CN202786404U

CN202786404U - 真空蒸镀装置

Info

Publication number: CN202786404U
Application number: CN 201220403488
Authority: CN
Inventors: 冈田利幸; 藤本惠美子; 大工博之
Original assignee: Hitachi Zosen Corp
Current assignee: Hitachi Zosen Corp
Priority date: 2012-08-15
Filing date: 2012-08-15
Publication date: 2013-03-13
Anticipated expiration: 2022-08-15

Abstract

本实用新型提供一种真空蒸镀装置，能缩短直到开始蒸发为止的时间，坩埚不会因局部加热而破损，能形成均匀的蒸镀膜。该真空蒸镀装置（1）包括：真空蒸镀用的坩埚（4），收容金属蒸镀材料（3）；以及加热装置（5），使坩埚（4）中收容的蒸镀材料（3）熔融并蒸发。坩埚（4）内部的中央部具有柱状的突出部（44），加热装置5具有从背面侧加热突出部（44）的主加热器（51），以及从外侧加热坩埚（4）的内周面（43）的副加热器（52），利用主加热器（51）蒸发的蒸镀材料（3）的量多于利用副加热器（52）蒸发的蒸镀材料（3）的量。

Description

真空蒸镀装置

技术领域

本实用新型涉及真空蒸镀装置。特别涉及使用金属蒸镀材料的真空蒸镀装置。

背景技术

作为以往的真空蒸镀装置的示例，专利文献1（日本专利公开公报特开平4-263064号）公开的真空蒸镀装置在底面中央部具有隆起部，该隆起部的内部具有空洞，而且在空洞的内部配置有加热装置。按照所述真空蒸镀装置，由于在中央部的隆起部附近温度最高，所以可以使蒸镀材料Al登上隆起部，可以提高熔融金属的蒸镀效率。

但是，由于这种以往的真空蒸镀装置仅具有加热隆起部的加热装置，所以使金属熔化并开始稳定蒸发需要花费时间，并且因长时间的加热使得只有隆起部的附近局部产生高温，可能会导致坩埚破损。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种能形成均匀的蒸镀膜的真空蒸镀装置。

本实用新型的真空蒸镀装置包括：真空蒸镀用的坩埚，收容金属蒸镀材料；以及加热装置，使所述坩埚中收容的蒸镀材料熔融并蒸发，所述坩埚内部的中央部具备柱状的突出部，所述加热装置包括：主加热器，从背面侧加热所述突出部；以及副加热器，从外侧加热所述坩埚的内周面，利用所述主加热器蒸发的蒸镀材料的量多于利用所述副加热器蒸发的蒸镀材料的量。

根据本实用新型的真空蒸镀装置，利用主加热器使蒸镀材料主动地向突出部浸润，可以使突出部成为主要的蒸镀源，而且利用副加热器维持蒸镀材料的液相状态。因此，利用加热装置的控制，能容易地控制蒸发量和蒸发方向，能够使金属蒸汽的放射分布稳定。所以，缩短了直到开始蒸发为止的时间，坩埚不会因局部加热而破损，能形成均匀的蒸镀膜。

附图说明

图1是表示第一实施方式的真空蒸镀装置的结构的图。

图2是表示图1所示的真空蒸镀装置的坩埚和加热装置的内部结构的图，（a）为上方立体图，（b）为下方立体图。

图3是表示图1所示的真空蒸镀装置的坩埚内部和加热装置的结构的图。

图4是表示第二实施方式的真空蒸镀装置的结构的图。

图5是表示图4所示的真空蒸镀装置的坩埚和盖体以及加热装置的内部结构的图，（a）为上方立体图，（b）为表示它们的内部结构的图。

图6是表示第一和第二实施方式的真空蒸镀装置的坩埚的突出部的变形例的图，（a）表示突出部的顶点与坩埚的开口部边缘一致的情况，（b）表示突出部的顶点低于坩埚的开口部边缘的情况。

附图标记说明

1、10 真空蒸镀装置

2 真空蒸镀室

3 蒸镀材料

31 第一蒸发方向

32 第二蒸发方向

33 第三蒸发方向

4 坩埚

41 开口部

41a 开口部的边缘

43 内周面

44 突出部

44a 突出部的顶部

45 突出部的背面

47 坩埚的外周面

5 加热装置

51 主加热器

52 副加热器

53a 主加热器的电阻发热元件

53b 副加热器的电阻发热元件

8 盖体

81 盖体的孔部

r1 开口部的内径

r2 盖体的孔部的内径

d 间隙

具体实施方式

以下分别说明本实用新型的第一实施方式、第二实施方式和变形例。

（第一实施方式）

使用图1～图3说明本实用新型的第一实施方式的真空蒸镀装置1。真空蒸镀装置1包括：进行蒸镀作业的真空蒸镀室2；收容金属蒸镀材料3的真空蒸镀用的坩埚4；以及使坩埚4中收容的蒸镀材料3熔融并蒸发的加热装置5。具体如图1所示，在真空蒸镀装置1中，基板6被水平保持在真空蒸镀室2内，上表面具有开口部41的竖长的坩埚4配置在真空蒸镀室2的外部，加热装置5配置在坩埚4的外部。加热装置5与电源装置7电连接。用加热装置5加热坩埚4，使蒸镀材料3从位于基板6下方的坩埚4蒸发并升华，从而在基板6上对蒸镀材料3进行蒸镀、制膜。

