蒸着装置における蒸発源及び蒸着装置
【課題】オーバーシュートが小さく蒸着レートコントロールが容易で、蒸着材料を短い加熱時間で所定温度に到達させることができ、また基板全体に短時間に蒸着しタクトタイムを短縮する事が可能な実用性に秀れた蒸着装置における蒸発源の提供。
【解決手段】基板３と対向状態に設ける容器２に蒸着材料１を収納し、この容器２内の蒸着材料１を加熱して蒸発させることで基板３の成膜面４に蒸着材料１を付着させて成膜を行う蒸着装置における蒸発源であって、容器２は、基板３の成膜面４と対向する上面部７と蒸着材料収納本体部５とから成る箱状に構成し、この上面部７に、蒸発した蒸着材料１が通過可能な蒸着材料通過孔６を複数並設状態に設け、容器２にマイクロ波吸収体を設け、容器２にマイクロ波を照射してマイクロ波吸収体を発熱させるマイクロ波照射部８を備える。
【解決手段】基板３と対向状態に設ける容器２に蒸着材料１を収納し、この容器２内の蒸着材料１を加熱して蒸発させることで基板３の成膜面４に蒸着材料１を付着させて成膜を行う蒸着装置における蒸発源であって、容器２は、基板３の成膜面４と対向する上面部７と蒸着材料収納本体部５とから成る箱状に構成し、この上面部７に、蒸発した蒸着材料１が通過可能な蒸着材料通過孔６を複数並設状態に設け、容器２にマイクロ波吸収体を設け、容器２にマイクロ波を照射してマイクロ波吸収体を発熱させるマイクロ波照射部８を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸着装置における蒸発源及び蒸着装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば有機ＥＬ膜などを成膜するために有機材料を蒸着する場合、例えば特許文献１に開示されるような抵抗加熱方式により加熱されるルツボ（蒸発源）を用いて成膜を行うことが多い。
【０００３】
しかし、抵抗加熱方式の蒸発源は、抵抗ヒーターからの熱でルツボを加熱するため、熱応答性が悪く（オーバーシュートが大きい）、そのため蒸着レートコントロールが難しく、所定のレートに安定するまでに時間がかかり、蒸着開始までに長時間を要するという問題点を有する。
【０００４】
そこで、ルツボを誘導電流で直接加熱することで熱応答性を改善した例えば特許文献２に開示されるような誘導加熱方式の蒸発源も提案されているが、更なる熱応答性の向上が求められているのが現状である。
【０００５】
また、従来の蒸発源は、基板全体に均一な蒸着をするのに多くの時間を要し、生産タクトタイムが長いという問題点を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平８−２２２５１８号公報
【特許文献２】特開２００４−１３４２５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上述のような現状に鑑みなされたもので、オーバーシュートが小さく蒸着レートコントロールが容易で、蒸着材料を短い加熱時間で所定温度に到達させることができ、また基板全体に短時間に蒸着しタクトタイムを短縮する事が可能な極めて実用性に秀れた蒸着装置における蒸発源及び蒸着装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
添付図面を参照して本発明の要旨を説明する。
【０００９】
基板３と対向状態に設ける容器２に蒸着材料１を収納し、この容器２内の前記蒸着材料１を加熱して蒸発させることで前記基板３の成膜面４に前記蒸着材料１を付着させて成膜を行う蒸着装置における蒸発源であって、前記容器２は、前記基板３の前記成膜面４と対向する上面部７と蒸着材料収納本体部５とから成る箱状に構成し、この上面部７に、蒸発した前記蒸着材料１が通過可能な蒸着材料通過孔６を複数並設状態に設け、前記容器２にマイクロ波吸収体を設け、前記容器２にマイクロ波を照射して前記マイクロ波吸収体を発熱させるマイクロ波照射部８を備えたことを特徴とする蒸着装置における蒸発源に係るものである。
【００１０】
また、前記容器２の全体を炭化物セラミックスで形成したことを特徴とする請求項１記載の蒸着装置における蒸発源に係るものである。
【００１１】
また、前記容器２の前記蒸着材料収納本体部５に収納される前記蒸着材料１の蒸発面の面積に対し、前記蒸着材料通過孔６の開口面積の総和が十分小さくなるように前記容器２を構成したことを特徴とする請求項１，２のいずれか１項に記載の蒸着装置における蒸発源に係るものである。
【００１２】
また、前記蒸着材料通過孔６は、隣り合う他の蒸着材料通過孔６を通過する前記蒸着材料１の照射領域が前記基板３上で互いに重なり合う間隔で複数並設状態に設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の蒸着装置における蒸発源に係るものである。
【００１３】
また、前記蒸着材料通過孔６は、前記基板３の成膜面４の略全面に同時に成膜できるように前記容器２の前記上面部７に縦横に複数並設状態に設けたことを特徴とする請求項４記載の蒸着装置における蒸発源に係るものである。
【００１４】
また、前記容器２全体を覆うように設けられ前記マイクロ波照射部８から照射されるマイクロ波を内部に閉じ込めるマイクロ波遮蔽箱体９を備え、このマイクロ波遮蔽箱体９に、前記容器２の前記上面部７と対向する前記マイクロ波遮蔽箱体９の遮蔽上面部10にして複数の前記蒸着材料通過孔６と夫々対向する位置に、この蒸着材料通過孔６を通過した蒸発した前記蒸着材料１の通過を許容する通過許容孔11を夫々設けたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の蒸着装置における蒸発源に係るものである。
【００１５】
また、請求項１〜６のいずれか１項に記載の蒸着装置における蒸発源を真空槽内に配設したことを特徴とする蒸着装置に係るものである。
【００１６】
また、前記基板３と前記容器２の前記蒸着材料通過孔６との間に設けられ前記蒸着材料通過孔６を通過した蒸発した前記蒸着材料１の前記基板３への到達を阻止するシャッター部12を備えたことを特徴とする請求項７記載の蒸着装置に係るものである。
【００１７】
また、前記マイクロ波遮蔽箱体９と前記基板３との間に、複数の前記通過許容孔11と夫々対向する複数の貫通孔14を有するシャッター部12を前記基板３と平行な方向に移動自在に設け、前記貫通孔14と前記通過許容孔11との位置を一致させた状態では前記基板３への前記蒸着材料１の通過を許容し、前記貫通孔14と前記通過許容孔11との位置を前記通過許容孔11を通過した前記蒸着材料１が前記貫通孔14を通過し得ないズレた位置に移動させることで前記基板３への前記蒸着材料１の通過を阻止し得るように前記シャッター部12を構成したことを特徴とする請求項８記載の蒸着装置に係るものである。
【００１８】
また、前記マイクロ波遮蔽箱体９にして前記通過許容孔11を設けた前記遮蔽上面部10を、前記基板３と平行な方向に移動自在に構成し、この遮蔽上面部10を、前記通過許容孔11を前記蒸着材料通過孔６を通過した前記蒸着材料１が通過し得ないズレた位置となるように移動させることで、前記蒸着材料１の前記基板３への到達を阻止し得るように前記遮蔽上面部10を構成したことを特徴とする請求項８記載の蒸着装置に係るものである。
【００１９】
また、前記基板３をこの基板３の前記成膜面４の面方向と平行な方向に移動させる基板駆動機構25を有することを特徴とする請求項７〜１０のいずれか１項に記載の蒸着装置に係るものである。
【発明の効果】
【００２０】
本発明は上述のように構成したから、オーバーシュートが小さく蒸着レートコントロールが容易で、蒸着材料を短い加熱時間で所定温度に到達させ、また基板全体に短時間に蒸着し生産タクトタイムを短縮する事が可能な極めて実用性に秀れた蒸着装置における蒸発源及び蒸着装置となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本実施例の概略説明側断面図である。
