JP4695297B2

JP4695297B2 - Thin film forming apparatus and load lock chamber

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Publication number: JP4695297B2
Application number: JP2001193352A
Authority: JP
Inventors: 正彦小林; 雅仁石原; 晴治伊谷
Original assignee: Canon Anelva Corp
Current assignee: Canon Anelva Corp
Priority date: 2001-06-26
Filing date: 2001-06-26
Publication date: 2011-06-08
Anticipated expiration: 2021-06-26
Also published as: JP2003013215A

Description

【０００１】
本願の発明は、ロードロックチャンバーを備えた薄膜作成装置に関するものであり、特に大気側とスパッタチャンバーとの間に設けられるロードロックチャンバーの改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
スパッタリングは、対象物の表面に薄膜を作成する技術として産業の各分野で多用されている。特に、ＬＳＩ（大規模集積回路）等の電子デバイスや液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）等の表示装置の製造においては、各種導電膜や絶縁膜の作成にスパッタリング装置が頻繁に使用されている。
このような基板処理装置には、大きく分けて、複数の基板を一括して処理するバッチ式の装置と、基板を１枚ずつ処理する枚葉式の装置がある。バッチ式装置は、加熱炉を使用した酸化装置等でよく見られるが、スパッタリング装置では、基板相互の処理の均一性や再現性を考慮して枚葉式の装置が多い。
【０００３】
枚葉式装置の最も単純な構成は、所定の処理を行う処理チャンバーがあり、この処理チャンバーに対して基板を１枚ずつ搬入して成膜処理し、１枚ずつ取り出す構成である。しかしながら、この構成では、基板の出し入れの際に処理チャンバーの内部が外部の雰囲気に晒されてしまい、処理の品質を損ねるという問題がある。特に、処理チャンバーが真空を利用する真空チャンバーである場合が多く、基板の出し入れの際に大気に開放されると、処理の度に真空排気を行わなければならず、生産性が悪いという問題がある。
このような問題のため、通常は、基板の出し入れの際に基板が一時的に滞留するロードロックチャンバーを設け、このロードロックチャンバーを処理チャンバーに対して気密に接続するようにする。処理チャンバーとロードロックチャンバーとの間のゲートバルブが開いている時は、ロードロックチャンバーの大気側のゲートバルブは閉じられ、処理チャンバーは直接大気に晒されない構成とされる。
【０００４】
このようなロードロックチャンバーを備えたスパッタリング装置では、通常、複数枚の基板をロードロックチャンバー内に収容可能に構成される。具体的には、ロードロックチャンバー内には、基板を１０〜２０数枚程度収容可能なカセットが設けられている。
また、ロードロックチャンバーの外には、ロードロックチャンバー内のカセット（以下、ロック内カセット）と同様の構造のカセット（以下、外部カセット）が設けられている。そして、外部カセットとロック内カセットとの間で基板の搬送を行う機構としてオートローダと呼ばれる機構が設けられている。オートローダは、未処理の基板を外部カセットから１枚ずつ取り出してロック内カセットに収容するとともに、処理済みの基板を１枚ずつロック内カセットから取り出して外部カセットに収容するようになっている。オペレータは、所定数の未処理の基板を収容した外部カセットを装置のロードステーションにセットし、所定数の処理済みの基板が収容されている外部カセットを回収する作業を行う。
尚、処理済みの基板をロードロックチャンバーから取り出す際には、ロードロックチャンバー内にベントガスを導入して大気圧に戻すベントの動作が行われる。ベントの後、ロードロックチャンバーの大気側のゲートバルブが開けられ、処理済みの基板が取り出される。また、未処理の基板を搬入した場合、ロードロックチャンバーの大気側のバルブ及び処理チャンバー側のバルブを閉じ、ロードロックチャンバー内を所定の真空圧力まで排気する排気動作が行われる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の装置において、ロードロックチャンバー内のカセットの基板収容枚数が多くなる傾向にある。これは、ロードロックチャンバーのベント及び排気の頻度をなるべく少なくしたいという事情がある。ベントや排気の頻度が多くなると、装置全体の生産性が低下する恐れがある。このため、従来の装置では、ロードロックチャンバー内の基板収容枚数を多くし、ベント及び排気の動作のインターバルを長くするようにしている。
しかしながら、基板収容枚数が多くなると、必然的にロック内カセットが大型化する。これに伴い、ロードロックチャンバー自体も大型化する傾向がある。ロードロックチャンバーが大型化すると、真空に排気すべき空間が大きくなるから、所定の到達圧力まで排気するのに要する時間が長くなってしまう。従って、せっかく多数の基板を収容できるようにして排気動作の頻度を少なくしても、一回の排気動作の所要時間が長くなってしまい、生産性の向上にあまり貢献できない。
また、ロードロックチャンバー内のパーティクル（基板を汚損する微粒子の総称）の舞い上がり等を防止するため、ベントガスの流量は、ある程度以下に抑える必要がある。従って、ロードロックチャンバーが大きくなると、大気圧に戻すまでに必要なベントガス導入に要する時間（ベント時間）が長くなり、やはり生産性が低下する。
さらに、スパッタリング装置では、基板は高温状態で成膜処理されるため、処理チャンバーから搬出された基板は室温より高い高温である。基板は、ロードロックチャンバーを経由することで、室温程度まで降温するが、従来の装置では、降温の仕方が基板によってばらついたり、降温が不充分なためにベント時に基板の表面が変性したりする問題が生ずることがあった。
本願の発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、ロードロックチャンバーのベントや排気に要する全体の時間を短縮するとともに、成膜後の要因による基板の変性等の問題を効果的に解決する技術的意義を有する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本願の請求項１記載の発明は、処理チャンバーと、前記処理チャンバーと大気側との間で基板が搬送される際に基板が一時的に滞留するロードロックチャンバーとを備える薄膜作成装置であって、処理チャンバーとロードロックチャンバーとは内部空間が気密に連通するようにして接続されており、前記ロードロックチャンバーは、１枚又は２枚のみの基板が内部に滞留するものであって、内部を所定の真空圧力に排気する排気系と、内部を大気圧に戻すベントガス導入系と、成膜処理に先立ち基板を加熱して脱ガスを行う脱ガス機構と、成膜処理後に基板を冷却する冷却機構と、前記冷却機構による基板冷却後に前記ベントガス導入系によりベントを行なうように制御するコントローラを備えることを特徴とする。
また、上記課題を解決するため、本願の請求項９記載の発明は、１枚又は２枚のみの基板が内部に滞留するロードロックチャンバーであって、内部を所定の真空圧力に排気する排気系及び内部を大気圧に戻すベントガス導入系と、成膜処理に先立ち基板を加熱して脱ガスを行う脱ガス機構と、成膜処理後に基板を冷却する冷却機構と、前記冷却機構による基板冷却後に前記ベントガス導入系によりベントを行なうように制御するコントローラとを備えることを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の実施の形態（以下、実施形態）について説明する。
まず、図１及び図２を用いて本願発明の第一の実施形態について説明する。図１は、本願発明の第一の実施形態のスパッタリング装置の構成を示す平面概略図であり、図２は、図１の装置のＸ−Ｘでの断面概略図である。図１に示す装置は、内部で基板９に対してスパッタリングによる成膜処理がなされるスパッタチャンバー１と、スパッタチャンバー１に対して気密に連続しているロードロックチャンバー２と、ロードロックチャンバー２を経由して大気側とスパッタチャンバー１との間で基板９の搬送を行う搬送機構とを備えている。
【０００８】
本実施形態の装置は、マルチチャンバータイプの装置の一種であり、真ん中に搬送チャンバー３が設けられ、その周囲にスパッタチャンバー１やロードロックチャンバー２が気密に接続されている。本実施形態では、二つのロードロックチャンバー２が設けられており、いずれもアンロードロックチャンバーに兼用されている。また、スパッタチャンバー１以外の他の処理チャンバー４，５が同様に搬送チャンバー３の周囲に気密に接続されている。他の処理チャンバーの一つ４は、成膜前に基板９をエッチングする前処理エッチングチャンバーである。各チャンバー１，２，３，４，５は、専用の排気系（図１中不図示）を備えた気密な真空容器である。
尚、搬送チャンバー３と各チャンバー１，２，４，５の接続箇所にはゲートバルブ８が設けられている。また、「スパッタチャンバーに対して気密に連続しているロードロックチャンバー」とは、この実施形態のように搬送チャンバー等の他のチャンバーが介在している場合と、スパッタチャンバーに対してロードロックチャンバーが直接接続されている場合とも含む概念である。
【０００９】
搬送機構としては、本実施形態では、二つの機構が設けられている。一つは、大気側と各ロードロックチャンバー２内との間で基板９を搬送するオートローダ６１である。他の一つは、搬送チャンバー３内に設けられた搬送ロボット６２である。搬送ロボット６２は、搬送チャンバー３を経由し、各ロードロックチャンバー２と各処理チャンバー１，４，５との間、又は、各処理チャンバー１，４，５の間で基板９の搬送を行うよう構成されている。
【００１０】
次に、本実施形態の装置の大きな特徴点を成すロードロックチャンバー２の構成について詳説する。
まず、前述したように従来は大気開放回数を少なくするためにロードロックチャンバー２内の基板９収容枚数が増加する傾向があったが、本実施形態では、この傾向から１８０度転換し、ロードロックチャンバー２は、１枚の基板９のみを収容可能なものとした。このため、ロードロックチャンバー２を極限までに小型化することが可能となり、占有面積を小さくすることができている。そして、内部空間の小さいロードロックチャンバー２であるため、各ロードロックチャンバー２内を排気系２３によって排気する際の所要時間（以下、排気時間）は、従来に比べて格段に短くなっている。
また、図１及び図２から分かるように、搬送チャンバー３は多角筒状のものであり、その側面に二つのロードロックチャンバー２が接続されている。二つのロードロックチャンバー２は、上下に積層させて設けてもよい。積層すると、さらに占有面積の低減が図れる。
【００１１】
また、本実施形態では、ロードロックチャンバー２の排気系２３は、いわゆる二段階排気を行うものとなっている。具体的には、排気系２３は、排気管によってロードロックチャンバー２につながれた真空ポンプ２３１と、排気管上に設けられた開閉バルブ２３２及び排気速度調整器２３３から構成されている。本実施形態の装置は、装置の各部を制御する不図示のコントローラを有している。コントローラは、排気速度調整器２３３を制御して、最初は低い排気速度で排気し、その後は、高い排気速度で排気するようにする。
【００１２】
このような制御は、ロードロックチャンバー２内でのパーティクルの舞い上がり等を防止する技術的意義を有する。前述したように、ロードロックチャンバー２は、大気に開放されるチャンバーである。従って、排気系２３による排気を開始した当初は、ロードロックチャンバー２内の圧力は高い。従って、当初から高い排気速度で排気すると、ロードロックチャンバー２内に大きな気流が生じやすく、これが原因で、パーティクルの舞い上がりが生じやすい。この場合のパーティクルは、大気側からロードロックチャンバー２内に進入した塵や埃、スパッタチャンバー１からロードロックチャンバー２内に進入したスパッタ粒子の塊等である。パーティクルの舞い上がりが生ずると、パーティクルが基板９の表面に付着する可能性が高くなり、回路の断線やショート、パーティクルの薄膜中への混入による膜質低下、膜の付着力低下等の問題を生ずることになる。
【００１３】
このようなことを考慮し、本実施形態では、上記のように、当初は低い排気速度で排気し、その後、高い排気速度で排気するようにしている。このため、パーティクルの舞い上がり等を防止しつつ、比較的短時間に所定の真空圧力まで排気できるようになっている。高い排気速度で排気するのは、パーティクルの舞い上がり等がない程度の真空圧力に達してからであり、この圧力は１００〜２００Ｐａ程度である。排気速度の値は、ロードロックチャンバー２の内寸が前述した程度である場合、当初は１０００〜１５００リットル／分程度、その後は２００００〜３００００リットル／分程度である。
【００１４】
また、ロードロックチャンバー２が備えるベントガス導入系２４の構成も、同様にパーティクルの舞い上がり等を防止したものとなっている。ベントガス導入系２４は、ベントガス導入管上に設けられた主ベントバルブ２４１と、ベントガスの流量を調整する可変コンダクタンスバルブ２４２等から構成されている。ベントガスとしては、例えば乾燥空気が導入される。
【００１５】
コントローラは、可変コンダクタンスバルブ２４２を制御し、当初は少ない流量でベントガスを導入し、その後、大きな流量で導入するようにする。具体的には、当初のベントガスの流量は、１０〜１００ｃｃ／分程度、その後は１０００〜２０００ｃｃ／分程度にする。ベントガスの流量を大きくするタイミングとしては、ロードロックチャンバー２内の圧力が１００〜２００Ｐａ程度になった時点とする。このような二段階ベントにより、パーティクルの舞い上がり等を防止しつつ、比較的短時間にロードロックチャンバー２内を大気圧に戻すことができるようになっている。尚、ロードロックチャンバー２内が大気圧に近づくに従いベントガスの流量は再び小さくなり、大気圧に一致した時点で実質的にゼロになる。
【００１６】
本実施形態におけるロードロックチャンバー２の別の特徴点は、ロードロックチャンバー２が、成膜前に基板９に脱ガス即ち吸蔵ガスの放出を行わせる脱ガス機構２１を備えている点である。脱ガス機構２１は、基板９を所定温度に加熱して脱ガスを行わせる機構である。
脱ガス機構２１は、ロードロックチャンバー２内を仕切る隔壁２１１と、隔壁２１１を通して基板９を輻射加熱するランプヒータ２１２と、ランプヒータ２１２の背後に設けられた反射ミラー２１３から主に構成されている。隔壁２１１は、ロードロックチャンバー２内を気密に仕切るものであり、ランプヒータ２１２が配置された側の空間は大気圧、基板９が配置される側の空間は真空に排気される空間である。ランプヒータ２１２は、赤外線ランプ等であり、隔壁２１１は、ランプヒータ２１２からの光を効率よく透過させる石英ガラス等で形成されている。
【００１７】
また、各ロードロックチャンバー２内の基板９が配置される側の空間には、１枚のみの基板９を面接触して保持するロック内ステージ２２が設けられている。ロック内ステージ２２は、上面に基板９を載置して保持する台状の部材である。ロック内ステージ２２の上面は、基板９より少し大きい。
ロック内ステージ２２には、基板９の受け渡しの際に昇降する昇降ピン２２１が設けられている。昇降ピン２２１は、例えば正方形を成す位置関係になるように四つ設けられている。各昇降ピン２２１は、ロック内ステージ２２に設けられた貫通穴に挿通されている。ロードロックチャンバー２の下方には、小型のソレノイド又はエアシリンダ等の直線駆動源２２２が設けられており、各昇降ピン２２１はこの直線駆動源２２２によって所定の短い距離だけ昇降するようになっている。尚、昇降ピン２１１はロードロックチャンバー２の底板部分を貫通しているが、この部分にはメカニカルシールのような真空シール又はベローズ等が設けられており、ロードロックチャンバー２内の真空のリークが防止されている。
【００１８】
本実施形態におけるロードロックチャンバー２のさらに別の特徴点は、ロードロックチャンバー２が、成膜後に基板９を冷却する冷却機構２５を備えている点である。冷却機構２５は、ロック内ステージ２２に設けられた空洞に冷媒を供給する機構であり、空洞に接続された冷媒供給管２５１及び冷媒排出管２５２と、冷媒排出管２５２を通して排出された冷媒を所定温度に冷却しながら冷媒供給管２５１を通して空洞内に供給するサーキュレータ２５３等から構成されている。冷媒としては、例えばガルデンが使用され、サーキュレータによって０〜１０℃程度の低温に維持されて空洞に送られる。
【００１９】
尚、コントローラは、各ロードロックチャンバー２の機能として、脱ガスを行うのか、冷却を行うのかを正しく選択するようになっている。脱ガスを行う場合、ランプヒータ２１２を動作させるのに併せて、冷却機構２５による冷却を解除する制御が行われる。具体的には、冷媒をロック内ステージ２２から回収しておき、ランプヒータ２１２からの熱によって冷媒が加熱されないようにする。そして、冷却を行う場合、ランプヒータ２１２を動作させないようにしながら、冷媒をロック内ステージ２２の空洞に供給する。
【００２０】
次に、ロードロックチャンバー２以外の構成について説明する。
まず、ロードロックチャンバー２の外の大気側には、外部カセット６３を配置するロードステーション６４が設けられている。ロードステーション６４は、所定数の基板９を収容した外部カセット６３を所定位置に保持するためのものである。
そして、オートローダ６１は、外部カセット６３から基板９を１枚取り出して一つのロードロックチャンバー２のロック内カセットに搬送することが可能となっている。このオートローダ６１には、アームの先端に基板９を載せて搬送する多関節ロボットが採用されている。オートローダ６１は、アームを水平面内で移動させることが可能であるとともにアームを上下動させることが可能となっている。
【００２１】
また、搬送チャンバー３内に設けられた搬送ロボット６２には、オートローダ６１と同様に、アームの先端に基板９を載せて搬送する多関節ロボットが採用されている。この多関節ロボットも、水平面内でのアームの移動が可能であるとともにアームを上下動させることが可能となっている。但し、搬送チャンバー３内は真空雰囲気なので、真空中で動作するものが採用されている。また、搬送ロボット６２は、オートローダ６１とは異なり、同時に二枚の基板９を搬送できるよう二つのアームを備えている。二つのアームは、独立又は連動して移動することが可能となっている。
【００２２】
また、図１に示すように、本実施形態では二つのスパッタチャンバー１が設けられている。二つのスパッタチャンバー１は、全く同一の構成とされる場合もあるし、プロセスの内容に応じて異なった構成とされる場合もある。同一の構成は、一つの成膜工程を二つに分けて行うことでタクトタイムを短縮する場合等に採用される。また、異なる構成は、例えばチタンと窒化チタンとを積層するバリア膜の作成のように、異種薄膜を積層する場合等に採用される。
【００２３】
各スパッタチャンバー１は、図２に示すように、内部を排気する排気系１１と、内部にプロセスガスを導入するプロセスガス導入系１２と、被スパッタ面がスパッタチャンバー１内に露出したターゲット１３１を含むカソード１３と、カソード１３に対向する位置に基板９を保持する基板ホルダー１４等を備えている。ターゲット１３１は、作成される薄膜の材料から成る。カソード１３には、カソード１３に負の直流電圧又は高周波電圧を印加してスパッタ放電を生じさせるスパッタ電源１５が接続されている。
【００２４】
