真空蒸着装置及び真空蒸着方法
【課題】加熱による蒸着材料の劣化を抑制しつつ、より安定に蒸着材料を対象部材に蒸着することのできる真空蒸着装置及び真空蒸着方法を提供することを目的とする。
【解決手段】真空蒸着装置１は、開口部を有し、蒸着材料３を収容可能な容器４と、該容器４に蒸着材料３が収容された場合に、蒸着材料３と接触するよう容器４内に固定配置された、外部から個別に加熱制御可能な複数の熱源５と、を備える。熱源５を蒸着材料３と直接接触させることにより、効率良く蒸着材料３を加熱することができる。
【解決手段】真空蒸着装置１は、開口部を有し、蒸着材料３を収容可能な容器４と、該容器４に蒸着材料３が収容された場合に、蒸着材料３と接触するよう容器４内に固定配置された、外部から個別に加熱制御可能な複数の熱源５と、を備える。熱源５を蒸着材料３と直接接触させることにより、効率良く蒸着材料３を加熱することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空蒸着装置及び真空蒸着方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）素子等の有機層の製造方法として、真空蒸着法が知られている。通常、真空蒸着法は、真空環境下において基板と成膜したい蒸着材料とを対向させて配置し、蒸着材料を蒸気圧温度に加熱して、得られた蒸発物質を基板表面に付着させて行われる。蒸着材料としては、通常粉体が用いられる。
【０００３】
蒸着材料を加熱する方法として、蒸着材料を収容した容器を加熱する方法や、蒸着材料の上に加熱体を載せ、加熱体を電子ビーム、誘導加熱、ヒータなどで加熱する方法がある（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４００１２９６号公報（請求項１及び図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
容器を加熱する方法では、容器全体を加熱し、蒸着材料を下から温めるため、蒸着材料全体が温まった後に、表面から気化することになる。このような方法では、長時間使用することにより蒸着材料が熱により劣化する場合がある。そのため、少しでも加熱部分を減らしたいという課題がある。
【０００６】
蒸着材料の上に加熱体を載せる方法では、蒸着材料に接する部分だけを加熱することができるため、材料の劣化を抑えることができる。しかしながら、特許文献１に記載の方法では、図１２に示すように、加熱体５５は蒸着材料５３の上に載せられているだけである。そのため、蒸着材料の蒸発が進み、蒸着材料が減少すると、その減り方によっては加熱体が傾いたりする恐れがある。加熱体が傾くと、加熱体と接する接着材料の面積が減り、加熱効率が低下する。また、成膜したい物質が溶融材料の場合、蒸発する前に一度溶融するため、加熱体が蒸着材料中に沈んでしまう恐れもある。加熱体が蒸着材料中に沈むと、蒸着材料全体を加熱することになり、蒸着材料を劣化させる可能性がある。
【０００７】
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、加熱による蒸着材料の劣化を抑制しつつ、より安定に蒸着材料を対象部材に蒸着することのできる真空蒸着装置及び真空蒸着方法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】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明は、開口部を有し、蒸着材料を収容可能な容器と、該容器に前記蒸着材料が収容された場合に、前記蒸着材料と接触するよう前記容器内に固定配置された、外部から個別に加熱制御可能な複数の熱源と、を備える真空蒸着装置を提供する。
【０００９】
上記発明によれば、熱源を蒸着材料と直接接触させることにより、効率良く蒸着材料を加熱することができる。そのため、熱源で発生させる総熱量を抑制することが可能となり、加熱による蒸着材料の劣化を抑制することができる。熱源は、容器内に分割して複数配置されているため、容器全体を加温する場合と比較して各熱源の大きさは小さくなる。それによって、蒸着レート制御の応答性が向上する。また、熱源は容器内に固定配置されているため、蒸着材料の量によって傾いたり、沈んだりすることはない。各熱源は、外部から個別に加熱制御可能である。それによって、気化が進んで蒸着材料の総量が変化した場合であっても、蒸着材料への余分な加熱を抑制しつつ、蒸着材料を気化させることが可能となる。
【００１０】
上記発明の一態様において、前記容器の前記開口部に配設される、１以上の孔を有する蓋部材を更に備えても良い。
【００１１】
上記発明の一態様によれば、容器の開口部に１以上の孔が形成された蓋部材を設けることにより、気化された蒸気材料は、上記孔を通過して容器の外へと放出される。それによって、気化された蒸着材料が加熱している熱源の真上以外の位置からも容器外へ放出され得る。そのため、放出される蒸着材料の分布を安定化させることができる。
【００１２】
上記発明の一態様において、前記蓋部材を加熱する加熱機構を備えることが好ましい。
加熱機構を備えることで、気化された蒸着材料が蓋部材の孔を通過する際に、該孔に蒸着材料が付着して孔を閉塞させることを防止できる。
【００１３】
上記発明の一態様において、前記容器が、熱源と熱源との間を区切る遮熱部材を備えても良い。
そうすることで、加熱していない部分の蒸着材料の温度上昇を抑制することができるため、蒸着材料の劣化を抑制できる。
【００１４】
上記発明の一態様において、前記容器が、気体通用口を備えた蒸発室を備え、前記複数の熱源が、前記蒸発室内にそれぞれ固定配置されても良い。
そうすることで、熱源の露出部分を少なくすることができるため、非加熱時の温度の低い熱源に、別の熱源で加熱されて気化した蒸着材料が付着することを抑制できる。
【００１５】
上記発明の一態様において、前記容器から放出される気化された蒸着材料の量を計測する計測部と、前記計測部で計測した気化された蒸着材料の量の変化に応じて、前記熱源を加熱制御する制御部と、を更に備えることが好ましい。
上記構成とすることで、蒸着材料の気化量に応じて熱源を加熱制御することができるため、開口部から放出される蒸着材料の量を安定化させることが可能となる。
【００１６】
また、本発明は、開口部を備え、内部に個別に加熱制御可能な複数の熱源が固定配置された容器に、前記熱源と接触するよう蒸着材料を充填する工程と、前記複数の熱源のうち、所定の熱源のみを用いて蒸着材料を加熱する第１加熱工程と、前記所定の熱源による加熱を停止し、前記蒸着材料と接触した別の熱源による加熱を開始する第２加熱工程と、を備えた真空蒸着方法を提供する。
【００１７】
上記発明によれば、熱源を蒸着材料と直接接触させることにより、効率良く蒸着材料を加熱することができる。そのため、熱源で発生させる総熱量を抑制することが可能となる。各熱源は、外部から個別に加熱制御可能であるため、容器内での加熱位置を移動させることができる。第１加熱工程では、所定の熱源のみで蒸着材料を加熱する。蒸着材料の気化が進むと、所定の熱源と蒸着材料との接触面積が少なくなるが、別の熱源での加熱を開始することで、気化効率を安定化することができる。その際、所定の熱源による加熱は停止されるため、余分な加熱を抑制することができる。また、充填された蒸着材料を部分的に加熱することにより、使用していない箇所にある蒸着材料の劣化を防ぐことができる。
【００１８】
上発明の一態様において、第２加熱工程の前に、前記容器から放出される気化された蒸着材料の量を計測する計測工程を更に備え、前記計測した蒸着材料の量の変化に基づいて、前記別の熱源の加熱を開始することが好ましい。
上記工程を備えることにより、蒸着材料の気化量に応じて熱源を加熱制御することができるため、開口部から放出される蒸着材料の量を安定化させることが可能となる。
