JP2007128898A - 有機電界発光膜蒸着用蒸着源 - Google Patents

Abstract

【課題】蒸着プロセスにおける消費電力を小さくし、温度差による蒸着厚さの変化を最小化して、熱効率を向上せしめる蒸着源を提供する。
【解決手段】供給される電力によって加熱され、内部に収容された蒸着材料20に熱を伝達し、内部で生成された蒸着材料20の蒸気を噴射させて基板表面に蒸着膜を形成する有機電界発光膜蒸着用蒸着源200であって、蒸気放出開口301Aが形成された上部プレート301、側壁302、及び底部材303を含み、さらに選択された位置に熱を供給する加熱手段C1,..Cnと、内部に収容された蒸着材料表面の高さの変化を検知する検知手段353と、前記検知手段の信号に応じて前記加熱手段の作動を選択的に制御する制御手段とを含む。
【選択図】図４

Description

本発明は、有機電界発光膜蒸着のための蒸着源（deposition source）に関する。より詳細には、蒸着材料の厚さの変化に伴う加熱手段（または基板）と蒸着材料との間の間隔の増大を補償することによって、基板の全表面に均一な電界発光膜を形成せしめる有機電界発光膜蒸着用蒸着源に関するものである。

低分子有機電界発光素子の製造工程の一つである真空蒸着工程（熱的物理気相成長工程）は、熱によって気化された蒸着材料（有機物）を、ハウジング内に固定された基板表面に蒸着して電界発光膜を形成する技術であり、この蒸着工程で蒸着材料はコンテナー（蒸着源）内に収容され、気化温度まで加熱される。蒸着材料の蒸気は、蒸着材料が収容された蒸着源の外へ移動した後、コーティングされる基板上で凝縮する。このような蒸着工程は、気化される蒸着材料を収容する蒸着源及び蒸着蒸気が蒸着される基板を使用して、１０^-7ないし１０^-2トル（Torr）範囲の圧力状態で行われる。

一般に、蒸着材料を収容する蒸着源は、電流が壁（部材）を通過すると温度が上昇する電気抵抗材料で作られる。蒸着源に電流が通電されると、その内部の蒸着材料は、蒸着源の壁からの放射熱及び壁との接触による伝導熱によって加熱される。典型的には、蒸着源は上部に開口が形成されたボックス型であり、この開口によって基板に向けた蒸気の放出（流出）が可能になる。

蒸着源は、例えば、低温有機物、金属、または高温無機化合物などの広範な材料を含む下地層への蒸着のために使用されてきた。一般に、有機層の蒸着において、出発材料（starting material）は粉末である。この有機粉末は、この種の蒸着によるコーティングに対していくつかの不利な点を有するものと認識されてきた。まず、多くの有機物は、比較的弱く結合した比較的複雑な化合物（高分子量）であるので、気化工程の間に分解を防止するためには細心の注意を払わなければならない。次に、粉末形態では、気化されない電界発光材料の粒子が発生する場合があり、この粒子は、蒸気と共に蒸着源から放出され、基板上に望ましくない塊（lump）として堆積される。一般に、このような塊は、微粒子または基板上に形成された層内への微粒子混入とも呼ばれている。

さらに悪いことには、粉末形態は、吸着された水分または揮発性有機物を保持することができる非常に広い表面積を持っており、加熱の間にその揮発性有機物が解離し、それによって、蒸着源から外方の基板に向けてガス及び微粒子が放出される可能性がある。同様の考察は、気化前に溶融され、基板表面に噴出される液滴が形成される材料にも当てはまる。

このような望ましくない粒子または液滴が、製品、特に電子または光学製品に規格外の欠陥を生じさせ、暗いスポット（spots）が画像内に現れるか、短絡（short）または開路（open）によって電子装置内で不良が発生することもある。

このような有機粉末をより均一に加熱し、かつ微粒子または液滴のバーストが基板に到達することを防止するための有機物蒸着装置が提案されており、また蒸気を確実に射出するために、蒸着材料と蒸気放出開口と間の複雑な遮蔽板構造に対する数多くの設計が提案されている。

図１は、上述したような機能を持つ一般的な蒸着装置の内部構成を図示した概略的な断面図であり、蒸着装置の真空チャンバー１３内部に設けられた蒸着源１０及び蒸着源１０上に配置された基板１２を図示している。有機電界発光膜が蒸着される基板１２は、チャンバー１３の上部プレート１３−１に取付けられ、蒸着材料（有機物）が収容されている蒸着源１０は、チャンバー１３の底部材１３−２に固定された熱絶縁構造体１４上に設けられている。

図２ａは、図１に図示された蒸着源１０の内部構成を図示した断面図であり、蒸着源１０内には蒸着材料２０（有機物）の蒸気に含まれる微粒子または滴が蒸着源１０の上部プレート１１Ａに形成された蒸気放出開口１１Ｃを通じて直接放出されるのを防止するために、遮蔽板（baffle）１１Ｂが設けられていることを図示している。遮蔽板１１Ｂは、上部プレート１１Ａに形成された蒸気放出開口１１Ｃに対応し、蒸着源１０の上部プレート１１Ａに固定された多数の支持ロッド１１Ｂ−１に固定され、上部プレート１１Ａから離れた状態を維持するものである。

