(57)【要約】【課題】  基板に薄膜を蒸着するためにパターニングされた蒸着源及びこれを利用した蒸着方法を提供する。【解決手段】  蒸着ソース物質１１０を挿入するための挿入部１０８を備える本体１０２、及び挿入部１０８を覆って多数のライン状の開口を備える蓋部１０４を有するパターニングされた蒸着源である。本発明において、基板が本体１０２上を前後に通過することによって蓋部１０４のライン状の開口を介して気化される物質が直進性を有して基板に垂直に蒸着され、従って既存の蒸着器で生じる気化物質の広がり現象に起因される薄膜の均一度の問題の改善が可能となり、また蒸着源と基板の間の距離の狭まりは、気化原子の単位面積当たりのフラックス増加が生じて基板上に形成される薄膜がさらに緻密になりうる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定深さの挿入部を備える本体と、
前記挿入部の開口部を覆っており、多数のライン状に並んだ開口を備える蓋部と、を含むことを特徴とするパターニングされた蒸着源。
【請求項２】
前記本体と前記蓋部が同じ物質により形成されていることを特徴とする請求項１に記載のパターニングされた蒸着源。
【請求項３】
前記蓋部に形成された各開口の幅は１μｍ〜５００μｍの範囲の値であり、長さは蒸着ソース物質の長さと実質的に同じであること特徴とする請求項１に記載のパターニングされた蒸着源。
【請求項４】
前記蓋部が補助的加熱源として機能することを特徴とする請求項１に記載のパターニングされた蒸着源。
【請求項５】
多数のライン状に並んだパターンを有するパターニングされた蒸着源を利用して基板上に薄膜を形成するための蒸着方法において、
ａ）前記パターニングされた蒸着源を蒸着器内に挿入する段階と、
ｂ）前記基板を前記蒸着器内に挿入する段階と、
ｃ）前記パターニングされた蒸着源に電流を印加してソース物質を気化させる段階と、
ｄ）前記基板を第１方向に移動しつつ所定時間蒸着を行う段階と、
ｅ）前記基板が前記パターニングされた蒸着源を通過し、前記基板を所定角度回転させた後、前記第１方向と異なる第２方向に移動しつつ所定時間蒸着を行う段階と、を含むことを特徴とする蒸着方法。
【請求項６】
前記第１方向は前記多数のライン状のパターンの長さ方向に対して垂直方向であることを特徴とする請求項５に記載の蒸着方法。
【請求項７】
前記第２方向は前記第１方向の反対方向であることを特徴とする請求項５に記載の蒸着方法。
【請求項８】
前記段階ｄ）及び前記段階ｅ）を反復して行うことを特徴とする請求項５に記載の蒸着方法。
【請求項９】
前記段階ｄ）及び前記段階ｅ）を行う時間が同じであること特徴とする請求項８に記載の蒸着方法。
【請求項１０】
多数のライン状に並んだパターンを備えるパターニングされた蒸着源を利用して基板上に薄膜を形成するための蒸着方法において、
ａ）前記パターニングされた蒸着源を蒸着器内に挿入する段階と、
ｂ）前記基板を前記蒸着器内に挿入する段階と、
ｃ）前記パターニングされた蒸着源に電流を印加してソース物質を気化させる段階と、
ｄ）前記パターニングされた蒸着源を第１方向に移動しつつ所定時間蒸着を行う段階と、
ｅ）前記段階ｄ）が完了し、前記基板を所定角度回転させた後、前記パターニングされた蒸着源を前記第１方向と異なる第２方向に移動しつつ所定時間蒸着を行う段階と、を含むことを特徴とする蒸着方法。
【請求項１１】
前記第２方向は前記第１方向の反対方向であることを特徴とする請求項１０に記載の蒸着方法。
【請求項１２】
前記段階ｄ）及び前記段階ｅ）を反復して行うことを特徴とする請求項１１に記載の蒸着方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体装置に係り、さらに詳細には薄膜を蒸着するために挿入する蒸着ボート及びこれを利用した蒸着方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
基板上に薄膜を形成する代表的な方法のうちの一つにスパッタリング方法があり、この方法はその他の薄膜形成方法に比べて高密度の薄膜を確保できるという長所を有する。しかし、この方法は薄膜の均一度を一定水準以上に保持するために、蒸着ボートの上面の広さが基板の２倍ほどでなければならない。このように、大きな蒸着ボートにより、真空チャンバが全体的に大きくなるという問題点が発生する。
