KR100271126B1

KR100271126B1 - Vapor deposition machine

Info

Publication number: KR100271126B1
Application number: KR1019960073067A
Authority: KR
Inventors: 하용해
Original assignee: 김충환; 주식회사케이이씨
Priority date: 1996-12-27
Filing date: 1996-12-27
Publication date: 2000-12-01
Also published as: KR19980053938A

Abstract

PURPOSE: A vacuum evaporator is provided to use a liner for preventing contaminant of a process, by preventing an evaporating source from being left near a port in repeated vacuum evaporation processes. CONSTITUTION: A crucible(31) is composed of a conductive material. A port(33) is composed of the same conductive material as mounted in the crucible. A liner(41) is detachably installed in the port and contains an evaporating material, wherein a conductive material is coated on the surface of the liner. A filament(35) generates an electron beam(43) charged on the surface of the evaporating material to melt the evaporating material. A coolant water(37) absorbs the heat generated when the evaporating material is melted.

Description

Vacuum evaporator

제1도는 종래 기술에 따른 진공증착기의 단면도.1 is a cross-sectional view of a vacuum evaporator according to the prior art.

제2도는 제1도에 도시된 진공증착기의 증착 시 상태 개략도.FIG. 2 is a schematic view of the state in the deposition of the vacuum evaporator shown in FIG.

제3도는 본 발명의 실시예에 따른 진공증착기의 단면도.3 is a cross-sectional view of a vacuum evaporator according to an embodiment of the present invention.

제4도는 제3도에 도시된 진공증착기의 증착 시 상태 개략도.4 is a schematic view of the state in the deposition of the vacuum vapor deposition machine shown in FIG.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

31 : 도가니 33 : 포트31: crucible 33: port

35 : 필라멘트 37 : 냉각수35: filament 37: coolant

39 : 증발원 41 : 라이너39: evaporation source 41: liner

43 : 전자빔 45 : 증기43: electron beam 45: steam

본 발명은 반도체장치의 제조 공정 중 금속박막을 형성하기 위한 진공증착기(evaporator)에 관한 것으로써, 특허 증착원으로 사용되는 금속을 전자빔을 사용하여 용융하는 전자 빔 진공증착기에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an evaporator for forming a metal thin film during a manufacturing process of a semiconductor device, and relates to an electron beam vacuum evaporator for melting a metal used as a patent deposition source using an electron beam.

반도체의 제조공정 중 금속박막 형성공정에는 진공증착(evaporation), 스퍼터링(sputtering) 또는 M0CVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposit)등의 증착방법으로 반도체기판에 금속박막을 형성한다.The metal thin film forming process of the semiconductor manufacturing process forms a metal thin film on the semiconductor substrate by evaporation, sputtering, or deposition method such as metal organic chemical vapor deposit (M0CVD).

상기 금속박막을 형성하는 방법중 진공증착 방법은 증발원(source)으로 사용되는 알루미늄, 백금, 금, 탄탈늄 또는 티타늄 등의 금속을 고온으로 짧은 시간 동안 가열하여 용융 및 증발시키면 증발되는 금속이 온도가 낮은 반도체기판의 표면에 부착되어 박막의 금속막이 형성된다. 상기한 증착 방법은 고온에서 금속이 쉽게 산화되므로 진공 상태에서 실시한다. 즉, 진공증착을 하는 챔버(chamber) 속의 증발원과 이 증발원이 증착될 반도체기판을 설치한 후 진공펌프로 이 챔버 속의 공기를 뺀 후 증착을 시작한다.In the method of forming the metal thin film, the vacuum deposition method is a metal, such as aluminum, platinum, gold, tantalum or titanium, which is used as an evaporation source, is heated at a high temperature for a short time to melt and evaporate, and the metal to be evaporated has a temperature. It adheres to the surface of the low semiconductor substrate to form a thin metal film. The deposition method described above is carried out in a vacuum state because the metal is easily oxidized at a high temperature. That is, after installing the evaporation source in the chamber (chamber) for vacuum deposition and the semiconductor substrate on which the evaporation source is to be deposited, the vacuum pump removes the air in the chamber and starts deposition.

