JP2020111787A

JP2020111787A - 蒸着源、成膜装置、及び蒸着方法

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Publication number: JP2020111787A
Application number: JP2019003250A
Authority: JP
Inventors: 僚也北沢; Ryoya KITAZAWA; 寿充中村; Hisamitsu Nakamura
Original assignee: Ulvac Inc
Current assignee: Ulvac Inc
Priority date: 2019-01-11
Filing date: 2019-01-11
Publication date: 2020-07-27
Anticipated expiration: 2039-01-11
Also published as: JP7217635B2

Abstract

【課題】蒸着材料の使用効率を向上させた蒸着源、成膜装置及び蒸着方法の提供。【解決手段】基板９０を支持し、上記基板９０の中心を中心軸として回転する基板ホルダ２０に対向する蒸着源３０Ａであって、上記蒸着源３０Ａは、収容容器３１Ａと、上記収容容器３１Ａに収容された複数の蒸発容器３２Ａとを具備し、上記複数の蒸発容器３２Ａのそれぞれには、蒸着材料３０ｍを噴出する複数の噴出ノズル３２０が設けられ、上記複数の蒸発容器３２Ａのそれぞれにおいて、上記複数の噴出ノズル３２０が配置された配置域３２０ａの最大長Ｌが上記基板の直径Ｒｓよりも短く構成されている蒸着源３０Ａ。【選択図】図１

Description

本発明は、蒸着源、成膜装置、及び蒸着方法に関する。

近年、有機ＬＥＤに代表されるように、有機化合物の薄膜を利用する素子が提供されている。有機化合物は、金属に比べて熱に弱く、また金属に比べて蒸気圧が高いことから、薄膜の形成では、スパッタリング方式、ＣＶＤ等が用いられず真空蒸着法が用いられることが多い。

例えば、蒸着装置では、真空容器の下部に蒸着源が配設され、蒸着源の上部に、基板ホルダによって支持された基板が配置される。そして、基板を回転させながら、蒸着源によって蒸発された有機材料を基板に付着させ、基板上に有機薄膜を形成する。しかしながら、このような蒸着装置では、基板ホルダ、マスク等の端部による遮蔽の影響によって、基板に形成する有機薄膜の厚みが均一にならないという問題があった。

このような状況の中、リニアソース方式の蒸着源を基板に対向させて、基板を回転しながら、該蒸着源を基板に対して相対的に平行移動して基板に有機薄膜を形成する技術がある（例えば、特許文献１参照）。このような方法によれば、基板の回転作用のほかに蒸着源の平行移動の作用が加わって、基板に均一な有機薄膜が形成される。

特開２００４−１７６１２６号公報

しかしながら、基板に対して該蒸着源を相対的に平行移動させると、蒸着源を基板の端から端まで移動させる分、タクトタイムが余分にかかってしまう。また、平行移動によって蒸着源と基板とがオフセット状態になると、蒸着源から蒸発する蒸着材料の殆どが基板から逸れて基板に付着しないことになる。このため、基板に対する蒸着材料の付着効率が落ちてしまう。このように、蒸着装置においては、蒸着材料の使用効率に限りが生じている。

以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、蒸着材料の使用効率を向上させた蒸着源、成膜装置、及び蒸着方法を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る蒸着源は、基板を支持し、上記基板の中心を中心軸として回転する基板ホルダに対向する蒸着源である。上記蒸着源は、収容容器と、上記収容容器に収容された複数の蒸発容器とを具備する。上記複数の蒸発容器のそれぞれには、蒸着材料を噴出する複数の噴出ノズルが設けられている。上記複数の蒸発容器のそれぞれにおいて、上記複数の噴出ノズルが配置された配置域の最大長が上記基板の直径よりも短く構成されている。

このような蒸着源によれば、回転する基板ホルダに対向する蒸着源において、複数の蒸発容器のそれぞれに、蒸着材料を噴出する複数の噴出ノズルが設けられ、複数の蒸発容器のそれぞれにおいて、複数の噴出ノズルが配置された配置域の最大長が基板の直径よりも短く構成されているので、蒸着材料の使用効率が大きく向上する。

上記蒸着源においては、上記複数の噴出ノズルから上記蒸着材料が噴出している際には、上記基板ホルダの中心に対する上記収容容器の中心の相対位置が固定されてもよい。

このような蒸着源によれば、複数の噴出ノズルから蒸着材料が噴出されている際には、基板ホルダの中心に対する収容容器の中心の相対位置が固定されているので、蒸着材料の使用効率が大きく向上する。

上記蒸着源においては、上記配置域は、上記収容容器の中心の周りに複数配置されてもよい。

このような蒸着源によれば、配置域は、収容容器の中心の周りに複数配置されるので、蒸着材料の使用効率が大きく向上する。

上記蒸着源においては、上記収容容器は、上記収容容器の中心から上記収容容器の外周端に向かって放射状に区分けされた複数の第１空間を有し、上記複数の第１空間のいずれかに上記複数の蒸発容器のいずれかが配置されてもよい。

このような蒸着源によれば、収容容器は、収容容器の中心から収容容器の外周端に向かって放射状に区分けされた複数の第１空間を有し、複数の第１空間のいずれかに複数の蒸発容器のいずれかが配置されているので、蒸着材料の使用効率が大きく向上する。