【０００３】
一方、小さな蒸着ボートにより均一な薄膜を確保する方法として電子ビーム蒸着法がある。この方法は、蒸着源と基板の間に十分な距離が要求されるために、やはり真空チャンバが大きくなるという問題点があり、製造された薄膜の密度が低いという短所も有する。
【０００４】
従って、前述した従来の薄膜を形成する方法に比べて経済性にすぐれる抵抗加熱方式の古典的熱蒸着方式に関する研究が、新たに活発に進められている。熱蒸着は、アルミニウム、銅または亜鉛のような金属を半導体、ガラスまたはプラスチックなどからなる多様な基板、すなわち蒸着対象物質の種類によって大きく制約されることのない物質層上にコーティングするための一般的な方法のうちの一つである。金属の蒸着物質は、一般的に自体発熱機能を有する電気抵抗性容器として「蒸着ボート」と称する容器内で電気的抵抗熱によって蒸発される。
【０００５】
図４は従来の抵抗加熱方式による蒸着器を説明するための概略的な斜視図である。
【０００６】
図４に図示されるように、蒸着器１０の真空チャンバ１０ａ内の上部に基板１４が位置する。基板１４は個別的に、または連続的に真空チャンバ内に挿入される。基板１４の下部で、蒸着ボート２０に挿入された蒸着ソース物質は蒸着ボート自体の発熱により蒸発し、蒸気の形態で基板１４の表面に付着して基板１４の表面上に薄膜を形成する。
【０００７】
図５は図１の蒸着器に使われる蒸着ボート２０を説明するための斜視図である。蒸着ボート２０は電源に連結される両端部２２を有する棒状である。蒸着ボート２０の中央に蒸着ソース物質２８が収容されるディンプル型キャビティ２６が形成されており、この両側に高抵抗領域２４が設けられている。高抵抗領域２４はノッチ２４ａにより狭まった断面積を有する部分である。
【０００８】
蒸着ボート２０は、Ｗ、ＴａまたはＭｏのような耐火性金属により形成され、１００Ａほどの非常に高い電流ｉによりジュール熱を発生させる。
【０００９】
しかし、このような熱抵抗蒸着方式も、やはり気化物質の広がる現象が生じるために、電子ビーム蒸着方式のような均一な薄膜を得るためには基板と蒸着源間の十分な距離が必要であるという問題点がある。
【００１０】
また、前述した熱抵抗蒸着方式を利用して形成された薄膜は、スパッタリング方式によって得られた薄膜に比べて薄膜の密度が低いという問題点を有する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は前述のような問題点を改善するために創出されたものであり、蒸着源と基板の間の距離を狭めて蒸着器を小さくすることができ、蒸着された薄膜の均一度と密度とを高めることが可能な蒸着ボート及びこれを適用した方法を提供することを目的とする。
【００１２】
また、本発明は、基板上に均一な厚さの薄膜を形成することができる蒸着ボート及びこれを適用した方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の一類型によれば、蒸着ソース物質を挿入するための所定深さの挿入部を備える本体、及び本体と同じ物質より形成され、挿入部の開口部を覆ってその本体に多数のライン状の開口が形成された蓋部を有する蒸着ボートが提供される。
【００１４】
本発明の他の類型によれば、蓋部が補助的加熱源として機能することを特徴とする。
【００１５】
本発明のさらに他の類型によれば、蒸着ソース物質を加熱するために本体及び蓋部のいずれにも電流を印加することを特徴とする。
【００１６】
本発明のさらに他の類型は、多数のライン状のパターンを有するパターニングされた蒸着源を利用して基板上に薄膜を形成するための蒸着方法において、ａ）パターニングされた蒸着源を蒸着器内に挿入する段階、ｂ）基板を蒸着器内に挿入する段階、ｃ）パターニングされた蒸着源に電流を印加してソース物質を気化させる段階、ｄ）基板を多数のライン状の長さの垂直方向に沿って移動しつつ第１所定時間蒸着を行う段階、及びｅ）基板がパターニングされた蒸着源を通過し基板の方向を９０゜回転させた後に、基板が再びパターニングされた蒸着源のライン状のパターンの長さ方向に対して垂直方向に移動しつつ第２所定時間蒸着を行う段階を有する基板の往復回転運動を利用した蒸着方法を提供することである。
