| andy0627 |
2008-06-26 15:59 |
電子束蒸鍍機
所謂的物理氣相沉積（physical Vapor Deposition，通常簡稱為PCD），就是以物理現(xiàn)象的方式，來進(jìn)行薄膜沉積的一種技術(shù)。在半導(dǎo)體制程的發(fā)展上，主要的PVD技術(shù)，有蒸鍍（Evaporation）及濺鍍（Sputtering）等兩種。前者是借著對被蒸鍍物體加熱，利用被蒸鍍物在高溫（接近其熔點）時所具備的飽和蒸氣壓，來進(jìn)行薄膜的沉積；而后者，則是利用電漿所產(chǎn)生的離子，借著離子對被濺鍍物體電極（Electrode）的轟擊（Bombardment），使電漿的氣相（Vapor Phase）內(nèi)具有具有被鍍物的粒子（如原子），來產(chǎn)生沉積薄膜的。關(guān)于濺鍍部分，我們在磁控濺鍍機的操作原理中另外說明。接下來簡明敘述蒸鍍原理。 Il<ezD{
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一個簡易的真空蒸鍍機（Vacuum Evaporator）它主要是由一個用以執(zhí)行真空蒸鍍的蒸鍍室（Evaporator Chamber），及一組用以提供蒸鍍所需之真空渡真空系統(tǒng)所組成的。在蒸鍍室內(nèi)，固態(tài)的沉積材料，稱為蒸鍍源（Source），將被放置在一只由高溫材料（Refractory）所制程的坩堝（Crucible）內(nèi)，且這個由導(dǎo)電材料所組成的坩堝，將與外界的直流電源相接。當(dāng)適當(dāng)?shù)碾娏魍ㄍ釄逯幔逯釄逡螂娮栊?yīng)所產(chǎn)生的熱，置於坩堝內(nèi)的蒸鍍源將被加熱，一直到接近蒸鍍源的熔點附近。這時，原本處於固態(tài)的蒸鍍源的蒸發(fā)能力將非常強，利用這些被蒸發(fā)出來的蒸鍍源原子，我們可以在離蒸鍍源上方不遠(yuǎn)處的晶片表面上，進(jìn)行薄膜的沉積，如圖2-1所示。這種設(shè)計的坩堝，通常是以鎢、鉬、或鉭所製成的。而蒸鍍源，則大都局限在熔點較低的材料，如鋁等。除了圖2-1 的真空蒸鍍法之外，在高溫材料的蒸鍍上，我們通常是以所謂的電子束蒸鍍法（Electron Beam Evaporation，簡稱EBE）來進(jìn)行的，如圖2-2 所示。其基本原理與圖1 的真空蒸鍍法完全一樣。主要是的差別，是在於EBE 是利用電子束（Electron Beam）來執(zhí)行蒸鍍源加熱，且加熱的範(fàn)圍可局限在蒸鍍源表面極小，以免前者必須對整個蒸鍍源加熱，以便進(jìn)行沉積的這種能量使用使用效率極低的方式。縮所以，在半導(dǎo)體製程上的應(yīng)用，蒸鍍法通常使用是以EBE 來進(jìn)行的，如鋁的蒸鍍便是一例。 $
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因為電子束直接加熱在被蒸鍍材料上且一般裝被蒸鍍材料坩堝之鎗座都有水冷卻，因此比起熱電阻加熱法污染較少，膜質(zhì)量較高。又由于電子束可加速到很高能量，一些膜性質(zhì)良好的氧化層在熱電阻加熱法中不能蒸鍍的，在此皆可。而且可以做成許多個坩堝裝放不同被蒸鍍材料排成一圈，要鍍時就轉(zhuǎn)到電子束打擊位置，因此鍍多層膜相當(dāng)方便，圖2-3 是一些可加裝坩堝形狀或直接使用之材料座的例子。若膜層甚多需要很多材料則作半徑很大的坩堝或上升型圓柱狀的設(shè)計，如圖2-3g。圖2-3f 則可放兩種以上多量材料之材料座。 rh(77x1|(G
缺點： EA !I&
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1. 若電子束及電子流控制不當(dāng)會引起材料分解或游離，前者會造成吸收后者會造成基板累積電荷而造成膜面放電損傷。 (t-JGye>
2. 對不同材料所需之電子束的大小及掃瞄方式不同，因此若鍍膜過程中使用不同鍍膜材料時必須不時調(diào)換。 M'ZA(LVp
3. 對于升華材料或稍微溶解及會蒸發(fā)之材料，如SiO2，其蒸發(fā)速率及蒸發(fā)分布不穩(wěn)定，此對于膜厚的均勻性有很影響。若將SiO2 由顆粒狀改為塊材并調(diào)好電子束掃瞄之形狀，則可望獲得較好的分布穩(wěn)定性。
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