JP2005213570A - 真空蒸着機 - Google Patents

Abstract

【課題】 大型基板においても、蒸着材料の蒸気の均一な流れを形成し、蒸気分布を制御して、蒸着を均一化できる真空蒸着機を提供する。
【解決手段】 蒸発室１９ａ、１９ｂ側から混合室２２側へ流入する蒸着材料１６ａ、１６ｂの蒸気量を、ガラス基板１２の板幅方向Ｌにおいて均一に制御する複数のスプールシャッタ２１と、ガラス基板１２の下面側に、ガラス基板１２の被蒸着面に平行に配置され、混合室２２において混合された蒸着材料１６ａ、１６ｂの蒸気の面内分布及び流れを、蒸着室２５ｂ内において整える多孔板シャッタ２３とを、真空蒸着機に設けることで、ガラス基板１２の板幅方向Ｌの蒸着の均一化を図る。
【選択図】 図３

Description

本発明は、基板等の被蒸着体に蒸着材料を蒸着させて、薄膜を形成する真空蒸着機に関する。

真空蒸着機は、真空容器内に蒸着材料と被蒸着体を配置し、真空容器内を減圧した状態で、蒸着材料を加熱、溶融して蒸発又は昇華により気化させ、気化された蒸着材料を被蒸着体の表面に堆積させて薄膜を形成するものである。上記真空蒸着機では、蒸着材料の加熱方法としては、蒸着材料を入れたるつぼを外部ヒータにより加熱する外熱るつぼ法等が用いられている。近年では、真空蒸着機を用いることで、金属の蒸着による金属薄膜の形成に限らず、有機物の蒸着による有機薄膜や複数の有機物を用いた共蒸着による高分子薄膜の形成が行われており、例えば、フラットパネルディスプレイ（以下、ＦＰＤと略す。）の有機エレクトロルミネセンス素子（以下、有機ＥＬ素子と略す。）の形成等に用いられている。

特開平１０−１５２７７７号公報

近年、ＦＰＤの普及に伴い、ＦＰＤ基板の大型化が進んでいる。ＦＰＤ基板が大型になるにしたがい、気化された蒸着材料の均一な濃度分布、流れを形成することが難しくなり、ＦＰＤ基板上での均一な蒸着が難しく、むらが出やすいという問題が起こっている。例えば、有機系の蒸着材料に対しては、制御の容易さから、上記外熱るつぼ法を用いるものが多く、蒸着材料の温度制御や蒸着材料と基板との間に設けたシャッタの開閉量の制御等により、蒸着材料からの蒸気量を制御している。しかしながら、上記方法では、全体の蒸気量は制御することはできても、大型のＦＰＤ基板の幅方向に対する蒸気量は制御することは難しく、蒸着による均一な薄膜を得ることが難しくなってきている。

本発明は上記課題に鑑みなされたもので、大型基板においても、蒸着材料の蒸気分布を制御すると共に、均一な流れを形成して、蒸着による均一な薄膜を得ることができる真空蒸着機を提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明に係る真空蒸着機は、
真空容器内に設けられ、基板を搬送する搬送手段と、
前記基板の下面側に設けられ、少なくとも、前記基板の搬送方向に垂直な方向である板幅方向の被蒸着領域の長さを有する蒸着室と、
前記真空容器の下方側に設けられ、複数の蒸着材料を気化又は昇華させて、前記複数の蒸着材料の蒸気を発生させる複数の蒸発室と、
少なくとも、前記基板の前記板幅方向の被蒸着領域の長さを有すると共に、前記基板の前記板幅方向における前記蒸発室からの前記蒸着材料の蒸気量を制御する複数の蒸気量制御手段と、
前記複数の蒸気量制御手段が面し、前記蒸着材料の蒸気が混合される混合室と、
前記蒸発室から前記蒸着室までの真空容器の壁面を加熱する加熱手段とを有し、
前記蒸気量制御手段は、
前記基板の前記板幅方向に、複数の入口孔及びそれに対応する複数の出口孔を備えたブロックと、
前記ブロック内に回転可能に嵌合され、前記基板の前記板幅方向に複数配設された円柱形状のシャッタシャフトと、
各々の前記シャッタシャフトに設けられ、前記１つの入口孔とそれに対応する前記１つの出口孔とを連通する連通孔とを有することを特徴とする。
つまり、上記蒸気量制御手段は、蒸発室側から流入する蒸着材料の蒸気量が、基板の板幅方向において均一になるように、各シャッタシャフトを独立して回転させて、板幅方向の蒸気量を独立して調整する。

上記課題を解決する本発明に係る真空蒸着機は、
真空容器内に設けられ、基板を搬送する搬送手段と、
前記基板の下面側に設けられ、少なくとも、前記基板の搬送方向に垂直な方向である板幅方向の被蒸着領域の長さを有する蒸着室と、
前記真空容器の下方側に設けられ、複数の蒸着材料を気化又は昇華させて、前記複数の蒸着材料の蒸気を発生させる複数の蒸発室と、
前記蒸着材料の蒸気が混合される混合室と、
少なくとも、前記基板の前記板幅方向の被蒸着領域の長さを有すると共に、前記基板の下面側に、前記基板の被蒸着面に平行に配置され、前記蒸着室における前記蒸着材料の蒸気の分布及び流れを整える蒸気整流手段と、
前記蒸発室から前記蒸着室までの真空容器の壁面を加熱する加熱手段とを有し、
前記蒸気整流手段は、
複数の第1の貫通孔を備えた固定板と、
前記固定板の平面上を、前記基板の前記板幅方向に可動に配置されると共に、前記複数の第１の貫通孔の開口面積を制御する開口面積制御手段を備えた複数の可動板とを有することを特徴とする。
つまり、上記蒸気整流手段は、基板の下面側となる蒸着室において、蒸着室内の蒸着材料の蒸気の面内分布及び面内の流れが均一になるように、各可動板を独立して移動させ、蒸着材料の蒸気の分布、流れを独立して制御する。

