薄膜形成装置
【課題】蒸発材料を劣化させずに長時間放出を継続できる技術を提供する。
【解決手段】
真空槽１１内に加熱側筒体２３と冷却側筒体２４とを、加熱側筒体２３が上になるように配置して、それらの内部に蒸発材料１５が配置された蒸発材料容器２６を挿入し、蒸発材料１５の上部の所定量が、加熱側筒体２３の内側に配置されて、加熱側筒体２３から加熱されて蒸気が放出されるようにする。このとき、蒸発材料１５の下部は、冷却側筒体２４によって冷却され、不必要に加熱されず、劣化しないようになる。
【解決手段】
真空槽１１内に加熱側筒体２３と冷却側筒体２４とを、加熱側筒体２３が上になるように配置して、それらの内部に蒸発材料１５が配置された蒸発材料容器２６を挿入し、蒸発材料１５の上部の所定量が、加熱側筒体２３の内側に配置されて、加熱側筒体２３から加熱されて蒸気が放出されるようにする。このとき、蒸発材料１５の下部は、冷却側筒体２４によって冷却され、不必要に加熱されず、劣化しないようになる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜形成の技術分野に係り、特に、有機材料を変質させずに薄膜を形成する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在では有機ＥＬ表示装置が注目されており、有機薄膜形成装置が盛んに開発されている。
図７の符号１０１は、従来技術の有機薄膜形成装置であり、真空槽１１１の内部の底壁側には蒸着源１１３が配置され、その上方にはフォルダ１１４が配置されている。蒸着源１１３内に有機材料１１５を配置し、真空ポンプ１３９によって真空槽１１１内を真空排気し、真空雰囲気にされた真空槽１１１内に成膜対象物を搬入してフォルダ１１４に保持させる。
【０００３】
次いで、加熱電源１４４を動作させ、蒸着源１１３周囲のヒータ１３１に通電して発熱させ、蒸着源１１３を加熱し、有機材料１１５を昇温させて、有機材料１１５の蒸気を生成し、真空槽１１１の内部に放出させる。
蒸気が安定して放出されるようになった後、蒸着源１１３と成膜対象物１１７の間に位置するシャッタ１３８を開け、蒸気を成膜対象物に到達させる。
蒸気放出速度は、膜厚センサ１３７と制御装置１３６によって検出し、検出結果に基づいて加熱電源１４４が出力する電力を制御し、蒸気放出速度が一定値になるようにする。
【０００４】
この有機薄膜形成装置１０１では、蒸着源１１３内の有機材料が全部加熱されており、有機材料１１５は、表面部分から蒸気が放出されて減少するようになっている。従って、蒸着源１１３内の有機材料１１５のうち、蒸着源１１３の下部の部分は蒸発せず、長時間加熱された状態が維持されるため、変質してしまうという問題がある。
【０００５】
また、メンテナンス等のため、蒸着源１１３内に有機材料１１５が残っている状態で真空槽１１１内に大気を導入しようとするときに、有機材料１１５全部が高温であると、変質してしまう。有機材料１１５が低温になってから大気を導入しようとすると、長時間を必要としてしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平０６−３１６４８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記従来技術の不都合を解決するために創作されたものであり、その目的は、有機材料を変質させずに蒸気を長時間放出することができ、また、一定の蒸気放出速度が得られ、メンテナンスに要する時間も短い技術を提供することにある。
【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、真空槽と、前記真空槽内に配置された蒸着源と、前記真空槽内を真空排気する真空ポンプとを有し、前記真空ポンプによって前記真空槽内を真空雰囲気にした状態で、前記蒸着源内に配置された蒸発材料を加熱して、前記蒸着源内で前記蒸発材料の蒸気を生成し、前記真空槽内に配置された成膜対象物の表面に前記蒸気を到達させ、前記成膜対象物の表面に薄膜を形成する薄膜形成装置であって、前記蒸着源は、前記蒸発材料が配置される蒸発材料容器と、前記蒸発材料容器を加熱する加熱部と、前記蒸発材料容器を冷却する冷却部とを有し、前記加熱部は、筒形状である加熱側筒体と、前記加熱側筒体を加熱する加熱装置とを有し、前記冷却部は、筒形状である冷却側筒体と、前記冷却側筒体を冷却する冷却装置とを有し、前記加熱側筒体は前記冷却側筒体の上方に配置され、前記蒸発材料容器は、上部が前記加熱側筒体の内周面に接触して前記加熱側筒体の内側に位置し、下部が前記冷却側筒体の内周面に接触して前記冷却側筒体の内側に位置した状態にできるように構成され、前記蒸発材料容器を、前記加熱側筒体と前記冷却側筒体に対して、上下移動させる移動装置が設けられ、前記加熱側筒体と前記冷却側筒体に対する前記蒸発材料容器の高さを変更できるように構成された薄膜形成装置である。
また、本発明は、前記加熱側筒体の内周面と、前記冷却側筒体の内周面と、前記蒸発材料容器の外周面は、それぞれ円筒形形状に形成され、前記加熱側筒体の内周面と、前記冷却側筒体の内周面とには、雌ねじがそれぞれ設けられ、前記蒸発材料容器の外周面には雄ねじが設けられ、前記雌ねじと前記雄ねじは噛み合わされ、前記蒸発材料容器が前記加熱側筒体と前記冷却側筒体に対して回転すると、前記蒸発材料容器は、前記加熱側筒体と前記冷却側筒体に対して上下移動されるように構成された薄膜形成装置である。
また、本発明は、前記蒸気は、前記蒸発材料容器の開口から前記真空槽内に放出されるように構成された薄膜形成装置である。
また、本発明は、前記真空槽内には、前記蒸着源が少なくとも二個配置され、二個の前記蒸着源から前記真空槽内に前記蒸気がそれぞれ放出され、同一の前記成膜対象物に蒸気がそれぞれ到達できるように構成された薄膜形成装置である。
また、本発明は、前記真空槽内には放出装置が設けられ、前記蒸着源内で生成された前記蒸気は供給管内を移動して前記放出装置に供給され、前記放出装置から前記真空槽内に前記蒸気が放出されるように構成された薄膜形成装置である。
また、本発明は、前記真空槽内には、前記蒸着源が少なくとも二個配置され、二個の前記蒸着源内で生成された蒸気は、同一の前記成膜対象物にそれぞれ到達できるように構成された薄膜形成装置である。
また、本発明は、前記蒸着源内で生成され、前記蒸着源の外部に放出される蒸気の時間当たりの量である蒸気放出速度を測定し、測定した前記蒸気放出速度の値と基準値と比較して、測定した蒸気に対する蒸着源の前記加熱側筒体と前記冷却側筒体に対する前記蒸発材料容器の高さを変更するように構成された薄膜形成装置である。
【発明の効果】
【０００９】
有機材料のうち、不要に加熱される部分が無くなるので、有機材料の変質を防止することができ、多量の有機材料を有機材料容器内に配置して長時間蒸気の放出を継続させることができる。
加熱側筒体から加熱される量を一定にすることができるので、蒸気発生速度を一定にすることができる。
蒸発温度に昇温した有機材料は、有機材料容器を下方に移動させて冷却側筒体で囲めば、短時間で冷却することができ、メンテナンス開始までの待ち時間が短くなる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第一例の薄膜形成装置
