JPH03247754A - 蒸着方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、気相蒸着法、特に電子ビーム加熱による金属
の蒸着方法およびその装置に関する。

〈従来の技術〉 第５図は、従来の蒸着装置の１例を示す側断面図である
。　水冷銅るつぼにタングステン（Ｗ）製ハースライナ
２が装着され、その中の蒸着金属（例えばＣｕ）を電子
ビーム５により溶融する。　　８は冷却口である。

第５図に示すように水冷銅るっぽ１とハースライナ２が
直接接触しているため、冷却効果が犬で、そのため電子
ビーム５による加熱損失が大となり、蒸着金属（例えば
Ｃｕ）は電子ビームにより溶融した溶融池３と非溶融領
域４とを生じる。

なお、ハースライナ２を装着しない場合にも同様に上述
のような溶融池３と非溶融領域４とを生じる。

〈発明が解決しようとする課題〉 ところで、前記従来の蒸着装置においては、溶融池３で
生じたスラグ（金属の溶融でてきる金属成分の多い浮き
かす）か非溶融領域４との境界に堆積される。

蒸着による成膜が進行すると溶融池３の量が減少しなが
ら非溶融領域４を侵食し、溶融池３の量を補給しながら
蒸着金属（Ｃｕ）が全体として減少してゆく。

この際、高温メルト状態にある溶融池３へ前記境界に堆
積したスラグが混入することによりＣｕの突沸が生じる
。　また、溶融池３への非溶融領域４の金属の瞬時の溶
は落ち混入による突沸も発生する。

この突沸によって生ずる飛沫は、気相法で成膜している
基板表面に到達し、表面欠陥（５〜５００μｍの高さの
突起状物の付着）となる。

この表面欠陥は、製品の品質の低下、あるいは成膜後の
次工程でのパターン配線エツチング等の微細加工におけ
る障害や、極端な場合には微細加工が不可となるなどの
問題を発生させていた。

また、多層の金属膜の成膜の場合には、つぎの金属膜形
成時の新たな表面欠陥の原因となる。　　したがって、
電子ビーム照射による溶融時の蒸着金属の突沸防止は、
工業的に重要な問題となっていた。

本発明は、上記従来技術の欠点を解消し、電子ビーム照
射による蒸着金属の突沸を大幅に減少させることができ
る新規な蒸着方法およびその装置を提供することを目的
としている。

く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によれは、るつぼに載
置されたハースライナ内の蒸着金属を電子ビームを用い
た気相法で加熱溶融し、被蒸着基板に薄膜を形成するに
際し、 前記ハースライナ内の蒸着金属の全量を溶融した状態に
保持して薄膜を形成させることを特徴とする蒸着方法が
提供される。

また、本発明によれば、るつぼに載置されたハースライ
ナ内の蒸着金属を電子ビームを用いた気相法で加熱溶融
し、被蒸着基板に薄膜を形成する蒸着装置において、 前記ハースライナの底面が前記るつぼ底面の上方に空間
を存して載置されることを特徴とする蒸着装置が提供さ
れる。

以下に本発明をさらに詳細に説明する。

第１図は、本発明の蒸着装置の構成の１例を示す側面図
である。

本発明の蒸着装置は、るつぼ１に載置されたハースライ
ナ２内の蒸着金属を電子ビーム５を用いた気相法で加熱
溶融し、図示しない半導体基板にｉ膜を形成するもので
ある。

本発明に用いるるつぼ１は、一般に用いられる水冷銅る
つぼである。

前記水冷銅るつぼ１に載置されるハースライナ２の材質
としてはタングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）を挙
げることができる。　タングステン（Ｗ）またはモリブ
デン（ＭＯ）とする理由は、蒸着金属であるＡｎまたは
Ｃｕに比較して融点が高く、電子ビーム加熱に対する耐
熱性が良いからである。　また、これらの金属は絞り成
形加工が容易にできる点でも好ましい。