このような構造を持つ蒸着源１０を利用した蒸着装置は、蒸着源１０の側壁１１Ｄから離れた中央部分にある蒸着材料２０に熱を供給するため、上部プレート１１Ａの上部（または下部）にヒーター即ち加熱手段を有するか、または上部プレート１１Ａがヒーターを有するように構成されている。従って、側壁１１Ｄで発生された熱と共に、上部プレート１１Ａからの熱が直接的に蒸着材料２０に伝達されることによって、蒸着材料２０が加熱、気化される。気化された蒸着材料２０の蒸気は、遮蔽板１１Ｂの表面に沿って移動し、上部プレート１１Ａの蒸気放出開口１１Ｃを通じて放出された後、基板（図１の１２）の表面に蒸着される。

図２ｂは、一定時間蒸着工程が実施された後の、図１に図示された蒸着源の上部プレートと蒸着材料との間の間隔変化を図示した断面図であり、上部プレート１１Ａと蒸着材料２０の表面との間の間隔が増大した状態を図示している。

上述したように、蒸着源１０内に収容された蒸着材料２０は、蒸着工程が進むにつれて加熱及び気化作用によってその量が徐々に減少し、これにより、その厚さも減少する。従って、蒸着材料２０の表面と上部プレート１１Ａの初期間隔（図２ａの“Ａ”）は、一定時間が経過した後、顕著に増大（図２ｂの“ａ”）する。

このような上部プレート１１Ａと蒸着材料２０表面との間の間隔の増大によって熱伝達経路が増大し、初期設定された蒸着速度（即ち、蒸着材料２０の気化速度）が低下することになる。従って、初期設定された蒸着速度を維持するためには、蒸着材料２０を加熱するヒーターとして作用する上部プレート１１Ａの温度上昇が求められる。

特に、蒸着工程が進むにつれて上部プレート１１Ａと蒸着材料２０表面との間の間隔は増大する。この状態では、上部プレート１１Ａで発生した熱が、蒸着材料２０に十分に到達できなくなり、たとえ蒸着源１０の側壁１１Dにより発生される熱が供給されても、中心部にある蒸着材料２０は気化されない。その結果、蒸着材料２０の投入量が多い場合（即ち、蒸着材料２０の厚さが厚い場合）、全ての蒸着材料の気化を期待することは難しくなる。

また、蒸着膜の均一性（uniformity）と直接的な関係のある基板１２と蒸着材料２０との間の間隔もやはり増大してしまい、時間経過に伴う蒸着特性の変化が発生することになる。

低分子有機電界発光素子の材料には、熱に対して不安定な有機物が多量に含まれ、蒸着工程中に過度な放射熱にさらされると、分解または材料特性の変化を招いて材料の特性低下という問題が生じる。さらに、蒸着工程は高真空条件下で行われるので、新たに蒸着材料を供給して消耗分を補充するために、チャンバーを冷却し、真空圧を逃がし、そして再び真空化する追加の各工程が求められる。それゆえ、このような追加工程によって処理時間の損失が生じる。

このような問題を解決するために、より多量の蒸着材料を蒸着源に一度に供給しながら、初期の蒸着特性（例えば、蒸着材料の気化速度等）を常に一定に維持することが好ましい。

一方、図２ａ及び図２ｂに図示された構造を持つ蒸着源１０では、側壁１１Ｄが発熱体（例えば、外壁１１Ｄの周りに加熱コイルが巻かれた構造）として作用することになる。しかし、図１に図示されたように、蒸着源１０の側壁１１Ｄは外部に露出しており、側壁１１Ｄで発生された全ての熱が蒸着材料２０に伝達されず、その一部は外部へ放射されるため、熱効率が低下する。

さらに、前述したように、蒸着工程が進むにつれて、蒸着源１０内に供給された蒸着材料２０が消耗し、これにより、蒸着材料２０の厚さが減少する。従って、蒸着材料２０が存在しない部分に対応する側壁１１Ｄからも熱が発生し、この熱は蒸着材料２０に直接的に伝達されないため、エネルギー浪費の一因となる。

蒸着源１０の他の問題点は、蒸着源１０の下部に置かれた蒸着材料２０、即ち底部材１１Ｅの表面に隣接する蒸着材料２０には、上部プレート１１A及び側壁１１Ｄで発生された熱が十分に伝達されないという点である。この結果、全蒸着材料２０に亘る加熱及び気化は行われず、詳しくは、蒸着源１０内での位置に応じて、各蒸着材料２０に温度差（即ち、蒸着源１０内に温度勾配）が発生する。それによって、基板上に均一な蒸着膜を形成することが困難になる。

本発明は、前記従来の蒸着工程が進むにつれて現れる、蒸着源の上部プレート（加熱手段）と蒸着源内に供給された蒸着材料表面との間の間隔の増大による問題を解決するために創作されたもので、その目的は、蒸着工程において、蒸着材料の消耗に伴う蒸着材料の厚さの減少によって発生する、加熱手段と蒸着材料表面との間の間隔変化を補償し得る蒸着源を提供することにある。