上記蒸着源においては、上記複数の噴出ノズルは、上記収容容器の中心から上記収容容器の外周端に向かって並設されてもよい。

このような蒸着源によれば、複数の噴出ノズルは、収容容器の中心から収容容器の外周端に向かって並設されているので、蒸着材料の使用効率が大きく向上する。

上記蒸着源においては、上記複数の蒸発容器から２つの蒸発容器を選択し、一方の蒸発容器を上記中心を中心として他方の蒸発容器の位置まで公転させた場合、上記一方の蒸発容器に設けられた上記複数の噴出ノズルが上記他方の蒸発容器に設けられた上記複数の噴出ノズルと重複してもよい。

このような蒸着源によれば、２つの蒸発容器のうち、一方の蒸発容器を上記中心を中心として他方の蒸発容器の位置まで公転させた場合、一方の蒸発容器に設けられた複数の噴出ノズルが他方の蒸発容器に設けられた複数の噴出ノズルと重複するので、蒸着材料の使用効率が大きく向上する。

上記蒸着源においては、上記配置域は、上記収容容器の中心を含む直線を挟んで複数配置されてもよい。

このような蒸着源によれば、配置域は、収容容器の中心を含む直線を挟んで複数配置されているので、蒸着材料の使用効率が大きく向上する。

上記蒸着源においては、上記収容容器は、上記収容容器の中心を含む直線を対称に格子状に区分けされた複数の第２空間を有し、上記複数の蒸発容器のいずれかに上記複数の第２空間のいずれかが配置されてもよい。

このような蒸着源によれば、収容容器は、収容容器の中心を含む直線を対称に格子状に区分けされた複数の第２空間を有し、複数の蒸発容器のいずれかに複数の第２空間のいずれかが配置されているので、蒸着材料の使用効率が大きく向上する。

上記蒸着源においては、上記複数の噴出ノズルは、上記蒸発容器の長手方向に並設されてもよい。

このような蒸着源によれば、複数の噴出ノズルは、蒸発容器の長手方向に並設されているので、蒸着材料の使用効率が大きく向上する。

上記蒸着源においては、上記複数の蒸発容器から上記中心を挟んで対向する２つの蒸発容器を選択し、一方の蒸発容器を上記中心を中心として他方の蒸発容器の位置まで公転させた場合、上記一方の蒸発容器に設けられた上記複数の噴出ノズルが上記他方の蒸発容器に設けられた上記複数の噴出ノズルと重複してもよい。

上記蒸着源においては、上記複数の蒸発容器から上記直線を挟んで対向する２つの蒸発容器を選択した場合、一方の蒸発容器に設けられた上記複数の噴出ノズルが他方の蒸発容器に設けられた上記複数の噴出ノズルと線対称に配置されてもよい。

このような蒸着源によれば、複数の蒸発容器から直線を挟んで対向する２つの蒸発容器を選択した場合、一方の蒸発容器に設けられた複数の噴出ノズルが他方の蒸発容器に設けられた複数の噴出ノズルと線対称に配置されているので、蒸着材料の使用効率が大きく向上する。

上記蒸着源においては、上記複数の噴出ノズルから、２つの上記噴出ノズルを選択した場合、上記収容容器の中心により近く配置された噴出ノズルのほうが口径が小さく構成されてもよい。

このような蒸着源によれば、複数の噴出ノズルから、２つの上記噴出ノズルを選択した場合、収容容器の中心により近く配置された噴出ノズルのほうが口径が小さく構成されているので、基板に均一な厚みの膜が形成され、蒸着材料の使用効率が大きく向上する。

上記蒸着源においては、上記複数の蒸発容器のいずれかにおいて、上記基板ホルダが回転する方向において、少なくとも２つの上記噴出ノズルが並設されてもよい。

このような蒸着源によれば、複数の蒸発容器のいずれかにおいて、基板ホルダが回転する方向において、少なくとも２つの噴出ノズルが並設されているので、基板に均一な厚みの膜が形成され、蒸着材料の使用効率が大きく向上する。

上記蒸着源においては、上記複数の噴出ノズルのいずれかが上記中心軸に向けて傾いて配置されてもよい。

このような蒸着源によれば、複数の噴出ノズルのいずれかが中心軸に向けて傾いて配置されているので、蒸着材料の使用効率が大きく向上する。

上記蒸着源においては、上記複数の蒸発容器は、上記収容容器から脱着可能に構成されてもよい。

このような蒸着源によれば、作業効率が大きく向上する。

上記蒸着源においては、上記収容容器及び上記複数の蒸発容器は、誘導加熱方式により加熱されてもよい。

このような蒸着源によれば、収容容器及び複数の蒸発容器は、誘導加熱方式により加熱されるので、蒸着材料への熱伝導の応答性が向上して、蒸着材料の使用効率が大きく向上する。

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る成膜装置は、基板ホルダと、上記蒸着源と、真空容器とを具備する。上記基板ホルダは、基板を支持し、上記基板の中心を中心軸として回転する。上記真空容器は、上記基板ホルダ及び蒸着源を収容する。

このような蒸着源によれば、蒸着源において、複数の蒸発容器のそれぞれに、蒸着材料を噴出する複数の噴出ノズルが設けられ、複数の蒸発容器のそれぞれにおいて、複数の噴出ノズルが配置された配置域の最大長が基板の直径よりも短く構成されているので、蒸着材料の使用効率が大きく向上する。

