(57)【要約】【課題】本発明の目的は、蒸着原料に対する電子ビームの照射位置を定量的に把握し、電子ビームの照射位置が狙いの位置からずれた場合でも、再現性良く、精度良く、照射位置の修正が可能な真空蒸着装置を提供することである。【解決手段】本発明の真空蒸着装置１０１は、主に、真空チャンバ２と、真空ポンプ３と、半導体基板４を保持する基板ホルダ５と、蒸着原料６を収容したルツボ７と、電子ビーム８を発生させる電子ビーム発生部９と、偏向電磁コイル体１０およびその電源１１と、シャッタ１３と、電子ビーム８の照射位置を反射光の強度差で認識するＣＣＤカメラ１０２と、一端をそのＣＣＤカメラ１０２、他端を偏向電磁コイル体１０の電源１１に接続した電子ビーム位置制御部１０３で構成されている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、内部を高真空状態に維持することのできる真空チャンバと、前記真空チャンバ内を高真空に排気する真空ポンプと、前記真空チャンバ内に配置され被処理基板を保持する基板ホルダと、前記基板ホルダと対向して配置された蒸着原料を収容するルツボと、電子ビームを発生させる電子銃と、前記蒸着原料に対する電子ビームの照射位置を制御する偏向電磁コイル体とを備え、前記電子ビームを前記蒸着原料に照射し蒸発させて、その蒸発流を前記被処理基板に被着させる真空蒸着装置において、前記蒸着原料に対する前記電子ビームの照射位置を認識する認識手段を具備したことを特徴とする真空蒸着装置。
【請求項２】
前記認識手段は、前記蒸着原料からの反射光を検知するＣＣＤカメラまたは赤外線カメラであ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】
前記認識手段は、前記蒸着原料の表面温度分布を検知するサーモビュワであ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４】
前記認識手段で認識した前記蒸着原料に対する前記電子ビームの照射位置を数値データに変換し、前記数値データに基づいて前記偏向電磁コイル体の電源を制御可能な電子ビーム位置制御部をさらに備えたことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の真空蒸着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空中で蒸着原料に電子ビームを照射し蒸着原料を蒸発させ、被処理基板に被着させて成膜する真空蒸着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の真空蒸着装置の一例の要部縦断面図を図２に示す。
【０００３】
真空蒸着装置１は、主に、内部を高真空状態に維持することのできる真空チャンバ２と、真空チャンバ２内を高真空に排気する真空ポンプ３と、真空チャンバ２内に配置され、被処理基板としての例えば半導体基板４を保持する基板ホルダ５と、それと対向して配置された蒸着原料６を収容したルツボ７と、その蒸着原料６に照射して加熱する電子ビーム８（図中実線矢印）を発生させる電子ビーム発生部９と、蒸着原料６に対する電子ビーム８の照射位置を制御する偏向電磁コイル体１０およびその電源１１と、蒸着原料６からの蒸発流１２（図中破線矢印）を放出したり遮断したりするシャッタ１３（放出位置を実線、遮断位置を２点鎖線で示す）で構成されている。
【０００４】
また、真空チャンバ２の側壁には内部の様子を観察するためのガラス板などで成る覗窓２ａが設けられている。
【０００５】
また、ルツボ７の位置は、その中に収容した蒸着原料６の中心が半導体基板４の中心の真下に来るように配置し、蒸着原料６からの蒸発流１２が半導体基板４に対して、より均一に被着するようにする。尚、電子ビーム８は偏向電磁コイル体１０などで照射位置を制御して予め蒸着原料６の中心を狙うように設定されている。
【０００６】
ここで、電子ビーム発生部９周辺の拡大図を図３に示す。図３（ａ）は斜視図、図３（ｂ）は図３（ａ）におけるＸ−Ｘ線断面図である。
【０００７】
電子ビーム発生部９は、永久磁石１４を挟んで平行に配置されＮ極とＳ極に励磁された２枚の磁極板１５ａ，１５ｂと、その間の蒸着原料６を収容したルツボ７の下に配置された電子銃１６とで構成されている。
【０００８】
