JP2019019392A - スパッタ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】シャッターの開閉時にシャッターとシールド板との接触を抑制することができるスパッタ装置を提供することを目的とする。【解決手段】スパッタ装置１００は、スパッタチャンバー４と、シャッター１４と、駆動部とを備えている。シャッター１４は、開口部２０を覆うことが可能な平板状の本体部１４ａと、本体部１４ａと一体的に設けられかつ本体部１４ａを回動可能に支持する軸部１４ｂとを有している。軸部１４ｂは、駆動部から本体部１４ａに渡って延在し、シャッター１４が開いた状態で本体部１４ａの一部が開口部２０に位置し、シャッター１４が開いた状態で本体部１４ａにおける開口部２０に位置する部分に、本体部１４ａの他の部分の厚みより薄い薄肉部１４ｃが設けられている。【選択図】図４

Description

本発明は、スパッタ装置が備えるシャッターに関するものである。

スパッタ装置は、開口部を介して対向する被処理ウエハと成膜材料となるターゲットが配置されるスパッタチャンバーと、開口部を開閉するシャッターとを備えている。シャッターは、板状であって、開口部の外側に位置する回転軸を中心とする回転運動を利用して開口部を開閉する。

装置をコンパクトなものとするため、チャンバーの大きさが制限されるような場合、シャッターの可動範囲が制限されることになる。そのため、シャッターが開いた状態でも、開口部にシャッターの一部が位置するようになっていた。なお、シャッターの一部が開口部に位置する範囲は、被処理ウエハ全面における一様な成膜に影響が生じない範囲である。

例えば特許文献１には、基板に逆スパッタを行い、ターゲットにはプレスパッタを行うシャッターと、成膜時に基板上の膜厚を均等にするための膜厚補正板とを備えたスパッタリング装置が開示されている。この装置では、成膜時には、基板とターゲットとの間からシャッターを退避させ、基板とターゲットとの間に膜厚補正板を配置させる。

特開平４−１７３９７２号公報

上記の装置では、シャッターを動作させ、シャッターが開いた状態でウエハに成膜を行っているが、上記の構造の場合、シャッターが開いた状態でシャッターにおける開口部に位置する部分に、成膜時に膜が付着する。膜が付着、堆積することでこの部分が盛り上がる。開口部と被処理ウエハとの間において開口部の周縁部に渡って、接地されたシールド板が設けられている場合がある。この場合、膜が付着し盛り上がった部分とシールド板が接触し、発塵および搬送トラブルを発生する可能性があった。これは、一回の処理で成膜する膜の厚さが厚くなることに伴って顕在化する傾向にあった。

特許文献１に記載の装置では、シャッターに膜が付着しないものの膜厚補正板に膜が付着するため、上記の装置の場合と同様の問題が発生する可能性があった。

そこで、本発明は、シャッターの開閉時にシャッターとシールド板との接触を抑制することができるスパッタ装置を提供することを目的とする。

本発明に係るスパッタ装置は、開口部を有し、かつ、前記開口部を介して対向する被処理ウエハとターゲットが配置されるスパッタチャンバーと、前記開口部を開閉するシャッターと、前記シャッターの開閉を駆動する駆動部とを備え、前記シャッターは、前記開口部を覆うことが可能な平板状の本体部と、前記本体部と一体的に設けられかつ前記本体部を回動可能に支持する軸部とを有し、前記軸部は、前記駆動部から前記本体部に渡って延在し、前記シャッターが開いた状態で前記本体部の一部が前記開口部に位置し、前記シャッターが開いた状態で前記本体部における前記開口部に位置する部分に、前記本体部の他の部分の厚みより薄い薄肉部が設けられたものである。

本発明によれば、シャッターが開いた状態で本体部の一部が開口部に位置し、シャッターが開いた状態で本体部における開口部に位置する部分に、本体部の他の部分の厚みより薄い薄肉部が設けられた。

したがって、シャッターが開いた状態で本体部における開口部に位置する部分に膜が付着しても、この部分が本体部の他の部分の厚みより厚くなることを抑制するため、シャッターの開閉時にシャッターとシールド板との接触を抑制することができる。