本発明の他の目的は、蒸着材料の高さが変化しても、加熱手段の作動を選択的に制御して、蒸着プロセスにおける消費電力を小さくし、蒸着材料の表面と加熱手段との間の温度勾配の発生を防止して、温度差による蒸着厚さの変化を最小化し、熱効率を向上せしめる蒸着源を提供することにある。

本発明の他の目的は、蒸着源の底部材に隣接した蒸着材料にも熱を供給することによって、全蒸着材料を効率的に利用しかつ温度変化の要因を最小化して、均一な蒸着膜を得ることができる有機電界発光膜形成のための蒸着源を提供することにある。

前記課題を解決するために、本発明は、供給される電力によって加熱され、内部に収容された蒸着材料に熱を伝達し、内部で生成された蒸着材料の蒸気を噴射させて基板表面に蒸着膜を形成する有機電界発光膜蒸着用蒸着源において、
蒸気放出開口が形成された上部プレート、側壁、及び底部材を含み、さらに選択された位置に熱を供給する加熱手段と、内部に収容された蒸着材料表面の高さの変化を検知する検知手段と、前記検知手段の信号に応じて前記加熱手段の作動を選択的に制御する制御手段と、を含むことを特徴とする。

また、前記検知手段と加熱手段は前記上部プレートに設けられ、前記移動手段はチャンバーに支持され、各ロッドの終端が前記上部プレートに固定されて前記上部プレートを上下移動させる複数のシリンダーと、上部プレートに設けられた検知手段の信号を受けて、前記上部プレートと前記蒸着材料表面との間の間隔が設定された間隔より大きい場合、各ロッドに固定された前記上部プレートを側壁に沿って下向きに移動させるように前記シリンダーを作動させる制御手段とを含むことを特徴とする。

本発明に係る他の形態の蒸着源は、蒸気放出開口が形成された上部プレート、側壁、及び上下移動可能な底部材からなる容器と、前記容器内に収容された蒸着材料に熱を供給する加熱手段と、前記加熱手段と前記蒸着材料表面との間の変化する間隔に関する検知手段の信号に応じて作動して前記底部材を移動させる移動手段とを含み、前記底部材は、前記加熱手段と前記蒸着材料表面との間の間隔が初期設定値を維持するように、前記移動手段によって上向きに移動することを特徴とする。

また、前記蒸着源において、前記移動手段は、チャンバーに支持され、ロッドの終端が前記底部材に固定されて前記底部材を上下移動させるシリンダーと、前記上部プレートに設けられた検知手段の信号を受けて、前記加熱手段と前記蒸着材料表面との間の間隔が設定された間隔より大きい場合、ロッドに固定された前記底部材を上向きに移動させるように前記シリンダーを作動させる制御手段とを含むことを特徴とする。

本発明に係る他の形態の蒸着源は、蒸気放出開口が形成された上部プレート、側壁、及び底部材とを含み、さらに選択された位置に熱を供給する加熱手段と、内部に収容された蒸着材料表面の高さの変化を検知する検知手段と、前記検知手段の信号に応じて前記加熱手段の作動を選択的に制御する制御手段とを含むことを特徴とする。

また、前記加熱手段は、前記側壁外周面に巻かれかつ前記蒸着材料の高さに応じて前記制御手段の制御によって個別に電力が供給される複数のコイルであり、前記制御手段は、蒸着工程が進むにつれて前記蒸着材料表面の高さが変化する時、前記蒸着材料表面に最も近いコイルにのみ電力を供給するに制御することを特徴とする。

また、前記蒸着源の底部材には溝が形成され、前記溝にはコイルが収容され、このコイルへの電力供給時、このコイルで発生された熱が底部材の表面上に置かれた蒸着材料に伝達されること、さらに、前記側壁の外側には外部ケーシングが配置され、前記加熱手段で発生された熱が外部へ流出されるのを防止することを特徴とする。

また、前記で説明した全蒸着源において、前記上部プレートに形成された前記蒸気放出開口は、蒸着膜が蒸着される基板の幅と同一か、またはその基板の幅より長い長さを持つことによって基板表面全体に均一な蒸着膜を形成することができることを特徴とする。

以下、本発明に係る各実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
＜第１の実施形態＞
図３ａは、本発明の第１の実施形態における蒸着源の断面図である。本実施形態における蒸着源１００は、上部プレート１０１、側壁１０２、及び底部材１０３からなる容器であり、その内部には、有機電界発光素子の固体蒸着材料（以下、“蒸着材料”と称する）２０が収容されている。上部プレート１０１には、気化された蒸着材料の蒸気を蒸着源１００から放出するための蒸気放出開口１０１Ａ（以下、便宜上“開口”と称する）が形成され、上部プレート１０１の下面に固定された遮蔽板１０４は、開口１０１Ａに対応する。

上部プレート１０１を蒸着材料２０に熱を供給するための加熱手段（ヒーター）として作用させることも、またはその上部（または下部）に別体の加熱手段を設けることもできる。以下の説明では、上部プレート１０１が加熱手段として作用する場合を例に挙げて説明する。

図３ａに図示された本実施形態の最大の特徴は、蒸着源１００の上部プレート１０１を上下移動自在に構成したことであり、このために、上部プレート１０１に上部プレート１０１の移動のための移動手段１５１が設けられている。

