特開2019-214766(P2019-214766A)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

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(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】特開2019-214766(P2019-214766A)
(43)【公開日】2019年12月19日
(54)【発明の名称】真空蒸着装置用の蒸着源
(51)【国際特許分類】
   C23C 14/24 20060101AFI20191122BHJP
【FI】
   C23C14/24 A
【審査請求】未請求
【請求項の数】3
【出願形態】OL
【全頁数】7
(21)【出願番号】特願2018-112499(P2018-112499)
(22)【出願日】2018年6月13日
(71)【出願人】
【識別番号】000231464
【氏名又は名称】株式会社アルバック
(74)【代理人】
【識別番号】110000305
【氏名又は名称】特許業務法人青莪
(72)【発明者】
【氏名】高良 昭彦
【テーマコード(参考)】
4K029
【Fターム(参考)】
4K029AA09
4K029AA24
4K029BD01
4K029DB12
4K029DB17
(57)【要約】
【課題】蒸着に使用する蒸着物質の種類に応じて、加熱量の調整によって飛散分布を調整できる機能に加えて、更に蒸着粒子の飛散分布を調整できる機能を持つ真空蒸着装置用の蒸着源を提供する。
【解決手段】真空チャンバ1内に配置されて被蒸着物Swに対して蒸着するための本発明の真空蒸着装置Dm用の蒸着源DSは、蒸着物質3を収容する収容箱41とこの蒸着物質を加熱する第1加熱手段5とを備え、被蒸着物に対向する収容箱の面41aに、加熱により昇華または気化した蒸着粒子3aを噴射する噴射ノズル42が設けられ、収容箱から被蒸着物に向かう方向を上として、噴射ノズルは、夫々が上方に向けて拡径する第1漏斗部材42aと第2漏斗部材42bを備え、第1漏斗部材の下端が収容箱に取り付けられると共に、第2漏斗部材が第1漏斗部材に対して上下方向で近接離間可能に設けられる。
【選択図】図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
真空チャンバ内に配置されて被蒸着物に対して蒸着するための真空蒸着装置用の蒸着源であって、
蒸着物質を収容する収容箱とこの蒸着物質を加熱する第1加熱手段とを備え、被蒸着物に対向する収容箱の面に、加熱により昇華または気化した蒸着粒子を噴射する噴射ノズルが設けられるものにおいて、
収容箱から被蒸着物に向かう方向を上として、噴射ノズルは、夫々が上方に向けて拡径する第1漏斗部材と第2漏斗部材を備え、第1漏斗部材の下端が収容箱に取り付けられると共に、第2漏斗部材が第1漏斗部材に対して上下方向で近接離間可能に設けられることを特徴とする真空蒸着装置用の蒸着源。
【請求項2】
前記第1漏斗部材に周方向に間隔を置いて複数の支柱が立設され、各支柱を介して第2漏斗部材が取り付けられていることを特徴とする請求項1記載の真空蒸着装置用の蒸着源。
【請求項3】
前記第2漏斗部材を蒸着物質の昇華または気化温度以上に加熱する第2加熱手段を備えることを特徴とする請求項1または請求項2記載の真空蒸着装置用の蒸着源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、真空チャンバ内に配置されて被蒸着物に対して蒸着するための真空蒸着装置用の蒸着源に関し、より詳しくは、噴射ノズルからの蒸着粒子の飛散分布が調整できるようにしたものに関する。
【背景技術】
【0002】
例えば有機EL素子の製造工程においては、真空雰囲気中で基板などの被蒸着物にアルミキノリノール錯体(Alq)や芳香族ジアミンなどの昇華性の材料(有機材料)を蒸着する工程があり、この蒸着工程には真空蒸着装置が広く利用されている。このような真空蒸着装置に用いられる蒸着源は例えば特許文献1で知られている。このものは、蒸着物質を収容する収容箱(ルツボ)と収容箱を加熱する加熱手段とを備える。また、被蒸着物に対向する収容箱の面には、収容箱の加熱により昇華または気化した蒸着粒子を噴射する噴射ノズルが固定配置されている。
