JP4916472B2 - ルツボおよび真空蒸着装置 - Google Patents

Description

本発明は、真空蒸着に関し、特に、成膜材料蒸気の指向性を制御して、膜厚均一性に優れた膜を成膜することを可能にするルツボ、ならびに、このルツボを用いる真空蒸着方法および真空蒸着装置に関する。

従来より、医療用の診断画像の撮影や工業用の非破壊検査などに、被写体を透過した放射線（Ｘ線、α線、β線、γ線、電子線、紫外線等）を電気的な信号として取り出すことにより放射線画像を撮影する、放射線画像検出器が利用されている。
この放射線画像検出器としては、放射線を電気的な画像信号として取り出す放射線固体検出器（いわゆる「Flat Panel Detector」 以下、ＦＰＤとする）や、放射線像を可視像として取り出すＸ線イメージ管などがある。

また、ＦＰＤには、アモルファスセレンなどの光導電膜とＴＦＴ(Thin Film Transistor)等とを用い、放射線の入射によって光導電膜が発した電子−正孔対（ｅ−ｈペア）を収集してＴＦＴによって電気信号として読み出す、いわば放射線を直接的に電気信号に変換する直接方式と、放射線の入射によって発光（蛍光）する蛍光体で形成された蛍光体層（シンチレータ層）を有し、この蛍光体層によって放射線を可視光に変換し、この可視光を光電変換素子で検出して電気信号に変換する間接方式との、２つの方式がある。

また、直接方式のＦＰＤにおいて、アモルファスセレンなどの光導電膜は、真空蒸着等の真空成膜法によって形成される。
このような真空蒸着による成膜では、形成した膜が膜厚均一性に優れること、すなわち、膜厚分布が小さいことが望まれる。ここで、通常の真空蒸着では、成膜材料を収容して蒸発するルツボ（蒸発源（蒸着源））の上部近傍の膜厚が高く、ここから遠ざかるに応じて、膜厚が薄くなって行く傾向にある。

このような不都合を解消する方法として、蒸気流すなわち成膜材料の蒸気が向かう方向（いわゆる、蒸気流の指向性）を制御する方法が、各種、提案されている。

例えば、特許文献１には、ルツボを傾斜することで蒸発口を斜め上方に向けると共に、傾斜した回転軸でルツボを回転させることにより、蒸気流の指向性を斜め上方とする蒸発源装置が開示されている。
また、特許文献２には、ルツボを傾斜させることにより、蒸気流の指向性を鉛直方向から傾けると共に、成膜材料収容室と蒸気排出口を揺する蒸気室とを仕切り壁で仕切り、かつ、収容室と蒸気室を連通する連通孔を仕切り壁に設けることにより、所望の指向性を得るためにルツボを傾斜することによる、成膜材料の充填量の低減を抑制したルツボが開示されている。

特開昭６０−１３５５６６号公報 特開昭６０−１６２７７２号公報

これらの特許文献に示されるように、ルツボを傾斜して設置することにより、蒸気流の指向性をルツボを傾けた方向にすることができ、蒸気流の指向性を斜め上方にできる。
ところが、このようにルツボを傾斜して設置した場合には、図１４に示すように、成膜材料の残量が少なくなると、成膜材料の液面面積が急激に変動するため、これに起因して局所加熱等が生じ、突沸が発生してしまう。その結果、突沸に起因して、形成する膜に欠陥が生じてしまい、適正な膜を形成することができないことが、多々、生じる。

本発明の目的は、前記従来技術の問題点を解決することにあり、成膜材料の蒸気流の指向性を制御して、真空蒸着によって膜厚均一性に優れた膜を成膜することを可能し、かつ、成膜材料の突沸も防止できる真空蒸着用のルツボ、および、膜厚均一性に優れ、かつ、突沸に起因する欠陥が極めて少ない高品質な膜を、高い蒸着効率で得ることができる真空蒸着方法および真空蒸着装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明のルツボは、真空蒸着用のルツボであって、真空蒸着装置に装填された状態で底面が水平になる成膜材料の収容部を有し、かつ、成膜材料蒸気の排出口の少なくとも一部が他の部分よりも高い第１の条件、および、成膜材料蒸気の排出口を形成する壁面の少なくとも一部が傾斜する第２の条件の、少なくとも一方の条件を満たすことを特徴とするルツボを提供する。

また、本発明の真空蒸着方法の第１の態様は、成膜材料蒸気の排出口の少なくとも一部が他の部分よりも高い第１の条件、および、成膜材料蒸気の排出口を形成する壁面の少なくとも一部が傾斜する第２の条件の、少なくとも一方の条件を満たすルツボを、複数、成膜材料の収容部の底面が水平になるように設置し、このルツボに成膜材料を収容して、基板に真空蒸着によって成膜を行なうことを特徴とする真空蒸着方法を提供する。
このような本発明の真空蒸着方法の第１の態様において、基板を鉛直方向に投影した際における基板の中心を基準点として、前記ルツボが、この基準点を中心とする円上に均等な間隔で配置されるのが好ましく、また、この際において、前記ルツボからの蒸気流の指向性が前記基準点に向かうように、もしくは、前記ルツボからの蒸気流の指向性が前記基準点から放射状に外方向に向かうように、前記ルツホが配置されるのが好ましい。

