特開 2024-139349 間接加熱蒸着装置及び間接加熱蒸着装置の制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024139349

(43)【公開日】2024-10-09

(54)【発明の名称】間接加熱蒸着装置及び間接加熱蒸着装置の制御方法

(51)【国際特許分類】

   C23C 14/24 20060101AFI20241002BHJP

   C23C 14/30 20060101ALI20241002BHJP

   H01J 37/305 20060101ALI20241002BHJP

【ＦＩ】

C23C14/24 U

C23C14/30 A

H01J37/305 Z

C23C14/24 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023050243

(22)【出願日】2023-03-27

(71)【出願人】

【識別番号】000004271

【氏名又は名称】日本電子株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000925

【氏名又は名称】弁理士法人信友国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】菅原 康司

【テーマコード（参考）】

4K029

5C101

【Ｆターム（参考）】

4K029AA24

4K029BA05

4K029BA08

4K029CA01

4K029DA03

4K029DA09

4K029DA12

4K029DB11

4K029DB21

4K029DB23

4K029EA01

4K029EA02

4K029EA09

4K029JA01

5C101AA36

5C101BB01

5C101BB08

5C101DD08

5C101DD16

5C101DD18

5C101EE22

5C101EE48

5C101EE53

5C101FF45

5C101FF46

5C101FF59

5C101GG20

(57)【要約】

【課題】蒸着中に容器から液滴が飛散し、基板に付着することを抑制できる間接加熱蒸着装置及び間接加熱蒸着装置の制御方法を提供する。
【解決手段】間接加熱蒸着装置１は、容器２と、電子ビーム発生源１５と、制御部３０、４０と、を備えている。制御部３０、４０は、蒸着材料を予備加熱する予備加熱工程を行う。そして、予備加熱工程時に、電子ビーム発生源１５の電子ビーム電流を第１予備加熱電流に設定する。その後、電子ビーム発生源１５の電子ビーム電流を第１予備加熱電流よりも増加させた第２予備加熱電流に設定し、溶融した蒸着材料４で容器２の内壁面を覆わせる内壁表面改質工程を行う。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

蒸着材料が充填される容器と、
前記蒸着材料が充填された容器に対して、前記蒸着材料を蒸発させる電子ビームを照射する電子ビーム発生源と、
前記電子ビーム発生源を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記電子ビーム発生源を制御し、基板に前記蒸着材料を蒸着させる蒸着工程の前に、前記蒸着材料を予備加熱する予備加熱工程を行い、
前記予備加熱工程時に、前記電子ビーム発生源の電子ビーム電流を第１予備加熱電流に設定し、
その後、前記電子ビーム発生源の電子ビーム電流を前記第１予備加熱電流よりも増加させた第２予備加熱電流に設定し、溶融した前記蒸着材料で前記容器の内壁面を覆わせる内壁表面改質工程を行う
間接加熱蒸着装置。

【請求項2】

前記容器から蒸発した前記蒸着材料の蒸発粒子による膜厚を計測する膜厚センサを備え、
前記制御部は、前記膜厚センサが計測した膜厚情報に基づいて、前記電子ビーム発生源の電子ビーム電流を制御する膜厚制御部を有する
請求項１に記載の間接加熱蒸着装置。

【請求項3】

前記膜厚制御部は、前記内壁表面改質工程時において、前記膜厚センサでの膜厚情報が予め設定された第１目標レートとなるように、前記電子ビーム発生源の前記電子ビーム電流を制御する
請求項２に記載の間接加熱蒸着装置。

【請求項4】

前記膜厚センサは、
前記蒸着工程時に前記容器から蒸発した前記蒸着材料の蒸発粒子による膜厚を計測する第１膜厚センサと、
前記内壁表面改質工程時に前記容器から蒸発した前記蒸着材料の蒸発粒子による膜厚を計測する第２膜厚センサと、を有する
請求項３に記載の間接加熱蒸着装置。

【請求項5】

前記膜厚制御部は、前記内壁表面改質工程後において、前記第２膜厚センサ又は前記第１膜厚センサでの膜厚情報が予め設定された第２目標レートとなるように、前記電子ビーム発生源の前記電子ビーム電流を制御する
請求項４に記載の間接加熱蒸着装置。

【請求項6】

前記第１膜厚センサ及び前記基板に向かって進行する前記蒸発粒子を遮蔽する第１シャッターと、
前記第２膜厚センサに向かって進行する前記蒸発粒子を遮蔽する第２シャッターと、
前記第１シャッターを開閉可能に支持する第１開閉駆動部と、
前記第２シャッターを開閉可能に支持する第２開閉駆動部と、を備えた
請求項４に記載の間接加熱蒸着装置。

【請求項7】

前記電子ビーム発生源から照射された前記電子ビームを走査する走査コイルを備え、
前記制御部は、前記内壁表面改質工程時に、前記走査コイルを制御し、前記電子ビームを前記容器の底部における外縁部に照射させる
請求項１に記載の間接加熱蒸着装置。

【請求項8】

前記制御部は、前記容器に残る前記蒸着材料の量に応じて、前記内壁表面改質工程における前記電子ビーム発生源の電子ビーム電流を制御する
請求項１に記載の間接加熱蒸着装置。

