撮像素子基板の製造方法、撮像素子、及びスパッタリング装置
【課題】受光部に光を導く導光部を形成する半導体基板に、スパッタリングにより厚さ均一の反射膜を形成すること。
【解決手段】半導体基板（２６）は、受光部（４２）を複数形成するウエハ（４３）の表面が絶縁体（４４）で覆われる構成である。絶縁体（４４）には、各受光部（４２）の上方に、半導体基板（２６）と直交する方向に延びる筒状の導光部（４５）が形成されている。また、開口（４６）側の端部には、奥に向かうに連れて口径が小さくなるテーパ部（４７）が切欠き形成されている。鉛直下方に向けて飛散するスパッタ原子（３４）が斜めに被着する向きに半導体基板（２６）を配置する。半導体基板（２６）を、それに直交する中心軸回りに回転させながらスパッタ原子（３４）を被着させる。
【解決手段】半導体基板（２６）は、受光部（４２）を複数形成するウエハ（４３）の表面が絶縁体（４４）で覆われる構成である。絶縁体（４４）には、各受光部（４２）の上方に、半導体基板（２６）と直交する方向に延びる筒状の導光部（４５）が形成されている。また、開口（４６）側の端部には、奥に向かうに連れて口径が小さくなるテーパ部（４７）が切欠き形成されている。鉛直下方に向けて飛散するスパッタ原子（３４）が斜めに被着する向きに半導体基板（２６）を配置する。半導体基板（２６）を、それに直交する中心軸回りに回転させながらスパッタ原子（３４）を被着させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像素子基板の製造方法、撮像素子、及びスパッタリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
固体撮像素子の製造工程には、半導体基板上に薄膜を形成する成膜工程が種々含まれる。その成膜技術は、化学気相成長（ＣＶＤ；Chemical Vapor Deposition）と物理気相成長（ＰＶＤ；Physical Vapor Deposition）とに分けられる。物理気相成長の代表として、スパッタリング（「スパッタ」とも称される。）がある。スパッタリングとは、諸条件の下、ターゲットと呼ばれる成膜材料の塊に不活性なイオンガスを衝突させることで、成膜材料の原子を飛散させて半導体基板に被着させ、薄膜を形成する方法である。スパッタリングによる成膜は、化学気相成長による成膜と比較して下地材料の種類によらず良好な密着性が得やすいという特徴があり、その成膜技術は、固体撮像素子の製造工程に広く用いられている。
【０００３】
スパッタリングによって平滑な半導体基板面に薄膜を形成する場合には、一般に、ターゲットと半導体基板とを平行に設置して行う。成膜材料の原子が、主にターゲットから垂直な方向に飛散するからである。これにより、成膜材料の原子を垂直に被着させることができ、膜厚を均一に成膜することができる。しかしながら、半導体基板面に凹凸がある場合には、成膜材料の原子が垂直に被着するとは限らず、膜厚を均一に形成することが難しい。
【０００４】
一方、化学気相成長は、諸条件の下、半導体基板を気化した成膜材料中に配置することで、下地材料表面で反応させて成膜材料を堆積させ、薄膜を形成する方法のことである。化学気相成長による成膜は、スパッタリングによる成膜と比較して半導体基板面に凹凸がある場合にも膜厚を均一に形成することができる。そのため、化学気相成長は、膜厚の均一性が特に重要視される、光を受光部に導く導光部を形成する半導体基板の成膜に用いられたりする（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
しかしながら、下地材料の種類によっては、化学気相成長を用いることはできず、導光部を形成する半導体基板の成膜であっても、スパッタリング、その他の物理気相成長を用いざるを得ない。
【０００６】
導光部を形成する半導体基板をスパッタリングにより成膜する場合、図１３に示すように、先ず、真空状態のチャンバ（真空槽）１０１内に、成膜材料からなるターゲット１０２と、導光部１０３（図１４参照）を形成する半導体基板１０４とを平行に配置した上で、ターゲット１０２にイオンガス（図示せず）を衝突させる。イオンガスの衝突によりターゲット１０２からスパッタ原子１０５が飛散して半導体基板１０４に被着し、薄膜１０６（図１４参照）が形成される。
【特許文献１】特開２００２−１１８２４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、図１４に示すように、飛散するスパッタ原子１０５（図１３参照）の多くが、導光部１０３の開口１０７側の端部や基板面１０８に被着するため、導光部１０３の側壁１０９に形成される薄膜１０６の厚さは、開口１０７側の端部や基板面１０８に形成される薄膜１０６より薄く、且つ、開口１０７から奥に向かうに連れて更に薄くなってしまう。また、開口１０７側の端部には、庇状のオーバーハング１１０が形成され、受光効率の悪化を招くことになる。
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、受光部に光を導く導光部を有した半導体基板に厚さ均一の反射膜を形成する撮像素子基板の製造方法、それに用いられるスパッタリング装置、及び上記製造方法を製造工程に組み込んで製造される撮像素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の撮像素子基板の製造方法は、基板の表面に形成された複数の開口から基板の一定深さ位置に各々形成された受光部までの間を受光部側で狭くなるテーパ状の導光部でそれぞれ空間的に連通させた撮像素子基板を平板状のターゲット材料と併せてチャンバ内に収容するとともに、撮像素子基板の表面をターゲット材料の表面に対して相対的に傾けてスパッタリングし、ターゲット材料表面からの反射性をもつ飛散粒子をそれぞれの導光部を形成する内周壁に付着させ、内周壁に反射膜を形成することを特徴とする。
【００１０】
なお、ターゲット材料の表面から垂直に飛散する飛散粒子を通過させ、ターゲット材料の表面から斜めに飛散する飛散粒子をトラップするコリメート手段をターゲット材料と撮像素子基板との間に配置してスパッタリングすることが好ましい。
【００１１】
また、ターゲット材料又は撮像素子基板のいずれかを撮像素子基板の表面に垂直な軸回りに回転させることが好ましい。
【００１２】
本発明の撮像素子は、上記撮像素子基板の製造方法を製造工程に組み込んで製造される。
【００１３】
本発明のスパッタリング装置は、基板の表面に形成された複数の開口から基板の一定深さ位置に各々形成された受光部までの間を受光部側で狭くなるテーパ状の導光部でそれぞれ空間的に連通させた撮像素子基板を平板状のターゲット材料と併せてチャンバ内に収容するとともに、撮像素子基板の表面をターゲット材料の表面に対して相対的に傾けてスパッタリングし、ターゲット材料表面からの反射性をもつ飛散粒子をそれぞれの導光部を形成する内周壁に付着させ、内周壁に反射膜を形成することを特徴とする。
【００１４】
なお、ターゲット材料の表面から垂直に飛散する飛散粒子を通過させ、ターゲット材料の表面から斜めに飛散する飛散粒子をトラップするコリメート手段をターゲット材料と撮像素子基板との間に配置してスパッタリングすることが好ましい。
【００１５】
また、ターゲット材料又は撮像素子基板のいずれかを撮像素子基板の表面に垂直な軸回りに回転させることが好ましい。
【００１６】
本発明の撮像素子基板の製造方法は、基板の表面に形成された開口から基板の一定深さ位置に形成された受光部までの間を受光部側で狭くなるテーパ状の導光部で空間的に連通させた撮像素子基板をターゲット材料とともにチャンバ内に収容し、ターゲット材料表面からの反射性をもつ飛散粒子を導光部を形成する内周壁に付着させて内周壁に反射膜を形成する撮像素子基板の製造方法であって、ターゲット材料の表面は、撮像素子基板に近い側で外径が大きい円錐台の外周面に接する面形状に倣って円環状に連なるとともに全周にわたって内向きに傾斜し、撮像素子基板は、その表面がターゲット材料の円環状表面の中心を通る軸に対して垂直になるように配置されることを特徴とする。
