真空蒸着装置および真空蒸着方法ならびに蒸着物品
【課題】ホスト材料に対するゲスト材料の割合が非常に小さい場合、ワークの表面に蒸着するゲスト材料の割合やゲスト材料の分布状態を精度良く保つことが困難である。
【解決手段】真空チャンバ１１と、この真空チャンバ１１内に配される第１および第２の蒸着源１６，１７と、これら第１および第２の蒸着源１６，１７から供給されるゲスト材料１４およびホスト材料１５が表面に蒸着される基板１３を真空チャンバ１１内にて固定状態で保持するワーク保持手段３３とを具えた本発明による真空蒸着装置１０は、第１の蒸着源１６とワーク保持手段３３に保持される基板１３との間に位置して基板１３の表面に対するゲスト材料１４の蒸着量をホスト材料１５の蒸着量よりも低減させるための遮蔽部材１８と、この遮蔽部材１８を第１の軸線Ｏ2回りに回転させると共に第２の軸線Ｏ1に関して運動させる遮蔽部材駆動機構１９と、この遮蔽部材駆動機構１９を介して遮蔽部材１８を駆動する単一の駆動モータ２５とをさらに具える。
【解決手段】真空チャンバ１１と、この真空チャンバ１１内に配される第１および第２の蒸着源１６，１７と、これら第１および第２の蒸着源１６，１７から供給されるゲスト材料１４およびホスト材料１５が表面に蒸着される基板１３を真空チャンバ１１内にて固定状態で保持するワーク保持手段３３とを具えた本発明による真空蒸着装置１０は、第１の蒸着源１６とワーク保持手段３３に保持される基板１３との間に位置して基板１３の表面に対するゲスト材料１４の蒸着量をホスト材料１５の蒸着量よりも低減させるための遮蔽部材１８と、この遮蔽部材１８を第１の軸線Ｏ2回りに回転させると共に第２の軸線Ｏ1に関して運動させる遮蔽部材駆動機構１９と、この遮蔽部材駆動機構１９を介して遮蔽部材１８を駆動する単一の駆動モータ２５とをさらに具える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワークの表面に第１および第２の蒸着材料を蒸着するための真空蒸着装置および真空蒸着方法ならびにこれによって得られる蒸着物品に関する。
【背景技術】
【０００２】
真空蒸着装置は、真空チャンバ内に蒸着材料を収容した蒸着源とワークとを対向状態で配置し、真空チャンバ内を減圧した状態で蒸着源を加熱し、蒸着材料を溶融させて蒸発または昇華により気化した蒸着材料をワークの表面に堆積させるものである。このようにしてワークの表面に成膜された蒸着層は、例えば有機エレクトロルミネッセンス素子などの機能層などを作成する際にも利用されている。特に、第１の主たる蒸着材料であるホスト材料に対して第２の微量な蒸着材料であるゲスト材料をドープする場合、ホスト材料とゲスト材料とを同一真空チャンバ内で同時に蒸着させる共蒸着法が一般的であり、特許文献１にその具体的な方法が開示されている。
【０００３】
特許文献１において、蒸着層におけるゲスト材料の割合をホスト材料の例えば１/１００程度に設定する場合、ワークの表面に対するホスト材料の蒸着速度に対してゲスト材料の蒸着速度を１/１００に設定することで、目的とする割合の蒸着層を形成することが可能となる。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１９３２１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ワークに形成される蒸着層において、ホスト材料に対するゲスト材料の割合が小さい、例えば１/１００程度の場合、ゲスト材料用の膜厚モニタをホスト材料用の膜厚モニタよりもその蒸着源に近接させて配置することにより、ゲスト材料の見かけ上の蒸着速度を高め、ゲスト材料の蒸着速度をモニタリングしやすくすることができる。しかしながら、ホスト材料に対するゲスト材料の割合が非常に小さい、例えば１/１０００以下となるような場合、ゲスト材料用の膜厚モニタをその蒸着源に近接させて配置したとしても、その検出限界（毎秒０.００１Å）近傍での共蒸着処理となるため、ホスト材料に対するゲスト材料の割合やゲスト材料の分布状態を精度良く保つことが困難となる。
【０００６】
なお、特許文献１では穴状またはメッシュ状の開口部を備えた遮蔽板以外に、ワークとなる被蒸着基板も回転することで、基板の表面に成膜されるゲスト材料の分布むらを改善している。しかしながら、真空蒸着装置の真空チャンバ内にそれぞれ２つの駆動源を組み込む必要があり、真空チャンバ内の機構が複雑となってしまう。特に、表面に蒸着層が形成されるワークを駆動することは、これに伴って駆動機構から発生する不純物がワークの表面に付着する可能性があるため、決して好ましいこととは言えない。
【０００７】
特許文献１に開示された技術とは別な方法として、ホスト材料が収容された蒸着源の加熱温度を高めてホスト材料の蒸着速度を意図的に上げ、ゲスト材料が収容された蒸着源の加熱温度を可能な限り低下させてゲスト材料の蒸着速度を制御可能な最低速度に保つことも考えられている。しかしながら、この方法ではホスト材料の加熱温度を必要以上に上げなければならず、ホスト材料に分解などの変質が生じてしまう可能性がある。
【０００８】
（発明の目的）
本発明の主たる目的は、基板などのワークの表面に２種類の蒸着材料を同時に蒸着させる際に、ゲスト材料となる一方の蒸着材料の割合がホスト材料となる他方の蒸着材料に対して非常に少ない場合、例えば１/１０００以下であっても、ゲスト材料をワークの表面に対してより均一な分布にて高精度に製膜することができる真空蒸着装置および真空蒸着方法を提供することにある。
【０００９】
本発明の他の目的は、ゲスト材料の割合がホスト材料に対して非常に少ない、例えば１/１０００以下程度であっても、ゲスト材料がより均一な分布にて高精度に製膜された蒸着物品を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１の形態は、真空チャンバと、この真空チャンバ内に配される第１および第２の蒸着源と、これら第１および第２の蒸着源から供給される第１および第２の蒸着材料が表面に蒸着されるワークを前記真空チャンバ内にて固定状態で保持するワーク保持手段とを具えた真空蒸着装置であって、前記第１の蒸着源と前記ワーク保持手段に保持されるワークとの間に位置してワークの表面に対する第１の蒸着材料の蒸着量を第２の蒸着材料の蒸着量よりも低減させるための遮蔽部材と、この遮蔽部材を第１の軸線回りに回転させると共に第２の軸線に関して運動させる遮蔽部材駆動機構と、この遮蔽部材駆動機構を介して前記遮蔽部材を駆動する単一の駆動源とをさらに具えたことを特徴とするものである。
【００１１】
本発明においては、第１の蒸着源とワーク保持手段に保持されるワークとの間に遮蔽部材が介在する結果、ワークの表面に付着する第１の蒸着材料の量が第２の蒸着材料に対して大幅に抑制されることとなる。また、遮蔽部材が第１の軸線回りに回転すると共に第２の軸線に関して移動する結果、ワークの表面に対する第１の蒸着材料の付着分布がより均一化される。
【００１２】
本発明の第１の形態による真空蒸着装置において、遮蔽部材が第１の蒸着材料を通過させるための複数の開口部を有するものであってよい。この場合、遮蔽部材の表面の面積に対する開口部の面積の合計が１％未満の場合、基板への付着膜の膜厚むらが生じやすくなる。また、遮蔽部材の表面の面積に対する開口部の面積の合計が５０％を越えると、蒸着材料の遮蔽効果が薄れてしまう。従って、遮蔽部材の表面の面積に対する開口部の面積の合計は、１％から５０％の範囲にあることが好ましい。
【００１３】
また、遮蔽部材が円板であって、第１の軸線がこの遮蔽部材の表面に対して垂直にその中心を通り、第２の軸線が第１の軸線と平行であって、第２の軸線に関する遮蔽部材の運動が第２の軸線回りの遮蔽部材の回転であってよい。この場合、開口部以外の部分から蒸着材料が通過するようなことがない限り、特に遮蔽部材の厚みに制限はない。
【００１４】
