JP2014107037A - 蒸着装置及びこれに用いる蒸発源 - Google Patents

Abstract

【課題】材料供給部を有する蒸着装置の蒸発源において、蒸着材料の液体の温度を安定させるとともに、蒸着材料の気体が固体材料供給部に逆流しないようにし、蒸着レートの変動並びに当該気体による材料供給部の汚染及び詰まりを防止し、これにより長時間の稼働を安定的に行う。
【解決手段】真空チャンバと、この真空チャンバに内蔵された蒸発源と、を備えた蒸着装置において、蒸発源は、固体の蒸着材料を供給する材料供給部と、蒸着材料を加熱する加熱源と、蒸着材料を溶融し液体とする溶融部と、その液体を蒸発させ気体とする蒸発部と、を含み、蒸発部からその気体を放出し、真空チャンバに導入した基板に蒸着材料を蒸着する構成を有し、溶融部と蒸発部との間にはその気体の逆流防止部を設け、逆流防止部は、その液体によってその気体の流路を封じる構成とする。
【選択図】図７

Description

本発明は、蒸着膜を形成する蒸着装置及びこれに用いる蒸発源に関する。

有機エレクトロルミネッセンス素子（有機ＥＬ素子）は、現在および将来の素子として活発に開発が進められている。現在、有機ＥＬディスプレイ（有機ＥＬ表示装置）は、携帯電話などの携帯機器やカーオーディオ等に使用されている。さらに、液晶やプラズマディスプレイなどに代わる次世代大型ディスプレイとして製品化されようとしている。また、有機ＥＬ照明は、普及し始めたＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）照明の後を追うように開発が進められている。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、有機材料層（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）の失活により発光する。

この有機層は、一般に、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。有機ＥＬ素子には、有機層の下にあるＴＦＴ基板を「底」と考え、光を下から取り出すボトムエミッション型と、上から取り出すトップエミッション型とがある。

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、マグネシウム銀（ＭｇＡｇ）合金、アルミニウム（Ａｌ）などが用いられる。有機層や界面に損傷を与えないため、陰極の成膜装置として蒸着装置を用いる場合が多い。

次世代大型ディスプレイに用いられる大型パネルでは上部電極を低抵抗にできるボトムエミッション型が優位で、上部電極の候補としてＡｌが考えられる。Ａｌを使用する場合は、ＭｇＡｇより電流注入特性に優れるＬｉＦ（膜厚〜０．５ｎｍ）を界面に形成したＬｉＦ／Ａｌ陰極が用いられる。

Ａｌをボトムエミッション型の上部電極に用いるためには、膜厚を厚くする必要がある。しかし、Ａｌは、Ｍｇ及びＡｇに比べて同温度での蒸気圧が低いため、短時間に厚膜を形成するためには、蒸着材料であるＡｌをより高温にする必要がある。さらに、メンテナンス頻度を増加させないためには、長時間連続で蒸着を行う必要がある。このためには、蒸着材料供給手段もった蒸発源が有効である。これまでにも蒸着材料供給手段もった蒸発源が用いられ、改善が試みられてきた。

特許文献１には、蒸着材料をＡｌとし、ワイヤ状の蒸着材料を供給し、案内ノズルと坩堝との間にシャッタを設けた構成とすることにより、非供給時に案内ノズルの先端開口部に蒸発物が付着することを阻止できるようにした蒸着材料供給装置が開示されている。

特許文献２には、少なくとも１つの物質で複数の基板をコーティングするための蒸発装置であって、溶融区域と、蒸発区域と、溶融区域および蒸発区域の間に設けられ、両者を連結する加熱区域と、溶融区域および蒸発区域の各々を異なる温度に加熱する加熱装置とを有する少なくとも１つの坩堝を具備し、加熱区域を介して溶融物質が溶融区域から蒸発区域内へ流入するようになっていて、加熱区域の温度は溶融区域の温度および蒸発区域の温度の間とした蒸発装置が開示されている。

特開２００８−５０６３０号公報 特開２００７−３９８０９号公報

特許文献１の場合、案内ノズルに高圧蒸気が当たることには変わりがなく、材料供給部からの蒸着材料の蒸気による汚染及び詰まりを根本的に防止するものではない。

特許文献２の場合、材料供給部からの蒸着材料の蒸気による汚染及び詰まりを防止することは考慮されていない。

以上のように、材料供給手段を有する蒸発源の従来例はあるが、坩堝内の溶融蒸着材料の温度変動による蒸着レートの変動、材料供給部からの蒸着材料の蒸気による汚染及び詰まりを防止する効果的な解決手段は存在しなかった。

蒸着材料（例えばＡｌ）を短時間で厚く成膜し、かつ、長時間にわたって連続的に成膜する必要がある。高膜厚の蒸着材料（例えばＡｌ）を短時間で成膜するためには、蒸着材料の蒸着を高温で行う必要があるが、基板の温度上昇を抑制しなければならない。さらに、長時間にわたって連続的に成膜するためには、蒸着材料を供給できる小形の蒸発源を用いることが有利である。これは、基板温度上昇を抑えるため、放熱部を小さくできる。

蒸着材料供給手段を持つ蒸発源には、以下の問題点があった。

蒸着材料を蒸発源の坩堝（蒸発部）に供給することによって蒸発部の溶融した蒸着材料（溶融材料）の温度が変化し、蒸気圧が変化する。これにより、蒸着レートが変化し、一様な成膜ができなくなる。

また、蒸発部からの蒸気が基板だけでなく、材料供給部へ吹き付け、材料供給部の開口部が詰まる、蒸気のチャンバ内汚染による蒸着装置のメンテナンス頻度が増加する等の問題があった。

本発明の目的は、蒸着材料供給手段（材料供給部）を有する蒸着装置の蒸発源において、蒸着材料の液体の温度を安定させるとともに、蒸着材料の気体が固体材料供給部に逆流しないようにし、蒸着レートの変動並びに当該気体による材料供給部の汚染及び詰まりを防止し、これにより長時間の稼働を安定的に行うことにある。

本発明の蒸着装置は、真空チャンバと、この真空チャンバに内蔵された蒸発源と、を備え、蒸発源は、固体の蒸着材料を供給する材料供給部と、蒸着材料を加熱する加熱源と、蒸着材料を溶融し液体とする溶融部と、その液体を蒸発させ気体とする蒸発部と、を含み、蒸発部からその気体を放出し、真空チャンバに導入した基板に蒸着材料を蒸着する構成を有し、溶融部と蒸発部との間にはその気体の逆流防止部を設け、逆流防止部は、その液体によってその気体の流路を封じる構成であることを特徴とする。

本発明によれば、材料供給部を有する蒸着装置の蒸発源において、蒸着材料の液体の温度を安定させるとともに、蒸着材料の気体が固体材料供給部に逆流しないようにすることができ、蒸着レートの変動並びに当該気体による材料供給部の汚染及び詰まりを防止し、これにより長時間の稼働を安定的に行うことができる。

