蒸気発生装置、蒸着装置
【課題】膜質の良い有機薄膜を形成する。
【解決手段】供給装置４０と加熱部材２５の間には遮蔽板６１が配置されているため、加熱部材２５からの輻射熱や加熱部材２５上で発生した蒸着材料３９の蒸気が供給装置４０へ到達しない。供給装置４０は高温に加熱されないから、供給装置４０内の蒸着材料３９が溶融、蒸発しない。供給装置４０から落下した蒸着材料３９は遮蔽板６１に落下すると、移動装置６５により移動して、落下口６３から加熱部材２５上に乗せられる。
【解決手段】供給装置４０と加熱部材２５の間には遮蔽板６１が配置されているため、加熱部材２５からの輻射熱や加熱部材２５上で発生した蒸着材料３９の蒸気が供給装置４０へ到達しない。供給装置４０は高温に加熱されないから、供給装置４０内の蒸着材料３９が溶融、蒸発しない。供給装置４０から落下した蒸着材料３９は遮蔽板６１に落下すると、移動装置６５により移動して、落下口６３から加熱部材２５上に乗せられる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は蒸着材料の蒸気を発生させる蒸気発生装置と、その蒸気発生装置を用いた蒸着装置に関する。
【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。
【０００３】
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。
図６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。
【０００４】
蒸着容器２１２の内部には、粉体の有機蒸着材料２００が配置されている。蒸着容器２１２の側面と底面にはヒータ２２３が配置されており、真空排気系２１５により真空槽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。
【０００５】
有機蒸着材料２００が蒸発温度以上の温度に加熱されると、蒸着容器２１２内に、有機材料蒸気が充満し、放出口２２４から真空槽２１１内に放出される。
放出口２２４の上方にはホルダ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。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。
【０００６】
しかし、複数枚の基板２０５に成膜するには、蒸着容器２１２内に多量の有機蒸着材料２００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。
【特許文献１】特表２００１−５２３７６８号公報
【特許文献２】特表２００３−５２５３４９号公報
【特許文献３】特開２００４−２０４２８９号公報
【特許文献４】特開２００５−２９８８５号公報
【特許文献５】特開２００６−１１１９２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
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、連続成膜した場合でも、膜質の良い有機薄膜を成膜することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明は蒸気発生装置であって、蒸着材料が配置されるタンクと、前記タンクに配置された前記蒸着材料を所定量落下させる供給装置と、前記供給装置が落下させた前記蒸着材料が載せられる遮蔽板と、前記遮蔽板に載せられた前記蒸着材料を、前記遮蔽板上で移動させる移動装置と、前記遮蔽板に形成され、前記遮蔽板上を移動した前記蒸着材料が落下する落下口と、前記落下口から落下した前記蒸着材料を加熱する蒸発室とを有する蒸気発生装置である。
本発明は蒸気発生装置であって、前記移動装置は回転軸と、前記回転軸を、当該回転軸と平行な回転軸線を中心に回転させる回転手段と、前記回転軸と一緒に回転する収集部材とを有する蒸気発生装置である。
本発明は蒸気発生装置であって、前記遮蔽板にはリング状の溝が形成され、前記落下口は前記溝の底面に位置する蒸気発生装置である。
本発明は蒸着装置であって、前記蒸気発生装置と、前記蒸発室に接続され、前記蒸発室内で発生した蒸気が供給される放出装置と、前記放出装置から内部空間に前記蒸気が放出される真空槽とを有する蒸着装置である。
【発明の効果】
【０００９】
蒸着材料が供給装置内で蒸発も溶融もしないから蒸着材料が劣化せず、しかも、供給装置から決められた量の蒸着材料を正確に蒸発室に配置することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１の符号１は有機ＥＬ素子の製造に用いられる製造装置の一例を示している。製造装置１は搬送室２と、１又は複数の蒸着装置１０ａ〜１０ｃと、スパッタ室７と、搬出入室３ａ、３ｂと、処理室６、８とを有しており、各蒸着装置１０ａ〜１０ｃと、スパッタ室７と、搬出入室３ａ、３ｂと、処理室６、８はそれぞれ搬送室２に接続されている。
【００１１】
搬送室２と、各蒸着装置１０ａ〜１０ｃと、スパッタ室７と、搬出入室３ａ、３ｂと、各処理室６、８には、真空排気系９が接続されている。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、８内部と、スパッタ室７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。
【００１２】
搬送室２の内部には搬送ロボット５が配置されており、搬送ロボット５により、基板は真空雰囲気中で搬送され、処理室６、８内部で加熱やクリーニング等の処理がされ、スパッタ室７で基板表面上に透明導電膜（下部電極）が形成され、蒸着装置１０ａ〜１０ｃ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内部で有機薄膜上に上部電極が形成され、有機ＥＬ素子が得られる。得られた有機ＥＬ素子は搬出室３ｂから外部に搬出される。
【００１３】
尚、この製造装置１に搬入する前に、予め他の製造装置で基板表面に下部電極を形成しておき、必要であれば、該下部電極を所定形状にパターニングしてから、上記製造装置１に搬入し、下部電極上に有機薄膜と上部電極とを、記載した順番に形成して、有機ＥＬ素子を製造してもよい。
【００１４】
次に、有機薄膜の成膜に用いられる蒸着装置について説明する。
図１の蒸着装置１０ａ〜１０ｃのうち、少なくとも１台は本発明の蒸着装置１０ｂで構成されている。図２は本発明の蒸着装置１０ｂの模式的な断面図であり、蒸着装置１０ｂは、真空槽からなる成膜槽１１と、放出装置５０と、１又は２以上の蒸気発生装置２０とを有している。
【００１５】
放出装置５０は少なくとも一部が成膜槽１１内部に配置され、放出装置５０の成膜槽１１内部に配置された部分には、１又は複数の放出口５５が形成されている。放出口５５を介して、成膜槽１１の内部空間と放出装置５０の内部空間とが接続されている。
各蒸気発生装置２０には配管７８の一端が接続され、配管７８の他端は放出装置５０に接続されている。配管７８の一端と他端の間には切替装置７０が設けられている。
【００１６】
切替装置７０を開状態にすると蒸気発生装置２０が放出装置５０に接続され、蒸気発生装置２０で発生した蒸気は放出装置５０へ移動し、放出口５５から成膜槽１１内部に放出される。逆に、切替装置７０を閉状態にすると蒸気発生装置２０が放出装置５０から遮断され、蒸気発生装置２０で発生した蒸気が、放出装置５０へ移動しなくなる。
【００１７】
蒸気発生装置２０が複数の場合、切替装置７０は個別に開状態と閉状態に切替可能であり、各蒸気発生装置２０を放出装置５０に個別に接続又は遮断することができる。
各蒸気発生装置２０は同じ構成を有しており、同じ部材には同じ符号を用いて説明する。図３は蒸気発生装置２０の断面図である。蒸気発生装置２０は、タンク３１と、供給装置４０と、移動装置６５と、蒸発室２１とを有している。
【００１８】
