JP2011127137A - 蒸着坩堝及び蒸着装置 - Google Patents

Abstract

【課題】異物が流出することによる不都合を防止した蒸着坩堝と、これを備えた蒸着装置を提供する。
【解決手段】蒸着材料３を収容する坩堝本体８と、坩堝本体８の開口部８ａに着脱可能に被着された、蓋板部１２と筒部１３とを有する蓋９と、を備えた蒸着坩堝４である。蓋９には、蓋板部１２に蒸着材料３の昇華物又は気化物を通過させる流出口１２ａが設けられている。坩堝本体８の開口部８ａと流出口１２ａとの間には、蒸着材料３の昇華物又は気化物の流路の一部を遮断する邪魔板１４が設けられている。
【選択図】図２

Description

本発明は、蒸着坩堝及び蒸着装置に関する。

真空蒸着法は、材料を加熱して昇華もしくは気化させることにより、基板等の被成膜体（被処理体）に成膜する方法であり、真空中で行うことで、基板表面を清浄に保ち、かつ高純度の膜質を生成することができる。したがって、各種半導体装置や電気光学装置の製造では、従来、真空蒸着法による薄膜形成が多くなされている。例えば、電気光学装置として有機ＥＬ装置（有機エレクトロルミネッセンス装置）を製造する場合には、マスク蒸着法により、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層などとして機能する有機膜（有機機能層）を、基板上に順次成膜している。また、陰極や、これを封止する封止層として、金属膜や無機膜を成膜している。
このような真空蒸着法によって基板に成膜を行う蒸着装置としては、蒸着源として坩堝を備えたものが一般的である。（例えば、特許文献１参照）。

特開２００９−１１４５１７号公報

ところで、真空蒸着法を用いて成膜を行う場合、蒸着材料に含まれる不純物や、蒸着材料の反応生成物に起因して種々の問題が生じる。
例えば、大気中で材料表面に反応生成物（例えば酸化物）が形成されるような昇華型蒸着材料を用いた場合では、前記反応生成物が異物となり、坩堝内において蒸着材料の昇華物又は気化物の流れに同伴され、坩堝外に流出して基板に付着し、品質低下や歩留まりの低下を招いてしまう。

本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、異物が流出することによる不都合を防止した蒸着坩堝と、これを備えた蒸着装置を提供することにある。

前記目的を達成するため本発明の蒸着坩堝は、蒸着材料を収容する坩堝本体と、
前記坩堝本体の開口部に着脱可能に被着された、蓋板部と筒部とを有する蓋と、を備え、
前記蓋には、前記蓋板部に前記蒸着材料の昇華物又は気化物を通過させる流出口が設けられ、
前記坩堝本体の開口部と前記流出口との間に、前記蒸着材料の昇華物又は気化物の流路の一部を遮断する邪魔板を設けたことを特徴としている。

この蒸着坩堝によれば、坩堝本体の開口部と蓋板部の流出口との間に、蒸着材料の昇華物又は気化物の流路の一部を遮断する邪魔板を設けたので、蒸着材料中の不純物や反応生成物からなる異物が蒸着材料の昇華物又は気化物に同伴されて流出口に向かっても、邪魔板によって遮られ、流出口から流出するのが抑制される。したがって、異物が坩堝外に流出して被処理体に付着し、品質低下や歩留まりが低下するといった不都合が防止される。

また、前記蒸着坩堝において、前記邪魔板は、前記坩堝本体の開口部の内縁と前記流出口の内縁との間を結ぶ領域内を、少なくとも遮断するように配置されているのが好ましい。
このようにすれば、蒸着材料と流出口との間の、昇華物又は気化物の直線的な流路を遮断できるので、昇華物又は気化物に同伴された異物の流出口からの流出がより確実に抑制される。

また、前記蒸着坩堝において、前記邪魔板の底面は、凹凸を有する粗面に形成されているのが好ましい。
このようにすれば、異物が邪魔板に衝突した際にこれに付着し易くなるため、邪魔板を回り込んで流出口から流出するのが抑制される。

また、前記蒸着坩堝において、前記蓋の内面は、凹凸を有する粗面に形成されているのが好ましい。
邪魔板に流れが遮られた前記昇華物又は気化物は、邪魔板を回り込んで旋回流となり、蓋の筒部内面から蓋板部内面に沿って流出口に向かう。したがって、異物は僅かながらこの流れに同伴されるものの、邪魔板によって流れが止められたことで減速している。これにより、異物は蓋の筒部内面や蓋板部内面に衝突し易くなり、これらに衝突した際に付着し易くなる。

