专利名称：蒸镀用舟皿和使用该蒸镀用舟皿的成膜方法
技术领域：
本发明涉及一种加热薄膜材料以使其蒸发的蒸镀用舟皿。
背景技术：
作为在基板上形成薄膜的代表性方法，有真空蒸镀法。在上述方法中，通过使覆盖室内处于真空状态，并在内部使成膜材料高温蒸发，从而在设于覆盖室上部的基板上形成薄膜。成膜后的基板表现出该膜的特性，从而可利用在包括半导体在内的各种高性能设备中。在真空蒸镀装置的加热装置(蒸发源)中，使用通过电阻加热法、电冲击法、高频感应加热法进行加热的装置，但简便的电阻加热法的普遍性高。、此外，电阻加热用蒸发源按其形状可分为螺旋型、舟皿型、箱型、坩锅型等。其中，舟皿型蒸发源的蒸镀用舟皿的形状具有如下优点将收容薄膜材料的有底孔设置在表面侧的厚板状的蒸镀用舟皿很常见，因而不必选择薄膜材料的形状就能满足。此外，蒸镀用舟皿采用高熔点金属及其合金或是石墨或陶瓷等，因而，蒸发源材料表面会被热分解氮化硼(PBN)或氮化硼(BN)进一步覆盖。图12是配置在真空蒸镀装置(未图示)中的蒸镀用舟皿的设置例。在覆有PBN的石墨制蒸镀用舟皿Ia的表面中央形成有池2作为有底孔。在蒸镀用舟皿的两端3a、3b连接有用于通电加热的一对电极4a、4b。图13(a)表示蒸镀用舟皿Ia的俯视图，图13(b)表示剖视图。从材料线材导向件5对上述蒸镀用舟皿Ia的池2供给作为薄膜材料的材料线材6。材料线材6被卷绕在卷盘7上，并在送出辊8的旋转下沿着线材导向件5陆续伸出，材料线材6的前端到达卷盘2。此时，蒸镀用舟皿Ia作为以电极4a、4b通电的方式加热的复合加热器，由此来对池2内的材料进行加热。通过将陆续伸出的材料线材6的前端在池2中加热至规定蒸汽压下的熔点以上，从而连续供给的材料线材6会以熔融状态收容在池2中。接着，此时继续进行以蒸镀用舟皿Ia的上方为蒸发方向的蒸发。由于在上述真空蒸镀工艺中产生的膜与设备的性能直接相关，因此，为了提高生产率及成品率，重要的是如何有效地产生均匀的膜，为此，特别要求向蒸镀用舟皿稳定地供给蒸发粒子。在采用这种蒸镀用舟皿Ia的情况下，材料供给部9a与材料蒸发部10之间几乎没有温差，因而，材料供给部9a的温度过度上升。藉此，存在如下问题从材料线材导向件5送出的材料线材6在空中熔解，熔解的材料线材6滴在蒸镀用舟皿Ia上所产生的飞沫会对均勻成膜造成影响。作为解决这个问题的方法，在专利文献I中记载有图14(a)、图14(b)的蒸镀用舟皿lb。在上述蒸镀用舟皿Ib中，为了降低对材料线材6的辐射热来抑制材料从空中滴下，与池2相邻地形成有空孔lla、llb。但是，这种结构并没有改变作为造成飞沫产生的本质问题的来自材料供给部9a的热量，因而不能得到很大的效果。
此外，在专利文献2中记载有图15 (a)、图15(b)所示的蒸镀用舟皿lc。在上述蒸镀用舟皿Ic中，在池2的中央区域形成加热面12，该加热面12的截面积比与电能源相连的蒸镀用舟皿Ic的两端部3a、3b的截面积大，且上述加热面12突出得比池12的底部高。待熔融的材料线材6在蒸镀用舟皿Ic的中央区域被供给至加热面12，材料线材6的端部因加热面12发热而被熔融，从而流入至加热面12两侧的池2。也就是说，加热面12因具有比较大的横截面而使电阻比其它区域的电阻小。其结果是，蒸镀用舟皿的线材供给区域不会比其它区域更热，藉此，能避免材料线材6的前端很早就熔融，进而能避免熔解的材料线材6的飞沫。专利文献I :日本专利特开2005-194539号公报专利文献2 :日本专利特开2003-213403号公报然而，在专利文献2的结构中，虽然能防止飞沫形成，但是由于加热面12形成在池2的中央区域，使得材料蒸发区域被加热面12 —分为二，因而可能出现成膜不均。此外，还出现加热面12周边的温度降低、材料蒸发区域缩小这样的新技术问题。·
