放出装置、薄膜形成装置
【課題】薄膜材料を昇温させるのにかかる時間を短縮でき、かつ膜厚の均一性がよい放出装置と薄膜形成装置を提供する。
【解決手段】
熱伝導性の材料からなる容器本体１３と、容器本体１３に形成された複数の収容孔と、各収容孔の内部にそれぞれ配置され、薄膜材料４が収容される蒸発容器６と、蒸発容器６を加熱する加熱装置７とを有し、加熱装置７は、蒸発容器６の外周側面と収容孔の内周側面との間に位置し、蒸発容器６の外周側面を取り囲んで配置され、蒸発容器６に薄膜材料４が収容された状態で、加熱装置７が蒸発容器６を加熱すると、各蒸発容器６に収容された薄膜材料４から蒸気が発生し、各蒸発容器６の開口から放出される。複数の蒸発容器６を個別に加熱するので、薄膜材料４を速やかに昇温することができる。容器本体１３の熱伝導により、複数の蒸発容器６の温度差は小さくなり、放出される蒸気の量が均一になる。
【解決手段】
熱伝導性の材料からなる容器本体１３と、容器本体１３に形成された複数の収容孔と、各収容孔の内部にそれぞれ配置され、薄膜材料４が収容される蒸発容器６と、蒸発容器６を加熱する加熱装置７とを有し、加熱装置７は、蒸発容器６の外周側面と収容孔の内周側面との間に位置し、蒸発容器６の外周側面を取り囲んで配置され、蒸発容器６に薄膜材料４が収容された状態で、加熱装置７が蒸発容器６を加熱すると、各蒸発容器６に収容された薄膜材料４から蒸気が発生し、各蒸発容器６の開口から放出される。複数の蒸発容器６を個別に加熱するので、薄膜材料４を速やかに昇温することができる。容器本体１３の熱伝導により、複数の蒸発容器６の温度差は小さくなり、放出される蒸気の量が均一になる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は真空雰囲気中で薄膜材料の蒸気を生成する放出装置と薄膜形成装置に関し、特に蒸発温度の高い無機材料の蒸気を生成するための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬディスプレイ、有機ＥＬ照明デバイス、有機デバイス等に用いられる有機薄膜や無機薄膜の成膜は、従来より、有機材料又は無機材料を加熱して蒸気を生成し、その蒸気を成膜対象物に到達させることで行われている。
【０００３】
図１２の符号１０１は、従来技術の薄膜形成装置を示している。
この薄膜形成装置１０１は、真空槽１０８と、真空槽１０８内部の底壁側に配置されたリニア蒸発源１０３と、真空槽１０８内部の天井側に配置された基板ホルダ１５０とを有している。
【０００４】
リニア蒸発源１０３は、直方体形状の容器１５３を有しており、容器１５３は真空槽１０８の内部の底壁上に配置されている。容器１５３の内部には薄膜材料１０４が収容されており、容器１５３は、容器１５３を加熱する加熱ヒーター１０５によって取り囲まれている。
【０００５】
真空槽１０８に接続された真空排気系１０９を起動して、真空槽１０８内部を真空雰囲気に保った状態で、加熱ヒーター１０５に接続された電源１５６を起動して加熱ヒーター１０５を発熱させると、容器１５３が加熱されて昇温され、熱伝導によって、容器１５３内部の薄膜材料１０４が昇温し、容器１５３内部に薄膜材料１０４の蒸気が生成され、容器１５３内部に蒸気が充満する。
【０００６】
容器１５３の天井側の面には、図１２に示されるように噴出口１１７が設けられており、容器１５３内部に充満した蒸気は、容器１５３の鉛直上方に向けられた面に設けられた噴出口１１７から容器１５３の外部に放出される。
【０００７】
容器１５３の噴出口１１７の上方には、成膜対象物である基板１１０が、成膜すべき面が下方に向けられた状態で、基板ホルダ１５０に保持されており、蒸気が基板１１０に到達すると、基板１１０に薄膜が形成される。基板ホルダ１５０と共に基板１１０を水平方向に移動させて、噴出口１１７と基板１１０との相対位置を変え、基板１１０の成膜すべき面全体に薄膜を形成する。
【０００８】
上記の加熱ヒーター１０５で容器１５３を加熱して薄膜材料１０４を昇温させる場合、薄膜材料１０４の蒸気を生成するのに必要な熱量に比べて、加熱ヒーター１０５が単位時間当たりに供給する熱量は小さく、薄膜材料１０４を昇温させるのに時間がかかり、蒸気を生成するのに必要な温度に昇温させることが困難であるという問題があった。また、加熱ヒーター１０５の温度を、薄膜材料１０４が蒸気を生成する温度に比べて高い温度に維持する必要があるため、加熱ヒーター１０５の寿命が短いという問題があった。さらに、容器１５３の中央付近の薄膜材料１０４の温度は、容器１５３の内面付近の薄膜材料１０４の温度に比べて低く、薄膜材料１０４の温度が不均一になってしまい、容器１５３の中央付近の薄膜材料１０４の蒸気生成量が、容器１５３の内面付近の薄膜材料１０４の蒸気生成量より少ないという問題もあった。薄膜材料１０４が無機材料の場合には、特にこの問題が顕著であった。薄膜材料１０４が有機材料の場合には、温度不均一により薄膜材料１０４の分解が起きるおそれがあった。
【０００９】
図１４には、従来より用いられているポイント蒸発源１１３を備えた薄膜形成装置１１１が示されている。真空槽１０８の内部の底壁に配置されたポイント蒸発源１１３は、蒸発容器１０６を有しており、蒸発容器１０６の内部には薄膜材料１０４が収容され、蒸発容器１０６の外周側面には、蒸発容器１０６を加熱する加熱ヒーター１０５が取り付けられている。
【００１０】
加熱ヒーター１０５に接続された電源１５６を起動すると、加熱ヒーター１０５によって蒸発容器１０６が加熱されて昇温され、熱伝導によって蒸発容器１０６の内部に収容された薄膜材料１０４が昇温され、蒸発容器１０６の内部に薄膜材料１０４の蒸気が生成され、蒸気は蒸発容器１０６の開口から放出され、蒸発容器１０６の開口の上方に位置する基板１１０に到達し、薄膜が形成される。蒸発容器１０６の開口と基板１１０との相対位置を変えながら、薄膜の形成をおこなう。
【００１１】
このポイント蒸発源１１３では、前述のリニア蒸発源１０３に比べて、薄膜材料１０４の蒸気の量が少なく、薄膜を形成する効率が悪く、生産効率が悪かった。また、基板１１０の面積が大きくなるにつれて、膜厚の均一性が悪くなるという問題があった。膜厚を均一にするために、基板１１０を回転させる機構を設けると、コストがかかってしまうという不都合があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００５−０５０７４７号公報
【特許文献２】特開２００５−０６０７５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は上記従来技術の不都合を解決するために創作されたものであり、その目的は、薄膜材料を昇温させるのにかかる時間を短縮でき、かつ膜厚の均一性がよい放出装置と薄膜形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するために本発明は、熱伝導性の材料からなる容器本体と、前記容器本体に形成された複数の収容孔と、各前記収容孔の内部にそれぞれ配置され、薄膜材料が収容される蒸発容器と、前記蒸発容器を加熱する加熱装置と、を有し、前記加熱装置は、前記蒸発容器の外周側面と前記収容孔の内周側面との間に位置し、前記蒸発容器の外周側面を取り囲んで配置され、前記蒸発容器に前記薄膜材料が収容された状態で、前記加熱装置が前記蒸発容器を加熱すると、各前記蒸発容器に収容された前記薄膜材料から蒸気が発生し、各前記蒸発容器の開口から放出される放出装置である。
本発明は放出装置であって、前記加熱装置はヒーターであり、前記蒸発容器の外周側面と前記収容孔の内周側面との両方に接触して配置され、前記加熱装置が昇温すると、前記蒸発容器と前記容器本体とは熱伝導によって加熱される放出装置である。
本発明は放出装置であって、前記容器本体には、前記容器本体と接触し、熱伝導によって前記容器本体を加熱する容器本体用補助加熱装置が前記容器本体と密着して前記容器本体の側面を取り囲んで設けられた放出装置である。
本発明は放出装置であって、前記蒸気が通過する蒸発口が複数設けられた蓋部材を有する放出装置である。
本発明は放出装置であって、前記蓋部材によって囲まれた空間内に、各前記蒸発容器の開口から前記蒸気が放出される放出装置である。
本発明は放出装置であって、各前記蒸発容器の開口には、前記蓋部材がそれぞれ設けられ、前記蓋部材の前記蒸発口を通過した前記蒸気が放出される放出装置である。
本発明は、真空槽と、前記放出装置とを有し、前記放出装置は、前記真空槽内に配置された薄膜形成装置である。
本発明は薄膜形成装置であって、前記真空槽内には前記放出装置が一の基準方向に沿って複数個並んで配置され、各前記放出装置は、各前記放出装置が有する蒸発容器の温度を、放出装置毎に別々に制御できるように構成された薄膜形成装置である。
本発明は薄膜形成装置であって、隣り合う二つの前記放出装置は、前記基準方向と平行な二本の直線のうち互いに異なる前記直線上に配置され、隣り合う二つの前記放出装置の端部の前記蒸発口も含めて、隣り合う二つの前記蒸発口の中心間の前記基準方向の距離は同一にされた薄膜形成装置である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の放出装置によれば、薄膜材料が収容された複数の蒸発容器を個別に加熱するので、薄膜材料を速やかに昇温することができる。容器本体の熱伝導により、複数の蒸発容器の温度差は小さくなり、放出される蒸気の量が均一になり、膜厚の均一な薄膜を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】（ａ）本発明の第一例の薄膜形成装置の内部側面図、（ｂ）第一例の放出装置の蒸発源の内部拡大側面図、（ｃ）第一例の放出装置の補助加熱装置の側面の拡大断面図
【図２】第一例の放出装置のＡ−Ａ切断線断面図
【図３】第一例の放出装置の平面図
【図４】第一例の放出装置の各構成部分の電気的接続関係を示す模式図
【図５】（ａ）本発明の第二例の薄膜形成装置の内部側面図、（ｂ）第二例の放出装置の蒸発源の内部拡大側面図、（ｃ）第二例の放出装置の容器本体用補助加熱装置の側面の拡大断面図
【図６】第二例の放出装置の平面図
【図７】本発明の第三例の薄膜形成装置の内部側面図
【図８】第三例の放出装置の平面図
【図９】本発明の第四例の薄膜形成装置の内部側面図
【図１０】本発明の第四例の薄膜形成装置の内部平面図
【図１１】第四例の薄膜形成装置の各構成部分の電気的接続関係を示す模式図
【図１２】従来のリニア蒸発源を備えた薄膜形成装置の内部側面図
【図１３】従来のリニア蒸発源の平面図
【図１４】従来のポイント蒸発源を備えた薄膜形成装置の内部側面図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
＜第一例の薄膜形成装置の構造＞
以下で図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。図１（ａ）の符号１ａは本発明の第一例の薄膜形成装置を示している。
第一例の薄膜形成装置１ａは、真空槽８と、真空槽８内部の底壁側に配置された放出装置３ａと、真空槽８内部の天井側に配置された基板ホルダ５０とを有している。
