CN112301313A - 喷嘴单元、坩埚、蒸发源以及蒸镀装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种喷嘴单元、坩埚、蒸发源以及蒸镀装置，其能够抑制液体状或固体状的蒸镀材料到达基板的蒸镀面。喷嘴单元设有具有喷嘴部(212)的喷嘴部件(210)，和设置在比喷嘴部件(210)更靠坩埚的容器本体的内部侧的位置的中板部件(220)，中板部件(220)具有供蒸镀材料通过的多个贯通孔(223c)，并且，从作为利用蒸镀材料蒸镀的蒸镀面上的任意位置的第一点，到达作为多个贯通孔(223c)内的任意位置的第二点的所有线段，被构成喷嘴单元(200)的多个部件中的至少任意一个部件遮挡。
Description
技术领域
本发明涉及用于进行真空蒸镀的喷嘴单元、坩埚、蒸发源及蒸镀装置。
背景技术
在真空蒸镀中，有时会产生坩埚内的蒸镀材料因漰沸等而以液体状或固体状的状态飞出到坩埚外的被称为飞溅的现象。这样，若液体或固体状的蒸镀材料到达作为蒸镀对象的基板，则成膜中的膜(金属膜、有机膜以及密封膜等)发生损坏，成为缺陷产品。因此，作为其对策，已知有在坩埚的容器本体的开口部设置中板的技术。参照图8对现有例的坩埚进行说明。图8是现有例的坩埚的概略结构图。
现有例的坩埚500具备容器本体510和设置在容器本体510的开口部的中板520。中板520为了使蒸发的蒸镀材料通过而设置有多个贯通孔521。根据这样构成的坩埚500，即使发生飞溅，也能够通过利用中板520对液体状或固体状的蒸镀材料进行遮挡来抑制该蒸镀材料到达基板。
然而，在上述的坩埚500中，在发生了飞溅时，也存在液体状或固体状的蒸镀材料S直线地通过贯通孔521(图中，参照箭头X)而到达基板的情况。另外，为了尽可能减少这种现象，有时减少贯通孔521的数量，或者减小贯通孔521的开口面积。然而，在这种方法中，内部的压力容易变得比中板520高，并且通常中板520容易冷却，因此导致蒸镀材料容易附着至中板520。在该情况下，有时在附着于贯通孔521的附近的蒸镀材料中产生飞溅，并朝向基板排出(图中，参照箭头Y)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1日本特开2011-21223号公报
发明内容
本发明要解决的课题
本发明的目的在于提供一种能够抑制液体状或固体状的蒸镀材料到达基板的蒸镀面的喷嘴单元、坩埚、蒸发源以及蒸镀装置。
用于解决课题的手段
本发明为了解决上述课题而采用了以下的方案。
即，本发明的喷嘴单元，安装在坩埚的容器本体的开口部，其特
征在于，
具有喷嘴部件和中板部件，
所述喷嘴部件具有排出蒸镀材料的喷嘴部；
所述中板部件设置在比所述喷嘴部件更靠所述容器本体的内部侧的位置，
所述中板部件具有供蒸镀材料通过的多个贯通孔，并且，
从作为利用所述蒸镀材料蒸镀的蒸镀面上的任意位置的第一点，到达作为所述多个贯通孔内的任意位置的第二点的所有线段，被构成喷嘴单元的多个部件中的至少任意一个部件遮挡。
另外，本发明的其他的喷嘴单元，安装在坩埚的容器本体的开口部，其特征在于，
具有喷嘴部件和中板部件，
所述喷嘴部件具有设置有排出蒸镀材料的排出口的喷嘴部；
所述中板部件设置在比所述喷嘴部件更靠所述容器本体的内部侧的位置，
所述中板部件具有供蒸镀材料通过的多个贯通孔，并且，
从作为所述排出口的前端面上的任意位置的第三点，到达作为所述多个贯通孔内的任意位置的第二点的所有线段，被构成喷嘴单元的多个部件中的至少任意一个部件遮挡。
另外，本发明的喷嘴单元，安装在坩埚的容器本体的开口部，其特征在于，
具有喷嘴部件和中板部件，
所述喷嘴部件具有排出蒸镀材料的喷嘴部；
所述中板部件设置在比所述喷嘴部件更靠所述容器本体的内部侧的位置，
所述中板部件具有凸形状部，并且，
在所述凸形状部的侧壁设有供蒸镀材料通过的多个贯通孔。
发明的效果
如上所述，根据本发明，可以抑制液体状或固体状的蒸镀材料到达基板的蒸镀面。
附图说明
图1是蒸镀装置的概略结构图。