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る蒸着方法では、基板ホルダに基板を支持し、上記基板の中心を中心軸として上記基板ホルダを回転する。上記基板ホルダに蒸着源を対向させる。そして、上記蒸着源から上記蒸着材料を蒸発させて、上記基板に膜を形成する。

このような蒸着方法によれば、蒸着源において、複数の蒸発容器のそれぞれに、蒸着材料を噴出する複数の噴出ノズルが設けられ、複数の蒸発容器のそれぞれにおいて、複数の噴出ノズルが配置された配置域の最大長が基板の直径よりも短く構成されているので、蒸着材料の使用効率が大きく向上する。

以上述べたように、本発明によれば、蒸着材料の使用効率を向上させた蒸着源、成膜装置、及び蒸着方法が提供される。

本実施形態に係る成膜装置の模式的断面図である。図（ａ）は、本実施形態に係る蒸着源の模式的上面図である。図（ｂ）は、本実施形態に係る蒸着源の模式的断面図である。蒸発容器が収容容器から取り外される様子を説明する模式的断面図である。本実施形態に係る蒸着源の変形例の模式的上面図である。本実施形態に係る蒸着源の別の変形例の模式的断面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。各図面には、ＸＹＺ軸座標が導入される場合がある。また、同一の部材または同一の機能を有する部材には同一の符号を付す場合があり、その部材を説明した後には適宜説明を省略する場合がある。また、実施形態は、一例であり、以下に示す例には限られない。

（成膜装置）

図１は、本実施形態に係る成膜装置の模式的断面図である。

成膜装置１は、真空容器１０と、基板ホルダ２０と、回転機構２５と、蒸着源３０Ａと、シャッタ６０と、排気機構７０とを具備する。成膜装置１は、蒸着材料を基板９０に形成する蒸着装置である。

真空容器１０は、減圧状態を維持できる容器である。例えば、真空容器１０は、排気機構７０によって、その内部の気体が排気される。真空容器１０を蒸着源３０Ａから基板ホルダ２０に向かう方向（以下、Ｚ軸方向）に上面視したときの平面形状は、例えば、矩形状である。平面形状は、矩形状に限ることなく、例えば、円形であってもよい。

真空容器１０は、基板ホルダ２０、回転機構２５の一部、蒸着源３０Ａ、シャッタ６０等を収容する。真空容器１０には、ガスを供給することが可能なガス供給機構が設けられてもよい。また、真空容器１０には、その内部の圧力を計測する圧力計が設けられてもよい。また、真空容器１０には、基板９０に形成された膜の蒸着速度等を間接的に計測する膜厚計が設けられてもよい。また、成膜装置１には、加熱機構３３により加熱される蒸着材料３０ｍの温度を計測する温度センサが設けられてもよい。

基板ホルダ２０は、真空容器１０の上部に位置する。基板ホルダ２０は、Ｚ軸方向において蒸着源３０Ａに対向する。基板ホルダ２０は、基板９０を支持する。基板ホルダ２０のＸ−Ｙ軸平面における平面形状は、基板９０の平面形状に適合され設計される。基板ホルダ２０の平面形状は、例えば、円形である。基板ホルダ２０に支持される基板９０は、例えば、円形状の半導体ウェーハである。基板９０は、例えば、矩形状のガラス基板であってもよい。本実施形態では、基板９０の直径をＲｓと表記している。Ｒｓは、例えば、３００ｍｍである。

基板ホルダ２０の中心部は、回転機構２５に連結されている。回転機構２５は、軸部２５１と、駆動ユニット２５２とを有する。軸部２５１は、真空容器１０内に設けられ、Ｚ軸方向に延伸する。軸部２５１は、真空容器１０外に設けられた駆動ユニット２５２に連結される。駆動ユニット２５２によって軸部２５１が回転制御されることにより、基板ホルダ２０が基板９０の中心を中心軸２０ｃとして回転する。なお、基板ホルダ２０の中心軸２０ｃは、軸部２５１の中心軸でもある。

蒸着源３０Ａは、真空容器１０の下部に位置する。蒸着源３０Ａは、Ｚ軸方向において基板ホルダ２０に対向する。蒸着源３０Ａは、例えば、図示しない支持台に固定されている。蒸着源３０Ａは、収容容器３１Ａと、複数の蒸発容器３２Ａ（坩堝）と、加熱機構３３とを具備する。収容容器３１Ａは、複数の蒸発容器３２Ａと、加熱機構３３とを収容する。

また、複数の蒸発容器３２Ａのそれぞれの上面部には、蒸発容器３２Ａに充填された蒸着材料３０ｍを噴出する複数の噴出ノズル３２０が設けられている。蒸発容器３２Ａが収容容器３１Ａに収容されたとき、噴出ノズル３２０は、基板ホルダ２０に対向する。複数の蒸発容器３２Ａのそれぞれにおいて、複数の噴出ノズル３２０が配置された配置域３２０ａの最大長Ｌ（Ｌは変数）は、基板９０の直径Ｒｓよりも短く構成されている。ここで、基板９０の直径とは、基板９０の平面形状が円形の場合には、円形の直径で定義され、基板９０の平面形状が矩形の場合は、対向する角部間の距離で定義される。なお、基板ホルダ２０の中心軸２０ｃの直下には、噴出ノズル３２０が配置されていない。

