JP5557817B2 - 蒸発源および成膜装置 - Google Patents
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Description
本発明は、蒸着膜を形成する装置に係り、特に蒸着材料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成膜装置に関する。
現在、有機ＥＬ素子の開発が活発化しつつある。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）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。
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（ＳｎＯ2）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成膜装置として蒸着装置を用いる場合が多い。
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が加熱用ヒーター、あるいはヒーター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、大型基板の成膜では、基板を垂直にして横方向から蒸着する縦型蒸着が必須になりつつある。
本発明の目的は、アルミの這い上がりを防止して破損が起こりにくい安定な蒸発源を有する成膜装置を提供することである。さらには、縦型蒸着できる成膜装置を提供することである。
本発明は、少なくとも、坩堝と、加熱部からなり、坩堝は蒸着材料に対する濡れ性の異なる材質からなる２種類の構造からなる坩堝であって、少なくとも開口部は濡れ性の小さい材料からなり、蒸着材料が供給される部分は濡れ性の大きい材料からなる蒸発源及びそれを有する成膜装置で構成される。
アルミの這い上がりを防止して破損が起こりにくい安定な蒸発源を有する成膜装置を提供することができる。
アルミの這い上がりにより、以下の問題がある。
（１）アルミが加熱用ヒーターに付着し電気的短絡を生じ、蒸発源が破損する。
（２）冷却時に蒸着材料（アルミ）の収縮による坩堝壁面への応力により、坩堝が破損する。坩堝が大きいほど応力が大きくなるため、破壊され易い。
（１）アルミが加熱用ヒーターに付着し電気的短絡を生じ、蒸発源が破損する。
（２）冷却時に蒸着材料（アルミ）の収縮による坩堝壁面への応力により、坩堝が破損する。坩堝が大きいほど応力が大きくなるため、破壊され易い。
この問題を解決するための、具体的な主な手段は以下のとおりである。
蒸着材料（アルミ）の這い上がりは、アルミに対する坩堝材料の濡れ性が大きい場合に発生する。一般に用いられる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。ＰＢＮはアルミに対して濡れ性が大きいため、這い上がりが起こり易い。この対策として、坩堝開口部に濡れ性の小さい材料の構造体を設ける。
また、応力を小さくするため、なるべく小さい坩堝を用いる。小さい坩堝で蒸着材料の安定な蒸発を行うために、蒸着材料供給部には、蒸着材料に対して濡れ性の大きい材質の内側坩堝を設け、這い上がりによる坩堝開口部からの蒸着材料の流失を防止するため、外側には濡れ性の小さい材質の坩堝を用いる。
小さい坩堝を用いて安定に高レートで長時間蒸着できる成膜装置にするため、蒸着材料を坩堝外部から供給する手段を持たせる。
蒸発源の底面と略水平方向に蒸着材料の蒸気を放射させるために、（外側）坩堝開口部を略水平方向になるようにする。縦型蒸着するためには、略水平方向が望ましいが、略水平〜６０°であればよい。坩堝開口部の向き（角度）とは、坩堝の底面部と開口部中心を結ぶ線が図示しない基板保持移動機構により保持された基板１５の表面の法線方向となす角とする。
具体的手段及びその効果は、以下の通りである。
＜具体的手段１＞
蒸着材料（アルミ）に対する濡れ性の異なる材質からなる２種類の構造からなる坩堝で、少なくとも開口部に濡れ性の小さい材料（グラファイト、アルミナ、ＳｉＯ2、ＢＮ、ジルコニア等）の構造体を配し、蒸着材料が供給される部分は濡れ性の大きい材料（ＰＢＮなど）からなる。これにより、坩堝開口部側がアルミに対して濡れ性の小さい材料で構成されているので、坩堝外への這い上がりが発生しにくい。そのため、破損が起こりにくい蒸発源を提供することができる。また、蒸着材料が供給される部分が濡れ性の大きい材料からなるので、蒸着材料が安定に蒸発し安定な成膜ができる。
蒸着材料（アルミ）に対する濡れ性の異なる材質からなる２種類の構造からなる坩堝で、少なくとも開口部に濡れ性の小さい材料（グラファイト、アルミナ、ＳｉＯ2、ＢＮ、ジルコニア等）の構造体を配し、蒸着材料が供給される部分は濡れ性の大きい材料（ＰＢＮなど）からなる。これにより、坩堝開口部側がアルミに対して濡れ性の小さい材料で構成されているので、坩堝外への這い上がりが発生しにくい。そのため、破損が起こりにくい蒸発源を提供することができる。また、蒸着材料が供給される部分が濡れ性の大きい材料からなるので、蒸着材料が安定に蒸発し安定な成膜ができる。
＜具体的手段２＞
坩堝開口部の向きが−５〜６０度である。これにより、蒸着材料（アルミ）を坩堝外部から供給するので、大型基板で必須な基板縦置きで水平方向に蒸着する縦型蒸着が、安定に高レートで長時間蒸着できる。
坩堝開口部の向きが−５〜６０度である。これにより、蒸着材料（アルミ）を坩堝外部から供給するので、大型基板で必須な基板縦置きで水平方向に蒸着する縦型蒸着が、安定に高レートで長時間蒸着できる。
＜具体的手段３＞
蒸着材料（Ａｌ）を坩堝外部から供給する手段を有する。これにより、坩堝が小さくできるので、冷却時応力を小さくでき、破損が起こりにくい。また蒸着材料が安定に蒸発する。
蒸着材料（Ａｌ）を坩堝外部から供給する手段を有する。これにより、坩堝が小さくできるので、冷却時応力を小さくでき、破損が起こりにくい。また蒸着材料が安定に蒸発する。
＜具体的手段４＞
Ａｌ供給手段が坩堝蒸発の反対側にある。これにより、蒸発の邪魔にならず、基板への一様な蒸着ができる。
Ａｌ供給手段が坩堝蒸発の反対側にある。これにより、蒸発の邪魔にならず、基板への一様な蒸着ができる。
