JPH1112733A - 薄膜形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ウエハホルダをプラネタリー治具の自転軸方
向、自転回転方向などの任意方向に傾斜させることによ
り、ウエハに付着する薄膜形成粒子の膜厚分布の均一化
を図る。 【解決手段】真空容器内に取り付けられたプラネタリー
治具５の内側周辺部にウエハホルダ８が取り付けられ、
このウエハホルダ８に保持されたウエハ９に薄膜を形成
するプラネタリー回転型の薄膜形成装置において、ウエ
ハホルダ８は、その周縁部から突出する３個以上の凸片
１３ａ、１３ｂ、１３ｃにそれぞれ設けた孔１０ａ、１
０ｂ、１０ｃを通して固定ネジ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ
によりプラネタリー治具５に傾斜可能に取り付けられて
いる。そして、調整ネジ１３ａ、１３ｂ、１３ｃにより
ウエハホルダ８の各凸片１３ａ、１３ｂ、１３ｃのプラ
ネタリー治具５に対する高さが調整される。これによ
り、ウエタハホルダ８のプラネタリー治具５に対する角
度したがって薄膜形成粒子の飛翔軌跡に対する角度が調
整される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ウエハに薄膜を形
成する真空蒸着装置、スパッタリング装置などの薄膜形
成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、薄膜形成装置、例えばプラネタ
リー回転型の薄膜形成装置において、公転と自転を行う
プラネタリー治具に取り付けられたウエハホルダに保持
されたウエハ表面の薄膜分布を均一にするには、薄膜形
成粒子の飛翔軌跡に対するウエハの角度を調整する必要
がある。このウエハの角度調整を、現実には、ウエハを
保持するウエハホルダのプラネタリー治具に対する角度
を変えることにより行っている。

【０００３】従来の薄膜形成装置として、特開平５−６
５５８７号公報に記載されている薄膜形成装置、特にそ
のプラネタリー治具とこれに取り付けられているウエハ
ホルダの構造を図７〜図９に示す。

【０００４】２１はプラネタリー治具で、その周辺部の
一部を示すものである。このプラネタリー治具２１には
孔２１ａ、２１ｂが形成されている。２２はウエハホル
ダで、その裏面側にはネジ２３ａとネジ２３ｂが間隔を
おいて溶接などにより結合されている。そして、ウエハ
ホルダ２２の周縁部には、切り欠き２２ａ、２２ｂが形
成され、また、当止め片２２ｃ、２２ｄが表面側に切り
起こされている。更に、ウエハホルダ２２の周縁から径
方向の外向きに伸びる固定ネジ取付片２２ｅが、切り欠
き２２ａ、２２ｂの間に形成されている。この固定ネジ
取付片２２ｅには、ネジ孔２２ｆが形成されている。

【０００５】２４ａ、２４ｂはスプリングで、その一端
がネジ２３ａ、２３ｂにそれぞれ係り止めされ、他端が
切り欠き２２ａ、２２ｂに係り止めされている。

【０００６】２５はウエハで、ウエハホルダ２２の表面
側で、当止め片２２ｃ、２２ｄとスプリング２４ａ、２
４ｂの先端部との間に、スプリング２４ａ、２４ｂの弾
性により保持されている、ネジ２３ａ、２３ｂは、プラ
ネタリー治具２１の孔２１ａ、２１ｂを内側（表面）か
ら外側（裏面）に挿通してナット２３ｃ、２３ｄによ
り、ウエハホルダ２２をプラネタリー治具２１の表面側
に固定している。また、ネジ孔２２ｆには、角度調整ネ
ジ２６が、ウエハホルダ２２の表面側から裏面側に向か
ってねじ込まれ、その先端はプラネタリー治具２１に当
接している。