【請求項9】

蒸着材料が充填される容器と、前記蒸着材料が充填された容器に対して、前記蒸着材料を蒸発させる電子ビームを照射する電子ビーム発生源と、前記電子ビーム発生源を制御する制御部と、を備えた間接加熱蒸着装置の制御方法において、
前記電子ビーム発生源を制御し、前記蒸着材料を予備加熱する予備加熱工程と、
前記予備加熱工程の後に、前記電子ビーム発生源を制御し、基板に前記蒸着材料を蒸着させる蒸着工程と、を含み、
前記予備加熱工程時に、前記電子ビーム発生源の電子ビーム電流を第１予備加熱電流に設定して前記蒸着材料を予備加熱し、
その後、前記電子ビーム発生源の電子ビーム電流を前記第１予備加熱電流よりも増加させた第２予備加熱電流に設定し、溶融した前記着材料で前記容器の内壁面を覆わせる内壁表面改質工程を行う
間接加熱蒸着装置の制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、蒸着材料を充填した容器を電子ビーム衝撃（ボンバード）により加熱し、蒸着材料を加熱、蒸発させる間接加熱蒸着装置及び間接加熱蒸着装置の制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、真空チャンバー内に基板を配置して、この基板に向けて蒸着源を設置した蒸着装置が知られており、間接加熱蒸着装置としては、蒸着材料を充填した容器に電子ビーム（熱電子）を放出する電子線衝撃型蒸着源がある（例えば、特許文献１参照）。

【0003】

特許文献１に記載された間接加熱蒸着装置には、蒸着材料が充填される容器（ライナー）と、蒸着用電子ビーム発生源と、予備加熱用電子ビーム発生源と、蒸着材料供給機構と、を備えた技術が記載されている。蒸着用電子ビーム発生源は、容器に対して、蒸着加熱領域において熱電子を照射する。予備加熱用電子ビーム発生源は、容器に対して予備加熱領域において熱電子を照射する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０２２－６８９５８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、従来の間接加熱蒸着装置では、成膜後の基板表面を観察すると、微小な粒が多数存在する場合があり、この粒により膜品質や膜特性を悪化させる一因となっていた。この微小な粒が基板表面に付着する原因としては、成膜中に蒸着材料の蒸発粒子が容器の壁面に液滴として付着し、付着した液滴が、外部からのエネルギーにより容器の壁面から引き離され真空中に飛散する。あるいは、液滴が突沸し、真空中に飛散する。その結果、飛散した蒸着材料が基板表面に付着することが考えられる。

【0006】

本発明の目的は、上記の問題点を考慮し、蒸着中に容器から液滴が飛散し、基板に付着することを抑制できる間接加熱蒸着装置及び間接加熱蒸着装置の制御方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の間接加熱蒸着装置の一態様は、蒸着材料が充填される容器と、蒸着材料が充填された容器に対して、蒸着材料を蒸発させる電子ビームを照射する電子ビーム発生源と、電子ビーム発生源を制御する制御部と、を備えている。そして、制御部は、電子ビーム発生源を制御し、基板に蒸着材料を蒸着させる蒸着工程の前に、蒸着材料を予備加熱する予備加熱工程を行う。そして、予備加熱工程時に、電子ビーム発生源の電子ビーム電流を第１予備加熱電流に設定する。その後、電子ビーム発生源の電子ビーム電流を第１予備加熱電流よりも増加させた第２予備加熱電流に設定し、溶融した蒸着材料で容器の内壁面を覆わせる内壁表面改質工程を行う。

【0008】

また、本発明の間接加熱蒸着装置の制御方法は、電子ビーム発生源を制御し、蒸着材料を予備加熱する予備加熱工程と、予備加熱工程の後に、電子ビーム発生源を制御し、基板に蒸着材料を蒸着させる蒸着工程と、を含んでいる。
そして、予備加熱工程時に、電子ビーム発生源の電子ビーム電流を第１予備加熱電流に設定して蒸着材料を予備加熱する。その後、電子ビーム発生源の電子ビーム電流を第１予備加熱電流よりも増加させた第２予備加熱電流に設定し、溶融した着材料で容器の内壁面を覆わせる内壁表面改質工程を行う。

【発明の効果】

【0009】

上述のように、本発明の一態様によれば、蒸着中に容器から液滴が飛散し、基板に付着することを抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の第１の実施の形態例にかかる間接加熱蒸着装置の概略構成図である。

【図2】本発明の第１の実施の形態例にかかる間接加熱蒸着装置の制御方法のタイムチャートを示す図である。

【図3】本発明の第２の実施の形態例にかかる間接加熱蒸着装置の概略構成図である。

【図4】本発明の第２の実施の形態例にかかる間接加熱蒸着装置にかかる走査コイル電流波形の一例を示す図である。

【図5】本発明の第２の実施の形態例にかかる間接加熱蒸着装置の制御方法のタイムチャートを示す図である。

【図6】本発明の第１の実施の形態例にかかる間接加熱蒸着装置及び第２の実施の形態例にかかる間接加熱蒸着装置における電子ビーム電流と蒸着材料の残量との関係を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明を実施するための形態の例について、添付図面を参照しながら説明する。
なお、各図において実質的に同一の機能又は構成を有する構成要素については、同一の符号を付して重複する説明を省略する。

【0012】

１．第１実施の形態例
１－１．間接加熱蒸着装置の構成
まず、第１の実施の形態例（以下、「本例」という。）にかかる間接加熱蒸着装置の構成について、図１を参照して説明する。
図１は、本例の間接加熱蒸着装置の概略構成図である。

