JPH07228970A - スパッタリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】コリメータ板あるいはシャッタ板等のスパッタ
流制御板１８ａ，１８ｂを備えるスパッタリング装置に
おいて、スパッタ処理チャンバ５、ターゲット１および
スパッタ流制御板１８ａ，１８ｂを堆積物で汚染したり
することが無くかつスパッタ処理用チャンバ５を大気に
戻すことなくスパッタ流制御板１８ａ，１８ｂを交換で
きるようにする。 【構成】搬出入用の開閉扉１７ａ，１７ｂを有しかつ独
立して真空排気できる二つの予備チャンバ１９，２１
と、予備チャンバ１９，２１とスパッタ処理用チャンバ
５との間で摺動する部材が介在することなくスパッタ流
制御板１８ａ，１８ｂを搬出入する搬出入機構と、開口
２２を開閉するバルブ８とを設け、真空を維持した状態
でスパッタ流制御板１８ａ，１８ｂの入れ換えを行な
う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はスパッタリング装置に関
し、特に、ターゲットと成膜される基板との間に挿入す
ることによってスパッタ流の斜め成分を遮断制御したり
あるいは総べての方向のスパッタ流を遮断したりするス
パッタ流制御板部材を備えるスパッタリング装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のスパッタリング装置は、
アスペクト比を改善するためにターゲットと被成膜基板
との間に多数の穴を設けスパッタ流の斜め成分を遮蔽す
るコリメート板を挿入したり、あるいは事前に成膜状態
を調べるために被成膜基板の代りにシャッタ板を挿入し
その上にスパッタリングしたりしていた。

【０００３】しかしながら、これらコリメート板および
シャッタ板は長時間使用している内にスパッタ物質が堆
積し、コリメート板であれば、穴の形状が堆積物で変化
し成膜性能を著しく劣化させる。また、シャッタ板であ
れば、堆積物が逆スパッタリングしたり、あるいは堆積
物が剥離しターゲットに付着し異常放電などを起したり
種々の問題を起すことになる。

【０００４】この対策として、従来、チャンバからシャ
ッタ板あるいはコリメータ板を取外し、清掃するか交換
するかを行ない対処してきた。しかし、この方法である
と、装置の稼働率を下げることになり必ずしも得策の方
法でない。

【０００５】図２は従来のスパッタリング装置の一例に
おける構成を示す断面図である。図面において、内部に
防着シールド１４が設けられウェーハ２のスパッタリン
グ処理が行なわれるチャンバ１５の一側面にバルブ８
ａ，８ｂを介して交換用チャンバ１１および清掃用チャ
ンバ１２を並べ接続した装置である。また、シャッタ板
７ａ，７ｂおよび７ｃがバルブ８ａ，８ｂの開口を通じ
て搬出入できるようにガイド９および上下可動式２段ガ
イド１０が設けられている。

【０００６】このスパッタリング装置でターゲット１の
スパッタ物質が堆積されたシャッタ板７ａを新しいシャ
ッタ板７ｂと交換する場合は、まず、大気に戻すことな
くバルブ８ａを開き、シャッタ板７ａを交換用チャンバ
１１の上下可動２段ガイド１０の空きガイドにシャッタ
板７ａを挿入し移載する。次に、上下可動２段ガイド１
０が下降し新しいシャッタ板７ｂをチャンバ１５のガイ
ド９に移載する。そして、チャンバ１１に移載された新
しいシャッタ板７ｂで予備スパッタリングが行なわれ
る。

【０００７】一方、交換用チャンバ１１に残されたシャ
ッタ板は、バルブ８ｂを開き清掃用チャンバ１２に収納
され、この清掃用チャンバ１２のグラインダー１３で表
面に付着された堆積物を削り取られる。このようにチャ
ンバ１５を大気に戻すことなくシャッタ板を清掃し交換
できることを特徴としていた。このような従来技術は特
開平３一５３０６３号公報に開示されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来のスパッタリング装置では、チャンバを大気に戻
すことなく清掃されたシャッタ板に交換できるものの、
チャンバ室内にシャッタ板が摺動するガイドが露呈しお
り、スパッタリング時にこのガイドにスパッタ物質が堆
積され、シャッタ板を交換する毎にガイドとシャッタ板
との摺動による堆積物が剥れ、堆積物がチャンバ内を汚
染し従来起きていた問題を再燃することになる。

【０００９】また、交換用チャンバで新旧のシャッタ板
の入れ換えの際に新しいシャッタ板に堆積物が移りシャ
ッタ板を汚染されるばかりかシャッタ板を収納するチャ
ンバまで汚染するといった問題を含んでいる。さらに、
交換用チャンバと接続される閉鎖したチャンバ内で堆積
物を削り取るといった作業を行なうことは、バルブの開
閉に伴ない交換用チャンバ内に塵埃を引込み交換用チャ
ンバからスパッタリング用のチャンバへと汚染を誘発さ
せることになる。

