(57)【要約】  本発明の一形態に係る材料供給装置は、材料供給室と、溶解炉と、少なくとも１つの容器と、供給ユニットと、搬送ユニットとを具備する。上記材料供給室は、蒸着室の外部に設置され、減圧雰囲気に維持されることが可能に構成される。上記溶解炉は、上記材料供給室に設置され、蒸発材料を溶解する。上記容器は、上記溶解炉で溶解された上記蒸発材料の溶湯を収容する。上記供給ユニットは、上記溶解炉に取り付けられ、上記溶解炉から上記容器へ上記溶湯を供給する。上記搬送ユニットは、上記供給ユニットから供給され上記容器内で凝固した上記蒸発材料のインゴットを、上記容器とともに上記蒸着室へ搬送することが可能に構成される。
2017061481.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸着室の外部に設置され減圧雰囲気に維持されることが可能な材料供給室と、
前記材料供給室に設置され蒸発材料を溶解する溶解炉と、
前記溶解炉で溶解された前記蒸発材料の溶湯を収容することが可能な少なくとも１つの容器と、
前記溶解炉に取り付けられ、前記溶解炉から前記容器へ前記溶湯を供給する供給ユニットと、
前記供給ユニットから供給され前記容器内で凝固した前記蒸発材料のインゴットを、前記容器とともに前記蒸着室へ搬送することが可能な搬送ユニットと
を具備する材料供給装置。
【請求項２】
請求項１に記載の材料供給装置であって、
前記容器は、前記蒸発材料をそれぞれ収容することが可能な複数の容器を含み、
前記材料供給装置は、前記複数の容器を順に、前記供給ユニットによる前記蒸発材料の供給位置へ移動させることが可能なインデックステーブルを含む支持台をさらに具備する
材料供給装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の材料供給装置であって、
前記供給ユニットは、
前記溶解炉の底部を液密に貫通し外周面に少なくとも一つの凹部を有する軸部材と、前記軸部材をその軸方向に沿って往復移動させる駆動源とを有し、前記軸部材の軸方向に沿った往復移動で所定量の溶湯を前記溶解炉の外部へ排出することが可能に構成された出湯機構と、
前記溶解炉の底部に設けられ、前記溶解炉の外部へ排出された前記所定量の溶湯を前記容器へ誘導するガイド部材と
を有する
材料供給装置。
【請求項４】
請求項３に記載の材料供給装置であって、
前記出湯機構は、
前記溶解炉の底部に設けられ、前記所定量の溶湯を貯留可能な貯留部をさらに有し、
前記軸部材は、前記貯留部を液密に貫通し、
前記駆動源は、前記凹部を介して前記溶解炉から前記貯留部へ前記溶湯を供給する第１の位置と、前記凹部を介して前記貯留部から前記ガイド部材へ前記溶湯を供給する第２の位置との間にわたって、前記軸部材を移動可能に構成される
材料供給装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１つに記載の材料供給装置であって、
前記搬送ユニットを収容し減圧雰囲気に維持されることが可能な搬送室をさらに具備する
材料供給装置。
【請求項６】
蒸着室を有する蒸着部と、
前記蒸着室の外部に設置され減圧雰囲気に維持されることが可能な材料供給室と、
前記材料供給室に設置され蒸発材料を溶解する溶解炉と、
前記溶解炉で溶解された前記蒸発材料の溶湯を収容することが可能な少なくとも１つの容器と、
前記溶解炉から前記容器へ前記溶湯を供給する供給ユニットと、
前記供給ユニットから供給され前記容器内で凝固した前記蒸発材料のインゴットを、前記容器とともに前記第１の支持部から前記蒸着室へ搬送することが可能な搬送ユニットと
を具備する蒸着装置。
【請求項７】
請求項６に記載の蒸着装置であって、
前記蒸着部は、
前記蒸着室に設置され前記容器を支持する支持台と、
前記支持台上の前記容器に収容された前記インゴットに電子ビームを照射することが可能な電子銃と
をさらに有する
蒸着装置。
【請求項８】
請求項７に記載の蒸着装置であって、
前記容器は、前記蒸発材料をそれぞれ収容することが可能な複数の容器を含み、
前記支持台は、前記複数の容器を順に、前記電子銃からの前記電子ビームの照射位置へ移動させることが可能なインデックステーブルを含む
蒸着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸発源へ蒸発材料を供給するための材料供給装置およびこれを備えた蒸着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