プロセスガス導入系１２によってアルゴンのようなプロセスガスが所定の流量で導入されている状態でスパッタ電源１５を動作させると、スパッタ放電が生じてターゲット１３１がスパッタされ、基板ホルダー１４上の基板９の表面に所定の薄膜が作成される。尚、成膜時に基板ホルダー１４に高周波電圧を印加してスパッタ放電によるプラズマと高周波との相互作用により基板９の表面に自己バイアス電圧を与えるよう構成される場合がある。自己バイアス電圧は負の直流分の電圧であり、プラズマ中から正イオンを引き出して基板９に入射させるよう働く。
【００２５】
また、前処理エッチングチャンバー４は、スパッタエッチングにより基板９の表面の保護膜又は自然酸化膜を除去するチャンバーである。保護膜や自然酸化膜が表面に形成されたままでスパッタリングによる成膜を行うと、薄膜の密着性や付着性が悪くなったり、導通性等の電気的性質が不充分になったりする問題がある。
前処理エッチングチャンバー４は、高周波放電を生じさせて基板９の表面をスパッタエッチングする構成とされる。具体的には、上面に載せて基板９を保持する基板ホルダーを介して高周波電界を設定する高周波電源を設ける。高周波電源と基板ホルダーとの間に、自己バイアス電圧用のキャパシタンスを設ける。アルゴン等の不活性ガスを前処理エッチングチャンバー４内に導入し、高周波電源によって高周波電界を設定して高周波放電を生じさせる。高周波放電によりプラズマが形成されるとともに、基板９に自己バイアス電圧が与えられる。自己バイアス電圧により、プラズマからイオンが引き出されて基板９の表面に入射し、基板９の表面の保護膜又は自然酸化膜がスパッタエッチングされて除去される。
【００２６】
次に、図１及び図２に示す第一の実施形態の装置の全体の動作について説明する。
まず、一方のロードロックチャンバー２の大気側のゲートバルブ８が開き、オートローダ６１が外部カセット６３から１枚の基板９を取り出して一方のロードロックチャンバー２に搬送する。一方のロードロックチャンバー２内では、予め昇降ピン２２１が上昇して所定の上昇位置に位置しており、搬入された基板９はこの昇降ピン２２１上に載せられる。そして、直線駆動源２２２が動作して昇降ピン２２１が所定距離下降する。この結果、基板９がロック内ステージ２２の上面に載置される。
【００２７】
その後、大気側のゲートバルブ８は閉じられ、ロードロックチャンバー２内は、前述したように排気系２３により二段階排気される。排気と並行して、ランプヒータ２１２が動作し、基板９が輻射加熱される。この結果、基板９の脱ガスが行われる。尚、ロック内ステージ２２には、必要に応じて熱電対のような温度センサが設けられる。温度センサからの信号は、ランプヒータ２１２の電源に送られ、基板９の加熱温度が負帰還制御される。
【００２８】
また、他方のロードロックチャンバー２の大気側のゲートバルブ８が開き、オートローダ６１が次の基板９を外部カセット６３から取り出し、他方のロードロックチャンバー２に搬送する。基板９が上昇位置の昇降ピン２２１の上に載せられる。そして、同様にして昇降ピン２２１の下降により基板９がロック内ステージ２２に載置され、ロードロックチャンバー２内の排気と脱ガスが行われる。
【００２９】
次に、一方のロードロックチャンバー２の搬送チャンバー３側のゲートバルブ８が開き、搬送ロボット６２によって基板９が一方のロードロックチャンバー２から前処理エッチングチャンバー４に搬送される。そして、前処理エッチングチャンバー４で、前述した通り前処理エッチングが行われた後、この基板９は、スパッタチャンバー１に搬送される。スパッタチャンバー１での処理の間、次の基板９が前処理エッチングチャンバー４に搬送され、前処理エッチングが行われる。空になったロードロックチャンバー２には、次の未処理の基板９が順次搬送される。
【００３０】
スパッタリングによる成膜処理が終了した基板９は、搬送ロボット６２によりいずれかのロードロックチャンバー２に戻される。基板９は、同様に昇降ピン２２１によってロック内ステージ２２に受け渡される。この際、コントローラは、ランプヒータ２１２による加熱が停止状態になっているのを確認するとともに、予め冷媒をロック内ステージ２２の空洞に供給してロック内ステージ２２を冷却しておく。成膜後の基板９は、１００℃〜２００℃程度であるが、ロック内ステージ２２に載置されることで、３０〜６０秒程度の間に室温程度まで冷却される。
冷却と並行して、ロードロックチャンバー２のベントが行われる。コントローラは、主ベントバルブ２４１を開けた後、可変コンダクタンスバルブ２４２を制御し、前述した通り、二段階ベントを行う。ベントが終了してロードロックチャンバー２内が大気圧になった後、ロードロックチャンバー２の大気側のゲートバルブ８が開き、処理済みの基板９はオートローダ６１により外部カセットに搬出される。
【００３１】
このような動作を繰り返し、いずれかのロードロックチャンバー２を経由して前処理エッチングチャンバー４及びスパッタチャンバー１に基板９を１枚ずつ搬送して枚葉処理を行い、いずれかのロードロックチャンバー２を経由して外部カセットに戻す。外部カセット６３に当初収容されていた最後の基板９が処理されて元の位置に戻ると、外部カセット６３に当初収容されていたすべての基板９に対する処理が終了したことになる。
【００３２】
上述した本実施形態の装置の動作において、各ロードロックチャンバー２が１枚の基板９を収容するのみであり、各ロードロックチャンバー２が充分に小型化されているので、従来に比べて大気から所定の真空圧力までの排気する回数は増えるものの、一回の排気に要する時間が格段に短くなっている。また同様に、ベントの回数は増えるものの、一回のベントに要する時間が格段に短くなっている。このため、装置の生産性は全体として大きく向上している。
【００３３】
また、ロードロックチャンバー２が脱ガス機構を備えているので、別途脱ガス用の処理チャンバーを設ける必要がない。このため、処理チャンバーの数が少なくて済み、装置コストの低減、装置の専有面積の低減等が図れる。
また、ロードロックチャンバー２が冷却機構２５を備えていることは、成膜後の要因による膜質の劣化や不安定化等の問題を防止するという技術的意義をもたらす。以下、この点について説明する。
前述したように、成膜済みの基板９は、ベントされたロードロックチャンバー２内で大気に触れる。この際、基板９の温度が高いと、作成された薄膜の表面酸化のような変性が生じることがある。図３は、この点を確認した実験の結果について示した図である。
【００３４】
図３に示す実験では、基板９の表面にスパッタリングによりアルミ膜を作成し、その後、ロードロックチャンバー２に戻した。この際、前述したようにロック内ステージ２２に載置して冷却した後にロードロックチャンバー２をベントした場合と、昇降ピン２２１への載置のみでロック内ステージ２２には載置しないまま放置して冷却せずにベントした場合とで、膜質がどのように変わるかを比較した。膜質の比較は、シート抵抗値を図ることにより行った。
【００３５】
図３の横軸は、成膜処理された基板９の枚数、縦軸は、各基板９におけるシート抵抗値（相対値）である。図３中、実線は冷却を行った後ベントした場合、点線は冷却を行わずにベントした場合である。図３に示すように、冷却を行わずにベントした場合、冷却を行った場合に比べるとシート抵抗値は３０〜４０％程度高い。この結果は、高温状態で大気に触れる結果、薄膜の表面が酸化し、これが原因で抵抗値が増したものと推測される。
【００３６】
このようなシート抵抗値の増加が生ずると、製作される素子の動作特性を悪化させたりことがある。また、従来の装置では、成膜された基板９は１枚ずつロードロックチャンバー２に搬送され、所定枚数の基板９が溜まった後、ベントが行われる。この構成では、成膜後にベントされるまでの時間が基板９毎に異なるため、ベント時の基板９の温度も基板９毎に異なる。この結果、上述した膜質の劣化がばらついて生じてしまう。一方、本実施形態の装置によれば、１枚のみ基板９を収容して冷却後にベントを行う構成なので、膜質の劣化やバラツキ等がなく、高品質の薄膜を高い再現性で作成することができる。
【００３７】
次に、本願発明の第二の実施形態について説明する。
図４は、第二の実施形態の装置の主要部を示したものであり、第二の実施形態の装置におけるロードロックチャンバー２の断面概略図である。第二の実施形態の装置では、脱ガス機構２１は、ロック内ステージ２２に設けられたジュール発熱ヒータ２１４と、ジュール発熱ヒータ２１４に接続されたヒータ電源２１５とから主に構成されている。ロック内ステージ２２には、不図示の熱電対等の温度センサが設けられており、温度センサからの信号によりヒータ電源２１５は負帰還制御される。尚、本実施形態におけるロードロックチャンバー２も、同様の排気系及びベントガス導入系を備えているが、図４では図示が省略されている。
【００３８】
また、本実施形態の装置では、基板９をロック内ステージ２２に静電吸着する静電吸着機構２６が設けられている。ロック内ステージ２２は、金属製のステージ本体２２３と、ステージ本体２２３の上側に設けられた誘電体ブロック２２４とよりなる。ジュール発熱ヒータ２１４は、ステージ本体２２３内に設けられている。
【００３９】
静電吸着機構２６は、誘電体ブロック２２４内に設けられた吸着電極２６１と、吸着電極２６１に接続された吸着電源２６２とから主に構成されている。吸着電極２６１は一対のものであり、吸着電源２６２は互いに極性の異なる直流電圧を各吸着電極２６１に印加するものである。吸着電極２６１に印加された電圧により誘電体ブロック２２４に誘電分極が生じ、表面に静電気が誘起される。これにより、基板９が静電吸着される。
【００４０】
本実施形態の構成によると、脱ガス機構２１がロック内ステージ２２に設けられているので、第一の実施形態のロードロックチャンバー２内を仕切る必要がなく、ロードロックチャンバー２内の構造がシンプルになる。また、基板９がロック内ステージ２２に静電吸着されるので、加熱の効率が高く、脱ガスを短時間に行うことができる。
【００４１】
尚、本実施形態においても、ロードロックチャンバー２が成膜後の基板９の冷却の機能を備えるようにすることは可能である。具体的には、ステージ本体２２３内に第一の実施形態の同様の空洞を設け、冷媒を供給するようにする。この場合も、コントローラからの指示により、ロック内ステージ２２で脱ガスを行うのか、成膜後の冷却を行うのかが選択され、脱ガス機構２１又は冷却機構２５がいずれか一方のみが動作する。
【００４２】
次に、本願発明の第三の実施形態について説明する。
図５は、第三の実施形態のスパッタリング装置の断面概略図である。図５に示す装置も、ロードロックチャンバー２の構成が第一の実施形態と異なっている。この実施形態では、二つの上下に積層されたロードロックチャンバー２が一組となり、これが左右に二組設けられた構造となっている。従って、本実施形態では、四つのロードロックチャンバー２が設けられた構成となっている。そして、上側のロードロックチャンバー２は装置への搬入用、下側のロードロックチャンバー２は装置からの搬出用となっている。尚、各ロードロックチャンバー５は、それぞれ独立して動作する排気系及びベントガス導入系を備えているが、図５では図示が省略されている。
【００４３】
上側の搬入用のロードロックチャンバー（以下、搬入用チャンバー）２は、第一の実施形態におけるものと同様に内部が隔壁２１１によって気密に仕切られている。隔壁２１１の上側の空間には、第一の実施形態と同様にランプヒータ２１２及び反射ミラー２１３が設けられている。
また、隔壁２１１の下側の空間は、第一の実施形態と同様に真空に排気される空間である。第一の実施形態とは異なり、この空間にはピン２７が設けられたのみであり、ロック内ステージ２２は設けられていない。ピン２７は、第一の実施形態における昇降ピン２２１と同様に四本程度均等に設けられている。
【００４４】
一方、下側の搬出用のロードロックチャンバー（以下、搬出用チャンバー）２内には、ロック内ステージ２２が設けられている。このロック内ステージ２２は、第一の実施形態におけるものとほぼ同様であり、冷却機構２５を備えた台状の部材である。尚、各ロードロックチャンバー２は、それぞれ独立して真空排気とベントとが可能となっている。排気とベントは、前述したように二段階の制御が行われる。
【００４５】
また、図５に示すように、搬入用チャンバー２と搬出チャンバー２とは、内部に滞留する基板９と平行な方向に沿って積層された状態となっている。これは、各ロードロックチャンバー２が基板９に平行な方向に延びる薄い（高さの低い）ものであることに鑑み、それらを平行に積層することによって占有スペースの低減を図るものである。
【００４６】
そして、両ロードロックチャンバー２の境界部分には、冷却部２８が設けられている。冷却部２８は、銅のような熱伝導性の高い冷却ブロック内に冷媒を流通させて冷却するものである。冷却部２８により、搬入用チャンバーからの熱が除去されて搬出用チャンバー２に伝わらないようになっており、この結果、搬出用チャンバー２における冷却が不充分になることが防止されている。冷却部２８に代え、断熱材を充填した構成の断熱部が設けられることもある。断熱部は、搬入用チャンバー２と搬出用チャンバー２とを断熱する。
【００４７】
この実施形態の装置によれば、脱ガス機構２１と冷却機構２５とが別々のロードロックチャンバー２に設けられているので、エネルギーの利用効率が高いという長所がある。第一の実施形態のように、脱ガスと冷却とが同じロードロックチャンバー２で行われる場合、エネルギー効率的に無駄な点がある。つまり、脱ガス時にランプヒータ２１２からの熱によってロック内ステージ２２は加熱される。このため、冷却時には、ロック内ステージ２２が室温にある場合により多く冷却しなければならない。そして、冷却後に同一ロードロックチャンバー２で脱ガスを行う場合、ロック内ステージ２２が室温にある場合よりも多く加熱しなければならない。
【００４８】
一方、本実施形態によれば、脱ガスと冷却とは別々のロードロックチャンバー２で行われるようになっているので、上記のようなエネルギー効率の悪さはない。場合によっては、搬出用チャンバー２における冷却機構２５は、冷媒を常時ロック内ステージ２２に供給する構成としても良い。また、脱ガスと冷却とが別々のロードロックチャンバー２で行われるので、いずれか遅い方の工程に律速されることがない。このため、リードタイムが最短となるよう基板９の搬送経路を適宜選定することが可能となる。
【００４９】
次に、本願発明の第四の実施形態について説明する。
図６は、第四の実施形態のスパッタリング装置の主要部を示したものであり、第四の実施形態の装置におけるロードロックチャンバー２の断面概略図である。この実施形態の装置では、ロードロックチャンバー２が２枚のみの基板９を収容する構造となっている。
【００５０】
ロードロックチャンバー２内には、二つのロック内ステージ２２が上下に積層して設けられている。上側のロック内ステージ２２は、フレーム２２５によって支持されている。各ロック内ステージ２２は、図３に示す第二の実施形態のものとほぼ同様である。この実施形態では、昇降ピン２２１を駆動する直線駆動源２２２は、各ロック内ステージ２２に設けられている。尚、本実施形態においても、ロック内ステージ２２には、静電吸着機構及び脱ガス機構が設けられているが、図６においてはそれらの図示は省略されている。また、排気系及びベントガス導入系についても、図示が省略されている。
【００５１】
本実施形態の装置では、未処理の基板９はオートローダにより１枚ずつロードロックチャンバー２に搬入され、昇降ピン２２１を介して各ロック内ステージ２２に載置される。そして、不図示の排気系による排気及び不図示の脱ガス機構による脱ガスの後、搬送ロボットにより１枚ずつ搬出され、前述したのと同様に成膜処理される。成膜処理後は、１枚ずつロードロックチャンバー２に戻され、各ロック内ステージ２２に基板９が載置された後、ベントされる。その後、１枚ずつオートローダにより外部カセットに搬出される。尚、外部カセットとロードロックチャンバー２間の搬送には、二枚の基板９を同時に保持して搬送する構成が採られることもある。
【００５２】
上記各実施形態において、ロードロックチャンバー２における脱ガスは、排気と並行して行われると説明したが、これには、脱ガスの開始と排気の開始とが同じである場合、排気を開始した後に脱ガスを行う場合等が含まれる。つまり、排気を開始した後、所定の真空圧力になった後にランプヒータ２１２の点灯を開始したり、ジュール発熱ヒータ２１４を内蔵したロック内ステージ２２に基板９の載置したりすることがある。圧力が高い状態での加熱による基板９の酸化が抑制されたり、真空状態での加熱により脱ガスが促進される効果がより高くなったりする。
また、ベントについても、冷却の開始とベントとが同時の場合の他、冷却を開始した後に所定時間経過後又は基板９の温度が所定温度に降下した後にベントを開始する場合もある。このようにすると、基板９の温度が充分に低下してから基板９が大気に触れるようにすることができるため、前述した成膜後の膜の酸化等の問題がさらに抑制できる。
【００５３】
【発明の効果】
以上説明した通り、本願の請求項１又は２記載の発明によれば、ロードロックチャンバーが基板を１枚又は２枚のみ収容するものであるため、排気やベントに要する時間が短くて済み、装置の全体の生産性が向上する。加えて、ロードロックチャンバーが脱ガス機構と冷却機構とを備えているので、脱ガス用の処理チャンバーや冷却用の処理チャンバーを別途設ける必要がなく、装置コストが安価になり、また装置の占有スペースも低減する。
また、請求項３記載の発明によれば、上記効果に加え、ロック内ステージに対する接触時に冷却を行い、非接触時に輻射線による加熱が行われるので、脱ガスと冷却の切り替えが容易である。
また、請求項４記載の発明によれば、基板をロック内ステージに静電吸着させる静電吸着機構が設けられているので、脱ガス又は冷却がより効率的に行える。
また、請求項５記載の発明によれば、脱ガス機構と冷却機構とが別々のロードロックチャンバーに設けられているので、両者の所要時間に差異がある場合でもそれらに律速されることなく、全体のリードタイムが最短になるよう基板の搬送経路を適宜選定することが可能となる。
また、請求項６記載の発明によれば、上記効果に加え、一対のロードロックチャンバーの境界部分に断熱部又は冷却部が設けられているので、冷却機構による冷却が不充分になることが防止される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の第一の実施形態のスパッタリング装置の構成を示す平面概略図である。
【図２】図１の装置のＸ−Ｘでの断面概略図である。
【図３】成膜後に高温のままベントされると膜質が劣化する点を確認した実験の結果について示した図である。
【図４】第二の実施形態の装置の主要部を示したものであり、第二の実施形態の装置におけるロードロックチャンバーの断面概略図である。
【図５】第三の実施形態のスパッタリング装置の断面概略図である。
【図６】第四の実施形態のスパッタリング装置の主要部を示したものであり、第四の実施形態の装置におけるロードロックチャンバーの断面概略図である。
【符号の説明】
１スパッタチャンバー
１１排気系
１２プロセスガス導入系
１３カソード
１３１ターゲット
１４基板ホルダー
２ロードロックチャンバー
２１脱ガス機構
２１１隔壁
２１２ランプヒータ
２１３反射ミラー
２１４ジュール発熱ヒータ
２２ロック内ステージ
２２１昇降ピン
２２３ステージ本体
２２４誘電体ブロック
２３排気系
２３２排気速度調整器
２４ベントガス導入系
２４２可変コンダクタンスバルブ
２５冷却機構
２６静電吸着機構
２６１吸着電極
２６２吸着電源
２７ピン
３搬送チャンバー
４前処理エッチングチャンバー
５処理チャンバー
６１オートローダ
６２搬送ロボット
８ゲートバルブ
９基板[0001]
  The invention of the present applicationFor thin film forming equipment with load lock chamberIn particular, the present invention relates to an improvement of a load lock chamber provided between the atmosphere side and the sputtering chamber.
