JPH03247752A

JPH03247752A - 蒸着方法および装置

Info

Publication number: JPH03247752A
Application number: JP4485890A
Authority: JP
Inventors: Kenji Yamaguchi; 健司山口
Original assignee: Hitachi Cable Ltd
Current assignee: Hitachi Cable Ltd
Priority date: 1990-02-26
Filing date: 1990-02-26
Publication date: 1991-11-05

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〉本発明は蒸着方法および装置に関し、特に蒸着原料の溶
融時に該蒸着原料が突沸して飛沫が基板上に付着するの
を抑制することができる蒸着方法および装置に関する。

〈従来の技術〉イオンビームの照射によりルツボに入れた蒸着原料を溶
融、蒸発させ、発生した蒸着原料の蒸気を所定位置に配
置した基板上に析出させて成膜な行なう気相蒸着法にお
いて、溶融している蒸着原料が突沸し飛沫が基板上に５
〜５００μｍ高さの突起状に付着し、これが成膜された
蒸着膜の表面欠陥となり、また基板の各種特性の低下の
原因となる。　この表面欠陥があると、成膜後の次工程
での微細加工の障害あるいは微細加工が不能となる事態
もある。　また、成膜後、さらに異った金属の成膜を行
なう際には、新たな表面欠陥の原因となる。

この蒸着原料の突沸は、第５図に示すように、ルツボ５
１内の蒸着原料５２のイオンビームの照射による溶融に
際し、溶融している蒸着原料の部分（溶融池）５３と溶
融していない部分５４との境界にスラグ（金属の溶融で
生成する金属成分の多い浮きかず）５５が生成したり、
また該境界において、溶融していない蒸着原料が高温溶
融状態の溶融池５３内に急激に溶は落ちて混入するどき
に溶融池５３の液面が乱されたり、あるいは蒸着原料に
吸蔵されている不純物ガスなどが加熱により急激に膨張
、放出されたりすることが原因と考えられる。

このような蒸着原料の突沸による飛沫が基板上に到達す
るのを遮断するために、例えば、ルツボの上面に網状被
覆体を配設する方法が提案されている（特開平１−１７
６０７１号）。

〈発明が解決しようとする課題〉しかし、前記特開平１，１７６０７］号に記載の方法で
は、ルツボに蓋をすることになり、原料の減少量の確認
ができず、ハースをビームで溶かす危険（水冷のため水
蒸気爆発）がある。　また、蓋にビームを直接照射する
ため数回の使用で蓋が溶けて消失し蓋の寿命が短い。　
さらに融点の高いＴｉ、Ｃｕ等の蒸着では蒸着原料に蓋
の材料がビーム照射により溶は落ち、純度が保てない問
題がある。

そこで本発明の目的は、蒸着原料の溶融時に該蒸着原料
が突沸し、飛沫が基板上に付着するのを抑制することが
できる蒸着方法および装置を提供することにある。

く課題を解決するための手段〉本発明は、前記課題を解決するために、イオンビーム照
射によりルツボに入れた蒸着原料を溶融、蒸発させる気
相蒸着方法であって、飛沫防壁なルツボ直上に配設し、
溶融した蒸着原料から突沸する飛沫が基板上に付着する
のを阻止するようにしたことを特徴とする蒸着装置を提
供するものである。

また、本発明は、前記本発明の方法を実施するための装
置として、イオンビーム照射によりルツボに入れた蒸着
原料を溶融、蒸発させる気相蒸着装置であって、溶融し
た蒸着原料から突沸する飛沫が基板上に付着するのを阻
止する飛沫防壁をルツボ直上に配設してなる蒸着装置を
提供するものである。

以下、第１〜３図に概略を示す電子ビーム蒸着装置を例
に取り、本発明の方法および装置を詳細に説明する。　
図中、１はチャンバー、２は基板ホルダー、３は基板、
４はルツボ、５はルツボを冷却するための冷却水による
冷却装置、６はチャンバー１内を所定の真空度にするた
めの真空ポンプ、７は電子ビーム発生装置を示す。