本実施形態において、蒸着源１００で使用される移動手段１５１は、油圧または空圧シリンダーであり、チャンバー（図１の１３）の側壁に固定された２個の支持ブラケット１５４は蒸着源１００上に延在し、その端部にシリンダー１５１がそれぞれ設けられている。各シリンダー１５１のロッド１５２は上部プレート１０１の両側にそれぞれ固定され、これにより各シリンダー１５１は、上部プレート１０１の開口１０１Ａを通じた蒸着材料の蒸気放出に影響を及ぼさない。

一方、各シリンダー１５１は図示しない制御手段によって制御され、この制御手段は、遮蔽板１０４の下面に設けられた検知手段１５３（例えば、光センサー）に接続され、この検知手段１５３から入力される信号に応じて各シリンダー１５１を制御することができる。

図３ｂは、図３ａの３ｂ部分の詳細図であり、蒸着源１００の側壁１０２及び側壁１０２に沿って上下移動する上部プレート１０１の構成を部分的に図示している。側壁１０２の内面には多数の垂直溝１０２−１が形成され、これに対応する上部プレート１０１の外周面には、側壁１０２の各溝１０２−１に収容され得る大きさの突起部１０１−１が形成されている。従って、上部プレート１０１の上下移動の時、上部プレート１０１の各突起部１０１−１は側壁１０２の各溝１０２−１に沿って移動し、その結果、上部プレート１０１は、側壁１０２に対して初期位置からずれることなく、円滑に上下移動することが可能となる。

図３ｃは、蒸着工程が終了した後の、図３ａに図示された蒸着源の上部プレートと蒸着材料との関係を図示した断面図であり、上述のように構成された本実施形態における蒸着源の機能を図３ａ及び図３ｃに基づいて説明する。

蒸着工程が進むにつれて、蒸着源１００内に収容された蒸着材料２０は、加熱及び気化作用によってその量が徐々に減少し、これにより蒸着材料２０の表面と上部プレート１０１との間の間隔が変化（増大）する。遮蔽板１０４の下面に設けられた検知手段１５３は、このような蒸着材料２０の表面と上部プレート１０１との間の間隔変化を検知し、検知した信号を制御手段に送信する。

制御手段は、検知手段１５３から送信された信号に基づいて蒸着材料２０の表面と上部プレート１０１との間の間隔（即ち、蒸着材料２０の表面と検知手段１５３との間の間隔と、遮蔽板１０４の下面と上部プレート１０１との間の間隔との和）を計算し、計算された間隔と初期設定された間隔（値）とを比較する。その比較の結果、蒸着材料２０の表面と上部プレート１０１との間の間隔に変化があった場合、制御手段は各シリンダー１５１を作動させる。各シリンダー１５１が作動することによって、各シリンダー１５１のロッド１５２が下方に伸び、これによりロッド１５２の先端に固定された上部プレート１０１が側壁１０２に沿って下向きに移動する。

このような上部プレート１０１の下向きの移動によって、上部プレート１０１と蒸着材料２０の表面との間の間隔が初期設定された間隔（図３ａの“Ａ”）と同一になった時、即ち、制御手段が検知手段１５３から送信された信号に基づいて計算した蒸着材料２０の表面と上部プレート１０１との間の間隔が初期設定された間隔と同一になると、制御手段は各シリンダー１５１の作動を停止させる。

このような制御手段及び各シリンダー１５１による上部プレート１０１の下向きの移動は、蒸着工程の間に継続的に実行され、蒸着材料２０が全て気化された後、制御手段は、各シリンダー１５１のロッド１５２を図３ａに示すような初期状態に戻す。従って、蒸着源１００の上部プレート１０１も初期位置に戻り、その後、蒸着源１００内に新たに蒸着材料が供給される。

一方、図３ａ及び図３ｃでは、検知手段である光センサー１５３が遮蔽板１０４の下面に設置された状態を図示しているが、光センサー１５３は、蒸着工程を妨げず、かつ蒸着材料２０の表面と上部プレート１０１との間の間隔を検知できる限り、上部プレート１０１の下面を含む任意の位置に設けることができる。

＜第２の実施形態＞
図４は、本発明の第２の実施形態における蒸着源の断面図である。本実施形態における蒸着源２００の全体的な構成は、図３ａ及び図３ｃに図示された蒸着源１００の構成と同一である。また、蒸着源２００の上部プレート２０１を蒸着材料２０に熱を供給するための加熱手段（ヒーター）として作用させることも、またはその上部（または下部）に別体の加熱手段を設けることもできる。以下の説明では、上部プレート２０１が加熱手段として作用する場合を例に挙げて説明する。

本実施形態における蒸着源２００の最大の特徴は、蒸着材料２０の表面と蒸着源２００の上部プレート２０１との間の間隔変化に応じて、蒸着源２００の底部材２０３を上下移動自在に構成したことである。

