JP2022112316A - 蒸着装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、従来に比べて高品質の薄膜を製膜できる蒸着装置を提供する。【解決手段】製膜室と、気化装置と、気化装置と製膜室を接続する供給流路を有し、製膜室内で材料ガスを含む製膜ガスを基材に対して吹き付けるものであり、気化装置は、薄膜形成材料を材料ガスに気化させるものであり、気化装置は、気化室と、材料供給部と、気化室と材料供給部を接続する接続経路を有し、材料供給部は、固体状の薄膜形成材料を接続経路に供給可能であり、接続経路は、実質的に鉛直方向に延びる鉛直管部と、鉛直管部の下端部から下り傾斜して延びる傾斜管部と、傾斜管部の下端部から気化室側に向かって折れ曲がった屈曲部を有する構成とする。【選択図】図２

Description

本発明は、キャリアガスを用いて薄膜形成材料を蒸着する蒸着装置に関する。

従来から、基材上に有機ＥＬ素子が積層され、有機ＥＬ素子で発生した光を基材側から取り出すボトムエミッション型の有機ＥＬ装置が知られている。
ボトムエミッション型の有機ＥＬ装置３００の代表的な層構成は、図７のようなものであり、透明基板３０１上に透明電極層３０２、発光機能層３０３、及び裏面電極層３０４から構成される有機ＥＬ素子が積層されたものである。
この発光機能層３０３は、多層の有機化合物層が積層されて構成されており、例えば、図７のように透明電極層３０２側から裏面電極層３０４側に向けて順に正孔注入層３１０、正孔輸送層３１１、有機発光層３１２、電子輸送層３１３、及び電子注入層３１４が積層されたものがある。

ここで、有機ＥＬ装置３００は、透明電極層３０２がスパッタ法又はＣＶＤ法で形成され、残りの発光機能層３０３の各層３１０～３１４と裏面電極層３０４が真空蒸着法を用いて形成されることが多い。すなわち、有機ＥＬ装置３００の高性能化には、真空蒸着法を行う真空蒸着装置の高機能化が重要である。

有機ＥＬ装置３００の製造に使用される真空蒸着装置の一例としては、例えば、特許文献１に記載の蒸着装置がある。
特許文献１の蒸着装置は、蒸発室で薄膜形成材料を加熱し、気化又は昇華させて蒸気を生成し、キャリアガスで蒸気を製膜室まで流送し、製膜室内においてキャリアガスと蒸気の混合ガスを基材に対して吹き付ける構造となっている。

特開２０２０－３３５８１号公報

ところで、特許文献１の蒸着装置は、図８のように、蒸発室３２０と、材料粒子を蒸発室３２０に供給する材料吐出部３２１が下部材料移送管３２３によって接続されており、下部材料移送管３２３の中途に下部材料移送管３２３よりも高温のキャリアガスを供給するガス供給系３２２がガス移送管３２４を介して接続されている。そして、材料吐出部３２１から供給された材料粒子は、下部材料移送管３２３内を鉛直下向きに自然落下し、合流部３２５でガス移送管３２４から水平方向に流送されたキャリアガスに晒されて加熱されながら蒸発室３２０に至る。

しかしながら、特許文献１の蒸着装置は、下部材料移送管３２３が鉛直方向下向きに延びており、材料粒子の一部が直接蒸発室３２０に自然落下するので、ガス移送管３２４から流送されるキャリアガスによって十分に温められる前に蒸発室３２０に落下する場合がある。そのため、材料粒子の種類によっては、材料粒子が蒸発室３２０で急激に昇温し、薄膜の品質の低下が生じるおそれがある。

そこで、本発明は、従来に比べて高品質の薄膜を製膜できる蒸着装置を提供することを目的とする。

上記した課題を解決するための本発明の一つの様相は、製膜室と、気化装置と、前記気化装置と前記製膜室を接続する供給流路を有し、前記製膜室内で材料ガスを含む製膜ガスを基材に対して吹き付ける蒸着装置であって、前記気化装置は、薄膜形成材料を前記材料ガスに気化させるものであり、前記気化装置は、気化室と、材料供給部と、前記気化室と前記材料供給部を接続する接続経路を有し、前記材料供給部は、固体状の薄膜形成材料を前記接続経路に供給可能であり、前記接続経路は、実質的に鉛直方向に延びる鉛直管部と、前記鉛直管部の下端部から下り傾斜して延びる傾斜管部と、前記傾斜管部の下端部から前記気化室側に向かって折れ曲がった屈曲部を有する、蒸着装置である。

