｉを成膜する。これによっ
て、裏面にも表面と同様な処理（スパッタ成膜）を極め
て容易に行うことができる。

【００２５】その後、この基板に短時間アニールを加え
る。このアニールにより、Ｓｉ上のＴｉ２８はシリサイ
ド化して、図２（ｅ）に示すように、Ｓｉに接している
部分のみが選択的にＴｉシリサイド２９になる。アニー
ル条件は、次のようなプロセス条件を用いることができ
る。プロセス条件（第１アニール）窒素ガス中、６００℃、３０ｓｅｃ（この時点で、準安定相のＴｉシリサイド２９形成。）Ｈ₂Ｏ：Ｈ₂Ｏ₂：ＮＨ₄ＯＨ＝２：２：１１０分エッチングでソース領域２５ａ、ドレイン領域２
５ｂ以外の未反応Ｔｉを除去（図２（ｅ））。（第２アニール）窒素ガス中、９００℃、３０ｓｅｃＴｉシリサイド安定相２９が形成される（図２
（ｆ））。

【００２６】なお表裏面の成膜等の条件によっては、ア
ニール条件を上記と異ならせて、安定なシリサイド化を
行わせる必要がある場合もある。

【００２７】短時間アニールでは、一般にハロゲンラン
プを用いて基板の両側から加熱を行うため、裏面の状
態、特に反射率の違いによって温度が大幅に変動する。
従って上記のように裏面にＴｉを成膜することによっ
て、裏面状態を一定にし、加熱温度の変動を無くすこと
ができる。

【００２８】これにより、図２（ｆ）の構造が得られ
る。図２（ｆ）中、２７′は、アニール後のサイドウォ
ールである。また、図２各図中、２２は素子分離のため
のＬＯＣＯＳ領域である。

【００２９】実施例２この実施例においては、処理として、ＣＶＤとスパッタ
とを組み合わせて行う場合に、本発明を適用した。特
に、スパッタアップのスパッタ法とＣＶＤ法との組み合
わせである。

【００３０】図３を参照する。ＣＶＤチャンバー３に
は、基板ホルダー９に加熱ランプ５１が組み込まれてい
る。反応ガスは上方の導入口１６から供給され、反応ガ
ス分散板７１で均一化される。

【００３１】本実施例では、このＣＶＤチャンバー３で
ある処理室において、選択Ｗ−ＣＶＤによりコンタクト
ホールを埋め込む。そのプロセス条件の例を、以下に示
す。プロセス条件基板温度：２６０℃ 反応ガス：ＷＦ₆／ＳｉＨ₄／Ｈ₂＝１０／７／１００
０ｓｃｃｍ圧力：２７Ｐａ

【００３２】この選択ＣＶＤプロセスの場合、裏面にＳ
ｉもしくはＰｏｌｙＳｉ等が大面積で露出しているよ
うな場合、裏面に回り込んでその部分にもＷが成膜す
る。裏面での成膜は、接着性に劣るので、これは剥がれ
を起こす要因となる。

【００３３】そこで、本実施例では、このＣＶＤプロセ
スに先立ち、スパッタチャンバー４で裏面にＳｉＯ₂を
成膜しておく。ＳｉＯ₂スパッタのプロセス条件は、例
えば次のようにする。プロセス条件ＲＦスパッタ電力：２ｋＷ使用ガス：Ａｒガス１００ｓｃｃｍ圧力：０．４ＰａＳｉＯ₂膜厚：５０ｎｍ

【００３４】これにより、裏面にＷが選択成長すること
がなくなり、剥がれの問題を防ぐことができる。

【００３５】実施例３上述した実施例１，２はいずれも、表裏の成膜を別々の
チャンバーにより、連続的に行っていたが、被処理体で
ある基板上下に成膜ソースを配して、同時に表裏に成膜
を行うこともできる。

【００３６】ここでは、実施例１のスパッタについて、
一方のチャンバーで表裏面のスパッタ成膜を行うように
した。この場合、他のチャンバーは、成膜以外の処理の
ために用いることができ、他のチャンバーにおける処理
は、表裏面いずれについての処理も可能で、また、同時
処理にしてもよい。