[0002]
[Prior art]
Sputtering is widely used in various industrial fields as a technique for forming a thin film on the surface of an object. In particular, in the manufacture of electronic devices such as LSIs (Large Scale Integrated Circuits) and display devices such as liquid crystal displays (LCDs), sputtering devices are frequently used to create various conductive films and insulating films.
Such substrate processing apparatuses are roughly classified into a batch type apparatus that processes a plurality of substrates at once and a single wafer type apparatus that processes substrates one by one. A batch type apparatus is often found in an oxidation apparatus using a heating furnace, but in a sputtering apparatus, there are many single-wafer type apparatuses in consideration of uniformity of processing between substrates and reproducibility.
[0003]
The simplest structure of a single wafer type apparatus is a structure in which a processing chamber for performing a predetermined process is provided, a substrate is carried into the processing chamber one by one, a film forming process is performed, and one sheet is taken out. However, with this configuration, there is a problem that the inside of the processing chamber is exposed to the outside atmosphere when the substrate is taken in and out, and the quality of the processing is impaired. In particular, the processing chamber is often a vacuum chamber that uses vacuum, and if it is opened to the atmosphere when a substrate is taken in or out, the process must be evacuated each time the processing is performed, resulting in poor productivity. is there.
Due to such a problem, a load lock chamber in which the substrate temporarily stays when the substrate is taken in and out is usually provided, and the load lock chamber is hermetically connected to the processing chamber. When the gate valve between the processing chamber and the load lock chamber is open, the gate valve on the atmosphere side of the load lock chamber is closed, and the processing chamber is not directly exposed to the atmosphere.
[0004]
A sputtering apparatus provided with such a load lock chamber is usually configured so that a plurality of substrates can be accommodated in the load lock chamber. Specifically, a cassette capable of accommodating about 10 to about 20 substrates is provided in the load lock chamber.
Further, outside the load lock chamber, a cassette (hereinafter referred to as an external cassette) having the same structure as a cassette in the load lock chamber (hereinafter referred to as an in-lock cassette) is provided. A mechanism called an autoloader is provided as a mechanism for transporting the substrate between the external cassette and the cassette in the lock. The autoloader takes out unprocessed substrates one by one from the external cassette and stores them in the in-lock cassette, and takes out processed substrates one by one from the in-lock cassette and stores them in the external cassette. The operator sets an external cassette containing a predetermined number of unprocessed substrates on the load station of the apparatus, and collects the external cassette storing a predetermined number of processed substrates.
When a processed substrate is taken out from the load lock chamber, a vent operation is performed to introduce a vent gas into the load lock chamber and return it to atmospheric pressure. After venting, the gate valve on the atmosphere side of the load lock chamber is opened, and the processed substrate is taken out. Further, when an unprocessed substrate is loaded, an exhaust operation for closing the atmosphere-side valve and the processing chamber-side valve of the load lock chamber and exhausting the load lock chamber to a predetermined vacuum pressure is performed.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional apparatus described above, the number of substrates accommodated in the cassette in the load lock chamber tends to increase. This is because the frequency of venting and exhausting the load lock chamber is desired to be reduced as much as possible. If the frequency of venting and exhausting increases, the productivity of the entire apparatus may be reduced. For this reason, in the conventional apparatus, the number of substrates accommodated in the load lock chamber is increased, and the interval between the vent and exhaust operations is lengthened.
However, when the number of substrates accommodated increases, the in-lock cassette inevitably increases in size. Accordingly, the load lock chamber itself tends to increase in size. When the load lock chamber is increased in size, the space to be evacuated becomes larger, so that the time required to evacuate to a predetermined ultimate pressure becomes longer. Therefore, even if a large number of substrates can be accommodated and the frequency of the exhaust operation is reduced, the time required for one exhaust operation becomes longer, and it does not contribute much to the improvement of productivity.
In addition, the flow rate of the vent gas needs to be suppressed to a certain level in order to prevent the particles in the load lock chamber (a general term for fine particles that contaminate the substrate) from rising. Therefore, when the load lock chamber becomes large, the time (vent time) required for introducing the vent gas required to return to the atmospheric pressure becomes long, and the productivity is also lowered.
Further, in the sputtering apparatus, since the substrate is subjected to film formation at a high temperature, the substrate carried out of the processing chamber has a temperature higher than room temperature. The temperature of the substrate is lowered to about room temperature by passing through the load lock chamber. However, in the conventional apparatus, the method of lowering the temperature varies depending on the substrate, or the surface of the substrate is denatured at the time of venting due to insufficient temperature decrease. There was a problem.
The invention of the present application has been made to solve such a problem, and shortens the total time required for venting and exhausting the load lock chamber, and issues such as substrate modification due to factors after film formation. It has technical significance to solve effectively.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
  In order to solve the above problems, the invention according to claim 1 of the present application isA thin film forming apparatus comprising: a processing chamber; and a load lock chamber in which the substrate temporarily stays when the substrate is transported between the processing chamber and the atmosphere side. The load lock chamber is connected so that the space is airtightly communicated, and only one or two substrates are retained in the interior, and the exhaust system exhausts the interior to a predetermined vacuum pressure. A vent gas introduction system for returning the interior to atmospheric pressure, a degassing mechanism for degassing by heating the substrate prior to the film forming process, a cooling mechanism for cooling the substrate after the film forming process, and after cooling the substrate by the cooling mechanism A controller for controlling the venting by the vent gas introduction system is provided.
  In order to solve the above-mentioned problem, an invention according to claim 9 of the present application is a load lock chamber in which only one or two substrates stay inside, and an exhaust system that exhausts the inside to a predetermined vacuum pressure. And a vent gas introduction system for returning the inside to atmospheric pressure, a degassing mechanism for degassing by heating the substrate prior to the film forming process, a cooling mechanism for cooling the substrate after the film forming process, and after the substrate cooling by the cooling mechanism And a controller for controlling to vent by the vent gas introduction system.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention (hereinafter referred to as embodiments) will be described.
First, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a schematic plan view showing a configuration of a sputtering apparatus according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a schematic cross-sectional view taken along line XX of the apparatus shown in FIG. The apparatus shown in FIG. 1 includes a sputtering chamber 1 in which film formation processing is performed on a substrate 9 by sputtering, a load lock chamber 2 that is airtightly continuous with the sputtering chamber 1, and a load lock chamber 2. A transport mechanism for transporting the substrate 9 between the atmosphere side and the sputter chamber 1 is provided.
[0008]
