蒸発源および蒸着装置
【課題】坩堝の輻射熱を遮熱し、且つノズルに詰まりを生じない蒸発源および蒸着装置を提供する。
【解決手段】蒸着源１は、蒸着材料Ｍを加熱して蒸発させる坩堝５から突出するようにして設けられ、蒸発した蒸着材料Ｍを基板に向けて噴射するノズル１２と、並列に配置した複数の金属板１５を有し、これら複数の金属板１５のうち最も基板に近い金属板１５をノズル１２のノズル先端面１３よりも基板に近い位置に設けたリフレクタと、リフレクタを構成する複数の金属板１５のうち一部と一体的に構成され、ノズル１２とリフレクタとの間を閉塞するカバー部材８と、を備える。
【解決手段】蒸着源１は、蒸着材料Ｍを加熱して蒸発させる坩堝５から突出するようにして設けられ、蒸発した蒸着材料Ｍを基板に向けて噴射するノズル１２と、並列に配置した複数の金属板１５を有し、これら複数の金属板１５のうち最も基板に近い金属板１５をノズル１２のノズル先端面１３よりも基板に近い位置に設けたリフレクタと、リフレクタを構成する複数の金属板１５のうち一部と一体的に構成され、ノズル１２とリフレクタとの間を閉塞するカバー部材８と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被蒸着体に所定の蒸着材料を蒸着させるための蒸発源および蒸着装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
所定の対象物に蒸着膜を形成して構成する装置として有機ＥＬディスプレイや有機ＥＬ照明等がある。このうち有機ＥＬディスプレイは、バックライトを必要としない低消費電力・軽量薄型の画像表示装置として多く利用されている。その構造としては、透明性のガラス基板上に所定の蒸着膜を薄膜層として形成する。この薄膜層としては、発光層や注入層、輸送層等の有機ＥＬ薄膜層、また金属配線を形成する電極層等がある。
【０００３】
各層の基板への形成には主に真空蒸着法が用いられる。真空蒸着法は、１０−３〜１０−５Ｐａの高真空状態を維持したチャンバに蒸着材料の分子を放出する蒸発源を配置する。蒸発源は蒸着材料を封入する坩堝とヒータ断面部材で構成される。ヒータにより坩堝を高温加熱して蒸着材料を蒸発または昇華（以下、蒸発）させ、坩堝に設けたノズルにより蒸着材料の分子を外部に向けて放出する。チャンバ内には基板およびこの基板に密着させた蒸着マスク（メタルマスク）を配置しており、坩堝から蒸発した蒸着材料を基板上に蒸着させる。蒸着マスクには所定パターンの開口部が形成されており、これにより基板上に所定パターンの薄膜層が成膜される。
【０００４】
蒸着材料は常温では基本的には固形状態になっており、高真空下において坩堝内部で高温で加熱されて蒸発する。このため、蒸発源のノズル部から輻射を生じており、このチャンバ内に配置した基板および蒸着マスクの温度上昇の原因となる。基板はガラス素材であり、蒸着マスクは一般的には低熱膨張な金属素材である。その素材としてインバー材、スーパーインバー材、４２−アロイ等が用いられる。また、基板サイズはテレビ生産を目指すメーカも増え、今日拡大の一途をたどり、１辺が１．０ｍや１．５ｍを超えるものも扱われはじめた。このため、蒸着マスクと基板とはますます合わせずれが増大してきた。
【０００５】
基板上に形成する薄膜層のパターンは、発光色毎に薄膜層を塗り分ける場合、非常に高い精度が要求される。このため、基板と蒸着マスクとの間は予め厳格にアライメント（位置決め）を施して密着させており、このアライメント精度を維持しながら蒸着を行わなければならない。このときに、輻射熱の作用により、基板と蒸着マスクとの熱膨張の差を生じると、基板と蒸着マスクのパターン間に寸法のずれを生じる。特に、輻射熱により両者が高温になると大きな位置ずれを生じ、正確なパターン形成を行うことができなくなる。
【０００６】
この問題に対して、坩堝上部に断熱部材（放射阻止体）を配置した技術が特許文献１に開示されている。この技術では、坩堝の輻射熱が基板に作用することを防止するための放射阻止体を坩堝上部に設けている。坩堝には蒸着材料を射出するための突出部が設けられており、この突出部の周囲に放射阻止体を配置している。そして、蒸発した蒸着材料が放射阻止体に付着しないようにするために、突出部の射出側開口部と同じ高さまたはそれよりも低い位置に放射阻止体を設けるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−２１４１８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１の突出部の出射側開口部は放射阻止体よりも突出しているか、或いは同じ高さ位置となるように構成している。このため、突出部の先端部位は放射阻止体から基板および蒸着マスクに向けて露出している。突出部は周囲へ熱放射するため、温度低下が発生する。
【０００９】
突出部は蒸発させた蒸着材料の通過経路になっており、高温であれば格別の問題はないが、一定温度以下の温度低下にともない突出部の孔の内面に付着した蒸着材料が析出する。そして、孔の内面で析出した蒸着材料が徐々に成長して、最終的には突出部の孔の先端近傍を塞ぎ、詰まりを生じる。突出部に詰まりを生じると、蒸着作業を継続して行うことができず、真空チャンバの真空状態を解除してメンテナンスを行わなければならない。
【００１０】
また、坩堝は極めて高温状態になっていることから、輻射熱の作用を基板や蒸着マスクに及ぼさないようにするためには、放射阻止体に高い遮熱機能を持たせなくてはならない。通常は複数枚の両面が鏡面のミラーを離間、積層したリフレクタと呼ばれる放射阻止体を形成するが、１枚で構成する場合には熱膨張率の低い材料の板材の厚みを大きくしなければならない。従って、放射阻止体の全体の厚みとしては薄くすることが困難である。
【００１１】
従来の方法では、突出部は放射阻止体よりも突出させており、従って突出部の長さは放射阻止体の厚みよりも長く構成しなければならない。このため蒸発した蒸着材料の通過経路となる突出部の全長は長いものとなる。このため、長い突出部ほど周囲への輻射による放熱が大きく、孔の内部で蒸着材料の析出を生じやすくなり、突出部（特に、先端部近傍の領域）で詰まりを生じやすくなる。
【００１２】
そこで、本発明は、坩堝の輻射熱を遮熱し、且つノズルに詰まりを生じないにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
以上の課題を解決するため、本発明の第１の蒸発源は、蒸着材料を加熱して蒸発させる蒸発手段に設けられ、蒸発した前記蒸着材料を被蒸着体に向けて噴射する噴射部と、並列に配置した複数の金属板を有し、当該金属板のうち最も前記被蒸着体に近い金属板を前記噴射部の先端面よりも前記被蒸着体に近い位置に設けた遮熱手段と、前記遮熱手段を構成する複数の金属板のうちの一部と一体的に構成され、前記噴射部と前記遮熱手段との間を閉塞する防着手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１４】
この蒸発源によれば、噴射部の先端面は遮熱手段の最外層よりも内層側に位置させている。これにより、遮熱手段内部の高い温度領域に噴射部を配置することができ、噴射部の長さを短く構成できることから、噴射部に詰まりは生じなくなる。噴射部から蒸発した蒸着材料は防着手段により閉塞されていることから、遮熱手段に付着することもない。且つ、防着手段は遮熱手段の熱により高温状態になっていることから、防着手段に蒸着材料が析出して固形化することがなくなる。
【００１５】
また、第２の蒸発源は、第１の蒸発源であって、前記防着手段は、前記遮熱手段を構成する複数の金属板のうち１枚の金属板を用いて構成したことを特徴とする。
【００１６】
この蒸発源によれば、遮熱手段の金属板と同一の金属板を防着手段として用いているため、遮熱手段の持つ熱を効率的に防着手段に伝達できる。しかも、防着手段のために専用の金属板を用意する必要がないため、構成が簡単になる。
【００１７】
また、第３の蒸発源は、第２の蒸発源であって、前記防着手段は、前記蒸発手段側の開口面積が最も狭く、前記被蒸着体側に向けて徐々に開口面積が広くなるような凹状に構成したことを特徴とする。
【００１８】
この蒸発源によれば、防着手段は開口面積が徐々に広がるような凹状となっている。噴射部から噴射した蒸着材料は拡散して飛散していくため、防着手段の開口面積を広げるようにすることで、防着手段が蒸着材料の飛散方向を制限することはない。
【００１９】
また、第４の蒸発源は、第３の蒸発源であって、前記噴射部の先端面を前記防着手段の最も基端側の部位よりも突出させたことを特徴とする。
