炉床单元、蒸发源及成膜装置的制作方法

本发明涉及使蒸镀材料蒸发的炉床单元、蒸发源以及成膜装置。

背景技术：

作为成膜装置的蒸镀源，存在具备多个炉床模块的炉床。例如，在多个炉床模块中的各个炉床模块容纳有蒸镀材料。而且，容纳在多个炉床模块的各个炉床模块的蒸镀材料中被选择的蒸镀材料通过受到加热从炉床模块蒸发，并且该蒸镀材料在基板进行堆积。

关于炉床，从易于维护的观点出发，提供了使多个炉床模块各自独立并且能够拆装的结构(例如，参照专利文献1)。这些多个炉床模块各自以相同的结构来构成。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2015-045063号公报

技术实现要素：

发明所要解决的课题

但是，存在如下情况：在使不同种类的蒸镀材料容纳在炉床，在同一批中一边切换炉床模块一边使不同种类的蒸镀材料从成膜源蒸发的情况下，根据蒸镀材料的特性而需要冷却性能不同的炉床模块。另外，根据蒸镀材料的种类，冷却性能不同的炉床模块彼此间产生相互变更其数量的需要。上述结构中，在成膜源内，冷却性能不同的炉床模块彼此无法相互交换。

鉴于以上情况，本发明的目的是提供可以彼此相互交换冷却性能不同的炉床模块的炉床单元、蒸发源以及成膜装置。

用于解决课题的方案

为达成上述目的，本发明的一个方面的炉床单元具备炉床主体、至少1个第一炉床模块以及至少1个第二炉床模块。

所述炉床主体具有各自包括冷却用的第一通路的多个区域。

所述第一炉床模块具有第一容纳部和第一安装部。第一容纳部容纳第一蒸镀材料并具有第二通路。第一安装部设置在所述多个区域的一部分，并具有使所述第二通路和所述第一通路连通的第三通路。

所述第二炉床模块具有第二容纳部和第二安装部。第二容纳部容纳第二蒸镀材料。第二安装部设置在所述多个区域的另一部分，并切断所述第二容纳部与所述第一通路的连通，并且相于所述多个区域的各个区域，第二安装部与所述第一安装部具有互换形状。

由此，冷却性能不同的炉床模块彼此可以相互交换。

在上述炉床单元，所述第一炉床模块也可以设置为使所述第一容纳部和所述第一安装部为一体。

由此，冷却性能高且可拆装的第一炉床模块设置在炉床单元内。

在上述炉床单元，所述第二容纳部为容器，所述第二安装部可以是支撑所述容器的板状部件。

由此，冷却性能弱且可拆装的第二炉床模块设置在炉床单元内。

在上述炉床单元，所述板状部件具有与所述炉床主体相对的槽，所述槽可以与所述第一通路连通。

由此，冷却性能弱且可拆装的第二炉床模块设置在炉床单元内。

在上述炉床单元，所述第二炉床模块还可以具有设置在所述第二容纳部和所述第二安装部之间的间隔部件。

由此，所述第二炉床模块和所述第二安装部之间的热传导通过间隔部件得到调整。

在上述炉床单元，所述第二炉床模块还可以具有设置在所述第二安装部上且遮蔽所述第二容纳部的周围的至少一部分的屏蔽部件。

由此，从第二炉床模块，热辐射通过屏蔽部件被得到防止。

另外，本发明的一个方面的蒸发源具备上述炉床单元和电子枪。所述电子枪能够将电子束照射在所述第一容纳部或所述第二容纳部。

另外，本发明的一个方面的成膜装置具备上述炉床单元、电子枪以及真空槽。所述真空槽容纳所述炉床单元和所述电子枪。

发明效果

如上所述的，根据本发明，提供可以将冷却性能不同的炉床模块彼此进行相互交换的炉床单元，蒸发源以及成膜装置。

附图说明

图1是表示本实施方式的成膜装置的整体结构的概略侧视图。

图2a是本实施方式的炉床单元的概略俯视图；图2b是沿图2a中a1-a2线的概略剖视图。

图3是说明本实施方式的炉床单元的作用的示意侧视图。

图4是说明本实施方式的炉床单元的作用的示意俯视图。

图5a是本实施方式的炉床单元的概略俯视图；图5b是沿图5a中a1-a2线的概略剖视图。

图6a是本实施方式的炉床单元的概略俯视图。图6b是沿图6a中a1-a2线的概略剖视图。

图7是本实施方式的炉床单元的变形例的概略侧视图。

具体实施方式

以下，参照附图，对本发明的实施方式进行说明。在各附图中存在导入xyz轴坐标系的情况。

[成膜装置的整体构成]

