WO2018199184A1 - 蒸発源及び成膜装置 - Google Patents

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WO2018199184A1
WO2018199184A1 PCT/JP2018/016861 JP2018016861W WO2018199184A1 WO 2018199184 A1 WO2018199184 A1 WO 2018199184A1 JP 2018016861 W JP2018016861 W JP 2018016861W WO 2018199184 A1 WO2018199184 A1 WO 2018199184A1
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WO
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evaporation source
nozzle
opening
nozzles
top surface
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PCT/JP2018/016861
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English (en)
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Inventor
寿充 中村
健児 星川
Original Assignee
株式会社アルバック
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00Organic light-emitting devices
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C23C14/14Metallic material, boron or silicon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
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    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
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    • C23C14/24Vacuum evaporation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C23C14/22Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/56Apparatus specially adapted for continuous coating; Arrangements for maintaining the vacuum, e.g. vacuum locks
    • C23C14/564Means for minimising impurities in the coating chamber such as dust, moisture, residual gases
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B33/00Electroluminescent light sources
    • H05B33/10Apparatus or processes specially adapted to the manufacture of electroluminescent light sources

Definitions

  • the present invention relates to an evaporation source that vaporizes a thin film material and releases a vaporized substance, and a film forming apparatus including the evaporation source.
  • a vacuum is applied to heat and vaporize the thin film material and attach a vaporized substance (vapor) of the thin film material to a film formation target such as a glass substrate.
  • a vapor deposition apparatus is used.
  • a linear source in which a plurality of nozzles that discharge a vaporized substance of a thin film material are arranged in a row has been proposed as an evaporation source that can cope with an increase in the size of a film formation target (see, for example, Patent Document 1).
  • Such an evaporation source is provided with a heat shielding member such as a reflector so that radiant heat generated to heat the thin film material is not radiated to the outside of the evaporation source.
  • the linear source type evaporation source is configured by connecting a plurality of nozzles arranged in a row to an evaporation source container that accommodates a thin film material, and has an elongated rectangular parallelepiped shape.
  • the film formation target is disposed opposite to the surface on which the nozzle of the linear evaporation source is disposed, and the vaporized material of the thin film material heated by a heating device such as a heater is discharged from the nozzle and adhered to the film formation target. Film formation is performed.
  • the heat shielding member is disposed between the film formation target and the evaporation container, but no heat shielding member is disposed in the vicinity of the nozzle.
  • the radiant heat from the heater or the evaporation source heated by the heater passes through the vicinity of the nozzle where the heat shielding member is not disposed and is radiated to the outside of the evaporation source, and is applied to the film formation target.
  • the temperature of the film formation target increases.
  • the vaporized material of the thin film material that has reached the film formation target does not move around the film formation target and does not adhere well. There's a problem.
  • the metal mask expands due to radiant heat and a thin film having a desired pattern cannot be obtained.
  • an object of the present invention is to provide an evaporation source capable of reducing the radiant heat radiated from the evaporation source and a film forming apparatus including the evaporation source.
  • an evaporation source includes an evaporation source container, a heating device, a first heat shielding plate, and a second heat shielding plate.
  • the evaporation source container includes a container body having a top surface and containing a thin film material, and an opening that is connected to the container body and protrudes from the top surface in a uniaxial direction to discharge a vaporized substance of the thin film material.
  • the heating device heats the container body.
  • the first heat shield plate is spaced apart from the top surface and is opposed to the first surface.
  • the first opening region is larger than the opening of the nozzle through which the nozzle provided corresponding to each of the plurality of nozzles penetrates.
  • the second heat shielding plate is fixed to each of the plurality of nozzles between the container main body and the first heat shielding plate, and is disposed opposite to the top surface so as to face the first opening region. And a second opening through which the nozzle passes.
  • the second heat shield plate is configured to have an outer shape larger than the first opening region corresponding to the first opening of the first heat shield plate. Therefore, of the radiant heat generated by heating by the heating device, the radiant heat that could not be shielded by the first heat shield plate through the first opening can be reduced by the second heat shield plate. This reduces the radiant heat radiated from the evaporation source. Therefore, heating of the film formation target on which the thin film material is formed by radiant heat from the evaporation source is suppressed, and favorable film formation can be performed. In the case of forming a film through a metal mask, the expansion of the metal mask due to heating can be suppressed, and a high-definition pattern can be formed.
  • the second heat shielding plate may be fixed to the nozzle by point contact. According to such a structure, since the contact area of a nozzle and a 2nd heat shielding board can be made small, the cooling of the nozzle by a 2nd heat shielding board can be suppressed. Thereby, cooling of the vaporization substance of the thin film material which passes through the inside of a nozzle is suppressed, and nozzle clogging can be prevented.
  • the first opening may have a shape having a longitudinal direction in the uniaxial direction. According to such a configuration, even if the position of the nozzle connected to the container body shifts as the container body expands in the uniaxial direction due to the heating of the heating device, the first opening is always provided. It can comprise so that a nozzle may be located in a part.
  • a third heat shield plate having a plurality of third openings having a larger third opening region may be further provided.
  • the first heat shielding plate has an outer shape that surrounds the evaporation source container having a top surface portion having the first opening and a bottom surface portion facing the top surface portion, and the container body has the heating body
  • the container main body may be supported by the bottom surface portion so as to be movable in the uniaxial direction in accordance with an extension amount of the container main body in the uniaxial direction due to thermal expansion of the container main body due to heating of the apparatus.
  • the evaporation source container moves in the uniaxial direction by the movable support portion according to the expansion amount, so that the container main body is not distorted.
  • the amount of vaporized substance released from the evaporation source can be made uniform in the surface.
  • a thin film having a uniform in-plane thickness can be formed.
  • a film formation apparatus includes a housing portion and an evaporation source.
  • the storage unit can store a film formation target.
  • the evaporation source includes a container body having a top surface and containing a thin film material, and is connected to the container body and protrudes from the top surface in a uniaxial direction, and the vaporized substance of the thin film material is disposed on the film formation target.
  • An evaporation source container provided with a plurality of nozzles having openings that emit toward the surface, a heating device that heats the container body, and a face that is spaced apart from the top surface, and is provided corresponding to each of the plurality of nozzles.
  • a first heat shielding plate having a plurality of first openings having a first opening area larger than the opening of the nozzle through which each of the nozzles penetrated, the container body, and the first heat shielding.
  • a plurality of nozzles fixed between each of the plurality of nozzles and spaced apart from the top surface, and having a second opening having a larger outer shape than the first opening region and through which the nozzles pass.
  • a second heat shielding plate having a plurality of first openings having a first opening area larger than the opening of the nozzle through which each of the nozzles penetrated, the container body, and the first heat shielding.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a film forming apparatus according to a first embodiment of the present invention. It is a model top view of the evaporation source provided in the said film-forming apparatus. It is a partial expansion perspective view near the nozzle of the said evaporation source.
  • FIG. 4 is a partially enlarged perspective view of the evaporation source shown in FIG. 3 in the vicinity of the nozzle as viewed from the bottom surface of the water-cooled plate toward the top surface. It is a partial top view which shows the mode before and behind the heating of the nozzle vicinity in the said evaporation source, and sectional drawing corresponding to it.
  • the X-axis and Y-axis directions indicate horizontal directions orthogonal to each other, and the Z-axis direction indicates a height direction orthogonal to these.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a film forming apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the film forming apparatus 1 includes a vacuum chamber 2 as a housing unit, a linear source type evaporation source 3 disposed on the bottom side inside the vacuum chamber 2, and a substrate holder 8 as a holding unit that holds a film formation target.
  • the vacuum chamber 2 accommodates a glass substrate 9 as a film formation target.
  • the substrate holder 8 is disposed on the top surface side inside the vacuum chamber 2.
  • the substrate holder 8 holds a surface (film formation target surface) 9a on which a glass substrate 9 as a film formation target is to be formed facing downward.
  • the linear source type evaporation source 3 has a substantially rectangular parallelepiped outer shape having a longitudinal direction in the X-axis direction.
  • the substrate holder 8 is configured to be movable in a direction (Y-axis direction) orthogonal to the longitudinal direction (X-axis direction) of the evaporation source 3.
  • the evaporation source 3 contains a thin film material (evaporation material) 36, heats and vaporizes the thin film material 36, and releases a vaporized substance (vapor) of the thin film material 36. Details of the evaporation source 3 will be described later.
  • the vacuum exhaust system 7 is connected to the vacuum chamber 2. The evacuation system 7 evacuates the inside of the vacuum chamber 2 to form a vacuum atmosphere suitable for film formation.
  • the vaporized material of the thin film material 36 is released from the evaporation source 3 while moving the glass substrate 9 while being held by the substrate holder 8 while maintaining the vacuum atmosphere in the vacuum chamber 2, and A desired thin film is formed on the glass substrate 9 by attaching a vaporized substance on the film formation target surface 9a.
  • the glass substrate 9 is movable.
  • the position of the glass substrate 9 may be fixed and the evaporation source 3 may be movable in the Y-axis direction.
  • the film may be formed in a state where the glass substrate 9 and the evaporation source 3 are fixed without moving the glass substrate 9 or the evaporation source 3.
  • a glass substrate is described as an example of the film formation target, but the present invention is not limited to this, and a flexible film base material or the like may be used.
  • the temperature measurement sensor 10 is connected to the controller 4 and measures the temperature of an evaporation source case 35 of the evaporation source 3 described later.
  • the film thickness sensor 6 measures the amount of vapor (vaporized material) from the evaporation source 3 and controls the thickness (or film formation rate) of the thin film formed on the glass substrate 9.
  • the film thickness sensor 6 is disposed so as not to prevent the vaporized substance of the thin film material released from the evaporation source 3 from reaching the glass substrate 9.
  • the output of the film thickness sensor 6 is input to the controller 4.
  • the controller 4 Based on the measurement results of the film thickness sensor 6 and the temperature measurement sensor 10, the controller 4 adjusts the amount of power supplied to a heater 34 as a heating device provided in the evaporation source 3 described later, and serves as an evaporation source container.
  • the evaporation source case 35 is brought to a desired temperature and controlled so that the amount of vapor (vaporized material) released or the film formation rate becomes a desired value.
  • FIG. 2 is a schematic top view of the evaporation source 3.
  • FIG. 3 is a partially enlarged perspective view near the nozzle of the evaporation source 3.
  • 4A is a perspective view of the vicinity of the nozzle of the evaporation source 3 in FIG. 3, and is a partially enlarged perspective view seen from the bottom surface 313 to the top surface 310 of the water cooling plate 31 described later.