发明内容
本发明的目的在于提供一种材料蒸发区域不会缩小、且能避免因材料线材在空中熔解而导致飞沫产生的蒸镀用舟皿。本发明的蒸镀用舟皿在舟皿主体形成有池，其中，上述池具有使供给来的薄膜材料熔融的材料供给部和供熔融后的薄膜材料从上述材料供给部流入的材料蒸发部，通过对上述舟皿主体的一端与另一端之间通电来将上述材料蒸发部的薄膜材料加热至其蒸发温度以上，其特征是，在上述池的上述材料供给部的背面或是侧面形成截面积比上述材料蒸发部的截面积大的突起部。此外，本发明的特征是，在上述材料蒸发部的背面或侧面设有平坦部和倾斜部，其中，上述平坦部的截面积在将上述一端与上述另一端连接的长边方向上相等，上述倾斜部将上述平坦部与上述材料供给部连接，且上述倾斜部的截面积在从上述一端朝向上述另一端的方向上变大。根据本发明，由于在舟皿主体形成突起部，因此,利用上述突起部，能使上述池的材料供给部的温度比材料供给部的温度低，从而能消除从外部供给来的薄膜材料在空中熔解而落在材料供给部上的飞沫，并能使从材料蒸发部蒸发的薄膜材料稳定。而且，由于将突起部设置在上述池的材料供给部的背面或侧面，因此，不会出现材料蒸发区域缩小。此外，在设有倾斜部的情况下，能避免因材料供给部的温度降低而使材料蒸发部的温度急剧降低。
图I是本发明实施方式I的实施例I的蒸镀用舟皿的立体图。图2是实施例I的蒸镀用舟皿的俯视图和剖视图。图3是上述实施方式的温度分布模拟结果图。图4是表示比较例的蒸镀用舟皿的俯视图和剖视图。图5是本发明实施方式2的实施例2的蒸镀用舟皿的立体图。
图6是上述实施方式的蒸镀用舟皿的俯视图、剖视图及侧视图。图7是本发明实施方式3的实施例3的蒸镀用舟皿的立体图。图8是上述实施方式的蒸镀用舟皿的俯视图和剖视图。图9是上述实施方式的温度分布模拟结果图。图10是本发明实施方式4的实施例4的蒸镀用舟皿的剖视图和实施例5的蒸镀用舟皿的俯视图。图11是本发明实施方式5的实施例6的蒸镀用舟皿的俯视图。图12是常见的真空蒸镀装置的示意图。图13是现有例的蒸镀用舟皿的俯视图和剖视图。 图14是另一现有例的蒸镀用舟皿的俯视图和剖视图。图15是又一现有例的蒸镀用舟皿的俯视图和剖视图。(符号说明)M舟皿主体U上表面ld、lf、lg、lh、li、lj蒸镀用舟皿(日文蒸着用一卜)2 池3a 一端3b 另一端6材料线材9a材料供给部9b材料供给部(第二材料供给部)10材料蒸发部13a突起部13b突起部(第二突起部)13aa、13ab 突起部14平坦部15a倾斜部15aa、15ab 倾斜部15b倾斜部(第二倾斜部)16倾斜面16aa、16ab 倾斜面TO熔融材料蒸发所需最低限度的温度Tl蒸镀用舟皿Id表面的温度分布T2图13所示的蒸镀用舟皿的温度分布T3比较例的蒸镀用舟皿Ie的温度分布T4蒸镀用舟皿Ilg表面的温度分布
具体实施例方式以下，基于图I 图11对本发明各实施方式进行说明。
(实施方式I)图I和图2 (a)、图2 (b)表示本发明实施例I的蒸镀用舟皿。上述蒸镀用舟皿Id在将主要部为石墨制的舟皿主体M的一端3a与另一端3b连接的在长边方向上延伸的上表面U上形成有积存熔融的薄膜材料的池2。如图2(b)所示，在池2背面的靠上述一端3a附近一体形成有截面积比上述另一端3b的截面积大的突起部13a。如图2(b)所示，在池2背面的靠上述另一端3b附近形成有截面积比突起部13a的截面积小的平坦部14。如图2(b)所示，在池2背面的突起部13a与平坦部14之间形成有倾斜部15a，该倾斜部15a的截面积随着从突起部13a靠近平坦部14而逐渐变大。