JPWO2007135870A1 - 有機蒸着材料用蒸着装置、有機薄膜の製造方法 - Google Patents

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Abstract

有機蒸着材料の組成変化、分解、変質が生じない蒸着装置を提供する。搬送装置３０ａ、３０ｂに基板一枚分の有機蒸着材料を乗せ、予め加熱した蒸着容器１２内に搬入する。有機蒸着材料は基板毎に少量づつ加熱され、有機材料蒸気を放出して消滅するので、加熱されている時間が短く、水分による分解や変質が生じない。異なる有機化合物が混合されていても、混合組成の変化が無いので、母材と発色剤を混合した有機蒸着材料を貯留槽３４ａ、３４ｂに貯留しておき、搬送装置３０ａ、３０ｂに配置することもできる。

Description

本発明は有機薄膜の技術分野にかかり、特に、品質のよい有機薄膜を製造する技術に関する。
有機ＥＬ素子は近年最も注目される表示素子の一つであり、高輝度で応答速度が速いという優れた特性を有している。有機ＥＬ素子は、ガラス基板上に赤、緑、青の三色の異なる色で発色する発光領域が配置されている。発光領域は、アノード電極膜、ホール注入層、ホール輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層及びカソード電極膜がこの順序で積層されており、発光層中に添加された発色剤で、赤、緑、又は青で発色するようになっている。
図８の符号２０３は、従来技術の有機薄膜形成装置であり、真空槽２１１の内部に蒸着容器２１２が配置されている。蒸着容器２１２は、容器本体２２１を有しており、該容器本体２２１の上部は、一乃至複数個の放出口２２４が形成された蓋部２２２で塞がれている。
蒸着容器２１２の内部には、粉体の有機蒸着材料２００が配置されている。
蒸着容器２１２の側面と底面にはヒータ２２３が配置されており、真空槽２１１内を真空排気し、ヒータ２２３が発熱すると蒸着容器２１２が昇温し、蒸着容器２１２内の有機蒸着材料２００が加熱される。
有機蒸着材料２００が蒸発温度以上の温度に加熱されると、蒸着容器２１２内に、有機材料蒸気が充満し、放出口２２４から真空槽２１１内に放出される。
放出口２２４の上方には、基板搬送装置２１４が配置されており、ホルダ２１０に基板２０５を保持させ基板搬送装置２１４を動作させると、基板２０５は、放出口２２４の真上位置を通り、放出口２２４から放出された有機材料蒸気が基板２０５表面に到達し、ホール注入層やホール輸送層等の有機薄膜が形成される。
有機材料蒸気を放出させた状態で、基板２０５を一枚ずつ放出口２２４上の位置を通過させれば、複数枚の基板２０５に逐次有機薄膜を形成することが可能になる。
上記のような蒸着容器は下記文献に記載されている。
特開２００３−２９３１２０号公報
しかし、上記のように複数枚の基板２０５を成膜するためには、蒸着容器２１２内に多量の有機蒸着材料２００を配置する必要があり、加熱を開始し、複数の基板２０５を成膜した状態では、蒸着容器２１２内に残存する有機蒸着材料２００は長時間高温に曝されているため、蒸着容器中の水分と反応して変質したり、加熱による分解が進行し、加熱初期の状態に比べ、有機蒸着材料２００が劣化してしまう。
図７は、劣化状態を模式的に示すグラフであり、横軸が時間、縦軸が放出口２２４から放出される有機材料蒸気の分子量である(加熱直後の分子量を１００％としてある。)。
また、発光層を形成する母材の有機化合物と、発色剤の有機化合物を混合した有機蒸着材料を蒸着容器２１２の内部に配置して成膜すると、蒸発温度が低い方が蒸気が放出され易いため、複数の基板２０５に成膜した後では、含有割合が加熱初期の状態から変化してしまい、加熱初期と複数の基板２０５に成膜した後とでは、放出口２２４から放出される有機材料蒸気の母材と発色剤の含有割合が大きく異なるという問題がある。
従って、従来技術の蒸着装置では、母材の蒸発容器と発色剤の蒸発容器は同じ真空槽内に別々に配置する必要があった。
本発明は、上記課題を解決するため、真空槽と、前記真空槽の内部に配置された蒸着容器と、蒸着材料が配置される供給装置と、前記蒸着容器と前記供給装置に接続された搭載槽と、前記搭載槽内と前記真空槽内との間を移動可能に構成され、前記搭載槽内に位置するときに前記供給装置から前記蒸着材料が供給されるように構成された搬送装置と、前記蒸着容器を加熱し、前記蒸着容器内に位置する前記蒸着材料から材料蒸気を発生させ、前記蒸着容器の放出口から前記真空槽内に前記材料蒸気を放出させる加熱装置とを有する蒸着装置である。
また、本発明は、前記供給装置は、前記蒸着材料を貯留する貯留槽と、前記貯留槽の内部と前記搭載槽の内部を接続し、前記貯留槽内部の前記蒸着材料を前記搭載槽内部に移動させる接続装置とを有する蒸着装置である。
