JPS59208067A - 連続スパッタ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は基板を保持するための基板保持装置に係シ、特
に半導体クエーハ等の処理すべき基板を真空中で連続的
に処理して該基板上に薄膜を形成し半導体素子を製造す
る真空処理装置に具備される基板保持装置に関する。

〔発明の背景〕

この種の基板保持装置を備えた真空処理装置は特開昭５
６−１０３４４２　、同５６−１０６４４１　、同５６
−ＩＤＤ４４Ｃ１に提示されている。

以下第１図、第２図をもとに従来の基板保持装置につい
て説明する。第１図は従来の基板保持装置を具備する真
空処理装置の一例としてのスパッタ装置の正面図、第２
図は第１図の八−入断面図である。

図において、１は短かい円筒状の真空容器、６は真空容
器１の前側の壁で、壁６には同一円周上に等間隔に中心
を置く円状の５個の開口５７（第２図）が設けられ、第
１図に示すごとく、その開口を順にローディングステー
ション８、第２ステーシヨン９．７３ステーション１０
．第４ステーションｉｉ、７ｓステーション１２ト呼ぶ
。

１６ハローデインダステーシヨン８のドア、第２図にお
いて、２は真空容４１に接続されたガス配管、６は真空
バルブ、４は可変バルブ、５は真空容器１内を真空にす
るための真空ポンプ、１６は牙４ステーション１１の開
口５７を覆う盲蓋である。なお、第２〜第５ステーシヨ
ン９〜１２の壁６０大気側には盲蓋１６あるいは加熱ユ
ニットやエツチング′ａ極部のような適宜の処理ユニッ
ト（図示せず）が取付けである。

７は真空容器１の後側の壁で、この壁７には壁６に設け
られた第２〜第５ステーシヨン９〜１２に対応した位置
に開口１７が設けてあシ、各々の開口１７には適宜の処
理ユニット１８あるいはＨ蓋（図示せず）が取付けであ
る。

１５は真空容器１内に設けられた円板状の基板ホルダす
なわち搬送プレートで、この搬送プレート１５には壁６
の各ステーションの開口５７と一致する５個の基板１４
より大よい基板保持穴２２が設けである。該基板保持穴
２２には処理すべき基板１４を保持する複数の爪２３が
設けてちる。２１は搬送プレート１５を壁６に接読させ
たシ、壁６から離れた位置に動かすためのエアシリンダ
である。この搬送プレート１５はエアシリンダ２１によ
って壁６から離れた位置にあるとよ、壁６に取付けられ
たモータ２４、ギヤ２５、チェーン２６　Ｋより軸２７
を介して回転可能になってオリ、コレにより基板１４を
各ステーションへ搬送するようになっている。なお、軸
２７は真空容器１の壁６．７と真空シールされている。

１９は搬送プレート１５を壁６側へ押付ける円板状の圧
力プレート、２ｏは圧力プレート１９を前後動させるエ
アシリンダで、圧力プレート１９には壁６の牙２〜第５
ステーション９〜１２に対応した位置にそれぞれ開口２
９が設けである。

２８はドア１６、壁６及び搬送プレート１５によって閉
じ込められる空間すなわち開口５７と基板保持穴２２と
により溝成される真空予備室である。

次に、このような溝成のスパッタ装置の動作について説
明する。まず、真空ホンダ５にょシあらかじめ真空室１
を高真空排気した後、真空バルブ６を開き、ガス配管２
からＡｒガスを真空室１に導入し、可変バルブ４を適宜
に調節することにより真空室１内を所定の低圧雰囲気（
て保つ。次に、エアシリンダ２１により搬送プレート１
５を真空至１の壁６に押付け、さらにエアシリンダ２０
によシ圧カプレート１９を搬送プレート１５に押１寸け
、ローディングステーション８に真空予備室２８を作る
。この真空予備室２８内？リ一ク手段（図示せず）によ
り大気圧にした後、ドア１６を開訊スパッタ処理済み基
板１４を収り出した後、処理すべき基板１４を搬送プレ
ート１５０基板保持穴２２内の爪２６に搬送手段（図示
せず）によシ装着する。次にドア１３を閉じ、粗引き排
気手段（図示せず）によりＡ２予備室２８内を祖引き排
気する。次にエアシリンダ２０によシ圧カプレート１９
を搬送プレート１５から離した後、エアシリンダ２１に
より搬送プレート１５を壁６から離間させる。壁６から
離した搬送プレート１５をモータ２４、ギヤ２５、チェ
ーン２６により１ステ一シヨン分回転させ基板１４を第
２ステーシヨン９まで搬送した後、再びエアシリンダ２
１，２０により搬送プレート１５および圧力プレート１
９を壁乙に密着させる。ローディングステーション８に
おいては前述の動作を繰り返し、かつ第２〜第５ステー
シヨン９〜１２においては搬送させてくる基板１４に各
々所定の処理を施す。