상기에서, 진공증착은 증발원을 용융하는 방법에 따라 필라멘트 진공증착과 전자 빔(electron beam) 진공증착 등으로 구별된다. 상기 필라멘트 진공증착은 증발원이 담긴 포트(port)를 텅스텐 필라멘트에 얹어 놓고 가열하여 증발원을 용융시키거나 증발원으로 만들어진 코일(Coil)에 고전류를 흐르게 하여 증발원을 용융시키는 방법이다. 그리고, 전자 빔 진공증착은 필라멘트에서 발생되는 전자 빔을 전계에 의해 증발원에 집속시켜 이 전자 빔이 집속된 부분의 증발원을 용융시키는 방법이다.In the above description, vacuum deposition is classified into filament vacuum deposition, electron beam vacuum deposition, and the like according to a method of melting an evaporation source. The filament vacuum deposition is a method in which a port containing an evaporation source is placed on a tungsten filament and heated to melt the evaporation source, or a high current flows through a coil made of the evaporation source to melt the evaporation source. The electron beam vacuum deposition is a method in which an electron beam generated in a filament is focused on an evaporation source by an electric field to melt an evaporation source in a portion where the electron beam is focused.

제1도는 종래 기술에 따른 진공증착기의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a vacuum evaporator according to the prior art.

종래 기술에 따른 진공증착기는 전도성 물질로 이루어진 도가니(crucible: 11)에 서로 다른 증발원(19)을 담는 다수 개의 포트(13)가 장착된다. 그리고 전자 빔을 생성하는 필라멘트(15) 및 용융되는 증발원(19)에서 발생되는 열을 방출하는 냉각수(17)을 포함한다.The vacuum evaporator according to the prior art is equipped with a plurality of ports 13 containing different evaporation sources 19 in a crucible 11 made of a conductive material. And a coolant 17 which releases the heat generated from the filament 15 generating the electron beam and the evaporation source 19 to be melted.

상기 포트(13)에 담겨 있는 증발원(19)온 필라멘트(15)에서 발생되는 전자빔이 전계에 의해 집속된다. 그러므로, 증발원(19)은 집속되는 부분이 용융되고 증발되어 반도체기판(도시되지 앓음)에 증착된다. 이때, 전도성 물질로 이루어진 도가니(11)가 접지상태를 이루어 증발원(19)에 충전되는 전하를 방전시킨다. 상기 증발원(19)으로 사용되는 금속으로 알루미늄, 백금, 금, 탄탈늄 또는 티타늄 등이 있다. 상기 냉각수(17)는 증발원(19)이 용융되면서 발생하는 열을 식힌다.The electron beam generated from the evaporation source 19 on the filament 15 contained in the port 13 is focused by an electric field. Therefore, the evaporation source 19 is melted, evaporated, and the focused portion is deposited on a semiconductor substrate (not shown). At this time, the crucible 11 made of a conductive material is grounded to discharge the charge charged in the evaporation source 19. Examples of the metal used as the evaporation source 19 include aluminum, platinum, gold, tantalum or titanium. The cooling water 17 cools the heat generated while the evaporation source 19 is melted.

제2도는 제1도에 도시된 진공증착기의 증착 시 상태 개략도이다.2 is a schematic view of the state in the deposition of the vacuum evaporator shown in FIG.

서로 다른 증발원(19)이 채워진 다수 개의 포트(13)를 도가니(11)에 설치한다. 그리고, 필라멘트(15)에 전류를 흘려 전자 빔(21)을 발생하며, 이 발생된 전자 빔(21)을 증발원(19)에 집속되게 한다. 이 때, 전자빔(21)이 집속된 부분의 증발원(19)은 용융되어 증기(23) 상태로 증발되어 반도체기판(도시되지 않음)에 증착된다. 이와 더불어, 전도성 물질로 이루어진 도가니(11)가 접지 상태를 이루어 증발원(19)에 충전되는 전하를 방전시킨다.A plurality of ports 13 filled with different evaporation sources 19 are installed in the crucible 11. Then, a current flows through the filament 15 to generate the electron beam 21, and the generated electron beam 21 is focused on the evaporation source 19. At this time, the evaporation source 19 of the portion where the electron beam 21 is focused is melted and evaporated in a vapor 23 state to be deposited on a semiconductor substrate (not shown). In addition, the crucible 11 made of a conductive material forms a ground state to discharge the charge charged in the evaporation source 19.

