JPS6369533A - 連続真空処理装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、連続真空処理装置に係り、特にスパッタデポ
ジ・シ璽ン、スパブタクリーニング、加Ｍ脱ガス等の処
理を半導体素子基板やディスク等の試料に対して連続的
に施こすのに好適な連続真空処理装置に関するものであ
る。

〔従来の技術〕

連続真空処理装置としては１例えば、特ｒ３１１昭６０
−４０５３２号公報や特開昭５８−７７２３９号公報に
記載のような、試料に成膜、スバツタエッチング等の処
理を連続的に施こすようにしたものが知られている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術では、両者とも処理中は試料が停止してい
るため、試料の処理を均一化することが困難であるとい
う問題がある。

また、前者の従来技術では、試料の搬送技術が複雑であ
り、現実問題として複雑な位置調整を必要とし、更には
、主排気室と処理ステージ冒シおよび主排気室と出口／
入口ロードロック室が上下に配置されているため、装置
の高さが高くなると共に、試料をハンドリングするため
に試料を持ち替える回数が多くなり塵埃等が多量に発生
する恐れがある。

また、後者の従来技術では各処理室間に相互汚染防止用
に隔離室を設ける構造のため、装置全体の長さが長くな
るといった問題がある。更に、試料を真空中のカセット
内に複数１入れるため、搬入室および搬出室の排気リー
ク時には装置内での処理を休止せざるを得す、生産性が
低下するといった問題がある。

本発明の目的は、低発塵で高均一性、高生産性で試料を
連続的に処理できる連続真空処理装置を提供することに
ある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、連続真空処理装置を、被処理面垂直姿勢、
かつ、該姿勢で回転可能に試料を保持するワークと、該
ワークが１個毎搬入され減圧排気可能で真空間遮断手段
を介して連設された複数の処理室と、減圧排気並びに大
気圧リーク可能で前記処理室の内で最上流部の処理室に
真空間遮断手段を介して設けられた前記ワークを１個収
容可能な搬入室と、前記試料を保持した前記ワークを前
記搬入室の大気−真空間遮断手段と対応する位置まで移
動させるロード手段と、減圧排気並びに大気圧リーク可
能で前記処理室の内で最下流部の処理室に真空間遮断手
段を介して設けられた前記試料を保持した前記ワークを
１個収容可能な搬出室と、該搬出室外へ大気−真空間遮
断手段を介して排出された前記試料を保持した前記ワー
クを受け取ると共に該ワークを前記搬出室の前記大気−
真空間遮断手段と対応しない位置へ移動させるアンロー
ド手段と、前記ロード手段から前記アンロード手段へ前
記搬入室、前記各処理室、前記搬出室内を順次間欠的に
通過させて前記試料を保持した前記ワークを移動させる
ワーク移動手段と、前記処理室の少なくとも一室に設け
られた前記試料を保持した前記ワークを回転させるワー
ク回転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〕

処理室での処理中、ワークを回転させることで試料も回
転させられ、この状態で、試料は処理される。また、ロ
ード手段から搬入室へのワークの搬入、搬出室からアン
ロード手段へのワークの搬出は、各処理室での処理と並
行して実施される。

したがりて、このようなワークの搬入小時にｇｔ！内で
の処理を休止させる必要がない。また、試料はワークに
保持されロード手段からアンロード手段へ搬入室、各処
理室、搬出室内を順次間欠的に通過させられて移動させ
られる。この間、試料の持ち替えは必要でない。更に、
移動並びに処理時において試料の被処理面は垂直を保持
されており、該被処理面への塵埃等の不純物の付着が抑
制される。

〔実　施　例〕

以下、本発明の一実施例を第１図〜第５図により説明す
る。

第１図で、ｌはワーク、２は搬入室、３はスパッタクリ
ーニングユニット、　　４．４’はスパッタユニット、
５は搬出室、６はローダカセット、７はアシローダカセ
ット、８は電源、９は制御盤、１０は仕切弁、１１はタ
ーゲットボックス、丘は回転駆動器である。まず第１図
により基板を装着したワーク１の流れを説明する。ワー
クｌはローダカセット６内に設置された後、中央の搬送
路上へ進み、搬入室２に設けられた仕切弁（図示せず）
を開放し、ローダカセット６と搬入室２に設けられた搬
送コロ（図示せず）を駆動し、搬入室２にワークｌが移
動する。仕切弁を閉じて所定の圧力下まで排気された後
、搬入室２とスパブタクリー二〉グユニット３間に設け
られた仕切弁（図示せず）を開放し、ワーク１をスパッ
タクリーニングユニット２へ移動させる。

