JP2012214835A - 蒸着装置 - Google Patents

Abstract

【課題】Ａｌの這い上がり、あるいはＡｌ蒸気浸入を防止して破損の起こりにくい蒸発源を有する蒸着装置を低コストで提供することである。
【解決手段】真空チャンバ内に蒸着源ユニット２６を有する蒸着装置であって、前記蒸着源ユニット２６は、蒸発材５を収容する坩堝１と、前記坩堝１の開口部に取り付けられたノズル２と、前記坩堝１を囲み、ヒータ３を収容するヒータ室１０と、固定具７を有し、前記坩堝１の内壁と前記ヒータ室１０との間には、前記坩堝１において溶融した前記蒸発材５または前記蒸発材５の蒸気が前記ヒータ室１０に侵入することを阻止する切欠き１２を有することを特徴とする蒸着源ユニットを有する蒸着装置である。
【選択図】図１

Description

本発明は、蒸着膜を形成する装置に係り、特に蒸発材を溶融状態で蒸発させて基板上に薄膜を形成するために有効な蒸着装置に関する。

現在、有機ＥＬ素子が活発に開発されている。有機ＥＬディスプレイ（有機ＥＬ表示装置）は液晶やプラズマディスプレイなどに代わる次世代薄膜ディスプレイとして期待されている。現在でも、携帯電話などの携帯機器やカーオーディオに有機ＥＬディスプレイが使用されている。また、有機ＥＬ照明は、すでに製品化がされているＬＥＤ照明の後を追うように開発が進められている。特にＬＥＤ照明は、ほとんど点発光であるために小型化には向いても発熱という制約や光の拡散に工夫が求められる。一方、有機ＥＬ照明は、面発光、形状に制約がない、透明である等の特色を有し、今後住み分けが進むか、さらにＬＥＤを超えて普及する可能性があると考えられている。

有機ＥＬ表示装置や照明装置に用いられる有機ＥＬ素子は、有機層を陰極と陽極で挟んだサンドイッチ状構造がガラス板やプラスチック板などの基板上に形成されたものである。この陰極と陽極に電圧を印加することにより各々から電子と正孔が有機層に注入され、それらが再結合して生じる励起子(エキシトン)により発光する。

この有機層は、電子注入層、電子輸送層、発光層、正孔輸送層、正孔注入層を含む多層膜構造になっている。この有機層に使用される有機材料には高分子と低分子がある。このうち低分子材料は、蒸着装置を用いて成膜される。

一般に電極には、陰極として金属材料、陽極として透明導電材料が用いられる。陰極は電子を有機層に注入するために仕事関数が小さい方が有利であり、陽極は正孔注入層や正孔輸送層などの有機層に正孔を注入するために仕事関数が大きいことが必要であるからである。具体的には、陽極にはインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ_２）などが用いられる。陰極には、ＭｇＡｇ（比率が９：１）合金、Ａｌなどが用いられる。これらの陰極材料は蒸着装置を用いて成膜される場合が多い。

従来の蒸着装置に用いられる蒸発源の例を、「特許文献１」の図を簡略化した図１８を用いて説明する。坩堝本体１とノズル（構造物）２からなる坩堝の中に蒸発材５が収容されており、この坩堝をヒータ３により加熱し、リフレクタ４により逃げる熱を坩堝、ヒータ３へ戻して熱効率を上げて蒸発材５を加熱する。加熱された蒸発材５は昇華あるいは気化により蒸発して、ノズル（構造物）２の開口部９から噴出し図示しない基板上に蒸発材５が蒸着される。

特に蒸発材５がＡｌの場合、Ａｌは融点以下で蒸気圧が低いため温度を融点（６６０℃）以上に設定して溶融状態で蒸着する。この場合に、溶融したＡｌが坩堝の内壁面に沿って上昇し、坩堝からあふれ出る、いわゆる這い上がり現象が発生することが知られている。溶融したＡｌは図１７の坩堝（本体）１の内壁を這い上がり、温度等の条件によってはノズル２の開口部９からノズル(構造物)２上面を這い上がり、ヒータ３の配置されている坩堝（本体）１とノズル２とリフレクタ４で囲まれたヒータ室１０に回り込む場合がある。ノズル２上面にまでは這い上がらない場合でも、溶融Ａｌは坩堝（本体）１とノズル２の隙間を這い上がったり、坩堝（本体）１とノズル２の隙間からＡｌ蒸気としてヒータ室１０に回り込む場合が多い。Ａｌがヒータ室１０に入り込むと、ヒータ３、リフレクタ４に付着反応して、ヒータ３を劣化させ断線の原因になったり、ヒータ３を支える図示しない絶縁碍子に堆積して導電性をもたせ、リフレクタ４に堆積し、表面導電性をもつ碍子を介してヒータ３とリフレクタ４（この場合接地されているとする）が電気的に短絡するなど、蒸着装置の蒸発源故障の原因となる問題があった。

また、「特許文献２」には、坩堝本体とノズルが一体構造の坩堝を用いた蒸着装置が開示されている。しかし、このような開口部が坩堝底面より小さい構造は製作が困難で、製作できたとしても高コストになる問題があった。

特開２００８−０２４９９８号公報 特開２００７−０４６１００号公報

蒸発源のＡｌは溶融された場合、溶融したＡｌが坩堝の内壁面に沿って上昇し、坩堝からあふれ出る、這い上がり現象が発生することが知られている。このＡｌの這い上がり、あるいはＡｌ蒸気浸入により、Ａｌが加熱用ヒータ、あるいはヒータを支持し電気的絶縁性をもつべき碍子に付着して電気的短絡を生じ、蒸発源故障、破損の原因となる問題があった。また、坩堝本体とノズルを一体とした坩堝では、製作が困難で高コストになる問題があった。