この装置においては、真空ポンプ６によってチャンバー
１内を所定の圧力まで真空引きした後、電子ビーム発生
装置７により発生した電子ビーム８を、ルツボ４に入れ
た蒸着原石９に照射せしめ、該蒸着原料９を加熱して溶
融、蒸発させ、基板ホルダー２に保持された基板３の表
面に蒸着原料を析出させ、該蒸着原料からなる蒸着膜を
成膜させる。　このとき、第１図に示すように、蒸着原
料９は、電子ビーム８の照射により溶融している領域（
溶融池）１０ど、電子ビームが照射されていないため溶
融していない領域（固化部）１１とが存在する。　この
溶融池１０と固化部１１との境界において、固化部１１
から溶融池】０に溶は落ちる蒸着原料によって、該蒸着
原料が突沸するが、本発明においては、ルツボ４の直上
に蒸発した蒸着原料が通過する穴１３を有する円板状の
飛沫防壁１４を配設し、該飛沫防壁１４によって、突沸
する蒸着原料の飛沫を阻止し、該飛沫が基板上に付着す
るのを防止するものである。　該穴１３は、電子ビーム
の照射径の１０〜６０％、好ましくけ５０〜６０％の開
口径を有するものである。　該穴の開口径が電子ビーム
の照射径の１０％未満では、防壁材がビーム照射により
溶り落ち、蒸着原料の純度が保てないことがあり、６０
％を超えると、原料の突沸の飛沫の防止効果が少な（な
るためである。

また、この飛沫防壁１４は、第２図に示す円板状のもの
に限定されず、例えば、第３図に示す円筒状のリブ１５
を有する円板等で有っても良い。　この円筒状のリブの
突出幅りは、通常、３〜１０ｍｍ程度である。

また、該穴１３の周縁部が第４図に示すように、直径０
．５〜３ｍｍの網目１６からなるものであってもよい。

　このように、周縁部が網目状に構成されると、ガス抜
きの点で好都合である。　３ｍｍを超える網目では、飛
沫が通過してしまい、０．５ｍｍ未満の網目は加工が困
難であり、ガス抜きの効果が得られない。

この飛沫防壁は、通常、ルツボの直上３〜２０ｍｍ、好
ましくは１０〜１５ｍｍの高さに設けられる。飛沫防壁
の設置を高（し過ぎると電子ビームを遮り、電子ビーム
の照射効率が悪化し、飛沫防壁がルツボに接近し過ぎて
いると、ルツボの回転を妨げるおそれがある。

さらに、この飛沫防壁１４が穴１３の開口度を調節でき
る開口度可変機構を有するものであると、ルツボへの蒸
着原料の出し入れ、作業性および電子ビームの照射径に
対する追従性を改善する事ができる点で好ましい。　こ
の開口度可変機構としては、例えば、カメラの絞り機構
のような形式のもの等が挙げられる。

この飛沫防壁の材質は、特に限定されず、例えば、タン
グステン、モリブデン、ステンレス（ＳＵＳ３０４）等
が挙げられる。

また、上記飛沫防壁の穴は、円形のものに限定されず、
例えば、四角形、六角形、星型のものでもよい。

以上、電子ビームによる蒸着方法および装置を例に取り
、本発明の実施態様について説明したが、本発明は上記
の例に限定されず、イオンビームを用いてルツボに入れ
た蒸着原料を溶融、蒸発せしめ、基板上に析出させて成
膜な行なう、すべての蒸着方法および装置に適用可能で
あり、特に限定されない。　例えば、加熱源として、上
記電子ビームだけでな（、抵抗加熱方式、高周波加熱を
用いる気相蒸着方法および装置に適用可能である。

本発明の方法および装置が適用可能な蒸着原料は、イオ
ンビームの照射により溶融可能なすべての蒸着用材料で
よく、特に制限されず、例えば、銅、アルミニウム、チ
タン、クロム、ニッケル、銀およびこれらの合金等が挙
げられる。