さらに、電子銃１６はフィラメント１７と、グリッド支持板１８に支持されたグリッド１９と、アノード２０とで構成され、フィラメント１７はフィラメント加熱電源２１に接続され、さらに一端をルツボ７に接続した加速電源２２に接続されている。
【０００９】
そして、環状鉄心にＸ方向走査用偏向コイルとそれと直交するＹ方向走査用偏向コイルとがそれぞれ巻かれた偏向電磁コイル体１０は、電子ビーム８の通路上に配置され、蒸着原料６に対する電子ビーム８の照射位置を２次元方向に制御可能となっている。
【００１０】
尚、この偏向電磁コイル体１０は、磁極板１５ａ，１５ｂ間のルツボ７近傍に非磁性体で成るホルダー（図示せず）によって支持され、偏向電磁コイル体１０に電流を流すための電源１１に接続されており、真空チャンバ２外部の調整ツマミで（電圧）調整可能となっている。
【００１１】
そして、フィラメント１７から放出された電子ビーム８は、アノード２０によって加速され、磁極板１５ａ，１５ｂが作る磁場および偏向電磁コイル体１０が作る２次元方向の磁場によりラーモァ円を描くように曲げられルツボ７内の蒸着原料６の中心Ｃに照射される。
【００１２】
次に、真空蒸着装置１の動作を説明する。先ず、基板ホルダ５に半導体基板４を保持させ、真空ポンプ３を作動し真空チャンバ２内を減圧し所望の真空度にする。
【００１３】
次に、真空チャンバ２内が所望の真空度に達したら、先ず最初に、電子銃１６より電子ビーム８を蒸着原料６中心に略垂直に照射させ、蒸着原料６を加熱溶解させ蒸着原料６表面の不純物を蒸発させたり、表面状態を均一にしたりすることを目的に、いわゆるガス出し作業を行う。尚、このガス出し作業は、シャッタ１３を遮断状態にして行う。
【００１４】
またこのとき、電子ビーム８が蒸着原料６の中心Ｃに照射されていることを真空チャンバ２の覗窓２ａから覗いてその反射光で確認する。
【００１５】
その後、ガス出し作業が終了したら、シャッタ１３を放出状態にして半導体基板４表面に向けて蒸発流１２を放出し所定の成膜を施す。
【００１６】
次に、成膜が完了したら、その時点でシャッタ１３を遮断状態にするとともに電子銃１６を停止させて成膜を終了する（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００１−２７１１５７号公報（第２頁、０００３段落、第２図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
従来の真空蒸着装置１では、上述したように蒸着作業開始前に予め電子ビーム８が蒸着原料６の中心Ｃを照射するように設定するが、蒸着作業の進行とともに真空チャンバ２内の温度やフィラメント１７の状態が変化し、それによって照射位置が徐々に蒸着原料６の中心Ｃからずれた電子ビーム８ａとなり、半導体基板４上に均一な成膜が得られないおそれがあった。
【００１８】
このため、作業者は、ときどき覗窓２ａから電子ビーム８の照射位置が変化していないかどうか確認してやる必要があった。そして、万一、照射位置が狙いの位置からずれていた場合、偏向電磁コイル体１０の電源１１の調整ツマミを回して、照射位置を蒸着原料６の中心Ｃに戻してやるという操作をする必要があった。
【００１９】
しかし、このような操作は人間の感覚に頼った熟練を要する作業であり、必ずしも、再現性良く、精度良く照射位置の修正ができるとは限らなかった。
【００２０】
本発明の目的は、蒸着原料に対する電子ビームの照射位置を定量的に把握し、電子ビームの照射位置が狙いの位置からずれた場合でも、再現性良く、精度良く、照射位置の修正が可能な真空蒸着装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明の真空蒸着装置は、少なくとも、内部を高真空状態に維持することのできる真空チャンバと、真空チャンバ内を高真空に排気する真空ポンプと、真空チャンバ内に配置され被処理基板を保持する基板ホルダと、基板ホルダと対向して配置された蒸着原料を収容するルツボと、電子ビームを発生させる電子銃と、蒸着原料に対する電子ビームの照射位置を制御する偏向電磁コイル体とを備え、電子ビームを蒸着原料に照射し蒸発させて、その蒸発流を被処理基板に被着させる真空蒸着装置において、蒸着原料に対する電子ビームの照射位置を認識する認識手段を具備したことを特徴とする真空蒸着装置である。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の真空蒸着装置によれば、蒸着原料に対する電子ビームの照射位置を認識する認識手段を具備したため、蒸着原料に対する電子ビームの照射位置が狙いの位置からずれた場合でも再現性良く、精度良く照射位置の修正ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
