JP2001011607A - Apparatus and method for film formation - Google Patents
Apparatus and method for film formationInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術の分野】本発明は、プラズマを用い
てイオンプレーティングを行う成膜装置及び方法に関
し、特に高アスペクト比の溝あるいは穴に対し金属の配
線を形成するのに適した成膜装置及び方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a film forming apparatus and a method for performing ion plating using plasma, and more particularly to a film forming method suitable for forming metal wiring in grooves or holes having a high aspect ratio. Apparatus and method.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来の成膜装置として、圧力勾配型のプ
ラズマガンからのプラズマビームをハースに導き、ハー
ス上の蒸発ルツボ中の蒸着物質を蒸発・イオン化し、こ
のように蒸発・イオン化した蒸着物質をハースと対向し
て配置された基板の表面に付着させるイオンプレーティ
ング装置が知られている。2. Description of the Related Art As a conventional film forming apparatus, a plasma beam from a pressure gradient type plasma gun is guided to a hearth, and a deposition material in an evaporating crucible on the hearth is evaporated and ionized. There is known an ion plating apparatus that attaches a substance to a surface of a substrate arranged opposite to a hearth.
【0003】特開平7−138743号公報には、この
種のイオンプレーティング装置において、ハース内に配
置された棒磁石とハースの周囲に同心に配置された永久
磁石とからなる入射ビーム方向調整手段を組み込むこと
によってハースの入射面上方にカスプ磁場を形成するも
のが開示されている。このイオンプレーティング装置で
は、ハース上方のカスプ磁場によってハースに入射する
プラズマビームを修正し、プラズマビームをハースの真
上から直線的に入射させるので、基板の表面に形成され
る膜の厚みを均一にすることができる。Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-138743 discloses an ion plating apparatus of this type in which an incident beam direction adjusting means is composed of a bar magnet arranged in a hearth and a permanent magnet arranged concentrically around the hearth. Which form a cusp magnetic field above the incident surface of the hearth. In this ion plating apparatus, the plasma beam incident on the hearth is corrected by the cusp magnetic field above the hearth, and the plasma beam is linearly incident from directly above the hearth, so that the thickness of the film formed on the surface of the substrate is uniform. Can be
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のイオン
プレーティング装置で蒸着物質を融液化して蒸発させる
場合、蒸着物質が微小な液滴状となって蒸発ルツボから
飛び出してそのまま基板上に付着することがある。この
ような付着物はスプラッシュやドロップレットと呼ば
れ、微小であっても均質な成膜が困難になり、特に高ア
スペクト比の溝や穴に対し金属の配線膜を形成する用途
では、溝や穴が完全には埋め込まれない場合がある。However, when the vapor deposition material is melted and evaporated by the above-mentioned ion plating apparatus, the vapor deposition material forms fine droplets and jumps out of the evaporation crucible and adheres to the substrate as it is. May be. Such deposits are referred to as splashes or droplets, making it difficult to form a uniform film even with a very small size. Holes may not be completely filled.
【0005】そこで、本発明は、均質な成膜が可能で、
溝や穴の埋め込みが容易な成膜装置及び方法を提供する
ことを目的とし、特にイオンプレーティング装置の半導
体デバイス製造分野における用途拡大を目的とする。Accordingly, the present invention enables uniform film formation,
It is an object of the present invention to provide a film forming apparatus and a method in which grooves and holes can be easily filled, and in particular to expand applications of an ion plating apparatus in a semiconductor device manufacturing field.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の成膜装置は、プラズマビームを成膜室中に
供給するプラズマ源と、膜材料を収容可能な材料蒸発源
と、材料蒸発源を支持する支持部材と、材料蒸発源から
支持部材に伝導する熱を制御する伝熱制御手段とを有す
るとともに、成膜室中に配置されてプラズマビームを導
くハースとを備える。In order to solve the above-mentioned problems, a film forming apparatus according to the present invention comprises a plasma source for supplying a plasma beam into a film forming chamber, a material evaporating source capable of containing a film material, It has a support member for supporting the evaporation source, heat transfer control means for controlling heat conducted from the material evaporation source to the support member, and a hearth arranged in the film forming chamber to guide the plasma beam.
【0007】上記成膜装置では、ハースが材料蒸発源か
ら支持部材に伝導する熱を制御する伝熱制御手段を有す
るので、材料蒸発源は熱的に孤立した状態に近づく。こ
れにより、この材料蒸発源に収容された膜材料の温度分
布を比較的均一で安定したものとすることができる。つ
まり、かかる伝熱制御手段を用いれば、融液の不均一な
加熱に起因すると考えられるスプラッシュやドロップレ
ットの発生を防止できる。In the above-described film forming apparatus, since the hearth has heat transfer control means for controlling heat conducted from the material evaporation source to the support member, the material evaporation source approaches a thermally isolated state. Thereby, the temperature distribution of the film material contained in the material evaporation source can be made relatively uniform and stable. That is, the use of such a heat transfer control means can prevent the generation of splashes and droplets, which are considered to be caused by uneven heating of the melt.