前述したように、基板（図１の１２）表面に形成される蒸着膜の均一性は、基板１２と蒸着材料２０との間の間隔変化に依存する。図３ａに図示された第１の実施形態における蒸着源１００では、上部プレート１０１の上下移動によって、上部プレート１０１と蒸着材料２０との間の間隔変化を補償することはできるが、基板１２と蒸着材料２０との間の間隔変化を調節する手段が明らかではない。このような基板１２と蒸着材料２０との間の間隔変化を補償するために、本実施形態における蒸着源２００では、底部材２０３が側壁２０２に沿って上下移動自在に構成されている。

上部に蒸着材料２０が置かれる底部材２０３の下部には、この底部材２０３を上下移動させるための移動手段が設けられている。本実施形態において、蒸着源２００で使用される移動手段は、油圧または空圧シリンダーであり、シリンダー２５１は、図１に図示されたチャンバー１３の底面１３−２上に設けられ、そのロッド２５２は、熱絶縁構造体（図１の１４）を貫通し、その終端が底部材２０３の下面に固定される。しかし、図４に示す構成は一例に過ぎず、底部材２０３を上下移動させるために他の構造を持つシリンダーを設けることもできる。

本実施形態でも、シリンダー２５１は図示しない制御手段によって制御され、制御手段は、遮蔽板２０４の下面に設けられた検知手段２５３（例えば、光センサー）と接続され、この検知手段２５３から入力される信号に応じてシリンダー２５１を制御するものである。

一方、本実施形態における蒸着源２００の側壁２０２の内面には多数の垂直溝を、側壁２０２に沿って上下移動する底部材２０３の外周面には各溝に収容される大きさの多数の突起部を、それぞれ形成することによって、底部材２０３は、側壁２０２に対して初期位置からずれることなく、円滑に上下移動することが可能となる。このような構成は、突起部が形成される部材のみが異なるだけで、図３ｂに図示された第１の実施形態における構成と同一であるため、便宜上その説明を省略する。

蒸着工程が進むにつれて、蒸着源２００内に収容された蒸着材料２０は、加熱及び気化作用によってその量が徐々に減少し、これにより蒸着材料２０の表面と上部プレート２０１との間の間隔は増大する（勿論、蒸着材料２０の表面と基板（図１の１２）との間の間隔も増大し、各増大量は同一である）。遮蔽板２０４の下面に設けられた検知手段２５３は、このような蒸着材料２０の表面と上部プレート２０１との間の間隔変化を検知し、検知された信号を制御手段に送信する。

制御手段は、検知手段２５３から送信された信号に基づいて蒸着材料２０の表面と上部プレート２０１との間の間隔を計算し、計算された間隔と初期設定された間隔とを比較する。その比較の結果、蒸着材料２０の表面と上部プレート２０１との間の間隔に変化があった場合、制御手段は、底部材２０３の下部に設けられたシリンダー２５１を作動させてロッド２５１を上方に伸ばす。シリンダー２５１が作動することによって、シリンダー２５１のロッド２５２の先端に固定された底部材２０３は、側壁２０２に沿って上向きに移動する。

このような底部材２０３の上向きの移動によって、上部プレート２０１と蒸着材料２０表面との間の間隔が初期設定された間隔と同一になった時、即ち、制御手段が検知手段から送信された信号に基づいて計算した蒸着材料２０の表面と上部プレート２０１との間の間隔が初期設定された間隔と同一になると、制御手段はシリンダー２５１の作動を停止させる。このような制御手段及びシリンダー２５１による底部材２０３の上向きの移動は、蒸着工程の間に継続的に実行され、蒸着材料が全て気化された後、制御手段は、シリンダー２５１のロッド２５２を初期状態に戻す。従って、蒸着源２００の底部材２０３も初期位置に戻り、その後、蒸着源２００内に新たに蒸着材料が供給される。

一方、図４では、検知手段である光センサー２５３が遮蔽板２０４の下面に設けられた状態を図示しているが、光センサーは、蒸着工程を妨げず、かつ蒸着材料２０の表面と上部プレート２０１（即ち、加熱手段）との間の間隔を検知できる限り、上部プレート２０１の下面を含む任意の位置に設けることができる。

以上のような、第１及び第２の実施形態における蒸着源１００、２００では、蒸着工程の間に蒸着材料２０の消耗によりその厚さに変化が生じた場合、蒸着源の上部プレート１０１（第１の実施形態）または底部材２０３（第２の実施形態）を移動させることによって、蒸着材料２０の表面と上部プレートとの間の間隔、または蒸着材料２０の表面と基板１２との間の間隔を初期設定された間隔に維持することができる。その結果、蒸着工程の間、蒸着材料２０に適量の熱が伝達されることによって、蒸着材料２０の気化温度を一定に維持して最適の蒸着速度を維持することができる。

特に、第２の実施形態では、上部プレート２０１と蒸着材料２０との間の間隔だけでなく、基板と蒸着材料との間の最適間隔が常に維持されるため、均一な蒸着膜形成が可能となる。また、底部材２０３の表面に隣接した蒸着材料も気化することができるため、蒸着材料の残留量を最小化できる。特に、蒸着工程前に蒸着材料が最大限に供給される場合、全ての蒸着材料を気化することができるため、蒸着材料の補充後にチャンバー内で実施される減圧、加熱、及び冷却の各工程に伴う時間損失を最小化できる。従って、蒸着源の深さを従来の蒸着源の深さよりも深くできるため、最大限の蒸着材料を供給することが可能となる。

