JPH02170967A - 電子ビーム蒸着装置 - 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〕 この発明は、金属、半導体、絶縁物の各種材ｉ′ｌを基
板などに真空蒸着するのに用いられる電子ビーム蒸着装
置に関するものである。

〔従来の技術〕

半導体装置の製造プロセスにおいて、例えば電極などを
形成するとき、基板上に金属などの１睨を多層に形成す
るが、これらの膜を作るのに電子ビーム蒸着装置が用い
られている。第５図は従来の電子ビーム蒸着装置の基本
的構成を示す斜視図であり、図において、（１）はるつ
ぼ、ｔ２１はるつぼ（１）に凹状に形成された収容部で
、ここに蒸着材料（３）を収容する。４）は蒸着材料（
３）を加熱するための電子を発生させるフィラメントで
、図示しないフィラメント用電源に接続されている。（
５）はフィラメント−１の近辺に磁界を作る偏向用磁石
、（６）は直流の高圧電源で、通常８０ＦＩＯＶ〜ｌ　
Ｏ（１０（ｌ　Ｖ位の高電圧が用いられ、プラス側はる
つぼ（１）に、マイナス側がフィラメント４）に接続さ
れている。

次に動作について説明する。上記（１）〜（５）を真空
中に置き、膜を形成しようとする基板、例えば半導体ウ
ェハ（図示せず）をるつぼ（１）の図において上方に配
置する。フィラメント（／ｌ）に通電、加熱すると電子
が発生する。フィラメント口）とるつげ（］）の間には
フィラメント１）がマイナス、るつぼ（１）がプラスの
高電圧が印加されているので発生した電°ｒ・はるつぼ
（１）の方へ引っ張られるが、高速でるつぼ（１）の側
壁（８）に街突するとそこが過熟損傷し、また、るつぼ
（１）の材料が蒸発してｊ模の中に不純物として混入す
るので、これを防１卜するため、フィシメン１〜伺）と
るつぼ］１）の側壁８）の間に図示しない金属板を設け
ている。フィラメンｌ−［４＋から、図において」ニガ
に飛び出した電子は偏向用磁石（旬によって生じる磁界
で集束、偏向され、電子ビーム（７となってるつぼ（１
）の収容部（２の方へ導かれ、高圧電源によって生じる
電界で加速されて蒸着材料（３）に照射される。蒸着材
料（３）はこれにより加熱、熔解され、蒸着して半導体
ウェハ（図示せず）のに面に蒸着される。

ところで、半導体装置の電極などをｔ［Ｓ成するとき、
種々の材料の膜を次々と蒸着して多層の膜を形成する必
要がある。第６図は多層の膜を連続的に形成するために
従来から用いられている回転るつぼ式の電子ビーム蒸着
装置を示す斜視図、第７図はその断面図である。これら
の図において、（１）は円筒状のるつぼ、（２１はるつ
ぼ（１）に凹状に形成された収容部で、るつぼ（１）の
中心に対する角度が９０°のピッチで同一円周上に４つ
形成され、それぞれに異なる蒸着材料（３Ａ）ないしく
３０）の１つが収容されている。■）、（至）は第５図
の場合と同様のフィラメントおよび電子ビームである。

１０向用磁石、高圧電源は図示を省略しているが、第５
図と同様にして用いる。（９）はるつぼ（１）の内部に
形成されてこれを冷却するための冷媒としての冷却水が
流れる中空部、０１はるつぼ（１）の中心軸に沿って設
けられた軸穴、（１１）は軸穴（１０１に挿入されたシ
ャフト、（＋２Ａ）、　（＋２０）はシャフト（１１）
の中に形成された２つの冷媒通路、（１３）は軸穴（１
０）の中で、シャフト（１１）とるつぼ（］）の間隙に
嵌合されてるつぼ（１）をシャツｌ〜（１１）に対して
回転可能に支持するベアリング、（＋４八）、　（１４
Ｂ＞、　（１４Ｃ）はベアリング（１３）と同様にシャ
ツｌ−（＋１１とるつぼ（１）の間隙に嵌合されて冷力
１水の洩れをＩＩＪｊぐシリ：ｌンゴム製の３つのＯリ
ングで、（−）リング〈１４＾）と（＋４旧の間で、開
口（＋５Ａ）。