本発明は、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は本実施例の成膜装置の蒸発源１００の概略断面図である。図１（Ａ）〜（Ｄ）の全ての蒸発源で二重坩堝（外側坩堝１、内側坩堝２）を採用している。なお、蒸発源は蒸着源ともいう。本発明においては、各坩堝において、坩堝外へ向って開口している外枠付近の部分を開口部と定義し、開口部に対向する部分を底面部といい、開口部と底面部の間に存在する部分を側面部という。
図１（Ａ）は外側坩堝の開口部９が略水平方向を向いた（外側坩堝の開口部９の向きと、図示しない基板保持移動機構により保持された基板１５の表面の法線方向とが略０度である）蒸発源１００の例である。図１（Ａ）の蒸発源は、坩堝つば８を有し、蒸着材料５の蒸気が坩堝外に向かって放射される外側坩堝１、内側坩堝２、加熱部（ヒーター）３、リフレクタ４、蒸着材料５、外筒６、外側坩堝の開口部９からなる。内側坩堝２は蒸着材料５を収容する部分なので収容部とも言う。
図１においては坩堝７を外側坩堝１と内側坩堝２の二重坩堝で構成する。外筒６と外側坩堝１に囲まれ加熱部３の存在する領域を加熱室１０と呼ぶ。本実施例では、蒸着材料５はアルミ（Ａｌ）として説明する。坩堝７は蒸着材料５に対する濡れ性の異なる材質からなる２種類の構造からなる坩堝であって、外側坩堝１は、この場合外側坩堝の開口部９をも形成しており、Ａｌに対する濡れ性の小さい材料からなり、蒸着材料５が供給される内側坩堝２は濡れ性の大きい材料からなる。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。濡れ性の大きい内側坩堝２はＰＢＮで形成され、濡れ性の小さい外側坩堝１は濡れ性の小さいグラファイト、アルミナ、ＳｉＯ2、ＢＮ、ジルコニア等で形成される。
また、内側坩堝の開口部３０の向きと、蒸着材料５が坩堝外に向かって放射される外側坩堝の開口部９の向きが異なる。言い換えると、内側坩堝の開口部３０の向きと、蒸着材料５が坩堝外に向かって放射される外側坩堝の開口部９の向きとが略９０度（８５°〜９５°の範囲であれば良い）の関係を有する。さらに、内側坩堝２の底面部と、外側坩堝１の側面部が接しているともいえる。
なお、図１では内側坩堝２の側面部と、外側坩堝１の底面部が接しているが、ここは接することなく、内側坩堝２の側面部と外側坩堝１の底面部とが離れていても本発明で想定する効果を達成できる。
ここで、それぞれの坩堝の開口部の向き（角度）とは、開口部の成す平均的な面に対する法線が水平方向（図示しない基板保持移動機構により保持された基板１５の表面の法線方向）となす角θとする。これにより、蒸着材料５が坩堝外に向かって放射される外側坩堝の開口部９の向きが略水平であっても、内側坩堝２に蒸着材料５を供給保持することができる。ここで、外側坩堝１は円筒状であり、水平方向から見た内側坩堝２の断面形状は外側坩堝１の円筒内面に沿うような半円のような形状である。
図１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加熱部３により内側坩堝２に入っている蒸着材料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により加熱部３からの輻射熱を反射させて加熱部３あるいは内側坩堝２ないし外側坩堝１に戻し発生した熱ができるだけ無駄なくＡｌの加熱に用いられるようにしている。
リフレクタ４により加熱部３からの輻射熱を反射させて加熱部３あるいは内側坩堝２ないし外側坩堝１に戻し発生した熱ができるだけ無駄なくＡｌの加熱に用いられるようにしている。
加熱部３は蒸着材料５が供給されている内側坩堝２の存在する付近を集中的に加熱するよう配置されている。これらは外筒６の中に納まり、外側坩堝１は坩堝つば８で外筒６に接している。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。内側坩堝２の中の溶融状態のＡｌからはＡｌ蒸気が発生し外側坩堝１内に満たされ、外側坩堝の開口部９からＡｌ蒸気が噴出される。その噴出したＡｌ蒸気は垂直に立てられた基板１５に吹き付けられ蒸着される（縦型蒸着される）。
この蒸発源１００のＡｌは溶融された場合、溶融したＡｌが内側坩堝２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。実験の結果、１４００℃では、溶融Ａｌが濡れ性の大きい内側坩堝２の内壁を這い上がり、外側坩堝１の内壁にこぼれる。しかし、外側坩堝１は、Ａｌに対する濡れ性が小さいため、外側坩堝の開口部９までは至らずにせき止められた。また、内側坩堝２の濡れ性が大きいため、Ａｌを安定に蒸発させることができる。また、内側坩堝２が外側坩堝の開口部９に直交して、奥まった位置に配置されているため、Ａｌのスプラッシュが発生した場合でも、外側坩堝１の内壁に衝突するだけで、基板１５へは到達しないので、一様で安定な成膜ができる。
以上のように、外側坩堝の開口部９側がアルミに対して濡れ性の小さい材料で構成されているので、坩堝外への這い上がりが発生しにくい。これにより、破損が起こりにくい蒸発源１００を提供することができる。また、蒸着材料５が供給される部分が濡れ性の大きい材料からなるので、蒸着材料５が安定に蒸発し安定な成膜ができる。これにより、Ａｌの這い上がりを防止できて故障、破損が起こりにくく安定に成膜できる蒸発源１００を有する成膜装置を安価に提供することができる。さらに、基板１５を縦に置いて水平方向に蒸着する縦型蒸着に適した成膜装置を提供することができる。
図１（Ａ）では蒸発源１００の外側坩堝の開口部９の向きと、図示しない基板保持移動機構により保持された基板１５の表面の法線方向とが略水平となっている。
図１（Ｂ）は、図１（Ａ）の蒸発源１００をθ＝４５°傾けて配置した蒸発源１００である。この場合でも垂直に配置した基板１５に成膜することが可能である。このように、傾けた場合、Ａｌの這い上がりによる外側坩堝の開口部９からの流失を防止し易い。しかし、６０°を越える角度になると、利用効率が大幅に低下するので、６０°以下であることが望ましい。さらに望ましくは、略水平に配置することである。このとき最も利用効率を高くすることができるし、分布も一様にし易い。
一方、蒸発源１００を、外側坩堝の開口部９の向きと、図示しない基板保持移動機構により保持された基板１５の表面の法線方向とが５°程度だけマイナス方向に角度をもつように設置したとしても、基板１５を縦に置いて水平方向に蒸着する縦型蒸着が可能である。