本発明の第２の形態は、真空チャンバ内に配された第１および第２の蒸着源から供給される第１および第２の蒸着材料を真空チャンバ内に固定されたワークの表面に蒸着させる真空蒸着方法であって、第１の蒸着源から供給される第１の蒸着材料の一部を遮る遮蔽部材を第１の蒸着源とワークとの間に配するステップと、この遮蔽部材を相互に異なる２つ以上の軸線に関してそれぞれ移動させるステップとを具えたことを特徴とするものである。
【００１５】
本発明の第２の形態による真空蒸着方法において、遮蔽部材の移動がこの遮蔽部材の表面を含む平面内にて行われることが好ましい。この場合、遮蔽部材の移動が第１の軸線回りに自転するステップと、この第１の軸線と平行な第２の軸線回りに公転するステップとを含むものであってよい。ここで、遮蔽部材の第１および第２の軸線回りの回転速度がそれぞれ１rpmに満たない場合、基板への付着膜の膜厚むらが生じやすくなる。また、遮蔽部材の第１および第２の軸線回りの回転速度がそれぞれ１００rpmを越えると、蒸着物の蒸気流が乱されてしまい、基板へ蒸着物が到達しなくなってしまう。従って、遮蔽部材の第１および第２の軸線回りの回転速度は、それぞれ１rpmから１００rpmの範囲にあることが好ましい。
【００１６】
また、ワークの表面に対する第１の蒸着材料の蒸着速度が毎秒０.０００１Å未満の場合、ドープ量が不足し第１の蒸着材料の発光効率が低く、所望の発光が得られない。逆に、ワーク表面に対する第１の蒸着材料の蒸着速度が毎秒０.１Åを超えると消光が起こり、結果発光効率が低くなってしまう。従って、ワークの表面に対する第１の蒸着材料の蒸着速度は、毎秒０.０００１Åから毎秒０.１Åの範囲にあることが好ましい。さらには、毎秒０.０００５Åから毎秒０.０１Åであることがより好ましい。
【００１７】
本発明の第３の形態は、本発明の第１の形態による真空蒸着装置を用いるか、あるいは本発明の第２の形態による真空蒸着方法によって得られる蒸着物品であって、第２の蒸着材料の蒸着量に対して第１の蒸着材料の蒸着量が１/１０００以下であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の真空蒸着装置によると、第１の蒸着源とワーク保持手段に保持されるワークとの間に位置してワークの表面に対する第１の蒸着材料の蒸着量を第２の蒸着材料の蒸着量よりも低減させるための遮蔽部材と、この遮蔽部材を第１の軸線回りに回転させると共に第２の軸線に関して運動させる遮蔽部材駆動機構と、この遮蔽部材駆動機構を介して前記遮蔽部材を駆動する単一の駆動源とを具えているので、第１の蒸着材料の蒸着量を第２の蒸着材料の蒸着量に対して極端に小さく設定しても、ワークの表面に対して第１の蒸着材料を均一に分布させることができる。しかも、特許文献１に開示された真空蒸着装置よりも駆動機構および駆動源が簡便となるため、蒸着中に発生する不純物を抑制して高品質の蒸着膜をワークの表面に形成することができる。
【００１９】
前記遮蔽部材が第１の蒸着材料を通過させるための複数の開口部を有する場合、この開口部を介して第１の蒸着材料をワーク側に供給させることができる。特に、遮蔽部材の表面の面積に対する開口部の面積の合計が１％から５０％の範囲にある場合、ワークの表面に付着する第１の蒸着材料の割合を第２の蒸着材料に対して調整することができ、ワークの表面に対する第１の蒸着材料の蒸着量を第２の蒸着材料よりも極端に少なくすることが可能となる。
【００２０】
遮蔽部材が円板であって、第１の軸線がこの遮蔽部材の表面に対して垂直にその中心を通り、第２の軸線が第１の軸線と平行であって、第２の軸線に関する遮蔽部材の運動が第２の軸線回りの遮蔽部材の回転である場合、遮蔽部材駆動機構をより簡単な構造にすることができる。
【００２１】
本発明の真空蒸着方法によると、第１の蒸着源から供給される第１の蒸着材料の一部を遮る遮蔽部材を第１の蒸着源とワークとの間に配し、この遮蔽部材を相互に異なる２つ以上の軸線に関してそれぞれ移動させるようにしたので、ワークの表面に対する第１の蒸着材料の蒸着量を第２の蒸着材料よりも極端に小さくすることができ、しかもワークの表面に対して第１の蒸着材料を均一に分布させることが可能となる。
【００２２】
遮蔽部材の移動をこの遮蔽部材の表面を含む平面内にて行う場合、真空チャンバ内における第１の蒸着材料の蒸気の流れに乱れが発生しにくくなり、ワークの表面に対して第１の蒸着材料をより均一に分布させることができる。特に、遮蔽部材の移動を第１の軸線回りに自転させ、この第１の軸線と平行な第２の軸線回りに公転させる場合、遮蔽部材を駆動させるための機構を簡単な構造にすることができる。また、遮蔽部材の第１の軸線回りの回転速度や遮蔽部材の第２の軸線回りの回転速度を１rpmから１００rpmの範囲に設定した場合、真空チャンバ内における第１の蒸着材料の蒸気の流れに乱れが発生しにくくなり、ワークの表面に対して第１の蒸着材料をより均一に分布させることができる。
【００２３】
ワークの表面に対する第１の蒸着材料の蒸着速度を毎秒０.００１Åから毎秒０.００５Åの範囲に設定した場合、ワークの表面に対する第１の蒸着材料の蒸着量を第２の蒸着材料よりも極端に少なくすることができる。
【００２４】
本発明の蒸着物品によると、第２の蒸着材料の蒸着量に対して第１の蒸着材料の蒸着量が１/２０００以上となるような場合であっても、第１の蒸着材料が均一に分布した高品質の蒸着物品を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明を有機ＥＬ(ELECTROLUMINESCENCE)材料の基板への成膜に応用した一実施形態について、図１〜図３を参照しながら詳細に説明する。
【００２６】
本実施形態における真空蒸着装置の概念を図１に示し、その遮蔽部材駆動機構の平面形状を模式的に図２に示し、そのIII−III矢視断面構造を図３に示す。本実施形態における真空蒸着装置１０は、内部に真空チャンバ１１を画成する容器１２と、真空チャンバ１１内に連通するようにこの容器１２に連結されて真空チャンバ１１内を所定の真空度に保持するための図示しない真空ポンプとを具えている。容器１２には、ワークとなる基板１３を出し入れしたり、次に述べる第１および第２の蒸着材料、つまりゲスト材料１４およびホスト材料１５を第１および第２の蒸着源１６，１７にそれぞれ供給するための開閉可能な図示しない扉が形成されており、この扉を介して真空チャンバ１１内にアクセスすることができるようになっている。
【００２７】
容器１２内、つまり真空チャンバ１１の下部には、カップ状をなす第１および第２の蒸着源１６，１７が相互に所定距離だけ離れて配されており、これら第１および第２の蒸着源１６，１７には、基板１３の表面に蒸着されるゲスト材料１５およびホスト材料１５がそれぞれ収容される。これら第１および第２の蒸着源１６，１７には図示しない加熱手段がそれぞれ組み込まれ、これら加熱手段によりゲスト材料１４およびホスト材料１５がこれらの蒸気を発生するような温度にまでそれぞれ独立に加熱されるようになっている。
【００２８】
上述したゲスト材料１４およびホスト材料１５として、本実施形態では有機ＥＬ材料や有機太陽電池用材料などの有機材料、ならびにリチウム、セシウム、フッ化リチウムおよびこれらの１つ以上を含む合金などの金属を採用することができる。また、上述した有機ＥＬ材料としては、トリス（８-ヒドロキシキノリナート）アルミニウム錯体（Ａlｑ３）、Ｎ,Ｎ'-ビス(３-メチルフェニル)-(１,１'-ビフェニル)-４,４'-ジアミン（ＴＰＤ）、４,４'-ビス[Ｎ-(１-ナフチル)-Ｎ-フェニル-アミノ]ビフェニル（α-ＮＰＤ）、キナクリドン、ルブレン、オキサジアゾール、バソクプロイン、バソフェナントロリンなどを挙げることができる。有機太陽電池用材料としては、ペリレン誘導体、フタロシアニン誘導体、キナクリドン誘導体などを例示することができる。なお、本実施形態において用いられる基板１３としてのワークは、ガラス、樹脂、金属など任意のものを用いることができ、特に制限すべきものはない。
【００２９】
第２の蒸着源１６，１７の直上には、基板１３の表面に対するゲスト材料１４の蒸着量をホスト材料１５の蒸着量よりも低減させるための遮蔽部材１８がその駆動機構１９と共に配されている。