また、本発明は、前記貯留槽は、前記搭載槽上に配置され、前記貯留槽の内部と前記搭載槽の内部が接続されると、前記貯留槽内部の前記蒸着材料は、前記搭載槽内部の前記搬送装置上に落下して配置されるように構成された蒸着装置である。
また、本発明は、前記搭載槽の内部雰囲気を前記蒸着容器の内部雰囲気から隔離する隔離板を有する蒸着装置である。
また、本発明は、前記真空槽内には、成膜対象物を保持し、前記放出口と対面する位置を通過させる搬送機構が配置された蒸着装置である。
また、本発明は、真空槽内に配置された蒸着容器に有機蒸着材料を配置し、前記蒸着容器を加熱し、前記蒸着容器の放出口から前記有機蒸着材料の有機材料蒸気を放出させ、複数の成膜対象物に前記放出口と対面する位置を逐次通過させ、前記成膜対象物に有機薄膜を形成する有機薄膜の製造方法であって、前記蒸着容器内に前記有機蒸着材料を配置し、前記有機材料蒸気の放出を開始させ、前記成膜対象物への有機薄膜形成を開始した後、前記蒸着容器を前記真空槽内に配置した状態で、前記蒸着容器内に前記有機蒸着材料を供給する有機薄膜の製造方法である。
また、本発明は、前記成膜対象物毎に、前記有機蒸着材料を前記蒸着容器に供給する有機薄膜の製造方法である。
また、本発明は、前記蒸着容器に供給する前記有機蒸着材料は、前記有機蒸着材料の蒸発温度よりも低温で真空雰囲気中に保管しておく有機薄膜の製造方法である。
また、本発明は、前記有機蒸着材料は粉体の状態で供給する有機薄膜の製造方法である。
また、本発明は、前記蒸着容器に供給される前記有機蒸着材料の粉体には、異なる種類の有機化合物が混合された有機薄膜の製造方法である。
また、本発明は、前記有機蒸着材料は、粉体を固めた錠剤である有機薄膜の製造方法である。
また、本発明は、前記錠剤にされる前記有機蒸着材料の粉体には、異なる種類の有機化合物が混合された有機薄膜の製造方法である。
有機蒸着材料が高温に長時間曝されないので、有機蒸着材料が分解や変質しない。
また、蒸着容器内に基板毎に有機蒸着材料を供給すれば、有機蒸着材料に異なる有機化合物を混合する場合でも、各基板に対する混合割合の変化はない。
本発明の第一例の蒸着装置を説明するための斜視図 その蒸着装置の内部を説明するための模式的断面図 (ａ)、(ｂ)：本発明の蒸着装置を用いて有機薄膜を成膜する手順を説明するための工程図 (ａ)、(ｂ)：有機蒸着材料を蒸着容器底面に配置する場合の手順を説明するてめの工程図 本発明の第二例の蒸着装置を説明するための模式的断面図 本発明で用いることができる錠剤状の有機蒸着材料を示す斜視図 従来技術の蒸着装置の真空槽内に放出される有機材料蒸気の劣化を説明するためのグラフ 従来技術の蒸着装置
符号の説明
１、２……蒸着装置
５、１０５……成膜対象物（基板）
１１、１１１……真空槽
１２、１１２……蒸着容器
１３ａ、１３ｂ……供給装置
１４、１１４……基板搬送機構
２３、１２３……加熱装置
２４、１２４……放出口
３０ａ、３０ｂ……搬送装置
３２ａ、３２ｂ……搭載槽
３３ａ、３３ｂ……密閉板
本発明を図面を用いて説明する。
図１の斜視図、図２の概略断面図の符号１は、本発明の実施例であり、有機薄膜形成用の第一例の蒸着装置を示している。
この蒸着装置１は、真空槽１１と、蒸着容器１２と、一乃至複数台の供給装置１３ａ、１３ｂを有している（図１では真空槽１１は省略してある）。
蒸着容器１２は、真空槽１１の内部に配置されている。
蒸着容器１２は、細長の容器本体２１と、細長の板状の蓋部２２とを有している。容器本体２１は、蓋部２２によって蓋がされている。
蒸着容器１２には、一乃至複数台の搭載槽３２ａ、３２ｂが接続されている。ここでは搭載槽３２ａ、３２ｂは二台であり、搭載槽３２ａ、３２ｂは、容器本体２１の長手方向の両端部にそれぞれ配置されている。
容器本体２１の側壁の一部(ここでは長手方向両端の側壁)と搭載槽３２ａ、３２ｂの一部には、開口が形成され、容器本体２１の開口と搭載槽３２ａ、３２ｂの開口は連通されており、容器本体２１の内部と搭載槽３２ａ、３２ｂの内部は接続されている。
供給装置１３ａ、１３ｂは、搭載槽３２ａ、３２ｂと、貯留槽３４ａ、３４ｂと、接続装置３９ａ、３９ｂを有している。
貯留槽３４ａ、３４ｂの内部と、搭載槽３２ａ、３２ｂの内部は、接続装置３９ａ、３９ｂを介して接続可能に構成されている。
貯留槽３４ａ、３４ｂは、搭載槽３２ａ、３２ｂの上方に配置されている。
接続装置３９ａ、３９ｂは、閉状態になると、貯留槽３４ａ、３４ｂの底部を閉塞し、貯留槽３４ａ、３４ｂの内部を搭載槽３２ａ、３２ｂの内部から遮断し、開状態になると、貯留槽３４ａ、３４ｂの内部を搭載槽３２ａ、３２ｂの内部に接続するように構成されている。接続装置３９ａ、３９ｂが閉状態の状態では、貯留槽３４ａ、３４ｂの底部は閉塞されており、貯留槽３４ａ、３４ｂの内部に粉体や液体等の流動性を有する有機蒸着材料４０ａ、４０ｂを貯留することができる。ここでは有機蒸着材料４０ａ、４０ｂは粉体である。