【００１８】
放出装置３ａは、熱伝導性の材料からなる一体の容器本体１３と、複数の蒸発源２４ａ1〜２４ａnと、蓋部材５３ａとを有している。
容器本体１３は、金属、グラファイト等の熱伝導性の材料からなり、ここでは直方体形状に成形されている。
【００１９】
真空槽８内部の底壁上には、放熱補助板２５が配置されており、放熱補助板２５上には、容器本体１３を支える柱３５が設けられ、容器本体１３は、一面が鉛直上方に向けられた状態で、柱３５の上端に配置されている。放熱補助板２５は、ここでは断熱性の材料からなり、容器本体１３の下方を向いた面と対面され、容器本体１３が加熱されたときに、容器本体１３の下方を向いた面の熱放射を吸収して、容器本体１３の熱量を吸収するようになっている。放熱補助板２５は、断熱性の材料からなる構成に限定されず、冷却されたものでもよい。
【００２０】
容器本体１３の外側には、補助加熱装置６４が配置されている。補助加熱装置６４は、筒状の筒部と、筒部の一端を蓋する板部とを有し、筒部の内周側面が容器本体１３の外周側面を取り囲み、板部表面が容器本体１３の天井面と離間して対面する位置に配置され、不図示の支持部材に支持されている。
【００２１】
図１（ｃ）は補助加熱装置６４の側面の拡大断面図である。補助加熱装置６４は、絶縁性の材料からなる補助充填物６４2と、補助充填物６４2の内部に配置された補助抵抗発熱体６４1とから構成されている。補助抵抗発熱体６４1に電力が供給されて発熱すると、熱伝導により補助充填物６４2が昇温するようになっている。
【００２２】
容器本体１３の外周側面は補助加熱装置６４の筒部の内周側面に密着されていおり、補助加熱装置６４が発熱すると、熱伝導により容器本体１３が加熱される。補助加熱装置６４のうち、容器本体１３の外周側面に密着している部分は容器本体１３を加熱する容器本体用補助加熱装置５ａであり、他の部分は蓋補助加熱装置６３である。容器本体１３の天井面の上方は蓋補助加熱装置６３によって覆われている。
【００２３】
蓋部材５３ａは、筒状の筒部と、筒部の一端を蓋する板部とを有している。蓋部材５３ａは、筒部の内周側面が補助加熱装置６４の筒部の外周側面を取り囲み、板部表面が補助加熱装置６４の板部裏面と対面する位置に配置され、不図示の支持部材に支持されている。蓋部材５３ａの内側表面は補助加熱装置６４の外側表面に密着されており、補助加熱装置６４の蓋補助加熱装置６３が発熱すると、熱伝導により蓋部材５３ａが加熱されるようになっている。
【００２４】
蓋部材５３ａの外側には、セラミックス等の断熱性の材料から成る放熱防止体２３が、蓋部材５３ａの外側表面を取り囲んで配置されている。蓋部材５３ａが昇温しても、放熱防止体２３により、放出装置３ａの外側の部材、たとえば真空槽８や基板ホルダ５０には蓋部材５３ａの熱が伝わらないようになっている。
【００２５】
図１（ａ）を参照し、各蒸発源２４ａ1〜２４ａnの構造は互いに同じであり、符号２４ａ1の蒸発源で代表して説明する。
図１（ｂ）は蒸発源２４ａ1の内部拡大側面図である。
【００２６】
蒸発源２４ａ1は、容器本体１３の天井面に設けられた収容孔１４と、薄膜材料が収容される蒸発容器６と、蒸発容器６を加熱する加熱装置７とを有している。
蒸発容器６は、収容孔１４の内部に配置されており、加熱装置７は、蒸発容器６の外周側面と収容孔１４の内周側面との間に配置され、蒸発容器６の外周側面を取り囲んでいる。
【００２７】
ここでは加熱装置７はヒーターであり、蒸発容器６の外周側面と収容孔１４の内周側面との両方に接触している。
加熱装置７は、絶縁性の材料からなる充填物７2と、充填物７2の内部に配置された抵抗発熱体７1とから構成されており、抵抗発熱体７1に電力が供給されて発熱すると、熱伝導により充填物７2が昇温するようになっている。
【００２８】
図２は放出装置３ａのＡ−Ａ線切断断面図である。
収容孔１４は容器本体１３の天井面に複数設けられている。ここでは、収容孔１４は容器本体１３の天井面の長手方向９１に平行な二本の直線上に並んでおり、各直線上で収容孔１４は等間隔に配置され、互いに異なる直線上に設けられた二つの隣接する収容孔１４の間の距離は等しくなっている。各収容孔１４の内部に位置する蒸発容器６は、容器本体１３の天井面の長手方向９１に沿って、蒸発容器６の密度が一定になるように配置されている。
【００２９】
図１（ａ）を参照し、真空槽８外部には電源５６が設けられており、各蒸発源２４ａ1〜２４ａnの加熱装置７と、容器本体用補助加熱装置５ａとは、それぞれ、真空槽８外部に設けられたコントローラー２０を介して、電源５６と電気的に接続されている。電源５６から電力が供給されると、各蒸発源２４ａ1〜２４ａnの加熱装置７と容器本体用補助加熱装置５ａはそれぞれ発熱するようになっている。
【００３０】
また、蓋補助加熱装置６３は、容器本体用補助加熱装置５ａとコントローラー２０の両方を介して電源５６と電気的に接続されており、容器本体用補助加熱装置５ａが発熱すると、容器本体用補助加熱装置５ａと共に蓋補助加熱装置６３も発熱するようになっている。
【００３１】
電源５６からの電力の供給量はコントローラー２０で増加または減少できるようになっている。各蒸発源２４ａ1〜２４ａnの加熱装置７と容器本体用補助加熱装置５ａとのそれぞれに供給する電力を増加または減少させると、それぞれの発熱量が増加または減少する。
【００３２】
各蒸発源２４ａ1〜２４ａnでは、加熱装置７は蒸発容器６毎に設けられており、各加熱装置７が発熱すると、各加熱装置７に接触する蒸発容器６は熱伝導によって加熱され、昇温される。各蒸発源２４ａ1〜２４ａnの蒸発容器６は接触する加熱装置７により個別に加熱されるため、従来のリニア蒸発源１０３（図１２参照）に比べて速やかに昇温され、かつ高い温度に昇温される。
【００３３】
また、各蒸発源２４ａ1〜２４ａnの加熱装置７は収容孔１４の内周側面にも接触しており、各蒸発源２４ａ1〜２４ａnの加熱装置７によって蒸発容器６を加熱すると、加熱装置７と接触する容器本体１３も共に加熱され、容器本体１３の熱伝導によって容器本体１３と接触する他の加熱装置７が加熱され、複数の蒸発源２４ａ1〜２４ａnの蒸発容器６の温度差が小さくなる。
【００３４】
また、容器本体用補助加熱装置５ａが発熱すると、熱伝導によって、容器本体１３が加熱され、次に、容器本体１３に接触する各蒸発源２４ａ1〜２４ａnの加熱装置７が熱伝導によって加熱され、加熱装置７と接触する蒸発容器６は、容器本体用補助加熱装置５ａが発熱していない場合に比べて高い温度に昇温される。
【００３５】
図１（ａ）、（ｂ）と図２の符号４は、薄膜の材料である薄膜材料を示している。薄膜材料４は各蒸発容器６の内部に収容されている。
図１（ａ）を参照し、薄膜材料４が各蒸発源２４ａ1〜２４ａnの蒸発容器６内に収容された状態で、各蒸発容器６が加熱され、昇温されると、熱伝導によって、薄膜材料４が昇温し、蒸発容器６の内部で薄膜材料４の蒸気が生成され、蒸気は蒸発容器６の開口から放出され、放出された蒸気は容器本体１３の上方の蓋補助加熱装置６３で覆われた空間に充満する。
【００３６】
蓋補助加熱装置６３で覆われた空間に蒸気が充満している状態で、蓋補助加熱装置６３が発熱すると、充満した蒸気が蓋補助加熱装置６３と接触して加熱され、昇温され、蒸気の速度が増し、蒸気と蓋補助加熱装置６３との衝突回数が増え、蓋補助加熱装置６３に覆われた空間に充満した蒸気の密度が均一になる。
【００３７】
蓋部材５３ａの板部には、板部を厚み方向に貫通する蒸発口１７が複数形成されており、蓋補助加熱装置６３と放熱防止体２３とには、それぞれ、蒸発口１７を塞がないように穴が設けられており、蓋補助加熱装置６３で覆われた空間に充満した蒸気は、蒸発口１７から放出されるようになっている。蒸発口１７は鉛直上方を向いており、蒸気は、蒸発口１７から放出されると、鉛直上方に向かうようになっている。
【００３８】
図３は放出装置３ａの平面図である。
蒸発口１７は、ここでは、容器本体１３の天井面の長手方向９１に平行に並んで配置されている。長手方向９１の一端と他端付近に位置する蒸発口１７の開口面積は、長手方向９１の中央付近に位置する蒸発口１７の開口面積よりも大きくされており、一端と他端付近の蒸発口１７から、放出される蒸気の量が、中央付近の蒸発口１７から放出される蒸気の量よりも多くなるようになっている。
なお、蒸発口１７の密度を、長手方向９１の中央付近よりも一端と他端付近で大きくして、一端と他端付近の蒸発口１７から放出される蒸気の量を中央付近に比べて多くなるようにしてもよい。
【００３９】
図１（ａ）を参照し、基板ホルダ５０には成膜対象物である基板１０が保持されている。基板ホルダ５０は、水平方向で、蒸発口１７の並びに対して直角な移動方向（ここでは容器本体１３の天井面の長手方向９１に対して直角な方向）に移動可能になっており、基板ホルダ５０が基板１０を保持した状態で移動すると、基板１０と放出装置３ａとは、基板１０と放出装置３ａとが一定の距離を保ちながら、移動方向に相対移動するようになっている。
【００４０】
基板ホルダ５０が移動方向の始点から終点まで移動すると、基板１０は、蒸発口１７の真上にはいない開始位置から移動を開始し、蒸発口１７の真上を通過し、蒸発口１７の真上にはいない終了位置で移動を終了するようになっている。
基板１０の蒸発口１７の並びに平行な方向の長さは、蒸発口１７の並びの一端と他端の蒸発口１７の中心間距離よりも短くなっており、基板１０は、一端の蒸発口１７と他端の蒸発口１７との間の真上位置を通過するようになっている。
【００４１】
なお、ここでは、放出装置３ａを静止させた状態で基板１０を移動方向に移動させて基板１０と放出装置３ａとが相対移動するように構成されているが、基板１０を静止させた状態で放出装置３ａを移動方向に移動させて基板１０と放出装置３ａとが相対移動するように構成されていてもよい。
【００４２】
蓋部材５３ａは、薄膜材料４が蒸発する面と基板１０との間に位置しており、蒸発容器６の内部で生成された蒸気は、蓋部材５３ａに設けられた蒸発口１７から放出され、基板１０が蒸発口１７の真上に位置するときに、基板１０に到達して、薄膜が形成される。
【００４３】
長手方向９１の一端又は他端付近に位置する蒸発口１７から蒸気が放出されると、蒸気は基板１０のうち長手方向９１の一端又は他端付近に到達し、長手方向９１の中央付近に位置する蒸発口１７から蒸気が放出されると、基板１０のうち長手方向９１の中央付近に到達するようになっている。基板１０のうち長手方向９１の一端と他端に蒸気を到達できる蒸発口１７の数は、中央付近に到達できる蒸発口１７の数に比べて少ないが、中央付近の蒸発口１７に比べて一端と他端の蒸発口１７から多くの蒸気が放出されると、薄膜の膜厚の均一性が良くなる。
【００４４】
蒸発口１７から蒸気が放出されている状態で、基板１０が開始位置から終端位置まで移動すると、基板１０の全面が蒸発口１７の真上を通過し、基板１０の全面に蒸気が到達し、基板１０の全面に薄膜が形成される。基板１０を所定の速度で移動させると、移動方向に対して均一な膜厚の薄膜が形成される。
【００４５】
