JP2008111161A - Vapor deposition apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は蒸発材料を基板に蒸着させる蒸着装置に関し、特に蒸着装置に含まれる蒸発源の構成に関するものである。 The present invention relates to an evaporation apparatus for evaporating an evaporation material on a substrate, and more particularly to the configuration of an evaporation source included in the evaporation apparatus.
近年、大面積・高速の薄膜製造方法として、蒸着装置を用いた薄膜製造が一般に広く利用されている。この蒸着装置を用いた薄膜製造による蒸着膜を、より安定した品質の高い蒸着膜にするということが、製造コスト低減の観点などから重要となっている。 In recent years, thin film production using a vapor deposition apparatus has been widely used as a large area / high speed thin film production method. From the viewpoint of reducing the manufacturing cost, it is important to change the deposited film produced by the thin film production using this deposition apparatus to a more stable and high quality deposited film.
以下、従来の蒸着装置について、図面を用いて説明する。図6は、従来の蒸着装置の一例を示す構成図である。図7〜図9は、従来の蒸着装置に備わる蒸発源の一例を模式的に示す断面図である。 Hereinafter, a conventional vapor deposition apparatus will be described with reference to the drawings. FIG. 6 is a configuration diagram illustrating an example of a conventional vapor deposition apparatus. 7-9 is sectional drawing which shows typically an example of the evaporation source with which the conventional vapor deposition apparatus is equipped.
図6に示すように、従来の蒸着装置は、真空容器1の内部に、薄膜状の基板4が巻かれた巻き出しロール3、走行ローラ5aおよび5b、基板冷却ロール6、蒸発材料7が入った坩堝8、坩堝8を照射するための電子ビーム照射装置9、巻き取りロール11、および、基板冷却ロール6と坩堝8の間に配置されたマスク10を備えている。また、真空容器1の外部には、排気装置2を備えている。
As shown in FIG. 6, the conventional vapor deposition apparatus includes an
真空容器1の内部は、排気装置2により真空排気されることで、所定の真空度に保持される。真空容器1内において、巻き出しロール3から基板4が、走行ローラ5a、基板冷却ロール6の順に、図6中の矢印の方向に走行する。基板4が基板冷却ロール6を通過する際、電子ビーム照射装置9により電子ビームを照射された坩堝8から、蒸発材料7を溶解・蒸発させることで、蒸発材料7を基板4に対して所定の角度範囲内で蒸着させる。その後、蒸着された基板4は、走行ローラ5bに導かれて、最終的には巻き取りロール11により巻き取られる。
The inside of the
しかしながら、上記蒸着装置では、高融点材料の蒸着時に、蒸発源である坩堝8からの輻射熱が基板4に悪影響を与えるという問題が発生する場合がある。例えば、リチウムイオン二次電池用の電極を形成する場合、カーボン製坩堝(昇華点3367℃)に入れた蒸発材料のシリコン(融点1410℃)を電子ビームにて溶解・蒸発させることで、銅箔基板(融点1085℃)上にシリコンを蒸着させるのだが、このとき、前記溶解されたシリコンの溶湯ならびにカーボン坩堝8の表面は、約2000℃の高温となる。このため、蒸発源と銅箔基板間の距離にもよるが、その輻射熱が銅箔基板を加熱し、形成された電極に皺が入る、形成された膜が剥離する、銅箔基板が破断するという問題が発生する場合がある。
However, in the above vapor deposition apparatus, there may be a problem that radiant heat from the
上記問題の発生を低減するため、図7〜図9に示すように、坩堝8表面に遮蔽板13を配置した蒸発装置が、順次提案されている。
In order to reduce the occurrence of the above problems, as shown in FIGS. 7 to 9, an evaporation apparatus in which a
図7の構成では、遮蔽板13、および遮蔽板13の上に冷却管12を設置することで、坩堝8表面からの輻射熱の遮蔽はできるが、遮蔽板13が薄いため、遮蔽板13表面まで高温となり、前記遮蔽板13表面からの輻射熱が無視できない。
In the configuration of FIG. 7, radiation heat from the surface of the
図8の構成では、遮蔽板13を厚くし、さらに遮蔽板13の内部に冷却管12を設置することで、冷却効果を高めている。このため、遮蔽板13表面の温度上昇は抑えられ、前記遮蔽板13表面からの輻射熱の遮蔽は十分である。しかしながら、蒸着が進むにつれ、
前記遮蔽板13に接した蒸発粒子が、図8のように、付着物14として遮蔽板13上に付着する。前記付着物14は、時間経過と共に遮蔽板13上に堆積し、蒸発材料7の溶湯面上部の空間を塞いでいく。このため、蒸発材料7への電子ビーム照射領域が減少して蒸発量が減少し、蒸発粒子の基板への到達量も減少する。また、前記付着物14が再び溶融し、坩堝8内に落下することにより、蒸着レートが変動したり、スプラッシュが発生したりする。
In the configuration of FIG. 8, the shielding effect is enhanced by increasing the thickness of the
The evaporated particles in contact with the
図9の構成では、遮蔽板13を上方に突出する筒型とし、特にその筒型上端部の肉厚を薄くして遮蔽板13の側面を急峻な角度にすることで、前記付着物14の付着を低減している(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、改良された図9の構成でも、前記付着物14の落下に伴う蒸着レートの変動およびスプラッシュの発生という課題を依然として有している。
However, the improved configuration of FIG. 9 still has the problem of fluctuations in the deposition rate and the occurrence of splash due to the fall of the
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、坩堝からの輻射熱の遮蔽を行いながら、蒸着レートの変動やスプラッシュの発生を招く付着物の落下を防止する蒸着装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above-described conventional problems, and an object thereof is to provide a vapor deposition apparatus that prevents falling of deposits that cause fluctuations in vapor deposition rate and occurrence of splash while shielding radiant heat from a crucible. To do.
