JPH11504386A - オンボードサービスモジュールを有するスパッタリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、基板（４２）をスパッタリングするスパッタリング装置（５０）に関する。スパッタリング装置（５０）は、成膜用の少なくとも１つのプロセスモジュール（２０、２２、２４）を有する中央筐体（１２）を備え、プロセスモジュールは、中央筐体（１２）と連通され、基板（４２）上の成膜に関連して用いられる第１の部材を有する。また、スパッタリング装置（５０）は、中央筐体（１２）と連通された少なくとも１つのサービスモジュール（５２）を備え、サービスモジュール（５２）は、第１の部材を交換するための少なくとも１つの交換部材を有する。中央筐体（１２）は、第１の部材を交換するために、第１の部材をプロセスモジュール（２０、２２、２４）からサービスモジュール（５２）に搬送するとともに、交換部材をサービスモジュール（５２）からプロセスモジュール（２０、２２、２４）に搬送するロボット手段（４０）を備える。また、サービスモジュール（５２）は、使用前に交換部材の表面の蒸散ガスを所定のレベルに低減するために、サービスモジュール（５２）を高真空状態に排気する専用ポンプ（６０）を備える。

Description

【発明の詳細な説明】 オンボードサービスモジュールを有するスパッタリング装置 米国特許第４、９０９、６９５号の開示内容を、本明細書にて引用する。 技術分野 本発明は、基板上に薄膜をスパッタリングするスパッタリング装置に関し、特 に、フィクスチャを高真空のもとに保管するオンボードサービスモジュールを有 するスパッタリング装置に関する。 背景技術 スパッタリングプロセスは、一般的に集積回路（ＩＣ）の製造に用いられる。 このスパッタリングプロセスは、シリコンウェハあるいは砒化ガリウムウェハ等 の基板上に金属薄膜を形成する工程を含む。複数の基板を同時にスパッタリング することができるスパッタリングシステムがよく用いられる。このようなスパッ タリングシステムは、スパッタリングプロセスを行うための高真空に排気するこ とができる複数のプロセスモジュールを有する。さらに、各プロセスモジュール は、材料をたたき出して基板上に金属層を形成するために用いられるソースター ゲットを有する。ターゲットは、使用されている間に材料がたたき出されること によって消耗されるので交 換が必要となり、ターゲットのライフサイクルが定まる。例えば、典型的なター ゲットは、消耗されるまでに、厚さ１ミクロンの層を約５０００〜１００００枚 の基板上に堆積させることができる十分な材料を有しており、この分の材料がス パッタリングによってたたき出され、スパッタリングが中止され消耗されたター ゲットが交換されるときがライフサイクルの終了時となる。通常、ターゲットを 交換するときは、プロセスモジュールの真空を破って大気圧にし、手動でプロセ スモジュールを開いてターゲットを交換し、ターゲットの交換が完了すると、プ ロセスモジュールを閉じて密閉し、プロセスモジュールを排気して高真空にする 。 図１に、クラスタツール構成を有する従来のスパッタリングのシステム１０の 一部破綻平面図を示す。システム１０は、内部に中央チャンバ１４を有する中央 筐体１２と、中央チャンバ１４を高真空に排気するシステムポンプ（図示せず） とを備えている。中央チャンバ１４は、基板４２を搬入する基板用の搬入ロード ロック１６と、基板４２を搬出する搬出ロードロック１８とを備えている。シス テム１０は、さらに、基板をスパッタリングする複数のプロセスモジュールを有 している。具体的には、システム１０は、図１に示すように、第１、第２、第３ のプロセスモジュール２０、２２、２４を備える。第１、第２、第３のプロセス モジュール２０、２２、２４と中央チャンバ１４は、連通している。また、第１ 、第２、第３のプロセスモジュール２０、２２、２４は、それぞれプロセスモジ ュールを高真空に排気するモジュールポンプ（図示せず）と、プロセスモジュー ルの真空を破って大気圧にするベントバルブ（図示せず）とを備えている。さら に、システム１０は、他のモジュールを追加 するときに使用される第１、第２のポート２６、２８を有している。 第１、第２、第３、第４、第５のモジュールバルブ３０、３２、３４、３６、 ３８は、第１、第２、第３のプロセスモジュール２０、２２、２４と、第１、第 ２のポート２６、２８とにそれぞれ配設されている。第１、第２、第３のモジュ ールバルブ３０、３２、３４が開くと、それぞれが配設されているプロセスモジ ュール２０、２２、２４と中央チャンバ１４が連通する。また、第１、第２、第 ３のモジュールバルブ３０、３２、３４が閉じると、それぞれが配設されている プロセスモジュール２０、２２、２４と中央チャンバ１４は分離される。 また、システム１０は、中央チャンバ１４内に配設されたロボットアーム４０ を有している。ロボットアーム４０は、搬入ロードロック１６と搬出ロードロッ ク１８の間、及び第１、第２、第３のプロセスモジュール２０、２２、２４間で 必要に応じて、基板４２を搬送する。 プロセスモジュールにおいて、基板４２を支持し、基板４２上に材料を確実に 堆積させる目的で、種々の装置やフィクスチャや関連部品（図示せず）が用いら れる。これらには、基板４２をスパッタリングする際に、基板４２を支持するた めのクランプリングあるいはクランプフィンガー機構として知られているフィク スチャが含まれる。他のフィクスチャとしては、基板４２に隣接して配設され、 クランプリングあるいはクランプフィンガーアッセンブリの部分を保護するため の成膜シールドがある。また、コリメータプレートとして知られている基板４２ 上の材料の堆積の角度を制御するためフィクスチャも用いられる。このプロセス モジュール内では、基板４ ２に材料を確実に堆積させるための他の装置やフィクスチャや道具を用いること もできる。これらのフィクスチャは、その構造や配置により多くの部分が基板４ ２に近接している。