【図２】有機材料を配置した蒸着源を説明するための図
【図３】有機材料が減少した蒸着源を説明するための図
【図４】蒸発材料容器の内側に内筒が設けられた蒸着源を説明するための図
【図５】本発明の第二例の薄膜形成装置
【図６】第二例の薄膜形成装置の蒸着源を説明するための図
【図７】従来の薄膜形成装置
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の薄膜形成装置を図面を用いて説明する。
図１を参照し、符号１は、本発明の第一例の薄膜形成装置であり真空槽１１を有している。
真空槽１１の内部には、一又は複数台(ここでは二台)の蒸着源１３ａ、１３ｂが配置されており、真空槽１１内の各蒸着源１３ａ、１３ｂの上方位置には、成膜対象物(ここでは表面にトランジスタ等が形成されたガラス基板)が配置されるフォルダ１４が一台配置されている。
【００１２】
各蒸着源１３ａ、１３ｂは同一種類の部材によって構成されており、共通した部材には同じ符号を付して説明する。図２を参照し、各蒸着源１３ａ、１３ｂは、加熱部２１と、冷却部２２と、容器部１８とを有している。
加熱部２１は、無底円筒形状の加熱側筒体２３と、加熱側筒体２３の外周側面に配置された加熱装置３１とを有している。加熱装置３１は、抵抗加熱ヒータであり、加熱側筒体２３の外周に巻き回されている。
冷却部２２は、無底円筒形状の冷却側筒体２４と、冷却側筒体２４の外周側面に配置された冷却装置３２とを有している。冷却装置３２は配管であり、内部に冷却媒体が流れると、冷却側筒体２４の温度が低下する。
【００１３】
真空槽１１の外部には、加熱用電源４４ａ、４４ｂが配置されている。加熱装置３１は加熱用電源４４ａ又は４４ｂに接続されており、加熱用電源４４ａ、４４ｂを動作させ、加熱用電源４４ａ、４４ｂから加熱装置３１に電流を流すと、加熱装置３１が発熱し、加熱側筒体２３を昇温させる。
【００１４】
真空槽１１の外部には、循環装置４５ａ、４５ｂが配置されている。循環装置４５ａ、又は４５ｂによって冷却された冷却媒体は、冷却装置３２内を流れ、冷却側筒体２４を冷却して循環装置４５ａ又は４５ｂに戻る。冷却媒体は、冷却側筒体２４の熱が伝導して昇温されており、昇温した冷却媒体は循環装置４５ａ又は４５ｂによって冷却された後、冷却装置３２に供給される。
【００１５】
加熱側筒体２３と冷却側筒体２４とは、加熱側筒体２３を上方にし、加熱側筒体２３と冷却側筒体２４とは、中心軸線を一致させて、加熱側筒体２３が上、冷却側筒体２４が下に配置されている。加熱側筒体２３と冷却側筒体２４とは、真空槽１１に対して静止するように固定されている。
加熱側筒体２３と冷却側筒体２４の内周面は円筒形であり、同じ有効径で同じピッチの雌ねじ５１、５２が形成されている。
【００１６】
他方、容器部１８は、外周面が円筒の蒸発材料容器２６と、上部が蒸発材料容器２６の鉛直下方を向く外部底面に固定され、鉛直下方に伸ばされたリニアガイド４８とを有している。
リニアガイド４８には、回転軸４２の上端に固定されたリニア軸受け４６が取り付けられており、リニアガイド４８とリニア軸受け４６とは、相対的に滑り移動できるように構成されている。
回転軸４２の下部は、真空槽１１の外部に気密に導出されており、各蒸着源１３ａ、１３ｂ毎に設けられた移動装置４１に接続されている。
【００１７】
蒸発材料容器２６の外周面は円筒形であり、加熱側筒体２３と冷却側筒体２４の雌ねじ５１、５２と同じ有効半径で同ピッチの雄ねじ５３が形成されており、蒸発材料容器２６は、開口２７を上方に向け、雌ねじ５１、５２と雄ねじ５３とが噛み合った状態で、上下に配置された加熱側筒体２３と冷却側筒体２４とで構成される筒体の内部に配置されている。
【００１８】
移動装置４１は、回転軸４２を、その中心軸線を中心にして回転移動させるモータであり、移動装置４１によって回転軸４２を回転させると、リニア軸受け４６とリニアガイド４８を介して蒸発材料容器２６に回転軸４２の回転が伝達され、蒸発材料容器２６と回転軸４２とは、同一方向、同一角度回転する。
【００１９】
その結果、雄ねじ５３と雌ねじ５１、５２との噛み合いにより、回転力が上方又は下方に向く力に変換され、リニアガイド４８とリニア軸受け４６とは滑りながら、蒸発材料容器２６が上方又は下方に移動する。
【００２０】
移動装置４１は、制御装置３６ａ、３６ｂに接続されており、制御装置３６ａ、３６ｂを動作させて移動装置４１を制御すると、回転軸４２を、その中心軸線を中心として、所望量、所望方向に回転させることができるので、蒸発材料容器２６を、開口２７を上方に向けた状態で、加熱側筒体２３と冷却側筒体２４とで構成される筒体の内部の所望位置に配置することができる。
【００２１】
このように、蒸発材料容器２６の移動により、加熱側筒体２３と冷却側筒体２４に対する蒸発材料容器２６の高さを変更することができる。
なお、蒸発材料容器２６は、その中心軸線が、加熱側筒体２３と冷却側筒体２４との中心軸線と一致して配置される。
蒸発材料容器２６の内部には、粉体状や液体状の有機材料から成る蒸発材料１５が配置されている。
【００２２】
ここでは、回転しない状態では、蒸発材料容器２６には、自重と蒸発材料１５の重量によって、下向きの力が働いており、雌ねじ５１、５２と雄ねじ５３とが噛み合った状態では、雄ねじ５３のねじ山の下方を向く側面は、加熱側筒体２３と冷却側筒体２４の雌ねじ５１、５２のねじ山の上方を向く側面うち、両方の雌ねじ５１、５２の側面か、加熱側筒体２３の雌ねじ５１の側面に接触しており、蒸発材料容器２６の重さは、加熱側筒体２３と冷却側筒体２４の両方、又は、加熱側筒体２３によって支持され、蒸発材料容器２６の開口２７から放出された蒸気は、加熱側筒体２３と冷却側筒体２４の間の隙間から漏出しないようになっている。
【００２３】
蒸発材料容器２６の位置を、内部の蒸発材料１５の上部は加熱側筒体２３の内部に位置させ、下部は冷却側筒体２４の内部に位置するようにしておき、加熱装置３１の発熱によって加熱側筒体２３を加熱し、冷却装置３２に冷却媒体を流して冷却側筒体２４を冷却すると、加熱側筒体２３の熱は、加熱側筒体２３の雌ねじ５１と蒸発材料容器２６の雄ねじ５３との接触部分を通って蒸発材料容器２６の加熱側筒体２３内に位置する部分が加熱され、蒸発材料容器２６の加熱された部分の内側に配置された部分の蒸発材料１５が加熱される。
【００２４】
蒸発材料１５の昇温によって、冷却側筒体２４の内側に配置された部分の蒸発材料１５も加熱されるが、その熱は、蒸発材料容器２６の雄ねじ５３と冷却側筒体２４の雌ねじ５２との接触部分を通って冷却側筒体２４に伝達され、冷却装置３２によって冷却される。接触しない部分では、輻射熱によって熱が伝達される。
【００２５】
真空槽１１には、真空ポンプ３９が接続されており、真空槽１１内部は真空排気されて真空雰囲気にされている。
蒸発材料容器２６内の蒸発材料１５のうち、加熱側筒体２３の内側に配置された部分が大きく昇温し、真空雰囲気中での蒸発材料１５の蒸発温度以上の温度に昇温する。冷却側筒体２４の内側に配置された部分は、加熱側筒体２３の内側に配置された部分よりも低い温度に冷却されており、蒸発温度未満の温度に維持することもできる。
