JP2002164303A - 真空蒸着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】自転および公転するドーム状ウェーハホルダに
ウェーハを安定に装着し、ウェーハ上に均一な膜厚およ
び膜質で成膜できる真空蒸着装置を提供する。 【解決手段】高真空状態に維持されたベルジャー２内で
材料１６を気化し、被蒸着物６の成膜面に材料１６を堆
積させる真空蒸着装置であって、材料１６を気化する蒸
着源１４と、自転軸１Ｃを中心に自転する複数のドーム
状ホルダ１と、ドーム状ホルダ１の曲面が局所的に平面
状に補正された補正部分３を含み、成膜面がドーム状ホ
ルダ１の内側を向くように補正部分３に被蒸着物６を保
持する保持部４と、複数のドーム状ホルダ１を公転軸１
３Ｃを中心に公転させるプラネタリー１３とを有する真
空蒸着装置１１。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置等の製
造に用いられる真空蒸着装置に関し、特に、ウェーハホ
ルダを自転および公転させながら、ウェーハ上に均一な
膜厚および膜質で金属膜等を形成できる真空蒸着装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置の製造に用いられる真空蒸着
装置においては、複数のドーム状ウェーハホルダを自転
および公転させながら成膜が行われることが多い。ドー
ム状ウェーハホルダを自転および公転させることによ
り、膜厚が均一で、かつ段差被覆性（ステップカバレー
ジ）の良好な蒸着膜を形成できる。図７に、複数のドー
ム状ウェーハホルダを有する真空蒸着装置の概略図を示
す。

【０００３】真空蒸着装置３１は、高真空状態を保つた
めの容器（ベルジャー）３２と、ベルジャー３２内を高
真空とするための排気ポンプ（不図示）を有する。図７
に示すように、１個のドーム状ウェーハホルダ３３は数
個〜十数個のウェーハ保持部３４を有する。１個のウェ
ーハ保持部３４は１枚のウェーハ３５を保持する。

【０００４】ウェーハ３５の成膜面はドーム状ウェーハ
ホルダ３３の内側に配置される。成膜が行われる間、ド
ーム状ウェーハホルダ３３は自転軸３３Ｃを中心に自転
する。複数（通常３個）のドーム状ウェーハホルダ３３
はプラネタリー３６に接続されている。プラネタリー３
６が公転軸３６Ｃを中心に回転することにより、ドーム
状ウェーハホルダ３３が公転する。

【０００５】図７に示す真空蒸着装置３１は、Ｅ型電子
銃あるいはＥガンと呼ばれる電子ビーム蒸着源３７を有
する。電子ビーム蒸着源３７は、例えば銅からなるルツ
ボ３８を有し、ルツボ３８内に蒸着材３９が入れられ
る。ルツボ３８を水冷しながら蒸着材３９に電子ビーム
４０を照射すると、電子の衝撃により蒸着材３９が加熱
されて蒸発する。図７に蒸着材３９の気体３９Ｇを模式
的に示す。

【０００６】電子ビーム蒸着源３７の上部にはシャッタ
ー４１が設けられている。蒸着材３９に対する電子ビー
ム４０の照射または遮蔽は、シャッター４１によって制
御される。上記のような電子ビーム蒸着源３７によれ
ば、ルツボ３８が水冷されているため、ルツボ材料ある
いはそれに含まれる不純物が蒸着膜中に混入する可能性
が低い。したがって、高純度の蒸着膜が得られる。

【０００７】上記のような電子ビーム蒸着源３７を有す
る真空蒸着装置３１の他に、抵抗加熱蒸着源や、高周波
加熱蒸着源を有する真空蒸着装置や、レーザを用いて蒸
着材を加熱する真空蒸着装置もある。抵抗加熱蒸着源
は、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデ
ン（Ｍｏ）等の高融点金属からなるヒータあるいはボー
トに通電して加熱し、蒸着材を蒸発させるものである。
抵抗加熱蒸着源には、蒸着材をヒータあるいはボートに
接触させて表面張力等で保持する直接加熱式と、例えば
アルミナからなるルツボをヒータ等で加熱し、ルツボ内
で蒸着材を溶融させる間接加熱式がある。

【０００８】高周波加熱蒸着源は、加熱源として高周波
誘導電流を利用するものであり、蒸着材自体に誘起され
る高周波誘導電流を利用して、蒸着材を加熱するもの
と、グラファイト等からなるルツボを高周波誘導電流に
より加熱し、ルツボ内の蒸着材を蒸発させるものとがあ
る。

【０００９】以上のように、真空蒸着装置の蒸着源には
複数の種類があるが、複数の蒸着源を用いる場合等の特
殊な場合を除き、真空蒸着における蒸着源は、蒸着源の
種類にかかわらず点源または小面積の面源である。一
方、ウェーハは蒸着源に比較して明らかに大きい面積を
有する。さらに、１回の蒸着処理において、通常、数枚
〜数十枚のウェーハに同時に蒸着膜が形成されるため、
被蒸着面積は蒸着源の面積よりも圧倒的に大きい。