＜第３の実施形態＞
図５は、本発明の第３の実施形態における蒸着源の断面図であり、本実施形態における蒸着源３００も、やはり加熱手段として作用する上部プレート３０１、側壁３０２、及び底部材３０３からなる。開口３０１Ａが形成され、遮蔽板３０４が固定された上部プレート３０１の構成は、前述した第１及び第２の実施形態における蒸着源１００及び２００の上部プレート１０１及び２０１と同一であるため、その説明は省略する。

図５に図示された蒸着源３００の重要な特徴は、蒸着材料２０に熱を伝達するための加熱手段である多数のコイルＣ１，Ｃ２、・・・Ｃｎが、蒸着源３００の側壁３０２の周りに巻かれていることと、外壁３０２の外部にケーシング３５０が配置されていることである。

蒸着源３００の側壁３０２の周りには多数のコイルＣ１，Ｃ２、・・・Ｃｎが巻かれ、最上端のコイルＣ１は、蒸着源３００内に収容され得る最大高さ（厚さ）の蒸着材料２０の表面と一致し、最下端のコイルＣｎは底部材３０３の表面と一致する。各コイルＣ１，Ｃ２、・・・Ｃｎは、電力が個別に供給されるように配置される。各コイルＣ１，Ｃ２、・・・Ｃｎに供給される電力は制御手段（未図示）によって制御され、この制御手段は、蒸着源３００内部に設けられた検知手段３５３（例えば、光センサー）に接続されている。このように配置された各コイルＣ１，Ｃ２、・・・Ｃｎの機能を説明すれば、次の通りである。

蒸着工程の初期に、蒸着源３００に最大高さで供給された蒸着材料２０の表面は、最上端のコイルＣ１と一致し、この時点では、制御手段によって蒸着材料２０の表面と一致する最上端のコイルＣ１にのみ電力が供給される。従って、蒸着材料２０の上側部分は、加熱手段として作用する上部プレート３０１で発生された熱及び最上端のコイルＣ１で発生された熱によって加熱及び気化される。蒸着工程が進むにつれて、蒸着源３００内の蒸着材料２０は、加熱及び気化作用によってその量が徐々に減少する（即ち、蒸着材料２０の高さが減少する）。

遮蔽板３０４の下面に設けられた検知手段３５３は、このような蒸着材料２０の高さの変化を検知して制御手段にその信号を送信し、次に制御手段は、その信号に基づいて蒸着材料２０の高さを計算する。制御手段は、計算された蒸着材料２０の高さに応じて各コイルＣ１，Ｃ２、・・・Ｃｎに供給する電力を制御する。即ち、蒸着材料２０の高さが減少し、その表面が最上端コイルＣ１の下の２番目のコイルＣ２に一致すると、制御手段は、最上端のコイルＣ１に供給される電力を遮断し、２番目のコイルＣ２に電力を供給する。

同様の制御を継続し、蒸着材料２０の高さが減少して、その表面が最下端のコイルＣｎに一致した場合、制御手段は、最下端のコイルＣｎにのみ電力を供給し、残りのコイルＣ１，Ｃ２、・・・に供給する電力を遮断する。

このように、蒸着が進むにつれて蒸着材料２０の高さが変化しても、電力が供給される１つのコイルを、蒸着材料２０の上部プレート３０１で発生された熱が伝達される部分に常に対応させることによって、加熱及び気化が行われない蒸着材料の部分及び蒸着材料が存在しない部分に熱が不必要に伝達されることを防止することができる。

一方、側壁３０２の外部に配置されたケーシング３５０は、各コイルＣ１，Ｃ２、・・・Ｃｎで発生された熱が外部へ放射されることを防止し、これにより、各コイルＣ１，Ｃ２、・・・Ｃｎで発生された熱の大部分が、側壁３０２を通じて蒸着材料２０に伝達されるため、熱損失を最小化できる。特に、蒸着源３００の側壁３０２と外部ケーシング３５０との間に形成される空間に断熱材を充填した場合、外部への熱放射がさらに效果的に防止され、全システム内における温度勾配が最小化される。

また、ケーシング３５０を熱容量が大きいアルミニウム（Ａｌ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、シリコン（Ｓｉ）、又ははイットリウム（Ｙ）等の酸化物又は窒化物で形成することによって、さらに優れた断熱性を得ることができる。未説明符号３５０Ａは、各コイルＣ１，Ｃ２、・・・Ｃｎに電源線を接続するためにケーシング３５０に形成された開口部である。

本実施形態における蒸着源の他の特徴が、図６に図示されている。図６は、図５の線６−６に沿って示した断面図であり、底部材３０３の下面に形成された溝３０３Ａ及びその溝３０３Ａに収容されたコイルＣを図示している。溝３０３Ａは、底部材３０３の縦方向（または幅方向）に形成され、多数の直線部及び隣接する二つの直線部を連結する多数の連結部からなる。従って、単一のコイルＣが底部材３０３の全面に亘って配置される。コイルＣの両端は電源（未図示）に接続されている。