成膜装置１において、複数の噴出ノズル３２０から蒸着材料３０ｍが噴出し、基板９０に蒸着材料３０ｍの成膜が行われている際には、基板ホルダ２０の中心に対する収容容器３１Ａの中心３１ｃの相対位置が固定されている。すなわち、成膜中、Ｘ軸方向またはＹ軸方向における、基板９０と蒸着源３０Ａとの相対距離は不変である。

加熱機構３３は、蒸発容器３２Ａの外側に配置されている。加熱機構３３は、蒸発容器３２Ａの底部及び側部を囲む。加熱機構３３は、誘導加熱方式または抵抗加熱方式の加熱機構である。蒸発容器３２Ａに収容された蒸着材料３０ｍは、加熱機構３３によって加熱されて、複数の噴出ノズル３２０から基板９０に向けて蒸発する。蒸着材料３０ｍは、例えば、有機物である。

また、蒸発容器３２Ａの直上には、基板ホルダ２０に向かって飛遊する蒸着材料３０ｍを遮断するシャッタ６０が設けられている。

（蒸着源）

図２（ａ）は、本実施形態に係る蒸着源の模式的上面図である。図２（ｂ）は、本実施形態に係る蒸着源の模式的断面図である。図２（ａ）では、天板部３１３が示されていない。図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ'線に沿った断面が示されている。また、図２（ａ）には、蒸着源３０Ａの上方に位置する基板９０の外周が示されている。

収容容器３１Ａは、本体部３１０Ａと、仕切部３１１と、リフレクタ部３１２と、天板部３１３とを有する。収容容器３１Ａは、導電性材料で構成され、例えば、高融点金属、ＳＵＳ鋼、カーボン等のいずれかで構成されている。収容容器３１ＡのＸ−Ｙ軸平面における外形は、例えば、円形である。

本体部３１０Ａは、下部が閉塞され上部が開放された円筒状の容器である。本体部３１０Ａは、仕切部３１１と、リフレクタ部３１２とを収容する。仕切部３１１は、中心３１ｃから３股に分岐し、本体部３１０Ａの内壁に接続されている。例えば、周方向において隣り合う仕切部３１１がなす角度は、１２０°である。ここで、周方向とは、中心軸２０ｃの軸周りに基板ホルダが回転する方向である。また、本体部３１０Ａ、仕切部３１１、及び天板部３１３のそれぞれの内部には、冷媒体が流通する流路が設けられてもよい。

リフレクタ部３１２は、収容容器３１Ａの周方向において隣り合う仕切部３１１の間に設けられる。例えば、図２（ａ）の例では、周方向において隣り合う仕切部３１１の間に、２個のリフレクタ部３１２が配置される。

これにより、収容容器３１Ａの内部は、仕切部３１１と、複数のリフレクタ部３１２とにより、収容容器３１Ａの中心３１ｃから収容容器３１Ａの外周端３１ｅに向かって放射状に区分けされる。

例えば、仕切部３１１によって、収容容器３１Ａの内部が３つに区分けされる。さらに、仕切部３１１によって区分けされた収容容器３１Ａの内部がリフレクタ部３１２により、さらに３つに区分けされる。リフレクタ部３１２は、中心３１ｃから外周端３１ｅに向かって延在する。すなわち、この放射状の区分により、収容容器３１Ａは、複数の空間３１４（第１空間）を有する。例えば、図２（ａ）には、９個の空間３１４が示されている。複数の空間３１４のそれぞれの容積は、実質的に同じである。空間３１４の平面形状は、例えば、扇状である。

また、複数の空間３１４のいずれかには、複数の蒸発容器３２Ａのいずれかが配置されている。蒸発容器３２Ａは、複数の空間３１４の少なくとも１つに配置すればよく、複数の空間３１４の全てに配置してもよく、空間３１４の１つに配置してもよい。なお、蒸発容器３２Ａは、空間３１４の下部に設けられた、例えば、台座３１５上に載置される。台座３１５の材料は、導電性材料でもよく、絶縁性材料でもよい。

また、複数の噴出ノズル３２０は、収容容器３１Ａの中心３１ｃから収容容器３１Ａの外周端３１ｅに向かって並設されている。従って、蒸発容器３２Ａにおいて、複数の噴出ノズル３２０が配置された配置域３２０ａの最大長Ｌは、中心３１ｃから外周端３１ｅに向かう方向における配置域３２０ａの長さとなる。また、収容容器３１Ａにおいて、最大長Ｌは、基板９０の直径Ｒｓよりも短く構成されている。

配置域３２０ａは、収容容器３１Ａの中心３１ｃを中心に複数配置されている。蒸着源３０ＡをＺ軸方向に上面視したとき、複数の配置域３２０ａのそれぞれの少なくとも一部は、基板９０と重複している。換言すれば、蒸着源３０ＡをＺ軸方向に上面視したとき、複数の噴出ノズル３２０の少なくとも一部は、基板９０と重複している。