また、本発明の真空蒸着装置の第１の態様は、真空チャンバと、前記真空チャンバ内を真空排気する真空排気手段と、基板を保持する基板ホルダと、成膜材料蒸気の排出口の少なくとも一部が他の部分よりも高い第１の条件、および、成膜材料蒸気の排出口を形成する壁面の少なくとも一部が傾斜する第２の条件の、少なくとも一方の条件を満たす複数のルツボと、前記ルツボを成膜材料収容部の底面が水平になるように設置する設置部と、前記ルツボに収容した成膜材料を加熱する加熱手段とを有することを特徴とする真空蒸着装置を提供する。
このような本発明の真空蒸着装置の第１の態様において、前記基板ホルダが前記基板を装填した状態で、基板を鉛直方向に投影した際における基板の中心を基準点として、前記ルツボが、この基準点を中心とする円上に均等な間隔で配置されるのが好ましく、また、この際において、前記ルツボからの蒸気流の指向性が前記基準点に向かうように、もしくは、前記ルツボからの蒸気流の指向性が前記基準点から放射状に外方向に向かうように、前記ルツホが配置されるのが好ましい。

また、本発明の真空蒸着方法の第２の態様は、成膜材料蒸気の排出口の少なくとも一部が他の部分よりも高い第１の条件、および、成膜材料蒸気の排出口を形成する壁面の少なくとも一部が傾斜する第２の条件の、少なくとも一方の条件を満たすルツボを、成膜材料の収容部の底面が水平になるように設置し、基板を回転しつつ、前記基板に真空蒸着によって成膜を行なうことを特徴とする真空蒸着方法を提供する。
このような本発明の真空蒸着方法の第２の態様において、前記ルツボが、前記基板の回転中心下部に配置されるのが好ましい。

さらに本発明の真空蒸着装置の第２の態様は、真空チャンバと、前記真空チャンバ内を真空排気する真空排気手段と、基板を保持する基板ホルダと、前記基板ホルダを回転する回転手段と、成膜材料蒸気の排出口の少なくとも一部が他の部分よりも高い第１の条件、および、成膜材料蒸気の排出口を形成する壁面の少なくとも一部が傾斜する第２の条件の、少なくとも一方の条件を満たすことを特徴とするルツボと、前記ルツボを成膜材料収容部の底面が水平になるように設置する設置部と、前記ルツボに収容した成膜材料を加熱する加熱手段とを有することを特徴とする真空蒸着装置を提供する。
このような本発明の真空蒸着装置の第２の態様において、前記ルツボが、前記基板の回転中心下部に配置されるのが好ましい。

本発明のルツボは、成膜材料蒸気の排出口の少なくとも一部が他の部分よりも高いという第１の条件、および、成膜材料蒸気の排出口を形成する壁面の少なくとも一部が傾斜するという第２の条件の、少なくとも一方を満たす。そのため、本発明のルツボは、蒸気流の指向性が、第１の条件を満たす場合には、排出口の高い位置から低い位置に向かう方向となり、第２の条件を満たす場合には、排出口を形成する壁面の傾斜方向となる。
また、本発明のルツボは、特許文献１や２に示されるルツボのように、単にルツボを傾けて配置したのではなく、真空蒸着装置に設置された際に、成膜材料を収容する収容部の底面が水平方向となるように構成される。そのため、ルツボに収容される成膜材料の残量が少なくなった状態でも、成膜材料の液面面積が急激変化することがなく、この液面面積の変動に起因する成膜材料の突沸を、好適に抑制することができる。

そのため、本発明のルツボを用いることにより、真空蒸着において、蒸気流の指向性を好適に制御／設定することができ、これにより真空蒸着によって成膜する膜の膜厚均一性の向上や、成膜材料の利用効率の向上を図ることができと共に、突沸に起因する欠陥等を抑制して、高品質な蒸着膜を成膜できる。

また、このような本発明のルツボを用いる本発明の真空蒸着方法および真空蒸着装置によれば、本発明のルツボの特性を利用して、蒸気流の指向性等を考慮してルツボを配置することにより、基板に対して均一に成膜材料の蒸気を入射することができると共に、成膜材料の突沸も抑制できるので、膜厚均一性が高く、かつ、突沸に起因する欠陥等の少ない、高品質な蒸着膜を安定して成膜することができる。

以下、本発明のルツボ、真空蒸着方法、および真空蒸着装置について、添付の図面に示される好適実施例を基に、詳細に説明する。

図１に、本発明のルツボの一例の概略斜視図を、図２（Ａ）に、このルツボの概略平面図（上面図）を、図２（Ｂ）に、同概略正面図（図１の矢印ｂ方向から見た図）を、それぞれ示す。

図示例のルツボ１０は、底が閉塞して上部が開放し、底に対して側壁が垂直に立設する四角柱（四角筒）において、四角柱を形成する４つの側壁（側面）の対向する１対の側壁１２ａおよび側壁１２ｂの底面１４（成膜材料を収容する収容部１８の底面１４）からの高さを、側壁１２ａを側壁１２ｂよりも高くした形状を有する。
言い換えれば、図示例のルツボ１０は、底面に対して側壁が垂直に立設する通常の四角柱を、底面１４ならびに対向する１対の側壁１２ａおよび側壁１２ｂと平行な線で斜め方向に切断したように、もう一方の対向する側壁１６ａおよび側壁１６ｂの上端が底面に対して角度αだけ傾斜する形状を有する。

また、本発明のルツボ１０は、真空蒸着装置に（適正に）設置された状態で、成膜材料の収容部１８の底面１４が、水平（略水平）になる構成を有する。従って、ルツボ１０においては、図２（Ｂ）に二点鎖線で示す成膜材料の液面と底面１４とが、平行になる。すなわち、ルツボ１０は、成膜材料の蒸気排出口が水平（底面＝液面に平行）ではなく、水平に対して角度αだけ傾斜する形状を有する。
このルツボ１０は、基本的な形状が四角柱状であるので、ルツボの設置面が水平である真空蒸着装置や、設置状態でルツボの下面が水平になるようにルツボの設置部が設けられた真空蒸着装置のような、一般的な真空蒸着装置に対応するものである。

