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JPH11200035A - Sputter chemical vapor deposition combined equipment - Google Patents

Sputter chemical vapor deposition combined equipment

Info

Publication number
JPH11200035A
JPH11200035A JP10021392A JP2139298A JPH11200035A JP H11200035 A JPH11200035 A JP H11200035A JP 10021392 A JP10021392 A JP 10021392A JP 2139298 A JP2139298 A JP 2139298A JP H11200035 A JPH11200035 A JP H11200035A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
chamber
substrate
cvd
sputtering
transfer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP10021392A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masahiko Kobayashi
正彦 小林
Nobuyuki Takahashi
信行 高橋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Anelva Corp
Original Assignee
Anelva Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Anelva Corp filed Critical Anelva Corp
Priority to JP10021392A priority Critical patent/JPH11200035A/en
Priority to TW089218024U priority patent/TW512831U/en
Priority to KR1019980008297A priority patent/KR100297971B1/en
Publication of JPH11200035A publication Critical patent/JPH11200035A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 プロセスの相互汚染が効果的に防止され、占
有面積の大幅な増加が無く、生産性の低下等の問題も生
じないスパッタ化学蒸着複合装置を提供する。 【解決手段】 スパッタを行うスパッタチャンバー2と
化学蒸着を行うCVDチャンバー3とが、搬送機構11
を備えた搬送チャンバー1を介して気密に接続されてお
り、搬送チャンバー1とCVDチャンバー3との間には
バッファチャンバー4が設けられている。バッファチャ
ンバー4は、内部にパージガス導入系46と、基板9の
加熱手段43及び冷却手段44とを有する。バッファチ
ャンバー4とCVDチャンバー3との間で基板9の搬送
を行う補助搬送機構が設けられており、バッファチャン
バー4とCVDチャンバー3との間に設けられたゲート
バルブ10は、バッファチャンバー4内の圧力がCVD
チャンバー3内より高い場合にのみ開かれる。スパッタ
チャンバー2でスパッタにより作成したチタン薄膜の上
にCVDチャンバー3でCVDにより窒化チタン薄膜が
作成され、拡散防止層の構造が得られる。
(57) Abstract: Provided is a combined sputter chemical vapor deposition apparatus in which cross-contamination of processes is effectively prevented, an occupied area is not significantly increased, and problems such as a decrease in productivity do not occur. A transport mechanism (11) includes a sputtering chamber (2) for performing sputtering and a CVD chamber (3) for performing chemical vapor deposition.
Are connected in a gas-tight manner via a transfer chamber 1 provided with a buffer chamber 4 between the transfer chamber 1 and the CVD chamber 3. The buffer chamber 4 has a purge gas introduction system 46 therein, and a heating unit 43 and a cooling unit 44 for the substrate 9. An auxiliary transfer mechanism for transferring the substrate 9 between the buffer chamber 4 and the CVD chamber 3 is provided, and a gate valve 10 provided between the buffer chamber 4 and the CVD chamber 3 Pressure is CVD
It is opened only when it is higher than inside the chamber 3. A titanium nitride thin film is formed on the titanium thin film formed by sputtering in the sputtering chamber 2 by CVD in the CVD chamber 3 to obtain a structure of a diffusion preventing layer.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本願の発明は、本来異種の装
置であるスパッタ装置と化学蒸着(Chemical
Vapor Deposition,CVD)装置とを
複合させたスパッタ化学蒸着複合装置に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a sputtering apparatus which is originally a different kind of apparatus and a chemical vapor deposition.
The present invention relates to a combined sputter chemical vapor deposition apparatus which is combined with a Vapor Deposition (CVD) apparatus.

【0002】[0002]

【従来の技術】スパッタ装置と化学蒸着装置は、ともに
対象物の表面に所望の薄膜を作成する装置として従来か
ら知られている。スパッタは、物理蒸着と呼ばれる成膜
手法の一種である。スパッタは、イオン化したガス分子
を電界で加速してターゲットに衝突させることにより行
う。衝突によってターゲットから粒子(通常は原子)が
叩き出され、この粒子を対象物まで飛行させて被着させ
ることで成膜を行う。一方、化学蒸着は、化学的気相成
長とも呼ばれる。化学蒸着は、反応性ガスの分解等の反
応を利用して対象物の表面に所望の材料を析出させ、薄
膜に成長させていく手法である。
2. Description of the Related Art Both a sputtering apparatus and a chemical vapor deposition apparatus are conventionally known as apparatuses for forming a desired thin film on the surface of an object. Sputtering is a type of film forming technique called physical vapor deposition. Sputtering is performed by accelerating an ionized gas molecule by an electric field and causing it to collide with a target. Particles (usually atoms) are bombarded from the target by the collision, and the particles are made to fly and adhere to the target to form a film. On the other hand, chemical vapor deposition is also called chemical vapor deposition. Chemical vapor deposition is a technique in which a desired material is deposited on the surface of an object by utilizing a reaction such as decomposition of a reactive gas, and is grown into a thin film.

【0003】スパッタ装置や化学蒸着装置は、LSI
(大規模集積回路)等の電子デバイスの製造工程におい
て頻繁に使用されている。例えば、スパッタ装置はアル
ミニウムを始めとする各種配線材料の成膜に盛んに使用
されているし、化学蒸着装置は各種絶縁膜の作成等に多
く使用されている。スパッタ装置と化学蒸着装置は、と
もに薄膜作成を行う装置であるとはいえ、物理的過程と
化学的過程という全く異なるメカニズムによっているた
め、全く異種の装置であると考えられてきた。例えば、
スパッタ装置にはアルゴンガス等の化学的に不活性なガ
スが使用されるし、効率を高めるための磁場の採用等、
物理的な工夫が施される。一方、化学蒸着装置では、化
学反応速度を決める温度やガスの流量等の化学的条件に
特に大きな考慮が払われる。
[0003] Sputtering equipment and chemical vapor deposition equipment are LSI
(Large-scale integrated circuits) are frequently used in the process of manufacturing electronic devices. For example, a sputtering apparatus is frequently used for forming various wiring materials such as aluminum, and a chemical vapor deposition apparatus is often used for forming various insulating films. Although the sputtering apparatus and the chemical vapor deposition apparatus are both apparatuses for forming a thin film, they are considered to be completely different apparatuses because they employ completely different mechanisms of a physical process and a chemical process. For example,
Chemically inert gas such as argon gas is used for the sputtering device, and the use of a magnetic field to enhance efficiency, etc.
Physical ingenuity is applied. On the other hand, in the case of a chemical vapor deposition apparatus, special consideration is given to chemical conditions such as a temperature and a gas flow rate which determine a chemical reaction rate.

【0004】しかしながら、発明者の検討によると、L
SI等の電子デバイスの製造工程では、スパッタと化学
蒸着を複合させて一つの装置とすることが非常に効果的
な場合があることが分かってきた。この点を以下に説明
する。
However, according to the study of the inventor, L
In the manufacturing process of electronic devices such as SI, it has been found that it is very effective in some cases to combine sputtering and chemical vapor deposition into one apparatus. This will be described below.

【0005】FET(電界効果トランジスタ)等の構造
を有するLSIの製造工程では、電極部への配線構造と
して、下地半導体層と配線層との相互拡散を防止する拡
散防止層を設けた構造が採用されている。この拡散防止
層は、電気抵抗の小さいチタン薄膜とバリア性の高い窒
化チタン薄膜とを積層した構造となっている場合が多
い。このような拡散防止層は、これまでスパッタによっ
て形成されてきた。例えばチタン薄膜と窒化チタン薄膜
とを積層させる場合、チタンよりなるターゲットをアル
ゴンガスによってスパッタして始めにチタン薄膜を作成
する。その後、ガスを窒素に代えてスパッタし、窒素と
チタンとの反応を補助的に利用しながら窒化チタン薄膜
を作成する。
In the manufacturing process of an LSI having a structure such as an FET (field effect transistor), a structure in which a diffusion preventing layer for preventing mutual diffusion between a base semiconductor layer and a wiring layer is provided as a wiring structure to an electrode portion is employed. Have been. This diffusion prevention layer often has a structure in which a titanium thin film having a small electric resistance and a titanium nitride thin film having a high barrier property are laminated. Such a diffusion preventing layer has been formed by sputtering. For example, when laminating a titanium thin film and a titanium nitride thin film, a titanium thin film is first formed by sputtering a target made of titanium with argon gas. Thereafter, the gas is sputtered instead of nitrogen to form a titanium nitride thin film while utilizing the reaction between nitrogen and titanium in an auxiliary manner.

【0006】このような拡散防止層は、微細のホールの
内面(底面及び側面)に十分な厚さで形成することが重
要な課題となっている。即ち、FETのチャンネルに対
する導通を確保するため絶縁層に設けたコンタクトホー
ルや、多層配線構造における層間スルーホール等の内面
に拡散防止層を十分な厚さで形成することが必要とされ
ている。このような微細なホールの内面への薄膜作成技
術の評価の指標の一つとして、ボトムカバレッジ率が多
く用いられている。ボトムカバレッジ率は、ホールの周
囲の面(ホール以外の面)への成膜速度に対するホール
の底面への成膜速度の比である。上述した拡散防止層の
形成の際の成膜において、ボトムカバレッジ率が不足す
ると、ホールの底面における拡散防止効果が不十分にな
り、相互拡散によるデバイスの特性劣化の問題が生ず
る。従って、ボトムカバレッジ率の高い成膜が要請され
ている。
It is an important issue to form such a diffusion preventing layer with a sufficient thickness on the inner surface (bottom surface and side surface) of a fine hole. That is, it is necessary to form a diffusion prevention layer with a sufficient thickness on the inner surface of a contact hole provided in an insulating layer for ensuring conduction to the channel of the FET or an interlayer through hole in a multilayer wiring structure. A bottom coverage ratio is often used as one of the indexes for evaluating a technique for forming a thin film on the inner surface of such a fine hole. The bottom coverage ratio is a ratio of a film formation rate on the bottom surface of the hole to a film formation rate on a surface around the hole (a surface other than the hole). If the bottom coverage ratio is insufficient in the formation of the above-mentioned diffusion preventing layer, the effect of preventing diffusion at the bottom surface of the hole becomes insufficient, causing a problem of deteriorating device characteristics due to mutual diffusion. Therefore, film formation with a high bottom coverage ratio is demanded.

【0007】その一方で、LSIの高集積度化や高機能
化に対応して、ホールのアスペクト比(ホールの幅又は
直径に対するホールの深さの比)が年々高くなってきて
いる。例えば、256メガビットクラスのDRAM(記
憶保持動作が必要な随時書き込み読み出し型メモリ)で
は、ホールの直径が0.25μmでアスペクト比は4程
度、1ギガビットクラスのDRAMではホールの直径が
0.18μmでアスペクト比は6〜7程度になるといわ
れている。
On the other hand, the aspect ratio of a hole (the ratio of the depth of a hole to the width or diameter of a hole) has been increasing year by year in response to higher integration and higher functionality of LSI. For example, in a 256 Mbit class DRAM (a random write / read memory that requires a memory holding operation), the hole diameter is 0.25 μm and the aspect ratio is about 4, and in a 1 Gbit class DRAM, the hole diameter is 0.18 μm. It is said that the aspect ratio becomes about 6 to 7.

【0008】このように高アスペクト化するホールに対
しては、必要とされるボトムカバレッジ率で成膜して拡
散防止層を形成することが困難になってきている。拡散
防止層を構成する薄膜は上述した通りスパッタで作成さ
れるが、スパッタの場合、ボトムカバレッジ率の高い成
膜を行うためには、ターゲットから放出される粒子(以
下、スパッタ粒子)がホールの底面に多く到達する必要
がある。しかしながら、アスペクト比が高くなると、ホ
ールの底面に到達するスパッタ粒子の量が少なくなる。
即ち、基板にほぼ垂直に入射する限られた粒子のみが底
面に到達できる。従って、ホールの底面での成膜速度が
低下し、ボトムカバレッジ率が低くなってしまう。
It is becoming difficult to form a diffusion preventing layer by forming a film with a required bottom coverage ratio for a hole having a high aspect ratio. Although the thin film constituting the diffusion prevention layer is formed by sputtering as described above, in the case of sputtering, in order to form a film having a high bottom coverage rate, particles emitted from the target (hereinafter, sputtered particles) are formed by holes. It is necessary to reach the bottom much. However, as the aspect ratio increases, the amount of sputter particles that reach the bottom of the hole decreases.
That is, only a limited number of particles that enter the substrate almost perpendicularly can reach the bottom surface. Therefore, the deposition rate at the bottom of the hole is reduced, and the bottom coverage ratio is reduced.

【0009】このような問題を解決するため、改良され
たスパッタの手法として、コリメートスパッタや低圧遠
隔スパッタの手法が開発されてきた。コリメートスパッ
タは、基板に対してほぼ垂直に飛行するスパッタ粒子の
みを選択的に通過させる部材(コリメータと呼ばれる)
を使用する手法である。コリメートスパッタでは、通常
のスパッタに比べるとボトムカバレッジ率は向上するも
のの、コリメータの部分に付着するスパッタ粒子が損失
になるため、効率が悪いという問題がある。
In order to solve such problems, collimated sputtering and low-pressure remote sputtering have been developed as improved sputtering techniques. A collimated sputter is a member (referred to as a collimator) that selectively passes only sputter particles that fly almost perpendicular to the substrate.
Is a technique that uses In the collimated sputtering, although the bottom coverage ratio is improved as compared with the normal sputtering, there is a problem that the efficiency is poor because sputter particles attached to the collimator portion are lost.

【0010】また、低圧遠隔スパッタは、基板とターゲ
ットとの距離を通常のスパッタの3倍から5倍とし、1
mTorr程度以下の低圧でスパッタする手法である。
基板とターゲットとの距離が拡大しているため、基板に
対してほぼ垂直に飛行するスパッタ粒子が多く基板に入
射する。また、低圧であるため、このような垂直に飛行
するスパッタ粒子が散乱されにくい。このため、高ボト
ムカバレッジ率の成膜が行える。しかしながら、低圧遠
隔スパッタでは、低圧で動作させるためにスパッタ放電
の強度をあまり高くできず、また、ターゲットと基板と
が離れているためにターゲットから放出されるスパッタ
粒子のうち基板に到達せずに無駄になってしまうものが
多い。このため、全体としての成膜の効率が悪い。
In the low-pressure remote sputtering, the distance between the substrate and the target is set to three to five times that of the normal sputtering.
This is a technique of performing sputtering at a low pressure of about mTorr or less.
Since the distance between the substrate and the target is increased, a large amount of sputtered particles flying almost perpendicular to the substrate are incident on the substrate. Further, since the pressure is low, such sputtered particles flying vertically do not easily scatter. Therefore, a film having a high bottom coverage ratio can be formed. However, in the low-pressure remote sputtering, the intensity of the sputter discharge cannot be increased so much as to operate at a low pressure, and the sputter particles emitted from the target do not reach the substrate because the target is away from the substrate. There are many things that are wasted. Therefore, the efficiency of film formation as a whole is poor.

【0011】また、低圧遠隔スパッタでは、基板の周辺
部におけるホールへの成膜特にホールの側壁への成膜に
不均一性が生じてしまう問題がある。即ち、基板の中央
部のホールの内面に対しては、薄膜がほぼ均等に堆積す
る。しかしながら、基板の周辺部のホールの対面に対し
ては、外側よりの側壁には比較的厚く薄膜が堆積するも
のの、内側よりの側壁には薄膜は薄くしか堆積しない。
これは、次のような理由による。基板の中央部ではスパ
ッタ粒子は基板に垂直な方向を中心として少し左右にず
れて均等に入射してくる。しかしながら、基板の周辺部
では、外側に向けて斜めに入射してくるスパッタ粒子が
多くなり、結果的に、ホールの内側よりの側壁に対する
膜厚が不足してしまう。このように膜厚が不足すると、
相互拡散防止の効果が十分得られなくなり、デバイス特
性を阻害する要因となる。このような問題から、低圧遠
隔スパッタは、開口直径(又は幅)が0.25μm(ア
スペクト比では4程度)までのデバイスの製作が限度で
あると言われている。
Further, in the low-pressure remote sputtering, there is a problem that non-uniformity occurs in film formation on a hole in a peripheral portion of a substrate, particularly on a side wall of the hole. That is, the thin film is deposited almost evenly on the inner surface of the hole at the center of the substrate. However, a relatively thin film is deposited on the side wall from the outside on the side facing the hole in the peripheral portion of the substrate, but the thin film is deposited only thinly on the side wall from the inside.
This is for the following reasons. At the center of the substrate, the sputtered particles are slightly shifted left and right about the direction perpendicular to the substrate and uniformly incident. However, in the peripheral portion of the substrate, the number of sputtered particles obliquely incident outward increases, and as a result, the film thickness on the side wall from the inside of the hole becomes insufficient. When the film thickness is insufficient,
The effect of preventing mutual diffusion cannot be sufficiently obtained, which is a factor that hinders device characteristics. From such a problem, it is said that low-pressure remote sputtering is limited to the production of a device having an opening diameter (or width) of 0.25 μm (approximately 4 in aspect ratio).