【００３０】
本実施形態における遮蔽部材１８は円板状をなし、ゲスト材料１４を通過させるための複数の開口部２０が所定間隔で格子状に配列している。遮蔽部材１８の板厚や開口部２０の径およびこれらの間隔などは、基板１３の表面に蒸着されるホスト材料１５の蒸着量に対するゲスト材料１４の蒸着割合に応じて変更することが必要であり、開口部２０をランダムに配列させることも有効である。また、開口部２０の形状は円形に限定されるものではなく、ゲスト材料１４が通過し得る任意の形状の貫通領域でありさえすればよい。遮蔽部材１８の表面の面積に対する開口部２０の面積の合計、つまり開口率は、１％から５０％の範囲に設定される。
【００３１】
本実施形態における遮蔽部材駆動機構１９は、円形の穴２１が形成されたベース板２２と、この円形の穴２１に隣接してベース板２２に回転自在に取り付けられた駆動歯車２３と、この駆動歯車２３と噛み合った状態でベース板２２に対して回転自在に収容される従動歯車２４とを具えている。駆動歯車２３には駆動モータ２５が連結されており、この駆動歯車２３を所望の回転速度にて駆動することができるようになっている。従動歯車２４には、遮蔽部材１８が回転自在に嵌合する偏心穴２６が形成されており、従動歯車２４の回転中心Ｏ1（本発明における第１の軸線に相当する）に対し、偏心穴２６の中心Ｏ2（本発明における第２の軸線に相当する）がオフセットされた状態となっている。この場合、偏心穴２６の中心Ｏ2のオフセット量、つまり偏心量は、開口部２０の配列間隔に対して無理数となるような関係に設定することが好ましい。ベース板２２の穴２１の下端部には径方向内側に突出するフランジ部２７が形成され、このフランジ部２７と従動歯車２４との間の穴２１の内周面には従動歯車２４と同じ歯形を持つ内歯歯車部２８が形成されている。先の遮蔽部材１８には、従動歯車２４の偏心穴２６に対して回転自在に嵌合される筒部２９が形成され、この筒部２９の先端面には複数本のビス３０を介して環状の抜け止め板３１が装着され、従動歯車２４の偏心穴２６に対して遮蔽部材１８が抜け外れないようになっている。また、遮蔽部材１８の外周面にはベース板２２に形成された内歯歯車部２８の一部と噛み合う外歯歯車部３２が形成されており、これにより遮蔽部材１８は従動歯車２４の回転に伴い、フランジ部２７の上を摺動しながら内歯歯車部２８に対して転動するような複合運動を行う。つまり、遮蔽部材１８は、駆動歯車２３の駆動回転により、その中心軸線Ｏ2を中心とする自転運動と、遮蔽部材１８の中心軸線Ｏ2と平行な従動歯車２４の中心軸線Ｏ1を中心とする公転運動とをフランジ部２７の表面に沿って行う。この場合、従動歯車２４の回転速度（遮蔽部材１８の公転速度）に対する遮蔽部材１８の回転速度の比が余り大きく異ならないように、従動歯車２４の有効径に対する遮蔽部材１８の外歯歯車部３２の有効径を設定し、２つの軸線Ｏ1，Ｏ2回りの遮蔽部材１８の回転速度がそれぞれ１rpmから１００rpmの範囲に収まるように設定することが好ましい。
【００３２】
本実施形態では、本発明における第２の軸線Ｏ1を円板状をなす遮蔽部材１８の回転中心軸線Ｏ2と平行に設定し、この第２の軸線Ｏ1回りに遮蔽部材１８を公転させるようにしたが、第２の軸線を第１の軸線Ｏ2と直行方向に設定し、この第２の軸線に沿って遮蔽部材１８を往復移動させるようにすることも当然可能である。この場合、遮蔽部材１８は第１の軸線回りの回転運動と、第２の軸線と平行な方向に沿った往復直線運動との複合運動を行うこととなる。
【００３３】
なお、２つの駆動モータを用いて自転運動と公転運動とをそれぞれ独立に制御するようにしても良い。
【００３４】
真空チャンバ１１の上部には、第１および第２の蒸着源１６，１７から供給されるゲスト材料１４およびホスト材料１５が表面に蒸着される基板１３を固定状態で保持するワーク保持手段３３が設置されている。このワーク保持手段３３は、蒸着作業中に基板１３に対して何らかの悪影響を与えることなく、基板１３を安定して保持することができるような構成を有するものであれば、どのようなものであってもよい。本実施形態では、特許文献１のように蒸着作業中に基板１３を駆動する必要がないので、ワーク保持手段３３をシンプルな構造のものにすることができ、基板１３を駆動することによってその駆動機構などから発生する不純物による悪影響を最小限に抑えることができる。この場合、第１の蒸着源１６から供給されるゲスト材料１４は、遮蔽部材１８を介して基板１３の表面に達し、第２の蒸着源１７から供給されるホスト材料１５がそのまま基板１３の表面に達するため、基板１３の表面にはホスト材料１５がゲスト材料１４よりも多量に付着堆積することとなる。この場合、ゲスト材料１４およびホスト材料１５がそれぞれ基板１３の表面に均一に分布するように、第１および第２の蒸着源１６，１７と、遮蔽部材１８と、ワーク保持手段３３との位置を適切に設定することが望ましい。
【００３５】
なお、上述した第１の蒸着源１６，１７と遮蔽部材駆動機構１９との間の遮蔽部材駆動機構１９の直近には、第１の蒸着源１６から供給されるゲスト材料１４の割合、つまり遮蔽部材１８の開口部２０を介して基板１３に成膜されるゲスト材料１４の膜厚を推定するためのゲスト材料用膜厚センサ３４が配されている。また、上述した第２の蒸着源１７とワーク保持手段３３との間のワーク保持手段３３の直近には、第２の蒸着源１７から供給されるホスト材料１５の分量、すなわち基板１３に成膜されるホスト材料１５の膜厚を推定するためのホスト材料用膜厚センサ３５が配されている。水晶振動子などを用いたこれら膜厚センサ３４，３５からの検出信号は、図示しない演算処理装置に出力され、第１および第２の蒸着源１６，１７に対する加熱手段の作動や、駆動歯車２３の回転速度などにフィードバックされ、所望の蒸着速度にて成膜がなされるように制御される。
【００３６】
次に、本発明の効果を確認するため、上述した真空蒸着装置１０を用い、以下の実施例１，２に記す構成にて基板１３の表面に有機ＥＬ材料の成膜を行い、しかる後、ホスト材料１５に対するゲスト材料１４のドープ量Ｄ（％）と、このゲスト材料１４の膜厚分布のばらつきΔ（％）とを算出した。比較のため、比較例１として上述した遮蔽部材１８を公転させずに同じ有機ＥＬ材料の成膜を行い、同じようにホスト材料１５に対するゲスト材料１４のドープ量Ｄ（％）と、このゲスト材料１４の膜厚分布のばらつきΔ（％）とを算出した。また、比較例２として遮蔽部材１８を用いずに同じ有機ＥＬ材料の成膜を行い、そのドープ量Ｄ（％）とばらつきΔ（％）とを算出した。
【００３７】
なお、ホスト材料１５に対するゲスト材料１４のドープ量Ｄは、ゲスト材料用膜厚センサ３４から推定されるゲスト材料１４の膜厚をｔg、ホスト材料用膜厚センサ３５から推定されるホスト材料１５の膜厚をｔhとすると、Ｄ＝(ｔg/ｔh)×１００で表される。また、本実施形態におけるゲスト材料１４の膜厚分布のばらつきΔは、基板１３の表面の任意の１６箇所の部分をそれぞれサンプリングし、液体クロマトグラフィーによって基板１３の表面の任意の１６箇所から最大ドープ量Ｄmaxの箇所と最小ドープ量Ｄminの箇所とを抽出することにより、Δ＝{(Ｄmax−Ｄmin)/Ｄmax}×(１/２)で表される。
【実施例１】
【００３８】
遮蔽部材１８として開口率、すなわち遮蔽部材１８の表面の面積に対する開口部２０の面積の合計の割合が１０％のステンレス鋼板を用いた。また、ゲスト材料１４としてルブレン（５,６,１１,１２-テトラフェニルナフタセン）を用い、ホスト材料１５としてトリス（８-ヒドロキシキノリナート）アルミニウム錯体（Ａlｑ３）を採用した。さらに、基板１３として一辺が５０mmの正方形状をなし、かつ厚みが０.７mmのガラス板を用いた。
【００３９】