ワークｌは同様にしてスパッタユニット４および４′へ
も移動しこの間スパッタクリーニング処理やスパッタ原
子を基板に対し施す。下流側のスパッタユニット４′か
ら搬出室５へ移動したワーク１は、仕切弁（図示せず）
を閉じた後、搬出室５がリークされ大気圧に戻った後に
仕切弁１０を開けてアシローダカセット７へ搬出され処
理を終える。

第２図は装置の断面の一例を示すためのスパッタユニッ
トの断面図である。ワークｌには幻の基板が左右両面に
装着されて保持されている。ワークｌの下面の搬送部と
接する１６の搬送駆動用コロおよび搬送部側面に接して
回転する１７の転倒防止用コロが設けられている。また
ワークｌが通過できる間隔をもって１８の遮蔽板が設け
られている。

また回転駆動器認によって回転するガの回転駆動ヘッド
はワークｌに垂直に出入りする。ｎの回転支柱の先端に
設けられ、反対側には１９の回転ヘッドを先端に有する
別の支柱が回転駆動支柱ｎと同様にワーク１に対し垂直
に出入りし押しつけることができる。側Ｗ１２７にはタ
ーゲットボックス１１やターゲット１５等が一体となっ
て組み込まれており、側壁開閉機構１３によって側壁Ｉ
は移動しスパッタユニット４の内部に対して大口径で開
口させることができる。１４は、上部フタであり、取り
外すことによってスパッタユニット４内部の保守作業を
行うことができる。漢は、架台であり、冴は、高真空排
気手段である。スパッタユニット４内部の大気開放時に
高真空排気手段冴を大気に露呈させないための主弁（図
示せず）を閉める動作をさせるために、主弁駆動器δを
用いているが、特に高真空排気手段スを大気に露呈させ
ても問題のない場合には、主弁および主弁駆動器５を用
いる必要はない。また、高真空排気手段冴は、ターボ分
子ポンプ、油拡散ポンプ、クライオポンプのいずれであ
っても良い。また、図示していないが、必要に応じて排
気コンダクタンスを変化させるための可変コンダクタン
スバルブな主弁と並列に設けても良い。

第２図では、スパッタユニットの断面を示したが、搬送
駆動用コロ１６．転倒防止用コロ１７でなるワーク移動
手段は、スパッタユニットの他に搬入室、スパッタクリ
ーニングユニット、搬出室および大気側に設置されたロ
ーダとアンローダとにも同様に用いられている。

ここで遮閉板１８のワークｌに対し外側にある面および
構造物の距離を電極間隔の１／３以内としたのは、例え
ば第２図のスパッタユニットを例にとると、ターゲット
巧より発したスパッタ原子の基板ｎ上への堆積を行う際
に、堆積レート（単位時間当りの成膜量）を大きく保つ
ためには、基板田近くで遮蔽する方が優位であるからに
他ならない。

すなわち遮蔽板１８に設ける窓の形状を制御し、基板１
８に均一な膜厚を得る必要があるが、遮蔽板１８なター
ゲット巧の近くに設けた場合には基板ｎへのターゲット
原子の入射角度が制限され堆積レートが低下するからで
ある。

さらに遮蔽板１８の基板幻に相対する面と基板２もしく
はワーク１との距離を２〜２０閣以内とするのは下限２
ｍｍは２枚の遮蔽板１８の中をワークｌが通過するのに
必要な物理的精度から規定されるものであり、上限２０
鵬は、基板Ｚに電力を供給し、基板ｎ上に放電を生じさ
せる処理の内、最も圧力が低い条件下で行われるスパッ
タクリーニング時の最低圧力（約２ｍＴｏｒｒ）下で遮
蔽板１８とワーク１間に放電が生じない上限の間隔であ
る。

