坩堝
【課題】蒸着材料による開口部の閉塞を防止し、安定した成膜レートで高品質な膜を成膜することが可能な坩堝を提供する。
【解決手段】本発明の坩堝１は、同軸的に設けられた内筒部１２と外筒部１１とを有し、内筒部１２と外筒部１１との間に挟まれた環状空間の内部に蒸着材料Ｍを装填可能な有底筒状の蒸着セル１０と、内筒部１２を挿通可能な開口部３０ａを有し、蒸着セル１０の上部に装着された蓋部材３０と、内筒部１２の内壁面に設けられた中央加熱部２１と外筒部１１の外壁面に設けられた周辺加熱部２２とを含む加熱装置２０と、を備え、中央加熱部２１が、少なくとも内筒部１２の底部から蓋部材３０の開口部３０ａと同じ高さまで配設され、内筒部１２を蒸着材料Ｍの蒸着温度以上の温度に加熱するように構成されていることを特徴とする。
【解決手段】本発明の坩堝１は、同軸的に設けられた内筒部１２と外筒部１１とを有し、内筒部１２と外筒部１１との間に挟まれた環状空間の内部に蒸着材料Ｍを装填可能な有底筒状の蒸着セル１０と、内筒部１２を挿通可能な開口部３０ａを有し、蒸着セル１０の上部に装着された蓋部材３０と、内筒部１２の内壁面に設けられた中央加熱部２１と外筒部１１の外壁面に設けられた周辺加熱部２２とを含む加熱装置２０と、を備え、中央加熱部２１が、少なくとも内筒部１２の底部から蓋部材３０の開口部３０ａと同じ高さまで配設され、内筒部１２を蒸着材料Ｍの蒸着温度以上の温度に加熱するように構成されていることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、坩堝に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
抵抗加熱や誘導加熱を用いた蒸着装置では、坩堝内に装填された蒸着材料を加熱し、これを蒸発させて基板上に薄膜を形成する。坩堝には、蒸着材料が装填される蒸着セルの上部に所定の開口部を有する蓋部材が設けられており、この蓋部材を介して蒸着セルの内部から蒸着材料の蒸気が排出される。
【０００３】
一般に、蒸着セルの外周面にはヒーター等の加熱装置が設けられており、この加熱装置により蒸着セルの内部に装填された蒸着材料を加熱する。このとき蓋部材の開口部は加熱部から離れているため十分に加熱されず、蒸着材料が付着して開口部を塞いでしまうことがある。そのため、特許文献１，２では、開口部に熱遮蔽板を設けたり、蒸着セルの開口部近傍を蛇腹構造にして開口部の温度が低下しないようにした坩堝が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５―５４２７０号公報
【特許文献２】特開２００６―９１３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１，２の構造は、坩堝内部の保温性を高めて間接的に蓋部材の開口部を加熱しているに過ぎない。そのため、必ずしも十分に開口部を加熱することできず、上記の問題を解決するための対策としては不十分であった。
【０００６】
加熱装置の温度を高くして開口部の温度を高めることもできるが、その場合、蒸着セルの内部に大きな温度分布が発生し、成膜レートの制御が難しくなる場合がある。また、有機材料を蒸着する場合には、蒸着セルの外壁面近傍に設けた有機材料が加熱装置の熱によって劣化してしまい、成膜後の品質に問題を生じる場合がある。
【０００７】
一方、蓋部材に直接高温の加熱源を接続することも考えられるが、その場合、蓋部材の取り付け作業や取り外し作業が煩雑になり、メンテナンス時に問題となる。
【０００８】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、蒸着材料による開口部の閉塞を防止し、安定した成膜レートで高品質な膜を成膜することが可能な坩堝を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するため、本発明の坩堝は、同軸的に設けられた内筒部と外筒部とを有し、前記内筒部と前記外筒部との間に挟まれた環状空間の内部に蒸着材料を装填可能な有底筒状の蒸着セルと、前記内筒部を挿通可能な開口部を有し、前記蒸着セルの上部に装着された蓋部材と、前記内筒部の内壁面に設けられた中央加熱部と前記外筒部の外壁面に設けられた周辺加熱部とを含む加熱装置と、を備え、前記中央加熱部が、少なくとも前記内筒部の底部から前記蓋部材の開口部と同じ高さまで配設され、前記内筒部を前記蒸着材料の蒸着温度以上の温度に加熱するように構成されていることを特徴とする。
【００１０】