（１５Ｃ）によりるつぼ（１）の中空部（９）とシャツ
１−（ＩＩ）の冷媒通路＜１２Ａｌが連通し、また、０
リング＜１４１１）と（１４ｃ）の間で、開口（１５Ｂ
＞、　（＋５０）により中空部（９）と冷媒通路（１２
旧が連通している。（１６）はるつぼ（１）、フィラメ
ント（／ＩＩＩＧＩ向川磁石（５用などを包囲する隔壁
で、図においてこれより」二部を真空に保っており、シ
ャツｌ〜（１１）が気密を保ちながらこれを貫通し、固
定されている。

上記の電子ビーム蒸着装置の動作について説明する。ま
ず、第５図の場合と同様にして、蒸着材料（３八）に電
子ビーム（７）を照射し、るつぼ（１）の上方に配置さ
れた半導体ウェハ（図示せず）の表面に改を形成する。

次に、モーター（図示せず）によりるつぼ（１）を時計
方向に９０°回転させ、蒸着材料（３０）に電子ビーム
（７）を照射し、上記膜の上に新たな膜を形成する。こ
れを繰り返して４種間までの多層の膜を連続的に形成す
ることができる。

更に、上記膜の形成に際し、るつぼ（１）が加熱して損
傷したり、るつぼ（１）の材料が蒸発して膜の中に不純
物どして混入したりするのを防止するため、第７図に示
すように冷媒として冷却水を流してるつば（１）を冷却
する。＜１７）は冷却水の流れで、シャフト（１１）の
冷、媒通路（１２八）から開１．１　（１５Ｃ）　、　
（１５八）を通ってるつぼ（１）の中空部（９）に入り
、るつぼ（１）を冷却して開Ｄ　（１５ｎ）、　（＋５
０）を通って冷媒通路（１２Ｂ）カら出ていく。

〔発明が解決しようとする課題：１ 従来の電子ビーム蒸着装置は以上のように構成されてい
て、るつぼがシャフトに対して回転可能で、かつ、るつ
ぼの中空部に冷却水を流すために、０リングを用いて冷
却水などの冷媒と真空の分離を行っているので、長期間
使用しているうぢにるつぼと０リングの間やシャフトと
０リングの間に水あかやごみが付着し、そのため、真空
中に冷却水などの冷媒が洩れ出して真空度が著しく低下
し、熔解している蒸着材料を酸化させたり、多層に蒸着
した膜に剥れを生じさせるなどの問題点があった。

この発明はＦ記のような問題点を解消するためになされ
たもので、３°Ｊ′空中への冷媒の洩れが生じない電−
ｒヒーム蒸着装置を得ることを目的とする。

（，３！題を解１大するための手段〕 この発明にかかる電子ビーノ、蒸着装置は、フィラメン
Ｉ・と偏向用磁石をるつぼの周囲で移動ｎ［能としたも
のであり、また、るつぼに直結すると共に隔壁を回転可
能に＋１通ずるシャフトを設けて、このシャフトにるつ
ぼの内部と連通ずる冷媒通路を形成するようにしたもの
である。

〔作　　用〕

この発明における電子ビーム蒸着装置は、フィラメント
と偏向用磁石を移動可能としなのでるつぼは固定でき、
従って、冷媒は固定部のみを通って流れることができて
Ｏリングを用いる必要はなく、埜た、るつぼに直結した
シャフトに形成された冷媒通路を通ってるつぼの内部に
冷媒が流れるのでＯリングで冷媒と真空の分離を行う必
要はない 〔発明の実施例〕 以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図はこの発明の一実施例による電子ビーム蒸着装置を示
す斜視図、第２図はこの断面図である０図において、（
１）は円筒状のるつぼ、（■、　１＝１１　。

（９，■はそれぞれ第５図ないし第７図の従来例と同様
の収容部、フィラメント、偏向用磁石、電子ビームであ
る。高圧電源は１゛４示を省略しているが、第５図と同
様にして用いている。（１８）はっは状の回転板で、そ
の上にフィラメント（４）と偏向用磁石（句が設置され
ている。　（１６＞は隔壁で、図においてこれより上部
が真空に保たれている。るつぼ（１）は隔壁（１６）上
に固定されている。（１３）は回転板（１８）を隔壁（
１６）上に支持するベアリングで、回転板（１８）をる
つぼ（１）の周囲で回転可能にしている。（９）はるつ
ば（１）の内部に形成され、冷却水を通してこれを冷却
するための中空部、（＋９Ａ）、　（１９８１は配管で
、気密を保ちながら隔壁（１６）を貫通し、内部に形成
された冷媒通路（＋２Ａ）、　＜１２１）はるつぼ（月
の底部に設けられた開Ｉ＋　（１ｓｔ１．　（１５１＞
を通じて中空部（９）と連通している。

