JP2018003120A - 蒸着装置及び蒸発源 - Google Patents

Abstract

【課題】蒸発口部同士の距離を可及的に離すことで、蒸発口部間の相互影響を抑制して膜厚分布に誤差が生じることを防止できる蒸着装置及び蒸発源の提供。【解決手段】成膜材料が収容される容器１と、容器１に設けられた蒸発口部２とを有する蒸発源と、蒸発源と基板とを蒸発源の長手方向と直交する方向に相対的に移動させる相対移動機構とを備えた蒸着装置であって、蒸発源は、蒸発口部２を、容器１の長手方向に沿って複数列設け、一対の蒸発口部２が、夫々容器１の長手方向外側に向くように傾斜する開口端面を有し、蒸発口部２は夫々、蒸発口部２の開口中心を通る基板の相対移動方向に沿う線上に他の蒸発口部２の開口中心が重ならないように配列する。【選択図】図３

Description

本発明は、蒸着装置及び蒸発源に関するものである。

本出願人は自己の先願に係る特願２０１４−２６５９８１号において、蒸発源に設けられた複数の蒸発口部のうち、外側に位置する蒸発口部の開口端面を、蒸発源の長手方向外側に向くように傾斜させることで、蒸発口部を長手方向外側に広がって配設させなくても膜厚分布が均一で、成膜されたパターンにおける膜ボケが抑制された蒸着膜を得られるようにした真空蒸着装置を提案している。

ところで、蒸発口部同士が近接している場合、図１及び図２に図示したように、近接する蒸発口部の材料飛散領域が重なることで蒸発粒子の高密度空間ができ、蒸発粒子の衝突散乱が発生する場合があり、この場合、膜厚分布に誤差が生じる。図１は垂直に立設された蒸発口部（垂直ノズル）の例、図２は内側に傾斜させて設けた蒸発口部（内傾ノズル）の例である。

また、近接する蒸発口部が上記先願のように蒸発源の長手方向外側に向くように開口端面を傾斜させたもの（外傾ノズル）同士であると、内側の蒸発口部の開口端面から放出される蒸発粒子が外側の蒸発口部に到達し、再蒸発する場合がある。この場合も、膜厚分布に誤差が生じる。

本発明は、上述のような現状に鑑みなされたもので、蒸発口部同士の距離を可及的に離すことで、蒸発口部間の相互影響を抑制して膜厚分布に誤差が生じることを防止できる蒸着装置及び蒸発源を提供するものである。

成膜材料が収容される容器と、前記容器に設けられた蒸発口部とを有する蒸発源と、前記蒸発源と前記蒸発源に対向する位置に配設される基板とを前記蒸発源の長手方向と直交する方向に相対的に移動させる相対移動機構とを備え、前記蒸発口部から前記成膜材料を放出することで、基板上に蒸着膜を形成するように構成した蒸着装置であって、前記蒸発源は、前記蒸発口部が、前記容器の長手方向に沿って複数列設けられており、少なくとも一対の前記蒸発口部が、夫々前記容器の長手方向外側に向くように傾斜する開口端面を有し、前記蒸発口部は夫々、蒸発口部の開口中心を通る前記基板の相対移動方向に沿う線上に他の蒸発口部の開口中心が重ならないように配列されていることを特徴とする蒸着装置に係るものである。

本発明は上述のように構成したから、蒸発口部同士の距離を可及的に離すことで、蒸発口部間の相互影響を抑制して膜厚分布に誤差が生じることを防止できる蒸着装置及び蒸発源となる。

垂直ノズル同士の材料飛散領域の重なりを説明する概略説明図である。 内傾ノズル同士の材料飛散領域の重なりを説明する概略説明図である。 本実施例の概略説明平面図である。 本実施例の（ａ）概略説明側面図、（ｂ）Ａ−Ａ断面図である。 本実施例の（ａ）概略説明側面図、（ｂ）Ｂ−Ｂ断面図である。 従来例の概略説明平面図である。 従来例の（ａ）概略説明側面図、（ｂ）Ｃ−Ｃ断面図である。 従来例の概略説明平面図である。 本実施例の効果を説明する説明図である。 蒸発口部の配置例を説明する概略説明平面図である。 外傾ノズルの配置例を説明する概略説明正面図である。 垂直ノズルの配置例を説明する概略説明正面図である。 内傾ノズルの配置例を説明する概略説明正面図である。 蒸発口部の配置例を説明する概略説明平面図である。 蒸発口部の配置例を説明する概略説明平面図である。 別例１の（ａ）概略説明側面図、（ｂ）概略説明平面図である。 別例２の（ａ）概略説明側面図、（ｂ）概略説明平面図である。 蒸着装置の概略説明正面図である。 蒸着装置の概略説明側面図である。 蒸発源の一構成例を説明する概略説明断面図である。