  • FIG. 4B is a perspective view further enlarging FIG. 4A.
  • an evaporation source 3 that is a linear source type evaporation source includes an evaporation source case 35 as an evaporation source container, a heater 34 as a heating device, and a water-cooled plate 31 as a first heat shielding plate. And a follower reflector 33 as a second heat shielding plate, a reflector 32 as a third heat shielding plate, a fixed support portion 391, and a movable support portion 392.
  • the heater 34 heats the evaporation source case 35.
  • the thin film material 36 accommodated in the evaporation source case 35 is heated by the heater 34 and becomes a vaporized substance of the thin film material 36.
  • the heater 34 is disposed between the evaporation source case 35 and the reflector 32 so as to surround the entire evaporation source case 35.
  • the heater 34 is typically configured by a resistance heating wire, but may be configured by an induction heating coil.
  • the evaporation source case 35 has a container body 351 and a plurality of nozzles 37.
  • the container body 351 has a top surface 352 and accommodates the thin film material 36.
  • the container main body 351 has a rectangular parallelepiped outer shape, and its top surface 352 is a surface parallel to the XY plane.
  • the evaporation source case 35 and the substrate holder 8 are provided so that the top surface 352 and the film formation target surface 9a of the glass substrate 9 are spaced apart from each other in the Z-axis direction.
  • the container body 351 is made of a material having high thermal conductivity such as metal or graphite.
  • the plurality of nozzles 371 to 377 protrude from the top surface 352 of the container main body 351 and are connected to the container main body 351.
  • the plurality of nozzles 371 to 377 are arranged in a line in one axis direction (X-axis direction in the drawing).
  • a nozzle 371, a nozzle 372, a nozzle 373, a nozzle 374, a nozzle 375, a nozzle 376, and a nozzle 377 are arranged in order from left to right.
  • the nozzles 371 to 377 are collectively referred to as a nozzle 37, and will be described using reference numerals 371 to 377 as necessary.
  • the nozzle 37 has an opening (vaporization substance discharge port) 380 that discharges the vaporized substance of the thin film material 36.
  • the vapor of the thin film material 36 generated in the container main body 351 is discharged from the opening 380 into the vacuum chamber 2 outside the evaporation source 3.
  • the plurality of nozzles 371 to 377 are connected to a common container body 351.
  • the nozzle 37 can be made of a material such as tantalum, molybdenum, or carbon.
  • the container body 351 has an elongated rectangular parallelepiped shape having a longitudinal direction in the X-axis direction in which the nozzles 37 are arranged. Further, the nozzle 37 has a cylindrical shape having a substantially circular cross section perpendicular to the Z-axis direction, but the shape of the nozzle 37 is not limited to this.
  • the water cooling plate (first heat shielding plate) 31 has a heat shielding function for performing water cooling.
  • the water cooling plate 31 is provided with a water channel such as a water cooling pipe through which water flows.
  • the water cooling plate 31 is provided to absorb and reduce the radiant heat radiated from the heater 34 and the evaporation source case 35 heated by the heater 34 to the glass substrate 9.
  • the water-cooled plate 31 has a rectangular parallelepiped outer shape having a top surface portion 310, a bottom surface portion 313 and a side surface portion 314 facing the top surface portion 310, and the water-cooled plate 31 constitutes the outer shape of the evaporation source 3.
  • the water cooling plate 31 is disposed so as to surround the evaporation source case 35, the heater 34, the reflector 32, and the follower reflector 33.
  • the top surface portion 310 of the water cooling plate 31 is disposed substantially parallel to the XY plane, and is disposed opposite to the top surface 352 of the container body 351 of the evaporation source case 35.
  • a plurality of first openings 3111 to 3117 are provided in the top surface portion 310 of the water-cooled plate (first heat shielding plate) 31.
  • the first opening 3111 is in the nozzle 371, the first opening 3112 is in the nozzle 372, the first opening 3113 is in the nozzle 373, the first opening 3114 is in the nozzle 374, and the first opening 3115.
  • the first opening 3116 is provided corresponding to the nozzle 376, and the first opening 3117 is provided corresponding to the nozzle 377.
  • the first openings 3111 to 3117 are collectively referred to as a first opening 311 and will be described using the reference numerals 3111 to 3117 as necessary.
  • 1st opening part 311 is provided for every nozzle 37 so that the corresponding nozzle 37 may penetrate.
  • the first opening 311 has a first opening area larger than the opening 380 of the nozzle 37.
  • the nozzle 37 When the nozzle 37 is cooled, the vaporized substance of the thin film material that passes through the nozzle 37 is cooled in the nozzle 37, which may cause the nozzle 37 to be clogged. For this reason, the 1st opening part 311 is provided so that the water cooling plate 31 and the nozzle 37 may not contact so that the nozzle 37 may not clog.
  • the planar shape of the first opening 311 has a longitudinal direction in the X-axis direction, which is the direction in which the plurality of nozzles 37 are arranged.
  • the first opening 311 is substantially oval or oval having a major axis along the X-axis direction and a minor axis along the Y-axis direction, but the shape is not limited to this. For example, it may be rectangular.
  • the container body 351 is heated by the heater 34 during film formation.
  • the position of the nozzle 37 connected to the container body 351 is deviated by several millimeters from the normal temperature along with the thermal expansion in the longitudinal direction (nozzle arrangement direction).
  • the first opening 311 is formed in consideration of the positional deviation amount of the nozzle 37.
  • the first opening 311 is in the longitudinal direction of the container body 351, which is the extension direction, so that the nozzle 37 is positioned in the first opening 311 even if the nozzle 37 is displaced due to thermal expansion. It has a shape having a longitudinal direction.
  • the amount of displacement of the nozzle 37 due to thermal expansion increases from the central portion to the end portion along the longitudinal direction (X-axis direction) of the evaporation source case 35. To go.
  • the position of the nozzle 374 located at the center of the evaporation source case 35 hardly changes even when the evaporation source case 35 expands and expands due to heating.
  • the positions of the nozzles 371 to 373 and 375 to 377 change with the thermal expansion of the evaporation source case 35 due to heating.
  • the nozzles 371 to 373 and 375 to 377 located closest to the both ends of the evaporation source case 35 have the largest change in position, and then the changes in the positions of the nozzles 372 and 376 are largest.
  • the change in the position of the nozzles 373 and 375 is the smallest.
  • the amount of displacement of the nozzle 37 due to heating during film formation varies depending on the position where the nozzle 37 is disposed.
  • the plurality of first openings 311 are formed so that the nozzles 37 are positioned in the first openings 311 even if a positional deviation occurs due to thermal expansion, taking into account the difference in positional deviation due to the arrangement of the nozzles 37. Is done.
  • FIG. 2 is a schematic top view of the evaporation source 3 at normal temperature.
  • the nozzle 374 located at the center of the evaporation source case 35 is located at a substantially central portion of the corresponding first opening 3114.
  • the nozzles 375 to 377 located on the right side in the drawing from the central portion of the evaporation source case 35 are located on the left side in the corresponding first openings 3115 to 3117.
  • the nozzles 371 to 373 located on the left side in the drawing from the central portion of the evaporation source case 35 are located on the right side in the corresponding first openings 3111 to 3113.
  • each of the nozzles 371 to 377 has a corresponding first.
  • the first openings 3111 to 3113 are arranged so as to be positioned at substantially the center of the openings 3111 to 3117.
  • the tip portion of the nozzle 37 and the upper surface 31a of the top surface portion 310 of the water cooling plate (first heat shielding plate) 31 are located on the same XY plane, but are not limited thereto.
  • the nozzle 37 may protrude from the upper surface 31 a through the first opening 311 from the water-cooled plate 31.
  • the reflector (third heat shielding plate) 32 is disposed so as to surround the heater 34 and the evaporation source case 35.
  • the reflector 32 is disposed between the water cooling plate 31 and the heater 34.
  • the top surface portion of the reflector 32 disposed to face the top surface portion 310 of the water-cooled plate 31 is disposed to face the top surface 352 of the container main body 35 so as to be separated from the top surface portion 352 and to be parallel to the XY plane.
  • the reflector 32 is configured by stacking three single reflectors 321, 322, and 323 separated from each other.
  • the reflector 32 is provided to reduce the radiant heat reaching the glass substrate 9 from the heater 34 and the evaporation source case 35 heated by the heater 34.
  • the amount of radiant heat reaching the water-cooled plate 31 can be reduced stepwise.
  • Aluminum, stainless steel, molybdenum, tantalum, or the like can be used for the reflector.
  • the water cooling plate 31 when silver is generated using silver as a thin film material, it is necessary to heat the silver to about 1100 ° C. If only the water cooling plate 31 is used as a heat shielding plate, the water flowing in the water cooling plate 31 boils. Therefore, the water-cooled plate 31 may not be able to exhibit a sufficient cooling function (heat shielding function).
  • the radiation heat from the evaporation source case 35 heated by the heater 34 and the heater 34 is, for example, 900 ° C. by the single reflector 321.
  • the temperature is decreased stepwise, such as 500 ° C. by the single reflector 322 and 300 ° C. by the single reflector 323, and when reaching the water cooling plate 31, the radiant heat is sufficiently reduced.
  • radiant heat can be reduced efficiently.
  • the reflector 32 has a plurality of third openings 324 through which the nozzles 37 provided corresponding to the nozzles 37 pass.
  • the third opening 324 has a third opening region that is larger than the opening 380 of the nozzle 37.
  • the third opening 324 is provided in consideration of the positional deviation amount of the nozzle 37 due to the thermal expansion of the container body 351.
  • the reflector 32 is provided with a third opening 324 so that the reflector 32 and the nozzle 37 do not contact with each other in order to prevent nozzle clogging.
  • the third opening 324 has a substantially elliptical or oval planar shape having a major axis along the X-axis direction and a minor axis along the Y-axis direction.
  • the length a in the longitudinal direction (X-axis direction) of the evaporation source 3 is about 30 cm to 3 m, for example, and the number of nozzles 37 and the evaporation source 3 depend on the size of the film formation target and the film formation pattern.
  • the length a in the longitudinal direction is determined.
  • the major axis c of the first opening 311 provided in the top surface part 310 of the water cooling plate 31 is 20 mm, and the minor axis e is 12 mm.
  • the outer diameter d of the nozzle 37 is 10 mm, and the pitch (the distance between the centers of adjacent nozzles) b of the nozzle 37 is 10 mm to 25 mm.
  • the number and arrangement position of the nozzles 37 can be arbitrarily set.
  • the nozzles 37 may be arranged so that the pitch of the nozzles 37 arranged at the end portion of the evaporation source 3 is dense, so that a uniform film can be formed on the substrate surface.
