(57)【要約】【課題】斜め蒸着、蒸着レートの低下を防止した蒸着を、小型の装置で実現すること。【解決手段】蒸発源と、この蒸発源の上方に対向配置され、半導体基板を支持して、平面内でステップ移動可能に設けられた基板ホルダと、この基板ホルダおよび前記蒸発源間に固定配置され、前記基板ホルダに支持される半導体基板の一部を前記蒸発源に露出する開口部を有する防着マスクとを備えた真空蒸着装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸発源と、この蒸発源の上方に対向配置され、半導体基板を支持して、平面内でステップ移動可能に設けられた基板ホルダと、この基板ホルダおよび前記蒸発源間に固定配置され、前記半導体基板の一部を前記蒸発源に露出する開口部を有する防着マスクとを備えたことを特徴とする真空蒸着装置。
【請求項２】
前記防着マスクは、互いに直交するように積層配置された２対の平行平板からなり、各対の平板相互の間隔を変化させることにより、前記開口部の面積が可変であることを特徴とする請求項１に記載の真空蒸着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造工程に用いられる真空蒸着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＧａＡｓ電力ＦＥＴの金属電極形成には、電子ビーム加熱方式の真空蒸着装置が広く使われている。このような真空蒸着装置の一例として、ドーム円盤型基盤ホルダを有する電子ビーム加熱真空蒸着装置が知られている。これは、回転可能なドーム円盤型の基板ホルダに複数の半導体基板を共通の蒸着源を中心にして、所定の間隔で配設し、蒸着源と半導体基板との間に、前記蒸着源から見て半導体基板の蒸着面の一部分が露出する扇型の開口を有する防着マスクを配設し、半導体基板をその中心を軸として回転させながら蒸着を行えるよう構成されている（特許文献１）。
【特許文献１】特開2000-265261号公報
【０００３】
以下この技術を、図６〜図１１を用いて説明する。
図６は、この真空蒸着装置の全体構造を示しており、蒸着チャンバー部１０１、高真空ポンプ部１０２、電子ビーム電源部１０３から構成されている。蒸着チャンバー部１０１内は、公転回転軸１０４と、これを中心に回転するドーム円盤型基板ホルダ１０５と、前記公転回転軸１０５の延長線上にある蒸着源１０６と、蒸着源１０６と半導体基板１０７の間に前記蒸着源１０６からみて半導体基板１０７の一部が露出する扇型の開口１０８を持つ防着マスク１０９が配設されＷいる。また、ドーム円盤型基盤ホルダ１０５と蒸発源１０６間には、電子ビームシャッター１１０が配設され、蒸着される金属膜圧のモニタリングを可能にするために金属膜圧モニタ１１１が設置されている。電子ビーム銃１１２から発した電子ビーム１１３は電磁マグネット１１４により、蒸発源１０６に照射されるよう軌道を調整される。電子ビーム１１３が照射された蒸発源１０６からは、蒸発源１０６の金属からなる蒸発流１１５、反跳電子、２次電子、及び、電子ビーム１１３からの輻射熱が発生する。発生した蒸発流１１５は、この方向に対して垂直に配置される半導体基板１０７と前記蒸発源１０６との間にあり、蒸着源１０６から見て半導体基板１０７の蒸着面の一部分が露出する開口１０８を有する防着マスク１０９の開口を通過し、半導体基板１０７から露出する部分の金属蒸着を行う。半導体基板１０７は、その中心を軸として回転できる構造であり、半導体基板１０７を回転させることで基板全体に対して金属蒸着できる。
【０００４】
さらに、図７に示すように、ドーム円盤型基板ホルダ１０５には、複数の半導体基板が共通の蒸着源を中心にして、所定の間隔で配設されている。ドーム円盤型基板ホルダ１０５を、公転回転軸１０４を中心として回転させることで、複数の半導体基板に対して金属蒸着を行うことができる。
【０００５】
しかしながら、上記蒸着装置によると、図８に示すように基板ホルダの端部では蒸発分子流１１５成分のうち、半導体基板に垂直な成分が減少し、蒸着レートが低化する。さらに、図９に示すように半導体基板の端部では、蒸発分子流１１５成分に対して垂直ではないため斜め蒸着になってしまう。このように金属１１６が蒸着された半導体基板に対してレジスト１１７のリフトオフを行った場合、図１０に示すようにバリ１１８が発生し、リフトオフ性を悪化させる。またこのバリ１１８の発生は、外観歩留まりの低下や保護膜の膜とびの原因になってしまう。ここで、図１１に示すように、蒸発源１０６と基板間距離１０７を離すことで基板端の斜め蒸着成分を減らすことが可能である。しかし、蒸発源―基板間距離を離さなければならないため、装置が大型化するという問題がある。ここで、図１２は、蒸発源―基板間距離と最大蒸着角との関係を示すグラフであり、表１はこれらの関係を数値で示した表である。
【表１】
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【０００６】