上記課題を解決する本発明に係る真空蒸着機は、
真空容器内に設けられ、基板を搬送する搬送手段と、
前記基板の下面側に設けられ、少なくとも、前記基板の搬送方向に垂直な方向である板幅方向の被蒸着領域の長さを有する蒸着室と、
前記真空容器の下方側に設けられ、複数の蒸着材料を気化又は昇華させて、前記複数の蒸着材料の蒸気を発生させる複数の蒸発室と、
少なくとも、前記基板の前記板幅方向の被蒸着領域の長さを有すると共に、前記基板の前記板幅方向における前記蒸発室からの前記蒸着材料の蒸気量を制御する複数の蒸気量制御手段と、
前記複数の蒸気量制御手段が面し、前記蒸着材料の蒸気が混合される混合室と、
少なくとも、前記基板の前記板幅方向の被蒸着領域の長さを有すると共に、前記蒸気量制御手段の上方側である前記基板の下面側に、前記基板の被蒸着面に平行に配置され、前記蒸着室における前記蒸着材料の蒸気の分布及び流れを整える蒸気整流手段と、
前記蒸発室から前記蒸着室までの真空容器の壁面を加熱する加熱手段とを有し、
前記蒸気量制御手段は、
前記基板の前記板幅方向に、複数の入口孔及びそれに対応する複数の出口孔を備えたブロックと、
前記ブロック内に回転可能に嵌合され、前記基板の前記板幅方向に複数配設された円柱形状のシャッタシャフトと、
各々の前記シャッタシャフトに設けられ、前記１つの入口孔とそれに対応する前記１つの出口孔とを連通する連通孔とを有し、
前記蒸気整流手段は、
複数の第1の貫通孔を備えた固定板と、
前記固定板の平面上を、前記基板の前記板幅方向に可動に配置されると共に、前記複数の第１の貫通孔の開口面積を制御する開口面積制御手段を備えた複数の可動板とを有することを特徴とする。

上記課題を解決する本発明に係る真空蒸着機は、
上記真空蒸着機において、
前記蒸気量制御手段は、
前記シャッタシャフトの内部又は外部に、前記シャッタシャフトを回転させる回転手段を有することを特徴とする。
回転手段としては、例えば、シャッタシャフトの内部や外部に、歯車やノブ等の突設部分を設け、この突設部を回転軸等の回転運動により回転させることで、シャッタシャフト自体を回転させる。

上記課題を解決する本発明に係る真空蒸着機は、
上記真空蒸着機において、
前記蒸気整流手段は、
前記開口面積制御手段を複数の第２の貫通孔とし、
前記第1の貫通孔及び前記第２の貫通孔を所定間隔で配置すると共に、前記第1の貫通孔及び前記第２の貫通孔の開口幅が、前記可動板の移動方向に垂直な方向において同一であることを特徴とする。
上記貫通孔の開口幅が、可動板の移動方向に垂直な方向において同一なものとしては、矩形状の貫通孔が該当する。

上記課題を解決する本発明に係る真空蒸着機は、
前記蒸気整流手段は、
前記開口面積制御手段を複数の第２の貫通孔とし、
前記第1の貫通孔及び前記第２の貫通孔を所定間隔で配置すると共に、前記第1の貫通孔及び前記第２の貫通孔の開口幅が、前記可動板の移動方向に垂直な方向において異なることを特徴とする。
上記貫通孔の開口幅が、可動板の移動方向に垂直な方向において異なるものとしては、円形、楕円形等の貫通孔が該当する。

上記課題を解決する本発明に係る真空蒸着機は、
上記真空蒸着機において、
前記蒸気整流手段は、
前記開口面積制御手段を、所定間隔で配置した複数のスリットとしたことを特徴とする真空蒸着機。

上記課題を解決する本発明に係る真空蒸着機は、
上記真空蒸着機において、
前記蒸気整流手段は、
前記所定間隔を、前記蒸着室内における前記蒸着材料の蒸気の分布が均一になるような間隔としたことを特徴とする。
例えば、蒸気整流手段の下方側（蒸発室側）での蒸着材料の蒸気の分布が、基板の板幅方向において均一であれば、均等な間隔で貫通孔を配置すればよいし、分布に偏りがある場合には、その偏り具合により、貫通孔を配置する間隔を変更すればよい。

本発明によれば、ガラス基板の板幅方向に、蒸着材料の蒸気量を制御したり、その流れを整流したりする手段を有するので、板幅方向の蒸着分布の制御が可能となり、蒸着の均一化を行うことができる。

又、本発明によれば、複数の蒸着材料の蒸気量を各々独立して制御するので、共蒸着において所望の混合比率を得ることができると共に、ガラス基板の板幅方向における混合比率も均一なものとすることができ、蒸着面全面に均一な所望の組成比率の蒸着薄膜を得ることができる。

本発明は、真空蒸着機に、蒸発室側から基板側へ流入する蒸着材料の蒸気量を、基板の板幅方向において均一に制御する蒸気量制御手段（スプールシャッタ）と、基板の下面側に、基板の被蒸着面に平行に配置され、蒸着室内の蒸着材料の蒸気の面内分布及び流れを整える蒸気整流手段（多孔板シャッタ）とを設けることで、基板の板幅方向の蒸着材料の蒸気の分布、流れを制御して、蒸着の均一化を図るものである。

図１は、本発明に係る真空蒸着機を複数用いたインライン成膜装置の概略の平面図である。
以下、実施形態の一例として、ＦＰＤにおける有機ＥＬ素子の形成を例にとって説明を行うが、本発明に係る真空蒸着機は、これに限定されるものでなく、他の基板における他の薄膜の形成も行うことができるものである。又、本発明は、大型の基板に好適なものである。

