CN114381693A - 真空蒸镀装置用的蒸镀源 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可尽量抑制蒸镀中被处理基板和掩模板的温度上升的真空蒸镀装置用的蒸镀源。配置在真空室内用于对被处理基板进行蒸镀的真空蒸镀装置用的蒸镀源(DS)，其具有填充蒸镀材料(Vm)的容器(41)和加热该容器内的蒸镀材料的加热装置(43)，容器具有排放部(44)，其可排放通过加热而在该容器内气化或升华了的蒸镀材料，在由于伴随由加热装置进行的蒸镀材料的加热而被加热，所以对被处理基板辐射热线的容器部分(41a，44a，44b)上，设置比该容器的母材辐射率低的低辐射率层(Le)。

Description

真空蒸镀装置用的蒸镀源

技术领域

本发明涉及一种配置在真空室内用于对被处理基板进行蒸镀的真空蒸镀装置用的蒸镀源，更具体而言，涉及一种设置为抑制在蒸镀中的被处理基板和掩模板温度上升的蒸镀源。

背景技术

具有这种蒸镀源的真空蒸镀装置是已知的，例如专利文献1。其中，蒸镀源配置在真空室的底部，蒸镀源具有填充蒸镀材料的容器和加热该容器内的蒸镀材料的加热装置。在容器的上表面，多个排放喷嘴(排放部)留出规定间隔地排列设置在一个方向上，所述排放喷嘴可排放气化或升华的蒸镀材料。并且，在真空气氛的真空室内，加热容器内的蒸镀材料并使其升华或气化，使升华或气化的蒸镀材料按规定的余弦定理从各排放喷嘴排放，附着、堆积到相对于蒸镀源进行相对移动的被处理基板上蒸镀(成膜)规定的薄膜。此时，在容器上表面的周围或各排放喷嘴的周围，通常配置有护套加热器等加热装置，通过也加热排放喷嘴尽量防止蒸镀时的喷嘴堵塞。再有，以往已知的是，在蒸镀时，通过在蒸镀源和被处理基板之间插入限制蒸镀物质对该被处理基板的附着范围的掩模板(即以规定的掩模图案形成了多个贯通板厚度方向的开口的部件)，以规定的成膜图案在被处理基板上进行蒸镀。

此处，在容器和排放喷嘴加热时，存在被处理基板和掩模板也被热线的辐射加热，使被处理基板和掩模板发生热膨胀的情况。此时，如果热膨胀量产生差值，则(各开口相对于被处理基板错位)会引发不能按规定的成膜图案而精度良好地进行蒸镀的问题。因此，本申请的发明人提出与容器的上表面相对配置隔热板，其上开设通孔，排放喷嘴穿过该通孔，使得只有排放喷嘴成为热源，从而在蒸镀过程中，抑制被处理基板和掩模板被加热(例如参照专利文献2)。

再有，近年来，要蒸镀在被处理基板上的成膜图案的微型化进一步提高，相应地，掩模板上形成的开口的宽度也进一步变窄(开口宽度在几μm以下)。此时，当掩模板被热线的辐射加热时，存在掩模板上形成的各开口歪斜的情况，如此要高精度(换言之，没有所谓的掩模模糊)地进行蒸镀可能无法实现。为此，如何在蒸镀时抑制被处理基板和掩模板温度上升就成了重要的技术问题。

现有技术文献

专利文献

【专利文献1】日本专利公开2014-77193号公报

【专利文献2】日本专利公开2019-167593号公报

发明内容

发明要解决的技术问题

鉴于以上内容，本发明的技术问题是提供一种可尽量抑制蒸镀中的被处理基板和掩模板温度上升的真空蒸镀装置用的蒸镀源。

解决技术问题的手段

为解决上述技术问题，配置在真空室内用于对被处理基板进行蒸镀的本发明的真空蒸镀装置用的蒸镀源，其特征在于：具有填充蒸镀材料的容器和加热该容器内的蒸镀材料的加热装置，容器具有排放部，其可排放通过加热而在该容器内气化或升华了的蒸镀材料，在因为伴随通过加热装置进行的蒸镀材料的加热而被加热，所以对被处理基板辐射热线的容器部分上，设置比该容器的母材辐射率低的低辐射率层。在本发明中，所述排放部采用突出设置在与所述被处理基板相对的所述容器的上表面的排放喷嘴构成，当具有加热该排放喷嘴的另一加热装置时，所述容器部分为排放喷嘴的内表面，可采用在排放喷嘴的内表面上设置低辐射率层的结构。