【0012】一方、デバイスの高集積度化に対応してさ
らに改良されたスパッタの手法として、イオン化スパッ
タの手法が開発されている。イオン化スパッタは、ター
ゲットから放出されるスパッタ粒子をイオン化させると
ともに、基板に垂直な電界を設定し、イオン化したスパ
ッタ粒子をこの電界によって加速して基板に垂直に入射
させる手法である。このイオン化スパッタでは、低圧遠
隔スパッタで見られたような成膜効率の低下や、基板の
周辺部におけるホールの側壁への成膜の不均一性はな
い。しかしながら、反応性スパッタを行う場合には、イ
オン化スパッタの効果が十分に得られない問題がある。
例えば、窒素を導入しながらチタン製のターゲットをス
パッタして窒化チタン膜を作成する場合、窒素はターゲ
ット表面でチタンと反応して窒化チタンがスパッタ粒子
として放出される。もしくは、チタンよりなるスパッタ
粒子が窒素と反応して窒化チタンとなる。しかしなが
ら、このような窒化チタンは、イオン化効率が悪く、チ
タン単体の成膜の場合のようにはホールの内面の被覆性
の向上の効果が得られない。
On the other hand, an ionization sputtering method has been developed as a further improved sputtering method in response to a higher degree of integration of devices. The ionization sputtering is a method in which sputter particles emitted from a target are ionized, an electric field perpendicular to the substrate is set, and the ionized sputter particles are accelerated by the electric field and vertically incident on the substrate. In this ionized sputtering, there is no reduction in film formation efficiency and non-uniformity of film formation on the side wall of the hole in the peripheral portion of the substrate as seen in low-pressure remote sputtering. However, when performing reactive sputtering, there is a problem that the effect of ionization sputtering cannot be sufficiently obtained.
For example, when a titanium target is sputtered while introducing nitrogen to form a titanium nitride film, nitrogen reacts with titanium on the target surface and titanium nitride is emitted as sputtered particles. Alternatively, sputtered particles of titanium react with nitrogen to form titanium nitride. However, such titanium nitride has poor ionization efficiency, and does not provide the effect of improving the coverage of the inner surface of the hole as in the case of forming a film of titanium alone.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】ここで、全く異種の成
膜技術である化学蒸着の場合に目を転じてみると、化学
蒸着の手法によって窒化チタン薄膜を作成することが可
能である。例えば、TiCl4 といったTi原子を含ん
だ反応性ガスの水素還元反応を利用して基板の表面に窒
化チタン薄膜を作成することが可能である。反応に利用
されるエネルギーは、熱やプラズマの形で与えられる。
前者の方式は熱CVDと呼ばれ、後者の方式はプラズマ
CVDと呼ばれる。また、使用するガスは、TiCl
4 ,H2 ,N2 ,NH3 等の混合ガスである。このよう
な化学蒸着法による成膜の場合、基本的にガスの気相反
応を利用する手法であり、ホール内にガスは自由に拡散
して到達できるため、高アスペクト比のホールに対して
も十分なボトムカバレッジ率で成膜を行うことが可能で
ある。
Turning now to the case of chemical vapor deposition, which is a completely different film forming technique, a titanium nitride thin film can be formed by a chemical vapor deposition technique. For example, it is possible to form a titanium nitride thin film on the surface of a substrate by utilizing a hydrogen reduction reaction of a reactive gas containing Ti atoms such as TiCl 4 . The energy used for the reaction is provided in the form of heat or plasma.
The former method is called thermal CVD, and the latter method is called plasma CVD. The gas used is TiCl
4 , H 2 , N 2 , NH 3, etc. In the case of film formation by such a chemical vapor deposition method, it is a method basically utilizing a gas phase reaction of gas, and the gas can freely diffuse and reach the hole, so that it can be applied to a hole having a high aspect ratio. Film formation can be performed with a sufficient bottom coverage ratio.

【0014】このように検討してくると、1ギガビット
(代表的なホール直径は約0.18μm)以降の微細な
デバイスにおける拡散防止層の形成技術では、チタン薄
膜はイオン化スパッタで作成し、窒化チタン薄膜は化学
蒸着で作成するのが非常に効果的であると予想される。
言い換えれば、次世代の装置では、スパッタと化学蒸着
という異種の成膜技術を複合させていくことが重要にな
ってくると予想される。しかしながら、発明者の検討に
よると、スパッタと化学蒸着という異種の成膜技術を複
合させると、両プロセスの異質性からくるプロセスの相
互汚染の問題が生じ、この問題を解決しなければ、実用
的なスパッタ化学蒸着複合装置を開発することは不可能
である。この点を、以下具体的に説明する。
In consideration of the above, according to the technology for forming a diffusion prevention layer in a fine device of 1 gigabit (typical hole diameter is about 0.18 μm) or later, a titanium thin film is formed by ionization sputtering and nitrided. Titanium thin films are expected to be very effective to make by chemical vapor deposition.
In other words, it is expected that in next-generation apparatuses, it will be important to combine different kinds of film forming techniques of sputtering and chemical vapor deposition. However, according to the study of the inventor, the combination of the different film forming techniques of sputtering and chemical vapor deposition causes a problem of cross-contamination of the processes due to the heterogeneity of the two processes. It is not possible to develop a complex sputter chemical vapor deposition apparatus. This point will be specifically described below.

【0015】スパッタと化学蒸着を複合させて拡散防止
層の形成が可能なスパッタ化学蒸着複合装置を設計する
場合、スパッタを行う処理室(以下、スパッタチャンバ
ー)と化学蒸着を行う処理室(以下、CVDチャンバ
ー)とを気密に接続し、両プロセスを真空中で連続して
行えるようにする。両プロセスの間で基板が一旦大気側
に取り出される構成では、窒化チタンを積層する前にチ
タン薄膜の表面が大気で汚染されてしまい、両プロセス
を複合する意味が無くなってしまう。
When designing a combined sputtering and chemical vapor deposition apparatus capable of forming a diffusion preventing layer by combining sputtering and chemical vapor deposition, a processing chamber for performing sputtering (hereinafter, referred to as a sputtering chamber) and a processing chamber for performing chemical vapor deposition (hereinafter, referred to as a chamber). (CVD chamber) so that both processes can be performed continuously in a vacuum. In a configuration in which the substrate is once taken out to the atmosphere side between the two processes, the surface of the titanium thin film is contaminated with the atmosphere before stacking the titanium nitride, and there is no point in combining the two processes.

【0016】しかしながら、その一方で、スパッタチャ
ンバーとCVDチャンバーと気密に接続させた場合、一
方のチャンバーから他方のチャンバーにガスが拡散して
プロセスを汚染させる可能性が高くなる。例えば、CV
Dチャンバーには化学蒸着後の塩素ガス等の残留生成物
が浮遊している。この塩素ガスがスパッタチャンバーに
拡散して基板に付着すると、作成したチタン薄膜と反応
し、チタン薄膜の表面に変質層が形成されてしまう。こ
のような変質層が形成されると、デバイスの電気特性が
著しく阻害され、製品不良の原因となってしまう。尚、
スパッタチャンバーとCVDチャンバーとはゲートバル
ブで隔絶されるが、このゲートバルブは基板の搬入搬出
の際に開閉される。
However, on the other hand, when the sputtering chamber and the CVD chamber are connected in an airtight manner, the possibility that the gas diffuses from one chamber to the other chamber and contaminates the process increases. For example, CV
Residual products such as chlorine gas after chemical vapor deposition are floating in the D chamber. When the chlorine gas diffuses into the sputtering chamber and adheres to the substrate, it reacts with the formed titanium thin film and forms an altered layer on the surface of the titanium thin film. When such an altered layer is formed, the electrical characteristics of the device are significantly impaired, which causes a product failure. still,
The sputter chamber and the CVD chamber are separated by a gate valve. The gate valve is opened and closed when the substrate is loaded and unloaded.

【0017】このような相互汚染の問題を抑制するに
は、スパッタチャンバーとCVDチャンバーとの間に搬
送チャンバーを介在させるのが有効な手段であると考え
られる。図6及び図7は、本願発明を想到する過程で成
された発明の構成を説明する平面概略図であり、相互汚
染を抑制させたスパッタ化学蒸着複合装置の構成を示す
図である。
In order to suppress such a problem of cross-contamination, it is considered to be effective to interpose a transfer chamber between the sputtering chamber and the CVD chamber. 6 and 7 are schematic plan views illustrating the structure of the invention made in the course of conceiving the invention of the present application, and are diagrams showing the structure of a combined sputter chemical vapor deposition apparatus in which mutual contamination is suppressed.

【0018】まず、図6に示すスパッタ化学蒸着複合装
置は、スパッタチャンバー2とCVDチャンバー3との
間に搬送チャンバー1を介在させている。即ち、中央に
搬送チャンバー1が設けられ、その周囲に複数の処理チ
ャンバー2,3,7が設けられている。搬送チャンバー
1内には搬送機構11が設けられている。処理チャンバ
ーの一つはスパッタチャンバー2であり、別の一つはC
VDチャンバー3である。そして、各チャンバー1,
2,3,7の境界部分には不図示のゲートバルブが設け
られている。このような構成によると、処理チャンバー
2,3,7内のガスは搬送チャンバー1を経由しないと
他の処理チャンバー2,3,7には拡散できないため、
相互汚染の問題はある程度抑制できる。しかしながら、
搬送チャンバー1内にある程度滞留した後に別の処理チ
ャンバー2,3,7に拡散する場合もあるため、上記相
互汚染の問題を十分に抑制することは難しいと考えられ
る。
First, in the combined sputter chemical vapor deposition apparatus shown in FIG. 6, a transfer chamber 1 is interposed between a sputter chamber 2 and a CVD chamber 3. That is, a transfer chamber 1 is provided at the center, and a plurality of processing chambers 2, 3, and 7 are provided therearound. A transfer mechanism 11 is provided in the transfer chamber 1. One of the processing chambers is a sputter chamber 2 and another is a C chamber.
VD chamber 3. And each chamber 1,
A gate valve (not shown) is provided at the boundary between 2, 3, and 7. According to such a configuration, the gas in the processing chambers 2, 3, and 7 cannot be diffused to the other processing chambers 2, 3, and 7 without passing through the transfer chamber 1.
The problem of cross-contamination can be suppressed to some extent. However,
It is considered that it is difficult to sufficiently suppress the problem of cross-contamination because there is a case where the particles stay in the transfer chamber 1 to some extent and then diffuse into the other processing chambers 2, 3, and 7.

【0019】また、図7に示す例では、二つの搬送チャ
ンバー1A,1Bを設けている。即ち、スパッタチャン
バー2用の第一の搬送チャンバー1Aと、CVDチャン
バー3用の第二の搬送チャンバー1Bとを設けている。
この図7に示す例では、例えばCVDチャンバー3内の
ガスは第一第二の二つの搬送チャンバー1A,1Bを経
由しないとスパッタチャンバー2に到達できない。従っ
て、相互汚染の問題はかなり抑制されると予想される。
しかしながら、この図7に示す例では、二つの搬送チャ
ンバー1A,1Bを用いるため、装置の占有面積が非常
に大きくなってしまう問題がある。また、搬送に要する
時間が長くなるため、生産性の低下が問題となる。さら
に、二つの搬送チャンバー1A,1B及び搬送機構11
が必要になるため、非常にコスト高となる欠点もある。
また、CVDチャンバー3同士の相互汚染の問題は基本
的に解決されない。
In the example shown in FIG. 7, two transfer chambers 1A and 1B are provided. That is, a first transfer chamber 1A for the sputtering chamber 2 and a second transfer chamber 1B for the CVD chamber 3 are provided.
In the example shown in FIG. 7, for example, the gas in the CVD chamber 3 cannot reach the sputtering chamber 2 without passing through the first and second two transfer chambers 1A and 1B. Thus, the problem of cross-contamination is expected to be significantly reduced.
However, in the example shown in FIG. 7, since the two transfer chambers 1A and 1B are used, there is a problem that the area occupied by the apparatus becomes very large. In addition, since the time required for transportation is long, a reduction in productivity is a problem. Further, the two transfer chambers 1A and 1B and the transfer mechanism 11
However, there is also a disadvantage that the cost becomes very high.
Further, the problem of mutual contamination between the CVD chambers 3 cannot be basically solved.

【0020】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、プロセスの相互汚染が効果
的に防止され、かつ、占有面積の大幅な増加が無く、ま
た生産性の低下等の問題も生じないスパッタ化学蒸着複
合装置を提供することを目的としている。
The invention of the present application has been made to solve such a problem, and it is possible to effectively prevent cross-contamination of processes, not to greatly increase the occupied area, and to reduce the productivity. It is an object of the present invention to provide a combined sputter chemical vapor deposition apparatus which does not cause the above problems.

【0021】[0021]

【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、スパッタを行うスパ
ッタチャンバーと、化学蒸着を行うCVDチャンバーと
を備え、搬送機構を備えた搬送チャンバーを介してスパ
ッタチャンバーとCVDチャンバーとが気密に接続され
た構造のスパッタ化学蒸着複合装置であって、搬送チャ
ンバーとCVDチャンバーとの間又は搬送チャンバーと
スパッタチャンバーとの間には、バッファチャンバーが
設けられており、スパッタチャンバーとCVDチャンバ
ーとは搬送チャンバー及びバッファチャンバーを介して
搬送チャンバーに気密に接続されているという構成を有
する。また、上記課題を解決するため、請求項2記載の
発明は、上記請求項1の構成において、前記スパッタチ
ャンバー及び前記CVDチャンバーは、前記搬送チャン
バーの周囲に気密に接続された処理チャンバーの一つで
あるという構成を有する。また、上記課題を解決するた
め、請求項3記載の発明は、上記請求項1又は2の構成
において、前記バッファチャンバーと前記CVDチャン
バー又は前記スパッタチャンバーとの間で基板の搬送を
行う補助搬送機構が設けられているという構成を有す
る。また、上記課題を解決するため、請求項4記載の発
明は、上記請求項1、2又は3の構成において、前記バ
ッファチャンバーは、前記搬送チャンバーと前記CVD
チャンバーとの間に設けられているとともに、内部にパ
ージガスを導入するパージガス導入系を有しており、バ
ッファチャンバーとCVDチャンバーとの間に設けられ
たゲートバルブは、バッファチャンバー内の圧力がCV
Dチャンバー内の圧力より高い場合にのみ開かれるもの
であるという構成を有する。また、上記課題を解決する
ため、請求項5記載の発明は、上記請求項1、2、3又
は4の構成において、前記バッファチャンバー内で基板
を所定温度に加熱する加熱手段又は基板を所定温度に冷
却する冷却手段を有しているという構成を有する。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a transfer chamber including a sputtering chamber for performing sputtering, a CVD chamber for performing chemical vapor deposition, and a transfer mechanism. Is a sputter chemical vapor deposition combined apparatus having a structure in which a sputter chamber and a CVD chamber are hermetically connected through a buffer chamber provided between the transfer chamber and the CVD chamber or between the transfer chamber and the sputter chamber. The sputtering chamber and the CVD chamber are configured to be airtightly connected to the transfer chamber via the transfer chamber and the buffer chamber. In order to solve the above problem, the invention according to claim 2 is the configuration according to claim 1, wherein the sputtering chamber and the CVD chamber are one of processing chambers that are hermetically connected around the transfer chamber. . According to a third aspect of the present invention, there is provided an auxiliary transfer mechanism for transferring a substrate between the buffer chamber and the CVD chamber or the sputtering chamber. Is provided. According to a fourth aspect of the present invention, in the configuration of the first, second, or third aspect, the buffer chamber includes the transfer chamber and the CVD chamber.
A purge valve is provided between the buffer chamber and the CVD chamber. The gate valve is provided between the buffer chamber and the CVD chamber.
It is configured to be opened only when the pressure is higher than the pressure in the D chamber. According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the invention as set forth in the first, second, third or fourth aspect, wherein the heating means for heating the substrate to a predetermined temperature in the buffer chamber or the substrate is heated to a predetermined temperature And a cooling means for cooling.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】以下、本願発明の実施の形態につ
いて説明する。図1は、実施形態に係るスパッタ化学蒸
着複合装置の概略構成を示す平面図である。図1に示す
装置は、図6や図7に示す装置と同様、マルチチャンバ
ータイプの装置であり、中央に配置された搬送チャンバ
ー1と、搬送チャンバー1の周囲に設けられた複数の処
理チャンバー2,3,4,5,6及び二つのロードロッ
クチャンバー8とからなるチャンバー配置になってい
る。各チャンバー1,2,3,4,5,6,7,8は、
専用の排気系によって排気される真空容器である。ま
た、搬送チャンバー1に対する各チャンバー2,3,
4,5,6,7,8の接続個所にはゲートバルブ10が
それぞれ設けられている。
Embodiments of the present invention will be described below. FIG. 1 is a plan view illustrating a schematic configuration of a combined sputter chemical vapor deposition apparatus according to an embodiment. The apparatus shown in FIG. 1 is a multi-chamber type apparatus like the apparatuses shown in FIGS. 6 and 7, and includes a transfer chamber 1 disposed at the center and a plurality of processing chambers 2 provided around the transfer chamber 1. , 3, 4, 5, 6, and two load lock chambers 8. Each chamber 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8
It is a vacuum vessel evacuated by a dedicated exhaust system. Further, each chamber 2, 3, with respect to the transfer chamber 1
Gate valves 10 are provided at connection points of 4, 5, 6, 7, and 8, respectively.

【0023】搬送チャンバー1内には、搬送機構11が
設けられている。搬送機構11は、一方のロードロック
チャンバー8から基板9を一枚ずつ取り出し、各処理チ
ャンバー2,3,4,5,6に送って順次処理を行うよ
うになっている。そして、最後の処理を終了した後、他
方のロードロックチャンバー8に戻すようになってい
る。搬送機構11としては、先端に基板9を載置して保
持するアームを備えた多関節ロボットが好適に使用され
る。二つのアームを備えて同時に二枚の基板9を独立し
て移動させることができるよう構成されると、搬送の効
率が向上するため好適である。また、搬送チャンバー1
内は、不図示の排気系によって排気され、常時10-6
10-8Torr程度の真空圧力が維持される。従って、
搬送機構11としては、この真空圧力下で動作可能なも
のが採用される。
In the transfer chamber 1, a transfer mechanism 11 is provided. The transport mechanism 11 takes out the substrates 9 one by one from one of the load lock chambers 8 and sends them to each of the processing chambers 2, 3, 4, 5, and 6, and sequentially performs the processing. Then, after the last processing is completed, it is returned to the other load lock chamber 8. As the transfer mechanism 11, an articulated robot provided with an arm for mounting and holding the substrate 9 at the tip is suitably used. It is preferable to provide two arms so that the two substrates 9 can be moved independently independently at the same time, because the efficiency of transportation is improved. Also, transfer chamber 1
The inside is evacuated by an exhaust system (not shown) and is constantly 10 −6 to
A vacuum pressure of about 10 -8 Torr is maintained. Therefore,
As the transport mechanism 11, a mechanism that can operate under this vacuum pressure is employed.

