JP4602054B2

JP4602054B2 - 蒸着装置

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Publication number: JP4602054B2
Application number: JP2004340745A
Authority: JP
Inventors: 俊久野沢; 康夫八木; 伸吾渡辺
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2004-11-25
Filing date: 2004-11-25
Publication date: 2010-12-22
Anticipated expiration: 2024-11-25
Also published as: JP2006152326A

Description

本発明は、蒸着装置に係り、特に有機エレクトロルミネッセンスディスプレイ（以下、「有機ＥＬディスプレイ」とする）に適用される有機膜を蒸着する蒸着装置に関する。

有機ＥＬディスプレイは、小型化が容易であって、消費電力が小さく、面発光が可能であり、液晶ディスプレイと比較して印加電圧を大幅に低減できるため、フラットディスプレイ等の各種表示装置での利用が注目されている。このような有機ＥＬディスプレイには、複数の有機ＥＬ素子が設けられている。

図１は、有機ＥＬ素子の断面図である。図１に示すように、有機ＥＬ素子１０は、大略するとガラス基板１１上に、陽極１２と、正孔輸送層１３と、発光層１４と、電子輸送層１５と、陰極１６とを順次積層させた構成とされている。陽極１２は、正孔輸送層１３に正孔を注入するためのものであり、正孔輸送層１３の材料には、例えば、透明なＩＴＯ、ＩｎＺｎＯ、酸化錫等を用いることができる。正孔輸送層１３は、正孔を発光層１４に輸送するためのものであり、正孔の移動度が高く、輸送電荷量の大きい層である。正孔輸送層１３の材料には、例えば、ＴＣＭＡ、ｍ−ＭＴＤＡＰＢ、ｐ−ＤＰＡ−ＴＤＡＢ等を用いることができる。発光層１４は、電子と正孔との再結合により発光する層であり、発光層１４の発光材料には、例えば、多環芳香族炭化水素、ヘテロ芳香族化合物、有機金属錯体化合物等を用いることができる。電子輸送層１５は、発光層１４に電子を輸送するためのものであり、電子の移動度の高い層である。電子輸送層１５の材料には、例えば、オキサジアゾール誘導体（ＰＢＤ）、トリアゾール誘導体（ＴＡＺ）等を用いることができる。このような、有機膜である正孔輸送層１３、発光層１４、及び電子輸送層１５は、真空蒸着装置により形成される。

次に、図２を参照して、従来の真空蒸着装置２０について説明する。図２は、従来の真空蒸着装置の概略を示した断面図である。なお、図２において、矢印Ａは、蒸発した有機材料の進行方向を示している。真空蒸着装置２０は、大略すると真空容器２１と、シャッター駆動部２２と、シャッター支持体２３と、シャッター２４と、蒸着源３１と、排気装置３５とを有した構成とされている。

真空容器２１には、真空容器２１内を真空にするための排気装置３５が接続されている。シャッター支持体２３は、真空容器２１を貫通するように配設されている。真空容器２１内に位置するシャッター支持体２３の端部には、シャッター２４がシャッター支持体２３と一体的に設けられている。シャッター駆動部２２は、真空容器２１上に設けられており、真空容器２１を貫通するシャッター支持体２３と接続されている。シャッター駆動部２２は、基板２７に対して有機膜を蒸着可能、或いは、基板２７に有機膜が蒸着されないようにシャッター支持体２３を介して、シャッター２４を開閉させるためのものである。

有機膜が蒸着される基板２７は、シャッター２４の上方の真空容器２１内に図示していない支持機構により支持されている。また、基板２７とシャッター２４との間には、マスク２６が設けられている。このマスクには、複数の開口部が設けられており、この開口部を介して、基板２７に有機膜が蒸着される。蒸着源３１は、真空容器２１の底板２１Ａに基板２７と対向するように配設されている。蒸着源３１は、有機材料（蒸着材料）を収容するための蒸発皿３２と、蒸発皿３２を加熱するためのヒータ３４とを有した構成とされている。

このような構成とされた真空蒸着装置２０では、ヒータ３４により加熱された有機材料を蒸発させることで、基板２７に有機膜を形成していた。また、有機膜の蒸着速度は、蒸発皿３２を加熱するヒータ３４の温度を調節することで行っていた（例えば、特許文献１参照。）
特開２０００−２８２２１９号公報

しかし、基板２７が大型化された場合には、基板２７の中央付近に形成された有機膜の厚さと、基板２７の外周付近に形成された有機膜の厚さとが異なってしまうため、基板２７上に均一な厚さとなるように有機膜（蒸着膜）を形成することが困難であるという問題があった。また、蒸着された有機膜の基板２７間の再現性が悪いという問題があった。

さらに、従来の真空蒸着装置２０では、有機膜の蒸着速度の制御をヒータ３４の温度調節により行っていたため、蒸発皿３２内の有機材料の残量や、蒸発皿３２と有機材料との間の接触面積等の影響により、有機膜の蒸着速度を精度良く制御することが困難であるという問題があった。

