(57)【要約】【課題】大きな面積の被蒸着体に均一な膜厚で蒸着を行なうことができる真空蒸着方法を提供する。【解決手段】真空チャンバー１内に蒸着材料２及び被蒸着体３を配置すると共に蒸着材料２と被蒸着体３との間に蒸着材料２が蒸発される温度で内面が加熱された筒状体４を配置し、蒸着材料２を加熱して蒸発させ、蒸発させた物質を筒状体４内から筒状体４の開口部５を通して被蒸着体３の表面に到達させることによって、被蒸着体３の表面に蒸着材料２を蒸着する。この際に、筒状体４の開口部５を長辺５ａと短辺５ｂからなる矩形に形成し、一辺の長さが開口部５の長辺５ａより短く且つ短辺５ｂの長さより長い大きさの被蒸着体３を、筒状体４の開口部５の短辺５ｂと平行に移動させて開口部５を横切らせることによって、被蒸着体３の開口部５に対向させた側の表面に蒸着を行なう。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空チャンバー内に蒸着材料及び被蒸着体を配置すると共に蒸着材料と被蒸着体との間に蒸着材料が蒸発される温度で内面が加熱された筒状体を配置し、蒸着材料を加熱して蒸発させ、蒸発させた物質を筒状体内から筒状体の開口部を通して被蒸着体の表面に到達させることによって、被蒸着体の表面に蒸着材料を蒸着するにあたって、筒状体の開口部を長辺と短辺からなる矩形に形成し、一辺の長さが開口部の長辺より短く且つ短辺の長さより長い大きさの被蒸着体を、筒状体の開口部の短辺と平行に移動させて開口部を横切らせることによって、被蒸着体の開口部に対向させた側の表面に蒸着を行なうことを特徴とする真空蒸着方法。
【請求項２】
被蒸着体は一辺が２００ｍｍ以上の略正方形の板材であることを特徴とする請求項１に記載の真空蒸着方法。
【請求項３】
筒状体の蒸着材料がセットされる筒状体の基部の寸法よりも、筒状体の先端の開口部の短辺を小さくすることによって、開口部の面積を筒状体の基部の面積よりも小さく形成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の真空蒸着方法。
【請求項４】
蒸着材料と開口部との間において、筒状体内に蒸着材料が蒸発した物質の開口部側への移動を制御する制御部材を設けたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の真空蒸着方法。
【請求項５】
制御部材として、蒸着材料に近い側に配置され、蒸着材料から蒸発した物質が通過する通孔を設けた孔開き板と、開口部に近い側に配置され、開口部の長辺側の各内面に対向して張り出して設けられる一対の障害板とを用い、各障害板の対向する先端間の間隙の幅が開口部の長辺の中央部ほど幅狭になると共に端部ほど幅広になるように形成したことを特徴とする請求項４に記載の真空蒸着方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、真空雰囲気で蒸着材料を蒸発させると共に被蒸着体に蒸発物質を蒸着させるようにした真空蒸着方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
真空蒸着装置は、真空チャンバー内に蒸着材料と被蒸着体とを配置し、真空チャンバー内を減圧した状態で、蒸着材料を加熱して蒸発させ、この蒸発させた物質を被蒸着体の表面に堆積させることによって蒸着を行なうようにしたものである。そして蒸発源の蒸着材料から蒸発した物質は蒸発源から法線方向に直進的に放出されるが、放出空間は真空に保たれているため蒸発物質は直進し、蒸発源と対向して配置される被蒸着体の表面に付着して蒸着される。
【０００３】