【００１７】
本発明のさらに他の類型は、多数のライン状の並んだパターンを有するパターニングされた蒸着源を利用して基板上に薄膜を形成するための蒸着方法において、ａ）パターニングされた蒸着源を蒸着器内に挿入する段階、ｂ）基板を蒸着器内に挿入する段階、ｃ）パターニングされた蒸着源に電流を印加してソース物質を気化させる段階、ｄ）パターニングされた蒸着源を第１方向に移動しつつ所定時間蒸着を行う段階、及びｅ）段階ｄ）が完了し、基板を所定角度に回転させた後、パターニングされた蒸着源を第１方向と異なる第２方向に移動しつつ所定時間蒸着を行う段階を有することを特徴とする蒸着方法を提供することである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の望ましい実施形態によれば、蒸着源と基板との距離を狭めることにより、蒸着器の真空チャンバをかなり小さくできる。
【００１９】
また、本発明の望ましい実施形態は、パターニングされた蓋部を有する蒸着ボートの上を基板が通過しつつ蒸着される方式であり、前に動く場合と後に動く場合の基板方向が９０°の差を有して蒸着が行われることにより、全体的に均一度が向上する。
【００２０】
また、本発明の望ましい実施形態によれば、蒸着源と基板との距離の狭まりと気化原子の直進性確保は単位面積当たりの気化原子のフラックスを増加させて基板上に形成される薄膜がさらに緻密となる。
【００２１】
また、本発明の望ましい実施形態によれば、蒸着ボートの本体だけではなくパターニングされた蓋部もまた加熱源として作用するために、高温の融点を有した金属物質の蒸着にも容易に適用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、添付された図面を参照しつつ本発明の望ましい実施形態によるライン状の多数の開口を備えるパターニングされた蓋部を有する蒸着ボート及びこれを利用した蒸着方法を詳細に説明する。
【００２３】
図３は本発明の望ましい実施形態によるライン状の多数の開口を備えるパターニングされた蓋を有する蒸着ボートを説明するための斜視図であり、図４は図３に図示された蒸着ボートを線分Ｉ−Ｉ’に沿って切開した断面図である。
【００２４】
図３及び図４に図示されたように、本発明の望ましい実施形態による蒸着ボート１００は、中間部にディンプル状の挿入部１０８を備えるボート本体１０２と、多数のライン状の開口１０６を備える蓋部１０４と、ディンプル状の挿入部１０８内に挿入された蒸着ソース物質１１０とを有する。
【００２５】
本発明の望ましい実施形態によれば、蓋部１０４に形成された多数の開口１０６はライン状であり、その幅は１μｍ〜５００μｍの範囲であり、長さは蒸着ソース物質の長さと同一に形成することが望ましい。ボート本体１０２はＷ、Ｔａ及びＭｏのような耐火性金属のうち一つからなることが望ましい。一方、蒸着ソース物質１１０はボート本体１０２及び蓋部１０４を形成する物質より融点が低いことが望ましい。
【００２６】
本発明の望ましい実施形態によれば、ボート本体１０２の両端に１００Ａほどの電流ｉを流すことによってジュール熱を発生させる。この時、発生する熱の量はｉ２Ｒであり、ここでＲは蒸着温度Ｔでのボート本体１０２とソース物質１１０との並列抵抗値である。
【００２７】
また、ボート本体１０２上に形成されるパターニングされた蓋部１０４もやはり補助的加熱源として作用し、蒸着ソース物質１１０を均一に加熱して従来の熱蒸着方式で使われる蒸着ボートに比べて高温を確保できるという利点がある。
【００２８】
このように加熱された蒸着ソース物質１１０は、気化されて蓋部１０４に形成されたライン状にパターニングされた多数の並んだ開口１０６を通過した後、蒸着器内に挿入された基板上に付着する。この時、開口を通過して蒸着する気化物質は広がる現象がなく、蒸着ボートに垂直方向に直進性を有して蒸着される。
【００２９】
図５は本発明の望ましい他の実施形態によって多数のライン状の開口を有するパターニングされた蓋部を備える蒸着ボート１００を利用した蒸着器内で、基板を移動しつつ蒸着を行うことを説明するための概略図である。