接続装置３９ａ、３９ｂの開閉と、接続装置３９ａ、３９ｂを通過する有機蒸着材料４０ａ、４０ｂの量は、コンピュータ等の制御装置によって制御されており、接続装置３９ａ、３９ｂが開状態にされると、有機蒸着材料４０ａ、４０ｂの自重による落下で、有機蒸着材料４０ａ、４０ｂは、接続装置３９ａ、３９ｂを通過し、貯留槽３４ａ、３４ｂから搭載槽３２ａ、３２ｂの内部に移動する。
このとき、有機蒸着材料４０ａ、４０ｂは、制御装置によって設定された分量だけ接続装置３９ａ、３９ｂを通過するように構成されている。移動後は、接続装置３９ａ、３９ｂは閉状態にする。供給される有機蒸着材料４０ａ、４０ｂは、一定重量が供給されるように構成してもよいし、一定体積が供給されるように構成してもよい。
各搭載槽３２ａ、３２ｂの内部には、搬送装置(ボート)３０ａ、３０ｂがそれぞれ配置されている。各搬送装置３０ａ、３０ｂの上部には、収容部３１ａ、３１ｂがそれぞれ形成されている。収容部３１ａ、３１ｂは、ここでは搬送装置３０ａ、３０ｂに形成された凹部であるが、搬送装置３０ａ、３０ｂの上部に受け皿を設け、受け皿によって収容部３１ａ、３１ｂを構成してもよい。
収容部３１ａ、３１ｂは鉛直上方を向けられており、搭載槽３２ａ、３２ｂと貯留槽３４ａ、３４ｂとの接続部分の下方にある。搭載槽３２ａ、３２ｂ内に落下した有機蒸着材料は、収容部３１ａ、３１ｂ上に落下し、収容部３１ａ、３１ｂ上に配置される。
搬送装置３０ａ、３０ｂには、移動機構３７ａ、３７ｂが接続されており、移動機構３７ａ、３７ｂがロッドを伸ばすと、搬送装置３０ａ、３０ｂは搭載槽３２ａ、３２ｂ内から蒸着容器１２の内部に移動され、ロッドを縮めると、搬送装置３０ａ、３０ｂは、蒸着容器１２の内部から搭載槽３２ａ、３２ｂ内に移動するように構成されている。
蒸着容器１２の内部には、蓋２２と平行に、平板の充満板２６が配置されている。
蒸着容器１２内に移動された搬送装置３０ａ、３０ｂは、充満板２６と容器本体２１の底面との間に位置している。
容器本体２１の底面の外側と側面の外側には、加熱装置２３が配置されている。加熱装置２３には通電によって発熱する抵抗発熱体が設けられており、加熱装置２３が発熱すると容器本体２１や、充満板２６、蓋２２が加熱され、昇温する。容器本体２１、充満板２６、蓋２２はカーボングラファイトや金属製の熱伝導率が高い物質で構成されている。
加熱装置２３は抵抗発熱体だけではなく、電磁誘電によって蒸着容器１２を加熱する装置、赤外線放射によって蒸着容器１２を加熱する装置、昇温させた熱媒体の熱伝導によって蒸着容器１２を加熱する装置、ペルチェ効果によって加熱する装置等の蒸着容器１２を加熱する装置を広く含む。
後述するように、蒸着容器１２や搭載槽３２ａ、３２ｂの内部を含む真空槽１１の内部は予め真空雰囲気にしておき、蒸着容器１２内に位置する搬送装置３０ａ、３０ｂは、容器本体２１から放出される輻射熱や、充満板２６で反射されるその輻射熱を受け、加熱され、収容部３１ａ、３１ｂに配置された有機蒸着材料が昇温する。
有機蒸着材料が蒸気放出温度以上の温度に昇温すると、有機蒸着材料から有機材料蒸気が放出される。
蓋部２２と充満板２６には、それぞれ一乃至複数の放出口２４、２７が形成されており、放出された有機材料蒸気は、蒸着容器１２の内部の充満板２６と容器本体２１の底面との間の空間を充満しながら、充満板２６と蓋部２２との間の空間に流出し、その空間を充満しながら、放出口２４を通って真空槽１１の内部に放出される。有機材料蒸気は蒸着容器１２の放出口２４以外の部分からは漏れ出ない。
蓋部２２の放出口２４と充満板２６の放出口２７は、相対的な位置が調節されており、充満板２６と蓋部２２に挟まれた部分の空間に有機材料蒸気が濃度略一定で充満し、蓋部２２のどの放出口２４からも、同程度の放出量の有機材料蒸気が放出されるように構成されている。
真空槽１１の内部には、基板搬送機構１４が配置されている。基板搬送機構１４にはホルダ１０が取りつけられている。ホルダ１０に成膜対象物の基板を保持させ、真空槽１１内を移動させると、基板は蓋部２２の放出口２４と対面する位置を通過するように構成されている。
放出口２４、２７は、蓋部２２や充満板２６の長手方向に沿って配置されており、基板は、蓋部２２の長手方向とは直交する方向に移動する。基板の幅は、放出口２７が配置された領域の長さよりも短く、放出口２４から真空槽１１の内部に放出された有機材料蒸気は、基板表面に均一に到達し、有機薄膜が形成される。