ここでいう「気化」とは、液体が気体に変わる現象（蒸発、沸騰）だけではなく、固体が液体を経ずに直接に気体に変わる現象（昇華）も含む。以下、同様とする。
ここでいう「実質的に鉛直方向」とは、水平面に対して垂直方向だけではなく、水平面に対する鉛直方向に対してわずかに傾いている場合も含む。例えば、「実質的に鉛直方向」には、鉛直方向に加えて鉛直方向に対して３度傾いたものも含む。すなわち、「実質的に鉛直方向」には、水平面に対して８７度以上９３度以下となる方向も含む。

本様相によれば、薄膜形成材料が鉛直管部から下り傾斜した傾斜管部を経由して気化室に至るため、あらかじめ薄膜形成材料を温めることができ、気化室での急激に温められることによる薄膜の品質低下が生じにくい。

好ましい様相は、前記材料供給部は、前記薄膜形成材料をキャリアガスとともに前記接続経路に供給可能であることである。

本様相によれば、キャリアガスによって、より薄膜形成材料をスムーズに接続経路に導くことができる。

ところで、材料粒子は、一般的に軽量であるため、図８のように、ガス移送管３２４からのキャリアガスと合流すると、材料粒子が下部材料移送管３２３の内壁側に流され、内壁に接触してしまう。
ここで、下部材料移送管３２３は、熱伝導率が高いため、高温に維持される蒸発室３２０から伝熱し、蒸発室３２０側から一定の範囲が高温となってしまう。そのため、材料粒子が有機材料等の熱劣化が生じる材料の場合、材料粒子が伝熱により高温となった下部材料移送管３２３の内壁に接触すると、材料粒子の劣化が生じるおそれがある。

好ましい様相は、前記鉛直管部を囲繞して加熱する加熱部材を有し、前記加熱部材は、前記薄膜形成材料の流れ方向において、前記接続経路における前記鉛直管部よりも下流側を加熱しないことである。

本様相によれば、傾斜管部の鉛直管部よりも下流側を加熱しないので、傾斜管部が過剰に高温になりにくく、鉛直管部から落下した薄膜形成材料が傾斜管部の内壁に接触することによる劣化をより抑制できる。

好ましい様相は、ガス供給管部を介して前記傾斜管部に第２キャリアガスを供給可能なガス供給部を備えることである。

本様相によれば、ガス供給部から傾斜管部に第２キャリアガスを供給可能であるため、傾斜管部での薄膜形成材料が留まり続けることを防止できる。

より好ましい様相は、前記ガス供給管部の内部空間と前記傾斜管部の内部空間は、直線状に連続していることである。

本様相によれば、傾斜管部を通過する薄膜形成材料及び第１キャリアガスは、ガス供給部から供給される第２キャリアガスの流送方向と同方向に流れるので、薄膜形成材料がより傾斜管部の底部側に接触しにくい。そのため、薄膜形成材料の劣化を抑制できる。

より好ましい様相は、前記材料供給部は、前記薄膜形成材料をキャリアガスとともに前記接続経路に供給可能であり、前記第２キャリアガスは、前記鉛直管部を流れる前記キャリアガスよりも高温であることである。

本様相によれば、材料供給部からの傾斜管部とガス供給管部との合流部分までの薄膜形成材料の供給をより低温で行うことができ、薄膜形成材料がより劣化しにくい。

より好ましい様相は、前記ガス供給管部と前記傾斜管部の合流部の温度は、前記薄膜形成材料の沸点未満であることである。

ここでいう「沸点」とは、固体又は液体から気体に変化する温度をいい、液体から気体に変化する温度だけではなく、固体から気体に変化する温度も含む。すなわち、昇華点も含む。

本様相によれば、薄膜形成材料が性状を維持したままキャリアガスと合流できるため、薄膜形成材料の傾斜管部への溶着を防止できる。

好ましい様相は、前記屈曲部と前記気化室を接続する第２鉛直管部を有し、前記鉛直管部と前記第２鉛直管部は、中心軸が水平方向にずれていることである。

本様相によれば、鉛直管部と第２鉛直管部が水平方向にオフセットしているため、傾斜管部を傾斜させやすい。

好ましい様相は、前記傾斜管部は、前記鉛直管部に対する傾斜角度が３０度以上７０度以下であることである。

本様相によれば、材料供給部から供給された薄膜形成材料をスムーズに下流側に流すことができ、傾斜管部の内壁に接触し続けることを防止できる。

好ましい様相は、前記屈曲部と前記気化室を接続する第２鉛直管部を有し、前記傾斜管部は、前記第２鉛直管部に対する傾斜角度が３０度以上７０度以下であることである。

本様相によれば、大きな乱れなく、傾斜管部内の薄膜形成材料とキャリアガスの流送方向が屈曲部で第２鉛直管部の方向に従うので、薄膜形成材料が第２鉛直管部の内壁に接触することを抑制できる。