そこで本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、蒸着膜の蒸着速度を精度良く制御して、基板上に略均一な厚さとなるよう再現性良く、蒸着膜を蒸着することのできる蒸着装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記の課題を解決するために、請求項１に記載したように、
処理容器と、
該処理容器内を排気する排気手段と、
前記処理容器に収容され、蒸着膜が形成される基板を保持する基板保持部と、
蒸着材料を気化又は昇華させる蒸着源とを備えた蒸着装置であって、
前記蒸着源は、
前記蒸着材料を収容する収容部と、
該収容部を加熱する第１の加熱手段と、
前記収容部にキャリアガスを導入するためのガス導入口と、
前記キャリアガスにより、気化又は昇華された前記蒸着材料を放出する放出口と、
前記放出口に設置された前記収容部内の圧力を調整する圧力調整手段とを有し、
前記収容部を冷却する冷却手段とを設けたことを特徴とする蒸着装置により、また、
請求項２に記載したように、
気化又は昇華された前記蒸着材料を基板に供給する供給用管路を備え、
前記供給用管路には、該供給用管路を加熱する第２の加熱手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の蒸着装置により、また、
請求項３に記載したように、
前記蒸着源は、断熱部材を介して前記供給用管路と接続されることを特徴とする請求項２記載の蒸着装置により、また、
請求項４に記載したように、
前記キャリアガスを加熱するガス加熱手段を設け、
該ガス加熱手段により加熱されたキャリアガスを前記収容部に供給することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の蒸着装置により、また、
請求項５に記載したように、
処理容器と、
該処理容器内を排気する排気手段と、
前記処理容器に収容され、蒸着膜が形成される基板を保持する基板保持部と、
蒸着材料を気化又は昇華させる蒸着源とを備えた蒸着装置であって、
前記蒸着源は、
蒸着材料を収容する収容部と、
該収容部を加熱する第１の加熱手段と、
前記収容部にキャリアガスを導入するためのガス導入口と、
前記キャリアガスにより、気化又は昇華された前記蒸着材料を放出する放出口と、
前記放出口に設けられた前記収容部内の圧力を調整する圧力調整手段とを有し、
前記蒸着源を複数設けたことを特徴とする蒸着装置により、また、
請求項６に記載したように、
前記複数の蒸着源から放出される気化又は昇華された複数の蒸着材料を前記基板に供給する供給用管路を備えたことを特徴とする請求項５に記載の蒸着装置により、また、
請求項７に記載したように、
前記複数の蒸着源は、断熱部材を介して前記供給用管路と接続されることを特徴とする請求項６に記載の蒸着装置により、また、
請求項８に記載したように、
複数の前記蒸着源が接続された前記供給用管路を、複数有することを特徴とする請求項６または７記載の蒸着装置により、また、
請求項９に記載したように、
複数の前記供給用管路は、前記基板の面方向に沿って配列されることを特徴とする請求項８記載の蒸着装置により、また、
請求項１０に記載したように、
前記複数の蒸着源は、前記蒸着膜が形成される基板の面と直交する方向に配列されていることを特徴とする請求項６乃至９のいずれか１項に記載の蒸着装置により、また、
請求項１１に記載したように、
前記蒸着膜が形成される基板の面と直交する方向に配列された前記複数の蒸着源を、前記基板の面方向に複数配列したことを特徴とする請求項１０に記載の蒸着装置により、また、
請求項１２に記載したように、
前記供給用管路には、該供給用管路を加熱する第２の加熱手段を設けたことを特徴とする請求項６乃至１１のいずれか１項に記載の蒸着装置により、また、
請求項１３に記載したように、
前記供給用管路は、気化又は昇華された前記複数の蒸着材料を前記基板に供給する供給口を有しており、
前記供給口の開閉を行うシャッター機構を設けたことを特徴とする請求項６乃至１２のいずれか１項に記載の蒸着装置により、また、
請求項１４に記載したように、
前記処理容器内を、前記基板保持部が設けられた第１の側と、前記複数の蒸着源が設けられた第２の側に略分離する隔壁を設け、
前記第２の側が前記第１の側より低圧となるように前記第２の側を排気するよう構成したことを特徴とする請求項５乃至１３のいずれか１項に記載の蒸着装置により、また、
請求項１５に記載したように、
前記基板保持部は、前記基板の面方向に移動可能に構成されていることを特徴とする請求項５乃至１４のいずれか１項に記載の蒸着装置により、解決する。

本発明によれば、蒸着膜の蒸着速度を精度良く制御して、基板上に略均一な厚さとなるよう再現性良く、蒸着膜を蒸着することのできる蒸着装置を提供することが可能となる。

次に、本発明の実施例に関して図面に基づき、説明する。

図３は、本発明の実施例１による蒸着装置を模式的に示した断面図である。

図３を参照するに、本実施例による蒸着装置５０は、処理容器５８と、処理容器５８に設置された、蒸着源１００Ａ〜１００Ｃを含む、蒸着ユニット８５Ｂを有しており、例えばガラス基板などからなる被処理基板７０の成膜面７０Ａに、蒸着源１００Ａ〜１００Ｃから気化または昇華された複数の蒸着材料１１２ａ〜１１２ｃを蒸着する構造を有している。

本実施例による蒸着装置では、蒸着源１００Ａ〜１００Ｃから気化または昇華される蒸着材料１１２ａ〜１１２ｃが、被処理基板７０に安定に供給されるよう構成されていることを特徴としている。また、前記蒸着装置５０は、前記蒸着ユニット８５Ｂと同様の構造を有する蒸着ユニットをさらに複数有しているが、上記の蒸着源の構成の詳細、また複数の蒸着ユニットの配置については、図４乃至図５において後述する。なお、本図では蒸着源１００Ａ〜１００Ｃの詳細な構成は図示を省略している。

次に、蒸着装置５０の概略について説明する。なお、以下文中、Ｘ，Ｘ方向は被処理基板７０の成膜面７０Ａに対して平行であって、被処理基板７０の搬送される方向に略平行な方向であり、Ｚ，Ｚ方向は、被処理基板７０の成膜面７０Ａの法線方向と平行な方向を示している。さらに、Ｘ，Ｘ方向およびＺ，Ｚ方向と直交する方向をＹ，Ｙ方向とする。また、Ｘ，Ｘ方向、Ｙ，Ｙ方向およびＺ，Ｚ方向は、それぞれ厳密に平行または垂直を意味するものではなく、許容範囲を含むものとする。

