JP2953395B2 - スパッタリング装置 - Google Patents

スパッタリング装置

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JP2953395B2 JP23564696A JP23564696A JP2953395B2 JP 2953395 B2 JP2953395 B2 JP 2953395B2 JP 23564696 A JP23564696 A JP 23564696A JP 23564696 A JP23564696 A JP 23564696A JP 2953395 B2 JP2953395 B2 JP 2953395B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体基板に金属
や絶縁物などの薄膜を成膜するスパッタリング装置に関
し、特にスパッタリング中に半導体基板の温度を制御す
る基板温度制御機構を備えたスパッタリング装置に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体集積回路の高集積化に伴い、半導
体製造工程におけるスパッタリングプロセスでは、成膜
品質の向上と安定化のために、半導体基板の温度を高精
度に制御することが要求されてきている。
【０００３】一般に、スパッタリング装置には、基板温
度を制御する加熱機構が設けられている。この加熱機構
に関しては、これまでにも、生産性向上の観点から昇温
・降温速度を速めたり、温度分布の精度の向上による膜
質改善等の種々の改良が提案されてきた。
【０００４】図４は、従来からよく使われてきた基板加
熱機構を備えたスパッタリング装置の一例を示したもの
である。この例は、特開昭６２ー３５５１７号公報に開
示されたものである。
【０００５】この図に示すように、スパッタリング装置
１は、概略、スパッタリング室３と、これとゲートバル
ブ５を介して連結された搬送室７とからなっている。ス
パッタリング室３にはカソード９と、公転機構１１とが
設けられ、公転機構１１に保持された基板ホルダ１５に
は、半導体基板１７が取り付けられるようになってい
る。スパッタリング室３内には、基板１７を加熱するた
めの基板加熱機構（加熱用ランプ）２１と、公転機構１
１の内側に設けられた冷却機構２３が備えられている。
【０００６】この冷却機構２３は、図４に示す矢印方向
に移動して、この冷却機構を構成する冷却部材２３ａと
半導体基板１７の裏面とを接触させて熱を吸収し、基板
１７を冷却する。上記の冷却機構２３は、半導体基板１
７上に、高い温度でのスパッタリング成膜を行った後
に、低い温度での成膜を行う際に、より短時間で低い温
度での成膜を開始できるようにしたものである。
【０００７】このスパッタリング装置１の動作を次に示
す。まず、スパッタリング室３内に搬送された、室温と
同等の温度の半導体基板１７を、公転機構１１により図
４のＡの位置からＢの位置に回転移動させ、加熱ランプ
２１で半導体基板１７を、例えば４００℃に加熱する。
【０００８】次に、半導体基板１７をＣの位置に移動さ
せ、カソード９に対向して第１の成膜を行う。第１の成
膜が終了すると、公転機構１１の回転により、Ｄの位置
に半導体基板１７が位置決めされ、冷却機構２３の冷却
部材２３ａが、基板ホルダー１５の方向に移動して、半
導体基板１７が冷却され、４００℃から第２の成膜処理
に必要な温度、例えば１００℃に冷却される。そして、
カソード９に対向するように移動し、Ｄの位置において
第２の成膜を行う。
【０００９】このような従来型の基板加熱機構２１を備
えたスパッタリング装置１においては、基板加熱機構２
１とスパッタリング機構とが別の場所に独立して備えら
ているため、スパッタリングと加熱とを同時に行うこと
ができない。従って、スパッタリング中には、基板１７
の温度制御ができず、プラズマから受ける熱エネルギー
の影響により、スパッタリングプロセス中に温度変化が
生じ、膜質の再現性に乏しいという問題点が従来から指
摘されていた。
【００１０】また、公転機構１１を設ける必要があるた
め、スペース効率という点においても問題があり、装置
の小型化の妨げともなっていた。一方、膜質の再現性と
いう問題点を解決するために、ガス加熱機構を備えたス
