JP2008174803A - 蒸着用蒸気流放出装置、および蒸着装置 - Google Patents

Abstract

【課題】蒸気流の放出の開始時および終了時の切り換えを短時間に行なうことができ、かつ、蒸着材料の無駄な消費を抑えることができる蒸着用蒸気流放出装置、および蒸着装置を提供すること。
【解決手段】蒸着用蒸気放出装置１２Ａにおいて、加熱容器４１は、容器本体４２と蓋部材４３とから構成され、蓋部材４３の上底部４３ｂの一部には蒸気出口４３ａが形成されているが、成膜停止時、蒸気出口４３ａは閉塞部材４５によって塞がれた閉状態にある。この状態から、閉塞部材４５を回転させると、閉塞部材４５の蒸気入口４５ｄが蒸気出口４３ａと重なり、蒸気出口４３ａは、蒸気入口４５ｄおよび閉塞部材４５の内部空間４５ｒを介して連通する開状態になり、蒸気流放出口４５ｅから蒸気流が放出される。
【選択図】図２

Description

本発明は、蒸着装置において蒸着材料を加熱して蒸気流を放出する蒸着用蒸気流放出装置、およびこの蒸着用蒸気流放出装置を備えた蒸着装置に関するものである。

真空蒸着法および蒸着装置では、坩堝などの蒸着用蒸気流放出装置を用いて蒸着材料を加熱して蒸着材料を気化させ、これにより発生した蒸着材料の分子や原子の蒸気流を被処理基板に入射させることにより、被処理基板に薄膜を形成する（非特許文献１参照）。

このような蒸着装置では、一般に、図６に示すように、蒸着室８１１内の上方位置に被処理基板２０を保持する基板ホルダ８１９が配置され、下方位置に被処理基板２０に向けて蒸着材料の蒸気流を供給する蒸着源８１２が配置されている。蒸着源８１２は、蒸着材料が装填された坩堝８４０と、坩堝８４０内の蒸着材料を加熱するための加熱装置８１３とを備えており、坩堝８４０には、その上部開口を開閉するシャッタ８１４が配置されており、シャッタ８１４が回転および昇降することにより、坩堝８４０の上部開口が開閉される。なお、真空蒸着装置８００を用いて被処理基板２０に所定パターンを有する薄膜を形成する場合は、被処理基板２０の被成膜面側に、蒸着パターンに対応するマスク開口部が形成された蒸着用マスク３１を重ねた状態で蒸着を行う。

しかしながら、図６に示す真空蒸着装置８００では、蒸着の終了時、シャッタ８１４によって坩堝８４０の上部開口の封鎖するには、シャッタ８１４が坩堝８１０の上方まで回転移動した後、下降させる必要があるため、坩堝８４０の上部開口を完全に閉状態とするまでに時間がかかるという問題点がある。このため、膜厚精度が低いという問題点がある。また、蒸気流は蒸着用坩堝８４０の上部開口から３６０°全周方向に向かって飛散するため、蒸着用坩堝８４０より放出された蒸着流のうち、数％程度といった一部が被処理基板２０の被成膜面に到達するだけで、残りの大半は蒸着室８１１の内壁に配置されている防着板（図示せず）などに付着するため、蒸着材料の無駄な消費が多い。

そこで、坩堝に対して放出用容器を設けるとともに坩堝と放出用容器とをパイプで接続し、パイプに配置されたバルブにより坩堝から放出口に向かう蒸気流の流量を制御する構成が提案されている（特許文献１参照）。
ジークフリート・シラー、ウルリッヒ・ハイジッヒ著、真空蒸着（アグネ社）、ｐ．３５−ｐ．３８ 特開２００４−３０７８７７号公報

しかしながら、特許文献１に記載の蒸着装置のように、バルブを内蔵するパイプによって坩堝と放出用容器とを接続する構成においては蒸着源が大型化してしまうため、蒸着材料を加熱する際、蒸着源を構成する部材全体を均質に加熱することが困難であり、温度が不均一になりやすい。その結果、温度の低い部分に蒸着材料が凝集、析出し、最悪の場合、析出した蒸着材料が蒸気流の流路を塞ぎ、これにより成膜動作が停止してしまうという問題点がある。

以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、蒸気流の放出の開始時および終了時の切り換えを短時間に行なうことができ、かつ、蒸着材料の無駄な消費を抑えることができる蒸着用蒸気流放出装置、および蒸着装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明では、蒸着材料を加熱して当該蒸着材料の蒸気流を放出する蒸着用蒸気流放出装置において、上面に蓋部を備えるとともに当該蓋部の一部に蒸気出口が形成された加熱容器と、前記蓋部の上面に被さるように配置された閉塞部材と、を有し、前記閉塞部材には、当該閉塞部材の下面で開口する蒸気入口と、該蒸気入口に連通し、当該閉塞部材の上面で開口する蒸気流放出口とが形成されており、前記蒸気出口は、前記加熱容器と前記閉塞部材とが相対移動することにより、前記閉塞部材によって塞がれた閉状態と、前記蒸気入口と連通した開状態とに切り換えられることを特徴とする。

