JP2005097640A - Vacuum deposition system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、真空中で蒸着原料を蒸発させ被処理基板表面に被着させて成膜する真空蒸着装置に関する。 The present invention relates to a vacuum evaporation apparatus for forming a film by evaporating a deposition material in a vacuum and depositing it on a surface of a substrate to be processed.
従来の真空蒸着装置の一例の縦断面図を図4に示す。 FIG. 4 shows a longitudinal sectional view of an example of a conventional vacuum deposition apparatus.
真空蒸着装置1は、内部を高真空状態に維持することのできる真空チャンバ2と、真空チャンバ2内を高真空に排気する真空ポンプ3と、真空チャンバ2内に配置され、被処理基板としての例えば半導体基板4を保持する基板ホルダ5と、基板ホルダ5と対向して配置され、蒸着原料6を収容した蒸着ボート7と、その蒸着原料6を加熱する加熱手段としての電子ビーム8(図中破線矢印)を発射する電子銃9と、電子ビーム8を集束及び偏向するための磁力を与える集束コイル(図示せず)及び偏向コイル(図示せず)と、蒸着原料6からの蒸着流10(図中実線矢印)を放出したり遮断したりするシャッタ11とで構成されている。
The
ここで、シャッタ11は蒸着原料6の上方に回転移動してきて蒸着流10を遮断し、蒸着原料6の上方から所定の待機位置に退避することで蒸着流10を放出するようになっている。図4では、シャッタ11が退避し、蒸着流10が放出されている状態を示す。
Here, the
次に、真空蒸着装置1の動作を説明する。先ず、基板ホルダ5に半導体基板4を保持させ、真空ポンプ3を作動し、真空チャンバ2内を減圧し所望の真空度にする。
Next, operation | movement of the
次に、真空チャンバ2内が所望の真空度に達したら、電子銃9より電子ビーム8を発射し、この電子ビーム8を集束コイル(図示せず)及び偏向コイル(図示せず)で集束及び偏向し、蒸着原料6の表面に略垂直に照射させ、蒸着原料6を加熱溶解させる。
Next, when the inside of the vacuum chamber 2 reaches a desired degree of vacuum, an
そして、最初に、蒸着原料6表面の不純物を蒸発させたり、表面状態を均一にしたりすることを目的に、所謂、ガス出し作業を行う。このガス出し作業は、シャッタ11を遮断状態にして行う。
First, a so-called gas out operation is performed for the purpose of evaporating impurities on the surface of the
その後、ガス出し作業が終了したら、シャッタ11を放出状態にして半導体基板4表面に向けて蒸着流10を放出し所定の成膜を施す。
Thereafter, when the gas out operation is completed, the
次に、成膜が完了したら、その時点で、シャッタ11を遮断状態にするとともに電子銃9を停止させて成膜を終了する(例えば、特許文献1参照。)。
尚、上記では、蒸着原料6の加熱方法として、電子ビーム8による加熱方法で説明したが抵抗加熱や高周波加熱などの加熱方法であってもよい。
In the above description, the heating method using the
しかしながら、上述のような従来の真空蒸着装置1では、蒸着流10は比較的小面積な蒸着原料6から半導体基板4表面に対して放射状に放出されるため、どうしても半導体基板4の中心部と外周部とでは蒸着流10の入射角θ(半導体基板4表面に対する法線と蒸着流10とが成す角度)に差が生じた。
However, in the conventional vacuum
即ち、蒸着原料6の真上にある半導体基板4中心付近での蒸着流10の入射角θはほぼ0°となるが、半導体基板4外周部の蒸着流10の入射角θは無視できない大きさとなり、その結果、半導体基板4中心付近は膜厚が厚く、半導体基板4外周部は膜厚が薄くなる傾向があった。そして、この傾向は半導体基板4サイズの大型化に伴って顕著となった。
That is, the incident angle θ of the vapor deposition flow 10 near the center of the
これに対して、半導体基板4に対する蒸着流10の入射角θを全体に小さくしようとすると、例えば半導体基板4(基板ホルダ5)と蒸着原料6(蒸着ボート7)との間の距離を極力大きくすればよい。しかし、半導体基板4(基板ホルダ5)と蒸着原料6(蒸着ボート7)との間の距離を大きくすれば、真空チャンバ2自体を大型化させることになり、結果的に成膜レートの減少や真空排気時間の増大を招くことになった。
On the other hand, if the incident angle θ of the vapor deposition flow 10 with respect to the
本発明の目的は、真空チャンバを大型化することなく、被処理基板の中心部と外周部における蒸着流の入射角の差を極力小さくできる真空蒸着装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a vacuum deposition apparatus capable of minimizing the difference in the incident angle of the deposition flow between the central portion and the outer peripheral portion of the substrate to be processed without increasing the size of the vacuum chamber.
