(57)【要約】【課題】蒸着材料の補給後の連続使用を行っても、被蒸着物に成膜された蒸着材料の物性が変化することを防止する。【解決手段】少なくとも、ルツボと蒸着材料と電子ビーム発生源で構成される蒸着源と、被蒸着物間を遮蔽する遮蔽用シャッターを有する成膜装置であって、成膜終了後、成膜装置内に被蒸着物が無い状態にて所定量蒸着材料の蒸発を再度行うことを特徴とする成膜装置とする。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、ルツボと蒸着材料と電子ビーム発生源で構成される蒸着源と、被蒸着物間を遮蔽する遮蔽用シャッターを有する成膜装置であって、成膜終了後、成膜装置内に被蒸着物が無い状態にて所定量蒸着材料の蒸発を再度行うことを特徴とする成膜装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸着による成膜装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
蒸着では、蒸着材料の脱ガスと予め安定な融解状態を作っておくといった２つの目的から蒸着前には必ず蒸着材料の予備加熱を行う必要がある。１回の予備加熱の時間は蒸着材料や成膜装置によって異なるが概ね数分程度である。その間、蒸着材料と被蒸着物の間には遮蔽用シャッターを介在させ、蒸着材料が被蒸着物に付着しないようにしている。蒸着は真空雰囲気中で行うため、真空槽内を所望の圧力（真空）まで排気しなければならない。大型の成膜装置になると、真空槽内を排気するのに長時間かかる。よって生産能力を上げるために、被蒸着物の出し入れにローダー、アンローダーを使用し、蒸着を行うメインチャンバー（真空槽）の真空を破壊しない状態で長期間使用できるようにしている。そのため、蒸着材料も繰り返しルツボに補給して使用する。即ち、ローダー、アンローダーにより被蒸着物を交換し何度も蒸着工程を繰り返す。また、蒸着工程の繰り返しに伴い蒸着材料も何度も補給・使用を繰り返すため、補給を繰り返すに従い蒸着材料の物性、状態が異なってくる。
【０００３】
特に、蒸着材料がＳｉＯ２である場合は、補給後の蒸着材料の連続使用部分は酸素欠損を起こしたＳｉＯｘ（２＞Ｘ≧１）である可能性が高く、成膜時の被成膜基板への付着は酸素欠損を起こしたＳｉＯｘとＳｉＯ２が混入した状態での成膜を行うこととなる。
【０００４】
図４は従来工程による成膜の１サイクルにおける各工程終了後のルツボ内の蒸着材料の変化を示す模式図で断面図である。同図において、１はルツボ、２は蒸着材料、２ａは補給した蒸着材料、３は融解後のＳｉＯｘである。予備加熱ラインは予備加熱後の蒸着材料底面を示し、蒸着ラインは成膜終了後の蒸着材料底面を示している。（Ａ）は蒸着材料補給後で予備加熱前、（Ｂ）は予備加熱後、（Ｃ）は成膜終了後、（Ｄ）は遮蔽用シャッター閉後、（Ｅ）は蒸着材料補給前、（Ｆ）は蒸着材料補給後である。
説明の都合上、（Ｃ）から説明する。
（Ｃ）は成膜終了後のルツボの状態であり、蒸着材料２の底面は蒸着ラインになっている。（蒸着材料２は中央部のみが掘り込まれるように使用され、図のように凹形に残る）
（Ｄ）は遮蔽用シャッター閉後である。
（Ｅ）はルツボがターンテーブルで移動され、蒸着材料を補給する前の状態であり、（Ｄ）と変わりは無い。
（Ｆ）ハッチングで示す蒸着材料２ａが補給された後の状態。融解後のＳｉＯｘ３は補給された蒸着材料２ａの下に位置する。
（Ａ）蒸着材料補給後で、ルツボが蒸着位置に搬送され遮蔽用シャッターが閉じた状態の予備加熱前である。
（Ｂ）予備加熱終了後であり、蒸着材料の底面は予備加熱ラインと一致している。
この後、遮蔽用シャッターが開き成膜が開始する。補給された蒸着材料２ａの下に位置していた融解後のＳｉＯｘ３は成膜時に蒸着され、成膜中に取り込まれる。
なお、従来技術では一連の工程は真空槽内に被蒸着物が有る状態で行われている。
