JPH04131370A - 薄膜堆積装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、真空堆積法による薄膜の堆積における、斜め
堆積法とマスク堆積法を行う薄膜堆積装置に関するもの
である。

［従来の技術］ 従来の真空堆積法による薄膜堆積装置は、真空容器内に
被堆積物である基体と堆積材料源が配置され、この堆積
材料源から発生した材料が基体上に堆積され薄膜が形成
される。この時、堆積材料源からの発生材料照射方向に
対し基体面を斜めに配置することにより斜め堆積法とな
る。また、基体表面に部分的に開ロバターンを有する金
属薄板等から成る堆積マスクを配置すれば、該開ロバタ
ーンと同形状のパターンの薄膜を得るマスク堆積法とな
る。

以下、第３図で斜め堆積法を、第４図でマスク堆積法の
従来例を示す。第３図において、ｌＯは堆積材料源であ
るところの蒸着源、１１は蒸着源１０から発生する蒸着
材放射方向を示す矢印である。１２は基体であるところ
のガラス基板であリ、蒸着材放射方向に対して基板面が
直角でなく、ある角度を持つ傾斜した位置に配置されて
いる。かかる装置によれば、真空容器内で蒸着源１０を
抵抗加熱や電子ビームによって加熱し、堆積材料を蒸発
させ基板１２の表面へ斜め蒸着することができる。この
斜め蒸着は、基板１２上に段差や凹凸がある場合、堆積
膜のステップカバレージの有無を制御したり、また、基
板上に達した堆積材料粒子の表面挙動とシャドウ効果に
よって極微細なストライブ状等の規則的な堆積膜が得ら
れる。

また、第４図において、１３は開ロバターンを有する金
属薄板から成る堆積マスクであり、基板１２の面と密着
あるいは近接して配置されている。ここへ蒸着源１０か
らの蒸着により、堆積マスク１３の開ロバターンとほぼ
同形状で、基板１２上に堆積薄膜パターンを形成するこ
とによりマスク堆積法が実施できる。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記従来例では以下のような欠点かあフ
た。

（１）、斜め堆積法においては、基板上下位置によって
蒸着材料源からの蒸着材放射方向に対する角度が異なり
、堆積薄膜のステップカバレージや規則的な堆積膜形状
が得にくかった。更には、第３図中の基板幅（Ｗ）が大
きくなると、蒸着材放射方向との基板面角度が斜め方向
でなくなるため、大面積基板の斜め堆積が不可能となる
。

（２）、マスク堆積法においては、堆積マスクと蒸着材
放射方向との角度が斜めの時、堆積マスクの薄板厚が厚
いと、その部分に飛翔してきた蒸着材が衝突する、いわ
ゆるケラレが発生し、正しいパターン形状１寸法のマス
ク堆積パターンが得られなくなる。従って、−船釣に堆
積マスクは、パターン形状、精度９寸法にもよるが、厚
み１００μｍ程度の金属薄板が用いられる。

しかし、大面積基板のマスク堆積では、この金属薄板が
十分な強度を持たないため、自重によるたわみや変形が
発生し、更には、基板端では蒸着材放射方向との角度が
大きくなるためＮ密パターンが得られず、パターン形状
１寸法精度が著しく低下するという問題が生じていた。

さらに、大面積基板において、基板の中心部と端部とで
は蒸着材放射量が異なるため、堆積膜厚が均一にならず
、端部で膜厚が薄くなるという問題も生じていた。

すなわち、本発明の目的とするところは、上述のような
問題点を解消したｆｉｌ膜堆積装置を提供することにあ
る。

［ｉ！題を解決するための手段及び作用］本発明の特徴
とするところは、 第１に、堆積材料を放射する手段に基体面を対向配置し
、該基体面に薄膜を堆積する装置において、 該基体面への堆積を部分的に防ぐ、開口を有した堆積マ
スクを設け、かつ、該基体面を堆積マスクの開口に対し
走査し得る構成とした薄膜堆積装置、 第２に、基体面及び堆積マスク面と堆積材料放射方向と
の成す角度を可変ならしめる手段を設けた前記第１に記
載の薄膜堆積装置、 第３に、堆積マスクの有する開口が、基体面の走査方向
に対して、交差する１本のスリットあるいは該走査方向
に対して交差するように並べられた複数のスリット列か
ら成り、かつ、該スリットの開口幅を基体面の走査方向
両端に進むに連れて増加させた前記第１又は第２記載の
薄膜堆積装置、 としている点にある。

すなわち、本発明の基本概念は、堆積材料源からのある
限定した材料照射方向のみに開口を有する堆積マスクを
配し、この堆積マスクに近接あるいは密着させながら基
体を移動走査させる薄膜堆積装置とすることにより、堆
積パターンが基体の移動走査した方向のライン状パター
ンに限定されるものの、大面積基板においても精密なマ
スク堆積パターンを得ることができる。