【００１０】さらに、スパッタ処理用のチャンバ、交換
用チャンバおよび清掃用チャンバとを一方向に並べて配
置することは、装置自体が横長に大きくなり床面積を有
効に利用できないという欠点がある。

【００１１】従って、本発明の目的は、スパッタ処理室
やターゲットをスパッタ堆積物で汚染したりすることが
無くかつスパッタ処理用チャンバを大気に戻すことなく
スパッタ流制御板部材を交換できるとともにより小型の
スパッタリング装置を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、成膜す
べく基板を収納するスパッタ処理用チャンバと、このス
パッタ処理用チャンバ内に収納されるとともに該基板に
対し対向して配置されるターゲットと、このターゲット
と該基板との間に挿入することによってスパッタ流の斜
め成分を遮断制御したりあるいは総べての方向のスパッ
タ流を遮断したりするスパッタ流制御板部材とを備える
スパッタリング装置において、前記スパッタ処理用チャ
ンバの一側面に開口を通じて接続され独立して真空排気
できるとともに前記スパッタ流制御板部材が出入りする
開閉扉を具備する複数の予備チャンバと、前記開口を開
閉するバルブと、前記スパッタ流制御板部材を搭載する
保持具と、この保持具を支持する支持部材を具備すると
ともに前記スパッタ処理用チャンバと前記予備チャンバ
との間を前記開口を通しかつ摺動すべく部材を介在させ
ることなく前記スパッタ流制御板部材を伴ない前記保持
具および前記支持部材を移動させる板部材搬出入機構と
を備えるスパッタリング装置である。

【００１３】また、望ましくは、前記予備チャンバを２
個備えるとともにこれら該予備チャンバを一壁を介して
積み重ねて構成することである。

【００１４】

【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。

【００１５】図１（ａ）および（ｂ）は本発明のスパッ
タリング装置の一実施例における構成を示す縦断面図お
よび横断面図である。このスパッタリング装置は、図１
に示すように、成膜すべくウェーハ２を収納するととも
に防着シールド１４と真空排気する排気口２２ａをもつ
スパッタ処理用チャンバ５と、このスパッタ処理用チャ
ンバ５内に収納されるとともにウェーハ２に対し対向し
て配置されるターゲット１と、スパッタ処理用チャンバ
１の一側面に開口２２を通じて接続され排気口２２ｂよ
り独立して真空排気できるとともにスパッタ流制御板１
８ａ，１８ｂが出入りする開閉扉１７ａ，１７ｂを具備
する予備チャンバ１９，２１と、開口２２を開閉するバ
ルブ８と、スパッタ流制御板１８ａ，１８ｂを保持する
保持具２０と、この保持具２０を保持するアーム１６と
このアーム１６を旋回させる旋回軸２３を備えるととも
に予備チャンバ１９，２１内に配設される板部材搬出入
機構とを備えている。

【００１６】板部材搬出入機構の旋回軸２３が配置され
る予備チャンバ１９，２１には、スパッタリング中に開
口２２から予備チャンバ１９，２１に侵入するスパッタ
物質を阻止するために開口２２を塞ぐ遮蔽板１５ａ，１
５ｂを設けることが望ましい。勿論、スパッタ物質の飛
程距離が予備チャンバ１９，２１まで及ばない程度の大
きさのスパッタ処理用チヤンバ５であれば、必ずしも設
ける必要はない。しかし、小型化の観点からこの遮蔽板
１５ａ，１５ｂを設ける方が得策である。また、この遮
蔽板１５ａ，１５ｂは旋回させて開閉する機構が備えら
れており、遮蔽板１５ａ，１５ｂにはアーム１６と干渉
しないように一部に切欠きが設けられている。

【００１７】二つの予備チャンバ１９，２１はスパッタ
処理用チャンバ５の一側面側に壁３を介して上下に積み
重ねられている。そして、これら予備チャンバ１９，２
１は各々独立して真空排気できるように排気口２２ｂが
設けられている。また、これらの予備チャンバ１９，２
１の対応する同一の位置には、スパッタ流制御板１８
ａ，１８ｂが出入りする開閉扉１７ａ，１７ｂが設けら
れている。