この構成によれば、蒸着セルの中央部に蓋部材の開口部に達する高さの加熱部（中央加熱部）を設けているので、蓋部材の開口部を十分に加熱することができ、加熱不足による開口部の閉塞を確実に防止することができる。
【００１１】
すなわち、本発明の坩堝では、中央加熱部によって蓋部材の開口部を蒸着材料の蒸着温度以上の温度に加熱するので、蓋部材の開口部に蒸着材料が付着しても、これを再び蒸発させることができる。そのため、開口部の開口面積が一定に保たれ、成膜レートが安定する。
【００１２】
また、蒸着セルの内部を中央加熱部と周辺加熱部の双方で加熱するので、蒸着セルの内部の温度分布が均一になり、更に成膜レートの安定化に寄与すると共に、蒸着セルの中央部と外周部で蒸着材料の使用量が均一化されるので、蒸着材料の利用効率が高まる。
【００１３】
また、本発明の坩堝では、蓋部材の開口部に中央加熱部を挿通させて該開口部を加熱する構造としているため、蓋部材に直接高温の加熱装置を接続する場合に比べて、加熱装置の取り付けや取り外しの作業が不要となり、メンテナンスも容易となる。
【００１４】
本発明の坩堝においては、前記中央加熱部の温度が前記周辺加熱部の温度と同じ温度に制御されることが望ましい。
【００１５】
この構成によれば、蒸着セルの内筒部と外筒部が同じ温度となるので、蒸着セルの内部全体が略均一な温度で加熱されることになる。そのため、更に成膜レートが安定し、材料の利用効率も高まる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の坩堝の一実施形態を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１は本発明の坩堝の一実施形態を示す概略構成図である。図１（ａ）は坩堝１の平面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ′線に沿う断面図である。
【００１８】
本実施形態の坩堝１は、蒸着材料Ｍを装填可能な有底筒状の蒸着セル１０と、蒸着セル１０の上部に装着された蓋部材３０と、蒸着セル１０の側面に設けられた中央加熱部２１及び周辺加熱部２２からなる加熱装置２０と、を有する。
【００１９】
蒸着セル１０は、同軸的に設けられた内筒部１２と外筒部１１とを有する。内筒部１２と外筒部１１とは底部（底面部１５）で接続され、内筒部１２と外筒部１１と底面部１５とによって囲まれた環状空間が、蒸着材料Ｍを装填可能な空間となっている。
【００２０】
蓋部材３０は、中央部に蒸着材料Ｍの蒸気（分子や原子の蒸気流）を排出可能な開口部３０ａを有する。開口部３０ａは内筒部１２と同軸的に設けられ、内筒部１２と一定の間隔を有した状態で内筒部１２を内側に挿通可能となっている。蓋部材３０は、内筒部１２と外筒部１１との間の環状空間に嵌装可能に構成され、その外周部が、外筒部１１の上端部に形成された支持部１３上に支持されるようになっている。
【００２１】
本実施形態の場合、内筒部１２と外筒部１１と開口部３０ａはいずれも平面視円形状であり、それらが同心円状に配置される構成となっている。
【００２２】
内筒部１２の内壁面には、電熱線等の発熱体からなる中央加熱部２１が設けられている。中央加熱部２１は、内筒部１２の底部（底面部１５）から内筒部１２の上部まで配設されている。中央加熱部２１の上端部は、少なくとも蓋部材２の開口部３０ａと同じ高さまで配設されている。
【００２３】
外筒部１１の外壁面には、ヒーター等の発熱体からなる周辺加熱部２２が設けられている。周辺加熱部２２は、外筒部１１の底部（底面部１５）から外筒部１１の上部まで配設されている。周辺加熱部２２の高さは、蒸着材料Ｍを十分に加熱可能な高さであれば良く、本実施形態の場合は蓋部材３０と同じ高さまで配設されている。
【００２４】
中央加熱部２１と周辺加熱部２２は、図示略の加熱制御装置に接続されている。加熱制御装置では、中央加熱部２１と周辺加熱部２２を蒸着材料Ｍの蒸着温度以上、すなわち、蒸着材料Ｍが蒸発・昇華する温度以上に加熱する。加熱制御装置は、坩堝１の温度を熱電対などで監視しながら発熱体への給電を制御する。
【００２５】
中央加熱部２１と周辺加熱部２２は異なる温度で別々に制御しても良いし、同じ温度で共通に制御しても良い。本実施形態では、中央加熱部２１と周辺加熱部２２を同じ温度で制御する。こうすることで、蒸着セル２０の内部の温度分布を均一にすることができ、成膜レートの均一化や蒸着材料Ｍの利用効率の向上が図られる。
【００２６】
