JP2004253504A - Apparatus and method for vacuum vapor deposition - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被蒸着部材を真空槽内で回転移動させながら成膜する真空蒸着装置及び真空蒸着方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
薄膜形成技術の一つである真空蒸着技術は、半導体集積回路や高密度情報記憶媒体などの電子部品の製造にとどまらず、機械部品の表面改質や超伝導薄膜のような新しい電子素子の開発など、幅広い用途に活用されている。
【0003】
図3に、例えば半導体基板上に金属電極を形成する、電子ビーム加熱方式による従来の真空蒸着装置の構成の一例を示す。この装置は、蒸着チャンバー11、高真空ポンプ部12、及び電子ビーム制御部13から構成されている。
【0004】
蒸着チャンバー11内の上部には複数枚の半導体基板112を保持するドーム型円盤111が設置されている。このドーム型円盤111は、一回の蒸着プロセスで複数枚の半導体基板112へ同時に蒸着することができるように構成されている。すなわち、例えば図4に示すように、中心がドーム型円盤111の中心113と一致する円111aの円周上に複数枚の半導体基板112を配置し、保持する。また、ドーム型円盤111の中心113の鉛直下方の蒸着チャンバー11底部には、蒸発源114が設置されている。
【0005】
この装置で蒸着を行なうには、まず被蒸着部材である半導体基板112をドーム型円盤111にセットし、この半導体基板112を加熱しながら高真空ポンプ部12により蒸着チャンバー11内の排気を行なう。次に、蒸着チャンバー11内が所定の真空状態になった後に蒸発物質114aを予備加熱するため、シャッター117を閉じたまま、電子ビーム制御部13からの制御により蒸着チャンバー11の底部に設置されているフィラメント115を加熱して熱電子を発生させ、電磁マグネット116により電子ビーム115aを形成して蒸発源114に配置された蒸発物質114aに照射し、これを加熱する。そして予備加熱が完了するとシャッター117を開け、蒸発源114から発生した蒸発流114bが半導体基板112に到達して蒸着膜が形成され、その成膜状態は膜厚モニタ118によりモニタされる。
【0006】
このように、前述の真空蒸着装置においては、ドーム型円盤111に保持された半導体基板112と蒸発源114とが蒸着チャンバー11内で上下に対向して設置され、蒸発源114から上方向への蒸発流114bにより半導体基板112に成膜されるが、通常、蒸発源114からの蒸発流114bの密度は、蒸着チャンバー11内で一様ではない。すなわち、蒸発源114の直上でその密度が最も高く、ドーム型円盤111の周縁部に向かうほど密度は低くなる傾向がある。このため、蒸着膜の厚さは、半導体基板112が保持されるドーム型円盤111の位置により大きく異なってしまう。
【0007】
この事象を改善するため、ドーム型円盤111を回転させながら半導体基板112自身も回転させることにより、ドーム型円盤111の円周方向及び半径方向の成膜の不均一性を軽減した、いわゆる自公転型の真空蒸着装置が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。また、真空蒸着装置にも適用可能な自公転型基板保持装置も提案されている(例えば、特許文献2参照。)。
【0008】
上記の自公転型の場合には、図4においてドーム型円盤111に保持された半導体基板112は、回転駆動部(図示せず)により、その保持された中心112aを軸として自転しながらドーム型円盤の中心113を軸として円111aに沿って公転する。
【0009】
【特許文献1】
特開平10−280130号公報(第5頁、図1)
【0010】
【特許文献2】
特開平8−250577号公報(第4頁、図1)
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、1バッチの蒸着プロセスの生産性を向上させるべく、より多くの半導体基板をドーム型円盤111に保持させたり、あるいは口径がより大きい半導体基板を保持させると、これら基板を配置する円111aの半径が大きくなってドーム型円盤111も大型化し、装置全体が大型化する。更に、ドーム型円盤111の中心部と周縁部での蒸発源114からの蒸発流114bの密度の差が一層大きくなり、成膜の均質性をますます損なっていた。
【0012】
また、装置の大型化を避けるために、例えばドーム型円盤111上において、公転軌道となる円111aの内側にこれと同心円となる円111bを設定し、これら2つの公転軌道と蒸発源114との距離を最適化した上で、円111bの円周上にも半導体基板112を保持することにより基板枚数を増加させる方法も考えられる。しかしこの場合にも、蒸発源114からの蒸発流114bの密度の方向依存性が蒸発物質114aの種類によって異なるため、蒸発物質114aを変えると均一な蒸着膜を形成することは困難であった。
【0013】
本発明は上記の事情を考慮してなされたものであり、装置を大型化することなく成膜の均質性を維持できる、生産性の良い真空蒸着装置及び真空蒸着方法を得ることを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の真空蒸着装置は、内部に蒸発源を有する真空槽内にこの蒸発源と対向させて前記蒸発源の上方に被蒸着部材を配置し、蒸発源からの蒸発流により被蒸着部材に成膜する真空蒸着装置において、前記真空槽内にあらかじめ設定された環状走路を備え、この環状走路に沿って前記被蒸着部材を移動させることを特徴とする。
【0015】
また、本発明の真空蒸着方法は、内部に蒸発源を有する真空槽内にこの蒸発源と対向させて前記蒸発源の上方に被蒸着部材を配置し、蒸発源からの蒸発流により被蒸着部材に成膜する真空蒸着方法において、前記真空槽内にあらかじめ設定された環状走路に沿って前記被蒸着部材を移動させることを特徴とする。