実施例１の蒸発源を示す断面図である。 実施例１の蒸発源の変形例を示す断面図である。 有機ＥＬディスプレイ生産工程の一例を示すフローチャートである。 実施例２の蒸発源の加熱部及び溶融部を示す上面図である。 実施例２の蒸発源の加熱部及び溶融部を示す断面図である。 実施例２の他の蒸発源の加熱部及び溶融部を示す断面図である。 実施例２の他の蒸発源の加熱部及び溶融部を示す断面図である。 実施例３の蒸発源を示す断面図である。 実施例３の蒸発源の溶融部及び加熱部を示す断面図である。 実施例３の蒸発源の溶融部及び加熱部を示す断面図である。 実施例４の蒸発源の溶融部及び蒸発部を示す断面図である。 実施例４の蒸発源の溶融部、加熱部及び蒸発部を示す断面図である。 実施例４の蒸発源の溶融部、加熱部及び蒸発部を示す断面図である。 実施例５の蒸発源の蒸着材料導入部、溶融部、加熱部及び蒸発部を示す断面図である。 実施例５の蒸発源の蒸着材料導入部、溶融部、加熱部及び蒸発部を示す断面図である。 実施例６の蒸発源の溶融部、加熱部及び蒸発部を組み立てた状態を示す上面図である。 図１１ＡのＡ−Ｂ断面図である。 図１１Ｂの蒸発源の加熱部及び蒸発部の下部を構成する部品を示す上面図である。 図１２ＡのＡ−Ｂ断面図である。 図１１Ｂの蒸発源の溶融部及び加熱部の上部を構成する部品を示す上面図である。 図１３Ａの部品の側面図である。 図１３ＡのＡ−Ｂ断面図である。 実施例６の変形例を示す上面図である。 図１４ＡのＡ−Ｂ断面図である。 実施例６の他の変形例を示す上面図である。 図１５ＡのＡ−Ｂ断面図である。 実施例６の他の変形例を示す上面図である。 図１６ＡのＡ−Ｂ断面図である。 図１６Ｂの蒸発源の加熱部及び蒸発部の下部を構成する部品を示す上面図である。 図１７ＡのＣ−Ｄ断面図である。 図１７ＡのＡ−Ｂ断面図である。 図１６Ｂの蒸発源の溶融部及び加熱部の上部を構成する部品を示す上面図である。 図１８ＡのＡ−Ｂ断面図である。 実施例７の蒸発源の溶融部、加熱部及び蒸発部を組み立てた状態を示す上面図である。 図１９ＡのＡ−Ｂ断面図である。 実施例８の蒸発源の蒸着材料導入部、溶融部及び加熱部を示す断面図である。 実施例８の変形例を示す断面図である。 実施例８の変形例を示す断面図である。 実施例８の他の変形例を示す上面図である。 図２２ＡのＡ−Ｂ断面図である。 図２２Ｂの蒸発源の加熱部及び蒸発部の下部を構成する部品を示す上面図である。 図２３ＡのＡ−Ｂ断面図である。 図２２Ｂの蒸発源の溶融部及び加熱部の上部を構成する部品を示す上面図である。 図２４Ａの部品の側面図である。 図２４ＡのＡ−Ｂ断面図である。 図２２Ｂの蒸発源の溶融部を構成する部品を示す上面図である。 図２５Ａの部品の側面図である。 図２５ＡのＡ−Ｂ断面図である。 実施例８の他の変形例を示す断面図である。 実施例８の他の変形例を示す断面図である。 実施例９の蒸発源の溶融部、加熱部及び蒸発部を示す断面図である。 実施例９の変形例を示す断面図である。 実施例９の他の変形例を示す断面図である。 実施例１０の蒸発源を示す断面図である。 実施例１１の蒸発源を示す断面図である。 実施例の蒸着装置を示す概略構成図である。

本発明は、蒸着膜を形成する蒸着装置に係り、特に有機エレクトロルミネッセンス素子（有機ＥＬ素子）を構成する有機材料および金属材料を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。

小型蒸発源で安定な蒸着レートを得るためには、蒸着材料を蒸発部へ供給する際、蒸発部の溶融した蒸着材料（溶融材料）の温度変化をできるだけ小さくすればよい。そのためには、供給する蒸着材料の温度を蒸発部の蒸着材料の温度にできるだけ近付ければよい。このために、本発明の蒸発源は、溶融材料を加熱し基板に向って蒸気を吹き付ける加熱・蒸発部のまえに蒸発部の溶融材料より低い温度の溶融部を設ける。

また、蒸発部からの蒸気汚染を防止するためには、加熱・蒸発部と溶融部との間、または溶融部に蒸発ガス逆流防止部を設け、溶融部の溶融材料の温度をできるだけ低く維持すればよい。

逆流防止部は、溶融部、加熱・蒸発部を有する蒸発源であって、溶融部は、加熱・蒸発部との接続部に開口部が設けられ、
（１）溶融部開口部と溶融面で蒸発ガス逆流防止部を形成したことを特徴とする蒸発源である。

（２）溶融部開口部から開口部より下に位置する加熱・蒸発部への溶融材料の移動が段差を有する構造であることを特徴とする蒸発源である。

（３）または、溶融部開口部から出る溶融材料は、加熱・蒸発部の溶融材料の溶融面と不連続であることを特徴とする蒸発源である。

（４）または、溶融部の開口部は、加熱・蒸発部の溶融材料の溶融面から離れて上に存在することを特徴とする蒸発源である。

（５）溶融部の開口部は、溶融部に第一の仕切り、第二の仕切りを用いた開口部であり、第一の仕切りは蒸発部に近い側の溶融部の下面に、第二の仕切りは溶融部の上面に設けられ、第二の仕切りの先端が第一の仕切りの先端より低いことを特徴とする蒸発源である。

本発明によれば、以下の主要な効果が得られる。

本発明の蒸発源は、溶融材料を加熱し基板に向って蒸気を吹き付ける加熱・蒸発部のまえに蒸発部の溶融材料より低い温度の溶融部が設けられているので、低温の固体蒸着材料は溶融部で溶融してより高温となり、加熱・蒸発部の加熱部で加熱されて蒸発部に入るので、蒸発部の溶融した蒸着材料（溶融材料）の温度変化をできるだけ小さくすることができ、小型蒸発源で安定な蒸着レートを得ることができる。

また、加熱・蒸発部と溶融部との間、または溶融部に上記蒸発ガス逆流防止部が設けられているので、加熱・蒸発部の蒸気ガスの材料供給部への進入防止ができる。さらに、溶融部の溶融材料の温度ができるだけ低く維持されているので、溶融部の溶融材料から発生する蒸気ガスを無視できる程度に抑止できる。これにより、材料供給部の開口部の詰り、蒸気のチャンバ内汚染が防止でき、蒸着装置のメンテナンス性がよくなる。

有機ＥＬ素子の電極に用いられるアルミニウム（Ａｌ）の蒸着を例にとり、本発明を実施するための形態を説明する。

Ａｌは、同じ電極に用いられるＡｇに比べ、低融点（６６０℃）であるが、同じ温度での蒸気圧が桁違いに低い。にもかかわらず、大型ディスプレイ用電極として膜を厚くすることが要求されている。したがって、Ａｌを短時間で厚く成膜するためには、Ａｌ蒸着を高温で行う必要がある。しかしながら、基板温度の上昇を抑制しなければならない。

さらに、長時間にわたって連続的に成膜する必要がある。このためには、蒸着材料を供給できる小型の蒸発源を用いることが有利である。しかし、蒸発源には、以下の問題点があった。

蒸発源において蒸着材料が溶融した状態となっている蒸発部に固体の蒸着材料を供給すると、溶融している蒸着材料（溶融材料）の温度が変化し、蒸気圧が変化する。これにより、蒸着レートが変化し、一様な成膜ができなくなる。また、蒸発部からの蒸気が基板だけでなく材料供給部へ吹き付けられることによる材料供給部の開口部の詰まり、蒸気のチャンバ内汚染による蒸着装置メンテナンス頻度の増加等の問題があった。

特に、小型の蒸発源で安定な蒸着レートを得るためには、蒸着材料を蒸発部へ供給する際、供給する蒸着材料の温度を蒸発部の蒸着材料の温度にできるだけ近付けることが有効である。また、蒸発部からの蒸気汚染を防止するためには、蒸発部と蒸着材料導入部との間に蒸発ガス逆流防止部を設けることが望ましい。

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３１は、実施例の蒸着装置を示す概略構成図である。

本図において蒸着装置１００は、高真空に維持された真空チャンバ１１５と、蒸着材料１１１を供給する蒸発源１０３と、蒸発源１０３を水平面の一方向に蒸発源ガイド１３０に沿って移動可能とする水平移動機構１１４と、金属材料で形成されたメタルマスク１１３（蒸着マスク）と、を備えている。

基板１０１は、真空チャンバ１１５の真空度を維持した状態で真空チャンバ１１５の内部に導入され、基板保持部（図示していない）によって保持されるようになっている。基板１０１と蒸発源１０３との間には、メタルマスク１１３が配置され、基板１０１の表面に有機薄膜１０２のパターンを形成することができるようになっている。蒸発源１０３は、蒸着材料１１１を噴射する噴射部であるノズルを複数個、線状に配置したリニアソース、又は、ノズルを１個若しくは複数個配置したポイントソースを複数個並べたものである。膜厚モニタ１０７は、基板１０１への成膜レートをモニタするものである。

蒸着装置１００は、真空チャンバ１１５の外部に、膜厚制御部１１６と、電源１１７と、水平移動機構制御部１１８と、これらを制御する全体制御部１１９と、を有している。

膜厚制御部１１６は、膜厚モニタ１０７からの信号を受けて膜厚情報を電源１１７にフィードバックするものである。電源１１７は、主に蒸発源１０３に内蔵された坩堝（図示しない）を加熱するヒータ（加熱源）に電力を供給するものである。水平駆動機構制御部１１８は、水平駆動機構１１４により蒸発源１０３を水平方向に移動するものである。