【0024】さて、本実施形態のスパッタ化学蒸着複合
装置は、その名に示す通り、スパッタと化学蒸着を複合
させている。即ち、処理チャンバーのうちの一つはスパ
ッタチャンバー2であり、別の一つはCVDチャンバー
3である。まず、図2を使用してスパッタチャンバー2
の構成について説明する。図2は、図1に示すスパッタ
チャンバー2の構成を示す正面概略図である。
The sputter chemical vapor deposition apparatus of this embodiment combines sputter and chemical vapor deposition as the name implies. That is, one of the processing chambers is a sputtering chamber 2 and another is a CVD chamber 3. First, referring to FIG.
Will be described. FIG. 2 is a schematic front view showing the configuration of the sputtering chamber 2 shown in FIG.

【0025】図2に示すように、スパッタチャンバー2
は、内部を排気する排気系22と、スパッタチャンバー
2内に被スパッタ面を露出されるようにして設けられた
ターゲット23と、ターゲット23に所定の電力を与え
るスパッタ電源231と、ターゲット23の背後に設け
られた磁石機構24と、スパッタチャンバー2内に所定
のスパッタ用ガスを導入するガス導入手段25と、ター
ゲット23に対向したスパッタチャンバー2内の所定の
位置に基板9を配置するための基板ホルダー26とから
主に構成されている。
As shown in FIG.
A sputtering system 22 for evacuating the interior, a target 23 provided in the sputtering chamber 2 so as to expose a surface to be sputtered, a sputtering power supply 231 for applying a predetermined power to the target 23, and a , A gas introducing means 25 for introducing a predetermined sputtering gas into the sputtering chamber 2, and a substrate for disposing the substrate 9 at a predetermined position in the sputtering chamber 2 facing the target 23. It is mainly composed of a holder 26.

【0026】排気系22は、クライオポンプ等の真空ポ
ンプ221を使用してスパッタチャンバー2内を10-8
Torr程度まで排気可能に構成される。排気系22
は、バリアブルオリフィス等の排気速度調整器222を
有する。ターゲット23は、絶縁材232を介してスパ
ッタチャンバー2に取り付けられている。ターゲット2
3は、この実施形態ではチタン製である。スパッタ電源
231は、負の高電圧又は高周波電圧をターゲット23
に印加するように構成される。
The evacuation system 22 uses a vacuum pump 221 such as a cryopump to evacuate the inside of the sputtering chamber 2 to 10 -8.
It is configured to be able to exhaust to about Torr. Exhaust system 22
Has an exhaust speed adjuster 222 such as a variable orifice. The target 23 is attached to the sputtering chamber 2 via an insulating material 232. Target 2
3 is made of titanium in this embodiment. The sputtering power source 231 supplies a negative high voltage or a high frequency voltage to the target 23.
To be applied.

【0027】磁石機構24は、中心に配置された柱状の
中心磁石241と、中心磁石241を取り囲むリング状
の周辺磁石242と、中心磁石241と周辺磁石242
とを繋ぐヨーク243とから構成されている。中心磁石
241の前面と周辺磁石242の前面とは互いに異なる
磁極になっており、図2に示すようなアーチ状の磁力線
244がターゲット23を貫いて設定されるようになっ
ている。スパッタ電源231がターゲット23を介して
スパッタチャンバー2内に設定する電界は、アーチ状の
磁力線244の頂点付近で磁界と直交する。このため、
形成されるスパッタ放電において、電子はマグネトロン
運動を行うようになり、マグネトロン放電が達成され
る。このため、中性ガス分子のイオン化の効率が高くな
り、高効率でスパッタリングが行える。
The magnet mechanism 24 includes a columnar central magnet 241 disposed at the center, a ring-shaped peripheral magnet 242 surrounding the central magnet 241, a central magnet 241 and a peripheral magnet 242.
And a yoke 243 connecting the two. The front surface of the center magnet 241 and the front surface of the peripheral magnet 242 have different magnetic poles, and an arch-shaped magnetic force line 244 as shown in FIG. The electric field set by the sputtering power supply 231 in the sputtering chamber 2 via the target 23 is orthogonal to the magnetic field near the apex of the arch-shaped line of magnetic force 244. For this reason,
In the formed sputter discharge, the electrons perform a magnetron motion, and a magnetron discharge is achieved. Therefore, the efficiency of ionization of neutral gas molecules is increased, and sputtering can be performed with high efficiency.

【0028】ガス導入手段25は、本実施形態では、ア
ルゴンガスをスパッタ用ガスとして導入するようになっ
ている。ガス導入手段25は、アルゴンガスを溜めたボ
ンベ250とスパッタチャンバー2とを繋ぐ配管251
と、配管251上に設けたバルブ252や流量調整器2
53等から構成されている。
In the present embodiment, the gas introducing means 25 introduces an argon gas as a sputtering gas. The gas introduction means 25 includes a pipe 251 connecting the cylinder 250 storing argon gas and the sputtering chamber 2.
And a valve 252 and a flow controller 2 provided on the pipe 251.
53 and the like.

【0029】基板ホルダー26は、上面に基板9を載置
して保持するよう構成されている。基板ホルダー26に
は、静電吸着によって基板9を所定位置に固定する静電
吸着機構が必要に応じて設けられる。また、基板9を所
定温度に加熱するヒータ261が基板ホルダー26内に
設けられている。
The substrate holder 26 is configured to place and hold the substrate 9 on the upper surface. The substrate holder 26 is provided with an electrostatic attraction mechanism for fixing the substrate 9 at a predetermined position by electrostatic attraction as needed. Further, a heater 261 for heating the substrate 9 to a predetermined temperature is provided in the substrate holder 26.

【0030】本実施形態では、スパッタチャンバー2内
では、イオン化スパッタによって成膜を行うようになっ
ている。即ち、スパッタチャンバー2は、ターゲット2
3から放出されるスパッタ粒子をイオン化するイオン化
手段27を有する。イオン化手段27は、高周波エネル
ギーによってスパッタ粒子をイオン化させるようになっ
ており、スパッタチャンバー2内に設けられたイオン化
電極271と、イオン化電極271に高周波エネルギー
を供給する高周波電源272とから構成されている。
In this embodiment, the film is formed in the sputtering chamber 2 by ionization sputtering. That is, the sputtering chamber 2
3 has ionization means 27 for ionizing sputtered particles emitted from 3. The ionization means 27 is adapted to ionize sputtered particles by high-frequency energy, and includes an ionization electrode 271 provided in the sputtering chamber 2 and a high-frequency power supply 272 for supplying high-frequency energy to the ionization electrode 271. .

【0031】イオン化電極271は、ターゲット23か
ら基板9へのスパッタ粒子の飛行空間を取り囲むように
設けられている。イオン化電極271には、例えば、金
属メッシュを円筒状に形成したものやコイル状のものが
使用される。高周波電源272としては、例えば周波数
13.56MHz出力1kW程度のものが使用される。
イオン化電極271によってスパッタチャンバー2内に
設定される高周波電界は、上記スパッタ放電によるプラ
ズマPとは別に高周波放電によるプラズマP’を形成す
る。ターゲット23から放出される中性スパッタ粒子
は、このプラズマP’中の通過する際に、プラズマP’
中のイオンや電子と衝突してイオン化する(以下、イオ
ン化スパッタ粒子)ようになっている。
The ionization electrode 271 is provided so as to surround the flight space of the sputtered particles from the target 23 to the substrate 9. As the ionization electrode 271, for example, a metal mesh formed into a cylindrical shape or a coil-shaped one is used. As the high-frequency power supply 272, for example, a power supply having a frequency of 13.56 MHz and an output of about 1 kW is used.
The high-frequency electric field set in the sputtering chamber 2 by the ionization electrode 271 forms a plasma P ′ by high-frequency discharge separately from the plasma P by sputter discharge. Neutral sputtered particles emitted from the target 23 pass through the plasma P ′ when passing through the plasma P ′.
It is designed to collide with ions and electrons in the material and to be ionized (hereinafter, ionized sputtered particles).

【0032】一方、基板ホルダー24には、電界設定手
段28が設けられている。電界設定手段28は、スパッ
タチャンバー2内に基板9に垂直な電界を設定し、上記
イオン化スパッタ粒子を基板9に垂直に入射させるよう
構成されている。電界設定手段28としては、本実施形
態では、基板ホルダー26に高周波電圧を印加して高周
波とプラズマP’との相互作用により基板9に負の自己
バイアス電圧を与える基板用高周波電源281が採用さ
れている。基板用高周波電源281としては、例えば1
3.56MHz出力300W程度のものが使用できる。
On the other hand, the substrate holder 24 is provided with electric field setting means 28. The electric field setting means 28 is configured to set an electric field perpendicular to the substrate 9 in the sputtering chamber 2 and to cause the ionized sputtered particles to be perpendicularly incident on the substrate 9. In the present embodiment, as the electric field setting means 28, a high frequency power supply for substrate 281 which applies a high frequency voltage to the substrate holder 26 and gives a negative self-bias voltage to the substrate 9 by the interaction between the high frequency and the plasma P 'is employed. ing. As the substrate high-frequency power supply 281, for example, 1
Those with a 3.56 MHz output of about 300 W can be used.

【0033】また、基板用高周波電源281と基板ホル
ダー26との間には、整合器282が設けられている。
さらに、基板9及び基板ホルダー26がいずれも導体で
ある場合、高周波の伝送経路に所定のコンデンサが設け
られ、コンデンサを介して基板9に高周波電圧を印加す
るよう構成される。コンデンサ等のキャパシタンスを介
して基板9に高周波電圧を印加すると、キャパシタンス
の充放電にプラズマP’中の電子と正イオンが作用し、
電子と正イオンの移動度の違いによって基板9に負の自
己バイアス電位が生じる。プラズマP’の空間電位はほ
ぼ接地電位もしくは20ボルト程度の正の電位であり、
負の自己バイアス電位が生じた基板9とプラズマP’と
の間に、基板9に向かって徐々に電位が下がる電界が設
定される。この電界の向きは基板9に対して垂直であ
り、正にイオン化されたスパッタ粒子はこの電界によっ
て加速されて基板9に垂直に入射するようになってい
る。
A matching device 282 is provided between the substrate high-frequency power supply 281 and the substrate holder 26.
Further, when the substrate 9 and the substrate holder 26 are both conductors, a predetermined capacitor is provided in a high-frequency transmission path, and a high-frequency voltage is applied to the substrate 9 via the capacitor. When a high-frequency voltage is applied to the substrate 9 via a capacitance such as a capacitor, electrons and positive ions in the plasma P ′ act on charging and discharging of the capacitance,
A negative self-bias potential is generated on the substrate 9 due to the difference in mobility between electrons and positive ions. The space potential of the plasma P ′ is almost ground potential or a positive potential of about 20 volts,
An electric field whose potential gradually decreases toward the substrate 9 is set between the substrate 9 where the negative self-bias potential is generated and the plasma P ′. The direction of the electric field is perpendicular to the substrate 9, and the positively ionized sputtered particles are accelerated by the electric field and vertically incident on the substrate 9.

【0034】次に、このスパッタチャンバー2内におけ
る装置の動作について、図2を使用して説明する。ま
ず、基板9は搬送機構11によって搬送チャンバー1か
らゲートバルブ10を通してスパッタチャンバー2内に
搬入される。スパッタチャンバー2内は、排気系22に
よって所定圧力まで予め排気されており、基板9は基板
ホルダー26に載置される。基板ホルダー26内のヒー
タ261が予め動作しており、基板ホルダー26に載置
された基板9は、ヒータ261の熱によって所定温度ま
で急速に加熱され、その温度が維持される。
Next, the operation of the apparatus in the sputtering chamber 2 will be described with reference to FIG. First, the substrate 9 is carried into the sputtering chamber 2 from the transfer chamber 1 through the gate valve 10 by the transfer mechanism 11. The inside of the sputtering chamber 2 is exhausted to a predetermined pressure by an exhaust system 22 in advance, and the substrate 9 is placed on a substrate holder 26. The heater 261 in the substrate holder 26 is operated in advance, and the substrate 9 placed on the substrate holder 26 is rapidly heated to a predetermined temperature by the heat of the heater 261 and the temperature is maintained.

【0035】そして、ゲートバルブ10を閉じた後、ガ
ス導入手段25が動作し、スパッタ用ガスとしてのアル
ゴンガスがスパッタチャンバー2内に導入される。ガス
導入手段25の流量調整器253によってアルゴンガス
の流量を調整するとともに排気系22の排気速度調整器
221によって排気速度を調整し、スパッタチャンバー
2内の圧力を所定の圧力に保つ。
After the gate valve 10 is closed, the gas introducing means 25 operates, and an argon gas as a sputtering gas is introduced into the sputtering chamber 2. The flow rate of the argon gas is adjusted by the flow rate adjuster 253 of the gas introducing means 25 and the exhaust rate is adjusted by the exhaust rate adjuster 221 of the exhaust system 22 to maintain the pressure in the sputtering chamber 2 at a predetermined pressure.

【0036】この状態で、スパッタ電源231を動作さ
せ、アルゴンガスにスパッタ放電を生じさせてターゲッ
ト23をスパッタさせる。同時にイオン化手段27の高
周波電源272及び電界設定手段27の高周波電源27
1を動作させる。イオン化手段27によって形成された
プラズマP’中を通過する際に生成されたイオン化スパ
ッタ粒子は、電界設定手段28が設定した電界によって
加速されて基板9により垂直に近い角度で入射する。こ
の結果、基板9の表面に形成された微細なホールの底面
や側面に到達し易くなり、底面や側面に十分な被覆性で
薄膜が作成される。
In this state, the sputtering power supply 231 is operated to generate a sputtering discharge in the argon gas to sputter the target 23. At the same time, the high-frequency power source 272 of the ionization unit 27 and the high-frequency power source 27 of the electric field setting unit 27
1 is operated. The ionized sputtered particles generated when passing through the plasma P ′ formed by the ionizing means 27 are accelerated by the electric field set by the electric field setting means 28 and are incident on the substrate 9 at an almost vertical angle. As a result, it becomes easier to reach the bottom and side surfaces of the fine holes formed on the surface of the substrate 9, and a thin film is formed with sufficient coverage on the bottom surface and side surfaces.

【0037】このような成膜を所定時間行った後、電界
設定手段28、イオン化手段27、スパッタ電源231
及びガス導入手段25の動作をそれぞれ停止させ、排気
系22によってスパッタチャンバー2内を再び所定圧力
まで排気する。その後、ゲートバルブ10を開けて基板
9をスパッタチャンバー2から取り出す。これによっ
て、スパッタチャンバー2内の一連の動作が終了する。
After performing such film formation for a predetermined time, the electric field setting means 28, the ionization means 27, and the sputtering power supply 231
The operation of the gas introduction means 25 is stopped, and the inside of the sputtering chamber 2 is again evacuated to a predetermined pressure by the exhaust system 22. After that, the gate valve 10 is opened and the substrate 9 is taken out of the sputtering chamber 2. Thus, a series of operations in the sputtering chamber 2 is completed.

【0038】次に、図1に示すCVDチャンバー3の構
成について説明する。図3は、図1に示すCVDチャン
バー3及びバッファチャンバー4の概略構成を示す正面
図である。図3に示すCVDチャンバー3は、内部を排
気する排気系32と、内部に所定のCVD用ガスを導入
するガス導入手段33と、所定位置に基板9を配置する
ための基板ホルダー34とを備えている。
Next, the configuration of the CVD chamber 3 shown in FIG. 1 will be described. FIG. 3 is a front view showing a schematic configuration of the CVD chamber 3 and the buffer chamber 4 shown in FIG. The CVD chamber 3 shown in FIG. 3 includes an exhaust system 32 for exhausting the inside, gas introducing means 33 for introducing a predetermined CVD gas into the inside, and a substrate holder 34 for disposing the substrate 9 at a predetermined position. ing.

【0039】後述するように、CVDチャンバー3内に
は活性の高い塩素系のガスが導入されるため、排気系3
2は、排気速度の高い高性能の真空ポンプ321を使用
する必要がある。具体的には、排気系32は、真空ポン
プ321として、排気速度1000リットル/秒程度の
ターボ分子ポンプを使用し、CVDチャンバー3内を1
-7Torr〜10-8Torr程度の到達圧力まで排気
できるように構成される。尚、排気系32は、バリアブ
ルオリフィス等の排気速度調整器322を有する。
As will be described later, since a highly active chlorine-based gas is introduced into the CVD chamber 3, the exhaust system 3
2 requires the use of a high-performance vacuum pump 321 with a high pumping speed. Specifically, the evacuation system 32 uses a turbo-molecular pump having an evacuation speed of about 1000 liters / second as the vacuum pump 321, and the inside of the CVD chamber 3 is 1
0 constituted to be evacuated to an ultimate pressure of about -7 Torr~10 -8 Torr. The exhaust system 32 has an exhaust speed adjuster 322 such as a variable orifice.

