JP2005060788A - 成膜用蒸発源 - Google Patents

Abstract

【課題】 従来のこの種の成膜用蒸発源においては、迅速な蒸気放出の停止、再開が行えなかったので、異なる物質による純度の高い膜の積層が要求されたときなどには、それぞれの膜を別工程で行わなければ成らず手間が係りコストアップする問題を生じていた。
【解決手段】 本発明により、蒸発室２と、その上方に側面が蛇腹５で形成され中間室天井板４との間隔を自在とされた中間室６と、中間室の上方には放出室８が設けられ、蒸発室天井板２ａには傘部３ａを上方として茸弁３が固定され、中間室天井板には傘部と嵌合を行うシール面４ａが形成されており、蒸発室天井板を上方に移動させることで中間室と放出室との連通が行われ、下方に移動させることで連通の閉止が行われる成膜用蒸発源１とすることで、蒸気放出の迅速な停止と再開が行えるものとして課題を解決する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、クヌーセン・セルなどと称され、蒸発室が上方に小穴が設けられた密閉空間状に形成されており、内部に保持された成膜材料を加熱、蒸発させることで、前記小穴から噴出する成膜材料の蒸気を基板に当てて成膜を行うための蒸発源の構成に関するものである。

基板（基材）上に成膜を行い製品を得る場合、例えば、金属色を有する粘着テープなどのように成膜材料が１種類で良い場合には、真空チャンバー内に１つの成膜用蒸発源を設置しておき、例えば巻き取り可能とした基材を送り出しながら連続的に成膜を行えば良く、成膜を行う上で困難な問題点は生じない。

また、複数の成膜材料、例えば２種類が混合された膜を基板上に成膜する場合には、真空チャンバー内に２つの成膜用蒸発源を設置しておき、真空チャンバー内で２つの成膜用蒸発源からの蒸気が混合されて基板に達するようにしても良い。

更には、例えば光学用の干渉フィルタなどのように、高屈折率の部材による薄膜と、低屈折率の部材による薄膜とを交互に多層に積層したものを形成する場合には、高屈折率部材の蒸気と屈折率部材の蒸気とが混合する（コンタミネーション）と特性が狂うなど不都合を生じるので、図４に示すように、高屈折部材を蒸発させる成膜用蒸発源８１が設けられた真空チャンバー９１と、低屈折部材を蒸発させる成膜用蒸発源８２が設けられた真空チャンバー９２とを設けておき、基板（基材）９３を二つの真空チャンバー９１、９２間を往復させることで所望の特性のフィルタを得るものとしている。
特開平５−９８４２５号公報

しかしながら、基材９３を二つの真空チャンバー９１、９２に移動させるということは、比較的に時間を要する工程となり、生産性が低下する問題点を生じている。また、このようにした場合、一方の真空チャンバー９１に基材９３が入っている状態においても、次の成膜工程に備えて、他方の真空チャンバー９２にある成膜用蒸発源８２は加熱を中止することは出来ず、従って、成膜材料の蒸発は行われて無駄になる問題点も生じている。

本発明は上記した従来の課題を解決するための具体的手段として、蒸発用材料を投入し加熱を行い蒸発室天井板が設けられている蒸発室と、前記蒸発室の上方に蒸発室天井板を底板とし側面が蛇腹で形成され中間室天井板との間隔を自在として形成された中間室と、前記中間室の上方には中間室天井板を底板とし放出室天井板には蒸気放出口が形成された放出室が設けられ、前記蒸発室と前記中間室とは前記蒸発室天井板に設けられた開口部により連通し、前記蒸発室天井板には傘部を前記中間室天井板方向として茸弁が固定され、前記中間室天井板には前記傘部に下方から当接して嵌合を行うシール面が形成されており、前記中間室天井板に対して前記蒸発室天井板を上方に移動させることで前記中間室と前記放出室との連通が行われ、下方に移動させることで連通の閉止が行われることを特徴とする成膜用蒸発源を提供することで、蒸発を制御できるものとして課題を解決するものである。