蒸着装置１００を用いた蒸着法では、真空チャンバ１１５の内部に導入された基板１０１の主面側に、画素配置に対応したパターンの開口を有するメタルマスク１１３が配置される。蒸発源１０３を加熱して蒸発した蒸着材料１１１は、メタルマスク１１３の開口を通して、蒸着され、成膜される。

以下、蒸発源の詳細について実施例を用いて説明する。

実施例１は、図１〜図３を用いて説明する。

図１は、実施例１の蒸着装置の蒸発源を示す断面図である。

本図において蒸発源１は、蒸発部２（坩堝）と、加熱部３と、溶融部４と、全体は図示しない蒸着材料供給部の一部である蒸着材料導入部５と、蒸着材料を加熱するヒータ１１（加熱源）と、を含む。

本実施例において、蒸着材料導入部５から供給する蒸着材料は、粒状の固体Ａｌ（固体アルミニウム）である。溶融部４においては、供給された粒状の固体Ａｌを融点より高い温度に加熱して溶融材料１０とする。加熱部３においては、溶融部４から流入する溶融材料１０を加熱して、できるだけ蒸発部２の溶融材料１０の温度（本実施例の場合１５００℃である。）に近い温度にし、蒸発部２に導入する。

ヒータ１１は、電力供給用の電極である正電極１２及び負電極１３を有する。ヒータ１１の周囲には、正電極１２をフローティング電位にするための絶縁物１４、電極に接続されて電力を投入する直流電源（図示していない）、及び溶融部４にヒータ１１の熱を伝えるための高熱伝導材９が設置してある。蒸発部２の開口部を除く上記構成要素を囲むように冷却板１５が設置してある。蒸発部２においては、溶融材料１０が蒸発し、蒸発部２の上方の開口部から蒸着対象である基板に向けて放出されるようになっている。 本実施例においては、蒸発源１の上部から溶融材料１０の蒸気が放出され、蒸発源１の上方に設置された基板に蒸着がなされるようになっている。

また、本図のグラフは、ヒータ１１の断面における水平方向の温度分布を示したものである。横軸は、断面の各位置に対応している。縦軸は、ヒータ１１の表面温度を示している。このため、縦軸は、鉛直方向の位置が異なる場合がある。

このグラフから、蒸着材料導入部５から供給された蒸着材料である固体のアルミニウム（Ａｌ）は、ヒータ１１によって融点である６６０℃を超えて溶融材料１０となり、下流側の加熱部３及び蒸発部２において１６００℃に達することがわかる。

蒸発部２と加熱部３とを合わせて加熱・蒸発部６と呼び、加熱部３と溶融部４とを合わせて加熱・溶融部７と呼ぶ。

溶融部４と加熱部３との接続部には、溶融材料１０を流下させるための開口部８が設けられている。負電極１３は、冷却板１５と接続され、接地電位になっている。本図においては、冷却板１５の底部１５ａのみを水冷機構により冷却する構成としてある。冷却板１５の上部１５ｂは、底部１５ａからの熱伝導により冷却されている。底部１５ａ及び上部１５ｂを水冷機構により冷却する構成としてもよい。

直流電源により正電極１２及び負電極１３からなる電極を介してヒータ１１に印加される電圧により、ヒータ１１に電流が流れ、抵抗加熱によりヒータ１１が発熱する。ヒータ１１は、蒸発部２（坩堝）を載せる中央部が最も高温になるようにする。抵抗加熱による単位長さ当りの発熱量は、電流をＩとし、単位長さ当たりの抵抗をＲとすると、Ｉ^２×Ｒとなるので、ヒータ１１の中央部の抵抗を大きくすれば単位長さ当りの発熱量を最大にすることができる。そのためには、ヒータ１１の中央部を薄く形成する。

さらに、ヒータ１１の端部は、正電極１２及び負電極１３を介して冷却板１５に接続され、冷却されている。このため、ヒータ１１の温度分布は、図１に示すような山型になる。蒸発部２は、ヒータ１１の温度が最高となる中央部に配置してある。

具体的には、ヒータ１１の中央部の最高温度を１６００℃とした場合、蒸発部２内の溶融材料１０の温度は約１５００℃になる。これにより、Ａｌの蒸気圧を高くできるので、基板への高レートな蒸着ができる。

蒸発部２のみでは蒸着材料が短時間で蒸発してしまうため、蒸着材料の供給を行う必要がある。溶融部４の溶融材料１０は、固体アルミニウム（固体Ａｌ）が供給されても融点６６０℃以上を維持することができる。しかし、溶融部４における蒸着材料の蒸発を抑制するため、溶融部４ができるだけ低い温度（例えば、７００〜９００℃）になるようにヒータ１１との位置関係及び伝熱量を考慮して配置する。このとき、ヒータ１１と溶融部４との間に所定の伝熱面積を有する高熱伝導材９を挟み、溶融部４を所望の温度にする。場合によっては、高熱伝導材９の代わりに断熱材を用いて加熱部からの熱伝導等を利用して所望の温度にしてもよい。

溶融部４と加熱部３との間には、開口部８が設けられている。この開口部８から加熱部３に溶融材料１０が流れ込む。加熱部３は、溶融部４よりもヒータ１１の温度が高い位置に配置されている。溶融材料１０は、蒸発部２の温度に近い温度（例えば１４５０℃）で加熱部３から供給することができる。これにより、蒸着材料の供給に伴う蒸発部２内の溶融材料１０の温度変化を抑制することができ、蒸着材料を供給しても蒸着レートを安定させることができる。

また、溶融部４と加熱部３との間に設けられた開口部８は、溶融部４に溶融材料１０がある程度溜まった状態で、表面自由エネルギー（表面張力）の作用により開口部８を塞ぐ（膜を張る）程度の寸法とする。

溶融部４に溜まった溶融材料１０は、重力により開口部８から下方にある加熱部３に落ちよう（流れ込もう）とするが、表面張力による抵抗により、溶融材料１０がある程度溜まるまで落ちてこない。すなわち、この膜は、開口部８を介して溶融材料１０を溶融部４から加熱部３に供給する過程において、蒸発部２及び加熱部３から発生する高密度の蒸気が溶融部４に流れ込むのを防ぐことができる。言い換えれば、開口部８とこれを塞ぐ溶融材料１０とにより、蒸発ガス逆流防止部（点線の丸で囲まれた部分）を形成することができる。

この蒸発ガス逆流防止部は、蒸発部２と蒸着材料導入部５との間において液体の弁として作用するため、蒸発部２から溶融材料１０の蒸気が逆流して蒸着材料導入部５が汚染されることを防止し、蒸着材料導入部５の開口部の詰まりを防ぐことができる。

開口部８に関しては、以下のように表現することもできる。

すなわち、溶融部４は、加熱・蒸発部６との接続部に開口部８を有し、溶融部４の開口部８からその下方に位置する加熱・蒸発部６に向かって段差を形成している。この段差に沿って溶融材料１０が移動する。このため、溶融部４の開口部８から流れ出る溶融材料１０は、加熱・蒸発部６の溶融材料１０と不連続とすることもできる。

さらに、溶融部４の開口部８は、加熱・蒸発部６の溶融材料１０の溶融面から離れて上方に位置する。このため、加熱・蒸発部６の溶融材料１０と溶融部４の溶融材料１０とが絶縁され、これらの溶融材料１０が接触している場合よりも溶融部４と加熱・蒸発部６との溶融材料１０の温度差を生じさせることが容易であり、蒸発源１をコンパクトにすることができ、かつ、溶融部４の温度を低く維持することができる。

本実施例における構成要素の材質の例を以下に述べる。ただし、構成要素の材質は、下記の例に限定されるものではない。

蒸発部２（坩堝）は、蒸着材料であるＡｌに対するぬれ性の低い材質、例えばアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）、窒化アルミ（ＡｌＮ）等で形成される。これは、蒸発部２がＡｌに対するぬれ性の高い材質で形成されている場合には、溶融材料１０である溶融Ａｌが蒸発部２の上部まで這い上がり蒸発部２外へ染み出し、電気的短絡、セラミックヒータの変質等を生じさせ、断線するおそれがあるからである。