【０００７】そして、薄膜形成粒子の飛翔軌跡に対する
ウエハ２５（ウエハホルダ２２）の角度調整は、ナット
２３ｃ、２３ｄを緩め、固定ネジ２６を回転させて、プ
ラネタリー治具２１とウエハホルダ２２の固定ネジ取付
片２２ｅとの高さＬを調整することにより行われる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
薄膜形成装置においては、薄膜形成粒子の飛翔軌跡に対
するウエハホルダ２２の角度調整は一方向にしかできな
かった。即ち、この角度調整は、ネジ２３ａ、２３ｂの
挿通しているプラネタリー治具２１の孔２１ａ、２１ｂ
を支点にして、固定ネジ２６を回転させてウエハホルダ
２２の固定ネジ取付片２２ｅのプラネタリー治具２１に
対する高さＬを調整することにより、プラネタリー治具
２１の自転軸方向の一方向にしか行うことができなかっ
た。

【０００９】したがって、従来の薄膜形成装置は、ウエ
ハに付着した薄膜形成粒子の膜厚分布が、各ウエハある
いは同一ウエハ内において均一とならず、ばらついてい
た。これは、プラネタリー治具の自転回転方向にも薄膜
形成粒子が分布し、この分布に対する角度の最適化がな
されていないからである。そこで、本発明は、ウエハホ
ルダをプラネタリー治具の自転軸方向、自転回転方向な
どの任意方向に傾斜させることにより、ウエハに付着す
る薄膜形成粒子の膜厚分布の均一化を図ることのできる
薄膜形成装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、真空容器内において治具にウエハホルダが取り付け
られ、このウエハホルダに保持されたウエハに薄膜を形
成する薄膜形成装置において、前記ウエハホルダは、少
なくとも３箇所に設けた係合部で前記治具に取り付けら
れ、かつ、前記治具と前記ウエハホルダとの間に介在す
る調整手段により前記係合部の前記治具に対する高さが
それぞれ独立に調整されて、前記ウエハホルダが任意方
向に傾斜できるようにしたものである。

【００１１】この発明は、ウエハホルダを治具に３箇所
以上の係合部で取付ける。そして、調整ナット、円筒状
あるいは円環状の調整ワッシャなどの調整手段により、
ウエハホルダの係合部の治具に対する高さを独立に調整
する。これにより、ウエハホルダの治具に対する角度
（傾斜）を任意方向に定めることができる。その結果、
ターゲットあるいは蒸発源から飛来する薄膜形成粒子の
飛翔軌跡に対する角度を最適に定めることができる。ま
た、治具の自転回転方向に分布している薄膜形成粒子に
対しても角度を最適に定めることができる。これによ
り、薄膜形成粒子を効率よくウエハ表面に付着させるこ
とができて、各ウエハ毎に、また一枚のウエハ内におい
て、ウエハに付着した粒子の膜厚分布を均一にすること
ができる。

【００１２】請求項２に記載の発明は、真空容器内にお
いて公転軸からアームを介して分枝した自転軸にプラネ
タリー治具が取り付けられ、このプラネタリー治具の内
側周辺部に複数個のウエハホルダが取り付けられ、この
ウエハホルダに保持されたウエハに薄膜を形成するプラ
ネタリー回転型の薄膜形成装置において、前記ウエハホ
ルダは、３個以上の係合部にそれぞれ設けた孔または切
り欠きと高さ調整手段とにより固定ネジにより前記プラ
ネタリー治具に傾斜可能に取り付けられ、前記ウエハホ
ルダの各係合部の前記プラネタリー治具に対する高さが
前記高さ調整手段によりそれぞれ独立に調整されて、前
記ウエハホルダが任意方向に傾斜できるようにしたもの
である。