パッタリング装置も提案されている。
【００１１】図５に、ガス加熱機構を備えたスパッタリ
ング装置の概略を示す。尚、このスパッタリング装置に
おいて、図４と同一部分については同一符号を付して、
その説明を省略する。この装置において、図４に示した
スパッタリング装置と異なる点は、基板ホルダー１５の
温度は、内蔵された熱電対３１によってモニタされてお
り、予め設定された設定温度になるように昇温及び降温
がされる点である。
【００１２】昇温の場合には、基板ホルダ１５に内蔵さ
れたヒータ３３により加熱し、降温の場合には、ヒータ
３３のパワーをオフし、基板ホルダ１５に内蔵された冷
却水配管３５から導入される冷却水の熱伝導により冷却
する。
【００１３】基板ホルダ１５が設定温度で安定した後、
半導体基板１７は、搬送室７からスパッタリング室３の
カソード９に対向する基板ホルダ１５へ移載される。基
板ホルダ１５に保持された半導体基板１７は、ヒータ３
３により加熱され、加熱用ガス導入管３７により運ばれ
た加熱用ガスを熱媒体として、半導体基板１７に伝達さ
れる。加熱用ガス導入管３７は、その先端部において複
数のガス管３７ａ、３７ａ、…に枝分かれしている。
【００１４】スパッタリング中のプラズマから受ける熱
は、基板ホルダ１５に取り付けられた熱電対３１により
モニタされ、ヒータ３３のパワーの制御と、冷却水の冷
却機構により熱交換して基板の実際の温度を制御してい
る。このような、ガス加熱機構により、スパッタ中の基
板温度を精度良く安定させることが可能となった。
【００１５】しかしながら、このスパッタリング装置に
おいては、基板ホルダ１５とその温度制御機構（ヒータ
３３、冷却水３５、熱電対３５、加熱ガス３７）とは一
体であるため、スパッタリングプロセスの温度条件を切
り替える必要がある場合には、次のプロセスの温度に基
板ホルダ１５の温度を切り替え、安定させるまでに時間
がかかりすぎ、スパッタリング装置の基板処理能力を低
下させるという問題点が依然として存在している。
【００１６】これは、基板ホルダ１５と加熱機構及び冷
却機構とが一体であり、従って、その加熱・冷却能力と
ホルダーの熱容量との比較において、もし加熱・冷却能
力を高くしすぎると、ホルダーの温度を安定して一定に
保つことが困難となり、一方、ホルダーの熱容量を大き
くしすぎると、加熱・冷却を行って一定温度に到達する
までにかかる時間が長くなりすぎるからである。従っ
て、その意味では、このガス加熱機構も抜本的な解決手
段とはなっていないのが現状であった。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】すなわち、図４に示す
例では、スパッタリングプロセス中に、基板温度が変化
してしまうという問題点がある。従って、スパッタリン
グ中の温度を安定化して、スパッタ膜の膜質の良好に保
つということが課題となっている。また、基板の公転機
構を必要とするため、スペース効率が悪くなるという問
題点に対して、スペース効率の向上という課題もある。
【００１８】一方、図５に示す例では、プロセス条件
（設定温度）を変化させて、次のスパッタリングを行う
までの、待ち時間の短縮が課題となっていた。
【００１９】本発明のスパッタリング装置においては、
以上の課題に鑑みて、プロセス条件毎のホルダー温度切
り替え時間を短縮するとともに、設定温度を安定して維
持できる加熱・冷却機構を備え、かつスペース効率も良
好なスパッタリング装置の提供を目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】以上に述べた課題を解決
するために、本発明のスパッタリング装置では、次のよ
うな手段を講じた。すなわち、請求項１記載のスパッタ
リング装置は、半導体基板を保持する基板ホルダーと、
前記基板ホルダーに保持された半導体基板に対向して配
置され、前記半導体基板に成膜すべき物質を放出するタ
ーゲットと、前記基板ホルダーの温度を調節するための
補助ブロックと、前記基板ホルダーと前記ターゲットと
前記補助ブロックとを収納する真空処理室とを備えてな
り、前記基板ホルダーには、前記基板ホルダーに保持さ
れた前記半導体基板の温度を調節するための加熱手段と
冷却手段と前記基板ホルダーの温度をセンシングする温
