JP2020132985A

JP2020132985A - 真空処理装置及び真空処理方法

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Publication number: JP2020132985A
Application number: JP2019031831A
Authority: JP
Inventors: 政司梅原; Seiji Umehara
Original assignee: Ulvac Inc
Current assignee: Ulvac Inc
Priority date: 2019-02-25
Filing date: 2019-02-25
Publication date: 2020-08-31

Abstract

【課題】本実施形態では、噴出ノズル近傍における蒸着材料の堆積を抑制することができる真空処理装置及び真空処理方法を提供する。【解決手段】上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る真空処理装置は、噴出ノズルを有し、前記噴出ノズルから蒸着材料を噴出することが可能な蒸着源と、前記噴出ノズルよりも高さが低く構成され、前記噴出ノズルに並設され、第１領域と、前記第１領域の温度よりも低い温度に維持可能な第２領域とを有する防着板とを具備する。【選択図】図１

Description

本発明は、真空処理装置及び真空処理方法に関する。

真空処理装置の中に、複数の噴出ノズルが所定の間隔で並設した蒸着源を備えるものがある。複数の噴出ノズルからは、蒸着材料が噴出して、蒸着源に対向する基板に蒸着材料が成膜される。また、基板と蒸着源との間にマスク部材を設けることにより、基板には所定のパターンの膜が形成される。

しかし、噴出ノズルから噴出する蒸着材料の指向性は低く、噴出ノズルからは広い角度で蒸着材料が基板に飛散していく。このため、基板と蒸着源との間にマスク部材を配置すると、蒸着材料が飛遊する角度によっては、マスク部材で本来遮蔽されるべき基板の箇所に蒸着材料が付着する場合がある。

このような現象の対応策として、例えば、外側付近に配置された噴出ノズルを基板から背けるように傾ける方策がある（例えば、特許文献１参照）。

国際公開２０１８／０２５６３７号公報

しかしながら、噴出ノズルを基板から背けるように傾けて配置した場合、噴出ノズルから噴出する蒸着材料の指向性の低さから、噴出ノズルの噴出口近傍に位置する部材、例えば、噴出ノズル近傍に配置された防着板に蒸着材料が付着しやすくなる。このような噴出ノズル近傍に蒸着材料が堆積し続けると、噴出ノズルの先端口に固化した蒸着材料が接近して、噴出ノズルから噴出する蒸着材料の指向性に影響を与えたり、蒸着材料によって噴出ノズルが遮蔽されたりする可能性がある。

以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、噴出ノズル近傍における蒸着材料の堆積を抑制することができる真空処理装置及び真空処理方法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真空処理装置は、蒸着源と、防着板とを具備する。
上記蒸着源は、噴出ノズルを有し、上記噴出ノズルから蒸着材料を噴出することができる。
上記防着板は、上記噴出ノズルよりも高さが低く構成され、上記噴出ノズルに並設され、第１領域と、上記第１領域の温度よりも低い温度に維持可能な第２領域とを有する。

このような真空処理装置であれば、噴出ノズルに並ぶ防着板に堆積する蒸着材料の堆積速度が遅延するので、蒸着処理の生産性が向上する。

真空処置装置においては、上記第１領域よりも上記第２領域のほうが上記噴出ノズルに近接してもよい。

このような真空処理装置であれば、防着板の第２領域に堆積する蒸着材料の堆積速度が遅延するので、蒸着処理の生産性が向上する。

真空処置装置においては、上記噴出ノズルの中心軸は、上記防着板の法線と交差してもよい。

このような真空処理装置であれば、斜めに配置された噴出ノズル横の防着板に堆積する蒸着材料の堆積速度が遅延するので、蒸着処理の生産性が向上する。

真空処置装置においては、上記防着板の下に上記第１領域よりも上記第２領域を優先的に冷却する冷却機構が設けられてもよい。

このような真空処理装置であれば、防着板の第２領域に堆積する蒸着材料の堆積速度がより確実に遅延するので、蒸着処理の生産性が向上する。

真空処置装置においては、上記噴出ノズルを加熱する加熱機構と、上記冷却機構と、上記加熱機構との間に設けられた断熱部材をさらに具備してもよい。

このような真空処理装置であれば、防着板の第２領域に堆積する蒸着材料の堆積速度が寄り確実に遅延するので、蒸着処理の生産性が向上する。

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る真空処理方法では、上記蒸着源に上記防着板が並設され、上記蒸着源から上記蒸着材料を蒸発させて、基板に上記蒸着材料が蒸着される。

