特開 2023-173544 真空蒸着装置用の蒸着源

(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】P2023173544

(43)【公開日】2023-12-07

(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 20060101AFI20231130BHJP

【ＦＩ】

C23C14/24 G

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022085874

(22)【出願日】2022-05-26

(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】弁理士法人青莪

(72)【発明者】

【氏名】中村 寿充

(72)【発明者】

【氏名】遠藤 有希子

【テーマコード（参考）】

4K029

【Ｆターム（参考）】

4K029BA62

4K029CA01

4K029DA12

(57)【要約】

【課題】蒸着材料Ｅｍを収容すると共に上面に放出開口２１が開設される坩堝２と、坩堝内の蒸着材料を加熱する加熱手段と、放出開口から放出される蒸着材料の飛散経路を選択的に遮るシャッタＳｈとを有する真空蒸着装置用の蒸着源を、シャッタの遮蔽位置にて放出開口から放出される蒸着材料の被蒸着物への到達を可及的に抑制することができるようにする。
【解決手段】本発明の蒸着源では、シャッタが、基端部４１と基端部から垂れ下がるスカート部４２とを有するシャッタ本体４を備え、スカート部の下端に上下方向に対して直交する周方向にのびる環状の第１減衰板部４３が設けられ、坩堝の上端部が臨む開口を有して坩堝の周囲に配置され、第１減衰板部との間で周方向にのびる空間を形成する第２減衰板部６を更に備える。
【選択図】図２

【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、
蒸着材料を収容すると共に上面に放出開口が開設される坩堝と、前記坩堝内の前記蒸着材料を加熱する加熱手段と、前記放出開口から放出される前記蒸着材料の前記被蒸着物への飛散経路を選択的に遮るシャッタとを有し、
前記シャッタが、基端部と前記基端部から垂れ下がるスカート部とを有するシャッタ本体を備え、前記スカート部の下端に上下方向に対して直交する周方向にのびる環状の第１減衰板部が設けられ、前記坩堝の上端部が臨む開口を有して前記坩堝の周囲に配置され、前記第１減衰板部との間で周方向にのびる空間を形成する第２減衰板部を更に備え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減衰板部と前記第２減衰板部との少なくとも一方に突条が形成され、前記空間をラビリンス空間とした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減衰板部の上面を前記坩堝の上面と同等以下の高さ位置に設定す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する。

【背景技術】

【0002】

例えば、有機ＥＬ素子の製造工程には、被蒸着物としてのガラス基板の一方の面（成膜面）に有機材料や金属材料（蒸着材料）を連続して成膜（積層）する工程があり、このような工程には、例えば、インライン式の真空蒸着装置が利用される（例えば、特許文献１参照）。このものは、真空ポンプが接続される真空チャンバを備える。真空チャンバ内には、一方向に所定間隔で複数個の蒸着源が列設されていると共に、各蒸着源の列設方向に沿って基板を移送する基板移送手段が設けられている。蒸着源は、蒸着材料を収容すると共に上面に放出開口が開設される坩堝と、坩堝内の蒸着材料を加熱する加熱手段と、坩堝内の蒸着材料の加熱により気化または昇華して放出開口から放出される蒸着材料の成膜面への飛散経路を選択的に遮るシャッタとを有する。

【0003】

シャッタは、シャッタ本体と、放出開口の上方に間隔を存して位置して飛散経路を遮る遮蔽位置と放出開口の上方から離間して放出開口を開放する開放位置との間でシャッタ本体を旋回させる駆動源とを有する。シャッタ本体としては、ベース板部（基端部）と当該ベース板部の下面外周縁部から垂れ下がるスカート部とを有する逆皿状の輪郭を持つものが一般に用いられる。そして、基板移送手段によって、上流側から下流側に向かって連続（または断続）して基板を移送する間で、基板がいずれかの蒸着源に対向した位置を通過するときに、そのシャッタ本体のみを開放位置に移動させて基板の成膜面に放出開口から放出される蒸着材料を夫々付着、堆積させることで積層膜を成膜することができる。