さらに、ルツボ１０においては、好ましい態様として、収容部１８には、底面１２から垂直に立設して、柱部２０を有する。
ルツボ１０においては、成膜材料を溶融／蒸発させる際に、この柱部２０も加熱することにより、成膜材料の加熱効率を向上できると共に、溶融した成膜材料の温度分布を低減できる。これにより、成膜材料の温度分布に起因する突沸等を防止して、効率の良い真空蒸着が可能となる。なお、このような柱部２０は、以降に示す本発明の各ルツボを含め、本発明の他のルツボも有してよいのは、もちろんである。

本発明のルツボは、成膜材料蒸気の排出口の少なくとも一部の高さ（成膜材料収容部の底面からの垂線方向の高さ）が、他の部分よりも高いという第１の条件、および、成膜材料蒸気の排出口を形成する壁面の少なくとも一部が傾斜（成膜材料収容部の底面からの垂線に対して傾斜）しているという第２の条件の少なくとも一方を満たす。
加えて、本発明のルツボは、前記第１の条件および／または第２の条件を満たすと共に、真空蒸着装置に適正に設置された状態では、成膜材料を収容する収容部の底面が、水平になる構成を有する。

図１および図２に示すルツボ１０は、四角柱を基本的な形状とするものであり、側壁１２ａが側壁１２ｂよりも高い。すなわち、側壁１６ａおよび側壁１６ｂの上端が、側壁１２ａが側壁１２ｂに向かって下方に傾斜している。
すなわち、図示例のルツボ１０は、成膜材料蒸気の排出口の少なくとも一部の高さが他の部分よりも高い（以下、単に「排出口の一部が高い」ともいう）という、本発明の第１の条件を満たすものである。

このような第１の条件を満たす本発明のルツボは、成膜材料の蒸気流（成膜材料の蒸発蒸気の流れ（蒸発流））の指向性が、排出口の高い位置から低い位置に向かう斜め上方に向かう方向となる。
すなわち、側壁１２ａが側壁１２ｂよりも高い図示例のルツボ１０においては、蒸気流の指向性が、図中に矢印ｘで示す側壁１２ａから側壁１２ｂに向かう方向となり、このｘ方向に向かう斜め上方に蒸気流が流れる。

図３に、ルツボ１０と同様の、対向する１対の側壁の高さが異なる形状を有するルツボを用いて、セレン（Ｓｅ）の蒸着を行なった際における、膜厚分布の一例を示す。
この例は、底面１４のサイズが１２０×１２０ｍｍ、底面１４から蒸気排出口までの高さ（中心高さ）が１００ｍｍ、側壁１２ａと側壁１２ｂとの高さの違いによる、側壁１６ａおよび側壁１６ｂの傾斜の角度αが１０°であるルツボを用い、蒸気排出口から基板までの距離を５００ｍｍとした際における、膜厚分布を示すものである。なお、成膜は、真空度を３×１０^-3Ｐａとし、ルツボ１０の底部温度が２６５℃、側壁上端温度が２７０℃で一定となるように、加熱をフィードバック制御して行なった。
なお、蒸気排出口から基板までの距離は、蒸気排出口水平面から基板位置水平面までの鉛直方向の距離であるが、本例の場合、排出口が傾斜しているので、鉛直方向の中間位置の水平面からの鉛直方向の距離とした。

図３において、横軸の距離は、ルツボの排出口を水平面に投影し、その中心の鉛直上からの距離を示す。
図３に示されるように、側壁１６ａおよび側壁１６ｂすなわち蒸気排出口の高さに差が無いＰ１−Ｐ３方向は、通常のルツボと同様、距離０の位置すなわちルツボの鉛直上に膜厚のピークが位置する。
これに対し、側壁１２ａが側壁１２ｂよりも高いすなわち蒸気排出口の高さに差があるＰ２−Ｐ４方向は、膜厚のピークが低い側壁１２ｂ側に移動しており、すなわち、蒸気流の指向性が水平方向に移動して、図中ｘ方向への斜め上方に蒸気流が進んでいることが示されている。

前述のように、本発明のルツボは、真空蒸着装置に設置された際に、成膜材料の収容部１８の底面１４が、水平となる構成を有する。

特許文献１や２に示されるように、ルツボを傾斜して設置することにより、ルツボの壁面を傾斜させ、蒸気流の指向性を傾斜方向に向けて、蒸気流の指向性を斜め上方にすることができる。しかしながら、このようにルツボを傾斜して設置すると、図１４に示すように成膜材料の残量が少なくなると、成膜材料の液面面積が急激に変動するため、これに起因して局所加熱等が生じ、突沸が発生してしまい、蒸着膜に欠陥等が生じてしまうのは、前述のとおりである。
また、特開平７−３１６７９１号公報には、排出口（蒸発源）の法線が基板の装着領域から外すように、ルツボを傾斜して配置することにより、成膜材料の突沸が生じても基板に付着することを防止することことが開示されている。しかしながら、この方法では、成膜材料の利用効率が低下してしまい、また、特許文献１や２と同様に、成膜材料の残量が少なくなると、突沸が頻繁に生じるので、欠陥の抑止効果も、十分に得られない。

これに対し、本発明のルツボ１０は、真空蒸着装置に設置された状態で、底面１４が水平となる構成を有する。従って、本発明のルツボ１０は、収容される成膜材料の量が少なくなっても、成膜材料の液面面積が急激に変化することが無い。
そのため、本発明のルツボ１０によれば、蒸気流の指向性を適正に制御できると共に、液面面積の変化に起因する突沸を抑制でき、これにより、膜厚均一性に優れ、かつ、突沸に起因する欠陥等の極めて少ない、高品質な蒸着膜を安定して成膜できる。

