JP6641242B2 - 蒸着装置及び蒸発源 - Google Patents

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Description

本発明は、蒸着装置及び蒸発源に関するものである。
本出願人は自己の先願に係る特願２０１４−２６５９８１号において、蒸発源に設けられた複数の蒸発口部のうち、外側に位置する蒸発口部の開口端面を、蒸発源の長手方向外側に向くように傾斜させることで、蒸発口部を長手方向外側に広がって配設させなくても膜厚分布が均一で、成膜されたパターンにおける膜ボケが抑制された蒸着膜を得られるようにした真空蒸着装置を提案している。
ところで、上述のように蒸発源Ａの蒸発口部Ｂの開口端面を蒸発源の長手方向外側に向くように傾斜させた場合、この傾斜する開口端面から放出される蒸発した成膜材料の飛散範囲が蒸発源側に傾き、図１に図示したように、蒸発源Ａの両端部（図１中Ｃで示す範囲）にかかってしまう問題がある（一般的に蒸発口部から放出される成膜材料の放出角度分布は、開口の法線方向を０°とする余弦則に従い、開口端面を含む仮想平面より前方に飛散する。）。
蒸発源に直接成膜材料の飛散範囲がかかる場合、蒸発源は加熱されているため、飛散した成膜材料は、蒸発源で反射若しくは再蒸発して基板上に到達し、膜厚分布に影響を与える可能性がある。
また、蒸発源を冷却部材で覆っていた場合には、成膜材料の飛散範囲にかかっている冷却部材上に成膜材料が堆積することになる。冷却部材上の堆積物は再蒸発しにくく、徐々に成長し、いずれは蒸発口部の開口を塞ぐ可能性がある。
本発明は、上述のような現状に鑑みてなされたもので、最も外側に位置する蒸発口部の開口端面が蒸発源の長手方向外側に向くように傾斜した構成でも、成膜材料の蒸発源への反射若しくは再蒸発及び蒸発源周辺部材への堆積を防止できる蒸着装置及び蒸発源を提供するものである。
成膜材料が収容される容器と、前記容器の長手方向に沿って設けられる複数の蒸発口部と、前記容器の周囲に設けられる蒸発源周辺部材とを有する蒸発源を備え、前記蒸発口部から前記成膜材料を放出することで、基板上に蒸着膜を形成するように構成した蒸着装置であって、前記蒸発源周辺部材は、前記容器を加熱するヒータ、前記容器からの熱を反射するリフレクタ、前記容器の周囲に設けられる水冷板若しくは前記容器を囲む防着板であり、前記複数の蒸発口部のうち最も外側に設けられた一対の外側蒸発口部は、夫々前記容器の長手方向外側に向くように傾斜する開口端面を有し、前記容器及び前記蒸発源周辺部材が、前記開口端面を含む仮想平面より外側に突出せず前記仮想平面の内側に収まるように構成されていることを特徴とする蒸着装置に係るものである。
本発明は上述のように構成したから、最も外側に位置する蒸発口部の開口端面が蒸発源の長手方向外側に向くように傾斜した構成でも、成膜材料の蒸発源への反射若しくは再蒸発及び蒸発源周辺部材への堆積を防止できる蒸着装置及び蒸発源となる。
背景技術の概略説明図である。 本実施例の拡大概略説明断面図である。 本実施例の概略説明断面図である。 本実施例の要部の概略図である。 別例１の拡大概略説明断面図である。 別例２の概略説明断面図である。 別例３の拡大概略説明断面図である。 別例４の概略説明正面図である。 別例４の概略説明側面図である。 蒸着装置の概略説明正面図である。 蒸着装置の概略説明側面図である。
好適と考える本発明の実施形態を、図面に基づいて本発明の作用を示して簡単に説明する。
容器１の蒸発口部２ａ・２ｂから蒸発した成膜材料を放出して基板に蒸着膜を形成する。
この際、容器１及び加熱部材や冷却部材等の蒸発源周辺部材３が、外側蒸発口部２ａの開口端面を含む仮想平面より外側に突出せず、即ち、外側蒸発口部２ａの開口端面から放出される成膜材料がかかる領域に容器１及び蒸発源周辺部材３が存在しないから、外側蒸発口部２ａの開口端面から放出される成膜材料の容器１への反射若しくは再蒸発及び蒸発源周辺部材３への堆積を防止することができる。
