JPS6220868A - 薄膜作製装置 - Google Patents
薄膜作製装置Info
- Publication number
- JPS6220868A JPS6220868A JP16013985A JP16013985A JPS6220868A JP S6220868 A JPS6220868 A JP S6220868A JP 16013985 A JP16013985 A JP 16013985A JP 16013985 A JP16013985 A JP 16013985A JP S6220868 A JPS6220868 A JP S6220868A
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- JP
- Japan
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- substrate
- heating
- thin film
- temperature
- substrates
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は基板上に金属、半導体などの材料の薄膜を形成
するのに用いる薄膜作製装置に関する。
するのに用いる薄膜作製装置に関する。
［従来の技術］
へ着法、スパッタ法等、粒子の堆積法としていずれの方
法を用いたとしても均一膜厚の薄膜を作製するには基板
を回転させることが有効である。
法を用いたとしても均一膜厚の薄膜を作製するには基板
を回転させることが有効である。
このため均一膜厚の薄１１！２作製には基板回転機構を
備えた薄膜作製装置が使用される。しかしながら、基板
を約１５０℃以−ヒに加熱した状態では基板の連続回転
が不可能になる。
備えた薄膜作製装置が使用される。しかしながら、基板
を約１５０℃以−ヒに加熱した状態では基板の連続回転
が不可能になる。
すなわち、基板加熱には大別して（１）基板の裏側に加
熱用コイルを取りつける方法、（２）基板表面を赤外線
ランプヒーターで暖める方法がある。
熱用コイルを取りつける方法、（２）基板表面を赤外線
ランプヒーターで暖める方法がある。
（１）の方法では基板温度は直径２インチのＳｉあるい
はサファイアのウェハなどで７００〜８００℃程度にも
到達するがこの場合、コイルに電流を流すための配線が
必要である。この配線が存在するため、基板加熱と同時
に基板回転を行うとこの線が回転軸に巻きつき、ついに
は断線等の障害が生じる。このため（１）の方法では加
熱時に基板を回転させることができない。
はサファイアのウェハなどで７００〜８００℃程度にも
到達するがこの場合、コイルに電流を流すための配線が
必要である。この配線が存在するため、基板加熱と同時
に基板回転を行うとこの線が回転軸に巻きつき、ついに
は断線等の障害が生じる。このため（１）の方法では加
熱時に基板を回転させることができない。
また、（２）の方法では基板加熱と基板回転を同時に行
うことは可能であるが、真空容器も加熱される。真空容
器には熱に弱いＯリングが使っであるため真空容器の許
容加熱温度は通常的１５０℃までである。このためこれ
以上の基板温度のもとでは（２）のランプヒータ一方式
が使えなくなる。更に、真空容器が暖められると容器に
吸着していた不純物が＃）悦し、容器内雰囲気中に不純
物が混入し、蒸着、スパッタ中にこの不純物がとりこま
れ膜中に不純物が多く含有されることになる。しかも、
ランプの存在により放電密度に変化が生じ膜厚均一性に
悪影響を４えることとなる。更に、基板ホルダーの裏面
をランプヒーターで加熱、あるいはコイルで加熱する方
法が考えられるが、これらの場合基板は基板ホルダーの
裏面からの熱伝導により暖められるため加熱効率が悪く
、加熱温度変化に対し追随が非常にｄくなる。また、ラ
ンプヒーター加熱では先に記述したのと同様１５０℃以
−１−に真空容器を加熱できないという欠点がある。
うことは可能であるが、真空容器も加熱される。真空容
器には熱に弱いＯリングが使っであるため真空容器の許
容加熱温度は通常的１５０℃までである。このためこれ
以上の基板温度のもとでは（２）のランプヒータ一方式
が使えなくなる。更に、真空容器が暖められると容器に
吸着していた不純物が＃）悦し、容器内雰囲気中に不純
物が混入し、蒸着、スパッタ中にこの不純物がとりこま
れ膜中に不純物が多く含有されることになる。しかも、
ランプの存在により放電密度に変化が生じ膜厚均一性に
悪影響を４えることとなる。更に、基板ホルダーの裏面