実施の形態１に係るスパッタ装置の平面図である。 実施の形態１に係るスパッタ装置におけるシャッターを閉じた状態の開口部の拡大正面図である。 実施の形態１に係るスパッタ装置におけるシャッターを開けた状態の開口部の拡大正面図である。 実施の形態１に係るスパッタ装置のシャッターの正面図である。 実施の形態１に係るスパッタ装置のシャッターの断面図である。 実施の形態１の変形例１に係るスパッタ装置のシャッターの正面図である。 実施の形態１の変形例２に係るスパッタ装置のシャッターの断面図である。 実施の形態１の変形例３に係るスパッタ装置のシャッターの正面図である。 実施の形態１の変形例３に係るスパッタ装置のシャッターの断面図である。 実施の形態１の変形例４に係るスパッタ装置のシャッターの正面図である。 実施の形態１の変形例５に係るスパッタ装置のシャッターの断面図である。 実施の形態２に係るスパッタ装置の遮蔽板の正面図である。 前提技術に係るスパッタ装置のシャッターの断面図である。

＜実施の形態１＞
本発明の実施の形態１について、図面を用いて以下に説明する。図１は、実施の形態１に係るスパッタ装置１００の平面図である。

図１に示すように、スパッタ装置１００は、ロードロックチャンバー１、ツインローダーチャンバー２、クリーニングチャンバー３、およびスパッタチャンバー４を備えている。

スパッタチャンバー４は、ＤＣカソード部５，６，７、アーム８、およびシャッター１４，１５，１６を備えている。ＤＣカソード部５はスパッタチャンバー４の前面の外側に設けられている。ＤＣカソード部６はスパッタチャンバー４の右側面の外側に設けられている。また、ＤＣカソード部７はスパッタチャンバー４の後面の外側に設けられている。アーム８は、スパッタチャンバー４の内部に設けられている。アーム８は十字状であり、アーム８の４つの先端に４つのウエハ１０，１１，１２，１３がそれぞれ保持されている。なお、ウエハ１０，１１，１２，１３が被処理ウエハに相当する。

ＤＣカソード部５，６，７の内部にターゲットが配置されている。スパッタチャンバー４の前面、右側面、および後面には円形状の開口部が設けられ、ウエハ１０，１１，１２と、ＤＣカソード部５，６，７の内部に配置されたターゲットは、開口部を介して対向している。また、開口部とウエハ１０，１１，１２，１３との間において開口部の周縁部には、接地されたシールド板が設けられている。

次に、スパッタ装置１００で行われる処理について簡単に説明する。はじめにカセット投入口から被処理ウエハが収納されたウエハカセットをロードロックチャンバー１内に取り込み、ロードロックチャンバー１内を真空状態にする。その後、ロードロックチャンバー１からツインローダーチャンバー２のＩＮ側として設けられた収納部に全ウエハが１枚ずつベルト搬送される。ツインローダーチャンバー２のＩＮ側の収納部からクリーニングチャンバー３内のアーム１７に１枚ずつベルト搬送される。ここで、ベルト搬送は、ロードロックチャンバー１、ツインローダーチャンバー２、クリーニングチャンバー３、およびスパッタチャンバー４に渡って設けられたベルト１８を動作させることで行われる。ベルト１８の両端部、すなわちロードロックチャンバー１およびスパッタチャンバー４に配置された部分の両サイドにはガイド１９が設けられている。ベルト１８におけるスパッタチャンバー４に配置された部分の端部には一対のストッパ１９ａが設けられている。アーム１７に搬送（セット）されたウエハは、アーム１７が時計回り（図中矢印方向）、または反時計回りで９０度回転することでクリーニングチャンバー３内の加熱領域Ｈまたはスパッタエッチング領域Ｅのいずれかに移送され、スパッタ膜形成の前処理が行われる。この前処理について、加熱領域Ｈではウエハに付着している残留ガス等を除くためにウエハが加熱処理され、スパッタエッチング領域Ｅではウエハ表面に形成される自然酸化膜を取り除くためにウエハ表面がエッチング処理される。なお、加熱処理は主に単層、または多層金属配線の第１層目を形成する際に行い、エッチング処理は主に多層金属配線の第２層目以降を形成する際に行う。前処理が完了するとアーム１７が９０度回転し、前処理を終えたウエハがスパッタチャンバー４内のアーム８にベルト搬送される。このとき、図１ではアーム８がウエハを鉛直に立てた状態で保持しているが、クリーニングチャンバー３との間でウエハが搬送される際は、水平な状態でウエハの授受が行われ、そのための機構をアーム８は備えている。そして、アーム８に搬送、保持されたウエハに対してスパッタ膜形成のため、アーム８が反時計回り９０度単位で回転し、ＤＣカソード部５，６，７の３箇所にてスパッタリングされる。スパッタリングされたウエハは、クリーニングチャンバー３を通ってツインローダーチャンバー２のＯＵＴ側収納部に搬送される。ツインローダーチャンバー２のＩＮ側収納部内全ウエハについてスパッタ膜が形成され、ＯＵＴ側収納部に全ウエハが搬送されたら、次にロードロックチャンバー１内のウエハカセットに搬送され、全ウエハが搬送された後、ロードロックチャンバー１内を大気圧にしてウエハカセットを取り出して一連の処理が完了する。