【００１０】したがって、ウェーハ面内の膜厚の均一性
およびウェーハ間の膜厚の均一性を確保するには、蒸着
源とウェーハとの位置関係の調整が重要となる。例え
ば、蒸着源とウェーハとの間にバイアスが印加されるイ
オンプレーティングや、ターゲットとウェーハとの間に
バイアスが印加されるスパッタリングや、原料ガスを反
応室に供給して反応させる化学気相成長（ＣＶＤ；ｃｈ
ｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）と
比較すると、真空蒸着では蒸着源とウェーハとの位置関
係に特殊な工夫が要求される。

【００１１】図８は蒸着源とウェーハとの位置関係を表
す模式図である。図８（ａ）は蒸着源が点源であり、蒸
着材があらゆる方向に均等に蒸発するとみなせる場合を
示す。例えば、コイル状の抵抗加熱蒸着源を用いる場合
が、図８（ａ）の配置に該当する。図８（ｂ）は蒸着源
が微小な平面源である場合を示す。例えば、電子ビーム
蒸着源を用いる場合が、図８（ｂ）の配置に該当する。

【００１２】図８（ａ）に示すように、点源Ｐ₁ からウ
ェーハ平面Ｗにおろした垂線と、ウェーハ平面Ｗとの交
点を原点Ｏとする。Ｐ₁ とＯとの距離をｈとする。原点
Ｏにおける蒸着膜の厚さをｔ_o とし、原点Ｏからウェー
ハ平面内でｘだけ離れた点Ｘにおける蒸着膜の厚さをｔ
_x とすると、ｔ_o とｔ_x の関係は次式（１）で表され
る。

【００１３】

【数１】

【００１４】一方、図８（ｂ）に示すように、平面源の
中心位置Ｐ₂ からウェーハ平面Ｗにおろした垂線と、ウ
ェーハ平面Ｗとの交点を原点Ｏとする。Ｐ₂ とＯとの距
離をｈとする。図８（ａ）と同様に、原点Ｏにおける蒸
着膜の厚さをｔ_o とし、原点Ｏからウェーハ平面内でｘ
だけ離れた点Ｘにおける蒸着膜の厚さをｔ_x とすると、
ｔ_o とｔ_x の関係は次式（２）で表される。

【００１５】

【数２】

【００１６】式（１）および（２）をそれぞれ計算した
結果、すなわち蒸着膜の膜厚分布を図９に示す。図９に
おいてａは図８（ａ）に示す点源の場合、ｂは図８
（ｂ）に示す平面源の場合である。図９から、蒸着源が
１個の場合にウェーハ面内で膜厚を均一とするには、蒸
着源とウェーハとの距離を大きくする必要があることが
わかる。しかしながら、真空蒸着装置を無制限に大きく
出来ないという制約があるため、蒸着源とウェーハとの
距離を十分に大きくすることは出来ない。

【００１７】したがって、複数の蒸着源を使用したり、
あるいは、図７に示すようにドーム状ウェーハホルダを
自転および公転させたりすることにより、膜厚の均一化
が図られている。また、図９から、原点Ｏからの距離ｘ
が等しいとき、点源の場合（ａ）と平面源の場合（ｂ）
とでは、電子ビーム蒸着源等の平面源において膜厚の均
一性がより低下することもわかる。

【００１８】自転および公転するドーム状ウェーハホル
ダは、蒸着膜の膜厚の均一性を向上させるだけでなく、
ステップカバレージを改善するという利点も有する。半
導体装置の製造において、配線形成用の金属膜等を成膜
する際に真空蒸着が行われる。したがって、蒸着膜のス
テップカバレージが良好でない場合、断線等の不良の要
因となる。

【００１９】真空蒸着においては、蒸着材の気体原子あ
るいは気体分子は相互に、あるいはイオン等の他の粒子
と衝突せずに、蒸着源からウェーハに直進する。気体原
子（または分子）がウェーハ平面に垂直に衝突したと
き、ウェーハ表面に凹凸が存在すると、段差の側面部に
は蒸着材が堆積しにくい。一方、凹部の底部等、ウェー
ハ平面にほぼ平行で平坦な部分には蒸着材が相対的に厚
く堆積される。これにより、蒸着膜のステップカバレー
ジは低下する。

【００２０】自転および公転するドーム状ウェーハホル
ダを利用して、蒸着材の気体原子（または分子）をウェ
ーハ平面に対して斜めに衝突させることにより、凹部の
底部等の平坦部分と段差側面部との蒸着膜の膜厚差が緩
和される。これにより、蒸着膜のステップカバレージが
改善される。

【００２１】図７に示す真空蒸着装置３１のウェーハ保
持部３４の構成について、図１０および図１１を参照し
て説明する。図１０（ａ）は図７のドーム状ウェーハホ
ルダ３３の平面図であり、図１０（ｂ）は図１０（ａ）
の側面図である。図１１は図１０（ｂ）に示すウェーハ
保持部３４の１個を拡大した断面図である。

