JP2018127663A - Vapor deposition device and vapor deposition source - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technique for effectively improving material efficiency in a vapor deposition device having a substrate for performing at least one of revolution and rotation, and a vapor deposition source.SOLUTION: A vapor deposition device has a support member 104 supporting a substrate 103, and a vapor deposition source 101, and the support member 104 may perform at least one of revolution and rotation of the substrate, and change an angle or arrangement of a substrate to a face of an opening 203 of the vapor deposition source 101. The vapor deposition source 101 housing a vapor deposition material has an opening 203 through which vapor of the vapor deposition material passes, and the opening has such a shape that plural slit-like openings 400 cross with each other at inner ends, and has walls 401, 402 along one part of an edge of the opening.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、真空蒸着装置などの蒸着装置、及びその蒸着源に関するものである。   The present invention relates to a deposition apparatus such as a vacuum deposition apparatus, and a deposition source thereof.

真空蒸着装置は、一般的に、ポンプの排気で形成された真空環境の中で、蒸着源の加熱機構により蒸着材料を蒸発させて、蒸着対象である基板を蒸着する装置である。例えば、デジタルカメラの光学素子といった小さな基板は、ドーム状の基板ホルダの公転半径方向に並べて、その基板ホルダを公転させながら蒸着している。また、シンチレータの大きなパネル状の基板は、蒸着源の開口面に対して傾斜させて、自公転させながら蒸着している。こういった、ドーム状の基板ホルダに並べた基板の公転や、傾斜させた基板の自公転による軌跡で形成する空間は、円錐面から或る厚みをもった空間になる(本明細書では、この空間をドーム状空間とも称する)。現状では、このドーム状空間内で公転もしくは自公転する基板の膜厚分布を小さくすることを目的に、基板各位置に均一な量で蒸着するように、蒸着材料の蒸気を拡げている。そのため、蒸着材料が基板を蒸着した割合となる材料収率は極めて低くなり、蒸着膜と基板から成る製品の量産コストが高止まりしている。このような現状の問題に対して、例えば、蒸着源と、その上で円周状に配列する複数の基板と、の間に、複数のスリットを放射状に配列したマスクを設置し、そのマスクの各スリットを通過した蒸気を、公転により各基板が形成するドーム状空間に存在させる。そして、同時蒸着する基板の枚数を増やすことで、材料収率を高くする装置及び成膜方法が、特許文献1で開示されている。   In general, a vacuum deposition apparatus is an apparatus that evaporates a deposition material by a heating mechanism of a deposition source in a vacuum environment formed by pump exhaust, and deposits a substrate to be deposited. For example, a small substrate such as an optical element of a digital camera is aligned in the revolving radius direction of a dome-shaped substrate holder, and vapor deposition is performed while the substrate holder is revolving. Further, a panel-like substrate having a large scintillator is deposited while being inclined and tilted with respect to the opening surface of the deposition source. The space formed by the trajectory due to the revolution of the substrate arranged in the dome-shaped substrate holder or the self-revolution of the inclined substrate becomes a space having a certain thickness from the conical surface (in this specification, This space is also called a dome-shaped space). At present, the vapor of the vapor deposition material is expanded so as to deposit a uniform amount on each position of the substrate in order to reduce the film thickness distribution of the substrate that revolves or revolves within the dome-shaped space. Therefore, the material yield, which is the ratio of the vapor deposition material deposited on the substrate, is extremely low, and the mass production cost of the product composed of the vapor deposition film and the substrate remains high. For such a problem, for example, a mask in which a plurality of slits are radially arranged is installed between a deposition source and a plurality of substrates arranged circumferentially thereon, and the mask The vapor that has passed through each slit is caused to exist in a dome-shaped space formed by each substrate by revolution. And the apparatus and the film-forming method which make a material yield high by increasing the number of the board | substrates vapor-deposited simultaneously are disclosed by patent document 1. FIG.

特許第4835826号Japanese Patent No. 4835826

しかしながら、スリットを配列したマスクを介した蒸着では、蒸気の大半が、スリットを通過できず、マスクを蒸着してしまうことがある。そのような技術状況で、同時蒸着する基板の枚数を増やすことは、材料収率を高めるという課題への根本的な解決にはなり難い。   However, in vapor deposition through a mask in which slits are arranged, most of the vapor may not pass through the slit and vaporize the mask. In such a technical situation, increasing the number of substrates to be co-deposited is unlikely to be a fundamental solution to the problem of increasing material yield.

上記課題に鑑み、本発明の一側面による蒸着源は、蒸着装置で用いられ、蒸着材料を収容する蒸着源であって、蒸着材料の蒸気が通る開口部を有し、前記開口部は、複数のスリット状の開口が内端で交わる形状を有し、前記開口の縁の一部に沿った壁を有する。   In view of the above problems, a vapor deposition source according to an aspect of the present invention is a vapor deposition source that is used in a vapor deposition apparatus and contains a vapor deposition material, and has an opening through which vapor of the vapor deposition material passes. The slit-shaped opening has a shape that intersects at the inner end, and has a wall along a part of the edge of the opening.

また上記課題に鑑み、本発明の他の側面による蒸着装置は、基板を支持する支持部材と、上記の蒸着源と、を有する蒸着装置であって、前記支持部材は、前記基板の公転と自転のうちの少なくとも一方を行って、且つ前記蒸着源の開口部の面に対する前記基板の角度ないし配置を変更することができる。   In view of the above problems, a vapor deposition apparatus according to another aspect of the present invention is a vapor deposition apparatus that includes a support member that supports a substrate and the vapor deposition source, and the support member rotates and rotates the substrate. The angle or arrangement of the substrate with respect to the surface of the opening of the vapor deposition source can be changed.

本発明によれば、蒸着材料の材料収率を効果的に高めることができる。   According to the present invention, the material yield of the vapor deposition material can be effectively increased.

本発明の一実施形態に係る真空蒸着装置の構成を示す図。The figure which shows the structure of the vacuum evaporation system which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る蒸着源の構成を示す図。The figure which shows the structure of the vapor deposition source which concerns on one Embodiment of this invention. 蒸気の形状を評価する真空蒸着装置の構成を示す図。The figure which shows the structure of the vacuum evaporation system which evaluates the shape of a vapor | steam. 本発明の一実施形態に係る蒸着源の開口の構成を示す図。The figure which shows the structure of the opening of the vapor deposition source which concerns on one Embodiment of this invention. 蒸着源の開口の構成に対する蒸気の曲がり角度を示す図。The figure which shows the bending angle of the vapor | steam with respect to the structure of the opening of a vapor deposition source. 本発明の一実施形態に係る蒸着源の開口における壁の幅を示す図。The figure which shows the width | variety of the wall in opening of the vapor deposition source which concerns on one Embodiment of this invention. 蒸着源の開口の構成における形状と各寸法を示す図。The figure which shows the shape and dimension in the structure of the opening of a vapor deposition source. 蒸気の曲げをシミュレーションした結果の図。The figure of the result of having simulated the bending of steam. 同じくシミュレーションした結果の図。The figure of the same simulation result. 蒸気の曲げを評価する、等膜厚線上に図示した膜厚分布の実験結果の図。The figure of the experimental result of the film thickness distribution illustrated on the equal film thickness line which evaluates the bending of steam.

本発明において、交差するスリット状開口の数、形状、交差角度、対称性等、壁の位置、高さ等は、要求される蒸着材料の蒸気の形状を実現すべく、後述する蒸気粒子による自己組織化の考え方と数値シミュレーションした結果などに基づいて適宜に設計できる。典型的には、後述する実施形態や実施例に示すように、蒸着源の3つのスリット状開口が各内端で結合した開口部はY形状とする。好ましくは、更に、Y形状の開口の周囲の少なくとも一部に、その開口の縁に沿った壁を設ける。壁は、例えば、Y形状の開口により規定される面(開口面)と同一面に対して垂直に取付けられる。そして、蒸着源を備える真空蒸着装置において、Y形状の開口部におけるI部の直線状スリットの長手方向を、基板の公転半径の方向に一致させる。更に、Y形状の開口部におけるV部の2つの直線状スリットを、I部より公転半径方向において外側に配置する。   In the present invention, the number, shape, intersecting angle, symmetry, etc. of the intersecting slit-shaped openings, the position of the wall, the height, etc. are determined by self-deposition by vapor particles to be described later in order to realize the required vapor shape of the vapor deposition material. It is possible to design appropriately based on the concept of organization and the result of numerical simulation. Typically, as shown in the embodiments and examples to be described later, an opening formed by joining three slit-like openings of the vapor deposition source at each inner end is formed in a Y shape. Preferably, at least a part of the periphery of the Y-shaped opening is provided with a wall along the edge of the opening. A wall is attached perpendicularly | vertically with respect to the surface (opening surface) prescribed | regulated by Y-shaped opening, for example. And in a vacuum evaporation apparatus provided with a vapor deposition source, the longitudinal direction of the linear slit of the I part in a Y-shaped opening part is made to correspond with the direction of the revolution radius of a board | substrate. Furthermore, the two linear slits of the V part in the Y-shaped opening are arranged outside the I part in the revolution radius direction.

