(57)【要約】【課題】装置を大型化することなく成膜の均質性が維持できる、生産性の良い真空蒸着装置及び真空蒸着方法を得る。【解決手段】蒸発源１１４に対向するドーム型円盤１４上に、ドーム型円盤１４の中心１４ａを中心とする２つの同心円の一部を扇形に切り取ってその外側及び内側の円のそれぞれの端部をＵ字型に接続した形状の環状走路１４１を設置する。そして、この環状走路１４１上に複数の半導体基板１１２を保持し、これら半導体基板１１２を自転させながら環状走路１４１に沿って移動させる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に蒸発源を有する真空槽内にこの蒸発源と対向させて前記蒸発源の上方に被蒸着部材を配置し、蒸発源からの蒸発流により被蒸着部材に成膜する真空蒸着装置において、
前記真空槽内にあらかじめ設定された環状走路を備え、この環状走路に沿って前記被蒸着部材を移動させることを特徴とする真空蒸着装置。
【請求項２】
前記被蒸着部材は、前記環状走路に沿って移動中は、自転することを特徴とする請求項１に記載の真空蒸着装置。
【請求項３】
前記被蒸着部材は表面の少なくとも一部が平面に形成され、前記蒸発源から前記平面への法線が常に存在するように、前記蒸発源と前記被蒸着部材とを対向させたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の真空蒸着装置。
【請求項４】
内部に蒸発源を有する真空槽内にこの蒸発源と対向させて前記蒸発源の上方に被蒸着部材を配置し、蒸発源からの蒸発流により被蒸着部材に成膜する真空蒸着方法において、
前記真空槽内にあらかじめ設定された環状走路に沿って前記被蒸着部材を移動させることを特徴とする真空蒸着方法。
【請求項５】
前記被蒸着部材は、前記環状走路に沿って移動中は、自転することを特徴とする請求項４に記載の真空蒸着方法。
【請求項６】
前記被蒸着部材は表面の少なくとも一部が平面に形成され、前記蒸発源から前記平面への法線が常に存在するように、前記蒸発源と前記被蒸着部材とを対向させたことを特徴とする請求項４または請求項５に記載の真空蒸着方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被蒸着部材を真空槽内で回転移動させながら成膜する真空蒸着装置及び真空蒸着方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
薄膜形成技術の一つである真空蒸着技術は、半導体集積回路や高密度情報記憶媒体などの電子部品の製造にとどまらず、機械部品の表面改質や超伝導薄膜のような新しい電子素子の開発など、幅広い用途に活用されている。
【０００３】
図３に、例えば半導体基板上に金属電極を形成する、電子ビーム加熱方式による従来の真空蒸着装置の構成の一例を示す。この装置は、蒸着チャンバー１１、高真空ポンプ部１２、及び電子ビーム制御部１３から構成されている。
【０００４】
蒸着チャンバー１１内の上部には複数枚の半導体基板１１２を保持するドーム型円盤１１１が設置されている。このドーム型円盤１１１は、一回の蒸着プロセスで複数枚の半導体基板１１２へ同時に蒸着することができるように構成されている。すなわち、例えば図４に示すように、中心がドーム型円盤１１１の中心１１３と一致する円１１１ａの円周上に複数枚の半導体基板１１２を配置し、保持する。また、ドーム型円盤１１１の中心１１３の鉛直下方の蒸着チャンバー１１底部には、蒸発源１１４が設置されている。
【０００５】
この装置で蒸着を行なうには、まず被蒸着部材である半導体基板１１２をドーム型円盤１１１にセットし、この半導体基板１１２を加熱しながら高真空ポンプ部１２により蒸着チャンバー１１内の排気を行なう。次に、蒸着チャンバー１１内が所定の真空状態になった後に蒸発物質１１４ａを予備加熱するため、シャッター１１７を閉じたまま、電子ビーム制御部１３からの制御により蒸着チャンバー１１の底部に設置されているフィラメント１１５を加熱して熱電子を発生させ、電磁マグネット１１６により電子ビーム１１５ａを形成して蒸発源１１４に配置された蒸発物質１１４ａに照射し、これを加熱する。そして予備加熱が完了するとシャッター１１７を開け、蒸発源１１４から発生した蒸発流１１４ｂが半導体基板１１２に到達して蒸着膜が形成され、その成膜状態は膜厚モニタ１１８によりモニタされる。