図１に示すインライン成膜装置は、ＦＰＤにおける有機ＥＬ素子の形成をインラインで行うために構成されたものであり、処理室毎にゲートドア１を設けて、各々の処理室において異なる真空条件下で、各々目的にあったプロセスを実行できるように構成されている。

具体的には、ＦＰＤとなるガラス基板が、図１中の左側から、図示しない搬送ローラにより搬送され、ゲートドア１を通って、マスク装着室２へ搬送される。マスク装着室２では、有機ＥＬ素子のパターンを形成するために用いるマスクが、マスクストッカ２ａから搬送されて、ガラス基板に装着されると共に、図示しない真空ポンプを用いて、大気から真空への減圧が行われる。

所定の真空度へ達した後、マスクが装着されたガラス基板は、順次、成膜室３ａ、３ｂ、３ｃへ搬送される。これらの成膜室３ａ、３ｂ、３ｃにおいて、後述する本発明に係る真空蒸着機が用いられており、図１のインライン成膜装置では、有機ＥＬ素子の発光層を形成するために、３つの成膜室３ａ、３ｂ、３ｃを直列に接続した構成である。なお、成膜室の数、構成は、形成する薄膜の積層数やその目的に応じて、その順序や数、成膜される薄膜自体を適切に組み合わせて構成する。

成膜室３ａ、３ｂ、３ｃにおいて成膜を行った後、ガラス基板はマスク脱着室４へ搬送される。マスク脱着室４では、成膜室３ａ、３ｂ、３ｃにて用いたマスクを脱離すると共に、次の処理室（Ａｌスパッタ室６）で用いる新たなマスクを、マスクストッカ４ａから搬送して装着する。なお、マスク脱着室４で脱離されたマスクは、マスククリーニング室５において、Ｏ₂プラズマ等を用いてクリーニングされ、その後、マスクストッカ５ａに搬送される。

新たなマスクが装着されたガラス基板はＡｌスパッタ室６へ搬送され、Ａｌスパッタ室６において、有機ＥＬ素子の発光層への配線となる金属薄膜が形成される。その後、マスク除去室７へ搬送され、ここで、マスクが脱離され、脱離されたマスクはマスクストッカ７ａへ、ガラス基板は封止室８へ搬送される。封止室８では、封止材供給室８ａから供給された封止材を用いて、成膜により形成された有機ＥＬ素子の封止を行う。封止を行った後、ガラス基板は封止室８から搬送される。

図２は、図１における成膜室３ａ、３ｂ、３ｃの構成の一実施例を示す概略図であり、各々の成膜室３ａ、３ｂ、３ｃが、本発明に係る真空蒸着機により構成されたものである。なお、成膜室３ａ、３ｃは、各々１つの蒸着材料を用いた真空蒸着機であり、成膜室３ｂは、２つの蒸着材料を用いた共蒸着のための真空蒸着機である。又、図３に、成膜室３ｂの内部構成を図示した。

図２に示すように、搬送機１１（搬送手段）は、ガラス基板１２が搬送される方向に、駆動ローラ１１ａとフリーローラ１１ｂを、複数組み合わせて構成したものであり、図示しない上部チャンバ（真空容器）内に設けられたものである。成膜室３ａ、３ｂ、３ｃにて成膜処理を行う際には、成膜される薄膜の膜厚が、ガラス基板１２の搬送方向に沿って均一になるように、搬送機１１が一定の所定速度でガラス基板１２を移動させている。なお、駆動ローラ１１ａ、フリーローラ１１ｂは、ガラス基板１２の成膜部分に接触しないように、ガラス基板１２の両端の位置に配置されて、ガラス基板１２を支持している。

ガラス基板１２の薄膜の搬送方向の膜厚の厚さ及び均一性は、搬送機１１による移動速度を調整することで、所望の条件に調整することが可能であるが、ガラス基板１２が大型になるにしたがい、ガラス基板１２の搬送方向に垂直な方向（以降、板幅方向Ｌと呼ぶ。板幅方向Ｌについては、図３を参照。）の膜厚、つまり、板幅方向Ｌのガラス基板１２の蒸着薄膜の均一性が、従来の真空蒸着機では問題となっていた。本発明は、板幅方向Ｌの蒸着薄膜の均一性を改善するため、後述する図４乃至図８の蒸気量制御手段や蒸気整流手段等を用いて、図２、図３の構成とすることで、本発明に係る真空蒸着機を構成している。

成膜室３ａは、図２に示すように、蒸発室１８から蒸着室２５ａまでの壁面が複数のヒータ１３（加熱手段）により加熱されたチャンバ１４ａ（真空容器）を有している。チャンバ１４ａは、所謂、ホットウォールチャンバと呼ばれるものであり、気化された蒸着材料１５がガラス基板１２に到達する途中の過程で、壁面等に蒸着しないような構成になっており、図示しない複数の温度センサを用いて、蒸着材料１５が蒸着しない温度に制御されている。このようなホットウォールチャンバを用いた場合、蒸着材料の蒸気の利用効率が向上すると共に、成膜速度も向上する。ガラス基板１２の下面側に設けられたチャンバ１４ａの蒸着室２５ａは、ガラス基板１２の板幅方向Ｌの方向に長いものであり、少なくとも、ガラス基板１２の板幅方向Ｌの被蒸着領域の長さを有する。

又、図２に示すように、チャンバ１４ａの下方側から、蒸着材料１５を有し、蒸着材料１５を気化又は昇華させて、蒸着材料１５の蒸気を発生させる蒸発室１８（所謂、るつぼの部分）と、蒸発室１８からガラス基板１２側への蒸着材料１５の蒸気量を、ガラス基板１２の板幅方向Ｌにおいて、均一な分布に制御するスプールシャッタ２１（蒸気量制御手段）と、複数の貫通孔を有する固定板及び可動板から構成され、蒸着室２５ａ内での蒸着材料１５の蒸気の面内分布及び流れを整えて、均一に調整する多孔板シャッタ２３（蒸気整流手段）と、上記貫通孔より小さい貫通孔を複数有し、蒸着材料１５の蒸気の面内分布及び流れを更に整える多孔整流板２４とが、ガラス基板１２側へ向かって順に配置されている。

