供給装置、蒸着装置
【課題】必要量の有機材料を正確に加熱して膜厚制御をする。
【解決手段】回転軸３５は中心軸３７と、中心軸３７の周囲に螺旋状に設けられた突条３６とを有しており、突条３６はＳｉ3Ｎ4を主成分とするセラミック材料で構成されている。突条３６は機械的に研磨され、平滑になっているから、有機材料３９は堰き止められずに、突条３６間の溝を通過して、タンク３１から蒸発室２１に移動する。回転軸３５の先端はセラミック材料で構成され、誘導加熱されないから、回転軸３５に接触する有機材料３９は蒸発しない。
【解決手段】回転軸３５は中心軸３７と、中心軸３７の周囲に螺旋状に設けられた突条３６とを有しており、突条３６はＳｉ3Ｎ4を主成分とするセラミック材料で構成されている。突条３６は機械的に研磨され、平滑になっているから、有機材料３９は堰き止められずに、突条３６間の溝を通過して、タンク３１から蒸発室２１に移動する。回転軸３５の先端はセラミック材料で構成され、誘導加熱されないから、回転軸３５に接触する有機材料３９は蒸発しない。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は蒸着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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、又は青に発色するようになっている。
ホール輸送層、発光層、電子輸送層等は一般に有機材料で構成されており、このような有機材料の膜の成膜には蒸着装置が広く用いられる。
【０００３】
図４の符号２０３は、従来技術の蒸着装置であり、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。
【０００４】
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。
【０００５】
放出口２２４の上方にはホルダ２１０が配置されており、ホルダ２１０に基板２０５を保持させておけば、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や発光層等の有機薄膜が形成される。
【０００６】
有機材料蒸気を放出させながら、基板２０５を一枚ずつ放出口２２４上を通過させれば、複数枚の基板２０５に逐次有機薄膜を形成することができる。
しかし、複数枚の基板２０５に成膜するには、蒸着容器２１２内に多量の有機材料を配置する必要がある。実際の生産現場では、有機材料を２５０℃〜４５０℃に加熱しながら１２０時間以上連続して成膜処理を行うため、蒸着容器２１２内の有機蒸着材料２００は長時間高温に曝されることになり、蒸着容器２１２中の水分と反応して変質したり、加熱による分解が進行する。
その結果、初期状態に比べて有機蒸着材料２００が劣化し、有機薄膜の膜質が悪くなる。
【０００７】
突条が螺旋状に形成された回転軸（スクリュー）を筒内で回転させることで、突条間の溝を通った有機蒸着材料が、少量ずつ加熱用の容器に供給される装置が知られており（例えば、特許文献１、３）、この装置によれば、有機蒸着材料は一度に多量に加熱されないから、有機蒸着材料が劣化し難い。
しかし、加熱用の容器を加熱する際には、回転軸も加熱されやすく、有機蒸着材料は加熱手段に到達する前に、突条間の溝で蒸発してしまい、有機蒸着材料を加熱用容器に配置することが困難になる。
【特許文献１】特開平１０−１４０３３４号公報
【特許文献２】特開２００６−３０７２３９号公報
【特許文献３】特開２００７−７０６８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上記課題を解決するためのものであり、その目的は、有機蒸着材料を加熱用の容器に少量ずつ配置し、効率よく成膜を行うことである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明は、底面に開口が形成されたタンクと、一端が前記タンクの開口に接続され、他端が前記タンクの外部空間に露出された接続管と、前記接続管に挿入された回転軸と、前記回転軸を回転させる回転手段と、前記回転軸は中心軸と、前記中心軸の周囲に螺旋状に形成された突条とを有し、前記突条間の溝を介して、前記タンクの内部空間が、前記接続管の他端が露出する外部空間に接続された供給装置であって、前記突条はＳｉ3Ｎ4を主成分とするセラミック材料で構成された供給装置である。
本発明は供給装置であって、前記中心軸は前記突条と同じ前記セラミック材料で構成された供給装置である。
本発明は、コイルと、前記コイルの内側の電磁場形成空間に位置する高温体と、前記コイルに接続された交流電源とを有し、前記交流電源から前記コイルに交流電圧を印加すると、前記高温体が誘導加熱される供給装置であって、前記中心軸の先端は前記電磁場形成空間に位置する供給装置である。
本発明は、真空槽と、放出装置と、前記供給装置とを有し、前記供給装置の前記高温体が配置された空間が、前記放出装置の内部空間に接続され、前記放出装置には、前記真空槽の内部空間と前記放出装置の内部空間とを接続する放出口が形成された蒸着装置である。
【００１０】
尚、本発明で主成分とは、主成分とする物質を全体の５０重量％以上含有することであり、Ｓｉ3Ｎ4を主成分とするセラミック材料とは、Ｓｉ3Ｎ4を５０重量％含有するセラミック材料の意味である。
【発明の効果】
【００１１】
回転軸に接触する蒸着材料が加熱されないので蒸着材料が変質しない。蒸着材料は回転軸の溝を通って、タンクから蒸発室へ移動する間に蒸発せず、途中で詰まることもないので、必要量の蒸着材料を正確に蒸発室に配置可能である。必要量の蒸着材料を蒸発室内に正確に配置できるから、成膜される薄膜は決められた膜厚になる。必要量の蒸着材料だけが加熱されるから、蒸着材料の劣化がおこり難い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１の符号１は成膜装置（有機ＥＬ製造装置）の一例を示している。
成膜装置１は複数の蒸着装置１０ａ〜１０ｃを有しており、ここでは、各蒸着装置１０ａ〜１０ｃは搬送室２に接続され、蒸着装置１０ａ〜１０ｃが接続された搬送室２には、搬入室３ａと、搬出室３ｂと、処理室６と、スパッタ室７と、マスク収容室８とが接続されている。マスク収容室８内部には複数のマスクが収容されており、蒸着装置１０ａ〜１０ｃやスパッタ室７内部に配置されたマスクと定期的に交換される。
【００１３】
真空排気系９により、搬送室２内部と、蒸着装置１０ａ〜１０ｃの内部と、処理室６内部と、スパッタ室７内部と、マスク収容室８内部と、搬入室３ａ内部と、搬出室３ｂ内部に真空雰囲気が形成される。
搬送室２の内部には搬送ロボット５が配置されている。
【００１４】
表面上に下部電極が形成された基板は搬入室３ａに搬入され、該基板は搬送ロボット５によって真空雰囲気中を搬入室３ａから搬送室２へ搬入され、処理室６で加熱処理やクリーニング処理等の処理がされ、蒸着装置１０ａ〜１０ｃ内部で、電子注入層、電子輸送層、発光層、ホール輸送層、ホール注入層等の有機薄膜が形成され、スパッタ室７内部で上部電極膜が形成され、製造された有機ＥＬ素子は搬出室３ｂから外部に搬出されるようになっている。
【００１５】
例えば、下部電極は基板表面の複数の領域にそれぞれ形成され、発光層は２色以上の異なる色の着色層（例えば赤、緑、青）が、異なる領域上に形成されて構成されている。
上部電極に通電した状態で、選択した電極に通電すれば、選択された電極上にある着色層だけが発光する。このように、２色以上の着色層で発光層を構成することで、フルカラー表示が可能となる。
【００１６】
図２は発光層の成膜に用いられる本発明の蒸着装置１０ｂの模式的な斜視図、図３はその蒸着装置１０ｂの断面図を示している。
蒸着装置１０ｂは、真空槽１１と、放出装置５０と、１又は２以上（ここでは３つ）の供給装置２０ａ〜２０ｃとを有している。各供給装置２０ａ〜２０ｃは同じ構成を有しており、同じ部材には同じ符号を付して説明する。
