JPH11100663A

JPH11100663A - 蒸着装置、及び蒸着方法

Info

Publication number: JPH11100663A
Application number: JP26025397A
Authority: JP
Inventors: Akio Wakejima; 彰男分島
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1997-09-25
Filing date: 1997-09-25
Publication date: 1999-04-13

Abstract

(57)【要約】【課題】真空蒸着において、積層された蒸着物の積層
方向における横方向寸法制御を可能にする蒸着装置及び
蒸着方法を実現する。【解決手段】蒸着装置の蒸着容器７の内部は、バルブ
９を介した真空ポンプ８で真空にできる。蒸着容器７の
天井には基板ホルダー３により基板２が保持されてい
る。蒸着容器７の底部には蒸着材料１０を収容し加熱す
るためのボート１１からなる蒸着源１が設置されてい
る。そして蒸着源１と基板２との間には、蒸着源１と基
板２を結ぶ直線方向にレール５に沿って移動できるコリ
メータ４が設置されている。コリメータ４の貫通孔６は
蒸着源１と基板２を固定した基板ホルダー３との中心を
結ぶ直線方向と平行の孔である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置製造等に
用いられるコリメータを有する蒸着装置に関し、特に可
動コリメータ、貫通孔開口寸法可変コリメータを備える
真空蒸着装置に関する。

【０００２】また、本発明は半導体装置製造等に用いら
れる蒸着装置を用いた蒸着方法に関し、可動コリメー
タ、貫通孔寸法可変コリメータ、可動蒸着源、もしくは
可動基板ホルダーを備えた真空蒸着装置を用いた蒸着方
法に関する。

【０００３】

【従来の技術】従来、デバイスにおける電極形成方法と
しては、フォトレジストによりパターンニングされた領
域に電極金属を真空蒸着法により蒸着した後、リフトオ
フ法により所望の領域以外の金属を除去する方法が用い
られている。

【０００４】この蒸着リフトオフ法による電極形成にお
いて、コリメータを有する蒸着装置は、たとえば、特開
平７−２４０３０号公報に示されるように、レジスト開
口部の寸法と寸法変換差のない金属パターンを形成する
ことを目的として用いられている。このコリメータには
発熱体が配置され、コリメータや貫通孔に蒸着粒子が付
着するのを防いでいる。

【０００５】図１７は、従来のコリメータを有する蒸着
装置の一例を示す図（上記公報を引用）、また図１８〜
２０は、このコリメータを用いて蒸着を行った後の蒸着
物質のパターン形成の状態を示す断面図である。真空蒸
着装置の蒸着源９２１の直上に、貫通孔９２２ａを有す
るコリメータ９２２を配置する。ヒーター９２３は、コ
リメータ９２２に付着した粒子を再蒸発させるために設
置してある。

【０００６】次にこのコリメータを通過する蒸着粒子９
２４の動きについて説明する。蒸着源９２１より気化し
た蒸着粒子９２４は蒸発面より自由な角度で気化してい
く。このとき、蒸着源９２１の直上にコリメータ９２２
を有しているので、蒸着粒子は貫通孔９２２ａを通過す
ることにより、入射方向が制限される。つまり、蒸着粒
子９２４のうち基板９２６に向かってほぼ直進するもの
のみを通過させることが可能である。また、コリメータ
には発熱体９２３が配置されており、通過されない蒸着
粒子はコリメータ９２２や貫通孔９２２ａ内部に付着せ
ずに、蒸着源９２１に戻る。

【０００７】以上のように、コリメータ９２２を通過し
た粒子は、基板９２６への入射角度を制限されているの
で、図１８に示すように、蒸着物９２９の寸法ｄ₃はレ
ジスト開口部９２８の寸法ｄ₄と同一に近い寸法とな
る。また、コリメータ９２２が加熱されているので、貫
通孔９２２ａを通過しない蒸着粒子を蒸着源９２１に戻
すことができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述の従来技術では、
コリメータを使うことによって半導体との接触部の寸法
はレジスト開口とほぼ同一寸法に制御できるが、積層さ
れた蒸着物の積層方向における横方向寸法制御が困難で
あるという問題点がある。その理由は、蒸着が進むにつ
れて、レジスト開口部に蒸着金属が堆積し、蒸着初期よ
り実効的なレジスト開口部が狭くなってしまうためであ
る。その結果、図１８に示すように、蒸着物の形状が基
板から遠いほど細くなってしまう。この場合、微細な領
域に厚く金属を蒸着することができないという問題が生
じてくる。

