JPH08319560A - 真空蒸着装置および真空蒸着方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体ウェハなどの蒸着膜を設ける基板の取
りつけが簡単、かつ、確実で破損させずに、しかもムラ
なく蒸着膜を成膜することができる真空蒸着装置および
真空蒸着方法を提供する。 【構成】 蒸着膜を設ける基板１０を載置するサセプタ
３が複数個連結されたキャタピラ４と、該キャタピラが
内周に沿って回転するとともに該内周の半径方向に沿っ
て外周に回転軸５ａが設けられたリング５と、該リング
の内周に沿って前記キャタピラを回転させるキャタピラ
回転手段とからなり、前記サセプタは前記基板の保持具
３ａを有し、該保持具は前記キャタピラが回転していな
いときに前記基板を保持するとともに前記キャタピラが
回転しているときに前記基板から離脱するように設けら
れている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は半導体ウェハなどの基板
表面に金属材料などを真空蒸着する真空蒸着装置および
その蒸着方法に関する。さらに詳しくは、基板に無理な
力を加えないで確実に保持し、かつ、基板表面に均一に
蒸着をすることができる真空蒸着装置およびその蒸着方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、たとえば半導体装置の製造工程で
アルミニウムやタングステンなどの電極膜などを半導体
ウェハに形成するばあい、図３（ａ）に簡略化した構成
図を示すような真空蒸着装置を用いて通常行われる。こ
の真空蒸着装置は、真空炉内の中心部に蒸着させるアル
ミニウムやタングステンなどの原材料を入れたるつぼや
ボートなどの材料容器２７を配設し、その上方に複数個
のプラネタリ２１、２２が材料容器２７を中心として回
転（公転）するように取りつけられている。各プラネタ
リ２１、２２はわん曲状に形成され、その内周面に半導
体ウェハ３０が複数個取りつけられ、それぞれ軸２１
ａ、２１ｂを中心として自転する構成になっている。各
プラネタリ２１、２２への半導体ウェハ３０の取りつけ
は、図３（ｂ）、（ｃ）に示されるように、半導体ウェ
ハ３０の一端側をフック２３で支えるとともに、一端が
プラネタリ２１、２２の凹部２４内に固定された弾力性
のある針金２５の他端側により半導体ウェハ３０のオリ
フラ（オリエンテーションフラット）３０ａ部で前記フ
ック２３側に押しつけることにより保持している。これ
は、半導体ウェハ３０の表面に半導体ウェハを固定する
固定具がくるとその部分には蒸着膜が形成されず、使用
できなくなるため、半導体ウェハ３０の表面ができるだ
け覆われないようにするとともに、各プラネタリ２１、
２２は蒸着する原材料を入れた材料容器２７に対面させ
るため、半導体ウェハ３０が下向きに、しかも落下しな
いように保持される必要があるからである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前述のように、プラネ
タリを用いた従来の真空蒸着装置は、プラネタリに半導
体ウェハなどの蒸着膜を形成する基板を固定するのに、
弾力性のある針金を用いて行うが、その固定する力が強
すぎると半導体ウェハなどの基板に無理な力が加わって
破損に至る。一方、固定する力が弱すぎると蒸着してい
る際中に半導体ウェハなどの基板が落下して破損する。
そのため、作業効率がわるいとともに歩留りを向上でき
ないという問題がある。

【０００４】さらに、半導体ウェハなどの基板をプラネ
タリに取りつけるには、前述のように針金のスプリング
性を利用しているため、人的作業でしか行えず、自動化
ができず、コストアップの原因となっている。

【０００５】本発明は、このような問題を解決し、半導
体ウェハなどの蒸着膜を設ける基板の取りつけが簡単、
かつ、確実で破損させずに、しかもムラなく蒸着膜を成
膜することができる真空蒸着装置および真空蒸着方法を
提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の真空蒸着装置
は、蒸着膜を設ける基板を載置するサセプタが複数個連
結されたキャタピラと、該キャタピラが内周に沿って回
転するとともに該内周の半径方向に沿って外周に回転軸
が設けられたリングと、該リングの内周に沿って前記キ
ャタピラを回転させるキャタピラ回転手段とからなり、
前記サセプタは前記基板の保持具を有し、該保持具は前
記キャタピラが回転していないときに前記基板を保持す
るとともに前記キャタピラが回転しているときに前記基
板から離脱するように設けられている。

【０００７】前記リングの回転軸を該回転軸の廻りに回
転させる第１のリング回転手段と、前記リングの内周の
中心軸を軸として該中心軸と垂直面内で前記リングを回
転させる第２のリング回転手段とをさらに有すること
が、基板表面に凹凸面があっても均一な厚さの蒸着膜が
えられるため好ましい。