次に、本発明の第一例の蒸着装置１を用い、複数の成膜対象物(基板)に有機薄膜を逐次形成する工程について説明する。
真空槽１１と、搭載槽３２ａ、３２ｂと、貯留槽３４ａ、３４ｂには真空排気系１５がそれぞれ接続されており、真空排気系１５を動作させると、真空槽１１と、搭載槽３２ａ、３２ｂと、貯留槽３４ａ、３４ｂは真空排気される。真空排気により、蒸着容器１２の内部の気体は、真空槽１１を通って排出される。
各槽１１、３２ａ、３２ｂ、３４ａ、３４ｂは、同じ真空排気系１５で真空排気してもよいし、それぞれ個別に真空排気系を設けてもよい。
貯留槽３４ａ、３４ｂは、搭載槽３２ａ、３２ｂの内部を介して真空排気するように構成してもよい。
真空槽１１、蒸着容器１２、搭載槽３２ａ、３２ｂ、貯留槽３４ａ、３４ｂの内部が同程度の真空雰囲気まで真空排気された後、加熱装置２３に通電して発熱させ、蒸着容器１２を加熱する。
搬送装置３０ａ、３０ｂは、搭載槽３２ａ、３２ｂの内部に配置し、加熱装置２３が発熱しても昇温しないようにしておく。
貯留槽３４ａ、３４ｂには、予め有機蒸着材料４０ａ、４０ｂが配置されており、接続装置３９ａ、３９ｂを開け、一時貯留室３４ａ、３４ｂ内の有機蒸着材料４０ａ、４０ｂを、予め設定された分量だけ落下させ、搬送装置３０ａ、３０ｂの収容部３１ａ、３１ｂ上に配置する。
図３(ａ)の符号４１ａ、４１ｂは、収容部３１ａ、３１ｂ上に配置された有機蒸着材料を示している(図３、図４では、真空槽１１と、保管槽３５ａ、３５ｂの記載は省略する)。
ホルダ１０には、成膜面が放出口２４と面する向きに、成膜対象物である基板５が保持されている。
基板５が蒸着容器１２に到達する前に、図３(ｂ)に示すように、搬送装置３０ａ、３０ｂは、有機蒸着材料４１ａ、４１ｂを乗せた状態で蒸着容器１２の内部に移動されており、搬送装置３０ａ、３０ｂの熱容量は小さいため、搬送装置３０ａ、３０ｂ上の有機蒸着材料４１ａ、４１ｂは、容器本体２１等の蒸着容器１２が放射する輻射熱によって短時間で蒸発温度まで昇温され、有機材料蒸気が放出される。基板５は、有機材料蒸気が放出された状態の蒸着容器１２に到達し、蓋部２２の放出口２４と対面する位置を通過すると、基板５の表面に有機薄膜が形成される。
ここでは、蒸着容器１２の放出口２４と対面する位置を、複数の基板５が一枚ずつ通過する。
有機蒸着材料４１ａ、４１ｂは、有機材料蒸気を放出すると、徐々に減少する。搬送装置３０ａ、３０ｂ上に配置された有機蒸着材料４１ａ、４１ｂの量は、基板５が通過する前は消滅せず、通過すると直ぐに消滅する量に設定されており、消滅後、次の基板が蒸着容器１２に到達する前に、搬送装置３０ａ、３０ｂを搭載槽３２ａ、３２ｂに戻し、下記のように、搬送装置３０ａ、３０ｂ上に、有機蒸着材料を補充する。
搬送装置３０ａ、３０ｂの、蒸着容器１２側の端部には、密閉板３３ａ、３３ｂが配置されている。
密閉板３３ａ、３３ｂは、搬送装置３０ａ、３０ｂの内部と搭載槽３２ａ、３２ｂの内部とが接続された開口部分よりも大径であり、開口部分の周囲又は密閉板３３ａ、３３ｂの縁付近には、オーリングが配置されている。
搬送装置３０ａ、３０ｂが搭載槽３２ａ、３２ｂの内部に収容された状態では、密閉板３３ａ、３３ｂと容器本体２１とは、オーリングを介して密着されており、搭載槽３２ａ、３２ｂの内部は、蒸着容器１２の内部から遮断される。
搭載槽３２ａ、３２ｂには、ガス供給系１７が接続されており、搭載槽３２ａ、３２ｂ内に、冷却ガス(アルゴンガス等の希ガスや窒素ガス等の不活性ガス)を導入し、搬送装置３０ａ、３０ｂの温度を気体の熱伝導によって、蒸気放出温度よりも低温に冷却する。密閉板３３ａ、３３ｂによって、搭載槽３２ａ、３２ｂの内部は、蒸着容器１２の内部から遮断された状態では、搭載槽３２ａ、３２ｂに導入された冷却ガスは蒸着容器１２には侵入しない。
なお、搭載槽３２ａ、３２ｂは略室温であり、搬送装置３０ａ、３０ｂは熱容量が小さいので、搬送装置３０ａ、３０ｂ自身が放射する輻射熱によって、搬送装置３０ａ、３０ｂの温度は容易に低下する。
従って、冷却ガスを導入しない自然冷却によっても搬送装置３０ａ、３０ｂの温度を、蒸発温度よりも低下させることもできる。この場合、冷却ガスを用いた冷却よりも冷却時間は長くなる。
搬送装置３０ａ、３０ｂが所定温度まで冷却されたら、冷却ガスの導入を停止し、搭載槽３２ａ、３２ｂ内を蒸着容器１２や貯留槽３４ａ、３４ｂの圧力と同程度まで真空排気した後、接続装置３９ａ、３９ｂを開け、一時貯留室３４ａ、３４ｂから所定量の有機蒸着材料を落下させ、搬送装置３０ａ、３０ｂ上に配置する。
そして上記工程と同様に、搬送装置３０ａ、３０ｂを蒸着容器１２内に移動させ、昇温させて有機材料蒸気が放出された後、次の基板を放出口２４と対面する位置を通過させ、その基板上に有機薄膜を形成する。
