TW445302B - A vacuum deposition apparatus - Google Patents

Description

^453〇2 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（ 發明翎域.： 本發明係有關於一種於半導體裝置、液晶顯 卜 、裝置等 範疇中使用來長膜之利用-電子束的物理方式長滕 吳裝置，特 別係指一種以電子束來照射靶，而使耙的物質沈 片也馈於一與 該靶相向而設之基板上的真空長膜裝置。 發...明背景： 一種用以使金屬或合金沈積在一丰導體基板上的裝 置’ 一利用電子束的真空蒸鍍裝置即為其一例。第^圖係 為其原理的示意圖，其係於一 1〇·5〜l〇-6T〇rr的合s · > 鍍室1内（室中之高真空度環境係由一真空幫浦6加以抽 氣而控制形成），將一由電子束源2所放射出的偏向電子 束照射到一掛碼3中的乾4 (蒸鐘源）上，以對其局部加熱 而使其蒸發。就此一方法而言，由於沒有來自該掛禍3的 污染混入，且並未對其周邊部加熱而只是作局部加熱，因 此有可抑制雜質混入的優點。此外，由於該靶4係可連續 自動供給’因此，在進行合金蒸鍍時，若事先備有複數個 電子束源2及坩堝3，則可自由地進行控制= 於特開平3 -1 3 8 3 5 8號公報中係記載有一種將磁鐵配 置在蒸發試料附近之利用電子束的真空蒸鍍裝置。其電子 東係自一與該蒸發試料並列而設的電子槍朝與該蒸發試 料平行的垂直方向放射，其係藉由該試料附近的磁鐵所形 成之磁場的作用，而以螺旋運動的方式沿磁力線前進。由 於該磁力線係垂直地通過該蒸發試料，因此，沿該磁力線 _ 第4貰___ 本紙張尺度適用t國固家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --TliTi--- ---—l· — — — β· —--— I!線 - J > (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 4453 02 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（ 而飛來的電子束係垂直地射入該試料中3於此一公報中’ 雖然有提及在試料附近配置磁鐵，但卻未提及利用磁鐵而 使電子束形成擴散的形態、 又，於特開平5-255S41號公報中係記載有一利用電 子束加熱方式來蒸發或昇華一鍍金原料的蒸鍍方法’其 中，為使效率提高，其係將電子束入射於該鍍金原料的入 射角度定為20度以上。就此一公報而言，其亦未提及利 用磁鐵而使電子束形成擴散的形態β 發明目的與概诚： 就上述習知利用電子束之蒸鍍法而言，由於其基本上 所使用的蒸發源係為一稱之為點蒸鍍源，且其所蒸發出的 原子在真空中係直行’因此，其對基板上之圖樣的階梯覆 蓋狀態係相當差。 第2圖係為利用該習知裝置所形成之階梯覆蓋狀態的 示意圖’圖中所示者為一於一矽基板21形成有一絕緣層 22 ’並在該絕綠層22中挖出一接觸窗23的簡單模態。若 利用電子束蒸鍍法而將一例如铭廣24沈積於該基板上 時’則會因基板與靶的位置關係而使該接觸窗之侧壁上一 位置之不同而產生不均一的沈積。隨著形成於半導體基板 上之各種圖樣的縱橫比的增大，階梯覆蓋的問題也就隨之 增大。 再者’在對大口徑或大面積的基板21進行長膜時， 由於基板21各部相對於乾所形成之角度及距離將會變 第5頁 私紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 χ 297公釐〉 !l*7T!· I - !l·!圈 --— — In ,(請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 4453 〇2 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（） 大，因此將無法進行均一的長膜處理。 有鑑於此，本發明之主要目的係提供一種可提供一良 好階梯覆蓋之利用電子束的真空蒸鍍裝置。換言之’本發 明之目的係提供一種可在一大口徑或大面積之基板21上 進行均一地長膜的電子束蒸鍍裝置。 為達上述目的，本發明係具有下述構成。亦即，本發 明所提供之真空蒸鍍裝置係為申請專利範圍第丨項所述之 真空蒸鍍裝置，其係包含有：一空真反應室；一電子束源， 其係結合上述空真反應室上；一支撐台’其係配置於上述 空真反應室中，用以支撐一應長膜的基板；一靶’其係與 上述基板相向而設，其面積係至少與上述基板之面積相 同：及一磁鐵，其係配置於上述靶的背後，用以於上述靶 的表面附近產生磁場。 藉由上述構成，由於靶之面積係至少與基板之面積相 同，且與該基板相對而設，同時在該乾的表面附近又產生 一磁場，因此來自電子束源的電子係可藉由磁場的作用而-擴散，進而使其可以約略均勻分布於該靶全體表面的方式 來照射該靶，所以，可使該靶之全體表面能均勻地釋放出 物質。