【０００９】また、電極部の抵抗を下げるために、電極
金属を積層化する。この電極積層化において蒸着金属種
を換える際、その原料金属表面の形状、原料ルツボの形
状、蒸着機の大きさが異なることにより、レジストを介
した基板への蒸着金属の侵入角度がかわることがある。
そのため、図１９に示すように、上層の金属が、基板と
の接触金属よりも外側に回り込んだり、また、図２０に
示すように接触金属よりも小さくなってしまうというこ
とが生じる。図１９のように外側に広がる時には上層金
属と半導体との反応がおこり、安定したデバイスが製造
し難い。逆に、図２０のように上層金属が小さくなった
場合には配線抵抗が高くなり、高性能化が難しくなる。
このように、微細な開口部に金属種を変えて蒸着金属を
厚く堆積することも困難であった。

【００１０】本発明の目的は、上記従来技術の課題に鑑
み、真空蒸着において、積層された蒸着物の積層方向に
おける横方向寸法制御を可能にする蒸着装置、及び、蒸
着方法を実現することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、蒸着源と基板との間に、貫通孔が形成され
たコリメータを有する蒸着装置において、前記コリメ
ータの位置が前記蒸着源と前記基板とを結ぶ直線方向に
可変であること、前記コリメータの前記貫通孔の大き
さが可変であること、前記コリメータの前記貫通孔の
長さが可変であること、前記蒸着源の位置が前記蒸着
源と前記基板とを結ぶ直線方向に可変であること、前
記基板の位置が前記蒸着源と前記基板とを結ぶ直線方向
に可変であること、を特徴とする。

【００１２】上記の蒸着装置において、前記蒸着源が抵
抗加熱法、電子ビーム加熱法、高周波誘導加熱法などに
より加熱されるものであることが考えられ、また前記蒸
着源は分子線エピタキシャル法による分子線源であって
もよい。

【００１３】また本発明は、上記の特徴を持つ蒸着装
置を用いて、蒸着中にコリメータの位置を移動する蒸着
方法や、上記の特徴を持つ蒸着装置を用いて、蒸着中
にコリメータの貫通孔の開口寸法を変える蒸着方法や、
上記の特徴を持つ蒸着装置を用いて、蒸着中にコリメ
ータの貫通孔の長さを変える蒸着方法や、上記の特徴
を持つ蒸着装置を用いて、蒸着中に蒸着源の位置を移動
する蒸着方法や、上記の特徴を持つ蒸着装置を用い
て、蒸着中に基板の位置を移動する蒸着方法をも提供す
る。

【００１４】（作用）本発明によれば、例えば、可動コ
リメータを用いる場合、蒸着中に可動コリメータを基板
から遠ざけていくことによって、蒸着粒子の入射角度が
大きくなる。これによって、蒸着をしていくにつれて蒸
着物の横方向寸法が小さくならず、ほぼ垂直な形状の蒸
着物を形成できる。

【００１５】また、電極部を積層構造にする時に、上層
の金属が下層の金属の側面へ回り込む場合には、蒸着材
料を換える際にコリメータを基板に近づける。これによ
って、蒸着粒子の基板への入射角度が小さくなり、下層
金属の横方向寸法と上層金属の横方向寸法をほぼ等しく
することができる。逆に上層の金属が下層の金属より小
さくなる場合には、蒸着材料を換える際にコリメータを
基板から遠ざける。これによって、蒸着粒子の基板への
入射角度が大きくなり、下層金属の横方向寸法と上層金
属の横方向寸法をほぼ等しくすることができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。

【００１７】（第１の実施の形態）図１は本発明の第１
の実施形態である真空蒸着装置の概略構成を示す断面図
である。この図に示す形態の蒸着装置では蒸着装置７内
の底部に蒸着源１が配置され、蒸着装置７の天井部には
蒸着される基板２が基板ホルダー３によって固定されて
いる。そして、蒸着源１と基板２の間には、移動用レー
ル５に沿って移動可能なコリメータ４が配置されてい
る。この移動レール５により、コリメータ４は蒸着源１
と基板２を固定した基板ホルダー３との中心を結ぶ直線
方向に沿って移動できる様になっている。

【００１８】蒸着装置７の内部は真空ポンプ８により真
空にする事ができ、この真空ポンプ８はバルブ９により
蒸着装置７に対して切り離しが可能である。また、蒸着
源１は蒸着材料１０と、蒸着材料１０を収容して抵抗加
熱法で加熱するためのボート１１とから構成されてい
る。蒸着材料１０を加熱する方法は、上記の抵抗加熱法
以外に電子ビームによる加熱や、高周波誘導による加熱
等の方法でもよい。また、蒸着源１は分子線エピタキシ
ャル法による分子線源でもよい。