次に、シャッター１４，１５，１６について説明する。図２は、スパッタ装置１００におけるシャッター１４を閉じた状態の開口部２０の拡大正面図である。図３は、スパッタ装置１００におけるシャッター１４を開けた状態の開口部２０の拡大正面図である。いずれの図も、ＤＣカソード部５側から開口部２０を視たもので、開口部２０は円形状である。図４は、スパッタ装置１００のシャッター１４の正面図である。図５は、スパッタ装置１００のシャッター１４の断面図であり、図４のＡ−Ａ線断面図である。

図１に示すように、シャッター１４は、スパッタチャンバー４の内部におけるＤＣカソード部５に対向する開口部とウエハ１０との間に設けられている。シャッター１５は、スパッタチャンバー４の内部におけるＤＣカソード部６に対向する開口部とウエハ１１との間に設けられている。シャッター１６は、スパッタチャンバー４の内部におけるＤＣカソード部７に対向する開口部とウエハ１２との間に設けられている。

次にシャッター１４，１５，１６の構造について説明するが、シャッター１４，１５，１６は同じ構造であるため、ここではシャッター１４について説明する。

図２と図３に示すように、シャッター１４は、スパッタチャンバー４の前面に設けられた開口部２０を開閉する部材である。図４と図５に示すように、シャッター１４は、本体部１４ａ、軸部１４ｂ、および薄肉部１４ｃを備えている。

本体部１４ａは、スパッタチャンバー４の前面に設けられた開口部２０を覆うことが可能なように円形状かつ平板状である。軸部１４ｂは、本体部１４ａと一体的に設けられ、本体部１４ａを回動可能に支持する。開口部２０の周辺部には、シャッター１４の開閉を駆動する駆動部（図示省略）が設けられている。軸部１４ｂの一端部は駆動部に連結されており、軸部１４ｂは駆動部から本体部１４ａに渡って延在している。

シャッター１４が開いた状態で本体部１４ａの一部が開口部２０に位置する。より具体的には、シャッター１４が開いた状態で本体部１４ａの周縁部の一部が開口部２０に位置する（図３参照）。

次に、薄肉部１４ｃを設けた意義について前提技術と対比しながら説明する。図１３は、前提技術に係るスパッタ装置のシャッター２４の断面図である。なお、図１３は、図５に示す断面図と同じ位置で切断した断面図であり、他の断面図においても同様である。

図１３に示すように、前提技術に係るスパッタ装置では、シャッター２４の本体部２４ａは、均一な厚みを有する平板状である。シャッター２４の本体部２４ａもシャッター１４の本体部１４ａの場合と同様に、シャッター２４が開いた状態で本体部２４ａの周縁部の一部が開口部２０に位置する。シャッター２４を動作させ、シャッター２４が開いた状態でウエハ１０に成膜を行っているが、シャッター２４が開いた状態で本体部２４ａの周縁部の一部に、成膜時に膜２５が付着しこの部分が盛り上がる。膜２５が付着し盛り上がった部分とシールド板が接触し、発塵および搬送トラブルを発生する可能性があった。

このような問題を解消するために、シャッター１４が開いた状態で本体部１４ａにおける開口部２０に位置する部分に、本体部１４ａの他の部分の厚みより薄い薄肉部１４ｃが設けられた。また、薄肉部１４ｃの厚みは一様である。

以上のように、実施の形態１に係るスパッタ装置１００では、シャッター１４が開いた状態で本体部１４ａの一部が開口部２０に位置し、シャッター１４が開いた状態で本体部１４ａにおける開口部２０に位置する部分に、本体部１４ａの他の部分の厚みより薄い薄肉部１４ｃが設けられた。また、薄肉部１４ｃの厚みは一様である。