以上の動作を繰シ返すことにより基板１４の処理を各ス
テーションで連続的に行なう。

また、各ステーションで行なう処理であるが、このスパ
ッタ装置においては、第２ステーシヨン９では真空中で
基板１４を加熱し、基板１４の表面に付着した不純物ガ
スを除去するぺ、−り処理、第３ステーシヨン１０では
基板１４の入面にＡｒイオンを衝撃させ、下地表面層を
除去するスパッタエッチ処理、牙４，５ステーション１
１゜１２では基板１４０表面にスパッタリングによって
薄膜を形成するスパッタ処理を行なうか、装置によって
その処理は様々である。

上記したスパッタ装置において基板１４を保持する搬医
プレート１５すなわち基板ホルダより成る従来の基板保
持装置には以下のような問題点がある。つまり、スパッ
タ処理によって基板１４に薄膜を形成する際は、基板１
４以外の場所すなわち搬送プレート１５０基板保持穴２
２の壁や真空容器１の開口５７の壁、および直フタ１６
の裏側または処理装置８の壁などに薄膜材料が付着する
。この付着物が多くなるとはがれて異物になるため、基
板１４の処理枚数が所定枚数に達すると真空容器１内を
大気圧に戻して清掃しなければならない。ところが、清
掃の際は搬送プレート１５を−々取シ外して清掃しなけ
れはならず、かつ前述のように薄膜材料の付着する箇所
は数ケ所におよぶため、付着した場所全部を清掃するの
には極めて長時間を要する不都合がある。

さらに、清掃後再びスバ、り処理を行なうには、長時間
かけて真空容器１内を高真空にしなければならず、製造
工程時間短縮のためには清掃時間はなるべく短時間で簡
単に行なえることが望ましい。

なお、上記においては、スパッタ装置を例示してその問
題点を述べたが、基板上に薄膜を形成する池の真空装置
例えは蒸着装置などでも四球の清掃上の問題点があるこ
とはいうまでもない。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決し、基板
以外の場所に付着する薄膜材料の清掃を容易に行ない得
る基板保持装置を提供することにある。

〔発明の概要〕

この目的を達成するために、本発明は基板ホルダに敗り
外し可能に設けた処理すべき基板よシも大きい面積のプ
レートと、該プレートに該基板を着脱自在に敗付ける爪
などの保持手段を具備することを特徴としており、これ
により、基板以外に付着する薄膜材料を上記プレートに
限定させ、取り外し容易な該プレートのみを清掃すれば
よい構成になっている。

〔発明の実施例〕

以下本発明の一実施例の基板保持装置を第６図〜第５図
をもとに説明する。第５図は本発明の一実施例の基板保
持装置を具備するスパッタ装置の正面断面図、牙４図は
第６図のスパッタ装置のＯ−Ｃ部分の断面図（平面断面
図）、第５図は本発明の一実施例の基板保持装置の断面
図である。なお、之・６図は第４図のＢ−Ｂ部分の断面
図に相当する。

図において、６０は正五角柱の真空ｇｇ＝、６１は中央
部に円柱状の凹みを有する蓋で、真空容器３０と菱３１
により主真空室３２が構成されている。真空容器６０の
壁６８には、はぼ同一水平面に中心軸をもつ５つの開口
６３が真空容器６０の中心に対して等角度間隔に開けら
れ、順にローディングステーション８、第２〜第５ステ
ーシヨン９〜１２が形成しである。またローディングス
テーション８の開口３６には開ｉ：’＋ｉ用徒にドア１
６が取付けられ、第２〜第５ステーシヨン９〜１２の開
口６５の外側にはそれぞれ副真空罠６４が形成しである
。ＭＩＪ真空室６４と主真窒至３２とは開口６６０曲に
排気口６５（第３図）により真空的に連通可能になって
いる。６７はエアシリンダ６６により動作し排気口６５
の開閉を行なうバルブである。