【００１９】
また、本発明において、開口部を有し、蒸着材料を収容可能な容器と、前記容器に前記蒸着材料が収容された場合に、前記蒸着材料の開口部側表面に、前記蒸着材料と間隔をあけて配設された少なくとも１の熱源と、を備え、前記熱源によって気化された前記蒸着材料が前記熱源を越えて前記開口部に向かって移動可能な真空蒸着装置を提供する。
【００２０】
上記発明によれば、熱源は蒸着材料の上に間隔を空けて配設されるため、気化が進み蒸着材料の残量が変化した場合であっても、傾いたり、蒸着材料中に沈んだりすることがない。それによって、再現性良く蒸着材料を気化させることが可能となる。また、充填された蒸着材料全体を温める必要がないため、使用していない箇所の蒸着材料の劣化を防止することができる。また、容器全体を温めるよりも、少ない熱量で蒸着材料を気化させることが可能となる。
【００２１】
上記発明の一態様において、前記容器の前記開口部に配設され、１以上の孔を有する蓋部材を更に備えることが好ましい。
容器の開口部に蓋部材を配設することにより、気化された蒸着材料が容器外へ放出される際の蒸着材料の分布を安定化させることができる。
【００２２】
上記発明の一態様において、前記蓋部材を加熱する加熱機構を備えることが好ましい。
加熱機構を備えることで、気化された蒸着材料が蓋部材の孔を通過する際に、該孔に蒸着材料が付着して孔を閉塞させることを防止できる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、熱源を容器内に固定することで、傾いたり、沈んだりすることなくより安定に蒸着材料を対象部材に蒸着させることができる。本発明によれば、個別に加熱制御可能な熱源を蒸着材料に接触させることで、蒸着材料を部分的に加熱できるため、蒸着材料の劣化を抑制できる。本発明によれば、熱源を蒸着材料の近くに間隔をあけて配置することで、蒸着材料を表面的に加熱ができるため、蒸着材料の劣化を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】第１実施形態に係る真空蒸着装置の概略断面図である。
【図２】蓋部材の配置例を示す図である。
【図３】遮熱部材を備えた容器の断面図である。
【図４】遮熱部材を備えた容器の断面図である。
【図５】第１実施形態に係る真空蒸着方法を説明する図である。
【図６】第１実施形態に係る蓋部材を備えた容器の概略断面図である。
【図７】第２実施形態に係る容器の概略断面図である。
【図８】第３実施形態に係る容器の概略断面図である。
【図９】第４実施形態に係る容器の概略断面図である。
【図１０】図８に示す容器の概略上面図である。
【図１１】第４実施形態に係る蓋部材を備えた容器の概略断面図である。
【図１２】従来の真空蒸着装置の部分概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下に、本発明に係る真空蒸着装置及び真空蒸着方法の一実施形態について、図面を参照して説明する。
〔第１実施形態〕
図１に、第１実施形態に係る真空蒸着装置の概略断面図を示す。真空蒸着装置１は、真空チャンバ２、蒸着材料３を収容する容器４、及び容器４内に固定された複数の熱源５を備えている。
真空チャンバ２は、基板６を外部より搬出入可能、且つ、減圧可能に構成されている。真空チャンバ２内では、基板保持部（不図示）によって基板６が上部に保持されるようになっている。
【００２６】
容器４は、開口部を有する箱形状とされ、例えば、チタンやステンレス鋼などの金属で構成されている。容器４は、開口部が基板６の板面に向き、底面が水平となるよう真空チャンバ２内に配置されている。
【００２７】
熱源５は、容器４内に蒸着材料３が収容された場合に、蒸着材料３と接触するよう容器４内に複数配置されている。熱源５は、容器４内に複数個配置可能で、且つ、容器４上面（開口部）と所定の距離間隔をあけられる大きさとされる。熱源５の数や配置は、容器４の大きさや使用する蒸着材料３の種類などに応じて適宜設定される。例えば、複数の熱源５は、容器４の底面に、互いに間隔をあけて固定されている。複数の熱源５は、蒸着材料３を気化させることができる熱量を放出できるものとされる。例えば、熱源５は、室温〜４００℃、少なくとも約２００℃〜４００℃の範囲で蒸着材料３を加熱できる性能を有する。複数の熱源５は、外部から個別に加熱制御することができる。詳細には、熱源５は、二クロム線などを用いた電気抵抗加熱などとされる。熱源５は、シース式などのようにカバーがされていることが好ましい。
【００２８】
容器４の開口部には、蓋部材７が配設されても良い。蓋部材７は、金属、例えば容器と同様の材質から構成され、１以上の孔８を有する。孔８の数、孔８の大きさ及び孔８の配置などは、容器４の大きさ、蒸着材料３の種類、熱源５の数及び熱源５の配置などに応じて適宜設定される。蓋部材７を備えることで、容器４から放出される気化された蒸着材料の分布を均一化させることができる。
蓋部材７は、複数配置されても良い。図２に、蓋部材７の配置例を示す。図２において、蓋部材７ａ,７ｂは、熱源５の上方に、上下に２層、間をあけて配置されている。このような構成とすることで、容器４から放出される気化された蒸着材料３の分布を均一化させることが可能となる。
蓋部材７は、自身（特に孔８）を加熱する加熱機構（不図示）を備えていることが好ましい。加熱機構は、例えば、熱源５と同様にシースヒータやカーボンヒータなどとされる。
【００２９】
容器４は、容器４内に間をあけて固定された複数の熱源５の、熱源と熱源との間を区切る遮熱部材９を備えていても良い。遮熱部材９は、ＳＵＳなどの金属からなる光沢のある板や、熱伝導率の低いセラミックス材料からなる板などとされる。遮熱部材９の厚さ及び大きさは、熱源５の種類、熱源と熱源との距離などに応じて適宜設定される。図３に、遮熱部材９を備えた容器４の断面図を例示する。図３において、遮熱部材９は、熱源５よりも大きい断面積を有し、少なくとも熱源５から放出された熱が水平方向へ移動することを遮ることができる。遮熱部材９は、図４に示すように、箱形状の容器のＸ方向及びＹ方向にそれぞれ配置されても良い。遮熱部材９を備えることで、加熱に使用している熱源から離れた位置にある蒸着材料への熱の伝達を遮ることができる。それによって、加熱に使用していない熱源の周辺にある蒸着材料の温度上昇を抑制し、劣化を抑制することができる。
【００３０】
真空蒸着装置１は、気化された蒸着材料の量を計測する計測部及び熱源を加熱制御する制御部を備えていることが好ましい（不図示）。
計測部は、蒸着材料３を加熱して気化させた際に、容器４から放出される気化された蒸着材料の量を計測することができる。例えば、計測部は、開口部付近に設けられた水晶振動子式の成膜レートモニターなどとされる。
制御部は、計測部で計測した気化された蒸着材料の変化に応じて、熱源５を加熱制御することができる。例えば、熱源５が通電により発電する抵抗加熱ヒータであるとした場合、成膜レートを一定に保つために、レート信号をＰＶ値、レートの目標値をＳＶ値、熱源５の加熱源である抵抗加熱ヒータの電流量をＭＶ値としたＰＩＤ制御などにより加熱制御を行う。
【００３１】
次に、本実施形態に係る真空蒸着方法について説明する。図５に、本実施形態に係る真空蒸着方法を説明する図を示す。
本実施形態に係る真空蒸着方法は、容器４に蒸着材料３を充填する工程と、蒸着材料３を加熱する第１加熱工程及び第２加熱工程と、を備えている。
【００３２】
（１）容器４に蒸着材料３を充填する工程（図５（ａ））
蒸着材料３が熱源５と接触するよう、蒸着材料３を開口部１０から容器４内へ充填する。例えば、熱源５が容器の底面に固定されている場合、すべての熱源５の上部が覆われる程度（すなわち、熱源が埋まる程度）の量の蒸着材料３を、熱源５の周辺に充填する。また、充填の際、熱源５が蒸着材料で完全に覆われる必要はなく、必ずしも全ての熱源５に均等に充填する必要もない。そのため、必要な蒸発量に応じて、一部の熱源５のみの周辺に蒸着材料を充填しても良い。充填される蒸着材料３は、熱をかけると溶融して蒸発する、または昇華する種類の有機材料（例えば、Ａｌｑ３など）とされる。上記有機材料は、通常、粉体で提供される。