本発明の具体的な実施例について図面に基づいて説明する。
本実施例は図１０，１１に図示したような蒸着装置に本発明を適用した例である。この蒸着装置は、減圧雰囲気を保持する真空槽20内で基板21に薄膜を形成させるために、成膜材料を放出する蒸発源25が基板21と対向する位置に配設され、蒸発源25から放出された蒸発粒子の蒸発レートをモニタする膜厚モニタ22と、真空槽20外に設けたモニタした蒸発粒子の量を膜厚に換算する膜厚計23と、換算された膜厚が所望の膜厚になるように成膜材料の蒸発レートを制御するために蒸発源25を加熱するヒータ用電源24とを設けている。また、基板21と蒸発源25とを相対的に移動させる相対移動機構が設けられており、相対移動しながら成膜を行うことで、基板全面に渡って均一な膜厚の蒸着膜を形成することができる。
また、前記容器１と前記容器１に対向する位置に配設された基板とは、前記容器１の長手方向と直交する方向に相対的に移動し、蒸発口部２から前記成膜材料を放出することで、基板上に蒸着膜を形成するように構成している。
本実施例においては、成膜材料が収容される容器１と、この容器１に容器１の長手方向に沿って複数設けられる蒸発口部２ａ・２ｂとから成る蒸発源25を採用している。
本実施例の前記容器１及びこの容器１の周囲に設けられる蒸発源周辺部材３は、前記開口端面を含む仮想平面より外側に突出せず前記仮想平面の内側に収まるように構成されている。
また、容器１には気化した成膜材料が拡散する拡散部４が設けられ、この拡散部４の容器１の長手方向における幅Ｗ１は蒸発口部２ａ・２ｂの配設幅Ｗ２より狭い幅に設定されている。本実施例においては、容器１の下部を材料収容部５とし、上部を拡散部４とした一体型の容器１を採用している。
前記複数の蒸発口部２のうち最も外側に設けられた一対の外側蒸発口部２ａは、夫々前記容器１の長手方向外側に向くように傾斜する開口端面を有している。
また、外側蒸発口部２ａ以外の他の蒸発口部２ｂは、外側蒸発口部２ａと同様に容器１の長手方向外側に向くように傾斜する開口端面を有する構成としても良いし、長手方向内側を向くように傾斜する開口端面を有する構成としても良いし、容器１に垂直に立設された構成としても良い。
本実施例においては、最も内側の一組を除く他の蒸発口部２ｂを外側蒸発口部２ａと同様の構成とし、最も内側の一組の蒸発口部２ｂを容器１に垂直に立設した構成としている。
本実施例の蒸発源周辺部材３は、平面視矩形状の容器１の周囲を囲むように設けられる角環状の部材であり、具体的には、容器１の加熱部材及び冷却部材である。
本実施例においては、図２，３に図示したように、蒸発源周辺部材３として内側から順に、容器１を加熱するヒータ６と、容器１及びヒータ６からの熱を反射するリフレクタ７と、前記容器１、ヒータ６及びリフレクタ７からの熱を周囲に拡散させないための水冷板８と、容器１、ヒータ６、リフレクタ７及び水冷板８を囲む防着板９とを設けている。また、本実施例においては防着板９は、ヒータ６，リフレクタ７及び水冷板８の上面も覆う形状としている。更に、防着板９は、蒸発口部２ａ・２ｂの配設領域を除き、容器１の上面全体も覆う形状としている。
容器１は、容器１の長手方向端面から外側蒸発口部２ａまでの距離が、容器１の両端部及び前記蒸発源周辺部材３が前記仮想平面の外側に位置しない長さとなるように構成されている。
具体的には、容器１の長手方向端面から外側蒸発口部２ａまでの長さ、外側蒸発口部２ａの開口端面の傾斜角度、蒸発源周辺部材３の厚みを適宜設定し、容器１及び蒸発源周辺部材３が前記仮想平面の内側に収まるように構成されている。ここで、外側蒸発口部２ａの開口端面の傾斜角度は３０°〜４５°に設定するのが好ましい。