このような真空処理方法であれば、噴出ノズルに並ぶ防着板に堆積する蒸着材料の堆積速度が遅延するので、蒸着処理の生産性が向上する。

以上述べたように、本発明によれば、噴出ノズル近傍における蒸着材料の堆積を抑制することができる真空処理装置及び真空処理方法が提供される。

本実施形態に係る真空処理装置の模式的断面図である。両側の一方の側に配置された噴出ノズル及び該噴出ノズル付近に設けられた部材の模式的断面図である。両側の一方の側に配置された噴出ノズル及び該噴出ノズル付近に設けられた部材の模式的断面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。各図面には、ＸＹＺ軸座標が導入される場合がある。また、同一の部材または同一の機能を有する部材には同一の符号を付す場合があり、その部材を説明した後には適宜説明を省略する場合がある。実施形態は、一例であり、以下の例に限らない。

図１は、本実施形態に係る真空処理装置の模式的断面図である。

真空処理装置１は、真空容器１０と、基板搬送機構２０と、蒸着源３０と、防着板４０と、冷却機構５０と、断熱部材６０とを具備する。真空処理装置１は、蒸着材料３０ｍを基板９０に蒸着する蒸着装置である。

真空容器１０は、減圧状態を維持できる容器である。真空容器１０は、排気機構７０によって、その内部の気体が排気される。真空容器１０を基板搬送機構２０から蒸着源３０に向かう方向（以下、Ｚ軸方向）に上面視したときの平面形状は、例えば、矩形状である。

真空容器１０は、基板搬送機構２０、蒸着源３０、防着板４０、冷却機構５０、断熱部材６０等を収容する。真空容器１０には、ガスを供給することが可能なガス供給機構が取り付けられてもよい。また、真空容器１０には、その内部の圧力を計測する圧力計が取り付けられてもよい。また、真空容器１０には、基板９０に形成された膜の蒸着速度等を間接的に計測する膜厚計が設けられてもよい。

基板搬送機構２０は、真空容器１０の上部に位置する。基板搬送機構２０は、Ｚ軸方向において蒸着源３０に対向する。基板搬送機構２０は、基板９０を保持する基板ホルダ９１を支持しつつ、基板９０及び基板ホルダ９１をＹ軸方向に搬送する。すなわち、基板９０は、搬送されながら、基板９０に蒸着材料３０ｍが蒸着される。

蒸着源３０と基板９０との相対距離を変える搬送機構は、蒸着源３０側に設けられてもよい。例えば、固定された基板９０に対して蒸着源３０及び蒸着源３０を搬送する搬送機構が移動することにより、蒸着源３０と基板９０との相対距離を変えることができる。

基板９０は、例えば、矩形状の大型ガラス基板である。また、基板９０と蒸着源３０との間には、マスク部材９２が設けられてもよい。例えば、図１の例では、基板９０の蒸着源３０と対向する面（蒸着面）にマスク部材９２が設けられる。

蒸着源３０は、真空容器１０の下部に位置する。蒸着源３０は、蒸発容器３１（坩堝）と、噴出ノズル３２と、加熱機構３３と、カバー３７とを有する。蒸着源３０は、Ｚ軸方向において基板９０に対向する。蒸着源３０は、例えば、図示しない支持台に固定されている。