【０００５】
融解後の酸素欠損蒸着材料が遮蔽用シャッターに付着した蒸着物の落下物であることも十分に考えられ、遮蔽用シャッターを複数枚設置し、多層膜光学フィルターの成膜途中で切り替えて使用することにより遮蔽用シャッターに蒸発物が過剰に付着して蒸着原料に落下することを防ぐ成膜装置が開発されている。(特許文献１参照)
【０００６】
前記特許文献１には例示として３つの切替方法が開示されている。第１の切替方法は、複数枚の遮蔽用シャッターを重ねた状態で蒸着原料と基板間に配置しておいて遮蔽用シャッターに被着する蒸着原料の膜厚が所定の大きさになったら、蒸着原料に近い側の遮蔽用シャッターを蒸着原料から隔離していく方法である。第２の切替方法は、複数枚の遮蔽用シャッターの内、任意の１枚を蒸着原量と基板間に配置しておいて遮蔽用シャッターに被着する蒸着原料の膜厚が所望の大きさになったら、他の遮蔽用シャッターを蒸着原料と基板間に配置して、先に蒸着原料の被着した方の遮蔽用シャッターを蒸着原料から隔離する。第３の切替方法は、第２の切替方法の変形であって、遮蔽用シャッターを交互に使用する方法である。
【０００７】
また、遮蔽用シャッターを複数枚予め用意し順次落とし込み方式により取り替える方式もあるが（例えば、特許文献２）、蒸着源上には常時蒸着物の付着した遮蔽用シャッターが存在することに変わりはなく、蒸着源上に蒸着物の付着のない遮蔽用シャッターが存在するのは遮蔽用シャッター取替え直後のみとなってしまう、また、取替え時に遮蔽用シャッターへの付着物の蒸着源への落下が生じてしまう。さらに、予備加熱時とそれ以外での遮蔽用シャッターの使い分けは不可能である。
【０００８】
何れの方法を用いても、補給以前の蒸着材料に融解後の蒸着材料が混入することに変わりはなく、また、融解後の蒸着材料が成膜時に取り込まれることにより製品の特性を変化させてしまうことに変わりはない。
【０００９】
図５はルツボに蒸着材料（本データではＳｉＯ２を使用）の補給後連続使用を行った際のデータであり、（Ａ）は成膜後の成膜材料物質の屈折率データ、（Ｂ）は成膜材料を配向膜として液晶を配向させた際の液晶配向角データである。また、（Ｂ）での縦軸は基準点をＡとした際のＡからの値である。（本データ所得時の成膜条件は統一で行っている）（Ａ）によると、蒸着材料の補給後連続使用を行うにつれ屈折率の減少が見られる。これは成膜後のＳｉＯ２が酸素欠損状態となっていることを示している。（Ｂ）によると、蒸着材料の補給後連続使用を行うにつれ液晶配向角の低下が見られる。このことも（Ａ）の屈折率と同様、成膜条件が固定であるため、成膜後のＳｉＯ２が酸素欠損状態のＳｉＯｘであることを示している。
【特許文献１】特開２００３−１５５５５７号公報
【特許文献２】特開平９−３６３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従来技術による化合物（融解後蒸着材料）混入防止は、遮蔽用シャッターを複数枚使用するため、遮蔽用シャッターが大型化したり、シャッター駆動装置が複数必要となる、また、補給以前の蒸着源料自体の融解後酸素欠損部分の除去を行うことは出来ないなどの問題点がある。本発明の目的は、融解後酸素欠損状態蒸着材料が成膜中に混入することを防止することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
少なくとも、ルツボと蒸着材料と電子ビーム発生源で構成される蒸着源と、被蒸着物間を遮蔽する遮蔽用シャッターを有する成膜装置であって、成膜終了後、成膜装置内に被蒸着物が無い状態にて所定量蒸着材料の蒸発を再度行うことを特徴とする成膜装置とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、成膜終了後、成膜を行う真空槽内に被成膜物が無い状態にて所定量蒸着材料の蒸発を再度行うことで、被蒸着物の最表面構造が変化することによる特性変化と、成膜後の融解後酸素欠損部分が次回以降の成膜時に混入することを防止し、安定した物性状態での成膜が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
