(57)【要約】【課題】蒸着速度を低下させることなくＸ線による悪影響を避け得る電子ビーム蒸着装置を提供する。【解決手段】真空容器１内に配置された坩堝２内の蒸着材料に電子ビームＥＢを照射し、この電子ビームの照射により蒸発した蒸着材料を真空容器１内の基板ホルダー４に保持された基板Ｋ表面に付着させて薄膜を形成するための蒸着装置であって、坩堝２と基板Ｋとの間に円筒体からなるＸ線遮蔽体１１を水平軸心回りで回転自在に配置するとともに、このＸ線遮蔽体１１を加熱するヒータ１３を具備し、且つＸ線遮蔽体１１を、坩堝２の開口部からＸ線を被蒸着部材に照射した際に、Ｘ線ＲによるＸ線遮蔽体１１の投影部分が被蒸着部材の薄膜形成範囲に略一致するような大きさにしたものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空容器内に配置された坩堝内の蒸着材料に電子ビームを照射し、この電子ビームの照射により蒸発した蒸着材料を当該真空容器内に配置された被蒸着部材表面に付着させて薄膜を形成するための蒸着装置であって、
坩堝と被蒸着部材との間にＸ線遮蔽体を水平軸心回りで回転自在に配置するとともに、当該Ｘ線遮蔽体を加熱する加熱手段を具備し、
且つ上記Ｘ線遮蔽体を、坩堝の開口部からＸ線を被蒸着部材に照射した際に、Ｘ線によるＸ線遮蔽体の投影部分が被蒸着部材の少なくとも薄膜形成範囲以上となるような大きさにしたことを特徴とする電子ビーム蒸着装置。
【請求項２】
Ｘ線遮蔽体として円柱体、円筒体、球体または球殻体を用いたことを特徴とする請求項１に記載の電子ビーム蒸着装置。
【請求項３】
Ｘ線遮蔽体に上下方向で貫通する貫通穴を形成するとともに、その回転軸心の両側に形成される一方側貫通穴部および他方側貫通穴部との投影面積が、互いに重ならないように、各貫通穴部の貫通方向を異ならせたことを特徴とする請求項１または２に記載の電子ビーム蒸着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子ビームにより蒸着材料を蒸発させて薄膜を形成するための蒸着装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子ビームを用いた蒸着装置は、真空容器内に配置された坩堝内の蒸着材料に、所定の加速電圧で加速された電子ビームを照射し加熱することで、その材料を蒸発させ、そしてこの蒸発した蒸着材料を同真空容器内に配置された被蒸着部材例えば基板の表面に付着させて薄膜を形成するものである。
【０００３】
ところで、高速の電子が金属等の蒸着材料に衝突する際には、必ず、Ｘ線が発生するが、基板によってはＸ線が当たると悪影響を受けるという問題がある。
そこで、Ｘ線による蒸着材料に対する悪影響を抑制するため、蒸着材料に応じて電子ビームの加速電圧を制御する方法（特許文献１）や、電子ビームによる坩堝内の蒸着材料の加熱を基板と対向しない位置で行い、坩堝を基板と対向する位置に移動させて、予熱により基板表面への蒸着を行う方法（特許文献２）がある。
【特許文献１】特開平１０−１５８６３８号公報
【特許文献２】特開２００７−１３８２３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、蒸着材料に応じて電子ビームの加速電圧を制御する方法によると、加速電圧の制御が複雑になるとともに、加速電圧を低下させるために加熱に時間を要し、蒸着速度が低下するという問題がある。
【０００５】
また、予熱により基板表面への蒸着を行う方法では、基板のＸ線による影響は抑制できるが、予熱による蒸着では、やはり、蒸着速度が低下するという問題があった。
そこで、本発明は、蒸着速度を低下させることなくＸ線による悪影響を避け得る電子ビーム蒸着装置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】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明の請求項１に係る電子ビーム蒸着装置は、真空容器内に配置された坩堝内の蒸着材料に電子ビームを照射し、この電子ビームの照射により蒸発した蒸着材料を当該真空容器内に配置された被蒸着部材表面に付着させて薄膜を形成するための蒸着装置であって、