貯留槽３４ａ、３４ｂの周囲は室温であり、その内部に配置された有機蒸着材料４０ａ、４０ｂも室温に維持されている。また、貯留槽３４ａ、３４ｂの内部は真空排気されている。
従って、貯留槽３４ａ、３４ｂ内に配置された有機蒸着材料４０ａ、４０ｂは、室温・真空雰囲気中で保管されており、酸化や分解が進行しないので、搬送装置３０ａ、３０ｂには、劣化のない有機蒸着材料４０ａ、４０ｂが供給される。
また、有機蒸着材料は、蒸着容器１２内に位置する時間だけ加熱される。その時間は、基板５が通過する時間であり、加熱される時間が短く、蒸着容器１２内での劣化は非常に少ない。貯留槽３４ａ、３４ｂや、後述する保管槽３５ａ、３５ｂでの劣化はない。従って、分解や劣化で形成された有機化合物の蒸気は真空槽１１内に放出されない。
貯留槽３４ａ、３４ｂの内部に貯留されている有機蒸着材料４０ａ、４０ｂには、有機ＥＬ素子の発光層の母材となる有機化合物の粉体と、発光層の発色剤である有機化合物の粉体が、予め、所定の割合で混合されており、母材の蒸着容器と発色剤の蒸着容器を真空槽１１内に別々に配置しなくても、基板５表面に有機発光層を形成することができる。
母材の有機化合物の粉体と、発色剤の有機化合物の粉体は均一に混合されており、一枚の基板表面への発色層(有機薄膜)の形成開始から形成終了までの間は短時間であるから、真空槽１１内に放出される有機材料蒸気中の母材の有機化合物蒸気と発色剤の有機化合物蒸気の含有割合の変化は少ないし、変化したとしても、基板５毎に、蒸着容器１２内に別の有機蒸着材料４１ａ、４１ｂが供給、配置されるから、各基板５には、同じ組成の発光層が形成される。
上記実施例では、搬送装置３０ａ、３０ｂ上に有機蒸着材料４１ａ、４１ｂを乗せた状態で有機材料蒸気を発生させたが、有機蒸着材料４１ａ、４１ｂを乗せた搬送装置３０ａ、３０ｂを蒸着容器１２内に挿入した後、図４(ａ)に示すように、搬送装置３０ａ、３０ｂを回転させること等で上下反転させ、収容部３１ａ、３１ｂを鉛直下方に向け、有機蒸着材料４１ａ、４１ｂを収容部３１ａ、３１ｂから蒸着容器１２の底面上に落下させ、有機蒸着材料４１ａ、４１ｂを、輻射熱に加え、蒸着容器１２からの熱伝導で加熱することができる。
蒸着容器１２の底面に配置された有機蒸着材料４１ａ、４１ｂが蒸発温度以上の温度に昇温すると、蓋部２２の放出口２４から有機材料蒸気が放出され、放出口２４と対面する位置を通る基板の表面に有機薄膜が形成される。
有機蒸着材料４１ａ、４１ｂを落下させた後、搬送装置３０ａ、３０ｂを搭載槽３２ａ、３２ｂに戻し、蒸気放出中は、搬送装置３０ａ、３０ｂを搭載槽３２ａ、３２ｂ内に収容すれば、搬送装置３０ａ、３０ｂは昇温しないから、搬送装置３０ａ、３０ｂを収容する前、又は収容した後、搬送装置３０ａ、３０ｂの上下の反転を元に戻し、収容部３１ａ、３１ｂを鉛直上方に向けると共に、収容部３１ａ、３１ｂを、貯留槽３４ａ、３４ｂから搭載槽３２ａ、３２ｂ内に有機蒸着材料が落下する位置に配置しておくと、冷却しなくても新しい有機蒸着材料を搬送装置３０ａ、３０ｂ上に配置することができる。
上記蒸着装置２によれば、図４(ｂ)に示すように、容器本体２１の底面上に配置された有機蒸着材料４１ａ、４１ｂによって基板表面への薄膜形成を行ないながら、搬送装置３０ａ、３０ｂに別の有機蒸着材料４２ａ、４２ｂを配置することができ、先行する基板５と後行する基板５の間隔を短くすることができる。
なお、有機蒸着材料４１ａ、４１ｂが落下する位置の容器本体２１の底面上には、受け皿を配置することができる。
以上の蒸着装置１、２では、通過する基板毎に所定量の有機蒸着材料を貯留槽３４ａ、３４ｂから搭載槽３２ａ、３２ｂ内に落下させると、貯留槽３４ａ、３４ｂ内に貯留されている有機蒸着材料４０ａ、４０ｂが減少する。
貯留槽３４ａ、３４ｂには、図１、図２に示されているように、移動管３６ａ、３６ｂによって保管槽３５ａ、３５ｂが接続されている。保管槽３５ａ、３５ｂの内部には、有機蒸着材料が配置されている。
移動管３６ａ、３６ｂには、開閉バルブ３８ａ、３８ｂが設けられている。
貯留槽３４ａ、３４ｂ内が真空雰囲気であって、保管槽３５ａ、３５ｂの内部が大気圧に曝される場合、開閉バルブ３８ａ、３８ｂは閉じられ、保管槽３５ａ、３５ｂから貯留槽３４ａ、３４ｂ内に大気が侵入しないように構成されている。
貯留槽３４ａ、３４ｂ内の有機蒸着材料４０ａ、４０ｂが減少した場合、保管槽３５ａ、３５ｂ内を真空排気し、保管槽３５ａ、３５ｂ内の圧力が貯留槽３４ａ、３４ｂ内の圧力と同程度まで低下した後、開閉バルブ３８ａ、３８ｂを開け、保管槽３５ａ、３５ｂ内の有機蒸着材料を、移動管３６ａ、３６ｂを通して貯留槽３４ａ、３４ｂに移動させる。