如图2和图3所示，坩埚4具有底面42和内周面43，呈竖长的圆筒形状，在坩埚4内部的中央部设有柱状的突出部44。利用所述结构，熔融的金属蒸镀材料3不但浸润在内周面43上还浸润在突出部44上。因此在蒸镀作业中，可以抑制蒸镀材料因浸润在内周面43上而流到坩埚4外部从而污染或损伤真空蒸镀装置1。此处，一般随着温度升高，液相状态的金属的液面的表面张力减弱，而浸润性变高。因此根据温度，有时浸润扩展到本实用新型的坩埚4的内周面43和突出部44这种非水平的表面上。在本实用新型中称该现象为“浸润”。

此外，在真空中，液相状态的金属通常以垂直于液面的方向为基准进行扩散。如图1中虚线箭头所示，本实施方式的蒸镀材料3的蒸发方向大体为三个方向。即，从收容在坩埚4内部的液相状态的蒸镀材料3的液面的第一蒸发方向31、从浸润在突出部44上的液面的第二蒸发方向32、以及从附着在内周面43上的蒸镀材料3的液面的第三蒸发方向33。其中，第一蒸发方向31的蒸发量依赖于收容的蒸镀材料3的量而变化、第三蒸发方向33的蒸发量依赖于附着的量和位置的高度而变化。由于蒸镀材料3的放射分布也随之改变，所以膜厚也变得不均匀。

因此，在本实用新型中，利用加热装置5的控制，通过使第二蒸发方向32的蒸发量最多，并尽可能减少第一和第三蒸发方向31、33的蒸发量，可以使蒸发量和放射方向稳定，并使放射的分布稳定。以下说明具体结构。

如图1所示，在本实施方式中，加热装置5包括：主加热器51，从背面侧加热突出部44；以及副加热器52，从外部加热坩埚4的内周面43。设置主加热器51用于使蒸镀材料3向突出部44主动地浸润，从而使突出部44成为主要的蒸镀源。此外，设置副加热器52用于维持蒸镀材料3的液相状态。

具体而言，加热装置5被控制成由主加热器51传导的热能大于由副加热器52传导的热能。各加热器产生的热能根据蒸镀材料3的熔点、沸点和升华点等特性而决定。即，主加热器51的热能被设定成使蒸镀材料3能维持沸点以上的温度。此外，副加热器52的热能被设定成使蒸镀材料3能维持熔点以上且小于沸点的温度。因此，利用主加热器51蒸发的蒸镀材料3的量多于利用副加热器52蒸发的蒸镀材料3的量。

按照所述结构，由于坩埚4的突出部44的表面上传导的热能使浸润的蒸镀材料3能被加热到沸点以上的温度，所以蒸镀材料3更多地蒸发，能够成为主要的蒸镀源。此外，由于坩埚4的内周面43上传导的热能使蒸镀材料3能被加热到熔点以上且小于沸点的温度，所以蒸镀材料3维持液相的状态。由此，可以控制蒸镀材料3的蒸发量和蒸发方向，使金属蒸汽的放射分布稳定。因此，能形成均匀的蒸镀膜。另外，有时从液相的蒸镀材料3的液面少许蒸发的蒸镀材料会作为液滴附着在坩埚4的内周面43上。但是，由于内周面43没有持续传导能加热到沸点以上温度的足够热能，所以抑制了该液滴的蒸发。

此外，按照所述结构，由于在内周面43上不易发生浸润，所以在蒸镀作业中，可以抑制蒸镀材料因浸润到内周面43上而流到坩埚4外部从而污染或损伤真空蒸镀装置1。

在本实施方式中，具体使用图1所示的电阻发热元件53a、53b作为加热装置5。即，通过从电源装置7对电阻发热元件53a、53b通电使其发热，加热装置5加热坩埚4，主要通过传导热来加热蒸镀材料3并使其蒸发。另外，坩埚4所使用的材料只要适当选择具有合适的密度和比热容的材料即可，密度和比热容能作为决定热传导率的要素。