[真空蒸着装置及び蒸着源の構成]
本発明の一実施形態である真空蒸着装置の構成について図1を用いて説明する。図1に示すように、真空用チャンバ100に、蒸着源101、基板ヒータ102、真空ポンプ104、蒸着対象である基板103を支持して自公転させる支持部材である冶具105、蒸着後の基板103を冷却するための冷却板106が設けられている。真空用チャンバ100に対して、各部は図1に示す様に配置されている。
[Configuration of vacuum evaporation system and evaporation source]
The structure of the vacuum evaporation apparatus which is one Embodiment of this invention is demonstrated using FIG. As shown in FIG. 1, in a vacuum chamber 100, a deposition source 101, a substrate heater 102, a vacuum pump 104, a jig 105 that is a support member that supports and revolves a substrate 103 to be deposited, and a substrate 103 after deposition. A cooling plate 106 is provided for cooling. With respect to the vacuum chamber 100, each part is arranged as shown in FIG.

真空用チャンバ100と真空ポンプ104によって、真空チャンバ100内での到達圧力は、1×10−3Pa以下にすることができる。また、NやArなどの不活性ガスを真空用チャンバ100内に流入でき、その不活性ガスの流量をマスフローコントローラ(不図示)で制御し、真空用チャンバ100内の圧力を一定にできると良い。 The ultimate pressure in the vacuum chamber 100 can be reduced to 1 × 10 −3 Pa or less by the vacuum chamber 100 and the vacuum pump 104. In addition, when an inert gas such as N 2 or Ar can flow into the vacuum chamber 100 and the flow rate of the inert gas is controlled by a mass flow controller (not shown), the pressure in the vacuum chamber 100 can be made constant. good.

蒸着源101の構成を、図2を用いて説明する。同図にて、ルツボ200は、蒸着材料を投入するための円筒状の容器である。蒸着材料は、通常、円筒状の容器の内底面上に収容される。このルツボ200は、高さに対して内径を小さくすると良い。そうすると、径方向に均一な蒸発面が得られ、蒸着中に真空環境へ流入する蒸気が、定常流れになる。また、ヒータ201で、ルツボ200に投入した蒸着材料を加熱する。このヒータ201は、ルツボ200の上部と下部に対して、独立して加熱、及びその制御ができると良い。これにより、蒸着材料の着膜による詰まりが生じやすい、ルツボ200の上部や、後述する開口部203に対する冗長化(温度低下の防止)を担保できる。このヒータ201の周囲に、ヒータ201からの熱放射を反射するリフレクタ202が何層か設けられると、ヒータ201への投入電力を抑えられるので良い。   The configuration of the vapor deposition source 101 will be described with reference to FIG. In the figure, a crucible 200 is a cylindrical container for introducing a vapor deposition material. The vapor deposition material is usually accommodated on the inner bottom surface of a cylindrical container. The crucible 200 may have a small inner diameter with respect to the height. As a result, a uniform evaporation surface is obtained in the radial direction, and the vapor flowing into the vacuum environment during vapor deposition becomes a steady flow. Further, the vapor deposition material charged into the crucible 200 is heated by the heater 201. The heater 201 may be capable of heating and controlling the upper and lower parts of the crucible 200 independently. Thereby, it is possible to ensure redundancy (prevention of temperature decrease) with respect to the upper part of the crucible 200 and the opening 203 described later, which are likely to be clogged by deposition of the vapor deposition material. If several layers of reflectors 202 that reflect the heat radiation from the heater 201 are provided around the heater 201, the input power to the heater 201 may be suppressed.

また、ルツボ200の温度の制御は、ヒータ201やリフレクタ202に制御点を設けて行う。例えば、制御点に、熱電対の先端を接触させる。熱電対の先端を制御点で溶接しておくと、ルツボ200の温度再現性が向上できて好ましい。但し、ルツボ200とヒータ201の空間の温度と、ルツボ200の温度と、の相関を正確に把握しているのであれば、その空間を制御点とし、熱電対の先端を非接触とさせても良い。   Further, the temperature of the crucible 200 is controlled by providing control points on the heater 201 and the reflector 202. For example, the tip of the thermocouple is brought into contact with the control point. It is preferable to weld the tip of the thermocouple at a control point because the temperature reproducibility of the crucible 200 can be improved. However, if the correlation between the temperature of the space between the crucible 200 and the heater 201 and the temperature of the crucible 200 is accurately grasped, even if the space is used as a control point and the tip of the thermocouple is not contacted, good.

ルツボ200には、開口部203を設けたフタ204を被せる。開口部203の構成については[開口の構成]で後述する。この開口部203の温度は、ヒータ201の加熱により、蒸着材料の融点以上にする。そうすると、蒸着材料の着膜による詰まりが開口部203で生じないので良い。更に、フタ204の縁には、フタ204への重り205を設置する。これは、ルツボ200に投入した蒸着材料の加熱時において、その材料の蒸気圧で、フタ204が外れないようにするためである。この重り205は、熱伝導率と熱放射率が低く、ルツボ200に投入した蒸着材料の加熱温度より大きな耐熱温度を有するセラミックスで作製することが好ましい。重り205の熱伝導率を低くするのは、重り205内にてルツボ200に接した面から基板103側の面への熱伝導による熱流が小さくなり、重り205の基板103側の面を低温にできるためである。これに加えて、重り205の熱放射率を低くすることによって、重り205の基板103側の面から、基板103への熱放射による熱流を小さくできる。その結果、重り205により、基板103が高温になりにくくなるので、基板103の温度を基板ヒータ102の投入電力で制御しやすくなる。   The crucible 200 is covered with a lid 204 provided with an opening 203. The configuration of the opening 203 will be described later in [Configuration of the opening]. The temperature of the opening 203 is set to be equal to or higher than the melting point of the vapor deposition material by heating the heater 201. Then, clogging due to deposition of the vapor deposition material does not occur in the opening 203. Further, a weight 205 to the lid 204 is installed on the edge of the lid 204. This is to prevent the lid 204 from being removed by the vapor pressure of the vapor deposition material charged into the crucible 200 due to the vapor pressure of the material. The weight 205 is preferably made of a ceramic having low thermal conductivity and thermal emissivity and having a heat resistance temperature higher than the heating temperature of the vapor deposition material put into the crucible 200. The reason why the thermal conductivity of the weight 205 is lowered is that the heat flow due to the heat conduction from the surface in contact with the crucible 200 in the weight 205 to the surface on the substrate 103 side is reduced, and the surface on the substrate 103 side of the weight 205 is lowered. This is because it can. In addition, by reducing the thermal emissivity of the weight 205, the heat flow due to the thermal radiation from the surface of the weight 205 to the substrate 103 can be reduced. As a result, the weight 205 makes it difficult for the substrate 103 to reach a high temperature, so that the temperature of the substrate 103 can be easily controlled by the input power of the substrate heater 102.