【0013】

図１に示す間接加熱蒸着装置１は、容器に充填された蒸着材料を加熱、蒸発させて成膜対象物に蒸着させる装置である。
図１に示すように、間接加熱蒸着装置１は、容器の具体例を示す複数のライナー２と、容器保持部の具体例を示すホルダ３と、支持部材５と、防着カバー７と、真空チャンバー１０と、電子源の具体例を示す電子ビーム発生源１５と、制御部の具体例を示す電子銃制御部３０及び成膜制御システム４０と、第１膜厚センサ８と、第２膜厚センサ２６と、を備えている。また、間接加熱蒸着装置１は、第１シャッター６と、第２シャッター２７と、成膜対象物である基板１２１を保持する基板保持部１２０を備えている。

【0014】

ライナー２及びホルダ３、支持部材５、防着カバー７、電子ビーム発生源１５、第１膜厚センサ８、第２膜厚センサ２６、第１シャッター６、第２シャッター２７、基板保持部１２０は、真空チャンバー１０内に設置される。

【0015】

ライナー２は、有底の筒状に形成されており、円形の底部２ａと、底部２ａの周縁に連続する周壁部２ｂと、を有している。ライナー２は、モリブデンやタングステン等の高融点材料で形成されている。ライナー２には、蒸着材料４が充填される。蒸着材料４としては、金（Ａｕ）や銅（Ｃｕ）等の溶融性でイオン化傾向の小さい材料が好適である。

【0016】

また、ライナー２の底部２ａには、溝部が形成されている。この底部２ａに形成された溝部には、後述する支持部材５に設けた突起が嵌まり込む。なお、底部２ａに突起を設け、支持部材５に突起が嵌まり込む溝部を形成してもよい。そして、ライナー２は、支持部材５を介してホルダ３に保持される。

【0017】

なお、ライナー２を円筒状に形成した例を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、ライナー２を角筒状に形成してもよい。

【0018】

支持部材５は、筒状に形成されている。支持部材５は、底面部５ａと、底面部５ａの周縁に連続する側面部５ｂと、フランジ部５ｄと、を有している。底面部５ａは、円形に形成されている。底面部５ａには、開口部５ｃが形成されている。この底面部５ａには、ライナー２が載置される。そして、底面部５ａに形成した開口部５ｃからライナー２の底部２ａが露出する。上述したように、底面部５ａには、底部２ａに設けた溝部に嵌まり込む突起が形成されている。これにより、支持部材５に対するライナー２の位置決めを容易に行うことができる。

【0019】

フランジ部５ｄは、側面部５ｂにおける底面部５ａとは反対側の端部である上端部に形成されている。そして、フランジ部５ｄは、側面部５ｂの上端部から半径方向の外側に向けて突出している。フランジ部５ｄは、後述するホルダ３の保持用孔３ａの縁部に当接する。

【0020】

また、支持部材５における側面部５ｂの直径は、ライナー２の周壁部２ｂの直径よりも大きく設定されている。そのため、ライナー２の周壁部２ｂと支持部材５の側面部５ｂとの間には、隙間が形成されている。これにより、ホルダ３にライナー２の熱が伝達され難くすることができ、ライナー２の周壁部２ｂの温度が低下することを防止できる。

【0021】

ホルダ３は、円形の板状に形成されている。ホルダ３は、支持部材５を貫通させる保持用孔３ａを有している。複数の保持用孔３ａは、円形に形成されており、保持用孔３ａの縁部には、支持部材５のフランジ部５ｄが当接する。ホルダ３の材料は、熱抵抗の大きいものであればよい。したがって、ホルダ３には、ライナー２の熱が伝達され難くなっている。

【0022】

また、ホルダ３に設けられる保持用孔３ａの数は、ライナー２の数に合わせて複数設けられる。しかしながら、本発明にかかるホルダ（容器保持部）としては、１つの保持用孔を有し、１つのライナー（容器）を保持するものであってもよい。

【0023】

ホルダ３の中心部には、駆動機構の一具体例を示す回転駆動軸１４が接続されている。
回転駆動軸１４は、ホルダ３を回転駆動させて、ホルダ３に保持された複数のライナー２を水平方向に移動させる。この回転駆動軸１４は、回転機能を損なわないよう冷却される。また、回転駆動軸１４は、不図示の回転駆動部により回転する。そして、回転駆動部は、成膜制御システム４０の回転制御部４３に接続されている。回転駆動部は、後述する成膜制御システム４０の回転制御部４３の制御のもと駆動する。

【0024】

防着カバー７は、略箱状に形成されており、ホルダ３及びライナー２を覆う。この防着カバー７は、上面板７ａと、上面板７ａに連続する側面板７ｂを有している。防着カバー７の上面板７ａには、蒸発用開口部７ｃが形成されている。

【0025】

蒸発用開口部７ｃは、基板保持部１２０に保持された基板１２１と対向する位置に形成されている。蒸着材料４が加熱されて生じる蒸発粒子は、防着カバー７の蒸発用開口部７ｃを通過する。

【0026】

また、蒸発用開口部７ｃと基板１２１との間には、第１シャッター６が配置されている。第１シャッター６は、第１開閉駆動部１８により蒸発用開口部７ｃを開閉可能に支持されている。第１開閉駆動部１８は、回転制御部４３からの制御信号に基づいて回転駆動する。そして、第１開閉駆動部１８が回転駆動することで、第１シャッター６が開閉する。第１シャッター６が閉じている状態では、蒸発用開口部７ｃを通過した蒸発粒子は、第１シャッター６によって遮られる。また、第１シャッター６が開放されると、蒸発用開口部７ｃを通過した蒸発粒子が基板１２１に到達する。

