JPH0254428B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は電子銃のビーム照射によつて蒸発する
蒸発物質の真空蒸着室内での蒸発速度分布を可変
制御する装置に関するものである。

（従来の技術） 半導体回路の膜形成は、真空蒸着室内におい
て、電子銃から発射された電子ビームを蒸発源に
照射し、このビーム照射によつて蒸発した蒸発物
質をウエハ等の回路基板上に蒸着することにより
行われている。そして、このウエハに蒸着される
蒸着膜厚は半導体回路の高品質を維持するため蒸
着速度分布制御装置により制御されている。この
種の蒸着速度制御装置は、電子銃の電子源を駆動
し該電子源から発せられる電子ビーム出力を制御
するエミツシヨン電源と、電子源から発射された
電子ビームを蒸発源上でスイープさせる偏向器
と、この偏向器にスイープ電力を与えるスイープ
電源と、真空蒸着室内の所定位置に設けられた１
個の蒸着速度検出手段とを備えている。

そしてこの蒸着速度検出手段からの検出信号は
エミツシヨン電源にフイードバツクされ前記真空
蒸着室の検出位置、すなわち、真空蒸着室内の一
個所の位置における蒸着速度が一定となるように
電子ビーム出力が制御されている。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上記のように真空蒸着室内の１
個所の位置における蒸着速度のみを一定に制御
し、真空蒸着室内のその他の部分における蒸着速
度をこれから近似する方式では真空蒸着室内の任
意の位置での蒸着速度、換言すれば真空蒸着室内
の蒸発速度分布を完全に制御することはできない
ため、真空蒸着室内に配置されたウエハ等の蒸着
面に蒸着むらが発生してしまうという問題があつ
た。本発明は上記従来の問題点を解決するために
なされたものであり、その目的は、ウエハ等に蒸
着される蒸発物質の蒸発速度分布を制御すること
により、ウエハ等に均一な蒸着膜を形成すること
ができる電子銃の蒸発速度分布制御装置を提供す
ることにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明は上記目的を達成するために次のように
構成されている。すなわち、本発明は、真空蒸着
室内に配置された電子銃本体の電子源を駆動し該
電子源から発せられる電子ビーム出力を制御する
エミツシヨン電源と、電子源から発射された電子
ビームを蒸発源上でスイープさせる偏向器と、こ
の偏向器に電子ビームのスイープ条件を与えるス
イープ電源とを含む電子銃の蒸発速度分布制御装
置において、真空蒸着室内の互いに異なる複数位
置に配設された蒸着速度検出手段と、各蒸着速度
検出手段からの検出信号によりスイープ電源のビ
ームスイープパターン、スイープ中心、スイープ
幅、スイープ速度条件を制御するスイープ条件制
御回路とを設け、前記異なる複数位置における蒸
着速度が同じか又は決められた比になるように制
御する電子銃の蒸発速度分布制御装置である。

（作用） 上記構成からなる本発明において、電子源から
発射された電子ビームの強さは従来と同様にエミ
ツシヨン電源により制御され、また電子ビームは
偏向器からの作用を受けて蒸発源上にスイープ照
射される。この電子ビームのスイープ照射により
蒸発源から蒸発した蒸発物質はウエハ等の基板に
蒸着するが、このとき、真空蒸着室内の異なる複
数の位置での蒸着速度が蒸着速度検出手段によつ
て検出される。そして、各蒸着速度検出手段から
の検出信号はスイープ条件制御回路に供給され、
このスイープ条件制御回路は前記各検出信号に基
づいて所要の信号処理を行い真空蒸着室内の蒸発
速度分布が一定となるようにビームのスイープ条
件、例えばスイープ中心、スイープ幅、スイープ
パターン、掃引速度等の条件を求めてスイープ電
源に指令する。蒸発源の蒸発速度分布は、蒸発源
の種類、真空蒸着室内の圧力等によつても変化す
るが、特に、電子ビームをスイープさせている場
合には、スイープ幅、スイープパターン、スイー
プ速度、スイープ中心位置等によつて変化する。