蒸着材料１５の蒸気は、スプールシャッタ２１、多孔板シャッタ２３、そして、多孔整流板２４を経て、均一な分布とされた後、蒸着室２５ａにおいてガラス基板１２への蒸着が行われる。これらの構成部材も、蒸着室２５ａと同様に、ガラス基板１２の板幅方向Ｌに、少なくともガラス基板１２の被蒸着領域の板幅方向の長さと同等の長さを有する。但し、本発明の場合、後述のスプールシャッタ２１、多孔板シャッタ２３が板幅方向Ｌの蒸着の均一性を制御する機能を有するので、蒸着室１８の板幅方向Ｌの長さは、必ずしも同等の長さでなくてもよい。

本実施例において、チャンバ１４ａとチャンバ１４ｃは同じ構成であり、成膜する薄膜によってチャンバ１４ｃでの蒸着材料１７を、チャンバ１４ａでの蒸着材料１５と異なるものを用いる。これらのチャンバ１４ａ、１４ｂ、１４ｃは、各々独立して、図示しない真空ポンプにより、真空度が適切に制御されており、例えば、クライオポンプ等を用いて高真空度を達成している。

成膜室３ｂは、図２、図３に示すように、蒸発室１９ａ、１９ｂから蒸着室２５ｂまでの壁面が複数のヒータ１３（加熱手段）により加熱されたチャンバ１４ｂを有し、チャンバ１４ｂの内部に、共蒸着を行うための蒸発室１９ａ、１９ｂを２つ有するものである。具体的には、チャンバ１４ｂの内部には、蒸着材料１６ａを有する蒸発室１９ａと、蒸着材料１６ｂを有する蒸発室１９ｂと、蒸発室１９ａ、１９ｂから混合室２２側への蒸着材料１６ａ、１６ｂの蒸気量を、ガラス基板１２の板幅方向Ｌにおいて、均一な分布に制御する２つのスプールシャッタ２１と、２つのスプールシャッタ２１が面し、蒸着材料１６ａ、１６ｂの蒸気が混合される混合室２２と、複数の貫通孔を有する固定板及び可動板から構成され、蒸着室２５ｂ内での蒸着材料１６ａ、１６ｂの混合気の面内分布及び流れを整えて、均一に調整する多孔板シャッタ２３と、上記貫通孔より小さい貫通孔を複数有し、蒸着材料１６ａ、１６ｂの混合気の面内分布及び流れを更に整える多孔整流板２４とが、チャンバ１４ｂの下方側からガラス基板１２側へ順に配置されている。

蒸発室１９ａ、１９ｂからの蒸着材料１６ａ、１６ｂの蒸気は、２つのスプールシャッタ２１を経て、混合室２２で適切な混合比率の混合気とされ、多孔板シャッタ２３、そして、多孔整流板２４を経て、均一な分布とされた後、蒸着室２５ｂにおいてガラス基板１２への蒸着が行われる。この成膜室３ｂでは、異なる蒸着材料１６ａ、１６ｂを用いて、所望する組成比率を有する薄膜の成膜を行っている。

有機ＥＬ素子の発光層の成膜を行う場合、一方の蒸着材料にホスト材を用い、他方の蒸着材料にドープ材を用い、ホスト材に混合されるドープ材の比率を、スプールシャッタ２１にて適切に制御することによって、所望の性質を有する発光層を形成することが可能となる。例えば、蒸発室１９ａ、１９ｂを各々独立して温度制御できるように構成した場合、蒸気温度が異なる蒸着材料１６ａ、１６ｂを用いて、各々異なる温度に蒸発室１９ａ、１９ｂを制御して、蒸着材料１６ａ、１６ｂの蒸気を発生させ、これらを混合室２２において、所望の混合比率にて混合するようにする。このとき、混合比率が大きく異なる場合には、各々のスプールシャッタ２１による蒸気量の制御範囲を最初から異なるように構成することにより、理想的な組成比率を有する薄膜を容易に形成することが可能になる。なお、本実施例では、蒸着材料を２つ用いる場合の成膜室の構成を示したが、蒸着材料を更に増やしたい場合は、蒸発室、スプールシャッタを更に増やせばよい。この場合でも、混合室への蒸気量の制御を行うスプールシャッタ２１を用いることで、板幅方向Ｌの流入量のむらもなく、所望の混合比率で、ドープ材をホスト材に混合することができる。

スプールシャッタ２１は、ガラス基板１２の板幅方向Ｌにおける均一な蒸気量（濃度分布）の供給を行うものであり、同等の機能を得られれば、蒸気が通過する流路の配置、方向は特に限定しない。例えば、図３においては、スプールシャッタ２１の流路の構成が、図２のものと異なるものを図示しており、この場合、スプールシャッタ２１内部で流路の向きを変更して、蒸気が混合室２２側へ流入する構成である。スプールシャッタ２１は、蒸着材料の蒸気量を、ガラス基板の板幅方向Ｌにおいて均一に供給するため、板幅方向Ｌの方向に複数の流路を設け、これらの流路を通過する蒸気量を、各々独立して制御可能な構成とした。このような構成のスプールシャッタ２１の構造及び動作を、図４を用いて詳細に説明する。又、図５は、スプールシャッタ２１の他の実施例を示すものである。

図４（ａ）は、本発明に係る真空蒸着機を構成するスプールシャッタの斜視図であり、図４（ｂ）、（ｃ）は、図４（ａ）のＡ−Ａ線矢視断面図であり、スプールシャッタの動作状況を示すものである。