在此，如图2(a)所示，材料供给部9a、材料蒸发部10、倾斜部15a的宽度均相同，在与上述长边方向垂直的面上的截面积按材料供给部9a、材料蒸发部10、倾斜部15a的顺序变小。此外，倾斜部15a的截面积在材料供给部9a —侧最小，随着靠近材料蒸发部10而 变大，在与材料蒸发部10连接的部位处与材料蒸发部10的截面积相同。上述蒸镀用舟皿Id的舟皿主体M由石墨一体成型，然后表面被热分解氮化硼(PBN)或氮化硼(BN)进一步覆盖。舟皿主体M的加热是通过对一端3a与另一端3b之间通电而利用电阻加热法将池2的薄膜材料加热至其蒸发温度以上的。图3的温度分布Tl表示通过电/导热模拟而得到的蒸镀用舟皿Id表面的温度分布。横轴表不距池2 —端3a的距离,纵轴表不表面温度。详细来说,在一端3a形成有对从外部被供给来的材料进行熔融的温度分布处于1200°C 1300°C的材料供给部9a。材料供给部9a与另一端3b之间形成有使从材料供给部9流入的薄膜材料蒸发的处于1300°C 1500°C的材料蒸发部10。此外，倾斜部15a的截面积在材料供给部9a —侧最小，随着靠近材料蒸发部10变大，在与材料蒸发部10连接的部位处与材料蒸发部10的截面积相同。在此，假定采用铝作为薄膜材料的情况，图3的1400°C的表示温度TO表示为使熔融的薄膜材料蒸发所需的最低限度的温度，在蒸镀用舟皿的表面温度处于该温度以上时进行成膜。由石墨一体成型的突起部13a具有使材料供给部9a的温度为比材料蒸发部10的1300°C 1500°C的温度分布低的温度分布的趋势，与突起部13a相邻设置的倾斜部15a使从材料供给部9a到材料蒸发部10的温度斜率变大，从而能将材料蒸发部10的温度降低抑制到最小限度，进而能防止材料蒸发区域的缩小。在平坦部14上具有使因突起部13a引起的材料蒸发区域的缩小效果降低的趋势。图3的温度分布T2是图13所示的现有的蒸镀用舟皿的温度分布，温度分布T3是图4 (a)、图4 (b)所示的比较例的蒸镀用舟皿Ie的温度分布，在该比较例中，在图13所示的现有的蒸镀用舟皿Ia上仅设置突起部13a。在温度分布Tl、T2、T3中的任一情况下，均规定为材料供给部9a处于距池端部0 IOmm的范围，材料蒸发部处于距池端部10 80mm的范围。此外，实施例I的蒸镀用舟皿的突起部13a的截面积与倾斜部15a的最小截面积之比为8. 6，倾斜部15a的最小截面积与平坦部14的截面积之比为0. 48，倾斜部15a与平坦部14的长度比为0. 23。从图3可知，与图13所示的现有的蒸镀用舟皿Ia的温度分布T2在材料供给部9a处于1300°C而较高的情况相比，在本实施方式的蒸镀用舟皿Id的温度分布Tl中，材料供给部9a的温度处于1200°C附近，从而充分表现出在底面部设置突起部13a的效果。因上述温度降低效果而能降低材料供给时飞沫产生的风险。这是在图4所示的比较例的蒸镀用舟皿Ie中也能看得到的效果，但从比较例的温度分布T3来看，也会因温度降低效果而使材料蒸发区域即材料蒸发部10的温度降低。这样虽然能实现降低飞沫产生的风险，但由于材料蒸发部10的材料蒸发区域缩小，因此，与图13所示的蒸镀用舟皿Ia相比，生产率变差是明显的。与此相对，在本实施例I的蒸镀用舟皿Ia的温度分布Tl中，从材料供给部9a至材料蒸发部10的温度斜率急剧变大，不会因突起部13a而使材料蒸发区域变窄，因此，能获得与图13所示的公知的蒸镀用舟皿同等的生产率。但是，由于根据突起部13a、倾斜部15a、平坦部14的尺寸不同，也可能无法获得以上效果，因此需要注意。例如，突起部13a的截面积与倾斜部15a的最小截面积之比是决定图3所示的材料供给部9a的温度的要素。