CN109328244A - 真空蒸镀装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可有效地抑制掩膜效应，并使蒸镀物质附着效率良好地成膜的真空蒸镀装置。其具有：蒸镀源(3)，其配置在真空室(1)内；移动装置，其使基板(S)相对于蒸镀源在一个方向上相对移动；以及掩膜材料(4)。以基板相对于蒸镀源的相对移动方向作为X轴方向，基板的宽度方向作为Y轴方向，在蒸镀源的容置箱(31)上喷嘴(32)以规定的间隔在Y轴方向上排列设置。分别位于Y轴方向两端的喷嘴彼此间的间隔根据喷嘴和被成膜物之间的距离(NS)设置为比基板的宽度(Ws)窄。以位于Y轴方向中央区域的各喷嘴作为主喷嘴(32m)，以位置比其更靠Y轴方向各侧的外侧的喷嘴作为副喷嘴(32s)，主喷嘴的喷嘴孔具有与基板(S)相交叉的孔轴(33)，并且副喷嘴的喷嘴孔带有相对于主喷嘴的孔轴向Y轴方向外侧倾斜的孔轴(34)。

Description

真空蒸镀装置

技术领域

本发明涉及一种真空蒸镀装置，其具有配置在真空室内的蒸镀源，以及使被成膜物相对于该蒸镀源在真空室内的一个方向上进行相对移动的移动装置。

背景技术

这种真空蒸镀装置例如在专利文献1中已知。在该装置中，以相对于矩形的玻璃基板等被成膜物的蒸镀源的相对移动方向作为X轴方向，以与X轴方向正交的被成膜物的宽度方向作为Y轴方向，蒸镀源具有容置蒸镀物质的容置箱，在容置箱的与被成膜物相对的面上，在Y轴方向上以规定间隔排列设置有已蒸发的蒸发物质的喷嘴(筒状部件)(所谓的线源)。通常，分别位于Y轴方向两端的喷嘴彼此间的间隔设置为比被成膜物的宽度长，再有，各喷嘴设置为其喷嘴孔的孔轴与被成膜物相交叉。并且，在真空气氛的真空室内，加热容置箱使其内部的蒸镀物质升华或气化，使该升华或气化了的蒸镀物质从各喷嘴喷出，附着堆积在相对于蒸镀源进行相对移动的被成膜物上，形成规定的薄膜。此时，一直以来就已知的是：在蒸镀源和被成膜物之间，间隔限定蒸镀物质对被成膜物的附着范围的掩膜材料，以规定的图案在被成膜物上成膜。

此处，在上述蒸镀源中，在真空气氛的真空室内使蒸镀物质从喷嘴喷出时该蒸镀物质的指向性弱，蒸镀物质会在真空室内在相对于孔轴很大的角度范围内飞散。因此，如果在被成膜物的蒸镀源侧留出间隙并在其中设置掩膜材料，则存在的问题是：根据蒸镀物质到达被成膜物时的附着角度，使得蒸镀物质绕到原本应被掩膜材料遮蔽的区域并附着在被成膜物上，以大于掩膜材料的开口的轮廓成膜(所谓的掩膜效应(マスクエフェクト))(通常，当以上述蒸镀源从各喷嘴喷出蒸镀物质时，在从Y轴方向一侧的喷嘴飞散出的蒸镀物质中，蒸镀物质附着在位于Y轴方向另一侧的被成膜物的部分上时的附着角度最小)。

对于这样的问题的解决方案，例如通过专利文献2已知：在比被成膜物的Y轴方向的宽度(即被成膜物上的成膜范围的Y轴方向的宽度)更宽的范围内将喷嘴排列设置的容置箱的相对面划分为Y轴方向中央区域和该中央区域两侧的外围区域，使各外围区域的喷嘴向Y轴方向外侧倾斜。但是，采用该以往例子的蒸镀源，存在的问题是：从两外围区域的各喷嘴喷出的蒸镀物质大多无法到达被成膜物，蒸镀物质的附着效率变差。