前記ハースライナ２は、前記水冷銅るつぼ１に載置した
ときに少なくともハースライナ２の底面２ａが水冷銅る
つぼ１の底面１ａに密着しないようにすることが必要で
ある。　そのため、第１図に示すハースライナ２の深さ
は、水冷銅るつぼ１の深さよりも短かくして浮かした状
態で載置できるようにしである。

このようにハースライナ２の底面２ａがるつぼ１に直接
接触しないものであれば上記形状に限るものではない。

第２図に示すものは、ハースライナ２と水冷銅るつぼ１
との間にリング６を挿入したものである。

前記リング６としては、非磁性オΔ料、例えばＣｕ　　
５ＵＳ３０４等を用いなければならない。　通常電子ビ
ーム加熱においては、加熱されたフィラメント９から電
子ビーム５を発生させる際フィラメント９からの不純物
がハースライナ２内の蒸着金属に達するのを防ぐため、
磁界（図示せず）を用いて電子ビーム５をわん曲させて
照射している。　そこで、前記リング６に磁性材料を用
いると電子ビーム５の軌跡がこれによって６動し、照射
の位置すれを起こすため非磁性材料としなければならな
い。

また、リング６を用いることにより着脱が簡単にてきる
とともに、水冷銅るつぼ１と線接触させることができる
ので具合がよい。

前記リング６の大ぎさは限定しないが、てぎるだけるつ
ぼ１の上縁部に近いところでハースライナ２を支持する
方が安定するので好ましい。

ハースライナ２の底面をるつぼ１に直接接触させない手
段としては、例えば第３図に示すようなものでもよい。

この場合は、ハースライナ２とるつぼ１との間に内挿用
のハースライナ７が挿入されている。　すなわち、るつ
ぼ１に上縁部径の大きいハースライナ７を載置し、さら
にその上に上縁部がこれより小さいハースライナ２を重
ねたものである。　前記内挿用ハースライナ７の底部７
ａは、るつぼ１の底部１ａに密着しない形状の方がよい
のは言うまでもない。

以上いずれの場合も、ハースライナ２の底部２ａは浮い
た状態でるつぼ１に載置することができる。

前記ハースライナ２の肉厚は、いずれの場合も０．５〜
２．０ｍｍの範囲とするのが好ましい。　この肉厚がＱ
、５ｍｍより薄くなると、蒸着時に蒸着金属の重みで、
電子ビーム５で加熱されているハースライナ−２が熱変
形するためである。　ハースライナ２が熱変形すると蒸
着金属の蒸着面が動き蒸着が不安定となる。

一方、肉厚が２．０ｍｍを越えると、ＷあるいはＭＯ製
の場合絞り成形が困難となる。

つぎに、本発明の蒸着方法を第１〜３図を参照しなから
説明する。

水冷銅るつぼ１の底部１ａに密着しないようにハースラ
イナ２を載置し、このハースライナ２に蒸着金属を所定
量投入する。　ハースライナ２の上方にはシャッター（
図示せず）を介して半導体基板（図示せず）を配設する
。

公知の方法により前記シャッターを閉した状態て、フィ
ラメント９から発生する電子ビーム５を前記ハースライ
ナ２内の蒸着金属に照射して蒸着金属を加熱溶融する。

ここで、本発明ではハースライナ２の底部２ａはるつぼ
１の底部１ａと密着せず、空間を形成しているからるつ
ぼ１の水冷効果が緩和され、電子ビーム５加熱の熱損失
が軽減される。　従って、投入された蒸着金属の全量を
低電子ビーム出力で容易に溶融することができ、しかも
生成したスラグを蒸発、消失させることかできる。

蒸着金属が完全に溶融したところで、前記シャッターを
開いて成膜させる。　　このとき、ハースライナ２内に
は非溶融領域が存在せず、スラグも無いから蒸着金属の
突沸による基板成膜表面への飛沫付着を大幅に減少させ
表面品質を向上させることができる。

本発明を適用する蒸着金属としては、銅、銅合金、アル
ミニウム、アルミニウム合金、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ａｇ
等を挙げることができる。