【0003】
近年、有機EL素子の製造に利用される有機材料として、多種多様なものが開発されており、このような有機材料を真空雰囲気中で加熱して昇華させる場合、有機材料ごとに昇華温度が異なる場合が多い。そのため、蒸着に使用する有機材料の種類に応じて、収容箱に対する単位時間当たりの加熱手段からの加熱量(加熱温度)を調整する必要がある。一方、収容箱の加熱により昇華した蒸着粒子(有機材料)が噴射ノズルから噴射されるとき、所定の余弦則に従ってその噴射口からドーム状に拡がりながら被蒸着物に向けて飛散するが、同じ有機材料でもその加熱量(加熱温度)によっては、収容箱内で昇華する蒸着粒子の量が変わることで蒸着粒子の飛散分布も変わる。また、異なる有機材料の場合、加熱量を適宜制御して収容箱内で昇華する蒸着粒子の量を一致させても、有機材料の種類によっては蒸着粒子の飛散分布が変わる。
【0004】
このように蒸着粒子の飛散分布が蒸着物質(有機材料)の種類やその加熱量によって変化すると、例えば、被蒸着物の表面に蒸着したときにその膜厚の均一性が損なわれ、または、被蒸着物以外の部分に付着する蒸着粒子の量が増加して蒸着物質が無駄になるといった不具合が生じる。この場合、上記従来例の蒸着源では、加熱量の調整による飛散分布の調整しかできず、多種多様の有機材料の蒸着に対応できないという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2015−209559号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明は、以上の点に鑑み、蒸着に使用する蒸着物質の種類に応じて、加熱量の調整によって飛散分布を調整できる機能に加えて、更に蒸着粒子の飛散分布を調整できる機能を持つ真空蒸着装置用の蒸着源を提供することをその課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記課題を解決するために、真空チャンバ内に配置されて被蒸着物に対して蒸着するための本発明の真空蒸着装置用の蒸着源は、蒸着物質を収容する収容箱とこの蒸着物質を加熱する第1加熱手段とを備え、被蒸着物に対向する収容箱の面に、加熱により昇華または気化した蒸着粒子を噴射する噴射ノズルが設けられ、収容箱から被蒸着物に向かう方向を上として、噴射ノズルは、夫々が上方に向けて拡径する第1漏斗部材と第2漏斗部材を備え、第1漏斗部材の下端が収容箱に取り付けられると共に、第2漏斗部材が第1漏斗部材に対して上下方向で近接離間可能に設けられることを特徴とする。
【0008】
本発明によれば、第1漏斗部材に第2漏斗部材を近接(上下方向で互いに重なり合う場合も含む)させた位置では、収容箱の加熱により昇華または気化した蒸着粒子が、主として、第1漏斗部材の通路を通り、これに連通する第2漏斗部材の通路を経て所定の余弦則に従ってドーム状に拡がりながら被蒸着物に向けて飛散する。他方で、第1漏斗部材から第2漏斗部材を離間させると、第1漏斗部材と第2漏斗部材との間に蒸着粒子の通過を許容する隙間が形成されることで、蒸着粒子が、第2漏斗部材の通路を経て被蒸着物に向けて飛散するものに加えて、上記隙間を経て所定の余弦則に従って被蒸着物に向けて飛散するようになる。このとき、上下方向で第1漏斗部材に対する第2漏斗部材の相対位置を変更して上記隙間の大きさを変えれば、蒸着粒子の飛散分布を変えることができる。このように本発明は、加熱手段の加熱量の調整による飛散分布の調整に加えて、第1漏斗部材に対する第2漏斗部材の相対位置に応じて飛散分布を更に調整することができ、結果として、多種多様の有機材料の蒸着に対応することが可能になる。
【0009】
本発明において、前記第1漏斗部材に周方向に間隔を置いて複数の支柱が立設され、各支柱を介して第2漏斗部材が取り付けられていれば、上下方向で第1漏斗部材に対する第2漏斗部材の相対位置を変更できる構成が実現できる。この場合、第2漏斗部材の移動は、手動または例えばアクチュエータを用いて自動で行うことができる。
【0010】