【0027】

基板保持部１２０は、防着カバー７の上方に配置されている。この基板保持部１２０は、円形の板状に形成されており、下面において基板１２１を保持する。また、基板保持部１２０における上面の中心部には、回転駆動軸が接続されている。回転駆動軸は、基板保持部１２０を回転駆動させて、基板保持部１２０に保持された基板１２１を水平方向に移動させる。また、回転駆動軸は、回転機能を損なわないよう冷却されている。

【0028】

基板１２１に蒸着膜を付着させる場合には、回転駆動軸によって基板保持部１２０を回転駆動させて、基板１２１を蒸発用開口部７ｃの上方を移動させる。これにより、基板１２１は、蒸発用開口部７ｃに対向する位置に配置されたライナー２に対向する。そして、ライナー２に充填された蒸着材料４が加熱された蒸発すると、その蒸発粒子が基板１２１に堆積する。なお、図１では、基板保持部１２０が１つの基板１２１を保持しているが、本発明にかかる基板保持部１２０としては、複数の基板を保持するものであってもよい。

【0029】

また、基板保持部１２０における蒸発用開口部７ｃと対向する位置の近傍には、蒸発粒子により形成される膜厚を計測する第１膜厚センサ８が配置されている。第１膜厚センサ８は、計測した膜厚情報を後述する成膜制御システム４０に出力する。成膜制御システム４０は、第１膜厚センサ８から取部した膜厚情報に基づいて、蒸着速度及び累積された膜厚（累積膜厚）を計測する。そして、成膜制御システム４０は、計測した蒸着速度が予め設定した蒸着速度となるように、電子銃制御部３０及び回転制御部４３に信号を出力する。

【0030】

第２膜厚センサ２６は、ライナー２の斜め上方で、かつ蒸発用開口部７ｃから離れた位置に配置されている。具体的には、第２膜厚センサ２６は、防着カバー７の外側において、蒸発用開口部７ｃから基板保持部１２０への蒸気流入に影響しない位置に配置される。そして、第２膜厚センサ２６は、ライナー２から蒸発し、防着カバー７から漏れ出た蒸着材料４の蒸発粒子による膜厚を計測する。第２膜厚センサ２６は、計測した膜厚情報を後述する成膜制御システム４０に出力する。成膜制御システム４０は、第２膜厚センサ２６から取部した膜厚情報に基づいて、蒸着速度を計測する。そして、成膜制御システム４０は、計測した蒸着速度が予め設定した蒸着速度となるように、電子銃制御部３０及び回転制御部４３に信号を出力する。

【0031】

第２膜厚センサ２６の近傍には、第２膜厚センサ２６に向かって進行する蒸発粒子を遮蔽する第２シャッター２７が配置されている。第２シャッター２７は、第２開閉駆動部２８により開閉可能に支持されている。第２開閉駆動部２８は、回転制御部４３からの制御信号に基づいて回転駆動する。そして、第２開閉駆動部２８が回転駆動することで、第２シャッター２７が開閉する。

【0032】

第２シャッター２７が閉じている状態では、ライナー２から第２膜厚センサ２６に向かって進行する蒸発粒子を遮蔽する。また、第２シャッター２７が開放されると、ライナー２から発生した蒸発粒子が第２膜厚センサ２６に到達する。なお、第２シャッター２７は、基板保持部１２０から離れた位置に配置されており、第２シャッター２７の開閉動作が蒸発用開口部７ｃから基板保持部１２０への蒸気流入に影響しない位置に配置されている。

【0033】

また、ライナー２から第２シャッター２７を通過して第２膜厚センサ２６に向かって進行する蒸発粒子を第１シャッター６が遮蔽することを防止するために、第１シャッター６を設ける位置を高くする必要がある。その際に、第１シャッター６における蒸発粒子を遮蔽する面は、第１膜厚センサ８及び基板１２１に向かって進行する蒸発粒子を遮蔽できるように大きくすることが好ましい。

【0034】

次に、電子ビーム発生源１５について説明する。
電子ビーム発生源１５は、ホルダ３の下方において、ライナー２の回転軌道上の任意の位置に配置されている。これにより、ホルダ３に支持部材５を介して保持されたライナー２が蒸着位置に配置されると、ライナー２の底部２ａは、電子ビーム発生源１５の上方に位置する。電子ビーム発生源１５は、フィラメントと、電界分布を形成するウェネルトとを有している。ウェネルトには、フィラメントを露出させる開口部が形成されている。フィラメントは、タングステン材からなる線材によって形成されている。このフィラメントには、電子銃電源を構成するカソード電源１６及び加速電源１７が接続されている。

【0035】

カソード電源１６は、所定の電流をカソードに供給する。そして、ジュール加熱によりカソードは、熱電子放出が可能な温度に加熱される。加速電源１７は、接地されており、アース電位に対して負の高電圧、例えば３００Ｖ～６ｋＶの電圧が印加される。ホルダ３は、アース電位となっており、ホルダ３に保持されたライナー２は、アース電位となる。

【0036】

そして、加速電源１７により電子ビーム発生源１５に負の高電圧を印加した後、カソードが熱電子放出可能な温度、例えば２３００℃前後に加熱されると、カソードから熱電子が放出される。そして、放出された熱電子は、電子ビーム発生源１５の電界によって加速され、電子ビーム２５が発生する。この電子ビーム２５は、ライナー２の底部２ａに照射される。