蒸発部２と同様に、Ａｌの這い上がりによる上記の問題を回避するため、加熱部３及び溶融部４も、Ａｌに対するぬれ性の低い材質、例えばアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）、窒化アルミ（ＡｌＮ）等で形成する。溶融部４においてＡｌに対するぬれ性の低い材料を用いるもう一つの理由は、溶融材料１０が開口部８で膜を張り、穴を塞ぐことができるようにするというものである。同様に、加熱部３においても開口部を設けた構成としてもよい。ただし、加熱部３においては、必ずしも開口部を設ける必要なく、所定の滞留時間を設け、横溢させ、蒸発部２に流下させてもよい。この場合でも、加熱部３は、Ａｌに対するぬれ性の低い材料を用いることが望ましい。

もし、溶融部４及び加熱部３の開口部８ともＡｌに対するぬれ性の高い材質を用いると、溶融材料１０が開口部８を塞ぐことなく加熱部３に流れてしまう可能性があるからである。ヒータ１１は、例えば高導電率、高耐熱性及び低熱膨張率を有するセラミックである窒化ホウ素（ＢＮ）コンポジットで形成されたセラミックヒータである。冷却板１５は、熱伝導率の高い無酸素銅で形成し、正電極１２及び負電極１３はステンレス鋼を用いる。

図２は、実施例１の蒸着装置の蒸発源の蒸発部２の変形例を示す断面図である。

本図においては、蒸発部２の側壁（側面部）を冷却板１５の上部１５ｂの高さに達するものとし、上部１５ｂの一部を覆うひさし２４が設けてある。このような構造にすれば、蒸発部２をＡｌに対するぬれ性の高い材質、例えばＰＢＮ（Ｐｙｒｏｌｙｔｉｃ Ｂｏｒｏｎ Ｎｉｔｒｉｄｅ）で形成しても、溶融材料１０の這い上がりを防止することができる。ＰＢＮは、Ａｌに対するぬれ性が高いため、ＰＢＮで形成した蒸発部２の内壁を溶融Ａｌが這い上がる傾向があるが、冷却板１５の上部１５ｂに接した蒸発部２のひさし２４の温度が低くなるため、蒸発部２のひさし２４の途中で這い上がりが止まるからである。また、このような構造にすることにより、蒸発部２で発生した蒸着材料の蒸気が、蒸発源１の内部に設けたヒータ１１、正電極１２、負電極１３、絶縁物１４等を汚染することがなくなる効果もある。

負電極１３は接地電位としたが、負電極１３と冷却板１５との間に高熱伝導の絶縁物を挟んでフローティング電位にしてもよい。電源は直流電源としたが、ヒータを抵抗加熱できれば交流電源でもよい。

本実施例によれば、以下の効果が得られる。

溶融部４から加熱部３に溶融材料１０を供給する開口部８と、これを塞ぐ溶融材料１０とは蒸発ガス逆流防止部を形成する。これにより、蒸発部２及び加熱部３から発生する高密度の蒸気が溶融部４及び蒸着材料導入部５で構成された蒸着材料供給部に流れ込むことを防ぐことができる。これにより、蒸発部２からの蒸気汚染を防止し、蒸着材料導入部５の詰まりを防ぐ効果が得られる。

また、固体の蒸着材料を溶融部４で溶融して溶融材料１０とし、開口部８を介して加熱部３に供給し、加熱部３において溶融材料１０の温度を蒸発部２の温度に近づけた後、蒸発部２に供給することができる。これにより、蒸着材料を供給する際の蒸発部２における溶融材料１０の温度変化を最小限にできる。このため、蒸着材料の供給量が変化したとしても蒸着レートを安定化することができ、基板に一様に成膜することができる。

図３は、有機ＥＬディスプレイ生産工程の一例を示すフローチャートである。

有機層、及びこの有機層に流れる電流を制御する薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：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とは別々に形成され、封止工程において組み合わされる。

本図に示すように、封止基板を製造ラインに投入し（Ｓ１００）、ウェット洗浄（Ｓ１１０）及びドライ洗浄（Ｓ１２０）を施し、デシカント（乾燥剤）を付設し（Ｓ１３０）、シール剤を塗布する（Ｓ１４０）。

また、ＴＦＴ基板も、別途、製造ラインに投入し（Ｓ２００）、ウェット洗浄（Ｓ２１０）、ドライ洗浄（Ｓ２２０）、有機蒸着（Ｓ２３０）及び金属蒸着又は透明電極スパッタ（Ｓ２４０）を施す。

上記のように別々に製造されたＴＦＴ基板と封止基板とを組み合わせ、シール部に紫外線を照射して、シール部を硬化させ、封止を完了する（Ｓ３１０）。この後、有機ＥＬ表示装置に組み込み、点灯検査を行い、黒点、白点等の欠陥（修正可能なもの）を修正する（Ｓ３２０）。以上の工程により、有機ＥＬ表示装置が完成する（Ｓ３３０）。

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。

一般に、成膜法には、クラスタ方式とインライン方式とがある。例えば、クラスタ方式の場合、中央に搬送用の真空チャンバ（搬送室）を有し、それを中心に成膜用の真空チャンバ（成膜室）が配置される。中央搬送室にはロボットが設けられ、基板のみを枚葉搬送する。基板を最初に加熱室で加熱し、次に、ドライ洗浄室に搬送して表面の清浄化を行い、冷却室で基板を冷却した後に、別のクラスタ装置に搬送して成膜処理を行う。成膜する際は、各成膜室内において、まず、成膜室毎に用意した蒸着マスクと基板とをアライメントし、重ね合わせてから成膜する。

図３のＴＦＴ基板の製造工程において、ウェット洗浄（Ｓ２１０）が施された基板に対して行うドライ洗浄（Ｓ２２０）は、紫外線照射による洗浄を含む場合もある。ドライ洗浄（Ｓ２２０）が施されたＴＦＴ基板には、有機蒸着（Ｓ２３０）において、先ず、ＴＦＴが形成される。そして、ＴＦＴの表面にパッシベーション膜及び平坦化膜が形成され、その表面に有機ＥＬ層の下部電極が形成される。下部電極は、ＴＦＴのドレイン電極に接続されている。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。

下部電極の表面には、有機ＥＬ層が蒸着により形成される。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、下部電極の側から、例えば、ホール注入層、ホール輸送層、発光層、電子輸送層及び電子注入層が形成される。

有機ＥＬ層の表面には、各画素共通に、ベタ膜で上部電極が金属蒸着又は透明電極スパッタ（Ｓ２４０）で形成される。上部電極としては、有機ＥＬ表示装置がトップエミッションの場合は、ＩＺＯ等の透明電極、又は、Ａｇ、ＭｇＡｇ等の金属若しくは合金が使用され、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。本実施例で説明したＡｌ蒸着の例は本工程における上部電極の蒸着に相当する。

デシカントは、有機ＥＬ層の水分による劣化を防止するために使用される。デシカントには種々な材料を用いることができるが、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は異なる。

実施例２については、図４Ａ〜図６を用いて説明する。以下、実施例１と異なる部分のみを説明する。

図４Ａ及び４Ｂは、実施例２の蒸着装置の蒸発源の加熱部及び溶融部を示す上面図である。図４Ｂは、実施例２の蒸着装置の蒸発源の加熱部及び溶融部を示す断面図である。

実施例２の特徴は、加熱部３と溶融部４とを一体で製作し、加熱・溶融部７としたことである。加熱部３と溶融部４とを一体化することにより、溶融部４と加熱部３との間に開口部８以外の隙間がなくなるため、蒸発部２及び加熱部３からの蒸気ガスの溶融部４の方向に逆流することを更に確実に防ぐことができる。

図５は、本実施例の蒸発源の変形例を示したものである。

図４と異なる点は、加熱部３及び溶融部の底部が下流側に向かって傾斜を有することである。これにより、溶融材料１０が少量でも流れ易くなる効果がある。

図６は、本実施例の蒸発源のもう一つの変形例を示したものである。

本図の場合、図４の加熱・溶融部７の下部に傾斜を有する高熱伝導材９が設け、加熱部３及び溶融部４の底部が傾斜を有する構成としている。これにより、加熱・溶融部７の加工が容易となるとともに、傾斜の角度の調節が高熱伝導材９を入れ替えることにより可能となるという効果がある。

