JPH0565587B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はウエハ表面に薄膜形成粒子を付着させ
てウエハ表面に薄膜を形成する薄膜形成装置に関
する。

（従来技術） 一般に、この種の薄膜形成装置としては、真空
蒸着装置やスパツタリング装置等が知られてい
る。

これら真空蒸着装置やスパツタリング装置は、
真空容器内で、治具に設けられたウエハホルダに
ウエハを取り付け、薄膜を形成する材料からなる
蒸発源（真空蒸着装置の場合）もしくはターゲツ
ト（スパツタリング装置の場合）から飛び出した
薄膜形成粒子の飛翔軌跡中に配置し、ウエハ表面
に薄膜形成粒子を付着させて薄膜を形成するもの
である。

ところで、いわゆるバツチ処理によりウエハに
薄膜を形成する真空蒸着装置やスパツタリング装
置では、治具に多数のウエハホルダを設け、これ
らウエハホルダに夫々ウエハを取り付けてウエハ
に薄膜を形成するようにしているが、従来より、
各ウエハにほゞ厚さが等しく、均等に薄膜が形成
されるように、上記治具は、蒸発源もしくはター
ゲツトに対して予め理論計算により求められた等
膜厚面内に、これらウエハが配置されるように設
計されている。

真空蒸着装置において、蒸発源が点源とみなせ
る場合には、等膜厚面は理論計算とほゞ一致す
る。しかしながら、平面状のターゲツトを有する
スパツタリング装置や平面蒸発源を使用する真空
蒸着装置では、ターゲツトや蒸発源が平面である
ため、等膜厚面は理論計算どおりにはならない。
しかも、等膜厚面は真空容器の真空度、雰囲気ガ
スあるいはスパツタ用の印加電圧等の条件によつ
ても変化する。このような事情から、スパツタリ
ング装置や平面蒸着源を使用する真空蒸着装置の
治具の設計は実際には難度が高く、治具に対する
ウエハホルダの取付角度を含めて、治具の設計は
多数の試作品を製作し、各試作品について試験を
繰り返し、最適な設計値を決定する、いわゆるカ
ツトアンドトライの手法によらざるを得なかつ
た。

（発明の目的） 本発明は薄膜形成装置における上記事情に鑑み
てなされたものであつて、治具の設計が容易でウ
エハの保持および取り外しが簡単かつ容易に行
え、良好な膜厚分布を得ることができ、軸配向性
の良好な化合物薄膜を容易に形成することができ
る薄膜形成装置を提供することを目的としてい
る。

（発明の構成） このため、本発明は、真空容器内で治具に支持
されたウエハホルダに、薄膜が形成されるウエハ
が保持されて薄膜形成粒子の飛翔軌跡中に配置さ
れ、このウエハ表面に薄膜形成粒子が付着してウ
エハ表面に薄膜が形成されるようにした薄膜形成
装置において、上記ウエハホルダは、支持部材に
より治具に対して傾動可能に支持される一方、こ
の支持部材を支軸として上記ウエハホルダを回動
させてウエハホルダの粒子の飛翔軌跡に対する角
度を調整する調整ねじと、ウエハホルダの周縁に
てウエハホルダの表面側に突出し、ウエハが当止
められる当止め片と、一端がウエハホルダの裏面
側に固定され、他端が上記当止め片にほぼ対向し
て上記ウエハホルダの周縁から内側に切り込まれ
てなる切込みに嵌入して上記ウエハホルダの裏面
側から表面側に位置するウエハの周縁を経てこの
周縁の内側に鉤状に湾曲するとともに、この切込
みに嵌入した状態で上記ウエハの周縁に圧接する
スプリング部材とを備え、上記当止め片とスプリ
ング部材の上記他端との間にてウエハを上記スプ
リング部材のばね力でウエハホルダ上に保持する
ようにしたことを特徴としている。

（発明の効果） 本発明によれば、治具のウエハホルダは、治具
に着脱可能かつ角度調節可能に取着するようにし
たので、詳細な数値計算や多数の試作品を製作す
ることなく、比較的容易に治具を設計することが
でき、しかも、ウエハホルダの治具に対する取付
角度を調整することにより、軸配向性の良好な化
合物薄膜を形成することができ、薄膜形成条件の
変化による薄膜分布の変化にも容易に対処するこ
とができ、ウエハの径が変わるとそれに対応して
ウエハホルダを交換することもできる。

さらに、本発明によれば、一端がウエハホルダ
の裏面側に固定されてなる上記スプリング部材
は、その他端がウエハホルダの周縁から内側に切
り込まれてなる切込みに嵌入して上記ウエハホル
ダの裏面側から表面側に位置するウエハの周縁を
経てこの周縁の内側に鉤状に湾曲していて、この
切込みに嵌入した状態で上記ウエハの周縁に圧接
し、ウエハを当止め片に向かつて付勢しているの
で、ウエハがウエハホルダの下側となつてウエハ
ホルダが回転しても、ウエハが当止め片と鉤状の
スプリング部材の他端との間に挾持され、ウエハ
の落下、位置ずれ等が発生することがなく、しか
もウエハをウエハホルダから外すときに、スプリ
ングを延ばすだけで容易にウエハをウエハホルダ
から取り外すことができる。

