蒸着源、蒸着装置
【課題】必要量の有機材料を正確に加熱蒸発させる。
【解決手段】導入管３１の蒸発室２１内部に挿入された部分（導入部４４）の外周は、銅を主成分とする低抵抗材料で構成されている。回転軸３５の下端は導入部４４の内側に位置する。蒸発室２１内部に電磁場が形成されると、高温体２２は誘導加熱されるが、導入管３１と、回転軸３５は誘導加熱されない。従って、導入管３１の貫通孔３３内を移動する有機材料３９は溶融や蒸発せず、有機材料３９が詰らないから、高温体２２に所望量の有機材料３９を正確に配置することができる。
【解決手段】導入管３１の蒸発室２１内部に挿入された部分（導入部４４）の外周は、銅を主成分とする低抵抗材料で構成されている。回転軸３５の下端は導入部４４の内側に位置する。蒸発室２１内部に電磁場が形成されると、高温体２２は誘導加熱されるが、導入管３１と、回転軸３５は誘導加熱されない。従って、導入管３１の貫通孔３３内を移動する有機材料３９は溶融や蒸発せず、有機材料３９が詰らないから、高温体２２に所望量の有機材料３９を正確に配置することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は蒸着装置に関する。
【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。
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。
【０００３】
図５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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
しかし、複数枚の基板２０５に成膜するには、蒸着容器２１２内に多量の有機材料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。
【０００９】
突条が螺旋状に形成された回転軸（スクリュー）を筒内で回転させることで、突条間の溝を通った有機蒸着材料が、少量ずつ加熱用の容器に供給される装置が知られており（例えば、特許文献１、３）、この装置によれば、有機蒸着材料は一度に多量に加熱されないから、有機蒸着材料が劣化し難い。
【００１０】
しかし、従来の装置では、有機蒸着材料を供給する筒が、加熱手段と直接接しているため、加熱手段が加熱されると筒や回転軸が加熱され、凸条間の溝内の有機蒸着材料も加熱される。
【００１１】
有機蒸着材料は、加熱により溝内で固化したり、粘度が高くなるため、溝の途中でも有機蒸着材料の詰まりが生じ、有機蒸着材料が加熱手段に供給されなくなる。従って、従来の装置では、必要量の有機蒸着材料を正確に加熱手段に供給することが困難であった。
【特許文献１】特開平１０−１４０３３４号公報
【特許文献２】特開２００６−３０７２３９号公報
【特許文献３】特開２００７−７０６８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
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、有機蒸着材料を蒸気発生装置に少量ずつ配置し、効率よく成膜を行うことである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために、本発明は蒸着源であって、導入装置と、蒸発室と、高温体とを有し、前記導入装置は、蒸着材料を収容可能な収容部と、前記収容部の底面に形成された開口と、貫通孔と、前記貫通孔の一端が前記収容部底面の開口に接続された導入管とを有し、前記導入管の前記貫通孔他端が位置する部分は、前記蒸発室内に挿入され、前記高温体は前記蒸発室の内部に位置し、前記収容部に収容された前記蒸着材料は、前記貫通孔を通って前記貫通孔の他端から、前記高温体に供給され、前記蒸発室の外部には誘導加熱装置が配置され、前記誘導加熱装置により前記蒸発室の内部に電磁場を形成すると、前記高温体が昇温するように構成され、前記導入管の少なくとも前記蒸発室の内部に挿入された部分の外周は、銅を主成分とする低抵抗材料で構成された蒸着源である。
本発明は蒸着源であって、前記導入装置は、前記貫通孔に挿通された回転軸を有し、前記回転軸の周囲には突条が螺旋状に形成され、前記回転軸が回転すると、前記蒸着材料が前記高温体に供給される蒸着源である。
本発明は蒸着装置であって、真空槽と、放出装置と、請求項１又は請求項２のいずれか１項記載の蒸着源とを有し、前記蒸発室の内部空間が、前記放出装置の内部空間に接続され、前記放出装置には、前記真空槽の内部空間と前記放出装置の内部空間とを接続する放出口が形成された蒸着装置である。
【００１４】
尚、本発明で主成分とは、主成分とする物質を全体の５０重量％以上含有することであり、銅を主成分とする低抵抗材料とは銅を５０重量％以上含有する材料のことであって、純銅や銅合金もこれに含まれる。
【発明の効果】
【００１５】
導入管の蒸発室に挿入された部分の外周は低抵抗材料で構成されており、電磁波は外周で遮断されるから導入管が誘導加熱されない。有機材料は貫通孔を移動する際に溶融も蒸発もせず、有機材料は詰らずに高温体に供給される。回転軸と有機材料の供給量との関係が変化しないから、必要量の有機材料を正確に蒸気発生装置に供給できる。必要量の有機材料だけが加熱されるから、有機材料の劣化がおこり難い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１の符号１は成膜装置（有機ＥＬ製造装置）の一例を示している。
成膜装置１は複数の蒸着装置１０ａ〜１０ｃを有しており、ここでは、各蒸着装置１０ａ〜１０ｃは搬送室２に接続され、蒸着装置１０ａ〜１０ｃが接続された搬送室２には、搬入室３ａと、搬出室３ｂと、処理室６と、スパッタ室７と、マスク収容室８とが接続されている。マスク収容室８内部には複数のマスクが収容されており、蒸着装置１０ａ〜１０ｃやスパッタ室７内部に配置されたマスクと定期的に交換される。
【００１７】
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内部と、スパッタ室７内部と、マスク収容室８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。
【００１８】
搬送室２の内部には搬送ロボット５が配置されている。表面上に下部電極が形成された基板は搬入室３ａに搬入され、該基板は搬送ロボット５によって真空雰囲気中を搬入室３ａから搬送室２へ搬入され、処理室６で加熱処理やクリーニング処理等の処理がされ、蒸着装置１０ａ〜１０ｃ内部で、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内部で上部電極膜が形成され、製造された有機ＥＬ素子は搬出室３ｂから外部に搬出されるようになっている。
搬送室２に接続された蒸着装置１０ａ〜１０ｃのうち、少なくとも１つは本発明の蒸着装置１０ｂである。
【００１９】
図２は本発明の蒸着装置１０ｂの模式的な斜視図を示している。蒸着装置１０ｂは、成膜部７０と、１又は２以上（ここでは３つ）の蒸着源２０ａ〜２０ｃとを有している。各蒸着源２０ａ〜２０ｃは同じ構成を有しており、同じ部材には同じ符号を付して説明する。
【００２０】
図３は蒸着装置１０ｂの断面図を示しており、蒸着源２０ａ〜２０ｃは、導入装置３０と、蒸発室２１と、高温体２２と、誘導加熱装置２５とを有している。
導入装置３０は収容部３２と、開口３４と、導入管３１と、回転軸３５とを有している。
【００２１】
収容部３２は箱状であって、底面がすり鉢状になっており、開口３４はすり鉢状の底面の下端に形成されている。
導入管３１には貫通孔３３が形成されており、貫通孔３３の一端が開口３４と連通するように収容部３２の底面に取り付けられている。
【００２２】
導入管３１の構成は特に限定されないが、ここでは、収容部３２底壁が下方に伸ばされ、その下方に伸ばされた部分からなる外筒４３と、収容部３２の開口３４と連通するように外筒４３に挿通された内筒４２とを有しており、貫通孔３３は、内筒４２の内部空間で構成されている。