本实用新型的加热装置5的热能控制采用公知的方法即可。由于本实施方式中加热装置5采用电阻发热元件53a、53b，所以控制电阻值和电流的大小，以使主加热器51的电阻发热元件53a的发热量大于副加热器52的电阻发热元件53b的发热量。具体如图2所示，主加热器51的电阻发热元件53a沿空间46的长轴方向螺旋状卷绕设置，且空间46由突出部44的背面45形成。副加热器52的电阻发热元件53b沿坩埚4的外周面47螺旋状卷绕设置。

如图2的（a）和图3所示，突出部44为沿铅直方向延伸的锥状体，并且具有顶部44a，所述顶部44a高于坩埚4的开口部41的边缘41a。根据所述结构，由于作为主要蒸镀源的顶部44a突出在高于边缘41a的位置上，所以第二蒸发方向32不易被坩埚4的内周面43遮挡，能向基板6高效蒸镀足够量的蒸镀材料3。此处如图3所示，本实用新型中顶部44a是指突出部44中具有最高的顶点44b且位置高于边缘41a的部分。但是，在突出部44存在多个最高点时，顶点44b表示全部的最高点。

如图2的（a）和图3所示，突出部44的顶部44a的前端形状为球形。更具体而言为半球形。按照该结构，例如与多面体形状的前端相比，由于呈半球形状，所以能够扩展从浸润的蒸镀材料3的液面的放射范围。因此，能更容易形成均匀的蒸镀膜。

（第二实施方式）

使用图4和图5说明本实用新型第二实施方式的真空蒸镀装置10。对于和第一实施方式的真空蒸镀装置1相同的结构，标注相同的附图标记并省略说明。

如图4所示，真空蒸镀装置10具有覆盖坩埚4的开口部41的盖体8。具体如图5所示，在坩埚4的开口部41上设置具有孔部81的盖体8，该孔部81的内径r2小于坩埚4的开口部41的内径r1。此外如图5所示，突出部44的顶部44a插通并突出于盖体8的孔部81，并且顶部44a与盖体8之间形成间隙d。按照所述结构，如图4所示，由于第一蒸发方向31和第三蒸发方向33被物理性遮挡，所以突出部44的顶部44a以及形成在其周围的与盖体8之间的间隙d构成蒸镀源，使放射分布更稳定，更容易形成均匀的蒸镀膜。

（变形例）

以下说明本实用新型的真空蒸镀装置1、10的变形例。

在真空蒸镀装置1、10中使用竖长的圆筒状的坩埚4，但不限于此。例如也可以采用盘状的坩埚4。

在真空蒸镀装置1、10中，将坩埚4设在真空蒸镀室2的外部，但不限于此。例如也可以将坩埚4设置在该真空蒸镀室2的内部。

在真空蒸镀装置1、10中，从增加来自第二蒸发方向32的蒸镀材料3的量的角度考虑，突出部44的顶点44b高于坩埚4的开口部41的边缘41a，但不限于此。即，突出部44的顶点44b相对于坩埚4的开口部41的边缘41a的高度，只要根据坩埚4的整体尺寸和坩埚4中收容的蒸镀材料3的量适当设定即可，没有特别限制。例如，突出部44的顶点44b可以如图6的（a）所示与边缘41a高度相同，也可以如图6的（b）所示低于边缘41a。

本实用新型中，坩埚4所使用的材料只要适当选择具有合适的密度和比热容的材料即可，密度和比热容作为能决定热传导率的要素。而且，坩埚4的突出部44所使用的材料也可以具有比坩埚4的内周面43所使用的材料更高的热传导率。

真空蒸镀装置1、10中，加热装置5采用了电阻发热元件53a、53b，但只要采用公知的技术即可，没有特别限定。例如，也可以使用感应线圈。

Claims

1.一种真空蒸镀装置，包括：真空蒸镀用的坩埚，收容金属蒸镀材料；以及加热装置，使所述坩埚中收容的蒸镀材料熔融并蒸发，所述真空蒸镀装置的特征在于，

所述坩埚内部的中央部具备柱状的突出部，

所述加热装置包括：主加热器，从背面侧加热所述突出部；以及副加热器，从外侧加热所述坩埚的内周面，

利用所述主加热器蒸发的蒸镀材料的量多于利用所述副加热器蒸发的蒸镀材料的量。

2.根据权利要求1所述的真空蒸镀装置，其特征在于，所述突出部为沿铅直方向延伸的锥状体，所述突出部的顶部高于所述坩埚的开口部的边缘。

3.根据权利要求1或2所述的真空蒸镀装置，其特征在于，所述突出部的顶部的前端形状为球形。

4.根据权利要求2所述的真空蒸镀装置，其特征在于，

在所述坩埚的开口部上设置具有孔部的盖体，所述孔部的内径小于所述坩埚的开口部的内径，

所述突出部的顶部插通并突出于所述盖体的孔部，且在所述顶部的插通部分处，在所述顶部和所述盖体之间形成有间隙。