前述のように、本発明のルツボは、真空蒸着装置に設置された状態で、成膜材料収容部の底面が水平となり、かつ、前記排出口の一部が高いという第１の条件か、成膜材料蒸気の排出口を形成する壁面の少なくとも一部が傾斜している（以下、単に「排出口の壁面が傾斜している」ともいう）、という第２の条件の、少なくとも一方を満たす。
図４に、この第２の条件を満たすルツボの一例の概略図を示す。なお、図４においても、（Ａ）は平面図で、（Ｂ）は正面図である。

図４に示すルツボ２４も、図１および図２に示すルツボ１０と同様に、底面が閉塞、上面が開放する四角柱を基本的な形状とするものである。具体的には、このような四角柱において、四角柱を形成する４つの側壁の対向する１対の側壁２６ａおよび側壁２６ｂを、成膜材料の収容部２８の底面３０からの垂線に対して、同角度だけ同方向に傾斜させてなる形状を有する。言い換えれば、図４に示すルツボ２４は、対向する１対の側壁３２ａおよび側壁３２ｂを、底面３０に対して垂直に立設する平行四辺形状とすることにより、もう一方の対向する側壁２６ａおよび側壁２６ｂが、底面３０からの垂線に対して平行に傾斜してなる形状を有する。
また、ルツボ２４も、先のルツボ１０と同様に、真空蒸着装置に設置された状態で、収容部２８の底面３０が水平（略水平）になる構成を有し、従って、図４（Ｂ）に二点鎖線で示す成膜材料の液面と、底面３０とが、平行になる構成を有する。

このように、側壁が傾斜する第２の条件を満たす場合には、蒸気流の指向性を側壁（成膜材料の内壁面）の傾斜方向に向けることができる。すなわち、側壁が図中右側に傾斜するルツボ２４においては、蒸気流の指向性が、図中矢印ｘで示すように、側壁２６ａおよび側壁２６ｂの傾斜方向となり、このｘ方向に向かう斜め上方方向に蒸気流が流れる。
また、底面３０が水平であるので、収容部２８に収容される成膜材料の量が少なくなっても、液面面積が急激に変化することも無いので、液面面積の変動に起因する突沸も抑制することができる。

本発明のルツボは、図１および図２や、図４に示される構成のように、第１の条件および第２の条件の何れか一方のみを満たすのに限定はされず、第１の条件および第２の条件の、両方を満たしてもよい。

図５に、その一例を示す。
この例は、図４に示すルツボ２４において、側壁２６ｂを高くした構成を有する。言い換えると、図１および図２に示すルツボ１０において、側壁１２ａおよび側壁１２ｂを、底面からの垂線に対して平行に傾斜させた構成を有する。これにより、成膜材料蒸気の排出口を形成する側壁を傾斜させ、かつ、排出口の一部を高くしている。
このルツボにおいては、側壁の傾斜方向への蒸気流の指向性と、排出口の高い位置から低い位置への指向性とが合成され、蒸気流の図中矢印ｘ方向への指向性を、より強く発現することができる。

また、本発明のルツボにおいては、特許文献１や２に示されるように、通常のルツボを傾けることにより、第１の条件および第２の条件を満たすようにしてもよい。図６に、その一例を示す。
図６（（Ａ）は上面図、（Ｂ）は正面図）に示すように、底面に対して垂直に立設する４つの側壁を有する四角柱状のルツボを、脚部３８等を用いて下面の１辺を軸に傾けることにより、排出口の一部を高するという第１の条件と、壁面を傾斜するという第２の条件とを満たす構成のルツボ３４としたものである。すなわち、この態様ではルツボを傾けることにより、水平方向に対して蒸気排出口を傾斜させている。
この構成でも、側壁の傾斜方向への蒸気流の指向性と、排出口の高い位置から低い位置への指向性とが合成され、蒸気流の図中矢印ｘ方向への指向性を、より強く発現することができる。

ここで、本例では、図６に示すように、ルツボ３４の成膜材料の収容部３６の下部には、充填部４２を有する。この充填部４２は、ルツボ３４の傾斜角βに応じて、収容部３６の底面４０を水平とするためのものである。従って、このルツボ３４も、真空蒸着装置に設置された状態では、底面４０が水平となり、すなわち、成膜材料の液面（二点鎖線）と底面４０とが、平行になる。
これにより、成膜材料の量が少なくなった際における液面面積の急激な変動を無くし、これに起因する突沸を防止できる。

なお、図６に示す例において、充填部４２は、成膜材料と反応せず、かつ、十分な耐熱性を有するものであれば、各種の材料で形成可能である。
また、脚部３８（ルツボ３４の傾斜手段）は、ルツボ３４に固定されてもよく、あるいは、真空蒸着装置に設置されるものでもよい。なお、ルツボの傾斜は、下面の一辺を軸にするものに限定はされず、例えば、角部を軸にルツボを傾けてもよい。

図７に、図６に示す例と同様に、底面に対して垂直に立設する４つの側壁を有する四角柱状のルツボを傾けてルツボ３４とし、このルツボ３４でセレンの蒸着を行なった際における、膜厚分布の一例を示す。
この例は、蒸気排出口のサイズが１２０×１２０ｍｍ、底面４０から蒸気排出口までの高さが１００ｍｍのルツボを用い、下面の１辺を軸に傾斜角βを１５°で傾斜させてルツボ３４とし、蒸気排出口から基板までの距離が５００ｍｍの位置に基板を設置した際における、膜厚分布を示すものである。なお、先と同様に、成膜は、真空度を３×１０^-3Ｐａとし、ルツボ１０の底部温度が２６５℃、側壁上端温度が２７０℃の一定となるとように、加熱をフィードバック制御して行なった。