また、蒸着源３０Ａにおいて、複数の蒸発容器３２Ａから、いずれか２つの蒸発容器３２Ａを選択し、一方の蒸発容器３２Ａを中心３１ｃを中心として他方の蒸発容器３２Ａの位置まで公転させた場合、一方の蒸発容器３２Ａに設けられた複数の噴出ノズル３２０が他方の蒸発容器３２Ａに設けられた複数の噴出ノズル３２０と重複する。

例えば、複数の蒸発容器３２Ａのそれぞれの形状は、自己の中心線３２ｃに対して線対称に構成され、実質的に同じである。複数の蒸発容器３２Ａのそれぞれの平面形状は、例えば、扇形状である。そして、蒸発容器３２Ａにおいて、複数の噴出ノズル３２０は、中心線３２ｃに対して線対称に構成されている。従って、全ての空間３１４に同じ構成の蒸発容器３２Ａが配置された場合には、蒸着源３０Ａにおける全ての噴出ノズル３２０で構成されるノズルの配置パターンが回転対称（３６０°／３対称）を構成する。

また、蒸着源３０Ａにおいて、複数の噴出ノズル３２０から、２つの噴出ノズル３２０を選択した場合、収容容器３１Ａの中心３１ｃにより近く配置された噴出ノズル３２０のほうがノズル口径が小さく構成されてもよい。例えば、複数の噴出ノズル３２０の口径は、中心３１ｃから外周端３１ｅに向かうほど、大きく構成されてもよく、複数の噴出ノズル３２０を組み分けした組ごとに大きく構成されてもよい。

また、複数の蒸発容器３２Ａのいずれかにおいては、周方向に少なくとも２つの噴出ノズル３２０が並設されてもよい。また、複数の噴出ノズル３２０は、中心３１ｃから外周端３１ｅに向かって一列に並んだ構成でもよい。例えば、図２（ａ）の例では、外周端３１ｅ付近において、周方向に２個または３個の噴出ノズル３２０が並設されている。

リフレクタ部３１２は、周方向において隣り合う蒸発容器３２Ａの間に配置される。リフレクタ部３１２は、熱反射板であり、蒸発容器３２Ａから放出される熱を蒸発容器３２Ａに反射する。これにより、蒸発容器３２Ａは、加熱機構３３により効率よく加熱される。

また、天板部３１３は、本体部３１０Ａ、仕切部３１１、及びリフレクタ部３１２を覆う。天板部３１３には、噴出ノズル３２０が貫通する貫通孔３１３ｈが設けられている。これにより、噴出ノズル３２０が天板部３１３を貫通して、収容容器３１Ａから基板９０に向かって突出する。

図３（ａ）、（ｂ）は、蒸発容器が収容容器から取り外される様子を説明する模式的断面図である。

複数の蒸発容器３２Ａのそれぞれは、収容容器３１Ａから脱着可能に構成されている。また、一例として、蒸発容器３２Ａにおいて、噴出ノズル３２０が設けられた上面部３２１（蓋部）は本体部３２２から取り外すことができる。上面部３２１を本体部３２２から取り外すことより、蒸発容器３２Ａに蒸着材料３０ｍを仕込むことができる。また、本体部３２２を複数の蒸発容器３２Ａにおいて共通の構成とすることで、複数の噴出ノズル３２０の配置パターン、孔径を変化させた様々な上面部３２１を本体部３２２に取り付けることができる。

例えば、図３（ａ）に示すように、天板部３１３は、収容容器３１Ａから取り外される。この後、図３（ｂ）に示すように、蒸発容器３２Ａは、収容容器３１Ａから取り外される。また、この逆の動作を行えば、蒸発容器３２Ａを収容容器３１Ａに取り付けることができる。

このような蒸着源３０Ａを用いて、基板ホルダ２０に基板９０を支持し、基板９０の中心を中心軸として基板ホルダ２０を回転する。このとき、基板ホルダ２０には、蒸着源３０Ａが対向している。次に、蒸着源３０Ａから蒸着材料３０ｍを蒸発させて、基板９０に膜を形成する。ここで、シャッタ６０により、複数の蒸発容器３２Ａからいずれかの蒸発容器３２Ａが選択されて、選択された蒸発容器３２Ａに充填された蒸着材料３０ｍが蒸発して、基板９０に膜が形成される。

このように、蒸着源３０Ａでは、それぞれの蒸発容器３２Ａに設けられた複数の噴出ノズル３２０の配置域３２０ａの最大長Ｌが基板９０の直径Ｒｓよりも小さく、複数の噴出ノズル３２０が基板９０が回転する方向に対して直交する方向に並設されている。ここで、最大長Ｌとは、Ｚ軸方向に直交する方向における配置域３２０ａの幅の最大長とする。従って、蒸着源３０Ａを用いれば、基板９０には、均一な厚みの膜が形成される。

ここで、複数の噴出ノズル３２０のそれぞれの口径、ピッチ、及び周方向の並設する噴出ノズル３２０の数を蒸着材料３０ｍの特性、蒸着速度等に適合させて適宜設計することにより、基板９０により確実に均一な厚みの膜が形成される。

例えば、基板９０の回転数（角速度）は一定であっても、噴出ノズル３２０の上方を通過する基板９０の通過速度は、基板９０の中心から遠ざかるほど速くなる。蒸着源３０Ａでは、収容容器３１Ａの中心３１ｃからより遠ざかった噴出ノズル３２０の口径が中心３１ｃにより近づいた噴出ノズル３２０の口径よりも大きく構成されたり、外周端３１ｅ付近において、周方向に少なくとも２つの噴出ノズル３２０が並設されたりしている。このため、基板９０が回転しても、基板全域に付着する蒸着材料３０ｍの付着量が均衡して、基板９０に均一が厚みの膜が形成される。