本発明の目的は、Ａｌの這い上がり、あるいはＡｌ蒸気浸入を防止して破損の起こりにくい蒸発源を有する蒸着装置を低コストで提供することである。

本書において開示される発明のうち、代表的なものの概要を説明すれば、下記の通りである。発明者は、実験とその繰り返しによる経験により、アルミの這い上がり、あるいはＡｌ蒸気浸入に関する以下の知見を得た。図１７は、図１８と同様に、溶融Ａｌが坩堝つば８を有する坩堝本体１とノズル２、および円筒状の固定具７で囲まれた経路（隙間）を這い上がったり、坩堝本体１とノズル２の隙間からＡｌ蒸気としてヒータ室に入り込む場合である。

実際、短期においても１４００℃以上でＡｌ蒸着後観察すると、Ａｌは坩堝つば８とノズル２の隙間に浸入し、ヒータ室にまで回り込んでいた。また、１４００℃以下において這い上がりが顕著に見られない場合においても長時間使用後には、ヒータ３の変質、リフレクタ４上部へのＡｌ付着、リフレクタ物質の変質、変形が見られるようになった。これは、坩堝本体１内のＡｌ蒸気が、坩堝つば８とノズル２、および円筒状の固定具７により、矢印と点線で示したような経路１１が形成され、この経路に沿ってＡｌ蒸気がヒータ室１０に浸入したためと考える。

この様な状態のままＡｌ蒸着を行うために高温に加熱すると、ヒータ室１０内のＡｌが蒸発して坩堝つば裏側に堆積したり、ヒータ３を支えリフレクタに接する図示しない絶縁碍子表面にＡｌが堆積して、ヒータ３が短絡し易くなる。また、ヒータ線が変質して断線し易くなる。以上のように、図１７のような構造では、Ａｌが這い上がり、Ａｌ蒸気がヒータ室へ浸入し易い経路１１ができるので、蒸発源が故障、破壊し易くなる。

一方、図１７のノズル２上面にはＡｌの這い上がりは見られず、Ａｌ上面と円筒状固定具７の隙間もノズル２開口部９から離れているため、Ａｌ蒸気のヒータ室１０への侵入は起こりにくい。ノズル２上面へのＡｌの這い上がりが見られなかったのは、Ａｌ上面が真空に開放されており熱輻射が大きく開口部９に比べて温度の低下が大きいためと考えられる。

以上より、坩堝１内からのＡｌ蒸気がヒータ室３への浸入し易い経路を形成しない構造にすれば、Ａｌが這い上がり難くなり、またＡｌ蒸気がヒータ室へ入り難くなり、蒸発源が故障、破壊し難くなると考えられる。そこで、図１に示す構造の蒸発源を考案した。図１７との違いは、ノズル２と坩堝本体１との関係である。図１では、ノズル２は坩堝本体１の内側に配置されるため、図１７のような経路１１に対して切欠き１２を設けた。ここで、切欠き１２とは、ノズルの開口部付近には、蒸気をヒーター室に導くような経路を存在させないような構成である。この切欠き１２の存在により、坩堝つば８とノズル２、および円筒状の固定具７によってもＡｌ蒸気浸入の経路が形成されない。

また、Ａｌは高温で金属と反応して合金を作るため、坩堝はセラミックなどの絶縁体で製作される。例えばＰＢＮ（Ｐｙｒｏｌｙｔｉｃ Ｂｏｒｏｎ Ｎｉｔｒｉｄｅ）は気相成長法(ＣＶＤ法)によって作られた窒化ホウ素（ＢＮ）である。このため、坩堝本体１とノズル２が一体となったオーバーハング構造は製造に時間がかかり高コストになる。坩堝本体は、オーバーハング構造ではない、すなわち、底部より開口部が拡がる構造とする。したがって、それぞれ別個に作製して組合わせた方が低コストになり、また、条件によってノズルの開口径を変える事が出来、使い勝手もよくなる。

また、図５に示すように、ノズル（構造物）２を坩堝本体１からはみ出させる。これにより、ノズル開口部の温度が低下しＡｌの這い上がりを防止できる。以上をまとめると、具体的な主な手段は以下のとおりである。

（１）少なくとも、固定具と、ノズル構造物と、坩堝と、加熱部（ヒータ）からなり、ノズル構造物は前記坩堝開口部に設けられ、前記ノズル構造物とそれ以外の蒸発源部品で形成される経路が加熱部の存在する空間（ヒータ室）につながらない構造であることを特徴とする蒸着装置。

または、少なくとも、固定具と、ノズル構造物と、坩堝と、加熱部（ヒータ）からなり、ノズル構造物は前記坩堝開口部に設けられ、前記ノズル構造物とそれ以外の蒸発源部品で形成される経路が加熱部の存在する空間（ヒータ室）との間の経路に切欠きを有する構造であることを特徴とする蒸着装置。

（２）さらに、前記ノズル構造物は坩堝外部にはみ出してなる構造であることを特徴とする蒸着装置。

ノズル構造物とそれ以外の蒸発源部品で形成される経路が加熱部の存在する空間（ヒータ室）との間に切欠きを有する構造であるため、Ａｌ蒸気がヒータ室に入り込み難く、Ａｌのヒータ室への回り込み這い上がりも発生し難い。