実施例２においては、加熱部３と溶融部４とを一体化することにより、溶融部４と加熱部３との間に開口部８以外の隙間がなくなるため、蒸発部２及び加熱部３からの蒸気の溶融部４への逆流を確実に防ぐことができる効果がある。また、加熱部３及び溶融部４の底部に傾斜を持たせることにより、少量の溶融材料１０でも流れ易くなる効果もある。

実施例３については、図７〜図８Ｂを用いて説明する。

図７は、実施例３の蒸着装置の蒸発源を示す断面図である。

実施例３の特徴は、電気的に絶縁性を有する材料（例えばアルミナ）のパイプで加熱・溶融部７を形成したことである。この絶縁パイプの下部は、高熱伝導材９を介してヒータ１１に接しているため、絶縁パイプにはヒータの温度分布が反映される。

本実施例の場合、加熱・溶融部７である絶縁体パイプの図中右側の開口部から蒸着材料であるアルミニウムワイヤ２５をパイプの底部に這わせるように挿入する。絶縁パイプの右側開口部から左の蒸発部２に近づくほど温度が高くなるため、絶縁パイプがＡｌの融点以上になる位置でアルミニウムワイヤ２５が溶融する。この溶融材料１０は、重力に従って絶縁パイプの左方高温部へとゆっくり移動するとともに温度が高くなり、蒸発部２の溶融材料１０の温度近くまで上昇して蒸発部２に供給される。

本実施例によれば、加熱・溶融部７が絶縁パイプであるため、製作が非常に容易である利点がある。

しかし、このままでは、蒸発部２の蒸気が蒸着材料導入部５へ吹き付けるので、開口部から噴出した蒸気ガスが図示しないアルミニウムワイヤ供給・駆動系を汚染したり、絶縁パイプの開口部が詰まったりする問題が発生する。これを防止するためには、絶縁パイプの中に仕切りを設けることが望ましい。

なお、溶融部において溶融材料１０が十分に加熱され、蒸発部２の温度に近づいていれば、必ずしも加熱部は必要ではなく、絶縁パイプで構成された溶融部が蒸発部２に接続されていてもよい。

図８Ａは、実施例３の蒸着装置の蒸発源の溶融部及び加熱部を示す断面図である。また、図８Ｂは、蒸発源の溶融部及び加熱部の変形例を示す断面図である。

これらの図においては、ヒータ１１の温度分布を反映して絶縁パイプに挿入されたアルミニウムワイヤ２５が溶融する位置（溶融開始部２０１）がある。溶融開始部２０１よりも蒸発部２に近い位置に仕切り２０２を設けてある。仕切り２０２は、開口部８を有している。この開口部８の右方でＡｌが溶融している部分が溶融部４であり、開口部８の左方の部分が加熱部３である。溶融部４に溜まった溶融Ａｌは、重力により開口部８を通って加熱部３に流れ込み、徐々に加熱されて高温度となり、蒸発部２に供給される。

図８Ａにおいては、開口部８を絶縁パイプの底部に設けてある。このため、開口部８は、溶融材料１０である溶融Ａｌが開口部８を塞ぐ状態となる。

一方、図８Ｂにおいては、開口部８を絶縁パイプの断面の中心部に設けてある。この場合も、開口部８は、溶融材料１０である溶融Ａｌが開口部８を塞ぐ状態となる。

よって、蒸発部２からの蒸気は、溶融Ａｌで塞がった開口部８を有する仕切り２０２でせき止められ、絶縁パイプの蒸着材料導入部５に逆流することがない。したがって、図示しないアルミニウムワイヤ供給・駆動系を汚染したり、絶縁パイプの開口部が詰まったりすることを防止できる効果がある。

図８Ｂのように開口部８を絶縁パイプの断面の中心部に設けると、絶縁パイプの底部に設けた図８Ａの場合より、溶融部に蓄積できる溶融材料１０の量を多くすることができ、安定に供給ができる効果がある。さらに、開口部８が加熱部３の溶融材料面から離れて上のなることにより、直接、溶融部４の溶融材料１０と加熱部３の溶融材料１０との温度差をつけやすくする効果もある。

図９Ａは、実施例４の蒸着装置の蒸発源の溶融部及び蒸発部を示す断面図である。

本図においては、加熱部を設けず、蒸発部２に直接、溶融部４の開口部８が接続されている。この場合においても、開口部８が溶融材料１０によって塞がれる構成となっている。これにより、蒸発部２からの蒸気が溶融部４及び蒸着材料導入部５に流れ込むことは防止できる。

図９Ｂは、実施例４の蒸発源の溶融部、加熱部及び蒸発部を示す断面図である。

本図においては、蒸発部２及び加熱部３の溶融材料１０が連続している。すなわち、蒸発部２の溶融材料１０と加熱部３の溶融材料１０とが接触し、かつ、これらの液面の高さが等しくなっている。図９Ｂの場合、図９Ａの場合に比べれば、加熱部３が設けてあるため、溶融部４からの溶融材料１０の供給に伴う蒸発部２の溶融材料１０の温度変化を抑えることができる。

図９Ｃは、図９Ｂの変形例であり、加熱部３の底部に傾斜部２０３を設けてある。

図９Ｃにおいては、蒸発部２及び加熱部３の溶融材料１０が連続しているが、溶融部４の開口部８から加熱部３に流下した溶融材料１０は、加熱部３の傾斜部２０３を流れる過程で徐々に加熱され、蒸発部２の溶融材料１０に合流するため、蒸発部２の溶融材料１０の温度変化を更に抑えることができる。

本実施例によれば、溶融部４の開口部８が、直接、蒸発部２に接続されている場合、又は蒸発部２及び加熱部３の溶融材料１０が連続している場合においても、溶融部４の開口部８が溶融材料１０で塞がれるため、蒸発部２からの蒸気が溶融部４及び蒸着材料導入部５に流れることを防止できる。

図１０Ａは、実施例５の蒸発源の蒸着材料導入部、溶融部、加熱部及び蒸発部を示す断面図である。図１０Ｂは、図１０Ａの変形例である。

本実施例の特徴は、蒸着材料導入部５と溶融部４とが筒状の一体となった構造である。筒状部材の右側が蒸着材料導入部５であり、筒状部材の左側が溶融部４である。筒状部材の左端には、溶融部４の開口部８が設けてある。筒状部材は、傾斜した状態で加熱部３に結合されている。溶融部４の左端部には、蒸着材料が溶融して溶融材料１０となって溜まっている。また、蒸発部２の溶融材料１０と加熱部３の溶融材料１０とは、液面の高さに違いが生じるようになっている。

開口部８は、図１０Ａの場合は筒状部材の左端の底面（平面部）に、図１０Ｂの場合は筒状部材の側面（曲面部）の底面寄りに設けられている。

本実施例によれば、溶融部４、加熱部３及び蒸発部２の溶融材料１０が接触しない構成となっているため、各部の溶融材料１０の温度差を付け易いという効果がある。また、蒸着材料導入部５と溶融部４とが筒状の一体となった構造であるため、製作も容易である。

実施例６については、図１１Ａ〜図１８Ｂを用いて説明する。

図１１Ａは、蒸発源の溶融部、加熱部及び蒸発部を組み立てた状態を示す上面図である。図１１Ｂは、図１１ＡのＡ−Ｂ断面図である。

図１２Ａ〜１３Ｃは、各部品の構成を示したものである。図１２Ａは、図１１Ｂの蒸発源の加熱部及び蒸発部の下部を構成する部品２５１を示す上面図である。図１２Ｂは、図１２ＡのＡ−Ｂ断面図である。図１３Ａは、図１１Ｂの蒸発源の溶融部及び加熱部の上部を構成する部品２５２を示す上面図である。図１３Ｂは、図１３Ａの部品の側面図である。図１３Ｃは、図１３ＡのＡ−Ｂ断面図である。

図１１Ｂに示すように、蒸発源の溶融部４、加熱部３及び蒸発部２は、部品２５１、２５２及び蒸着材料導入部５で構成されている。

図１１Ａ及び１１Ｂには、蒸着材料導入部５から固体蒸着材料であるアルミニウム粒子２６が供給され、溶融部４に落下しようとしている状態が示されている。蒸発部２は、部品２５２のみで形成されている。加熱部３は、部品２５１と部品２５２のひさし状の部分とで挟まれた部位である。部品２５１の上に部品２５２がはめ込まれ、溶融材料１０の蒸気は、図中の左方以外には漏れない構造となっている。部品２５１には、仕切り２７が設けてあり、加熱部３の溶融材料１０が部品２５２の溶融部４の下部に入り込まないようにしている。仕切り２７の高さは、加熱部３の溶融材料１０の液面より高い方が望ましい。また、蒸着材料導入部５は、筒状（断面は円形または方形など）である。筒状であることにより、供給されたアルミニウム粒子２６が蒸着材料導入部５でこぼれることがなくなる。