図1に示すように、蒸着源101は、その開口部203の中心が、基板103を自公転させる冶具105の公転半径と略一致する箇所に来るように、公転軸105aからずらして設置する。ここで、公転半径は、基板103の中心(冶具105の基板103を取付けるベース板の自転の中心でもある)から公転軸105aへの垂直な距離とする。この公転半径と、蒸着源101の開口部203から基板103中心への公転軸105aに平行な距離と、は、開口部203による蒸気が基板103の自公転軌跡で形成されるドーム状空間内に収まるように決定する。また、所望のタイミングで、融点に達した蒸着材料の蒸気を基板103に飛ばせるよう、図2に示すように、蒸着源101の開口部203の上に、蒸気を遮蔽できるシャッター206を設ける。   As shown in FIG. 1, the vapor deposition source 101 is installed so as to be shifted from the revolution shaft 105 a so that the center of the opening 203 comes to a location that substantially coincides with the revolution radius of the jig 105 that revolves the substrate 103. Here, the revolution radius is a distance perpendicular to the revolution axis 105a from the center of the substrate 103 (which is also the center of rotation of the base plate to which the substrate 103 of the jig 105 is attached). This revolution radius and the distance parallel to the revolution axis 105 a from the opening 203 of the vapor deposition source 101 to the center of the substrate 103 are within the dome-like space where the vapor generated by the opening 203 is formed by the revolution trajectory of the substrate 103. Decide to fit. Further, as shown in FIG. 2, a shutter 206 capable of shielding the vapor is provided on the opening 203 of the vapor deposition source 101 so that the vapor of the vapor deposition material reaching the melting point can be blown to the substrate 103 at a desired timing.

なお、図1に示す構成では図示が煩雑になるため省略したが、実際の装置では、蒸着源101の周囲に膜厚センサを設置している。この膜厚センサで測定する膜厚レートが一定になるように、ルツボ200内の蒸着材料を加熱するヒータ201の投入電力を膜厚コントローラー(不図示)で制御できると良い。   Although omitted in the configuration shown in FIG. 1 because the illustration is complicated, a film thickness sensor is provided around the vapor deposition source 101 in an actual apparatus. It is preferable that the input power of the heater 201 for heating the vapor deposition material in the crucible 200 can be controlled by a film thickness controller (not shown) so that the film thickness rate measured by the film thickness sensor is constant.

基板ヒータ102は、熱放射の熱流により基板103を加熱する。基板103の温度の測定方法は、冶具105の説明と併せて後述する。基板103の温度から、基板ヒータ102への投入電力を制御できるようにしている。   The substrate heater 102 heats the substrate 103 by a heat flow of heat radiation. A method for measuring the temperature of the substrate 103 will be described later together with the description of the jig 105. The input power to the substrate heater 102 can be controlled from the temperature of the substrate 103.

基板103を自公転させる冶具105は、図1に示すように、蒸着源101の開口面に対して基板103を傾けて、且つ公転軸105aから公転半径分離れた位置に、取付けられるようになっている。更に、傾けた基板103の端が公転軸105aに達しないようにすると良い。これにより、自公転する基板103を対面させて追加でき、各基板を同時に蒸着することができる。本実施形態では、冶具105に取付けられる基板103は、例えば、正方形もしくは長方形の薄板で、サイズは1辺が500mm以下であり、厚さが0.7mm以下である。また、基板103の自公転に関し、自転速度は最大58rpm、公転速度は最大20rpmまで設定することができる。支持部材である治具は、基板を自転又は公転させて、且つ蒸着源の開口部の面に対する基板の角度または姿勢を変更することができるものであってもよい。   As shown in FIG. 1, the jig 105 for rotating and revolving the substrate 103 is attached to a position separated from the revolution axis 105a by tilting the substrate 103 with respect to the opening surface of the vapor deposition source 101. ing. Further, it is preferable that the inclined end of the substrate 103 does not reach the revolution axis 105a. Thereby, the self-revolving substrate 103 can be faced and added, and each substrate can be vapor-deposited simultaneously. In the present embodiment, the substrate 103 attached to the jig 105 is, for example, a square or rectangular thin plate, and the size is 500 mm or less on one side and the thickness is 0.7 mm or less. In addition, regarding the rotation of the substrate 103, the rotation speed can be set to a maximum of 58 rpm and the rotation speed can be set to a maximum of 20 rpm. The jig that is the support member may be capable of rotating or revolving the substrate and changing the angle or posture of the substrate with respect to the surface of the opening of the vapor deposition source.

冶具105は、図3(A)に示すように、蒸着源の開口部300の面と平行に、正方形もしくは長方形の薄板の基板301を設置することもできる。この基板301は、上述の基板103と同じサイズまで設置することができる。ここにおいて、基板301は公転軸302を中心に公転させられる。図3(A)に記載されているLは、蒸着源の開口部300と基板301の中心との間の公転軸302に平行な距離である。図3(B)は真上から見た基板301を図示している。図3(B)に記載されているLは、基板103の公転半径の方向であり、Lは、その公転半径の方向に直角となる方向である。図3(B)中の303については、[実施例2]にて後述する。 As shown in FIG. 3A, the jig 105 can be provided with a square or rectangular thin substrate 301 parallel to the surface of the opening 300 of the vapor deposition source. The substrate 301 can be installed up to the same size as the substrate 103 described above. Here, the substrate 301 is revolved around the revolution axis 302. L 1 described in FIG. 3A is a distance parallel to the revolution axis 302 between the opening 300 of the evaporation source and the center of the substrate 301. FIG. 3B illustrates the substrate 301 viewed from directly above. L 3 that is described in FIG. 3 (B) is the direction of the radius of revolution of the substrate 103, L 2 is a direction at right angles to the direction of the radius of revolution. 3 in FIG. 3B will be described later in [Example 2].

図1の説明に戻って、基板103を自公転させる冶具105において、基板103を取付けるベース板は、基板103の取付けによる変形を許容値以下に抑えるだけの剛性を保ちつつ、孔を空けたりして質量を小さくすることが望ましい。これにより、ベース板の熱容量が小さくなるので、基板103の温度は、ベース板の温度による律速が低減される。そうなると、基板ヒータ102を用いて、基板103の所望温度を短時間で実現することができる。この基板103の温度は、基板103に接触させた熱電対により測定できることが望ましい。もしくは、基板103と共に自転しているベース板の裏面へ、熱電対の先端を数mmまで近付けて、その裏面と基板103との温度相関から、基板103の温度を測定しても良い。また、このような熱電対を具備することが困難であれば、次のようにしてもよい。即ち、基板103にサーモラベルを貼り、基板ヒータ102による基板103の加熱時に、サーモラベルの温度を目視確認し、基板103を所望温度にするのに必要な、基板ヒータ102への投入電力と加熱時間を把握する事前検討を行っておく。この検討から把握した、基板ヒータ102への投入電力と基板103への加熱時間により、毎回、基板103を略所望温度にすることができる。   Returning to the description of FIG. 1, in the jig 105 for rotating and revolving the substrate 103, the base plate to which the substrate 103 is attached has a rigidity enough to suppress deformation due to the attachment of the substrate 103 to an allowable value or less, and a hole is made. It is desirable to reduce the mass. Thereby, since the heat capacity of the base plate is reduced, the rate of the temperature of the substrate 103 is reduced by the temperature of the base plate. Then, the desired temperature of the substrate 103 can be realized in a short time using the substrate heater 102. It is desirable that the temperature of the substrate 103 can be measured by a thermocouple brought into contact with the substrate 103. Alternatively, the temperature of the substrate 103 may be measured from the temperature correlation between the back surface and the substrate 103 by bringing the tip of the thermocouple close to several millimeters toward the back surface of the base plate that rotates with the substrate 103. Further, if it is difficult to provide such a thermocouple, the following may be performed. In other words, a thermo label is attached to the substrate 103, and when the substrate heater 102 is heated by the substrate heater 102, the temperature of the thermo label is visually confirmed, and the input power to the substrate heater 102 and the heating necessary to bring the substrate 103 to a desired temperature. Make a preliminary study to understand the time. The substrate 103 can be brought to a substantially desired temperature every time based on the input power to the substrate heater 102 and the heating time for the substrate 103, which are grasped from this examination.