【００２３】
内筒４２は直管であって、貫通孔３３は直線状である。導入装置３０は貫通孔３３の開口３４に接続された一端を上に、他端を下に向けて蒸発室２１の天井に取り付けられ、導入管３１の貫通孔３３の下端が位置する部分は、蒸発室２１の内部に気密に挿入され、貫通孔３３の下端開口が蒸発室２１の内部空間に面している。
【００２４】
図３の符号４４は導入管３１のうち、蒸発室２１の内部に挿入された部分である導入部を示している。
ここでは、導入部４４は内筒４２の下端部分で構成され、内筒４２は銅を主成分とする低抵抗材料で構成されている。従って、導入部４４の外周は低抵抗材料で構成されている。
【００２５】
回転軸３５（オーガ）は周囲に突条が螺旋状に形成された直線状の棒であって、ステンレス等の金属材料、又はセラミック等の絶縁性材料で構成されている。
回転軸３５は、突条３６が形成された部分が貫通孔３３内に位置するように、貫通孔３３に挿通されており、回転軸３５の下端は導入管３１の下端と面一か、それよりも上方に位置している。
従って、回転軸３５の蒸発室２１の内部に位置する部分は、導入部４４外周の低抵抗材料で囲まれている。
【００２６】
誘導加熱装置２５は、例えばコイルであって、蒸発室２１の周囲に巻きまわれている。蒸発室２１は銅等の低透磁率材料で構成されている。誘導加熱装置２５は交流電源２６に接続されており、誘導加熱装置２５に交流電圧を印加すると、蒸発室２１の内部に電磁場が形成される。
【００２７】
高温体２２はステンレス等の高抵抗材料で構成され、蒸発室２１の内部に配置されており、蒸発室２１内部に電磁場が形成されると、高温体２２は誘導加熱される。
【００２８】
これに対し、導入管３１と回転軸３５は、蒸発室２１内部に位置する部分が、導入部４４外周の低抵抗材料で囲まれているから、電磁波が遮蔽され、誘導加熱されない。
【００２９】
しかも、導入管３１の下端と回転軸３５の下端は高温体２２よりも上方に位置し、導入管３１と回転軸３５は高温体２２と接触していないから、高温体２２からの熱伝導により加熱されない。
【００３０】
図３は収容部３２の蓋８４を開け、有機材料３９を収容部３２に配置してから、蓋８４を閉じて、収容部３２の内部空間を密閉した状態を示している。
【００３１】
本発明に用いられる有機材料３９は粉体である。突条３６先端から内筒４２の内壁面までの距離は、有機材料３９の粒径（例えば粒径１００μｍ以上２００μｍ以下）よりも小さく、有機材料３９は突条３６先端と内筒４２内壁面との隙間に落ちないようになっている。
【００３２】
突条３６間の溝の傾斜は、回転軸３５が静止した時に溝に有機材料３９が入り込まない程緩やかになっており、回転軸３５が静止した状態では、有機材料３９は収容部３２に留まる。
【００３３】
回転手段４１は回転軸３５に接続されており、回転手段４１の動力を回転軸３５に伝達させると、回転軸３５は上昇も下降もせず、貫通孔３３に挿通された状態を維持しながら、貫通孔３３の中心軸線を中心として回転する。
【００３４】
このときの回転方向は、回転軸３５を螺合する雌ネジに挿入したと仮定した時に、回転によって先端が雌ネジから突き出る方向になっており、回転軸３５が回転すると、有機材料３９に突条３６の斜面に沿って下向きに移動する力が加わり、収容部３２内の有機材料３９は突条３６の斜面を滑って突条３６間の溝に入り込み、突条３６の斜面に沿って貫通孔３３内を下向きに移動する。
【００３５】
上述したように、高温体２２が誘導加熱されても、回転軸３５と導入管３１は誘導加熱されず、熱伝導により加熱されることもない。しかも、回転軸３５と導入管３１は、輻射熱で有機材料３９の溶融温度以上に加熱されないように、高温体２２からの距離が遠いか、不図示の冷却手段で溶融温度未満に冷却されるようになっており、有機材料３９が蒸発したり、詰ることなく貫通孔３３内を下方に移動し、貫通孔３３の下端開口から蒸発室２１内部に落下する。
【００３６】
高温体２２は貫通孔３３の下端開口の真下に位置しており、貫通孔３３の下端開口から落下した有機材料３９は高温体２２に供給される。
【００３７】
上述したように、貫通孔３３内で有機材料３９の蒸発や詰りが起こらないから、回転軸３５の回転量と、高温体２２に供給される有機材料３９の供給量との関係は変化せず、回転軸３５の回転量と供給量との関係から、必要量の有機材料３９を供給するのに要する回転軸３５の回転量が分かる。
【００３８】
蒸発室２１と、収容部３２には真空排気系９が接続されている。蒸発室２１内部と収容部３２内部に真空雰囲気を形成した状態で、有機材料３９の蒸発温度以上に加熱した高温体２２に、有機材料３９を供給すると、蒸発室２１の内部に有機材料３９の蒸気が発生する。
【００３９】
成膜部７０は、真空槽１１と、放出装置５０とを有している。図２では真空槽１１は省略されている。蒸発室２１には配管５９の一端が接続され、配管５９の他端は放出装置５０に接続されており、蒸発室２１内部で発生した蒸気は配管５９へ送られる。
【００４０】
配管５９の一端と他端の間にはバルブ５７が設けられ、バルブ５７を閉じると蒸発室２１が放出装置５０から遮断され、蒸気は放出装置５０へ移動しないが、バルブ５７を開けると蒸発室２１が放出装置５０に接続され、蒸気は蒸発室２１から放出装置５０へ移動する。
【００４１】
一つの放出装置５０に複数の蒸着源２０ａ〜２０ｃが接続されている場合、蒸着源２０ａを選択し、選択した蒸着源２０ａの蒸発室２１だけを放出装置５０に接続し、他の蒸着源２０ｂ、２０ｃの蒸発室２１を放出装置５０から遮断すれば、選択した蒸着源２０ａで発生した蒸気だけを放出装置５０へ送ることができる。
【００４２】
放出装置５０は、箱状の放出容器（筐体）５１と、放出容器５１の内部に配置された供給管（ヘッダ）５２とを有しており、放出装置５０に供給された蒸気は供給管５２に供給され、供給管５２に設けられた噴出口５３から放出容器５１内部に放出される。
【００４３】
放出容器５１には放出口５５が形成され、放出装置５０は、各放出口５５が真空槽１１の内部空間に露出するように、一部又は全部が真空槽１１の内部に配置されており、蒸気は放出口５５を通って真空槽１１内部に放出される。
【００４４】
次に、この蒸着装置１０ｂを用いた成膜工程について説明する。
真空槽１１には真空排気系９が接続されており、真空槽１１を真空排気すると、放出装置５０内部と、配管５９内部も真空排気されるようになっている。
【００４５】
収容部３２に有機材料３９を配置して密閉した状態で、収容部３２内と、真空槽１１内と、蒸発室２１内とを真空排気し、収容部３２内部と、蒸発室２１内部と、配管５９内部と、放出装置５０内部と、真空槽１１内部に所定圧力（例えば１０-5Ｐａ）の真空雰囲気を形成しておく。
【００４６】
真空槽１１内部には、放出装置５０の各放出口５５と対面する位置に基板ホルダ１５が配置されており、真空槽１１内部の真空雰囲気を維持したまま、搬送室２から基板８１を真空槽１１内部に搬入し、基板８１の薄膜を成膜すべき成膜面を放出口５５に向けた状態で基板ホルダ１５に配置する。
【００４７】
基板８１の所定領域だけに薄膜を形成する場合は、基板ホルダ１５と放出装置５０の間にマスク１６が配置され、アライメント手段６０によって、基板８１とマスク１６のアライメントマーク（不図示）を観察しながら位置合わせし、マスク１６の開口１７を基板８１の所定領域と対面させておく。
【００４８】
予め成膜すべき有機薄膜の膜厚は決められており、該膜厚の有機薄膜を成膜するために必要な有機材料３９の供給量を予め求めておく。上述した回転軸３５と供給量の関係から、求めた供給量を供給するのに要する回転軸３５の回転量を求めておく。
【００４９】
蒸発室２１内部の真空雰囲気を維持したまま、高温体２２を有機材料３９の蒸発温度以上（例えば３００℃〜４００℃）に加熱しておき、蒸発室２１に接続された真空排気系のバルブを閉じた状態で、予め求めた回転量だけ回転軸３５を回転させ、決められた膜厚の有機薄膜の成膜に必要な量の有機材料３９を高温体２２に配置し、有機材料３９の蒸気を発生させる。