蒸着装置５０は、大略すると基板搬送装置５１と、蒸着装置本体５５とを有した構成とされている。基板搬送装置５１は、蒸着装置本体５５に設けられた基板受渡部５７Ａを介して、蒸着装置本体５５内に被処理基板７０をロード又はアンロード（回収）するためのものである。

蒸着装置本体５５は、大略すると処理容器５８と、基板保持機構６０と、リモートプラズマ発生部６６と、位置センサ６７と、アライメント装置７３と、膜厚モニター装置７５と、支持体１２５と、排気手段１２６と、蒸着源１００Ａ〜１００Ｃを備えた蒸着源ユニット８５Ｂとを有した構成とされている。

処理容器５８は、蓋体５６と、真空容器５７と、フレーム部７２とを有した構成とされている。蓋体５６は、真空容器５７の上部を覆うように配設されている。真空容器５７の底部には、蒸着源ユニット８５Ｂの一部を真空容器５７内に突出させるための開口部５７Ｂと、ターボ分子ポンプ１２９を配置するための開口部５７Ｃと、アライメント装置７３の一部を貫通させるための開口部５７Ｄとが形成されている。また、真空容器５７の側面部には、真空容器５７内に基板２７をロード又はアンロードするための基板受渡部５７Ａが設けられている。

フレーム部７２は、空間Ｃを有しており、該空間Ｃは、真空容器５７の下端部と隣接している。フレーム部７２は、真空容器５７を支持するためのものである。フレーム部７２の空間Ｃには、アライメント装置７３、膜厚モニター装置７５、蒸着源ユニット８５Ｂ、排気手段１２６等の一部が収容される。

基板保持機構６０は、真空容器５７内（第１の側）に配設されており、大略するとガイド部材６１と、支持体６２と、被処理基板７０を保持する基板保持部６３と、図示していない駆動装置とを有した構成とされている。ガイド部材６１は、真空容器５７に設けられている。支持体６２の一方の端部は、Ｘ方向に移動可能な状態でガイド部材６１に支持されており、他方の端部には、基板保持部６３が支持体６２と一体的に配設されている。図示していない駆動装置は、支持体６２と共に基板保持部６３をＸ，Ｘ方向に移動させるためのものである。

また、基板保持部６３はＥＳＣ（静電チャック）機構を有するようにしてもよく、この場合、被処理基板７０の成膜面７０Ａに対して全面成膜（蒸着）が可能となるとともに、該被処理基板７０の成膜面７０Ａ上にマスク１５１をさらに吸着することも可能である。この場合、マスク１５１と被処理基板７０の隙間を小さくし、密着状態とすることが可能となるため、マスク１５１によるパターニングを精度良く実施することが可能となる。

また、基板保持部６３は、Ｘ，Ｘ方向に移動させながら成膜を行うために、被処理基板７０の成膜面７０Ａに蒸着される蒸着膜の膜厚分布を良好とすることが可能であるが、さらに基板保持部６３を、Ｘ，Ｘ方向に加えてＹ，Ｙ方向に移動させながら蒸着を行うことも可能である。この場合、さらに蒸着される蒸着膜の膜厚分布を良好とすることが可能である。

また、真空容器５７内のクリーニングを行うためのリモートプラズマ発生部６６は、図示していない管路により真空容器５７と接続されており、例えば、Ｏ_２ラジカルを発生させ、このＯ_２ラジカルを真空容器５７内に導入し、真空容器５７内に付着した蒸着膜と反応させることで、蒸着膜を分解除去して、真空容器５７内のクリーニングを行うことができる。

基板保持機構６０に設置された位置センサ６７は、被処理基板７０の位置を検出する機構を有している。

アライメント装置７３は、大略するとアライメント装置本体７８と、ステージ部７４とを有した構成とされている。アライメント装置本体７８は、フレーム部７２内に配設されており、被処理基板７０を直接保持するステージ部７４は、真空容器５７内に配設されている。アライメント装置７３は、基板搬送装置５１から搬送された被処理基板７０の位置合わせを行うためのものである。位置合わせされた被処理基板７０は、成膜面７０Ａが下側になるよう基板保持部６３に受け渡され、基板保持部６３に保持される。

膜厚モニター装置７５は、大略すると膜厚センサ７６と、膜厚演算部７７とを有した構成とされ、被処理基板７０に蒸着された蒸着膜の厚さに関するデータを取得するためのものである。

また、排気手段１２６は、真空容器５７内（第１の側）を真空排気し、真空容器５７内を減圧状態とするためのものである。排気手段１２６は、大略するとドライポンプ１２７と、ターボ分子ポンプ１２９と、真空用管路１２８とを有した構成とされている。ドライポンプ１２７は、ターボ分子ポンプ１２９の補助排気ポンプであり、フレーム部７２の外部に設けられている。ターボ分子ポンプ１２９は、真空容器５７の開口部５７Ｃに挿入されると共に、真空容器５７に支持されている。ターボ分子ポンプ１２９は、真空容器５７内を高真空状態とするためのものである。また、ドライポンプ１２７とターボ分子ポンプ１２９とは、真空用管路１２８により接続されている。