  • the number of nozzles 37 is set to seven and the nozzles 37 are illustrated and described so that the pitches of the nozzles 37 are equal.
  • the follower reflectors (second heat shielding plates) 331 to 337 are fixed to the nozzles 371 to 377 so as to correspond to the plurality of nozzles 371 to 377, respectively.
  • the tracking reflectors 331 to 337 are provided separately from each other.
  • the follower reflector 331 is the nozzle 371, the follower reflector 332 is the nozzle 372, the follower reflector 333 is the nozzle 373, the follower reflector 334 is the nozzle 374, the follower reflector 335 is the nozzle 375, the follower reflector 335 is the nozzle 375, and the follower reflector.
  • Reference numeral 336 is fixed to the nozzle 376, and the follower reflector 337 is fixed to the nozzle 377.
  • the tracking reflectors 331 to 337 are collectively referred to as the tracking reflector 33, and description will be made using reference numerals 331 to 337 as necessary.
  • the tracking reflector 33 Since the tracking reflector 33 is fixedly disposed on the nozzle 37, even if the position of the nozzle 37 varies due to thermal expansion of the container body 351, the position of the tracking reflector 33 varies following this.
  • the follow-up reflector 33 is disposed between the top surface portion 310 and the reflector 32 of the water-cooled plate 31 in the Z-axis direction and spaced apart from the top surface portion 310 and the reflector 32.
  • the tracking reflector 33 is disposed opposite to the top surface 352 so as to be opposed to the top surface 352.
  • the follower reflector 33 has a larger outer shape than the first opening region of the first opening 311 of the water-cooled plate 31.
  • the follower reflector 33 has a substantially rectangular plate shape whose horizontal length parallel to the X-axis direction is 40 mm and whose vertical length parallel to the Y-axis direction is 25 mm.
  • the plurality of follower reflectors 331 to 337 are arranged apart from each other on the same XY plane.
  • the distance between the adjacent follower reflectors 33 is 5 mm, for example.
  • the distance between the adjacent follower reflectors 33 is such that the adjacent follower reflectors do not come into contact with each other even if the position of the follower reflector 33 fluctuates following the position of the nozzle 37 due to the thermal expansion of the container body 351. Is set.
  • a second opening 330 through which the corresponding nozzle 37 penetrates is provided at a substantially central portion of the tracking reflector 33.
  • the second opening 330 has a substantially circular planar shape, and three protruding portions 38 protruding toward the center of the second opening 330 are formed at the opening end.
  • the three protrusions 38 are arranged at equal intervals.
  • the protruding portion 38 has an acute angle portion 38a, and the follower reflector 33 is fixedly disposed on the nozzle 37 by supporting the nozzle 37 at three points by the three acute angle portions 38a.
  • the follower reflector 33 is fixed to the nozzle 37 with three-point support, but the number of support points is not limited to three.
  • the same cylindrical nozzle 37 is taken as an example regardless of which XY plane the cross section cut in the direction perpendicular to the Z-axis direction is.
  • the present invention is not limited to this.
  • the outer shape in which the cross-sectional shape that is continuously cut in the direction perpendicular to the Z-axis direction in the Z-axis direction becomes larger may be a cylindrical shape having a tapered shape. Then, by forming the nozzle 37 having an outer shape such that the opening 380 for releasing the vaporized substance of the thin film material 36 to the outside of the evaporation source 3 is smaller than the opening on the side connected to the container body 351.
  • the tracking reflector 33 When assembling the second opening 330 of the tracking reflector 33 through the nozzle 37, the tracking reflector 33 can be easily positioned in the Z-axis direction.
  • the nozzle is attached so that its longitudinal direction is perpendicular to the top surface of the evaporation source case.
  • the nozzle may be attached obliquely to the top surface at an angle.
  • the first of the water-cooled plate 31 is projected.
  • the opening region (first opening 311) and the third opening region (third opening 324) of the reflector 32 substantially overlap each other.
  • the 1st opening part 311 and the 3rd opening part 324 are formed so that the nozzle 37 may be located inside the 1st opening area
  • the water-cooled plate 31, the reflector 32, and the follower reflector 33 are arranged so that the first opening region and the third opening region that overlap each other are positioned in the projection region of the rectangular outer shape of the follower reflector 33. .
  • the positional relationship that the first opening region and the third opening region are located within the projected region of the outer shape of the follower reflector 33 is such that the position of the nozzle 37 fluctuates due to thermal expansion of the container body 351 due to heating during film formation.
  • the tracking reflector 33 is arranged so as to be maintained even in the case.
  • the evaporation source case 35 is supported by the fixed support portion 391 and the movable support portion 392 on the bottom surface portion 313 of the cuboid water cooling plate 31.
  • the water-cooled plate has a rectangular parallelepiped shape, but the shape is not limited to this.
  • the film formation target in this embodiment, the glass substrate
  • the film is surrounded by the film formation target 9 and the heater 34. What is necessary is just to become a shape by which at least a water-cooling board is arrange
  • the fixed support portion 391 has a shape having a longitudinal direction in the Y-axis direction.
  • the fixed support portion 391 is disposed in the center of the evaporation source case 35 between the bottom surface of the evaporation source case 35 and the bottom surface portion 313 of the water cooling plate 31.
  • a part of the bottom surface of the evaporation source case 35 is installed and fixed to the bottom surface portion 313 of the water cooling plate 31 by the fixed support portion 391.
  • the fixed support portion 391 is disposed in the central portion of the evaporation source case 35 where displacement due to expansion hardly occurs even if thermal expansion of the container main body 351 occurs due to heating during film formation.
  • the movable support portion 392 is disposed between the bottom surface of the evaporation source case 35 and the bottom surface portion 313 of the water cooling plate 31.
  • the movable support portions 392 are arranged opposite to each other in the vicinity of both end portions in the longitudinal direction of the evaporation source case 35 with the fixed support portion 391 as a boundary.
  • the movable support portion 392 is installed and fixed on the bottom surface of the evaporation source case 35 and is configured to be movable on the bottom surface portion 313 of the water cooling plate 31.
  • the movable support portion 392 is provided so as to be movable in the X-axis direction according to the amount of expansion in the X-axis direction of the container body 351 due to the thermal expansion of the container body 351 due to the heating of the heater 34.
  • a pipe roller having a major axis direction in the Y-axis direction can be used as the movable support portion 392.
  • the pipe roller can be rotatably installed on the bottom surface of the evaporation source case 35, and the pipe roller can be configured to move along the X-axis direction on the bottom surface portion 313 of the water cooling plate 31.
  • the evaporation source case 35 is supported on the bottom surface portion 313 of the water-cooled plate 31 via the fixed support portion 391 and the movable support portion 392.
  • the fixed support portion 391 and the movable support portion 392 are provided with their heights adjusted so that the evaporation source case 35 is held horizontally.
  • the movable support portion 392 becomes X in accordance with the expansion. Since the container slides in the axial direction, the container body 351 is not distorted.
  • the evaporation source case 35 when the bottom surface of the evaporation source case 35 is installed and fixed so that the evaporation source case 35 does not move due to thermal expansion during heating, the evaporation source case is distorted by the amount of expansion due to thermal expansion. As a result, the smoothness of the inner bottom surface of the evaporation source case is lost, the evaporation of the thin film material becomes non-uniform in the surface, and the film thickness of the formed thin film varies.
  • the evaporation source case 35 is supported by the water-cooled plate 31 by the fixed support portion 391 and the movable support portion 392, even if the container main body 351 is extended by thermal expansion, it is in accordance with the extension amount. Since the evaporation source case 35 is configured to be movable in the X-axis direction by the movable support portion 392, the evaporation source case 35 is not distorted. Therefore, a thin film having a uniform in-plane thickness can be formed.
  • the movable support portion 392 is installed and fixed to the evaporation source case 35 so that the movable support portion 392 can move on the inner bottom surface portion of the rectangular water cooling plate 31. It is not limited to.
  • the movable support portion 392 may be installed and fixed on the bottom surface portion 313 of the water cooling plate 31 without being installed and fixed on the evaporation source case 35, and the evaporation source case 35 may be supported by the movable support portion 392.
  • the container main body 351 expands due to thermal expansion, the expansion of the container main body 351 is not hindered by the rotation of the movable support portion 392, and the evaporation source case 35 is not distorted.
  • a thin film having a thickness can be formed.
  • FIGS. 5 and 7 correspond to partially enlarged views of the vicinity of the nozzle 37 surrounded by a dotted line A in FIG.
  • FIG. 5 is a partial view of the evaporation source 3 according to the present embodiment in which the tracking reflector 33 is provided.
  • FIG. 5 is a partially enlarged top view showing a state before and after heating near the nozzle of the evaporation source 3 and a cross-sectional view corresponding thereto.
  • FIG. 7A and 7B are partial views of the evaporation source 203 according to the comparative example in which the tracking reflector 33 is not provided.
  • FIG. 7A is a partially enlarged top view showing a state before and after heating in the vicinity of the nozzle, and a cross-sectional view corresponding thereto.
  • FIG. 7B shows the state of radiant heat B radiated from the evaporation source during heating. 7, the same code
  • nozzles 375 and 376 are positioned on the left side of the respective first elliptical openings 3115 and 3116, respectively.
  • the container main body 351 expands in the longitudinal direction due to heating during film formation and expands in the longitudinal direction, and the positions of the nozzles 375 and 376 fluctuate accordingly, the central portions of the first openings 3115 and 3116 respectively.
  • Nozzles 375 and 376 are located respectively.
  • the radiant heat B from the heater 34 and the evaporation source case 35 heated by the heater 34 is provided in the first opening 311 and the reflector 32 provided in the top surface portion 310 of the water cooling plate 31.
  • the third opening 324 which is radiated out of the evaporation source 203.
  • the radiant heat B radiated out of the evaporation source 203 reaches the glass substrate 9 and heats the glass substrate 9.
  • the vaporized material of the thin film material that has reached the glass substrate 9 does not move around the glass substrate 9 and does not adhere properly, and re-evaporates to form a film properly. Absent.
  • the metal mask expands due to radiant heat, resulting in a displacement of the film formation pattern.
  • the positional deviation of the film formation pattern is large in display characteristics when the glass substrate 9 is a substrate constituting a display device, for example. It will have an effect.
  • the follow reflector 33 can change its position following the change of the position of the nozzle 37 due to heating during film formation.
  • the evaporation device 35 expands due to heating during film formation and the position of the nozzle 37 fluctuates, when the water cooling plate 31, the reflector 32, and the follower reflector 33 are projected onto the top surface 352, the first opening region Since the third opening region is configured to be located within the projected region of the outer shape of the follower reflector 33, the follower reflector 33 can reduce the radiant heat in the same manner as when thermal expansion has not occurred.