蒸発材料（蒸着材料とも称される）の蒸気を基板上に堆積させて、基板上に例えば金属膜を形成する真空蒸着装置が知られている。真空蒸着装置の蒸発源には、抵抗加熱式、誘導加熱式、電子ビーム加熱式などの種々の方式が知られており、ルツボ内に収容された蒸発材料を加熱あるいは電子ビームの照射により溶融し蒸発させることで、蒸発材料の蒸気が生成される。【０００３】
蒸着装置においては、生産性の観点から、蒸着室内を所定の減圧雰囲気に維持した状態で、蒸発材料を間欠的にあるいは連続的にルツボへ供給することが可能に構成された蒸着装置が知られている。例えば特許文献１には、ペレット状に成形された蒸発材料をルツボへ間欠的に（一定時間おきに）供給する技術が開示されており、特許文献２には、ワイヤ状に形成された蒸発材料をルツボへ連続的に供給する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−１２８５１８号公報
【特許文献２】特開平７−２８６２６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ペレット状の蒸発材料をルツボへ供給する方法では、基本的に間欠供給であるため、蒸発レートが変動しやすく、したがって均一な膜厚の金属膜を形成することが困難になるという問題がある。また、ワイヤ状の蒸発材料をルツボへ供給する方法では、連続供給が可能であるため蒸発レートの変動を抑えることはできるものの、ワイヤ状に加工することが困難な材料の場合にはコスト高になるという問題がある。【０００６】
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、蒸発材料の形状加工が不要であり、蒸発レートを変動させることなく蒸発材料を蒸着室へ供給することが可能な材料供給装置およびこれを備えた蒸着装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る材料供給装置は、材料供給室と、溶解炉と、少なくとも１つの容器と、供給ユニットと、搬送ユニットとを具備する。
上記材料供給室は、蒸着室の外部に設置され、減圧雰囲気に維持されることが可能に構成される。
上記溶解炉は、上記材料供給室に設置され、蒸発材料を溶解する。
上記容器は、上記溶解炉で溶解された上記蒸発材料の溶湯を収容する。
上記供給ユニットは、上記溶解炉に取り付けられ、上記溶解炉から上記容器へ上記溶湯を供給する。
上記搬送ユニットは、上記供給ユニットから供給され上記容器内で凝固した上記蒸発材料のインゴットを、上記容器とともに上記蒸着室へ搬送することが可能に構成される。【０００８】
上記材料供給装置は、材料供給室が減圧雰囲気に維持可能に構成されているため、蒸着室を大気に開放することなく、蒸発材料を蒸着室へ搬送することができる。
また、蒸着室へ搬送される蒸発材料は、溶解炉から溶湯状態で容器へ供給されて容器内で凝固したインゴットであり、容器とともに蒸着室へ搬送され、その状態で蒸着室にて再加熱されて蒸発させられる。したがって、蒸発材料の形状加工が不要となり、比較的軟らかい金属材料でも蒸発材料として安定に供給することが可能となる。
さらに、蒸発材料は容器単位で搬送されるため、蒸発レートを変動させることなく、蒸発材料を蒸着室へ供給することが可能となる。
そして、蒸発材料の溶解から、容器内への供給、蒸着室への搬送が真空一貫で行われる。このため、蒸発材料の酸化や水分の付着による劣化等が防止されて、高品質の蒸発材料を蒸着室へ安定に供給することが可能となる。【０００９】
上記容器は、上記蒸発材料をそれぞれ収容することが可能な複数の容器を含んでもよい。この場合、上記材料供給装置は、上記複数の容器を順に、上記供給ユニットによる上記蒸発材料の供給位置へ移動させることが可能なインデックステーブルを含む支持台をさらに具備する。
これにより、蒸着室へ供される蒸発材料を効率よく準備することができるため、蒸着室への蒸発材料の補給に要する時間の短縮を図ることができる。【００１０】
上記供給ユニットは、出湯機構と、ガイド部材とを有してもよい。
上記出湯機構は、上記溶解炉の底部を液密に貫通し外周面に少なくとも一つの凹部を有する軸部材と、上記軸部材をその軸方向に沿って往復移動させる駆動源とを有する。上記出湯機構は、上記軸部材の軸方向に沿った往復移動で所定量の溶湯を上記溶解炉の外部へ排出することが可能に構成される。
上記ガイド部材は、上記溶解炉の底部に設けられ、上記溶解炉の外部へ排出された上記所定量の溶湯を上記容器へ誘導する。
これにより、容器ごとの蒸発材料の量のばらつきを抑えることができる。【００１１】
