JPH0959773A - Thin film forming device - Google Patents
Thin film forming deviceInfo
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- JPH0959773A JPH0959773A JP23769695A JP23769695A JPH0959773A JP H0959773 A JPH0959773 A JP H0959773A JP 23769695 A JP23769695 A JP 23769695A JP 23769695 A JP23769695 A JP 23769695A JP H0959773 A JPH0959773 A JP H0959773A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、例えば半導体、
電子材料、工具等の分野に利用されるものであって、真
空蒸着と荷電粒子ビームまたはラジカルビームの照射と
を併用して基体の表面に薄膜を形成する薄膜形成装置に
関する。BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a semiconductor,
The present invention relates to a thin film forming apparatus which is used in the fields of electronic materials, tools and the like, and which forms a thin film on the surface of a substrate by using vacuum deposition and irradiation of a charged particle beam or a radical beam together.
【0002】[0002]
【従来の技術】この種の薄膜形成装置の従来例を図2に
示す。この薄膜形成装置は、図示しない真空ポンプによ
って真空排気される真空容器2内に、基体6を保持する
ホルダ4が設けられており、このホルダ4上の基体6に
対して、真空容器2内に設けられた蒸発源2からの蒸発
物質14の蒸着と、真空容器2に取り付けられたイオン
源8からのイオンビーム10の照射とを同時または交互
に行うことによって、基体6の表面に薄膜を形成するよ
う構成されている。2. Description of the Related Art A conventional example of this type of thin film forming apparatus is shown in FIG. In this thin film forming apparatus, a holder 4 for holding a substrate 6 is provided in a vacuum container 2 that is evacuated by a vacuum pump (not shown), and the substrate 6 on the holder 4 is placed in the vacuum container 2. A thin film is formed on the surface of the substrate 6 by simultaneously or alternately performing vapor deposition of the vaporized substance 14 from the provided evaporation source 2 and irradiation of the ion beam 10 from the ion source 8 attached to the vacuum container 2. Is configured to.
【0003】ホルダ4は、基体6に対する処理の均一性
を向上させる等のために、例えば矢印A方向に回転(自
転)させられる。The holder 4 is rotated (rotated) in the direction of arrow A, for example, in order to improve the uniformity of processing on the substrate 6.
【0004】基体6に対するイオンビーム10の照射
は、イオンビーム10を構成するイオンと蒸発物質1
4とを基体6の表面において化合させて化合物薄膜を形
成する、イオンビーム10を構成するイオンの運動エ
ネルギーによって薄膜の結晶性を向上させたり基体6の
表面を加熱したりする、イオンビーム10を構成する
イオンの押し込み作用等によって薄膜と基体6との界面
付近に両者の構成元素より成る混合層を形成して薄膜の
密着性を向上させる、こと等を目的として行われる。Irradiation of the ion beam 10 onto the substrate 6 is carried out by the ions constituting the ion beam 10 and the evaporated substance 1.
To form a compound thin film by combining 4 and 4 on the surface of the substrate 6, improve the crystallinity of the thin film by the kinetic energy of the ions forming the ion beam 10, and heat the surface of the substrate 6. The purpose is to improve the adhesion of the thin film by forming a mixed layer of the constituent elements of the thin film near the interface between the thin film and the substrate 6 by the pushing action of the constituent ions.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】上記薄膜形成装置は、
一つの真空容器2内に一つのホルダ4を設けた構造であ
るため、スループット(即ち単位時間内に処理できる基
体6の量)を大きくするためには、ホルダ4の面積を大
きくして、そこに保持できる基体6の寸法を大きくした
り数を増やしたりする必要がある。ところがそのように
すると、大面積のイオンビーム10が必要になってイオ
ン源8を大口径化する必要があり、それには電極加工等
において加工工数の増加を伴うのでイオン源8のコスト
が急激に上昇する他、基体処理の面内均一性が悪化す
る、等の問題が生じる。The above thin film forming apparatus is
Since the structure is such that one holder 4 is provided in one vacuum container 2, in order to increase the throughput (that is, the amount of the substrate 6 that can be processed in a unit time), the area of the holder 4 must be increased. It is necessary to increase the size or increase the number of the substrates 6 that can be held at. However, in such a case, the ion beam 10 having a large area is required, and the ion source 8 needs to have a large diameter. This requires an increase in processing man-hours such as electrode processing. Therefore, the cost of the ion source 8 is sharply increased. In addition to the increase, the problems such as the deterioration of the in-plane uniformity of the substrate processing occur.
【0006】そこでこの発明は、イオン源のようなビー
ム源を大口径化せずに高スループットを実現することが
できる薄膜形成装置を提供することを主たる目的とす
る。[0006] Therefore, the main object of the present invention is to provide a thin film forming apparatus which can realize high throughput without increasing the diameter of a beam source such as an ion source.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明の薄膜形成装置は、真空に排気される真空
容器と、この真空容器内に設けられていて基体をそれぞ
れ保持する複数のホルダと、この各ホルダに保持された
基体に荷電粒子ビームまたはラジカルビームをそれぞれ
照射する複数のビーム源と、前記複数のホルダに保持さ
れた基体に蒸発物質を蒸着させる1以上の蒸発源とを備
えることを特徴とする。In order to achieve the above object, the thin film forming apparatus of the present invention comprises a vacuum container which is evacuated to a vacuum, and a plurality of holders which are provided in the vacuum container and each hold a substrate. And a plurality of beam sources for respectively irradiating the substrates held by the holders with a charged particle beam or a radical beam, and one or more evaporation sources for depositing evaporation substances on the substrates held by the plurality of holders. It is characterized by
【0008】上記構成によれば、複数のホルダに保持さ
れた各基体に対して真空蒸着とビーム照射とをそれぞれ
行って、複数の基体に同時に薄膜形成を行うことができ
るので、高スループットを実現することができる。しか
も、複数のビーム源を用いて処理するので、一つのビー
ム源を用いる場合と違って、ビーム源を大口径化せずに
済む。According to the above structure, vacuum evaporation and beam irradiation can be performed on each of the substrates held by the plurality of holders to form a thin film on the plurality of substrates at the same time, so that high throughput can be realized. can do. Moreover, since the processing is performed using a plurality of beam sources, it is not necessary to increase the diameter of the beam source unlike the case of using one beam source.
【0009】[0009]
【発明の実施の形態】図1は、この発明の一実施例に係
る薄膜形成装置を示す概略断面図である。この薄膜形成
装置は、図示しない真空ポンプによって真空排気される
真空容器2と、この真空容器2内に設けられていて基体
6をそれぞれ保持する二つのホルダ4aおよび4bと、
各ホルダ4a、4bを例えば矢印B方向に回転(自転)
させるホルダ回転機構16と、各ホルダ4a、4bに保
持された基体6にビーム10a、10bをそれぞれ照射
する二つのビーム源8aおよび8bと、両方のホルダ4
a、4bに保持された基体6に蒸発物質14を同じよう
に入射させて蒸着させる一つの蒸発源12とを備えてい
る。1 is a schematic sectional view showing a thin film forming apparatus according to an embodiment of the present invention. This thin film forming apparatus includes a vacuum container 2 that is evacuated by a vacuum pump (not shown), and two holders 4a and 4b that are provided in the vacuum container 2 and each hold a substrate 6.
Rotate each holder 4a, 4b in the direction of arrow B (rotate)
A holder rotating mechanism 16 for allowing the holders 4a, 4b to irradiate the substrates 6 held by the holders 4a, 4b with beams 10a, 10b, and both holders 4;
The evaporation material 14 is similarly incident on the substrate 6 held by a and 4b, and one evaporation source 12 for vapor deposition is provided.
【0010】各ビーム源8a、8bは、各ホルダ4a、
4bの基板保持面にそれぞれ対向させて配置している。
蒸発源12は、それからの蒸発物質14が両方のホルダ
4a、4bに保持された基体6にほぼ等しく入射するよ
うに、両方のホルダ4a、4bのちょうど真ん中の下方
に配置している。Each beam source 8a, 8b includes a respective holder 4a,
They are arranged so as to face the substrate holding surface 4b.
The evaporation source 12 is arranged just below the middle of both holders 4a, 4b such that the evaporated material 14 from it impinges the substrate 6 held by both holders 4a, 4b approximately equally.
【0011】各基体6は、例えば半導体基板、その他の
基板、工具母材等である。その形状は任意である。Each base 6 is, for example, a semiconductor substrate, another substrate, a tool base material or the like. Its shape is arbitrary.
【0012】各ホルダ4a、4bは、一つの大きい基体
6を保持するものでも良いし、それぞれ複数の基体6を
保持するものでも良い。また、各ホルダ4a、4bは、
完全に独立した機構を持ったホルダであっても良い。Each of the holders 4a and 4b may hold one large base 6 or may hold a plurality of bases 6, respectively. In addition, each holder 4a, 4b,
It may be a holder having a completely independent mechanism.
【0013】各ビーム源8a、8bは、典型的には、ビ
ーム10a、10bとしてイオンビームを出力するイオ
ン源であるが、その他、ビーム10a、10bとしてラ
ジカル(活性種)ビームを出力するラジカルビーム源、
あるいはビーム10a、10bとして電子ビームを出力
する電子ビーム源でも良い。Each of the beam sources 8a and 8b is typically an ion source that outputs an ion beam as the beams 10a and 10b, but in addition, a radical beam that outputs a radical (active species) beam as the beams 10a and 10b. source,
Alternatively, an electron beam source that outputs an electron beam as the beams 10a and 10b may be used.
【0014】ビーム10aおよび10bとしてイオンビ
ームを基体6に照射することによって、イオンビーム
を構成するイオンと蒸発物質14とを基体6の表面にお
いて化合させて化合物薄膜を形成する、イオンビーム
を構成するイオンの運動エネルギーによって薄膜の結晶
性を向上させたり基体6の表面を加熱したりする、イ
オンビームを構成するイオンの押し込み作用等によって
薄膜と基体6との界面付近に両者の構成元素より成る混
合層を形成して薄膜の密着性を向上させる、等の作用を
行わせることができる。上記の作用を行わせる場合
は、蒸発物質14と化合するイオンから成るイオンビー
ムを用いる。例えば蒸発物質14としてTi を用い、イ
オンビームとして窒素イオンビームを用いることによっ
て、基体6の表面にTiN薄膜を形成することができ
る。上記またはのみの作用を行わせる場合は、Ar
等の不活性ガスイオンから成るイオンビームを用いる。By irradiating the substrate 6 with the ion beams as the beams 10a and 10b, the ions forming the ion beam and the evaporation material 14 are combined on the surface of the substrate 6 to form a compound thin film, thereby forming an ion beam. Mixing of the constituent elements of the thin film near the interface between the thin film and the substrate 6 due to the pushing action of the ions forming the ion beam, for example, to improve the crystallinity of the thin film by heating the surface of the substrate 6 by the kinetic energy of the ions A layer can be formed to improve the adhesion of the thin film, and the like. When the above action is performed, an ion beam composed of ions that combine with the evaporated substance 14 is used. For example, when Ti is used as the evaporation material 14 and a nitrogen ion beam is used as the ion beam, a TiN thin film can be formed on the surface of the substrate 6. When performing the above or only action, Ar
An ion beam composed of inert gas ions such as
【0015】ビーム10aおよび10bとしてラジカル
ビームを基体6に照射することによって、ラジカルと
蒸発物質14とを基体6の表面において化合させて化合
物薄膜を形成する、ラジカルの持つ高い内部エネルギ
ーを利用して薄膜の結晶性を向上させる、等の作用を行
わせることができる。上記の作用を行わせる場合は、
蒸発物質14と化合するラジカルを用いる。例えば蒸発
物質14としてSi を用い、ラジカルとして酸素ラジカ
ルを用いることによって、基体6の表面にSiO2 薄膜
を形成することができる。上記のみの作用を行わせる
場合は、蒸発物質14と同じ元素を含むラジカル、例え
ばシリコン水素化物(SiH4 )やシリコンハロゲン化
物(SiCl4等)のラジカル等を用いる。By irradiating the substrate 6 with a radical beam as the beams 10a and 10b, the radicals and the evaporation substance 14 are combined with each other on the surface of the substrate 6 to form a compound thin film. By utilizing the high internal energy of the radicals. Functions such as improving the crystallinity of the thin film can be performed. If you want to perform the above action,
Radicals that combine with the evaporated substance 14 are used. For example, by using Si as the evaporation substance 14 and oxygen radicals as the radicals, a SiO 2 thin film can be formed on the surface of the substrate 6. In the case of performing only the above action, a radical containing the same element as the vaporized substance 14, for example, a radical of silicon hydride (SiH 4 ) or silicon halide (SiCl 4 etc.) is used.
【0016】ビーム10aおよび10bとして電子ビー
ムを基体6に照射することによって、電子ビームの運動
エネルギーによって基体6の表層部のみを加熱すること
ができる。これによって、蒸発源12を用いて基体6の
表面に形成した蒸着膜の結晶性向上等を図ることができ
る。これは例えば、基体6が熱に弱い材料から成りその
表層部のみを加熱する場合に特に有効である。By irradiating the substrate 6 with the electron beams as the beams 10a and 10b, only the surface layer portion of the substrate 6 can be heated by the kinetic energy of the electron beam. Thereby, the crystallinity of the vapor deposition film formed on the surface of the substrate 6 using the evaporation source 12 can be improved. This is particularly effective, for example, when the substrate 6 is made of a material weak against heat and only its surface layer portion is heated.
【0017】蒸発源12の方式は、例えば蒸発材料13
を電子ビームや高周波を用いて加熱するものやターゲッ
トをスパッタリングするもの等でも良く、特定の方式に
限定されない。The system of the evaporation source 12 is, for example, an evaporation material 13
It may be heated by using an electron beam or a high frequency wave, sputtered by a target, or the like, and is not limited to a particular method.
【0018】上記薄膜形成装置によれば、ホルダ4aに
保持された基体6に対して蒸発物質14の蒸着とビーム
10aの照射とを同時または交互に行うことができ、そ
れと同時に、ホルダ4bに保持された基体6に対して蒸
発物質14の蒸着とビーム10bの照射とを同時または
交互に行うことができる。即ち、二つのホルダ4aおよ
び4bに保持された二つまたはそれ以上の基体6に同時
に薄膜形成を行うことができるので、高スループットを
実現することができる。According to the thin film forming apparatus, the evaporation of the evaporation material 14 and the irradiation of the beam 10a can be simultaneously or alternately performed on the substrate 6 held by the holder 4a, and at the same time, the substrate 4 held by the holder 4b can be held. The evaporation of the evaporation material 14 and the irradiation of the beam 10b can be performed on the formed substrate 6 simultaneously or alternately. That is, since a thin film can be simultaneously formed on two or more substrates 6 held by the two holders 4a and 4b, high throughput can be realized.
【0019】しかも、複数の、この実施例では二つのビ
ーム源8aおよび8bを用いて処理するので、即ち各ビ
ーム源8a、8bからのビーム10a、10bは各ホル
ダ4a、4b上の基体6をカバーする面積で良いので、
従来例のように一つのビーム源を用いる場合と違って、
ビーム源8aおよび8bを大口径化せずに済む。その結
果、ビーム10a、10bのプロファイル(密度分布)
の悪化を抑えることができ、基体処理の面内均一性を向
上させることができる。また、ビーム源を大口径化しよ
うとするとそれを構成する電極等の加工限界に近づいて
ビーム源のコストが急激に上昇するのに対して、大口径
化しなければ電極の加工が楽に行えてビーム源の低コス
ト化が可能であるため、ビーム源を複数台用いる方がそ
の合計面積に相当する大口径のビーム源を用いる場合よ
りも、ビーム源ひいては当該薄膜形成装置の低コスト化
を図ることができる。Moreover, since a plurality of, in this embodiment, two beam sources 8a and 8b are used for processing, that is, the beams 10a, 10b from each beam source 8a, 8b cause the substrate 6 on each holder 4a, 4b to be processed. Since the area to cover is good,
Unlike the case of using one beam source like the conventional example,
The beam sources 8a and 8b do not need to have a large diameter. As a result, the profiles of the beams 10a and 10b (density distribution)
Can be suppressed, and the in-plane uniformity of substrate processing can be improved. Also, when trying to increase the diameter of the beam source, the cost of the beam source rises sharply as it approaches the machining limits of the electrodes that make it up. Since it is possible to reduce the cost of the beam source, the cost of the beam source and thus the thin film forming apparatus can be reduced by using a plurality of beam sources rather than by using a beam source with a large diameter corresponding to the total area. You can
【0020】また、この実施例のようにホルダ回転機構
16を設けて、各ホルダ4a、4bを回転(自転)させ
るようにしておけば、それによって、基体6に入射する
ビーム10a、10bや蒸発物質14の不均一性が解消
されるので、基体処理の面内均一性が一層向上する。Further, if the holder rotating mechanism 16 is provided to rotate (rotate) the holders 4a and 4b as in this embodiment, the beams 10a and 10b incident on the base 6 and evaporation are thereby generated. Since the non-uniformity of the substance 14 is eliminated, the in-plane uniformity of the substrate processing is further improved.
【0021】なお、基体6に、二元(例えばNi −Co
)、三元(例えばCr −Al −B)等の多元蒸着を行
う等のために、蒸発源12を複数台設けても良い。その
場合も、各蒸発源12からの蒸発物質14が両方のホル
ダ4a、4b上の基体6にほぼ等しく入射するように各
蒸発源12を配置するのが好ましい。例えば、図1の装
置において蒸発源12を複数台設ける場合は、両方のホ
ルダ4a、4bのちょうど真ん中の下方に位置する所に
複数台の蒸発源12を紙面の表裏方向に並べて設ければ
良い。The substrate 6 has a binary (for example, Ni--Co)
), A plurality of evaporation sources 12 may be provided in order to perform multi-source vapor deposition such as ternary (for example, Cr-Al-B). Also in this case, it is preferable to arrange each evaporation source 12 so that the evaporated substance 14 from each evaporation source 12 is incident on the substrate 6 on both holders 4a and 4b substantially equally. For example, when a plurality of evaporation sources 12 are provided in the apparatus of FIG. 1, the plurality of evaporation sources 12 may be arranged side by side in the front and back direction of the paper at a position just below the center of both holders 4a and 4b. .
【0022】また、蒸発源を複数台設ける場合、それら
から互いに異なる材料を蒸発させることによって、ホル
ダ4a、4bに取り付けられた基体6にそれぞれ異なる
薄膜を形成することも可能である。つまり複数のプロセ
スを同一真空容器2内で同時に行うことも可能となる。Further, when a plurality of evaporation sources are provided, it is possible to form different thin films on the substrate 6 attached to the holders 4a and 4b by evaporating different materials from them. That is, it is possible to simultaneously perform a plurality of processes in the same vacuum container 2.
【0023】また、上記と同様の考えから、真空容器2
内に三以上のホルダを設け、ビーム源もそれと同数設け
て各ホルダにビーム源をそれぞれ対向させ、かつ各ホル
ダ上の基体にほぼ等しく蒸発物質が入射するように1台
以上の蒸発源を設けても良い。Further, from the same idea as above, the vacuum container 2
There are three or more holders inside, and the same number of beam sources are provided so that the beam sources face the respective holders, and at least one evaporation source is provided so that the evaporation substances are substantially equally incident on the substrate on each holder. May be.
【0024】[0024]
【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、複数の
ホルダに保持された各基体に対して真空蒸着とビーム照
射とをそれぞれ行って、複数の基体に同時に薄膜形成を
行うことができるので、高スループットを実現すること
ができる。As described above, according to the present invention, it is possible to simultaneously perform vacuum deposition and beam irradiation on each of the substrates held by a plurality of holders to simultaneously form a thin film on a plurality of substrates. Therefore, high throughput can be realized.
【0025】しかも、複数のビーム源を用いて処理する
ので、一つのビーム源を用いる場合と違って、ビーム源
を大口径化せずに済む。その結果、ビームプロファイル
の悪化を抑えることができ、基体処理の面内均一性を向
上させることができる。また、ビーム源を大口径化する
場合の急激なコスト上昇を避けることができるので、ビ
ーム源ひいては当該薄膜形成装置の低コスト化を図るこ
とができる。Moreover, since the processing is performed using a plurality of beam sources, it is not necessary to increase the diameter of the beam source, unlike the case of using one beam source. As a result, the deterioration of the beam profile can be suppressed, and the in-plane uniformity of the substrate processing can be improved. Further, since it is possible to avoid a sharp increase in cost when the beam source has a large diameter, it is possible to reduce the cost of the beam source and thus the thin film forming apparatus.
【0026】また、前記各ホルダをそれぞれ回転させる
ホルダ回転機構を更に設けて各ホルダを回転させるよう
にすれば、それによって基体6に入射するビームや蒸発
物質の不均一性が解消されるので、基体処理の面内均一
性を一層向上させることができる。Further, if a holder rotating mechanism for rotating each of the above-mentioned holders is further provided so as to rotate each of the holders, the non-uniformity of the beam incident on the substrate 6 and the vaporized substance is eliminated. The in-plane uniformity of substrate treatment can be further improved.
【図1】この発明の一実施例に係る薄膜形成装置を示す
概略断面図である。FIG. 1 is a schematic sectional view showing a thin film forming apparatus according to one embodiment of the present invention.
【図2】従来の薄膜形成装置の一例を示す概略断面図で
ある。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing an example of a conventional thin film forming apparatus.
2 真空容器 4a,4b ホルダ 6 基体 8a,8b ビーム源 10a,10b ビーム 12 蒸発源 14 蒸発物質 16 ホルダ回転機構 2 vacuum container 4a, 4b holder 6 substrate 8a, 8b beam source 10a, 10b beam 12 evaporation source 14 evaporation substance 16 holder rotation mechanism
Claims (2)
容器内に設けられていて基体をそれぞれ保持する複数の
ホルダと、この各ホルダに保持された基体に荷電粒子ビ
ームまたはラジカルビームをそれぞれ照射する複数のビ
ーム源と、前記複数のホルダに保持された基体に蒸発物
質を蒸着させる1以上の蒸発源とを備えることを特徴と
する薄膜形成装置。1. A vacuum container evacuated to a vacuum, a plurality of holders provided in the vacuum container for respectively holding a substrate, and a charged particle beam or a radical beam to the substrate held in each holder. A thin film forming apparatus comprising: a plurality of beam sources for irradiating; and one or more evaporation sources for evaporating an evaporation substance on a substrate held by the plurality of holders.
ダ回転機構を更に備える請求項1記載の薄膜形成装置。2. The thin film forming apparatus according to claim 1, further comprising a holder rotating mechanism that rotates each of the holders.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23769695A JPH0959773A (en) | 1995-08-22 | 1995-08-22 | Thin film forming device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23769695A JPH0959773A (en) | 1995-08-22 | 1995-08-22 | Thin film forming device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0959773A true JPH0959773A (en) | 1997-03-04 |
Family
ID=17019163
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP23769695A Pending JPH0959773A (en) | 1995-08-22 | 1995-08-22 | Thin film forming device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0959773A (en) |
-
1995
- 1995-08-22 JP JP23769695A patent/JPH0959773A/en active Pending
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