真空容器６０と蓋６１との間には、真空容器６０の壁３
８とほぼ平行な値数の平面４０を有するトラム３９が設
けである。ドラム６９は蓋３１の底面の中心において回
転自在に支持され、モータ２４、ギヤ２５、チェーン２
６により回転させられる。

また、ドラム３９の各平面４０にはそれぞれ１組の板は
ね４１により平面４０とほぼ平行な状態のまま前後動可
能な本実施例の基板保持装置を構成する基板ホルダ４２
が取付けられている。なお、この基板ホルダ４２０基板
保持のしくみについては後で詳述する。４３は基板ホル
ダ４２を真空容器３０の壁６８に密着させるブツシャ、
４４は蓋６１の凹み内の中心・に設置されたエアシリン
ダ、４５はエアシリンダ４４により上下動する円錐カム
で、エアシリンダ４４により円錐カム４５が下降すると
、ブツシャ４６は中心から外方に力を受け、ガイド４６
により案内されながら全ステーションで同時に各基板ホ
ルダ４２を壁６８に押付けるようになっている。４７は
円錐カム４５が上昇する際、ブツシャ４６に対して中上
・方向に力を与え着６１の凹みの所定の位置へ戻すため
の圧縮はねである。また板はね４１はブツシャ４６が中
心方向へ向かうとき基板ホルダ４２を壁６８から離れさ
せドラム６９に近接させるための力を与える。

なお、ブツシャ４３、ガイド４６、基板ホルダ４２、板
ばね、４１、圧縮ばね４７は第２、第５ステージ＝＋ン
テハ全て、第４、第５ステーシヨンでは一部の図示が省
略しである。

また、少なくとも１つの副真空室３４の外側には処理ユ
ニット１８（本実施例においては第２〜第５ステージ変
ン全て）、ガス配管２、真空バルブろ、可変バルブ４が
設置されてお９、各々については従来技術のところで述
べたのと同様である。

５は主真空室６２内の高真空排気を行なうための真空ポ
ンプ、４８は配管である。２８はローディングステーシ
ョン８においてドア１３、壁６８、基板ホルダ４２、開
口３６によって構成される真空予備室である。

次に、本実施例の基板保持装置を第５図をもとに説明す
る。この図に示すように、前後動口ｆ能な基板ホルダ４
２に処理すベキ基板１４より面積の犬よいプレート４９
が同定されている。このプレート４９は数ケ所に取付け
られたプレート固定板５０により周辺部が支持されてい
る。プレート固定板５０は基板ボルダ４２の而にＡ・ジ
５１で収付けてあシ、収シ外しか容易である。才たプレ
ート４９０面には基板１４が保持手段すなわちｊ数の爪
５２によって装着されており、ねじりコイルはね５６に
より爪５２に図において反時Ｂ１万同の回転力が与えら
れ、基板１４は支持される。

爪５２に矢印Ｆ方向のカを与えると爪５２は時計方向（
矢印Ｇ方向）に回転して基板１４の着脱が可能となるよ
うになっている。また、プレート。

４９は例えばステンレス等の金属で作られた基板ホルタ
−４２よりも熱伝導率の低い材料例えは石英ガラスで作
られている。

次に、このような構成のスパッタ装置の動作について述
べる。まず、ローディングステーション８のドア１６を
閉じ、エアシリンダ４４により円錐カム４５を下降させ
、各ステーションの基板ホルダ４２を真空容器３０の壁
３８に押付けておく。次にエアシリンダ３６によりバル
ブ３７を開き、その状態で真空ポンプ５を動作させると
ともに、真空バルブ６、可変バルブ４を協調させてガス
配管２からＡｒガスを少なくとも１つの副真空室６４に
導入し、副真空室６４および主真空室６２を各々所定の
低圧雰囲気（ζ保つ。なお、副真空室６４内の圧力は可
変バルブ４および排気口３５によって調節する。このよ
うな状態から運転サイクルな開始する。まず、ローディ
ングステーション８の真空予備室２８内に、リーク手段
（図示せず）によりリークガスな導入し大気圧にする。

次に、ドア１３を開閉機構（図示せず）によシ開き、基
板ホルダ４２に固定されたプレート４９１ｍ保持されて
いる処理済みの基板１４を搬送、手段（図示せず）によ
り取シ出した後、不処理の基板１４を基板ホルダ４２の
プレート４９に爪５２を介して装着する。ドア１６を閉
じた後、真空予備室２８内の粗引き排気手段（図示せず
ンにより所定圧力まで真空排気する。