【００１８】ここで、この予備チャンバを上下二段では
なく三段あるいは四段なり積み重ねて設け板部材の交換
の効率向上を図ることが考えられるが、スパッタ処理用
チャンバがその増設する予備チャンバの数なりに大きく
なるだけで使い勝手も悪くなり必ずしも得策な方法とは
言えない。このように上下二つの予備チャンバ１９，２
１に設けただけで、一つを堆積物が付着した板部材の収
納用チャンバとして、他方を予じめ清掃された板部材の
収納用チャンバとして用いれば、スパッタリング処理時
間内でこれら二つの予備チャンバ１９，２１で板部材１
８ａ，１８ｂの入れ換えを効率良く行なうことができ
る。また、開閉扉１７ａと１７ｂを対応して同一位置を
設けることによって、スパッタ流制御板をロードおよび
アンロードするローダの位置決め機構が設計し易いよう
にしている。

【００１９】板部材搬出入機構は、塵埃を発生するもと
になる摺動部をもたない単純な機構で構成されている。
すなわち、この機構は、スパッタ流制御板１８ａ，１８
ｂを載置する保持具２０を支えるアーム１６と、スパッ
タ処理用チャンバ５と予備チャンバ１９，２１間をアー
ム１６と一体となりアーム１６を旋回移動させる旋回軸
２３を有している。また、図面には示していないが、こ
の旋回軸２３の回転機構は予備チャンバ１９，２１外に
気密に取付けられており、この回転機構は、図面には示
さないが、旋回軸２３に取付けられるクランクと、この
クランクを動作させるエアシリンダとで構成されるリン
ク回転機構である。

【００２０】ここで、この板部材搬出入機構の代りに、
例えば、保持具２０を搬出入する長尺なエアシリンダあ
るいは油圧シリンダを設けて直線的に保持具２０を往復
させ搬出入する機構が考えられるが、この機構はシリン
ダのピストンロッドが長くする必要があり、その結果、
ピストンロッドの先端に重量がかかるのでオーバハング
状態になる。従って、これを避けるため摺動案内機構を
設けなければならない。この摺動案内機構を設けること
は、従来例で説明したように塵埃を発生することにな
り、この装置にぱ適用できない機構となる。

【００２１】バルブ８は所謂ポペットバルブであって、
開口２２を塞ぐディスクを有し、このディスクはエアシ
リンダのピストンロット端に自在に傾きが変えられるよ
うに自在継手を介して取付けられている。このため、開
口２２の周囲面の傾きに応じてディスクが傾き周囲面に
密着し気密度を確実なものとしている。また、遮蔽板１
５ａ，１５ｂが開口２２を塞いでいるときにはバルブ８
は退避状態になるようにインターロックが設けられてい
る。

【００２２】次に、このスパッタリング装置の動作につ
いて説明する。まず、図１に示すように、コリメート板
あるいはシャッタ板であるスパッタ流制御板１８ａを保
持具２０に載置した状態でウェーハ２にスパッタリング
して成膜する。そして、成膜を繰返して行なう内にスパ
ッタ物質がスパッタ流制御板１８ａに堆積しスパッタ流
制御板１８ａを交換する必要になったとき、遮蔽板１５
ａを開けアーム１６を旋回させスパッタ流制御板１８ａ
を保持具２０とともに予備チャンバ１９に移す。そし
て、バルブ８を作動させ開口２２を閉じる。

【００２３】次に、予じめ清掃されたスパッタ流制御板
１８ｂを収納し高真空に保たれた予備チャンバ２１のバ
ルブ８を開き、アーム１６を旋回させスパッタ流制御板
１８ｂを保持具２０とともにスパッタ処理用チャンバ５
に搬入する。そして、遮蔽板１５ｂで開口２２を塞ぎ、
再びスパッタリングを開始する。一方、予備チャンバ１
９に収納されたスパッタ流制御板１８ａは予備チャンバ
１９を大気に戻し、開閉扉１７ａを開けスパッタ流制御
板１８ａを取出す。そして、装置外で堆積部を取除き、
再び予備チャンバ１９に収納する。

【００２４】このように、二つの交換用の予備チャンバ
１９，２１をスパッタ処理用チャンバ５に付加すること
で、スパッタ流制御板１８ａ，１８ｂをスパッタ処理用
チャンバ５を大気にすることなく任意に更新できる。そ
の上に清掃されたスパッタ流制御板を常に真空保管がで
きることから外気による汚染も無くなる。

【００２５】ここで、このスパッタ流制御板１８ａ，１
８ｂを多数の穴が開けらている板部材にし、この穴の大
きさでスパッタ流の斜め成分の遮断制御できるようにす
れば、このスパッタリング装置に新たに別の機能をもた
せることになる。すなわち、穴径の異なる穴をもつスパ
ッタ流制御板１８ａ，１８ｂを幾種類か準備し、予備チ
ャンバ１９，２１により任意の穴径をもつスパッタ流制
御板をスパッタ処理用チャンバ５に入れ換えれば、所定
角度の斜め成分のスパッタ流を遮断して所望のアスペク
ト比をもつ成膜をウェーハ２に形成することができる。
このように、スパッタリング中でも、スパッタ処理用チ
ャンバ５を大気に戻すことなくアスペクト比の異なる種
々の成膜を形成することができる。