【０００８】本発明の真空蒸着方法は、（ａ）サセプタ
が複数個連結されたキャタピラの各サセプタに蒸着膜を
設ける基板を該サセプタに設けられた保持具により保持
し、（ｂ）該キャタピラを内周面で回転しうるリングの
内周面に装着してから真空炉内で該内周面に沿って前記
キャタピラを回転させ、（ｃ）前記キャタピラの回転に
より前記キャタピラに遠心力が働いたのち前記保持具を
前記基板から解除し、（ｄ）前記リングの中心部に前記
蒸着膜形成のための原材料を設置して蒸発させることに
より蒸着することを特徴とする。

【０００９】前記原材料を蒸着させる際に、前記リング
を該リングの外周側に半径方向に沿って設けられた回転
軸の廻りに回転をし、かつ、前記リングの中心軸を中心
として該軸と垂直な平面内での回転を加えながら前記基
板に原材料を蒸着することが、均一な厚さの蒸着膜をう
るのに好ましい。

【００１０】

【作用】本発明の真空蒸着装置によれば、半導体ウェハ
などの蒸着膜を成膜する基板を保持する保持具を有する
サセプタを複数個連結してキャタピラとし、リング内で
回転できるようにされ、サセプタが回転しないで止まっ
ているときはサセプタに設けられた保持具により基板が
軽く確実に保持され、サセプタがリング内で回転しだす
とその遠心力により基板はリング内周面側に押されて保
持され、保持具が解除される構造になっている。そのた
め、キャタピラが回転している蒸着中は保持具を解除す
ることができ、材料容器から蒸発した材料は基板表面全
体に均一に成膜される。成膜が終了したのちは再び保持
具により基板を軽く保持したのち、キャタピラの回転を
止められるため、保持具により基板の落下を防止するこ
とができる。その結果、保持具はキャタピラが回転して
いないときのみに基板を軽く保持するので、基板には全
然力が加わらなくて破損したり、反りが生じたりするこ
とはない。

【００１１】本発明の真空蒸着方法によれば、キャタピ
ラの各サセプタに基板を保持具で軽く保持したのち、キ
ャタピラをリングの内周に沿って回転させ、遠心力が働
いたのちに保持具を解除しているため、蒸着時には保持
具の影響が全然なく、基板表面全面に均一な蒸着膜がえ
られる。また基板を保持するのに強い力で押しつけたり
する必要がなく、静止時に基板の落下を防止するだけで
よいため、基板を破損させることがない。

【００１２】

【実施例】つぎに、図面を参照しながら本発明の真空蒸
着装置および真空蒸着方法について説明する。

【００１３】図１は本発明の真空蒸着装置の一実施例の
要部の説明図、図２（ａ）はそのキャタピラとリング部
分の説明図、図２（ｂ）はキャタピラを構成するサセプ
タに半導体ウェハなどの基板を保持した状態を示す図で
ある。

【００１４】本発明の真空蒸着装置は、たとえば半導体
ウェハなどの基板１０を保持するサセプタ３が円形状に
連結されてキャタピラ４を形成し、浅い円筒状のリング
５の内周を回転できるように装着されている。キャタピ
ラ４は、たとえばリング５の内周に設けられたローラ６
を図示しないモータなどにより回転させるキャタピラ回
転手段により、リング５内を一定方向に１００ｒｐｍ程
度の回転数で回転できるようにされている。またリング
５の外側にはリングの半径方向に沿って回転軸５ａが両
側に延びて設けられている。

【００１５】キャタピラ４を構成する各サセプタ３は、
図２（ｂ）に示されるように、蒸着膜を設ける基板１
０、たとえば半導体ウェハを保持するもので、保持具３
ａであるフックにより保持されている。この保持具３ａ
は、図２（ｂ）に示されるように、上から半導体ウェハ
などの基板１０を挿入し下側と両横で止められる構造
で、基板１０には何らの力も加わらない。また、この保
持具３ａは基板１０と反対側（図２（ｂ）の矢印Ａ）に
移動できる構成になっており、キャタピラ４が回転して
基板１０の遠心力により基板１０がサセプタ３に押しつ
けられた状態のとき、保持具３ａを矢印Ａ側に移動させ
て基板１０から解除される。

【００１６】浅い円筒状のリング５はそのリング５の半
径方向に沿って外側に回転軸５ａが両側に設けられ、回
転軸５ａの廻りにリング５を回転できるようにされてお
り、図示してないモータなどからなる第１のリング回転
手段により回転される。リング５はさらに、リング５の
中心軸を中心として、該中心軸と垂直な平面内で回転で
きる（図２（ａ）の矢印Ｂ、Ｃ）ように構成され、図示
しないモータなどからなる第２のリング回転手段により
揺動的に回転される。