【図２】本実施例の要部の拡大概略説明斜視図である。
【図３】本実施例の要部の拡大概略説明平面図である。
【図４】別例の要部の概略説明側断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
好適と考える本発明の実施形態（発明をどのように実施するか）を、図面に基づいて本発明の作用を示して簡単に説明する。
【００２３】
マイクロ波照射部８から容器２にマイクロ波を照射すると、マイクロ波吸収体が発熱して容器２が加熱され、この容器２を介して間接的に若しくは直接蒸着材料１が加熱される。例えば、マイクロ波吸収体として炭化物セラミックス（例えばＳｉＣ焼結セラミックス）を採用した場合、容器２が発熱し、この発熱により容器２を介して間接的に若しくは直接蒸着材料１が加熱される。
【００２４】
この際、炭化物セラミックス（例えばＳｉＣ焼結セラミックス）の発熱効率は極めて高いため、短時間で所定温度まで蒸着材料１を加熱することが可能となる。また、発熱効率だけでなく熱応答性も高いため、急速加熱後のオーバーシュートが小さく所定温度に到達した後の蒸着レートコントロールが容易となる（例えば抵抗加熱方式や誘導加熱方式の場合、急速加熱後の温度のオーバーシュートが大きく、これが安定するまでの時間が極めて長い。）。従って、蒸着材料１の加熱制御を極めて容易に且つ応答性良く行うことが可能となり、蒸着開始までの加熱時間を極めて短くすることが可能となる（抵抗加熱方式の１／１００、誘導加熱方式の１／１０程度）。
【００２５】
また、容器２の上面部７に設けた蒸着材料通過孔６の開口面積は蒸着材料収納本体部５に収納される蒸着材料１の蒸発面に比し小さく（蒸着材料通過孔６の開口面積の総和を蒸着材料１の蒸着面に比し十分小さく設定した場合には所謂クヌーセンセルとなり）、各蒸着材料通過孔６からは一様な（均一な）蒸発した蒸着材料１の分子流が夫々基板３の成膜面４に照射されて付着することになり、均一な膜厚分布を有する薄膜を成膜可能となる。即ち、容器２に収納される蒸着材料が面状に広がった状態で蒸着材料１の分子流を直接基板３の成膜面に付着させるのではなく、蒸着材料通過孔６を複数介して面状に基板３の成膜面４に付着させ成膜することで、短時間で広範囲に成膜可能でそれだけ生産タクトタイムを短縮可能となるのは勿論、均一な膜質且つ膜厚を有する薄膜を成膜可能となる。
【００２６】
例えば、蒸着材料通過孔６を、隣り合う他の蒸着材料通過孔６を通過する蒸着材料１の照射領域が基板３上で重なり合う間隔で設けた場合には、より均一な膜厚分布を有する薄膜を成膜可能となり、また、基板３の成膜面４の略全面に同時に成膜できるように縦横に複数並設状態に設けた場合には、一時に基板３の成膜面４の略全面に成膜可能となり、蒸着時間を非常に短くすることが可能となる。
【００２７】
また、例えば、容器２全体を覆うように設けられマイクロ波照射部８から照射されるマイクロ波を内部に閉じ込めるマイクロ波遮蔽箱体９を備え、このマイクロ波遮蔽箱体９に容器２の上面部７と対向するマイクロ波遮蔽箱体９の遮蔽上面部10にして複数の蒸着材料通過孔６と夫々対向する位置に、この蒸着材料通過孔６を通過した蒸発した蒸着材料１の通過を許容する通過許容孔11を夫々設けた場合には、マイクロ波はマイクロ波遮蔽箱体９内に閉じ込められマイクロ波遮蔽箱体９の外部を加熱することがなく、また、基板３の成膜面４は、小さい通過許容孔11が開いた遮蔽上面部10を介して容器２と対向することになり、従って、容器２若しくは蒸着材料１からの輻射熱が基板３に与える影響は極めて小さくなり、従来問題となっていた輻射熱の問題も解決される。
【００２８】
即ち、抵抗加熱方式においては、抵抗ヒーター及びルツボの熱容量が大きく、輻射熱が大きいため基板の温度を上昇させてしまうことになり、そのため、ルツボと基板との間の距離を大きく取る必要が生じ、装置の大型化を招いていたが、本発明によれば、このような問題は生ぜず、容器２と基板３との距離を短くでき、それだけ蒸着装置（真空槽）の小型化を図ることが可能となる。
【００２９】
また、例えば、基板３と容器２の材料通過孔６との間に設けられ蒸着材料通過孔６を通過した蒸発した蒸着材料１の基板３への到達を阻止するシャッター部12を備えた蒸着装置に容器２を配設した場合には、具体的には、例えばマイクロ波遮蔽箱体９と基板３との間に、複数の通過許容孔11と夫々対向する複数の貫通孔14を有するシャッター部12を基板３と平行な方向に移動自在に設けるか若しくはマイクロ波遮蔽箱体９にして通過許容孔11を設けた遮蔽上面部10を、基板３と平行な方向に移動自在に設けた蒸着装置に容器２を配設した場合には、シャッター部12を僅かに移動させるだけで蒸着材料１の基板３の成膜面４への到達を阻止することが可能となり、従って、成膜と成膜停止のサイクルを短くでき、それだけ生産タクトタイムを短縮することが可能な蒸着装置を実現可能となる。
【００３０】
また、例えば、基板３をこの基板３の成膜面４の面方向と平行な方向に移動させる基板駆動機構25を有する場合には、基板３を移動させる（揺動する）ことにより、基板３の蒸着膜厚分布をより均一にすることが可能になる。
【実施例】
【００３１】
本発明の具体的な実施例について図面に基づいて説明する。
【００３２】
本実施例は、図１，５に図示したように、基板３と対向状態に設ける容器２（蒸発源）に蒸着材料１を収納し、この容器２内の前記蒸着材料１を加熱して蒸発させることで前記基板３の成膜面４に前記蒸着材料１を付着させて成膜を行う蒸着装置であって、前記容器２を、前記基板３の前記成膜面４と対向する上面部７と蒸着材料収納本体部５とから成る箱状に構成し、この上面部７に、蒸発した前記蒸着材料１が通過可能な蒸着材料通過孔６を複数並設状態に設け、前記容器２の全部を炭化物セラミックで形成し、前記容器２にマイクロ波を照射して前記炭化物セラミックスを発熱させるマイクロ波照射部８を備えたものである。
【００３３】
具体的には、減圧用の真空系26を備えた真空槽16内の上部に、基板３を成膜面４が下向きとなるフェイスダウン状態で取り付け、この基板３の成膜面４と対向状態に容器２をマイクロ波遮蔽箱体９で覆われた状態で設け、この基板３と容器２（マイクロ波遮蔽箱体９）との間にシャッター部12を設け、一端側がマイクロ波遮蔽箱体９に連通し他端側が真空槽外部のマグネトロン（マイクロ波照射部８）のマイクロ波発生部と連通する導波管20を介してマイクロ波遮蔽箱体９内にマイクロ波を照射し得るように構成している。
【００３４】
各部を具体的に説明する。
【００３５】
容器２は、平面視方形状の箱状体であり、炭化物セラミックスであるＳｉＣ焼結セラミックスにより形成している。
【００３６】
容器２は、基板３の成膜面４の面方向と同方向に広がる平板状の上面部７と、この上面部７により蓋をされる平板状の底面部とこの底面部の外周部に立設される４つの平板状の側周面部とから成る蒸着材料収納本体部５とで構成している。従って、上面部７により蒸着材料収納本体部５に収納される蒸着材料１はその大部分が隠蔽され、円形の蒸着材料通過孔６を通過した蒸発した蒸着材料１の分子流のみが基板３の成膜面４へと到達する。
【００３７】
各蒸着材料通過孔６は上面部７にして略同一平面上に並設状態に穿設している。具体的には、格子状に縦横（５×５）に同一所定間隔で並設している。本実施例においては、図２に図示したように、隣り合う他の蒸着材料通過孔６を通過する蒸着材料１（分子流）の逆さ円錐状の照射領域Ａ（の外周縁部）が基板３の成膜面４上で互いに重なり合う間隔で並設している。尚、千鳥状等、他の並べ方で並設しても良い。また、蒸着材料通過孔６は基板３の成膜面４の全面に同時に（一時に）成膜可能となる範囲に渡って並設している。
【００３８】