タンク３１は蒸発室２１の上方に配置されている。供給装置４０は接続管４２（直管）と供給回転軸３５とを有している。接続管４２は蒸発室２１とタンク３１の間に配置され、上端と下端が、タンク３１の内部空間と蒸発室２１の内部空間にそれぞれ気密に接続されている。従って、タンク３１の内部空間と蒸発室２１の内部空間は気密に接続されている。
【００１９】
供給回転軸３５は周囲に突条３６が螺旋状に形成され、突条３６の少なくとも一部が接続管４２内に位置するよう接続管４２に挿通されている。
供給回転軸３５は回転手段４１に接続されている。回転手段４１は、供給回転軸３５を接続管４２の中心軸線を中心として接続管４２内で回転させる。
【００２０】
図３はタンク３１に蒸着材料３９を収容した状態を示している。
蒸着材料３９は粉体であって、突条３６表面と接続管４２内壁面との間の隙間は、蒸着材料３９の平均粒径よりも小さくされ、供給回転軸３５が静止した状態では蒸着材料３９はタンク３１内に留まるが、供給回転軸３５が回転すると、タンク３１内の蒸着材料３９は、突条３６間の溝に入り込む。
【００２１】
突条３６間の溝のうち、接続管４２内に位置する部分が通路となり、溝に入り込んだ蒸着材料３９は該通路を通って接続管４２内を下方へ移動し、通路の下端に到達すると、該通路から零れ落ちる。供給回転軸３５と接続管４２との間の隙間は筒状であって、その隙間の下端で構成されるリング状の開口（供給口４５）は蒸発室２１の内部空間に露出している。
【００２２】
蒸着材料３９が通る通路の下端は供給口４５の一部分であるから、供給口４５のうち、通路の下端が位置する場所が落下場所になり、その落下場所から零れ落ちた蒸着材料３９が蒸発室２１内部に落下する。蒸発室２１内部の、供給回転軸３５と接続管４２よりも下方位置には、遮蔽板６１が供給口４５と対面するように配置されている。
【００２３】
蒸着材料３９の落下場所は供給回転軸３５の回転により移動するが、上述したように、落下場所は供給口４５の一部であり、供給口４５内を移動するから、落下した蒸着材料３９は常に遮蔽板６１上に載せられる。
回転手段４１には供給回転軸３５の回転量と、蒸着材料３９の落下量の関係が設定されている。回転手段４１に蒸着材料３９の必要量を入力すると、回転手段４１は必要量が落下するよう供給回転軸３５を回転させ、必要量の蒸着材料３９が遮蔽板６１に載せられる。
【００２４】
遮蔽板６１には貫通孔（落下口６３）が形成されている。移動装置６５は、後述するように、遮蔽板６１上を移動する収集部材６７を有しており、収集部材６７は蒸着材料３９を遮蔽板６１上で移動させ、落下口６３から落下させる。落下口６３は蒸発室２１の内部空間と面している。蒸発室２１内部の落下口６３の下方位置には加熱部材２５が配置されており、落下口６３から落下した蒸着材料３９は加熱部材２５上に配置される。
【００２５】
加熱部材２５と蒸発室２１のいずれか一方又は両方には、ヒーター等の加熱手段４８が取り付けられている。電源４７から加熱手段４８に通電すると、加熱手段４８が発熱し、加熱部材２５と蒸発室２１のうち、加熱手段４８が取り付けられた部材が直接加熱され、加熱手段４８が取り付けられてない部材も輻射熱や熱伝導で間接的に加熱され、結局、蒸発室２１と加熱部材２５の両方が加熱手段４８で加熱される。
【００２６】
上記配管７８の一端は蒸気発生装置２０のうち蒸発室２１に接続され、切替装置７０が開状態では、蒸発室２１の内部空間が放出装置５０に接続される。蒸発室２１に接続された真空排気系で直接蒸発室２１の内部を真空排気するか、切替装置７０を開状態にして、放出装置５０を介して蒸発室２１内部を真空排気して、真空雰囲気を形成する。
【００２７】
蒸発室２１内部に真空雰囲気を形成した状態で、加熱部材２５を蒸着材料３９の蒸発温度以上に加熱し、蒸着材料３９を加熱部材２５上に配置すると、蒸着材料３９が加熱されて蒸発し、蒸着材料３９の蒸気が蒸発室２１内部に発生する。上述したように、供給回転軸３５と接続管４２の下方、即ち供給装置４０の下方には遮蔽板６１が配置され、遮蔽板６１の下方に加熱部材２５が配置されているから、加熱部材２５からの輻射熱と、加熱部材２５上で発生した蒸気は、遮蔽板６１に入射し、供給装置４０には入射しない。しかも、遮蔽板６１上には、遮蔽板６１と供給装置４０の間の空間を取り囲む壁部材６２が配置されている。
【００２８】
壁部材６２の上端と下端は遮蔽板６１表面と蒸発室２１の天井にそれぞれ密着し、遮蔽板６１と供給装置４０の間の空間は密閉され、側方に回り込んだ蒸気と、側方（例えば蒸発室２１内壁面）からの輻射熱とが供給装置４０には入射しない。
従って、供給装置４０には蒸着材料３９の蒸気が入り込まず、しかも、加熱部材２５や蒸発室２１からの輻射熱で加熱されないから、供給装置４０は蒸着材料３９の蒸発温度未満に維持される。
【００２９】
タンク３１は蒸発室２１の外部に、蒸発室２１及び加熱手段４８から離間して配置されているから、タンク３１も蒸着材料３９の蒸発温度未満に維持され、タンク３１内や供給装置４０内部で、蒸着材料３９が蒸発溶融せず、蒸着材料３９が変質しない。蒸着材料３９が蒸発溶融しないから、供給装置４０内で蒸着材料３９が詰らず、供給装置４０が決められた量の蒸着材料３９を正確に供給口４５から落下させることができる。
【００３０】
次に、この蒸着装置１０ｂを用いて、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を成膜する工程について説明する。
成膜すべき有機薄膜の膜厚は予め決められている。決められた膜厚の成膜に必要な蒸着材料３９の必要量を求め、回転手段４１に、求めた必要量と、回転量と落下量との関係を設定しておく。
【００３１】
少なくとも成膜槽１１には真空排気系９が接続されている。成膜槽１１の内部を真空排気し、成膜槽１１内部と、蒸発室２１内部と、蒸発室２１から成膜槽１１までの蒸気の移動経路（放出装置５０、切替装置７０、配管７８）の内部空間に、所定圧力（例えば１０-5Ｐａ）の真空雰囲気を形成する。
【００３２】
加熱部材２５と、蒸発室２１と、蒸気の移動経路とを加熱手段４８で加熱し、蒸着材料３９の蒸発温度以上の加熱温度（２５０℃以上４００℃以下）にし、その温度を維持する。蒸発室２１に真空排気系９が直接接続されている場合には、その真空排気系９と蒸発室２１との間のバルブを閉じる。
【００３３】
予め、タンク３１には、電子注入材料、電子輸送材料、発光材料、ホール輸送材料、ホール注入材料等の有機材料を蒸着材料３９として収容しておき、回転手段４１により、設定された必要量の蒸着材料３９を供給口４５から遮蔽板６１上に落下させる。落下した蒸着材料３９を移動装置６５により遮蔽板６１上を移動させ、全量を落下口６３から加熱部材２５に落下させ、蒸発室２１を放出装置５０に接続した状態で、蒸着材料３９の蒸気を発生させる。
【００３４】
蒸着材料３９の蒸気は、圧力差により、蒸発室２１から、移動経路を通って放出口５５から成膜槽１１内に放出される。このとき、蒸発室２１と、放出装置５０と、蒸気の移動経路は、蒸着材料３９の蒸発温度以上になっているから、蒸気は途中で析出しない。
【００３５】
成膜槽１１の内部には基板ホルダ１５が配置されている。少なくとも放出口５５から蒸気が放出され始める前に、基板８１を成膜槽１１内部に搬入して基板ホルダ１５に保持させ、基板８１表面を放出装置５０の放出口５５と対面させておく。放出口５５から放出された蒸着材料３９の蒸気は、基板８１表面に到達して有機薄膜が成長する。
【００３６】
上述したように、供給口４５から遮蔽板６１に落下する蒸着材料３９の量は、決められた膜厚の成膜に必要な量である。その蒸着材料３９は、全量が落下口６３から加熱部材２５に落下して蒸発するから、放出口５５から蒸気が放出され始めてから、蒸気が放出されなくなるまで、基板８１を放出口５５と対面させておけば、基板８１表面上に決められた膜厚の有機薄膜が形成される。蒸着材料３９を供給口４５から落下させ始めてから所定時間が経過するか、蒸発室２１内の圧力が所定圧力以下に下がったら、成膜が終了したと判断する。