さらに、蒸発源―基板間距離を大きくした場合には、蒸着レートが蒸発源―基板間距離に反比例（１／距離）して低下するため、例えばＡｌを蒸着する場合十分なグレインサイズを確保することが出来なくなり、エレクトロマイグレーション等の不具合を発生させる原因となってしまう問題がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、装置を大型化することなく、基板端での斜め蒸着による問題点を改善し高い蒸着レートを確保できる真空蒸着装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の真空蒸着装置は、蒸発源と、この蒸発源の上方に対向配置され、半導体基板を支持して、平面内でステップ移動可能に設けられた基板ホルダと、この基板ホルダおよび前記蒸発源間に固定配置され、前記半導体基板の一部を前記蒸発源に露出する開口部を有する防着マスクとを備えたことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の真空蒸着装置においては、前記防着マスクは、互いに直交するように積層配置された２対の平行平板からなり、各対の平板相互の間隔を変化させることにより、前記開口部の面積が可変であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、装置を大型化せず、かつ、蒸着レートを確保しつつ、基板のほぼ全面に垂直蒸着を行うことが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に、本発明の実施形態について、図１〜図５を参照して説明する。
【００１２】
図１は本発明の一実施形態である電子ビーム加熱真空蒸着装置の全体構成を示す側面図である。この蒸着装置は基板ロードロック室１１と、蒸着室１２から構成されている。蒸着室１２内には電子ビーム銃１３と、電子ビーム銃１３から発せられた電子ビームが、金属蒸発源１４に照射されるように軌道調整するための軌道調整用電磁マグネット１５が設けられている。また、蒸発源１４の上方には、この蒸発源１４に対し垂直な平面内に配置され、その平面内でステップ移動可能な基板ホルダ１６が設けられている。基板ホルダ１６には、その表面に蒸発源１４からの蒸発金属が蒸着される半導体基板１７が支持配置される。この半導体基板１７は、蒸着室１２内の基板ホルダ１６より下方に固定された、位置合わせ用レーザーセンサ１８によりその位置が検出される。基板ホルダ１６の下方で、蒸発源１４の上方の位置には、半導体基板１７の一部が蒸発源１４に対して露出される開口部１９を有する防着マスク２０が固定配置されている。基板ホルダ１６は、支持する半導体基板１７を防着マスク２０の開口部１９に対してステップ移動させるための移動ステージ２１の下面に移動可能に支持されている。この移動ステージ２１は、蒸着室１２の点上部に固定されている。移動ステージ２１は、制御用電子計算機２６の制御の元で、その下面に設置された基板ホルダ１６を、その面内で２次元方向に、ステップ移動させる。
【００１３】
蒸着室１２内にはさらに、蒸発源１４の上方で、防着マスク２０の下方には、蒸発源用シャッター２２が配置されている。蒸発源用シャッター２２はこれを開閉することで蒸着動作を制御する。
【００１４】
半導体基板１７は基板ホルダ１６に蒸着面が下を向くようにセットされ、基板ロードロック室１１内の基板カセット２３に収納されている。基板ホルダ１６は、ステージ２１に固定されている。
【００１５】
図２は、基板ホルダ１６にセットされた状態の半導体基板１７を示す。半導体基板１７の表面には、予め合わせマーカー２５が形成されている。
【００１６】
半導体基板１７直下には、図３に示すような防着マスク２０が設置されている。防着マスク２０は、平行に離間配置された一対の平板からなるＸ方向可変マスク２７と同じく平行に離間配置された一対の平板からなるY方向可変マスク２８を有し、これら一対の平板の間隔を独立に変化させることにより開口１９の形状を可変する。また、マスクの開口１９の形状は、その中心点が蒸発源１４の中心点を通る垂線上に存在するように配置され、且つ、その開口面積は後述するように基板上に形成する半導体のチップサイズのｎ（整数）倍に合わせるよう、事前に登録しておく。
【００１７】
次にこのように構成された真空蒸着装置の動作を説明する。ロードロック室１１にて真空排気後、基板ホルダ１６にセットされた半導体基板１７は、１枚ずつ搬送アーム２４にて蒸着室１２に搬送され、移動ステージ２１に設置される。この際、レーザーセンサ１８にて、半導体基板１７の基板角と位置の調整を行う。調整用の基準としては、図２に示すように、予め半導体基板１７の表面に形成された合わせマーカー２５を用いて調整する。また、半導体基板１７に対し垂直に蒸着が行えるよう、基板角と位置の調整が、制御用電子計算機２６によって行なわれる。その後、半導体基板１７に対し蒸着を行う。  
蒸発流２４は開口１９を通過し、半導体基板１７に達するため、基板に対して垂直蒸着を可能にする。
