JPH04303935A - 薄膜形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、薄膜形成装置、特に、
基板を加熱しながら成膜を行う薄膜形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体集積回路の絶縁膜等の製造に、従
来よりプラズマＣＶＤ装置やスパッタリング装置等の薄
膜形成装置が用いられている。これらの薄膜形成装置に
おいて、例えば図３に示すスパッタリング装置は、チャ
ンバ２１と、チャンバ２１内に配置された成膜すべき基
板２２が保持される基板ホルダ２３と、基板ホルダ２３
に対向して配置された加熱装置２４と、同じく基板ホル
ダ２３に対向して配置されたターゲット２５とから主と
して構成されている。基板ホルダ２３内部には、基板２
２を冷却するための冷却用パイプ２６が配置されている
。そして、基板ホルダ２３は回転が可能である。

【０００３】この従来例においては、基板２２が加熱装
置２４と対向する位置に基板ホルダ２３が回転し、加熱
装置２４によって基板２２が加熱される。基板２２が充
分に加熱されると、基板ホルダ２３を回転させて、基板
２２をターゲット２５と対向させる（図の破線の位置）
。そして、チャンバ２１内にアルゴンガス等を導入し、
基板２２とターゲット２５との間に高周波又は直流電圧
を印加して両者の間にグロー放電を起こさせ、ターゲッ
ト２５をスパッタリングして基板２２上に薄膜を形成す
る。成膜終了後には、冷却水が基板ホルダ２３内の冷却
用パイプ２６に供給され、基板冷却が行われる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記従来装置において
は、基板２２は加熱時と成膜時において位置を変えるた
め、成膜中に加熱することができない。そのため、成膜
途中で基板２２の温度が低下し、均一な成膜が行われな
いことがある。また、基板２２は、内部に冷却用パイプ
２６を有する基板ホルダ２３に常に保持されている。そ
のため、基板２２の加熱時に、冷却用パイプ２６内の残
留冷却水が基板２２の温度上昇を妨げる。基板２２の成
膜時にも、冷却用パイプ２６内の残留冷却水によって基
板２２の温度が低くなってしまう。

【０００５】本発明の目的は、成膜時に常に適正な温度
で基板を加熱でき、しかも成膜後には速やかな冷却を行
うことができる薄膜形成装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係る薄膜形成装
置は、基板を加熱しながら成膜が可能な薄膜形成装置で
ある。この装置は、基板ホルダと、加熱装置と、冷却装
置とを備えている。基板ホルダは基板を保持するための
ものである。加熱装置は、基板ホルダに対して接近・離
隔が可能であり、基板ホルダに保持される基板を加熱す
るための装置である。冷却装置は、基板ホルダに対して
接近・離隔が可能であり、基板ホルダに保持される基板
を冷却するための装置である。

【０００７】

【作用】本発明に係る薄膜形成装置では、成膜時に、加
熱装置が基板を保持する基板ホルダに接近して、基板を
加熱する。これにより、成膜中も基板の加熱が可能とな
るので、成膜効率が向上する。

【０００８】成膜終了後には、加熱装置は基板ホルダか
ら離隔し、冷却装置が基板ホルダに接近する。これによ
り、基板は速やかに冷却される。

【０００９】このようにして、基板の加熱と冷却は、そ
れぞれ基板ホルダに対して接近・離隔が可能な加熱装置
と冷却装置とにより行われるので、加熱時に冷却装置の
残留冷却水分の影響を受けることがなく、加熱効率は向
上する。

【００１０】

【実施例】図１に本発明の一実施例によるスパッタリン
グ装置を示す。図におけるスパッタリング装置は、チャ
ンバ１と、チャンバ１内に配置された、基板２を保持す
る基板ホルダ３と、加熱装置４と、冷却装置５と、ター
ゲット６と、永久磁石７と、シャッタ機構８とから主に
構成されている。

【００１１】チャンバ１の上部には基板ホルダ３が設置
されており、基板ホルダ３は主に基板載置台９と、支持
部１０と、シリンダ１１とから構成されている。基板載
置台９上には基板２が保持可能である。なお、基板載置
台９には、基板２がターゲット６と対向し得るように、
孔が形成されている。基板載置台９は、支持部１０を介
してチャンバ１外部のシリンダ１１に連結されており、
このシリンダ１１によって基板載置台９が昇降可能とな
っている。

【００１２】加熱装置４は、チャンバ１の側壁からチャ
ンバ１内に挿入されるように配置されており、外部の図
示しない駆動源により水平方向に移動が可能である。加
熱装置４内には、基板２を加熱するためのヒータ１２が
配置されている。ヒータ１２は、図示しない外部電源回
路に接続されている。

【００１３】冷却装置５は、チャンバ１の側壁からチャ
ンバ１内に挿入されるように配置されており、外部の図
示しない駆動源によって水平方向に移動が可能である。 冷却装置５内には、基板２を冷却するための冷却水が流
れる冷却用ホース１３が配置されている。冷却用ホース
１３は、図示しない冷却水循環用ポンプに接続されてい
る。

【００１４】ターゲット６は、チャンバ１内の下部に、
基板２と対向するように配置されている。また、ターゲ
ット６は高周波電源１７に接続されている。またシャッ
タ機構８は、基板ホルダ３とターゲット６との間に配置
された開閉式シャッタ１４を有している。この開閉式シ
ャッタ１４は、プレスパッタ，逆スパッタを行うための
ものである。開閉式シャッタ１４には例えばＳＵＳ（ス
テンレス）鋼板が用いられる。開閉式シャッタ１４の一
端はロッド１５に固定されている。ロッド１５は、外部
の図示しない駆動モータに連結しており、回転が可能で
ある。したがって、開閉式シャッタ１４は、成膜時に基
板２とターゲット６との間から退避することが可能であ
る。