次に、エアシリンダ４４によシ円錐カム４５を上昇させ
ると、ブツシャ４６は圧縮はね４７により、また基板ホ
ルダ４２は板はね４１によりそれぞれ中心方向へ移動し
、各基板ボルダ４２は真空容器６０の壁６８から離れる
。次にモータ２４、ギヤ２５、チェーン２６によシトラ
ム６９を１ステ一シヨン分回転させた後、再び基板ホル
ダ４２をエアシリンダ４４、円錐カム４５、ブツシャ４
３にょシ真空容器３０の壁６８に押付ける。ロープイン
クステーション８においては前述の動作を繰り返すとと
もに、第２〜第４ステーシヨンでは各々所定の処理を基
板１４に施こす。

また、本実施例の基板保持装置のプレート４９を取シ外
して清掃を行なうには以下の手順による。すなわち、所
定枚数の基板１４ヘスバツタ処理を行なった後、ドア１
６を閉じた状態で清掃すへｌ　）Ｌ／　−）　４９をロ
ーディングステーション８まで回転させ、エアシリンダ
４４によシ円錐カム４５を下降させて基板ホルダ４２を
真空容器６０の壁３８に押付は真空予備室２８を構成す
る。次に真空装４Ｒ室２８内を大気圧にした後、ドア１
６な−開き、薄膜材料の何着したプレート４９を収り外
す。

汚れたプレート４９を清掃した後、再度当該プレート４
９を装着してもよいが、取シ外した後すぐ別の清掃済み
のプレート４９を装着してもよい。

清掃済みのプレート４９を再び基板ホルダ４２に装着し
た後、ドア１３を閉じ真、空予備室２８内を所定の圧力
捷で粗引さ“排気する。次に円錐カム４５を上昇させ基
板ホルダ４２を壁６８から後退させ、真空予備室２８を
含めた主真空室３２全体ケ扁真空に排気すれば再び基板
１４の真空処理する準備が完了する。

上記のように本実施例の基板保持装置にあっては、処理
すべよ基板フ４を爪５２によって保持する該基板１４よ
り面積の大ぎいプレート４９が設けであるので、スパッ
タ処理（真空処理）において基板１４以外の場所に付着
する薄膜材料の付着を当該プレート４９に限定すること
ができる。

またこのプレート４９はプレート固定板５Ｄを介してね
じ５１によって取付けられ、取り外しが容易なので、汚
れたプレート４９を収り外して該プレート４９のみを清
掃すればよいので、清掃が極めて容易である。

また、プレート４２は基板ホルダ４２よシも熱伝導率の
低い材料で作っであるので、基板１４がら基板ホルダ４
２への伝導による熱流出を防ぐこと。

がでよ、基板１４を高温に加熱することがでよる。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明によれば、処理すべき基板を
保持手段によって保持する該基板より大きい面積のプレ
ートが収シ外し可能に設けであるので、付着した薄膜材
料の清掃を容易にかつ短時間に行なうことができ、また
該プレートを＠シ外した後すぐ別のプレートを装着する
ことにより、真空装置の稼動率が上がり生産能力を向上
させることができる効果がある。

また、プレートに熱伝導率の低い材料を用しることによ
り、基板の高温加熱が可能であシ、したがって形成する
膜質の向上や製品の歩留シの向上をはかることがでよる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の基板保持装置を具備するスパッタ装置の
正面図、第２図は第１図のＡ−Ａ断面図、第３図は本発
明の一実施例の基板保持装置を具備するスパッタ装置の
正面断面図、第４図は第６図のスパッタ装置の平面断面
図（Ｂ−８部分の断面図）、第５図は本発明の一犬施例
の基板保持装置の断面図である。 １４・・・基板　　　４２・・・基板ボルダ４９・・・
プレート５２・・・爪（保持手段〉第１図 ↑ 第２図 １地 筋３図 矛５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　真空処理装置を構成し、処理すべき基板を保
   持する基板ホノνダを有する基板保持装置において、前
   記基板ホルダに取シ外し可能に設けた前記基板よりも大
   きい面積のプレートと、該プレートに前記基板を着脱自
   在に取付ける保持手段とを具備することを特徴とする基
   板保持装置。 ■　前記プレートが＃記基板ホノνダの材料よりも熱伝
   導率の低い材料で作られていることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の基板保持装置。