【００１３】この発明は、プラネタリー治具に３個以上
の固定ネジおよび固定ナットによりウエハホルダを係合
部で取付け、かつ、調整ナット、円筒状あるいは円環状
の調整ワッシャなどの高さ調整手段を固定ネジに取り付
ける。そして、調整ナットを回転させ、また調整ワッシ
ャを増減させることにより、各ウエハホルダの各係合部
のプラネタリー治具に対する高さを独立に調整する。こ
れにより、ウエハホルダのプラネタリー治具に対する角
度（傾斜）を任意方向に定めることができる。その結
果、ターゲットあるいは蒸発源から飛来する薄膜形成粒
子の飛翔軌跡に対する角度を最適に定めることができ
る。また、プラネタリー治具の自転回転方向に分布して
いる薄膜形成粒子に対しても角度を最適に定めることが
できる。これにより、薄膜形成粒子を効率よくウエハ表
面に付着させることができて、各ウエハ毎に、また一枚
のウエハ内において、ウエハに付着した粒子の膜厚分布
を均一にすることができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の薄膜形成装置の
一実施例としてスパッタリング装置について図面を参照
して説明する。

【００１５】図１において、１は真空容器である。この
真空容器１の中には、その上部に設けられた公転軸２、
この公転軸に取り付けられたアーム３、このアーム３に
取り付けられた自転軸４を介して複数個のプラネタリー
治具５が公転・自転可能に設けられている。これらの公
転および自転の回転駆動は図示しないモーターにより行
われる。

【００１６】また、真空容器１の下部には、陰極板６が
設けられ、この陰極板６とプラネタリー治具５（真空容
器１）との間には、陰極板６を負極とする高電圧もしく
は高周波電圧が印加される。そして、この陰極板６の上
には、金属またはセラミックスなどの薄膜形成材料から
なるターゲット７が固定される。

【００１７】なお、真空容器１には、その他、従来の薄
膜形成装置と同様に、真空ポンプ、雰囲気ガス供給装置
などが付属するが、これらは本発明の対象ではないの
で、説明を省略する。

【００１８】プラネタリー治具５の周辺部には、図２に
示すように、自転軸４の同心円上に正三角形の２つの頂
点に位置する孔５ａ、５ｂと、これらの孔５ａ、５ｂよ
りも自転軸４側にあって、これらの孔５ａ、５ｂに対し
正三角形のもう１つの頂点に位置する孔５ｃとが形成さ
れる。

【００１９】図３および図４において、８はウエハホル
ダで、鉄板などの金属板をウエハ９の直径よりもやや大
きい直径を有する円板状にプレスなどにより形成したも
のである。このウエハホルダ８は、１２０゜の角度をお
いて径方向の外部に向かって突出する３つの凸片８ａ、
８ｂ、８ｃを有している。この３つの凸片８ａ、８ｂ、
８ｃには、プラネタリー治具５に形成した正三角形の頂
点に位置する孔５ａ、５ｂ、５ｃと等しい正三角形の頂
点に位置する孔１０ａ、１０ｂ、１０ｃが形成される。
これらの孔１０ａ、１０ｂ、１０ｃは、後述の固定ネジ
よりもやや大きめの径を有している。

【００２０】ウエハホルダ８は、図２および図３に示す
ように、プラネタリー治具５の内側周辺部に取り付けら
れる。即ち、プラネタリー治具５に設けた孔５ａ、５
ｂ、５ｃに固定ネジ１１ａ、１１ｂ、１１ｃを、プラネ
タリー治具５の外側から内側に向けて挿通し、これらの
固定ネジ１１ａ、１１ｂ、１１ｃを固定ナット１２ａ、
１２ｂ、１２ｃによりプラネタリー治具５に固定する。
そして、調整ナット１３ａ、１３ｂ、１３ｃを固定ネジ
１１ａ、１１ｂ、１１ｃの中途に止め、ついで、固定ネ
ジ１１ａ、１１ｂ、１１ｃにウエハホルダ８の孔１０
ａ、１０ｂ、１０ｃを嵌挿する。ついで、ウエハホルダ
８を固定ナット１４ａ、１４ｂ、１４ｃにより固定す
る。

【００２１】ウエハホルダ８の凸片８ａ、８ｂ、８ｃの
プラネタリー治具５に対する高さ調整は、３個の固定ナ
ット１４ａ、１４ｂ、１４ｃを緩め、３個の調整ナット
１３ａ、１３ｂ、１３ｃを独立に適宜回転させることに
より行われる。