蒸着工程時には、前述した側壁３０２に設けられたコイルＣ１，Ｃ２、・・・Ｃｎの１つと共に底部材３０３の溝３０３Ａに収容されたコイルＣにも電力が供給される（勿論、加熱手段として作用する上部プレート３０１にも、電力が供給される）。従って、底部材３０３に隣接した位置にある蒸着材料２０にも、底部材３０３の溝３０３Ａに収容されたコイルＣで発生された熱が伝達される。

このように、本実施形態における蒸着源では、蒸着が進むにつれて蒸着材料２０の高さが変化しても、電力が供給されるコイルを、蒸着材料２０の上部プレート３０１で発生される熱が伝達される部分に常に対応させることによって、加熱及び気化が行われない蒸着材料の部分及び蒸着材料が存在しない部分に熱が不必要に伝達されるのを防止することができる。

また、蒸着が進むにつれて蒸着材料の高さが変化しても、蒸着材料の表面と加熱手段との間の間隔を常に一定に維持せしめることによって、蒸着工程において、蒸着材料の表面と加熱手段との間の間隔変化による温度勾配の発生を防止でき、その結果、温度差による蒸着厚さの変化を最小化し、均一な厚さの蒸着膜を得ることができる。

また、側壁の外側に設けられたケーシングによって、側壁の周りに巻かれたコイルで発生された熱を外へ放射することが防止され、発生された熱の大部分が側壁を通じて蒸着材料に伝達されるため、全システム内での温度勾配が最小化される。

さらに、蒸着源の底部材に別途コイルを設けることによって、加熱手段から遠く離れた蒸着材料（即ち、蒸着源の底部材の表面に隣接した蒸着材料）にも十分な熱が伝達され、全ての蒸着材料を效率的に利用して均一な蒸着膜を得ることができる。

＜第４の実施形態＞
図７は、本発明の第４の実施形態における蒸着源と基板との関係を概略的に図示した斜視図であり、便宜上、蒸着源４００の内部構成は図示しない。

本実施形態における蒸着源４００も、やはり一定の幅と長さを持つ上部プレート４０１、側壁４０２、及び底部材からなり、上部プレート４０１には、その長手方向に開口４０１Ａが形成されている。上部プレート４０１、側壁４０２、及び底部材によって形成される空間内には、有機電界発光素子の蒸着材料が収容される。

本実施形態における蒸着源４００の特徴は、図７に図示したように、蒸着源４００の有効蒸着長さ（即ち、蒸着に実際に寄与する上部プレート４０１の開口４０１Ａの長さＬ）を、発光膜が形成される基板１２の幅ｂと同一か、又はそれよりも長く構成したことである。

図８ａは、図７に図示された蒸着源を４００によって、表面に発光膜が蒸着された基板の初期状態を図示した平面図であり、上述のように構成された蒸着源４００を利用して基板１２の表面に電界発光膜を蒸着した場合、上部プレート４０１の開口４０１Ａを通じて放散された蒸着材料の蒸気は、基板１２表面の全幅に亘って均一に分散及び蒸着される。

このように構成された蒸着源４００又は基板１２を基板１２の長手方向に移動させることによって、一層効果的な蒸着工程を実行することができる。即ち、蒸着源４００または基板１２を、蒸着装置内で図８ａの矢印方向に水平移動（直線移動）させると、図８ａに図示された電界発光膜が、基板１２表面の長さ全体に亘って連続的に蒸着され、結局、基板１２の全表面に均一した発光膜が形成される。図８ｂは、蒸着源４００または基板１２を水平移動させた状態で発光膜の蒸着を完了した状態を図示した基板の平面図である。

一方、上述した第１から第４の実施形態で説明された蒸着源１００、２００、３００、及び４００は、上側部分と下側部分に分かれた内部空間を有し、その上側部分の断面積が下部部分の断面積と同じ大きさで構成されている。従って、このような蒸着源では、上側部分における材料蒸気の流速と下部部分における材料蒸気の流速は、ほぼ等しい。また、蒸着源の上側部分の面積が広いことにより、内部の蒸着材料の熱損失が増大する。このような問題点を解決するために、本発明は、蒸着源の形態を変形させるものである。

本発明に係る蒸着源の他の特徴は、蒸着源の上部部分に下部部分の断面積よりも小さい断面積を有する部分を形成したことである。図９ａ〜図９ｄは、本発明に係る蒸着源のさまざまな形状を図示した断面図であり、本図面に図示された各蒸着源５００Ａ、５００Ｂ、５００Ｃ、５００Ｄにおいて、開口５０１Ａ、５０１Ｂ、５０１Ｃ、５０１Ｄがそれぞれ形成された上側部分の断面積は、下側部分の断面積よりも小さく構成されている。部分的に断面積が異なっても、同じ管内を流動する流体の量はどの位置においても同一であり、これにより断面積の小さい部分での流速は、断面積が大きい部分での流速よりも高速になる（ベルヌーイの定理）。

