(57)【要約】【課題】成膜の均一性が高く、歩留まりも高い真空蒸着装置及び方法を提供する。【解決手段】断面が凹状の曲線をなし断面に垂直な方向ｎに延びる反射部材２と、曲線の焦点近傍に配置され、断面から見た時に微小平面蒸発源として作用する蒸発源４とを有し、蒸発源からの蒸発物質Ｖａを反射部材で反射させ、蒸発源の背面側において断面に垂直な方向ｎに延びる蒸着領域Ｒを形成させる。【選択図】図１
2008138261.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
断面が凹状の曲線をなし前記断面に垂直な方向に延びる反射部材と、前記曲線の焦点近傍に配置され、前記断面から見た時に微小平面蒸発源として作用する蒸発源とを有し、
前記蒸発源からの蒸発物質を前記反射部材で反射させ、前記蒸発源の背面側において前記断面に垂直な方向に延びる蒸着領域を形成させる真空蒸着装置。
【請求項２】
前記蒸発源は１つであり、かつ前記反射部材は前記断面に垂直な直線に対して凹状に湾曲している請求項１記載の真空蒸着装置。
【請求項３】
前記反射部材の凹部の曲率は、前記断面に垂直な方向においてランバートの余弦則及び距離の逆二乗の法則により計算される前記蒸着領域の膜厚分布が均一になるよう設定されている請求項２記載の真空蒸着装置。
【請求項４】
前記反射部材の周縁と前記蒸着領域の周縁との間の空間を囲み、前記蒸発物質の飛散を防止するための防護部材をさらに有する請求項１ないし３のいずれかに記載の真空蒸着装置。
【請求項５】
断面が凹状の曲線をなし前記断面に垂直な方向に延びた反射部材と、前記曲線の焦点近傍に配置され、前記断面から見た時に微小平面蒸発源として作用する1つの蒸発源とを用い、
前記蒸発源からの蒸発物質を前記反射部材で反射させ、前記蒸発源の背面側において前記断面に垂直な方向に延びる蒸着領域を形成させることにより、該蒸着領域に位置する被蒸着体に蒸着するとともに、前記蒸発源と前記被蒸着体とを前記断面に平行な方向へ順次相対移動させる真空蒸着方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空蒸着装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種半導体素子や有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子を製造するため、真空蒸着装置が広く用いられている。真空蒸着装置は、真空室内で蒸発源から蒸発した蒸着物質を、被蒸着体となる基板に成膜するものである。蒸発源としては通常、ボート状のものが用いられる、この場合、蒸発物質はボートの開口部から上方向に飛び、ヒータ面と干渉する水平方向には飛ばないので、蒸発源は微小平面源とみなされる。微小平面源から放射される蒸発物質の量は、いわゆるランバート(Lambert)の余弦則及び距離の逆二乗の法則に従い、ボートの中心へ下ろした垂線との角度に応じて基板上の膜厚に分布が生じる。
そこで、膜厚分布を均一にするため、蒸発物質の量が等しくなる位置（ボートの中心に接する球の表面に沿った位置）に基板を並べ、基板を回転させながら成膜する技術が知られている（プラネタリーモーション）。又、基板を回転させる代わりに、基板直下に多数の蒸発源を環状に並べたリングソースと称される技術も知られている。
【０００３】
又、基板の幅が広い場合に、基板の一辺より長い長手方向を有する蒸着セル又は複数の蒸着セルを長手方向に並べた蒸着源を用い、この蒸着源を長手方向に垂直に移動させ、膜厚分布の均一性を図る技術が開示されている（特許文献１参照）。
一方、上記した微小平面源の場合、蒸発物質（気化物質）が放射状に拡散し、被蒸着体に到達しない蒸発物質が生じるため、蒸発源の歩留まりも低下する。そこで、蒸発源と被蒸着体の間に加熱した筒状体を配置し、拡散した気化物質を筒状体内面で反射させて被蒸着体に付着させる技術が開示されている（特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開2001-247959号公報
【特許文献２】特開2003-129231号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記した従来の技術の場合、基板の回転機構が必要となるために真空装置全体が複雑になったり、複数の蒸着源が必要となるために各蒸着源の蒸発レートを合わせるのが難しく、結果として膜厚分布を均一にすることが困難となる場合がある。
特に、近年、フラットパネルディスプレーの歩留まり向上やコスト削減のため、上記素子に用いる基板の大型化が進んでおり、基板の回転機構も大型・複雑化する必要が生じるために装置のコストが上昇する。
又、特許文献２記載の技術の場合、筒状体内面で反射した気化物質を、複数の貫通孔を有する板材を通すことで、均一な成膜分布を図っているが、貫通孔の個数には限界があるため、成膜分布を均一にする点で改善の余地がある。