第１および第２の蒸着源１６，１７に対する加熱手段として抵抗加熱方式の加熱手段を用い、ゲスト材料１４およびホスト材料１５をそれぞれ温度３００℃に加熱し、真空チャンバ１１内の真空度を１０-5Ｐaに保持しつつ、ゲスト材料用膜厚センサ３４に基づいて設定されるゲスト材料１４の蒸着速度が０.１Å/ｓになるように設定すると共にホスト材料用膜厚センサ３５に基づいて設定されるホスト材料１５の蒸着速度が１Å/ｓとなるように設定した。遮蔽部材１８の自転速度を１０rpm、公転速度を７rpmに設定し、ホスト材料１５に対してゲスト材料１４が０.１％ドープされた蒸着層を得た。なお、この実施例１では遮蔽部材１８の外歯歯車部３２が一回転する度に駆動モータ２５の動作を反転することで、公転運動の正逆回転動作を繰り返すようにした。
【実施例２】
【００４０】
遮蔽部材１８として開口率が５％のステンレス鋼板を用いた。また、ゲスト材料１４としてルブレン（５,６,１１,１２-テトラフェニルナフタセン）を用い、ホスト材料１５としてトリス（８-ヒドロキシキノリナート）アルミニウム錯体（Ａlｑ３）を採用した。さらに、基板１３として一辺が５０mmの正方形状をなし、かつ厚みが０.７mmのガラス板を用いた。
【００４１】
第１および第２の蒸着源１６，１７に対する加熱手段として抵抗加熱方式の加熱手段を用い、ゲスト材料１４およびホスト材料１５をそれぞれ温度３００℃に加熱し、真空チャンバ１１内の真空度を１０-5Ｐaに保持しつつ、ゲスト材料用膜厚センサ３４に基づいて設定されるゲスト材料１４の蒸着速度が０.１Å/ｓになるように設定すると共にホスト材料用膜厚センサ３５に基づいて設定されるホスト材料１５の蒸着速度が１Å/ｓとなるように、遮蔽部材１８の自転速度を２０rpm、公転速度を１０rpmに設定してホスト材料１５に対してゲスト材料１４が０.０５％ドープされた蒸着層を得た。自転速度と公転速度との速度比は遮蔽部材１８と従動歯車２４とのピッチ円径の比率の変更により設定し、公転の動作は実施例１と同様である。
【００４２】
（比較例１）
遮蔽部材１８として開口率、すなわち遮蔽部材１８の表面の面積に対する開口部２０の面積の合計の割合が１０％のステンレス鋼板を用いた。また、ゲスト材料１４としてルブレン（５,６,１１,１２-テトラフェニルナフタセン）を用い、ホスト材料１５としてトリス（８-ヒドロキシキノリナート）アルミニウム錯体（Ａlｑ３）を採用した。さらに、基板１３として一辺が５０mmの正方形状をなし、かつ厚みが０.７mmのガラス板を用いた。
【００４３】
第１および第２の蒸着源１６，１７に対する加熱手段として抵抗加熱方式の加熱手段を用い、ゲスト材料１４およびホスト材料１５をそれぞれ温度３００℃に加熱し、真空チャンバ１１内の真空度を１０-5Ｐaに保持しつつ、ゲスト材料用膜厚センサ３４に基づいて設定されるゲスト材料１４の蒸着速度が０.１Å/ｓになるように設定すると共にホスト材料用膜厚センサ３５に基づいて設定されるホスト材料１５の蒸着速度が１Å/ｓとなるように設定した。遮蔽部材１８の外歯歯車部３２と駆動歯車２３との噛み合い位置にて駆動モータ２５を動作することで、遮蔽部材１８が自転運動だけを行う配置とした。遮蔽部材１８の自転速度を１０rpmに設定し、ホスト材料１５に対してゲスト材料１４が０.１％ドープされた蒸着層を得た。
【００４４】
（比較例２）
遮蔽部材１８を用いず、ゲスト材料用膜厚センサ３４に基づいて設定されるゲスト材料１４の蒸着速度が０.０１Å/ｓとなるように設定した以外、上述した実施例１と同じ条件にてガラス板の表面に蒸着膜を形成した。
【００４５】
これらの結果を表１に示す。
【００４６】
【表１】
【００４７】
表１から明らかなように、本発明により製膜を行った場合、従来の技術を用いた場合と比較すると、ゲスト材料１４のドープ量のばらつきが少なく、安定した膜厚の蒸着層を形成できることを確認できた。また、遮蔽部材１８に複合的な運動を与えることにより、ゲスト材料１４の膜厚のばらつきも小さくすることが可能であることも確認できた。
【００４８】
なお、本発明はその特許請求の範囲に記載された事項のみから解釈されるべきものであり、上述した実施形態においても、本発明の概念に包含されるあらゆる変更や修正が記載した事項以外に可能である。つまり、上述した実施形態におけるすべての事項は、本発明を限定するためのものではなく、本発明とは直接的に関係のないあらゆる構成を含め、その用途や目的などに応じて任意に変更し得るものである。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明による真空蒸着装置の一実施形態を模式的に表す概念図である。
【図２】図１に示した真空蒸着装置における遮蔽部材駆動機構の部分の平面図である。
【図３】図２中のIII−III矢視断面図である。
【符号の説明】
【００５０】
１０ 真空蒸着装置
１１ 真空チャンバ
１２ 容器
１３ 基板
１４ ゲスト材料
１５ ホスト材料
１６ 第１の蒸着源
１７ 第２の蒸着源
１８ 遮蔽部材
１９ 遮蔽部材駆動機構
２０ 開口部
２１ 穴
２２ ベース板
２３ 駆動歯車
２４ 従動歯車
２５ 駆動モータ
２６ 偏心穴
２７ フランジ部
２８ 内歯歯車部
２９ 筒部
３０ ビス
３１ 抜け止め板
３２ 外歯歯車部
３３ ワーク保持手段
３４ ゲスト材料用膜厚センサ
３５ ホスト材料用膜厚センサ
Ｏ1 従動歯車の回転中心
Ｏ2 偏心穴の中心
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワークの表面に第１および第２の蒸着材料を蒸着するための真空蒸着装置および真空蒸着方法ならびにこれによって得られる蒸着物品に関する。
【背景技術】
【０００２】
真空蒸着装置は、真空チャンバ内に蒸着材料を収容した蒸着源とワークとを対向状態で配置し、真空チャンバ内を減圧した状態で蒸着源を加熱し、蒸着材料を溶融させて蒸発または昇華により気化した蒸着材料をワークの表面に堆積させるものである。このようにしてワークの表面に成膜された蒸着層は、例えば有機エレクトロルミネッセンス素子などの機能層などを作成する際にも利用されている。特に、第１の主たる蒸着材料であるホスト材料に対して第２の微量な蒸着材料であるゲスト材料をドープする場合、ホスト材料とゲスト材料とを同一真空チャンバ内で同時に蒸着させる共蒸着法が一般的であり、特許文献１にその具体的な方法が開示されている。
【０００３】
特許文献１において、蒸着層におけるゲスト材料の割合をホスト材料の例えば１/１００程度に設定する場合、ワークの表面に対するホスト材料の蒸着速度に対してゲスト材料の蒸着速度を１/１００に設定することで、目的とする割合の蒸着層を形成することが可能となる。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１９３２１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ワークに形成される蒸着層において、ホスト材料に対するゲスト材料の割合が小さい、例えば１/１００程度の場合、ゲスト材料用の膜厚モニタをホスト材料用の膜厚モニタよりもその蒸着源に近接させて配置することにより、ゲスト材料の見かけ上の蒸着速度を高め、ゲスト材料の蒸着速度をモニタリングしやすくすることができる。しかしながら、ホスト材料に対するゲスト材料の割合が非常に小さい、例えば１/１０００以下となるような場合、ゲスト材料用の膜厚モニタをその蒸着源に近接させて配置したとしても、その検出限界（毎秒０.００１Å）近傍での共蒸着処理となるため、ホスト材料に対するゲスト材料の割合やゲスト材料の分布状態を精度良く保つことが困難となる。
【０００６】
なお、特許文献１では穴状またはメッシュ状の開口部を備えた遮蔽板以外に、ワークとなる被蒸着基板も回転することで、基板の表面に成膜されるゲスト材料の分布むらを改善している。しかしながら、真空蒸着装置の真空チャンバ内にそれぞれ２つの駆動源を組み込む必要があり、真空チャンバ内の機構が複雑となってしまう。特に、表面に蒸着層が形成されるワークを駆動することは、これに伴って駆動機構から発生する不純物がワークの表面に付着する可能性があるため、決して好ましいこととは言えない。
【０００７】