度センシング手段とからなる第１の加熱・冷却機構が設
けられ、前記補助ブロックには、加熱手段と冷却手段と
前記補助ブロックの温度をセンシングする温度センシン
グ手段とからなる第２の加熱・冷却機構が設けられ、前
記基板ホルダーと前記補助ブロックとは、これらを相対
的に移動可能とする駆動機構により、接触及び離間可能
とされ、スパッタリング中は前記基板ホルダーと前記補
助ブロックとを離間し、前記第１の加熱・冷却機構によ
って前記半導体基板の温度を所定のスパッタリング温度
に調整し、前記半導体基板のスパッタリング温度を変更
するに際しては、予め第２の加熱・冷却機構により温度
が調整された前記補助ブロックと前記基板ホルダーとを
相対的に移動して接触させ、前記基板ホルダーが所望の
温度に達したのちに前記基板ホルダーと前記補助ブロッ
クとを離間させるようにしたことを特徴とする。
【００２１】このようなスパッタリング装置において
は、スパッタリング時には前記基板ホルダーと前記補助
ブロックとを離間させた状態にしておき、この状態にお
いて第１のスパッタリングを行う。
【００２２】そして、次の第２のスパッタリングプロセ
スに移行する前に、予め補助ブロックの温度を、第２の
スパッタリングにおける基板温度に対応して調整してお
き、第１のスパッタリングプロセスが終了した後に、補
助ブロックを前記駆動機構を用いて前記基板ホルダーに
接触させる。温度調整後には、再び両者を離間させて、
第２のスパッタリングプロセスを行う。従って、異なる
温度で行う連続したスパッタリングプロセスを迅速に行
うことができる。前記半導体基板のスパッタリング温度
を変更するに際して、前記補助ブロックは、前記基板ホ
ルダーの設定温度とは異なる温度に設定されるようにす
ることが好ましい。特に前記補助ブロックは、前記基板
ホルダーの温度を上昇させる際には前記基板ホルダーの
温度より高い温度に設定され、前記基板ホルダーの温度
を降下させる際には前記基板ホルダーの温度より低い温
度に設定されるようにすることが好ましい。
【００２３】請求項４記載のスパッタリング装置は、請
求項１記載のスパッタリング装置において、前記補助ブ
ロックが、前記基板ホルダーと接触したとき前記基板ホ
ルダーを囲むように収納するとともに、前記基板ホルダ
ーが離間する方向には開口部が形成されてなり、前記基
板ホルダーが前記補助ブロックから離間した際には、前
記基板ホルダーが前記ターゲットと対向して位置し、ス
パッタリング可能となることを特徴とする。
【００２４】このようなスパッタリング装置において
は、前記基板ホルダーと前記補助ブロックとを接触させ
た状態においては、前記補助ブロックが前記基板ホルダ
ーを囲むように収納されるので、熱伝達がスムースに行
われる。前記補助ブロックには、前記基板ホルダーが離
間する方向に開口部が形成されており、両者は容易に接
触・離間が可能となる。また、両者を離間させた状態に
おいては、前記半導体基板と前記ターゲットとが接近
し、該半導体基板の表面にスパッタリングが可能となる
とともに、前記補助ブロックと前記基板ホルダとは離間
するので、該補助ブロックによる熱伝達の影響を受けに
くくなる。
【００２５】さらに、前記補助ブロックは常に前記ター
ゲットとは離間しているので、前記ターゲットは、前記
補助ブロックからの熱伝導の影響を受けにくい。従っ
て、スパッタリング中に前記補助ブロックの温度変化に
よる、スパッタ膜の膜質の変化等が起こりにくい。前記
基板ホルダーの往復運動のみでプロセスの切り替えが可
能なため、上記加熱・冷却機構を含めたスパッタ装置全
体としてのスペース効率が良い。
【００２６】請求項５記載のスパッタリング装置は、前
記いずれかのスパッタリング装置において、前記補助ブ
ロックに、前記補助ブロックの熱を、ガスを熱媒体とし
て前記基板ホルダーに伝えるガス伝熱機構が備えられて
いることを特徴とする。
【００２７】このようなスパッタリング装置において
は、前記基板ホルダーと前記補助ブロックとを接触させ
た状態において、前記補助ブロックから前記基板ホルダ
ーへの、加熱ガスによる熱伝導を行うことができる。従
って、前記補助ブロックの熱が、速やかに前記基板ホル
ダーに伝達され、前記基板ホルダーを第２のスパッタリ