【０００６】
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、成膜の均一性が高く、歩留まりも高い真空蒸着装置及び方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、本発明の真空蒸着装置は、断面が凹状の曲線をなし前記断面に垂直な方向に延びる反射部材と、前記曲線の焦点近傍に配置され、前記断面から見た時に微小平面蒸発源として作用する蒸発源とを有し、前記蒸発源からの蒸発物質を前記反射部材で反射させ、前記蒸発源の背面側において前記断面に垂直な方向に延びる蒸着領域を形成させる。
【０００８】
このような構成とすると、上記曲線の焦点近傍から放射された蒸発物質は、焦点の性質により、反射部材で所定の指向性を持って反射され、蒸発源の背面側の蒸着領域に位置する被蒸着体に無駄なく蒸着する。そのため、従来の指向性を持たない蒸発物質のように被蒸着体以外の部分に散逸することがなく、歩留まりが向上する。
又、上記曲線の形状を調整して蒸発物質の指向性を変えることによって、蒸着領域をある程度広げることもできる。この場合、蒸発源は上記断面から見たときに１個であるので、従来のように蒸着領域を広げるために複数の蒸発源を用いる必要がなく、複数の蒸発源間のレート調整が不要となるので膜厚分布が均一になる。
【０００９】
前記蒸発源は１つであり、かつ前記反射部材は前記断面に垂直な直線に対して凹状に湾曲していることが好ましい。
このような構成とすると、１個の蒸発源から放射される蒸発物質は、上記した凹状湾曲部によって、所定の指向性を持って反射され、蒸着領域の中心と端部との膜厚の分布（むら）を均一化することができる。又、蒸発源は１個であるので、従来のように前記断面に垂直な直線に沿って複数の蒸発源を用いる必要がなく、複数の蒸発源間のレート調整が不要となるので上記直線方向での膜厚分布が均一になる。
【００１０】
前記反射部材の凹部の曲率は、前記断面に垂直な方向においてランバートの余弦則及び距離の逆二乗の法則により計算される前記蒸着領域の膜厚分布が均一になるよう設定されていることが好ましい。
このような構成とすると、前記断面に垂直な直線方向での膜厚分布がより一層均一になる。
【００１１】
前記反射部材の周縁と前記蒸着領域の周縁との間の空間を囲み、前記蒸発物質の飛散を防止するための防護部材をさらに有することが好ましい。
このような構成とすると、蒸着領域以外の部分に蒸発物質が散逸することがなく、装置の汚れ等を防止することができる。
【００１２】
本発明の真空蒸着方法は、断面が凹状の曲線をなし前記断面に垂直な方向に延びる反射部材と、前記曲線の焦点近傍に配置され、前記断面から見た時に微小平面蒸発源として作用する蒸発源とを用い、前記蒸発源からの蒸発物質を前記反射部材で反射させ、前記蒸発源の背面側において前記断面に垂直な方向に延びる蒸着領域を形成させることにより、該蒸着領域に位置する被蒸着体に蒸着するとともに、前記蒸発源と前記被蒸着体とを前記断面に平行な方向へ順次相対移動させる。
【００１３】
本発明によれば、真空蒸着における歩留まりが高く、又、成膜の均一性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態に係る真空蒸着装置の全体構成図である。この図において、真空蒸着装置は図示しない真空室内に配置され、後述する断面が凹状の反射部材２と、反射部材２の凹部内に配置される１個の蒸発源４と、蒸発物質の飛散を防止するための防護部材１０とを有する。蒸発源４はボート状をなし、ボートの周囲に配置されたヒーターによりボート内の蒸発物質が加熱されてボートの開口部から反射部材２に向かって飛び、ヒーター面と干渉する方向には飛ばないため、蒸発源は微小平面源となっている。蒸発源４及び反射部材２はそれぞれ位置を微調整できるように、可動式になっていることが好ましい。
そして、蒸発源４から放射された蒸発物質Ｖａを反射部材２で反射させ、蒸発源の背面側においてｎ方向（後述する反射部材２の断面の垂線に等しい）に延びる蒸着領域Ｒを形成させる。防護部材１０は、反射部材２の周縁と蒸着領域Ｒの周縁との間の空間を囲むように形成され、防護部材１０の外周にはヒーターが配置されて、防護部材１０を加熱するようになっている。防護部材１０の断面形状は、円筒、角筒等の任意の筒状とすることができるが、図１の例では矩形状の角筒になっている。
【００１５】
なお、反射部材２としては、例えば鏡面仕上げした金属板（ステンレス板等）を用いることができ、又、反射部材２表面に蒸発物質が付着しないよう、反射部材２の裏面に加熱体（ヒーターや誘導加熱装置）を設け、蒸発物質の融点以上程度に反射部材を加熱してもよい。
又、防護部材１０については必ずしも加熱する必要はないが、蒸発物質の融点以上程度に加熱すると、防護部材１０に付着した蒸発物質が再蒸発して蒸着領域Ｒへ飛散するので、歩留まりがさらに向上する。
【００１６】
