(57)【要約】【課題】  近接蒸着による蒸着において、センサによって成膜レートを検出可能な蒸着用坩堝及び蒸着装置並びに蒸着方法を提供する。【解決手段】  本発明に係る坩堝４は、蒸着源３を収容する収容部１１と、蒸着源３から放出される気化材料を被処理基板２に向けて案内する第１の案内通路１２と、第１の案内通路１２を区画するための壁部２１〜２３と、第１の案内通路１２の中途部から分岐するとともに該壁部２１〜２３を貫通して外部に連通する第２の案内通路１４とを有する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸着源を収容する収容部と、蒸着源から放出される気化材料を被処理基板に向けて案内する第１の案内通路と、第１の案内通路を区画するための壁部と、第１の案内通路の中途部から分岐するとともに該壁部を貫通して外部に連通する第２の案内通路とを有することを特徴とする蒸着用坩堝。
【請求項２】
前記第２の案内通路は、前記壁部を貫通する孔である請求項１に記載の蒸着用坩堝。
【請求項３】
前記壁部の外面に、外方に突出する突起部が設けられ、前記第２の案内通路は、該突起部を貫通するとともに前記壁部の孔に連通して形成される請求項２に記載の蒸着用坩堝。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の蒸着用坩堝と、該蒸着用坩堝を内部に収納可能な真空室と、真空室に接続される真空ポンプと、該蒸着用坩堝を加熱するためのヒータと、蒸着源からの気化材料が被処理基板に付着して形成される膜の厚さを測定するためのセンサと、を備えることを特徴とする蒸着装置。
【請求項５】
請求項４に記載の蒸着装置によって蒸着源から放出される気化材料を被処理基板に蒸着させる蒸着方法であって、
前記真空室内に設けられる前記センサによって前記第２案内通路から放出される気化材料を検出することで、気化材料が被処理基板に付着して形成される膜の厚さを測定しながら、被処理基板に気化材料を蒸着させることを特徴とする蒸着方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸着源から気化させた気化材料を被処理基板に蒸着させるための蒸着用坩堝及び蒸着装置並びに蒸着方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の蒸着装置としては、例えば、真空室内に被処理基板を配置するとともに、この被処理基板から所定の間隔をおいて蒸着源を配置し、この蒸着源から気化させた気化材料を被処理基板に向けて放出することによって、所定の膜厚の薄膜を形成するものが一般的である（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
より具体的には、この蒸着装置は、真空室内に、蒸着源を収容する坩堝と、この坩堝を加熱するための発熱体とを有する。蒸着装置は、発熱体からの輻射熱及び／又は熱伝導により坩堝を加熱することにより、蒸着源から気化材料を放出させ、この気化材料を被処理基板に蒸着させることで成膜を行う。
【０００４】
このように、従来の蒸着装置では、蒸着源と被処理基板とが離間されているが、装置の小型化や蒸着源の有効利用の観点から、この離間間隔は、可能な限り小さくなることが望ましい。
【０００５】
この観点で、近年、研究・開発が進められているのが、近接蒸着といわれる技術である。この近接蒸着は、例えば、図７に示すように、蒸着源１０１を収容する収容部１０２と、蒸着源１０１からの気化材料を、被処理基板１０３に案内する案内通路１０４とを有する坩堝１０５を使用する。近接蒸着では、坩堝１０５に案内通路１０４を形成することにより、蒸着源１０１と被処理基板１０３との距離を最小化することが可能になる。
【０００６】