【００１７】
供給装置２０ａ〜２０ｃはタンク３１（収容部）と、接続管４２と、回転軸３５と、回転手段４１と、蒸発室２１と、高温体２２と、加熱手段２４とを有している。
【００１８】
タンク３１は容器３２と、蓋３４を有しており、蓋３４を開けるとタンク３１の内部空間が大気雰囲気に接続され、蓋３４を閉めると容器３２の開口が密閉され、タンク３１の内部空間が大気雰囲気から遮断される。
タンク３１の底面（ここでは容器３２の底面）はすり鉢状になっており、すり鉢状の底面の下端には開口が形成されている。タンク３１は開口が形成された底面を下方に向けて配置され、蒸発室２１は該開口の下方位置に配置されている。
【００１９】
接続管４２は上端がタンク３１の開口に気密に接続され、下端が蒸発室２１内部に気密に挿入されている。従って、接続管４２の下端は蒸発室２１の内部空間、即ち、タンク３１の外部空間に露出している。
接続管４２は直管である。回転軸３５は直線状の棒でからなる中心軸３７と、中心軸３７の周囲に螺旋状に形成された突条３６とを有している。突条３６は螺旋状であるから、突条３６間の溝も螺旋状になっている。
【００２０】
回転軸３５は突条３６が形成された領域の少なくとも一部が接続管４２内に位置するように接続管４２に挿通されている。従って、突条３６間の溝を介してタンク３１の内部空間と蒸発室２１の内部空間とが接続される。
【００２１】
図２は蓋３４を開けて有機材料３９をタンク３１内に収容した後、蓋３４を閉めた状態を示している。上述したようにタンク３１の底面はすり鉢状になっているから、有機材料３９はすり鉢下端の開口に向かって滑り落ちる。
本発明に用いられる蒸着材料は粉体の有機材料である。
【００２２】
突条３６の表面と接続管４２の内壁面との間の隙間は、その有機材料の粒径（例えば粒径１００μｍ以上２００μｍ以下）よりも小さくなっており、すり鉢下端に滑り落ちた有機材料３９は突条３６と接続管４２内壁面との間の隙間を通らず、落下しない。
【００２３】
また、突条３６の水平面に対する角度は、回転軸３５が静止した状態では、突条３６と突条３６の溝の間に有機材料３９が入り込まない程小さくされている。従って、回転軸３５が静止した状態では、有機材料３９はタンク３１の開口よりも下方に移動せず、タンク３１内に留まる。
【００２４】
回転手段４１は回転軸３５に接続されている。突条３６は中心軸３７に固定されており、回転手段４１の動力を回転軸３５に伝達させると、中心軸３７と一緒に突条３６が一緒に回転し、回転軸３５全体が上昇も下降もせず、接続管４２に挿通された状態を維持しながら、接続管４２の中心軸線を中心として回転する。
【００２５】
このときの回転方向は、回転軸３５を螺合する雌ネジに挿入したと仮定したとき時に、回転によって先端が雌ネジから突き出る方向になっており、回転軸３５が回転すると、有機材料３９に突条３６の斜面に沿って下向きに移動する力が加わる。
【００２６】
ここでは、回転軸３５は突条３６が形成された部分が、タンク３１の開口よりも上方に突き出るように接続管４２に挿通されており、タンク３１に収容された有機材料３９は突条３６の斜面を滑って突条３６と突条３６の溝に入り込み、突条３６の斜面に沿って下向きに移動する。
【００２７】
突条３６の斜面は予め機械的に研磨されている。回転軸３５の少なくとも突条３６はＳｉ3Ｎ4を主成分とするセラミック材料で構成されている。Ｓｉ3Ｎ4はアルミナ等に比べて機械的強度が高いので、破損することなく機械的に研磨され、斜面が平滑になっている。
従って、突条３６間の溝を通る有機材料３９は、途中で詰まることなく移動し、接続管４２の下端から落下して蒸発室２１内に供給される。
【００２８】
有機材料３９は途中で詰まることが無いから、回転軸３５の回転量と、蒸発室２１に供給される有機材料３９の量（例えば質量）との関係は変らない。その関係から、必要量の有機材料３９を蒸発室２１に供給するために、必要な回転軸３５の回転量が分かる。
【００２９】
高温体２２は高温容器２２ｂと、高温容器２２ｂの底面略中央位置に設けられた突部２２ａとを有しており、高温容器２２ｂの開口は接続管４２下端の開口よりも大きく、突部２２ａの先端は接続管４２下端の開口よりも小さくなっている。
【００３０】
高温体２２は、高温容器２２ｂの開口が上側に向けられ、突部２２ａ先端の中心が、接続管４２の中心軸線の鉛直下方に位置するように、蒸発室２１内部に配置されており、接続管４２の下端開口の縁は、高温容器２２ｂの開口の縁と、突部２２ａの先端外周との間の、リング状の領域の真上に位置する。
【００３１】
接続管４２の下端から落下する有機材料３９は、高温容器２２ｂ側面と突部２２ａ側面の間に、突部２２ａを取り囲むように配置されるから、後述するように高温体２２を加熱した時に、有機材料３９の加熱効率が高い。
【００３２】
加熱手段２４は、蒸発室２１の周囲に巻き回されたコイル２５と、コイル２５に接続された交流電源２６とを有しており、交流電源２６からコイル２５に交流電圧を印加すると、蒸発室２１の内部空間に電磁場が形成される。
【００３３】
回転軸３５の下端は蒸発室２１の天井よりも下方に突き出され、回転軸３５の下端部分（ここでは中心軸３７の下端部分）と高温体２２は、蒸発室２１の内部空間、即ち、電磁場が形成される電磁場形成空間に位置する。
突部２２ａと高温容器２２ｂは、それぞれステンレス等の高抵抗の導電材料で構成されている。
【００３４】
これに対し、中心軸３７は突条３６と同じセラミック材料で構成されており、そのセラミック材料は絶縁性である。従って、回転軸３５の電磁場形成空間に位置する部分は絶縁性であり、蒸発室２１内部に電磁場を形成すると、高温体２２は誘導加熱されるが、回転軸３５は誘導加熱されない。
【００３５】
真空槽１１と、放出装置５０と、タンク３１と、蒸発室２１はそれぞれ真空排気系９に接続されている。
真空排気系９によって蒸発室２１内部に真空雰囲気を形成した状態で、加熱した高温体２２に有機材料３９を配置すると、蒸発室２１の内部に有機材料３９の蒸気が発生する。上述したように、回転軸３５は誘導加熱されないから、回転軸３５に接触する有機材料３９は蒸発せず、接続管４２内やタンク３１内に蒸気が発生しない。
【００３６】
蒸発室２１は切替装置６５を介して放出装置５０に接続されている。
切替装置６５は一端が蒸発室２１に接続され、他端が放出装置５０に接続された配管５９ａ〜５９ｃと、配管５９ａ〜５９ｃの一端と他端の間に設けられたバルブ５７ａ〜５７ｃとを有している。
【００３７】
放出装置５０内部に真空雰囲気を形成し、蒸発室２１内に蒸気を発生させた状態で、バルブ５７ａ〜５７ｃを空け、蒸発室２１を放出装置５０に接続すると、圧力差により、蒸気が配管５９ａ〜５９ｃを通って放出装置５０へ移動する。バルブ５７ａ〜５７ｃを閉状態にすると蒸発室２１が放出装置５０から遮断され、蒸気が移動しない。
【００３８】
ここでは、１つの放出装置５０に複数の供給装置２０ａ〜２０ｃが接続されており、開状態にするバルブ５７ａ〜５７ｃを選択することで、所望の供給装置２０ａ〜２０ｃの蒸発室２１を放出装置５０へ接続し、該蒸発室２１で発生する蒸気を放出装置５０へ供給することができる。
【００３９】
放出装置５０は、箱状の放出容器（筐体）５１と、放出容器５１の内部に配置された供給管（ヘッダ）５２とを有しており、放出装置５０に供給された蒸気は供給管５２に供給される。
供給管５２には噴出口５３が形成されており、供給管５２に供給された蒸気は噴出口５３から放出容器５１内部に放出される。
【００４０】
放出装置５０には放出口５５が形成され、放出装置５０は、各放出口５５が真空槽１１の内部空間に露出するように、一部又は全部が真空槽１１の内部に配置されており、放出容器５１内部に放出された蒸気は、放出口５５から真空槽１１内部に放出される。
【００４１】