また、本発明の蒸着装置は、被処理体に蒸着材料を蒸着させる蒸着装置であって、
前記蒸着材料を収容した請求項１〜３のいずれか一項に記載の蒸着坩堝と、
前記蒸着坩堝内の蒸着材料を加熱する加熱手段と、を含むことを特徴としている。

この蒸着装置によれば、前述したように異物が坩堝外に流出するのが抑制された蒸着坩堝を備えているので、異物が坩堝外に流出して被処理体に付着し、品質低下や歩留まりが低下するといった不都合が防止される。

本発明の蒸着装置の一実施形態を示す側面図である。 本発明の坩堝の一実施形態の概略構成を示す側断面図である。 有機ＥＬ装置を示す図であり、（ａ）は側断面図、（ｂ）は平面図である。 本発明の坩堝の他の実施形態の概略構成を示す側断面図である。 本発明の坩堝の他の実施形態の概略構成を示す側断面図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。図１は、本発明の蒸着装置の一実施形態を示す図であり、内部を透視した側面図である。図１において符号１は蒸着装置である。なお、この図１では、理解を容易にするため、本発明の特徴部分である坩堝４を、実際の縮尺より大きく記載している。

この蒸着装置１は、チャンバー（蒸着室）２と、このチャンバー２内に配置されて蒸着材料３を収容する坩堝４と、坩堝４内の蒸着材料３を加熱する蒸着用加熱装置（加熱手段）５と、を備えて構成されたものである。
チャンバー２には、排気孔２ａを介して真空ポンプ６が接続されており、この真空ポンプ６によってチャンバー２内は、成膜処理中やその待機中などの間、常時真空引きされている。

また、このチャンバー２内には、その上方に基板搬送部７が設けられている。基板搬送部７は、基板（被処理体）Ｗを保持する基板ホルダ（図示せず）と、蒸着マスク（図示せず）を保持するマスクホルダ（図示せず）と、これら基板Ｗ及び蒸着マスク、マスクホルダを一体にして、チャンバー２外からチャンバー２内に、さらにはその逆に搬送する公知の搬送機構と、を備えて構成されている。なお、チャンバー２には、基板Ｗを出し入れするための搬送口（図示せず）が、開閉可能に設けられている。

坩堝４は、本発明の蒸着坩堝の一実施形態となるもので、その側断面図である図２に示すように、坩堝本体８と、該坩堝本体８に着脱可能に被着された蓋９とを有して構成されたものである。
これら坩堝本体８、蓋９は、本実施形態では同じ材質で形成されており、高融点金属やセラミックス等によって形成されたものである。具体的には、前記蒸着用加熱装置５の加熱方法によっても異なり、例えばこの蒸着用加熱装置５が誘導加熱装置である場合、チタン、白金等の比較的高抵抗の金属（合金を含む）によって形成される。また、抵抗加熱装置である場合には、セラミックスや低抵抗の金属（合金を含む）が好適に用いられる。なお、本実施形態では、蒸着用加熱装置５が誘導加熱装置であるものとし、したがって坩堝本体８、蓋９は、チタンによって形成されているものとする。

坩堝本体８は有底円筒状のもので、その内部に蒸着材料３を収容するようになっている。この坩堝本体８の開口部８ａには、フィルター１０が着脱可能に被着されている。このフィルター１０は、貫通孔（図示せず）を多数形成してなる円板状のもので、金属あるいはセラミックスからなるものである。このフィルター１０は、金属板あるいはセラミックス板をエッチング加工やレーザー加工することで、貫通孔を形成したものである。また、このフィルター１０にはその中心部にネジ１１が取り付けられるようになっており、このネジ１１により、後述する邪魔板が保持されるようになっている。

蓋９は、蓋板部１２と円筒部１３とを有する有蓋円筒状のもので、円筒部１３の内面に、坩堝本体８の上端部に係合する係合部１３ａを形成したものである。また、蓋板部１２には、その中央部に、蓋板部１２の直径に比べて十分に小さい内径、例えば数ｍｍから１０ｍｍ程度の流出口１２ａが形成されている。このような構成によって蓋１０は、蒸着材料３の昇華物（あるいは気化物）である気体を開口１０ｄから容易に流出させるものの、蒸着材料３の不純物や反応生成物からなる異物（固形物）については、坩堝４の外に飛散するのを抑えるようにしている。