（実施例） 以下に、添付の図面を参照して本発明の実施例
を説明する。

スパツタリング装置に本発明を適用した実施例
を第１図に示す。

上記スパツタリング装置は、真空容器１内に椀
形の治具２が支持され、この治具２に取着された
ウエハホルダ３に保持されるウエハ（図示せず。）
に対して、薄膜形成物質材料からなるターゲツト
４が上記真空容器１の床部に配置された陰極板５
の上に固定されている。この陰極板５には、電源
Ｅより、治具３（陽極）に対して負（マイナス）
の高電圧もしくは高周波電圧が印加される。

上記治具２は、真空容器１の天井部に設けられ
中心軸Ｑに取着されたアームArの先端に軸Ｐの
まわりに回転可能に取り付けられている。上記中
心軸Ｑおよび軸Ｐはいずれもモータ（図示せず。）
により駆動され、上記治具２は、真空容器１内
で、軸Ｐのまわりに自転しつゝ中心軸Ｑのまわり
を公転する。

上記真空容器１は弁６を介して主ポンプ７に、
また、弁８を介して補助ポンプ９に夫々接続され
ている。上記主ポンプ７と補助ポンプ９とは弁１
０により結合されている。上記真空容器１には、
さらに、弁１１を介して、アルゴン（Ar）や酸
素（O₂）等の雰囲気ガスを供給する雰囲気ガス
供給源１２が接続されている。

上記のような基本的な構成を有するスパツタリ
ング装置において、治具２のウエハホルダ３は、
第２図ａおよび第２図ｂに夫々その底面図および
平面図を示すように、薄膜を形成するウエハ１３
の形状に合わせて、金属板をこのウエハ１３の径
よりもやゝ大きな径を有する円板状に打ち抜いた
ものである。

ウエハホルダ３は、その裏面に、第３図に示す
ように、このウエハボルダ３を治具２に取着する
ための２本のねじ１４，１４を備えている。これ
ら２本のねじ１４，１４は、ウエハホルダ３の裏
面に、溶接等により、このウエハホルダ３に対し
て垂直に固定されている。

一方、上記ウエハホルダ３の周縁部には、ねじ
１４，１４の間にほゞ等しい間隔をおいて切欠き
１５，１５を形成するとともに、これら切欠き１
５，１５にほゞ対向する位置に、ねじ１４，１４
の間隔よりもやゝ大きな間隔をおいて、ウエハ１
３を当て止める当止め片１６，１６をウエハホル
ダ３の表面側に切り起している。

上記切欠き１５，１５とねじ１４，１４との間
には、ウエハ１３をウエハホルダ３の表面に固定
するためのコイルスプリング１７，１７が張り渡
されている。各コイルスプリング１７は、その各
一端１７ａがねじ１４に引掛けられ、その各他端
１７ｂがウエハホルダ１３の切欠き１５内で、ウ
エハホルダ１３の裏面側から表面側へ鉤形に折曲
されて上記切欠き１５の先端に引掛けられてい
る。ウエハ１３は、上記コイルスプリング１７，
１７の他端１７ｂ，１７ｂとウエハホルダ３の当
止め片１６，１６との間に、第２図ｂに示すよう
に、コイルスプリング１７，１７のバネ力により
保持される。

上記ウエハホルダ３はまた、その治具２への取
付角度を調整する調整ねじ１８を取り付けるた
め、上記切欠き１５，１５の間から径方向外向き
に突出する調整ねじ取付片１９を有している。こ
の調整ねじ取付片１９にはねじ孔（図示せず。）
を設け、このねじ孔に上記調整ねじ１８がウエハ
ホルダ３の表面から裏面に向つてねじ込まれてい
る。

以上に説明したウエハホルダ３は、第３図に示
すように、そのねじ１４，１４が治具２に設けら
れた孔２ａ，２ａに挿通され、治具２の裏面側
で、ナツト２２，２２により抜け止めされる。ナ
ツト２２，２２は、調整ねじ１８の先端面および
ウエハホルダ３の中心に関して調整ねじ取付片１
９とは反対側のウエハホルダ３の周縁位置２３が
治具２に当接するまで締められる。第３図からも
明らかなように、ウエハホルダ３の治具２に対す
る角度の調整は、ナツト２２，２２を緩め、調整
ネジ１８のウエハホルダ３からの突出量ｌを変え
ることにより調整することができる。

第１図のスパツタリング装置では、陰極板５に
薄膜形成材料、たとえばセラミツクス材料あるい
は金属からなるターゲツト４を固定するととも
に、ウエハホルダ３にウエハを固定し、真空容器
１を密封した後、先ず、弁６を開いて真空容器１
内の空気を排気する。次いで、弁６を閉じるとと
もに弁８，１０を開いて主ポンプ７および補助ポ
ンプ９により真空容器１が10^-6ないし10^-7Torr
程度の真空度となるまで排気する。

