JP3662874B2 - 真空蒸着装置及び真空蒸着方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、真空雰囲気中で蒸発源を蒸発させると共に被蒸着体に蒸発物質を蒸着させるようにした真空蒸着装置及び真空蒸着方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
真空蒸着装置は、真空チャンバー内に蒸発源と被蒸着体とを配置し、真空チャンバー内を減圧した状態で、蒸発源を加熱して、蒸発源を溶融させて蒸発させるか、もしくは蒸発源を昇華させるかして、気化させ、この気化させた物質を被蒸着体の表面に堆積させて蒸着するようにしたものである。そして加熱されて蒸発源から発生する気化物質は蒸発源から法線方向に直進的に放出されるが、放出空間は真空に保たれているため気化物質は直進し、蒸発源と対向して配置される被蒸着体の表面に付着して蒸着されるものである。
【0003】
しかしこのように気化物質は蒸発源から法線方向に直進的に放出されるので、被蒸着体へ向かって進行しない気化物質が多く、このように被蒸着体へ向かって進行しない気化物質は被蒸着体の表面に付着しなものであり、蒸発源の歩留まりが低くなると共に被蒸着体の表面への蒸着速度が遅くなるという問題があった。そこで、特開平4−45259号公報や特開平9−272703号公報などに開示されているように、真空チャンバー内に配置した蒸発源と被蒸着体が対向する空間を筒状体で囲むと共に筒状体を蒸発源の物質が気化される温度で加熱し、蒸発源から気化した物質を筒状体内を通して被蒸着体の表面に蒸着させるようにした真空蒸着装置が提案されている。
【0004】
図4はその一例を示すものであり、真空チャンバー1内に上下に開口する筒状体4が配設してあり、筒状体4にはヒーター11が巻いてあって筒状体4を加熱できるようにしてある。この筒状体4の下端の開口12に面して蒸発源2が配置してあり、ヒーター13で加熱して蒸発源2を気化させることができるようにしてある。筒状体4の上端の開口14の上方には被蒸着体3が配置してあり、この開口14はシャッター15によって開閉できるようにしてある。16は被蒸着体3を加熱するためのヒーターである。
【0005】
このものにあって、真空チャンバー1内を減圧すると共に蒸発源2を加熱して気化させ、そしてシャッター15を開くと、蒸発源2から気化した物質が筒状体4内を飛翔して通過し、筒状体4の上端の開口14を通って被蒸着体3の表面に付着し、被蒸着体3にこの気化物質を堆積させて蒸着を行なうことができるものである。そしてこのものでは、蒸発源2と被蒸着体3が対向する空間が筒状体4で囲まれているので、蒸発源2から発生する気化物質を筒状体4内に囲った状態で、この気化物質を筒状体4の内面で反射させながら被蒸着体3の方向へ進ませることができ、蒸発源2から発生する気化物質の多くを被蒸着体3の表面に到達させることができるものであり、被蒸着体3に付着せずに逃げる量を少なくして歩留まり高く蒸着を行なうことができるものである。また筒状体4はヒーター11で加熱されており、気化物質が筒状体4の内面に付着しても再加熱されて再気化し、この再気化した物質は被蒸着体3に到達して蒸着層を形成するものであり、筒状体4に気化物質が堆積して歩留まりを低下させるようなことはないものである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように蒸発源2と被蒸着体3の間の空間を加熱された筒状体4で囲むことによって、歩留まり高く蒸着を行なうことができるものであるが、蒸発源2は真空チャンバー1の下部内において高温に加熱された筒状体4の下側に配置されているので、蒸発源2をセットする作業や、蒸発源2を補充したり取り換えたりする作業が困難であるという問題があった。また蒸発源を補充したり取り換えたりする際には、減圧状態にある真空チャンバー1内をいったん大気圧まで戻し、蒸発源を補充したり取り換えたりした後、さらに再度真空チャンバー1内を減圧する必要があり、生産性が非常に悪くなるという問題もあった。
