JPH10245671A - 成膜装置及び成膜方法 - Google Patents

成膜装置及び成膜方法

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JPH10245671A
JPH10245671A JP6732297A JP6732297A JPH10245671A JP H10245671 A JPH10245671 A JP H10245671A JP 6732297 A JP6732297 A JP 6732297A JP 6732297 A JP6732297 A JP 6732297A JP H10245671 A JPH10245671 A JP H10245671A
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JP
Japan
Prior art keywords
substrate
holder
film
substrate holder
wafer
Prior art date
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Pending
Application number
JP6732297A
Other languages
English (en)
Inventor
Hisaya Sugihara
久弥 杉原
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.)
Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH10245671A publication Critical patent/JPH10245671A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 真空チャンバ内のプラズマ密度やターゲット
からの粒子の飛来状態やウエハ等の被処理基板の表面状
態等に影響されることなく、被処理基板の表面に所望の
膜を均一に成膜できる成膜装置及び成膜方法を提供す
る。 【解決手段】 ウエハ1を保持する基板ホルダ6と、基
板ホルダ6を上下に移動させるホルダ上下移動装置12
と、基板ホルダ6の水平方向に対する角度を変化させる
ホルダジョイント10、基板ホルダ6を鉛直軸回りに回
転させるホルダ回転装置とを備え、基板ホルダ6を上下
に移動させたり、基板ホルダ6の水平方向に対する角度
を変化させたり、基板ホルダ6を鉛直軸回りに回転させ
るたりすることにより、ウエハ1の表面に所望の膜を均
一に成膜でき、またコンタクトホールやスルーホールな
ども良好に成膜処理できるようにした。