【0008】また、上記装置の好ましい態様では、伝熱
制御手段が、材料蒸発源と支持部材との間に挿入された
熱伝導率の低い材質からなる断熱部材である。ここで、
材料蒸発源が例えばタングステン(W)等の金属その他
の導電材料でできている場合、断熱部材としては、導電
性セラミックプレート等の使用が考えられる。このよう
な導電性セラミックプレートを用いることにより、材料
蒸発源から支持部材に伝導する熱量を制限することがで
きるとともに、材料蒸発源が電気的に孤立すること、す
なわち材料蒸発源に入射するプラズマの量が制限される
ことを防止できる。導電性セラミックプレートとして
は、チタンカーバイト(TiC)、絶縁性のセラミック
スの表面にTiC層を形成したもの等が考えられる。ま
た、多孔質グラファイトを伝熱制御手段として材料蒸発
源と支持部材との間に介挿することによっても同様の効
果が期待できる。In a preferred aspect of the above-mentioned apparatus, the heat transfer control means is a heat insulating member made of a material having a low thermal conductivity inserted between the material evaporation source and the supporting member. here,
When the material evaporation source is made of a metal such as tungsten (W) or another conductive material, a conductive ceramic plate or the like may be used as the heat insulating member. By using such a conductive ceramic plate, the amount of heat conducted from the material evaporation source to the support member can be limited, and the material evaporation source is electrically isolated, that is, the plasma incident on the material evaporation source can be reduced. It is possible to prevent the amount from being limited. Examples of the conductive ceramic plate include titanium carbide (TiC) and a ceramic plate having an insulating ceramic surface on which a TiC layer is formed. The same effect can be expected by inserting porous graphite as a heat transfer control means between the material evaporation source and the support member.
【0009】また、上記装置の好ましい態様では、伝熱
制御手段が、材料蒸発源と支持部材との間に部分的に形
成された断熱空間である。ここで、断熱空間は、材料蒸
発源の下面や支持部材の上面に浅く形成した凹部とする
ことができ、成膜室が減圧される場合は真空を利用した
断熱となる。断熱空間を利用する場合、材料蒸発源と支
持部材との接触面積が減少するが、材料蒸発源や支持部
材の導電性が十分に高ければ、特に問題は生じないと考
えられる。In a preferred embodiment of the above-mentioned device, the heat transfer control means is an adiabatic space partially formed between the material evaporation source and the support member. Here, the heat insulating space may be a recess formed shallowly on the lower surface of the material evaporation source or the upper surface of the support member. When the pressure in the film forming chamber is reduced, heat insulation using vacuum is performed. When the heat insulating space is used, the contact area between the material evaporation source and the support member is reduced. However, if the conductivity of the material evaporation source and the support member is sufficiently high, no problem is considered to occur.
【0010】また、上記装置の好ましい態様では、磁石
及びコイルの少なくとも一方をハースの周囲に環状に配
置してなるとともにハースの近接した上方の磁界を制御
する磁場制御部材と、この磁場制御部材の近接した上方
に配置される補助陽極とをさらに備え、プラズマ源は、
圧力勾配型のプラズマガンである。In a preferred embodiment of the above-mentioned device, at least one of a magnet and a coil is annularly disposed around the hearth and controls a magnetic field above and close to the hearth. An auxiliary anode disposed adjacent and above, wherein the plasma source comprises:
It is a pressure gradient type plasma gun.
【0011】上記成膜装置では、磁場制御部材によって
ハースに入射するプラズマビームをカスプ状磁場で修正
してより均一な厚みの膜を形成することができる。In the above-described film forming apparatus, the film having a more uniform thickness can be formed by correcting the plasma beam incident on the hearth with the cusp-shaped magnetic field by the magnetic field control member.
【0012】また、本発明の成膜方法は、成膜室中に陽
極として配置された材料蒸発源に向けてプラズマビーム
を供給することによって材料蒸発源の膜材料を蒸発させ
て成膜室中に配置された基板の表面に付着させるもので
あって、材料蒸発源から材料蒸発源を成膜室中に支持す
る支持部材への熱の伝導を制御する。Further, according to the film forming method of the present invention, the film material of the material evaporation source is evaporated by supplying a plasma beam toward a material evaporation source arranged as an anode in the film formation chamber, and And controls the conduction of heat from a material evaporation source to a support member that supports the material evaporation source in a film forming chamber.
【0013】上記成膜方法では、材料蒸発源から材料蒸
発源を支持する支持部材への熱の伝導を制御するので、
材料蒸発源は熱的に孤立した状態に近づき、これに収容
した膜材料の温度分布を比較的均一で安定したものとす
ることができる。つまり、かかる伝熱制御手段を用いれ
ば、融液の不均一な加熱に起因すると考えられるスプラ
ッシュやドロップレットの発生を防止できる。In the above-mentioned film forming method, since the conduction of heat from the material evaporation source to the supporting member supporting the material evaporation source is controlled,
The material evaporation source approaches a thermally isolated state, and the temperature distribution of the film material contained therein can be made relatively uniform and stable. That is, the use of such a heat transfer control means can prevent the generation of splashes and droplets, which are considered to be caused by uneven heating of the melt.