図１（Ｃ）は、内側坩堝の開口部３０の向きを外側坩堝の開口部９の向きと一致させた例である。この場合円筒形同士で製作が容易である。図１（Ｄ）は、内側坩堝の開口部３０の向きを、基板保持移動機構により保持された基板１５の表面の法線方向と垂直にした例である。しかし、スプラッシュを防げる利点はなくなる。図１（Ｃ）〜（Ｄ）においても、基板１５を縦に置いて水平方向に蒸着する縦型蒸着に適した成膜装置を提供することができる。
以上のように、実施例１に拠れば、外側坩堝の開口部９側がアルミに対して濡れ性の小さい材料で構成されているので、坩堝外への這い上がりが発生しにくい。これにより、破損が起こりにくい蒸発源１００を提供することができる。また、蒸着材料５が供給される部分が濡れ性の大きい材料からなるので、蒸着材料５が安定に蒸発し安定な成膜ができる。これにより、Ａｌの這い上がりを防止できて故障、破損が起こりにくく安定に成膜できる蒸発源１００を有する成膜装置を安価に提供することができる。さらに、基板１５を縦に置いて水平方向に蒸着する縦型蒸着に適した成膜装置を提供することができる。
これまで、坩堝の材質に関して蒸着材料に対する「濡れ性」の異なる材質からなる２種類の構造からなる坩堝であると記述した。この「濡れ性」は濡れの程度のことであり、固体上に液体を置いたときの広がり方で表すことができる。図１４は固体上に置いた液滴の断面形状を模式的に描いたもので、液体と固体はある角度θで接触している。この角度を接触角といい、接触角が小さいほど（図１４（ａ）より図１４（ｂ）の方が）「濡れ性が大きい」（あるいは、濡れ性が良い、あるいは、濡れ性が高い、あるいは、濡れ性が強い）という。ここで、例えば上記「固体」が坩堝であり、「液体、液滴」が溶融状態のＡｌなどの蒸着材料である。溶融Ａｌに対する接触角の例を以下に示す。濡れ性の大きい材質の例として、窒化ホウ素（ＢＮ）は、０°である。濡れ性の小さい材質の例として、グラファイトは１２０°〜３０°のものがあり、アルミナは４５〜７５°、ＳｉＯ2は３９°、ジルコニアは１４５°〜５９°である。したがって、外側坩堝１の少なくとも表面は、溶融Ａｌに対する接触角が３０°以上の物質からなる。さらに、内側坩堝２の少なくとも表面は溶融Ａｌに対する接触角が３０°未満、望ましくは１０°以下、さらに望ましくは１°以下の物質からなる。
図２は実施例２の成膜装置の蒸発源１００の概略断面図である。実施例２では坩堝７は単体で備えられている。坩堝７の底面部、２つの側面部で囲まれる空間を収容部４０とする。
図２（Ａ）において、蒸発源１００は、蒸着材料（Ａｌ）５が供給される例えばＰＢＮ製の坩堝７と例えばアルミナ製のノズル１１からなる。ＰＢＮはＡｌに対する濡れ性が大きく、坩堝の開口部３１付近まで這い上がる。ここでは加熱部３が坩堝の開口部３１から遠い位置に配置されているので、蒸着材料５の溶融表面に比べて温度が低下している。さらに、Ａｌに対して濡れ性の小さいアルミナからなるノズル１１を坩堝の開口部３１に配置したことにより、Ａｌはこれ以上這い上がらず、Ａｌが坩堝外にこぼれ落ちることはない。なお、本発明においてはノズル１１を坩堝の開口部３１の一部とみなしても良い。
図２（Ｂ）は、図２（Ａ）の坩堝７とノズル１１の形状を変えたものである。坩堝７には、支持構造１３が備わり、坩堝７の内側で濡れ性の小さいノズル１１を支持している。
図２（Ｃ）は、図２（Ｂ）とは異なる坩堝７の支持構造１３の例である。これらにより、濡れ性の小さいノズル１１が坩堝７内側で溶融Ａｌの這い上がりをせき止めるので、坩堝外への這い上がりが防止できる。
これら図２（Ａ）〜（Ｃ）は、図１（Ｂ）〜（Ｄ）のように、坩堝を傾けて配置することにより、基板１５を縦に置いて水平方向（あるいは斜め方向）に蒸着する縦型蒸着のできる成膜装置を提供することができる。
以上のように、実施例２に拠れば、坩堝の開口部３１側がアルミに対して濡れ性の小さい材料で構成されているので、坩堝外への這い上がりが発生しにくい。これにより、破損が起こりにくい蒸発源１００を提供することができる。また、蒸着材料５が供給される部分が濡れ性の大きい材料からなるので、蒸着材料５が安定に蒸発し安定な成膜ができる。
これにより、Ａｌの這い上がりを防止できて故障、破損が起こりにくく安定に成膜できる蒸発源１００を有する成膜装置を安価に提供することができる。さらに、基板１５を縦に置いて水平方向に蒸着する縦型蒸着のできる成膜装置を提供することができる。
これにより、Ａｌの這い上がりを防止できて故障、破損が起こりにくく安定に成膜できる蒸発源１００を有する成膜装置を安価に提供することができる。さらに、基板１５を縦に置いて水平方向に蒸着する縦型蒸着のできる成膜装置を提供することができる。
図３は実施例３の成膜装置の蒸発源１００の概略断面図である。本実施例の特徴は、実施例２とは異なり、濡れ性の小さい外側坩堝１の内側に、蒸着材料５の供給された濡れ性の大きい内側坩堝２が配置していることである。また、加熱部３は内側坩堝２の存在する高さまでの範囲に配置されている。これにより、外側坩堝１の上部は無駄に加熱されることなく、Ａｌの這い上がりもし難くしている。内側坩堝２のＡｌは内側坩堝２の内壁を這い上がるが、濡れ性の小さい外側坩堝１の内壁には這い上がらない。外側坩堝１は図３に描かれているより短くてもよいことは言うまでもない。図３は、図１（Ｂ）〜（Ｄ）のように、坩堝を傾けて配置することにより、基板１５を縦に置いて水平方向（あるいは斜め方向）に蒸着する縦型蒸着のできる成膜装置を提供することができる。
本実施例においても、外側坩堝の開口部９側がアルミに対して濡れ性の小さい材料で構成されているので、坩堝外への這い上がりが発生しにくい。これにより、破損が起こりにくい蒸発源１００を提供することができる。また、蒸着材料５が供給される部分が濡れ性の大きい材料からなるので、蒸着材料５が安定に蒸発し安定な成膜ができる。これにより、Ａｌの這い上がりを防止できて故障、破損が起こりにくく安定に成膜できる蒸発源１００を有する成膜装置を安価に提供することができる。さらに、基板１５を縦に置いて水平方向に蒸着する縦型蒸着のできる成膜装置を提供することができる。