此处，本申请的发明人经过不断研究发现，即使设置成与上述容器的上表面相对地配置隔热板，在隔热板上开设通孔，排放喷嘴穿过该通孔，只有排放喷嘴为热源，但对于被处理基板和掩模板被加热，特别是来自排放喷嘴的内表面和外表面的热辐射的影响也是不能无视的。因此，在本发明中，通过采用下述结构，即在主要对被处理基板辐射热线的排放喷嘴的内表面和外表面、容器的上表面等容器部分上设置低辐射率层，减少朝向被处理基板和掩模板的热线的放热量的结构，可尽量抑制蒸镀中被处理基板和掩模板的温度上升。此时，所述低辐射率层可采用在该容器部分的表面上直接成膜的金膜构成。由此，金膜耐热性优良，且与蒸镀材料的反应性差，因此可得到耐久性优良的低辐射率层。另一方面，所述低辐射率层也可通过将所述容器的表面加工到规定范围内的表面粗糙度来构成。由此，使用与容器、排放喷嘴相同的母材(金属)，可使只有辐射热线的容器部分的表面的辐射率更低。

附图说明

图1(a)是说明具有本发明的实施方式的蒸镀源的真空蒸镀装置的剖视了局部的局部立体图，(b)是从正面侧观察真空蒸镀装置的局部剖视图。

图2是本实施方式的蒸镀源的放大剖视图。

图3是示出蒸镀源的隔热板的温度分布的图。

图4是示出蒸镀源的变形例的隔热板的温度分布的图。

具体实施方式

下面参照附图，以采用具有矩形轮廓的规定厚度的玻璃基板(下称“基板Sw”)作为被处理基板，对基板Sw的单面通过真空蒸镀法蒸镀(成膜)规定的薄膜的情况为例，说明本发明的真空蒸镀装置用的蒸镀源的实施方式。其中“上”、“下”等表示方向的术语以图1为基准进行说明。

参照图1(a)和(b)，Dm是具有本实施方式的蒸镀源DS的真空蒸镀装置。真空蒸镀装置Dm具有真空室1，虽未特别图示说明，但在真空室1上经排气管连接真空泵，可真空排气到规定压力(真空度)并保持。再有，真空室1的上部设置有基板输送装置2。基板输送装置2具有运输器21，其以作为成膜面的下表面开放的状态保持基板Sw，通过图外的驱动装置使运输器21进而使基板Sw以规定速度在真空室1内的一个方向上移动。由于可使用公知装置作为基板输送装置2，故省略更多的说明。再有，下面的说明以基板Sw相对于蒸镀源DS的相对移动方向为X轴方向，以与X轴方向正交的基板Sw的宽度方向为Y轴方向。

在基板输送装置2输送的基板Sw和后面提到的蒸镀源DS之间设置有板状的掩模板3。掩模板3采用殷钢、铝、氧化铝或不锈钢等金属材质的或者聚酰亚胺等树脂材质的薄板构成，以规定的掩模图案形成有多个贯通板厚度方向的开口31(由此，蒸镀时，通过在没有开口31的位置上限制蒸镀材料Vm向基板Sw的附着，按与掩模图案对应的成膜图案在基板Sw上蒸镀规定的薄膜)。掩模板3虽然与基板Sw一体安装并与基板Sw一同由基板输送装置2输送，但也可预先固定配置在真空室1中。并且，在真空室1的底面上与输送的基板Sw相对地设置有蒸镀源DS。

再参照图2，蒸镀源DS具有收纳蒸镀材料Vm的金属材质的容器41。金属材质的坩埚42容纳在容器41内，在坩埚42内填充蒸镀材料Vm。在坩埚42和容器41之间，以覆盖坩埚42的整个外壁面的方式设置作为加热装置的护套加热器43，经坩埚42可将蒸镀材料Vm加热到气化温度或升华温度。作为蒸镀材料Vm，根据要在基板Sw上形成的薄膜而适当选择金属材料或有机材料，使用颗粒状或片状的材料。在容器41的上表面(与基板Sw相对的面)41a上，在Y轴方向上以规定间隔排列设置有多个(本实施方式中是8个)作为排放部的排放喷嘴44。

在各排放喷嘴44周围设置有作为另一加热装置的护套加热器45。并且，通过护套加热器43加热到气化温度或升华温度，在容器41内气化或升华了的蒸镀材料Vm按规定的余弦定理从各排放喷嘴排44放出去。此时，通过用护套加热器45分别加热各排放喷嘴44，可防止气化或升华了的蒸镀材料Vm再次附着并冷凝或凝固在排放喷嘴44的内表面44a上。此外，排放喷嘴44的个数、各排放喷嘴44的喷嘴直径、从上表面41a到排放喷嘴44的顶端的高度例如可考虑在基板Sw上蒸镀时Y轴方向的薄膜厚度分布而适当设置。