また、前記ノズル構造物は固定具から坩堝外部にはみ出してなる構造であるため、坩堝より温度が低下しており、Ａｌの這い上がりが発生しにくい。さらに、底部より開口部が拡がる構造の坩堝は製作し易いため、低コストである。これにより、Ａｌ蒸気の回り込み、アルミの這い上がりを防止出来て故障、破損が起こりにくい蒸発源を有する蒸着装置を安価に提供することが出来る。

実施例１の蒸着装置の蒸発源の概略断面図である。 実施例１の蒸着装置の坩堝の説明図である。 実施例１の蒸着源を用いた蒸着装置の概略構成図である。 有機ELディスプレイ生産工程の一例を示した工程図である。 実施例２の蒸着装置の蒸発源の概略断面図である。 実施例２の蒸着装置の概略構成図である。 実施例３の蒸着装置の蒸発源の概略断面図である。 実施例３の蒸着装置の概略構成図である。 実施例４の蒸着装置の蒸発源の概略断面図である。 実施例４の蒸着装置の概略構成図である。 実施例５の蒸着装置の蒸発源の概略断面図である。 実施例５の他の蒸着装置の蒸発源の概略断面図である。 実施例６の蒸着装置の蒸発源の概略断面図である。 実施例６の蒸着装置の他の蒸発源の概略断面図である。 実施例７の蒸着装置の蒸発源の概略断面（側面）図である。 実施例７の蒸着装置の蒸発源の概略断面（上面）図である。 実施例１との比較のための蒸着装置の蒸発源の概略断面図である。 従来技術の蒸着装置の蒸発源を示す概略断面図である。

以下、実施例を用いて本発明の実施形態を詳細に説明する。尚、実施形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。

図１から図４、および図１７は本実施例を説明する図である。図１は本実施例の蒸着装置の蒸発源の概略断面図である。図１７は実施例１との比較のための蒸着装置の蒸発源の概略断面図である。図２は実施例１の蒸着装置の坩堝の説明図である。図３は実施例１の蒸着源を用いた蒸着装置の概略構成図である。図４は有機ELディスプレイ生産工程の一例を示した工程図である。

まず、実施例１との比較のため、図１７の蒸着装置の蒸発源について説明する。図１７の蒸発源は、坩堝つば８を有する坩堝（本体）１、ヒータ（加熱器）３、リフレクタ４、蒸発材５、外筒６、開口部９を有するノズル(構造物)２、および固定具７からなる。外筒６と坩堝１に囲まれヒータ３の存在する領域をヒータ室１０と呼ぶことにする。図１７において、図示しない電源からの電力により高温になったヒータ３により坩堝本体１に入っている蒸発材５であるＡｌが融点６６０℃以上に加熱されて溶融状態となる。

リフレクタ４によりヒータ３からの輻射熱を反射させてヒータ３あるいは坩堝１に戻し発生した熱が出来るだけ無駄なくＡｌの加熱に用いられるようにしている。これらは外筒６の中に納まり、坩堝１は坩堝つば８で外筒６に支持されている。坩堝つば８上に開口部９を有するノズル（構造体）２が配置され、坩堝１とノズル(構造体)２は、固定具７により外筒６に固定される。

これらが高真空に維持された図示されない真空チャンバの中に設置されている。外筒６は図示されない水冷などの冷却機構により冷却され、真空チャンバ内への余計な放出ガスを抑制したり、真空チャンバ自身の高温化を抑制している。溶融状態のＡｌからはＡｌ蒸気が発生し坩堝１内に満たされ、ノズル２の開口部９からＡｌ蒸気が噴出される。その噴出したＡｌ蒸気は図示されないノズル２の開口部９に対応して配置された基板に吹き付けられ蒸着される。

この蒸発源のＡｌは溶融された場合、溶融したＡｌが坩堝１の内壁面に沿って上昇し、坩堝からあふれ出る、這い上がり現象が発生することが知られている。図１７では、溶融Ａｌが坩堝つば８を有する坩堝本体１とノズル２、および円筒状の固定具７で囲まれた経路（隙間）を這い上がったり、坩堝本体１とノズル２の隙間からＡｌ蒸気としてヒータ室に入り込む。

実際、短期間に１４００℃以上でＡｌ蒸着後観察すると、Ａｌは坩堝つば８とノズル２の隙間に浸入し、ヒータ室にまで回り込んでいた。また、１４００℃以下において這い上がりが顕著に見られない場合においても長時間使用後には、ヒータ３の変質、リフレクタ４上部へのＡｌ付着、リフレクタ物質の変質、変形が見られるようになった。

これは、坩堝本体１内から発生したＡｌ蒸気が、坩堝つば８とノズル２、および円筒状の固定具７により形成された、矢印と点線で示したような経路１１に沿ってヒータ室１０に浸入したためと考える。この様な状態のまま、Ａｌ蒸着を行うためにヒータを加熱すると、ヒータ室１０内の前記経路１１により入り込み堆積したＡｌが再び蒸発して坩堝つば裏側に堆積したり、ヒータ３を支えリフレクタ４に接する図示しない絶縁碍子表面にＡｌが堆積して、ヒータ３が短絡し易くなる。また、ヒータ線が変質して断線し易くなる。以上のように、図１７のような構造では、Ａｌが這い上がり、Ａｌ蒸気がヒータ室へ浸入し易い経路１１ができるので、蒸発源が破壊、故障し易くなる。

しかし、図１７のノズル２上面にはＡｌの這い上がりは見られず、Ａｌ上面と円筒状固定具７の隙間もノズル２開口部９から離れているため、Ａｌ蒸気のヒータ室１０への侵入は起こりにくい。ノズル２上面へのＡｌの這い上がりが見られなかったのは、Ａｌ上面が真空に開放されており熱輻射が大きく開口部９に比べて大きく温度が低下しているためと考えられる。