通过使上述比例处于8. 0以上，将材料供给部9a的温度与图13所示的公知的蒸镀用舟皿比较，能预期到大约100°C以上的温度降低效果。 需使材料供给部9a的温度处于使用材料的熔点以上，但与材料蒸发部10的温度相比，越低越好。此外，倾斜部15a的最小截面积与平坦部14的截面积之比及倾斜部15a与平坦部14的长度之比是决定材料蒸发部10相对于倾斜部15a的相对温度的要素。若前者的比例小于0. 45、或后者的比例大于0. 3，则平坦部14的电阻值变低，与倾斜部15a相比，发热量减少。相反，若前者的比例大于0.55、或后者的比例小于0.2，则平坦部14的电阻值变大，与倾斜部15a相比，发热量增加。无论哪种情况，均会使蒸镀用舟皿Id整体上的温度斜率变大，从而存在发热量的均匀性变差、或材料蒸发区域缩小的可能性。虽然需要注意上述这种趋势来确定各尺寸，但只要按上述模拟条件，使突起部13a的截面积与倾斜部15a的最小截面积之比为8. 0以上、倾斜部15a的最小截面积与平坦部14的截面积之比为0. 45以上0. 55以下、倾斜部15a与平坦部14的长度比为0. 2以上0. 3以下，就能获得上述效果。从结果上说，例如在为降低材料供给部的温度而设置突起部13a的图4所示的比较例的蒸镀用舟皿Ie中，由于没有设置实施例I中看到的倾斜部15a，因此，没有因上述倾斜部而产生防止材料蒸发区域缩小的效果，使得材料蒸发区域预期缩小大约20%，这样的结构是不甚理想的。另外，即便像图4所示的比较例那样除了突起部13a之外没有设置倾斜部15a，通过将突起部13a的形状特殊地形成，也能使温度分布接近实施例1，这点将在后述的实施方式4中详细说明。(实施方式2)
图5和图6 (a)、图6 (b)、图6 (C)表示本发明实施例2的蒸镀用舟皿。在实施例I中，突起部13a突出形成在池2的背面，但在本实施例2中，突起部13aa、13ab突出形成在池2的侧面，这点与实施例I不同。蒸镀用舟皿If由池2、突起部13aa、13ab、倾斜部15aa、15ab和平坦部14构成，其中，上述突起部13aa、13ab设于蒸镀用舟皿If的两侧面，上述倾斜部15aa、15ab与突起部13aa、13ab相邻设置,上述平坦部14与倾斜部15aa、15ab相邻设置。为了维持蒸发面积，较为理想的是，使突起部13aa、13ab的截面积与倾斜部15aa、15ab的最小截面积之比为8. O以上、倾斜部15aa、15ab的最小截面积与平坦部14的截面积之比为0. 45 0. 55、倾斜部15aa、15ab与平坦部14的长度比为0. 2 0. 3。从所获得的效果来看，与实施例I相同，但与实施例I相比，由于蒸镀用舟皿的宽度方向长度变大，因此，在具有足够的宽度方向长度的覆盖室内单独使用或是使用多个较为理想。(实施方式3)图7和图8 (a)、图8 (b)表示本发明实施例3的蒸镀用舟皿。在图I和图2(a)、图2(b)所示的实施例I中，仅在池2的上述一端3a—侧形成了材料供给部9a,但在本实施例3的蒸镀用舟皿Ig中，也在池2的上述另一端3b —侧形成材料供给部％。也就是说，在池2设置夹着材料蒸发部10且在上述另一端3b附近与材料蒸发部10连接的作为第二材料供给部的材料供给部％，并在池2背面的靠上述另一端3b附近一体形成截面积比平坦部14的截面积大的作为第二突起部的突起部13b，在池2中沿上述长边方向形成温度分布，设置将平坦部14与材料供给部9b连接的作为第二倾斜部的倾斜部15b，并将倾斜部15b形成为截面积朝靠近上述一端3a的方向变大。较为理想的是，使突起部13a、13a的截面积与倾斜部15a、15b的最小截面积之比为8. 