被蒸着体である矩形状の基板２０は基板ホルダー３２に固定され、基板ホルダー３２に取付けられた所定の移動機構（例えば、ホルダーアーム）３０により、他の工程から真空蒸着装置内に搬送される。そして、基板２０の一方の辺（図の横の辺）が蒸着領域Ｒの長手方向（図のｎ方向）に平行になるように設置され、蒸着領域Ｒ内に位置した基板２０表面に蒸着物質が成膜される。さらに、移動機構（ホルダーアーム）３０により、基板２０はｎ方向と垂直な方向Ｌに移動し、基板２０の縦の辺に沿って順次蒸着が進むようになっている。
なお、基板２０を固定し、蒸発源４と反射部材２とを基板２０の縦の辺に沿って移動させ、蒸着を進行させてもよい。
【００１７】
図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図であり、ＩＩ−ＩＩ線は反射部材２の中心と、蒸発源４の中心と、蒸着領域Ｒの中心とを結ぶ直線Ｐに平行である。図２において、反射部材２の断面は凹状（蒸発源４に向かって凹状）の曲線をなし、蒸発源４は曲線の焦点Ｆ近傍に配置されている。蒸発源４の蒸発面が焦点Ｆよりやや後側（反射部材から離れた側）に位置することが好ましい。
【００１８】
ここで、本発明において焦点とは、直線Ｐ（光軸に相当）に平行な入射光線が集中する点をいい、又は準線と定点からの比が一定の点の軌跡を円錐曲線（楕円・放物線・双曲線等の二次曲線）とする際の定点をいう。
従って、例えば、上記曲線としては、球面鏡及び非球面鏡の断面、楕円・放物線・双曲線を挙げることができる。なお、上記曲線が球面鏡の断面である場合、厳密には球面鏡の中心と周囲を通る光線の焦点がずれて収差が生じるが、本発明においては光学のような精度は要求されないので、厳密に焦点を規定せず、焦点近傍の位置であれば「焦点」とみなす。又、非球面鏡は、放物面や多項式で表される面（楕円面・双曲面・４次曲面）を有し、収差が無い。
【００１９】
図２における曲線が放物線である場合、焦点Ｆから周囲に放射された蒸発物質は、放物線の性質により、Ｐ方向に平行な方向に反射され、蒸着領域Ｒに入射する。つまり、Ｐ方向と異なる方向（例えば図のＳ方向）に蒸発物質が散逸することがなく、蒸発物質のほぼすべてを蒸着領域Ｒに集中させることができるので、歩留まりが向上する。
又、放物線の性質により、反射部材２から反射された蒸発物質は、Ｐ方向に平行で、かつ幅（図２の反射部材２の上下の幅）を持っている。このため、蒸着領域Ｒはある程度広げるが、蒸発源は上記断面から見たときに１個であるので、従来のように蒸着領域を広げるために複数の蒸発源を用いる必要がなく、複数の蒸発源間のレート調整が不要となるので、図２の上下方向（Ｌ方向）の膜厚分布が均一になる。
【００２０】
図３は、図２における曲線を楕円に代えた反射部材２ａを用いた場合を示す。この場合、焦点Ｆ１から周囲に放射された蒸発物質は、楕円の性質により、もう１つの焦点Ｆ２に集中する。従って、蒸着領域Ｒを焦点Ｆ２に位置させることにより、蒸着領域Ｒを狭くして蒸発物質をさらに集中させることができる。
本発明においては、以上のように、ＩＩ−ＩＩ線に沿う断面から見たとき、蒸着領域Ｒが点状（図３の場合）または一定の幅の領域（図２の場合等）となるように、曲線の形状を設計すればよい。
【００２１】
ところで、通常、蒸着領域Rの各位置で蒸発物質の付着量は、ｎ方向で不均一になる。そこで、反射部材の形状を変えることによって、ｎ方向での付着量を均一にする方法について図４〜図６を用いて説明する。なお、図４〜図６において、以下の中心軸Ｐを中心に上下で対称となるので、上半分のみを図示することとする。
図４は、ｎ方向に垂直なＬ方向（図１の上側）から見た時の、平板状の反射部材２ｂを用いた場合の蒸発物質の行路を示す。焦点（蒸発源）Fから飛び出した蒸発物質が反射部材の反射面Sで反射率１で反射され、蒸着領域Rに蒸着すると仮定する。この場合、FはS面を鏡面とした仮想点Fに置き換えることができるので、以下、Fは仮想点を示すものとする。いま、Fにおける蒸発物質の付着量をDi、蒸着領域Rの中心（焦点Fに対する光軸に相当する中心軸Pを通る） X0の付着量をD0、F−X0間の距離をr0とする。距離の逆二乗の法則により、
D0= Di/ r02                              （１）
となる。
【００２２】
次に、Fから飛び出した蒸発物質が中心軸Pと角度αをもってS面で反射され、蒸着領域R上の点X1に到達する場合を考える。この蒸発物質は、Fを通りPと角度αをなす線分L1上を飛行する。距離の逆二乗の法則を考慮すると、線分L1上を通りFからの距離がr0の点X11で、蒸発物質の量がD0に等しくなるはずである。ここで、X11は、線分L1が蒸着領域Rと交わる点X1よりF側に近づいた点である。しかし、実際には余弦則に基づく付着量の低下があるため、X11での蒸発物質の付着量D1は、
D1= D0 cosα                            （２）
となる。
