真空蒸着用蒸発材料収容容器

【課題】真空蒸着にて基板に金属薄膜あるいは有機化合物の薄膜を成膜させるに当り、基板の大面積化にも容易に対応することのできる蒸発材料収容容器を提供する。
【解決手段】導電性平板状体の上面部分に複数の筒状体からなる蒸発材料収容部を有する導電性平板状体の蒸発材料収容容器２であって、上記筒状体が有底筒状体形状の蒸発材料収容部４、開口上面が上記導電性平板状体の上面部より突出する有底筒状体形状の蒸発材料収容部４ｂ、あるいは導電性平板状体の上面に載置した筒状体形状の蒸発材料収容部４ｃを有する蒸発材料収容容器である。

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、真空蒸着に用いられる蒸発材料収容容器に係り、熱容量が小さく、加熱特性にすぐれていて、大面積の基板にも容易に対応することのできる蒸発材料収容容器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】これまで、真空蒸着によって基板に金属薄膜や有機薄膜を形成するには、図７のように蒸発材料６２を収容した容器６０をその周囲に配置したヒーター６４で加熱して、その熱伝導により容器６０内の蒸発材料６２を加熱し蒸発させる方法や、図８のように中央付近に底面より開口上面の方がやや広い有底円筒形状の収容部７４を形成した容器７０を用い、この収容部７４内に蒸発材料７２を入れた容器７０をケーシング７８内に収め、容器７０の周囲に巻回したヒーター７６によって容器７０内の蒸発材料６２を加熱し蒸発させる方法、などが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これらの方法は、ヒーターによって容器を加熱し、その熱伝導により容器内の蒸発材料を加熱し蒸発させる方式であるため、熱伝導が局所的であり、蒸発材料の内部と容器に接している蒸発材料表面との間の温度差が大きくて蒸発材料の蒸発量を安定に制御することが困難であるという問題が指摘されている。また、有機材料を蒸発材料とし、その収容容器をボートとする場合、容器と蒸発材料との接触面積が狭く、かつ蒸発材料の熱伝導が悪いため、蒸発材料の蒸発量を安定に制御することが困難である。
【０００４】また、後者の方法では、容器７０の有底円筒形状の収容部７４が底面より開口上面の方がやや広い放射状に形成されてはいるが、基板面積が大きい場合にこの容器一つでは足りず、複数の容器７０を配置しなければならないという煩雑さがある。
【０００５】この発明は、上記に鑑みて大面積を有する基板に対しても均一な有機薄膜あるいは金属薄膜を形成することのできる真空蒸着用蒸発材料容器を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明は、導電性平板状体よりなり、この導電性平板状体の上面部分に複数の筒状体からなる蒸発材料収容部を有することを特徴とする真空蒸着用蒸発材料収容容器である。
【０００７】請求項２に記載の発明は、導電性平板状体よりなり、この導電性平板状体の上面部分に複数の有底筒状体からなる蒸発材料収容部を有する真空蒸着用蒸発材料収容容器を特徴とする。
【０００８】請求項３に記載の発明は、導電性平板状体よりなり、この導電性平板状体の上面部分に複数の開口上面が上記導電性平板状体の上面部より突出する有底筒状体からなる蒸発材料収容部を有することを特徴とする真空蒸着用蒸発材料収容容器である。
【０００９】上記、請求項１乃至３の何れかの項に記載の真空蒸着用蒸発材料収容容器において、上記蒸発材料の収容部である複数の筒状体がすべて同じ孔径であってもよく（請求項４）、また上記蒸発材料の収容部である複数の筒状体のうち、少なくとも一つの孔径が他の孔径と異なっていてもよい（請求項５）。あるいはまた、上記蒸発材料の収容部である複数の筒状体が底面より開口上面の方が大きい放射状に形成されていることも望ましい（請求項６）。