このため、基板４２上に堆積されるように意図されたターゲ ットからの材料がフィクスチャ上に堆積されてしまい、フィクスチャをターゲッ ト材料でコーティングしてしまう。これは、フィクスチャの機能や、最終的には スパッタリングプロセスに悪影響を及ぼしてしまう。具体的には、フィクスチャ が２０００〜３０００ミクロンの材料でコーティングされただけで、フィクスチ ャの機能に悪影響が生じる。したがって、フィクスチャが約２０００ミクロンの 材料でコーティングされたならば、各フィクスチャを交換することが望ましい。 このため、各フィクスチャのライフサイクルは、対応するターゲットのライフサ イクルよりはるかに短い。具体的には、ターゲットの１回の交換に対して、フィ クスチャは約５回交換されるべきであることがわかっている。 例えば、第１のプロセスモジュール２０内に配設されたフィクスチャにアクセ スして交換するには、先ず、第１のモジュールバルブ３０を閉じて、第１のプロ セスモジュール２０を中央チャンバ１４から分離する。次に、第１のプロセスモ ジュール２０の真空を破って大気圧にし、手動で開いてフィクスチャにアクセス する。次に、フィクスチャを交換し、第１のプロセスモジュール２０を手動で閉 じて密閉する。次に、第１のプロセスモジュール２０を高真空に排気した後、第 １のモジュールバルブ３０を開ける。しかしながら、このようなシステム１０に おいてフィクスチャの交換に用いられる方法には問題がある。先ず、部材の交換 をして最終的に高真空を達 成するには、かなりの時間、すなわち８時間又はそれ以上の時間が必要である。 この結果、システム１０は、長い時間スパッタリングが行われず、生産性が悪く 、運転コストが高い。また、真空のもとに置かれたことがなく、表面から蒸散す るガスの量が所定のレベルまで低減されていない新規のフィクスチャを用いる場 合、高真空を達成するのに必要な時間は長くなってしまう。さらに、第１のプロ セスモジュール２０が大気にさらされるので、システム１０が再び製造に適して いるかを調べるために、膜質の試験を繰り返し行う必要がある。また、ターゲッ トの１回の交換に対してフィクスチャは５回も交換しなければならず、システム １０がスパッタリングを行わない時間はさらに増加し、したがって、さらに生産 性が低下し、運転コストが増大してしまう。 米国特許第４、９０９、６９５号には、別のタイプのスパッタリングシステム が開示されている。この米国特許は、ハーウィット（Hurwitt）等に対して発行 され、本願出願人であるマテリアルズ・リサーチ・コーポレーション（Material s Research Corporation）に譲渡されている。この特許には、通常は基板の搬入 及び搬出に用いられる搬入出ロードロックを介して、コーティングされたウェハ を支持するフィクスチャを交換することができる製造スパッタリングシステムが 開示されている。しかしながら、このシステムは、プロセスモジュールを真空に しておくことができるが、ウェハを支持するフィクスチャの表面から蒸散するガ スの量を低減させるような真空対応処理を行わない。また、このシステムは、ウ ェハを支持するフィクスチャのみを交換できるような構成である。さらに、ウェ ハを支持するフィクスチャの交換は手動で行われるため、フィク スチャの交換に要する時間は長くなり、生産性が非常に低く、コストが高い。 そこで、本発明の目的は、プロセスモジュール内で使用されるフィクスチャの 真空対応処理を、フィクスチャがプロセスモジュール内に設置される前に行うオ ンボードサービスモジュールを有するスパッタリングシステムを提供することで ある。また、本発明の目的は、１種類以上のフィクスチャを交換することができ るオンボードサービスモジュールを有するスパッタリングシステムを提供するこ とである。また、本発明の目的は、コーティングされたフィクスチャを自動的に 交換することができるオンボードサービスモジュールを有するスパッタリングシ ステムを提供することである。さらに、本発明の目的は、ソースターゲットを交 換するまでプロセスモジュールの排気及び開放が不要となるように、十分な数の 交換用のフィクスチャ及び関連部品を保管することができるスパッタリングシス テムを提供することである。 発明の開示 本発明に係るスパッタリング装置は、基板上に成膜を行うスパッタリング装置 であって、基板上の成膜に関連して用いられる第１の部材を有する少なくとも１ つのプロセスモジュールと、第１の部材を交換するための少なくとも１つの交換 部材を有し、プロセスモジュールに取り付けられた少なくとも１つのサービスモ ジュールと、第１の部材をプロセスモジュールからサービスモジュールに搬送す るとともに、交換部材をサービスモジュールからプロセスモジュー ルに搬送して、第１の部材を交換するロボット手段とを備える。 図面の簡単な説明 図１は、従来のスパッタリングシステムの一部破綻平面図である。 図２は、本発明に係るサービスモジュールを有する基板のスパッタリングシス テムの一部破綻平面図である。 図３は、スパッタリングシステムの棚に配置されたコーティングされたフィク スチャの、図２の線３−３に沿った部分断面図である。 図４は、システムの棚に配置されているコーティングされたフィクスチャの、 図２の線３−３に沿った部分断面図である。 図５は、システムの棚から取り出されたコーティングされた交換用のフィクス チャを、図２の線３−３に沿った部分断面図である。 図６Ａは、ロボットアームにより組み立てられるフィクスチャリング及び取付 ベースの斜視図である。 図６Ｂは、上記リング及び取付ベースの部分側断面図である。 図６Ｃは、上記取付ベースに固締されたリングの部分側断面図である。 図７は、本発明の他の実施例における中央チャンバ内に配置されたラックを示 す図である。 図８は、本発明の他の実施例におけるプロセスモジュールに直接連結されたサ ービスモジュールを示す図である。 発明を実施するための最良の形態 以下、本発明を図２乃至図８を参照して説明する。図中、同じ部材については 同じ参照番号を付している。