更には、材料照射方向に対し基体及び堆積マスクを斜め
に配置することにより、大面積基板においても基板位置
によらず、常に制御された均一な斜め堆積を可能とする
ものである。

以下、本発明の基本構成を第１図に基づいて説明する。

第１図中、１は堆積材料源であるところの蒸着源、２は
蒸着源ｌから発生する蒸着材放射方向を示す矢印、３は
基体であるところのガラス基板であり、蒸着材放射方向
に対して基板面が直角でな（、ある角度を持つ傾斜した
位置に配置されている。４はスリット状の開ロバターン
を有する金属薄板から成る堆積マスクであり、ガラス基
板面と密着あるいは平行に相対して近接して配置固定さ
れている。ガラス基板３は基板ホルダー５に、堆積マス
ク４は防着板６に各々固定されている。基板ホルダー５
は、薄膜堆積中に矢印方向、すなわち下方から上方へ（
あるいは上方から下方へ）徐々に移動し、堆積マスク４
の開口に対してガラス基板３を走査することができる。

防着板６は、堆積マスク４の開口位置を中心として図面
面内方向で回転することができ、堆積マスク４．ガラス
基板３．基板ホルダー５もそれに応じて同時に回転、固
定でき、蒸着材放射方向２とガラス基板３の斜め堆積角
度を任意に設定できる。尚、７は真空容器、８は真空ポ
ンプへ継がる真空排気口である。

今、薄膜堆積中にガラス基板３を走査すると、堆積マス
ク４の開口に対して、走査した範囲へは蒸着源１からの
蒸着材料が斜め堆積される。この堆積膜は堆積の時間が
異なるものの、蒸着源１からの蒸着材料が堆積時間中同
様に蒸発され、かつ、ガラス基板３の走査スピードが均
一であれば、ガラス基板３上の位置によらず同様な斜め
堆積膜を得ることができる。このことは、基板が大面積
になっても何ら変わるところがない。本実施態様におい
ては、蒸着源１が１ケ所のみであり、さらに、−船釣な
抵抗加熱や電子ビーム加熱蒸着であれば、その蒸着材料
蒸発面積はｆｏｃｍ’程度であり、例えば３０ｃｍ口以
上の大面積基板から比べると小さい。従って、第１図紙
面垂直方向に関しては、基板の中心と端とでは、蒸着材
放射方向が異なる。また、堆積膜厚も異なり端部で薄く
なる傾向にある。しかし、これは本実施態様で必要とさ
れる第１図紙面面内方向の斜め蒸着にょる堆積膜のステ
ップカバレージ制御や規則的な堆積膜を得ることには、
直接影響されるものではない６更に、堆積薄膜の膜厚の
違いに関しては、堆積マスク４の開口寸法幅を、基板中
心では狭く端では広くすることによって、均一な堆積膜
厚とすることができる。また、上記以外の方法として、
蒸着源１を第１図紙面垂直方向に複数個設けることによ
って解決することもできる。

次に、本実施態様において、堆積マスク４の開ロバター
ンをスリット状ではなく、例えばｉｎｍ角の開口を２ｍ
ｍピッチに複数個１ライン配置したパターンとすると、
堆積中にガラス基板を走査した範囲内で、１ｍｍ幅、２
ｍｍピッチの複数のラインパターンとして薄膜を形成す
ることができる。この時、上記開口は１ｍｍ角であるた
め、堆積マスク４の幅は数十ｍｍ程度あれば充分で、斜
め蒸着時における蒸着材放射の防着板６での基体上への
堆積膜のいわゆるケラレは発生せず、また、堆積マスク
４自体の自重でたわみ、変形するようなことも金属薄板
から成る堆積マスクの幅が小さいため発生しない。従っ
て、大面積基板のマスク堆積を行っても、堆積マスクの
ケラレやたわみ、変形によるパターン形状１寸法精度の
悪化は発生しない。また、堆積マスク４の開口を例えば
機械的な方法により一部あるいは全部を任意に開閉し、
ガラス基板走査と組み合わせることにより、ストライプ
パターン以外の複雑な堆積薄膜パターンを形成すること
ができる。

［実施例コ 以下、実施例により、本発明を具体的に説明する。

叉］１１± 第１図及び第２図を用いて、本発明の第１の実施例を説
明する。３４１図は、本発明の薄膜堆積装置の概略を示
す図である。１は堆積材料源であるところの電子ビーム
加熱蒸着源で、任意の蒸着材料をセットすることができ
る。２は蒸着材放射方向を示す矢印、３は基体であると
ころのガラス基板であり、３００ｍｍ角の大きさとし、
表面には高さ２μｍの凹凸を形成しておいた。４は第２
図に示す様な開ロバターンを有する、厚み０．１ｍｍの
ステンレス薄板から成る堆積マスクであり、ガラス基板
面と０．１ｍｍ程度の間隔を保って配置されている。

