JPS59208074A

JPS59208074A - 枚葉式膜形成装置

Info

Publication number: JPS59208074A
Application number: JP8361683A
Authority: JP
Inventors: Katsuya Okumura; 勝弥奥村; Masaaki Ueda; 植田　正昭; Kazuyoshi Sone; 曽根　一義
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1983-05-13
Filing date: 1983-05-13
Publication date: 1984-11-26
Also published as: JPS6325068B2

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】〔発明の技術分野〕本発明は枚葉式膜形成装置に関し、特に複数のスパッタ
リング蒸着室を備え、基板上に多層膜を堆積させる枚葉
式膜形成装置に係る。

〔発明の技術的背景〕

ＩＣやＬＳＩの製造においては、電極や配線形成のため
にＡＬ、Ｓｉ合金膜、Ｗ、Ｍｏ等の高融点金属膜或いは
これらのシリサイド膜等を基板上に堆積する工程が行な
われている。こうした膜はス・ぐツタ技術を用いて堆積
されることが多く、一般的には単層膜として使用される
。

ところで、最近の半導体素子の微細化、高集積化による
超ＬＳＩの出現に伴なって、単層金属膜から多層金属膜
を配線材料等として利用される傾向にある。かかる多層
金属膜の形成にあたっては単層金属膜の形成とは異なっ
た技術を駆使する必要がある。具体的には基板を膜堆積
膜にプリエツチングすることや、大気中に曝すことなく
複数の膜を逐次的に形成すること等が要求される。

このようなことから、従来、多層金属膜の膜形成装置と
して、円形平板型のベルジャと、このベルジャの底面に
配置された基板が複数設置される回転円板と、前記ベル
ツヤを区画することによ膜形成された横断面形状が扇状
をなすプリエツチング室、及び複数のスパッタリング蒸
着室とを具備した構造のものが知られている。

〔背景技術の問題点〕

しかしながら、上記従来の膜形成装置では基板の搬送を
回転円板の回転により行なうため、装置が大型化し、し
かも清掃やメンテナンスの作業が煩雑化する欠点があっ
た。壕だ、これらの問題を解決するため、回転円板を最
小限にコンパクトにすると、例えばプリエツチング室で
放出される０２等の望ましくないガス等が次のスパッタ
リング蒸着室に回転円板に付着して持ち込まれたシ、或
いは廻シ込んだりして、堆積された膜質を劣化されたシ
、スパッタリング蒸着室同志で相互汚染を発生させたシ
する。

〔発明の目的〕

本発明は各々膜質が良好な多層膜を簡単に形成でき、か
つコンパクトで清掃等が容易な枚葉式膜形成装置を提供
しようとするものである。

〔発明の概要〕

本発明は装置本体と、この本体内に開閉弁で真空度的に
互に独立して配列されたロード室、少なくとも膜堆積を
行なうプロセス室、及びアンロード室と、前記ロード室
の基板をゾロセス室、アンロード室に水平状態で搬送す
る搬送機構と、前記７８０セス室内に配設され、前記ロ
ード室から水平状態で搬送された基板をほぼ垂直状態に
立てて支持する支持機構とを具備することによって、既
述した目的を達成した枚葉式膜形成装置を備ることを骨
子とする。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例を第１図及び第２図（ａ）。

（ｂ）を参照して詳細に説明する。

図中の１は装置本体として角筒状形の真空容器でちシ、
この容器１は隔壁２により６つの室、即チロード室３、
プリエツチング室４、第１ス／４　ツタリング蒸着室５
１、第２スパツタリング蒸着室５２、第３ス／Ｊツタリ
ング蒸着室５３及びアンロード室６が形成されている。

具体的にはロード室３を挾んで右側にプリエツチング室
４、左側にアンロード室６が配置され、これら３つの室
３，４．６と平行して３個のスパンタリング室５１〜５
３が一直線状に並んで配列されている。まだ、前記ロー
ド室３とプリエツチング室４の間の隔壁２にはそれらの
室３．４を真空度的に分離独立させるだめの開閉弁７が
介装されている。前記ノリエツチング室４と第１スパツ
タリング蒸着室５１の間、第１．第２のスパッタリング
蒸着室５□、５２の間、及び第２、第３ス・ぐツタリン
グ蒸着室５２，５３の間の隔壁２には夫々基板を通過さ
せるだめのスリット８ａ〜８Ｃが設けられている。前記
第３スノぐツタリング蒸着室５３とアンロード室６の間
の隔壁２にはそれら室５３．６を真空度的に分離独立さ
せるための、開閉弁７′が介装されている。更に、前記
開閉弁７，７′及びスリット８８〜８Ｃを挾んでそれら
両側の室に亘って一対のレール９・・・夫々敷設されて
いる。なお、前記口−ド室３、プリエツチング室４、第
１〜第３のスパッタリング蒸着室５１〜５３及びアンロ
ード室６には夫々図示しない排気部材が連結されている
。但し、第１〜第３のスパッタリング蒸着室５１〜５３
については全ての室に排気部材を連結せずに、例えば第
２スパツタリング蒸着室５２ρみに排気部材を連結して
もよい。

