阅读说明：本技术 成膜装置及成膜方法 (Film forming apparatus and film forming method ) 是由 市原正浩 于 2019-12-19 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种能够兼顾膜厚分布的均匀化和材料收获率的提高的成膜装置。蒸发源容器进行从在与成膜对象物的旋转轴正交的方向上离开旋转轴的分离位置向接近旋转轴的接近位置移动、并再次返回分离位置的往复移动,石英振荡器以维持与进行往复移动的蒸发源容器的相向状态的方式在腔室内移动,所述蒸发源容器在腔室内收纳成膜材料,配置于成膜对象物的下方,具有向上方开口的喷射口,所述石英振荡器设置于成膜监视器,所述成膜监视器获取从蒸发源容器蒸发的成膜材料相对于成膜对象物的成膜速率。(The invention provides a film forming apparatus which can make the uniformity of film thickness distribution and the improvement of material yield compatible. The evaporation source container performs reciprocating movement of moving from a separation position away from the rotation axis in a direction orthogonal to the rotation axis of the film formation object to an approach position close to the rotation axis and returning to the separation position again, the quartz oscillator moves in the chamber so as to maintain an opposing state with the evaporation source container performing reciprocating movement, the evaporation source container accommodates the film formation material in the chamber, is disposed below the film formation object, and has an injection port opening upward, the quartz oscillator is provided in a film formation monitor that acquires a film formation rate of the film formation material evaporated from the evaporation source container with respect to the film formation object.)

成膜装置及成膜方法

技术领域

本发明涉及通过真空蒸镀方式在成膜对象物上形成薄膜的成膜装置及成膜方法。

背景技术

作为在作为成膜对象物的基板上形成薄膜的成膜装置，有真空蒸镀方式的成膜装置，所述真空蒸镀方式的成膜装置在真空腔室内加热收纳有成膜材料的容器(坩埚)，使成膜材料蒸发(升华或气化)并向容器外喷射，使其附着/堆积在基板的表面上。在使用成膜材料的喷射口向上方开口的坩埚作为蒸发源对将被成膜面朝向下方配置并旋转的基板进行成膜的结构中，膜厚分布根据蒸发源相对于基板的配置而变化。成膜材料相对于配置于蒸发源的上方的水平面的每单位时间的附着量(成膜速率)在喷射口的正上方成为峰值，形成从峰值中心向径向外侧梯度平缓地逐渐减少的山形分布。

在现有的装置设计中，重视膜厚分布的均匀性，以基板的被成膜面位于从蒸发源(喷射口)的正上方的位置偏离的位置的方式配置蒸发源的结构是主流。即，是在上述山形的膜厚分布中成膜速率的变化的梯度平缓的区域进行成膜的配置结构。但是，从喷射口喷出到正上方的成膜材料大多不用于成膜而造成浪费，因此成为材料收获率不高的配置结构。

近年来，使用高性能材料(即，高成本)的蒸镀材料，材料收获率受到重视。即，存在采用在基板的正下方配置蒸发源(配置于在铅垂方向上投影时蒸发源与基板重叠(被基板包含在内)的位置)的结构的倾向。然而，在成膜速率达到峰值的坩埚的喷射口的正上方附近，成膜速率的变化的梯度变得陡峭(相对于距峰值中心的距离的每单位时间的附着量的变化大)，因此成为难以形成均匀的膜厚分布的区域。即，成为始终存在膜厚分布容易恶化、使生产质量下降的担忧的配置结构。

在专利文献1、2中记载了通过改变配置于基板的正下方的蒸发源的位置来实现膜厚的均匀化的装置结构。然而，在专利文献1所记载的装置中，蒸发源相对于固定在腔室内的成膜速率监视器(石英振荡器)的相对位置发生变化，因此，每当使蒸发源移动时监视器条件就会被重置。另外，专利文献2所记载的装置对于成膜速率监视器没有记载，并不是考虑了成膜速率的监视器环境的结构。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2007-224354号公报