【现有技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】专利公开2010－270363号公报

【专利文献2】专利公开2014－77193号公报

发明内容

发明要解决的技术问题

鉴于以上内容，本发明的课题是提供一种可有效地抑制掩膜效应，并使蒸镀物质附着效率良好地成膜的真空蒸镀装置。

解决技术问题的手段

为解决上述课题，本发明的真空蒸镀装置，具有：蒸镀源，其配置在真空室内；以及移动装置，其使被成膜物在相对于该蒸镀源向真空室内的一个方向上相对移动；还具有掩膜材料，其介于蒸镀源和被成膜物之间，限定被蒸镀源蒸发了的蒸镀物质对被成膜物的附着范围；其特征在于，以被成膜物相对于蒸镀源的相对移动方向作为X轴方向，以与X轴方向正交的被成膜物的宽度方向作为Y轴方向，蒸镀源具有容置蒸镀物质的容置箱，在该容置箱的与被成膜物相对的面上，升华或气化了的蒸发物质的喷嘴以规定的间隔在Y轴方向上排列设置；分别位于Y轴方向两端的喷嘴彼此间的间隔根据喷嘴的前端和被成膜物之间的距离设置为比被成膜物的宽度窄；以位于容置箱的相对面的Y轴方向中央区域的各喷嘴作为主喷嘴，以位置比该中央区域更靠Y轴方向各侧的外侧的至少一个喷嘴作为副喷嘴，主喷嘴的喷嘴孔具有与被成膜物相交叉的孔轴，并且副喷嘴的喷嘴孔具有相对于主喷嘴的孔轴向Y轴方向外侧倾斜的孔轴。

采用本发明，通过采用根据喷嘴的前端和被成膜物之间的距离设置Y轴方向两端的喷嘴间的间隔比被成膜物的宽度窄的结构，使得即使在被成膜物的基板Y轴方向的任一部分上，规定的附着角度以下的蒸镀物质也无法达到被成膜物，从而可有效地抑制掩膜效应。此处，当像这样采用了设置Y轴方向两端的喷嘴间的间隔比被成膜物的宽度窄的结构时，特别是附着在位于Y轴方向两侧的被成膜物的部分上的蒸镀物质的量减少。因此，副喷嘴的喷嘴孔采用具有相对于主喷嘴的孔轴向Y轴方向外侧倾斜的孔轴的结构，如果使从副喷嘴喷出的蒸镀物质的范围预先移动到基板Y轴方向外侧的话，则附着在位于Y轴方向两侧的被成膜物的部分上的蒸镀物质的量可增加，可在基板Y轴方向的整个长度上以大致均匀的薄膜厚度成膜。此时，即使采用使副喷嘴的孔轴倾斜的结构，由于喷嘴间的间隔比被成膜物的宽度窄，所以不会像上述以往例子那样附着效率变差。像这样采用本发明，可有效地抑制掩膜效应，并使蒸镀物质附着效率良好地成膜。

然而，当蒸镀物质的种类变化时，有时该蒸镀物质的飞散分布也发生变化。此时，为了增加附着在位于Y轴方向两侧的被成膜物的部分上的蒸镀物质的量，在被成膜物的基板Y轴方向的整个长度上可靠地以均匀的薄膜厚度成膜，也可采用所述副喷嘴的喷嘴孔的孔径大于所述主喷嘴的喷嘴孔的孔径的结构。另一方面，当在比所述Y轴方向中央区域更靠Y轴方向各侧的外侧处设置多个所述副喷嘴时，既可以使副喷嘴的喷嘴孔的孔径朝向Y轴方向外侧逐渐增大，再有，也可使副喷嘴彼此的间隔比主喷嘴彼此的间隔窄。

附图说明

图1(a)是说明本发明的实施方式的真空蒸镀装置的、一部分显示为剖视图的局部立体图，图1(b)是从正面看真空蒸镀装置的局部剖视图。

图2是说明以往例子涉及的真空蒸镀装置中的蒸镀物质向被成膜物附着的图。

图3是图2中点划线围绕的部分的放大图。

图4是说明采用本实施方式的真空蒸镀装置和以往例子的装置分别成膜时的薄膜厚度变化的图表。

图5是说明基板和蒸镀源的配置关系的图。

图6(a)和(b)是说明蒸镀源的变形例的图。

具体实施方式

下面参照附图，以具有矩形轮廓的规定厚度的玻璃基板作为被成膜物(下称“基板S”)，以在基板S的一面上形成规定的薄膜的情况为例说明本发明的真空蒸镀装置的实施方式。以下，表示上、下这样的方向的用语以图1为基准进行说明。