【００１７】
なお、ターゲット材料の表面から垂直に飛散する飛散粒子を通過させ、ターゲット材料の表面から斜めに飛散する飛散粒子をトラップするコリメート手段をターゲット材料と撮像素子基板との間に配置してスパッタリングすることが好ましい。
【００１８】
本発明の撮像素子は、上記撮像素子基板の製造方法を製造工程に組み込んで製造される。
【００１９】
本発明のスパッタリング装置は、基板の表面に形成された開口から基板の一定深さ位置に形成された受光部までの間を受光部側で狭くなるテーパ状の導光部で空間的に連通させた撮像素子基板をターゲット材料とともにチャンバ内に収容し、ターゲット材料表面からの反射性をもつ飛散粒子を導光部を形成する内周壁に付着させて内周壁に反射膜を形成するスパッタリング装置であって、ターゲット材料の表面は、撮像素子基板に近い側で外径が大きい円錐台の外周面に接する面形状に倣って円環状に連なるとともに全周にわたって内向きに傾斜し、撮像素子基板は、その表面がターゲット材料の円環状表面の中心を通る軸に対して垂直になるように配置されることを特徴とする。
【００２０】
なお、ターゲット材料の表面から垂直に飛散する飛散粒子を通過させ、ターゲット材料の表面から斜めに飛散する飛散粒子をトラップするコリメート手段をターゲット材料と撮像素子基板との間に配置してスパッタリングすることが好ましい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の撮像素子基板の製造方法によれば、受光部側で狭くなるテーパ状の導光部を有した撮像素子基板を、その表面がターゲット材料の表面に対して相対的に傾くようにスパッタリングすることより、導光部を形成する内周壁に厚さ均一の反射膜を形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、固体撮像素子の製造方法について図１の固体撮像素子の製造工程図を用いて説明する。但し、本発明は、ここに挙げる実施形態に限定されるものではない。
【００２３】
固体撮像素子の製造工程は、周知であるように、半導体基板に処理を施して回路形成を行う前工程（撮像素子基板の製造工程）と、その半導体基板からチップを切り出し、パッケージ化する工程との２つに大きく分けることができる。前工程は、基板工程（Ｓ１）、配線工程（Ｓ２）及び基板検査工程（Ｓ３）から構成される。
【００２４】
各工程において処理が施されるウエハは、高純度単結晶シリコンのインゴットを外径１５０ｍｍ〜３００ｍｍの円盤形状に切り落とすことで準備される。そのウエハを半導体基板として、先ず、基板工程（Ｓ１）において成膜やフォトリソグラフィやイオン注入を行う。さらに、配線工程（Ｓ２）において配線構造を形成する。以上により、半導体基板上に同一のデバイスが複数形成されることとなる。最後に、基板検査工程（Ｓ３）において電気特性や光学特性の良否を判定する。なお、基板工程（Ｓ１）における成膜についての詳細は、後述する。
【００２５】
後工程は、ダイシング工程（Ｓ４）、マウンティング工程（Ｓ５）、ボンディング工程（Ｓ６）、モールド工程（Ｓ７）、リード加工工程（Ｓ８）、マーキング工程（Ｓ９）、及びチップ検査工程（Ｓ１０）から構成される。
【００２６】
先ず、ダイシング工程（Ｓ４）において半導体基板をデバイスごとに切断してチップにする。切断には、ダイヤモンド粒子が貼付した円形刃などが用いられる。続いて、マウンティング工程（Ｓ５）においてチップをフレームに固定し、ボンディング工程（Ｓ６）においてチップをフレームに電気的に接続する。そして、モールド工程（Ｓ７）においてチップをフレームと一緒に樹脂で封止する。さらに、リード加工工程（Ｓ８）においてリード（導線）を成型し、マーキング工程（Ｓ９）においてパッケージ表面に製品情報などをマークする。最後に、チップ検査工程（Ｓ１０）においてパッケージ化されたチップの電気特性や光学特性を調べる。このように、前工程及び後工程を経ることで固体撮像素子は製造される。
【００２７】
次に、基板工程（Ｓ１）の成膜に用いる第１実施形態のスパッタリング装置１１について図面を参照しながら説明する。但し、成膜に用いるスパッタリング装置は、ここに挙げる実施形態に限定されるものではない。
【００２８】
図２に示すように、スパッタリング装置１１は、内部を真空にすることができるチャンバ（真空槽）１２、薄膜を形成する際に必要となる様々な計器や装置からなる操作部１３、及び、操作部１３を構成する各種計器や装置を制御するコンピュータ１４などから構成される。
【００２９】
チャンバ１２の内部には、ステージ１６、ステージ駆動部１７、ターゲット１８、磁石ユニット１９、及び、シャッタ２０が配設されている。また、チャンバ（真空槽）１２には、バルブ２１，２２を介してガスボンベ２３，２４が接続され、アルゴン（Ａｒ）ガス及び窒素（Ｎ２）ガスを導入することができる。
【００３０】
ステージ１６は、傾斜した状態に配設され、薄膜を形成する半導体基板２６が配置される。ステージ１６には、ヒータ（図示せず）が埋め込まれている。ヒータは、ステージ１６に配置される半導体基板２６を加熱する。ヒータに接続されるヒートコントローラ２５は、ヒータの加熱温度を制御し、半導体基板２６を所定温度に保つ。また、ステージ１６は、半導体基板２６に薄膜を形成する際、電極が印加され陽極になる。ステージ駆動部１７は、ステージ１６に直交する中心軸２７回りにステージ１６を回転させる。このステージ駆動部１７は、チャンバ１２の外部にあるステージコントローラ２８の操作によって自在に駆動する。
【００３１】
ターゲット１８は、半導体基板２６に薄膜を形成する成膜材料（例えば、アルミニウム）からなる平板状であり、磁石ユニット１９に外接し、ステージ１６と斜めに対面する。また、ターゲット１８は、半導体基板２６に薄膜を形成する際、電圧が印加され陰極になる。
【００３２】
磁石ユニット１９の内部には、磁石３０が設けられている。磁石３０は、２箇所のＮ極と１箇所のＳ極をターゲット１８側に備えた永久磁石である。この磁石３０は、ターゲット１８の表面付近に半円状の磁力線を持つ磁場を生成する。
【００３３】
アルゴンガスは、電界を有したチャンバ１２内に導入されると、アルゴンイオン（Ａｒ＋）と電子（ｅ−）とに電離する。アルゴンイオンは、電界や磁場が作用して螺旋状に運動し、ターゲット１８に衝突する。アルゴンイオンの運動中、その移動経路上にアルゴンガスがあるとき、アルゴンイオンはアルゴンガスと衝突し、アルゴンガスはアルゴンイオンと電子とに電離する。
【００３４】
アルゴンイオンとアルゴンガスとの衝突により発生したアルゴンイオンも上述のように運動し、ターゲット１８に衝突したり、アルゴンガスの更なる電離を促したりする。なお、連鎖的にアルゴンガスが電離することによって、ターゲット１８の表面付近にプラズマ３２が生成される。
【００３５】
アルゴンイオンがターゲット１８に衝突することで、ターゲット１８からスパッタ原子３４が叩き出され、スパッタ原子３４が飛散する。スパッタ原子３４の飛散する方向は、アルゴンイオンの衝突する向きに対応するが、主に、ターゲット１８の面に対して垂直な方向となる。本実施形態のスパッタリング装置１１の場合、主に、鉛直下方に向けてスパッタ原子３４は飛散する。
【００３６】
シャッタ２０は、節３６に回動自在に取り付けられ、モータ３７の駆動によって開閉される。シャッタ２０の開閉動作は、シャッタコントローラ３８によって制御される。シャッタ２０は、半導体基板２６の表面を覆う閉じ位置にある場合、半導体基板２６をスパッタ原子３４から遮蔽する。一方、シャッタ２０が半導体基板２６を開放する開き位置にある場合、飛散するスパッタ原子３４は半導体基板２６に被着する。スパッタ原子３４の被着により、半導体基板２６上に薄膜が形成される。なお、垂直に近い角度を有してスパッタ原子３４が被着する程、膜厚を均一に形成することができる。
【００３７】
操作部１３は、ヒートコントローラ２５、ステージコントローラ２８、シャッタコントローラ３８、高圧電源３９、及び、流量制御部４０などから構成される。