蒸発口１７の並びのうち一端に位置する蒸発口１７の上方には、膜厚センサー５１が、蒸気が基板１０に到達することを妨げないように設けられている。膜厚センサー５１はコントローラー２０に接続されており、膜厚センサー５１に単位時間当たりに堆積する蒸気の量はコントローラー２０で測定され、記録されるようになっている。
【００４６】
また、一の蒸発源２４ａ1の蒸発容器６には、蒸発容器６の温度を測定する温度測定センサー３８が接続されている。温度測定センサー３８はコントローラー２０に接続され、蒸発容器６の温度はコントローラー２０で測定され、記録されるようになっている。
【００４７】
図４は放出装置３ａの各構成部分の電気的接続関係を示す模式図である。
コントローラー２０は、膜厚センサー５１の測定結果又は温度測定センサー３８の測定結果に基づいて、各蒸発源２４ａ1〜２４ａnの加熱装置７に供給される電力の量を増加または減少させ、各蒸発源２４ａ1〜２４ａnの蒸発容器６を所望の温度にし、放出される蒸気の量を所望の値にできるように構成されている。
【００４８】
なお、各蒸発源２４ａ1〜２４ａnの蒸発容器６にそれぞれ温度測定センサー３８が接続され、コントローラー２０は、各温度測定センサー３８の測定結果に基づいて、複数の蒸発源２４ａ1〜２４ａnの加熱装置７の発熱量をそれぞれ個別に制御するように構成してもよい。各蒸発源２４ａ1〜２４ａnの蒸発容器６をより短時間で所望の温度にすることができる。
【００４９】
本発明では、図１（ａ）を参照し、容器本体１３の熱量が放熱補助板２５によって吸収され、放熱補助板２５が設けられていない場合に比べて、容器本体１３が降温しやすくなっている。そのため、各蒸発源２４ａ1〜２４ａnの蒸発容器６の温度を所望の値にしやすくなり、放出される蒸気の量を所望の値にしやすくなっている。
【００５０】
また、各蒸発源２４ａ1〜２４ａnの蒸発容器６は、加熱装置７から着脱可能になっており、薄膜の形成後、使用済みの蒸発容器６を、薄膜材料４が収容された新しい蒸発容器６と交換でき、薄膜材料４を充填する時間が短縮され、生産性が高められている。
【００５１】
上述の説明では各蒸発源２４ａ1〜２４ａnの加熱装置７はヒーターであったが、インダクション加熱装置であってもよい。ヒーターを用いるとローコストであり、インダクション加熱装置を用いると高い応答性がある（加熱効率がよい）。
【００５２】
図１（ａ）を参照し、真空槽８には真空排気系９が接続されている。真空排気系９を起動すると、真空槽８内部が真空排気され、所定の真空雰囲気の中で薄膜を形成できるようになっている。
【００５３】
＜第一例の薄膜形成装置の使用方法＞
次に、この薄膜形成装置１ａを用いて薄膜を形成する工程について説明する。
先ず、真空排気系９を起動して、真空槽８内部を真空排気し、真空槽８内部に真空雰囲気を形成する。以後、真空排気系９による真空排気を継続して、真空槽８内の真空雰囲気を維持する。
【００５４】
真空槽８内の真空雰囲気を維持しながら、成膜対象物である基板１０を真空槽８内部に搬入し、成膜すべき面を下方に向けた状態で基板ホルダ５０に保持させ、基板ホルダ５０を移動方向の始点に配置する。
【００５５】
各蒸発源２４ａ1〜２４ａnの加熱装置７と容器本体用補助加熱装置５ａに電源５６から電力を供給し、各蒸発源２４ａ1〜２４ａnの加熱装置７と容器本体用補助加熱装置５ａとを発熱させ、容器本体用補助加熱装置５ａと共に蓋補助加熱装置６３も発熱させる。
【００５６】
各蒸発源２４ａ1〜２４ａnの加熱装置７により蒸発容器６が加熱され、昇温すると、熱伝導によって蒸発容器６の内部に収容された薄膜材料４が昇温され、蒸発容器６の内部に薄膜材料４の蒸気である蒸気が発生し、蒸気は蒸発容器６の開口から放出される。
【００５７】
本発明では、各蒸発源２４ａ1〜２４ａnの蒸発容器６を、各蒸発容器６に接触する加熱装置７によって個別に加熱しており、蒸発容器６の内部に収容された薄膜材料４は、従来のリニア蒸発源１０３（図１２を参照）に比べて速やかに昇温され、しかも、従来のリニア蒸発源１０３に比べて高い温度に昇温される。
【００５８】
また、加熱装置７が発熱すると、加熱装置７に接触する容器本体１３も加熱され、一体の容器本体１３の熱伝導により他の加熱装置７も加熱され、複数の蒸発源２４ａ1〜２４ａnの蒸発容器６内に収容された薄膜材料４の温度差は小さくなり、蒸気の放出量が均一になる。
【００５９】
蒸発容器６の開口から放出された蒸気は、蓋補助加熱装置６３で覆われた空間に充満し、蒸発口１７から放出される。
蓋補助加熱装置６３は発熱しており、蓋補助加熱装置６３で覆われた空間に充満した蒸気は、蓋補助加熱装置６３と接触することにより、加熱されて、昇温され、蒸気の速度が増し、蒸気と蓋補助加熱装置６３との衝突回数が増え、蓋補助加熱装置６３に覆われた空間に充満した蒸気の密度が均一になり、蒸発口１７から放出される蒸気の量が安定する。
【００６０】
各蒸発源２４ａ1〜２４ａnの蒸発容器６が所定の温度に維持され、膜厚センサー５１に単位時間当たりに堆積する蒸気の量が安定したところで、基板１０と共に基板ホルダ５０の移動を開始し、基板１０を蒸発口１７の真上位置を移動方向に通過させながら、基板１０表面に蒸気を到達させて薄膜を形成する。
【００６１】
基板１０が蒸発口１７の真上位置を通過し、基板ホルダ５０が移動方向の終点に到達して、薄膜の形成が終了した後、真空槽８内の真空雰囲気を維持しながら薄膜が形成された基板１０を真空槽８の外側に搬出する。次いで、薄膜の形成されていない新たな基板１０を真空槽８内部に搬入し、基板ホルダ５０に保持させる。基板ホルダ５０を蒸発口１７の真上位置を横切らない経路を通って移動方向の始点に移動させ、上述の成膜工程を繰り返す。
【００６２】
＜第二例の薄膜形成装置の構造＞
以上は、ひとつの蓋部材５３ａによって容器本体１３の天井面の上方が覆われ、複数の蒸発源２４ａ1〜２４ａnの蒸発容器６が同一の蓋部材５３ａによって覆われた放出装置３ａ（以下、第一例の蒸発源と呼ぶ）を備えた第一例の薄膜形成装置１ａについて説明したが、本発明はこれに限るものではない。
【００６３】
図５（ａ）の符号１ｂは、本発明の第二例の放出装置３ｂを備えた第二例の薄膜形成装置を示している。第二例の薄膜形成装置１ｂの構成のうち、第一例の薄膜形成装置１ａの構成と同じ部分には同じ符号を付して、説明を省略する。
【００６４】
第二例の放出装置３ｂは、第一例の放出装置３ａの蒸発源２４ａ1〜２４ａnと蓋部材５３ａの代わりに、複数の蒸発源２４ｂ1〜２４ｂnと複数の蓋部材５３ｂ1〜５３ｂnとを有している。
各蒸発源２４ｂ1〜２４ｂnの構造は互いに同じであり、符号２４ｂ1の蒸発源で代表して説明する。
【００６５】
図５（ｂ）は蒸発源２４ｂ1の拡大内部側面図である。蒸発源２４ｂ1の構造は、第一例の薄膜形成装置１ａの蒸発源２４ａ1の構造と同様であり、説明を省略する。蓋部材５３ｂ1は、蒸発容器６の開口に取り付けられている。
【００６６】
図６は第二例の放出装置３ｂの平面図である。
ここでは、各蓋部材５３ｂ1〜５３ｂnの蒸発口１７の平面形状は矩形であり、全ての蒸発口１７の大きさは互いに等しくなっている。
蓋部材５３ｂ1〜５３ｂnには、長手方向９１に平行な蒸発容器６の並びの、一端と他端の蒸発容器６に取り付けられた第二の蓋部材５３ｂ1、５３ｂ11、５３ｂn、５３ｂ1nと、他の蒸発容器６に取り付けられた第一の蓋部材５３ｂ2〜５３ｂ1n-1とが含まれる。
【００６７】
各蓋部材５３ｂ1〜５３ｂnにはそれぞれ、蒸発口１７が容器本体１３の天井面の長手方向９１に沿って等間隔に設けられており、長手方向９１に対する蒸発口１７の面積密度が一定になるようになっている。そのため、蒸気は、長手方向９１に対して一定の密度で放出されるようになっている。
【００６８】
ここでは、第一の蓋部材５３ｂ2〜５３ｂ1n-1には、蒸発口１７が３つ設けられており、第二の蓋部材５３ｂ1、５３ｂ11、５３ｂn、５３ｂ1nには、蒸発口１７が６つ設けられている。第二の蓋部材５３ｂ1、５３ｂ11、５３ｂn、５３ｂ1nは、第一の蓋部材５３ｂ2〜５３ｂ1n-1に比べて蒸発口１７の数が多く、蒸発口１７の総開口面積が大きくなっており、多くの蒸気が放出されるようになっている。
【００６９】
図５（ａ）を参照し、第二例の放出装置３ｂにおいても、第一例の放出装置３ａと同様に、蓋部材５３ｂ1〜５３ｂnは、薄膜材料４が蒸発する面と基板１０との間に位置しており、蒸発容器６の内部で生成された蒸気は、蓋部材５３ｂ1〜５３ｂnに設けられた蒸発口１７から放出されて基板１０に到達するようになっている。
【００７０】
基板１０のうち容器本体１３の天井面の長手方向９１の長さは、長手方向９１の一端の第二の蓋部材５３ｂ1と他端の第二の蓋部材５３ｂ1nとの中心間距離よりも短く、基板１０が第二例の放出装置３ｂの上方位置を移動方向に通過するとき、基板１０は、長手方向９１の一端の第二の蓋部材５３ｂ1と他端の第二の蓋部材５３ｂ1nとの間の上方位置を通過する。
【００７１】
基板１０は第一の蓋部材５３ｂ2〜５３1n-1の鉛直上方位置を通過するが、第二の蓋部材５３ｂ1、５３ｂ11、５３ｂn、５３ｂ1nの鉛直上方位置は通過しないようになっており、蒸気が第一の蓋部材５３ｂ2〜５３1n-1の蒸発口１７から放出されると基板１０の移動方向に対して直角な方向（長手方向９１）の中央付近に到達し、蒸気が第二の蓋部材５３ｂ1、５３ｂ11、５３ｂn、５３ｂ1nの蒸発口１７から放出されると基板１０の移動方向に対して直角な方向（長手方向９１）の一端と他端付近に到達する。
【００７２】
蒸気が、第二の蓋部材５３ｂ1、５３ｂ11、５３ｂn、５３ｂ1nの蒸発口１７から、第一の蓋部材５３ｂ2〜５３1n-1に比べて多く放出されると、形成される膜の厚さは長手方向９１に対して均一になる。
【００７３】
なお、ここでは、蒸発口１７は矩形であったが、これに限定されるものではなく、例えば円形でも良い。また、ここでは、蒸発口１７の大きさは、全て等しく、第二の蓋部材５３ｂ1、５３ｂ11、５３ｂn、５３ｂ1nに、第一の蓋部材５３ｂ2〜５３1n-1よりも多くの蒸発口１７を設けて、総開口面積を大きくしたが、第一の蓋部材５３ｂ2〜５３1n-1に比べて、第二の蓋部材５３ｂ1、５３ｂ11、５３ｂn、５３ｂ1nの蒸発口１７の大きさを大きくして、総開口面積が大きくなるようにし、多くの蒸気が放出されるようにしてもよい。
【００７４】
図５（ａ）を参照し、第二例の放出装置３ｂは、第一例の放出装置３ａの補助加熱装置６４の代わりに、筒状の容器本体用補助加熱装置５ｂを有している。
容器本体用補助加熱装置５ｂは、内側に容器本体１３が位置するように、内周側面が容器本体１３の外周側面を取り囲む位置に配置され、不図示の支持部材に支持されており、容器本体１３の外周側面と容器本体用補助加熱装置５ｂの内周側面とは密着している。
【００７５】
図５（ｃ）は容器本体用補助加熱装置５ｂの側面の拡大断面図である。ここでは、容器本体用補助加熱装置５ｂは、絶縁性の材料からなる補助充填物５ｂ2と、補助充填物５ｂ2の内部に配置された補助抵抗発熱体５ｂ1とから構成されている。補助抵抗発熱体５ｂ1に電力が供給されて発熱すると、熱伝導により補助充填物５ｂ2が昇温して、容器本体１３を加熱するようになっている。