蒸発容器３１は、基板９０が搬送される方向と直交する方向（Ｘ軸方向）に延在する。蒸発容器３１をＺ軸方向から上面視した場合、その外形は、例えば、長方形である。蒸発容器３１は、１つに限らず、例えば、Ｙ軸方向に複数並設されてもよい。この場合、複数の蒸発容器３１のそれぞれは、互いに平行になってＹ軸方向に並ぶことになる。

複数の蒸発容器３１のそれぞれには、種類が異なる蒸着材料３０ｍを充填することができる。これにより、基板９０に、層に応じて材料が異なる積層膜、各層において異種の材料が混合した混合膜等を形成することができる。なお、蒸着材料３０ｍは、例えば、有機物、金属等である。

また、蒸発容器３１の上面部（天板３１ｔ）には、複数の噴出ノズル３２が設けられている。複数の噴出ノズル３２のそれぞれは、所定の間隔を隔てて、Ｘ軸方向に並設されている。複数の噴出ノズル３２は、基板９０に対向する。複数の噴出ノズル３２からは、蒸発容器３１に充填された蒸着材料３０ｍが噴出する。複数の噴出ノズル３２は、例えば、Ｘ軸方向における基板９０の幅よりも狭い領域に配置されている。

また、Ｘ軸方向に列状に並ぶ複数の噴出ノズル３２では、両側及び両側近傍に配置された噴出ノズル３２は、基板９０に背くように傾斜している。図１の例では、両側に配置された噴出ノズルを噴出ノズル３２１と表記している。例えば、噴出ノズル３２１の中心軸３２ｃは、防着板４０の法線４０ｎと交差している。なお、本実施形態では、複数の噴出ノズルのそれぞれを総括的に"噴出ノズル３２"と呼称する。

加熱機構３３は、蒸発容器３１の外側に配置されている。加熱機構３３は、蒸発容器３１の底部及び側部、複数の噴出ノズル３２を囲む。加熱機構３３は、誘導加熱方式または抵抗加熱方式の加熱機構である。蒸発容器３１に収容された蒸着材料３０ｍが加熱機構３３によって加熱されると、蒸着材料３０ｍが複数の噴出ノズル３２から基板９０に向けて蒸発する。

防着板４０は、蒸発容器３１の上に設けられ、噴出ノズル３２１よりも高さが低く構成されている。また、防着板４０は、噴出ノズル３２１の横に並設されている。複数の噴出ノズル３２は、防着板４０を貫通し、基板９０に対向する。防着板４０の材料は、例えば、ステンレス鋼、銅、アルミニウム等の金属である。また、防着板４０の下には、冷却機構５０が配置されている。冷却機構５０は、蒸着源３０の横に設けられている。

これにより、蒸着源３０から基板９０への直接的な熱輻射が抑制され、蒸着材料３０ｍの冷却機構５０への直接的な付着が防止される。なお、蒸発容器３１の直上には、基板９０に向かって飛遊する蒸着材料３０ｍを遮断するシャッタが設けられてもよい。

噴出ノズル３２１の周辺の蒸着源３０、防着板４０、冷却機構５０等の構成をさらに詳細に説明する。

図２（ａ）、（ｂ）及び図３は、両側の一方の側に配置された噴出ノズル及び該噴出ノズル付近に設けられた部材の模式的断面図である。ここで、図２（ｂ）には、図２（ａ）よりも蒸着処理が後の状態が示されている。

図２（ａ）に示すように、蒸発容器３１は、容器本体３１ｂと、容器本体３１ｂを覆う天板３１ｔとを有する。天板３１ｔには、複数の噴出ノズル３２が配置されている。蒸発容器３１は、加熱機構３３によって囲まれている。

加熱機構３３は、主に噴出ノズル３２を加熱する上部加熱機構３３ｕと、主に蒸発容器３１を加熱する下部加熱機構３３ｄとを有する。下部加熱機構３３ｄは、カバー３７により囲まれている。