【0037】

電子ビーム２５によりライナー２の底部２ａが電子衝撃加熱されると、ライナー２は昇温する。そして、ライナー２からの伝導熱と輻射により蒸着材料４が加熱される。ライナー２の底部２ａに対する電子衝撃加熱をある程度持続すると、蒸着材料４は、昇華又は蒸発する。蒸着材料４の蒸発粒子は、防着カバー７の蒸発用開口部７ｃを通過し、基板１２１に向かって進行する。その結果、蒸着材料４の蒸発粒子は、基板１２１に堆積して、所望の厚さの蒸着膜が基板１２１に付着する。

【0038】

次に、成膜制御システム４０について説明する。
成膜制御システム４０は、膜厚制御部４１と、蒸着装置制御部４２と、回転制御部４３と、を有している。膜厚制御部４１は、第１膜厚センサ８及び第２膜厚センサ２６に接続されており、第１膜厚センサ８及び第２膜厚センサ２６から膜厚情報を取得する。そして、膜厚制御部４１は、第１膜厚センサ８及び第２膜厚センサ２６から取部した膜厚情報に基づいて、蒸着速度（蒸着レート）及び累積膜厚を計測する。膜厚制御部４１は、蒸着速度が設定値に近づくようフィードバック制御し、電子銃制御部３０に信号を出力する。これにより、電子銃制御部３０が電子電流を調整することで、基板１２１への蒸着速度が変化する。

【0039】

また、膜厚制御部４１は、蒸着装置制御部４２に接続されている。そして、膜厚制御部４１は、計測した累積膜厚情報を蒸着装置制御部４２に出力する。蒸着装置制御部４２は、回転制御部４３や電子銃制御部３０に接続されている。蒸着装置制御部４２は、回転制御部４３に制御信号を出力すると共に、電子銃制御部３０に成膜工程の設定条件を出力する。また、蒸着装置制御部４２は、膜厚制御部４１から取得した累積膜厚情報が設定した膜厚値に達すると、回転制御部４３に制御信号を出力すると共に、出力停止信号を電子銃制御部３０に出力する。

【0040】

また、回転制御部４３は、蒸着装置制御部４２からの制御信号に基づいて、第１開閉駆動部１８及び第２開閉駆動部２８に駆動信号を出力する。そして、第１開閉駆動部１８及び第２開閉駆動部２８は、第１シャッター６及び第２シャッター２７の開閉動作を行う。

【0041】

１－２．間接加熱蒸着装置の動作例
次に、上述した構成を有する間接加熱蒸着装置１の動作例について図２を参照して説明する。
図２は、間接加熱蒸着装置１の動作例を示すタイムチャートである。図２における横軸は経過時間を示し、縦軸（第１軸）は電子ビーム発生源１５の電子ビーム電流を示し、縦軸（第２軸）は蒸着レート（蒸着速度）を示す。実線は、電子ビーム発生源１５の電子ビーム電流を示している。そして、点線は、第１膜厚センサ８で計測される蒸着レートを示し、一点鎖線は、第２膜厚センサ２６で計測される蒸着レートを示している。

【0042】

まず、図２に示すように、蒸着装置制御部４２は、電子銃制御部３０に制御信号を出力し、蒸着材料４を予備加熱する予備加熱工程を行う。そして、電子銃制御部３０は、電子ビーム発生源１５を制御し、ライナー２に電子ビーム２５を照射させる。これにより、電子ビーム２５がライナー２の底部２ａに電子衝撃する。電子ビーム２５が照射されることで、ライナー２に収容された蒸着材料４が予備加熱され、溶融する。

【0043】

このとき、電子銃制御部３０は、蒸着装置制御部４２で予め設定されたプログラムに従い、電子ビーム発生源１５の電子ビーム電流を第１予備加熱電流まで増加させる。そして、電子銃制御部３０は、電子ビーム発生源１５の出力（電子ビーム電流）が第１予備加熱電流で一定となるように電子ビーム発生源１５の出力を制御する。

【0044】

また、電子ビーム発生源１５の出力が第１予備加熱電流まで増加し、第１予備加熱電流で保たれると、蒸着装置制御部４２は、回転制御部４３に制御信号を出力する。なお、蒸着装置制御部４２から回転制御部４３に制御信号を出力するタイミングは、プログラムで設定された時間経過後に行ってもよい。

【0045】

次に、回転制御部４３は、第２開閉駆動部２８を駆動し、第２シャッター２７を開く。さらに、蒸着装置制御部４２は、電子銃制御部３０に制御信号を出力し、電子ビーム発生源１５の出力を増加させる。これにより、ライナー２に収容された蒸着材料４が蒸発し、ライナー２から蒸発粒子が発生する。そして、ライナー２から発生した蒸発粒子が第２シャッター２７で開放された第２膜厚センサ２６に到達する。そして、第２膜厚センサ２６により、ライナー２から発生した蒸発粒子が計測される。また、第２膜厚センサ２６で計測される蒸着レートが上昇する。

【0046】

次に、間接加熱蒸着装置１は、ライナー２の内壁面を蒸着材料４で覆う内壁表面改質工程を行う。この内壁表面改質工程において、第２膜厚センサ２６で計測された膜厚情報（蒸着レート）は、膜厚制御部４１に出力、すなわちフィードバックされる。そして、膜厚制御部４１は、第２膜厚センサ２６での膜厚情報（蒸着レート）が予め設定された第１目標レートとなるように、蒸着装置制御部４２を介して電子銃制御部３０に制御信号を出力する。そして、電子銃制御部３０は、膜厚制御部４１からの制御信号に基づいて、電子ビーム発生源１５を制御する。