参照图1(a)和(b)，真空蒸镀装置DM具有真空室1。虽未特别图示说明，但真空室1上经排气管连接有真空泵，可将其抽真空到规定压力(真空度)并保持。再有，在真空室1的上部设置有基板运送装置2。基板运送装置2具有运送器21，其以作为成膜面的下表面放开的状态保持基板S，通过图外的驱动装置使运送器21进而使基板S以规定速度在真空室1内的一个方向上移动。由于可使用公知的运送装置作为基板运送装置2，所以省略更多的说明，但在本实施方式中，基板运送装置2构成使基板S相对于下述的蒸镀源在真空室1内的一个方向上进行相对移动的移动装置。下面以基板S相对于蒸镀源的相对移动方向作为X轴方向，以与X轴方向正交的基板S的宽度方向作为Y轴方向。

在真空室1的底面侧，与在X轴方向上移动的基板S相对地设置蒸镀源3。蒸镀源3具有容置蒸镀物质Vm的容置箱31，蒸镀物质Vm根据要在基板S上形成的薄膜而适当选择，在该容置箱31的与基板S相对的面上，由规定高度的筒体构成的、升华或气化了的蒸发物质Vm的喷嘴32在Y轴方向上以规定的间隔(在本实施方式中是等间隔)排列设置。再有，虽未特别图示说明，但在容置箱31上附设加热蒸镀物质Vm的加热装置，并在其内部设置分散板，加热容置箱31使其内部的蒸镀物质Vm升华或气化，可使该升华或气化了的蒸镀物质从各喷嘴32大致均匀地喷出。

再有，设置板状的掩膜板(掩膜材料)4，其介于由基板运送装置2运送的基板S和蒸镀源3之间。在本实施方式中，掩膜板4与基板S一体组装，与基板S一同由基板运送装置2运送。此外，掩膜板4也可预先固定配置在真空室1中。掩膜板4上形成有多个开口41，开口41贯穿板厚方向并具有矩形轮廓。由此限制对来自蒸镀源3的蒸镀物质Vm附着到基板S上的范围，可在基板S上以规定的图案成膜。作为掩膜板4，除铝、氧化铝或不锈钢等外，可使用聚酰亚胺等树脂材质的产品。各开口41的轮廓或个数可根据要在基板S上形成的图案而适当选择，例如通过激光加工机形成各开口41。此时，各开口41的内面在加工特性上采用从楔形面41a和末端渐宽的楔形面41b连接而成的结构，楔形面41a从蒸镀源3一侧向板厚方向前端渐细(通常，掩膜板4的板面和楔形面41a所成的角度θm在40度～55度的范围内：参照图3)。

然而，如图2所示，在以往的蒸镀源P1中，排列设置在容置箱P2的上表面的各喷嘴P3中分别位于Y轴方向两端的喷嘴彼此之间的间隔Wp设置为比基板S的宽度Ws长，再有，各喷嘴P3设置为其喷嘴孔的孔轴P4与基板S相交叉。因此，当蒸镀物质Vm从各喷嘴P3向真空气氛的真空室1内喷出时，由于蒸镀物质Vm的指向性弱，所以蒸镀物质相对于孔轴P4以大角度范围在真空室1内飞散，蒸镀物质Vm通过掩膜材料4的各开口41以规定的附着角度θv附着在基板S上。此时，如图3所示，例如位于在Y轴方向一端上的掩膜板4的开口41正上方的基板S的部分，其中，特别是来自Y轴方向另一侧的各喷嘴P2的、附着角度θv比上述角度θm小的规定的附着角度范围的物质绕到原本应被掩膜板4遮蔽的区域并附着，另一方面，只有附着角度θv比上述角度θm大的规定的附着角度范围的物质到达基板S的部分。从而，当观察位于掩膜板4的各开口41正上方的基板S的(成膜)部分的薄膜厚度分布时，如图4中点划线所示地，如果以要形成的薄膜厚度为基准薄膜厚度(mm)，则以该基准薄膜厚度成膜的范围Td呈比开口41的Y轴方向的宽度Md更窄的范围，并且蒸镀物质Vm附着到超过Y轴方向的宽度Md的范围Tu(所谓掩膜效应)。