しかしこのように蒸発物質は蒸発源から法線方向に直進的に放出されるので、被蒸着体へ向かって進行しない蒸発物質が多く、このように被蒸着体へ向かって進行しない蒸発物質は被蒸着体の表面に付着しないものであり、蒸着の歩留まりが低くなると共に被蒸着体の表面への蒸着速度が遅くなるという問題がある。そこで、特開平４−４５２５９号公報や特開平９−２７２７０３号公報などに開示されているように、真空チャンバー内に配置した蒸発源の蒸着材料と被蒸着体が対向する空間を筒状体で囲むと共に筒状体を蒸着材料が再蒸発される温度で加熱し、蒸発源から蒸発した物質を筒状体内を通して被蒸着体の表面に蒸着させるようにした真空蒸着装置が提案されている。
【０００４】
図６はその一例を示すものであり、真空チャンバー１内に上下に開口する筒状体４が配設してあり、筒状体４にはヒーター１６が巻いてあって筒状体４を加熱できるようにしてある。この筒状体４の下端の開口部１７に面して蒸着材料２が配置してあり、ヒーター１８で加熱して蒸着材料２を蒸発させることができるようにしてある。筒状体４の上端の開口部５の上方には被蒸着体３が配置してあり、この開口部５はシャッター１９によって開閉できるようにしてある。
【０００５】
このものにあって、真空チャンバー１内を減圧すると共に蒸着材料２を加熱して蒸発させ、そしてシャッター１９を開くと、蒸着材料２から蒸発した物質が筒状体４内を飛翔して通過し、筒状体４の上端の開口部５を通って被蒸着体３の表面に付着し、被蒸着体３に蒸着材料２の蒸発物質を堆積させて蒸着を行なうことができるものである。そしてこのものでは、蒸着材料２と被蒸着体３が対向する空間が筒状体４で囲まれているので、蒸着材料２から発生する蒸発物質を筒状体４内に囲った状態で、この蒸発物質を筒状体４の内面で反射させながら被蒸着体３の方向へ進ませることができ、蒸着材料２から発生する蒸発物質の多くを被蒸着体３の表面に到達させることができるものであり、被蒸着体３に付着せずに逃げる量を少なくして歩留まり高く蒸着を行なうことができるものである。また筒状体４はヒーター１６で加熱されており、蒸発物質が筒状体４の内面に付着しても再加熱されて再蒸発し、この再蒸発した物質は被蒸着体３に到達して蒸着層を形成するものであり、筒状体４に蒸発物質が堆積して歩留まりが低下することを防ぐことができるものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、筒状体４の基部内に配置した蒸着材料２を蒸発させると共に蒸発物質を筒状体４内を飛翔させ、筒状体４の上端の開口部５に対面させて配置した被蒸着体３に、飛翔させた蒸発物質を開口部５を通して付着させることよって、蒸着を行なうことができる。そしてこのものにあって、被蒸着体３の表面の全面に蒸着を行なう場合、筒状体４の開口部５のエリア内に入るように被蒸着体３を配置する必要がある。従って、筒状体４の開口部５の大きさは被蒸着体３の面積よりも大きく形成する必要があり、例えば被蒸着体３が一辺２００ｍｍ以上の大きさの板材である場合、筒状体４の開口部５はこれ以上に大きく形成しなければならない。
【０００７】
ここで、筒状体４の基部内に配置した蒸着材料２から蒸発した蒸発物質は筒状体４内を飛翔して開口部５に至るが、開口部５を通過する蒸発物質の濃度の分布は均一ではなく、開口部５の中央部、特に蒸着材料２が配置された箇所に対応する部分で蒸発物質の濃度は高くなり、開口部５の周辺部では蒸発物質の濃度は低くなる。そして筒状体４の開口部５の面積が小さいときは、中央部と周辺部での蒸発物質の濃度の分布の不均一はさほど大きくならず、特に問題になることはないが、開口部５が一辺２００ｍｍ以上のように大きな面積になると、開口部５の中央部を通過する蒸発物質と周辺部を通過する蒸発物質の濃度の差が大きく発生し、この結果、被蒸着体３に蒸着される蒸着膜の膜厚が、中央部では厚く、周辺部では薄くなるというように、蒸着膜厚が不均一になるという問題が生じるものであった。
