(57)【要約】  本発明は、クリーン・ルーム対応の、ＰＶＤ法またはＣＶＤ法用のコーティング・システムに関する。前記システムは、ガラス様の層、ガラス・セラミック層および／またはセラミック層が堆積される、少なくとも１つの真空コーティング・チャンバを備える。真空コーティング・チャンバの第１の開口部が、真空排気可能な別個の真空ロック・チャンバ（ロード・ロック）を介してクリーン・ルームに接続される。この真空ロック・チャンバは、基板を真空コーティング・チャンバ内に供給し、基板を真空コーティング・チャンバから取り出すために使用される輸送手段を備える。真空コーティング・チャンバの第２の開口部が、真空コーティング・チャンバをクリーン・ルームから切り離されたグレイ・ルーム領域に接続する。
2008506849.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス層、ガラス・セラミック層および／またはセラミック層が気相から基板上に堆積される、少なくとも１つの真空コーティング・チャンバ（２）を有するコーティング・システム（１）であって、
前記真空コーティング・チャンバ（２）が、第１の開口部（５）を備え、前記第１の開口部（５）が、別個に真空排気可能な真空エアロック・チャンバ（３）を介してクリーン・ルーム（９）に接続され、前記真空エアロック・チャンバ（３）が、前記真空コーティング・チャンバ（２）内に基板を送り込み、前記真空コーティング・チャンバ（２）から基板を取り出すための輸送手段（７）を備え、前記真空コーティング・チャンバ（２）が、前記真空コーティング・チャンバ（２）を前記クリーン・ルーム（９）から切り離されたグレイ・ルーム領域（８）に接続する第２の開口部（４）を備えることを特徴とする、コーティング・システム（１）。
【請求項２】
ＣＶＤシステムを含むことを特徴とする、請求項１に記載のコーティング・システム（１）。
【請求項３】
ＰＶＤシステムを含むことを特徴とする、請求項１に記載のコーティング・システム（１）。
【請求項４】
電子ビーム蒸着、熱蒸着またはパルス・プラズマ・イオン・ビーム蒸着用の手段を備えることを特徴とする、請求項３に記載のコーティング・システム（１）。
【請求項５】
層のプラズマ・イオン支援気相成長手段を備えることを特徴とする、請求項４に記載のコーティング・システム（１）。
【請求項６】
前記コーティング・チャンバ（２）が、前記チャンバの内壁および／または前記チャンバ内にある前記システム部品を、望ましくない層が蓄積しないように保護するためのシールディング装置を備えることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか１項に記載のコーティング・システム（１）。
【請求項７】
前記シールディング装置が、基板上に付着される層と同じ膨張係数を有することを特徴とする、請求項６に記載のコーティング・システム（１）。
【請求項８】
前記シールディング装置が、ガラス材料、ガラス・セラミック材料および／またはセラミック材料を含むことを特徴とする、請求項７に記載のコーティング・システム（１）。
【請求項９】
前記シールディング装置の材料が、付着される前記層の材料と一致することを特徴とする、請求項８に記載のコーティング・システム（１）。
【請求項１０】
前記シールディング装置が、複数の部品からなることを特徴とする、請求項６乃至９のいずれか１項に記載のコーティング・システム（１）。
【請求項１１】
前記真空コーティング・チャンバ（２）に基板を送り込み、前記真空コーティング・チャンバ（２）から基板を取り出すための前記輸送手段が、複数の基板を同時に輸送するための操作装置（７）を備えることを特徴とする、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のコーティング・システム（１）。
【請求項１２】
前記真空コーティング・チャンバ（２）の前記第１の開口部（５）が、前記真空コーティング・チャンバ（２）を前記真空エアロック・チャンバ（３）から切り離すための真空バルブを備えることを特徴とする、請求項１１に記載のコーティング・システム（１）。
【請求項１３】
前記真空コーティング・チャンバ（２）が、コーティングされるべき複数の基板用の基板ホルダ（１０）を備えることを特徴とする、請求項１乃至１２のいずれか１項に記載のコーティング・システム（１）。
【請求項１４】
前記真空コーティング・チャンバ（２）が、コーティングされるべき複数のウェハ（１２）用の基板ホルダ（１０）を備えることを特徴とする、請求項１３に記載のコーティング・システム（１）。