好適と考える本発明の実施形態を、図面に基づいて本発明の作用を示して簡単に説明する。

蒸発口部２を複数列設けることで、同数の蒸発口部２を一列に設ける場合に比し、容器１の長手方向における蒸発口部２同士の間隔を広げることができる。

また、基板との相対移動方向に沿う線上に他の蒸発口部２の開口中心が重ならないようにすることで、相対移動方向には蒸発口部２が存在しない構成とすることが可能となり、相対移動方向においても相互影響が生じ難い構成とすることができる。

本発明の具体的な実施例について図面に基づいて説明する。

本実施例は図１８，１９に図示したような蒸着装置に本発明を適用した例である。この蒸着装置は、減圧雰囲気を保持する真空槽20内で基板21に薄膜を形成させるために、成膜材料を放出する蒸発源25が基板21と対向する位置に配設され、蒸発源25から放出された蒸発粒子の蒸発レートをモニタする膜厚モニタ22と、真空槽20外に設けたモニタした蒸発粒子の量を膜厚に換算する膜厚計23と、換算された膜厚が所望の膜厚になるように成膜材料の蒸発レートを制御するために蒸発源25を加熱するヒータ用電源24とを設けている。また、基板21と蒸発源25とを相対的に移動させる相対移動機構が設けられており、相対移動しながら成膜を行うことで、基板全面に渡って均一な膜厚の蒸着膜を形成することができる。

本実施例においては、成膜材料３が収容される容器１と、この容器１に容器１の長手方向に沿って複数列設けられる蒸発口部２とから成る蒸発源25を採用している。この蒸発源25と前記蒸発源25に対向する位置に配設された基板とは、前記蒸発源25の長手方向と直交する方向に相対的に移動し、前記蒸発口部２から前記成膜材料を放出することで、基板上に蒸着膜を形成するように構成している。

なお、本実施例においては、図４，５に図示したように、容器１の下部を成膜材料３が収容される材料収容部５とし、上部を気化した成膜材料が拡散する拡散部４とした一体型の容器１を採用しているが、図２０に図示した蒸発源25のように、材料収容部５と、拡散部４とが連通部12を介して設けられ、前記材料収容部５と前記拡散部４の２つを合わせて容器１とする分離型としても良い。この場合、拡散部４の幅Ｗ１より材料収容部５の幅Ｗ２を広くしてより多くの材料を収容できる構成を実現でき、また、材料収容部５の基板温度への影響を抑制できる等、一層良好に成膜を行える構成となる。

また、本実施例は、容器１の上面に複数の蒸発口部２を２列に並べた構成としている。

また、少なくとも一対の蒸発口部２は、夫々容器１の長手方向外側に向くように傾斜する開口端面を有する構成とする。本実施例においては、容器１の長手方向中心位置を向く方向を内側として、全ての蒸発口部２が容器１の長手方向外側に向くように傾斜する開口端面を有する構成（外傾ノズル）としている。

また、蒸発口部２は夫々、この蒸発口部２の開口中心を通る基板の相対移動方向に沿う線上に他の蒸発口部２の開口中心が重ならないように配列されている。即ち、前記蒸発口部２は夫々、前記蒸発口部２の開口中心を通る前記容器１の長手方向と直交する方向に沿う線上に他の蒸発口部２の開口中心が重ならないように配列されている。

本実施例においては、蒸発口部２の開口中心を通る基板の相対移動方向に沿う線上に他の蒸発口部２の開口端面が重ならないように配列している。

具体的には、容器１の蒸発口部２は、図３〜図５に図示したように、この蒸発口部２の前記開口端面が千鳥状に配列されるように設けられている。図３は、蒸発口部２の開口端面の配置を模式的に示した図であり、開口端面をジグザグ状に配置することで、可及的に相互影響が生じ難い構成とすることができる。

以上の構成とすることで、図６及び図７に図示したような同数の蒸発口部２を一列設けたタイプや、図８に図示したような図６の蒸発口部２の列を二列並設したタイプに比べ、容器１の長手方向における蒸発口部２（開口端面）同士の間隔を広くでき、近接する蒸発口部２の相互影響を抑制することが可能となる。なお、図６〜８において本実施例と対応する部分には’付きの同一符号を付した。

また、容器１の長手方向と直交する基板との相対移動方向（図３の上下方向）には蒸発口部２が存在しない構成とすることができ、一層相互影響が生じ難い構成とすることができる。

また、本実施例のような外傾ノズルの場合、内側の蒸発口部の開口端面から放出される蒸発粒子が外側の蒸発口部に反射若しくは再蒸発して基板上に到達し、膜厚分布に影響を与える懸念がある。

