JPS5988819A - 局部真空処理のためのエンベロブ装置 - 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】 〔発明の分野〕 本発明は、真空中で処理を実行するだめの装置に関する
。特に、対象物の表面上の局部的な領域において真空処
理を実行するだめのエンペロノ（５ｎｖｅｌｏｐ　）装
置に関する。

〔発明の背景〕 地球大気外の真空領域での処理は、特別な宇宙実験以外
不可能であるので、真空中での対象物処理は通常、シー
ルドチェンバ内で行われている。

地上での真空処理の場合には、対象物をチェノ・ぐ内ヘ
ロードして、次にチェノ・々をシールし排気する。ス・
母ツタリング、真空蒸着、溶接又は荷電粒子ビームによ
る他の処理のうちから選けれた処理がチェンバ内部で実
行される。

半導体処理産業においては、パッチ方式が広く用いられ
ている。パッチ方式の場合には、１回分のウェファがロ
ードされ或いはアンロードされるたびにチェンバが外界
に開けられる。そのため、連続するパッチのたびにチェ
ンバの完全な排気が要求される。チェンバの真空が破ら
れることによって、装置内への汚染物の混入の可能性が
生じ、チェンバ内部の全露出表面がガスを吸着してしま
う。ひき続く排気の際に、チェンバ容積を満たすガスを
除去することに加えて、吸着ガスも除去すべきである。

さらに、装置が自動ローディング及び自動輸送の特色を
備えている場合には特に、装置の複雑性が増す。従来の
真空パッチ処理の例としては、米国特許第３，７４９，
８３８号、第３，８９２，１９８号及び第４，２９８，
４４３号を参照されたい。

特に半導体処理産業で実施される真空処理技術の発展に
おいて、真空を効率良く利用することが行われてきてい
る。効率的な真空利用を達成するために、ローディング
及びアンローディングに要する時間を最小にする装置、
対象物のロード・アンロードのたびに主処理チェンバを
外界圧力へと戻すようなことを防止するだめのロードロ
ックチェンバを利用する装置、並びにガス吸着表面を最
小にして排気要求量を減少するために主チェンバの寸法
を減少させた装置が開発された。さらに、主チェン・ぐ
及びその内部の処理装備が不揮発性材料で製作され、チ
ェンバへの脱ガスを減少させた。

真空チェノ・ぐの寸法そしてしばしば複雑性を減少させ
ることその他の理由のために、個々的ガ半導体ウェファ
の直列処理が実行されてきた。理論的には、チェンバは
ウェファ寸法近くまで寸法を減少させることができ、処
理ステーションがチェンバの一つの壁を形成することも
できる。直列処理の例としては、Ｊ、　Ｄ、　Ｈｅ１ｍ
＠の米国特許第３．７２１，２１０号の装置がある。こ
の装置においては、半導体ウェファが支持ディスク上に
ロードされ、小容積反応チェンバへと連続的に移動され
る。Ｆ。

Ｔ、　Ｔｕｒｎｅｒ等のＩｎｄｉｖｉｄｕａｌ　　Ｗａ
ｆｅｒ　　ＭｅｔａｌｌｚｌｎｇＳｙｓｔｅｍ　　−Ａ
　　Ｃａ５ｅ　　Ｈｉｓｔｏｒｙ　　（Ｉｎｄｕｓｔｒ
ｉａｌＲｅｓｅａｒｃｈ　＆　Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ
、　　１９８２年３月１５０頁、同年４月１４８頁）に
開示された装置によれば、個々的なウェファがロードロ
ックを通してカセットから移送プレートへと導入される
。ウェファは、移送プレート上の適所にクリラグで保持
される。移送グレートが回転されて、ウェファを連！す
る処理ステーションにおける装置のために提供する。ウ
ェファが各処理装置に向い合って接近して提示されるの
で、各連続ステーションにおけるチェンバ容積は非常に
小さい。さらに各チェンバは外気に対して開けられるこ
となく、ただウェファ移送の際に隣接チェノ・ぐへと短
時間露出されるに過ぎない。このようにして、ウェファ
のパッチ処理に伴う真空の非効率的利用が除去された。

しかしながら、ウェファをロードロック又はチェンバへ
とロードする必要性及びそれに伴う処理開始前の排気要
求によって、スルージットは依然として好ましくない。

そして、最終的に高真空が発生されるべき体積中に半導
体ウェファをロードするので、少なくともウェファと同
程度の大きさの包囲体が要求される。さらに、真空と空
気の中間面のために、ウェファ移送装置ｄ依然として機
械的に複雑である。ウェファ全体が真空内に維持される
ので、ウェファを加熱又は冷却するためには輻射熱移送
しか容易に得られない。故に、イオン注入又はス・母ツ
タエツチングなどの処理中に過度の温度上昇が生じ得る
。或いは、ウェファ加熱を要する処理中に、真空内部で
ウェファを十分に加熱できないこともある。

集束荷電粒子ビーム処理の場合に、従来技術の真空領域
は通常、真に処理すべき局部的領域よりもかなり太きい
。この局部的領域は、ウェファの全表面積よりも小さい
スポット領域又は良く局限された走査域である。代表的
には、ビームが細かな運動をしている間に半導体ウェフ
ァがビームに対して相対移動して、ウェファ表面の全処
皿が得られる。ウェファ並進運動装置は代表的には真空
容積内に含まれていて、それにより真空チェンバの寸法
及び複雑性並びに関連する機構が増大する。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、対象物の表面」二の局部的真空処理を
可能にするエンベロブ装置を提供することである。