【００２０】
この蒸発源によれば、噴射部の先端面が防着手段から突出しているため、噴射部が噴射した蒸着材料が防着手段の内側に付着することがなくなる。
【００２１】
また、第５の蒸発源は、第３の蒸発源であって、前記遮熱手段を収容するハウジング手段の前記被蒸着体に対向する面よりも前記防着手段の最も先端側の部位を突出させたことを特徴とする。
【００２２】
この蒸発源によれば、防着手段の先端側をハウジング手段の基板対向面よりも突出させていることで、ハウジング手段に蒸着材料が付着することを抑制できるようになる。
【００２３】
また、第６の蒸発源は、第２の蒸発源であって、前記防着手段を構成する金属板は、前記遮熱手段を構成する金属板のうち前記蒸着材料が固形化しない温度であり、且つそのうち最も低い温度を持つ金属板を用いて構成したことを特徴とする。
【００２４】
この蒸発源によれば、防着手段の金属板は蒸着材料が固形化しない熱を持つ金属板を選択していることで、噴射部の詰まりを回避できる。且つ、蒸着材料が固形化しない熱を持つ金属板のうち最も低温の金属板を選択していることで、外部空間に露出する防着手段に過剰に高い温度を持たせることがなくなる。
【００２５】
また、第７の蒸発源は、第２の蒸発源であって、前記遮熱手段を構成する複数の金属板のうち前記蒸着材料が固形化しない温度を持つ金属板の位置に前記噴射部の先端面を位置させたことを特徴とする。
【００２６】
この蒸発源によれば、噴射部の全長を蒸着材料が固形化しないような温度状況下に位置させるような長さに制限していることで、噴射部の詰まりを生じなくなる。且つ、当該位置まで噴射部を構成することを許容することで、噴射する蒸着材料に所定の指向性を持たせることができるようになる。
【００２７】
また、本発明の蒸着装置は、第１乃至第７の何れかの蒸発源を配置した蒸着装置になる。本発明の蒸発源は有機ＥＬディスプレイや有機ＥＬ照明等の有機ＥＬ装置を製造するときの蒸着装置に適用することができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明は、蒸発手段の熱を遮断する遮熱手段よりも蒸発手段側に噴射部の先端面を設けていることから、高い温度状態に噴射部全体を配置することができ、噴射部の長さを短くすることができる。これにより、輻射熱を遮熱すると共に噴射部に詰まりを生じることがなくなる。また、噴射部と蒸発手段とを閉塞するための防着手段を設けていることから、遮熱手段に蒸着材料が付着することがなくなり、防着手段が高温状態になっていることから、防着手段に蒸着材料が固形化することもなくなる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】蒸発源の構成を示す図である。
【図２】蒸発源から側方に向けて蒸着材料を蒸着させている図である。
【図３】蒸発源の断面図である。
【図４】リフレクタの金属板をカバー部材として用いた一例を説明した図である。
【図５】リフレクタの金属板をカバー部材として用いた他の例を説明した図である。
【図６】カバー部材を溶接によりリフレクタと接合した例を説明した図である。
【図７】カバー部材を漏斗状に構成したときの蒸着源の構成を示す図である。
【図８】蒸発源から上方に向けて蒸着材料を蒸着させている図である。
【図９】真空蒸着装置の一例を説明した図である。
【図１０】複数の真空蒸着チャンバを備えたシステムの構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の蒸発源１の概略を示しており、図２は蒸発源１を用いて蒸着を行う場合の一例を示している。図１および図２に示す矢印はＺ方向が重力方向であり、ＸおよびＹの２方向が水平面方向を形成している。なお、以下においては、有機ＥＬディスプレイを構成する基板に所定の有機薄膜層を蒸着させる場合について説明しているが、これに限定されることはない。例えば、金属薄膜層や無機薄膜層等を蒸着させるものであってもよい。また、有機ＥＬディスプレイではなく、有機ＥＬ照明を構成する有機薄膜層を蒸着させるものであってもよい。
【００３１】
図２に示すように、蒸発源１は蒸着材料Ｍを基板２に蒸着させるための装置になっている。基板２は蒸着材料Ｍを蒸着させるための被蒸着体であり、蒸着マスク（メタルマスク）３を基板に密着させて蒸着させる。蒸着マスク３には所定のマスクパターン３Ａを貫通領域として形成しており、マスクパターン３Ａを通過して蒸着材料Ｍを基板２に蒸着させる。有機ＥＬディスプレイを構成する有機薄膜層の場合には、発光層や注入層、輸送層等の材料が蒸着材料Ｍになり、金属配線を形成する電極層の場合には当該材料が蒸着材料Ｍとなる。
【００３２】
基板２には正確なパターン形成を行わなければならない。このために、基板２と蒸着マスク３との間は厳格にアライメントがされている。基板２はガラス素材であり、蒸着マスク３は金属素材（例えば、ニッケル系の合金（インバー）等）である。従って、金属素材である蒸着マスク３はガラス素材である基板２よりも熱膨張率が低いものになっている。これにより、基板２や蒸着マスク３に高温が作用すると、基板２と蒸着マスク３との間に熱膨張率の差に基づく位置ずれが生じる。
【００３３】
図１に示すように、蒸発源１は坩堝５とリフレクタ６とハウジング７とカバー部材８とを備えて概略構成している。坩堝５は箱状をした蒸発手段であり、内部に蒸着材料Ｍを設けている。この蒸着材料Ｍは固形状態等で坩堝５の内部に予め充填されている。坩堝５の外周面には坩堝５を加熱するための加熱手段としてのヒータ１１が設けられている。このヒータ１１の加熱作用により坩堝５は高温状態になり、内部の蒸着材料Ｍが蒸発する。
【００３４】
本図では、坩堝５は４つの面（上面５Ａ、下面５Ｂ、第１側面５Ｃ、第２側面５Ｄ）を有して構成されている。そして、このうちヒータ１１を上面５Ａおよび下面５Ｂに取り付けている。勿論、任意の面にヒータ１１を取り付けるようにしてもよい。第１側面５ＣにはＹ方向に１列にノズル１２を配列している。ノズル１２は蒸着材料Ｍを噴射するための噴射部であり、基端面は坩堝５に開口しており、先端面（ノズル先端面１３）から蒸発した蒸着材料Ｍが噴射される。ノズル１２には貫通孔が形成されており、この貫通孔が噴射される蒸着材料Ｍに指向性を与える。よって、ノズル１２には指向性を与える程度の長さを持たせる。
【００３５】
リフレクタ６（６Ａ〜６Ｄ）は坩堝５（ヒータ１１）の輻射熱を断熱するための遮熱手段であり、坩堝５を取り囲むようにして配置している。リフレクタ６は複数の金属板１５を有して構成されており、各金属板１５はステンレス鋼やモリブデン、タングステン等を素材とした金属材料となっている。そして、各金属板１５の表面は鏡面研磨が施されており、放射率を小さくすることで外部へ放出する輻射熱のエネルギーを低減する。
【００３６】
リフレクタ６は複数の金属板１５を相互に所定間隔をもって並列に配置した構成となっており、金属板１５と空間とが多層に積層された構造になっている。このため、金属板１５の単体としては肉薄で構成されるが、リフレクタ６の全体としては厚みが大きくなる。リフレクタ６は坩堝５の周囲を取り囲むようにして配置しており、坩堝５の各面５Ａ〜５Ｄに対応する箇所のリフレクタ６が６Ａ〜６Ｄとする。図１の例では、リフレクタ６Ａ〜６Ｄはそれぞれ個別的に設けるようにしているが、リフレクタ６Ａ〜６Ｄの各金属板１５をそれぞれ１枚で構成するようにしてもよい。このうち、リフレクタ６Ｃには帯状に細い開口部（リフレクタ開口部６Ｅ）を形成する。このリフレクタ開口部６Ｅは坩堝５に１列に配列したノズル１２が露出する箇所に形成する。
【００３７】
ハウジング７はリフレクタ６（および坩堝５）を収容するハウジング手段である。ハウジング７は箱状をしており、周囲４つの面７Ａ〜７Ｄ（５Ａ〜５Ｄに対応）のうち面７Ｃ（第１側面５Ｃに対応する面：基板に対向する基板対向面）の一部に帯状に細い開口部（ハウジング開口部７Ｅ）を形成している。ハウジング開口部７Ｅはリフレクタ開口部６Ｅと同じ面の側に設けており、ハウジング開口部７Ｅおよびリフレクタ開口部６Ｅを介してノズル１２が外部空間に露出するようにする。なお、ハウジング開口部７Ｅはリフレクタ開口部６Ｅよりも広い開口面積を有している。
【００３８】
図３に示すように、カバー部材８はノズル１２（ノズル先端面１３）とリフレクタ６との間を閉塞して、ノズル１２から噴射した蒸着材料Ｍがリフレクタ６に付着しないように設けた防着部材である。カバー部材８はハウジング７に着脱可能に設けられており、取り外しを行うことにより、ハウジング７およびカバー部材８のメンテナンスを行うことができる。なお、リフレクタ６もハウジング７に着脱可能に設けられており、リフレクタ６を取り外してメンテナンスを行うことが可能になっている。
