(57)【要約】【課題】蒸着方法の提供。【解決手段】所定の圧力、温度、時間で、粉末状の蒸着材料を加圧して緻密状となし、加圧後の蒸着材料を蒸着する時に、加圧後の蒸着材料が粉末状よりも緻密で、単位体積に多くの質量の蒸着材料を収容できることから、蒸着材料の交換の回数を減らし、作業時間を節約し、工程不良率が増加する機会を減らせるようにし、且つ加圧後の蒸着材料が均一で緻密であり、蒸着材料間に空隙がないことから、空隙の形成する熱伝導効果不良の状況をなくし、加圧後の緻密状の蒸着材料により各蒸着材料間の熱伝導効率を高め、加熱に用いるエネルギー資源を節約し、並びに蒸着材料加圧時にその結晶性質を制御することにより、蒸着材料の結晶性質を一致させて加熱パワーを安定させ、蒸着により堆積される薄膜の厚さの制御を正確に行えるようにする。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の圧力、温度及び時間で、先ず粉末状の蒸着材料（１０）を加圧して緻密状となし、加圧後の蒸着材料（１０）を蒸着する時、加圧後の蒸着材料（１０）が粉末状より緻密となることにより、単位体積に多くの質量の蒸着材料（１０）を収容できるようにし、加圧後の蒸着材料（１０）が均一で緻密であることにより、熱伝導効率を高め、加熱パワーを安定させる蒸着方法において、
ａ．粉末状の蒸着材料（１０）を、所定の圧力、温度及び時間で加圧して緻密状となす工程、
ｂ．工程ａで形成した蒸着材料（１０）をベルジャ（２０）内の坩堝（２１）に装填し、且つベルジャ（２０）内に蒸着により薄膜を形成する必要のある基板（３０）を置く工程、
ｃ．真空システムを利用しベルジャ（２０）内を減圧し真空状態となす工程、
ｄ．加熱装置で工程ｂの蒸着材料（１０）を加熱し、蒸着材料（１０）を昇華させて単原子となし基板（３０）に到達させる工程、
ｅ．蒸着完成し、必要な薄膜を形成した基板（３０）を得る工程、
以上の工程を具えたことを特徴とする、蒸着方法。
【請求項２】
請求項１に記載の蒸着方法において、蒸着材料（１０）が金属、有機或いは無機材料とされたことを特徴とする、蒸着方法。
【請求項３】
請求項１に記載の蒸着方法において、所定の圧力が５０００ポンド／平方英インチから５００００ポンド／平方英インチとされ、必要な蒸着材料（１０）の結晶格子形式と緻密程度により、及び、蒸着材料（１０）の性質に影響を与えないよう調整されることを特徴とする、蒸着方法。
【請求項４】
請求項１に記載の蒸着方法において、所定の温度が２０℃から１２０℃とされ、必要な蒸着材料（１０）の結晶格子形式と緻密程度により、及び、蒸着材料（１０）の性質に影響を与えないよう調整されることを特徴とする、蒸着方法。
【請求項５】
請求項１に記載の蒸着方法において、所定の時間が２０分から６０分とされ、必要な蒸着材料（１０）の結晶格子形式と緻密程度により、及び、蒸着材料（１０）の性質に影響を与えないよう調整されることを特徴とする、蒸着方法。
【請求項６】
請求項１に記載の蒸着方法において、緻密状態様が顆粒状或いは錠状とされたことを特徴とする、蒸着方法。
【請求項７】
請求項１に記載の蒸着方法において、基板（３０）がシリコンウエハー、金属、有機或いは無機材料とされたことを特徴とする、蒸着方法。
【請求項８】
請求項１に記載の蒸着方法において、真空状態の真空度が蒸着材料（１０）の性質と基板性質により調整されることを特徴とする、蒸着方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は一種の蒸着方法に係り、特に、粉末状の蒸着材料を用いて蒸着する時の工程方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
機械工業、電子工業或いは半導体工業領域にあって、使用する材料にある種の特性を付与するために、材料表面に各種の方法で被膜（一層の薄膜）が形成される。例えばこの薄膜が原子層の過程で形成される時、一般にこのような薄膜堆積は蒸着処理と称される。蒸着処理を採用する時、原子或いは分子のレベルで蒸着粒子を制御してそれに被膜を形成させ、これにより熱平衡状態では得られない特殊構造及び機能を具えた被膜を得ることができる。