また、前記ロード室３は上蓋又は側壁が開閉自在な構造
をなし、ここから基板がカセット状態或いは一枚ずつロ
ード室ｓ内に収納される。

前記プリエツチング室４内には前記ロード室３から搬送
された基板を支持する支持機構ＩＯが配設されている。

この支持機構１０は基板が設置される支持板（プラテン
）２２と、このプラテン１１の右側面に取付けられ、該
プラテン１ノを回動させ基板をほぼ垂直に立てた状態で
支持するだめの回転軸１２とから構成されている。また
、前記開閉弁７とｆｉｔ向するプリエツチング室４の壁
部内面には対向電極１３が配設されている。なお、プリ
エツチング室４は図示しない排気部材によシ前記第１ス
パッタリング蒸着室５１の真空度よシ高くなるように設
定され、該プリエツチング室４中のガスが第１ス・やツ
クリング蒸着室５１に流入して汚染するのを防止するよ
うになっている。

前記第１ス・９ツタリング蒸着室５１内には第１図及び
第２図（ａ）　、　（ｂ）に示す如く前記プリエツチン
グ室４から搬送された基板を支持する第１の支持機構１
０１が配設されている。この支持機構１０．は基板が設
置されるフ０ラテン１１１と、前記スリット８ａと反対
側のプラテン１１１の一側面に取付けられ、該プラテン
１１１を回転させ第２図（ａ）　、　（ｂ）に示す如く
基板をほぼ垂直、例えば垂線に対して５〜１０’の傾き
にて立てた状態で支持する回転軸１２１とから構成され
ている。前記スリット８ａと対向する第１スパツタリン
グ蒸着室５１の壁部内面には例えばＡｔからな−るスパ
ッターターゲット１４１が設けられている。また、前記
真空容器１には立てた状態にしたフ０ラテン１１（とス
パッターターゲット１４１との空間を開閉するシャッタ
Ｚ５１が上下動自在に設けられている。このシャッタ１
５１は同第２図（、）　、　（ｂ）に示す如く中空形状
をなし、立てた状態にしたプラテン１１１側の側壁上部
には多数のノズル１６・・・が開口されていると共に、
下端にガス導入部１７が形成されている。前記第１ス／
４′ツタリング蒸着室５１に対応する真空容器１下方に
は前記シャッタ１５１を加熱するだめの赤外線ヒータ１
８が該シャッタ２５１　と近接して配設されている。

また、前記第２．第３のスパッタリング蒸着室５２　＋
　５３にも前記第１１ノ？ツタリング蒸着室５１と同様
、支持機構１０２，１０３、ス・にツタ−ターゲット１
４２．１４３、及びシャッタ１５２，１５３等が配設さ
れている。但し、スパッターターゲット１４２はＷから
なり、スパッターターゲット１４３はＡｔからなる。

次に、本発明の枚葉式膜形成装置の作用を説明する。

まず、ロード室３の上蓋からカセット（図示せず）で保
持されたシリコンウェハ（基板）１９・・・を複数枚収
納した後、図示しない排気部材によってロード室３内の
空気を排気してＩ　Ｆ６ｔｏｒｒオーダの真空度とする
。つづいて開閉弁７を開け、ロード室３の基板１９をプ
ッ／ヤー等により水平状態で押し出すことにより、基板
１９はレール９，９に沿って予め１ｏ−６ｔｏｒｒオー
ダーのＡｒ圧となっているノリエツチング室４内に配置
された支持機構２０のプラテン１ノ上に移動される。ひ
きつづき、支持機構１０の回転軸１２を駆動すると、プ
ラテン１１がほぼ垂直に立ち、該プラテン１１上の基板
１９とプリエツチング室４の対向電極１３とが対向され
る。こうした状態でＡｒＥＬ量５０ＳＣＣＪＡｒ圧１５
　Ｘ　１０−”　ｔｏｒｒ、高周波出力３００Ｗの条件
にすることにより基板１９の表面がプリエツチングされ
て、基板１９の汚染物質等が除去される。プリエツチン
グの終了後、回転軸１２を逆方向に駆動すると、プラテ
ン１ノは水平状態に戻る。