従って、D1= D0とするためには、余弦則による付着量減を補償するようX11をF側にさらに近づける必要がある。いま、線分L1上にあってx11から距離rだけF側に近づいた点X'11において、蒸発物質の付着量D1'がD0に等しくなったと仮定すると、F- X'11間の行路長は(r0-r)であるから、
D1'= Di cosα/ (r0-r)2= D0              （３）
となるが、D1' = D0であるから、式１、式３より、
Di cosα/ (r0-r)2= Di/ r02
r = r0-×(1-√(cosα))    （４）
となる。式４より、角度αでFから飛び出した蒸発物質の付着量がX0と等しくなるための行路補正量rを求めることができる。
【００２３】
次に、行路補正を行うための反射部材の形状の求め方について説明する。図５は、平板状の反射部材２ｂに代え、直線ｎに対して凹状（蒸発源Ｆを囲むように）に湾曲している反射部材２ｃを用いた場合の蒸発物質の行路を示す図である。反射部材２ｃを用いると、湾曲によって蒸発物質の行路は反射部材２ｂを用いた場合より短くなるので、式４に従って蒸発物質の付着量を均一化することが可能となる
いま、反射部材２ｂを用いた場合の蒸着範囲（蒸着領域Rに現実的に蒸発物質が付着する範囲）を、点X0からの距離Y0で表す。反射部材２ｃを用いた場合、湾曲しているために蒸着範囲は狭くなり、蒸着範囲を点X1からの距離で示したY1はY0より小さくなる。Y1は通常、蒸着する基板サイズに等しく、Y1/Y0（以下、Y1/Y0より=Δとおく、Δ≦1）は例えば0.8程度である。
【００２４】
図６は、反射部材２ｃを用いた場合の蒸発物質の行路を示す。なお、説明上、反射面が階段状の反射部材２ｃを用いているがこれに限定されるものではない。
図６において、平板状の反射部材２ａを用いた場合、角度αでFから飛び出した蒸発物質が線分f1を通って反射面で反射され、線分L1に沿って蒸着領域Ｒの点X1に付着する。一方、湾曲した反射部材２ｃを用いた場合、角度αでFから飛び出した蒸発物質は線分f1を通って反射部材２ｃのS1面で反射され、次に線分L1'に沿って蒸着領域Ｒ上の点X'1に付着する。この場合、図５で説明したように、湾曲した反射部材２ｃを用いると蒸着範囲が狭くなる。従って、上記したΔを用いると、
|X1| =Δ×|X1'|                  （５）
で表され、式５よりX1'の位置が決められる。（|  |は距離を表す）
【００２５】
いま、r0、αが既知である場合、式４より、行路補正を行った場合の行路長は(r0-r)で求められる。すると、式５より、点F、 点X1'、行路長(r0-r)が既知となるから、線分f1を通って点X'1へ到達するためのS1面上の点Sxを一義的に求めることができる。そして、Sxが決まれば、線分f1とL'1のなす角βも決まるが、S1面での入射角＝反射角であるから、S1面の法線がf1となす角はβ/2となり、これよりS1面の角度を一義的に求めることができる。
以上のようにして、Fから角度αで飛び出した蒸発物質の付着量がX0と等しくなるようなS1面の位置及び角度が決まる。いくつかの角度αに対して上記計算を行うことで、複数のS1面を得ることができ、図６に示したような階段状に湾曲した反射部材２ｃを決定することができる。
又、上記したように得られた複数のS1面について、Sxを通りかつSxにおける接線がS1面に平行になるような滑らかな曲線を決定することもできる。さらに、階段状の代わりに窪み（ディンプル）を設け、窪みで反射が都合良く行われるような反射部材２ｃを得ることもできる。
【００２６】
このように、ランバートの余弦則並びに距離の逆二乗の法則によって、蒸着領域Ｒの付着量を補正するように反射部材の湾曲状態を設定することができ、蒸着領域のｎ方向の膜厚分布を略均一にできる。なお、本発明において反射部材の曲率を設定するとは、反射部材の湾曲状態が滑らかな曲線である場合の曲率の他、上記したように反射部材が階段状に少しずつ湾曲している場合の各階段部の位置や角度（図６のS1面の角度,Sxの位置）を設定する場合等も含む。
又、本発明において、ｎ方向に複数の蒸発源を並べてこの方向の膜厚を均一化するようにしてもよいが、上記したように、１個の蒸発源を用い、ｎ方向に凹状の反射部材を用いると、複数の蒸発源間のレート調整が不要となるので、ｎ方向の膜厚分布が均一になる。
【００２７】
本発明において、上記断面から見たとき、焦点を反射部材の内側でなく、反射部材の外側とする（例えば図２で曲線を調整し、焦点Ｆの位置を下側防護部材１０近傍の位置とする）こともできる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施形態に係る真空蒸着装置の全体構成図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。
【図３】図２の反射部材を断面が楕円のものに代えた場合の図である。
【図４】平板状の反射部材を用いた場合の蒸発物質の行路を示す図である。