【００１９】コリメータ４とは蒸着粒子のうち基板に向
かってほぼ直進するものだけを通過させたり、または、
蒸着粒子の広がりを抑えるための貫通孔６を有する治具
を指している。貫通孔６の数は１つであっても、複数で
あってもよい。貫通孔６の寸法は蒸着源の種類、大きさ
により適宜決定する。また、貫通孔６の孔方向は蒸着源
１と基板２を固定した基板ホルダー３との中心を結ぶ直
線方向と平行である。

【００２０】コリメータ４は蒸着源１より大きいことが
必要であり、蒸着粒子が付着しないように加熱すること
を考えると、融点が１０００℃以上の高融点金属、また
はセラミック等の高耐熱材料が望ましい。また、加熱の
ためにコリメータ４の周囲には発熱体１２が配置されて
いる。そして、この発熱体１２は、コリメータ４を蒸着
源１と基板２との間に支持し、かつ蒸着源１と基板２を
結ぶ直線上に可動させる際の支柱の役割を兼ねる。

【００２１】次に、蒸着の時のコリメータの動きと蒸着
粒子の動きを併せて図２を参照しながら説明する。図２
に示すように、蒸着材料１０から気化した蒸着粒子１３
ｂは蒸発材料１０の表面より自由な角度で気化してい
く。この蒸着粒子１３ｂのうち、コリメータ４に形成さ
れた貫通孔を通過した蒸着粒子１３ａのみが、基板２に
向かってほぼ垂直方向に進行し、レジスト上及びレジス
ト開口部内に積層される。つまり、蒸着粒子はコリメー
タ４の貫通孔を通過する際に、その基板への入射角度が
制限される。その入射角度の制限はコリメータの貫通孔
の長さが長いほど、貫通孔の径が小さいほど、強くな
り、基板への入射角度は垂直に近くなっていく。

【００２２】図２（ａ）と図２（ｂ）は、コリメータの
位置を変えた場合の蒸着粒子の貫通孔を通過できる蒸着
粒子の角度の違いを示したものである。これらの図中で
は、判り易くするために１つの貫通孔を通過する粒子の
みを記載してある。図２（ａ）から図２（ｂ）のように
コリメータ４を基板２から遠ざけることによって、貫通
孔を通過する蒸着粒子の最大角度αが大きくなる。この
機能を蒸着中に連続して作動させることによって、蒸着
物の横方向寸法を成長中に制御することが可能になって
いる。すなわち、蒸着が進むにつれてコリメータ４を基
板２から遠ざけ、貫通孔を通過する蒸着粒子の最大角度
αを大きくしていく。これにより、蒸着が進むにつれ
て、レジスト開口部に蒸着金属が堆積し、蒸着初期より
実効的なレジスト開口部が狭くなっても、積層方向にお
いて横方向寸法がほぼ一定の蒸着物を形成することがで
きる。

【００２３】また、蒸着材料を換える際に、この機能を
作動させると、蒸着粒子の回り込みを抑制したり、界面
での段差を少なくすることができる。すなわち、上層の
金属が下層の金属の側面へ回り込む場合には、蒸着材料
を換える際にコリメータを基板に近づける。これによっ
て、蒸着粒子の基板への入射角度が小さくなり、下層金
属の横方向寸法と上層金属の横方向寸法をほぼ等しくす
ることができる。逆に上層の金属が下層の金属より小さ
くなる場合には、蒸着材料を換える際にコリメータを基
板から遠ざける。これによって、蒸着粒子の基板への入
射角度が大きくなり、下層金属と上層金属の横方向寸法
をほぼ等しくすることができる。

【００２４】また、上記の機能により、意図的に上層金
属の横方向寸法を下層の横方向寸法より小さくすること
もできる。

【００２５】ここで、本実施の形態の更なる具体例とし
て、抵抗加熱法によりニッケル(Ni)を蒸着する場合につ
いて説明する。

【００２６】加熱された蒸着源から、ニッケル粒子が気
化し、自由な方向へ広がる。コリメータに到達したニッ
ケル粒子のうちコリメータに対して、ほぼ垂直に侵入し
たもののみが、貫通孔を通過できる。それ以外のニッケ
ル粒子はコリメータに衝突するが、コリメータもまた発
熱体により加熱されているので、コリメータに付着する
ことない。蒸着装置内部に取り付けられた水晶振動子で
蒸着速度をモニターし、この蒸着速度から蒸着膜厚を得
る。そして、得られた蒸着膜厚に従って図２の距離ｄを
連続的に大きくしていく。蒸着レートが２０ｎｍ／分の
場合の、距離ｄの時間変化の一例を図３に示す。このよ
うに基板とコリメータの距離ｄを変えることによって、
蒸着粒子の入射角度を図２の（ａ）及び（ｂ）に示すよ
うに変えると、図４に示すように蒸着物質であるニッケ
ル(Ni)２０の形状を蒸着方向にほぼ垂直に立たせること
ができる。また、ニッケル(Ni)を２００ｎｍ蒸着した
後、蒸着材料を金(Au)に換える場合には、蒸着材料を換
えるときに距離ｄを３５０mmにすると、図５に示すよう
にNi-Au界面でのAuの周り込みや段差のない形状で蒸着
が可能である。