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や光回路
などの製造技術分野における成膜技術に関し、特に被処
理基板である半導体ウエハやガラス基板などの表面に所
望の膜を均一性良く形成することが成膜装置及び成膜方
法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の成膜装置として、プラズマCVD
装置やスパッタリング装置が知られている。図4は、従
来のプラズマCVD装置の構造を示したものであり、こ
の装置は、真空チャンバ(図示せず)内に反応ガスの導
入口を有する下部電極20と、ウエハ21を保持する上
部電極(ウエハホルダ)22と、上部電極22の上方近
傍に設けられたヒータ23と、上部電極22と下部電極
20との間にプラズマ放電を起こさせためのRF電源2
4とから概ね構成される。このプラズマCVD装置は、
上部電極22にウエハ21をフェースダウンで設置し、
ヒータ23により所定温度に加熱しつつ、所定のガス圧
下で上部電極22に設置されたウエハ21と下部電極2
0との間でRF電源24によりプラズマ放電を発生させ
ることにより、酸化膜、窒化膜等を成膜する。また、従
来のスパッタリング装置では、真空チャンバ内にウエハ
とターゲット(成膜材料)を互いに対向させて上下に配
置し、プラズマ中のイオン等によりターゲット表面から
叩き出された粒子をウエハ表面に付着させることにより
成膜を行う。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来
の成膜装置では、被処理基板であるウエハを真空チャン
バ内の定位置静止させた状態で成膜処理を行っているた
め、図4に示したプラズマCVD装置においては、電極
間のプラズマ密度が低下したり不安定になったりするた
めに、形成される膜の膜厚が薄くなったり、ばらついた
りするという問題があった。また、スパッタリング装置
においては、ターゲットからの粒子の飛来方向のばらつ
きや偏りなどのために、形成される膜の膜厚がばらつく
という問題が生じていた。また、ターゲット電極の裏面
に永久磁石を配置したスパッタリング装置においては、
永久磁石による磁場の影響により成膜時のスループット
が大幅に向上する反面、ターゲット電極の表面に形成さ
れるエロージョンの影響により、形成される薄膜の膜厚
均一性を確保することが困難になるという問題があっ
た。そこで、本発明の解決すべき課題は、真空チャンバ
内のプラズマ密度やターゲットからの粒子の飛来状態や
被処理基板の表面状態等に影響されることなく、被処理
基板の表面に所望の膜を均一に成膜でき、また被処理基
板に設けられたコンタクトホールやスルーホールなども
良好に成膜処理できる成膜装置及び成膜方法を提供する
ことにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項1に記載の発明は、真空チャンバ内にて被処
理基板の表面に所望の膜を形成する成膜装置において、
被処理基板を保持する基板ホルダと、前記基板ホルダを
上下すなわち重力方向に沿って移動させる上下移動手段
と、前記基板ホルダの水平方向に対する角度を変化させ
る角度可変手段と、前記基板ホルダを鉛直軸回りに回転
させる回転手段とを備えることで、基板ホルダを上下に
移動させたり、基板ホルダの水平方向に対する角度を変
化させたり、基板ホルダを鉛直軸回りに回転させるたり
することにより、真空チャンバ内のプラズマ密度やター
ゲットからの粒子の飛来状態や被処理基板の表面状態等
に影響されることなく、被処理基板の表面に所望の膜を
均一に成膜でき、また被処理基板に設けられたコンタク
トホールやスルーホールなども良好に成膜処理できるよ
うにした。また、請求項2に記載の発明は、真空チャン
バ内にて被処理基板の表面に所望の薄膜を形成する成膜
方法において、被処理基板を保持した基板ホルダの水平
方向に対する角度を変化させた状態で、当該基板ホルダ
を上下移動させたり、鉛直軸回りに回転させたりして成
膜処理を行うようにすることにより、真空チャンバ内の
プラズマ密度やターゲットからの粒子の飛来状態や被処
理基板の表面状態等に影響されることなく、被処理基板
の表面に所望の膜を均一に成膜でき、また被処理基板に
設けられたコンタクトホールやスルーホールなども良好
に成膜処理できるようにした。
【0005】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて詳細に説明する。図1は、本発明に係る
成膜装置をスパッタリング装置に適用した場合における
実施の形態の一例を示す概略断面図である。このスパッ
タリング装置100は、真空チャンバ内の下部に設けら
れたターゲット1及びこれを保持するターゲット電極2
と、ターゲット電極2に高電圧を印加する電源3と、タ
ーゲット電極2の下面近傍に配置された永久磁石(又は
電磁石)4と、ターゲット1に対向させて真空チャンバ
内の上部に設けられた被処理基板であるウエハ5とこれ
を保持する基板ホルダ6と、基板ホルダ6を駆動するホ
ルダ駆動装置7とを備えて概ね構成されている。ホルダ
駆動装置7は、真空チャンバの天井壁8を貫通して上下
方向に延びるホルダ軸9を有し、ホルダ軸9の下端部に
はホルダジョイント10を介して基板ホルダ6が連結さ
れ、ホルダ軸9の上端部にはホルダ回転装置11及びホ
ルダ上下移動装置12が設けられている。ホルダ上下移
動装置12は、図示しないモータ及び昇降機構からな
り、ホルダ回転装置11と共にホルダ軸9を上下に移動
させるようになっている。ホルダ回転装置11は、図示
しないモータ及び回転機構からなり、ホルダ軸9をその
軸心回りに所定の速度で回転させるようになっている。
また、ホルダジョイント10部には図示しないホルダ角
度可変装置が内蔵されており、基板ホルダ6の水平方向
に対する角度を変化させることができるようになってい
る。なお、図示はしないが、本実施の形態のスパッタリ
ング装置100には、真空チャンバ内を排気する真空排
気系、プロセスガス導入系、ウエハ搬送系などの機構、
及び、スパッタリング装置100の全体の動作を制御す
る制御装置が設けられている。
【0006】次に、本実施の形態のスパッタリング装置
100による成膜方法について図2及び図3を用いて説
明する。本実施の形態のスパッタリング装置100は、
例えば、プラズマ放電で発生するアルゴンガスイオン
を、ターゲット1の表面に衝突させ、その衝突エネルギ
ーにより放出されたターゲット原子を飛散させることに
より、ターゲット原子をウエハ5の表面に付着させて所
望の薄膜を成膜する。その際、基板ホルダ6にウエハ5
がセットされた後、まず、図2(a)に示すように、ホ
ルダ上下移動装置12を作動させて基板ホルダ6を上方
に移動させることにより、ウエハ5がターゲット1から
最も離れた状態にする。これにより、ターゲット1から
放出された粒子のうち、主に鉛直方向に直進する粒子に
よって成膜がなされる確立が高くなる。この状態で、図
3に示すように約30秒間待機する。その間に、ウエハ
5の温度が成膜に適した温度まで上昇する。その後、図
2(b)に示すように、ホルダ角度可変装置及びホルダ
回転装置11を作動させて、基板ホルダ6を水平状態か
ら所定角度傾斜させた状態で鉛直軸回りに所定の速度で
回転させるとともに、電源3をオンしてターゲット電極
2に高電圧を印加して成膜を開始する。この状態で、図
3に示すように約60秒間成膜を行い、約0.5μmの
厚さの膜を形成する。
【0007】その後、図2(c)に示すように、ホルダ
上下移動装置12を作動させて基板ホルダ6を下方に移
動させて、ウエハ5をターゲット1に接近させることに
より、デポレートの高い状態で約30秒間成膜を行っ
て、最終的に約1.0μmの厚さの膜を得る。上記成膜
方法によれば、図2(b)に示したように、ウエハ5を
ターゲット1から最大限離し、基板ホルダ6を傾斜させ
且つ鉛直軸回りに回転させつつ成膜を行うことにより、
ウエハ5にコンタクトホールやスルーホールなどの凹部
が存在する場合でも、その内面を含むウエハ表面全体が
ターゲット1からの希薄な直進粒子によって均一に成膜
される。そして、図2(c)に示したように、ウエハ5
をターゲット1に接近させ、基板ホルダ6を傾斜させ且
つ鉛直軸回りに回転させた状態で成膜を行うことによ
り、急速且つ均一に成膜がなされる。なお、以上の実施
の形態では、ターゲット1の下に永久磁石を配置してな
る、いわゆるマグネトロン式スパッタリング装置を例に
とり説明したが、本発明は上記に限らずその他のプラズ
マCVD装置にも適用できることはいうまでもない。さ
らに、真空チャンバ内にて蒸着材料を電子銃などで蒸発
させ、その蒸発粒子をウエハやガラス基板等の被処理基
板に付着させて所望の膜を成膜する真空蒸着装置にも有
効に適用可能である。
【0008】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の成膜装置
及び成膜方法によれば、ウエハやガラス基板等の被処理
基板を保持した基板ホルダの水平方向に対する角度を変
化させた状態で、当該基板ホルダを上下移動させたり、
鉛直軸回りに回転させたりして成膜処理を行うようにし
たので、真空チャンバ内のプラズマ密度やターゲットか
らの粒子の飛来状態や被処理基板の表面状態等に影響さ
れることなく、被処理基板の表面に所望の膜を均一に成
膜でき、また被処理基板に設けられたコンタクトホール
やスルーホールなども良好に成膜処理することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る成膜装置をスパッタリング装置に
適用した場合における実施の形態の一例を示す概略断面
図である。
【図2】(a)〜(c)は図1に示したスパッタリング
装置による成膜方法の各工程における要部の動作状態を
示した概略図である。
【図3】成膜時間と膜厚との関係をグラフに示した図で
ある。
【図4】従来のプラズマCVD装置の一例を示す概略構
成図である。
【符号の説明】
1 ターゲット、2 ターゲット電極、3 電源、4
永久磁石、 5 ウエハ(被処理基板)、6 基板ホル
ダ、7 ホルダ駆動装置、9 ホルダ軸、10ホルダジ
ョイント(角度可変手段)、11 ホルダ回転装置(回
転手段)、12 ホルダ上下移動装置(上下移動手
段)、100 スパッタリング装置。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H01L 21/205 H01L 21/205 21/31 21/31 D