ングプロセスの温度に迅速に変化させることができる。
【００２８】請求項６記載のスパッタリング装置は、前
記請求項４記載のスパッタリング装置において、前記ス
パッタリング装置内に、前記開口部を開閉自在に閉塞す
る第２の補助ブロックが設けられてなり、前記第２の補
助ブロックには、前記第２の補助ブロックを加熱・冷却
するための加熱手段と冷却手段とからなる第３の加熱・
冷却機構と、前記第２の補助ブロックの熱を、ガスを熱
媒体として前記基板ホルダーに伝えるガス伝熱機構とが
備えられていることを特徴とする。
【００２９】上記のスパッタリング装置においては、第
２の補助ブロック自体の第３の加熱・冷却機構により、
熱伝達がよりスムーズになる。さらに、前記第２の補助
ブロックにより前記開口部が閉塞されるため、基板ホル
ダーからの熱放出が防止されて熱伝達効率が向上する。
その上、前記第２の補助ブロックが前記開口部を閉塞し
た状態においては、前記第１の補助ブロックとともに前
記基板ホルダーを収納した閉空間を形成するため、加熱
ガスを流すことにより、前記閉空間内の圧力が上昇し、
伝熱効率がいっそう向上する。また、第２の補助ブロッ
クは、前記開口部を開閉自在にするように設けられてい
るため、前記基板ホルダーと前記第１の補助ブロックの
離間及び接触を妨げない。
【００３０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面に基づいて説明する。図１及び図２は、本発明の第１
の実施の形態を示す図であり、符号Ａはスパッタリング
装置である。
【００３１】このスパッタリング装置Ａは、図１に示す
ように、スパッタリング室５１と搬送室５３とをゲート
バルブ５５で仕切られている。スパッタリング室５１内
には、半導体基板５７を保持する基板ホルダー６１と、
この基板ホルダー６１に保持された半導体基板５７に対
向して配置され、Ａｒプラズマイオンの衝突により原子
或いは分子を放出するターゲット６３とが収納され、通
常は真空状態に保持されている。
【００３２】上記の基板ホルダー６１には、この基板ホ
ルダー６１に保持された半導体基板５７の温度を調節す
るための、第１の加熱・冷却機構６５が設けられてい
る。この第１の加熱・冷却機構６５は、ヒーター６７
と、冷却水を通す冷却水配管７１と、加熱用のガスを導
入するための加熱用ガス配管７３と、基板ホルダー６１
の温度をセンシングするための熱電対７５と、から構成
されている。加熱用ガス配管７３は図１に示すように、
その先端側において、複数のガス管７３ａ、７３ａ、…
に枝分かれしており、半導体基板５７の全面を均一性良
く加熱することができるようになっている。
【００３３】また、基板ホルダー６１の下方には、この
基板ホルダー６１を加熱・冷却するための第２の加熱・
冷却機構７７を内蔵した補助ブロック８１が基板ホルダ
ー６１を囲むように設けられている。
【００３４】この補助ブロック８１にも、加熱・冷却機
構７７として、ヒーター８３、冷却水配管８５、加熱用
ガス配管８７及び熱電対８９が設けられている。この加
熱用ガス配管８７（ガス管７３と同様に、複数のガス管
８７ａ、８７ａ、…に枝分かれしている）は、補助ブロ
ック８１の熱を、ガスを熱媒体として基板ホルダー６１
に伝えるガス伝熱機構の役割を果たす。さらに、補助ブ
ロック８１の上方には開口部９３が設けられており、基
板ホルダー６１には、上下駆動エアシリンダ９５に連結
されている。
【００３５】次に、上記の構成をもつスパッタリング装
置Ａの作用について説明する。まず、加熱シーケンスに
ついて図１及び図２を用いて説明する。第１の加熱・冷
却機構６５により基板ホルダー６１が温度設定された
後、第１のプロセス条件でスパッタリングする。その最
中に、次の第２のプロセス条件を選択し、加熱条件を変
更することを装置の制御部（図示せず）に認識させる。
【００３６】装置の制御部は、第２のプロセス条件で基
板ホルダー６１を加熱するか或いは冷却するかを判断す
る。そして、補助ブロック８１を目的の温度まで加熱或
いは冷却する。この際、補助ブロック８１に内蔵された
熱電対８９で補助ブロック８１の温度をモニターしてお
く。この場合の目的温度は、第２のプロセス条件の設定
温度よりも、加熱の場合には高く、冷却の場合には低い