なお、図１の部材についてはそのまま用いて説明す る。図２及び図３は、本発明に係るサービスモジュール５２を有するスパッタリ ングシステム５０の構成を示す図である。図３は、中央筐体１２、中央チャンバ １４、ロボットアーム４０、第１のポート２６、第４のモジュールバルブ３６、 サービスモジュール５２の、図２の線３−３に沿った部分断面図である。サービ スモジュール５２は、第４、第５のモジュールバルブ３６、３８のいずれにも接 続できるようになっている。図３は、サービスモジュール５２が第４のモジュー ルバルブ３６に連結され、モジュールバルブ３６が開いているときの状態を示し ている。なお、以下の説明は、サービスモジュール５２が第５のモジュールバル ブ３８に連結される場合についても同様に適用される。また、ロボットアーム４ ０は、第１及び第２のポート２６、２８と直線上になっている。これにより、第 ４のモジュールバルブ３６が開いているとき、ロボットアーム４０は第１のポー ト２６を介して水平方向に延びることができる。 サービスモジュール５２は、内部にモジュールチャンバ５６を有するモジュー ル筐体５４を備え、内部のモジュールチャンバ５６を高真空に排気することがで きるように構成されている。第４のモジュールバルブ３６が開いているとき、モ ジュールチャンバ５６と中央チャンバ１４は連通する。また、第４のモジュール バルブ３６が閉じているときは、モジュールチャンバ５６は中央チャンバ１４か ら分離される。さらに、中央筐体１２は、第４のモジュールバルブ３６が開いて いるときに中央チャンバ１４とモジュールチャンバ５ ６を排気するシステムポンプ５８を備えている。また、サービスモジュール５２ は、モジュール筐体５４に取り付けられ、モジュールチャンバ５６と連通してい る専用ポンプ６０を備える。第４のモジュールバルブ３６が閉じて、モジュール チャンバ５６が中央チャンバ１４から分離されているときに、専用ポンプ６０は 、モジュールチャンバ５６を高真空に排気する。 モジュールチャンバ５６は、鉛直方向に配設され互いに離間した複数の水平棚 を有するラック６２を備えている。具体例として、第１、第２、第３、第４の棚 ７２、７４、７６、７８を図３に示す。第１、第２、第３、第４の棚７２、７４ 、７６、７８は、いずれも第１、第２、第３のプロセスモジュール２０、２２、 ２４で使用される交換用のフィクスチャを保守及び保管するのに適した大きさと なっている。また、第１、第２、第３、第４の棚７２、７４、７６、７８は、そ れぞれ１以上の交換用のフィクスチャを保守する寸法とされている。 基板４２を支持し、基板４２上に材料を確実に堆積させる目的で、種々の装置 やフィクスチャや関連部品がプロセスモジュールにおいて用いられる。これらに は、基板４２をスパッタリングする際に、基板４２を支持するためのクランプリ ングあるいはクランプフィンガー機構として知られているフィクスチャが含まれ る。他のフィクスチャとしては、基板４２に隣接して配設され、クランプリング あるいはクランプフィンガー機構の部分を保護するための成膜シールドがある。 また、コリメータプレートとして知られている基板４２への材料の堆積角度を制 御するためのフィクスチャも用いられる。このプロセスモジュール内では、基板 ４２上に材料を確実に堆積さ せるための他の装置やフィクスチャや道具を用いることもできる。これらのフィ クスチャは、その構造や配置により多くの部分が基板４２に近接している。この ため、基板４２上に堆積されるように意図されたターゲットからの材料がフィク スチャ上に堆積されてしまい、フィクスチャをターゲット材料でコーティングし てしまう。これは、フィクスチャの機能や、最終的にはスパッタリングプロセス に悪影響を及ぼしてしまう。具体的には、フィクスチャが２０００〜３０００ミ クロンの材料でコーティングされただけで、フイクスチャの機能に悪影響が生じ る。したがって、フィクスチャが約２０００ミクロンの材料でコーティングされ たならば、各フィクスチャを交換することが望ましい。この実施例では、第１、 第２、第３、第４の棚７２、７４、７６、７８が、このような交換用のフィクス チャ等の操作や保管に適用される。 本発明では、ターゲット材料でコーティングされたフィクスチャに代わって交 換される交換用のフィクスチャが、ラック６２の所定の棚に配置されている。図 ３に示すように、第１及び第２の棚７２、７４には、それぞれ所定のプロセスモ ジュールからロボットアーム４０によって取り出されたコーティングされたフィ クスチャに代わる交換用のフィクスチャ８０が保管されている。また、第３及び 第４の棚７６、７８には何も載せられていなく、所定のプロセスモジュールから 取り出されたコーティングされたフィクスチャが載せられるようになっている。 好ましい実施例においては、ラック６２は、十分な数の棚を設けており、これら の棚には、例えば各ターゲットのライフサイクル毎に必要な所定数の交換用のフ ィクスチャを保管するようになっている。例えば、ラック６２には、各ターゲッ トの １ライフサイクル間にコーティングされたフィクスチャを約５回交換することが できるような、十分な数の棚が設けられており、これらの棚に交換用のフィクス チャが保管されている。さらに、ラック６２は、モジュールチャンバ５６内を下 方に延在し、モジュール筐体５４に配設されたシール部材６８を貫通してサービ スモジュール５２の外部に延在する垂直駆動軸６６を備えている。シール部材６ ８は、高真空を維持するために十分な密閉状態を維持する。 さらに、サービスモジュール５２は、駆動軸６６に取り付けられ、駆動軸６６ 及び第１、第２、第３、第４の棚７２、７４、７６、７８を垂直に移動させる昇 降駆動機構７０を備えている。これにより、第１、第２、第３、第４の棚７２、 ７４、７６、７８は、第１のポート２６及びロボットアーム４０との個々の位置 合わせができるようになっている。