【0007】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、蒸発源のセット、補充、取り換え等の作業が容易になり、さらに生産性を高めることができる真空蒸着装置及び真空蒸着方法を提供することを目的とするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項1に係る真空蒸着装置は、真空チャンバー1内に蒸発源2と被蒸着体3を配置すると共に蒸発源2と被蒸着体3の間の空間を蒸発源2の物質が気化される温度で加熱された筒状体4で囲み、蒸発源2から気化した物質を筒状体4内を通して被蒸着体3の表面に到達させて蒸着させるようにした真空蒸着装置において、真空チャンバー1を筒状体4が設けられた蒸着室5と、蒸発源2がセットされる蒸発室6とに分割して形成し、蒸着室5の開口部7と蒸発室6の開口部8を接合することによって蒸着室5に蒸発室6を着脱自在に結合し、蒸着室5の開口部7と蒸発室6の開口部8のそれぞれに内部の気密を保つシャッター9,9を設けて成ることを特徴とするものである。
【0009】
また請求項2の発明は、請求項1において、蒸着室5と蒸発室6にそれぞれ真空ポンプ20,36を接続して成ることを特徴とするものである。
【0010】
また請求項3の発明は、請求項1又は2において、複数の蒸発室6を一列に配置して設け、各蒸発室6を蒸着室5と結合する位置に移動自在にして成ることを特徴とするものである。
【0011】
また請求項4の発明は、請求項1又は2において、複数の蒸発室6を蒸着室5を中心にして放射状に配置して設け、各蒸発室6を蒸着室5と結合する位置に移動自在にして成ることを特徴とするものである。
【0012】
本発明の請求項5に係る真空蒸着方法は、請求項1乃至4のいずれかに記載の真空蒸着装置を用い、蒸着室5に蒸発室6を結合し、蒸発室6にセットされた蒸発源2から気化した物質を筒状体4内を通して被蒸着体3の表面に到達させることによって、被蒸着体3の表面に蒸着を行なうことを特徴とするものである。
【0013】
また本発明の請求項6に係る真空蒸着方法は、請求項3に記載の真空蒸着装置を用い、一列に配置された複数の蒸発室6を移動させて、蒸着室5に順次蒸発室6を結合し、各蒸発室6内にセットされた蒸発源2から気化した物質を筒状体4内を通して被蒸着体3の表面に到達させることによって、被蒸着体3の表面に蒸着を行なうことを特徴とするものである。
【0014】
また本発明の請求項7に係る真空蒸着方法は、請求項4に記載の真空蒸着装置を用い、蒸着室5を中心にして放射状に配置された複数の蒸発室6を順次移動させて蒸着室5に結合し、各蒸発室6内にセットされた蒸発源2から気化した物質を筒状体4内を通して被蒸着体3の表面に到達させることによって、被蒸着体3の表面に蒸着を行なうことを特徴とするものである。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【0016】
図1は本発明の実施の形態の一例を示すものであり、真空チャンバー1は上部の蒸着室5と下部の蒸発室6とに上下に分割してある。蒸着室5は下面を開口部7として開口させて形成されるものであり、蒸着室5にはその側面に設けた排気口18にゲートバルブ19を介して真空ポンプ20が接続してある。また蒸着室5には筒状体4が配設してある。この筒状体4の外周にはシーズヒーターなどのヒーター21が巻き付けてあり、ヒーター21に接続した電源22から給電してヒーター21を発熱させることによって、筒状体4を加熱することができるようにしてある。筒状体4は円筒形や角筒形など任意の断面形状に形成されるものであるが、筒状体4の下端の内周には鍔片27が延出してあってその内縁に小径の開口12が形成してあり、筒状体4の上端の開口14は筒状体4の内周全面に亘る大径に形成してある。