をランプヒーターで加熱、あるいはコイルで加熱する方
法が考えられるが、これらの場合基板は基板ホルダーの
裏面からの熱伝導により暖められるため加熱効率が悪く
、加熱温度変化に対し追随が非常にｄくなる。また、ラ
ンプヒーター加熱では先に記述したのと同様１５０℃以
−１−に真空容器を加熱できないという欠点がある。
このため従来装置では基板回転を行う場合、約１５０℃
以］二で加熱することが困難であった。
以］二で加熱することが困難であった。
また、液体窒素等の冷媒を用い熱接触により基板を冷却
しつつ基板回転ｉ行う場合、数１００℃の範囲の任意の
温度での基板加熱ができないため、任意の設定温度にコ
ントロールすることが不可詣となり、このため冷媒によ
り冷却される温度以外では均一な膜厚の薄膜を作製する
ことができなかった。
しつつ基板回転ｉ行う場合、数１００℃の範囲の任意の
温度での基板加熱ができないため、任意の設定温度にコ
ントロールすることが不可詣となり、このため冷媒によ
り冷却される温度以外では均一な膜厚の薄膜を作製する
ことができなかった。
［発明が解決しようとする問題点］
本発明は上述した従来の欠点を解決し、基板の連続回転
時に基板を加熱することを可能にし、かつ任意の基板温
度に設定することを可廃とした薄膜作製”Ａ置を提供す
ることを目的とする。
時に基板を加熱することを可能にし、かつ任意の基板温
度に設定することを可廃とした薄膜作製”Ａ置を提供す
ることを目的とする。
［問題点を解決するための手段］
本発明は薄膜作製装置の真空容器内に装着する基板加熱
器に、磁力線の作用による加熱機構を用いたものを使用
することにより、基板加熱機構部と基板回転機構部を独
立させて基板の回転運動の有無にかかわらず基板加熱を
可１＠にしたものである。
器に、磁力線の作用による加熱機構を用いたものを使用
することにより、基板加熱機構部と基板回転機構部を独
立させて基板の回転運動の有無にかかわらず基板加熱を
可１＠にしたものである。
［作 用］
第２図に示すように導体１に変化する磁力線２を通すと
゛１π流３が発生すること（電磁誘導現象）は物理学の
示すところである。この現象は発電機やトランスの原理
ともなり工業界特に電気産業の分野では屯要な原理の一
つである。導体の中を磁力線が通過する時は磁力線の周
囲に渦電流が発生し、同時にこの電流は導体の抵抗によ
って消費され熱に変換される。特に鉄などの磁性導体に
は磁力線をとらえ、自身の中へ磁力線を集中させる性質
があるため、第３図（ａ）に示すようにスパイラルコイ
ル４から発生した磁力線の大半が磁性導体中を通過し、
このため効率良く電流が発生し、かつ、これに比例して
熱が発生する。第３図ｔ’ｂ）は第３図（ａ）の見取図
である。使用電源は１５〜４゜ｋＨｚの高周波電源でも
、商用電源でもよい、３ｋＷ程度の人力で７００〜８０
０℃程度の加熱が可能である。
゛１π流３が発生すること（電磁誘導現象）は物理学の
示すところである。この現象は発電機やトランスの原理
ともなり工業界特に電気産業の分野では屯要な原理の一
つである。導体の中を磁力線が通過する時は磁力線の周
囲に渦電流が発生し、同時にこの電流は導体の抵抗によ
って消費され熱に変換される。特に鉄などの磁性導体に
は磁力線をとらえ、自身の中へ磁力線を集中させる性質
があるため、第３図（ａ）に示すようにスパイラルコイ
ル４から発生した磁力線の大半が磁性導体中を通過し、
このため効率良く電流が発生し、かつ、これに比例して
熱が発生する。第３図ｔ’ｂ）は第３図（ａ）の見取図
である。使用電源は１５〜４゜ｋＨｚの高周波電源でも
、商用電源でもよい、３ｋＷ程度の人力で７００〜８０
０℃程度の加熱が可能である。
［実施例］
この現象をｇｉ膜作製装置内の基板加熱に応用した場合
に多くの効果が生ずることが、以下の実施例に示すよう
に未発Ｉ！Ｉによって明らかとなった。
に多くの効果が生ずることが、以下の実施例に示すよう
に未発Ｉ！Ｉによって明らかとなった。
実施例１
第１図に、本発明の基板加熱法を適用した薄膜作製装置
の真空容器部を示す。ここで５はステンレススチール製
真空容器であり、ポンプ６により排気される。基板７は
１３％Ｃｒ−Ｆ、など磁性ステンレススチール酸の基板
ホルダー８に装着される。
の真空容器部を示す。ここで５はステンレススチール製
真空容器であり、ポンプ６により排気される。基板７は
１３％Ｃｒ−Ｆ、など磁性ステンレススチール酸の基板
ホルダー８に装着される。
基板ホルダーの大きさは直径２５ｃ■、厚さ５■厘であ
る。この基板ホルダー８はモーター９により回転連動を
与えられる。基板ホルダー８の上部に基板加熱部１０を