貯留槽３４ａ、３４ｂ内の有機蒸着材料が増加し、所定量に達した後、開閉バルブ３８ａ、３８ｂを閉じ、貯留槽３４ａ、３４ｂの内部を保管槽３５ａ、３５ｂから遮断する。この状態では、保管槽３５ａ、３５ｂの内部は、大気に曝した状態で有機蒸着材料を当該保管槽３５ａ、３５ｂ内に搬入することができる。
なお、貯留槽３４ａ、３４ｂには、攪拌装置５１ａ、５１ｂが設けられている。貯留槽３４ａ、３４ｂ内の有機蒸着材料４０ａ、４０ｂに空洞が生じないように、貯留槽３４ａ、３４ｂから搬送装置３０ａ、３０ｂに有機蒸着材料が供給されるときには、攪拌装置５１ａ、５１ｂで攪拌されるようになっている。
保管槽３５ａ、３５ｂから貯留槽３４ａ、３４ｂ内に有機蒸着材料が供給されるときに攪拌装置５１ａ、５１ｂで攪拌するようにしてもよい。
なお、接続装置３９ａ、３９ｂや他の弁によって、貯留槽３４ａ、３４ｂの内部は、搭載槽３２ａ、３２ｂの内部から遮断し、搭載槽３２ａ、３２ｂの内部を真空雰囲気に置いた状態で、貯留槽３４ａ、３４ｂに大気を導入することも可能である。この場合、搭載槽３２ａ、３２ｂの内部を貯留槽３４ａ、３４ｂの内部から遮断した状態で貯留槽３４ａ、３４ｂの内部を大気に曝しながら、有機蒸着材料を当該貯留槽３４ａ、３４ｂ内に搬入することができる。
その場合、貯留槽３４ａ、３４ｂ内の有機蒸着材料４０ａ、４０ｂを搭載槽３２ａ、３２ｂに供給する前に、貯留槽３４ａ、３４ｂの内部を真空排気しておけば、搭載槽３２ａ、３２ｂ内に大気は侵入しない。
上記蒸着装置１では、放出口２４は蒸着容器１２の上部に配置されており、基板５は、成膜面を鉛直下方に向けた状態で、蒸着容器１２の上方を通過するように構成されているが、本発明はそのような蒸着装置１に限定されるものではなく、例えば、放出口は鉛直方向に配置し、基板の成膜面を鉛直にしてもよい。
図５の符号２は、そのような本発明の蒸着装置であり、本発明の第二例である。この第二例の蒸着装置２では、真空槽１１１内に細長の蒸着容器１１２が配置されている。蒸着容器１１２は、細長の容器本体１２１と、板状の蓋部１２２を有している。
容器本体１２１は、長手方向を鉛直にして配置されており、従って、開口は側方を向けられている。
容器本体１２１の開口は鉛直に配置された蓋部１２２によって塞がれている。蓋部１２２は、長手方向に沿って一乃至複数個の放出口１２４が列設されている。蓋部１２２の長手方向は鉛直であり、従って、放出口１２４は鉛直に配置されている。
蒸着容器１１２の内部には、蓋部１２２と平行に、細長の充満板１２６が長手方向を鉛直にして配置されている。この充満板１２６にも、長手方向に沿って一乃至複数個の放出口１２７が列設されている。
真空槽１１１内には基板搬送機構１１４が配置されている。基板搬送機構１１４には、ホルダ１１０が取りつけられており、成膜対象の基板１０５は、ホルダ１１０に鉛直に保持された状態で、蓋部１２２の放出口１２４と対面する位置を通過するように構成されている。
この第二例の蒸着装置２でも、第一例の蒸着装置１と同じ供給装置１３ａ、１３ｂを有している。この供給装置１３ａ、１３ｂには、同じ部材には同じ符号を付して説明を省略する。
この蒸着容器１１２では、底面が蒸着容器１１２の一側壁を構成しており、容器本体１２１の底面であって、蒸着容器１１２の一側壁には、一乃至複数個の供給装置１３ａ、１３ｂが上下方向に並んで配置されている。
ここでは、供給装置１３ａ、１３ｂは二個であり、一方が蒸着容器１１２の上端側に、他方が下端側に配置されている。
容器本体１２１の底面の一部(ここでは上端付近と下端付近の位置)と搭載槽３２ａ、３２ｂの一部には、開口が形成されており、容器本体１２１の開口と搭載槽３２ａ、３２ｂの開口は連通し、容器本体１２１の内部と搭載槽３２ａ、３２ｂの内部は接続されている。
搭載槽３２ａ、３２ｂ内に配置された搬送装置３０ａ、３０ｂは、容器本体１２１内の容器本体１２１の底面と充満板１２６の間の位置に挿入できるように構成されている。
容器本体１２１は、加熱装置１２３によって昇温されている。
貯留槽３４ａ、３４ｂの内部と、搭載槽３２ａ、３２ｂの内部は、接続装置３９ａ、３９ｂを介して接続可能に構成されており、接続装置３９ａ、３９ｂを開状態にし、搬送装置３０ａ、３０ｂの収容部３１ａ、３１ｂに、設定された量の有機蒸着材料４１ａ、４１ｂを乗せた状態で蒸着容器１１２の内部に挿入すると、有機蒸着材料４１ａ、４１ｂは、容器本体１２１等の蒸着容器１１２の輻射熱によって短時間で蒸発温度以上の温度に昇温され、搬送装置３０ａ、３０ｂ上の有機蒸着材料４１ａ、４１ｂから有機材料蒸気が放出される。
有機材料蒸気が蒸着容器１１２内に充満し、蓋部１２２の放出口１２４から均一に放出されている状態で、基板搬送装置１１４によって鉛直にされた基板１０５の成膜面を放出口１２４と対面させながら、その位置を通過させると、基板１０５表面に有機薄膜が形成される。