【００３８】
高圧電源３９は、半導体基板２６とターゲット１８との間に電圧を印加する。半導体基板２６とターゲット１８との間に電圧が印加されると、チャンバ１２内に導入されたアルゴンガスは電離し、上述したように、スパッタ原子３４がターゲット１８から飛散する。
【００３９】
流量制御部４０は、バルブ２１に接続され、チャンバ１２へ導入するアルゴンガスの流量を調節する。アルゴンガスの流量の調節によって、スパッタ原子３４の発生量が調節され、半導体基板２６上に形成する薄膜の成膜速度が調節される。
【００４０】
次に、半導体基板２６について図面を参照しながら説明する。但し、半導体基板は、ここに挙げる実施形態に限定されるものではない。
【００４１】
図３に示すように、半導体基板２６は、受光部４２を複数形成するウエハ４３の表面が絶縁体４４で覆われる構成である。絶縁体４４には、各受光部４２の上方に、半導体基板２６と直交する方向に延びる筒状の導光部４５が形成されている。導光部４５は、その開口４６から奥に向かうに連れて僅かに狭くなっている。また、開口４６側の端部には、奥に向かうに連れて口径が小さくなるテーパ部４７が切欠き形成されている。そのテーパ部４７側壁の勾配は、半導体基板２６と直交する軸４８を基準に１０°であることが好ましい。
【００４２】
以下、上記構成のスパッタリング装置１１の作用について図面を参照しながら説明する。図２に示すように、先ず、チャンバ１２の内部に配設されたステージ１６に、半導体基板２６を配置する。半導体基板２６は、ヒータによって加熱され、所定温度に保たれる。好ましくは、１５０℃である。チャンバ１２内の気圧を１０−７Ｐａ程度の真空にした後に、半導体基板２６とターゲット１８との間に電圧を印加する。そして、流量を調節しながらアルゴンガスをチャンバ１２に導入する。
【００４３】
チャンバ１２に導入されたアルゴンガスは、半導体基板２６とターゲット１８との間に生じる電界などによって、アルゴンイオンと電子とに電離する。アルゴンイオンは、電界や磁場によって、ターゲット１８と衝突する。アルゴンイオンの衝突によって、ターゲット１８からスパッタ原子３４が叩き出され、スパッタ原子３４が飛散する。シャッタ２０を開くと、飛散するスパッタ原子３４は半導体基板２６に被着する。
【００４４】
図４に示すように、半導体基板２６は、飛散するスパッタ原子３４が斜めに被着する向きに配置されている。導光部４５側壁に被着するスパッタ原子３４は、角度を有して被着する。特に、導光部４５の開口４６側の端部に形成されるテーパ部４７には、より垂直に近い角度を有して被着する。半導体基板２６を、それに直交する中心軸２７回りに回転させながらスパッタ原子３４を被着させることで、図５に示すように、導光部４５には、開口４６側の端部にオーバーハングを形成することなく、厚さ均一の薄膜５０を形成することができる。
【００４５】
また、受光部４２に被着するスパッタ原子３４は、半導体基板２６が所定温度に保たれているので、導光部４５側壁に被着したスパッタ原子３４に引き寄せられるサーモマイグレーションをし、受光部４２に薄膜５０を形成しない。これにより、受光部４２を露呈するために薄膜５０をエッチングする必要はなく、エッチングすることによる受光部４２への損傷はない。なお、導光部４５側壁に形成した薄膜５０は、光を反射させ、受光部４２に光を導くことができる。
【００４６】
なお、上記第１実施形態のスパッタリング装置１１において、ステージ１６に配置される半導体基板２６を回転させながら成膜する場合を例に説明したが、これに限定されるのではなく、スパッタ原子３４の半導体基板２６へ被着する向きを変化させながら成膜することができれば良い。以下、第２実施形態のスパッタリング装置６１について図面を参照しながら説明する。但し、成膜に用いるスパッタリング装置は、ここに挙げる実施形態に限定されるものではない。
【００４７】
図６に示すように、スパッタリング装置６１は、チャンバ１２、操作部１３、及び、コンピュータ１４などから構成される。チャンバ１２の内部には、ステージ６２、ターゲット１８、磁石ユニット１９、ユニット駆動部６３、及び、シャッタ２０が配設されている。
【００４８】
ステージ６２は、薄膜を形成する半導体基板２６を水平に配置する台である。ステージ６２には、半導体２６を加熱するヒータ（図示せず）が埋め込まれている。
【００４９】
磁石ユニット１９は、ターゲット１８を外接させる面が、ステージ６２と斜めに対面する。ユニット駆動部６３は、ステージ６２に直交する中心軸２７回りに磁石ユニット１９を回転させる。このユニット駆動部６３は、チャンバ１２の外部にあるユニットコントローラ６４の操作によって自在に駆動する。
【００５０】
ターゲット１８から飛散するスパッタ原子３４の飛散方向は、本実施形態のスパッタリング装置６１の場合、主に、ステージ６２に配置される半導体基板２６に所定角度を有して被着する方向となる。
【００５１】
操作部１３は、ヒートコントローラ２５、シャッタコントローラ３８、高圧電源３９、流量制御部４０、及び、ユニットコントローラ６４などから構成される。
【００５２】
なお、第１実施形態のスパッタリング装置１１と同じ構成については、同一の符号を付して詳しい説明を省略する。
【００５３】
以下、上記構成のスパッタリング装置６１の作用について図面を参照しながら説明する。先ず、チャンバ１２の内部に配設されたステージ６２に、半導体基板２６を水平に配置する。半導体基板２６は、ヒータによって加熱され、所定温度に保たれる。好ましくは、１５０℃である。そして、第１実施形態のスパッタリング装置１１の場合と同様の過程によって、スパッタ原子３４は飛散し、半導体基板２６に被着する。
【００５４】
図７に示すように、スパッタ原子３４は、水平に配置される半導体基板２６に対して斜めに被着する。導光部４５側壁に被着するスパッタ原子３４は、角度を有して被着する。特に、導光部４５の開口４６側の端部に形成されるテーパ部４７には、より垂直に近い角度を有して被着する。磁石ユニット１９を、半導体基板２６に直交する中心軸２７回りに回転させながらスパッタ原子３４を被着させることで、図８に示すように、導光部４５には、開口４６側の端部にオーバーハングを形成することなく、厚さ均一の薄膜５０を形成することができる。
【００５５】
また、第１実施形態のスパッタリング装置１１の場合と同様、スパッタリング装置６１によれば、受光部４２に被着するスパッタ原子３４がサーモマイグレーションをし、受光部４２に薄膜５０を形成しない。これにより、受光部４２を露呈するために薄膜５０をエッチングする必要はなく、エッチングすることによる受光部４２への損傷はない。
【００５６】
なお、上記第１，２実施形態のスパッタリング装置１１，６１において、スパッタリング原子３４の半導体基板２６へ被着する向きを変化させながら成膜する場合を例に説明したが、これに限定させるのではない。以下、第３実施形態のスパッタリング装置７１について図面を参照しながら説明する。但し、成膜に用いるスパッタリング装置は、ここに挙げる実施形態に限定されるものではない。
【００５７】
図９に示すように、スパッタリング装置７１は、チャンバ１２、操作部１３、及び、コンピュータ１４などから構成される。チャンバ１２の内部には、ステージ６２、ターゲット７２、磁石ユニット７３、及び、シャッタ２０が配設されている。
【００５８】
ターゲット７２は、半導体基板２６に薄膜を形成する成膜材料からなる、図１０に示すような中空円錐台形状をしている。そのターゲット７２は、磁石ユニット７３に外接し、内周面がステージ６２と斜めに対面する。また、ターゲット７２は、半導体基板２６に薄膜を形成する際、電圧が印加され陰極になる。
【００５９】
磁石ユニット７３には、底面に、円錐台形状に掘穿された凹部が形成され、その凹部にターゲット７２が外接される。また、磁石ユニット７３の内部には、磁石３０が設けられている。
【００６０】
ターゲット７２から飛散するスパッタ原子３４の飛散方向は、本実施形態のスパッタリング装置７１の場合、主に、ステージ６２に配置される半導体基板に所定角度を有して被着する方向となる。