真空槽１１内部の基板ホルダ１５が配置され、真空槽１１に搬入された基板８１は基板ホルダ１５に配置される。基板ホルダ１５は放出装置５０上に位置しており、基板ホルダ１５に配置された基板８１は放出装置５０上に位置する。
基板ホルダ１５に配置された基板８１と放出装置５０の間の位置にはマスク１６が配置されている。マスク１６は板状の遮蔽部１８と、遮蔽部１８に形成された開口１７とを有している。
【００４２】
基板ホルダ１５とマスク１６のいずれか一方又は両方はアライメント手段６０に接続されている。アライメント手段６０は、基板８１とマスク１６に形成されたアライメントマークを観察しながら、基板ホルダ１５と一緒に、基板８１をマスク１６に対して相対的に移動させ、位置合わせを行う。
【００４３】
次に、本発明の蒸着装置１０ｂを用いて実際の成膜を行う前の予備試験について説明する。
通常、成膜すべき薄膜の膜厚は予め決められている。
【００４４】
予備試験は、実際の成膜に用いるものと同じ有機材料３９をタンク３１に収容しておき、真空雰囲気の圧力、高温体２２の加熱温度等の成膜条件を、実際の成膜工程と同じにし、蒸発室２１に有機材料３９を供給して蒸気を発生させ、放出装置５０上に基板（成膜工程でマスク１６を使用するならばマスク１６と基板）とを配置した状態で、その蒸気を放出装置５０から放出させて薄膜を形成し、蒸発室２１内への有機材料３９の供給量と、成膜された薄膜の膜厚とを調べ、決められた膜厚の成膜に必要な、有機材料３９の供給量（必要供給量）を求める。
【００４５】
上述したように、回転軸３５の回転量と、蒸発室２１への有機材料３９の供給量との関係は変らないから、その関係から、有機材料３９を必要供給量供給するための回転軸３５の回転量（必要回転量）が分かる。
【００４６】
次に、予備試験の結果に基づいて、本発明の蒸着装置１０ｂで発光層を成膜する工程について説明する。
放出装置５０に接続された供給装置２０ａ〜２０ｃの数は、発光層を構成する着色層の色の数と同じかそれ以上である。例えば、着色層は赤、緑、青色の３色である。
【００４７】
有機材料３９は、主成分である有機発光材料（ホスト）に、着色層と同じ色の有機色素がドーパントとして添加された混合物である。
供給装置２０ａ〜２０ｃのタンク３１に異なる色の有機材料３９をそれぞれ収容してから、タンク３１の蓋３４を閉じ、タンク３１と、蒸発室２１と、真空槽１１と、放出装置５０と、切替装置６５を真空排気し、所定圧力（例えば１０-5Ｐａ）の真空雰囲気を形成しておく。
【００４８】
真空槽１１と、タンク３１と、放出装置５０と、蒸発室２１の真空雰囲気を維持しながら、各供給装置２０ａ〜２０ｃの蒸発室２１をそれぞれ放出装置５０から遮断し、各高温体２２を所定温度（例えば２００℃〜３００℃）に加熱しておく。
赤、緑、青のうち、いずれか１色を第一の色、残りの二色のうち、一方を第二の色、他方を第三の色とする。
【００４９】
第一の色の有機材料３９が収容された供給装置２０ａの、蒸発室２１に接続された真空排気系９のバルブを閉じた状態で、その供給装置２０ａの回転軸３５を必要回転量回転させ、予備試験で求めた必要供給量の有機材料３９を、所定温度に加熱した高温体２２に配置し、必要供給量の有機材料３９の蒸気を発生させる。
放出装置５０に真空排気系９が接続されている場合は、放出装置５０に接続された真空排気系９のバルブを閉じておく。
【００５０】
有機材料３９を高温体２２に配置してから所定時間経過後か、蒸発室２１内の圧力が所定圧力に達したら、蒸発室２１に接続された真空排気系９のバルブと、放出装置５０に接続された真空排気系９のバルブをそれぞれ閉じたまま、第一の色の有機材料３９の蒸気が発生した蒸発室２１を放出装置５０に接続し、その蒸気を放出口５５から放出させる。
【００５１】
少なくとも、放出口５５からの蒸気の放出が開始する前に、基板８１を真空槽１１内部に搬入して基板ホルダ１５に配置し、第一の色の着色層が形成されるべき領域が開口１７と対面するよう位置合わせをしておく。
【００５２】
蒸気の放出開始から所定時間が経過するか、蒸発室２１の内部の圧力が所定圧力以下になり、必要供給量の有機材料３９から発生した蒸気が放出口５５から放出されなくなる成膜終了時まで、位置合わせしたマスク１６と基板８１を放出装置５０上に配置しておくと、基板８１の決められた領域に、決められた膜厚の第一の色の着色層が形成される。
【００５３】
決められた膜厚の着色層が形成されたら、第一の色の有機材料３９の蒸気を発生させた蒸発室２１を放出装置５０から遮断し、該蒸発室２１と、真空槽１１と、放出装置５０とを真空排気して、第一の色の有機材料３９の蒸気を蒸着装置１０ｂ内から排出する。
【００５４】
次に、第二の色の着色層が形成されるべき領域と、開口１７とが対面するように基板８１とマスク１６を位置合わせする。
第一の色の有機材料３９が収容された供給装置２０ａに代え、第二の色の有機材料３９が収容された供給装置２０ｂで、第一の色の着色層を成膜した時と同じ工程で、必要供給量の第二の色の有機材料３９の蒸気を発生させ、該蒸気を放出装置５０から放出させる。蒸気の放出開始から成膜終了時まで、位置合わせしたマスク１６と基板８１を放出装置５０上に配置しておくと、第二の色の着色層が形成されるべき領域に、決められた膜厚の第二の色の着色層が形成される。
【００５５】
成膜終了後、蒸着装置１０ｂから蒸気を排出し、第三の色の着色層が形成されるべき領域と、開口とが対面するよう位置合わせし、第三の色の有機材料３９が収容された供給装置２０ｃで、必要供給量の第三の色の有機材料３９の蒸気を発生させ、該蒸気を放出装置５０から放出させ、蒸気の放出開始から成膜終了まで、位置合わせしたマスク１６と基板８１を放出装置５０上に配置しておくと、第三の色の着色層が形成されるべきに決められた膜厚の第三の色の着色層が形成され、基板８１表面上に３色の着色層からなる発光層が形成される。
【００５６】
発光層が形成された基板８１を基板ホルダ１５から取り外して真空槽１１外部に搬出し、新たな基板８１を真空槽１１内部に搬入して基板ホルダ１５に配置する基板交換と、上述した発光層の形成とを繰り返せば、複数枚の基板８１に発光層を形成することができる。
【００５７】
蒸発室２１の内部空間に露出する壁面（例えば回転軸３５の先端や蒸発室２１の内壁面）の温度が低いと、蒸発室２１で発生した蒸気が析出して析出物が生じる。複数枚の基板８１の成膜処理を行った後は析出物の層が厚くなり、その析出物が高温体２２に落下すると、高温体２２に必要供給量を超える有機材料３９が配置され、着色層の膜厚が決められた膜厚を超えてしまう。
【００５８】
本発明では、高温体２２が放出する赤外線（輻射熱）が、蒸発室２１内部に露出する壁面全部に入射するようになっており、露出する壁面全部が有機材料３９が蒸発する温度以上に加熱される。従って、蒸気が析出せず、着色層が正確に決められた膜厚となる。
【００５９】
上述したように中心軸３７は突条３６と同じ、Ｓｉ3Ｎ4を主成分とするセラミック材料で構成されている。該セラミック材料は断熱性が高いので、回転軸３５の先端（中心軸３７の先端）が高温になっても、中心軸３７の他の部分や突条３６は有機材料３９が蒸発する温度には到達せず、突条３６に接触する有機材料３９は蒸発しない。従って、回転軸３５の回転量と、有機材料３９の供給量の関係が変らない。
【００６０】
本発明では、マスク１６を放出装置５０上に配置したまま複数の基板８１の成膜を行うことができるが、成膜を繰り返すと、マスク１６に有機材料３９が付着し、成膜精度が劣化するので、予め決めた所定枚数の基板８１の成膜が終了したら、マスク１６を交換することが望ましい。
【００６１】
以上は、１つの蒸着装置１０ｂ内で複数種類の薄膜（着色層）を形成する場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、１つの放出装置５０に供給装置２０ａ〜２０ｃを１つだけ接続し、１種類の薄膜だけを形成することもできる。
本発明の蒸着装置１０ｂは発光層だけでなく、ホール輸送層、ホール注入層、電子注入層、電子輸送層等、他の有機薄膜の成膜に用いることもできる。