前記課題を解決するために、本発明の蒸着装置は、排気装置を備えた真空容器と、蒸発材料を収容する坩堝を設置する手段と、蒸発材料を溶融蒸発させる加熱装置と、蒸発した物質を付着させる基板を設置する手段とを備えた蒸着装置であって、前記坩堝の上部に開口部を有する複数の遮蔽板が相互に間隔を持って配置されており、前記複数の遮蔽板の各開口部の開口面積が基板に近いものほど大きくなる。 In order to solve the above-mentioned problems, a vapor deposition apparatus according to the present invention comprises a vacuum vessel provided with an exhaust device, a means for installing a crucible for storing an evaporation material, a heating device for melting and evaporating the evaporation material, and an evaporated substance. A plurality of shielding plates having openings at the top of the crucible, spaced apart from each other, and each opening of the plurality of shielding plates. The closer the opening area of the part is to the substrate, the larger.
本構成によって、坩堝からの輻射熱の遮蔽を行いながら、付着物の落下を防止することができる。 With this configuration, it is possible to prevent the deposits from falling while shielding the radiant heat from the crucible.
本発明の蒸着装置によれば、坩堝の上部に開口部を有する複数の遮蔽板が相互に間隔を持って配置され、前記遮蔽板の開口部の開口面積が基板に近づくとともに拡大する構成であるため、遮蔽板側壁に形成される付着物が落下しても、下部に位置する遮蔽板の上表面に受け止められることで、付着物が坩堝内に落下することによる蒸着レートの変動や、スプラッシュの発生を防ぐことができる。 According to the vapor deposition apparatus of the present invention, a plurality of shielding plates having openings at the upper part of the crucible are arranged with a space between each other, and the opening area of the openings of the shielding plates increases as the substrate approaches the substrate. Therefore, even if the deposit formed on the side wall of the shielding plate falls, it is received on the upper surface of the shielding plate located in the lower part, and the fluctuation of the deposition rate due to the deposit falling in the crucible, Occurrence can be prevented.
また、本発明の蒸着装置によれば、複数の遮蔽板を用いる構成であるため、下部に位置する遮蔽板表面からの輻射熱を、その上部に位置する遮蔽板が吸収することで、前記上部に位置する遮蔽板表面からの輻射熱を、前記下部に位置する遮蔽板表面からの輻射熱よりも低減させることができ、さらには基板表面に到達する輻射熱を低減させることができる。 Moreover, according to the vapor deposition apparatus of the present invention, since it is configured to use a plurality of shielding plates, the shielding plate located in the upper part absorbs radiant heat from the surface of the shielding plate located in the lower part. Radiant heat from the surface of the shielding plate located can be reduced more than radiation heat from the surface of the shielding plate located in the lower part, and further radiation heat reaching the substrate surface can be reduced.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
なお、本発明の実施の形態では、電子ビーム蒸着装置に適用した例を述べているが、これに限られることなく、本発明は、排気装置を備えた真空容器と、蒸発材料を収容する坩
堝と、蒸発材料を溶融・蒸発させる加熱装置と、蒸発した物質を付着させる基板とを備えた蒸着装置全般に適用され得る。また、本発明の実施の形態においては、蒸発源の構造以外の蒸着装置の基本的構成は、図6に示した従来の蒸着装置と同様であるため、以下、異なる点のみを説明する。
In the embodiment of the present invention, an example applied to an electron beam vapor deposition apparatus is described. However, the present invention is not limited to this, and the present invention is not limited to this. In addition, the present invention can be applied to any vapor deposition apparatus including a heating apparatus that melts and evaporates the evaporation material and a substrate to which the evaporated substance is attached. Further, in the embodiment of the present invention, the basic configuration of the vapor deposition apparatus other than the structure of the evaporation source is the same as that of the conventional vapor deposition apparatus shown in FIG.