上記出湯機構は、前記溶解炉の底部に設けられた貯留部をさらに有してもよい。上記貯留部は、上記所定量の溶湯を貯留可能に構成され、上記軸部材は、上記貯留部を液密に貫通する。そして、上記駆動源は、上記凹部を介して上記溶解炉から上記貯留部へ上記溶湯を供給する第１の位置と、上記凹部を介して上記貯留部から上記ガイド部材へ上記溶湯を供給する第２の位置との間にわたって、上記軸部材を移動可能に構成される。【００１２】
上記材料供給装置は、上記搬送ユニットを収容し減圧雰囲気に維持されることが可能な搬送室をさらに具備してもよい。
材料供給室と搬送室とを雰囲気的に遮断可能とすることで、蒸着室内の雰囲気汚染あるいはコンタミネーションを防止することができる。【００１３】
本発明の一形態に係る蒸着装置は、蒸着部と、材料供給室と、溶解炉と、第１の支持部と、供給ユニットと、搬送ユニットとを具備する。
上記蒸着部は、蒸着室を有する。
上記材料供給室は、上記蒸着室の外部に設置され、減圧雰囲気に維持されることが可能に構成される。
上記溶解炉は、上記材料供給室に設置され、蒸発材料を溶解する。
上記第１の支持部は、上記溶解炉で溶解された上記蒸発材料の溶湯を収容することが可能な少なくとも１つの容器を含む。
上記供給ユニットは、上記溶解炉から上記容器へ上記溶湯を供給する。
上記搬送ユニットは、上記供給ユニットから供給され上記容器内で凝固した上記蒸発材料のインゴットを、上記容器とともに上記第１の支持部から上記蒸着室へ搬送することが可能に構成される。【００１４】
上記蒸着部は、上記蒸着室に設置され上記容器を支持する支持台と、上記支持台上の上記容器に収容された上記インゴットに電子ビームを照射することが可能に構成された電子銃とをさらに有してもよい。【００１５】
上記容器は、上記蒸発材料をそれぞれ収容することが可能な複数の容器を含んでもよい。この場合、上記支持台は、上記複数の容器を順に、上記電子銃からの上記電子ビームの照射位置へ移動させることが可能なインデックステーブルをさらに含む。
【発明の効果】
【００１６】
以上述べたように、本発明によれば、蒸発材料の形状加工が不要であり、蒸発レートを変動させることなく蒸発材料を蒸着室へ供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係る材料供給装置を備えた蒸着装置の構成を示す概略側断面図である。
【図２】Ａ，Ｂは、蒸気材料供給装置における溶解炉および出湯機構の構成を概略的に示す要部の側断面図である。
【図３】本発明の他の実施形態に係る材料供給機構における蒸発材料の溶湯の供給ユニットの構成を概略的に示す側断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
【００１９】
＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の一実施形態に係る材料供給装置を備えた蒸着装置の構成を示す概略側断面図である。なお、図においてＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸は、相互に直交する３軸方向であって、Ｘ軸およびＹ軸は水平方向を、Ｚ軸は高さ方向をそれぞれ示している。
【００２０】
［蒸着装置の全体構成］
図１に示すように、蒸着装置１００は、蒸着部１０と、蒸着部１０へ蒸発材料を供給する材料供給機構２０（材料供給装置）とを備える。
【００２１】
（蒸着部）
蒸着部１０は、蒸着室１１と、基板Ｓを保持する基板保持部１２と、蒸発材料Ｍを支持する支持台１３と、蒸発材料Ｍへ電子ビームＥを照射する電子銃１４とを有する。
【００２２】
蒸着室１１は、第１の真空排気系５１に接続されており、内部が所定の減圧雰囲気に排気または維持されることが可能な真空チャンバで構成されている。
【００２３】
基板保持部１２は、蒸着室１１の内部の上方に設置されており、基板Ｓの成膜面を下向きにして支持することが可能に構成されている。本実施形態において、基板保持部１２は、基板Ｓを保持した状態で、ＸＹ平面内において回転軸Ａ１のまわりに回転可能に構成されている。
【００２４】
基板Ｓとしては、典型的には、ガラス基板、半導体基板等の矩形又は円形の板状基板が用いられるが、これに限られず、プラスチックフィルム等の可撓性基板が用いられてもよい。
【００２５】