【請求項１５】
複数の真空コーティング・チャンバ（２）がそれぞれ、それぞれ別々に真空排気可能な真空エアロック・チャンバ（３）を介してクリーン・ルーム（９）に接続された第１の開口部（５）を備え、前記真空コーティング・チャンバ（２）を前記クリーン・ルーム（９）から切り離されたグレイ・ルーム領域（８）に接続する第２の開口部（４）を備えることを特徴とする、請求項１乃至１４のいずれか１項に記載のコーティング・システム（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸着法用の、特にガラス材料、ガラス・セラミック材料、またはセラミック材料製コーティング用の、クリーン・ルーム技術に適した真空コーティング・システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
蒸着法（気相からの層の堆積）は、産業界の多くの部門において現代の製品の製造にとって不可欠な要素である。例えば、光学、オプトエレクトロニクス、または半導体技術における開発は、さらに小さい構造、さらに高い機能性、さらに高い生産性、およびさらに高い品質要件をその原動力としている。
【０００３】
無機の、特にガラス材料、ガラス・セラミック材料、またはセラミック材料の層は、多種多様の用途に採用されている。
【０００４】
光学、オプトエレクトロニクス、ＭＥＭＳ（微小電子機械システム）応用例および半導体技術において現代技術を実施するために、例えば、ガラス・コーティングにより基板上の構造化層をパッシベーション、パッケージング、および製造する方法が開発されてきた（ＳＣＨＯＴＴ社の特許出願、ドイツ特許出願公開第１０２２２９６４号、第１０２２２９５８号、第１０２２２６０９号）。
【０００５】
ガラス層、ガラス・セラミック層、またはセラミック層を堆積させるための技術としては、互いに根本的に異なる技術、例えばＣＶＤ法（化学蒸着法）またはＰＶＤ法（物理蒸着法）が考えられる。適切な方法の選択は、コーティングの品質要件である、コーティング材料と必要なコーティング速度の両方によって、とりわけ基板の熱安定性によって規定される。
【０００６】
コーティングされる基板、例えばシリコン・ウェハ上の集積回路は、熱に敏感なことが多いので、この場合、主として１２０°より低い温度でのコーティングを可能にするコーティングが現実的である。ＰＶＤ法、特に電子ビーム蒸着は、ガラス層、ガラス・セラミック層、またはセラミック層を蒸発させ高いコーティング速度でかつ高純度で多成分ガラス層として堆積させることができるので、熱に敏感な基板をガラス、またはガラス・セラミック層でコーティングするための適切な方法であることが分かっている。
【０００７】
対応するコーティングの方法およびシステムは、とりわけ上記引用文献から公知である。
【０００８】
コーティング技術を使用する上で分かっている制限は、ガラス層、ガラス・セラミック層、またはセラミック層の材料が真空チャンバ内およびその中に含まれるシステム構成要素上に蓄積し、それが、コーティング・プロセス中およびその後にシステムの冷却中および真空チャンバを開けたときに、微粒子の形で遊離し、周囲に汚染をもたらすことである。チャンバを開けたとき、周囲空気からの水分子の付着により、層間剥離のプロセスがさらに相当加速される。
【０００９】
高精度で微細構造のマイクロエレクトロニクス構成要素の製造は、一般的にクリーン・ルームの条件下で行わなければならないので、従来のコーティング・システムによるガラス層、ガラス・セラミック層、またはセラミック層のコーティングをクリーン・ルームで行うことはできない。
【００１０】
さらに、このようなコーティング・プロセスは、真空チャンバを開けるたびに、チャンバおよび周囲を清掃する複雑な手順が必要である。この間、システムは製造に利用可能でなくなる。多くの適用例では、チャンバは、各コーティング・プロセス後に、少なくともチャンバの内壁および／またはシステム部品を清掃することが必要なときに開けられる。このため、製造が非常に複雑で高コストになる。
【特許文献１】ドイツ特許出願公開第１０２２２９６４号
【特許文献２】ドイツ特許出願公開第１０２２２９５８号
【特許文献３】ドイツ特許出願公開第１０２２２６０９号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