【００１８】
そして、移動ステージ２１により、基板ホルダ１６にセットされた半導体基板１７を２次元平面内でステップ移動を行いつつ、蒸着が繰り返される。すなわち、図４に示すように、１枚の基板１７の面積を開口部１９の開口部面積３０によりｍ（整数）分割し、蒸着作業をｍ回に分けて行う。図４では、開口部１９の開口部面積３０内に、ｎ枚、たとえば４枚のチップが含まれ、１回の蒸着作業により、４枚のチップが同時に蒸着される。１回の蒸着作業が完了すると、移動ステージ２１は、基板ホルダ１６にセットされた半導体基板１７を１ステップ分だけ、すなわち、４個のチップの面積に相当する分だけ移動し、隣接する４個のチップが開口部１９の開口部面積３０内に現れた時点で停止し、次の蒸着作業が行われる。移動ステージ２１のステップ移動に際しては、上記基板角度・位置補正データ、及び、開口形状データを元に、半導体のチップのスクライブライン３１を利用することにより、蒸着ショットの切り分けが行われる。
【００１９】
各ステップにおける蒸着作業においては、図５に示すように、蒸発流２４は開口１９を通過し、半導体基板１７に達するため、基板全体に対して実質的に垂直蒸着を可能にする。すなわち、表１から分かるように、蒸発源―基板間距離を１０００ｍｍと仮定すると、３度あった最大蒸着角が、１インチショットでは約０．７度、０．５インチショットでは約０．４度まで抑えることが可能になることが分かる。この結果、半導体基板１７の端部での斜め蒸着成分を抑制でき、また、半導体基板１７に金属３２を蒸着する場合、バリの発生量を小さく出来る。
【００２０】
さらに、蒸発源―基板間距離も変わらないことから、蒸着レートについても今まで通りであり、十分なグレインサイズが確保可能であることが分かる。
【００２１】
さらに、レジスト３３をリフトオフする場合でも、リフトオフ性を劣化させず、且つ、外観歩留まりの低下、保護膜の膜とびの原因、レジスト３３の硬化等を抑制し、且つ、装置の大型化を防ぎ、蒸着レートを低下させずに蒸着を行うことが可能となる。
【００２２】
本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、種々の変型が可能である。例えば、上記の実施形態においては真空蒸着装置として、電子ビーム加熱型真空蒸着装置を用いたが、ヒータ加熱など、電子ビーム以外の方法で蒸着源を加熱してもよい。また、移動ステージ２１は、その下面に支持された基板ホルダ１６を２次元平面内で移動したが、移動ステージ２１自体を移動しても良い。さらに、防着マスクとして互いに直交配置された２対の平行平板により構成したが、開口部の面積が可変であれば、他の手段を用いても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態である電子ビーム真空蒸着装置の構成を示す構造図である。
【図２】図１の実施形態において使用される半導体基板の構成を示す平面図である。
【図３】図１の実施形態において使用される防着マスクの構造を示す平面図である。
【図４】図３に示す防着マスクと半導体基板の関係を示す平面図である。
【図５】図１に示す蒸着装置の動作状態を示す概略図である。
【図６】従来の電子ビーム真空蒸着装置の構成を示す概略図である。
【図７】図６に示す従来の蒸着装置内に設けられるドーム型基板ホルダに設置される半導体基板を示す平面図である。
【図８】図６に示す従来の蒸着装置の動作状態を示す概略図である。
【図９】従来の蒸着装置における問題点を説明するための図である。
【図１０】従来の蒸着装置により蒸着された半導体基板に対してリフトオフを行った後の半導体基板を示す断面図である。
【図１１】従来の蒸着装置における蒸発源と基板間の距離を変化した場合の装置の構成の変化を示す概略構成図である。
【図１２】従来の蒸着装置における蒸着距離と蒸着角の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００２４】
１１：基板ロードロック室、
１２：蒸着室、
１３：電子ビーム銃、
１４：蒸発源、
１５：電磁マグネット、
１６：基板ホルダ、
１７：半導体基板、
１８：レーザーセンサ、
１９：防着マスクの開口、
２０：防着マスク、
２１：移動ステージ、
２２：蒸発源用シャッター、
２３：基板カセット、
２４：搬送アーム、
２５：位置合わせマーカー、
２６：制御用電子計算機、
２７：防着マスク（Ｘ方向）、
２８：防着マスク（Ｙ方向）、
２９：蒸発流、
３０：開口部面積、
３１：スクライブライン、
３２：金属、
３３：レジスト
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2008050642.tif 000012
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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