本発明において、加熱容器内に装填された蒸着材料は、加熱容器内で加熱され、加熱容器内では蒸着材料の蒸気が発生する。本発明では、加熱容器の上面に蓋部が形成され、蓋部の一部には蒸気出口が形成されているが、成膜停止時、蒸気出口は閉塞部材によって塞がれた閉状態にあるので、蒸気流は放出されない。この状態から、加熱容器と閉塞部材とが相対移動し、閉塞部材の上面に形成されている蒸気流放出口と蒸気出口とが連通する開状態になると、加熱容器内で発生した蒸着材料の蒸気は、蒸気出口および蒸気流放出口を通って蒸気流として放出され、被処理基板に対する蒸着が行なわれる。このように本発明では、加熱容器に蓋部が形成されているとともに、蓋部の一部に形成されている蒸気出口を閉塞部材によって開閉するので、蒸気出口の開閉を極めて短時間で行なうことができる。それ故、蒸気流の放出の開始および終了を瞬時に行なうことができるので、成膜の開始および終了を瞬時に切り換えることができ、膜厚精度の向上を図ることができる。また、加熱容器の上部開口全体から蒸気流が放出されるのではなく、蒸着材料の蒸気は、加熱容器の上部に設けた蓋部の一部で開口する蒸気出口を通過した後、閉塞部材の蒸気流放出口から放出されるので、蒸気流は、ある程度絞った状態で放出される。従って、蒸着分子や蒸着原子が被処理基板に到達する比率が高いので、蒸着材料の無駄な消費を低く抑えることができる。また、成膜停止時、閉塞部材は加熱容器の蓋部に被さった状態にあり、加熱容器の熱で十分、均一に加熱されることから、蒸着材料が閉塞部材上で凝縮、析出するという事態も回避することができる。

本発明において、前記閉塞部材には、前記蒸気流放出口の開口面積より断面積の広い内部空間が形成され、前記蒸気入口と前記蒸気流放出口とは、前記内部空間を介して連通していることが好ましい。このように構成すると、蒸気流を十分、絞った状態で放出できるため、蒸着分子や蒸着原子が被処理基板に到達する比率が高いので、蒸着材料の無駄な消費を低く抑えることができる。

本発明においては、前記加熱容器と前記閉塞部材とが前記蓋部の上面と前記閉塞部材との接触面に沿う方向に相対移動することにより、前記蒸気出口が前記閉状態と前記開状態とに切り換えられる構成を採用することができる。このように構成すると、前記加熱容器と前記閉塞部材とが前記蓋部の上面と前記閉塞部材との接触面に沿う方向に相対移動するだけでよいので、閉状態（成膜停止）と開状態（成膜）とを短時間で切り換えることができる。

この場合、前記閉塞部材が固定で前記加熱容器が前記蓋部の上面と前記閉塞部材との接触面に沿う方向に回転あるいは直動する構成、前記加熱容器が固定で前記閉塞部材が前記蓋部の上面に沿うように回転あるいは直動する構成を採用することができる。これらの構成のうち、閉塞部材が固定の場合には、蒸気流放出口の位置が移動しないという利点がある。これに対して、閉塞部材が移動する場合には、移動のための機構を簡素化できるという利点がある。

本発明において、前記加熱容器と前記閉塞部材とが相対移動する場合でも蒸気流放出口の位置が移動せず、かつ、閉塞部材の方を移動させて移動のための機構を簡素化するという観点からすれば、前記閉塞部材は、前記蓋部の上面に沿うように前記加熱容器に対して回転し、前記閉塞部材の上面のうち、当該閉塞部材の回転中心軸線上で前記蒸気流放出口が開口し、前記閉塞部材の下面では、前記蒸気入口が前記回転中心軸線上から外れた位置で開口しており、前記閉塞部材が回転した際の前記蓋部上における前記蒸気入口の回転軌跡上の所定位置で前記蒸気出口が開口している構成を採用することが好ましい。このように構成すると、閉塞部材の回転中心軸線上に蒸気流放出口が位置しているので、閉塞部材が回転しても蒸気流放出口の位置が移動しない。また、閉塞部材が回転するので、加熱容器を回転させる場合に比較して、回転のための機構を簡素化できるという利点がある。しかも、回転式であれば、直動式に比較して、閉塞部材が移動するためのスペースを別途、確保する必要がなく、かつ、閉塞部材に対する支持機構も簡素化できるという利点がある。