【００６１】
操作部１３は、ヒートコントローラ２５、シャッタコントローラ３８、高圧電源３９、及び、流量制御部４０などから構成される。
【００６２】
なお、第１，２実施形態のスパッタリング装置１１、６１と同じ構成については、同一の符号を付して詳しい説明を省略する。
【００６３】
以下、上記構成のスパッタリング装置７１の作用について図面を参照しながら説明する。先ず、チャンバ１２の内部に配設されたステージ６２に、半導体基板２６を水平に配置する。半導体基板２６は、ヒータによって加熱され、所定温度に保たれる。好ましくは、１５０℃である。そして、第１，２実施形態のスパッタリング装置１１，６１の場合と同様の過程によって、スパッタ原子３４は飛散し、半導体基板２６に被着する。
【００６４】
図１１に示すように、スパッタ原子３４は、水平に配置される半導体基板２６に対して斜めに被着する。導光部４５側壁に被着するスパッタ原子３４は、あらゆる方向から所定の角度を有して被着する。特に、導光部４５の開口４６側の端部に形成されるテーパ部４７には、より垂直に近い角度を有して被着する。図１２に示すように、導光部４５には、開口４６側の端部にオーバーハングを形成することなく、厚さ均一の薄膜５０を形成することができる。
【００６５】
また、第１，２実施形態のスパッタリング装置１１，６１の場合と同様、スパッタリング装置７１によれば、受光部４２に被着するスパッタ原子３４がサーモマイグレーションをし、受光部４２に薄膜を形成しない。これにより、受光部４２を露呈するために薄膜５０をエッチングする必要はなく、エッチングすることによる受光部４２への損傷はない。
【００６６】
なお、上記各実施形態において、ターゲット１８，７２から飛散するスパッタ原子３４が半導体基板２６に直接被着する場合を例に説明したが、ターゲット１８，７２の面と平行となるように、ターゲット１８，７２と半導体基板２６との間にコリメータを配置して、ターゲット１８，７２から飛散するスパッタ原子３４を、コリメータを介して半導体基板２６に被着させても良い。コリメータは、垂直に入射するスパッタ原子３４を通過させ、斜めに入射するスパッタ原子３４をトラップする。これにより、ターゲット１８，７２の面に対して垂直な方向にのみスパッタ原子３４を飛散させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】固体撮像素子の製造工程図である。
【図２】第１実施形態のスパッタリング装置を示す概略図である。
【図３】成膜前の半導体基板の横断面図である。
【図４】成膜開始時の半導体基板の横断面図である。
【図５】成膜後の半導体基板の横断面図である。
【図６】第２実施形態のスパッタリング装置を示す概略図である。
【図７】成膜開始時の半導体基板の横断面図である。
【図８】成膜後の半導体基板の横断面図である。
【図９】第３実施形態のスパッタリング装置を示す概略図である。
【図１０】第３実施形態のターゲットの外観斜視図である。
【図１１】成膜開始時の半導体基板の横断面図である。
【図１２】成膜後の半導体基板の横断面図である。
【図１３】従来のスパッタリング装置の概略図である。
【図１４】従来のスパッタリングによる成膜方法を説明する導光部を有する半導体基板の横断面図である。
【符号の説明】
【００６８】
１１，６１，７１ スパッタリング装置
１２ 真空槽
１６，６２ ステージ
１７ ステージ駆動部
１８，７２ ターゲット
２６ 半導体基板
２７ 中心軸
３４ スパッタ原子
４２ 受光部
４３ ウエハ
４４ 絶縁体
４５ 導光部
４６ 開口
４７ テーパ部
４８ 軸
５０ 薄膜
６３ ユニット駆動部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像素子基板の製造方法、撮像素子、及びスパッタリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
固体撮像素子の製造工程には、半導体基板上に薄膜を形成する成膜工程が種々含まれる。その成膜技術は、化学気相成長（ＣＶＤ；Chemical Vapor Deposition）と物理気相成長（ＰＶＤ；Physical Vapor Deposition）とに分けられる。物理気相成長の代表として、スパッタリング（「スパッタ」とも称される。）がある。スパッタリングとは、諸条件の下、ターゲットと呼ばれる成膜材料の塊に不活性なイオンガスを衝突させることで、成膜材料の原子を飛散させて半導体基板に被着させ、薄膜を形成する方法である。スパッタリングによる成膜は、化学気相成長による成膜と比較して下地材料の種類によらず良好な密着性が得やすいという特徴があり、その成膜技術は、固体撮像素子の製造工程に広く用いられている。
【０００３】
スパッタリングによって平滑な半導体基板面に薄膜を形成する場合には、一般に、ターゲットと半導体基板とを平行に設置して行う。成膜材料の原子が、主にターゲットから垂直な方向に飛散するからである。これにより、成膜材料の原子を垂直に被着させることができ、膜厚を均一に成膜することができる。しかしながら、半導体基板面に凹凸がある場合には、成膜材料の原子が垂直に被着するとは限らず、膜厚を均一に形成することが難しい。
【０００４】
一方、化学気相成長は、諸条件の下、半導体基板を気化した成膜材料中に配置することで、下地材料表面で反応させて成膜材料を堆積させ、薄膜を形成する方法のことである。化学気相成長による成膜は、スパッタリングによる成膜と比較して半導体基板面に凹凸がある場合にも膜厚を均一に形成することができる。そのため、化学気相成長は、膜厚の均一性が特に重要視される、光を受光部に導く導光部を形成する半導体基板の成膜に用いられたりする（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
しかしながら、下地材料の種類によっては、化学気相成長を用いることはできず、導光部を形成する半導体基板の成膜であっても、スパッタリング、その他の物理気相成長を用いざるを得ない。
【０００６】
導光部を形成する半導体基板をスパッタリングにより成膜する場合、図１３に示すように、先ず、真空状態のチャンバ（真空槽）１０１内に、成膜材料からなるターゲット１０２と、導光部１０３（図１４参照）を形成する半導体基板１０４とを平行に配置した上で、ターゲット１０２にイオンガス（図示せず）を衝突させる。イオンガスの衝突によりターゲット１０２からスパッタ原子１０５が飛散して半導体基板１０４に被着し、薄膜１０６（図１４参照）が形成される。
【特許文献１】特開２００２−１１８２４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、図１４に示すように、飛散するスパッタ原子１０５（図１３参照）の多くが、導光部１０３の開口１０７側の端部や基板面１０８に被着するため、導光部１０３の側壁１０９に形成される薄膜１０６の厚さは、開口１０７側の端部や基板面１０８に形成される薄膜１０６より薄く、且つ、開口１０７から奥に向かうに連れて更に薄くなってしまう。また、開口１０７側の端部には、庇状のオーバーハング１１０が形成され、受光効率の悪化を招くことになる。
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、受光部に光を導く導光部を有した半導体基板に厚さ均一の反射膜を形成する撮像素子基板の製造方法、それに用いられるスパッタリング装置、及び上記製造方法を製造工程に組み込んで製造される撮像素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の撮像素子基板の製造方法は、基板の表面に形成された複数の開口から基板の一定深さ位置に各々形成された受光部までの間を受光部側で狭くなるテーパ状の導光部でそれぞれ空間的に連通させた撮像素子基板を平板状のターゲット材料と併せてチャンバ内に収容するとともに、撮像素子基板の表面をターゲット材料の表面に対して相対的に傾けてスパッタリングし、ターゲット材料表面からの反射性をもつ飛散粒子をそれぞれの導光部を形成する内周壁に付着させ、内周壁に反射膜を形成することを特徴とする。