【００３９】
カバー部材８はリフレクタ６Ｃを構成する複数の金属板１５のうち１枚の金属板１５を用いて構成している。カバー部材８は凹状に構成しており、基端側（坩堝５に近い側）から先端側（基板２に近い側）に向けて開口面積が徐々に広くなるように形成している。従って、カバー部材８にはテーパ面８Ｔが形成される。
【００４０】
ハウジング７の面７Ｃ側の構成としては、リフレクタ６Ｃの領域は複数の金属板１５を所定間隔で積層させた構造となっているが、カバー部材８の部位は１枚の金属板１５が設けられた構造となっている。従って、基板２を基準にしてハウジング７を見ると、カバー部材８の厚みはリフレクタ６Ｃの厚みよりも薄くなっている。
【００４１】
坩堝５の高熱をカバー部材８に直接的に作用させないために、カバー部材８と坩堝５とは非接触に設けるようにする。一方、カバー部材８の外部空間（基板２が臨んでいる空間）にノズル１２のノズル先端面１３を突出させるようにしている。このために、カバー部材８の基端側にはノズル１２を突出させるためのノズル露出孔１６がＹ方向に１列に配列するように設けている。図１および図３の例では、カバー部材８の基端側には底面が形成されており、当該底面にノズル露出孔１６を設けるようにする。これにより、各ノズル露出孔１６からノズル１２を外部空間に向けて突出させることができる。ノズル露出孔１６はノズル１２よりも僅かに大きな径を持たせるようにして、カバー部材８とノズル１２とを非接触にしつつ、カバー部材８とノズル１２との隙間をできる限り小さいものとする。
【００４２】
本発明では、リフレクタ６Ｃの最外層の金属板１５（最も基板２に近い金属板１５）をノズル１２のノズル先端面１３よりも基板２に近くなるように配置している。換言すれば、ノズル先端面１３はリフレクタ６の最外層の金属板１５よりも内層側に位置するように構成している。リフレクタ６Ｃは金属板１５と空間との多層の積層構造となっており、１層ごとに熱流束が低下していく。これにより、坩堝５の温度は極めて高温であったとしても、リフレクタ６Ｃの最外層にはその熱が殆ど伝達されなくなる。従って、リフレクタ６Ｃにおいては最外層（最も基板２に近い層）から最内層（最も坩堝５に近い層）に向けて段階的に温度が上昇していく。
【００４３】
ここで、ノズル１２の孔の内面は蒸着材料Ｍの通過経路になっている。ノズル１２が低温状態になると、孔の内面に付着した蒸着材料Ｍが冷却されて析出する。そして、析出して固形化した蒸着材料Ｍが徐々に成長することにより、ノズル１２を塞ぐようになり、最終的にはノズル詰まりを招来する。これにより、基板２に対しての蒸着作業を継続することができず、真空状態を解除してメンテナンスを行う必要がある。
【００４４】
前述したように、リフレクタ６Ｃは段階的に温度が変化しており、各段はそれぞれの温度の４乗に比例したエネルギーを輻射で放熱し、例えば表面状態が同一な場合、つまり放射率が同じ場合、坩堝５の外部への放出エネルギーは（段数＋１）分の１に低減できる。このため、最外層の放熱状態が坩堝５に及ぼす影響を低減できる。この段階的に温度が下がることを利用して、ｎ段目のリフレクタの熱をカバー部材８に伝導させれば、ノズル１２が冷却されることを防ぎ、孔の内面に付着した蒸着材料Ｍが析出して固形化することがない。これにより、ノズル詰まりの発生を回避できる。
【００４５】
そして、ノズル１２はリフレクタ６Ｃの厚みには影響を受けることはない。つまり、ノズル１２のノズル先端面１３がリフレクタ６Ｃの最外層の金属板１５よりも内層側に位置させるようにすればよいため、遮熱機能を向上させるためにリフレクタ６Ｃの厚みを極端に厚くしたとしても、ノズル１２の全長は大きく構成する必要がない。これにより、ノズル１２の全長を短く構成することができ、ノズル１２からの放熱を抑制することができる。
【００４６】
このとき、ノズル先端面１３よりも基板２の側にリフレクタ６のうち少なくとも１つの金属板１５が位置する。これにより、蒸着材料Ｍの噴射方向に金属板１５が位置するため、蒸着材料Ｍがリフレクタ６に付着するおそれがある。金属板１５に蒸着材料Ｍが付着すると断熱機能が低下し、輻射熱を遮熱できなくなる。そこで、ノズル１２とリフレクタ６との間に防着部材としてのカバー部材８を介在させている。これにより、カバー部材８がリフレクタ６を保護するため、リフレクタ６に蒸着材料Ｍが付着することはない。カバー部材８はあくまでもリフレクタ６に蒸着材料Ｍを付着させないために設けており、遮熱機能は有していない。従って、防着部材に蒸着材料Ｍを付着させても遮熱機能には影響はない。
【００４７】
そして、カバー部材８はリフレクタ６Ｃのうち１枚の金属板１５を用いて構成している。つまり、複数枚の金属板１５のうち１枚の金属板１５をカバー部材８およびリフレクタ６の両者の機能を持つようにしており、換言すればリフレクタ６を構成する一部の金属板１５がカバー部材８と一体的に構成されている。前述したように、金属板１５は遮熱機能により熱の作用を受けており、段階的に温度が異なるものの、各金属板１５は高温状態を維持している。
【００４８】
この高温状態の金属板１５をカバー部材８として利用することで、カバー部材８を高温状態にすることができる。カバー部材８にはノズル１２から噴射した蒸着材料Ｍが付着する。カバー部材８が低温状態になると、付着した蒸着材料Ｍが析出して固形化する。そして固形化した蒸着材料Ｍが徐々に成長すると、ノズル先端面１３を塞ぐようになり、ノズル詰まりと同様の結果を招来する。そこで、リフレクタ６を構成する１枚の金属板１５をカバー部材８として利用して高温状態を維持することで、カバー部材８に蒸着材料Ｍが付着したとしても再蒸発して析出することがなくなる。
【００４９】
また、カバー部材８は基端側が最も開口面積が狭く、先端側に向けて徐々に開口面積を拡大させている。このために、リフレクタ６Ｃおよびカバー部材８の両者の機能を持つ金属板１５はハウジング開口部７Ｅの周縁部で基板に向かうように形状にしている。そして、先端から坩堝５に向かうテーパ面８Ｔを形成するようにしている。
【００５０】
ノズル先端面１３から噴射された蒸着材料Ｍは拡散するように飛散していく。ノズル先端面１３はハウジング７の面７Ｃを基準にすると窪んだ位置に設けられており、飛散方向にはカバー部材８が位置している。そこで、カバー部材８の開口面積を基端側から先端側に向けて徐々に拡大させるように形成していることで、カバー部材８が蒸着材料Ｍの飛散方向を制限しないようにしている。これにより、基板２の所望の範囲に蒸着材料Ｍを蒸着させ、且つカバー部材８に不要な蒸着材料Ｍを付着させないようにすることができる。
【００５１】
この点、噴射される蒸着材料Ｍの拡散角度よりもカバー部材８のテーパ面８Ｔの傾斜角度を大きくすれば、カバー部材８に蒸着材料Ｍをより付着させないようにすることができる。ただし、この場合には、ハウジング７のハウジング開口部７Ｅの開口面積が大きくなり、外部空間に余計な温度上昇を及ぼすおそれがある。そこで、カバー部材８のテーパ面の傾斜角度を蒸着材料Ｍの拡散角度と平行（或いはほぼ平行な角度）とすることで、外部空間に余計な温度上昇を及ぼすことなく、且つ蒸着材料Ｍの飛散方向を制限することがなくなる。
【００５２】
また、カバー部材８は高温状態のリフレクタ６の金属板１５と一体的に構成しており、ハウジング７とは非接触になっている。ハウジング７は外部空間に曝されており、理想的には常温状態を維持している。このため、ハウジング７とカバー部材８とが接触すると、カバー部材８に与えている熱がハウジング７に分散されてしまい、ハウジング７の温度が上昇し、カバー部材８の温度が低下する。これにより、カバー部材８に付着した蒸着材料Ｍが析出して固形化するおそれがある。このため、カバー部材８をハウジング７と非接触にすることで、熱の分散によるカバー部材８の温度低下を回避することができる。
【００５３】
ノズル１２のノズル先端面１３はカバー部材８の基端側に設けたノズル露出孔１６よりも突出させるようにしている。これにより、ノズル先端面１３から噴射された蒸着材料Ｍがカバー部材８の内側（ハウジング７の内部側）から回り込んでリフレクタ６に付着することがなくなる。
【００５４】
また、カバー部材８の先端側の部位をハウジング７の面７Ｃ（基板２に向いている面）よりも基板２に向けて突出させている。ノズル１２から噴射された蒸着材料Ｍは指向性を持っており、噴射後の蒸着材料Ｍがハウジング７に向けて付着することは殆どないが、ごく微量な蒸着材料Ｍがハウジング７に付着するおそれもある。そこで、カバー部材８の先端側の部位を突出させることで、ハウジング７はカバー部材８の影になることから、付着するおそれがなくなる。