他の目的は、処理すべき対象物の表面において、内部真
空処理領域と外部環境との間の段階的真空シールを形成
するエンベロブ装置を提供することである。

他の目的は、処理すべき対象物の表面上のうら真空が要
求される局部的領域のみに真空をもた。らすエンベロブ
装置を提供することである。

他の目的は、対象物に物理的に接触することなく対象物
の表面上の局部的領域に真空をもたらすエンベロブ装置
を提供することである。

〔発明の概要〕

半導体ウェファなどの対象物の表面−Ｆの局部的領域に
おいて真空を容易に生成するだめのエンベロブ装置を提
供する。真空の存在によって、特別の処理が実施可能に
なる。エンペロブ構造体が内方処理領域を画成し、そこ
で処理レベルの真空が維持される。さらに、内方処理領
域を包囲する中間真空領域も画成される。内方処理領域
及びそれを包囲する真空領域がエンベロブ装置の表面に
晒され、該表面は処理すべき対象物に近接対向して位置
され、それにより内方処理領域から外方へと段階的真空
シールが形成される。真空エンペロブは固定位置に保持
され或いは対象物表面の外形を機敏に追尾する。それに
より、エンベロゾ先端ト対象物表面との間の間隙が許容
範囲内に収捷る。

このことによって、真空エンベロ！外側の外部環境に対
する非接触段階的真空シールが形成される。

半導体処理に応用した場合には、２段階排気により形成
され月一つ２０〜４０マイクロメートルの範囲内の間隙
を有する段階的シールが、エンベロブ装置の内方処理領
域内部に１０’−’Ｔｏｒｒ又はそれ以下の真空を設定
できることが解った。

〔従来技術の説明〕

シールされた真空チェンバ内で真空処理状態が達成され
る。第１図に示すように、真空チェノ・ぐ１０は、拡散
ポンプ、イオンポンプ又はタライオポンプなどの高真空
ポンプ１４によって、高真空に排気され、維持される。

高真空ポンプ１４ｉ−１、冷却トラノｆ１７及びパルプ
１６を介して荒引きポンプ１９によってバラファツジさ
れている。ブースタポンプ１５又はルーツプロアポンプ
等の他の補助ポンプを、中間排気段として用いることも
ある。高真空・ぐルブ１３は、チェンバのローディング
及びアンローディングの間に真空ポンプをチェンバ１０
からシールする。高真空マノメータ１１がチェンバ１０
内の真空度をモニターし、マノメータ１８が前段の荒い
真空度を指示する。動作にあたり、真空処理すべき対象
物の全体をチェノ・ぐ１０内に位置する。対象物のパッ
チのたびに装置を完全に排気して、処理を実行するのに
十分な高真空レベルにする必要がある。そして処理中に
温度上昇によるチェンバ壁の脱ガスが生じたとしても、
真空度を維持する必要がある。入手可能な真空チェンバ
の寸法よりも大きな対象物は、パッチ真空処理を施すこ
とができない。

局部的真空処理が真空の効率的利用をもたらし、真空処
理装置の寸法及び複雑性を減少させる。成る特定応用例
においては、処理すべき対象物に接触させて良く、シー
ルを形成する。例えば、米国特許第４，３４２，９００
号においては、耐熱可撓性材料で製作されたシールド部
材が、対象物に対して押圧される。シールド部材内部の
空間が処理領域を形成し、そこで真空が維持され、電子
ビーム溶接処理が実施される。しかし、成る他の応用例
にあっては、処理装置はウェファへの接触が禁じられる
。例えば半導体ウェファの処理においては、ウェファの
表面の既に処理された領域に損傷を与えないように、そ
してひき続く処理を妨害しウエフアを汚染するような微
粒子の発生の防止及びウェファの破損の防止のために、
ウェファの」＝方表面への接触が禁じられる。こうして
、半導体ウェファを処理するときには、ウェファとの物
理的接触なしに局部的真空処理を達成することが望１れ
る。

〔好適実施例の概略〕

本発明のエンペロブ（ｅｎｖｅｌｏｐｅ　）　装置は、
ウェファとの物理的接触をしない。エンベログ装置を組
入れた装置の模式図を第２図に示す。エン（ロブ装置２
９が、処理装置２７の底部に取付けられる。エンベログ
装置２９は円錐形状であって、装置２７により処理され
る対象物３００表面２４に対向して位置する截頭端３１
を有する。可撓性の対象物を処理する場合には、以下に
述べる種々の真空領域と外界との間の圧力差によって対
象物の反りを生じさせないように、エンベログ装置を必
要に応じて小さくすることができる。処理の実施を支持
するための高真空が高真空ポンプ２８により発生されて
、高真空バルブ３３を通じて処理装置２７のチェンバへ
と連通される。加工処理は、幅ｄの開口部を通して表面
２４へと適用される。

截頭端３１と処理すべき対象物の表面２４との間に段階
的真空シールが形成される。すなわち、開口部３２のと
ころに高真空が存在し、円錐２９の外方に外圧が存在す
る。これらの間に中間的真空が存在し、環状円錐スリー
ブ３４を通して荒引きｄ？ポンプ６に連通ｌ〜ている。