蒸発材料容器２６の内周及び底面の露出面は、蒸発材料１５とは反応しない材料で構成されており、蒸発材料１５が加熱されても、蒸発材料容器２６とは反応しない。
【００２６】
この薄膜形成装置１を用いて成膜対象物に有機薄膜を形成する手順について説明する。
各蒸着源１３ａ、１３ｂのうち、一台の蒸着源１３ａの蒸発材料容器２６に、有機薄膜のホストとなる蒸発材料１５を配置し、他の一台の蒸着源１３ｂに、有機薄膜のドーパントとなる蒸発材料１５を配置し、制御装置３６ａ、３６ｂと移動装置４１によって、回転軸４２を回転させ、加熱側筒体２３と冷却側筒体２４とで構成される筒体の中で、蒸発材料容器２６を、蒸発材料１５の上部の所定量が加熱側筒体２３の内側に配置されるようにすると共に、真空ポンプ３９によって真空槽１１内を真空排気しておく。
【００２７】
次に、真空槽１１内の真空雰囲気を維持しながら成膜対象物を搬入し、フォルダ１４に保持させる。図１の符号１７は、その状態の成膜対象物を示している。
次いで、循環装置４５ａ、４５ｂと加熱電源４４ａ、４４ｂとにより、ホストの蒸着源１３ａに配置された冷却側筒体２４と、ドーパントの蒸着源１３ｂに配置された冷却側筒体２４とを冷却しながら、ホストの蒸着源１３ａに配置された加熱側筒体２３と、ドーパントの蒸着源１３ｂに配置された加熱側筒体２３とを加熱し、ホストの蒸発材料１５と、ドーパントの蒸発材料１５の下部を冷却しながら上部を加熱してホストとドーパントの蒸気を発生させる。
【００２８】
蒸発材料容器２６の内部で発生した蒸気は、蒸発材料容器２６の開口２７と加熱側筒体２３の開口２８を通って、真空槽１１の内部の上方に向けて放出される。
各蒸着源１３ａ、１３ｂと、フォルダ１４との間には、シャッター３８が設けられており、シャッター３８が閉じた状態では、各蒸着源１３ａ、１３ｂから放出された蒸気はシャッター３８に衝突して付着し、フォルダ１４に保持された成膜対象物１７の表面には到達しない。
【００２９】
各蒸着源１３ａ、１３ｂの斜め上方には、膜厚センサ３７ａ、３７ｂが、各蒸着源１３ａ、１３ｂ毎に配置されている。従って、各膜厚センサ３７ａ、３７ｂは、一個の蒸着源１３ａ、１３ｂが放出する蒸気が到着するようにされており、その蒸気により、膜厚センサ３７ａ、３７ｂ表面に薄膜が形成される。
各膜厚センサ３７ａ、３７ｂは、制御装置３６ａ、３６ｂに接続されており、膜厚センサ３７ａ、３７ｂで検出された膜厚のデータは、制御装置３６ａ、３６ｂに出力されている。
【００３０】
蒸気の単位時間当たりの放出量を蒸気放出速度と呼ぶと、制御装置３６ａ、３６ｂは、膜厚と、膜厚の成長時間とから、膜厚センサ３７ａ、３７ｂ上の薄膜の成長速度や、各蒸着源１３ａ、１３ｂの蒸気放出速度を求めており、ホストの蒸気放出速度と、ドーパントの蒸気放出速度とを、それぞれ基準値と比較し、蒸気放出速度と基準値の間が一定の関係になったとき、例えば、蒸気放出速度が基準値以上の値になったときに、シャッター３８を開け、ホストの蒸気とドーパントの蒸気を成膜対象物１７の表面に到達させる。
【００３１】
成膜対象物１７の表面では、到達した蒸気によって有機薄膜の形成が開始される。ドーパントの蒸気放出速度は、ホストの蒸気放出速度よりも小さくなるように温度や蒸発材料容器２６内の有機材料の量が設定されており、形成される有機薄膜は主としてホストから成り、ドーパンドが微少量含有された有機薄膜である。
【００３２】
成膜対象物１７表面で有機薄膜が成長する間も、膜厚センサ３７ａ、３７ｂ上でのホストの薄膜とドーパントの薄膜とはそれぞれ成長されており、制御装置３６ａ、３６ｂは、膜厚センサ３７ａ、３７ｂ上の成膜速度や各蒸着源１３ａ、１３ｂの蒸気放出速度から、成膜対象物１７上の有機薄膜の成長速度を求め、それぞれ基準値と比較しており、
【００３３】
蒸気放出速度が基準値よりも小さいため、蒸気放出量を増大させる場合は、制御装置３６ａ、３６ｂは蒸発材料１５が配置された蒸発材料容器２６を上昇させ、加熱側筒体２３で囲まれて、加熱される部分の有機材料の量を増加させて蒸気放出速度を増大させる。
【００３４】
逆に、蒸気放出速度が基準値よりも大きすぎる場合は、蒸発材料容器２６を降下させ、加熱側筒体２３で囲まれて、加熱される部分の蒸発材料１５の量を減少させて、蒸気放出速度を遅くする。
【００３５】
蒸発材料容器２６内の有機材料は、蒸発時間に従って減少し、その上端の位置は下降するから、蒸発材料容器２６の高さが一定であれば、蒸発材料１５のうち、加熱側筒体２３の内側に配置された部分の量は減少し、蒸気放出速度が小さくなるから、蒸気放出速度を一定値に維持するためには、蒸発時間の経過に従って、蒸発材料容器２６は上昇される。
【００３６】
一定の成長速度で有機薄膜を成膜対象物１７の表面に成長させ、所定膜厚の有機薄膜が形成された後、シャッター３８を閉じ、有機薄膜を形成された成膜対象物１７を真空槽１１の外部に搬出し、未成膜の成膜対象物１７を真空槽１１の内部に搬入し、フォルダ１４に保持させた後、シャッター３８を開け、有機薄膜の形成を開始する。このようにして、複数枚数の成膜対象物の表面に有機薄膜を形成する。
【００３７】
所定枚数の成膜対象物への薄膜形成の途中に、有機薄膜の形成を一旦中止する場合は蒸発材料容器２６を降下させ、蒸発材料容器２６中の蒸発材料１５のうち、加熱側筒体２３の内部に位置する部分を減少させる。
【００３８】
ここでは、全部を冷却側筒体２４の内部に位置させ、蒸発材料１５の温度を低下させる。有機材料の全部が蒸発温度よりも低い温度になると、蒸発が停止する。
このとき、加熱装置３１は通電して発熱させておき、加熱側筒体２３を加熱しておくこともできる。加熱しておくと、有機薄膜の形成を再開する際に、蒸発材料容器２６を上昇させて蒸発材料１５の上部の部分を加熱側筒体２３の内部に配置すると、蒸発材料１５は直ぐに昇温し、蒸発温度以上の温度になって蒸発を開始する。
【００３９】
なお、上記第一例の薄膜形成装置１の蒸発材料容器２６は、蒸発材料１５とは反応しない材料(例えば炭素材料やセラミックス材料)で構成したが、金属材料で形成した容器本体の内周面に蒸発材料１５とは反応しない材料の薄膜を形成し、その薄膜が内周面に露出するようにしてもよい。
【００４０】
また、図４に示すように、蒸発材料容器２６を金属で形成し、その内側に、外周壁面が蒸発材料容器２６の内周面と密着し、内周面が蒸発材料１５と反応しない材料で構成された有底の内筒２９を設け、内筒２９内に蒸発材料１５を配置するようにしてもよい。
【００４１】
蒸発材料容器２６が上方に移動しても、蒸発材料容器２６の上端である開口２７が、加熱側筒体２３の開口２８よりも高くならないようにしておき、図６に示す蒸着源１３ｃ又は１３ｄのように、加熱側筒体２３の開口２８に蓋部６１を設けて蒸発材料容器２６と加熱側筒体２３と蓋部６１との間の蒸気空間６０を密閉し、蓋部６１に供給口６２を設け、供給口６２に供給管６３ｃ又は６３ｄを接続し、蒸気空間６０に充満する蒸気が、供給管６３ｃ、６３ｄを通って、蒸着源１３ｃ、１３ｄの外部に導出されるようにしてもよい。
【００４２】