【００１０】さらに、請求項７に記載の発明は、上面部分に蒸発材料の収容部となる複数の筒状体を設けた導電性平板状体と、上記平板状体上に被せて蓋部とする少なくとも一つの貫通孔を設けた導電性平板状体とよりなる真空蒸着用蒸発材料収容容器を特徴とするものである。
【００１１】請求項８に記載の発明は、上記請求項７に記載の発明において、上記蓋部とする導電性平板状体に設けた少なくとも一つの貫通孔が底面より開口上面の方が大きい放射状に形成されていることを特徴とし、請求項９に記載の発明は、上記請求項１乃至８の何れかの項に記載の発明において、導電性平板状体がカーボン製であることを特徴とするものである。
【００１２】上記した請求項１乃至３の何れかの項に記載の発明によれば、導電性の平板状体の上面部分に複数の蒸発材料収容部を筒状体に設けた、この導電性の平板状体を蒸発材料収容容器としたので、金属粉末や有機化合物の粉末などの所要量の蒸発材料をこの複数の筒状蒸発材料収容部に分散して入れることができる。しかもこの複数の収容部を設けた容器自体に通電することで筒状体内の蒸発材料を直接加熱することができること、および熱容量が小さいことから、加熱・冷却に要する時間が短くてすみ、蒸着物の成膜レートの制御が容易となる。従って、蒸発材料の蒸気を均一に安定して放出させることができる。さらに蒸発材料を多数の筒状蒸発材料収容部に分散して加熱蒸発させるので、全体としては面蒸着源として捉えられるので、基板の大面積化に容易に対応することができる。
【００１３】上記において、蒸発材料収容部とする多数の筒状体は同じ大きさで用いることができるが、多数の筒状体のうちの幾つかの径を変えてやれば、蒸発材料として２種あるいはそれ以上の異なる材料を同時に用いて蒸着させるような場合に好適である。
【００１４】また、上記の蒸発材料収容部とする多数の筒状体を、その底面より開口上面を大きくして放射状に形成しておけば、蒸発材料の加熱による蒸気の放出角度が拡がって大面積化基板への対応が非常に容易である。
【００１５】請求項７に記載の発明によれば、上記請求項１乃至６の何れかによる蒸発材料収容容器である導電性平板状体の上に、少なくとも一つの貫通孔を設けた導電性平板状体を蓋部として被せた構成の容器であり、これによって筒状体内で加熱蒸発させた蒸発材料の蒸気圧を一層高めた上で蓋部の貫通孔から噴出させることができ、基板に対して効率よく安定した成膜を行うことができる。この場合に蓋部の貫通孔を上面が広がった漏斗状に形成しておくならば、より効果的である。また、蓋部自体も導電性平板状体よりなるため、通電・昇温が可能であり、従って温度が低い場所に蒸発した物質が蒸着し易いことから、蓋部にあけた孔が目詰まりすることもなく蒸着を行うことができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】次に、この発明の真空蒸着用蒸発材料収容容器を図を参照して説明する。図１は蒸発材料収容容器の第１の実施態様を示すものであり、図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）〜（ｅ）は断面図である。図において、２は導電性平板状体の容器であり、この容器２内に蒸発材料収容部４が等間隔に設けられている。そして、図１（ｂ）においては、蒸発材料収容部４は導電性平板状体の容器２内に小径の有底筒状体の形状に穿設されている。１０はこの導電性平板状体からなる容器２に通電する際の電極取付け部である。このように小径の蒸発材料収容部４が導電性平板状体の容器２内に多数設けられているので、一つの容器４内における蒸発材料６と容器４壁面との接触面積が大きくなり、容器４自体が導電性平板状体で構成されていることと相俟って、蒸発材料の加熱蒸発を効率よく行わせることができる。