再有，在容器41的上表面41a上，经棱柱状的支撑架5a相对配置有覆盖整个上表面41a的隔热板5。隔热板5是高耐热性材料例如不锈钢材质的。在隔热板5上开设贯通其板厚度方向的通孔51a，其分别允许各排放喷嘴44穿过，在隔热板5安装在容器41的上表面41a上的状态下，各排放喷嘴44的顶端部从隔热板5的上表面略微突出。再有，在容器41的上表面41a和隔热板5的下表面之间的空间中，在上下方向上留出间隔地设置有两块反射板61、62，可对从容器41上表面41a辐射的热线进行反射，从而防止隔热板5被加热。此时，也可在隔热板5下方配置冷却装置，将隔热板5维持在规定温度以下。此外，在本实施方式中，以具有隔热板5和反射板61、62的装置为例进行了说明，但隔热板5、反射板61、62本身也都可省略。

在通过上述真空蒸镀装置Dm在基板Sw的下表面上蒸镀规定的薄膜时，在真空室1内的大气气氛中给坩埚42里填充蒸镀材料Vm后，通过图外的真空泵真空排气到规定压力。接着，当启动护套加热器43加热蒸镀材料Vm时，蒸镀材料Vm气化或升华，在容器41内形成气化气氛或升华气氛，通过与真空室1内的压力差按规定的余弦定理从各排放喷嘴44排放出气化或升华了的蒸镀材料Vm。与之配合，通过基板输送装置2在X轴方向上输送基板Sw。由此，在相对于容器41在X轴方向上相对移动的基板Sw的下表面，附着、堆积按规定的余弦定理从各排放喷嘴44排放出的气化或升华了的蒸镀材料Vm，从而蒸镀(成膜)规定的有机膜。此时，由于通过护套加热器45分别加热各排放喷嘴44，因此特别是需要尽量使基板Sw和掩模板3不被来自排放喷嘴44的内表面44a和外表面44b的辐射热所加热。

在本实施方式中，在排放喷嘴44的内表面44a和外表面44b整体以及在容器41的整个上表面41a上设置比容器41的母材(金属)辐射率低的低辐射率层Le(图2参照)。作为低辐射率层Le，可使用例如从Au、Cu、TiN等中选择的金属或金属化合物的薄膜(薄膜厚度例如1～20μm)，更优选使用直接成膜的金膜。金膜由于耐热性优良，与蒸镀材料Vm的反应性差，因此可得到耐久性优良的低辐射率层Le。作为低辐射率层Le的成膜方法，可使用电镀法、真空蒸镀法或溅射法等物理的成膜法或CVD法等。另一方面，作为低辐射率层Le，也可将排放喷嘴44的内表面44a和外表面44b、容器41的上表面41a的表面加工(剖光)到规定范围内的表面粗糙度(例如Ra为3μm以下)而构成。此时，使用与容器41、排放喷嘴44相同的母材(金属)，可仅使辐射热线的容器部分的表面的辐射率更低。作为表面粗糙度的加工方法，可使用电解剖光法或化学剖光法等剖光方法或切削加工等。

采用上述实施方式，通过作为对基板Sw辐射热线的容器部分在排放喷嘴44的内表面44a、外表面44b以及容器41的上表面41a整体上设置低辐射率层Le，朝向基板Sw和掩模板3的热线的放热量减少，可尽量抑制蒸镀中基板Sw和掩模板3温度上升。

为了确认上述效果，使用上述真空蒸镀装置Dm进行接下来的评估。即作为蒸镀物质Vm将Alq₃：三(8-羟基喹啉)铝填充到坩埚42中，将真空室1内真空排气到规定压力(10^{- 5}Pa)后，通过护套加热器43、45升温到蒸镀温度(约400℃)，通过模拟评估隔热板5的温度分布。此时，形成了排放喷嘴44的容器41设置为钛材质的，将只实施了使用规定粒径的粒子的等离子体处理的产品作为以往产品，在该以往产品的排放喷嘴44的内表面44a、外表面44b以及容器41的上表面41a整体上设置低辐射率层Le，将以150nm的薄膜厚度通过物理的成膜法预先形成有金膜的产品作为发明产品1，将以20nm的薄膜厚度通过物理的成膜法预先形成有TiN膜的产品作为发明产品2。