【０００８】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、大きな面積の被蒸着体に均一な膜厚で蒸着を行なうことができる真空蒸着方法を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係る真空蒸着方法は、真空チャンバー１内に蒸着材料２及び被蒸着体３を配置すると共に蒸着材料２と被蒸着体３との間に蒸着材料２が蒸発される温度で内面が加熱された筒状体４を配置し、蒸着材料２を加熱して蒸発させ、蒸発させた物質を筒状体４内から筒状体４の開口部５を通して被蒸着体３の表面に到達させることによって、被蒸着体３の表面に蒸着材料２を蒸着するにあたって、筒状体４の開口部５を長辺５ａと短辺５ｂからなる矩形に形成し、一辺の長さが開口部５の長辺５ａより短く且つ短辺５ｂの長さより長い大きさの被蒸着体３を、筒状体４の開口部５の短辺５ｂと平行に移動させて開口部５を横切らせることによって、被蒸着体３の開口部５に対向させた側の表面に蒸着を行なうことを特徴とするものである。
【００１０】
また請求項２の発明は、請求項１において、被蒸着体３は一辺が２００ｍｍ以上の略正方形の板材であることを特徴とするものである。
【００１１】
また請求項３の発明は、請求項１又は２において、筒状体４の蒸着材料２がセットされる基部の寸法よりも、筒状体４の先端の開口部５の短辺５ｂの寸法を小さくすることによって、開口部５の面積を筒状体４の基部の面積よりも小さく形成したことを特徴とするものである。
【００１２】
また請求項４の発明は、請求項１乃至３のいずれかにおいて、蒸着材料２と開口部５との間において、筒状体４内に蒸着材料２が蒸発した物質の開口部５側への移動を制御する制御部材８を設けたことを特徴とするものである。
【００１３】
また請求項５の発明は、請求項４において、制御部材８として、蒸着材料２に近い側に配置され、蒸着材料２から蒸発した物質が通過する通孔９を設けた孔開き板１０と、開口部５に近い側に配置され、開口部５の長辺５ａ側の各内面に対向して張り出して設けられる一対の障害板１１，１１とを用い、各障害板１１，１１の対向する先端間の間隙１２の幅が開口部５の長辺５ａの中央部ほど幅狭になると共に端部ほど幅広になるように形成したことを特徴とするものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【００１５】
図１は本発明の実施の形態の一例を示すものであり、真空チャンバー１の側面にはゲートバルブ２２を介して真空ポンプ２３が接続してある。真空チャンバー１内には筒状体４が配置してある。筒状体４は上面が開口部５となった四角筒形状に形成されるものであり、その外周にはシーズヒーターなどのヒーター２１を巻いて、筒状体４を加熱することができるようにしてある。筒状体４の底面の中央部には坩堝２４がはめ込んで取り付けてあり、坩堝２４に蒸着材料２が充填してある。坩堝２４には蒸着材料２を加熱するヒーター２５が内蔵してあり、この加熱温度は熱電対などで形成される温度センサー２６で検知することができるようにしてある。また筒状体４の側壁には側面開口部２７が形成してあり、この側面開口部２７内に面するように膜厚計２８が取り付けてある。膜厚計２８は水晶振動子膜厚計などで形成されるものであり、表面に蒸着して付着される膜の膜厚を自動計測することができるものである。
【００１６】
ここで、四角筒状に形成される筒状体４にあって、その上端の開口部５は長辺５ａと短辺５ｂを有する矩形（長方形）に形成してある。ガラス基板などで形成される被蒸着体３は一般に略正方形であり、開口部５の長辺５ａは被蒸着体３の一辺より長く形成され、開口部５の短辺５ｂは被蒸着体３の一辺より短い寸法に形成されるものである。開口部５の短辺５ｂは長辺５ａの１／２〜１／４程度であるのが好ましい。被蒸着体３として一辺が２００ｍｍ以上（好ましくは３００ｍｍ以上、上限は特にないが実用上は１ｍ）である面積が大きいものを用いる場合でも、開口部５の面積は被蒸着体３の１／２〜１／４程度に形成することができるものである。