上記のように、中間室天井板に対して蒸発室天井板、即ち、蒸発室を下方に移動させることで茸弁により蒸発室からの蒸気が外部に漏れない構成の成膜用蒸発源としたことで、複数の成膜用蒸発源を１つの真空チャンバー内に設けるときにもコンタミネーションを生じることなく、迅速に蒸発材料の切り替えが行えるものとして、生産性を向上させるという極めて優れた効果を奏するものである。

加えて、使用しない状態では、茸弁により蒸発室が閉止されて蒸気も外部に漏れないものとなり、例えば、成膜材料の加熱を停止させるなど、次回の工程を遅らせるような操作を行うことなく成膜材料の無駄な消費も行われないものとして、上記の生産性の向上の効果と併せて一層のコスト低減も可能とする極めて優れた効果も奏するものである。

つぎに、本発明を図に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。図１および図２に符号１で示すものは本発明に係る成膜用蒸発源であり、この成膜用蒸発源１は、図３にも示すように真空チャンバー３０内に設けられ、蒸発室２の内部に投入された成膜材料２０を加熱し蒸発させて、同じ真空チャンバー３０内にある基材２１に蒸気を付着させて成膜を行うことを目的とするものである点は、従来例のものと同様である。

ここで、本発明では、前記成膜材料２０が投入される蒸発室２に、上方を覆う蒸発室天井板２ａを設けるものであり、そして、前記蒸発室天井板２ａの上面の中心には、傘部３ａを上方とした茸弁（ポペット・バルブ）３が軸部３ｂで取付けられている。また、この蒸発室天井板２ａの適宜位置には適宜数の開口部２ｂが設けられている。

また、前記茸弁３の傘部３ａに対応しては、この傘部３ａに下方から嵌合するシール面４ａが形成された中間室天井板４が設けられ、該中間室天井板４は、前記蒸発室天井板２ａを底面とするように側面を蛇腹５で接続され、これにより、蒸発室天井板２ａ、蛇腹５、中間室天井板４により中間室６が形成されている。また、前記蒸発室天井板２ａと中間室天井板４との間には、両者の間隔を拡げる方向にバネ応力を生じるコイルスプリング６ａが取付けられている。

また、前記中間室天井板４の上方には、放出室天井板部７ａと放出室側面部７ｂとで有蓋円筒状に形成された放出室外郭７が接続されて放出室８が形成されている。、そして、前記放出室天井板部７ａには蒸気放出口７ｃが形成されている。尚、図１中に符号９で示すものはヒータであり、このヒータ９は蒸発室２中に投入されている成膜材料２０を加熱し蒸発を行わせるものである。

以上の構成としたことで、本発明の成膜用蒸発源１は、外部から力が加えられることのない状態では、前記コイルスプリング６ａの応力により、茸弁３の傘部３ａと中間室天井板４のシール面４ａとが嵌合し、これにより、中間室６と放出室８とは隔離された状態となる。

従って、前記蒸発室２内で加熱され蒸発した成膜材料２０の蒸気は、前記蒸発室天井板２ａに設けられた開口部２ｂを経由して中間室６に達するものとなるが、中間室６から放出室８への通路であるシール面４ａが茸弁３で閉止されているので、前記した蒸気は蒸発室２及び中間室６内の空間で密閉状態となる。

尚、前記蒸発室２及び中間室６の密閉が行われている状態で、前記ヒータ９による成膜材料２０の加熱が継続される時には、蒸発室２及び中間室６の内部圧力は上昇するものとなり、茸弁３の傘部３ａとシール面４ａとの接触圧も上昇するものとなるので、密閉度は一層に向上する。

この状態で、例えば、中間室天井板４を固定しておき、蒸発室２をコイルスプリング６ａのバネ応力を超える力で上方に押すと、図２にも示すように、前記蛇腹５が折り畳まれて中間室６の高さが縮み、傘部３ａとシール面４ａとの嵌合が解除され、中間室６と放出室８との連通が行われるものとなる。よって、蒸気は放出室８内に至り、蒸気放出口７ｃを経由して真空チャンバー３０内に放射され基材２１への成膜が行われる。また、前記蒸発室２を押し上げるのを中止すれば、成膜用蒸発源１はコイルスプリング６ａのバネ応力により図１に示す状態に戻り、蒸気の放出は即時に停止できる。