【００１０】
なお、ターゲット材料の表面から垂直に飛散する飛散粒子を通過させ、ターゲット材料の表面から斜めに飛散する飛散粒子をトラップするコリメート手段をターゲット材料と撮像素子基板との間に配置してスパッタリングすることが好ましい。
【００１１】
また、ターゲット材料又は撮像素子基板のいずれかを撮像素子基板の表面に垂直な軸回りに回転させることが好ましい。
【００１２】
本発明の撮像素子は、上記撮像素子基板の製造方法を製造工程に組み込んで製造される。
【００１３】
本発明のスパッタリング装置は、基板の表面に形成された複数の開口から基板の一定深さ位置に各々形成された受光部までの間を受光部側で狭くなるテーパ状の導光部でそれぞれ空間的に連通させた撮像素子基板を平板状のターゲット材料と併せてチャンバ内に収容するとともに、撮像素子基板の表面をターゲット材料の表面に対して相対的に傾けてスパッタリングし、ターゲット材料表面からの反射性をもつ飛散粒子をそれぞれの導光部を形成する内周壁に付着させ、内周壁に反射膜を形成することを特徴とする。
【００１４】
なお、ターゲット材料の表面から垂直に飛散する飛散粒子を通過させ、ターゲット材料の表面から斜めに飛散する飛散粒子をトラップするコリメート手段をターゲット材料と撮像素子基板との間に配置してスパッタリングすることが好ましい。
【００１５】
また、ターゲット材料又は撮像素子基板のいずれかを撮像素子基板の表面に垂直な軸回りに回転させることが好ましい。
【００１６】
本発明の撮像素子基板の製造方法は、基板の表面に形成された開口から基板の一定深さ位置に形成された受光部までの間を受光部側で狭くなるテーパ状の導光部で空間的に連通させた撮像素子基板をターゲット材料とともにチャンバ内に収容し、ターゲット材料表面からの反射性をもつ飛散粒子を導光部を形成する内周壁に付着させて内周壁に反射膜を形成する撮像素子基板の製造方法であって、ターゲット材料の表面は、撮像素子基板に近い側で外径が大きい円錐台の外周面に接する面形状に倣って円環状に連なるとともに全周にわたって内向きに傾斜し、撮像素子基板は、その表面がターゲット材料の円環状表面の中心を通る軸に対して垂直になるように配置されることを特徴とする。
【００１７】
なお、ターゲット材料の表面から垂直に飛散する飛散粒子を通過させ、ターゲット材料の表面から斜めに飛散する飛散粒子をトラップするコリメート手段をターゲット材料と撮像素子基板との間に配置してスパッタリングすることが好ましい。
【００１８】
本発明の撮像素子は、上記撮像素子基板の製造方法を製造工程に組み込んで製造される。
【００１９】
本発明のスパッタリング装置は、基板の表面に形成された開口から基板の一定深さ位置に形成された受光部までの間を受光部側で狭くなるテーパ状の導光部で空間的に連通させた撮像素子基板をターゲット材料とともにチャンバ内に収容し、ターゲット材料表面からの反射性をもつ飛散粒子を導光部を形成する内周壁に付着させて内周壁に反射膜を形成するスパッタリング装置であって、ターゲット材料の表面は、撮像素子基板に近い側で外径が大きい円錐台の外周面に接する面形状に倣って円環状に連なるとともに全周にわたって内向きに傾斜し、撮像素子基板は、その表面がターゲット材料の円環状表面の中心を通る軸に対して垂直になるように配置されることを特徴とする。
【００２０】
なお、ターゲット材料の表面から垂直に飛散する飛散粒子を通過させ、ターゲット材料の表面から斜めに飛散する飛散粒子をトラップするコリメート手段をターゲット材料と撮像素子基板との間に配置してスパッタリングすることが好ましい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の撮像素子基板の製造方法によれば、受光部側で狭くなるテーパ状の導光部を有した撮像素子基板を、その表面がターゲット材料の表面に対して相対的に傾くようにスパッタリングすることより、導光部を形成する内周壁に厚さ均一の反射膜を形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、固体撮像素子の製造方法について図１の固体撮像素子の製造工程図を用いて説明する。但し、本発明は、ここに挙げる実施形態に限定されるものではない。
【００２３】
固体撮像素子の製造工程は、周知であるように、半導体基板に処理を施して回路形成を行う前工程（撮像素子基板の製造工程）と、その半導体基板からチップを切り出し、パッケージ化する工程との２つに大きく分けることができる。前工程は、基板工程（Ｓ１）、配線工程（Ｓ２）及び基板検査工程（Ｓ３）から構成される。
【００２４】
各工程において処理が施されるウエハは、高純度単結晶シリコンのインゴットを外径１５０ｍｍ〜３００ｍｍの円盤形状に切り落とすことで準備される。そのウエハを半導体基板として、先ず、基板工程（Ｓ１）において成膜やフォトリソグラフィやイオン注入を行う。さらに、配線工程（Ｓ２）において配線構造を形成する。以上により、半導体基板上に同一のデバイスが複数形成されることとなる。最後に、基板検査工程（Ｓ３）において電気特性や光学特性の良否を判定する。なお、基板工程（Ｓ１）における成膜についての詳細は、後述する。
【００２５】
後工程は、ダイシング工程（Ｓ４）、マウンティング工程（Ｓ５）、ボンディング工程（Ｓ６）、モールド工程（Ｓ７）、リード加工工程（Ｓ８）、マーキング工程（Ｓ９）、及びチップ検査工程（Ｓ１０）から構成される。
【００２６】
先ず、ダイシング工程（Ｓ４）において半導体基板をデバイスごとに切断してチップにする。切断には、ダイヤモンド粒子が貼付した円形刃などが用いられる。続いて、マウンティング工程（Ｓ５）においてチップをフレームに固定し、ボンディング工程（Ｓ６）においてチップをフレームに電気的に接続する。そして、モールド工程（Ｓ７）においてチップをフレームと一緒に樹脂で封止する。さらに、リード加工工程（Ｓ８）においてリード（導線）を成型し、マーキング工程（Ｓ９）においてパッケージ表面に製品情報などをマークする。最後に、チップ検査工程（Ｓ１０）においてパッケージ化されたチップの電気特性や光学特性を調べる。このように、前工程及び後工程を経ることで固体撮像素子は製造される。
【００２７】
次に、基板工程（Ｓ１）の成膜に用いる第１実施形態のスパッタリング装置１１について図面を参照しながら説明する。但し、成膜に用いるスパッタリング装置は、ここに挙げる実施形態に限定されるものではない。
【００２８】
図２に示すように、スパッタリング装置１１は、内部を真空にすることができるチャンバ（真空槽）１２、薄膜を形成する際に必要となる様々な計器や装置からなる操作部１３、及び、操作部１３を構成する各種計器や装置を制御するコンピュータ１４などから構成される。
【００２９】
チャンバ１２の内部には、ステージ１６、ステージ駆動部１７、ターゲット１８、磁石ユニット１９、及び、シャッタ２０が配設されている。また、チャンバ（真空槽）１２には、バルブ２１，２２を介してガスボンベ２３，２４が接続され、アルゴン（Ａｒ）ガス及び窒素（Ｎ２）ガスを導入することができる。
【００３０】
ステージ１６は、傾斜した状態に配設され、薄膜を形成する半導体基板２６が配置される。ステージ１６には、ヒータ（図示せず）が埋め込まれている。ヒータは、ステージ１６に配置される半導体基板２６を加熱する。ヒータに接続されるヒートコントローラ２５は、ヒータの加熱温度を制御し、半導体基板２６を所定温度に保つ。また、ステージ１６は、半導体基板２６に薄膜を形成する際、電極が印加され陽極になる。ステージ駆動部１７は、ステージ１６に直交する中心軸２７回りにステージ１６を回転させる。このステージ駆動部１７は、チャンバ１２の外部にあるステージコントローラ２８の操作によって自在に駆動する。
【００３１】
ターゲット１８は、半導体基板２６に薄膜を形成する成膜材料（例えば、アルミニウム）からなる平板状であり、磁石ユニット１９に外接し、ステージ１６と斜めに対面する。また、ターゲット１８は、半導体基板２６に薄膜を形成する際、電圧が印加され陰極になる。