防着板４０下には、防着板４０を冷却する冷却機構５０が設けられている。冷却機構５０は、防着板４０を支持する支持台としても機能する。冷却機構５０の材料は、例えば、銅、アルミニウム、ステンレス鋼等の金属である。冷却機構５０は、第１冷却領域５０１と、第２冷却領域５０２とを有する。第２冷却領域５０２の温度は、第１冷却領域５０１の温度よりも低い温度に設定される。

例えば、冷却機構５０の内部には、冷媒体が流通する、流路５１及び流路５２が設けられている。ここで、第１冷却領域５０１においては、流路５１が疎に配置され、第２冷却領域５０２においては、流路５２が密に配置されている。また、流路５２は、防着板４０側に近接して設けられている。例えば、流路５２と冷却機構５０の上面との間の距離は、流路５２と冷却機構５０の下面との間の距離よりも短く構成されている。

防着板４０は、第１領域４０１と、第２領域４０２とを有している。Ｚ軸方向から防着板４０を上面視した場合、第１領域４０１は、第１冷却領域５０１と重なり、第２領域４０２は、第２冷却領域５０２と重なる。第２領域４０２は、第１領域４０１よりも噴出ノズル３２１に近接している。

これにより、防着板４０は、冷却機構５０によって第２領域４０２が第１領域４０１よりも優先的に冷却され、第２領域４０２のほうが第１領域４０１の温度よりも低い温度に設定される。

冷却機構５０と上部加熱機構３３ｕとの間には、リフレクタ等の断熱部材６０が設けられている。断熱部材６０は、金属板製のリフレクタ、絶縁部材等である。断熱部材６０は、防着板４０と、天板３１ｔとの間にも配設される。断熱部材６０が冷却機構５０と上部加熱機構３３ｕとの間に設けられることで、第２領域４０２は、上部加熱機構３３ｕによる熱の影響を受けにくくなる。

噴出ノズル３２から噴出する蒸着材料３０ｍは、余弦則に則り、所定の放射角で噴出ノズル３２から噴出する。このため、斜めに傾いた噴出ノズル３２１においては、垂直に設けられた噴出ノズル３２に比べて、その横に配置された防着板４０に蒸着材料３０ｍが付着しやすくなる。これは、噴出ノズル３２１が傾いたことにより、噴出ノズル３２１の先端口付近に防着板４０が位置するからである。

例えば、図２（ａ）には、蒸着を開始して所定の時間が経過した後の様子が示されている。加熱機構３３によって加熱された蒸着材料３０ｍは、蒸気となって噴出ノズル３２１から噴出し、基板９０に向かって飛遊する。この際、噴出ノズル３２１から噴出した蒸着材料３０ｍの一部は、噴出ノズル３２１の先端口近傍の防着板４０に付着する。図２（ａ）では、防着板４０に付着して固化した蒸着材料の塊りを蒸着材料３０ｍ１としている。

ここで、防着板４０が冷却機構５０によって冷却されない場合を想定してみる。

この場合、防着板４０は、加熱機構３３によって加熱され易く、熱い防着板４０上に蒸着材料３０ｍ１が堆積することになる。但し、熱い防着板４０上に堆積する蒸着材料３０ｍにおいては、その密度が疎になる傾向がある。

このため、噴出ノズル３２１横の防着板４０に堆積する蒸着材料３０ｍ１においては、その体積が膨れ上がり、蒸着の継続とともに、嵩が大きい蒸着材料３０ｍ１が防着板４０上に速く堆積する。

このため、蒸着材料３０ｍ１は、噴出ノズル３２１を乗り超え易く、噴出ノズル３２１が蒸着材料３０ｍ１によって遮蔽されたり、または、蒸着材料３０ｍ１によって閉塞されたりする可能性がある。

これに対し、真空処理装置１では、防着板４０の第２領域４０２の温度が第１領域４０１の温度よりも低い温度に維持されている。そして、このような防着板４０を噴出ノズル３２１に並設して、基板９０に蒸着材料３０ｍを蒸着している。