また、蒸着ユニット８５Ｂは、筐体８６を有し、筐体８６の一部が真空容器５７の開口部５７Ｂに挿入されるようにして設置され、支持体１２５によってフレーム７２の底部に支持されている。筐体８６の内部の空間Ｆには、蒸着源１００Ａ〜１００Ｃが設置され、該蒸着源１００Ａ〜１００Ｃは、供給口９３が形成された供給用管路９２に接続されている。また、供給口９３は、筐体８６に形成された開口部８６Ａより露出した構造になっている。前記蒸着源１００Ａ〜１００Ｃで気化または昇華した蒸着材料は、供給用管路９２を介して、供給口９３から真空容器５７に供給され、被処理基板７０に到達する構造になっている。

なお、図３では、供給ユニット８５Ｂの詳細や、供給ユニット８５Ｂに接続される配管、また蒸着源などの詳細の図示を省略しているため、次に、蒸着源ユニット８５Ｂの詳細について、図４に基づいて説明する。図４は、図３に示した蒸着ユニット８５Ｂの構成の詳細を模式的に示した断面図である。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、一部説明を省略する。

図４を参照するに、蒸着ユニット８５Ｂは、筐体８６の内部に、蒸着源１００Ａ〜１００Ｃを有し、それぞれの蒸着源１００Ａ〜１００Ｃが、供給用管路９２に接続された構成とされている。すなわち、複数の蒸着源１００Ａ〜１００Ｃにより気化又は昇華された複数の蒸着材料１１２ａ〜１１２ｃは、供給用管路９２を介して真空容器５７に到達し、被処理基板７０に供給される構造になっている。このため、複数の蒸着材料を用いて、複数の元素を有する蒸着膜を容易に形成することが可能な構成となっている。

しかし、従来の蒸着装置では、蒸着源から気化または昇華する蒸着材料の量を制御することは困難であり、形成される蒸着膜の均一性などの再現性が悪く、さらに複数の元素の構成比を制御することが困難であるという問題があった。しかし、本実施例による蒸着源１００Ａ〜１００Ｃでは、以下に示すように構成しているため、蒸着源１００Ａ〜１００Ｃから気化または昇華する蒸着材料の量を安定させ、そのために蒸着速度を安定させて再現性の良好な成膜を実施することが可能となっている。まず、蒸着源１００Ａを例に挙げて説明する。

蒸着源１００Ａは、内部に蒸着材料１１２ａを保持する空間Ｌが画成され、空間Ｌから空間Ｌの外部と接続される、ガス導入口１０１Ａ、放出口１０１Ｂが形成された収容部１０１を有している。放出口１０１Ｂは供給用管路の側に、ガス導入口１０１Ａは、放出口１０１Ｂと対向する側に形成されている。ガス導入口１０１Ａからは、ガス供給部１０５に設置されたガス配管１０７に形成されたガス孔を介して、空間Ｌに、例えばＡｒやＮ_２などの不活性ガスからなるキャリアガスが供給される。また、ガス配管１０７には、ガス供給装置１２２が接続されたガス供給配管１２３が接続されている。

また、蒸着源１００Ａの収容部１０１は、放出口１０１Ａが、供給用管路９２に形成された開口部である導入部９４に対応するようにして、供給用管路９２に接続されている。また、前記放出口１０１Ｂには、例えばオリフィスなどからなる、圧力調整手段１０４が設置されている。

また、収容部１０１には、例えばヒータなどからなる加熱手段１０３が設けられ、収容部に保持された蒸着材料１１２ａを加熱して気化または昇華させることが可能に構成されている。例えば、加熱手段１０３であるヒータは、下部（被処理基板７０から離間する側）と上部（被処理基板７０側）に分割して構成されるが、これに限定されず、蒸着材料１１２ａを安定に気化または昇華させる機能を有していればよい。

例えば、蒸着源１００Ａからを気化または昇華させた蒸着材料１１２ａを被処理基板７０に供給する場合には、以下のようにする。まず、加熱手段１０３により蒸着材料１１２ａを加熱し、蒸着材料１１２ａを気化または昇華させ、空間Ｌに滞留させるようにする。ここで、ガス導入口１０１Ａより、キャリアガスを空間Ｌに導入し、気化または昇華した蒸着材料１１２ａは、該キャリアガスとともに、放出口１０１Ｂに設置された圧力調整手段１０４を介して供給用管路９２に供給され、さらに供給用管路９２に形成された供給口９３から真空容器５７内の被処理基板７０に供給される。

本実施例による蒸着源１００Ａの場合、気化または昇華した蒸着材料１１２ａの供給にキャリアガスを用いており、さらに圧力調整手段１０４を用いて収容部１０１内の空間Ｌの圧力が安定し、かつ所望の圧力となるようにしている。そのため、被処理基板７０に供給される気化または昇華した蒸着材料１１２ａの量が安定する効果を奏する。

例えば、空間Ｌは、蒸着材料１１２ａの供給の安定のため、蒸着材料１１２ａが飽和した状態である蒸着材料１１２ａの飽和蒸気圧となることが好ましい。飽和蒸気圧とは、収容部１０１に収容された蒸着材料１１２ａが気化又は昇華する量Ｍ１と、圧力調整手段１０４から供給用管路９２に放出される気化又は昇華された有機材料１１２ａの量Ｍ２とがＭ１＞Ｍ２となるような関係が成り立つ場合に到達する圧力のことである。

