JPH0576539B2

JPH0576539B2 -

Info

Publication number: JPH0576539B2
Application number: JP62124548A
Authority: JP
Inventors: Kazunori Kato
Original assignee: Anelva Corp
Current assignee: Canon Anelva Corp
Priority date: 1987-05-21
Filing date: 1987-05-21
Publication date: 1993-10-22
Also published as: JPS63290265A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、真空中にて試料を照射して蒸発さ
せ、半導体基板等の基板の表面に薄膜を堆積させ
る電子銃装置の改良に関する。

（従来の技術）従来の電子銃装置では、第６図にその概略の断
面図を示すように、真空室（図示しない）内に
て、フイラメント電源５ａからの電流で加熱され
たフイラメント（電子源）１から放出された電子
が、接地された加速電極１１によつて加速電源５
ｂで加速されて電子流２となり、電子流２が磁石
３の作る磁界で偏向湾曲され、るつぼ６内に収容
された試料４の表面を照射衝撃してこれを加熱
し、試料４を蒸発させる。そして、該試料に対向
設置されている基板２０の表面（図では下面）に
薄膜を堆積させるように装置を構成している。

るつぼ６は冷却水管７で水冷されている。１０
はシールド板である。

（発明が解決しようとする問題点）さて、前記の電子の照射衝撃による試料４の加
熱では、試料４の蒸気（および若干のイオン）が
生成されるが、蒸発源は試料の被照射部位に限定
される。また、蒸発した蒸気の蒸気圧の分布も、
一般的にCOSⁿ⁺¹θで近似出来るような鋭角形状
のものである。

（これに関しては、例えばSiegfried schiller、
Ullrich Heisig「真空蒸着」マグネ出版。参照。）このため、基板２０の表面で堆積膜の膜厚分布
を均一にし難いという欠点がある。

この問題を解決するために、電子流２で試料４
を照射する際に、試料４の表面を電子流２で走査
して蒸発部位の面積を若干広げたり、基板２０を
適宜の軸例えば、軸２１の周りに回転させて薄膜
付着の平均化を図つたりすることが行なわれてい
るが、何分にも従来の装置では、電子流で試料表
面を走査したときでも基板２０から眺める蒸発源
は殆んど点であり、且つ前記したように、蒸気圧
の分布もCOSⁿ⁺¹θで近似されるような鋭角形状
になつているので採用できる基板の回転の半径に
は限度がある。従つて、堆積薄膜の膜厚分布を均
一にするのは非常に困難である。

さらに近時は、半導体装置の量産を目的として
装置全体をインライン方式に構成し、薄膜堆積を
その工程に組み込んで、堆積を連続的に行なおう
とする動きがあるが、基板を回転させるときは基
板の温度調節装置等の付帯設備をも回転させる必
要があり、付帯設備の回転は装置の構造を極めて
複雑なものにする。更に、複雑な構造は塵埃発生
の点からも好ましくない。

従つて、従来の装置では、満足できる程の十分
均一な堆積薄膜の膜厚分布を得るためには、試料
と基板の間の距離をなるべく大きくとる以外に方
法がなく、この方法は装置を大型化し、試料の消
費量をいたずらに増大させるという不都合を生じ
ていた。

（発明の目的）本発明は上記の問題を解決し、基板を回転させ
ることなく、限られた小さいスペース内での薄膜
形成でも良好な堆積膜の膜厚分布を得ることの出
来る電子銃装置の提供を目的とする。

（問題点を解決するための手段）本発明は、電子源と、電子源で生成された電子
を加速させる加速電極と、加速された電子を偏向
させるための磁場を発生させる磁場発生手段とを
有し、加速偏向させた電子を試料に照射して該試
料を蒸発させて、該試料に対向設置された所定の
基板表面に薄膜を堆積させる電子銃装置におい
て、該試料を該電子源を中心にして環状に配置す
るか又は該試料を該電子源を中心にして回転させ
る機構が配置され、さらに、前記磁場発生手段
は、試料への電子の照射が前記基板表面から見て
複数の位置で行われるように電子を偏向させるも
のである電子銃装置によつて前記目的を達成した
ものである。

（実施例）以下、図を用いて本発明の実施例を詳細に説明
する。

第１図乃至第３図は本発明の実施例を説明する
図である。前記した従来の第６図の装置に対応す
る部材には同符号を付して説明を省略する。

正極をアースさせた加速電源５ｂの負極上に浮
遊するフイラメント電源５ａからの電流で加熱さ
れるフイラメント１より発した電子流２は、アー
ス電位にある加速電極１１で加速され、直流電源
９につながる磁場発生手段としての電磁コイル３
０の作る磁場で湾曲されて、るつぼ６内の試料４
を照射し、これを蒸発させ、電子源１の上方の図
示しない基板２０の表面に薄膜を堆積させる。