図４に示すように、スプールシャッタ２１Ａは、少なくとも、ガラス基板１２の板幅方向Ｌの被蒸着領域の長さを有する直方体のシャッタブロック３１と、シャッタブロック３１の内部の長手方向に設けられた円柱状の空間部分と、この円柱状の空間部分に回転可能に嵌合された円柱状の複数のシャッタシャフト３２とを有する。つまり、換言すれば、分割された複数の円柱（シャッタシャフト３２）を、ブロック３１の内部の円筒状の空間部分に板幅方向Ｌの方向に縦列に組み合せたものである。シャッタブロック３１には、対向する位置に入口孔３３と出口孔３４が形成されており、これらの複数の入口孔３３、出口孔３４は、板幅方向Ｌの方向に形成されている。又、シャッタシャフト３２内部には、対応する位置の入口孔３３、出口孔３４と連通するように、連通孔３５が形成されており、所定の位置に配置された場合、図４（ｂ）に示すように、対応する位置の入口孔３３、出口孔３４と連通孔３５とが連通して、最大の蒸気量を流すことが可能となる。

蒸気量を調整したい場合には、図４（ｃ）に示すように、シャッタシャフト３２自体を回転させることで、入口孔３３、出口孔３４に対する連通孔３５の相対位置を調整して、連通孔３５の開口面積を減少させて、蒸気量を調整する。このとき、シャッタシャフト３２の回転は、シャッタシャフト３２の内部に形成した空間部３６の突設部３７に、駆動軸３８に貫通された円盤状のキー３９の切欠部４０を嵌合して行う（回転手段）。これを用いることで、空間部３６でのキー３９の挿入深さの位置により、回転位置を変更したいシャッタシャフト３２を、各々独立して調整することができ、適切な回転位置に各々のシャッタシャフトを調整することで、板幅方向Ｌに対して均一な蒸気量の供給が可能となる。なお、シャッタシャフト３２の連通孔３５は、シャッタシャフト３２の内部に円柱状の空間部３６を有するため、この空間部３６を迂回するように、流路が形成されている。又、シャッタシャフト３２の調整は、上記キー３９を用いて手動で行ってもよいし、モータ等の駆動手段により駆動軸３８の回転制御及び挿入位置制御を行って、自動制御で行ってもよい。

なお、スプールシャッタ２１Ａによる蒸気量の制御は、主に、連通孔３５の開口面積を変化させることで行っているが、実際にスプールシャッタ２１Ａを通過する蒸気量は、他の物理要素、例えば、蒸発室１６ａ、１６ｂの圧力と混合室２２の圧力との差圧にも影響される。しかしながら、本発明に係る真空蒸着機には、図示していない真空計が各室（蒸発室、混合室、蒸着室等）に設けられており、蒸発室１６ａ、１６ｂと混合室２２との差圧が考慮されて、連通孔３５の開口面積が決定される。これは後述するスプールシャッタ２１Ｂでも同様である。更に、後述の多孔板シャッタ２３の場合にも、混合室２２と蒸着室２５ｂとの差圧が考慮されて、貫通孔の開口面積が決定される。

図５（ａ）は、本発明に係る真空蒸着機を構成するスプールシャッタの他の実施例の斜視図であり、図５（ｂ）、（ｃ）は、図５（ａ）のＢ−Ｂ線矢視断面図であり、スプールシャッタの動作状況を示すものである。

図５に示すように、スプールシャッタ２１Ｂは、少なくとも、ガラス基板１２の板幅方向Ｌの被蒸着領域の長さを有する直方体のシャッタブロック４１と、シャッタブロック４１の内部の長手方向に設けられた円柱状の空間部分と、この円柱状の空間部分に嵌合された円柱状の複数のシャッタシャフト４２とを有する。シャッタブロック４１には、対向する位置に入口孔４３と出口孔４４が形成されており、シャッタシャフトに形成された連通孔４５が、所定の位置に配置された場合、図５（ｂ）に示すように、入口孔４３、連通孔４５、出口孔４４が完全に連通して、最大の蒸気量を流すことが可能となる。蒸気量を調整したい場合には、図５（ｃ）に示すように、シャッタシャフト４２を回転させることで、入口孔４３、出口孔４４に対する連通孔４５の相対位置を調整して、連通孔４５の開口面積を減少させて、蒸気量を調整する。

シャッタシャフト４２の回転は、シャッタシャフト３２の円柱外面に設けたノブ４７を用いて行い、このノブ４７は、シャッタブロック４１に形成した孔４６により、外部からの調整ができるように構成されている（回転手段）。他のシャッタシャフト４２の回転位置の調整を行う場合には、他のシャッタシャフト４２のノブ４７により行い、各々のシャッタシャフト４２の回転位置を、独立して調整することが可能となる。本実施例に場合、ノブ４７を用いて、回転位置の調整を行うので、シャッタシャフト４２の連通孔４５は、直線の流路でよく、実施例２のシャッタシャフト３２の連通孔３５と比較して、容易に作製することができる。

多孔板シャッタ２３は、更に小さな貫通孔を多数有する多孔整流板２４と共に、ガラス基板１２の下面側に、ガラス基板１２の被蒸着面に対して平行に配置されており、多孔整流板２４と共に、蒸着室内、更に言及すれば、蒸着室内に露出されたガラス基板１２の被蒸着領域の全面において、蒸着材料の蒸気量の面内分布及び面内の流れを均一に整えて、ガラス基板１２上に均一な蒸着薄膜を形成するものである。上記多孔板シャッタ２３の構造及び動作を、図６、図７を用いて説明する。又、図８は、多孔板シャッタ２３の他の実施例を示すものである。