第２図は、スイープ幅を変化させた場合とスイ
ープパターンを変化させた場合の蒸発速度分布の
変化の様子を示す図である。図ａは真空蒸着室内
における等蒸発速度分布域を示す曲線であり、図
ｂは図ａの各等蒸発速度分布曲線に対応するスイ
ープ幅を示す図であり、図ｃは同様に図ａに対応
するスイープパターンを示す図である。

スイープ幅が大きくなれば、第２図ａの右の図
のように等蒸発速度曲面は球面に近づき、スイー
プ幅を小さくすると等蒸発速度曲面は第２図ａの
左の図のようにラクビーボール状にシヤープなも
のとなる。また、スイープパターンをルツボの外
周近くに長く滞留するようにすれば球面に近づ
き、ルツボの中心付近に長く滞留すればシヤープ
になる。そこで、例えば第３図のように４個のセ
ンサを備え、蒸着速度センサ１３により電子銃パ
ワーを制御し、蒸着速度センサ１４と同１５の値
が等しくなるように電子ビームスイープ中心を
DC電流により調整し、蒸着速度センサ１３，同
１４の値の比が決められた値と等しくなるように
スイープ幅にフイードバツクし、蒸着速度センサ
１３，同１６の値の比が決められた値と等しくな
るようにスイープパターンにフイードバツクすれ
ば、常に安定した蒸発分布が得られ、各位置の基
板において均一な成膜が可能となる。

スイープ電源はこのようにスイープ条件を制御
する指令を受けて偏向器を駆動し、前記指令され
たスイープ条件にのつとつて電子ビームの軌跡等
の制御を行うのである。このように蒸発速度検出
手段からの検出信号をスイープ条件制御回路にフ
イードバツクすることにより、真空蒸着室内の任
意の位置における蒸発速度を制御することが可能
となるものである。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明
する。第１図には本発明の一実施例を示すブロツ
ク構成が示され、真空蒸着室内の電子銃本体１に
は電子ビーム１１を発射する電子源２と、この電
子源２から発射された電子ビーム１１を蒸発源３
上にスイープさせる偏向器４とが設けられてい
る。前記電子ビーム１１の出力はエミツシヨン電
源５によつて制御されており、また偏向器４はス
イープ電源６によつて駆動されている。

蒸発源３の上方位置にはウエハ７が配置されて
おり、電子ビーム１１の照射によつて蒸発源３か
ら蒸発した蒸発物質１２はウエハ７に蒸着する。
このウエハ７の近傍位置には蒸着速度検出手段と
しての複数の膜厚計、図では第１の膜厚計８と第
２の膜厚計９が異なる位置に設けられている。

この第１の膜厚計８は蒸発源３の中心線上に設
けられており、当該第１の膜厚計８と第２の膜厚
計９はともにウエハ７の各位置に蒸着される蒸着
膜厚の変化を間接的に検出できるようになつてい
る。前記第１の膜厚計８から出力される検出信号
の一方はエミツシヨン電源５に分岐出力され、第
１の膜厚計８の検出位置における蒸着速度の変化
に対応させて電子ビーム出力を制御している。

前記第１の膜厚計８から出力される検出信号の
他方の分岐信号および第２の膜厚計９からの検出
信号はスイープ条件制御回路１０に供給されてお
り、このスイープ条件制御回路１０は第１の膜厚
計８および第２の膜厚計９からの検出信号に基づ
いてスイープ電源６に電子ビーム１１のスイープ
条件を次のように指令する。すなわち、スイープ
条件制御回路１０はスイープ中心位置制御回路
と、スイープ幅制御回路と、掃引速度制御回路と
を有しており、スイープ中心位置制御回路は第１
の膜厚計８と第２の膜厚計９との検出信号を比較
し、あらかじめ設定された蒸着速度比となるよう
に電子ビーム１１のスイープ中心位置を変化指令
する。例えば、第１の膜厚計８によつて検出され
た蒸着速度と第２の膜厚計９によつて検出された
蒸着速度とを比較し設定比率に対して、第２の膜
厚計９に検出される蒸着速度が大きい場合は、電
子ビーム１１のスイープ中心位置を第１の膜厚計
８側寄りに変位させる。