【0047】

ここで、ライナー２を構成する高融点金属材料は、単位面積当たりの表面エネルギーが高く、表面が清浄な場合は液体が濡れやすい性質がある、しかしながら、実際は表面が酸化することで表面エネルギーが低下し、濡れ性が低下する。そのため、蒸発した蒸着材料４がライナー２の内壁に付着して液化した際に、ライナー２との接触角が大きくなり、液滴の状態で存在しやすくなる。このライナー２の内壁に接触した液滴は、飛散や突沸が起こりやすい状態であり、基板１２１に形成した成膜に微小な粒が発生する一因であった。

【0048】

これに対して、溶融した蒸着材料４は、一般にその温度が上昇するにつれて表面エネルギーが低下し、ライナー２との濡れ性が改善する。溶融した蒸着材料４をさらに加熱すると、温度上昇するにつれてライナー２の内壁面に対する接触角は０°に近づく。その結果、毛細管現象によりライナー２の内壁を溶融した蒸着材料４が上部へ這い上がり、ライナー２の内壁面全体が溶融した蒸着材料４で覆われる。

【0049】

このように、本例の間接加熱蒸着装置１の動作例では、蒸着材料４の予備加熱工程時に、第１予備加熱電流よりも大きい第２予備加熱電流で蒸着材料４を加熱することで、ライナー２の内壁面を蒸着材料４で覆う内壁表面改質工程を行っている。そして、蒸着材料４でライナー２の内壁面全体を覆うことで、ライナー２の表面の濡れ性を改善することができる。その結果、ライナー２の表面での接触角を小さくすることができ、後述する蒸着工程中にライナー２の表面に蒸着材料４による液滴が発生することを抑制することができる。

【0050】

さらに、蒸着材料４が、イオン化傾向が小さい元素の場合は酸化しにくく、単位面積当たりの表面エネルギーを高く維持することができる。その結果、上述したライナー２に対して内壁表面改質工程を行うことで、ライナー２の表面の濡れ性改善を向上させることができる。

【0051】

また、ライナー２は、支持部材５に支持されており、ホルダ３に接触していない。また、ライナー２の周壁部２ｂと支持部材５の側面部５ｂとの間には、隙間が形成されている。これにより、ホルダ３にライナー２の熱が伝達され難くすることができる。その結果、ライナー２の温度が低下することを防止でき、ライナー２の内壁に蒸着材料４の液滴が付着することを抑制することができる。

【0052】

内壁表面改質工程での第２膜厚センサ２６の第１目標レートは、蒸着材料４の溶湯面温度が十分に上昇する蒸着レートに設定する必要がある。そのため、図２に示すように、膜厚制御部４１は、第１目標レートとなるように、蒸着装置制御部４２を介して電子銃制御部３０を制御し、電子ビーム発生源１５の電子ビーム電流（出力）を増加させている。その結果、内壁表面改質工程での電子ビーム発生源１５の電子ビーム電流（出力）である第２予備加熱電流は、第１予備加熱電流よりも増加している。

【0053】

第２膜厚センサ２６で計測された蒸発レートが第１目標レートに到達し、プログラムで設定された所定の時間経過後、間接加熱蒸着装置１は、蒸着工程前の蒸着レート安定化工程及びアイドリング工程を行う。蒸着レート安定化工程において、膜厚制御部４１は、蒸着レートが蒸着工程時での第２目標レートとなるように、蒸着装置制御部４２を介して電子銃制御部３０を制御する。

【0054】

すなわち、膜厚制御部４１は、第２膜厚センサ２６で計測した蒸着レートが予め設定した第２目標レートとなるように、電子銃制御部３０に信号を出力する。電子銃制御部３０は、膜厚制御部４１からの信号に基づいて、電子電流を調整し、蒸着速度を安定させる。図２に示す例では、電子銃制御部３０は、第２予備加熱電流よりも電子ビーム電流を減少させる。

【0055】

ここで、第１膜厚センサ８で計測される蒸着レートと、第２膜厚センサ２６で計測される蒸着レートの値は、蒸着源からの相対位置で決定され、一般に余弦分布で互いに関係づけられる。そのため、第２膜厚センサ２６で計測される蒸着レートを用いることで、蒸着工程時での第２目標レートに近づけることができる。

【0056】

蒸着レートが蒸着工程時での第２目標レートに到達し、蒸着装置制御部４２で設定された所定の時間が経過すると、アイドリング工程を行う。そして、蒸着装置制御部４２は、回転制御部４３に制御信号を出力する。そして、回転制御部４３は、第２開閉駆動部２８を駆動し、第２シャッター２７を閉じると共に、第１開閉駆動部１８を駆動し、第１シャッター６を開く。これにより、第２膜厚センサ２６での計測値は０となる。これに対して、蒸着材料４の蒸発粒子は、防着カバー７の蒸発用開口部７ｃを通過して、第１シャッター６の近傍に配置された第１膜厚センサ８に到達する。そして、膜厚制御部４１は、第１膜厚センサ８から取部した膜厚情報に基づいて、蒸着レート（蒸着速度）及び累積された膜厚を計測する。

【0057】

第１シャッター６及び第２シャッター２７の開閉動作後は、蒸着レートの挙動が不安定となる。アイドリング工程時では、電子ビーム電流の制御を蒸着レートに基づく制御ではなく、成膜制御システム４０は、蒸着レート安定化工程で設定した電子ビーム電流で数秒間維持するように電子銃制御部３０に制御信号を出力する。

