JPS62207866A

JPS62207866A - 連続スパツタ装置

Info

Publication number: JPS62207866A
Application number: JP4834186A
Authority: JP
Inventors: Sosuke Kawashima; 川島　壮介; Saburo Kanai; 三郎金井; Kazuaki Ichihashi; 市橋　一晃
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1986-03-07
Filing date: 1986-03-07
Publication date: 1987-09-12
Anticipated expiration: 2009-02-23
Also published as: JPH0613751B2

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】〔産業上の利用分野〕本発明は、連続スパッタ装置・こ関するものでるる。

〔従来の技術〕

従来の連続スパプタ装置としては、例えば、特開昭６０
−５２５７４号公報に記載のような、外形が五角形で減
圧排気されるバッファ室と、該バッファ室と連通し五角
形の四辺に対応して設けられバッファ室を介して減圧排
気される４室の処理室と、バッファ室と連通し五角形の
残り一辺に対応して設けられ減圧排気されるローテ゛イ
ング室と、試料保持手段を各処理室とローテ゛イング室
とに対応した位置で有し試料保持手段をローディング室
→各処理室−ローディング室のようにバッファ室内で順
次回転させて移動させる移動手段とを具備したものが知
られている。

このような連続スパッタ装置では、ローディング室に搬
入された試料は、１個毎試料保持手段に渡され、移動手
段優こよる回転移動により各処理室に対応させられる。

試料保持手段に保持された試料は、この間に、試料の表
面に吸着した汚染ガスを除去するベース処理、スパッタ
前の試料表面の酸化物層を除去するスパッタエッチ処理
、あるいは薄膜を形成するスパッタ処理が任意に組合さ
れて処理される。このような処理が終了した試料は、試
料保持手段から取り除かれ１個毎ローディング室に戻さ
れ、その後、ローテ゛イング室から搬出される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記のような連続スパッタ装置では、試料のべ理 −り処理、スバツタエプチ処２時に発生したガスをバッ
ファ室を介して排気するため、バッファ室並びに各処理
室を減圧排気する手段の排気能力によっては、上記ガス
のバッファ室からの排気が不充分となり、該ガスがスパ
ッタ処理を実施する処理室に廻り込みクロスコンタミネ
ーシ冒ンを生じる危険性がある。このようなりロスコン
タミネーシ四ンは、従来のＬＳＩパターン配線膜やゲー
ト膜の形成においては一応無視できる程度のものであっ
たが、しかし、サブミクロンオーダーのＬＳＩパターン
配線膜やゲート膜の形成においては無視できなくなる。

本発明の目的は、試料のベータ処理、スパッタエッチ処
理時に発生したガスをバッファ室を介さずに排気してス
パッタ処理を実施する処理室への廻り込みを防止するこ
とで、クロスコンタミ不−シ嘗ンが生じるのを防止でき
る連続スパッタ処理を提供する二とにある。

〔問題点を解決するだめの手段〕

上記目的は、連続スパプタ装置メ、減圧排気されるバッ
ファ室と、該バッファ室内と連通可能に該バッフ７室に
設けられた複数の処理室と、前記バッファ室内と連通可
能に設けられ該バッファ室とは独立して減圧排気される
前処理室と、前記バッファ室内で試料保持手段な前記処
理室並びに前記前処理室に対応する位置に順次移動させ
る試料搬送手段と、前記前処理室内に試料を搬入出し該
前処理室内で前記試料を移動させ前記試料保持手段と前
記前処理室内との間で前記試料を搬送する試料搬送手段
とを具備したものとすることにより、達成される。

〔作　　用〕

試料搬送手段で前処理室内に搬入された試料は前処理室
内で前処理、つまり、ベータ処理やスバツタエブチ処理
される。このような前処理時に発生したガスは、バッフ
ァ室内を介さずに前処理室から直接に排気される。前処
理が完了した試料は、前処理室から試料保持手段に渡さ
れバッファ室内を試料搬送手段で各処理室に対応して順
次移動させられ、二の間にスパッタ処理が実施される。