图1是表示本实施方式的成膜装置的整体构成的概略侧视图。

图1所示的成膜装置100包括真空槽10、成膜源(蒸发源)30以及支撑架60。

真空槽10是能维持减压状态的真空容器。将真空槽10在x-y平面切割时的形状例如为矩形。可以在真空槽10设置能从真空槽10外部向真空槽10内供给气体的气体供给机构。

成膜源30设置在真空槽10内。例如，将成膜源30设置在真空槽10内的底部10b。成膜源30具有炉床单元20a和电子枪40。炉床单元20a能够围绕沿z轴方向延伸的轴心20c旋转。炉床单元20a具有能够容纳蒸镀材料的多个炉床模块(坩埚)。关于炉床单元20a的详细情况，将在后文描述。

电子枪40能够朝向炉床单元20a的特定的炉床模块照射电子束41。例如，电子枪40沿y轴方向与炉床单元20a并排配置。电子枪40也可以沿x轴方向与炉床单元20a并排配置。通过炉床单元20a进行旋转并停止在特定位置，由此选择被电子束41照射的蒸镀材料。

被电子束41照射的蒸镀材料通过电子枪40在炉床单元20a内被加热。由此，蒸镀材料从炉床单元20a朝向支撑架60进行蒸发。图1中，用线65示意性示出了蒸发后的蒸镀材料的飞游范围的外延。

在炉床单元20a的正上方设置用于强制地阻断飞游到支撑架60的蒸镀材料的遮挡部50。此外，在成膜源30，也可以设置通过旋转来阻断电子束41的其他的遮挡部(未图示)。

支撑架60设置在真空槽10内。支撑架60在z轴方向上与成膜源30相对。支撑架60具有圆顶型结构。支撑架60能够支撑多个工件w1。例如，工件w1是圆形的半导体晶片。工件w1的平面形状例如也可以是矩形。

支撑架60的中心部(圆顶结构的最上部)与轴部61连结。轴部61沿z轴方向延伸。支撑架60能围绕轴部61旋转。轴部61与设置在真空槽10的上部10u上的驱动单元62连结。轴部61的旋转由驱动单元62控制。在成膜装置100，可以一边旋转支撑架60，一边进行向工件w1的成膜处理。

[炉床单元的构成]

图2a是本实施方式的炉床单元的概略俯视图。图2b是沿图2a中a1-a2线的概略剖视图。

图2a以及图2b所示的炉床单元20a具备炉床主体200、设置在炉床主体200上的至少1个炉床模块(第一炉床模块)210、以及设置在炉床主体200上的至少1个炉床模块(第二炉床模块)220。

例如，炉床主体200是铜(cu)等金属制的基体。炉床主体200具有设置有炉床模块的多个区域201。多个区域201从炉床单元20a的轴心20c以放射状配置。例如，多个区域201各自以轴心20c为中心，沿炉床单元20a的周向s1排列。其中，周向s1是指沿着以轴心20c为中心的圆的圆周的方向。多个区域201各自的平面形状(x-y平面上的形状)是彼此相同的。

作为一个例子，从z轴方向观察炉床单元20a时，区域201是由从轴心20c延伸至炉床单元20a的外侧的线r1以及线r2、靠近轴心20c的圆弧c1、以及位于比圆弧c1靠外侧的圆弧c2所围成的区域。其中，圆弧c1或圆弧c2是以轴心20c为同心的圆的圆周的一部分。线r1以及线r2是从圆弧c2的半径去除圆弧c1的半径而得到的线。在本实施方式中，使区域201的平面形状为扇形。但是，区域201的平面形状不限于扇形。例如，区域201的平面形状也可以是圆形、三边形、长方形等的矩形。另外，在图2a举例示出了12个区域201，但不限于这个数量。

在多个区域201的各个区域201，设置冷却用的介质(例如，纯水、水溶液、气体)能流通的通路(第一通路)205。通路205包括通路205a、通路205b以及通路205c。例如，通路205a、通路205b以及通路205c各自为能够使介质从炉床主体200的上表面再次回流到炉床主体200的上表面的通路。而且，通路205a、通路205b以及通路205c各自跨越相邻的区域201而形成。图2b所示的通路205只是示意性的描绘，但并不限于这个形状。