第２図において、４は堆積マスク、９はその開ロバター
ンである。その寸法については、図面横方向は１ｍｍ幅
の開口が２ｍｍピッチで、図面縦方向は中心部分の長さ
が１０ｍｍで両側に行くに連れて順次長くなっており、
両端部の開ロバターンでは１５ｍｍある。この寸法は本
薄膜堆積装置の開ロバターン部中心と端での成膜膜厚分
布に基づいて形成しである。図中、波線部は図面が省略
されているが、実際は開ロバターンの両端間は２５０ｍ
ｍあり１２５本の開口が形成されている。

また、ガラス基板３は基板ホルダー５に、堆積マスク４
は防着板６に各々固定されている。基板ホルダー５は図
面矢印方向に移動走査できる構造となっており、更には
、ガラス基板３゜基板ホルダー５．堆積マスク４．防着
板６が相互の位置関係を保ちながら、堆積マスク４の開
口位置をほぼ中心として図面矢印方向に同時に回転、固
定できる。

今、蒸着材放射方向とガラス基板のなす角度を４５°　
と斜めにし、電子ビーム加熱によりＡ１材を蒸着源から
放射させた。この時、堆積マスク４の開口中心位置へ垂
直に放射されるＡＪ２材の成膜レートを５０人／　ｓ　
ｅ　ｃとした。そして、蒸着と同時に、基板ホルダー５
を矢印方向へ１　ｍｍ／ｓｅｃの速度で移動させ、堆積
マスク４の開口に対し、ガラス基板３を３０００秒間の
時間をかけて３０ｃｍの長さを一定速度で走査させた。

走査の終了と同時にＡｆＬ成膜を止めた。

以上の装置及び工程により、第２図の堆積マスク開ロバ
ターンとガラス基板の走査から、Ａｉｌ、材から成る幅
１　ｍｍ、ピッチ２ｍｍの１２５本から成るラインパタ
ーンを％　　３０　ｃ　ｍの長さに渡フてガラス基板上
へ均一に形成することができた。

ＡＪ２の膜厚は、ガラス基板内のラインパターンのどの
部分でも同じで約３５０人程度が得られた。

また、ガラス基板３の表面凹凸に対して、蒸着材放射方
向２に面する凹凸の段差部は、ＡＪ２薄膜によりステッ
プカバーされたが、蒸着材放射方向２に面していない凹
凸の段差部には、Ａｕ薄膜は堆積されなかフた。

ＩＬ土ユ 本実施例では、実施例１と同じ薄膜堆積装置を用いるが
、以下の点を変更して薄膜堆積を行った。

先ず、蒸着材放射方向２とガラス基板３のなす角度を９
０゛とし、更に堆積マスク４を３０ｃｍの長さに渡り中
心部で幅１０ｍｍ、端部で１５ｍｍの開口を有する１本
のスリット形状に変更した。かかる装置により、実施例
１と同様にしてＡｉ材料をガラス基板中心部で成膜レー
）−５０人／　ｓ　ｅ　ｃとしてガラス基板上に成膜し
たところ、３０ｃｍ角基板全基板渡って均一な膜厚のＡ
Ｉｌ薄膜を堆積することができた。

［発明の効果コ 以上説明したように、堆積材料源からのある限定した材
料照射方向のみに開口を有する堆積マスクを配し、この
堆積マスクに近接あるいは密着させながら基体を移動走
査させる薄膜堆積装置とすることにより、 （１）、大面積基板においても、精密なマスク堆積パタ
ーンを得ることができる。

（２）、大面積基板においても、基板の位置によらず、
常に制御された斜め堆積薄膜を提供する。

（３）、大面積基板においても、基板の位置によらず常
に均一な膜厚の堆積薄膜を提供する。

という効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施態様及び実施例１を示す装置構
成図である。 第２図は、本発明の実施例１の堆積マスクを示す図であ
る。 第３図及び第４図は、本発明に係る従来例を示す装置構
成図である。 １．１０−・・蒸着源　　　２，１１・・・放射方向３
．１２・・・ガラス基板　４．１３−・・堆積マスク５
・・・基板ホルダー ６・・・防着板 ７・・・真空容器 ８・・・排気口

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）堆積材料を放射する手段に基体面を対向配置し、
   該基体面に薄膜を堆積する装置において、該基体面への
   堆積を部分的に防ぐ、開口を有した堆積マスクを設け、
   かつ、該基体面を堆積マスクの開口に対し走査し得る構
   成としたことを特徴とする薄膜堆積装置。
2. （２）基体面及び堆積マスク面と堆積材料放射方向との
   成す角度を可変ならしめる手段を設けたことを特徴とす
   る請求項１記載の薄膜堆積装置。
3. （３）堆積マスクの有する開口が、基体面の走査方向に
   対して、交差する１本のスリットあるいは該走査方向に
   対して交差するように並べられた複数のスリット列から
   成り、かつ、該スリットの開口幅を基体面の走査方向両
   端に進むに連れて増加させたことを特徴とする請求項１
   又２記載の薄膜堆積装置。