処理済みの試料は、前処理室内に搬送された後に前処理
室外へ搬出される。

〔実　施　例〕

以下、本発明の一実施例を第１図〜第３図により説明す
る。

第１図、第２因で、バッファ室ｌＯは、外形が五角柱で
縦断面で略Ｕ字形空間を有する。バッファ室１０の五角
形の各辺璧には、開口１１を有する押付座校が設けられ
ている。バッファ室１０の五角形の各辺の外側には、各
開口１１によりバッファ室１０内と連通して前処理室部
と４室の処理室Ｉ−印が配設されている。この場合、処
理室（資）は、加熱室であり、赤外線放射ヒータ等の加
熱手段３１が開口１１に対応して設けられている。処理
室４０．５０は、スバ、り室でスバ、タ手段４１．５１
がそれぞれ設けられている。処理室ωは、予備室である
。バッファ室ｌＯ内には、回転ドラムπが、ベアリング
等の回転支承手段ｎにより回転可能に設けられている。

回転ドラムπは、この場合、動力伝達手段ｎ、両歯車、
７４を介してモータ乃を作動させることで回転させられ
る。動力伝達手段ｎ、歯車ｎ、７４．モータ乃は、バッ
ファ室１０外に設けられている。回転ドラム旬には、各
開口１１と対応した位置で試料保持手段（資）が、この
場合、５個配設されている。

試料搬送手段邪は、ベローズ等の伸縮手段匍を介して回
転ドラム７０の外周に設けられている。伸縮手段美は、
バッファ室１０内を気密保持する機能を有している。試
料保持手段（資）は、試料を被処理面垂直姿勢にて保持
し、該保持は、例えば、爪（図示省略）の弾性力により
なされる。ブツシャｌｌＯは、バッファ室１０を構成す
る形状が円筒の内筒１３の中心な略中心とし放射状に５
本設けられている。

ブツシャ１１０は、真空封止支承手段１１１により半径
方向に往復動可能であり、該往復動により外側端を試料
保持手段（資）の裏面に当接可能となっている。ブツシ
ャ１１０の内側端部と真空室封止支承手段１１１　との
間でコイルバネ等のバネ１１２がブツシャ１１０に環装
されている。円錐カム１１３は、内筒１３の中心な略軸
心として設けられている。ブツシャ１１０の内側端には
、ローラ１１４が設けられ、ローラ１１４は、バネ１１
２のバネ力で円錐カム１１３の円錐面に常に当接させら
れている。円錐カム１１３は、エアーシリンダ等の昇降
駆動手段１１５が設けられている。バッファ室１０の処
理室園〜ωと対応する各連壁には、バッファ室１０と処
理室部〜ωとを連通させる排気口１４が形成されている
。処理室（９）〜ωには、各排気口１４を開閉する弁１
２０が設けられている。弁１２０は、エアーシリンダ等
の駆動手段１２１により開閉弁駆動される。バッファ室
１０の底部には、Ｌ字形排気管１３０を介して高真空ポ
ンプ１３１が連結されている。この場合、メインバルブ
１３２を開閉手段（図示省略）により開閉弁駆動するこ
とでバッフ實室１０内は高真空排気される０処理室加〜
ωには、粗引排気管１３３が連結されると共に、処理ガ
スを導入可能なようにガス配管１４０が仕切弁１４１．
絞り弁１４２を介して連結されている。