この場合、図５に示す第二例の薄膜形成装置２のように、真空槽１２の内部であって、真空槽１２内に配置されたフォルダ１４に対面する位置に放出装置６６を設けておき、真空槽１２内の別の位置に、ホストの蒸発材料１５が配置された蒸着源１３ｃとドーパントの蒸発材料１５が配置された蒸着源１３ｄとを設け、真空ポンプ３９によって真空槽１２内を真空排気した後、蒸着源１３ｃ、１３ｄ内で蒸気を発生させ、供給管６３ｃ、６３ｄによって、それぞれ別々に放出装置６６内に蒸気を導入させ、放出装置６６に形成された一乃至複数個の放出口６７から真空槽１２内にホストの蒸気とドーパントの蒸気が混合された蒸気を放出させ、フォルダ１４に配置された成膜対象物１７に到達させて、成膜対象物１７の表面に有機薄膜を形成することができる。
【００４３】
図５、６中、符号４４、４４ｃ、４４ｄは、加熱装置３１に通電する加熱用電源であり、符号４５、４５ｃ、４５ｄは、冷却装置３２に冷却した冷却媒体を供給する循環装置である。
本例では、供給管６３ｃ、６３ｄには、供給口６２と放出装置６６に接続された部分との間の位置に、サンプル口６５ｃ、６５ｄが設けられており、膜厚センサ３７ｃ、３７ｄが、サンプル口６５ｃ、６５ｄと対向して配置されている。
【００４４】
供給管６３ｃ、６３ｄ内を蒸気が流れると、サンプル口６５ｃ、６５ｄから、供給管６３ｃ、６３ｄ内を流れる蒸気の一部が真空槽１２内の膜厚センサ３７ｃ、３７ｄに向かって放出され、膜厚センサ３７ｃ、３７ｄの表面に到達して有機薄膜を形成する。
【００４５】
サンプル口６５ｃ、６５ｄから放出される単位時間当たりの蒸気量である蒸気放出速度は、本例でも、第一例と同じように、膜厚センサ３７ｃ、３７ｄが検出した有機薄膜の膜厚と成膜時間から、制御装置３６ｃ、３６ｄが求めており、その蒸気放出速度に基づいて、蒸発材料容器２６を上下に移動させ、成膜対象物１７表面の有機薄膜の成長速度を一定にすることができる。
【００４６】
なお、図５、６に示した第二例の薄膜形成装置２では、蒸発材料容器２６の開口２７を上方に向け、蒸発材料１５が開口２７から落下しないようにして蒸気を放出し、成膜対象物１７の鉛直下方を向けられた表面に有機薄膜を成長させていたが、放出口６７を放出装置６６の側面に配置し、成膜対象物１７を鉛直にして放出口６７と対面させ、放出口６７から真空槽１２内の水平方向に蒸気を放出して成膜対象物１７表面に到達させて有機薄膜を成長させるようにしてもよい。
【００４７】
第一、第二例の薄膜形成装置１、２では、成膜対象物１７上での有機薄膜の成長速度を制御するために、蒸発材料容器２６の高さを制御したが、蒸発材料容器２６の高さを制御すると共に、加熱装置３１への通電量を、蒸気放出速度が大きすぎるときは低下させ、少なすぎるときは増加させて、蒸気放出速度が一定値になるようにしてもよい。
【００４８】
上記例では、蒸発材料容器２６の雄ねじ５３のねじ山の下方を向く側面が、加熱側筒体２３と冷却側筒体２４の雌ねじ５１、５２のねじ山の上方を向く側面に接触していたが、回転軸４２を上方に押圧して蒸発材料容器２６に下方から上方に向かう力を印加し、雄ねじ５３のねじ山の上方を向く側面を、加熱側筒体２３と冷却側筒体２４の雌ねじ５１、５２のねじ山の下方を向く側面に接触するようにしても、接触によって熱が導伝し、非接触に比べて熱導伝率が高くなる。
【００４９】
なお、上記蒸発材料１５は、有機化合物であったが、無機材料を蒸発材料として蒸発材料容器２６の内部に配置して、無機薄膜を形成することもでき、無機蒸発材料の残留ガスとの反応・変質を防止することができる。
【符号の説明】
【００５０】
１、２……薄膜形成装置
１１、１２……真空槽
１３ａ〜１３ｄ……蒸着源
１７……成膜対象物
１８……容器部
２１……加熱部
２２……冷却部
２３……加熱側筒体
２４……冷却側筒体
２６……蒸発材料容器
３１……加熱装置
３２……冷却装置
３７ａ〜３７ｄ……膜厚センサ
３９……真空ポンプ
４１……移動装置
５１、５２……雌ねじ
５３……雄ねじ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜形成の技術分野に係り、特に、有機材料を変質させずに薄膜を形成する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在では有機ＥＬ表示装置が注目されており、有機薄膜形成装置が盛んに開発されている。
図７の符号１０１は、従来技術の有機薄膜形成装置であり、真空槽１１１の内部の底壁側には蒸着源１１３が配置され、その上方にはフォルダ１１４が配置されている。蒸着源１１３内に有機材料１１５を配置し、真空ポンプ１３９によって真空槽１１１内を真空排気し、真空雰囲気にされた真空槽１１１内に成膜対象物を搬入してフォルダ１１４に保持させる。
【０００３】
次いで、加熱電源１４４を動作させ、蒸着源１１３周囲のヒータ１３１に通電して発熱させ、蒸着源１１３を加熱し、有機材料１１５を昇温させて、有機材料１１５の蒸気を生成し、真空槽１１１の内部に放出させる。
蒸気が安定して放出されるようになった後、蒸着源１１３と成膜対象物１１７の間に位置するシャッタ１３８を開け、蒸気を成膜対象物に到達させる。
蒸気放出速度は、膜厚センサ１３７と制御装置１３６によって検出し、検出結果に基づいて加熱電源１４４が出力する電力を制御し、蒸気放出速度が一定値になるようにする。
【０００４】
この有機薄膜形成装置１０１では、蒸着源１１３内の有機材料が全部加熱されており、有機材料１１５は、表面部分から蒸気が放出されて減少するようになっている。従って、蒸着源１１３内の有機材料１１５のうち、蒸着源１１３の下部の部分は蒸発せず、長時間加熱された状態が維持されるため、変質してしまうという問題がある。
【０００５】
また、メンテナンス等のため、蒸着源１１３内に有機材料１１５が残っている状態で真空槽１１１内に大気を導入しようとするときに、有機材料１１５全部が高温であると、変質してしまう。有機材料１１５が低温になってから大気を導入しようとすると、長時間を必要としてしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平０６−３１６４８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記従来技術の不都合を解決するために創作されたものであり、その目的は、有機材料を変質させずに蒸気を長時間放出することができ、また、一定の蒸気放出速度が得られ、メンテナンスに要する時間も短い技術を提供することにある。