【００６２】
１つの真空槽１１内部には、１又は複数の放出装置５０を配置することができる。１つの真空槽１１内部に複数の放出装置５０を配置する場合、各放出装置５０から放出される蒸気が混合されないよう、放出装置５０同士の距離を十分に離すか、真空槽１１内部に蒸気の流れを遮蔽する遮蔽板を設けることが望ましい。
【００６３】
以上は、有機材料３９としてホストとドーパントとが予め混合されたものを用いる場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。
例えば、１つの放出装置５０に複数の供給装置２０ａ〜２０ｃを接続しておき、ホストとドーパントをそれぞれ異なる供給装置２０ａ〜２０ｃのタンク３１に収容する。
【００６４】
ホストの蒸気とドーパントの蒸気を異なる供給装置２０ａ〜２０ｃで発生させ、それらの蒸気を同じ放出装置５０に一緒に供給すれば、蒸気は放出装置５０内部で混合されるから、放出口５５からはホストの蒸気とドーパントの蒸気の混合蒸気が放出され、ホストとドーパントを両方含有する薄膜が成長する。
【００６５】
放出装置５０と、基板ホルダ１５のいずれか一方又は両方を揺動手段５８に接続しておき、着色層を成長させる間、基板８１とマスク１６を相対的に静止させた状態で、放出装置５０と基板ホルダ１５のいずれか一方又は両方を水平面内で往復移動又は円運動させ、基板ホルダ１５に保持された基板８１を基板ホルダ１５と一緒に、放出装置５０に対して移動させれば、着色層の膜厚が均一になる。
【００６６】
基板ホルダ１５と放出装置５０との相対的な往復移動の方向は特に限定されないが、例えば、供給管５２が、所定間隔を空けて略平行に配置された複数本の分岐管を有する場合は、基板８１と放出装置５０を、該分岐管と交差する方向に水平面内で相対的に移動させる。
【００６７】
供給管５２の噴出口５３は、放出容器５１の放出口５５と対面しない位置に設ければ、噴出口５３から噴出される蒸気は、放出容器５１に充満してから放出口５５から放出されるため、放出速度が安定する。具体的には、放出口５５が放出容器５１の天井に設けられている場合は、噴出口５３は供給管５２の放出容器５１の底面又は側面と対向する部分に設ける。
【００６８】
放出装置５０（ここでは放出容器５１）の放出口５５が形成された面（前面）を、基板８１よりも大面積にし、放出口５５を前面に所定間隔を空けて分散配置しておけば、基板８１を放出装置５０上に位置させたまま、基板８１表面全部に亘って薄膜を形成することができる。この方法によれば、基板８１を搬送しながら成膜する必要がなく、真空槽１１内での基板８１の移動距離が短くなるので、基板８１の搬送によるダストの発生量が少ない。
【００６９】
放出装置５０の温度が低いと、蒸気が放出装置５０内で析出してしまうので、放出装置５０の壁面（例えば放出容器５１の壁面）にヒーター６８を取り付け、ヒーター６８で放出装置５０を加熱しながら、蒸気を放出装置５０に供給することが望ましい。
【００７０】
このとき、放出装置５０からの輻射熱でマスク１６が加熱されると、熱膨張が起こり、成膜精度が下がるので、放出装置５０とマスク１６との間に断熱材（冷却板）５７を配置し、ヒーター６８を冷却板５７で覆うことが望ましい。
【００７１】
冷却板５７の放出口５５上の位置に、放出口５５が露出する開口（蒸気放出口）を設けておき、該開口の大きさを、放出口５５から放出される蒸気が接触しない程度に大きくすれば、蒸気が冷却板５７に析出しない。
高温体２２の加熱は誘導加熱に限定されず、加熱手段からの熱伝導で加熱してもよい。更に、有機材料３９にレーザービーム等を照射して、有機材料３９を直接加熱してもよい。
高温体２２を誘導加熱以外の方法で加熱する場合や、回転軸３５全部が電磁場形成空間の外部にある場合や、中心軸３７は誘導加熱可能な材料であっても構わない。
【００７２】
しかし、回転軸３５全体の強度を考慮すると、突条３６と中心軸３７を同じセラミック材料で一体成形することが望ましい。具体的には、回転軸３５は、型に溶融したセラミック材料を流し込み、固めた後、型がら取り外し、表面を機械的に研磨して形成される。
【００７３】
セラミック材料はＳｉ3Ｎ4を主成分とするものに限定されないが、機械的強度と、絶縁性の両方の機能を考慮すると、本発明には、Ｓｉ3Ｎ4を主成分とするセラミック材料が最も適している。
【００７４】
蒸発室２１を直接真空排気系に接続せずに、蒸発室２１を放出装置５０に接続した状態で、真空槽１１を真空排気することで、蒸発室２１内部を真空排気してもよい。この場合、蒸発室２１から放出装置５０を遮断することで、蒸発室２１内部の真空排気を停止させてから、有機材料３９を蒸発室２１内部で加熱する。
【００７５】
高温体２２の設置場所は特に限定されず、有機材料３９を高温体２２に配置可能であれば、接続管４２下端の斜め下方に配置してもよい。高温体２２の形状も特に限定されず、有機材料３９を配置可能であれば板状であってもよい。
マスク１６は各着色層の成膜で同じものを用いてもよいし、変えてもよい。
着色層の色の組合わせは赤、青、緑に限定されず、例えば、赤、青、黄等他の組合わせであってもよい。また、着色層の色の数は３色に限定されず、２色又は４色以上であってもよい。
【００７６】
以上は、第一、第二の薄膜（着色層）を積層せずに異なる領域にそれぞれ形成する場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、マスクを用いないか、マスクの開口と基板との位置関係を変えずに２種以上の有機薄膜（例えば、ホール輸送層、ホール注入層、電子輸送層、電子注入層等）を成膜し、各有機薄膜を同じ場所に積層させることもできる。
【００７７】
本発明に用いる蒸着材料は有機材料に限定されず、無機材料を用いることもできる。蒸発室２１から蒸気を放出装置５０に供給する際、蒸発室２１にキャリアガス（例えばＮ2）を導入すれば、蒸気の供給効率が高くなるが、着色層のような有機薄膜を成膜する場合には、キャリアガスが有機薄膜に取り込まれる虞があるので好ましくない。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】成膜装置の一例を説明するための模式的な平面図
【図２】本発明の蒸着装置の模式的な斜視図
【図３】本発明の蒸着装置の断面図
【図４】従来技術の蒸着装置を説明するための断面図
【符号の説明】
【００７９】
１０ｂ……蒸着装置 １１……真空槽 １５……基板ホルダ １６……マスク ２０ａ〜２０ｃ……供給装置 ２１……蒸発室 ３１……タンク ３５……回転軸 ３６……突条 ３７……中心軸 ３９……有機材料 ４２……接続管 ５０……放出装置 ８１……基板
【技術分野】
【０００１】
本発明は蒸着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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、又は青に発色するようになっている。
ホール輸送層、発光層、電子輸送層等は一般に有機材料で構成されており、このような有機材料の膜の成膜には蒸着装置が広く用いられる。
【０００３】
図４の符号２０３は、従来技術の蒸着装置であり、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。
【０００４】
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。
【０００５】
放出口２２４の上方にはホルダ２１０が配置されており、ホルダ２１０に基板２０５を保持させておけば、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や発光層等の有機薄膜が形成される。
【０００６】
有機材料蒸気を放出させながら、基板２０５を一枚ずつ放出口２２４上を通過させれば、複数枚の基板２０５に逐次有機薄膜を形成することができる。