【００５０】
放出装置５０と配管５９には加熱手段６８が取り付けられており、加熱手段６８によって放出装置５０と配管５９とを有機材料３９の蒸発温度以上に加熱しておく。
【００５１】
蒸発室２１内部に蒸気を発生させる前、又は蒸発室２１内部に蒸気を発生させた後に、蒸発室２１内の真空排気を停止した状態で、真空槽１１内の真空排気を続けながら蒸発室２１を放出装置５０に接続すると、圧力差により蒸気が放出装置５０へ供給される。
【００５２】
尚、一つの放出装置５０に複数の蒸着源２０ａ〜２０ｃが接続されている場合は、蒸気を発生させた蒸発室２１以外は、放出装置５０から遮断しておく。
【００５３】
上述したように、予め放出口５５上には基板８１が配置されており、基板８１とマスク１６との位置合わせもされているから、放出装置５０へ供給された蒸気は、放出口５５から放出されると、マスク１６の開口１７を通って、基板８１表面の所定領域に到達し、有機材料３９の薄膜（有機薄膜）が成長する。
【００５４】
有機材料３９の供給開始から所定時間が経過するか、蒸発室２１の内部圧力が所定圧力以下になり、有機材料３９が放出口５５から放出されなくなったら、成膜が終了したと判断する。
【００５５】
成膜が終了した時には、予め求めた量の有機材料３９が全て蒸発し、その蒸気が放出され終わっているから、蒸気が放出口５５から放出され始めてから成膜が終了するときまで、基板８１を放出装置５０上に配置しておけば、基板８１表面には決められた膜厚の有機薄膜が形成される。
【００５６】
成膜が終了したら、基板８１を基板ホルダ１５から取り除き、新たな基板８１を基板ホルダ１５に配置し、成膜にマスク１６を用いる場合はマスク１６と基板８１の位置合わせをする（基板の交換）。
【００５７】
上述した工程で必要落下量の有機材料３９の蒸気を発生させ、少なくともその蒸気が放出口５５から真空槽１１内に放出され始めるまでに、基板８１の交換を終了させておき、成膜が終了するまで、基板８１とマスク１６とを、相対的な位置関係を変えずに放出装置５０上に配置しておけば、新たな基板にも所定膜厚の有機薄膜が形成される。基板の交換と、有機薄膜の成膜とを繰り返せば、複数枚数の基板を成膜処理できる。
【００５８】
一つの放出装置５０に二以上の蒸着源２０ａ〜２０ｃが接続されている場合には、同じ放出装置５０上で二層以上の異なる有機薄膜を基板８１表面上に連続成膜してもよい。
【００５９】
具体的には、有機薄膜の成膜が終了した後、基板８１を放出装置５０上に配置したまま、成膜に用いた蒸着源２０ａとは別の蒸着源２０ｂを選択し、選択した蒸着源２０ｂの蒸発室２１内で蒸気を発生させる。
【００６０】
選択しない蒸着源２０ａ、２０ｃの蒸発室２１は放出装置５０から遮断しておき、選択した蒸着源２０ｂの蒸発室２１を放出装置５０に接続すれば、蒸気が放出口５５から放出され、新たな有機薄膜が基板８１上に成長する。
【００６１】
先に有機薄膜を成膜する時と、新たに有機薄膜を成膜する時とで、マスク１６と基板８１の位置関係を変えなければ、先に成膜された有機薄膜の上に、新たな有機薄膜が積層される。
【００６２】
また、先に有機薄膜を成膜してから、新たな有機薄膜を成膜する前に、マスク１６を交換するか、マスク１６を基板８１に対して移動させ、先に有機薄膜が形成された領域をマスク１６の遮蔽部１８で覆い、有機薄膜が形成されていない領域を、マスク１６の開口１７と対面させれば、有機薄膜は積層されず、別々の領域にそれぞれ形成される。
【００６３】
例えば、複数色の着色層を異なる場所に形成して発光層を構成する場合、少なくとも着色層の色の数だけ蒸着源２０ａ〜２０ｃを用意し、各蒸着源２０ａ〜２０ｃの収容部３２に異なる色（例えば赤、緑、青色）の有機材料３９を収容しておく。この場合、有機材料３９は、例えば、有機発光材料を含む主成分（ホスト）に、有機色素である添加剤（ドーパント）を添加したものである。
【００６４】
基板８１表面の１色目の着色層を形成すべき場所をマスク１６の開口１７と対面させ、他の部分をマスク１６の遮蔽部１８で覆った状態で着色層を形成し、マスク１６を他のマスクと交換するか、開口１７が二色目の着色層を形成すべき場所と対向し、他の部分が遮蔽部１８で覆われるように、マスク１６を基板８１に対して相対的に移動させてから、二色目の着色層を形成する。
【００６５】
マスク１６の交換又は移動と、着色層の形成とを繰り返せば、３色以上の着色層からなる発光層を形成することができる。
【００６６】
有機ＥＬ素子では、基板８１表面の異なる領域に下部電極がそれぞれ形成され、着色層は予め決められた下部電極上にそれぞれ形成される。発光層上に必要であれば、ホール輸送層等の他の有機薄膜を形成した後、上部電極を形成して有機ＥＬ素子を形成する。
【００６７】
上部電極に通電した状態で、選択した電極に通電すれば、選択された電極上にある着色層だけが発光する。このように、２色以上の着色層で発光層を構成することで、有機ＥＬ素子のフルカラー表示が可能となる。
【００６８】
着色層の色の組合わせは赤、青、緑に限定されず、例えば、赤、青、黄等他の組合わせであってもよい。また、着色層の色の数は３色に限定されず、２色又は４色以上であってもよい。
【００６９】
本発明の蒸着装置１０ｂは発光層だけでなく、ホール輸送層、ホール注入層、電子注入層、電子輸送層等、他の有機薄膜の成膜に用いることもできる。
【００７０】
１つの真空槽１１内部には、１又は複数の放出装置５０を配置することができる。１つの真空槽１１内部に複数の放出装置５０を配置する場合、各放出装置５０から放出される蒸気が混合されないよう、放出装置５０同士の距離を十分に離すか、真空槽１１内部に蒸気の流れを遮蔽する遮蔽板を設けることが望ましい。
【００７１】
以上は、有機材料３９としてホストとドーパントとが予め混合されたものを用いる場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。
【００７２】
例えば、１台の放出装置５０に複数の蒸着源２０ａ〜２０ｃを接続しておき、１台の放出装置５０に接続された異なる蒸着源２０ａ〜２０ｃにホストとドーパントをそれぞれ収容しておく。
【００７３】
ホストの蒸気とドーパントの蒸気を異なる蒸着源２０ａ〜２０ｃで発生させ、それらの蒸気を同じ放出装置５０に一緒に供給すれば、蒸気は放出装置５０内部で混合されるから、放出口５５からはホストの蒸気とドーパントの蒸気の混合蒸気が放出され、ホストとドーパントを両方含有する薄膜が堆積する。
【００７４】
放出装置５０と、基板ホルダ１５のいずれか一方又は両方を揺動手段５８に接続しておき、着色層を成長させる間、基板８１とマスク１６を相対的に静止させた状態で、放出装置５０と基板ホルダ１５のいずれか一方又は両方を水平面内で往復移動又は円運動させ、基板ホルダ１５に保持された基板８１を基板ホルダ１５と一緒に、放出装置５０に対して移動させれば、有機薄膜の膜厚が均一になる。
【００７５】
基板ホルダ１５と放出装置５０との相対的な往復移動の方向は特に限定されないが、例えば、供給管５２が、所定間隔を空けて略平行に配置された複数本の分岐管を有する場合は、基板８１と放出装置５０を、該分岐管と交差する方向に水平面内で相対的に移動させる。
【００７６】
供給管５２の噴出口５３を、放出容器５１の放出口５５と対面しない位置に設ければ、噴出口５３から噴出される蒸気は、放出容器５１に充満してから放出口５５から放出されるため、放出速度が安定する。具体的には、放出口５５が放出容器５１の天井に設けられている場合は、噴出口５３は供給管５２の放出容器５１の底面又は側面と対向する部分に設ける。
【００７７】
放出装置５０（ここでは放出容器５１）の放出口５５が形成された面（前面）を、基板８１よりも大面積にし、放出口５５を前面に所定間隔を空けて分散配置しておけば、基板８１を放出装置５０上に位置させたまま、基板８１表面全部に亘って薄膜を形成することができる。この方法によれば、基板８１を搬送しながら成膜する必要がなく、真空槽１１内での基板８１の移動距離が短くなるので、基板８１搬送によるダストの発生量が少ない。
【００７８】