図４は実施例４の成膜装置の蒸発源１００の概略断面図である。本実施例の特徴は、濡れ性の小さい外側坩堝１と、蒸着材料５の供給された濡れ性の大きい内側坩堝２からなる坩堝７の容量が小さく、内側坩堝２に供給される蒸着材料５が少量であり、かつ、図示しない蒸着材料蓄積部と蒸着材料供給路１２からなる蒸着材料供給手段を設けたことである。外側坩堝１は例えば、アルミナ製で、半径約１.５（cm）、高さ約３（cm）、容量約２１（cc）である。内側坩堝２は例えば、ＰＢＮ製で、半径約１.２（cm）、高さ約１.５（cm）、容量約７（cc）である。内側坩堝２内の蒸着材料（Ａｌ）５は例えば、溶融状態で高さ約０.０５〜０.５（cm）である。蒸着材料５は、図示しない蒸着材料蓄積部からＡｌ粒を内側坩堝２に供給され蒸着材料供給路１２を経て、内側坩堝２に供給される。この蒸着材料供給手段を有することにより、小容量の坩堝７で大量の蒸着を行うことができる。
蒸着材料５が少量の場合、内側坩堝２の濡れ性が小さい場合、蒸着材料５が玉状になり易い。蒸着材料５が玉状になった場合は、蒸発量が安定せず蒸着流量（あるいは蒸着レート）が時間的に変化するため、一様膜厚の成膜が困難である。本実施例の場合、内側坩堝２は濡れ性が大きいので、蒸着材料５が少量の場合でも、玉状になることなく表面を充分濡らすので、安定な蒸着を行うことができる。また、蒸着材料５の溶融表面と外側坩堝の開口部９との長さが時間的にほぼ一定なので、この部分に対応するコンダクタンスは時間的に変らず、一定蒸着レートで安定な蒸着を行うことができる。小容量なため軽量なので、基板１５に対して走査して成膜する機構も軽量化できる。図４は、若干の寸法を変えて、図１（Ｂ）〜（Ｄ）のように、坩堝を傾けて配置することにより、基板１５を縦に置いて水平方向（あるいは斜め方向）に蒸着する縦型蒸着のできる成膜装置を提供することができる。
蒸着材料５が少量の場合、内側坩堝２の濡れ性が小さい場合、蒸着材料５が玉状になり易い。蒸着材料５が玉状になった場合は、蒸発量が安定せず蒸着流量（あるいは蒸着レート）が時間的に変化するため、一様膜厚の成膜が困難である。本実施例の場合、内側坩堝２は濡れ性が大きいので、蒸着材料５が少量の場合でも、玉状になることなく表面を充分濡らすので、安定な蒸着を行うことができる。また、蒸着材料５の溶融表面と外側坩堝の開口部９との長さが時間的にほぼ一定なので、この部分に対応するコンダクタンスは時間的に変らず、一定蒸着レートで安定な蒸着を行うことができる。小容量なため軽量なので、基板１５に対して走査して成膜する機構も軽量化できる。図４は、若干の寸法を変えて、図１（Ｂ）〜（Ｄ）のように、坩堝を傾けて配置することにより、基板１５を縦に置いて水平方向（あるいは斜め方向）に蒸着する縦型蒸着のできる成膜装置を提供することができる。
本実施例により、外側坩堝の開口部９側がアルミに対して濡れ性の小さい材料で構成されているので、坩堝外への這い上がりが発生しにくい。これにより、破損が起こりにくい蒸発源１００を提供することができる。また、蒸着材料５が供給される部分が濡れ性の大きい材料からなり、坩堝７のコンダクタンスを時間的にほぼ一定にできるので、蒸着材料５が安定に蒸発し安定した蒸着レートで成膜ができる。これらにより、Ａｌの這い上がりを防止できて故障、破損が起こりにくく安定に成膜できる蒸発源１００を有する成膜装置を安価に提供することができる。また、蒸着材料供給手段を有することにより、小容量の坩堝で大量の蒸着を行うことができる。さらに、基板１５を縦に置いて水平方向に蒸着する縦型蒸着のできる成膜装置を提供することもできる。
図５は、実施例５の成膜装置の蒸発源１００の概略断面図である。本実施例は坩堝直径が坩堝高さより大きい点で実施例４と異なる。これにより、坩堝のコンダクタンスを大きくでき、高蒸着レートが必要な成膜装置の蒸発源１００に用いることができる。
本実施例により、坩堝のコンダクタンスを大きくでき、高蒸着レートが必要な成膜装置の蒸発源１００に用いることができる。
図６は実施例６の蒸着装置の蒸発源１００の概略断面図である。本実施例図６（Ａ）の実施例１の図１（Ａ）との違いは、まず、図示しない蒸着材料蓄積部と蒸着材料供給路１２からなる蒸着材料（Ａｌ）供給手段を有し、蒸着材料供給路１２が外側坩堝の開口部９の反対側にあることである。さらに、蒸着材料（Ａｌ）供給手段を有すことから、濡れ性大の内側坩堝２の容量が小さい、あるいは小さくてもよい。内側坩堝２内にある蒸着材料（Ａｌ）５の量も少量である。また、外側坩堝の開口部９にノズル１１を有することである。また、加熱部３が、内側坩堝２の近傍に局所的に配置されている。蒸着材料（Ａｌ）５の入った内側坩堝２は濡れ性が大きいため、内側坩堝２内のＡｌが少量であっても内壁が溶融Ａｌで濡れた状態になる。このため、安定にＡｌが蒸発する。Ａｌが内側坩堝２から這い上がりによりこぼれても外側坩堝１の内壁が濡れ性が小さいためせき止められ、外側坩堝の開口部９から流出することはない。Ａｌ蒸気は外側坩堝１とノズル１１からなる空間に加熱された温度で決まる蒸気圧をもってほぼ一様に満たされ、Ａｌ蒸気がノズル１１の開口から外へ噴出する。外側坩堝の開口部９に対向して垂直に配置された基板１５にＡｌが蒸着される。坩堝７のコンダクタンスをノズル１１の開口により決定できるので、安定した蒸着レートで成膜ができる。
さらに、蒸着材料５は、図示しない蒸着材料蓄積部からＡｌ粒を内側坩堝２に供給され蒸着材料供給路１２を経て、内側坩堝２に供給される。この蒸着材料供給手段を有することにより、小容量の坩堝７で大量の、長時間の蒸着を行うことができる。また、蒸着材料供給路１２が外側坩堝の開口部９の反対側にあることにより、基板１５への蒸着の障害になることなく材料供給ができる。また、Ａｌが供給される内側坩堝２を加熱部３が局所的に効率的に加熱するために、最小限の電力で蒸着材料（Ａｌ）５を所望の温度にすることができる。
図６（Ｂ）は、実施例６の成膜装置の他の蒸発源１００の概略断面図である。図６（Ａ）との違いは、蒸着材料供給路１２が外側坩堝１の側面に配置されていることである。このような配置においても、図６（Ａ）と同様に、蒸着材料５の蒸気噴出の障害にならない。要は、蒸着材料供給路１２を蒸着材料５の蒸気が坩堝外部に噴出するのを妨げない位置に配置することである。すなわち、蒸着材料供給路１２が、外側坩堝１の底面部または側面部を通って内側坩堝２に接続することで、蒸着材料５の蒸気の噴出を考慮した設計としている。