【0014】なお、上記成膜方法の好ましい態様では、
プラズマ源を圧力勾配型のプラズマガンとし、磁石及び
コイルの少なくとも一方をハースの周囲に環状に配置し
た磁場制御部材によってハースの近接した上方の磁界を
制御することができる。In a preferred embodiment of the film forming method,
The plasma source is a pressure gradient type plasma gun, and a magnetic field control member in which at least one of a magnet and a coil is annularly arranged around the hearth can control a magnetic field above and close to the hearth.
【0015】[0015]
【発明の実施の形態】〔第1実施形態〕以下、本発明に
係る第1実施形態の成膜装置の構造について説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS [First Embodiment] Hereinafter, the structure of a film forming apparatus according to a first embodiment of the present invention will be described.
【0016】図1は、実施形態の成膜装置の全体構造を
概略的に説明する図である。この成膜装置は、成膜室で
ある真空容器10と、真空容器10中にプラズマビーム
PBを供給するプラズマ源であるプラズマガン30と、
真空容器10内の底部に配置されてプラズマビームPB
の流れを制御する陽極部材50と、真空容器10上部に
配置されて基板WAを保持する保持機構60と、これら
の動作を統括制御する主制御装置80とを備える。FIG. 1 is a diagram schematically illustrating the overall structure of a film forming apparatus according to an embodiment. The film forming apparatus includes a vacuum container 10 as a film forming chamber, a plasma gun 30 as a plasma source for supplying a plasma beam PB into the vacuum container 10,
The plasma beam PB disposed at the bottom in the vacuum vessel 10
An anode member 50 for controlling the flow of the gas, a holding mechanism 60 arranged above the vacuum vessel 10 for holding the substrate WA, and a main control device 80 for controlling these operations in a unified manner.
【0017】プラズマガン30は、プラズマビームPB
を発生する圧力勾配型のプラズマガンであり、その本体
部分は、真空容器10の側壁に設けられた筒状部12に
装着されている。この本体部分は、陰極31によって一
端が閉塞されたガラス管32からなる。ガラス管32内
には、モリブデンで形成された円筒33が陰極31に固
定されて同心状に配置されており、この円筒33内に
は、LaB6で形成された円盤34とタンタルで形成さ
れたパイプ35とが内蔵されている。ガラス管32の両
端部のうち陰極31とは反対側の端部と、真空容器10
から延びる筒状部12の端部との間には、第1及び第2
中間電極41、42が同心状に直列に配置されている。
一方の第1中間電極41内には、プラズマビームPBを
収束するための環状永久磁石44が内蔵されている。第
2中間電極42内にも、プラズマビームPBを収束する
ための電磁石コイル45が内蔵されている。なお、筒状
部12の周囲には、陰極31側で発生して第1及び第2
中間電極41、42まで引き出されたプラズマビームP
Bを真空容器10内に導くステアリングコイル47が設
けられている。The plasma gun 30 has a plasma beam PB
This is a pressure gradient type plasma gun that generates a gas pressure, and its main body is mounted on a cylindrical portion 12 provided on the side wall of the vacuum vessel 10. The main body is composed of a glass tube 32 whose one end is closed by a cathode 31. In the glass tube 32, a cylinder 33 made of molybdenum is fixed to the cathode 31 and arranged concentrically, and in this cylinder 33, a disk 34 made of LaB 6 and a tantalum are formed. A pipe 35 is built in. Of both ends of the glass tube 32, the end opposite to the cathode 31 and the vacuum vessel 10
Between the end of the cylindrical portion 12 extending from
Intermediate electrodes 41 and 42 are concentrically arranged in series.
An annular permanent magnet 44 for converging the plasma beam PB is built in one first intermediate electrode 41. An electromagnet coil 45 for converging the plasma beam PB is also built in the second intermediate electrode 42. In addition, around the cylindrical portion 12, the first and second gas generated on the cathode 31 side are formed.
Plasma beam P extracted to intermediate electrodes 41 and 42
A steering coil 47 for guiding B into the vacuum vessel 10 is provided.
【0018】プラズマガン30の動作は、ガン駆動装置
48によって制御されている。このガン駆動装置48
は、陰極31への給電をオン・オフしたりこれへの供給
電圧等を調整することができ、さらに第1及び第2中間
電極41、42、電磁石コイル45、及びステアリング
コイル47への給電を調整する。このようなガン駆動装
置48によって、真空容器10中に供給されるプラズマ
ビームPBの状態が制御される。The operation of the plasma gun 30 is controlled by a gun driving device 48. This gun driving device 48
Can turn on / off the power supply to the cathode 31 and adjust the supply voltage to the cathode 31, and further supply the power to the first and second intermediate electrodes 41 and 42, the electromagnet coil 45, and the steering coil 47. adjust. The state of the plasma beam PB supplied into the vacuum chamber 10 is controlled by such a gun driving device 48.
