JPH11350116A

JPH11350116A - 薄膜製造装置

Info

Publication number: JPH11350116A
Application number: JP10164596A
Authority: JP
Inventors: Masaru Tanaka; 勝田中; Kiyoshi Awai; 清粟井
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 1998-06-12
Filing date: 1998-06-12
Publication date: 1999-12-21
Anticipated expiration: 2018-06-12
Also published as: JP3723686B2

Abstract

(57)【要約】【課題】蒸着膜の品質が高く、蒸着速度が早く、生産
性の高い工業的量産に適した薄膜製造装置を提供する。【解決手段】多角柱形状の搬送チャンバー１の周囲の
各側面に、接続された複数のプロセスチャンバー２〜９
とからなり、任意のチャンバー２、３に、アーク放電を
用いたプラズマコーティング装置を組み込んでいる。ま
た、プラズマコーティング装置に、基板Ｃを自転させな
がら公転させる自公転手段を備えた基板支持装置１０を
設けている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、薄膜製造装置に関
する。さらに詳しくは、アーク放電を用いたイオンプレ
ーティング法プラズマコーティング法により、金属成膜
を工業的に量産するための製造装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体製造装置の分野において、搬送室
の周囲に放射状に複数の処理室を接続したマルチチャン
バー構造の製造装置は、特開平８−８３１８号公報（従
来例Ｉ）や特開平７−２９７２５４号公報（従来例II）
に記載されている。上記従来例Ｉの図４の構成では、４
室のプロセスチャンバーのうち、２室にＣＶＤ処理室を
設けている。また、上記従来例IIの明細書［００３０］
欄には、任意のプロセスチャンバーにスパッタ等の任意
のプロセスを実行させる旨記載されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、成膜法には
大別してＣＶＤ（化学蒸着法）とＰＶＤ（物理蒸着法）
があり、いずれもプレーティング過程はつぎのとおりで
ある。蒸着物質の合成 (a) 凝集相（液体または固体）から気相への相転移 (b) 化合物蒸着の場合は、成分ガス相互の反応蒸発源と基板の間の蒸気の輸送蒸気の凝集（蒸着）と膜の核生成および成長しかるに、ＰＶＤ法（物理蒸着法）はＣＶＤ法（化学蒸
着法）に比べて、この三段階（特にと）を独立に制
御でき、したがって膜の組織、性質、蒸着速度をかなり
自由に調節できることに特徴がある。しかし、ＣＶＤ法
では〜の段階がほとんど基板上で起こるため、基板
温度を決めると膜特性が決まってしまい、調節の自由度
がない。よって、前記従来例Ｉは、膜の組織、性質等の
調節ができず、高品質な半導体製品の製造に適していな
い。また、スパッタリング法はＰＶＤ（物理蒸着法）の
一種ではあっても、その気相の原子の生成速度はスパッ
タ率とボンバードアルゴンの流束に依存することにな
り、その値は真空蒸着法、イオンプレーティング法に比
べてかなり小さく、一般的に、前２者の蒸着速度は、10
0 〜250,000 Å/minであるが、スパッタリング法のそれ
は２５〜10,000Å/minでしかない。よって、従来例IIは
蒸着速度が遅いという問題がある。

【０００４】本発明はかかる事情に鑑み、蒸着膜の品質
が良く、蒸着速度が早く、生産性が高くて工業的量産に
適した薄膜製造装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１の薄膜製造装置
は、多角柱形状の搬送チャンバーと、該搬送チャンバー
の周囲の各側面に、接続された複数のプロセスチャンバ
ーとからなり、前記複数のプロセスチャンバーの任意の
チャンバーに、アーク放電を用いたプラズマコーティン
グ成膜装置を組み込んだことを特徴とする。請求項２の
薄膜製造装置は、請求項１記載の発明において、前記プ
ラズマコーティング成膜装置に、基板を自転させながら
公転させる自公転手段を備えた基板支持装置を設けたこ
とを特徴とする。