그러나, 상술한 종래의 진공증착기는 반복되는 진공증착에 의해 포트 주위에 증발원이 잔유물 상태로 남게 되어 이후 공정의 오염원이 되는 문제점이 있었다. 또한, 서로 다른 증발원은 각각의 포트가 필요하므로 작업할 수 있는 증발원의 종류가 포트의 개수에 따라 한정되는 문제점이 있었다.However, the conventional vacuum evaporator described above has a problem in that the evaporation source remains around the pot by repeated vacuum evaporation and thus becomes a pollution source of the process. In addition, since different evaporation sources require respective ports, there is a problem in that the types of evaporation sources that can be operated are limited according to the number of ports.

따라서, 본 발명의 목적은 반복되는 진공 증착 시 포트 주위에 증발원이 잔유물 상태로 남지 않도록 하기 위하여 라이너를 사용하여 공정의 오염원이 생성되는 것을 방지하며 동시에 다른 증발원을 하나의 포트로 사용할 수 있는 진공증착기를 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to use a liner to prevent the generation of contaminants in the process by using a liner to prevent the evaporation source from remaining around the port during repeated vacuum deposition, while at the same time using another evaporation source as one port. In providing.

본 발명의 다른 목적은 상기 라이너의 이용시 발생되는 초기작업에서의 전자충전현상도 미리 방지 할 수 있는 진공증착기를 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide a vacuum evaporator which can prevent the electronic charging phenomenon in the initial operation generated when the liner is used.

상기 목적들을 달성하기 위한 본 발명에 따른 진공증착기는 전도성 물질로 이루어진 도가니와, 상기 도가니에 장착되는 전도성 물질로 이루어진 포트와, 상기 포트에 분리 가능하게 설치됨과 아울러 전도성 물질이 코딩되어져 증발원료를 담는 라이너와, 증발원료를 용융시키기 위하여 증발원료의 표면에 차지되게끔 전자 빔을 발생하는 필라멘트와, 증발원료의 용융시 발생되는 열을 흡수하기 위한 냉각수를 포함한다.The vacuum evaporator according to the present invention for achieving the above objects is a crucible made of a conductive material, a port made of a conductive material mounted on the crucible, and detachably installed at the port, and the conductive material is coded to contain an evaporation material. A liner, a filament for generating an electron beam to be charged on the surface of the evaporation material to melt the evaporation material, and a cooling water for absorbing heat generated when the evaporation material is melted.

상기 목적들 외에 본 발명의 다른 목적 및 이점들은 첨부 도면을 참조한 발명의 실시예의 대한 상세한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.Other objects and advantages of the present invention other than the above objects will become apparent from the detailed description of the embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

제3도는 본 발명의 실시예에 따른 진공증착기의 단면도이다.3 is a cross-sectional view of a vacuum evaporator according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 실시예에 따른 진공증착기는 도가니(31), 포트(33), 라이너(liner : 41), 필라멘트(35) 및 냉각수(37)로 이루어진다.Vacuum evaporator according to an embodiment of the present invention consists of a crucible 31, a port 33, a liner (41), a filament (35) and the coolant (37).

상기 도가니(31)는 전도성 물질로 이루어지며 접지된다.The crucible 31 is made of a conductive material and grounded.

상기 포트(33)는 다수 개가 도가니(31)에 장착되며 내부에 증발원(39)이 채워진 라이너(41)가 삽입된다. 상기에서 증발원(39)으로 사용되는 금속으로 알 루미늄, 백금, 금, 탄탈늄 또는 티타늄 등이 있다.A plurality of ports 33 are mounted in the crucible 31 and a liner 41 filled with an evaporation source 39 is inserted therein. Examples of the metal used as the evaporation source 39 include aluminum, platinum, gold, tantalum or titanium.

