(57)【要約】  【課題】  本発明の目的は、真空チャンバを大型化することなく、被処理基板の中心部と外周部における蒸着流の入射角の差を極力小さくできる真空蒸着装置を提供することである。  【解決手段】  真空蒸着装置１０１は、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、基板ホルダ５を軸中心に回転させる基板ホルダ回転機構１０２と、同種の蒸着原料６を収容した４個の蒸着ボート１０３ａ〜１０３ｄと、電子ビーム８を発射する４個の電子銃１０４ａ〜１０４ｄと、４個の蒸着原料６からの蒸着流１０を放出したり遮断したりするシャッタ１１と、シャッタ１１とは別に、半導体基板４と蒸着原料６との間に配置され、半導体基板４に対して一定の小さな入射角θの蒸着流１０のみを通過させるコリメータ板１０５とを備えている。【選択図】図１
2005097640.tif 000002
【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、同種の蒸着原料を収容した複数個の蒸着ボートと、
前記複数個の蒸着ボート内の蒸着原料を加熱して蒸着流を発生させる加熱手段と、
前記被処理基板と前記蒸着原料との間に配置され、前記蒸着流を放出したり遮断したりするシャッタと、
前記シャッタとは別に、前記被処理基板と前記蒸着原料との間に配置され、前記蒸着流の内、前記被処理基板に対して一定の小さい入射角で入射する蒸着流のみを通過させるコリメータ板とを備え、前記蒸着流を前記被処理基板に被着させて成膜することを特徴とする真空蒸着装置。
【請求項２】
前記被処理基板に対する前記コリメータ板の相対位置を可変なコリメータ板高さ調整機構を備えてい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】
前記基板ホルダを軸中心に回転させる基板ホルダ回転機構を、さらに配置し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】
前記複数個の蒸着ボートは前記被処理基板の直径方向に均等配置され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。
【請求項５】
前記複数個の蒸着ボートは前記被処理基板の中心部にひとつと、その同心円上に均等配置され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、真空中で蒸着原料を蒸発させ被処理基板表面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縦断面図を図４に示す。
【０００３】
真空蒸着装置１は、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、基板ホルダ５と対向して配置され、蒸着原料６を収容した蒸着ボート７と、その蒸着原料６を加熱する加熱手段としての電子ビーム８（図中破線矢印）を発射する電子銃９と、電子ビーム８を集束及び偏向するための磁力を与える集束コイル（図示せず）及び偏向コイル（図示せず）と、蒸着原料６からの蒸着流１０（図中実線矢印）を放出したり遮断したりするシャッタ１１とで構成されている。
【０００４】
ここで、シャッタ１１は蒸着原料６の上方に回転移動してきて蒸着流１０を遮断し、蒸着原料６の上方から所定の待機位置に退避することで蒸着流１０を放出するようになっている。図４では、シャッタ１１が退避し、蒸着流１０が放出されている状態を示す。
【０００５】
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。
【０００６】
次に、真空チャンバ２内が所望の真空度に達したら、電子銃９より電子ビーム８を発射し、この電子ビーム８を集束コイル（図示せず）及び偏向コイル（図示せず）で集束及び偏向し、蒸着原料６の表面に略垂直に照射させ、蒸着原料６を加熱溶解させる。
【０００７】
そして、最初に、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、所謂、ガス出し作業を行う。このガス出し作業は、シャッタ１１を遮断状態にして行う。
【０００８】
その後、ガス出し作業が終了したら、シャッタ１１を放出状態にして半導体基板４表面に向けて蒸着流１０を放出し所定の成膜を施す。
【０００９】
次に、成膜が完了したら、その時点で、シャッタ１１を遮断状態にするとともに電子銃９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（第２頁、０００３段落、第２図）
【００１０】
尚、上記では、蒸着原料６の加熱方法として、電子ビーム８による加熱方法で説明したが抵抗加熱や高周波加熱などの加熱方法であってもよい。    