據此，即可於一基板上形成均勻的膜。 如申請專利範圍第2項所述’本發明構成中的磁鐵係 複數個並列而設，且以閉曲線狀的形式來配置’龙使其相 同磁性的磁極朝閉曲線的内侧，同時，該等磁鐵係可於一 與上述靶平行的平面上旋轉β藉由此一構成，作動中的磁 場即可使電子束均勻化，進而可進行更為均勻的長膜處 -—--- 第 6頁 _ — --- 本紙張尺度顧中闕家標規格⑽ — — Ί — lyii· I — ! — — ^ — 11 {請先閱讀背面之>±意事項再填寫本頁) 445302 A7 ___---- 五、發明說明（） 理。 如申請專利範圍第1項所述，本發明（真至蒸鍍裝置 更包含有一提供直流偏壓.的機構，其中该直流偏壓係用以 將電子引至上述靶上《藉由此〆構成，由於可使電子飛向 靶的速度加快，因此可增加自靶釋放出物質的效果，進而 提升長膜的速度。 如申請專利範園第1項所述，本發明t真空蒸鍍裝置 中的基板係連接於一 RF電源，該RF電源‘用以吸引上述 靶所釋放出的物質。藉由此/構成，由於可增強將該靶釋 放出物質沈積於基板上的效果’因此可進一步提升長膜的 速度。 圈式葫單說明z 第1圖為習知電子東蒸鍍裝置的構造說明圖。 第2圖為藉由習知電子束蒸鍍裝置所沈積之膜的剖面圖。 第3圖為本發明之實施例之真空蒸鐘裝置的構造說明圖° 第4圖為磁鐵配置的一說明例之示意圖* 第5圖為磁鐵配置的另一說明例之示意圖° —Ί!τ—------裝-----^i.tr---------線 (請先鬩讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 圖號#照說明： 6 真空幫浦 25 磁鐵_ 25' 磁鐵 26 真空幫浦 28 磁鐵 28' 磁鐵 3 1 真空反應室 32 電子槍（電子束源） 第7頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 445302 五、發明說明（） A7 B7 經濟部智慧財產局3工消費合作杜印製 34 基板支撐台 36 基板 38 把 39 磁鐵 41 直流電源 -45 RF電源 46 组裝嫘絲 47 固定架 48 磁束 49 磁束 50 旋轉方向 51 旋轉板 52 N極 53 永久礤鐵 54 S極 55 旋轉中心 资明 詳細說明： 以下係參照第3 圖來說明有 關本發明之實施例。 真 空 蒸鍍裝置30中具有在 k 一可抽成高 真空的的反應室31(高 真 空環 境係由一真空幫 浦26對反應室3 1柚氣而得）内 係 介 由一 絕緣體3 5而設有一基板支撐台3 4，其上係放置 有 應長 膜的半導體基板 (晶圓）、液晶板等基板3 6。基板 支 撐 台34係連接有一 RF 電源，據以· 提供一偏壓予基板。 電 子搶 3 2係與該反應室3 1相互結 合，而由該電子槍32 所 放出 的電子係藉由一 收束用磁鐵 3 3來加以收束而使 其 導 入於 該反應室31内。 該反應室3 1内的處理區域係以 一 遮 蔽體 37來加以遮蔽。 雖然於第3圖中所示之電子東的導入路線係與 該 38成 ，平行，但，其亦 可稍微傾斜 於把方向。再者，於 該 反 應室 31的周圍上係可設有複數個電子槍32»若在該 反 應 室3 1的周圍設置2〜 3個電子搶 3 2，則可使電子的密 度 提 ^ T-------裝 *----— 訂---- - - 線 * . Λ <請先Ba讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 445 3 以 A7 — B7 五、發明說明（） 高’且可到達該靶之全面的電子密度更為均—化，據此， 即可增加沈積速度，進而可沈積出一均勻的膜。 典型的靶38係可為鋁、鈦、錳、釔等金屬或是合金， 其面積係約與該基板36相同或稍微大，且其係與該基板 36相對而設。雖然於第3圖的說明例中，該乾38係藉由 裝置的上部筐體43與設於反應室3 1側壁上端之絕緣體的 突緣42來挾持該靶3 8的端部而將其固定，但，亦可在該 反應室内部設置一靶38的支撐裝置（坩+網），而藉由此一支 撑裝置來支撐該把38。該乾38係與一直流電源41相連 接。在上部筐體的内部空間44中係循環有一用以冷卻該 靶3 8的冷卻水》 於該靶3 8的背後配置有磁鐵3 9，該磁鐵3 9可燒軸 40旋動《磁鐵39係用以於該靶38的表面附近產生—垂直 於電場的磁場’據以謗入電子，就其構造而言，其係與使 用於磁石電漿濺鍍中之磁鐵一樣。該磁鐵3 9的配設方式 係以可使電子能均勻地照射到該靶3 8全體表面上、而使 其可均勻地消耗靶3 8之全體表面者為原則。其較佳的配 置方式可為將複數個永久磁鐵以閉曲線狀的形式來配 置，並使相同磁性之磁極能朝閉曲線内側的方向》第4圖 所示者即是該種磁鐵之配置的示意圖，該種結構的礤鐵係 揭示於特開昭62-60866號公報中。其中，第4A圖為該配 置之平面圖，而第4B圖則為其剖面圖。