【００２２】図１１（ａ）に示すように、ドーム状ウェ
ーハホルダ３３の曲面に円形孔５１が形成されている。
ドームの外側から円形孔５１にウェーハリング５２がは
め込まれる。ウェーハリング５２はウェーハ３５がはめ
込まれるウェーハはめ込み部５２ａと、他端に形成され
たストッパー部５２ｂとを有し、ウェーハはめ込み部５
２ａとストッパー部５２ｂとの間には段差が設けられて
いる。ストッパー部５２ｂの外周が円形孔５１の直径よ
りも大きいため、ストッパー部５２ｂはドーム状ウェー
ハホルダ３３の内側に入らない。

【００２３】ウェーハ３５は成膜面がドームの内側に面
するように、ドームの外側からウェーハはめ込み部５２
ａにはめ込まれる。さらに、例えばステンレス等からな
るヒートシンク５３がドームの外側からウェーハはめ込
み部５２ａにはめ込まれる。円形孔５１近傍のドームの
外側に押さえバネ５４が形成されている。押さえバネ５
４の一端はドーム状ウェーハホルダ３３に固定され、押
さえバネ５４の他端はヒートシンク５３をドーム内に向
かって押圧する。これにより、図１１（ｂ）の断面図に
示すように、ウェーハリング５２とヒートシンク５３に
よって挟まれたウェーハ３５が、円形孔５１に保持され
る。

【００２４】ウェーハ保持部の構成が上記と異なり、ウ
ェーハをドームの内側から装着する場合もある。しかし
ながら、この場合にはウェーハ表面の押さえ部分に治具
による傷が発生する。また、ウェーハ表面の押さえ部分
に蒸着膜を形成できない。それに対し、図１１に示すウ
ェーハ保持部の構成によれば、ウェーハの裏面に例えば
吸着ピンセットを当ててウェーハの移動および装着を行
えるため、ウェーハの成膜面に傷が付かない。また、ウ
ェーハはめ込み部５２ａによって遮蔽される縁部を除
き、ウェーハ全面に成膜できる。

【００２５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来の真空蒸着装置によれば、ウェーハ保持部に装着し
たウェーハの安定性が不十分であり、ウェーハが揺動す
る。したがって、ドーム状ウェーハホルダを自転および
公転させるとドーム状ウェーハホルダに対するウェーハ
の角度が微妙に変動する。これにより、ウェーハ上に均
一な膜厚で蒸着膜を形成できなくなる。

【００２６】ウェーハの安定性が不十分となるのは、ド
ーム状ウェーハホルダの曲面が完全な球面状でないこと
に起因する。ドーム状ウェーハホルダが球面の一部であ
れば、ドーム状ウェーハホルダの任意の一点において、
全方向での曲率が一定となる。したがって、図１１に示
すように、ウェーハ保持部３４に円形孔５１を形成し、
円形孔５１にウェーハリング５２をはめ込んだときに、
円形孔５１の円周部分が一様にストッパー部５２ｂと接
触し、局所的な隙間は生じない。

【００２７】しかしながら実際には、ドーム状ウェーハ
ホルダは球面状でなく、回転楕円体の一部となるような
形状で形成される。前述したように、蒸着源とウェーハ
との距離がウェーハ面内あるいはウェーハ間でばらつく
と、蒸着膜の膜厚が不均一となる。蒸着源とウェーハと
の距離をウェーハ面内で一定とするには、真空蒸着装置
を大きくして蒸着源とウェーハとの距離を十分とする必
要がある。また、蒸着源とウェーハとの距離をウェーハ
間で一定とするには、蒸着源からほぼ等間隔となるよう
な位置に複数のウェーハの成膜面を配置する必要があ
る。

【００２８】蒸着源をほぼ中心とする球面上に複数のウ
ェーハの成膜面を配置すれば、蒸着源とウェーハとの距
離をウェーハ間で一定とすることができるが、この場
合、蒸着材の気体がウェーハ表面に対して垂直に衝突す
る。したがって、蒸着材の気体がウェーハ表面に対して
斜めに衝突する場合に比較して、蒸着膜のステップカバ
レージが低下する。

【００２９】以上のような複数の要件を満たすため、図
１２に示すように、ドーム状ウェーハホルダ３３は自転
軸３３Ｃ（図７参照）を回転軸とする回転楕円体を、回
転軸に垂直な方向で切断した形状で形成される。すなわ
ち、自転軸３３Ｃを含む平面におけるドーム状ウェーハ
ホルダ３３の断面は楕円Ｏｖの一部であり、自転軸３３
Ｃと垂直な平面におけるドーム状ウェーハホルダ３３の
断面は円Ｃｉである。したがって、ドーム状ウェーハホ
ルダ３３の任意の１点において、自転軸３３Ｃを含む平
面ａ内での曲率と、自転軸３Ｃに垂直な平面ｂ内での曲
率は異なる。