この場合、前記量Ｍ１は、収容部１０１に収容された有機材料１１２ａが収容部１０１内の雰囲気（減圧）に触れている面積Ｓと収容部１０１内（空間Ｌ）の圧力Ｐに主に依存し、前記量Ｍ２は、収容部１０１内（空間Ｌ）と供給用管路９２の圧力差ｄＰと、圧力調整手段１０４のコンダクタンスに主に依存する。そこで、飽和蒸気圧となるように、これらを制御することが好ましく、例えば、圧力調整手段１０４の、例えばオリフィスなどのコンダクタンスを調整する方法がある。また、飽和蒸気圧に到達していなくても、収容部１０１内の気化または昇華の状態が安定な状態であれば良い。また、圧力調整手段１０４は、オリフィスに限定されず、例えば多孔質板、多孔質材料（ポーラス材料）などを用いることが可能であり、収容部１０１内の圧力を所望の値にすることが可能な機能を有していればその形状・材質は限定されるものではない。

このように、本実施例による蒸着源１００Ａでは、気化又は昇華した蒸着材料１１２ａを安定に被処理基板７０に供給することが可能であり、蒸着速度を安定させることが可能である。

また、気化または昇華された蒸着材料を供給する場合、その条件によっては凝固・凝縮が生じて安定供給の問題となる場合がある。そこで、本実施例による蒸着ユニット８５Ｂでは、気化または昇華した蒸着材料１１２ａが安定して供給されるように、蒸着源１００Ａや供給用管路９２を以下のように構成している。

まず、蒸着源１００Ａには、冷却用管路１０９を有する冷却部１０８が設置され、蒸着源１００Ａを冷却することが可能となっており、また、供給用管路９２を覆うように、例えばヒータからなる加熱手段１４４が設置されている。この場合、冷却用管路１０９は、冷却水用管路１４１を介して、冷却水供給装置１４０に接続され、冷却水が冷却部１０８を冷却する構成となっている。

これは、気化または昇華した蒸着材料１１２ａが、被処理基板７０に供給される供給用経路９２において、例えば、蒸着源１００Ａから供給用管路９２において凝固または凝縮が生じないように、供給用経路９２の温度を制御するためのものであり、そのために上記構成としている。すなわち、蒸着源の収容部１０１で気化又は昇華された蒸着材料１１２ａが被処理基板７０に供給される経路の途中で温度が降下した場合には、気化又は昇華された蒸着材料１１２ａの凝固または凝縮が生じてしまい、気化又は昇華された蒸着材料１１２ａを安定に被処理基板７０に供給できない懸念が生じてしまうため、これらの温度の降下を防止する構成としている。

この場合、蒸着源１００Ａに冷却用管路１０９を設置して蒸着源１００Ａを冷却し、また供給用管路９２には加熱手段１４４を設けて供給用管路９２を加熱し、該供給用管路９２の温度が蒸着源１００Ａの温度より高くなるように、または該供給用管路９２の内部の空間Ｊの温度が、空間Ｌの温度より高くなるようにしている。すなわち、蒸着材料１１２ａの供給経路で温度勾配を設け、供給される気化または昇華した蒸着材料１１２ａの流れの下流側（または被処理基板７０側で）温度が高くなるように構成することで、気化または昇華した蒸着材料１１２ａの凝固または凝縮を防止し、気化または昇華した蒸着材料１１２ａが安定に供給されるようにしている。

この場合、冷却部１０８を用いずに、すなわち蒸着源１００Ａを冷却することなく上記の温度勾配を形成しようとした場合、温度差を形成することが困難であり、特に大きな温度勾配を形成することが難しく、また温度勾配を形成するのに時間を要する問題があった。そこで、蒸着源１００Ａに、加熱手段１０３と冷却部１０８（冷却手段）とを設けることで、蒸着源１００Ａの加熱と冷却との双方を実施可能とし、蒸着源１００Ａの温度制御を良好に、かつ速やかに実施することが可能となっている。また、複数の蒸着源を用いる場合に、蒸着源毎に異なる温度に制御を行うことが容易となる効果を奏する。

また、この場合、前記蒸着源１００Ａが、熱伝達係数の小さい、いわゆる断熱材料１１０を介して供給用管路９２に接続されていると、蒸着源１００Ａと供給用管路９２との温度差を大きくすることが容易となり、上記の温度勾配を形成するために好適である。このため、本実施例による蒸着ユニットでは、蒸着源１００Ａは、断熱部材１１０を介して供給用管路９２に接続されている。

また、収容部１０１の温度の安定のために、収容部１０１に供給されるキャリアガスを予備加熱しておくことが好ましく、本実施例による蒸着ユニット８５Ｂでは、キャリアガスを予備加熱するガス加熱手段１４２を、ガス供給用管路に設置し、予備加熱されたキャリアガスが収容部に供給されるようにしている。

また、蒸着源１００Ｂ、１００Ｃについても蒸着源１００Ａと同様の構成を有しており、蒸着源１００Ａと同様の機能を有している。例えば、蒸着源１００Ｂでは蒸着材料１１２ｂを、蒸着源１００Ｃでは蒸着材料１１２ｃを気化または昇華させて蒸着材料１１２ａと共に被処理基板７０に供給することが可能である。このため、複数の元素を有する蒸着膜を、安定に再現性よく形成することが可能であり、さらに、形成される蒸着膜中の元素の構成比の再現性も良好とすることができる。

また、複数の蒸着材料１１２ａ〜１１２ｃを用いる場合、蒸着源１００Ａ〜１００Ｃにおいて、必要に応じて加熱手段１０３での加熱温度、また冷却部１０８での冷却量などを任意に変更することが可能である。

また、筐体８６は、第１の側である真空容器５７内の空間Ｄと、第２の側である蒸着源１００Ａ〜１００Ｃが収容された筐体８６内の空間Ｆとを略分離させる隔壁の機能を有しており、以下に示すように、前記第２の側が、前記第１の側より低圧となるように構成されている。