【００３７】
成膜が終了した基板８１を基板ホルダ１５から取り外し、新たな基板８１を基板ホルダ１５に取り付け、基板８１の交換を行った後、上述した工程で有機薄膜を成膜する。基板８１の交換と有機薄膜の成膜とを複数回繰り返せば、複数枚の基板８１を連続して成膜処理することができる。
【００３８】
複数枚の基板８１を連続して成膜処理する場合であっても、必要量の蒸着材料３９だけしか加熱されないから、蒸着材料３９が劣化せず、連続成膜の最後まで有機薄膜の膜質が劣化しない。
【００３９】
次に、本発明の蒸気発生装置２０のうち、移動装置と遮蔽板についてより詳細に説明する。図３、４は移動装置６５と遮蔽板６１の組み合わせの一例を、図５（ａ）、（ｂ）は移動装置７５と遮蔽板７１の組み合わせの他の例をそれぞれ示している。
【００４０】
移動装置６５、７５は回転軸６６、７６と、回転軸６６、７６に接続された板状の収集部材６７、７７とを有している。
回転軸６６、７６は鉛直方向に立設された状態で、供給回転軸３５に接続されている。回転軸６６、７６は回転手段４１により、供給回転軸３５と同時に、鉛直方向に立設した状態を維持したまま、一の鉛直線（回転軸線Ｃ）を中心に回転する。
【００４１】
収集部材６７、７７は、遮蔽板６１よりも上方であって、かつ、供給装置４０よりも下方に位置し、回転軸６６、７６の回転により、遮蔽板６１、７１上を、収集部材６７、７７が回転軸線Ｃの周りを移動する。
回転軸６６、７６は鉛直方向に立設されているから、回転軸６６、７６と回転軸線Ｃとは平行である。ここでは、回転軸線Ｃと回転軸６６、７６の中心軸線は一致している。
尚、回転軸６６、７６は、供給回転軸３５と異なる回転手段に接続されてもよく、この場合、供給回転軸３５と回転軸６６、７６の回転軸線は別軸であってもよい。
【００４２】
第一例の移動装置６５と遮蔽板６１の組み合わせでは、遮蔽板６１の上側の面（表面）が平坦であり、該表面が略水平になっている（図３、図４）。供給口４５から落下した蒸着材料３９は、回転軸６６の側面と壁部材６２の内壁面との間の領域に載せられる。
収集部材６７の下端は平坦であり、その下端は、回転軸６６側面から壁部材６２内壁面に亘って、遮蔽板６１の表面と近接して対面している。
【００４３】
収集部材６７の下端と遮蔽板６１の表面との間は離間し、収集部材６７が移動可能になっているが、その間隔は可能な限り狭くなっている。収集部材６７の下端が、弾性変形可能な部材や、ブラシ状の部材で構成される場合は、収集部材６７の下端を遮蔽板６１表面に接触させてもよい。
【００４４】
供給口４５から落下する蒸着材料３９は、回転軸３５の側面から壁部材６２の内壁面までのリング状の領域に載せられる。即ち、収集部材６７の下端は、回転軸６６側面から、蒸着材料３９が載せられる領域の縁（外周）に亘って、遮蔽板６１表面と近接する。ここでは、遮蔽板６１表面の壁部材６２で囲まれた領域は円形であり、回転軸線Ｃはその円の中心を通る。
【００４５】
回転軸６６が回転すると、収集部材６７は、回転軸６６側面から蒸着材料３９が載せられる領域の縁まで亘って、遮蔽板６１表面と微小間隔を空けて対面したまま移動する。
【００４６】
収集部材６７下端と遮蔽板６１表面との間の隙間は、蒸着材料３９が通過しない程狭くされており（例えば蒸着材料３９の平均粒径以下）、収集部材６７が通過した領域にあった蒸着材料３９は、収集部材６７にかき集められ、収集部材６７と一緒に、回転軸６６側面と壁部材６２内壁面の間の領域を移動する。
【００４７】
回転軸６６が一回転すると、収集部材６７が、蒸着材料３９が載せられる領域全部と近接したことになるから、遮蔽板６１に落下した蒸着材料３９全部が収集部材６７でかき集められる。かき集められた蒸着材料３９は収集部材６７と一緒に移動する。
【００４８】
遮蔽板６１には落下口６３が１又は２以上が形成されている。各落下口６３は少なくとも回転軸６６の側面から壁部材６２の内壁面、即ち、回転軸６６から、蒸着材料３９が移動する領域の縁に亘って形成されているから、収集部材６７が落下口６３上を通過する際、かき集められた蒸着材料３９が全て落下口６３から落下する。
【００４９】
次に、第二例の移動装置７５と遮蔽板７１の組み合わせについて説明する。
図５（ａ）、（ｂ）に示す遮蔽板７１は、上側の面（表面）のうち、少なくとも蒸着材料３９が載せられる部分に、すり鉢状の溝７４が形成されている。
溝７４は略水平な底面と、該底面の両側に配置された斜面とで構成されている。供給口４５から落下した蒸着材料３９は斜面に載せられると、重力により底面へ移動する。
【００５０】
収集部材７７の下端は、溝７４底面の一方の側の斜面の下端から、他方の側の斜面の下端まで亘って、該底面に対面する。その底面と収集部材７７下端との間の隙間は、蒸着材料３９が通過しないほど狭くされているから、収集部材７７が一回転すると、底面へ移動した蒸着材料３９全部が収集部材７７でかき集められる。
【００５１】
落下口７３は溝７４の底面に１又は２以上形成されている。各落下口７３は溝７４底面の一方の側の斜面から他方の側の斜面に渡って形成されている。収集部材７７が落下口７３上を通過する時には、その下端全部が落下口７３と対面するから、かき集められた蒸着材料３９が全て落下口７３から落下する。
収集部材６７、７７は回転軸６６、７６に固定してもよいし、回転軸６６、７６と相対的に移動可能にしてもよい。
【００５２】
第二例の組み合わせで、収集部材７７が回転軸７６に固定された場合、溝７４のリング中心を、回転軸線Ｃが通るようにすれば、収集部材７７は溝７４底面と対面したまま移動する。尚、溝７４に底面を設けず、２つの斜面の下端を直接接触させて、底面の無い溝７４を形成してもよい。
【００５３】
この場合、収集部材７７を、２つの斜面の下端まで近接するような形状にし、落下口７３を２つの斜面の下端まで達するよう設ければ、各斜面を滑り落ちた蒸着材料３９を収集部材７７でかき集めることができる。回転軸６６、７６と回転軸線Ｃの向きは鉛直の場合に限定されない。遮蔽板６１、７１の表面（又は溝７４の底面）が水平面から一方向に傾斜している場合には、回転軸６６、７６と、その回転軸線Ｃを、その傾斜した表面（又は底面）と垂直にする。
【００５４】
その回転軸６６、７６に、傾斜した表面（又は底面）と、下端が近接するよう収集部材６７、７７を取り付け、傾斜した表面（又は底面）と下端との間の隙間を、蒸着材料３９が通過しない程狭くする。その状態で回転軸６６、７６を回転させれば、収集部材６７、７７は、下端が遮蔽板６１、７１の表面（又は溝７４底面）と近接したまま移動し、一回転した時に、遮蔽板６１、７１に落下した蒸着材料３９が全部かき集められる。
【００５５】
要するに、回転軸６６、７６とその回転軸線Ｃを、遮蔽板６１、７１の蒸着材料３９が載せられる表面（又は底面）に対して垂直にすれば、その回転軸６６、７６に取り付けた収集部材６７、７７で、蒸着材料３９をかき集めることができる。遮蔽板６１、７１の表面（又は底面）が水平面から傾斜している場合、落下口６３、７３が少なくとも傾斜の下端まで形成されていれば、収集部材６７、７７でかき集められた蒸着材料３９の全量が落下口６３、７３から落下する。
【００５６】
回転軸６６、７６を回転させる回転手段が、供給回転軸３５を回転させる回転手段４１と同じである場合には、回転軸６６、７６を供給回転軸３５とは別に回転手段４１に接続してもよい。また、回転軸６６、７６を供給回転軸３５に取り付けてもよい。更に、供給回転軸３５を回転軸６６、７６とし、供給回転軸３５に直接収集部材６７、７７を取り付けてもよい。
【００５７】
回転軸６６、７６を回転させる回転手段が、供給回転軸３５を回転させる回転手段４１と同じである場合には、回転軸６６、７６の回転速度は供給回転軸３５の回転速度と同じになり、単位時間当たりの供給口４５からの落下量と、単位時間当たりの落下口６３、７３からの落下量は略等しくなる。
【００５８】