【００３２】
磁石ユニット１９の内部には、磁石３０が設けられている。磁石３０は、２箇所のＮ極と１箇所のＳ極をターゲット１８側に備えた永久磁石である。この磁石３０は、ターゲット１８の表面付近に半円状の磁力線を持つ磁場を生成する。
【００３３】
アルゴンガスは、電界を有したチャンバ１２内に導入されると、アルゴンイオン（Ａｒ＋）と電子（ｅ−）とに電離する。アルゴンイオンは、電界や磁場が作用して螺旋状に運動し、ターゲット１８に衝突する。アルゴンイオンの運動中、その移動経路上にアルゴンガスがあるとき、アルゴンイオンはアルゴンガスと衝突し、アルゴンガスはアルゴンイオンと電子とに電離する。
【００３４】
アルゴンイオンとアルゴンガスとの衝突により発生したアルゴンイオンも上述のように運動し、ターゲット１８に衝突したり、アルゴンガスの更なる電離を促したりする。なお、連鎖的にアルゴンガスが電離することによって、ターゲット１８の表面付近にプラズマ３２が生成される。
【００３５】
アルゴンイオンがターゲット１８に衝突することで、ターゲット１８からスパッタ原子３４が叩き出され、スパッタ原子３４が飛散する。スパッタ原子３４の飛散する方向は、アルゴンイオンの衝突する向きに対応するが、主に、ターゲット１８の面に対して垂直な方向となる。本実施形態のスパッタリング装置１１の場合、主に、鉛直下方に向けてスパッタ原子３４は飛散する。
【００３６】
シャッタ２０は、節３６に回動自在に取り付けられ、モータ３７の駆動によって開閉される。シャッタ２０の開閉動作は、シャッタコントローラ３８によって制御される。シャッタ２０は、半導体基板２６の表面を覆う閉じ位置にある場合、半導体基板２６をスパッタ原子３４から遮蔽する。一方、シャッタ２０が半導体基板２６を開放する開き位置にある場合、飛散するスパッタ原子３４は半導体基板２６に被着する。スパッタ原子３４の被着により、半導体基板２６上に薄膜が形成される。なお、垂直に近い角度を有してスパッタ原子３４が被着する程、膜厚を均一に形成することができる。
【００３７】
操作部１３は、ヒートコントローラ２５、ステージコントローラ２８、シャッタコントローラ３８、高圧電源３９、及び、流量制御部４０などから構成される。
【００３８】
高圧電源３９は、半導体基板２６とターゲット１８との間に電圧を印加する。半導体基板２６とターゲット１８との間に電圧が印加されると、チャンバ１２内に導入されたアルゴンガスは電離し、上述したように、スパッタ原子３４がターゲット１８から飛散する。
【００３９】
流量制御部４０は、バルブ２１に接続され、チャンバ１２へ導入するアルゴンガスの流量を調節する。アルゴンガスの流量の調節によって、スパッタ原子３４の発生量が調節され、半導体基板２６上に形成する薄膜の成膜速度が調節される。
【００４０】
次に、半導体基板２６について図面を参照しながら説明する。但し、半導体基板は、ここに挙げる実施形態に限定されるものではない。
【００４１】
図３に示すように、半導体基板２６は、受光部４２を複数形成するウエハ４３の表面が絶縁体４４で覆われる構成である。絶縁体４４には、各受光部４２の上方に、半導体基板２６と直交する方向に延びる筒状の導光部４５が形成されている。導光部４５は、その開口４６から奥に向かうに連れて僅かに狭くなっている。また、開口４６側の端部には、奥に向かうに連れて口径が小さくなるテーパ部４７が切欠き形成されている。そのテーパ部４７側壁の勾配は、半導体基板２６と直交する軸４８を基準に１０°であることが好ましい。
【００４２】
以下、上記構成のスパッタリング装置１１の作用について図面を参照しながら説明する。図２に示すように、先ず、チャンバ１２の内部に配設されたステージ１６に、半導体基板２６を配置する。半導体基板２６は、ヒータによって加熱され、所定温度に保たれる。好ましくは、１５０℃である。チャンバ１２内の気圧を１０−７Ｐａ程度の真空にした後に、半導体基板２６とターゲット１８との間に電圧を印加する。そして、流量を調節しながらアルゴンガスをチャンバ１２に導入する。
【００４３】
チャンバ１２に導入されたアルゴンガスは、半導体基板２６とターゲット１８との間に生じる電界などによって、アルゴンイオンと電子とに電離する。アルゴンイオンは、電界や磁場によって、ターゲット１８と衝突する。アルゴンイオンの衝突によって、ターゲット１８からスパッタ原子３４が叩き出され、スパッタ原子３４が飛散する。シャッタ２０を開くと、飛散するスパッタ原子３４は半導体基板２６に被着する。
【００４４】
図４に示すように、半導体基板２６は、飛散するスパッタ原子３４が斜めに被着する向きに配置されている。導光部４５側壁に被着するスパッタ原子３４は、角度を有して被着する。特に、導光部４５の開口４６側の端部に形成されるテーパ部４７には、より垂直に近い角度を有して被着する。半導体基板２６を、それに直交する中心軸２７回りに回転させながらスパッタ原子３４を被着させることで、図５に示すように、導光部４５には、開口４６側の端部にオーバーハングを形成することなく、厚さ均一の薄膜５０を形成することができる。
【００４５】
また、受光部４２に被着するスパッタ原子３４は、半導体基板２６が所定温度に保たれているので、導光部４５側壁に被着したスパッタ原子３４に引き寄せられるサーモマイグレーションをし、受光部４２に薄膜５０を形成しない。これにより、受光部４２を露呈するために薄膜５０をエッチングする必要はなく、エッチングすることによる受光部４２への損傷はない。なお、導光部４５側壁に形成した薄膜５０は、光を反射させ、受光部４２に光を導くことができる。
【００４６】
なお、上記第１実施形態のスパッタリング装置１１において、ステージ１６に配置される半導体基板２６を回転させながら成膜する場合を例に説明したが、これに限定されるのではなく、スパッタ原子３４の半導体基板２６へ被着する向きを変化させながら成膜することができれば良い。以下、第２実施形態のスパッタリング装置６１について図面を参照しながら説明する。但し、成膜に用いるスパッタリング装置は、ここに挙げる実施形態に限定されるものではない。
【００４７】
図６に示すように、スパッタリング装置６１は、チャンバ１２、操作部１３、及び、コンピュータ１４などから構成される。チャンバ１２の内部には、ステージ６２、ターゲット１８、磁石ユニット１９、ユニット駆動部６３、及び、シャッタ２０が配設されている。
【００４８】
ステージ６２は、薄膜を形成する半導体基板２６を水平に配置する台である。ステージ６２には、半導体２６を加熱するヒータ（図示せず）が埋め込まれている。
【００４９】
磁石ユニット１９は、ターゲット１８を外接させる面が、ステージ６２と斜めに対面する。ユニット駆動部６３は、ステージ６２に直交する中心軸２７回りに磁石ユニット１９を回転させる。このユニット駆動部６３は、チャンバ１２の外部にあるユニットコントローラ６４の操作によって自在に駆動する。
【００５０】
ターゲット１８から飛散するスパッタ原子３４の飛散方向は、本実施形態のスパッタリング装置６１の場合、主に、ステージ６２に配置される半導体基板２６に所定角度を有して被着する方向となる。
【００５１】
操作部１３は、ヒートコントローラ２５、シャッタコントローラ３８、高圧電源３９、流量制御部４０、及び、ユニットコントローラ６４などから構成される。
【００５２】
なお、第１実施形態のスパッタリング装置１１と同じ構成については、同一の符号を付して詳しい説明を省略する。
【００５３】
以下、上記構成のスパッタリング装置６１の作用について図面を参照しながら説明する。先ず、チャンバ１２の内部に配設されたステージ６２に、半導体基板２６を水平に配置する。半導体基板２６は、ヒータによって加熱され、所定温度に保たれる。好ましくは、１５０℃である。そして、第１実施形態のスパッタリング装置１１の場合と同様の過程によって、スパッタ原子３４は飛散し、半導体基板２６に被着する。
【００５４】