特許文献１に開示された技術とは別な方法として、ホスト材料が収容された蒸着源の加熱温度を高めてホスト材料の蒸着速度を意図的に上げ、ゲスト材料が収容された蒸着源の加熱温度を可能な限り低下させてゲスト材料の蒸着速度を制御可能な最低速度に保つことも考えられている。しかしながら、この方法ではホスト材料の加熱温度を必要以上に上げなければならず、ホスト材料に分解などの変質が生じてしまう可能性がある。
【０００８】
（発明の目的）
本発明の主たる目的は、基板などのワークの表面に２種類の蒸着材料を同時に蒸着させる際に、ゲスト材料となる一方の蒸着材料の割合がホスト材料となる他方の蒸着材料に対して非常に少ない場合、例えば１/１０００以下であっても、ゲスト材料をワークの表面に対してより均一な分布にて高精度に製膜することができる真空蒸着装置および真空蒸着方法を提供することにある。
【０００９】
本発明の他の目的は、ゲスト材料の割合がホスト材料に対して非常に少ない、例えば１/１０００以下程度であっても、ゲスト材料がより均一な分布にて高精度に製膜された蒸着物品を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１の形態は、真空チャンバと、この真空チャンバ内に配される第１および第２の蒸着源と、これら第１および第２の蒸着源から供給される第１および第２の蒸着材料が表面に蒸着されるワークを前記真空チャンバ内にて固定状態で保持するワーク保持手段とを具えた真空蒸着装置であって、前記第１の蒸着源と前記ワーク保持手段に保持されるワークとの間に位置してワークの表面に対する第１の蒸着材料の蒸着量を第２の蒸着材料の蒸着量よりも低減させるための遮蔽部材と、この遮蔽部材を第１の軸線回りに回転させると共に第２の軸線に関して運動させる遮蔽部材駆動機構と、この遮蔽部材駆動機構を介して前記遮蔽部材を駆動する単一の駆動源とをさらに具えたことを特徴とするものである。
【００１１】
本発明においては、第１の蒸着源とワーク保持手段に保持されるワークとの間に遮蔽部材が介在する結果、ワークの表面に付着する第１の蒸着材料の量が第２の蒸着材料に対して大幅に抑制されることとなる。また、遮蔽部材が第１の軸線回りに回転すると共に第２の軸線に関して移動する結果、ワークの表面に対する第１の蒸着材料の付着分布がより均一化される。
【００１２】
本発明の第１の形態による真空蒸着装置において、遮蔽部材が第１の蒸着材料を通過させるための複数の開口部を有するものであってよい。この場合、遮蔽部材の表面の面積に対する開口部の面積の合計が１％未満の場合、基板への付着膜の膜厚むらが生じやすくなる。また、遮蔽部材の表面の面積に対する開口部の面積の合計が５０％を越えると、蒸着材料の遮蔽効果が薄れてしまう。従って、遮蔽部材の表面の面積に対する開口部の面積の合計は、１％から５０％の範囲にあることが好ましい。
【００１３】
また、遮蔽部材が円板であって、第１の軸線がこの遮蔽部材の表面に対して垂直にその中心を通り、第２の軸線が第１の軸線と平行であって、第２の軸線に関する遮蔽部材の運動が第２の軸線回りの遮蔽部材の回転であってよい。この場合、開口部以外の部分から蒸着材料が通過するようなことがない限り、特に遮蔽部材の厚みに制限はない。
【００１４】
本発明の第２の形態は、真空チャンバ内に配された第１および第２の蒸着源から供給される第１および第２の蒸着材料を真空チャンバ内に固定されたワークの表面に蒸着させる真空蒸着方法であって、第１の蒸着源から供給される第１の蒸着材料の一部を遮る遮蔽部材を第１の蒸着源とワークとの間に配するステップと、この遮蔽部材を相互に異なる２つ以上の軸線に関してそれぞれ移動させるステップとを具えたことを特徴とするものである。
【００１５】
本発明の第２の形態による真空蒸着方法において、遮蔽部材の移動がこの遮蔽部材の表面を含む平面内にて行われることが好ましい。この場合、遮蔽部材の移動が第１の軸線回りに自転するステップと、この第１の軸線と平行な第２の軸線回りに公転するステップとを含むものであってよい。ここで、遮蔽部材の第１および第２の軸線回りの回転速度がそれぞれ１rpmに満たない場合、基板への付着膜の膜厚むらが生じやすくなる。また、遮蔽部材の第１および第２の軸線回りの回転速度がそれぞれ１００rpmを越えると、蒸着物の蒸気流が乱されてしまい、基板へ蒸着物が到達しなくなってしまう。従って、遮蔽部材の第１および第２の軸線回りの回転速度は、それぞれ１rpmから１００rpmの範囲にあることが好ましい。
【００１６】
また、ワークの表面に対する第１の蒸着材料の蒸着速度が毎秒０.０００１Å未満の場合、ドープ量が不足し第１の蒸着材料の発光効率が低く、所望の発光が得られない。逆に、ワーク表面に対する第１の蒸着材料の蒸着速度が毎秒０.１Åを超えると消光が起こり、結果発光効率が低くなってしまう。従って、ワークの表面に対する第１の蒸着材料の蒸着速度は、毎秒０.０００１Åから毎秒０.１Åの範囲にあることが好ましい。さらには、毎秒０.０００５Åから毎秒０.０１Åであることがより好ましい。
【００１７】
本発明の第３の形態は、本発明の第１の形態による真空蒸着装置を用いるか、あるいは本発明の第２の形態による真空蒸着方法によって得られる蒸着物品であって、第２の蒸着材料の蒸着量に対して第１の蒸着材料の蒸着量が１/１０００以下であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の真空蒸着装置によると、第１の蒸着源とワーク保持手段に保持されるワークとの間に位置してワークの表面に対する第１の蒸着材料の蒸着量を第２の蒸着材料の蒸着量よりも低減させるための遮蔽部材と、この遮蔽部材を第１の軸線回りに回転させると共に第２の軸線に関して運動させる遮蔽部材駆動機構と、この遮蔽部材駆動機構を介して前記遮蔽部材を駆動する単一の駆動源とを具えているので、第１の蒸着材料の蒸着量を第２の蒸着材料の蒸着量に対して極端に小さく設定しても、ワークの表面に対して第１の蒸着材料を均一に分布させることができる。しかも、特許文献１に開示された真空蒸着装置よりも駆動機構および駆動源が簡便となるため、蒸着中に発生する不純物を抑制して高品質の蒸着膜をワークの表面に形成することができる。
【００１９】
前記遮蔽部材が第１の蒸着材料を通過させるための複数の開口部を有する場合、この開口部を介して第１の蒸着材料をワーク側に供給させることができる。特に、遮蔽部材の表面の面積に対する開口部の面積の合計が１％から５０％の範囲にある場合、ワークの表面に付着する第１の蒸着材料の割合を第２の蒸着材料に対して調整することができ、ワークの表面に対する第１の蒸着材料の蒸着量を第２の蒸着材料よりも極端に少なくすることが可能となる。
【００２０】
遮蔽部材が円板であって、第１の軸線がこの遮蔽部材の表面に対して垂直にその中心を通り、第２の軸線が第１の軸線と平行であって、第２の軸線に関する遮蔽部材の運動が第２の軸線回りの遮蔽部材の回転である場合、遮蔽部材駆動機構をより簡単な構造にすることができる。
【００２１】
本発明の真空蒸着方法によると、第１の蒸着源から供給される第１の蒸着材料の一部を遮る遮蔽部材を第１の蒸着源とワークとの間に配し、この遮蔽部材を相互に異なる２つ以上の軸線に関してそれぞれ移動させるようにしたので、ワークの表面に対する第１の蒸着材料の蒸着量を第２の蒸着材料よりも極端に小さくすることができ、しかもワークの表面に対して第１の蒸着材料を均一に分布させることが可能となる。
【００２２】
遮蔽部材の移動をこの遮蔽部材の表面を含む平面内にて行う場合、真空チャンバ内における第１の蒸着材料の蒸気の流れに乱れが発生しにくくなり、ワークの表面に対して第１の蒸着材料をより均一に分布させることができる。特に、遮蔽部材の移動を第１の軸線回りに自転させ、この第１の軸線と平行な第２の軸線回りに公転させる場合、遮蔽部材を駆動させるための機構を簡単な構造にすることができる。また、遮蔽部材の第１の軸線回りの回転速度や遮蔽部材の第２の軸線回りの回転速度を１rpmから１００rpmの範囲に設定した場合、真空チャンバ内における第１の蒸着材料の蒸気の流れに乱れが発生しにくくなり、ワークの表面に対して第１の蒸着材料をより均一に分布させることができる。