상기 라이너(41)는 한 종류의 증발원(39)을 담는 것으로 다른 증발원은 다른 라이너에 담는다. 이 때, 라이너(41)는 재질을 전도성 물질로 하여, 비전도성 물질인 경우에 초기작업 시 전자빔으로 인해 증발원(39)과 포트(33) 사이에 발생되는 전자의 충전현상을 방지하는 것이 바람직하다. 그러므로, 라이너(41)는 전도성이 좋은 금속으로 형성되거나, 또는 부도체에 상기 전도성이 좋은 금속이 도포되어 형성된다. 상기에서 라이너(41)는 증발원(39)을 교환할 수 있게 포트(33)와 분리가능하다. 그러므로, 포트(33)에 여러 종류의 증발원(39)을 사용 할 수 있으며, 이에 의해 증발원(39)의 오염을 줄일 수 있다.The liner 41 contains one type of evaporation source 39 and the other evaporation source is contained in another liner. At this time, the liner 41 is made of a conductive material, it is preferable to prevent the charging phenomenon of electrons generated between the evaporation source 39 and the port 33 due to the electron beam during the initial operation in the case of non-conductive material. . Therefore, the liner 41 is formed of a metal having high conductivity or is formed by applying the metal having high conductivity to the insulator. The liner 41 is detachable from the port 33 so that the evaporation source 39 can be exchanged. Therefore, various types of evaporation source 39 can be used for the port 33, whereby contamination of the evaporation source 39 can be reduced.

그리고, 필라멘트(35)는 증발원(39)에 집속되는 전자 빔을 생성하며, 냉각수(37)는 증발원(39)이 용융되면서 발생하는 열을 방출시킨다.The filament 35 generates an electron beam focused on the evaporation source 39, and the coolant 37 emits heat generated while the evaporation source 39 is melted.

제4도는 제3도에 도시된 진공증착기의 증착 시 상태 개략도이다.FIG. 4 is a schematic view of the state in the deposition of the vacuum evaporator shown in FIG.

증발원(39)이 채워진 라이너(41)를 포트(33)에 삽입하고, 이 포트(33)를 도가니(31)에 설치한다. 그리고, 필라멘트(35)에 전류를 흘려 전자 빔(43)을 발생하며, 이 발생된 전자 빔(43)을 증발원(39)에 집속되게 한다. 이 때, 전자 빔(43)이 집속된 부분의 증발원(39)은 용융되어 증기(45) 상태로 증발되어 반도체기판(도시되지 않음)에 증착된다. 이와 더불어, 라이너(41), 포트(33) 및 도가니(31)가 전도성 물질로 형성되고, 또한, 상기 도가니(31)가 접지 상태를 이루므로 전자 빔(43)에 의해 증발원(39)에 발생되는 전하를 방전시키어 초기 작업 시 발생되는 전자 충전 현상을 방지한다.The liner 41 filled with the evaporation source 39 is inserted into the port 33, and the port 33 is installed in the crucible 31. Then, a current flows through the filament 35 to generate the electron beam 43, and the generated electron beam 43 is focused on the evaporation source 39. At this time, the evaporation source 39 of the portion where the electron beam 43 is focused is melted and evaporated in a vapor 45 state to be deposited on a semiconductor substrate (not shown). In addition, since the liner 41, the port 33, and the crucible 31 are formed of a conductive material, and the crucible 31 is in a ground state, the liner 41, the port 33, and the crucible 31 are formed in the evaporation source 39 by the electron beam 43. It discharges the charge which is prevented to prevent the electronic charge phenomenon that occurs during the initial operation.

따라서, 본 발명은 증발원을 포트에 직접 담지 않고 전도성을 갖는 라이너에 담고 이 라이너를 포트에 삽입하므로 동일한 포트에 여러 종류의 증발원을 사용할 수 있을 뿐만 아니라 증발원의 오염을 줄일 수 있는 이점이 있으며 초기 작업 시 발생되는 전자충전현상도 방지할 수 있는 이점이 있다.Therefore, the present invention does not contain the evaporation source directly into the port, and since the liner is inserted into the port, the liner can be inserted into the port, so that various types of evaporation sources can be used in the same port as well as the contamination of the evaporation source. There is also an advantage that can prevent the electronic charging phenomenon occurs during.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의하여 정하여져야만 할 것이다.Those skilled in the art will appreciate that various changes and modifications can be made without departing from the technical spirit of the present invention. Therefore, the technical scope of the present invention should not be limited to the contents described in the detailed description of the specification but should be defined by the claims.

Claims

A crucible made of a conductive material, a port made of a conductive material mounted on the crucible, a liner that is detachably installed in the port and is coated on the surface and contains an evaporation material, and melts the evaporation material. And a filament for generating an electron beam so as to be charged on the surface of the evaporation material, and a cooling water for absorbing heat generated when melting the evaporation material.