【００２２】即ち、調整ナット１３ｃを回転させて調整
するか、又は調整ナット１３ａ、１３ｂを回転させて同
じ高さに調整することにより、プラネタリー治具５の自
転軸４（図１参照）に対する角度が調整される。また、
調整ナット１３ａ、１３ｂをそれぞれ別の高さに調整す
ることにより、プラネタリー治具５の自転回転方向に対
する角度が調整される。そして、前述の２つの角度調
整、即ち、自転軸方向と自転回転方向への角度調整を複
合して行うことにより、プラネタリー治具５に対するウ
エハホルダ８の任意方向への角度（傾斜）が決定され
る。この傾斜により薄膜形成粒子の飛翔軌跡に対する角
度が調整されて、ウエハ９に付着する薄膜形成粒子の膜
厚分布の均一化が図られる。

【００２３】以上のように、調整ナット１３ａ、１３
ｂ、１３ｃは、プラネタリー治具５に対するウエハホル
ダ８の３個の凸片８ａ、８ｂ、８ｃの高さを調整する高
さ調整手段を構成し、ウエハホルダ８を任意方向へ傾斜
させる機能を有する。

【００２４】本発明の薄膜形成装置と従来の薄膜形成装
置において、φ３インチのウエハを用いて膜厚分布の均
一化を図ったところ、本発明が膜厚分布率を±１％以下
に低減することができたのに対し、従来例においては±
３％が限界であった。

【００２５】なお、前述の高さ調整手段は、調整ナット
１３ａ、１３ｂ、１３ｃにより構成したが、図５に示す
ように、３個の固定ネジ１１ａ、１１ｂ、１１ｃにそれ
ぞれ円筒状ワッシャ１５ａまたは円環状ワッシャ１５ｂ
を適宜挿入し、プラネタリー治具５に対するウエハホル
ダ８の３個の凸片８ａ、８ｂ、８ｃの高さを独立に調整
して、ウエハホルダ８の薄膜形成粒子の飛翔軌跡に対す
る角度を最適化して、ウエハの薄膜分布の均一化を図っ
てもよい。

【００２６】また、固定ネジ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ
は、プラネタリー治具５に設けた孔５ａ、５ｂ、５ｃに
挿通してナット１２ａ、１２ｂ、１２ｃによりプラネタ
リー治具５に固定したが、プラネタリー治具５に溶接に
より直接結合してもよい。

【００２７】また、図４に示すウエハホルダ８は、周縁
部から突出する凸片８ａ、８ｂ、８ｃに孔５１０ａ、１
０ｂ、１０ｃを設けたが、この孔１０ａ、１０ｂ、１０
ｃの代わりに、図６に示すように、外部に通じる切り欠
き８ｄを設けた構造のウエハホルダ８１でもよい。この
切り欠き８ｄは、例えば、ウエハホルダ８１をその中心
を軸にして時計方向に回転させたとき、凸片８ａ、８
ｂ、８ｃの回転方向に対抗する側面側に設けられる。な
お、凸片８ａ、８ｂ、８ｃは、必ずしも設ける必要はな
く、ウエハホルダ８を治具５に取り付けるスペースを有
する係合部を備えておればよい。

【００２８】また、プラネタリー治具５に設けた孔５
ａ、５ｂ、５ｃ、ウエハホルダ８の凸片８ａ、８ｂ、８
ｃに設けた孔１０ａ、１０ｂ、１０ｃまたは切り欠き８
ｄであって、固定ネジ１１ａ、１１ｂ、１１ｃが挿通す
るものは、正三角形の頂点に形成したが、必ずしも正三
角形の頂点である必要はない。また、固定ネジ１１ａ、
１１ｂ、１１ｃは３本に限らず、これ以上設ける構造と
してもよい。