第１図、第２ｒ：Ａで、前処理室（９）には、試料を前
処理室加に搬入するベルト搬送装置等の試料搬送手段２
１と、加熱ステーションｎと、エッチステーション囚と
、試料を試料保持手段乙のブツシャ２１１と加熱ステー
ジ璽ンｎのブツシャ２２１との間で搬送する回転アーム
搬送装置等の試料搬送手段Ｕと、試料を加熱ステーシラ
ンのブツシャ２２！とエッチステージ冒ンのブツシャ２
３１との間で搬送する回転アーム搬送装置等の試料搬送
手段δと、試料を搬出するベルト搬送装置等の試料搬送
手段謳と、エッチステージ曹ンｎのブツシャ２３１と試
料搬送手段謳のブツシャ２６１との間で試料を搬送する
回転アーム搬送装置等の試料搬送手段ごと、試料の被処
理面姿Ｉ＃を水平上向姿勢と垂直姿勢との間で変換する
と共に試料を試料絨送手Ｉ！ｉｚのブツシャ２６１と試
料搬送手段園との間で搬送するリンク機構を用いた搬送
装置等の試料保持手段四とが設けられている。前処理室
四の側壁には、Ｌ字形排気管１３４を介して高真空ポン
プ１３５が連結されている。前処理室園内は、高真空ポ
ンプ１３５により高真空排気される。加熱ステーション
ｎには、赤外線放射ヒータ等の加熱手段２２２が設けら
れている。

エッチステージ、ン器には、試料電極２３２と対向電極
（図示省略）と対向電極を昇降駆動する駆動手段（図示
省略）とブツシャ２３１を昇降駆動する駆動手段（図示
省略）とスパッタエッチ処理時に試料電極２３２および
対向電極を含む空間を形成する遮へい手段２３３（絶絞
材で形成）とでなるスパッタエッチ手段が設けられてい
る。また、この場合、処理ガスは、対向電極を介して試
料型ｆ！２３２に向って放出されるようになっている。

空間は差動排気される。

第１図、第２因で、処理寥■には、試料搬送手段ガに対
応した位置でゲートバルブ等の真空間遮断手段１５０を
介してロード室１６Ｇが設けられている。ロード室１６
Ｇ内には、ロード室！６０内で試料を搬送し真空間遮断
手段１５０を介して試料搬送手段♂に試料を渡すベルト
搬送装置等の試料搬送手段１６１が設けられている。ロ
ード室１６０には、試料搬送手段１６１　と対応した位
置でゲートバルブ等の大気真空間遮断手段１７０が設け
られている。大気真空間遮断手段１７Ｇの大気側には、
カセットローダ１８０から試料を受は取り搬送し大気真
空間遮断手段１７０を介して試料を試料搬送手段１６１
に渡すベルト搬送装置等の試料搬送手段１９０が設けら
れている。一方、処理室々には、試料保持手段加に対応
した位置でゲートバルブ等の真空間遮断手段１５１を介
してアンロード室１６２が設けられている。アンロード
室１６２内には、アンロード室Ｃ内で試料を搬送し真空
間遮断手段１５１を介して試料保持手段漢から試料を受
は取るベルト搬送装置等の試料搬送手段１６３が設けら
れている。アンロード室１６２には、試料搬送手段１６
３と対応した位置でゲートバルブ等の大気真空間遮断手
段１７１が設けられている。大気真空間遮断手段１７１
の大気側には、カセットアンローダ１８１に試料を渡し
大気真空間遮断手段１７１を介して試料を試料搬送手段
１６３から受は取り搬送するベルト搬送装置等の試料搬
送子Ｊ９１９１が設けられている。なお１図示省略した
が、ロード室１６０．アンロード室１６２には、真空排
気手段と真空から大気圧へのリーク手段とがそれぞれ設
けられている。

第３図で、処理室Ｉ−ωが設けられたバッファ室１０と
前処理室□□□とロード室１６０　とアンロード室１６
２は、架台２００上に設置されている。カセットローダ
１８０　とカセットアンローダ１８１　とを含む筺体２
１０は、架台２００に着脱可能に設けられる。これによ
り、スパッタ装置が設置されるクリーンルームの仕切壁
３００を境にして架台２００側をスパッタ装置の保守領
域壷こ、また、筺体２１０側を清浄領域つまりクリーン
ルーム内に置くことができる。

このため、試料への塵埃の付着を防止できる。また、他
設備と連結し自動搬送ライン化する場合でも、装置全体
の変更を必要とせず、単に筺体２１０を架台２００より
取り外し新たに別搬送ラインを取り付けることで容易に
対応できる。