筐体８６に形成された、供給用管路９２の供給口９３を露出させるための、開口部８６Ａの径は、供給口９３よりも大きく形成されており、開口部８６Ａが形成された筐体８６と供給口９３との間には、隙間Ｇが形成されている。

また、筐体８６の底部には開口部８６Ｂが形成され、該開口部８６には排気用管路８９を介して排気手段９０が接続されている。ここで、空間Ｆを排気手段９０により真空排気することで、空間Ｆが空間Ｄより低圧となるようにしている。

このように筐体８６に接続される排気手段９０を設け、第１の側である真空容器５７内の空間Ｄと、第２の側である蒸着源１００Ａ〜１００Ｃが収容された筐体８６内の空間Ｆとを略分離させ、排気装置９０により真空容器５７内の雰囲気よりも筐体８６内の雰囲気Ｆを低圧にすることにより、隙間Ｇの近傍に位置する真空容器５７内の雰囲気を、空間Ｆを介して排気することができる。

これにより、例えば、蒸着源ユニット８５Ｂの供給口９３から気化又は昇華された蒸着材料１１２ａが放出された際、放出された気化又は昇華された蒸着材料１１２ａが被処理基板７０の成膜面７０Ａ方向（Ｘ−Ｙ方向）に広がることを抑制できる。また、例えば、並列する複数の蒸着源ユニット８５Ａ〜８６Ｃを用いて順次連続して蒸着膜を形成する場合において、蒸着源ユット８５Ａ〜８６Ｃから放出された気化又は昇華された蒸着材料１１２ａ〜１１２ｃが、隣接する蒸着源ユニット側に広がることが抑制されるので、隣接する蒸着ユニットの間で蒸着材料が混合されることが抑制され、良好な膜質の蒸着膜を被処理基板７０に連続して形成することができる。

また、本実施例による蒸着ユニット８５Ｂは、供給用管路９２の供給口９３を開閉するシャッター機構９６を有している。該シャッター機構９６は、大略すると遮蔽板９８と、支持体９７と、駆動装置９９とを有した構成とされている。シャッター機構９６は、供給用管路９２の内部から供給口９３の開閉を行うためのものである。支持体９７は、供給用管路９２及び筐体８６を貫通するように配置されている。供給用管路９２内に位置する支持体９７の端部には、遮蔽板９８が支持体９７と一体的に設けられており、他方の端部には、駆動装置９９が設けられている。支持体９７は、Ｚ，Ｚ方向に移動可能な構成とされている。遮蔽板９８は、供給口９３と対向するよう配置されている。駆動装置９９は、支持体９７と共に供給口９３をＺ，Ｚ方向に移動させるためのものである。駆動装置９９により、遮蔽板９８が上方向に移動して、遮蔽板９８が供給用管路９２に当接されることで供給口９３は閉じられ、遮蔽板９８が供給口９３から離間することで供給口９３は開放される。

このような、シャッター機構９６を設けることにより、気化又は昇華された蒸着材料を放出するか否かの切り替えを行うことができると共に他の蒸着ユニットから放出された気化又は昇華された蒸着材料が、供給用管路９２内に流入することを防止できる。

また、蒸着源１００Ａ〜１００Ｃは、被処理基板７０の成膜面７０Ａと直交する方向（Ｚ，Ｚ方向）に配列され、また供給用管路９２も被処理基板７０の成膜面７０Ａと直交する方向（Ｚ，Ｚ方向）に延伸するように形成されており、蒸着ユニットを小型化することが可能な構成であるが、本実施例に限定されず、複数の蒸着源は様々に配置・配列することが可能である。

また、本実施例による蒸着装置５０は、上記に示した蒸着ユニット８５Ｂと同様の構造を有する蒸着ユニットを複数有しており、複数の蒸着ユニットを用いて、多層構造を有する蒸着膜を形成することが可能である。

図５は、複数の蒸着ユニットの配置の一例を平面視した図である。なお、図５に示すように、蒸着ユニット８５Ａ〜８５Ｃは、Ｘ，Ｘ方向に配列されているが、先の図３及び図４では、蒸着ユニット８５Ｂの説明がし易いように図５のＢ−Ｂ線方向の蒸着ユニット８５Ｂの断面図を図示した。したがって、図３及び図４に示した蒸着ユニット８５ＢのＸ，Ｘ方向は、図５のＹ，Ｙ方向に相当する。また、図５において、先に説明した構成部分には同一の符号を付し、説明を省略する。

図５を参照するに、本実施例による蒸着装置５０は、上記の蒸着ユニット８５Ｂと同様の構造を有する蒸着ユニット８５Ａ、８５Ｃをさらに有している。この場合、蒸着ユニット８５Ａ〜８５Ｃは、被処理基板７０の成膜面７０Ａ方向に沿って配列されている。すなわち、蒸着ユニットが有する蒸着源や、供給用管路９２も被処理基板７０の成膜面７０Ａ方向にそって配列されている。

また、この場合、蒸着ユニット１００Ａ〜１００Ｃが、被処理基板７０の搬送方向（Ｘ，Ｘ方向）、すなわち、被処理基板７０が基板保持機構６０によって移動される方向と略平行な方向に配列されると、蒸着ユニットを複数用いて、多層構造を有する蒸着膜を容易に、また被処理基板７０の面内の均一性を良好として形成することが可能となる。