The apparatus of the present embodiment is a kind of multi-chamber type apparatus, in which a transfer chamber 3 is provided in the middle, and a sputter chamber 1 and a load lock chamber 2 are hermetically connected around the periphery. In this embodiment, two load lock chambers 2 are provided, both of which are also used as unload lock chambers. Further, the processing chambers 4 and 5 other than the sputtering chamber 1 are connected in an airtight manner around the transfer chamber 3 in the same manner. One of the other processing chambers 4 is a pretreatment etching chamber for etching the substrate 9 before film formation. Each of the chambers 1, 2, 3, 4, and 5 is an airtight vacuum vessel equipped with a dedicated exhaust system (not shown in FIG. 1).
Note that a gate valve 8 is provided at a connection point between the transfer chamber 3 and each of the chambers 1, 2, 4, and 5. In addition, the term “load lock chamber that is airtightly continuous with respect to the sputter chamber” refers to the case where another chamber such as a transfer chamber is interposed as in this embodiment, and the load lock chamber with respect to the sputter chamber. This is a concept that includes the case where is directly connected.
[0009]
As the transport mechanism, two mechanisms are provided in this embodiment. One is an autoloader 61 that transports the substrate 9 between the atmosphere side and each load lock chamber 2. The other one is a transfer robot 62 provided in the transfer chamber 3. The transfer robot 62 transfers the substrate 9 between the load lock chamber 2 and the processing chambers 1, 4, 5 or between the processing chambers 1, 4, 5 via the transfer chamber 3. It is configured.
[0010]
Next, the configuration of the load lock chamber 2 that constitutes a major feature of the apparatus of the present embodiment will be described in detail.
First, as described above, conventionally, there has been a tendency to increase the number of substrates 9 accommodated in the load lock chamber 2 in order to reduce the number of times the air is released to the atmosphere. The chamber 2 can accommodate only one substrate 9. For this reason, the load lock chamber 2 can be miniaturized to the limit, and the occupied area can be reduced. And since it is the load lock chamber 2 with a small internal space, the required time (henceforth exhaust time) at the time of exhausting the inside of each load lock chamber 2 with the exhaust system 23 is remarkably short compared with the past.
As can be seen from FIGS. 1 and 2, the transfer chamber 3 has a polygonal cylindrical shape, and two load lock chambers 2 are connected to its side surface. The two load lock chambers 2 may be provided by being stacked one above the other. When stacked, the occupied area can be further reduced.
[0011]
In this embodiment, the exhaust system 23 of the load lock chamber 2 performs so-called two-stage exhaust. Specifically, the exhaust system 23 includes a vacuum pump 231 connected to the load lock chamber 2 by an exhaust pipe, an open / close valve 232 and an exhaust speed adjuster 233 provided on the exhaust pipe. The apparatus of this embodiment has a controller (not shown) that controls each part of the apparatus. The controller controls the exhaust speed regulator 233 to exhaust at a low exhaust speed at first, and then exhaust at a high exhaust speed.
[0012]
Such control has a technical significance for preventing particles from rising in the load lock chamber 2. As described above, the load lock chamber 2 is a chamber opened to the atmosphere. Accordingly, at the beginning of exhausting by the exhaust system 23, the pressure in the load lock chamber 2 is high. Therefore, if the exhaust is performed at a high exhaust rate from the beginning, a large air flow is likely to be generated in the load lock chamber 2, and this causes the particles to rise easily. The particles in this case are dust and dust that have entered the load lock chamber 2 from the atmosphere side, and a lump of sputter particles that have entered the load lock chamber 2 from the sputter chamber 1. When particles rise, the possibility of particles adhering to the surface of the substrate 9 is increased, and problems such as circuit disconnection or short circuit, deterioration of film quality due to mixing of particles into the thin film, and deterioration of film adhesion may occur. become.
[0013]
Considering this, in the present embodiment, as described above, the exhaust is initially performed at a low exhaust speed, and thereafter, the exhaust is performed at a high exhaust speed. For this reason, it is possible to evacuate to a predetermined vacuum pressure in a relatively short time while preventing the particles from flying up. The reason for exhausting at a high exhaust speed is after reaching a vacuum pressure that does not cause particles to rise, and this pressure is about 100 to 200 Pa. The value of the exhaust speed is about 1000 to 1500 liters / minute at the beginning and about 20000 to 30000 liters / minute after that when the internal dimensions of the load lock chamber 2 are as described above.
[0014]
In addition, the configuration of the vent gas introduction system 24 provided in the load lock chamber 2 also prevents particles from flying up. The vent gas introduction system 24 includes a main vent valve 241 provided on the vent gas introduction pipe, a variable conductance valve 242 for adjusting the flow rate of the vent gas, and the like. For example, dry air is introduced as the vent gas.
[0015]
The controller controls the variable conductance valve 242 so that the vent gas is initially introduced at a low flow rate and then introduced at a high flow rate. Specifically, the initial flow rate of the vent gas is about 10 to 100 cc / min, and thereafter about 1000 to 2000 cc / min. The timing for increasing the flow rate of the vent gas is when the pressure in the load lock chamber 2 becomes about 100 to 200 Pa. By such a two-stage vent, the inside of the load lock chamber 2 can be returned to the atmospheric pressure in a relatively short time while preventing the particles from rising. In addition, the flow rate of the vent gas decreases again as the inside of the load lock chamber 2 approaches the atmospheric pressure, and becomes substantially zero when it coincides with the atmospheric pressure.
[0016]
Another feature of the load lock chamber 2 in the present embodiment is that the load lock chamber 2 includes a degassing mechanism 21 that causes the substrate 9 to degas, that is, release the occluded gas before film formation. The degassing mechanism 21 is a mechanism that performs degassing by heating the substrate 9 to a predetermined temperature.
The degassing mechanism 21 mainly includes a partition wall 211 that partitions the load lock chamber 2, a lamp heater 212 that radiates and heats the substrate 9 through the partition wall 211, and a reflection mirror 213 provided behind the lamp heater 212. . The partition wall 211 partitions the load lock chamber 2 in an airtight manner. The space on the side where the lamp heater 212 is disposed is the atmospheric pressure, and the space on the side where the substrate 9 is disposed is a space evacuated to a vacuum. The lamp heater 212 is an infrared lamp or the like, and the partition wall 211 is formed of quartz glass or the like that efficiently transmits light from the lamp heater 212.
[0017]
Further, an in-lock stage 22 that holds only one substrate 9 in surface contact is provided in the space on the side where the substrate 9 is disposed in each load lock chamber 2. The in-lock stage 22 is a table-like member that places and holds the substrate 9 on the upper surface. The upper surface of the in-lock stage 22 is slightly larger than the substrate 9.
The in-lock stage 22 is provided with elevating pins 221 that elevate when the substrate 9 is delivered. Four lifting pins 221 are provided so as to have a square positional relationship, for example. Each lifting pin 221 is inserted into a through hole provided in the in-lock stage 22. A linear drive source 222 such as a small solenoid or an air cylinder is provided below the load lock chamber 2, and each lift pin 221 is moved up and down by a predetermined short distance by the linear drive source 222. . The lift pins 211 pass through the bottom plate portion of the load lock chamber 2, and a vacuum seal such as a mechanical seal or a bellows is provided in this portion, and a vacuum leak in the load lock chamber 2 is prevented. It is prevented.
[0018]