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 真空チャンバ内にて被処理基板の表面に
    所望の膜を形成する成膜装置において、被処理基板を保
    持する基板ホルダと、前記基板ホルダを上下に移動させ
    る上下移動手段と、前記基板ホルダの水平方向に対する
    角度を変化させる角度可変手段と、前記基板ホルダを鉛
    直軸回りに回転させる回転手段とを備えたことを特徴と
    する成膜装置。
  2. 【請求項2】 真空チャンバ内にて被処理基板の表面に
    所望の薄膜を形成する成膜方法において、被処理基板を
    保持した基板ホルダの水平方向に対する角度を変化させ
    た状態で、当該基板ホルダを上下移動させたり、鉛直軸
    回りに回転させたりして成膜処理を行うようにしたこと
    を特徴とする成膜方法。
JP6732297A 1997-03-05 1997-03-05 成膜装置及び成膜方法 Pending JPH10245671A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20000021158A (ko) * 1998-09-26 2000-04-15 윤종용 반도체 제조 장치
JP2013023710A (ja) * 2011-07-19 2013-02-04 Ulvac Japan Ltd 真空メカニカルジョイント
KR20140132082A (ko) * 2013-05-07 2014-11-17 주식회사 선익시스템 증착 장치 및 방법

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KR20000021158A (ko) * 1998-09-26 2000-04-15 윤종용 반도체 제조 장치
JP2013023710A (ja) * 2011-07-19 2013-02-04 Ulvac Japan Ltd 真空メカニカルジョイント
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