図６（ａ）、（ｂ）に示すように、本発明に係る多孔板シャッタ２３は、少なくとも、ガラス基板１２の板幅方向Ｌの被蒸着領域の長さを有する固定多孔板６１と、柄部６２ａ、６２ｂ、６２ｃを用いることで、固定多孔板６１の平面上を水平移動可能な可動多孔板６３ａ、６３ｂ、６３ｃ（開口面積制御手段）を複数有する（図６中では３つ）。換言すれば、可動多孔板６３ａ、６３ｂ、６３ｃは、固定多孔板６１上の同一平面を、互いに異なる領域において、板幅方向Ｌの方向に水平移動可能なように配置されている。

固定多孔板６１には、円形状又は楕円形状の複数の貫通孔６４（第１の貫通孔）が設けられており、これらの貫通孔６４に対応する位置に、同じく円形状又は楕円形状の貫通孔６５ａ、６５ｂ、６５ｃ（第２の貫通孔）が、可動多孔板６３ａ、６３ｂ、６３ｃに設けられている。例えば、貫通孔６４と貫通孔６５ａ、６５ｂ、６５ｃを同一形状、同一サイズ、同一間隔とした場合には、所定の位置においては、貫通孔６５ａ、６５ｂ、６５ｃが貫通孔６４を塞ぐことなく、蒸気が通過する最大の開口面積を得ることができ、その所定の位置から移動させることで、貫通孔６５ａ、６５ｂ、６５ｃが貫通孔６４の一部を塞いで、開口面積を調整した状態とすることができる（図６（ｃ）参照）。

又、上記多孔板シャッタ２３では、固定多孔板６１の平面上に、複数の可動多孔板６３ａ、６３ｂ、６３ｃを配置したので、各々の可動多孔板６３ａ、６３ｂ、６３ｃを独立して移動させることで、可動多孔板６３ａ、６３ｂ、６３ｃの貫通孔６５ａ、６５ｂ、６５ｃを通過する蒸気量を、各々の可動多孔板６３ａ、６３ｂ、６３ｃで独立して制御することができる。図６に示した多孔板シャッタ２３では、ガラス基板１２の板幅方向Ｌに対して、中央部の位置に該当する可動多孔板６３ｂと、周辺部の位置に該当する可動多孔板６３ａ、６３ｃを有するので、特に薄膜の膜厚差が大きくなり易いガラス基板１２の中央部と周辺部における蒸気量を均等になるように整流することで、板幅方向Ｌにおける薄膜の膜厚が均一になるようにしている。なお、可動多孔板６３ａ、６３ｂ、６３ｃの支持のし易さを考慮すると、固定多孔板６１上に可動多孔板６３ａ、６３ｂ、６３ｃを配置したほうがよいが、必ずしもこの配置に限定しなくてもよい。又、貫通孔６４、６５ａ、６５ｂ、６５ｃの数、大きさ、配置位置は、必要とする蒸気量により決定する。

図７（ａ）、（ｂ）は、可動多孔板６３ａ、６３ｂ、６３ｃの貫通孔６５ａ、６５ｂ、６５ｃが等間隔で配置された場合において、各々の可動多孔板６３ａ、６３ｂ、６３ｃの貫通孔６５ａ、６５ｂ、６５ｃの位置関係を示す図である。

図７（ａ）に示すように、貫通孔６５ａ、６５ｂ、６５ｃが同じ間隔Ｗ₁で配置された場合、可動多孔板６３ａ、６３ｂ、６３ｃを所定の位置に配置したときは、可動多孔板６３ａ、６３ｂ、６３ｃの隣り合う貫通孔６５ａ、６５ｂ、６５ｃ同士の間隔も、同じ間隔Ｗ₁となる。そして、図７（ｂ）に示すように、可動多孔板６３ａ、６３ｂ、６３ｃを移動した場合には、可動多孔板６３ａ、６３ｂ、６３ｃの隣り合う貫通孔６５ａ、６５ｂ、６５ｃ同士の間隔のみが、間隔Ｗ₂、Ｗ₃と変化する。このとき、可動多孔板６３ａ、６３ｂ、６３ｃの位置に応じて、図示しない固定多孔板の貫通孔６４が塞がれて、開口面積が変化し、通過する蒸気量も変化することとなる。

図７（ｃ）、（ｄ）は、可動多孔板６６ａ、６６ｂ、６６ｃの貫通孔６７ａ、６７ｂ、６７ｃが不等間隔で配置された場合において、各々の可動多孔板６６ａ、６６ｂ、６６ｃの貫通孔６７ａ、６７ｂ、６７ｃの位置関係を示す図である。

図７（ｃ）に示すように、貫通孔６７ａ同士が同じ間隔Ｗ₄で、貫通孔６７ｂ同士が同じ間隔Ｗ₆で、貫通孔６７ｃ同士が同じ間隔Ｗ₈で配置された場合、可動多孔板６６ａ、６６ｂ、６６ｃを所定の位置に配置したとき、可動多孔板６６ａ、６６ｂ、６６ｃの隣り合う貫通孔６７ａ、６７ｂ、６７ｃ同士の間隔、具体的には、貫通孔６７ａと貫通孔６７ｂの間隔は間隔Ｗ₅であり、貫通孔６７ｂと貫通孔６７ｃの間隔は間隔Ｗ₇である。そして、図７（ｂ）に示すように、可動多孔板６６ａ、６６ｂ、６６ｃを移動した場合には、可動多孔板６６ａ、６６ｂ、６６ｃの隣り合う貫通孔６７ａ、６７ｂ、６７ｃ同士の間隔のみが、間隔Ｗ₉、Ｗ₁₀と変化する。このとき、可動多孔板６６ａ、６６ｂ、６６ｃの位置に応じて、図示しない固定多孔板の貫通孔６４が塞がれて、開口面積が変化し、通過する蒸気量も変化することとなる。蒸気量が供給過剰になり易い部分、逆に、蒸気量が供給不足になり易い部分がある場合、図７（ｃ）、（ｄ）に示したように、貫通孔の密度を粗又は密にする、つまり、貫通孔の間隔を大きく又は小さくすることで、蒸気量の分布を制御するようにしてもよい。