【0016】
本発明によれば、装置を大型化することなく成膜の均質性を維持できる、生産性の良い真空蒸着装置及び真空蒸着方法を得ることができる。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係る真空蒸着装置及び真空蒸着方法の実施の形態について、図1乃至図2を参照して説明する。なお、図3に示した従来の真空蒸着装置と同一構成には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【0018】
図1は、本発明に係る真空蒸着装置の一実施の形態を示す構成図である。この真空蒸着装置は、例えば、被蒸着部材を平面状の半導体基板とし、この基板上へ蒸着により金属電極を形成する場合等に用いられ、図1に示すように、蒸着チャンバー11、高真空ポンプ部12、電子ビーム制御部13及び環状走路駆動部15から構成されている。
【0019】
蒸着チャンバー11は、成膜を行なう内部の空間を真空に保つ。そして、その底部には蒸発源114、フィラメント115、電磁マグネット116が設置されており、蒸発源には蒸発物質114aが配置されている。フィラメント115は電子ビーム制御部13からの制御により加熱されると熱電子を発生する。この熱電子は電磁マグネット116により集束され、電子ビーム115aとなって蒸発物質114aを加熱する。また、蒸発源114の直上には、蒸発物質114aを加熱することにより発生する蒸発流114bを遮断するシャッター117が設けられている。
【0020】
蒸着チャンバー11内の上部には、蒸発源114と対向させてドーム型円盤14が設置されている。このドーム型円盤14の蒸発源114に対向した側の面には、被蒸着部材である複数の半導体基板112を保持し、更にこれらの半導体基板112を自転させながら移動できる環状走路141が設置されている。
【0021】
図2は、ドーム型円盤14の構成を示す概略図である。図2(a)はドーム型円盤14を蒸発源114側から見た平面の概略図であり、図2(b)はA−Aを断面とした立面の概略図である。本実施の形態においては、環状走路141の形状は、図2(a)に示すように、ドーム型円盤14の中心14aを中心とする2つの同心円の一部を扇形に切り取り、切り取られた外側及び内側の円のそれぞれの端部をU字型に接続した形状としている。これにより、ドーム型円盤14を大型化することなく、より多くの半導体基板112を環状走路141上に保持することを可能にしている。
【0022】
また、図2(b)に示すように、蒸発源114からの蒸発流114bの密度の方向依存性を補正するため、半導体基板112が外側部分の環状走路141aまたは内側部分の環状走路141bのどちらを移動中でも、蒸発源114との距離d1及びd2が最適になるよう、外側部分及び内側部分の環状走路141a及び141bのそれぞれの高さを設定している。更に、環状走路141上に配設された複数の保持具142により、半導体基板112の中心112aが蒸発源114に対して常に垂直になるように半導体基板112を保持すると共に、中心112aを中心として半導体基板112を円周方向に自転させる。
【0023】
環状走路駆動部15は、駆動機構(図示せず)を通じて環状走路141を駆動し、保持具142を環状走路141に沿って移動させる駆動力を与える。さらに、環状走路141を経由して移動中の保持具142に対して半導体基板を自転させるための回転力を与える。
【0024】
次に、このように構成した真空蒸着装置により蒸着を行なうプロセスを、図1及び図2を参照して説明する。
【0025】
まず、半導体基板112をドーム型円盤14上の環状走路141に配設された保持具142にセットする。環状走路141は、図2(a)に示したようにドーム型円盤14上の2つの同心円を結合した形状をしており、より多くの半導体基板112をセットできる。次に、これら半導体基板112を適切な温度になるよう加熱するとともに、高真空ポンプ部12を動作させて蒸着チャンバー11内を排気する。そして、蒸着チャンバー11内が所定の真空状態になった後、蒸発物質114aを予備加熱するために、シャッター117を閉じた状態で電子ビーム制御部13からの制御によりフィラメント115を加熱して熱電子を発生させ、電磁マグネット116により電子ビーム115aを形成して蒸発物質114aに照射する。
【0026】
電子ビーム115aの照射を継続して蒸発物質114aの予備加熱が終了し、半導体基板112への成膜が開始できる状態になると、環状走路駆動部15を動作させて半導体基板112を環状走路141に沿って回転移動させると同時にシャッター117を開く。この後、蒸発源114から発生した蒸発流114bが回転移動している半導体基板112に到達して蒸着膜が形成されてゆき、その成膜状態は膜厚モニタ118によりモニタされる。蒸着時間は、各半導体基板112の蒸着膜厚をより均一にするため、半導体基板112が環状走路141を一周する周期の整数倍としている。
【0027】
蒸着膜の成膜中には、半導体基板112はドーム型円盤14上の環状走路141に沿って移動を続けるが、外側部分の環状走路141a及び内側部分の環状走路141bの両方にまたがって移動することにより、ドーム型円盤14の半径方向に対する蒸発流114bの密度のばらつきによる成膜の不均一を軽減している。また、ドーム型円盤14の円周方向に沿って外側部分の環状走路141a及び内側部分の環状走路141bを移動することにより、ドーム型円盤14の円周方向に対する蒸発流114bの密度のばらつきによる成膜の不均一を軽減している。
【0028】
更に、半導体基板112は、その中心112aが蒸着源に対して常に垂直になるように保持されながら円周方向に自転することにより、蒸発源114からの方向に依存した蒸発流114bの密度のばらつきによる成膜の不均一を軽減している。
【0029】