  • the follower reflector 33 is provided separately for each nozzle 37. Therefore, the movement of the nozzle 37 is not hindered.
  • the radiant heat from the evaporation source case 35 heated by the heater 34 and the heater 34 toward the glass substrate 9 can be shielded or reduced.
  • the heating of the glass substrate 9 is suppressed, the vaporized substance of the thin film material 36 can be adhered on the glass substrate 9, and film formation can be performed efficiently.
  • highly accurate pattern deposition can be performed.
  • the nozzle 37 discharges vapor (vaporized material) of the thin film material.
  • vapor vaporized material
  • the follower reflector 33 having a heat shielding function to follow the movement of the nozzle 37 is fixed to the nozzle 37, it is desirable that the nozzle 37 is not cooled as much as possible.
  • the follower reflector 33 is disposed on the nozzle 37. It is configured to be fixed by point contact. By fixing by making point contact in this way, the contact area between the nozzle 37 and the follower reflector 33 can be reduced, thereby inhibiting the heat conduction from the nozzle 37 to the follower reflector 33, and by the follower reflector 33. Cooling of the nozzle 37 can be suppressed.
  • the tracking reflector 33 is desirably formed of a material having a low emissivity, for example, 0.1 or less.
  • a material having a low emissivity for example, 0.1 or less.
  • the tracking reflector 33 with a material having a low thermal conductivity, for example, 10 w / m ⁇ k or less, and cooling of the nozzle 37 can be further suppressed.
  • a metal having a low emissivity such as an alloy
  • inorganic substances such as Al 2 O 3 (alumina), BN (boron nitride), PBN (Pyrolytic Boron Nitride, boron nitride produced by low pressure thermal decomposition CVD (Chemical Vapor deposition)), SiO 2 (silicon dioxide), inorganic A fiber heat insulating material etc. can be used.
  • PBN with an emissivity of 0.4 or Inconel (registered trademark) with an emissivity of 0.15 was used. Further, in order to reduce the emissivity, the surface roughness of the surface of the follower reflector 33 may be reduced to a mirror state.
  • the amount of radiant heat can be reduced as compared with the case where the follower reflector 33 is not provided. Therefore, the radiant heat radiated from the evaporation source 3 can be reduced.
  • the follower reflector 33 is provided for each nozzle 37, and the follower reflector 33 follows the change in the position of the nozzle 37. Therefore, the evaporation source case 35 expands during film formation and the amount of positional deviation of each nozzle 37 differs. Even if the position fluctuates, the follow-up reflector 33 can reduce the amount of radiant heat without changing from that before thermal expansion.
  • the tracking reflector 33 is fixed to the nozzle 37 by point contact, and the contact area between the tracking reflector 33 and the nozzle 37 is reduced to suppress the cooling of the nozzle 37.
  • the invention is not limited to this.
  • a ring-shaped gap member having a low thermal conductivity may be provided between the follower reflector 33 and the nozzle 37 to suppress the cooling of the nozzle 37.
  • FIG. 6 is a partially enlarged view in the vicinity of the nozzle of the evaporation source 103 according to the second embodiment.
  • FIG. 6A is a partially enlarged perspective view of the evaporation source 103 in the vicinity of the nozzle of the evaporation source 103 as seen from the upper oblique direction.
  • FIG. 6B is a partial enlarged cross-sectional view of the evaporation source 103.
  • the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
  • the first embodiment differs from the second embodiment in that the shape of the opening of the tracking reflector is different, and in the second embodiment, a gap member is provided.
  • the second heat is separated from the top surface portion 310 and the reflector 32 between the top surface portion 310 and the reflector 32 of the water cooling plate 31 along the Z-axis direction.
  • a follower reflector 1033 is provided as a shielding plate. Further, a ring-shaped gap member 1038 is provided between the follower reflector 1033 and the nozzle 37. Also in the second embodiment, the tracking reflector 1033 is individually arranged for each nozzle 37 as in the first embodiment.
  • the follower reflector 1033 has a rectangular outer shape like the follower reflector 33 in the first embodiment.
  • the tracking reflector 1033 has a second opening 1330 at a substantially central portion thereof.
  • the second opening 1330 has a substantially circular shape on the XY plane.
  • the outer shape of the nozzle 37 is located within the projection area of the second opening 1330, and the second shape and the second shape of the nozzle 37 are the same.
  • the opening 1330 overlaps concentrically.
  • a ring-shaped gap member 1038 is positioned so as to fill the gap between the outer shape of the nozzle 37 and the second opening 1330.
  • the tracking reflector 1033 is fixedly disposed on the nozzle 37 via the gap member 1038. As the tracking reflector 1033 is fixed to the nozzle 37 in this way, the position of the tracking reflector 1033 also changes following the change in the position of the nozzle 37. By providing the follower reflector 1033, the amount of radiant heat from the water cooling plate 31 and the reflector 32 to the glass substrate 9 from the heater 34 and the evaporation source case 35 heated by the heater 34 can be reduced.