また、容器２の蒸着材料収納本体部５に収納される蒸着材料１の蒸発面（蒸着材料収納本体部５に収納される蒸着材料１の上面）の面積に対し、蒸着材料通過孔６の開口面積の総和が十分小さくなるように蒸着材料通過孔６の開口径を設定しクヌーセンセルとしている。
【００３９】
具体的には、蒸着材料１の蒸発面の面積１００に対し０．５〜１０程度に設定することで、所謂クヌーセンセルとなるため、本実施例においては、１００：１に設定している。
【００４０】
クヌーセンセルからの分子線強度は、セル（蒸発源）の温度だけによって決まり、セル内の蒸発物質の量などにはよらない特性があり、従って、発熱効率及び熱応答性に秀れたＳｉＣ焼結セラミックスによる蒸発材料１の温度（容器２の温度）を制御するだけで、容易に且つ精密に蒸着レートをコントロールすることが可能となる。
【００４１】
また、蒸着材料通過孔６は、単に容器２の上面部７の一部に孔を穿設した構成としても良いが、本実施例においては、上面部７に穿設した孔と、この孔と連通し基板３に向かって突設するノズル管部15（の内孔）とで蒸着材料通過孔６を構成している。本実施例においては、上述のように、上面部７、蒸着材料通過孔６及び蒸着材料収納本体部５は炭化物セラミックスであるＳｉＣ焼結セラミックスで一体成形している。従って、極めて加熱効率が良好となり、特にノズル管部15も加熱されるため蒸着材料通過孔６での材料詰まりが極めて生じ難く、長期間安定的に効率の良い成膜を行えることになる。
【００４２】
また、本実施例の容器２には、容器２全体を覆うように設けられマイクロ波照射部８から照射されるマイクロ波を内部に閉じ込めるマイクロ波遮蔽箱体９を備えた構成としている。このマイクロ波遮蔽箱体９は、容器２の上面部７と対向するマイクロ波遮蔽箱体９の遮蔽上面部10にして複数の蒸着材料通過孔６と夫々対向する位置に、この蒸着材料通過孔６を通過した蒸発した蒸着材料１の通過を許容する円形の通過許容孔11を夫々設けている。
【００４３】
具体的には、マイクロ波遮蔽箱体９は、遮蔽上面部10とこの遮蔽上面部10により蓋をされる平板状の遮蔽底面部とこの遮蔽底面部の外周部に立設される４つの平板状の遮蔽側周面部とから成る容器収納本体部13とで構成している。この遮蔽上面部10の通過許容孔11は、容器２の蒸着材料通過孔６を構成するノズル管部15の上端部が丁度嵌合する大きさに設定され、このノズル管部15を嵌入してマイクロ波の外部への漏出がより確実に行えるように構成している。尚、ノズル管部15が通過許容孔11に嵌合せず、隙間が生じる場合であっても、ある程度小さい隙間であればマイクロ波は漏出しないため、必ずしも嵌入する必要はない。
【００４４】
また、マイクロ波遮蔽箱体９の内面全面には金属メッキ処理が施されている。具体的には、Ａｕをメッキすることでマイクロ波を反射し、マイクロ波によりマイクロ波遮蔽箱体９が加熱されることを阻止すると共に、容器２の全体をより均一に且つ効率的に加熱することを可能としている。
【００４５】
従って、基板３の成膜面４に対して対向するマイクロ波遮蔽箱体９の遮蔽上面部10は各蒸着材料通過孔６と一対一で対応する位置（平面視において各蒸着材料通過孔６と夫々重なる位置、具体的には孔中心が一致する位置）に、蒸着材料通過孔６より若干径大な通過許容孔11を夫々有するのみで、容器２や蒸着材料１からの輻射熱の影響は極めて抑制され、また、真空槽内の他の部分もマイクロ波遮蔽箱体９により加熱されず、更に、このマイクロ波遮蔽箱体９自体も加熱されにくいため、基板３への輻射熱の影響は最小限となる。
【００４６】
また、図１（図３）に図示したように、マイクロ波遮蔽箱体９の内部の下方側寄り位置には、マイクロ波を反射して容器２に均一にマイクロ波が照射されるようにするスターラー17を設け、このスターラー17は真空槽16外部に設けたモーター18により反射羽根19が回転するように構成している。
【００４７】
尚、図中、符号21は成膜面４に成膜された薄膜の膜厚を計測する水晶膜厚計、22は容器２の温度分布を測定するための赤外線放射温度計である。この水晶膜厚計21と赤外線放射温度計22とはマグネトロンから発生するマイクロ波の強度等を制御する制御部23（コントローラ）に接続され、成膜面４に成膜される薄膜の膜厚や容器２の温度分布に応じて適切な強度でマイクロ波が容器２に照射されるように制御部23を構成している。尚、本実施例においては赤外線放射温度計を採用しているが、熱電対温度計を採用しても良い。
【００４８】
また、本実施例は、基板３と容器２の蒸着材料通過孔６との間に設けられ蒸着材料通過孔６を通過した蒸発した蒸着材料１の基板３への到達を阻止する基板３の成膜面４の面方向と同方向に広がる板状のシャッター部12を備えた構成としている。
【００４９】
具体的には、マイクロ波遮蔽箱体９と基板３との間に、複数の通過許容孔11と夫々対向する複数の円形の貫通孔14を有するシャッター部12を基板３と平行な方向に移動自在に設け、貫通孔14と通過許容孔11との位置を一致させた状態（材料通過孔６若しくは通過許容孔11から照射される蒸着材料１の照射範囲Ａ全部を遮らない位置）では基板３への蒸着材料１の通過を許容し、貫通孔14と通過許容孔11との位置を通過許容孔11を通過した蒸着材料１が貫通孔14を通過し得ないズレた位置（材料通過孔６若しくは通過許容孔11から照射される蒸着材料１の照射範囲Ａを全部遮る位置）に移動させることで基板３への蒸着材料１の通過を阻止し得るように前記シャッター部12を構成している。
【００５０】
このシャッター部12は適宜な駆動機構24により縦横（蒸着材料通過孔６の並設方向）に移動自在に構成し、通過許容孔11より若干径大な貫通孔14のない板部分で通過許容孔11を通過した蒸着材料１の進行方向を阻止することで基板３への到達を阻止するように構成している。従って、シャッター部12を縦横に移動可能とすることで、それだけ様々な部位で分散して蒸着材料１を受けることが可能となり、シャッター部の清掃・交換サイクルを長期化することが可能となる。
【００５１】
また、図３に図示したように、シャッター部12の貫通孔14、マイクロ波遮蔽箱体９の通過許容孔11及び容器２の蒸着材料通過孔６は、蒸着時には平面視においてその孔中心が夫々同一位置とし得るように同様の並設位置関係で夫々設けられている。即ち、材料通過孔６の孔中心と貫通孔14の孔中心が平面視において一致する状態がもっとも良好に蒸着材料１が基板３の成膜面４へ到達できる状態となる。
【００５２】
尚、本実施例においては上記構成のシャッター部12を採用しているが、図４に図示した別例のように、マイクロ波遮蔽箱体９にして通過許容孔11を設けた遮蔽上面部10を、基板３と平行な方向に移動自在に構成し、この遮蔽上面部10を、通過許容孔11を蒸着材料通過孔６を通過した蒸着材料１が通過し得ないズレた位置となるように移動させることで、蒸着材料１の基板３への到達を阻止し得るように遮蔽上面部10を構成してシャッター部12としても良い。具体的には、遮蔽上面部10を各遮蔽側周面部の上端部に対して縦横スライド移動可能に構成して、通過許容孔11が存在しない板部分により蒸着材料通過孔６を閉塞し得るようにスライド移動させることでシャッター部12として使用できるようにしても良い。尚、この場合には通過許容孔11にノズル管部15は嵌入しないようにする。
【００５３】
また、本実施例においては、基板３をこの基板３の成膜面４の面方向と平行な方向に移動させる基板駆動機構25を設けている。従って、蒸着時に基板３を少しずつ前後左右に移動させる（揺動する）ことにより、基板３の蒸着膜厚分布をより均一にすることが可能になる。
【００５４】