図1に示す冷却板106は、着膜による潜熱、及び基板ヒータ102の熱放射の熱流により高温となった基板103からの熱放射による熱流を吸収することで、基板103を冷却するものである。冷却板106は、真空用チャンバ100内にて、基板103の下端から上方の真空用チャンバ100の内壁を覆うように設置する。冷却板106は常に水冷しておき、蒸着時の基板103との温度差が大きくなるようにする。更に、冷却板106の面は、熱放射率が高く、蒸着材料に対して耐腐食性を有した材質を採用すると良い。また、真空用チャンバ100の外壁面を水冷することで、その内壁の面温度と熱放射率を冷却板106と略同じにできるのであれば、冷却板106を設ける必要は無い。これは、真空蒸着装置のコストダウンに繋がるので良い。   The cooling plate 106 shown in FIG. 1 cools the substrate 103 by absorbing the latent heat caused by deposition and the heat flow caused by the heat radiation from the substrate 103 that has become high temperature due to the heat flow caused by the substrate heater 102. . The cooling plate 106 is installed in the vacuum chamber 100 so as to cover the inner wall of the vacuum chamber 100 above the lower end of the substrate 103. The cooling plate 106 is always water-cooled so that the temperature difference with the substrate 103 during vapor deposition becomes large. Furthermore, the surface of the cooling plate 106 is preferably made of a material having a high thermal emissivity and having corrosion resistance to the vapor deposition material. If the outer wall surface of the vacuum chamber 100 is water-cooled so that the surface temperature and thermal emissivity of the inner wall can be made substantially the same as those of the cooling plate 106, the cooling plate 106 need not be provided. This may lead to cost reduction of the vacuum deposition apparatus.

[開口の構成]
本実施形態における開口部203の構成について、図4を用いて説明する。図4に示すように、開口部203は、3つのスリット状開口を組み合わせたY開口400であり、Y開口400の一部の縁に沿って壁401、402が設けられている。以下に、それぞれを詳述する。
[Configuration of aperture]
The structure of the opening part 203 in this embodiment is demonstrated using FIG. As shown in FIG. 4, the opening 203 is a Y opening 400 obtained by combining three slit-like openings, and walls 401 and 402 are provided along a part of the edge of the Y opening 400. Each will be described in detail below.

Y開口400は、矩形状のスリットを組み合わせている。このY開口400を通過する蒸気の流れ形態は、中間流もしくは連続流となることが望ましい。そのような流れ形態であれば、Y開口400を構成する各スリットを通過した蒸気は、その蒸気を構成する粒子(以後、単に蒸気粒子とも称する)の密度が極めて高くなる。それによって、各スリットを通過した直後の蒸気粒子間で、頻繁に衝突し、そして散乱する。本実施形態を含む本発明では、こういった蒸気粒子の衝突と散乱、及び壁401、402による蒸気粒子の散乱方向の制約を用いて、Y開口400のある面に平行な面上で蒸気を曲げる。   The Y opening 400 is a combination of rectangular slits. The flow form of the steam passing through the Y opening 400 is preferably an intermediate flow or a continuous flow. In such a flow form, the vapor passing through each slit constituting the Y opening 400 has extremely high density of particles constituting the vapor (hereinafter also simply referred to as vapor particles). Thereby, it frequently collides and scatters between the vapor particles immediately after passing through each slit. In the present invention including this embodiment, the vapor is scattered on a plane parallel to the plane having the Y opening 400 by using the collision and scattering of the vapor particles and the restriction of the scattering direction of the vapor particles by the walls 401 and 402. Bend.

その曲がった蒸気は、その形状を保ち、基板103に到達することができる。なぜなら、真空チャンバ100内の圧力は、1×10−3Pa以下であるため、蒸気粒子の平均自由行程は、極めて長くなるからである。この平均自由行程とは、蒸気粒子が衝突するまでに飛行する距離である。したがって、平均自由行程が極めて長いと、蒸気の形状を変化させる蒸気粒子間の衝突が大きく減少するので、その形状を保つことができる。 The bent vapor can keep its shape and reach the substrate 103. This is because the pressure in the vacuum chamber 100 is 1 × 10 −3 Pa or less, and the mean free path of the vapor particles becomes extremely long. This mean free path is the distance traveled before the vapor particles collide. Therefore, when the mean free path is extremely long, collisions between vapor particles that change the shape of the steam are greatly reduced, so that the shape can be maintained.

Y開口400を通過する流れ形態の判定は、クヌーセン数を用いて行えば良い。クヌーセン数は、蒸気粒子の平均自由行程を代表長さで割った値である。ここでは、A.Guthrieらと同様、この値が0.01未満であれば連続流、10より大きければ分子流、0.01より大きく0.1未満であれば中間流であると、流れ形態を判定する(A.Gurtrie,et al.,Vacuum Equipment and Techiques,McGraw−Hill(1949)を参照)。なお、中間流は、連続流と分子流の両流れ形態の挙動を有する流れである。   The determination of the flow form passing through the Y opening 400 may be performed using the Knudsen number. The Knudsen number is a value obtained by dividing the mean free path of vapor particles by the representative length. Here, A.I. Similar to Guthrie et al., If this value is less than 0.01, the flow form is determined as a continuous flow, a flow greater than 10, a molecular flow, and a flow greater than 0.01 and less than 0.1 is determined as an intermediate flow (A See Gurtrie, et al., Vacuum Equipment and Techniques, McGraw-Hill (1949)). The intermediate flow is a flow having behaviors of both a continuous flow and a molecular flow.

クヌーセン数を求めるための、蒸気粒子の平均自由行程は、蒸着時のルツボ200内が、前述したように蒸着材料の蒸気圧で飽和していると考えれば、その蒸気圧を用いて算出することができる。圧力からの平均自由行程の算出方法は、希薄気体関連の解説書(例えば、日本機械学会編、原子・分子の流れ、共立出版(1996))に記載されている。一方、代表長さは、本実施形態の構成でクヌーセン数が大きくなりやすい、Y開口400を構成するスリットの短手寸法で与えれば良い。短手寸法で与えた代表長さで、連続流もしくは中間流と判定されるようであれば、Y開口400を通過する蒸気全体もそのような流れ形態であると判定して良い。   The mean free path of the vapor particles for obtaining the Knudsen number is calculated using the vapor pressure when the inside of the crucible 200 during vapor deposition is considered saturated with the vapor pressure of the vapor deposition material as described above. Can do. The calculation method of the mean free path from the pressure is described in a rare gas-related commentary (for example, the Japan Society of Mechanical Engineers, Atom / Molecular Flow, Kyoritsu Shuppan (1996)). On the other hand, the representative length may be given by the short dimension of the slit forming the Y opening 400, in which the Knudsen number is likely to increase in the configuration of the present embodiment. If the representative length given by the short dimension is determined to be a continuous flow or an intermediate flow, the entire steam passing through the Y opening 400 may be determined to be in such a flow form.

このような判定方法を元に、Y開口400を構成するスリットの寸法は、蒸着材料の蒸気圧から算出する蒸気粒子の平均自由行程を考慮して、連続流もしくは中間流となるように決定する。なお、図4のY開口400は、それを構成する3つのスリットの短手と長手の寸法が、スリット毎で等しくなるように組み合わせたが、Y開口は、この組み合わせに限定されない。例えば、Y開口400の上半分(Y開口におけるV部)のスリットの短手の寸法を、下半分(Y開口におけるI部)の短手より大きくしても良い。但し、Y開口400の上半分に2つあるスリットの短手と長手の寸法は、それぞれ、互いに揃えることが必要ないし好ましい。そうすると、Y開口400面を真上から見た時の蒸気を、左右対称にできる。一方、左右対称でないと、基板103が自公転しているドーム状空間内に蒸気を収めにくくなる可能性が生ずる。更に、左右対称でない蒸気は、公転半径による円周に沿わせにくくなる。しかし、これらは、左右対称であれば、回避できる。左右対称な蒸気は、中心線を挟んで対称的な開口部により実現することができる。ただし、非対称的なものを排除するものではない。上述した様に、開口部の形態は、求められる蒸気の形状に応じて、種々に設計すればよい。即ち、開口部の各スリット状開口の幅、長さ、形状、交点箇所の形状、厚み、交差角度、壁の形成箇所、高さ、開口面に対する角度、各部の表面粗さ、等は種々に設計され得る。   Based on such a determination method, the dimension of the slit constituting the Y opening 400 is determined so as to be a continuous flow or an intermediate flow in consideration of the mean free path of vapor particles calculated from the vapor pressure of the vapor deposition material. . Note that the Y opening 400 in FIG. 4 is combined so that the short and long dimensions of the three slits constituting the Y opening 400 are equal for each slit, but the Y opening is not limited to this combination. For example, the short dimension of the slit of the upper half of the Y opening 400 (V part in the Y opening) may be made larger than the short dimension of the lower half (I part of the Y opening). However, it is necessary or preferable that the short and long dimensions of the two slits in the upper half of the Y opening 400 are aligned with each other. If it does so, the vapor | steam when seeing Y opening 400 surface from right above can be made symmetrical. On the other hand, if it is not symmetrical, there is a possibility that it is difficult to store the vapor in the dome-shaped space where the substrate 103 is revolving. Furthermore, steam that is not symmetrical is less likely to follow the circumference due to the revolution radius. However, these can be avoided if left-right symmetry. A symmetric steam can be realized by a symmetrical opening with a center line in between. However, this does not exclude asymmetrical objects. As described above, the shape of the opening may be variously designed according to the required shape of the steam. That is, the width, length, shape, shape of intersection point, thickness, intersection angle, wall formation point, height, angle with respect to the opening surface, surface roughness of each part, etc. Can be designed.