配置する。この基板加熱部！０は非磁性で耐熱にすぐれ
たものが望ましく、オーステナイト系のステンレススチ
ール、セラミクスなどが用いられる０、その中には絶縁
された加熱用コイルｉｔが内蔵されている。コイル１１
は銅線などを、この例ではスパイラルに巻いたものであ
る。このように基板ホルダー８と基板加熱？Ａ１０とを
分離しているが、基板ホルダー８は磁場を東京させる性
質を有するため加熱効率は実用ヒ充分である。基板ホル
ダー８の中心部に温度モニター１２（本実施例ではＰｔ
−Ｒｈ熱電対）を接触させている。基板ホルダー８に対
向させて本実施例では異なる材料からなる２種のターゲ
ラｌ−１３，１４を配置させた。ターゲットのトにはプ
レスバー、夕時にスパッタ原子が飛散するのを防ぐシャ
ッター１５，１６ｔを配置した。
る。この基板ホルダー８はモーター９により回転連動を
与えられる。基板ホルダー８の上部に基板加熱部１０を
配置する。この基板加熱部！０は非磁性で耐熱にすぐれ
たものが望ましく、オーステナイト系のステンレススチ
ール、セラミクスなどが用いられる０、その中には絶縁
された加熱用コイルｉｔが内蔵されている。コイル１１
は銅線などを、この例ではスパイラルに巻いたものであ
る。このように基板ホルダー８と基板加熱？Ａ１０とを
分離しているが、基板ホルダー８は磁場を東京させる性
質を有するため加熱効率は実用ヒ充分である。基板ホル
ダー８の中心部に温度モニター１２（本実施例ではＰｔ
−Ｒｈ熱電対）を接触させている。基板ホルダー８に対
向させて本実施例では異なる材料からなる２種のターゲ
ラｌ−１３，１４を配置させた。ターゲットのトにはプ
レスバー、夕時にスパッタ原子が飛散するのを防ぐシャ
ッター１５，１６ｔを配置した。
ターゲットにはマツチングボックス１７．１８およびタ
ーゲット電源１９．２０が連結され放電できるようにな
っている。このような構成になっているため、本ａＩ膜
作製装置では従来装置と異なり、基板ホルダー８が基板
加熱用配線の影響を受けず自由に回転でき、かつ、従来
のランプヒーター加熱方式の装置のように真空容器の局
所部高温加熱防御の心配からの低温加ａ（〜！５０℃）
やランプヒーターによる放′１ｒ異常からの膜厚不均一
性も改善される。ここではまず、モーター９により基板
ホルダー８をｌ ｒｐａ＋で回転させ、同時にコイル１
１に電流を流し、基板ホルダー８を５００℃に保った。
ーゲット電源１９．２０が連結され放電できるようにな
っている。このような構成になっているため、本ａＩ膜
作製装置では従来装置と異なり、基板ホルダー８が基板
加熱用配線の影響を受けず自由に回転でき、かつ、従来
のランプヒーター加熱方式の装置のように真空容器の局
所部高温加熱防御の心配からの低温加ａ（〜！５０℃）
やランプヒーターによる放′１ｒ異常からの膜厚不均一
性も改善される。ここではまず、モーター９により基板
ホルダー８をｌ ｒｐａ＋で回転させ、同時にコイル１
１に電流を流し、基板ホルダー８を５００℃に保った。
基板には８ｃｍ角のガラスおよび直径３インチのＳｉウ
ェハを用いた。次いでターゲット１３（本実施例ではタ
ングステン（Ｗ）） 、ターゲラ）１４（本実施例では
（Ｃ））をそれぞれ２４０Ｗ、８００Ｗでプレスパツタ
した後、シャッター１５．１８を開き多層薄膜を作製し
た。積層数は一層の対で５０層である。膜厚計（タリス
テップ）を用い、このトＣ多層膜の膜厚のウェハ而内分
布を測定したところ膜厚２３００人±２０人でありばら
つきが±１％以内と均一性に優れた多層薄膜が作製され
ていることが明らかになった。
ェハを用いた。次いでターゲット１３（本実施例ではタ
ングステン（Ｗ）） 、ターゲラ）１４（本実施例では
（Ｃ））をそれぞれ２４０Ｗ、８００Ｗでプレスパツタ
した後、シャッター１５．１８を開き多層薄膜を作製し
た。積層数は一層の対で５０層である。膜厚計（タリス
テップ）を用い、このトＣ多層膜の膜厚のウェハ而内分
布を測定したところ膜厚２３００人±２０人でありばら
つきが±１％以内と均一性に優れた多層薄膜が作製され
ていることが明らかになった。
なお、基板回転中の基板温度と基板回転のない場合の基
板温度は同一であったため、あらかじめ、加熱用コイル
１１に流す電流と温度との関係を測定しておけば、操業
時に温度モニター１２がなくても加熱用コ・イル１１に
流す電ｙｉｉ、ｍで温度をモニターすることも可能であ
る。
板温度は同一であったため、あらかじめ、加熱用コイル
１１に流す電流と温度との関係を測定しておけば、操業
時に温度モニター１２がなくても加熱用コ・イル１１に
流す電ｙｉｉ、ｍで温度をモニターすることも可能であ