【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、真空槽と、前記真空槽内に配置された蒸着源と、前記真空槽内を真空排気する真空ポンプとを有し、前記真空ポンプによって前記真空槽内を真空雰囲気にした状態で、前記蒸着源内に配置された蒸発材料を加熱して、前記蒸着源内で前記蒸発材料の蒸気を生成し、前記真空槽内に配置された成膜対象物の表面に前記蒸気を到達させ、前記成膜対象物の表面に薄膜を形成する薄膜形成装置であって、前記蒸着源は、前記蒸発材料が配置される蒸発材料容器と、前記蒸発材料容器を加熱する加熱部と、前記蒸発材料容器を冷却する冷却部とを有し、前記加熱部は、筒形状である加熱側筒体と、前記加熱側筒体を加熱する加熱装置とを有し、前記冷却部は、筒形状である冷却側筒体と、前記冷却側筒体を冷却する冷却装置とを有し、前記加熱側筒体は前記冷却側筒体の上方に配置され、前記蒸発材料容器は、上部が前記加熱側筒体の内周面に接触して前記加熱側筒体の内側に位置し、下部が前記冷却側筒体の内周面に接触して前記冷却側筒体の内側に位置した状態にできるように構成され、前記蒸発材料容器を、前記加熱側筒体と前記冷却側筒体に対して、上下移動させる移動装置が設けられ、前記加熱側筒体と前記冷却側筒体に対する前記蒸発材料容器の高さを変更できるように構成された薄膜形成装置である。
また、本発明は、前記加熱側筒体の内周面と、前記冷却側筒体の内周面と、前記蒸発材料容器の外周面は、それぞれ円筒形形状に形成され、前記加熱側筒体の内周面と、前記冷却側筒体の内周面とには、雌ねじがそれぞれ設けられ、前記蒸発材料容器の外周面には雄ねじが設けられ、前記雌ねじと前記雄ねじは噛み合わされ、前記蒸発材料容器が前記加熱側筒体と前記冷却側筒体に対して回転すると、前記蒸発材料容器は、前記加熱側筒体と前記冷却側筒体に対して上下移動されるように構成された薄膜形成装置である。
また、本発明は、前記蒸気は、前記蒸発材料容器の開口から前記真空槽内に放出されるように構成された薄膜形成装置である。
また、本発明は、前記真空槽内には、前記蒸着源が少なくとも二個配置され、二個の前記蒸着源から前記真空槽内に前記蒸気がそれぞれ放出され、同一の前記成膜対象物に蒸気がそれぞれ到達できるように構成された薄膜形成装置である。
また、本発明は、前記真空槽内には放出装置が設けられ、前記蒸着源内で生成された前記蒸気は供給管内を移動して前記放出装置に供給され、前記放出装置から前記真空槽内に前記蒸気が放出されるように構成された薄膜形成装置である。
また、本発明は、前記真空槽内には、前記蒸着源が少なくとも二個配置され、二個の前記蒸着源内で生成された蒸気は、同一の前記成膜対象物にそれぞれ到達できるように構成された薄膜形成装置である。
また、本発明は、前記蒸着源内で生成され、前記蒸着源の外部に放出される蒸気の時間当たりの量である蒸気放出速度を測定し、測定した前記蒸気放出速度の値と基準値と比較して、測定した蒸気に対する蒸着源の前記加熱側筒体と前記冷却側筒体に対する前記蒸発材料容器の高さを変更するように構成された薄膜形成装置である。
【発明の効果】
【０００９】
有機材料のうち、不要に加熱される部分が無くなるので、有機材料の変質を防止することができ、多量の有機材料を有機材料容器内に配置して長時間蒸気の放出を継続させることができる。
加熱側筒体から加熱される量を一定にすることができるので、蒸気発生速度を一定にすることができる。
蒸発温度に昇温した有機材料は、有機材料容器を下方に移動させて冷却側筒体で囲めば、短時間で冷却することができ、メンテナンス開始までの待ち時間が短くなる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第一例の薄膜形成装置
【図２】有機材料を配置した蒸着源を説明するための図
【図３】有機材料が減少した蒸着源を説明するための図
【図４】蒸発材料容器の内側に内筒が設けられた蒸着源を説明するための図
【図５】本発明の第二例の薄膜形成装置
【図６】第二例の薄膜形成装置の蒸着源を説明するための図
【図７】従来の薄膜形成装置
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の薄膜形成装置を図面を用いて説明する。
図１を参照し、符号１は、本発明の第一例の薄膜形成装置であり真空槽１１を有している。
真空槽１１の内部には、一又は複数台(ここでは二台)の蒸着源１３ａ、１３ｂが配置されており、真空槽１１内の各蒸着源１３ａ、１３ｂの上方位置には、成膜対象物(ここでは表面にトランジスタ等が形成されたガラス基板)が配置されるフォルダ１４が一台配置されている。
【００１２】
各蒸着源１３ａ、１３ｂは同一種類の部材によって構成されており、共通した部材には同じ符号を付して説明する。図２を参照し、各蒸着源１３ａ、１３ｂは、加熱部２１と、冷却部２２と、容器部１８とを有している。
加熱部２１は、無底円筒形状の加熱側筒体２３と、加熱側筒体２３の外周側面に配置された加熱装置３１とを有している。加熱装置３１は、抵抗加熱ヒータであり、加熱側筒体２３の外周に巻き回されている。
冷却部２２は、無底円筒形状の冷却側筒体２４と、冷却側筒体２４の外周側面に配置された冷却装置３２とを有している。冷却装置３２は配管であり、内部に冷却媒体が流れると、冷却側筒体２４の温度が低下する。
【００１３】
真空槽１１の外部には、加熱用電源４４ａ、４４ｂが配置されている。加熱装置３１は加熱用電源４４ａ又は４４ｂに接続されており、加熱用電源４４ａ、４４ｂを動作させ、加熱用電源４４ａ、４４ｂから加熱装置３１に電流を流すと、加熱装置３１が発熱し、加熱側筒体２３を昇温させる。
【００１４】
真空槽１１の外部には、循環装置４５ａ、４５ｂが配置されている。循環装置４５ａ、又は４５ｂによって冷却された冷却媒体は、冷却装置３２内を流れ、冷却側筒体２４を冷却して循環装置４５ａ又は４５ｂに戻る。冷却媒体は、冷却側筒体２４の熱が伝導して昇温されており、昇温した冷却媒体は循環装置４５ａ又は４５ｂによって冷却された後、冷却装置３２に供給される。
【００１５】
加熱側筒体２３と冷却側筒体２４とは、加熱側筒体２３を上方にし、加熱側筒体２３と冷却側筒体２４とは、中心軸線を一致させて、加熱側筒体２３が上、冷却側筒体２４が下に配置されている。加熱側筒体２３と冷却側筒体２４とは、真空槽１１に対して静止するように固定されている。
加熱側筒体２３と冷却側筒体２４の内周面は円筒形であり、同じ有効径で同じピッチの雌ねじ５１、５２が形成されている。
【００１６】
他方、容器部１８は、外周面が円筒の蒸発材料容器２６と、上部が蒸発材料容器２６の鉛直下方を向く外部底面に固定され、鉛直下方に伸ばされたリニアガイド４８とを有している。
リニアガイド４８には、回転軸４２の上端に固定されたリニア軸受け４６が取り付けられており、リニアガイド４８とリニア軸受け４６とは、相対的に滑り移動できるように構成されている。
回転軸４２の下部は、真空槽１１の外部に気密に導出されており、各蒸着源１３ａ、１３ｂ毎に設けられた移動装置４１に接続されている。
【００１７】
蒸発材料容器２６の外周面は円筒形であり、加熱側筒体２３と冷却側筒体２４の雌ねじ５１、５２と同じ有効半径で同ピッチの雄ねじ５３が形成されており、蒸発材料容器２６は、開口２７を上方に向け、雌ねじ５１、５２と雄ねじ５３とが噛み合った状態で、上下に配置された加熱側筒体２３と冷却側筒体２４とで構成される筒体の内部に配置されている。
【００１８】
移動装置４１は、回転軸４２を、その中心軸線を中心にして回転移動させるモータであり、移動装置４１によって回転軸４２を回転させると、リニア軸受け４６とリニアガイド４８を介して蒸発材料容器２６に回転軸４２の回転が伝達され、蒸発材料容器２６と回転軸４２とは、同一方向、同一角度回転する。
【００１９】