また、基板ホルダ２０の中心軸２０ｃの直下には、噴出ノズル３２０が設けられていない。このため、蒸着源３０Ａの中心部での噴出ノズル３２０の集中配置が抑えられ、基板９０の中心部における膜厚上昇が抑えられる。

例えば、基板９０として、３００ｍｍ径のＳｉウェーハに有機蒸着膜を形成したところ、膜厚分布＝±（（最大膜厚−最小膜厚）／（最大膜厚＋最小膜厚））×１００％の式で定義される膜厚分布として、±１％が得られている。

また、蒸着源３０Ａを用いれば、基板９０に対して蒸着源３０Ａを相対的に平行移動することなく、基板９０を回転させながら基板９０に膜が形成される。このため、蒸着工程におけるタクト効率が向上し、蒸着材料３０ｍの材料使用効率が大きく向上する。

また、蒸着源３０Ａを用いれば、蒸着源３０Ａは、常時、基板９０の直下に固定されている。このため、蒸着材料３０ｍは、基板９０から逸れにくく、基板９０に付着する付着効率が向上する。これにより、蒸着材料３０ｍの材料使用効率が大きく向上する。

また、蒸着源３０Ａを用いれば、真空容器１０は、基板９０に対して蒸着源３０Ａを相対的に平行移動する移動空間を要しない。これにより、真空容器１０の小型化を図ることができる。

また、蒸着源３０Ａでは、複数の噴出ノズル３２０が収容容器３１Ａの中心３１ｃから外周端３１ｅに向かって並設されている。このため、基板９０と蒸着源３０Ａとの距離を短くしても、基板９０に均一な厚み膜を形成することができる。この結果、蒸着材料３０ｍが基板９０に付着する付着効率がさらに向上し、蒸着材料３０ｍの材料使用効率が大きく向上する。

また、蒸着源３０Ａでは、複数の蒸発容器３２Ａが収容容器３１Ａに収容できることから、複数の蒸発容器３２Ａのそれぞれに異種の蒸着材料を充填、または、複数の蒸発容器３２Ａを組みに分けて組みごとに異種の蒸着材料を充填できる。これにより、基板９０に多種材料の積層膜または多種材料の混合膜を形成できる。換言すれば、基板９０に形成する膜の材料選択の自由度が向上する。

また、加熱機構３３として、誘電加熱方式を採用した場合には、加熱機構３３から蒸着材料３０ｍへの熱伝導の応答性が良好になる。このため、蒸着材料３０ｍの温度を短時間（例えば、数分間）で急峻に上昇させることができる。これにより、成膜を開始する前の基板９０の待機時間を短くすることができ、タクト効率がさらに向上する。

また、蒸着源３０Ａにおいて、蒸発容器３２Ａが収容容器３１Ａから脱着可能に構成されている。このため、蒸発容器３２Ａのメンテナンスが容易になる。

また、蒸着源３０Ａにおいて、複数の蒸発容器３２Ａのそれぞれの形状が同じ形状である場合には、それぞれの蒸発容器３２Ａを覆うシャッタ６０として同じ形状のシャッタを使い回せる。これにより、シャッタ機構の構成が簡便になる。

（変形例１）

図４（ａ）、（ｂ）は、本実施形態に係る蒸着源の変形例の模式的上面図である。

図４（ａ）に示す蒸着源３０Ｂにおいては、収容容器３１ＢのＸ−Ｙ軸平面における外形は、例えば、矩形になっている。

例えば、収容容器３１Ｂの本体部３１０Ｂは、下部が閉塞され上部が開放された直方体状の容器である。本体部３１０Ｂは、仕切部３１６と、リフレクタ部３１２とを収容する。本体部３１０Ｂ及び仕切部３１６のそれぞれの内部には、冷媒体が流通する流路が設けられてもよい。

仕切部３１６は、収容容器３１Ｂの中心３１ｃを含む直線３１Ｌに沿って延在する。仕切部３１６は、その両端が本体部３１０Ｂの内壁に接続されている。この仕切部３１６によって、収容容器３１Ｂの内部が２つの空間に区分けされる。

リフレクタ部３１２は、仕切部３１６によって区分けされたそれぞれの空間において、複数配置される（例えば、２個ずつ）。これら複数のリフレクタ部３１２のそれぞれは、例えば、直線３１Ｌと直交する方向に延在する。

直線３１Ｌを対称とした、仕切部３１６と、複数のリフレクタ部３１２との区分けにより、収容容器３１Ｂの内部は、格子状に区分けされる。

例えば、収容容器３１Ｂは、複数の空間３１７（第２空間）を有する。図４（ａ）の例では、例えば、６個の空間３１７が示されている。複数の空間３１７のそれぞれの容積は、実質的に同じである。空間３１７の平面形状は、例えば、矩形である。