【００２３】
ワークの表面に対する第１の蒸着材料の蒸着速度を毎秒０.００１Åから毎秒０.００５Åの範囲に設定した場合、ワークの表面に対する第１の蒸着材料の蒸着量を第２の蒸着材料よりも極端に少なくすることができる。
【００２４】
本発明の蒸着物品によると、第２の蒸着材料の蒸着量に対して第１の蒸着材料の蒸着量が１/２０００以上となるような場合であっても、第１の蒸着材料が均一に分布した高品質の蒸着物品を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明を有機ＥＬ(ELECTROLUMINESCENCE)材料の基板への成膜に応用した一実施形態について、図１〜図３を参照しながら詳細に説明する。
【００２６】
本実施形態における真空蒸着装置の概念を図１に示し、その遮蔽部材駆動機構の平面形状を模式的に図２に示し、そのIII−III矢視断面構造を図３に示す。本実施形態における真空蒸着装置１０は、内部に真空チャンバ１１を画成する容器１２と、真空チャンバ１１内に連通するようにこの容器１２に連結されて真空チャンバ１１内を所定の真空度に保持するための図示しない真空ポンプとを具えている。容器１２には、ワークとなる基板１３を出し入れしたり、次に述べる第１および第２の蒸着材料、つまりゲスト材料１４およびホスト材料１５を第１および第２の蒸着源１６，１７にそれぞれ供給するための開閉可能な図示しない扉が形成されており、この扉を介して真空チャンバ１１内にアクセスすることができるようになっている。
【００２７】
容器１２内、つまり真空チャンバ１１の下部には、カップ状をなす第１および第２の蒸着源１６，１７が相互に所定距離だけ離れて配されており、これら第１および第２の蒸着源１６，１７には、基板１３の表面に蒸着されるゲスト材料１５およびホスト材料１５がそれぞれ収容される。これら第１および第２の蒸着源１６，１７には図示しない加熱手段がそれぞれ組み込まれ、これら加熱手段によりゲスト材料１４およびホスト材料１５がこれらの蒸気を発生するような温度にまでそれぞれ独立に加熱されるようになっている。
【００２８】
上述したゲスト材料１４およびホスト材料１５として、本実施形態では有機ＥＬ材料や有機太陽電池用材料などの有機材料、ならびにリチウム、セシウム、フッ化リチウムおよびこれらの１つ以上を含む合金などの金属を採用することができる。また、上述した有機ＥＬ材料としては、トリス（８-ヒドロキシキノリナート）アルミニウム錯体（Ａlｑ３）、Ｎ,Ｎ'-ビス(３-メチルフェニル)-(１,１'-ビフェニル)-４,４'-ジアミン（ＴＰＤ）、４,４'-ビス[Ｎ-(１-ナフチル)-Ｎ-フェニル-アミノ]ビフェニル（α-ＮＰＤ）、キナクリドン、ルブレン、オキサジアゾール、バソクプロイン、バソフェナントロリンなどを挙げることができる。有機太陽電池用材料としては、ペリレン誘導体、フタロシアニン誘導体、キナクリドン誘導体などを例示することができる。なお、本実施形態において用いられる基板１３としてのワークは、ガラス、樹脂、金属など任意のものを用いることができ、特に制限すべきものはない。
【００２９】
第２の蒸着源１６，１７の直上には、基板１３の表面に対するゲスト材料１４の蒸着量をホスト材料１５の蒸着量よりも低減させるための遮蔽部材１８がその駆動機構１９と共に配されている。
【００３０】
本実施形態における遮蔽部材１８は円板状をなし、ゲスト材料１４を通過させるための複数の開口部２０が所定間隔で格子状に配列している。遮蔽部材１８の板厚や開口部２０の径およびこれらの間隔などは、基板１３の表面に蒸着されるホスト材料１５の蒸着量に対するゲスト材料１４の蒸着割合に応じて変更することが必要であり、開口部２０をランダムに配列させることも有効である。また、開口部２０の形状は円形に限定されるものではなく、ゲスト材料１４が通過し得る任意の形状の貫通領域でありさえすればよい。遮蔽部材１８の表面の面積に対する開口部２０の面積の合計、つまり開口率は、１％から５０％の範囲に設定される。
【００３１】
本実施形態における遮蔽部材駆動機構１９は、円形の穴２１が形成されたベース板２２と、この円形の穴２１に隣接してベース板２２に回転自在に取り付けられた駆動歯車２３と、この駆動歯車２３と噛み合った状態でベース板２２に対して回転自在に収容される従動歯車２４とを具えている。駆動歯車２３には駆動モータ２５が連結されており、この駆動歯車２３を所望の回転速度にて駆動することができるようになっている。従動歯車２４には、遮蔽部材１８が回転自在に嵌合する偏心穴２６が形成されており、従動歯車２４の回転中心Ｏ1（本発明における第１の軸線に相当する）に対し、偏心穴２６の中心Ｏ2（本発明における第２の軸線に相当する）がオフセットされた状態となっている。この場合、偏心穴２６の中心Ｏ2のオフセット量、つまり偏心量は、開口部２０の配列間隔に対して無理数となるような関係に設定することが好ましい。ベース板２２の穴２１の下端部には径方向内側に突出するフランジ部２７が形成され、このフランジ部２７と従動歯車２４との間の穴２１の内周面には従動歯車２４と同じ歯形を持つ内歯歯車部２８が形成されている。先の遮蔽部材１８には、従動歯車２４の偏心穴２６に対して回転自在に嵌合される筒部２９が形成され、この筒部２９の先端面には複数本のビス３０を介して環状の抜け止め板３１が装着され、従動歯車２４の偏心穴２６に対して遮蔽部材１８が抜け外れないようになっている。また、遮蔽部材１８の外周面にはベース板２２に形成された内歯歯車部２８の一部と噛み合う外歯歯車部３２が形成されており、これにより遮蔽部材１８は従動歯車２４の回転に伴い、フランジ部２７の上を摺動しながら内歯歯車部２８に対して転動するような複合運動を行う。つまり、遮蔽部材１８は、駆動歯車２３の駆動回転により、その中心軸線Ｏ2を中心とする自転運動と、遮蔽部材１８の中心軸線Ｏ2と平行な従動歯車２４の中心軸線Ｏ1を中心とする公転運動とをフランジ部２７の表面に沿って行う。この場合、従動歯車２４の回転速度（遮蔽部材１８の公転速度）に対する遮蔽部材１８の回転速度の比が余り大きく異ならないように、従動歯車２４の有効径に対する遮蔽部材１８の外歯歯車部３２の有効径を設定し、２つの軸線Ｏ1，Ｏ2回りの遮蔽部材１８の回転速度がそれぞれ１rpmから１００rpmの範囲に収まるように設定することが好ましい。
【００３２】
本実施形態では、本発明における第２の軸線Ｏ1を円板状をなす遮蔽部材１８の回転中心軸線Ｏ2と平行に設定し、この第２の軸線Ｏ1回りに遮蔽部材１８を公転させるようにしたが、第２の軸線を第１の軸線Ｏ2と直行方向に設定し、この第２の軸線に沿って遮蔽部材１８を往復移動させるようにすることも当然可能である。この場合、遮蔽部材１８は第１の軸線回りの回転運動と、第２の軸線と平行な方向に沿った往復直線運動との複合運動を行うこととなる。
【００３３】
なお、２つの駆動モータを用いて自転運動と公転運動とをそれぞれ独立に制御するようにしても良い。
【００３４】
真空チャンバ１１の上部には、第１および第２の蒸着源１６，１７から供給されるゲスト材料１４およびホスト材料１５が表面に蒸着される基板１３を固定状態で保持するワーク保持手段３３が設置されている。このワーク保持手段３３は、蒸着作業中に基板１３に対して何らかの悪影響を与えることなく、基板１３を安定して保持することができるような構成を有するものであれば、どのようなものであってもよい。本実施形態では、特許文献１のように蒸着作業中に基板１３を駆動する必要がないので、ワーク保持手段３３をシンプルな構造のものにすることができ、基板１３を駆動することによってその駆動機構などから発生する不純物による悪影響を最小限に抑えることができる。この場合、第１の蒸着源１６から供給されるゲスト材料１４は、遮蔽部材１８を介して基板１３の表面に達し、第２の蒸着源１７から供給されるホスト材料１５がそのまま基板１３の表面に達するため、基板１３の表面にはホスト材料１５がゲスト材料１４よりも多量に付着堆積することとなる。この場合、ゲスト材料１４およびホスト材料１５がそれぞれ基板１３の表面に均一に分布するように、第１および第２の蒸着源１６，１７と、遮蔽部材１８と、ワーク保持手段３３との位置を適切に設定することが望ましい。
