JP5261813B2 - 真空蒸着装置 - Google Patents
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Description
ここで、溶かし込み工程(以下、成膜前段階の溶かし込み工程と成膜直前の溶かし込み工程をあわせて溶かし込み工程とする。)で防着板7に蒸着材料からの蒸発粒子が堆積することについては以下のような問題がある。
溶かし込み工程において真空槽内部に堆積した膜は、水分やガスを吸着する。特に成膜前段階の溶かし込み工程においては電子ビームのパワーを高く設定し、通常は真空槽への酸素導入も行われないため、酸化度の低い不安定な膜が堆積する。この不安定な膜は水分等を吸着し易く、しかも剥れ落ち易い。
ここで、この吸着された水分等が成膜工程における温度変化等により再放出されると、真空槽内部の圧力変動がもたらされてしまう。圧力が変動すると、成膜中の蒸発材料の蒸発分布が変わってしまい、成膜の再現性が損なわれるという問題があった。また、成膜中に剥れ落ちた膜によって真空槽内にパーティクルが発生するという問題もあった。
上記と関連して、防着板7に堆積した膜は頻繁に清掃することが必要となる。しかし、真空槽の内壁の広い部分を覆う防着板を取り外し、清掃し、再装着するのは多くの労力と時間を要するため、作業効率上好ましくないという問題があった。
溶かし込み工程において堆積した不安定な膜は、特に、真空槽の大気開放時に大量の水分等を吸着する。これら吸着された水分等を膜中から放出させるには、十分な排気が必要であり、排気時間が与えるタクトタイムへの影響が大きいという問題もあった。
またさらに、特許文献1のように閉空間内に坩堝及び電子銃が配置され、電子銃周辺の圧力も高くなる構成においては、その圧力上昇により電子銃が異常放電することや、電子銃のフィラメントの寿命が短くなるという問題もある。
また、飛散防止壁の開状態を確保するための冷却部材が別途必要となり、装置の構成が複雑になるという問題もある。
遮蔽板とシャッタの位置関係を適正化することにより、閉空間を作ることなく溶かし込み工程において蒸発源から側方及び上方に飛散する蒸発粒子を遮蔽板に堆積させることができ、シャッタ開閉に伴う蒸発源周辺の圧力変動を抑えることができる。また、遮蔽板と蒸発源の位置関係を適正化することにより、溶かし込み工程中に堆積した膜が成膜中の動作に影響を与えない構成とすることができる。そして、遮蔽板に所定の開放部を設けることにより、真空槽内の圧力と蒸発源周辺の圧力の差が小さくなるので蒸発源周辺の圧力を制御下におくことが可能となる。
遮蔽板の少なくとも一部とシャッタの位置関係を適正化する構成により、既存の真空槽内部構造に拘束されずに閉空間を作ることなく溶かし込み工程において蒸発源から側方及び上方に飛散する蒸着材料を遮蔽板に堆積させることができ、シャッタ開閉に伴う蒸発源周辺の圧力変動を抑えることができる。また、遮蔽板と蒸発源の位置関係を適正化することにより、溶かし込み工程中の副産物が成膜中の動作に影響を与えない構成とすることができる。
また、上記第1又は第2の側面において、真空槽の側壁に窓を設け、開放部が窓と蒸発源とを結ぶ線上に位置するように遮蔽板を配置した。これにより、蒸発源周辺の状態を目視して動作確認を行うことができる。
また、上記第1の側面において、蒸着材料充填容器を坩堝で構成し、遮蔽板の上端部が、坩堝上面の内周とシャッタ下面の外周を結ぶ線上に位置するよう遮蔽板を配置した。これにより、第1の側面の効果をより完全に引き出すことができる。
遮蔽板を蒸発源と防着板の間に介在させることにより、遮蔽板が介在する側に配置された防着板への膜の堆積を減少させ、堆積膜が吸着する水分やガスに起因する問題を低減することができる。また、遮蔽板と蒸発源の位置関係を適正化することにより、溶かし込み工程中に堆積した膜が成膜中の動作に影響を与えない構成とすることができる。
また、蒸発源周辺の圧力が真空槽内全体の圧力と差が小さくなるように構成したので、蒸発源周辺の圧力を制御下におくとともにその圧力変動を抑制して高い成膜再現性を達成できる。