また、複数の蒸発容器３２Ｂのそれぞれの形状は、自己の中心線３２ｃに対して線対称に構成され、実質的に同じである。複数の蒸発容器３２Ｂのそれぞれの平面形状は、例えば、矩形状である。そして、複数の空間３１７のいずれかには、複数の蒸発容器３２Ｂのいずれかが配置される。例えば、蒸発容器３２Ｂは、複数の空間３１７の少なくとも１つに配置されればよく、複数の空間３１７の全てに配置されてもよく、１つの空間３１７に配置されてもよい。また、蒸発容器３２Ｂは、収容容器３１Ｂから脱着可能である。

複数の噴出ノズル３２０は、蒸発容器３２Ｂの長手方向に並設されている。例えば、複数の噴出ノズル３２０は、直線３１Ｌと直交する方向に並設されている。また、複数の噴出ノズル３２０が配置された配置域３２０ｂの最大長Ｌは、基板９０の直径Ｒｓよりも短い。配置域３２０ｂは、直線３１Ｌを挟んで左右に複数配置されている。また、蒸着源３０ＢをＺ軸方向に上面視したとき、複数の配置域３２０ｂのそれぞれの少なくとも一部は、基板９０と重複している。なお、基板ホルダ２０の中心軸２０ｃの直下には、噴出ノズル３２０が設けられていない。

特に、複数の噴出ノズル３２０の配置パターンがそれぞれの蒸発容器３２Ｂで同じパターンで構成されている場合には、複数の蒸発容器３２Ｂから中心３１ｃを挟んで対向する２つの蒸発容器３２Ｂを選択し、一方の蒸発容器３２Ｂを中心３１ｃを中心として他方の蒸発容器３２Ｂの位置まで公転させた場合、一方の蒸発容器３２Ｂに設けられた複数の噴出ノズル３２０が他方の蒸発容器３２Ｂに設けられた複数の噴出ノズル３２０と重複する。

また、噴出ノズル３２０の配置パターンは、図４（ａ）の配置パターンには限られない。例えば、図４（ｂ）に示す蒸着源３０Ｃのように、複数の蒸発容器３２Ｂから直線３１Ｌを挟んで対向する２つの蒸発容器３２Ｂを選択した場合、一方の蒸発容器３２Ｂに設けられた複数の噴出ノズル３２０が他方の蒸発容器に設けられた複数の噴出ノズル３２０と線対称に配置されてもよい。

さらに、噴出ノズル３２０の配置パターンは、図４（ａ）に示すパターンと図４（ｂ）に示すパターンとの混合パターンであってもよい。例えば、中心３１ｃを挟んで配置された一対の蒸発容器３２Ｂでは、図４（ｂ）のパターンが選択され、これら以外の蒸発容器３２Ｂでは、図４（ａ）のパターンが選択されてもよい。

このような平面形状が蒸着源３０Ａと異なる蒸着源３０Ｂ、３０Ｃを用いても、複数の噴出ノズル３２０が配置された配置域３２０ｂの最大長Ｌが基板９０の直径Ｒｓよりも短く、複数の噴出ノズル３２０が蒸発容器３２Ｂの長手方向に並設されていること等から、蒸着源３０Ｂ、３０Ｃは、蒸着源３０Ａと同様の効果を奏する。

さらに、蒸着源３０Ｂ、３０Ｃにおいては、蒸発容器３２Ｂが直線３１Ｌと直交する方向において長く延在している。これにより、それぞれの蒸発容器３２Ｂには、より多くの蒸着材料３０ｍを充填することができ、蒸着時間の長期化を図ることができる。

（変形例２）

図５は、本実施形態に係る蒸着源の別の変形例の模式的断面図である。

図５に示す蒸着源３０Ｄにおいては、複数の噴出ノズル３２０のいずれかが基板ホルダ２０の中心軸２０ｃに向けて傾いて配置されている。噴出ノズル３２０の天板部３１３に対する法線からの傾斜角は、中心３１ｃから外周端３１ｅに向かうほど、大きく構成されてもよく、複数の噴出ノズル３２０を組み分けした組ごとに大きく構成されてもよい。このような噴出ノズル３２０の構成は、蒸着源３０Ｂ、３０Ｃにも適用してもよい。

このような構成であれば、蒸発材料３０ｍは、基板９０からさらに逸れにくくなり、基板９０に付着する付着効率が向上する。これにより、蒸着材料３０ｍの材料使用効率が大きく向上する。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく種々変更を加え得ることは勿論である。各実施形態は、独立の形態とは限らず、技術的に可能な限り複合することができる。

１…成膜装置
１０…真空容器
２０…基板ホルダ
２０ｃ…中心軸
２５…回転機構
２５１…軸部
２５２…駆動ユニット
３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ…蒸着源
３０ｍ…蒸着材料
３１Ａ、３１Ｂ…収容容器
３１ｃ…中心
３１ｅ…外周端
３１Ｌ…直線
３１０Ａ、３１０Ｂ…本体部
３１１、３１６…仕切部
３１２…リフレクタ部
３１３…天板部
３１３ｈ…貫通孔
３１４、３１７…空間
３１５…台座
３２Ａ、３２Ｂ…蒸発容器
３２１…上面部
３２２…本体部
３２ｃ…中心線
３２０…噴出ノズル
３２０ａ、３２０ｂ…配置域
３３…加熱機構
６０…シャッタ
７０…排気機構
９０…基板