本実施例の実施動作について説明すると、先ず基板３を蒸着位置にセットし適宜な基板駆動機構25により平行状態を維持しつつ往復運動させた状態で、蒸着材料１の温度が蒸発温度より低い温度（蒸発しない温度）に維持されていた状態から、マイクロ波照射強度を上げて容器２（面状クヌーセンセル）の温度を上げて蒸着材料１の温度を蒸着温度まで上げ、シャッター部12を（僅かに）移動させて蒸着材料１の通過を許容する開状態とし、基板３の成膜面４に成膜を始める。この際、適宜基板を揺動させる。そして、水晶膜厚計21で測定される膜厚が所定値になったら、シャッター部12を（全退避させずに僅かに）移動させて蒸着材料１の通過を阻止する閉状態とすると同時に蒸着材料の温度を蒸発温度より低い温度に下げるためにマイクロ波の照射をストップし、基板を次の処理機構へと移動させて終了となる。
【００５５】
本実施例は上述のように構成したから、マイクロ波照射部８から容器２にマイクロ波を照射すると、容器２の形成材料であるＳｉＣ焼結セラミックスが発熱し、この発熱により容器２を介して蒸着材料１が加熱される。
【００５６】
この際、ＳｉＣ焼結セラミックスの発熱効率は極めて高いため、短時間で所定温度まで蒸着材料１を加熱することが可能となる。また、発熱効率だけでなく熱応答性も高いため、急速加熱後のオーバーシュートが小さく所定温度に到達した後の蒸着レートコントロールが容易となる。従って、蒸着材料１の加熱制御を極めて容易に且つ応答性良く行うことが可能となり、蒸着開始までの加熱時間を極めて短くすることが可能となる。
【００５７】
また、容器２は、蒸着材料通過孔６の開口面積の総和を蒸着材料１の蒸着面に比し十分小さく設定したから所謂クヌーセンセルとなり、各蒸着材料通過孔６からは一様な（均一な）蒸発した蒸着材料１の分子流が夫々基板３の成膜面４に照射されて付着することになり、均一な膜厚分布を有する薄膜を成膜可能となる。即ち、容器２に収納される蒸着材料が面状に広がった状態で蒸着材料１の分子流を直接基板３の成膜面に付着させるのではなく、蒸着材料通過孔６を介して面状に基板３の成膜面４に付着させ成膜することで、短時間で広範囲に成膜可能でそれだけ生産タクトタイムを短縮可能となるのは勿論、均一な膜質且つ膜厚を有する薄膜を成膜可能となる。
【００５８】
また、蒸着材料通過孔６を、隣り合う他の蒸着材料通過孔６を通過する蒸着材料１の照射領域が基板３上で重なり合う間隔で設けたから、より均一な膜厚分布を有する薄膜を成膜可能となり、更に、基板３の成膜面４の略全面に同時に成膜できるように縦横に複数並設状態に設けたから、一時に基板３の成膜面４の略全面に成膜可能となり、蒸着時間を非常に短くすることが可能となる。
【００５９】
更に、蒸着材料通過孔６の周囲（上面部７及びノズル管部15）も加熱されるため、ノズル詰まりの問題が生ぜず、それだけ長期に渡って安定的な成膜が可能となる。
【００６０】
また、マイクロ波遮蔽箱体９により、マイクロ波はマイクロ波遮蔽箱体９内に閉じ込められマイクロ波遮蔽箱体９の外部を加熱することがなく、また、基板３の成膜面４は、小さい通過許容孔11が開いた遮蔽上面部10を介して容器２と対向することになり、従って、容器２若しくは蒸着材料１からの輻射熱が基板３に与える影響は極めて小さくなり、従来問題となっていた輻射熱の問題も解決される。
【００６１】
また、マイクロ波遮蔽箱体９と基板３との間に、複数の通過許容孔11と夫々対向する複数の貫通孔14を有するシャッター部12を基板３と平行な方向に移動自在に設けたから、シャッター部12を僅かに移動させるだけで蒸着材料１の基板３の成膜面４への到達を阻止することが可能となり、従って、成膜と成膜停止のサイクルを短くでき、それだけ生産タクトタイムを短縮することが可能な蒸着装置を実現可能となる。
【００６２】
また、基板駆動機構25により蒸着時に基板３を少しずつ前後左右に移動させる（揺動する）ことにより、基板３の蒸着膜厚分布をより均一にすることが可能になる。
【００６３】
よって、本実施例は、オーバーシュートが小さく蒸着レートコントロールが容易で、蒸着材料を短い加熱時間で所定温度に到達させ、蒸着の生産タクトタイムを短くすることが可能な極めて実用性に秀れたものとなる。
【００６４】
本発明は、本実施例に限られるものではなく、各構成要件の具体的構成は適宜設計し得るものである。
【符号の説明】
【００６５】
１ 蒸着材料
２ 容器
３ 基板
４ 成膜面
５ 蒸着材料収納本体部
６ 蒸着材料通過孔
７ 上面部
８ マイクロ波照射部
９ マイクロ波遮蔽箱体
10 遮蔽上面部
11 通過許容孔
12 シャッター部
14 貫通孔
25 基板駆動機構
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸着装置における蒸発源及び蒸着装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば有機ＥＬ膜などを成膜するために有機材料を蒸着する場合、例えば特許文献１に開示されるような抵抗加熱方式により加熱されるルツボ（蒸発源）を用いて成膜を行うことが多い。
【０００３】
しかし、抵抗加熱方式の蒸発源は、抵抗ヒーターからの熱でルツボを加熱するため、熱応答性が悪く（オーバーシュートが大きい）、そのため蒸着レートコントロールが難しく、所定のレートに安定するまでに時間がかかり、蒸着開始までに長時間を要するという問題点を有する。
【０００４】
そこで、ルツボを誘導電流で直接加熱することで熱応答性を改善した例えば特許文献２に開示されるような誘導加熱方式の蒸発源も提案されているが、更なる熱応答性の向上が求められているのが現状である。
【０００５】
また、従来の蒸発源は、基板全体に均一な蒸着をするのに多くの時間を要し、生産タクトタイムが長いという問題点を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平８−２２２５１８号公報
【特許文献２】特開２００４−１３４２５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上述のような現状に鑑みなされたもので、オーバーシュートが小さく蒸着レートコントロールが容易で、蒸着材料を短い加熱時間で所定温度に到達させることができ、また基板全体に短時間に蒸着しタクトタイムを短縮する事が可能な極めて実用性に秀れた蒸着装置における蒸発源及び蒸着装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
添付図面を参照して本発明の要旨を説明する。
【０００９】
基板３と対向状態に設ける容器２に蒸着材料１を収納し、この容器２内の前記蒸着材料１を加熱して蒸発させることで前記基板３の成膜面４に前記蒸着材料１を付着させて成膜を行う蒸着装置における蒸発源であって、前記容器２は、前記基板３の前記成膜面４と対向する上面部７と蒸着材料収納本体部５とから成る箱状に構成し、この上面部７に、蒸発した前記蒸着材料１が通過可能な蒸着材料通過孔６を複数並設状態に設け、前記容器２にマイクロ波吸収体を設け、前記容器２にマイクロ波を照射して前記マイクロ波吸収体を発熱させるマイクロ波照射部８を備えたことを特徴とする蒸着装置における蒸発源に係るものである。
【００１０】
また、前記容器２の全体を炭化物セラミックスで形成したことを特徴とする請求項１記載の蒸着装置における蒸発源に係るものである。
【００１１】
また、前記容器２の前記蒸着材料収納本体部５に収納される前記蒸着材料１の蒸発面の面積に対し、前記蒸着材料通過孔６の開口面積の総和が十分小さくなるように前記容器２を構成したことを特徴とする請求項１，２のいずれか１項に記載の蒸着装置における蒸発源に係るものである。
【００１２】
また、前記蒸着材料通過孔６は、隣り合う他の蒸着材料通過孔６を通過する前記蒸着材料１の照射領域が前記基板３上で互いに重なり合う間隔で複数並設状態に設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の蒸着装置における蒸発源に係るものである。
【００１３】
また、前記蒸着材料通過孔６は、前記基板３の成膜面４の略全面に同時に成膜できるように前記容器２の前記上面部７に縦横に複数並設状態に設けたことを特徴とする請求項４記載の蒸着装置における蒸発源に係るものである。