【0040】ガス導入手段33は、CVD用ガスとし
て、四塩化チタン、水素、窒素又はアンモニア及びシラ
ンの混合ガスを導入できるよう構成されている。各々の
ガス導入系には、バルブ331や流量調整器332が設
けられている。水素やシランは四塩化チタンの還元反応
のために主に導入される。尚、窒素ガスは、後述するプ
ラズマ形成手段36による高周波放電の放電開始を容易
にする働きもある。また、窒素又はアンモニアガスは、
チタンを窒化させるための窒素供給ガスとして導入され
る。
The gas introducing means 33 is configured to be capable of introducing a mixed gas of titanium tetrachloride, hydrogen, nitrogen or ammonia and silane as a CVD gas. Each gas introduction system is provided with a valve 331 and a flow controller 332. Hydrogen and silane are mainly introduced for the reduction reaction of titanium tetrachloride. Note that the nitrogen gas also has a function of facilitating the start of high-frequency discharge by the plasma forming means 36 described later. Also, nitrogen or ammonia gas is
Introduced as a nitrogen supply gas for nitriding titanium.

【0041】基板ホルダー34は、上面に基板9を載置
して保持するよう構成されている。基板ホルダー34に
は、静電吸着によって基板9を所定位置に固定する静電
吸着機構が必要に応じて設けられる。
The substrate holder 34 is configured to place and hold the substrate 9 on the upper surface. The substrate holder 34 is provided with an electrostatic attraction mechanism for fixing the substrate 9 at a predetermined position by electrostatic attraction as needed.

【0042】また、基板ホルダー34には、ホルダー昇
降機構341が設けられている。ホルダー昇降機構34
1は、基板ホルダー34を支えるホルダー支柱340に
固定されたアーム342を上下動させて基板ホルダー3
4を昇降させるようになっている。尚、ホルダー昇降機
構341は、エアシリンダのような流体駆動を用いるも
の、又は、ボールネジとサーボモータの組み合わせ等が
採用できる。尚、ホルダー支柱340は、CVDチャン
バー3の底板を気密に貫通している。そして、この貫通
部分には、磁性流体を用いたメカニカルシールが設けら
れている。この結果、ホルダー支柱340の上下動を許
容しつつ貫通部分からのリークが防止されている。
The substrate holder 34 is provided with a holder elevating mechanism 341. Holder elevating mechanism 34
1 moves the arm 342 fixed to the holder support 340 supporting the substrate holder 34 up and down to move the substrate holder 3
4 is raised and lowered. As the holder lifting mechanism 341, a mechanism using a fluid drive such as an air cylinder, or a combination of a ball screw and a servomotor can be adopted. Note that the holder support 340 passes through the bottom plate of the CVD chamber 3 in an airtight manner. A mechanical seal using a magnetic fluid is provided in the penetrating portion. As a result, leakage from the penetrating portion is prevented while allowing the holder support 340 to move up and down.

【0043】また、基板9を所定温度に加熱するヒータ
35が基板ホルダー34内に設けられている。ヒータ3
5は、通電によりジュール熱を発生させる方式のものが
例えば使用され、基板9を400〜700℃程度に加熱
維持できるよう構成される。基板9の温度は、不図示の
熱電対等の温度センサで検出され、不図示の制御部によ
って負帰還制御される。
A heater 35 for heating the substrate 9 to a predetermined temperature is provided in the substrate holder 34. Heater 3
Reference numeral 5 denotes, for example, a type that generates Joule heat by energization, and is configured so that the substrate 9 can be heated and maintained at about 400 to 700 ° C. The temperature of the substrate 9 is detected by a temperature sensor such as a thermocouple (not shown), and is subjected to negative feedback control by a control unit (not shown).

【0044】また、本実施形態におけるCVDチャンバ
ー3は、プラズマCVDを行うようになっている。即
ち、CVDチャンバー3はプラズマP”を形成するプラ
ズマ形成手段36を備えており、プラズマP”の作用に
より成膜を行うよう構成されている。プラズマ形成手段
36は、CVDチャンバー3内に設けられた高周波電極
361と、高周波電極361に高周波電力を供給する高
周波電源362とから構成されている。ガス導入手段3
3によってCVDチャンバー3内に導入されたCVD用
ガスは、高周波電極361によって設定された高周波電
界からエネルギーを受け取り、プラズマP”が形成され
るようになっている。
Further, the CVD chamber 3 in the present embodiment performs plasma CVD. That is, the CVD chamber 3 is provided with plasma forming means 36 for forming a plasma P ", and is configured to form a film by the action of the plasma P". The plasma forming means 36 includes a high-frequency electrode 361 provided in the CVD chamber 3 and a high-frequency power supply 362 for supplying high-frequency power to the high-frequency electrode 361. Gas introduction means 3
The CVD gas introduced into the CVD chamber 3 by 3 receives energy from the high-frequency electric field set by the high-frequency electrode 361, and a plasma P ″ is formed.

【0045】尚、高周波電極361は、ガス吹き出し用
の穴を均等に設けた板状に形成されたり、メッシュ状に
形成されたりする。高周波電極361を通してCVD用
ガスが下方に拡散し、プラズマP”が形成されるように
なっている。尚、高周波電極361として下面にガス吹
き出し穴を有する中空の円盤状のものを使用し、この高
周波電極361の内部空間に一旦溜めてからCVD用ガ
スを導入するよう構成される場合がある。
The high-frequency electrode 361 is formed in a plate shape having holes for blowing out gas uniformly, or in a mesh shape. The CVD gas is diffused downward through the high-frequency electrode 361 to form a plasma P ″. As the high-frequency electrode 361, a hollow disk-shaped one having a gas blowing hole on the lower surface is used. There is a case where the gas for CVD is introduced after the gas is once accumulated in the internal space of the high-frequency electrode 361.

【0046】ガス導入手段33によって導入された四塩
化チタンは、プラズマP”の作用によって分解し、混合
されている窒素と反応して基板9の表面に窒化チタンを
析出させ、窒化チタン薄膜が堆積するようになってい
る。尚、CVDチャンバー3内の圧力は、CVD用真空
計37によってモニタされるようになっている。
The titanium tetrachloride introduced by the gas introducing means 33 is decomposed by the action of the plasma P ″ and reacts with the mixed nitrogen to deposit titanium nitride on the surface of the substrate 9 and deposit a titanium nitride thin film. The pressure in the CVD chamber 3 is monitored by a CVD vacuum gauge 37.

【0047】さて、本実施形態の装置の大きな特徴点
は、図1及び図3に示すように、搬送チャンバー1とC
VDチャンバーとの間にバッファチャンバー4が介在さ
れている点である。バッファチャンバー4は気密な真空
容器であり、ゲートバルブ10を介して搬送チャンバー
1及びCVDチャンバー3に気密に接続されている。バ
ッファチャンバー4には、専用の排気系41が設けられ
ており、バッファチャンバー内を10-8Torr程度ま
で排気することができるようになっている。
The major feature of the apparatus according to the present embodiment is that, as shown in FIGS.
The point is that the buffer chamber 4 is interposed between the VD chamber and the VD chamber. The buffer chamber 4 is an airtight vacuum container, and is airtightly connected to the transfer chamber 1 and the CVD chamber 3 via a gate valve 10. A dedicated exhaust system 41 is provided in the buffer chamber 4 so that the inside of the buffer chamber can be exhausted to about 10 −8 Torr.

【0048】バッファチャンバー4内には、基板9が一
時的に滞留する滞留ステージ42が設けられている。滞
留ステージ42は円筒又は円柱状の部材であり、上面に
基板が載置される。滞留ステージ42内には、加熱手段
43及び冷却手段44が設けられている。加熱手段43
は、通電によりジュール熱を発生させるものであり、カ
ートリッジヒータ等が使用できる。また、冷却手段44
は、滞留ステージ42内に設けた冷媒流通路420に沿
って冷媒を循環させるものである。冷却手段44は、冷
媒流通路420に冷媒を導入する導入管441と、冷媒
流通路420から冷媒を排出する排出管442と、導入
管及び排出管とをつなぐサーキュレータ443等から構
成される。サーキュレータ443では、冷媒を所定の低
温に維持して導入管441に送出する。
In the buffer chamber 4, there is provided a staying stage 42 on which the substrate 9 temporarily stays. The staying stage 42 is a cylindrical or columnar member, on which a substrate is placed. A heating unit 43 and a cooling unit 44 are provided in the stay stage 42. Heating means 43
Is for generating Joule heat when energized, and a cartridge heater or the like can be used. Further, the cooling means 44
Is for circulating the refrigerant along the refrigerant flow passage 420 provided in the staying stage 42. The cooling means 44 includes an introduction pipe 441 for introducing the refrigerant into the refrigerant flow path 420, a discharge pipe 442 for discharging the refrigerant from the refrigerant flow path 420, and a circulator 443 connecting the introduction pipe and the discharge pipe. In the circulator 443, the refrigerant is sent to the introduction pipe 441 while maintaining the refrigerant at a predetermined low temperature.

【0049】CVDチャンバー3に搬入される前に滞留
ステージ42に載置された基板9を加熱手段43によっ
て所定温度に加熱すると、CVDチャンバー3における
加熱の予備加熱を行え、CVDチャンバー3内での加熱
時間を短くできる効果がある。また、基板9を所定温度
に加熱しておくと、バッファチャンバー4内に拡散した
CVDチャンバー3内の残留ガスが基板9に付着しても
容易に脱離する効果、即ち脱ガスの効果がある。
When the substrate 9 placed on the holding stage 42 is heated to a predetermined temperature by the heating means 43 before being carried into the CVD chamber 3, preliminary heating for heating in the CVD chamber 3 is performed, and This has the effect of shortening the heating time. Further, if the substrate 9 is heated to a predetermined temperature, there is an effect that the residual gas in the CVD chamber 3 diffused into the buffer chamber 4 is easily desorbed even if it adheres to the substrate 9, that is, an effect of degassing. .

【0050】また、CVDチャンバー3から搬出された
基板9を冷却手段44によって所定温度に冷却すると、
基板9の滞留とともに冷却も行える。別の処理チャンバ
ー6で冷却が行われる場合でも、バッファチャンバー4
で冷却を行うことで冷却の効率が向上し、装置全体の生
産性の向上につながる。尚、加熱手段43と冷却手段4
4とは同時には動作できないのは、言うまでもない。ま
た、本実施形態では、加熱手段43と冷却手段44の両
方を備えているが、いずれか一方のみを備える場合でも
よい。
Further, when the substrate 9 carried out of the CVD chamber 3 is cooled to a predetermined temperature by the cooling means 44,
Cooling can be performed while the substrate 9 stays. Even when cooling is performed in another processing chamber 6, the buffer chamber 4
By performing the cooling in, the cooling efficiency is improved, which leads to an improvement in the productivity of the entire apparatus. The heating means 43 and the cooling means 4
Needless to say, it cannot be operated simultaneously with 4. Further, in the present embodiment, both the heating means 43 and the cooling means 44 are provided, but it is also possible to provide only one of them.

【0051】また、滞留ステージ42には、滞留ステー
ジ42を昇降させる昇降機構45が設けられている。滞
留ステージ42の下端にはステージ支柱421が設けら
れて下方に延びており、昇降機構45は、このステージ
支柱421を上下動させて滞留ステージ42を昇降させ
るようになっている。尚、ステージ支柱421は、バッ
ファチャンバー4の底板部分を気密に貫通している。そ
して、この貫通部分には、磁性流体を用いたメカニカル
シールが設けられている。このため、ステージ支柱42
1の上下動を許容しつつ、貫通部分からのリークが防止
されている。
The staying stage 42 is provided with an elevating mechanism 45 for moving the staying stage 42 up and down. A stage support 421 is provided at the lower end of the staying stage 42 and extends downward. The elevating mechanism 45 moves the stage support 421 up and down to move the staying stage 42 up and down. The stage support 421 passes through the bottom plate of the buffer chamber 4 in an airtight manner. A mechanical seal using a magnetic fluid is provided in the penetrating portion. For this reason, the stage support 42
1 is allowed to move up and down, and leakage from the penetrating portion is prevented.

【0052】また、バッファチャンバー4には、内部に
パージガスを導入するパージガスガス導入系46が設け
られている。パージガス導入系46は、パージガスとし
て窒素等の不活性ガスをバッファチャンバー4内に導入
するようになっている。バッファチャンバー4内の圧力
は、バッファ用真空計47でモニタされるようになって
いる。一方、このバッファ用真空計47の測定データ
は、CVD用真空計の測定データとともに、バッファチ
ャンバー4とCVDチャンバー3との間のゲートバルブ
10の開閉制御を行う制御部101に送られるようにな
っている。制御部101は、両測定データを比較して、
バッファチャンバー4内の圧力がCVDチャンバー3内
の圧力より高い場合に限り、バルブ駆動機構102を動
作させてゲートバルブ10を開けるよう構成されてい
る。
The buffer chamber 4 is provided with a purge gas introduction system 46 for introducing a purge gas therein. The purge gas introduction system 46 introduces an inert gas such as nitrogen into the buffer chamber 4 as a purge gas. The pressure in the buffer chamber 4 is monitored by a buffer vacuum gauge 47. On the other hand, the measurement data of the buffer vacuum gauge 47 is sent together with the measurement data of the CVD vacuum gauge to the control unit 101 which controls the opening and closing of the gate valve 10 between the buffer chamber 4 and the CVD chamber 3. ing. The control unit 101 compares the two measurement data,
Only when the pressure in the buffer chamber 4 is higher than the pressure in the CVD chamber 3, the valve driving mechanism 102 is operated to open the gate valve 10.

【0053】次に、図3を使用して、CVDチャンバー
3内の装置の動作について説明する。まず、基板9は後
述するように搬送チャンバー1からバッファチャンバー
4を経由してCVDチャンバー3内に搬入される。CV
Dチャンバー3内は、排気系32によって所定圧力まで
予め排気されており、基板9は基板ホルダー34に載置
される。基板ホルダー34内のヒータ35が予め動作し
ており、基板ホルダー34に載置された基板9は、ヒー
タ35の熱によって所定温度まで急速に加熱され、その
温度が維持される。
Next, the operation of the apparatus in the CVD chamber 3 will be described with reference to FIG. First, the substrate 9 is carried into the CVD chamber 3 from the transfer chamber 1 via the buffer chamber 4 as described later. CV
The inside of the D chamber 3 is exhausted to a predetermined pressure by an exhaust system 32 in advance, and the substrate 9 is placed on a substrate holder 34. The heater 35 in the substrate holder 34 is operated in advance, and the substrate 9 placed on the substrate holder 34 is rapidly heated to a predetermined temperature by the heat of the heater 35, and the temperature is maintained.

【0054】そして、ゲートバルブ10を閉じた後、ガ
ス導入手段33が動作し、所定のCVD用ガスがCVD
チャンバー3内に導入される。ガス導入手段33の各流
量調整器332によってCVD用ガスの流量及び混合比
を調整するとともに排気系32の排気速度調整器321
によって排気速度を調整し、CVDチャンバー3内を所
定の圧力に保つ。
After the gate valve 10 is closed, the gas introducing means 33 operates and a predetermined CVD gas is supplied.
It is introduced into the chamber 3. The flow rate and the mixing ratio of the CVD gas are adjusted by the respective flow rate adjusters 332 of the gas introducing means 33, and the exhaust rate adjusters 321 of the exhaust system 32 are adjusted.
The evacuation speed is adjusted to keep the inside of the CVD chamber 3 at a predetermined pressure.

【0055】この状態で、プラズマ形成手段36を動作
させる。即ち、高周波電源362から高周波電極361
に高周波電力を供給し、CVDチャンバー3内に高周波
電界を設定する。導入されたCVD用ガスにはこの高周
波電界によって高周波放電が生じ、プラズマP”が形成
される。導入された四塩化チタンはこのプラズマP”の
作用によって分解するとともに窒素と反応し、基板9の
表面に窒化チタンを析出させる。所定時間経過すると、
この窒化チタンは薄膜に成長し、所定の厚さの窒化チタ
ン薄膜が作成される。
In this state, the plasma forming means 36 is operated. That is, the high-frequency power source 362 supplies the high-frequency electrode 361
, And a high-frequency electric field is set in the CVD chamber 3. The high-frequency electric field generates a high-frequency discharge in the introduced CVD gas to form a plasma P ″. The introduced titanium tetrachloride is decomposed by the action of the plasma P ″ and reacts with nitrogen to react with the nitrogen. Titanium nitride is deposited on the surface. After a predetermined time,
This titanium nitride grows into a thin film, and a titanium nitride thin film having a predetermined thickness is formed.

【0056】その後、プラズマ形成手段36及びガス導
入手段33の動作を停止し、CVDチャンバー3内を再
度高真空排気する。そして、ゲートバルブ10が開け、
基板9はCVDチャンバー3から取り出される。これ
で、CVDチャンバー3内での一連の動作が終了する。
Thereafter, the operations of the plasma forming means 36 and the gas introducing means 33 are stopped, and the inside of the CVD chamber 3 is again evacuated to a high vacuum. Then, the gate valve 10 opens,
The substrate 9 is taken out of the CVD chamber 3. Thus, a series of operations in the CVD chamber 3 is completed.

【0057】また、バッファチャンバー4とCVDチャ
ンバー3との間で基板9の搬送を行う補助搬送機構が設
けられている。補助搬送機構の構成について、図4及び
図5を使用して説明する。図4は、図1及び図3に示す
バッファチャンバー4及びCVDチャンバー3の斜視概
略図、図5は、補助搬送機構の構成を説明する正面概略
図である。尚、図4では、バッファチャンバー4及びC
VDチャンバー3は、途中の高さより上側の部分など、
一部図示が省略されている。図4及び図5に示すよう
に、補助搬送機構は、上面に基板9を載せて搬送する移
動体481と、移動体を水平方向に移動させる磁気カッ
プリング482等から構成されている。
An auxiliary transfer mechanism for transferring the substrate 9 between the buffer chamber 4 and the CVD chamber 3 is provided. The configuration of the auxiliary transport mechanism will be described with reference to FIGS. FIG. 4 is a schematic perspective view of the buffer chamber 4 and the CVD chamber 3 shown in FIGS. 1 and 3, and FIG. 5 is a schematic front view illustrating the configuration of the auxiliary transport mechanism. In FIG. 4, the buffer chambers 4 and C
The VD chamber 3 is, for example, a portion above the middle height,
Some illustrations are omitted. As shown in FIGS. 4 and 5, the auxiliary transport mechanism includes a movable body 481 that transports the substrate 9 placed on the upper surface, a magnetic coupling 482 that horizontally moves the movable body, and the like.