在第4B圖中，兩 组磁鐵25，2 5’及28,2 81被固定於一固定架47上，其中磁鐵 25及及28'亦同）的設置方向相反（即極性位置上下 _ 第 9貫_______ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公袭） ί — ΊΙΙΊ — —--- --裝 — ！— —--- - ！線 (請先間讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局貝工消費合作社印數 A7 B7 五、發明說明（） 相反）’而固定之零件可為圖式中之组裝螺絲46，當然其 它任何適用之组裝零件皆可使用之。圖中，兩組磁鐵2 5,25, 及28,28'因極性位置之相對關係，磁鐵25,25,及28,28,因 此可產生如磁束48,49之磁力線，靶3 8所需之磁場便由是 產生。第5圖係為另一磁鐵配置的示意圖，其係揭示於特 開平4-80358號公報中者。圖中，永久磁鐵53固定於旋 轉板51上，並具有ν極52及S極54。當旋轉板51沿方 向5 0繞旋轉中心5 5旋轉時，磁鐵5 3 ’所產生的磁場可使 把3 8及電子之間的作用關係改變β在此將該公報之内容 併入以供參考。 以下係有關使用第3圖所示之利用電子東之蒸鍍裝置 來進行蒸鍍處理的說明。首先打開該上部筐體43，而將一 把3 8(例如鋁靶）置於該反應室3丨之侧壁端部的突緣42 上’之後再蓋上該上部筐體43。該靶38亦可被固定在該 上部筐體43上。其次，將一應形成被膜的晶圓放置於該 基板支撐台34上，同時，將該反應室31抽成l(T6Torr的-高真空狀態。再者，驅動馬達而使磁鐵39繞著軸40旋轉。 之後’再驅動該電子搶32，並藉由該收束用磁鐵33來使 其所放射的電子束加以收束，並將其導入於該反應室31 内。被導入於該反應室31内的電子則會因該旋轉的磁鐵 39所產生的旋轉磁場作用而產生擴散，同時’藉由加諸於 該靶3 8上之直流偏壓的作用，該等電子則會被導引到朝 向靶的方向。據此，廣泛地到達該恕的全表面的電子即可 對該靶3 8進行照射，進而對該靶3 8進行加熱。 ^___ 第 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 * 297公 il*r!T! -裝 - ---^!1 訂！！ •線 I « ▲ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 445 3 02 A7 B7 五、發明說明（） 經由電子照:射而由靶3 8表面所釋出的物質係部份受 磁場及電場的作用而離子化，而使該物質以原子-分子、 及離子之混合的形式而於該反應室31内直線行進，進而 沈積於該基板36上。由於該基板36上係加有:一來自RF 電源45的偏壓，因此會進一步將離子化的靶物質牽引到 該基板3 6上，而使沈積速度增快。據此即可在基板全面 上形成一均勻的紹膜。 承上所述，藉由本發明即可在一基挺上沈積出一均勻 的膜，同時，亦可使其沈積速度增快= --：---·'-------裝-----^ I--訂---------線 I v E (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 第11頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐)

Claims (1)

1. A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 1. 一種真空蒸鍍裝置（30)，其係包含有： 一真空反應室（31); 一電子束源（32)，其係結合上述空真反應室（3 1)上； 一支撐台（3 4)，其係配置於上述空真反應室（31)中， 用以支撐一應長膜的基板（3 6): 一靶（38)，其係與上述基板（3 6)相向而設，其面積係 至少與上述基板（36)之面積相同； 一直流偏壓提供機構（4 1 )，提供直流電予該靶（3 8)， 以將電子吸引至該靶（3 8)上： 一射頻電源（4 5 )，連接至該基板（3 6 )，用以吸引該把 (3 8)所釋放出的物質；及 一磁鐵（3 9) ’其係配置於上述靶（3 8)的背後，用以於 上述靶（38)的表面附近產生磁場。 2.如申請專利範圍第1項所述之真空蒸鍍裝置，其中，該 磁鐵係複數個並列而設’且以閉曲線狀的形式來配置， 並使其相同磁性的磁極朝閉曲線的内侧，同時，該等磁 鐵係可於一與上述把平行的平面上旋轉。 -----— lulu — * — I----- ^ i — Jil — — * P - - Λ (請先閲讀背面之注意事項再填窝本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 ^ 2 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 * 297公釐）