したがって、第４のモジュールバルブ３６が 開いているとき、ロボットアーム４０は、第１のポート２６を介してモジュール チャンバ５６の内外に水平方向に延び縮みし、第１のポート２６に位置合わせさ れた所望の棚にアクセスすることができる。また、サービスモジュール５２を第 ５のモジュールバルブ３８に連結したときは、第１、第２、第３、第４の棚７２ 、７４、７６、７８は、第２のポート２８及びロボットアーム４０との個々の位 置合わせができるようになっている。したがって、第５のモジュールバルブ３８ が開いているとき、ロボットアーム４０は、第２のポート２８を介してモジュー ルチャンバ５６の内外に水平方向に延び縮みし、第２のポート２８に位置合わせ された所望の棚にアクセスすることができる。さらに、ロボットアーム４０に加 えて、あるいはロボットアーム４０に代わって、他のロボットアーム（図示せず ）を 用いてフィクスチャをサービスモジュール５２の内外に搬送するようにしてもよ い。 以下、図３乃至図５を参照しながらサービスモジュール５２の具体的な動作に ついて、第１のプロセスモジュール２０、第２、第３の棚７４、７６を例にとり 説明するが、以下の説明は、第２、第３のプロセスモジュール２２、２４や、第 １、第４の棚７２、７８に対しても同様に適用される。スパッタリングを行って いるとき、第１、第２、第３のプロセスモジュール２０、２２、２４は、対応す るモジュールポンプ（図示せず）により高真空に維持される。また、中央チャン バ１４、モジュールチャンバ５６は、それぞれシステムポンプ５８、専用ポンプ ６０により高真空に維持され、また、第４のモジュールバルブ３６は開いている 。コーティングされたフィクスチャを第３の棚７６に載せるため、ラック６２が 昇降駆動機構７０により垂直に移動され、第３の棚７６が第１のポート２６及び ロボットアーム４０に位置合わせされる。次に、ロボットアーム４０は、動作し てコーティングされたフィクスチャ６４を第１のプロセスモジュール２０から取 り出し、コーティングされたフィクスチャ６４を第１のポート２６付近に搬送す る（図３）。次に、ロボットアーム４０は、第１のポート２６を介してモジュー ルチャンバ５６内に延び、コーティングされたフィクスチャ６４をラック６２内 の第３の棚７６に載せる。次に、ロボットアーム４０が中央チャンバ１４内に戻 るように動かされる（図４）。次に、ラック６２が垂直に移動され、第２の棚７ ４が第１のポート２６及びロボットアーム４０に位置合わせされる。次に、ロボ ットアーム４０は、動作して、第１のポート２６を介してモジュールチャンバ５ ６内に移動し、第 ２の棚７４から交換用のフィクスチャ８０を取り出す。次に、ロボットアーム４ ０は、モジュールチャンバ５６から第１のポート２６を介して交換用のフィクス チャ８０を搬送する（図５）。次に、交換用のフィクスチャ８０は、ロボットア ーム４０により第１のプロセスモジュール２０に搬送される。以上の手順を、第 １のプロセスモジュール２０内でフィクスチャが交換される毎に繰り返す。この 結果、本発明では、コーティングされたフィクスチャを自動的に交換し、生産性 を大幅に高め、運転コストを軽減することができる。 サービスモジュール５２内に保管される交換用のフィクスチャを全て使用した ら、サービスモジュール５２に新たな交換用のフィクスチャを補充するとともに コーティングされたフィクスチャを取り出す必要がある。本発明では、この操作 は、第４のモジュールバルブ３６を閉じて、モジュールチャンバ５６を中央チャ ンバ１４から分離することにより行う。サービスモジュール５２の真空が破られ 大気圧にされてから開かれて、コーティングされたフィクスチャの取り出しや、 ラック６２の所定の棚への新たな交換用のフィクスチャの補充を行う。次に、サ ービスモジュール５２は、閉じられて密閉され、専用ポンプ６０によりモジュー ルチャンバ５６の排気が行われる。次にモジュールチャンバ５６は、交換用のフ ィクスチャの表面から蒸散するガスの量が所望のレベルまで低減されるように十 分な時間排気される。これにより、交換用のフィクスチャがプロセスモジュール ２０内でいつでも使用できるようになり、生産性を高め、コストを軽減すること ができる。なお、第４のモジュールバルブ３６が開いていると、システムポンプ ５８によってモジュールチャンバ５６を排気することができるが、モジュールチ ャンバ５６内 の真空圧が中央チャンバ１４の真空圧と略等しくなったとき、第４のモジュール バルブ３６は開かれる。 ロボットアーム４０は、その動作能力が比較的単純な動きに限られた構成とな っていることが望ましい。そのため、フィクスチャをロボットアーム４０の動作 能力に対応させて、フィクスチャがロボットアーム４０により、第１、第２、第 ３のプロセスモジュール２０、２２、２４内に正確に配置されると共に、固締さ れるようにしている。図６Ａは、基板８７を固定するための取付リング８２と取 付ベース８４を示す。取付リング８２と取付ベース８４は、それぞれ基板８７に 最適なスパッタリングができるような寸法の開口部８５を有している。取付リン グ８２は、複数の鍵穴状開口部８６を有し、各鍵穴状開口部８６は、それぞれ円 形開口部８８と帯状開口部９０からなる。取付ベース８４は、これに対応する複 数の頭部９２を有し、各頭部９２は、取付ベース８４から上方に延在する軸部９ ４により取付ベース８４に固定されている。各頭部９２は、対応する円形開口部 ８８に挿入することができるとともに、帯状開口部９０には挿入できないような 寸法となっている。各軸部９４は、対応する帯状開口部９０内に挿入されて、側 方に移動されるような寸法となっている。 基板８７は、取付リング８２と取付ベース８４の間に配置される。また、取付 リング８２は、ロボットアーム４０により、各頭部９２が対応する円形開口部８ ８に位置合わせされるように取付ベース８４の上方に配置される。図６Ｂは、頭 部９２の１つと、取付リング８２、基板８７、取付ベース８４の一部の部分断面 図である。図６Ｂに示すように、基板８７は、取付リング８２と取付ベース８４ と の間に配置される。取付リング８２は、基板８７上に、取付ベース８４の各頭部 ９２が対応する円形開口部８８を通るように降下される。