【0019】なお、最も内心側に配置されるパイプ35
は、プラズマビームPBのもととなるAr等のキャリア
ガスをプラズマガン30中に導入するためのものであ
り、流量計37及び流量調節弁38を介してガス供給源
39に接続されている。流量計37によって検出された
キャリアガスの流量は主制御装置80で監視されてお
り、流量調節弁38によるキャリアガスの流量調整等に
利用される。なお、真空容器10のプラズマガン30に
対向する側面には、真空容器10内を所望の圧力に減圧
するため、真空ゲート76を介して排気ポンプ77が取
り付けられている。It should be noted that the pipe 35 disposed at the innermost side is
Is for introducing a carrier gas such as Ar as a source of the plasma beam PB into the plasma gun 30, and is connected to a gas supply source 39 via a flow meter 37 and a flow control valve 38. The flow rate of the carrier gas detected by the flow meter 37 is monitored by the main controller 80 and is used for adjusting the flow rate of the carrier gas by the flow rate control valve 38 and the like. An exhaust pump 77 is attached to the side of the vacuum vessel 10 facing the plasma gun 30 via a vacuum gate 76 to reduce the pressure inside the vacuum vessel 10 to a desired pressure.
【0020】真空容器10中の下部に配置された陽極部
材50は、プラズマビームPBを下方に導く主陽極であ
るハース51と、その周囲に配置された環状の補助陽極
52とからなる。The anode member 50 disposed in the lower portion of the vacuum vessel 10 includes a hearth 51 as a main anode for guiding the plasma beam PB downward, and an annular auxiliary anode 52 disposed around the hearth 51.
【0021】前者のハース51は、熱伝導率の良い導電
性材料で形成されるとともに接地された真空容器10に
図示を省略する絶縁物を介して支持されている。このハ
ース51は、陽極電源装置58によって適当な正電位に
制御されており、プラズマガン30から出射したプラズ
マビームPBを下方に吸引する。なお、ハース51は、
プラズマガン30からのプラズマビームPBが入射する
中央上部に、形成された凹部にルツボ状の材料蒸発源で
あるハース本体53を有している。ハース本体53内部
には、膜材料である銅等の金属が融液状となって溜まっ
ている。The former hearth 51 is formed of a conductive material having good thermal conductivity and is supported by a grounded vacuum vessel 10 via an insulator (not shown). The hearth 51 is controlled to an appropriate positive potential by the anode power supply device 58 and sucks the plasma beam PB emitted from the plasma gun 30 downward. The hearth 51 is
A hearth body 53 serving as a crucible-shaped material evaporation source is provided in the formed concave portion at the upper center where the plasma beam PB from the plasma gun 30 is incident. Inside the hearth body 53, a metal such as copper, which is a film material, is stored in a molten state.
【0022】後者の補助陽極52は、ハース51の周囲
にこれと同心に配置された環状の容器により構成されて
いる。この環状容器内には、フェライト等で形成された
環状の永久磁石55と、これと同心的に積層されたコイ
ル56とが収納されている。これら永久磁石55及びコ
イル56は、磁場制御部材であり、ハース51の直上方
にカスプ状磁場を形成する。これにより、ハース51に
入射するプラズマビームPBの向き等を修正することが
できる。The latter auxiliary anode 52 is constituted by an annular container arranged concentrically around the hearth 51. In this annular container, an annular permanent magnet 55 made of ferrite or the like and a coil 56 concentrically stacked therewith are housed. The permanent magnet 55 and the coil 56 are magnetic field control members, and form a cusp-shaped magnetic field immediately above the hearth 51. Thereby, the direction and the like of the plasma beam PB incident on the hearth 51 can be corrected.
【0023】補助陽極52内のコイル56は電磁石を構
成し、陽極電源装置58から給電される。この場合、励
磁されたコイル56における中心側の磁界の向きは、永
久磁石55により発生する中心側の磁界と同じ向きにな
るように構成される。陽極電源装置58は、コイル56
に供給する電流を変化させることができ、ハース51に
入射するプラズマビームPBの向きの微調整が可能にな
る。A coil 56 in the auxiliary anode 52 constitutes an electromagnet, and is supplied with power from an anode power supply 58. In this case, the direction of the magnetic field on the center side of the excited coil 56 is configured to be the same as the magnetic field on the center side generated by the permanent magnet 55. The anode power supply 58 includes a coil 56
Of the plasma beam PB incident on the hearth 51 can be finely adjusted.