処理に要求される真空度に応じて、追加的な中間真空段
を用いることができる。エンペログ装置２９の端部３１
と対象物３０の表面２４との間の間隙が連続的に維持さ
れる。この間隙は、固定されるか或いは、２０〜４０マ
イクロメートルの許容範囲内で手段２５により動的に維
持されるかのいずれかである。この範囲の上限は、内方
処理領域内で必要な真空度を維持するのに許容されるガ
ス流入量によって制限される。この範囲の下限は、ウェ
ファとの非接触を保障するのに必要な余裕量によって制
限される。

上述した理由のためにウェファ接触は常時避けなければ
ならないからである。

間隙維持技術には、平坦な空気ベアリングの使用、対象
物及びエンベログ装置のための固定位置設定、米国％許
出願第３，１９４，０５５号に示された型の空気マイク
ロメータの使用が含まれる。本発明の型のエンベログ装
置に使用する他の間隙維持装置が、本出願人に譲渡され
た米国特許出願筒４３５．１７７号（局部真空処理のだ
めの間隙制御装置）に記載されている。簡単に説明すれ
ば、その間隙維持装置は、真空エンペロブの先端と処理
すべき対象物との間の間隙の測定値に対応した間隙感知
信号をもたらすよう動作する検知手段を含む。

制御手段が、間隙の変化に応じて動作し、所要間隙寸法
又は許容寸法範囲と測定値との差に対応した制御信号を
もたらす。作動手段が、制御信号に応じて真空エンペロ
ブと対象物との間隙を変化させるように動作する。好適
実施例においては、作動手段は３基の離隔した独立に制
御される作動器を有する。作動器は、被加工物ホルダー
を通じて被加工物に結合される。制御手段は、作動器の
各々に対して独立な作動信号をもたらす。独立な作動器
が不等量だけ作動されるときに、作動手段は処理すべき
対象物表面と真空エンペロブとの間の角度を変化させる
ように動作する。

真空が失われ或いはかなり減少されたときに、真空エン
ペロブは新しく供給された基板に対してロックイン（１
ｏｃｋ−Ｉｎ　）する必要があろう。真空エンペロブの
ロックインは、数通シの方法でなされ得る。成る実施例
においては、２段階の真空ロックイン工程が用いられる
。ここで内方処理領域の高品質真空が達成される前に、
容量センサなどの検知器が用いられて真空エンペロブの
対象物表面に対する相対的近接度を検出する。真空エン
ペロブは、上方又は横方向の位置から対象物に向けて移
動する。真空エンペロブ及び対象物が互いに近接して低
レベル真空閾値を達成するのに十分なほどになると、容
量センサが位置決め手段へと情。

報をもたらす。低レベル真空閾値を超すと、内方処理領
域のだめの高真空源がターンオンされる。

次に、上述の間隙維持装置が起動されて、段階的真空シ
ールのだめの平衡真空レベルが速やかに達成される。既
知の一様な厚さを有する半導体装置ファの場合には、第
３図に示すように、整合・やラド６３に隣接した真空チ
ャック４６の上にウェファを位置することができる。チ
ャックは、ウェファの厚さに等しい距離だけ・ぐラドの
下方にある。

こうして、ステージ４７は真空エンペロブ３９に対して
横方向に移動可能であり、・ぐラド６３又はウェファ４
５の上のどこにでも真空を保持することができる。或い
は、イオン注入又は金属化のためには、第８，９図に示
すようなくぼみを有するリンク搬送器８３が用いられて
も良い。

本発明は、真空エンベロブと対象物表面との間に非接触
シールをもたらす。シールが確立されると、エンペログ
の内方領域内部で真空が発生され維持される。この領域
は、処理すべき対象物表面上の局部的範囲に対応する。

この領域内部でＶｌｌ、例えば電子ビーム溶接、イオン
ビームミリング、リソグラフィツクプロセス等の特定の
真空処理が実行される。代表的には、真空エンペログ及
び基板が互いに相対的に移動し、エンベログ真空領域は
異なる時刻には対象物の異なる局部的領域の」；方にあ
る。成る・ぐターンに従って相対的運動がなされるので
、対象物の適切な全ての領域が真空処理により処置され
て、その後対象物は取除かれて新しい対象物が処理のた
めに挿入される。

はぼ平坦な表面又は外形が緩やかに変化する表面を有す
る対象物が処理されるときに、本発明の非接触要求が適
えられる。外形の緩慢変化の結果として、真空エンベロ
ブの先端をウェファに近接させる急激な２軸移動が要求
される。真空装置と対象物との間の間隙の範囲の許容値
は、処理のために必要な真空の品質にも依存する。例え
ば溶接装置内におけるような約１０−’　Ｔｏｒｒ以上
の低品質真空が許容されるならば、大きい間隙又は不規
則表面対象物が許される。半導体処理装置におけるよう
に約１０−’　Ｔｏｒｒ　よりも低い高品質の真空が要
求されるならば、よシ狭い間隙が維持され且つウェファ
が狭い範囲内に平坦であることが必要とされる。半導体
産業界において、そのような高度の表面平坦性を有する
ウェファが業者により日常的に供給されている。１９８
１年における磨かれた単結晶スライスのためのＳＥＭＩ
規準Ｍ１．１は、ウェファ厚の最太許答変化を特定し、
それについての将来の修正について指示している。半導
体産業の処理において、処理中のウェファのねじれを防
止するために大きな注意が払われていて、ウェファは自
動的ウェファ操作装置によって操作される傾向にある。