坩堝と被蒸着部材との間にＸ線遮蔽体を水平軸心回りで回転自在に配置するとともに、当該Ｘ線遮蔽体を加熱する加熱手段を具備し、
且つ上記Ｘ線遮蔽体を、坩堝の開口部からＸ線を被蒸着部材に照射した際に、Ｘ線によるＸ線遮蔽体の投影部分が被蒸着部材の少なくとも薄膜形成範囲以上となるような大きさにしたものである。
【０００７】
また、請求項２に係る電子ビーム蒸着装置は、請求項１に記載の蒸着装置におけるＸ線遮蔽体として、円柱体、円筒体、球体または球殻体を用いたものである。
さらに、請求項３に係る電子ビーム蒸着装置は、請求項１または２に記載の蒸着装置におけるＸ線遮蔽体に上下方向で貫通する貫通穴を形成するとともに、その回転軸心の両側に形成される一方側貫通穴部および他方側貫通穴部との投影面積が、互いに重ならないように、各貫通穴部の貫通方向を異ならせたものである。
【発明の効果】
【０００８】
上記電子ビーム蒸着装置の構成によると、坩堝と被蒸着部材との間にＸ線遮蔽体を配置したので、坩堝内で発生するＸ線が被蒸着部材表面に到達するのを阻止することができるとともに、Ｘ線遮蔽体にて阻止された蒸発材料はＸ線遮蔽体の回転および内蔵されたヒータにより被蒸着部材側から再度蒸発されるため、蒸着速度を低下させることなく被蒸着部材をＸ線から保護することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態に係る電子ビーム蒸着装置を図面に基づき説明する。
この電子ビーム蒸着装置は、例えば有機ＥＬ材料を用いたパネルディスプレイの表示部などを製造する際に用いられるものである。
【００１０】
この電子ビーム蒸着装置は、図１および図２に示すように、真空ポンプ（図示せず）に接続されて所定の真空度に維持される真空容器１と、この真空容器１内に配置されるとともに有機ＥＬ材料などの蒸着材料が充填される坩堝２と、同じく真空容器１内に配置されて上記坩堝２内に充填された蒸着材料に電子ビームＥＢを照射するための電子ビーム照射器３とから構成されており、また真空容器１内の坩堝２の上方位置には、被蒸着部材である基板Ｋを保持し得る基板ホルダー４が設けられている。なお、電子ビーム照射器３は、電子ビーム発生部３ａと、この電子ビーム発生部３ａで発生された電子ビームＥＢを坩堝２内に導くためのビーム導入路３ｂとから構成されている。
【００１１】
そして、上記真空容器１内の坩堝２の上方位置、すなわち坩堝２と基板ホルダー４との間には、Ｘ線Ｒを遮蔽するＸ線遮蔽体１１が配置されている。
このＸ線遮蔽体１１としては例えば円柱体が用いられる。また、その材料としては、Ｘ線を遮蔽し得る材料、例えばタングステン等の高原子番号の材料が用いられる。この材料によると、Ｘ線が１０ｋｅＶ以下の低いエネルギーを有する場合、数百μｍ程度の厚みで十分な遮蔽効果が得られるため、例えば肉厚が１ｍｍ程度の薄肉の円筒状遮蔽部を円柱状の本体部の表面に貼り付ければよい。なお、後でＸ線遮蔽体の変形例について説明するが、Ｘ線遮蔽体として円筒体を用いる場合には、肉厚が１ｍｍ程度にされた円筒体を用いればよい。
【００１２】
また、上記Ｘ線遮蔽体１１は、その両端の支持軸部１１ａが軸受部材１２を介して水平軸心ａ回りで回転自在に支持されるとともに回転駆動装置（図示せず）により、所定の回転速度でもって回転されるようにされており、さらに当該Ｘ線遮蔽体１１には加熱手段としてのヒータ１３が内蔵されており、Ｘ線遮蔽体１１を所定温度に、すなわち蒸着材料の融点以上の温度に加熱し得るようにされている。勿論、図示しないが、ヒータ１３には電気配線が接続されるとともに温度制御部が設けられている。
【００１３】