【0017】
また、蒸発室6は上面を開口部8として開口させて形成されるものであり、蒸発室6には蒸発源加熱具23が設けてある。この蒸発源加熱具23内にはヒーター24と温度センサー25が設けてあり、ヒーター24に接続した電源26から給電してヒーター24を発熱させることによって蒸発源加熱具23を加熱すると共に、温度センサー25で検出される温度によってヒーター24の発熱を制御することができるようにしてある。
【0018】
ここで、蒸着室5の下面の開口部7にシャッター9が設けてあり、シャッター9によって開口部7を開閉することができるようにしてある。また蒸発室6に昇降シリンダー33が設けてありこの昇降シリンダー33のロッド34に蒸発源加熱具23を取り付けることによって、蒸発源加熱具23を昇降させることができるようにしてある。さらに蒸発室6の上面の開口部8にもシャッター9を設けてあり、シャッター9によって開口部8を開閉することができるようにしてある。また蒸発室6にゲートバルブ35を介して真空ポンプ 36が接続してある。
【0019】
一方、本発明において蒸発源2としては任意のものを用いることができるものであり、例えば有機エレクトロルミネッセンス材料などの有機材料を用いることができる。
【0020】
この装置で真空蒸着を行なうにあたっては、まず被蒸着体3を筒状体4の上端の開口14に対面させてセットしておくと共に蒸発源加熱具23に蒸発源2を充填してセットしておき、蒸着室5の開口部7に蒸発室6の開口部8を合致させて蒸着室5の下面にパッキン32を介して蒸発室6を結合させる。このように、開口部7,8を囲むように蒸着室5と蒸発室6の間にOリングなどのパッキン32を介在させることによって、蒸着室5と蒸発室6は開口部7,8によって気密的に連通して真空チャンバー1が形成されるようになっている。
【0021】
そして蒸着室5のシャッター9を開いて開口部7を開口させると共に蒸発室6のシャッター9を開いて開口部8を開口させ、昇降シリンダー33を作動させて蒸発源加熱具23を上昇させることによって、図1(a)のように開口部7,8を通して蒸発源加熱具23を蒸発室6から蒸着室5内に移動させ、筒状体4の下端の開口12の直下位置に蒸発源2を配置させる。次に、真空ポンプ20を作動させて蒸着室5と蒸発室6が連通して形成される真空チャンバー1内を真空状態に減圧し、ヒーター24を発熱させて蒸発源2を加熱すると共にヒーター21によって筒状体4を加熱する。この筒状体4の加熱温度は、蒸発源2から気化した物質が筒状体4に付着しても再度蒸発等して気化し、筒状体4の表面に堆積しない温度に設定されるものである。そしてこのように真空チャンバー1内を減圧して蒸発源2を加熱すると、蒸発源2は溶融・蒸発、あるいは昇華して気化し、蒸発源2から発生するこの気化物質31は下端の開口12から筒状体4に導入され、筒状体4内を直進する。気化物質31が進む蒸発源2と被蒸着体3の間の空間は筒状体4で囲まれており、気化物質31は筒状体4内に閉じ込められた状態にあるので、図1(a)に示すように気化物質31は筒状体4の内面で反射して上端の開口14へ向けて進み、筒状体4の上端の開口14から出て、開口14に対面して配置された被蒸着体3の表面に到達し、被蒸着体3の表面に気化物質31を堆積させて蒸着させることができるものである。
【0022】