支持台１３は、蒸着室１１の底部近傍に設置されており、基板Ｓの成膜面に蒸着されるべき蒸発材料Ｍを、それを収容する容器Ｈとともに支持することが可能に構成されている。本実施形態において、支持台１３は、複数の容器Ｈを支持した状態で、ＸＹ平面内において回転軸Ａ２のまわりに回転可能な円盤状のインデックステーブルを含む。支持台１３は、冷却水等の冷媒が循環可能な冷却機構を内蔵しており、複数の容器Ｈは、支持台１３の上面において同一円周上に所定の間隔をおいて配置される。支持台１３上に配置可能な容器Ｈの数は特に限定されず、１個でもよいが、典型的には複数個である。
【００２６】
支持台１３は、任意の１つの容器Ｈ（蒸発材料Ｍ）を待機位置Ｐ１から蒸発位置Ｐ２へ順次供給する。待機位置Ｐ１は、使用済または使用前の蒸発材料を収容する容器Ｈを一時的に待機させる１つ又は２つ以上の位置であって、材料供給機構２０との間で蒸発材料Ｍを容器Ｈとともに受け渡す位置を含む。蒸発位置Ｐ２は、電子銃１４からの電子ビームＥが蒸発材料Ｍへ照射される位置であり、本実施形態では図１に示すように、基板保持部１２上の基板Ｓの中心とＺ軸方向に対向する位置に設定される。
【００２７】
電子銃１４は、支持台１３の近傍に設置され、電子ビームＥを蒸発位置Ｐ２にセットされた蒸発材料Ｍへ照射することが可能に構成されている。電子銃１４は、磁場偏向型（トランバース）の電子銃で構成されるが、これに限られず、例えばピアス式電子銃等の他の形式の電子銃が採用されてもよい。
【００２８】
なお図示せずとも、蒸着部１０は、電子ビームＥを蒸発位置Ｐ２上の蒸発材料Ｍに向けて偏向させる磁石、蒸着室１１に対して基板Ｓを出し入れするための基板搬送室、蒸着室１１へプロセスガスを導入するガス導入ライン等を備えている。また、支持台１３は１つに限られず、２つ以上設置されてもよい。この場合、電子銃１４も、支持台１３の数に対応して複数台設置されてもよい。
【００２９】
材料供給機構２０は、蒸発材料Ｍを供給する材料供給部３０と、材料供給部３０から蒸着部１０へ蒸発材料Ｍを搬送する搬送部４０とを有する。
【００３０】
（材料供給部）
材料供給部３０は、材料供給室３１と、蒸発材料を溶解する溶解炉３２と、蒸発材料の溶湯Ｍ１を収容することが可能な容器Ｈを支持する支持台３３と、溶解炉３２から容器Ｈへ溶湯Ｍ１を供給する供給ユニット３４とを有する。
【００３１】
材料供給室３１は、蒸着室１１の外部に設置されており、蒸着室１１と独立して真空チャンバで構成される。すなわち、材料供給室３１は、第２の真空排気系５２に接続されており、内部が所定の減圧雰囲気に排気または維持されることが可能に構成されている。
【００３２】
溶解炉３２は、材料供給室３１の内部に設置され、後述するように、バルク状の蒸発材料を収容する内部空間と上記蒸発材料を所定温度に加熱して溶解するヒータ等を有する。溶解炉３２の内部は材料供給室３１とともに所定の減圧雰囲気にまで排気されることが可能となっており、これにより溶解炉３２は真空溶解炉として機能する。
【００３３】
材料供給室３１および溶解炉３２はいずれも、開閉可能な天蓋（図示略）を有しており、これら天蓋を介して、溶解炉３２の内部空間にバルク状の蒸発材料を投入することが可能に構成される。
【００３４】
容器Ｈは、溶解炉３２で溶解された蒸発材料の溶湯Ｍ１を収容することが可能であり、本実施形態では電子ビーム蒸発源に用いられるハースあるいはハースライナと同様なカーボン、セラミックス等の断熱性材料で構成される。容器Ｈの上端開口部周縁にはフランジ部Ｆｈが一体形成されており、このフランジ部Ｆｈを介して容器Ｈが搬送部４０の搬送ユニット４２に把持される。容器Ｈの容量は特に限定されず、蒸発材料Ｍや蒸着部１０の仕様に応じて選択され、本実施形態では例えば約１１０ｃｃの容量を有する容器が用いられる。
【００３５】
また、蒸発材料として用いられる金属材料の種類も特に限定されず、電子ビーム蒸着が可能な種々の金属材料が用いられる。本実施形態では、例えば、錫（Ｓｎ）、タンタル（Ｔａ）、アルミニウム（Ａｌ）、リチウム（Ｌｉ）、インジウム（Ｉｎ）等のバルク状で比較的軟らかい金属材料が用いられる。
【００３６】
供給ユニット３４は、溶解炉３２に取り付けられ、溶解炉３２から容器Ｈへ溶湯Ｍ１を供給するように構成される。供給ユニット３４は、出湯機構３５と、ガイド部材３６とを有する。
【００３７】
出湯機構３５は、溶解炉３２内の蒸発材料の溶湯Ｍ１から所定量の溶湯Ｍ２を溶解炉３２の外部へ排出することが可能に構成される。ガイド部材３６は、溶解炉３２の底部に設けられ、溶解炉３２の外部へ排出された上記所定量の溶湯Ｍ２を容器Ｈへ誘導することが可能に構成される。
【００３８】
図２Ａ，Ｂは、溶解炉３２および出湯機構３５の構成を概略的に示す要部の側断面図である。
【００３９】