Still another feature of the load lock chamber 2 in the present embodiment is that the load lock chamber 2 includes a cooling mechanism 25 that cools the substrate 9 after film formation. The cooling mechanism 25 is a mechanism for supplying a refrigerant to a cavity provided in the in-lock stage 22. A refrigerant supply pipe 251 and a refrigerant discharge pipe 252 connected to the cavity and a refrigerant discharged through the refrigerant discharge pipe 252 are predetermined. A circulator 253 and the like are supplied to the cavity through the refrigerant supply pipe 251 while cooling to a temperature. As the refrigerant, for example, Galden is used, and is maintained at a low temperature of about 0 to 10 ° C. by a circulator and sent to the cavity.
[0019]
The controller correctly selects whether to perform degassing or cooling as a function of each load lock chamber 2. When degassing is performed, control for canceling the cooling by the cooling mechanism 25 is performed in conjunction with operating the lamp heater 212. Specifically, the refrigerant is collected from the in-lock stage 22 so that the refrigerant is not heated by the heat from the lamp heater 212. When cooling is performed, the refrigerant is supplied to the cavity of the in-lock stage 22 while the lamp heater 212 is not operated.
[0020]
Next, a configuration other than the load lock chamber 2 will be described.
First, a load station 64 in which an external cassette 63 is arranged is provided on the atmosphere side outside the load lock chamber 2. The load station 64 is for holding the external cassette 63 containing a predetermined number of substrates 9 at a predetermined position.
The autoloader 61 can take out one substrate 9 from the external cassette 63 and transport it to the cassette in the lock of one load lock chamber 2. The autoloader 61 employs an articulated robot that carries the substrate 9 on the tip of the arm. The autoloader 61 can move the arm in a horizontal plane and can move the arm up and down.
[0021]
As the transfer robot 62 provided in the transfer chamber 3, an articulated robot that carries the substrate 9 on the tip of the arm is transferred as in the case of the autoloader 61. This articulated robot can move the arm in a horizontal plane and can move the arm up and down. However, since the inside of the transfer chamber 3 is a vacuum atmosphere, one that operates in a vacuum is employed. Unlike the autoloader 61, the transport robot 62 includes two arms so that two substrates 9 can be transported simultaneously. The two arms can move independently or in conjunction with each other.
[0022]
Moreover, as shown in FIG. 1, in this embodiment, two sputter chambers 1 are provided. The two sputter chambers 1 may have exactly the same configuration, or may have different configurations depending on the contents of the process. The same configuration is employed when the tact time is shortened by dividing one film forming process into two. Further, a different configuration is adopted in the case where different kinds of thin films are laminated, for example, as in the production of a barrier film in which titanium and titanium nitride are laminated.
[0023]
As shown in FIG. 2, each sputter chamber 1 includes an exhaust system 11 that exhausts the inside, a process gas introduction system 12 that introduces a process gas into the interior, and a target 131 whose surface to be sputtered is exposed in the sputter chamber 1. A cathode 13 is provided, and a substrate holder 14 for holding the substrate 9 is provided at a position facing the cathode 13. The target 131 is made of a thin film material to be created. The cathode 13 is connected to a sputtering power source 15 that applies a negative DC voltage or a high-frequency voltage to the cathode 13 to cause sputtering discharge.
[0024]
When the sputtering power supply 15 is operated in a state where a process gas such as argon is introduced at a predetermined flow rate by the process gas introduction system 12, sputter discharge is generated and the target 131 is sputtered, and the substrate 9 on the substrate holder 14 is sputtered. A predetermined thin film is formed on the surface. In some cases, a high-frequency voltage is applied to the substrate holder 14 during film formation, and a self-bias voltage is applied to the surface of the substrate 9 by the interaction between plasma and high-frequency by sputtering discharge. The self-bias voltage is a negative DC component voltage, and works to extract positive ions from the plasma and make them incident on the substrate 9.
[0025]
The pretreatment etching chamber 4 is a chamber for removing the protective film or natural oxide film on the surface of the substrate 9 by sputter etching. If the film is formed by sputtering while the protective film or natural oxide film is formed on the surface, there are problems that the adhesion and adhesion of the thin film are deteriorated and electrical properties such as conductivity are insufficient. .
The pretreatment etching chamber 4 is configured to sputter-etch the surface of the substrate 9 by generating a high frequency discharge. Specifically, a high frequency power source for setting a high frequency electric field is provided via a substrate holder that is placed on the upper surface and holds the substrate 9. A self-bias voltage capacitance is provided between the high-frequency power source and the substrate holder. An inert gas such as argon is introduced into the pretreatment etching chamber 4 and a high frequency electric field is set by a high frequency power source to generate a high frequency discharge. Plasma is formed by the high frequency discharge, and a self-bias voltage is applied to the substrate 9. By the self-bias voltage, ions are extracted from the plasma and incident on the surface of the substrate 9, and the protective film or natural oxide film on the surface of the substrate 9 is removed by sputter etching.
[0026]
Next, the overall operation of the apparatus according to the first embodiment shown in FIGS. 1 and 2 will be described.
First, the gate valve 8 on the atmosphere side of one load lock chamber 2 is opened, and the autoloader 61 takes out one substrate 9 from the external cassette 63 and conveys it to one load lock chamber 2. In one load lock chamber 2, the elevating pins 221 are raised in advance and are positioned at a predetermined ascending position, and the loaded substrate 9 is placed on the elevating pins 221. Then, the linear drive source 222 operates and the elevating pin 221 is lowered by a predetermined distance. As a result, the substrate 9 is placed on the upper surface of the in-lock stage 22.
[0027]
Thereafter, the gate valve 8 on the atmosphere side is closed, and the load lock chamber 2 is exhausted in two stages by the exhaust system 23 as described above. In parallel with the exhaust, the lamp heater 212 operates and the substrate 9 is radiantly heated. As a result, the substrate 9 is degassed. The in-lock stage 22 is provided with a temperature sensor such as a thermocouple as necessary. A signal from the temperature sensor is sent to the power supply of the lamp heater 212, and the heating temperature of the substrate 9 is subjected to negative feedback control.
[0028]
Further, the gate valve 8 on the atmosphere side of the other load lock chamber 2 is opened, and the autoloader 61 takes out the next substrate 9 from the external cassette 63 and conveys it to the other load lock chamber 2. The substrate 9 is placed on the lift pins 221 at the raised position. Similarly, the substrate 9 is placed on the in-lock stage 22 by the lowering of the elevating pins 221, and the load lock chamber 2 is exhausted and degassed.
[0029]
Next, the gate valve 8 on the transfer chamber 3 side of the one load lock chamber 2 is opened, and the substrate 9 is transferred from the one load lock chamber 2 to the pretreatment etching chamber 4 by the transfer robot 62. Then, after the pretreatment etching is performed in the pretreatment etching chamber 4 as described above, the substrate 9 is transferred to the sputter chamber 1. During processing in the sputter chamber 1, the next substrate 9 is transferred to the pretreatment etching chamber 4 and pretreatment etching is performed. The next unprocessed substrate 9 is sequentially transferred to the empty load lock chamber 2.
[0030]
The substrate 9 for which the film formation process by sputtering has been completed is returned to one of the load lock chambers 2 by the transfer robot 62. Similarly, the substrate 9 is transferred to the in-lock stage 22 by the lift pins 221. At this time, the controller confirms that the heating by the lamp heater 212 is stopped, and supplies the refrigerant to the cavity of the in-lock stage 22 in advance to cool the in-lock stage 22 in advance. Although the substrate 9 after film formation is about 100 ° C. to 200 ° C., it is cooled to about room temperature in about 30 to 60 seconds by being placed on the stage 22 in the lock.