【００２６】また、装置の構成上の利点としては、予備
チャンバ１９，２１をスパッタ処理用チャンバ５の片側
に積み重ねて配設することにより、従来例のように横長
に並べて配置するのに対して装置を小型化でき床面積を
有効に利用できるという利点がある。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、ターゲッ
トと被処理基板との間に挿入されるコリメータなどのス
パッタ流制御板を収納するスパッタ処理用チャンバの一
側面側に開口を介し一壁を隔てて積み重ねて接続される
とともに該板部材の搬出入口を有しかつ独立して真空排
気できる複数の予備チャンバと、これらの予備チャンバ
とスパッタ処理用チャンバとの間で開口を通してスパッ
タ流制御板を摺動する部材を介在させることなく搬出入
する板部材搬出入機構と、前記開口を開閉するバルブ
と、必要に応じてスパッタリング中に該開口を塞ぐ遮蔽
板とを設けることによって、スパッタ処理用チャンバを
大気に戻すことなくスパッタ流制御板を交換できること
は勿論、このスパッタ流制御板の移動に伴なう塵埃の発
生がなくなり、清掃済みのスパッタ流制御板を真空保管
した状態を維持しスパッタ処理用チャンバ内に搬入する
ことができるので、スパッタ処理用チャンバ内やターゲ
ットおよび清掃済みのスパッタ流制御板に塵埃を再付着
させることがないという効果がある。

【００２８】また、必要に応じて予備チャンバに侵入し
ようとスパッタ物質を阻止する遮蔽板を設けることによ
って、板部材搬出入機構へのスパッタ物質の付着を無く
し、この板部材搬出入機構の搬入動作によるスパッタ処
理用チャンバ内の再汚染を未然に防止している。

【００２９】さらに、予備チャンバの二つのみをスパッ
タ処理用チャンバの片側に積み重ねて配設することによ
り、使い勝手が良くなり、しかも従来例のように横長に
並べて配置するのに対して装置を小型化でき床面積を有
効に利用できるという効果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のスパッタリング装置の一実施例におけ
る構成を示す縦断面図および横断面図である。

【図２】従来のスパッタリング装置の一例における構成
を示す断面図である。

【符号の説明】

１ ターゲット ２ ウェーハ ３ 壁 ５ スパッタ処理用チャンバ ７ａ，７ｂ，７ｃ シャッタ板 ８，８ａ，８ｂ バルブ ９ ガイド １０ 上下可動式２段ガイド １１ 交換用チャンバ １２ 清掃用チャンバ １３ グラインダー １４ 防着シールド １５ａ，１５ｂ 遮蔽板 １６ アーム １７ａ，１７ｂ 扉 １８ａ，１８ｂ スパッタ流制御板 １９，２１ 予備チャンバ ２０ 保持具 ２２ 開口 ２２ａ，２２ｂ 排気口 ２３ 旋回軸

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 成膜すべく基板を収納するスパッタ処理
   用チャンバと、このスパッタ処理用チャンバ内に収納さ
   れるとともに該基板に対し対向して配置されるターゲッ
   トと、このターゲットと該基板との間に挿入することに
   よってスパッタ流の斜め成分を遮断制御したりあるいは
   総べての方向のスパッタ流を遮断したりするスパッタ流
   制御板部材とを備えるスパッタリング装置において、前
   記スパッタ処理用チャンバの一側面に開口を通じて接続
   され独立して真空排気できるとともに前記スパッタ流制
   御板部材が出入りする開閉扉を具備する複数の予備チャ
   ンバと、前記開口を開閉するバルブと、前記スパッタ流
   制御板部材を搭載する保持具と、この保持具を支持する
   支持部材を具備するとともに前記スパッタ処理用チャン
   バと前記予備チャンバとの間を前記開口を通しかつ摺動
   すべく部材を介在させることなく前記スパッタ流制御板
   部材を伴ない前記保持具および前記支持部材を移動させ
   る板部材搬出入機構とを備えることを特徴とするスパッ
   タリング装置。
2. 【請求項２】 前記予備チャンバを２個備えるとともに
   これら該予備チャンバを一壁を介して積み重ねて構成す
   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】 前記スパッタ処理用チャンバ内でスパッ
   タリング中に前記開口から前記予備チャンバ内に侵入す
   るスパッタ物質を阻止する遮蔽板を備えることを特徴と
   する請求項１および請求項２記載のスパッタリング装
   置。
4. 【請求項４】 前記スパッタ流制御板は表面に対し垂直
   な穴が複数開けられている板部材であることを特徴とす
   る請求項１記載のスパッタリング装置