【００５５】
また、前述したように、カバー部材８はリフレクタ６Ｃの各金属板１５のうち１枚を用いて構成しているが、任意の金属板１５をカバー部材８として使用してもよい。図４は最外層の金属板１５をカバー部材８として用いているが、図５のように最外層から２層目を用いるようにしてもよい。ただし、最外層の金属板１５が最も低温になっており、最内層の金属板１５が最も高温になっている。従って、各金属板１５から最適な金属板１５を選択してカバー部材８として使用する。
【００５６】
リフレクタ６Ｃの金属板１５をカバー部材８として使用しているのは、カバー部材８を高温状態に維持して、付着した蒸着材料Ｍを固形化させないためである。従って、蒸着材料Ｍが固形化しない最低限の温度をカバー部材８に持たせていればよく、それ以上の温度を与える必要はない。逆に不要に高い温度をカバー部材８に持たせると、外部空間に余分な熱を与えることになる。リフレクタ６Ｃは最内層から最外層に向けて段階的に温度が低下していくため、蒸着材料Ｍが固形化しない温度を持たせるような層に位置する金属板１５を用いるようにする。これにより、蒸着材料Ｍの析出を防止しつつ、外部空間に不要な温度上昇を与えないようにすることができる。
【００５７】
蒸着材料Ｍが析出して固形化する温度は蒸着材料Ｍの種類によって異なる。そこで、坩堝５に充填した蒸着材料Ｍの種類によって、固形化しない最低限の温度の熱量をカバー部材８に供給可能な金属板１５を複数の金属板１５から選択することができる。これにより、蒸着材料Ｍに応じた最適な金属板１５を選択することができる。
【００５８】
また、ノズル１２は蒸着材料Ｍが固形化しない温度を持つ金属板１５の位置までの長さで構成することができる。不要な放熱を回避するためにノズル１２の長さは短く構成することが望ましいが、噴射する蒸着材料に指向性を与えるために、ある程度の長さを持たせるようにする。蒸着材料Ｍが固形化しない温度状況下であればノズル１２を長く構成することが許容される。これにより、ノズル１２から噴射する蒸着材料Ｍに十分な指向性を与えることができ、且つノズル１２に詰まりを生じないようにすることができる。
【００５９】
前述してきたカバー部材８はリフレクタ６を構成する金属板１５のうち１枚を利用していたが、図６に示すように、リフレクタ６とは異なる金属板２１を用意して、当該金属板２１をリフレクタ６の金属板１５のうち任意の金属板１５と溶接により一体化してもよい。これにより、一体化した金属板２１にはリフレクタ６の金属板１５から熱が伝達されて高温状態にすることができる。
【００６０】
また、図７のように、カバー部材８を漏斗状に構成することもできる。漏斗状の先端部分（開口面積が変化しない部分）８Ａにノズル１２を挿入するように構成し、先端部分８Ａとノズル１２との間は非接触を維持しつつ、且つ近接させるようにする。これにより、リフレクタ６Ｃとノズル１２との間が極めて近接するようになる。この構成により、リフレクタ開口部６Ｅの開口面積を狭くすることができ、輻射熱の影響を最小限にすることができる。且つ、ノズル１２に沿うようにしてカバー部材８（の開口面積が変化しない部分）を設けていることで、リフレクタ６Ｃとの間を閉塞することができる。
【００６１】
このとき、漏斗状のカバー部材８の先端部分８Ａからテーパ面８Ｔの部分に移行する部位にノズル先端面１３が位置するようにことが望ましい。これにより、リフレクタ開口部６Ｅの開口面積を最小限にすることができ、且つリフレクタ６Ｃとの間を閉塞することができる。
【００６２】
図１の例では、蒸発源１から側方（水平面方向）に向けて蒸着材料Ｍを噴射していたが、図８に示すようにノズル１２を上方に向けるようにして蒸発源１を構成してもよい。このときには、基板２および蒸着マスク３は蒸発源１の上方に配置しておき、蒸発源１から上方（垂直方向）に向けて蒸着材料Ｍを噴射するようにする。
【００６３】
図９は蒸発源１を備える真空蒸着装置３０の一例を示している。真空蒸着装置３０は所定のチャンバ（真空蒸着チャンバ）を構成しており、内部空間は真空ポンプ３１（図中でＶＰ）が真空引きすることにより真空状態となっている。基板２および蒸着マスク３は垂直方向に立てた状態で搬送されており、真空蒸着装置３０の所定位置で停止される。蒸発源１は移動テーブル３２に固定されて搭載されており、真空蒸着装置３０の壁面に設けたレール３３に沿って移動テーブル３２が移動する。駆動手段としてはボールネジ３４を設けており、レール３３を垂直方向（Ｚ方向）に延在させることで、移動テーブル３２は垂直方向に移動する。従って、移動テーブル３２に搭載されている蒸発源１も垂直方向に移動する。
【００６４】
基板２は広範な面積を有しており、蒸発源１が固定された移動テーブル３２を移動させて蒸着を行っていく。この例では、蒸発源１を移動可能にしているが、基板２を移動させてもよい。蒸発源１には噴射した蒸着材料Ｍの膜厚を測定するためのレートセンサ３５を設けており、蒸着状況を監視している。
【００６５】
図１０は複数の真空蒸着装置３０により構成されるシステム４０の一例を示している。このシステム４０では、基板移動装置４１〜４３と中継チャンバ４４〜４７と真空蒸着チャンバ（真空蒸着装置）４８〜５９とを有して構成されている。各真空蒸着チャンバ４８〜５９はそれぞれ異なる蒸着材料Ｍを基板２に蒸着させている。例えば、注入層であれば正孔注入層や電子注入層、輸送層であれば正孔輸送層や電子輸送層、発光層であればＲ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）の３色の発光層、或いは電極層であれば陽極層と陰極層といったように、それぞれ異なる蒸着材料Ｍを蒸着する。
【００６６】
図１０の例では、３つの真空蒸着チャンバ４８〜５１と５２〜５５と５６〜５９との４つが１つのステージを構成しており、合計３段のステージ構成となっている。基板移動装置４１は１段目のステージの各チャンバ、４２は２段目のステージの各チャンバ、４３は３段目のステージの各チャンバに基板を移動させる。中継チャンバ４４〜４７は次の段のステージに基板を移行させるための中継地点として設けている。
【００６７】
有機ＥＬディスプレイの場合には、基板２に複数の有機薄膜層を積層して構成するため、図１０のようなシステム４０を構築することで、基板２に有機薄膜層を順次積層させていくことができるようになる。
【符号の説明】
【００６８】
１ 蒸発源 ２ 基板
３ 蒸着マスク ５ 坩堝
６ リフレクタ ６Ｅ リフレクタ開口部
７ ハウジング ７Ｅ ハウジング開口部
８ カバー部材 １１ ヒータ
１２ ノズル １３ ノズル先端面
１５ 金属板 １６ ノズル露出孔
３０ 真空蒸着装置 ４０ システム
Ｍ 蒸着材料
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被蒸着体に所定の蒸着材料を蒸着させるための蒸発源および蒸着装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
所定の対象物に蒸着膜を形成して構成する装置として有機ＥＬディスプレイや有機ＥＬ照明等がある。このうち有機ＥＬディスプレイは、バックライトを必要としない低消費電力・軽量薄型の画像表示装置として多く利用されている。その構造としては、透明性のガラス基板上に所定の蒸着膜を薄膜層として形成する。この薄膜層としては、発光層や注入層、輸送層等の有機ＥＬ薄膜層、また金属配線を形成する電極層等がある。
【０００３】
各層の基板への形成には主に真空蒸着法が用いられる。真空蒸着法は、１０−３〜１０−５Ｐａの高真空状態を維持したチャンバに蒸着材料の分子を放出する蒸発源を配置する。蒸発源は蒸着材料を封入する坩堝とヒータ断面部材で構成される。ヒータにより坩堝を高温加熱して蒸着材料を蒸発または昇華（以下、蒸発）させ、坩堝に設けたノズルにより蒸着材料の分子を外部に向けて放出する。チャンバ内には基板およびこの基板に密着させた蒸着マスク（メタルマスク）を配置しており、坩堝から蒸発した蒸着材料を基板上に蒸着させる。蒸着マスクには所定パターンの開口部が形成されており、これにより基板上に所定パターンの薄膜層が成膜される。
【０００４】
蒸着材料は常温では基本的には固形状態になっており、高真空下において坩堝内部で高温で加熱されて蒸発する。このため、蒸発源のノズル部から輻射を生じており、このチャンバ内に配置した基板および蒸着マスクの温度上昇の原因となる。基板はガラス素材であり、蒸着マスクは一般的には低熱膨張な金属素材である。その素材としてインバー材、スーパーインバー材、４２−アロイ等が用いられる。また、基板サイズはテレビ生産を目指すメーカも増え、今日拡大の一途をたどり、１辺が１．０ｍや１．５ｍを超えるものも扱われはじめた。このため、蒸着マスクと基板とはますます合わせずれが増大してきた。