【００３３】
真空チャンバ２内に基板６を搬入し、基板６の板面が容器４の開口部１０と対向するよう基板保持部に保持させる（不図示）。その後、真空チャンバ２内を減圧する。真空チャンバ２内が所定の真空度、例えば、１０−３Ｐａ〜１０−５Ｐａに達したところで、減圧を停止する。
【００３４】
（２）第１加熱工程（図５（ｂ））
次に、所定の熱源５ａによる加熱を開始する。熱源５ａは、蒸発量が一定となるように制御して発熱させるか、もしくは加熱される材料の温度が一定となるように制御して発熱させる。熱源５ａによって放出された熱は、熱源５ａに接触するまたは熱源５ａの近傍にある蒸着材料３に伝達され、該蒸着材料３を気化させる。気化された蒸着材料９は、開口部１０から容器４の外へと放出され、基板６の板面に付着する。熱源５上部から容器４上部（開口部１０）までは、所定の距離間隔があけられている。そのため、熱源５ａによって加熱されて気化した蒸着材料９は、開口部１０付近に達するまでに、基板６の板面方向に十分に拡散され、容器外へと放出される。容器外へと放出される気化された蒸着材料９の量は、略一定である。
【００３５】
熱源５ａによる蒸着材料３の気化が進むと、熱源５ａに接触するまたは熱源５ａの近傍にある蒸着材料３が減少する。蒸着材料３への入熱量が略一定となるよう加熱した場合、熱源５ａに接触するまたは熱源５ａの近傍にある蒸着材料の量が所定量を下回ると、容器外へ放出される気化された蒸着材料９の量が減少する。第２加熱工程は、第１加熱工程において、容器外へ放出される気化された蒸着材料９の量が変動（減少する）前に実施される。
【００３６】
第２加熱工程の開始のタイミングは、使用する蒸着材料３の充填量、使用する蒸着材料３の気化特性、熱源５ａから放出される熱量などから、予め上記所定量に達する時間を算出することで設定されて良い。好ましくは、第２加熱工程は、前の加熱工程での容器外へ放出される気化された蒸着材料９の量を計測部で計測し、計測した蒸着材料の量が変化（減少）した場合に開始する。
【００３７】
（３）第２加熱工程（図５（ｃ））
第２加熱工程では、熱源５ａによる加熱を停止するとともに、別の熱源５ｂによる加熱を開始する。加熱を停止するとは、例えば熱源５ａへの電力の供給を停止することを意味し、加熱停止時に熱源５ａからの放熱が完全に停止されていなくても良い。熱源５ｂは、蒸着材料３への入熱量が略一定となるよう熱を放出する。熱源５ｂによって放出された熱は、熱源５ｂに接触するまたは熱源５ｂの近傍にある蒸着材料３に伝達され、該蒸着材料３を気化させる。気化された蒸着材料１１は、開口部１０から容器４の外へと放出され、基板６の板面に付着する。容器外へと放出される気化された蒸着材料１１の量は、第１加熱工程及び第２加熱工程を通して略一定である。
【００３８】
第２加熱工程は、配置された熱源５の数に応じて、繰り返し実施される。詳細には、熱源５ｂでの加熱により気化され、容器外へ放出される蒸着材料の量１１が変化する前に、熱源５ｂの加熱を停止し、熱源５ｃの加熱を開始する。熱源５ｃの加熱を開始するタイミングは、計測部での計測結果に基づき設定されると良い。このように複数配置された熱源５で、順番に蒸着材料３を加熱する。
【００３９】
なお、真空チャンバ２内を減圧する前に、容器４の開口部１０に蓋部材７を配設する工程を備えても良い。蓋部材７は適当な手段を用いて容器に固定する。図６に示すように蓋部材７を備えることで、容器からの出口が分散されるため、気化された蒸着材料１１の分布を均一化させることが可能となる。
上記蓋部材７が加熱機構を備えている場合、第１加熱工程及び第２加熱工程を通して、蓋部材７を加熱する。そうすることで、気化された蒸着材料１１が蓋部材７の孔８を通過する際に、冷却されることがないため、気化された蒸着材料１１が孔８に付着して、孔８を閉塞させることを防止できる。
【００４０】
〔第２実施形態〕
本実施形態に係る真空蒸着装置は、蒸着材料を収容する容器が２重構造となっている以外は、第１実施形態と同様の構成とされる。
図７に、本実施形態に係る容器の概略断面図を示す。容器２４は、蒸着材料を収容し、且つ、複数の熱源２５が固定される第１容器２４ａと、第１容器２４ａの外側を覆う第２容器２４ｂとから構成されている。
【００４１】
第１容器２４ａは、開口部を有する箱形状とされ、例えば、チタンやステンレス鋼などの金属で構成されている。第１容器２４ａの内部には、第１実施形態と同様に複数の熱源２５が配置されている。第２容器２４ｂは、第１容器２４ａを完全に収容可能で、且つ、第１容器２４ａよりも深さのある大きさとされる以外は、第１容器２４ａと同様の構成とされる。第１容器２４ａ及び第２容器２４ｂの大きさは、適宜設定される。
【００４２】
第１容器２４ａは、開口部が同じ向きとなるよう第２容器２４ｂ内に配置されている。第１容器２４ａ及び第２容器２４ｂは各開口部がともに基板の板面に向き、且つ、各底面が水平となるよう真空チャンバ内に配置されている。
【００４３】
第１容器２４ａ及び第２容器２４ｂの各開口部には、それぞれ蓋部材２７ａ，２７ｂが配置されている。蓋部材２７ａ，２７ｂは、第１実施形態と同様のものが使用され得る。蓋部材２７ａ，２７ｂの孔２８ａ，２８ｂは、蓋部材２７ａ，２７ｂを配置したときに上下で重ならないように配置されると良い。孔２８ａと孔２８ｂの数及び大きさは、異なっていても良い。このような構成とすることで、第２容器２４ｂから放出される気化された蒸着材料の分布を均一化することができる。
【００４４】
〔第３実施形態〕
本実施形態に係る真空蒸着装置は、蒸着材料を収容する容器が蒸発室を備える以外は、第１実施形態と同様の構成とされる。
図８に、本実施形態に係る容器３４の概略断面図を示す。容器３４は、熱源３５の数に対応する数の蒸発室３１を備えている。蒸発室３１は、ＳＵＳなどの金属や、アルミナなどのセラミックス材料から構成されている。場合によって、熱伝導率の低いセラミックス材料を用いるなどして、他の独立空間への熱伝達が低い構造とすると良い。蒸発室３１は、その内部に独立した空間が形成されている。蒸発室３１は、容器３４の開口部３０に向けて開放された気体通用口３２を有する。
【００４５】
本実施形態において、複数の熱源３５は、それぞれ個別に蒸発室内３１に配置されている。熱源３５により蒸着材料を加熱すると、気化された蒸着材料は上記気体通用口３２を経由して開口部から容器の外へと放出される。
第１加熱工程で使用した熱源は、周囲に存在する蒸着材料が少なくなり、露出された状態で降温される。本実施形態によれば、熱源３５は蒸発室３１内に配置されているため、第２加熱工程で気化された蒸着材料が上記のように露出した状態で降温された熱源やその近傍に付着することを防止できる。よって、第２加熱工程で気化された蒸着材料は、効率良く基板へ蒸着される。
【００４６】
〔第４実施形態〕
真空蒸着装置は、真空チャンバ、蒸着材料を収容する容器、及び容器内に固定された熱源を備えている。
真空チャンバは、基板を外部より搬出入可能、且つ、減圧可能に構成されている。真空チャンバ内では、基板保持部によって基板が上部に保持されるようになっている。
【００４７】
図９に、第４実施形態に係る熱源４５が固定された容器４４の概略断面図を示す。図１０に、図９に示す容器４４の上面概略図を示す。
容器４４は、開口部４０を有する箱形状とされ、例えば、チタンやステンレス鋼などの金属で構成されている。容器４４は、開口部４０が基板の板面に向き、底面が水平となるよう真空チャンバ内に配置されている。
【００４８】