図２Ａに示すように、溶解炉３２は、ヒータ（加熱線）３２１を内蔵する炉壁３２２と、冷媒循環通路３２３を内蔵するジャケット部３２４と、ライニング材３２５とを有する。ジャケット部３２４は、炉壁３２２の熱が溶解炉３２１の外部へ伝わることを阻止するためのもので、炉壁３２２の外面に設けられている。ライニング材３２５は、炉壁３２２の内面と蒸発材料の溶湯Ｍ１との濡れ性（あるいは親和性）を低下させるためのもので、炉壁３２２の内面に設けられている。ライニング材３２５は、例えばグラファイト等の炭素系材料で構成される。
【００４０】
出湯機構３５は、軸部３５１と、駆動源３５２とを有する。
【００４１】
軸部３５１は、ガイド部材３６の内部に配置され、溶解炉３２の底部を液密に貫通する円柱形の高融点金属材料で構成される。軸部３５１が貫通する溶解炉３２の底孔３２６の内周面は、ライニング材３２５で被覆されており、軸部３５１はそのライニング材３２５の表面に対して軸方向（Ｚ軸方向）に摺動可能に挿通されている。
【００４２】
本実施形態では、軸部３５１の外周面には、その軸心を中心とする環状の凹部３５ｇが設けられている。凹部３５ｇは、所定量の溶湯Ｍ２を収容できる大きさの容積を有する。これにより、軸部３５１が下降した際、図２Ｂに模式的に示すように上記所定量の溶湯Ｍ２を溶解炉３２の外側へ排出することが可能となる。上記所定量は特に限定されず、典型的には、容器Ｈの容量よりも少ない量であり、本実施形態では、約１０ｃｃである。本実施形態のように、凹部３５ｇが環状に設けられていると、溶解炉からの溶湯の収容の際に凹部３５ｇ全体に溶湯が行き渡り易くなり、また凹部３５ｇからの溶湯の排出の際にも、凹部３５ｇ全体から溶湯が排出しやすくなるため、所定量の溶湯の収容、排出を確実に行うことが可能となる。また、凹部３５ｇの断面形状は、図示するように円弧形状（丸溝）であることが好ましく、これにより、さらに凹部３５ｇからの溶湯Ｍ２の排出性が高められる。
【００４３】
なお、軸部３５１の外周部に設けられる凹部３５ｇは、必ずしも、その軸心を中心として外周面に環状に設けられる必要はなく、軸部３５１の外周面に少なくとも一つの凹部が形成されることで所定量の溶湯が収容できる容積を画定できれば、その形状あるいは形態は特に限定されない。例えば、凹部３５ｇは、軸部３５１の周方向に沿って間欠的に設けられた複数の凹部で構成されてもよいし、その周方向に非連続な単一の部分環状溝などで構成されてもよい。
【００４４】
駆動源３５２は、軸部３５１をその軸方向に沿って往復移動させるためのもので、例えば、シリンダ機構、ボールねじ機構等で構成される。駆動源３５２は、図２Ａに示すように凹部３５ｇが溶解炉３２の内部に位置する上昇位置と、図２Ｂに示すように凹部３５ｇが溶解炉３２の外部に位置する下降位置との間で、軸部３５１を昇降させることが可能に構成される。
【００４５】
なお、ガイド部材３６の内壁面にもライニング材３２５と同様な材料からなるライニング材で被覆されるのが好ましい。これにより、出湯機構３５で出湯された所定量の溶湯Ｍ２を安定に容器Ｈへ導くことができるため、容器Ｈに到達する溶湯の量のバラツキを抑えることができる。また、ガイド部材３６との接触による蒸発材料Ｍの冷却を防止するため、ガイド部材３６を所定温度以上に維持することが可能な加熱源が設けられてもよい。
【００４６】
次に、支持台３３は、図１に示すように、材料供給室３１の底部近傍に設置されており、複数の容器Ｈを支持することが可能に構成される。本実施形態において支持台３３は、複数の容器Ｈを支持した状態で、ＸＹ平面内において回転軸Ａ３のまわりに回転可能な円盤状のインデックステーブルを含む。支持台３３は、冷却水等の冷媒が循環可能な冷却機構を内蔵しており、複数の容器Ｈは、支持台３３の上面において同一円周上に所定の間隔をおいて配置される。支持台３３上に配置可能な容器Ｈの数は特に限定されず、１個でもよいが、典型的には複数個である。
【００４７】
支持台３３は、任意の１つの容器Ｈを待機位置Ｐ３から供給位置Ｐ４へ順次供給する。待機位置Ｐ３は、蒸発材料Ｍの注湯前又は注湯後の容器Ｈを一時的に待機させる１つ又は２つ以上の位置であって、蒸着部１０との間で蒸発材料Ｍを容器Ｈとともに受け渡す位置を含む。供給位置Ｐ４は、出湯機構３５から所定量の溶湯Ｍ２が供給（注湯）される位置であり、本実施形態では図１に示すように、ガイド部材３６の出口とＺ軸方向に対向する位置に設定される。
【００４８】
材料供給部３０はさらに、センサ３７と、コントローラ３８とを有する。
【００４９】