0以上、倾斜部15a、15b的最小截面积与平坦部14的截面积之比为0. 45 0. 55、倾斜部15a、15b与平坦部14的长度比为0. 2 0. 3。在上述蒸镀用舟皿11中，能将材料线材6分别送入材料供给部9a、9b而将薄膜材料连续供给至池2，从而提高生产率。图9表示蒸镀用舟皿Ilg表面的温度分布T4的一例。图9与图3 —样，横轴表示距池端部的距离，纵轴表示蒸镀用舟皿的表面温度，图9是通过电/导热模拟计算出的蒸镀用舟皿的表面温度的分布图。使突起部13a、13b的截面积与倾斜部15a、15b的最小截面积之比为8. 6,倾斜部15a、15b的最小截面积与平坦部14的截面积之比为0. 48，倾斜部15a、15b与平坦部14的长度比为0. 23。此外，作为模拟的材料条件，假定蒸镀用舟皿的材质为石墨，作为薄膜材料的铝熔化后的状态。T2是图13所示的现有的蒸镀用舟皿Ia的温度分布。现在，规定为材料供给部9a处于距池端部0 IOmm的范围、材料供给部9b处于距池端部80 90mm的范围、材料蒸发部10处于距池端部10 80mm的范围。此外,材料蒸发下限温度TO设为1400°C，在蒸镀用舟皿表面温度为材料蒸发下限温度TO以上时进行成膜。从图9可知，与实施例I 一样，可实现在材料供给部9a、9b处的温度降低，且不会出现材料蒸发区域的缩小。(实施方式4)图10(a)、图10(b)表示本发明实施例4、实施例5的蒸镀用舟皿。在图I和图2(a)、图2(b)所示的实施例I中，通过将突起部13a、倾斜部15a、平坦部14设置在池2的背面，就能获得比作为目标的温度分布宽的材料蒸发区域，但在图10(a)所示的实施例4的蒸镀用舟皿Ih中，除了突起部13a之外，没有设置倾斜部15a (用假想线表不)。、
本实施例4的突起部13a的形状与实施例I的突起部13a的形状不同，其是以越靠近材料蒸发部10截面积越是减小的方式形成倾斜面16的。藉此，能实现比图4所示的比较例的情况更接近于实施例I的温度分布。在图5和图6(a) 图6(b)所示的实施例2中，通过将突起部13aa、13ab、倾斜部15aa、15ab、平坦部14设置在池2的侧面，就能获得比作为目标的温度分布宽的材料蒸发区域，但在图10(b)所示的实施例5的蒸镀用舟皿Ii中，除了突起部13aa、13ab之外，没有设置倾斜部15aa、15ab (用假想线表示)。本实施例5的突起部13aa、13ab的形状与实施例2的突起部13aa、13ab的形状不同，其是以越靠近材料蒸发部10截面积越是减小的方式形成倾斜面16aa、16ab的。藉此，能实现比图4所示的比较例的情况更接近于实施例I的温度分布。(实施方式5)图11表示本发明实施例6的蒸镀用舟皿。 在图5和图6(a) 图6(c)所示的实施例2中，仅在舟皿主体M的上述一端3a设置有材料供给部9a，但在图11所示的实施例6的蒸镀用舟皿Ij中，也在舟皿主体M的上述另一端3b具有材料供给部％，这点是不同的。在实施例6中，通过在靠一端3a附近的池2的侧面形成突起部13aa、13ab、倾斜部15aa、15ab,也在靠另一端3b附近的池2的侧面形成突起部13ba、13bb、倾斜部15ba、15bb,从而能实现与实施例3相同的温度分布。在上述实施例6中，除了突起部13aa、13ab之外还形成了倾斜部15aa、15ab,除了突起部13ba、13bb之外还形成了倾斜部15ba、15bb,但与图10(b)所示的实施例5的情况一样，通过在突起部13aa、13ab、13ba、13bb上以越靠近材料蒸发部10截面积越是减小的方式形成倾斜面，也能获得比作为目标的温度分布宽的材料蒸发区域。对上述各实施方式的平坦部14的截面积在上述长边方向上相等的情况进行了说明，但即便在平坦部14的表面形成数毫米以内的凹凸而使截面积在上述长边方向上大致相等，也能期待相同的效果。本发明不局限于真空蒸镀，其还有助于在各种设备制造工序中的成膜工序的成品率提闻及生广率提闻。