回転軸６６、７６を回転させる回転手段が、供給回転軸３５を回転させる回転手段４１と異なる場合は、装置が複雑にはなるが、回転軸６６、７６の回転速度を、供給回転軸３５の回転速度から変えることができる。従って、単位時間当たりの落下口６３、７３からの落下量を、単位時間当たりの供給口４５からの落下量を超えない範囲で自由に変えることができ、蒸着材料３９の蒸気の発生速度を自由に変え、成膜速度を容易に調整することができる。
【００５９】
回転軸６６、７６の配置場所は特に限定されないが、回転軸６６、７６を供給口４５と対面しない位置（ここでは供給口５４のリング内側）に配置すれば、蒸着材料３９が回転軸６６、７６上に溜まらない。
収集部材６７、７７の上に蒸着材料３９が落下する場合は、蒸着材料３９が留まらずに零れ落ちるよう、収集部材６７、７７の上端を狭くしておけばよい。
【００６０】
収集部材６７、７７は、粉体（粒状体を含む）有機材料を集めるものであれば、形状は板状に限定されない。収集部材６７、７７や回転軸６６、７６の構成材料は特に限定されないが、例えば、金属、合金、セラミック等である。
【００６１】
以上は蒸着材料３９を加熱部材２５上で加熱する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、蒸発室２１底壁を加熱部材とし、蒸発室２１を加熱しながら、蒸発室２１の底壁に落下口６３、７３から蒸着材料３９を落下させて、蒸着材料３９を加熱蒸発させてもよい。
【００６２】
加熱部材２５の加熱方法は特に限定されない。例えば、加熱部材２５をステンレス等の高抵抗の導電材料で構成し、蒸発室２１の内部に電磁場を形成して、加熱部材２５を誘導加熱することもできる。更に、蒸発室２１にレーザー光が透過可能な窓を設け、該窓を介して、外部のレーザー発生装置から、加熱部材２５表面にレーザー光を照射して、加熱部材２５を加熱してもよい。
【００６３】
加熱部材２５の落下口６３、７３と面する表面（載置面）を水平面から傾けておけば、載置面に落下した蒸着材料３９は、重力により載置面上を移動するから、短時間に蒸着材料３９が蒸発する。加熱部材２５の構成材料は特に限定されないが、金属、合金、無機物等熱伝導率が高いものが望ましい。その中でも、シリコンカーバイト（ＳｉＣ）は熱伝導率と機械的強度の両方に優れているので特に望ましい。
【００６４】
遮蔽板６１、７１及び壁部材６２、７２は特に限定されないが、加熱部材２５や蒸発室２１からの輻射熱が入射する面の赤外線反射率を高くし、輻射熱を吸収させないか、遮蔽板６１、７１と壁部材６２、７２の一部又は全部を断熱材料（例えばＳｉ3Ｎ4等のセラミック材料）で構成し、表面が輻射熱を吸収しても、その熱が供給装置４０側の裏面まで伝達しないようにすれば、供給装置４０をより確実に、蒸着材料３９の蒸発温度未満に維持することができる。
【００６５】
遮蔽板６１、７１及び壁部材６２、７２の、蒸発室２１の内部空間に面する面に、別部材を取り付け、遮蔽板６１、７１の表面上で輻射熱を反射させずに、吸収させれば、表面が蒸着材料３９の蒸発温度以上になり、遮蔽板６１、７１に蒸着材料３９の蒸気が析出しない。
【００６６】
蒸着材料３９の蒸気を発生させる際に、蒸発室２１にパージガスを導入し、蒸気をパージガスで押し流せば、蒸気の移動効率が高くなる。
蒸発室２１にパージガスを導入する場合には、例えば、図３に示すように、蒸発室２１を内部を仕切り部材２４で分け、一方の空間に加熱部材２５を、他方の部材にフィルタ２７を配置する。
【００６７】
フィルタ２７を加熱手段４８で加熱しながら、該フィルタ２７が配置された空間に、ガス導入系２８からパージガス（Ａｒ、Ｎｅ、Ｘｅ等）を供給し、フィルタ２７を通過して加熱されたパージガスを、加熱部材２５が配置された空間に導入する。蒸着材料３９の蒸気は加熱されたパージガスで押し流されるから、蒸気が析出しない。
【００６８】
放出装置５０に複数の蒸気発生装置２０が接続されている場合、蒸気発生装置２０にそれぞれ異なる蒸着材料３９を収容しておけば、基板８１表面上に２種類以上の異なる有機薄膜を形成することができる。
具体的には、一の有機薄膜を成膜後、基板８１を交換せずに、基板ホルダ１５に保持したまま、成膜が終了した蒸発室２１を放出装置５０から遮断し、別の蒸気発生装置２０の蒸発室２１を放出装置５０に接続して、該蒸発室２１で異なる蒸着材料の蒸気を発生させる。
【００６９】
例えば、３色以上の異なる色の有機薄膜（着色層）を形成する場合、基板８１と放出装置５０の間にマスクを配置し、１つの色の着色層の成膜が終了し、次の着色層の成膜を開始するまでの間に、マスクと基板８１との相対的な位置関係を変えれば、各色の着色層が基板８１表面上の異なる領域に形成される。
【００７０】
上部電極と下部電極のいずれか一方又は両方をパターニングし、各着色層に個別に電圧印加可能にしておけば、選択した場所の選択した色の着色層に電圧を印加して発光させることで、画像や文字をフルカラー表示することができる。
また、マスクを用いないか、マスクと基板８１との位置関係を変えなければ、各色の着色層が同じ場所に積層され、白色光用の有機ＥＬ素子が得られる。
【００７１】
蒸気発生装置２０の設置場所は特に限定されず、蒸気発生装置２０の一部又は全部を、放出装置５０と同じ真空槽１１内部に設置してもよい。蒸発室２１と成膜槽を一体化し、蒸発室２１内に基板８１を配置して成膜を行ってもよい。
本発明の蒸気発生装置２０及び蒸着装置１０ｂは、有機ＥＬ素子の有機薄膜の成膜以外の成膜にも用いることができる。
【００７２】
供給装置４０は、蒸着材料３９を遮蔽板６１、７１上に落下させるものであれば特に限定されない。例えば、供給口４５を遮蔽板６１、７１と対面しない位置に配置し、供給口４５から落下した蒸着材料３９を、水平面から傾斜した板に落下させ、該板の表面を滑り落ちた蒸着材料３９を、遮蔽板６１、７１上に落下させてもよい。
【００７３】
更に、供給回転軸３５の代わりに、供給口から所定量の蒸着材料３９を押し出す押し出し手段を設けてもよい。また、蒸着材料３９の溶融や蒸発をより確実に防止するために、供給装置４０とタンク３１のいずれか一方又は両方に冷却手段を取り付けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】有機ＥＬ素子の製造装置の一例を示す模式的な平面図
【図２】本発明の蒸着装置の一例を示す模式的な断面図
【図３】本発明の蒸気発生装置の一例を説明するための断面図
【図４】本発明に用いる移動装置の一例を説明する平面図
【図５】（ａ）、（ｂ）：本発明に用いる移動装置の他の例を説明する断面図と平面図
【図６】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】
【００７５】
１０ｂ……蒸着装置 ２０……蒸気発生装置 ２１……蒸発室 ３１……タンク ４０……供給装置 ４１……回転手段 ６１、７１……遮蔽板 ６３、７３……落下口 ６５、７５……移動装置 ６６、７６……回転軸 ６７、７７……収集部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は蒸着材料の蒸気を発生させる蒸気発生装置と、その蒸気発生装置を用いた蒸着装置に関する。
【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。
【０００３】
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。
図６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。
【０００４】
蒸着容器２１２の内部には、粉体の有機蒸着材料２００が配置されている。蒸着容器２１２の側面と底面にはヒータ２２３が配置されており、真空排気系２１５により真空槽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。
【０００５】
有機蒸着材料２００が蒸発温度以上の温度に加熱されると、蒸着容器２１２内に、有機材料蒸気が充満し、放出口２２４から真空槽２１１内に放出される。