また、Y開口400を構成するスリットの厚みは、蒸着時のルツボ200内の蒸気圧から算出される平均自由行程未満にすることが望ましい。平均自由行程以上の厚みとすると、Y開口400面に垂直な方向に流速が増加するため、各スリットを通過した蒸気粒子間での衝突と散乱が減少する。これによって、蒸気が好適に曲がらない可能性が生じる。しかし、これは、スリットの厚みが、上述の平均自由行程未満であれば、生じにくいので良い。   In addition, the thickness of the slit constituting the Y opening 400 is preferably less than the mean free path calculated from the vapor pressure in the crucible 200 during vapor deposition. If the thickness is equal to or greater than the mean free path, the flow velocity increases in a direction perpendicular to the surface of the Y opening 400, and collision and scattering between vapor particles that have passed through each slit are reduced. This creates the possibility that the steam will not bend properly. However, this may be less likely to occur if the slit thickness is less than the above mean free path.

図4に示した壁401、402は、Y開口400面において、同図に示すように上半分の2つのスリット(Y開口におけるV部)の上側(公転半径方向の外側)と、下半分のスリット(Y開口におけるI部)の下側(公転半径方向の内側)に取付ける。Y開口400面に対する壁401、402の角度は、90°とすることが望ましい。しかし、この角度には限定されない。例えば、Y開口400の外側に向けて、壁401、402を傾斜させても良い。但し、壁401、402をY開口400の内側に傾斜させる場合は、内側に大きく傾斜させないようにすることが望ましい。壁401、402を内側に大きく傾斜させると、壁401、402のそれぞれ根元の部分で、蒸気のよどみ(蒸気粒子の速度が略0(ゼロ)の空間)が生じる。このよどみと、Y開口400の3つのスリットを通過する主流と、における、蒸気粒子間の衝突と散乱が、3つのスリット間における衝突と散乱より支配的になると、後述する図5に示す蒸気の曲がる角度となる「なす角」504が、小さくなる可能性が生じる。こういったことを考慮し、[実施例1]で詳述する希薄気体力学を基づいた数値シミュレーションを用いて、「なす角」504が小さくならない、Y開口400面に対する壁401、402の角度の範囲を算出しておくことが望ましい。   4, on the surface of the Y opening 400, the walls 401 and 402 shown in FIG. 4 are located on the upper side (outside in the revolving radial direction) of the upper half of the two slits (the V portion in the Y opening) and the lower half of the slit. It is attached to the lower side (inside of the revolution radius direction) of the slit (I portion in the Y opening). The angles of the walls 401 and 402 with respect to the surface of the Y opening 400 are preferably 90 °. However, the angle is not limited. For example, the walls 401 and 402 may be inclined toward the outside of the Y opening 400. However, when the walls 401 and 402 are inclined to the inside of the Y opening 400, it is desirable that the walls 401 and 402 are not greatly inclined to the inside. When the walls 401 and 402 are greatly inclined inward, steam stagnation (a space in which the velocity of the vapor particles is approximately 0 (zero)) is generated at the base portion of each of the walls 401 and 402. When collision and scattering between vapor particles in the stagnation and the main flow passing through the three slits of the Y opening 400 become more dominant than collision and scattering between the three slits, the vapor flow shown in FIG. There is a possibility that the “formed angle” 504 that becomes the turning angle becomes small. Considering this, using the numerical simulation based on the dilute gas dynamics described in detail in [Example 1], the angle formed by the walls 401 and 402 with respect to the surface of the Y opening 400 is not reduced. It is desirable to calculate the range.

また、図4に示したスリット縁部の壁401、402の面の表面粗さは、当然のことながら可能な限り小さくすることが望ましい。この表面粗さがあまりに大きいと、壁401、402の表面境界層と主流との、それぞれを構成する蒸気粒子間の衝突と散乱が、3つのスリット間における衝突と散乱より支配的になる。それによって、後述する図5に示す、蒸気の曲がる角度となる「なす角」504が小さくなる可能性が生じる。しかし、これは、壁401、402の表面粗さが小さいと、回避することができるので良い。   Further, as a matter of course, it is desirable to make the surface roughness of the surfaces 401 and 402 of the slit edge shown in FIG. 4 as small as possible. If the surface roughness is too large, the collision and scattering between the vapor particles constituting the surface boundary layer and the main stream of the walls 401 and 402 are more dominant than the collision and scattering between the three slits. As a result, there is a possibility that the “angle formed” 504, which is an angle at which steam is bent, shown in FIG. However, this can be avoided if the surface roughness of the walls 401 and 402 is small.

また、図5に示す上半分の2つのスリット500と下半分のスリット501、壁502、503、スリット500とスリット501とのなす角度と関連する角度504において、Y開口を構成するスリット同一面を真上から見た蒸気は、次のようになる。即ち、その粒子間での衝突と散乱、及び壁502、503による散乱方向の制約によって、最終的に3つのスリットの交点を始点に、「なす角」504で示すθの直線方向(矢印の方向)に広くその直線に直角な方向に狭いといった指向性を有する。そして、前記同一面の垂直方向に流れる。つまり、Y開口面を真上から見た蒸気は、3つのスリットの交点を起点に、図5の左下と右下へ向けて、左右対称に“へ”の字に曲がり、Y開口面の垂直方向に流れる。   In addition, at the angle 504 related to the angle formed by the two slits 500 in the upper half and the slit 501 in the lower half, walls 502 and 503, and the slit 500 and the slit 501 shown in FIG. The steam seen from directly above is as follows. That is, due to the collision and scattering between the particles and the restriction of the scattering direction by the walls 502 and 503, the linear θ direction indicated by the “angle formed” 504 starting from the intersection of the three slits (the direction of the arrow) ) Wide and narrow in the direction perpendicular to the straight line. And it flows in the perpendicular direction of the said same plane. That is, when the Y opening surface is viewed from directly above, the steam bends symmetrically to the left and lower right in FIG. 5 from the intersection of the three slits, and is perpendicular to the Y opening surface. Flow in the direction.

壁502、503の各部の寸法についても、蒸着材料の蒸気圧から算出する蒸気粒子の平均自由行程を考慮して、蒸着材料の蒸気が連続流もしくは中間流となるように決定することが好ましい。   The dimensions of each part of the walls 502 and 503 are also preferably determined so that the vapor of the vapor deposition material becomes a continuous flow or an intermediate flow in consideration of the mean free path of vapor particles calculated from the vapor pressure of the vapor deposition material.

本実施形態では、左右対称の“へ”の字状に曲がった蒸気は、基板103に到達する時に、公転半径の円周と略一致させる。更に、その蒸気が、基板103が自公転しているドーム状空間内に収まるように、蒸着源101の開口部203から基板103中心への公転軸105aに平行な距離を調整する。この調整は、[実施例1]で後述する希薄気体力学に基づいた数値シミュレーションを元に行うと、効率的で望ましい。   In the present embodiment, the vapor bent in a symmetrical “he” shape substantially matches the circumference of the revolution radius when reaching the substrate 103. Further, the distance parallel to the revolution axis 105a from the opening 203 of the vapor deposition source 101 to the center of the substrate 103 is adjusted so that the vapor is contained in the dome-shaped space where the substrate 103 is revolving. This adjustment is efficient and desirable based on a numerical simulation based on the rare gas dynamics described later in [Example 1].