本実施例によれば、蒸発部２、加熱部３及び溶融部４を２つの加工可能な部品２５１、２５２から簡単に構成することができる。

本実施例の変形例について図１４Ａ〜図１８Ｂを用いて説明する。

図１４Ａは、実施例６の変形例を示す上面図である。図１４Ｂは、図１４ＡのＡ−Ｂ断面図である。

この変形例が図１１Ａ及び１１Ｂと異なる点は、筒状部材を分割して下半分のみとした蒸着材料導入部５を用いた点である。これにより、蒸発部２及び加熱部３からの溶融材料１０の蒸気がわずかでも逆流する場合であっても、蒸着材料導入部５における詰まり等の不具合が生じなくなるという効果がある。

図１５Ａは、実施例６の他の変形例を示す上面図である。図１５Ｂは、図１５ＡのＡ−Ｂ断面図である。

この変形例が図１４Ａ及び１４Ｂと異なる点は、加熱部３を形成する上蓋（ひさし状の部分）の蒸発部２との境界部分を、蒸発部２の底部の輪郭形状と一致するように曲率を設けた点である。これにより、蒸発部２から上方に向かう蒸気の流速分布の対称性を向上することができ、基板への一様成膜に役立つ効果がある。

図１６Ａは、実施例６の他の変形例を示す上面図である。図１６Ｂは、図１６ＡのＡ−Ｂ断面図である。

この変形例が図１４Ａ及び１４Ｂと異なる点は、ひさし２８を設けた点である。

図１７Ａは、図１６Ｂの蒸発源の加熱部及び蒸発部の下部を構成する部品を示す上面図である。図１７Ｂは、図１７ＡのＣ−Ｄ断面図である。図１７Ｃは、図１７ＡのＡ−Ｂ断面図である。

図１８Ａは、図１６Ｂの蒸発源の溶融部及び加熱部の上部を構成する部品を示す上面図である。図１８Ｂは、図１８ＡのＡ−Ｂ断面図である。

図１７Ａ〜１７Ｃに示す部品２５１のひさし２８の方が、図１８Ａ〜１８Ｂに示す部品２５２のひさし２８より広くなるようにしている。これにより、蒸着材料であるＡｌが部品２５１、２５２の隙間から滲み出す場合でも部品２５１のひさし２８の途中で滲み出しが止まる効果がある。

以上のように、本実施例によれば、蒸発部２、加熱部３及び溶融部４を２つの加工可能な部品２５１、２５２から簡単に構成することができる。

図１９Ａは、実施例７の蒸発源の溶融部、加熱部及び蒸発部を組み立てた状態を示す上面図である。図１９Ｂは、図１９ＡのＡ−Ｂ断面図である。

実施例７の特徴は、溶融部４、加熱部３及び蒸発部２が一体で製作されたものであるということである。

本実施例によれば、実施例６のような複数の部品で構成していないため、接続部がなく、溶融材料及び蒸気の接続部からの漏れが完全に無くなるという効果がある。

実施例８については、図２０〜図２７を用いて説明する。

図２０は、実施例８の蒸発源の蒸着材料導入部、溶融部及び加熱部を示す断面図である。

本実施例は、実施例３の図８Ａ又は８Ｂに示す加熱・溶融部７を変形したものである。

本実施例が実施例３と異なる点は、逆流防止部の構造である。

図２０に示すように、本実施例の逆流防止部は、中空の筒である絶縁パイプの内部に第一の仕切り２９と第二の仕切り３０とを備えている。第一の仕切り２９は、絶縁パイプの下部であって下流側に配置されている。一方、第二の仕切り３０は、絶縁パイプの上部であって上流側に配置されている。

アルミニウムワイヤ２５が蒸着材料導入部５から筒内下部に沿って供給されると、Ａｌの融点以上の位置（溶融開始部２０１）で溶融する。Ａｌの溶融材料１０は、第一の仕切り２９の高さまで溶融部４に溜まるが、それ以上になると加熱部３に溢れ落ちる。加熱部３に溢れ出た溶融材料１０は、加熱部３を左下方（下流側）に移動するとともに加熱され、蒸発部２の溶融材料の温度に近づいた温度になって蒸発部２に供給される。

一方、蒸発部２及び加熱部３から発生する溶融材料の蒸気は、第二の仕切り３０と溶融部４の溶融材料１０とで形成される逆流防止部８により、溶融部４及び蒸着材料導入部５への逆流が防止できる。溶融材料１０溶融面の高さは、第一の仕切り２９の高さによって決まる。このため、溶融部４の上面に設けられた第二の仕切り３０の下部を第一の仕切り２９の上部より低くすれば、溶融部４の溶融材料１０と第一の仕切り２９と第二の仕切り３０とにより、溶融材料の蒸気の逆流を防止する壁を形成することができる。

すなわち、本実施例の逆流防止部８の特徴は、次のように表現できる。

その特徴は、溶融部４に、蒸発部２に近い側から、溶融部４の下面に第一の仕切り２９を、上面に第二の仕切り３０を設け、第二の仕切り３０の先端が第一の仕切り２９の先端より低くなるように（下に位置するように）設けたことである。あるいは、溶融部４に、第一の仕切り２９、第二の仕切り３０を用いた開口部を設け、第一の仕切り２９は蒸発部２に近い側の溶融部４の下面に、第二の仕切り３０は溶融部４の上面に設けられ、第二の仕切り３０の先端が第一の仕切り２９の先端より低いことを特徴とする。

本実施例によれば、蒸発部２に近い側の溶融部４の下面に第一の仕切り２９が設けられるので、溶融部４の溶融材料１０の溶融面が第一の仕切り２９の先端高さに等しくなるまで蓄積され、第二の仕切り３０の先端が第一の仕切り２９の先端より低くなるように設けられている。このため、第一の仕切り２９と溶融材料１０と第二の仕切り３０とにより壁が形成される。

これ以上に溶融材料１０が溶融すると、第一の仕切り２９を超えて下方にある加熱部２の底面に溢れ落ちる。このとき、加熱部３の溶融材料１０の溶融面は、溶融部４の溶融面１０と離れているため、両者の間に対流が発生すること、及び直接の熱が伝わることを防止することができる。このため、溶融部４の溶融材料１０の温度を溶融材料１０の融点付近の低温度に維持し易くなる。よって、溶融部４の溶融材料の蒸気圧を著しく低く維持でき、溶融部４の溶融材料１０自体からの蒸気は無視できる程度に抑えることができる。さらに、上述の第一の仕切り２９と溶融材料１０と第二の仕切り３０とにより形成された壁が、蒸発部２及び加熱部で発生した高密度の蒸気が溶融部４及び蒸着材料導入部５に逆流することを防止することができる。

これらにより、溶融材料１０から発生する蒸気による溶融部４、蒸着材料導入部５その他の汚染、蒸着材料導入部５の詰まりを防止できるという効果がある。さらに、溶融部４の溶融材料１０の溶融面（液面）が第一の仕切り２９の先端高さで決まるので、一旦、溶融部４の溶融材料１０が第一の仕切り２９の先端高さに達すれば、蒸着材料の蒸着材料導入部５からアルミニウム粒子２６が補給されなくても溶融部４の溶融材料１０の液面が下がらない。したがって、この液面と第二の仕切り３０との間に隙間が開くことはなく、第一の仕切り２９と溶融材料１０と第二の仕切り３０とによる壁が崩壊するおそれはない。このため、安定した逆流防止部８を提供することができるという効果がある。