また、Ｘ線遮蔽体１１は、図３に示すように、坩堝２の開口部２ａからＸ線Ｒを基板ホルダー４に保持された基板Ｋに照射した際に、Ｘ線Ｒによる当該Ｘ線遮蔽体１１の投影部分が基板Ｋの少なくとも薄膜形成範囲以上となるように、好ましくは薄膜形成範囲に略一致するような大きさにされている。
【００１４】
なお、基板Ｋへの熱影響を避ける必要がある場合は、Ｘ線遮蔽体１１（特に、基板Ｋと対向する面）は上記薄膜形成範囲を満たすことを前提に最小限度の大きさ（面積）にするのが望ましい。
【００１５】
また、Ｘ線遮蔽体の形状は、基板Ｋの形状と相似する断面形状（正確には、水平断面形状または投影形状において）とするのが望ましく、基板Ｋの形状が長方形である場合には、Ｘ線遮蔽体として円筒体（または、角柱体）が用いられる。したがって、後述するが、基板Ｋが円形であれば球体が用いられる。
【００１６】
ここで、Ｘ線遮蔽体１１の横断面における幾何学的な寸法について説明すると、Ｘ線遮蔽体１１の幅Ｗ１と基板Ｋにおける薄膜形成範囲（図面では基板の幅としている）Ｗ２との比率が、坩堝２の中心Ｃ（または蒸着材料の表面）からＸ線遮蔽体１１の中心Ｄまでの鉛直距離Ｈ１と坩堝２の中心Ｃから基板Ｋ表面までの鉛直距離Ｈ２との比率に等しくなるようにされている。つまり、Ｗ１／Ｗ２＝Ｈ１／Ｈ２の関係（相似関係）が成り立つようにされている。なお、Ｘ線遮蔽体１１の軸心方向つまり長手方向についても、図４に示すように、同様の関係にされている。すなわち、Ｘ線遮蔽体１１の長さＬ１と基板Ｋにおける薄膜形成範囲（図面では基板の長さとしている）Ｌ２との比率が、坩堝２の中心ＣからＸ線遮蔽体１１の中心Ｄまでの鉛直距離Ｈ１と坩堝２の中心Ｃから基板Ｋ表面までの鉛直距離Ｈ２との比率に等しくなるように（Ｌ１／Ｌ２＝Ｈ１／Ｈ２）されている。
【００１７】
したがって、基板Ｋの表面に蒸着材料の薄膜を形成する場合、基板ホルダー４に基板Ｋを保持させるとともに、坩堝２内に蒸着材料を充填した後、真空ポンプにより所定の真空度に保ち、さらに当該Ｘ線遮蔽体１１を所定速度（比較的、ゆっくりと）でもって回転させるとともに、ヒータ１３によりその表面を蒸着材料の融点以上の温度に維持する。
【００１８】
そして、電子ビーム照射器３を作動させて電子ビームＥＢを坩堝２内に照射し、蒸着材料を加熱する。蒸着材料が溶融温度以上に加熱されると蒸発が行われ、この蒸発した蒸着材料すなわち蒸発材料Ｍの一部はＸ線遮蔽体１１の周囲を通過して上昇し基板Ｋの表面に付着する。勿論、さらにその一部の蒸発材料ＭはＸ線遮蔽体１１の周囲に沿うように上昇してその上方に回り込み、基板Ｋの中央部分にも付着する。
【００１９】
ところで、坩堝２の上方位置には、Ｘ線遮蔽体１１が配置されているため、蒸発材料Ｍの多くはＸ線遮蔽体１１の表面に付着する。しかし、このＸ線遮蔽体１１は溶融温度以上に加熱されるとともにゆっくりと回転されているため、このＸ線遮蔽体１１に付着した蒸発材料Ｍはその回転により上側に移動しながら再度蒸発されて、基板Ｋの中央部分の表面に付着し堆積することになる。すなわち、Ｘ線遮蔽体１１があっても、Ｘ線遮蔽体１１から再度蒸発した蒸発材料Ｍにより、基板Ｋへの蒸着は十分に行われる。
【００２０】
そして、このとき、蒸着材料に照射された電子ビームによりＸ線Ｒが発生するが、Ｘ線遮蔽体１１が配置されているため、その投影面積に等しい基板Ｋ（正確には、薄膜形成領域）に対しては、Ｘ線Ｒが遮蔽される。
【００２１】
図３および図４に基板Ｋ位置でのＸ線の検出強度分布を示す。これらの図から分かるように、Ｘ線遮蔽体１１による投影部分ではＸ線の強度が著しく低下しているのが分かる。すなわち、基板ＫはＸ線遮蔽体１１により遮蔽されて、Ｘ線から保護されているのが分かる。
【００２２】
このように、坩堝と基板との間に、Ｘ線遮蔽体を配置したので、坩堝内で発生するＸ線が基板表面に到達するのをＸ線遮蔽体にて阻止することができるとともに、このＸ線遮蔽体にて阻止された蒸発材料は、Ｘ線遮蔽体の回転および内蔵されたヒータにより、基板側で再度蒸発されるため、蒸着速度を低下させることなく、基板をＸ線から保護することができる。
【００２３】