本発明の蒸着装置によれば、従来に比べて高品質の薄膜を製膜できる

本発明の第１実施形態の蒸着装置を模式的に示した構成図である。 図１の気化装置の要部を模式的に示した断面図である。 図１の蒸着装置において製膜時の状態を示す説明図であり、供給流路を太線で表した構成図である。 図１の気化装置の要部を模式的に示した断面斜視図であり、薄膜形成材料とキャリアガスの流れを矢印で示している。 本発明の第２実施形態の蒸着装置を模式的に示した構成図である。 本発明の第３実施形態の気化装置の要部を模式的に示した断面図である。 有機ＥＬ装置の代表的な層構成を示す断面図であり、理解を容易にするためにハッチングを省略している。 従来のガスキャリア蒸着装置の蒸発室周囲の構成図である。

以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。

本発明の第１実施形態の蒸着装置１は、上述したような図７に示される有機ＥＬ装置３００の発光機能層３０３の各層３１０～３１４及び裏面電極層３０４の形成に好適に使用される真空蒸着装置である。

蒸着装置１は、図１のように、主に製膜部２と、気化部３を有している。
蒸着装置１は、気化部３において薄膜形成材料を気化又は昇華させて薄膜形成材料の蒸気（以下、材料ガスともいう）を生成し、製膜部２において材料ガスを含む製膜ガスを基材１８０に吹き付けることで基材１８０上に薄膜を形成する真空蒸着装置である。
製膜ガスは、少なくとも材料ガスを含有する蒸気含有ガスであり、具体的には、材料ガスにキャリアガスが混ざった混合ガスである。

製膜部２は、図１のように、製膜室１０内に基材保持部１１と蒸着ヘッド１２が配されている。
製膜部２は、蒸着ヘッド１２を介して、基材保持部１１に保持された基材１８０に向かって製膜ガスを吹き付けることで基材１８０上に所望の薄膜の製膜が可能となっている。

製膜部２は、製膜室１０に排気流路１６を介して排気系１７が接続されており、排気流路１６の中途には排気弁１８が設けられている。すなわち、製膜部２は、排気系１７によって製膜室１０内を排気し、製膜室１０内を実質的に真空状態とすることが可能となっている。

基材保持部１１は、基材１８０を保持可能な部位であり、図示しないゲートを介して基材１８０を製膜室１０に搬入及び搬出可能となっている。

蒸着ヘッド１２は、ガス放出口を有し、ガス放出口が基材保持部１１に保持された基材１８０と対面し、ガス放出口から製膜ガスを基材１８０に吹き付ける部位である。
蒸着ヘッド１２は、図３のように、供給流路２０を介して気化部３の気化装置４５と接続されている。

供給流路２０は、蒸着ヘッド１２側から順に、第１供給経路３０と、第２供給経路３１と、第３供給経路３２によって構成されている。
第１供給経路３０の中途には、開閉弁３５が設けられており、第３供給経路３２には、開閉弁３６が設けられている。

供給流路２０の開閉弁３５，３６の間には、図１のように、排気流路４０を介して排気系４１が接続されており、排気流路４０の中途には、排気弁２７が接続されている。
具体的には、排気流路４０は、第１供給経路３０に接続されており、第１供給経路３０を経て蒸着ヘッド１２内のガスを排気することが可能となっている。

気化部３は、材料ガスを含む蒸気含有ガスを発生させ、発生した蒸気含有ガスを製膜ガスとして製膜部２の蒸着ヘッド１２に供給するものである。
気化部３は、図１のように、気化装置４５と、ガス供給部４６を備えている。
気化装置４５は、図１，図２のように、主に気化室５１と、材料供給部５２と、ガス供給部５３，５４と、接続経路５５～５７と、気化側加熱部材５８，５９を備えている。

気化室５１は、図２のように、鉛直方向に延びた鉛直直管を含み、薄膜形成材料を気化又は昇華させて材料ガスを生成する部位である。
気化室５１は、薄膜形成材料を瞬間的に気化又は昇華させるフラッシュ蒸発を行うことも可能となっている。
気化室５１は、内部空間６０を有し、上部に第１接続経路５５が接続されており、下部側に第３供給経路３２が接続されている。
内部空間６０は、薄膜形成材料を気化させる気化空間である。