基板１０５の通過後、収容部３１ａ、３１ｂ上の有機蒸着材料４１ａ、４１ｂは蒸発して消滅する。
消滅後、搬送装置３０ａ、３０ｂを搭載槽３２ａ、３２ｂ内に戻し、冷却ガスによる冷却、又は自然冷却によって、搬送装置３０ａ、３０ｂが蒸気放出温度よりも低温になった後、貯留槽３４ａ、３４ｂから設定された量の有機蒸着材料を搬送装置３０ａ、３０ｂの収容部３１ａ、３１ｂに落下させ、上記工程と同様に、別の基板表面への有機薄膜の形成を行なう。
なお、上記第一、第二例の蒸着装置１、２では、流動性を有する粉体又は液体の有機蒸着材料４０ａ、４０ｂを貯留槽３４ａ、３４ｂから落下させて搬送装置３０ａ、３０ｂ上に配置したが、本発明は落下による有機蒸着材料の搬送又は有機蒸着材料の移動に限定されるものではなく、貯留槽３４ａ、３４ｂと搭載槽３２ａ、３２ｂの間に材料搬送機構を設け、有機蒸着材料４０ａ、４０ｂを落下させず、貯留槽３４ａ、３４ｂの内部から搭載槽３２ａ、３２ｂに、水平方向や斜め方向に真空雰囲気中を移動させ、搬送装置３０ａ、３０ｂに配置するようにしてもよい。
この場合、有機蒸着材料は流動性を有していなくてもよく、例えば、図６に示すように、圧縮等で粉末を打錠成形し、錠剤状の有機蒸着材料６０を得て、搬送装置３０ａ、３０ｂに供給してもよい。
この場合、錠剤状の有機蒸着材料６０の分量を、一枚の基板表面に有機薄膜が形成される量と同じか、それの数分の一の分量にしておくと、基板毎に蒸着容器１２内部に錠剤状の有機蒸着材料６０を一乃至複数粒づつ供給し、有機薄膜を形成することができる。
この錠剤状の有機蒸着材料６０にも、母材の有機化合物と発色剤の有機化合物等の異なる有機化合物を一定の配合量で均一に分散して含有させることができる。
なお、以上は母材の有機化合物と発色剤の有機化合物等、異なる種類の有機化合物が二種類以上(実施例では二種類)一定の配合量で混合された粉体の有機蒸着材料４１ａ、４１ｂや錠剤状の有機蒸着材料６０を用いた場合について説明したが、一種類の有機化合物から成る有機蒸着材料を蒸着容器１２、１１２内に配置し、有機材料蒸気を放出させてもよい。
また、異なる化合物は母材と発色剤に限定されるものではない。
更に、上記実施例では本発明の蒸着装置によって有機薄膜を形成したが、本発明の蒸着装置は、長時間の加熱によって劣化する蒸着材料を真空雰囲気内で蒸発させ、複数の成膜対象物に逐次薄膜を形成する製造方法に適しており、蒸着容器内で蒸気を発生させる蒸着材料は有機化合物に限定されるものではない。要するに、本発明の蒸着装置は、有機化合物の薄膜を形成する場合の他、無機薄膜や複合材料の薄膜を形成するのにも用いることができる。
本発明は、上記課題を解決するため、真空槽と、前記真空槽の内部に配置され、複数の放出口を有する中空の蒸着容器と、蒸着材料が配置される供給装置と、前記蒸着容器と前記供給装置に接続された搭載槽と、前記搭載槽内と前記真空槽内との間を移動可能に構成され、前記搭載槽内に位置するときに前記供給装置から前記蒸着材料が供給され、前記蒸着材料を前記蒸着容器内に移送するように構成された搬送装置と、前記蒸着容器を加熱し、前記蒸着容器内に位置する前記蒸着材料から材料蒸気を発生させ、前記放出口から前記真空槽内に前記材料蒸気を放出させる加熱装置とを有する蒸着装置である。
また、本発明は、前記供給装置は、前記蒸着材料を貯留する貯留槽と、前記貯留槽の内部と前記搭載槽の内部を接続し、前記貯留槽内部の前記蒸着材料を前記搭載槽内部に移動させる接続装置とを有する蒸着装置である。
また、本発明は、前記貯留槽は、前記搭載槽上に配置され、前記貯留槽の内部と前記搭載槽の内部が接続されると、前記貯留槽内部の前記蒸着材料は、前記搭載槽内部の前記搬送装置上に落下して配置されるように構成された蒸着装置である。
また、本発明は、前記搭載槽の内部雰囲気を前記蒸着容器の内部雰囲気から隔離する隔離板を有する蒸着装置である。
また、本発明は、前記真空槽の内部には、成膜対象物を保持し、前記放出口と対面する位置を通過させる基板搬送機構が配置された蒸着装置である。
また、本発明は、真空槽の内部に配置された蒸着容器に有機蒸着材料を配置し、前記蒸着容器を加熱し、前記蒸着容器の複数の放出口から前記有機蒸着材料の有機材料蒸気を放出させ、前記放出口と対面する前記成膜対象物に有機薄膜を形成する有機薄膜の製造方法であって、前記蒸着容器内に前記有機蒸着材料を配置し、前記有機材料蒸気の放出を開始させ、前記成膜対象物への有機薄膜形成を開始した後、前記蒸着容器を前記真空槽内に配置した状態で、前記蒸着容器内に前記有機蒸着材料を供給する有機薄膜の製造方法である。
また、本発明は、前記成膜対象物毎に、前記有機蒸着材料を前記蒸着容器に供給する有機薄膜の製造方法である。