【００１４】
また、前記容器２全体を覆うように設けられ前記マイクロ波照射部８から照射されるマイクロ波を内部に閉じ込めるマイクロ波遮蔽箱体９を備え、このマイクロ波遮蔽箱体９に、前記容器２の前記上面部７と対向する前記マイクロ波遮蔽箱体９の遮蔽上面部10にして複数の前記蒸着材料通過孔６と夫々対向する位置に、この蒸着材料通過孔６を通過した蒸発した前記蒸着材料１の通過を許容する通過許容孔11を夫々設けたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の蒸着装置における蒸発源に係るものである。
【００１５】
また、請求項１〜６のいずれか１項に記載の蒸着装置における蒸発源を真空槽内に配設したことを特徴とする蒸着装置に係るものである。
【００１６】
また、前記基板３と前記容器２の前記蒸着材料通過孔６との間に設けられ前記蒸着材料通過孔６を通過した蒸発した前記蒸着材料１の前記基板３への到達を阻止するシャッター部12を備えたことを特徴とする請求項７記載の蒸着装置に係るものである。
【００１７】
また、前記マイクロ波遮蔽箱体９と前記基板３との間に、複数の前記通過許容孔11と夫々対向する複数の貫通孔14を有するシャッター部12を前記基板３と平行な方向に移動自在に設け、前記貫通孔14と前記通過許容孔11との位置を一致させた状態では前記基板３への前記蒸着材料１の通過を許容し、前記貫通孔14と前記通過許容孔11との位置を前記通過許容孔11を通過した前記蒸着材料１が前記貫通孔14を通過し得ないズレた位置に移動させることで前記基板３への前記蒸着材料１の通過を阻止し得るように前記シャッター部12を構成したことを特徴とする請求項８記載の蒸着装置に係るものである。
【００１８】
また、前記マイクロ波遮蔽箱体９にして前記通過許容孔11を設けた前記遮蔽上面部10を、前記基板３と平行な方向に移動自在に構成し、この遮蔽上面部10を、前記通過許容孔11を前記蒸着材料通過孔６を通過した前記蒸着材料１が通過し得ないズレた位置となるように移動させることで、前記蒸着材料１の前記基板３への到達を阻止し得るように前記遮蔽上面部10を構成したことを特徴とする請求項８記載の蒸着装置に係るものである。
【００１９】
また、前記基板３をこの基板３の前記成膜面４の面方向と平行な方向に移動させる基板駆動機構25を有することを特徴とする請求項７〜１０のいずれか１項に記載の蒸着装置に係るものである。
【発明の効果】
【００２０】
本発明は上述のように構成したから、オーバーシュートが小さく蒸着レートコントロールが容易で、蒸着材料を短い加熱時間で所定温度に到達させ、また基板全体に短時間に蒸着し生産タクトタイムを短縮する事が可能な極めて実用性に秀れた蒸着装置における蒸発源及び蒸着装置となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本実施例の概略説明側断面図である。
【図２】本実施例の要部の拡大概略説明斜視図である。
【図３】本実施例の要部の拡大概略説明平面図である。
【図４】別例の要部の概略説明側断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
好適と考える本発明の実施形態（発明をどのように実施するか）を、図面に基づいて本発明の作用を示して簡単に説明する。
【００２３】
マイクロ波照射部８から容器２にマイクロ波を照射すると、マイクロ波吸収体が発熱して容器２が加熱され、この容器２を介して間接的に若しくは直接蒸着材料１が加熱される。例えば、マイクロ波吸収体として炭化物セラミックス（例えばＳｉＣ焼結セラミックス）を採用した場合、容器２が発熱し、この発熱により容器２を介して間接的に若しくは直接蒸着材料１が加熱される。
【００２４】
この際、炭化物セラミックス（例えばＳｉＣ焼結セラミックス）の発熱効率は極めて高いため、短時間で所定温度まで蒸着材料１を加熱することが可能となる。また、発熱効率だけでなく熱応答性も高いため、急速加熱後のオーバーシュートが小さく所定温度に到達した後の蒸着レートコントロールが容易となる（例えば抵抗加熱方式や誘導加熱方式の場合、急速加熱後の温度のオーバーシュートが大きく、これが安定するまでの時間が極めて長い。）。従って、蒸着材料１の加熱制御を極めて容易に且つ応答性良く行うことが可能となり、蒸着開始までの加熱時間を極めて短くすることが可能となる（抵抗加熱方式の１／１００、誘導加熱方式の１／１０程度）。
【００２５】
また、容器２の上面部７に設けた蒸着材料通過孔６の開口面積は蒸着材料収納本体部５に収納される蒸着材料１の蒸発面に比し小さく（蒸着材料通過孔６の開口面積の総和を蒸着材料１の蒸着面に比し十分小さく設定した場合には所謂クヌーセンセルとなり）、各蒸着材料通過孔６からは一様な（均一な）蒸発した蒸着材料１の分子流が夫々基板３の成膜面４に照射されて付着することになり、均一な膜厚分布を有する薄膜を成膜可能となる。即ち、容器２に収納される蒸着材料が面状に広がった状態で蒸着材料１の分子流を直接基板３の成膜面に付着させるのではなく、蒸着材料通過孔６を複数介して面状に基板３の成膜面４に付着させ成膜することで、短時間で広範囲に成膜可能でそれだけ生産タクトタイムを短縮可能となるのは勿論、均一な膜質且つ膜厚を有する薄膜を成膜可能となる。
【００２６】
例えば、蒸着材料通過孔６を、隣り合う他の蒸着材料通過孔６を通過する蒸着材料１の照射領域が基板３上で重なり合う間隔で設けた場合には、より均一な膜厚分布を有する薄膜を成膜可能となり、また、基板３の成膜面４の略全面に同時に成膜できるように縦横に複数並設状態に設けた場合には、一時に基板３の成膜面４の略全面に成膜可能となり、蒸着時間を非常に短くすることが可能となる。
【００２７】
また、例えば、容器２全体を覆うように設けられマイクロ波照射部８から照射されるマイクロ波を内部に閉じ込めるマイクロ波遮蔽箱体９を備え、このマイクロ波遮蔽箱体９に容器２の上面部７と対向するマイクロ波遮蔽箱体９の遮蔽上面部10にして複数の蒸着材料通過孔６と夫々対向する位置に、この蒸着材料通過孔６を通過した蒸発した蒸着材料１の通過を許容する通過許容孔11を夫々設けた場合には、マイクロ波はマイクロ波遮蔽箱体９内に閉じ込められマイクロ波遮蔽箱体９の外部を加熱することがなく、また、基板３の成膜面４は、小さい通過許容孔11が開いた遮蔽上面部10を介して容器２と対向することになり、従って、容器２若しくは蒸着材料１からの輻射熱が基板３に与える影響は極めて小さくなり、従来問題となっていた輻射熱の問題も解決される。
【００２８】
即ち、抵抗加熱方式においては、抵抗ヒーター及びルツボの熱容量が大きく、輻射熱が大きいため基板の温度を上昇させてしまうことになり、そのため、ルツボと基板との間の距離を大きく取る必要が生じ、装置の大型化を招いていたが、本発明によれば、このような問題は生ぜず、容器２と基板３との距離を短くでき、それだけ蒸着装置（真空槽）の小型化を図ることが可能となる。
【００２９】
また、例えば、基板３と容器２の材料通過孔６との間に設けられ蒸着材料通過孔６を通過した蒸発した蒸着材料１の基板３への到達を阻止するシャッター部12を備えた蒸着装置に容器２を配設した場合には、具体的には、例えばマイクロ波遮蔽箱体９と基板３との間に、複数の通過許容孔11と夫々対向する複数の貫通孔14を有するシャッター部12を基板３と平行な方向に移動自在に設けるか若しくはマイクロ波遮蔽箱体９にして通過許容孔11を設けた遮蔽上面部10を、基板３と平行な方向に移動自在に設けた蒸着装置に容器２を配設した場合には、シャッター部12を僅かに移動させるだけで蒸着材料１の基板３の成膜面４への到達を阻止することが可能となり、従って、成膜と成膜停止のサイクルを短くでき、それだけ生産タクトタイムを短縮することが可能な蒸着装置を実現可能となる。
【００３０】