例えば、Ｄ、Ｃ，Ｇｕｉｄｌｃｌによる［ウェファ平坦
性（Ｗａｆｅｒ　　Ｆｌａｔｎｅｓｓ　）　Ｊ　（Ａｎ
　Ｏｖｅｒｖｉｅｗｏｆ　　Ｍｅｓｕｒｅｍｅｎｔ　　
Ｃｏｎ５ｉｄｅｒａｔｉｏｎｓ　　ａｎｄ　　Ｅｑｕｉ
ｐｍｅｎｔＣｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ　　、　５ＰＩＥ　
、　　第１７４巻、ＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓＩｎ　　
Ｓｅｍ１ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ　　Ｍｌｅｒｏｌｌｔｈｏ
ｇｒａｐｈｙ　ＴＶ　。

１９７９年第１３２頁）を参照されたい。ねじれの主要
源の一つである高温処理が、本発明の装置を用いること
によりほぼ減少される。そういうねじれは、半導体素子
の処理に伴う最大の問題点の一つである。例えば、Ｄ、
　Ｔｈｅｂａｕｌｔ等のＲｅｖｌｅｗ　　ｏｆＦａｃｔ
ｏｒｓ　　Ａｆｆｅｃｔｉｎｇ　　Ｗａｒｐａｇｓ　　
ｏｆ　　５ｌｌｉｃｏｎＷａｆｅｒｓ　（ＲＣＡ　Ｒｅ
ｖｉｅｗ　、　１９８０年１２月、第４１巻第５９２頁
）を参照されたい。本発明のエンペログ装置に伴うねじ
れの減少は、任意の時点でウェファの大部分が外部環境
に露出していて以って外界とウェファとの間の全体的に
高い熱移動がもたらされることに起因する。ウェファの
処理すべき局部的領域付近の部分における熱損失が特に
高い。何故ならば、そこでは温度差及び熱移送量が最も
大きいからである。こうして、ウェファねじれは非常に
減少され、間隙は許容範囲内に容易に維持される。

〔好適実施例の説明〕

第２図の模式図に示すように、処理装置２７は本発明の
真空エンペログ装置２９を用いる。表面処理されるべき
対象物３０は、エンペログ装置２９の先端３１と離れて
近接対向位置に存置される。

処理を保持するのに十分な真空が、真空ポンプ２８によ
りノクルプ３３を通じて装置２７へそしてエンペログ装
置２７の内方処理領域３２へ供給される。

代表的には対象物３０の移動により、或いは処理装置２
７の移動によってエンペログ装置２９が対象物３０に対
して相対的に移動するときに、処理すべき表面領域の各
部分が内方処理領域３２へと連続的に晒される。領域３
２は、真空エンペロブ装置２９内部に寸法ｄの開孔を有
する。対象物３０の全表面２４が同時に真空に晒される
ことはなく、はんの小さな局部的部分のみが任意の時刻
に真空及び付随処理に晒される。荒引きポンｆ２６によ
って中間真空レベルが発生され、内方処理領域３２を包
囲するチャネル３４を通して先端３１に連通している。

このようにして、エンペロブ装置２９の先端３１と対象
物３０の表面２４との間に段階的真空シールが生じる。

段階的真空シールは、チャネル３４の開口の下での内方
処理領域３２から外界への間で存在する。先端３１と対
象物３０の表面２４との間隙は、処理真空要求が厳格で
ない場合には固定しても良い。或いは、本出願人の米国
特許出願第４３５，１７７号に詳細に記載したような手
段２５によって、間隙を動的に制御しても良い。真空エ
ンペログ装置２９が機械的手段（図示せず）によって対
象物３０に対して相対的に移動するにつれて、処理され
る領域の位置が変化する。

ビームに応用した場合には、真空エンペロブ手段２９の
開孔部下方に同時的に晒されている対象物３０の表面２
４の部分に対して、ビームが全体に又は選択的に指向さ
れ走査され得る。このような組合わせた移動法は、米国
特許出願第３，９００．７３７号に開示された型のもの
で良い。

本発明のエンペロブ装置を電子ビームリングラフィ装置
に応用した場合の特定応用例を第３図に示す。エンペロ
ブ装置３９は、電子ビームコラム３５の底部に据え付け
られる。１２０は電子源、１２１はイルミネーション及
び成形手段、１２２は縮小手段、１２３は射出及び偏向
手段である。

エンペロｆ３９の先端４０は、真空チャック４６上に載
置された半導体ウェファ４５の表面のわずか上方に位置
する。円錐３９の先端４０とウェファ４５の表面との間
の間隙が維持される。装置が動作すると、この間隙内部
で段階的真空シールが形成される。真空エンペロｆ３９
が截頭円錐形状であるので、放射状のシールが形成され
る。真空エンペロブ３９は内部に位置され隔置された円
錐部材を有するので、一連の分離した領域４３，４２及
び４１が形成され、各領域は真空ポンプに連通されてい
る。中間的領域４１及び４２が、第１段ポンプ５３及び
第２段ポンプ５４にそれぞれ連通ずる。領域４３は、高
真空ポンプ３６に連通している。ポンプ３６は、リング
ラフイック処理を支持するのに十分な真空をもたらす。