【００２７】ここでは、ニッケルを蒸着する場合につい
て記述したがそれ以外の金属でも可能である。また、ニ
ッケルを蒸着の後に金を蒸着する場合について記述した
が、それ以外の金属の組み合わせでも可能である。

【００２８】（第２の実施の形態）図６は本発明の第２
の実施の形態である真空蒸着装置の概略構成を示す断面
図である。本実施形態の構成は、蒸着装置のコリメータ
以外の構成部は第１の実施形態と同じであるので、ここ
では異なる構成部分について主に説明する。

【００２９】本形態の真空蒸着装置では、図６に示すよ
うに蒸着源１と基板２の間のコリメータ４の位置は固定
であり、コリメータ４がコリメータ（Ａ）４ａ及びコリ
メータ（Ｂ）４ｂの２段構造からなる。そして、コリメ
ータ（Ｂ）４ｂを蒸着源１と基板２を結ぶ方向に対して
垂直に動かすためにコリメータ４には回転導入機１４が
装備されている。コリメータ（Ａ）４ａ及びコリメータ
（Ｂ）４ｂの貫通孔は同径で同じ位置に配置されてお
り、蒸着源１と基板２を固定した基板ホルダー３の中心
を結ぶ直線と平行の孔である。コリメータ自体の機能に
ついては第１の実施の形態と同じである。

【００３０】本実施形態においては、図６に示すよう
に、基板２側に配置されたコリメータ（Ｂ）４ｂの貫通
孔を回転導入機１４によって、蒸着源１側に配置された
コリメータ（Ａ）の貫通孔に対してずらすことで、コリ
メータ４の貫通孔６の開口寸法を変えることが可能であ
る。また、カメラのレンズの絞りのように多数枚の羽を
閉じたり、開いたりすることでも、貫通孔の開口寸法を
変えることが可能である。

【００３１】次に、上下に配置された２個のコリメータ
（Ａ）とコリメータ（Ｂ）によって貫通孔の開口寸法を
変えた場合の蒸着粒子の動きについて図７及び図８を参
照しながら説明する。図７（ａ）と図７（ｂ）は、コリ
メータの貫通孔の開口寸法を変えた場合の蒸着粒子の貫
通孔を通過できる蒸着粒子の角度の違いを示した図であ
る。また、図８（ａ）には図７（ａ）での貫通孔の開口
寸法を示し、図８（ｂ）には図７（ｂ）での貫通孔の開
口寸法を示している。

【００３２】図７の（ａ）及び（ｂ）に示すように、基
板２側に配置されたコリメータ（Ｂ）４ｂの、蒸着源１
と基板２を結ぶ方向の長さをコリメータ（Ａ）４ａのそ
れよりも十分に短くしておく。そこで、図７（ａ）及び
図８（ａ）に示すようにコリメータ（Ｂ）４ｂの貫通孔
をコリメータ（Ａ）４ａの貫通孔に対してずらした状態
から、図７（ｂ）及び図８（ｂ）に示すようにコリメー
タ（Ａ）４ａの貫通孔にあわせていく。これにより、基
板２への入射角度が大きい蒸着粒子の割合が大きくな
る。また、コリメータ（Ｂ）４ｂの、蒸着源１と基板２
を結ぶ方向の長さをコリメータ（Ａ）４ａのそれよりも
十分に短くしてあるので、蒸着粒子の基板への入射角度
が小さくなることはない。この機能を蒸着中に連続して
作動させることによって、蒸着物の横方向寸法を成長中
に制御することが可能になっている。すなわち、蒸着が
進むにつれてコリメータ４の貫通孔の開口寸法ｒを拡
げ、貫通孔を通過する蒸着粒子の最大角度αを大きくし
ていく。これにより、蒸着が進むにつれて、レジスト開
口部に蒸着金属が堆積し、蒸着初期より実効的なレジス
ト開口部が狭くなっても、積層方向において横方向寸法
がほぼ一定の蒸着物を形成することができる。