放出口２２４の上方にはホルダ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。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。
【０００６】
しかし、複数枚の基板２０５に成膜するには、蒸着容器２１２内に多量の有機蒸着材料２００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。
【特許文献１】特表２００１−５２３７６８号公報
【特許文献２】特表２００３−５２５３４９号公報
【特許文献３】特開２００４−２０４２８９号公報
【特許文献４】特開２００５−２９８８５号公報
【特許文献５】特開２００６−１１１９２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
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、連続成膜した場合でも、膜質の良い有機薄膜を成膜することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明は蒸気発生装置であって、蒸着材料が配置されるタンクと、前記タンクに配置された前記蒸着材料を所定量落下させる供給装置と、前記供給装置が落下させた前記蒸着材料が載せられる遮蔽板と、前記遮蔽板に載せられた前記蒸着材料を、前記遮蔽板上で移動させる移動装置と、前記遮蔽板に形成され、前記遮蔽板上を移動した前記蒸着材料が落下する落下口と、前記落下口から落下した前記蒸着材料を加熱する蒸発室とを有する蒸気発生装置である。
本発明は蒸気発生装置であって、前記移動装置は回転軸と、前記回転軸を、当該回転軸と平行な回転軸線を中心に回転させる回転手段と、前記回転軸と一緒に回転する収集部材とを有する蒸気発生装置である。
本発明は蒸気発生装置であって、前記遮蔽板にはリング状の溝が形成され、前記落下口は前記溝の底面に位置する蒸気発生装置である。
本発明は蒸着装置であって、前記蒸気発生装置と、前記蒸発室に接続され、前記蒸発室内で発生した蒸気が供給される放出装置と、前記放出装置から内部空間に前記蒸気が放出される真空槽とを有する蒸着装置である。
【発明の効果】
【０００９】
蒸着材料が供給装置内で蒸発も溶融もしないから蒸着材料が劣化せず、しかも、供給装置から決められた量の蒸着材料を正確に蒸発室に配置することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１の符号１は有機ＥＬ素子の製造に用いられる製造装置の一例を示している。製造装置１は搬送室２と、１又は複数の蒸着装置１０ａ〜１０ｃと、スパッタ室７と、搬出入室３ａ、３ｂと、処理室６、８とを有しており、各蒸着装置１０ａ〜１０ｃと、スパッタ室７と、搬出入室３ａ、３ｂと、処理室６、８はそれぞれ搬送室２に接続されている。
【００１１】
搬送室２と、各蒸着装置１０ａ〜１０ｃと、スパッタ室７と、搬出入室３ａ、３ｂと、各処理室６、８には、真空排気系９が接続されている。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、８内部と、スパッタ室７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。
【００１２】
搬送室２の内部には搬送ロボット５が配置されており、搬送ロボット５により、基板は真空雰囲気中で搬送され、処理室６、８内部で加熱やクリーニング等の処理がされ、スパッタ室７で基板表面上に透明導電膜（下部電極）が形成され、蒸着装置１０ａ〜１０ｃ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内部で有機薄膜上に上部電極が形成され、有機ＥＬ素子が得られる。得られた有機ＥＬ素子は搬出室３ｂから外部に搬出される。
【００１３】
尚、この製造装置１に搬入する前に、予め他の製造装置で基板表面に下部電極を形成しておき、必要であれば、該下部電極を所定形状にパターニングしてから、上記製造装置１に搬入し、下部電極上に有機薄膜と上部電極とを、記載した順番に形成して、有機ＥＬ素子を製造してもよい。
【００１４】
次に、有機薄膜の成膜に用いられる蒸着装置について説明する。
図１の蒸着装置１０ａ〜１０ｃのうち、少なくとも１台は本発明の蒸着装置１０ｂで構成されている。図２は本発明の蒸着装置１０ｂの模式的な断面図であり、蒸着装置１０ｂは、真空槽からなる成膜槽１１と、放出装置５０と、１又は２以上の蒸気発生装置２０とを有している。
【００１５】
放出装置５０は少なくとも一部が成膜槽１１内部に配置され、放出装置５０の成膜槽１１内部に配置された部分には、１又は複数の放出口５５が形成されている。放出口５５を介して、成膜槽１１の内部空間と放出装置５０の内部空間とが接続されている。
各蒸気発生装置２０には配管７８の一端が接続され、配管７８の他端は放出装置５０に接続されている。配管７８の一端と他端の間には切替装置７０が設けられている。
【００１６】
切替装置７０を開状態にすると蒸気発生装置２０が放出装置５０に接続され、蒸気発生装置２０で発生した蒸気は放出装置５０へ移動し、放出口５５から成膜槽１１内部に放出される。逆に、切替装置７０を閉状態にすると蒸気発生装置２０が放出装置５０から遮断され、蒸気発生装置２０で発生した蒸気が、放出装置５０へ移動しなくなる。
【００１７】
蒸気発生装置２０が複数の場合、切替装置７０は個別に開状態と閉状態に切替可能であり、各蒸気発生装置２０を放出装置５０に個別に接続又は遮断することができる。
各蒸気発生装置２０は同じ構成を有しており、同じ部材には同じ符号を用いて説明する。図３は蒸気発生装置２０の断面図である。蒸気発生装置２０は、タンク３１と、供給装置４０と、移動装置６５と、蒸発室２１とを有している。
【００１８】
タンク３１は蒸発室２１の上方に配置されている。供給装置４０は接続管４２（直管）と供給回転軸３５とを有している。接続管４２は蒸発室２１とタンク３１の間に配置され、上端と下端が、タンク３１の内部空間と蒸発室２１の内部空間にそれぞれ気密に接続されている。従って、タンク３１の内部空間と蒸発室２１の内部空間は気密に接続されている。
【００１９】
供給回転軸３５は周囲に突条３６が螺旋状に形成され、突条３６の少なくとも一部が接続管４２内に位置するよう接続管４２に挿通されている。
供給回転軸３５は回転手段４１に接続されている。回転手段４１は、供給回転軸３５を接続管４２の中心軸線を中心として接続管４２内で回転させる。
【００２０】
図３はタンク３１に蒸着材料３９を収容した状態を示している。
蒸着材料３９は粉体であって、突条３６表面と接続管４２内壁面との間の隙間は、蒸着材料３９の平均粒径よりも小さくされ、供給回転軸３５が静止した状態では蒸着材料３９はタンク３１内に留まるが、供給回転軸３５が回転すると、タンク３１内の蒸着材料３９は、突条３６間の溝に入り込む。
【００２１】
突条３６間の溝のうち、接続管４２内に位置する部分が通路となり、溝に入り込んだ蒸着材料３９は該通路を通って接続管４２内を下方へ移動し、通路の下端に到達すると、該通路から零れ落ちる。供給回転軸３５と接続管４２との間の隙間は筒状であって、その隙間の下端で構成されるリング状の開口（供給口４５）は蒸発室２１の内部空間に露出している。
【００２２】
蒸着材料３９が通る通路の下端は供給口４５の一部分であるから、供給口４５のうち、通路の下端が位置する場所が落下場所になり、その落下場所から零れ落ちた蒸着材料３９が蒸発室２１内部に落下する。蒸発室２１内部の、供給回転軸３５と接続管４２よりも下方位置には、遮蔽板６１が供給口４５と対面するように配置されている。
【００２３】
蒸着材料３９の落下場所は供給回転軸３５の回転により移動するが、上述したように、落下場所は供給口４５の一部であり、供給口４５内を移動するから、落下した蒸着材料３９は常に遮蔽板６１上に載せられる。