先端における真空の質は、ポンプ３６と先端４０との間
の低いコンダクタンスを反映する。真空度は段階的に形
成され、すなわち外部環境のレベルから、第１段真空ポ
ンプ５３により生じた低真空レベルへ、そして第２段真
空ポンプ５４により形成された高い真空レベルへ、さら
に先端４０に連通した高真空ポンプ３６により形成され
たより高い真空レベルへと段階的な真空度が達成される
。レンズ６０などの電子光学素子をもってコラム３５を
充填することにより生じた低いコンダクタンスのだめに
、高真空の一部のみが真空エンペロブ３９の先端４０に
連通する。しかしながら、内方領域４３を通して十分な
高真空が配分され、領域４１及び４２を通して中間的な
真空が配分される。それにより、コラム３５に対しての
ステージ組立体４７の相対的移動が達成されている際に
も、段階的真空シールが維持される。加工用ビームの処
理の点が半導体ウェファの表面上を移動したとしても、
処理の点において常に真空が維持される。

ｘ−ｙレーザ干渉計からのフィード・ぐツクなどの制御
信号に応答して適切に正確な移動をもたらし得る任意の
手段によって、ステージの移動が達成される。決定時間
の短いことも要求される。例えば、直交円筒形状の空気
ベアリングを用いても良い。例えば、Ｄ、Ｒ，Ｈｅｒｒ
ｌｏｔｔ等のｒｇＢｇｓ：ＡＰｒａｃｔｉｃａｌ　　Ｅ
ｌｅｃｔｒｏｎ　　Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ　Ｓｙｇｔ
ｅｍＪ（ＩＥＥＥ　　Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ　　ｏ
ｎ　　Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｄｅｖｉｃｅｓ。

ＦＤ−２２，１９７５年第３８５頁）を参照されたい。

平坦な空気ベアリングも提案された。例えば米国特許出
願第４．．１９１．．３８５号を参照されたい。或いは
、ダブルサイド平坦空気ベアリングも用い得る。Ｂ。

Ｇ、　Ｌｅｗｉｓ　　等の「ウェファ直接露光電子ビー
ムリソグラフィのためのレーデ干渉計制御Ｘ、Ｙ空気ベ
アリング」（電子及びイオンビーム科学技術に関する第
１０回国際会議、１９８２年第４７７頁）を参照された
い。そこで用いられた空気ベアリング並進手段は、しか
しながら、嵩が大きくコスト高であり且つ良好な作動状
態を維持するのが困難である。好適には本出願人の同時
係属米国時π［山願第４３５，１７８号に開示したよう
な線形モータを閉ループ系内で用いても良い。例えば、
Ｓａｗｙｅｒ原理型等のような線形モータを用いること
により、設計の単純化及び滑らかな動作特性が得られる
。

Ｓａｗｙｅｒ　　原理型モータの場合には、可動ステー
ジは、ワイヤ巻きで電磁石として機能する磁極のネット
ワークを有する。ペースプレートが、整合する又は補足
的な磁極ネットワークを有する。ｈ１動ステージ上の磁
石の極性を適切にスイッチングすることにより、その磁
極はペースプレート」−の反対極性磁極によシ間欠的に
選択的に引きつけられる。スイッチングのタイミングが
モータの速度を決定する。極めて滑らかな移動が得られ
る。例えば、Ｂ、Ａ、　　Ｓａｗｙｅｒ　　のＭａｇｎ
ｅｔｌｃ　　ＰｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇＤｅｖｉｃｅ　（
Ｒｅ　２７　、２８９　）、及びＪ、　Ｄｕｎｆｌｅｌ
ｄ等のＳａｗｙｅｒ−Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ　　Ｌｉｎｅ
ａｒ　　Ｍｏｔｏｒ　　Ｐｏ５ｉｔｉｏｎｓＷｉｔｈｏ
ｕｔ　　Ｆｅｅｄｂａｃｋ　　（Ｐｏｗｅｒ　　Ｔｒａ
ｎｓｍｉｓｓｉｏｎＴ）ｅｓｉｇｎ　、　　１９７４年
６月第７２頁）を参照されたい。

自動ウェファ処理装置においては、直列ローディングの
可能性が望まれる。その可能性によって、ウェファは成
る処理ステーションから他の処理ステーションへと移動
され一時停止することなしに次の連続する処理工程へと
導入されて、パッチを形成する。例えば、Ｆ、Ｔ、　Ｔ
ｕｒｎｅｒ等のＩｎｄｉｖｉｄｕａｌＷａｆｅｒ　　Ｍ
ｅｔａｌｌｌｚｌｎｇ　　Ｓｙｓｔｅｍ　−Ａ　Ｃａｇ
ｅ　　Ｈｌｓｔｏｒｙ（Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ　　Ｒｅ
５ｅａｒｃｈ　ａｎｄ　Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　。