例えば、図４に図示したように、容器１の長手方向端面から外側蒸発口部２ａまでの長さＭ１、蒸発源周辺部材３の端面から外側蒸発口部２ａまでの長さＭ２及び蒸発源周辺部材３の厚みＭ３は、外側蒸発口部２ａの開口端面の傾斜角度θ、外側蒸発口部２ａの（容器１の上面から突出する）先端長Ｌ２を用い、以下のようにして決定することができる。なお、図中Ｌ１は外側蒸発口部２ａの全体長である。
Ｍ１＝Ｌ２×ｓｉｎθ
Ｍ２＝Ｌ２÷ｓｉｎθ
Ｍ３＝Ｍ２−Ｍ１
例えば、Ｌ２が４０ｍｍ、θが４０°の場合、Ｍ１は２５．７ｍｍ、Ｍ２は６２．２ｍｍ、Ｍ３は３６．５ｍｍとなる。
また、蒸発源周辺部材３は、図２においては容器１の端部の側面及び端面を囲む構成としているが、容器１の端部の上面まで囲む構成としても良い。例えば、図５に図示した別例１のように、ヒータ６、リフレクタ７及び防着板９が容器１の端部の上面も覆う構成としても良い。
また、容器１の構成として上述したような一体型に限らず、例えば図６に図示した別例２の蒸発源25のように、材料収容部５と、拡散部４とが連通部12を介して設けられ、前記材料収容部５と前記拡散部４の２つを合わせて容器１とする分離型としても良い。この場合、拡散部４の幅Ｗ１を前記仮想平面から容器１等が外側に突出しないように狭くすれば、材料収容部５の幅Ｗ３は前記仮想平面の内側に収めるために短くする必要がないから、拡散部４の幅Ｗ１より広くしてより多くの材料を収容できる構成を実現でき、また、材料収容部５の基板温度への影響を抑制できる等、一層良好に成膜を行える構成となる。
また、本実施例においては、蒸発口部２ａ・２ｂの容器１の長手方向外側に向くように傾斜する開口端面の傾斜角度を同一としているが、外側蒸発口部２ａの開口端面の傾斜角度が最も大きくなるように、各開口端面の傾斜角度を異なる角度に設定しても良い。また、その際、蒸発口部２ａ・２ｂの開口端面の傾斜角度は、これより内側の蒸発口部２ｂの開口端面の傾斜角度以上の角度となるように設定しても良い。
この場合、内側の蒸発口部２ｂから放出した蒸発粒子が外側の蒸発口部２ａ・２ｂに付着し再蒸発しない構成とすることができる。また、外側の蒸発口部２ａ・２ｂの方が基板端までの距離が長く、より遠くまで蒸発粒子を到達させる必要があるが、外側程傾斜角度を大きくすることで外側の蒸発口部２ａ・２ｂから放出される蒸発粒子をより遠くまで到達させることが可能となる。
また、図７に図示した別例３のように、外側蒸発口部２ａだけでなく、容器１の長手方向外側に向くように傾斜する開口端面を有する他の蒸発口部２ｂに対しても夫々、容器１及びこの容器１の周囲に設けられる蒸発源周辺部材３が、各蒸発口部２ａ・２ｂの開口端面を含む仮想平面より外側に突出せず前記仮想平面の内側に収まるように構成するとより一層効果が大きい。
また、一体型の容器１若しくは分離型の容器１の上部を、図８及び図９に図示した別例４のように、左右両端上部若しくは前後両端上部または左右両端上部及び前後両端上部を所定角度で面取りした構成としても良い。図８の場合、容器１の長手方向の蒸発源周辺部材３への材料付着を、図９の場合、蒸発源短手方向前後の蒸発源周辺部材３への材料付着を一層防止できる構成となる。
なお、本発明は、本実施例に限られるものではなく、各構成要件の具体的構成は適宜設計し得るものである。
１ 容器
２ａ・２ｂ 蒸発口部
３ 蒸発源周辺部材
４ 拡散部
５ 材料収容部
６ ヒータ
７ リフレクタ
８ 水冷板
９ 防着板

Claims (14)