回転手段４１には供給回転軸３５の回転量と、蒸着材料３９の落下量の関係が設定されている。回転手段４１に蒸着材料３９の必要量を入力すると、回転手段４１は必要量が落下するよう供給回転軸３５を回転させ、必要量の蒸着材料３９が遮蔽板６１に載せられる。
【００２４】
遮蔽板６１には貫通孔（落下口６３）が形成されている。移動装置６５は、後述するように、遮蔽板６１上を移動する収集部材６７を有しており、収集部材６７は蒸着材料３９を遮蔽板６１上で移動させ、落下口６３から落下させる。落下口６３は蒸発室２１の内部空間と面している。蒸発室２１内部の落下口６３の下方位置には加熱部材２５が配置されており、落下口６３から落下した蒸着材料３９は加熱部材２５上に配置される。
【００２５】
加熱部材２５と蒸発室２１のいずれか一方又は両方には、ヒーター等の加熱手段４８が取り付けられている。電源４７から加熱手段４８に通電すると、加熱手段４８が発熱し、加熱部材２５と蒸発室２１のうち、加熱手段４８が取り付けられた部材が直接加熱され、加熱手段４８が取り付けられてない部材も輻射熱や熱伝導で間接的に加熱され、結局、蒸発室２１と加熱部材２５の両方が加熱手段４８で加熱される。
【００２６】
上記配管７８の一端は蒸気発生装置２０のうち蒸発室２１に接続され、切替装置７０が開状態では、蒸発室２１の内部空間が放出装置５０に接続される。蒸発室２１に接続された真空排気系で直接蒸発室２１の内部を真空排気するか、切替装置７０を開状態にして、放出装置５０を介して蒸発室２１内部を真空排気して、真空雰囲気を形成する。
【００２７】
蒸発室２１内部に真空雰囲気を形成した状態で、加熱部材２５を蒸着材料３９の蒸発温度以上に加熱し、蒸着材料３９を加熱部材２５上に配置すると、蒸着材料３９が加熱されて蒸発し、蒸着材料３９の蒸気が蒸発室２１内部に発生する。上述したように、供給回転軸３５と接続管４２の下方、即ち供給装置４０の下方には遮蔽板６１が配置され、遮蔽板６１の下方に加熱部材２５が配置されているから、加熱部材２５からの輻射熱と、加熱部材２５上で発生した蒸気は、遮蔽板６１に入射し、供給装置４０には入射しない。しかも、遮蔽板６１上には、遮蔽板６１と供給装置４０の間の空間を取り囲む壁部材６２が配置されている。
【００２８】
壁部材６２の上端と下端は遮蔽板６１表面と蒸発室２１の天井にそれぞれ密着し、遮蔽板６１と供給装置４０の間の空間は密閉され、側方に回り込んだ蒸気と、側方（例えば蒸発室２１内壁面）からの輻射熱とが供給装置４０には入射しない。
従って、供給装置４０には蒸着材料３９の蒸気が入り込まず、しかも、加熱部材２５や蒸発室２１からの輻射熱で加熱されないから、供給装置４０は蒸着材料３９の蒸発温度未満に維持される。
【００２９】
タンク３１は蒸発室２１の外部に、蒸発室２１及び加熱手段４８から離間して配置されているから、タンク３１も蒸着材料３９の蒸発温度未満に維持され、タンク３１内や供給装置４０内部で、蒸着材料３９が蒸発溶融せず、蒸着材料３９が変質しない。蒸着材料３９が蒸発溶融しないから、供給装置４０内で蒸着材料３９が詰らず、供給装置４０が決められた量の蒸着材料３９を正確に供給口４５から落下させることができる。
【００３０】
次に、この蒸着装置１０ｂを用いて、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を成膜する工程について説明する。
成膜すべき有機薄膜の膜厚は予め決められている。決められた膜厚の成膜に必要な蒸着材料３９の必要量を求め、回転手段４１に、求めた必要量と、回転量と落下量との関係を設定しておく。
【００３１】
少なくとも成膜槽１１には真空排気系９が接続されている。成膜槽１１の内部を真空排気し、成膜槽１１内部と、蒸発室２１内部と、蒸発室２１から成膜槽１１までの蒸気の移動経路（放出装置５０、切替装置７０、配管７８）の内部空間に、所定圧力（例えば１０-5Ｐａ）の真空雰囲気を形成する。
【００３２】
加熱部材２５と、蒸発室２１と、蒸気の移動経路とを加熱手段４８で加熱し、蒸着材料３９の蒸発温度以上の加熱温度（２５０℃以上４００℃以下）にし、その温度を維持する。蒸発室２１に真空排気系９が直接接続されている場合には、その真空排気系９と蒸発室２１との間のバルブを閉じる。
【００３３】
予め、タンク３１には、電子注入材料、電子輸送材料、発光材料、ホール輸送材料、ホール注入材料等の有機材料を蒸着材料３９として収容しておき、回転手段４１により、設定された必要量の蒸着材料３９を供給口４５から遮蔽板６１上に落下させる。落下した蒸着材料３９を移動装置６５により遮蔽板６１上を移動させ、全量を落下口６３から加熱部材２５に落下させ、蒸発室２１を放出装置５０に接続した状態で、蒸着材料３９の蒸気を発生させる。
【００３４】
蒸着材料３９の蒸気は、圧力差により、蒸発室２１から、移動経路を通って放出口５５から成膜槽１１内に放出される。このとき、蒸発室２１と、放出装置５０と、蒸気の移動経路は、蒸着材料３９の蒸発温度以上になっているから、蒸気は途中で析出しない。
【００３５】
成膜槽１１の内部には基板ホルダ１５が配置されている。少なくとも放出口５５から蒸気が放出され始める前に、基板８１を成膜槽１１内部に搬入して基板ホルダ１５に保持させ、基板８１表面を放出装置５０の放出口５５と対面させておく。放出口５５から放出された蒸着材料３９の蒸気は、基板８１表面に到達して有機薄膜が成長する。
【００３６】
上述したように、供給口４５から遮蔽板６１に落下する蒸着材料３９の量は、決められた膜厚の成膜に必要な量である。その蒸着材料３９は、全量が落下口６３から加熱部材２５に落下して蒸発するから、放出口５５から蒸気が放出され始めてから、蒸気が放出されなくなるまで、基板８１を放出口５５と対面させておけば、基板８１表面上に決められた膜厚の有機薄膜が形成される。蒸着材料３９を供給口４５から落下させ始めてから所定時間が経過するか、蒸発室２１内の圧力が所定圧力以下に下がったら、成膜が終了したと判断する。
【００３７】
成膜が終了した基板８１を基板ホルダ１５から取り外し、新たな基板８１を基板ホルダ１５に取り付け、基板８１の交換を行った後、上述した工程で有機薄膜を成膜する。基板８１の交換と有機薄膜の成膜とを複数回繰り返せば、複数枚の基板８１を連続して成膜処理することができる。
【００３８】
複数枚の基板８１を連続して成膜処理する場合であっても、必要量の蒸着材料３９だけしか加熱されないから、蒸着材料３９が劣化せず、連続成膜の最後まで有機薄膜の膜質が劣化しない。
【００３９】
次に、本発明の蒸気発生装置２０のうち、移動装置と遮蔽板についてより詳細に説明する。図３、４は移動装置６５と遮蔽板６１の組み合わせの一例を、図５（ａ）、（ｂ）は移動装置７５と遮蔽板７１の組み合わせの他の例をそれぞれ示している。
【００４０】
移動装置６５、７５は回転軸６６、７６と、回転軸６６、７６に接続された板状の収集部材６７、７７とを有している。
回転軸６６、７６は鉛直方向に立設された状態で、供給回転軸３５に接続されている。回転軸６６、７６は回転手段４１により、供給回転軸３５と同時に、鉛直方向に立設した状態を維持したまま、一の鉛直線（回転軸線Ｃ）を中心に回転する。
【００４１】
収集部材６７、７７は、遮蔽板６１よりも上方であって、かつ、供給装置４０よりも下方に位置し、回転軸６６、７６の回転により、遮蔽板６１、７１上を、収集部材６７、７７が回転軸線Ｃの周りを移動する。
回転軸６６、７６は鉛直方向に立設されているから、回転軸６６、７６と回転軸線Ｃとは平行である。ここでは、回転軸線Ｃと回転軸６６、７６の中心軸線は一致している。
尚、回転軸６６、７６は、供給回転軸３５と異なる回転手段に接続されてもよく、この場合、供給回転軸３５と回転軸６６、７６の回転軸線は別軸であってもよい。
【００４２】
第一例の移動装置６５と遮蔽板６１の組み合わせでは、遮蔽板６１の上側の面（表面）が平坦であり、該表面が略水平になっている（図３、図４）。供給口４５から落下した蒸着材料３９は、回転軸６６の側面と壁部材６２の内壁面との間の領域に載せられる。