【００７６】
図５（ａ）、（ｂ）を参照し、第二例の放出装置３ｂでは、放熱防止体２３は、容器本体用補助加熱装置５ｂの外側表面を取り囲み、かつ容器本体１３の天井面の収容孔１４以外の部分をも取り囲むように設けられており、容器本体１３が加熱されたとき、熱が放熱防止体２３を伝導することが防止され、熱輻射によって基板１０や真空槽８が加熱されることが防止されている。
【００７７】
＜第三例の薄膜形成装置の構造＞
図７の符号１ｃは本発明の第三例の放出装置３ｃを備えた第三例の薄膜形成装置を示している。第三例の薄膜形成装置１ｃの構成のうち、第二例の薄膜形成装置１ｂの構成と同じ部分には同じ符号を付して、説明を省略する。
【００７８】
第三例の放出装置３ｃは、第一例、第二例の放出装置３ａ、３ｂの蒸発源２４ａ1〜２４ａn、２４ｂ1〜２４ｂnの代わりに、複数の蒸発源２４ｃ1〜２４ｃnを有しており、蓋部材５３ａ、５３ｂ1〜５３ｂnは設けられておらず、蒸気は、各蒸発源２４ｃ1〜２４ｃnの蒸発容器６の開口から放出され、基板１０に到達するようになっている。
【００７９】
図８は第三例の放出装置３ｃの平面図である。
蒸発単位部２４ｃ1〜２４ｃnには、長手方向９１の一端と他端の第二の蒸発源２４ｃ1、２４ｃ11、２４ｃn、２４ｃ1nと、中央付近の第一の蒸発源２４ｃ2〜２４ｃ1n-1とが含まれる。
【００８０】
図７を参照し、基板１０のうち容器本体１３の天井面の長手方向９１の長さは、一端と他端の第二の蒸発源２４ｃ1、２４ｃ1nの蒸発容器６の中心間距離よりも短く、基板１０が放出装置３ｃの上方を移動方向に通過するとき、基板１０は、一端の第二の蒸発源２４ｃ1の蒸発容器６と他端の第二の蒸発源２４ｃ1nの蒸発容器６との間の上方位置を通過するようになっており、第一の蒸発源２４ｃ2〜２４ｃ1n-1の蒸発容器６の鉛直上方位置を通過するが、第二の蒸発源２４ｃ1、２４ｃ11、２４ｃn、２４ｃ1nの蒸発容器６の鉛直上方位置は通過しないようになっている。
【００８１】
第一の蒸発源２４ｃ2〜２４ｃ1n-1の蒸発容器６は開口が鉛直上方に向けられた状態で配置され、第二の蒸発源２４ｃ1、２４ｃ11、２４ｃn、２４ｃ1nの蒸発容器６は開口が鉛直上方に対して所定角度をなす向きに向けられた状態で配置され、すなわち各蒸発源２４ｃ1〜２４ｃnの蒸発容器６の開口はそれぞれ基板１０に向けられている。
【００８２】
第一の蒸発源２４ｃ2〜２４ｃ1n-1の蒸発容器６の開口から蒸気が放出されると、蒸気は基板１０のうち移動方向に対して直角な方向（長手方向９１）の中央付近に到達し、第二の蒸発源２４ｃ1、２４ｃ11、２４ｃn、２４ｃ1nの蒸発容器６の開口から蒸気が放出されると、蒸気は基板１０のうち移動方向に対して直角な方向（長手方向９１）の一端と他端付近に到達する。
【００８３】
第二の蒸発源２４ｃ1、２４ｃ11、２４ｃn、２４ｃ1nの蒸発容器６は、開口が基板１０に向けられた状態で配置されており、開口が基板１０に向けられていない場合に比べて多くの蒸気が基板１０に到達し、薄膜の膜厚の均一性が良くなり、薄膜材料の利用効率も高くなる。
【００８４】
＜第四例の薄膜形成装置の構造＞
上述の第一例〜第三例の薄膜形成装置１ａ〜１ｃは、それぞれ第一〜第三の放出装置３ａ〜３ｃを一つ有していたが、第一〜第三の放出装置３ａ〜３ｃを複数個有している構成も本発明に含まれる。
【００８５】
図９は、第一例の放出装置３ａを三個有する第四例の薄膜形成装置１ｄの内部側面図、図１０は同内部平面図である。第四例の薄膜形成装置１ｄの構成のうち、第一例の薄膜形成装置１ａの構成と同じ部分には、同じ符号を付して説明を省略する。
第四例の薄膜形成装置１ｄは、第一〜第三の放出装置３ａ1〜３ａ3を有している。第一〜第三の放出装置３ａ1〜３ａ3の構造はそれぞれ第一例の放出装置３ａの構造と同様であり、説明を省略する。
【００８６】
図１０を参照し、第一〜第三の放出装置３ａ1〜３ａ3は真空槽８内で一の水平な直線（基準方向）に沿ってこの順に並んで配置されており、それぞれの容器本体１３の天井面の長手方向９１は前記一の直線と平行な向きに向けられている。
【００８７】
一の放出装置３ａ1〜３ａ3の蓋部材５３ａに設けられた蒸発口１７の中心間距離を蒸発口間隔Ｄと呼ぶと、放出装置３ａ1〜３ａ3の長手方向９１の長さは、蒸発口間隔Ｄに蒸発口１７の個数を積算した長さより長く形成されており、各放出装置３ａ1〜３ａ3を長手方向９１と平行な同一の直線上に一列に並んで配置すると、隣り合う二つの放出装置３ａ1〜３ａ3の端部に位置する蒸発口１７は、中心間の長手方向９１の距離が蒸発口間隔Ｄよりも大きい距離で、互いに離間してしまう。
【００８８】
本発明では、隣り合う二つの放出装置３ａ1〜３ａ3は長手方向９１と平行な二本の直線のうち互いに異なる直線上に配置され（すなわち各放出装置３ａ1〜３ａ3は長手方向９１に沿って千鳥配列され）、隣り合う二つの放出装置３ａ1〜３ａ3の長手方向９１に占める範囲は一部重なって、隣り合う二つの放出装置３ａ1〜３ａ3の端部の蒸発口１７の中心間の長手方向９１の距離は蒸発口間隔Ｄと等しくされ、隣り合う二つの放出装置３ａ1〜３ａ3の端部の蒸発口１７を含めて、隣り合う二つの蒸発口１７の中心間の長手方向９１の距離は同一にされている。そのため、隣り合う二つの放出装置３ａ1〜３ａ3の間も含めて、長手方向９１に対して均一な放出量で蒸気が放出されるようになっている。
【００８９】
各放出装置３ａ1、３ａ2、３ａ3には、放出装置毎に、それぞれ異なるコントローラー２０1、２０2、２０3と、電源５６1、５６2、５６3と、温度測定センサー３８1、３８2、３８3と、膜厚センサー５１1、５１2、５１3とが設けられている。
【００９０】
すなわち、第一の放出装置３ａ1には、第一のコントローラー２０1と第一の電源５６1と第一の温度測定センサー３８1と第一の膜厚センサー５１1とが設けられ、第二の放出装置３ａ2には、第二のコントローラー２０2と第二の電源５６2と第二の温度測定センサー３８2と第二の膜厚センサー５１2とが設けられ、第三の放出装置３ａ3には、第三のコントローラー２０3と第三の電源５６3と第三の温度測定センサー３８3と第三の膜厚センサー５１3とが設けられている。
【００９１】
図１０を参照し、第一〜第三の膜厚センサー５１1〜５１3は、それぞれ第一〜第三の放出装置３ａ1〜３ａ3から放出された蒸気が基板１０に到達するのを妨げないように、第一〜第三の放出装置３ａ1〜３ａ3の蒸発口１７の上方に配置されており、第一〜第三の放出装置３ａ1〜３ａ3から放出される蒸気の量の割合をそれぞれ測定することができるようになっている。
【００９２】
ここでは第一〜第三の放出装置３ａ1〜３ａ3の周囲を取り囲んで筒状の防着板９９が設けられており、第一〜第三の膜厚センサー５１1〜５１3は防着板９９の端部に取り付けられて支持されている。
【００９３】
図１１は第四例の薄膜形成装置１ｄの各構成部分の電気的接続関係を示す模式図である。ここでは、第一の放出装置３ａ1は符号２４ａ11〜２４ａ1Lの蒸発源と符号５ａ1の容器本体用補助加熱装置を有し、第二の放出装置３ａ2は符号２４ａ21〜２４ａ2Mの蒸発源と符号５ａ2の容器本体用補助加熱装置を有し、第三の放出装置３ａ3は符号２４ａ31〜２４ａ3Nの蒸発源と符号５ａ3の容器本体用補助加熱装置を有している。
【００９４】
第一のコントローラー２０1は、第一の膜厚センサー５１1の測定結果又は第一の温度測定センサー３８1の測定結果に基づいて、第一の放出装置３ａ1の各蒸発源２４ａ11〜２４ａ1Lの加熱装置７と容器本体用補助加熱装置５ａ1に供給される電力の量を増加または減少させ、各蒸発源２４ａ11〜２４ａ1Lの蒸発容器６を所望の温度にし、放出される蒸気の量を所望の値にできるように構成されている。
【００９５】
第二、第三のコントローラー２０2、２０3も、第一のコントローラー２０1と同様にして、第二、第三の放出装置３ａ2、３ａ3の各蒸発源２４ａ21〜２４ａ2M、２４ａ31〜２４ａ3Nの蒸発容器６をそれぞれ所望の温度にし、放出される蒸気の量をそれぞれ所望の値にできる。
【００９６】
すなわち、第一〜第三の放出装置３ａ1〜３ａ3の蒸発容器６は、放出装置毎に異なるコントローラーによって個別に温度制御され、放出される蒸気の量を放出装置毎に所望の値に調整できるので、基板１０に薄膜を形成すると、膜厚の均一性をより向上できる。
【００９７】
上述の説明では、第四例の薄膜形成装置１ｄは３つの放出装置３ａ1〜３ａ3を有していたが、放出装置の数は３個に限定されず、二個以上であればよい。また、第一例の放出装置３ａを複数個有する構成に限定されず、第二例の放出装置３ｂを複数個有する構成も本発明に含まれる。
【符号の説明】
【００９８】
１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ……薄膜形成装置
３ａ、３ｂ、３ｃ、３ａ1〜３ａ3……放出装置
４……薄膜材料
５ａ、５ｂ、５ａ1〜５ａ3……容器本体用補助加熱装置
６……蒸発容器
７……加熱装置
８……真空槽
１３……容器本体
１４……収容孔
１７……蒸発口
５３ａ、５３ｂ1〜５３ｂn……蓋部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は真空雰囲気中で薄膜材料の蒸気を生成する放出装置と薄膜形成装置に関し、特に蒸発温度の高い無機材料の蒸気を生成するための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬディスプレイ、有機ＥＬ照明デバイス、有機デバイス等に用いられる有機薄膜や無機薄膜の成膜は、従来より、有機材料又は無機材料を加熱して蒸気を生成し、その蒸気を成膜対象物に到達させることで行われている。
【０００３】
図１２の符号１０１は、従来技術の薄膜形成装置を示している。
この薄膜形成装置１０１は、真空槽１０８と、真空槽１０８内部の底壁側に配置されたリニア蒸発源１０３と、真空槽１０８内部の天井側に配置された基板ホルダ１５０とを有している。
【０００４】
リニア蒸発源１０３は、直方体形状の容器１５３を有しており、容器１５３は真空槽１０８の内部の底壁上に配置されている。容器１５３の内部には薄膜材料１０４が収容されており、容器１５３は、容器１５３を加熱する加熱ヒーター１０５によって取り囲まれている。
【０００５】
真空槽１０８に接続された真空排気系１０９を起動して、真空槽１０８内部を真空雰囲気に保った状態で、加熱ヒーター１０５に接続された電源１５６を起動して加熱ヒーター１０５を発熱させると、容器１５３が加熱されて昇温され、熱伝導によって、容器１５３内部の薄膜材料１０４が昇温し、容器１５３内部に薄膜材料１０４の蒸気が生成され、容器１５３内部に蒸気が充満する。
【０００６】
容器１５３の天井側の面には、図１２に示されるように噴出口１１７が設けられており、容器１５３内部に充満した蒸気は、容器１５３の鉛直上方に向けられた面に設けられた噴出口１１７から容器１５３の外部に放出される。
【０００７】