【００３０】このように、完全な球面でない曲面に対し
て、図１１に示すように円形孔５１を形成し、円形孔５
１に円形のウェーハリング５２をはめ込むと、円形孔５
１の円周部分を一様にストッパー部５２ｂに接触させる
ことは出来ない。具体的には、図１３に示すように、円
形孔５１の円周上の２点Ａ、Ｂにおいて、円形孔５１の
円周部分とウェーハリング５２（図１１参照）のストッ
パー部５２ｂとが完全に接触する。２点Ａ、Ｂの位置は
円形孔５１の中心Ｏおよび自転軸３３Ｃを含む平面ａに
ついて対称である。

【００３１】２点Ａ、Ｂを除く円形孔５１の円周上では
円形孔５１の円周部分とストッパー部５２ｂ（図１１参
照）との間に隙間が生じる。円形孔５１の円周部分とス
トッパー部５２ｂとの隙間は、図１３に示す平面ａと、
円形孔５１の円周との交点Ｃ、Ｄで極大となる。

【００３２】また、平面ａ内においても、ドーム状ウェ
ーハホルダ３の中心部近傍（自転軸３３Ｃ近傍）ｃと端
部近傍ｄとでは曲率が異なる。通常、１個のドーム状ウ
ェーハホルダ３３には数個〜十数個の円形孔５１が設け
られるため、中心部近傍ｃと端部近傍ｄでウェーハ装着
の安定性にばらつきが生じる。

【００３３】ドーム状ウェーハホルダに対してウェーハ
が不安定に装着されると、蒸着膜の膜厚および膜質が不
均一となるだけでなく、成膜中にウェーハがウェーハ保
持部から脱離して落下することもある。図１１に示すよ
うに、ウェーハの成膜面を保護する目的で、ウェーハ３
５はドームの外側から装着されることが多い。ドーム状
ウェーハホルダ３３を自転および公転させると、ウェー
ハ３５に遠心力が作用する。

【００３４】この遠心力が押さえバネ５４による押圧力
を上回ると、ウェーハ３５が落下する。これにより、落
下したウェーハ３５が不良となるだけでなく、ドーム状
ウェーハホルダ３３の重量の均衡が崩れるため、ウェー
ハホルダ３３の自転および公転に影響が生じる。したが
って、落下していないウェーハ３５にも良好な蒸着膜を
形成できなくなることがある。

【００３５】本発明は上記の問題点に鑑みてなされたも
のであり、したがって本発明は、自転および公転するド
ーム状ウェーハホルダにウェーハを安定に装着し、ウェ
ーハ上に均一な膜厚および膜質で成膜できる真空蒸着装
置を提供することを目的とする。

【００３６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の真空蒸着装置は、高真空状態に維持された
容器内で材料を気化し、被蒸着物の成膜面に前記材料を
堆積させる真空蒸着装置であって、前記材料を気化する
蒸着源と、自転軸を中心に自転する複数のドーム状ホル
ダと、前記ドーム状ホルダの曲面が局所的に平面状に補
正された補正部分を含み、前記成膜面が前記ドーム状ホ
ルダの内側を向くように前記補正部分に前記被蒸着物を
保持する保持部と、前記複数のドーム状ホルダを公転軸
を中心に公転させるプラネタリーとを有することを特徴
とする。

【００３７】本発明の真空蒸着装置は、好適には、前記
保持部は前記ドーム状ホルダに形成された円形孔と、前
記円形孔周囲に形成された前記ドーム状ホルダの一部で
ある前記補正部分と、前記円形孔よりも直径が小さく、
かつ前記被蒸着物よりも直径が大きいリング状ホルダ
と、前記リング状ホルダの一端の開口部に形成された、
前記リング状ホルダよりも直径が小さい被蒸着物はめ込
み部と、前記リング状ホルダの他端の開口部に形成さ
れ、前記リング状ホルダよりも直径が大きく、前記補正
部分との間で平面の接合面を形成するストッパー部とを
有することを特徴とする。

【００３８】本発明の真空蒸着装置は、好適には、前記
保持部は前記ドーム状ホルダに形成された円形孔と、前
記円形孔周囲の前記ドーム状ホルダの外側に形成された
少なくとも１個の突起部と、前記突起部の上端を含む前
記円形孔周囲の３点からなる補正部分と、前記円形孔よ
りも直径が小さく、かつ前記被蒸着物よりも直径が大き
いリング状ホルダと、前記リング状ホルダの一端の開口
部に形成された、前記リング状ホルダよりも直径が小さ
い被蒸着物はめ込み部と、前記リング状ホルダの他端の
開口部に形成され、前記リング状ホルダよりも直径が大
きく、前記３点と接触するストッパー部とを有すること
を特徴とする。

【００３９】本発明の真空蒸着装置は、さらに好適に
は、前記突起部は１個であり、前記円形孔の中心と前記
自転軸とを含む仮想平面上に位置し、前記３点のうち前
記突起部の上端以外の２点は、前記仮想平面について互
いに対称な位置にある前記ドーム状ホルダ上の２点であ
ることを特徴とする。

【００４０】あるいは、本発明の真空蒸着装置は、さら
に好適には、前記突起部は３個であり、前記３点はすべ
て前記突起部の上端であることを特徴とする。本発明の
真空蒸着装置は、さらに好適には、前記突起部は前記円
形孔周囲に均等な間隔で配置されていることを特徴とす
る。本発明の真空蒸着装置は、好適には、前記被蒸着物
は半導体基板であることを特徴とする。