る。
実施例２
鉄製の基板ホルダーを用い、基板温度を７００℃に変え
他は実施例１と同一条件で一一層多層膜を作製した。こ
の場合、膜厚および膜厚のばらつきは実施例と回−であ
り、やはりばらつきが±１％以内の均一性の良い多層膜
が作製できてきた。
他は実施例１と同一条件で一一層多層膜を作製した。こ
の場合、膜厚および膜厚のばらつきは実施例と回−であ
り、やはりばらつきが±１％以内の均一性の良い多層膜
が作製できてきた。
実施例３
第４図に、ｌバー第１図の基板ホルダが基板冷却機構を
もつ実施例の基板冷却機構および加熱部の構成例を示す
。冷媒保持部２１は本実施例では熱伝導率の良好な銅を
用いた。液体窒素導入口２２より液体窒素を冷媒保持部
２１に入れ基板を冷却後（このとき〜−１９０℃に基板
は冷却された）、加熱コイル１１に電流を流し一１００
℃に基板温度をコントロールした。この後、実施例１と
同様にして基板ホルダーをＺｒｐ■で回転させ、他は実
施例１と同一条件でＷとＣの対で１００ Ｊ？ｔの多層
ｊ漠を形成した。−一層の膜厚は１３人、Ｃ一層の膜厚
は１ｏ人であり、かつ全膜厚の面内分布は２３００人±
２２人でやはり実施例１と同様ばらつきが±１以下とい
う良好な均一性を有する多層薄膜が作製できた。なお、
室温以下−１９０℃までの任意の設定温度に１１℃の精
Ｉｆｆで制御回走であった。この結果から明らかなよう
に従来の技術に比べ、室温からほぼ窒素温度の領域で基
板回転中に任意の設定温度に制御でき均一膜厚が作製で
きるという改善がもたらされた。
もつ実施例の基板冷却機構および加熱部の構成例を示す
。冷媒保持部２１は本実施例では熱伝導率の良好な銅を
用いた。液体窒素導入口２２より液体窒素を冷媒保持部
２１に入れ基板を冷却後（このとき〜−１９０℃に基板
は冷却された）、加熱コイル１１に電流を流し一１００
℃に基板温度をコントロールした。この後、実施例１と
同様にして基板ホルダーをＺｒｐ■で回転させ、他は実
施例１と同一条件でＷとＣの対で１００ Ｊ？ｔの多層
ｊ漠を形成した。−一層の膜厚は１３人、Ｃ一層の膜厚
は１ｏ人であり、かつ全膜厚の面内分布は２３００人±
２２人でやはり実施例１と同様ばらつきが±１以下とい
う良好な均一性を有する多層薄膜が作製できた。なお、
室温以下−１９０℃までの任意の設定温度に１１℃の精
Ｉｆｆで制御回走であった。この結果から明らかなよう
に従来の技術に比べ、室温からほぼ窒素温度の領域で基
板回転中に任意の設定温度に制御でき均一膜厚が作製で
きるという改善がもたらされた。
［発明の効果］
以１−説１Ｊ１シたように本発明では基板回転部と基板
加熱部が分離しているため、基板回転と基板加熱を同時
に行うことが可億となる。従って、液体窒素などの冷媒
によって冷却される低温度領域から約７００℃の高温度
領域の任意の設定基板温度のもとで、例えば４インチＳ
ｉウェハなどの大面！基板上に均一膜厚の薄膜が作製で
きるという利点がある。
加熱部が分離しているため、基板回転と基板加熱を同時
に行うことが可億となる。従って、液体窒素などの冷媒
によって冷却される低温度領域から約７００℃の高温度
領域の任意の設定基板温度のもとで、例えば４インチＳ
ｉウェハなどの大面！基板上に均一膜厚の薄膜が作製で
きるという利点がある。
薄膜作製法の一つであるＭＯＣＶＤ法では、基板加熱の
ため基板の固定が必要であり、このためガスの基板ヒで
の流は分布により膜厚が約±５％（３インチウェハ面内
）の分布が生じていたが、本発明を適用すれば膜厚の均
一化が一層進むこととなる。この他、基板加熱の必要性
から基板回転が不可能であったＭＢＥ、ＧＶＤ、ＥＢ法
と本発明を組み合わせた薄膜作製装置を作製すると膜厚
均一性に優れた種々のｔ７ｊ膜を作製することができる
こととなる。
ため基板の固定が必要であり、このためガスの基板ヒで
の流は分布により膜厚が約±５％（３インチウェハ面内
）の分布が生じていたが、本発明を適用すれば膜厚の均
一化が一層進むこととなる。この他、基板加熱の必要性
から基板回転が不可能であったＭＢＥ、ＧＶＤ、ＥＢ法
と本発明を組み合わせた薄膜作製装置を作製すると膜厚
均一性に優れた種々のｔ７ｊ膜を作製することができる
こととなる。
第１図は本発明の薄膜作製装置の実施例の概略図、
第２図は７ｆｔ磁誘導効果の原理図、
第３図はコイルにより生じる磁場と導体中に生じる電流
との関係を示した図、 第４図は本発明の他の実施例を示す図である。 ５・・・真空容器、 ６・・・排気ポンプ、 ７・・・基板、 ８・−・基板ホルダー、 ９・・・モーター、 １０・・・基板前熱部、 １１・・・加熱用コイル、 １２・・・温度モニター用熱電対、 １３．１４・・・ターゲット、 １５．１８・・・シャッター、 １７．１８・・・マツチングボックス、１９．２０・・