本実施例により、外側坩堝の開口部９側がアルミに対して濡れ性の小さい材料で構成されているので、坩堝外への這い上がりが発生しにくい。これにより、破損が起こりにくい蒸発源１００を提供することができる。また、蒸着材料５が供給される部分が濡れ性の大きい材料からなり、坩堝７の蒸気圧をほぼ一定にできるので、蒸着材料５が安定に蒸発し安定した蒸着レートで成膜ができる。これらにより、Ａｌの這い上がりを防止できて故障、破損が起こりにくく安定に成膜できる蒸発源１００を有する成膜装置を提供することができる。また、蒸着材料供給手段を有することにより、小容量の坩堝７で大量の蒸着を行うことができる。また、蒸着材料供給手段の蒸着材料供給路１２が、外側坩堝の開口部９の反対側、または蒸着材料５の蒸気が坩堝外部に噴出するのを妨げない位置に配置されているので、蒸着材料５の蒸気噴出の障害にならない。さらに、基板１５を縦に置いて水平方向に蒸着する縦型蒸着に好適な成膜装置を提供することができる。
図７は、実施例７の成膜装置の他の蒸発源１００の概略断面図である。本実施例の実施例６の図６（Ａ）との違いは、外側坩堝の開口部９が円状である場合の坩堝直径、または外側坩堝の開口部９が円状以外の形状（例えば、楕円等）である場合の長手方向の長さが外側坩堝１の深さ（外側坩堝の開口部９から底面部までの長さ）より大きいことである。
これにより、ノズル１１の開口面積を大きく設定でき、これに依存するコンダクタンスを大きくでき、高蒸着レートが必要な成膜装置の蒸発源１００に好適となる。これ以外の効果は、実施例６と同様である。
これにより、ノズル１１の開口面積を大きく設定でき、これに依存するコンダクタンスを大きくでき、高蒸着レートが必要な成膜装置の蒸発源１００に好適となる。これ以外の効果は、実施例６と同様である。
以上の実施例は、専ら成膜装置に用いる蒸発源１００について説明した。以後、これらの蒸発源１００を用いた成膜装置に関する例を示す。
図８は、実施例８の成膜装置の概略構成図である。図８は、図６（Ａ）の蒸発源を用いた成膜装置の例である。蒸発源１００は、実施例６（Ａ）に限定されるものではなく、例えば実施例７の蒸発源１００であってもよいことは言うまでもない。
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１５を保持し、上下に走査、移動するための基板保持移動機構２０が配置されている。この基板保持移動機構２０によって、基板１５は移動ガイド２１に沿って真空チャンバ１４内を上下移動する。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６（Ａ）の蒸発源１００を複数個並べた蒸発源群１８、基板１５への成膜レートをモニタする蒸発源１００に固定された膜厚モニタ１９が設けられている。蒸発源群１８の蒸発源１００は蒸着材料供給路１２を備え、粒状の蒸着材料（Ａｌ）５が格納され、蒸着材料供給路１２へのＡｌ粒の量を調整する機構を備えた蒸着材料蓄積部２７、蒸着材料蓄積部２７を制御する蒸着材料供給制御器２８を備える。蒸発源群１８が備える図示しない坩堝を加熱する加熱部３に電力を投入する電源２３と、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を備え、蒸発源群１８から蒸発粒子の発生量を調節するために蒸発源群１８の温度を制御する。基板１５を上下に移動させる基板保持移動機構２０を制御する移動機構制御器２４と、電源２３と膜厚制御器２２、蒸着材料供給制御器２８および移動機構制御器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１６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１４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。
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１４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、移動機構制御器２４、蒸着材料供給制御器２８が制御される。電源２３により蒸着材料５としてＡｌが収容された複数個の蒸発源１００からなる蒸発源群１８の各加熱部３がそれぞれ加熱され、これらの蒸発源１００からなる蒸発源群１８の水平向きの各坩堝開口部９から、蒸着粒子、今の場合Ａｌ粒子（蒸気）が基板１５に向かって噴射する。蒸発源１００を列状に並べて蒸発源群１８とし、蒸発源群１８と基板１５を相対的に走査することにより、基板１５への一様な成膜が可能となる。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１００が備える図示しない坩堝を加熱して蒸発源群１８から蒸発粒子を発生させるために蒸発源群１８の温度を蒸発源１００ごとに制御して、基板１５へのＡｌ蒸着速度を一定に維持する。蒸発源群１８の蒸発源１００にはそれぞれ坩堝７の温度を検出する図示し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８には膜厚モニタ１９は１個しか描かれていないが、蒸発源群１８の各蒸発源１００に対して１個ずつ設けて個別に蒸着速度を制御することが望ましい。蒸発源群１８は、移動機構制御器２４により制御される基板保持移動機構２０によって移動ガイド２１に沿って真空チャンバ１４内を上下移動する。蒸発源群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。
基板１５の走査は以下のように行う。まず、基板１５は蒸発源群１８から発せられるＡｌ蒸気が到達しない位置まで下方に下げた待機位置で待機する。このとき防着板、あるいはシャッターを蒸発源群１８の上方に設置して、待機位置が蒸発源群１８から離れすぎないようにすることが望ましい。この位置から基板１５を上方に移動、走査しながら、基板１５の表面に蒸着材料５を蒸着する。基板１５の走査に伴い、基板１５の下方から上方に向かって基板１５の表面に蒸着材料５が蒸着される。基板１５の下方まで蒸着された後、今度は基板１５が下方に走査され、さらに蒸着材料５が蒸着されて再び基板１５は待機位置に戻る。
蒸着材料５は坩堝７の中に、少なくとも上記走査でなくならない量が収容されている。