容器１５３の噴出口１１７の上方には、成膜対象物である基板１１０が、成膜すべき面が下方に向けられた状態で、基板ホルダ１５０に保持されており、蒸気が基板１１０に到達すると、基板１１０に薄膜が形成される。基板ホルダ１５０と共に基板１１０を水平方向に移動させて、噴出口１１７と基板１１０との相対位置を変え、基板１１０の成膜すべき面全体に薄膜を形成する。
【０００８】
上記の加熱ヒーター１０５で容器１５３を加熱して薄膜材料１０４を昇温させる場合、薄膜材料１０４の蒸気を生成するのに必要な熱量に比べて、加熱ヒーター１０５が単位時間当たりに供給する熱量は小さく、薄膜材料１０４を昇温させるのに時間がかかり、蒸気を生成するのに必要な温度に昇温させることが困難であるという問題があった。また、加熱ヒーター１０５の温度を、薄膜材料１０４が蒸気を生成する温度に比べて高い温度に維持する必要があるため、加熱ヒーター１０５の寿命が短いという問題があった。さらに、容器１５３の中央付近の薄膜材料１０４の温度は、容器１５３の内面付近の薄膜材料１０４の温度に比べて低く、薄膜材料１０４の温度が不均一になってしまい、容器１５３の中央付近の薄膜材料１０４の蒸気生成量が、容器１５３の内面付近の薄膜材料１０４の蒸気生成量より少ないという問題もあった。薄膜材料１０４が無機材料の場合には、特にこの問題が顕著であった。薄膜材料１０４が有機材料の場合には、温度不均一により薄膜材料１０４の分解が起きるおそれがあった。
【０００９】
図１４には、従来より用いられているポイント蒸発源１１３を備えた薄膜形成装置１１１が示されている。真空槽１０８の内部の底壁に配置されたポイント蒸発源１１３は、蒸発容器１０６を有しており、蒸発容器１０６の内部には薄膜材料１０４が収容され、蒸発容器１０６の外周側面には、蒸発容器１０６を加熱する加熱ヒーター１０５が取り付けられている。
【００１０】
加熱ヒーター１０５に接続された電源１５６を起動すると、加熱ヒーター１０５によって蒸発容器１０６が加熱されて昇温され、熱伝導によって蒸発容器１０６の内部に収容された薄膜材料１０４が昇温され、蒸発容器１０６の内部に薄膜材料１０４の蒸気が生成され、蒸気は蒸発容器１０６の開口から放出され、蒸発容器１０６の開口の上方に位置する基板１１０に到達し、薄膜が形成される。蒸発容器１０６の開口と基板１１０との相対位置を変えながら、薄膜の形成をおこなう。
【００１１】
このポイント蒸発源１１３では、前述のリニア蒸発源１０３に比べて、薄膜材料１０４の蒸気の量が少なく、薄膜を形成する効率が悪く、生産効率が悪かった。また、基板１１０の面積が大きくなるにつれて、膜厚の均一性が悪くなるという問題があった。膜厚を均一にするために、基板１１０を回転させる機構を設けると、コストがかかってしまうという不都合があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００５−０５０７４７号公報
【特許文献２】特開２００５−０６０７５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は上記従来技術の不都合を解決するために創作されたものであり、その目的は、薄膜材料を昇温させるのにかかる時間を短縮でき、かつ膜厚の均一性がよい放出装置と薄膜形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するために本発明は、熱伝導性の材料からなる容器本体と、前記容器本体に形成された複数の収容孔と、各前記収容孔の内部にそれぞれ配置され、薄膜材料が収容される蒸発容器と、前記蒸発容器を加熱する加熱装置と、を有し、前記加熱装置は、前記蒸発容器の外周側面と前記収容孔の内周側面との間に位置し、前記蒸発容器の外周側面を取り囲んで配置され、前記蒸発容器に前記薄膜材料が収容された状態で、前記加熱装置が前記蒸発容器を加熱すると、各前記蒸発容器に収容された前記薄膜材料から蒸気が発生し、各前記蒸発容器の開口から放出される放出装置である。
本発明は放出装置であって、前記加熱装置はヒーターであり、前記蒸発容器の外周側面と前記収容孔の内周側面との両方に接触して配置され、前記加熱装置が昇温すると、前記蒸発容器と前記容器本体とは熱伝導によって加熱される放出装置である。
本発明は放出装置であって、前記容器本体には、前記容器本体と接触し、熱伝導によって前記容器本体を加熱する容器本体用補助加熱装置が前記容器本体と密着して前記容器本体の側面を取り囲んで設けられた放出装置である。
本発明は放出装置であって、前記蒸気が通過する蒸発口が複数設けられた蓋部材を有する放出装置である。
本発明は放出装置であって、前記蓋部材によって囲まれた空間内に、各前記蒸発容器の開口から前記蒸気が放出される放出装置である。
本発明は放出装置であって、各前記蒸発容器の開口には、前記蓋部材がそれぞれ設けられ、前記蓋部材の前記蒸発口を通過した前記蒸気が放出される放出装置である。
本発明は、真空槽と、前記放出装置とを有し、前記放出装置は、前記真空槽内に配置された薄膜形成装置である。
本発明は薄膜形成装置であって、前記真空槽内には前記放出装置が一の基準方向に沿って複数個並んで配置され、各前記放出装置は、各前記放出装置が有する蒸発容器の温度を、放出装置毎に別々に制御できるように構成された薄膜形成装置である。
本発明は薄膜形成装置であって、隣り合う二つの前記放出装置は、前記基準方向と平行な二本の直線のうち互いに異なる前記直線上に配置され、隣り合う二つの前記放出装置の端部の前記蒸発口も含めて、隣り合う二つの前記蒸発口の中心間の前記基準方向の距離は同一にされた薄膜形成装置である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の放出装置によれば、薄膜材料が収容された複数の蒸発容器を個別に加熱するので、薄膜材料を速やかに昇温することができる。容器本体の熱伝導により、複数の蒸発容器の温度差は小さくなり、放出される蒸気の量が均一になり、膜厚の均一な薄膜を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】（ａ）本発明の第一例の薄膜形成装置の内部側面図、（ｂ）第一例の放出装置の蒸発源の内部拡大側面図、（ｃ）第一例の放出装置の補助加熱装置の側面の拡大断面図
【図２】第一例の放出装置のＡ−Ａ切断線断面図
【図３】第一例の放出装置の平面図
【図４】第一例の放出装置の各構成部分の電気的接続関係を示す模式図
【図５】（ａ）本発明の第二例の薄膜形成装置の内部側面図、（ｂ）第二例の放出装置の蒸発源の内部拡大側面図、（ｃ）第二例の放出装置の容器本体用補助加熱装置の側面の拡大断面図
【図６】第二例の放出装置の平面図
【図７】本発明の第三例の薄膜形成装置の内部側面図
【図８】第三例の放出装置の平面図
【図９】本発明の第四例の薄膜形成装置の内部側面図
【図１０】本発明の第四例の薄膜形成装置の内部平面図
【図１１】第四例の薄膜形成装置の各構成部分の電気的接続関係を示す模式図
【図１２】従来のリニア蒸発源を備えた薄膜形成装置の内部側面図
【図１３】従来のリニア蒸発源の平面図
【図１４】従来のポイント蒸発源を備えた薄膜形成装置の内部側面図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
＜第一例の薄膜形成装置の構造＞
以下で図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。図１（ａ）の符号１ａは本発明の第一例の薄膜形成装置を示している。
第一例の薄膜形成装置１ａは、真空槽８と、真空槽８内部の底壁側に配置された放出装置３ａと、真空槽８内部の天井側に配置された基板ホルダ５０とを有している。
【００１８】
放出装置３ａは、熱伝導性の材料からなる一体の容器本体１３と、複数の蒸発源２４ａ1〜２４ａnと、蓋部材５３ａとを有している。
容器本体１３は、金属、グラファイト等の熱伝導性の材料からなり、ここでは直方体形状に成形されている。
【００１９】
真空槽８内部の底壁上には、放熱補助板２５が配置されており、放熱補助板２５上には、容器本体１３を支える柱３５が設けられ、容器本体１３は、一面が鉛直上方に向けられた状態で、柱３５の上端に配置されている。放熱補助板２５は、ここでは断熱性の材料からなり、容器本体１３の下方を向いた面と対面され、容器本体１３が加熱されたときに、容器本体１３の下方を向いた面の熱放射を吸収して、容器本体１３の熱量を吸収するようになっている。放熱補助板２５は、断熱性の材料からなる構成に限定されず、冷却されたものでもよい。
【００２０】
容器本体１３の外側には、補助加熱装置６４が配置されている。補助加熱装置６４は、筒状の筒部と、筒部の一端を蓋する板部とを有し、筒部の内周側面が容器本体１３の外周側面を取り囲み、板部表面が容器本体１３の天井面と離間して対面する位置に配置され、不図示の支持部材に支持されている。
【００２１】
図１（ｃ）は補助加熱装置６４の側面の拡大断面図である。補助加熱装置６４は、絶縁性の材料からなる補助充填物６４2と、補助充填物６４2の内部に配置された補助抵抗発熱体６４1とから構成されている。補助抵抗発熱体６４1に電力が供給されて発熱すると、熱伝導により補助充填物６４2が昇温するようになっている。
【００２２】
容器本体１３の外周側面は補助加熱装置６４の筒部の内周側面に密着されていおり、補助加熱装置６４が発熱すると、熱伝導により容器本体１３が加熱される。補助加熱装置６４のうち、容器本体１３の外周側面に密着している部分は容器本体１３を加熱する容器本体用補助加熱装置５ａであり、他の部分は蓋補助加熱装置６３である。容器本体１３の天井面の上方は蓋補助加熱装置６３によって覆われている。
【００２３】
蓋部材５３ａは、筒状の筒部と、筒部の一端を蓋する板部とを有している。蓋部材５３ａは、筒部の内周側面が補助加熱装置６４の筒部の外周側面を取り囲み、板部表面が補助加熱装置６４の板部裏面と対面する位置に配置され、不図示の支持部材に支持されている。蓋部材５３ａの内側表面は補助加熱装置６４の外側表面に密着されており、補助加熱装置６４の蓋補助加熱装置６３が発熱すると、熱伝導により蓋部材５３ａが加熱されるようになっている。
【００２４】
蓋部材５３ａの外側には、セラミックス等の断熱性の材料から成る放熱防止体２３が、蓋部材５３ａの外側表面を取り囲んで配置されている。蓋部材５３ａが昇温しても、放熱防止体２３により、放出装置３ａの外側の部材、たとえば真空槽８や基板ホルダ５０には蓋部材５３ａの熱が伝わらないようになっている。
【００２５】
図１（ａ）を参照し、各蒸発源２４ａ1〜２４ａnの構造は互いに同じであり、符号２４ａ1の蒸発源で代表して説明する。
図１（ｂ）は蒸発源２４ａ1の内部拡大側面図である。
【００２６】
蒸発源２４ａ1は、容器本体１３の天井面に設けられた収容孔１４と、薄膜材料が収容される蒸発容器６と、蒸発容器６を加熱する加熱装置７とを有している。
蒸発容器６は、収容孔１４の内部に配置されており、加熱装置７は、蒸発容器６の外周側面と収容孔１４の内周側面との間に配置され、蒸発容器６の外周側面を取り囲んでいる。
【００２７】
ここでは加熱装置７はヒーターであり、蒸発容器６の外周側面と収容孔１４の内周側面との両方に接触している。