したがって、本発明の一目的は、クリーン・ルーム対応のコーティング・システム、特に、ガラス材料、ガラス・セラミック材料、またはセラミック材料によるコーティングのためのコーティング・システムを提供することである。本発明の他の目的は、非常に敏感な構成要素の超清浄な製造において効率を向上させることである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この目的は、ガラス層、ガラス・セラミック層および／またはセラミック層が気相から基板上に堆積される、少なくとも１つの真空コーティング・チャンバを有するコーティング・システムであって、真空コーティング・チャンバが、第１の開口部を備え、第１の開口部が、別個に真空排気可能な真空エアロック・チャンバを介してクリーン・ルームに接続され、真空エアロック・チャンバが、真空コーティング・チャンバ内に基板を送り込み、真空コーティング・チャンバから基板を取り出すための輸送手段を備え、真空コーティング・チャンバが、真空コーティング・チャンバをクリーン・ルームから切り離されたグレイ・ルーム領域に接続する第２の開口部を備える、コーティング・システムによって、驚くほど簡単に達成することができる。
【００１３】
別個に真空排気可能な真空エアロック・チャンバ（ロード・ロック）により、真空コーティング・チャンバを通気させ真空排気し直すことなく基板を交換することが可能になる。周知のように、このようなロード・ロック技術を使用すると、基板を交換するたびに真空コーティング・チャンバを通気させ真空排気し直す必要がなく、システムの長い休止時間が避けられるので、システムの効率が向上する。
【００１４】
しかし、真空コーティング・チャンバがグレイ・ルームへの追加の開口部を備えロード・ロック技術が使用される本発明によるシステムを使用すると、真空コーティング・チャンバが常にクリーン・ルームとは直接接続されないような方式でシステムを動作させることができるので、それだけで基板をクリーン・ルームに直接送り込み、またクリーン・ルームから直接取り出すことができ、それにより汚染が避けられる。
【００１５】
次いで、メンテナンスのために、また必要な場合はターゲットを交換するために、真空エアロック・チャンバを閉じたままで、真空コーティング・チャンバをクリーン・ルームから切り離されたグレイ・ルーム領域に接続する第２の開口部を介して、通気された真空コーティング・チャンバを開けることができる。
【００１６】
したがって、コーティング・チャンバを真空排気し直す必要なく、複数のコーティング・プロセスを連続して行うことが可能である。
【００１７】
ロード・ロック技術により、例えばカセット・システムに収容された複数の基板を有利には適当な操作装置（ｈａｎｄｌｅｒ）によってクリーン・ルームから真空エアロック・チャンバ内へ輸送することができ、それを真空排気した後、そこから真空コーティング・チャンバ内へ輸送することができ、逆の場合も同様である。
【００１８】
本発明によるコーティング・システムは、特定のコーティング・プロセスのみに制限されず、ＰＶＤ法（物理蒸着法）とＣＶＤ法（化学蒸着法）の両方に適している。
【００１９】
例えば半導体の製造で行われるように、熱に敏感な基板をガラス層でコーティングするには、電子ビーム蒸着、熱蒸着またはパルス・プラズマ・イオン・ビーム蒸着法を採用することが好ましい。
【００２０】
比較的厚くかつ／または非常に多孔質のかつ／またはフレーキング（ｆｌａｋｉｎｇ）しやすい層材料を適用するとき、ならびに／あるいは基板、さらにはクリーン・ルームの汚染を低減するために、真空コーティング・チャンバは、好ましくはシールディング装置またはクラッディングを備えてもよく、それらは、真空チャンバの内壁および／またはチャンバ内に配置されたシステム部品を、望ましくない層形成出発材料が蓄積しないように、かつ微粒子またはフレーキングが剥離しないように保護する。
【００２１】
半導体構成要素、光学超小型構成部品、ＭＥＭＳ、オプトエレクトロニクス構成部品などをガラス層、ガラス・セラミック層、またはセラミック層により気密カプセル封じまたは微細構造化するための典型的な層の厚さは、０．０１μｍ〜１００μｍの範囲内にある。したがってそれに応じて、「厚く」脆いガラスの蓄積層が、シールディング装置上に生じる。
【００２２】
シールディング装置が、層材料とほぼ同じ膨張係数を有する材料からなる場合、真空チャンバを開けたときにもコーティング・プロセス中にも層間剥離が避けられる。それによって、温度変化中のシールディング装置と蓄積層の間の応力が避けられ、したがって遊離した層の微粒子による汚染が避けられる。製造される構成要素は非常に小さい構造寸法なので、このような汚染があれば、それらが使用不能になるはずである。