【０００５】
基板上に形成する薄膜層のパターンは、発光色毎に薄膜層を塗り分ける場合、非常に高い精度が要求される。このため、基板と蒸着マスクとの間は予め厳格にアライメント（位置決め）を施して密着させており、このアライメント精度を維持しながら蒸着を行わなければならない。このときに、輻射熱の作用により、基板と蒸着マスクとの熱膨張の差を生じると、基板と蒸着マスクのパターン間に寸法のずれを生じる。特に、輻射熱により両者が高温になると大きな位置ずれを生じ、正確なパターン形成を行うことができなくなる。
【０００６】
この問題に対して、坩堝上部に断熱部材（放射阻止体）を配置した技術が特許文献１に開示されている。この技術では、坩堝の輻射熱が基板に作用することを防止するための放射阻止体を坩堝上部に設けている。坩堝には蒸着材料を射出するための突出部が設けられており、この突出部の周囲に放射阻止体を配置している。そして、蒸発した蒸着材料が放射阻止体に付着しないようにするために、突出部の射出側開口部と同じ高さまたはそれよりも低い位置に放射阻止体を設けるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−２１４１８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１の突出部の出射側開口部は放射阻止体よりも突出しているか、或いは同じ高さ位置となるように構成している。このため、突出部の先端部位は放射阻止体から基板および蒸着マスクに向けて露出している。突出部は周囲へ熱放射するため、温度低下が発生する。
【０００９】
突出部は蒸発させた蒸着材料の通過経路になっており、高温であれば格別の問題はないが、一定温度以下の温度低下にともない突出部の孔の内面に付着した蒸着材料が析出する。そして、孔の内面で析出した蒸着材料が徐々に成長して、最終的には突出部の孔の先端近傍を塞ぎ、詰まりを生じる。突出部に詰まりを生じると、蒸着作業を継続して行うことができず、真空チャンバの真空状態を解除してメンテナンスを行わなければならない。
【００１０】
また、坩堝は極めて高温状態になっていることから、輻射熱の作用を基板や蒸着マスクに及ぼさないようにするためには、放射阻止体に高い遮熱機能を持たせなくてはならない。通常は複数枚の両面が鏡面のミラーを離間、積層したリフレクタと呼ばれる放射阻止体を形成するが、１枚で構成する場合には熱膨張率の低い材料の板材の厚みを大きくしなければならない。従って、放射阻止体の全体の厚みとしては薄くすることが困難である。
【００１１】
従来の方法では、突出部は放射阻止体よりも突出させており、従って突出部の長さは放射阻止体の厚みよりも長く構成しなければならない。このため蒸発した蒸着材料の通過経路となる突出部の全長は長いものとなる。このため、長い突出部ほど周囲への輻射による放熱が大きく、孔の内部で蒸着材料の析出を生じやすくなり、突出部（特に、先端部近傍の領域）で詰まりを生じやすくなる。
【００１２】
そこで、本発明は、坩堝の輻射熱を遮熱し、且つノズルに詰まりを生じないにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
以上の課題を解決するため、本発明の第１の蒸発源は、蒸着材料を加熱して蒸発させる蒸発手段に設けられ、蒸発した前記蒸着材料を被蒸着体に向けて噴射する噴射部と、並列に配置した複数の金属板を有し、当該金属板のうち最も前記被蒸着体に近い金属板を前記噴射部の先端面よりも前記被蒸着体に近い位置に設けた遮熱手段と、前記遮熱手段を構成する複数の金属板のうちの一部と一体的に構成され、前記噴射部と前記遮熱手段との間を閉塞する防着手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１４】
この蒸発源によれば、噴射部の先端面は遮熱手段の最外層よりも内層側に位置させている。これにより、遮熱手段内部の高い温度領域に噴射部を配置することができ、噴射部の長さを短く構成できることから、噴射部に詰まりは生じなくなる。噴射部から蒸発した蒸着材料は防着手段により閉塞されていることから、遮熱手段に付着することもない。且つ、防着手段は遮熱手段の熱により高温状態になっていることから、防着手段に蒸着材料が析出して固形化することがなくなる。
【００１５】
また、第２の蒸発源は、第１の蒸発源であって、前記防着手段は、前記遮熱手段を構成する複数の金属板のうち１枚の金属板を用いて構成したことを特徴とする。
【００１６】
この蒸発源によれば、遮熱手段の金属板と同一の金属板を防着手段として用いているため、遮熱手段の持つ熱を効率的に防着手段に伝達できる。しかも、防着手段のために専用の金属板を用意する必要がないため、構成が簡単になる。
【００１７】
また、第３の蒸発源は、第２の蒸発源であって、前記防着手段は、前記蒸発手段側の開口面積が最も狭く、前記被蒸着体側に向けて徐々に開口面積が広くなるような凹状に構成したことを特徴とする。
【００１８】
この蒸発源によれば、防着手段は開口面積が徐々に広がるような凹状となっている。噴射部から噴射した蒸着材料は拡散して飛散していくため、防着手段の開口面積を広げるようにすることで、防着手段が蒸着材料の飛散方向を制限することはない。
【００１９】
また、第４の蒸発源は、第３の蒸発源であって、前記噴射部の先端面を前記防着手段の最も基端側の部位よりも突出させたことを特徴とする。
【００２０】
この蒸発源によれば、噴射部の先端面が防着手段から突出しているため、噴射部が噴射した蒸着材料が防着手段の内側に付着することがなくなる。
【００２１】
また、第５の蒸発源は、第３の蒸発源であって、前記遮熱手段を収容するハウジング手段の前記被蒸着体に対向する面よりも前記防着手段の最も先端側の部位を突出させたことを特徴とする。
【００２２】
この蒸発源によれば、防着手段の先端側をハウジング手段の基板対向面よりも突出させていることで、ハウジング手段に蒸着材料が付着することを抑制できるようになる。
【００２３】
また、第６の蒸発源は、第２の蒸発源であって、前記防着手段を構成する金属板は、前記遮熱手段を構成する金属板のうち前記蒸着材料が固形化しない温度であり、且つそのうち最も低い温度を持つ金属板を用いて構成したことを特徴とする。
【００２４】
この蒸発源によれば、防着手段の金属板は蒸着材料が固形化しない熱を持つ金属板を選択していることで、噴射部の詰まりを回避できる。且つ、蒸着材料が固形化しない熱を持つ金属板のうち最も低温の金属板を選択していることで、外部空間に露出する防着手段に過剰に高い温度を持たせることがなくなる。
【００２５】
また、第７の蒸発源は、第２の蒸発源であって、前記遮熱手段を構成する複数の金属板のうち前記蒸着材料が固形化しない温度を持つ金属板の位置に前記噴射部の先端面を位置させたことを特徴とする。
【００２６】
この蒸発源によれば、噴射部の全長を蒸着材料が固形化しないような温度状況下に位置させるような長さに制限していることで、噴射部の詰まりを生じなくなる。且つ、当該位置まで噴射部を構成することを許容することで、噴射する蒸着材料に所定の指向性を持たせることができるようになる。
【００２７】
また、本発明の蒸着装置は、第１乃至第７の何れかの蒸発源を配置した蒸着装置になる。本発明の蒸発源は有機ＥＬディスプレイや有機ＥＬ照明等の有機ＥＬ装置を製造するときの蒸着装置に適用することができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明は、蒸発手段の熱を遮断する遮熱手段よりも蒸発手段側に噴射部の先端面を設けていることから、高い温度状態に噴射部全体を配置することができ、噴射部の長さを短くすることができる。これにより、輻射熱を遮熱すると共に噴射部に詰まりを生じることがなくなる。また、噴射部と蒸発手段とを閉塞するための防着手段を設けていることから、遮熱手段に蒸着材料が付着することがなくなり、防着手段が高温状態になっていることから、防着手段に蒸着材料が固形化することもなくなる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】蒸発源の構成を示す図である。
【図２】蒸発源から側方に向けて蒸着材料を蒸着させている図である。
【図３】蒸発源の断面図である。
【図４】リフレクタの金属板をカバー部材として用いた一例を説明した図である。