図６Ｃに示すように、 ロボットアーム４０（図２）は、取付リング８２を、各軸部９４が対応する帯状 開口部９０内に側方から挿入されるように水平方向に移動させる。この位置では 、各頭部９２により、取付リング８２を取付ベース８４から取り外すことができ ないので、基板８７は取付リング８２と取付ベース８４の間に固締される。好ま しい実施例においては、ロボットアーム４０は、基板を搬送するためのエンドエ フェクタや、種々のフィクスチャを把持するためのアダプタを備える。 図７に、本発明に係る他の実施例としてのスパッタリングシステム１００を示 す。この実施例では、ラック６２は、モジュールチャンバ５６内に配置されてい る。ラック６２が垂直方向に移動できるように、モジュールチャンバ５６は、延 長された上端部１０２及び下端部１０４を有し、この中でラック６２が移動して 、第１、第２、第３、第４の棚７２、７４、７６、７８は、ロボットアーム４０ との個々の位置合わせができるようになっている。図８に、本発明に係る他の実 施例としてのスパッタリングシステム１０６を示す。この実施例では、サービス モジュール５２は、第６のモジュールバルブ１０８により、第１、第２、第３の プロセスモジュール２０、２２、２４のいずれか１つと直接連結される。図８で は、サービスモジュール５２は、第１のプロセスモジュール２０と直接連結され ている。この実施例においては、フィクスチャを搬送するために、ロボットアー ム４０あるいは専用のフィクスチャ処理機構が用いられる。さらに他の実施例に おいては、フィクスチャは、搬入ロードロ ックを介してプロセスモジュール内に直接搬入される。これにより、収納の制限 なくなり、フィクスチャを無制限に交換することができる。 以上の説明でも明らかなように、本発明に係るスパッタリング装置では、上述 した目的及び効果を達成することができることは明らかである。本発明を、具体 的な実施例を用いて説明したが、本発明は、当業者によって種々の変更や修正等 ができることはいうまでもない。したがって、本発明は、添付の請求の範囲内に おけるこれらの全ての変更等を含むものである。

【手続補正書】特許法第１８４条の４第４項 【提出日】１９９６年６月２１日 【補正内容】 請求の範囲 １． 基板上の成膜に関連して用いられる第１の部材を有する少なくとも１つの プロセスモジュールと、 上記第１の部材を交換するための少なくとも１つの交換部材を有し、上記プロ セスモジュールに着脱可能に取り付けられた少なくとも１つのサービスモジュー ルと、 上記プロセスモジュールから上記サービスモジュールを分離するバルブと、 上記バルブが開かれたときに、上記プロセスモジュール及び上記サービスモジ ュールの真空状態から必要とされる真空状態になるまでの時間が最小となるよう に、上記プロセスモジュール及び上記サービスモジュールを所定の真空状態に排 気する排気手段と、 上記第１の部材を上記プロセスモジュールから上記サービスモジュールに搬送 するとともに、上記交換部材を上記サービスモジュールから上記プロセスモジュ ールに搬送して、上記第１の部材を交換するロボット手段と、 を備える基板上に成膜を行うスパッタリング装置。 ２． 上記サービスモジュールは、上記交換部材の蒸散ガスを所定のレベルに低 減するのに適した真空状態に維持される、 ことを特徴とする請求の範囲第１項記載のスパッタリング装置。 ３． 上記交換部材を保管し、上記第１の部材を収納するための少なくとも１つ の棚を有するラックを備える、 ことを特徴とする請求の範囲第１項記載のスパッタリング装置。 ４． 上記ロボット手段に位置が合うように上記棚を移動する駆動機構を備える 、 ことを特徴とする請求の範囲第３項記載のスパッタリング装置。 ５． 上記サービスモジュールは、上記プロセスモジュールに着脱可能に取り付 けられる、 ことを特徴する請求の範囲第１項記載のスパッタリング装置。 ６． 上記サービスモジュールは、上記プロセスモジュールと一体的に形成され ている、 ことを特徴とする請求の範囲第１項記載のスパッタリング装置。 ７． 上記サービスモジュールを上記プロセスモジュールから分離するバルブを 備える、 ことを特徴とする請求の範囲第１項記載のスパッタリング装置。 ８． 上記サービスモジュールは、該サービスモジュールをガスが蒸散するのに 適した真空レベルに排気するポンプを備える、 ことを特徴とする請求の範囲第１記載のスパッタリング装置。 ９． 基板上の成膜に関連して用いられる第１の部材を有する少なくとも１つの プロセスモジュールと、 上記第１の部材を交換するための少なくとも１つの交換部材を有 し、該交換部材の蒸散ガスを所定のレベルに低減するのに適した真空状態に維持 される少なくとも１つのサービスモジュールと、 上記プロセスモジュールと上記サービスモジュールの間に着脱可能に取り付け られた中央筐体と、 上記中央筐体及び上記プロセスモジュールから上記サービスモジュールを分離 するバルブと、 上記バルブが開かれたときに、上記プロセスモジュール、上記サービスモジュ ール及び上記中央筐体の真空状態から必要とされる真空状態になるまでの時間が 最小となるように、上記プロセスモジュール、上記サービスモジュール及び上記 中央筐体を所定の真空状態に排気する排気手段と、 上記第１の部材を上記真空状態で交換するために、上記中央筐体内に配置され 、上記第１の部材を上記プロセスモジュールから上記サービスモジュールに搬送 するとともに、上記交換部材を上記サービスモジュールから上記プロセスモジュ ールに搬送する少なくとも１つのロボット手段と、 を備える基板上に成膜を行うスパッタリング装置。 １０． 上記交換部材を保管し、上記第１の部材を収納するための少なくとも１ つの棚を有するラックを備える、 ことを特徴とする請求の範囲第９項記載のスパッタリング装置。 １１． 上記ロボット手段に位置が合うように上記棚を移動する駆動機構を備え る、 ことを特徴とする請求の範囲第１０項記載のスパッタリング装置。 １２． 