これにより、第２領域４０２に堆積する蒸着材料３０ｍの密度は、密になる。これにより、防着板４０に堆積する蒸着材料３０ｍの堆積速度は遅れ、蒸着材料３０ｍ１による噴出ノズル３２１の遮蔽、閉塞が遅延する（図２（ｂ））。

これにより、真空処理装置１を用いれば、長時間にわたる蒸着処理が可能になる。また、蒸着材料３０ｍによる噴出ノズル３２１の遮蔽、閉塞が遅延することから、大気解放して行うメンテナンス作業の頻度を減少させることができ、蒸着処理の生産性が大きく向上する。換言すれば、蒸着工程におけるダウンタイムが減少することにより、蒸着材料３０ｍの使用効率が大きく向上する。

また、第２領域４０２では、蒸着材料３０ｍの捕捉効果が生じ、真空容器１０内では第２領域４０２に蒸着材料３０ｍが優先的に堆積する。これにより、真空容器１０内では、蒸着材料３０ｍを起因とするパーティクルが発生しにくくなり、基板９０に形成される蒸着膜に該パーティクルが混在しにくくなる。

なお、冷却機構５０において、第１冷却領域５０１と第２冷却領域５０２とにより確実に温度差を設ける手段として、例えば、流路５２に流す冷媒体の温度を流路５１に流す冷媒体の温度よりも低く設定してもよい。また、第２冷却領域５０２を熱伝導率が高く冷却効果に優れた金属で構成し、第１冷却領域５０１を第２冷却領域５０２よりも熱伝導率が低い材料で構成してもよい。また、図３に示す構成のように、防着板４０の第２領域４０２下のみに冷却機構５０を設けてもよい。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく種々変更を加え得ることは勿論である。各実施形態は、独立の形態とは限らず、技術的に可能な限り複合することができる。

１…真空処理装置
１０…真空容器
２０…基板搬送機構
３０…蒸着源
３０ｍ…蒸着材料
３１…蒸発容器
３１ｔ…天板
３１ｂ…容器本体
３２、３２１…噴出ノズル
３２ｃ…中心軸
３３…加熱機構
３３ｕ…上部加熱機構
３３ｄ…下部加熱機構
３７…カバー
４０…防着板
４０１…第１領域
４０２…第２領域
４０ｎ…法線
５０…冷却機構
５０１…第１冷却領域
５０２…第２冷却領域
５１、５２…流路
６０…断熱部材
７０…排気機構
９０…基板
９１…基板ホルダ
９２…マスク部材

Claims

噴出ノズルを有し、前記噴出ノズルから蒸着材料を噴出することが可能な蒸着源と、
前記噴出ノズルよりも高さが低く構成され、前記噴出ノズルに並設され、第１領域と、前記第１領域の温度よりも低い温度に維持可能な第２領域とを有する防着板と
を具備する真空処理装置。
請求項１に記載された真空処置装置であって、
前記第１領域よりも前記第２領域のほうが前記噴出ノズルに近接している
真空処理装置。
請求項１または２に記載された真空処置装置であって、
前記噴出ノズルの中心軸は、前記防着板の法線と交差している
真空処理装置。
請求項１〜３のいずれか１つに記載された真空処置装置であって、
前記防着板の下に前記第１領域よりも前記第２領域を優先的に冷却する冷却機構が設けられている
真空処理装置。
請求項４に記載された真空処置装置であって、
前記噴出ノズルを加熱する加熱機構と、
前記冷却機構と、前記加熱機構との間に設けられた断熱部材とをさらに具備する
真空処理装置。
噴出ノズルを有し、前記噴出ノズルから蒸着材料を噴出することが可能な蒸着源に前記噴出ノズルよりも高さが低く構成され、前記噴出ノズルに並設され、第１領域と、前記第１領域の温度よりも低い温度に維持可能な第２領域とを有する防着板を並設し、
前記蒸着源から前記蒸着材料を蒸発させて、基板に前記蒸着材料を蒸着する
真空処理方法。