図７においても、横軸の距離は、ルツボの排出口を水平面に投影し、その中心の鉛直上からの距離を示す。
図７に示されるように、ルツボ３４が傾斜していないＰ１−Ｐ３方向は、通常のルツボと同様、距離０の位置、すなわちルツボ３４の鉛直上に膜厚のピークが位置する。
これに対し、ルツボ３４が傾斜するＰ２−Ｐ４方向は、膜厚のピークがルツボが傾斜するＰ２側に移動しており、すなわち、蒸気流の指向性が水平方向に移動して、図中ｘ方向への斜め上方に蒸気流が進んでいることが示されている。

本発明のルツボは、上述の構成以外にも、真空蒸着装置に設置された際に成膜材料収容部の底面が水平になり、かつ、第１の条件および／または第２の条件を満たすものであれば、各種の構成が利用可能である。

例えば、図８に示すように、側壁が底面に垂直に立設する四角柱状のルツボにおいて、１つの側壁のみを高くして、かつ、対向する側壁に向かって傾斜させることにより、第１の条件と第２の条件の両方を満たす構成のルツボが例示される。
別の例として、図９に示すように、側壁が底面に垂直に立設する四角柱状のルツボの上に、図４に示すルツボ２４のような、対向する１対の側壁が、底面の垂線に対して平行に傾斜する領域を設けることにより、第２の条件を満たすような構成としてもよい。

上述のルツボは全て、四角柱を基本とする形状を有するものである。しかしながら、本発明のルツボは、これに限定はされず、真空蒸着装置に設置された際に成膜材料の収容部の底面が水平となり、かつ、前記第１の条件および／または第２の条件を満たすものであれば、円柱形を基本とする形状、三角柱を基本とする形状や五角以上の多角柱を基本とする形状など、各種の形状が利用可能である。
また、第２の条件を満たすルツボは、図示例のように、対向する１対の側壁が平行に傾斜するのに限定はされず、同方向に傾斜していれば、底面の垂線に対する傾斜角度が各側壁で異なってもよく、あるいは、１面の側壁のみが傾斜するものであってもよい。

なお、本発明のルツボにおいて、成膜材料の加熱方法には、特に限定はなく、ルツボを発熱抵抗体で形成する抵抗加熱、電子銃等を利用する電子線加熱、壁内にヒータを有する構成などのルツボがヒータを内蔵する構成、外部に設置したヒータによる加熱、誘導加熱等、真空蒸着で利用されている公知の成膜材料の加熱方法が、全て利用可能である。

図１０に、本発明の真空蒸着方法の第１の態様を実施する、本発明の真空蒸着装置の第１の態様の一例の概略図を示す。

真空蒸着装置５０（以下、蒸着装置５０とする）は、前記本発明のルツボを用いて、基板Ｚに真空蒸着を行なうものであり、図１０（Ａ）に示すように、真空チャンバ５２、基板ホルダ５４、真空排気手段５６、および、前述の本発明のルツボ５８を有して構成される。
なお、本発明の蒸着装置５０は、図示した部材以外にも、成膜材料の加熱手段、アルゴンなどの不活性ガス等の各種のガスを真空チャンバ５２内に導入するためのガス導入手段、ルツボ５８（蒸発源（蒸着源））からの蒸発蒸気を遮蔽するためのシャッタ等、公知の真空蒸着装置が有する各種の部材を有してもよいのは、もちろんである。

このような蒸着装置５０は、真空蒸着によって基板Ｚの表面に成膜するものであり、通常の真空蒸着装置と同様に、真空チャンバ５２内を減圧して、ルツボ５８に収容した成膜材料を加熱溶融して蒸発させることにより、基板ホルダ５４が保持した基板Ｚの表面に、成膜材料を成膜するものである。

本発明の蒸着装置５０において、使用する基板Ｚには、特に限定はなく、アルミニウム板等の金属板、ガラス板、プラスチック（樹脂）製のフィルムや板等、製造する製品に応じたものを用いればよい。
また、基板Ｚに成膜（形成）する膜にも、特に限定はなく、前述のＦＰＤの光導電膜となる（アモルファス）セレンや、蛍光体層（シンチレータ層）など、真空蒸着によって成膜可能なものが、全て利用可能である。

蒸着装置５０において、真空チャンバ５２は、鉄、ステンレス、アルミニウム等で形成される、真空蒸着装置で利用される公知の真空チャンバ（ベルジャー、真空槽）である。
また、真空排気手段５６は、真空チャンバ５２内を排気して、所定の真空度にするものであり、油拡散ポンプ、クライオポンプ、ターボモレキュラポンプ等、真空蒸着装置に用いられる公知の真空ポンプ等を用いて構成すればよい。
さらに、基板ホルダ５４は、基板Ｚを、成膜面を下方に向けて所定位置に保持するものである。この基板ホルダ５４にも、特に限定はなく、真空蒸着装置で利用されている各種の基板ホルダ（基板保持手段）が、全て利用可能である。なお、図示例の蒸着装置５０においては、基板Ｚを固定した状態で成膜を行う。

蒸着装置５０に用いられるルツボ５８は、前述の本発明のルツボであり、前記排出口の一部が高い第１の条件、および、側壁（壁面）が傾斜する第２の条件の少なくとも一方を満たすものである。
また、ルツボ５８は、成膜材料収容部の底面が水平（略水平）になるように、真空チャンバ５２内の所定位置に設置される。言い換えれば、蒸着装置５０は、ルツボ５８の構成や形状に応じて、ルツボ５８が適正に設置された状態において、底面が水平になるようにルツボ設置部が構成される。