【０００３】
薄膜堆積は現在最も普及している表面処理方法の一つであり、装飾品、食器、工具、型、半導体装置等の表面処理に応用され、各種金属材料、超硬合金、セラミック材料及びウエハー基板の表面に一層の同質或いは異質材料薄膜を成長させる工程により、美観を増したり、耐磨耗性や耐熱性、耐腐蝕性を高めることができる。
【０００４】
薄膜堆積は堆積過程中に、化学反応のメカニズムを含むか否かにより、物理気相成長法（Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ；ＰＶＤ）と化学気相成長法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ；ＣＶＤ）に分けられ、前者は通常物理蒸着と、後者は化学蒸着と称される。
【０００５】
薄膜の成長は一連の複雑な過程により構成され、まず基板に到達する蒸着材料の単原子を縦向に運動エネルギー発散させ、単原子を基板に吸着させ、これらの単原子は基板表面で薄膜形成に必要な化学反応を発生し、これにより形成する薄膜を組成する単原子は基板表面で拡散運動し、この現象は吸着単原子の表面遷移とされ、原子が相互に衝突する時に結合して原子団を形成する過程はいわゆる核形成と称され、原子団が一定の大きさになってはじめて持続的に不断に安定成長する。小原子団は相互に重合して大きな原子団を形成する傾向にあり、このため全体のエネルギーが減り、原子団の不断の成長によりアイランドが形成され、アイランドの間の隙間に原子が補填されることによりアイランドが相互に接合されて全体の連続する薄膜が形成され、基板と結合できない原子は基板表面より離脱して自由原子となり、この工程は原子の吸解と称される。物理気相成長と化学気相成長の差別は、物理気相成長法の吸着と吸解は物理性の吸着と吸解作用であり、化学気相成長法の吸着と吸解は化学性の吸着と吸解反応であることである。
【０００６】
堆積技術と堆積パラメータの差異により、堆積薄膜の構造は、単結晶、多結晶、アモルファスの構造となり、単結晶薄膜の堆積は集積回路工程中で特に重要であり、いわゆるエピタキシーとされ、ウエハー基板に較べ、エピタキシャル成長した半導体薄膜の長所は、堆積過程中に直接ドナー或いはアクセプタをドープでき、これにより正確に薄膜中のドーパント分布を制御でき、且つ酸素と炭素等の不純物を含まないことである。
【０００７】
蒸着方法は、蒸着を行うベルジャと、蒸着に必要な真空度を提供する真空システムで組成されている。ベルジャ内にあって、固体の堆積材料、いわゆる蒸着材料は、坩堝内に放置され、且つこの坩堝は導電材料で形成され、外界の直流電源に連接されている。適当な電流が坩堝に流された後、坩堝が抵抗効果により発生する熱が、坩堝内の蒸着材料を加熱し、蒸着材料を融点まで加熱が行われる。このときもともと固体の蒸着源の蒸発能力は非常に強く、これらの蒸発させられた蒸着材料原子を利用し、蒸着源上方のあまり遠くない所に置かれた基板に薄膜を堆積させることができる。
【０００８】
上述の真空蒸着法のほか、高温材料の蒸着には、通常電子ビーム蒸着法（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｂｅａｍ  Ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ；ＥＢＥ）が用いられる。その基本原理は上述の真空蒸着法と完全に同じであり、異なる所は、ＥＢＥでは電子ビームを利用して蒸着材料を加熱し、且つ加熱の範囲を蒸着材料表面の極めて小さい区域に極限でき、これにより全体の蒸着材料に対する加熱を行わずに薄膜の堆積を行えることである。
【０００９】
現在の蒸着方式はいずれも粉末状の蒸着材料を坩堝に装填し、低圧環境下で加熱昇華させて蒸着の目的を達成する。しかし蒸着材料は粉末状とされているためにその組織は比較的ばらばらで、各蒸着材料の間に空隙があり、このためこの空隙が熱伝導効果の不良をもたらし、特に蒸着時の真空状態下にあって、熱伝導効果の不良の状況がさらに明らかとなる。