熱源４５は、容器４４内に蒸着材料４３が収容された場合に、蒸着材料４３の上面（開口部側の表面）と対向する位置に、蒸着材料４３の上面と間隔をあけて配置されている。例えば、熱源４５は、容器４４の側面に固定されている。熱源４５は、容器４４の側面に上下方向または左右方向に移動可能に固定されていても良い。
【００４９】
熱源４５は、該熱源４５によって加熱され気化された蒸着材料４９が開口部４０に向かって移動できるような形状とされる。熱源４５は、容器４４内に充填した蒸着材料４３の上面の全域を加熱可能に配置されることが好ましい。例えば、図１０に示すように、細長い熱源４５を蛇行させた配置とすると良い。蒸着材料４３を気化させることができる熱量を放出できるものとされる。例えば、熱源４５は、室温〜４００℃、少なくとも約２００℃〜４００℃の範囲で蒸着材料を加熱できる性能を有する。熱源４５は、外部から加熱制御することができる。詳細には、熱源４５は、二クロム線などを用いた電気抵抗加熱などとされる。熱源４５は、シース式などのようにカバーがされていることが好ましい。熱源４５は、一体型であって良く、あるいは、複数の熱源を並べて配置したものであっても良い。
【００５０】
容器４４の開口部４０には、蓋部材４７が配設されても良い。蓋部材４７は、金属、例えば容器と同様の材質から構成され、１以上の孔４８を有する。孔４８の数、孔４８の大きさ及び孔４８の配置などは、容器４４の大きさ、蒸着材料４３の種類、熱源４５の数及び熱源４５の配置などに応じて適宜設定される。図１１に、蓋部材４７の配置例を示す。蓋部材４７を備えることで、容器外へ放出される気化された蒸着材料４９の分布を均一化させることができる。
蓋部材４７は、第１実施形態と同様に複数配置されても良い。
蓋部材４７は、自身（特に孔）を加熱する加熱機構を備えていることが好ましい。加熱機構は、例えば、熱源５と同様にシースヒータやカーボンヒータなどとされる。
【００５１】
真空蒸着装置は、気化された蒸着材料の量を計測する計測部及び熱源を加熱制御する制御部を備えていることが好ましい。
計測部は、蒸着材料を加熱して気化させた際に、容器から放出される気化された蒸着材料の量を計測することができる。例えば、計測部は、開口部付近に設けられた水晶振動子式の成膜レートモニターなどとされる。
制御部は、計測部で計測した気化された蒸着材料の変化に応じて、熱源４５を加熱制御することができる。例えば、熱源４５が通電により発電する抵抗加熱ヒータであるとした場合、成膜レートを一定に保つために、レート信号をＰＶ値、レートの目標値をＳＶ値、熱源４５の加熱源である抵抗加熱ヒータの電流量をＭＶ値としたＰＩＤ制御などにより加熱制御を行う。
【００５２】
次に、本実施形態に係る真空蒸着方法について説明する。
まず、蒸着材料４３を開口部４０から容器４４内へと充填する。充填する蒸着材料４３の量は、充填した後の蒸着材料４３の上面が熱源４５と接触しない程度とされる。熱源４５が上下方向に移動可能な場合は、熱源４５の高さを、蒸着材料４３の上面が熱源４５と接触しない高さに調整しても良い。充填される蒸着材料４３は、熱をかけると溶融して蒸発する、または昇華する種類の有機材料（例えば、Ａｌｑ３など）とされる。上記有機材料は、通常、粉体で提供される。
【００５３】
真空チャンバ内に基板を搬入し、基板面が容器の開口部と対向するよう基板保持部に保持させる。その後、真空チャンバ内を減圧する。真空チャンバ内が所定の真空度、例えば、１０−３Ｐａ〜１０−５Ｐａに達したところで、減圧を停止する。
【００５４】
次に、熱源４５による加熱を開始する。熱源４５によって放出された熱は、蒸着材料４３の上面に輻射伝熱され、該蒸着材料４３を気化させる。気化された蒸着材料４９は、熱源４５を越えて開口部４０から容器４４の外へと放出され、基板の板面に付着する。
【００５５】
熱源４５の発熱量は、徐々に増加させると良い。あるいは、熱源４５が上下方向に移動可能な場合は、熱源４５の発熱量を一定に保持し、熱源４５と蒸着材料４３の上面との距離が略一定となるように熱源４５の高さを徐々に下降させても良い。
【００５６】
なお、真空チャンバ内を減圧する前に、容器の開口部に蓋部材４７を配設する工程を備えても良い。蓋部材４７は適当な手段を用いて容器４４に固定する。
上記蓋部材４７が加熱機構を備えている場合、熱源４５で加熱する際に、蓋部材４７を加熱する。そうすることで、気化された蒸着材料４９が蓋部材４７の孔４８を通過する際に、冷却されることがないため、気化された蒸着材料４９が孔４８に付着して、孔４８を閉塞させることを防止できる。
【００５７】
本実施形態によれば、蒸着材料４３の表面近傍に熱源４５を配置して加熱するため、蒸着材料全体を加熱する場合と比較して、少ない熱量で蒸着材料４３を気化させることができる。また、熱源４５から放出された熱は、表面付近の蒸着材料４３を気化することに優先的に利用されるため、熱源４５から離れた位置にある蒸着材料４３の温度上昇を抑え、劣化を抑制することができる。
【符号の説明】
【００５８】
１ 真空蒸着装置
２ 真空チャンバ
３，４３，５３ 蒸着材料
４，２４ａ，２４ｂ，３４，４４ 容器
５，５ａ，５ｂ，５ｃ，２５，３５，４５，５５ 熱源
６ 基板
７，７ａ，７ｂ，２７ａ，２７ｂ，４７ 蓋部材
８，２８ａ，２８ｂ，４８ 孔
９ 遮熱部材
１０，４０ 開口部
１１，４９ 気化された蒸着材料
３１ 蒸発室
３２ 気体通用口
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空蒸着装置及び真空蒸着方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）素子等の有機層の製造方法として、真空蒸着法が知られている。通常、真空蒸着法は、真空環境下において基板と成膜したい蒸着材料とを対向させて配置し、蒸着材料を蒸気圧温度に加熱して、得られた蒸発物質を基板表面に付着させて行われる。蒸着材料としては、通常粉体が用いられる。
【０００３】
蒸着材料を加熱する方法として、蒸着材料を収容した容器を加熱する方法や、蒸着材料の上に加熱体を載せ、加熱体を電子ビーム、誘導加熱、ヒータなどで加熱する方法がある（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４００１２９６号公報（請求項１及び図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
容器を加熱する方法では、容器全体を加熱し、蒸着材料を下から温めるため、蒸着材料全体が温まった後に、表面から気化することになる。このような方法では、長時間使用することにより蒸着材料が熱により劣化する場合がある。そのため、少しでも加熱部分を減らしたいという課題がある。
【０００６】
蒸着材料の上に加熱体を載せる方法では、蒸着材料に接する部分だけを加熱することができるため、材料の劣化を抑えることができる。しかしながら、特許文献１に記載の方法では、図１２に示すように、加熱体５５は蒸着材料５３の上に載せられているだけである。そのため、蒸着材料の蒸発が進み、蒸着材料が減少すると、その減り方によっては加熱体が傾いたりする恐れがある。加熱体が傾くと、加熱体と接する接着材料の面積が減り、加熱効率が低下する。また、成膜したい物質が溶融材料の場合、蒸発する前に一度溶融するため、加熱体が蒸着材料中に沈んでしまう恐れもある。加熱体が蒸着材料中に沈むと、蒸着材料全体を加熱することになり、蒸着材料を劣化させる可能性がある。
【０００７】
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、加熱による蒸着材料の劣化を抑制しつつ、より安定に蒸着材料を対象部材に蒸着することのできる真空蒸着装置及び真空蒸着方法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】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明は、開口部を有し、蒸着材料を収容可能な容器と、該容器に前記蒸着材料が収容された場合に、前記蒸着材料と接触するよう前記容器内に固定配置された、外部から個別に加熱制御可能な複数の熱源と、を備える真空蒸着装置を提供する。