センサ３７は、材料供給室３１の上部に設けられた透明板からなる窓の外側に配置されており、蒸着部１０から待機位置Ｐ３へ搬送された使用済みの容器Ｈ内の蒸発材料Ｍの残量を検出し、その検出信号をコントローラ３８へ出力する。コントローラ３８は、センサ３７の出力に基づき、供給位置Ｐ４において当該検出対象の容器Ｈへ供給される溶湯Ｍ１の供給量（本実施形態では軸部３５１の昇降回数）を決定する。センサ３７の種類は特に限定されず、例えば、カメラ等の画像センサ、レーザ変位計等の測距センサが用いられる。
【００５０】
コントローラ３８は、典型的には、ＣＰＵやメモリ等を内蔵するコンピュータで構成され、材料供給部３０および搬送部４０の動作を制御する。なお、コントローラ３８は、蒸着部１０を含む蒸着装置１００全体の動作を制御する上位コントローラとして構成されてもよい。
【００５１】
（搬送部）
搬送部４０は、搬送室４１と、搬送ユニット４２とを有する。
【００５２】
搬送室４１は、蒸着室１１と材料供給室３１との間に配置されており、ゲートバルブＶ１，Ｖ２を介して蒸着室１１および材料供給室３１にそれぞれ接続されている。搬送室４１は、第３の真空排気系５３に接続されており、内部が所定の減圧雰囲気に排気または維持されることが可能に構成されている。
【００５３】
搬送ユニット４２は、搬送室４１の底部に設置される。搬送ユニット４２は、容器Ｈのフランジ部Ｆｈを掬い上げることが可能なハンド部４２１と、ハンド部４２１をＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸の３軸方向、ならびにＺ軸まわりに搬送可能な多関節アーム部４２２とを有する。搬送ユニット４２は、例えば、ＳＣＡＲＡ型、フログレグ型等の搬送ロボットで構成される。
【００５４】
［蒸着装置の動作］
次に、以上のように構成される蒸着装置１００の典型的な動作について説明する。
【００５５】
蒸着室１１、材料供給室３１および搬送室４１は、第１〜第３の真空排気系５１〜５３を介して所定の圧力に減圧、維持されている。ゲートバルブＶ１，Ｖ２は閉じられており、各室は雰囲気的に遮断されている。なお、ゲートバルブＶ１，Ｖ２は搬送室４１のロードロック機能を実現するためのものであるため、以下の説明では詳述せずとも、両ゲートバルブＶ１，Ｖ２は同時に開放しないように制御される。
【００５６】
（材料供給工程）
材料供給部３０において、溶解炉３２は、内部にバルク状の蒸発材料Ｍを収容した状態で、材料供給室３１とともに減圧されており、その減圧雰囲気内で、蒸発材料Ｍが溶解される。支持台３３上には、複数の空の容器Ｈが支持台３３上の待機位置Ｐ３および供給位置Ｐ４にそれぞれセットされる。蒸発材料Ｍの溶解後、供給位置Ｐ４上の容器Ｈには、供給ユニット３４を介して溶解炉３２から蒸発材料Ｍの溶湯Ｍ１が供給される。
【００５７】
具体的には、出湯機構３５の軸部３５１が図２Ａに示す上昇位置から図２Ｂに示す下降位置へ移動することで、凹部３５ｇ内に収容された所定量（約１０ｃｃ）の溶湯Ｍ２がガイド部材３６を介して容器Ｈへ供給される。軸部３５１の昇降動作は、容器Ｈへ供給される蒸発材料が最大充填量に達するまで繰り返される。例えば、容器Ｈへ供給される蒸発材料の最大充填量を１００ｃｃとすると、軸部３５１の昇降動作は１０回繰り返されることになる。
【００５８】
供給位置Ｐ４上の容器Ｈへ蒸発材料の溶湯Ｍ１が供給された後、支持台３３が所定角度回転し、待機位置Ｐ３上の容器Ｈが供給位置Ｐ４へ順次移動して、上述した蒸発材料Ｍ１の出湯動作がそれぞれ行われる。供給位置Ｐ４で溶湯Ｍ１の供給を受けた容器Ｈは、待機位置Ｐ３へ移動し、その容器Ｈ内の溶湯Ｍ１は支持台３３上で冷却されて凝固する。したがって当該容器Ｈには、蒸発材料Ｍのインゴット（塊状物）が保持されることになる。
【００５９】
搬送室４１から搬送ユニット４２のハンド部４２１が材料供給室３１内へ進入し、支持台３３上の待機位置Ｐ３で待機する蒸発材料Ｍがそれぞれ収容する容器Ｈとともに蒸着室１１へ搬送される。その後、当該蒸発材料Ｍを収容する容器Ｈが蒸着室１１の支持台１３の待機位置Ｐ１へ搬送される。
【００６０】
容器Ｈが支持台１３の待機位置Ｐ１へ搬送されると、当該容器Ｈ１は支持台１３の回転により蒸発位置Ｐ２へ移動する。一方、搬送ユニット４２は材料供給室３１内へ戻り、支持台３３上の待機位置Ｐ３で待機する蒸発材料Ｍ（インゴット）を収容した２つ目の容器Ｈを把持して、再び蒸着室１１内へ進入し、支持台１３上の待機位置Ｐ１へ当該容器Ｈを載置する。以後この動作が、支持台１３が支持できる容器Ｈの数に達するまで繰り返される。
【００６１】
（蒸着工程）
