JPH0524229B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） この発明は真空蒸発源の改良に関する。

（従来の技術） 抵抗加熱方式を用いる真空蒸着は、蒸着膜が形
成される基板と真空蒸着源（以下、蒸発源と記
す）とは真空槽内でそれぞれ上下の位置に配置さ
れるのが一般的である。蒸発源の種類は多数ある
多量の蒸発材料を蒸発させるのに使用されるもの
は数が少ない。

例えば第５図、第６図に示すような箱型の蒸発
源１は、開口部を有する蓋２の部分に改良を加え
て基板上に塊状で蒸発材料が被着するのを防止し
たり、発熱量の改善、輻射による熱効率の改善を
意図している。

これらは、蒸発源からの非溶解粒子や突沸によ
る液体が基板面上に付着して、蒸着膜の局部的な
面品位を損ねるのを防止することを主眼とし、ま
た蒸発材料が蒸発源内に残ることのないように考
えられている。

ある程度小型の蒸発源においては、これらの従
来例は蒸着膜の面品位や膜の均一性を良くするの
に有効であつた。

しかし、基板が蒸発源の大きさよりもはるかに
大きい場合に、それに合わせて蒸発源を大きくす
ることは大電力を供給する必要があり、装置自体
も大型化するため経済コストに限りがある。基板
面積が大きいと、特に膜厚の均一性を安定して維
持することは困難で、基板の周辺部は中心部に比
較して膜厚は極端に少なくなる。

大面積の基板上に形成された膜厚が、物理的特
性の決定要因である時、蒸着膜の品質は同一基板
上で異なつた部分が存在することになる。これは
全面均一な特性が要求される高品位な用途には適
さず、蒸着技術に解決が必要な問題である。使用
される基板形状に適した蒸発源は従来なく、いか
に蒸発させるかに注目したものがほとんどであつ
た。

すなわち、大面積に高品位な蒸着膜を形成する
ための生産効率に優れた蒸発源が望まれている。

第７図に示したように、従来の蒸発源（第６
図）から得られる膜厚分布３（蒸発源の中心を通
る法線上に模擬的に膜厚を表わして図示）は開口
部の上方部が厚膜となるのを避けるのは困難であ
つた。この分布を修正するには、真空槽内のそれ
ぞれの配置を遠ざけ、かつ大型化する必要があ
り、これによつて、蒸発源から発生する熱は多大
なものとなる。また装置の冷却と基板への熱輻射
の低減を取り入れた付属の装置が必要となる。さ
らに、第５図の蒸発源のように微小な多数の開口
部の場合にも同様なことが起る。この場合、個々
の微小開口部は独立してよりもいわばシヤワーノ
ズルのような作用をもつため、全体としては膜厚
分布均一化には役立たない欠点を有している。

（発明が解決しようとする課題） 真空蒸着では基板を蒸着膜形成中に回転させる
方法がある。この場合、蒸発源は点蒸発源でな
く、面状蒸発源となる。例えば第８図に示すよう
に、基板と蒸発源が所定間隔をおいて位置する場
合、図中ａ点とｂ点では蒸発源開口部に対する面
積速度は異なる。両点と蒸発源との距離の差が20
cmの場合、速度の比は（ｒ＋20）²／r²となり、蒸
発材料の付着もこれに応じてｂ点が少なくなる。
また、開口部からの蒸気流分布は開口部から遠く
なるに従つて小さくなる。したがつて蒸発源内部
に設けられた遮蔽板はこの分布を若干修正する効
果はあつても基板面積が大きいと顕著な効果は持
たない。

一般に、開口部中心の上部は動作中濃い蒸気流
で満ちている。特に1000℃以下の比較的低融点材
料を蒸発させる時にはこの傾向が強く、しかも蒸
気流分布は横広がりである。膜厚が50μｍ以上の
極めて厚い真空蒸着を用いる場合、上記蒸気流が
大きな影響を与えることがわかつた。この場合、
蒸発源内に収容する蒸発材料も大量となる。

従つて、この発明は上記の欠点を改良するため
の新しい真空蒸発源に関するもので、効率良く蒸
着を行ない大面積の基板上均一な膜厚分布を形成
しうる蒸発源を提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） この発明は遮蔽板が開口部の下側に蒸発経路を
形成するように設けられている開口部を有する蓋
を収容器の上側に設けてなる抵抗加熱を用いる真
空蒸着源において、上記開口部は面積の異なる複
数の開口部が形成されてなることを特徴とする真
空蒸着源により効率良く蒸着を行ない大面積の基
板上にも均一な膜厚分布を形成するものである。

（作用） 本発明は回転する被蒸着基板上に真空蒸発源か
らの蒸発材料がその開口によつて一定方向に分散
し、均一な蒸着膜を形成する。

（実施例） 以下、図を参照して本発明の一実施例について
説明する。

第１図に示したように本発明では真空蒸着源
（以下、蒸発源と記す）１は蒸発材料４と接触す
る収容器５と遮蔽板６を有する蓋７からなる。蓋
７にはそれぞれ比較的開口面積の大きい第１開口
部８と第２開口部９が設けられている。両開口部
の形状や面積は基板の形状によつて決め、同一で
も異なつていても良い。また、両開口部のスペー
スは基板と蒸着条件等により決まる。蒸発源は長
形であり、温度分布をそろえるため、両開口部は
この開口部を結ぶ軸線すなわち線上にほぼ並んだ
位置に配置する。すなわち、遮蔽板が開口部の下
側に蒸発経路を形成するように設けられている開
口部を有する蓋を収容器の上側に設けてなる抵抗
加熱を用いる真空蒸着源において、上記開口部は
ほぼ線上に並んだ面積の異なる複数の開口部が形
成されてなる真空蒸着源を構成する。尚、基板と
蒸発源１の配置にもよるが、環状蒸発源として作
用させる場合、第１開口部と第２開口部の面積を
変えてそれぞれを主開口部と副開口部として働く
ようにしてもよい。又、複数の開口部はほぼ線上
になくてもよい。