【０００９】
上記発明によれば、熱源を蒸着材料と直接接触させることにより、効率良く蒸着材料を加熱することができる。そのため、熱源で発生させる総熱量を抑制することが可能となり、加熱による蒸着材料の劣化を抑制することができる。熱源は、容器内に分割して複数配置されているため、容器全体を加温する場合と比較して各熱源の大きさは小さくなる。それによって、蒸着レート制御の応答性が向上する。また、熱源は容器内に固定配置されているため、蒸着材料の量によって傾いたり、沈んだりすることはない。各熱源は、外部から個別に加熱制御可能である。それによって、気化が進んで蒸着材料の総量が変化した場合であっても、蒸着材料への余分な加熱を抑制しつつ、蒸着材料を気化させることが可能となる。
【００１０】
上記発明の一態様において、前記容器の前記開口部に配設される、１以上の孔を有する蓋部材を更に備えても良い。
【００１１】
上記発明の一態様によれば、容器の開口部に１以上の孔が形成された蓋部材を設けることにより、気化された蒸気材料は、上記孔を通過して容器の外へと放出される。それによって、気化された蒸着材料が加熱している熱源の真上以外の位置からも容器外へ放出され得る。そのため、放出される蒸着材料の分布を安定化させることができる。
【００１２】
上記発明の一態様において、前記蓋部材を加熱する加熱機構を備えることが好ましい。
加熱機構を備えることで、気化された蒸着材料が蓋部材の孔を通過する際に、該孔に蒸着材料が付着して孔を閉塞させることを防止できる。
【００１３】
上記発明の一態様において、前記容器が、熱源と熱源との間を区切る遮熱部材を備えても良い。
そうすることで、加熱していない部分の蒸着材料の温度上昇を抑制することができるため、蒸着材料の劣化を抑制できる。
【００１４】
上記発明の一態様において、前記容器が、気体通用口を備えた蒸発室を備え、前記複数の熱源が、前記蒸発室内にそれぞれ固定配置されても良い。
そうすることで、熱源の露出部分を少なくすることができるため、非加熱時の温度の低い熱源に、別の熱源で加熱されて気化した蒸着材料が付着することを抑制できる。
【００１５】
上記発明の一態様において、前記容器から放出される気化された蒸着材料の量を計測する計測部と、前記計測部で計測した気化された蒸着材料の量の変化に応じて、前記熱源を加熱制御する制御部と、を更に備えることが好ましい。
上記構成とすることで、蒸着材料の気化量に応じて熱源を加熱制御することができるため、開口部から放出される蒸着材料の量を安定化させることが可能となる。
【００１６】
また、本発明は、開口部を備え、内部に個別に加熱制御可能な複数の熱源が固定配置された容器に、前記熱源と接触するよう蒸着材料を充填する工程と、前記複数の熱源のうち、所定の熱源のみを用いて蒸着材料を加熱する第１加熱工程と、前記所定の熱源による加熱を停止し、前記蒸着材料と接触した別の熱源による加熱を開始する第２加熱工程と、を備えた真空蒸着方法を提供する。
【００１７】
上記発明によれば、熱源を蒸着材料と直接接触させることにより、効率良く蒸着材料を加熱することができる。そのため、熱源で発生させる総熱量を抑制することが可能となる。各熱源は、外部から個別に加熱制御可能であるため、容器内での加熱位置を移動させることができる。第１加熱工程では、所定の熱源のみで蒸着材料を加熱する。蒸着材料の気化が進むと、所定の熱源と蒸着材料との接触面積が少なくなるが、別の熱源での加熱を開始することで、気化効率を安定化することができる。その際、所定の熱源による加熱は停止されるため、余分な加熱を抑制することができる。また、充填された蒸着材料を部分的に加熱することにより、使用していない箇所にある蒸着材料の劣化を防ぐことができる。
【００１８】
上発明の一態様において、第２加熱工程の前に、前記容器から放出される気化された蒸着材料の量を計測する計測工程を更に備え、前記計測した蒸着材料の量の変化に基づいて、前記別の熱源の加熱を開始することが好ましい。
上記工程を備えることにより、蒸着材料の気化量に応じて熱源を加熱制御することができるため、開口部から放出される蒸着材料の量を安定化させることが可能となる。
【００１９】
また、本発明において、開口部を有し、蒸着材料を収容可能な容器と、前記容器に前記蒸着材料が収容された場合に、前記蒸着材料の開口部側表面に、前記蒸着材料と間隔をあけて配設された少なくとも１の熱源と、を備え、前記熱源によって気化された前記蒸着材料が前記熱源を越えて前記開口部に向かって移動可能な真空蒸着装置を提供する。
【００２０】
上記発明によれば、熱源は蒸着材料の上に間隔を空けて配設されるため、気化が進み蒸着材料の残量が変化した場合であっても、傾いたり、蒸着材料中に沈んだりすることがない。それによって、再現性良く蒸着材料を気化させることが可能となる。また、充填された蒸着材料全体を温める必要がないため、使用していない箇所の蒸着材料の劣化を防止することができる。また、容器全体を温めるよりも、少ない熱量で蒸着材料を気化させることが可能となる。
【００２１】
上記発明の一態様において、前記容器の前記開口部に配設され、１以上の孔を有する蓋部材を更に備えることが好ましい。
容器の開口部に蓋部材を配設することにより、気化された蒸着材料が容器外へ放出される際の蒸着材料の分布を安定化させることができる。
【００２２】
上記発明の一態様において、前記蓋部材を加熱する加熱機構を備えることが好ましい。
加熱機構を備えることで、気化された蒸着材料が蓋部材の孔を通過する際に、該孔に蒸着材料が付着して孔を閉塞させることを防止できる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、熱源を容器内に固定することで、傾いたり、沈んだりすることなくより安定に蒸着材料を対象部材に蒸着させることができる。本発明によれば、個別に加熱制御可能な熱源を蒸着材料に接触させることで、蒸着材料を部分的に加熱できるため、蒸着材料の劣化を抑制できる。本発明によれば、熱源を蒸着材料の近くに間隔をあけて配置することで、蒸着材料を表面的に加熱ができるため、蒸着材料の劣化を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】第１実施形態に係る真空蒸着装置の概略断面図である。
【図２】蓋部材の配置例を示す図である。
【図３】遮熱部材を備えた容器の断面図である。
【図４】遮熱部材を備えた容器の断面図である。
【図５】第１実施形態に係る真空蒸着方法を説明する図である。
【図６】第１実施形態に係る蓋部材を備えた容器の概略断面図である。
【図７】第２実施形態に係る容器の概略断面図である。
【図８】第３実施形態に係る容器の概略断面図である。
【図９】第４実施形態に係る容器の概略断面図である。
【図１０】図８に示す容器の概略上面図である。
【図１１】第４実施形態に係る蓋部材を備えた容器の概略断面図である。
【図１２】従来の真空蒸着装置の部分概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下に、本発明に係る真空蒸着装置及び真空蒸着方法の一実施形態について、図面を参照して説明する。
〔第１実施形態〕
図１に、第１実施形態に係る真空蒸着装置の概略断面図を示す。真空蒸着装置１は、真空チャンバ２、蒸着材料３を収容する容器４、及び容器４内に固定された複数の熱源５を備えている。
真空チャンバ２は、基板６を外部より搬出入可能、且つ、減圧可能に構成されている。真空チャンバ２内では、基板保持部（不図示）によって基板６が上部に保持されるようになっている。
【００２６】