放出装置５０からの輻射熱でマスク１６が加熱されると、熱膨張が起こり、成膜精度が下がるので、放出装置５０とマスク１６との間に断熱材（冷却板）６７を配置し、ヒーター６８を冷却板６７で覆うことが望ましい。
【００７９】
冷却板６７の放出口５５上の位置に、放出口５５が露出する開口（蒸気放出口）を設けておき、該開口の大きさを、放出口５５から放出される蒸気が接触しない程度に大きくすれば、蒸気が冷却板６７に析出しない。
【００８０】
高温体２２の形状は特に限定されないが、一例を述べると、高温体２２は加熱板２２ｃと、加熱板２２ｃ表面に配置された内側突部２２ａと、加熱板２２ｃ表面に内側突部２２ａを取り囲むように配置された外側突部２２ｂとを有している。
高温体２２は内側突部２２ａと外側突部２２ｂとが配置された面を上側に向けて、貫通孔３３の下端開口の真下位置に配置されている。
【００８１】
回転軸３５と導入管３１との隙間の下端は、内側突部２２ａと外側突部２２ｂ間の空間の真上に位置しており、有機材料３９は内側突部２２ａと外側突部２２ｂの間に供給されるから、有機材料３９は高温体２２から零れ落ちない。
【００８２】
高温体２２は全部を誘導加熱可能な程高抵抗な導電材料で構成することが望ましいが、一部を誘導加熱されない材料で構成してもよい。その場合、誘導加熱されない部分を、熱伝導率の高い材料（例えば金属）で構成すれば、誘導加熱された部分からの熱伝導で、高温体２２全体が昇温する。
【００８３】
以上は、導入部４４が銅を主成分とする低抵抗材料で構成された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、図４に示すように、導入管３１が銅を主成分とする低抵抗材料で構成されたガード管７４を有し、導入部４４が蒸発室２１内部に挿入された管（ここでは内筒４２）の下端部と、ガード管７４とで構成された場合も本発明には含まれる。
【００８４】
内筒４２の蒸発室２１内部に挿入された部分はガード管７４に挿通され、内筒４２の下端はガード管７４の下端と面一か、それよりも高い位置にある。
導入部４４の外周はガード管７４の低抵抗材料で構成され、内筒４２と回転軸３５の蒸発室２１内部に位置する部分は低抵抗材料で囲まれているから、誘導加熱されない。
内筒４２がステンレス等誘導加熱可能な材料で構成されていても、低抵抗材料で囲まれているから誘導加熱されない。
【００８５】
導入部４４の外周を構成する低抵抗材料は銅を主成分とするのであれば、純銅でもよいし銅合金でもよい。
【００８６】
導入部４４の外周は、電磁波を遮蔽可能であれば、銅以外の金属を主成分とする低抵抗材料、又はセラミック等の絶縁材料で構成してもよいが、表面研磨等の加工の容易さを考慮すると銅を主成分とする低抵抗材料で構成することが最も望ましい。
【００８７】
また、導入管３１の導入部４４以外の部分も、銅を主成分とする低抵抗材料で構成してもよい。
銅と反応しやすい有機材料３９を用いる場合は、銅を主成分とする低抵抗材料が露出する表面を、該有機材料３９と反応しない金属メッキ膜で被覆することが望ましい。
【００８８】
低抵抗材料が露出する表面のうち、少なくとも貫通孔３３内に露出する壁面（例えば内筒４２の内壁面）全部に上記金属メッキ膜を形成すれば、有機材料３９が劣化せずに貫通孔３３内を移動する。
【００８９】
金属メッキ膜は、特に限定されないが、例えば、ニッケルと、プラチナと、パラジウムと、ロジウムとからなる群より選択されるいずれか１種類以上の金属を含有する。この中でも、例えばカニゼンメッキ（登録商標）等により成膜されるニッケル被膜がコスト的に最も優れている。
【００９０】
導入管３１を冷却手段４７で冷却すれば、導入部４４が輻射熱で加熱されても、有機材料３９の蒸発温度以上にならない。
【００９１】
例えば、回転軸３５を銅のような低抵抗材料で構成すれば、回転軸３５の下端が蒸発室２１内部に露出していも、回転軸３５が誘導加熱されることはないが、銅は用いて回転軸３５を成形することは難しい（特に突条３６）。
【００９２】
上述したように、本発明は回転軸３５の蒸発室２１内部に位置する部分が、導入部４４外周の低抵抗材料で囲まれているから、回転軸３５がステンレス等の誘導加熱可能な金属材料で構成されても、誘導加熱されることがない。
【００９３】
従って、回転軸３５の構成材料は制限されず、機械的強度や成形性の容易さ等の点を重視して構成材料を選択することができる。機械的強度が高く、成形性の容易な材料としては、ステンレス等の金属材料の他にも、Ｓｉ3Ｎ4を主成分とするセラミック材料がある。回転軸３５と突条３６は同じ材料で一体成形すれば、全体の機械的強度が向上するので好ましい。
【００９４】
蒸発室２１を直接真空排気系に接続せずに、蒸発室２１を放出装置５０に接続した状態で、真空槽１１を真空排気することで、蒸発室２１内部を真空排気してもよい。この場合、蒸発室２１から放出装置５０を遮断することで、蒸発室２１内部の真空排気を停止させてから、有機材料３９を蒸発室２１内部で加熱する。
【００９５】
蒸発室２１から蒸気を放出装置５０に供給する際、蒸発室２１にキャリアガス（例えばＮ2）を導入すれば、蒸気の供給効率が高くなるが、キャリアガスが有機薄膜に取り込まれ、有機薄膜の構成材料が劣化する虞がある。従って、本発明では、キャリアガスを用いず、圧力差で蒸発室２１から放出装置５０へ蒸気を移動させることが最も望ましい。
【００９６】
尚、決められた膜厚を成膜するのに要する有機材料３９の供給量は予備試験で求めておく。予備試験は、実際の成膜に用いるものと同じ有機材料３９を収容部３２に収容し、真空雰囲気の圧力、高温体２２の加熱温度等の成膜条件を、実際の製造の時と成膜条件と同じにし、放出装置５０上に基板８１（マスク１６使用するならばマスク１６と基板８１）とを配置したまま、有機材料３９を高温体２２に落下させて蒸気を発生させ、該蒸気を放出口５５から放出させて薄膜を形成する。有機材料３９の落下量と、薄膜の膜厚との関係を求めれば、その関係から必要供給量が分かる。
【００９７】
蒸着源２０ａ〜２０ｃの設置場所は特に限定されず、蒸着源２０ａ〜２０ｃ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。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】成膜装置の一例を説明するための模式的な平面図
【図２】本発明の蒸着装置の模式的な斜視図
【図３】本発明の蒸着装置の断面図
【図４】本発明の蒸着源の他の例を説明する断面図
【図５】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】
【００９９】
１０ｂ……蒸着装置 １１……真空槽 ２０ａ〜２０ｃ……蒸着源 ２１……蒸発室 ２２……高温体 ２５……誘導加熱装置 ３０……導入装置 ３１……導入管 ３２……収容部 ３３……貫通孔 ３５……回転軸 ３９……有機材料
【技術分野】
【０００１】
本発明は蒸着装置に関する。
【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。
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。
【０００３】
図５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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
しかし、複数枚の基板２０５に成膜するには、蒸着容器２１２内に多量の有機材料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。
【０００９】
突条が螺旋状に形成された回転軸（スクリュー）を筒内で回転させることで、突条間の溝を通った有機蒸着材料が、少量ずつ加熱用の容器に供給される装置が知られており（例えば、特許文献１、３）、この装置によれば、有機蒸着材料は一度に多量に加熱されないから、有機蒸着材料が劣化し難い。
【００１０】