そして、金属粉末や有機化合物の粉末などの蒸発材料６をこの多数の筒状蒸発材料収容部４の幾つかに適宜分散して入れてやることによって、蒸着源を多数配置したことと同じことになるため、蒸着薄膜を形成せしめようとする基板が大面積の場合であっても均一な厚みの薄膜を容易に形成させることができる。加えて、面積の異なる基板に蒸着する場合、従来技術では蒸着源取り付けポートの配置が真空槽側で予め決まっているため、蒸着源配置変更が困難であるのに比較して、この発明では蒸発材料の配置を容易に変更することができ、真空槽を多種類の基板に対応させることができる。
【００１７】上記図１（ｂ）においては、蒸発材料収容部４は小径の有底筒状体の形状であるが、これを図１（ｃ）に示すように底部径よりも上面の開口部径を大きくした放射状の収容部４ａとすることで蒸発材料蒸気の真空槽内での放出角度を拡げ、蒸発材料の基板への成膜をより均一にすることができる。
【００１８】この導電性平板状体容器２に形成する蒸発材料収容部４としては、図１（ｂ）のような有底筒状体だけでなく、上面開口部が平板状体容器２の上面から突出する図１（ｄ）のような蒸発材料収容部４ｂでもよく、または図１（ｂ）や（ｄ）と同じ形状の筒体を導電性平板状体容器２の上面に載置した状態の図１（ｅ）のような蒸発材料収容部４ｃであってもよく、あるいは一つの導電性平板状体を切削加工成形などによって図１（ｄ）や（ｅ）のような形状としたものでもよい。
【００１９】上記では等間隔に複数の蒸発材料収容部４を形成した導電性平板状体容器２を用い、薄膜を形成しようとする基板の面積に応じて多数の蒸発材料収容部４の適宜の幾つかに蒸発材料を入れて蒸着を行うことについて説明したが、薄膜を形成しようとする基板の面積に応じて、蒸発材料収容部４を図２（ａ）や（ｂ）のようにあらかじめ設定した位置に設けたものを用いるようにしてもよい。また、導電性平板状体容器２における複数の蒸発材料収容部４の形成は、図１、２のように等間隔に限定するものではなく、任意の間隔であっても何ら差し支えない。
【００２０】この発明の真空蒸着用蒸発材料収容容器を用いて蒸発材料を蒸発させ、基板に該材料の蒸着薄膜を成膜するに当たって、２種以上の異なる蒸発材料を用いて同時に成膜させることもできるが、この場合に使用する蒸発材料の相互の量的な違いや蒸発速度などを考慮して一方の蒸発材料を入れる収容部４ｄの大きさを図２（ｃ）のように他の収容部４と異なるように形成させてやればよい。または、一方の蒸発材料を入れる収容部ｅの周囲のみに導電性平板状体容器を貫通する長孔１２、１２・・を形成しておくならば、導電性平板状体容器に通電して蒸発材料を加熱蒸発させるときに、この貫通長孔１２、１２・・によって囲まれた収容部４′′に入れられている蒸発材料と他の収容部４に入れられている蒸発材料との間に温度差を生じさせることで、異種材料における量的な違いや蒸発速度の違いなどがあっても安定した成膜を行わせることができる。なお、上記では蒸発材料収容部４は、図１および２で○孔形状を示して説明したが、これに限定されるものではなく、長孔形状であってもよい。
【００２１】次に、この発明の真空蒸着用蒸発材料収容容器に関し、第２の実施態様について説明する。この第２の実施態様は、上記した第１の実施態様の容器と蓋部となる導電性平板状体とから構成される。この蓋部２０は、図３（ａ）に示すように逆凹形状の導電性平板状体からなり、その上面に複数の貫通孔２２を設けたものである。このように導電性平板状体を用いて逆凹形状としたのは、このような形状の蓋部２０を図３（ｂ）のように蒸発材料収容容器２に被せたときに、貫通孔２２が設けられている部分と容器２との間に空隙２４を生じさせるためである。この空隙２４により容器２内の蒸発材料収容部４に入れられている蒸発材料６を加熱蒸発させた蒸気をこの空隙２４内にてさらにその蒸気圧を高めて貫通孔２２から噴出させることで、成膜速度を高め、かつ安定して均一な薄膜を基板に成膜させることができるのである。