【００１７】
また、筒状体４の上方には被蒸着体３を水平に送る搬送手段が設けてある。搬送手段は例えば図２に示すように、水平に配置される一対の搬送レール３０及び搬送治具３１で形成されるものであり、各搬送レール３０は図２（ｂ）（（ａ）を上から見た図）に示すように筒状体４の一方の側方から筒状体４の近縁を横切って筒状体４の他方の側方へ至るように配設してあり、この一対の搬送レール３０，３０間に架け渡して搬送治具３１が設けてある。搬送治具３１は搬送レール３０，３０の間の位置において蒸着用開口部３２を設けて枠状に形成されるものであり、筒状体４の一方の側方から筒状体４の開口部５の上方を横切って筒状体４の他方の側方へ至る範囲で、搬送レール３０を移動するようにしてある。ガラス板などで形成される被蒸着体３は、下面を蒸着用開口部３２に臨ませた状態でこの搬送治具３１の上に図２（ａ）のように載置してセットされるものであり、搬送治具３１を筒状体４の側方位置から筒状体４の開口部５の直上位置に移動させたときに、蒸着を行なうことができるようにしてある。
【００１８】
しかして、上記のように形成される真空蒸着装置を用いて、ガラス基板などの被蒸着体３に蒸着材料２を蒸着するにあたっては、まず、真空ポンプ２３を作動させて真空チャンバー１内を真空状態に減圧すると共にヒーター２１を発熱させて筒状体４を加熱しておく。筒状体４の加熱温度は、蒸着材料２の蒸発物質が筒状体４の内面に付着しても再度蒸発し、筒状体４の内面に堆積しない温度に設定されるものである。またヒーター２５を加熱して坩堝２４内の蒸着材料２を蒸発させ、蒸発物質を筒状体４内に飛翔させる。
【００１９】
そして、図２（ａ）のように被蒸着体３を搬送治具３１の上に載置し、搬送軸具３１を搬送レール３０に沿って移動させることによって、図１（ａ）（ｂ）の実線位置から鎖線位置へと、被蒸着体３を筒状体４の一方の側方位置から筒状体４の開口部５の直上位置に移動させ、さらに開口部５の直上を通過させて被蒸着体３を筒状体４の他方の側方位置に移動させる。このように開口部５の直上位置を横切って被蒸着体３を通過させる際に、蒸着材料２からの蒸発物質が開口部５を通して被蒸着体３の開口部５に対向する下面に付着し、蒸着材料２を被蒸着体３の下面に堆積させて蒸着させることができるものである。被蒸着体３を筒状体４の開口部５を横切らせて蒸着を行なうにあたって、開口部５を横切らせて通過させる回数に応じて蒸着の膜厚を調整することができるものであり、被蒸着体３を一方向へ搬送して開口部５を横切らせる他に、往復方向へ搬送したり、複数回往復方向へ搬送して開口部５を横切らせることもできる。
【００２０】
このとき、被蒸着体３は筒状体４の開口部５の長辺５ａの範囲内の位置を、開口部５の短辺５ｂと平行な方向に移動させて、開口部５の直上を横切って通過するようにしてあり、被蒸着体３は下面の全面が開口部５の直上を横切ることになるので、被蒸着体３の下面の全面に蒸着材料２を蒸着させることができるものである。ここで、被蒸着体３が一辺２００ｍｍ以上の大きな面積を有するものでも、筒状体４の開口部５を上記のように長辺５ａと短辺５ｂからなる矩形に形成することによって、開口部５の面積を小さいものに形成することができるものであり、筒状体４の基部内の蒸着材料２が蒸発した蒸発物質が開口部５を通過する際の中央部と周辺部との濃度の差は小さい。従って被蒸着体３の全面に対して均一な濃度で蒸発物質は蒸着されるものであり、均一な膜厚で蒸着を行なうことができるものである。
【００２１】