このように、蒸発源2から発生した気化物質31は筒状体4内で規制されているので、気化物質31が四方八方へ飛散することを防ぐことができるものであり、蒸発源2から発生する気化物質31の多くを基板3の表面に到達させて付着させることができるものである。従って蒸発源2から発生する気化物質31の多くが被蒸着体3の表面に付着して成膜に寄与することになって無効材料が少なくなり、蒸発源2の材料利用効率が高くなって歩留まりの高い蒸着が可能になると共に、被蒸着体3の表面の成膜速度を速くすることができるものである。また、筒状体4は加熱されていてホットウォールになっているために、気化物質31が筒状体4の表面に付着しても、付着物は筒状体4で再加熱されて気化するようになっているものであり、このように筒状体4から再気化した気化物質31は上記と同様にして被蒸着体3の表面に蒸着されるものである。従って筒状体4に気化物質31が堆積して蒸着に使用されなくなることを防ぐことができ、蒸着の歩留まりが低下するようなことはないものである。
【0023】
次に、上記のように真空蒸着を行なう途中で蒸発源加熱具23に蒸発源2を補充したり取り換えたりする際には、まず、昇降シリンダー33を作動させて蒸発源加熱具23を下降させ、蒸発源加熱具23を蒸着室5内から後退させて蒸発室6内に移動させる。次に蒸着室5のシャッター9を閉じて開口部7を密閉させた後、図1(b)のように蒸着室5から蒸発室6を分離する。このように蒸着室5から蒸発室6を分離して蒸発源加熱具23の上方をオープンにした状態で、高温の筒状体4が邪魔になったりすることなく、蒸発源2の補充や取り換えを容易に行なうことができる。またこの蒸発源2の補充や取り換えを行なっている際に、蒸着室5の開口部7はシャッター9で密閉されているので、蒸着室5内の減圧状態は保持されている。
【0024】
このようにして蒸発源2の補充や取り換えを行なった後、蒸発室6のシャッター9を閉じて開口部8を密閉し、真空ポンプ36を作動させて蒸発室6内を真空状態に減圧する。次に、再度蒸着室5に蒸発室6を結合させ、そして蒸着室5のシャッター9を開いて開口部7を開口させると共に蒸発室6のシャッター9を開いて開口部8を開口させ、昇降シリンダー33を作動させて蒸発源加熱具23を上昇させることによって、開口部7,8を通して蒸発源加熱具23を蒸発室6から蒸着室5内に移動させる。このとき、蒸着室5内と蒸発室6内はそれぞれ減圧された状態に保たれているので、蒸着室5と蒸発室6が連通して形成される真空チャンバー1内を再度減圧する必要はない。そして、ヒーター24を発熱させて蒸発源2を加熱すると共にヒーター21によって筒状体4を加熱することによって、真空蒸着を継続して行なうことができるものである。
【0025】
図2は本発明の実施の形態の他の一例を示すものであり、図1のように形成される蒸発室6を一列に複数連接して設けるようにしたものである。この一列に連接した複数の蒸発室6は蒸着室5の下側に配置してあり、連接方向に移動自在にしてある。図2の実施の形態では三つの蒸発室6を連接してあるが、二つの蒸発室6を連接するようにしても、四つ以上の蒸発室6を連接するようにしてもいずれでもよい。そして例えば図2(a)のように中央の蒸発室6aを蒸着室5と結合する位置に移動させることによって、この蒸発室6aにセットした蒸発源2を用いて真空蒸着を行なうことができ、次に図2(b)のように左側へ移動させて右端の蒸発室6bを蒸着室5と結合する位置に移動させることによって、この蒸発室6bにセットした蒸発源2を用いて真空蒸着を行なうことができ、次に図2(c)のように右側へ移動させて左端の蒸発室6cを蒸着室5と結合する位置に移動させることによって、この蒸発室6cにセットした蒸発源2を用いて真空蒸着を行なうことができるものである。このようにして、真空蒸着を各蒸着室6の蒸発源2で連続して行なうことができると共に、一つの蒸発室6を蒸着室5に結合させて真空蒸着を行なっている間に、他の蒸発室6に蒸発源2をセットしたり、補充したり、交換したりすることができ、蒸発源2のセット、補充、交換のために蒸着を中断する必要がなくなって、真空蒸着の生産性を高めることができるものである。
【0026】