その結果、雄ねじ５３と雌ねじ５１、５２との噛み合いにより、回転力が上方又は下方に向く力に変換され、リニアガイド４８とリニア軸受け４６とは滑りながら、蒸発材料容器２６が上方又は下方に移動する。
【００２０】
移動装置４１は、制御装置３６ａ、３６ｂに接続されており、制御装置３６ａ、３６ｂを動作させて移動装置４１を制御すると、回転軸４２を、その中心軸線を中心として、所望量、所望方向に回転させることができるので、蒸発材料容器２６を、開口２７を上方に向けた状態で、加熱側筒体２３と冷却側筒体２４とで構成される筒体の内部の所望位置に配置することができる。
【００２１】
このように、蒸発材料容器２６の移動により、加熱側筒体２３と冷却側筒体２４に対する蒸発材料容器２６の高さを変更することができる。
なお、蒸発材料容器２６は、その中心軸線が、加熱側筒体２３と冷却側筒体２４との中心軸線と一致して配置される。
蒸発材料容器２６の内部には、粉体状や液体状の有機材料から成る蒸発材料１５が配置されている。
【００２２】
ここでは、回転しない状態では、蒸発材料容器２６には、自重と蒸発材料１５の重量によって、下向きの力が働いており、雌ねじ５１、５２と雄ねじ５３とが噛み合った状態では、雄ねじ５３のねじ山の下方を向く側面は、加熱側筒体２３と冷却側筒体２４の雌ねじ５１、５２のねじ山の上方を向く側面うち、両方の雌ねじ５１、５２の側面か、加熱側筒体２３の雌ねじ５１の側面に接触しており、蒸発材料容器２６の重さは、加熱側筒体２３と冷却側筒体２４の両方、又は、加熱側筒体２３によって支持され、蒸発材料容器２６の開口２７から放出された蒸気は、加熱側筒体２３と冷却側筒体２４の間の隙間から漏出しないようになっている。
【００２３】
蒸発材料容器２６の位置を、内部の蒸発材料１５の上部は加熱側筒体２３の内部に位置させ、下部は冷却側筒体２４の内部に位置するようにしておき、加熱装置３１の発熱によって加熱側筒体２３を加熱し、冷却装置３２に冷却媒体を流して冷却側筒体２４を冷却すると、加熱側筒体２３の熱は、加熱側筒体２３の雌ねじ５１と蒸発材料容器２６の雄ねじ５３との接触部分を通って蒸発材料容器２６の加熱側筒体２３内に位置する部分が加熱され、蒸発材料容器２６の加熱された部分の内側に配置された部分の蒸発材料１５が加熱される。
【００２４】
蒸発材料１５の昇温によって、冷却側筒体２４の内側に配置された部分の蒸発材料１５も加熱されるが、その熱は、蒸発材料容器２６の雄ねじ５３と冷却側筒体２４の雌ねじ５２との接触部分を通って冷却側筒体２４に伝達され、冷却装置３２によって冷却される。接触しない部分では、輻射熱によって熱が伝達される。
【００２５】
真空槽１１には、真空ポンプ３９が接続されており、真空槽１１内部は真空排気されて真空雰囲気にされている。
蒸発材料容器２６内の蒸発材料１５のうち、加熱側筒体２３の内側に配置された部分が大きく昇温し、真空雰囲気中での蒸発材料１５の蒸発温度以上の温度に昇温する。冷却側筒体２４の内側に配置された部分は、加熱側筒体２３の内側に配置された部分よりも低い温度に冷却されており、蒸発温度未満の温度に維持することもできる。
蒸発材料容器２６の内周及び底面の露出面は、蒸発材料１５とは反応しない材料で構成されており、蒸発材料１５が加熱されても、蒸発材料容器２６とは反応しない。
【００２６】
この薄膜形成装置１を用いて成膜対象物に有機薄膜を形成する手順について説明する。
各蒸着源１３ａ、１３ｂのうち、一台の蒸着源１３ａの蒸発材料容器２６に、有機薄膜のホストとなる蒸発材料１５を配置し、他の一台の蒸着源１３ｂに、有機薄膜のドーパントとなる蒸発材料１５を配置し、制御装置３６ａ、３６ｂと移動装置４１によって、回転軸４２を回転させ、加熱側筒体２３と冷却側筒体２４とで構成される筒体の中で、蒸発材料容器２６を、蒸発材料１５の上部の所定量が加熱側筒体２３の内側に配置されるようにすると共に、真空ポンプ３９によって真空槽１１内を真空排気しておく。
【００２７】
次に、真空槽１１内の真空雰囲気を維持しながら成膜対象物を搬入し、フォルダ１４に保持させる。図１の符号１７は、その状態の成膜対象物を示している。
次いで、循環装置４５ａ、４５ｂと加熱電源４４ａ、４４ｂとにより、ホストの蒸着源１３ａに配置された冷却側筒体２４と、ドーパントの蒸着源１３ｂに配置された冷却側筒体２４とを冷却しながら、ホストの蒸着源１３ａに配置された加熱側筒体２３と、ドーパントの蒸着源１３ｂに配置された加熱側筒体２３とを加熱し、ホストの蒸発材料１５と、ドーパントの蒸発材料１５の下部を冷却しながら上部を加熱してホストとドーパントの蒸気を発生させる。
【００２８】
蒸発材料容器２６の内部で発生した蒸気は、蒸発材料容器２６の開口２７と加熱側筒体２３の開口２８を通って、真空槽１１の内部の上方に向けて放出される。
各蒸着源１３ａ、１３ｂと、フォルダ１４との間には、シャッター３８が設けられており、シャッター３８が閉じた状態では、各蒸着源１３ａ、１３ｂから放出された蒸気はシャッター３８に衝突して付着し、フォルダ１４に保持された成膜対象物１７の表面には到達しない。
【００２９】
各蒸着源１３ａ、１３ｂの斜め上方には、膜厚センサ３７ａ、３７ｂが、各蒸着源１３ａ、１３ｂ毎に配置されている。従って、各膜厚センサ３７ａ、３７ｂは、一個の蒸着源１３ａ、１３ｂが放出する蒸気が到着するようにされており、その蒸気により、膜厚センサ３７ａ、３７ｂ表面に薄膜が形成される。
各膜厚センサ３７ａ、３７ｂは、制御装置３６ａ、３６ｂに接続されており、膜厚センサ３７ａ、３７ｂで検出された膜厚のデータは、制御装置３６ａ、３６ｂに出力されている。
【００３０】
蒸気の単位時間当たりの放出量を蒸気放出速度と呼ぶと、制御装置３６ａ、３６ｂは、膜厚と、膜厚の成長時間とから、膜厚センサ３７ａ、３７ｂ上の薄膜の成長速度や、各蒸着源１３ａ、１３ｂの蒸気放出速度を求めており、ホストの蒸気放出速度と、ドーパントの蒸気放出速度とを、それぞれ基準値と比較し、蒸気放出速度と基準値の間が一定の関係になったとき、例えば、蒸気放出速度が基準値以上の値になったときに、シャッター３８を開け、ホストの蒸気とドーパントの蒸気を成膜対象物１７の表面に到達させる。
【００３１】
成膜対象物１７の表面では、到達した蒸気によって有機薄膜の形成が開始される。ドーパントの蒸気放出速度は、ホストの蒸気放出速度よりも小さくなるように温度や蒸発材料容器２６内の有機材料の量が設定されており、形成される有機薄膜は主としてホストから成り、ドーパンドが微少量含有された有機薄膜である。
【００３２】
成膜対象物１７表面で有機薄膜が成長する間も、膜厚センサ３７ａ、３７ｂ上でのホストの薄膜とドーパントの薄膜とはそれぞれ成長されており、制御装置３６ａ、３６ｂは、膜厚センサ３７ａ、３７ｂ上の成膜速度や各蒸着源１３ａ、１３ｂの蒸気放出速度から、成膜対象物１７上の有機薄膜の成長速度を求め、それぞれ基準値と比較しており、
【００３３】
蒸気放出速度が基準値よりも小さいため、蒸気放出量を増大させる場合は、制御装置３６ａ、３６ｂは蒸発材料１５が配置された蒸発材料容器２６を上昇させ、加熱側筒体２３で囲まれて、加熱される部分の有機材料の量を増加させて蒸気放出速度を増大させる。
【００３４】