【0004】

然し、上記構成のシャッタでは、一の蒸着源（坩堝）に対向した位置を通過させながら基板の成膜面に成膜する際に、他の蒸着源（坩堝）から気化または昇華した蒸着材料が付着（混入）する場合があることが判明した。これは、遮蔽位置にて放出開口から放出される蒸着材料（原子や分子）の一部がシャッタ本体の内面で反射され、この反射してシャッタ本体内から跳ね出したものが、坩堝の周囲に配置される防着板など部品表面で更に反射されて成膜面に向かうことに起因すると考えられる。蒸着材料の混入は、膜特性（素子性能）を変化させるといった不具合を招来するため、これを可及的に抑制する必要がある。このような場合、例えば、シャッタ本体を旋回させる旋回軸を上下動自在に構成し、シャッタ本体を遮蔽位置まで回転させた後、シャッタ本体を下動させてその内面を坩堝に当接させて坩堝内を閉塞することが考えられる。このような構成では、シャッタの旋回軸を回転させる機構に加えて、上下動させる機構が必要なり、部品点数が増えて装置が複雑化するだけでなく、コストアップを招来する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特許第６１７９９０８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、遮蔽位置にて放出開口から放出される蒸着材料の被蒸着物への到達を可及的に抑制することができる構造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、蒸着材料を収容すると共に上面に放出開口が開設される坩堝と、前記坩堝内の前記蒸着材料を加熱する加熱手段と、前記放出開口から放出される前記蒸着材料の飛散経路を選択的に遮るシャッタとを有し、前記シャッタが、基端部と前記基端部から垂れ下がるスカート部とを有するシャッタ本体を備え、前記スカート部の下端に上下方向に対して直交する周方向にのびる環状の第１減衰板部が設けられ、前記坩堝の上端部が臨む開口を有して前記坩堝の周囲に配置され、前記第１減衰板部との間で周方向にのびる空間を形成する第２減衰板部を更に備えることを特徴とする。

【0008】

これによれば、坩堝内の蒸着材料の加熱により気化または昇華して放出開口から放出される蒸着材料（原子や分子）の一部が遮蔽位置にあるシャッタ本体の内面で反射され、この反射した蒸着材料がシャッタ本体外へと跳ね出すときには、常時、第１減衰板部と第２減衰板部との間の空間に上下方向に対して所定の傾斜角で進入して当該空間を通過することになる。このとき、蒸着材料が第１減衰板部と第２減衰板部とで複数回反射することで当該蒸着材料のエネルギが減衰され、空間の終端（出口）が基板に対して直交する方向を向くことで基板に向かう蒸着材料がそもそも少なくなることと相俟って、被蒸着物への蒸着材料の到達を可及的に抑制することができる。この場合、遮蔽位置にて坩堝内を閉塞するために、シャッタ本体を上下動させる機構を不要にすることができる。なお、本発明においては、シャッタ本体の内面でも蒸着材料が複数回反射させて減衰されるように、スカート部の丈（上下方向高さ）を長く設定し、また、第１減衰板部の内端縁をスカート部より内側までのびるように設定してもよい。

【0009】

本発明においては、前記第１減衰板部と前記第２減衰板部との少なくとも一方に突条が形成され、前記空間をラビリンス空間とする構成を採用してもよい。これによれば、蒸着材料が第１減衰板部と第２減衰板部との間の空間を通って真空チャンバ内へと跳ね出すことを一層抑制することができる。また、前記第２減衰板部の上面を前記坩堝の上面と同等以下の高さ位置に設定する構成を採用すれば、開放位置にて放出開口から蒸着材料を放出させる際に、この放出される蒸着材料が第２減衰板表面に付着し難くなり、有利である。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本実施形態の蒸着源を備えるインライン式の真空蒸着装置を模式的に示す断面図。

【図2】（ａ）は、図１に示す蒸着源の拡大図であり、（ｂ）は、その平面図。

【図3】変形例に係る蒸着源の一部を拡大して示す断面図。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、図面を参照して、被蒸着物をガラス基板（以下、「基板Ｇｓ」という）とし、この基板ＧｓをキャリアＣｓに取り付けた状態で移送して基板Ｇｓの一方の面（成膜面）に真空蒸着法にて複数の薄膜を成膜するインライン式の成膜装置に本発明の真空蒸着装置用の蒸着源を適用した場合を例にその実施形態を説明する。以下において、上、下といった方向を示す用語は図１を基準とし、また、図１中、基板Ｇｓが右側から左側に移送されるものとして説明する。

【0012】

図１を参照して、インライン式の成膜装置Ｄｍは、成膜室１ａを画成する左右方向に長手の真空チャンバ１を備える。真空チャンバ１には、特に図示して説明しないが、真空ポンプからの排気管が接続され、大気圧から所定圧力に真空引きして保持することができる。そして、図外のロードロックチャンバにて基板ＧｓがキャリアＣｓに取り付けられ、この状態で基板移送手段Ｔｓによって真空チャンバ１の上方空間を一方向（図１中、「左右方向」）に一定の速度で移送される。なお、キャリアＣｓや、キャリアＣｓへの基板Ｇｓの取付け、取外し方法としては公知のものが利用でき、基板搬送手段Ｔｓもまた、例えば搬送ローラや搬送ベルトを用いた公知のものが利用できるため、ここでは詳細な説明を省略する。そして、真空チャンバ１の下部には、複数個の蒸着源ＥＳ_１，ＥＳ_２，ＥＳ_３が左右方向に所定間隔で列設されている（図１では、３個の場合を例示）。