例如，炉床模块210是铜等金属制的容器。

炉床模块210具有设置在炉床主体200上的安装部211(第一安装部)、以及位于安装部211上的容纳部212(第一容纳部)。从电子枪40射出的电子束41照射容纳部212。在炉床模块210，容纳部212和安装部211成为一体。例如，炉床模块210通过螺钉500螺纹固定在炉床主体200的区域201。

容纳部212具有容纳蒸镀材料的孔部212h。在容纳部212的内部，设置有供冷却用的介质流通的通路215b(第二通路)。例如，通路215b在容纳部212的内部围绕孔部212h回转。由此，即使孔部212h内的蒸镀材料通过电子束41被加热，容纳部212也能高效地被冷却。

安装部211设置在多个区域201的一部分。例如，至少1个安装部211设置在多个区域201的一部分。由此，与安装部211成为一体的容纳部212，即，至少1个炉床模块210设置在多个区域201的一部分。作为一个例子，图2a中示出了在9个区域201各自设置有炉床模块210的状态。

例如，安装部211的平面形状为与区域201的平面形状相对应的形状。例如，安装部211能够安装在多个区域201之中的任意一个上。例如，安装部211的平面形状的宽度从轴心20c越朝向炉床单元20a的外侧则越宽。

安装部211具有供冷却用的介质流通的通路215c(第三通路)。通路215c包括通路215ca和通路215cb。通路215ca以及通路215cb与通路215b连通。例如，通过将安装部211设置在炉床主体200，由此通路215b与通路215ca连通，并且通路215b与通路215cb连通。由此，通路205a、通路215ca、通路215b、通路215cb以及通路205b以串联状连通。此外，图2b所示的通路215b、215ca、215cb是示意性描绘的，但并不限于这个形状。

炉床模块220具有炉床模块220的下部部件即安装部221(第二安装部)和上部部件即容纳部222(第二容纳部)。在炉床模块220，安装部221和容纳部222没有成为一体。例如，容纳部222为容器，安装部221是支撑容纳部222的板状部件。

容纳部222载置在安装部221上。例如，容纳部222的一部分与设置于安装部221的凹槽部221r嵌合。对容纳部222而言，在其内部没有设置冷却用的通路。另外，可以在安装部221上设置多个容纳部222。容纳部222具有用于容纳蒸镀材料的孔部222h。容纳于孔部222h的蒸镀材料可以与容纳于孔部212h的蒸镀材料不同，也可以与容纳于孔部212h的蒸镀材料相同。容纳部222的材料包括钨(w)等高熔点材料、铜、碳(c)、氧化铝(alox)、氮化硼(bn)等陶瓷中的任意一个。从电子枪40射出的电子束41照射容纳部222。

对容纳部222的侧壁222w而言，除与凹槽部221r嵌合的一部分之外，在周向s1上与容纳部212、222分离。例如，在周向s1上，容纳部222与容纳部212之间的距离或容纳部222与容纳部222之间的距离比相邻的容纳部212与容纳部212之间的距离长。而且，对容纳部222的侧壁222w而言，除与凹槽部221r嵌合的一部分之外，不与其他部件接触。

安装部221设置在炉床主体200上，且设置在多个区域201的另一部分。由此，至少1个炉床模块220设置在多个区域201的另一部分。其中，多个区域201的另一部分是指多个区域201中设置有炉床模块210的区域201以外的区域201。例如，在图2a中，举例示出了在3个区域201各自设置有炉床模块220的状态，但不限于这个数量。此外，例如，安装部221通过螺钉500螺纹固定在区域201。安装部221的材料包括钨(w)等高熔点材料、铜、碳(c)、氧化铝(alox)、氮化硼(bn)等陶瓷中的任意一个。

在安装部221，没有设置从其上表面贯通至下表面的通路。由此，当安装部221夹设在容纳部222和炉床主体200之间时，容纳部222与通路205b、205c的连通被切断。但是，安装部221具有与炉床主体200相对的槽225。