  1. 成膜材料が収容される容器と、前記容器の長手方向に沿って設けられる複数の蒸発口部と、前記容器の周囲に設けられる蒸発源周辺部材とを有する蒸発源を備え、前記蒸発口部から前記成膜材料を放出することで、基板上に蒸着膜を形成するように構成した蒸着装置であって、前記蒸発源周辺部材は、前記容器を加熱するヒータ、前記容器からの熱を反射するリフレクタ、前記容器の周囲に設けられる水冷板若しくは前記容器を囲む防着板であり、前記複数の蒸発口部のうち最も外側に設けられた一対の外側蒸発口部は、夫々前記容器の長手方向外側に向くように傾斜する開口端面を有し、前記容器及び前記蒸発源周辺部材が、前記開口端面を含む仮想平面より外側に突出せず前記仮想平面の内側に収まるように構成されていることを特徴とする蒸着装置。
  2. 前記容器には蒸発した前記成膜材料が拡散する拡散部が設けられ、この拡散部の容器の長手方向における幅は前記蒸発口部の配設幅より狭い幅に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の蒸着装置。
  3. 前記外側蒸発口部を除くいずれかの蒸発口部は前記容器の長手方向外側に向くように傾斜する開口端面を有し、前記外側蒸発口部の開口端面の傾斜角度が最も大きくなるように設定されていることを特徴とする請求項１，２のいずれか１項に記載の蒸着装置。
  4. 前記蒸発口部の開口端面の傾斜角度は、これより内側の蒸発口部の開口端面の傾斜角度以上の角度に設定されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の蒸着装置。
  5. 前記外側蒸発口部の開口端面の傾斜角度は３０°〜４５°に設定されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の蒸着装置。
  6. 前記容器は、材料収容部と拡散部とで構成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の蒸着装置。
  7. 前記材料収容部の幅は前記拡散部の幅より広い幅に設定されていることを特徴とする請求項６に記載の蒸着装置。
  8. 成膜材料が収容される容器と、前記容器の長手方向に沿って設けられる複数の蒸発口部と、前記容器の周囲に設けられる蒸発源周辺部材とを有する蒸発源であって、前記蒸発源周辺部材は、前記容器を加熱するヒータ、前記容器からの熱を反射するリフレクタ、前記容器の周囲に設けられる水冷板若しくは前記容器を囲む防着板であり、前記複数の蒸発口部のうち最も外側に設けられた一対の外側蒸発口部は、夫々前記容器の長手方向外側に向くように傾斜する開口端面を有し、前記容器及び前記蒸発源周辺部材が、前記開口端面を含む仮想平面より外側に突出せず前記仮想平面の内側に収まるように構成されていることを特徴とする蒸発源。
  9. 前記容器には蒸発した前記成膜材料が拡散する拡散部が設けられ、この拡散部の容器の長手方向における幅は前記蒸発口部の配設幅より狭い幅に設定されていることを特徴とする請求項８に記載の蒸発源。
  10. 前記外側蒸発口部を除くいずれかの蒸発口部は前記容器の長手方向外側に向くように傾斜する開口端面を有し、前記外側蒸発口部の開口端面の傾斜角度が最も大きくなるように設定されていることを特徴とする請求項８，９のいずれか１項に記載の蒸発源。
  11. 前記蒸発口部の開口端面の傾斜角度は、これより内側の蒸発口部の開口端面の傾斜角度以上の角度に設定されていることを特徴とする請求項８〜１０のいずれか１項に記載の蒸発源。
  12. 前記外側蒸発口部の開口端面の傾斜角度は３０°〜４５°に設定されていることを特徴とする請求項８〜１１のいずれか１項に記載の蒸発源。
  13. 前記容器は、材料収容部と拡散部とで構成されていることを特徴とする請求項８〜１２のいずれか１項に記載の蒸発源。
  14. 前記材料収容部の幅は前記拡散部の幅より広い幅に設定されていることを特徴とする請求項１３に記載の蒸発源。
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