少なくとも、ルツボと蒸着材料と電子ビーム発生源で構成される蒸着源と、被蒸着物間を遮蔽する遮蔽用シャッターを有する成膜装置であって、成膜終了後、成膜装置内に被蒸着物が無い状態にて所定量蒸着材料の蒸発を再度行うことを特徴とする成膜装置とする。
【実施例１】
【００１４】
図１は真空成膜装置の模式図であり、（ａ）は予備加熱時、（ｂ）は成膜中の状態図である。蒸着源はルツボ１と蒸着材料２と電子ビーム発生源（不図示）で構成され、ルツボ１は複数個有り、例えばターンテーブル形式で蒸着の切り替え時にルツボ１の切り替えも可能である。５は被蒸着物であり、例えばガラス基板、４は遮蔽用シャッターである。遮蔽用シャッター４は可動構造を有している。遮蔽用シャッター４は蒸着材料２に電子ビームを照射して予備加熱している時及び蒸着終了後、真空想内に被蒸着物が無い状態での第２の予備加熱時に蒸着源と被蒸着物５（第２の予備加熱時に被蒸着物は真空槽内に存在しないが）の間を遮蔽するものであり、予備加熱をしている間は蒸着材料が付着する。
【００１５】
図２は本発明における成膜装置の成膜の１サイクルにおける各工程終了後のルツボ中の蒸着材料の変化を示す模式図で断面図である。同図において、１はルツボ、２は蒸着材料、２ａは補給した蒸着材料、３は融解後のＳｉＯｘ部分である。予備加熱ラインは予備加熱後の蒸着材料底面を示し、蒸着ラインは成膜終了後の蒸着材料底面を示し、第２予備加熱ラインは第２予備加熱後の蒸着材料の底面を示している。
（Ａ）は蒸着材料補給後で予備加熱前、（Ｂ）は予備加熱後、（Ｃ）は成膜終了後、（Ｄ）は遮蔽用シャッター閉後、（Ｅ）は遮蔽用シャッター閉後、被蒸着物搬送後の第２予備加熱、（Ｆ）は蒸着材料補給前、（Ｇ）は蒸着材料補給後である。
説明の都合上、（Ｃ）から説明する。
（Ｃ）は成膜終了後のルツボの状態であり、蒸着材料２の底面は蒸着ラインになっている。（蒸着材料２は中央部のみが掘り込まれるように使用され、図のように凹形に残る）底面は埋没している融解後ＳｉＯｘ部分３に達していない。
（Ｄ）は遮蔽用シャッター閉後であり、この後、遮蔽用シャッター閉後、且つ被蒸着物搬送後（成膜チャンバーからの搬送後）の状態で、第２予備加熱により融解後のＳｉＯｘ部分が蒸着ラインよりルツボの最下部に移動するまで蒸着材料の所定量を蒸発させる。この際に、被蒸着物が真空槽（蒸着チャンバー）内にある状態で第２予備加熱を行うと、被蒸着物の最表面は第２予備加熱時の真空槽内雰囲気の蒸着物付着が生じてしまい、被蒸着物の蒸着後特性が変化してしまう。
（Ｆ）はルツボがターンテーブルで移動され、蒸着材料を補給する前の状態であり、（Ｄ）と異なり融解後のＳｉＯｘ部分が蒸着ラインから第２予備加熱ラインへ下降している。
（Ｇ）ハッチングで示す蒸着材料２ａが補給された後の状態。融解後のＳｉＯｘ３は補給された蒸着材料２ａの下に位置する。
（Ａ）蒸着材料補給後で、ルツボが蒸着位置に搬送され遮蔽用シャッターが閉じた状態の予備加熱前である。
（Ｂ）予備加熱終了後であり、蒸着材料の底面は予備加熱ラインと一致している。
従来技術では、蒸着ライン部分には融解後のＳｉＯｘ部分があり、成膜時に同時に成膜されてしまっていた。本発明では融解後のＳｉＯｘ部分は第２予備加熱ラインに位置するため、（Ｃ）の成膜時後も蒸着源の内部に残存している。
【００１６】
図６は前記図２（Ｄ）時、真空槽（蒸着チャンバー）内の被蒸着物有無状態での成膜材料を配向膜として液晶を配向させた際の各液晶配向角データであり、被蒸着物がある状態で第２予備加熱を行った際の液晶配向角、被蒸着物がない状態で第２予備加熱を行った際の液晶配向角、第２予備加熱を行っていない通常蒸着を行った際の液晶配向角である。図６から、被蒸着物が真空槽内に無い状態で第２予備加熱を行うことにより、特性変化を生じさせないことが分かる。