しかし、複数枚の基板２０５に成膜するには、蒸着容器２１２内に多量の有機材料を配置する必要がある。実際の生産現場では、有機材料を２５０℃〜４５０℃に加熱しながら１２０時間以上連続して成膜処理を行うため、蒸着容器２１２内の有機蒸着材料２００は長時間高温に曝されることになり、蒸着容器２１２中の水分と反応して変質したり、加熱による分解が進行する。
その結果、初期状態に比べて有機蒸着材料２００が劣化し、有機薄膜の膜質が悪くなる。
【０００７】
突条が螺旋状に形成された回転軸（スクリュー）を筒内で回転させることで、突条間の溝を通った有機蒸着材料が、少量ずつ加熱用の容器に供給される装置が知られており（例えば、特許文献１、３）、この装置によれば、有機蒸着材料は一度に多量に加熱されないから、有機蒸着材料が劣化し難い。
しかし、加熱用の容器を加熱する際には、回転軸も加熱されやすく、有機蒸着材料は加熱手段に到達する前に、突条間の溝で蒸発してしまい、有機蒸着材料を加熱用容器に配置することが困難になる。
【特許文献１】特開平１０−１４０３３４号公報
【特許文献２】特開２００６−３０７２３９号公報
【特許文献３】特開２００７−７０６８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上記課題を解決するためのものであり、その目的は、有機蒸着材料を加熱用の容器に少量ずつ配置し、効率よく成膜を行うことである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明は、底面に開口が形成されたタンクと、一端が前記タンクの開口に接続され、他端が前記タンクの外部空間に露出された接続管と、前記接続管に挿入された回転軸と、前記回転軸を回転させる回転手段と、前記回転軸は中心軸と、前記中心軸の周囲に螺旋状に形成された突条とを有し、前記突条間の溝を介して、前記タンクの内部空間が、前記接続管の他端が露出する外部空間に接続された供給装置であって、前記突条はＳｉ3Ｎ4を主成分とするセラミック材料で構成された供給装置である。
本発明は供給装置であって、前記中心軸は前記突条と同じ前記セラミック材料で構成された供給装置である。
本発明は、コイルと、前記コイルの内側の電磁場形成空間に位置する高温体と、前記コイルに接続された交流電源とを有し、前記交流電源から前記コイルに交流電圧を印加すると、前記高温体が誘導加熱される供給装置であって、前記中心軸の先端は前記電磁場形成空間に位置する供給装置である。
本発明は、真空槽と、放出装置と、前記供給装置とを有し、前記供給装置の前記高温体が配置された空間が、前記放出装置の内部空間に接続され、前記放出装置には、前記真空槽の内部空間と前記放出装置の内部空間とを接続する放出口が形成された蒸着装置である。
【００１０】
尚、本発明で主成分とは、主成分とする物質を全体の５０重量％以上含有することであり、Ｓｉ3Ｎ4を主成分とするセラミック材料とは、Ｓｉ3Ｎ4を５０重量％含有するセラミック材料の意味である。
【発明の効果】
【００１１】
回転軸に接触する蒸着材料が加熱されないので蒸着材料が変質しない。蒸着材料は回転軸の溝を通って、タンクから蒸発室へ移動する間に蒸発せず、途中で詰まることもないので、必要量の蒸着材料を正確に蒸発室に配置可能である。必要量の蒸着材料を蒸発室内に正確に配置できるから、成膜される薄膜は決められた膜厚になる。必要量の蒸着材料だけが加熱されるから、蒸着材料の劣化がおこり難い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１の符号１は成膜装置（有機ＥＬ製造装置）の一例を示している。
成膜装置１は複数の蒸着装置１０ａ〜１０ｃを有しており、ここでは、各蒸着装置１０ａ〜１０ｃは搬送室２に接続され、蒸着装置１０ａ〜１０ｃが接続された搬送室２には、搬入室３ａと、搬出室３ｂと、処理室６と、スパッタ室７と、マスク収容室８とが接続されている。マスク収容室８内部には複数のマスクが収容されており、蒸着装置１０ａ〜１０ｃやスパッタ室７内部に配置されたマスクと定期的に交換される。
【００１３】
真空排気系９により、搬送室２内部と、蒸着装置１０ａ〜１０ｃの内部と、処理室６内部と、スパッタ室７内部と、マスク収容室８内部と、搬入室３ａ内部と、搬出室３ｂ内部に真空雰囲気が形成される。
搬送室２の内部には搬送ロボット５が配置されている。
【００１４】
表面上に下部電極が形成された基板は搬入室３ａに搬入され、該基板は搬送ロボット５によって真空雰囲気中を搬入室３ａから搬送室２へ搬入され、処理室６で加熱処理やクリーニング処理等の処理がされ、蒸着装置１０ａ〜１０ｃ内部で、電子注入層、電子輸送層、発光層、ホール輸送層、ホール注入層等の有機薄膜が形成され、スパッタ室７内部で上部電極膜が形成され、製造された有機ＥＬ素子は搬出室３ｂから外部に搬出されるようになっている。
【００１５】
例えば、下部電極は基板表面の複数の領域にそれぞれ形成され、発光層は２色以上の異なる色の着色層（例えば赤、緑、青）が、異なる領域上に形成されて構成されている。
上部電極に通電した状態で、選択した電極に通電すれば、選択された電極上にある着色層だけが発光する。このように、２色以上の着色層で発光層を構成することで、フルカラー表示が可能となる。
【００１６】
図２は発光層の成膜に用いられる本発明の蒸着装置１０ｂの模式的な斜視図、図３はその蒸着装置１０ｂの断面図を示している。
蒸着装置１０ｂは、真空槽１１と、放出装置５０と、１又は２以上（ここでは３つ）の供給装置２０ａ〜２０ｃとを有している。各供給装置２０ａ〜２０ｃは同じ構成を有しており、同じ部材には同じ符号を付して説明する。
【００１７】
供給装置２０ａ〜２０ｃはタンク３１（収容部）と、接続管４２と、回転軸３５と、回転手段４１と、蒸発室２１と、高温体２２と、加熱手段２４とを有している。
【００１８】
タンク３１は容器３２と、蓋３４を有しており、蓋３４を開けるとタンク３１の内部空間が大気雰囲気に接続され、蓋３４を閉めると容器３２の開口が密閉され、タンク３１の内部空間が大気雰囲気から遮断される。
タンク３１の底面（ここでは容器３２の底面）はすり鉢状になっており、すり鉢状の底面の下端には開口が形成されている。タンク３１は開口が形成された底面を下方に向けて配置され、蒸発室２１は該開口の下方位置に配置されている。
【００１９】
接続管４２は上端がタンク３１の開口に気密に接続され、下端が蒸発室２１内部に気密に挿入されている。従って、接続管４２の下端は蒸発室２１の内部空間、即ち、タンク３１の外部空間に露出している。
接続管４２は直管である。回転軸３５は直線状の棒でからなる中心軸３７と、中心軸３７の周囲に螺旋状に形成された突条３６とを有している。突条３６は螺旋状であるから、突条３６間の溝も螺旋状になっている。
【００２０】
回転軸３５は突条３６が形成された領域の少なくとも一部が接続管４２内に位置するように接続管４２に挿通されている。従って、突条３６間の溝を介してタンク３１の内部空間と蒸発室２１の内部空間とが接続される。
【００２１】
図２は蓋３４を開けて有機材料３９をタンク３１内に収容した後、蓋３４を閉めた状態を示している。上述したようにタンク３１の底面はすり鉢状になっているから、有機材料３９はすり鉢下端の開口に向かって滑り落ちる。
本発明に用いられる蒸着材料は粉体の有機材料である。
【００２２】
突条３６の表面と接続管４２の内壁面との間の隙間は、その有機材料の粒径（例えば粒径１００μｍ以上２００μｍ以下）よりも小さくなっており、すり鉢下端に滑り落ちた有機材料３９は突条３６と接続管４２内壁面との間の隙間を通らず、落下しない。
【００２３】
また、突条３６の水平面に対する角度は、回転軸３５が静止した状態では、突条３６と突条３６の溝の間に有機材料３９が入り込まない程小さくされている。従って、回転軸３５が静止した状態では、有機材料３９はタンク３１の開口よりも下方に移動せず、タンク３１内に留まる。
【００２４】