また、これら坩堝本体８及び蓋９からなる坩堝４の内部には、坩堝本体８の開口部８ａと前記流出口１２ａとの間に、邪魔板１４が配設されている。邪魔板１４は、坩堝本体８や蓋９と同じ材料（チタン）で形成された円板状のもので、蒸着材料３の昇華物又は気化物の流路の一部を遮断するように配置されたものである。具体的には、図２中二点鎖線で示すように、坩堝本体８の開口部８ａの内縁と流出口１２ａの内縁との間を結ぶ領域Ｒ内を、少なくとも遮断するように配置されている。

また、この邪魔板１４の下面（底面）は、例えばその上面に比べ、凹凸を有する粗面に形成されている。これは、下面をブラスト処理、エッチング処理、あるいは溶射処理などの粗面化処理をすることで、適宜な凹凸形状を付与することによって行っている。
さらに、この邪魔板１４にはその中心部に雌ねじ部（図示せず）が形成されており、この雌ねじ部に前記ネジ１１が螺合することにより、前述したように邪魔板１４がネジ１１を介してフィルター１０に保持されるようになっている。

坩堝本体８内に収容される蒸着材料３としては、例えば有機ＥＬ装置を構成する陰極の材料、すなわちマグネシウム、カルシウム等のアルカリ土類金属や銀など、また、有機ＥＬ素子の有機機能層（正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層等）となる有機膜の各形成材料など、さらには酸化ケイ素等の無機封止材料などが用いられる。もちろん、有機ＥＬ装置以外の用途においては、その用途に応じた種々の成膜材料が用いられる。本実施形態では、特に有機ＥＬ装置の陰極材料である金属（例えばアルカリ土類金属）が用いられ、坩堝本体８内に収容されている。この蒸着材料３は、例えば粒状のもので、坩堝本体８の内部空間の高さより低い高さになるよう充填され、収容されたものである。

蒸着用加熱装置５は、前記したように本実施形態では誘導加熱装置からなるもので、この蒸着用加熱装置５上に坩堝４を載置し、坩堝４を加熱することにより、坩堝４内（坩堝本体８内）の蒸着材料３を加熱するものである。すなわち、坩堝４の坩堝本体８は蒸着用加熱装置５によって渦電流が生じさせられ、これによって坩堝本体８は発熱し、蒸着材料３を加熱するようになっている。また、蓋９や邪魔板１４についても、蒸着用加熱装置５によって坩堝本体８と同様に発熱するようになっている。

次に、このような構成の蒸着装置１による成膜方法について説明する。ここでは、有機ＥＬ装置の陰極の成膜を例にして説明する。したがって、以下の説明では、蒸着装置１は有機ＥＬ装置（有機エレクトロルミネッセンス装置）の製造装置として機能するようになる。
まず、有機ＥＬ装置の概略構成について説明する。
図３（ａ）、（ｂ）は、有機ＥＬ装置の一例であるラインヘッドを示す図であり、（ａ）は要部側断面図、（ｂ）は平面図である。

図３（ａ）、（ｂ）に示す有機ＥＬ装置５０は、電子写真方式を利用したプリンタに使用されるラインヘッドであり、複数の有機ＥＬ素子（有機エレクトロルミネッセンス素子）５３を配列してなる発光素子列（発光部ライン）５３Ａを１列または複数列、例えば、３列備えている。このようなラインヘッドでは、発光素子列５３Ａに含まれる有機ＥＬ素子５３のうち、所定の有機ＥＬ素子５３を点灯させて感光ドラム上に照射することにより、感光ドラム上に電荷による像（潜像）を形成する。

ここで、有機ＥＬ装置５０は細長い矩形形状を有しており、通常は１枚の大型基板Ｗ上に有機ＥＬ素子５３などを形成した後、単品サイズの複数枚の素子基板に切り出される。また、特にボトムエミッション方式の場合には、素子基板に封止基板が貼られることで、有機ＥＬ装置５０とされる。

すなわち、この有機ＥＬ装置５０は、図３（ａ）に示すように発光層５７で発光した光を画素電極５４側から出射するボトムエミッション方式とされ、素子基板５２側から発光光を取り出すようになっている。このため、素子基板５２としては透明あるいは半透明のものが採用される。例えば、ガラス、石英、樹脂（プラスチック、プラスチックフィルム）等が挙げられ、特にガラス基板が好適に用いられる。また、素子基板５２上には、画素電極５４に電気的に接続された駆動用トランジスタ５５ａ（薄膜トランジスタ）などを含む回路部５５が、発光素子列５３Ａに沿って形成されており、その上層側に有機ＥＬ素子５３が形成されている。