ところで、蒸着装置による蒸着においては、その蒸着の状態（いわゆる成膜レート）を確認することが必要になる。このため、従来、真空室内には、被処理基板に形成された膜の厚さを測定するためのセンサが設けられる。このセンサとしては、例えば、ＱＣＭ（Ｑｕａｒｔｚ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｍｉｃｒｏｂａｌａｎｃｅ）が使用される。このＱＣＭは、真空室内の所定の位置に配置される水晶振動子に付着する気化材料の堆積量に応じた周波数変化に基づいて、成膜レートを検出することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−１６３３６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記のセンサを近接蒸着においても利用しようとする場合、センサを真空室内に配置しても、気化材料は、坩堝１０５内の案内通路１０４から外部に出ないため、このセンサに到達せず、センサは成膜レートを検出することができない。
【０００９】
一方、このセンサを案内通路１０４内に配置することも考えられるが、この場合には、案内通路１０４の内の気化材料並びに坩堝自体も高温であるため、その影響を受けてセンサの測定精度が極端に低下してしまうという問題が生じる。
【００１０】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、近接蒸着による蒸着において、センサによって成膜レートを検出可能な蒸着用坩堝及び蒸着装置並びに蒸着方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る蒸着用坩堝は、上記の課題を解決するためのものであって、蒸着源を収容する収容部と、蒸着源から放出される気化材料を被処理基板に向けて案内する第１の案内通路と、第１の案内通路を区画するための壁部と、第１の案内通路の中途部から分岐するとともに該壁部を貫通して外部に連通する第２の案内通路とを有することを特徴とする。
【００１２】
かかる構成によれば、第１案内通路から分岐する第２の案内通路が坩堝の外部に連通するので、真空室内において、センサを第２の案内通路の近傍位置に配置すれば、被処理基板に対する成膜レートを測定することが可能になる。
【００１３】
また、本発明は、前記第２の案内通路が、前記壁部を貫通する孔であることが望ましい。かかる構成によれば、坩堝に貫通孔を形成するだけで良いため、第２の案内通路を容易に形成できる。
【００１４】
また、本発明は、前記壁部の外面に、外方に突出する突起部が設けられ、前記第２の案内通路が、該突起部を貫通するとともに前記壁部の孔に連通して形成される構成を採用できる。
【００１５】
かかる構成によれば、第２の案内通路を坩堝の外部側に延長して長くすることができる。これにより、第２の案内通路から所定間隔をおいてセンサを配置する場合に、坩堝からの離間距離を大きくすることができる。この構成は、例えば、坩堝からの輻射熱の影響で測定精度が低下するような場合に、特に有用な対策となり得る。
【００１６】
また、本発明に係る蒸着装置は、上記のいずれかの蒸着用坩堝と、該蒸着用坩堝を内部に収納可能な真空室と、真空室に接続される真空ポンプと、該蒸着用坩堝を加熱するためのヒータと、被処理基板に気化材料が付着して形成される膜の厚さを測定するためのセンサと、を備えることを特徴とする。
【００１７】
かかる構成によれば、真空室内において、第２の案内通路の近傍位置に、センサを配置することによって、第２の案内通路から坩堝外に放出される気化材料をセンサに検出させることで、被処理基板に対する成膜レートを検出することが可能になる。
【００１８】
また、本発明は、上記の蒸着装置によって蒸着源から放出される気化材料を被処理基板に蒸着させる蒸着方法であって、前記真空室内に設けられる前記センサによって前記第２案内通路から放出される気化材料を検出することで、気化材料が被処理基板に付着して形成される膜の厚さを測定しながら、被処理基板に気化材料を蒸着させることを特徴とする。
【００１９】
かかる構成によれば、第２の案内通路から坩堝外に放出される気化材料をセンサに検出させることで、被処理基板に対する成膜レートを検出することが可能になる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、近接蒸着による蒸着において、センサによって成膜レートを検出することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態を示す蒸着装置の断面図である。
【図２】図２は、本発明の第２実施形態を示す蒸着装置の断面図である。
【図３】図３は、本発明の第３実施形態を示す蒸着装置の断面図である。