【図５】湾曲した反射部材を用いた場合の蒸着範囲を示す図である。
【図６】湾曲した反射部材を用いた場合の蒸発物質の行路を示す図である。
【符号の説明】
【００２９】
２、２ａ、２ｂ、２ｃ        反射部材
４                          蒸発源
１０                        防護部材
Ｖａ                        蒸発物質
ｎ                          反射部材の断面に垂直な方向
Ｒ                          蒸着領域
Ｆ                          曲線の焦点
【図１】
2008138261.tif 000003
【図２】
2008138261.tif 000004
【図３】
2008138261.tif 000005
【図４】
2008138261.tif 000006
【図５】
2008138261.tif 000007
【図６】
2008138261.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成18年12月8日(2006.12.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空蒸着装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種半導体素子や有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子を製造するため、真空蒸着装置が広く用いられている。真空蒸着装置は、真空室内で蒸発源から蒸発した蒸着物質を、被蒸着体となる基板に成膜するものである。蒸発源としては通常、ボート状のものが用いられる、この場合、蒸発物質はボートの開口部から上方向に飛び、ヒータ面と干渉する水平方向には飛ばないので、蒸発源は微小平面源とみなされる。微小平面源から放射される蒸発物質の量は、いわゆるランバート(Lambert)の余弦則及び距離の逆二乗の法則に従い、ボートの中心へ下ろした垂線との角度に応じて基板上の膜厚に分布が生じる。
そこで、膜厚分布を均一にするため、蒸発物質の量が等しくなる位置（ボートの中心に接する球の表面に沿った位置）に基板を並べ、基板を回転させながら成膜する技術が知られている（プラネタリーモーション）。又、基板を回転させる代わりに、基板直下に多数の蒸発源を環状に並べたリングソースと称される技術も知られている。
【０００３】
又、基板の幅が広い場合に、基板の一辺より長い長手方向を有する蒸着セル又は複数の蒸着セルを長手方向に並べた蒸着源を用い、この蒸着源を長手方向に垂直に移動させ、膜厚分布の均一性を図る技術が開示されている（特許文献１参照）。
一方、上記した微小平面源の場合、蒸発物質（気化物質）が放射状に拡散し、被蒸着体に到達しない蒸発物質が生じるため、蒸発源の歩留まりも低下する。そこで、蒸発源と被蒸着体の間に加熱した筒状体を配置し、拡散した気化物質を筒状体内面で反射させて被蒸着体に付着させる技術が開示されている（特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開2001-247959号公報
【特許文献２】特開2003-129231号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記した従来の技術の場合、基板の回転機構が必要となるために真空装置全体が複雑になったり、複数の蒸着源が必要となるために各蒸着源の蒸発レートを合わせるのが難しく、結果として膜厚分布を均一にすることが困難となる場合がある。
特に、近年、フラットパネルディスプレーの歩留まり向上やコスト削減のため、上記素子に用いる基板の大型化が進んでおり、基板の回転機構も大型・複雑化する必要が生じるために装置のコストが上昇する。
又、特許文献２記載の技術の場合、筒状体内面で反射した気化物質を、複数の貫通孔を有する板材を通すことで、均一な成膜分布を図っているが、貫通孔の個数には限界があるため、成膜分布を均一にする点で改善の余地がある。
【０００６】
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、成膜の均一性が高く、歩留まりも高い真空蒸着装置及び方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、本発明の真空蒸着装置は、断面が凹状の曲線をなし前記断面に垂直な方向に延びる反射部材と、前記曲線の焦点近傍に配置され、前記断面から見た時に微小平面蒸発源として作用する蒸発源とを有し、前記蒸発源からの蒸発物質を前記反射部材で反射させ、前記蒸発源の背面側において前記断面に垂直な方向に延びる蒸着領域を形成させる。
【０００８】