ところで、上記の如く、噴射ノズルを構成し、被蒸着物に対して蒸着すると、第2漏斗部材にも多くの蒸着粒子が付着、堆積することになる。このような場合、被蒸着物以外に蒸着粒子が付着して蒸着物質が無駄になるばかりか、蒸着中に、第2漏斗部材の下面に付着、堆積したもので、被蒸着物に向かう蒸着粒子の飛散分布が変化する虞もある。本発明においては、前記第2漏斗部材を蒸着物質の昇華または気化温度以上に加熱する第2加熱手段を備えることが好ましい。これによれば、収容箱内で昇華または気化した蒸着粒子が飛散する際に、第2漏斗部材の表面に付着しても、直ちに再気化または再昇華して被蒸着物に向けて飛散させることができ、上記不具合の発生を防止することができる。なお、第1漏斗部材は、収容箱に取り付けられているため、収容箱を加熱したときに伝熱で加熱されるため、第2漏斗部材と比較して蒸着粒子が付着、堆積し難いが、第2加熱手段により第1漏斗部材も加熱するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【0011】
図1】本発明の実施形態の蒸着源を備える真空蒸着装置を模式的に示す部分断面図。
図2】(a)は、本実施形態の蒸着源を第1漏斗部材に対する第2漏斗部材の相対位置を変えて示す拡大断面図、(b)は、蒸着源の噴射ノズルの平面図。
図3】本実施形態の蒸着源を、第1漏斗部材に対する第2漏斗部材の相対位置を更に変えて示す拡大断面図。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、図面を参照して、被蒸着物を矩形の輪郭を持つ所定厚さのガラス基板(以下、「基板Sw」という)とし、基板Swの片面に蒸着する場合を例に本発明の真空蒸着装置用の蒸着源を説明する。以下においては、「上」、「下」といった方向を示す用語は、本実施形態の蒸着源の設置姿勢である図1を基準として説明する。
【0013】
図1を参照して、Dmは、本実施形態の蒸着源DSを備える真空蒸着装置である。真空蒸着装置Dmは、真空チャンバ1を備え、真空チャンバ1には、特に図示して説明しないが、排気管を介して真空ポンプが接続され、所定圧力(真空度)に真空引きして保持できるようになっている。また、真空チャンバ1の上部には基板搬送装置2が設けられている。基板搬送装置2は、蒸着面としての下面を開放した状態で基板Swを保持するキャリア21を有し、図外の駆動装置によってキャリア21、ひいては基板Swを真空チャンバ1内の一方向に所定速度で移動するようになっている。基板搬送装置2としては公知のものが利用できるため、これ以上の説明は省略する。そして、真空チャンバ1の底面には、基板Swに対向させて本実施形態の蒸着源DSが設けられている。
【0014】
蒸着源DSは、モリブデン、チタン、ステンレスやカーボンなどの熱伝導が良く、高融点の材料から形成された、固体の蒸着物質3を収容する収容箱41を有する。蒸着物質3としては、基板Swに成膜しようとする薄膜に応じて金属材料や有機材料が用いられ、有機材料としては、アルミキノリノール錯体(Alq)や芳香族ジアミンなどが挙げられ、粉末状にしたものが充填されるようになっている。そして、収容箱41の周囲に設けた第1加熱手段5によって蒸着物質3が昇華温度または気化温度まで加熱されるようになっている。第1加熱手段5としては、シースヒータやランプヒータ等の公知のものが利用できる。
【0015】
収容箱41の上面(基板Swとの対向面)41aには、昇華または気化した蒸着粒子3aを噴射する噴射ノズル42が、基板Swに平行に設置される収容箱41の上面41aに直交する方向に起立した姿勢で立設されている。なお、本実施形態では、1本の噴射ノズル42を設けた場合を例に説明するが、基板Swの面積や輪郭、基板Swへの蒸着時の膜厚分布の均一性等を考慮して、複数本の噴射ノズル42を所定のパターンで収容箱41の上面41aに設けることもできる。
【0016】
図2及び図3も参照して、噴射ノズル42は、第1漏斗部材42aと第2漏斗部材42bを備える。下側に位置する第1漏斗部材42aは、下端を収容箱41内に突出させた姿勢で上面41aに立設された第1の筒体421と、第1の筒体421の上端に連続して設けられる、上方に向けて拡径した逆截頭円錐状の第1の本体422とを有し、第1の筒体421が、収容箱41内で昇華または気化した蒸着粒子3aの第1通路423を構成するようになっている。収容箱41内に突出した第1の筒体421の下端は、下方に向けて拡径され、収容箱41内で昇華または気化した蒸着粒子3aを第1通路423へと効率よく導くことができるようにしている。