容器４は、開口部を有する箱形状とされ、例えば、チタンやステンレス鋼などの金属で構成されている。容器４は、開口部が基板６の板面に向き、底面が水平となるよう真空チャンバ２内に配置されている。
【００２７】
熱源５は、容器４内に蒸着材料３が収容された場合に、蒸着材料３と接触するよう容器４内に複数配置されている。熱源５は、容器４内に複数個配置可能で、且つ、容器４上面（開口部）と所定の距離間隔をあけられる大きさとされる。熱源５の数や配置は、容器４の大きさや使用する蒸着材料３の種類などに応じて適宜設定される。例えば、複数の熱源５は、容器４の底面に、互いに間隔をあけて固定されている。複数の熱源５は、蒸着材料３を気化させることができる熱量を放出できるものとされる。例えば、熱源５は、室温〜４００℃、少なくとも約２００℃〜４００℃の範囲で蒸着材料３を加熱できる性能を有する。複数の熱源５は、外部から個別に加熱制御することができる。詳細には、熱源５は、二クロム線などを用いた電気抵抗加熱などとされる。熱源５は、シース式などのようにカバーがされていることが好ましい。
【００２８】
容器４の開口部には、蓋部材７が配設されても良い。蓋部材７は、金属、例えば容器と同様の材質から構成され、１以上の孔８を有する。孔８の数、孔８の大きさ及び孔８の配置などは、容器４の大きさ、蒸着材料３の種類、熱源５の数及び熱源５の配置などに応じて適宜設定される。蓋部材７を備えることで、容器４から放出される気化された蒸着材料の分布を均一化させることができる。
蓋部材７は、複数配置されても良い。図２に、蓋部材７の配置例を示す。図２において、蓋部材７ａ,７ｂは、熱源５の上方に、上下に２層、間をあけて配置されている。このような構成とすることで、容器４から放出される気化された蒸着材料３の分布を均一化させることが可能となる。
蓋部材７は、自身（特に孔８）を加熱する加熱機構（不図示）を備えていることが好ましい。加熱機構は、例えば、熱源５と同様にシースヒータやカーボンヒータなどとされる。
【００２９】
容器４は、容器４内に間をあけて固定された複数の熱源５の、熱源と熱源との間を区切る遮熱部材９を備えていても良い。遮熱部材９は、ＳＵＳなどの金属からなる光沢のある板や、熱伝導率の低いセラミックス材料からなる板などとされる。遮熱部材９の厚さ及び大きさは、熱源５の種類、熱源と熱源との距離などに応じて適宜設定される。図３に、遮熱部材９を備えた容器４の断面図を例示する。図３において、遮熱部材９は、熱源５よりも大きい断面積を有し、少なくとも熱源５から放出された熱が水平方向へ移動することを遮ることができる。遮熱部材９は、図４に示すように、箱形状の容器のＸ方向及びＹ方向にそれぞれ配置されても良い。遮熱部材９を備えることで、加熱に使用している熱源から離れた位置にある蒸着材料への熱の伝達を遮ることができる。それによって、加熱に使用していない熱源の周辺にある蒸着材料の温度上昇を抑制し、劣化を抑制することができる。
【００３０】
真空蒸着装置１は、気化された蒸着材料の量を計測する計測部及び熱源を加熱制御する制御部を備えていることが好ましい（不図示）。
計測部は、蒸着材料３を加熱して気化させた際に、容器４から放出される気化された蒸着材料の量を計測することができる。例えば、計測部は、開口部付近に設けられた水晶振動子式の成膜レートモニターなどとされる。
制御部は、計測部で計測した気化された蒸着材料の変化に応じて、熱源５を加熱制御することができる。例えば、熱源５が通電により発電する抵抗加熱ヒータであるとした場合、成膜レートを一定に保つために、レート信号をＰＶ値、レートの目標値をＳＶ値、熱源５の加熱源である抵抗加熱ヒータの電流量をＭＶ値としたＰＩＤ制御などにより加熱制御を行う。
【００３１】
次に、本実施形態に係る真空蒸着方法について説明する。図５に、本実施形態に係る真空蒸着方法を説明する図を示す。
本実施形態に係る真空蒸着方法は、容器４に蒸着材料３を充填する工程と、蒸着材料３を加熱する第１加熱工程及び第２加熱工程と、を備えている。
【００３２】
（１）容器４に蒸着材料３を充填する工程（図５（ａ））
蒸着材料３が熱源５と接触するよう、蒸着材料３を開口部１０から容器４内へ充填する。例えば、熱源５が容器の底面に固定されている場合、すべての熱源５の上部が覆われる程度（すなわち、熱源が埋まる程度）の量の蒸着材料３を、熱源５の周辺に充填する。また、充填の際、熱源５が蒸着材料で完全に覆われる必要はなく、必ずしも全ての熱源５に均等に充填する必要もない。そのため、必要な蒸発量に応じて、一部の熱源５のみの周辺に蒸着材料を充填しても良い。充填される蒸着材料３は、熱をかけると溶融して蒸発する、または昇華する種類の有機材料（例えば、Ａｌｑ３など）とされる。上記有機材料は、通常、粉体で提供される。
【００３３】
真空チャンバ２内に基板６を搬入し、基板６の板面が容器４の開口部１０と対向するよう基板保持部に保持させる（不図示）。その後、真空チャンバ２内を減圧する。真空チャンバ２内が所定の真空度、例えば、１０−３Ｐａ〜１０−５Ｐａに達したところで、減圧を停止する。
【００３４】
（２）第１加熱工程（図５（ｂ））
次に、所定の熱源５ａによる加熱を開始する。熱源５ａは、蒸発量が一定となるように制御して発熱させるか、もしくは加熱される材料の温度が一定となるように制御して発熱させる。熱源５ａによって放出された熱は、熱源５ａに接触するまたは熱源５ａの近傍にある蒸着材料３に伝達され、該蒸着材料３を気化させる。気化された蒸着材料９は、開口部１０から容器４の外へと放出され、基板６の板面に付着する。熱源５上部から容器４上部（開口部１０）までは、所定の距離間隔があけられている。そのため、熱源５ａによって加熱されて気化した蒸着材料９は、開口部１０付近に達するまでに、基板６の板面方向に十分に拡散され、容器外へと放出される。容器外へと放出される気化された蒸着材料９の量は、略一定である。
【００３５】
熱源５ａによる蒸着材料３の気化が進むと、熱源５ａに接触するまたは熱源５ａの近傍にある蒸着材料３が減少する。蒸着材料３への入熱量が略一定となるよう加熱した場合、熱源５ａに接触するまたは熱源５ａの近傍にある蒸着材料の量が所定量を下回ると、容器外へ放出される気化された蒸着材料９の量が減少する。第２加熱工程は、第１加熱工程において、容器外へ放出される気化された蒸着材料９の量が変動（減少する）前に実施される。
【００３６】
第２加熱工程の開始のタイミングは、使用する蒸着材料３の充填量、使用する蒸着材料３の気化特性、熱源５ａから放出される熱量などから、予め上記所定量に達する時間を算出することで設定されて良い。好ましくは、第２加熱工程は、前の加熱工程での容器外へ放出される気化された蒸着材料９の量を計測部で計測し、計測した蒸着材料の量が変化（減少）した場合に開始する。
【００３７】
（３）第２加熱工程（図５（ｃ））
第２加熱工程では、熱源５ａによる加熱を停止するとともに、別の熱源５ｂによる加熱を開始する。加熱を停止するとは、例えば熱源５ａへの電力の供給を停止することを意味し、加熱停止時に熱源５ａからの放熱が完全に停止されていなくても良い。熱源５ｂは、蒸着材料３への入熱量が略一定となるよう熱を放出する。熱源５ｂによって放出された熱は、熱源５ｂに接触するまたは熱源５ｂの近傍にある蒸着材料３に伝達され、該蒸着材料３を気化させる。気化された蒸着材料１１は、開口部１０から容器４の外へと放出され、基板６の板面に付着する。容器外へと放出される気化された蒸着材料１１の量は、第１加熱工程及び第２加熱工程を通して略一定である。
【００３８】
第２加熱工程は、配置された熱源５の数に応じて、繰り返し実施される。詳細には、熱源５ｂでの加熱により気化され、容器外へ放出される蒸着材料の量１１が変化する前に、熱源５ｂの加熱を停止し、熱源５ｃの加熱を開始する。熱源５ｃの加熱を開始するタイミングは、計測部での計測結果に基づき設定されると良い。このように複数配置された熱源５で、順番に蒸着材料３を加熱する。