図３は本発明の他の実施の形態を示すものである。図１の実施の形態では、筒状体４を基部から上端の開口部５に至るまで同じ内径のストレート形状に形成したが、図２の実施の形態では、筒状体４の蒸着材料２がセットされる基部の寸法よりも、筒状体４の上端の開口部５の短辺５ｂの寸法を小さくして、開口部５の面積が筒状体４の基部の面積よりも小さくなるように形成してある。開口部５の短辺５ｂの寸法Ｗ１は筒状体４の基部の幅寸法Ｗ２の１／２〜１／４程度で、蒸発物質が飛翔する流れの抵抗に影響を与えないくらいが好ましい。開口部５の長辺５ａの寸法は筒状体４の基部の寸法と同じであり、従って、筒状体４の上部は長辺５ａの側の面が内側へ向けて斜め上方へ傾斜するように内径を絞った形状に形成されるものである。その他の構成は図１や図２のものと同じである。
【００２２】
図３のものでは、このように筒状体４の上端の開口部５の短辺５ｂの寸法を筒状体４の基部の寸法より小さくすることによって、開口部５の開口面積をより小さくすることができるものである。従って、加熱された筒状体４では、開口部５を通して筒状体４の内壁から輻射熱が上方へ放散されているが、開口部５の開口面積をより小さくすることによって、この輻射熱の放散を低減することができるものであり、被蒸着体３が輻射熱で加熱されることを低減し、被蒸着体３の温度が蒸着材料の蒸発温度や分解温度にまで加熱されて、蒸着効率が低下することを防ぐことができるものである。
【００２３】
図４は本発明の他の実施の形態を示すものであり、筒状体４の底部にセットした蒸着材料２と筒状体４の上端の開口部５との間において、筒状体４内に蒸着材料２が蒸発した物質が開口部５側へと飛翔して移動する際の、飛翔経路を制御する制御部材８が設けてある。この制御部材８としては、蒸着材料２の直ぐ上に配置される孔開き板１０と、開口部５の直ぐ下に配置される障害板１１とを用いるものである。
【００２４】
孔開き板１０は図５（ａ）に示すように、中央部よりも周辺部のほうに多く分布するように多数の通孔９を設けて形成してあり、筒状体４の下端部内を上下に仕切るように筒状体４の内面に取り付けてある。また障害板１１は図５（ｂ）のように、開口部５の長辺５ａ側の各内面に対向して張り出して一対設けられるものであり、障害板１１，１１の対向する先端間に間隙１２が形成してある。そして各障害板１１の先端縁を中央部程張り出すように形成することによって、障害板１１，１１の先端間の間隙１２の幅が開口部５の長辺５ａに沿った中央部ほど幅狭になると共に端部ほど幅広になるように形成してある。その他の構成は図１乃至３のものと同じである。
【００２５】
この図４のものにあって、蒸着材料２は筒状体４の底部の中央部にセットされているので、蒸着材料２が蒸発した蒸発物質は筒状体４の底部の中央部を蒸発源として飛翔するが、蒸発材料２の直上に設けた孔開き板１０に遮られ、孔開き板１０に多数設けられた各通孔９を通過して、孔開き板１０の上側に飛翔する。ここで、通孔９は中央部よりも周辺部のほうに多く分布するように形成してあるので、坩堝２４から蒸発物質が直線的に放出されてそのまま被蒸着体３に向かうことを抑制することができるものである。さらにこの飛翔した蒸発物質は障害板１１に遮られ、障害板１１間の間隙１２を通過して上方へ飛翔するが、間隙１２は開口部５の長辺５ａに沿った中央部ほど幅狭で且つ端部ほど幅広に形成されているので、端部のほうへ広げられながら間隙１２を通過する。このようにして、蒸発物質の濃度が開口部５の中央部が高く周辺部で低くならないようにして、開口部５を通過する蒸発物質の濃度を開口部５の全面において均一にすることができるものであり、被蒸着体３への蒸着の膜厚を一層均一化することができるものである。
【００２６】
【発明の効果】