【００４１】これにより、被蒸着物がドーム状ホルダに
安定に固定される。したがって、ドーム状ホルダを自転
および公転させながら成膜する際に、ドーム状ホルダに
対する成膜面の角度等が微妙に変動するのを防止でき
る。これにより、被蒸着物上に均一な膜厚および膜質で
蒸着膜を形成することが可能となる。また、被蒸着物が
ドーム状ホルダに安定に固定されるため、自転および公
転中に被蒸着物がドーム状ホルダから落下するのを防止
できる。

【００４２】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の真空蒸着装置の
実施の形態について、図面を参照して説明する。 （実施形態１）図１（ａ）は本実施形態の真空蒸着装置
のドーム状ウェーハホルダの平面図である。図１（ａ）
に示すように、ドーム状ウェーハホルダ１は数個〜十数
個の円形孔２と、その周囲に形成された平面部３とを有
する。図１（ｂ）は、図１（ａ）の側面図である。図１
（ｂ）に示すように、ドーム状ウェーハホルダ１は自転
軸１Ｃを中心に自転する。図２は、図１の円形孔２およ
び平面部３を含むウェーハ保持部４の断面図である。

【００４３】図２（ａ）に示すように、円形孔２の周囲
でドーム状ウェーハホルダ１の球面が平面に補正されて
いる。ドームの外側から円形孔２にウェーハリング５が
はめ込まれる。ウェーハリング５はウェーハ６がはめ込
まれるウェーハはめ込み部５ａと、他端に形成されたス
トッパー部５ｂとを有し、ウェーハはめ込み部５ａとス
トッパー部５ｂとの間には段差が設けられている。スト
ッパー部５ｂの外周が円形孔２の直径よりも大きいた
め、ストッパー部５ｂはドーム状ウェーハホルダ１の内
側に入らない。

【００４４】また、平面部３はストッパー部５ｂよりも
大きく形成する。これにより、ストッパー部５ｂが円形
孔２の周囲で平面部３と一様に接触し、隙間が形成され
ない。したがって、ウェーハリング５はドーム状ウェー
ハホルダ１に対して固定される。

【００４５】ウェーハ６は成膜面がドームの内側に面す
るように、ドームの外側からウェーハはめ込み部５ａに
はめ込まれる。さらに、例えばステンレス等からなるヒ
ートシンク７がドームの外側からウェーハはめ込み部５
ａにはめ込まれる。円形孔２近傍のドームの外側に押さ
えバネ８が形成されている。押さえバネ８の一端はドー
ム状ウェーハホルダ１に固定され、押さえバネ８の他端
はヒートシンク７をドーム内に向かって押圧する。

【００４６】これにより、図２（ｂ）の断面図に示すよ
うに、ウェーハリング５とヒートシンク７によって挟ま
れたウェーハ６が、円形孔２に保持される。上記のよう
なウェーハ保持部の構成とすることにより、ウェーハの
裏面に例えば吸着ピンセットを当ててウェーハの移動お
よび装着を行えるため、ウェーハの成膜面に傷が付かな
い。また、ストッパー部５ｂで遮蔽される縁部を除き、
ウェーハ全面に成膜できる。

【００４７】また、図２に示すウェーハ保持部４は、ド
ームの内側に平面部３が突出した形状となっているが、
ウェーハ保持部を平面部がドームの外側に突出した形状
とすることもできる。但し、この場合には蒸着材の気体
がウェーハの成膜面に対して斜めに衝突するのを妨げな
いようにする必要がある。例えば、ドームの曲面を平面
に補正する補正量、すなわち、平面部とその周囲のドー
ム状ウェーハホルダ１との段差の高さを最小限とした
り、平面部の面積を大きくしたりする。

【００４８】図３は、上記のようなドーム状ウェーハホ
ルダ１を含む本実施形態の真空蒸着装置を表す概略図で
ある。真空蒸着装置１１は、高真空状態を保つための容
器（ベルジャー）１２と、ベルジャー１２内を高真空と
するための排気ポンプ（不図示）を有する。成膜が行わ
れる間、ドーム状ウェーハホルダ１は自転軸１Ｃを中心
に自転する。複数（通常３個）のドーム状ウェーハホル
ダ１はプラネタリー１３に接続されている。プラネタリ
ー１３が公転軸１３Ｃを中心に回転することにより、ド
ーム状ウェーハホルダ１が公転する。

【００４９】図３に示す真空蒸着装置１１は、Ｅ型電子
銃あるいはＥガンと呼ばれる電子ビーム蒸着源１４を有
する。電子ビーム蒸着源１４は、例えば銅からなるルツ
ボ１５を有し、ルツボ１５内に蒸着材１６が入れられ
る。ルツボ１５を水冷しながら蒸着材１６に電子ビーム
１７を照射すると、電子の衝撃により蒸着材１６が加熱
されて蒸発する。図３に蒸着材１６の気体１６Ｇを模式
的に示す。