本発明において、前記加熱容器と前記閉塞部材の相対移動によって前記蒸気出口の開度が変化することが好ましい。このように構成すると、蒸気出口の開度調整によって成膜速度の制御を行なうことができる。

本発明において、前記加熱容器と前記閉塞部材とが相対移動する構成としては、前記加熱容器と前記閉塞部材とは、前記蒸気出口の開口方向において接近する方向および離間する方向に相対移動する構成を採用してもよい。この場合、前記加熱容器と前記閉塞部材とが離間する方向に相対移動して前記蓋部と前記閉塞部材との間に形成される空間を介して前記蒸気出口と前記蒸気入口とが連通することにより前記閉状態から前記開状態への切り換えが行なわれる。このように構成すると、前記加熱容器と前記閉塞部材とが接近する方向および離間する方向に相対移動するだけでよいので、閉状態（成膜停止）と開状態（成膜）とを短時間で切り換えることができる。

本発明において、前記加熱容器は、蒸着材料が装填される容器本体と、該容器本体に対して着脱可能な蓋部材とを備え、当該蓋部材に前記蓋部が構成されていることが好ましい。このように構成すると、容器本体から蓋部材を外した状態で容器本体に蒸着材料を装填することができるので、加熱容器の上部に蓋部を設けた場合でも、蒸着材料の装填を容易に行なうことができる。

本発明に係る蒸着用蒸気流放出装置を蒸着室内に有する蒸着装置によれば、蒸気流の放出の開始時および終了時の切り換えを短時間に行なうができ、かつ、蒸着材料の無駄な消費を抑えることができる。

図面を参照して、本発明を適用した蒸着用蒸気流放出装置、この蒸着用蒸気流放出装置を備えた蒸着装置、および蒸着装置を用いた蒸着法について説明する。なお、以下の実施の形態では、蒸着としてマスク蒸着を行う場合を例示する。

［実施の形態１］
（蒸着装置の全体構成）
図１は、本発明を適用した蒸着装置の構成を示す概略構成図である。図１に示すように、本形態の真空蒸着装置１００では、蒸着室１１内の上方位置に、被処理基板２０および蒸着用マスク３１を保持する基板ホルダ１９が配置されており、蒸着用マスク３１は、被処理基板２０の下面側（被成膜面側）の所定位置に重ねられた状態にある。蒸着用マスク３１は、被処理基板２０に成膜する所定の蒸着パターンに対応する複数のマスク開口部３１０が形成されている。蒸着室１１において、被処理基板２０の下方には、その側方に水晶振動子１８（蒸着レート測定器）が配置されており、水晶振動子１８は、被処理基板２０に形成される単位時間当たりの薄膜の膜厚、即ち、蒸着レートを測定する。

蒸着室１１内の下方位置、かつ、被処理基板２０の中心に対する真下位置から側方にずれた位置には、被処理基板２０に向けて蒸着分子や蒸着原子などの蒸着粒子からなる蒸気流を供給する蒸着用蒸気放出装置１２Ａが配置されており、被処理基板２０を回転させながら蒸着を行うことにより、被処理基板２０に形成される薄膜の膜厚を均一化することが可能である。

（蒸着用蒸気流放出装置の構成）
図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は各々、本発明の実施の形態１に係る蒸着用蒸気放出装置の分解斜視図、この蒸着用蒸気放出装置において加熱容器の蒸気出口の閉状態を示す断面図、および蒸気出口の開状態を示す断面図である。

図１に示すように、蒸着用蒸気放出装置１２Ａは、蒸着材料が装填された加熱容器４１と、加熱容器４１内の蒸着材料を加熱するための加熱装置１３とを備えている。また、蒸着用蒸気放出装置１２Ａは、加熱容器４１の上方に配置された閉塞部材４５と、蒸着室１１内の外部から閉塞部材４５を駆動するための駆動機構５０とを備えている。加熱容器４１および閉塞部材４５は、例えば、純銅を旋盤などで削り出すことにより作製することができる。また、蒸着材料が銅と反応するものがある場合、加熱容器４１および閉塞部材４５は、石英、炭化珪素、グラファイト、アルミナなどにより作製される。

加熱装置１３は、内側に加熱容器４１を装着可能な凹部１３３を備えた有底筒状のヒートブロック１３１と、このヒートブロック１３１内に配置された電熱線などの発熱体１３２とを備えており、ヒートブロック１３１あるいは加熱容器４１の温度を熱電対などで監視しながら発熱体１３２への給電を制御する。なお、加熱装置１３は、加熱容器４１をヒートブロック１３１内に保持した状態で蒸着室１１の底部に固定されている。