【００３３】また、蒸着材料を換える際に、この機能を
作動させると、蒸着粒子の回り込みを抑制したり、界面
での段差を少なくすることができる。すなわち、上層の
金属が下層の金属の側面へ回り込む場合には、蒸着材料
を換える際にコリメータの貫通孔の開口寸法ｒを狭くす
る。これによって、蒸着粒子の基板への入射角度が小さ
くなり、下層金属の横方向寸法と上層金属の横方向寸法
をほぼ等しくすることができる。逆に上層の金属が下層
の金属より小さくなる場合には、蒸着材料を換える際に
コリメータの貫通孔の開口寸法ｒを拡げる。これによっ
て、蒸着粒子の基板への入射角度が大きくなり、下層金
属と上層金属の横方向寸法をほぼ等しくすることができ
る。

【００３４】また、上記の機能により、意図的に上層金
属の横方向寸法を下層の横方向寸法より小さくすること
もできる。

【００３５】ここで、本実施の形態の更なる具体例とし
て、抵抗加熱法によりニッケル(Ni)を蒸着する場合につ
いて説明する。

【００３６】加熱された蒸着源からニッケル粒子を気化
させ、蒸着装置内部に取り付けられた水晶振動子で蒸着
速度をモニターし、蒸着速度から蒸着膜厚を得る。その
蒸着膜厚に従ってコリメータの貫通孔の開口寸法ｒを小
さくしていく。蒸着レートが２０ｎｍ／分の場合の、貫
通孔の開口寸法ｒの時間変化の一例を図９に示す。この
ようにコリメータの貫通孔の開口寸法ｒを変えることに
よって、蒸着粒子の入射角度を図７の（ａ）及び（ｂ）
に示すように変化させると、第１の実施形態と同様の結
果を得る。また、ニッケル(Ni)を２００ｎｍ蒸着した
後、蒸着材料を金(Au)に換える場合には、蒸着材料を換
えるときにコリメータの貫通孔の開口寸法ｒを１５mmに
すると第１の実施形態と同様の結果を得る。

【００３７】ここでは、ニッケルを蒸着する場合につい
て記述したがそれ以外の金属でも可能である。また、ニ
ッケルを蒸着の後に金を蒸着する場合について記述した
が、それ以外の金属の組み合わせでも可能である。

【００３８】（第３の実施の形態）図１０は本発明の第
３の実施の形態である真空蒸着装置の概略構成を示す断
面図である。本実施形態の構成は、蒸着装置のコリメー
タ以外の構成部は第１の実施形態と同じであるので、こ
こでは異なる構成部分について主に説明する。

【００３９】本形態の真空蒸着装置では、図１０に示す
ように蒸着源１と基板２の間のコリメータ４の位置は固
定であり、コリメータ４は貫通孔６の長さが変えられる
ようになっている。コリメータ４の貫通孔６の長さを変
えるためにコリメータ４にはコリメータ４の基板２側の
面を動かす回転導入機１５が装備されている。コリメー
タ４の貫通孔６は蒸着源１と基板２を固定した基板ホル
ダー３の中心を結ぶ直線と平行の孔である。コリメータ
自体の機能については第１の実施の形態と同じである。

【００４０】本実施形態においては、図１０に示すよう
に、コリメータ４の基板２側の面を回転導入機１５によ
って、基板２に対して近付けたり遠ざけたりすること
で、コリメータ４の貫通孔６の長さを変えることが可能
である。

【００４１】次に、コリメータ４の貫通孔６の長さを変
えた場合の蒸着粒子の動きについて図１１を参照しなが
ら説明する。図１１（ａ）と図１１（ｂ）は、コリメー
タの貫通孔の長さを変えた場合の蒸着粒子の貫通孔を通
過できる蒸着粒子の角度の違いを示した図である。

【００４２】図１１（ａ）から図１１（ｂ）のように、
コリメータ４の基板２側の面と基板２との距離Ｌを長く
することによって、貫通孔の長さが短くなる。その結
果、貫通孔を通過する蒸着粒子の最大入射角度αが大き
くなる。この機能を蒸着中に連続して作動させることに
よって、蒸着物の横方向寸法を成長中に制御することが
可能になっている。すなわち、蒸着が進むにつれてコリ
メータ４の基板２側の面と基板２との距離Ｌを長くして
コリメータ４の貫通孔の長さを短くし、貫通孔を通過す
る蒸着粒子の最大角度αを大きくしていく。これによ
り、蒸着が進むにつれて、レジスト開口部に蒸着金属が
堆積し、蒸着初期より実効的なレジスト開口部が狭くな
っても、積層方向において横方向寸法がほぼ一定の蒸着
物を形成することができる。