蒸着室１１においては、基板保持部１２に基板Ｓが成膜面を下向きにして保持されている。蒸発材料Ｍを収容した容器Ｈが蒸発位置Ｐ２へ移動した後、電子銃１４から電子ビームＥが当該容器Ｈ内の蒸発材料Ｍへ向けて照射される。電子ビームＥが照射された蒸発材料Ｍは再溶融し、蒸発材料Ｍの蒸気（蒸発粒子）Ｍ３が生成される。基板保持部１２は回転軸Ａ１のまわりに所定速度で回転し、蒸気Ｍ３は、基板保持部１２とともに回転する基板Ｓの成膜面に堆積する。これにより、基板Ｓの成膜面に蒸発材料Ｍの蒸着膜が形成される。
【００６２】
蒸着処理の継続により、蒸発位置Ｐ２上の容器Ｈ内の蒸発材料Ｍが消費される。蒸発材料Ｍの残量が所定以下になると、蒸発レートの変動を招いて安定した成膜処理を行うことが困難となる。そこで、蒸発材料Ｍの残量が所定以下となると、支持台１３の回転により、蒸発位置Ｐ２上の使用済の蒸発材料Ｍと、待機位置Ｐ１上の未使用の蒸発材料Ｍとが交換される。その後、新しく蒸発位置Ｐ２へ移動した蒸発材料Ｍを用いて、基板Ｓの成膜処理が再開される。なお、この蒸発材料Ｍの交換作業は、典型的には、基板Ｓの入れ替え時に行われる。
【００６３】
（材料再供給工程）
支持台１３上の蒸発材料Ｍがすべて使用済になると、あるいは未使用の蒸発材料Ｍの数が所定以下になると、後述するように、各容器Ｈが蒸着室１１から材料供給室３１へ搬出され、代わりに、未使用の新しい蒸発材料Ｍを収容する容器が材料供給室３１から蒸着室１１へ搬入される。
【００６４】
搬送ユニット４２は、支持台１３上の待機位置Ｐ１で待機している使用済みの蒸発材料Ｍを、それを収容する容器Ｈとともに材料供給室３１へ搬送する。搬送ユニット４２により材料供給室３１内の支持台３３の待機位置へ搬送された容器Ｈは、センサ３７によって蒸発材料Ｍの残量が測定された後、支持台３３の回転により供給位置Ｐ４へ移動される。代わって待機位置Ｐ３には、あらかじめ蒸発材料Ｍが最大充填量まで供給された容器Ｈが移動し、当該容器Ｈが搬送ユニット４２を介して蒸着室１１へ搬送される。
【００６５】
供給位置Ｐ４へ移動した容器Ｈには、蒸発材料Ｍの溶湯Ｍ１が容器Ｈの最大充填量に達するまで出湯機構３５により所定量ずつ供給される。このとき、センサ３７で計測された当該容器Ｈにおける蒸発材料の残量データを基に、出湯機構３５の動作（軸部３５１の昇降動作回数）が決定される。
【００６６】
以後、上述の動作が繰り返されることで、使用済みの蒸発材料Ｍを収容する容器Ｈに対して、新しく蒸発材料Ｍが最充填される。蒸発材料Ｍが最充填された容器Ｈは、搬送ユニット４２により、所定のタイミングで（蒸着部１０における基板Ｓの入れ替え時に）、蒸着室１１へ搬送される。
【００６７】
以上のように、本実施形態においては、例えば、以下のような作用効果を得ることができる。
【００６８】
材料供給室３１が減圧雰囲気に維持可能に構成されているため、蒸着室１１を大気に開放することなく、蒸発材料Ｍを蒸着室１１へ搬送することができる。
また、蒸着室１１へ搬送される蒸発材料Ｍは、溶解炉３２から溶湯状態で容器Ｈへ供給され、かつ当該容器Ｈ内で凝固したインゴットであり、容器Ｈとともに蒸着室１１へ搬送され、その状態で蒸着室１１にて再加熱されて蒸発させられる。したがって、蒸発材料Ｍの形状加工が不要となり、比較的軟らかい金属材料でも蒸発材料Ｍとして安定に供給することが可能となる。
さらに、蒸発材料Ｍは容器Ｈ単位で搬送されるため、蒸発レートを変動させることなく、蒸発材料Ｍを蒸着室１１へ供給することが可能となる。
そして、蒸発材料Ｍの溶解から、容器Ｈ内への供給、蒸着室１１への搬送が真空一貫で行われるため、蒸発材料Ｍの酸化や水分の付着による劣化等が防止されて、高品質の蒸発材料Ｍを蒸着室１１へ安定に供給することが可能となる。
【００６９】
本実施形態においては、材料供給室３１内の支持台３３が、複数の容器Ｈを順に、供給位置Ｐ４へ移動させることが可能なインデックステーブルを含む。これにより、蒸着室１１へ供される蒸発材料Ｍを効率よく準備することができるため、蒸着室１１への蒸発材料Ｍの補給に要する時間の短縮を図ることができる。
【００７０】
蒸着室１１内の支持台１３についても同様に、複数の容器Ｈを順に、電子銃１４からの電子ビームＥの照射位置へ移動させることが可能なインデックステーブルを含むため、蒸着処理に必要な蒸発材料Ｍを確保でき、生産性の向上を図ることが可能となる。
【００７１】
本実施形態において、出湯機構３５は、蒸発材料の溶湯を所定量ずつ容器Ｈへ供給するように構成されているため、容器Ｈごとの蒸発材料Ｍの供給量のばらつきを抑えることができる。したがって、蒸発材料Ｍの量のバラツキに起因する容器ごとの蒸発レートのばらつきも防止することが可能となる。