以上説明したように、本実施の形態による真空蒸着装置及び真空蒸着方法によれば、ドーム型円盤14上に設置した環状走路141の形状を、2つの同心円の一部を扇形に切り取って外側及び内側の円のそれぞれの端部をU字型に接続した形状としている。これにより、ドーム型円盤14を大型化することなく、1回の蒸着プロセスにおいてより多くの半導体基板112を環状走路141上に保持することができ、蒸着の生産性を向上させることができる。
【0030】
また、蒸着膜の成膜中に半導体基板112を自転させながら上記形状の環状走路141に沿ってドーム型円盤14の半径方向及び円周方向に移動させている。これにより、蒸着チャンバー11内における蒸発流114bの密度の方向依存性やばらつきによる成膜の不均一を軽減し、成膜の均質性を高めることができる。
【0031】
なお、本実施の形態においては、環状走路141を2つの同心円の一部を扇形に切り取って外側及び内側の円のそれぞれの端部をU字型に接続した形状としたが、その形状はドーム型円盤14上で環状に構成されていればよく、例えばドーム型円盤14の中心14aを中心とした星形など、種々の変形が可能である。
【0032】
【発明の効果】
本発明によれば、装置を大型化することなく、成膜の均質性を維持できる、生産性の良い真空蒸着装置及び真空蒸着方法を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る真空蒸着装置の一実施の形態を示す構成図。
【図2】ドーム型円盤の構成を示す概略図。
【図3】電子ビーム加熱方式による従来の真空蒸着装置の一例を示す構成図。
【図4】ドーム型円盤への半導体基板の配置の一例を示す説明図。
【符号の説明】
11 蒸着チャンバー
12 高真空ポンプ部
13 電子ビーム制御部
14、111 ドーム型円盤
15 環状走路駆動部
112 半導体基板
113 ドーム型円盤の中心
114 蒸発源
115 フィラメント
116 電磁マグネット
117 シャッター
118 膜厚モニタ
141 環状走路
142 保持具[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a vacuum deposition apparatus and a vacuum deposition method for forming a film while rotating a member to be deposited in a vacuum chamber.
[0002]
[Prior art]
Vacuum evaporation technology, one of the thin film forming technologies, is not limited to the production of electronic components such as semiconductor integrated circuits and high-density information storage media, but also the development of new electronic devices such as surface modification of mechanical components and superconducting thin films. It is used for a wide range of applications.
[0003]
FIG. 3 shows an example of the configuration of a conventional vacuum evaporation apparatus using an electron beam heating method, for example, in which a metal electrode is formed on a semiconductor substrate. This apparatus includes a
[0004]
A dome-
[0005]
In order to perform vapor deposition with this apparatus, first, a
[0006]
As described above, in the above-described vacuum evaporation apparatus, the
[0007]
In order to improve this phenomenon, by rotating the
[0008]
In the case of the above-described self-revolving type, the
[0009]
[Patent Document 1]
JP-A-10-280130 (page 5, FIG. 1)
[0010]
[Patent Document 2]
JP-A-8-250577 (page 4, FIG. 1)
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
However, in order to improve the productivity of a batch deposition process, when more semiconductor substrates are held on the dome-
[0012]
Further, in order to avoid an increase in the size of the apparatus, for example, on a dome-
[0013]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a vacuum evaporation apparatus and a vacuum evaporation method that can maintain uniformity of film formation without increasing the size of the apparatus and have good productivity. .