【００５０】電子ビーム蒸着源１４の上部にはシャッタ
ー１８が設けられており、蒸着材１６に対する電子ビー
ム１７の照射または遮蔽は、シャッター１８によって制
御される。上記のような電子ビーム蒸着源１４によれ
ば、ルツボ１５が水冷されているため、ルツボ材料ある
いはそれに含まれる不純物が蒸着膜中に混入する可能性
が低い。したがって、高純度の蒸着膜が得られる。

【００５１】上記の電子ビーム蒸着源１４を、抵抗加熱
蒸着源あるいは高周波加熱蒸着源に変更することもでき
る。抵抗加熱蒸着源は、タングステン（Ｗ）、タンタル
（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）等の高融点金属からなる
ヒータあるいはボートに通電して加熱し、蒸着材を蒸発
させるものである。抵抗加熱蒸着源としては、蒸着材を
ヒータあるいはボートに接触させて表面張力等で保持す
る直接加熱式と、例えばアルミナからなるルツボをヒー
タ等で加熱し、ルツボ内で蒸着材を溶融させる間接加熱
式のいずれも採用できる。

【００５２】高周波加熱蒸着源は、加熱源として高周波
誘導電流を利用するものである。高周波加熱蒸着源とし
ては、蒸着材自体に誘起される高周波誘導電流を利用し
て、蒸着材を加熱するものと、グラファイト等からなる
ルツボを高周波誘導電流により加熱し、ルツボ内の蒸着
材を蒸発させるもののいずれも採用できる。以上のよう
な蒸着源の他、レーザを含む蒸着源等を用いることもで
きる。

【００５３】上記の本実施形態の真空蒸着装置によれ
ば、ドーム状ウェーハホルダ１の円形孔２の周囲に平面
部３が形成されていることにより、ウェーハ６がドーム
状ウェーハホルダ１に安定に固定される。したがって、
ドーム状ウェーハホルダ１を自転および公転させてウェ
ーハ６に成膜を行う際に、ドーム状ウェーハホルダ１に
対するウェーハ表面の角度等が微妙に変動するのを防止
できる。これにより、ウェーハ上に均一な膜厚および膜
質で蒸着膜を形成することが可能となる。

【００５４】（実施形態２）図４（ａ）は本実施形態の
真空蒸着装置のドーム状ウェーハホルダを表す平面図で
ある。図４（ａ）に示すように、ドーム状ウェーハホル
ダ２１は数個〜十数個の円形孔２と、その周囲に形成さ
れた少なくとも１個の突起部２２とを有する。図４
（ａ）は、１個の円形孔２の周囲に３個の突起部２２が
形成された例を示す。図４（ｂ）は、図４（ａ）の側面
図である。図４（ｂ）に示すように、ドーム状ウェーハ
ホルダ２１は自転軸２１Ｃを中心に自転する。図５は、
図４の円形孔２および突起部２２を含むウェーハ保持部
２３の断面図である。

【００５５】図５（ａ）に示すように、実施形態１と同
様に、ドームの外側から円形孔２にウェーハリング５が
はめ込まれる。ウェーハリング５はウェーハ６がはめ込
まれるウェーハはめ込み部５ａと、他端に形成されたス
トッパー部５ｂとを有し、ウェーハはめ込み部５ａとス
トッパー部５ｂとの間には段差が設けられている。スト
ッパー部５ｂの外周が円形孔２の直径よりも大きいた
め、ストッパー部５ｂはドーム状ウェーハホルダ２１の
内側に入らない。

【００５６】ウェーハ６は成膜面がドームの内側に面す
るように、ドームの外側からウェーハはめ込み部５ａに
はめ込まれる。さらに、例えばステンレス等からなるヒ
ートシンク７がドームの外側からウェーハはめ込み部５
ａにはめ込まれる。円形孔２近傍のドームの外側に押さ
えバネ８が形成されている。押さえバネ８の一端はドー
ム状ウェーハホルダ２１に固定され、押さえバネ８の他
端はヒートシンク７をドーム内に向かって押圧する。こ
れにより、図５（ｂ）の断面図に示すように、ウェーハ
リング５とヒートシンク７によって挟まれたウェーハ６
が、円形孔２に保持される。

【００５７】前述したように、真空蒸着装置のドーム状
ウェーハホルダは完全な球面状でなく、回転楕円体の一
部となるような形状で形成される。図６に示すように、
ドーム状ウェーハホルダ２１の断面は、自転軸２１Ｃと
平行な平面内では楕円Ｏｖの一部となるが、自転軸２１
Ｃと垂直な平面内では円Ｃｉとなる。したがって、ドー
ム状ウェーハホルダ２１に形成された円形孔２に、平面
状のストッパー部５ｂ（図５参照）を重ね合わせると、
円形孔２の円周全体をストッパー部５ｂに接触させるこ
とはできない。