图3示出隔热板5的与基板Sw相对的面的温度分布。由此，在以往产品中，如图3(c)所示，确认了排放喷嘴44所在的沿隔热板5的长度方向的中央区域呈比较高的温度(中点的温度是94℃)，与其外周边部之间产生了40℃以上的温度差。像这样的中央区域和外周边部之间的温度差是由于从排放喷嘴44本身辐射出的热线的放热量大而产生的。相反，确认了在发明产品1中，如图3(a)所示，确认了中点的温度是57℃，表面温度比以往产品低40℃左右，而且也可缩小沿隔热板5的长度方向的中央区域和其外周边部之间的温度差。同样地确认了，在发明产品2中，如图3(b)所示，确认了中点的温度是69℃，表面温度比以往产品低25℃左右，同样地，也可缩小沿隔热板5的长度方向的中央区域和其外周边部之间的温度差。即示出了在发明产品1和发明产品2中，从排放喷嘴44本身辐射出的热线的放热量小。根据这些结果，判断出通过作为对基板Sw辐射热线的容器部分在排放喷嘴44的内表面44a、外表面44b以及容器41的上表面41a整体上设置低辐射率层Le，朝向基板Sw和掩模板3的热线的放热量减少，可尽量抑制蒸镀中的基板Sw和掩模板3的温度上升。

接着，对以往产品的排放喷嘴44的内表面44a、外表面44b以及容器41的上表面41a采用电解剖光法将其表面加工到表面粗糙度Ra为3μm以下，以得到的产品作为发明产品3，在与上述相同条件下进行另一实验。图4示出包括排放喷嘴44的隔热板5的与基板Sw相对的面的温度分布。由此，确认了中点的温度是76℃，表面温度比以往产品低20℃左右，而且，沿隔热板5的长度方向的中央区域和其外周边部之间的温度差也可比以往产品小。即示出在发明产品3中，和上述发明产品1及发明产品2同样地，排放喷嘴44本身辐射出的热线的放热量小。根据这些结果判断出，通过对排放喷嘴44的内表面44a、外表面44b和容器41的上表面41a采用电解剖光法将其表面加工到表面粗糙度Ra为3μm以下，朝向基板Sw和掩模板3的热线的放热量减少，可尽量抑制蒸镀中的基板Sw和掩模板3的温度上升。

以上对本发明的实施方式进行了说明，但只要不脱离本发明的技术思想的范围，可进行各种变形。在上述实施方式中，以作为对基板Sw辐射热线的容器部分，在排放喷嘴44的内表面44a和外表面44b整体、以及容器41整个上表面41a上设置低辐射率层Le为例进行了说明，但对基板Sw辐射热线的容器部分不限定于这些，也可只在排放喷嘴44的内表面44a、外表面44b、容器41的上表面41a的各部分或各部分的一部分上设置低辐射率层Le。再有，当具有隔热板5和反射板61、62时，作为对基板Sw辐射热线的容器部分，也可在隔热板5和反射板61、62的上表面上设置低辐射率层Le。

附图标记说明

Dm.真空蒸镀装置、DS.蒸镀源、Le.低辐射率层、Sw.基板(被处理基板)、Vm.蒸镀材料、1.真空室、41.容器、41a.容器的上表面(对被处理基板辐射热线的容器部分)、43.护套加热器(加热装置)、44.排放喷嘴(排放部)、44a.排放喷嘴的内表面(对被处理基板辐射热线的容器部分)、44b.排放喷嘴的外表面(对被处理基板辐射热线的容器部分)、45.护套加热器(另一加热装置)。

Claims (4)

1.一种真空蒸镀装置用的蒸镀源，其配置在真空室内用于对被处理基板进行蒸镀，所述蒸镀源的特征在于：

具有填充蒸镀材料的容器和加热该容器内的蒸镀材料的加热装置，容器具有排放部，其可排放通过加热而在该容器内气化或升华了的蒸镀材料；，

在因为伴随由加热装置进行的蒸镀材料的加热而被加热，所以对被处理基板辐射热线的容器部分上，设置比该容器的母材辐射率低的低辐射率层。

2.根据权利要求1所述的真空蒸镀装置用的蒸镀源，其特征在于：

所述排放部采用突出设置在与所述被处理基板相对的所述容器的上表面上的排放喷嘴构成，具有加热该排放喷嘴的另一加热装置；

所述容器部分为排放喷嘴的内表面，在排放喷嘴的内表面上设置低辐射率层。

3.根据权利要求1或2所述的真空蒸镀装置用的蒸镀源，其特征在于：

所述低辐射率层采用在该容器部分的表面上直接成膜的金膜构成。

4.根据权利要求1或2所述的真空蒸镀装置用的蒸镀源，其特征在于：

所述低辐射率层通过将所述容器的表面加工到规定范围内的表面粗糙度来构成。

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