第１図、第２図で、二の状態から昇降駆動手段１１５を
作動させ円錐カム１１３を下降させることで、ブツシャ
１１０はバネ１１２のバネ力に抗して試料保持手段（資
）の裏面に向って移動させられる。この移動の途中でブ
ツシャ１１０の外側端は、試料搬送手段帥の裏面に当接
する。この移動を更に続行することで試料保持手段（資
）は押付座辻に向って移動させられ、最終的には、押付
座認に当接して押し付けられる。このような状態では、
バッファ室１０内と前処理室ｍ内との連通は遮断される
。その後、メインバルブ１３２を開弁し高真空ポンプ１
３１を作動させることで、バッファ室１０内は高真空排
気される。また、弁１２０を開弁し排気口１４を開ける
ことで、処理家父〜ω内はバッファ室１０内を介して高
真空に排気される。一方、真空間遮断手段１５０゜１５
１を閉止して前処理室Ｚ内とロード室１６０内。

アンロード室１６２内との連通を遮断し、高真空ポンプ
１３５を作動させることで前処理室Ｉ内は高真空排気さ
れる。なお、ロード室１６０内、アンロード室１６２内
はリーク手段により大気圧になされ大気真空間遮断手段
１７０，１７１は開けられる。その後、未処理の試料を
収納したカセット（図示省略）をカセットローダ１８０
上にセットし、空のカセット（図示省略）をカセットア
ンローダｔＳｔ上にセットすることで運転が開始される
。試料搬送手段１９０を作動させることで未処理の試料
はカセットから取り出され大気真空間遮断手段１７０に
向って搬送される。その後、試料搬送手段１６１を作動
させることで、試料搬送手段１９０により搬送されてき
た試料は、開けられている大気真空間遮断手段１７０を
介して試料搬送手段１６１に渡されてロード室１６０内
に搬入される。その後、大気真空間開閉手段１７０は閉
められ、ロード室１６０内は真空排気される。

その後、真空間遮断手段１５０が開けられ、ロード室１
６０内は前処理室ｍ内と遅進させられる。この状態で、
試料搬送手段１６１を作動させ、試料搬送手段４を作動
させることで、試料は開けられている真空間遮断手段１
５０を介して試料搬送手段１６１から試料搬送手段２１
に渡されて前処理室ｍ内に搬入される。その後、真空間
遮断手段１５０は閉められロード室１６０内には、上記
操作により新たな試料が搬入される。一方、試料搬送手
段乙に渡され、ブツシャ２１１に対応した位置に到達し
た時点でストッパ２１２等により搬送を停止される。そ
の後、ブツシャ２１１を上昇させることで、試料は、試
料搬送手段乙からブツシャ２１１に渡される。その後、
試料搬送手段冴の試料保持部をブツシャ２１１に対応さ
せブツシャ２１１を下降させることで、試料は、ブツシ
ャ２１１から試料搬送手段あの試料保持部に渡される。

その後、試料搬送手段冴の試料保持部は加熱ステージ曹
ンｎのブツシャ２２１に向って移動させられ、該移動は
、試料搬送手段スの試料保持部がブツシャ２２１と対応
する位置に到達した時点で停止される。その後、ブツシ
ャ２２１す上昇させることで、試料は、試料搬送手段あ
の試料保持部からブツシャ２２１に渡される。その後、
試料搬送手段々は、上記操作を繰り返し実施可能なよう
に第１図に示す場所に退避させられる。一方、ブツシャ
２２１は下降させられ試料は加熱手段２２２により加熱
されてベーク処理される。このベーク処理にて発生した
ガスは高真空ポンプ１３５により前処理室ｍ外へ排気さ
れる。ベーク処理完了後、試料を保持した状態でブツシ
ャ２２１は上昇させられる。その後、試料搬送手段々の
試料保持部をブツシャ２２１に対応させブツシャ２２１
を下降させることで、試料は、ブツシャ２２１から試料
搬送手段５の試料保持部に渡される。その後、試料搬送
手段５の試料保持部はエッチステージ、ンｎのブツシャ
２３１に向って移動させられ、該移動は、試料搬送手段
５の試料保持部がブツシャ２３１と対応する位置に到達
し現時点で停止される。その後、ブツシャ２３１を上昇
させることで、試料は試料搬送手段５の試料保持部から
ブツシャ２３１に渡される。。