【０００６】請求項１の発明によれば、プロセスチャン
バーのうち任意のチャンバーにプラズマコーティング成
膜装置を組込んでいるので、膜の組織、性質、蒸着速度
を自由に調節して高品質の半導体製品を製造することが
できる。そして、プラズマコーティング成膜装置の前後
のプロセスチャンバーで、必要な前後の処理が行え、そ
れらのプロセスが搬送室の搬送手段によって連続的に実
行できるので、工業的量産に適し、生産性が高い。請求
項２の発明によれば、成膜装置での蒸着作業中、基板が
自転しながら公転するので、蒸着ムラがなく、高品質の
薄膜が得られる。

【０００７】

【発明の実施の形態】つぎに、本発明の実施形態を図面
に基づき説明する。図１は本発明の一実施形態に係る薄
膜製造装置の平面図、図２は図１の薄膜製造装置を構成
するプラズマコーティング成膜室の平面図、図３は同プ
ラズマコーティング成膜室の断面図、図４は基板支持手
段の断面図である。

【０００８】図１において、１は搬送チャンバーであ
り、多角柱、例えば八角形に構成されている。この搬送
チャンバー１のなかには、ハンドリングアームを備えた
搬送手段が備えられている。前記搬送チャンバー１の周
囲の各側面には、複数のプロセスチャンバー２〜９が接
続されている。プロセスチャンバー２〜９のうち、任意
のチャンバーにはプラズマコーティング成膜装置が組込
まれ、他のチャンバーにはプラズマコーティングに必要
な任意のプロセス装置が組込まれている。それらの一例
としては、プラズマコーティング成膜装置のチャンバー
２、３、アニールチャンバー４、ロードチャンバー５、
ロード兼アンロードチャンバー６、クリーニングチャン
バー７、バリア膜生成チャンバープロセス８、９があ
る。もちろん、上記に限ることなく種々のプロセスチャ
ンバーを用いてよい。なお、各チャンバー２〜９と搬送
チャンバー１との間にはゲードバルブ２Ｖ〜９Ｖが設け
られる。

【０００９】前記プラズマコーティングチャンバー２、
３の基本的構成を図２〜３に基づき説明する。１０は成
膜室で、側壁と底壁と天板で囲まれた密閉可能な容器で
ある。側壁には、プラズマ源４と排気用パイプ５が取付
けられ、底壁上には陽極６が取付けられている。また、
成膜室３の前記搬送室１（図１参照）と接続される側の
側壁の上部には、基板を出し入れするための搬出入口７
が形成されている。

【００１０】上記のごとき基本構成を有する成膜室１０
内に基板支持装置Ａが配置されている。この基板支持装
置Ａの詳細は後述するが、基本構成部品として、反転軸
１１と支持フレーム１５やテーブル２０等からなる基板
支持手段Ｂを有している。図３において、実線で示した
上向きの基板支持手段Ｂは、搬出入口７から挿入された
搬出入手段のハンドリングアームによって基板を把持、
挿入できる搬出入位置であり、想像線で示した基板支持
手段Ｂは、下向きの蒸着位置を示している。

【００１１】つぎに、図４に基づき、基板支持装置Ａの
詳細を説明する。１１は中空の反転軸で、成膜室１０内
の上部で水平に、回転自在に支持されている。１２、１
２は反転軸１１の両端を支持する軸受である。１３は反
転軸１１の一端に連結された反転駆動源であるモータで
ある。このモータ１３を回転させると、反転軸１１は自
在に反転させられる。

【００１２】この反転軸１１に基板支持手段Ｂが取付け
られており、つぎのように構成されている。反転軸１１
の中央部に、箱状の取付ボックス１４が形成されてお
り、この取付ボックス１４に、支持フレーム１５の中央
部が固定されている。この支持フレーム１５は平面視で
円板状であり、成膜室３の内径より、少し小さい直径を
有している。

【００１３】この支持フレーム１５に対し、公転アーム
１６が回転自在に取付けられている。すなわち、公転ア
ーム１６の基部１７は前記支持フレーム１５の中央部に
軸受１８によって回転自在に支持されており、この基部
１７からアーム部１９が前記反転軸１１に沿って延びて
いる。