例えば、中央加熱部２１を周辺加熱部２２に比べて極端に高い温度にした場合、内筒部１２近傍の蒸着材料Ｍが早く消費されるため、蒸発量は時間と共に低下していくことになる。一方、中央加熱部２１と周辺加熱部２２の温度を等しくした場合、内筒部１２近傍の蒸着材料Ｍと外筒部１１近傍の蒸着材料Ｍは同じ量ずつ蒸発していくので、最後まで蒸発量は変わらない。
【００２７】
上記構成の坩堝１によれば、蒸着セル１０の中央部に蓋部材３０の開口部３０ａに達する高さの加熱部（中央加熱部２１）を設けているので、蓋部材３０の開口部３０ａを十分に加熱することができ、加熱不足による開口部３０ａの閉塞（蒸着材料Ｍが開口部３０ａに付着することにより生じる閉塞）を確実に防止することができる。
【００２８】
すなわち、本実施形態の坩堝１では、中央加熱部２１によって蓋部材３０の開口部３０ａを蒸着材料Ｍの蒸着温度以上の温度に加熱するので、蓋部材の開口部に蒸着材料が付着しても、これを再び蒸発させることができる。そのため、開口部３０ａの開口面積が一定に保たれ、成膜レートが安定する。
【００２９】
また、蒸着セル１０の内部を中央加熱部２１と周辺加熱部２２の双方で加熱するので、蒸着セル１０の内部の温度分布が均一になり、更に成膜レートの安定化に寄与すると共に、蒸着セル１０の中央部と外周部で蒸着材料Ｍの使用量が均一化されるので、蒸着材料Ｍの利用効率が高まる。
【００３０】
また、本実施形態の坩堝１では、蓋部材３０の開口部３０ａに中央加熱部２１を挿通させて開口部３０ａを加熱する構造としているため、蓋部材３０に直接高温の加熱装置を接続する場合に比べて、加熱装置の取り付けや取り外しの作業が不要となり、メンテナンスも容易となる。
【符号の説明】
【００３１】
１…坩堝、１０…蒸着セル、１１…外筒部、１２…内筒部、２０…加熱装置、２１…中央加熱部、２２…周辺加熱部、３０…蓋部材、３０ａ…開口部、Ｍ…蒸着材料
【技術分野】
【０００１】
本発明は、坩堝に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
抵抗加熱や誘導加熱を用いた蒸着装置では、坩堝内に装填された蒸着材料を加熱し、これを蒸発させて基板上に薄膜を形成する。坩堝には、蒸着材料が装填される蒸着セルの上部に所定の開口部を有する蓋部材が設けられており、この蓋部材を介して蒸着セルの内部から蒸着材料の蒸気が排出される。
【０００３】
一般に、蒸着セルの外周面にはヒーター等の加熱装置が設けられており、この加熱装置により蒸着セルの内部に装填された蒸着材料を加熱する。このとき蓋部材の開口部は加熱部から離れているため十分に加熱されず、蒸着材料が付着して開口部を塞いでしまうことがある。そのため、特許文献１，２では、開口部に熱遮蔽板を設けたり、蒸着セルの開口部近傍を蛇腹構造にして開口部の温度が低下しないようにした坩堝が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５―５４２７０号公報
【特許文献２】特開２００６―９１３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１，２の構造は、坩堝内部の保温性を高めて間接的に蓋部材の開口部を加熱しているに過ぎない。そのため、必ずしも十分に開口部を加熱することできず、上記の問題を解決するための対策としては不十分であった。
【０００６】
加熱装置の温度を高くして開口部の温度を高めることもできるが、その場合、蒸着セルの内部に大きな温度分布が発生し、成膜レートの制御が難しくなる場合がある。また、有機材料を蒸着する場合には、蒸着セルの外壁面近傍に設けた有機材料が加熱装置の熱によって劣化してしまい、成膜後の品質に問題を生じる場合がある。
【０００７】
一方、蓋部材に直接高温の加熱源を接続することも考えられるが、その場合、蓋部材の取り付け作業や取り外し作業が煩雑になり、メンテナンス時に問題となる。
【０００８】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、蒸着材料による開口部の閉塞を防止し、安定した成膜レートで高品質な膜を成膜することが可能な坩堝を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するため、本発明の坩堝は、同軸的に設けられた内筒部と外筒部とを有し、前記内筒部と前記外筒部との間に挟まれた環状空間の内部に蒸着材料を装填可能な有底筒状の蒸着セルと、前記内筒部を挿通可能な開口部を有し、前記蒸着セルの上部に装着された蓋部材と、前記内筒部の内壁面に設けられた中央加熱部と前記外筒部の外壁面に設けられた周辺加熱部とを含む加熱装置と、を備え、前記中央加熱部が、少なくとも前記内筒部の底部から前記蓋部材の開口部と同じ高さまで配設され、前記内筒部を前記蒸着材料の蒸着温度以上の温度に加熱するように構成されていることを特徴とする。