有機ＥＬ素子５３は、陽極として機能する画素電極５４と、この画素電極５４からの正孔を注入／輸送する正孔注入層及び正孔輸送層（合わせて正孔注入／輸送層５６と記す）と、有機ＥＬ物質からなる発光層５７と、電子を注入／輸送する電子注入層及び電子輸送層（合わせて電子注入／輸送層５８と記す）と、陰極５９とがこの順に積層された構造になっている。素子基板５２の回路部５５には、外部接続端子（図示せず）が接続されており、各有機ＥＬ素子５３を外部より制御可能となっている。

次に、このような構成の有機ＥＬ装置５０における、陰極５９の成膜について説明する。
まず、蒸着材料３（陰極の形成材料）を坩堝本体８の内部に充填し、さらにこの坩堝本体８の開口部８ａにフィルター１０を被着するとともに、図２に示したようにこのフィルター１０上にネジ１１を介して邪魔板１４を取り付けておく。そして、この邪魔板１４を覆って坩堝本体８に蓋９を被着し、さらにこの坩堝４をチャンバー２内に収容して蒸着用加熱装置５上に載置しておく。

また、基板Ｗを、基板搬送部７によってチャンバー２内の上方の所定位置に配置しておく。なお、この基板Ｗは、図３（ａ）に示した、画素電極４及び隔壁（図示せず）を形成し、さらに正孔注入／輸送層５６、発光層５７、電子注入／輸送層５８までを形成した個片化する前の素子基板５２を、多数含んでなるものとする。
そして、チャンバー２内を真空引きし、所定の真空度に達したら、蒸着用加熱装置５によって坩堝４を所定の温度に加熱する。

すると、チャンバー２内は所定の真空度になっているため、坩堝４が加熱されて蒸着材料３が加熱されることにより、蒸着材料３は昇華させられる。この蒸着材料３の昇華物（気体）は、図２中矢印で示すようにフィルター１０を通過した後、蓋板部１２の流出口１２ａに向かうべく前記領域Ｒ内を流れようとするものの、この領域Ｒ内を遮断する前記邪魔板１４によって流れが遮られることにより、邪魔板１４の外側を回り込んで流出口１２ａに向かう。

したがって、蒸着材料３中の不純物や反応生成物からなる異物が蒸着材料３の昇華物に同伴されてフィルター１０を通過し、流出口１２ａに向かっても、邪魔板１４によって遮られる。その結果、気体である前記昇華物とは異なり、異物は邪魔板１４に衝突することでその大半が邪魔板１４に付着し、あるいは落下して坩堝本体８内に戻る。ここで、邪魔板１４は前記したようにその底面が粗面になっているため、この底面に衝突した異物はここに容易に付着し、したがって堆積し易くなっている。

よって、邪魔板１４の外側を回り込んだ昇華物は、異物をほとんど同伴することなく流出口１２ａに向かい、該流出口１２ａを通って出射し、基板Ｗの被成膜面に向かって飛散する。そして、必要に応じて基板Ｗに設けられた蒸着マスクによって所定位置に選択的に蒸着し、陰極５９を形成する。

前記構成の坩堝（蒸着坩堝）４にあっては、蒸着材料３の昇華物の流路の一部を遮断する邪魔板１４を設けたので、蒸着材料３中の不純物や反応生成物からなる異物の流出口１２ａからの流出を抑制することができる。したがって、異物が坩堝４外に流出して基板Ｗに付着し、品質低下や歩留まりが低下するといった不都合を防止することができる。
また、邪魔板１４を、坩堝本体８の開口部８ａの内縁と流出口１２ａの内縁との間を結ぶ領域Ｒ内を遮断するように配置したので、昇華物の直線的な流路を遮断することができ、したがって流出口１２ａからの異物の流出をより確実に抑制することができる。

また、邪魔板１４の底面を、凹凸を有する粗面に形成したので、異物が邪魔板１４に衝突した際にこれを容易に付着するようになる。したがって、邪魔板１４を回り込んで異物が流出口１２ａから流出するのを、より確実に抑制することができる。
また、このような坩堝４を備えた蒸着装置１にあっては、前記坩堝４を備えているので、異物が基板Ｗに付着し、品質低下や歩留まりが低下することを防止することができる。