１９８１年３月第１５０頁、１９８１年４月第１４８頁
）を参照されたい。そこでは、任意の時刻に特定の処理
ステーションにウェファの大量なバッチが位ｔされると
いうことはない。本発明の真空エンペロノ装置にとって
直列ローディングは本来的なものである。というは、任
意の時刻に単一のウェファのみが真空エンペロブ装置へ
と輸送され、処理に課せられる。このことは、第３．４
図を参照すれば理解できる。そこではりソグラフィ装置
が、真空チャック４６上のウェファ４５に隣接して位置
した整合ノクツド６３を有するものとして示されている
。ステージ４７上の真空チャック４６からウェファ４５
がアンロードされ或いはそとヘロードされるときには、
ステージ４７は移動して真空エンペロブ３９の真下に整
合・（ラド６３がくるようにし得る。それにより、ウェ
ファの妨害ないローディング及びアンローディングが可
能になる。真空エンペロブの先端が新しくロードされた
ウェファ上に位置されたときに処理用真空を再度確立す
るという必要はない。何故ならば、真空はそのまま保持
されているからである。

真空エンペロブの先端の底面図を第５，６図に、断面図
を第７図に示す。第５図の先端は、第３゜４図に側面断
面図で示した３段貞空エンペログに対応する。第６，７
図の先端は、第１０図に示す３段エンペログに空気ベア
リングを加えた実施例に対応するものである。３段真空
エンペロノの場合には、高真空領域６５が円錐部材６８
により包囲され、高真空Ｉン：７″３６に連通している
。中間真空領域６６が環状円錐部材６９により包囲され
、第２段真空ポン７６５４に連通している。中間真空領
域６７が外方円錐部材７０により包囲され、第１段真空
ボンｆ５３に連通している、３段エンペロブ＋空気ベア
リングの場合には、前記と同一の構成に加えて、空気供
給孔７２、譲状溝７３及び放射状空気溝７１を有する。

空気供給孔７２は、領域１０６を介して正の空気供給器
１１３に連通ずる。動作にあたり、適切な圧力の空気が
供給されて、真空エンペログの先端の表面７０と半導体
ウェファ９９の表面との間に空気ベアリングを生じさせ
る。真空溝６７への空気の流入を最小にするために、内
方に流入する空気を受ける譲状溝７３が配置されて、外
方へ通ずる放射状空気溝７１へとその空気を導通させる
。空気はほとんど真空領駿６７へは進入しない。領域７
０の周囲を横切って外界へと到達する空気もあるが、大
部分の空気は環境溝７３及び放射状空気溝７１を通って
外界へと流れる。

第６，７及び１０図の空気ベアリング実施例の場合には
、ステージ１０１と真空チャック１０２と真空エンベロ
ゾ装Ｎ１０３との間に活動的Ｚ　Ｉｌ＋追尾を設ける必
要はない。その代わりに、エンペロブ装置１０３けベロ
ーズ１０７によって処理チェンバ１０９に付着している
。処理チェンバは、例えば加工用ビーム１．０８を生じ
る電子光学コラムであって良い。ステージ１０１け、Ｘ
、Ｙ駆動装置によってエンペロブ装置１０３の先端１０
５に対して移動する。ベローズ１０７の弾性力と空気ベ
アリングによる浮揚力との間の動的平衡によって、相対
的なＺ軸移動がもたらされる。

本明細書及び図面においては筒車のために、真空エンペ
ロブ装置は鉛直方向であるものとして目イ。

明し、処理装置は対象物の上方にあるものとＩ〜た。

しかし実際の応用においては何れの方向を選択１〜ても
良い。例えば半導体ウェファの処理においでは、水平方
向の真空エンペロブが好適であり、それによりウェファ
自身は鉛直方向であってウェファ表面」−への粒子沈降
を防止する。不規則々形状の対象物の表面を真空処理す
る場合には、可動装置が対象物表面上で横方向に移動す
る際に、真空エンペログの方向を変化させる必要がある
。戟いは、処理装置の形状及び性質に適合するようにエ
ンペロブ装置の方向を選択しても良い。対象物は、エン
ペロブ装置による段階的シールの形成に適切な方向に位
置することができる。

ところで、真空エンペロブ装置は例示・説明のために円
錐形状であるものとした。このことによって、小さな局
部的領域全体にわたって集束ビーム処理が支持され得る
。しかしながら、一般に先端の形状は特定の処理に見合
うように選択される。

例えば、ライン走査のためには長方形状が良いだろう。

電子ビーム溶接の場合には、真空エンペロブの形状は、
溶接すべき対象物表面の外形に適合するように作られる
。いずれの場合にも、エンペロブ装置の先端と対象物の
表面との間に真空シールが維持されて、内方処理領域か
ら外界にわたり段階的真空シールが達成される。エンペ
ロブの寸法はあ壕り大きくすべきではない。処理すべき
対象物が、種々の真空レベルと外界圧力との差圧によっ
て曲げを被るからである。一般に、対象物の剛性が大き
くなり又は真空レベルが低くなるほど、真空に晒される
内方処理領域の面積は大きくできる。内方高真空領域を
包囲してそこを外界から分離するだめの真空段の数は、
低真空要求に対しては１つ、より高い真空が要求される
場合には２つ又はそれ以上にすることができる。第６，
７及び１０図に示すように、真空エンペロブは平坦空気
ベアリングで支持され、許容範囲内の間隙を維持するこ
とができる。本発明のエンペロブ装置を用い得る応用例
として、原理的に２つの型がある。