【００４３】また、蒸着材料を換える際に、この機能を
作動させると、蒸着粒子の回り込みを抑制したり、界面
での段差を少なくすることができる。すなわち、上層の
金属が下層の金属の側面へ回り込む場合には、蒸着材料
を換える際にコリメータ４の基板２側の面と基板２との
距離Ｌを短くしてコリメータの貫通孔の長さを長くす
る。これによって、蒸着粒子の基板への入射角度が小さ
くなり、下層金属の横方向寸法と上層金属の横方向寸法
をほぼ等しくすることができる。逆に上層の金属が下層
の金属より小さくなる場合には、蒸着材料を換える際に
コリメータ４の基板２側の面と基板２との距離Ｌを長く
してコリメータの貫通孔の長さを短くする。これによっ
て、蒸着粒子の基板への入射角度が大きくなり、下層金
属と上層金属の横方向寸法をほぼ等しくすることができ
る。

【００４４】また、上記の機能により、意図的に上層金
属の横方向寸法を下層の横方向寸法より小さくすること
もできる。

【００４５】ここで、本実施の形態の更なる具体例とし
て、抵抗加熱法によりニッケル(Ni)を蒸着する場合につ
いて説明する。

【００４６】加熱された蒸着源からニッケル粒子を気化
させ、蒸着装置内部に取り付けられた水晶振動子で蒸着
速度をモニターし、蒸着速度から蒸着膜厚を得る。その
蒸着膜厚に従ってコリメータ４の基板２側の面と基板２
との距離Ｌを長くしていく。蒸着レートが２０ｎｍ／分
の場合の、前記距離Ｌの時間変化の一例を図１２に示
す。このように前記距離Ｌを変えることによって、蒸着
粒子の入射角度を図１１の（ａ）及び（ｂ）に示すよう
に変化させると、第１の実施形態と同様の結果を得る。
また、ニッケル(Ni)を２００ｎｍ蒸着した後、蒸着材料
を金(Au)に換える場合には、蒸着材料を換えるときに前
記距離Ｌを２００mmにすると第１の実施形態と同様の結
果を得る。

【００４７】ここでは、ニッケルを蒸着する場合につい
て記述したがそれ以外の金属でも可能である。また、ニ
ッケルを蒸着の後に金を蒸着する場合について記述した
が、それ以外の金属の組み合わせでも可能である。

【００４８】（第４の実施の形態）図１３は本発明の第
４の実施形態である真空蒸着装置の概略構成を示す断面
図である。ここでは第１の実施形態と異なる構成部分に
ついて主に説明する。

【００４９】本形態の真空蒸着装置では、図７に示すよ
うに基板２と蒸着源１との間のコリメータ４の位置は固
定であり、蒸着源１の位置が回転導入機１６によって蒸
着源１と基板２を結ぶ直線方向に可動である。コリメー
タ４の貫通孔６は蒸着源１と基板２を固定した基板ホル
ダー３の中心を結ぶ直線と平行の孔である。コリメータ
４の機能については第１の実施の形態と同じである。

【００５０】本実施形態においては、図１３に示すよう
に、ボート１１を回転導入機１６によって、コリメータ
４に対して近付けたり遠ざけたりすることで、基板２と
蒸着材料１０との距離を変えることが可能である。

【００５１】次に、蒸着源の位置を変えた場合の蒸着粒
子の動きについて図１４を参照しながら説明する。図１
４（ａ）と図１４（ｂ）は、蒸着源の位置を変えた場合
の蒸着粒子の貫通孔を通過できる蒸着粒子の角度の違い
を示した図である。

【００５２】図１４（ａ）から図１４（ｂ）のように、
半導体基板１８と蒸着材料１０との距離ｄ₂を短くする
ことによって、蒸着粒子の、レジスト１９を介した半導
体基板１８への最大入射角度αが大きくなる。この機能
を蒸着中に連続して作動させることによって、蒸着物の
横方向寸法を成長中に制御することが可能になってい
る。すなわち、蒸着が進むにつれて半導体基板１８と蒸
着材料１０の距離ｄ₂を短くし、貫通孔を通過する蒸着
粒子の最大角度αを大きくしていく。これにより、蒸着
が進むにつれて、レジスト開口部に蒸着金属が堆積し、
蒸着初期より実効的なレジスト開口部が狭くなっても、
積層方向において横方向寸法がほぼ一定の蒸着物を形成
することができる。

【００５３】また、蒸着材料を換える際に、この機能を
作動させると、蒸着粒子の回り込みを抑制したり、界面
での段差を少なくすることができる。すなわち、上層の
金属が下層の金属の側面へ回り込む場合には、蒸着材料
を換える際に半導体基板１８と蒸着材料１０の距離ｄ₂
を長くする。これによって、蒸着粒子の基板への入射角
度が小さくなり、下層金属の横方向寸法と上層金属の横
方向寸法をほぼ等しくすることができる。逆に上層の金
属が下層の金属より小さくなる場合には、蒸着材料を換
える際に半導体基板１８と蒸着材料１０の距離ｄ₂を短
くする。これによって、蒸着粒子の基板への入射角度が
大きくなり、下層金属と上層金属の横方向寸法をほぼ等
しくすることができる。