図１および図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、加熱容器４１は、蒸着材料を装填するための有底円筒状の容器本体４２と、容器本体４２の上部開口を覆う有底円筒状の蓋部材４３とを備えている。蓋部材４３の円筒状胴部４３ｃの内周面には雌ネジ４３ｄが形成されている一方、容器本体４２の円筒状胴部４２ａの外周上端部には雄ネジ４２ｂが形成されており、雌ネジ４３ｄおよび雄ネジ４２ｂによって、容器本体４２の上端側に蓋部材４３を着脱可能とするネジ機構４０が構成されている。

加熱容器４１において、蓋部材４３の上底部４３ｂには、上底部４３ｂの中央位置を中心とする円弧状の貫通穴からなる蒸気出口４３ａが形成されている。

閉塞部材４５は、円筒状胴部４５ａと、この円筒状胴部４５ａの下部開口を塞ぐ下板部４５ｂと、円筒状胴部４５ａの上部開口を塞ぐ上板部４５ｃとを備えた中空体である。上板部４５ｃの中央位置には、円形の貫通穴からなる蒸気流放出口４５ｅが形成されている一方、下板部４５ｂにおいてその中心位置からずれた位置には、下板部４５ｂの中央位置を中心とする円弧状の貫通穴からなる蒸気入口４５ｄが形成されており、蒸気入口４５ｄと蒸気流放出口４５ｅとは、閉塞部材４５の内部空間４５ｒを介して連通している。内部空間４５ｒは、蒸気入口４５ｄの開口面積および蒸気流放出口４５ｅの開口面積よりも大きな断面積を有している。上板部４５ｃにおいて、蒸気流放出口４５ｅは、下方から上方に向かうにしたがって拡径している。

ここで、下板部４５ｂの中心位置から蒸気入口４５ｄまでの半径距離は、蓋部材４３の中心位置からの蒸気出口４３ａまでの半径距離と一致している。

下板部４５ｂの中央位置には、蓋部材４３に向かって突出した支軸４６が形成されており、支軸４６は、蓋部材４３の上底部４３ｂの中心に形成されている小穴４３ｅ内に回転可能に嵌っている。

図１に示す駆動機構５０は、加熱容器４１の上面にて閉塞部材４５を、矢印Ｒで示すように、支軸４６を中心に回転させるための機構であり、蒸着室１１の外部に配置された駆動モータ５１と、駆動モータ５１のモータ軸に連結されて蒸着室１１の内部まで延びた回転軸５２と、回転軸５２の先端部分に固定されたウォームネジ５３と、閉塞部材４５の外周面においてウォームネジ５３と噛合するウォームホイール５４とによって構成されている。

（本形態の動作および主な効果）
このように構成した蒸着用蒸気放出装置１２Ａにおいて、加熱容器４１内に装填された蒸着材料は、加熱容器４１内で加熱され、加熱容器４１内では蒸着材料の蒸気が発生する。ここで、加熱容器４１は、容器本体４２と、この容器本体４２の上部開口を塞ぐ蓋部材４３とから構成され、蓋部材４３の上底部４３ｂの一部には蒸気出口４３ａが形成されているが、図２（ｂ）に示すように、成膜停止時、蒸気出口４３ａは閉塞部材４５によって塞がれた閉状態にあるので、蒸気流は放出されない。

この状態から、駆動機構５０によって、矢印Ｒで示すように、支軸４６を中心に閉塞部材４５を回転させると、閉塞部材４５は、蓋部材４３の上面との接触面に沿って移動する。その結果、図２（ｃ）に示すように、閉塞部材４５の下板部４５ｂに形成されている蒸気入口４５ｄが蒸気出口４３ａと重なると、蒸気出口４３ａは、蒸気入口４５ｄおよび閉塞部材４５の内部空間４５ｒを介して蒸気流放出口４５ｅと連通する開状態になる。そのため、加熱容器４１内で発生した蒸着材料の蒸気は、蒸気出口４３ａ、蒸気入口４５ｄ、閉塞部材４５の内部空間４５ｒ、および蒸気流放出口４５ｅを通って蒸気流として放出され、被処理基板２０に対する蒸着が行なわれる。

このように本形態では、蓋部材４３の上底部４３ｂによって加熱容器４１の蓋部が形成されているとともに、蓋部（蓋部材４３の上底部４３ｂ）の一部に形成されている蒸気出口４３ａを閉塞部材４５によって開閉するので、蒸気出口４３ａの開閉を極めて短時間で行なうことができる。それ故、蒸気流の放出の開始および終了を瞬時に行なうことができるので、従来の坩堝の構造を一部改良するだけで、成膜の開始および終了を瞬時に切り換えることができ、膜厚精度の向上を図ることができる。