蒸着原料に対する電子ビームの照射位置が狙いの位置からずれた場合に、不確かな人間の感覚に頼ることなく、再現性や精度の良い照射位置修正をするという目的を、蒸着原料に対する電子ビームの照射位置を認識する認識手段を具備することで実現した。
【実施例】
【００２４】
本発明の真空蒸着装置の一例を図１に示す。図１（ａ）は真空蒸着装置の要部縦断面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）の電子ビーム発生部周辺の部分拡大断面図である。尚、図２，図３と同一部分には同一符号を付す。
【００２５】
真空蒸着装置１０１は、主に、内部を高真空状態に維持することのできる真空チャンバ２と、真空チャンバ２内を高真空に排気する真空ポンプ３と、真空チャンバ２内に配置され、被処理基板としての例えば半導体基板４を保持する基板ホルダ５と、それと対向して配置された蒸着原料６を収容したルツボ７と、その蒸着原料６に照射して加熱する電子ビーム８（図中実線矢印）を発生させる電子ビーム発生部９と、蒸着原料６に対する電子ビーム８の照射位置を制御する偏向電磁コイル体１０およびその電源１１と、蒸着原料６からの蒸発流１２（図中破線矢印）を放出したり遮断したりするシャッタ１３（放出位置を実線、遮断位置を２点鎖線で示す）と、蒸着原料６に対する電子ビーム８の照射位置を蒸着原料６全表面からの反射光と電子ビーム８照射位置からの反射光との強度差で認識する本発明の特徴であるＣＣＤカメラ１０２と、一端をそのＣＣＤカメラ１０２、他端を偏向電磁コイル体１０の電源１１に接続した電子ビーム位置制御部１０３で構成されている。
【００２６】
また、真空チャンバ２の側壁には内部の様子を観察するためのガラス板などで成る覗窓２ａが設けられている。
【００２７】
また、ルツボ７の位置は、その中に収容した蒸着原料６の中心が半導体基板４の中心の真下に来るように配置し、蒸着原料６からの蒸発流１２が半導体基板４に対して、より均一に被着するようにする。尚、電子ビーム８は偏向電磁コイル体１０などで照射位置を制御して予め蒸着原料６の中心を狙うように設定されている。
【００２８】
また、電子ビーム位置制御部１０３は、ＣＣＤカメラ１０２で認識した電子ビーム８の照射位置の認識画像を、例えば、蒸着原料６の中心を原点とした直交座標上の数値データに変換し、原点からのずれ量を把握し、その数値データに基づいて偏向電磁コイル体１０の電源１１を（電圧）調整し電子ビーム８の照射位置を所定位置に修正可能となっている。
【００２９】
また、ＣＣＤカメラ１０２は、真空チャンバ２内の上方コーナの蒸着作業の邪魔にならない位置で、かつ、シャッタ１３が遮断状態であっても蒸着原料６の全表面が認識できる位置に配置され、任意のタイミングで電子ビーム８の照射位置を認識可能となっている。また、適宜、開閉自在な汚染防止カバー１０２ａが取付けられており、照射位置を認識するとき以外はＣＣＤカメラ１０２が蒸発流１２などで汚染されることを防止できるようになっている。
【００３０】
電子ビーム発生部９は、図１（ｂ）に示すように、永久磁石１４を挟んで平行に配置されＮ極とＳ極に励磁された２枚の磁極板１５ａ，１５ｂと、その間の蒸着原料６を収容したルツボ７の下に配置された電子銃１６とで構成されている。
【００３１】
さらに、電子銃１６はフィラメント１７と、グリッド支持板１８に支持されたグリッド１９と、アノード２０とで構成され、フィラメント１７はフィラメント加熱電源２１に接続され、さらに一端をルツボ７に接続した加速電源２２に接続されている。
【００３２】
そして、環状鉄心にＸ方向走査用偏向コイルとそれと直交するＹ方向走査用偏向コイルとがそれぞれ巻かれた偏向電磁コイル体１０は、電子ビーム８の通路上に配置され、蒸着原料６に対する電子ビーム８の照射位置を２次元方向に制御可能となっている。
【００３３】
尚、この偏向電磁コイル体１０は、磁極板１５ａ，１５ｂ間のルツボ７近傍に非磁性体で成るホルダー（図示せず）によって支持され、偏向電磁コイル体１０に電流を流すための電源１１に接続されており、真空チャンバ２外部の調整ツマミで（電圧）調整可能であるとともに、電子ビーム位置制御部１０３からの信号で制御可能となっている。