【００５４】また、上記の機能により、意図的に上層金
属の横方向寸法を下層の横方向寸法より小さくすること
もできる。

【００５５】ここで、本実施の形態の更なる具体例とし
て、抵抗加熱法によりニッケル(Ni)を蒸着する場合につ
いて説明する。

【００５６】加熱された蒸着源からニッケル粒子を気化
させ、蒸着装置内部に取り付けられた水晶振動子で蒸着
速度をモニターし、蒸着速度から蒸着膜厚を得る。その
蒸着膜厚に従って半導体基板１８と蒸着材料１０の距離
ｄ₂を長くしていく。蒸着レートが２０ｎｍ／分の場合
の、前記距離ｄ₂の時間変化の一例を図１５に示す。こ
のように前記距離ｄ₂を変えることによって、蒸着粒子
の入射角度を図１４の（ａ）及び（ｂ）に示すように変
化させると、第１の実施形態と同様の結果を得る。ま
た、ニッケル(Ni)を２００ｎｍ蒸着した後、蒸着材料を
金(Au)に換える場合には、蒸着材料を換えるときに前記
距離ｄ₂を７００mmにすると第１の実施形態と同様の結
果を得る。

【００５７】ここでは、ニッケルを蒸着する場合につい
て記述したがそれ以外の金属でも可能である。また、ニ
ッケルを蒸着の後に金を蒸着する場合について記述した
が、それ以外の金属の組み合わせでも可能である。

【００５８】（第５の実施の形態）図１６は本発明の第
５の実施形態である真空蒸着装置の概略構成を示す断面
図である。ここでは第１の実施形態と異なる構成部分に
ついて主に説明する。

【００５９】本形態の真空蒸着装置では、図１６に示す
ように基板２と蒸着源１との間のコリメータ４の位置は
固定であり、基板２の位置が回転導入機１７によって蒸
着源１と基板２を結ぶ直線方向に可動である。コリメー
タ４の貫通孔６は蒸着源１と基板２を固定した基板ホル
ダー３の中心を結ぶ直線と平行の孔である。コリメータ
４の機能については第１の実施の形態と同じである。

【００６０】本実施形態においては、基板ホルダー３を
蒸着材料と基板を結ぶ直線方向に移動させることによっ
て、第４の実施の形態と同様の効果を得ることができ
る。

【００６１】以上説明した第１から第５の実施の形態で
は、コリメータの位置、コリメータの貫通孔開口寸法、
コリメータの貫通孔長さ、蒸着源の位置、基板ホルダー
の位置をそれぞれ独立に動かすことを記述したが、これ
らの機能を組み合わせて動かすことも可能である。

【００６２】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、基板と蒸
着源の間のコリメータの位置、あるいはコリメータの貫
通孔開口寸法、コリメータの貫通孔長さ、基板ホルダー
位置、蒸着源位置を可変にしたことにより、蒸着粒子の
基板への侵入角度を蒸着中に自由に変えることができ
る。したがって、蒸着中において、蒸着物の横方向の寸
法制御が可能となる。例えば、蒸着を継続するに従っ
て、横方向寸法幅をほぼ均一に保ったまま蒸着をするこ
とができる。これによって微細な領域に厚く金属を蒸着
することができる。また、例えば、積層構造の電極を半
導体基板上に形成する場合、上層金属の横方向寸法幅を
下層金属の横方向寸法幅と同一、または、意図的に小さ
くする事が可能である。これによって、電極金属が半導
体基板に接することを防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態である真空蒸着装置の
概略構成を示す断面図である。