【0058】

次に、アイドリング工程が終了すると、間接加熱蒸着装置１は、蒸着工程を行う。蒸着工程において、膜厚制御部４１は、第１膜厚センサ８から取部した膜厚情報に基づいて、蒸着レート及び累積された膜厚を計測する。そして、膜厚制御部４１は、計測した蒸着レートが予め設定した第２目標レートで一定となるように、電子銃制御部３０に信号を出力する。電子銃制御部３０は、膜厚制御部４１からの信号に基づいて、電子電流を調整し、蒸着速度を安定させる。なお、蒸着レート安定化工程及びアイドリング工程によって、電子ビーム電流は、第２目標レートに近づけられているため、蒸着レートを速やかに第２目標レートに到達させることができる。

【0059】

昇華又は蒸発した蒸着材料４の蒸発粒子は、蒸発用開口部７ｃを通過して、基板保持部１２０に保持された基板１２１に到達し、付着（蒸着）する。これにより、基板１２１に蒸発粒子が堆積し、基板１２１に所望の膜を形成することが可能となる。

【0060】

また、膜厚制御部４１で計測された累積膜厚は、蒸着装置制御部４２に出力される。累積膜厚が設定した膜厚値に到達すると、蒸着装置制御部４２は、回転制御部４３に制御信号を出力する。そして、回転制御部４３は、第１開閉駆動部１８を駆動し、第１シャッター６を閉じる。また、蒸着装置制御部４２は、電子銃制御部３０を制御し、電子ビーム発生源１５による電子ビーム２５の照射を停止する。これにより、間接加熱蒸着装置１の動作が完了する。

【0061】

２．第２の実施の形態例
次に、第２の実施の形態例にかかる間接加熱蒸着装置について図３から図５を参照して説明する。
図３は、第２の実施の形態例にかかる間接加熱蒸着装置の概略構成図である。図４は、走査コイル電流波形の一例を示す図である。そして、図５は、第２の実施の形態例にかかる間接加熱蒸着装置の動作例を示すタイムチャートである。

【0062】

この第２の実施の形態例にかかる間接加熱蒸着装置１Ｂが第１の実施の形態例にかかる間接加熱蒸着装置１と異なる点は、電子ビーム発生源１５に走査コイルを設けた点である。そのため、ここでは、第１の実施の形態例にかかる間接加熱蒸着装置１と共通する部分には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。

【0063】

図３に示すように、間接加熱蒸着装置１Ｂは、電子ビーム発生源１５に接続されるカソード電源１６及び加速電源１７と、走査コイル２１と、ブロック２２と、アノード２４と、走査コイル電流波形制御部３２とを備えている。

【0064】

走査コイル２１は、電子ビーム発生源１５の近傍に配置されている。この走査コイル２１は、冷却されたブロック２２内に収納されている。走査コイル２１には、走査コイル電流波形制御部３２が接続されている。走査コイル電流波形制御部３２は、走査コイル２１に供給する電流の波形（以下、「走査コイル電流波形」という）を制御する。すなわち、走査コイル電流波形制御部３２は、走査コイル２１を制御し、コイル電流波形を調整する。

【0065】

さらに、走査コイル電流波形制御部３２は、電子銃制御部３０に接続されている。電子銃制御部３０は、蒸着動作の状況に応じて成膜制御システム４０から受信した信号を走査コイル電流波形制御部３２に出力する。そして、走査コイル電流波形制御部３２は、電子銃制御部３０を介して成膜制御システム４０から出力された信号に基づいて、コイル電流波形を変更する。

【0066】

また、ブロック２２の上面には、開口を有するアノード２４が固定されている。アノード２４は、ライナー２の底部２ａと電子ビーム発生源１５との間に配置されており、アノード２４の開口は、電子ビーム発生源１５と所定の距離を空けて対向している。アノード２４は、ライナー２からの輻射熱や反射電子による熱負荷を強く受けるため、高融点材料によって形成されている。走査コイル２１は、アノード２４のライナー２に対向する側に配置されている。そして、走査コイル２１は、電流が流れることにより交流磁界を発生する。

【0067】

フィラメントに所定の値の電流が供給されると、フィラメントは、ジュール加熱により熱電子供給が可能な温度、例えば２３００℃前後に加熱される。加速電源１７によりアース電位に対して負の高電圧を印加すると、フィラメントから放出された熱電子が電子ビーム発生源１５とアノード２４との間の電界によって加速され、電子ビーム２５が発生する。この電子ビーム２５は、走査コイル２１により生じる交流磁界により偏向され、所定の走査パターンでライナー２に照射される。

【0068】

２－２．間接加熱蒸着装置の動作例
次に、上述した構成を有する間接加熱蒸着装置１Ｂの動作例について図４及び図５を参照して説明する。

【0069】

図５に示すように、予備加熱工程及び蒸着レート安定化工程、アイドリング工程、蒸着工程では、走査コイル２１に供給される電流値は、０Ａである。そのため、予備加熱工程及び蒸着レート安定化工程、アイドリング工程、蒸着工程では、第１の実施の形態例にかかる間接加熱蒸着装置１と同様に、電子ビーム２５は、走査されず、ライナー２の底部２ａ全体に照射される。

【0070】

また、図４及び図５に示すように、内壁表面改質工程では、成膜制御システム４０は、電子銃制御部３０を介して、走査コイル電流波形制御部３２に信号を出力する。そして、走査コイル電流波形制御部３２は、成膜制御システム４０から出力された信号に基づいて、コイル電流波形を変更する。