【００３９】
なお、真空チャンバ２内を減圧する前に、容器４の開口部１０に蓋部材７を配設する工程を備えても良い。蓋部材７は適当な手段を用いて容器に固定する。図６に示すように蓋部材７を備えることで、容器からの出口が分散されるため、気化された蒸着材料１１の分布を均一化させることが可能となる。
上記蓋部材７が加熱機構を備えている場合、第１加熱工程及び第２加熱工程を通して、蓋部材７を加熱する。そうすることで、気化された蒸着材料１１が蓋部材７の孔８を通過する際に、冷却されることがないため、気化された蒸着材料１１が孔８に付着して、孔８を閉塞させることを防止できる。
【００４０】
〔第２実施形態〕
本実施形態に係る真空蒸着装置は、蒸着材料を収容する容器が２重構造となっている以外は、第１実施形態と同様の構成とされる。
図７に、本実施形態に係る容器の概略断面図を示す。容器２４は、蒸着材料を収容し、且つ、複数の熱源２５が固定される第１容器２４ａと、第１容器２４ａの外側を覆う第２容器２４ｂとから構成されている。
【００４１】
第１容器２４ａは、開口部を有する箱形状とされ、例えば、チタンやステンレス鋼などの金属で構成されている。第１容器２４ａの内部には、第１実施形態と同様に複数の熱源２５が配置されている。第２容器２４ｂは、第１容器２４ａを完全に収容可能で、且つ、第１容器２４ａよりも深さのある大きさとされる以外は、第１容器２４ａと同様の構成とされる。第１容器２４ａ及び第２容器２４ｂの大きさは、適宜設定される。
【００４２】
第１容器２４ａは、開口部が同じ向きとなるよう第２容器２４ｂ内に配置されている。第１容器２４ａ及び第２容器２４ｂは各開口部がともに基板の板面に向き、且つ、各底面が水平となるよう真空チャンバ内に配置されている。
【００４３】
第１容器２４ａ及び第２容器２４ｂの各開口部には、それぞれ蓋部材２７ａ，２７ｂが配置されている。蓋部材２７ａ，２７ｂは、第１実施形態と同様のものが使用され得る。蓋部材２７ａ，２７ｂの孔２８ａ，２８ｂは、蓋部材２７ａ，２７ｂを配置したときに上下で重ならないように配置されると良い。孔２８ａと孔２８ｂの数及び大きさは、異なっていても良い。このような構成とすることで、第２容器２４ｂから放出される気化された蒸着材料の分布を均一化することができる。
【００４４】
〔第３実施形態〕
本実施形態に係る真空蒸着装置は、蒸着材料を収容する容器が蒸発室を備える以外は、第１実施形態と同様の構成とされる。
図８に、本実施形態に係る容器３４の概略断面図を示す。容器３４は、熱源３５の数に対応する数の蒸発室３１を備えている。蒸発室３１は、ＳＵＳなどの金属や、アルミナなどのセラミックス材料から構成されている。場合によって、熱伝導率の低いセラミックス材料を用いるなどして、他の独立空間への熱伝達が低い構造とすると良い。蒸発室３１は、その内部に独立した空間が形成されている。蒸発室３１は、容器３４の開口部３０に向けて開放された気体通用口３２を有する。
【００４５】
本実施形態において、複数の熱源３５は、それぞれ個別に蒸発室内３１に配置されている。熱源３５により蒸着材料を加熱すると、気化された蒸着材料は上記気体通用口３２を経由して開口部から容器の外へと放出される。
第１加熱工程で使用した熱源は、周囲に存在する蒸着材料が少なくなり、露出された状態で降温される。本実施形態によれば、熱源３５は蒸発室３１内に配置されているため、第２加熱工程で気化された蒸着材料が上記のように露出した状態で降温された熱源やその近傍に付着することを防止できる。よって、第２加熱工程で気化された蒸着材料は、効率良く基板へ蒸着される。
【００４６】
〔第４実施形態〕
真空蒸着装置は、真空チャンバ、蒸着材料を収容する容器、及び容器内に固定された熱源を備えている。
真空チャンバは、基板を外部より搬出入可能、且つ、減圧可能に構成されている。真空チャンバ内では、基板保持部によって基板が上部に保持されるようになっている。
【００４７】
図９に、第４実施形態に係る熱源４５が固定された容器４４の概略断面図を示す。図１０に、図９に示す容器４４の上面概略図を示す。
容器４４は、開口部４０を有する箱形状とされ、例えば、チタンやステンレス鋼などの金属で構成されている。容器４４は、開口部４０が基板の板面に向き、底面が水平となるよう真空チャンバ内に配置されている。
【００４８】
熱源４５は、容器４４内に蒸着材料４３が収容された場合に、蒸着材料４３の上面（開口部側の表面）と対向する位置に、蒸着材料４３の上面と間隔をあけて配置されている。例えば、熱源４５は、容器４４の側面に固定されている。熱源４５は、容器４４の側面に上下方向または左右方向に移動可能に固定されていても良い。
【００４９】
熱源４５は、該熱源４５によって加熱され気化された蒸着材料４９が開口部４０に向かって移動できるような形状とされる。熱源４５は、容器４４内に充填した蒸着材料４３の上面の全域を加熱可能に配置されることが好ましい。例えば、図１０に示すように、細長い熱源４５を蛇行させた配置とすると良い。蒸着材料４３を気化させることができる熱量を放出できるものとされる。例えば、熱源４５は、室温〜４００℃、少なくとも約２００℃〜４００℃の範囲で蒸着材料を加熱できる性能を有する。熱源４５は、外部から加熱制御することができる。詳細には、熱源４５は、二クロム線などを用いた電気抵抗加熱などとされる。熱源４５は、シース式などのようにカバーがされていることが好ましい。熱源４５は、一体型であって良く、あるいは、複数の熱源を並べて配置したものであっても良い。
【００５０】
容器４４の開口部４０には、蓋部材４７が配設されても良い。蓋部材４７は、金属、例えば容器と同様の材質から構成され、１以上の孔４８を有する。孔４８の数、孔４８の大きさ及び孔４８の配置などは、容器４４の大きさ、蒸着材料４３の種類、熱源４５の数及び熱源４５の配置などに応じて適宜設定される。図１１に、蓋部材４７の配置例を示す。蓋部材４７を備えることで、容器外へ放出される気化された蒸着材料４９の分布を均一化させることができる。
蓋部材４７は、第１実施形態と同様に複数配置されても良い。
蓋部材４７は、自身（特に孔）を加熱する加熱機構を備えていることが好ましい。加熱機構は、例えば、熱源５と同様にシースヒータやカーボンヒータなどとされる。
【００５１】
真空蒸着装置は、気化された蒸着材料の量を計測する計測部及び熱源を加熱制御する制御部を備えていることが好ましい。
計測部は、蒸着材料を加熱して気化させた際に、容器から放出される気化された蒸着材料の量を計測することができる。例えば、計測部は、開口部付近に設けられた水晶振動子式の成膜レートモニターなどとされる。
制御部は、計測部で計測した気化された蒸着材料の変化に応じて、熱源４５を加熱制御することができる。例えば、熱源４５が通電により発電する抵抗加熱ヒータであるとした場合、成膜レートを一定に保つために、レート信号をＰＶ値、レートの目標値をＳＶ値、熱源４５の加熱源である抵抗加熱ヒータの電流量をＭＶ値としたＰＩＤ制御などにより加熱制御を行う。
【００５２】
次に、本実施形態に係る真空蒸着方法について説明する。
まず、蒸着材料４３を開口部４０から容器４４内へと充填する。充填する蒸着材料４３の量は、充填した後の蒸着材料４３の上面が熱源４５と接触しない程度とされる。熱源４５が上下方向に移動可能な場合は、熱源４５の高さを、蒸着材料４３の上面が熱源４５と接触しない高さに調整しても良い。充填される蒸着材料４３は、熱をかけると溶融して蒸発する、または昇華する種類の有機材料（例えば、Ａｌｑ３など）とされる。上記有機材料は、通常、粉体で提供される。
【００５３】
真空チャンバ内に基板を搬入し、基板面が容器の開口部と対向するよう基板保持部に保持させる。その後、真空チャンバ内を減圧する。真空チャンバ内が所定の真空度、例えば、１０−３Ｐａ〜１０−５Ｐａに達したところで、減圧を停止する。
【００５４】