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上述のような従来の真空蒸着装置１では、蒸着流１０は比較的小面積な蒸着原料６から半導体基板４表面に対して放射状に放出されるため、どうしても半導体基板４の中心部と外周部とでは蒸着流１０の入射角θ（半導体基板４表面に対する法線と蒸着流１０とが成す角度）に差が生じた。
【００１２】
即ち、蒸着原料６の真上にある半導体基板４中心付近での蒸着流１０の入射角θはほぼ０°となるが、半導体基板４外周部の蒸着流１０の入射角θは無視できない大きさとなり、その結果、半導体基板４中心付近は膜厚が厚く、半導体基板４外周部は膜厚が薄くなる傾向があった。そして、この傾向は半導体基板４サイズの大型化に伴って顕著となった。
【００１３】
これに対して、半導体基板４に対する蒸着流１０の入射角θを全体に小さくしようとすると、例えば半導体基板４（基板ホルダ５）と蒸着原料６（蒸着ボート７）との間の距離を極力大きくすればよい。しかし、半導体基板４（基板ホルダ５）と蒸着原料６（蒸着ボート７）との間の距離を大きくすれば、真空チャンバ２自体を大型化させることになり、結果的に成膜レートの減少や真空排気時間の増大を招くことになった。
【００１４】
本発明の目的は、真空チャンバを大型化することなく、被処理基板の中心部と外周部における蒸着流の入射角の差を極力小さくできる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】
【００１５】
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、同種の蒸着原料を収容した複数個の蒸着ボートと、
複数個の蒸着ボート内の蒸着原料を加熱して蒸着流を発生させる加熱手段と、
被処理基板と蒸着原料との間に配置され、蒸着流を放出したり遮断したりするシャッタと、
シャッタとは別に、被処理基板と蒸着原料との間に配置され、蒸着流の内、被処理基板に対して一定の小さい入射角で入射する蒸着流のみを通過させるコリメータ板とを備え、蒸着流を被処理基板に被着させて成膜することを特徴とする真空蒸着装置である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の真空蒸着装置によれば、同種の蒸着原料を収容した蒸着ボートを被処理基板に対向させて複数個配置したので、ひとつの蒸着原料から蒸着流を放出する場合に比べて、被処理基板に対して複数の略垂直な蒸着流を放出でき、さらに、被処理基板に対して一定の小さい入射角の蒸着流のみを通過させるコリメータ板を配置するため、真空チャンバを大型化させることなく、被処理基板の中心部と外周部における蒸着流の入射角の差を小さくできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
真空チャンバを大型化させることなく、被処理基板の中心部と外周部における蒸着流の入射角の差を小さくできる機能を備えた真空蒸着装置を提供するという目的を、同種の蒸着原料を収容した蒸着ボートを被処理基板に対向させて複数個配置し、さらに、一定の小さい入射角の蒸着流のみを通過させるコリメータ板を配置することで実現した。
【実施例】
【００１８】
本発明の真空蒸着装置の一例を図１および図２に示す。図１は縦断面図であり、図２は図１のＸ−Ｘ線における断面であり、コリメータ板に対する蒸着ボートの配置を示す模式図である。尚、図４と同一部分には同一符号を付す。
【００１９】
真空蒸着装置１０１は、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、基板ホルダ５を軸中心に回転させる本発明の特徴である基板ホルダ回転機構１０２としての回転軸１０２ａ及び回転モータ１０２ｂと、基板ホルダ５と対向して配置され、同種の蒸着原料６を収容した本発明の特徴である例えば４個の蒸着ボート１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃ，１０３ｄと、各蒸着ボート１０３ａ〜１０３ｄ内の蒸着原料６をそれぞれ加熱する加熱手段としての電子ビーム８（図中破線矢印）を発射する４個の電子銃１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃ，１０４ｄと、各電子ビーム８を集束及び偏向するための磁力を与える集束コイル（図示せず）及び偏向コイル（図示せず）と、４個の蒸着原料６からの蒸着流１０（図中実線矢印）を放出したり遮断したりするシャッタ１１と、シャッタ１１とは別に、半導体基板４と蒸着原料６との間に配置され、蒸着流１０の内、半導体基板４に対して一定の小さい入射角θの蒸着流１０のみを通過させる本発明の特徴であるコリメータ板１０５とを備えている。