【００２２】この逆凹形状の導電性平板状体からなる蓋部２０に設ける貫通孔は、図３（ｃ）のような底部より開口上面の噴き出し口へかけて傾斜させた貫通孔２２ａとするならば、より効果的である。また、この蓋部２０に穿設する貫通孔２２、２２ａは図３（ａ）や（ｂ）においては、蒸発材料収容容器２に設けられている蒸発材料収容部４に対応するように設けている例を示したが、これに限られるものではなく、図３（ｄ）のようであってもよい。また、貫通孔２２あるいは２２ａを穿設して蓋部を構成する導電性平板状体の形状として図３において逆凹形状を示したが、このような形状に限定されるものではない。
【００２３】以上説明したこの発明の蒸発材料収容容器を用いて真空槽内で基板に有機薄膜を成膜する態様の一例を図４によって説明する。導電性平板状体からなる蒸発材料収容容器２の蒸発材料収容部４に蒸発材料６を入れ、その上に貫通孔２２ａを設けた逆凹形状の導電性平板状体からなる蓋部２０を被せ、容器２の下端両側に電極３０を蓋部２０から締結３２した蒸発材料収容容器２を真空槽４０内の下方に配置する。
【００２４】真空槽４０の上方には、蒸発材料収容容器２に対向させて基板４２を基板ホルダー４４にて取り付ける。基板４２の下方と蒸発材料収容容器２の上方にそれぞれシャッター４６、４８を設け、シャッター４６、４８の間には膜厚モニター５０を配置する。
【００２５】このように各部材を構成した真空槽４０内を真空排気したのち、導電性平板状体からなる蒸発材料収容容器２と蓋部２０に電極から通電し、容器２内の蒸発材料６を加熱蒸発させる。加熱された蒸発材料６が蒸発温度に達し、その蒸気が蓋部２０の空隙２４内でその蒸気圧が高まったところで容器側のシャッター４８を開け、蒸気を蓋部２０の貫通孔２２ａから真空槽４０内に放出させる。蒸発材料蒸気の放出速度は膜厚モニター５０で測定しつつ、基板側のシャッター４６を開け、基板４２に蒸発材料６の蒸気を付着させることで基板４２の表面に薄膜を成膜させることができる。
【００２６】図５は上記したこの発明になる収容容器と図８に示した従来の収容容器とを用いて有機化合物を成膜した場合の安定成膜レートを比較した線図であり、従来の収容容器によるときは曲線Ｂのように安定成膜まで６０分近く要したのに対し、この発明においては熱容量が小さいことから曲線Ａに示すように、蒸着開始から僅か５分という非常に短い時間で安定成膜に達することが認められた。また、この発明の蒸発材料収容容器において、貫通孔の間隔が１６０ｍｍである蓋部を用いた場合、基板に成膜した膜厚のバラツキは１００ｎｍを基準にして図６のように２％の範囲内であって、非常にバラツキの少ない安定した薄膜形成が可能であることが認められた。
【００２７】この発明において、蒸発材料収容容器および蓋部として用いる導電性平板状体は、カーボン、ステンレスなどの導電性材料を板状体に加工したものが用いられる。
【００２８】この発明になる蒸発材料収容容器は、真空槽内において、真空下で基板にＬｉ、Ａｌ、Ａｇ、Ｍｏ，Ｗなどの金属薄膜あるいは有機化合物の薄膜を形成する場合に用いられ、近年ディスプレイパネルとして注目されている有機ＥＬ素子における有機薄膜を形成する際に特に有用である。
【００２９】
【発明の効果】以上説明したように、この発明の請求項１乃至３の何れかの項の記載によれば、上面部分に複数の蒸発材料収容部を筒状体に設けた導電性の平板状体を蒸発材料収容容器としたので、金属粉末や有機化合物の粉末などの所要量の蒸発材料をこの複数の筒状蒸発材料収容部に分散して入れることができること、しかもこの複数の収容部を設けた容器自体に通電することで筒状体内の蒸発材料を直接加熱によって、短時間で均一に加熱ができるので、熱容量が小さく、加熱特性にすぐれていて蒸発材料の蒸気を均一に安定して放出させることができること、さらに蒸発材料を多数の筒状蒸発材料収容部に分散して加熱蒸発させるので、個々には点蒸発でありながら、全体としては面蒸着源として捉えることができ、基板の大面積化に容易に対応できること、などの利点を有している。