次に動作について説明する。まず、第５図の場合と同様
にして、蒸着材１１（３Ａ）に電子ビーム（７）を照射
し、るつぽｆｌｌ　−ｈ　’Ｈに配置された半導体ウェ
ハ（図示せず）のに面に膜を形成する。次に、モーター
（図示せず）により回転板（１８）を反時計方向に９０
°回転させると、その十に設置されたフィラメント（４
）と偏向用磁石（句も共に、るつぼ（１）の周囲で９０
°回転移動し、蒸着材料（３Ｂ）に電子ビーム（７）を
照射することができ、１−泥膜のＦに新たに蒸着材料（
３Ｂ）の膜が形成される。これを繰り返して蒸着材ｔｌ
　（３Ｃ）　、　（３ＤＪにも電子ビーム（７）を照射
し、４種類までの多層の１１分を連続的に形成すること
ができる。

また、るつぼ（］）の冷却は、第２１ｉｉ１の冷却水の
流れ（１７０ζ示ずように、冷媒通路（＋２八）から開
「ｊ（１５Ｅ）を通じて中空部（９）へ冷却水が流入し
、開［１（１５Ｆ）を通じて冷媒通路（１２１１）へ流
出することにより行われる。この際、冷却水は可動部を
流れることなく固定部のみを通って流れるので０リング
は用いる必要がない。

第３図はこの発明の池の実施例による電子ビーム蒸着装
置を示す断面図であり、図において、（１）は円筒状の
るつぼ、（２１，（９１，（＋６１は第７　Ｉ”ｉｔの
場合と同様の収容部、中空部、隔壁、Ｃ１１）はるっ４
１’（１）に直結して設けられたシャフト、（＋２Ａ）
、　（１２１１）はシャフト目ｌ）の中に形成された２
つの冷媒通路で、るつぼ（１）の中空部（９）と開ｎ　
（１５Ｇ）、　（＋５１１）を通して連通している。　
（＋６）はるつぼ（１０３よび第５図に示したようなフ
ィラメン？−（４１ｉ１Ｍ向用磁石（５）などを包囲す
る隔壁で、図においてこれより上部を真空に保っており
、シャフト（１１）が貫通している。

（！３）はシャフト（１１）が隔壁（１６）を貫通ずる
部分に設けられたベアリングで、シャフト（１１）を回
転ｉ７ｆ能に支持している。　（＋４）は同じ部分に設
けられたＯリングで、シャフト（ＩＩＨｔ通部の気密を
保っている。

次に動作について説明する。第６図、第７図の場合と同
様にして、多層のＩｌ’Ｊを形成することができる。る
つぼ（１）の回転はシャツＩ〜（１１）を図示しないモ
ーターでｌ＜Ｋ動１−で行う、、るつぼ（１）を冷却す
るために冷媒として冷ｎ！水を冷媒通路（１２Δ）、　
（＋２旧に往復して流す６即ち、冷却水はその流れ（１
７）で示すように、シャツ１−（１１＞の冷媒通路＜＋
２Ａ）から開［１（１５Ｇ　）を通ってるつぼ（］）の
中り；り部（９）へ入り、そしてるつぼ（１）を冷却し
、開１．１　（＋５１１１を経て冷媒通路（１２０）か
ら出ていく。冷却水はるつぼ（１）とシャツ１〜（１１
）の中、即ち、直結された部分を流れることになる。も
つとも、シャツＩ・（１１）は回転するので、シャツ１
−（Ｉ＋１の、図において下部に摺動部（図示せず）を
設ける必要があり、そこのシール部（図示せず）から冷
却水が洩れる可能性はあるが、洩れたとしても形成され
る膜の品督に影響を与えない、また、この実施例で、０
リンク（１４）を用いているが、冷却水の流れ（１７）
とは無関係の所に設けられているので、水あかやごみが
付着して真空中に冷却水が洩れ出すようなことは起らな
い。