【００１０】
この構成によれば、蒸着セルの中央部に蓋部材の開口部に達する高さの加熱部（中央加熱部）を設けているので、蓋部材の開口部を十分に加熱することができ、加熱不足による開口部の閉塞を確実に防止することができる。
【００１１】
すなわち、本発明の坩堝では、中央加熱部によって蓋部材の開口部を蒸着材料の蒸着温度以上の温度に加熱するので、蓋部材の開口部に蒸着材料が付着しても、これを再び蒸発させることができる。そのため、開口部の開口面積が一定に保たれ、成膜レートが安定する。
【００１２】
また、蒸着セルの内部を中央加熱部と周辺加熱部の双方で加熱するので、蒸着セルの内部の温度分布が均一になり、更に成膜レートの安定化に寄与すると共に、蒸着セルの中央部と外周部で蒸着材料の使用量が均一化されるので、蒸着材料の利用効率が高まる。
【００１３】
また、本発明の坩堝では、蓋部材の開口部に中央加熱部を挿通させて該開口部を加熱する構造としているため、蓋部材に直接高温の加熱装置を接続する場合に比べて、加熱装置の取り付けや取り外しの作業が不要となり、メンテナンスも容易となる。
【００１４】
本発明の坩堝においては、前記中央加熱部の温度が前記周辺加熱部の温度と同じ温度に制御されることが望ましい。
【００１５】
この構成によれば、蒸着セルの内筒部と外筒部が同じ温度となるので、蒸着セルの内部全体が略均一な温度で加熱されることになる。そのため、更に成膜レートが安定し、材料の利用効率も高まる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の坩堝の一実施形態を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１は本発明の坩堝の一実施形態を示す概略構成図である。図１（ａ）は坩堝１の平面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ′線に沿う断面図である。
【００１８】
本実施形態の坩堝１は、蒸着材料Ｍを装填可能な有底筒状の蒸着セル１０と、蒸着セル１０の上部に装着された蓋部材３０と、蒸着セル１０の側面に設けられた中央加熱部２１及び周辺加熱部２２からなる加熱装置２０と、を有する。
【００１９】
蒸着セル１０は、同軸的に設けられた内筒部１２と外筒部１１とを有する。内筒部１２と外筒部１１とは底部（底面部１５）で接続され、内筒部１２と外筒部１１と底面部１５とによって囲まれた環状空間が、蒸着材料Ｍを装填可能な空間となっている。
【００２０】
蓋部材３０は、中央部に蒸着材料Ｍの蒸気（分子や原子の蒸気流）を排出可能な開口部３０ａを有する。開口部３０ａは内筒部１２と同軸的に設けられ、内筒部１２と一定の間隔を有した状態で内筒部１２を内側に挿通可能となっている。蓋部材３０は、内筒部１２と外筒部１１との間の環状空間に嵌装可能に構成され、その外周部が、外筒部１１の上端部に形成された支持部１３上に支持されるようになっている。
【００２１】
本実施形態の場合、内筒部１２と外筒部１１と開口部３０ａはいずれも平面視円形状であり、それらが同心円状に配置される構成となっている。
【００２２】
内筒部１２の内壁面には、電熱線等の発熱体からなる中央加熱部２１が設けられている。中央加熱部２１は、内筒部１２の底部（底面部１５）から内筒部１２の上部まで配設されている。中央加熱部２１の上端部は、少なくとも蓋部材２の開口部３０ａと同じ高さまで配設されている。
【００２３】
外筒部１１の外壁面には、ヒーター等の発熱体からなる周辺加熱部２２が設けられている。周辺加熱部２２は、外筒部１１の底部（底面部１５）から外筒部１１の上部まで配設されている。周辺加熱部２２の高さは、蒸着材料Ｍを十分に加熱可能な高さであれば良く、本実施形態の場合は蓋部材３０と同じ高さまで配設されている。
【００２４】
中央加熱部２１と周辺加熱部２２は、図示略の加熱制御装置に接続されている。加熱制御装置では、中央加熱部２１と周辺加熱部２２を蒸着材料Ｍの蒸着温度以上、すなわち、蒸着材料Ｍが蒸発・昇華する温度以上に加熱する。加熱制御装置は、坩堝１の温度を熱電対などで監視しながら発熱体への給電を制御する。
【００２５】
中央加熱部２１と周辺加熱部２２は異なる温度で別々に制御しても良いし、同じ温度で共通に制御しても良い。本実施形態では、中央加熱部２１と周辺加熱部２２を同じ温度で制御する。こうすることで、蒸着セル２０の内部の温度分布を均一にすることができ、成膜レートの均一化や蒸着材料Ｍの利用効率の向上が図られる。