次いで、プラテン１１上の基板１９をブツシャ等で押し
出すことにより、基板１９はレール９．９に沿い、隔壁
２のス’）　ｙ　）　８　ａを通って第１スバ、り蒸着
室５．内に配置された第１支持機構１０．のプラテン１
１１上に移動される。

つづいて、支持機構１０．の回転軸１２１を駆動すると
、プラテン１１．が第２図（、）に示す如くほぼ垂直に
立ち、該プラテン１１１上の基板１９はシャッタ１５１
を挾んでスパッタークーケ゛ット１４．　　と対向する
。こうした状態でスパッタリング蒸着室５１のシャッタ
１５１のガス導入部１７からアルゴンガスをその中空部
内−に導入し、予め発熱された赤外線ヒータ１８により
そのガスを加熱し、シャッタ１５．の複数のノズル１６
・・から基板１９に向けて吹き付は加熱する。この時、
シャッタ１５１とＡｔからなるスパッターターゲット１
４１　との間ではスパッタ放電が行なわれている。ひき
つづき、基板１９を所定温度まで加熱した後、スパッタ
ーパワーを増大すると共に、シャッタ１５１を下降させ
て第２図（ｂ）に示す如く開放すると、同時に・加熱さ
れた基板１９上にＡｔが堆積され第３図に示す如く基板
１９上に例えば厚さ５０００ＸのＡ１１ｊｉ２ｏが形成
される。なお、この時の堆積速度ば２５０Ｘ／秒で、Ａ
ｒ圧は３　Ｘ　１０−５ｔｏｒｒ　。

残留ガス圧は２Ｘ１０−７ｔθｒｒ以下であり、直流マ
グネトロン放電を用いた。Ａｔ堆積終了後、回転軸１２
１を逆方向に駆動すると、プラテン１１１は水平状態に
戻る。

次いで、プラテン１１．上のＡｔ膜が堆積された基板１
９をブツシャ等で押し出すことにより、基板１９はレー
ル９，９に沿い、隔Ｍ２のスリット８ｂを通って第２ス
パツタリング蒸着室５２内に配置された第２支持機構１
０２のプラテン１１２上に移動される。つづいて、支持
機構１θ２の回転軸１２２を駆動すると、プラテン１１
２が前述したのと同様、はぼ垂直に立ち、該プラテン１
１２上の基板１９はシャック１５２を挾んでＷからなる
スパッターターゲット１４２と対向する。こうした状態
で前記第１スパツタリング蒸着室５１でのス・やツタと
同様、シャッタ１５２からの加熱アルゴンがスによる基
板１９の加熱、シャ、り１５２の開放により、同時に基
板１９のＡｔ膜上へのＷの堆積がなされ、同第３図に示
す如く厚さ１０００ＸのＷ膜２１がＡｔ膜２０上に形成
される。なお、この時の堆積条件等は第１スパツタリン
グ蒸着室５１での値と同じである。Ｗ堆積終了後、支持
機構１ｏｚの回転軸１２２を逆方向に駆動すると、プラ
テン１１２は水平状態に戻る。

次いで、プラテン１１２上のＡｔ膜、Ｗ膜が堆積された
基板１９をブツシャ等で押し出すことにより、基板１９
はレール９．９に沿い、隔壁２のスリット８Ｃを通って
第３スノぐツタリング蒸着室５３内に配置された第３支
持機構１０３のプラテン１１３上に移動される。つづい
て、支持機構１０３の回転軸１２３を駆動すると、プラ
テン１１３が前述したのと同様、はぼ垂直に立ち、該プ
ラテン１１３上の基板１９はシャッタ１５３を挾んでＡ
ｔからなるスパッターターゲット１４３と対向する。こ
うした状態で第トス・ヤソタリング蒸着室５１と同様、
シャッタ１５３からの加熱アルゴンガスによる基板１９
の加熱、シャッタ１５３の開放により、同時に基板１９
のＷ膜上へのＡｔの堆積がなされ、同第３図に示す如く
厚さ５０００　Ｘ　（Ｄ　Ａｔ膜２２カＷ膜２１上に形
成され、これによって三層の金属膜を基板１９上に造ら
れる。なお、この時の堆積条件等は第１スパツタリング
蒸着室５１での値と同じである。Ａｔ膜堆積終了後、支
持機構１０３の回転軸Ｉ２３を逆方向に駆動すると、プ
ラテン１１３は水平状態に戻る。