また、本発明は、前記蒸着容器に供給する前記有機蒸着材料は、前記有機蒸着材料の蒸発温度よりも低温で真空雰囲気中に保管しておく有機薄膜の製造方法である。
また、本発明は、前記有機蒸着材料は粉体の状態で供給する有機薄膜の製造方法である。
また、本発明は、前記蒸着容器に供給される前記有機蒸着材料の粉体には、異なる種類の有機化合物が混合された有機薄膜の製造方法である。
また、本発明は、前記有機蒸着材料は、粉体を固めた錠剤である有機薄膜の製造方法である。
また、本発明は、前記錠剤にされる前記有機蒸着材料の粉体には、異なる種類の有機化合物が混合された有機薄膜の製造方法である。
また、本発明は、真空槽と、前記真空槽の内部に配置され、成膜対象物に対向する面に設けられた複数の放出口を有する中空の蒸着容器と、蒸着材料を貯留する貯留槽と、前記蒸着容器と前記貯留槽に接続された搭載槽と、前記貯留槽から前記搭載槽へ所定量の前記蒸着材料を移動させる接続装置と、前記搭載槽から前記蒸着容器に前記蒸着材料を移送する搬送装置と、前記蒸着容器を加熱し、前記蒸着容器の前記放出口から前記真空槽内に前記蒸着材料の蒸気を放出させる加熱装置と、を有する蒸着装置である。
また、本発明は、真空槽の内部に配置され、成膜対象物に対向した複数の放出口を有する中空の蒸着容器に有機蒸着材料を供給し、前記蒸着容器を加熱し、前記蒸着容器の複数の放出口から前記有機蒸着材料の有機材料蒸気を放出させ前記放出口と対面する前記成膜対象物に有機薄膜を形成する有機薄膜の製造方法であって、前記蒸着容器内に前記有機蒸着材料を配置し、前記有機材料蒸気の放出を開始させ、一枚もしくは決められた複数枚の成膜対象物への有機薄膜形成を終了した後、次の成膜対象物の成膜開始前に、前記蒸着容器を前記真空槽内に配置した状態で、前記蒸着容器内に前記有機蒸着材料を供給する有機薄膜の製造方法である。

Claims (12)

  1. 真空槽と、
    前記真空槽の内部に配置された蒸着容器と、
    蒸着材料が配置される供給装置と、
    前記蒸着容器と前記供給装置に接続された搭載槽と、
    前記搭載槽内と前記真空槽内との間を移動可能に構成され、前記搭載槽内に位置するときに前記供給装置から前記蒸着材料が供給されるように構成された搬送装置と、
    前記蒸着容器を加熱し、前記蒸着容器内に位置する前記蒸着材料から材料蒸気を発生させ、前記蒸着容器の放出口から前記真空槽内に前記材料蒸気を放出させる加熱装置とを有する蒸着装置。
  2. 前記供給装置は、前記蒸着材料を貯留する貯留槽と、前記貯留槽の内部と前記搭載槽の内部を接続し、前記貯留槽内部の前記蒸着材料を前記搭載槽内部に移動させる接続装置とを有する請求項１記載の蒸着装置。
  3. 前記貯留槽は、前記搭載槽上に配置され、前記貯留槽の内部と前記搭載槽の内部が接続されると、前記貯留槽内部の前記蒸着材料は、前記搭載槽内部の前記搬送装置上に落下して配置されるように構成された請求項２記載の蒸着装置。
  4. 前記搭載槽の内部雰囲気を前記蒸着容器の内部雰囲気から隔離する隔離板を有する請求項１記載の蒸着装置。
  5. 前記真空槽の内部には、成膜対象物を保持し、前記放出口と対面する位置を通過させる搬送機構が配置された請求項１記載の蒸着装置。
  6. 真空槽の内部に配置された蒸着容器に有機蒸着材料を配置し、前記蒸着容器を加熱し、前記蒸着容器の放出口から前記有機蒸着材料の有機材料蒸気を放出させ、複数の成膜対象物に前記放出口と対面する位置を逐次通過させ、前記成膜対象物に有機薄膜を形成する有機薄膜の製造方法であって、
    前記蒸着容器内に前記有機蒸着材料を配置し、前記有機材料蒸気の放出を開始させ、前記成膜対象物への有機薄膜形成を開始した後、前記蒸着容器を前記真空槽内に配置した状態で、前記蒸着容器内に前記有機蒸着材料を供給する有機薄膜の製造方法。
  7. 前記成膜対象物毎に、前記有機蒸着材料を前記蒸着容器に供給する請求項６記載の有機薄膜の製造方法。
  8. 前記蒸着容器に供給する前記有機蒸着材料は、前記有機蒸着材料の蒸発温度よりも低温で真空雰囲気中に保管しておく請求項６項記載の有機薄膜の製造方法。
  9. 前記有機蒸着材料は粉体の状態で供給する請求項６記載の有機薄膜の製造方法。
  10. 前記蒸着容器に供給される前記有機蒸着材料の粉体には、異なる種類の有機化合物が混合された請求項９記載の有機薄膜の製造方法。
  11. 前記有機蒸着材料は、粉体を固めた錠剤である請求項６記載の有機薄膜の製造方法。
  12. 前記錠剤にされる前記有機蒸着材料の粉体には、異なる種類の有機化合物が混合された請求項１０記載の有機薄膜の製造方法。
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