このような構成とすると、上記曲線の焦点近傍から放射された蒸発物質は、焦点の性質により、反射部材で所定の指向性を持って反射され、蒸発源の背面側の蒸着領域に位置する被蒸着体に無駄なく蒸着する。そのため、従来の指向性を持たない蒸発物質のように被蒸着体以外の部分に散逸することがなく、歩留まりが向上する。
又、上記曲線の形状を調整して蒸発物質の指向性を変えることによって、蒸着領域をある程度広げることもできる。この場合、蒸発源は上記断面から見たときに１個であるので、従来のように蒸着領域を広げるために複数の蒸発源を用いる必要がなく、複数の蒸発源間のレート調整が不要となるので膜厚分布が均一になる。
【０００９】
前記蒸発源は１つであり、かつ前記反射部材は前記断面に垂直な直線に対して凹状に湾曲していることが好ましい。
このような構成とすると、１個の蒸発源から放射される蒸発物質は、上記した凹状湾曲部によって、所定の指向性を持って反射され、蒸着領域の中心と端部との膜厚の分布（むら）を均一化することができる。又、蒸発源は１個であるので、従来のように前記断面に垂直な直線に沿って複数の蒸発源を用いる必要がなく、複数の蒸発源間のレート調整が不要となるので上記直線方向での膜厚分布が均一になる。
【００１０】
前記反射部材の凹部の曲率は、前記断面に垂直な方向においてランバートの余弦則及び距離の逆二乗の法則により計算される前記蒸着領域の膜厚分布が均一になるよう設定されていることが好ましい。
このような構成とすると、前記断面に垂直な直線方向での膜厚分布がより一層均一になる。
【００１１】
前記反射部材の周縁と前記蒸着領域の周縁との間の空間を囲み、前記蒸発物質の飛散を防止するための防護部材をさらに有することが好ましい。
このような構成とすると、蒸着領域以外の部分に蒸発物質が散逸することがなく、装置の汚れ等を防止することができる。
【００１２】
本発明の真空蒸着方法は、断面が凹状の曲線をなし前記断面に垂直な方向に延びる反射部材と、前記曲線の焦点近傍に配置され、前記断面から見た時に微小平面蒸発源として作用する蒸発源とを用い、前記蒸発源からの蒸発物質を前記反射部材で反射させ、前記蒸発源の背面側において前記断面に垂直な方向に延びる蒸着領域を形成させることにより、該蒸着領域に位置する被蒸着体に蒸着するとともに、前記蒸発源と前記被蒸着体とを前記断面に平行な方向へ順次相対移動させる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、真空蒸着における歩留まりが高く、又、成膜の均一性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態に係る真空蒸着装置の全体構成図である。この図において、真空蒸着装置は図示しない真空室内に配置され、後述する断面が凹状の反射部材２と、反射部材２の凹部内に配置される１個の蒸発源４と、蒸発物質の飛散を防止するための防護部材１０とを有する。蒸発源４はボート状をなし、ボートの周囲に配置されたヒーターによりボート内の蒸発物質が加熱されてボートの開口部から反射部材２に向かって飛び、ヒーター面と干渉する方向には飛ばないため、蒸発源は微小平面源となっている。蒸発源４及び反射部材２はそれぞれ位置を微調整できるように、可動式になっていることが好ましい。
そして、蒸発源４から放射された蒸発物質Ｖａを反射部材２で反射させ、蒸発源の背面側においてｎ方向（後述する反射部材２の断面の垂線に等しい）に延びる蒸着領域Ｒを形成させる。防護部材１０は、反射部材２の周縁と蒸着領域Ｒの周縁との間の空間を囲むように形成され、防護部材１０の外周にはヒーターが配置されて、防護部材１０を加熱するようになっている。防護部材１０の断面形状は、円筒、角筒等の任意の筒状とすることができるが、図１の例では矩形状の角筒になっている。
【００１５】
なお、反射部材２としては、例えば鏡面仕上げした金属板（ステンレス板等）を用いることができ、又、反射部材２表面に蒸発物質が付着しないよう、反射部材２の裏面に加熱体（ヒーターや誘導加熱装置）を設け、蒸発物質の融点以上程度に反射部材を加熱してもよい。
又、防護部材１０については必ずしも加熱する必要はないが、蒸発物質の融点以上程度に加熱すると、防護部材１０に付着した蒸発物質が再蒸発して蒸着領域Ｒへ飛散するので、歩留まりがさらに向上する。
【００１６】
被蒸着体である矩形状の基板２０は基板ホルダー３２に固定され、基板ホルダー３２に取付けられた所定の移動機構（例えば、ホルダーアーム）３０により、他の工程から真空蒸着装置内に搬送される。そして、基板２０の一方の辺（図の横の辺）が蒸着領域Ｒの長手方向（図のｎ方向）に平行になるように設置され、蒸着領域Ｒ内に位置した基板２０表面に蒸着物質が成膜される。さらに、移動機構（ホルダーアーム）３０により、基板２０はｎ方向と垂直な方向Ｌに移動し、基板２０の縦の辺に沿って順次蒸着が進むようになっている。
なお、基板２０を固定し、蒸発源４と反射部材２とを基板２０の縦の辺に沿って移動させ、蒸着を進行させてもよい。
【００１７】