【００１７】
前記真空成膜装置で、被蒸着物５であるガラス基板５に、ＳｉＯ２の成膜を行う例で成膜工程を説明する。ルツボに蒸着材料２であるＳｉＯ２のペレットを充填する。遮蔽用シャッター４が閉じた状態（ルツボ１とガラス基板５との間を遮蔽した状態）にて、蒸着材料２に電子ビームを照射し、数分程度の予備加熱を行う。予備加熱の間は蒸着材料２が蒸発し、遮蔽用シャッター４に付着する。その後前記遮蔽用シャッター４を開放（ルツボ１と被蒸着物５との間を遮蔽しない状態）し、蒸着を行う。成膜終了後には、電子ビームの照射を終了し、前記遮蔽用シャッター４がルツボ１上に移動（遮蔽用シャッター４が閉じた状態）する。
【００１８】
次に、遮蔽用シャッター４が閉じた状態、且つ被蒸着物５が成膜チャンバー内に無い状態にて第２予備加熱を開始し、蒸着材料２を蒸発させる。蒸発させる量は、蒸発後に残る蒸着材料２の底面部の融解後ＳｉＯｘ部分が次の成膜時には蒸発しない状態（第２予備加熱ライン）になるまでである。ターンテーブルが回転し、次の蒸着材料２を補充されたルツボ１がセットされる。
【００１９】
図３は本発明における方法でルツボに蒸着材料（本データではＳｉＯ２を使用）の補給後連続使用を行った際のデータであり、（Ａ）は成膜後の成膜材料物質の屈折率データ、（Ｂ）は成膜材料を配向膜として液晶を配向させた際の液晶配向角データである。また、（Ｂ）での縦軸は基準点をＡとした際のＡからの値である。（本データ所得時の成膜条件は統一で行っている）（Ａ）によると、蒸着材料の補給後連続使用を行うことによる屈折率の変化は見られない。これは成膜後のＳｉＯ２の物性変化が生じていないことを示している。（Ｂ）によると、蒸着材料の補給後連続使用を行うことによる液晶配向角の変化は見られない。このことも（Ａ）の屈折率と同様、成膜条件が固定であるため、成膜後のＳｉＯ２の物性変化が生じていないことを示している。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】真空成膜装置の模式図であり、（ａ）は予備加熱時、（ｂ）は成膜終了後の状態図
【図２】本発明における成膜装置の成膜の１サイクルにおける各工程終了後のルツボ中の蒸着材料の変化を示す模式図で断面図
【図３】本発明における方法でルツボに蒸着材料（本データではＳｉＯ２を使用）の補給後連続使用を行った際のデータであり、（Ａ）は成膜後の成膜材料物質の屈折率データ、（Ｂ）は成膜材料を配向膜として液晶を配向させた際の液晶配向角データ
【図４】従来工程による成膜の１サイクルにおける各工程終了後のルツボ内の蒸着材料の変化を示す模式図で断面図
【図５】従来方法でルツボに蒸着材料（本データではＳｉＯ２を使用）の補給後連続使用を行った際のデータであり、（Ａ）は成膜後の成膜材料物質の屈折率データ、（Ｂ）は成膜材料を配向膜として液晶を配向させた際の液晶配向角データ
【図６】被蒸着物有無状態での成膜材料を配向膜として液晶を配向させた際の各液晶配向角データであり、被蒸着物がある状態で第２予備加熱を行った際の液晶配向角、被蒸着物がない状態で第２予備加熱を行った際の液晶配向角、第２予備加熱を行っていない通常蒸着を行った際の液晶配向角
【符号の説明】
【００２１】
１    ルツボ
２    蒸着材料
２ａ  補給した蒸着材料
３    融解後ＳｉＯｘ部分
４    遮蔽用シャッター
５    被蒸着物（ガラス基板） 
【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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