材料供給部５２は、第１接続経路５５を介して気化室５１に固体状の薄膜形成材料及びキャリアガス（第１キャリアガス）を定量的に供給する材料供給機構であり、薄膜形成材料を一時的に保管する保管容器でもある。
材料供給部５２は、材料側ガス供給部５４から供給されたキャリアガスによって薄膜形成材料を気化室５１側に送り出す部位である。

気化側ガス供給部５３は、気化室５１にキャリアガス（第２キャリアガス）を供給し、薄膜形成材料の気化量を調節する部位である。
気化側ガス供給部５３は、材料側ガス供給部５４で供給されるキャリアガスよりも高温のキャリアガスを供給可能となっている。
気化側ガス供給部５３は、キャリアガスの供給源の下流側に熱交換器やマスフローコントローラーを備え、所定の温度で所定の流量のキャリアガスを気化室５１に供給可能となっている。

材料側ガス供給部５４は、材料供給部５２にキャリアガスを供給し、薄膜形成材料の供給量を調節する部位である。
材料側ガス供給部５４は、キャリアガスの供給源の下流側に熱交換器やマスフローコントローラーを備え、所定の温度で所定の流量のキャリアガスを材料供給部５２に供給可能となっている。

第１接続経路５５は、材料供給部５２と気化室５１を接続する接続配管である。
第１接続経路５５は、材料供給部５２側から気化室５１側に向かって、第１鉛直管部７０と、第１傾斜管部７１と、第２鉛直管部７２を備えている。

第１鉛直管部７０は、材料供給部５２から鉛直方向の下向きに延びた鉛直直管であり、周囲に配管側加熱部材７３が囲繞しており、中途に開閉弁７５が設けられている。
配管側加熱部材７３は、材料供給部５２から供給される薄膜形成材料及びキャリアガスを加熱する部材である。
配管側加熱部材７３には、例えば、マントルヒーターが使用でき、第１鉛直管部７０を加熱及び保温が可能となっている。
開閉弁７５は、第１鉛直管部７０の内部空間を開閉し、第１鉛直管部７０を材料供給部５２側の空間と気化室５１側の空間に仕切る仕切り弁である。
開閉弁７５は、特に限定されるものではないが、例えば、ボールバルブを使用できる。
ボールバルブを使用することで、第１鉛直管部７０を通る薄膜形成材料が第１鉛直管部７０内で詰まることなく、全量を下流側に供給可能となる。

第１傾斜管部７１は、第１鉛直管部７０の下端部から折れ曲がり、斜め下方向に傾斜した傾斜直管である。
図２に示される第１傾斜管部７１の第１鉛直管部７０に対する傾斜角度θ１（第１鉛直管部７０の中心軸Ｌ１に対する中心軸Ｌ２の傾斜角度θ１）は、３０度以上７０度以下であることが好ましく、４５度以上６０度以下であることがより好ましい。
すなわち、薄膜形成材料の材料供給部５２からの落下方向と気化室５１側への供給方向がなす角度は、３０度以上７０度以下であることが好ましく、４５度以上６０度以下であることがより好ましい。
この範囲であれば、材料供給部５２から供給された薄膜形成材料をスムーズに下流側に流すことができ、第１傾斜管部７１の内壁に接触し続けることを防止できる。
第１傾斜管部７１の第２鉛直管部７２に対する傾斜角度θ２（第２鉛直管部７２の中心軸Ｌ３に対する中心軸Ｌ２の傾斜角度θ２）は、３０度以上７０度以下であることが好ましく、４５度以上６０度以下であることがより好ましい。
この範囲であれば、材料供給部５２から供給された薄膜形成材料をスムーズに下流側に流すことができ、薄膜形成材料の第２鉛直管部７２の内壁への接触を抑制できる。

第２鉛直管部７２は、第１傾斜管部７１の下端部から折れ曲がった屈曲部７６を介して鉛直方向下向きに延びた鉛直直管である。すなわち、第２鉛直管部７２の上端部は、第１傾斜管部７１の下端部とともに、第１接続経路５５の流れ方向を転換する屈曲部７６を構成している。

図２に示される第２鉛直管部７２の中心軸Ｌ３は、第１鉛直管部７０の中心軸Ｌ１や気化室５１の中心軸と平行であって、第１鉛直管部７０の中心軸Ｌ１と同軸とせずに水平方向にずれている。すなわち、第２鉛直管部７２の中心軸Ｌ３は、第１鉛直管部７０の中心軸Ｌ１と異軸となっている。