次に、熱源４５による加熱を開始する。熱源４５によって放出された熱は、蒸着材料４３の上面に輻射伝熱され、該蒸着材料４３を気化させる。気化された蒸着材料４９は、熱源４５を越えて開口部４０から容器４４の外へと放出され、基板の板面に付着する。
【００５５】
熱源４５の発熱量は、徐々に増加させると良い。あるいは、熱源４５が上下方向に移動可能な場合は、熱源４５の発熱量を一定に保持し、熱源４５と蒸着材料４３の上面との距離が略一定となるように熱源４５の高さを徐々に下降させても良い。
【００５６】
なお、真空チャンバ内を減圧する前に、容器の開口部に蓋部材４７を配設する工程を備えても良い。蓋部材４７は適当な手段を用いて容器４４に固定する。
上記蓋部材４７が加熱機構を備えている場合、熱源４５で加熱する際に、蓋部材４７を加熱する。そうすることで、気化された蒸着材料４９が蓋部材４７の孔４８を通過する際に、冷却されることがないため、気化された蒸着材料４９が孔４８に付着して、孔４８を閉塞させることを防止できる。
【００５７】
本実施形態によれば、蒸着材料４３の表面近傍に熱源４５を配置して加熱するため、蒸着材料全体を加熱する場合と比較して、少ない熱量で蒸着材料４３を気化させることができる。また、熱源４５から放出された熱は、表面付近の蒸着材料４３を気化することに優先的に利用されるため、熱源４５から離れた位置にある蒸着材料４３の温度上昇を抑え、劣化を抑制することができる。
【符号の説明】
【００５８】
１ 真空蒸着装置
２ 真空チャンバ
３，４３，５３ 蒸着材料
４，２４ａ，２４ｂ，３４，４４ 容器
５，５ａ，５ｂ，５ｃ，２５，３５，４５，５５ 熱源
６ 基板
７，７ａ，７ｂ，２７ａ，２７ｂ，４７ 蓋部材
８，２８ａ，２８ｂ，４８ 孔
９ 遮熱部材
１０，４０ 開口部
１１，４９ 気化された蒸着材料
３１ 蒸発室
３２ 気体通用口
【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口部を有し、蒸着材料を収容可能な容器と、
該容器に前記蒸着材料が収容された場合に、前記蒸着材料と接触するよう前記容器内に固定配置された、外部から個別に加熱制御可能な複数の熱源と、
を備える真空蒸着装置。
【請求項２】
前記容器の前記開口部に配設される、１以上の孔を有する蓋部材を更に備える請求項１に記載の真空蒸着装置。
【請求項３】
前記蓋部材を加熱する加熱機構を備える請求項２に記載の真空蒸着装置。
【請求項４】
前記容器が、熱源と熱源との間を区切る遮熱部材を備える請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の真空蒸着装置。
【請求項５】
前記容器が、気体通用口を備えた蒸発室を備え、
前記複数の熱源が、前記蒸発室内にそれぞれ固定配置される請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の真空蒸着装置。
【請求項６】
前記容器から放出される気化された蒸着材料の量を計測する計測部と、
前記計測部で計測した気化された蒸着材料の量の変化に応じて、前記熱源を加熱制御する制御部と、
を更に備える請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の真空蒸着装置。
【請求項７】
開口部を備え、内部に個別に加熱制御可能な複数の熱源が固定配置された容器に、前記熱源と接触するよう蒸着材料を充填する工程と、
前記複数の熱源のうち、所定の熱源のみを用いて蒸着材料を加熱する第１加熱工程と、
前記所定の熱源による加熱を停止し、前記蒸着材料と接触した別の熱源による加熱を開始する第２加熱工程と、
を備えた真空蒸着方法。
【請求項８】
第２加熱工程の前に、前記容器から放出される気化された蒸着材料の量を計測する計測工程を更に備え、
前記計測した蒸着材料の量の変化に基づいて、前記別の熱源の加熱を開始する請求項７に記載の真空蒸着方法。
【請求項９】
開口部を有し、蒸着材料を収容可能な容器と、
前記容器に前記蒸着材料が収容された場合に、前記蒸着材料の開口部側表面に、前記蒸着材料と間隔をあけて配設された少なくとも１の熱源と、
を備え、
前記熱源によって気化された前記蒸着材料が前記熱源を越えて前記開口部に向かって移動可能な真空蒸着装置。
【請求項１０】
前記容器の前記開口部に配設され、１以上の孔を有する蓋部材を更に備える請求項９に記載の真空蒸着装置。
【請求項１１】
前記蓋部材を加熱する加熱機構を備える請求項１０に記載の真空蒸着装置。
【請求項１】
開口部を有し、蒸着材料を収容可能な容器と、
該容器に前記蒸着材料が収容された場合に、前記蒸着材料と接触するよう前記容器内に固定配置された、外部から個別に加熱制御可能な複数の熱源と、
を備える真空蒸着装置。
【請求項２】
前記容器の前記開口部に配設される、１以上の孔を有する蓋部材を更に備える請求項１に記載の真空蒸着装置。
【請求項３】
前記蓋部材を加熱する加熱機構を備える請求項２に記載の真空蒸着装置。
【請求項４】
前記容器が、熱源と熱源との間を区切る遮熱部材を備える請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の真空蒸着装置。
【請求項５】
前記容器が、気体通用口を備えた蒸発室を備え、
前記複数の熱源が、前記蒸発室内にそれぞれ固定配置される請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の真空蒸着装置。
【請求項６】
前記容器から放出される気化された蒸着材料の量を計測する計測部と、
前記計測部で計測した気化された蒸着材料の量の変化に応じて、前記熱源を加熱制御する制御部と、
を更に備える請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の真空蒸着装置。
【請求項７】
開口部を備え、内部に個別に加熱制御可能な複数の熱源が固定配置された容器に、前記熱源と接触するよう蒸着材料を充填する工程と、
前記複数の熱源のうち、所定の熱源のみを用いて蒸着材料を加熱する第１加熱工程と、
前記所定の熱源による加熱を停止し、前記蒸着材料と接触した別の熱源による加熱を開始する第２加熱工程と、
を備えた真空蒸着方法。
【請求項８】
第２加熱工程の前に、前記容器から放出される気化された蒸着材料の量を計測する計測工程を更に備え、
前記計測した蒸着材料の量の変化に基づいて、前記別の熱源の加熱を開始する請求項７に記載の真空蒸着方法。
【請求項９】
開口部を有し、蒸着材料を収容可能な容器と、
前記容器に前記蒸着材料が収容された場合に、前記蒸着材料の開口部側表面に、前記蒸着材料と間隔をあけて配設された少なくとも１の熱源と、
を備え、
前記熱源によって気化された前記蒸着材料が前記熱源を越えて前記開口部に向かって移動可能な真空蒸着装置。
【請求項１０】
前記容器の前記開口部に配設され、１以上の孔を有する蓋部材を更に備える請求項９に記載の真空蒸着装置。
【請求項１１】
前記蓋部材を加熱する加熱機構を備える請求項１０に記載の真空蒸着装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１２−１３２０４９（Ｐ２０１２−１３２０４９Ａ）
【公開日】平成２４年７月１２日（２０１２．７．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２８３４２１（Ｐ２０１０−２８３４２１）
【出願日】平成２２年１２月２０日（２０１０．１２．２０）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月１２日（２０１２．７．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月２０日（２０１０．１２．２０）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]