また、上記効果を達成しつつも、溶かし込み時に蒸発源から放出される蒸発粒子の堆積範囲を小さくする構成としたのでメンテナンス性を向上できる。
更に、蒸発源を熱源として利用し、蒸発粒子の堆積物に吸着された水分等を放出させる構成としたので排気時間、タクトタイムの短縮に貢献する。
また、防着板7に堆積する膜が減少するので、成膜の際、堆積膜に吸着した水分等が放出したり堆積物が剥がれ落ちたりすることを抑えることができる。
また、遮蔽板6を蒸発源3から離隔して配置することにより、溶かし込み工程中又は成膜工程中に遮蔽板6に堆積した膜が蒸発源3に剥がれ落ちて成膜工程に影響するのを防止することができる。
側面図に示すように、遮蔽板60の高さは遮蔽が目的であるから充填容器30よりも高くする必要があり、かつ、シャッタ5と密閉空間を作らないためにシャッタ下面の位置よりも低くする必要がある。
シャッタ5の当初の目的上、その領域500は必ず充填容器30を含んでいる。そして、蒸発粒子がシャッタ5の外側から遮蔽方向に飛散するのを防ぐ目的上、遮蔽板60の少なくとも一部が領域500よりも内側にあることが必要である。遮蔽板60の少なくとも一部が領域500よりも内側にあることにより、溶かし込み工程時、蒸発源からの輻射熱を利用し遮蔽板に堆積した膜からガスを放出することができるという効果もある。
図2Bは、充填容器30に沿って湾曲させた一部遮蔽タイプの遮蔽板60bを示す。この構成は遮蔽板の設置スペースが小さい場合に有効である。
図2Cは、充填容器30のある程度の部分を囲むタイプの遮蔽板60cを示す。これにより遮蔽効果を高めることができる。なお、領域600cは遮蔽板60cによって画定される領域である。
図2Dは、一方向開放タイプの遮蔽板60dを示す。この構成は、充填容器30の横から挿入設置することができ、真空槽内部の構造上、遮蔽板を充填容器30の上から容易に設置できないような場合に有効である。なお、領域600dは遮蔽板60dによって画定される領域である。
また、同様の趣旨で図2Gのように渦巻き状の遮蔽板60gとしてもよい。なお、領域600gは遮蔽板60gによって画定される領域である。
(P1)遮蔽板の高さが充填容器よりも高くかつシャッタ閉時のシャッタ下面位置よりも低いこと、
(P2)遮蔽板の少なくとも一部がシャッタ閉時のシャッタ外周によって画定される領域内に含まれること、及び
(P3)遮蔽板が充填容器から離隔されて配置されること
を満たすことである。
遮蔽板の具体的形状やそれが充填容器30を囲む範囲は必要に応じて適宜設定することができる。言い換えると、本発明の構成は既存の装置内部の構成を変更せずに導入することができる。
第1に、電子銃32から坩堝31への電子ビーム33を遮断しないためにこのような開放部が必要である。従って、開放部610は遮蔽板61を完全に分断するものでなくても、その部分だけ高さが低くなっているようなものでもよい。
第2に、溶かし込み工程において遮蔽板61とシャッタ5で形成される空間の閉塞性が開放部610によって弱められることである。これにより、真空槽2の圧力制御をもって坩堝31周辺の雰囲気の圧力制御を行うことができ、成膜再現性を向上することができる。
第3に、図5Aに示すように、真空槽2が本体21及び扉22からなり、扉22に窓23が設けられている場合、窓23と坩堝31との間に開放部610があれば、電子ビーム33の状態又は坩堝31の状態を目視により確認することができ、動作管理上有利である。なお、窓23から見た順に「窓23−開放部610−坩堝31」という位置関係が成り立てば、窓23は本体21側に設けられていてもよい。
またさらに、図5Cに示す遮蔽板67のように、2つの開放部を設け、その一方を真空槽の窓23側に、他方を排気口24側に設け、排気を行いながら蒸発源を監視するようにしてもよい。これにより、視界を確保しつつ蒸発源周りを積極的に排気することができる。
(R1)遮蔽板は充填容器を囲むような構成であること、より好適には遮蔽板の内周によって画定される領域がシャッタ閉時のシャッタ外周によって画定される領域内に含まれること、