本発明の真空蒸着装置は、
少なくとも、
内部を高真空状態に維持することのできる真空チャンバと、
真空チャンバ内を高真空に排気する真空ポンプと、
真空チャンバ内に配置され、被処理基板を保持する基板ホルダと、
基板ホルダと対向して配置され、同種の蒸着原料を収容した複数個の蒸着ボートと、
複数個の蒸着ボート内の蒸着原料を加熱して蒸着流を発生させる加熱手段と、
被処理基板と蒸着原料との間に配置され、蒸着流を放出したり遮断したりするシャッタと、
シャッタとは別に、被処理基板と蒸着原料との間に配置され、蒸着流の内、被処理基板に対して一定の小さい入射角で入射する蒸着流のみを通過させるコリメータ板とを備え、蒸着流を被処理基板に被着させて成膜することを特徴とする真空蒸着装置である。
The vacuum deposition apparatus of the present invention is
at least,
A vacuum chamber capable of maintaining a high vacuum inside;
A vacuum pump that evacuates the vacuum chamber to a high vacuum;
A substrate holder disposed in a vacuum chamber and holding a substrate to be processed;
A plurality of vapor deposition boats arranged opposite to the substrate holder and containing the same kind of vapor deposition raw materials,
Heating means for generating a vapor deposition flow by heating vapor deposition raw materials in a plurality of vapor deposition boats;
A shutter that is disposed between the substrate to be processed and the deposition raw material, and that releases and blocks the deposition flow;
Separately from the shutter, a collimator plate is disposed between the substrate to be processed and the vapor deposition raw material, and allows only the vapor deposition flow that is incident on the substrate to be processed at a constant small incident angle to pass through the vapor deposition flow. A vacuum vapor deposition apparatus characterized in that a film is deposited on a substrate to be processed.
本発明の真空蒸着装置によれば、同種の蒸着原料を収容した蒸着ボートを被処理基板に対向させて複数個配置したので、ひとつの蒸着原料から蒸着流を放出する場合に比べて、被処理基板に対して複数の略垂直な蒸着流を放出でき、さらに、被処理基板に対して一定の小さい入射角の蒸着流のみを通過させるコリメータ板を配置するため、真空チャンバを大型化させることなく、被処理基板の中心部と外周部における蒸着流の入射角の差を小さくできる。 According to the vacuum vapor deposition apparatus of the present invention, a plurality of vapor deposition boats containing the same type of vapor deposition raw material are arranged facing the substrate to be processed, so that compared to the case where the vapor deposition flow is discharged from one vapor deposition raw material, A plurality of substantially vertical vapor deposition flows can be discharged with respect to the substrate, and further, a collimator plate that allows only the vapor deposition flow having a constant small incident angle to pass through the substrate to be processed is disposed, so that the vacuum chamber is not enlarged. The difference in the incident angle of the vapor deposition flow between the central portion and the outer peripheral portion of the substrate to be processed can be reduced.
真空チャンバを大型化させることなく、被処理基板の中心部と外周部における蒸着流の入射角の差を小さくできる機能を備えた真空蒸着装置を提供するという目的を、同種の蒸着原料を収容した蒸着ボートを被処理基板に対向させて複数個配置し、さらに、一定の小さい入射角の蒸着流のみを通過させるコリメータ板を配置することで実現した。 For the purpose of providing a vacuum deposition apparatus having a function capable of reducing the difference in the incident angle of the deposition flow between the central portion and the outer peripheral portion of the substrate to be processed without increasing the size of the vacuum chamber, the same kind of deposition raw materials are accommodated. This was realized by arranging a plurality of vapor deposition boats facing the substrate to be processed, and further arranging a collimator plate that allows only a vapor deposition flow having a small incident angle to pass.
本発明の真空蒸着装置の一例を図1および図2に示す。図1は縦断面図であり、図2は図1のX−X線における断面であり、コリメータ板に対する蒸着ボートの配置を示す模式図である。尚、図4と同一部分には同一符号を付す。 An example of the vacuum deposition apparatus of the present invention is shown in FIGS. FIG. 1 is a vertical cross-sectional view, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line XX of FIG. 1 and is a schematic diagram showing the arrangement of the evaporation boat with respect to the collimator plate. The same parts as those in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals.