待機位置で、待機時間に蒸着材料供給路１２から粒状の蒸着材料（Ａｌ）５が坩堝７に供給される。蒸着材料供給路１２へは、蒸着材料供給制御器２８からの命令により、Ａｌ粒の供給量を調整する機構を備えた蒸着材料蓄積部２７から供給される。Ａｌ粒の供給量を調整する機構は、例えば、蒸着材料蓄積部２７と蒸着材料供給路１２の接続部にシャッタを設けて、供給量を重量計測によりモニタしながら、シャッタを開閉して坩堝７への蒸着材料５の供給量を制御する。また、本成膜装置のメンテナンス前には、坩堝７内の蒸着材料５は全て蒸発させて坩堝７内、あるいは外側坩堝１（内側坩堝２）内に残らないようにする。これにより、坩堝温度が冷却する過程でＡｌと坩堝材料の間に働く応力をなくすことができ、破損しない蒸発源１００となる。Ａｌが坩堝７内に残留する場合でも、坩堝７が小さいため、坩堝温度が冷却する過程でＡｌと坩堝材料の間に働く応力を小さくすることができるので、破損が起こりにくい蒸発源１００を提供することができる。
待機位置で、待機時間に蒸着材料供給路１２から粒状の蒸着材料（Ａｌ）５が坩堝７に供給される。蒸着材料供給路１２へは、蒸着材料供給制御器２８からの命令により、Ａｌ粒の供給量を調整する機構を備えた蒸着材料蓄積部２７から供給される。Ａｌ粒の供給量を調整する機構は、例えば、蒸着材料蓄積部２７と蒸着材料供給路１２の接続部にシャッタを設けて、供給量を重量計測によりモニタしながら、シャッタを開閉して坩堝７への蒸着材料５の供給量を制御する。また、本成膜装置のメンテナンス前には、坩堝７内の蒸着材料５は全て蒸発させて坩堝７内、あるいは外側坩堝１（内側坩堝２）内に残らないようにする。これにより、坩堝温度が冷却する過程でＡｌと坩堝材料の間に働く応力をなくすことができ、破損しない蒸発源１００となる。Ａｌが坩堝７内に残留する場合でも、坩堝７が小さいため、坩堝温度が冷却する過程でＡｌと坩堝材料の間に働く応力を小さくすることができるので、破損が起こりにくい蒸発源１００を提供することができる。
また、本実施例では、基板１５を垂直（上下）方向に走査したが、蒸発源１００を上下方向に並べて蒸発源群１８とし、基板１５を水平方向に走査してもよい。
本実施例により、坩堝開口部側がアルミに対して濡れ性の小さい材料で構成されているので、坩堝外への這い上がりが発生しにくい。蒸着材料供給手段を有することにより蒸着材料５を収容する坩堝７を小さくでき、坩堝温度が冷却する過程でＡｌと坩堝材料の間に働く応力を小さくすることができる。さらに、坩堝７が小さいので、蒸着材料５を飛ばしきるシーケンスにすることが容易にでき、冷却時応力が働かないようにすることができる。これにより、破損が起こりにくい蒸発源１００を提供することができる。また、蒸着材料５が供給される坩堝７が濡れ性の大きい材料からなり、蒸着材料５が坩堝表面を濡らし、蒸着材料５が安定に蒸発し、坩堝７の蒸気圧をほぼ一定にできるので、安定した蒸着レートで成膜ができる。これらにより、Ａｌの這い上がりを防止できて故障、破損が起こりにくく安定に成膜できる蒸発源１００を有する成膜装置を提供することができる。また、蒸着材料供給手段を有することにより、小容量の坩堝７で大量かつ長時間の蒸着を行うことができる。さらに、基板１５を縦に置いて水平方向に蒸着する縦型蒸着する成膜装置を提供することができる。
図１３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１３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１３のＴＦＴ基板の製造工程において、ウェット洗浄された基板１５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、ＭａＡｇ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１３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９は、実施例９の成膜装置の概略構成図である。実施例８との違いは、基板１５は静止し、蒸発源群１８が走査されることである。実施例８との違いのみを以下に記す。蒸発源群１８を保持し、移動ガイド２１に沿って上下に移動させる蒸発源保持移動機構２９、蒸発源保持移動機構２９を制御する移動機構制御器２４、および移動機構制御器２４を制御する制御器２５を備えている。
また、本実施例では、蒸発源群１８を垂直（上下）方向に走査したが、蒸発源１００を上下方向に並べて蒸発源群１８とし、蒸発源群１８を水平方向に走査してもよい。
本実施例に拠れば、基板１５よりコンパクトな蒸発源群１８が移動するので、走査の移動距離をより短縮することができる。これにより、よりコンパクトな成膜装置を提供することができる。
図１０は、実施例１０の成膜装置の概略構成図である。実施例９との違いは、蒸着材料蓄積部２７が静止して配置され、走査される蒸発源群１８と切り離されていることである。実施例９と違いのみを以下に記す。蒸着材料蓄積部２７は、蒸発源群１８の待機位置（図１０に示す位置）に配置されている。蒸発源群１８は、まず待機位置で蒸着材料蓄積部２７から蒸着材料供給路１２を経て蒸着材料（Ａｌ）粒の補給を受ける。蒸着材料供給路１２の入口はラッパ状に広がっており、口にはシャッタを備えており、蒸発源群１８が待機位置で蒸着材料５の補給を受けるタイミングでシャッタが自動的に開く。蒸着材料蓄積部２７には、蒸発源群１８の各蒸発源１００の蒸着材料供給路１２に対応する位置に、蒸着材料供給のための出口が設けられている。この出口には出口を開閉する開閉機構が設けられており、蒸着材料供給制御器２８によってこの開閉機構が制御されることにより、坩堝７への蒸着材料供給量が制御される。蒸着材料の供給を終えると、蒸発源群１８の蒸着材料供給路１２の入口シャッタは閉じられ、蒸気が外に出ないようにしている。蒸発源群１８は上方に走査されるとともに、基板方向へ蒸気を放出して、基板１５に蒸着材料５が蒸着される。蒸発源群１８は、基板上まで達して、基板全体を一様に成膜すると、下方に走査され、往復で蒸着を行い、再び待機位置へ戻り、１枚の基板１５の成膜を終える。次には、自動的に基板１５を交換して、同様な手順で次の基板の成膜を行う。
蒸着材料供給制御器２８は、基板１５へ成膜しないタイミングで蒸着材料５の供給を行う。これは、上述のように蒸着材料５の供給中は蒸着材料供給路１２の入口シャッタを開けたままにしておく必要があり、開けたままだと基板１５へ成膜に悪影響を及ぼすからである。
また、本実施例では、蒸発源群１８を垂直（上下）方向に走査したが、蒸発源１００を上下方向に並べて蒸発源群１８とし、蒸発源群１８を水平方向に走査してもよい。また、蒸着材料供給路１２の入口はラッパ状に広がっているとしたが、広がっていなくても、例えば筒状でもよい。ただし、ラッパ状になっていた方が、蒸着材料５が外にこぼれにくい。また、蒸着材料蓄積部２７からの蒸着材料５の供給頻度を、基板１５を１枚ごとに１回の例を述べたが、これに限るものではない。基板２枚に１回でも、基板８〜１０枚に１回でもよいが、頻度を高くするほど、蒸発源群１８を軽量化できる。蒸発源群１８がコンパクトで、軽量化できるので、蒸発源群１８の移動機構もコンパクト化できる。