したがって、シャッター１４が開いた状態で本体部１４ａにおける開口部２０に位置する部分に膜が付着しても、この部分が本体部１４ａの他の部分の厚みより厚くなることを抑制するため、シャッター１４の開閉時にシャッター１４とシールド板との接触を抑制することができる。

次に、実施の形態１の変形例について説明する。図６は、実施の形態１の変形例１に係るスパッタ装置１００のシャッター１４の正面図である。図６に示すように、薄肉部１４ｃは、軸部１４ｂの延在方向の側端部の延長線上に位置し直線状であってもよい。この場合、薄肉部１４ｃを形成するための加工が簡単になり、シャッター１４の歩留り向上を図ることができる。

また、図７に示すように、薄肉部１４ｃを断面視で斜めに加工してもよい。図７は、実施の形態１の変形例２に係るスパッタ装置１００のシャッター１４の断面図である。

薄肉部１４ｃは、本体部１４ａの周縁部の一部に設けられ、薄肉部１４ｃにおける本体部１４ａの外周側に対応する部分の厚みは、薄肉部１４ｃにおける本体部１４ａの内周側に対応する部分の厚みより薄くてもよい。この場合、シャッター１４における必要な強度を維持しつつ、シャッター１４の開閉時にシャッター１４とシールド板との接触を抑制することができる。

また、実施の形態１の変形例１と変形例２とを組み合わせて、薄肉部１４ｃは、軸部１４ｂの延在方向の側端部の延長線上に位置し直線状であり、かつ、薄肉部１４ｃにおける本体部１４ａの外周側に対応する部分の厚みは、薄肉部１４ｃにおける本体部１４ａの内周側に対応する部分の厚みより薄くてもよい。この場合、薄肉部１４ｃを形成するための加工が簡単になり、シャッター１４の歩留り向上を図ることができる。さらに、シャッター１４における必要な強度を維持しつつ、シャッター１４の開閉時にシャッター１４とシールド板との接触を抑制することができる。

また、図８と図９に示すように、薄肉部１４ｃを本体部１４ａの両面に設けてもよい。図８は、実施の形態１の変形例３に係るスパッタ装置１００のシャッター１４の正面図である。図９は、実施の形態１の変形例３に係るスパッタ装置１００のシャッター１４の断面図である。

薄肉部１４ｃは本体部１４ａにおける両面に設けられ、２つの薄肉部１４ｃは、軸部１４ｂの延在方向に延びる中心線を中心に線対称となる位置に位置する。この場合、シャッター１４を裏返しでも使用できるため、シャッター１４を交換することなく長期使用可能である。

また、図１０に示すように、２つの薄肉部１４ｃは、軸部１４ｂの延在方向の側端部の延長線上に位置し直線状であり、かつ、軸部１４ｂの延在方向に延びる中心線を中心に線対称となる位置に位置してもよい。図１０は、実施の形態１の変形例４に係るスパッタ装置１００のシャッター１４の正面図である。この場合、薄肉部１４ｃを形成するための加工が簡単になり、シャッター１４の歩留り向上を図ることができる。さらに、シャッター１４を交換することなく長期使用可能である。

また、図１１に示すように、薄肉部１４ｃにおける本体部１４ａの外周側に対応する部分の厚みは、薄肉部１４ｃにおける本体部１４ａの内周側に対応する部分の厚みより薄く、かつ、薄肉部１４ｃは、軸部１４ｂの延在方向に延びる中心線を中心に線対称となる位置に位置してもよい。図１１は、実施の形態１の変形例４に係るスパッタ装置１００のシャッター１４の断面図である。この場合、シャッター１４における必要な強度を維持しつつ、シャッター１４の開閉時にシャッター１４とシールド板との接触を抑制することができる。さらに、シャッター１４を交換することなく長期使用可能である。

また、実施の形態１の変形例４と変形例５とを組み合わせて、２つの薄肉部１４ｃは、軸部１４ｂの延在方向の側端部の延長線上に位置し直線状であり、薄肉部１４ｃにおける本体部１４ａの外周側に対応する部分の厚みは、薄肉部１４ｃにおける本体部１４ａの内周側に対応する部分の厚みより薄く、かつ、薄肉部１４ｃは、軸部１４ｂの延在方向に延びる中心線を中心に線対称となる位置に位置してもよい。この場合、薄肉部１４ｃを形成するための加工が簡単になり、シャッター１４の歩留り向上を図ることができる。さらに、シャッター１４における必要な強度を維持しつつ、シャッター１４の開閉時にシャッター１４とシールド板との接触を抑制することができる。さらに、シャッター１４を交換することなく長期使用可能である。