图2是本发明的实施例的蒸发源的概略结构图。
图3是本发明的实施例的管嘴单元的概略结构图。
图4是表示本发明的实施例的喷嘴部件的图。
图5是表示本发明的实施例的连接部件的图。
图6是表示本发明的实施例的中板部件的图。
图7是表示本发明的变形例的喷嘴部件的图。
图8是现有例的坩埚的概略结构图。
具体实施方式
以下，参照附图，基于实施例示例性地详细说明用于实施本发明的方案。但是，该实施例所记载的构成部件的尺寸、材质、形状、其相对配置等只要没有特别限定的记载，就不表示将本发明的范围仅限定于此。
(实施例)
参照图1～图7对本发明的实施例的喷嘴单元、坩埚、蒸发源以及蒸镀装置进行说明。图1是蒸镀装置的概略结构图。图2是本发明的实施例的蒸发源的概略结构图，以截面表示蒸发源的概略结构。图3是本发明的实施例的喷嘴单元的概略结构图，以概略图表示了与基板之间的位置关系。图4是表示本发明的实施例的喷嘴部件的图。图4(a)是喷嘴部件的俯视图，图4(b)是图4(a)中的A-A剖视图。图5是表示本发明的实施例的连接部件的图。图5(a)是连接部件的俯视图，图5(b)是该图5(a)中的B-B剖视图。图6是表示本发明的实施例的中板部件的图。图6(a)是中板部件的俯视图，图6(b)是图6(a)中的C-C剖视图。图7是表示本发明的变形例的喷嘴部件的图。图7(a)是喷嘴部件的俯视图，图7(b)是图7(a)中的AX-AX剖视图。
＜蒸镀装置＞
参照图1对蒸镀装置1进行简单说明。蒸镀装置1具备通过真空泵30而构成为内部成为接近真空的状态(减压氛围)的腔室20、和配置于腔室20的内部的蒸发源10。蒸发源10发挥如下作用：通过加热要被蒸镀到基板40上的物质的材料(蒸镀材料)而使该材料蒸发或升华。通过将由该蒸发源10蒸发或升华的物质附着到设置在腔室20内部的基板40的蒸镀面(蒸发源10侧的表面)上，在基板40上形成薄膜。
＜蒸发源＞
参照图2对本实施例的蒸发源10的整体结构进行说明。蒸发源10具备：收容蒸镀在基板40上的物质的材料的坩埚10X，和以包围坩埚10X的方式设置并加热坩埚10X的加热体10Y。另外，有时也具备以包围加热体10Y的方式设置的、隔断热的隔热结构体(反射器)。加热坩埚10X的方式可采用各种结构。例如，在采用通电加热方式的情况下，加热体10Y相当于通电的电线。另外，在采用高频感应加热方式的情况下，加热体10Y相当于加热线圈。
而且，本实施例的坩埚10X具备容器本体100和安装在容器本体100的开口部的喷嘴单元200。容器本体100由收容蒸镀材料M的有底圆筒部110和设置在有底圆筒部110的上端的凸缘部111构成。该容器本体100由氮化硼(PBN)等材料构成。喷嘴单元200由喷嘴部件210、设置在比喷嘴部件210更靠容器本体100的内部侧的位置的中板部件220、以及设置在喷嘴部件210和中板部件220之间的连接部件230构成。这些喷嘴部件210、中板部件220以及连接部件230由Mo、Ta、W等高熔点的金属材料构成。
＜喷嘴单元＞
特别是，参照图3～图6对喷嘴单元200进行更详细的说明。如上所述，喷嘴单元200由喷嘴部件210、中板部件220和连接部件230构成。
喷嘴部件210具备圆筒部211、以从圆筒部211的下端朝向上方缩小直径的方式延伸的喷嘴部212、以及设置于圆筒部211的上端的凸缘部213。圆筒部211起到用于充分接受来自容器本体100的有底圆筒部110侧的热量的受热用的筒状部的作用。该圆筒部211沿着容器本体100的内周面(有底圆筒部110的内周面)设置。另外，圆筒部211的外径优选设定为比有底圆筒部110的内径小百分之几。例如，在圆筒部211的外径为60mm的情况下，有底圆筒部110的内径可以设定为61mm以上62mm以下。由此，能够维持受热功能，并且抑制圆筒部211与有底圆筒部110摩擦。另外，能够抑制由于热膨胀而导致两者紧贴、产生大的应力的情况。