〈実施例〉以下、本発明の実施例および比較例を挙げ、本発明を具
体的に説明する。

（実施例１、比較例１）飛沫防壁を配設していない以外は、第１図に示す電子ビ
ーム蒸着装置と同じ構成からなる装置を用いて、真空ポ
ンプでヂャンバー内を１×１Ｏ−７Ｔｏｒｒまで真空引
きした後、まず電子ビーム発生装置により３００ｍＡの
ビーム出力でビーム照射径を２０ｍｍΦに絞った電子ビ
ームを、水冷銅ハースルツボ（５０ｎ＋ｍΦ）に入れた
蒸着原料の無酸素銅に照射して加熱、溶融させ、成膜速
度２０人／ｓｅｃでＳｉウェハー基板上に成膜な行なっ
たところ、ルツボ中から蒸着原料の突沸が発生し、２０
〜４００１１ｍ径の飛沫が無数に付着したＳＬウェハー
基板が得られた（比較例１）。

そこで、ビーム出力３００ｍＡでビーム照射径３０ｍｍ
Φにし、さらに内径３５ｍｍΦ、外径６０ｍｍΦで板厚
２．５ｍｍのタングステン製穴あき円板からなる飛沫防
壁を水冷銅ハースルツボの直上１５ｍｍの高さに配置し
た後、上記と同様にして成膜な行なったところ、Ｓｉウ
ェハー基板上への蒸着原料の突沸による飛沫の付着が、
上記の場合よりも５０％減少し、またＳｉウェハー基板
上に付着した飛沫の大きさも２〜４０μｍと小さくなっ
た（実施例１）。

（実施例２）飛沫防壁として、リブの突出幅が５ｍｍである第３図に
示す形状のものを用い、該リブの下面と水冷銅ハースル
ツボとの間隔を１０ｍｍにした以外は、実施例１と同様
にして成膜を行なったところ、ＳＬウェハー基板上への
蒸着原料の突沸による飛沫の付着が８０％減少し、しか
も得られた基板上に付着した飛沫の大きさは３０μｍ以
下となり、小さくなった。

〈発明の効果〉本発明の方法または装置によれば、イオンビーム照射に
よる蒸着原料の溶融時における該蒸着原料の突沸から基
板を遮蔽し、基板表面への蒸着原料の飛沫の付着を減少
させることができる。　そのため、飛沫の付着による基
板の表面欠陥の数および大きさを少な（することができ
、表面品質が向上した基板を得ることができる。　した
がって、成膜後の次工程での微細加工における障害が減
少し、多層薄膜構造を表面に有する基板を安定して製造
することができる。　また、本発明は、単純な飛沫防壁
を配設することにより、所期の目的を達成することがで
きるため、工業的に有効である。　さらに、ヂャンバー
内に付着した蒸着原料からの飛沫の付着からも基板を保
護することができ、装置の保守および清掃が容易となる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を説明するための電子ビーム蒸着装置の
概略を示す横断面図、第２〜４図は飛沫防壁の例を示す
斜視図または横断面図であり、第５図は蒸着原料の突沸
の一因を説明する概念模式図である。符号の説明１・・・チャンバー２・・・基板ホルダー３・・・基板、１４・・・ルツボ、５・・・冷却装置、６・・・真空ポンプ、７・・・電子ビーム発生装置、８・・・電子ビーム、９・・・蒸着原料、１０・・・溶融池、１１・・・固化部、１３・・・穴、１４・・・円板状の飛沫防壁、１５・・・リブ、１６・・・網目 ■　２ＦＩＧ、１Ｆ　Ｉ　Ｇ、　２ＦＩＧ、５

Claims

【特許請求の範囲】

（１）イオンビーム照射によりルツボに入れた蒸着原料
を溶融、蒸発させる気相蒸着方法であって、飛沫防壁を
ルツボ直上に配設し、溶融した蒸着原料から突沸する飛
沫が基板上に付着するのを阻止するようにしたことを特
徴とする蒸着方法。
（２）イオンビーム照射によりルツボに入れた蒸着原料
を溶融、蒸発させる気相蒸着装置であって、溶融した蒸
着原料から突沸する飛沫が基板上に付着するのを阻止す
る飛沫防壁をルツボ直上に配設してなる蒸着装置。