【００５８】そこで、図４および図５に示すように、円
形孔２周囲のドーム状ウェーハホルダ１の３箇所に突起
部２２を設け、突起部２２の上端の３点で決定される平
面にストッパー部５ｂを配置する。これにより、ストッ
パー部５ｂが安定に保持される。各突起部２２の高さ
は、ストッパー部５ｂとドーム状ウェーハホルダ２１と
が３個の突起部の上端以外で接触しない範囲で決定す
る。また、突起部を３箇所に形成する場合、突起部の形
成位置を特に限定する必要はない。但し、ストッパー部
５ｂを安定に固定するため、３つの突起部２２はほぼ均
等な間隔で形成することが望ましい。

【００５９】また、突起部２２を特定の箇所に１個形成
しても、ストッパー部５ｂを安定に保持することが可能
である。図６に示すように、ドーム状ウェーハホルダ２
１と平面状のストッパー部５ｂ（図５参照）は、円形孔
２の円周上の２点Ａ、Ｂでのみ接触する。２点Ａ、Ｂは
円形孔２の中心Ｏおよび自転軸２１Ｃを含む平面ａにつ
いて対称の位置にある。２点Ａ、Ｂ以外では円形孔２の
円周とストッパー部との間に隙間が形成される。

【００６０】ここで、平面ａと円形孔２の円周との交点
Ｃ、Ｄのいずれか一方に突起部を設けることにより、ス
トッパー部が３点で安定に支持される。この場合の突起
部の高さは、ストッパー部とドーム状ウェーハホルダ２
１とが２点Ａ、Ｂおよび突起部以外で接触しない範囲で
決定する。また、突起部を設けることによって、円形孔
２の円周に対するウェーハリングやウェーハの傾斜が大
きくなるのを防ぐため、突起部の高さは最小限とするこ
とが望ましい。

【００６１】上記の本実施形態の真空蒸着装置のドーム
状ウェーハホルダ２１によれば、突起部２２が３個の場
合、および１個の場合のいずれも、ウェーハリング５の
ストッパー部５ｂが３点で支持される。突起部が２個あ
るいは４個以上の場合には、突起部が形成されない従来
の場合と同様に、ドーム状ウェーハホルダ２１に対して
ストッパー部５ｂが揺動し、安定に固定されない。

【００６２】突起部を１個とする場合、図６に示すよう
に、突起部の位置は２点Ｃ、Ｄのいずれか一方に限定さ
れる。したがって、円形孔２が形成される部分のドーム
状ウェーハホルダ２１の曲率によっては、点ＡまたはＢ
と突起部との間隔が小さくなり、ストッパー部を安定に
固定できなくなる。以上から、突起部は３箇所に設ける
ことが特に望ましい。上記のドーム状ウェーハホルダ２
１は、実施形態１のドーム状ウェーハホルダ１と同様
に、図３に示す構成の真空蒸着装置において使用でき
る。

【００６３】上記の本発明の実施形態の真空蒸着装置に
よれば、ドーム状ウェーハホルダ２１の円形孔２の周囲
に突起部が形成されていることにより、ウェーハ６がド
ーム状ウェーハホルダ２１に安定に固定される。したが
って、ドーム状ウェーハホルダ２１を自転および公転さ
せてウェーハ６に成膜を行う際に、ドーム状ウェーハホ
ルダ２１に対するウェーハ表面の角度等が微妙に変動す
るのを防止できる。これにより、ウェーハ上に均一な膜
厚および膜質で蒸着膜を形成することが可能となる。

【００６４】また、上記の本発明の実施形態の真空蒸着
装置によれば、ドーム状ウェーハホルダ２１を自転およ
び公転させてウェーハ６に成膜を行う際に、遠心力によ
ってウェーハ６がドーム状ウェーハホルダ２１から落下
するのを防止できる。上記の本発明の実施形態の真空蒸
着装置を用いて、半導体装置の配線となる金属膜を形成
した場合、膜厚が均一で、ステップカバレージが良好な
金属膜が形成されるため、配線の断線等が防止される。

【００６５】本発明の真空蒸着装置の実施形態は、上記
の説明に限定されない。例えば、実施形態２において、
３個の突起部はドーム状ウェーハホルダ２１側でなく、
ウェーハリング５側に設けることも可能である。この場
合、ドーム状ウェーハホルダ２１側に突起部の位置合わ
せのための目印や凹部等を形成する。その他、本発明の
要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。

【００６６】

【発明の効果】本発明の真空蒸着装置によれば、自転お
よび公転するドーム状ウェーハホルダに対するウェーハ
の揺動が防止され、ウェーハが安定に固定されるため、
ウェーハ上に均一な膜厚および膜質で蒸着膜を形成する
ことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１（ａ）は本発明の実施形態１に係る真空蒸
着装置のドーム状ウェーハホルダを表す平面図であり、
図１（ｂ）は図１（ａ）の側面図である。