以上より、坩堝１内からのＡｌ蒸気がヒータ室３への浸入し易い経路を形成しない構造、あるいはＡｌ蒸気のノズルからヒータ室への経路に切欠きあるいは途切れを有するようにすれば、Ａｌの這い上がり、Ａｌ蒸気のヒータ室へ回り込みがし難くなり、蒸発源が破壊、故障し難くなると考えられる。

図１は本発明の実施例１の蒸発源の構成を示す断面図である。図１７との違いは、ノズル２と坩堝本体１との関係である。図１では、ノズル２は坩堝本体１の内側に配置されるため、図１７のようなＡｌの蒸気等の経路が形成されていない。すなわち、経路１１に対する切欠き１２が設けられている。ここで、切欠き１２とは、ノズルの開口部付近に、蒸気をヒーター室に導くような経路を存在させないような構成を言う。すなわち、図１において、切欠き１２とは、点線で示したように、ノズルの開口部付近において、固定具７とノズル２あるいは坩堝つば８との間に蒸気をヒーター室１０に導くような経路が形成されておらず、蒸気は上方、外側に向かって放出されるのみである。この切欠き１２の存在により、坩堝つば８とノズル２、および円筒状の固定具７によってもＡｌ蒸気浸入の経路が形成されない。図１の全体を蒸着源ユニット２６と呼ぶ。

図１、図１７において、坩堝つば８と固定具７、坩堝つば８と外筒６、固定具７と外筒６は大きく離れたように描かれているが、これは、“経路”を説明しやすくするために、わざと離して描いたものである。実際に、これらは接触して設置されるが、ミクロに見ると図のような隙間が生じていることを誇張して描いたものである。以下の同様な図も同じである。

また、Ａｌは高温で金属と反応して合金を作るため、坩堝はセラミックなどの絶縁体で製作される。例えばＰＢＮ（Ｐｙｒｏｌｙｔｉｃ Ｂｏｒｏｎ Ｎｉｔｒｉｄｅ）は気相成長法(ＣＶＤ法)によって作られた窒化ホウ素（ＢＮ）である。このとき、坩堝の開口部を小さくしようとすると、坩堝本体がオーバーハング構造となる。しかし、坩堝本体１とノズル２が一体となったオーバーハング構造は時間がかかり高コストになる。すなわち、坩堝を気相成長によって形成するためには、型のまわりにＰＢＮを堆積させるが、オーバーハング構造では、型を抜き取ることが出来ず、型を溶かさなくてはならない。したがって、坩堝の製作時間および材料コストがかさむ。

本発明においては、坩堝本体１とノズル２とを別個に作成する。したがって、本発明における坩堝本体１は、オーバーハング構造とする必要がない。すなわち、底部と開口部とは同じ径であるか、底部より開口部が拡がる構造とすることが出来る。つまり、坩堝本体１を気相成長によって形成するための型を溶かす必要がなく、型を引き抜くことが出来る。したがって、坩堝１の製作費用を抑えることが出来る。つまり、本発明では、ノズル２と坩堝１を別個に製作して組み立てるが、そのコストは、オーバーハング構造の坩堝を作成するよりも低く抑えることが出来る。また、ノズルの開口径も容易に変えることが出来、使い勝手もよくなる。

図２（Ａ）、（Ｂ）は、実施例１の蒸着装置の坩堝の説明図である。図２（Ａ）、（Ｂ）においては、図１において簡単のため省略したノズル２を支える坩堝１の支持構造１３を記載した。坩堝１は支持構造１３を有しても坩堝１の底から開口部に向かって断面が狭くなることはない。図２（Ａ）、（Ｂ）においては、坩堝１の底と開口部は同じ径であるが、開口部の径が大きいほうがよい。このように、本発明の坩堝１は開口部に向かってオーバーハングな構造ではなく、底部と開口部の径が同じか、むしろ開口に向かって断面が広がる構造である。このような構造にすることによって、ＣＶＤによる製作過程が簡単になり、オーバーハングな構造を製作するよりも低コストになる。なお、以下の実施例の図においては、特に断らない限り、簡単のためノズル２を支える坩堝１の支持構造１３の記入を省略する。

このように、実施例１の蒸着装置の蒸着源においては、図１に示すように、ノズル構造物とそれ以外の蒸発源部品で形成される経路がヒータ（加熱部）３の存在する空間（ヒータ室）との間に切欠き１２を有する構造であるため、Ａｌ蒸気がヒータ室に入り込み難く、Ａｌのヒータ室への回り込みや這い上がりも発生し難い。

さらに、底部より開口部が拡がる構造の坩堝は製作し易いため、低コストである。これにより、Ａｌ蒸気の回り込み、Ａｌの這い上がりを防止出来て、故障、破損が起こりにくい蒸発源を有する蒸着装置を安価に提供することが出来る。

図３は、実施例１の蒸着源を用いた蒸着装置の概略構成図である。高真空に維持された、真空チャンバ１４の中に、基板１５と、その上に成膜された有機薄膜１６と、基板を保持するための図示されない基板保持部が配置されている。また、基板上にパターンを形成するためのメタルマスク１７と、図１の蒸発源ユニットを複数個並べた蒸発源１８、基板１５への成膜レートをモニタする蒸発源に固定された膜厚モニタ１９、および蒸発源１８を移動させる水平移動機構２０が設けられている。この水平移動機構２０によって、蒸発源１８は蒸発源ガイド２１に沿って真空チャンバ１４内を水平移動する。