大表面積処理とりソグラフイである。後者の応用の場合
には、内方の高真空領域は小さい。何故ならば、ビーム
は数ミリメートル程度の距離しか走査せず、基板の並進
運動がより大きなサイズの相対的移動をもたらすからで
ある。例えば電子ビームなどの集束ビームの深さによっ
て、本出願人の米国特許出願第４３５，１７７号及び第
４３５，１７８号に示したような正確な２軸制御を得る
ことが必要な場合もある。できるだけ多くのマスク又は
シリコンを利用するだめに、エンペロブ装置はできるだ
け縁部に接近するよう機能する必要がある。以て、小寸
法の装置を採択することが好まれる。集束ビーム処理の
場合には、円錐形状の先端が好適である。何故ならばそ
の形状は先端への良好な真空コンダクタンスをもたらし
、小さな先端は対象物に小さな差圧しか与えないからで
ある。大規模な応用の場合には、縁部のことは考慮せず
に種々の形状の大きなエンペロブ装置を用いることがで
きる。

第８，９図を参照すると、可動搬送器８３が、くぼみ８
４を有する表向８２を備える。くぼみ８４は、平坦部８
１を有する半導体ウェファ８０を受容するように形状づ
けられている。好適には、半導体表面の露光表面は、搬
送器８３の表面８２と同一平面である。さらに好適には
、ウェファは在来の真空チャック手段（図示せず）によ
ってくぼみ８４内に保持される。搬送器は、真空エンく
口ｆ７７（断面で示しである）の下を移動することがで
きる。真空エンペロノア７は、例えばイオン注入器、プ
ラズマエツチング装置又はス・やツタ付着装置の端部に
位置される。内方真空領域７９内部で処理が維持され、
領域７８内で中間的真空が確立される。内方真空領域７
９から、壁７６の下方、中間的真空領域７８を横切り、
壁７７の下方、そして外界へと、段階的な真空シールが
達成される。内方真空領域７９がくぼみ８４に隣接する
表面８２上に重なると、その場所に処理がなされてしま
う。この処理の衝撃を最小にするために、イオン注入に
おいて特別の走査パターンを用いたり、搬送器８３を周
期的に更生したり交換したりすることができる。そうい
う連続的処理は、太陽電池のために製作されたり？ン半
導体材料に特に好適である。例えば、縁部が画成された
膜供給成長によって成長させられたシリコンリぎンのイ
オン注入が、イオン注入器に付設されたエンペログ装置
の下でリボンを走らせることにより達成される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来技術のパッチ型真空処理装置の概略図で
ある。 第２図は、本発明のエンペログ装置を組入れた局部的真
空処理装置の模式側面図である。 第３図は、本発明のエンペログ装置を組入れた電子ビー
ムリングラフィ装置の側面断面図である。 第４図は、本発明の真空処理のだめのエンペログ装置の
詳細な側面断面図である。 第５図は、本発明の真空エンペログの先端の底面図であ
る。 第６図は、本発明の真空エンペログの先端の変形実施例
の底面図である。 第７図は、第６図の線分７−７に沿って取った断面図で
ある。 第８図は、本発明のエンペログ装置を組入れた装置によ
シ処理されるべき半導体ウェファを保持するだめの搬送
器機構の平面図である。 第９図は、第８図の搬送器機構の拡大縦断面図である。 第１０図は、第６及び７図の装置の詳細な側面断面図で
ある。 〔主要符号の説明〕 １０・・・真空チェンバ　　　１１・・・高真空マノメ
ータ１３・・・高真空バルブ　　　１４・・・高真空ポ
ンプ１５・・・ブースタポン７°　　１６・・・バルブ
１７・・・冷却トラッノ　　　１９・・・荒引きポンプ
２４・・・表面　　　　　　　２６・・・荒引きＩンプ
２７・・・処理装置　　　　　２８・・・真空ポンプ２
９・・・エンペログ装置　　３０・・・対象物３１・・
・截頭端、先端　　　３２・・・開口部３３・・・真空
バルブ　　　　３４・・・環状円錐スリーブ３５・・・
電子ビームコラム　３６・・・高真空ポンプ３９・・・
真空エンペロブ　　４０・・・先端４１．４２．４３・
・・分離した領域 ４５・・・ウェファ　　　　　４６・・・真空チャック
４７・・・ステージ　　　　　５３・・・第１段ポンプ
５４・・・第２段ボン７６　　６３・・・整合パッド６
５・・・高真空領域　　　　６６・・・中間真空領域６
７・・・真空溝　　　　　　６８・・・円錐部側６９・
・・環状円錐部材　　　７０・・・外方円錐部材７１・
・・放射状空気溝　　　７２・・・空気供給孔７３・・
・環状溝　　　　　　７６．７７・・・壁７９・・・内
部真空領域　　　８３・・・リンク搬送器８４・・・〈
はみ　　　　　　９９・・・ウェファ１０７・・・ベロ
ーズ　　　　１０８・・・加工用ヒーム１０９・・・処
理チェンバ　　１１３・・・正の空気供給器１１６・・
・ｘ、ｙ駆動装置 特許出願人　パリアン・アソシエイッ・インコーポレイ
テッド ＦＩＧ、３ 喝」１２０ 凶・凶 くン　　　３５ ＝ 一１ｌ、　Ｆ　　　１２１ ３８１土 ｅ　　　）’２２ ■　」・ト 凶：閃 １２３ Ｊ２輛 ２ 高真宣　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　２゜
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Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　対象物の表面上の局部的領域の真空処理を容易に