因此，在本实施方式中，采用根据喷嘴32的前端和基板S之间的距离NS设置成Y轴方向两端的喷嘴32间的间隔Wn比基板S的宽度Ws窄的结构(参照图1(a)和(b))。此时，喷嘴32的前端和基板S之间的距离NS和Y轴方向两端的喷嘴32间的间隔Wn，在如上所述地掩膜板4的各开口41具有楔形面41a和41b连接的内表面时，例如可基于掩膜板4的板面和楔形面41a所成的角度θm进行如下设置。

即参照图5，分别从基板S的Y轴方向两端画斜线5a、5b，斜线5a、5b相对于基板S的成膜面以上述角度θm倾斜并延伸。于是两斜线5a、5b在通过基板S的中心的垂线上的点Ap处相交叉，进而，分别在通过基板S的Y轴方向两端的垂线上的点Bp、Cp处相交叉。并且，设置距离NS，使得位于Y轴方向中央区域的喷嘴32的前端位于从点Ap开始到连接点Bp、Cp的与基板S平行的线5c之间，据此设置间隔Wn，使得位于Y轴方向两端的喷嘴32的前端位于两斜线5a、5b上。

此处，当如上述那样采用使Y轴方向两端的喷嘴32间的间隔Wn比基板的宽度Ws窄的结构时，特别是附着在位于Y轴方向两侧的基板S的部分上的蒸镀物质Vm的量减少了。因此，如图1和图5所示地，以位于容置箱31的相对面的Y轴方向中央区域的各喷嘴32作为主喷嘴32m，以位于比该中央区域更靠Y轴方向各侧的外侧的至少一个(在本实施方式中分别是2个)喷嘴32作为副喷嘴32s，设置主喷嘴32s的喷嘴孔具有与基板S相交叉的孔轴33，并且副喷嘴32s的喷嘴孔具有相对于主喷嘴32m的孔轴33向Y轴方向外侧倾斜的孔轴34。此时，构成副喷嘴32s的喷嘴32的个数、孔轴34的倾斜角度根据上述距离NS或间隔Wn，考虑蒸镀物质Vm对位于Y轴方向两侧的基板S的部分的附着量而适当设置。

根据以上的实施方式，在基板S的Y轴方向的任一部分上，规定的附着角度θv以下的蒸镀物质Vm都未到达基板S，从而，如图4中实线所示地，可使以基准薄膜厚度成膜的范围Td缩短为与开口41的Y轴方向的宽度Md相同，并且，可超过Y轴方向的宽度Md而尽量缩短蒸镀物质Vm的附着范围Tu，从而可有效地抑制掩膜效应。并且，由于副喷嘴32s的喷嘴孔采用相对于主喷嘴32m的孔轴33向Y轴方向外侧倾斜的孔轴34的结构，因此可使从副喷嘴32s喷出的蒸镀物质Vm的范围移动到基板S的Y轴方向外侧，增加附着在位于Y轴方向两侧的基板S的部分上的蒸镀物质Vm的量，可在基板S的Y轴方向整个长度上薄膜厚度均匀地成膜。此时，即使采用副喷嘴32s的孔轴34倾斜的结构，由于Y轴方向两端的喷嘴32间的间隔Wn比基板S的宽度窄，所以并不会如上述以往例子那样地使附着效率变差。

以上对本发明的实施方式进行了说明，但本发明并不仅限于上述方式。虽然在上述实施方式中，在容置箱31的上表面上，使主喷嘴32m和副喷嘴32s等间隔地排列设置各喷嘴32，但并不仅限于此。例如可如图6(a)所示地，在变形例中涉及的蒸镀源30a中，可在容置箱310的上表面上，设置副喷嘴320s彼此的间隔比主喷嘴320m彼此的间隔窄，副喷嘴320s的喷嘴孔的孔径比主喷嘴320m的喷嘴孔的孔径大，并且副喷嘴320s的喷嘴孔的孔径向Y轴方向外侧逐渐增大。由此，根据蒸镀物质Vm的种类适当调节附着在位于Y轴方向两侧的基板S的部分上的蒸镀物质的増加量，使得可更可靠地在Y轴方向整个长度上薄膜厚度均匀地成膜。此外，也可根据蒸镀物质Vm的种类，只设置为下述情况之一：副喷嘴320s彼此的间隔比主喷嘴320m彼此的间隔窄；副喷嘴320s的喷嘴孔的孔径比主喷嘴320m的喷嘴孔的孔径大；副喷嘴320s的喷嘴孔的孔径向Y轴方向外侧逐渐增大。