【0013】

図２も参照して、各蒸着源ＥＳ_１，ＥＳ_２，ＥＳ_３は、同一の構成を有し、例えば、搬送方向最上流側に位置する第１蒸着源ＥＳ_１は、蒸着材料Ｅｍを収容すると共に上面に円形の放出開口２１が開設される坩堝２と、坩堝２内の蒸着材料Ｅｍを加熱する加熱手段３と、放出開口２１から放出される蒸着材料Ｅｍの基板Ｇｓに向かう飛散経路を選択的に遮るシャッタＳｈとを有する。蒸着材料Ｅｍとしては、基板Ｇｓの成膜面（下面）に積層しようとする各薄膜の組成に応じて適宜選択される。また、加熱手段３としては、抵抗加熱式や誘導加熱式の公知のものを利用することができる。

【0014】

シャッタＳｈは、アルミナやステンレス等の金属製のシャッタ本体４を備える。シャッタ本体４は、放出開口２１より大きな輪郭を有して後述の遮蔽位置にて放出開口２１に正対する基端部としての円形のベース板部４１と、ベース板部４１の下面外周縁部から垂れ下がるスカート部４２と、スカート部４２の下端に設けられる環状の第１減衰板部４３とで構成される。スカート部４２の下端開口はベース板部４１より大きな面積を持つように設定され、第１減衰板部４３の内端縁がスカート部４２の下端より内側に突出するようにしている。この場合、第１減衰板部４３の開口面積は、放出開口２１より大きくなるように設定されている。また、第１減衰板部４３の下面が坩堝２の上面より上方に位置し、また、スカート部４２の丈（上下方向高さ）は、後述のように、坩堝２から放出される蒸着材料Ｅｍがシャッタ本体４の内面（第１減衰板部４３の内側に突出した部分も含む）でも複数回反射するように適宜設定される。

【0015】

また、シャッタＳｈはシャッタ本体４を旋回させる駆動源５を備える。駆動源５は、真空チャンバ１外に設けられるモータ５１と、モータ５１に連結されて真空チャンバ内に突出する旋回軸５２と、旋回軸５２の上端に連結される旋回アーム５３とを備え、旋回アーム５３の先端部分がベース板部４１の上面に接合されている。そして、モータ５１により旋回アーム５３を旋回軸５２回りに回転駆動させると、放出開口２１から放出される蒸着材料Ｅｍの基板Ｇｓへの飛散経路を遮る遮蔽位置（図２（ｂ）中、実線で示す位置）と放出開口２１の上方から離間して放出開口２１を開放する開放位置（図２（ｂ）中、仮想線で示す位置）との間でシャッタ本体４が旋回される。旋回軸５２及び旋回アーム５３には、図外のチラーユニットからの冷媒を循環できる冷媒循環通路５４が形成され、冷媒循環通路５４に冷媒を循環させることでシャッタ本体４を冷却できるようにしている。

【0016】

また、真空チャンバ１内には、各坩堝２の上端部が臨む開口６１を有して坩堝２の周囲に配置される防着板６が設けられている。防着板６は、真空チャンバ１内に立設した支持体６２で支持され、防着板６の上面が坩堝２の上面と同等以下の高さ位置となるようにしている。これにより、開放位置にて放出開口２１から蒸着材料Ｅｍを放出させたときに、この放出される蒸着材料Ｅｓが防着板６の上面に付着し、または、防着板６の下面側に回り込むことを可及的に抑制することができる。本実施形態では、防着板６が、第１減衰板部４３との間で周方向にのびる空間４４を形成する第２減衰板部としての役割を果たすようにしている。真空雰囲気の成膜室１ａ内でキャリアＣｓに取り付けた基板Ｇｓの下面（成膜面）に真空蒸着法にて複数の薄膜を連続して成膜していく場合には、各シャッタＳｈのシャッタ本体４を夫々遮蔽位置とした状態で各蒸着源ＥＳ_１，ＥＳ_２，ＥＳ_３の加熱手段３を作動させて各蒸着材料Ｅｍの加熱を開始する。放出開口２１からの各蒸着材料Ｅｍの放出量が安定すると、基板移送手段Ｔｓにより基板Ｇｓが取り付けられたキャリアＣｓを図１中、右側から左側に向けて一方向に且つ一定の速度で移送する。これに併せて、第１蒸着源ＥＳ_１にて駆動源５の旋回軸５２を回転駆動させてシャッタ本体４を開放位置に移動する。これにより、蒸着源ＥＳ_１の上方空間を通過する間に基板Ｇｓの成膜面に第１の薄膜が成膜される。