次に、図４、図５を参照して本発明の坩堝（蒸着坩堝）の他の実施形態を説明する。図４、図５に示した実施形態の坩堝４が図２に示した実施形態の坩堝４と異なるところは、内面が粗面加工された蓋９を用いている点である。
すなわち、本実施形態の坩堝４は、例えばその側断面図である図４に示すように、蓋９の蓋板部１２の内面、及び円筒部１３の内面に、多数の溝１５が形成されている。したがって、このような溝１５からなる凹部と、これら凹部に対して相対的に凸部となる溝以外の内面とによって、蓋９はその内面が凹凸を有する粗面に形成されたものとなっている。

また、坩堝４の側断面図である図５に示すように、蓋９の蓋板部１２の内面、及び円筒部１３の内面に、前記邪魔板１４の底面と同様に粗面化処理、すなわちブラスト処理、エッチング処理、あるいは溶射処理などがなされたことで、適宜な凹凸形状が付与されてこれら内面が粗面になっている。

このように、蓋９の内面が粗面になっていることにより、前記邪魔板１４の底面の場合と同様に、蓋９の内面（粗面）に異物を容易に付着させ易くなる。すなわち、図２中矢印で示したように、邪魔板１４に流れが遮られた昇華物は、邪魔板１４を回り込んで旋回流となり、蓋９の円筒部１３の内面から蓋板部１２の内面に沿って流出口１２ａに向かう。したがって、邪魔板１４に付着されずに残った僅かな異物はこの流れに同伴されるものの、邪魔板１４によって流れが止められたことで減速している。これにより、異物は蓋９の円筒部１３の内面や蓋板部１２の内面に衝突し易くなる。そして、これらに衝突した際、これら内面が粗面になっていることにより、これに付着し堆積するようになる。

よって、図４、図５に示した構成からなる坩堝４にあっては、流出口１２ａからの異物の流出をより確実に抑制し、異物が基板Ｗに付着することによる品質低下や歩留まりの低下を一層防止することができる。

なお、本発明は前記実施形態に限定されることなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
例えば、前記実施形態では、ネジ１１を用いて邪魔板１４をフィルター１０上に配設したが、邪魔板１４の取り付けについては、このような手法に限定されることなく、種々の構成を採用することができる。すなわち、フィルター１０に取り付けるのに代えて、坩堝本体８や蓋９に直接、あるいはネジ等の部材を介して間接的に取り付けることができる。

また、前記実施形態では本発明の蒸着装置１を、有機ＥＬ装置の陰極の成膜に適用する例について説明したが、本発明の坩堝及び蒸着装置はこれに限定されることなく、種々の蒸着膜の形成に用いることができる。
また、坩堝４については、一つだけでなく複数を用いて、同時に、あるいは順番に蒸着を行うようにしてもよい。これにより、蒸着材料の交換などによるプロセスの中断を、短時間にすることができる。
さらに、複数の坩堝４に対してそれぞれに異なる蒸着材料を収容しておき、例えば蒸着用加熱装置５による加熱を制御することなどにより、所望の蒸着材料のみを昇華させるように構成してもよい。

１…蒸着装置、２…チャンバー（蒸着室）、３…蒸着材料、４…坩堝（蒸着坩堝）、５…蒸着用加熱装置（加熱手段）、８…坩堝本体、８ａ…開口部、９…蓋、１０…フィルター、１１…ネジ、１２…蓋板部、１２ａ…流出口、１３…円筒部（筒部）、１４…邪魔板、Ｗ…基板（被処理体）、１５…溝、Ｒ…領域

Claims (5)

1. 蒸着材料を収容する坩堝本体と、
   前記坩堝本体の開口部に着脱可能に被着された、蓋板部と筒部とを有する蓋と、を備え、
   前記蓋には、前記蓋板部に前記蒸着材料の昇華物又は気化物を通過させる流出口が設けられ、
   前記坩堝本体の開口部と前記流出口との間に、前記蒸着材料の昇華物又は気化物の流路の一部を遮断する邪魔板を設けたことを特徴とする蒸着坩堝。
2. 前記邪魔板は、前記坩堝本体の開口部の内縁と前記流出口の内縁との間を結ぶ領域内を、少なくとも遮断するように配置されていることを特徴とする請求項１記載の蒸着坩堝。
3. 前記邪魔板の底面は、凹凸を有する粗面に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の蒸着坩堝。
4. 前記蓋の内面は、凹凸を有する粗面に形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の蒸着坩堝。
5. 被処理体に蒸着材料を蒸着させる蒸着装置であって、
   前記蒸着材料を収容した請求項１〜４のいずれか一項に記載の蒸着坩堝と、
   前記蒸着坩堝内の蒸着材料を加熱する加熱手段と、を含むことを特徴とする蒸着装置。

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