また、図６は、図４に示した蒸着源をＳ視した図であり、図７は、ガス配管の斜視図である。なお、図６において、冷却部１０８を図示することは省略する。図４に示すように、ガス供給部１０５は、ガス配管１０７を備え、放出口１０１Ｂが形成された側とは反対側の収容部１０１に配設されている。ガス供給部１０５は、ガス供給配管１２３を介してガス供給装置１２２と接続されている。図７に示すように、収容部１０１と対向する側のガス配管１０７には、キャリアガスを収納部１０１内に供給するための複数の供給穴１０７Ａが形成されている。ガス配管１０７は、複数の供給穴１０７Ａが収容部１０１のガス導入口１０１Ａと対向するよう配置されている。このように、複数の供給穴１０７Ａをガス配管１０７に設けることで、ガス供給装置１２２からキャリアガスが供給された際、収容部１０１内に略均一となるようにキャリアガスを供給することができる。

冷却部１０８は、冷却用管路１０９を有した構成とされている。冷却部１０８は、ガス供給部１０５を介して、収容部１０１と熱的に接続されている。冷却部１０８は、収容部１０１内の温度を低下させるためのものである。冷却用管路１０９は、冷却水供給装置１４０から供給された冷却水により、収容部１０１を冷却するためのものである。

このような冷却部１０８を蒸着源１００Ａ〜１００Ｂ毎に設けることにより、収容部１０１内の温度調整を容易に行うことができる。これにより、例えば、収容部１０１内の温度が供給用管路９２内の温度よりも高くなった際、冷却部１０８により収容部１０１を冷却して、収容部１０１内の温度を供給用管路９２内の温度よりも低くすることができる。なお、冷却部１０８の配設位置は、冷却部１０８が収容部１０１を冷却することのできる位置であれば良く、本実施例の冷却部１０８の配設位置に限定されない。

以上説明したような蒸着源１００Ａ〜１００Ｂを備えた蒸着源ユニット８５Ａ〜８５Ｃを設けることにより、被処理基板７０の面積が大きい場合でも、被処理基板７０上に、膜質に優れた複数（本実施例の場合は３種類）の多元系の蒸着膜を略均一の厚さとなるよう、再現性良く蒸着することができる。なお、本実施例の蒸着源ユニット８５Ａ〜８５Ｃには、それぞれ３個の蒸着源１００Ａ〜１００Ｃを設けた構成としたが、蒸着源の個数は蒸着する蒸着膜に応じて、適宜選択することができ、本実施例の蒸着源の個数に限定されない。さらに、本実施例の蒸着装置５０では、３個の蒸着源ユニット８５Ａ〜８５Ｃを設けたが、蒸着源ユニットの個数は蒸着する膜の種類（数）に応じて、適宜選択することができ、本実施例の蒸着源ユニットの個数に限定されない。また、断熱部材１１０に圧力調整機構１０４を一体的に設けた構成としても良い。

次に、実施例１に示した蒸着装置５０を用いて有機ＥＬ素子１６０を以下のように作成した。図８は、有機ＥＬ素子の断面図である。図８に示すように、有機ＥＬ素子１６０は、ガラス基板１１上に、真空蒸着法により、陽極１６１としてＩＴＯ膜を膜厚１００ｎｍと、正孔輸送層１６３としてN,N’-bis(3-methoxyphenyl)-N,N’-diphenyl-[1.1’-biphenyl]-4.4’-diamine（TPD）を膜厚５０ｎｍと、発光層１６４としてホスト材であるアルミノキノリノール錯体（Alq3）にルブレンをドーピングした層を膜厚３０ｎｍと、電子輸送層１６５として2-(biphenyl-4-yl)-5-(4-tert-butylphenyl)-1,3,4-oxadiazone(PBD)を５０ｎｍと、陰極１６６としてＡｌ／ＬｉＦ膜を１００ｎｍとを順次形成した。

発光層１６４は、蒸着ユニット８５Ａの蒸着源１００Ａに粉末状のアルミノキノリノール錯体（Alq3）を収容し、蒸着ユニット８５Ａの蒸着源１００Ｂに粉末状のルブレンを収容して、蒸着を行った。

蒸着源１００Ａの条件は、ヒータ１０３の加熱により収容部１０１内の温度を２７０℃、キャリアガスであるＮ_２ガスの流量を１０sccm、Ｎ_２ガスの温度（ガス加熱手段１４２に加熱された）を２８０℃とした。蒸着源１００Ｂの条件は、ヒータ１０３の加熱により収容部１０１内の温度を２００℃、キャリアガスであるＮ_２ガスの流量を２sccm、Ｎ_２ガスの温度（ガス加熱手段１４２に加熱された）を２１０℃とした。また、供給用管路９２をヒータ１４４により３００℃に加熱し、真空容器５７内の圧力を１Ｐａ、筐体８６内の圧力を０．５Ｐａとした。

上記蒸着条件を用いて、ホスト材であるアルミノキノリノール錯体（Alq3）にルブレンをドーピングした発光層１６４を形成したところ、良好な膜質で、かつ均一な膜厚分布が得られた。

以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明は上記の特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した要旨内において様々な変形・変更が可能である。

有機ＥＬ素子の断面図である。従来の真空蒸着装置の概略を示した断面図である。本発明の実施例１による蒸着装置を模式的に示した断面図である。図３に示した蒸着ユニット８５Ｂの構成の詳細を模式的に示した断面図である。複数の蒸着ユニットの配置の一例を平面視した図である。図４に示した蒸着源をＳ視した図である。ガス配管の斜視図である。有機ＥＬ素子の断面図である。