この点、図９に図示したように、蒸発口部先端から放出される蒸発粒子の蒸発角度分布（放出角度分布）は、開口の法線方向を０°とする余弦則（ｃｏｓ^ｎθ）に従う。ここで、開口端面の傾斜角度θが３０°、ｎ値が５の場合、例えば、基準ノズルから２０ｍｍ離して設置したノズルの角部Ａまでの距離ａは１５．９ｍｍ、基準ノズルから４０ｍｍ離して設置したノズルの角部Ｂまでの距離ｂは３８．２ｍｍ、開口端面からの法線と開口端面の中心及び角部Ａを通る直線とが成す角度αは５１°、開口端面からの法線と開口端面の中心及び角部Ｂを通る直線とが成す角度βは５６°となる。これらの値を用いて図９中の式からＢ点に到達する相対粒子数を算出すると、Ｂ点に到達する相対粒子数は、Ａ点を１とした時、約０．０５となる。

即ち、図３〜図５と図６及び図７とを比較して明らかなように、同数の蒸発口部２を一列に並べずに、二列に分けて配置した場合、容器１の長手方向における蒸発口部２同士の間隔を２倍程度にすることが可能となり、外傾ノズルである蒸発口部２同士の間隔を広げることで、内側の蒸発口部２の開口端面からの距離を大きくでき、更に開口端面からの法線とが成す角度を小さくできることで、外側の蒸発口部２に到達する蒸発粒子を大幅に減少させることが可能となる。

なお、本実施例は、基板との相対移動方向においては蒸発口部２の開口端面同士が重ならない構成としているが、蒸発口部２の開口中心を通る基板の相対移動方向に沿う線上に他の蒸発口部２の開口中心が重ならないように配列されていれば良く、例えば図１０のように、基板との相対移動方向において蒸発口部２の開口端面同士が一部重なる配置とすることもできる。

また、本実施例のような図１１に図示したような外傾ノズルに限らず、図１２に図示したような垂直ノズルや図１３に図示したような内傾ノズルについても相対移動方向に開口中心が重ならない構成とすることで近接する蒸発口部同士の相互影響を減少させることができる。

また、本実施例においては蒸発口部２の開口端面を千鳥状に配列した構成としているが、図１４に図示したように千鳥状（ジグザグ状）でなくても良い。また、蒸発口部２の列は二列に限らず図１５に図示したように三列以上としても良い。三列以上の場合でも二列の場合と同様、千鳥状でも他の配列とすることができる。

また、蒸発口部２の高さを中心側程高く、端部側程低く設定し、内側の蒸発口部２の開口端面からの蒸発粒子の放出範囲に外側の蒸発口部２が入らないようにしても良い。この場合も、内側の蒸発口部の開口端面から放出される蒸発粒子が外側の蒸発口部に反射若しくは再蒸発して基板上に到達し、膜厚分布に影響を与える問題を解決することができる。

なお、本実施例においては、１つの容器１に配置される蒸発口部２の配置について説明しているが、図１６及び図１７に図示した別例１，２のように、並設されて一組の共蒸着源として用いられる複数の容器１の、異なる容器１間で本実施例と同様の条件で蒸発口部２を配置しても良い。

図１６は容器１ａと容器１ａとは異なる成膜材料が収容される容器１ｂとを１つずつ設けた例、図１７は容器１ａと容器１ｂと、容器１ａと容器１ｂとは異なる成膜材料が収容される容器１ｃを１つずつ設けた例である。これらは一組で基板に対して相対移動する。

別例１，２においては、各容器１ａ・１ｂに蒸発口部２は一列ずつ設けられ、容器１ａ及び容器１ｂの各蒸発口部２の開口中心を通る前記基板の相対移動方向に沿う線上に、他の容器１ａ・１ｂの前記蒸発口部２の開口中心が重ならないように配列されている。別例１，２においては全ての容器１ａ・１ｂ・１ｃの蒸発口部２を全体として千鳥状に配設している。

従って、各容器１ａ・１ｂ・１ｃの相互影響が低減され、良好な共蒸着を行えるものとなる。

即ち、各容器１ａ・１ｂ・１ｃの蒸発口部２が相対移動方向で完全に重ならないように配置することで、蒸発粒子密度が高い空間が形成されず、圧力が高まることで生じていた粒子の衝突散乱が抑制され、良好な共蒸着が可能となる。

また、図１７においては、容器１ｂ及び容器１ｃの蒸発口部２は、放出した蒸発粒子の混合比が均一となるように基板の相対移動方向の容器１ａ側に向けて傾斜した構成としている。