  • the tracking reflector 1033 is desirably formed of a material having a low emissivity, and the same material as the tracking reflector 33 described in the first embodiment can be used.
  • a material having a low thermal conductivity for the gap member 1038.
  • a material having a thermal conductivity of 30 w / m ⁇ k or less is preferably used.
  • a specific material alumina, silicon nitride, zirconia, or the like can be used.
  • the cooling of the nozzle 37 by the tracking reflector 1033 can be suppressed, and the selection range of the material used for the tracking reflector 1033 can be expanded.
  • a gap member made of a material having low thermal conductivity is provided between the protrusion 38 and the nozzle 37. It is good also as a structure.
  • the follower reflector 33 supports the nozzle 37 at three points and is fixed to the nozzle 37, and supports the point 37 to suppress the cooling of the nozzle 37, but is not limited thereto.
  • the size of the second opening provided in the follower reflector and the outer shape of the nozzle 37 are made substantially equal, and the nozzle 37 is passed through the second opening provided in the follower reflector so that the follower reflector and the nozzle 37 are second.
  • the follower reflector may be fixed to the nozzle 37 by making contact with the side surface of the opening.
  • the tracking reflector in order to shield the radiant heat and suppress the cooling of the nozzle 37 by the tracking reflector, has a low thermal conductivity, for example, 30 w / m ⁇ k or less, and further has an emissivity.
  • PBN having an emissivity of 0.4
  • Inconel registered trademark having an emissivity of 0.15 can be used.
  • the present invention is not limited to this, and the present invention can also be applied to the formation of an organic film such as a color filter.
  • one follower reflector is provided in the nozzle which has one opening part (vaporization substance discharge port), it is not limited to this.
  • one follower reflector may be provided for one nozzle having a plurality of openings (vaporizer discharge ports) arranged side by side.
  • one tracking reflector can be provided for one nozzle having four openings arranged side by side.
  • the nozzle having a plurality of openings includes a form of a nozzle group in which a plurality of nozzles 37 each having one opening 380 having the structure shown in the above embodiment are grouped.

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Abstract

蒸発源は、蒸発源容器と加熱装置と第1の熱遮蔽板と第2の熱遮蔽板とを具備する。蒸発源容器は、天面を有し薄膜材料を収容する容器本体と、容器本体と連結し天面から突出して一軸方向に配置され、薄膜材料の気化物質を放出する開口部を有する複数のノズルとを備える。加熱装置は容器本体を加熱する。第1の熱遮蔽板は、天面と離間して対向配置され、複数のノズル毎に対応して設けられた記ノズルが貫通するノズルの開口部よりも大きい第1の開口領域を有する複数の第1の開口部を備える。第2の熱遮蔽板は、容器本体と第1の熱遮蔽板との間に複数のノズル各々に固定されて天面と離間して対向配置され、第1の開口領域よりも大きい外形を有しノズルが貫通する第2の開口部を有する。

Description

蒸発源及び成膜装置
 本発明は、薄膜材料を気化させ気化物質を放出する蒸発源及びこれを備えた成膜装置に関する。
 例えば有機EL表示装置といった電子デバイス等に用いられる薄膜の成膜には、薄膜材料を加熱して気化させ、その薄膜材料の気化物質(蒸気)をガラス基板等の成膜対象物に付着させる真空蒸着装置が用いられている。近年、成膜対象物の大型化に対応可能な蒸発源として、薄膜材料の気化物質を放出するノズルが複数一列に配置されたリニアソースが提案されている(例えば特許文献1参照)。このような蒸発源には、薄膜材料を加熱するために発生する輻射熱が蒸発源の外部へ放射されないようにリフレクタといった熱遮蔽部材が設けられている。
 リニアソース型の蒸発源は、薄膜材料を収容する蒸発源容器に複数のノズルが一列に配置されて接続されて構成され、細長い直方体形状を有する。成膜対象物はリニア蒸発源のノズルが配置される面に対向配置され、ヒータ等の加熱装置により加熱されてなる薄膜材料の気化物質をノズルから放出させ、成膜対象物に付着させることにより成膜が行われる。熱遮蔽部材は、成膜対象物と蒸発容器との間に配置されるが、ノズル付近には熱遮蔽部材は配置されていない。
特開2012-146658号公報
 上記のような構成の蒸発源においては、ヒータやヒータによって加熱された蒸発源からの輻射熱が、熱遮蔽部材が配置されないノズル付近を通って、蒸発源の外に放射され、成膜対象物に到達し、成膜対象物の温度が高くなってしまう。成膜対象物の温度が高いと、成膜対象物に到達した薄膜材料の気化物質が成膜対象物上を動き回りうまく付着せず、また、再蒸発をして成膜がうまく行われないという問題がある。また、成膜対象物上にメタルマスクを介して薄膜を成膜する場合では、メタルマスクが輻射熱により膨張し、所望のパターンの薄膜が得られないという問題がある。特にメタルマスクを用いて高精細パターンの薄膜を形成する場合には、このメタルマスクの膨張による成膜パターンの位置ずれにより、例えば成膜対象物が表示装置を構成する基板である場合には、表示特性に大きな影響を及ぼしてしまう。
 以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、蒸発源から放射される輻射熱を減少させることができる蒸発源及びこれを備えた成膜装置を提供することにある。
 上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る蒸発源は、蒸発源容器と、加熱装置と、第1の熱遮蔽板と、第2の熱遮蔽板とを具備する。
 上記蒸発源容器は、天面を有し薄膜材料を収容する容器本体と、上記容器本体と連結し上記天面から突出して一軸方向に配置され、上記薄膜材料の気化物質を放出する開口部を有する複数のノズルとを備える。
 上記加熱装置は、上記容器本体を加熱する。
 上記第1の熱遮蔽板は、上記天面と離間して対向配置され、複数の上記ノズル毎に対応して設けられた上記ノズルが貫通する上記ノズルの開口部よりも大きい第1の開口領域を有する複数の第1の開口部を備える。
 上記第2の熱遮蔽板は、上記容器本体と上記第1の熱遮蔽板との間に複数の上記ノズル各々に固定されて上記天面と離間して対向配置され、上記第1の開口領域よりも大きい外形を有し上記ノズルが貫通する第2の開口部を有する。
 本発明のこのような構成によれば、第2の熱遮蔽板は第1の熱遮蔽板の第1の開口部に対応して第1の開口領域よりも大きい外形を有するように構成されるので、加熱装置による加熱で生じる輻射熱のうち第1の開口部を通って第1の熱遮蔽板により遮蔽できなかった輻射熱を第2の熱遮蔽板により減少させることができる。これにより蒸発源から放射される輻射熱が減少される。したがって、薄膜材料が成膜される成膜対象物の、蒸発源からの輻射熱による加熱が抑制され、良好な成膜を行うことができる。また、メタルマスクを介して成膜する場合においては、メタルマスクの加熱による膨張を抑制することができ、高精細パターンの成膜が可能となる。
 上記第2の熱遮蔽板は、上記ノズルに点接触で固定されてもよい。
 このような構成によれば、ノズルと第2の熱遮蔽板との接触面積を小さくすることができるので、第2の熱遮蔽板によるノズルの冷却を抑制することができる。これにより、ノズル内を通過する薄膜材料の気化物質の冷却が抑制されノズル詰まりを防止することができる。
 上記第1の開口部は、上記一軸方向に長手方向を有する形状であってもよい。
 このような構成によれば、加熱装置の加熱により容器本体が膨張し、容器本体が一軸方向に伸張するのに伴って容器本体に連結するノズルの位置ずれが生じても、常に第1の開口部内にノズルが位置するように構成することができる。
 上記蒸発源容器と上記第2の熱遮蔽板との間に上記天面と対向して配置され、複数の上記ノズル毎に対応して設けられた各上記ノズルが貫通する上記ノズルの開口部よりも大きい第3の開口領域を有する複数の第3の開口部を備える第3の熱遮蔽板を
 更に具備してもよい。
 このように、第3の熱遮蔽板を設けることにより、効率よく輻射熱を減少させることができる。
 上記第1の熱遮蔽板は、上記第1の開口部を有する天面部と上記天面部と対向する底面部を有する上記蒸発源容器を取り囲む形状の外形を有し、上記容器本体は、上記加熱装置の加熱による上記容器本体の熱膨張による上記容器本体の上記一軸方向における伸張量に応じて上記一軸方向に移動可能に上記底面部に支持されてもよい。
 このような構成によれば、熱膨張により容器本体が伸張しても、この伸張量に応じて可動支持部により蒸発源容器が一軸方向に移動するので、容器本体に歪みが生じない。これにより蒸発源から放出される薄膜材料の気化物質の放出量を面内均一にすることができる。このような蒸発源を用いた成膜では、面内均一の膜厚の薄膜が成膜可能となる。
 本発明の一形態に係る成膜装置は、収容部と、蒸発源を具備する。
 上記収容部は、成膜対象物を収容可能である。
 上記蒸発源は、天面を有し薄膜材料を収容する容器本体と、上記容器本体と連結し上記天面から突出して一軸方向に配置され、上記薄膜材料の気化物質を上記成膜対象物に向かって放出する開口部を有する複数のノズルとを備える蒸発源容器と、上記容器本体を加熱する加熱装置と、上記天面と離間して対向配置され、複数の上記ノズル毎に対応して設けられた各上記ノズルが貫通する上記ノズルの開口部よりも大きい第1の開口領域を有する複数の第1の開口部を備える第1の熱遮蔽板と、上記容器本体と上記第1の熱遮蔽板との間に複数の上記ノズル各々に固定されて上記天面と離間して対向配置され、上記第1の開口領域よりも大きい外形を有し上記ノズルが貫通する第2の開口部を有する第2の熱遮蔽板とを備える。