しかし、従来の装置では、有機蒸着材料を供給する筒が、加熱手段と直接接しているため、加熱手段が加熱されると筒や回転軸が加熱され、凸条間の溝内の有機蒸着材料も加熱される。
【００１１】
有機蒸着材料は、加熱により溝内で固化したり、粘度が高くなるため、溝の途中でも有機蒸着材料の詰まりが生じ、有機蒸着材料が加熱手段に供給されなくなる。従って、従来の装置では、必要量の有機蒸着材料を正確に加熱手段に供給することが困難であった。
【特許文献１】特開平１０−１４０３３４号公報
【特許文献２】特開２００６−３０７２３９号公報
【特許文献３】特開２００７−７０６８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
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、有機蒸着材料を蒸気発生装置に少量ずつ配置し、効率よく成膜を行うことである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために、本発明は蒸着源であって、導入装置と、蒸発室と、高温体とを有し、前記導入装置は、蒸着材料を収容可能な収容部と、前記収容部の底面に形成された開口と、貫通孔と、前記貫通孔の一端が前記収容部底面の開口に接続された導入管とを有し、前記導入管の前記貫通孔他端が位置する部分は、前記蒸発室内に挿入され、前記高温体は前記蒸発室の内部に位置し、前記収容部に収容された前記蒸着材料は、前記貫通孔を通って前記貫通孔の他端から、前記高温体に供給され、前記蒸発室の外部には誘導加熱装置が配置され、前記誘導加熱装置により前記蒸発室の内部に電磁場を形成すると、前記高温体が昇温するように構成され、前記導入管の少なくとも前記蒸発室の内部に挿入された部分の外周は、銅を主成分とする低抵抗材料で構成された蒸着源である。
本発明は蒸着源であって、前記導入装置は、前記貫通孔に挿通された回転軸を有し、前記回転軸の周囲には突条が螺旋状に形成され、前記回転軸が回転すると、前記蒸着材料が前記高温体に供給される蒸着源である。
本発明は蒸着装置であって、真空槽と、放出装置と、請求項１又は請求項２のいずれか１項記載の蒸着源とを有し、前記蒸発室の内部空間が、前記放出装置の内部空間に接続され、前記放出装置には、前記真空槽の内部空間と前記放出装置の内部空間とを接続する放出口が形成された蒸着装置である。
【００１４】
尚、本発明で主成分とは、主成分とする物質を全体の５０重量％以上含有することであり、銅を主成分とする低抵抗材料とは銅を５０重量％以上含有する材料のことであって、純銅や銅合金もこれに含まれる。
【発明の効果】
【００１５】
導入管の蒸発室に挿入された部分の外周は低抵抗材料で構成されており、電磁波は外周で遮断されるから導入管が誘導加熱されない。有機材料は貫通孔を移動する際に溶融も蒸発もせず、有機材料は詰らずに高温体に供給される。回転軸と有機材料の供給量との関係が変化しないから、必要量の有機材料を正確に蒸気発生装置に供給できる。必要量の有機材料だけが加熱されるから、有機材料の劣化がおこり難い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１の符号１は成膜装置（有機ＥＬ製造装置）の一例を示している。
成膜装置１は複数の蒸着装置１０ａ〜１０ｃを有しており、ここでは、各蒸着装置１０ａ〜１０ｃは搬送室２に接続され、蒸着装置１０ａ〜１０ｃが接続された搬送室２には、搬入室３ａと、搬出室３ｂと、処理室６と、スパッタ室７と、マスク収容室８とが接続されている。マスク収容室８内部には複数のマスクが収容されており、蒸着装置１０ａ〜１０ｃやスパッタ室７内部に配置されたマスクと定期的に交換される。
【００１７】
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内部と、スパッタ室７内部と、マスク収容室８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。
【００１８】
搬送室２の内部には搬送ロボット５が配置されている。表面上に下部電極が形成された基板は搬入室３ａに搬入され、該基板は搬送ロボット５によって真空雰囲気中を搬入室３ａから搬送室２へ搬入され、処理室６で加熱処理やクリーニング処理等の処理がされ、蒸着装置１０ａ〜１０ｃ内部で、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内部で上部電極膜が形成され、製造された有機ＥＬ素子は搬出室３ｂから外部に搬出されるようになっている。
搬送室２に接続された蒸着装置１０ａ〜１０ｃのうち、少なくとも１つは本発明の蒸着装置１０ｂである。
【００１９】
図２は本発明の蒸着装置１０ｂの模式的な斜視図を示している。蒸着装置１０ｂは、成膜部７０と、１又は２以上（ここでは３つ）の蒸着源２０ａ〜２０ｃとを有している。各蒸着源２０ａ〜２０ｃは同じ構成を有しており、同じ部材には同じ符号を付して説明する。
【００２０】
図３は蒸着装置１０ｂの断面図を示しており、蒸着源２０ａ〜２０ｃは、導入装置３０と、蒸発室２１と、高温体２２と、誘導加熱装置２５とを有している。
導入装置３０は収容部３２と、開口３４と、導入管３１と、回転軸３５とを有している。
【００２１】
収容部３２は箱状であって、底面がすり鉢状になっており、開口３４はすり鉢状の底面の下端に形成されている。
導入管３１には貫通孔３３が形成されており、貫通孔３３の一端が開口３４と連通するように収容部３２の底面に取り付けられている。
【００２２】
導入管３１の構成は特に限定されないが、ここでは、収容部３２底壁が下方に伸ばされ、その下方に伸ばされた部分からなる外筒４３と、収容部３２の開口３４と連通するように外筒４３に挿通された内筒４２とを有しており、貫通孔３３は、内筒４２の内部空間で構成されている。
【００２３】
内筒４２は直管であって、貫通孔３３は直線状である。導入装置３０は貫通孔３３の開口３４に接続された一端を上に、他端を下に向けて蒸発室２１の天井に取り付けられ、導入管３１の貫通孔３３の下端が位置する部分は、蒸発室２１の内部に気密に挿入され、貫通孔３３の下端開口が蒸発室２１の内部空間に面している。
【００２４】
図３の符号４４は導入管３１のうち、蒸発室２１の内部に挿入された部分である導入部を示している。
ここでは、導入部４４は内筒４２の下端部分で構成され、内筒４２は銅を主成分とする低抵抗材料で構成されている。従って、導入部４４の外周は低抵抗材料で構成されている。
【００２５】
回転軸３５（オーガ）は周囲に突条が螺旋状に形成された直線状の棒であって、ステンレス等の金属材料、又はセラミック等の絶縁性材料で構成されている。
回転軸３５は、突条３６が形成された部分が貫通孔３３内に位置するように、貫通孔３３に挿通されており、回転軸３５の下端は導入管３１の下端と面一か、それよりも上方に位置している。
従って、回転軸３５の蒸発室２１の内部に位置する部分は、導入部４４外周の低抵抗材料で囲まれている。
【００２６】
誘導加熱装置２５は、例えばコイルであって、蒸発室２１の周囲に巻きまわれている。蒸発室２１は銅等の低透磁率材料で構成されている。誘導加熱装置２５は交流電源２６に接続されており、誘導加熱装置２５に交流電圧を印加すると、蒸発室２１の内部に電磁場が形成される。
【００２７】
高温体２２はステンレス等の高抵抗材料で構成され、蒸発室２１の内部に配置されており、蒸発室２１内部に電磁場が形成されると、高温体２２は誘導加熱される。
【００２８】
これに対し、導入管３１と回転軸３５は、蒸発室２１内部に位置する部分が、導入部４４外周の低抵抗材料で囲まれているから、電磁波が遮蔽され、誘導加熱されない。
【００２９】
しかも、導入管３１の下端と回転軸３５の下端は高温体２２よりも上方に位置し、導入管３１と回転軸３５は高温体２２と接触していないから、高温体２２からの熱伝導により加熱されない。
【００３０】
図３は収容部３２の蓋８４を開け、有機材料３９を収容部３２に配置してから、蓋８４を閉じて、収容部３２の内部空間を密閉した状態を示している。
【００３１】