・ターゲット電源。 特 許 出 願 人 日本電信電話株式会社代理人５
？ Ｊ！！セ 谷 義− 第２図 （ｂ） 第３図
との関係を示した図、 第４図は本発明の他の実施例を示す図である。 ５・・・真空容器、 ６・・・排気ポンプ、 ７・・・基板、 ８・−・基板ホルダー、 ９・・・モーター、 １０・・・基板前熱部、 １１・・・加熱用コイル、 １２・・・温度モニター用熱電対、 １３．１４・・・ターゲット、 １５．１８・・・シャッター、 １７．１８・・・マツチングボックス、１９．２０・・
・ターゲット電源。 特 許 出 願 人 日本電信電話株式会社代理人５
？ Ｊ！！セ 谷 義− 第２図 （ｂ） 第３図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）基板に薄膜を形成させる薄膜作成装置において、前
記基板を保持し回転可能な基板ホルダーと、該基板ホル
ダーと空間的に分離して設けられ交番磁界を発生させて
前記基板を加熱する基板加熱部とを有することを特徴と
する薄膜作製装置。 ２）前記基板ホルダーが冷媒保持部を有することを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の薄膜作製装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60160139A JPH07116601B2 (ja) | 1985-07-22 | 1985-07-22 | 薄膜作製装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60160139A JPH07116601B2 (ja) | 1985-07-22 | 1985-07-22 | 薄膜作製装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6220868A true JPS6220868A (ja) | 1987-01-29 |
| JPH07116601B2 JPH07116601B2 (ja) | 1995-12-13 |
Family
ID=15708712
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60160139A Expired - Lifetime JPH07116601B2 (ja) | 1985-07-22 | 1985-07-22 | 薄膜作製装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07116601B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011032544A (ja) * | 2009-08-03 | 2011-02-17 | Tokuyama Corp | チャンバ内基体回転装置およびチャンバ内基体の回転方法 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002339064A (ja) * | 2001-05-16 | 2002-11-27 | Anelva Corp | 真空処理装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6211171U (ja) * | 1985-07-02 | 1987-01-23 |
-
1985
- 1985-07-22 JP JP60160139A patent/JPH07116601B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6211171U (ja) * | 1985-07-02 | 1987-01-23 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011032544A (ja) * | 2009-08-03 | 2011-02-17 | Tokuyama Corp | チャンバ内基体回転装置およびチャンバ内基体の回転方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07116601B2 (ja) | 1995-12-13 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |