JPH0959773A - Thin film forming device - Google Patents
Thin film forming deviceInfo
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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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| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20050607 |