(57)【要約】【課題】ワイヤ状の蒸着材料の先端部の球が成長する前に滴下させて成膜レートの変動を抑制する。【解決手段】ワイヤ状の蒸着材料Ｗを送る最下流部位に、ワイヤ状の蒸着材料Ｗの先端部位を振動させる振動機構７を備えることとした。【効果】蒸着材料が大きく成長する前にあるいは全く成長させずに湯面に滴下させることができるので、成膜速度が変動を抑制できる。【選択図】図１
2014208864.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイヤ状の蒸着材料を材料容器に供給し、該材料容器内の蒸着材料に加速した電子を蒸着材料に照射し、加熱して蒸発させた蒸着材料を基板の表面に付着させて薄膜を形成する電子ビーム蒸着用材料供給装置であって、
前記ワイヤ状の蒸着材料の先端部位を振動させる振動機構を備えたことを特徴とする電子ビーム蒸着用材料供給装置。
【請求項２】
振動機構は、急速な送り動作と停止により蒸着材料の送り方向の振動を付与することを特徴とする請求項１に記載の電子ビーム蒸着用材料供給装置。
【請求項３】
ワイヤ状の蒸着材料を材料容器に供給し、該材料容器内の蒸着材料に加速した電子を蒸着材料に照射し、加熱して蒸発させた蒸着材料を基板の表面に付着させて薄膜を形成する電子ビーム蒸着用材料供給装置であって、
蒸着材料の送り出し部位に、ワイヤ状の蒸着材料の周面に凹部を設けてくびれ部を形成する転造機構を設けたこと特徴とする電子ビーム蒸着用材料供給装置。
【請求項４】
請求項１又は２の振動機構を有したことを特徴とする請求項３記載の電子ビーム蒸着用材料供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子ビームを用いた蒸着設備における材料供給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設備は、所定の電圧で加速された電子を、真空容器内に配置した材料容器内の蒸着材料に照射し加熱することで蒸発させ、この蒸発した材料を真空容器内に配置した被蒸着部材である基板の表面に付着させて薄膜を形成するものである。
【０００３】
一方、近年では、電子ビームを用いた蒸着設備では、ワイヤ状の蒸着材料を材料容器内の湯面に送り、最低限溶融可能な成膜レートとした加熱条件で材料を溶融させ、同時に間欠的に蒸着材料を補充しつつ蒸着を連続的に行うようになってきている。
【０００４】
こうしたワイヤ状の蒸着材料を供給する装置として特許文献１が提案されている。特許文献１は、ワイヤ状の蒸着材料の連続供給を目的として、蒸着材料の供給機構に揺動機構を設けることが記載されている。この揺動機構は、蒸着材料の供給ノズルの先端を上下動させて蒸着材料の先端位置を調整するためのものである。
【０００５】
連続蒸着では、材料容器に接近した蒸着材料のワイヤ先端が溶融し、表面張力で球状となり、これがある程度まで成長すると材料容器内の湯面や、材料容器の縁部に落下する。このとき、ハースライナー湯面温度と、落下した球状化材料との温度差によって成膜速度が変動する。
【０００６】
また、球状化した蒸着材料が材料容器の縁部に接触し、材料容器の外周及び断熱材であるリフレクタに蒸着材料が拡散・被覆し、蒸着材料の高熱伝導性に起因した断熱効果が低下し、この要因によっても成膜速度の低下が発生する。
【０００７】
例えば蒸着材料を補充しつつ蒸着を連続的に行いかつ被蒸着部材である基板を連続走行させた状態で、有機膜、金属膜、パターニングを行って、例えば有機ＥＬデバイスを作製するプロセス技術を確立しようとすると、数時間の連続蒸着及び蒸着時の成膜レートの安定性が必要となってくる。
【０００８】
しかしながら、特許文献１は、蒸着材料の供給位置を揺動させて調整することが記載されているものの、ワイヤ状の蒸着材料の成長した球が落下することに起因した成膜レートの変動を抑制するものではなく、ワイヤ状の蒸着材料の供給時の前記課題の解決が望まれていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平１１−２０９８６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明が解決しようとする問題点は、特許文献１のような、ワイヤ状の蒸着材料の供給において、ワイヤ先端で蒸着材料が球状に成長し落下することに起因した成膜レートの変動を抑制することができない点、である。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明は、ワイヤ状の蒸着材料を材料容器に供給し、該材料容器内の蒸着材料に加速した電子を蒸着材料に照射し、加熱して蒸発させた蒸着材料を基板の表面に付着させて薄膜を形成する電子ビーム蒸着用材料供給装置であって、
前記ワイヤ状の蒸着材料の先端部位を振動させる振動機構を備えたことを主要な特徴としている。
【００１２】