次いで、アンロード室６の排気部材により排気を行ない
、該アンロード室６の真空度が１０ｔｏｒｒオーダにな
ったことを確認した後、開閉弁７′を開け、三層金属膜
の形成がなされた）０ラテン１１３上の基板１９をブツ
シャ等で押し出すことにょシ、基板１９はレール９，９
に沿い、開閉弁７′を通してアンロード室６に移動され
、これによって一連の基板１９の膜形成工程が完了する
。なお、プリエツチング室４、第１〜第３スノやツタリ
ング蒸着室５１〜５３では膜処理が同時進行し、かつ、
基板の移動もロード室３、アンロード室６を含めて同時
に行なわれる。

しかして、本発明によれば次のような種々の効果を有す
る。

■　基板の搬送をグツシャやレールからなる搬送機構に
よシ行なうため、ロード室、各プロセス室、アンロード
室が小さくでき、ひいては装置全体をコンパクト化でき
る。

■　搬送時は基板を水平状態で、スパッタリング蒸着等
の処理時は基板をほぼ垂直に立てた状態で、夫々性なう
ため、基板の損傷等を招くことなく搬送できると共に、
各プロセス室のス・ぐツタ−ターゲットを壁部内面に配
置、することを可能にし、各室のス被−ス縮小とメンテ
ナンス、清掃の簡便化を図ることができる。

■　基板の搬送にあたっては、基板のみ、もしくはカセ
ットに組込まれた基板を搬送するものであるため、従来
の回転円板を用いた方式の如く例えばノリエツチング室
中での処理による汚染物が回転円板と共に次の第１スパ
ツタリング蒸着室に多量持ち込まれるという問題を回避
でき、ひいては良好な脂質を有する多層金属膜を基板上
に形成できる。

■　上記実施例の如くノリエツチング室４の真空度を、
これとスリット８ａを介して連通ずる第１スｉＲツタリ
ング蒸着室５１の真空度より高くすれば、プリエツチン
グ室４中のガスが第１ス・ぐ、タリング蒸着室５１に流
入するのを阻止でき、ひいては該ガスによる汚染を防止
できる。

■　上記実施例の如く第１〜第３のスパッタリング蒸着
室５１〜５３を一直線状に並べて配列すれば、基板１９
と各室５１〜５３のスパッターターグツ）　１４．〜１
４３との位置関係（対向状態）を同一にできるだめ、堆
積された膜の均一化、均質化を図ることができる。

■　上記実施例の如く、第１〜第３のスパッタリング蒸
着室５１〜５３内で基板１９をプラテン１１１〜１１３
で夫々立てて支持する際、基板Ｉ９を垂線に対して５〜
１０°の傾きで立てるととによって、シャッタ１５１〜
１５３の開閉時における時間的ずれによる基板１９の上
部側はど膜厚が厚くなるのを防止できる。つまシ第２図
（ａ）に示す如く、基板１９を傾けることにまり、基板
１９上部とスパッターターグツト１４１の距離を、基板
１９下部とスパック−ターゲット１４１のそれより長く
できるため、前記シャッタの開閉時の時間的ずれ（基板
１９上部はど長い時間開放される）にょる膜厚の不均一
化を防止できる。

■　上記実施例の如く第１〜第３のス・やツタリング蒸
着室５１〜５３に熱源を兼ねたシャ。

り１５１〜１５３を配設し、スパッタリングを行なう前
に予めシャッタ１５１〜１５３がらの加熱アルゴンガス
により基板１９の加熱を行ない１シヤツタ１５１〜１５
３の開放と同時にスパッタリングを行なうようにすれば
、より一層均−かつ均質の膜を効率よく形成できる。し
がも、シャッタ１５１〜１５３を熱源を兼ねた構造にす
ることによって、別個にラング等を前記各スパッタリン
グ蒸着室５１〜５３に紹込む必要がなくなシ、各室１５
１〜１５３をよシ一層小さくでき、ひいては装置のコン
パクト化に寄与できる。