加熱装置７は、絶縁性の材料からなる充填物７2と、充填物７2の内部に配置された抵抗発熱体７1とから構成されており、抵抗発熱体７1に電力が供給されて発熱すると、熱伝導により充填物７2が昇温するようになっている。
【００２８】
図２は放出装置３ａのＡ−Ａ線切断断面図である。
収容孔１４は容器本体１３の天井面に複数設けられている。ここでは、収容孔１４は容器本体１３の天井面の長手方向９１に平行な二本の直線上に並んでおり、各直線上で収容孔１４は等間隔に配置され、互いに異なる直線上に設けられた二つの隣接する収容孔１４の間の距離は等しくなっている。各収容孔１４の内部に位置する蒸発容器６は、容器本体１３の天井面の長手方向９１に沿って、蒸発容器６の密度が一定になるように配置されている。
【００２９】
図１（ａ）を参照し、真空槽８外部には電源５６が設けられており、各蒸発源２４ａ1〜２４ａnの加熱装置７と、容器本体用補助加熱装置５ａとは、それぞれ、真空槽８外部に設けられたコントローラー２０を介して、電源５６と電気的に接続されている。電源５６から電力が供給されると、各蒸発源２４ａ1〜２４ａnの加熱装置７と容器本体用補助加熱装置５ａはそれぞれ発熱するようになっている。
【００３０】
また、蓋補助加熱装置６３は、容器本体用補助加熱装置５ａとコントローラー２０の両方を介して電源５６と電気的に接続されており、容器本体用補助加熱装置５ａが発熱すると、容器本体用補助加熱装置５ａと共に蓋補助加熱装置６３も発熱するようになっている。
【００３１】
電源５６からの電力の供給量はコントローラー２０で増加または減少できるようになっている。各蒸発源２４ａ1〜２４ａnの加熱装置７と容器本体用補助加熱装置５ａとのそれぞれに供給する電力を増加または減少させると、それぞれの発熱量が増加または減少する。
【００３２】
各蒸発源２４ａ1〜２４ａnでは、加熱装置７は蒸発容器６毎に設けられており、各加熱装置７が発熱すると、各加熱装置７に接触する蒸発容器６は熱伝導によって加熱され、昇温される。各蒸発源２４ａ1〜２４ａnの蒸発容器６は接触する加熱装置７により個別に加熱されるため、従来のリニア蒸発源１０３（図１２参照）に比べて速やかに昇温され、かつ高い温度に昇温される。
【００３３】
また、各蒸発源２４ａ1〜２４ａnの加熱装置７は収容孔１４の内周側面にも接触しており、各蒸発源２４ａ1〜２４ａnの加熱装置７によって蒸発容器６を加熱すると、加熱装置７と接触する容器本体１３も共に加熱され、容器本体１３の熱伝導によって容器本体１３と接触する他の加熱装置７が加熱され、複数の蒸発源２４ａ1〜２４ａnの蒸発容器６の温度差が小さくなる。
【００３４】
また、容器本体用補助加熱装置５ａが発熱すると、熱伝導によって、容器本体１３が加熱され、次に、容器本体１３に接触する各蒸発源２４ａ1〜２４ａnの加熱装置７が熱伝導によって加熱され、加熱装置７と接触する蒸発容器６は、容器本体用補助加熱装置５ａが発熱していない場合に比べて高い温度に昇温される。
【００３５】
図１（ａ）、（ｂ）と図２の符号４は、薄膜の材料である薄膜材料を示している。薄膜材料４は各蒸発容器６の内部に収容されている。
図１（ａ）を参照し、薄膜材料４が各蒸発源２４ａ1〜２４ａnの蒸発容器６内に収容された状態で、各蒸発容器６が加熱され、昇温されると、熱伝導によって、薄膜材料４が昇温し、蒸発容器６の内部で薄膜材料４の蒸気が生成され、蒸気は蒸発容器６の開口から放出され、放出された蒸気は容器本体１３の上方の蓋補助加熱装置６３で覆われた空間に充満する。
【００３６】
蓋補助加熱装置６３で覆われた空間に蒸気が充満している状態で、蓋補助加熱装置６３が発熱すると、充満した蒸気が蓋補助加熱装置６３と接触して加熱され、昇温され、蒸気の速度が増し、蒸気と蓋補助加熱装置６３との衝突回数が増え、蓋補助加熱装置６３に覆われた空間に充満した蒸気の密度が均一になる。
【００３７】
蓋部材５３ａの板部には、板部を厚み方向に貫通する蒸発口１７が複数形成されており、蓋補助加熱装置６３と放熱防止体２３とには、それぞれ、蒸発口１７を塞がないように穴が設けられており、蓋補助加熱装置６３で覆われた空間に充満した蒸気は、蒸発口１７から放出されるようになっている。蒸発口１７は鉛直上方を向いており、蒸気は、蒸発口１７から放出されると、鉛直上方に向かうようになっている。
【００３８】
図３は放出装置３ａの平面図である。
蒸発口１７は、ここでは、容器本体１３の天井面の長手方向９１に平行に並んで配置されている。長手方向９１の一端と他端付近に位置する蒸発口１７の開口面積は、長手方向９１の中央付近に位置する蒸発口１７の開口面積よりも大きくされており、一端と他端付近の蒸発口１７から、放出される蒸気の量が、中央付近の蒸発口１７から放出される蒸気の量よりも多くなるようになっている。
なお、蒸発口１７の密度を、長手方向９１の中央付近よりも一端と他端付近で大きくして、一端と他端付近の蒸発口１７から放出される蒸気の量を中央付近に比べて多くなるようにしてもよい。
【００３９】
図１（ａ）を参照し、基板ホルダ５０には成膜対象物である基板１０が保持されている。基板ホルダ５０は、水平方向で、蒸発口１７の並びに対して直角な移動方向（ここでは容器本体１３の天井面の長手方向９１に対して直角な方向）に移動可能になっており、基板ホルダ５０が基板１０を保持した状態で移動すると、基板１０と放出装置３ａとは、基板１０と放出装置３ａとが一定の距離を保ちながら、移動方向に相対移動するようになっている。
【００４０】
基板ホルダ５０が移動方向の始点から終点まで移動すると、基板１０は、蒸発口１７の真上にはいない開始位置から移動を開始し、蒸発口１７の真上を通過し、蒸発口１７の真上にはいない終了位置で移動を終了するようになっている。
基板１０の蒸発口１７の並びに平行な方向の長さは、蒸発口１７の並びの一端と他端の蒸発口１７の中心間距離よりも短くなっており、基板１０は、一端の蒸発口１７と他端の蒸発口１７との間の真上位置を通過するようになっている。
【００４１】
なお、ここでは、放出装置３ａを静止させた状態で基板１０を移動方向に移動させて基板１０と放出装置３ａとが相対移動するように構成されているが、基板１０を静止させた状態で放出装置３ａを移動方向に移動させて基板１０と放出装置３ａとが相対移動するように構成されていてもよい。
【００４２】
蓋部材５３ａは、薄膜材料４が蒸発する面と基板１０との間に位置しており、蒸発容器６の内部で生成された蒸気は、蓋部材５３ａに設けられた蒸発口１７から放出され、基板１０が蒸発口１７の真上に位置するときに、基板１０に到達して、薄膜が形成される。
【００４３】
長手方向９１の一端又は他端付近に位置する蒸発口１７から蒸気が放出されると、蒸気は基板１０のうち長手方向９１の一端又は他端付近に到達し、長手方向９１の中央付近に位置する蒸発口１７から蒸気が放出されると、基板１０のうち長手方向９１の中央付近に到達するようになっている。基板１０のうち長手方向９１の一端と他端に蒸気を到達できる蒸発口１７の数は、中央付近に到達できる蒸発口１７の数に比べて少ないが、中央付近の蒸発口１７に比べて一端と他端の蒸発口１７から多くの蒸気が放出されると、薄膜の膜厚の均一性が良くなる。
【００４４】
蒸発口１７から蒸気が放出されている状態で、基板１０が開始位置から終端位置まで移動すると、基板１０の全面が蒸発口１７の真上を通過し、基板１０の全面に蒸気が到達し、基板１０の全面に薄膜が形成される。基板１０を所定の速度で移動させると、移動方向に対して均一な膜厚の薄膜が形成される。
【００４５】
蒸発口１７の並びのうち一端に位置する蒸発口１７の上方には、膜厚センサー５１が、蒸気が基板１０に到達することを妨げないように設けられている。膜厚センサー５１はコントローラー２０に接続されており、膜厚センサー５１に単位時間当たりに堆積する蒸気の量はコントローラー２０で測定され、記録されるようになっている。
【００４６】
また、一の蒸発源２４ａ1の蒸発容器６には、蒸発容器６の温度を測定する温度測定センサー３８が接続されている。温度測定センサー３８はコントローラー２０に接続され、蒸発容器６の温度はコントローラー２０で測定され、記録されるようになっている。
【００４７】
図４は放出装置３ａの各構成部分の電気的接続関係を示す模式図である。
コントローラー２０は、膜厚センサー５１の測定結果又は温度測定センサー３８の測定結果に基づいて、各蒸発源２４ａ1〜２４ａnの加熱装置７に供給される電力の量を増加または減少させ、各蒸発源２４ａ1〜２４ａnの蒸発容器６を所望の温度にし、放出される蒸気の量を所望の値にできるように構成されている。
【００４８】
なお、各蒸発源２４ａ1〜２４ａnの蒸発容器６にそれぞれ温度測定センサー３８が接続され、コントローラー２０は、各温度測定センサー３８の測定結果に基づいて、複数の蒸発源２４ａ1〜２４ａnの加熱装置７の発熱量をそれぞれ個別に制御するように構成してもよい。各蒸発源２４ａ1〜２４ａnの蒸発容器６をより短時間で所望の温度にすることができる。
【００４９】
本発明では、図１（ａ）を参照し、容器本体１３の熱量が放熱補助板２５によって吸収され、放熱補助板２５が設けられていない場合に比べて、容器本体１３が降温しやすくなっている。そのため、各蒸発源２４ａ1〜２４ａnの蒸発容器６の温度を所望の値にしやすくなり、放出される蒸気の量を所望の値にしやすくなっている。
【００５０】
また、各蒸発源２４ａ1〜２４ａnの蒸発容器６は、加熱装置７から着脱可能になっており、薄膜の形成後、使用済みの蒸発容器６を、薄膜材料４が収容された新しい蒸発容器６と交換でき、薄膜材料４を充填する時間が短縮され、生産性が高められている。
【００５１】
上述の説明では各蒸発源２４ａ1〜２４ａnの加熱装置７はヒーターであったが、インダクション加熱装置であってもよい。ヒーターを用いるとローコストであり、インダクション加熱装置を用いると高い応答性がある（加熱効率がよい）。
【００５２】
図１（ａ）を参照し、真空槽８には真空排気系９が接続されている。真空排気系９を起動すると、真空槽８内部が真空排気され、所定の真空雰囲気の中で薄膜を形成できるようになっている。
【００５３】
＜第一例の薄膜形成装置の使用方法＞
次に、この薄膜形成装置１ａを用いて薄膜を形成する工程について説明する。
先ず、真空排気系９を起動して、真空槽８内部を真空排気し、真空槽８内部に真空雰囲気を形成する。以後、真空排気系９による真空排気を継続して、真空槽８内の真空雰囲気を維持する。
【００５４】
真空槽８内の真空雰囲気を維持しながら、成膜対象物である基板１０を真空槽８内部に搬入し、成膜すべき面を下方に向けた状態で基板ホルダ５０に保持させ、基板ホルダ５０を移動方向の始点に配置する。
【００５５】
各蒸発源２４ａ1〜２４ａnの加熱装置７と容器本体用補助加熱装置５ａに電源５６から電力を供給し、各蒸発源２４ａ1〜２４ａnの加熱装置７と容器本体用補助加熱装置５ａとを発熱させ、容器本体用補助加熱装置５ａと共に蓋補助加熱装置６３も発熱させる。
【００５６】
各蒸発源２４ａ1〜２４ａnの加熱装置７により蒸発容器６が加熱され、昇温すると、熱伝導によって蒸発容器６の内部に収容された薄膜材料４が昇温され、蒸発容器６の内部に薄膜材料４の蒸気である蒸気が発生し、蒸気は蒸発容器６の開口から放出される。