【００７２】
さらに以上の実施形態では、搬送ユニット４２が、蒸着室１１および材料供給室３１とは別途独立して真空雰囲気を維持可能な搬送室４１の内部に設置されている。このため、材料供給室３１と搬送室４１とが雰囲気的に遮断可能となり、蒸着室１１内の雰囲気汚染あるいはコンタミネーションを防止することができる。
【００７３】
＜第２の実施形態＞
図３は、本発明の他の実施形態に係る材料供給機構における蒸発材料の溶湯の供給ユニットの構成を概略的に示す側断面図である。
以下、第１の実施形態と異なる構成について主に説明し、上述の実施形態と同様の構成については同様の符号を付しその説明を省略または簡略化する。
【００７４】
本実施形態の供給ユニット６４は、出湯機構６５と、出湯口６６２を有するガイド部材６６とを有する。出湯機構６５は、軸部６５１と、貯留部６５２と、駆動源６５３とを有する。
【００７５】
貯留部６５２は、溶解炉３２の底部に設けられ、蒸発材料Ｍの溶湯Ｍ１を所定の量だけ貯留可能に構成される。貯留部６５２は、上端部および下端部に軸部６５１が貫通する貫通孔６５２ａ，６５２ｂをそれぞれ有する
【００７６】
軸部６５１は、溶解炉３２の底部、ガイド部材６６および貯留部６５２に対して液密に貫通し、これらに対して軸方向に摺動可能に構成される。軸部６５１は、第１の実施形態と同様に、その外周面に軸心を中心とする環状の凹部６５ｇを有する。凹部６５ｇのＺ軸方向に沿った開口幅ｚ１は、貯留部６５２のＺ軸方向に沿った高さ寸法ｚ２よりも小さく設定される。このため、凹部６５ｇおよび貫通孔６５２ａを介して溶解炉３２と貯留部６５２とが相互に連通している間は、貫通孔６５２ｂは軸部６５１の外周面で遮蔽される。一方、凹部６５ｇおよび貫通孔６５２ｂを介して貯留部６５２とガイド部材６６とが相互に連通している間は、貫通孔６５２ａは軸部６５１の外周面で遮蔽される。
【００７７】
駆動源６５３は、第１の実施形態と同様に構成され、溶解炉３２の底部、ガイド部材６６および貯留部６５２に対して昇降移動させることが可能に構成される。駆動源６５３は、図中実線で示すように、凹部６５ｇを介して溶解炉３２から貯留部６５２へ溶湯Ｍ１を供給する第１の位置と、図中二点鎖線で示すように、凹部６５ｇを介して貯留部６５２からガイド部材６６の内部へ溶湯Ｍ１を供給する第２の位置との間にわたって、軸部６５１を移動可能に構成される。
【００７８】
なお、貯留部６５２およびガイド部材６６の内壁面は、溶解炉３２と同様に、溶湯Ｍ１との親和性を低下させるためのライニング材で被覆される。これにより、出湯機構６５で出湯された所定量の溶湯Ｍ２を安定に容器Ｈへ導くことができるため、容器Ｈに到達する溶湯の量のバラツキを抑えることができる。また、ガイド部材６６との接触による蒸発材料Ｍの冷却を防止するため、ガイド部材６６を所定温度以上に維持することが可能な加熱源６６１が設けられている。
【００７９】
以上のように構成される本実施形態の供給ユニット６４においても、上述の第１の実施形態と同様に、軸部６５１の１回の昇降動作によって、溶解炉３２内から容器Ｈへ所定量の溶湯を高精度かつ安定に供給することが可能となる。上記所定量は、貯留部６５２の内部容積に応じて任意に設計することができるため、比較的大容量の溶湯を一度に容器Ｈへ供給したいという要求にも十分に対応することが可能となる。
【００８０】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく種々変更を加え得ることは勿論である。
【００８１】
例えば以上の実施形態では、蒸着部１０における蒸発源が電子ビーム蒸発源で構成される場合を例に挙げて説明したが、これに限られず、抵抗加熱式あるいは誘導加熱式蒸発源で構成されてもよい。この場合、本発明は、これらの蒸発源に供給される蒸発材料の供給装置として適用可能である。
【符号の説明】
【００８２】
１０…蒸着部
１１…蒸着室
１３…支持台
２０…材料供給機構
３０…材料供給部
３１…材料供給室
３２…溶解炉
３３…支持台
３４…供給ユニット
３５，６５…出湯機構
３６，６６…ガイド部材
４０…搬送部
４１…搬送室
４２…搬送ユニット
１００…蒸着装置
Ｈ…容器
Ｍ…蒸発材料
Ｍ１，Ｍ２…溶湯
Ｍ３…蒸気
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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