その後、試料搬送手段３は、上記操作を繰り返し実施可
能なように第１図に示す場所に退避させられる。一方、
ブツシャ２３１は下降させられエッチステージ四ンコの
試料電極上に載置される。その後、対向ｉ極は下降させ
られエッチステージ、ンｎの空間には、処理ガスが導入
される。対向電極と試料電極との間隔は適正間隔に調整
、維持され、電極間に、例えば、高周波電力が印加され
る。高周波電力の印加により電極間には放電が生じ、該
放電により処理ガスはプラズマ化される。該プラズマに
より試料はスパッタエッチ処理される。スパッタエッチ
処理で生じたガスおよび処理ガスはマ空間から前処理室ｍ内に差動排気されｒ前処理室（９）
外へ排気される。スパッタエッチ処理完了後、対向電極
は上昇させられる。その後、ブツシャ２３１を上昇させ
ることで、試料は、試料電極からブツシャ２３１に渡さ
れる。その後、試料搬送手段ｎの試料保持部をブツシャ
２３１に対応させブツシャ２３１を下降させることで、
試料は、ブツシャ２３１から試料搬送手段ｎの試料保持
部に渡される。その後、試料搬送手段ｎの試料保持部は
、ブツシャ２６１に向って移動させられ、該移動は、試
料搬送手段ｎの試料保持部がブツシャ２６１に対応する
位置に到達した時点で停止される。その後、ブツシャ２
６１を上昇させることで、試料は、試料搬送手段ｎの試
料保持部からブツシャ２６１に渡される。その後、試料
搬送手段４は、上記操作を繰り返し実施可能なように第
１図に示す場所に退避させられる。一方、ブツシャ２６
１に渡された試料は、試料搬送手段列の試料保持部（例
えば、爪により機械的に保持）に渡される。試料搬送手
段Ｚの試料保持部に渡された試料は、被処理面姿勢を水
平上向姿勢から垂直姿勢に変換された後に、バッファ室
１０内と前処理室ｍ内との連通を遮断している試料保持
手段（資）に渡される。その後、試料搬送手段列は、上
記操作を繰り返し実施可能なように第２図に示す状態に
戻される。その後、昇降駆動手段ｌ１５を作動させ円錐
カム１１３を上昇させることで、ブツシャ１１０は、バ
ネ１１２のバネ力により円筒口の中心に向って移動させ
られる。該移動により押付座稔への試料保持手段（資）
の押し付けおよび試料保持手段（資）の裏面へのブツシ
ャ１１Ｇの当接は解除されろ（第１図、第２図）。この
状態で、モーターを作動させ回転ドラム７０を第１図で
は反時計回り方向６．１１５周回転させることで、試料
を保持した試料保持手段（資）は、処理室（９）の開口
１１に対応させられ、才秀また、試料を保諌していない試料保持手段（資）が、前
処理霊園の開口１１に対応させられる。その後、上記操
作により試料保持手段（資）は、押付座稔に押し付けら
れ、これにより、バッファ室１０内と前処理室ｍ内との
連通は遮断される。処理室（９）で試料は加熱され、一
方、カセットからロード室１６０内を通り前処理室ｍ内
には上記操作により新たな試料が搬入され、該試料はベ
ーク処理、スパッタエッチ処理された後に試料搬送手段
列により姿勢変換される。このようにし工試料は前処理
室ｍ内に順次搬入され、順次ベーク処理、スパッタ処理
された後に、順次姿勢変換されて試料保持手段（資）に
順次渡される。試料搬送手段（資）に渡された試料は、
回転ドラムπを第１図では反時計回り方向にｈ周毎回転
させることで、処理室（９）〜ωに順次対応させられ、
これにより、試料は、加熱されてスパッタ処理される。