特に、Ｘ線遮蔽体を配置することによりＸ線の抑制を図り得る他に、電子ビームを用いることによる利点も多くある。すなわち、電子ビーム蒸着によると、高融点金属や酸化物の融点の高い材料に対応することができるとともに抵抗加熱に比べて熱コントロール性に優れている。さらに、遮蔽体に付着する蒸着材料は少なく且つ熱容量が小さいため、遮蔽体への投入電力が少なくて済む。
【００２４】
ところで、上記実施の形態においては、Ｘ線遮蔽体を円柱体として説明したが、例えば図５および図６に示すようには、Ｘ線遮蔽体２１として円筒形状の、つまり円筒体を用いるとともに、その軸心方向に沿うスリット２２を所定角度おきに複数個形成したものでもよい。但し、これら各スリット２２は、互いに一直線上に並ばないように、例えば１２０度おきに３箇所に形成される。言い換えれば、互いの交差角度は９０度および１８０度以外の値にされている。これは、Ｘ線ＲがＸ線遮蔽体１１を通過するのを防止するためである。
【００２５】
なお、上記スリット２２を一般的な言い方で表現すると（図５のスリット２２Ａと２２Ｂとについて説明すると）、Ｘ線遮蔽体２１に上下方向で貫通するスリット（貫通穴）２２Ａ，２２Ｂを形成するとともに、その回転軸心の両側に形成される一方側のスリット（貫通穴部）２２Ａおよび他方側のスリット（貫通穴部）２２Ｂとの投影面積が互いに重ならないように、各スリット（貫通穴部）２２Ａ，２２Ｂの貫通方向が異なるようにされている。
【００２６】
また、図７に示すように、基板の形状が円形である場合には、Ｘ線遮蔽体３１として、球状のもの、つまり球体が用いられ、さらに図８に示すように、Ｘ線遮蔽体４１として、所定厚さの球殻状のもの、つまり球殻体を用いるとともに、スリット４２を所定角度おきに複数個形成したものでもよい。勿論、これら各スリット４２についても、互いに一直線上に並ばないようにされている。
【００２７】
さらに、上記実施の形態においては、Ｘ線遮蔽体を配置することによる基板へのＸ線による影響の抑制について述べたが、有機ＥＬ材料などでは、Ｘ線と同様に入射電子ビームの散乱線（反射電子）による影響も大きい課題となっている。その場合、Ｘ線遮蔽体とその他の構成部材（支持軸部、回転駆動装置、ヒータ）と絶縁したうえで、Ｘ線遮蔽体を接地することで反射電子が基板方向に散乱することを防ぎ、基板への反射電子による影響を抑制することができる。例えば、図２に示すＸ線遮蔽体１１と支持軸部１１ａおよびヒータ１３とを絶縁するとともに、Ｘ線遮蔽体１１をアースに接続すればよい。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施の形態に係る電子ビーム蒸着装置における要部断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ矢視図である。
【図３】同電子ビーム蒸着装置におけるＸ線遮蔽体と基板との幾何学的関係を説明する正面図である。
【図４】同電子ビーム蒸着装置におけるＸ線遮蔽体と基板との幾何学的関係を説明する側面図である。
【図５】同電子ビーム蒸着装置におけるＸ線遮蔽体の変形例を示す断面図である。
【図６】図５のＢ−Ｂ断面図である。
【図７】同電子ビーム蒸着装置のＸ線遮蔽体の変形例を示す側面図である。
【図８】同電子ビーム蒸着装置のＸ線遮蔽体の変形例を示す側面図である。
【符号の説明】
【００２９】
ＥＢ    電子ビーム
Ｋ      基板
Ｒ      Ｘ線
１      真空容器
２      坩堝
３      電子ビーム照射器
３ａ    ビーム発生部
３ｂ    ビーム導入路
４      基板ホルダー
１１      Ｘ線遮蔽体
２１      Ｘ線遮蔽体
２２      スリット
３１      Ｘ線遮蔽体
４１      Ｘ線遮蔽体
４２      スリット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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