【００２３】
シールディング装置と層の両方が、ほぼ同じ膨張係数、好ましくは同じ膨張係数を有するので、シールディング装置は、好ましくは、ガラス材料、ガラス・セラミック材料、またはセラミック材料、とりわけ付着される層と同じ材料からなる。
【００２４】
チャンバの内壁と基板ホルダやシャッタなどチャンバ内に配置された構成要素との両方を保護するために、シールディング装置を複数の部品で構成することが有利である。例えば、チャンバの内壁をガラス要素製のバリアで、基板ホルダを基板に対応する凹部を備えるガラス・カバーで、また他の構成要素を適合されたガラス・カバーで保護することができる。
【００２５】
シールディング装置が真空コーティング・チャンバの汚染を防ぐので、例えば、基板が同様に真空条件下で交換されるとき、真空コーティング・チャンバを開けずに可能なコーティング・プロセスの数をさらに増やすことができる。それによりこのシステムの効率がさらに相当向上することは明らかである。
【００２６】
コーティング・システムの他の適切な実施形態では、基板ホルダは、複数の基板、特にコーティングされるべき複数のウェハを受け取るように構成される。同様にこれによりシステムの効率を向上させることができる。
【００２７】
好ましくは複数の真空コーティング・チャンバを備えるコーティング・システムを構成することも本発明の範囲に含まれる。これらの真空コーティング・チャンバは、それぞれ、第１の開口部によってそれぞれ別個に真空排気可能な真空エアロック・チャンバを介してクリーン・ルームに、また別個の第２の開口部を介してクリーン・ルームと切り離されたグレイ・ルーム領域に接続される。それにより、基板をある真空コーティング・チャンバからクリーン・ルーム内の他の真空コーティング・チャンバへ送り出すことができ、フレキシブルなシステムのコンセプトを実現することができる。
【００２８】
本発明によるコーティング・システムは、特に、光学、マイクロエレクトロニクスおよびオプトエレクトロニクスの構成要素をクリーン・ルームの要件の下で生産するためのウェハの効率的なコーティングに適している。これらの構成要素を製造するためのコーティングは、例えば、パッシベーション層および拡散バリアとして機能するガラス層、ガラス・セラミック層および／またはセラミック層を用いた、例えば、カプセル封じ、チップ・サイズのパッケージング、ウェハ・レベルのパッケージングなどを含む。
【００２９】
しかし、本発明によるクリーン・ルーム対応コーティング・システムは、これらの適用例のみに限定されるものではない。
例示的実施形態を参照して、本発明を以下でより詳細に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
本発明を、複数の基板、例えばシリコン・ウェハが、微細構造のガラス層でコーティングされる電子ビーム・コーティング・システムに関して説明する。このようなガラス層の製造および構造化のさらなる詳細は、例えばドイツ特許出願公開第１０２２２９６４号、第１０２２２９５８号、第１０２２２６０９号に開示されている。
【００３１】
ＳＣＨＯＴＴ社のガラスＮｏ．８３２９またはＮｏ．Ｇ０１８−１８９製のガラス・ターゲットの形の層出発材料が、図１に示すクリーン・ルーム対応コーティング・システム（１）の真空コーティング・チャンバ（２）内で電子ビームによって蒸発され、ガラス蒸気が基板上に付着し、基板表面上の凝縮された層もプラズマ・イオン衝撃（ＰＩＡＤ）によって緻密化される。
したがって、層厚が０．１〜１００μｍのガラス層が、基板表面上に堆積される。
【００３２】
図１に示すコーティング・システム（１）は、真空コーティング・チャンバ（２）、真空エアロック・チャンバ（３）および真空ポンプ（１２）からなる。真空コーティング・チャンバ（２）の第１の開口部（５）が、真空コーティング・チャンバ（２）を真空エアロック・チャンバ（３）に接続し、真空バルブが、２つのチャンバ（２、３）を独立かつ別々に真空排気するために第１の開口部（５）に配置されている。基板を輸送および交換するための操作装置（７）が真空エアロック・チャンバ（３）内にある。基板ホルダ（１０）が、図２により詳細に示されており、６個のウェハ（１２）用に構成されている。真空エアロック・チャンバ（３）を、さらなる真空バルブ（６）を介してクリーン・ルームの方向に開けることができる。真空コーティング・システム（２）の第２の開口部（４）は、グレイ・ルーム（８）中に開いたチャンバ・ドアである。クリーン・ルーム（９）とグレイ・ルーム（８）は、別々の空間領域である。