【0024】補助陽極52の容器も、ハース51と同様
に熱伝導率の良い導電性材料で形成される。この補助陽
極52は、ハース51に対して図示を省略する絶縁物を
介して取り付けられている。陽極電源装置58は、補助
陽極52、特にその上部の補助陽極本体に印加する電圧
変化させることによって、ハース本体53の上方の電界
を制御できるようになっている。The container of the auxiliary anode 52 is also made of a conductive material having good thermal conductivity, similarly to the hearth 51. The auxiliary anode 52 is attached to the hearth 51 via an insulator not shown. The anode power supply device 58 can control the electric field above the hearth body 53 by changing the voltage applied to the auxiliary anode 52, particularly the auxiliary anode body above the auxiliary anode 52.
【0025】真空容器10中の上部に配置される保持機
構60は、ハース51の上方において成膜面を下側にし
て基板WAを保持するための基板ホルダ61と、この基
板ホルダ61上部に固定されて基板WAを裏面側から温
度調節する温度調節装置62とを備える。基板ホルダ6
1は、真空容器10に対して絶縁された状態で基板電源
装置68から給電されており、ゼロ電位の真空容器10
に対して負電位にバイアスされている。温度調節装置6
2は、温調制御装置69によって制御されており、この
温調制御装置69は、温度調節装置62に内蔵したヒー
タに給電し、或いは内蔵した配管に冷却媒体を供給し
て、温度調節装置62更には基板ホルダ61を所望の温
度に保持する。A holding mechanism 60 disposed on the upper portion of the vacuum vessel 10 has a substrate holder 61 for holding the substrate WA with the film-forming surface on the lower side above the hearth 51, and fixed to the upper portion of the substrate holder 61. And a temperature controller 62 for controlling the temperature of the substrate WA from the back side. Substrate holder 6
1 is supplied with power from the substrate power supply device 68 in an insulated state with respect to the vacuum
Are biased to a negative potential. Temperature control device 6
2 is controlled by a temperature control device 69, which supplies power to a heater built in the temperature control device 62 or supplies a cooling medium to a built-in pipe, thereby controlling the temperature control device 62. Further, the substrate holder 61 is maintained at a desired temperature.
【0026】以下、図1の成膜装置の一般的な動作につ
いて説明する。この成膜装置においては、プラズマガン
30の陰極31と真空容器10内のハース51との間で
放電が生じ、これによりプラズマビームPBが生成され
る。このプラズマビームPBは、ステアリングコイル4
7と補助陽極52内の永久磁石55とにより決定される
磁界に案内されてハース51に到達する。材料蒸発源で
あるハース本体53に収納された蒸発物質(膜材料)
は、プラズマビームPBにより加熱されて蒸気としてハ
ース本体53から出射する。この蒸気は、プラズマビー
ムPBによりイオン化され、負電圧が印加された基板W
Aの表面に付着し被膜が形成される。The general operation of the film forming apparatus shown in FIG. 1 will be described below. In this film forming apparatus, a discharge is generated between the cathode 31 of the plasma gun 30 and the hearth 51 in the vacuum vessel 10, thereby generating a plasma beam PB. This plasma beam PB is applied to the steering coil 4
7 is guided by the magnetic field determined by the permanent magnet 55 in the auxiliary anode 52 and reaches the hearth 51. Evaporated substance (film material) stored in the hearth body 53 as a material evaporation source
Are heated by the plasma beam PB and emitted from the hearth body 53 as vapor. This vapor is ionized by the plasma beam PB and a substrate W to which a negative voltage is applied.
A film adheres to the surface of A and is formed.
【0027】図2は、ハース本体53及びその周辺の構
造を説明する側方断面図である。ハース本体53は、膜
材料の金属融液MLを溜める円筒状の容器53aからな
り、ハース51上部に形成した凹部である支持部51a
内に配置されている。なお、金属融液MLは、例えば銅
(Cu)等の金属であり、容器53aは、例えばタング
ステン(W)や黒鉛(C)等の、導電性を有し、かつ、
金属融液MLと反応しにくい材料から形成されている。FIG. 2 is a side sectional view for explaining the structure of the hearth body 53 and its surroundings. The hearth body 53 is formed of a cylindrical container 53a for storing the metal melt ML of the film material, and the support portion 51a is a concave portion formed on the hearth 51.
Is located within. Note that the metal melt ML is a metal such as copper (Cu), for example, and the container 53a has conductivity such as tungsten (W) or graphite (C), for example.
It is formed of a material that does not easily react with the metal melt ML.
【0028】容器53aの裏面53bと、支持部51a
の底面51bとの間には、伝熱制御手段として熱伝導率
の低い断熱部材54を挿入している。断熱部材54は、
平板状であり、底面51b及び裏面53bの双方に密着
しており、例えばTiC製の導電性セラミックプレー
ト、或いは絶縁性のセラミックスプレートの表面にTi
C層を形成したもの等とすることができる。The back surface 53b of the container 53a and the support portion 51a
A heat insulating member 54 having a low thermal conductivity is inserted as a heat transfer control means between the bottom surface 51b and the bottom surface 51b. The heat insulating member 54
It has a flat plate shape and is in close contact with both the bottom surface 51b and the back surface 53b. For example, the surface of a conductive ceramic plate made of TiC or an insulating ceramic plate is
It may be one having a C layer formed thereon.