温度にする。これは、設定温度への到達時間をできるだ
け短くするためである。
【００３７】第１のプロセスが終了したら、基板ホルダ
ー６１を、上下駆動エアシリンダ９５で下げて、補助ブ
ロック８１の上に設けられた開口部９３から、補助ブロ
ック８１内に入れてお互いを接触させる。その後に、補
助ブロック８１の熱を、接触による熱伝導とともに、加
熱用ガスとしてＡｒを熱媒体として、ガスの熱伝導によ
りホルダー６１に熱伝達する。
【００３８】基板ホルダー６１に内蔵された熱電対７５
によりホルダー６１の温度を測定しておき、設定温度に
到達した場合に、基板ホルダー６１をターゲット６３に
対向する位置まで、上下駆動エアシリンダ９５を用いて
上昇させる。そして、ホルダー６１と補助ブロック８１
とを離間させるとともに、ホルダー６１をスパッタリン
グ可能な位置へと移動させる。
【００３９】この場合には、基板ホルダー６１は補助ブ
ロック８１と離間しており、スパッタリング中に補助ブ
ロック８１の熱伝達の影響を受けることはない。そし
て、基板ホルダー６１を第１の加熱・冷却機構により第
２のプロセスの温度条件で安定させた後に、第２のプロ
セスを開始する。さらに、この第２のプロセス中に、上
記と同様に第３の設定温度に補助ブロック８１の温度を
予め設定しておく。
【００４０】尚、上記加熱用ガスとしては、スパッタ用
ガスと同じ種類のガスが望ましい。本実施の形態におい
ては、スパッタ用ガスとしてＡｒガスを用いており、そ
れとの対応で、加熱用ガスとしてもＡｒガスを用いてい
る。また、スパッタリング室５１は、通常、真空状態に
保たれているが、上記熱伝達のためのＡｒガスがスパッ
タリング室中に若干漏れだしても、スパッタ用のＡｒガ
スと同じガスであるため、バックグラウンドを悪化させ
たりしてスパッタ膜の膜質が劣化することはない。さら
に、図示はしないが、基板ホルダー６１と補助ブロック
８１とが接触した時点において、補助ブロック８１の加
熱用ガス管９３ａ、９３ａ、…が、基板ホルダー６１の
加熱用ガス管７３ａ、７３ａ、…と連結されるようにし
ておけば、さらに補助ブロック８１の熱は基板ホルダー
６１に伝わりやすくなる。
【００４１】次に本発明の第２の実施の形態について説
明する。図３に示すスパッタリング装置Ａは、概略、図
１のスパッタリング装置と同様である。ここで、図１と
同一部分については、同一符号を付してその説明を省略
する。このスパッタリング装置Ａが、図１に示すスパッ
タリング装置と異なる点は、スパッタリング装置Ａ内に
設けられた第１の補助ブロック８１上には、開口部９３
を開閉自在に閉塞する第２の補助ブロック１０１が設け
られている点である。
【００４２】さらに、この第２の補助ブロック１０１に
は、第２の補助ブロック１０１を加熱・冷却するため
の、第３の加熱・冷却機構１０５としてヒーター１０７
と冷却水用配管１１１と加熱ガス用配管１１３とが設け
られている。また、加熱用ガス配管１１３はその先端に
おいて、図に示すように、複数のガス管１１３ａ、１１
３ａ、…に枝分かれしている。この第２の補助ブロック
１０１は、上記スパッタリング装置Ａのスパッタリング
室５１に、回転機構１１５により回転自在に固定されて
いる。
【００４３】このような構成をもつスパッタリング装置
においては、基板ホルダー６１が、上下駆動エアシリン
ダ９５で下降し、第１の補助ブロック８１内に収納され
た状態で、第２の補助ブロック１０１が、回転機構１１
５により、第１の補助ブロック８１の開口部９３を閉塞
する。ここで、上記第２の補助ブロック１０１は、回転
機構１１５によりホルダー加熱・冷却位置とスパッタリ
ング逃げ位置の両者を持つ。そして、第２の補助ブロッ
ク１０１が、ホルダー加熱・冷却位置にある場合には、
開口部９３を閉塞して、閉空間１２１を形成する。
【００４４】第１の補助ブロック８１及び第２の補助ブ
ロック１０１は、それぞれ前述の第２、第３の加熱・冷
却機構を備えており、基板ホルダー６１を収納し、開口
部９３を閉塞した状態においては、第１の実施の形態に
おける加熱用のＡｒガスによる熱伝達が生じるととも
に、その閉空間１２１の圧力は、加熱用Ａｒガスの流入
によってスパッタリング室内の空間よりも高くなってい
る。そのため、第１の補助ブロック８１及び第２の補助
ブロック１０１からの熱伝達の効率が高められる。さら