【００１５】チャンバ１の上部には、凹部１ａが形成さ
れている。この凹部１ａの底面である接触面１ｂは、絶
縁スペーサ１６により他の壁面から電気的に絶縁されて
いる。そして、接触面１ｂは、高周波電源１７に接続さ
れている。この凹部１ａには、永久磁石７が配置されて
いる。永久磁石７は、軸１８を介して図示しない駆動モ
ータに接続されており、駆動モータにより回転が可能で
ある。

【００１６】次に動作について説明する。成膜前には、
逆スパッタ及びプレスパッタを行う。まず、チャンバ１
内を所定の真空圧にする。その後、チャンバ１内にアル
ゴンガス等の所定のガスを導入し、所定のガス圧に設定
する。次に、ロッド１５を回転させて、開閉式シャッタ
１４を基板２とターゲット６との間に配置する。そして
、シリンダ１１を駆動して基板載置台９を上昇させ、基
板２を接触面１ｂに当接させる（図１の状態）。このと
き、基板２面上には、永久磁石７により、複数のトンネ
ル状の漏洩磁界がループ状に形成されている。次に、高
周波電源１７により、接触面１ｂに所定の電圧を印加す
る。これにより、基板２と開閉式シャッタ１４との間で
グロー放電が起こり、電界と磁界が直交する領域に、高
密度のプラズマ領域が発生する。このとき、外部の図示
しない駆動モータにより軸１８を回転させることで、永
久磁石７を回転させ、磁界による放電の閉じ込め空間を
移動させる。この状態で、基板２に逆スパッタが行われ
、基板２の表面に付着していた不純物が除去され、基板
クリーニングが行われる。このとき、高密度のプラズマ
は永久磁石８により形成された漏洩磁界内に閉じ込めら
れた状態となっており、従来例のように高周波放電がチ
ャンバ１内全体に広がることがないので、高周波電力が
無駄に利用されることはない。したがって、充分な基板
クリーニングが行われる。また、磁界による放電の閉じ
込め空間は回転移動しているため、基板２の表面は均一
に逆スパッタされる。

【００１７】逆スパッタ終了後、高周波電源１７からタ
ーゲット６に高周波電圧を印加する。すると、ターゲッ
ト６と開閉式シャッタ１４との間でグロー放電が生じ、
ターゲット６のプレスパッタが行われる。これにより、
ターゲット６表面のクリーニングが行われる。

【００１８】成膜時には、外部の図示しない駆動モータ
を駆動して、ロッド１５を介して開閉式シャッタ１４を
基板２とターゲット６との間から退避させる。これによ
り、基板２とターゲット６とは対向状態になる。そして
、シリンダ１１を駆動することにより支持部１０を介し
て基板載置台９を下方に移動させる。続いて、外部の図
示しない駆動源により加熱装置４を接触面１ｂと基板２
の背面との間に移動させる（図２）。この状態で、図示
しない外部の電源回路から加熱装置４内のヒータ１２に
電流を供給する。これにより、ヒータ１２は発熱し、こ
の熱は加熱装置４を介して基板２に伝えられ、基板加熱
が行われる。

【００１９】基板２が所定の温度に達したところで、外
部からアルゴンガスをチャンバ１内に導入し、ターゲッ
ト６に高周波電源１７から高周波電圧を印加する。する
と、ターゲット６と基板２との間でグロー放電が発生し
、ターゲット６からスパッタされたスパッタ原子が基板
２上に付着して成膜処理が行われる。この際、成膜中に
も加熱装置４により基板２が加熱され続けているため、
成膜効率は向上する。また、成膜及び加熱時には、冷却
装置５の影響を受けることがないので、加熱力が低下す
ることはない。

【００２０】成膜終了後には、加熱装置４が外部の駆動
源により基板２と接触面１ｂとの間から退避する。そし
て、外部の駆動源により冷却装置５が基板２と接触面１
ｂとの間に移動させられる。このような状態で、図示し
ない冷却水用ポンプから冷却水が冷却用ホース１３内に
供給され、基板２を冷却する。この場合、基板２は速や
かに冷却される。

【００２１】以上のように、従来例に比べて冷却装置を
基板ホルダ部分から独立させたので、チャンバ１の上部
に永久磁石７を設置するスペースを確保でき、そのため
逆スパッタ時に高周波電力は有効に利用される。

【００２２】なお、前記実施例では本発明をスパッタリ
ング装置に適用したが、プラズマＣＶＤ装置等の他の薄
膜形成装置等にも同様に適用できる。

【００２３】

【発明の効果】本発明に係る薄膜形成装置では、加熱装
置と冷却装置とがそれぞれ基板ホルダに対して接近・離
隔が可能である。そのため、本発明においては、成膜時
の加熱力を充分に備え、成膜後には基板の速やかな冷却
を行える効率の良い薄膜形成装置を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による薄膜形成装置の概略構
成図。

【図２】本発明の一実施例の成膜時の概略構成図。

【図３】従来例の概略構成図。

【符号の説明】

２　　基板 ３　　基板ホルダ ４　　加熱装置 ５　　冷却装置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基板を加熱しながら成膜が可能な薄膜形成
   装置であって、基板を保持するための基板ホルダと、前
   記基板ホルダに対して接近・離隔が可能であり、前記基
   板ホルダに保持される基板を加熱するための加熱装置と
   、前記基板ホルダに対して接近・離隔が可能であり、前
   記基板ホルダに保持される基板を冷却するための冷却装
   置とを備えた薄膜形成装置。