【0058】移動体481は、図4に示すように、水平
な姿勢の上板部483と、上板部の両側から下方に延び
るようにして設けた両側板部484とからなる。移動体
481は、上板部483の中央に開口を有する。この開
口は、基板9の直径よりも小さく、滞留ステージ42よ
りは大きい。また、図5に示すように、移動体481は
側板部484の端部に小さな磁石(以下、移動体側磁
石)485を多数有している。各移動体側磁石485
は、上下の面に磁極を有している。そしてこの磁極は、
図5に示すように、配列方向に交互に逆の磁極になって
いる。
As shown in FIG. 4, the moving body 481 includes an upper plate portion 483 in a horizontal position, and both side plate portions 484 provided to extend downward from both sides of the upper plate portion. The moving body 481 has an opening in the center of the upper plate portion 483. This opening is smaller than the diameter of the substrate 9 and larger than the dwell stage 42. Further, as shown in FIG. 5, the moving body 481 has a large number of small magnets (hereinafter, moving body side magnets) 485 at the end of the side plate portion 484. Each moving body side magnet 485
Have magnetic poles on the upper and lower surfaces. And this magnetic pole,
As shown in FIG. 5, the magnetic poles are alternately reversed in the arrangement direction.

【0059】一方、磁気カップリング482は、丸棒状
の部材である。磁気カップリング482は、図5に示す
ように、螺旋状に延びる細長い磁石(以下、カップリン
グ側磁石)486を有している。このカップリング側磁
石486は互いに異なる磁極で二つ設けられており、二
重螺旋状になっている。磁気カップリング482は、カ
ップリング側磁石486が隔壁487を挟んで移動体側
磁石485に向かい合うよう配置されている。隔壁48
7は、透磁率の高い材料で形成されており、移動体側磁
石485とカップリング側磁石486とは、隔壁487
を通して磁気結合している。尚、隔壁487の移動体4
81側の空間は真空側(バッファチャンバー4の内部
側)であり、磁気カップリング482側の空間は大気側
である。
On the other hand, the magnetic coupling 482 is a round bar-shaped member. As shown in FIG. 5, the magnetic coupling 482 has a helically extending elongated magnet (hereinafter, coupling-side magnet) 486. The coupling-side magnet 486 is provided with two magnetic poles different from each other, and has a double spiral shape. The magnetic coupling 482 is arranged such that the coupling-side magnet 486 faces the moving-body-side magnet 485 with the partition wall 487 interposed therebetween. Partition wall 48
Numeral 7 is formed of a material having high magnetic permeability, and the moving body-side magnet 485 and the coupling-side magnet 486 are separated from each other by a partition 487.
Through magnetic coupling. The moving body 4 of the partition 487
The space on the 81 side is the vacuum side (the inside of the buffer chamber 4), and the space on the magnetic coupling 482 side is the atmosphere side.

【0060】そして、磁気カップリング482には、不
図示の回転機構が設けられている。この回転機構は、磁
気カップリング482を中心軸の回りに回転させるよう
になっている。磁気カップリング482が回転すると、
二重螺旋状のカップリング側磁石486も回転する。こ
の際、カップリング側磁石486が回転する状態は、移
動体側磁石485から見ると、交互に異なる磁極の複数
の小さな磁石が一列に並んでその並びの方向に沿って一
体に直線移動しているのと等価な状態となる。従って、
カップリング側磁石486に結合している移動体側磁石
485は、カップリング側磁石486の回転とともに直
線移動し、この結果、移動体481が全体に直線移動す
ることになる。
The magnetic coupling 482 is provided with a rotation mechanism (not shown). This rotation mechanism rotates the magnetic coupling 482 around a central axis. When the magnetic coupling 482 rotates,
The double spiral coupling side magnet 486 also rotates. At this time, the state in which the coupling-side magnet 486 rotates is such that, when viewed from the moving-body-side magnet 485, a plurality of small magnets having different magnetic poles are alternately arranged in a line and linearly move integrally along the direction of the arrangement. It becomes a state equivalent to. Therefore,
The moving-body-side magnet 485 coupled to the coupling-side magnet 486 moves linearly with the rotation of the coupling-side magnet 486. As a result, the moving body 481 moves linearly as a whole.

【0061】尚、磁気カップリング482や隔壁487
は、バッファチャンバー4とともにCVDチャンバー3
にも設けられている。従って、移動体481は、バッフ
ァチャンバー4とCVDチャンバー3との間で水平方向
に移動する(前後運動する)よう構成されている。
The magnetic coupling 482 and the partition 487
Is the CVD chamber 3 together with the buffer chamber 4
Is also provided. Therefore, the moving body 481 is configured to move horizontally (moving back and forth) between the buffer chamber 4 and the CVD chamber 3.

【0062】次に、図3及び図4を使用して、バッファ
チャンバー4を経由した基板9の搬送動作について説明
する。まず、搬送チャンバー1内の搬送機構11によっ
て基板9がバッファチャンバー4内に搬入される。この
際、滞留ステージ42は、所定の上昇位置に位置し、基
板9を受け取る。その後、搬送チャンバー1とバッファ
チャンバー4との間のゲートバルブ10が閉じられる。
Next, the operation of transporting the substrate 9 through the buffer chamber 4 will be described with reference to FIGS. First, the substrate 9 is loaded into the buffer chamber 4 by the transport mechanism 11 in the transport chamber 1. At this time, the staying stage 42 is located at a predetermined ascending position and receives the substrate 9. Thereafter, the gate valve 10 between the transfer chamber 1 and the buffer chamber 4 is closed.

【0063】基板9をバッファチャンバー4からCVD
チャンバー3に送る場合には、滞留ステージ42を所定
の退避位置まで下降させる。この退避位置は、滞留ステ
ージ42の上面が移動体481の上板部483より下に
位置するよう設定されている。このため、滞留ステージ
42が退避位置まで下降すると、基板9は移動体481
の上に載せられる。
The substrate 9 is removed from the buffer chamber 4 by CVD.
When sending to the chamber 3, the staying stage 42 is lowered to a predetermined retracted position. The retracted position is set such that the upper surface of the staying stage 42 is located below the upper plate portion 483 of the moving body 481. Therefore, when the staying stage 42 descends to the retreat position, the substrate 9 is
On top of.

【0064】そして、前述したように、バッファチャン
バー4の圧力がCVDチャンバー3よりも高いことを確
認した後、バッファチャンバー4とCVDチャンバー3
との間のゲートバルブ10を開ける。そして、磁気カッ
プリング482を回転させて移動体481をCVDチャ
ンバー3内に移動させる。移動体481は、基板9の中
心が基板ホルダー34の中心軸と一致した位置で停止す
る。尚、基板ホルダー34は、CVDチャンバー3内の
下方の待機位置に位置している。そして、基板ホルダー
34が上昇し、移動体481の開口を通過して移動体4
81の上面板483よりも高い所定の高さの位置まで達
する。この動作の際、基板9は移動体481から離れて
基板ホルダー34の上に載ることになる。
After confirming that the pressure in the buffer chamber 4 is higher than the pressure in the CVD chamber 3 as described above,
The gate valve 10 is opened. Then, the moving body 481 is moved into the CVD chamber 3 by rotating the magnetic coupling 482. The moving body 481 stops at a position where the center of the substrate 9 coincides with the central axis of the substrate holder 34. The substrate holder 34 is located at a standby position below the inside of the CVD chamber 3. Then, the substrate holder 34 rises, passes through the opening of the moving body 481, and
It reaches a position at a predetermined height higher than the upper surface plate 483 of 81. In this operation, the substrate 9 separates from the moving body 481 and rests on the substrate holder 34.

【0065】その後、磁気カップリング482が逆方向
に回転し、移動体481が後退する。この際、基板ホル
ダー34のホルダー支柱341と移動体481とが干渉
しないよう、移動体481の上板部483は、開口から
前端に延びるようにして切り欠き485が設けられてい
る。移動体481が後退する際、切り欠き485内をホ
ルダー支柱341が通る状態となる。移動体481は、
上記のように後退し、CVDチャンバー3から出てバッ
ファチャンバー4内の当初の位置に戻る。その後、バッ
ファチャンバー4とCVDチャンバー3との間のゲート
バルブ10が閉じられる。そして、前述したように、C
VDチャンバー3内で成膜処理が行われる。
Thereafter, the magnetic coupling 482 rotates in the opposite direction, and the moving body 481 moves backward. At this time, a notch 485 is provided in the upper plate portion 483 of the moving body 481 so as to extend from the opening to the front end so that the holder support 341 of the substrate holder 34 and the moving body 481 do not interfere with each other. When the moving body 481 retreats, the holder support 341 passes through the notch 485. The moving body 481 is
As described above, it retreats and returns from the CVD chamber 3 to its original position in the buffer chamber 4. Thereafter, the gate valve 10 between the buffer chamber 4 and the CVD chamber 3 is closed. And, as described above, C
A film forming process is performed in the VD chamber 3.

【0066】CVDチャンバー3からの基板9の回収
は、上記動作と全く逆の動作で行われる。即ち、基板ホ
ルダー34が所定の上昇位置にある状態でゲートバルブ
10を開けて移動体481をCVDチャンバー3内に移
動させる。そして、基板ホルダー34を下降させて基板
9を移動体481上に載せる。その後、移動体481を
バッファチャンバー4まで後退させ、ゲートバルブ10
を閉める。バッファチャンバー4内では、滞留ステージ
42が上昇して移動体481から基板9を受け取る。そ
の後、搬送チャンバー1側のゲートバルブ10が開い
て、搬送チャンバー1内の搬送機構11が滞留ステージ
42から基板9を取り上げる。基板9は、搬送チャンバ
ー1を経由して次のチャンバーまで搬送される。
The recovery of the substrate 9 from the CVD chamber 3 is performed in a completely reverse operation. That is, the gate valve 10 is opened while the substrate holder 34 is at the predetermined raised position, and the moving body 481 is moved into the CVD chamber 3. Then, the substrate 9 is placed on the moving body 481 by lowering the substrate holder 34. Thereafter, the moving body 481 is retracted to the buffer chamber 4 and the gate valve 10
Close. In the buffer chamber 4, the staying stage 42 moves up to receive the substrate 9 from the moving body 481. Thereafter, the gate valve 10 on the transfer chamber 1 side is opened, and the transfer mechanism 11 in the transfer chamber 1 picks up the substrate 9 from the stay stage 42. The substrate 9 is transferred to the next chamber via the transfer chamber 1.

【0067】次に、図1に戻り、他の処理チャンバーの
構成について説明する。他の処理チャンバーのうちの一
つは、成膜前に基板9をスパッタエッチングしてクリー
ニングするエッチングチャンバー5として構成される。
装置に搬入される基板9の表面には、自然酸化膜や保護
膜が形成されている場合がある。このような膜が形成さ
れたままであると、作成する薄膜の電気特性が低下した
り薄膜の付着性が悪くなったりする問題がある。そこ
で、成膜に先立ち、基板9の表面をスパッタエッチング
して自然酸化膜や保護膜を除去している。
Next, returning to FIG. 1, the configuration of another processing chamber will be described. One of the other processing chambers is configured as an etching chamber 5 for cleaning the substrate 9 by sputter etching before film formation.
A natural oxide film or a protective film may be formed on the surface of the substrate 9 carried into the apparatus. If such a film remains formed, there is a problem that the electrical characteristics of the thin film to be formed are deteriorated or the adhesion of the thin film is deteriorated. Therefore, prior to the film formation, the surface of the substrate 9 is sputter-etched to remove the natural oxide film and the protective film.

【0068】エッチングチャンバー5は、アルゴン等の
スパッタエッチング用のガスを導入する手段と、導入さ
れたガスに高周波エネルギーを供給するなどしてプラズ
マを形成する手段と、プラズマ中から正イオンを引き出
して基板9に入射させる電界を設定する手段とを備えて
いる。プラズマ中の正イオンが基板の表面に入射する
と、表面の自然酸化膜や保護膜がスパッタエッチングさ
れて除去される。この結果、基板9の本来の材料の清浄
な表面が露出する。
The etching chamber 5 includes means for introducing a gas for sputter etching such as argon, means for forming a plasma by supplying high-frequency energy to the introduced gas, and means for extracting positive ions from the plasma. Means for setting an electric field to be incident on the substrate 9. When positive ions in the plasma enter the surface of the substrate, a natural oxide film and a protective film on the surface are removed by sputter etching. As a result, a clean surface of the original material of the substrate 9 is exposed.

【0069】また、他の処理チャンバーのうちの別の一
つは、成膜前に基板9を予備加熱するプリヒートチャン
バー6として構成される。プリヒートチャンバー6は、
前述した基板ホルダー26と同様の不図示の基板ホルダ
ーを備えている。基板ホルダー内には抵抗発熱方式等の
ヒータが設けられており、基板ホルダーに載置された基
板9を200〜300℃程度まで加熱できるよう構成さ
れている。加熱時間は、100〜200秒程度である。
尚、基板ホルダーに基板9を静電吸着させて熱伝導性を
向上させたり、基板ホルダーと基板9との間の隙間に熱
伝導性を向上させるガスを供給したりことがある。予備
加熱の主な目的は、脱ガス即ち基板9の吸蔵ガスを加熱
して放出させることにある。また、予め所定温度まで基
板9を加熱しておくと、スパッタチャンバー2内での加
熱に要する時間が短縮できるメリットもある。
Another one of the other processing chambers is configured as a preheat chamber 6 for preheating the substrate 9 before film formation. The preheat chamber 6
A substrate holder (not shown) similar to the substrate holder 26 described above is provided. A heater of a resistance heating type or the like is provided in the substrate holder so that the substrate 9 placed on the substrate holder can be heated to about 200 to 300 ° C. The heating time is about 100 to 200 seconds.
The substrate 9 may be electrostatically attracted to the substrate holder to improve the thermal conductivity, or a gas for improving the thermal conductivity may be supplied to a gap between the substrate holder and the substrate 9. The main purpose of the preheating is to degas, that is, to heat and release the occluded gas of the substrate 9. Further, if the substrate 9 is heated to a predetermined temperature in advance, there is an advantage that the time required for heating in the sputtering chamber 2 can be reduced.

【0070】以上で本実施形態の装置の構成についての
説明を終了し、次に装置の全体の動作について説明す
る。動作の一例として、前述した拡散防止層を形成する
処理を行う場合について説明する。図1において、不図
示のオートローダによって所定数の基板9が一方のロー
ドトックチャンバー8に搬入され、ロードロックチャン
バー8内のカセット81に収容されている。搬送機構1
1は、この一方のロードロックチャンバー8から一枚の
基板9を取り出し、まずエッチングチャンバー5に送
る。エッチングチャンバー5では、前述の通り表面の自
然酸化膜や保護膜が除去される。次に、搬送機構11は
この基板9をプリヒートチャンバー6に送る。基板9
は、プリヒートチャンバー6内で予備加熱され、脱ガス
が行われる。
The description of the configuration of the apparatus according to the present embodiment has been completed above, and then the overall operation of the apparatus will be described. As an example of the operation, a case where the above-described process of forming the diffusion prevention layer is performed will be described. In FIG. 1, a predetermined number of substrates 9 are carried into one load stock chamber 8 by an autoloader (not shown), and stored in a cassette 81 in the load lock chamber 8. Transport mechanism 1
1 takes out one substrate 9 from the one load lock chamber 8 and sends it to the etching chamber 5 first. In the etching chamber 5, the natural oxide film and the protective film on the surface are removed as described above. Next, the transport mechanism 11 sends the substrate 9 to the preheat chamber 6. Substrate 9
Is preheated in the preheat chamber 6 and degassed.

【0071】その後、搬送機構11はこの基板9をスパ
ッタチャンバー2に送る。スパッタチャンバー2内で
は、前述したようにチタン製のターゲット23をアルゴ
ンガスでスパッタし、チタン薄膜を基板9の表面に堆積
させる。この際、ターゲット23から放出されるスパッ
タ粒子がイオン化し、電界によってより垂直9に基板に
入射するため、微細なホールの内面の被覆性が向上す
る。
Thereafter, the transport mechanism 11 sends the substrate 9 to the sputtering chamber 2. In the sputtering chamber 2, the titanium target 23 is sputtered with argon gas as described above, and a titanium thin film is deposited on the surface of the substrate 9. At this time, the sputtered particles emitted from the target 23 are ionized and more vertically incident on the substrate 9 by the electric field, so that the coverage of the inner surface of the fine hole is improved.

【0072】その後、搬送機構11はこの基板9をCV
Dチャンバー3に送る。CVDチャンバー3では、前述
したように、四塩化チタンと窒素とを含むCVD用ガス
のプラズマCVDによって基板9の表面に窒化チタン薄
膜を堆積させる。これによって、チタン薄膜の上に窒化
チタン薄膜を積層した拡散防止層の構造が得られる。
Thereafter, the transport mechanism 11 converts the substrate 9 into a CV
Send to D chamber 3. In the CVD chamber 3, as described above, a titanium nitride thin film is deposited on the surface of the substrate 9 by plasma CVD of a CVD gas containing titanium tetrachloride and nitrogen. Thus, a structure of a diffusion preventing layer in which the titanium nitride thin film is laminated on the titanium thin film is obtained.