また、図5に示した、上半分の2つのスリット500の上側に取付けた壁502の両端は、スリット500の短手の幅以上にするのが望ましい。例えば、図6(A)に示すように、両端の壁の幅600を、スリットの短手の幅601より大きくとっても良い。しかし、両端の壁の幅600を、スリットの短手の幅601に対して過度に長くとると、両端の壁の表面境界層における蒸気粒子との衝突と散乱が、3つのスリット間の衝突と散乱より支配的になる恐れが出てくる。それによって、図5に示した蒸気の曲がる角度となる「なす角」θ504が小さくなる。このように、両端の壁によって、上述の「なす角」504が小さくなることを回避するのが望ましい。そのためには、[実施例1]で詳述する希薄気体力学に基づいた数値シミュレーションを用いて、上述の「なす角」504が小さくならない壁の幅600の範囲を算出しておくことが望ましい。   Also, it is desirable that both ends of the wall 502 attached to the upper side of the two upper half slits 500 shown in FIG. For example, as shown in FIG. 6A, the wall width 600 at both ends may be larger than the short width 601 of the slit. However, if the width 600 of the walls at both ends is made excessively longer than the width 601 of the short side of the slit, collision and scattering with vapor particles in the surface boundary layer of the walls at both ends will cause collision between the three slits. There is a fear of becoming more dominant than scattering. As a result, the “angle formed” θ504, which is the angle at which the steam bends, shown in FIG. 5 is reduced. Thus, it is desirable to avoid the above-mentioned “angle” 504 from becoming small due to the walls at both ends. For this purpose, it is desirable to calculate the range of the wall width 600 in which the above-mentioned “formed angle” 504 is not reduced by using a numerical simulation based on the rare gas dynamics described in detail in [Example 1].

一方、図5に示した下半分のスリット501の下側に取付けた壁503の幅は、下半分のスリット501の短手の幅以上にするのが望ましい。例えば、図6(B)に示すように、壁503に該当する壁の幅602は、上述した下半分のスリットの短手の幅603より大きくすることが望ましい。但し、壁の幅602によって「なす角」θで曲がった蒸気を遮ることが無いようにすることが望ましい。つまり、壁の幅602は、「なす角」θの直線604近傍まで長くとらないことが望ましい。   On the other hand, it is desirable that the width of the wall 503 attached to the lower side of the lower half slit 501 shown in FIG. For example, as shown in FIG. 6B, the width 602 of the wall corresponding to the wall 503 is preferably larger than the short width 603 of the lower half slit described above. However, it is desirable not to block the steam bent at the “angle” θ by the wall width 602. That is, it is desirable that the wall width 602 is not long to the vicinity of the straight line 604 having the “angle” θ.

本実施形態によれば、例えば、ドーム状空間内で公転もしくは自公転する基板に対して、その公転半径による円周にほぼ沿い、ドーム状空間に満足できる程度に十分に収まる蒸気の形状を実現することができ、材料収率を効果的に高めることができる。特に、自公転している基板に対しては、自公転による基板上の膜厚を均一にする作用が、公転半径による円の略全周で生じるので、膜厚分布を小さくすることもできる。   According to the present embodiment, for example, for a substrate that revolves or revolves in a dome-shaped space, a steam shape that substantially fits in the dome-shaped space is achieved along the circumference of the revolving radius. The material yield can be increased effectively. In particular, with respect to a substrate that is revolving, the effect of making the film thickness on the substrate uniform due to the revolution is generated in substantially the entire circumference of the circle due to the revolution radius, so the film thickness distribution can be reduced.

[実施例]
前述した真空蒸着装置にて、本発明者は、シンチレータ用の或る基板に対して、その傾ける角度、基板の公転半径と自公転速度、そのような基板に対する蒸着源の配置、及びその開口面に平行な面上での、「なす角」504で表される蒸気の曲げ角度を検討した。その結果、上述の曲げ角度は、63°にすると、冶具105で自公転している或る基板に対して、材料収率を高め、且つ、膜厚分布を小さくできることを見出した。そこで、実施例では、上述した蒸気の曲げ角度を目標とした。
[Example]
In the above-described vacuum vapor deposition apparatus, the present inventor, for a certain substrate for a scintillator, tilts the angle, the revolution radius and rotation speed of the substrate, the arrangement of the vapor deposition source with respect to such a substrate, and the opening surface thereof. The bending angle of the steam represented by “the angle formed” 504 on the plane parallel to the surface was examined. As a result, it has been found that when the bending angle described above is 63 °, the material yield can be increased and the film thickness distribution can be reduced with respect to a certain substrate that revolves with the jig 105. Therefore, in the examples, the above-described steam bending angle was targeted.

以下、実施例を挙げて、本発明をより具体的に説明する。
[実施例1]
本実施例では、希薄気体力学に基づいた数値シミュレーションで、蒸着源のY開口400面による蒸気の曲げ角度を検証した。その数値シミュレーションでは、図4に示す3つのスリットを組み合わせたY開口400、壁401、402、ルツボ200をモデル化した。その時のY開口400の形状と寸法は、図7に示す(単位はmm)。同図に示すように、スリットによる「なす角」(上述の「なす角」504に該当)は63°とした。また、ルツボの内径はφ79とした。
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples.
[Example 1]
In this example, the vapor bending angle by the Y opening 400 surface of the vapor deposition source was verified by numerical simulation based on lean gas dynamics. In the numerical simulation, the Y opening 400, the walls 401 and 402, and the crucible 200 in which the three slits shown in FIG. The shape and dimensions of the Y opening 400 at that time are shown in FIG. 7 (unit: mm). As shown in the figure, the “angle formed” by the slit (corresponding to the above “angle formed” 504) was set to 63 °. The inner diameter of the crucible was φ79.

この数値シミュレーションでは、モデルを微小体積に分割する。微小体積内で蒸気粒子が流れる方向の寸法は、その平均自由行程未満で与えることが望ましい。この微小体積毎に、蒸気粒子の衝突と散乱を計算する。そのアルゴリズムは、前述した解説書等(日本機械学会編、「原子・分子の流れ」、共立出版(1996)や保原ら、「数値流体力学」、東京大学出版(1991))を参照した。   In this numerical simulation, the model is divided into minute volumes. It is desirable that the dimension in the direction in which the vapor particles flow within the minute volume be less than the mean free path. For each minute volume, the collision and scattering of vapor particles are calculated. For the algorithm, reference was made to the above-described explanations (edited by the Japan Society of Mechanical Engineers, “Flow of atoms and molecules”, Kyoritsu Shuppan (1996), Yasuhara et al., “Computational Fluid Dynamics”, University of Tokyo Press (1991)).

また、モデル化したルツボ200の底面から、蒸着材料の蒸気粒子を湧き出させた。本実施例では、蒸着材料に、シンチレ−タの一般的な蒸着材料であるCsI(ヨウ化セシウム)を採用した。そして、上述した湧き出し面からの流束の値は、ルツボ200内がCsIの蒸気圧で飽和するようにして決定した。湧き出し面の蒸気粒子の速度分布は、Cosine分布で与えた。また、それに従う蒸気粒子の初期温度は、CsIの融点以上とした。モデル化したY開口400の壁面、ルツボ200の壁面は、蒸気粒子が拡散反射するようにした。更に、その壁面の温度は、CsIの融点以上で与えた。   Further, vapor particles of the vapor deposition material were spouted from the bottom surface of the modeled crucible 200. In this embodiment, CsI (cesium iodide), which is a general vapor deposition material for scintillators, is employed as the vapor deposition material. Then, the value of the flux from the above-mentioned springing surface was determined so that the inside of the crucible 200 was saturated with the vapor pressure of CsI. The velocity distribution of vapor particles on the spring surface was given by Cosine distribution. Moreover, the initial temperature of the vapor particle according to it was made more than melting | fusing point of CsI. The modeled wall surface of the Y opening 400 and the wall surface of the crucible 200 were configured to diffusely reflect vapor particles. Furthermore, the temperature of the wall surface was given above the melting point of CsI.