(実施の形態1)
図10は、本発明の実施の形態1における蒸着装置の概略断面図であり、図1は、図10の蒸着装置の蒸発源付近の拡大断面図である。図2は、本発明の実施の形態1における蒸着装置に備わる遮蔽板の斜視図である。図10、図1ならびに図2において、図7と同じ構成要素については同じ符号を用いる。
(Embodiment 1)
FIG. 10 is a schematic cross-sectional view of the vapor deposition apparatus according to
本実施形態の蒸着装置は、図10および図1に示すように、排気装置2を備えた真空容器1と、蒸発材料7を収容する坩堝8を設置する手段と、蒸発材料7を溶融蒸発させる加熱装置9と、蒸発した物質を付着させる基板4を設置する手段とを備えている。巻き出しロール3より巻き出された基板4は、走行ローラ5a、基板冷却ロール6、走行ローラ5bを経由して、巻き取りロール11に巻き取られる。この間、基板4は、基板冷却ロール6上で、冷却されながら、蒸発材料7より蒸発した蒸発原子が蒸着される。
As shown in FIG. 10 and FIG. 1, the vapor deposition apparatus of the present embodiment melts and evaporates the
図1に示す坩堝8は、例えばカーボン製であり、その内部に蒸発材料7を収容し、電子ビーム照射装置9により加熱・溶融させる。坩堝8の上部には、図2に示すように、坩堝8の開口縁と同一形状の開口部を有する3段の遮蔽板13が配置されている。遮蔽板13は、例えば銅製であり、相互に所定の間隔をもって、遮蔽板13開口部の開口面積が基板4に近づくとともに拡大するよう構成されている。なお、前記3段の遮蔽板13は、図示していないが、通常の支持機構により、坩堝8の表面と略平行に支持されている。
A
本発明の実施の形態1における蒸着装置の構成によれば、電子ビームを照射して蒸発材料7を加熱・溶融し、蒸発させる際、遮蔽板13に堆積した付着物14が落下しても、下部に位置する遮蔽板13の上表面により受け止められることで、付着物14が坩堝8内に落下することによる蒸着レートの変動や、スプラッシュの発生を防ぐことができる。
According to the configuration of the vapor deposition apparatus in
また、本発明の実施の形態1における蒸着装置では、複数の遮蔽板13を用いることにより、下部に位置する遮蔽板13表面からの輻射熱を、その上部に位置する遮蔽板13が吸収することで、前記上部に位置する遮蔽板13表面からの輻射熱を、前記下部に位置する遮蔽板13表面からの輻射熱よりも低減させることができ、さらには基板4の表面に到達する輻射熱を低減させることができる。
Moreover, in the vapor deposition apparatus in
本発明の実施の形態1における遮蔽板13の設置基準は、以下の通りである。
The installation standard of the
遮蔽板13の設置枚数は、蒸着時の坩堝8の表面温度、遮蔽板13の厚み等から決まるのだが、坩堝8表面からの輻射熱を十分低減できる枚数があれば良い。必要以上の遮蔽板13を設置しても、装置コスト、蒸着後の清掃作業等に負荷を与えるだけである。
The number of the shielding
各遮蔽板13間の距離は、主として蒸着レート、蒸着時間から決まるのだが、所定の蒸着時間終了時に、付着物あるいは付着物の落下による堆積物が、各遮蔽板13間を接続しないだけの距離があれば良い。例えば、蒸着レート400nm毎秒の蒸発材料7を計8時間蒸着する場合、蒸着膜の厚さは、基板4が静止していたとして、約11.5mmとなるので、各遮蔽板13間の距離は15mmもあれば十分である。
The distance between the shielding
各遮蔽板13の開口部サイズは、坩堝8の開口部とマスク10の開口部のサイズから決まる。図10に示すように、坩堝8の開口縁とマスク10の開口縁を結んだ内部の領域が
、蒸発粒子の基板4への入射領域Aとなる。各遮蔽板13は、各々の設置高さにおいて、少なくとも前記入射領域Aに接する開口部を持っている必要がある。これより小さいと、マスク10で規定した基板4への蒸着領域を狭めてしまうためである。また、あまりに拡げてしまうと、坩堝8あるいは遮蔽板13表面から基板4に到達する輻射熱が増大してしまうためである。したがって、遮蔽板13の開口部サイズは、面積にして、前記入射領域Aに接する開口部サイズの1.25倍を限度とすべきである。
The size of the opening of each shielding
(実施の形態2)
図3は、本発明の実施の形態2における蒸着装置に備わる蒸発源の断面図である。図3に示す本発明の実施の形態2の蒸発源は、実施の形態1と同様の構成であるので、図1と同じ構成要素については同じ符号を用い、以下には異なる部分のみを説明する。
(Embodiment 2)
FIG. 3 is a cross-sectional view of the evaporation source provided in the vapor deposition apparatus according to
図3に示すように、遮蔽板13は、その開口端部の断面形状が、坩堝8側端部よりも基板4側端部の方が開口面積が広い傾斜部15を備えるように構成されている。なお、図3では、傾斜部15を全面にわたって傾斜させている。しかし、複数の遮蔽板13の一部の遮蔽板に傾斜部を設けても、それなりに効果がある。また、一枚の遮蔽板においても、開口端部の一部に傾斜部15を設けた場合も、それなりの効果はある。
As shown in FIG. 3, the shielding