【００３４】
そして、フィラメント１７から放出された電子ビーム８は、アノード２０によって加速され、磁極板１５ａ，１５ｂが作る磁場および偏向電磁コイル体１０が作る２次元方向の磁場によりラーモァ円を描くように曲げられルツボ７内の蒸着原料６の中心Ｃに照射される。
【００３５】
次に、真空蒸着装置１０１の動作を説明する。先ず、基板ホルダ５に半導体基板４を保持させ、真空ポンプ３を作動し真空チャンバ２内を減圧し所望の真空度にする。
【００３６】
次に、真空チャンバ２内が所望の真空度に達したら、先ず最初に、電子銃１６より電子ビーム８を蒸着原料６中心に略垂直に照射させ、蒸着原料６を加熱溶解させ蒸着原料６表面の不純物を蒸発させたり、表面状態を均一にしたりすることを目的に、いわゆるガス出し作業を行う。尚、このガス出し作業は、シャッタ１３を遮断状態にして行う。
【００３７】
また、このとき電子ビーム８の照射位置をＣＣＤカメラ１０２で画像認識し、その認識画像を電子ビーム位置制御部１０３に送る。そして、電子ビーム位置制御部１０３は、例えば電子ビーム８の照射位置を蒸着原料６の中心を原点とした直交座標上の数値データに変換し、原点からのずれ量を把握し、それが所定の基準値内であれば、以降の作業を通常通り行う。もし、所定の基準値外であれば、その数値データに基づいて偏向電磁コイル体１０の電源１１を（電圧）調整し電子ビーム８の照射位置を基準値内に位置修正する。尚、このような照射位置の確認や修正は、これ以後も任意のタイミングで行うことができる。
【００３８】
その後、ガス出し作業が終了したら、シャッタ１３を放出状態にして半導体基板４表面に向けて蒸発流１２を放出し所定の成膜を施す。
【００３９】
次に、成膜が完了したら、その時点でシャッタ１３を遮断状態にするとともに電子銃１６を停止させて成膜を終了する。
【００４０】
尚、上記では、蒸着原料６に対する電子ビーム８の照射位置の認識手段としてＣＣＤカメラ１０２を用いて説明したが、特にこれに限るわけではなく、赤外線カメラ（図示せず）であってもよい。また、他の構成として、認識手段を蒸着原料６表面の温度分布を定量的に把握するサーモビュワ（図示せず）として、電子ビーム８の照射位置とそれ以外の蒸着原料６部分との温度差を利用して照射位置を把握するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
蒸着原料に対する電子ビームの照射位置を定量的に認識し、照射位置が狙いの位置からずれた場合、再現性良く、精度良く照射位置修正が可能な機能を備えた真空蒸着装置に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の真空蒸着装置の一例の要部縦断面図および電子ビーム発生部周辺の部分拡大断面図
【図２】従来の真空蒸着装置の一例の要部縦断面図
【図３】従来の真空蒸着装置の電子ビーム発生部周辺の拡大図
【符号の説明】
【００４３】
１    従来の真空蒸着装置
２    真空チャンバ
２ａ    覗窓  
３    真空ポンプ
４    半導体基板
５    基板ホルダ
６    蒸着原料
７    ルツボ
８    電子ビーム
８ａ    狙いの位置からずれた電子ビーム
９    電子ビーム発生部
１０    偏向電磁コイル体    
１１    電源
１２    蒸発流
１３    シャッタ
１４    永久磁石
１５ａ，１５ｂ    磁極板
１６    電子銃    
１７    フィラメント
１８    グリッド支持板
１９    グリッド
２０    アノード
２１    フィラメント加熱電源
２２    加速電源
１０１    本発明の真空蒸着装置
１０２    ＣＣＤカメラ
１０２ａ    汚染防止カバー  
１０３    電子ビーム位置制御部
Ｃ    蒸着原料の中心
【図１】
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【図２】
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【図３】
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