上述したモデルでの蒸気の曲げを数値シミュレーションした結果の例を図8−1と図8−2に示す。図8−1(A)は、Y開口400同一面上の蒸気粒子の密度分布を示している。当然であるが、同図は、Y開口400内での蒸気粒子の密度が高い結果となっている。図8−1(B)、図8−2(C)、図8−2(D)は、順に、Y開口400同一面から垂直に10mm、30mm、90mmの高さにおける、Y開口400面に平行な面での蒸気粒子の密度分布である。図8−1(B)は、3つのスリットを通過した蒸気粒子間の衝突と散乱により、蒸気の形状が徐々に形成されていく途中経過を示す結果である。そして、図8−2(C)は、蒸気の形状が、最終的に左右対称な“へ”の字状になり、曲がっているのが分かる結果である。   Examples of the results of numerical simulation of steam bending in the above model are shown in FIGS. 8-1 and 8-2. FIG. 8A shows the density distribution of vapor particles on the same plane as the Y opening 400. As a matter of course, this figure results in a high density of vapor particles in the Y opening 400. FIGS. 8-1 (B), FIG. 8-2 (C), and FIG. 8-2 (D) sequentially show the surface of the Y opening 400 at the height of 10 mm, 30 mm, and 90 mm vertically from the same surface of the Y opening 400. It is the density distribution of vapor particles in parallel planes. FIG. 8-1 (B) is a result showing the course of the process of gradually forming the shape of the vapor due to collision and scattering between the vapor particles that have passed through the three slits. FIG. 8-2 (C) shows the result that it is understood that the shape of the steam finally becomes a symmetrical “he” shape and is bent.

図8−2(D)は、同図(C)での蒸気の形状を保っているのが分かる結果である。蒸気の形状を保てたのは、この高さ(90mmの高さ)で、既に蒸気粒子の平均自由行程が長いからである。前述したように、蒸気の形状をこのまま保ち、基板103に到達することができると考えられる。また、蒸気の曲げ角度は、図8−2(D)にて、蒸気粒子の密度が高い領域の左右にある先端と、中心線の交点を結ぶ線分から評価した。その結果、曲げ角度は、図8−2(D)に示すように、63°になることが分かった。これは、図7に示したスリットによる「なす角」と良く一致する。   FIG. 8-2 (D) shows the result showing that the shape of the vapor in FIG. 8 (C) is maintained. The reason why the shape of the steam can be maintained is that the mean free path of the steam particles is already long at this height (90 mm height). As described above, it is considered that the vapor shape can be kept as it is and the substrate 103 can be reached. Moreover, the bending angle of the steam was evaluated from the line segment connecting the intersections of the center line and the tips on the left and right of the region where the density of the steam particles is high in FIG. As a result, the bending angle was found to be 63 ° as shown in FIG. 8-2 (D). This agrees well with the “angle formed” by the slits shown in FIG.

以上の結果から、本実施例の開口の構成により、Y開口400面を真上から見た蒸気が、所望通りに曲げられることを確認できた。   From the above results, it was confirmed that the steam viewed from directly above the surface of the Y opening 400 was bent as desired by the configuration of the opening of this example.

このように、蒸着源の開口以外の外部作用を用いることなく、基板103を蒸着する蒸気粒子の集団によって、自己組織化的に、蒸気を所望形状(左右対称な“へ”の字状の曲げ等)に形成させたのが、本発明の一側面の重要な特徴である。この自己組織化は、自然科学における自己組織化を指しており、それは、組織を構成する粒子間の動的な相互作用と、その相互作用する粒子の空間場による駆動力と、で生じる現象である。この蒸着の系での自己組織化は、粒子間の動的な相互作用を、ポテンシャルを考慮した衝突で考えると良い。この衝突を、希薄気体力学では、蒸気粒子径と、その粒子間の相対速度で定義される衝突断面積で考えている。一方で、前記駆動力を、蒸気粒子の密度場による勾配で形状を変化させようとする力で考えると良い。但し、ここでの駆動力は、力学的な力ではなく、上述のようなポテンシャルエネルギで表現可能なパラメータで扱う力のことをいう。こうした蒸気粒子による自己組織化と、それを維持するのに十分な時間に粒子を供給することを可能とするスリットの配置によって、蒸着時は、常に蒸気を、上述のように左右対称な“へ”の字状に曲げることができる。   In this way, the vapor can be bent in a desired shape (symmetrical “to” shape by self-organization by a group of vapor particles to deposit the substrate 103 without using an external action other than the opening of the vapor deposition source. Etc.) is an important feature of one aspect of the present invention. This self-organization refers to self-organization in natural science, which is a phenomenon that occurs due to the dynamic interaction between the particles that make up the tissue and the driving force by the space field of the interacting particles. is there. In the self-organization in this vapor deposition system, it is better to consider the dynamic interaction between particles by collision considering potential. In the rare gas dynamics, this collision is considered by the collision cross section defined by the vapor particle diameter and the relative velocity between the particles. On the other hand, the driving force may be considered as a force for changing the shape with a gradient due to the density field of the vapor particles. However, the driving force here is not a mechanical force, but a force handled by the parameters that can be expressed by the potential energy as described above. Due to the self-organization by the vapor particles and the arrangement of the slits that enable the particles to be supplied in a time sufficient to maintain the vapor particles, the vapor is always symmetric as described above. It can be bent into the shape of "".

本実施例によっても、ドーム状空間内で公転もしくは自公転する基板に対して、その公転半径による円周にほぼ沿い、ドーム状空間に満足できる程度に十分に収まる蒸気の形状を実現することができ、材料収率を効果的に高めることができる。特に、自公転している基板に対しては、自公転による基板上の膜厚を均一にする作用が、公転半径による円の略全周で生じるので、膜厚分布を小さくすることもできる。   Also according to the present embodiment, it is possible to realize a vapor shape that is sufficiently along the circumference of the revolution radius of the substrate that revolves or revolves within the dome-shaped space, and that fits sufficiently in the dome-shaped space. And the material yield can be effectively increased. In particular, with respect to a substrate that is revolving, the effect of making the film thickness on the substrate uniform due to the revolution is generated in substantially the entire circumference of the circle due to the revolution radius, so the film thickness distribution can be reduced.

[実施例2]
本実施例では、蒸気の曲げ角度を実施形態で説明した真空蒸着装置を用いて検証した。まず、蒸着源101の開口部203は、[実施例1]の図7と同じ形状及び寸法とした。また、蒸気の曲げ角度を評価するための基板は、図3(A)に示した基板301のように設置した。その基板は、正方形で、一辺が500mmであり、厚さが0.5mmのフロートガラスを採用した。また、同図(A)のLが555mmとなるように基板301を設置した。蒸着源の開口部300は、図7のY開口における下半分(I部)のスリットの長手方向と同図(B)に示すLの方向が一致するようにした。更に、図7の上半分(V部)のスリットの壁の裏面(外側の面)は、同図(B)の303の方向に向くように配置した。
[Example 2]
In this example, the vapor bending angle was verified using the vacuum evaporation apparatus described in the embodiment. First, the opening 203 of the vapor deposition source 101 had the same shape and dimensions as those in FIG. In addition, a substrate for evaluating the bending angle of the vapor was installed like a substrate 301 shown in FIG. The substrate was a float glass having a square shape, a side of 500 mm, and a thickness of 0.5 mm. Further, L 1 in FIG (A) has set up a substrate 301 such that the 555 mm. The opening 300 of the vapor deposition source was set so that the longitudinal direction of the lower half (I part) slit in the Y opening of FIG. 7 coincided with the direction of L 3 shown in FIG. Furthermore, the rear surface (outer surface) of the slit wall of the upper half (V section) in FIG. 7 was arranged so as to face the direction 303 in FIG.