本発明の実施の形態2における蒸着装置の構成によれば、実施の形態1と同様の効果を奏する他、遮蔽板13の開口端部への付着物14の形成を遅らせることができ、前記開口端部に堆積する付着物14によって行く手を遮られる蒸発粒子を減少させることができる。その結果、長時間、より安定した品質の高い蒸着膜を形成することができる。
According to the structure of the vapor deposition apparatus in
なお、本発明の実施の形態1、2においては、角柱型の坩堝を用い、坩堝材料としてカーボンを用いたが、所望の蒸発材料を収容でき、加熱装置による溶解・蒸発を安定かつ安全に行うことができるものであれば、その形状および材料は任意である。
In
また、本発明の実施の形態1、2においては、加熱装置として電子ビーム照射装置を用いたが、所望の蒸発材料を加熱・溶解できるのであれば、抵抗加熱、誘導加熱等、他の加熱装置を用いても良い。 In the first and second embodiments of the present invention, the electron beam irradiation device is used as the heating device. However, if the desired evaporation material can be heated and dissolved, other heating devices such as resistance heating and induction heating can be used. May be used.
また、本発明の実施の形態1、2においては、銅製の遮蔽板を用いたが、所望の輻射熱低減効果を発揮できるのであれば、他の材料を用いても良い。さらに、輻射熱低減効果を高めるため、前記遮蔽板の内部あるいは基板側表面に、水や冷媒等を流す冷却管を備えても良い。
In
また、本発明の実施の形態1、2においては、遮蔽板13開口部の形成を、遮蔽板13に穴を開ける形態で記述したが、図4(a)、(b)に示すように、複数枚の板を組み合わせて開口部を形成しても良い。あるいは、図5(a)、(b)に示すように、遮蔽板13の開口部を井桁構造としても良い。井桁構造においても、本発明の実施の形態1、2と同様に、上部に位置する遮蔽板13からの再溶融落下物を、下部に位置する遮蔽板13で受け止め、坩堝8内への再溶融落下物による蒸発状態の急変、蒸着レートの変動、およびスプラッシュの発生を防止することができる。
Further, in
本発明にかかる蒸着装置は、坩堝の上部に開口部を有する複数の遮蔽板を有し、坩堝からの輻射熱の遮蔽を行いながら、付着物の落下を防止することができる蒸着装置として有用である。 The vapor deposition apparatus according to the present invention has a plurality of shielding plates having openings at the top of the crucible, and is useful as a vapor deposition apparatus that can prevent falling of deposits while shielding radiant heat from the crucible. .
1 真空容器
2 排気装置
3 巻き出しロール
4 基板
5a、5b 走行ローラ
6 基板冷却ロール
7 蒸発材料
8 坩堝
9 電子ビーム照射装置
10 マスク
11 巻き取りロール
12 冷却管
13 遮蔽板
14 付着物
15 傾斜部
DESCRIPTION OF
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006295144A JP2008111161A (en) | 2006-10-31 | 2006-10-31 | Vapor deposition apparatus |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006295144A JP2008111161A (en) | 2006-10-31 | 2006-10-31 | Vapor deposition apparatus |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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Family
ID=39443839
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2006295144A Pending JP2008111161A (en) | 2006-10-31 | 2006-10-31 | Vapor deposition apparatus |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008248301A (en) * | 2007-03-30 | 2008-10-16 | Canon Inc | Vapor deposition apparatus and vapor deposition method |
WO2011071154A1 (en) * | 2009-12-10 | 2011-06-16 | 住友化学株式会社 | Silicon film and lithium secondary cell |
WO2012169625A1 (en) * | 2011-06-08 | 2012-12-13 | 国立大学法人 東京大学 | Method for producing film comprising si and metal m |
-
2006
- 2006-10-31 JP JP2006295144A patent/JP2008111161A/en active Pending
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