第２図においてスパッタユニット内での動作を簡単に説
明する。ワーク１が上流物の真空室から搬入されて、後
述の制御方法により定位置へ停止する。スパッタユニッ
ト４の前後に設けられた仕切弁を閉じ′たのも、回転駆
動支柱ｎと支柱美が同時にワーク１に対して押しつける
とともに回転駆動器認な動作させ回転駆動ヘッド４によ
りワークｌへ回転力を導入する。ワーク１は回転力を受
けて図の左右の基板田を回転できる構造を有している。

スパッタユニットＵの内部にＡｒガス等が導入されて所
定の圧力下でターゲットボックス１１へ電源８から電力
が供給されターゲット１５上へ放電な発生させ、ターゲ
ツト材を飛散させ基板Ｚ上へ堆積させる。設定した時間
もしくは設定した膜厚に達したら電力の供給を停止し１
回転駆動器校を停止させて回転駆動支柱ｎおよび支柱Ｉ
を次の搬送を行うのに障害とならない位置まで後退させ
る。

仕切弁を開けて底膜ずみのワークｌを搬出させるととも
に次に処理すべきワークを搬入し順次繰り返し同様に処
理する。

第３図にワークｌの基板保持部の断面図の一例を示す。

第３因では直径３００１１Ｅ程度の板をワークｌに装着
する基板りとして用いた例である。Ｚはワークｌの搬送
部と一体となった非回転部、器は回転部であり、園は中
心押え、皮は取付用の治具用穴、回転■動ヘッド４が入
るための穴五と回転ヘッド１９が入る穴阻′が中心に設
けられている。

おは４点接触ベアリングであるが３点接触ベアリングと
してもよい。回転部四の両側に基板るが中心押え父で中
心を固定しワークｌに取り付けられる。真空中で中心押
え美に密着するよう醗こ押しつけられた回転ヘッド２１
がワークｌに回転力を導入し、回転部四が回転すること
により目的の基板乙の回転が得られる。なお、第３図に
おいては、比較的大口径の基板を用いる例を示したがこ
の際は自転であり、同様にして小口径（直径１３０ｍＩ
ｎ等）の基板を回転部に複数取りつければ公転となる。

また第３図のワークｌの基板回転部に遊星歯車装置等を
用いれば自公転するものも使用することができる。

第４図にワークの搬送の制御を示す模式図を一実施例と
して示した。誦、３５はそれぞれ前ストッパ、後ストッ
パの出状態を示す。前ストッパの前にｒのストッパ制御
用センサ、後にあのコロ制御用センサを設けた。斜線を
施したのはワークｌ〜１′を検知している状態を示す。

また、ワーク１〜１′の下部の搬送部の下部は、一部が
切り欠いてあり、この切欠部に対しストッパが接触する
とともにセンサの検知位置もこの切欠部を検知できる位
置とした。搬送前の状態（ａ）図より次のように制御さ
れワーク１〜１′が搬送される。すなわち、１）前後の
ストッパを搬送路よりはずす。

２）ｍ送部動用コロ１６を回転させる。

３）ワークが通過する間ストッパ駆動用センサ算が検知
状態となる。

４）ワークがコロ制御用センサあの前を通過し終わり、
非検出状態となる。

５）つづいてストッパ制御用センサＭの前をワークが通
過し終わり非検出状態となるとともに前ストッパを出す
（３４）　（ｂ　）図 ６）コロ制御用センサに次のワークが到達し検出状態に
なるとともにコロの駆動を停止させる。

（Ｃ）図 ７）後ストッパを出す（３５） この際（ｄ）図に示したように、何らかの理由で搬出す
べきワーク１′の移動が遅れ、後方から来たワーク１１
と接触しながら搬送される場合が起り得るが、（ｅ）図
に示したように切欠部をワークの搬送部に有するため、
後方から来たワークに対しストッパを出し、確実に１個
搬送することができろ。