【００３５】
なお、上述した第１の蒸着源１６，１７と遮蔽部材駆動機構１９との間の遮蔽部材駆動機構１９の直近には、第１の蒸着源１６から供給されるゲスト材料１４の割合、つまり遮蔽部材１８の開口部２０を介して基板１３に成膜されるゲスト材料１４の膜厚を推定するためのゲスト材料用膜厚センサ３４が配されている。また、上述した第２の蒸着源１７とワーク保持手段３３との間のワーク保持手段３３の直近には、第２の蒸着源１７から供給されるホスト材料１５の分量、すなわち基板１３に成膜されるホスト材料１５の膜厚を推定するためのホスト材料用膜厚センサ３５が配されている。水晶振動子などを用いたこれら膜厚センサ３４，３５からの検出信号は、図示しない演算処理装置に出力され、第１および第２の蒸着源１６，１７に対する加熱手段の作動や、駆動歯車２３の回転速度などにフィードバックされ、所望の蒸着速度にて成膜がなされるように制御される。
【００３６】
次に、本発明の効果を確認するため、上述した真空蒸着装置１０を用い、以下の実施例１，２に記す構成にて基板１３の表面に有機ＥＬ材料の成膜を行い、しかる後、ホスト材料１５に対するゲスト材料１４のドープ量Ｄ（％）と、このゲスト材料１４の膜厚分布のばらつきΔ（％）とを算出した。比較のため、比較例１として上述した遮蔽部材１８を公転させずに同じ有機ＥＬ材料の成膜を行い、同じようにホスト材料１５に対するゲスト材料１４のドープ量Ｄ（％）と、このゲスト材料１４の膜厚分布のばらつきΔ（％）とを算出した。また、比較例２として遮蔽部材１８を用いずに同じ有機ＥＬ材料の成膜を行い、そのドープ量Ｄ（％）とばらつきΔ（％）とを算出した。
【００３７】
なお、ホスト材料１５に対するゲスト材料１４のドープ量Ｄは、ゲスト材料用膜厚センサ３４から推定されるゲスト材料１４の膜厚をｔg、ホスト材料用膜厚センサ３５から推定されるホスト材料１５の膜厚をｔhとすると、Ｄ＝(ｔg/ｔh)×１００で表される。また、本実施形態におけるゲスト材料１４の膜厚分布のばらつきΔは、基板１３の表面の任意の１６箇所の部分をそれぞれサンプリングし、液体クロマトグラフィーによって基板１３の表面の任意の１６箇所から最大ドープ量Ｄmaxの箇所と最小ドープ量Ｄminの箇所とを抽出することにより、Δ＝{(Ｄmax−Ｄmin)/Ｄmax}×(１/２)で表される。
【実施例１】
【００３８】
遮蔽部材１８として開口率、すなわち遮蔽部材１８の表面の面積に対する開口部２０の面積の合計の割合が１０％のステンレス鋼板を用いた。また、ゲスト材料１４としてルブレン（５,６,１１,１２-テトラフェニルナフタセン）を用い、ホスト材料１５としてトリス（８-ヒドロキシキノリナート）アルミニウム錯体（Ａlｑ３）を採用した。さらに、基板１３として一辺が５０mmの正方形状をなし、かつ厚みが０.７mmのガラス板を用いた。
【００３９】
第１および第２の蒸着源１６，１７に対する加熱手段として抵抗加熱方式の加熱手段を用い、ゲスト材料１４およびホスト材料１５をそれぞれ温度３００℃に加熱し、真空チャンバ１１内の真空度を１０-5Ｐaに保持しつつ、ゲスト材料用膜厚センサ３４に基づいて設定されるゲスト材料１４の蒸着速度が０.１Å/ｓになるように設定すると共にホスト材料用膜厚センサ３５に基づいて設定されるホスト材料１５の蒸着速度が１Å/ｓとなるように設定した。遮蔽部材１８の自転速度を１０rpm、公転速度を７rpmに設定し、ホスト材料１５に対してゲスト材料１４が０.１％ドープされた蒸着層を得た。なお、この実施例１では遮蔽部材１８の外歯歯車部３２が一回転する度に駆動モータ２５の動作を反転することで、公転運動の正逆回転動作を繰り返すようにした。
【実施例２】
【００４０】
遮蔽部材１８として開口率が５％のステンレス鋼板を用いた。また、ゲスト材料１４としてルブレン（５,６,１１,１２-テトラフェニルナフタセン）を用い、ホスト材料１５としてトリス（８-ヒドロキシキノリナート）アルミニウム錯体（Ａlｑ３）を採用した。さらに、基板１３として一辺が５０mmの正方形状をなし、かつ厚みが０.７mmのガラス板を用いた。
【００４１】
第１および第２の蒸着源１６，１７に対する加熱手段として抵抗加熱方式の加熱手段を用い、ゲスト材料１４およびホスト材料１５をそれぞれ温度３００℃に加熱し、真空チャンバ１１内の真空度を１０-5Ｐaに保持しつつ、ゲスト材料用膜厚センサ３４に基づいて設定されるゲスト材料１４の蒸着速度が０.１Å/ｓになるように設定すると共にホスト材料用膜厚センサ３５に基づいて設定されるホスト材料１５の蒸着速度が１Å/ｓとなるように、遮蔽部材１８の自転速度を２０rpm、公転速度を１０rpmに設定してホスト材料１５に対してゲスト材料１４が０.０５％ドープされた蒸着層を得た。自転速度と公転速度との速度比は遮蔽部材１８と従動歯車２４とのピッチ円径の比率の変更により設定し、公転の動作は実施例１と同様である。
【００４２】
（比較例１）
遮蔽部材１８として開口率、すなわち遮蔽部材１８の表面の面積に対する開口部２０の面積の合計の割合が１０％のステンレス鋼板を用いた。また、ゲスト材料１４としてルブレン（５,６,１１,１２-テトラフェニルナフタセン）を用い、ホスト材料１５としてトリス（８-ヒドロキシキノリナート）アルミニウム錯体（Ａlｑ３）を採用した。さらに、基板１３として一辺が５０mmの正方形状をなし、かつ厚みが０.７mmのガラス板を用いた。
【００４３】
第１および第２の蒸着源１６，１７に対する加熱手段として抵抗加熱方式の加熱手段を用い、ゲスト材料１４およびホスト材料１５をそれぞれ温度３００℃に加熱し、真空チャンバ１１内の真空度を１０-5Ｐaに保持しつつ、ゲスト材料用膜厚センサ３４に基づいて設定されるゲスト材料１４の蒸着速度が０.１Å/ｓになるように設定すると共にホスト材料用膜厚センサ３５に基づいて設定されるホスト材料１５の蒸着速度が１Å/ｓとなるように設定した。遮蔽部材１８の外歯歯車部３２と駆動歯車２３との噛み合い位置にて駆動モータ２５を動作することで、遮蔽部材１８が自転運動だけを行う配置とした。遮蔽部材１８の自転速度を１０rpmに設定し、ホスト材料１５に対してゲスト材料１４が０.１％ドープされた蒸着層を得た。
【００４４】
（比較例２）
遮蔽部材１８を用いず、ゲスト材料用膜厚センサ３４に基づいて設定されるゲスト材料１４の蒸着速度が０.０１Å/ｓとなるように設定した以外、上述した実施例１と同じ条件にてガラス板の表面に蒸着膜を形成した。
【００４５】
これらの結果を表１に示す。
【００４６】
【表１】
【００４７】
表１から明らかなように、本発明により製膜を行った場合、従来の技術を用いた場合と比較すると、ゲスト材料１４のドープ量のばらつきが少なく、安定した膜厚の蒸着層を形成できることを確認できた。また、遮蔽部材１８に複合的な運動を与えることにより、ゲスト材料１４の膜厚のばらつきも小さくすることが可能であることも確認できた。
【００４８】
なお、本発明はその特許請求の範囲に記載された事項のみから解釈されるべきものであり、上述した実施形態においても、本発明の概念に包含されるあらゆる変更や修正が記載した事項以外に可能である。つまり、上述した実施形態におけるすべての事項は、本発明を限定するためのものではなく、本発明とは直接的に関係のないあらゆる構成を含め、その用途や目的などに応じて任意に変更し得るものである。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明による真空蒸着装置の一実施形態を模式的に表す概念図である。
【図２】図１に示した真空蒸着装置における遮蔽部材駆動機構の部分の平面図である。
【図３】図２中のIII−III矢視断面図である。
【符号の説明】
【００５０】
１０ 真空蒸着装置
１１ 真空チャンバ
１２ 容器