このときに、前記蒸発室２を押す装置を直線導入器３１など遠隔操作が可能なものとしておけば、図３に示すように、真空チャンバー３０内など周囲と断絶した環境内においても、外部から自在に蒸気の放出と停止とを制御できるものとなる。また、完全に蒸気の放出が停止できるので、複数の成膜用蒸発源１を１つの真空チャンバー３０内に設置しておくときにも、一方の成膜用蒸発源１の蒸気放出の停止と、他方の成膜用蒸発源１の蒸気放出の開始とに適宜な時間差を設けておけばコンタミネーションの発生の防止も可能である。

尚、図示は省略するが、本発明においては従来からの構成に加えて、茸弁３、中間室６、放出室８などが追加され、蒸発室２で生じた成膜材料２０の蒸気が蒸気放出口７ｃから放出されるまでの過程で温度の低い部分に触れ、成膜材料２０が付着、析出することがある。よって、必要に応じて、前記茸弁３、中間室６、放出室９など適宜な位置にヒータを追加設置し、温度低下の防止を計ることが好ましい。

尚、上記の説明は、光学的干渉フィルタの形成を行うときなどに使用される、それぞれが単一素材で成膜されている２種類（複数）の膜を交互に積層するための成膜装置を得るものとして説明を行ったが、当然に複数の成膜用蒸発源１を１つの真空チャンバー３０内に設置しておき、同時に蒸気放出を行う成膜用蒸発源１を順列組合せ的に設定すれば、数多くの種類の膜が得られるものとなる。

本発明に係る成膜用蒸発源の実施形態を蒸気放出閉止の状態で示す断面図である。 同じ実施形態を蒸気放出の状態で示す断面図である。 同じく本発明に係る成膜用蒸発源の実施形態を真空チャンバー内に設置した状態で示す説明図である。 従来例における成膜用蒸発源でのコンタミネーションを避けるときの真空チャンバー内における設置例を示す説明図である。

符号の説明

１…成膜用蒸発源
２…蒸発室
２ａ…蒸発室天井板
２ｂ…開口部
３…茸弁（ポペットバルブ）
３ａ…傘部
３ｂ…軸部
４…中間室天井板
４ａ…シール面
５…蛇腹
６…中間室
６ａ…コイルスプリング
７…放出室外郭
７ａ…放出室板部
７ｂ…放出室側面部
７ｃ…蒸気放出口
８…放出室
９…ヒータ
２０…成膜材料
２１…基材
３０…真空チャンバー
３１…直線導入器

Claims (3)

1. 蒸発用材料を投入し加熱を行う蒸発室天井板を有する蒸発室と、前記蒸発室の上方に蒸発室天井板を底板とし側面が蛇腹で形成され中間室天井板との間隔を自在として形成された中間室と、前記中間室の上方には中間室天井板を底板とし放出室天井板には蒸気放出口が形成された放出室が設けられ、前記蒸発室と前記中間室とは前記蒸発室天井板に設けられた開口部により連通し、前記蒸発室天井板には傘部を前記中間室天井板方向として茸弁が固定され、前記中間室天井板には前記傘部に下方から当接して嵌合を行うシール面が形成されており、前記中間室天井板に対して前記蒸発室天井板を上方に移動させることで前記中間室と前記放出室との連通が行われ、下方に移動させることで連通の閉止が行われることを特徴とする成膜用蒸発源。
2. 前記蒸発室天井板と中間室天井板との間には、延び方向に応力を生じるスプリングが設けられ、常時には前記中間室と前記放出室との連通の閉止が行われていることを特徴とする請求項１記載の成膜用蒸発源。
3. 前記蒸発室天井板と中間室天井板との何れか一方が真空チャンバ内で固定され、他の一方が前記真空チャンバの外部から移動可能とされて、中間室と蒸発室との間の連通の開閉を自在とする取付が行われていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の成膜用蒸発源。

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