収集部材６７の下端は平坦であり、その下端は、回転軸６６側面から壁部材６２内壁面に亘って、遮蔽板６１の表面と近接して対面している。
【００４３】
収集部材６７の下端と遮蔽板６１の表面との間は離間し、収集部材６７が移動可能になっているが、その間隔は可能な限り狭くなっている。収集部材６７の下端が、弾性変形可能な部材や、ブラシ状の部材で構成される場合は、収集部材６７の下端を遮蔽板６１表面に接触させてもよい。
【００４４】
供給口４５から落下する蒸着材料３９は、回転軸３５の側面から壁部材６２の内壁面までのリング状の領域に載せられる。即ち、収集部材６７の下端は、回転軸６６側面から、蒸着材料３９が載せられる領域の縁（外周）に亘って、遮蔽板６１表面と近接する。ここでは、遮蔽板６１表面の壁部材６２で囲まれた領域は円形であり、回転軸線Ｃはその円の中心を通る。
【００４５】
回転軸６６が回転すると、収集部材６７は、回転軸６６側面から蒸着材料３９が載せられる領域の縁まで亘って、遮蔽板６１表面と微小間隔を空けて対面したまま移動する。
【００４６】
収集部材６７下端と遮蔽板６１表面との間の隙間は、蒸着材料３９が通過しない程狭くされており（例えば蒸着材料３９の平均粒径以下）、収集部材６７が通過した領域にあった蒸着材料３９は、収集部材６７にかき集められ、収集部材６７と一緒に、回転軸６６側面と壁部材６２内壁面の間の領域を移動する。
【００４７】
回転軸６６が一回転すると、収集部材６７が、蒸着材料３９が載せられる領域全部と近接したことになるから、遮蔽板６１に落下した蒸着材料３９全部が収集部材６７でかき集められる。かき集められた蒸着材料３９は収集部材６７と一緒に移動する。
【００４８】
遮蔽板６１には落下口６３が１又は２以上が形成されている。各落下口６３は少なくとも回転軸６６の側面から壁部材６２の内壁面、即ち、回転軸６６から、蒸着材料３９が移動する領域の縁に亘って形成されているから、収集部材６７が落下口６３上を通過する際、かき集められた蒸着材料３９が全て落下口６３から落下する。
【００４９】
次に、第二例の移動装置７５と遮蔽板７１の組み合わせについて説明する。
図５（ａ）、（ｂ）に示す遮蔽板７１は、上側の面（表面）のうち、少なくとも蒸着材料３９が載せられる部分に、すり鉢状の溝７４が形成されている。
溝７４は略水平な底面と、該底面の両側に配置された斜面とで構成されている。供給口４５から落下した蒸着材料３９は斜面に載せられると、重力により底面へ移動する。
【００５０】
収集部材７７の下端は、溝７４底面の一方の側の斜面の下端から、他方の側の斜面の下端まで亘って、該底面に対面する。その底面と収集部材７７下端との間の隙間は、蒸着材料３９が通過しないほど狭くされているから、収集部材７７が一回転すると、底面へ移動した蒸着材料３９全部が収集部材７７でかき集められる。
【００５１】
落下口７３は溝７４の底面に１又は２以上形成されている。各落下口７３は溝７４底面の一方の側の斜面から他方の側の斜面に渡って形成されている。収集部材７７が落下口７３上を通過する時には、その下端全部が落下口７３と対面するから、かき集められた蒸着材料３９が全て落下口７３から落下する。
収集部材６７、７７は回転軸６６、７６に固定してもよいし、回転軸６６、７６と相対的に移動可能にしてもよい。
【００５２】
第二例の組み合わせで、収集部材７７が回転軸７６に固定された場合、溝７４のリング中心を、回転軸線Ｃが通るようにすれば、収集部材７７は溝７４底面と対面したまま移動する。尚、溝７４に底面を設けず、２つの斜面の下端を直接接触させて、底面の無い溝７４を形成してもよい。
【００５３】
この場合、収集部材７７を、２つの斜面の下端まで近接するような形状にし、落下口７３を２つの斜面の下端まで達するよう設ければ、各斜面を滑り落ちた蒸着材料３９を収集部材７７でかき集めることができる。回転軸６６、７６と回転軸線Ｃの向きは鉛直の場合に限定されない。遮蔽板６１、７１の表面（又は溝７４の底面）が水平面から一方向に傾斜している場合には、回転軸６６、７６と、その回転軸線Ｃを、その傾斜した表面（又は底面）と垂直にする。
【００５４】
その回転軸６６、７６に、傾斜した表面（又は底面）と、下端が近接するよう収集部材６７、７７を取り付け、傾斜した表面（又は底面）と下端との間の隙間を、蒸着材料３９が通過しない程狭くする。その状態で回転軸６６、７６を回転させれば、収集部材６７、７７は、下端が遮蔽板６１、７１の表面（又は溝７４底面）と近接したまま移動し、一回転した時に、遮蔽板６１、７１に落下した蒸着材料３９が全部かき集められる。
【００５５】
要するに、回転軸６６、７６とその回転軸線Ｃを、遮蔽板６１、７１の蒸着材料３９が載せられる表面（又は底面）に対して垂直にすれば、その回転軸６６、７６に取り付けた収集部材６７、７７で、蒸着材料３９をかき集めることができる。遮蔽板６１、７１の表面（又は底面）が水平面から傾斜している場合、落下口６３、７３が少なくとも傾斜の下端まで形成されていれば、収集部材６７、７７でかき集められた蒸着材料３９の全量が落下口６３、７３から落下する。
【００５６】
回転軸６６、７６を回転させる回転手段が、供給回転軸３５を回転させる回転手段４１と同じである場合には、回転軸６６、７６を供給回転軸３５とは別に回転手段４１に接続してもよい。また、回転軸６６、７６を供給回転軸３５に取り付けてもよい。更に、供給回転軸３５を回転軸６６、７６とし、供給回転軸３５に直接収集部材６７、７７を取り付けてもよい。
【００５７】
回転軸６６、７６を回転させる回転手段が、供給回転軸３５を回転させる回転手段４１と同じである場合には、回転軸６６、７６の回転速度は供給回転軸３５の回転速度と同じになり、単位時間当たりの供給口４５からの落下量と、単位時間当たりの落下口６３、７３からの落下量は略等しくなる。
【００５８】
回転軸６６、７６を回転させる回転手段が、供給回転軸３５を回転させる回転手段４１と異なる場合は、装置が複雑にはなるが、回転軸６６、７６の回転速度を、供給回転軸３５の回転速度から変えることができる。従って、単位時間当たりの落下口６３、７３からの落下量を、単位時間当たりの供給口４５からの落下量を超えない範囲で自由に変えることができ、蒸着材料３９の蒸気の発生速度を自由に変え、成膜速度を容易に調整することができる。
【００５９】
回転軸６６、７６の配置場所は特に限定されないが、回転軸６６、７６を供給口４５と対面しない位置（ここでは供給口５４のリング内側）に配置すれば、蒸着材料３９が回転軸６６、７６上に溜まらない。
収集部材６７、７７の上に蒸着材料３９が落下する場合は、蒸着材料３９が留まらずに零れ落ちるよう、収集部材６７、７７の上端を狭くしておけばよい。
【００６０】
収集部材６７、７７は、粉体（粒状体を含む）有機材料を集めるものであれば、形状は板状に限定されない。収集部材６７、７７や回転軸６６、７６の構成材料は特に限定されないが、例えば、金属、合金、セラミック等である。
【００６１】
以上は蒸着材料３９を加熱部材２５上で加熱する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、蒸発室２１底壁を加熱部材とし、蒸発室２１を加熱しながら、蒸発室２１の底壁に落下口６３、７３から蒸着材料３９を落下させて、蒸着材料３９を加熱蒸発させてもよい。
【００６２】
加熱部材２５の加熱方法は特に限定されない。例えば、加熱部材２５をステンレス等の高抵抗の導電材料で構成し、蒸発室２１の内部に電磁場を形成して、加熱部材２５を誘導加熱することもできる。更に、蒸発室２１にレーザー光が透過可能な窓を設け、該窓を介して、外部のレーザー発生装置から、加熱部材２５表面にレーザー光を照射して、加熱部材２５を加熱してもよい。
【００６３】
加熱部材２５の落下口６３、７３と面する表面（載置面）を水平面から傾けておけば、載置面に落下した蒸着材料３９は、重力により載置面上を移動するから、短時間に蒸着材料３９が蒸発する。加熱部材２５の構成材料は特に限定されないが、金属、合金、無機物等熱伝導率が高いものが望ましい。その中でも、シリコンカーバイト（ＳｉＣ）は熱伝導率と機械的強度の両方に優れているので特に望ましい。