第５図に搬出室前後の構成を模式的に示す。羽のアンロ
ーダには前記の転倒防止用コロ１７と搬送駆動用コロ１
６が組み込まれている。基本的にアンローダ蕊と同等の
構造をしたものがＩの搬送ユニットとしてスパッタユニ
ット４．搬出室５の中央下部に組み込まれている。４２
は搬出室５を大気圧に戻すためのリークバルブ、器は粗
引排気手段であり通常油回転ポンプ等が用いられ、和の
バルブを介して搬出室の排気を行う。第５図において搬
出室５の搬送ユニット４上へワークを移動させたのち仕
切弁１０′を閉じてリークバルブ弦を開き搬出室５を大
気圧に戻す。大気圧になったら仕切弁１０を開き搬送ユ
ニット必とアンロータ羽を駆動させワークをアンローダ
羽上へ搬出する。その後、仕切弁ｌＯを閉じバルブ荀を
開いて搬出室５を排気し所定の真空度に到達するまで粗
引きし、次のワークの搬出にそなえる。上記のような動
作をサイクルで繰り返すが、この際に搬出室５内の容積
をワーク１個が入るのに十分な容積でかつ最小とし、リ
ーク時間および排気間開を最小にし、図示したスパッタ
室４内や他の処理室で要する時間より短くすることは、
生産性を向上させる上で必要である。第５図では搬出側
について示したが搬入側においても同様である。

しかしながら搬入および搬出に要するサイクル時間が他
の処理室に要する時間よりも長くかかる場合が起こり得
る。

この際には第６図、第７図に示したようにして搬入およ
び搬出に要する時間を短縮させることができる。第６図
は搬出室を２室直列に、第７図は搬出室を２室並列に設
けた場合の例を模式的に表わしたものであり、それぞれ
の例とも排気系を共用している。第６図の構成において
搬出室５は大気圧から１０〜１００Ｔｏｒｒ程度までの
圧力を、搬出室５′は１０〜１００Ｔｏｒｒから０．０
５〜Ｉ　Ｔｏｒｒ程度までの圧力をサイクルで繰り返す
ことにした。

搬出室５と５′との間の仕切弁１０’を開けてワークを
搬送する圧力はしたがって１０〜１００　Ｔｏｒｒとな
るが、この圧力を規定するのは搬出室５と搬出室５′と
で共用している粗引排気系器を用いてバルブ切とバルブ
φ′とを交互に開くためそれぞれの排気時間をほぼ一致
させる必要があるためであり、１０〜１００　Ｔｏｒｒ
間での圧力でワークを移動させることによりて可能であ
ったためである。

第７図は搬出室を２個並列に用いた例である。

この際もバルブ菊とバルブ切′が交互に開き、搬出室５
および５′を排気するが、これらの部屋は第５図の構成
では大気圧から０．０５〜Ｉ　Ｔｏｒｒまでの圧力を繰
り返してワークを搬出することになる。ところで本構成
においては搬出室５および５′と処理室であるスパッタ
ユニット４との間に４のバッファ室が必要である。バッ
フ１室では処理室から送り出されるワークを搬送ユニッ
トＩ′上にのせたまま移動することにより搬出室５と５
′に対し交互に搬出する。

第５〜第７図においては搬出側について示したが搬入側
においてもそれぞれ搬出側と同様の構成とすることはい
うまでもない。

第６図および第７図に示したように、搬入および搬出に
要するサイクル時間を半分近く短縮させることができ生
産性を向上でき有用である。

第８図にワーク１に処理室中に電力を供給する場合の実
施例な示す。第８図で６は垂直アーム、柘は絶縁物、４
７はつかみ部である。また槌は電極、４９は高周波電源
として示したが、直流電源であっても差しつかえない。

第８図においてつかみ部４７と絶縁物柘は垂直アーム柘
が上昇した際に搬送ユニット４内の構造物と接触しない
位置に設けである。またつかみ部４７は、ワークｌの非
回転部Ｚの一部である搬送部によって垂直アーム柘の上
昇時１こワーク１をはさみ込んで、ワークｌを上方に持
ち上げるワーク１は上方に設けた電極槌に接することに
よりワーク１１こ高周波電力を供給することが可能とな
る。また電極刑を設けずに、つかみ部４７へ高周波電力
を供給する方法をとってもよい。