図６、図７に示した多孔板シャッタ２３では、貫通孔の形状として円形状又は楕円形状ものを用いたが、様々な貫通孔の形状、更には、様々な貫通孔の組み合わせを用いて、多孔板シャッタ２３を構成してもよく、本発明の趣旨を逸脱しない限り、どのような組み合わせでもよい。図８に、そのいくつかを例示して説明を行う。

図８（ａ）は、多孔板シャッタの他の一例を示すものである。固定多孔板６１は前述のものと同等のものであり、円形状の貫通孔６４を複数有する。固定多孔板６１上に移動可能に配置される可動多孔板７１ａ（開口面積制御手段）は櫛型形状であり、所定間隔で配置されたＵ字型のスリット７２ａを複数有し、可動多孔板７１ａを移動させることで、貫通孔６４の開口面積を変化させて、通過する蒸気量を調整する。

又、図８（ｂ）も、多孔板シャッタの他の一例を示すものであり、固定多孔板７３及び固定多孔板７３上に移動可能に配置される可動多孔板７５ａ（開口面積制御手段）は、共に同一のサイズ、同一の矩形形状の貫通孔７４、７６ａを複数有する構成である。可動多孔板７５ａを移動させることで、貫通孔７４の開口面積を変化させて、通過する蒸気量を調整する。本実施例の多孔板シャッタの場合、固定多孔板７３、可動多孔板７５ａは、共に同一のサイズ、同一の矩形状の貫通孔７４、７６ａを有し、貫通孔の開口幅が可動多孔板の移動方向に垂直な方向において同一であるので、可動多孔板７５ａを移動した場合には、その移動量に線形に比例して開口面積を変化させることになり、その変化に応じて通過する蒸気量も線形に変化する。逆に、図６、図７に示したて円形状又は楕円形状の貫通孔を用いた多孔板シャッタ２３の場合には、貫通孔の開口幅が可動多孔板の移動方向に垂直な方向において異なるので、可動多孔板６３ａ等の移動にともない、その移動量に非線形に開口面積を変化させることになり、その変化に応じて通過する蒸気量も非線形に変化する。

又、図８（ｃ）も、多孔板シャッタの他の一例を示すものである。本実施例の固定多孔板７３は、実施例８と同じく矩形形状の貫通孔７４を複数有する構成であるが、固定多孔板７３上に移動可能に配置される可動多孔板７９ａ（開口面積制御手段）では、特殊な形状の貫通孔８０ａを複数有する構成である。この貫通孔８０ａは、大きさの異なる２つの矩形形状の貫通孔を台形形状の貫通孔で一体としたものであり、例えれば、羽子板形状とでも呼べる形状である。本実施例の多孔板シャッタの場合、固定多孔板７３が矩形状の貫通孔７４を、可動多孔板７５ａが羽子板形状の貫通孔８０ａを有するので、可動多孔板７９ａを移動した場合、移動方向に対して垂直方向の貫通孔８０ａの幅が大きい場所では、可動多孔板７９ａの移動に伴い線形に大きく、その開口面積を変化させることができ、移動方向に対して垂直方向の貫通孔８０ａの幅が小さい場所では、可動多孔板７９ａの移動に伴い線形に小さく、その開口面積を変化させることができる。つまり、移動量に対して、変化量を大きくしたい部分は貫通孔の幅を大きくし、変化量を小さくしたい部分は貫通孔の幅を小さくすることで、所望の開口面積の変化特性を有するものにでき、その開口面積の変化に伴って、通過する蒸気量も変化することとなる。

このように、貫通孔の形状、貫通孔の組み合わせ等により、所望の変化特性、所望の制御範囲の蒸気量を制御することが可能となる。

本発明に係る真空蒸着機を用いたインライン成膜装置の概略の平面図である。 本発明に係る真空蒸着機を複数配置した構成の一例を示す概略図である。 本発明に係る真空蒸着機の内部構成の一例を示す概略図である。 本発明に係る真空蒸着機を構成するスプールシャッタの一例を示す図である。 本発明に係る真空蒸着機を構成するスプールシャッタの他の一例を示す図である。 本発明に係る真空蒸着機を構成する多孔板シャッタの一例を示す図である。 本発明に係る真空蒸着機を構成する多孔板シャッタの調整方法を説明する図である。 本発明に係る真空蒸着機を構成する多孔板シャッタの他の構成例を示す図である。

符号の説明

３ａ、３ｂ、３ｃ 真空蒸着機
１１ 搬送機
１２ ガラス基板
１３ ヒータ
１４ａ、１４ｂ、１４ｃ チャンバ
１５、１６ａ、１６ｂ、１７ 蒸着材料
１８、１９ａ、１９ｂ、２０ 蒸発室
２１、２１Ａ、２１Ｂ スプールシャッタ
２２ 混合室
２３ 多孔板シャッタ
２４ 多孔整流板
２５ａ、２５ｂ、２５ｃ 蒸着室
３１、４１ シャッタブロック
３２、４２ シャッタシャフト
３３、４３ 入口孔
３４、４４ 出口孔
３５、４５ 連通孔
６１、７３ 固定多孔板
６３ａ、６３ｂ、６３ｃ、７１ａ、７５ａ、７９ａ 可動多孔板
６４、７４ 貫通孔
６５ａ、６５ｂ、６５ｃ、７６ａ、８０ａ 貫通孔
７２ａ スリット

Claims (8)