【００５７】
本発明では、各蒸発源２４ａ1〜２４ａnの蒸発容器６を、各蒸発容器６に接触する加熱装置７によって個別に加熱しており、蒸発容器６の内部に収容された薄膜材料４は、従来のリニア蒸発源１０３（図１２を参照）に比べて速やかに昇温され、しかも、従来のリニア蒸発源１０３に比べて高い温度に昇温される。
【００５８】
また、加熱装置７が発熱すると、加熱装置７に接触する容器本体１３も加熱され、一体の容器本体１３の熱伝導により他の加熱装置７も加熱され、複数の蒸発源２４ａ1〜２４ａnの蒸発容器６内に収容された薄膜材料４の温度差は小さくなり、蒸気の放出量が均一になる。
【００５９】
蒸発容器６の開口から放出された蒸気は、蓋補助加熱装置６３で覆われた空間に充満し、蒸発口１７から放出される。
蓋補助加熱装置６３は発熱しており、蓋補助加熱装置６３で覆われた空間に充満した蒸気は、蓋補助加熱装置６３と接触することにより、加熱されて、昇温され、蒸気の速度が増し、蒸気と蓋補助加熱装置６３との衝突回数が増え、蓋補助加熱装置６３に覆われた空間に充満した蒸気の密度が均一になり、蒸発口１７から放出される蒸気の量が安定する。
【００６０】
各蒸発源２４ａ1〜２４ａnの蒸発容器６が所定の温度に維持され、膜厚センサー５１に単位時間当たりに堆積する蒸気の量が安定したところで、基板１０と共に基板ホルダ５０の移動を開始し、基板１０を蒸発口１７の真上位置を移動方向に通過させながら、基板１０表面に蒸気を到達させて薄膜を形成する。
【００６１】
基板１０が蒸発口１７の真上位置を通過し、基板ホルダ５０が移動方向の終点に到達して、薄膜の形成が終了した後、真空槽８内の真空雰囲気を維持しながら薄膜が形成された基板１０を真空槽８の外側に搬出する。次いで、薄膜の形成されていない新たな基板１０を真空槽８内部に搬入し、基板ホルダ５０に保持させる。基板ホルダ５０を蒸発口１７の真上位置を横切らない経路を通って移動方向の始点に移動させ、上述の成膜工程を繰り返す。
【００６２】
＜第二例の薄膜形成装置の構造＞
以上は、ひとつの蓋部材５３ａによって容器本体１３の天井面の上方が覆われ、複数の蒸発源２４ａ1〜２４ａnの蒸発容器６が同一の蓋部材５３ａによって覆われた放出装置３ａ（以下、第一例の蒸発源と呼ぶ）を備えた第一例の薄膜形成装置１ａについて説明したが、本発明はこれに限るものではない。
【００６３】
図５（ａ）の符号１ｂは、本発明の第二例の放出装置３ｂを備えた第二例の薄膜形成装置を示している。第二例の薄膜形成装置１ｂの構成のうち、第一例の薄膜形成装置１ａの構成と同じ部分には同じ符号を付して、説明を省略する。
【００６４】
第二例の放出装置３ｂは、第一例の放出装置３ａの蒸発源２４ａ1〜２４ａnと蓋部材５３ａの代わりに、複数の蒸発源２４ｂ1〜２４ｂnと複数の蓋部材５３ｂ1〜５３ｂnとを有している。
各蒸発源２４ｂ1〜２４ｂnの構造は互いに同じであり、符号２４ｂ1の蒸発源で代表して説明する。
【００６５】
図５（ｂ）は蒸発源２４ｂ1の拡大内部側面図である。蒸発源２４ｂ1の構造は、第一例の薄膜形成装置１ａの蒸発源２４ａ1の構造と同様であり、説明を省略する。蓋部材５３ｂ1は、蒸発容器６の開口に取り付けられている。
【００６６】
図６は第二例の放出装置３ｂの平面図である。
ここでは、各蓋部材５３ｂ1〜５３ｂnの蒸発口１７の平面形状は矩形であり、全ての蒸発口１７の大きさは互いに等しくなっている。
蓋部材５３ｂ1〜５３ｂnには、長手方向９１に平行な蒸発容器６の並びの、一端と他端の蒸発容器６に取り付けられた第二の蓋部材５３ｂ1、５３ｂ11、５３ｂn、５３ｂ1nと、他の蒸発容器６に取り付けられた第一の蓋部材５３ｂ2〜５３ｂ1n-1とが含まれる。
【００６７】
各蓋部材５３ｂ1〜５３ｂnにはそれぞれ、蒸発口１７が容器本体１３の天井面の長手方向９１に沿って等間隔に設けられており、長手方向９１に対する蒸発口１７の面積密度が一定になるようになっている。そのため、蒸気は、長手方向９１に対して一定の密度で放出されるようになっている。
【００６８】
ここでは、第一の蓋部材５３ｂ2〜５３ｂ1n-1には、蒸発口１７が３つ設けられており、第二の蓋部材５３ｂ1、５３ｂ11、５３ｂn、５３ｂ1nには、蒸発口１７が６つ設けられている。第二の蓋部材５３ｂ1、５３ｂ11、５３ｂn、５３ｂ1nは、第一の蓋部材５３ｂ2〜５３ｂ1n-1に比べて蒸発口１７の数が多く、蒸発口１７の総開口面積が大きくなっており、多くの蒸気が放出されるようになっている。
【００６９】
図５（ａ）を参照し、第二例の放出装置３ｂにおいても、第一例の放出装置３ａと同様に、蓋部材５３ｂ1〜５３ｂnは、薄膜材料４が蒸発する面と基板１０との間に位置しており、蒸発容器６の内部で生成された蒸気は、蓋部材５３ｂ1〜５３ｂnに設けられた蒸発口１７から放出されて基板１０に到達するようになっている。
【００７０】
基板１０のうち容器本体１３の天井面の長手方向９１の長さは、長手方向９１の一端の第二の蓋部材５３ｂ1と他端の第二の蓋部材５３ｂ1nとの中心間距離よりも短く、基板１０が第二例の放出装置３ｂの上方位置を移動方向に通過するとき、基板１０は、長手方向９１の一端の第二の蓋部材５３ｂ1と他端の第二の蓋部材５３ｂ1nとの間の上方位置を通過する。
【００７１】
基板１０は第一の蓋部材５３ｂ2〜５３1n-1の鉛直上方位置を通過するが、第二の蓋部材５３ｂ1、５３ｂ11、５３ｂn、５３ｂ1nの鉛直上方位置は通過しないようになっており、蒸気が第一の蓋部材５３ｂ2〜５３1n-1の蒸発口１７から放出されると基板１０の移動方向に対して直角な方向（長手方向９１）の中央付近に到達し、蒸気が第二の蓋部材５３ｂ1、５３ｂ11、５３ｂn、５３ｂ1nの蒸発口１７から放出されると基板１０の移動方向に対して直角な方向（長手方向９１）の一端と他端付近に到達する。
【００７２】
蒸気が、第二の蓋部材５３ｂ1、５３ｂ11、５３ｂn、５３ｂ1nの蒸発口１７から、第一の蓋部材５３ｂ2〜５３1n-1に比べて多く放出されると、形成される膜の厚さは長手方向９１に対して均一になる。
【００７３】
なお、ここでは、蒸発口１７は矩形であったが、これに限定されるものではなく、例えば円形でも良い。また、ここでは、蒸発口１７の大きさは、全て等しく、第二の蓋部材５３ｂ1、５３ｂ11、５３ｂn、５３ｂ1nに、第一の蓋部材５３ｂ2〜５３1n-1よりも多くの蒸発口１７を設けて、総開口面積を大きくしたが、第一の蓋部材５３ｂ2〜５３1n-1に比べて、第二の蓋部材５３ｂ1、５３ｂ11、５３ｂn、５３ｂ1nの蒸発口１７の大きさを大きくして、総開口面積が大きくなるようにし、多くの蒸気が放出されるようにしてもよい。
【００７４】
図５（ａ）を参照し、第二例の放出装置３ｂは、第一例の放出装置３ａの補助加熱装置６４の代わりに、筒状の容器本体用補助加熱装置５ｂを有している。
容器本体用補助加熱装置５ｂは、内側に容器本体１３が位置するように、内周側面が容器本体１３の外周側面を取り囲む位置に配置され、不図示の支持部材に支持されており、容器本体１３の外周側面と容器本体用補助加熱装置５ｂの内周側面とは密着している。
【００７５】
図５（ｃ）は容器本体用補助加熱装置５ｂの側面の拡大断面図である。ここでは、容器本体用補助加熱装置５ｂは、絶縁性の材料からなる補助充填物５ｂ2と、補助充填物５ｂ2の内部に配置された補助抵抗発熱体５ｂ1とから構成されている。補助抵抗発熱体５ｂ1に電力が供給されて発熱すると、熱伝導により補助充填物５ｂ2が昇温して、容器本体１３を加熱するようになっている。
【００７６】
図５（ａ）、（ｂ）を参照し、第二例の放出装置３ｂでは、放熱防止体２３は、容器本体用補助加熱装置５ｂの外側表面を取り囲み、かつ容器本体１３の天井面の収容孔１４以外の部分をも取り囲むように設けられており、容器本体１３が加熱されたとき、熱が放熱防止体２３を伝導することが防止され、熱輻射によって基板１０や真空槽８が加熱されることが防止されている。
【００７７】
＜第三例の薄膜形成装置の構造＞
図７の符号１ｃは本発明の第三例の放出装置３ｃを備えた第三例の薄膜形成装置を示している。第三例の薄膜形成装置１ｃの構成のうち、第二例の薄膜形成装置１ｂの構成と同じ部分には同じ符号を付して、説明を省略する。
【００７８】
第三例の放出装置３ｃは、第一例、第二例の放出装置３ａ、３ｂの蒸発源２４ａ1〜２４ａn、２４ｂ1〜２４ｂnの代わりに、複数の蒸発源２４ｃ1〜２４ｃnを有しており、蓋部材５３ａ、５３ｂ1〜５３ｂnは設けられておらず、蒸気は、各蒸発源２４ｃ1〜２４ｃnの蒸発容器６の開口から放出され、基板１０に到達するようになっている。
【００７９】
図８は第三例の放出装置３ｃの平面図である。
蒸発単位部２４ｃ1〜２４ｃnには、長手方向９１の一端と他端の第二の蒸発源２４ｃ1、２４ｃ11、２４ｃn、２４ｃ1nと、中央付近の第一の蒸発源２４ｃ2〜２４ｃ1n-1とが含まれる。
【００８０】
図７を参照し、基板１０のうち容器本体１３の天井面の長手方向９１の長さは、一端と他端の第二の蒸発源２４ｃ1、２４ｃ1nの蒸発容器６の中心間距離よりも短く、基板１０が放出装置３ｃの上方を移動方向に通過するとき、基板１０は、一端の第二の蒸発源２４ｃ1の蒸発容器６と他端の第二の蒸発源２４ｃ1nの蒸発容器６との間の上方位置を通過するようになっており、第一の蒸発源２４ｃ2〜２４ｃ1n-1の蒸発容器６の鉛直上方位置を通過するが、第二の蒸発源２４ｃ1、２４ｃ11、２４ｃn、２４ｃ1nの蒸発容器６の鉛直上方位置は通過しないようになっている。
【００８１】
第一の蒸発源２４ｃ2〜２４ｃ1n-1の蒸発容器６は開口が鉛直上方に向けられた状態で配置され、第二の蒸発源２４ｃ1、２４ｃ11、２４ｃn、２４ｃ1nの蒸発容器６は開口が鉛直上方に対して所定角度をなす向きに向けられた状態で配置され、すなわち各蒸発源２４ｃ1〜２４ｃnの蒸発容器６の開口はそれぞれ基板１０に向けられている。
【００８２】
第一の蒸発源２４ｃ2〜２４ｃ1n-1の蒸発容器６の開口から蒸気が放出されると、蒸気は基板１０のうち移動方向に対して直角な方向（長手方向９１）の中央付近に到達し、第二の蒸発源２４ｃ1、２４ｃ11、２４ｃn、２４ｃ1nの蒸発容器６の開口から蒸気が放出されると、蒸気は基板１０のうち移動方向に対して直角な方向（長手方向９１）の一端と他端付近に到達する。
【００８３】
第二の蒸発源２４ｃ1、２４ｃ11、２４ｃn、２４ｃ1nの蒸発容器６は、開口が基板１０に向けられた状態で配置されており、開口が基板１０に向けられていない場合に比べて多くの蒸気が基板１０に到達し、薄膜の膜厚の均一性が良くなり、薄膜材料の利用効率も高くなる。
【００８４】
＜第四例の薄膜形成装置の構造＞
上述の第一例〜第三例の薄膜形成装置１ａ〜１ｃは、それぞれ第一〜第三の放出装置３ａ〜３ｃを一つ有していたが、第一〜第三の放出装置３ａ〜３ｃを複数個有している構成も本発明に含まれる。
【００８５】
図９は、第一例の放出装置３ａを三個有する第四例の薄膜形成装置１ｄの内部側面図、図１０は同内部平面図である。第四例の薄膜形成装置１ｄの構成のうち、第一例の薄膜形成装置１ａの構成と同じ部分には、同じ符号を付して説明を省略する。