【0017】
上側に位置する第2漏斗部材42bは、第1の筒体421の孔軸42cと同一の孔軸を持つように配置される第2の筒体424と、第2の筒体424の上端に連続して設けられる、上方に向けて拡径した逆截頭円錐状の第2の本体425とを有し、第2の筒体424が、第1通路423を経た蒸着粒子3aを基板Swに向けて飛散させる第2通路426を構成するようになっている。この場合、第2の筒体424の内径は、第1の筒体421より大きく設定され、孔軸42cに沿って第2漏斗部材42bを第1漏斗部材42aに近接させた位置では、第2の筒体424の下端が、第1の本体422の傾斜した上面に着座するようになっている(図1参照)。なお、第1及び第2の各筒体421,424の上下方向の長さや、第1及び第2の各本体422,425の孔軸42cに対する傾斜角α1,α2は、例えば基板Swに蒸着したときの膜厚分布を考慮して適宜設定される。
【0018】
また、第1漏斗部材42aの第1の本体422上端には、水平方向にのびる第1のフランジ部422aが形成され、第1のフランジ部422aには、上下方向にのびる複数本(本実施形態では、周方向に120度間隔で3本)の支柱427が立設されている。第2漏斗部材42bの第2の本体425の上端にもまた、水平方向にのびる第2のフランジ部425aが形成され、第2のフランジ部425aには、支柱427の挿通を可能とする透孔428が形成され、第2漏斗部材42bが支柱427で案内されて第1漏斗部材42aに対して上下方向(近接離間方向)に移動自在としている。これにより、図1に示す姿勢から、図2(a)に示す第1漏斗部材42aから第2漏斗部材42bが離間した位置では、第1漏斗部材42aの第1の本体422と、第2漏斗部材42bの第2の筒体424及び第2の本体425との間に隙間429が形成される。そして、図3に示すように、第1漏斗部材42aから第2漏斗部材42bを更に離間させた位置では、隙間429の大きさが変化する。本実施形態では、第1漏斗部材42aに対する第2漏斗部材42bの相対位置の変更は手動で行うことができ、特に図示していないが、第1漏斗部材42aに対する第2漏斗部材42bの相対位置を変更した後に、例えばストッパを用いてその位置で第2漏斗部材42bを支柱427に保持できるようにしている。
【0019】
上記真空蒸着装置Dmを用いて基板Swに蒸着する場合、真空チャンバ1内に配置された収容箱41に固体の蒸着物質3を収容した後、真空チャンバ1内を所定圧力まで真空引きし、噴射ノズル42の対向する真空チャンバ1内の所定位置に基板搬送装置2によって基板Swを移送する。そして、真空雰囲気中で第1加熱手段5により収容箱41、ひいては蒸着物質3を加熱し、収容箱41内で蒸着物質3を昇華または気化させると、この昇華または気化した蒸着粒子3aが、所定の余弦則に従ってその噴射口からドーム状に拡がりながら基板Swに向けて飛散し、基板Swの下面に蒸着される。このとき、第2の筒体424の下端が第1の本体422の傾斜した上面に着座した近接位置(図1参照)では、蒸着粒子3aは、第1漏斗部材42aの第1の筒体421内の第1通路423を通り、これに連通する第2漏斗部材42bの第2の筒体424内の第2通路426を経て所定の余弦則に従ってドーム状に拡がりながら基板Swに向けて飛散する。
【0020】
次に、図1に示す姿勢から、図2(a)に示す第1漏斗部材42aから第2漏斗部材42bが離間させた位置にすると、第1漏斗部材42aと第2漏斗部材42bとの間に蒸着粒子3aの通過を許容する隙間429が形成されることで、蒸着粒子3aは、第1の通路423から第2の通路426を経て飛散するものに加えて、第1の通路423から隙間429を経て所定の余弦則に従って基板Swに向けて飛散するようになる。このとき、図3に示すように第1漏斗部材42aに対する第2漏斗部材42bの相対位置を変更して隙間429の大きさを変えれば、蒸着粒子3aの飛散分布を更に変化させることができる。
【0021】