また、加熱容器４１（容器本体４２）の上部開口全体から蒸気流が放出されるのではなく、蒸着材料の蒸気は、蓋部材４３の上底部４３ｂの一部に形成した蒸気出口４３ａを通過した後、閉塞部材４５の蒸気入口４５ｄから閉塞部材４５の内部空間４５ｒに進入し、しかる後に、蒸気流放出口４５ｅから放出されるので、蒸気流は、絞った状態で放出される。従って、蒸着分子や蒸着原子が被処理基板２０に到達する比率が高いので、蒸着材料の無駄な消費を低く抑えることができる。また、成膜停止時、閉塞部材４５は加熱容器４１の蓋部材４３に被さった状態にあり、加熱容器４１の熱で十分、均一に加熱されることから、蒸着材料が閉塞部材４５上で凝縮、析出するという事態も回避することができる。

さらに、加熱容器４１側の蒸気出口４３ａと閉塞部材４５側の蒸気入口４５ｄとの重なり度合いによって、蒸気出口４３ａの開度を調節できる。それ故、成膜時、閉塞部材４５の回転位置を調整するだけで蒸気流の放出速度を調節でき、成膜速度を制御することができる。

また、閉塞部材４５は、蓋部材４３の上面に沿うように加熱容器４１に対して回転する一方、閉塞部材４５の上面のうち、閉塞部材４５の回転中心軸線上で蒸気流放出口４５ｅが開口している。このため、閉塞部材４５が回転しても蒸気流放出口４５ｅの位置が移動しない。それ故、成膜時、閉塞部材４５の回転位置を調整して蒸気流の放出速度を調節した際でも、蒸気流放出口４５ｅの位置が移動しないので、蒸気流放出口４５ｅと水晶振動子１８との位置関係が一定である。それ故、閉塞部材４５の回転位置を調整しても、水晶振動子１８によって常に正確に成膜速度をモニターすることができる。

また、閉塞部材４５が回転するので、加熱容器４１を回転させる場合に比較して、回転のための機構を簡素化できるという利点がある。しかも、回転式であれば、直動式に比較して、閉塞部材４５が移動するためのスペースを別途、確保する必要がなく、かつ、閉塞部材４５を回転させる際、加熱容器４１の上面をガイド面として利用できるので、閉塞部材４５に対する支持機構も簡素化できるという利点がある。

また、加熱容器４１は、蒸着材料が装填される容器本体４２と、蒸気出口４３ａが形成された蓋部材４３とから構成され、蓋部材４３は容器本体４２に対して着脱可能である。従って、加熱容器４１の上部に蓋部を設けた場合でも、蒸着材料の装填を容易に行なうことができる。

［実施の形態１の変形例］
実施の形態１では、加熱容器４１を固定とし、閉塞部材４５を加熱容器４１に対して回転移動させる構成であったが、閉塞部材４５を固定とし、加熱容器４１を閉塞部材４５に対して回転移動させる構成を採用してもよい。

また、実施の形態１では、閉塞部材４５と加熱容器４１とをそれらの接触面に沿うように相対的に回転させる構成を採用したが、閉塞部材４５と加熱容器４１とをそれらの接触面に沿うように相対的に直動させる構成を採用してもよい。

［実施の形態２］
（全体構成）
図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は各々、本発明の実施の形態２に係る蒸着用蒸気放出装置の分解斜視図、この蒸着用蒸気放出装置において加熱容器の蒸気出口の閉状態を示す断面図、および蒸気出口の開状態を示す断面図である。なお、本形態の基本的な構成は、実施の形態１と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付してそれらの説明を省略する。

図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、本形態の蒸着用蒸気放出装置１２Ｂは、蒸着材料が装填された加熱容器４１と、加熱容器４１内の蒸着材料を加熱するための加熱装置（図示せず）とを備えている。また、蒸着用蒸気放出装置１２Ｂは、加熱容器４１の上方に配置された閉塞部材４５と、蒸着室１１内の外部から閉塞部材４５を駆動するための駆動機構（図示せず）とを備えている。

加熱容器４１は、蒸着材料を装填するための有底円筒状の容器本体４２と、容器本体４２の上部開口を覆う有底円筒状の蓋部材４３とを備えている。蓋部材４３の円筒状胴部４３ｃの内周面には雌ネジ４３ｄが形成されている一方、容器本体４２の円筒状胴部４２ａの外周上端部には雄ネジ４２ｂが形成されており、雌ネジ４３ｄおよび雄ネジ４２ｂによって、容器本体４２の上端側に蓋部材４３を着脱可能とするネジ機構４０が構成されている。