【0017】

第１蒸着源ＥＳ_１の上方空間を通過すると、第１蒸着源ＥＳ_１にて駆動源５の旋回軸５２を回転駆動させてシャッタ本体４を遮蔽位置に移動すると共に、これに隣接する第２蒸着源ＥＳ_２にて駆動源５の旋回軸５２を回転駆動させてシャッタ本体４を開放位置に移動する。これにより、第２蒸着源ＥＳ_２の上方空間を通過する間に基板Ｇｓに成膜された第１の薄膜の表面に第２の薄膜が成膜される。このとき、第１蒸着源ＥＳ_１では、加熱手段３の作動は停止されず、蒸着材料Ｅｍの放出量が安定した状態が維持される。この状態では、冷媒循環通路５４に冷媒を循環させることでシャッタ本体４を冷却してもよい。以上の操作を繰り返し、図１に示すように、第３蒸着源ＥＳ_３の上方空間を通過する間に基板Ｇｓに成膜された第２の薄膜の表面に第３の薄膜が成膜され、第３蒸着源ＥＳ_３にて駆動源５の旋回軸５２を回転駆動させてシャッタ本体４を遮蔽位置に移動した後、基板Ｇｓの成膜面に多層膜が形成された成膜済みの基板Ｇｓが回収される。

【0018】

以上の実施形態によれば、各蒸着源ＥＳ_１，ＥＳ_２，ＥＳ_３にてシャッタ本体４を夫々遮蔽位置にした状態で蒸着材料Ｅｍの放出量が安定する状態が維持される場合、図２（ａ）中に細線で示すように、スカート部４２の丈（上下方向高さ）を長く設定すると共に、第１減衰板部４３の内端縁をスカート部４２より内側までのびるように設定したことで、放出開口２１から放出される蒸着材料Ｅｍ（原子や分子）の一部がシャッタ本体４の内面で複数回反射される。この反射した蒸着材料Ｅｍがシャッタ本体４外へと跳ね出すときには、常時、第１減衰板部４３と第２減衰板部６との間の空間４４に上下方向に対して所定の傾斜角で進入して当該空間４４を通過することになる。このように蒸着材料Ｅｍが複数回反射されることで当該蒸着材料Ｅｍのエネルギが減衰され、空間の終端（出口４４ａ）が基板Ｇｓに対して直交する方向を向くことで基板Ｇｓに向かう蒸着材料Ｅｍがそもそも少なくなることと相俟って、基板Ｇｓへの蒸着材料Ｅｓの到達を可及的に抑制することができる。

【0019】

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２減衰板部６を防着板で兼用し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２減衰板部６を別途設けることができる。また、第１減衰板部４３及び第２減衰板部６として平板状のものを例に説明したが、これに限定されるものではない。例えば、シャッタ本体４を開放位置と遮蔽位置との間で旋回させる際に、シャッタ本体４がその他の部品を干渉しないように、第１減衰板部４３０の下面と第２減衰板部６０の上面とに突条４３０ａ，６０ａを形成し、空間４４０をラビリンス空間とし、基板Ｇｓへの蒸着材料Ｅｓの到達をより確実に抑制できるようにしてもよい（図３参照）。更に、上記実施形態では、シャッタ本体４を旋回させるものを例に説明したが、シャッタ本体４を一方向に水平移動させるものにも本発明は適用することができる。また、上記実施形態では、シャッタ本体４として、プレート板部４１を有する逆皿状の形状を持つものを例に説明したが、シャッタ本体４は、その内面で蒸着材料Ｅｍを複数回反射できるものであれば、これに限定されるものではなく、例えば、釣鐘状の輪郭を持つものでもよい。

【0020】

ところで、例えば、シャッタ本体４の遮蔽位置にて加熱手段３によって蒸着材料Ｅｍの加熱を開始した後、その蒸着レートの安定性を確認するために、水晶振動式の膜厚モニタなどの蒸着レートを測定する器具を防着板６上に設置する場合がある。このような場合には、第１減衰板部４３とスカート部４２とに跨るように膜厚モニタを臨むスリット開口（図示せず）が設けられ、スリット開口を通して放出される蒸着材料Ｅｍから蒸着レートが測定される。このため、本発明にいう「環状の」第１減衰板部には、例えばその一部にスリット開口が形成されているような場合も含む。なお、スリット開口を形成した場合、当該スリット開口を通して基板Ｇｓに向けて蒸着材料Ｅｍが放出されることになるため、基板Ｇｓへの蒸着材料Ｅｍの到達を可及的に抑制するように他の遮蔽板を設けることが好ましい。

【符号の説明】

【0021】

ＥＳ_１～ＥＳ_３…真空蒸着装置用の蒸着源、Ｅｍ…蒸着材料、２…坩堝、２１…放出開口、３…加熱手段、Ｓｈ…シャッタ、４…シャッタ本体、４１…ベース板部（基端部）、４２…スカート部、４３…第１減衰板部、６…防着板（第２減衰板部）、６１…開口、４３０ａ，６０ａ…突条。

【図1】

【図2】

【図3】