一方、スイープ幅制御回路は第１の膜厚計８と
第２の膜厚計９との検出信号を比較し電子ビーム
のスイープ幅を変化させる。すなわち、第１の膜
厚計８によつて検出された蒸着速度と第２の膜厚
計９によつて検出された蒸着速度の比が、設定し
た比率に対し、第２の膜厚計９により検出される
蒸着速度が大きい場合はスイープ幅を小さくなる
ように変化させて設定蒸着速度比に近づけるので
ある。

他方、掃引速度制御回路は第１の膜厚計８と第
２の膜厚計９との検出信号値の比を設定比と比較
し、例えば、これに対し第２の膜厚計９の検出信
号が大きい場合は、掃引速度が大きくなるように
変化させて、設定比に近づける。

これらスイープ条件制御回路１０によつて求め
られる各スイープ条件（スイープ中心、スイープ
幅および掃引速度）はスイープ電源６に指令さ
れ、スイープ電源６はこの指令に基づいて偏向器
４を駆動する。この結果、電子ビームの照射によ
つて蒸発する蒸発物質の蒸着速度は真空蒸着室内
で一定の分布となように制御されることとなり、
ウエハ７に均一な蒸着膜を形成することが可能と
なるものである。

なお、上記例では２個の膜厚計８および同９の
検出信号に基づいてスイープ条件を指令制御する
例を示したが、３個以上の膜厚計を設けてスイー
プ条件を指令するように構成することも可能であ
り、例えば、第１図状態において膜厚計９′（図
示せず）を追加し３個の膜厚計８，同９および同
９′を用いてスイープ条件を指令制御する場合に
は、膜厚計８を基準とし、この膜厚計８と膜厚計
９の検出信号に基づいてスイープ中心およびスイ
ープ幅の指令値を求め、さらに膜厚計８と膜厚計
９′の検出信号に基づいて掃引速度の指令値を求
めるようにすることもできる。また多数の膜厚計
を用いてより正確なスイープ条件を求める場合に
は、各膜厚計からの検出信号を統計的手法によつ
てコンピユータ処理し、このコンピユータ処理信
号に基づいてスイープ条件を指令制御するように
してもよい。

また、本実施例では、電子ビーム１１の強さを
従来例と同様に１個の膜厚計からの検出信号によ
つて制御しているが、これを前記スイープ条件を
求める場合と同様に、複数の膜厚計からの検出信
号に基づいて制御するように構成することも可能
である。

（発明の効果） 本発明は以上説明したような構成と作用を有す
るので、蒸発源から蒸発する蒸発物質の任意の位
置における蒸着速度を自由に制御することがで
き、したがつて、真空蒸着室内の蒸発速度分布を
一定に制御することが可能となり、ウエハに蒸着
むらのない均一な蒸着膜を形成することが可能で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成を示すブロツ
ク図、第２図はスイープ条件と蒸発速度分布の関
係説明図である。第３図は複数の蒸着速度センサ
と等蒸発速度曲面を示す図である。 １……電子銃本体、２……電子源、３……蒸発
源、４……偏向器、５……エミツシヨン電源、６
……スイープ電源、７……ウエハ、８，９……膜
厚計、１０……スイープ条件制御回路、１１……
電子ビーム、１２……蒸発物質。１３〜１６……
蒸着速度センサ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 真空蒸着室内に配置された電子銃本体の電子
   源を駆動し該電子源から発せられる電子ビーム出
   力を制御するエミツシヨン電源と、電子源から発
   射された電子ビームを蒸発源上でスイープさせる
   偏向器と、この偏向器に電子ビームのスイープ条
   件を与えるスイープ電源とを含む電子銃の蒸発速
   度分布制御装置において、真空蒸着室内の互いに
   異なる複数位置に配設された蒸着速度検出手段
   と、各蒸着速度検出手段からの検出信号によりス
   イープ電源のスイープパターン、スイープ中心、
   スイープ幅、スイープ速度条件を制御するスイー
   プ条件制御回路とを設け、前記異なる複数位置に
   おける蒸着速度が同じか又は決められた比になる
   ように制御することを特徴とする電子銃の蒸発速
   度分布制御装置。