 以上述べたように、本発明によれば、蒸発源から放射される輻射熱を減少させることができる蒸発源及び成膜装置を得ることができる。
本発明の第1の実施形態に係る成膜装置の模式断面図である。 上記成膜装置に設けられる蒸発源の模式上面図である。 上記蒸発源のノズル付近の部分拡大斜視図である。 図3に示す上記蒸発源の、水冷板の底面部から天面部にむかう方向からみたノズル付近の部分拡大斜視図である。 上記蒸発源におけるノズル付近の加熱前後の様子を示す部分上面図及びそれに対応する断面図である。 本発明の第2の実施形態に係る蒸発源のノズル付近の部分拡大斜視図及び部分拡大断面図である。 従来の蒸発源におけるノズル付近の加熱前後の様子を示す部分上面図及びそれに対応する断面図である。
 以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。なお各図においてX軸およびY軸方向は相互に直交する水平方向を示し、Z軸方向はこれらに直交する高さ方向を示している。
(第1の実施形態)
[成膜装置の構成]
 図1は、本発明の一実施形態に係る成膜装置の模式断面図である。
 成膜装置1は、収容部としての真空槽2と、真空槽2の内部の底面側に配置されたリニアソース型の蒸発源3と、成膜対象物を保持する保持部としての基板ホルダ8と、真空排気系7と、膜厚センサ6と、温度測定センサ10と、コントローラ4と、電源5を具備する。
 真空槽2は、成膜対象物としてのガラス基板9を収容する。
 基板ホルダ8は、真空槽2の内部の天面側に配置される。基板ホルダ8は成膜対象物としてのガラス基板9を成膜すべき面(成膜対象面)9aを下方に向けて保持する。リニアソース型の蒸発源3は、X軸方向に長手方向を有する略直方体形状の外形を有する。基板ホルダ8は、蒸発源3の長手方向(X軸方向)に直交する方向(Y軸方向)に移動可能に構成される。
 蒸発源3は、薄膜材料(蒸発材料)36を収容し、該薄膜材料36を加熱して気化させ、薄膜材料36の気化物質(蒸気)を放出する。蒸発源3の詳細については後述する。
 真空排気系7は真空槽2に接続される。真空排気系7は、真空槽2の内部を真空排気し、成膜に適した真空雰囲気を形成する。
 成膜装置1では、真空槽2の真空雰囲気を維持し、ガラス基板9を基板ホルダ8により保持した状態で移動させながら、蒸発源3から薄膜材料36の気化物質を放出させ、ガラス基板9の成膜対象面9a上に気化物質を付着させてガラス基板9上に所望の薄膜を成膜する。
 尚、本実施形態では、ガラス基板9を移動可能な構成としたが、ガラス基板9の位置を固定し、蒸発源3をY軸方向に移動可能に構成してもよい。また、ガラス基板9又は蒸発源3を移動させることなく、ガラス基板9及び蒸発源3を固定した状態で成膜してもよい。また、本実施形態では成膜対象物としてガラス基板を例にあげて説明するが、これに限定されず、可撓性のフィルム基材などが用いられてもよい。
 温度測定センサ10は、コントローラ4に接続され、後述する蒸発源3の蒸発源ケース35の温度を測定する。
 膜厚センサ6は、蒸発源3からの蒸気(気化物質)の量を測定し、ガラス基板9上に成膜される薄膜の厚さ(あるいは成膜レート)を制御する。膜厚センサ6は、蒸発源3から放出される薄膜材料の気化物質がガラス基板9に到達するのを妨げないように配置される。膜厚センサ6の出力はコントローラ4へ入力される。
 コントローラ4は、膜厚センサ6及び温度測定センサ10の測定結果に基づいて、後述する蒸発源3に設けられる加熱装置としてのヒータ34に供給される電力の量を調整し、蒸発源容器としての蒸発源ケース35を所望の温度にし、放出される蒸気(気化物質)の量あるいは成膜レートが所望の値となるように制御する。
 次に蒸発源3について説明する。
[蒸発源の構成]
 図1~図4を用いて蒸発源3について説明する。
 図2は蒸発源3の模式上面図である。図3は蒸発源3のノズル付近の部分拡大斜視図である。図4Aは、図3における蒸発源3のノズル付近の斜視図であり、後述する水冷板31の底面部313から天面部310にむかう方向からみた部分拡大斜視図である。図4Bは図4Aを更に拡大した斜視図である。
 図1に示すように、リニアソース型の蒸発源である蒸発源3は、蒸発源容器としての蒸発源ケース35と、加熱装置としてのヒータ34と、第1の熱遮蔽板としての水冷板31と、第2の熱遮蔽板としての追従リフレクタ33と、第3の熱遮蔽板としてのリフレクタ32と、固定支持部391と、可動支持部392を有する。
 ヒータ34は蒸発源ケース35を加熱する。蒸発源ケース35内に収容される薄膜材料36は、ヒータ34により加熱されて薄膜材料36の気化物質となる。ヒータ34は、蒸発源ケース35全体を取り囲むように、蒸発源ケース35とリフレクタ32との間に配置される。ヒータ34は、典型的には、抵抗加熱線で構成されるが、誘導加熱コイルで構成されてもよい。
 蒸発源ケース35は、容器本体351と複数のノズル37とを有する。
 容器本体351は、天面352を有し、薄膜材料36を収容する。容器本体351は直方体の外形を有し、その天面352はXY平面と平行な面である。天面352とガラス基板9の成膜対象面9aとが離間してZ軸方向に対向配置されるように、蒸発源ケース35及び基板ホルダ8は設けられる。容器本体351は、金属、グラファイト等の熱導電性の高い材料からなる。
 複数のノズル371~377は、容器本体351の天面352から突出して容器本体351と連結して配置される。複数のノズル371~377は、一軸方向(図面X軸方向)に一列配置される。図2上、左から右に向かって順にノズル371、ノズル372、ノズル373、ノズル374、ノズル375、ノズル376、ノズル377が配置される。ノズル371~377を一括してノズル37と称し、必要に応じて371~377の符号を用いて説明する。
 ノズル37は、薄膜材料36の気化物質を放出する開口部(気化物質放出口)380を有する。容器本体351内で生成された薄膜材料36の蒸気は開口部380から蒸発源3の外部となる真空槽2内へ放出される。
 複数のノズル371~377は共通の容器本体351に連結される。ノズル37には、タンタル、モリブデン、カーボンといった材料を用いることができる。容器本体351は、ノズル37が配列されるX軸方向に長手方向を持つ細長い直方体形状を有する。また、ノズル37はZ軸方向に垂直な断面が略円形を有する円筒状を有しているが、ノズル37の形状はこれに限定されない。
 水冷板(第1の熱遮蔽板)31は水冷冷却を行う熱遮蔽機能を有するものである。水冷板31は、内部に水が流れる水冷管等の水路が設けられている。水冷板31は、ヒータ34及びヒータ34により加熱された蒸発源ケース35からガラス基板9に放射される輻射熱を吸収し減少させるために設けられている。
 水冷板31は、天面部310と該天面部310と対向する底面部313と側面部314を有する直方体形状の外形を有し、水冷板31が蒸発源3の外形を構成する。水冷板31は、蒸発源ケース35、ヒータ34、リフレクタ32及び追従リフレクタ33を取り囲むように配置される。水冷板31の天面部310は、XY平面と略平行に配置され、蒸発源ケース35の容器本体351の天面352と離間して対向配置される。
 水冷板(第1の熱遮蔽板)31の天面部310には、複数の第1の開口部3111~3117が設けられている。第1の開口部3111はノズル371に、第1の開口部3112はノズル372に、第1の開口部3113はノズル373に、第1の開口部3114はノズル374に、第1の開口部3115はノズル375に、第1の開口部3116はノズル376に、第1の開口部3117はノズル377に、それぞれ対応して設けられる。以下、第1の開口部3111~3117を一括して第1の開口部311と称し、必要に応じて3111~3117の符号を用いて説明する。
 第1の開口部311は対応するノズル37が貫通するように、ノズル37毎に設けられる。第1の開口部311はノズル37の開口部380よりも大きい第1の開口領域を有する。
 ノズル37が冷却されるとノズル37内を通過する薄膜材料の気化物質がノズル37内で冷却され、それが要因となってノズル37が詰まってしまう場合がある。このため、ノズル37が詰まらないように、水冷板31とノズル37とが接触しないように第1の開口部311は設けられる。
 第1の開口部311の平面形状は、複数のノズル37が配列される方向であるX軸方向に長手方向を有する。本実施形態においては、第1の開口部311は、X軸方向に沿った長軸とY軸方向に沿った短軸を有する略楕円又は長円形状であるが、形状はこれに限定されず、例えば矩形状であってもよい。
 複数のノズル37が一軸方向に共通の容器本体351に配置される構造を有する、細長い直方体形状を有するリニアソース型の蒸発源3では、成膜時のヒータ34による加熱により、容器本体351がその長手方向(ノズルの配列方向)に熱膨張して伸張し、これに伴い容器本体351に連結するノズル37の位置が常温の時から数mmずれる場合がある。第1の開口部311は、このノズル37の位置ずれ量を加味して形成される。すなわち、熱膨張によりノズル37の位置ずれが生じても第1の開口部311内にノズル37が位置するように、第1の開口部311は、伸張方向である容器本体351の長手方向に、長手方向を有する形状を有している。
 また、加熱により膨張する容器本体351では、その中央部から、蒸発源ケース35の長手方向(X軸方向)に沿って、端部にいくほど熱膨張に伴うノズル37の位置ずれ量が大きくなっていく。
 具体的には、蒸発源ケース35の中央部に位置するノズル374は、加熱によって蒸発源ケース35が熱膨張し伸張しても、加熱前の時と位置がほとんど変化しない。これに対し、ノズル371~373及び375~377は加熱による蒸発源ケース35の熱膨張に伴って位置が変化する。これらのノズル371~373及び375~377のうち、蒸発源ケース35の両端部に最も近く位置するノズル371及び377が最も位置の変化が大きく、その次にノズル372及び376の位置の変化が大きく、ノズル373及び375の位置の変化が最も小さくなる。
 このように、ノズル37が配置される位置によって成膜時の加熱によるノズル37の位置ずれ量は異なる。複数の第1の開口部311は、ノズル37の配置による位置ずれ量の違いを加味して、熱膨張によって位置ずれが生じてもノズル37が第1の開口部311内に位置するように形成される。
 図2は常温時における蒸発源3の模式上面図である。図2に示すように、成膜前の蒸発源3では、蒸発源ケース35の中央に位置するノズル374は、対応する第1の開口部3114の略中央部に位置する。一方、蒸発源ケース35の中央部から図上右側に位置するノズル375~377は、対応する第1の開口部3115~3117内の左寄りに位置する。他方、蒸発源ケース35の中央部から図上左側に位置するノズル371~373は、対応する第1の開口部3111~3113内の右寄りに位置する。
 成膜時、蒸発源容器3が加熱され、蒸発源ケース35が熱膨張して伸張し、これに伴いノズル37の位置の変化が生じた際、各ノズル371~377は、対応する第1の開口部3111~3117の略中央部に位置するように、第1の開口部3111~3113は配置される。
 本実施形態においては、ノズル37の先端部と、水冷板(第1の熱遮蔽板)31の天面部310の上面31aとは、同一XY平面上に位置するが、これに限定されない。例えば、ノズル37は水冷板31から第1の開口部311を通って上面31aから突出してもよい。
 リフレクタ(第3の熱遮蔽板)32は、ヒータ34及び蒸発源ケース35を取り囲むように配置される。リフレクタ32は水冷板31とヒータ34との間に配置される。水冷板31の天面部310と対向配置されるリフレクタ32の天面部分は、容器本体35の天面352と離間して対向配置され、XY平面と平行に配置される。
 リフレクタ32は、3枚の単体リフレクタ321、322、323が互いに離間して積層されて構成される。リフレクタ32は、ヒータ34及びヒータ34により加熱された蒸発源ケース35からガラス基板9に到達する輻射熱を減少させるために設けられる。複数枚の単体リフレクタ321~323を設けることにより、水冷板31に到達する輻射熱の熱量を段階的に減少させることができる。リフレクタにはアルミニウム、ステンレス、モリブデン、タンタル等を用いることができる。
 例えば、薄膜材料として銀を用いて銀の蒸気を生成する場合、銀を1100℃程度に加熱する必要があり、水冷板31のみを熱遮蔽板として用いると水冷板31内を流れる水が沸騰してしまい、水冷板31は十分な冷却機能(熱遮蔽機能)を発揮することができない場合がある。