第四例の薄膜形成装置１ｄは、第一〜第三の放出装置３ａ1〜３ａ3を有している。第一〜第三の放出装置３ａ1〜３ａ3の構造はそれぞれ第一例の放出装置３ａの構造と同様であり、説明を省略する。
【００８６】
図１０を参照し、第一〜第三の放出装置３ａ1〜３ａ3は真空槽８内で一の水平な直線（基準方向）に沿ってこの順に並んで配置されており、それぞれの容器本体１３の天井面の長手方向９１は前記一の直線と平行な向きに向けられている。
【００８７】
一の放出装置３ａ1〜３ａ3の蓋部材５３ａに設けられた蒸発口１７の中心間距離を蒸発口間隔Ｄと呼ぶと、放出装置３ａ1〜３ａ3の長手方向９１の長さは、蒸発口間隔Ｄに蒸発口１７の個数を積算した長さより長く形成されており、各放出装置３ａ1〜３ａ3を長手方向９１と平行な同一の直線上に一列に並んで配置すると、隣り合う二つの放出装置３ａ1〜３ａ3の端部に位置する蒸発口１７は、中心間の長手方向９１の距離が蒸発口間隔Ｄよりも大きい距離で、互いに離間してしまう。
【００８８】
本発明では、隣り合う二つの放出装置３ａ1〜３ａ3は長手方向９１と平行な二本の直線のうち互いに異なる直線上に配置され（すなわち各放出装置３ａ1〜３ａ3は長手方向９１に沿って千鳥配列され）、隣り合う二つの放出装置３ａ1〜３ａ3の長手方向９１に占める範囲は一部重なって、隣り合う二つの放出装置３ａ1〜３ａ3の端部の蒸発口１７の中心間の長手方向９１の距離は蒸発口間隔Ｄと等しくされ、隣り合う二つの放出装置３ａ1〜３ａ3の端部の蒸発口１７を含めて、隣り合う二つの蒸発口１７の中心間の長手方向９１の距離は同一にされている。そのため、隣り合う二つの放出装置３ａ1〜３ａ3の間も含めて、長手方向９１に対して均一な放出量で蒸気が放出されるようになっている。
【００８９】
各放出装置３ａ1、３ａ2、３ａ3には、放出装置毎に、それぞれ異なるコントローラー２０1、２０2、２０3と、電源５６1、５６2、５６3と、温度測定センサー３８1、３８2、３８3と、膜厚センサー５１1、５１2、５１3とが設けられている。
【００９０】
すなわち、第一の放出装置３ａ1には、第一のコントローラー２０1と第一の電源５６1と第一の温度測定センサー３８1と第一の膜厚センサー５１1とが設けられ、第二の放出装置３ａ2には、第二のコントローラー２０2と第二の電源５６2と第二の温度測定センサー３８2と第二の膜厚センサー５１2とが設けられ、第三の放出装置３ａ3には、第三のコントローラー２０3と第三の電源５６3と第三の温度測定センサー３８3と第三の膜厚センサー５１3とが設けられている。
【００９１】
図１０を参照し、第一〜第三の膜厚センサー５１1〜５１3は、それぞれ第一〜第三の放出装置３ａ1〜３ａ3から放出された蒸気が基板１０に到達するのを妨げないように、第一〜第三の放出装置３ａ1〜３ａ3の蒸発口１７の上方に配置されており、第一〜第三の放出装置３ａ1〜３ａ3から放出される蒸気の量の割合をそれぞれ測定することができるようになっている。
【００９２】
ここでは第一〜第三の放出装置３ａ1〜３ａ3の周囲を取り囲んで筒状の防着板９９が設けられており、第一〜第三の膜厚センサー５１1〜５１3は防着板９９の端部に取り付けられて支持されている。
【００９３】
図１１は第四例の薄膜形成装置１ｄの各構成部分の電気的接続関係を示す模式図である。ここでは、第一の放出装置３ａ1は符号２４ａ11〜２４ａ1Lの蒸発源と符号５ａ1の容器本体用補助加熱装置を有し、第二の放出装置３ａ2は符号２４ａ21〜２４ａ2Mの蒸発源と符号５ａ2の容器本体用補助加熱装置を有し、第三の放出装置３ａ3は符号２４ａ31〜２４ａ3Nの蒸発源と符号５ａ3の容器本体用補助加熱装置を有している。
【００９４】
第一のコントローラー２０1は、第一の膜厚センサー５１1の測定結果又は第一の温度測定センサー３８1の測定結果に基づいて、第一の放出装置３ａ1の各蒸発源２４ａ11〜２４ａ1Lの加熱装置７と容器本体用補助加熱装置５ａ1に供給される電力の量を増加または減少させ、各蒸発源２４ａ11〜２４ａ1Lの蒸発容器６を所望の温度にし、放出される蒸気の量を所望の値にできるように構成されている。
【００９５】
第二、第三のコントローラー２０2、２０3も、第一のコントローラー２０1と同様にして、第二、第三の放出装置３ａ2、３ａ3の各蒸発源２４ａ21〜２４ａ2M、２４ａ31〜２４ａ3Nの蒸発容器６をそれぞれ所望の温度にし、放出される蒸気の量をそれぞれ所望の値にできる。
【００９６】
すなわち、第一〜第三の放出装置３ａ1〜３ａ3の蒸発容器６は、放出装置毎に異なるコントローラーによって個別に温度制御され、放出される蒸気の量を放出装置毎に所望の値に調整できるので、基板１０に薄膜を形成すると、膜厚の均一性をより向上できる。
【００９７】
上述の説明では、第四例の薄膜形成装置１ｄは３つの放出装置３ａ1〜３ａ3を有していたが、放出装置の数は３個に限定されず、二個以上であればよい。また、第一例の放出装置３ａを複数個有する構成に限定されず、第二例の放出装置３ｂを複数個有する構成も本発明に含まれる。
【符号の説明】
【００９８】
１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ……薄膜形成装置
３ａ、３ｂ、３ｃ、３ａ1〜３ａ3……放出装置
４……薄膜材料
５ａ、５ｂ、５ａ1〜５ａ3……容器本体用補助加熱装置
６……蒸発容器
７……加熱装置
８……真空槽
１３……容器本体
１４……収容孔
１７……蒸発口
５３ａ、５３ｂ1〜５３ｂn……蓋部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱伝導性の材料からなる容器本体と、
前記容器本体に形成された複数の収容孔と、
各前記収容孔の内部にそれぞれ配置され、薄膜材料が収容される蒸発容器と、
前記蒸発容器を加熱する加熱装置と、
を有し、
前記加熱装置は、前記蒸発容器の外周側面と前記収容孔の内周側面との間に位置し、前記蒸発容器の外周側面を取り囲んで配置され、
前記蒸発容器に前記薄膜材料が収容された状態で、前記加熱装置が前記蒸発容器を加熱すると、各前記蒸発容器に収容された前記薄膜材料から蒸気が発生し、各前記蒸発容器の開口から放出される放出装置。
【請求項２】
前記加熱装置はヒーターであり、前記蒸発容器の外周側面と前記収容孔の内周側面との両方に接触して配置され、前記加熱装置が昇温すると、前記蒸発容器と前記容器本体とは熱伝導によって加熱される請求項１記載の放出装置。
【請求項３】
前記容器本体には、前記容器本体と接触し、熱伝導によって前記容器本体を加熱する容器本体用補助加熱装置が前記容器本体と密着して前記容器本体の側面を取り囲んで設けられた請求項１又は請求項２のいずれか１項記載の放出装置。
【請求項４】
前記蒸気が通過する蒸発口が複数設けられた蓋部材を有する請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の放出装置。
【請求項５】
前記蓋部材によって囲まれた空間内に、各前記蒸発容器の開口から前記蒸気が放出される請求項４記載の放出装置。
【請求項６】
各前記蒸発容器の開口には、前記蓋部材がそれぞれ設けられ、前記蓋部材の前記蒸発口を通過した前記蒸気が放出される請求項４記載の放出装置。
【請求項７】
真空槽と、請求項４乃至請求項６のいずれか１項記載の放出装置とを有し、
前記放出装置は、前記真空槽内に配置された薄膜形成装置。
【請求項８】
前記真空槽内には前記放出装置が一の基準方向に沿って複数個並んで配置され、各前記放出装置は、各前記放出装置が有する蒸発容器の温度を、前記放出装置毎に別々に制御できるように構成された請求項７記載の薄膜形成装置。
【請求項９】
隣り合う二つの前記放出装置は、前記基準方向と平行な二本の直線のうち互いに異なる前記直線上に配置され、
隣り合う二つの前記放出装置の端部の前記蒸発口も含めて、隣り合う二つの前記蒸発口の中心間の前記基準方向の距離は同一にされた請求項８記載の薄膜形成装置。
【請求項１】
熱伝導性の材料からなる容器本体と、
前記容器本体に形成された複数の収容孔と、
各前記収容孔の内部にそれぞれ配置され、薄膜材料が収容される蒸発容器と、
前記蒸発容器を加熱する加熱装置と、
を有し、
前記加熱装置は、前記蒸発容器の外周側面と前記収容孔の内周側面との間に位置し、前記蒸発容器の外周側面を取り囲んで配置され、
前記蒸発容器に前記薄膜材料が収容された状態で、前記加熱装置が前記蒸発容器を加熱すると、各前記蒸発容器に収容された前記薄膜材料から蒸気が発生し、各前記蒸発容器の開口から放出される放出装置。
【請求項２】
前記加熱装置はヒーターであり、前記蒸発容器の外周側面と前記収容孔の内周側面との両方に接触して配置され、前記加熱装置が昇温すると、前記蒸発容器と前記容器本体とは熱伝導によって加熱される請求項１記載の放出装置。
【請求項３】
前記容器本体には、前記容器本体と接触し、熱伝導によって前記容器本体を加熱する容器本体用補助加熱装置が前記容器本体と密着して前記容器本体の側面を取り囲んで設けられた請求項１又は請求項２のいずれか１項記載の放出装置。
【請求項４】
前記蒸気が通過する蒸発口が複数設けられた蓋部材を有する請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の放出装置。
【請求項５】
前記蓋部材によって囲まれた空間内に、各前記蒸発容器の開口から前記蒸気が放出される請求項４記載の放出装置。
【請求項６】
各前記蒸発容器の開口には、前記蓋部材がそれぞれ設けられ、前記蓋部材の前記蒸発口を通過した前記蒸気が放出される請求項４記載の放出装置。
【請求項７】
真空槽と、請求項４乃至請求項６のいずれか１項記載の放出装置とを有し、
前記放出装置は、前記真空槽内に配置された薄膜形成装置。
【請求項８】
前記真空槽内には前記放出装置が一の基準方向に沿って複数個並んで配置され、各前記放出装置は、各前記放出装置が有する蒸発容器の温度を、前記放出装置毎に別々に制御できるように構成された請求項７記載の薄膜形成装置。
【請求項９】
隣り合う二つの前記放出装置は、前記基準方向と平行な二本の直線のうち互いに異なる前記直線上に配置され、
隣り合う二つの前記放出装置の端部の前記蒸発口も含めて、隣り合う二つの前記蒸発口の中心間の前記基準方向の距離は同一にされた請求項８記載の薄膜形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１３−１９２７（Ｐ２０１３−１９２７Ａ）
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３２５００（Ｐ２０１１−１３２５００）
【出願日】平成２３年６月１４日（２０１１．６．１４）
【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２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月１４日（２０１１．６．１４）
【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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