本発明の第１の態様の真空蒸着装置（方法）は、本発明のルツボ５８を複数用いる。図示例の蒸着装置５０は、４つのルツボ５８を用いる。
ここで、図１０（Ｂ）に模式的に示すように、基板ホルダ５４に保持された基板Ｚをルツボ設置面に鉛直方向に投影した際における、基板Ｚの中心を基準点Ｏとする。なお、基板Ｚの中心が容易に設定できない場合には、基板Ｚを内接する円を設定し、その円の中心を基準点Ｏとすればよい。
蒸着装置５０では、好ましい態様として、この基準点Ｏを中心とする円Ｓの上に、ルツボ５８を配置する。また、より好ましい態様として、４つのルツボ５８を、この円Ｓ上に等角度間隔（すなわち９０°間隔）で配置する。

また、前述のように、本発明のルツボ５８は、蒸気流の指向性が鉛直方向ではなく、成膜材料蒸気の排出口の高さの上下方向や、排出口を形成する側壁の傾斜方向に応じて、蒸気流の指向性が斜め上方となる。
図示例の蒸着装置５０は、より好ましい態様として、図中に矢印ｘで示すルツボ５８からの蒸気流の水平方向への指向性（以下、指向性ｘともいう）が、基準点Ｏに向かうように配置される。言い換えれば、蒸気流の指向性が、基準点Ｏからの鉛直方向への延長線上に向かうように、ルツボ５８を配置する。

蒸気流の指向性は、真空蒸着等において利用される公知の方法で検出すればよい。
なお、本発明のルツボは、一般的に、前記第１の条件を満たす場合には、排出口の最高位置から最低位置に向かう最短距離の方向に、水平方向への指向性を有し、前記第２の条件を満たす場合には、側壁の傾斜方向に、水平方向への指向性を有する。異なる方向に複数の方向に指向性を有する場合には、複数の指向性を合成した方向とすればよい。
好ましくは、水平方向への蒸気流の指向性が最も強い方向が基準点Ｏに向かうように、ルツボ５８を配置する。

本発明の第１の態様にかかる蒸着装置５０は、このような構成を有することにより、本発明のルツボが有する特性を十分に生かして、蒸気流の指向性を適正に制御して、成膜材料蒸気を基板Ｚ（成膜領域）の全面に均一に曝すことが可能になり、膜厚均一性に優れる（膜厚分布の小さい）蒸着膜を成膜することを可能にしている。
また、ルツボ５８の成膜材料の収容部の底面が水平であるので、成膜材料の液面面積の急変に起因する突沸も抑制でき、これに起因する蒸着膜の欠陥も好適に防止できる。

本発明の蒸着装置５０において、ルツボ５８の配置は、図１０（Ｂ）に示される例に限定はされず、各種の方法が利用可能である。
例えば、図１０に示す例（以下の各例、および、それ以外も含む）において、基準点Ｏに、通常の鉛直方向に蒸気流の指向性を有するルツボを配置してもよい。

別の例として、図１１（Ａ）に示すように、基準点Ｏを中心とする円Ｓ上に等間隔でルツボ５８を位置し、かつ、蒸気流の指向性ｘが、基準点Ｏから放射状に外方向に向かうように、ルツボ５８を配置してもよい。
また、図１１（Ｂ）に示すように、図１０（Ｂ）に示すルツボ５８の配置と、図１１（Ａ）に示すルツボ５８の配置とを組み合わせて、計８個のルツボ５８を用いてもよい。

さらに、蒸気流の指向性ｘの方向を基準点Ｏを基準にする構成にも限定はされない。
例えば、図１２（Ａ）に示すように、基準点Ｏを中心とする円Ｓ上に等間隔でルツボ５８を位置し、かつ、蒸気流の指向性ｘが、基板Ｚの各辺と平行で、かつ、一方向に回るように、ルツボ５８を配置してもよい。
また、図１２（Ａ）に示す配置に、さらに、蒸気流の指向性ｘが逆方向のルツボ５８の配置を組み合わせて、図１２（Ｂ）に示すようなルツボ５８の配置としてもよい。

以上の例は、ルツボ５８の数が４個あるいは８個の例であるが、本発明の真空蒸着方法および真空蒸着装置において、ルツボ５８の数は、これに限定はされず、複数であれば、２〜３個でも、５個以上であってもよい。
例えば、ルツボ５８が２個の場合には、基準点Ｏを中心とする円上に、１８０°間隔で、蒸気流の指向性が、互いに向かうように、もしくは、互いと反対方向に向かうように、ルツボ５８を配置するのが好ましい。また、ルツボ５８が３個の場合には、基準点Ｏを中心とする円上に、１２０°間隔で、蒸気流の指向性が、基準点Ｏに向かうように、もしくは、基準点Ｏから放射状に外に向かうように、ルツボ５８を配置するのが好ましい。

図１３（Ａ）に、本発明の真空蒸着方法の第２の態様を実施する、本発明の真空蒸着装置の第２の態様の一例の概略図を示す。

図示例の真空蒸着装置６２も、前記本発明のルツボを用いて、基板Ｚに真空蒸着を行なうものである。なお、この真空蒸着装置６２（以下、蒸着装置６２とする）は、基板Ｚを回転する点、および、ルツボ５８の配置が異なる以外は、基本的に、前記蒸着装置５０と同様の構成を有するので、同じ部材には同じ符号を付し、以下の説明は、異なる部位を中心に行なう。