专利文献2：日本特开2004-307880号公报

发明内容

发明要解决的课题

本发明的目的在于提供一种能够兼顾膜厚分布的均匀化和材料收获率的提高的成膜装置。

用于解决课题的手段

为了实现上述目的，本发明的成膜装置具备：

腔室；

旋转支承部，其在所述腔室内，将成膜对象物以其被成膜面朝向下方的状态支承为能够绕与所述被成膜面垂直的旋转轴旋转；

蒸发源容器，其在所述腔室内，收纳成膜材料，配置于所述成膜对象物的下方，具有向上方开口的喷射口；

成膜监视器，其具有供从所述蒸发源容器蒸发的所述成膜材料附着的石英振荡器，获取从所述蒸发源容器蒸发的所述成膜材料相对于所述成膜对象物的成膜速率；以及

加热控制部，其具有对所述蒸发源容器进行加热的加热源，基于所述成膜监视器所获取的所述成膜速率，控制向所述加热源供给的电力，

其特征在于，

所述蒸发源容器进行从在与所述旋转轴正交的方向上离开所述旋转轴的分离位置向接近所述旋转轴的接近位置移动、并再次向所述分离位置返回的往复移动，

所述石英振荡器以维持与进行所述往复移动的所述蒸发源容器的相向状态的方式移动。

为了实现上述目的，本发明的成膜方法，

通过加热蒸发源容器并使收纳于所述蒸发源容器的成膜材料蒸发，从而在成膜对象物上形成由所述成膜材料形成的膜，所述蒸发源容器在腔室内配置于所述成膜对象物的下方，具有向上方开口的喷射口，所述成膜对象物在所述腔室内以其被成膜面朝向下方的状态绕与所述被成膜面垂直的旋转轴旋转，其特征在于，包括：

第一步骤，使所述蒸发源容器位于在沿所述旋转轴的方向观察时所述蒸发源容器不与所述成膜对象物重叠的分离位置；

第二步骤，使所述蒸发源容器从所述分离位置向在与所述旋转轴正交的方向上接近所述旋转轴的接近位置移动；以及

第三步骤，使所述蒸发源容器从所述接近位置向所述分离位置移动，

以在所述第一步骤至所述第三步骤期间维持石英振荡器与所述蒸发源容器的相向状态的方式使所述石英振荡器移动，所述石英振荡器设置于成膜监视器，所述成膜监视器用于获取从所述蒸发源容器蒸发的所述成膜材料相对于所述成膜对象物的成膜速率。

发明的效果

根据本发明，能够兼顾膜厚分布的均匀化和材料收获率的提高。

附图说明

图1是本发明的实施例的成膜装置的示意性剖视图。

图2是表示本发明的实施例中的成膜速率监视装置的结构的示意图。

图3是表示本发明的实施例中的石英监视头和遮蔽构件的结构的示意图。

图4是本发明的实施例中的蒸发源装置的可动支承机构的说明图。

图5是由基板和蒸发源装置的配置的不同而导致的膜厚分布和材料收获率的不同的说明图。

图6是表示本发明的实施例的成膜装置的成膜处理的膜厚分布的图。

图7是在本发明的实施例中设置有多个蒸发源装置的情况下的结构说明图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的优选的实施方式以及实施例进行说明。但是，以下的实施方式及实施例仅例示性地表示本发明的优选结构，本发明的范围并不限定于这些结构。另外，以下的说明中的装置的硬件结构以及软件结构、处理流程、制造条件、尺寸、材质、形状等只要没有特别特定的记载，就不旨在将本发明的范围仅限定于这些记载。

[实施例1]

参照图1～图4，对本发明的实施例的成膜装置进行说明。本实施例的成膜装置是通过真空蒸镀在基板上形成薄膜的成膜装置。

本实施例的成膜装置用于在各种半导体设备、磁设备、电子元件等各种电子设备、光学元件等的制造中在基板(也包括在基板上形成有层叠体的基板)上堆积形成薄膜。更具体而言，本实施例的成膜装置优选用于发光元件、光电转换元件、触摸面板等电子设备的制造。其中，本实施例的成膜装置尤其能够特别优选应用于有机EL(Electro Luminescence)元件等有机发光元件、有机薄膜太阳能电池等有机光电转换元件的制造。此外，本发明中的电子设备还包括具备发光元件的显示装置(例如有机EL显示装置)、照明装置(例如有机EL照明装置)、具备光电转换元件的传感器(例如有机CMOS图像传感器)。本实施例的成膜装置能够用作包含溅射装置等的成膜系统的一部分。