【０００６】
このように、前述の真空蒸着装置においては、ドーム型円盤１１１に保持された半導体基板１１２と蒸発源１１４とが蒸着チャンバー１１内で上下に対向して設置され、蒸発源１１４から上方向への蒸発流１１４ｂにより半導体基板１１２に成膜されるが、通常、蒸発源１１４からの蒸発流１１４ｂの密度は、蒸着チャンバー１１内で一様ではない。すなわち、蒸発源１１４の直上でその密度が最も高く、ドーム型円盤１１１の周縁部に向かうほど密度は低くなる傾向がある。このため、蒸着膜の厚さは、半導体基板１１２が保持されるドーム型円盤１１１の位置により大きく異なってしまう。
【０００７】
この事象を改善するため、ドーム型円盤１１１を回転させながら半導体基板１１２自身も回転させることにより、ドーム型円盤１１１の円周方向及び半径方向の成膜の不均一性を軽減した、いわゆる自公転型の真空蒸着装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。また、真空蒸着装置にも適用可能な自公転型基板保持装置も提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００８】
上記の自公転型の場合には、図４においてドーム型円盤１１１に保持された半導体基板１１２は、回転駆動部（図示せず）により、その保持された中心１１２ａを軸として自転しながらドーム型円盤の中心１１３を軸として円１１１ａに沿って公転する。
【０００９】
【特許文献１】
特開平１０−２８０１３０号公報（第５頁、図１）
【００１０】
【特許文献２】
特開平８−２５０５７７号公報（第４頁、図１）
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、１バッチの蒸着プロセスの生産性を向上させるべく、より多くの半導体基板をドーム型円盤１１１に保持させたり、あるいは口径がより大きい半導体基板を保持させると、これら基板を配置する円１１１ａの半径が大きくなってドーム型円盤１１１も大型化し、装置全体が大型化する。更に、ドーム型円盤１１１の中心部と周縁部での蒸発源１１４からの蒸発流１１４ｂの密度の差が一層大きくなり、成膜の均質性をますます損なっていた。
【００１２】
また、装置の大型化を避けるために、例えばドーム型円盤１１１上において、公転軌道となる円１１１ａの内側にこれと同心円となる円１１１ｂを設定し、これら２つの公転軌道と蒸発源１１４との距離を最適化した上で、円１１１ｂの円周上にも半導体基板１１２を保持することにより基板枚数を増加させる方法も考えられる。しかしこの場合にも、蒸発源１１４からの蒸発流１１４ｂの密度の方向依存性が蒸発物質１１４ａの種類によって異なるため、蒸発物質１１４ａを変えると均一な蒸着膜を形成することは困難であった。
【００１３】
本発明は上記の事情を考慮してなされたものであり、装置を大型化することなく成膜の均質性を維持できる、生産性の良い真空蒸着装置及び真空蒸着方法を得ることを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の真空蒸着装置は、内部に蒸発源を有する真空槽内にこの蒸発源と対向させて前記蒸発源の上方に被蒸着部材を配置し、蒸発源からの蒸発流により被蒸着部材に成膜する真空蒸着装置において、前記真空槽内にあらかじめ設定された環状走路を備え、この環状走路に沿って前記被蒸着部材を移動させることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の真空蒸着方法は、内部に蒸発源を有する真空槽内にこの蒸発源と対向させて前記蒸発源の上方に被蒸着部材を配置し、蒸発源からの蒸発流により被蒸着部材に成膜する真空蒸着方法において、前記真空槽内にあらかじめ設定された環状走路に沿って前記被蒸着部材を移動させることを特徴とする。
【００１６】