蒸着装置６２は、真空チャンバ５２、基板ホルダ５４、真空排気手段５６、前述の本発明のルツボ５８、および、基板回転手段６４を有して構成される。
基板回転手段６４は、基板ホルダ５４を回転することにより、基板Ｚを回転するものであり、各種の真空蒸着装置に利用されている公知のものが、各種利用可能である。また、基板回転手段６４は、一例として、基板Ｚの中心を回転中心とする。

蒸着装置６２においては、図１３（Ｂ）に模式的に示すように、ルツボ５８は、基板Ｚの回転中心Ｏｒ（その鉛直方向への延長線上）に、成膜材料収容部の底面を水平にして、配置される。
本発明においては、このような構成を有することにより、ルツボ５８の配置を簡易にし、かつ、成膜材料の利用効率を向上することを可能にしている。

基板を回転する真空蒸着では、基板回転の半径方向の膜厚の均一性を確保するために、回転の半径方向に複数のルツボを配列する等、各種のルツボの配置が検討されるのが通常である。
そのため、ルツボの配置の決定に手間が掛かる。また、基板Ｚの回転領域の端部近傍に配置されたルツボからの成膜材料蒸気は、回転される基板Ｚ以外の領域に到達してしまうものも多く、成膜材料の利用効率が低下してしまう。

これに対し、本発明においては、ルツボ５８による蒸気流の指向性を利用して、ルツボ５８を基板Ｚの回転中心Ｏｒに配置することで、基板Ｚの回転半径方向に蒸気流を流して、半径方向の全域に、好適に成膜材料の蒸気を行き渡らせることができる。
しかも、回転中心Ｏｒにルツボ５８を配置するので、回転される基板Ｚを外れて外部の領域に到達する成膜材料蒸気の量を、大幅に低減でき、その結果、成膜材料の利用効率を、大幅に向上できる。

以上、本発明のルツボ、真空蒸着方法、および、真空蒸着装置について詳細に説明したが、本発明は、上記実施例に限定はされず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変更を行なってもよいのは、もちろんである。

以下、本発明の具体的な実施例を挙げ、本発明を、より詳細に説明する。

［実施例１］
図１０に示される蒸着装置５０を用いて、４８０×４８０ｍｍのアルミニウム製の基板Ｚに、セレンを蒸着した。

ルツボ５８として、図１および図２に示すルツボ１０と同様の形状を有するルツボを用いた。ルツボ５８は、成膜材料収容部の底面のサイズが１２０×１２０ｍｍ、底面から蒸気排出口までの高さ（中心高さ）が１００ｍｍ、対向する側壁の高さの違いによる角度αは５°のものとした。また、ルツボ５８内に、Ｋ熱電対を固定して、底部および側壁上端部の温度を測定できるようにした。
このようなルツボ５８を、５７０×５７０ｍｍの正方形の各角部に１個ずつ、指向性ｘが基準点Ｏに向かうように配置した（計４個のルツボを配置）。ルツボ５８と基板Ｚとの距離は、５００ｍｍとした。なお、ルツボ５８を配置した５７０×５７０ｍｍの正方形は、基板ホルダ５４に保持された基板Ｚに対して、鉛直方向において中心を一致し、かつ、各辺が平行になるように設定した。

融点２２０℃のセレン（Ｓｅ）ペレットを６００ｇ、各ルツボ５８に投入し、さらに、基板ホルダ５４に基板Ｚを装填して、真空チャンバ５２を閉塞した。
次いで、真空ポンプ５６を駆動し、成膜材料の加熱を開始して、基板Ｚへのセレン膜の蒸着を開始した。成膜は、真空度を３×１０^-3Ｐａとし、ルツボ５８の底部温度が２６５℃、側壁上端温度が２７０℃の一定となるとように、加熱をフィードバック制御して行なった。なお、成膜材料の加熱は、シースヒータによる間接加熱によって行なった。

セレン膜の膜厚が２００μｍとなった時点で、成膜材料の加熱を停止し、所定時間が経過した後、真空ポンプ５６も停止して、真空チャンバ５２を大気開放して、セレンを成膜した基板Ｚを取り出した。
なお、セレン膜の膜厚は、予め実験で調べた成膜レートに応じて制御した。

［実施例２］
ルツボ５８として、図６に示すルツボ３４と同様の構成を有する物を用いた以外は、前記実施例１と全く同様にして、基板Ｚにセレン膜を成膜した。
本例においては、成膜材料収容部の底面のサイズが１２０×１２０ｍｍ、底面から蒸気排出口までの高さが１００ｍｍの四角柱状のルツボを用い、このルツボを、脚部３８によって下面の１辺を軸に傾斜角βを１０°で傾斜させて、ルツボ５８とした。また、このルツボ５８は、ルツボ３４と同様に、この１０°の傾斜角βに応じて、成膜材料収容部の底面を水平とする充填部４２を有する。

［比較例１］
実施例２で用いた四角柱状のルツボ（充填部無し）を、傾斜させずに用いた以外は、実施例２と全く同様にして、基板Ｚにセレン膜を成膜した。

［比較例２］
実施例２で使用したルツボ５８から、底面を水平にするための充填部を取り除いた以外（すなわち、図１４に示すように、通常の四角柱状のルツボを実施例２と同様に傾斜させた以外）は、実施例２と全く同様にして、基板Ｚにセレン膜を成膜した。

実施例１および２、ならびに、比較例１および２によって得られたセレン膜について、膜厚均一性および欠陥数を調べた。

膜厚均一性は、うず電流変位計を用い、４８０×４８０ｍｍの基板Ｚの表面に形成したセレン膜の膜厚を測定することで調べた。
膜厚分布が、目標膜厚２００μｍの±５％以下であれば「○」、±５％超である場合には「×」と評価した。実施例１の膜厚分布は±３．４％、実施例２の膜厚分布は±４．１％、比較例１の膜厚分布は±１０．２％、比較例２の膜厚分布は±４．１％であった。