<成膜装置的概略结构>

图1是表示本发明的实施例的成膜装置1的结构的示意图。成膜装置1具有通过排气装置24、气体供给装置25而使内部维持为真空气氛或氮气等惰性气体气氛的真空腔室(成膜室、蒸镀室)200。此外，在本说明书中，“真空”是指充满比大气压低的压力的气体的空间内的状态。

作为成膜对象物的基板100在由输送机器人(未图示)输送到真空腔室200内部时，由设置在真空腔室200内的基板保持单元210保持。基板保持单元210将基板100保持为水平且作为基板100的被处理面的被成膜面100a朝向下方。基板保持单元210以经由旋转轴220而悬挂在真空腔室200的内部上方的形式被支承。旋转轴220以大致垂直地贯通真空腔室200的顶部的方式设置，由轴承等轴支承于真空腔室200的顶部的轴孔，与轴孔的间隙被磁性流体密封件密封。旋转轴220在设置于真空腔室200的外部的具备电机等的旋转驱动部230的驱动力的作用下旋转，从而使基板保持单元210旋转。通过使作为旋转支承部的基板保持单元210旋转，基板100在真空腔室200内部绕规定的旋转中心轴(旋转轴线Y1)旋转。

此外，作为基于基板保持单元210的具体的基板100的保持结构，能够适当采用通过把持基板100的端部来进行保持的结构、通过吸附基板100的背面来进行保持的结构等以往已知的结构。另外，有时也采用以利用具有与形成于被成膜面100a的薄膜图案对应的开口图案的掩模覆盖基板100的被成膜面100a(在掩模的上表面载置基板100)的方式来保持基板100的结构。

在真空腔室200内部的基板100的下方设置有蒸发源装置300。蒸发源装置300大致具备收纳成膜材料(蒸镀材料)304的蒸发源容器(坩埚)301(以下称为容器301)和作为对收纳在容器301中的成膜材料304进行加热的加热机构(加热源)的加热器302。容器301内的成膜材料304通过加热器302的加热而在容器301内蒸发，经由设置于容器301上部的形成成膜材料304的喷射口的喷嘴303向容器301外喷出。向容器301外喷射的成膜材料304在装置300上方蒸镀到以规定的旋转速度旋转的基板100的被成膜面100a。

此外，作为容器301的结构，喷嘴303不是必需的结构，也可以是没有喷嘴303而仅开设有喷射口的结构。

加热器302采用了将通过通电而发热的一根线状(金属丝状)的发热体在容器301的筒状部外周卷绕多圈的结构。此外，也可以是将多根发热体卷绕的结构。作为加热器302，可以使用不锈钢等金属发热电阻作为发热体，也可以是石墨加热器等。

除此之外，虽然省略了图示，但蒸发源装置300有时具备用于提高加热器302的加热效率的反射器、传热构件、收纳包含它们的蒸发源装置300的各结构整体的框体、挡板等。

本实施例的成膜装置1具备成膜速率监视装置4，作为用于检测从容器301喷出的成膜材料304的蒸气量或者在基板100上成膜的薄膜的膜厚的机构。成膜速率监视装置4使从容器301喷出的成膜材料304的一部分在作为旋转体的遮蔽构件42间歇地反复遮蔽状态和非遮蔽状态的同时附着到石英监视头41所具备的石英振荡器上。通过检测因成膜材料304堆积而导致的石英振荡器的谐振频率(固有振动频率)的变化量(减少量)，能够获取每单位时间的成膜材料304的附着量(堆积量)来作为与规定的控制目标温度对应的成膜速率(蒸镀速率)。通过将该成膜速率反馈到加热器302的加热控制中的控制目标温度的设定，能够任意地控制成膜速率。因此，通过成膜速率监视装置4在成膜处理中始终对成膜材料304的排出量或基板100上的膜厚进行监视，从而能够进行高精度的成膜。

本实施例的成膜装置1的控制部(运算处理装置)20具有监视器控制部21和加热控制部22，所述监视器控制部21进行监视器单元40的动作的控制、成膜速率的测定、获取，所述加热控制部22进行蒸发源装置300的加热控制。另外，控制部20除了进行基于旋转驱动部230的基板100的旋转的控制以外，还进行后述的基于可动支承机构50的蒸发源装置300的往复移动动作、挡板60的开闭移动动作等的控制。