また、例えば、基板３をこの基板３の成膜面４の面方向と平行な方向に移動させる基板駆動機構25を有する場合には、基板３を移動させる（揺動する）ことにより、基板３の蒸着膜厚分布をより均一にすることが可能になる。
【実施例】
【００３１】
本発明の具体的な実施例について図面に基づいて説明する。
【００３２】
本実施例は、図１，５に図示したように、基板３と対向状態に設ける容器２（蒸発源）に蒸着材料１を収納し、この容器２内の前記蒸着材料１を加熱して蒸発させることで前記基板３の成膜面４に前記蒸着材料１を付着させて成膜を行う蒸着装置であって、前記容器２を、前記基板３の前記成膜面４と対向する上面部７と蒸着材料収納本体部５とから成る箱状に構成し、この上面部７に、蒸発した前記蒸着材料１が通過可能な蒸着材料通過孔６を複数並設状態に設け、前記容器２の全部を炭化物セラミックで形成し、前記容器２にマイクロ波を照射して前記炭化物セラミックスを発熱させるマイクロ波照射部８を備えたものである。
【００３３】
具体的には、減圧用の真空系26を備えた真空槽16内の上部に、基板３を成膜面４が下向きとなるフェイスダウン状態で取り付け、この基板３の成膜面４と対向状態に容器２をマイクロ波遮蔽箱体９で覆われた状態で設け、この基板３と容器２（マイクロ波遮蔽箱体９）との間にシャッター部12を設け、一端側がマイクロ波遮蔽箱体９に連通し他端側が真空槽外部のマグネトロン（マイクロ波照射部８）のマイクロ波発生部と連通する導波管20を介してマイクロ波遮蔽箱体９内にマイクロ波を照射し得るように構成している。
【００３４】
各部を具体的に説明する。
【００３５】
容器２は、平面視方形状の箱状体であり、炭化物セラミックスであるＳｉＣ焼結セラミックスにより形成している。
【００３６】
容器２は、基板３の成膜面４の面方向と同方向に広がる平板状の上面部７と、この上面部７により蓋をされる平板状の底面部とこの底面部の外周部に立設される４つの平板状の側周面部とから成る蒸着材料収納本体部５とで構成している。従って、上面部７により蒸着材料収納本体部５に収納される蒸着材料１はその大部分が隠蔽され、円形の蒸着材料通過孔６を通過した蒸発した蒸着材料１の分子流のみが基板３の成膜面４へと到達する。
【００３７】
各蒸着材料通過孔６は上面部７にして略同一平面上に並設状態に穿設している。具体的には、格子状に縦横（５×５）に同一所定間隔で並設している。本実施例においては、図２に図示したように、隣り合う他の蒸着材料通過孔６を通過する蒸着材料１（分子流）の逆さ円錐状の照射領域Ａ（の外周縁部）が基板３の成膜面４上で互いに重なり合う間隔で並設している。尚、千鳥状等、他の並べ方で並設しても良い。また、蒸着材料通過孔６は基板３の成膜面４の全面に同時に（一時に）成膜可能となる範囲に渡って並設している。
【００３８】
また、容器２の蒸着材料収納本体部５に収納される蒸着材料１の蒸発面（蒸着材料収納本体部５に収納される蒸着材料１の上面）の面積に対し、蒸着材料通過孔６の開口面積の総和が十分小さくなるように蒸着材料通過孔６の開口径を設定しクヌーセンセルとしている。
【００３９】
具体的には、蒸着材料１の蒸発面の面積１００に対し０．５〜１０程度に設定することで、所謂クヌーセンセルとなるため、本実施例においては、１００：１に設定している。
【００４０】
クヌーセンセルからの分子線強度は、セル（蒸発源）の温度だけによって決まり、セル内の蒸発物質の量などにはよらない特性があり、従って、発熱効率及び熱応答性に秀れたＳｉＣ焼結セラミックスによる蒸発材料１の温度（容器２の温度）を制御するだけで、容易に且つ精密に蒸着レートをコントロールすることが可能となる。
【００４１】
また、蒸着材料通過孔６は、単に容器２の上面部７の一部に孔を穿設した構成としても良いが、本実施例においては、上面部７に穿設した孔と、この孔と連通し基板３に向かって突設するノズル管部15（の内孔）とで蒸着材料通過孔６を構成している。本実施例においては、上述のように、上面部７、蒸着材料通過孔６及び蒸着材料収納本体部５は炭化物セラミックスであるＳｉＣ焼結セラミックスで一体成形している。従って、極めて加熱効率が良好となり、特にノズル管部15も加熱されるため蒸着材料通過孔６での材料詰まりが極めて生じ難く、長期間安定的に効率の良い成膜を行えることになる。
【００４２】
また、本実施例の容器２には、容器２全体を覆うように設けられマイクロ波照射部８から照射されるマイクロ波を内部に閉じ込めるマイクロ波遮蔽箱体９を備えた構成としている。このマイクロ波遮蔽箱体９は、容器２の上面部７と対向するマイクロ波遮蔽箱体９の遮蔽上面部10にして複数の蒸着材料通過孔６と夫々対向する位置に、この蒸着材料通過孔６を通過した蒸発した蒸着材料１の通過を許容する円形の通過許容孔11を夫々設けている。
【００４３】
具体的には、マイクロ波遮蔽箱体９は、遮蔽上面部10とこの遮蔽上面部10により蓋をされる平板状の遮蔽底面部とこの遮蔽底面部の外周部に立設される４つの平板状の遮蔽側周面部とから成る容器収納本体部13とで構成している。この遮蔽上面部10の通過許容孔11は、容器２の蒸着材料通過孔６を構成するノズル管部15の上端部が丁度嵌合する大きさに設定され、このノズル管部15を嵌入してマイクロ波の外部への漏出がより確実に行えるように構成している。尚、ノズル管部15が通過許容孔11に嵌合せず、隙間が生じる場合であっても、ある程度小さい隙間であればマイクロ波は漏出しないため、必ずしも嵌入する必要はない。
【００４４】
また、マイクロ波遮蔽箱体９の内面全面には金属メッキ処理が施されている。具体的には、Ａｕをメッキすることでマイクロ波を反射し、マイクロ波によりマイクロ波遮蔽箱体９が加熱されることを阻止すると共に、容器２の全体をより均一に且つ効率的に加熱することを可能としている。
【００４５】
従って、基板３の成膜面４に対して対向するマイクロ波遮蔽箱体９の遮蔽上面部10は各蒸着材料通過孔６と一対一で対応する位置（平面視において各蒸着材料通過孔６と夫々重なる位置、具体的には孔中心が一致する位置）に、蒸着材料通過孔６より若干径大な通過許容孔11を夫々有するのみで、容器２や蒸着材料１からの輻射熱の影響は極めて抑制され、また、真空槽内の他の部分もマイクロ波遮蔽箱体９により加熱されず、更に、このマイクロ波遮蔽箱体９自体も加熱されにくいため、基板３への輻射熱の影響は最小限となる。
【００４６】
また、図１（図３）に図示したように、マイクロ波遮蔽箱体９の内部の下方側寄り位置には、マイクロ波を反射して容器２に均一にマイクロ波が照射されるようにするスターラー17を設け、このスターラー17は真空槽16外部に設けたモーター18により反射羽根19が回転するように構成している。
【００４７】
尚、図中、符号21は成膜面４に成膜された薄膜の膜厚を計測する水晶膜厚計、22は容器２の温度分布を測定するための赤外線放射温度計である。この水晶膜厚計21と赤外線放射温度計22とはマグネトロンから発生するマイクロ波の強度等を制御する制御部23（コントローラ）に接続され、成膜面４に成膜される薄膜の膜厚や容器２の温度分布に応じて適切な強度でマイクロ波が容器２に照射されるように制御部23を構成している。尚、本実施例においては赤外線放射温度計を採用しているが、熱電対温度計を採用しても良い。
【００４８】
また、本実施例は、基板３と容器２の蒸着材料通過孔６との間に設けられ蒸着材料通過孔６を通過した蒸発した蒸着材料１の基板３への到達を阻止する基板３の成膜面４の面方向と同方向に広がる板状のシャッター部12を備えた構成としている。
【００４９】
具体的には、マイクロ波遮蔽箱体９と基板３との間に、複数の通過許容孔11と夫々対向する複数の円形の貫通孔14を有するシャッター部12を基板３と平行な方向に移動自在に設け、貫通孔14と通過許容孔11との位置を一致させた状態（材料通過孔６若しくは通過許容孔11から照射される蒸着材料１の照射範囲Ａ全部を遮らない位置）では基板３への蒸着材料１の通過を許容し、貫通孔14と通過許容孔11との位置を通過許容孔11を通過した蒸着材料１が貫通孔14を通過し得ないズレた位置（材料通過孔６若しくは通過許容孔11から照射される蒸着材料１の照射範囲Ａを全部遮る位置）に移動させることで基板３への蒸着材料１の通過を阻止し得るように前記シャッター部12を構成している。