また、本発明は、上記と同様の課題を解決するために、上記電子ビーム蒸着用材料供給装置であって、蒸着材料の送り出し部位に、ワイヤ状の蒸着材料の周面に凹部を設けてくびれ部を形成する転造機構を設けたことも主要な特徴としている。
【００１３】
本発明で前提となる電子ビーム蒸着設備は、連続蒸着を可能とするもので、蒸着材料がワイヤ状とされ、該蒸着材料の先端が材料容器の所定位置上方で溶融して滴下して供給される。ここで、蒸着材料は、場合によっては、表面張力で想定するより大きく成長した球となって湯面に滴下することがある。
【００１４】
これにより、材料容器内の材料の急冷が生じたり、材料容器の縁部や該材料容器の周辺部のリフレクタに蒸着材料が付着したりして断熱効果が低下し、この結果、成膜レートが大きく変動し、安定した連続蒸着ができなくなる。
【００１５】
そこで、本発明は、ワイヤ状の蒸着材料の自然滴下を待たず、所定大きさの球となる前に溶融時に振動機構により積極的に滴下させる構成としている。こうすることで、ワイヤ状の蒸着材料は大きく成長する前に滴下させることができる。
【００１６】
また、本発明は、上記において、振動機構を、急速な送り動作と停止により蒸着材料の送り方向の振動を付与するものとすれば、ワイヤ状の蒸着材料の先端の球の不用意な飛散を抑制することが可能となる。
【００１７】
さらに、本発明は、蒸着材料の送り出し部位にワイヤ状の蒸着材料の周面に凹部を設けてくびれ部を形成する転造機構を設けることで、上記同様の作用効果を得ることができると共に蒸着材料の球の大きさを設定することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明は、従来の連続蒸着では蒸着材料が溶融して成長した球の自然滴下を待っていることで成膜レートが不安定となっていたが、ワイヤ状の蒸着材料の先端を積極的に、振動させて滴下させる振動機構、適当な大きさで滴下するようにくびれ部を形成する転造機構、のいずれか一方又は両方を設けることで、湯面温度の変動が抑制され、よって成膜速度が想定範囲内で安定する。
【００１９】
また、球状化した蒸着材料が材料容器の縁部に接触したり、材料容器の外周及び断熱材であるリフレクタに蒸着材料が拡散・被覆して、蒸着材料の高熱伝導性に起因した断熱効果が低下するといったことも防止される。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の電子ビーム蒸着用材料供給装置を採用した電子ビーム蒸着設備の概略構成図である。
【図２】本発明の電子ビーム蒸着用材料供給装置における振動機構周辺の構成を示す図である。
【図３】本発明の電子ビーム蒸着用材料供給装置における振動機構による振動パターンを示す図である。
【図４】（ａ）は本発明の電子ビーム蒸着用材料供給装置における転造機構周辺を示す図、（ｂ）は転造機構によってくびれ部が形成された蒸着材料を示す図、である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明では、ワイヤ状の蒸着材料を想定可能な安定した球として滴下させて成膜レートの変動を抑制するという目的を、蒸着材料を送る最下流部位に、前記ワイヤ状の蒸着材料の先端部位を振動させる振動機構を備えることで実現した。
【実施例】
【００２２】
以下、本発明を実施するための形態を、図１〜図４を用いて詳細に説明する。
先ず、本発明の電子ビーム蒸着用材料供給装置（以下、材料供給装置という）が採用された電子ビーム蒸着設備の概略構成について述べる。なお、電子ビーム蒸着設備全体については、図示と説明は簡略化する。
【００２３】
図１に示す電子ビーム蒸着設備は、真空容器内の上方に配置された例えば基板の表面に、電子銃より放出された電子の衝突により加熱蒸発した材料容器１内の蒸着材料を蒸着して薄膜を形成する。
【００２４】
材料容器１には、基板に薄膜を連続的に形成するために、次の構成とされた材料供給装置２より蒸発量に見合った蒸着材料を連続的に供給する。
【００２５】
３はワイヤ状に形成した蒸着材料Ｗを巻いたドラムであり、該ドラム３から送り出された蒸着材料Ｗは送給のための送出ロール４によりドラム３から引き出され、ワイヤを湾曲させるガイドロール５を通って材料容器１の上方に速度制御されて定量的に供給される。
【００２６】
６は、蒸着材料をガイドロール５群を経て送り出した後の送路下流の材料容器に接近した位置において、露出状態にある蒸着材料Ｗを支持して先端部をガイドするワイヤガイドである。
【００２７】
（実施例１）
実施例１における材料供給装置２は、ワイヤガイド６を設けたガイドロール５の配置箇所に、振動機構７を設けて、該ワイヤガイド６を振動させる構成としている。
【００２８】
振動機構７は、振動子として例えば振動モータ（ＶＭ）とボイスコイルモータ（ＶＣＭ）のいずれかを採用したものを用いる。この振動機構７は、例えば蒸着材料Ｗの供給方向と垂直（設置面に対する上下）方向に、例えば最大振幅０．２ｍｍ、最大振動数を１０ｋＨｚでワイヤガイド６を介して蒸着材料Ｗを振動させる。