【００１４】また、アーム部１９の先端の筒状部にはテ
ーブル２０が軸受２１によって回転自在に取付けられて
いる。このテーブル２０は平面視で円板状の部材であ
り、その直径は前記支持フレーム１５の直径の１／２〜
２／３位である。そして、テーブル２０の周縁にクラン
プ２２が取付けられ、基板Ｃを着脱自在に取付け得るよ
うになっている。

【００１５】つぎに、このテーブル２０を公転させなが
ら自転させる公転機構と自転機構を説明する。まず、公
転機構を説明すると、これは自公転軸２５を有してい
る。この自公転軸２５は前記反転軸１１の中空部内を同
心状に通されており、軸受２６、２６で回転自在に支持
されている。また、その一端には回転駆動源であるモー
タ２７が連結されている。この自公転軸２５の略中央
部、すなわち取付ボックス１４内には第１傘歯車２８が
取付けられている。一方、前記公転アーム１６の基部１
７には第２傘歯車２９が取付けられており、前記第１傘
歯車２８と噛み合っている。したがって、前記モータ２
７によって自公転軸２５を回転させると、その回転が第
１傘歯車２８と第２傘歯車２９によって公転アーム１６
の回転に変換させられる。その結果、公転アーム１６
は、その基部１７を中心に回転することになる。

【００１６】つぎに、自転機構を説明する。前記テーブ
ル２０の下面には、外歯歯車３１が設けられている。こ
の外歯歯車３１のピッチ円直径は、テーブル２０の直径
より少し小さい程度である。一方、前記支持フレーム１
５の上面には内歯歯車３２が設けられている。この内歯
歯車３２のピッチ円直径は支持テーブル１５の直径より
少し小さい程度であり、テーブル２０側の外歯歯車３１
のピッチ円直径よりは大きい。そして、公転アーム１６
が回転したとき、外歯歯車３１が内歯歯車３２に噛み合
って回転しながら、公転することになる。このため基板
Ｃを保持するテーブル２０が公転しながら自転すること
になる。

【００１７】図３において、実線で示した状態は、基板
Ｃを載せたテーブル２０が搬出入口７に合った高さにあ
る搬出入位置であり、ハンドリングアームを搬出入口７
から挿入して、基板Ｃを出し入れすることができる。上
記の状態から反転軸１１を180 ゜回転するとテーブル２
０と支持フレーム１５は下を向いた想像線図示の蒸着位
置となる。この状態で、自公転軸２５を回転させつづけ
ると、基板Ｃを保持したテーブル２０は、公転しながら
自転するので、蒸着ムラが生じず、高品質の蒸着膜が形
成される。

【００１８】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、膜の組織、性
質、蒸着速度を自由に調節して高品質の半導体製品を製
造でき、かつ工業的量産に適し、生産性が高い薄膜製造
装置が得られる。請求項２の発明によれば、成膜室内で
の蒸着作業中、基板が自転しながら公転するので、蒸着
ムラがなく、高品質の薄膜が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る薄膜製造装置の平面
図である。

【図２】図１の薄膜製造装置を構成するプラズマコーテ
ィングチャンバーの平面図である。

【図３】同プラズマコーティングチャンバーの断面図で
ある。

【図４】基板支持装置Ａの断面図である。

【符号の説明】

１薄膜製造装置２プラズマコーティングチャンバー３プラズマコーティングチャンバーＡ基板支持装置Ｂ基板支持手段Ｃ基板１１反転軸１５支持フレーム２０テーブル

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】多角柱形状の搬送チャンバーと、該搬送チ
ャンバーの周囲の各側面に、接続された複数のプロセス
チャンバーとからなり、前記複数のプロセスチャンバー
の任意のチャンバーに、アーク放電を用いたプラズマコ
ーティング成膜装置を組み込んだことを特徴とする薄膜
製造装置。
【請求項２】前記プラズマコーティング成膜装置に、基
板を自転させながら公転させる自公転手段を備えた基板
支持装置を設けたことを特徴とする請求項１記載の薄膜
製造装置。