【図２】本発明の第１の実施形態である真空蒸着装置に
おける蒸着源、コリメータ、基板の位置関係を示す図で
ある。

【図３】図１の蒸着装置において蒸着レートが２０ｎｍ
／分の場合の、コリメータの基板との距離ｄの時間変化
の一例を示すグラフである。

【図４】図１の蒸着装置において蒸着した時の蒸着物質
の形状を示す図である。

【図５】図１の蒸着装置において、途中で蒸着材料を換
えて蒸着した時の蒸着物質の形状を示す図である。

【図６】本発明の第２の実施形態である真空蒸着装置の
概略構成を示す断面図である。

【図７】本発明の第２の実施形態である真空蒸着装置に
おける蒸着源、コリメータ、基板の位置関係を示す図で
ある。

【図８】図７のコリメータの貫通孔の開口寸法の変化を
示す図である。

【図９】図７の蒸着装置において蒸着レートが２０ｎｍ
／分の場合の、貫通孔の開口寸法ｒの時間変化の一例を
示すグラフである。

【図１０】本発明の第３の実施形態である真空蒸着装置
の概略構成を示す断面図である。

【図１１】本発明の第３の実施形態である真空蒸着装置
における蒸着源、コリメータ、基板の位置関係を示す図
である。

【図１２】図１０の蒸着装置において蒸着レートが２０
ｎｍ／分の場合の、コリメータの基板側の面と基板との
距離Ｌの時間変化の一例を示すグラフである。

【図１３】本発明の第４の実施形態である真空蒸着装置
の概略構成を示す断面図である。

【図１４】本発明の第４の実施形態である真空蒸着装置
における蒸着源、コリメータ、基板の位置関係を示す図
である。

【図１５】図１３の蒸着装置において蒸着レートが２０
ｎｍ／分の場合の、基板と蒸着材料の距離ｄ₂の時間変
化の一例を示すグラフである。

【図１６】本発明の第５の実施形態である真空蒸着装置
の概略構成を示す断面図である。

【図１７】従来のコリメータを有する蒸着装置の一例を
示す図である。

【図１８】図１７のコリメータを用いて蒸着を行った後
の蒸着物質のパターン形成の状態を示す断面図である。

【図１９】図１７のコリメータを用いて蒸着を行った後
の蒸着物質のパターン形成の状態を示す断面図である。

【図２０】図１７のコリメータを用いて蒸着を行った後
の蒸着物質のパターン形成の状態を示す断面図である。

【符号の説明】

１蒸着源２基板３基板ホルダー４コリメータ５コリメータ移動用レール６貫通孔７蒸着装置８真空ポンプ９バルブ１０蒸着原料１１ボート１２発熱体１３ａ蒸着粒子１３ｂ蒸着粒子１４コリメータ移動用回転導入機１５コリメータ伸縮用回転導入機１６蒸着源移動用回転導入機１７基板ホルダー移動用回転導入機１８半導体基板１９レジスト２０ニッケル（Ｎｉ）２１金（Ａｕ）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】蒸着源と基板との間に、貫通孔が形成さ
れたコリメータを有する蒸着装置において、前記コリメ
ータの位置が前記蒸着源と前記基板とを結ぶ直線方向に
可変であることを特徴とする蒸着装置。
【請求項２】蒸着源と基板との間に、貫通孔が形成さ
れたコリメータを有する蒸着装置において、前記コリメ
ータの前記貫通孔の大きさが可変であることを特徴とす
る蒸着装置。
【請求項３】蒸着源と基板との間に、貫通孔が形成さ
れたコリメータを有する蒸着装置において、前記コリメ
ータの前記貫通孔の長さが可変であることを特徴とする
蒸着装置。
【請求項４】蒸着源と基板との間に、貫通孔が形成さ
れたコリメータを有する蒸着装置において、前記蒸着源
の位置が前記蒸着源と前記基板とを結ぶ直線方向に可変
であることを特徴とする蒸着装置。
【請求項５】蒸着源と基板との間に、貫通孔が形成さ
れたコリメータを有する蒸着装置において、前記基板の
位置が前記蒸着源と前記基板とを結ぶ直線方向に可変で
あることを特徴とする蒸着装置。
【請求項６】前記蒸着源が抵抗加熱法により加熱され
るものである請求項１から５の何れか１項に記載の蒸着
装置。
【請求項７】前記蒸着源が電子ビーム加熱法により加
熱されるものである請求項１から５の何れか１項に記載
の蒸着装置。
【請求項８】前記蒸着源が高周波誘導加熱法により加
熱されるものである請求項１から５の何れか１項に記載
の蒸着装置。
【請求項９】前記蒸着源が分子線エピタキシャル法に
よる分子線源である請求項１から５の何れか１項に記載
の蒸着装置。
【請求項１０】請求項１記載の蒸着装置を用いて、蒸
着中にコリメータの位置を移動することを特徴とする蒸
着方法。
【請求項１１】請求項２記載の蒸着装置を用いて、蒸
着中にコリメータの貫通孔の開口寸法を変えることを特
徴とする蒸着方法。
【請求項１２】請求項３記載の蒸着装置を用いて、蒸
着中にコリメータの貫通孔の長さを変えることを特徴と
する蒸着方法。
【請求項１３】請求項４載の蒸着装置を用いて、蒸着
中に蒸着源の位置を移動することを特徴とする蒸着方
法。
【請求項１４】請求項５記載の蒸着装置を用いて、蒸
着中に基板の位置を移動することを特徴とする蒸着方
法。