再有，在上述实施方式中，以在与基板S平行的容置箱31的上表面上排列设置各喷嘴32，使副喷嘴32s的孔轴倾斜的情况为例进行了说明，但蒸镀源3的结构并不仅限于此，例如也可如图6(b)所示地，在其它变形例中涉及的蒸镀源30b中，容置箱311的上表面形成为具有倾斜的斜面的凸状，在与基板S平行的容置箱311的内顶部设置主喷嘴321m，并在斜面上设置副喷嘴321s。或者，也可在比中央区域靠外的各侧，沿Y轴设置多个副喷嘴321s，且倾斜角度向Y轴方向外侧逐渐增大。

进而，在上述实施方式中，以玻璃基板作为被成膜物，以通过基板运送装置2以固定的速度运送玻璃基板并成膜的方式为例进行了说明，但真空蒸镀装置的结构并不仅限于此。例如，以片状的基材作为被成膜物，在驱动辊和卷绕辊之间以固定的速度移动基材并在基材的一面上成膜的装置也可适用本发明。再有，基板S和掩膜板4一体固定在真空室1内，蒸镀源上设置有具有公知结构的驱动装置，使蒸镀源相对于基板S进行相对移动并成膜的情况也适用本发明。即只要是使基板S和蒸镀源3相对地移动，就可使基板S和蒸镀源3中的任意一个移动或者双方都移动。进而，以在容置箱31中设置一列喷嘴的情况为例进行了说明，但也可设置多列。

附图标记说明

DM…真空蒸镀装置、1…真空室、2…基板运送装置(移动装置)、3…蒸镀源、31…容置箱、32…喷嘴、32m…主喷嘴、32s…副喷嘴、33，34…孔轴、4…掩膜板(掩膜材料)、S…基板(被成膜物)、NS…喷嘴前端和基板的距离、Vm…蒸镀物质、Wn…位于Y轴两端的喷嘴彼此之间的间隔、Ws…基板的宽度。

Claims (4)

1.一种真空蒸镀装置，具有：

蒸镀源，其配置在真空室内；

以及移动装置，其使被成膜物相对于该蒸镀源在真空室内的一个方向上进行相对移动；

还具有掩膜材料，其介于蒸镀源和被成膜物之间，限定被蒸镀源蒸发了的蒸镀物质对被成膜物的附着范围；

其特征在于：

以被成膜物相对于蒸镀源的相对移动方向作为X轴方向，以与X轴方向正交的被成膜物的宽度方向作为Y轴方向，蒸镀源具有容置蒸镀物质的容置箱，在该容置箱的与被成膜物相对的面上，升华或气化的蒸发物质的喷嘴以规定的间隔在Y轴方向上排列设置；

分别位于Y轴方向两端的喷嘴彼此间的间隔根据喷嘴的前端和被成膜物之间的距离设置为比被成膜物的宽度窄；

以位于容置箱的相对面的Y轴方向中央区域的各喷嘴作为主喷嘴，以位置比该中央区域更靠Y轴方向各侧的外侧的至少一个喷嘴作为副喷嘴，主喷嘴的喷嘴孔具有与被成膜物相交叉的孔轴，并且副喷嘴的喷嘴孔具有相对于主喷嘴的孔轴向Y轴方向外侧倾斜的孔轴。

2.根据权利要求1所述的真空蒸镀装置，其特征在于：

设置所述副喷嘴的喷嘴孔的孔径大于所述主喷嘴的喷嘴孔的孔径。

3.根据权利要求2所述的真空蒸镀装置，其特征在于：

在比所述Y轴方向中央区域更靠Y轴方向各侧的外侧处设置多个所述副喷嘴；

使副喷嘴的喷嘴孔的孔径朝向Y轴方向外侧逐渐增大。

4.根据权利要求1或3所述的真空蒸镀装置，其特征在于：

在比所述Y轴方向中央区域更靠Y轴方向各侧的外侧处设置多个所述副喷嘴；

使副喷嘴彼此的间隔比主喷嘴彼此的间隔窄。