【0073】その後、搬送機構11はこの基板9をCV
Dチャンバー3から取り出し、他方のロードロックチャ
ンバー8に送る。尚、他の処理チャンバー7のうちの一
つは必要に応じて冷却チャンバーとされる。冷却チャン
バーは、水冷された基板ステージを有し、この基板ステ
ージに基板9を所定時間載置することで基板9を冷却す
るよう構成される。このようにして冷却した後、基板9
は、他方のロードロックチャンバー8に搬送され、カセ
ット81に収容される。
Thereafter, the transport mechanism 11 converts the substrate 9 into a CV
It is taken out of the D chamber 3 and sent to the other load lock chamber 8. Note that one of the other processing chambers 7 is a cooling chamber as needed. The cooling chamber has a water-cooled substrate stage, and is configured to cool the substrate 9 by placing the substrate 9 on the substrate stage for a predetermined time. After cooling in this manner, the substrate 9
Is transported to the other load lock chamber 8 and stored in the cassette 81.

【0074】このようにして、一枚の基板9について、
エッチングチャンバー5、プリヒートチャンバー6、ス
パッタチャンバー2、CVDチャンバー3の順に搬送し
ながら処理を連続して行い、チタン薄膜と窒化チタン薄
膜を真空中で連続して形成する。尚、一枚の基板9がプ
リヒートチャンバー6に送られて予備加熱される際に
は、次の基板9がエッチングチャンバー5に搬入されて
処理されており、各基板9が各チャンバー5,6,2,
3に次々に搬入されて枚葉処理される。従って、装置全
体の生産性は極めて高い。
As described above, for one substrate 9,
The processing is continuously performed while transporting the etching chamber 5, the preheat chamber 6, the sputtering chamber 2, and the CVD chamber 3 in this order, and a titanium thin film and a titanium nitride thin film are continuously formed in a vacuum. When one substrate 9 is sent to the preheating chamber 6 and preheated, the next substrate 9 is carried into the etching chamber 5 and processed, and each substrate 9 is transferred to each of the chambers 5, 6, and 6. 2,
3 are successively carried into a single-wafer processing. Therefore, the productivity of the entire apparatus is extremely high.

【0075】上述した構成及び動作である本実施形態の
装置では、スパッタチャンバー2とCVDチャンバー3
という全く異質な処理チャンバーを複合させている。こ
のような場合、処理の内容が異なるために、処理チャン
バー2,3の雰囲気も互いに異なり、従って、雰囲気ガ
スが相互に拡散してお互いの雰囲気を汚染する問題が生
じてくる。特に、CVDチャンバー3では、塩素系ガス
等の反応性の高いガスを使用するため、このようなガス
がスパッタチャンバー2に拡散すると、スパッタチャン
バー23での処理の質を著しく損なう原因となり易い。
In the apparatus of the present embodiment having the above-described configuration and operation, the sputtering chamber 2 and the CVD chamber 3
It combines a completely different processing chamber. In such a case, since the contents of the processing are different, the atmospheres of the processing chambers 2 and 3 are also different from each other. Therefore, a problem arises that the atmospheric gases diffuse to each other and contaminate the respective atmospheres. In particular, since a highly reactive gas such as a chlorine-based gas is used in the CVD chamber 3, if such a gas diffuses into the sputter chamber 2, the quality of processing in the sputter chamber 23 is likely to be significantly impaired.

【0076】しかしながら、本実施形態では、搬送チャ
ンバー1とCVDチャンバー3との間にバッファチャン
バー4が設けられている。このため、CVDチャンバー
3内の残留ガスがスパッタチャンバー2に到達するため
には、バッファチャンバー4と搬送チャンバー1の二つ
のチャンバーを経由しなければならない。従って、CV
Dチャンバー3内の残留ガスがスパッタチャンバー2に
まで拡散するのが大きく抑制される。スパッタチャンバ
ー2内のガスがCVDチャンバー3に拡散するのも、ま
た同様に抑制される。さらに、図1に示すように二つの
CVDチャンバー3が設けられている場合で、互いに異
なるガスを使用する場合には、CVDチャンバー3同士
の相互汚染もまた防止される。
However, in the present embodiment, the buffer chamber 4 is provided between the transfer chamber 1 and the CVD chamber 3. Therefore, in order for the residual gas in the CVD chamber 3 to reach the sputtering chamber 2, the gas must pass through two chambers, the buffer chamber 4 and the transfer chamber 1. Therefore, CV
Diffusion of the residual gas in the D chamber 3 to the sputtering chamber 2 is greatly suppressed. Diffusion of the gas in the sputtering chamber 2 into the CVD chamber 3 is similarly suppressed. Further, when two CVD chambers 3 are provided as shown in FIG. 1 and different gases are used, mutual contamination between the CVD chambers 3 is also prevented.

【0077】そして、本実施形態では、バッファチャン
バー4とCVDチャンバー3との間で基板の搬送を行う
補助搬送機構が設けられている。このため、バッファチ
ャンバー4とCVDチャンバーとの間で基板9の搬送を
行う際には、バッファチャンバー4と搬送チャンバー1
との間のゲートバルブ10は閉じられる。また、バッフ
ァチャンバー4と搬送チャンバー1との間で基板の搬送
を行う場合には、バッファチャンバー4とCVDチャン
バー3との間のゲートバルブ10は閉じられる。つま
り、バッファチャンバー4とCVDチャンバー3との間
のゲートバルブ10と、バッファチャンバー4と搬送チ
ャンバー1との間のゲートバルブ10とが同時に開くこ
とはない。
In the present embodiment, an auxiliary transfer mechanism for transferring a substrate between the buffer chamber 4 and the CVD chamber 3 is provided. Therefore, when the substrate 9 is transferred between the buffer chamber 4 and the CVD chamber, the buffer chamber 4 and the transfer chamber 1 are transferred.
Is closed. When the substrate is transferred between the buffer chamber 4 and the transfer chamber 1, the gate valve 10 between the buffer chamber 4 and the CVD chamber 3 is closed. That is, the gate valve 10 between the buffer chamber 4 and the CVD chamber 3 and the gate valve 10 between the buffer chamber 4 and the transfer chamber 1 do not open simultaneously.

【0078】上記の点も、CVDチャンバー3内の残留
ガスが搬送チャンバー1を経由してスパッタチャンバー
2等に拡散するのを大きく抑制している。尚、補助搬送
機構が無いと、搬送チャンバー1内の搬送機構11でバ
ッファチャンバー4とCVDチャンバー3との間の基板
9の搬送を行わなければならず、二つのゲートバルブ1
0が同時に開いている状態が生じてしまう。
The above point also greatly suppresses the residual gas in the CVD chamber 3 from diffusing into the sputtering chamber 2 and the like via the transfer chamber 1. If there is no auxiliary transfer mechanism, the transfer mechanism 11 in the transfer chamber 1 must transfer the substrate 9 between the buffer chamber 4 and the CVD chamber 3.
0 may be open at the same time.

【0079】また、CVDチャンバー3に比べてバッフ
ァチャンバー4内の圧力が高い場合にのみバッファチャ
ンバー4とCVDチャンバー3との間のゲートバルブ1
0が開けられるので、CVDチャンバー3内の残留ガス
の拡散がさらに抑制されている。
The gate valve 1 between the buffer chamber 4 and the CVD chamber 3 is provided only when the pressure in the buffer chamber 4 is higher than that in the CVD chamber 3.
Since 0 is opened, the diffusion of the residual gas in the CVD chamber 3 is further suppressed.

【0080】尚、CVDチャンバー3やバッファチャン
バー4等の内部に、残留ガスを吸着するゲッター材を設
ける構成も残留ガスの拡散防止に効果的である。ゲッタ
ー材は、ジルコニウム又はチタン等の材料のブロックを
所定の温度に加熱しておく構成が挙げられる。
A structure in which a getter material for adsorbing the residual gas is provided inside the CVD chamber 3 or the buffer chamber 4 is also effective in preventing the diffusion of the residual gas. The getter material has a configuration in which a block of a material such as zirconium or titanium is heated to a predetermined temperature.

【0081】[0081]

【実施例】次に、上記実施形態に属する実施例について
説明する。以下の実施例は、上述した動作例と同様、拡
散防止層の形成を例にしている。まず、スパッタチャン
バー2におけるスパッタリングの条件としては、以下の
条件が挙げられる。 ・スパッタ用ガス;アルゴン ・ガスの流量;100cc/分 ・圧力;60mTorr ・スパッタ電源の出力電圧;−500V ・基板の温度;300℃ ・イオン化手段の高周波電源;13.56MHz800
W ・電界設定手段の高周波電源;13.56MHz200
W 上記条件によると、500オングストローム毎分程度の
成膜速度でチタン薄膜が作成できる。尚、アスペクト比
5のホールに対するボトムカバレッジ率は、40%程度
である。
Next, an example belonging to the above embodiment will be described. In the following embodiments, as in the above-described operation example, the formation of the diffusion prevention layer is taken as an example. First, the sputtering conditions in the sputtering chamber 2 include the following conditions. Gas for sputtering; Argon Gas flow rate: 100 cc / min Pressure: 60 mTorr Output voltage of sputtering power supply: -500 V Substrate temperature: 300 ° C. High frequency power supply for ionization means: 13.56 MHz 800
W ・ High frequency power supply of electric field setting means; 13.56 MHz 200
W Under the above conditions, a titanium thin film can be formed at a deposition rate of about 500 angstroms per minute. The bottom coverage ratio for holes having an aspect ratio of 5 is about 40%.

【0082】また、CVDチャンバー3におけるCVD
の条件としては、以下の条件が挙げられる。 ・CVD用ガス;TiCl4とN2とH2とSiH4の混合
ガス ・ガスの流量比;TiCl4:N2:H2:SiH4=5:
20:500:1 ・全ガス流量;526cc/分 ・圧力;0.12Torr ・基板の温度;485℃ ・プラズマ形成手段の高周波電源;60MHz500W 上記条件によると、100オングストローム毎分程度の
成膜速度で窒化チタン薄膜が作成できる。尚、アスペク
ト比5のホールに対するボトムカバレッジ率(ホールの
周囲の面に対するホールの底面への成膜速度の比)は、
70%程度である。
Further, the CVD in the CVD chamber 3
The following conditions may be mentioned as conditions for Gas for CVD; mixed gas of TiCl 4 , N 2 , H 2, and SiH 4 Gas flow ratio: TiCl 4 : N 2 : H 2 : SiH 4 = 5:
20: 500: 1 ・ Total gas flow rate: 526 cc / min ・ Pressure: 0.12 Torr ・ Temperature of substrate: 485 ° C. ・ High frequency power supply of plasma forming means: 60 MHz 500 W Under the above conditions, at a film forming rate of about 100 Å / min. A titanium nitride thin film can be formed. The bottom coverage ratio for a hole having an aspect ratio of 5 (ratio of the film forming rate on the bottom surface of the hole to the surface around the hole) is:
It is about 70%.

【0083】以上の説明では、スパッタ化学蒸着複合装
置の使用例として拡散防止層の形成を採り上げたが、こ
れ以外にも、銅配線等を行う場合にも本実施形態のスパ
ッタ化学蒸着複合装置は有効である。
In the above description, the formation of the diffusion preventing layer is taken as an example of the use of the combined sputter chemical vapor deposition apparatus. It is valid.

【0084】また、バッファチャンバー4は、搬送チャ
ンバー1とCVDチャンバー3との間に設けられたが、
搬送チャンバー1とスパッタチャンバー2との間に設け
るようにしてもよい。この場合も、前述した補助搬送機
構と同様の機構をバッファチャンバー4に設けることが
できる。さらに、エッチングチャンバー5やプリヒート
チャンバー6と搬送チャンバー1との間にもバッファチ
ャンバー4を設けてもよい。尚、低圧遠隔スパッタは上
述したような問題を有するが、スパッタチャンバーにお
いて低圧遠隔スパッタが行われるように構成されること
を、本願発明は排除するものではない。
Although the buffer chamber 4 is provided between the transfer chamber 1 and the CVD chamber 3,
It may be provided between the transfer chamber 1 and the sputtering chamber 2. Also in this case, a mechanism similar to the above-described auxiliary transport mechanism can be provided in the buffer chamber 4. Further, a buffer chamber 4 may be provided between the transfer chamber 1 and the etching chamber 5 or the preheat chamber 6. Although the low-pressure remote sputtering has the above-mentioned problems, the present invention does not exclude the configuration in which the low-pressure remote sputtering is performed in the sputtering chamber.

【0085】また、請求項1の発明の実施形態として
は、図1に示すようなチャンバー配置ではなく、スパッ
タチャンバー、搬送チャンバー及びCVDチャンバーを
一例に縦設したインライン式の装置の構成が挙げられ
る。この場合も、スパッタチャンバーと搬送チャンバー
の間、又は、搬送チャンバーとCVDチャンバーとの間
にバッファチャンバーを設ける。そして、スパッタチャ
ンバーの手前の搬送路上にはロードロックチャンバーが
設けられ、CVDチャンバーの後ろ側の搬送路上にはア
ンロードロックチャンバーが設けられる。尚、このよう
なインライン式の装置に比べると、図1に示すチャンバ
ー配置は、搬送路が短くでき、装置の占有面積が小さく
できるメリットがある。
The embodiment of the first aspect of the present invention is not an arrangement of chambers as shown in FIG. 1, but an arrangement of an in-line type apparatus in which a sputter chamber, a transfer chamber and a CVD chamber are vertically installed as an example. . Also in this case, a buffer chamber is provided between the sputtering chamber and the transfer chamber or between the transfer chamber and the CVD chamber. A load lock chamber is provided on the transfer path before the sputtering chamber, and an unload lock chamber is provided on the transfer path behind the CVD chamber. Compared with such an in-line apparatus, the chamber arrangement shown in FIG. 1 has the advantage that the transfer path can be shortened and the area occupied by the apparatus can be reduced.

【0086】[0086]

【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、スパッタチャンバーとCVDチ
ャンバーとの間には搬送チャンバーに加えてバッファチ
ャンバーが設けられているので、プロセスの相互汚染が
効果的に防止される。また、搬送チャンバーを二つ設け
る構成に比べて占有面積の大幅な増加が無く、生産性の
低下等の問題も生じない。また、請求項3記載の発明に
よれば、上記効果に加え、バッファチャンバーとCVD
チャンバー又はスパッタチャンバーとの間の基板の搬送
の際には、搬送チャンバーとバッファチャンバーとの間
のゲートバルブを閉めることができるので、この点でさ
らに相互汚染が抑制される。また、請求項4記載の発明
によれば、上記効果に加え、CVDチャンバー内の残留
ガスがバッファチャンバーを経由して他のチャンバーに
拡散するのが抑制される。このため、CVDチャンバー
内の残留ガスによる他のチャンバーの雰囲気の汚染の問
題がさらに抑制される。また、請求項5記載の発明によ
れば、上記効果に加え、バッファチャンバー内で基板を
加熱して脱ガスを行ったり、基板を冷却したりする動作
が行えるので、プロセスの品質が向上したり、装置全体
の生産性が向上したりする効果が得られる。
As described above, according to the first or second aspect of the present invention, the buffer chamber is provided between the sputtering chamber and the CVD chamber in addition to the transfer chamber. Cross-contamination is effectively prevented. In addition, there is no significant increase in the occupied area as compared with the configuration in which two transfer chambers are provided, and there is no problem such as a decrease in productivity. According to the third aspect of the present invention, in addition to the above effects, a buffer chamber and a CVD
When the substrate is transferred between the chamber and the sputtering chamber, the gate valve between the transfer chamber and the buffer chamber can be closed, so that cross-contamination is further suppressed in this respect. According to the fourth aspect of the present invention, in addition to the above effects, the diffusion of the residual gas in the CVD chamber to another chamber via the buffer chamber is suppressed. For this reason, the problem of the contamination of the atmosphere of the other chamber by the residual gas in the CVD chamber is further suppressed. According to the fifth aspect of the present invention, in addition to the above effects, the operation of heating the substrate in the buffer chamber to perform degassing or cooling the substrate can be performed, so that the quality of the process can be improved. The effect of improving the productivity of the entire apparatus can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】実施形態に係るスパッタ化学蒸着複合装置の概
略構成を示す平面図である。
FIG. 1 is a plan view showing a schematic configuration of a combined sputtering chemical vapor deposition apparatus according to an embodiment.

【図2】図1に示すスパッタチャンバー2の概略構成を
示す正面図である。
FIG. 2 is a front view showing a schematic configuration of a sputtering chamber 2 shown in FIG.

【図3】図1に示すCVDチャンバー3及びバッファチ
ャンバー4の概略構成を示す正面図である。
FIG. 3 is a front view showing a schematic configuration of a CVD chamber 3 and a buffer chamber 4 shown in FIG.

【図4】図1及び図3に示すバッファチャンバー4及び
CVDチャンバー3の斜視概略図である。
FIG. 4 is a schematic perspective view of a buffer chamber 4 and a CVD chamber 3 shown in FIGS. 1 and 3;

【図5】補助搬送機構の構成を説明する正面概略図であ
る。
FIG. 5 is a schematic front view illustrating the configuration of an auxiliary transport mechanism.

【図6】本願発明を想到する過程で成された発明の構成
を説明する平面概略図であり、相互汚染を抑制させたス
パッタ化学蒸着複合装置の構成を示す図である。
FIG. 6 is a schematic plan view illustrating the configuration of the invention made in the process of conceiving the invention of the present application, and is a diagram showing the configuration of a combined sputter chemical vapor deposition apparatus in which mutual contamination is suppressed.