【００２０】
ここで、４個の蒸着ボート１０３ａ〜１０３ｄは、半導体基板４の直径方向に均等配置されている。
【００２１】
また、図２に示すように、コリメータ板１０５には、多数の円形の開口部１０５ａが所定の配列パターンで設けられており、４個の蒸着原料６からの各蒸着流１０（図中実線矢印）の内、半導体基板４に対して一定の小さい入射角θの蒸着流１０のみが通過可能となっている。
【００２２】
また、コリメータ板１０５の半導体基板４表面からの距離Ｌは、コリメータ板高さ調整機構１０６としての支持軸１０６ａ及び駆動モータ１０６ｂで可変でき、半導体基板４に対する蒸着流１０の入射角θの大きさを制御可能となっている。
【００２３】
また、シャッタ１１は蒸着原料６の上方に回転移動してきて蒸着流１０を遮断し、蒸着原料６の上方から所定の待機位置に退避することで蒸着流１０を放出するようになっている。図１では、シャッタ１１が退避し、蒸着流１０が放出されている状態を示す。
【００２４】
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。
【００２５】
次に、真空チャンバ２内が所望の真空度に達したら、電子銃１０４ａ〜１０４ｄより電子ビーム８を発射し、この電子ビーム８を集束コイル（図示せず）及び偏向コイル（図示せず）で集束及び偏向し、各蒸着ボート１０３ａ〜１０３ｄ内の蒸着原料６の表面に略垂直に照射させ、蒸着原料６を加熱溶解させる。
【００２６】
そして、最初に、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、所謂、ガス出し作業を行う。このガス出し作業は、シャッタ１１を遮断状態にして行う。
【００２７】
その後、ガス出し作業が終了したら、基板ホルダ回転機構１０２を作動し、基板ホルダ５を軸中心に回転させる。この回転運動により、コリメータ板１０５を通過して来た蒸着流１０をより均一に半導体基板４表面に被着させることができる。
【００２８】
そして、シャッタ１１を放出状態にして半導体基板４表面に向けて蒸着流１０を放出し所定の成膜を施す。尚、コリメータ板１０５の位置（距離Ｌ）は、コリメータ板高さ調整機構１０６により、予め、所望の蒸着流１０の入射角θが得られる位置に調整しておく。
【００２９】
尚、上記では、蒸着原料６の加熱方法として、電子ビーム８による加熱方法で説明したが、抵抗加熱や高周波加熱などによる加熱方法であってもよい。
【００３０】
また、上記では、４個の蒸着ボート１０３ａ〜１０３ｄを直径方向に均等配置する構成で説明したが、蒸着ボートの個数および配列はこれに限定するものではなく、変形例として、例えば、図３（ａ）に示すように３個の蒸着ボート１０３ａ〜１０３ｃを直径方向に均等配置する構成であってもよく、図３（ｂ）に示すように４個の蒸着ボート１０３ａ〜１０３ｄをそれぞれ、半導体基板４の中心部にひとつと、残り３個をその同心円上に均等配置する構成であってもよく、所望の成膜厚さの分布が得られるように適宜、変更することが可能である。また、コリメータ板１０５の開口部１０５ａの形状及び寸法や配列パターンも同様に特に限定するものではなく、所望の成膜厚さの分布が得られるように適宜、変更することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
被処理基板の中心部と外周部における蒸着流の入射角の差を極力小さくできる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】
【００３２】
【図１】本発明の真空蒸着装置の一例の縦断面図
【図２】コリメータ板に対する蒸着ボートの配置を示す模式図
【図３】コリメータ板に対する蒸着ボートの配置の変形例の模式図
【図４】従来の真空蒸着装置の一例の縦断面図
【符号の説明】
【００３３】
１  従来の真空蒸着装置
２  真空チャンバ  
３  真空ポンプ
４  半導体基板
５  基板ホルダ
６  蒸着原料
７  蒸着ボート
８  電子ビーム
９  電子銃
１０  蒸着流
１１  シャッタ
１０１  本発明の真空蒸着装置
１０２  基板ホルダ回転機構
１０２ａ  回転軸
１０２ｂ  回転モータ
１０３ａ〜１０３ｄ  ４個の蒸着ボート
１０４ａ〜１０４ｄ  ４個の電子銃
１０５  コリメータ板
１０５ａ  開口部
１０６  コリメータ板高さ調整機構
１０６ａ  支持軸  
１０６ｂ  駆動モータ
θ  入射角
Ｌ  コリメータ板の半導体基板表面からの距離
【図１】
2005097640.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2005097640.tif 000006