上記サービスモジュールは、上記中央筐体に着脱可能に取り付けられる 、 ことを特徴する請求の範囲第９項記載のスパッタリング装置。 １３． 上記サービスモジュールは、上記プロセスモジュールに着脱可能に取り 付けられる、 ことを特徴とする請求の範囲第９項記載のスパッタリング装置。 １４． 上記サービスモジュールを上記プロセスモジュールから分離するバルブ を備える、 ことを特徴とする請求の範囲第９項記載のスパッタリング装置。 １５． 上記サービスモジュールは、該サービスモジュールをガスが蒸散するの に適した真空レベルに排気するポンプを備える、 ことを特徴とする請求の範囲第９項記載のスパッタリング装置。 １６． 基板上の成膜に関連して用いられる第１の部材を有する少なくとも１つ のプロセスモジュールと、 上記第１の部材を交換するための少なくとも１つの交換部材を有し、上記交換 部材の蒸散ガスを所定のレベルに低減するのに適した真空状態に維持される少な くとも１つのサービスモジュールと、 上記プロセスモジュールと上記サービスモジュールの間に連通するように着脱 可能に取り付けられた中央筐体と、 上記中央筐体及び上記プロセスモジュールから上記サービスモジュールを分離 するバルブと、 上記バルブが開かれたときに、上記プロセスモジュール、上記サ ービスモジュール及び上記中央筐体の真空状態から必要とされる真空状態になる までの時間が最小となるように、上記プロセスモジュール、上記サービスモジュ ール及び上記中央筐体を所定の真空状態に排気する排気手段と、 上記第１の部材を上記真空状態で交換するために、上記中央筐体内に配置され 、上記第１の部材を上記プロセスモジュールから上記サービスモジュールに搬送 するとともに、上記交換部材を上記サービスモジュールから上記プロセスモジュ ールに搬送する少なくとも１つのロボット手段と、 上記交換部材を上記サービルモジュール内に保管する保管手段と、 上記ロボットアームが、上記第１の部材を上記保管手段内に配置するとともに 、上記交換部材を上記真空状態で上記保管手段から上記プロセスモジュールに搬 送できるように、上記保管手段を上記サービスモジュール内で移動する駆動機構 と、 を備える基板上に成膜を行うスパッタリング装置。 【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】１９９７年１月２日 【補正内容】 成するには、かなりの時間、すなわち８時間又はそれ以上の時間が必要である。 この結果、システム１０は、長い時間スパッタリングが行われず、生産性が悪く 、運転コストが高い。また、真空のもとに置かれたことがなく、表面から蒸散す るガスの量が所定のレベルまで低減されていない新規のフィクスチャを用いる場 合、高真空を達成するのに必要な時間は長くなってしまう。さらに、第１のプロ セスモジュール２０が大気にさらされるので、システム１０が再び製造に適して いるかを調べるために、膜質の試験を繰り返し行う必要がある。また、ターゲッ トの１回の交換に対してフィクスチャは５回も交換しなければならず、システム １０がスパッタリングを行わない時間はさらに増加し、したがって、さらに生産 性が低下し、運転コストが増大してしまう。 米国特許第５、０６５、６９８号には、搬入チャンバと搬出チャンバとの間に 直列に配置された複数の成膜チャンバを有するスパッタリングシステムが開示さ れている。各成膜チャンバは、それぞれ対応する専用の真空チャンバに連結され 、この真空チャンバ内で、成膜チャンバ内で用いられる成膜シールド部材を新規 のものと交換することができるようになっている。 ＤＥ−Ａ−４０３７５８０には、各成膜チャンバ毎に交換チャンバが設けられ ているスパッタリングシステムが開示されている。 米国特許第４、９０９、６９５号には、別のタイプのスパッタリングシステム が開示されている。この米国特許は、ハーウィット（Hurwitt）等に対して発行 され、本願出願人であるマテリアルズ・リサーチ・コーポレーション（Material s Research Corporation）に譲渡されている。この特許には、通常は基板の搬入 及び搬出に用いられる搬入出ロードロックを介して、コーティングされたウェハ を支持するフィクスチャを交換することができる製造スパッタリングシステムが 開示されている。しかしながら、このシステムは、 プロセスモジュールを真空にしておくことができるが、ウェハを支持するフィク スチャの表面から蒸散するガスの量を低減させるような真空対応処理を行わない 。また、このシステムは、ウェハを支持するフィクスチャのみを交換できるよう な構成である。さらに、ウェハを支持するフィクスチャの交換は手動で行われる ため、フィク スチャの交換に要する時間は長くなり、生産性が非常に低く、コストが高い。 そこで、本発明の目的は、プロセスモジュール内で使用されるフィクスチャの 真空対応処理を、フィクスチャがプロセスモジュール内に設置される前に行うオ ンボードサービスモジュールを有するスパッタリングシステムを提供することで ある。また、本発明の目的は、１種類以上のフィクスチャを交換することができ るオンボードサービスモジュールを有するスパッタリングシステムを提供するこ とである。また、本発明の目的は、コーティングされたフィクスチャを自動的に 交換することができるオンボードサービスモジュールを有するスパッタリングシ ステムを提供することである。さらに、本発明の目的は、ソースターゲットを交 換するまでプロセスモジュールの排気及び開放が不要となるように、十分な数の 交換用のフィクスチャ及び関連部品を保管することができるスパッタリングシス テムを提供することである。 