(R2)遮蔽板の平面断面図において、遮蔽板がその内周によって画定される領域の閉塞を開放する少なくとも1つの開放部を有すること
を選択的に満たすことである。
これにより、溶かし込み工程で発生する蒸発粒子をほぼ完全に遮蔽板6又はシャッタ5に堆積させることができ、かつ、成膜工程では最大限の蒸発量を確実に上方、即ち、基板保持部4方向に確保できる。
また、遮蔽板の開放部は図4A〜4Eに示した態様に限られず、開放部の有無若しくは個数、位置又は形状等は、溶かし込み工程中の水分又はガスの遮蔽性、蒸発源周辺の圧力制御性、電子銃の有無などを考慮して適宜決定される。
また、遮蔽板は真空槽の底面に固定されるものであってもよいし、置くだけものであってもよい。
2.真空槽
3.蒸発源
4.基板保持部
5.シャッタ
6、60、60b、60c、60d、60e、60f、60g、61、62、63、64、65、66、67.遮蔽板
7、71a、71b、71c、71d.防着板
21.本体
22.扉
23.窓
24.排気口
30.充填容器
31.坩堝
32.電子銃
33.電子ビーム
34.抵抗加熱用坩堝
35.抵抗加熱フィラメント
41.基板
500.シャッタによって画定される領域
600、600c、600d、600e、600f、600g.遮蔽板の内周によって画定される領域
610、620、630、640、650.開放部
Claims (5)
- 真空槽、該真空槽の底面側に配置される蒸着材料充填容器を有する蒸発源、該蒸着材料充填容器に対向配置された基板保持部、及び該基板保持部と該蒸着材料充填容器の間に開閉可能に設置されたシャッタを備えた真空蒸着装置において、
さらに、前記真空槽の底面側に配置され、前記蒸着材料充填容器を囲む遮蔽板を備え、
前記遮蔽板について、該遮蔽板の高さが前記蒸着材料充填容器よりも高くかつ前記シャッタ閉時のシャッタ下面位置よりも低く、該遮蔽板の内周によって画定される領域が該シャッタ閉時のシャッタ外周によって画定される領域内に包含され、該遮蔽板が前記蒸着材料充填容器から離隔されて配置され、
前記遮蔽板の平面断面図において、該遮蔽板がその内周によって画定される領域の閉塞を開放する少なくとも1つの開放部を有し、
前記真空槽が側壁に窓を有し、前記開放部が該窓と前記蒸発源とを結ぶ線上に位置するように該遮蔽板が配置された真空蒸着装置。 - 請求項1に記載の真空蒸着装置において、前記蒸着材料充填容器が坩堝からなり、前記遮蔽板の上端部が、該坩堝上面の内周と前記シャッタ下面の外周を結ぶ線上に位置するよう配置された真空蒸着装置。
- 真空槽、該真空槽の底面側に配置される蒸着材料充填容器を有する蒸発源、該蒸着材料充填容器に対向配置された基板保持部、及び該基板保持部と該蒸着材料充填容器の間に開閉可能に設置されたシャッタを備えた真空蒸着装置において、
さらに、前記真空槽の底面側に配置され、前記蒸着材料充填容器を囲む遮蔽板を備え、
前記遮蔽板について、該遮蔽板の高さが前記蒸着材料充填容器よりも高くかつ前記シャッタ閉時のシャッタ下面位置よりも低く、該遮蔽板の少なくとも一部が該シャッタ閉時のシャッタ外周によって画定される領域内に含まれ、該遮蔽板が前記蒸着材料充填容器から離隔されて配置され、該遮蔽板によって画定される領域の閉塞を開放する少なくとも1つの開放部が設けられ、
前記真空槽が側壁に窓を有し、該窓と前記蒸発源とを結ぶ線上に前記開放部が位置するように該遮蔽板が配置された真空蒸着装置。 - 請求項1又は3に記載の真空蒸着装置であって、
前記真空槽内部の側壁に配置された防着板をさらに備え、前記遮蔽板が前記蒸着材料充填容器から前記防着板の少なくとも一部を遮蔽する位置に配置された真空蒸着装置。 - 請求項1又は3に記載の真空蒸着装置であって、
前記真空槽内部の側壁に配置された防着板をさらに備え、前記真空槽が側壁の一部を構成する扉を有し、前記防着板が複数の防着板からなり、該複数の防着板のうちの少なくとも該扉に対向配置された防着板と前記蒸発源との間に該遮蔽板が配置された真空蒸着装置。
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