【0071】

図４に示すように、このときの走査コイル電流波形は、ライナー２の底部２ａの形状に合わせてリング状に設定される。そのため、電子ビーム２５は、底部２ａの中央部には照射されずに、底部２ａの外縁部のみに集中的に照射される。これにより、ライナー２の周壁部２ｂを効率的に加熱することでき、ライナー２の内壁面及び内壁面に接触する蒸着材料４を効率よく加熱することができる。

【0072】

ライナー２の内壁面を効率的に加熱することで、図２及び図５に示すうように、内壁表面改質工程での、電子ビーム電流を第１の実施の形態例にかかる間接加熱蒸着装置１よりも低減することができる。さらに、内壁表面改質工程中に発生する蒸着材料４の蒸発粒子は、基板１２１の成膜に寄与せず損失となる。これに対して、第２の実施の形態例にかかる間接加熱蒸着装置１Ｂのように、ライナー２の外縁部のみを集中的に加熱する場合は、ライナー２の底部２ａの中央部を加熱する場合と比較して、蒸着材料４の損失を抑制することができる。

【0073】

その他の構成は、第１の実施の形態にかかる間接加熱蒸着装置１と同様であるため、それらの説明は省略する。この第２の実施の形態例にかかる間接加熱蒸着装置１Ｂによっても、上述した第１の実施の形態例にかかる間接加熱蒸着装置１と同様の作用効果を得ることができる。

【0074】

３．電子ビーム電流と蒸着材料の残量との関係
次に、図６を参照して電子ビーム電流と蒸着材の残量との関係について説明する。図６は、電子ビーム電流と蒸着材の残量との関係を示す図である。図６における縦軸は電子ビーム電流を示し、横軸は蒸着材料の残量を示している。図６における三角は走査コイル無し（第１の実施の形態例にかかる間接加熱蒸着装置１）で蒸着材料４が金（Ａｕ）の例を示している。丸は走査コイル有り（第２の実施の形態例にかかる間接加熱蒸着装置１Ｂ）で蒸着材料４が金（Ａｕ）の例を示している。四角は走査コイル無し（第１の実施の形態例にかかる間接加熱蒸着装置１）で蒸着材料４が銅（Ｃｕ）の例を示している。そして、ひし形は走査コイル有り（第２の実施の形態例にかかる間接加熱蒸着装置１Ｂ）で蒸着材料４が銅（Ｃｕ）の例を示している。

【0075】

ここで、蒸着材料４の熱容量は、ライナー２に収納される量に依存する。そのため、図６に示すように、蒸着材料４の残量が少ない場合は電子ビーム電流を低くし、蒸着材料４の残量が多い場合は電子ビーム電流を高くする必要がある。これに対して、本例の間接加熱蒸着装置１、１Ｂでは、上述したように、内壁表面改質工程において、第２膜厚センサ２６で計測された膜厚情報に基づいて、蒸着レートが一定となるように膜厚制御部４１が電子銃制御部３０を制御している。すなわち、内壁表面改質工程では、膜厚制御部４１により蒸着材料４の溶湯面温度に対応する蒸着レートが一定となっている。その結果、蒸着材料４の残量が変化しても、液滴発生の抑制効果を得るための蒸着材料４の溶湯面温度を維持することができ、確実にライナー２の内壁表面を蒸着材料４で覆うことができる。

【0076】

なお、本発明は上述しかつ図面に示した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形実施が可能である。

【0077】

上述した実施の形態例では、第２膜厚センサ２６を防着カバー７の外側に配置した例を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、第２膜厚センサ２６を防着カバー７の内部に配置してもよい。また、第２シャッター２７を設けなくてもよい。

【0078】

さらに、蒸着工程時の基板１２１への膜厚を第１膜厚センサ８が計測した値を用いて検出する例を説明したが、これに限定されるものではない。第１膜厚センサ８を設けずに第２膜厚センサ２６が計測した膜厚情報に基づいて、電子銃制御部３０を制御し、蒸着工程時の蒸着レート及び基板１２１に累積された膜厚を計測してもよい。なお、第２膜厚センサ２６よりも基板１２１の近傍に配置された第１膜厚センサ８を用いることで、膜厚の測定精度を向上させることができる。

【0079】

なお、本明細書において、「平行」及び「直交」等の単語を使用したが、これらは厳密な「平行」及び「直交」のみを意味するものではなく、「平行」及び「直交」を含み、さらにその機能を発揮し得る範囲にある、「略平行」や「略直交」の状態であってもよい。

【符号の説明】

【0080】

１、１Ｂ…間接加熱蒸着装置、 ２…ライナー（容器）、 ２ａ…底部、 ２ｂ…周壁部、 ３…ホルダ、 ３ａ…保持用孔、 ４…蒸着材料、 ５…支持部材、 ５ａ…底面部、 ５ｂ…側面部、 ５ｃ…開口部、 ５ｄ…フランジ部、 ６…第１シャッター、 ７…防着カバー、 ７ａ…上面板、 ７ｂ…側面板、 ７ｃ…蒸発用開口部、 ８…第１膜厚センサ、 １０…真空チャンバー、 １５…電子ビーム発生源、 １６…カソード電源、 １７…加速電源、 １８…第１開閉駆動部、 ２１…走査コイル、 ２２…ブロック、 ２４…アノード、 ２５…電子ビーム、 ２６…第２膜厚センサ、 ２７…第２シャッター、 ２８…第２開閉駆動部、 ３０…電子銃制御部、 ３２…走査コイル電流波形制御部、 ４０…成膜制御システム、 ４１…膜厚制御部、 ４２…蒸着装置制御部、 ４３…回転制御部、 １２０…基板保持部、 １２１…基板

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】