【００２９】
振幅が０．２ｍｍ、振動数１０ｋＨｚを超えると、蒸着材料Ｗが振動し過ぎて飛散が生じる可能性がある。したがって、振動機構７は、上記振幅、振動数を最大とし、この間で調整するようにしている。
【００３０】
以下に、本発明の実施例１による構成の実験結果を示す。
直径２ｍｍのアルミを蒸着材料Ｗとして蒸着を行った。振動機構７はボイスコイルモータ（ＶＣＭ）を採用し、振幅を０．１ｍｍ、振動数５ｋＨｚに調整した。蒸着材料Ｗの振動方向はワイヤ供給方向と垂直とした。蒸着条件は、加速電圧を２ｋｖ、エミッション電流を４００ｍＡ、蒸着材料Ｗの送り速度を５ｍｍ／ｓｅｃとした。
【００３１】
この結果、蒸着材料Ｗの先端は溶解するが大きな球に成長することなく材料容器１内の湯面に滴下した。このときの蒸着速度の変動は±３％以下となった。
【００３２】
一方、本発明の実施例１の構成を採用しないで同蒸着を行った結果、蒸着材料Ｗの先端に約４ｍｍに成長した球が生じ、これが湯面に滴下することがあった。このときの蒸着速度の変動は±１０％以上となった。
【００３３】
（実施例２）
実施例２の材料供給装置２は、振動機構７を上記の供給方向に垂直に振動させるものに代えて、図３に示すように、急速な送り動作と停止により蒸着材料の送り方向の振動を与えるべく、送出ロール４における蒸着材料Ｗの送り速度を制御している。なお、図３の送り速度と時間とを示すグラフは理解を容易とすべく誇張して描いている。
【００３４】
実施例２の場合、振動機構７は、定量的に送り出される蒸着材料Ｗの送り出しを一旦停止し、停止間に送られた分の蒸着材料Ｗを該振動機構７によって急速に送り出した後、停止することを繰り返すことで、慣性力による振動を付与する。
【００３５】
以下、実施例２による構成の実験結果を示す。
直径２ｍｍのアルミを蒸着材料Ｗとして蒸着を行った。振動機構７により、加速度を１０ｍｍ／ｓｅｃ2 、１ｓｅｃ毎に送り出しを停止した。蒸着条件は、加速電圧を２ｋｖ、エミッション電流を４００ｍＡ、蒸着材料Ｗの送り速度を５ｍｍ／ｓｅｃとした。
【００３６】
この結果、蒸着材料Ｗの先端に球は最大約３ｍｍ程度までの成長で湯面に滴下した。このときの蒸着速度の変動は±５％以下となった。なお、本発明の実施例２の構成を採用しないで同蒸着を行った結果は、上記実施例１の際で比較した結果と同様で直径約４ｍｍまで球が成長し、蒸着速度の変動が±１０％以上となった。
【００３７】
（実施例３）
図４に示す実施例３に示す実施例２の材料供給装置２は、実施例１，２のいずれかの振動機構７を有すると共に、送出ロール５の下流部位の一対を、転造機構８に代えた構成とされている。
【００３８】
転造機構８は、ロール面に凹凸が形成され、ワイヤ状の蒸着材料Ｗに図４（ｂ）に示すくびれ部Ｗａを形成する。蒸着材料Ｗの球は、成長しようとしてもくびれ部Ｗａで自重に耐えられず滴下することとなる。よって、このようにすれば、より一層確実に蒸着材料Ｗの球の成長を調整可能となりかつ抑制できる。
【００３９】
以下、実施例３による構成の実験結果を示す。なお、当該結果は、振動機構７を作動させずに転造機構８のみを作動させた場合の結果である。
【００４０】
直径２ｍｍのアルミを蒸着材料Ｗとして蒸着を行った。転造機構８により蒸着材料Ｗに３ｍｍピッチで深さ０．５ｍｍのくびれ部Ｗａを形成した。蒸着条件は、加速電圧を２ｋｖ、エミッション電流を４００ｍＡ、蒸着材料Ｗの送り速度を５ｍｍ／ｓｅｃとした。
【００４１】
この結果、蒸着材料Ｗの先端に球は最大約３ｍｍ程度までしか成長しなかった。このときの蒸着速度の変動は±５％以下となった。なお、本発明の実施例３の構成を採用しないで同蒸着を行った結果は、上記実施例１の際で比較した結果と同様で直径約４ｍｍまで球が成長し、蒸着速度の変動が±１０％以上となった。
【００４２】
ちなみに、振動機構７も転造機構８と共に作動させた場合、蒸着材料Ｗの先端に球は最大約２ｍｍ程度の成長に止まった。この理由は、振動機構７により積極的に振り落とされるためと推測される。
【００４３】
また、振動機構７も転造機構８と共に作動させた場合、仮に振動機構７の出力を低くした場合であっても、上記ワイヤ状の蒸着材料の自然滴下を待たず、所定大きさの球となる前に湯面に落下させるという効果が得られる。このため、振動機構７の省力化が図れる。
【符号の説明】
【００４４】
１  材料容器
２  材料供給装置
３  ドラム
４  送出ロール
５  ガイドロール
６  ワイヤガイド
７  振動機構
８  転造機構
Ｗ  蒸着材料
Ｗａ  くびれ部
【図１】
2014208864.tif 000003
【図２】
2014208864.tif 000004
【図３】
2014208864.tif 000005
【図４】
2014208864.tif 000006