【図7】本願発明を想到する過程で成された発明の構成
を説明する平面概略図であり、相互汚染を抑制させたス
パッタ化学蒸着複合装置の構成を示す図である。
FIG. 7 is a schematic plan view illustrating a configuration of the invention made in the process of conceiving the invention of the present application, and is a diagram illustrating a configuration of a combined sputter chemical vapor deposition apparatus in which mutual contamination is suppressed.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 搬送チャンバー 10 ゲートバルブ 11 搬送機構 2 スパッタチャンバー 22 排気系 23 ターゲット 231 スパッタ電源 24 磁石機構 25 ガス導入手段 26 基板ホルダー 27 イオン化手段 28 電界設定手段 3 CVDチャンバー 32 排気系 33 ガス導入手段 34 基板ホルダー 35 ヒータ 36 プラズマ形成手段 4 バッファチャンバー 41 排気系 42 滞留ステージ 43 加熱手段 44 冷却手段 45 昇降機構 46 パージガス導入系 47 バッファ用真空計 481 移動体 482 磁気カップリング 5 エッチングチャンバー 6 プリヒートチャンバー 7 他の処理チャンバー 8 ロードロックチャンバー 9 基板 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Transport chamber 10 Gate valve 11 Transport mechanism 2 Sputter chamber 22 Exhaust system 23 Target 231 Sputter power supply 24 Magnet mechanism 25 Gas introduction means 26 Substrate holder 27 Ionization means 28 Electric field setting means 3 CVD chamber 32 Exhaust system 33 Gas introduction means 34 Substrate holder Reference Signs List 35 heater 36 plasma forming means 4 buffer chamber 41 exhaust system 42 staying stage 43 heating means 44 cooling means 45 elevating mechanism 46 purge gas introduction system 47 buffer vacuum gauge 481 moving body 482 magnetic coupling 5 etching chamber 6 preheat chamber 7 other processing Chamber 8 Load lock chamber 9 Substrate

─────────────────────────────────────────────────────
────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成11年2月5日[Submission date] February 5, 1999

【手続補正1】[Procedure amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】請求項1[Correction target item name] Claim 1

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【手続補正2】[Procedure amendment 2]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0005[Correction target item name] 0005

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0005】FET(電界効果トランジスタ)等の構造
を有するLSIでは、電極部への配線構造として、下地
半導体層と配線層との相互拡散を防止する拡散防止層を
設けた構造が採用されている。この拡散防止層は、電気
抵抗の小さいチタン薄膜とバリア性の高い窒化チタン薄
膜とを積層した構造となっている場合が多い。このよう
な拡散防止層は、これまでスパッタによって形成されて
きた。例えばチタン薄膜と窒化チタン薄膜とを積層させ
る場合、チタンよりなるターゲットをアルゴンガスによ
ってスパッタして始めにチタン薄膜を作成する。その
後、ガスを窒素に代えてスパッタし、窒素とチタンとの
反応を補助的に利用しながら窒化チタン薄膜を作成す
る。
In an LSI having a structure such as an FET (field effect transistor), a structure in which a diffusion preventing layer for preventing mutual diffusion between an underlying semiconductor layer and a wiring layer is provided as a wiring structure to an electrode portion. . This diffusion prevention layer often has a structure in which a titanium thin film having a small electric resistance and a titanium nitride thin film having a high barrier property are laminated. Such a diffusion preventing layer has been formed by sputtering. For example, when laminating a titanium thin film and a titanium nitride thin film, a titanium thin film is first formed by sputtering a target made of titanium with argon gas. Thereafter, the gas is sputtered instead of nitrogen to form a titanium nitride thin film while utilizing the reaction between nitrogen and titanium in an auxiliary manner.

【手続補正3】[Procedure amendment 3]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0008[Correction target item name] 0008

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0008】このように高アスペクト化するホールに対
しては、必要とされるボトムカバレッジ率で成膜して拡
散防止層を形成することが困難になってきている。拡散
防止層を構成する薄膜は上述した通りスパッタで作成さ
れるが、スパッタの場合、ボトムカバレッジ率の高い成
膜を行うためには、ターゲットから放出される粒子(以
下、スパッタ粒子)がホールの底面に多く到達する必要
がある。しかしながら、アスペクト比が高くなると、ホ
ールの底面に到達するスパッタ粒子の量が少なくなる。
即ち、基板にほぼ垂直に入射する限られた粒子しか底面
に到達できない。従って、ホールの底面での成膜速度が
低下し、ボトムカバレッジ率が低くなってしまう。
It is becoming difficult to form a diffusion preventing layer by forming a film with a required bottom coverage ratio for a hole having a high aspect ratio. Although the thin film constituting the diffusion prevention layer is formed by sputtering as described above, in the case of sputtering, in order to form a film having a high bottom coverage rate, particles emitted from the target (hereinafter, sputtered particles) are formed by holes. It is necessary to reach the bottom much. However, as the aspect ratio increases, the amount of sputter particles that reach the bottom of the hole decreases.
That is, only a limited number of particles that enter the substrate almost perpendicularly can reach the bottom surface . Therefore, the deposition rate at the bottom of the hole is reduced, and the bottom coverage ratio is reduced.

【手続補正4】[Procedure amendment 4]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0011[Correction target item name] 0011

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0011】また、低圧遠隔スパッタでは、基板の周辺
部におけるホールへの成膜特にホールの側壁への成膜
に不均一性が生じてしまう問題がある。即ち、基板の中
央部のホールの内面に対しては、薄膜がほぼ均等に堆積
する。しかしながら、基板の周辺部のホールの内面に対
しては、外側よりの側壁には比較的厚く薄膜が堆積する
ものの、内側よりの側壁には薄膜は薄くしか堆積しな
い。これは、次のような理由による。基板の中央部では
スパッタ粒子は基板に垂直な方向を中心として少し左右
にずれて均等に入射してくる。しかしながら、基板の周
辺部では、外側に向けて斜めに入射してくるスパッタ粒
子が多くなり、結果的に、ホールの内側よりの側壁に対
する膜厚が不足してしまう。このように膜厚が不足する
と、相互拡散防止の効果が十分得られなくなり、デバイ
ス特性を阻害する要因となる。このような問題から、低
圧遠隔スパッタは、開口直径(又は幅)が0.25μm
(アスペクト比では4程度)までのデバイスの製作が限
度であると言われている。
Further, in the low-pressure remote sputtering, there is a problem that non-uniformity is generated in a film formed on a hole in a peripheral portion of a substrate , particularly on a side wall of the hole. That is, the thin film is deposited almost evenly on the inner surface of the hole at the center of the substrate. However, on the inner surface of the hole at the peripheral portion of the substrate, a relatively thin film is deposited on the outer side wall, but only a thin film is deposited on the inner side wall. This is for the following reasons. At the center of the substrate, the sputtered particles are slightly shifted left and right about the direction perpendicular to the substrate and uniformly incident. However, in the peripheral portion of the substrate, the number of sputtered particles obliquely incident outward increases, and as a result, the film thickness on the side wall from the inside of the hole becomes insufficient. When the film thickness is insufficient in this manner, the effect of preventing mutual diffusion cannot be sufficiently obtained, which is a factor that impairs device characteristics. Due to such a problem, the low-pressure remote sputtering has an opening diameter (or width) of 0.25 μm.
It is said that the fabrication of devices up to (with an aspect ratio of about 4) is the limit.

【手続補正5】[Procedure amendment 5]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0021[Correction target item name] 0021

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0021】[0021]

【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、スパッタを行うスパ
ッタチャンバーと、化学蒸着を行うCVDチャンバーと
を備え、搬送機構を備えた搬送チャンバーを介してスパ
ッタチャンバーとCVDチャンバーとが気密に接続され
た構造のスパッタ化学蒸着複合装置であって、搬送チャ
ンバーとCVDチャンバーとの間又は搬送チャンバーと
スパッタチャンバーとの間には、バッファチャンバーが
設けられており、スパッタチャンバーとCVDチャンバ
ーとは搬送チャンバー及びバッファチャンバーを介して
気密に接続されているという構成を有する。また、上記
課題を解決するため、請求項2記載の発明は、上記請求
項1の構成において、前記スパッタチャンバー及び前記
CVDチャンバーは、前記搬送チャンバーの周囲に気密
に接続された処理チャンバーの一つであるという構成を
有する。また、上記課題を解決するため、請求項3記載
の発明は、上記請求項1又は2の構成において、前記バ
ッファチャンバーと前記CVDチャンバー又は前記スパ
ッタチャンバーとの間で基板の搬送を行う補助搬送機構
が設けられているという構成を有する。また、上記課題
を解決するため、請求項4記載の発明は、上記請求項
1、2又は3の構成において、前記バッファチャンバー
は、前記搬送チャンバーと前記CVDチャンバーとの間
に設けられているとともに、内部にパージガスを導入す
るパージガス導入系を有しており、バッファチャンバー
とCVDチャンバーとの間に設けられたゲートバルブ
は、バッファチャンバー内の圧力がCVDチャンバー内
の圧力より高い場合にのみ開かれるものであるという構
成を有する。また、上記課題を解決するため、請求項5
記載の発明は、上記請求項1、2、3又は4の構成にお
いて、前記バッファチャンバー内で基板を所定温度に加
熱する加熱手段又は基板を所定温度に冷却する冷却手段
を有しているという構成を有する。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a transfer chamber including a sputtering chamber for performing sputtering, a CVD chamber for performing chemical vapor deposition, and a transfer mechanism. Is a combined sputter chemical vapor deposition apparatus having a structure in which a sputter chamber and a CVD chamber are hermetically connected through a buffer chamber provided between the transfer chamber and the CVD chamber or between the transfer chamber and the sputter chamber. The sputtering chamber and the CVD chamber are connected via a transfer chamber and a buffer chamber.
It has a configuration that it is connected in an airtight manner . In order to solve the above problem, the invention according to claim 2 is the configuration according to claim 1, wherein the sputtering chamber and the CVD chamber are one of processing chambers that are hermetically connected around the transfer chamber. . According to a third aspect of the present invention, there is provided an auxiliary transfer mechanism for transferring a substrate between the buffer chamber and the CVD chamber or the sputtering chamber. Is provided. According to a fourth aspect of the present invention, in order to solve the above problem, in the configuration of the first, second or third aspect, the buffer chamber is provided between the transfer chamber and the CVD chamber. A gate valve provided between the buffer chamber and the CVD chamber is opened only when the pressure in the buffer chamber is higher than the pressure in the CVD chamber. It has a configuration that is. According to another aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device comprising:
According to a preferred embodiment of the present invention, in the configuration of the first, second, third or fourth aspect, a heating unit for heating the substrate to a predetermined temperature in the buffer chamber or a cooling unit for cooling the substrate to a predetermined temperature is provided. Having.

【手続補正6】[Procedure amendment 6]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0022[Correction target item name] 0022

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】以下、本願発明の実施の形態につ
いて説明する。図1は、実施形態に係るスパッタ化学蒸
着複合装置の概略構成を示す平面図である。図1に示す
装置は、図6や図7に示す装置と同様、マルチチャンバ
ータイプの装置であり、中央に配置された搬送チャンバ
ー1と、搬送チャンバー1の周囲に設けられた複数の処
理チャンバー2,3,4,5,6,7及び二つのロード
ロックチャンバー8とからなるチャンバー配置になって
いる。各チャンバー1,2,3,4,5,6,7,8
は、専用の排気系によって排気される真空容器である。
また、搬送チャンバー1に対する各チャンバー2,3,
4,5,6,7,8の接続個所にはゲートバルブ10が
それぞれ設けられている。
Embodiments of the present invention will be described below. FIG. 1 is a plan view illustrating a schematic configuration of a combined sputter chemical vapor deposition apparatus according to an embodiment. The apparatus shown in FIG. 1 is a multi-chamber type apparatus like the apparatuses shown in FIGS. 6 and 7, and includes a transfer chamber 1 disposed at the center and a plurality of processing chambers 2 provided around the transfer chamber 1. , 3, 4, 5, 6 , 7 and two load lock chambers 8. Each chamber 1,2,3,4,5,6,7,8
Is a vacuum vessel evacuated by a dedicated exhaust system.
Further, each chamber 2, 3, with respect to the transfer chamber 1
Gate valves 10 are provided at connection points of 4, 5, 6, 7, and 8, respectively.

【手続補正7】[Procedure amendment 7]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0023[Correction target item name] 0023

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0023】搬送チャンバー1内には、搬送機構11が
設けられている。搬送機構11は、一方のロードロック
チャンバー8から基板9を一枚ずつ取り出し、各処理チ
ャンバー2,3,4,5,6,7に送って順次処理を行
うようになっている。そして、最後の処理を終了した
後、他方のロードロックチャンバー8に戻すようになっ
ている。搬送機構11としては、先端に基板9を載置し
て保持するアームを備えた多関節ロボットが好適に使用
される。二つのアームを備えて同時に二枚の基板9を独
立して移動させることができるよう構成されると、搬送
の効率が向上するため好適である。また、搬送チャンバ
ー1内は、不図示の排気系によって排気され、常時10
〜10−8Torr程度の真空圧力が維持される。
従って、搬送機構11としては、この真空圧力下で動作
可能なものが採用される。
In the transfer chamber 1, a transfer mechanism 11 is provided. The transport mechanism 11 takes out the substrates 9 one by one from one of the load lock chambers 8 and sends them to the processing chambers 2 , 3 , 4 , 5 , 6 , and 7 for sequential processing. Then, after the last processing is completed, it is returned to the other load lock chamber 8. As the transfer mechanism 11, an articulated robot provided with an arm for mounting and holding the substrate 9 at the tip is suitably used. It is preferable to provide two arms so that the two substrates 9 can be moved independently independently at the same time, because the efficiency of transportation is improved. The inside of the transfer chamber 1 is evacuated by an exhaust system (not shown).
- vacuum pressure of about 6 to 10 -8 Torr is maintained.
Therefore, as the transport mechanism 11, a mechanism that can operate under this vacuum pressure is adopted.

【手続補正8】[Procedure amendment 8]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0026[Correction target item name] 0026

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0026】排気系22は、クライオポンプ等の真空ポ
ンプ221を使用してスパッタチャンバー2内を10
−8Torr程度まで排気可能に構成される。排気系2
2は、バリアブルオリフィス等の排気速度調整器222
を有する。ターゲット23は、絶縁材232を介してス
パッタチャンバー2に取り付けられている。ターゲット
23は、この実施形態ではチタン製である。スパッタ電
源231は、負の高電圧をターゲット23に印加するよ
うに構成される。この他、高周波電圧をターゲット23
に印加するよう構成される場合もある。
The evacuation system 22 uses a vacuum pump 221 such as a cryopump to evacuate the inside of the sputtering chamber
It is configured to be able to exhaust up to about -8 Torr. Exhaust system 2
2 is an exhaust speed adjuster 222 such as a variable orifice.
Having. The target 23 is attached to the sputtering chamber 2 via an insulating material 232. The target 23 is made of titanium in this embodiment. The sputtering power supply 231 is configured to apply a negative high voltage to the target 23. In addition, a high frequency voltage is applied to the target 23.
In some cases.

【手続補正9】[Procedure amendment 9]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0032[Correction target item name] 0032

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0032】一方、基板ホルダー26には、電界設定手
段28が設けられている。電界設定手段28は、スパッ
タチャンバー2内に基板9に垂直な電界を設定し、上記
イオン化スパッタ粒子を基板9に垂直に入射させるよう
構成されている。電界設定手段28としては、本実施形
態では、基板ホルダー26に高周波電圧を印加して高周
波とプラズマP’との相互作用により基板9に負の自己
バイアス電圧を与える基板用高周波電源281が採用さ
れている。基板用高周波電源281としては、例えば1
3.56MHz出力300W程度のものが使用できる。
On the other hand, the substrate holder 26 is provided with electric field setting means 28. The electric field setting means 28 is configured to set an electric field perpendicular to the substrate 9 in the sputtering chamber 2 and to cause the ionized sputtered particles to be perpendicularly incident on the substrate 9. In the present embodiment, as the electric field setting means 28, a high frequency power supply for substrate 281 which applies a high frequency voltage to the substrate holder 26 and gives a negative self-bias voltage to the substrate 9 by the interaction between the high frequency and the plasma P 'is employed. ing. As the substrate high-frequency power supply 281, for example, 1
Those with a 3.56 MHz output of about 300 W can be used.

【手続補正10】[Procedure amendment 10]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0047[Correction target item name] 0047

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0047】さて、本実施形態の装置の大きな特徴点
は、図1及び図3に示すように、搬送チャンバー1とC
VDチャンバーとの間にバッファチャンバー4が介在さ
れている点である。バッファチャンバー4は気密な真空
容器であり、ゲートバルブ10を介して搬送チャンバー
1及びCVDチャンバー3に気密に接続されている。バ
ッファチャンバー4には、専用の排気系41が設けられ
ており、バッファチャンバー内を10−8Torr程
度まで排気することができるようになっている。
The major feature of the apparatus according to the present embodiment is that, as shown in FIGS.
The point is that the buffer chamber 4 is interposed between the VD chamber and the VD chamber. The buffer chamber 4 is an airtight vacuum container, and is airtightly connected to the transfer chamber 1 and the CVD chamber 3 via a gate valve 10. The buffer chamber 4 is provided with a dedicated exhaust system 41 so that the inside of the buffer chamber 4 can be exhausted to about 10 −8 Torr.

