JP2002332564A - 真空蒸着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 微細なマスクパターンの形成されたマスクを
用いて真空蒸着をできるようにした真空蒸着装置を提供
する。 【解決手段】 蒸着材料３を加熱蒸発することにより発
生する蒸着流を開口（開口部）２Ａａから放出する蒸着
源２Ａと、前記蒸着源２Ａの前記開口（開口部）２Ａａ
から放出する前記蒸着流の下流位置にある基板ホルダー
４Ａとを備え、前記基板ホルダー４Ａ上に、被蒸着用の
基板５と、前記基板５の一面上を被覆するための所定パ
ターンの開口部１６ｃを有するマスク１６とを順次積層
することにより、前記マスク１６の前記所定パターンの
前記開口部１６ｃに対応する前記基板５位置に、前記蒸
着材料３を真空蒸着することとした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、真空蒸着装置に係
わり、特に、微細なマスクパターンを有するマスクを用
いて、真空蒸着により基板上に選択的に薄膜を形成する
のに好適な真空蒸着装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、基板上に所定の材料からなる薄膜
を形成する方法の一つとして、真空蒸着方法は良く知ら
れている。とりわけ、蒸着物の直進性が比較的良好であ
るので、所定のマスクパターンを有するマスクを用い
て、これを基板に密着させて蒸着することにより、基板
上のマスクのない部分に、選択的に所定形状の薄膜を形
成することができる。

【０００３】特に、薄膜を所定のパターンにする際に一
般的となっているフォトリソグラフ法を適用することが
できない材料、例えば、有機材料やＭｇ等のイオン化傾
向の低い金属を用いて、所定パターンを有する薄膜を形
成する場合には、マスクを用いる真空蒸着方法が有効で
ある。

【０００４】以下、真空蒸着に用いる真空蒸着装置を説
明する。図６は従来例の真空蒸着装置を示す概略断面構
成図である。真空蒸着装置１０においては、ベース９上
に内部を外気と遮断して密閉できる真空槽１が取り付け
られていて、ベース９には、図示しない真空弁を介し
て、図示しない真空ポンプが取り付けられており、真空
槽１内を所定の真空度にし、その真空を保持できるよう
になっている。

【０００５】真空槽１内のベース１上には、例えば上方
が開口部２ａとなっている船形部２ｂを有する高融点の
導電性の材料から形成されるボート２が配置されてお
り、このボート２の内部すなわち船形部２ｂには、粉末
状又はバルク状の蒸着材料３が充填される。ボート２の
両端は、図示しない電流源に接続してあり、ボート２に
所定の電流を通電して、ジュール発熱により、ボード２
の船形部２ｂを十分高温にできるようになっている。ボ
ート２の開口部２ａは上方に向って開かれている。

【０００６】ボート２の上方には、支持柱１２によって
所定距離離れて、中央に開口部１１ａを有する支持台１
１が配置されている。基板セット２０は、基板ホルダー
４、基板５及びマスク６より構成される。基板ホルダー
４には、薄膜の形成されるべき基板５と、所定のマスク
パターンを有するマスク６が重ねて取り付けてある。マ
スク６は外周部６ｂと中央のマスク部６ａと開口部６ｃ
とからなり、開口部６ｃの形状は、基板５上に形成すべ
き薄膜の形状をしている。支持台１１上に、マスク６側
を下に向けて、基板セット２０が配置されている。

【０００７】この真空蒸着装置１０を用いる真空蒸着方
法は、以下のとおりである。大気圧とした真空槽１にお
いて、蒸着材料３が所定量充填されたボード２を所定の
位置に配置し、マスク６の取り付けられた基板５を基板
ホルダー４にセットした基板セット２０を支持台１１に
マスク６側を下方に向けて配置する。しかる後、真空槽
１内を所定の真空度に真空排気する。