【００３３】
真空コーティング・チャンバ（２）が真空排気された状態で基板を交換するプロセス：
第１の開口部（５）の真空バルブと真空バルブ（６）が開いた状態でクリーン・ルーム（９）から、ウェハ（１２）をクリーン・ルーム（９）から操作装置（７）内に置く。真空バルブ（６）を閉じ、真空エアロック・チャンバ（３）を開ける。第１の開口部（５）の真空バルブを開いた後、操作装置（７）は、ウェハ（１２）を真空コーティング・チャンバ（２）内に送り込み、それらを基板ホルダ（１０）上に配置することができる。図２により詳細に示された基板ホルダ（１０）は、環状の支承面（１４）を有する、ウェハ（１２）を保持するための円形の凹部（１３）を備え、環状の支承面（１４）上にウェハ（１２）が配置される。すべてのウェハ（１２）が基板ホルダ（１０）上に配置された後、操作装置（７）は、真空エアロック・チャンバ（３）内に戻り、上記に説明したようにウェハ（１２）の対応するコーティングが行われる。続いて操作装置（７）は、ウェハ（１２）を基板ホルダ（１０）から取り出し、それらを輸送して真空エアロック・チャンバ（３）内に戻す。第１の開口部（５）の真空バルブを閉じ、真空エアロック・チャンバ（３）を通気させる。真空バルブ（６）を開いた後、コーティングが終了したウェハ（１２）を取り出すことができ、操作装置（７）に再度ウェハを収容することができる。真空コーティング・チャンバ（２）は、基板を交換する間、真空排気されたままであり、動作温度のままである。
【００３４】
このプロセスは、ターゲット材料を使い切りかつ／または真空コーティング・チャンバ（２）およびその中に含まれるシステム部品のメンテナンスが必要になるまで、繰り返すことができる。例えば少なくともターゲットを使い切るまでに、したがって真空コーティング・チャンバ（２）を通気し再度真空排気することなしに、コーティングされるチップの数は、コーティング・プロセス中にコーティングされるウェハ（１２）の数と寸法、ならびにチップの寸法と層の厚さによって決まる。コーティング・システム（１）では、例えば、直径が１００ｍｍのウェハを８枚、基板ホルダ（１０）上に配置することもできる。チップの寸法が２ｍｍ×２ｍｍで層の厚さが１０μｍの場合、約５０００個のチップを１つのターゲットでコーティングすることができる。直径がより大きい例えば２００ｍｍのウェハ・チップでは、ウェハ４枚を同じコーティング・システム（１）の基板ホルダ（１０）上に配置することができる。チップ寸法が等しく層の厚さが１μｍの場合、１つのターゲットにつき約４００，０００個のチップをコーティングすることができる。
【００３５】
コーティング・システムのメンテナンスおよび／またはターゲットの交換：
真空コーティング・チャンバ（２）は、定期的にクリーニングしなければならず、かつ／または新しいターゲットを提供しなければならない。これは、基板およびクリーン・ルーム（９）との接触を避けるように、真空エアロック・チャンバ（３）をグレイ・ルーム（８）から閉じた状態で行われる。そのために、真空コーティング・チャンバ（２）は通気される。チャンバのドアを開けることによって、クリーニングおよび／またはターゲットの交換をグレイ・ルーム（８）から第２の開口部（４）を介して行うことができる。続いて、真空コーティング・チャンバ（２）が、再度閉じられ、真空排気され、基板のさらなるコーティングが行われる。
【００３６】
しかし、開口部（４）を介してターゲットを交換することが絶対に必要なわけではない。基板の交換に加え、ターゲットも真空を維持しながら交換することができる。この場合、真空コーティング・チャンバ（２）をメンテナンスのためにしか開ける必要がないので、システムの効率をさらに向上させることができる。それが可能なのは、特に真空コーティング・チャンバ（２）がシールディング装置をさらに備える場合である。それにより、真空コーティング・チャンバ（２）のメンテナンス間隔をさらに開け、効率を相当に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】コーティング・システムの概略図である。
【図２】ウェハ用の基板ホルダの概略図である。
【図１】
2008506849.tif 000003
【図２】
2008506849.tif 000004
【国際調査報告】
2008506849.tif 000005
2008506849.tif 000006
2008506849.tif 000007
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