第２接続経路５６は、第１接続経路５５と気化側ガス供給部５３を接続する接続配管であり、ガス供給管部７７を備えている。
ガス供給管部７７は、気化側ガス供給部５３から鉛直方向に対して斜め下方向に傾斜した傾斜直管である。具体的には、ガス供給管部７７は、第１傾斜管部７１と一つの傾斜配管で構成されており、内部空間が第１傾斜管部７１の内部空間と直線状に連続している。

ガス供給管部７７は、図２のように、第１接続経路５５の中途に接続されて合流部７８を構成している。
合流部７８は、第１接続経路５５の第１鉛直管部７０及び第１傾斜管部７１及びガス供給管部７７の三つの管部が合流した部位であり、材料供給部５２から供給された薄膜形成材料及びキャリアガス（第１キャリアガス）と気化側ガス供給部５３から供給されたキャリアガス（第２キャリアガス）が合流する部位である。
ガス供給管部７７は、中途に開閉弁７９が設けられている。
開閉弁７９は、ガス供給管部７７の内部空間を開閉し、ガス供給管部７７を気化側ガス供給部５３側の空間と気化室５１側の空間に仕切る仕切り弁である。

第３接続経路５７は、図１のように、材料側ガス供給部５４と材料供給部５２を接続する接続配管である。
第３接続経路５７は、中途に開閉弁８０が設けられている。
開閉弁８０は、第３接続経路５７の内部空間を開閉し、第３接続経路５７を材料側ガス供給部５４側の空間と材料供給部５２側の空間に仕切る仕切り弁である。

気化側加熱部材５８，５９は、図２のように、気化室５１の周囲を囲繞し、気化室５１を包み込んで加熱する部材である。気化側加熱部材５８，５９には、例えば、マントルヒーターが使用でき、気化室５１を加熱及び保温が可能となっている。
気化側加熱部材５８，５９には、低温側加熱部材５８、高温側加熱部材５９がある。
高温側加熱部材５９は、低温側加熱部材５８に比べて、出力が高く、気化室５１を高温となるように加熱可能となっている。すなわち、気化室５１には、図２のように、鉛直方向において、低温側加熱部材５８によって加熱される低温加熱領域９５と、高温側加熱部材５９によって加熱される高温加熱領域９６が形成されている。

ガス供給部４６は、図１のように、供給流路２０の開閉弁３５，３６の間に第４接続経路９０を介して接続され、蒸着ヘッド１２から放出される製膜ガスの総流量を調節し、製膜速度を調整する部位である。
ガス供給部４６は、キャリアガスの供給源の下流側に熱交換器やマスフローコントローラーを備え、第４接続経路９０を介して、所定の温度で所定の流量のキャリアガスを供給流路２０に供給可能となっている。

第４接続経路９０は、ガス供給部４６と供給流路２０を接続する接続配管であり、中途に開閉弁９１が設けられている。
開閉弁９１は、第４接続経路９０の内部空間を開閉し、第４接続経路９０をガス供給部４６側の空間と供給流路２０側の空間に仕切る仕切り弁である。

材料供給部５２で供給される薄膜形成材料は、加熱することで材料ガスが発生する固形材料である。本実施形態で使用する薄膜形成材料は、主に、有機ＥＬ装置３００の発光機能層３０３の各層３１０～３１４や裏面電極層３０４などの有機ＥＬ材料であり、常温で粒子状の固体材料である。

ガス供給部４６，５３，５４で供給されるキャリアガスは、所定の温度に加熱された加熱キャリアガスである。
キャリアガスの温度は、薄膜形成材料の沸点や供給場所等によって適宜変更されるものであり、例えば、摂氏１００度以上摂氏７００度以下であることが好ましい。
キャリアガスは、窒素ガスやアルゴンガス等の不活性ガスであることが好ましく、窒素ガスであることがより好ましい。

排気系１７，４１は、排気流路１６，４０の内部空間からガスを排気するものであり、例えば、ドライポンプ、ＴＭＰ（ターボ分子ポンプ）やＣＰ（クライオポンプ）等の真空排気ポンプが使用できる。

続いて、蒸着装置１を使用した薄膜の製造方法の一例について説明する。

まず、開閉弁８０を開状態にし、材料側ガス供給部５４から材料供給部５２にキャリアガスを供給し、材料側ガス供給部５４から供給されるキャリアガスによって薄膜形成材料を分散しながら、図４のように、材料分散ガスＡとして第１接続経路５５に送り出す。