その結果、図９ａ〜図９ｄに図示された蒸着源５００Ａ、５００Ｂ、５００Ｃ、５００Ｄで、開口を通じて蒸着材料の蒸気が放散される直前において、断面積の小さい上側部分を通過する蒸気の流速は、蒸着源の下側部分での流速より速くなり、これによって蒸気（気化された蒸着材料の分子）の運動エネルギーが増大するため、基板上に形成される蒸着膜の密度と均一性を向上させることができる。また、蒸着材料の蒸気が放散される上側部分の断面積が小さいことによって、外部への熱損失を最小化でき、環境温度の変化のような外部の干渉によって影響されない蒸着源が実現される。

一方、本発明では、石英に比べて熱容量の大きな材料、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、シリコン（Ｓｉ）、イットリウム（Ｙ）の酸化物もしくは窒化物、または上記材料の少なくとも２種類からなる複合材料が、蒸着源の材料として用いられている。このような金属の酸化物又は窒化物は、蒸着材料である有機物質よりも熱容量が大きく（約３：１以上）、これにより蒸着源の断熱性を向上させることができる。

一般的な有機電界発光素子蒸着装置の概略的な断面図である。 図１に図示された蒸着源の上部プレートと蒸着材料と間の間隔間隔変化を図示した断面図であり、（ａ）は工程が進む前、（ｂ）は工程が進んだ後の状態を示すものである。 本発明の第１の実施形態における蒸着源を示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は（ａ）の部分詳細平面図、（ｃ）は工程が終了した後の（ａ）に図示された蒸着源の上部プレートと蒸着材料との位置関係を図示した断面図である。 本発明の第２の実施形態における蒸着源の断面図である。 本発明の第３の実施形態における蒸着源の断面図である。 図５の線６−６に沿って示した断面図である。 本発明の第４の実施形態における蒸着源と基板との関係を概略的に図示した斜視図である。 図７に図示された蒸着源を利用して表面に電界発光膜を蒸着した基板の平面図であり、（ａ）は初期状態、（ｂ）は蒸着源（または、基板）を移動させて蒸着を完了した状態を示すものである。 本発明の第４の実施形態における多様な形態の蒸着源の構成を図示した断面図である。

符号の説明

１０，１００，２００，３００，４００ 蒸着源
１２ 基板
１３ チャンバー
１４ 熱絶縁構造体
２０ 蒸着材料
１１Ａ、１０１，２０１，３０１，４０１ 上部プレート
１１Ｄ、１０２，２０２，３０２ 側壁
１１Ｅ，１０３，２０３，３０３ 底部材
１０１Ａ，２０１Ａ，３０１Ａ，４０１Ａ 蒸気放出開口
１０１−１ 突起部
１０２−１，３０３Ａ 溝
１０４，２０４，３０４ 遮蔽板
Ｃ１、Ｃ２、・・・Ｃｎ コイル

Claims (9)

1. 供給される電力によって加熱され、内部に収容された蒸着材料に熱を伝達し、内部で生成された蒸着材料の蒸気を噴射させて基板表面に蒸着膜を形成する有機電界発光膜蒸着用蒸着源において、
   蒸気放出開口が形成された上部プレート、側壁、及び底部材を含み、さらに選択された位置に熱を供給する加熱手段と、内部に収容された蒸着材料表面の高さの変化を検知する検知手段と、前記検知手段の信号に応じて前記加熱手段の作動を選択的に制御する制御手段と、
   を含むことを特徴とする有機電界発光膜蒸着用蒸着源。
2. 前記加熱手段は、前記側壁の外周面に巻かれかつ前記蒸着材料の高さに応じて前記制御手段の制御によって個別に電力が供給される複数のコイルからなる請求項１に記載の有機電界発光膜蒸着用蒸着源。
3. 前記側壁に巻かれたコイルの最上端のコイルは、内部に収容し得る最大量の前記蒸着材料の高さと一致し、最下端のコイルは、前記底部材の表面と一致する請求項２に記載の有機電界発光膜蒸着用蒸着源。
4. 前記制御手段は、蒸着工程が進むにつれて前記蒸着材料表面の高さが変化する時、前記蒸着材料表面に最も近い前記コイルにのみ電力を供給するように制御する請求項２に記載の有機電界発光膜蒸着用蒸着源。
5. 前記底部材には溝が形成され、前記溝にはコイルが収容され、このコイルへの電力供給時、このコイルで発生された熱が底部材の表面上に置かれた蒸着材料に伝達される請求項１に記載の有機電界発光膜蒸着用蒸着源。
6. 前記底部材に形成された前記溝は、前記底部材の幅または長さ方向に形成され、
   複数の直線部と、隣接する二つの前記直線部を連結する複数の連結部とからなり、
   前記底部材の全面に亘って形成されている請求項５に記載の有機電界発光膜蒸着用蒸着源。
7. 前記側壁の外側に設けられ、前記加熱手段で発生された熱が外部へ流出されるのを防止する外部ケーシングをさらに含んでいる請求項１に記載の有機電界発光膜蒸着用蒸着源。
8. 前記側壁と前記外部ケーシングとの間に形成される空間に、断熱材が充填されている請求項7に記載の有機電界発光膜蒸着用蒸着源。
9. 前記外部ケーシングは、アルミニウム（Ａｌ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、シリコン（Ｓｉ）またはイットリウム（Ｙ）の酸化物または窒化物からなる請求項7または請求項8に記載の有機電界発光膜蒸着用蒸着源。