 これに対し、水冷板31と蒸発源ケース35との間にリフレクタ32を配置することにより、ヒータ34及びヒータ34により加熱された蒸発源ケース35からの輻射熱は、例えば単体リフレクタ321により900℃、単体リフレクタ322により500℃、単体リフレクタ323により300℃というように段階的に減少され、水冷板31に到達するときには、輻射熱は十分減少される。このように複数の熱遮蔽手段を用いることにより効率的に輻射熱を減少させることができる。
 リフレクタ32は、ノズル37毎に対応して設けられたノズル37が貫通する複数の第3の開口部324を有する。第3の開口部324は、ノズル37の開口部380よりも大きい第3の開口領域を有する。第3の開口部324は、水冷板31の第1の開口部311と同様に、容器本体351の熱膨張によるノズル37の位置ずれ量が加味されて設けられる。水冷板31と同様に、リフレクタ32は、ノズル詰まりを防止するために、リフレクタ32とノズル37とが接触しないように第3の開口部324は設けられる。第3の開口部324は、X軸方向に沿った長軸とY軸方向に沿った短軸を有する略楕円又は長円形の平面形状を有する。
 図2に示すように、蒸発源3の長手方向(X軸方向)の長さaは、例えば30cm~3mほどあり、成膜対象物の大きさや成膜パターンによってノズル37の数及び蒸発源3の長手方向の長さaが決定する。
 水冷板31の天面部310に設けられる第1の開口部311の長径cは20mm、短径eは12mmである。ノズル37の外径dは10mmであり、ノズル37のピッチ(隣り合うノズルの中心間距離)bは10mm~25mmである。
 ノズル37の数及び配置位置は任意に設定可能である。例えばノズル37は、蒸発源3の端部に配置されるノズル37のピッチが密となるように配置してもよく、これにより基板面内で均一な膜を成膜することができる。尚、本実施形態においては、便宜上、ノズル37の数を7つとし、ノズル37のピッチが均等となるように図示を行い説明している。
 図1~図4に示すように、追従リフレクタ(第2の熱遮蔽板)331~337は、複数のノズル371~377にそれぞれ対応してノズル371~377に固定されて配置される。追従リフレクタ331~337は、互いに分離して個別に設けられる。
 追従リフレクタ331はノズル371に、追従リフレクタ332はノズル372に、追従リフレクタ333はノズル373に、追従リフレクタ334はノズル374に、追従リフレクタ335はノズル375に、追従リフレクタ335はノズル375に、追従リフレクタ336はノズル376に、追従リフレクタ337はノズル377に固定される。
 以下、追従リフレクタ331~337を一括して追従リフレクタ33と称し、必要に応じて331~337の符号を用いて説明する。
 追従リフレクタ33はノズル37に固定配置されているので、容器本体351の熱膨張によりノズル37の位置が変動しても、これに追従して追従リフレクタ33の位置は変動する。
 追従リフレクタ33は、Z軸方向において水冷板31の天面部310とリフレクタ32との間に、天面部310及びリフレクタ32それぞれと離間して配置される。追従リフレクタ33は、天面352と離間して対向配置される。
 追従リフレクタ33は、水冷板31の第1の開口部311の第1の開口領域よりも大きい外形を有する。追従リフレクタ33は、X軸方向に平行する横の長さが40mm、Y軸方向に平行する縦の長さが25mmの略矩形の板状を有する。複数の追従リフレクタ331~337は同一のXY平面上で互いに離間して配置される。隣り合う追従リフレクタ33間の距離は例えば5mmである。容器本体351の熱膨張によりノズル37の位置が変動し、これに追従して追従リフレクタ33の位置が変動しても、隣り合う追従リフレクタ同士が接触しないように、隣り合う追従リフレクタ33間距離は設定される。
 追従リフレクタ33の略中央部には、対応するノズル37が貫通する第2の開口部330が設けられている。第2の開口部330は略円形の平面形状を有し、その開口端には、第2の開口部330の中心に向かって突出した3つの突出部38が形成されている。3つの突出部38は、互いに均等な間隔で配置される。
 突出部38は鋭角部38aを有し、3つの鋭角部38aにより3点でノズル37を支持することにより、ノズル37に追従リフレクタ33が固定配置される。尚、本実施形態では3点支持で追従リフレクタ33をノズル37に固定したが、支持点は3つに限定されない。
 本実施形態においては、Z軸方向に垂直な方向で切断した断面がどのXY平面で切断しても同じ円筒形状のノズル37を例にあげたが、これに限定されない。
 例えば、Z軸方向に連続的にZ軸方向に垂直な方向で切断した断面形状が大きくなっていく外形がテーパ形状を有する筒型にしてもよい。そして、薄膜材料36の気化物質を蒸発源3の外部に放出する開口部380が、容器本体351に連結する側の開口部よりも小さくなるような外形がテーパ形状を有するノズル37とすることにより、追従リフレクタ33の第2の開口部330にノズル37を通して組み立てる際、追従リフレクタ33のZ軸方向の位置決めが容易となる。
 また、本実施形態においては、ノズルを蒸発源ケースの天面に対してその長手方向が垂直となるように取り付けているが、角度をつけて天面に対して斜めに取り付けてもよい。
 水冷板(第1の熱遮蔽板)31、追従リフレクタ(第2の熱遮蔽板)33、リフレクタ(第3の熱遮蔽板)32を天面352に投影したとき、水冷板31の第1の開口領域(第1の開口部311)とリフレクタ32の第3の開口領域(第3の開口部324)とは互いにほぼ重なりあう。そして、第1の開口領域と第3の開口領域の内部に、ノズル37が位置するよう、第1の開口部311及び第3の開口部324は形成される。
 更に、追従リフレクタ33の矩形状の外形の投影領域内に、互いに重なりあう第1の開口領域及び第3の開口領域が位置するように、水冷板31、リフレクタ32及び追従リフレクタ33は配置される。この追従リフレクタ33の外形の投影領域内に第1の開口領域及び第3の開口領域が位置するという配置関係は、成膜時の加熱による容器本体351の熱膨張によりノズル37の位置が変動した場合においても維持されるよう追従リフレクタ33は配置される。
 蒸発源ケース35は、直方体形状の水冷板31の底面部313に、固定支持部391及び可動支持部392によって支持される。尚、本実施形態においては直方体形状の水冷板としたが、形状はこれに限定されない。ヒータ34及びヒータ34により加熱される蒸発源ケース35からの輻射熱の成膜対象物(本実施形態においてはガラス基板)9への到達を遮蔽するために、成膜対象物9とヒータ34により囲まれた蒸発源ケース35との間に、少なくとも水冷板が配置される形状となればよい。
 固定支持部391はY軸方向に長手方向を有する形状を有する。固定支持部391は、蒸発源ケース35の底面と水冷板31の底面部313との間に、蒸発源ケース35の中央部に配置される。固定支持部391により、蒸発源ケース35の底面の一部は、水冷板31の底面部313に設置固定される。このように、固定支持部391は、成膜時の加熱による容器本体351の熱膨張が生じても伸張による位置ずれがほとんど生じない蒸発源ケース35の中央部に配置される。
 可動支持部392は、蒸発源ケース35の底面と水冷板31の底面部313との間に配置される。可動支持部392は、固定支持部391を境にして蒸発源ケース35の長手方向における両端部付近にそれぞれ対向配置される。
 可動支持部392は、蒸発源ケース35の底面に設置固定され、水冷板31の底面部313上を可動可能に構成される。可動支持部392は、ヒータ34の加熱による容器本体351の熱膨張による容器本体351のX軸方向における伸張量に応じてX軸方向に移動可能に設けられる。例えば可動支持部392としてY軸方向に長軸方向を有するパイプローラを用いることができる。回転可能にパイプローラを蒸発源ケース35の底面に設置固定させ、パイプローラが水冷板31の底面部313上でX軸方向に沿って移動可能となるように構成することができる。
 このように、蒸発源ケース35は、固定支持部391及び可動支持部392を介して水冷板31の底面部313に支持される。固定支持部391及び可動支持部392は、蒸発源ケース35が水平に保持されるように、それぞれの高さが調整されて設けられる。
 このように、固定支持部391及び可動支持部392を設けることにより、成膜時の加熱による容器本体351の熱膨張により容器本体351が伸張しても、伸張に伴って可動支持部392がX軸方向にスライドするため、容器本体351に歪みが生じることがない。
 ここで、蒸発源ケース35が加熱時の熱膨張によって移動が生じないように、蒸発源ケース35の底面を設置固定させた場合、熱膨張により伸張した分、蒸発源ケースに歪みが生じる。これにより、蒸発源ケースの内底面の平滑性が失われ、薄膜材料の蒸発が面内で不均一となり、成膜される薄膜の膜厚のばらつきが生じてしまう。
 これに対し、本実施形態においては、固定支持部391及び可動支持部392によって蒸発源ケース35を水冷板31で支持するため、熱膨張により容器本体351が伸張しても、この伸張量に応じて可動支持部392により蒸発源ケース35がX軸方向に移動可能に構成されているので、蒸発源ケース35に歪みが生じない。従って、面内均一の膜厚の薄膜が成膜可能となる。
 尚、本実施形態においては、可動支持部392を蒸発源ケース35に設置固定し、直方体形状の水冷板31の内底面部上を可動支持部392が移動可能となるように構成したが、これに限定されない。例えば、可動支持部392を、蒸発源ケース35に設置固定せず、水冷板31の底面部313に設置固定し、可動支持部392により蒸発源ケース35を支持する構成としてもよい。この場合、熱膨張により容器本体351が伸張しても、可動支持部392が回転することによって容器本体351の伸張が妨げられることがなく、蒸発源ケース35に歪みが生じず、面内均一の膜厚の薄膜が成膜可能となる。
 以上のように、ヒータ34及びヒータ34により加熱される蒸発源ケース35からの輻射熱のうち、水冷板31(第1の熱遮蔽板)及びリフレクタ(第3の熱遮蔽板)32により遮蔽できない輻射熱を、追従リフレクタ33を設けることにより減少させることができる。
 図5及び図7を用いて、追従リフレクタ33の有無による効果の違いを説明する。
 図5及び図7は、図2の点線Aで囲まれたノズル37付近の部分拡大図に相当する。
 図5は、追従リフレクタ33が設けられている本実施形態に係る蒸発源3の部分図である。図5は、蒸発源3のノズル付近の加熱前後の様子を示す部分拡大上面図、及び、それに対応する断面図である。
 図7A及び図7Bは、追従リフレクタ33が設けられていない比較例に係る蒸発源203の部分図である。図7Aは、ノズル付近の加熱前後の様子を示す部分拡大上面図、及び、それに対応する断面図である。図7Bは、加熱時の蒸発源から放射される輻射熱Bの様子を示す。図7において、本実施形態に係る蒸発源3と同様の構成については同様の符号を付している。
 図7Aに示すように、成膜前の加熱前では、略楕円形の第1の開口部3115及び3116それぞれの内部の左寄りにノズル375及び376がそれぞれ位置する。これに対し、成膜時の加熱によって容器本体351が熱膨張しその長手方向に伸張し、これに伴ってノズル375及び376の位置が変動すると、第1の開口部3115及び3116それぞれの中央部にノズル375及び376がそれぞれ位置する。
 図7Bに示すように、ヒータ34及びヒータ34により加熱された蒸発源ケース35からの輻射熱Bは、水冷板31の天面部310に設けられている第1の開口部311及びリフレクタ32に設けられている第3の開口部324を通って、蒸発源203の外へ放射される。蒸発源203の外へ放射された輻射熱Bは、ガラス基板9に到達し、ガラス基板9を加熱する。
 ガラス基板9が加熱され、基板温度が高くなると、ガラス基板9に到達した薄膜材料の気化物質がガラス基板9上を動き回り適切に付着せず、また再蒸発をして成膜が適切に行われない。
 また、成膜対象物上にメタルマスクを介して薄膜を成膜する場合では、メタルマスクが輻射熱により膨張し、成膜パターンの位置ずれが生じる。特に高精細パターンの薄膜を成膜する場合には、この成膜パターンの位置ずれは、例えばガラス基板9が表示装置を構成する基板である場合には、表示装置としたときに表示特性に大きな影響を及ぼしてしまう。
 これに対し、本実施形態においては、図5に示すように、ヒータ34及びヒータ34により加熱された蒸発源ケース35からガラス基板9へ向かう輻射熱のうち、水冷板31及びリフレクタ32により遮蔽できない輻射熱を、第1の開口部311及び第3の開口部324に対応して設けられた追従リフレクタ33により減少させることができる。
 追従リフレクタ33は、成膜時の加熱によるノズル37の位置の変動に追従して位置が変動可能となっている。これにより、成膜時の加熱により蒸発装置35が膨張しノズル37の位置が変動しても、水冷板31、リフレクタ32及び追従リフレクタ33を天面352に投影したとき、第1の開口領域と第3の開口領域は、追従リフレクタ33の外形の投影領域内に位置するように構成されているので、熱膨張が生じていないときと同様に追従リフレクタ33により輻射熱を減少させることができる。