<成膜速率监视装置>

图2是表示本实施例的成膜速率监视装置4的概略结构的示意图。如图2所示，本实施例的成膜速率监视装置4具备监视器单元40和监视器控制部21，所述监视器单元40具备监视头41和遮蔽构件(遮光器)42等。监视器单元40具备监视头41、遮蔽构件42、作为装入监视头41的石英支架(旋转支承体)44的旋转驱动源的伺服电机46、以及作为遮蔽构件42的旋转驱动源的伺服电机45。监视控制部21具有控制遮蔽构件42的旋转驱动的遮蔽构件控制部(旋转控制部)212、进行石英振荡器43的谐振频率(的变化量)的获取的成膜速率获取部213、以及控制石英支架44的旋转驱动的支架控制部214。

图3是表示沿着各自的旋转轴线方向观察监视头41(石英支架44)和遮蔽构件42时的两者的配置关系的示意图。如图3所示，在监视头41的内部装入有将多个石英振荡器43(43a、43b)在圆周方向上等间隔地配置并进行支承的石英支架44。在监视头41设置有一个比石英振荡器43稍大的监视开口41a，石英支架44将所支承的石英振荡器43中的一个支承在经由监视开口41a而暴露于外部(蒸发源装置300)的位置(旋转相位)。

如图2及图3所示，石英支架44的中心与伺服电机46的电机轴46a连结，由伺服电机46旋转驱动。由此，构成为能够依次切换经由监视开口41a而暴露于外部的石英振荡器43。即，支承于石英支架44的多个石英振荡器43中的一个石英振荡器43a位于与监视开口41a相位重叠的位置，其他石英振荡器43b作为使用完毕或者更换用的石英振荡器而位于隐藏于监视头41的内部的位置。当经由监视开口41a而暴露于外部的石英振荡器43的成膜材料304的附着量超过规定量而石英振荡器43达到寿命时，石英支架44旋转，使新的石英振荡器43移动到与监视开口41a重叠的暴露位置。

由支架控制部214进行的伺服电机46的旋转控制基于由检测部48a和被检测部48b构成的相位位置检测机构48检测的石英支架44的旋转位置(旋转相位)来进行。此外，作为位置(相位)检测机构，也可以使用旋转编码器等已知的位置传感器。

如图3所示，遮蔽构件42是大致圆盘状的构件，其中心与伺服电机45的电机轴45a连结，由伺服电机45旋转驱动。遮蔽构件42设置在扇型的开口狭缝(开口部、非遮蔽部)42a离开旋转中心的位置，且设置在其旋转轨道与监视头41的监视开口41a重叠的位置。

如图2及图3所示，通过遮蔽构件42旋转，开口狭缝42a相对于监视开口41a的相对位置(相对相位)变化到与监视开口41a重叠的位置(开口位置、非遮蔽位置)和不重叠的位置(非开口位置、遮蔽位置)。由此，在遮蔽构件42中除了开口狭缝42a以外的区域部分成为遮蔽部42b，在其位于与监视开口41a重叠(覆盖)的位置(相位)时，成为成膜材料304向石英振荡器43a的附着被阻碍的遮蔽状态(非开口状态)。另外，在开口狭缝42a位于与监视开口41a重叠的位置(相位)时，成为成膜材料304向石英振荡器43a的附着被容许的非遮蔽状态(开口状态)。

由遮蔽构件控制部212进行的伺服电机45的旋转控制基于由检测部47a和被检测部47b构成的相位位置检测机构47检测的遮蔽构件42的旋转位置(旋转相位)来进行。此外，作为位置(相位)检测机构，也可以使用旋转编码器等已知的位置传感器。

开口狭缝42a在本实施例中为闭合的孔，但也可以为在遮蔽构件42的周端开放的切口状。另外，设置的个数也可以是两个以上，狭缝形状也不限定于本实施例所示的扇形，能够采用各种形状。在设置多个开口狭缝42a的情况下，也可以分别设为不同的形状。