权利要求
1.一种蒸镀用舟皿，在舟皿主体形成有池，其中，所述池具有使供给来的薄膜材料熔融的材料供给部和供熔融后的薄膜材料从所述材料供给部流入的材料蒸发部，通过对所述舟皿主体的一端与另一端之间通电来将所述材料蒸发部的薄膜材料加热至其蒸发温度以上，其特征在于， 在所述池的所述材料供给部的背面或是侧面形成截面积比所述材料蒸发部的截面积大的突起部。
2.如权利要求I所述的蒸镀用舟皿，其特征在于，将所述突起部的形状成型成越靠近所述材料蒸发部截面积越是变小。
3.如权利要求I所述的蒸镀用舟皿，其特征在于，在所述材料蒸发部的背面或侧面设有平坦部和倾斜部，其中，所述平坦部的截面积在将所述一端与所述另一端连接的长边方向上相等，所述倾斜部将所述平坦部与所述材料供给部连接，所述倾斜部的截面积在从所述一端朝向所述另一端的方向上变大。
4.如权利要求3所述的蒸镀用舟皿，其特征在于，在与将所述一端与所述另一端连接的长边方向垂直的面上的截面积按所述材料供给部、所述材料蒸发部、所述倾斜部的顺序变小。
5.如权利要求4所述的蒸镀用舟皿，其特征在于，所述倾斜部的截面积在材料供给部一侧最小，随着靠近材料蒸发部变大，在与材料蒸发部连接的部位处与材料蒸发部的截面积相同。
6.如权利要求4所述的蒸镀用舟皿，其特征在于，所述材料供给部的截面积与所述倾斜部的最小截面积之比为8. O以上。
7.如权利要求4所述的蒸镀用舟皿，其特征在于，在所述倾斜部的最小部分处，所述倾斜部的截面积与所述材料蒸发部的截面积之比为O. 45以上O. 55以下。
8.如权利要求4所述的蒸镀用舟皿，其特征在于，所述倾斜部的所述长边方向上的长度与所述材料蒸发部的所述长边方向上的长度之比为O. 20以上O. 30以下。
9.如权利要求3至8中任一项所述的蒸镀用舟皿，其特征在于， 在形成有所述材料蒸发部的上表面上，设有夹着所述材料蒸发部且在所述另一端与所述材料蒸发部连接的第二材料供给部， 不是在形成有所述材料蒸发部的上表面，而是在背面或是侧面的靠所述另一端附近形成截面积比所述平坦部的截面积大的突起部， 设置将所述平坦部与所述第二材料供给部连接的第二倾斜部，并将所述第二倾斜部形成为截面积在朝所述另一端的方向上变大。
10.一种成膜方法，将薄膜材料供给至权利要求I至9中任一项所述的蒸镀用舟皿的材料供给部以使所述薄膜材料熔融，将熔融后的所述薄膜材料引导至材料蒸发部，并使所述薄膜材料在所述材料蒸发部处蒸发，从而将所述薄膜材料的薄膜蒸镀到被对象物。
全文摘要
一种蒸镀用舟皿和使用该蒸镀用舟皿的成膜方法。一种蒸镀用舟皿，其能消除材料线材在空中熔解而产生的飞沫，并且材料蒸发区域不会缩小。以使池(2)一端(3a)的材料供给部(9a)的温度比与该材料供给部(9a)另一端(3b)一侧连接的材料蒸发部(10)的温度低的方式，在池(2)的材料蒸发部(10)背面设有截面积相等的平坦部(14)和将平坦部(14)与材料供给部(9a)连接的倾斜部(15a)，并将倾斜部(15a)形成为截面积在从一端(3a)到另一端(3b)的方向上变大，由此形成温度分布。
文档编号C23C14/24GK102677000SQ201210073590
公开日2012年9月19日 申请日期2012年3月9日 优先权日2011年3月10日
发明者上口洋辉, 大岛章义, 山本昌裕, 竹泽昌宏 申请人:松下电器产业株式会社