図７に示すように、スパッタ原子３４は、水平に配置される半導体基板２６に対して斜めに被着する。導光部４５側壁に被着するスパッタ原子３４は、角度を有して被着する。特に、導光部４５の開口４６側の端部に形成されるテーパ部４７には、より垂直に近い角度を有して被着する。磁石ユニット１９を、半導体基板２６に直交する中心軸２７回りに回転させながらスパッタ原子３４を被着させることで、図８に示すように、導光部４５には、開口４６側の端部にオーバーハングを形成することなく、厚さ均一の薄膜５０を形成することができる。
【００５５】
また、第１実施形態のスパッタリング装置１１の場合と同様、スパッタリング装置６１によれば、受光部４２に被着するスパッタ原子３４がサーモマイグレーションをし、受光部４２に薄膜５０を形成しない。これにより、受光部４２を露呈するために薄膜５０をエッチングする必要はなく、エッチングすることによる受光部４２への損傷はない。
【００５６】
なお、上記第１，２実施形態のスパッタリング装置１１，６１において、スパッタリング原子３４の半導体基板２６へ被着する向きを変化させながら成膜する場合を例に説明したが、これに限定させるのではない。以下、第３実施形態のスパッタリング装置７１について図面を参照しながら説明する。但し、成膜に用いるスパッタリング装置は、ここに挙げる実施形態に限定されるものではない。
【００５７】
図９に示すように、スパッタリング装置７１は、チャンバ１２、操作部１３、及び、コンピュータ１４などから構成される。チャンバ１２の内部には、ステージ６２、ターゲット７２、磁石ユニット７３、及び、シャッタ２０が配設されている。
【００５８】
ターゲット７２は、半導体基板２６に薄膜を形成する成膜材料からなる、図１０に示すような中空円錐台形状をしている。そのターゲット７２は、磁石ユニット７３に外接し、内周面がステージ６２と斜めに対面する。また、ターゲット７２は、半導体基板２６に薄膜を形成する際、電圧が印加され陰極になる。
【００５９】
磁石ユニット７３には、底面に、円錐台形状に掘穿された凹部が形成され、その凹部にターゲット７２が外接される。また、磁石ユニット７３の内部には、磁石３０が設けられている。
【００６０】
ターゲット７２から飛散するスパッタ原子３４の飛散方向は、本実施形態のスパッタリング装置７１の場合、主に、ステージ６２に配置される半導体基板に所定角度を有して被着する方向となる。
【００６１】
操作部１３は、ヒートコントローラ２５、シャッタコントローラ３８、高圧電源３９、及び、流量制御部４０などから構成される。
【００６２】
なお、第１，２実施形態のスパッタリング装置１１、６１と同じ構成については、同一の符号を付して詳しい説明を省略する。
【００６３】
以下、上記構成のスパッタリング装置７１の作用について図面を参照しながら説明する。先ず、チャンバ１２の内部に配設されたステージ６２に、半導体基板２６を水平に配置する。半導体基板２６は、ヒータによって加熱され、所定温度に保たれる。好ましくは、１５０℃である。そして、第１，２実施形態のスパッタリング装置１１，６１の場合と同様の過程によって、スパッタ原子３４は飛散し、半導体基板２６に被着する。
【００６４】
図１１に示すように、スパッタ原子３４は、水平に配置される半導体基板２６に対して斜めに被着する。導光部４５側壁に被着するスパッタ原子３４は、あらゆる方向から所定の角度を有して被着する。特に、導光部４５の開口４６側の端部に形成されるテーパ部４７には、より垂直に近い角度を有して被着する。図１２に示すように、導光部４５には、開口４６側の端部にオーバーハングを形成することなく、厚さ均一の薄膜５０を形成することができる。
【００６５】
また、第１，２実施形態のスパッタリング装置１１，６１の場合と同様、スパッタリング装置７１によれば、受光部４２に被着するスパッタ原子３４がサーモマイグレーションをし、受光部４２に薄膜を形成しない。これにより、受光部４２を露呈するために薄膜５０をエッチングする必要はなく、エッチングすることによる受光部４２への損傷はない。
【００６６】
なお、上記各実施形態において、ターゲット１８，７２から飛散するスパッタ原子３４が半導体基板２６に直接被着する場合を例に説明したが、ターゲット１８，７２の面と平行となるように、ターゲット１８，７２と半導体基板２６との間にコリメータを配置して、ターゲット１８，７２から飛散するスパッタ原子３４を、コリメータを介して半導体基板２６に被着させても良い。コリメータは、垂直に入射するスパッタ原子３４を通過させ、斜めに入射するスパッタ原子３４をトラップする。これにより、ターゲット１８，７２の面に対して垂直な方向にのみスパッタ原子３４を飛散させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】固体撮像素子の製造工程図である。
【図２】第１実施形態のスパッタリング装置を示す概略図である。
【図３】成膜前の半導体基板の横断面図である。
【図４】成膜開始時の半導体基板の横断面図である。
【図５】成膜後の半導体基板の横断面図である。
【図６】第２実施形態のスパッタリング装置を示す概略図である。
【図７】成膜開始時の半導体基板の横断面図である。
【図８】成膜後の半導体基板の横断面図である。
【図９】第３実施形態のスパッタリング装置を示す概略図である。
【図１０】第３実施形態のターゲットの外観斜視図である。
【図１１】成膜開始時の半導体基板の横断面図である。
【図１２】成膜後の半導体基板の横断面図である。
【図１３】従来のスパッタリング装置の概略図である。
【図１４】従来のスパッタリングによる成膜方法を説明する導光部を有する半導体基板の横断面図である。
【符号の説明】
【００６８】
１１，６１，７１ スパッタリング装置
１２ 真空槽
１６，６２ ステージ
１７ ステージ駆動部
１８，７２ ターゲット
２６ 半導体基板
２７ 中心軸
３４ スパッタ原子
４２ 受光部
４３ ウエハ
４４ 絶縁体
４５ 導光部
４６ 開口
４７ テーパ部
４８ 軸
５０ 薄膜
６３ ユニット駆動部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の表面に形成された複数の開口から基板の一定深さ位置に各々形成された受光部までの間を前記受光部側で狭くなるテーパ状の導光部でそれぞれ空間的に連通させた撮像素子基板を平板状のターゲット材料と併せてチャンバ内に収容するとともに、前記撮像素子基板の表面を前記ターゲット材料の表面に対して相対的に傾けてスパッタリングし、前記ターゲット材料表面からの反射性をもつ飛散粒子を前記それぞれの導光部を形成する内周壁に付着させ、前記内周壁に反射膜を形成することを特徴とする撮像素子基板の製造方法。
【請求項２】
前記ターゲット材料の表面から垂直に飛散する飛散粒子を通過させ、前記ターゲット材料の表面から斜めに飛散する飛散粒子をトラップするコリメート手段を前記ターゲット材料と前記撮像素子基板との間に配置してスパッタリングすることを特徴とする請求項１記載の撮像素子基板の製造方法。
【請求項３】
前記ターゲット材料又は前記撮像素子基板のいずれかを前記撮像素子基板の表面に垂直な軸回りに回転させることを特徴とする請求項２記載の撮像素子基板の製造方法。
【請求項４】
請求項１乃至３何れか記載の撮像素子基板の製造方法を製造工程に組み込んで製造される撮像素子。
【請求項５】
基板の表面に形成された複数の開口から基板の一定深さ位置に各々形成された受光部までの間を前記受光部側で狭くなるテーパ状の導光部でそれぞれ空間的に連通させた撮像素子基板を平板状のターゲット材料と併せてチャンバ内に収容するとともに、前記撮像素子基板の表面を前記ターゲット材料の表面に対して相対的に傾けてスパッタリングし、前記ターゲット材料表面からの反射性をもつ飛散粒子を前記それぞれの導光部を形成する内周壁に付着させ、前記内周壁に反射膜を形成することを特徴とするスパッタリング装置。
【請求項６】
前記ターゲット材料の表面から垂直に飛散する飛散粒子を通過させ、前記ターゲット材料の表面から斜めに飛散する飛散粒子をトラップするコリメート手段を前記ターゲット材料と前記撮像素子基板との間に配置してスパッタリングすることを特徴とする請求項５記載のスパッタリング装置。