【００３０】さらに、請求項７に記載の発明によれば、上記請求項１乃至３の何れかの項による容器の上に、少なくとも一つの貫通孔を設けた逆凹型の導電性の平板状体を蓋部として被せた構成の蒸発材料収容容器としたので、多数の筒状蒸発材料収容部に分散させて加熱蒸発させた蒸気の蒸気圧を逆凹型の導電性の平板状体からなる蓋部と容器で形成される空隙部にて一層高めたうえで蓋部の貫通孔から噴出させることができるので、大面積の基板に対しても効率よく安定した成膜を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の蒸発材料収容容器の一実施態様を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）〜（ｅ）は断面図である。
【図２】この発明の蒸発材料収容容器の他の実施態様を示す説明図である。
【図３】（ａ）および（ｃ）は蓋部の態様を示す説明図、（ｂ）および（ｄ）は蓋部と蒸発材料収容容器とを組合わせた態様の説明図である。
【図４】この発明の蒸発材料収容容器を用いた真空蒸着装置の構成の一例を示す概略図である。
【図５】この発明の蒸発材料収容容器と従来の収容容器を用いて有機化合物を成膜した時の安定成膜レートを比較した線図である。
【図６】この発明の蒸発材料収容容器によって有機化合物を成膜した時の膜厚のバラツキを示す線図である。
【図７】従来の有機化合物容器の説明図である。
【図８】従来の有機化合物容器の説明図である。
【符号の説明】
２蒸発材料収容容器
４、４ａ〜４ｅ蒸発材料収容部
６蒸発材料
２０蓋部
２２貫通孔
２４空隙部
４０真空槽
４２基板
４６、４８シャッター

【特許請求の範囲】
【請求項１】導電性平板状体よりなり、この導電性平板状体の上面部分に複数の筒状体からなる蒸発材料収容部を有することを特徴とする真空蒸着用蒸発材料収容容器。
【請求項２】導電性平板状体よりなり、この導電性平板状体の上面部分に複数の有底筒状体からなる蒸発材料収容部を有することを特徴とする真空蒸着用蒸発材料収容容器。
【請求項３】導電性平板状体よりなり、この導電性平板状体の上面部分に複数の開口上面が上記導電性平板状体の上面部より突出する有底筒状体からなる蒸発材料収容部を有することを特徴とする真空蒸着用蒸発材料収容容器。
【請求項４】上記蒸発材料の収容部である複数の筒状体がすべて同じ孔径であることを特徴とする請求項１乃至３の何れかの項に記載の真空蒸着用蒸発材料収容容器。
【請求項５】上記蒸発材料の収容部である複数の筒状体のうち、少なくとも一つの孔径が他の孔径と異なることを特徴とする請求項１乃至３の何れかの項に記載の真空蒸着用蒸発材料収容容器。
【請求項６】上記蒸発材料の収容部である複数の筒状体が底面より開口上面の方が大きい放射状に形成されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れかの項に記載の真空蒸着用蒸発材料収容容器。
【請求項７】上面部分に蒸発材料の収容部となる複数の筒状体を設けた導電性平板状体と、上記平板状体上に被せて蓋部とする少なくとも一つの貫通孔を設けた導電性平板状体とよりなることを特徴とする請求項１乃至６の何れかの項に記載の真空蒸着用蒸発材料収容容器。
【請求項８】上記蓋部とする導電性平板状体に設けた少なくとも一つの貫通孔が底面より開口上面の方が大きい放射状に形成されていることを特徴とする請求項７に記載の真空蒸着用蒸発材料収容容器。
【請求項９】上記導電性平板状体がカーボン製であることを特徴とする請求項１乃至８の何れかの項に記載の真空蒸着用蒸発材料収容容器。

【図１】