蒸発材料４は動作中に収容器５や蓋７から加熱
されて矢印ａで示した如く蒸発する。蒸発源１は
１個の発熱体となるが、蒸気流は２個の開口部か
ら生ずる。この結果、蒸発流分布は開口部の形状
等に応じて形成され第２図に示したように、各開
口部の中央上部は蒸気流の濃度が大きいため２つ
の高い分布が形成されるが、２つの蒸気流分布は
相補関係にあり、主開口部により得られる蒸気流
１０と副開口部により得られる蒸気流１１の相互
作用を生ずる。

これによつて、各開口部の面積を異なつたもの
にして、それぞれの蒸気流を変えることができる
ので、基板１２の回転軸から最外周部に至るまで
均一な膜厚分布を形成することができた。さら
に、蒸発源の位置を回転軸の中心側に移動させて
も均一な膜厚形成を可能にすることができ、蒸発
源内の蒸発材料の大半が蒸着膜となる付着効率の
大幅な向上も確認された。

この発明の他の実施例としては、第３図に示し
たように蒸発源１の開口部には衝立１４が付けら
れており、この衝立１４は動作中にこの部分に蒸
発材料の被着を避ける発熱板でもある。衝立１４
は各開口部から生ずる蒸気流分布の重なりを制限
する指向性を与える機能がある。このため、第４
図に示したように収容器の中に配設した遮蔽体６
を単体とし、透孔６ａを複数設けて蓋７に取付け
た蒸発源に傾斜した衝立１４を取付けても良く、
蒸気流にとつては羽根の役目をする。第３図に示
した蒸発源から得られる膜厚分布は、第１開口部
８と第２開口部９の蒸発流分布の形成を格別に分
けることができる。大型基板を用いた場合はこの
衝立は周辺部の膜厚向上に特に有効で、蒸気流分
布の均等化によつて均一な膜厚を有する基板を形
成することができた。また、この衝立１４を取り
付けることによつて各蒸着動作毎に安定して均一
な膜厚を全面に形成できるので、さらに効率は向
上し高品位化が可能となつた。

このような蒸発源は第１図に示した蒸発源に対
してさらに付着効率は向上できた上に同膜厚で且
つ膜厚以外の特性も同等なものが得られた。

蓋７に設けられた遮蔽板は各開口部個々につけ
ても、一枚の共通のものでもよい。開口部の数は
２個備えた蒸発源が利点が大きいが、３個以上の
場合も効果がある。この場合衝立１４１枚を各開
口部間の少なくとも１ケ所に取り付けることがさ
らに実用性を向上させることができる。

〔発明の効果〕

この発明の蒸発源によれば、大面積の基板上に
蒸着膜を全面にわたつて連続的に均一に形成する
ことができる。特に膜厚分布が中心から周辺の間
で極大値を持つことなく、また周辺部が薄くなる
ことなく形成される点に特徴がある。これは形成
された蒸着基板を用いる際に蒸着膜の膜厚に基因
する機能のむらがないので、高品位な大画面を提
供することができる。

なお、蒸発源を各図に示したような形状にする
ことによつて、比較的低融点の蒸気流の広がりの
大きい蒸着材料の蒸発源からできる蒸発角度分布
をあらかじめ制御・設計できるので、再現性の良
い分布の均一な膜を形成できる。また、基板の形
状が平面や球面等であつても幾何配置を考慮すれ
ば、例えば、100μｍの膜厚を半径方向、円周方
向共均一に形成でき、さらに蒸発源を際限なく大
型化せずに実用化できるので、装置設計や経済性
の面でも大きな利点がある。また、蒸発源から発
する熱輻射による基板への温度の影響も低減する
ことができ蒸着面の品位は著しく向上する。以上
説明したように、この発明を実施することによつ
て高品位蒸着面を形成しうる蒸発源を提供でき、
かつ実用性に優れたものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例の組立状態を示す斜
視図、第２図はこの発明による蒸気流を示す分布
図、第３図及び第４図はこの発明の他の実施例を
示す断面図、第５図は従来の蒸発源の一例を示す
斜視図、第６図は従来の他の例を示す断面図、第
７図は第６図で示した従来例の蒸発源による膜厚
分布を示す模型図、第８図は従来の一例の蒸発源
で得られる膜厚形成を説明するための斜視図であ
る。 １……蒸発源、４……蒸発材料、５……収容
器、６……遮蔽板、７……蓋、８……第１開口
部、９……第２開口部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 遮蔽板が開口部の下側に蒸発経路を形成する
   ように設けられている開口部を有する蓋を収容器
   の上側に設けてなる抵抗加熱を用いる真空蒸着源
   において、上記開口部は面積の異なる複数の開口
   部が形成されてなることを特徴とする真空蒸着
   源。 ２ 遮蔽板が開口部の下側に蒸発経路を形成する
   ように設けられている開口部を有する蓋を収容器
   の上側に設けてなる抵抗加熱を用いる真空蒸着源
   において、上記開口部は面積の異なる複数の開口
   部が形成され、この開口部間の少なくとも１ケ所
   に蒸発材料が被着しない衝立を具備することを特
   徴とする真空蒸着源。