In parallel with the cooling, the load lock chamber 2 is vented. After opening the main vent valve 241, the controller controls the variable conductance valve 242, and performs the two-stage vent as described above. After the venting is completed and the inside of the load lock chamber 2 becomes atmospheric pressure, the gate valve 8 on the atmosphere side of the load lock chamber 2 is opened, and the processed substrate 9 is carried out to the external cassette by the autoloader 61.
[0031]
Such an operation is repeated, and the substrate 9 is transferred one by one to the pretreatment etching chamber 4 and the sputter chamber 1 via any one of the load lock chambers 2 to perform the single wafer processing. Return to the external cassette via. When the last substrate 9 originally stored in the external cassette 63 is processed and returned to its original position, the processing for all the substrates 9 originally stored in the external cassette 63 is completed.
[0032]
In the operation of the apparatus of the present embodiment described above, each load lock chamber 2 only accommodates one substrate 9, and each load lock chamber 2 is sufficiently miniaturized. Although the number of times of evacuation to a predetermined vacuum pressure increases, the time required for one evacuation is remarkably shortened. Similarly, although the number of times of venting increases, the time required for one venting is remarkably shortened. For this reason, the productivity of the apparatus is greatly improved as a whole.
[0033]
Further, since the load lock chamber 2 includes a degassing mechanism, it is not necessary to provide a separate degassing processing chamber. For this reason, the number of processing chambers can be reduced, and the cost of the apparatus and the area occupied by the apparatus can be reduced.
In addition, the fact that the load lock chamber 2 is provided with the cooling mechanism 25 brings about a technical significance of preventing problems such as film quality deterioration and instability due to factors after film formation. Hereinafter, this point will be described.
As described above, the film-formed substrate 9 is exposed to the atmosphere in the vented load lock chamber 2. At this time, if the temperature of the substrate 9 is high, a modification such as surface oxidation of the prepared thin film may occur. FIG. 3 is a diagram showing the results of an experiment confirming this point.
[0034]
In the experiment shown in FIG. 3, an aluminum film was formed on the surface of the substrate 9 by sputtering, and then returned to the load lock chamber 2. At this time, as described above, the load lock chamber 2 is vented after being placed on the in-lock stage 22 and cooled, and it is left without being placed on the in-lock stage 22 only by being placed on the lifting pins 221. We compared how the film quality changes when venting without cooling. The film quality was compared by measuring the sheet resistance value.
[0035]
In FIG. 3, the horizontal axis represents the number of substrates 9 on which film formation has been performed, and the vertical axis represents the sheet resistance value (relative value) of each substrate 9. In FIG. 3, the solid line shows the case of venting after cooling, and the dotted line shows the case of venting without cooling. As shown in FIG. 3, when venting without cooling, the sheet resistance value is about 30 to 40% higher than when cooling is performed. This result is presumed that the surface of the thin film was oxidized as a result of exposure to the atmosphere at a high temperature, and this caused an increase in resistance.
[0036]
When such an increase in sheet resistance occurs, the operating characteristics of the manufactured element may be deteriorated. In the conventional apparatus, the deposited substrates 9 are conveyed one by one to the load lock chamber 2, and after a predetermined number of substrates 9 are accumulated, venting is performed. In this configuration, since the time until venting after film formation differs for each substrate 9, the temperature of the substrate 9 during venting also differs for each substrate 9. As a result, the above-described deterioration of the film quality varies. On the other hand, according to the apparatus of this embodiment, since only one substrate 9 is accommodated and venting is performed after cooling, there is no film quality deterioration or variation, and a high-quality thin film can be created with high reproducibility. it can.
[0037]
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
FIG. 4 shows the main part of the apparatus of the second embodiment, and is a schematic cross-sectional view of the load lock chamber 2 in the apparatus of the second embodiment. In the apparatus of the second embodiment, the degassing mechanism 21 is mainly composed of a Joule heating heater 214 provided on the in-lock stage 22 and a heater power source 215 connected to the Joule heating heater 214. The in-lock stage 22 is provided with a temperature sensor such as a thermocouple (not shown), and the heater power source 215 is subjected to negative feedback control by a signal from the temperature sensor. The load lock chamber 2 in the present embodiment also includes the same exhaust system and vent gas introduction system, but is not shown in FIG.
[0038]
In the apparatus of the present embodiment, an electrostatic adsorption mechanism 26 that electrostatically adsorbs the substrate 9 to the in-lock stage 22 is provided. The in-lock stage 22 includes a metal stage main body 223 and a dielectric block 224 provided on the upper side of the stage main body 223. The Joule heating heater 214 is provided in the stage main body 223.
[0039]
The electrostatic adsorption mechanism 26 mainly includes an adsorption electrode 261 provided in the dielectric block 224 and an adsorption power source 262 connected to the adsorption electrode 261. The adsorption electrodes 261 are a pair, and the adsorption power source 262 applies DC voltages having different polarities to the adsorption electrodes 261. Dielectric polarization occurs in the dielectric block 224 by the voltage applied to the adsorption electrode 261, and static electricity is induced on the surface. Thereby, the substrate 9 is electrostatically adsorbed.
[0040]
According to the configuration of this embodiment, since the degassing mechanism 21 is provided in the in-lock stage 22, there is no need to partition the load lock chamber 2 of the first embodiment, and the structure inside the load lock chamber 2 is simple. become. Further, since the substrate 9 is electrostatically attracted to the in-lock stage 22, the heating efficiency is high and degassing can be performed in a short time.
[0041]
In this embodiment as well, the load lock chamber 2 can have a function of cooling the substrate 9 after film formation. Specifically, the same cavity as that of the first embodiment is provided in the stage main body 223 to supply the refrigerant. Also in this case, whether to degas at the in-lock stage 22 or to cool after film formation is selected by an instruction from the controller, and either the degassing mechanism 21 or the cooling mechanism 25 operates.
[0042]
Next, a third embodiment of the present invention will be described.
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of the sputtering apparatus of the third embodiment. The apparatus shown in FIG. 5 is also different from the first embodiment in the configuration of the load lock chamber 2. In this embodiment, two load lock chambers 2 stacked one above the other are formed as a set, and two sets are provided on the left and right. Accordingly, in the present embodiment, four load lock chambers 2 are provided. The upper load lock chamber 2 is for loading into the apparatus, and the lower load lock chamber 2 is for unloading from the apparatus. Each load lock chamber 5 includes an exhaust system and a vent gas introduction system that operate independently, but is not shown in FIG.
[0043]
The upper loading lock chamber (hereinafter referred to as loading chamber) 2 is hermetically partitioned by a partition wall 211 as in the first embodiment. A lamp heater 212 and a reflection mirror 213 are provided in the space above the partition wall 211 as in the first embodiment.
Further, the space below the partition wall 211 is a space that is evacuated to a vacuum as in the first embodiment. Unlike the first embodiment, only the pin 27 is provided in this space, and the in-lock stage 22 is not provided. As with the lifting pins 221 in the first embodiment, about four pins 27 are provided equally.
[0044]
On the other hand, an in-lock stage 22 is provided in the lower load lock chamber (hereinafter referred to as “carrying chamber”) 2. This in-lock stage 22 is substantially the same as that in the first embodiment, and is a table-like member provided with a cooling mechanism 25. Each load lock chamber 2 can be evacuated and vented independently. Exhaust and vent are controlled in two stages as described above.