膜厚モニタ１９からの信号を受けて膜厚情報を電源２３にフィードバックする膜厚制御器２２と、蒸発源１８が備える図示しない坩堝を加熱して蒸発源１８から蒸発粒子２６を発生させるために蒸発源１８の温度を制御する電源２３と、水平駆動機構２０により蒸発源１８を水平に移動させる水平駆動機構制御器２４と、前記電源２３と前記膜厚制御器２２、および水平駆動機構制御器２４を制御する制御器２５を備えている。

基板１５に成膜された有機薄膜の次には、界面層としてアルカリ金属やアルカリ土類金属の酸化物やフッ化物、例えばＬｉＦなどの極薄膜（〜０．５ｎｍ）が形成される。この後にＡｌ薄膜（〜１５０ｎｍ）が形成される。このＡｌ薄膜を全て蒸着で形成する場合や、より薄いＡｌ薄膜を蒸着で形成した後、真空チャンバ１８から別の真空チャンバに移動してスパッタにより残りのＡｌ薄膜を形成する場合がある。

Ａｌの蒸着は以下のように行う。制御器２５により膜厚制御器２２、電源２３、水平駆動機構制御器２４が制御される。電源２３により蒸発材としてＡｌが収容された複数個の蒸発源ユニットの各ヒータがそれぞれ加熱され、これらの蒸発源ユニットからなる蒸発源１８の上向きの各ノズル開口から、蒸着粒子２６、今の場合Ａｌ粒子（蒸気）が基板１５に向かって噴射する。

膜厚制御器２２は、噴出されたＡｌ粒子の一部を検出する膜厚モニタ１９からの信号を受けて膜厚情報を電源２３にフィードバックし、蒸発源１８が備える図示しない坩堝を加熱して蒸発源１８から蒸発粒子２６を発生させるために蒸発源１８の温度を制御して、基板へのＡｌ蒸着速度を一定に維持する。蒸発源１８の蒸発源ユニットにはそれぞれ坩堝１の温度を検出する図示されない温度検出器が備えられ、各蒸発源ユニットの坩堝温度をモニタし、ほぼ１４００℃に維持された上で、膜厚モニタ１９を用いてより正確に蒸着膜厚が制御される。

図３には膜厚モニタ１９は１個しか描かれていないが、蒸発源１８の各蒸発源ユニットに対して１個づつ設けて個別に蒸着速度を制御することが望ましい。蒸着源１８は、水平駆動機構制御器２４により制御される水平移動機構２０によって蒸発源ガイド２１に沿って真空チャンバ１４内を水平移動する。蒸着源１８は片道、あるいは往復水平方向に走査され、メタルマスク１７を通して基板１５上に形成された有機薄膜１６、ＬｉＦ薄膜上に蒸着されＡｌ薄膜が形成される。

図４は、有機ELディスプレイ生産工程の一例を示した工程図である。図４において、有機層と有機層に流れる電流を制御する薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が形成されたＴＦＴ基板と、有機層を外部の湿気から保護する封止基板は別々に形成され、封止工程において組み合わされる。

図４のＴＦＴ基板の製造工程において、ウェット洗浄された基板に対してドライ洗浄を行う。ドライ洗浄は紫外線照射による洗浄を含む場合もある。ドライ洗浄されたＴＦＴ基板に先ず、ＴＦＴが形成される。ＴＦＴの上にパッシベーション膜および平坦化膜が形成され、その上に有機ＥＬ層の下部電極が形成される。下部電極はＴＦＴのドレイン電極と接続している。下部電極をアノードとする場合は、例えば、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）膜が使用される。

下部電極の上に有機ＥＬ層が形成される。有機ＥＬ層は複数の層から構成される。下部電極がアノードの場合は、下から、例えば、ホール注入層、ホール輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層である。このような有機ＥＬ層は蒸着によって形成される。

有機ＥＬ層の上には、各画素共通に、ベタ膜で上部電極が形成される。有機ＥＬ表示装置がトップエミッションの場合は、上部電極にはＩＺＯ等の透明電極、あるいは、Ａｇ、ＭｇＡｇ等の金属あるいは合金が使用され、有機ＥＬ表示装置がボトムエミッションの場合は、Ａｇ、Ｍｇ、Ａｌ等の金属膜が使用される。以上で説明した前記のＡｌ蒸着等の例は本工程での上部電極の蒸着に相当する。

図４の封止基板工程において、ウェット洗浄およびドライ洗浄を行った封止基板に対してデシカント（乾燥剤）が配置される。有機ＥＬ層は水分があると劣化をするので、内部の水分を除去するためにデシカントが使用される。デシカントには種々な材料を用いることが出来るが、有機ＥＬ表示装置がトップエミッションかボトムエミッションかによってデシカントの配置方法が異なる。

このように、別々に製造されたＴＦＴ基板と封止基板は封止工程において、組み合わされる。ＴＦＴ基板と封止基板を封止するためのシール材は、封止基板に形成される。封止基板とＴＦＴ基板を組み合わせた後、シール部に紫外線を照射して、シール部を硬化させ、封止を完了させる。このようにして形成された有機ＥＬ表示装置に対して点灯検査を行う。点灯検査において、黒点、白点等の欠陥が生じている場合でも欠陥修正可能なものは修正を行い、有機ＥＬ表示装置が完成する。なお、封止基板が存在しない、いわゆる固体封止の有機ＥＬ表示装置の製造についても、本発明の蒸着装置を使用できることは言うまでもない。