【０００８】所定の真空度に達したら、真空槽１をこの
真空度に保持し、ボート２に通電開始し、ジュール発熱
によりボート２が高温になると共に蒸着材料３が加熱さ
れ、温度上昇と共に蒸着材料３の蒸発量は増大し、蒸着
材料３は上方（矢印ｅの方向）の基板５に向って蒸発
し、蒸着流となる。蒸着流のうち、マスク６の開口部６
ｃを通過したものが基板５に達し堆積される。堆積する
膜が所定の厚さに達したら、蒸発を遮断する。その後、
ボート２への通電を停止し、冷却のために所定の時間経
過後、真空槽１を大気圧にして、基板５を取り出して、
所定パターン形状をした蒸着材料３の薄膜の形成された
基板５を得る。以上が一般的な、マスクを用いた抵抗加
熱型真空蒸着方法である。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、蒸着薄膜パ
ターン形成用のマスク６は、一般的に、レーザー加工な
どで希望のパターンを形成したステンレスなどの金属板
からなる。蒸着時に、マスク６が変形して蒸発物が回り
こみを起さないようにするには、マスク６の平面サイズ
を例えば２インチ×２インチ程度とすると、マスク６の
厚さとしては１００μｍ程度必要である。したがって、
パターンの開口部６ｃの幅（パターン寸法ともいう）は
マスク６の厚さと同程度であるので、このマスク６の場
合は、パターン寸法は１００μｍ程度で限界となる。

【００１０】パターン寸法をより小さくするには、これ
に対応してマスク６の厚さを薄くする必要がある。しか
し、厚さの薄いマスク６を用いると、マスク６が変形す
る。図７は従来例の真空蒸着装置において、マスクの蒸
着時の状態を説明するための図である。

【００１１】すなわち、マスク６の厚さが薄いと、強度
が不足し、マスク６を基板５と共に基板ホルダー４に装
着した基板セット２０を、マスク６を下側にして、支持
台１１にセットすると、その状態で、マスク６が基板５
に対して垂れ下がってしまう。この状態で蒸着を行う
と、基板５とマスク部６ａの間隙に蒸着物が飛来し、マ
スクされるべき個所に薄膜が形成され、所望のパターン
を有する薄膜を基板５上に形成することができない。

【００１２】特に、マスク６の開口部６ｃの形状がスト
ライプ状であり、その幅がマスク部６ａの幅と同程度で
あり、それが多数配列しているパターンの場合は、垂れ
下がりがひどく使用に耐えない。したがって、微細パタ
ーンを有する薄膜を形成することは困難であるという課
題があった。

【００１３】そこで本発明は、上記課題を解決し、真空
蒸着装置において、微細なマスクパターンの形成された
マスクを用いて真空蒸着をできるようにした真空蒸着装
置を提供することを目的とするものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の手段として、本発明は、蒸着材料３を加熱蒸発するこ
とにより発生する蒸着流を開口（開口部）２Ａａ，２Ｂ
ａ，２Ｃａから放出する蒸着源２Ａ，２Ｂ，２Ｃと、前
記蒸着源２Ａ，２Ｂ，２Ｃの前記開口（開口部）２Ａ
ａ，２Ｂａ，２Ｃａから放出する前記蒸着流の下流位置
にある基板ホルダー４Ａ，４Ｂ，４Ｃとを備え、前記基
板ホルダー４Ａ，４Ｂ，４Ｃ上に、被蒸着用の基板５
と、前記基板５の一面上を被覆するための所定パターン
の開口部１６ｃを有するマスク１６とを順次積層するこ
とにより、前記マスク１６の前記所定パターンの前記開
口部１６ｃに対応する前記基板５位置に、前記蒸着材料
３を真空蒸着することを特徴とする真空蒸着装置１０
Ａ，１０Ｂ，１０ｃである。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につ
き、好ましい実施例により、図面を参照して説明する。
なお、参照符号に関しては、説明の簡便のため、従来例
における構成と同一の構成については、同一の参照符号
を付し、その説明を省略する。