【００５０】
このシャッター部12は適宜な駆動機構24により縦横（蒸着材料通過孔６の並設方向）に移動自在に構成し、通過許容孔11より若干径大な貫通孔14のない板部分で通過許容孔11を通過した蒸着材料１の進行方向を阻止することで基板３への到達を阻止するように構成している。従って、シャッター部12を縦横に移動可能とすることで、それだけ様々な部位で分散して蒸着材料１を受けることが可能となり、シャッター部の清掃・交換サイクルを長期化することが可能となる。
【００５１】
また、図３に図示したように、シャッター部12の貫通孔14、マイクロ波遮蔽箱体９の通過許容孔11及び容器２の蒸着材料通過孔６は、蒸着時には平面視においてその孔中心が夫々同一位置とし得るように同様の並設位置関係で夫々設けられている。即ち、材料通過孔６の孔中心と貫通孔14の孔中心が平面視において一致する状態がもっとも良好に蒸着材料１が基板３の成膜面４へ到達できる状態となる。
【００５２】
尚、本実施例においては上記構成のシャッター部12を採用しているが、図４に図示した別例のように、マイクロ波遮蔽箱体９にして通過許容孔11を設けた遮蔽上面部10を、基板３と平行な方向に移動自在に構成し、この遮蔽上面部10を、通過許容孔11を蒸着材料通過孔６を通過した蒸着材料１が通過し得ないズレた位置となるように移動させることで、蒸着材料１の基板３への到達を阻止し得るように遮蔽上面部10を構成してシャッター部12としても良い。具体的には、遮蔽上面部10を各遮蔽側周面部の上端部に対して縦横スライド移動可能に構成して、通過許容孔11が存在しない板部分により蒸着材料通過孔６を閉塞し得るようにスライド移動させることでシャッター部12として使用できるようにしても良い。尚、この場合には通過許容孔11にノズル管部15は嵌入しないようにする。
【００５３】
また、本実施例においては、基板３をこの基板３の成膜面４の面方向と平行な方向に移動させる基板駆動機構25を設けている。従って、蒸着時に基板３を少しずつ前後左右に移動させる（揺動する）ことにより、基板３の蒸着膜厚分布をより均一にすることが可能になる。
【００５４】
本実施例の実施動作について説明すると、先ず基板３を蒸着位置にセットし適宜な基板駆動機構25により平行状態を維持しつつ往復運動させた状態で、蒸着材料１の温度が蒸発温度より低い温度（蒸発しない温度）に維持されていた状態から、マイクロ波照射強度を上げて容器２（面状クヌーセンセル）の温度を上げて蒸着材料１の温度を蒸着温度まで上げ、シャッター部12を（僅かに）移動させて蒸着材料１の通過を許容する開状態とし、基板３の成膜面４に成膜を始める。この際、適宜基板を揺動させる。そして、水晶膜厚計21で測定される膜厚が所定値になったら、シャッター部12を（全退避させずに僅かに）移動させて蒸着材料１の通過を阻止する閉状態とすると同時に蒸着材料の温度を蒸発温度より低い温度に下げるためにマイクロ波の照射をストップし、基板を次の処理機構へと移動させて終了となる。
【００５５】
本実施例は上述のように構成したから、マイクロ波照射部８から容器２にマイクロ波を照射すると、容器２の形成材料であるＳｉＣ焼結セラミックスが発熱し、この発熱により容器２を介して蒸着材料１が加熱される。
【００５６】
この際、ＳｉＣ焼結セラミックスの発熱効率は極めて高いため、短時間で所定温度まで蒸着材料１を加熱することが可能となる。また、発熱効率だけでなく熱応答性も高いため、急速加熱後のオーバーシュートが小さく所定温度に到達した後の蒸着レートコントロールが容易となる。従って、蒸着材料１の加熱制御を極めて容易に且つ応答性良く行うことが可能となり、蒸着開始までの加熱時間を極めて短くすることが可能となる。
【００５７】
また、容器２は、蒸着材料通過孔６の開口面積の総和を蒸着材料１の蒸着面に比し十分小さく設定したから所謂クヌーセンセルとなり、各蒸着材料通過孔６からは一様な（均一な）蒸発した蒸着材料１の分子流が夫々基板３の成膜面４に照射されて付着することになり、均一な膜厚分布を有する薄膜を成膜可能となる。即ち、容器２に収納される蒸着材料が面状に広がった状態で蒸着材料１の分子流を直接基板３の成膜面に付着させるのではなく、蒸着材料通過孔６を介して面状に基板３の成膜面４に付着させ成膜することで、短時間で広範囲に成膜可能でそれだけ生産タクトタイムを短縮可能となるのは勿論、均一な膜質且つ膜厚を有する薄膜を成膜可能となる。
【００５８】
また、蒸着材料通過孔６を、隣り合う他の蒸着材料通過孔６を通過する蒸着材料１の照射領域が基板３上で重なり合う間隔で設けたから、より均一な膜厚分布を有する薄膜を成膜可能となり、更に、基板３の成膜面４の略全面に同時に成膜できるように縦横に複数並設状態に設けたから、一時に基板３の成膜面４の略全面に成膜可能となり、蒸着時間を非常に短くすることが可能となる。
【００５９】
更に、蒸着材料通過孔６の周囲（上面部７及びノズル管部15）も加熱されるため、ノズル詰まりの問題が生ぜず、それだけ長期に渡って安定的な成膜が可能となる。
【００６０】
また、マイクロ波遮蔽箱体９により、マイクロ波はマイクロ波遮蔽箱体９内に閉じ込められマイクロ波遮蔽箱体９の外部を加熱することがなく、また、基板３の成膜面４は、小さい通過許容孔11が開いた遮蔽上面部10を介して容器２と対向することになり、従って、容器２若しくは蒸着材料１からの輻射熱が基板３に与える影響は極めて小さくなり、従来問題となっていた輻射熱の問題も解決される。
【００６１】
また、マイクロ波遮蔽箱体９と基板３との間に、複数の通過許容孔11と夫々対向する複数の貫通孔14を有するシャッター部12を基板３と平行な方向に移動自在に設けたから、シャッター部12を僅かに移動させるだけで蒸着材料１の基板３の成膜面４への到達を阻止することが可能となり、従って、成膜と成膜停止のサイクルを短くでき、それだけ生産タクトタイムを短縮することが可能な蒸着装置を実現可能となる。
【００６２】
また、基板駆動機構25により蒸着時に基板３を少しずつ前後左右に移動させる（揺動する）ことにより、基板３の蒸着膜厚分布をより均一にすることが可能になる。
【００６３】
よって、本実施例は、オーバーシュートが小さく蒸着レートコントロールが容易で、蒸着材料を短い加熱時間で所定温度に到達させ、蒸着の生産タクトタイムを短くすることが可能な極めて実用性に秀れたものとなる。
【００６４】
本発明は、本実施例に限られるものではなく、各構成要件の具体的構成は適宜設計し得るものである。
【符号の説明】
【００６５】
１ 蒸着材料
２ 容器
３ 基板
４ 成膜面
５ 蒸着材料収納本体部
６ 蒸着材料通過孔
７ 上面部
８ マイクロ波照射部
９ マイクロ波遮蔽箱体
10 遮蔽上面部
11 通過許容孔
12 シャッター部
14 貫通孔
25 基板駆動機構
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と対向状態に設ける容器に蒸着材料を収納し、この容器内の前記蒸着材料を加熱して蒸発させることで前記基板の成膜面に前記蒸着材料を付着させて成膜を行う蒸着装置における蒸発源であって、前記容器は、前記基板の前記成膜面と対向する上面部と蒸着材料収納本体部とから成る箱状に構成し、この上面部に、蒸発した前記蒸着材料が通過可能な蒸着材料通過孔を複数並設状態に設け、前記容器にマイクロ波吸収体を設け、前記容器にマイクロ波を照射して前記マイクロ波吸収体を発熱させるマイクロ波照射部を備えたことを特徴とする蒸着装置における蒸発源。
【請求項２】
前記容器の全体を炭化物セラミックスで形成したことを特徴とする請求項１記載の蒸着装置における蒸発源。
【請求項３】