加熱容器４１において、蓋部材４３の上底部４３ｂには、上底部４３ｂの中央位置の周りに複数の貫通穴からなる蒸気出口４３ｇが形成されている。

閉塞部材４５は、円筒状胴部４５ａと、この円筒状胴部４５ａの下部開口を塞ぐ下板部４５ｂと、円筒状胴部４５ａの上部開口を塞ぐ上板部４５ｃとを備えた中空体である。上板部４５ｃの中央位置には、円形の貫通穴からなる蒸気流放出口４５ｅが形成されている一方、下板部４５ｂにおいてその中心位置には貫通穴からなる蒸気入口４５ｇが形成されており、蒸気入口４５ｇと蒸気流放出口４５ｅとは、閉塞部材４５の内部空間４５ｒを介して連通している。内部空間４５ｒは、蒸気入口４５ｄの開口面積および蒸気流放出口４５ｅの開口面積よりも大きな断面積を有している。上板部４５ｃにおいて、蒸気流放出口４５ｅは、下方から上方に向かうにしたがって拡径している。

本形態において、下板部４５ｂにおける蒸気入口４５ｇの形成位置と、蓋部材４３における蒸気出口４３ｇの形成位置とは、蒸気出口４３ｇの開口方向においてずれている。

本形態において、円筒状胴部４５ａは、下板部４５ｂよりさらに下方に延びて、加熱容器４１の上端部の外周面に接しており、ガイド面として機能する。

このように構成した蒸着用蒸気放出装置１２Ｂにおいて、閉塞部材４５は、駆動装置によって、矢印Ｓで示すように、加熱容器４１と閉塞部材４５とは、蒸気出口４３ｇの開口方向において接近する方向および離間する方向に移動可能である。

（本形態の動作および主な効果）
このように構成した蒸着用蒸気放出装置１２Ｂにおいて、加熱容器４１内に装填された蒸着材料は、加熱容器４１内で加熱され、加熱容器４１内では蒸着材料の蒸気が発生する。ここで、加熱容器４１は、容器本体４２と、この容器本体４２の上部開口を塞ぐ蓋部材４３とから構成され、蓋部材４３の上底部４３ｂの一部には蒸気出口４３ｇが形成されているが、図３（ｂ）に示すように、成膜停止時、蒸気出口４３ｇは閉塞部材４５によって塞がれた閉状態にあるので、蒸気流は放出されない。

そして、図３（ｃ）に示すように、閉塞部材４５を加熱容器４１から離間する方向に移動させると、蒸気出口４３ｇが開放された開状態になる。この状態で、蒸気出口４３ｇは、蓋部材４３と閉塞部材４５との間に形成される空間４９、蒸気入口４５ｇ、および閉塞部材４５の内部空間４５ｒを介して蒸気流放出口４５ｅと連通する。そのため、加熱容器４１内で発生した蒸着材料の蒸気は、蒸気出口４３ｇ、蓋部材４３と閉塞部材４５との間に形成される空間４９、蒸気入口４５ｇ、閉塞部材４５の内部空間４５ｒ、および蒸気流放出口４５ｅを通って蒸気流として放出され、被処理基板２０に対する蒸着が行なわれる。

このように本形態では、蓋部材４３の上底部４３ｂによって加熱容器４１の蓋部が形成されているとともに、蓋部（蓋部材４３の上底部４３ｂ）の一部に形成されている蒸気出口４３ｇを閉塞部材４５によって開閉するので、蒸気出口４３ｇの開閉を極めて短時間で行なうことができる。それ故、蒸気流の放出の開始および終了を瞬時に行なうことができるので、成膜の開始および終了を瞬時に切り換えることができ、膜厚精度の向上を図ることができる。

また、加熱容器４１（容器本体４２）の上部開口全体から蒸気流が放出されるのではなく、蒸着材料の蒸気は、蓋部材４３の上底部４３ｂの一部に形成した蒸気出口４３ｇを通過した後、蓋部材４３と閉塞部材４５との間に形成される空間４９、蒸気入口４５ｇ、閉塞部材４５の内部空間４５ｒに進入し、しかる後に、蒸気流放出口４５ｅから放出されるので、蒸気流は、絞った状態で放出される。従って、蒸着分子や蒸着原子が被処理基板２０に到達する比率が高いので、蒸着材料の無駄な消費を低く抑えることができる。また、成膜停止時、閉塞部材４５は加熱容器４１の蓋部材４３に被さった状態にあり、加熱容器４１の熱で十分、均一に加熱されることから、蒸着材料が閉塞部材４５上で凝縮、析出するという事態も回避することができる。

さらに、閉塞部材４５が移動するので、加熱容器４１を移動させる場合に比較して、駆動機構を簡素化できるという利点がある。

また、加熱容器４１は、蒸着材料が装填される容器本体４２と、蒸気出口４３ｇが形成された蓋部材４３とから構成され、蓋部材４３は容器本体４２に対して着脱可能である。従って、加熱容器４１の上部に蓋部を設けた場合でも、蒸着材料の装填を容易に行なうことができる。