図５は実施例２の蒸着装置の蒸発源の概略断面図である。図１に示したリフレクタ４は簡単のため省略されている。以下の図においても、特に説明に必要でない限り省略する。実施例１の図１と異なる部分のみを説明する。実施例３以降の実施例でも同様である。本実施例の特徴は、ノズルを有する構造物２が固定具７から外側、つまり、坩堝つば８を含む平面に対して垂直方向外側にはみ出している構造であることである。また、ノズルを有する構造物２の開口は上向きである。

ノズルを有する構造物２が固定具７から外側、つまり、坩堝つば８を含む平面に対して垂直方向外側にはみ出している構造であるため、坩堝１より温度が低下しており、Ａｌの這い上がりが発生しにくい。Ａｌ蒸気のノズルからヒータ室への経路に切欠き１２を有するため、Ａｌ蒸気のヒータ室１０への回り込みも発生し難い。

図５において、坩堝のつば８を含む平面に対して垂直方向外側に突出した円筒状のノズル２の下端は、坩堝１の内壁に取り付けられている。ノズルの開口部は、ノズル２の先端の平面部に形成されている。そして、ノズル２の開口部を含む平面の外側には、対向する部材は存在しない。したがって、蒸発源の蒸気がヒーター室１０に侵入する経路は形成されていない。

さらに、ノズル構造物９も坩堝１と同様にＰＢＮで作られるが、ノズル構造物２の開口部９を基準に図５の下方に向かって断面積が狭くなることがないので、製作が容易で低コストである。

図６は実施例２の蒸着装置の概略構成図である。水平に寝かされた基板１５の一辺に平行に配置された複数個の蒸着源ユニット２６から成る蒸着源１８が、水平に配置された基板１５に対して、実施例１と同様な機構により水平に走査され、基板１５にＡｌが蒸着され、薄膜が形成される。

以上のように、本実施例においても、Ａｌの這い上がりが発生し難く、Ａｌ蒸気のヒータ室１０への回り込みも発生し難く、製作も容易なので、故障、破損しにくい蒸発源を安価に提供することが出来る。

図７は実施例３の蒸着装置の蒸発源の概略断面図である。本実施例の特徴は、ノズルを有する構造物２が固定具７から坩堝１および坩堝つば８外部にはみ出している構造で、ノズル構造物２の開口９が水平方向を向いていることである。

本実施例においてもノズル構造物２が固定具７から坩堝１および坩堝つば８外部にはみ出している構造であるため、坩堝１より温度が低下しており、Ａｌの這い上がりが発生しにくい。Ａｌ蒸気のノズルからヒータ室への経路に切欠き１２を有するため、Ａｌ蒸気のヒータ室１０への回り込みも発生し難い。

図８は実施例３の蒸着装置の概略構成図である。垂直に立てられた基板１５の一辺に平行に配置された複数個の縦置きの蒸着源ユニット２６から成る蒸着源１８が、垂直に配置された基板１５に対して、実施例１と同様な機構により上下方向に走査され、基板１５にＡｌが蒸着され、薄膜が形成される。

以上のように、Ａｌの這い上がりが発生し難く、Ａｌ蒸気のヒータ室１０への回り込みも発生し難いので、故障、破損しにくい蒸発源を提供することが出来る。また、垂直に立てられた基板に対して、複数の蒸発源ユニットから成る蒸着源の上下方向の走査をする際、蒸発源ユニットを縦置きで蒸発粒子を水平方向に噴出させることが出来る効果もある。

図９は実施例４の蒸着装置の蒸発源の概略断面図である。本実施例の特徴は、ノズル構造物２が固定具７から坩堝１および坩堝つば８外部にはみ出している構造で、坩堝が斜め向きであるが、ノズル構造物２の開口９が水平方向を向いていることである。

本実施例においてもノズル構造物２が固定具７から坩堝１および坩堝つば８外部にはみ出している構造であるため、坩堝１より温度が低下しており、Ａｌの這い上がりが発生しにくい。Ａｌ蒸気のノズルからヒータ室への経路に切欠き１２を有するため、Ａｌ蒸気のヒータ室１０への回り込みも発生し難い。

また、ノズル構造物９も坩堝１と同様にＰＢＮで作られるが、ノズル構造物２の図９の開口部９のある左上部を基準に図５の下方に向かって断面積が狭くなることがないので、製作が容易で低コストである。

図１０は実施例４の蒸着装置の概略構成図である。垂直に立てられた基板１５の一辺に平行に縦方向に配置された複数個の斜め置きの蒸着源ユニット２６から成る蒸着源１８が、垂直に配置された基板１５に対して、実施例１と同様な機構により水平方向に走査され、基板１５にＡｌを蒸着し、薄膜が形成される。蒸発粒子はノズル構造物２の開口が水平方向を向いているので、水平方向を中心に噴出する。したがって、垂直に配置された基板に蒸着粒子を斜め方向に噴出させて蒸着するよりも、より一様性のよい蒸着が出来る。あるいは蒸発材の利用効率を高めることが出来る。蒸発源ユニットの軸は斜めであるため縦に並べることが出来、水平走査出来る。開口が斜め向きの場合より蒸着分布が拡がり、少ない蒸発源で均一な膜形成が出来る。

以上のように、Ａｌの這い上がりが発生し難く、Ａｌ蒸気のヒータ室１０への回り込みも発生し難く、製作も容易なので、故障、破損しにくい蒸発源を安価に提供することが出来る。また、垂直に配置された基板に対して、複数の蒸発源ユニットから成る蒸着源の水平方向の走査をすることが出来、蒸発源ユニットを斜め置きで蒸発粒子を水平方向に噴出させることが出来、一様性よく蒸発材利用効率によい成膜が出来る効果もある。