に、この状態において、第２の補助ブロック１０１が、
開口部９３を閉塞するため、加熱用Ａｒガスが閉空間１
２１外（スパッタリング室内）に漏れ出すのを防ぐ役割
もはたす。
【００４５】尚、基板ホルダー６１を上方に移動させて
スパッタリングを行う際には、第２の補助ブロックを回
転機構により回転させて開口部９３を開けてから、基板
ホルダ６１の上下移動を行うようにする。この際、Ａｒ
ガスが漏れるが、スパッタリングガスと同じガスである
ため、スパッタリングプロセスに悪影響を与えることは
ない。
【００４６】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載のス
パッタリング装置においては、加熱・冷却機構を内蔵し
た基板ホルダーがあるため、半導体基板自体の温度を安
定に保つことが可能となる。また、基板ホルダーの温度
設定を補助するための、補助ブロックが設けられている
ため、迅速に次のスパッタリングプロセスへの温度変更
が可能となる。さらに、この補助ブロックと基板ホルダ
ーとが接触・離間可能なため、異なる温度で行う複数の
連続したスパッタリングプロセスを、迅速に行うことが
可能となる。
【００４７】請求項４記載のスパッタリング装置におい
ては、基板ホルダーと補助ブロックとを接触させた状態
においては、補助ブロックが基板ホルダーを囲むように
配置されているので、熱伝達がスムースに行われる。
【００４８】さらに、両者を離間させた状態において
は、基板ホルダーとターゲットとが接近するので、半導
体基板へのスパッタリングが可能となる。この時、補助
ブロックは基板ホルダー及びターゲットから離間してい
るので、半導体基板は、補助ブロックによる熱伝達の影
響を受けず、スパッタリング中の半導体基板の温度をよ
り安定に保つことができる。また、基板ホルダーの公転
機構等を必要とせず、基板ホルダーの往復運動のみで、
基板温度を異にするスパッタリングプロセスの切り替え
が可能なためスペース効率も良くなる。
【００４９】請求項５記載のスパッタリング装置におい
ては、基板ホルダーと補助ブロック間の熱伝達を行うガ
ス伝熱機構が設けられている。従って、基板温度の設定
条件の異なる複数のスパッタリングプロセスを連続して
行う際に、基板ホルダーの温度の切り替え時間を短縮す
ることができる。
【００５０】請求項６記載のスパッタリング装置におい
ては、第２の補助ブロックに設けられた第３の加熱・冷
却機構により、熱伝達がスムーズになる。さらに、第２
の補助ブロックにより開口部が閉塞されるため、熱放出
が防止されて熱伝達効率が向上するとともに、形成され
た閉空間のガス圧が高くなるため、よりいっそう熱伝達
が良くなる。従って、良好な操作性を保持しつつ、基板
ホルダーへの熱伝達の効率を向上させることが可能とな
る。
【００５１】以上のように、本発明のスパッタリング装
置においては、連続したスパッタリングプロセスを行う
際に、各プロセスごとの温度切り替えの迅速化と設定温
度の安定という２つの課題を両立させることが可能とな
り、半導体デバイス等の生産性の向上と、スパッタリン
グ膜の、膜厚の面内分布の均一化、膜質の向上が可能と
なる。さらに、スペース効率も良くなるので、装置の低
コスト化と小型化が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態として示したスパッ
タリング装置の断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態として示したスパッ
タリング装置を用いた連続成膜プロセスのプロセスフロ
ーを示す概略図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態として示したスパッ
ッタリング装置の断面図である。
【図４】従来のスパッタリング装置の概略構成図であ
る。
【図５】従来のスパッタリング装置のうち、ガス伝熱を
用いた装置の概略断面図である。
【符号の説明】
Ａ…スパッタリング装置、５１…スパッタリング室、５
３…搬送室、５５…ゲートバルブ、５７…半導体基板、
６１…基板ホルダー、６３…ターゲット、６５…第１の
加熱・冷却機構、６７…ヒーター、７１…冷却水配管、