［実施の形態２の変形例］
実施の形態２では、加熱容器４１を固定とし、閉塞部材４５を加熱容器４１に対して接近する方向および離間する方向に移動させる構成であったが、閉塞部材４５を固定とし、加熱容器４１を閉塞部材４５に対して接近する方向および離間する方向に直動させる構成を採用してもよい。

また、実施の形態２では、加熱容器４１を固定とし、閉塞部材４５を円筒状胴部４５ａの下端部をガイドとして用いながら、加熱容器４１に対して接近する方向および離間する方向に直動させる構成であったが、例えば、図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、加熱容器４１の外周面、例えば、蓋部材４３の外周面に雄ネジ４１ｈを形成しておく一方、閉塞部材４５の円筒状胴部４５ａの内周面に雄ネジ４１ｈに噛み合う雌ネジ４５ｈを形成してもよい。この場合、加熱容器４１の上下方向の移動を規制するとともに、加熱容器４１の供回りを規制しておけば、矢印Ｒで示すように、閉塞部材４５を回転させると、閉塞部材４５を、矢印Ｓで示すように、加熱容器４１に対して接近する方向および離間する方向に移動させることができる。

また、閉塞部材４５の上下方向の移動を規制するとともに、閉塞部材４５の供回りを規制しておけば、矢印Ｒで示すように、加熱容器４１を回転させると、加熱部材４１を、矢印Ｓで示すように、閉塞部材４５に対して接近する方向および離間する方向に移動させることができる。

［真空蒸着装置の使用例］
図５は、本発明を適用した真空蒸着装置が使用される例としての有機ＥＬ装置（有機エレクトロルミネッセンス装置）の要部断面図である。図５に示す有機ＥＬ装置１は、表示装置や、電子写真方式を利用したプリンタに使用されるラインヘッドとして用いられるものであり、複数の有機ＥＬ素子３を配列してなる発光素子群３Ａを備えている。有機ＥＬ素子３は、例えば、陽極として機能する画素電極４と、この画素電極４からの正孔を注入／輸送する正孔輸送層６と、有機ＥＬ物質からなる発光層７と、電子を注入／輸送する電子輸送層８と、陰極９と、保護層がこの順に積層された構造になっている。素子基板２上には、画素電極４に電気的に接続された駆動用トランジスタ５ａ（薄膜トランジスタ）などを含む回路部５が、発光素子群３Ａの下層側に形成されている。

有機ＥＬ装置１がボトムエミッション方式である場合は、発光層７で発光した光を画素電極４の側から出射するため、素子基板２の基体としては、ガラス、石英、樹脂（プラスチック、プラスチックフィルム）などの透明基板が用いられる。その際、陰極９を光反射膜によって構成すれば、発光層７で発光した光を陰極９で反射して透明基板の側から出射することができる。これに対して、有機ＥＬ装置１がトップエミッション方式である場合は、発光層７で発光した光を陰極９の側から出射するため、素子基板２の基体は透明である必要はない。但し、有機ＥＬ装置１がトップエミッション方式である場合でも、素子基板２に対して光出射側とは反対側の面に反射層（図示せず）を配置して、発光層７で発光した光を陰極９の側から出射する場合には、素子基板２の基体として透明基板を用いること必要がある。また、有機ＥＬ装置１がトップエミッション方式である場合において、素子基板２の基体と発光層７との間に反射層を形成して、発光層７で発光した光を陰極９の側から出射する場合には、素子基板２の基体は透明である必要はない。

このような有機ＥＬ装置１を製造するには、素子基板２に対してＣＶＤ法や真空蒸着法などを用いた成膜工程、レジストマスクを用いてのパターニング工程などといった半導体プロセスを利用して各層が形成される。但し、正孔輸送層６、発光層７、電子輸送層８などの有機機能層は、水分や酸素により劣化しやすいため、発光層７などの有機機能層を形成する際、さらには、電子輸送層８の上層に陰極９を形成する際、レジストマスクを用いてのパターニング工程を行うと、レジストマスクをエッチング液や酸素プラズマなどで除去する際に有機機能層が水分や酸素により劣化してしまう。そこで、本形態では、発光層７などの有機機能層を形成する際、さらには陰極９を形成する際には、図１〜図４を参照して説明した真空蒸着装置を用いたマスク蒸着を行うことにより素子基板２に所定形状の薄膜を形成し、レジストマスクを用いてのパターニング工程を行わない。

［その他の実施の形態］
実施の形態１、２では、閉塞部材４５によって加熱容器４１の蒸気出口４３ａ、４３ｇを閉状態にする構成であるため、図６を参照して説明したシャッタ８１４は不要である。但し、閉塞部材４５によって加熱容器４１の蒸気出口４３ａ、４３ｇを閉状態にした後、さらに、図１に点線で示すシャッタ１４によって蒸気流放出口４５ｅを閉鎖する構成を採用してもよい。