図3は本発明の実施の形態のさらに他の一例を示すものであり、図1のように形成される蒸発室6を蒸着室5を中心として放射状配置して複数設けるようにしたものである。この放射状に配置した複数の蒸発室6は蒸着室5よりも下側に配設してあり、図3の実施の形態では四つ蒸発室6を設けてあるが、その個数は制限されるものではない。また各蒸発室6は、蒸着室5の下面に結合する直下位置と、蒸着室5の側方に退避する位置との間で移動自在になっている。そして一つの蒸発室6を蒸着室5の直下に移動させて蒸着室5に結合させることによって、この蒸発室6にセットした蒸発源2を用いて真空蒸着を行なうことができ、次にこの蒸発室6を退避する位置に後退させた後に、他の蒸発室6を蒸着室5の直下に移動させて蒸着室5に結合させることによって、この蒸発室6にセットした蒸発源2を用いて真空蒸着を行なうことができるものであり、以下同様にして各蒸発室6を順次移動させて蒸着室5に結合させることによって、各蒸発室6の蒸発源2で連続して真空蒸着を行なうことができるものである。またこのように一つの蒸発室6を蒸着室5に結合させて真空蒸着を行なっている間に、退避位置にある他の蒸発室6に蒸発源2をセットしたり、補充したり、交換したりすることができ、蒸発源2のセット、補充、交換のために蒸着を中断する必要がなくなって、真空蒸着の生産性を高めることができるものである。
【0027】
【発明の効果】
上記のように本発明の請求項1に係る真空蒸着装置は、真空チャンバー内に蒸発源と被蒸着体を配置すると共に蒸発源と被蒸着体の間の空間を蒸発源の物質が気化される温度で加熱された筒状体で囲み、蒸発源から気化した物質を筒状体内を通して被蒸着体の表面に到達させて蒸着させるようにした真空蒸着装置において、真空チャンバーを筒状体が設けられた蒸着室と、蒸発源がセットされる蒸発室とに分割して形成し、蒸着室に蒸発室を着脱自在に結合するようにしたので、蒸着室から蒸発室を分離することによって、高温の筒状体が邪魔になったりすることなく蒸発室に蒸発源をセットしたり、補充したり、取り換えたりすることができるものであり、蒸発源のセット、補充、取り換えを容易に行なうことができるものである。
【0028】
また、蒸着室の開口部と蒸発室の開口部を接合することによって蒸着室に蒸発室を着脱自在に結合し、蒸着室の開口部と蒸発室の開口部のそれぞれに内部の気密を保つシャッターを設けるようにしたので、蒸着室から分離した蒸発室に蒸発源をセット等する際にシャッターを閉じて蒸着室内の減圧状態を保持することができるものであり、真空蒸着を再開する際に真空チャンバー内の減圧を不要にしたり減圧時間を短縮したりすることができ、生産性を高めることができるものである。
【0029】
また請求項3の発明は、複数の蒸発室を一列に配置して設け、各蒸発室を蒸着室と結合する位置に移動自在にしたので、真空蒸着を各蒸着室の蒸発源で連続して行なうことができると共に、一つの蒸発室で真空蒸着を行なっている間に他の蒸発室に蒸発源をセット等をすることができ、真空蒸着の生産性を高めることができるものである。
【0030】
また請求項4の発明は、複数の蒸発室を蒸着室を中心にして放射状に配置して設け、各蒸発室を蒸着室と結合する位置に移動自在にしたので、真空蒸着を各蒸着室の蒸発源で連続して行なうことができると共に、一つの蒸発室で真空蒸着を行なっている間に他の蒸発室に蒸発源をセット等をすることができ、真空蒸着の生産性を高めることができるもので
ある。
【0031】
本発明の請求項5に係る真空蒸着方法は、請求項1乃至4のいずれかに記載の真空蒸着装置を用い、蒸着室に蒸発室を結合し、蒸発室にセットされた蒸発源から気化した物質を筒状体内を通して被蒸着体の表面に到達させることによって、被蒸着体の表面に蒸着を行なうようにしたので、蒸着室から蒸発室を分離することによって、高温の筒状体が邪魔になったりすることなく蒸発室に蒸発源をセットしたり、補充したり、取り換えたりすることができるものであり、蒸発源のセット、補充、取り換えを容易に行なうことができるものである。
【0032】