例如，通过将安装部221设置在区域201，槽225与通路205连通。例如，当将安装部221设置在炉床主体200时，通路205b、槽225以及通路205c以串联状连通。由此，在炉床主体200，不需要使通路205b和通路205c连通的旁通通路。也就是说，由于槽225的存在，从通路205c流过来的介质可以再次回流到通路205b。例如，假设，即使在容纳部222的内部设置通路，通过将安装部221设置在区域201，在槽225内流动的介质也不会到达容纳部222。此外，图2b所示的槽225是示意性描绘的，但并不限于这个形状。

在炉床单元20a，安装部221对于多个区域201的各个区域201与安装部211具有互换形状。例如，在x-y平面，安装部221的平面形状与安装部211的平面形状相同。也就是说，安装部221的平面形状为与区域201的平面形状相对应的形状。例如，安装部221能够安装在多个区域201之中的任意一个上。由此，能够从设置有炉床模块210的区域201卸下安装部211，并在该区域201设置炉床模块220的安装部221。另外，相反地，能够从设置有炉床模块220的区域201卸下安装部221，并在该区域201设置安装部211。

此外，在炉床单元20a，为防止介质从各通路泄漏，在炉床主体200与安装部211之间以及炉床主体200与安装部221之间使用环绕各通路的o环250。

[炉床单元的作用]

在炉床单元20a，多个炉床模块210中的任意一个、以及多个炉床模块220中的任意一个都可以从炉床主体200独立卸下。由此，可以容易地仅替换特定的炉床模块。

由此，便于炉床单元20a的保养。

此外，在炉床单元20a，当将炉床模块210设置在炉床主体200上，并在其旁边设置炉床模块220时，通过通路205a、通路215ca、通路215b、通路215cb、通路205b、槽225以及通路205c形成串联状的通路。

其中，炉床模块210的容纳部212通过在通路215b、215c中流动的介质得到冷却。另一方面，炉床模块220的容纳部222不具有冷却用的通路。而且，对容纳部222的侧壁222w而言，除与凹槽部221r嵌合的一部分之外，不与其他部件相接触。由此，与容纳部212的冷却效果相比，容纳部222的冷却效果较弱。

其中，在成膜过程中，存在一下情况，即，将不同种类的蒸镀材料在同一批中容纳在炉床单元20a中，一边切换炉床模块，一边按照每个炉床模块使不同种类的材料蒸发。通过该过程，例如，在工件w1形成多层膜。在本实施方式中，在使同一批中不同种类的蒸镀材料从成膜源进行蒸发的情况下，可以根据蒸镀材料的特性选择冷却性能不同的炉床模块。例如，对蒸发温度低的蒸镀材料(铝(al)、银(ag)等)而言，这些材料容纳在冷却效果较低的炉床模块220中。并且，使低功率的电子束41照射这些材料，使材料蒸发。

假设，将蒸发温度低的材料容纳在冷却效果高的炉床模块210中时，这些材料自身通过炉床模块210被冷却，需要高功率的电子束。其结果，制造成本将增加。此外，在炉床模块220中，除低蒸发温度的材料以外，也可以容纳难以与炉床模块材形成合金的蒸镀材料。

另一方面，对蒸发温度高的材料(钛(ti)、镍(ni)、铂(pt)等)而言，这些材料容纳在冷却效果高的炉床模块210中。并且，使高功率的电子束41照射这些材料，使材料蒸发。其中，炉床模块210通过介质被冷却。由此，即使向材料投入高功率的电子束41，炉床模块210也不会熔化。

另外，在炉床单元20a，根据蒸镀材料的种类，在冷却性能不同的炉床模块彼此之间，可以相互变更其数量。在图3、图4a以及图4b中，表示这个状况。

图3是对本实施方式的炉床单元的作用进行说明的示意侧视图。图4a以及图4b是对本实施方式的炉床单元的作用进行说明的示意俯视图。

在图3中，示出了从图2b所示的状态将炉床模块210和炉床模块220替换后的状态。安装部211对于区域201与安装部221具有互换形状。由此，即使替换炉床模块210和炉床模块220，安装部221的槽225也与炉床主体200的通路205a和通路205b相连。另一方面，安装部211的通路215ca与炉床主体200的通路205b相连，安装部211的通路215cb与炉床主体200的通路205c相连。