次に、蒸気の曲げ角度を評価する流れを説明する。まず、蒸着源101のルツボ200に、[実施例1]と同じ蒸着材料のCsI(ヨウ化セシウム)を、後述するマイクロメータで測定可能な膜厚となる分だけ投入した。そして、真空ポンプ104で、真空用チャンバ100内の圧力を1.0×10−3Pa以下にした。それから、蒸着源のヒータ201で、ルツボ200の加熱を開始し、ルツボ200の温度が融点以上に達したら、シャッター206を開けて、上述した基板301に該当する基板を蒸着した。蒸着終了後、その基板を冷却板106で、十分に冷却してから大気解放し、真空用チャンバ100から蒸着された基板を取出した。次に、図3(B)に示した蒸着された基板301の公転半径方向L、及びその方向と直角になる方向Lの両方向に50mm間隔で平行にとって形成する格子状の測定点を設けて、その各測定点の膜厚をマイクロメータで測定した。 Next, the flow for evaluating the bending angle of steam will be described. First, CsI (cesium iodide), which is the same vapor deposition material as in [Example 1], was charged into the crucible 200 of the vapor deposition source 101 in an amount sufficient to measure the thickness with a micrometer described later. And with the vacuum pump 104, the pressure in the chamber 100 for vacuum was made into 1.0 * 10 < -3 > Pa or less. Then, heating of the crucible 200 was started with the heater 201 of the vapor deposition source. When the temperature of the crucible 200 reached the melting point or higher, the shutter 206 was opened, and the substrate corresponding to the substrate 301 described above was vapor deposited. After the deposition, the substrate was sufficiently cooled by the cooling plate 106 and then released to the atmosphere, and the deposited substrate was taken out from the vacuum chamber 100. Next, lattice-shaped measurement points formed parallel to each other at 50 mm intervals in both the revolution radius direction L 3 of the deposited substrate 301 shown in FIG. 3B and the direction L 2 perpendicular to the direction are provided. The film thickness at each measurement point was measured with a micrometer.

その結果である、基板内の膜厚を等膜厚線上に図示した膜厚分布を図9に示す。同図にて、中心線以外で、等膜厚線にほぼ直角に交わるように線を引き、その線から曲げ角度を評価した。その結果、同図に示すように、蒸気の曲げ角度は、略66°になることが分かった。この結果は、Y開口近傍の曲げ角度を数値シミュレーションで検証した[実施例1]の曲げ角度と一致する。更に、目標とした曲げ角度とも一致することが確認できた。   As a result, FIG. 9 shows a film thickness distribution in which the film thickness in the substrate is illustrated on the equal film thickness line. In the same figure, a line was drawn so as to intersect the equal film thickness line at a right angle except for the center line, and the bending angle was evaluated from the line. As a result, as shown in the figure, the bending angle of the steam was found to be approximately 66 °. This result coincides with the bending angle of [Example 1] in which the bending angle in the vicinity of the Y opening is verified by numerical simulation. Furthermore, it was confirmed that it coincided with the target bending angle.

本実施例によっても、上記実施形態や実施例1と同様な効果的を奏することができた。   Also by the present Example, the same effect as the said embodiment and Example 1 was able to be show | played.

101・・蒸着源、103・・基板、105・・支持部材(治具)、203・・開口部、400・・開口、401、402・・壁   101 .. Vapor deposition source, 103 .. Substrate, 105 .. Support member (jig), 203 .. Opening, 400 .. Opening, 401, 402.

Claims (15)

蒸着装置で用いられ、蒸着材料を収容する蒸着源であって、
蒸着材料の蒸気が通る開口部を有し、前記開口部は、複数のスリット状開口が内端で交わる形状を有し、前記開口の縁の一部に沿った壁を有することを特徴とする蒸着源。
A vapor deposition source used in a vapor deposition apparatus and containing a vapor deposition material,
It has an opening through which vapor of the vapor deposition material passes, and the opening has a shape in which a plurality of slit-shaped openings intersect at an inner end, and has a wall along a part of an edge of the opening. Deposition source.
前記開口部は、3つの直線状のスリット状開口が内端で交わる形状を有することを特徴とする請求項1に記載の蒸着源。   The vapor deposition source according to claim 1, wherein the opening has a shape in which three linear slit-shaped openings intersect at an inner end. 前記開口部は、中心線を挟んで対称的であることを特徴とする請求項1または2に記載の蒸着源。   The vapor deposition source according to claim 1, wherein the opening is symmetric with respect to a center line. 前記開口部は、Y形状を有することを特徴とする請求項2または3に記載の蒸着源。   The vapor deposition source according to claim 2, wherein the opening has a Y shape. 前記壁は、前記Y形状の開口部のV部である2つのスリット状開口の外側の縁と、前記Y形状の開口部のI部である1つのスリット状開口の外側の縁とに設けられていることを特徴とする請求項4に記載の蒸着源。   The walls are provided at the outer edges of the two slit-shaped openings that are the V part of the Y-shaped opening and the outer edge of one slit-shaped opening that is the I part of the Y-shaped opening. The vapor deposition source according to claim 4, wherein the vapor deposition source is a vapor deposition source. 前記Y形状の開口部のV部である2つのスリット状開口の外側の縁に設けられた壁は、前記スリット状開口の幅より長く設けられていることを特徴とする請求項5に記載の蒸着源。   The wall provided at the outer edge of the two slit-shaped openings, which are V portions of the Y-shaped opening, is provided longer than the width of the slit-shaped opening. Deposition source. 前記Y形状の開口部のI部である1つのスリット状開口の外側の縁に設けられた壁は、前記スリット状開口の幅より長く設けられていることを特徴とする請求項5または6に記載の蒸着源。   The wall provided at the outer edge of one slit-like opening which is the I portion of the Y-shaped opening is provided longer than the width of the slit-like opening. Deposition source described. 前記壁は、前記開口部の面に対する角度が90°であることを特徴とする請求項1から7の何れか1項に記載の蒸着源。   The vapor deposition source according to claim 1, wherein the wall has an angle of 90 ° with respect to a surface of the opening. 前記開口部と前記壁の各部の寸法は、蒸着材料の蒸気圧から算出する蒸気粒子の平均自由行程を考慮して、蒸着材料の蒸気が連続流もしくは中間流となるように決定されていることを特徴とする請求項1から8の何れか1項に記載の蒸着源。   The dimensions of the opening and each part of the wall are determined so that the vapor of the vapor deposition material becomes a continuous flow or an intermediate flow in consideration of the mean free path of vapor particles calculated from the vapor pressure of the vapor deposition material. The vapor deposition source according to any one of claims 1 to 8, wherein: 前記開口部と前記壁の各部の表面粗さは、前記複数のスリット状開口を通過する主流における蒸気粒子間の衝突と散乱が支配的になるように決定されていることを特徴とする請求項1から8の何れか1項に記載の蒸着源。   The surface roughness of each part of the opening and the wall is determined so that collision and scattering between vapor particles in the main flow passing through the plurality of slit-like openings are dominant. The vapor deposition source according to any one of 1 to 8. 基板を支持する支持部材と、請求項1から10の何れか1項に記載の蒸着源と、を有する蒸着装置であって、
前記支持部材は、前記基板の公転と自転のうちの少なくとも一方を行って、且つ前記蒸着源の開口部の面に対する前記基板の角度ないし配置を変更することができることを特徴とする蒸着装置。
A vapor deposition apparatus comprising: a support member that supports a substrate; and the vapor deposition source according to any one of claims 1 to 10,
The vapor deposition apparatus characterized in that the support member can change at least one of revolution and rotation of the substrate and change an angle or arrangement of the substrate with respect to a surface of the opening of the vapor deposition source.
前記支持部材は、前記基板を公転することを特徴とする請求項11に記載の蒸着装置。   The vapor deposition apparatus according to claim 11, wherein the support member revolves the substrate. 前記開口部はY形状であり、前記Y形状の開口部のI部の1つのスリット状開口の長手の方向が、前記基板の公転半径の方向に一致することを特徴とする請求項12に記載の蒸着装置。   The said opening part is Y shape, The longitudinal direction of one slit-shaped opening of the I part of the said Y-shaped opening part corresponds to the direction of the revolution radius of the said board | substrate. Vapor deposition equipment. 前記開口部はY形状であり、前記Y形状の開口部のV部である2つのスリット状開口を、公転半径における外側に配置することを特徴とする請求項12または13に記載の蒸着装置。   The vapor deposition apparatus according to claim 12 or 13, wherein the opening is Y-shaped, and two slit-shaped openings, which are V portions of the Y-shaped opening, are arranged outside the revolution radius. 前記壁は、前記Y形状の開口部のV部である2つのスリット状開口の外側の縁に設けられた壁を有し、該壁を公転半径における外側に配置することを特徴とする請求項14に記載の蒸着装置。   The said wall has the wall provided in the outer edge of the two slit-shaped opening which is the V part of the said Y-shaped opening part, This wall is arrange | positioned on the outer side in a revolution radius, It is characterized by the above-mentioned. 14. The vapor deposition apparatus according to 14.
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