【図５】リフレクタの金属板をカバー部材として用いた他の例を説明した図である。
【図６】カバー部材を溶接によりリフレクタと接合した例を説明した図である。
【図７】カバー部材を漏斗状に構成したときの蒸着源の構成を示す図である。
【図８】蒸発源から上方に向けて蒸着材料を蒸着させている図である。
【図９】真空蒸着装置の一例を説明した図である。
【図１０】複数の真空蒸着チャンバを備えたシステムの構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の蒸発源１の概略を示しており、図２は蒸発源１を用いて蒸着を行う場合の一例を示している。図１および図２に示す矢印はＺ方向が重力方向であり、ＸおよびＹの２方向が水平面方向を形成している。なお、以下においては、有機ＥＬディスプレイを構成する基板に所定の有機薄膜層を蒸着させる場合について説明しているが、これに限定されることはない。例えば、金属薄膜層や無機薄膜層等を蒸着させるものであってもよい。また、有機ＥＬディスプレイではなく、有機ＥＬ照明を構成する有機薄膜層を蒸着させるものであってもよい。
【００３１】
図２に示すように、蒸発源１は蒸着材料Ｍを基板２に蒸着させるための装置になっている。基板２は蒸着材料Ｍを蒸着させるための被蒸着体であり、蒸着マスク（メタルマスク）３を基板に密着させて蒸着させる。蒸着マスク３には所定のマスクパターン３Ａを貫通領域として形成しており、マスクパターン３Ａを通過して蒸着材料Ｍを基板２に蒸着させる。有機ＥＬディスプレイを構成する有機薄膜層の場合には、発光層や注入層、輸送層等の材料が蒸着材料Ｍになり、金属配線を形成する電極層の場合には当該材料が蒸着材料Ｍとなる。
【００３２】
基板２には正確なパターン形成を行わなければならない。このために、基板２と蒸着マスク３との間は厳格にアライメントがされている。基板２はガラス素材であり、蒸着マスク３は金属素材（例えば、ニッケル系の合金（インバー）等）である。従って、金属素材である蒸着マスク３はガラス素材である基板２よりも熱膨張率が低いものになっている。これにより、基板２や蒸着マスク３に高温が作用すると、基板２と蒸着マスク３との間に熱膨張率の差に基づく位置ずれが生じる。
【００３３】
図１に示すように、蒸発源１は坩堝５とリフレクタ６とハウジング７とカバー部材８とを備えて概略構成している。坩堝５は箱状をした蒸発手段であり、内部に蒸着材料Ｍを設けている。この蒸着材料Ｍは固形状態等で坩堝５の内部に予め充填されている。坩堝５の外周面には坩堝５を加熱するための加熱手段としてのヒータ１１が設けられている。このヒータ１１の加熱作用により坩堝５は高温状態になり、内部の蒸着材料Ｍが蒸発する。
【００３４】
本図では、坩堝５は４つの面（上面５Ａ、下面５Ｂ、第１側面５Ｃ、第２側面５Ｄ）を有して構成されている。そして、このうちヒータ１１を上面５Ａおよび下面５Ｂに取り付けている。勿論、任意の面にヒータ１１を取り付けるようにしてもよい。第１側面５ＣにはＹ方向に１列にノズル１２を配列している。ノズル１２は蒸着材料Ｍを噴射するための噴射部であり、基端面は坩堝５に開口しており、先端面（ノズル先端面１３）から蒸発した蒸着材料Ｍが噴射される。ノズル１２には貫通孔が形成されており、この貫通孔が噴射される蒸着材料Ｍに指向性を与える。よって、ノズル１２には指向性を与える程度の長さを持たせる。
【００３５】
リフレクタ６（６Ａ〜６Ｄ）は坩堝５（ヒータ１１）の輻射熱を断熱するための遮熱手段であり、坩堝５を取り囲むようにして配置している。リフレクタ６は複数の金属板１５を有して構成されており、各金属板１５はステンレス鋼やモリブデン、タングステン等を素材とした金属材料となっている。そして、各金属板１５の表面は鏡面研磨が施されており、放射率を小さくすることで外部へ放出する輻射熱のエネルギーを低減する。
【００３６】
リフレクタ６は複数の金属板１５を相互に所定間隔をもって並列に配置した構成となっており、金属板１５と空間とが多層に積層された構造になっている。このため、金属板１５の単体としては肉薄で構成されるが、リフレクタ６の全体としては厚みが大きくなる。リフレクタ６は坩堝５の周囲を取り囲むようにして配置しており、坩堝５の各面５Ａ〜５Ｄに対応する箇所のリフレクタ６が６Ａ〜６Ｄとする。図１の例では、リフレクタ６Ａ〜６Ｄはそれぞれ個別的に設けるようにしているが、リフレクタ６Ａ〜６Ｄの各金属板１５をそれぞれ１枚で構成するようにしてもよい。このうち、リフレクタ６Ｃには帯状に細い開口部（リフレクタ開口部６Ｅ）を形成する。このリフレクタ開口部６Ｅは坩堝５に１列に配列したノズル１２が露出する箇所に形成する。
【００３７】
ハウジング７はリフレクタ６（および坩堝５）を収容するハウジング手段である。ハウジング７は箱状をしており、周囲４つの面７Ａ〜７Ｄ（５Ａ〜５Ｄに対応）のうち面７Ｃ（第１側面５Ｃに対応する面：基板に対向する基板対向面）の一部に帯状に細い開口部（ハウジング開口部７Ｅ）を形成している。ハウジング開口部７Ｅはリフレクタ開口部６Ｅと同じ面の側に設けており、ハウジング開口部７Ｅおよびリフレクタ開口部６Ｅを介してノズル１２が外部空間に露出するようにする。なお、ハウジング開口部７Ｅはリフレクタ開口部６Ｅよりも広い開口面積を有している。
【００３８】
図３に示すように、カバー部材８はノズル１２（ノズル先端面１３）とリフレクタ６との間を閉塞して、ノズル１２から噴射した蒸着材料Ｍがリフレクタ６に付着しないように設けた防着部材である。カバー部材８はハウジング７に着脱可能に設けられており、取り外しを行うことにより、ハウジング７およびカバー部材８のメンテナンスを行うことができる。なお、リフレクタ６もハウジング７に着脱可能に設けられており、リフレクタ６を取り外してメンテナンスを行うことが可能になっている。
【００３９】
カバー部材８はリフレクタ６Ｃを構成する複数の金属板１５のうち１枚の金属板１５を用いて構成している。カバー部材８は凹状に構成しており、基端側（坩堝５に近い側）から先端側（基板２に近い側）に向けて開口面積が徐々に広くなるように形成している。従って、カバー部材８にはテーパ面８Ｔが形成される。
【００４０】
ハウジング７の面７Ｃ側の構成としては、リフレクタ６Ｃの領域は複数の金属板１５を所定間隔で積層させた構造となっているが、カバー部材８の部位は１枚の金属板１５が設けられた構造となっている。従って、基板２を基準にしてハウジング７を見ると、カバー部材８の厚みはリフレクタ６Ｃの厚みよりも薄くなっている。
【００４１】
坩堝５の高熱をカバー部材８に直接的に作用させないために、カバー部材８と坩堝５とは非接触に設けるようにする。一方、カバー部材８の外部空間（基板２が臨んでいる空間）にノズル１２のノズル先端面１３を突出させるようにしている。このために、カバー部材８の基端側にはノズル１２を突出させるためのノズル露出孔１６がＹ方向に１列に配列するように設けている。図１および図３の例では、カバー部材８の基端側には底面が形成されており、当該底面にノズル露出孔１６を設けるようにする。これにより、各ノズル露出孔１６からノズル１２を外部空間に向けて突出させることができる。ノズル露出孔１６はノズル１２よりも僅かに大きな径を持たせるようにして、カバー部材８とノズル１２とを非接触にしつつ、カバー部材８とノズル１２との隙間をできる限り小さいものとする。
【００４２】
本発明では、リフレクタ６Ｃの最外層の金属板１５（最も基板２に近い金属板１５）をノズル１２のノズル先端面１３よりも基板２に近くなるように配置している。換言すれば、ノズル先端面１３はリフレクタ６の最外層の金属板１５よりも内層側に位置するように構成している。リフレクタ６Ｃは金属板１５と空間との多層の積層構造となっており、１層ごとに熱流束が低下していく。これにより、坩堝５の温度は極めて高温であったとしても、リフレクタ６Ｃの最外層にはその熱が殆ど伝達されなくなる。従って、リフレクタ６Ｃにおいては最外層（最も基板２に近い層）から最内層（最も坩堝５に近い層）に向けて段階的に温度が上昇していく。
【００４３】
ここで、ノズル１２の孔の内面は蒸着材料Ｍの通過経路になっている。ノズル１２が低温状態になると、孔の内面に付着した蒸着材料Ｍが冷却されて析出する。そして、析出して固形化した蒸着材料Ｍが徐々に成長することにより、ノズル１２を塞ぐようになり、最終的にはノズル詰まりを招来する。これにより、基板２に対しての蒸着作業を継続することができず、真空状態を解除してメンテナンスを行う必要がある。
【００４４】