１３ 基板
１４ ゲスト材料
１５ ホスト材料
１６ 第１の蒸着源
１７ 第２の蒸着源
１８ 遮蔽部材
１９ 遮蔽部材駆動機構
２０ 開口部
２１ 穴
２２ ベース板
２３ 駆動歯車
２４ 従動歯車
２５ 駆動モータ
２６ 偏心穴
２７ フランジ部
２８ 内歯歯車部
２９ 筒部
３０ ビス
３１ 抜け止め板
３２ 外歯歯車部
３３ ワーク保持手段
３４ ゲスト材料用膜厚センサ
３５ ホスト材料用膜厚センサ
Ｏ1 従動歯車の回転中心
Ｏ2 偏心穴の中心
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空チャンバと、この真空チャンバ内に配される第１および第２の蒸着源と、これら第１および第２の蒸着源から供給される第１および第２の蒸着材料が表面に蒸着されるワークを前記真空チャンバ内にて固定状態で保持するワーク保持手段とを具えた真空蒸着装置であって、
前記第１の蒸着源と前記ワーク保持手段に保持されるワークとの間に位置してワークの表面に対する第１の蒸着材料の蒸着量を第２の蒸着材料の蒸着量よりも低減させるための遮蔽部材と、
この遮蔽部材を第１の軸線回りに回転させると共に第２の軸線に関して運動させる遮蔽部材駆動機構と、
この遮蔽部材駆動機構を介して前記遮蔽部材を駆動する単一の駆動源と
をさらに具えたことを特徴とする真空蒸着装置。
【請求項２】
前記遮蔽部材は、前記第１の蒸着材料を通過させるための複数の開口部を有することを特徴とする請求項１に記載の真空蒸着装置。
【請求項３】
前記遮蔽部材の表面の面積に対する前記開口部の面積の合計が１％から５０％の範囲にあることを特徴とする請求項２に記載の真空蒸着装置。
【請求項４】
前記遮蔽部材が円板であって、前記第１の軸線がこの遮蔽部材の表面に対して垂直にその中心を通り、前記第２の軸線が前記第１の軸線と平行であって、前記第２の軸線に関する前記遮蔽部材の運動は、前記第２の軸線回りの前記遮蔽部材の回転であることを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載の真空蒸着装置。
【請求項５】
真空チャンバ内に配された第１および第２の蒸着源から供給される第１および第２の蒸着材料を真空チャンバ内に固定されたワークの表面に蒸着させる真空蒸着方法であって、
第１の蒸着源から供給される第１の蒸着材料の一部を遮る遮蔽部材を第１の蒸着源とワークとの間に配するステップと、
この遮蔽部材を相互に異なる２つ以上の軸線に関してそれぞれ移動させるステップと
を具えたことを特徴とする真空蒸着方法。
【請求項６】
前記遮蔽部材の移動がこの遮蔽部材の表面を含む平面内にて行われることを特徴とする請求項５に記載の真空蒸着方法。
【請求項７】
前記遮蔽部材の移動が第１の軸線回りに自転するステップと、この第１の軸線と平行な第２の軸線回りに公転するステップとを含むことを特徴とする請求項６に記載の真空蒸着方法。
【請求項８】
前記遮蔽部材の第１の軸線回りの回転速度が１rpmから１００rpmの範囲にあることを特徴とする請求項７に記載の真空蒸着方法。
【請求項９】
前記遮蔽部材の第２の軸線回りの回転速度が１rpmから１００rpmの範囲にあることを特徴とする請求項７または請求項８に記載の真空蒸着方法。
【請求項１０】
ワークの表面に対する第１の蒸着材料の蒸着速度が毎秒０.０００１Åから毎秒０.１Åの範囲にあることを特徴とする請求項５から請求項９の何れかに記載の真空蒸着方法。
【請求項１１】
請求項１から請求項４の何れかに記載の真空蒸着装置を用いるか、あるいは請求項５から請求項１０の何れかに記載の真空蒸着方法によって得られる蒸着物品であって、第２の蒸着材料の蒸着量に対して第１の蒸着材料の蒸着量が１/１０００以下
であることを特徴とする蒸着物品。
【請求項１】
真空チャンバと、この真空チャンバ内に配される第１および第２の蒸着源と、これら第１および第２の蒸着源から供給される第１および第２の蒸着材料が表面に蒸着されるワークを前記真空チャンバ内にて固定状態で保持するワーク保持手段とを具えた真空蒸着装置であって、
前記第１の蒸着源と前記ワーク保持手段に保持されるワークとの間に位置してワークの表面に対する第１の蒸着材料の蒸着量を第２の蒸着材料の蒸着量よりも低減させるための遮蔽部材と、
この遮蔽部材を第１の軸線回りに回転させると共に第２の軸線に関して運動させる遮蔽部材駆動機構と、
この遮蔽部材駆動機構を介して前記遮蔽部材を駆動する単一の駆動源と
をさらに具えたことを特徴とする真空蒸着装置。
【請求項２】
前記遮蔽部材は、前記第１の蒸着材料を通過させるための複数の開口部を有することを特徴とする請求項１に記載の真空蒸着装置。
【請求項３】
前記遮蔽部材の表面の面積に対する前記開口部の面積の合計が１％から５０％の範囲にあることを特徴とする請求項２に記載の真空蒸着装置。
【請求項４】
前記遮蔽部材が円板であって、前記第１の軸線がこの遮蔽部材の表面に対して垂直にその中心を通り、前記第２の軸線が前記第１の軸線と平行であって、前記第２の軸線に関する前記遮蔽部材の運動は、前記第２の軸線回りの前記遮蔽部材の回転であることを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載の真空蒸着装置。
【請求項５】
真空チャンバ内に配された第１および第２の蒸着源から供給される第１および第２の蒸着材料を真空チャンバ内に固定されたワークの表面に蒸着させる真空蒸着方法であって、
第１の蒸着源から供給される第１の蒸着材料の一部を遮る遮蔽部材を第１の蒸着源とワークとの間に配するステップと、
この遮蔽部材を相互に異なる２つ以上の軸線に関してそれぞれ移動させるステップと
を具えたことを特徴とする真空蒸着方法。
【請求項６】
前記遮蔽部材の移動がこの遮蔽部材の表面を含む平面内にて行われることを特徴とする請求項５に記載の真空蒸着方法。
【請求項７】
前記遮蔽部材の移動が第１の軸線回りに自転するステップと、この第１の軸線と平行な第２の軸線回りに公転するステップとを含むことを特徴とする請求項６に記載の真空蒸着方法。
【請求項８】
前記遮蔽部材の第１の軸線回りの回転速度が１rpmから１００rpmの範囲にあることを特徴とする請求項７に記載の真空蒸着方法。
【請求項９】
前記遮蔽部材の第２の軸線回りの回転速度が１rpmから１００rpmの範囲にあることを特徴とする請求項７または請求項８に記載の真空蒸着方法。
【請求項１０】
ワークの表面に対する第１の蒸着材料の蒸着速度が毎秒０.０００１Åから毎秒０.１Åの範囲にあることを特徴とする請求項５から請求項９の何れかに記載の真空蒸着方法。
【請求項１１】
請求項１から請求項４の何れかに記載の真空蒸着装置を用いるか、あるいは請求項５から請求項１０の何れかに記載の真空蒸着方法によって得られる蒸着物品であって、第２の蒸着材料の蒸着量に対して第１の蒸着材料の蒸着量が１/１０００以下
であることを特徴とする蒸着物品。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００９−１２７０７４（Ｐ２００９−１２７０７４Ａ）
【公開日】平成２１年６月１１日（２００９．６．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３０２２６５（Ｐ２００７−３０２２６５）
【出願日】平成１９年１１月２１日（２００７．１１．２１）
【出願人】（０００００５２３４）富士電機ホールディングス株式会社 (3,146)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年６月１１日（２００９．６．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１１月２１日（２００７．１１．２１）
【出願人】（０００００５２３４）富士電機ホールディングス株式会社 (3,146)
【Ｆターム（参考）】
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