発明の開示 本発明に係るスパッタリング装置は、基板上に成膜を行うスパッタリング装置 であって、基板上に成膜を行う際の堆積プロセスに用いられる第１の部材を有す るプロセスチャンバをそれぞれ備えた複数の成膜用のプロセスモジュールと、プ ロセスモジュール内の第１の部材を交換するための少なくとも１つの交換部材を 有し、該交換部材の蒸散ガスを所定のレベルに低減するのに適した真空状態に維 持されるサービスモジュールと、サービスモジュールをプロセスモジュールから 分離するバルブと、サービスモジュール及びプロセスモジュールの排気を行う排 気手段と、第１の部材を真空下で交換するために、第１の部材をプロセスモジュ ールからサービスモジュー ルに搬送するとともに、交換部材をサービスモジュールからプロセスモジュール に搬送する搬送手段と、各プロセスモジュール及びサービスモジュールが着脱可 能に取り付けられる中央筐体と、を備え、サービスモジュールは１つであり、バ ルブは、サービスモジュールを中央筐体及び各プロセスモジュールから分離し、 排気手段は、各プロセスモジュール、サービスモジュール及び中央筐体を真空状 態に排気するためのものであり、バルブが開かれているとき、各プロセスモジュ ール、サービスモジュール及び中央筐体を十分に排気して真空状態を維持し、搬 送手段は、中央筐体内に配置された単一のロボット手段であり、ロボット手段は 、第１の部材を所定のプロセスモジュールからサービスモジュールに搬送すると ともに、交換部材をサービスモジュールから所定のプロセスモジュールに搬送し て、 第１の部材を真空下で交換する。 図面の簡単な説明 図１は、従来のスパッタリングシステムの一部破綻平面図である。 図２は、本発明に係るサービスモジュールを有する基板のスパッタリングシス テムの一部破綻平面図である。 図３は、スパッタリングシステムの棚に配置されたコーティングされたフィク スチャの、図２の線３−３に沿った部分断面図である。 図４は、システムの棚に配置されているコーティングされたフィクスチャの、 図２の線３−３に沿った部分断面図である。 図５は、システムの棚から取り出されたコーティングされた交換用のフィクス チャを、図２の線３−３に沿った部分断面図である。 図６Ａは、ロボットアームにより組み立てられるフィクスチャリング及び取付 ベースの斜視図である。 図６Ｂは、上記リング及び取付ベースの部分側断面図である。 図６Ｃは、上記取付ベースに固締されたリングの部分側断面図である。 図７は、本発明の他の実施例における中央チャンバ内に配置されたラックを示 す図である。 図８は、本発明の他の実施例におけるプロセスモジュールに直接連結されたサ ービスモジュールを示す図である。 発明を実施するための最良の形態 ックを介してプロセスモジュール内に直接搬入される。これにより、収納の制限 なくなり、フィクスチャを無制限に交換することができる。 請求の範囲 １． 基板上に成膜を行う際の堆積プロセスに用いられる第１の部材を有するプ ロセスチャンバをそれぞれ備えた複数の成膜用のプロセスモジュール（２０、２ ２、２４）と、 上記プロセスモジュール（２０、２２、２４）内の上記第１の部材を交換する ための少なくとも１つの交換部材（８０）を有し、該交換部材（８０）の蒸散ガ スを所定のレベルに低減するのに適した真空状態に維持されるサービスモジュー ル（５２）と、 上記サービスモジュール（５２）を上記プロセスモジュール（２０、２２、２ ４）から分離するバルブ（３２、３４、３６）と、 上記サービスモジュール（５２）及び上記プロセスモジュール（２０、２２、 ２４）の排気を行う排気手段（５８）と、 上記第１の部材を真空下で交換するために、上記第１の部材を上記プロセスモ ジュール（２０、２２、２４）から上記サービスモジュール（５２）に搬送する とともに、上記交換部材（８０）を上記サービスモジュール（５２）から上記プ ロセスモジュール（２０、２２、２４）に搬送する搬送手段（４０）と、 上記各プロセスモジュール（２０、２２、２４）及び上記サービスモジュール （５２）が着脱可能に取り付けられる中央筐体（１４）と、 を備え、 上記サービスモジュール（５２）は１つであり、上記バルブ（３２、３４、３ ６）は、上記サービスモジュール（５２）を上記中央筐体（１４）及び上記各プ ロセスモジュール（２０、２２、２４）から分離し、上記排気手段（５８）は、 上記各プロセスモジュール（２０、２２、２４）、上記サービスモジュール（５ ２）及び上記中央筐体（１４）を真空状態に排気するためのものであり、上記バ ルブ（３２、３４、３６）が開かれているとき、上記各プロセスモジュール（２ ０、２２、２４）、上記サービスモジュール（５２）及び上記中央筐体（１４） を十分に排気して真空状態を維持し、上記搬送手段は、上記中央筐体（１４）内 に配置された単一のロボット手段（４０）であり、上記ロボット手段（４０）は 、上記第１の部材を所定のプロセスモジュール（２０、２２、２４）から上記サ ービスモジュール（５２）に搬送するとともに、上記交換部材（８０）を上記サ ービスモジュール（５２）から上記所定のプロセスモジュール（２０、２２、２ ４）に搬送して、上記第１の部材を真空下で交換する、 ことを特徴とする基板上に成膜を行うスパッタリング装置（５０、１００）。 ２． 上記交換部材（８０）を上記サービスモジュール（５２）内に保管する保 管手段（６２）と、 上記ロボット手段（４０）が、上記第１の部材を上記保管手段（６２）内に置 くとともに、上記交換部材（８０）を真空下で上記保管手段（６２）から上記所 定のプロセスモジュール（２０、２２、２４）に搬送することができるように、 上記保管手段（６２）を上記サービスモジュール（５２）内で移動する駆動機構 （７０）と、 を備えることを特徴とする請求の範囲第１項記載のスパッタリング装置。 ３． 上記交換部材（８０）を保管し、上記第１の部材を収納するための少なく とも１つの棚（７２〜７８）を有するラック（６２）からなる保管手段を備える 、 ことを特徴とする請求の範囲第１項又は第２項記載のスパッタリング装置。 ４． 上記ロボット手段（４０）に位置が合うように上記棚（７２〜７８）を移 動する駆動機構（７０）を備える、 ことを特徴とする請求の範囲第３項記載のスパッタリング装置。 ５． 