【図４】図４は、本発明の第４実施形態を示す蒸着装置の断面図である。
【図５】図５は、本発明の第５実施形態を示す蒸着装置の断面図である。
【図６】図６は、本発明の第６実施形態を示す蒸着装置の断面図である。
【図７】図７は、近接蒸着の例を説明するための坩堝の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明を実施するための形態について、図１〜図６を参酌して説明する。図１は、本発明の第１実施形態を示す。本実施形態における蒸着装置１は、いわゆる近接蒸着によって、例えば、有機ＥＬ素子その他の素子を製造するために使用される。この蒸着装置１は、所定の被処理基板２に、蒸着源３から気化させた気化材料を蒸着することにより、所定厚さの薄膜を形成する。より具体的には、この蒸着装置１は、真空室（図示せず）と、真空室に接続される真空ポンプ（図示せず）と、蒸着源３と、真空室内に収納される蒸着用坩堝（以下、単に「坩堝」という）４と、坩堝４の近傍位置に設けられるとともに被処理基板２に形成される薄膜の厚さを測定するためのセンサ５と、坩堝４を加熱するヒータ（図示せず）と、を備える。
【００２３】
以下、特に坩堝４の構成センサ５との位置関係について詳細に説明する。坩堝４は、図１に示すように、蒸着源３を収容する収容部１１と、蒸着源３から放出される気化材料を被処理基板２に案内する第１の案内通路１２と、第１の案内通路１２の一端部に設けられるとともに、この第１の案内通路１２を通過する気化材料を、蒸着源３に近接して配置される被処理基板２に向けて放出する放出口１３と、第１の案内通路１２の中途部から分岐して坩堝４の外部に連通する第２の案内通路１４と、を有する。
【００２４】
収容部１１は、蒸着源３を収容すべく、底壁部１６と、この低壁部１６に対して垂直に設けられる側壁部１７とを有する。収容部１１には、これらの壁部によって囲繞されることによって、気化材料の収容空間が形成される。収容部１１は、その外側からヒータによって加熱されることで、蒸着源３にその熱を伝えるように構成される。
【００２５】
第１の案内通路１２は、収容部１１を覆うように設けられる壁部によって形成される。この壁部は、収容部１１の側壁部１７の一部と一体的かつ連続的に繋がって形成される第１壁部２１と、第１壁部２１に対して略直交するように拡がる第２壁部２２と、第２壁部２２に対して略直交するとともに、第１壁部２１に対して略平行に設けられる第３壁部２３とを有する。なお、第１壁部２１と第３壁部２３とは、同様な構成の第４壁部及び第５壁部によって連結されているが、本実施形態ではその説明を省略する。第１の案内通路１２は、上記の第１壁部２１〜第５壁部に区画されて覆われた空間に形成される。
【００２６】
上記の構成により、第１の案内通路１２は、蒸着源３から放出される気化材料を、第１壁部２１を介して上方に案内するとともに、第２壁部２２を介して横方向に案内する。さらに、第１の案内通路１２は、第３壁部２３を介して気化材料を下方に案内するとともに、放出口１３を介して気化材料を被処理基板２に向かって放出させる。放出口１３から放出された気化材料は、被処理基板２に付着して、その表面に、これによる膜が形成される。
【００２７】
第２の案内通路１４は、第２壁部２２の中途部に設けられている。より具体的には、第２の案内通路１４は、第２壁部２２を貫通して外部と連通する孔（オリフィス）３１によって構成される。第２の案内通路１４は、第２壁部２２の内面側における孔３１の開口部が気化材料の入口３２となり、第２壁部２２の外面側における孔３１の開口部が気化材料の出口３３となっている。この孔３１の直径又は幅は、入口３２から出口３３まで一定となっている。また、この孔３１の直径又は幅は、第１の案内通路１２の大きさよりも小さくされることが望ましい。例えば、この孔３１の直径又は幅は、１ｍｍ〜３ｍｍ程度とされることが望ましいが、これに限定されることなく、これよりも小さく又は大きく形成されても良い。
【００２８】
本実施形態において、センサ５には、水晶振動子（ＱＣＭ）が使用される。このセンサ５は、真空室内において、坩堝４に近接する位置に設けられている。より具体的には、センサ５は、坩堝４の第２壁部２２に形成される第２の案内通路１４の上方に配置される。さらに、センサ５は、その検出面５ａが、第２の案内通路１４の出口３３と対向するように配置されている。