【００２６】
例えば、中央加熱部２１を周辺加熱部２２に比べて極端に高い温度にした場合、内筒部１２近傍の蒸着材料Ｍが早く消費されるため、蒸発量は時間と共に低下していくことになる。一方、中央加熱部２１と周辺加熱部２２の温度を等しくした場合、内筒部１２近傍の蒸着材料Ｍと外筒部１１近傍の蒸着材料Ｍは同じ量ずつ蒸発していくので、最後まで蒸発量は変わらない。
【００２７】
上記構成の坩堝１によれば、蒸着セル１０の中央部に蓋部材３０の開口部３０ａに達する高さの加熱部（中央加熱部２１）を設けているので、蓋部材３０の開口部３０ａを十分に加熱することができ、加熱不足による開口部３０ａの閉塞（蒸着材料Ｍが開口部３０ａに付着することにより生じる閉塞）を確実に防止することができる。
【００２８】
すなわち、本実施形態の坩堝１では、中央加熱部２１によって蓋部材３０の開口部３０ａを蒸着材料Ｍの蒸着温度以上の温度に加熱するので、蓋部材の開口部に蒸着材料が付着しても、これを再び蒸発させることができる。そのため、開口部３０ａの開口面積が一定に保たれ、成膜レートが安定する。
【００２９】
また、蒸着セル１０の内部を中央加熱部２１と周辺加熱部２２の双方で加熱するので、蒸着セル１０の内部の温度分布が均一になり、更に成膜レートの安定化に寄与すると共に、蒸着セル１０の中央部と外周部で蒸着材料Ｍの使用量が均一化されるので、蒸着材料Ｍの利用効率が高まる。
【００３０】
また、本実施形態の坩堝１では、蓋部材３０の開口部３０ａに中央加熱部２１を挿通させて開口部３０ａを加熱する構造としているため、蓋部材３０に直接高温の加熱装置を接続する場合に比べて、加熱装置の取り付けや取り外しの作業が不要となり、メンテナンスも容易となる。
【符号の説明】
【００３１】
１…坩堝、１０…蒸着セル、１１…外筒部、１２…内筒部、２０…加熱装置、２１…中央加熱部、２２…周辺加熱部、３０…蓋部材、３０ａ…開口部、Ｍ…蒸着材料
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同軸的に設けられた内筒部と外筒部とを有し、前記内筒部と前記外筒部との間に挟まれた環状空間の内部に蒸着材料を装填可能な有底筒状の蒸着セルと、
前記内筒部を挿通可能な開口部を有し、前記蒸着セルの上部に装着された蓋部材と、
前記内筒部の内壁面に設けられた中央加熱部と前記外筒部の外壁面に設けられた周辺加熱部とを含む加熱装置と、を備え、
前記中央加熱部が、少なくとも前記内筒部の底部から前記蓋部材の開口部と同じ高さまで配設され、前記内筒部を前記蒸着材料の蒸着温度以上の温度に加熱するように構成されていることを特徴とする坩堝。
【請求項２】
前記中央加熱部の温度が前記周辺加熱部の温度と同じ温度に制御されることを特徴とする請求項１に記載の坩堝。
【請求項１】
同軸的に設けられた内筒部と外筒部とを有し、前記内筒部と前記外筒部との間に挟まれた環状空間の内部に蒸着材料を装填可能な有底筒状の蒸着セルと、
前記内筒部を挿通可能な開口部を有し、前記蒸着セルの上部に装着された蓋部材と、
前記内筒部の内壁面に設けられた中央加熱部と前記外筒部の外壁面に設けられた周辺加熱部とを含む加熱装置と、を備え、
前記中央加熱部が、少なくとも前記内筒部の底部から前記蓋部材の開口部と同じ高さまで配設され、前記内筒部を前記蒸着材料の蒸着温度以上の温度に加熱するように構成されていることを特徴とする坩堝。
【請求項２】
前記中央加熱部の温度が前記周辺加熱部の温度と同じ温度に制御されることを特徴とする請求項１に記載の坩堝。
【図１】
【公開番号】特開２０１０−２２９４４４（Ｐ２０１０−２２９４４４Ａ）
【公開日】平成２２年１０月１４日（２０１０．１０．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−７５９１５（Ｐ２００９−７５９１５）
【出願日】平成２１年３月２６日（２００９．３．２６）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月１４日（２０１０．１０．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月２６日（２００９．３．２６）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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