【0029】なお、ハース51の支持部51aの下方に
は、ハース51全体を冷却するための冷却槽51dが形
成されている。この冷却槽51dには、図示を省略する
温度調節装置から適量の冷却媒体の供給が行われる。Note that a cooling tank 51d for cooling the entire hearth 51 is formed below the support portion 51a of the hearth 51. An appropriate amount of a cooling medium is supplied to the cooling tank 51d from a temperature controller (not shown).
【0030】図示の断熱部材54を用いた場合、ハース
本体53から支持部51aに伝導する熱を抑制できるの
で、ハース本体53が熱的に孤立した状態に近づき、ハ
ース本体53に収容された金属融液MLの温度分布を比
較的均一で安定したものとすることができる。When the heat insulating member 54 shown is used, the heat conducted from the hearth body 53 to the support portion 51a can be suppressed, so that the hearth body 53 approaches a thermally isolated state and the metal housed in the hearth body 53 The temperature distribution of the melt ML can be made relatively uniform and stable.
【0031】この点についてより詳細に説明する。ハー
ス本体53は、一方でプラズマビームPBの入射によっ
て加熱され、他方で冷却槽51dによって下側から冷却
される。このため、ハース本体53中の金属融液MLに
は、縦方向に急峻な温度勾配が形成されやすいと言え
る。しかしながら、本実施形態では、容器53aの裏面
53bと支持部51aの底面51bとの間に断熱部材5
4を介在させているので、ハース本体53とハース51
とが熱的に分離される傾向が生じ、ハース本体53が熱
平衡状態に近づく。この結果、ハース本体53中の金属
融液MLの温度分布を比較的均一で安定したものとする
ことができ、金属融液MLの不均一な加熱が遠因となっ
ていると考えられるスプラッシュやドロップレットの発
生を未然に防止することができる。This will be described in more detail. The hearth body 53 is heated on the one hand by the incidence of the plasma beam PB and on the other hand is cooled from below by the cooling tank 51d. Therefore, it can be said that a steep temperature gradient in the vertical direction is easily formed in the metal melt ML in the hearth body 53. However, in the present embodiment, the heat insulating member 5 is provided between the back surface 53b of the container 53a and the bottom surface 51b of the support portion 51a.
4, the hearth body 53 and the hearth 51
And the hearth body 53 approaches a thermal equilibrium state. As a result, the temperature distribution of the metal melt ML in the hearth body 53 can be made relatively uniform and stable, and the splash or drop which is considered to be caused by uneven heating of the metal melt ML is considered to be a remote cause. The generation of let can be prevented beforehand.
【0032】参考のため、タングステン、黒鉛、及びチ
タンカーバイトの電気抵抗及び熱伝導率を次の表を掲げ
る。 〔表〕 材料 抵抗[Ω・cm] 熱伝導率[cal/s・k・cm] 20℃ 1000℃ 100℃ 1000℃ 黒鉛 1×10-3 1×10-3 0.30 0.10 TiC 1×10-4 0.08 0.02 W 5.5×10-6 25×10-6 0.40 0.30 このように、チタンカーバイトは、その抵抗の低さでタ
ングステンや黒鉛に比して遜色がない割に、熱伝導率が
低いことが分かる。For reference, the following table lists the electrical resistance and thermal conductivity of tungsten, graphite, and titanium carbide. [Table] Material Resistance [Ω • cm] Thermal conductivity [cal / s • k • cm] 20 ℃ 1000 ℃ 100 ℃ 1000 ℃ Graphite 1 × 10 -3 1 × 10 -3 0.30 0.10 TiC 1 × 10 -4 0.08 0.02 W 5.5 × 10 -6 25 × 10 -6 0.40 0.30 Thus, it can be seen that titanium carbide has low thermal conductivity, despite its low resistance, which is comparable to tungsten and graphite. .
【0033】〔第2実施形態〕以下、本発明に係る第2
実施形態の成膜装置の構造について説明する。なお、第
2実施形態の装置は、第1実施形態の装置のハース本体
についての変形例であり、同一部分には同一の符号を付
して重複説明を省略する。[Second Embodiment] Hereinafter, a second embodiment according to the present invention will be described.
The structure of the film forming apparatus according to the embodiment will be described. Note that the device of the second embodiment is a modification of the hearth body of the device of the first embodiment, and the same portions are denoted by the same reference numerals and redundant description will be omitted.
【0034】図3は、ハース本体153及びその周辺の
構造を説明する側方断面図である。このハース本体15
3を構成する容器153aの裏面153bには、その外
周に沿って環状の突起部153dが形成されている。こ
の突起部153dの中央側は凹部となっており、断熱空
間ISとして容器153aから支持部51aへの熱伝導
が抑制される。FIG. 3 is a side sectional view for explaining the structure of the hearth body 153 and its surroundings. This hearth body 15
An annular projection 153d is formed on the back surface 153b of the container 153a constituting the third container 3 along its outer periphery. The protrusion 153d has a concave portion at the center side, so that heat conduction from the container 153a to the support portion 51a as the heat insulating space IS is suppressed.