図１１は実施例５の蒸着装置の蒸発源の概略断面図である。本実施例の特徴は、ノズル構造物２が固定具７から坩堝１および坩堝つば８外部にはみ出している構造で、ノズル構造物２に補助ヒータ２７が付いていて、前記ノズル構造物２が融点以上に維持されることである。ノズル構造物２が固定具７から坩堝１および坩堝つば８外部にはみ出している構造では、温度が低下しすぎて蒸発材の融点以下となる場合がある。その場合には、ノズル構造物２の開口部に蒸発材が堆積してノズル詰りが発生する。そのような場合に有効な実施例である。補助ヒータ２７によりノズル構造物を融点以上に維持する。これによりノズル詰りを防ぐことが出来る。

図１２は実施例５の他の蒸着装置の蒸発源の概略断面図である。図１１との違いは、前記補助ヒータが坩堝内に埋め込まれた構造、ヒータ埋め込み坩堝２８であることである。ヒータ埋め込み坩堝２８の具体例は、例えばＰＢＮ-ＰＧ-ＰＢＮである。ＰＧが導電性のヒータである。

このような構造とすることにより、前記ノズル構造物２＋補助ヒータ２７の構造が簡素になる。また、ヒータの熱効率がよくなり、低消費電力化できる効果がある。

図１３は実施例６の蒸着装置の蒸発源の概略断面図である。本実施例の特徴は、坩堝１の坩堝つば８が外筒６の側面の外部にまで伸びる坩堝外延部２９を有し、かつ坩堝外延部端部３１が固定具側面端部３０より伸びていることである。
この場合にも、固定具７から坩堝外延部２９との間に距離がある、あるいは切欠き１２を有する構造であるため、固定具側面端部３０と坩堝外延部端部３１間の坩堝外延部２９で温度が低下するので、Ａｌの這い上がりが発生しにくい。また、Ａｌ蒸気のノズルからヒータ室１０への経路に切欠き１２を有するため、Ａｌ蒸気のヒータ室１０への回り込みも発生し難いので、故障、破損しにくい蒸発源を提供することが出来る。

図１４は実施例６の他の蒸着装置の蒸発源の概略断面図である。図１３との違いは、前記坩堝外延部２９を有する蒸発源ユニット２６は外筒６を冷却する冷却機構３２を外筒６の外部に有することである。あるいは外筒６自体の中に有すること、つまり、冷却機構が外筒の一部であってもよい。図１４にはリフレクタ４も明示した。

このような構造とすることにより、外筒６が冷却機構により冷却されているので、坩堝外延部２９もより冷却されるため、アルミの這い上がりが発生せず、経路に切欠き１２を有するため、Ａｌ蒸気がヒータ室１０へ回り込みにくいので、故障、破損しにくい蒸発源を提供することが出来る効果がある。

図１５は実施例７の蒸着装置の蒸発源の側面図および断面図である。図１６（Ａ）および（Ｂ）は実施例７の蒸着装置の蒸発源の上面図の例である。本実施例の特徴は、坩堝つば８の直径が外筒６の直径よりも大きく、ノズル２と坩堝１の坩堝つば８がワイヤ状の固定具７により外筒６に固定されることである。ワイヤ状の固定具７は、ノズル２の上と外筒６周囲にリング状のワイヤを有しこれらがワイヤで接続された構造である。これにより、坩堝１とノズル２は外筒６に固定されている。

この場合、固定具７のリングを結ぶワイヤに沿ってＡｌ蒸気のヒータ室１０への経路が形成されるが、非常に微小であり、その他の大半部分は坩堝つば８の直径が外筒６の直径よりも大きいので、Ａｌ蒸気のノズルからヒータ室１０への経路に切欠き１２、すなわち、固定具７と外筒６の間隔を有するため、Ａｌ蒸気のヒータ室１０への回り込みが発生し難く、坩堝つば端部で温度が低下するため、Ａｌの這い上がりも発生しにいので、故障、破損しにくい蒸発源を提供することが出来る。

ノズル上の固定具７のワイヤは上記では図１６（Ａ）のリング状としたが、図１６（Ｂ）のように三角形状とし３箇所で外筒６周囲の固定具６ワイヤと接続してもよい。

本発明は、上記の形態のみに制限されず、上記で述べた様々な組合わせも含まれる。また、有機ＥＬ表示装置や照明装置に用いられる有機ＥＬ素子を製造する工程を例にして述べたが、磁気テープ等、他分野の蒸着工程を含むものの全てに適用可能であることは言うまでもない。

以上のように、本発明による蒸着装置によれば、ノズル構造物とそれ以外の蒸発源部品で形成される経路がヒーター3の存在する空間、すなわち、ヒータ室１０との間に切欠きを有する構造であるため、Ａｌ蒸気がヒータ室に入り込み難く、Ａｌのヒータ室１０への回り込み這い上がりも発生し難い。また、前記ノズル構造物は上蓋から坩堝外部にはみ出してなる構造であるため、坩堝より温度が低下しており、アルミの這い上がりが発生しにくい。

さらに、本発明の坩堝は、底部より開口部が拡がる構造であるので、製作し易いため、低コストである。このように、本発明によれば、Ａｌ蒸気の回り込み、アルミの這い上がりを防止出来て、故障、破損が起こりにくい蒸発源を有する蒸着装置を安価に提供することが出来る。