本発明によれば、装置を大型化することなく成膜の均質性を維持できる、生産性の良い真空蒸着装置及び真空蒸着方法を得ることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係る真空蒸着装置及び真空蒸着方法の実施の形態について、図１乃至図２を参照して説明する。なお、図３に示した従来の真空蒸着装置と同一構成には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００１８】
図１は、本発明に係る真空蒸着装置の一実施の形態を示す構成図である。この真空蒸着装置は、例えば、被蒸着部材を平面状の半導体基板とし、この基板上へ蒸着により金属電極を形成する場合等に用いられ、図１に示すように、蒸着チャンバー１１、高真空ポンプ部１２、電子ビーム制御部１３及び環状走路駆動部１５から構成されている。
【００１９】
蒸着チャンバー１１は、成膜を行なう内部の空間を真空に保つ。そして、その底部には蒸発源１１４、フィラメント１１５、電磁マグネット１１６が設置されており、蒸発源には蒸発物質１１４ａが配置されている。フィラメント１１５は電子ビーム制御部１３からの制御により加熱されると熱電子を発生する。この熱電子は電磁マグネット１１６により集束され、電子ビーム１１５ａとなって蒸発物質１１４ａを加熱する。また、蒸発源１１４の直上には、蒸発物質１１４ａを加熱することにより発生する蒸発流１１４ｂを遮断するシャッター１１７が設けられている。
【００２０】
蒸着チャンバー１１内の上部には、蒸発源１１４と対向させてドーム型円盤１４が設置されている。このドーム型円盤１４の蒸発源１１４に対向した側の面には、被蒸着部材である複数の半導体基板１１２を保持し、更にこれらの半導体基板１１２を自転させながら移動できる環状走路１４１が設置されている。
【００２１】
図２は、ドーム型円盤１４の構成を示す概略図である。図２（ａ）はドーム型円盤１４を蒸発源１１４側から見た平面の概略図であり、図２（ｂ）はＡ−Ａを断面とした立面の概略図である。本実施の形態においては、環状走路１４１の形状は、図２（ａ）に示すように、ドーム型円盤１４の中心１４ａを中心とする２つの同心円の一部を扇形に切り取り、切り取られた外側及び内側の円のそれぞれの端部をＵ字型に接続した形状としている。これにより、ドーム型円盤１４を大型化することなく、より多くの半導体基板１１２を環状走路１４１上に保持することを可能にしている。
【００２２】
また、図２（ｂ）に示すように、蒸発源１１４からの蒸発流１１４ｂの密度の方向依存性を補正するため、半導体基板１１２が外側部分の環状走路１４１ａまたは内側部分の環状走路１４１ｂのどちらを移動中でも、蒸発源１１４との距離ｄ１及びｄ２が最適になるよう、外側部分及び内側部分の環状走路１４１ａ及び１４１ｂのそれぞれの高さを設定している。更に、環状走路１４１上に配設された複数の保持具１４２により、半導体基板１１２の中心１１２ａが蒸発源１１４に対して常に垂直になるように半導体基板１１２を保持すると共に、中心１１２ａを中心として半導体基板１１２を円周方向に自転させる。
【００２３】
環状走路駆動部１５は、駆動機構（図示せず）を通じて環状走路１４１を駆動し、保持具１４２を環状走路１４１に沿って移動させる駆動力を与える。さらに、環状走路１４１を経由して移動中の保持具１４２に対して半導体基板を自転させるための回転力を与える。
【００２４】
次に、このように構成した真空蒸着装置により蒸着を行なうプロセスを、図１及び図２を参照して説明する。
【００２５】
まず、半導体基板１１２をドーム型円盤１４上の環状走路１４１に配設された保持具１４２にセットする。環状走路１４１は、図２（ａ）に示したようにドーム型円盤１４上の２つの同心円を結合した形状をしており、より多くの半導体基板１１２をセットできる。次に、これら半導体基板１１２を適切な温度になるよう加熱するとともに、高真空ポンプ部１２を動作させて蒸着チャンバー１１内を排気する。そして、蒸着チャンバー１１内が所定の真空状態になった後、蒸発物質１１４ａを予備加熱するために、シャッター１１７を閉じた状態で電子ビーム制御部１３からの制御によりフィラメント１１５を加熱して熱電子を発生させ、電磁マグネット１１６により電子ビーム１１５ａを形成して蒸発物質１１４ａに照射する。