喷嘴部212起到用于将蒸发或升华的蒸镀材料朝向基板40排出的作用。在该喷嘴部212的前端设置有排出蒸镀材料的排出口212a。如上所述，该喷嘴部212由以从圆筒部211的下端向上方缩小直径的方式延伸的锥形状的部分构成，并且喷嘴部212发挥作为将蒸镀材料朝向排出口212a引导的引导壁的功能。在该喷嘴部212的外周面侧，如上所述，设置有沿着容器本体100的内周面设置的作为受热用的筒状部的圆筒部211。另外，在图示的例子中，表示了喷嘴部212仅由锥形状的部分构成的情况，但本发明并不限定于这样的形状，例如，也可以如图7所示的变形例的喷嘴部件210X那样，在锥形状的部分的前端还设置圆筒状的部分212X。喷嘴部件210X与上述喷嘴部件210的结构的不同之处仅在于还设置有圆筒状的部分212X这一点。在图7中，对与喷嘴部件210相同的构成部分标注相同的附图标记，并省略其说明。
通过将如上所述构成的喷嘴部件210的凸缘部213载置在容器本体100的凸缘部111上，从而将喷嘴单元200安装在容器本体100的开口部。
中板部件220由圆筒部221、以与圆筒部221的上端连接的方式设置的平板部222、设置于平板部222的中央的凸形状部223构成。在本实施例中，凸形状部223向喷嘴部件210侧突出。该凸形状部223由圆锥台形状的部分构成。即，凸形状部223由前端侧的圆板状的顶板部223a和锥状的侧壁223b构成。在侧壁223b设置有供蒸镀材料通过的多个贯通孔223c。多个贯通孔223c的开口面积的总和设定为喷嘴部件210的排出口212a的开口面积以上。
在如上所述构成的喷嘴部件210和中板部件220之间，通过分别与这些喷嘴部件210和中板部件220接合，设置有连接喷嘴部件210和中板部件220的连接部件230。作为喷嘴部件210与连接部件230的接合方法、以及中板部件220与连接部件230的接合方法，能够采用铆接、焊接等各种方法。而且，连接部件230具备圆筒部231和设置于圆筒部231的前端的锥状部232。连接部件230的圆筒部231的内周面侧与中板部件220的圆筒部221的外周面侧接合。另外，连接部件230的锥状部232的外周面侧与喷嘴部件210的喷嘴部212的内周面侧接合。
在此，在连接部件230中，设置于中板部件220的外周面侧的圆筒部231与上述喷嘴部件210的圆筒部211同样，起到作为用于充分接受来自容器本体100的有底圆筒部110侧的热的受热用的筒状部的作用。该圆筒部231沿着容器本体100的内周面(有底圆筒部110的内周面)设置这一点以及圆筒部231的外径的尺寸设定，与喷嘴部件210的圆筒部211的情况相同。连接部件230的圆筒部231的上下长度优选设定为坩埚(容器本体100)的全长的4％以上(例如，在坩埚的全长为185mm的情况下为8mm左右)。圆筒部231的上下长度也取决于填充到坩埚中的蒸镀材料M的填充量(相对于坩埚的全长的填充比例)，但可以设为坩埚的全长的4％以上且28％以下。具体而言，从确保充分的材料填充量、喷嘴部件210的尺寸等的观点出发，圆筒部231的上下长度优选为坩埚的全长的4％以上且8％以下。由此，能够充分发挥受热功能，能够充分加热中板部件220。
在具备如上所述地构成的喷嘴单元200的蒸发源10设置于蒸镀装置1的状态下，对喷嘴单元200与设置于蒸镀装置1的基板40的位置关系进行说明。在图3中，概略地表示在蒸镀装置1中设置有蒸发源10和基板40的状态下，喷嘴单元200与基板40的位置关系。但是，为了方便，比例尺在图1～3中未统一。
在本实施例的蒸镀装置1中，通过了喷嘴单元200中的中板部件220的贯通孔223c的蒸镀材料不直线地到达基板40的蒸镀面。对这一点进行更详细的说明。
将利用蒸镀材料蒸镀的蒸镀面上的任意位置作为“第一点”。另外，“蒸镀面”相当于基板40的蒸发源10侧的表面。因此，“蒸镀面上的任意位置”相当于图3中的范围P上的任意位置(点)。另外，将中板部件220的多个贯通孔223c内的任意位置作为“第二点”。“贯通孔223c内的任意位置”例如相当于图3中的范围Q上的任意位置(点)。于是，在本实施例的蒸镀装置1中，从第1点到第2点的所有线段被构成喷嘴单元200的多个部件中的至少任意一个部件遮挡。例如，当关注图3中的贯通孔223cX时，“从第一点到第二点的所有线段”可以通过的区域对应于图中的区域R。从该图可知，从第一点至第二点的所有线段被喷嘴部件210、中板部件220以及连接部件230中的至少任意一个部件遮挡。