逆に、蒸気放出速度が基準値よりも大きすぎる場合は、蒸発材料容器２６を降下させ、加熱側筒体２３で囲まれて、加熱される部分の蒸発材料１５の量を減少させて、蒸気放出速度を遅くする。
【００３５】
蒸発材料容器２６内の有機材料は、蒸発時間に従って減少し、その上端の位置は下降するから、蒸発材料容器２６の高さが一定であれば、蒸発材料１５のうち、加熱側筒体２３の内側に配置された部分の量は減少し、蒸気放出速度が小さくなるから、蒸気放出速度を一定値に維持するためには、蒸発時間の経過に従って、蒸発材料容器２６は上昇される。
【００３６】
一定の成長速度で有機薄膜を成膜対象物１７の表面に成長させ、所定膜厚の有機薄膜が形成された後、シャッター３８を閉じ、有機薄膜を形成された成膜対象物１７を真空槽１１の外部に搬出し、未成膜の成膜対象物１７を真空槽１１の内部に搬入し、フォルダ１４に保持させた後、シャッター３８を開け、有機薄膜の形成を開始する。このようにして、複数枚数の成膜対象物の表面に有機薄膜を形成する。
【００３７】
所定枚数の成膜対象物への薄膜形成の途中に、有機薄膜の形成を一旦中止する場合は蒸発材料容器２６を降下させ、蒸発材料容器２６中の蒸発材料１５のうち、加熱側筒体２３の内部に位置する部分を減少させる。
【００３８】
ここでは、全部を冷却側筒体２４の内部に位置させ、蒸発材料１５の温度を低下させる。有機材料の全部が蒸発温度よりも低い温度になると、蒸発が停止する。
このとき、加熱装置３１は通電して発熱させておき、加熱側筒体２３を加熱しておくこともできる。加熱しておくと、有機薄膜の形成を再開する際に、蒸発材料容器２６を上昇させて蒸発材料１５の上部の部分を加熱側筒体２３の内部に配置すると、蒸発材料１５は直ぐに昇温し、蒸発温度以上の温度になって蒸発を開始する。
【００３９】
なお、上記第一例の薄膜形成装置１の蒸発材料容器２６は、蒸発材料１５とは反応しない材料(例えば炭素材料やセラミックス材料)で構成したが、金属材料で形成した容器本体の内周面に蒸発材料１５とは反応しない材料の薄膜を形成し、その薄膜が内周面に露出するようにしてもよい。
【００４０】
また、図４に示すように、蒸発材料容器２６を金属で形成し、その内側に、外周壁面が蒸発材料容器２６の内周面と密着し、内周面が蒸発材料１５と反応しない材料で構成された有底の内筒２９を設け、内筒２９内に蒸発材料１５を配置するようにしてもよい。
【００４１】
蒸発材料容器２６が上方に移動しても、蒸発材料容器２６の上端である開口２７が、加熱側筒体２３の開口２８よりも高くならないようにしておき、図６に示す蒸着源１３ｃ又は１３ｄのように、加熱側筒体２３の開口２８に蓋部６１を設けて蒸発材料容器２６と加熱側筒体２３と蓋部６１との間の蒸気空間６０を密閉し、蓋部６１に供給口６２を設け、供給口６２に供給管６３ｃ又は６３ｄを接続し、蒸気空間６０に充満する蒸気が、供給管６３ｃ、６３ｄを通って、蒸着源１３ｃ、１３ｄの外部に導出されるようにしてもよい。
【００４２】
この場合、図５に示す第二例の薄膜形成装置２のように、真空槽１２の内部であって、真空槽１２内に配置されたフォルダ１４に対面する位置に放出装置６６を設けておき、真空槽１２内の別の位置に、ホストの蒸発材料１５が配置された蒸着源１３ｃとドーパントの蒸発材料１５が配置された蒸着源１３ｄとを設け、真空ポンプ３９によって真空槽１２内を真空排気した後、蒸着源１３ｃ、１３ｄ内で蒸気を発生させ、供給管６３ｃ、６３ｄによって、それぞれ別々に放出装置６６内に蒸気を導入させ、放出装置６６に形成された一乃至複数個の放出口６７から真空槽１２内にホストの蒸気とドーパントの蒸気が混合された蒸気を放出させ、フォルダ１４に配置された成膜対象物１７に到達させて、成膜対象物１７の表面に有機薄膜を形成することができる。
【００４３】
図５、６中、符号４４、４４ｃ、４４ｄは、加熱装置３１に通電する加熱用電源であり、符号４５、４５ｃ、４５ｄは、冷却装置３２に冷却した冷却媒体を供給する循環装置である。
本例では、供給管６３ｃ、６３ｄには、供給口６２と放出装置６６に接続された部分との間の位置に、サンプル口６５ｃ、６５ｄが設けられており、膜厚センサ３７ｃ、３７ｄが、サンプル口６５ｃ、６５ｄと対向して配置されている。
【００４４】
供給管６３ｃ、６３ｄ内を蒸気が流れると、サンプル口６５ｃ、６５ｄから、供給管６３ｃ、６３ｄ内を流れる蒸気の一部が真空槽１２内の膜厚センサ３７ｃ、３７ｄに向かって放出され、膜厚センサ３７ｃ、３７ｄの表面に到達して有機薄膜を形成する。
【００４５】
サンプル口６５ｃ、６５ｄから放出される単位時間当たりの蒸気量である蒸気放出速度は、本例でも、第一例と同じように、膜厚センサ３７ｃ、３７ｄが検出した有機薄膜の膜厚と成膜時間から、制御装置３６ｃ、３６ｄが求めており、その蒸気放出速度に基づいて、蒸発材料容器２６を上下に移動させ、成膜対象物１７表面の有機薄膜の成長速度を一定にすることができる。
【００４６】
なお、図５、６に示した第二例の薄膜形成装置２では、蒸発材料容器２６の開口２７を上方に向け、蒸発材料１５が開口２７から落下しないようにして蒸気を放出し、成膜対象物１７の鉛直下方を向けられた表面に有機薄膜を成長させていたが、放出口６７を放出装置６６の側面に配置し、成膜対象物１７を鉛直にして放出口６７と対面させ、放出口６７から真空槽１２内の水平方向に蒸気を放出して成膜対象物１７表面に到達させて有機薄膜を成長させるようにしてもよい。
【００４７】
第一、第二例の薄膜形成装置１、２では、成膜対象物１７上での有機薄膜の成長速度を制御するために、蒸発材料容器２６の高さを制御したが、蒸発材料容器２６の高さを制御すると共に、加熱装置３１への通電量を、蒸気放出速度が大きすぎるときは低下させ、少なすぎるときは増加させて、蒸気放出速度が一定値になるようにしてもよい。
【００４８】
上記例では、蒸発材料容器２６の雄ねじ５３のねじ山の下方を向く側面が、加熱側筒体２３と冷却側筒体２４の雌ねじ５１、５２のねじ山の上方を向く側面に接触していたが、回転軸４２を上方に押圧して蒸発材料容器２６に下方から上方に向かう力を印加し、雄ねじ５３のねじ山の上方を向く側面を、加熱側筒体２３と冷却側筒体２４の雌ねじ５１、５２のねじ山の下方を向く側面に接触するようにしても、接触によって熱が導伝し、非接触に比べて熱導伝率が高くなる。
【００４９】
なお、上記蒸発材料１５は、有機化合物であったが、無機材料を蒸発材料として蒸発材料容器２６の内部に配置して、無機薄膜を形成することもでき、無機蒸発材料の残留ガスとの反応・変質を防止することができる。
【符号の説明】
【００５０】
１、２……薄膜形成装置
１１、１２……真空槽
１３ａ〜１３ｄ……蒸着源
１７……成膜対象物
１８……容器部
２１……加熱部
２２……冷却部
２３……加熱側筒体
２４……冷却側筒体
２６……蒸発材料容器
３１……加熱装置
３２……冷却装置
３７ａ〜３７ｄ……膜厚センサ
３９……真空ポンプ
４１……移動装置
５１、５２……雌ねじ
５３……雄ねじ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空槽と、
前記真空槽内に配置された蒸着源と、
前記真空槽内を真空排気する真空ポンプとを有し、