実施例８の他の例を、図２１Ａ〜図２７を用いて説明する。

図２１Ａは、実施例８の変形例を示す断面図である。図２１Ｂは、実施例８の変形例を示す断面図である。

これらの図においては、溶融部４及び加熱部３が水平に配置されている。図２１Ａと図２１Ｂとの違いは、第一の仕切り２９に対する第二の仕切り３０の位置である。

図２１Ａ及び図２１Ｂには、蒸着材料としてアルミニウムワイヤ２５が記載されているが、アルミニウム粒子であってもよいことは言うまでもない。

図２１Ｂにおいては、蒸発部２及び加熱部３からの蒸気及び輻射熱が溶融部４の溶融材料１０の溶融面に当たる面積が広くなるので、図２１Ａの方が好ましい。

図２２Ａは、実施例８の他の変形例を示す上面図である。図２２Ｂは、図２２ＡのＡ−Ｂ断面図である。

図２３Ａは、図２２Ｂの蒸発源の加熱部及び蒸発部の下部を構成する部品を示す上面図である。図２３Ｂは、図２３ＡのＡ−Ｂ断面図である。図２４Ａは、図２２Ｂの蒸発源の溶融部及び加熱部の上部を構成する部品を示す上面図である。図２４Ｂは、図２４Ａの部品の側面図である。図２４Ｃは、図２４ＡのＡ−Ｂ断面図である。図２５Ａは、図２２Ｂの蒸発源の溶融部を構成する部品を示す上面図である。図２５Ｂは、図２５Ａの部品の側面図である。図２５Ｃは、図２５ＡのＡ−Ｂ断面図である。

図２２Ａ及び２２Ｂは、３個の部品２６１、２６２、２６３を組み合わせたものであり、図２１Ａ及び２１Ｂを具体的に示したものである。図２３Ａ及び２３Ｂは部品２６１を、図２４Ａ〜２４Ｃは部品２６２を、図２５Ａ〜２５Ｃは部品２６３を個別に示したものである。

本実施例によれば、蒸発部２、加熱部３及び溶融部４を３つの加工可能な部品で簡単に構成することができる。

図２６は、実施例８の他の変形例を示す断面図である。

本図においては、傾斜を有する高熱伝導材９の上に一体に製作した蒸発部２、加熱部３及び溶融部４を載せたものである。このような構造であれば、蒸発部２、加熱部３及び溶融部４を一体に製造することが容易である。図２６に示すように、この変形例の第一の仕切り２９は、溶融部４の底面に傾斜を持たせることにより形成される。

図２７は、実施例８の他の変形例を示す断面図である。

図２６との違いは、加熱部３の底面を水平にしたこと、溶融部４の深さを深くしたこと、及び第二の仕切り３０の幅を狭くしたことである。ここで、加熱部３の底面を水平にしたが、左下がりの傾斜を持たせて加熱部３の溶融材料１０を蒸発部２に流れやすくしてもよい。

加熱部３の底面を水平にする、あるいは左方向が低くなるように傾斜を持たせることにより、加熱部３に溜まる溶融材料１０の量が少なくなるので、より効果的に溶融材料１０を加熱できる。溶融４の深さを深くすることにより、溶融部４に溜まる溶融材料１０の量が多くなるので、固体の蒸着材料であるアルミニウム粒子２６を溶融部４に供給する際の溶融部４の溶融材料１０の温度変化（低下）を小さくすることができる。したがって、溶融部４の溶融材料１０を常に溶融状態に維持したい場合、融点により近い低い温度にできるので、溶融部４の溶融材料１０からの蒸発ガスの発生を抑制でき、汚染、詰り等の等の問題の防止により効果的となる。

図２６及び２７に示す変形例によれば、蒸発部２、加熱部３及び溶融部４を一体で製作することができるので、安価に蒸気の漏れ防止ができるという効果がある。

以上のように、本実施例によれば、蒸発部２に近い側の溶融部４の下面に第一の仕切り２９が設けられるので、溶融部４の溶融材料１０の溶融面が第一の仕切り２９の先端高さに等しくなるまで蓄積され、第二の仕切り３０の先端が第一の仕切り２９の先端より低くなるように設けられているので、第一の仕切り２９と溶融材料１０と第二の仕切り３０とにより壁が形成される。

溶融材料１０が増加し、溶融材料１０の液面が第一の仕切り２９よりも高くなると、溶融材料１０は第一の仕切り２９を超えて下方にある加熱部３の底面に溢れ落ちる。このとき、加熱部３の溶融材料１０の液面は、溶融部４の溶融面１０と離れているので、両者の間に対流及び直接の熱伝導が発生することを防止することができる。このため、溶融部４の溶融材料１０の温度を溶融材料１０の融点付近の低温に維持し易くなる。よって、溶融部４の溶融材料の蒸気圧を著しく低く維持でき、溶融部４の溶融材料１０自体からの蒸気は無視できる程度に抑えることができる。

さらに、第一の仕切り２９と溶融材料１０と第二の仕切り３０とにより形成される壁が、蒸発部２及び加熱部３で発生した高密度の蒸気が溶融部４及び蒸着材料導入部５に逆流することを防止することができる。これらにより、溶融材料１０から発生する蒸気による溶融部４、蒸着材料導入部５その他の汚染、及び蒸着材料導入部の詰まりを防止できるという効果がある。

さらに、溶融部４の溶融材料１０の液面が第一の仕切り２９の先端高さで決まるので、一旦、溶融部４の溶融材料１０が第一の仕切り２９の先端高さに達すれば、蒸着材料の蒸着材料導入部５からアルミニウム粒子２６が補給されなくても溶融部４の溶融材料１０の液面が下がらない。したがって、この液面と第二の仕切り３０との間に隙間が開くことは無い。このため、第一の仕切り２９と溶融材料１０と第二の仕切り３０とによる壁は崩壊するおそれがなく、安定した逆流防止部８を提供することができるという効果がある。

図２８Ａは、実施例９の蒸発源の溶融部、加熱部及び蒸発部を示す断面図である。図２８Ｂは、実施例９の変形例を示す断面図である。図２８Ｃは、実施例９の他の変形例を示す断面図である。

本実施例は、蒸発部２、加熱部３等の底部及び側面を構成する部品２７１の内壁の構成のバリエーションを示したものである。

図２８Ａは、部品２７１の基材をＡｌに対するぬれ性の低い材質（アルミナ等）で製作し、上部端から若干低い位置から下の内壁にＡｌに対するぬれ性の高い材料（ＰＢＮ等）を塗布した塗布層３１を設けたものである。これにより、塗布層３１の上端まで蒸発部２の溶融材料１０が濡れ上るので、溶融材料１０の量が変化しても上記塗布層３１上端部から蒸発し、基板への蒸気流量を一定に維持できるという効果がある。また、塗布層３１の上端部の上方は、Ａｌに対するぬれ性が低いため、溶融材料１０のぬれ上がりによって溶融材料１０が蒸発部２、加熱部３及び溶融部４から溢れて外に出ることはない。

図２８Ｂは、内壁にＡｌに対するぬれ性の高い材質の塗布層３１を設ける代わりに、蒸発部２の内部にＡｌに対するぬれ性の高い材料（ＰＢＮ等）からなる小坩堝３２を配置したものである。この場合も、図２８Ａの場合と同様の効果を得ることができる。この場合は、塗布よりも簡易なプロセスでＡｌに対するぬれ性の高い部分を設けることができる。

図２８Ｃは、図２１Ｂの小坩堝３２の代わりに、Ａｌに対するぬれ性の高い材質のリング３３（筒状構造体）を設けたものである。これにより、更に単純な構造で図２８Ｂの場合と同様の効果が得られる。

図２９は、実施例１０の蒸発源を示す断面図である。

本実施例が図１に示す実施例１と異なる点は、溶融部４の上壁が冷却板１５の上部１５ｂに接触していることである。これにより、ヒータ１１の温度分布だけでなく、冷却板１５の温度も利用する。溶融部４は、ヒータ１１の中央部の最も高温になる部位と冷却板１５の低温部との間に接続することにより、高温の蒸発部２に対して所望の温度まで冷えるようにしている。

本実施例によれば、ヒータ１１からの伝熱経路の温度勾配を利用して、所望の蒸発部２、加熱部３及び溶融部４（蒸発部２の温度＞加熱部３の温度＞溶融部４の温度）の温度分布を得ることができる。