[0045]
Further, as shown in FIG. 5, the carry-in chamber 2 and the carry-out chamber 2 are stacked along a direction parallel to the substrate 9 staying inside. In view of the fact that each load lock chamber 2 is thin (low in height) extending in a direction parallel to the substrate 9, the occupied space is reduced by laminating them in parallel.
[0046]
A cooling unit 28 is provided at the boundary between both the load lock chambers 2. The cooling unit 28 cools the refrigerant by circulating it in a cooling block having high thermal conductivity such as copper. The cooling unit 28 removes heat from the carry-in chamber and prevents the heat from being transferred to the carry-out chamber 2, and as a result, insufficient cooling in the carry-out chamber 2 is prevented. Instead of the cooling unit 28, a heat insulating unit having a configuration filled with a heat insulating material may be provided. The heat insulating part insulates the loading chamber 2 and the unloading chamber 2.
[0047]
According to the apparatus of this embodiment, since the degassing mechanism 21 and the cooling mechanism 25 are provided in the separate load lock chambers 2, there is an advantage that the energy use efficiency is high. When degassing and cooling are performed in the same load lock chamber 2 as in the first embodiment, there is a wasteful point in terms of energy efficiency. That is, the stage 22 in the lock is heated by the heat from the lamp heater 212 during degassing. For this reason, more cooling must be performed when the in-lock stage 22 is at room temperature. When degassing is performed in the same load lock chamber 2 after cooling, it is necessary to heat more than when the in-lock stage 22 is at room temperature.
[0048]
On the other hand, according to this embodiment, since degassing and cooling are performed in separate load lock chambers 2, there is no such poor energy efficiency as described above. In some cases, the cooling mechanism 25 in the carry-out chamber 2 may be configured to constantly supply the refrigerant to the in-lock stage 22. Further, since degassing and cooling are performed in separate load lock chambers 2, they are not limited by the later process. For this reason, it becomes possible to select the conveyance path | route of the board | substrate 9 suitably so that lead time may become the shortest.
[0049]
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described.
FIG. 6 shows the main part of the sputtering apparatus of the fourth embodiment, and is a schematic cross-sectional view of the load lock chamber 2 in the apparatus of the fourth embodiment. In the apparatus of this embodiment, the load lock chamber 2 has a structure that accommodates only two substrates 9.
[0050]
In the load lock chamber 2, two in-lock stages 22 are vertically stacked. The upper lock stage 22 is supported by a frame 225. Each in-lock stage 22 is substantially the same as that of the second embodiment shown in FIG. In this embodiment, a linear drive source 222 that drives the elevating pins 221 is provided in each in-lock stage 22. Also in this embodiment, the in-lock stage 22 is provided with an electrostatic adsorption mechanism and a degassing mechanism, but these are not shown in FIG. Also, the exhaust system and the vent gas introduction system are not shown.
[0051]
In the apparatus of this embodiment, unprocessed substrates 9 are carried into the load lock chamber 2 one by one by an autoloader and placed on each lock stage 22 via the lift pins 221. Then, after exhausting by an exhaust system (not shown) and degassing by a degassing mechanism (not shown), the sheet is unloaded one by one by a transfer robot, and film formation is performed in the same manner as described above. After the film forming process, the film is returned to the load lock chamber 2 one by one, and the substrate 9 is placed on each in-lock stage 22 and then vented. After that, it is carried out one by one to the external cassette by the autoloader. In some cases, the transport between the external cassette and the load lock chamber 2 may be configured to hold and transport the two substrates 9 simultaneously.
[0052]
In each of the above embodiments, it has been described that the degassing in the load lock chamber 2 is performed in parallel with the exhaust. However, when the start of the degas and the start of the exhaust are the same, the exhaust is started. The case where degassing is performed later is included. That is, after the exhaust is started, the lamp heater 212 may be turned on after reaching a predetermined vacuum pressure, or the substrate 9 may be placed on the in-lock stage 22 having the Joule heating heater 214 built therein. Oxidation of the substrate 9 due to heating in a high pressure state is suppressed, and the effect of promoting degassing due to heating in a vacuum state becomes higher.
As for the vent, in addition to the case where the start of cooling and the vent are simultaneous, the vent may be started after a predetermined time has elapsed after the start of cooling or after the temperature of the substrate 9 has dropped to a predetermined temperature. In this way, since the substrate 9 can be exposed to the atmosphere after the temperature of the substrate 9 is sufficiently lowered, the above-described problems such as oxidation of the film after film formation can be further suppressed.
[0053]
【The invention's effect】
As described above, according to the invention described in claim 1 or 2 of the present application, since the load lock chamber accommodates only one or two substrates, the time required for exhausting and venting can be shortened. The overall productivity is improved. In addition, since the load lock chamber is equipped with a degassing mechanism and a cooling mechanism, there is no need to provide a degassing processing chamber and a cooling processing chamber separately, which reduces the cost of the apparatus and occupies the apparatus. Space is also reduced.
According to the third aspect of the present invention, in addition to the above effect, cooling is performed when contacting the in-lock stage, and heating by radiation is performed when not contacting, so switching between degassing and cooling is easy.
According to the fourth aspect of the present invention, since the electrostatic adsorption mechanism for electrostatically adsorbing the substrate to the in-lock stage is provided, degassing or cooling can be performed more efficiently.
In addition, according to the invention of claim 5, since the degassing mechanism and the cooling mechanism are provided in separate load lock chambers, even if there is a difference in the required time between them, they are not rate-limited, It is possible to appropriately select the substrate transport path so that the overall lead time is minimized.
According to the invention described in claim 6, in addition to the above effect, since the heat insulating portion or the cooling portion is provided at the boundary portion of the pair of load lock chambers, the cooling by the cooling mechanism is prevented from becoming insufficient. Is done.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic plan view showing a configuration of a sputtering apparatus according to a first embodiment of the present invention.
2 is a schematic cross-sectional view taken along the line XX of the apparatus shown in FIG.
FIG. 3 is a diagram showing the results of an experiment confirming that the film quality deteriorates when vented at a high temperature after film formation.
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a load lock chamber in the apparatus of the second embodiment, showing the main part of the apparatus of the second embodiment.
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of a sputtering apparatus according to a third embodiment.
FIG. 6 shows a main part of a sputtering apparatus of a fourth embodiment, and is a schematic sectional view of a load lock chamber in the apparatus of the fourth embodiment.
[Explanation of symbols]
1 Sputter chamber
11 Exhaust system
12 Process gas introduction system
13 Cathode
131 target
14 Substrate holder
2 Load lock chamber
21 Degassing mechanism
211 Bulkhead
212 Lamp heater
213 Reflection mirror
214 Joule heating heater
22 Stage in the lock
221 Lift pin
223 Stage body
224 dielectric block
23 Exhaust system
232 Exhaust speed regulator
24 Vent gas introduction system
242 Variable conductance valve
25 Cooling mechanism
26 Electrostatic adsorption mechanism
261 Adsorption electrode
262 Suction power supply
27 pins
3 Transfer chamber
4 Pretreatment etching chamber
5 Processing chamber
61 Autoloader
62 Transport robot
8 Gate valve
9 Board