【００１７】つぎに、この真空蒸着装置により真空蒸着
を行う方法について説明をする。

【００１８】まず、キャタピラ４の各サセプタ３の保持
具３ａがない側を上側にして立て掛け、各サセプタ３
に、たとえば半導体ウェハなどの基板１０をセッティン
グする。

【００１９】つぎに、キャタピラ４をリング５の内周に
装着し、真空炉内にリング５をセッティングする。リン
グ５の内周に設けられたローラ６を介して図示しないキ
ャタピラ回転手段によりキャタピラ４をリング５の内周
面に沿って一定方向に回転させる。回転数が１００ｒｐ
ｍ程度以上になると基板１０に遠心力が働き、サセプタ
３側に押しつけられるため、保持具３ａを解除しても基
板１０は落下しない。そこで保持具３ａを解除し、基板
１０の表面に障害物のない状態にする。

【００２０】つぎに、図１に示されるように、リング５
の回転軸５ａを廻してリング５を立て、その中心部に蒸
着させる材料を入れたるつぼまたはボートなどの材料容
器７をリング５の中心部に挿入する。この状態でもキャ
タピラ４はリング５の内周面に沿って一定方向に回転し
ているため、基板１０は落下しないで、サセプタ３に押
しあてられている。

【００２１】この状態で真空炉内を真空にして、蒸着さ
せる原材料の温度を上昇させることにより蒸発させ、材
料容器７と対向する基板１０の表面に蒸着させる。この
際、リング５の回転軸５ａを材料容器７の支持台８にぶ
つけないように前後に回転させるとともに、リング５の
中心軸と垂直な面内で中心軸の廻りにリング５を回転さ
せ、位置を前後に変えることにより基板１０の表面にあ
らゆる方向から蒸着させることができ、表面に凹凸があ
っても均一に蒸着膜を成膜することができる。このばあ
い、リング５の回転軸５ａの回りの回転数および中心軸
回りの回転数は、キャタピラ４の回転数よりは遅くてよ
い。

【００２２】

【発明の効果】本発明によれば、半導体ウェハなどの蒸
着膜が設けられる基板を最初にセットするときは基板が
サセプタから落下しない程度に軽く保持具で支えるだけ
でよく、キャタピラが高速で回転し出すと保持具は解除
されるため、基板を保持するための力が加わらない。そ
のため、薄いウェハなどに蒸着をするばあいでも破損す
ることがなく、しかも蒸着中に落下して不良になること
もない。その結果、高歩留りで品質のよい蒸着膜をうる
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の真空蒸着装置の一実施例の要部の説明
図である。

【図２】図１のリングとキャタピラ部分およびサセプタ
に基板を取りつけた状態の説明図である。

【図３】従来の真空蒸着装置の要部の説明図である。

【符号の説明】

３ サセプタ ３ａ 保持具 ４ キャタピラ ５ リング ５ａ 回転軸 ７ 材料容器 １０ 基板

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 蒸着膜を設ける基板を載置するサセプタ
   が複数個連結されたキャタピラと、該キャタピラが内周
   に沿って回転するとともに該内周の半径方向に沿って外
   周に回転軸が設けられたリングと、該リングの内周に沿
   って前記キャタピラを回転させるキャタピラ回転手段と
   からなり、前記サセプタは前記基板の保持具を有し、該
   保持具は前記キャタピラが回転していないときに前記基
   板を保持するとともに前記キャタピラが回転していると
   きに前記基板から離脱するように設けられてなる真空蒸
   着装置。
2. 【請求項２】 前記リングの回転軸を該回転軸の廻りに
   回転させる第１のリング回転手段と、前記リングの内周
   の中心軸を軸として該中心軸と垂直面内で前記リングを
   回転させる第２のリング回転手段とをさらに有する請求
   項１記載の真空蒸着装置。
3. 【請求項３】 （ａ）サセプタが複数個連結されたキャ
   タピラの各サセプタに蒸着膜を設ける基板を該サセプタ
   に設けられた保持具により保持し、（ｂ）該キャタピラ
   を内周面で回転しうるリングの内周面に装着してから真
   空炉内で該内周面に沿って前記キャタピラを回転させ、
   （ｃ）前記キャタピラの回転により前記キャタピラに遠
   心力が働いたのち前記保持具を前記基板から解除し、
   （ｄ）前記リングの中心部に前記蒸着膜形成のための原
   材料を設置して蒸発させることにより蒸着することを特
   徴とする真空蒸着方法。
4. 【請求項４】 前記原材料を蒸着させる際に、前記リン
   グを該リングの外周側に半径方向に沿って設けられた回
   転軸の廻りに回転をし、かつ、前記リングの中心軸を中
   心として該軸と垂直な平面内での回転を加えながら前記
   基板に原材料を蒸着する請求項３記載の真空蒸着方法。