その後、弁１１を開き、雰囲気ガス供給源１２
から、アルゴン（Ar）、酸素（O₂）等の雰囲気ガ
スを真空容器１内に導入し、真空容器１内を10^-1
〜10^-4Torr程度の真空度とする。この状態で陰
極５を水冷しながら、ターゲツト４に電源Ｅより
直流電圧あるいは高周波電圧を印加することによ
り、治具２のウエハホルダ３に保持されたウエハ
にターゲツト４より薄膜形成物質粒子ガスがスパ
ツタされる。

上記スパツタリングにより、多数のウエハ１３
上に形成された薄膜が、各ウエハ１３によつて異
なつている場合には、ウエハホルダ２の調整ねじ
１８とナツト２２とにより、既に説明したように
して、ウエハホルダ３の治具２に対する角度を調
整すればよい。この調整により、全てのウエハ１
３について、均一な膜厚分布が得られる。また、
ウエハ１３に化合物薄膜を形成する際に、軸配向
性の良好な化合物薄膜を形成することができる。

上記実施例において、第２図ａおよび第２図ｂ
に示すウエハホルダ３に代えて、例えば第４図に
その底面を、また、第５図に治具２への取付け状
態を夫々に示すようなウエハホルダ３′を使用す
ることもできる。

上記ウエハホルダ３′は、上記ウエハホルダ３
において、その上記周縁位置２３を径方向外向き
に突出させた後、この突出部分を円筒状に形成し
て軸受部２４とし、この軸受部２４に支軸２５を
挿通し、その両端部２５ａ，２５ａをほゞ直角に
折曲するとともにねじ溝を形成し、上記両端部２
５ａ，２５ａを治具２に設けた孔（図示せず。）
に挿通して各端部２５ａをナツト２６，２６で治
具２に固定するようにしたものである。

上記ウエハホルダ３′は、支軸２５のまわりに
揺動可能に支持され、治具２に対する角度は調整
ねじ１８′により調整される。この調整ねじ１
８′は、ウエハホルダ３に設けられた調整ねじ取
付片１９に、抜止めワツシヤ２７により回転可能
かつ抜脱不自在に取着されるとともに、治具２に
設けられたねじ孔（図示せず。）にねじ込まれて
いる。従つて、上記調整ねじ１８′を回転させる
ことにより、ウエハホルダ３に設けられた上記取
付片１９と治具２との間隔が変化し、ウエハホル
ダ３′の治具２に対する角度が調整される。上記
ウエハホルダ３′のコイルスプリング１７，１７
の一端１７ａ，１７ａは、上記ウエハホルダ３′
に形成された切起し片２８，２８に掛け止められ
ている。

第４図および第５図において、第２図ａおよび
第３図に対応する部分には対応する符号を付して
示し、重複する部分の説明は省略する。

また、上記ウエハホルダ３，３′の形状は、円
形のものに限定されず、四角形状や他の形状を有
するものであつてもよく、コイルスプリング１７
は、他の形式のスプリングを使用することもでき
る。

本発明はスパツタリング装置の他に、真空蒸着
装置にも適用することができることはいうまでも
ない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る薄膜形成装置の一実施例
の概略の構成を示す説明図、第２図ａおよび第２
図ｂは夫々第１図の薄膜形成装置のウエハホルダ
の底面図および平面図、第３図は第２図ａおよび
第２図ｂのウエハホルダの治具への取付説明図、
第４図はウエハホルダの変形例の底面図、第５図
は第４図のウエハホルダの治具への取付説明図で
ある。 １……真空容器、２……治具、３，３′……ウ
エハホルダ、４……ターゲツト、１３……ウエ
ハ、１４……ねじ、１６……当止め片、１７……
コイルスプリング、１７ａ……一端、１７ｂ……
他端、１８，１８′……調整ねじ、２２……ナツ
ト、２４……軸受部、２５……支軸、２６……ナ
ツト。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 真空容器内で治具に支持されたウエハホルダ
   に、薄膜が形成されるウエハが保持されて薄膜形
   成粒子の飛翔軌跡中に配置され、このウエハ表面
   に薄膜形成粒子が付着してウエハ表面に薄膜が形
   成されるようにした薄膜形成装置において、 上記ウエハホルダは、支持部材により治具に対
   して傾動可能に支持される一方、この支持部材を
   支軸として上記ウエハホルダを回動させてウエハ
   ホルダの粒子の飛翔軌跡に対する角度を調整する
   調整ねじと、ウエハホルダの周縁にてウエハホル
   ダの表面側に突出し、ウエハが当止められる当止
   め片と、一端がウエハホルダの裏面側に固定さ
   れ、他端が上記当止め片にほぼ対向して上記ウエ
   ハホルダの周縁から内側に切り込まれてなる切込
   みに嵌入して上記ウエハホルダの裏面側から表面
   側に位置するウエハの周縁を経てこの周縁の内側
   に鉤状に湾曲するとともに、この切込みに嵌入し
   た状態で上記ウエハの周縁に圧接するスプリング
   部材とを備え、上記当止め片とスプリング部材の
   上記他端との間にてウエハを上記スプリング部材
   のばね力でウエハホルダ上に保持するようにした
   ことを特徴とする薄膜形成装置。