なお、全ての処理が完了した試料は、試料保持手段（資
）から試料搬送手段列の試料保持部に渡され、姿勢を垂
直姿勢から水平上向姿勢に変換された後にブツシャ２６
１を介して試料搬送手段あに渡される。その後、真空間
遮断手段１５１を開は試料搬送手段２６．　１６３を作
動させることで、処理済みの試料は、前処理室温内から
アンロード室１６２内に搬入される。その後、真空間遮
断手段１５１を閉めアンロード室１６２内は大気圧に戻
される。その後、大気真空間遮断手段１７１を開は試料
搬送手段１６３．１９１を作動させることで、処理済み
の試料は、アンロード室１６２外に搬出されて空のカセ
ットに回収される。このような操作を繰り返し実施する
ことで、処理済みの試料は、バッファ室１０から取り出
され前処理室冗内、アンロード室１６２内を通って空の
カセットに１個毎回収される。

本実施例では、次のような効果が得られる。

（１）　　試料のベーク処理、スパッタエッチ処理時昏
こ発生したガスをバッファ室を介さずに排気できスパッ
タ処理を実施する処理室への廻り込みを防止できるため
、クロスコンタミネーションが生じるのを防止できる。

（２）前処理室でベータ処理、スパッタエッチ処理を行
うため、スパッタ処理できる処理室数が増加し、サブミ
クロンオーダーの配線膜に要求される異種金属膜による
多層膜、例えば、３層成膜を連続処理にて得ることがで
きる。

なお、本実施例では、試料の前処理としてベータ処理、
スパッタエッチ処理を実施しているが、この池にベータ
処理のみ、スパッタエッチ処理のみを実施するようにし
ても良い。また、処理室内の排気なバッファ室を介さず
に独立して実施するように構成しても良い。

〔発明の効果〕

本発明によれば、試料のベータ処理、スパッタエッチ処
理時に発生したガスをバッファ室を介さずに排気できス
パッタ処理を実施する処理室への廻り込みを防止できる
ので、クロスコンタミネーションが生じるのを防止でき
るという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例の連続スパッタ装置の横断
面図、第２図は、第１図のλ−Ａ視＃ＪＴ面図、第３図
は、第１図の平面外観図である。１０・・・・・・バッファ室、　１１・・・・・・開口
、圓・・・・・・前処理室、ム、２４ないし部・・・・
・・試料搬送手段、ｎ・・・・・・加熱ステージ、ン、
ス・・・・・・エッチステージ曽ン、（資）ないしω・
・・・・・処理室、蜀・・・・・・回転ドラム、７１・
・・・・・回転支承手段、π・・・・・・動力伝達手段
、ｎ、７４・・・・・・歯車、１・・・・・・モータ、
（資）・・・・・・試料保持手段、美・・・。伸縮手段、１１０・・・・・・ブツシャ、１１１・・・
・・・真空封止支承手段、１１２・・・・・・バネ、１
１３・・・・・・円錐カム、１１４・・・・・・ローラ
、１１５・・・・・・昇降駆動手段、１３１・・・・・
・高７３　図

Claims

【特許請求の範囲】

１、減圧排気されるバッファ室と、該バッファ室内と連
通可能に該バッファ室に設けられた複数の処理室と、前
記バッファ室内と連通可能に該バッファ室に設けられ該
バッファ室とは独立して減圧排気される前処理室と、前
記バッファ室内で試料保持手段を前記処理室並びに前記
前処理室に対応する位置に順次移動させる試料搬送手段
と、前記前処理室内に試料を搬入出し該前処理室内で前
記試料を移動させ前記試料保持手段と前記前処理室内と
の間で前記試料を搬送する試料搬送手段とを具備したこ
とを特徴とする連続スパッタ装置。