前記真空ポンプによって前記真空槽内を真空雰囲気にした状態で、前記蒸着源内に配置された蒸発材料を加熱して、前記蒸着源内で前記蒸発材料の蒸気を生成し、
前記真空槽内に配置された成膜対象物の表面に前記蒸気を到達させ、前記成膜対象物の表面に薄膜を形成する薄膜形成装置であって、
前記蒸着源は、前記蒸発材料が配置される蒸発材料容器と、
前記蒸発材料容器を加熱する加熱部と、
前記蒸発材料容器を冷却する冷却部とを有し、
前記加熱部は、筒形状である加熱側筒体と、前記加熱側筒体を加熱する加熱装置とを有し、
前記冷却部は、筒形状である冷却側筒体と、前記冷却側筒体を冷却する冷却装置とを有し、
前記加熱側筒体は前記冷却側筒体の上方に配置され、前記蒸発材料容器は、上部が前記加熱側筒体の内周面に接触して前記加熱側筒体の内側に位置し、下部が前記冷却側筒体の内周面に接触して前記冷却側筒体の内側に位置した状態にできるように構成され、
前記蒸発材料容器を、前記加熱側筒体と前記冷却側筒体に対して、上下移動させる移動装置が設けられ、前記加熱側筒体と前記冷却側筒体に対する前記蒸発材料容器の高さを変更できるように構成された薄膜形成装置。
【請求項２】
前記加熱側筒体の内周面と、前記冷却側筒体の内周面と、前記蒸発材料容器の外周面は、それぞれ円筒形形状に形成され、
前記加熱側筒体の内周面と、前記冷却側筒体の内周面とには、雌ねじがそれぞれ設けられ、
前記蒸発材料容器の外周面には雄ねじが設けられ、
前記雌ねじと前記雄ねじは噛み合わされ、前記蒸発材料容器が前記加熱側筒体と前記冷却側筒体に対して回転すると、前記蒸発材料容器は、前記加熱側筒体と前記冷却側筒体に対して上下移動されるように構成された請求項１記載の薄膜形成装置。
【請求項３】
前記蒸気は、前記蒸発材料容器の開口から前記真空槽内に放出されるように構成された請求項１又は請求項２のいずれか１項記載の薄膜形成装置。
【請求項４】
前記真空槽内には、前記蒸着源が少なくとも二個配置され、二個の前記蒸着源から前記真空槽内に前記蒸気がそれぞれ放出され、同一の前記成膜対象物に蒸気がそれぞれ到達できるように構成された請求項３記載の薄膜形成装置。
【請求項５】
前記真空槽内には放出装置が設けられ、前記蒸着源内で生成された前記蒸気は供給管内を移動して前記放出装置に供給され、
前記放出装置から前記真空槽内に前記蒸気が放出されるように構成された請求項１又は請求項２のいずれか１項記載の薄膜形成装置。
【請求項６】
前記真空槽内には、前記蒸着源が少なくとも二個配置され、二個の前記蒸着源内で生成された蒸気は、同一の前記成膜対象物にそれぞれ到達できるように構成された請求項５記載の薄膜形成装置。
【請求項７】
前記蒸着源内で生成され、前記蒸着源の外部に放出される蒸気の時間当たりの量である蒸気放出速度を測定し、
測定した前記蒸気放出速度の値と基準値と比較して、測定した蒸気に対する蒸着源の前記加熱側筒体と前記冷却側筒体に対する前記蒸発材料容器の高さを変更するように構成された請求項１乃至請求項６のいずれか１項記載の薄膜形成装置。
【請求項１】
真空槽と、
前記真空槽内に配置された蒸着源と、
前記真空槽内を真空排気する真空ポンプとを有し、
前記真空ポンプによって前記真空槽内を真空雰囲気にした状態で、前記蒸着源内に配置された蒸発材料を加熱して、前記蒸着源内で前記蒸発材料の蒸気を生成し、
前記真空槽内に配置された成膜対象物の表面に前記蒸気を到達させ、前記成膜対象物の表面に薄膜を形成する薄膜形成装置であって、
前記蒸着源は、前記蒸発材料が配置される蒸発材料容器と、
前記蒸発材料容器を加熱する加熱部と、
前記蒸発材料容器を冷却する冷却部とを有し、
前記加熱部は、筒形状である加熱側筒体と、前記加熱側筒体を加熱する加熱装置とを有し、
前記冷却部は、筒形状である冷却側筒体と、前記冷却側筒体を冷却する冷却装置とを有し、
前記加熱側筒体は前記冷却側筒体の上方に配置され、前記蒸発材料容器は、上部が前記加熱側筒体の内周面に接触して前記加熱側筒体の内側に位置し、下部が前記冷却側筒体の内周面に接触して前記冷却側筒体の内側に位置した状態にできるように構成され、
前記蒸発材料容器を、前記加熱側筒体と前記冷却側筒体に対して、上下移動させる移動装置が設けられ、前記加熱側筒体と前記冷却側筒体に対する前記蒸発材料容器の高さを変更できるように構成された薄膜形成装置。
【請求項２】
前記加熱側筒体の内周面と、前記冷却側筒体の内周面と、前記蒸発材料容器の外周面は、それぞれ円筒形形状に形成され、
前記加熱側筒体の内周面と、前記冷却側筒体の内周面とには、雌ねじがそれぞれ設けられ、
前記蒸発材料容器の外周面には雄ねじが設けられ、
前記雌ねじと前記雄ねじは噛み合わされ、前記蒸発材料容器が前記加熱側筒体と前記冷却側筒体に対して回転すると、前記蒸発材料容器は、前記加熱側筒体と前記冷却側筒体に対して上下移動されるように構成された請求項１記載の薄膜形成装置。
【請求項３】
前記蒸気は、前記蒸発材料容器の開口から前記真空槽内に放出されるように構成された請求項１又は請求項２のいずれか１項記載の薄膜形成装置。
【請求項４】
前記真空槽内には、前記蒸着源が少なくとも二個配置され、二個の前記蒸着源から前記真空槽内に前記蒸気がそれぞれ放出され、同一の前記成膜対象物に蒸気がそれぞれ到達できるように構成された請求項３記載の薄膜形成装置。
【請求項５】
前記真空槽内には放出装置が設けられ、前記蒸着源内で生成された前記蒸気は供給管内を移動して前記放出装置に供給され、
前記放出装置から前記真空槽内に前記蒸気が放出されるように構成された請求項１又は請求項２のいずれか１項記載の薄膜形成装置。
【請求項６】
前記真空槽内には、前記蒸着源が少なくとも二個配置され、二個の前記蒸着源内で生成された蒸気は、同一の前記成膜対象物にそれぞれ到達できるように構成された請求項５記載の薄膜形成装置。
【請求項７】
前記蒸着源内で生成され、前記蒸着源の外部に放出される蒸気の時間当たりの量である蒸気放出速度を測定し、
測定した前記蒸気放出速度の値と基準値と比較して、測定した蒸気に対する蒸着源の前記加熱側筒体と前記冷却側筒体に対する前記蒸発材料容器の高さを変更するように構成された請求項１乃至請求項６のいずれか１項記載の薄膜形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−１０７２８７（Ｐ２０１２−１０７２８７Ａ）
【公開日】平成２４年６月７日（２０１２．６．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２５６４４８（Ｐ２０１０−２５６４４８）
【出願日】平成２２年１１月１７日（２０１０．１１．１７）
【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２４年６月７日（２０１２．６．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月１７日（２０１０．１１．１７）
【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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