符号の説明

１０，１６０有機ＥＬ素子
１１，１６１ガラス基板
１２，１６２陽極
１３，１６３正孔輸送層
１４，１６４発光層
１５，１６５電子輸送層
１６，１６６陰極
２０真空蒸着装置
２１真空容器
２１Ａ底板部
２２シャッター駆動部
２３シャッター支持体
２４シャッター
２６，１５１マスク
２７基板
３１蒸着源
３２蒸発皿
３４ヒータ
３５排気装置
５０蒸着装置
５１基板搬送装置
５５蒸着装置本体
５７Ａ基板受渡部
５６蓋体
５７真空容器
５７Ｂ〜５７Ｄ，８６Ａ，８６Ｂ開口部
５８処理容器
６６リモートプラズマ発生部
６０基板保持機構
６１ガイド部材
６２，９７，１２５支持体
６３基板保持部
６７位置センサ
６９膜厚センサ
７０被処理基板
７０Ａ成膜面
７２フレーム部
７３アライメント装置
７４ステージ部
７５膜厚モニター装置
７６膜厚センサ
７７膜厚演算部
７８アライメント装置本体
８５Ａ〜８５Ｃ蒸着源ユニット
８６筐体
８９排気用管路
９０排気手段
９２供給用管路
９３供給口
９４導入部
９６シャッター機構
９８遮蔽板
９９駆動装置
１００Ａ〜１００Ｃ蒸着源
１０１収容部
１０１Ａガス導入口
１０１Ｂ放出口
１０３，１４４加熱手段
１０４圧力調整手段
１０５ガス供給部
１０７ガス配管
１０７Ａ供給穴
１０８冷却部
１０９冷却用管路
１１０断熱部材
１１２ａ〜１１２ｃ蒸着材料
１２２ガス供給装置
１２３ガス供給配管
１２６排気手段
１２７ドライポンプ
１２８真空用管路
１２９ターボ分子ポンプ
１４０冷却水供給装置
１４１冷却水用管路
１４２ガス加熱手段
Ｃ，Ｄ，Ｆ，Ｌ，Ｊ空間
Ｇ隙間

Claims

処理容器と、
該処理容器内を排気する排気手段と、
前記処理容器に収容され、蒸着膜が形成される基板を保持する基板保持部と、
蒸着材料を気化又は昇華させる蒸着源とを備えた蒸着装置であって、
前記蒸着源は、
前記蒸着材料を収容する収容部と、
該収容部を加熱する第１の加熱手段と、
前記収容部にキャリアガスを導入するためのガス導入口と、
前記キャリアガスにより、気化又は昇華された前記蒸着材料を放出する放出口と、
前記放出口に設置された前記収容部内の圧力を調整する圧力調整手段とを有し、
前記収容部を冷却する冷却手段とを設けたことを特徴とする蒸着装置。
気化又は昇華された前記蒸着材料を基板に供給する供給用管路を備え、
前記供給用管路には、該供給用管路を加熱する第２の加熱手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の蒸着装置。
前記蒸着源は、断熱部材を介して前記供給用管路と接続されることを特徴とする請求項２記載の蒸着装置。
前記キャリアガスを加熱するガス加熱手段を設け、
該ガス加熱手段により加熱されたキャリアガスを前記収容部に供給することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の蒸着装置。
処理容器と、
該処理容器内を排気する排気手段と、
前記処理容器に収容され、蒸着膜が形成される基板を保持する基板保持部と、
蒸着材料を気化又は昇華させる蒸着源とを備えた蒸着装置であって、
前記蒸着源は、
蒸着材料を収容する収容部と、
該収容部を加熱する第１の加熱手段と、
前記収容部にキャリアガスを導入するためのガス導入口と、
前記キャリアガスにより、気化又は昇華された前記蒸着材料を放出する放出口と、
前記放出口に設けられた前記収容部内の圧力を調整する圧力調整手段とを有し、
前記蒸着源を複数設けたことを特徴とする蒸着装置。
前記複数の蒸着源から放出される気化又は昇華された複数の蒸着材料を前記基板に供給する供給用管路を備えたことを特徴とする請求項５に記載の蒸着装置。
前記複数の蒸着源は、断熱部材を介して前記供給用管路と接続されることを特徴とする請求項６に記載の蒸着装置。
複数の前記蒸着源が接続された前記供給用管路を、複数有することを特徴とする請求項６または７記載の蒸着装置。
複数の前記供給用管路は、前記基板の面方向に沿って配列されることを特徴とする請求項８記載の蒸着装置。
前記複数の蒸着源は、前記蒸着膜が形成される基板の面と直交する方向に配列されていることを特徴とする請求項６乃至９のいずれか１項に記載の蒸着装置。
前記蒸着膜が形成される基板の面と直交する方向に配列された前記複数の蒸着源を、前記基板の面方向に複数配列したことを特徴とする請求項１０に記載の蒸着装置。
前記供給用管路には、該供給用管路を加熱する第２の加熱手段を設けたことを特徴とする請求項６乃至１１のいずれか１項に記載の蒸着装置。
前記供給用管路は、気化又は昇華された前記複数の蒸着材料を前記基板に供給する供給口を有しており、
前記供給口の開閉を行うシャッター機構を設けたことを特徴とする請求項６乃至１２のいずれか１項に記載の蒸着装置。
前記処理容器内を、前記基板保持部が設けられた第１の側と、前記複数の蒸着源が設けられた第２の側に略分離する隔壁を設け、
前記第２の側が前記第１の側より低圧となるように前記第２の側を排気するよう構成したことを特徴とする請求項５乃至１３のいずれか１項に記載の蒸着装置。
前記基板保持部は、前記基板の面方向に移動可能に構成されていることを特徴とする請求項５乃至１４のいずれか１項に記載の蒸着装置。