真空蒸着装置101は、内部を高真空状態に維持することのできる真空チャンバ2と、真空チャンバ2内を高真空に排気する真空ポンプ3と、真空チャンバ2内に配置され、被処理基板としての例えば半導体基板4を保持する基板ホルダ5と、基板ホルダ5を軸中心に回転させる本発明の特徴である基板ホルダ回転機構102としての回転軸102a及び回転モータ102bと、基板ホルダ5と対向して配置され、同種の蒸着原料6を収容した本発明の特徴である例えば4個の蒸着ボート103a,103b,103c,103dと、各蒸着ボート103a〜103d内の蒸着原料6をそれぞれ加熱する加熱手段としての電子ビーム8(図中破線矢印)を発射する4個の電子銃104a,104b,104c,104dと、各電子ビーム8を集束及び偏向するための磁力を与える集束コイル(図示せず)及び偏向コイル(図示せず)と、4個の蒸着原料6からの蒸着流10(図中実線矢印)を放出したり遮断したりするシャッタ11と、シャッタ11とは別に、半導体基板4と蒸着原料6との間に配置され、蒸着流10の内、半導体基板4に対して一定の小さい入射角θの蒸着流10のみを通過させる本発明の特徴であるコリメータ板105とを備えている。
The
ここで、4個の蒸着ボート103a〜103dは、半導体基板4の直径方向に均等配置されている。
Here, the four
また、図2に示すように、コリメータ板105には、多数の円形の開口部105aが所定の配列パターンで設けられており、4個の蒸着原料6からの各蒸着流10(図中実線矢印)の内、半導体基板4に対して一定の小さい入射角θの蒸着流10のみが通過可能となっている。
As shown in FIG. 2, the
また、コリメータ板105の半導体基板4表面からの距離Lは、コリメータ板高さ調整機構106としての支持軸106a及び駆動モータ106bで可変でき、半導体基板4に対する蒸着流10の入射角θの大きさを制御可能となっている。
Further, the distance L of the
また、シャッタ11は蒸着原料6の上方に回転移動してきて蒸着流10を遮断し、蒸着原料6の上方から所定の待機位置に退避することで蒸着流10を放出するようになっている。図1では、シャッタ11が退避し、蒸着流10が放出されている状態を示す。
Further, the
次に、真空蒸着装置101の動作を説明する。先ず、基板ホルダ5に半導体基板4を保持させ、真空ポンプ3を作動し、真空チャンバ2内を減圧し所望の真空度にする。
Next, operation | movement of the
次に、真空チャンバ2内が所望の真空度に達したら、電子銃104a〜104dより電子ビーム8を発射し、この電子ビーム8を集束コイル(図示せず)及び偏向コイル(図示せず)で集束及び偏向し、各蒸着ボート103a〜103d内の蒸着原料6の表面に略垂直に照射させ、蒸着原料6を加熱溶解させる。
Next, when the inside of the vacuum chamber 2 reaches a desired degree of vacuum, an
そして、最初に、蒸着原料6表面の不純物を蒸発させたり、表面状態を均一にしたりすることを目的に、所謂、ガス出し作業を行う。このガス出し作業は、シャッタ11を遮断状態にして行う。
First, a so-called gas out operation is performed for the purpose of evaporating impurities on the surface of the
その後、ガス出し作業が終了したら、基板ホルダ回転機構102を作動し、基板ホルダ5を軸中心に回転させる。この回転運動により、コリメータ板105を通過して来た蒸着流10をより均一に半導体基板4表面に被着させることができる。
Thereafter, when the gas discharge operation is completed, the substrate holder rotating mechanism 102 is operated to rotate the
そして、シャッタ11を放出状態にして半導体基板4表面に向けて蒸着流10を放出し所定の成膜を施す。尚、コリメータ板105の位置(距離L)は、コリメータ板高さ調整機構106により、予め、所望の蒸着流10の入射角θが得られる位置に調整しておく。
Then, the
尚、上記では、蒸着原料6の加熱方法として、電子ビーム8による加熱方法で説明したが、抵抗加熱や高周波加熱などによる加熱方法であってもよい。
In the above description, the heating method using the
また、上記では、4個の蒸着ボート103a〜103dを直径方向に均等配置する構成で説明したが、蒸着ボートの個数および配列はこれに限定するものではなく、変形例として、例えば、図3(a)に示すように3個の蒸着ボート103a〜103cを直径方向に均等配置する構成であってもよく、図3(b)に示すように4個の蒸着ボート103a〜103dをそれぞれ、半導体基板4の中心部にひとつと、残り3個をその同心円上に均等配置する構成であってもよく、所望の成膜厚さの分布が得られるように適宜、変更することが可能である。また、コリメータ板105の開口部105aの形状及び寸法や配列パターンも同様に特に限定するものではなく、所望の成膜厚さの分布が得られるように適宜、変更することが可能である。
In the above description, the four
被処理基板の中心部と外周部における蒸着流の入射角の差を極力小さくできる機能を備えた真空蒸着装置に適用できる。 The present invention can be applied to a vacuum deposition apparatus having a function capable of minimizing the difference in the incident angle of the deposition flow between the central portion and the outer peripheral portion of the substrate to be processed.