【0035】図示の断熱空間ISを形成した場合も、第
1実施形態の場合と同様にハース本体153から支持部
51aに伝導する熱を抑制できるので、ハース本体15
3が熱的に孤立した状態に近づき、ハース本体153に
収容された金属融液MLの温度分布を比較的均一で安定
したものとすることができ、スプラッシュやドロップレ
ットの発生を抑制できる。In the case where the illustrated heat insulating space IS is formed, the heat conducted from the hearth body 153 to the support portion 51a can be suppressed as in the case of the first embodiment.
3 approaches a thermally isolated state, the temperature distribution of the metal melt ML contained in the hearth body 153 can be made relatively uniform and stable, and the generation of splashes and droplets can be suppressed.
【0036】以上、実施形態に即してこの発明を説明し
たが、この発明は上記実施形態に限定されるものではな
い。例えば上記実施形態では、ハース本体53、153
に収容する金属融液MLをCuとしたが、本発明は上記
実施形態に限定されるものではなく、溶融することなく
蒸気化する金属によって成膜を行う場合にも適用可能で
ある。この場合も、断熱部材54を用いてハース本体5
3から支持部51aに伝導する熱を抑制できるので、膜
材料の温度がより均一で安定し、ハース本体53から膜
材料の粒子が飛散してスプラッシュ等を発生させること
を防止できる。Although the present invention has been described with reference to the embodiment, the present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the above embodiment, the hearth bodies 53, 153
Although the metal melt ML to be accommodated is Cu, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and is also applicable to a case where a film is formed by a metal that evaporates without melting. Also in this case, the hearth body 5
Since the heat conducted from 3 to the support portion 51a can be suppressed, the temperature of the film material is more uniform and stable, and it is possible to prevent the particles of the film material from scattering from the hearth body 53 to generate a splash or the like.
【0037】また、ハース本体53、すなわち容器53
aの形状は金属融液MLを収容できるものであれば、任
意の形状とできる。The hearth body 53, that is, the container 53
The shape of a can be any shape as long as it can accommodate the metal melt ML.
【0038】また、断熱部材54は、ハース本体53よ
りも熱伝導率が低く、ある程度の電気伝導度を有し、成
膜室を汚染しない材料であれば任意のものとできる。こ
の際、ハース本体53自体の熱伝導率を低くすることも
できる。The heat insulating member 54 can be made of any material as long as it has a lower thermal conductivity than the hearth body 53, has a certain degree of electric conductivity, and does not contaminate the film forming chamber. At this time, the heat conductivity of the hearth body 53 itself can be reduced.
【0039】また、容器153aの裏面153bに形成
する突起部153dの形状、すなわち断熱空間ISの形
状も、容器153aから支持部51aへの熱伝導をある
程度制限できるものであれば任意に設定することができ
る。The shape of the projection 153d formed on the back surface 153b of the container 153a, that is, the shape of the heat insulating space IS, may be arbitrarily set as long as the heat conduction from the container 153a to the support 51a can be restricted to some extent. Can be.
【0040】[0040]
【発明の効果】本発明の成膜装置によれば、ハースが材
料蒸発源から支持部材に伝導する熱を制御する伝熱制御
手段を有するので、材料蒸発源は熱的に孤立した状態に
近づき、これに収容した膜材料の温度分布を比較的均一
で安定したものとすることができる。つまり、かかる伝
熱制御手段を用いれば、融液の不均一な加熱に起因する
と考えられるスプラッシュやドロップレットの発生を防
止できる。According to the film forming apparatus of the present invention, since the hearth has the heat transfer control means for controlling the heat conducted from the material evaporation source to the supporting member, the material evaporation source approaches a thermally isolated state. In addition, the temperature distribution of the film material accommodated therein can be made relatively uniform and stable. That is, the use of such a heat transfer control means can prevent the generation of splashes and droplets, which are considered to be caused by uneven heating of the melt.
【0041】また、本発明の成膜方法によれば、材料蒸
発源から材料蒸発源を成膜室中に支持する支持部材への
熱の伝導を制御するので、材料蒸発源に収容した膜材料
の温度分布を比較的均一で安定したものとすることがで
き、融液の不均一な加熱に起因すると考えられるスプラ
ッシュやドロップレットの発生を防止できる。Further, according to the film forming method of the present invention, since the conduction of heat from the material evaporation source to the supporting member for supporting the material evaporation source in the film forming chamber is controlled, the film material accommodated in the material evaporation source is controlled. Can be made relatively uniform and stable, and it is possible to prevent the generation of splashes and droplets which are considered to be caused by uneven heating of the melt.