なお、シャフト〈１１）が隔壁（１６）を１１通ずる部
分に、第４図のように、ベアリング（１３）とＯリング
（１４）を収納する軸受ユニット（２０）を用いて隔壁
（１６）の厚さを薄くしてもよいし、あるいは、隔壁（
１６）を貫通ずる部分には０リング（１４）のみを設け
、ベアリング（１３）を装着した支持部（図示せず）を
別に設けてこれによりシャフト（１１）を支持するよう
にしてもよい。また、上記実施例では冷媒とＬ２て冷却
水を用いたが、冷媒に直接触れる所に０リング（１４）
を用いていないので、るつぼ（１）の冷却を良くするた
めに、冷媒としてフロンや液体窒素を用いることができ
る。即ち、シリコンゴム製のような０リング（１４）が
過度に冷力ｌされると弾性がなくなってシール能力が低
下するが、」１記実施例のような構造ではそのようなこ
とはない。しかし、第３図のような場合はＯリング（１
４）への熱伝導を悪くするためにシャツｔ−（１１）の
肉厚を１１＜シたり、あるいは、第４図のように二重に
して間隙（２１）を形成した構造にするのが好ましい。

〔発明の効果〕

以」二のように、この発明によれば、フィラメントと偏
向用磁石をるつぼの周囲で移動＋ｉｌ’能に構成したの
で、るつぼを固定でき、そのため、冷却水は固定部のみ
を通って流れることができてＯリングを用いる必要がな
く、また、るつぼに直結すると共に隔壁を回転可能にｖ
ｊ通するシャフトを設けてこのシャフトにるつぼの内部
と連通ずる冷媒通路を形成するよう構成したので、冷媒
は直結されたるつぼとシャフトの中を流れ、従って、扶
に、０リングの損傷による５′７：空中への冷媒の洩れ
が生じることはない。

４、図面のｆ！？ｉ　ｊｉｌ−な説明 第ｔ　＋ｇはこの発明の−・実施例による電子ビーム蒸
着装置を示す斜視図、第２１４はその断面図、第３図は
この発明の他の実施例による主１ビーム蒸着装置を示す
断面図、第４図はこの発明の史に他の実施例による電子
ビーム蒸着装置を示す断面図、第５図は従来の電子ビー
ム蒸着装置ｆｆの基本的構成を示す斜視図、第６図は従
来の電子ビーム蒸着装置を示す斜視図、第７図はその断
面図である。

図において、（１）はるつぼ、＋２１は収容部、（３Δ
）ないしく３Ｄ）は蒸着材料、←１）はフィラメン１−
１（５）は偏向用磁石、（７）は電子ビーム、（９）は
中空部、（１１）はシャフト、（＋２Ａ）、　＜１２Ｂ
）は冷媒通路、（１３）はベアリング、（１６）は隔壁
、（１７）は冷却水の流れ、（１８）は回転板である。

なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。

代理人　弁理士　　大　岩　増　雄 第１図 第２図 ／３ ベアリンク 第５図 −ｌ 第６図 第３図 第４図 第７図 手続補正書（自発） 甲成　　年　　月

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）蒸着材料を収容する複数の収容部を有し、内部を
   流れる冷媒により冷却されるるつぼ、上記蒸着材料を加
   熱する電子を発生させるフィラメント、上記電子を上記
   収容部へ導く偏向用磁石、上記るつぼとフィラメントと
   偏向用磁石を包囲して内部を真空に保つ隔壁を備えたも
   のにおいて、、上記フィラメントと偏向用磁石を上記る
   つぼの周囲で移動可能としたことを特徴とする電子ビー
   ム蒸着装置。
2. （２）蒸着材料を収容する複数の収容部を有し、内部を
   流れる冷媒により冷却されるるつぼ、上記蒸着材料を加
   熱する電子を発生させるフィラメント、上記電子を上記
   収容部へ導く偏向用磁石、上記るつぼとフィラメントと
   偏向用磁石を包囲して内部を真空に保つ隔壁を備えたも
   のにおいて、上記るつぼに直結すると共に上記隔壁を回
   転可能に貫通するシャフトを設け、このシャフトに上記
   るつぼの内部と連通して冷媒が往復して流れる冷媒通路
   を形成したことを特徴とする電子ビーム蒸着装置。