Claims

基板を支持し、前記基板の中心を中心軸として回転する基板ホルダに対向する蒸着源であって、
収容容器と、
前記収容容器に収容された複数の蒸発容器と
を具備し、
前記複数の蒸発容器のそれぞれには、蒸着材料を噴出する複数の噴出ノズルが設けられ、
前記複数の蒸発容器のそれぞれにおいて、前記複数の噴出ノズルが配置された配置域の最大長が前記基板の直径よりも短く構成されている
蒸着源。
請求項１に記載された蒸着源であって、
前記複数の噴出ノズルから前記蒸着材料が噴出している際には、前記基板ホルダの中心に対する前記収容容器の中心の相対位置が固定されている
蒸着源。
請求項１または２に記載された蒸着源であって、
前記配置域は、前記収容容器の中心の周りに複数配置されている
蒸着源。
請求項１〜３のいずれか１つに記載された蒸着源であって、
前記収容容器は、前記収容容器の中心から前記収容容器の外周端に向かって放射状に区分けされた複数の第１空間を有し、
前記複数の第１空間のいずれかに前記複数の蒸発容器のいずれかが配置されている
蒸着源。
請求項１〜４のいずれか１つに記載された蒸着源であって、
前記複数の噴出ノズルは、前記収容容器の中心から前記収容容器の外周端に向かって並設されている
蒸着源。
請求項３〜５のいずれか１つに記載された蒸着源であって、
前記複数の蒸発容器から２つの蒸発容器を選択し、一方の蒸発容器を前記中心を中心として他方の蒸発容器の位置まで公転させた場合、前記一方の蒸発容器に設けられた前記複数の噴出ノズルが前記他方の蒸発容器に設けられた前記複数の噴出ノズルと重複する
蒸着源。
請求項１または２に記載された蒸着源であって、
前記配置域は、前記収容容器の中心を含む直線を挟んで複数配置されている
蒸着源。
請求項１、２、または７に記載された蒸着源であって、
前記収容容器は、前記収容容器の中心を含む直線を対称に格子状に区分けされた複数の第２空間を有し、
前記複数の蒸発容器のいずれかに前記複数の第２空間のいずれかが配置されている
蒸着源。
請求項１、２、７、または８に記載された蒸着源であって、
前記複数の噴出ノズルは、前記蒸発容器の長手方向に並設されている
蒸着源。
請求項１、２、７〜９のいずれか１つに記載された蒸着源であって、
前記複数の蒸発容器から前記中心を挟んで対向する２つの蒸発容器を選択し、一方の蒸発容器を前記中心を中心として他方の蒸発容器の位置まで公転させた場合、前記一方の蒸発容器に設けられた前記複数の噴出ノズルが前記他方の蒸発容器に設けられた前記複数の噴出ノズルと重複する
蒸着源。
請求項１、２、７〜１０のいずれか１つのいずれか１つに記載された蒸着源であって、
前記複数の蒸発容器から前記直線を挟んで対向する２つの蒸発容器を選択した場合、一方の蒸発容器に設けられた前記複数の噴出ノズルが他方の蒸発容器に設けられた前記複数の噴出ノズルと線対称に配置されている
蒸着源。
請求項１〜１１のいずれか１つに記載された蒸着源であって、
前記複数の噴出ノズルから、２つの前記噴出ノズルを選択した場合、前記収容容器の中心により近く配置された噴出ノズルのほうが口径が小さく構成されている
蒸着源。
請求項１〜１２のいずれか１つに記載された蒸着源であって、
前記複数の蒸発容器のいずれかにおいて、前記基板ホルダが回転する方向において、少なくとも２つの前記噴出ノズルが並設されている
蒸着源。
請求項１〜１３のいずれか１つに記載された蒸着源であって、
前記複数の噴出ノズルのいずれかが前記中心軸に向けて傾いて配置されている
蒸着源。
請求項１〜１４のいずれか１つに記載された蒸着源であって、
前記複数の蒸発容器は、前記収容容器から脱着可能に構成されている
蒸着源。
請求項１〜１５のいずれか１つに記載された蒸着源であって、
前記複数の蒸発容器は、誘導加熱方式により加熱される
蒸着源。
基板を支持し、前記基板の中心を中心軸として回転する基板ホルダと、
前記基板ホルダに対向し、収容容器と、前記収容容器に収容された複数の蒸発容器とを有し、前記複数の蒸発容器のそれぞれには、蒸着材料を噴出する複数の噴出ノズルが設けられ、前記複数の蒸発容器のそれぞれにおいて、前記複数の噴出ノズルが配置された配置域の最大長が前記基板の直径よりも短く構成されている蒸着源と、
前記基板ホルダ及び蒸着源を収容する真空容器と
を具備する成膜装置。
基板ホルダに基板を支持し、前記基板の中心を中心軸として前記基板ホルダを回転し、
前記基板ホルダに蒸着源を対向させ、
収容容器と、前記収容容器に収容された複数の蒸発容器とを具備し、前記複数の蒸発容器のそれぞれには、蒸着材料を噴出する複数の噴出ノズルが設けられ、前記複数の蒸発容器のそれぞれにおいて、前記複数の噴出ノズルが配置された配置域の最大長が前記基板の直径よりも短く構成された前記蒸着源から前記蒸着材料を蒸発させて、前記基板に膜を形成する
蒸着方法。