なお、上記実施例ではスパッタリング蒸着室を３つ配列
したが、これに限定されず２つ或いは４つ以上配列して
もよい。

上記実施例ではプリエツチング室からガスが第１スパツ
タリング蒸着室に流入するのを阻止する手段として、そ
れら室間に差圧を生じさせることによって行なったが、
これに限定されない。例えばそれら室間の隔壁に開閉弁
を設けることや作動排気部材を設けることによって行な
ってもよい。

上記実施例では第１〜第３のスパッタリング蒸着室に夫
々Ａｔ　、　Ｗ　、　ＡＡからなるスパッターターグツ
トを配置した構成にしたがこれに限定されない。例えば
Ａｔに代えてＡＡ−３ｉ合金を、Ｗに代えてＭｏ　、　
Ｔａ　、　Ｔｉその他の高融点金属を用いてもよい。ま
た、これら金属や高融点金属硅化物、多結晶シリコンを
任意に選んだスパノターターク゛ットを用いてもよい。

更に、場合によって各ス・Ｐ７タリング蒸着賞に同材質
のスパッターターゲットを配置してもよい。

上記実施例では基板加熱を熱源を兼ねたシャッタによっ
て行なったが、スパッタリング蒸着室に赤外線ランプを
組込んで基板加熱を行なってもよい。また、場合によっ
ては加熱手段を付設せずにそのまま基板の膜形成を行な
ってもよい。

上記実施例では搬送機構としてレールとグツシャとから
なる桐造のものを用いたが、これに限定されず、例えば
アーム等からなる搬送機構を用いてもよい。

し発明の効果〕以上詳述した如く、本発明によれば均一厚で均質な複数
の膜を基板に逐次堆積して多層膜を簡増に形成でき、し
かもコンパクトで清掃、メンテナンス等が容易な枚葉式
膜形成装置を折供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す枚葉式膜形成装置の横
断面図、第２図（ａ）　、　（ｂ）は第１ス、・フッタ
リング蒸着室を示し、同図（ａ）はンヤッタを閉じた状
態を示す同蒸着室の概略断面図、同図（ｂ）はシャッタ
を開いた状態を示す概略断面図、第３図は本発明の装置
により造られた多層金属膜を有する基板の断面図である
。Ｉ・・・真空容器（装置本体）、２・・・隔壁、３・・
・ロード室、４・・・プリエツチング室、５１〜５３・
・・ス・やツタリング蒸着室、６・・・アンロード室、
７．７′・・・開閉弁、８８〜８Ｃ・・・スリット、９
・・・レール、１０，１０１〜１０３・・・支持機構、
１１．１１１〜１１３　　・・支持板（ｆラテン）、１
２．１２、〜１２３・・・回転軸、１３・・・対向電極
、１４．　〜１４３　・・・スノぐツタ−ターグツト、
１５１〜１５３・・ンヤ、り、１６・・ノズル、１９・
・・基板、２０．２２・・Ａｔ膜、２３・・・Ｗ膜。第２（ａ）ノー（ｂ）１

Claims

【特許請求の範囲】

（１）装置本体と、この本体内に開閉弁で真空度的に互
に独立して配列されたロード室、少なくとも膜堆積を行
なうプロセス室、及びアンロード室と、前記ロード室の
基板をプロセス室、アンロード室に水平状態で搬送する
搬送機構と、前記プロセス室内に配設され、前記ロード
室から水平状態で搬送された基板をほぼ垂直状態に立て
て支持する支持機構と、を具備したことを特徴とする枚
葉式膜形成装置。
（２）　　プロセス室がロード室側から順次配列された
ノリエツチング室と一直線状に並べられた複数のスパッ
タリング蒸着室とからなることを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載の枚葉式％式％
（３）　　プリエツチング室及び複数のスパッタリング
蒸着室を互にスリットを介して連通せしめたことを特徴
とする特許請求の範囲第２項記載の枚葉式膜形成装置。
（４）　　ノリエツチング室の真空度をこれと隣接する
スパッタリング蒸着室の真空度よシ高くすることを特徴
とする特許請求の範囲第３項記載の枚葉式膜形成装置。
（５）支持機構は基板が設置された支持板と、この支持
板の一側面に取着され該支持板を回動させる回転軸とか
ら構成されていることを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載の枚葉式膜形成装置。
（６）　　スパッタリング蒸着室に熱源を兼ねた上下動
自在なシャッタを該シャットの閉鎖時に蒸着室内の立て
た状態に配置された支持機構の支持板とスパッターター
ケ゛ットとの間に位置するように設けたことを特徴とす
る特許請求の範囲第２項又は第５項記載の枚葉式膜形成
装置。