また請求項6の発明は、請求項3に記載の真空蒸着装置を用い、一列に配置された複数の蒸発室を移動させて、蒸着室に順次蒸発室を結合し、各蒸発室内にセットされた蒸発源から気化した物質を筒状体内を通して被蒸着体の表面に到達させることによって、被蒸着体の表面に蒸着を行なうようにしたので、真空蒸着を各蒸着室の蒸発源で連続して行なうことができると共に、一つの蒸発室で真空蒸着を行なっている間に他の蒸発室に蒸発源をセット等をすることができ、真空蒸着の生産性を高めることができるものである。
【0033】
また請求項7の発明は、請求項4に記載の真空蒸着装置を用い、蒸着室を中心にして放射状に配置された複数の蒸発室を順次移動させて蒸着室に結合し、各蒸発室内にセットされた蒸発源から気化した物質を筒状体内を通して被蒸着体の表面に到達させることによって、被蒸着体の表面に蒸着を行なうようにしたので、真空蒸着を各蒸着室の蒸発源で連続して行なうことができると共に、一つの蒸発室で真空蒸着を行なっている間に他の蒸発室に蒸発源をセット等をすることができ、真空蒸着の生産性を高めることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態の一例を示すものであり、(a),(b)はそれぞれ断面図である。
【図2】 本発明の実施の形態の他の一例を示すものであり、(a),(b),(c)はそれぞれ概略正面図である。
【図3】 本発明の実施の形態の他の一例を示す概略斜視図である。
【図4】 従来の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
1 真空チャンバー
2 蒸発源
3 被蒸着体
4 筒状体
5 蒸着室
6 蒸発室
7 開口部
8 開口部
9 シャッター
20 真空ポンプ
36 真空ポンプ
Claims (7)
- 真空チャンバー内に蒸発源と被蒸着体を配置すると共に蒸発源と被蒸着体の間の空間を蒸発源の物質が気化される温度で加熱された筒状体で囲み、蒸発源から気化した物質を筒状体内を通して被蒸着体の表面に到達させて蒸着させるようにした真空蒸着装置において、真空チャンバーを筒状体が設けられた蒸着室と、蒸発源がセットされる蒸発室とに分割して形成し、蒸着室の開口部と蒸発室の開口部を接合することによって蒸着室に蒸発室を着脱自在に結合し、蒸着室の開口部と蒸発室の開口部のそれぞれに内部の気密を保つシャッターを設けて成ることを特徴とする真空蒸着装置。
- 蒸着室と蒸発室にそれぞれ真空ポンプを接続して成ることを特徴とする請求項1に記載の真空蒸着装置。
- 複数の蒸発室を一列に配置して設け、各蒸発室を蒸着室と結合する位置に移動自在にして成ることを特徴とする請求項1又は2に記載の真空蒸着装置。
- 複数の蒸発室を蒸着室を中心にして放射状に配置して設け、各蒸発室を蒸着室と結合する位置に移動自在にして成ることを特徴とする請求項1又は2に記載の真空蒸着装置。
- 請求項1乃至4のいずれかに記載の真空蒸着装置を用い、蒸着室に蒸発室を結合し、蒸発室にセットされた蒸発源から気化した物質を筒状体内を通して被蒸着体の表面に到達させることによって、被蒸着体の表面に蒸着を行なうことを特徴とする真空蒸着方法。
- 請求項3に記載の真空蒸着装置を用い、一列に配置された複数の蒸発室を移動させて、蒸着室に順次蒸発室を結合し、各蒸発室内にセットされた蒸発源から気化した物質を筒状体内を通して被蒸着体の表面に到達させることによって、被蒸着体の表面に蒸着を行なうことを特徴とする真空蒸着方法。
- 請求項4に記載の真空蒸着装置を用い、蒸着室を中心にして放射状に配置された複数の蒸発室を順次移動させて蒸着室に結合し、各蒸発室内にセットされた蒸発源から気化した物質を筒状体内を通して被蒸着体の表面に到達させることによって、被蒸着体の表面に蒸着を行なうことを特徴とする真空蒸着方法。
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