石英振荡器43a经由电极、同轴电缆等与外部谐振器49连接。通过在堆积于石英振荡器43a表面的成膜材料304的薄膜与背面的电极之间施加电压而生成的发送信号作为石英振荡器43的谐振频率(的变化量)，从谐振器49传递到成膜速率获取部213而被获取。

虽然省略了图示，但在监视器单元40中具备用于供冷却水流动的流路，该冷却水用于将成为热源的电机45、46的热冷却。

此外，在此所示的成膜速率监视装置的结构只不过是一例，并不限定于此，可以适当采用已知的各种结构。

<加热器的电力供给控制>

加热器302的发热量通过由包含电源电路的加热控制部22对向加热器302供给的电力量(电流值)进行控制而被控制。电力供给量通过PID控制来调整，以使例如由未图示的温度检测机构检测出的温度维持为适于得到所希望的成膜速率的规定的控制目标温度。通过将能够维持规定的成膜速率的加热器302的发热量(向加热器302的供给电力)维持规定的时间，能够在基板100的被成膜面100a形成所希望的膜厚的薄膜

作为加热器302的加热控制中的供给电力的控制方法，本实施例的成膜装置1构成为能够切换地执行速率控制和平均功率控制。此外，电力控制方法并不限定于此。

在速率控制中，适时变更控制目标温度以使由成膜速率监视装置4获取的成膜速率的监视值(实测值)与所希望的目标速率(理论值)一致，根据设定的控制目标温度来控制向加热器302的供给电力量。

在本实施例中，作为不利用由成膜速率监视装置4获取的成膜速率的监视值(实测值)而决定向加热器302的供给电力量的电力控制，使用平均功率控制。平均功率控制是如下控制方法：将供给电力的过去数次采样的移动平均值设为目标电力量，以维持该目标电力量的方式控制向加热器302的电力供给。此外，也可以使用以维持预先设定的电力量(目标电力量)的方式对加热器302进行电力供给的功率控制。在这些电力控制中，使用基于成膜材料的种类、基板与蒸发源的相对速度等成膜条件而设定的理论值来控制成膜速率，从而控制膜厚。

<本实施例的特征>

本实施例的成膜装置1的特征在于，一边使蒸发源装置300相对于旋转的基板100相对移动一边进行成膜处理，此时，不使蒸发源装置300与监视器单元40的相对位置变化。另外，在使蒸发源装置300相对于基板100相对移动的方法中也具有特征。蒸发源装置300构成为在离开基板100的旋转轴线的分离位置和接近旋转轴线的接近位置之间往复移动。上述分离位置是在沿与基板100的被成膜面100a垂直的方向(基板100的旋转轴线Y1的方向)观察时，蒸发源装置300(喷嘴303的开口)从基板100的正下方偏离的位置。上述接近位置是在沿同方向观察时，蒸发源装置300隐藏在基板100的正下方的位置且接近基板100的旋转中心(旋转轴线Y1)的位置。在成膜工序期间，蒸发源装置300至少进行一次从分离位置向接近位置、从接近位置再次向分离位置的往复移动。在此期间，维持蒸发源装置300与监视器单元40的相对位置(蒸发源装置300与石英振荡器43的相向方向、相向距离等相向状态)。

参照图1、图4、图5、图6，说明本实施例的成膜装置1的特征性结构。

图4是说明本实施例的成膜装置1中的蒸发源装置300的可动支承机构50的结构的示意图，(a)是可动支承机构50的示意性立体图，(b)是说明由可动支承机构50进行的蒸发源装置300的位移的情形的示意性俯视图，是沿着基板100的旋转轴方向观察时的图。

本实施例的成膜装置1具备可动支承机构50，该可动支承机构50具备支承蒸发源装置300和监视器单元40的臂(臂部)51、支承臂51的旋转轴52、以及使旋转轴52旋转的旋转驱动部53。