   するだめの、以下の手段ａ）〜Ｃ）及び特徴ｄ）を有す
   るエンベロブ装置： ａ）内方真空処理領域と該領域を包囲する少なくとも１
   つの中間真空領域とを含むエンペログ手段； ｂ）前記エンペログ手段と気密連通し、前記内方真空処
   理領域内部に真空をもたらす第１段真空発生手段； Ｃ）前記内方真空処理領域を包囲する少なくとも１つの
   前記中間真空領域の各々とそれぞれ気密連通する追加的
   真空発生手段；並びに ｄ）前記内方真空処理領域と前記の少なくとも１つの中
   間真空領域とを含む前記エンペログ手段が外方表面を有
   し、外方表向子で前記の少なくとも１つの中間真空領域
   の第１のものに隣接して前記内方真空処理領域が露出さ
   れ、さらに前記の少なくとも１つの中間真空領域の次の
   ものが連続して隣接して露出され、前記外方表面は前記
   対象物の表面上の前記局部的領域に近接対向して位置さ
   れ、前記外方表面と前記対象物の表面との間に段階的真
   空シールが形成され、該シールは前記内方真空処理領域
   と外部環境との間に延在すること。 ２、特許請求の範囲第１項に記載された、真空処理を容
   易にするだめのエンベロブ装置であって：真空処理装置
   と結合し、該真空処理装置の出口に付設されたエンベロ
   ブ装置。 ３、特許請求の範囲第２項に記載された、真空処理を容
   易にするだめのエンベロブ装置であって：前記エンペロ
   ノ手段が複数の隔置した円錐部材から成り、該円錐部材
   は、これらの間に前記内方真空処理領域と前記の少なく
   とも１つの中間真空領域とを画成する、ところのエンペ
   ロゾ装置。 ４．特許請求の範囲第３項に記載された、真空処理を容
   易にするためのエンペロブ装置であって：前記外方表面
   が前記円錐部材の截頭端から成る、ところのエンペロブ
   装置。 ５、特許請求の範囲第４項に記載された、真空処理を容
   易にするだめのエンペロブ装置であって：前記載頭端が
   前記円錐部材の正截頭端である、ところのエンペロブ装
   置。 ６、特許請求の範囲第２項に記載された、真空処理を容
   易にするだめのエンペロブ装置であって：正の空気流れ
   を発生させるだめの空気発生手段を組入れ、 前記エンペロブ手段がさらに、前記少なくとも１つの中
   間真空領域を包囲する空気流通領域を含み、 該空気流通領域は、前記空気発生手段との気密連通にあ
   り、前記中間真空領域に隣接しそこを包囲する前記外方
   表面上で露出され、以て、当該真空エンペロブ装置と前
   記対象物との間に空気ベアリングが形成される、ところ
   のエンペロブ装置。 ７、　特許請求の範囲第６項に記載された、真空処理を
   容易にするためのエンペロブ装置であって：前記空気流
   通領域が、すべての前記真空処理領域のうち最外の真空
   領域を包囲する部分の前記外方表面上で露出されている
   、ところのエンペロブ装置。 ８、特許請求の範囲第７項に記載された、真空処理を容
   易にするためのエンペロブ装置であって：前記外方表面
   はその中に溝を形成し、 該溝は、前記外方表面上での前記空気流通領域の露出部
   分付近から前記先端の周縁部まで延在し、 以て、空気は原理的に前記空気流通領域から外界へと流
   れる、ところのエンペロブ装置。 ９、特許請求の範囲第８項に記載された、真空処理を容
   易にするだめのエンペロブ装置であって：前記溝が、前
   記の最外の真空領域の外側に位置する環状リング形状溝
   と、該リング形状溝から前記先端の前記溝まで延在する
   一連の放射状溝とから成る、ところのエンペロブ装置。 １０、特許請求の範囲第８項に記載された、真空処理を
   容易にするだめのエンペロブ装置であって：前記真空処
   理装置に取付けられるためのベローズ手段を有し、 以て、当該エンペロブ装置が、前記空気ベアリングの力
   と前記ベローズの力との間の動的平衡状態の２軸位置に
   保持される、ところのエンペロブ装置。 １１、特許請求の範囲第８項に記載された、真空処理を
   容易にするためのエンペロブ装置であって：前記空気流
   通領域が、一連の供給孔を通して前記外方表面上で露出
   される、ところのエンペロブ装置。 １２、特許請求の範囲第２項に記載された、真空処理を
   容易にするためのエンペロブ装置であって：前記エンペ
   ロブ手段が複数の隔置した直方体部材から成り、該直方
   体部材はこれらの間に前記内方真空処理領域と前記の少
   なくとも１つの中間真空領域とを画成する、ところのエ
   ンペロブ装置。 １３、特許請求の範囲第２項に記載された、真空処理を
   容易にするだめのエンペロブ装置であって：前記エンベ
   ロノ手段の前記内方真空処理領域を横切ってそこに近接
   対向した状態で前記対象物を移動させるための搬送器手
   段を有する、エンペロブ装置。 １４、特許請求の範囲第１３項に記載された、真空処理
   を容易にするだめのエンペロブ装置であって： 前記搬送器手段がそこに、前記対象物を受容するための
   くぼみを有し、 以て、前記対象物の表面が前記搬送器の表面と同一平面
   になる、ところのエンペロブ装置。