上記サービスモジュール（５２）は、該サービスモジュール（５２）を蒸 散ガスの低減に適した真空レベルに排気するポンプ（６０）を備える、 ことを特徴とする請求の範囲第１乃至第４項のいずれか１項記載のスパッタリ ング装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，Ｕ Ｇ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，Ｂ Ｙ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ， ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，Ｌ Ｖ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ， ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ 【要約の続き】 ０）を備える。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 基板上の成膜に関連して用いられる第１の部材を有する少なくとも１つの プロセスモジュールと、 上記第１の部材を交換するための少なくとも１つの交換部材を有し、上記プロ セスモジュールに取り付けられた少なくとも１つのサービスモジュールと、 上記第１の部材を上記プロセスモジュールから上記サービスモジュールに搬送 するとともに、上記交換部材を上記サービスモジュールから上記プロセスモジュ ールに搬送して、上記第１の部材を交換するロボット手段と、 を備える基板上に成膜を行うスパッタリング装置。 ２． 上記サービスモジュールは、上記交換部材の蒸散ガスを所定のレベルに低 減するのに適した高真空状態に維持される、 ことを特徴とする請求の範囲第１項記載のスパッタリング装置。 ３． 上記交換部材を保管し、上記第１の部材を収納するための少なくとも１つ の棚を有するラックを備える、 ことを特徴とする請求の範囲第１項記載のスパッタリング装置。 ４． 上記ロボット手段に位置が合うように上記棚を移動する駆動機構を備える 、 ことを特徴とする請求の範囲第３項記載のスパッタリング装置。 ５． 上記サービスモジュールは、上記プロセスモジュールに着脱可能に取り付 けられる、 ことを特徴する請求の範囲第１項記載のスパッタリング装置。 ６． 上記サービスモジュールは、上記プロセスモジュールと一体的に形成され ている、 ことを特徴とする請求の範囲第１項記載のスパッタリング装置。 ７． 上記サービスモジュールを上記プロセスモジュールから分離するバルブを 備える、 ことを特徴とする請求の範囲第１項記載のスパッタリング装置。 ８． 上記サービスモジュールは、該サービスモジュールを高真空状態に排気す るポンプを備える、 ことを特徴とする請求の範囲第１記載のスパッタリング装置。 ９． 基板上の成膜に関連して用いられる第１の部材を有する少なくとも１つの プロセスモジュールと、 上記第１の部材を交換するための少なくとも１つの交換部材を有し、該交換部 材の蒸散ガスを所定のレベルに低減するのに適した高真空状態に維持される少な くとも１つのサービスモジュールと、 上記プロセスモジュールと上記サービスモジュールの間に取り付けられた中央 筐体と、 上記第１の部材を上記高真空状態で交換するために、上記中央筐体内に配置さ れ、上記第１の部材を上記プロセスモジュールから上 記サービスモジュールに搬送するとともに、上記交換部材を上記サービスモジュ ールから上記プロセスモジュールに搬送する少なくとも１つのロボット手段と、 を備える基板上に成膜を行うスパッタリング装置。 １０． 上記交換部材を保管し、上記第１の部材を収納するための少なくとも１ つの棚を有するラックを備える、 ことを特徴とする請求の範囲第９項記載のスパッタリング装置。 １１． 上記ロボット手段に位置が合うように上記棚を移動する駆動機構を備え る、 ことを特徴とする請求の範囲第１０項記載のスパッタリング装置。 １２． 上記サービスモジュールは、上記中央筐体に着脱可能に取り付けられる 、 ことを特徴する請求の範囲第９項記載のスパッタリング装置。 １３． 上記サービスモジュールは、上記プロセスモジュールに着脱可能に取り 付けられる、 ことを特徴とする請求の範囲第９項記載のスパッタリング装置。 １４． 上記サービスモジュールを上記プロセスモジュールから分離するバルブ を備える、 ことを特徴とする請求の範囲第９項記載のスパッタリング装置。 １５． 上記サービスモジュールは、該サービスモジュールを上記高真空状態に 排気するポンプを備える、 ことを特徴とする請求の範囲第９項記載のスパッタリング装置。 １６． 基板上の成膜に関連して用いられる第１の部材を有する少なくとも１つ のプロセスモジュールと、 上記第１の部材を交換するための少なくとも１つの交換部材を有し、上記交換 部材の蒸散ガスを所定のレベルに低減するのに適した高真空状態に維持される少 なくとも１つのサービスモジュールと、 上記プロセスモジュールと上記サービスモジュールの間に連通するように取り 付けられた中央筐体と、 上記第１の部材を上記高真空状態で交換するために、上記中央筐体内に配置さ れ、上記第１の部材を上記プロセスモジュールから上記サービスモジュールに搬 送するとともに、上記交換部材を上記サービスモジュールから上記プロセスモジ ュールに搬送する少なくとも１つのロボット手段と、 上記交換部材を上記サービルモジュール内に保管する保管手段と、 上記ロボットアームが、上記第１の部材を上記保管手段内に配置するとともに 、上記交換部材を上記真空状態で上記保管手段から上記プロセスモジュールに搬 送できるように、上記保管手段を上記サービスモジュール内で移動する駆動機構 と、 を備える基板上に成膜を行うスパッタリング装置。 １７． 保管手段は、複数の棚を有するラックを備える、 ことを特徴とする請求の範囲第１６項記載のスパッタリング装置。 １８． 上記サービスモジュールは、該サービスモジュールを排気 する専用のポンプを備える、 ことを特徴とする請求の範囲第１６項記載のスパッタリング装置。