この実施例の装置では、従来と違つて、るつぼ
６と試料４は、第１図および第３図で明かなよう
に、電子源１を通る軸２２を中心にして環状に構
成されている。

また、電磁コイル３０の部分も、その詳細は、
第２図に示すように、電子源１を通る軸２２のま
わりに空芯のコイル３１〜３８（３０で代表させ
ている）が環状に固定配置されているもので、こ
れらのコイルの励磁は、例えばコイルの番号順
に、逐次そのうち１個だけが電源９に接続されて
励磁が行なわれるようになつている。（これら接
続の詳細な回路構成については説明を省略する。）
このため、電子の偏向状態は、逐次励磁される電
磁コイル３０によつて周状に変化し、電子は上記
環状の試料４の表面に沿つて逐次照射されるよう
になつている。即ち、試料への電子の照射が複数
の位置で行われるようになつている。

なお、接地された固定板１８は、フイラメント
１から出る放射物が、直接基板に付着するのを防
止するものである。

また第３図で見られるように、ガス導入時にフ
イラメントがそのガスで劣化するのを防ぐ目的
で、排気装置１９（および排気孔）はフイラメン
ト１の真下に配置させている。

第４図には本発明の別の実施例の概略図を示し
た。

この第４図の装置では、磁場発生手段として永
久磁石３０が使用されている。

永久磁石３はアーム３００でモーター３９の回
転軸に直接接続され、電子源１を通る軸２２のま
わりにやや遅い速度で回転するようになつてい
る。

またこの装置のるつぼ６としては第６図と同じ
従来型のものを使用し、前記永久磁石３とはアー
ム３０１で接続されていて、永久磁石３と一緒に
回転するようになつている。このため実施例にお
いても電子の偏向状態は周状に変化し、その変化
に追従するようにしてるつぼ６が回転するように
なつている。従つて、基板（第４図中不図示）か
ら見ると、試料４への電子の照射位置は周状に変
化した状態となる。即ち、試料４への電子の照射
位置が基板表面から見て複数の位置で行われるよ
うになつている。尚、”基板表面から見て”とは、
るつぼ６にとつてみると同じ一つの位置の場合で
あつても、基板表面から見て複数の位置になつて
いれば良いという意味である。詳細の図面と説明
は省略するが水冷用の水はアーム３００，３０１
を通して導入される。

さて、この第１図の電子銃装置を従来の蒸着装
置内に接地し、コイル３０の代わりに第４図の回
転する磁石を使い、試料と基板の間の距離を100
mm、環状試料の環の直径を100mmとしたときは、
基板２０を回転させない場合でも、シリコン基板
の表面の直径100mmの範囲に膜厚分布±10％以内
のAl薄膜を堆積させることが出来た。

これに対して、電子銃の部分を従来の電子銃装
置に置き換えて得られたAl薄膜の膜厚分布は、±
30％以上という劣悪な成績であつた。両者のグラ
フを第５図にまとめて示す。本実施例の場合がａ
曲線、従来の場合がｂ曲線である。

更にこのとき、同じ膜厚を堆積するに要した試
料Alの消費量は、本発明の実施例の場合は、従
来の装置の場合の1/10乃至1/20程度であつた。

また、速い蒸着速度、従つて、迅速な膜厚形成
が可能であつた。

試料と基板の間の距離を大いに短縮出来るた
め、全体の装置は従来に較べて非常に小型化する
ことが出来、この効果も極めて大きい。

（発明の効果）この発明によれば、基板を回転することなく、
小さい空間、小型かつ経済的な装置によつて、膜
厚分布の優れた薄膜を基板上に堆積する効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例の概略の正面断面
図。第２図は、その電磁コイル部の詳細平面図。
第３図は、その概略の斜視図。第４図は、本発明
の別の実施例の概略の正面断面図。第５図は、堆
積したAl薄膜の膜厚分布のグラフ。第６図は従
来の装置の正面断面図。１……フイラメント、２……電子流、３……永
久磁石、４……試料、５ａ……フイラメント電
源、５ｂ……加速電源、６……るつぼ、７……冷
却水管、１８……固定板、１９……排気装置、３
０〜３８……電磁コイル、３９……モーター、３
００，３０１……アーム。

Claims

【特許請求の範囲】１電子源と、電子源で生成された電子を加速さ
せる加速電極と、加速された電子を偏向させるた
めの磁場を発生させる磁場発生手段とを有し、加
速偏向させた電子を試料に照射して該試料を蒸発
させて、該試料に対向設置された所定の基板表面
に薄膜を堆積させる電子銃装置において、該試料
を該電子源を中心にして環状に配置するか又は該
試料を該電子源を中心にして回転させる機構が配
置され、さらに、前記磁場発生手段は、試料への
電子の照射が前記基板表面から見て複数の位置で
行われるように電子を偏向させるものであること
を特徴とする電子銃装置。２前記磁場発生手段は、環状に配置された複数
の磁場コイルを用い、該複数の磁場コイルを逐次
励磁させるものであることを特徴とする特許請求
の範囲１項記載の電子銃装置。３前記磁場発生手段は、永久磁石を用い、該永
久磁石を前記電子源を通る軸の周りに回転移動さ
せるものであることを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載の電子銃装置。