前述したように、リフレクタ６Ｃは段階的に温度が変化しており、各段はそれぞれの温度の４乗に比例したエネルギーを輻射で放熱し、例えば表面状態が同一な場合、つまり放射率が同じ場合、坩堝５の外部への放出エネルギーは（段数＋１）分の１に低減できる。このため、最外層の放熱状態が坩堝５に及ぼす影響を低減できる。この段階的に温度が下がることを利用して、ｎ段目のリフレクタの熱をカバー部材８に伝導させれば、ノズル１２が冷却されることを防ぎ、孔の内面に付着した蒸着材料Ｍが析出して固形化することがない。これにより、ノズル詰まりの発生を回避できる。
【００４５】
そして、ノズル１２はリフレクタ６Ｃの厚みには影響を受けることはない。つまり、ノズル１２のノズル先端面１３がリフレクタ６Ｃの最外層の金属板１５よりも内層側に位置させるようにすればよいため、遮熱機能を向上させるためにリフレクタ６Ｃの厚みを極端に厚くしたとしても、ノズル１２の全長は大きく構成する必要がない。これにより、ノズル１２の全長を短く構成することができ、ノズル１２からの放熱を抑制することができる。
【００４６】
このとき、ノズル先端面１３よりも基板２の側にリフレクタ６のうち少なくとも１つの金属板１５が位置する。これにより、蒸着材料Ｍの噴射方向に金属板１５が位置するため、蒸着材料Ｍがリフレクタ６に付着するおそれがある。金属板１５に蒸着材料Ｍが付着すると断熱機能が低下し、輻射熱を遮熱できなくなる。そこで、ノズル１２とリフレクタ６との間に防着部材としてのカバー部材８を介在させている。これにより、カバー部材８がリフレクタ６を保護するため、リフレクタ６に蒸着材料Ｍが付着することはない。カバー部材８はあくまでもリフレクタ６に蒸着材料Ｍを付着させないために設けており、遮熱機能は有していない。従って、防着部材に蒸着材料Ｍを付着させても遮熱機能には影響はない。
【００４７】
そして、カバー部材８はリフレクタ６Ｃのうち１枚の金属板１５を用いて構成している。つまり、複数枚の金属板１５のうち１枚の金属板１５をカバー部材８およびリフレクタ６の両者の機能を持つようにしており、換言すればリフレクタ６を構成する一部の金属板１５がカバー部材８と一体的に構成されている。前述したように、金属板１５は遮熱機能により熱の作用を受けており、段階的に温度が異なるものの、各金属板１５は高温状態を維持している。
【００４８】
この高温状態の金属板１５をカバー部材８として利用することで、カバー部材８を高温状態にすることができる。カバー部材８にはノズル１２から噴射した蒸着材料Ｍが付着する。カバー部材８が低温状態になると、付着した蒸着材料Ｍが析出して固形化する。そして固形化した蒸着材料Ｍが徐々に成長すると、ノズル先端面１３を塞ぐようになり、ノズル詰まりと同様の結果を招来する。そこで、リフレクタ６を構成する１枚の金属板１５をカバー部材８として利用して高温状態を維持することで、カバー部材８に蒸着材料Ｍが付着したとしても再蒸発して析出することがなくなる。
【００４９】
また、カバー部材８は基端側が最も開口面積が狭く、先端側に向けて徐々に開口面積を拡大させている。このために、リフレクタ６Ｃおよびカバー部材８の両者の機能を持つ金属板１５はハウジング開口部７Ｅの周縁部で基板に向かうように形状にしている。そして、先端から坩堝５に向かうテーパ面８Ｔを形成するようにしている。
【００５０】
ノズル先端面１３から噴射された蒸着材料Ｍは拡散するように飛散していく。ノズル先端面１３はハウジング７の面７Ｃを基準にすると窪んだ位置に設けられており、飛散方向にはカバー部材８が位置している。そこで、カバー部材８の開口面積を基端側から先端側に向けて徐々に拡大させるように形成していることで、カバー部材８が蒸着材料Ｍの飛散方向を制限しないようにしている。これにより、基板２の所望の範囲に蒸着材料Ｍを蒸着させ、且つカバー部材８に不要な蒸着材料Ｍを付着させないようにすることができる。
【００５１】
この点、噴射される蒸着材料Ｍの拡散角度よりもカバー部材８のテーパ面８Ｔの傾斜角度を大きくすれば、カバー部材８に蒸着材料Ｍをより付着させないようにすることができる。ただし、この場合には、ハウジング７のハウジング開口部７Ｅの開口面積が大きくなり、外部空間に余計な温度上昇を及ぼすおそれがある。そこで、カバー部材８のテーパ面の傾斜角度を蒸着材料Ｍの拡散角度と平行（或いはほぼ平行な角度）とすることで、外部空間に余計な温度上昇を及ぼすことなく、且つ蒸着材料Ｍの飛散方向を制限することがなくなる。
【００５２】
また、カバー部材８は高温状態のリフレクタ６の金属板１５と一体的に構成しており、ハウジング７とは非接触になっている。ハウジング７は外部空間に曝されており、理想的には常温状態を維持している。このため、ハウジング７とカバー部材８とが接触すると、カバー部材８に与えている熱がハウジング７に分散されてしまい、ハウジング７の温度が上昇し、カバー部材８の温度が低下する。これにより、カバー部材８に付着した蒸着材料Ｍが析出して固形化するおそれがある。このため、カバー部材８をハウジング７と非接触にすることで、熱の分散によるカバー部材８の温度低下を回避することができる。
【００５３】
ノズル１２のノズル先端面１３はカバー部材８の基端側に設けたノズル露出孔１６よりも突出させるようにしている。これにより、ノズル先端面１３から噴射された蒸着材料Ｍがカバー部材８の内側（ハウジング７の内部側）から回り込んでリフレクタ６に付着することがなくなる。
【００５４】
また、カバー部材８の先端側の部位をハウジング７の面７Ｃ（基板２に向いている面）よりも基板２に向けて突出させている。ノズル１２から噴射された蒸着材料Ｍは指向性を持っており、噴射後の蒸着材料Ｍがハウジング７に向けて付着することは殆どないが、ごく微量な蒸着材料Ｍがハウジング７に付着するおそれもある。そこで、カバー部材８の先端側の部位を突出させることで、ハウジング７はカバー部材８の影になることから、付着するおそれがなくなる。
【００５５】
また、前述したように、カバー部材８はリフレクタ６Ｃの各金属板１５のうち１枚を用いて構成しているが、任意の金属板１５をカバー部材８として使用してもよい。図４は最外層の金属板１５をカバー部材８として用いているが、図５のように最外層から２層目を用いるようにしてもよい。ただし、最外層の金属板１５が最も低温になっており、最内層の金属板１５が最も高温になっている。従って、各金属板１５から最適な金属板１５を選択してカバー部材８として使用する。
【００５６】
リフレクタ６Ｃの金属板１５をカバー部材８として使用しているのは、カバー部材８を高温状態に維持して、付着した蒸着材料Ｍを固形化させないためである。従って、蒸着材料Ｍが固形化しない最低限の温度をカバー部材８に持たせていればよく、それ以上の温度を与える必要はない。逆に不要に高い温度をカバー部材８に持たせると、外部空間に余分な熱を与えることになる。リフレクタ６Ｃは最内層から最外層に向けて段階的に温度が低下していくため、蒸着材料Ｍが固形化しない温度を持たせるような層に位置する金属板１５を用いるようにする。これにより、蒸着材料Ｍの析出を防止しつつ、外部空間に不要な温度上昇を与えないようにすることができる。
【００５７】
蒸着材料Ｍが析出して固形化する温度は蒸着材料Ｍの種類によって異なる。そこで、坩堝５に充填した蒸着材料Ｍの種類によって、固形化しない最低限の温度の熱量をカバー部材８に供給可能な金属板１５を複数の金属板１５から選択することができる。これにより、蒸着材料Ｍに応じた最適な金属板１５を選択することができる。
【００５８】
また、ノズル１２は蒸着材料Ｍが固形化しない温度を持つ金属板１５の位置までの長さで構成することができる。不要な放熱を回避するためにノズル１２の長さは短く構成することが望ましいが、噴射する蒸着材料に指向性を与えるために、ある程度の長さを持たせるようにする。蒸着材料Ｍが固形化しない温度状況下であればノズル１２を長く構成することが許容される。これにより、ノズル１２から噴射する蒸着材料Ｍに十分な指向性を与えることができ、且つノズル１２に詰まりを生じないようにすることができる。
【００５９】
前述してきたカバー部材８はリフレクタ６を構成する金属板１５のうち１枚を利用していたが、図６に示すように、リフレクタ６とは異なる金属板２１を用意して、当該金属板２１をリフレクタ６の金属板１５のうち任意の金属板１５と溶接により一体化してもよい。これにより、一体化した金属板２１にはリフレクタ６の金属板１５から熱が伝達されて高温状態にすることができる。
【００６０】