本実施例に拠れば、静止した蒸着材料蓄積部２７とは別に、蒸発源群１８の走査が行われる。蒸発源群１８がより軽量、コンパクトにできるので、蒸発源群等保持移動機構２６も軽量、コンパクトにすることができる。これにより、よりコンパクトな成膜装置を提供することができる。
図１１は、実施例１１の成膜装置の概略構成図である。実施例１０との違いは、蒸発源群１８の蒸発源１００は図の左から奇数番目の蒸発源１００の坩堝７には蒸着材料Ａ、偶数番目の蒸発源１００の坩堝７には蒸着材料Ｂが収容されており、Ａ、Ｂ２元の共蒸着を行うことができる。このような蒸発源群１８に合わせて、蒸着材料蓄積部２７は、個々の蒸発源１００ごとに独立した材料室となり、対応する蒸着材料５が仕込まれている。蒸着材料供給路１２はこれらの蒸発源群１８の個々の蒸発源１００と蒸着材料蓄積部２７の個々の材料室とを接続する。膜厚モニタ１９は図１１では右端の蒸発源用の１個しか描かれていないが、すべての蒸発源１００に同様に備わっており、個々に蒸着レートが制御される。
本実施例に拠れば、実施例１０と同様に、蒸発源群１８の蒸発源１００が極めて軽量、コンパクトにできるので、多元の共蒸着を行う場合でも蒸発源１００を一列に並べることができ、蒸発源群１８がコンパクトになり、膜厚モニタ１９がモニタし易い位置に設置し易い。これにより、よりコンパクトで、共蒸着を制御性よく行うことができる安定な成膜装置を提供することができる。本実施例では、共蒸着として２元の例を述べたが、３元以上も同様に可能であることは言うまでもない。
図１２は、実施例１１の成膜装置の概略構成図である。実施例１０との違いは基板が水平に配置され、これに伴い、蒸発源群１８が上向きであることである。次に、蒸着材料供給路１２が蒸着材料蓄積部２７側に設けられていることである。まず、蒸着材料蓄積部２７が静止して配置され、走査される蒸発源群１８と切り離されていることである。実施例１０と違いのみを以下に記す。蒸発源群１８の各蒸発源１００の坩堝７には、待機位置で上方の蒸着材料蓄積部２７から蒸着材料供給路１２を経て、蒸着材料５が供給される。この供給は坩堝の開口部３１が上方向きなので、これと異なる向きに孔を開ける必要がなく、蒸気が漏れる心配がない。本実施例に拠れば、実施例１０と同様に、蒸発源群１８の蒸発源１００が極めて軽量、コンパクトにでき、不要に蒸気が漏れる心配がない安定な成膜装置を提供することができる。
以上の実施例１から１２までに述べた本発明は、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。
以上のように、本発明による成膜装置によれば、坩堝の開口部側がアルミに対して濡れ性の小さい材料で構成されているので、坩堝外への這い上がりが発生しにくい。これにより、破損が起こりにくい蒸発源１００を提供することができる。また、蒸着材料５が供給される部分が濡れ性の大きい材料からなるので、蒸着材料が安定に蒸発し安定な成膜ができる。これにより、Ａｌの這い上がりを防止できて故障、破損が起こりにくく安定に成膜できる蒸発源１００を有する成膜装置を安価に提供することができる。さらに、基板１５を縦に置いて水平方向に蒸着する縦型蒸着に適した成膜装置を提供することができる。
また、蒸着材料供給手段を有することにより、小容量の坩堝７で大量の蒸着を行うことができる。また、蒸着材料供給手段の蒸着材料供給路１２が、坩堝開口部の反対側、ないし蒸着材料の蒸気が坩堝外部に噴出するのを妨げない位置に配置されているので、蒸着材料５の蒸気噴出の障害にならない。
さらには、蒸発源群１８がより軽量、コンパクトにできるので、蒸発源群等保持移動機構２６も軽量、コンパクトにすることができる。これにより、よりコンパクトな成膜装置を提供することができる。また、多元の共蒸着を行う場合でも蒸発源１００を一列に並べることができ、膜厚モニタ１９がモニタし易い位置に設置し易い。これにより、よりコンパクトで、共蒸着を制御性よく行うことができる安定な成膜装置を提供することができる。
以上で説明した構成では、基板１５に対して蒸発源１００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１００が固定され、基板１５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できる。すなわち、基板１５に均一な蒸着膜を形成するには、基板１５と蒸発源１００とが相対的に移動すればよい。
しかし、本発明の蒸発源群１８は軽量、コンパクトにできるので、蒸発源１００を移動させるほうが、移動距離を短縮でき、成膜装置もコンパクトにできる利点がある。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。
しかし、本発明の蒸発源群１８は軽量、コンパクトにできるので、蒸発源１００を移動させるほうが、移動距離を短縮でき、成膜装置もコンパクトにできる利点がある。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。
＜比較例１＞
図１５は、比較例として、本発明の構成を採用しない成膜装置の蒸発源２００の概略断面図（１）を示す。ＰＢＮ（Pyrolytic Boron Nitride）からなる坩堝２０７の中に蒸着材料５が収容されており、この坩堝２０７を加熱部（ヒーター）２０３により加熱し、リフレクタ２０４により逃げる熱を坩堝２０７、加熱部２０３へ戻して熱効率を上げて蒸着材料２０５を加熱する。加熱された蒸着材料２０５は昇華あるいは気化により蒸発して、坩堝の開口部２０９から噴出し図示しない基板上に蒸着材料２０５が蒸着される。
図１５は、比較例として、本発明の構成を採用しない成膜装置の蒸発源２００の概略断面図（１）を示す。ＰＢＮ（Pyrolytic Boron Nitride）からなる坩堝２０７の中に蒸着材料５が収容されており、この坩堝２０７を加熱部（ヒーター）２０３により加熱し、リフレクタ２０４により逃げる熱を坩堝２０７、加熱部２０３へ戻して熱効率を上げて蒸着材料２０５を加熱する。加熱された蒸着材料２０５は昇華あるいは気化により蒸発して、坩堝の開口部２０９から噴出し図示しない基板上に蒸着材料２０５が蒸着される。