その余は本実施例と同様である。

なお、本発明は、本実施例に限られるものではなく、各構成要件の具体的構成は適宜設計し得るものである。

１ 容器
２ 蒸発口部

Claims (13)

1. 成膜材料が収容される容器と、前記容器に設けられた蒸発口部とを有する蒸発源と、前記蒸発源と前記蒸発源に対向する位置に配設される基板とを前記蒸発源の長手方向と直交する方向に相対的に移動させる相対移動機構とを備え、前記蒸発口部から前記成膜材料を放出することで、基板上に蒸着膜を形成するように構成した蒸着装置であって、前記蒸発源は、前記蒸発口部が、前記容器の長手方向に沿って複数列設けられており、少なくとも一対の前記蒸発口部が、夫々前記容器の長手方向外側に向くように傾斜する開口端面を有し、前記蒸発口部は夫々、蒸発口部の開口中心を通る前記基板の相対移動方向に沿う線上に他の蒸発口部の開口中心が重ならないように配列されていることを特徴とする蒸着装置。
2. 前記容器の前記蒸発口部は千鳥状に配列されていることを特徴とする請求項１に記載の蒸着装置。
3. 前記蒸発口部の開口中心を通る前記基板の相対移動方向に沿う線上に他の蒸発口部の開口端面が重ならないように配列されていることを特徴とする請求項１，２のいずれか１項に記載の蒸着装置。
4. 成膜材料が収容される複数の容器と、前記複数の容器の夫々に設けられた蒸発口部とを有する蒸発源と、前記蒸発源と前記蒸発源に対向する位置に配設される基板とを前記蒸発源の長手方向と直交する方向に相対的に移動させる相対移動機構とを備え、前記蒸発口部から前記成膜材料を放出することで、基板上に蒸着膜を形成するように構成した蒸着装置であって、前記蒸発源は、前記蒸発口部が、前記容器の夫々の長手方向に沿って前記容器の夫々に複数設けられており、前記各容器の少なくとも一対の前記蒸発口部が、夫々前記容器の長手方向外側に向くように傾斜する開口端面を有し、前記蒸発口部は夫々、前記蒸発口部の開口中心を通る前記基板の相対移動方向に沿う線上に他の蒸発口部の開口中心が重ならないように配列されていることを特徴とする蒸着装置。
5. 前記各容器の前記蒸発口部は全体として千鳥状に配列されていることを特徴とする請求項４に記載の蒸着装置。
6. 前記蒸発口部の開口中心を通る前記基板の相対移動方向に沿う線上に他の蒸発口部の開口端面が重ならないように配列されていることを特徴とする請求項４，５のいずれか１項に記載の蒸着装置。
7. 成膜材料が収容される容器と、前記容器に設けられた蒸発口部とを有する蒸発源であって、前記蒸発口部は、前記容器の長手方向に沿って複数列設けられ、少なくとも一対の前記蒸発口部は、夫々前記容器の長手方向外側に向くように傾斜する開口端面を有し、前記蒸発口部は夫々、前記蒸発口部の開口中心を通る前記容器の長手方向と直交する方向に沿う線上に他の蒸発口部の開口中心が重ならないように配列されていることを特徴とする蒸発源。
8. 前記容器の前記蒸発口部は千鳥状に配列されていることを特徴とする請求項７に記載の蒸発源。
9. 前記蒸発口部の開口中心を通る前記基板の相対移動方向に沿う線上に他の蒸発口部の開口端面が重ならないように配列されていることを特徴とする請求項７，８のいずれか１項に記載の蒸発源。
10. 成膜材料が収容される複数の容器と、前記複数の容器の夫々に設けられた蒸発口部とを有する蒸発源であって、前記蒸発口部は、前記容器の夫々の長手方向に沿って前記容器の夫々に複数列設けられており、前記各容器の少なくとも一対の前記蒸発口部は、夫々前記蒸発源の長手方向外側に向くように傾斜する開口端面を有し、前記蒸発口部は夫々、前記蒸発口部の開口中心を通る前記容器の長手方向と直交する方向に沿う線上に他の蒸発口部の開口中心が重ならないように配列されていることを特徴とする蒸発源。
11. 前記各容器の前記蒸発口部は全体として千鳥状に配列されていることを特徴とする請求項１０に記載の蒸発源。
12. 前記蒸発口部の開口中心を通る前記基板の相対移動方向に沿う線上に他の蒸発口部の開口端面が重ならないように配列されていることを特徴とする請求項１０，１１のいずれか１項に記載の蒸発源。
13. 真空槽内に設けられた基板上に蒸着膜を形成する蒸着装置であって、請求項７〜１２のいずれか１項に記載の蒸発源が設けられていることを特徴とする蒸着装置。

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