図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図であり、ＩＩ−ＩＩ線は反射部材２の中心と、蒸発源４の中心と、蒸着領域Ｒの中心とを結ぶ直線Ｐに平行である。図２において、反射部材２の断面は凹状（蒸発源４に向かって凹状）の曲線をなし、蒸発源４は曲線の焦点Ｆ近傍に配置されている。蒸発源４の蒸発面が焦点Ｆよりやや後側（反射部材から離れた側）に位置することが好ましい。
【００１８】
ここで、本発明において焦点とは、直線Ｐ（光軸に相当）に平行な入射光線が集中する点をいい、又は準線と定点からの比が一定の点の軌跡を円錐曲線（楕円・放物線・双曲線等の二次曲線）とする際の定点をいう。
従って、例えば、上記曲線としては、球面鏡及び非球面鏡の断面、楕円・放物線・双曲線を挙げることができる。なお、上記曲線が球面鏡の断面である場合、厳密には球面鏡の中心と周囲を通る光線の焦点がずれて収差が生じるが、本発明においては光学のような精度は要求されないので、厳密に焦点を規定せず、焦点近傍の位置であれば「焦点」とみなす。又、非球面鏡は、放物面や多項式で表される面（楕円面・双曲面・４次曲面）を有し、収差が無い。
【００１９】
図２における曲線が放物線である場合、焦点Ｆから周囲に放射された蒸発物質は、放物線の性質により、Ｐ方向に平行な方向に反射され、蒸着領域Ｒに入射する。つまり、Ｐ方向と異なる方向（例えば図のＳ方向）に蒸発物質が散逸することがなく、蒸発物質のほぼすべてを蒸着領域Ｒに集中させることができるので、歩留まりが向上する。
又、放物線の性質により、反射部材２から反射された蒸発物質は、Ｐ方向に平行で、かつ幅（図２の反射部材２の上下の幅）を持っている。このため、蒸着領域Ｒはある程度広げるが、蒸発源は上記断面から見たときに１個であるので、従来のように蒸着領域を広げるために複数の蒸発源を用いる必要がなく、複数の蒸発源間のレート調整が不要となるので、図２の上下方向（Ｌ方向）の膜厚分布が均一になる。
【００２０】
図３は、図２における曲線を楕円に代えた反射部材２ａを用いた場合を示す。この場合、焦点Ｆ１から周囲に放射された蒸発物質は、楕円の性質により、もう１つの焦点Ｆ２に集中する。従って、蒸着領域Ｒを焦点Ｆ２に位置させることにより、蒸着領域Ｒを狭くして蒸発物質をさらに集中させることができる。
本発明においては、以上のように、ＩＩ−ＩＩ線に沿う断面から見たとき、蒸着領域Ｒが点状（図３の場合）または一定の幅の領域（図２の場合等）となるように、曲線の形状を設計すればよい。
【００２１】
ところで、通常、蒸着領域Rの各位置で蒸発物質の付着量は、ｎ方向で不均一になる。そこで、反射部材の形状を変えることによって、ｎ方向での付着量を均一にする方法について図４〜図６を用いて説明する。なお、図４〜図６において、以下の中心軸Ｐを中心に上下で対称となるので、上半分のみを図示することとする。
図４は、ｎ方向に垂直なＬ方向（図１の上側）から見た時の、平板状の反射部材２ｂを用いた場合の蒸発物質の行路を示す。焦点（蒸発源）Fから飛び出した蒸発物質が反射部材の反射面Sで反射率１で反射され、蒸着領域Rに蒸着すると仮定する。この場合、FはS面を鏡面とした仮想点Fに置き換えることができるので、以下、Fは仮想点を示すものとする。いま、Fにおける蒸発物質の付着量をDi、蒸着領域Rの中心（焦点Fに対する光軸に相当する中心軸Pを通る） X0の付着量をD0、F−X0間の距離をr0とする。距離の逆二乗の法則により、
D0= Di/ r02                              （１）
となる。
【００２２】
次に、Fから飛び出した蒸発物質が中心軸Pと角度αをもってS面で反射され、蒸着領域R上の点X1に到達する場合を考える。この蒸発物質は、Fを通りPと角度αをなす線分L1上を飛行する。距離の逆二乗の法則を考慮すると、線分L1上を通りFからの距離がr0の点X11で、蒸発物質の量がD0に等しくなるはずである。ここで、X11は、線分L1が蒸着領域Rと交わる点X1よりF側に近づいた点である。しかし、実際には余弦則に基づく付着量の低下があるため、X11での蒸発物質の付着量D1は、
D1= D0 cosα                            （２）
となる。
従って、D1= D0とするためには、余弦則による付着量減を補償するようX11をF側にさらに近づける必要がある。いま、線分L1上にあってx11から距離rだけF側に近づいた点X'11において、蒸発物質の付着量D1'がD0に等しくなったと仮定すると、F- X'11間の行路長は(r0-r)であるから、
D1'= Di cosα/ (r0-r)2= D0              （３）
となるが、D1' = D0であるから、式１、式３より、
Di cosα/ (r0-r)2= Di/ r02
r = r0×(1-√(cosα))    （４）
となる。式４より、角度αでFから飛び出した蒸発物質の付着量がX0と等しくなるための行路補正量rを求めることができる。