如图4(a)所示，臂51在真空腔室200内沿大致水平方向延伸，在一端侧配置有蒸发源装置300，在另一端侧配置有监视器单元40。监视器单元40以石英振荡器43相对于蒸发源装置300在规定的相对位置相向的方式支承于臂51。旋转轴52以大致垂直地贯通真空腔室200的底部的方式设置，在真空腔室200内部的上端部对臂51进行支承，真空腔室200外部的下端部与旋转驱动部53连结。旋转轴52由轴承等轴支承于真空腔室200的底部轴孔，与轴孔的间隙被磁性流体密封件密封。配置于真空腔室200的外部的旋转驱动部53通过控制部20的控制而在从电机等动力源得到的旋转驱动力的作用下使旋转轴52旋转。通过旋转轴52的旋转，由臂51支承的蒸发源装置300和监视器单元40在真空腔室200内部一体地旋转。旋转轴52的旋转轴线(第二旋转轴)Y2与基板100的旋转轴线Y1平行。蒸发源装置300通过旋转轴52的旋转，画出以旋转轴线Y2为中心的圆弧状的轨迹，进行相对于基板100的旋转轴线Y1在水平方向上进退的移动(以旋转轴线Y2为支点的摆动)。作为臂51的摆动支点的旋转轴线Y2位于配置有蒸发源装置300的一端与配置有监视器单元40的另一端之间。

图4(b)的实线表示蒸发源装置300位于接近基板100的旋转轴线(旋转轴)Y1的接近位置时的各部的配置结构。在沿旋转轴线Y1的方向观察时，蒸发源装置300位于基板100的正下方，其整体被基板100遮住，成为接近旋转轴线Y1的配置。

图4(b)的虚线表示蒸发源装置300位于离开基板100的旋转轴线Y1的分离位置时的各部的配置结构。在沿旋转轴线Y1的方向观察时，蒸发源装置300整***于基板100外，成为较远地离开旋转轴线Y1的配置。

如图4(b)所示，本实施例的成膜装置1具备挡板60，该挡板60作为用于限制从蒸发源装置300蒸发的成膜材料4向基板100的附着的遮蔽机构。挡板60安装于在真空腔室200内部水平延伸的臂61的一端，能够通过与臂61的另一端连结的旋转轴62的旋转而在真空腔室200内在水平方向上变化位置。用于使旋转轴62旋转的机构与可动支承机构50相同，省略说明。挡板60构成为，通过控制部20控制的旋转轴62的旋转，能够相对于位于上述分离位置的蒸发源装置300而移动到覆盖(堵塞)喷嘴303的开口(喷射口)的遮蔽位置(关闭位置)和不覆盖的非遮蔽位置(打开位置)。

在成膜处理开始前使成膜材料304的蒸发状态稳定的准备加热时、成膜处理结束后等想要限制从蒸发源装置300蒸发的成膜材料304向基板100飞翔、附着时，使挡板60移动到遮蔽位置。为了将成膜材料304的蒸发状态维持在适合于蒸镀的状态，一旦开始了的坩埚301的加热优选继续到例如需要补充成膜材料304时为止。即，有时正在更换基板100的过程中也继续坩埚301的加热。为了限制这样的非成膜工序中的成膜材料304的飞散，使挡板60移动到遮蔽位置。

在挡板60设置有切口(切口部)60a，构成为即使挡板60位于遮蔽位置时，石英振荡器43相对于蒸发源装置300的相向状态也经由切口60a而被维持。即，构成为在非成膜工序中也能够继续通过监视器单元40获取蒸发源装置300的成膜速率。

图5是说明由基板100和蒸发源装置300的配置的不同而导致的膜厚分布和材料收获率的不同的示意图。图5(a)是蒸发源装置300位于离开基板100的旋转轴线Y1的位置时的、与图4(b)同样的示意性俯视图。图5(b)是蒸发源装置300位于接近基板100的旋转轴线Y1的位置时的、与图4(b)同样的示意性俯视图。图5(c)是表示蒸发源装置300位于离开基板100的旋转轴线Y1的位置时的配置关系的示意立体图。图5(d)是表示蒸发源装置300位于接近基板100的旋转轴线Y1的位置时的配置关系的示意立体图。

在本实施例的成膜装置1中，从图5(a)、图5(c)所示的蒸发源装置300与基板100的相对配置开始成膜处理。即，在蒸发源装置300位于作为原点位置的分离位置且挡板60位于遮蔽位置的状态下，通过控制部20的控制，开始坩埚301的加热，通过成膜速率监视装置4监视成膜材料304的加热状态(蒸发状态)。当坩埚301的加热状态(成膜材料304的蒸发状态)准备就绪时，控制部20使基板100以规定的旋转速度旋转，并且使挡板60从遮蔽位置向非遮蔽位置移动，在图5(a)、图5(c)所示的分离位置处开始成膜处理(第一步骤)。