【図２】図２（ａ）および（ｂ）は本発明の実施形態１
に係る真空蒸着装置のドーム状ウェーハホルダのウェー
ハ保持部を拡大した図である。

【図３】図３は本発明の実施形態１に係る真空蒸着装置
の概略図である。

【図４】図４（ａ）は本発明の実施形態２に係る真空蒸
着装置のドーム状ウェーハホルダを表す平面図であり、
図４（ｂ）は図４（ａ）の側面図である。

【図５】図５（ａ）および（ｂ）は本発明の実施形態２
に係る真空蒸着装置のドーム状ウェーハホルダのウェー
ハ保持部を拡大した図である。

【図６】図６は本発明の実施形態１に係る真空蒸着装置
のウェーハ保持部に形成される突起部の位置を示す図で
ある。

【図７】図７は従来の真空蒸着装置の概略図である。

【図８】図８は真空蒸着装置の蒸着源と被蒸着物（ウェ
ーハ）との位置関係を表す図であり、（ａ）は点源の場
合、（ｂ）は平面源の場合をそれぞれ示す。

【図９】図９は真空蒸着装置で成膜を行う場合の膜厚分
布を表す図である。

【図１０】図１０（ａ）は従来の真空蒸着装置のドーム
状ウェーハホルダを表す平面図であり、図１０（ｂ）は
図１０（ａ）の側面図である。

【図１１】図１１（ａ）および（ｂ）は従来の真空蒸着
装置のドーム状ウェーハホルダのウェーハ保持部を拡大
した図である。

【図１２】図１２はドーム状ウェーハホルダの形状を模
式的に表す図である。

【図１３】図１３は従来の真空蒸着装置のウェーハ保持
部においてウェーハリングとドーム状ウェーハホルダと
が接触する位置を示す図である。

【符号の説明】

１、２１、３３…ドーム状ウェーハホルダ、１Ｃ、２１
Ｃ、３３Ｃ…自転軸、２、５１…円形孔、３…平面部、
４、２３、３４…ウェーハ保持部、５、５２…ウェーハ
リング、５ａ、５２ａ…ウェーハはめ込み部、５ｂ、５
２ｂ…ストッパー部、６、３５…ウェーハ、７、５３…
ヒートシンク、８、５４…押さえバネ、１１、３１…真
空蒸着装置、１２、３２…ベルジャー、１３、３６…プ
ラネタリー、１３Ｃ、３６Ｃ…公転軸、１４、３７…電
子ビーム蒸着源、１５、３８…ルツボ、１６、３９…蒸
着材、１６Ｇ、３９Ｇ…蒸着材の気体、１７、４０…電
子ビーム、１８、４１…シャッター、２２…突起部。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】高真空状態に維持された容器内で材料を気
   化し、被蒸着物の成膜面に前記材料を堆積させる真空蒸
   着装置であって、 前記材料を気化する蒸着源と、 自転軸を中心に自転する複数のドーム状ホルダと、 前記ドーム状ホルダの曲面が局所的に平面状に補正され
   た補正部分を含み、前記成膜面が前記ドーム状ホルダの
   内側を向くように前記補正部分に前記被蒸着物を保持す
   る保持部と、 前記複数のドーム状ホルダを公転軸を中心に公転させる
   プラネタリーとを有する真空蒸着装置。
2. 【請求項２】前記保持部は前記ドーム状ホルダに形成さ
   れた円形孔と、 前記円形孔周囲に形成された前記ドーム状ホルダの一部
   である前記補正部分と、 前記円形孔よりも直径が小さく、かつ前記被蒸着物より
   も直径が大きいリング状ホルダと、 前記リング状ホルダの一端の開口部に形成された、前記
   リング状ホルダよりも直径が小さい被蒸着物はめ込み部
   と、 前記リング状ホルダの他端の開口部に形成され、前記リ
   ング状ホルダよりも直径が大きく、前記補正部分との間
   で平面の接合面を形成するストッパー部とを有する請求
   項１記載の真空蒸着装置。
3. 【請求項３】前記保持部は前記ドーム状ホルダに形成さ
   れた円形孔と、 前記円形孔周囲の前記ドーム状ホルダの外側に形成され
   た少なくとも１個の突起部と、 前記突起部の上端を含む前記円形孔周囲の３点からなる
   補正部分と、 前記円形孔よりも直径が小さく、かつ前記被蒸着物より
   も直径が大きいリング状ホルダと、 前記リング状ホルダの一端の開口部に形成された、前記
   リング状ホルダよりも直径が小さい被蒸着物はめ込み部
   と、 前記リング状ホルダの他端の開口部に形成され、前記リ
   ング状ホルダよりも直径が大きく、前記３点と接触する
   ストッパー部とを有する請求項１記載の真空蒸着装置。
4. 【請求項４】前記突起部は１個であり、前記円形孔の中
   心と前記自転軸とを含む仮想平面上に位置し、 前記３点のうち前記突起部の上端以外の２点は、前記仮
   想平面について互いに対称な位置にある前記ドーム状ホ
   ルダ上の２点である請求項３記載の真空蒸着装置。
5. 【請求項５】前記突起部は３個であり、前記３点はすべ
   て前記突起部の上端である請求項３記載の真空蒸着装
   置。
6. 【請求項６】前記突起部は前記円形孔周囲に均等な間隔
   で配置されている請求項５記載の真空蒸着装置。
7. 【請求項７】前記被蒸着物は半導体基板である請求項１
   記載の真空蒸着装置。