特に蒸着材料２０５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２０７の内壁面に沿って上昇し、坩堝２０７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１４の坩堝（本体）２０７の内壁を這い上がり、温度等の条件によっては坩堝の開口部２０９の坩堝つば２０８上面を這い上がり、加熱部２０３の配置されている坩堝２０７と外筒２０６で囲まれた加熱室２１０に回り込む場合がある。Ａｌが加熱室２１０に入り込むと、加熱部２０３、リフレクタ２０４に付着反応して、加熱部２０３を劣化させ断線の原因になったり、加熱部２０３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２０４に堆積し、表面導電性をもつ碍子を介して加熱部２０３とリフレクタ２０４（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、大型基板の成膜では、基板を垂直にして横方向から蒸着する縦型蒸着が、マスクのたわみが無く合わせ精度をよくできるので、必須になりつつある。
＜比較例２＞
図１６は、図１５と同様に、比較例として、本発明の構成を採用しない成膜装置の蒸発源２００の概略断面図（２）を示す。図１６では、坩堝の開口部２０９略水平方向を向いた（坩堝の開口部２０９の向きと、図示しない基板保持移動機構により保持された基板の表面の法線方向とが略０度である）蒸発源１００の例である。
図１６は、図１５と同様に、比較例として、本発明の構成を採用しない成膜装置の蒸発源２００の概略断面図（２）を示す。図１６では、坩堝の開口部２０９略水平方向を向いた（坩堝の開口部２０９の向きと、図示しない基板保持移動機構により保持された基板の表面の法線方向とが略０度である）蒸発源１００の例である。
この蒸発源２００のＡｌは溶融された場合、溶融したＡｌが坩堝２０７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。また、Ａｌのスプラッシュが発する可能性もある。
なお、この比較例２に対し、実施例１の図１（Ａ）では内側坩堝２が外側坩堝１の開口部９に直交して、奥まった位置に配置されているため、Ａｌのスプラッシュが発生した場合でも、外側坩堝１の内壁に衝突するだけで、基板１５へは到達しない。また、たとえＡｌが外側坩堝１の側面に流れ出たとしても、外側坩堝１は濡れ性が小さいので這い上がり現象の発生を防ぐことができる。
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成膜装置に利用可能である。
１ 外側坩堝
２ 内側坩堝（収容部）
３、２０３ 加熱部（ヒーター）
４、２０４ リフレクタ
５、２０５ 蒸着材料
６、２０６ 外筒
７、２０７ 坩堝
８、２０８ 坩堝つば
９ 外側坩堝の開口部
１０、２１０ 加熱室
１１、２１１ ノズル
１２ 蒸着材料供給路
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 蒸発源群
１９ 膜厚モニタ
２０ 基板保持移動機構
２１ 移動ガイド
２２ 膜厚制御器
２３ 電源
２４ 移動機構制御器
２５ 制御器
２６ 蒸発源群等保持移動機構
２７ 蒸着材料蓄積部
２８ 蒸着材料供給制御器
２９ 蒸発源保持移動機構
３０ 内側坩堝の開口部
３１、２０９ 坩堝の開口部
１００、２００ 蒸発源
２ 内側坩堝（収容部）
３、２０３ 加熱部（ヒーター）
４、２０４ リフレクタ
５、２０５ 蒸着材料
６、２０６ 外筒
７、２０７ 坩堝
８、２０８ 坩堝つば
９ 外側坩堝の開口部
１０、２１０ 加熱室
１１、２１１ ノズル
１２ 蒸着材料供給路
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 蒸発源群
１９ 膜厚モニタ
２０ 基板保持移動機構
２１ 移動ガイド
２２ 膜厚制御器
２３ 電源
２４ 移動機構制御器
２５ 制御器
２６ 蒸発源群等保持移動機構
２７ 蒸着材料蓄積部
２８ 蒸着材料供給制御器
２９ 蒸発源保持移動機構
３０ 内側坩堝の開口部
３１、２０９ 坩堝の開口部
１００、２００ 蒸発源
Claims (9)
- Ａｌを収容する内側坩堝と、前記内側坩堝を収容しＡｌの蒸気を外部に放射する外側坩堝とを備えた坩堝と、
前記内側坩堝に収容されたＡｌを加熱する加熱部と、を有する蒸発源であって、
前記内側坩堝のＡｌに対する濡れ性は、前記外側坩堝のＡｌに対する濡れ性よりも大きく、
前記内側坩堝の底面部と、前記外側坩堝の側面部が接し、
前記内側坩堝の開口部が前記外側坩堝の側面部に対向していることを特徴とする蒸発源。 - 請求項１に記載の蒸発源であって、
前記加熱部を前記内側坩堝の近傍に配置したことを特徴とする蒸発源。 - 請求項２に記載の蒸発源であって、
前記坩堝の外部にある蒸着材料蓄積部から前記内側坩堝へＡｌを供給する蒸着材料供給手段を備えたことを特徴とする蒸発源。 - 請求項３に記載の蒸発源であって、
前記蒸着材料供給手段は、前記内側坩堝のＡｌの蓄積状態を検出し、Ａｌの蓄積状態に基づいて前記内側坩堝へのＡｌの供給を中止することを特徴とする蒸発源。 - 請求項３または４に記載の蒸発源であって、
前記蒸着材料供給手段は、前記坩堝の底面部または側面部を通って前記内側坩堝に接続することを特徴とする蒸発源。 - 請求項３乃至５のいずれかに記載の蒸発源であって、
前記蒸着材料供給手段は、基板へ成膜しないタイミングでＡｌの供給を行うことを特徴とする蒸発源。 - 請求項１乃至６のいずれかに記載の蒸発源を複数並べて構成する蒸発源群と、
基板を保持する基板保持部とを有する成膜装置であって、
前記蒸発源または前記基板保持部のうち一方が走査し、他方が静止することで基板を成膜することを特徴とする成膜装置。 - 請求項７に記載の成膜装置であって、
前記外側坩堝の開口部の向きと、前記基板保持部により保持された基板の表面の法線方向とが−５〜６０度の範囲にあることを特徴とする成膜装置。 - 請求項７または８に記載の成膜装置であって、
前記蒸発源が走査し、前記基板保持部が静止する場合において、前記蒸着材料蓄積部は静止していることを特徴とする成膜装置。
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