Claims

処理チャンバーと、A processing chamber;
前記処理チャンバーと大気側との間で基板が搬送される際に基板が一時的に滞留するロードロックチャンバーとを備える薄膜作成装置であって、A thin film forming apparatus comprising a load lock chamber in which a substrate is temporarily retained when the substrate is transported between the processing chamber and the atmosphere side,
前記処理チャンバーと前記ロードロックチャンバーとは内部空間が気密に連通するようにして接続されており、The processing chamber and the load lock chamber are connected so that the internal space communicates in an airtight manner,
前記ロードロックチャンバーは、１枚又は２枚のみの基板が内部に滞留するものであって、内部を所定の真空圧力に排気する排気系と、The load lock chamber is one in which only one or two substrates stay inside, and an exhaust system that exhausts the inside to a predetermined vacuum pressure;
内部を大気圧に戻すベントガス導入系と、A vent gas introduction system for returning the interior to atmospheric pressure;
成膜処理に先立ち基板を加熱して脱ガスを行う脱ガス機構と、A degassing mechanism for degassing by heating the substrate prior to the film formation process;
成膜処理後に基板を冷却する冷却機構と、A cooling mechanism for cooling the substrate after the film formation process;
前記冷却機構による基板冷却後に前記ベントガス導入系によりベントを行なうように制御するコントローラとを備えることを特徴とする薄膜形成装置。A thin film forming apparatus comprising: a controller that controls to vent by the vent gas introduction system after substrate cooling by the cooling mechanism.

前記脱ガス機構による加熱及び前記冷却機構による冷却のいずれか一方のみが行われるよう制御するコントローラが設けられていることを特徴とする請求項１記載の薄膜形成装置。 The thin film forming apparatus according to claim 1, further comprising a controller that controls to perform only one of heating by the degassing mechanism and cooling by the cooling mechanism.

前記脱ガス機構は、基板を輻射加熱するランプヒータによって構成されているとともに、前記冷却機構は、面接触して基板を保持するロック内ステージに冷媒を供給する機構によって構成されており、前記コントローラは、脱ガス時には基板をロック内ステージから離間させた位置で保持しながらランプヒータからの輻射線が基板に到達するようにし、冷却時には基板をロック内ステージに面接触させるようにする制御を行うものであることを特徴とする請求項２記載の薄膜形成装置。 The degassing mechanism is configured by a lamp heater that radiates and heats the substrate, and the cooling mechanism is configured by a mechanism that supplies a refrigerant to an in-lock stage that holds the substrate in surface contact with the controller. Performs control so that the radiation from the lamp heater reaches the substrate while the substrate is held away from the in-lock stage during degassing, and the substrate is brought into surface contact with the in-lock stage during cooling. The thin film forming apparatus according to claim 2, wherein the apparatus is a thin film forming apparatus.

前記ロック内ステージは、脱ガス機構による加熱又は冷却機構による冷却の際に基板をステージに静電吸着する静電吸着機構とを備えていることを特徴とする請求項３に記載の薄膜形成装置。The thin film forming apparatus according to claim 3, wherein the in-lock stage includes an electrostatic adsorption mechanism that electrostatically adsorbs the substrate to the stage during heating by a degassing mechanism or cooling by a cooling mechanism. .

前記ロードロックチャンバーは、The load lock chamber is
前記脱ガスを行う脱ガス機構を備える第一ロードロックチャンバーと、A first load lock chamber comprising a degassing mechanism for degassing;
前記冷却機構を備える第二ロードロックチャンバーとを有することを特徴とする請求項１に記載の薄膜形成装置。The thin film forming apparatus according to claim 1, further comprising a second load lock chamber including the cooling mechanism.

前記第一及び第二ロードロックチャンバーは、滞留する基板と平行な方向に沿って積層されたものであり、両者の境界部分には、断熱部又は前記第一ロードロックチャンバーからの熱を除去して前記第二ロードロックチャンバーに伝わらないようにする冷却部が設けられていることを特徴とする請求項５に記載の薄膜形成装置。 The first and second load lock chambers are stacked along a direction parallel to the staying substrate, and heat from the heat insulating portion or the first load lock chamber is removed at the boundary between the first and second load lock chambers. The thin film forming apparatus according to claim 5, further comprising a cooling unit that prevents the second load lock chamber from being transmitted to the second load lock chamber .

前記ベントガス導入系は、第一の排気速度で排気後、前記第一の排気速度より高い排気速度で排気するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の薄膜形成装置。 2. The thin film forming apparatus according to claim 1, wherein the vent gas introduction system is configured to exhaust at a higher exhaust speed than the first exhaust speed after being exhausted at a first exhaust speed .

前記処理チャンバーは、スパッタリングチャンバーであることを特徴とする請求項１に記載の薄膜形成装置。The thin film forming apparatus according to claim 1, wherein the processing chamber is a sputtering chamber.

前記冷却機構は前記ロック内ステージに設けられた空洞に冷媒を供給する機構であり、空洞に接続された冷媒供給管及び冷媒排出管と、前記冷媒排出管を通して排出された冷媒を所定温度に冷却しながら前記冷媒供給管を通して空洞内に供給するサーキュレータから構成されている請求項３に記載の薄膜形成装置。The cooling mechanism is a mechanism for supplying refrigerant to a cavity provided in the stage in the lock, and cools the refrigerant discharged through the refrigerant supply pipe and the refrigerant discharge pipe connected to the cavity to a predetermined temperature. The thin film forming apparatus according to claim 3, further comprising a circulator that supplies the cavity through the refrigerant supply pipe.

１枚又は２枚のみの基板が内部に滞留するロードロックチャンバーであって、A load lock chamber in which only one or two substrates are retained;
内部を所定の真空圧力に排気する排気系及び内部を大気圧に戻すベントガス導入系と、An exhaust system for exhausting the interior to a predetermined vacuum pressure and a vent gas introduction system for returning the interior to atmospheric pressure;
成膜処理に先立ち基板を加熱して脱ガスを行う脱ガス機構と、A degassing mechanism for degassing by heating the substrate prior to the film formation process;
成膜処理後に基板を冷却する冷却機構と、A cooling mechanism for cooling the substrate after the film formation process;
前記冷却機構による基板冷却後に前記ベントガス導入系によりベントを行なうように制御するコントローラとを備えることを特徴とするロードロックチャンバー。 A load lock chamber comprising: a controller that controls to vent by the vent gas introduction system after the substrate is cooled by the cooling mechanism.