また、図７のように、カバー部材８を漏斗状に構成することもできる。漏斗状の先端部分（開口面積が変化しない部分）８Ａにノズル１２を挿入するように構成し、先端部分８Ａとノズル１２との間は非接触を維持しつつ、且つ近接させるようにする。これにより、リフレクタ６Ｃとノズル１２との間が極めて近接するようになる。この構成により、リフレクタ開口部６Ｅの開口面積を狭くすることができ、輻射熱の影響を最小限にすることができる。且つ、ノズル１２に沿うようにしてカバー部材８（の開口面積が変化しない部分）を設けていることで、リフレクタ６Ｃとの間を閉塞することができる。
【００６１】
このとき、漏斗状のカバー部材８の先端部分８Ａからテーパ面８Ｔの部分に移行する部位にノズル先端面１３が位置するようにことが望ましい。これにより、リフレクタ開口部６Ｅの開口面積を最小限にすることができ、且つリフレクタ６Ｃとの間を閉塞することができる。
【００６２】
図１の例では、蒸発源１から側方（水平面方向）に向けて蒸着材料Ｍを噴射していたが、図８に示すようにノズル１２を上方に向けるようにして蒸発源１を構成してもよい。このときには、基板２および蒸着マスク３は蒸発源１の上方に配置しておき、蒸発源１から上方（垂直方向）に向けて蒸着材料Ｍを噴射するようにする。
【００６３】
図９は蒸発源１を備える真空蒸着装置３０の一例を示している。真空蒸着装置３０は所定のチャンバ（真空蒸着チャンバ）を構成しており、内部空間は真空ポンプ３１（図中でＶＰ）が真空引きすることにより真空状態となっている。基板２および蒸着マスク３は垂直方向に立てた状態で搬送されており、真空蒸着装置３０の所定位置で停止される。蒸発源１は移動テーブル３２に固定されて搭載されており、真空蒸着装置３０の壁面に設けたレール３３に沿って移動テーブル３２が移動する。駆動手段としてはボールネジ３４を設けており、レール３３を垂直方向（Ｚ方向）に延在させることで、移動テーブル３２は垂直方向に移動する。従って、移動テーブル３２に搭載されている蒸発源１も垂直方向に移動する。
【００６４】
基板２は広範な面積を有しており、蒸発源１が固定された移動テーブル３２を移動させて蒸着を行っていく。この例では、蒸発源１を移動可能にしているが、基板２を移動させてもよい。蒸発源１には噴射した蒸着材料Ｍの膜厚を測定するためのレートセンサ３５を設けており、蒸着状況を監視している。
【００６５】
図１０は複数の真空蒸着装置３０により構成されるシステム４０の一例を示している。このシステム４０では、基板移動装置４１〜４３と中継チャンバ４４〜４７と真空蒸着チャンバ（真空蒸着装置）４８〜５９とを有して構成されている。各真空蒸着チャンバ４８〜５９はそれぞれ異なる蒸着材料Ｍを基板２に蒸着させている。例えば、注入層であれば正孔注入層や電子注入層、輸送層であれば正孔輸送層や電子輸送層、発光層であればＲ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）の３色の発光層、或いは電極層であれば陽極層と陰極層といったように、それぞれ異なる蒸着材料Ｍを蒸着する。
【００６６】
図１０の例では、３つの真空蒸着チャンバ４８〜５１と５２〜５５と５６〜５９との４つが１つのステージを構成しており、合計３段のステージ構成となっている。基板移動装置４１は１段目のステージの各チャンバ、４２は２段目のステージの各チャンバ、４３は３段目のステージの各チャンバに基板を移動させる。中継チャンバ４４〜４７は次の段のステージに基板を移行させるための中継地点として設けている。
【００６７】
有機ＥＬディスプレイの場合には、基板２に複数の有機薄膜層を積層して構成するため、図１０のようなシステム４０を構築することで、基板２に有機薄膜層を順次積層させていくことができるようになる。
【符号の説明】
【００６８】
１ 蒸発源 ２ 基板
３ 蒸着マスク ５ 坩堝
６ リフレクタ ６Ｅ リフレクタ開口部
７ ハウジング ７Ｅ ハウジング開口部
８ カバー部材 １１ ヒータ
１２ ノズル １３ ノズル先端面
１５ 金属板 １６ ノズル露出孔
３０ 真空蒸着装置 ４０ システム
Ｍ 蒸着材料
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸着材料を加熱して蒸発させる蒸発手段に設けられ、蒸発した前記蒸着材料を被蒸着体に向けて噴射する噴射部と、
並列に配置した複数の金属板を有し、当該金属板のうち最も前記被蒸着体に近い金属板を前記噴射部の先端面よりも前記被蒸着体に近い位置に設けた遮熱手段と、
前記遮熱手段を構成する複数の金属板のうちの一部と一体的に構成され、前記噴射部と前記遮熱手段との間を閉塞する防着手段と、
を備えたことを特徴とする蒸発源。
【請求項２】
前記防着手段は、前記遮熱手段を構成する複数の金属板のうち１枚の金属板を用いて構成したこと
を特徴とする請求項１記載の蒸発源。
【請求項３】
前記防着手段は、前記蒸発手段側の開口面積が最も狭く、前記被蒸着体側に向けて徐々に開口面積が広くなるような凹状に構成したこと
を特徴とする請求項２記載の蒸発源。
【請求項４】
前記噴射部の先端面を前記防着手段の最も基端側の部位よりも突出させたこと
を特徴とする請求項３記載の蒸発源。
【請求項５】
前記遮熱手段を収容するハウジング手段の前記被蒸着体に対向する面よりも前記防着手段の最も先端側の部位を突出させたこと
を特徴とする請求項３記載の蒸発源。
【請求項６】
前記防着手段を構成する金属板は、前記遮熱手段を構成する金属板のうち前記蒸着物質が固形化しない温度であり、且つそのうち最も低い温度を持つ金属板を用いて構成したこと
を特徴とする請求項２記載の蒸発源。
【請求項７】
前記遮熱手段を構成する複数の金属板のうち前記蒸着材料が固形化しない温度を持つ金属板の位置に前記噴射部の先端面を位置させたこと
を特徴とする請求項２記載の蒸発源。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れか１項に記載の蒸発源を配置した蒸着装置。
【請求項１】
蒸着材料を加熱して蒸発させる蒸発手段に設けられ、蒸発した前記蒸着材料を被蒸着体に向けて噴射する噴射部と、
並列に配置した複数の金属板を有し、当該金属板のうち最も前記被蒸着体に近い金属板を前記噴射部の先端面よりも前記被蒸着体に近い位置に設けた遮熱手段と、
前記遮熱手段を構成する複数の金属板のうちの一部と一体的に構成され、前記噴射部と前記遮熱手段との間を閉塞する防着手段と、
を備えたことを特徴とする蒸発源。
【請求項２】
前記防着手段は、前記遮熱手段を構成する複数の金属板のうち１枚の金属板を用いて構成したこと
を特徴とする請求項１記載の蒸発源。
【請求項３】
前記防着手段は、前記蒸発手段側の開口面積が最も狭く、前記被蒸着体側に向けて徐々に開口面積が広くなるような凹状に構成したこと
を特徴とする請求項２記載の蒸発源。
【請求項４】
前記噴射部の先端面を前記防着手段の最も基端側の部位よりも突出させたこと
を特徴とする請求項３記載の蒸発源。
【請求項５】
前記遮熱手段を収容するハウジング手段の前記被蒸着体に対向する面よりも前記防着手段の最も先端側の部位を突出させたこと
を特徴とする請求項３記載の蒸発源。
【請求項６】
前記防着手段を構成する金属板は、前記遮熱手段を構成する金属板のうち前記蒸着物質が固形化しない温度であり、且つそのうち最も低い温度を持つ金属板を用いて構成したこと
を特徴とする請求項２記載の蒸発源。
【請求項７】
前記遮熱手段を構成する複数の金属板のうち前記蒸着材料が固形化しない温度を持つ金属板の位置に前記噴射部の先端面を位置させたこと
を特徴とする請求項２記載の蒸発源。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れか１項に記載の蒸発源を配置した蒸着装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−１８４４８６（Ｐ２０１２−１８４４８６Ａ）
【公開日】平成２４年９月２７日（２０１２．９．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−４９８６９（Ｐ２０１１−４９８６９）
【出願日】平成２３年３月８日（２０１１．３．８）
【出願人】（５０１３８７８３９）株式会社日立ハイテクノロジーズ (4,325)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月２７日（２０１２．９．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月８日（２０１１．３．８）
【出願人】（５０１３８７８３９）株式会社日立ハイテクノロジーズ (4,325)
【Ｆターム（参考）】
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