1 従来の真空蒸着装置
2 真空チャンバ
3 真空ポンプ
4 半導体基板
5 基板ホルダ
6 蒸着原料
7 蒸着ボート
8 電子ビーム
9 電子銃
10 蒸着流
11 シャッタ
101 本発明の真空蒸着装置
102 基板ホルダ回転機構
102a 回転軸
102b 回転モータ
103a〜103d 4個の蒸着ボート
104a〜104d 4個の電子銃
105 コリメータ板
105a 開口部
106 コリメータ板高さ調整機構
106a 支持軸
106b 駆動モータ
θ 入射角
L コリメータ板の半導体基板表面からの距離
1 Conventional vacuum evaporation system 2 Vacuum chamber
DESCRIPTION OF
106b Drive motor θ Incident angle L Distance of collimator plate from semiconductor substrate surface
Claims (5)
内部を高真空状態に維持することのできる真空チャンバと、
前記真空チャンバ内を高真空に排気する真空ポンプと、
前記真空チャンバ内に配置され、被処理基板を保持する基板ホルダと、
前記基板ホルダと対向して配置され、同種の蒸着原料を収容した複数個の蒸着ボートと、
前記複数個の蒸着ボート内の蒸着原料を加熱して蒸着流を発生させる加熱手段と、
前記被処理基板と前記蒸着原料との間に配置され、前記蒸着流を放出したり遮断したりするシャッタと、
前記シャッタとは別に、前記被処理基板と前記蒸着原料との間に配置され、前記蒸着流の内、前記被処理基板に対して一定の小さい入射角で入射する蒸着流のみを通過させるコリメータ板とを備え、前記蒸着流を前記被処理基板に被着させて成膜することを特徴とする真空蒸着装置。 at least,
A vacuum chamber capable of maintaining a high vacuum inside;
A vacuum pump for evacuating the vacuum chamber to a high vacuum;
A substrate holder disposed in the vacuum chamber and holding a substrate to be processed;
A plurality of vapor deposition boats arranged facing the substrate holder and containing the same kind of vapor deposition raw materials,
Heating means for generating a vapor deposition flow by heating vapor deposition materials in the plurality of vapor deposition boats;
A shutter that is disposed between the substrate to be processed and the vapor deposition material, and releases or blocks the vapor deposition flow;
Separately from the shutter, the collimator plate is disposed between the substrate to be processed and the vapor deposition raw material, and allows only the vapor deposition flow incident on the substrate to be processed at a constant small incident angle to pass through the vapor deposition flow. And depositing the vapor deposition flow on the substrate to be processed to form a film.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003329518A JP2005097640A (en) | 2003-09-22 | 2003-09-22 | Vacuum deposition system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2003329518A JP2005097640A (en) | 2003-09-22 | 2003-09-22 | Vacuum deposition system |
Publications (1)
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JP2005097640A true JP2005097640A (en) | 2005-04-14 |
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JP2003329518A Pending JP2005097640A (en) | 2003-09-22 | 2003-09-22 | Vacuum deposition system |
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JP (1) | JP2005097640A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109402569A (en) * | 2018-11-09 | 2019-03-01 | 上海利方达真空技术有限公司 | A kind of indium layer film-coating mechanism of silicon integrated circuit |
CN114525474A (en) * | 2022-03-10 | 2022-05-24 | 武汉华星光电半导体显示技术有限公司 | Evaporation crucible and evaporation device |
-
2003
- 2003-09-22 JP JP2003329518A patent/JP2005097640A/en active Pending
Cited By (2)
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CN109402569A (en) * | 2018-11-09 | 2019-03-01 | 上海利方达真空技术有限公司 | A kind of indium layer film-coating mechanism of silicon integrated circuit |
CN114525474A (en) * | 2022-03-10 | 2022-05-24 | 武汉华星光电半导体显示技术有限公司 | Evaporation crucible and evaporation device |
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