以上の実施例では、Ａｌを例として述べたが、溶融状態で蒸発させる他の蒸発材を用いた蒸着装置にも適用できることはいうまでもない。

以上で説明した構成では、基板に対して蒸発源が所定の方向に移動して、基板に蒸着する構成である。しかし、本発明は、蒸発源が固定され、基板が所定の方向に移動する構成の蒸着装置に対しても適用することが出来る。すなわち、基板に均一な蒸着膜を形成するには、基板と蒸発源とが相対的に移動すればよい。また、前述した各実施形態の諸組み合わせで、可能なもの全てが本発明として実施可能であることは言うまでもない。

以上、前記諸実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。

本発明は、蒸着装置に関し、特に、故障、破損が起こりにくい蒸発源を有する蒸着装置に利用可能である。

１…坩堝（本体）、２…ノズル（構造物）、３…ヒータ（加熱器）、４…リフレクタ、５…蒸発材、６…外筒、７…固定具、８…坩堝つば、９…開口部、１０…ヒータ室、１１…経路、１２…切欠き、１３…支持構造、１４…真空チャンバ、１５…基板、１６…有機薄膜、１７…メタルマスク、１８…蒸発源、１９…膜厚モニタ、２０…水平移動機構、２１…蒸発源ガイド、２２…膜厚制御器、２３…電源、２４…水平駆動機構制御器、２５…制御器、２６…蒸着源ユニット、２７…補助ヒータ、２８…ヒータ埋め込み坩堝、２９…坩堝外延部、３０…固定具側面端部、３１…坩堝外延部端部、３２…冷却機構。

Claims (14)

1. 真空チャンバ内に蒸着源ユニットを有する蒸着装置であって、
   前記蒸着ユニットは、蒸発材を収容する坩堝と、前記坩堝の開口部に取り付けられたノズルと、前記坩堝を囲み、ヒータを収容するヒータ室と、固定具を有し、
   前記坩堝の内壁と前記ヒータ室との間には、前記坩堝において溶融した前記蒸発材または前記蒸発材の蒸気が前記ヒータ室に侵入することを阻止する切欠きを有することを特徴とする蒸着源ユニットを有する蒸着装置。
2. 前記ノズルは前記固定具よりも上方にはみ出している構造であることを特徴とする請求項１に記載の蒸着装置。
3. 前記ノズルの開口は横向きであることを特徴とする請求項２に記載の蒸着装置。
4. 前記蒸発源ユニットの軸は斜めに配置され，
   前記ノズルの開口は横向きであることを特徴とする請求項２に記載の蒸着装置。
5. 前記ノズルに補助ヒータを備え，
   前記ノズルが前記蒸発源の融点以上に加熱されることを特徴とする請求項２に記載の蒸着装置。
6. 前記補助ヒータが坩堝内に埋め込まれた構造であることを特徴とする請求項２に記載の蒸着装置。
7. 前記ヒーター室は、前記坩堝と前記坩堝を囲む外筒との空間に形成され、前記坩堝のつばが前記外筒の外部側面にまで伸びる坩堝外延部を有し、かつ、坩堝外延部端部が前記固定具側面端部より伸びていることを特徴とする請求項１または２に記載の蒸着装置。
8. 前記坩堝外延部を有する蒸発源は
   前記外筒を冷却する冷却機構を前記外筒の外部に有することを特徴とする請求項７に記載の蒸着装置。
9. 前記坩堝外延部を有する蒸発源は
   前記外筒を冷却する冷却機構を外筒自体の内部に有することを特徴とする請求項７に記載の蒸着装置。
10. 真空チャンバ内に蒸着源ユニットを有する蒸着装置であって、
    前記蒸着ユニットは、蒸発材を収容する坩堝と、前記坩堝の開口部に取り付けられたノズルと、前記坩堝を囲み、ヒータを収容するヒータ室と、固定具を有し、
    前記坩堝はつばを有し、前記坩堝のつばの上方に対向して固定具が存在し、
    前記坩堝の内端よりも前記固定具の内端が外側に存在することを特徴とする蒸着装置。
11. 真空チャンバ内に蒸着源ユニットを有する蒸着装置であって、
    前記蒸着ユニットは、蒸発材を収容する坩堝と、前記坩堝の開口部に取り付けられたノズルと、前記坩堝を囲み、ヒータを収容するヒータ室と、固定具を有し、
    前記坩堝はつばを有し、
    前記ノズルは前記坩堝に取り付けられ、前記ノズルの開口部を含む平面には対向する部材が存在しないことを特徴とする蒸着装置。
12. 前記ノズルは、前記坩堝のつばを含む平面に対して垂直方向外側に突出して形成されていることを特徴とする請求項１０に記載の蒸着装置。
13. 真空チャンバ内に蒸着源ユニットを有する蒸着装置であって、
    前記蒸着ユニットは、蒸発材を収容する坩堝と、前記坩堝の開口部に取り付けられたノズルと、前記坩堝を囲み、ヒータを収容するヒータ室と、固定具を有し、
    前記坩堝はつばを有し、
    前記ノズルの下端は前記坩堝の内壁に存在しており、
    前記ノズルは平板であり、前記ノズルの外側対向部分には他の部材が存在しないことを特徴とする蒸着装置。
14. 真空チャンバ内に蒸着源ユニットを有する蒸着装置であって、
    前記蒸着ユニットは、蒸発材を収容する坩堝と、前記坩堝の開口部に取り付けられたノズルと、前記坩堝を囲み、ヒータを収容するヒータ室と、固定具を有し、
    前記坩堝はつばを有し、
    前記ノズルの下端は前記坩堝の内壁に存在しており、
    前記ノズルは筒状であり、前記坩堝のつばを含む平面に対して垂直方向外側突出しており、
    前記ノズルの先端部は平面となっており、前記平面に開口が形成されていることを特徴とする蒸着装置。

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