【００２９】
上記の構成による蒸着装置１及びこの蒸着装置１を用いた蒸着方法によれば、坩堝４内に形成される第１の案内通路１２によって、気化材料を被処理基板２に案内するとともに、この第１の案内通路１２から分岐する第２の案内通路１４によって、気化材料を坩堝４の外側に設けられるセンサ５に案内することで、被処理基板２に所定の膜を形成しながら、その成膜レート（蒸着レート）をセンサ５によって検出することが可能になる。
【００３０】
また、この第２の案内通路１４は、第２壁部２２に孔３１を貫通形成するだけで良いので、構造が単純であり、その製造が容易である。
【００３１】
図２は、本発明に係る蒸着装置１及び坩堝４並びに蒸着方法の第２実施形態を示す。本実施形態では、第２の案内通路１４としての孔３１の形状が第１実施形態とは異なる。具体的には、前述の第１実施形態における第２の案内通路１４は、その孔３１の直径又は幅が入口３２から出口３３まで一定に形成されていたが、本実施形態では、入口３２の口径が、出口３３の口径よりも大きく形成されている。これによって、第２の案内通路１４の入口３２からより多くの気化材料を取り込むとともに、入口３２よりも小さく形成される出口３３から、より密度の高い気化材料をセンサ５に向けて放出できるようになる。
【００３２】
本実施形態におけるその他の点は、第１実施形態と同じであり、本実施形態においても第１実施形態と同様な作用効果を奏する。
【００３３】
図３は、本発明に係る蒸着装置１及び坩堝４並びに蒸着方法の第３実施形態を示す。本実施形態では、第２の案内通路１４としての孔３１の位置が第１実施形態とは異なる。具体的には、第１実施形態では第２の案内通路１４としての孔３１は、坩堝４の第２壁部２２の中途部に形成されていたが、本実施形態では、孔３１は、第２壁部２２と第３壁部２３の境界位置において、第２壁部２２を貫通するように形成されている。このような位置に第２の案内通路１４を形成することによって、第３壁部２３を介して、気化材料を上方の第２の案内通路１４に送ることができるようになる。
【００３４】
本実施形態におけるその他の点は、第１実施形態と同じであり、本実施形態においても第１実施形態と同様な作用効果を奏する。
【００３５】
図４は、本発明に係る蒸着装置１及び坩堝４並びに蒸着方法の第４実施形態を示す。本実施形態では、第２の案内通路１４の構造が第１実施形態とは異なる。具体的には、本実施形態では、坩堝４の第２壁部２２の外面に、外方に突出する突起部４１が形成されており、第２の案内通路１４がこの突起部４１を貫通して形成されている。
【００３６】
本実施形態では、円筒部材４２が突起部４１として使用される。この円筒部材４２は、その筒心方向に沿って貫通する孔４３を有する。この孔４３の直径は、円筒部材４２の筒心方向の全長にわたって一定となっている。したがって、この円筒部材４２の長さ方向の一端部における口径と他端部における口径とが等しくなっている。また、円筒部材４２は、その筒心方向の一端部にフランジ部４４を有する。なお、坩堝４の第２壁部２２に形成される孔３１の直径は、円筒部材４２の孔４３の直径と略等しくなっている。
【００３７】
円筒部材４２は、第２壁部２２の外面における所定の位置にフランジ部４４を固着することによって、第２壁部２２と一体に構成される。この際、円筒部材４２は、第２壁部２２に形成される孔３１と、円筒部材４２の孔４３とが一致するように、第２壁部２２に固定される。これにより、第２壁部２２の孔３１と円筒部材４２の孔４３とが連通した状態になる。この構成により、本実施形態における第２の案内通路１４では、第２壁部２２に形成される孔３１における内側の開口部が気化材料の入口３２となり、円筒部材４２の外側の開口部が気化材料の出口３３となっている。
【００３８】
上記の構成により、本実施形態では、突起部４１（円筒部材４２）によって、第２の案内通路１４を坩堝４の外方に延長することができる。すなわち、坩堝４は、第１実施形態と比較して、第２の案内通路１４の長さを長くすることができる。本実施形態では、第１実施形態と比較して、センサと坩堝との離間距離を大きくすることができる。これにより、例えば、坩堝からの輻射熱の影響で測定精度が低下するような場合に、特に有用な対策となる。
【００３９】