[0014]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a vacuum evaporation apparatus of the present invention includes a member to be evaporated disposed above the evaporation source in a vacuum chamber having an evaporation source, the evaporation source being opposed to the evaporation source. In a vacuum deposition apparatus for forming a film on a member to be deposited by an evaporative flow, a predetermined annular running path is provided in the vacuum chamber, and the member to be deposited is moved along the annular running path.
[0015]
Further, in the vacuum vapor deposition method of the present invention, a member to be vapor-deposited is disposed above the evaporation source in a vacuum chamber having an evaporation source therein, the member being vapor-deposited by the evaporation source from the evaporation source. In the vacuum vapor deposition method for forming a film on the substrate, the member to be vapor-deposited is moved along an annular runway set in the vacuum chamber in advance.
[0016]
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the vacuum evaporation apparatus and vacuum evaporation method with good productivity which can maintain the uniformity of film formation without enlarging an apparatus can be obtained.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An embodiment of a vacuum deposition apparatus and a vacuum deposition method according to the present invention will be described below with reference to FIGS. The same components as those of the conventional vacuum vapor deposition device shown in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals, and detailed description is omitted.
[0018]
FIG. 1 is a configuration diagram showing one embodiment of a vacuum evaporation apparatus according to the present invention. This vacuum deposition apparatus is used, for example, when a member to be deposited is a planar semiconductor substrate and a metal electrode is formed on the substrate by vapor deposition. As shown in FIG. It comprises a
[0019]
The
[0020]
A dome-shaped
[0021]
FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of the dome-shaped
[0022]
In addition, as shown in FIG. 2B, in order to correct the direction dependency of the density of the
[0023]
The annular
[0024]
Next, a process of performing vapor deposition using the vacuum vapor deposition apparatus configured as described above will be described with reference to FIGS.
[0025]
First, the
[0026]
When the irradiation of the
[0027]
During the deposition of the vapor-deposited film, the
[0028]
Further, the
[0029]
As described above, according to the vacuum vapor deposition apparatus and the vacuum vapor deposition method according to the present embodiment, the shape of the
[0030]
Further, the
[0031]
In the present embodiment, the
[0032]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the vacuum evaporation apparatus and vacuum evaporation method with good productivity which can maintain the uniformity of film formation without enlarging an apparatus can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing one embodiment of a vacuum evaporation apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram showing a configuration of a dome-shaped disk.
FIG. 3 is a configuration diagram showing an example of a conventional vacuum evaporation apparatus using an electron beam heating method.
FIG. 4 is an explanatory view showing an example of an arrangement of a semiconductor substrate on a dome-shaped disk.
[Explanation of symbols]
REFERENCE SIGNS
Claims (6)
前記真空槽内にあらかじめ設定された環状走路を備え、この環状走路に沿って前記被蒸着部材を移動させることを特徴とする真空蒸着装置。In a vacuum evaporation apparatus, a member to be deposited is disposed above the evaporation source in a vacuum chamber having an evaporation source therein, facing the evaporation source, and a film is formed on the member to be deposited by an evaporation flow from the evaporation source.
A vacuum deposition apparatus, comprising: a preset annular runway in the vacuum chamber; and moving the deposition target member along the annular runway.
前記真空槽内にあらかじめ設定された環状走路に沿って前記被蒸着部材を移動させることを特徴とする真空蒸着方法。In a vacuum deposition method in which a member to be deposited is disposed above the evaporation source in a vacuum vessel having an evaporation source inside the evaporation source so as to face the evaporation source, and a film is formed on the member to be deposited by an evaporation flow from the evaporation source,
A vacuum deposition method, wherein the member to be deposited is moved along an annular runway set in the vacuum chamber in advance.
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007224354A (en) * | 2006-02-23 | 2007-09-06 | Hitachi Zosen Corp | Vacuum vapor deposition method, and vacuum vapor deposition apparatus |
KR101760257B1 (en) * | 2017-02-15 | 2017-07-21 | (주)프라임광학 | Glass product vacuum evaporation coating apparatus using electron beam and vacuum evaporation coating method |
-
2003
- 2003-02-19 JP JP2003040580A patent/JP2004253504A/en active Pending
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Legal Events
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