上記形態においては、本発明を適用した蒸着用蒸気放出装置１２Ａ、１２Ｂをマスク蒸着に用いる例を説明したが、蒸着用マスク３１を用いず、被処理基板２０の被成膜面全体に均一な膜厚の薄膜を形成する際に適用してもよい。

本発明を適用した蒸着装置の構成を示す概略構成図である。 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）は各々、本発明の実施の形態１に係る蒸着用蒸気放出装置の分解斜視図、この蒸着用蒸気放出装置において加熱容器の蒸気出口の閉状態を示す断面図、および蒸気出口の開状態を示す断面図である。 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）は各々、本発明の実施の形態２に係る蒸着用蒸気放出装置の分解斜視図、この蒸着用蒸気放出装置において加熱容器の蒸気出口の閉状態を示す断面図、および蒸気出口の開状態を示す断面図である。 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）は各々、本発明の実施の形態２の変形例に係る蒸着用蒸気放出装置の分解斜視図、この蒸着用蒸気放出装置において加熱容器の蒸気出口の閉状態を示す断面図、および蒸気出口の開状態を示す断面図である。 有機ＥＬ装置（有機エレクトロルミネッセンス装置）の要部断面図である。 従来の蒸着装置の構成を示す概略構成図である。

符号の説明

１１・・蒸着室、１２Ａ、１２Ｂ・・蒸着用蒸気放出装置、１９・・基板ホルダ、１８・・水晶振動子（蒸着レート測定器）、２０・・被処理基板、４１・・加熱容器、４２・・容器本体、４３・・蓋部材、４３ａ、４３ｇ・・蒸気出口、４５・・閉塞部材、４５ｄ、４５ｇ・・蒸気入口、４５ｅ・・蒸気流放出口、４５ｒ・・閉塞部材の内部空間、１００・・真空蒸着装置

Claims (8)

1. 蒸着材料を加熱して当該蒸着材料の蒸気流を放出する蒸着用蒸気流放出装置において、
   上面に蓋部を備えるとともに当該蓋部の一部に蒸気出口が形成された加熱容器と、
   前記蓋部の上面に被さるように配置された閉塞部材と、を有し、
   前記閉塞部材には、当該閉塞部材の下面で開口する蒸気入口と、該蒸気入口に連通し、当該閉塞部材の上面で開口する蒸気流放出口とが形成されており、
   前記蒸気出口は、前記加熱容器と前記閉塞部材とが相対移動することにより、前記閉塞部材によって塞がれた閉状態と、前記蒸気入口と連通した開状態とに切り換えられることを特徴とする蒸着用蒸気流放出装置。
2. 前記閉塞部材には、前記蒸気流放出口の開口面積より断面積の広い内部空間が形成され、
   前記蒸気入口と前記蒸気流放出口とは、前記内部空間を介して連通していることを特徴とする請求項１に記載の蒸着用蒸気流放出装置。
3. 前記加熱容器と前記閉塞部材とが前記蓋部の上面と前記閉塞部材との接触面に沿う方向に相対移動することにより、前記蒸気出口が前記閉状態と前記開状態とに切り換えられることを特徴とする請求項１または２に記載の蒸着用蒸気流放出装置。
4. 前記閉塞部材は、前記蓋部の上面に沿うように前記加熱容器に対して回転し、
   前記閉塞部材の上面のうち、当該閉塞部材の回転中心軸線上で前記蒸気流放出口が開口し、
   前記閉塞部材の下面では、前記蒸気入口が前記回転中心軸線上から外れた位置で開口しており、
   前記閉塞部材が回転した際の前記蓋部上における前記蒸気入口の回転軌跡上の所定位置で前記蒸気出口が開口していることを特徴とする請求項３に記載の蒸着用蒸気流放出装置。
5. 前記加熱容器と前記閉塞部材の相対移動によって前記蒸気出口の開度が変化することを特徴とする請求項３または４に記載の蒸着用蒸気流放出装置。
6. 前記加熱容器と前記閉塞部材とは、前記蒸気出口の開口方向において接近する方向および離間する方向に相対移動し、
   前記加熱容器と前記閉塞部材とが離間する方向に相対移動して前記蓋部と前記閉塞部材との間に形成される空間を介して前記蒸気出口と前記蒸気入口とが連通することにより前記閉状態から前記開状態への切り換えが行なわれることを特徴とする請求項１または２に記載の蒸着用蒸気流放出装置。
7. 前記加熱容器は、蒸着材料が装填される容器本体と、該容器本体に対して着脱可能な蓋部材とを備え、
   当該蓋部材に前記蓋部が構成されていることを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の蒸着用蒸気流放出装置。
8. 請求項１乃至７の何れか一項に記載の蒸着用蒸気流放出装置を蒸着室内に有することを特徴とする蒸着装置。

Images