通过上述结构，在几何学上，通过了中板部件220的贯通孔223c的蒸镀材料不会直线地到达基板40。
＜本实施例的喷嘴单元、坩埚、蒸发源和蒸镀装置的优点＞
根据本实施例的喷嘴单元200、具备该喷嘴单元200的坩埚10X、蒸发源10以及蒸镀装置1，通过了喷嘴单元200中的中板部件220的贯通孔223c的蒸镀材料不会直线地到达基板40的蒸镀面。因此，即使在坩埚10X内产生飞溅，也能够抑制液体状或固体状的蒸镀材料到达基板40的蒸镀面。由此，能够抑制成膜中的膜破损。
另外，在本实施例中，设于中板部件220的多个贯通孔223c的开口面积的总和设定为喷嘴部件210的排出口212a的开口面积以上。因此，能够良好地进行蒸发粒子向排出口212a的移动(扩散)，能够抑制蒸发粒子在贯通孔223c附近停滞。由此，抑制了比中板部件220更靠内部侧的压力的上升。另外，由于凸形状部223向喷嘴部件210侧突出，因此能够进一步抑制比中板部件220更靠内部侧的压力升高。
另外，在本实施例中，喷嘴部件210的圆筒部211和连接部件230的圆筒部231起到作为用于充分接受来自有底圆筒部110侧的热的受热用的筒状部的作用。由此，能够抑制中板部件220冷却。特别地，通过将连接部件230的圆筒部231的上下长度设定为坩埚的全长的4％以上，能够充分抑制中板部件220的温度降低。
这样，能够抑制比中板部件220更靠内部侧的压力升高，并且能够抑制中板部件220的温度降低，结合上述情况，能够有效地抑制蒸镀材料附着于中板部件220。因此，还能够抑制在中板部件220的贯通孔223c附近产生飞溅。
(其他)
在蒸镀装置1中，优选构成为通过了喷嘴单元200中的中板部件220的贯通孔223c的蒸镀材料不会直线地通过排出口212a而飞出。关于这一点，参照图3进行更详细的说明。
将排出口212a的前端面上的任意位置作为“第三点”。“排出口212a的前端面上的任意位置”相当于图3中的范围PX上的任意位置(点)。于是，在图3所示的蒸镀装置1中，从第3点到第2点的所有线段被构成喷嘴单元200的多个部件中的至少任意一个部件遮挡。例如，当关注图3中的贯通孔223cY时，“从第三点到第二点的所有线段”可以通过的区域对应于图中的区域RX。从该图可知，从第三点到第二点的所有线段被中板部件220遮挡。
通过以上结构，在几何学上，通过了中板部件220的贯通孔223c的蒸镀材料不会直线地通过排出口212a而飞出。若采用这种结构，无论基板40的位置如何，通过了贯通孔223c的蒸镀材料都不会直线地到达基板40的蒸镀面。
在上述实施例中，表示了喷嘴单元200由喷嘴部件210、中板部件220和连接部件230构成的情况。这样由三个部件构成喷嘴单元200是基于制造方法上的理由。但是，如果利用各部件的材料等在制造方法上没有特别的问题，则不需要由三个部件构成喷嘴单元。例如，也能够通过将具有喷嘴部件210的主要构成部分和连接部件230的主要构成部分的部件作为一个部件，并将该部件与中板部件220连接而构成喷嘴单元200。当然，也可以由4个部件以上的部件构成喷嘴单元200。
在上述实施例中，表示了设置于中板部件220的凸形状部223向喷嘴部件210侧突出的情况的结构。但是，在本发明中，也可以包括凸形状部向与喷嘴部件侧相反的一侧突出的情况下的结构。在该情况下，虽然也可能发生比中板部件更靠内部侧的压力变高的情况，但通过适当设定设置于中板部件220的多个贯通孔223c的开口面积的总和与喷嘴部件210的排出口212a的开口面积的关系，也能够抑制比中板部件更靠内部侧的压力升高。
在此，伴随着飞溅的发生，成膜中的膜破损的问题在成膜材料为金属材料的情况下特别成为问题。因此，本实施例的喷嘴单元、坩埚、蒸发源和蒸镀装置在蒸镀材料为金属材料的情况下特别有用。但是，在其他材料的情况下，当然也具有效果。