1. 真空容器内に設けられ、基板を搬送する搬送手段と、
   前記基板の下面側に設けられ、少なくとも、前記基板の搬送方向に垂直な方向である板幅方向の被蒸着領域の長さを有する蒸着室と、
   前記真空容器の下方側に設けられ、複数の蒸着材料を気化又は昇華させて、前記複数の蒸着材料の蒸気を発生させる複数の蒸発室と、
   少なくとも、前記基板の前記板幅方向の被蒸着領域の長さを有すると共に、前記基板の前記板幅方向における前記蒸発室からの前記蒸着材料の蒸気量を制御する複数の蒸気量制御手段と、
   前記複数の蒸気量制御手段が面し、前記蒸着材料の蒸気が混合される混合室と、
   前記蒸発室から前記蒸着室までの真空容器の壁面を加熱する加熱手段とを有し、
   前記蒸気量制御手段は、
   前記基板の前記板幅方向に、複数の入口孔及びそれに対応する複数の出口孔を備えたブロックと、
   前記ブロック内に回転可能に嵌合され、前記基板の前記板幅方向に複数配設された円柱形状のシャッタシャフトと、
   各々の前記シャッタシャフトに設けられ、前記１つの入口孔とそれに対応する前記１つの出口孔とを連通する連通孔とを有することを特徴とする真空蒸着機。
2. 真空容器内に設けられ、基板を搬送する搬送手段と、
   前記基板の下面側に設けられ、少なくとも、前記基板の搬送方向に垂直な方向である板幅方向の被蒸着領域の長さを有する蒸着室と、
   前記真空容器の下方側に設けられ、複数の蒸着材料を気化又は昇華させて、前記複数の蒸着材料の蒸気を発生させる複数の蒸発室と、
   前記蒸着材料の蒸気が混合される混合室と、
   少なくとも、前記基板の前記板幅方向の被蒸着領域の長さを有すると共に、前記基板の下面側に、前記基板の被蒸着面に平行に配置され、前記蒸着室における前記蒸着材料の蒸気の分布及び流れを整える蒸気整流手段と、
   前記蒸発室から前記蒸着室までの真空容器の壁面を加熱する加熱手段とを有し、
   前記蒸気整流手段は、
   複数の第1の貫通孔を備えた固定板と、
   前記固定板の平面上を、前記基板の前記板幅方向に可動に配置されると共に、前記複数の第１の貫通孔の開口面積を制御する開口面積制御手段を備えた複数の可動板とを有することを特徴とする真空蒸着機。
3. 真空容器内に設けられ、基板を搬送する搬送手段と、
   前記基板の下面側に設けられ、少なくとも、前記基板の搬送方向に垂直な方向である板幅方向の被蒸着領域の長さを有する蒸着室と、
   前記真空容器の下方側に設けられ、複数の蒸着材料を気化又は昇華させて、前記複数の蒸着材料の蒸気を発生させる複数の蒸発室と、
   少なくとも、前記基板の前記板幅方向の被蒸着領域の長さを有すると共に、前記基板の前記板幅方向における前記蒸発室からの前記蒸着材料の蒸気量を制御する複数の蒸気量制御手段と、
   前記複数の蒸気量制御手段が面し、前記蒸着材料の蒸気が混合される混合室と、
   少なくとも、前記基板の前記板幅方向の被蒸着領域の長さを有すると共に、前記蒸気量制御手段の上方側である前記基板の下面側に、前記基板の被蒸着面に平行に配置され、前記蒸着室における前記蒸着材料の蒸気の分布及び流れを整える蒸気整流手段と、
   前記蒸発室から前記蒸着室までの真空容器の壁面を加熱する加熱手段とを有し、
   前記蒸気量制御手段は、
   前記基板の前記板幅方向に、複数の入口孔及びそれに対応する複数の出口孔を備えたブロックと、
   前記ブロック内に回転可能に嵌合され、前記基板の前記板幅方向に複数配設された円柱形状のシャッタシャフトと、
   各々の前記シャッタシャフトに設けられ、前記１つの入口孔とそれに対応する前記１つの出口孔とを連通する連通孔とを有し、
   前記蒸気整流手段は、
   複数の第1の貫通孔を備えた固定板と、
   前記固定板の平面上を、前記基板の前記板幅方向に可動に配置されると共に、前記複数の第１の貫通孔の開口面積を制御する開口面積制御手段を備えた複数の可動板とを有することを特徴とする真空蒸着機。
4. 請求項１又は請求項２記載の真空蒸着機において、
   前記蒸気量制御手段は、
   前記シャッタシャフトの内部又は外部に、前記シャッタシャフトを回転させる回転手段を有することを特徴とする真空蒸着機。
5. 請求項２又は請求項３記載の真空蒸着機において、
   前記蒸気整流手段は、
   前記開口面積制御手段を複数の第２の貫通孔とし、
   前記第1の貫通孔及び前記第２の貫通孔を所定間隔で配置すると共に、前記第1の貫通孔及び前記第２の貫通孔の開口幅が、前記可動板の移動方向に垂直な方向において同一であることを特徴とする真空蒸着機。
6. 請求項２又は請求項３記載の真空蒸着機において、
   前記蒸気整流手段は、
   前記開口面積制御手段を複数の第２の貫通孔とし、
   前記第1の貫通孔及び前記第２の貫通孔を所定間隔で配置すると共に、前記第1の貫通孔及び前記第２の貫通孔の開口幅が、前記可動板の移動方向に垂直な方向において異なることを特徴とする真空蒸着機。
7. 請求項２又は請求項３記載の真空蒸着機において、
   前記蒸気整流手段は、
   前記開口面積制御手段を、所定間隔で配置した複数のスリットとしたことを特徴とする真空蒸着機。
8. 請求項２乃至請求項６のいずれかに記載の真空蒸着機において、
   前記蒸気整流手段は、
   前記所定間隔を、前記蒸着室内における前記蒸着材料の蒸気の分布が均一になるような間隔としたことを特徴とする真空蒸着機。

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