回転手段４１は回転軸３５に接続されている。突条３６は中心軸３７に固定されており、回転手段４１の動力を回転軸３５に伝達させると、中心軸３７と一緒に突条３６が一緒に回転し、回転軸３５全体が上昇も下降もせず、接続管４２に挿通された状態を維持しながら、接続管４２の中心軸線を中心として回転する。
【００２５】
このときの回転方向は、回転軸３５を螺合する雌ネジに挿入したと仮定したとき時に、回転によって先端が雌ネジから突き出る方向になっており、回転軸３５が回転すると、有機材料３９に突条３６の斜面に沿って下向きに移動する力が加わる。
【００２６】
ここでは、回転軸３５は突条３６が形成された部分が、タンク３１の開口よりも上方に突き出るように接続管４２に挿通されており、タンク３１に収容された有機材料３９は突条３６の斜面を滑って突条３６と突条３６の溝に入り込み、突条３６の斜面に沿って下向きに移動する。
【００２７】
突条３６の斜面は予め機械的に研磨されている。回転軸３５の少なくとも突条３６はＳｉ3Ｎ4を主成分とするセラミック材料で構成されている。Ｓｉ3Ｎ4はアルミナ等に比べて機械的強度が高いので、破損することなく機械的に研磨され、斜面が平滑になっている。
従って、突条３６間の溝を通る有機材料３９は、途中で詰まることなく移動し、接続管４２の下端から落下して蒸発室２１内に供給される。
【００２８】
有機材料３９は途中で詰まることが無いから、回転軸３５の回転量と、蒸発室２１に供給される有機材料３９の量（例えば質量）との関係は変らない。その関係から、必要量の有機材料３９を蒸発室２１に供給するために、必要な回転軸３５の回転量が分かる。
【００２９】
高温体２２は高温容器２２ｂと、高温容器２２ｂの底面略中央位置に設けられた突部２２ａとを有しており、高温容器２２ｂの開口は接続管４２下端の開口よりも大きく、突部２２ａの先端は接続管４２下端の開口よりも小さくなっている。
【００３０】
高温体２２は、高温容器２２ｂの開口が上側に向けられ、突部２２ａ先端の中心が、接続管４２の中心軸線の鉛直下方に位置するように、蒸発室２１内部に配置されており、接続管４２の下端開口の縁は、高温容器２２ｂの開口の縁と、突部２２ａの先端外周との間の、リング状の領域の真上に位置する。
【００３１】
接続管４２の下端から落下する有機材料３９は、高温容器２２ｂ側面と突部２２ａ側面の間に、突部２２ａを取り囲むように配置されるから、後述するように高温体２２を加熱した時に、有機材料３９の加熱効率が高い。
【００３２】
加熱手段２４は、蒸発室２１の周囲に巻き回されたコイル２５と、コイル２５に接続された交流電源２６とを有しており、交流電源２６からコイル２５に交流電圧を印加すると、蒸発室２１の内部空間に電磁場が形成される。
【００３３】
回転軸３５の下端は蒸発室２１の天井よりも下方に突き出され、回転軸３５の下端部分（ここでは中心軸３７の下端部分）と高温体２２は、蒸発室２１の内部空間、即ち、電磁場が形成される電磁場形成空間に位置する。
突部２２ａと高温容器２２ｂは、それぞれステンレス等の高抵抗の導電材料で構成されている。
【００３４】
これに対し、中心軸３７は突条３６と同じセラミック材料で構成されており、そのセラミック材料は絶縁性である。従って、回転軸３５の電磁場形成空間に位置する部分は絶縁性であり、蒸発室２１内部に電磁場を形成すると、高温体２２は誘導加熱されるが、回転軸３５は誘導加熱されない。
【００３５】
真空槽１１と、放出装置５０と、タンク３１と、蒸発室２１はそれぞれ真空排気系９に接続されている。
真空排気系９によって蒸発室２１内部に真空雰囲気を形成した状態で、加熱した高温体２２に有機材料３９を配置すると、蒸発室２１の内部に有機材料３９の蒸気が発生する。上述したように、回転軸３５は誘導加熱されないから、回転軸３５に接触する有機材料３９は蒸発せず、接続管４２内やタンク３１内に蒸気が発生しない。
【００３６】
蒸発室２１は切替装置６５を介して放出装置５０に接続されている。
切替装置６５は一端が蒸発室２１に接続され、他端が放出装置５０に接続された配管５９ａ〜５９ｃと、配管５９ａ〜５９ｃの一端と他端の間に設けられたバルブ５７ａ〜５７ｃとを有している。
【００３７】
放出装置５０内部に真空雰囲気を形成し、蒸発室２１内に蒸気を発生させた状態で、バルブ５７ａ〜５７ｃを空け、蒸発室２１を放出装置５０に接続すると、圧力差により、蒸気が配管５９ａ〜５９ｃを通って放出装置５０へ移動する。バルブ５７ａ〜５７ｃを閉状態にすると蒸発室２１が放出装置５０から遮断され、蒸気が移動しない。
【００３８】
ここでは、１つの放出装置５０に複数の供給装置２０ａ〜２０ｃが接続されており、開状態にするバルブ５７ａ〜５７ｃを選択することで、所望の供給装置２０ａ〜２０ｃの蒸発室２１を放出装置５０へ接続し、該蒸発室２１で発生する蒸気を放出装置５０へ供給することができる。
【００３９】
放出装置５０は、箱状の放出容器（筐体）５１と、放出容器５１の内部に配置された供給管（ヘッダ）５２とを有しており、放出装置５０に供給された蒸気は供給管５２に供給される。
供給管５２には噴出口５３が形成されており、供給管５２に供給された蒸気は噴出口５３から放出容器５１内部に放出される。
【００４０】
放出装置５０には放出口５５が形成され、放出装置５０は、各放出口５５が真空槽１１の内部空間に露出するように、一部又は全部が真空槽１１の内部に配置されており、放出容器５１内部に放出された蒸気は、放出口５５から真空槽１１内部に放出される。
【００４１】
真空槽１１内部の基板ホルダ１５が配置され、真空槽１１に搬入された基板８１は基板ホルダ１５に配置される。基板ホルダ１５は放出装置５０上に位置しており、基板ホルダ１５に配置された基板８１は放出装置５０上に位置する。
基板ホルダ１５に配置された基板８１と放出装置５０の間の位置にはマスク１６が配置されている。マスク１６は板状の遮蔽部１８と、遮蔽部１８に形成された開口１７とを有している。
【００４２】
基板ホルダ１５とマスク１６のいずれか一方又は両方はアライメント手段６０に接続されている。アライメント手段６０は、基板８１とマスク１６に形成されたアライメントマークを観察しながら、基板ホルダ１５と一緒に、基板８１をマスク１６に対して相対的に移動させ、位置合わせを行う。
【００４３】
次に、本発明の蒸着装置１０ｂを用いて実際の成膜を行う前の予備試験について説明する。
通常、成膜すべき薄膜の膜厚は予め決められている。
【００４４】
予備試験は、実際の成膜に用いるものと同じ有機材料３９をタンク３１に収容しておき、真空雰囲気の圧力、高温体２２の加熱温度等の成膜条件を、実際の成膜工程と同じにし、蒸発室２１に有機材料３９を供給して蒸気を発生させ、放出装置５０上に基板（成膜工程でマスク１６を使用するならばマスク１６と基板）とを配置した状態で、その蒸気を放出装置５０から放出させて薄膜を形成し、蒸発室２１内への有機材料３９の供給量と、成膜された薄膜の膜厚とを調べ、決められた膜厚の成膜に必要な、有機材料３９の供給量（必要供給量）を求める。
【００４５】
上述したように、回転軸３５の回転量と、蒸発室２１への有機材料３９の供給量との関係は変らないから、その関係から、有機材料３９を必要供給量供給するための回転軸３５の回転量（必要回転量）が分かる。
【００４６】
次に、予備試験の結果に基づいて、本発明の蒸着装置１０ｂで発光層を成膜する工程について説明する。
放出装置５０に接続された供給装置２０ａ〜２０ｃの数は、発光層を構成する着色層の色の数と同じかそれ以上である。例えば、着色層は赤、緑、青色の３色である。
【００４７】
有機材料３９は、主成分である有機発光材料（ホスト）に、着色層と同じ色の有機色素がドーパントとして添加された混合物である。
供給装置２０ａ〜２０ｃのタンク３１に異なる色の有機材料３９をそれぞれ収容してから、タンク３１の蓋３４を閉じ、タンク３１と、蒸発室２１と、真空槽１１と、放出装置５０と、切替装置６５を真空排気し、所定圧力（例えば１０-5Ｐａ）の真空雰囲気を形成しておく。
【００４８】