【００１６】＜第1実施例＞図１は本発明の真空蒸着装
置の第１実施例を示す概略断面構成図である。図２は基
板ホルダーにマスク及び基板を配置した基板セットを示
す構成図である。図３は本発明に係わる真空蒸着装置に
おいて使用するマスクを示す平面図である。本発明の第
１実施例の真空蒸着装置１０Ａにおいては、ベース９上
に内部を外気と遮断して密閉できる真空槽１が取り付け
られていて、ベース９には、図示しない真空弁を介し
て、図示しない真空ポンプが取り付けられており、真空
槽１内を所定の真空度に到達、保持できるようになって
いる。

【００１７】真空槽１内のベース９上の中央には、基板
セット３０Ａが配置されている。基板セット３０Ａに
は、必要に応じて、図示しない基板加熱装置により、所
定温度に加熱保持できるようになっている。図２に示す
ように、基板セット３０Ａは、例えばステンレス材料か
らなる基板ホルダー４Ａ上に、基板５及びマスク１６が
所定の位置に重ねられて配置されたものより構成されて
いるが、必要によりずれ防止のために真空グリース８を
基板ホルダー４Ａ上に塗布した上で基板５を載せても良
い。マスク１６及び基板５は必要に応じて所定個所をボ
ルト７により固定される。

【００１８】図３に示すように、マスク１６は、例えば
厚さ１０μｍ、縦横それぞれ２５ｍｍの大きさであり、
マスク部１６ａ以外は、幅Ｗ１が１０μｍ、長さＬが２
０ｍｍである開口部１６ｃが２０μｍの間隔Ｗ２で約６
００本形成されているものを用いる。真空槽内の例えば
４００ｍｍ上方には、例えば、タングステン又はモリブ
デン等の高融点導電材料から形成されるボート２Ａが、
図示しない電極部に取り付け保持配置されており、電極
部は図示しない電流源に接続されており、これにより、
ボート２Ａに所定の電流を通電することができる。

【００１９】ボート２Ａの内部には、粉末状又はバルク
状の所定の蒸着材料３が容易に充填できるようになって
おり、蒸着材料３が充填される。ボート２Ａは例えば割
型構造をしており、蒸着材料が溶融しても保持すること
のできる下側に凹んだ材料保持部２Ａｂと、蒸着材料３
が蒸発して出てくる開口部２Ａａとから構成されてい
る。ボート２Ａの開口部２Ａａは下方に向って開かれて
おり、開口部２Ａａから蒸発する蒸発材料３は、下方矢
印ａの方向に蒸発し、基板５に達するように構成されて
いる。開口部２Ａａの形状は、概ね円状になっている。

【００２０】この真空蒸着装置１０Ａを用いる真空蒸着
方法は、以下のとおりである。大気中の真空槽１におい
て、蒸着材料３が所定量充填されたボード２Ａを真空槽
１内上方の所定の位置に配置し、マスク１６と基板５が
配置された基板ホルダー４Ａからなる基板セット３０A
をベース９上にセットする。マスク１６は基板５上に配
置されているので、開口部１６ｃが微細パターンから形
成されていても、自重による変形を生じることなくマス
ク１６は基板５に密着している。しかる後、真空槽１内
を所定の真空度に真空排気する。

【００２１】所定の真空度に達したら、真空槽１をこの
真空度に保持し、ボート２Ａに通電を開始し、ジュール
発熱によりボート２Ａが高温になると共に蒸着材料３が
加熱され、蒸着材料３は下方（矢印ａの方向）の基板５
に向って蒸発し、蒸着流となる。なお、矢印ｂは重力の
方向である。蒸着流（蒸発した蒸着材料３）のうち、マ
スク１６の開口部１６ｃを通過したものが基板５に達し
堆積される。堆積する膜が所定の厚さに達したら、ボー
ト２Ａへの通電を停止し、冷却のために所定の時間経過
後、真空槽１を大気圧にして、基板セット３０Ａを取り
出して、所定パターン形状をした蒸着材料の薄膜の形成
された基板５を得る。