【００６４】
遮蔽板６１、７１及び壁部材６２、７２は特に限定されないが、加熱部材２５や蒸発室２１からの輻射熱が入射する面の赤外線反射率を高くし、輻射熱を吸収させないか、遮蔽板６１、７１と壁部材６２、７２の一部又は全部を断熱材料（例えばＳｉ3Ｎ4等のセラミック材料）で構成し、表面が輻射熱を吸収しても、その熱が供給装置４０側の裏面まで伝達しないようにすれば、供給装置４０をより確実に、蒸着材料３９の蒸発温度未満に維持することができる。
【００６５】
遮蔽板６１、７１及び壁部材６２、７２の、蒸発室２１の内部空間に面する面に、別部材を取り付け、遮蔽板６１、７１の表面上で輻射熱を反射させずに、吸収させれば、表面が蒸着材料３９の蒸発温度以上になり、遮蔽板６１、７１に蒸着材料３９の蒸気が析出しない。
【００６６】
蒸着材料３９の蒸気を発生させる際に、蒸発室２１にパージガスを導入し、蒸気をパージガスで押し流せば、蒸気の移動効率が高くなる。
蒸発室２１にパージガスを導入する場合には、例えば、図３に示すように、蒸発室２１を内部を仕切り部材２４で分け、一方の空間に加熱部材２５を、他方の部材にフィルタ２７を配置する。
【００６７】
フィルタ２７を加熱手段４８で加熱しながら、該フィルタ２７が配置された空間に、ガス導入系２８からパージガス（Ａｒ、Ｎｅ、Ｘｅ等）を供給し、フィルタ２７を通過して加熱されたパージガスを、加熱部材２５が配置された空間に導入する。蒸着材料３９の蒸気は加熱されたパージガスで押し流されるから、蒸気が析出しない。
【００６８】
放出装置５０に複数の蒸気発生装置２０が接続されている場合、蒸気発生装置２０にそれぞれ異なる蒸着材料３９を収容しておけば、基板８１表面上に２種類以上の異なる有機薄膜を形成することができる。
具体的には、一の有機薄膜を成膜後、基板８１を交換せずに、基板ホルダ１５に保持したまま、成膜が終了した蒸発室２１を放出装置５０から遮断し、別の蒸気発生装置２０の蒸発室２１を放出装置５０に接続して、該蒸発室２１で異なる蒸着材料の蒸気を発生させる。
【００６９】
例えば、３色以上の異なる色の有機薄膜（着色層）を形成する場合、基板８１と放出装置５０の間にマスクを配置し、１つの色の着色層の成膜が終了し、次の着色層の成膜を開始するまでの間に、マスクと基板８１との相対的な位置関係を変えれば、各色の着色層が基板８１表面上の異なる領域に形成される。
【００７０】
上部電極と下部電極のいずれか一方又は両方をパターニングし、各着色層に個別に電圧印加可能にしておけば、選択した場所の選択した色の着色層に電圧を印加して発光させることで、画像や文字をフルカラー表示することができる。
また、マスクを用いないか、マスクと基板８１との位置関係を変えなければ、各色の着色層が同じ場所に積層され、白色光用の有機ＥＬ素子が得られる。
【００７１】
蒸気発生装置２０の設置場所は特に限定されず、蒸気発生装置２０の一部又は全部を、放出装置５０と同じ真空槽１１内部に設置してもよい。蒸発室２１と成膜槽を一体化し、蒸発室２１内に基板８１を配置して成膜を行ってもよい。
本発明の蒸気発生装置２０及び蒸着装置１０ｂは、有機ＥＬ素子の有機薄膜の成膜以外の成膜にも用いることができる。
【００７２】
供給装置４０は、蒸着材料３９を遮蔽板６１、７１上に落下させるものであれば特に限定されない。例えば、供給口４５を遮蔽板６１、７１と対面しない位置に配置し、供給口４５から落下した蒸着材料３９を、水平面から傾斜した板に落下させ、該板の表面を滑り落ちた蒸着材料３９を、遮蔽板６１、７１上に落下させてもよい。
【００７３】
更に、供給回転軸３５の代わりに、供給口から所定量の蒸着材料３９を押し出す押し出し手段を設けてもよい。また、蒸着材料３９の溶融や蒸発をより確実に防止するために、供給装置４０とタンク３１のいずれか一方又は両方に冷却手段を取り付けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】有機ＥＬ素子の製造装置の一例を示す模式的な平面図
【図２】本発明の蒸着装置の一例を示す模式的な断面図
【図３】本発明の蒸気発生装置の一例を説明するための断面図
【図４】本発明に用いる移動装置の一例を説明する平面図
【図５】（ａ）、（ｂ）：本発明に用いる移動装置の他の例を説明する断面図と平面図
【図６】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】
【００７５】
１０ｂ……蒸着装置 ２０……蒸気発生装置 ２１……蒸発室 ３１……タンク ４０……供給装置 ４１……回転手段 ６１、７１……遮蔽板 ６３、７３……落下口 ６５、７５……移動装置 ６６、７６……回転軸 ６７、７７……収集部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸着材料が配置されるタンクと、
前記タンクに配置された前記蒸着材料を所定量落下させる供給装置と、
前記供給装置が落下させた前記蒸着材料が載せられる遮蔽板と、
前記遮蔽板に載せられた前記蒸着材料を、前記遮蔽板上で移動させる移動装置と、
前記遮蔽板に形成され、前記遮蔽板上を移動した前記蒸着材料が落下する落下口と、
前記落下口から落下した前記蒸着材料を加熱する蒸発室とを有する蒸気発生装置。
【請求項２】
前記移動装置は回転軸と、
前記回転軸を、当該回転軸と平行な回転軸線を中心に回転させる回転手段と、
前記回転軸と一緒に回転する収集部材とを有する請求項１記載の蒸気発生装置。
【請求項３】
前記遮蔽板にはリング状の溝が形成され、
前記落下口は前記溝の底面に位置する請求項２記載の蒸気発生装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の蒸気発生装置と、
前記蒸発室に接続され、前記蒸発室内で発生した蒸気が供給される放出装置と、
前記放出装置から内部空間に前記蒸気が放出される真空槽とを有する蒸着装置。
【請求項１】
蒸着材料が配置されるタンクと、
前記タンクに配置された前記蒸着材料を所定量落下させる供給装置と、
前記供給装置が落下させた前記蒸着材料が載せられる遮蔽板と、
前記遮蔽板に載せられた前記蒸着材料を、前記遮蔽板上で移動させる移動装置と、
前記遮蔽板に形成され、前記遮蔽板上を移動した前記蒸着材料が落下する落下口と、
前記落下口から落下した前記蒸着材料を加熱する蒸発室とを有する蒸気発生装置。
【請求項２】
前記移動装置は回転軸と、
前記回転軸を、当該回転軸と平行な回転軸線を中心に回転させる回転手段と、
前記回転軸と一緒に回転する収集部材とを有する請求項１記載の蒸気発生装置。
【請求項３】
前記遮蔽板にはリング状の溝が形成され、
前記落下口は前記溝の底面に位置する請求項２記載の蒸気発生装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の蒸気発生装置と、
前記蒸発室に接続され、前記蒸発室内で発生した蒸気が供給される放出装置と、
前記放出装置から内部空間に前記蒸気が放出される真空槽とを有する蒸着装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００９−８４６７９（Ｐ２００９−８４６７９Ａ）
【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２００８−４３４８２（Ｐ２００８−４３４８２）
【出願日】平成２０年２月２５日（２００８．２．２５）
【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２０年２月２５日（２００８．２．２５）
【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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