このとき、材料供給部５２内の薄膜形成材料は、材料側ガス供給部５４から供給されたキャリアガスによって、所定の温度、所定の供給速度で第１接続経路５５に供給される。

続いて、図４のように、材料供給部５２から供給された材料分散ガスＡを第１接続経路５５の第１鉛直管部７０を通過させ、合流部７８で気化側ガス供給部５３から供給されたキャリアガスＢと合流して、混合ガスＣとして第１傾斜管部７１、屈曲部７６、第２鉛直管部７２を通過させて、気化室５１に供給する。

このとき、材料供給部５２から供給される薄膜形成材料とキャリアガスで構成される材料分散ガスＡは、加熱されながら、第１鉛直管部７０を通過して合流部７８に至る。また、材料分散ガスＡは、合流部７８において気化側ガス供給部５３から供給される第１鉛直管部７０よりも高温のキャリアガスＢに晒され、昇温しながら第１傾斜管部７１を通過し屈曲部７６を経て第２鉛直管部７２を通過し、混合ガスＣとして気化室５１の内部空間６０に至る。

続いて、気化室５１に供給された混合ガスＣを低温加熱領域９５、高温加熱領域９６の順に通過させ、薄膜形成材料を材料ガスに気化させて材料ガスを含む蒸気含有ガスを生成する。

このとき、混合ガスＣ内の薄膜形成材料は、低温加熱領域９５、高温加熱領域９６の順に徐々に昇温して気化し、材料ガスとなり、無反応のキャリアガスと合わさって蒸気含有ガスとなる。

続いて、気化室５１で蒸気含有ガスが生成されると、図３のように、蒸気含有ガスを供給流路２０に通過させ、製膜ガスとして製膜室１０内で蒸着ヘッド１２より基材１８０上に吐出される。基材１８０上に吐出された製膜ガスは、基材１８０上で冷却され、析出することで薄膜が着膜する。

このとき、図３のように、必要に応じて第４接続経路９０の開閉弁９１を開状態とし、ガス供給部４６から供給流路２０に所定の温度のキャリアガスを所定の流量で供給することもできる。こうすることで、気化装置４５のプロセス条件によらず、蒸着ヘッド１２から吐出されるキャリアガスの流量及び温度を一定とすることができる。この場合、製膜ガスは、気化室５１で生成された蒸気含有ガスとガス供給部４６から供給されたキャリアガスの混合ガスとなる。

ここで、沸点が近い複数の薄膜形成材料で共蒸着を実施する場合には、事前に使用する薄膜形成材料同士の重量比率を調整し、混合した状態で材料供給部５２から気化室５１に供給することが好ましい。こうすることで、薄膜形成材料の混合比率を常に一定とでき、品質安定性の高い薄膜を製膜できる。

本実施形態の蒸着装置１によれば、薄膜形成材料が第１鉛直管部７０から下り傾斜した傾斜管部７１を経由して気化室５１に至るため、あらかじめ薄膜形成材料を温めることができ、気化室５１での急激に温められることによる薄膜の品質低下が生じにくい。

本実施形態の蒸着装置１によれば、合流部７８より下流側の薄膜形成材料の流れが気化側ガス供給部５３から供給されるキャリアガスの流送方向と同軸となり、キャリアガスとの合流時に薄膜形成材料が第１接続経路５５の内壁に接触することを抑制できる。そのため、薄膜形成材料が粒子状態で局所的に高温になることで劣化して薄膜の品質が低下したり、薄膜形成材料がガスとならずに壁面で固着することで蒸着装置１の稼働安定性が損なわれたりすることを防止できる。

本実施形態の蒸着装置１によれば、第１接続経路５５は合流部７８から気化室５１までの下流側の部分に配管側加熱部材７３が設けられていない。そのため、高温に維持される気化室５１側からの伝熱により、合流部７８が過剰に高温になりにくく、薄膜形成材料が劣化しにくい。

本実施形態の蒸着装置１によれば、第１鉛直管部７０の中心軸Ｌ１と第２鉛直管部７２の中心軸Ｌ３が水平方向にずれて異軸となっているので、薄膜形成材料が直接気化室５１内に落下せず、薄膜形成材料が高温のキャリアガスで徐々に昇温された状態で気化室５１内に供給される。そのため、薄膜形成材料が急激に昇温せず、薄膜形成材料が劣化しにくい。

続いて、本発明の第２実施形態の蒸着装置２００について説明する。なお、第１実施形態の蒸着装置１と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。