【００３７】実施例２についても、同様の同時処理を行
うように構成することも可能である。

【００３８】実施例４上述したのと同様の方法を、光ディスクの製造に用いた
例である。

【００３９】本実施例では、プラスチック基板の両面
に、デジタル信号を形成した後、反射Ａｌ膜を成膜す
る。この場合、図１に示すスパッタ装置を用いることに
より、ディスクの両面に連続してＡｌ膜を形成すること
ができる。成膜プロセス条件は、例えば下記を採用でき
る。プロセス条件ＤＣスパッタ電力：５ｋＷ使用ガス：Ａｒガス１００ｓｃｃｍ圧力：０．４ＰａＡｌ膜厚：５０ｎｍ

【００４０】更に連続して、両面に表面保護膜としての
ＳｉＯ₂を、Ａｌ上にスパッタ法で形成することもでき
る。その場合の成膜プロセス条件は、例えば下記を採用
できる。プロセス条件ＲＦスパッタ電力：２ｋＷ使用ガス：Ａｒガス１００ｓｃｃｍ圧力：０．４ＰａＳｉＯ₂膜厚：５００ｎｍ

【００４１】実施例５上述した各実施例は、水平搬送方向について本発明を適
用したものである。これに対し、この実施例は、図４に
示す垂直搬送方式について本発明を適用し、上記各例と
同様な構造として具体化したものである。

【００４２】即ち、本例においては、第１の処理室であ
るスパッタチャンバー４１で表面にＴｉを成膜し、第
２，第３の処理室であるスパッタチャンバー４２または
４３で裏面にＴｉを連続して成膜して、これにより実施
例１と同じ効果を得ることができるものである。その
後、必要があれば、第４の処理室であるエッチングチャ
ンバー３で、エッチング加工を行うことができる。

【００４３】図４中、〜で搬送順を示す。搬送室１
内では、各チャンバー３，４１〜４３が、全体的な回転
により、被処理体である基板１１を受容するようになっ
ている。

【００４４】また、図４中、２は搬送系をなす搬送アー
ム、２１はカードロックチャンバー、９は回転可能な処
理室の全体を指す。

【００４５】実施例６実施例１〜４では、基板表面を上向きに搬送するいわゆ
るフェースアップ方式を用いたが、この実施例では基板
表面を下向きに搬送するフェースダウン方式を採用し
て、実施した。本実施例においても、前記各例と同様
な、表裏の連続（または同時）成膜が可能である。

【００４６】

【発明の効果】上述したように、本発明によれば、基板
を処理する処理チャンバーを複数有するマルチチャンバ
ー装置であって、被処理基板の表裏を反転することな
く、容易に、信頼性良好に、連続してもしくは同時に表
面と裏面に処理を行うことが可能なマルチチャンバー装
置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１のマルチチャンバー装置を示す断面構
成図である。

【図２】実施例１の工程を被処理体である基板の断面に
より順に示すものである。

【図３】実施例２のマルチチャンバー装置を示す断面構
成図である。

【図４】実施例３のマルチチャンバー装置を示す構成図
である。

【図５】従来技術を示す図である。

【図６】従来技術を示す図である。

【符号の説明】

１１，１２基板（被処理体）３，４，４１〜４３処理室

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【手続補正書】

【提出日】平成６年１０月３１日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】全図

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【図２】

【図４】

【図５】

【図３】

【図６】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板を搬送するとともに、基板の表裏両面
に処理を行うマルチチャンバー装置であって、該マルチチャンバーの１室または２室において、同時ま
たは連続して、基板の表裏面に処理を行い、マルチチャンバーの各室は、各処理時には密封されてい
ることを特徴とするマルチチャンバー装置。
【請求項２】基板を搬送するとともに、基板の表裏両面
に処理を行うマルチチャンバー装置であって、開口部を有する第１及び第２の堆積室と、回転して該基
板を搬送する搬送系を具えた搬送室を有し、該堆積室には基板を支持し、かつ該基板の搬送方向と垂
直な第１及び第２の方向に可動な支持部材が具えられて
おり、該支持部材は、第１の方向に動くことにより前記第１の
堆積チャンバーの開口部に気密的に密着し、第２の方向に動くことにより前記第２の薄膜堆積チャン
バーの開口部に気密的に密着することを特徴とするマル
チチャンバー装置。