前記容器の前記蒸着材料収納本体部に収納される前記蒸着材料の蒸発面の面積に対し、前記蒸着材料通過孔の開口面積の総和が十分小さくなるように前記容器を構成したことを特徴とする請求項１，２のいずれか１項に記載の蒸着装置における蒸発源。
【請求項４】
前記蒸着材料通過孔は、隣り合う他の蒸着材料通過孔を通過する前記蒸着材料の照射領域が前記基板上で互いに重なり合う間隔で複数並設状態に設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の蒸着装置における蒸発源。
【請求項５】
前記蒸着材料通過孔は、前記基板の成膜面の略全面に同時に成膜できるように前記容器の前記上面部に縦横に複数並設状態に設けたことを特徴とする請求項４記載の蒸着装置における蒸発源。
【請求項６】
前記容器全体を覆うように設けられ前記マイクロ波照射部から照射されるマイクロ波を内部に閉じ込めるマイクロ波遮蔽箱体を備え、このマイクロ波遮蔽箱体に、前記容器の前記上面部と対向する前記マイクロ波遮蔽箱体の遮蔽上面部にして複数の前記蒸着材料通過孔と夫々対向する位置に、この蒸着材料通過孔を通過した蒸発した前記蒸着材料の通過を許容する通過許容孔を夫々設けたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の蒸着装置における蒸発源。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の蒸着装置における蒸発源を真空槽内に配設したことを特徴とする蒸着装置。
【請求項８】
前記基板と前記容器の前記蒸着材料通過孔との間に設けられ前記蒸着材料通過孔を通過した蒸発した前記蒸着材料の前記基板への到達を阻止するシャッター部を備えたことを特徴とする請求項７記載の蒸着装置。
【請求項９】
前記マイクロ波遮蔽箱体と前記基板との間に、複数の前記通過許容孔と夫々対向する複数の貫通孔を有するシャッター部を前記基板と平行な方向に移動自在に設け、前記貫通孔と前記通過許容孔との位置を一致させた状態では前記基板への前記蒸着材料の通過を許容し、前記貫通孔と前記通過許容孔との位置を前記通過許容孔を通過した前記蒸着材料が前記貫通孔を通過し得ないズレた位置に移動させることで前記基板への前記蒸着材料の通過を阻止し得るように前記シャッター部を構成したことを特徴とする請求項８記載の蒸着装置。
【請求項１０】
前記マイクロ波遮蔽箱体にして前記通過許容孔を設けた前記遮蔽上面部を、前記基板と平行な方向に移動自在に構成し、この遮蔽上面部を、前記通過許容孔を前記蒸着材料通過孔を通過した前記蒸着材料が通過し得ないズレた位置となるように移動させることで、前記蒸着材料の前記基板への到達を阻止し得るように前記遮蔽上面部を構成したことを特徴とする請求項８記載の蒸着装置。
【請求項１１】
前記基板をこの基板の前記成膜面の面方向と平行な方向に移動させる基板駆動機構を有することを特徴とする請求項７〜１０のいずれか１項に記載の蒸着装置。
【請求項１】
基板と対向状態に設ける容器に蒸着材料を収納し、この容器内の前記蒸着材料を加熱して蒸発させることで前記基板の成膜面に前記蒸着材料を付着させて成膜を行う蒸着装置における蒸発源であって、前記容器は、前記基板の前記成膜面と対向する上面部と蒸着材料収納本体部とから成る箱状に構成し、この上面部に、蒸発した前記蒸着材料が通過可能な蒸着材料通過孔を複数並設状態に設け、前記容器にマイクロ波吸収体を設け、前記容器にマイクロ波を照射して前記マイクロ波吸収体を発熱させるマイクロ波照射部を備えたことを特徴とする蒸着装置における蒸発源。
【請求項２】
前記容器の全体を炭化物セラミックスで形成したことを特徴とする請求項１記載の蒸着装置における蒸発源。
【請求項３】
前記容器の前記蒸着材料収納本体部に収納される前記蒸着材料の蒸発面の面積に対し、前記蒸着材料通過孔の開口面積の総和が十分小さくなるように前記容器を構成したことを特徴とする請求項１，２のいずれか１項に記載の蒸着装置における蒸発源。
【請求項４】
前記蒸着材料通過孔は、隣り合う他の蒸着材料通過孔を通過する前記蒸着材料の照射領域が前記基板上で互いに重なり合う間隔で複数並設状態に設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の蒸着装置における蒸発源。
【請求項５】
前記蒸着材料通過孔は、前記基板の成膜面の略全面に同時に成膜できるように前記容器の前記上面部に縦横に複数並設状態に設けたことを特徴とする請求項４記載の蒸着装置における蒸発源。
【請求項６】
前記容器全体を覆うように設けられ前記マイクロ波照射部から照射されるマイクロ波を内部に閉じ込めるマイクロ波遮蔽箱体を備え、このマイクロ波遮蔽箱体に、前記容器の前記上面部と対向する前記マイクロ波遮蔽箱体の遮蔽上面部にして複数の前記蒸着材料通過孔と夫々対向する位置に、この蒸着材料通過孔を通過した蒸発した前記蒸着材料の通過を許容する通過許容孔を夫々設けたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の蒸着装置における蒸発源。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の蒸着装置における蒸発源を真空槽内に配設したことを特徴とする蒸着装置。
【請求項８】
前記基板と前記容器の前記蒸着材料通過孔との間に設けられ前記蒸着材料通過孔を通過した蒸発した前記蒸着材料の前記基板への到達を阻止するシャッター部を備えたことを特徴とする請求項７記載の蒸着装置。
【請求項９】
前記マイクロ波遮蔽箱体と前記基板との間に、複数の前記通過許容孔と夫々対向する複数の貫通孔を有するシャッター部を前記基板と平行な方向に移動自在に設け、前記貫通孔と前記通過許容孔との位置を一致させた状態では前記基板への前記蒸着材料の通過を許容し、前記貫通孔と前記通過許容孔との位置を前記通過許容孔を通過した前記蒸着材料が前記貫通孔を通過し得ないズレた位置に移動させることで前記基板への前記蒸着材料の通過を阻止し得るように前記シャッター部を構成したことを特徴とする請求項８記載の蒸着装置。
【請求項１０】
前記マイクロ波遮蔽箱体にして前記通過許容孔を設けた前記遮蔽上面部を、前記基板と平行な方向に移動自在に構成し、この遮蔽上面部を、前記通過許容孔を前記蒸着材料通過孔を通過した前記蒸着材料が通過し得ないズレた位置となるように移動させることで、前記蒸着材料の前記基板への到達を阻止し得るように前記遮蔽上面部を構成したことを特徴とする請求項８記載の蒸着装置。
【請求項１１】
前記基板をこの基板の前記成膜面の面方向と平行な方向に移動させる基板駆動機構を有することを特徴とする請求項７〜１０のいずれか１項に記載の蒸着装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１１−９４２２２（Ｐ２０１１−９４２２２Ａ）
【公開日】平成２３年５月１２日（２０１１．５．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２５２１８０（Ｐ２００９−２５２１８０）
【出願日】平成２１年１１月２日（２００９．１１．２）
【出願人】（５９１０６５４１３）トッキ株式会社 (57)
【出願人】（５０４２６１０７７）大学共同利用機関法人自然科学研究機構 (156)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年５月１２日（２０１１．５．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１１月２日（２００９．１１．２）
【出願人】（５９１０６５４１３）トッキ株式会社 (57)
【出願人】（５０４２６１０７７）大学共同利用機関法人自然科学研究機構 (156)
【Ｆターム（参考）】
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