本発明の第２実施形態の蒸着装置２００は、図５のように、製膜部２と、複数の気化部３（３ａ，３ｂ）と、混合装置２０１で構成されている。
以下の説明においては、特に断りのない限り、気化部３ａ，３ｂを区別するために、気化部３ａに属する構成に「ａ」を付し、気化部３ｂに属する構成に「ｂ」を付する。

混合装置２０１は、各気化部３ａ，３ｂで種類の異なる薄膜形成材料から生成した材料ガスを混合する装置である。すなわち、混合装置２０１は、第１気化部３ａの気化装置４５ａで第１薄膜形成材料を蒸発させて発生した材料ガスと、第２気化部３ｂの気化装置４５ｂで第２薄膜形成材料を蒸発させて発生した材料ガス（第２材料ガス）を混合する装置である。

混合装置２０１は、図５のように、製膜部２と気化部３ａ，３ｂを繋ぐ供給流路２０ａ，２０ｂの中途に設けられている。具体的には、混合装置２０１は、開閉弁３５の上流側であって、開閉弁３６ａ，９１ａ，３６ｂ，９１ｂの下流側に位置している。
供給流路２０ａは、供給経路３０，２０２，２０３ａ，３２ａで構成されており、供給流路２０ｂは、供給経路３０，２０２，２０３ｂ，３２ｂで構成されている。すなわち、供給経路３０，２０２は、供給流路２０ａ，２０ｂで共通の共通経路である。

続いて、蒸着装置２００における各気化部３ａ，３ｂで生成した材料ガスの流れについて説明する。

気化部３ａの気化室５１で生成された第１材料ガスは、供給経路３２ａを通過し、供給経路２０３ａにてガス供給部４６ａから供給されるキャリアガスと合流して混合装置２０１に至る。
同様に気化部３ｂの気化室５１で生成された第２材料ガスは、供給経路３２ｂを通過し、供給経路２０３ｂにてガス供給部４６ｂから供給されるキャリアガスと合流し、混合装置２０１に至る。
そして、第１材料ガスと第２材料ガスは、混合装置２０１で混合され、製膜ガスとして供給経路２０２，３０を通過して蒸着ヘッド１２に至り、製膜室１０内で基材保持部１１に保持された基材１８０に吹き付けられる。

第２実施形態の蒸着装置２００によれば、複数の気化部３ａ，３ｂを有し、各気化部３ａ，３ｂで生成した材料ガスを混合装置２０１で混合し、製膜ガスとして基材１８０に吹き付ける。そのため、沸点が異なる複数の薄膜形成材料（例えば、有機材料と金属材料）で共蒸着する場合でも、それぞれ異なる気化部３ａ，３ｂで材料ガスとすることで、薄膜形成材料が劣化しにくい。

続いて、本発明の第３実施形態の蒸着装置２３０について説明する。

本発明の第３実施形態の蒸着装置２３０は、製膜部２と、気化部３を有しており、気化部３の気化装置の構成が第１実施形態の気化装置４５の構成と異なる。
具体的には、第１実施形態の気化装置４５は気化室５１が鉛直姿勢であるのに対して、図６のように、第３実施形態の気化室２５１は水平姿勢となっている。すなわち、第３実施形態の気化装置２４５は、気化室２５１が水平方向成分をもって延びている。

気化側ガス供給部５３から供給されるキャリアガスの流速は、材料供給部５２で薄膜形成材料が送り出されるキャリアガスの流速よりも速いことが好ましい。
また、気化側ガス供給部５３から供給されるキャリアガスの流量は、材料供給部５２で薄膜形成材料が送り出されるキャリアガスの流量よりも多いことが好ましい。
こうすることで、薄膜形成材料をスムーズに下流側に送り出すことができる。

第３実施形態では、気化側ガス供給部５３から供給されるキャリアガスは、常温となっており、材料供給部５２で薄膜形成材料が送り出されるキャリアガスも常温となっている。すなわち、材料供給部５２から供給される薄膜形成材料は、合流部７８において気化側ガス供給部５３から供給されるキャリアガスと常温で合流し、気化室２５１側に送り出される。

第３実施形態の蒸着装置２３０によれば、合流部７８において常温で薄膜形成材料とキャリアガスが合流するため、中途半端な温度域で合流することによる薄膜形成材料の第１傾斜管部７１への溶着を防止できる。

上記した実施形態では、製膜部２は一つの製膜室１０で構成されていたが、本発明はこれに限定されるものではない。製膜部２は複数の製膜室１０で構成されていてもよい。複数の製膜室１０を設け、一つの気化部３から各製膜室１０に製膜ガスを供給することで、各製膜室１０で同時に基材１８０の製膜を進めることができ、生産性を向上できる。