【００２６】
電子ビーム１１５ａの照射を継続して蒸発物質１１４ａの予備加熱が終了し、半導体基板１１２への成膜が開始できる状態になると、環状走路駆動部１５を動作させて半導体基板１１２を環状走路１４１に沿って回転移動させると同時にシャッター１１７を開く。この後、蒸発源１１４から発生した蒸発流１１４ｂが回転移動している半導体基板１１２に到達して蒸着膜が形成されてゆき、その成膜状態は膜厚モニタ１１８によりモニタされる。蒸着時間は、各半導体基板１１２の蒸着膜厚をより均一にするため、半導体基板１１２が環状走路１４１を一周する周期の整数倍としている。
【００２７】
蒸着膜の成膜中には、半導体基板１１２はドーム型円盤１４上の環状走路１４１に沿って移動を続けるが、外側部分の環状走路１４１ａ及び内側部分の環状走路１４１ｂの両方にまたがって移動することにより、ドーム型円盤１４の半径方向に対する蒸発流１１４ｂの密度のばらつきによる成膜の不均一を軽減している。また、ドーム型円盤１４の円周方向に沿って外側部分の環状走路１４１ａ及び内側部分の環状走路１４１ｂを移動することにより、ドーム型円盤１４の円周方向に対する蒸発流１１４ｂの密度のばらつきによる成膜の不均一を軽減している。
【００２８】
更に、半導体基板１１２は、その中心１１２ａが蒸着源に対して常に垂直になるように保持されながら円周方向に自転することにより、蒸発源１１４からの方向に依存した蒸発流１１４ｂの密度のばらつきによる成膜の不均一を軽減している。
【００２９】
以上説明したように、本実施の形態による真空蒸着装置及び真空蒸着方法によれば、ドーム型円盤１４上に設置した環状走路１４１の形状を、２つの同心円の一部を扇形に切り取って外側及び内側の円のそれぞれの端部をＵ字型に接続した形状としている。これにより、ドーム型円盤１４を大型化することなく、１回の蒸着プロセスにおいてより多くの半導体基板１１２を環状走路１４１上に保持することができ、蒸着の生産性を向上させることができる。
【００３０】
また、蒸着膜の成膜中に半導体基板１１２を自転させながら上記形状の環状走路１４１に沿ってドーム型円盤１４の半径方向及び円周方向に移動させている。これにより、蒸着チャンバー１１内における蒸発流１１４ｂの密度の方向依存性やばらつきによる成膜の不均一を軽減し、成膜の均質性を高めることができる。
【００３１】
なお、本実施の形態においては、環状走路１４１を２つの同心円の一部を扇形に切り取って外側及び内側の円のそれぞれの端部をＵ字型に接続した形状としたが、その形状はドーム型円盤１４上で環状に構成されていればよく、例えばドーム型円盤１４の中心１４ａを中心とした星形など、種々の変形が可能である。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によれば、装置を大型化することなく、成膜の均質性を維持できる、生産性の良い真空蒸着装置及び真空蒸着方法を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る真空蒸着装置の一実施の形態を示す構成図。
【図２】ドーム型円盤の構成を示す概略図。
【図３】電子ビーム加熱方式による従来の真空蒸着装置の一例を示す構成図。
【図４】ドーム型円盤への半導体基板の配置の一例を示す説明図。
【符号の説明】
１１  蒸着チャンバー
１２  高真空ポンプ部
１３  電子ビーム制御部
１４、１１１  ドーム型円盤
１５  環状走路駆動部
１１２  半導体基板
１１３  ドーム型円盤の中心
１１４  蒸発源
１１５  フィラメント
１１６  電磁マグネット
１１７  シャッター
１１８  膜厚モニタ
１４１  環状走路
１４２  保持具
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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