〈実施例〉 以下に本発明を実施例に基づき具体的に説明する。

（実施例１） 第１図の構成を有する蒸着装置を用い、銅（純度９９．
９９％）を３５ｍｍφ、深さ３５ｍｍの水冷銅るつぼに
タングステン製ハースライナ（肉厚１．２ｍｍ）を介し
て入れ、水冷銅るつぼの深さの約半分の１８ｍｍまで浮
かした状態でハースライナを保持し、成膜速度１００人
／Ｓて成膜したところ銅の突沸がハースライナ底面をる
つぼ底面に密着させた場合の１／１０以下に減少した。

　なお、第５図のように水冷銅るつぼにタングステン製
ハースライナ（肉厚１．２ｍｍ）を密着装入した場合に
は銅の突沸が無数に発生し、２０〜４００μｍφの飛沫
が基板に多数付着した。　なお真空度は、１０””Ｔｏ
ｒｒとした。

（実施例２） 実施例１と同じ蒸着装置を用い、水冷銅るつホ（５０ｍ
　ｍφ）の中にタングステン製ハースライナをリング（
ＳＵＳ３０４製厚さ５ｍｍ、内径３５ｍｍ）を介して装
着し、銅（純度９９．９９％）をハースライナに入れ、
成膜速度１００人／Ｓで成膜した。　　この時のビーム
出力とＣｕ成膜速度の関係は第４図のようになった。　
成膜時の真空度は１Ｏ−６Ｔｏｒｒとした。

この成膜速度１００人／Ｓの時の電子ビーム出力は４５
〜５５　ｍ　Ａで、実施例１の約１／４〜１／３の低出
力で十分であった。　この成膜中の銅溶湯からの突沸は
、４バツチ中１ハツチに発生し、その個数も激減し、か
つ３０μｍφの大きさ以下であった。　　これは、第５
図の従来装置を用いた場合に比較し、１／１００以下に
なったと考えられる。

〈発明の効果〉 本発明は以上説明したように構成されているので、本発
明・によれば、電子ビーム照射による溶湯の突沸が大幅
に減少でき、基板成膜表面への飛沫付着を激減させるこ
とが可能となり表面品質が向上する。

また、成膜後の次工程での配線パターン形成の微細加工
の障害が無くなり、多層薄膜構造の基板の安定した配線
＠層が得られる。

また、単純なハースライナまたはリングを設けることに
より、安定した蒸着膜と蒸着表面の品質が得られ、工業
的に有効である。

１ また、簡単なハースライナまたはリングを設けることに
より、ペルジャー内への溶湯の飛沫付着による汚染から
保護でき、保守並びに清掃が容易となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の蒸着装置の構成の１例を示す側断面
図である。 第２図は、本発明の蒸着装置の構成の他の例を示す側断
面図である。 第３図は、本発明の変形例を示す側断面図である。 第４図は、ビーム出力と銅の成膜速度の関係を示す説明
図である。 第５図は、従来の蒸着装置の構成の１例を示す側断面図
である。 　２ 符号の説明 １・・・水冷るつぼ、　　　　１ａ・・・底部、２・・
・ハースライナ、　　　２ａ・・・底部、３・・・溶融
池、　　　　　４・・・非溶融領域、５・・・電子ビー
ム、　　　　６・・・非磁性リング、７・・・内挿用ハ
ースライナ、 ７ａ・・・底部、　　　　　８・・・冷却口、９・・・
フィラメント 第 １ 図 第 図 第 図 第 図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）るつぼに載置されたハースライナ内の蒸着金属を
   電子ビームを用いた気相法で加熱溶融し、被蒸着基板に
   薄膜を形成するに際し、 前記ハースライナ内の蒸着金属の全量を溶融した状態に
   保持して薄膜を形成させることを特徴とする蒸着方法。
2. （２）るつぼに載置されたハースライナ内の蒸着金属を
   電子ビームを用いた気相法で加熱溶融し、被蒸着基板に
   薄膜を形成する蒸着装置において、 前記ハースライナの底面が前記るつぼ底面の上方に空間
   を存して載置されることを特徴とする蒸着装置。