欠陥数は、デジタルマイクロスコープを用いて、欠陥サイズと欠陥数を測定することで調べた。
１００μｍ以上の欠陥が０の場合を「○」、１００μｍ以上の欠陥が１つでも有った場合は「×」と評価した。
結果を、下記表１に示す。

上記表１に示されるように、従来の真空蒸着である比較例１および比較例２では、膜厚均一性および欠陥数の何れかが劣る蒸着膜となってしまうが、本発明の真空蒸着である実施例１および実施例２では、膜厚均一性および欠陥数共に、優れた特性を有する蒸着膜が形成できている。
以上の結果より、本発明の効果は、明らかである。

本発明のルツボの一例を概略斜視図である。 （Ａ）は、図１に示すルツボの概略平面図、（Ｂ）は、同概略正面図である。 図１に示すルツボによる蒸着膜の一例の膜厚分布を示すグラフである。 （Ａ）は、本発明のルツボの別の例の概略平面図、（Ｂ）は、同概略正面である。 本発明のルツボの別の例の概略正面図である。 （Ａ）は、本発明のルツボの別の例の概略平面図、（Ｂ）は、同概略正面である。 図６に示すルツボによる蒸着膜の一例の膜厚分布を示すグラフである。 本発明のルツボの別の例の概略正面図である。 本発明のルツボの別の例の概略正面図である。 （Ａ）は、本発明の真空蒸着装置の第１の態様の一例の概略図、（Ｂ）は、この真空蒸着装置におけるルツボの配置を説明するための図である。 （Ａ）および（Ｂ）は、図１０（Ａ）に示す真空蒸着装置におけるルツボの配置の別の例を説明するための図である。 （Ａ）および（Ｂ）は、図１０（Ａ）に示す真空蒸着装置におけるルツボの配置の別の例を説明するための図である。 （Ａ）は、本発明の真空蒸着装置の第２の態様の一例の概略図、（Ｂ）は、この真空蒸着装置におけるルツボの配置を説明するための図である。 従来の真空蒸着用のルツボの一例の概念図である。

符号の説明

１０，２４，３４，５８ ルツボ
１２ａ，１２ｂ，１６ａ，１６ｂ，２６ａ，２６ｂ，３２ａ，３２ｂ 側壁
１４，３０，４０ 底面
１８，２８、３６ 収容部
２０ 柱部
３８ 脚部
４２ 充填部
５０，６２ （真空）蒸着装置
５２ 真空チャンバ
５４ 基板ホルダ
５６ 真空排気手段
６４ 基板回転手段

Claims (6)

1. 成膜材料の収容部を有するルツボ本体と、
   真空蒸着装置に装填された前記ルツボ本体を傾けることにより、前記ルツボ本体の成膜材料蒸気の排出口の少なくとも一部が他の部分よりも高い第１の条件、および、成膜材料蒸気の排出口を形成する壁面の少なくとも一部が傾斜する第２の条件を満たさせる脚部とを有し、
   さらに、前記収容部は、下部に、前記真空蒸着装置に装填された状態で底面を水平とするための、前記脚部によるルツボ本体の傾斜角に応じた充填部を有することを特徴とするルツボ。
2. 真空チャンバと、
   前記真空チャンバ内を真空排気する真空排気手段と、
   基板を保持する基板ホルダと、
   成膜材料の収容部を有するルツボ本体、ならびに、真空蒸着装置に装填された前記ルツボ本体を傾けることにより、前記ルツボ本体の成膜材料蒸気の排出口の少なくとも一部が他の部分よりも高い第１の条件、および、成膜材料蒸気の排出口を形成する壁面の少なくとも一部が傾斜する第２の条件を満たさせる脚部を有し、さらに、前記収容部が、下部に、前記真空蒸着装置に装填された状態で底面を水平とするための、前記脚部によるルツボ本体の傾斜角に応じた充填部を有する、複数のルツボと、
   前記ルツボを前記収容部の底面が水平になるように設置する設置部と、
   前記ルツボに収容した成膜材料を加熱する加熱手段とを有することを特徴とする真空蒸着装置。
3. 前記基板ホルダが前記基板を保持した状態で、基板を鉛直方向に投影した際における基板の中心を基準点として、前記ルツボが、この基準点を中心とする円上に均等な間隔で配置される請求項２に記載の真空蒸着装置。
4. 前記ルツボからの蒸気流の指向性が前記基準点に向かうように、もしくは、前記ルツボからの蒸気流の指向性が前記基準点から放射状に外方向に向かうように、前記ルツホが配置される請求項３に記載の真空蒸着装置。
5. 真空チャンバと、
   前記真空チャンバ内を真空排気する真空排気手段と、
   基板を保持する基板ホルダと、
   前記基板ホルダを回転する回転手段と、
   成膜材料の収容部を有するルツボ本体、ならびに、真空蒸着装置に装填された前記ルツボ本体を傾けることにより、前記ルツボ本体の成膜材料蒸気の排出口の少なくとも一部が他の部分よりも高い第１の条件、および、成膜材料蒸気の排出口を形成する壁面の少なくとも一部が傾斜する第２の条件を満たさせる脚部を有し、さらに、前記収容部が、下部に、前記真空蒸着装置に装填された状態で底面を水平とするための、前記脚部によるルツボ本体の傾斜角に応じた充填部を有するルツボと、
   前記ルツボを前記収容部の底面が水平になるように設置する設置部と、
   前記ルツボに収容した成膜材料を加熱する加熱手段とを有することを特徴とする真空蒸着装置。
6. 前記ルツボが、前記基板の回転中心下部に配置される請求項５に記載の真空蒸着装置。

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