以上、説明したように本実施形態では、噴射ノズル42が第1漏斗部材42aとこの第1漏斗部材42aに上下方向に近接離間可能に設けられる第2漏斗部材42bとで構成されているため、第1加熱手段5の加熱量の調整による飛散分布の調整に加えて、第1漏斗部材42aに対する第2漏斗部材42bの相対位置に応じて飛散分布を更に調整することができ、結果として、多種多様の有機材料の蒸着に対応することが可能になる。また、各支柱427を介して第2漏斗部材42bを第1漏斗部材42aに取り付けているため、上下方向で第1漏斗部材42aに対する第2漏斗部材42bの相対位置の変更も簡単に行うことができる。なお、本実施形態では、手動で第2漏斗部材42bの位置を変えるものを例に説明したが、これに限定されるものではなく、特に図示して説明しないが、例えば公知の構造を有する空気式や電動式のアクチュエータを用いて真空雰囲気中にて自動で行うことができるように構成することもできる。
【0022】
ところで、第2漏斗部材42bを第1漏斗部材42aから上方に離間させて第1漏斗部材42aと第2漏斗部材42bとの間に蒸着粒子3aの通過を許容する隙間429が形成された状態で蒸着すると、第2漏斗部材42bにも多くの蒸着粒子3aが付着、堆積することになる。このような場合、基板Sw以外に蒸着粒子3aが付着して蒸着物質が無駄になるばかりか、蒸着中に、例えば第2漏斗部材42bの下面に付着、堆積したもので基板Swに向かう蒸着粒子3aの飛散分布が変化する虞もある。そこで、真空チャンバ1内には、特に、第2漏斗部材42bが離間位置にあるとき、第2漏斗部材42bを蒸着物質の昇華または気化温度以上に加熱する第2加熱手段6が設けられている。第2加熱手段6としては、シースヒータやランプヒータ等の公知のものが利用できる。
【0023】
これにより、離間位置にある第2漏斗部材42bを第2加熱手段6により蒸着物質の昇華または気化温度以上に加熱することで、蒸着粒子3aが第2漏斗部材42bの表面に付着しても、直ちに再気化または再昇華して基板Swに向けて飛散させることができ、上記不具合の発生を防止することができる。なお、第1漏斗部材42aは、収容箱41に取り付けられているため、第1加熱手段5により収容箱41を加熱したときに伝熱で加熱されるため、第2漏斗部材42bと比較して蒸着粒子が付着、堆積し難いが、特に、第1の本体422が所定温度まで昇温しない場合も考えられる。このため、第2加熱手段6により第1漏斗部材42aも加熱するようにすることが好ましい。
【0024】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の技術思想の範囲を逸脱しない限り、種々の変形が可能である。上記実施形態では、第1漏斗部材42aと第2漏斗部材42bが第1及び第2の各筒体421,424を持つものを例に説明したが、これに限定されるものではなく、これらを省略して第1及び第2の各本体422,425が中央孔を有する形態としてもよい。なお、上記実施形態のように、第1漏斗部材42aが第1の筒体421を持つ場合、第1の本体422の下方で第1の筒体421を囲って且つ収容箱41の上面41aを覆うように遮蔽板(図示せず)を設けることができ、蒸着中に収容箱41からの輻射熱で基板Swやその下面に蒸着したものがダメージを受けるといった不具合を防止でき、有利である。
【0025】
また、上記実施形態では、第1及び第2の各本体422,425が孔軸42cに対して所定の角度で傾斜させたものを例に説明したが、これに限定されるものではなく、第1及び第2の各本体422,425の下面を湾曲させた湾曲面として形成してもよい。また、上記実施形態では、第2漏斗部材42bを所定の位置に保持する支柱427を第1漏斗部材42aに設けるものを例に説明したが、第1漏斗部材42aに対して第2漏斗部材42bを上下方向の所定の位置に保持できるものであれば、これに限定されるものではない。
【符号の説明】
【0026】
Dm…真空蒸着装置、DS…真空蒸着装置用の蒸着源、Sw…基板(被蒸着物)、1…真空チャンバ、3…蒸着物質、3a…蒸着粒子、41…収容箱、41a…被蒸着物Swに対向する収容箱41の面、42…噴射ノズル、42a…第1漏斗部材、42b…第2漏斗部材、427…支柱、5…第1加熱手段、6…第2加熱手段。
図1
図2
図3