 更に、加熱により蒸発源ケース35が膨張し、ノズル37毎に位置ずれ量が異なってノズル37の位置が変化しても、追従リフレクタ33は、ノズル37毎に互いに分離して個別に設けられているので、ノズル37の動きが妨げられることがない。
 このように、追従リフレクタ33を設けることによりヒータ34及びヒータ34により加熱された蒸発源ケース35からガラス基板9へ向かう輻射熱を遮蔽し又は減少させることができる。これにより、ガラス基板9の加熱が抑制され、ガラス基板9上に薄膜材料36の気化物質を付着させることができ、成膜を効率よく行うことができる。また、ガラス基板9上にメタルマスクを用いて薄膜パターンを形成する場合においては、輻射熱によるメタルマスクの膨張を抑制することができるので、高精度のパターン成膜が可能となる。
 ここで、ノズル37は薄膜材料の蒸気(気化物質)を放出するものである。ノズル37が冷却されてノズル37内を通過する薄膜材料の蒸気がノズル37内で冷却されて液化するとノズル詰まりが生じ、所望の薄膜を得ることができなくなってしまう。従って、ノズル37の動きに追従する熱遮蔽機能を有する追従リフレクタ33をノズル37に固定して設ける場合、ノズル37を極力冷却しない構成とすることが望ましい。
 本実施形態においては、ヒータ34及びヒータ34により加熱された蒸発源ケース35からガラス基板9へ向かう輻射熱を減少させつつ、ノズル37を極力冷却しないようにするために、追従リフレクタ33はノズル37に点接触で固定されるように構成している。このように点接触させて固定することにより、ノズル37と追従リフレクタ33との接触面積を少なくすることができ、これによりノズル37から追従リフレクタ33への熱伝導を阻害して、追従リフレクタ33によるノズル37の冷却を抑制することができる。
 追従リフレクタ33は、放射率が低い、例えば0.1以下の材料で形成することが望ましい。追従リフレクタ33の放射率を低くすることにより輻射による熱伝導が低くなり、ガラス基板9に到達する輻射熱の熱量を減少させることができる。また、ガラス基板9にメタルマスクを用いて薄膜パターンを形成する場合においては、輻射熱によるメタルマスクの膨張を抑制することができ、メタル膨張によるパターニングずれの発生を抑制することができる。尚、追従リフレクタ33を放射率が低い材料で形成する他、放射率が低い材料で表面をコーティングした追従リフレクタ33としてもよい。
 更に、追従リフレクタ33を、熱伝導率が低い、例えば10w/m・k以下の材料で形成することが望ましく、ノズル37の冷却を更に抑制することができる。
 熱伝導率が低く、放射率が低い、本実施形態の追従リフレクタ33に好ましい材料としては、タンタル、モリブデン、タングステン、ニッケル、コバルト、ステンレス、インコネル(登録商標。クロム、鉄、ケイ素等を含むニッケル合金。)等の放射率が低い金属を用いることができる。また、Al(アルミナ)、BN(窒化ホウ素)、PBN(Pyrolytic Boron Nitride、減圧熱分解CVD(Chemical Vapor deposition)で製造される窒化ホウ素)、SiO(二酸化ケイ素)等の無機物、無機繊維系断熱材などを用いることができる。本実施形態においては、放射率が0.4のPBN又は放射率が0.15のインコネル(登録商標)を用いた。また、放射率を低くするために、追従リフレクタ33の表面の表面粗さを小さくし鏡面状態にしてもよい。
 以上のように、本実施形態においては、追従リフレクタ33を設けることにより、追従リフレクタ33を設けない場合と比較して、輻射熱の熱量を減少させることができる。したがって、蒸発源3から放射される輻射熱を減少させることができる。
 更に、追従リフレクタ33はノズル37毎に個別に設けられ、追従リフレクタ33はノズル37の位置の変動に追従するので、成膜時に蒸発源ケース35が膨張し各ノズル37の位置ずれ量が異なってその位置が変動しても、熱膨張前と変わらずに追従リフレクタ33により輻射熱の熱量を減少させることができる。
(第2の実施形態)
 上記の実施形態において、追従リフレクタ33は点接触でノズル37に固定され、追従リフレクタ33とノズル37との接触面積を小さくしてノズル37の冷却を抑制していたが、これに限定されない。例えば、追従リフレクタ33とノズル37との間にリング状の熱伝導率の低い間隙部材を設けてノズル37の冷却を抑制する構成としてもよい。
 図6は第2の実施形態に係る蒸発源103のノズル付近における部分拡大図である。図6Aは蒸発源103のノズル付近の蒸発源103を上斜めの方向からみた部分拡大斜視図である。図6Bは蒸発源103の部分拡大断面図である。以下、第1の実施形態と同様の構成については同様の符号を付し、説明を省略する。第1の実施形態と第2の実施形態とは、追従リフレクタの開口部の形状が異なる点、第2の実施形態では間隙部材が設けられている点で相違する。
 図6Bに示すように、蒸発源103では、Z軸方向に沿って、水冷板31の天面部310とリフレクタ32との間に、天面部310及びリフレクタ32とそれぞれ離間して、第2の熱遮蔽板としての追従リフレクタ1033が設けられている。更に、追従リフレクタ1033とノズル37との間にはリング状の間隙部材1038が設けられている。第2の実施形態においても、第1の実施形態と同様に、ノズル37毎に追従リフレクタ1033は個別に配置される。
 追従リフレクタ1033は、第1の実施形態における追従リフレクタ33と同様に矩形状の外形を有する。追従リフレクタ1033は、その略中央部に第2の開口部1330を有する。第2の開口部1330はXY平面上における形状が略円形を有する。ノズル37、追従リフレクタ1033、及び、リング状の間隙部材1038をXY平面に投影したとき、ノズル37の外形は、第2の開口部1330の投影領域内に位置し、ノズル37の外形と第2の開口部1330は同心円状に重なる。更に、投影図において、ノズル37の外形と第2の開口部1330との間隙を埋めるようにリング状の間隙部材1038が位置する。
 追従リフレクタ1033は、間隙部材1038を介してノズル37に固定配置される。このように追従リフレクタ1033がノズル37に固定されることにより、ノズル37の位置の変動に追従して追従リフレクタ1033も位置が変動する。そして、追従リフレクタ1033を設けることにより、水冷板31及びリフレクタ32では遮蔽しきれないヒータ34及びヒータ34により加熱された蒸発源ケース35からガラス基板9に向かう輻射熱の熱量を減少させることができる。
 追従リフレクタ1033は、放射率が低い材料で形成することが望ましく、第1の実施形態で記載した追従リフレクタ33と同様の材料を用いることができる。
 間隙部材1038には熱伝導率が低い材料を用いることが望ましく、例えば熱伝導率が30w/m・k以下の材料を用いるのが好ましい。具体的な材料としては、アルミナ、窒化ケイ素、ジルコニアなどを用いることができる。
 熱伝導率が低い材料を間隙部材1038に用いることにより、追従リフレクタ1033によるノズル37の冷却を抑制することができ、また、追従リフレクタ1033に用いる材料の選択範囲を広げることができる。
 尚、第1の実施形態で示した、突起部38により追従リフレクタ33をノズル37に固定する構造に加え、突起部38とノズル37との間に熱伝導率が低い材料からなる間隙部材を設ける構造としてもよい。
(第3の実施形態)
 第1の実施形態において、追従リフレクタ33は、3点でノズル37を支持しノズル37に固定され、点で支持することによりノズル37の冷却を抑制していたが、これに限定されない。
 例えば、追従リフレクタに設けられる第2の開口部の大きさとノズル37との外形をほぼ同等とし、追従リフレクタに設けられる第2の開口部にノズル37を貫通させ追従リフレクタとノズル37とを第2の開口部の側面で接触させ、追従リフレクタをノズル37に固定させてもよい。このような構造では、輻射熱を遮蔽し、かつ、追従リフレクタによるノズル37の冷却を抑制するために、追従リフレクタを、熱伝導率が低い、例えば30w/m・k以下で、更に、放射率が低い、例えば0.1以下材料を用いて形成することが望ましく、例えば放射率が0.4のPBN又は放射率が0.15のインコネル(登録商標)を用いることができる。
(変形例)
 上記実施形態においては、薄膜材料として銀を例に挙げて説明したが、これに限定されず、カラーフィルタ等の有機膜の成膜にも本発明を適用できる。
 また、上述の実施形態においては、1つの開口部(気化物質放出口)を有するノズルに、1つの追従リフレクタを設けているが、これに限定されない。例えば連続して並んで配置される複数の開口部(気化物質放出口)を有するノズル1つに対して、1つの追従リフレクタを設けるようにしてもよい。例えば、連続して並んで配置される4つの開口部を有するノズル1つに対して1つの追従リフレクタを設けることができる。ここで、複数の開口部を有するノズルは、上記実施形態で示した構造である1つの開口部380を有するノズル37を複数ひとまとめにしたノズル群の形態も含む。
 1…成膜装置
 2…真空槽(収容部)
 3、103…蒸発源
 9…ガラス基板(成膜対象物)
 31…水冷板(第1の熱遮蔽板)
 32…リフレクタ(第3の熱遮蔽板)
 33、1033…追従リフレクタ(第2の熱遮蔽板)
 34…ヒータ(加熱装置)
 35…蒸発源ケース(蒸発源容器)
 36…薄膜材料
 37…ノズル
 38…突起部
 310…水冷板の天面部
 311…第1の開口部
 324…第3の開口部
 351…容器本体
 352…天面
 380…ノズルの開口部
 391…固定支持部
 392…可動支持部

Claims (6)

  1.  天面を有し薄膜材料を収容する容器本体と、前記容器本体と連結し前記天面から突出して一軸方向に配置され、前記薄膜材料の気化物質を放出する開口部を有する複数のノズルとを備える蒸発源容器と、
     前記容器本体を加熱する加熱装置と、
     前記天面と離間して対向配置され、複数の前記ノズル毎に対応して設けられた各前記ノズルが貫通する前記ノズルの開口部よりも大きい第1の開口領域を有する複数の第1の開口部を備える第1の熱遮蔽板と、
     前記容器本体と前記第1の熱遮蔽板との間に複数の前記ノズル各々に固定されて前記天面と離間して対向配置され、前記第1の開口領域よりも大きい外形を有し前記ノズルが貫通する第2の開口部を有する第2の熱遮蔽板と
     を具備する蒸発源。
  2.  請求項1に記載の蒸発源であって、
     前記第2の熱遮蔽板は、前記ノズルに点接触で固定される
     蒸発源。
  3.  請求項1又は請求項2に記載の蒸発源であって、
     前記第1の開口部は、前記一軸方向に長手方向を有する形状である
     蒸発源。
  4.  請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の蒸発源であって、
     前記蒸発源容器と前記第2の熱遮蔽板との間に前記天面と対向して配置され、複数の前記ノズル毎に対応して設けられた各前記ノズルが貫通する前記ノズルの開口部よりも大きい第3の開口領域を有する複数の第3の開口部を備える第3の熱遮蔽板を
     更に具備する蒸発源。
  5.  請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の蒸発源であって、
     前記第1の熱遮蔽板は、前記第1の開口部を有する天面部と前記天面部と対向する底面部を有する前記蒸発源容器を取り囲む形状の外形を有し、
     前記容器本体は、前記加熱装置の加熱による前記容器本体の熱膨張による前記容器本体の前記一軸方向における伸張量に応じて前記一軸方向に移動可能に前記底面部に支持される
     蒸発源。
  6.  成膜対象物を収容可能な収容部と、
     天面を有し薄膜材料を収容する容器本体と、前記容器本体と連結し前記天面から突出して一軸方向に配置され、前記薄膜材料の気化物質を前記成膜対象物に向かって放出する開口部を有する複数のノズルとを備える蒸発源容器と、前記容器本体を加熱する加熱装置と、前記天面と離間して対向配置され、複数の前記ノズル毎に対応して設けられた各前記ノズルが貫通する前記ノズルの開口部よりも大きい第1の開口領域を有する複数の第1の開口部を備える第1の熱遮蔽板と、前記容器本体と前記第1の熱遮蔽板との間に複数の前記ノズル各々に固定されて前記天面と離間して対向配置され、前記第1の開口領域よりも大きい外形を有し前記ノズルが貫通する第2の開口部を有する第2の熱遮蔽板とを備える蒸発源
     を具備する成膜装置。
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