７３…加熱用ガス配管、７５…熱電対、７７…第２の加
熱・冷却機構、８１…補助ブロック、８７…加熱用ガス
配管、９３…開口部、９５…上下駆動エアシリンダ、１
０１…第２の補助ブロック、１０５…第３の加熱・冷却
機構、１１５…回転機構

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 半導体基板を保持する基板ホルダーと、
    前記基板ホルダーに保持された半導体基板に対向して配
    置され、前記半導体基板に成膜すべき物質を放出するタ
    ーゲットと、前記基板ホルダーの温度を調節するための
    補助ブロックと、前記基板ホルダーと前記ターゲットと
    前記補助ブロックとを収納する真空処理室とを備えてな
    るスパッタリング装置において、 前記基板ホルダーには、前記基板ホルダーに保持された
    前記半導体基板の温度を調節するための加熱手段と冷却
    手段と前記基板ホルダーの温度をセンシングする温度セ
    ンシング手段とからなる第１の加熱・冷却機構が設けら
    れ、 前記補助ブロックには、加熱手段と冷却手段と前記補助
    ブロックの温度をセンシングする温度センシング手段と
    からなる第２の加熱・冷却機構 が設けられ、 前記基板ホルダーと前記補助ブロックとは、これらを相
    対的に移動可能とする駆動機構により、接触及び離間可
    能とされ、スパッタリング中は前記基板ホルダーと前記補助ブロッ
    クとを離間し、前記第１の加熱・冷却機構によって前記
    半導体基板の温度を所定のスパッタリング温度に調整
    し、前記半導体基板のスパッタリング温度を変更するに
    際しては、予め第２の加熱・冷却機構により温度が調整
    された前記補助ブロックと前記基板ホルダーとを相対的
    に移動して接触させ、前記基板ホルダーが所望の温度に
    達したのちに前記基板ホルダーと前記補助ブロックとを
    離間させるようにした ことを特徴とするスパッタリング
    装置。
  2. 【請求項２】 前記半導体基板のスパッタリング温度を
    変更するに際して、前記補助ブロックが、前記基板ホル
    ダーの設定温度とは異なる温度に設定されるようにした
    ことを特徴とする請求項１に記載のスパッタリング装
    置。
  3. 【請求項３】 前記補助ブロックは、前記基板ホルダー
    の温度を上昇させる際には前記基板ホルダーの温度より
    高い温度に設定され、前記基板ホルダーの温度を降下さ
    せる際には前記基板ホルダーの温度より低い温度に設定
    されるようにしたことを特徴とする請求項２に記載のス
    パッタリング装置。
  4. 【請求項４】 請求項１ないし請求項３のいずれかに記
    載のスパッタリング装置において、 前記補助ブロックは、前記基板ホルダーと接触したとき
    前記基板ホルダーを囲むように収納するとともに、前記
    基板ホルダーが離間する方向には開口部が形成されてな
    り、 前記基板ホルダーが前記補助ブロックから離間した際に
    は、前記基板ホルダーが前記ターゲットと対向して位置
    し、スパッタリング可能となることを特徴とするスパッ
    タリング装置。
  5. 【請求項５】 請求項１ないし請求項４のいずれかに記
    載のスパッタリング装置において、 前記補助ブロックには、前記補助ブロックの熱を、ガス
    を熱媒体として前記基板ホルダーに伝えるガス伝熱機構
    が備えられていることを特徴とするスパッタリング装
    置。
  6. 【請求項６】 請求項４記載のスパッタリング装置にお
    いて、前記 スパッタリング装置内には、前記開口部を開閉自在
    に閉塞する第２の補助ブロックが設けられてなり、前記 第２の補助ブロックには、前記第２の補助ブロック
    を加熱・冷却するための加熱手段と冷却手段とからなる
    第３の加熱・冷却機構と、前記 第２の補助ブロックの熱を、ガスを熱媒体として前
    記基板ホルダーに伝えるガス伝熱機構と、が備えられて
    いることを特徴とするスパッタリング装置。
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