上記した実施形態では、ガス供給管部７７の周囲に加熱部材を設けていない場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。ガス供給管部７７の周囲に加熱部材を設けてもよい。

上記した実施形態では、ガス供給管部７７を第１傾斜管部７１に接続していたが、本発明はこれに限定されるものではない。ガス供給管部７７を第１接続経路５５の第１鉛直管部７０などの屈曲部７６よりも上流側の部位に接続してもよい。

上記した第３実施形態では、材料供給部５２から供給される薄膜形成材料と、気化側ガス供給部５３から供給されるキャリアガスは、合流部７８において常温で合流していたが、本発明はこれに限定されるものはない。合流部７８において薄膜形成材料が薄膜形成材料の沸点未満の温度で合流してもよい。こうすることで、薄膜形成材料が性状を維持したままキャリアガスと合流できるため、第３実施形態と同様、薄膜形成材料の第１傾斜管部７１への溶着を防止できる。

上記した実施形態では、材料供給部５２から第１接続経路５５に対して薄膜形成材料とともにキャリアガスを供給していたが、本発明はこれに限定されるものではない。材料供給部５２から第１接続経路５５に対して薄膜形成材料のみを供給してもよい。

上記した実施形態は、本発明の技術的範囲に含まれる限り、各実施形態間で各構成部材を自由に置換や付加できる。

１，２００，２３０ 蒸着装置
１０ 製膜室
２０，２０ａ，２０ｂ 供給流路
４５，４５ａ，４５ｂ，２４５ 気化装置
５１，２５１ 気化室
５２ 材料供給部
５３ 気化側ガス供給部（ガス供給部）
５５ 第１接続経路
７０ 第１鉛直管部（鉛直管部）
７１ 第１傾斜管部
７２ 第２鉛直管部
７３ 配管側加熱部材（加熱部材）
７６ 屈曲部
７７ ガス供給管部

Claims (10)

1. 製膜室と、気化装置と、前記気化装置と前記製膜室を接続する供給流路を有し、前記製膜室内で材料ガスを含む製膜ガスを基材に対して吹き付ける蒸着装置であって、
   前記気化装置は、薄膜形成材料を前記材料ガスに気化させるものであり、
   前記気化装置は、気化室と、材料供給部と、前記気化室と前記材料供給部を接続する接続経路を有し、
   前記材料供給部は、固体状の薄膜形成材料を前記接続経路に供給可能であり、
   前記接続経路は、実質的に鉛直方向に延びる鉛直管部と、前記鉛直管部の下端部から下り傾斜して延びる傾斜管部と、前記傾斜管部の下端部から前記気化室側に向かって折れ曲がった屈曲部を有する、蒸着装置。
2. 前記材料供給部は、前記薄膜形成材料をキャリアガスとともに前記接続経路に供給可能である、請求項１に記載の蒸着装置。
3. 前記鉛直管部を囲繞して加熱する加熱部材を有し、
   前記加熱部材は、前記薄膜形成材料の流れ方向において、前記接続経路における前記鉛直管部よりも下流側を加熱しない、請求項１又は２に記載の蒸着装置。
4. ガス供給管部を介して前記傾斜管部に第２キャリアガスを供給可能なガス供給部を備える、請求項１～３のいずれか１項に記載の蒸着装置。
5. 前記ガス供給管部の内部空間と前記傾斜管部の内部空間は、直線状に連続している、請求項４に記載の蒸着装置。
6. 前記材料供給部は、前記薄膜形成材料をキャリアガスとともに前記接続経路に供給可能であり、
   前記第２キャリアガスは、前記鉛直管部を流れる前記キャリアガスよりも高温である、請求項４又は５に記載の蒸着装置。
7. 前記ガス供給管部と前記傾斜管部の合流部の温度は、前記薄膜形成材料の沸点未満である、請求項４～６のいずれか１項に記載の蒸着装置。
8. 前記屈曲部と前記気化室を接続する第２鉛直管部を有し、
   前記鉛直管部と前記第２鉛直管部は、中心軸が水平方向にずれている、請求項１～７のいずれか１項に記載の蒸着装置。
9. 前記傾斜管部は、前記鉛直管部に対する傾斜角度が３０度以上７０度以下である、請求項１～８のいずれか１項に記載の蒸着装置。
10. 前記屈曲部と前記気化室を接続する第２鉛直管部を有し、
    前記傾斜管部は、前記第２鉛直管部に対する傾斜角度が３０度以上７０度以下である、請求項１～９のいずれか１項に記載の蒸着装置。

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