【手続補正11】[Procedure amendment 11]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0048[Correction target item name] 0048

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0048】バッファチャンバー4内には、基板9が一
時的に滞留する滞留ステージ42が設けられている。滞
留ステージ42は円筒又は円柱状の部材であり、上面に
基板が載置される。滞留ステージ42内には、加熱手
段43及び冷却手段44が設けられている。加熱手段4
3は、通電によりジュール熱を発生させるものであり、
カートリッジヒータ等が使用できる。また、冷却手段4
4は、滞留ステージ42内に設けた冷媒流通路420に
沿って冷媒を循環させるものである。冷却手段44は、
冷媒流通路420に冷媒を導入する導入管441と、冷
媒流通路420から冷媒を排出する排出管442と、導
入管及び排出管とをつなぐサーキュレータ443等から
構成される。サーキュレータ443では、冷媒を所定の
低温に維持して導入管441に送出する。
In the buffer chamber 4, there is provided a staying stage 42 on which the substrate 9 temporarily stays. The staying stage 42 is a cylindrical or columnar member, on which the substrate 9 is placed. A heating unit 43 and a cooling unit 44 are provided in the stay stage 42. Heating means 4
3 is to generate Joule heat by energization,
A cartridge heater or the like can be used. Also, the cooling means 4
Numeral 4 circulates the refrigerant along a refrigerant flow passage 420 provided in the staying stage 42. The cooling means 44
It comprises an inlet pipe 441 for introducing the refrigerant into the refrigerant flow passage 420, a discharge pipe 442 for discharging the refrigerant from the refrigerant flow path 420, and a circulator 443 connecting the inlet pipe and the discharge pipe. In the circulator 443, the refrigerant is sent to the introduction pipe 441 while maintaining the refrigerant at a predetermined low temperature.

【手続補正12】[Procedure amendment 12]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0052[Correction target item name] 0052

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0052】また、バッファチャンバー4には、内部に
パージガスを導入するパージガスガス導入系46が設け
られている。パージガス導入系46は、パージガスとし
て窒素等の不活性ガスをバッファチャンバー4内に導入
するようになっている。バッファチャンバー4内の圧力
は、バッファ用真空計47でモニタされるようになって
いる。一方、このバッファ用真空計47の測定データ
は、CVD用真空計37の測定データとともに、バッフ
ァチャンバー4とCVDチャンバー3との間のゲートバ
ルブ10の開閉制御を行う制御部101に送られるよう
になっている。制御部101は、両測定データを比較し
て、バッファチャンバー4内の圧力がCVDチャンバー
3内の圧力より高い場合に限り、バルブ駆動機構102
を動作させてゲートバルブ10を開けるよう構成されて
いる。
The buffer chamber 4 is provided with a purge gas introduction system 46 for introducing a purge gas therein. The purge gas introduction system 46 introduces an inert gas such as nitrogen into the buffer chamber 4 as a purge gas. The pressure in the buffer chamber 4 is monitored by a buffer vacuum gauge 47. On the other hand, the measurement data of the buffer vacuum gauge 47 is sent together with the measurement data of the CVD vacuum gauge 37 to the control unit 101 which controls the opening and closing of the gate valve 10 between the buffer chamber 4 and the CVD chamber 3. Has become. The control unit 101 compares the measured data with each other, and determines that the valve driving mechanism 102 is used only when the pressure in the buffer chamber 4 is higher than the pressure in the CVD chamber 3.
Is operated to open the gate valve 10.

【手続補正13】[Procedure amendment 13]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0056[Correction target item name] 0056

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0056】その後、プラズマ形成手段36及びガス導
入手段33の動作を停止し、CVDチャンバー3内を再
度高真空排気する。そして、ゲートバルブ10が開
基板9はCVDチャンバー3から取り出される。これ
で、CVDチャンバー3内での一連の動作が終了する。
Thereafter, the operations of the plasma forming means 36 and the gas introducing means 33 are stopped, and the inside of the CVD chamber 3 is again evacuated to a high vacuum. And-out gate valve 10 is opened,
The substrate 9 is taken out of the CVD chamber 3. Thus, a series of operations in the CVD chamber 3 is completed.

【手続補正14】[Procedure amendment 14]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0057[Correction target item name] 0057

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0057】また、バッファチャンバー4とCVDチャ
ンバー3との間で基板9の搬送を行う補助搬送機構が設
けられている。補助搬送機構の構成について、図4及び
図5を使用して説明する。図4は、図1及び図3に示す
バッファチャンバー4及びCVDチャンバー3の斜視概
略図、図5は、補助搬送機構の構成を説明する正面概略
図である。尚、図4では、バッファチャンバー4及びC
VDチャンバー3は、途中の高さより上側の部分など、
一部図示が省略されている。図4及び図5に示すよう
に、補助搬送機構は、上面に基板9を載せて搬送する移
動体481と、移動体481を水平方向に移動させる磁
気カップリング482等から構成されている。
An auxiliary transfer mechanism for transferring the substrate 9 between the buffer chamber 4 and the CVD chamber 3 is provided. The configuration of the auxiliary transport mechanism will be described with reference to FIGS. FIG. 4 is a schematic perspective view of the buffer chamber 4 and the CVD chamber 3 shown in FIGS. 1 and 3, and FIG. 5 is a schematic front view illustrating the configuration of the auxiliary transport mechanism. In FIG. 4, the buffer chambers 4 and C
The VD chamber 3 is, for example, a portion above the middle height,
Some illustrations are omitted. As shown in FIGS. 4 and 5, the auxiliary transport mechanism includes a movable body 481 that transports the substrate 9 on the upper surface thereof, a magnetic coupling 482 that horizontally moves the movable body 481 , and the like.

【手続補正15】[Procedure amendment 15]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0058[Correction target item name] 0058

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0058】移動体481は、図4に示すように、水平
な姿勢の上板部483と、上板部483の両側から下方
に延びるようにして設けた両側板部484とからなる。
移動体481は、上板部483の中央に開口を有する。
この開口は、基板9の直径よりも小さく、滞留ステージ
42よりは大きい。また、図5に示すように、移動体4
81は側板部484の端部に小さな磁石(以下、移動体
側磁石)485を多数有している。各移動体側磁石48
5は、上下の面に磁極を有している。そしてこの磁極
は、図5に示すように、配列方向に交互に逆の磁極にな
っている。
As shown in FIG. 4, the moving body 481 includes an upper plate portion 483 in a horizontal posture and both side plate portions 484 provided to extend downward from both sides of the upper plate portion 483 .
The moving body 481 has an opening in the center of the upper plate portion 483.
This opening is smaller than the diameter of the substrate 9 and larger than the dwell stage 42. Further, as shown in FIG.
81 has many small magnets (hereinafter referred to as moving body side magnets) 485 at the end of the side plate portion 484. Each moving body side magnet 48
5 has magnetic poles on the upper and lower surfaces. The magnetic poles are alternately opposite magnetic poles in the arrangement direction as shown in FIG.

【手続補正16】[Procedure amendment 16]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0068[Correction target item name]

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0068】エッチングチャンバー5は、アルゴン等の
スパッタエッチング用のガスを導入する手段と、導入さ
れたガスに高周波エネルギーを供給するなどしてプラズ
マを形成する手段と、プラズマ中から正イオンを引き出
して基板9に入射させる電界を設定する手段とを備えて
いる。プラズマ中の正イオンが基板の表面に入射する
と、表面の自然酸化膜や保護膜がスパッタエッチングさ
れて除去される。この結果、基板9の本来の材料の清浄
な表面が露出する。
The etching chamber 5 includes means for introducing a gas for sputter etching such as argon, means for forming a plasma by supplying high-frequency energy to the introduced gas, and means for extracting positive ions from the plasma. Means for setting an electric field to be incident on the substrate 9. When positive ions in the plasma enter the surface of the substrate 9 , the natural oxide film and the protective film on the surface are removed by sputter etching. As a result, a clean surface of the original material of the substrate 9 is exposed.

【手続補正17】[Procedure amendment 17]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0069[Correction target item name] 0069

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0069】また、他の処理チャンバーのうちの別の一
つは、成膜前に基板9を予備加熱するプリヒートチャン
バー6として構成される。プリヒートチャンバー6は、
前述した基板ホルダー26と同様の不図示の基板ホルダ
ーを備えている。基板ホルダー内には抵抗発熱方式等の
ヒータが設けられており、基板ホルダーに載置された基
板9を200〜300℃程度まで加熱できるよう構成さ
れている。加熱時間は、100〜200秒程度である。
尚、基板ホルダーに基板9を静電吸着させて熱伝導性を
向上させたり、基板ホルダーと基板9との間の隙間に熱
伝導性を向上させるガスを供給したりすることがある。
予備加熱の主な目的は、脱ガス即ち基板9の吸蔵ガスを
加熱して放出させることにある。また、予め所定温度ま
で基板9を加熱しておくと、スパッタチャンバー2内で
の加熱に要する時間が短縮できるメリットもある。
Another one of the other processing chambers is configured as a preheat chamber 6 for preheating the substrate 9 before film formation. The preheat chamber 6
A substrate holder (not shown) similar to the substrate holder 26 described above is provided. A heater of a resistance heating type or the like is provided in the substrate holder so that the substrate 9 placed on the substrate holder can be heated to about 200 to 300 ° C. The heating time is about 100 to 200 seconds.
Incidentally, it may or providing improved thermal conductivity of the substrate 9 is electrostatically adsorbed on the substrate holder, the gap gas to improve the thermal conductivity between the substrate holder and the substrate 9.
The main purpose of the preheating is to degas, that is, to heat and release the occluded gas of the substrate 9. Further, if the substrate 9 is heated to a predetermined temperature in advance, there is an advantage that the time required for heating in the sputtering chamber 2 can be reduced.

【手続補正18】[Procedure amendment 18]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0070[Correction target item name] 0070

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0070】以上で本実施形態の装置の構成についての
説明を終了し、次に装置の全体の動作について説明す
る。動作の一例として、前述した拡散防止層を形成する
処理を行う場合について説明する。図1において、不図
示のオートローダによって所定数の基板9が一方のロー
ドロックチャンバー8に搬入され、ロードロックチャン
バー8内のカセット81に収容されている。搬送機構1
1は、この一方のロードロックチャンバー8から一枚の
基板9を取り出し、まずエッチングチャンバー5に送
る。エッチングチャンバー5では、前述の通り表面の自
然酸化膜や保護膜が除去される。次に、搬送機構11は
この基板9をプリヒートチャンバー6に送る。基板9
は、プリヒートチャンバー6内で予備加熱され、脱ガス
が行われる。
The description of the configuration of the apparatus according to the present embodiment has been completed above, and then the overall operation of the apparatus will be described. As an example of the operation, a case where the above-described process of forming the diffusion prevention layer is performed will be described. In FIG. 1, a predetermined number of substrates 9 are transferred to one row by an autoloader (not shown).
It is carried into the lock chamber 8 and housed in the cassette 81 in the load lock chamber 8. Transport mechanism 1
1 takes out one substrate 9 from the one load lock chamber 8 and sends it to the etching chamber 5 first. In the etching chamber 5, the natural oxide film and the protective film on the surface are removed as described above. Next, the transport mechanism 11 sends the substrate 9 to the preheat chamber 6. Substrate 9
Is preheated in the preheat chamber 6 and degassed.

【手続補正19】[Procedure amendment 19]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0071[Correction target item name] 0071

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0071】その後、搬送機構11はこの基板9をスパ
ッタチャンバー2に送る。スパッタチャンバー2内で
は、前述したようにチタン製のターゲット23をアルゴ
ンガスでスパッタし、チタン薄膜を基板9の表面に堆積
させる。この際、ターゲット23から放出されるスパッ
タ粒子がイオン化し、電界によってより垂直に基板9
入射するため、微細なホールの内面の被覆性が向上す
る。
Thereafter, the transport mechanism 11 sends the substrate 9 to the sputtering chamber 2. In the sputtering chamber 2, the titanium target 23 is sputtered with argon gas as described above, and a titanium thin film is deposited on the surface of the substrate 9. At this time, the sputtered particles emitted from the target 23 are ionized and more vertically incident on the substrate 9 by the electric field, so that the coverage of the inner surface of the fine hole is improved.

【手続補正20】[Procedure amendment 20]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0077[Correction target item name] 0077

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0077】そして、本実施形態では、バッファチャン
バー4とCVDチャンバー3との間で基板の搬送を行
う補助搬送機構が設けられている。そして、バッファチ
ャンバー4とCVDチャンバーとの間で基板9の搬送を
行う際には、バッファチャンバー4と搬送チャンバー1
との間のゲートバルブ10は閉じられる。また、バッフ
ァチャンバー4と搬送チャンバー1との間で基板の搬
送を行う場合には、バッファチャンバー4とCVDチャ
ンバー3との間のゲートバルブ10は閉じられる。つま
り、バッファチャンバー4とCVDチャンバー3との間
のゲートバルブ10と、バッファチャンバー4と搬送チ
ャンバー1との間のゲートバルブ10とが同時に開くこ
とはない。
In this embodiment, an auxiliary transfer mechanism for transferring the substrate 9 between the buffer chamber 4 and the CVD chamber 3 is provided. When the substrate 9 is transferred between the buffer chamber 4 and the CVD chamber, the buffer chamber 4 and the transfer chamber 1 are transferred.
Is closed. When the substrate 9 is transferred between the buffer chamber 4 and the transfer chamber 1, the gate valve 10 between the buffer chamber 4 and the CVD chamber 3 is closed. That is, the gate valve 10 between the buffer chamber 4 and the CVD chamber 3 and the gate valve 10 between the buffer chamber 4 and the transfer chamber 1 do not open simultaneously.

【手続補正21】[Procedure amendment 21]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0085[Correction target item name] 0085

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0085】また、請求項1の発明の実施形態として
は、図1に示すようなチャンバー配置ではなく、スパッ
タチャンバー、搬送チャンバー及びCVDチャンバー
縦設したインライン式の装置の構成が挙げられる。この
場合も、スパッタチャンバーと搬送チャンバーの間、又
は、搬送チャンバーとCVDチャンバーとの間にバッフ
ァチャンバーを設ける。そして、スパッタチャンバーの
手前の搬送路上にはロードロックチャンバーが設けら
れ、CVDチャンバーの後ろ側の搬送路上にはアンロー
ドロックチャンバーが設けられる。尚、このようなイン
ライン式の装置に比べると、図1に示すチャンバー配置
は、搬送路が短くでき、装置の占有面積が小さくできる
メリットがある。
Further, according to an embodiment of the present invention, instead of the chamber arrangement shown in FIG. 1, a sputter chamber, a transfer chamber and a CVD chamber are used.
The configuration of a vertically installed in-line type device is exemplified . Also in this case, a buffer chamber is provided between the sputtering chamber and the transfer chamber or between the transfer chamber and the CVD chamber. A load lock chamber is provided on the transfer path before the sputtering chamber, and an unload lock chamber is provided on the transfer path behind the CVD chamber. Compared with such an in-line apparatus, the chamber arrangement shown in FIG. 1 has the advantage that the transfer path can be shortened and the area occupied by the apparatus can be reduced.

【手続補正22】[Procedure amendment 22]

【補正対象書類名】図面[Document name to be amended] Drawing

【補正対象項目名】図3[Correction target item name] Figure 3

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【図3】 FIG. 3

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 スパッタを行うスパッタチャンバーと、
化学蒸着を行うCVDチャンバーとを備え、搬送機構を
備えた搬送チャンバーを介してスパッタチャンバーとC
VDチャンバーとが気密に接続された構造のスパッタ化
学蒸着複合装置であって、搬送チャンバーとCVDチャ
ンバーとの間又は搬送チャンバーとスパッタチャンバー
との間には、バッファチャンバーが設けられており、ス
パッタチャンバーとCVDチャンバーとは搬送チャンバ
ー及びバッファチャンバーを介して搬送チャンバーに気
密に接続されていることを特徴とするスパッタ化学蒸着
複合装置。
1. A sputtering chamber for performing sputtering,
A CVD chamber for performing chemical vapor deposition, and a sputter chamber and C through a transfer chamber provided with a transfer mechanism.
A combined sputter chemical vapor deposition apparatus having a structure in which a VD chamber is hermetically connected, wherein a buffer chamber is provided between the transfer chamber and the CVD chamber or between the transfer chamber and the sputter chamber. And a CVD chamber, wherein the sputtering chamber is hermetically connected to the transfer chamber via a transfer chamber and a buffer chamber.
【請求項2】 前記スパッタチャンバー及び前記CVD
チャンバーは、前記搬送チャンバーの周囲に気密に接続
された処理チャンバーの一つであることを特徴とする請
求項1記載のスパッタ化学蒸着複合装置。
2. The sputtering chamber and the CVD.
The combined sputter chemical vapor deposition apparatus according to claim 1, wherein the chamber is one of processing chambers that are air-tightly connected around the transfer chamber.
【請求項3】 前記バッファチャンバーと前記CVDチ
ャンバー又は前記スパッタチャンバーとの間で基板の搬
送を行う補助搬送機構が設けられていることを特徴とす
る請求項1又は2記載のスパッタ化学蒸着複合装置。
3. The combined sputter chemical vapor deposition apparatus according to claim 1, further comprising an auxiliary transfer mechanism for transferring a substrate between the buffer chamber and the CVD chamber or the sputtering chamber. .
【請求項4】 前記バッファチャンバーは、前記搬送チ
ャンバーと前記CVDチャンバーとの間に設けられてい
るとともに、内部にパージガスを導入するパージガス導
入系を有しており、バッファチャンバーとCVDチャン
バーとの間に設けられたゲートバルブは、バッファチャ
ンバー内の圧力がCVDチャンバー内の圧力より高い場
合にのみ開かれるものであることを特徴とする請求項
1、2又は3記載のスパッタ化学蒸着複合装置。
4. The buffer chamber is provided between the transfer chamber and the CVD chamber, and has a purge gas introduction system for introducing a purge gas into the buffer chamber. 4. The combined sputter chemical vapor deposition apparatus according to claim 1, wherein the gate valve provided in the step (c) is opened only when the pressure in the buffer chamber is higher than the pressure in the CVD chamber.
【請求項5】 前記バッファチャンバー内で基板を所定
温度に加熱する加熱手段又は基板を所定温度に冷却する
冷却手段を有していることを特徴とする請求項1、2、
3又は4記載のスパッタ化学蒸着複合装置。
5. The apparatus according to claim 1, further comprising a heating unit for heating the substrate to a predetermined temperature in the buffer chamber or a cooling unit for cooling the substrate to a predetermined temperature.
5. The combined sputter chemical vapor deposition apparatus according to 3 or 4.
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