垂直アーム柘は処理終了後再び下降し、搬送ユニット材
上へワークｌを移し搬送可能な状態へ戻る。

またワーク１に電力を供給する他の方法としてワークｌ
に接している搬送駆動用コロ１６および転倒防止用コロ
１７さらに必要によっては搬送ユニットの一部を絶縁物
化し、支柱頷および回転ヘッドＷもしくは他のワーク１
の非回転部器に接触する出入可能な電極（図示せず）に
よって電力を供給することも可能である。

また本装置のロータ゛（図示せず）およびアンローダ（
第５図３８）に複数枚のワークを収納できるカセットを
連結して、ワーク搬入搬出の充填、取外し作業頻度を低
減させることができ、この場合の外観を第１図のロータ
カセット６およびアンローダカセット７として示しであ
る。

さらにワーク１の着脱作業ラインや、自動基板着脱機を
本発明の装置と連結して制御することによりさらに作業
性が改善され、生産性向上に対し有用であるのはいうま
でもない。

ところで処理室としてスパッタユニットを主として説明
して来たが、スパッタユニットに変わるものとしてＣＶ
Ｄ、蒸着等の種々の処理を施すための構造を有する処理
室であっても何ら差しつかえない。

〔発明の効果〕

本発明によれば、低発展で高均一性、高生産性で試料を
連続的に処理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真空処理装置の外観
図、第２図は、第１図のスパッタユニットの縦断面図、
第３図は、第２図のワークの要部縦断面図、第４図は、
第１図の装置でのワークの搬送制御を示す模式図、第５
図は、第１図の装置での搬出室近傍の平面構成図、第６
図は、本発明の第２の実施例の連続真空処理装置の搬出
室近傍の平面構成図、第７図は、本発明の第３の実施例
の連続真空処理装置の搬出室近傍の平面構成図、第８図
は、本発明の第４の実施例の連続真空処理装置の要部側
面図並びに正面図である。 ｌ・・・・・・ワーク、２・・・・・・搬入室、３・・
・・・・スパブタクリー二ングユニット、４．４’・・
・・・・スパッタユニット、５・・・・・・搬出室、６
・・・・・・ローダカセット、７・・・・・・アシロー
ダカセット、１０．１０’、　１０’・・・・・・仕切
弁、認・・・・・・回転駆動器、１６・・・・・・搬送
駆動用コロ、１７・・・／−−−ワーフ　　　　　　４
，４’−−７ノぢ７ユニ、ドアー−７〉ローダ刀（！ン
ト？−−−士渋２ぐＥ　　　　　５−’！１ν応呈　　
　　ｌθ−−一し３す升３−−−−；ｂ％７ｒｑ−二＞
ｉ、６−−−０−’１１）ｔｙト　　／２−−０＃％Ｔ
＝Ｗｌｋユ＝１ 第２図 イ３圀 ′；ｔ６図 オフ図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、被処理面垂直姿勢、かつ、該姿勢で回転可能に試料
   を保持するワークと、該ワークが１個毎搬入され減圧排
   気可能で真空間遮断手段を介して連設された複数の処理
   室と、減圧排気並びに大気圧リーク可能で前記処理室の
   内で最上流部の処理室に真空間遮断手段を介して設けら
   れた前記ワークを１個収容可能な搬入室と、前記試料を
   保持した前記ワークを前記搬入室の大気−真空間遮断手
   段と対応する位置まで移動させるロード手段と、減圧排
   気並びに大気圧リーク可能で前記処理室の内で最下流部
   の処理室に真空間遮断手段を介して設けられた前記試料
   を保持した前記ワークを１個収容可能な搬出室と、該搬
   出室外へ大気−真空間遮断手段を介して搬出された前記
   試料を保持した前記ワークを受け取ると共に該ワークを
   前記搬出室の前記大気−真空間遮断手段と対応しない位
   置へ移動させるアンロード手段と、前記ロード手段から
   前記アンロード手段へ前記搬入室、前記各処理室、前記
   搬出室内を順次間欠的に通過させて前記試料を保持した
   前記ワークを移動させるワーク移動手段と、前記処理室
   の少なくとも一室に設けられた前記試料を保持した前記
   ワークを回転させるワーク回転手段とを具備したことを
   特徴とする連続真空処理装置。