図３０は、実施例１１の蒸発源を示す断面図である。

図２に示す実施例１との大きな違いは、加熱手段がセラミックヒータではなく、金属線ヒータである第一のヒータ１９及び第二のヒータ２０とした点である。金属線ヒータの材質は、Ｔａ、Ｗ等である。第一のヒータ１９は主に蒸発部２と加熱部３とを加熱し、第二のヒータ２０は主に溶融部４を加熱する。溶融部４は、高熱伝導体２３を通して冷却板１５に接している。溶融部４は、低温の冷却板１５及び第二のヒータ２０によりＡｌの融点以上の高過ぎない所望の温度に制御される。蒸発部２の開口部には、ノズル２２が設けられている。また、冷却板１５の内部には、各ヒータの熱を効率よく蒸発部２、加熱部３及び溶融部４に伝えるため、第一のリフレクタ１７及び第二のリフレクタ１８が配置されている。特に、ノズル２２横の基板側に配置された第二のリフレクタ１８は、基板側の冷却板１５への伝熱を抑制するので、基板側の冷却板１５がよく冷却され、基板の温度上昇を抑制することができるという効果がある。ノズル２２は、図２に示すひさし２４を設けてもよい。

本実施例によれば、ヒータが部位によって異なり、冷却部の熱伝導も利用しているので、温度の制御性を向上する効果がある。

本発明は、上述の各実施例の構成を組み合わせて実施することも可能であることは言うまでもない。

以上、諸実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は、これらの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。

実施例１〜実施例１１は、上記の形態のみに制限されず、上記で述べた様々な組み合わせも含まれる。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、特にＡｌの蒸着を例にして述べたが、磁気テープ、お菓子の袋のＡｌ内装等、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。

上述の実施例においては、蒸着材料をアルミニウム（Ａｌ）とした場合について説明したが、蒸着材料もこれに限定されるものではなく、銀（Ａｇ）、亜鉛（Ｚｎ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）等の蒸着においても本発明を適用することができる。

以下、蒸着材料として銀、亜鉛又はゲルマニウムを用いる場合について説明する。

（１）銀
流路の材質は、ＰＢＮ（Ｐｙｒｏｌｙｔｉｃ Ｂｏｒｏｎ Ｎｉｔｒｉｄｅ）、窒化アルミニウム等のセラミック、又はタンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）等の金属が望ましい。これらはＡｇに対する濡れ性が低い。

銀は、融点が９６２℃であり、沸点が２２１０℃であるため、逆流防止部を９６２℃以上２２１０℃未満の範囲で蒸発部より低い温度に設定する。蒸発部は、例えば１３００℃に設定する。

（２）亜鉛
流路の材質は、Ｍｏ、アルミナ、炭素（Ｃ）等が望ましい。

亜鉛は、融点が４２０℃であり、沸点が９０７℃であるため、逆流防止部を４２０℃以上９０７℃未満の範囲で蒸発部より低い温度に設定する。蒸発部は、例えば７００℃に設定する。

（３）ゲルマニウム
流路の材質は、Ｍｏ、Ｔａ、アルミナ、Ｃ等が望ましい。

ゲルマニウムは、融点が９３８℃であり、沸点が３１０６℃であるため、逆流防止部を９３７℃以上３１０６℃未満の範囲で蒸発部より低い温度に設定する。蒸発部は、例えば１３００℃に設定する。

本発明は、蒸着装置及びこれに用いる蒸発源に適用することができ、特に、有機材料および金属材料を蒸発させて基板上に薄膜を形成する蒸着装置に利用することができる。

１：蒸発源、２：蒸発部、３：加熱部、４：溶融部、５：蒸着材料導入部、６：加熱・蒸発部、７：加熱・溶融部、８：開口部又は逆流防止部、９：高熱伝導材、１０：溶融材料、１１：ヒータ、１２：正電極、１３：負電極、１４：絶縁物、１５：冷却板、１６：低熱伝導材、１７：第一のリフレクタ、１８：第二のリフレクタ、１９：第一のヒータ、２０：第二のヒータ、２１：絶縁物、２２：ノズル、２３：高熱伝導体、２４：ひさし、２５：アルミニウムワイヤ、２６：アルミニウム粒子、２７：仕切り、２８：ひさし、２９：第一の仕切り、３０：第二の仕切り、３１：塗布層、３２：小坩堝、３３：リング、２０１：溶融開始部。

Claims (20)

1. 真空チャンバと、この真空チャンバに内蔵された蒸発源と、を備え、前記蒸発源は、固体の蒸着材料を供給する材料供給部と、前記蒸着材料を加熱する加熱源と、前記蒸着材料を溶融し液体とする溶融部と、前記液体を蒸発させ気体とする蒸発部と、を含み、前記蒸発部から前記気体を放出し、前記真空チャンバに導入した基板に前記蒸着材料を蒸着する構成を有し、前記溶融部と前記蒸発部との間には前記気体の逆流防止部を設け、前記逆流防止部は、前記液体によって前記気体の流路を封じる構成であることを特徴とする蒸着装置。
2. 前記逆流防止部の前記蒸発部側の前記液体は、前記蒸発部に貯留される前記液体と離れるように構成されていることを特徴とする請求項１記載の蒸着装置。
3. 前記逆流防止部は、前記蒸発部に貯留される前記液体より高い位置になるように配置したことを特徴とする請求項１記載の蒸着装置。
4. 前記逆流防止部は、前記溶融部の前記蒸発部側の端部に設けた第一の仕切り部と、前記溶融部の内部に設けた第二の仕切り部とで構成され、前記第一の仕切り部は、前記溶融部の底部に配置され、前記第二の仕切り部は、前記溶融部の上面部に配置され、前記第二の仕切り部の下端部は、前記第一の仕切り部の上端部より低いことを特徴とする請求項１記載の蒸着装置。
5. 前記逆流防止部は、前記溶融部に設けられた開口部を有し、前記開口部は、前記液体によって封じられる構成であり、前記液体の表面張力によって前記液体が支持されることを特徴とする請求項１記載の蒸着装置。
6. 前記開口部の寸法は、前記溶融部から前記液体が横溢する状態で前記液体が前記表面張力により前記開口部を覆うことができるものであることを特徴とする請求項５記載の蒸着装置。
7. 前記溶融部と前記蒸発部との間には、前記蒸着材料を加熱する加熱部が配置されていることを特徴とする請求項１記載の蒸着装置。
8. 前記溶融部と前記加熱部とが一つの部材で、又は、前記溶融部と前記加熱部と前記蒸発部とが一つの部材で構成されていることを特徴とする請求項７記載の蒸着装置。
9. 前記加熱部と前記蒸発部とが一つの部材で構成されていることを特徴とする請求項７記載の蒸着装置。
10. 前記溶融部は、前記液体に対するぬれ性が低い材質で形成されていることを特徴とする請求項１記載の蒸着装置。
11. 前記加熱部及び前記蒸発部の少なくとも一部は、前記液体に対するぬれ性が高い材質で形成されていることを特徴とする請求項７記載の蒸着装置。
12. 前記蒸発部の内部には、前記液体に対するぬれ性が高い材質で形成された筒状構造体を配置したことを特徴とする請求項１記載の蒸着装置。
13. 前記溶融部、前記加熱部及び前記蒸発部は、この順に温度が高くなるように構成されていることを特徴とする請求項７記載の蒸着装置。
14. 前記加熱部の底面は、傾斜を有することを特徴とする請求項７記載の蒸着装置。
15. 前記蒸発部の開口部の上方にノズルを有することを特徴とする請求項１記載の蒸着装置。
16. 前記蒸着材料は、アルミニウム、銀、亜鉛及びゲルマニウムからなる群から選択されることを特徴とする請求項１記載の蒸着装置。
17. 固体の蒸着材料を供給する材料供給部と、前記蒸着材料を加熱する加熱源と、前記蒸着材料を溶融し液体とする溶融部と、前記液体を蒸発させ気体とする蒸発部と、を含み、前記蒸発部から前記気体を放出する構成を有し、前記溶融部と前記蒸発部との間には前記気体の逆流防止部を設け、前記逆流防止部は、前記液体によって前記気体の流路を封じる構成であることを特徴とする蒸発源。
18. 前記逆流防止部の前記蒸発部側の前記液体は、前記蒸発部に貯留される前記液体と離れるように構成されていることを特徴とする請求項１７記載の蒸発源。
19. 前記逆流防止部は、前記蒸発部に貯留される前記液体より高い位置になるように配置したことを特徴とする請求項１７記載の蒸発源。
20. 前記逆流防止部は、前記溶融部の前記蒸発部側の端部に設けた第一の仕切り部と、前記溶融部の内部に設けた第二の仕切り部とで構成され、前記第一の仕切り部は、前記溶融部の底部に配置され、前記第二の仕切り部は、前記溶融部の上面部に配置され、前記第二の仕切り部の下端部は、前記第一の仕切り部の上端部より低いことを特徴とする請求項１７記載の蒸発源。

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