然后，通过控制部20的控制，可动支承机构50开始臂51的旋转，开始从图5(a)、图5(c)所示的分离位置朝向图5(b)、图5(d)所示的接近位置的、蒸发源装置300相对于基板100的相对移动(第二步骤)。在此期间，成膜材料304的成膜速率也由成膜速率监视装置4监视。然后，蒸发源装置300到达图5(b)、图5(d)所示的接近位置、相对于基板100的旋转中心(旋转轴线Y1)成为规定的接近距离的位置。

当蒸发源装置300到达图5(b)、图5(d)所示的接近位置时，可动支承机构50使臂51的旋转方向(摆动方向)向反方向反转，使蒸发源装置300的相对移动的方向向朝向图5(a)、图5(c)所示的分离位置的方向反转(第三步骤)。在蒸发源装置300向图5(a)、图5(c)所示的分离位置返回的移动中，成膜材料304的成膜速率也由成膜速率监视装置4监视。然后，在蒸发源装置300返回到图5(a)、图5(c)所示的分离位置后，使挡板60从非遮蔽位置向遮蔽位置移动，成膜处理结束。

如上所述成膜处理结束后，为了准备下次的成膜处理，继续进行坩埚301的加热和基于成膜速率监视装置4的成膜速率的监视。

图6是作为本实施例的成膜装置1的成膜处理的膜厚分布的一例而表示本申请的发明人的实验结果的曲线图。图6的横轴表示以旋转轴线Y1通过的位置为原点的基板100的被成膜面100a的径向位置，纵轴以峰值的膜厚为基准(“1”)，以与峰值的比来表示膜厚。

使的Si晶圆基板100以10～30rpm旋转，将从喷嘴303(喷射口)到基板100的高度h设为300mm，将分离位置处的喷嘴303与旋转轴线Y1的水平方向上的距离d1设为300mm，将接近位置处的喷嘴303与旋转轴线Y1的水平方向上的距离d2设为50mm。

示出了整体上随着离开中心(旋转轴线Y1)而向右下下降的分布，但可知在从分离位置向接近位置的去路(单程)的成膜中形成的中心与外周端的膜厚之差由于施加从接近位置向分离位置的回路的成膜而降低。具体而言，膜厚分布在单程时为±6.5％，但通过往复而降低至±5.0％。另外，得到了基于往复的成膜的材料收获率为2.5％这样的结果。

在此，将本实施例的实验结果与不如本实施例那样使蒸发源装置300相对于基板100移动而在规定的位置固定地进行成膜的情况下的比较例进行对比来说明。将蒸发源装置300相对于基板100的相对位置在图5(a)、图5(c)所示的分离位置固定来进行成膜的情况设为比较例1，将在图5(b)、图5(d)所示的接近位置固定来进行成膜的情况设为比较例2。比较例1为与上述重视材料收获率的现有技术文献类似的装置结构。另外，比较例2为与上述重视膜厚分布的均匀性的现有技术类似的装置结构。

在比较例1中，蒸发源装置300的正上方比基板100的外周端靠外侧，因此形成从中心到外周端平缓地到达峰值的分布，得到了膜厚分布为±3.7％这样的比本实施例良好的结果。然而，由于在成膜材料304的喷出量相对较多的蒸发源装置300的正上方的区域处，基板100的被成膜面100a偏离，因此无助于成膜而消耗的成膜材料304的量变多，成为材料收获率为1.1％这样的比本实施例低的结果。

在比较例2中，蒸发源装置300位于接近旋转轴线Y1的位置，成为被成膜面100a覆盖蒸发源300的正上方的配置，因此基板100的旋转中心成为峰值，形成了膜厚朝向外周端以陡峭的梯度下降的分布。由于无助于成膜的成膜材料304变少，因此得到了材料收获率为4.2％这样的比本实施例良好的结果，但成为膜厚分布为±10.9％这样的比本实施例低的结果。