＜実施の形態２＞
次に、実施の形態２に係るスパッタ装置について説明する。図１２は、実施の形態２に係るスパッタ装置の遮蔽板３０の正面図である。なお、実施の形態２において、実施の形態１で説明したものと同一の構成要素については同一符号を付して説明は省略する。

図１２に示すように、実施の形態２では、シャッター１４の代わりに前提技術のシャッター２４を備え、さらに開口部２０の周縁部に設けられたシールド板とは別の遮蔽板３０を備えている。このシールド板は、開口部２０の周縁部に渡って設けられており、開口部２０からは露出していない。

遮蔽板３０は、シャッターが開いた状態で本体部２４ａが開口部２０に位置する部分に対応する位置に設けられている。より具体的には、遮蔽板３０は、開口部２０とシャッター２４との間に取り付けられるリング状部材３１の内周部に設けられている。遮蔽板３０は、シャッター２４が開いた状態で開口部２０に位置する本体部２４ａの部分を覆うことが可能に、この本体部２４ａの部分より大きい。

以上のように、実施の形態２に係るスパッタ装置では、遮蔽板３０は、シャッター２４が開いた状態で本体部２４ａが開口部２０に位置する部分に対応する位置に設けられた。

したがって、遮蔽板３０により本体部２４ａに膜が付着することを抑制することができるため、シャッター２４が開いた状態で本体部２４ａにおける開口部２０に位置する部分が本体部２４ａの他の部分の厚みより厚くなることを抑制できる。これにより、シャッター２４の開閉時にシャッター２４とシールド板との接触を抑制することができる。

なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

４ スパッタチャンバー、１０，１１，１２，１３ ウエハ、１４，１５，１６ シャッター、１４ａ 本体部、１４ｂ 軸部、１４ｃ 薄肉部、２０ 開口部、３０ 遮蔽板、１００ スパッタ装置。

Claims (6)

1. 開口部を有し、かつ、前記開口部を介して対向する被処理ウエハとターゲットが配置されるスパッタチャンバーと、
   前記開口部を開閉するシャッターと、
   前記シャッターの開閉を駆動する駆動部と、
   を備え、
   前記シャッターは、前記開口部を覆うことが可能な平板状の本体部と、前記本体部と一体的に設けられかつ前記本体部を回動可能に支持する軸部とを有し、
   前記軸部は、前記駆動部から前記本体部に渡って延在し、
   前記シャッターが開いた状態で前記本体部の一部が前記開口部に位置し、
   前記シャッターが開いた状態で前記本体部における前記開口部に位置する部分に、前記本体部の他の部分の厚みより薄い薄肉部が設けられた、スパッタ装置。
2. 前記薄肉部の厚みは一様である、請求項１記載のスパッタ装置。
3. 前記薄肉部は、前記本体部の周縁部の一部に設けられ、
   前記薄肉部における前記本体部の外周側に対応する部分の厚みは、前記薄肉部における前記本体部の内周側に対応する部分の厚みより薄い、請求項１記載のスパッタ装置。
4. 前記薄肉部は、前記軸部の延在方向の側端部の延長線上に位置し直線状である、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のスパッタ装置。
5. 前記薄肉部は前記本体部における両面に設けられ、
   ２つの前記薄肉部は、前記軸部の延在方向に延びる中心線を中心に線対称となる位置に位置する、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のスパッタ装置。
6. 開口部を有し、かつ、前記開口部を介して対向する被処理ウエハとターゲットが配置されるスパッタチャンバーと、
   前記開口部を開閉するシャッターと、
   を備え、
   前記シャッターは、前記開口部を覆うことが可能な本体部と、前記本体部と一体的に設けられかつ前記本体部を回動可能に支持する軸部とを有し、
   前記シャッターが開いた状態で前記シャッターの前記本体部の一部が前記開口部に位置し、
   前記開口部と前記シャッターとの間に設けられた遮蔽板をさらに備え、
   前記遮蔽板は、前記シャッターが開いた状態で前記本体部が前記開口部に位置する部分に対応する位置に設けられた、スパッタ装置。

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