真空槽１１と、タンク３１と、放出装置５０と、蒸発室２１の真空雰囲気を維持しながら、各供給装置２０ａ〜２０ｃの蒸発室２１をそれぞれ放出装置５０から遮断し、各高温体２２を所定温度（例えば２００℃〜３００℃）に加熱しておく。
赤、緑、青のうち、いずれか１色を第一の色、残りの二色のうち、一方を第二の色、他方を第三の色とする。
【００４９】
第一の色の有機材料３９が収容された供給装置２０ａの、蒸発室２１に接続された真空排気系９のバルブを閉じた状態で、その供給装置２０ａの回転軸３５を必要回転量回転させ、予備試験で求めた必要供給量の有機材料３９を、所定温度に加熱した高温体２２に配置し、必要供給量の有機材料３９の蒸気を発生させる。
放出装置５０に真空排気系９が接続されている場合は、放出装置５０に接続された真空排気系９のバルブを閉じておく。
【００５０】
有機材料３９を高温体２２に配置してから所定時間経過後か、蒸発室２１内の圧力が所定圧力に達したら、蒸発室２１に接続された真空排気系９のバルブと、放出装置５０に接続された真空排気系９のバルブをそれぞれ閉じたまま、第一の色の有機材料３９の蒸気が発生した蒸発室２１を放出装置５０に接続し、その蒸気を放出口５５から放出させる。
【００５１】
少なくとも、放出口５５からの蒸気の放出が開始する前に、基板８１を真空槽１１内部に搬入して基板ホルダ１５に配置し、第一の色の着色層が形成されるべき領域が開口１７と対面するよう位置合わせをしておく。
【００５２】
蒸気の放出開始から所定時間が経過するか、蒸発室２１の内部の圧力が所定圧力以下になり、必要供給量の有機材料３９から発生した蒸気が放出口５５から放出されなくなる成膜終了時まで、位置合わせしたマスク１６と基板８１を放出装置５０上に配置しておくと、基板８１の決められた領域に、決められた膜厚の第一の色の着色層が形成される。
【００５３】
決められた膜厚の着色層が形成されたら、第一の色の有機材料３９の蒸気を発生させた蒸発室２１を放出装置５０から遮断し、該蒸発室２１と、真空槽１１と、放出装置５０とを真空排気して、第一の色の有機材料３９の蒸気を蒸着装置１０ｂ内から排出する。
【００５４】
次に、第二の色の着色層が形成されるべき領域と、開口１７とが対面するように基板８１とマスク１６を位置合わせする。
第一の色の有機材料３９が収容された供給装置２０ａに代え、第二の色の有機材料３９が収容された供給装置２０ｂで、第一の色の着色層を成膜した時と同じ工程で、必要供給量の第二の色の有機材料３９の蒸気を発生させ、該蒸気を放出装置５０から放出させる。蒸気の放出開始から成膜終了時まで、位置合わせしたマスク１６と基板８１を放出装置５０上に配置しておくと、第二の色の着色層が形成されるべき領域に、決められた膜厚の第二の色の着色層が形成される。
【００５５】
成膜終了後、蒸着装置１０ｂから蒸気を排出し、第三の色の着色層が形成されるべき領域と、開口とが対面するよう位置合わせし、第三の色の有機材料３９が収容された供給装置２０ｃで、必要供給量の第三の色の有機材料３９の蒸気を発生させ、該蒸気を放出装置５０から放出させ、蒸気の放出開始から成膜終了まで、位置合わせしたマスク１６と基板８１を放出装置５０上に配置しておくと、第三の色の着色層が形成されるべきに決められた膜厚の第三の色の着色層が形成され、基板８１表面上に３色の着色層からなる発光層が形成される。
【００５６】
発光層が形成された基板８１を基板ホルダ１５から取り外して真空槽１１外部に搬出し、新たな基板８１を真空槽１１内部に搬入して基板ホルダ１５に配置する基板交換と、上述した発光層の形成とを繰り返せば、複数枚の基板８１に発光層を形成することができる。
【００５７】
蒸発室２１の内部空間に露出する壁面（例えば回転軸３５の先端や蒸発室２１の内壁面）の温度が低いと、蒸発室２１で発生した蒸気が析出して析出物が生じる。複数枚の基板８１の成膜処理を行った後は析出物の層が厚くなり、その析出物が高温体２２に落下すると、高温体２２に必要供給量を超える有機材料３９が配置され、着色層の膜厚が決められた膜厚を超えてしまう。
【００５８】
本発明では、高温体２２が放出する赤外線（輻射熱）が、蒸発室２１内部に露出する壁面全部に入射するようになっており、露出する壁面全部が有機材料３９が蒸発する温度以上に加熱される。従って、蒸気が析出せず、着色層が正確に決められた膜厚となる。
【００５９】
上述したように中心軸３７は突条３６と同じ、Ｓｉ3Ｎ4を主成分とするセラミック材料で構成されている。該セラミック材料は断熱性が高いので、回転軸３５の先端（中心軸３７の先端）が高温になっても、中心軸３７の他の部分や突条３６は有機材料３９が蒸発する温度には到達せず、突条３６に接触する有機材料３９は蒸発しない。従って、回転軸３５の回転量と、有機材料３９の供給量の関係が変らない。
【００６０】
本発明では、マスク１６を放出装置５０上に配置したまま複数の基板８１の成膜を行うことができるが、成膜を繰り返すと、マスク１６に有機材料３９が付着し、成膜精度が劣化するので、予め決めた所定枚数の基板８１の成膜が終了したら、マスク１６を交換することが望ましい。
【００６１】
以上は、１つの蒸着装置１０ｂ内で複数種類の薄膜（着色層）を形成する場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、１つの放出装置５０に供給装置２０ａ〜２０ｃを１つだけ接続し、１種類の薄膜だけを形成することもできる。
本発明の蒸着装置１０ｂは発光層だけでなく、ホール輸送層、ホール注入層、電子注入層、電子輸送層等、他の有機薄膜の成膜に用いることもできる。
【００６２】
１つの真空槽１１内部には、１又は複数の放出装置５０を配置することができる。１つの真空槽１１内部に複数の放出装置５０を配置する場合、各放出装置５０から放出される蒸気が混合されないよう、放出装置５０同士の距離を十分に離すか、真空槽１１内部に蒸気の流れを遮蔽する遮蔽板を設けることが望ましい。
【００６３】
以上は、有機材料３９としてホストとドーパントとが予め混合されたものを用いる場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。
例えば、１つの放出装置５０に複数の供給装置２０ａ〜２０ｃを接続しておき、ホストとドーパントをそれぞれ異なる供給装置２０ａ〜２０ｃのタンク３１に収容する。
【００６４】
ホストの蒸気とドーパントの蒸気を異なる供給装置２０ａ〜２０ｃで発生させ、それらの蒸気を同じ放出装置５０に一緒に供給すれば、蒸気は放出装置５０内部で混合されるから、放出口５５からはホストの蒸気とドーパントの蒸気の混合蒸気が放出され、ホストとドーパントを両方含有する薄膜が成長する。
【００６５】
放出装置５０と、基板ホルダ１５のいずれか一方又は両方を揺動手段５８に接続しておき、着色層を成長させる間、基板８１とマスク１６を相対的に静止させた状態で、放出装置５０と基板ホルダ１５のいずれか一方又は両方を水平面内で往復移動又は円運動させ、基板ホルダ１５に保持された基板８１を基板ホルダ１５と一緒に、放出装置５０に対して移動させれば、着色層の膜厚が均一になる。
【００６６】
基板ホルダ１５と放出装置５０との相対的な往復移動の方向は特に限定されないが、例えば、供給管５２が、所定間隔を空けて略平行に配置された複数本の分岐管を有する場合は、基板８１と放出装置５０を、該分岐管と交差する方向に水平面内で相対的に移動させる。
【００６７】
供給管５２の噴出口５３は、放出容器５１の放出口５５と対面しない位置に設ければ、噴出口５３から噴出される蒸気は、放出容器５１に充満してから放出口５５から放出されるため、放出速度が安定する。具体的には、放出口５５が放出容器５１の天井に設けられている場合は、噴出口５３は供給管５２の放出容器５１の底面又は側面と対向する部分に設ける。
【００６８】