【請求項７】
前記ターゲット材料又は前記撮像素子基板のいずれかを前記撮像素子基板の表面に垂直な軸回りに回転させることを特徴とする請求項６記載のスパッタリング装置。
【請求項８】
基板の表面に形成された開口から基板の一定深さ位置に形成された受光部までの間を前記受光部側で狭くなるテーパ状の導光部で空間的に連通させた撮像素子基板をターゲット材料とともにチャンバ内に収容し、前記ターゲット材料表面からの反射性をもつ飛散粒子を前記導光部を形成する内周壁に付着させて前記内周壁に反射膜を形成する撮像素子基板の製造方法において、
前記ターゲット材料の表面は、前記撮像素子基板に近い側で外径が大きい円錐台の外周面に接する面形状に倣って円環状に連なるとともに全周にわたって内向きに傾斜し、前記撮像素子基板は、その表面が前記ターゲット材料の円環状表面の中心を通る軸に対して垂直になるように配置されることを特徴とする撮像素子基板の製造方法。
【請求項９】
前記ターゲット材料の表面から垂直に飛散する飛散粒子を通過させ、前記ターゲット材料の表面から斜めに飛散する飛散粒子をトラップするコリメート手段を前記ターゲット材料と前記撮像素子基板との間に配置してスパッタリングすることを特徴とする請求項８記載の撮像素子基板の製造方法。
【請求項１０】
請求項８又は９記載の撮像素子基板の製造方法を製造工程に組み込んで製造される撮像素子。
【請求項１１】
基板の表面に形成された開口から基板の一定深さ位置に形成された受光部までの間を前記受光部側で狭くなるテーパ状の導光部で空間的に連通させた撮像素子基板をターゲット材料とともにチャンバ内に収容し、前記ターゲット材料表面からの反射性をもつ飛散粒子を前記導光部を形成する内周壁に付着させて前記内周壁に反射膜を形成するスパッタリング装置において、
前記ターゲット材料の表面は、前記撮像素子基板に近い側で外径が大きい円錐台の外周面に接する面形状に倣って円環状に連なるとともに全周にわたって内向きに傾斜し、前記撮像素子基板は、その表面が前記ターゲット材料の円環状表面の中心を通る軸に対して垂直になるように配置されることを特徴とするスパッタリング装置。
【請求項１２】
前記ターゲット材料の表面から垂直に飛散する飛散粒子を通過させ、前記ターゲット材料の表面から斜めに飛散する飛散粒子をトラップするコリメート手段を前記ターゲット材料と前記撮像素子基板との間に配置してスパッタリングすることを特徴とする請求項１１記載のスパッタリング装置。
【請求項１】
基板の表面に形成された複数の開口から基板の一定深さ位置に各々形成された受光部までの間を前記受光部側で狭くなるテーパ状の導光部でそれぞれ空間的に連通させた撮像素子基板を平板状のターゲット材料と併せてチャンバ内に収容するとともに、前記撮像素子基板の表面を前記ターゲット材料の表面に対して相対的に傾けてスパッタリングし、前記ターゲット材料表面からの反射性をもつ飛散粒子を前記それぞれの導光部を形成する内周壁に付着させ、前記内周壁に反射膜を形成することを特徴とする撮像素子基板の製造方法。
【請求項２】
前記ターゲット材料の表面から垂直に飛散する飛散粒子を通過させ、前記ターゲット材料の表面から斜めに飛散する飛散粒子をトラップするコリメート手段を前記ターゲット材料と前記撮像素子基板との間に配置してスパッタリングすることを特徴とする請求項１記載の撮像素子基板の製造方法。
【請求項３】
前記ターゲット材料又は前記撮像素子基板のいずれかを前記撮像素子基板の表面に垂直な軸回りに回転させることを特徴とする請求項２記載の撮像素子基板の製造方法。
【請求項４】
請求項１乃至３何れか記載の撮像素子基板の製造方法を製造工程に組み込んで製造される撮像素子。
【請求項５】
基板の表面に形成された複数の開口から基板の一定深さ位置に各々形成された受光部までの間を前記受光部側で狭くなるテーパ状の導光部でそれぞれ空間的に連通させた撮像素子基板を平板状のターゲット材料と併せてチャンバ内に収容するとともに、前記撮像素子基板の表面を前記ターゲット材料の表面に対して相対的に傾けてスパッタリングし、前記ターゲット材料表面からの反射性をもつ飛散粒子を前記それぞれの導光部を形成する内周壁に付着させ、前記内周壁に反射膜を形成することを特徴とするスパッタリング装置。
【請求項６】
前記ターゲット材料の表面から垂直に飛散する飛散粒子を通過させ、前記ターゲット材料の表面から斜めに飛散する飛散粒子をトラップするコリメート手段を前記ターゲット材料と前記撮像素子基板との間に配置してスパッタリングすることを特徴とする請求項５記載のスパッタリング装置。
【請求項７】
前記ターゲット材料又は前記撮像素子基板のいずれかを前記撮像素子基板の表面に垂直な軸回りに回転させることを特徴とする請求項６記載のスパッタリング装置。
【請求項８】
基板の表面に形成された開口から基板の一定深さ位置に形成された受光部までの間を前記受光部側で狭くなるテーパ状の導光部で空間的に連通させた撮像素子基板をターゲット材料とともにチャンバ内に収容し、前記ターゲット材料表面からの反射性をもつ飛散粒子を前記導光部を形成する内周壁に付着させて前記内周壁に反射膜を形成する撮像素子基板の製造方法において、
前記ターゲット材料の表面は、前記撮像素子基板に近い側で外径が大きい円錐台の外周面に接する面形状に倣って円環状に連なるとともに全周にわたって内向きに傾斜し、前記撮像素子基板は、その表面が前記ターゲット材料の円環状表面の中心を通る軸に対して垂直になるように配置されることを特徴とする撮像素子基板の製造方法。
【請求項９】
前記ターゲット材料の表面から垂直に飛散する飛散粒子を通過させ、前記ターゲット材料の表面から斜めに飛散する飛散粒子をトラップするコリメート手段を前記ターゲット材料と前記撮像素子基板との間に配置してスパッタリングすることを特徴とする請求項８記載の撮像素子基板の製造方法。
【請求項１０】
請求項８又は９記載の撮像素子基板の製造方法を製造工程に組み込んで製造される撮像素子。
【請求項１１】
基板の表面に形成された開口から基板の一定深さ位置に形成された受光部までの間を前記受光部側で狭くなるテーパ状の導光部で空間的に連通させた撮像素子基板をターゲット材料とともにチャンバ内に収容し、前記ターゲット材料表面からの反射性をもつ飛散粒子を前記導光部を形成する内周壁に付着させて前記内周壁に反射膜を形成するスパッタリング装置において、
前記ターゲット材料の表面は、前記撮像素子基板に近い側で外径が大きい円錐台の外周面に接する面形状に倣って円環状に連なるとともに全周にわたって内向きに傾斜し、前記撮像素子基板は、その表面が前記ターゲット材料の円環状表面の中心を通る軸に対して垂直になるように配置されることを特徴とするスパッタリング装置。
【請求項１２】
前記ターゲット材料の表面から垂直に飛散する飛散粒子を通過させ、前記ターゲット材料の表面から斜めに飛散する飛散粒子をトラップするコリメート手段を前記ターゲット材料と前記撮像素子基板との間に配置してスパッタリングすることを特徴とする請求項１１記載のスパッタリング装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２００８−１４０９５５（Ｐ２００８−１４０９５５Ａ）
【公開日】平成２０年６月１９日（２００８．６．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３２５２０９（Ｐ２００６−３２５２０９）
【出願日】平成１８年１２月１日（２００６．１２．１）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年６月１９日（２００８．６．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１２月１日（２００６．１２．１）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
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