【0042】[0042]
【0043】[0043]
【図1】第1実施形態に係る成膜装置の構造を説明する
図である。FIG. 1 is a diagram illustrating a structure of a film forming apparatus according to a first embodiment.
【0044】[0044]
【図2】ハース本体及びその周辺の構造を説明する側方
断面図である。FIG. 2 is a side cross-sectional view illustrating a structure of a hearth body and its surroundings.
【0045】[0045]
【図3】第2実施形態に係る成膜装置を構成するハース
本体及びその周辺の構造を説明する側方断面図である。FIG. 3 is a side cross-sectional view illustrating a hearth body and its peripheral structure that constitute a film forming apparatus according to a second embodiment.
【0046】[0046]
10 真空容器 30 プラズマガン 47 ステアリングコイル 48 ガン駆動装置 50 陽極部材 51 ハース 51a 支持部 51d 冷却槽 52 補助陽極 53 ハース本体 53a 容器 54 断熱部材 58 陽極電源装置 60 保持機構 77 排気ポンプ 80 主制御装置 153 ハース本体 153d 突起部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Vacuum container 30 Plasma gun 47 Steering coil 48 Gun drive device 50 Anode member 51 Hearth 51a Support part 51d Cooling tank 52 Auxiliary anode 53 Hearth body 53a Container 54 Insulation member 58 Anode power supply 60 Holding mechanism 77 Exhaust pump 80 Main control device 153 Haas body 153d protrusion
Claims (5)
ラズマ源と、 膜材料を収容可能な材料蒸発源と、前記材料蒸発源を支
持する支持部材と、前記材料蒸発源から前記支持部材に
伝導する熱を制御する伝熱制御手段とを有するととも
に、前記成膜室中に配置されて前記プラズマビームを導
くハースと、を備える成膜装置。A plasma source for supplying a plasma beam into a film forming chamber; a material evaporation source capable of containing a film material; a support member for supporting the material evaporation source; and a support member from the material evaporation source to the support member. A film forming apparatus, comprising: a heat transfer control unit configured to control heat to be conducted; and a hearth arranged in the film forming chamber to guide the plasma beam.
前記支持部材との間に挿入された熱伝導率が低く、かつ
導電性を有する材質からなる断熱部材であることを特徴
とする請求項1記載の成膜装置。2. The heat transfer control means is a heat insulation member inserted between the material evaporation source and the support member and having a low heat conductivity and made of a conductive material. The film forming apparatus according to claim 1.
前記支持部材との間に部分的に形成された断熱空間であ
ることを特徴とする請求項1記載の成膜装置。3. The film forming apparatus according to claim 1, wherein said heat transfer control means is an adiabatic space partially formed between said material evaporation source and said support member.
ハースの周囲に環状に配置してなるとともに前記ハース
の近接した上方の磁界を制御する磁場制御部材と、当該
磁場制御部材の近接した上方に配置される補助陽極とを
さらに備え、前記プラズマ源は、圧力勾配型のプラズマ
ガンであることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか
記載の成膜装置。4. A magnetic field control member having at least one of a magnet and a coil arranged annularly around the hearth and controlling a magnetic field near and above the hearth, and disposed near and above the magnetic field control member. The film forming apparatus according to any one of claims 1 to 3, further comprising an auxiliary anode to be provided, wherein the plasma source is a pressure gradient type plasma gun.
発源に向けてプラズマビームを供給することによって前
記材料蒸発源の膜材料を蒸発させて成膜室中に配置され
た基板の表面に付着させる成膜方法であって、 材料蒸発源から前記材料蒸発源を前記成膜室中に支持す
る支持部材への熱の伝導を制御することを特徴とする成
膜方法。5. A surface of a substrate disposed in a film forming chamber by supplying a plasma beam to a material vapor source disposed as an anode in the film forming chamber to vaporize a film material of the material vapor source. A method of controlling the conduction of heat from a material evaporation source to a support member that supports the material evaporation source in the film formation chamber.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP11182242A JP2001011607A (en) | 1999-06-28 | 1999-06-28 | Apparatus and method for film formation |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2016046939A1 (en) * | 2014-09-25 | 2016-03-31 | 三菱電機株式会社 | Ion implantation apparatus |
-
1999
- 1999-06-28 JP JP11182242A patent/JP2001011607A/en active Pending
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WO2016046939A1 (en) * | 2014-09-25 | 2016-03-31 | 三菱電機株式会社 | Ion implantation apparatus |
JPWO2016046939A1 (en) * | 2014-09-25 | 2017-04-27 | 三菱電機株式会社 | Ion implanter |
CN107078005A (en) * | 2014-09-25 | 2017-08-18 | 三菱电机株式会社 | Ion implantation apparatus |
US10043635B2 (en) | 2014-09-25 | 2018-08-07 | Mitsubishi Electric Corporation | Ion implantation apparatus |
DE112014006989B4 (en) | 2014-09-25 | 2022-12-22 | Mitsubishi Electric Corporation | ion implanter |
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