在图4a以及图4b，示出了在冷却性能不同的炉床模块彼此之间相互变更其数量的状况。例如，蒸镀材料的种类为多个，在其中的1个蒸镀材料为蒸发温度较低的材料时，多个炉床模块中，1个炉床模块220就足够(图4a)。另一方面，蒸镀材料的种类为多个，在蒸发温度较低的材料的数量为一半时，可以使炉床模块210的数量和炉床模块220的数量相同(图4b)。这样，根据炉床单元20a，在冷却性能不同的炉床模块彼此之间，可以相互变更其数量。

另外，在炉床单元20a，不需要用冷却管将周向s1上相邻的炉床模块210彼此进行连接。在炉床单元20a，通过将炉床模块210设置在炉床单元20a上，从而使炉床模块210的通路215b、215c与炉床主体200的通路205连通。而且，通过将炉床模块220的安装部221设置在炉床单元20a上，从而使安装部221的槽225与炉床主体200的通路205连通。

由此，与使用冷却管的情况相比，周向s1上的炉床模块间的距离缩小，炉床模块210、220密集配置在炉床主体200。其结果，与使用冷却管的情况相比，增加了可以设置在炉床主体200的炉床模块的数量。根据炉床单元20a，增加了蒸镀材料的选择自由度。

[炉床单元的变形例1]

图5a是本实施方式的炉床单元的变形例的概略俯视图。图5b是沿图5a中a1-a2线的概略剖视图。

在图5a和图5b所示的炉床单元20b，炉床模块220还具有配置在容纳部222与安装部221之间的间隔部件223。间隔部件223具有导电性。间隔部件223是板状部件。间隔部件223的材料包括碳、钼(mo)等中的任意一个材料。

由此，能够抑制容纳部222与安装部221之间的热传导。其结果，在容纳部222容纳蒸发温度低的材料时，只要更低功率的电子束41就足够了。其结果，能够抑制制造成本的增加。另外，间隔部件223具有导电性。由此，即使电子束41照射容纳在容纳部222中的蒸镀材料，电荷也难以在容纳部222带电。此外，为了调整间隔部件223的热传导，可以在间隔部件设置贯通孔等。

[炉床单元的变形例2]

图6a是本实施方式的炉床单元的变形例的概略俯视图。图6b是沿图6a中a1-a2线的概略剖视图。

在图6a以及6b所示的炉床单元20c，还具备设置在安装部221上的屏蔽部件224。屏蔽部件224设置在容纳部222的周围的至少一部分。例如，屏蔽部件224包围容纳部222的周围。屏蔽部件224是圆筒状部件。屏蔽部件224的材料是包含钨(w)等高熔点材料、铜、碳(c)、氧化铝(alox)、氮化硼(bn)等陶瓷中的任意一个的容器。

由此，即使从容纳在容纳部222的蒸镀材料放出热量，通过屏蔽部件224，向相邻的容纳部222的热辐射也被屏蔽。另外，当不存在屏蔽部件224时，从容纳部222蒸发的蒸镀材料飞散，存在附着在电子枪40的可能性。在本实施方式中，屏蔽部件224设置在容纳部222的周围的至少一部分，从而防止蒸镀材料飞游到电子枪40。

[炉床单元的变形例3]

图7是本实施方式的炉床单元的变形例的概略侧视图。图7与沿图2a中a1-a2线的截面相对应。

在图7所示的炉床单元20d，炉床主体200具有连通通路205a与通路205b的旁通通路205d、以及连通通路205b与通路205c的旁通通路205e。另外，安装部221不具有槽225。

即使安装部221不具有槽225，也可以通过旁通通路205e来连通通路205b与通路205c。由此，无需在安装部221形成槽225，能够以更低的成本制造安装部221。

以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明并不仅限定于上述的实施方式，当然可以追加各种变更。

符号说明

10···真空槽

10b···底部

10u···上部

20a、20b、20c、20d···炉床单元

20c···轴心

30···成膜源

40···电子枪

41···电子束

50···遮挡部

60··支撑架

61···轴部

62···驱动单元

100···成膜装置

200··炉床本体

201··区域

205、205a、205b、205c···通路

205e···旁通通路

210···炉床模块

211···安装部

212···容纳部

212h···孔部

215c、215ca、215cb···通路

220···炉床模块

221···安装部

221r···凹槽部

222···容纳部

222h···孔部

222w···侧壁

223···间隔部件

224···屏蔽部件

225···槽

250···o环

500···螺钉