上記のように本発明の請求項１に係る真空蒸着方法は、真空チャンバー内に蒸着材料及び被蒸着体を配置すると共に蒸着材料と被蒸着体との間に蒸着材料が蒸発される温度で内面が加熱された筒状体を配置し、蒸着材料を加熱して蒸発させ、蒸発させた物質を筒状体内から筒状体の開口部を通して被蒸着体の表面に到達させることによって、被蒸着体の表面に蒸着材料を蒸着するにあたって、筒状体の開口部を長辺と短辺からなる矩形に形成し、一辺の長さが開口部の長辺より短く且つ短辺の長さより長い大きさの被蒸着体を、筒状体の開口部の短辺と平行に移動させて開口部を横切らせることによって、被蒸着体の開口部に対向させた側の表面に蒸着を行なうようにしたので、被蒸着体が大きな面積を有するものであっても、小さい面積で筒状体の開口部を形成することができ、開口部内における蒸発物質の濃度差は小さくなるものであって、被蒸着体の全面に対して均一な濃度で蒸発物質を蒸着させて、均一な膜厚で蒸着を行なうことができるものである。
【００２７】
また請求項２の発明は、請求項１において、被蒸着体は一辺が２００ｍｍ以上の略正方形の板材であることを特徴とするものであり、このような面積の大きい被蒸着体であっても、小さい面積の開口部を有する筒状体を用いて、被蒸着体の全面に均一な膜厚で蒸着を行なうことができるものである。
【００２８】
また請求項３の発明は、請求項１又は２において、筒状体の蒸着材料がセットされる筒状体の基部の寸法よりも、筒状体の先端の開口部の短辺を小さくすることによって、開口部の面積を筒状体の基部の面積よりも小さく形成したので、開口部の開口面積をより小さくして、開口部から輻射熱が放散されることを低減することができるものであり、被蒸着体の温度が輻射熱による加熱で蒸着材料の蒸発温度や分解温度にまで上昇することを防止でき、蒸着効率が低下することを防ぐことができるものである。
【００２９】
また請求項４の発明は、請求項１乃至３のいずれかにおいて、蒸着材料と開口部との間において、筒状体内に蒸着材料が蒸発した物質の開口部側への移動を制御する制御部材を設けたので、開口部を通過する蒸発物質の濃度を制御部材で均一化することをができ、被蒸着体への蒸着の膜厚をより一層均一にすることができるものである。
【００３０】
また請求項５の発明は、請求項４において、制御部材として、蒸着材料に近い側に配置され、蒸着材料から蒸発した物質が通過する通孔を設けた孔開き板と、開口部に近い側に配置され、開口部の長辺側の各内面に対向して張り出して設けられる一対の障害板とを用い、各障害板の対向する先端間の間隙の幅が開口部の長辺の中央部ほど幅狭になると共に端部ほど幅広になるように形成したので、開口部を通過する蒸発物質の濃度を制御部材で均一化することができ、被蒸着体への蒸着の膜厚をより一層均一にすることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例を示すものであり、（ａ）は正面断面図、（ｂ）は一部の平面図である。
【図２】同上の実施の形態の一例を示すものであり、（ａ）は一部の正面断面図、（ｂ）は一部の平面図である。
【図３】本発明の他の実施の形態の一例を示すものであり、（ａ）は正面断面図、（ｂ）は一部の平面図である。
【図４】本発明の他の実施の形態の一例を示すものであり、（ａ）は正面断面図、（ｂ）は一部の平面図である。
【図５】同上の制御部材を示すものであり、（ａ）は図４（ａ）のイ−イ線断面図、（ｂ）は図４（ａ）のロ−ロ線断面図である。
【図６】従来例の断面図である。
【符号の説明】
１　真空チャンバー
２　蒸着材料
３　被蒸着体
４　筒状体
５　開口部
５ａ　長辺
５ｂ　短辺
８　制御部材
９　通孔
１０　孔開き板
１１　障害板
１２　間隙
【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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