【００２３】
次に、行路補正を行うための反射部材の形状の求め方について説明する。図５は、平板状の反射部材２ｂに代え、直線ｎに対して凹状（蒸発源Ｆを囲むように）に湾曲している反射部材２ｃを用いた場合の蒸発物質の行路を示す図である。反射部材２ｃを用いると、湾曲によって蒸発物質の行路は反射部材２ｂを用いた場合より短くなるので、式４に従って蒸発物質の付着量を均一化することが可能となる
いま、反射部材２ｂを用いた場合の蒸着範囲（蒸着領域Rに現実的に蒸発物質が付着する範囲）を、点X0からの距離Y0で表す。反射部材２ｃを用いた場合、湾曲しているために蒸着範囲は狭くなり、蒸着範囲を点X1からの距離で示したY1はY0より小さくなる。Y1は通常、蒸着する基板サイズに等しく、Y1/Y0（以下、Y1/Y0より=Δとおく、Δ≦1）は例えば0.8程度である。
【００２４】
図６は、反射部材２ｃを用いた場合の蒸発物質の行路を示す。なお、説明上、反射面が階段状の反射部材２ｃを用いているがこれに限定されるものではない。
図６において、平板状の反射部材２ａを用いた場合、角度αでFから飛び出した蒸発物質が線分f1を通って反射面で反射され、線分L1に沿って蒸着領域Ｒの点X1に付着する。一方、湾曲した反射部材２ｃを用いた場合、角度αでFから飛び出した蒸発物質は線分f1を通って反射部材２ｃのS1面で反射され、次に線分L1'に沿って蒸着領域Ｒ上の点X'1に付着する。この場合、図５で説明したように、湾曲した反射部材２ｃを用いると蒸着範囲が狭くなる。従って、上記したΔを用いると、
|X1| =Δ×|X1'|                  （５）
で表され、式５よりX1'の位置が決められる。（|  |は距離を表す）
【００２５】
いま、r0、αが既知である場合、式４より、行路補正を行った場合の行路長は(r0-r)で求められる。すると、式５より、点F、 点X1'、行路長(r0-r)が既知となるから、線分f1を通って点X'1へ到達するためのS1面上の点Sxを一義的に求めることができる。そして、Sxが決まれば、線分f1とL'1のなす角βも決まるが、S1面での入射角＝反射角であるから、S1面の法線がf1となす角はβ/2となり、これよりS1面の角度を一義的に求めることができる。
以上のようにして、Fから角度αで飛び出した蒸発物質の付着量がX0と等しくなるようなS1面の位置及び角度が決まる。いくつかの角度αに対して上記計算を行うことで、複数のS1面を得ることができ、図６に示したような階段状に湾曲した反射部材２ｃを決定することができる。
又、上記したように得られた複数のS1面について、Sxを通りかつSxにおける接線がS1面に平行になるような滑らかな曲線を決定することもできる。さらに、階段状の代わりに窪み（ディンプル）を設け、窪みで反射が都合良く行われるような反射部材２ｃを得ることもできる。
【００２６】
このように、ランバートの余弦則並びに距離の逆二乗の法則によって、蒸着領域Ｒの付着量を補正するように反射部材の湾曲状態を設定することができ、蒸着領域のｎ方向の膜厚分布を略均一にできる。なお、本発明において反射部材の曲率を設定するとは、反射部材の湾曲状態が滑らかな曲線である場合の曲率の他、上記したように反射部材が階段状に少しずつ湾曲している場合の各階段部の位置や角度（図６のS1面の角度,Sxの位置）を設定する場合等も含む。
又、本発明において、ｎ方向に複数の蒸発源を並べてこの方向の膜厚を均一化するようにしてもよいが、上記したように、１個の蒸発源を用い、ｎ方向に凹状の反射部材を用いると、複数の蒸発源間のレート調整が不要となるので、ｎ方向の膜厚分布が均一になる。
【００２７】
本発明において、上記断面から見たとき、焦点を反射部材の内側でなく、反射部材の外側とする（例えば図２で曲線を調整し、焦点Ｆの位置を下側防護部材１０近傍の位置とする）こともできる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施形態に係る真空蒸着装置の全体構成図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。
【図３】図２の反射部材を断面が楕円のものに代えた場合の図である。
【図４】平板状の反射部材を用いた場合の蒸発物質の行路を示す図である。
【図５】湾曲した反射部材を用いた場合の蒸着範囲を示す図である。
【図６】湾曲した反射部材を用いた場合の蒸発物質の行路を示す図である。
【符号の説明】
【００２９】
２、２ａ、２ｂ、２ｃ        反射部材
４                          蒸発源
１０                        防護部材
Ｖａ                        蒸発物質
ｎ                          反射部材の断面に垂直な方向
Ｒ                          蒸着領域
Ｆ                          曲線の焦点