【００３０】
本発明の望ましい実施形態によるパターニングされた蓋部を有する蒸着ボート１００を利用し、基板上に薄膜の蒸着を行う方法を図５を参照して説明すれば次の通りである。
【００３１】
まず、蒸着ボート２２０の挿入部内に蒸着されるソース物質を挿入した後、挿入部をパターニングされた蓋部２０４で覆う。その後、蒸着器２００の真空チャンバ２００ａ内に基板２１４を挿入する。この時、挿入された基板２１４の位置は蒸着ボート２２０から相当な距離をおいて離れている。
【００３２】
次に、ボート本体２０２及びパターニングされた蓋部２０４に電流を印加することにより、蒸着される物質がパターニングされた蓋部２０４のライン状に並んだ多数の開口２０６を通過して気化するようにすれば、基板２１４をＢ１からＢ２への方向に移動させて金属が基板２１４の表面に蒸着される。図５で図示されたＡ１からＡ２への方向は、パターニングされた蓋部２０４に形成されたライン状の多数の開口の長手方向を示し、Ｂ１からＢ２への方向は、パターニングされた蓋部２０４に形成されたライン状の多数の開口の長手方向に垂直な方向を示す。
【００３３】
次の段階として、基板２１４がＢ１からＢ２への方向に蒸着ボート２２０を通過し、９０°回転した後に再び蒸着物質が気化される蒸着ボート２２０を通過しつつ所定時間蒸着を行う。
【００３４】
本発明の望ましい実施形態によれば、基板２１４上に薄膜を形成するために蒸着を行う間に基板２１４を蒸着器２００内でＡ方向とＢ方向とに交互に移動を反復して行うことを特徴とする。
【００３５】
また、基板２１４を蒸着器２００内でＢ１からＢ２への方向、そしてその反対方向へ、往復移動を反復して行うことを特徴とする。
【００３６】
また、蒸着器２００内で基板２１４をＢ１からＢ２への方向に移動して蒸着する時間と、Ｂ２からＢ１への方向に移動して蒸着する時間とが等しいことを特徴とする。
【００３７】
本発明の望ましい実施形態によれば、パターニングされた蒸着源を形成するためにパターニングされた蓋部を使用するが、ソース物質自体をパターニングし、パターニングされた蒸着源として使用できる。
【００３８】
また、本発明の望ましい実施形態で基板を往復移動させつつ回転する方法について重点的に説明したが、パターニングされた蒸着源のライン方向に垂直に基板または蒸着ボートが第１及び第２往復運動をしつつ、第１運動方向時の基板の方向が第２運動方向時の基板の方向に対して９０°の違いができるように構成されうるように蒸着ボートを運動させるように変形できる。
【００３９】
本発明は図面に図示された実施形態を参考に説明したが、これは例示的なものに過ぎず、当分野で当業者ならばこれから多様な変形及び均等な他の実施形態が可能である。従って、本発明の真の技術的保護範囲は詳細な説明の範囲内で決まるものではなく、特許請求の範囲により決まるものである。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明のパターニングされた蒸着源及びこれを利用した蒸着方法は、例えば半導体装置へ効果的に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の望ましい実施形態による蒸着ボートを説明するための斜視図である。
【図２】図３に図示された本発明の望ましい実施形態による蒸着ボートをＩ−Ｉ’線分に沿って切開した断面図である。
【図３】本発明の望ましい他の実施形態によって多数のライン状の開口を有するパターニングされた蓋部を備える蒸着ボートを利用して、蒸着器内で基板を移動しつつ蒸着を行うことを説明するための概略図である。
【図４】従来の抵抗加熱方式による蒸着器を説明するための概略的な斜視図である。
【図５】図４の蒸着器に使われる蒸着ボートを説明するための斜視図である。
【符号の説明】
【００４２】
１００    蒸着ボート、
１０２    ボート本体、
１０４    蓋部、
１０６    開口。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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