本実施形態におけるその他の点は、第１実施形態と同じであり、本実施形態においても第１実施形態と同様な作用効果を奏する。
【００４０】
図５は、本発明に係る蒸着装置１及び坩堝４並びに蒸着方法の第５実施形態を示す。本実施形態では、第２の案内通路１４の構成が第４実施形態と異なる。具体的には、本実施形態では、第４実施形態と同様に、突起部４１として円筒部材４２を採用するが、この円筒部材４２は、その筒心方向の一端部の口径と他端部の口径とが異なるように構成される。より具体的には、この円筒部材４２は、フランジ部４４が形成される側の一端部の口径が大きく、センサ５に対向する側の他端部の口径が小さくなっている。また、第２壁部２２に形成される孔３１は、その口径が円筒部材４２の一端部の口径と略等しくなっている。
【００４１】
この構成により、本実施形態における第２の案内通路１４は、気化材料の入口３２の口径が大きく、出口３３の口径が小さくなっている。したがって、本実施形態では、第２の案内通路１４の入口３２から、より多くの気化材料を取り込むことができ、入口３２よりも小さく形成される出口３３から、より密度の高い気化材料をセンサ５に向けて放出できるようになる。
【００４２】
本実施形態におけるその他の点は第４実施形態と同じであり、本実施形態においても第４実施形態と同様な作用効果を奏する。
【００４３】
図６は、本発明に係る蒸着装置１及び坩堝４並びに蒸着方法の第６実施形態を示す。本実施形態では、第１の案内通路１２を通過する気化材料を第２の案内通路１４へと案内すべく、第２壁部２２の内面側に、坩堝４の内方側に突出する突起部５１が形成されている点が第４実施形態と異なる。この突起部５１は、第２壁部２２に形成される第２の案内通路１４の入口３２と第３壁部２３との間の位置で、第２壁部２２の内面に固定されている。さらに、この突起部５１は、例えば板状に構成されるとともに、第２の案内通路１４の入口３２の近傍位置に設けられている。
【００４４】
このように、第２壁部２２の内面の所定位置に板状の突起部５１を形成することにより、第１の案内通路１２を通過する気化材料を、この突起部５１を介して第２の案内通路１４に案内することが可能になる。
【００４５】
本実施形態におけるその他の点は第４実施形態と同じであり、本実施形態においても第４実施形態と同様な作用効果を奏する。
【００４６】
なお、本発明は上記の実施形態に限らず、種々の変形・変更が可能である。
【００４７】
例えば、上記の実施形態では、坩堝４の第２壁部２２に第２の案内通路１４が形成された例を示したが、第２壁部２２以外の第１、第３〜第５壁部に第２の案内通路１４を形成することも可能である。
【００４８】
また、第４実施形態乃至第６実施形態において、突起部として円筒部材４２を用いた例を示したが、これに限定されず、多角形状、楕円形状及び異形形状の筒状部材を使用してもよい。また、この突起部における気化材料の冷却性能を向上すべく、この突起部の外面に放熱のためのフィンを設けるようにしてもよい。
【００４９】
また、筒状部材に代えて、第２壁部２２の一部の厚さを他の部分よりも厚くすることによって突起部４１を形成し、この突起部４１に孔３１を貫通形成することによって、第２の案内通路１４を構成してもよい。
【００５０】
また、坩堝４には、複数の第２の案内通路１４を形成してもよい。この場合には、第２の案内通路１４の各入口３２又は各出口３３を開閉自在に閉塞する閉塞部材を設けるようにし、必要に応じて第２の案内通路１４のそれぞれを使用するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００５１】
１…蒸着装置、２…被処理基板、３…蒸着源、４…坩堝、５…センサ、５ａ…検出面、１１…収容部、１２…第１の案内通路、１３…放出口、１４…第２の案内通路、１６…底壁部、１７…側壁部、２１…第１壁部、２２…第２壁部、２３…第３壁部、３１…孔、３２…入口、３３…出口、４１…突起部、４２…円筒部材、４３…孔、４４…フランジ部、５１…突起部、１０１…蒸着源、１０２…収容部、１０３…被処理基板、１０４…案内通路、１０５…坩堝
【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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