放出装置５０（ここでは放出容器５１）の放出口５５が形成された面（前面）を、基板８１よりも大面積にし、放出口５５を前面に所定間隔を空けて分散配置しておけば、基板８１を放出装置５０上に位置させたまま、基板８１表面全部に亘って薄膜を形成することができる。この方法によれば、基板８１を搬送しながら成膜する必要がなく、真空槽１１内での基板８１の移動距離が短くなるので、基板８１の搬送によるダストの発生量が少ない。
【００６９】
放出装置５０の温度が低いと、蒸気が放出装置５０内で析出してしまうので、放出装置５０の壁面（例えば放出容器５１の壁面）にヒーター６８を取り付け、ヒーター６８で放出装置５０を加熱しながら、蒸気を放出装置５０に供給することが望ましい。
【００７０】
このとき、放出装置５０からの輻射熱でマスク１６が加熱されると、熱膨張が起こり、成膜精度が下がるので、放出装置５０とマスク１６との間に断熱材（冷却板）５７を配置し、ヒーター６８を冷却板５７で覆うことが望ましい。
【００７１】
冷却板５７の放出口５５上の位置に、放出口５５が露出する開口（蒸気放出口）を設けておき、該開口の大きさを、放出口５５から放出される蒸気が接触しない程度に大きくすれば、蒸気が冷却板５７に析出しない。
高温体２２の加熱は誘導加熱に限定されず、加熱手段からの熱伝導で加熱してもよい。更に、有機材料３９にレーザービーム等を照射して、有機材料３９を直接加熱してもよい。
高温体２２を誘導加熱以外の方法で加熱する場合や、回転軸３５全部が電磁場形成空間の外部にある場合や、中心軸３７は誘導加熱可能な材料であっても構わない。
【００７２】
しかし、回転軸３５全体の強度を考慮すると、突条３６と中心軸３７を同じセラミック材料で一体成形することが望ましい。具体的には、回転軸３５は、型に溶融したセラミック材料を流し込み、固めた後、型がら取り外し、表面を機械的に研磨して形成される。
【００７３】
セラミック材料はＳｉ3Ｎ4を主成分とするものに限定されないが、機械的強度と、絶縁性の両方の機能を考慮すると、本発明には、Ｓｉ3Ｎ4を主成分とするセラミック材料が最も適している。
【００７４】
蒸発室２１を直接真空排気系に接続せずに、蒸発室２１を放出装置５０に接続した状態で、真空槽１１を真空排気することで、蒸発室２１内部を真空排気してもよい。この場合、蒸発室２１から放出装置５０を遮断することで、蒸発室２１内部の真空排気を停止させてから、有機材料３９を蒸発室２１内部で加熱する。
【００７５】
高温体２２の設置場所は特に限定されず、有機材料３９を高温体２２に配置可能であれば、接続管４２下端の斜め下方に配置してもよい。高温体２２の形状も特に限定されず、有機材料３９を配置可能であれば板状であってもよい。
マスク１６は各着色層の成膜で同じものを用いてもよいし、変えてもよい。
着色層の色の組合わせは赤、青、緑に限定されず、例えば、赤、青、黄等他の組合わせであってもよい。また、着色層の色の数は３色に限定されず、２色又は４色以上であってもよい。
【００７６】
以上は、第一、第二の薄膜（着色層）を積層せずに異なる領域にそれぞれ形成する場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、マスクを用いないか、マスクの開口と基板との位置関係を変えずに２種以上の有機薄膜（例えば、ホール輸送層、ホール注入層、電子輸送層、電子注入層等）を成膜し、各有機薄膜を同じ場所に積層させることもできる。
【００７７】
本発明に用いる蒸着材料は有機材料に限定されず、無機材料を用いることもできる。蒸発室２１から蒸気を放出装置５０に供給する際、蒸発室２１にキャリアガス（例えばＮ2）を導入すれば、蒸気の供給効率が高くなるが、着色層のような有機薄膜を成膜する場合には、キャリアガスが有機薄膜に取り込まれる虞があるので好ましくない。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】成膜装置の一例を説明するための模式的な平面図
【図２】本発明の蒸着装置の模式的な斜視図
【図３】本発明の蒸着装置の断面図
【図４】従来技術の蒸着装置を説明するための断面図
【符号の説明】
【００７９】
１０ｂ……蒸着装置 １１……真空槽 １５……基板ホルダ １６……マスク ２０ａ〜２０ｃ……供給装置 ２１……蒸発室 ３１……タンク ３５……回転軸 ３６……突条 ３７……中心軸 ３９……有機材料 ４２……接続管 ５０……放出装置 ８１……基板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
底面に開口が形成されたタンクと、
一端が前記タンクの開口に接続され、他端が前記タンクの外部空間に露出された接続管と、
前記接続管に挿入された回転軸と、
前記回転軸を回転させる回転手段と、
前記回転軸は中心軸と、前記中心軸の周囲に螺旋状に形成された突条とを有し、
前記突条間の溝を介して、前記タンクの内部空間が、前記接続管の他端が露出する外部空間に接続された供給装置であって、
前記突条はＳｉ3Ｎ4を主成分とするセラミック材料で構成された供給装置。
【請求項２】
前記中心軸は前記突条と同じ前記セラミック材料で構成された請求項１記載の供給装置。
【請求項３】
コイルと、前記コイルの内側の電磁場形成空間に位置する高温体と、前記コイルに接続された交流電源とを有し、
前記交流電源から前記コイルに交流電圧を印加すると、前記高温体が誘導加熱される請求項２記載の供給装置であって、
前記中心軸の先端は前記電磁場形成空間に位置する供給装置。
【請求項４】
真空槽と、放出装置と、請求項３記載の供給装置とを有し、
前記供給装置の前記高温体が配置された空間が、前記放出装置の内部空間に接続され、
前記放出装置には、前記真空槽の内部空間と前記放出装置の内部空間とを接続する放出口が形成された蒸着装置。
【請求項１】
底面に開口が形成されたタンクと、
一端が前記タンクの開口に接続され、他端が前記タンクの外部空間に露出された接続管と、
前記接続管に挿入された回転軸と、
前記回転軸を回転させる回転手段と、
前記回転軸は中心軸と、前記中心軸の周囲に螺旋状に形成された突条とを有し、
前記突条間の溝を介して、前記タンクの内部空間が、前記接続管の他端が露出する外部空間に接続された供給装置であって、
前記突条はＳｉ3Ｎ4を主成分とするセラミック材料で構成された供給装置。
【請求項２】
前記中心軸は前記突条と同じ前記セラミック材料で構成された請求項１記載の供給装置。
【請求項３】
コイルと、前記コイルの内側の電磁場形成空間に位置する高温体と、前記コイルに接続された交流電源とを有し、
前記交流電源から前記コイルに交流電圧を印加すると、前記高温体が誘導加熱される請求項２記載の供給装置であって、
前記中心軸の先端は前記電磁場形成空間に位置する供給装置。
【請求項４】
真空槽と、放出装置と、請求項３記載の供給装置とを有し、
前記供給装置の前記高温体が配置された空間が、前記放出装置の内部空間に接続され、
前記放出装置には、前記真空槽の内部空間と前記放出装置の内部空間とを接続する放出口が形成された蒸着装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００９−８７８６９（Ｐ２００９−８７８６９Ａ）
【公開日】平成２１年４月２３日（２００９．４．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２５９０６９（Ｐ２００７−２５９０６９）
【出願日】平成１９年１０月２日（２００７．１０．２）
【出願人】（０００２３１４６４）株式会社アルバック (1,740)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年４月２３日（２００９．４．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１０月２日（２００７．１０．２）
【出願人】（０００２３１４６４）株式会社アルバック (1,740)
【Ｆターム（参考）】
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