【００２９】上記実施例においては、本発明の薄膜形成
装置として、スパッタリング装置を例示したが、本発明
は真空蒸着装置にも適用できるものである。

【００３０】また、本実施例においては、公転・自転を
行うプラネタリー回転型の薄膜形成装置を示したが、本
発明は公転、自転のうち、少なくとも一つを行う薄膜形
成装置にも適用できるものである。また、ウエハ取り付
け用のプラネタリー治具は椀型のものを示したが平行平
板状のものでもよい。

【００３１】

【発明の効果】請求項１および２に記載の本発明は、３
個以上の固定ネジにより高さ調整手段により、ウエハホ
ルダ取り付け用の治具に対するウエハホルダの各係合部
の高さを変えて、ウエハホルダーの角度を、治具の自転
軸方向、自転回転方向などの任意方向に変えることがで
きるので、薄膜形成粒子の飛翔軌跡に対する角度を最適
に定めることができ、各ウエハの表面に付着した薄膜の
分布を均一にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の薄膜形成装置の一実施例を示すスパ
ッタリング装置の概略形態図

【図２】 図１に示すスパッタリング装置のプラネタリ
ー治具の一部切欠拡大外側面図

【図３】 図１に示すスパッタリング装置のプラネタリ
ー治具の内側周辺部の一部拡大断面形態図

【図４】 図１〜図３に示すウエハホルダの平面図

【図５】 本発明の薄膜精製装置の他の実施例を示すス
パッタリング装置のプラネタリー治具の内側周辺部の一
部拡大断面形態図

【図６】 図４に示すウエハホルダの変形例の平面図

【図７】 従来の薄膜形成装置のプラネタリー治具の内
側周辺部の一部断面形態図

【図８】 図７に示すプラネタリー治具の一部切欠縮小
外側面図

【図９】 図７および図８に示すウエハホルダの裏面図

【符号の説明】

１ 真空容器 ２ 公転軸 ３ アーム ４ 自転軸 ５ プラネタリー治具 ５ａ、５ｂ、５ｃ 孔 ６ 陰極板 ７ ターゲット ８、８１ ウエハホルダ ８ａ、８ｂ、８ｃ 凸片 ８ｄ 切り欠き ９ ウエハ １０ａ、１０ｂ、１０ｃ 孔 １１ａ、１１ｂ、１１ｃ 固定ネジ １２ａ、１２ｂ、１２ｃ 固定ナット １３ａ、１３ｂ、１３ｃ 調整ナット １４ａ、１４ｂ、１４ｃ 固定ナット １５ａ 円筒状ワッシャ １５ｂ 円環状ワッシャ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 真空容器内において治具にウエハホルダ
   が取り付けられ、このウエハホルダに保持されたウエハ
   に薄膜を形成する薄膜形成装置において、 前記ウエハホルダは、少なくとも３箇所に設けた係合部
   で前記治具に取り付けられ、かつ、前記治具と前記ウエ
   ハホルダとの間に介在する調整手段により前記係合部の
   前記治具に対する高さがそれぞれ独立に調整されて、前
   記ウエハホルダが任意方向に傾斜できるようにした薄膜
   形成装置。
2. 【請求項２】 真空容器内において公転軸からアームを
   介して分枝した自転軸にプラネタリー治具が取り付けら
   れ、このプラネタリー治具の内側周辺部に複数個のウエ
   ハホルダが取り付けられ、このウエハホルダに保持され
   たウエハに薄膜を形成するプラネタリー回転型の薄膜形
   成装置において、 前記ウエハホルダは、３箇所以上の係合部にそれぞれ設
   けた孔または切り欠きと高さ調整手段とにより固定ネジ
   により前記プラネタリー治具に傾斜可能に取り付けら
   れ、前記ウエハホルダの各係合部の前記プラネタリー治
   具に対する高さが前記高さ調整手段によりそれぞれ独立
   に調整されて、前記ウエハホルダが任意方向に傾斜でき
   るようにした薄膜形成装置。