【００１０】
蒸着材料が粉末状を呈しているためにその組織がばらばらであるため、その単位体積あたりの質量は有限で、このため蒸着材料の交換回数が増加し、蒸着時に蒸着材料を交換する必要が生じた時にはベルジャのゲートを開けなければならず、一旦ゲートを開けると温度が下がり加圧されるため、蒸着材料を交換した後には再度減圧し加熱しなければならない。このような動作フローは時間を浪費するだけでなく、工程不良の確率を増した。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の主要な目的は、上述の従来の技術の欠点を解決し、欠点の存在を無くすことにあり、即ち、本発明は一種の蒸着方法を提供し、それは、所定の圧力、所定の温度及び必要な時間で、粉末状の蒸着材料を加圧して緻密状となし、加圧後の蒸着材料を蒸着する時に、加圧後の蒸着材料が粉末状よりも緻密で、単位体積に多くの質量の蒸着材料を収容できることから、蒸着材料の交換の回数を減らし、作業時間を節約し、工程不良率が増加する機会を減らせるようにし、且つ加圧後の蒸着材料が均一で緻密であり、蒸着材料間に空隙がないことから、空隙の形成する熱伝導効果不良の状況をなくし、加圧後の緻密状の蒸着材料により各蒸着材料間の熱伝導効率を高め、これにより熱伝導速度を高めて、加熱に用いるエネルギー資源を節約し、並びに蒸着材料加圧時にその結晶性質を制御することにより、蒸着材料の結晶性質を一致させて加熱パワーを安定させ、蒸着により堆積される薄膜の厚さの制御を正確に行えるようにする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、所定の圧力、温度及び時間で、先ず粉末状の蒸着材料（１０）を加圧して緻密状となし、加圧後の蒸着材料（１０）を蒸着する時、加圧後の蒸着材料（１０）が粉末状より緻密となることにより、単位体積に多くの質量の蒸着材料（１０）を収容できるようにし、加圧後の蒸着材料（１０）が均一で緻密であることにより、熱伝導効率を高め、加熱パワーを安定させる蒸着方法において、
ａ．粉末状の蒸着材料（１０）を、所定の圧力、温度及び時間で加圧して緻密状となす工程、
ｂ．工程ａで形成した蒸着材料（１０）をベルジャ（２０）内の坩堝（２１）に装填し、且つベルジャ（２０）内に蒸着により薄膜を形成する必要のある基板（３０）を置く工程、
ｃ．真空システムを利用しベルジャ（２０）内を減圧し真空状態となす工程、
ｄ．加熱装置で工程ｂの蒸着材料（１０）を加熱し、蒸着材料（１０）を昇華させて単原子となし基板（３０）に到達させる工程、
ｅ．蒸着完成し、必要な薄膜を形成した基板（３０）を得る工程、
以上の工程を具えたことを特徴とする、蒸着方法としている。
請求項２の発明は、請求項１に記載の蒸着方法において、蒸着材料（１０）が金属、有機或いは無機材料とされたことを特徴とする、蒸着方法としている。
請求項３の発明は、請求項１に記載の蒸着方法において、所定の圧力が５０００ポンド／平方英インチから５００００ポンド／平方英インチとされ、必要な蒸着材料（１０）の結晶格子形式と緻密程度により、及び、蒸着材料（１０）の性質に影響を与えないよう調整されることを特徴とする、蒸着方法としている。
請求項４の発明は、請求項１に記載の蒸着方法において、所定の温度が２０℃から１２０℃とされ、必要な蒸着材料（１０）の結晶格子形式と緻密程度により、及び、蒸着材料（１０）の性質に影響を与えないよう調整されることを特徴とする、蒸着方法としている。
請求項５の発明は、請求項１に記載の蒸着方法において、所定の時間が２０分から６０分とされ、必要な蒸着材料（１０）の結晶格子形式と緻密程度により、及び、蒸着材料（１０）の性質に影響を与えないよう調整されることを特徴とする、蒸着方法としている。
請求項６の発明は、請求項１に記載の蒸着方法において、緻密状態様が顆粒状或いは錠状とされたことを特徴とする、蒸着方法としている。