<本实施例的优点>

根据本实施例，如在与比较例1、2的对比中说明的那样，从膜厚分布和材料收获率的观点出发能够实现平衡良好的成膜。即，通过分离位置与接近位置之间的往复移动，在成膜处理中蒸发源装置300位于基板100的下方(从垂直方向观察两者重叠)的时间变长，与比较例1相比，能够减少无助于成膜的成膜材料304的量。另一方面，在成膜处理中蒸发源装置300停留在基板100的旋转中心(旋转轴线Y1附近)的时间变短，因此成膜材料304的局部的附着量的偏差降低，与比较例2相比，膜厚分布的变动被抑制。因此，根据本实施例，能够实现膜厚分布的均匀化和材料收获率的提高的兼顾。

另外，根据本实施例，成为如下结构：在蒸发源装置300相对于基板100相对移动期间，监视器单元40也以维持与蒸发源装置300的相对位置(石英振荡器43相对于蒸发源装置300的相向状态)的方式移动。由此，能够将成膜速率的监视环境维持为恒定的状态，能够进行高精度的速率控制。并且，在本实施例中，构成为在挡板60设置切口60a，即使在非成膜处理中也能够监视成膜速率。由此，在非成膜处理中也能够继续获取成膜速率，能够进行更高精度的速率控制。例如，能够获取与因坩埚301内的成膜材料304的收纳量的变化等而导致的蒸发状态随时间的变化、因暴沸等的发生而导致的暂时性的蒸发状态的变化等对应的高精度的成膜速率。

<其他>

在本实施例中，使分离位置与接近位置之间的往复移动的次数为一次往复，但往复次数没有限定。例如，也可以以比一次往复的情况下的移动速度快的移动速度使蒸发源装置300移动，进行两次往复以上的往复移动。

另外，蒸发源装置300的往复移动中的移动速度在去路和回路中分别可以为相同的速度，也可以是不同的速度。另外，在往复的期间，可以是恒定的速度，也可以在中途变化。即，可以适当编入到上述的速率控制、平均功率控制等中的成膜条件中，根据控制内容适当设定。

在本实施例中，可动支承机构50成为使蒸发源装置300(以及监视器单元40)在圆弧轨道上往复移动的结构，但并不限定于该结构。例如，也可以是如下结构：在能够进行伸缩动作的臂机构的前端以相向距离恒定的方式支承蒸发源装置300和监视器单元40，通过臂的伸缩动作使蒸发源装置300相对于基板100的相对位置在直线轨道上变化。

在本实施例中，构成为蒸发源装置300和监视器单元40能够通过单一的可动支承机构50一体地在真空腔室200内移动，但并不限定于该结构。即，也可以构成为使蒸发源装置300移动的机构和使监视器单元40移动的机构是不同的机构，两者联动地维持蒸发源装置300与监视器单元40的相对配置。

作为限制从蒸发源装置300的成膜材料304的喷射的限制机构的结构，并不限定于本实施例所示的挡板60的结构。只要构成为至少能够防止从坩埚301的喷射口喷射的成膜材料304附着于成膜对象物即可。即，可以不是完全堵塞喷射口的结构，也可以是例如仅在想要限制成膜材料的飞翔的方向上局部地形成妨碍成膜材料的飞翔的壁的结构。

如图7所示，本发明也能够应用于具备多个蒸发源装置300的成膜装置。图7(a)表示三个蒸发源装置300分别位于分离位置(原点位置)且三个挡板60分别位于遮蔽位置的状态，即，未进行成膜处理的待机状态。图7(b)表示三个蒸发源装置300分别位于分离位置(原点位置)且三个挡板60分别位于非遮蔽位置的状态，即，开始成膜处理的状态。图7(b)表示三个蒸发源装置300分别位于接近位置且位于成膜处理的往复移动中的折返地点的状态。

此外，图7所示的结构例是具备三个蒸发源装置300的结构，但也可以是具备两个蒸发源装置300的结构、具备四个以上蒸发源装置300的结构。

附图标记说明

1…成膜装置、100…基板、20…控制部、200…真空腔室(成膜室)、300…蒸发源装置、301…蒸发源容器(坩埚)、302…加热器(加热源)、303…喷嘴、40…监视器单元、50…可动支承机构、51…臂、52…旋转轴、53…旋转驱动部、60…挡板、60a…切口。