【００２２】基板５上に形成する薄膜パターン形成用の
マスク１６は重力により、直下の基板５の方向に力を受
けているので、パターン形成用のマスク１６は厚さが如
何に薄くても、基板５上に密着しており、蒸着時におけ
る蒸着物の回りこみを防止できて、微細なパターンの薄
膜を形成することができる。

【００２３】＜第２実施例＞図４は本発明の真空蒸着装
置の第２実施例を示す概略断面構成図である。第２実施
例の真空蒸着装置１０Ｂは、第１実施例の真空蒸着装置
１０Ａにおいて、基板セット３０Ａに代えて基板セット
３０Ｂとし、ボート２Ａに代えてボート２Ｂとした以外
は、第１実施例の真空蒸着装置１０Ａと同様である。基
板セット３０Ｂは、基板ホルダー４Ｂと、基板ホルダー
４Ｂ上に重ねて配置された基板５及びマスク１６より構
成される。基板セット３０Ｂは、マスク１６の面がベー
ス９に所定の角度で傾斜するように、図示しない支持具
でベース９に配置されている。

【００２４】ボート２Ｂは、真空槽１の上方の中心より
ずれた位置に開口部２Ｂａがくるように、かつ、開口部
２Ｂａから、蒸着材料が斜め下方（矢印ｃの方向）に蒸
発して、基板５にマスク１６を通して垂直に入射するよ
うに配置されている。なお、矢印ｂは重力の方向であ
る。タングステン又はモリブデン等の高融点導電材料か
ら形成されるボート２Ｂが、図示しない電極部に取り付
け保持配置されており、電極部は図示しない電流源に接
続されており、これにより、ボート２Ｂに所定の電流を
通電することができる。

【００２５】ボート２Ｂの内部には、粉末状又はバルク
状の所定の蒸着材料３が容易に充填できるようになって
おり、蒸着材料３が充填される。ボート２Ｂは例えば割
型構造をしており、蒸着材料が溶融しても保持すること
のできる下側に凹んだ材料保持部２Ｂｂと蒸着材料３が
蒸発して蒸着流となって出てくる開口部２Ｂａとから構
成されている。

【００２６】第２実施例の真空蒸着装置１０Ｂにおいて
は、パターン形成用のマスク１６は重力により、直下の
基板５の方向に力を受けて、パターン形成用のマスク１
６がどんなに薄くても基板５上に密着しているので、第
１実施例と同様の手順で蒸着する場合に、マスク１６に
おける蒸着物の回りこみを防止できて、微細パターンの
薄膜を第１実施例と同様に形成できる。

【００２７】＜第３実施例＞図５は本発明の真空蒸着装
置の第３実施例を示す概略断面構成図である。第３実施
例の真空蒸着装置１０Ｃは、第１実施例の真空蒸着装置
１０Ａにおいて、基板セット３０Ａに代えて基板セット
３０Ｃとし、ボート２Ａに代えてボート２Ｃとした以外
は、第１実施例の真空蒸着装置１０Ａと同様である。基
板セット３０Ｃは、基板ホルダー４Ｃと、基板ホルダー
４Ｃ上に重ねて配置された基板５及びマスク１６より構
成される。基板セット３０Ｃは、マスク１６の面がベー
ス９に対し直交するように、真空槽１の側面に図示しな
い支持具でベース９に配置されている。

【００２８】ボート２Ｃは、真空槽１の側面に、基板セ
ット３０Ｃに対向して配置されている。開口部２Ｃａは
基板セット３０Ｃに向って開かれており、かつ、開口部
２Ｃａから、蒸着材料が水平（矢印ｄ方向）に蒸発し
て、基板５にマスク１６を通して垂直に入射するように
配置されている。なお、矢印ｂは重力の方向である。タ
ングステン又はモリブデン等の高融点導電材料から形成
されるボート２Ｃが、図示しない電極部に取り付け保持
配置されており、電極部は図示しない電流源に接続され
ており、これにより、ボート２Ｃに所定の電流を通電す
ることができる。