在上述实施例中，已经说明了在几何学上通过了中板部件220的贯通孔223c的蒸镀材料不直线地到达基板40的情况下的结构。然而，只要采用在中板上设置凸形状部、在该凸形状部的侧壁上设置供蒸镀材料通过的多个贯通孔的结构，就能够获得可以抑制因发生飞溅而产生的液体状或固体状的蒸镀材料到达基板40的蒸镀面的效果。因此，即使在从上述第一点到第二点的所有线段中，一部分线段未被构成喷嘴单元200的部件遮挡的情况下，也能够获得一定程度的效果。
附图标记的说明
1 蒸镀装置
10 蒸发源
10X 坩埚
20 腔室
40 基板
100 容器本体
200 喷嘴单元
210、210X 喷嘴部件
211 圆筒部
212 喷嘴部
212a 排出口
220 中板部件
221 圆筒部
222 平板部
223 凸形状部
223a 顶板部
223b 侧壁
223c、223cX、223cY 贯通孔
230 连接部件
231 圆筒部
232 锥状部
Claims (13)
1.一种喷嘴单元，安装在坩埚的容器本体的开口部，其特征在于，
具有喷嘴部件和中板部件，
所述喷嘴部件具有排出蒸镀材料的喷嘴部；
所述中板部件设置在比所述喷嘴部件更靠所述容器本体的内部侧的位置，
所述中板部件具有供蒸镀材料通过的多个贯通孔，并且，
从作为利用所述蒸镀材料蒸镀的蒸镀面上的任意位置的第一点，到达作为所述多个贯通孔内的任意位置的第二点的所有线段，被构成喷嘴单元的多个部件中的至少任意一个部件遮挡。
2.一种喷嘴单元，安装在坩埚的容器本体的开口部，其特征在于，
具有喷嘴部件和中板部件，
所述喷嘴部件具有设置有排出蒸镀材料的排出口的喷嘴部；
所述中板部件设置在比所述喷嘴部件更靠所述容器本体的内部侧的位置，
所述中板部件具有供蒸镀材料通过的多个贯通孔，并且，
从作为所述排出口的前端面上的任意位置的第三点，到达作为所述多个贯通孔内的任意位置的第二点的所有线段，被构成喷嘴单元的多个部件中的至少任意一个部件遮挡。
3.如权利要求1或者2所述的喷嘴单元，其特征在于，
所述中板部件具有凸形状部，并且，
在所述凸形状部的侧壁上设置有所述多个贯通孔。
4.如权利要求3所述的喷嘴单元，其特征在于，所述凸形状部向所述喷嘴部件侧突出。
5.一种喷嘴单元，安装在坩埚的容器本体的开口部，其特征在于，
具有喷嘴部件和中板部件，
所述喷嘴部件具有排出蒸镀材料的喷嘴部；
所述中板部件设置在比所述喷嘴部件更靠所述容器本体的内部侧的位置，
所述中板部件具有凸形状部，并且，
在所述凸形状部的侧壁设有供蒸镀材料通过的多个贯通孔。
6.如权利要求5所述的喷嘴单元，其特征在于，上述凸形状部向上述喷嘴部件侧突出。
7.根据权利要求1、2、4、5或6所述的喷嘴单元，其特征在于，所述喷嘴部件具备朝向排出蒸镀材料的排出口引导该蒸镀材料的引导壁。
8.如权利要求1、2、4、5或6所述的喷嘴单元，其特征在于，所述多个贯通孔的开口面积的总和为所述喷嘴部件中的排出口的开口面积以上。
9.如权利要求1、2、4、5或6所述的喷嘴单元，其特征在于，在所述喷嘴部件上，在所述喷嘴部的外周面侧设有沿着所述容器本体的内周面设置的受热用的筒状部。
10.如权利要求1、2、4、5或6所述的喷嘴单元，其特征在于，
在所述喷嘴部件与中板部件之间设有通过分别与这些喷嘴部件和中板部件接合而将这些喷嘴部件和中板部件连接的连接部件，
在所述连接部件上，在所述中板部件的外周面侧设有沿着所述容器本体的内周面设置的受热用的筒状部。
11.一种坩埚，其特征在于，具备容器本体和安装于所述容器本体的开口部的权利要求1～10中任一项所述的喷嘴单元。
12.一种蒸发源，其特征在于，具备权利要求11所述的坩埚和加热所述坩埚的加热体。
13.一种蒸镀装置，其特征在于，具备：腔室，以及设置在所述腔室内且对设置在所述腔室内的基板的蒸镀面进行蒸镀的权利要求12所述的蒸发源。
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