本発明に用いられる有機材料３９は粉体である。突条３６先端から内筒４２の内壁面までの距離は、有機材料３９の粒径（例えば粒径１００μｍ以上２００μｍ以下）よりも小さく、有機材料３９は突条３６先端と内筒４２内壁面との隙間に落ちないようになっている。
【００３２】
突条３６間の溝の傾斜は、回転軸３５が静止した時に溝に有機材料３９が入り込まない程緩やかになっており、回転軸３５が静止した状態では、有機材料３９は収容部３２に留まる。
【００３３】
回転手段４１は回転軸３５に接続されており、回転手段４１の動力を回転軸３５に伝達させると、回転軸３５は上昇も下降もせず、貫通孔３３に挿通された状態を維持しながら、貫通孔３３の中心軸線を中心として回転する。
【００３４】
このときの回転方向は、回転軸３５を螺合する雌ネジに挿入したと仮定した時に、回転によって先端が雌ネジから突き出る方向になっており、回転軸３５が回転すると、有機材料３９に突条３６の斜面に沿って下向きに移動する力が加わり、収容部３２内の有機材料３９は突条３６の斜面を滑って突条３６間の溝に入り込み、突条３６の斜面に沿って貫通孔３３内を下向きに移動する。
【００３５】
上述したように、高温体２２が誘導加熱されても、回転軸３５と導入管３１は誘導加熱されず、熱伝導により加熱されることもない。しかも、回転軸３５と導入管３１は、輻射熱で有機材料３９の溶融温度以上に加熱されないように、高温体２２からの距離が遠いか、不図示の冷却手段で溶融温度未満に冷却されるようになっており、有機材料３９が蒸発したり、詰ることなく貫通孔３３内を下方に移動し、貫通孔３３の下端開口から蒸発室２１内部に落下する。
【００３６】
高温体２２は貫通孔３３の下端開口の真下に位置しており、貫通孔３３の下端開口から落下した有機材料３９は高温体２２に供給される。
【００３７】
上述したように、貫通孔３３内で有機材料３９の蒸発や詰りが起こらないから、回転軸３５の回転量と、高温体２２に供給される有機材料３９の供給量との関係は変化せず、回転軸３５の回転量と供給量との関係から、必要量の有機材料３９を供給するのに要する回転軸３５の回転量が分かる。
【００３８】
蒸発室２１と、収容部３２には真空排気系９が接続されている。蒸発室２１内部と収容部３２内部に真空雰囲気を形成した状態で、有機材料３９の蒸発温度以上に加熱した高温体２２に、有機材料３９を供給すると、蒸発室２１の内部に有機材料３９の蒸気が発生する。
【００３９】
成膜部７０は、真空槽１１と、放出装置５０とを有している。図２では真空槽１１は省略されている。蒸発室２１には配管５９の一端が接続され、配管５９の他端は放出装置５０に接続されており、蒸発室２１内部で発生した蒸気は配管５９へ送られる。
【００４０】
配管５９の一端と他端の間にはバルブ５７が設けられ、バルブ５７を閉じると蒸発室２１が放出装置５０から遮断され、蒸気は放出装置５０へ移動しないが、バルブ５７を開けると蒸発室２１が放出装置５０に接続され、蒸気は蒸発室２１から放出装置５０へ移動する。
【００４１】
一つの放出装置５０に複数の蒸着源２０ａ〜２０ｃが接続されている場合、蒸着源２０ａを選択し、選択した蒸着源２０ａの蒸発室２１だけを放出装置５０に接続し、他の蒸着源２０ｂ、２０ｃの蒸発室２１を放出装置５０から遮断すれば、選択した蒸着源２０ａで発生した蒸気だけを放出装置５０へ送ることができる。
【００４２】
放出装置５０は、箱状の放出容器（筐体）５１と、放出容器５１の内部に配置された供給管（ヘッダ）５２とを有しており、放出装置５０に供給された蒸気は供給管５２に供給され、供給管５２に設けられた噴出口５３から放出容器５１内部に放出される。
【００４３】
放出容器５１には放出口５５が形成され、放出装置５０は、各放出口５５が真空槽１１の内部空間に露出するように、一部又は全部が真空槽１１の内部に配置されており、蒸気は放出口５５を通って真空槽１１内部に放出される。
【００４４】
次に、この蒸着装置１０ｂを用いた成膜工程について説明する。
真空槽１１には真空排気系９が接続されており、真空槽１１を真空排気すると、放出装置５０内部と、配管５９内部も真空排気されるようになっている。
【００４５】
収容部３２に有機材料３９を配置して密閉した状態で、収容部３２内と、真空槽１１内と、蒸発室２１内とを真空排気し、収容部３２内部と、蒸発室２１内部と、配管５９内部と、放出装置５０内部と、真空槽１１内部に所定圧力（例えば１０-5Ｐａ）の真空雰囲気を形成しておく。
【００４６】
真空槽１１内部には、放出装置５０の各放出口５５と対面する位置に基板ホルダ１５が配置されており、真空槽１１内部の真空雰囲気を維持したまま、搬送室２から基板８１を真空槽１１内部に搬入し、基板８１の薄膜を成膜すべき成膜面を放出口５５に向けた状態で基板ホルダ１５に配置する。
【００４７】
基板８１の所定領域だけに薄膜を形成する場合は、基板ホルダ１５と放出装置５０の間にマスク１６が配置され、アライメント手段６０によって、基板８１とマスク１６のアライメントマーク（不図示）を観察しながら位置合わせし、マスク１６の開口１７を基板８１の所定領域と対面させておく。
【００４８】
予め成膜すべき有機薄膜の膜厚は決められており、該膜厚の有機薄膜を成膜するために必要な有機材料３９の供給量を予め求めておく。上述した回転軸３５と供給量の関係から、求めた供給量を供給するのに要する回転軸３５の回転量を求めておく。
【００４９】
蒸発室２１内部の真空雰囲気を維持したまま、高温体２２を有機材料３９の蒸発温度以上（例えば３００℃〜４００℃）に加熱しておき、蒸発室２１に接続された真空排気系のバルブを閉じた状態で、予め求めた回転量だけ回転軸３５を回転させ、決められた膜厚の有機薄膜の成膜に必要な量の有機材料３９を高温体２２に配置し、有機材料３９の蒸気を発生させる。
【００５０】
放出装置５０と配管５９には加熱手段６８が取り付けられており、加熱手段６８によって放出装置５０と配管５９とを有機材料３９の蒸発温度以上に加熱しておく。
【００５１】
蒸発室２１内部に蒸気を発生させる前、又は蒸発室２１内部に蒸気を発生させた後に、蒸発室２１内の真空排気を停止した状態で、真空槽１１内の真空排気を続けながら蒸発室２１を放出装置５０に接続すると、圧力差により蒸気が放出装置５０へ供給される。
【００５２】
尚、一つの放出装置５０に複数の蒸着源２０ａ〜２０ｃが接続されている場合は、蒸気を発生させた蒸発室２１以外は、放出装置５０から遮断しておく。
【００５３】
上述したように、予め放出口５５上には基板８１が配置されており、基板８１とマスク１６との位置合わせもされているから、放出装置５０へ供給された蒸気は、放出口５５から放出されると、マスク１６の開口１７を通って、基板８１表面の所定領域に到達し、有機材料３９の薄膜（有機薄膜）が成長する。
【００５４】
有機材料３９の供給開始から所定時間が経過するか、蒸発室２１の内部圧力が所定圧力以下になり、有機材料３９が放出口５５から放出されなくなったら、成膜が終了したと判断する。
【００５５】
成膜が終了した時には、予め求めた量の有機材料３９が全て蒸発し、その蒸気が放出され終わっているから、蒸気が放出口５５から放出され始めてから成膜が終了するときまで、基板８１を放出装置５０上に配置しておけば、基板８１表面には決められた膜厚の有機薄膜が形成される。
【００５６】
成膜が終了したら、基板８１を基板ホルダ１５から取り除き、新たな基板８１を基板ホルダ１５に配置し、成膜にマスク１６を用いる場合はマスク１６と基板８１の位置合わせをする（基板の交換）。
【００５７】
上述した工程で必要落下量の有機材料３９の蒸気を発生させ、少なくともその蒸気が放出口５５から真空槽１１内に放出され始めるまでに、基板８１の交換を終了させておき、成膜が終了するまで、基板８１とマスク１６とを、相対的な位置関係を変えずに放出装置５０上に配置しておけば、新たな基板にも所定膜厚の有機薄膜が形成される。基板の交換と、有機薄膜の成膜とを繰り返せば、複数枚数の基板を成膜処理できる。
【００５８】
一つの放出装置５０に二以上の蒸着源２０ａ〜２０ｃが接続されている場合には、同じ放出装置５０上で二層以上の異なる有機薄膜を基板８１表面上に連続成膜してもよい。