請求項７の発明は、請求項１に記載の蒸着方法において、基板（３０）がシリコンウエハー、金属、有機或いは無機材料とされたことを特徴とする、蒸着方法としている。
請求項８の発明は、請求項１に記載の蒸着方法において、真空状態の真空度が蒸着材料（１０）の性質と基板性質により調整されることを特徴とする、蒸着方法としている。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の製造フローチャートである。図示されるように、本発明の蒸着方法によると、所定の圧力、温度及び必要な時間で、先ず粉末状の蒸着材料（１０）を加圧して緻密状となし、加圧後の蒸着材料（１０）を蒸着する時、加圧後の蒸着材料（１０）が粉末状より緻密であることにより、単位体積に多くの質量の蒸着材料（１０）を収容できるようにし、加圧後の蒸着材料（１０）が均一で緻密であることにより、熱伝導効率を高め、加熱パワーを安定させる。
【００１４】
本発明の蒸着方法は以下の工程を含む。
ａ．粉末状の蒸着材料（１０）を、所定の圧力、温度及び時間で加圧して緻密状となす工程。そのうち、所定の圧力が５０００ポンド／平方英インチから５００００ポンド／平方英インチとされ、所定の温度が２０℃から１２０℃とされ、所定の時間が２０分から６０分とされ、必要な蒸着材料（１０）の結晶格子形式と緻密程度により、及び、蒸着材料（１０）の性質に影響を与えないよう調整され、その緻密状態様は顆粒状或いは錠状とされる。
ｂ．図２は本発明の蒸着表示図であり、図示されるように、工程ａで形成した蒸着材料（１０）をベルジャ（２０）内の坩堝（２１）に装填し、且つベルジャ（２０）内に蒸着により薄膜を形成する必要のある基板（３０）を置く工程。
ｃ．真空システム（４０）を利用しベルジャ（２０）内を減圧し真空状態となす工程。この真空状態の真空度は蒸着材料（１０）の性質と基板性質により調整される。
ｄ．加熱装置で工程ｂの蒸着材料（１０）を加熱し、蒸着材料（１０）を昇華させて単原子となし基板（３０）に到達させる工程。単原子は基板（３０）表面で移動するか或いは基板（３０）表面より再び蒸発し、単原子が基板（３０）に衝突して結合し堆積物を形成し、該堆積物の成長と集中により連続する薄膜が形成される。
ｅ．蒸着工程を完成し、必要な薄膜を形成した基板（３０）を得る工程。
【００１５】
上述の工程中の蒸着材料（１０）は、金属、有機或いは無機材料とされる。
【００１６】
以上の実施例は本発明の実施範囲を限定するものではなく、本発明に基づきなしうる細部の修飾或いは改変は、いずれも本発明の請求範囲に属するものとする。
【００１７】
【発明の効果】
本発明は一種の蒸着方法を提供し、それは、所定の圧力、所定の温度及び必要な時間で、粉末状の蒸着材料を加圧して緻密状となし、加圧後の蒸着材料を蒸着する時に、加圧後の蒸着材料が粉末状よりも緻密で、単位体積に多くの質量の蒸着材料を収容できることから、蒸着材料の交換の回数を減らし、作業時間を節約し、工程不良率が増加する機会を減らせるようにし、且つ加圧後の蒸着材料が均一で緻密であり、蒸着材料間に空隙がないことから、空隙の形成する熱伝導効果不良の状況をなくし、加圧後の緻密状の蒸着材料により各蒸着材料間の熱伝導効率を高め、これにより熱伝導速度を高めて、加熱に用いるエネルギー資源を節約し、並びに蒸着材料加圧時にその結晶性質を制御することにより、蒸着材料の結晶性質を一致させて加熱パワーを安定させ、蒸着により堆積される薄膜の厚さの制御を正確に行えるようにする。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の製造フローチャートである。
【図２】本発明の蒸着表示図である。
【符号の説明】
１０  蒸着材料
２０  ベルジャ
２１  坩堝
３０  基板
４０  真空システム
５０  加熱装置
【図１】
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【図２】
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