【００２９】ボート２Ｃの内部には、粉末状又はバルク
状の所定の蒸着材料３が容易に充填できるようになって
おり、蒸着材料３が充填される。ボート２Ｃは例えば割
型構造をしており、蒸着材料が溶融しても保持すること
のできる下側に凹んだ材料保持部２Ｃｂと蒸着材料３が
蒸発して蒸着流となって出てくる開口部２Ｃａとから構
成されている。

【００３０】第３実施例の真空蒸着装置１０Ｃにおいて
は、パターン形成用のマスク１６は、直下の基板５の方
向には全く力を受けないから、パターン形成用のマスク
１６がどんなに薄くても基板５上に密着しているので、
第１実施例と同様の手順で蒸着する場合に、マスク１６
における蒸着物の回りこみを防止できて、微細パターン
の薄膜を第１実施例と同様に形成できる。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の真空蒸着
装置は、蒸着材料を加熱蒸発することにより発生する蒸
着流を開口から放出する蒸着源と、前記蒸着源の前記開
口から放出する前記蒸着流の下流位置にある基板ホルダ
ーとを備え、前記基板ホルダー上に、被蒸着用の基板
と、前記基板の一面上を被覆するための所定パターンの
開口部を有するマスクとを順次積層することにより、前
記マスクの前記所定パターンの前記開口部に対応する前
記基板位置に、前記蒸着材料を真空蒸着することによ
り、微細なマスクパターンの形成されたマスクを用いて
真空蒸着をできるようにした真空蒸着装置を提供するこ
とができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の真空蒸着装置の第１実施例を示す概略
断面構成図である。

【図２】基板ホルダーにマスク及び基板を配置した基板
セットを示す構成図である。

【図３】本発明に係わる真空蒸着装置において使用する
マスクを示す平面図である。

【図４】本発明の真空蒸着装置の第２実施例を示す概略
断面構成図である。

【図５】本発明の真空蒸着装置の第３実施例を示す概略
断面構成図である。

【図６】従来例の真空蒸着装置を示す概略断面構成図で
ある。

【図７】従来例の真空蒸着装置において、マスクの蒸着
時の状態を説明するための図である。

【符号の説明】

１…真空槽、２，２Ａ，２Ｂ，２Ｃ…ボート、２ａ，２
Ａａ，２Ｂａ，２Ｃａ…開口部、２ｂ…船形部、２Ａ
ｂ，２Ｂｂ，２Ｃｂ…材料保持部、３…蒸着材料、４，
４Ａ，４Ｂ，４Ｃ…基板ホルダー、５…基板、６…蒸着
用マスク、６ａ…マスク部、６ｂ…外周部、６ｃ…開口
部、７…ボルト、８…真空グリース、９…ベース、１
０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ…真空蒸着装置、１１…支
持台、１１ａ…開口部、１２…支持柱、１６…マスク、
１６ａ…マスク部、１６ｂ…外周部、１６ｃ…開口部、
２０…基板セット、３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ…基板セッ
ト。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】蒸着材料を加熱蒸発することにより発生す
   る蒸着流を開口から放出する蒸着源と、 前記蒸着源の前記開口から放出する前記蒸着流の下流位
   置にある基板ホルダとを備え、 前記基板ホルダー上に、被蒸着用の基板と、前記基板の
   一面上を被覆するための所定パターンの開口部を有する
   マスクとを順次積層することにより、前記マスクの前記
   所定パターンの前記開口部に対応する前記基板位置に、
   前記蒸着材料を真空蒸着することを特徴とする真空蒸着
   装置。