【００５９】
具体的には、有機薄膜の成膜が終了した後、基板８１を放出装置５０上に配置したまま、成膜に用いた蒸着源２０ａとは別の蒸着源２０ｂを選択し、選択した蒸着源２０ｂの蒸発室２１内で蒸気を発生させる。
【００６０】
選択しない蒸着源２０ａ、２０ｃの蒸発室２１は放出装置５０から遮断しておき、選択した蒸着源２０ｂの蒸発室２１を放出装置５０に接続すれば、蒸気が放出口５５から放出され、新たな有機薄膜が基板８１上に成長する。
【００６１】
先に有機薄膜を成膜する時と、新たに有機薄膜を成膜する時とで、マスク１６と基板８１の位置関係を変えなければ、先に成膜された有機薄膜の上に、新たな有機薄膜が積層される。
【００６２】
また、先に有機薄膜を成膜してから、新たな有機薄膜を成膜する前に、マスク１６を交換するか、マスク１６を基板８１に対して移動させ、先に有機薄膜が形成された領域をマスク１６の遮蔽部１８で覆い、有機薄膜が形成されていない領域を、マスク１６の開口１７と対面させれば、有機薄膜は積層されず、別々の領域にそれぞれ形成される。
【００６３】
例えば、複数色の着色層を異なる場所に形成して発光層を構成する場合、少なくとも着色層の色の数だけ蒸着源２０ａ〜２０ｃを用意し、各蒸着源２０ａ〜２０ｃの収容部３２に異なる色（例えば赤、緑、青色）の有機材料３９を収容しておく。この場合、有機材料３９は、例えば、有機発光材料を含む主成分（ホスト）に、有機色素である添加剤（ドーパント）を添加したものである。
【００６４】
基板８１表面の１色目の着色層を形成すべき場所をマスク１６の開口１７と対面させ、他の部分をマスク１６の遮蔽部１８で覆った状態で着色層を形成し、マスク１６を他のマスクと交換するか、開口１７が二色目の着色層を形成すべき場所と対向し、他の部分が遮蔽部１８で覆われるように、マスク１６を基板８１に対して相対的に移動させてから、二色目の着色層を形成する。
【００６５】
マスク１６の交換又は移動と、着色層の形成とを繰り返せば、３色以上の着色層からなる発光層を形成することができる。
【００６６】
有機ＥＬ素子では、基板８１表面の異なる領域に下部電極がそれぞれ形成され、着色層は予め決められた下部電極上にそれぞれ形成される。発光層上に必要であれば、ホール輸送層等の他の有機薄膜を形成した後、上部電極を形成して有機ＥＬ素子を形成する。
【００６７】
上部電極に通電した状態で、選択した電極に通電すれば、選択された電極上にある着色層だけが発光する。このように、２色以上の着色層で発光層を構成することで、有機ＥＬ素子のフルカラー表示が可能となる。
【００６８】
着色層の色の組合わせは赤、青、緑に限定されず、例えば、赤、青、黄等他の組合わせであってもよい。また、着色層の色の数は３色に限定されず、２色又は４色以上であってもよい。
【００６９】
本発明の蒸着装置１０ｂは発光層だけでなく、ホール輸送層、ホール注入層、電子注入層、電子輸送層等、他の有機薄膜の成膜に用いることもできる。
【００７０】
１つの真空槽１１内部には、１又は複数の放出装置５０を配置することができる。１つの真空槽１１内部に複数の放出装置５０を配置する場合、各放出装置５０から放出される蒸気が混合されないよう、放出装置５０同士の距離を十分に離すか、真空槽１１内部に蒸気の流れを遮蔽する遮蔽板を設けることが望ましい。
【００７１】
以上は、有機材料３９としてホストとドーパントとが予め混合されたものを用いる場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。
【００７２】
例えば、１台の放出装置５０に複数の蒸着源２０ａ〜２０ｃを接続しておき、１台の放出装置５０に接続された異なる蒸着源２０ａ〜２０ｃにホストとドーパントをそれぞれ収容しておく。
【００７３】
ホストの蒸気とドーパントの蒸気を異なる蒸着源２０ａ〜２０ｃで発生させ、それらの蒸気を同じ放出装置５０に一緒に供給すれば、蒸気は放出装置５０内部で混合されるから、放出口５５からはホストの蒸気とドーパントの蒸気の混合蒸気が放出され、ホストとドーパントを両方含有する薄膜が堆積する。
【００７４】
放出装置５０と、基板ホルダ１５のいずれか一方又は両方を揺動手段５８に接続しておき、着色層を成長させる間、基板８１とマスク１６を相対的に静止させた状態で、放出装置５０と基板ホルダ１５のいずれか一方又は両方を水平面内で往復移動又は円運動させ、基板ホルダ１５に保持された基板８１を基板ホルダ１５と一緒に、放出装置５０に対して移動させれば、有機薄膜の膜厚が均一になる。
【００７５】
基板ホルダ１５と放出装置５０との相対的な往復移動の方向は特に限定されないが、例えば、供給管５２が、所定間隔を空けて略平行に配置された複数本の分岐管を有する場合は、基板８１と放出装置５０を、該分岐管と交差する方向に水平面内で相対的に移動させる。
【００７６】
供給管５２の噴出口５３を、放出容器５１の放出口５５と対面しない位置に設ければ、噴出口５３から噴出される蒸気は、放出容器５１に充満してから放出口５５から放出されるため、放出速度が安定する。具体的には、放出口５５が放出容器５１の天井に設けられている場合は、噴出口５３は供給管５２の放出容器５１の底面又は側面と対向する部分に設ける。
【００７７】
放出装置５０（ここでは放出容器５１）の放出口５５が形成された面（前面）を、基板８１よりも大面積にし、放出口５５を前面に所定間隔を空けて分散配置しておけば、基板８１を放出装置５０上に位置させたまま、基板８１表面全部に亘って薄膜を形成することができる。この方法によれば、基板８１を搬送しながら成膜する必要がなく、真空槽１１内での基板８１の移動距離が短くなるので、基板８１搬送によるダストの発生量が少ない。
【００７８】
放出装置５０からの輻射熱でマスク１６が加熱されると、熱膨張が起こり、成膜精度が下がるので、放出装置５０とマスク１６との間に断熱材（冷却板）６７を配置し、ヒーター６８を冷却板６７で覆うことが望ましい。
【００７９】
冷却板６７の放出口５５上の位置に、放出口５５が露出する開口（蒸気放出口）を設けておき、該開口の大きさを、放出口５５から放出される蒸気が接触しない程度に大きくすれば、蒸気が冷却板６７に析出しない。
【００８０】
高温体２２の形状は特に限定されないが、一例を述べると、高温体２２は加熱板２２ｃと、加熱板２２ｃ表面に配置された内側突部２２ａと、加熱板２２ｃ表面に内側突部２２ａを取り囲むように配置された外側突部２２ｂとを有している。
高温体２２は内側突部２２ａと外側突部２２ｂとが配置された面を上側に向けて、貫通孔３３の下端開口の真下位置に配置されている。
【００８１】
回転軸３５と導入管３１との隙間の下端は、内側突部２２ａと外側突部２２ｂ間の空間の真上に位置しており、有機材料３９は内側突部２２ａと外側突部２２ｂの間に供給されるから、有機材料３９は高温体２２から零れ落ちない。
【００８２】
高温体２２は全部を誘導加熱可能な程高抵抗な導電材料で構成することが望ましいが、一部を誘導加熱されない材料で構成してもよい。その場合、誘導加熱されない部分を、熱伝導率の高い材料（例えば金属）で構成すれば、誘導加熱された部分からの熱伝導で、高温体２２全体が昇温する。
【００８３】
以上は、導入部４４が銅を主成分とする低抵抗材料で構成された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、図４に示すように、導入管３１が銅を主成分とする低抵抗材料で構成されたガード管７４を有し、導入部４４が蒸発室２１内部に挿入された管（ここでは内筒４２）の下端部と、ガード管７４とで構成された場合も本発明には含まれる。
【００８４】
内筒４２の蒸発室２１内部に挿入された部分はガード管７４に挿通され、内筒４２の下端はガード管７４の下端と面一か、それよりも高い位置にある。
導入部４４の外周はガード管７４の低抵抗材料で構成され、内筒４２と回転軸３５の蒸発室２１内部に位置する部分は低抵抗材料で囲まれているから、誘導加熱されない。
内筒４２がステンレス等誘導加熱可能な材料で構成されていても、低抵抗材料で囲まれているから誘導加熱されない。
【００８５】
導入部４４の外周を構成する低抵抗材料は銅を主成分とするのであれば、純銅でもよいし銅合金でもよい。
【００８６】
導入部４４の外周は、電磁波を遮蔽可能であれば、銅以外の金属を主成分とする低抵抗材料、又はセラミック等の絶縁材料で構成してもよいが、表面研磨等の加工の容易さを考慮すると銅を主成分とする低抵抗材料で構成することが最も望ましい。
【００８７】
また、導入管３１の導入部４４以外の部分も、銅を主成分とする低抵抗材料で構成してもよい。
銅と反応しやすい有機材料３９を用いる場合は、銅を主成分とする低抵抗材料が露出する表面を、該有機材料３９と反応しない金属メッキ膜で被覆することが望ましい。
【００８８】
低抵抗材料が露出する表面のうち、少なくとも貫通孔３３内に露出する壁面（例えば内筒４２の内壁面）全部に上記金属メッキ膜を形成すれば、有機材料３９が劣化せずに貫通孔３３内を移動する。
【００８９】
金属メッキ膜は、特に限定されないが、例えば、ニッケルと、プラチナと、パラジウムと、ロジウムとからなる群より選択されるいずれか１種類以上の金属を含有する。この中でも、例えばカニゼンメッキ（登録商標）等により成膜されるニッケル被膜がコスト的に最も優れている。
【００９０】
導入管３１を冷却手段４７で冷却すれば、導入部４４が輻射熱で加熱されても、有機材料３９の蒸発温度以上にならない。
【００９１】
例えば、回転軸３５を銅のような低抵抗材料で構成すれば、回転軸３５の下端が蒸発室２１内部に露出していも、回転軸３５が誘導加熱されることはないが、銅は用いて回転軸３５を成形することは難しい（特に突条３６）。
【００９２】
上述したように、本発明は回転軸３５の蒸発室２１内部に位置する部分が、導入部４４外周の低抵抗材料で囲まれているから、回転軸３５がステンレス等の誘導加熱可能な金属材料で構成されても、誘導加熱されることがない。
【００９３】
従って、回転軸３５の構成材料は制限されず、機械的強度や成形性の容易さ等の点を重視して構成材料を選択することができる。機械的強度が高く、成形性の容易な材料としては、ステンレス等の金属材料の他にも、Ｓｉ3Ｎ4を主成分とするセラミック材料がある。回転軸３５と突条３６は同じ材料で一体成形すれば、全体の機械的強度が向上するので好ましい。
【００９４】
蒸発室２１を直接真空排気系に接続せずに、蒸発室２１を放出装置５０に接続した状態で、真空槽１１を真空排気することで、蒸発室２１内部を真空排気してもよい。この場合、蒸発室２１から放出装置５０を遮断することで、蒸発室２１内部の真空排気を停止させてから、有機材料３９を蒸発室２１内部で加熱する。
【００９５】
蒸発室２１から蒸気を放出装置５０に供給する際、蒸発室２１にキャリアガス（例えばＮ2）を導入すれば、蒸気の供給効率が高くなるが、キャリアガスが有機薄膜に取り込まれ、有機薄膜の構成材料が劣化する虞がある。従って、本発明では、キャリアガスを用いず、圧力差で蒸発室２１から放出装置５０へ蒸気を移動させることが最も望ましい。
【００９６】
尚、決められた膜厚を成膜するのに要する有機材料３９の供給量は予備試験で求めておく。予備試験は、実際の成膜に用いるものと同じ有機材料３９を収容部３２に収容し、真空雰囲気の圧力、高温体２２の加熱温度等の成膜条件を、実際の製造の時と成膜条件と同じにし、放出装置５０上に基板８１（マスク１６使用するならばマスク１６と基板８１）とを配置したまま、有機材料３９を高温体２２に落下させて蒸気を発生させ、該蒸気を放出口５５から放出させて薄膜を形成する。有機材料３９の落下量と、薄膜の膜厚との関係を求めれば、その関係から必要供給量が分かる。
【００９７】
蒸着源２０ａ〜２０ｃの設置場所は特に限定されず、蒸着源２０ａ〜２０ｃ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。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】成膜装置の一例を説明するための模式的な平面図
【図２】本発明の蒸着装置の模式的な斜視図
【図３】本発明の蒸着装置の断面図
【図４】本発明の蒸着源の他の例を説明する断面図
【図５】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】
【００９９】
１０ｂ……蒸着装置 １１……真空槽 ２０ａ〜２０ｃ……蒸着源 ２１……蒸発室 ２２……高温体 ２５……誘導加熱装置 ３０……導入装置 ３１……導入管 ３２……収容部 ３３……貫通孔 ３５……回転軸 ３９……有機材料
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導入装置と、蒸発室と、高温体とを有し、
前記導入装置は、蒸着材料を収容可能な収容部と、
前記収容部の底面に形成された開口と、
貫通孔と、前記貫通孔の一端が前記収容部底面の開口に接続された導入管とを有し、
前記導入管の前記貫通孔他端が位置する部分は、前記蒸発室内に挿入され、
前記高温体は前記蒸発室の内部に位置し、
前記収容部に収容された前記蒸着材料は、前記貫通孔を通って前記貫通孔の他端から、前記高温体に供給され、
前記蒸発室の外部には誘導加熱装置が配置され、前記誘導加熱装置により前記蒸発室の内部に電磁場を形成すると、前記高温体が昇温するように構成され、
前記導入管の少なくとも前記蒸発室の内部に挿入された部分の外周は、銅を主成分とする低抵抗材料で構成された蒸着源。
【請求項２】
前記導入装置は、前記貫通孔に挿通された回転軸を有し、
前記回転軸の周囲には突条が螺旋状に形成され、
前記回転軸が回転すると、前記蒸着材料が前記高温体に供給される請求項１記載の蒸着源。
【請求項３】
真空槽と、放出装置と、請求項１又は請求項２のいずれか１項記載の蒸着源とを有し、
前記蒸発室の内部空間が、前記放出装置の内部空間に接続され、
前記放出装置には、前記真空槽の内部空間と前記放出装置の内部空間とを接続する放出口が形成された蒸着装置。
【請求項１】
導入装置と、蒸発室と、高温体とを有し、
前記導入装置は、蒸着材料を収容可能な収容部と、
前記収容部の底面に形成された開口と、
貫通孔と、前記貫通孔の一端が前記収容部底面の開口に接続された導入管とを有し、
前記導入管の前記貫通孔他端が位置する部分は、前記蒸発室内に挿入され、
前記高温体は前記蒸発室の内部に位置し、
前記収容部に収容された前記蒸着材料は、前記貫通孔を通って前記貫通孔の他端から、前記高温体に供給され、
前記蒸発室の外部には誘導加熱装置が配置され、前記誘導加熱装置により前記蒸発室の内部に電磁場を形成すると、前記高温体が昇温するように構成され、
前記導入管の少なくとも前記蒸発室の内部に挿入された部分の外周は、銅を主成分とする低抵抗材料で構成された蒸着源。
【請求項２】
前記導入装置は、前記貫通孔に挿通された回転軸を有し、
前記回転軸の周囲には突条が螺旋状に形成され、
前記回転軸が回転すると、前記蒸着材料が前記高温体に供給される請求項１記載の蒸着源。
【請求項３】
真空槽と、放出装置と、請求項１又は請求項２のいずれか１項記載の蒸着源とを有し、
前記蒸発室の内部空間が、前記放出装置の内部空間に接続され、
前記放出装置には、前記真空槽の内部空間と前記放出装置の内部空間とを接続する放出口が形成された蒸着装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００９−８４６７４（Ｐ２００９−８４６７４Ａ）
【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２００７−２７１２５２（Ｐ２００７−２７１２５２）
【出願日】平成１９年１０月１８日（２００７．１０．１８）
【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１９年１０月１８日（２００７．１０．１８）
【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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